JP2010063534A - Graft material and method of manufacturing the same - Google Patents

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Mao Hayashi
Hiroshi Kakidate
Masahito Tamai
浩 垣立
真生 林
将人 玉井
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オリンパス株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily manufacture a graft material showing high biocompatibility in a short time without requiring heating at a high temperature and a special manufacturing device. <P>SOLUTION: A method of manufacturing the graft material includes: a step S1 of immersing a base material of the graft material made of pure magnesium or a magnesium alloy in a corrosion accelerating material to form a layer of magnesium hydroxide on a surface of the base material of the graft material; a step S2 of washing the corrosion accelerating material adhering to the surface of the layer of the magnesium hydroxide; and a step S4 of forming an apatite layer on the surface of the layer of the magnesium hydroxide by immersing the base material of the graft material in a solution containing calcium ions and phosphate ions of an amount to be supersaturated relative to the apatite. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、移植材とその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a manufacturing method and graft material.

従来、金属等からなる移植物の生体親和性を向上するために移植物の基材表面にアパタイト層をコーティングする技術が知られている(例えば、特許文献1〜特許文献3参照。)。 Conventionally, a technique for coating an apatite layer on the substrate surface of the implant in order to improve the biocompatibility of the implant made of metal or the like is known (e.g., see Patent Documents 1 3.).
特許文献1の技術は、プラズマ溶射による方法あるいはアパタイトペーストを被膜する方法である。 The technique of Patent Document 1 is a method for coating a method or apatite paste by plasma spraying. 特許文献2の技術は、レーザやイオンビームを用いる方法である。 The technique of Patent Document 2 is a method of using a laser or ion beam. 特許文献3の技術は、基材表面にシリカゲルを結合させた後に疑似体液に浸漬してアパタイト層を形成するものである。 The technique of Patent Document 3 is for forming an apatite layer was immersed in simulated body fluid after binding the silica to the substrate surface.

特開2000−129314号公報 JP 2000-129314 JP 特開平6−285149号公報 JP-6-285149 discloses 特開平5−103829号公報 JP-5-103829 discloses

しかしながら、特許文献1の技術は、基材を1000℃以上に加熱しなければならないという不都合がある。 However, the technique of Patent Document 1, there is a disadvantage that it is necessary to heat the substrate to above 1000 ° C.. また、特許文献2の技術は、特殊な製造装置が必要となりコストがかかるという不都合がある。 Also, the technique of Patent Document 2, there is a disadvantage that costly requires a special manufacturing equipment. また、特許文献3の技術は、上記不都合はないものの、生体親和性に乏しいシリカゲルを用いる必要があり、体内に移植される移植材としては好ましくない。 Also, the technique of Patent Document 3, although the disadvantage is not, it is necessary to use a silica gel poor biocompatibility, undesirable as an implant material to be implanted in the body.

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体親和性の高い移植材、および、高温加熱や特別な製造装置を必要とせず、短時間で簡易に上記移植材を製造することができる製造方法を提供することを目的としている。 The present invention was made in view of the above circumstances, biocompatible high transplant, and does not require high temperature heating or special manufacturing equipment, manufacturing the graft material easily in a short time and its object is to provide a manufacturing method capable.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
本発明は、純マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる移植材基材を腐食促進材に浸漬して、該移植材基材の表面に水酸化マグネシウム層を形成するステップと、水酸化マグネシウム層の表面に付着している腐食促進材を洗浄するステップと、アパタイトに対して過飽和となる量のカルシウムイオンとリン酸イオンとを含む溶液に浸漬して、水酸化マグネシウム層の表面にアパタイト層を形成するステップとを含む移植材の製造方法を提供する。 The present invention is an implant material substrates made of pure magnesium or a magnesium alloy was immersed in a corrosion promoting material, forming a magnesium hydroxide layer on the surface of the implant material substrates, adhering to the surface of the magnesium hydroxide layer a step of washing the to have corrosion promoting material, comprising the steps of: by immersion in a solution containing the amount of calcium and phosphate ions to be supersaturated with respect to apatite to form an apatite layer on the surface of the magnesium hydroxide layer to provide a method of manufacturing a graft material including.

本発明によれば、純マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる移植材基材を腐食促進材に浸漬することにより、移植材基材の表面の腐食が促進されて水酸化マグネシウム層が形成され、その後、アパタイトに対して過飽和となる量のカルシウムイオンとリン酸イオンとを含む溶液(疑似体液)に浸漬することにより、水酸化マグネシウム層の水酸基を核として表面にアパタイトが析出し、アパタイト層が形成される。 According to the present invention, by immersing the graft material substrate made of pure magnesium or a magnesium alloy corrosion promoting material, magnesium hydroxide layer corrosion is accelerated on the surface of the graft material substrate is formed, then, apatite by immersion in a solution containing calcium and phosphate ions in an amount to be supersaturated (simulated body fluid), the hydroxyl group of the magnesium hydroxide layer apatite is precipitated on the surface as a nucleus, the apatite layer is formed for .

純マグネシウムやマグネシウム合金は、ステントや骨固定材を初めとする医療応用が検討されているが、そのまま移植したのでは体内での急激な腐食に伴って多量に発生する水素により移植部位に炎症反応が引き起こされる。 Pure magnesium and magnesium alloys are medical applications, including the stent and bone fixation member are being considered, than was directly implanted inflammation implantation site by hydrogen in a large amount generated due to rapid corrosion in the body reaction It is caused. これに対して、本発明によれば、表面を被覆するアパタイト層によって急激な腐食が防止され、炎症反応の発生を抑制することができる。 In contrast, according to the present invention, rapid corrosion is prevented by apatite layer covering the surface, it is possible to suppress the generation of an inflammatory response. そして、本発明によれば、珪素原子のような生体親和性の低い物質を含有させることなく、表面にアパタイト層を備えて生体親和性の高い移植材を、特別な製造装置を使用することなく、また高温に加熱することなく、簡易に製造することができる。 Then, according to the present invention, without containing the biocompatible low material such as silicon atoms, the provided apatite layer on the surface biocompatible high transplant, without using a special manufacturing apparatus and without heating to a high temperature, it can be easily manufactured.

上記発明においては、前記腐食促進材は、塩化物イオン、フッ化物イオンまたはリン酸イオンの少なくとも1つを含有することが好ましい。 In the above invention, the accelerated corrosion material, chloride ion, preferably contains at least one of fluoride ions or phosphoric acid ions.
また、上記発明においては、前記水酸化マグネシウムを形成するステップが、室温以上の腐食促進材に浸漬することが好ましい。 In the above aspect, the step of forming the magnesium hydroxide, it is preferably dipped in more corrosion promoting material at room temperature.
また、上記発明においては、前記アパタイト層を形成するステップが、10℃〜60℃の温度範囲の溶液に浸漬することが好ましい。 In the above aspect, the step of forming the apatite layer, it is preferably dipped in a solution of a temperature range of 10 ° C. to 60 ° C..

また、本発明は、純マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる移植材基材の表面に、水酸化マグネシウムからなる中間層を介して、アパタイト層がコーティングされている移植材を提供する。 Further, the present invention is the surface of the implant material substrates made of pure magnesium or a magnesium alloy, via the intermediate layer made of magnesium hydroxide, to provide a graft material that apatite layer is coated.
本発明によれば、最表面にコーティングされているアパタイト層によって純マグネシウムまたはマグネシウム合金の急激な腐食が抑制され、水素発生が抑えられるので、移植部位における炎症の発生を抑制することができる。 According to the present invention, rapid corrosion of pure magnesium or a magnesium alloy is suppressed by the apatite layer is coated on the outermost surface, since hydrogen generation is suppressed, it is possible to suppress the occurrence of inflammation in the implant site. 特に、中間層を生体親和性の高い水酸化マグネシウムを採用することで、移植部位に親和させて、体内に異物を残さないようにすることができる。 In particular, the intermediate layer by employing a high magnesium hydroxide biocompatible, by affinity implantation site, it is possible to avoid leaving foreign material in the body.

本発明によれば、高温加熱や特別な製造装置を必要とせず、短時間で簡易に製造することができるという効果を奏する。 According to the present invention does not require high temperature heating or special manufacturing apparatus, an effect that short time can be easily manufactured.

以下、本発明の一実施形態に係る移植材1とその製造方法について、図面を参照して以下に説明する。 Hereinafter, graft material 1 according to an embodiment of the present invention and its manufacturing method will be described below with reference to the drawings.
本実施形態に係る移植材1は、図1に示されるように、マグネシウム合金からなる移植材基材2の表面に、水酸化マグネシウムからなる中間層3を介してアパタイト層4がコーティングされることにより構成されている。 Graft material 1 according to this embodiment, as shown in FIG. 1, the surface of the implant material substrates 2 made of magnesium alloy, the apatite layer 4 is coated via an intermediate layer 3 made of magnesium hydroxide and it is made of.

本実施形態に係る移植材1は、以下のようにして製造することができる。 Graft material 1 according to this embodiment can be manufactured as follows.
すなわち、本実施形態に係る移植材1の製造方法は、図2に示されるように、マグネシウム合金からなる移植材基材2を腐食促進材に浸漬して、該移植材基材2の表面に水酸化マグネシウムからなる中間層3を形成するステップS1と、中間層3の表面に付着している腐食促進材を洗浄するステップS2と、洗浄された移植材基材2を乾燥させるステップS3、アパタイトに対して過飽和となる量のカルシウムイオンとリン酸イオンとを含む溶液(疑似体液)に移植材基材2を浸漬して、中間層3の表面にアパタイト層4を形成するステップS4とを含んでいる。 That is, the manufacturing method of the graft material 1 according to this embodiment, as shown in FIG. 2, by immersing the graft material substrate 2 made of magnesium alloy corrosion promoting material, the surface of the implant material substrates 2 a step S1 of forming the intermediate layer 3 made of magnesium hydroxide, and step S2 of cleaning the corrosion promoting material attached to the surface of the intermediate layer 3, step S3 of drying the washed grafted material substrates 2, apatite and a step S4 of forming by immersing the graft material substrate 2 in the solution (simulated body fluid) containing calcium and phosphate ions in an amount to be supersaturated, the apatite layer 4 on the surface of the intermediate layer 3 with respect to They are out.

腐食促進材としては、塩化物イオン、フッ素イオンまたはリン酸イオンの少なくとも1種類を含む溶液である。 The corrosion promoting material is a solution containing at least one of chloride ions, fluoride ions or phosphate ions. 例えば、生理食塩水を挙げることができる。 For example, a physiological saline. 中間層3を形成するステップS1は、室温、例えば、37℃で、例えば、24時間行われる。 Step S1 of forming the intermediate layer 3, room temperature, for example, at 37 ° C., for example, it carried out 24 hours.
このステップS1においては、マグネシウム合金からなる移植材基材2の表面が急速に腐食されるため、多量の水素が発生する。 In this step S1, because the implant material substrates 2 of the surface made of magnesium alloy is rapidly corroded, a large amount of hydrogen is generated. しかしながら、このステップS1は体外において行われるため、炎症が発生する不都合はない。 However, this step S1 is to be done in vitro, no inconvenience inflammation occurs.

洗浄するステップS2は、例えば、純水で3回洗浄する。 Step S2 of washing, for example, washing 3 times with deionized water. 洗浄回数は任意でよい。 The number of washes may be arbitrary.
乾燥させるステップS3は、例えば、自然乾燥で乾燥させる。 Step S3 of drying, for example, is dried by natural drying. 乾燥方法も、自然乾燥に限られず、強制乾燥させてもよい。 The drying method is also not limited to the natural drying, it may be forced drying.

アパタイト層4を形成するステップS4は、アパタイトに対して過飽和となる量のカルシウムイオンとリン酸イオンとを含む溶液(疑似体液:SBF)に、中間層3が形成された移植材基材2を浸漬する。 Step S4 of forming an apatite layer 4, a solution containing calcium ions in an amount to be supersaturated with respect to apatite and phosphate ions (simulated body fluid: SBF) in the implant material substrates 2 the intermediate layer 3 is formed immersed. このステップS2は、10℃〜60℃の温度範囲、例えば、37℃で2週間にわたって行われる。 The step S2 is a temperature range of 10 ° C. to 60 ° C., for example, it takes place over two weeks at 37 ° C.. このステップS4においては、移植材基材2の表面を覆う中間層3の水酸基を核として表面にアパタイトが析出し、均一なコーティングとなる。 In step S4, the hydroxyl group of the intermediate layer 3 which covers the surface of the implant material substrates 2 apatite is precipitated on the surface as a core, a uniform coating. このステップS4の温度および時間は任意に設定してよい。 Temperature and time in this step S4 may be set arbitrarily.

本実施形態に係る移植材1の製造方法によれば、従来のように、高温の処理ステップを経ることなく、特殊な製造装置を使用することなく、生体親和性の乏しいシリカゲルを使用することなく、簡易に生体親和性の高い移植材1を製造することができるという利点がある。 According to the manufacturing method of the graft material 1 according to this embodiment, as in the prior art, without a high-temperature process step, without the use of specialized production equipment, without the use of biocompatible poor silica gel , there is an advantage that it is possible to manufacture a highly graft material 1 biocompatible easily.

また、このようにして製造された移植材1は、移植部位に移植されることにより、体液内に浸漬された状態となっても、内側のマグネシウム合金が、アパタイト層4によって保護されて、急速に腐食することがなく、水素の急激な発生が抑えられて、移植部位の炎症の発生を抑制することができるという利点がある。 Moreover, in this way were transplanted material 1 manufactured in, by being implanted in the implant site, even in a state of being immersed in the fluid, the inside of the magnesium alloy, is protected by the apatite layer 4, rapidly without having to corrosion and rapid generation is suppressed hydrogen, there is an advantage that it is possible to suppress the occurrence of inflammation of the implantation site.
この場合に、中間層3である水酸化マグネシウム層も高い生体親和性を有するので、移植後に体内に異物を残さずに済むという利点がある。 In this case, because it has a high biological affinity magnesium hydroxide layer is an intermediate layer 3, there is advantage that without leaving a foreign object in the body after implantation.
なお、本実施形態においては、移植材基材2をマグネシウム合金により構成したが、これに代えて、純マグネシウムにより構成してもよい。 In the present embodiment, although the transplanted material substrates 2 is constituted by a magnesium alloy, it may alternatively be constituted by pure magnesium.

本発明の一実施形態に係る移植材を示す縦断面図である。 Is a longitudinal sectional view showing an implant material according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る移植材の製造方法を示すフローチャートである。 It is a flowchart showing a manufacturing method of the implant material according to an embodiment of the present invention.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 移植材 2 移植材基材 3 中間層(水酸化マグネシウム層) 1 transplant 2 graft material substrates 3 intermediate layer (magnesium hydroxide layer)
4 アパタイト層 S1 水酸化マグネシウム層を形成するステップ S2 洗浄するステップ S4 アパタイト層を形成するステップ Forming a step S4 apatite layer to the step S2 washing to form a 4 apatite layers S1 magnesium hydroxide layer

Claims (5)

  1. 純マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる移植材基材を腐食促進材に浸漬して、該移植材基材の表面に水酸化マグネシウム層を形成するステップと、 The graft material substrate made of pure magnesium or a magnesium alloy was immersed in a corrosion promoting material, forming a magnesium hydroxide layer on the surface of the implant material substrates,
    水酸化マグネシウム層の表面に付着している腐食促進材を洗浄するステップと、 A step of washing the corrosion promoting material adhering to the surface of the magnesium hydroxide layer,
    アパタイトに対して過飽和となる量のカルシウムイオンとリン酸イオンとを含む溶液に浸漬して、水酸化マグネシウム層の表面にアパタイト層を形成するステップとを含む移植材の製造方法。 It was immersed in a solution containing calcium ions in an amount to be supersaturated with respect to apatite and the phosphoric acid ion, a manufacturing method of the implant material and forming an apatite layer on the surface of the magnesium hydroxide layer.
  2. 前記腐食促進材は、塩化物イオン、フッ化物イオンまたはリン酸イオンの少なくとも1つを含有する請求項1に記載の移植材の製造方法。 The accelerated corrosion material, chloride ion, a manufacturing method of the implant material according to claim 1 containing at least one of fluoride ions or phosphoric acid ions.
  3. 前記水酸化マグネシウムを形成するステップが、室温以上の腐食促進材に浸漬する請求項1または請求項2に記載の移植材の製造方法。 Wherein said step of forming the magnesium hydroxide method of producing a graft material according to claim 1 or claim 2, immersed in more corrosion promoting material at room temperature.
  4. 前記アパタイト層を形成するステップが、10℃〜60℃の温度範囲の溶液に浸漬する請求項1から請求項3のいずれかに記載の移植材の製造方法。 Wherein forming the apatite layer, a manufacturing method of the implant material according to any one of claims 1 to claim 3, dipped in a solution of a temperature range of 10 ° C. to 60 ° C..
  5. 純マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる移植材基材の表面に、水酸化マグネシウムからなる中間層を介して、アパタイト層がコーティングされている移植材。 The pure magnesium or the surface of the implant material substrates made of magnesium alloy, via the intermediate layer made of magnesium hydroxide, graft materials apatite layer is coated.
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