JP2009521250A - 生体適合マグネシウム材料 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、骨折および／または骨損傷を直す材料に関する。
【解決手段】この材料は、アパタイトとマグネシウム合金との均質混合物を含有し、チップまたは粉末形状のアパタイトとマグネシウム合金との混合物を均質混合物が得られるまでボール粉砕機で粉砕し、この均質混合物を第二の工程において圧密化することにより製造される。
【選択図】図１

Description

本発明は、骨折または骨損傷を直す構造物が製造できる生体適合材料の製造方法に関する。

骨は、徐々に変化する物質である。これは、その性状、特に多孔性、が常に局所的変化を受けることを意味する。その性状の急激な変化は、境界面（皮質海綿）での機械的不安定性をもたらすと思われるので、避ける。したがって、最良の骨置換材料は、機械的安定性、分解度、局所的変動を伴う多孔性、等の望ましい性状を提供するために、この漸変する構造を模倣する必要がある。

一方、損傷が修復されると自発的に溶解するので、体外除去のための２度目の手術を避けることができる、生再吸収性または生分解性インプラントは、骨再建の分野において望ましい。そのような生分解性金属からなる生分解性インプラントは、ＤＥ１９７３１０２１から知られている。

そのようなインプラント材料は、充分な機械的安定性を示さなければならず、生分解は骨治癒過程と同調した分解速度で起こらなければならない。生再吸収性ポリマーインプラントは、例えばチタンの代替物として用いられている。現在、再吸収性合成有機材料の最も重要な群は、線状脂肪族ポリエステル、特に乳酸とグリコール酸に基づくポリラクチドとポリグリコリドからなる。

これらの材料は、治癒過程の間自己の強度を保ち、加水分解により緩徐に乳酸へと分解する。しかしながら、機械的安定性が限られているために、負荷または荷重がかからない骨部分に用いられるのが好ましい。

合成無機骨置換材料の分野においては、骨再生のため骨組織が成長できる骨格、特にセラミック骨置換材料から作られた骨格、を提供する試みがなされている。しかしながら、機械的材料の脆性に起因して、これらの骨格はかなりの機械的荷重を吸収できない。セラミック材料から作られるこれらの骨格の機械的強度と耐荷重力を増大させるには、いわゆる複合材料が用いられる。

マグネシウム合金のような生分解性金属インプラント材料も、ある程度の機械的安定性をもたらすので、関心が高まっている。このようなインプラント材料は、ＵＳ−Ａ−３６８７１３５とＤＥ−Ａ−１０２５３６３４に記載されている。しかしながら、これらの材料は、生体適合性がない、すなわち、完全に生体に適合するものではない。

独国特許出願公開第１９７３１０２１号明細書 米国特許第３６８７１３５号明細書 独国特許出願公開第１０２５３６３４号明細書

本発明の目的は、例えばバネや板のような固形構造物が製造でき、骨折または骨損傷を直すのに用いられ、充分な機械的安定性を示す生体適合材料の製造法を提供することである。

この目的は、チップまたは粉末の形状のアパタイトとマグネシウム合金との混合物が均質混合物となるまでボールミルで粉砕されるという方法により達成される。この均質混合物は、第２の工程において圧密される。これは、押出または鍛造により実施できる。次に、得られた固形材料から所望の付形物が機械加工により引抜できる。

上記目的は、骨折および骨損傷を直すのに適した生体適合材料であって、アパタイトとマグネシウム合金との均質混合物を含有する生体適合材料によっても達成される。

合金とアパタイト粒子からなり、母材である合金に比べ強化されている構造物が得られると、非金属であるアパタイト粒子は金属母材中に微細に分散していることがわかった。このような材料で作られたインプラントは、とりわけ、既知の生分解性インプラントより高い機械的安定性を与える。マグネシウム合金は徐々に腐食する。したがって、微細に分布したアパタイト部分は長期間放出され、治癒および骨成長の間、骨組織を支持する。

上述の性状に加え、強度も重要な役割を果たすので、金属母材に微細に分布した非金属成分により、分散物の強化もこの材料において達成される。これは、上記材料は母材合金に比べ有意に強化されることを意味する。この材料で作られたバネやプレートは、腐食性材料としてアパタイト部分なしでインプラントにも使用可能な補強されていないマグネシウム合金と比べ、強度の向上を示す。

マグネシウム合金は好ましくはアルミニウムを、特に好ましくは０〜１５重量％、さらに好ましくは１〜１０重量％の量で含有する。また、マグネシウム合金は、亜鉛を好ましくは０〜７重量％、特に好ましくは１〜５重量％の量で、錫を好ましくは０〜６重量％、特に好ましくは１〜４重量％の量で、リチウムを好ましくは０〜５重量％、特に好ましくは０．５〜４重量％の量で、マンガンを好ましくは０〜５重量％、特に好ましくは１〜４重量％の量で、ケイ素を好ましくは０〜５重量％、特に好ましくは１〜４重量％の量で、カルシウムを好ましくは０〜３重量％の量、特に好ましくは１〜３重量％の量で、イットリウムを好ましくは０〜５重量％の量、特に好ましくは０．５〜４重量％の量で、ストロンチウムを好ましくは０〜４重量％、特に好ましくは０．１〜３重量％の量で、希土類元素の群から選ばれた１種以上の金属を好ましくは０〜５重量％の量、特に好ましくは０．１〜３重量％の量で、銀を好ましくは０〜２重量％、特に好ましくは０．１〜２重量％の量で、鉄を好ましくは０〜０．１重量％の量で、ニッケルを好ましくは０〜０．１重量％の量で、および／または銅を好ましくは０〜０．１重量％の量で含有することもできる。

アパタイトとマグネシウム合金との好ましい重量比は、１００：１〜１：１００、より好ましくは２０：１〜１：２０、特に１：５〜５：１である。

図１は、上記材料の微細構造の光学顕微鏡像である。暗い領域は挿入されたアパタイトである。明るい領域はマグネシウム母材である。アパタイトがマグネシウム母材中に均質に分散されているのがわかる。

図１は、生体適合マグネシウム材料の微細構造の光学顕微鏡像である。

Claims (22)

1. 骨折および／または骨損傷を直す材料であって、
   アパタイトとマグネシウム合金との均質混合物を含有する材料。
2. 上記マグネシウム合金はアルミニウムを含有する、
   ことを特徴とする請求項１記載の材料。
3. 上記マグネシウム合金のアルミニウム含量は０〜１５重量％である、
   ことを特徴とする請求項２記載の材料。
4. 上記マグネシウム合金は亜鉛を含有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の材料。
5. 上記マグネシウム合金の亜鉛含量は０〜７重量％である、
   ことを特徴とする請求項４記載の材料。
6. 上記マグネシウム合金は錫を含有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の材料。
7. 上記マグネシウム合金の錫含量は０〜６重量％である、
   ことを特徴とする請求項４記載の材料。
8. 上記マグネシウム合金は亜鉛を含有する、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の材料。
9. 上記マグネシウム合金の亜鉛含量は０〜７重量％である、
   ことを特徴とする請求項８記載の材料。
10. 上記マグネシウム合金はリチウムを含有する、
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の材料。
11. 上記マグネシウム合金のリチウム含量は０〜５重量％である、
    ことを特徴とする請求項１０記載の材料。
12. 上記マグネシウム合金はマンガンを含有する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の材料。
13. 上記マグネシウム合金のマンガン含量は０〜５重量％である、
    ことを特徴とする請求項１２記載の材料。
14. 上記マグネシウム合金はイットリウムを含有する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の材料。
15. 上記マグネシウム合金のイットリウム含量は０〜５重量％である、
    ことを特徴とする請求項１４記載の材料。
16. 上記マグネシウム合金は希土類元素の群の金属を含有する、
    ことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の材料。
    
17. 上記マグネシウム合金の希土類元素含量は０〜５重量％である、
    ことを特徴とする請求項１６記載の材料。
18. アパタイトとマグネシウム合金との重量比は１：１００〜１００：１である、
    ことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の材料。
19. アパタイトとマグネシウム合金との重量比は１：２０〜２０：１である、
    ことを特徴とする請求項１８記載の材料。
20. アパタイトとマグネシウム合金との重量比は１：５〜５：１である、
    ことを特徴とする請求項１８記載の材料。
21. 請求項１乃至２０のいずれかに記載の骨折および／または骨損傷を直す生体適合材料の製造方法であって、
    チップ形状のアパタイトとマグネシウム合金との混合物が均質混合物となるまでボールミルで粉砕され、
    上記均質混合物は、第二の工程において圧密される、製造方法。
22. 請求項１乃至２０のいずれかに記載の生体適合材料の、骨折および／または骨損傷を直すための使用。

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