JP2012524599A - 生分解性インプラント及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マグネシウムを含む生分解性インプラントにおいて、
前記マグネシウムは、不純物として、
マンガン(Mn)と;
鉄(Fe)、ニッケル(Ni)及び鉄(Fe)とニッケル(Ni)の混合物よりなる群から選ばれる1種とを含み、
前記不純物の含量が前記マグネシウム100重量部に対して0重量部を超えて1重量部以下であり、{鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、及び鉄(Fe)とニッケル(Ni)の混合物よりなる群から選ばれる1種}/マンガン(Mn)=0を超えて5以下であることを特徴とする生分解性インプラントを提供する。
a)不純物としてマンガン(Mn)と;
鉄(Fe)、ニッケル(Ni)及び鉄(Fe)とニッケル(Ni)の混合物よりなる群から選ばれる1種とを含み、
前記不純物の含量がマグネシウム100重量部に対して0重量部を超えて1重量部以下であり、{鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、及び鉄(Fe)とニッケル(Ni)の混合物よりなる群から選ばれる1種}/マンガン(Mn)=0を超えて1以下のマグネシウムを提供する段階;及び
b)前記マグネシウムを成形する段階を含むことを特徴とする生分解性インプラントの製造方法を提供する。
Mg−Ca−X
前記化学式1で、XはMnまたはZnである。
本発明の生分解性インプラントはマグネシウムを含み、
前記マグネシウムは不純物として、
マンガン(Mn)と;
鉄(Fe)、ニッケル(Ni)及び鉄(Fe)とニッケル(Ni)の混合物よりなる群から選ばれる1種とを含み、
前記不純物の含量が前記マグネシウム100重量部に対して0重量部を超えて1重量部以下であり、{鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、及び鉄(Fe)とニッケル(Ni)の混合物よりなる群から選ばれる1種}/マンガン(Mn)=0を超えて5以下である。
以下、本発明の生分解性インプラントの製造方法を説明する。
a)不純物としてマンガン(Mn)と;
鉄(Fe)、ニッケル(Ni)及び鉄(Fe)とニッケル(Ni)の混合物よりなる群から選ばれる1種とを含み、
前記不純物の含量がマグネシウム100重量部に対して0重量部を超えて1重量部以下であり、{鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、及び鉄(Fe)とニッケル(Ni)の混合物よりなる群から選ばれる1種}/マンガン(Mn)=0を超えて5以下のマグネシウムを提供する段階;及び
b)前記マグネシウムを成形する段階を含む。
本発明の生分解性インプラントは下記化学式1で示され、総重量に対し、Caは0重量%を超えて23重量%以下、Xは0重量%を超えて10重量%以下、かつMgは残部に含まれるマグネシウム合金を含む。
Mg−Ca−X
前記化学式1において、XはMnまたはZnである。
以下、本発明の生分解性インプラントの製造方法を説明する。
Mg−Ca−X
前記化学式1で、XはMnまたはZnである。
本発明はマグネシウムを含む生分解性インプラントに超音波を適用する生分解性インプラントの製造方法を提供する。前記マグネシウムを含む生分解性インプラントに超音波を適用すれば、生体内での腐食速度が速くなってより短い時間内にインプラントが消滅する利点がある。
Mg−Ca−X
前記化学式1で、XはMnまたはZnである。
本発明の生分解性インプラントは、総重量に対し、マンガンを0重量%を超えて10重量%以下;鉄を0重量%を超えて1重量%以下;及びマグネシウムを含む金属を99重量%以上100重量%未満含む。この際、前記マンガンの含量は0.3〜0.6重量%であることが好ましい。
本発明の生分解性インプラントは、総重量に対し、酸化マグネシウム(MgO)を0重量%を超えて90重量%以下;及びマグネシウムを含む金属を10重量%以上100重量%未満含む。
本発明の生分解性インプラントは押出しによって素材内部の粗大な結晶粒によって発生するPCP(Preferred Crystallographic Pitting Corrosion)腐食を防止することができる。より詳細に説明すれば、結晶粒が粗大になれば、結晶粒の間で腐食が発生する可能性が高い。結晶粒の大きさを押出しで減らせば、結晶粒の間隔が小さくなり、これにより腐食を防止することができる。
実施例1、実施例2及び比較例1の生分解性インプラントを下記表2の組成を有する溶液に浸漬し、浸漬時間による水素発生量で腐食速度を評価し、結果を図1に示した。
下記表3に記載した含量のマグネシウム、カルシウム、マンガン及び亜鉛をステンレススチール(SUS410)で製作された内径50mmのるつぼに装入した。ついで、るつぼ中のマグネシウム、カルシウム、マンガン及び亜鉛が空気と接触しないように、るつぼの周りにアルゴンガスを流し、抵抗加熱炉を用いてるつぼの温度を約700℃〜750℃の範囲にあげてマグネシウム、カルシウム、マンガン及び亜鉛を溶融させた。溶融したマグネシウム、カルシウム、マンガン及び亜鉛が互いによく混じるようにるつぼを振って撹拌させた。完全に溶融したマグネシウム合金を冷却させて固状のマグネシウム合金を製造した。また、冷却の際には、マグネシウムの機械的強度を向上させるためにるつぼを水に浸漬して、溶融マグネシウム合金が急速に冷却するようにした。
図2は押出し前の生分解性インプラントの機械的強度評価結果を示すものであり、図3は押出し後の生分解性インプラントの機械的強度評価結果を示すものである。
実施例3〜実施例11、比較例3〜6の生分解性インプラントを前記表2の組成を有する生体模写液に浸漬し、浸漬時間による水素発生量で腐食速度を評価した。その理由は、一般的にインプラントの腐食速度はマグネシウムが生分解すれば水素が発生するため生体模写液による水素発生量で測定する。
実施例7〜実施例11及び比較例2のインプラント試片の降伏強度、破壊強度及び伸び率を測定して表6に示した。
実施例8のインプラント試片を横9.65cm、縦19.66cm、厚さ1.18cmに切断して二つの試片を準備した。二つの試片に超音波を適用した後、前記表2の生体模写液に3時間浸漬し、水素発生量を測定して図15及び図16に示した。
下記表7に記載された含量のマグネシウム及びマンガンをステンレススチール(SUS410)で製作された内径50mmのるつぼに装入した。ついで、るつぼ中のマグネシウム及びマンガンが空気と接触しないように、るつぼの周りにアルゴンガスを流し、抵抗加熱炉を用いてるつぼの温度を約700℃〜750℃の範囲にあげてマグネシウム及びマンガンを溶融させた。溶融マグネシウム及びマンガンが互いによく混じるようにるつぼを振って撹拌させた。完全に溶融したマグネシウム合金を冷却させて固状のマグネシウム合金を製造した。また、冷却の際には、マグネシウムの機械的強度を向上させるためにるつぼを水に浸漬して、溶融マグネシウム合金が急速に冷却されるようにして生分解性インプラントを製造した。
実施例12〜14のインプラント試片を横9.65cm、縦19.66cm、厚さ1.18cmに切断して二つの試片を準備した。二つの試片に超音波を適用した後、前記表2の生体模写液に3時間浸漬し、水素発生量を測定して図18に示した。
実施例14の生分解性インプラントを押し出し、押出し温度は400℃であり、押出し前後の断面積減少比(押出し比)を25:1に固定した。
下記表8に記載した含量のマグネシウム及び酸化マグネシウムをステンレススチール(SUS410)で製作された内径50mmのるつぼに装入した。ついで、るつぼ中のマグネシウム及び酸化マグネシウムが空気と接触しないように、るつぼの周りにアルゴンガスを流し、抵抗加熱炉を用いてるつぼの温度を約700℃〜750℃の範囲にあげてマグネシウム及び酸化マグネシウムを溶融させた。溶融マグネシウム及び酸化マグネシウムが互いによく混じるようにるつぼを振って撹拌させた。完全に溶融したマグネシウム合金を冷却させて固状のマグネシウム合金を製造した。また、冷却の際には、マグネシウムの機械的強度を向上させるためにるつぼを水に浸漬して、溶融マグネシウム合金が急速に冷却するようにすることで生分解性インプラントを製造した。
実施例15及び比較例4をネズミ(rat)の体内に挿入して体内水素発生量を評価した。
Claims (36)
- マグネシウムを含む生分解性インプラントにおいて、
前記マグネシウムは不純物として、
マンガン(Mn)と;
鉄(Fe)、ニッケル(Ni)及び鉄(Fe)とニッケル(Ni)の混合物よりなる群から選ばれる1種とを含み、
前記不純物の含量が前記マグネシウム100重量部に対して0重量部を超えて1重量部以下であり、
{鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、及び鉄(Fe)とニッケル(Ni)の混合物よりなる群から選ばれる1種}/マンガン(Mn)=0を超えて5以下であることを特徴とする、生分解性インプラント。 - 前記{鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、及び鉄(Fe)とニッケル(Ni)の混合物よりなる群から選ばれる1種}/マンガン(Mn)=0を超えて0.5以下であることを特徴とする、請求項1に記載の生分解性インプラント。
- 前記不純物はアルミニウムをさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の生分解性インプラント
- 前記マグネシウムは多孔性構造体の気孔に充填されたことを特徴とする、請求項1に記載の生分解性インプラント。
- 前記多孔性構造体の気孔は大きさが200〜500μmであることを特徴とする、請求項4に記載の生分解性インプラント。
- 前記多孔性構造体は気孔率が5〜95%の範囲であることを特徴とする、請求項4に記載の生分解性インプラント。
- 前記マグネシウムが多孔性構造体の気孔の全体にかけて充填されるかあるいは位置別に充填率が異なるように充填されたことを特徴とする、請求項4に記載の生分解性インプラント。
- 前記多孔性構造体は金属、セラミック及び高分子よりなる群から選ばれる1種以上であることを特徴とする、請求項4に記載の生分解性インプラント。
- 前記金属はチタンまたはチタン合金、コバルト−クロム合金、及びステンレスよりなる群から選ばれる1種以上であることを特徴とする、請求項8に記載の生分解性インプラント。
- 前記セラミックは、カルシウムフォスフェート(Calcium Phosphate)、アルミナ、ジルコニア及びマグネシアよりなる群から選ばれる1種以上であることを特徴とする、請求項8に記載の生分解性インプラント。
- 前記高分子は、ポリエチレン、ポリ乳酸(polylactic acid、PLA)、ポリグリコール酸(polyglycolic acid、PGA)、またはこれらの共重合体(copolymer)であるPLGAよりなる群から選ばれる1種以上であることを特徴とする、請求項8に記載の生分解性インプラント。
- 前記生分解性インプラントは、整形外科、歯科、形成外科及び血管よりなる群から選ばれる一つ以上の用途に用いられることを特徴とする、請求項1に記載の生分解性インプラント。
- a)不純物としてマンガン(Mn)と;
鉄(Fe)、ニッケル(Ni)及び鉄(Fe)とニッケル(Ni)の混合物よりなる群から選ばれる1種とを含み、
前記不純物の含量がマグネシウム100重量部に対して0重量部を超えて1重量部以下であり、{鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、及び鉄(Fe)とニッケル(Ni)の混合物よりなる群から選ばれる1種}/マンガン(Mn)=0を超えて5以下のマグネシウムを提供する段階;及び
b)前記マグネシウムを成形する段階を含むことを特徴とする、生分解性インプラントの製造方法。 - 前記a)段階は、
a−1)多孔性構造体を準備する段階;及び
a−2)前記多孔性構造体の気孔を前記マグネシウムで充填させる段階をさらに含むことを特徴とする、請求項13に記載の生分解性インプラントの製造方法。 - 前記b)段階は、冷却法、押出し法及び金属加工法よりなる群から選ばれる一つ以上で成形する段階であることを特徴とする、請求項13に記載の生分解性インプラントの製造方法。
- 下記化学式1で示され、
総重量に対し、
Caを0重量%を超えて23重量%以下;
Xを0重量%を超えて10重量%以下;及び
Mgを残部に含むマグネシウム合金を含むことを特徴とする、生分解性インプラント:
<化学式1>
Mg−Ca−X
前記化学式1で、XはMnまたはZnである。 - 前記マグネシウム合金は、
総重量に対し、
前記Caを0重量%を超えて23重量%以下;
前記Xを0.1〜5重量%;及び
前記Mgを残部に含むことを特徴とする、請求項16に記載の生分解性インプラント。 - 前記マグネシウム合金は、
総重量に対し、
前記Caを0重量%を超えて23重量%以下;
前記Xを0.1〜3重量%;及び
前記Mgを残部に含むことを特徴とする、請求項16に記載の生分解性インプラント。 - 前記マグネシウム合金は多孔性構造体の気孔に充填されることを特徴とする、請求項16に記載の生分解性インプラント。
- 前記多孔性構造体は気孔率が5〜95%であることを特徴とする、請求項19に記載の生分解性インプラント。
- 前記多孔性構造体は、金属、セラミック及び高分子よりなる群から選ばれる1種で製造されたことを特徴とする、請求項19に記載の生分解性インプラント。
- 前記金属は、チタンまたはチタン合金、コバルト−クロム合金及びステンレスよりなる群から選ばれる1種以上であることを特徴とする、請求項21に記載の生分解性インプラント。
- 前記セラミックは、カルシウムフォスフェート(Calcium Phosphate)、アルミナ、ジルコニア及びマグネシアよりなる群から選ばれる1種以上であることを特徴とする、請求項21に記載の生分解性インプラント。
- 前記高分子は、ポリエチレン、ポリ乳酸(polylactic acid、PLA)、ポリグリコール酸(polyglycolic acid、PGA)、またはこれらの共重合体(copolymer)であるPLGAよりなる群から選ばれる1種以上であることを特徴とする、請求項21に記載の生分解性インプラント。
- 前記インプラントは、整形外科、歯科、形成外科及び血管よりなる群から選ばれる一つの用途に使うことを特徴とする、請求項16に記載の生分解性インプラント。
- i)下記化学式1で示されるものの総重量に対し、Caを0重量%を超えて23重量%未満、Xを0重量%を超えて10重量%未満、及びMgを残部に含むマグネシウム合金を提供する段階;及び
ii)前記マグネシウム合金を成形する段階を含むことを特徴とする、生分解性インプラントの製造方法:
<化学式1>
Mg−Ca−X
前記化学式1で、XはMnまたはZnである。 - 前記i)段階は、
i−1)多孔性構造体を準備する段階;及び
i−2)前記多孔性構造体の気孔を前記マグネシウム合金で充填させる段階をさらに含むことを特徴とする、請求項26に記載の生分解性インプラントの製造方法。 - 前記ii)段階は、前記マグネシウム合金を冷却法、押出し法及び金属加工法よりなる群から選ばれる一つ以上で成形する段階であることを特徴とする、請求項26に記載の生分解性インプラントの製造方法。
- マグネシウムを含む生分解性インプラントに超音波を適用することを特徴とする、生分解性インプラントの製造方法。
- 前記マグネシウムを含む生分解性インプラントは多孔性構造であることを特徴とする、請求項29に記載の生分解性インプラントの製造方法。
- 前記マグネシウムを含む生分解性インプラントは、不純物として、
マンガン(Mn)と;
鉄(Fe)、ニッケル(Ni)及び鉄(Fe)とニッケル(Ni)の混合物よりなる群から選ばれる1種とを含み、
前記不純物の含量が前記マグネシウム100重量部に対して0重量部を超えて1重量部以下であり、
{鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、及び鉄(Fe)とニッケル(Ni)の混合物よりなる群から選ばれる1種}/マンガン(Mn)=0を超えて5以下であることを特徴とする、請求項29に記載の生分解性インプラントの製造方法。 - 前記マグネシウムを含む生分解性インプラントは、
下記化学式1で示され、
総重量に対し、
Caを0重量%を超えて23重量%未満;
Xを0重量%を超えて10重量%未満;及び
Mgを残部に含むマグネシウム合金を含むことを特徴とする、請求項29に記載の生分解性インプラントの製造方法:
<化学式1>
Mg−Ca−X
前記化学式1で、XはMnまたはZnである。 - 総重量に対し、
マンガンを0重量%を超えて10重量%以下;
鉄を0重量%を超えて1重量%以下;及び
マグネシウムを含む金属を99重量%以上100重量%未満含むことを特徴とする、生分解性インプラント。 - 前記マンガン0.3〜0.6重量%を含むことを特徴とする、請求項33に記載の生分解性インプラント。
- 前記マグネシウムを含む金属は、純粋マグネシウム、不純物を含むマグネシウムまたはマグネシウム合金であることを特徴とする、請求項33に記載の生分解性インプラント。
- 総重量に対し、
酸化マグネシウム(MgO)を0重量%を超えて90重量%以下;及び
マグネシウムを含む金属を10重量%以上100重量%未満含むことを特徴とする、生分解性インプラント。
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