JP2020151271A - Method for adhesion of titanium material with soft tissue in vivo, method for fixation of sensor to living body, deformation auxiliary method for soft tissue in vivo, bore hole closing method for soft tissue, reinforcing method for soft tissue, adhesive for soft tissue, living body embedding type sensor, deformation auxiliary material for soft tissue, bore hole closing material for soft tissue and reinforcing material for soft tissue - Google Patents

Method for adhesion of titanium material with soft tissue in vivo, method for fixation of sensor to living body, deformation auxiliary method for soft tissue in vivo, bore hole closing method for soft tissue, reinforcing method for soft tissue, adhesive for soft tissue, living body embedding type sensor, deformation auxiliary material for soft tissue, bore hole closing material for soft tissue and reinforcing material for soft tissue Download PDF

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Abstract

To enable easy adhesion of a solid member with a soft tissue in vivo in a short time.SOLUTION: A method for adhesion of a titanium material with a soft tissue in vivo includes contacting the soft tissue with the surface of the titanium material which forms an uneven structure having the sizes from nano to micrometer by carrying out either chemical treatment among the acid, alkali and alkali-acid treatments. Preferably, the chemical treatment includes the acid treatment by a solution of hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid or hydrogen peroxide, or hydrofluoric acid, hydrobromic acid or a mixture thereof. Alternatively, the chemical treatment includes preferably an alkali treatment by the solution of sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium hypochlorite, or a mixture thereof.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

この発明は、チタン材料と生体軟組織との接着方法、生体へのセンサの固定方法、生体軟組織の変形補助方法、生体軟組織の穿孔封鎖方法、生体軟組織の補強方法、生体軟組織用接着材、生体内埋入型センサ、生体軟組織変形補助材、生体軟組織穿孔封鎖材、および生体軟組織補強材に関する。 The present invention relates to a method of adhering a titanium material to a biosoft tissue, a method of fixing a sensor to a living body, a method of assisting deformation of the biosoft tissue, a method of perforating and sealing the biosoft tissue, a method of reinforcing the biosoft tissue, an adhesive material for the biosoft tissue, and an in vivo. The present invention relates to an implantable sensor, a biosoft tissue deformation assisting material, a biosoft tissue perforation and sealing material, and a biosoft tissue reinforcing material.

生体組織は外傷や手術など外的な侵襲により破壊された場合に形態の復元が必要となる。現在のところこの組織復元には、絹や生体吸収性高分子で作られた縫合糸を用いるのが一般的である。一方で、応急的な処置として生体組織接着剤を用いることもある。この生体組織接着剤としては現在、フィブリン糊、シアノアクリレート系接着剤などが用いられている。 Living tissue needs to be restored to its morphology when it is destroyed by external invasion such as trauma or surgery. At present, it is common to use sutures made of silk or a bioabsorbable polymer for this tissue restoration. On the other hand, a biological tissue adhesive may be used as an emergency measure. As the biological tissue adhesive, fibrin glue, cyanoacrylate adhesive and the like are currently used.

一方、近年体内に埋め込むチップの開発などが盛んに進められている。埋入したチップは例えば、体内の物理・化学・生物学的環境変化をモニタリングするために用いられる。このためには、埋入したチップは体内のある一定の場所に長期にわたり保持される必要があるが、このようなチップの体内保持を長期にわたり達成する接着剤は存在しないのが現況である。 On the other hand, in recent years, the development of chips to be embedded in the body has been actively promoted. The implanted chip is used, for example, to monitor changes in the physical, chemical, and biological environment in the body. For this purpose, the implanted chip needs to be held in a certain place in the body for a long period of time, but the present situation is that there is no adhesive that achieves the holding of such a chip in the body for a long period of time.

また、チタンは生体親和性の高い金属材料として、歯科、整形外科領域におけるインプラント材料として広く利用されている。これまでの使用方法としては、デンタルインプラントや人工股関節、骨固定用プレートやスクリュー、骨補填材保定用メッシュなどがある。チタンは加工後すぐに表面が不動態化により酸化チタンとなる。骨内に4週間といった長期間埋入した場合、この酸化チタン表面は骨と直接接合(オッセオインテグレーション)することは知られているが、生体軟組織に対して数秒以内で瞬時の接着性は示さない。 In addition, titanium is widely used as an implant material in the fields of dentistry and orthopedics as a metal material having high biocompatibility. Conventional methods of use include dental implants, artificial hip joints, bone fixation plates and screws, and bone filling material retention meshes. Immediately after processing, the surface of titanium is passivated to become titanium oxide. It is known that this titanium oxide surface directly bonds (osseointegration) to the bone when it is implanted in the bone for a long period of time such as 4 weeks, but it shows instant adhesion to the soft tissue within a few seconds. Absent.

特表2018−521720号公報Special Table 2018-521720

Rupp F、他4名、「Surface characteristics of dental implants: A review」、Dental Materials、2018年、第34巻、p.40-57Rupp F, 4 others, "Surface characteristics of dental implants: A review", Dental Materials, 2018, Vol. 34, p.40-57 Luigi Canullo、他5名、「Soft tissue cell adhesion to titanium abutments after different cleaning procedures: Preliminary results of a randomized clinical trial」, Med Oral Pathol Oral Cir Bucal.、2014年3月1日、第19巻、第2号、e177-e183Luigi Canullo, 5 others, "Soft tissue cell adhesion to titanium abutments after different cleaning procedures: Preliminary results of a randomized clinical trial", Med Oral Pathol Oral Cir Bucal., March 1, 2014, Volume 19, Volume 2. Issue, e177-e183

ところで、縫合糸を用いた生体組織接着は、生体組織同士を縫合するという目的のために有効な方法である。しかし、縫合の成功は個人の技術に依存することも多く、また時間の短縮も望まれている。また、金属やガラスでできたセンサなど軟らかくない素材と生体組織とを縫合糸を用いて結合するためには、あらかじめ穴を開けておくなど硬い素材の方に様々な形態付与が必要となる。 By the way, the adhesion of living tissues using sutures is an effective method for the purpose of suturing living tissues with each other. However, the success of suturing often depends on the skill of the individual, and time reduction is also desired. Further, in order to connect a non-soft material such as a sensor made of metal or glass and a living tissue by using a suture, it is necessary to give various forms to a hard material such as making a hole in advance.

先にあげたフィブリン糊、シアノアクリレート系接着剤は現在、生体組織接着剤として本邦でも広く使用されている。しかし、フィブリン糊は生体親和性に優れるものの接着力が低く、シアノアクリレート系接着剤は接着力に優れるものの生体親和性が低いといった利点と欠点がある。また、シアノアクリレート系接着剤には、水分が多い場合に硬化不良を起こすことや、接着力が高すぎるがために外力がかかることで組織が破断することや、必要に応じて除去する際に困難であるといった問題もある。 The fibrin glue and cyanoacrylate adhesives mentioned above are currently widely used in Japan as biological tissue adhesives. However, fibrin glue has advantages and disadvantages that it has excellent biocompatibility but low adhesive strength, and cyanoacrylate adhesive has excellent adhesive strength but low biocompatibility. In addition, cyanoacrylate-based adhesives cause poor curing when there is a lot of water, the structure is broken due to external force applied because the adhesive strength is too high, and when it is removed as necessary. There is also the problem that it is difficult.

また、上記生体組織接着剤は、液体として使用することから、接着を必要としない部位への移動や要求していない部位の接着などをおこしやすいという問題があった。さらに、液体が重合し固化するまでの時間しか操作できず、操作時間が限られているため操作性に劣るという問題があった。 Further, since the above-mentioned biological tissue adhesive is used as a liquid, there is a problem that it is easy to move to a part that does not require adhesion or to adhere to a part that does not require adhesion. Further, there is a problem that the operability is inferior because the operation time is limited because the operation can be performed only for the time until the liquid is polymerized and solidified.

これまでにチタン材料の生体内埋入に関しても多くの研究がされているが、その多くは硬組織との接合や結合をみたもので、軟組織との結合を目指したものではない(非特許文献1参照)。軟組織との接合に関する論文のほとんどはタンパク質の吸着とその後に続く細胞の接着の後、軟組織との接合が起こることを示しているのが現状であり(非特許文献2参照)、数秒以内で生体組織同士を接着させる、あるいは生体組織に接着させるといった事象についての報告はない。つまり、「組織の接着」と「細胞の基材への接着」は、同じ「接着」という言葉を使っているだけで意味合いが異なる。非特許文献2に記載のデータは、歯科インプラントアバットメントを軟組織に1週間接触した状態を評価したものである。また一般的に、細胞接着には6時間以上を要すことから、非特許文献2記載の軟組織接着には少なくとも12時間以上は必要である。 Much research has been done on the implantation of titanium materials in vivo, but most of them are for bonding or bonding with hard tissues, not for bonding with soft tissues (non-patent documents). 1). Most of the papers on soft tissue adhesion show that the adhesion with soft tissue occurs after protein adsorption and subsequent cell adhesion (see Non-Patent Document 2), and the living body within a few seconds. There are no reports of events such as adhesion between tissues or adhesion to living tissues. In other words, "tissue adhesion" and "cell adhesion to the substrate" have different meanings just by using the same word "adhesion". The data described in Non-Patent Document 2 is an evaluation of a state in which a dental implant abutment is in contact with soft tissue for one week. Further, since cell adhesion generally requires 6 hours or more, soft tissue adhesion described in Non-Patent Document 2 requires at least 12 hours or more.

特許文献1には、チタン又はチタン合金製のボディの表面を、鉱酸を含む第1エッチング液でエッチングした後、フッ化水素酸を含むエッチング液でエッチングして得られる組織分布を、歯科インプラント又は歯科インプラントアバットメントのうち使用中に骨組織又は軟組織とそれぞれ接触させられることを意図する表面に提供することが記載されている。しかし、特許文献1に記載の技術も、4週間といった長期間をかけてのインプラントと骨との結合を目指したものである(特許文献1の段落0142参照)。 Patent Document 1 describes a tissue distribution obtained by etching the surface of a body made of titanium or a titanium alloy with a first etching solution containing mineral acid and then etching with an etching solution containing hydrofluoric acid. Alternatively, it is described that the dental implant abutment is provided on a surface intended to be contacted with bone tissue or soft tissue during use, respectively. However, the technique described in Patent Document 1 also aims at bonding the implant and the bone over a long period of time such as 4 weeks (see paragraph 0142 of Patent Document 1).

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、短時間で容易に生体軟組織への固形の部材の接着を行えるようにすることを目的とする。合わせて、この接着の様々な有用な用途を提案する。なお、上記のような生体軟組織への接着能力を持つ固形の部材を、不定形の接着剤と区別して、「接着材」と呼ぶことにする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to enable easy adhesion of a solid member to a biological soft tissue in a short time. Together, we propose various useful uses for this adhesive. The solid member having the ability to adhere to the bio-soft tissue as described above is referred to as an "adhesive" in order to distinguish it from an amorphous adhesive.

以上の目的を達成するための本発明の一の態様は、酸処理、アルカリ処理、およびアルカリ酸処理のうちいずれかの化学処理を行うことにより、表面にナノからマイクロメートルサイズの凹凸構造を形成したチタン材料の上記表面と、生体軟組織とを接触させる ことにより、上記チタン材料と上記生体軟組織とを接着することを特徴とする、チタン材料と生体軟組織との接着方法である。 One aspect of the present invention for achieving the above object is to form a nano-to-micrometer-sized concavo-convex structure on the surface by performing any chemical treatment of acid treatment, alkali treatment, and alkali acid treatment. This is a method for adhering a titanium material to a biosoft tissue, which comprises contacting the surface of the titanium material with the biosoft tissue to bond the titanium material to the biosoft tissue.

この方法では、チタン材料の表面の少なくとも一部に化学処理を施して、その部分にナノからマイクロメートルサイズ、より具体的には、十ナノメートルから数マイクロメートルサイズの凹凸構造を形成することにより、チタン材料の当該表面に、生体軟組織との接着性を付与することができる。ここで、薄膜状あるいは箔状のチタン(以下、チタン薄膜)を用いることで、柔軟な軟組織の変形に合わせて当該チタン薄膜も変形することが可能となる。このような変形性を与えるために、チタン薄膜の厚さは薄い方が好ましく、具体的には数百ナノメートルから100マイクロメートルの厚さが好ましい。 In this method, at least a part of the surface of the titanium material is chemically treated to form a nano-to-micrometer-sized, more specifically, ten-nanometer to several-micrometer-sized concavo-convex structure on that part. , The surface of the titanium material can be imparted with adhesiveness to biological soft tissues. Here, by using a thin film or foil-shaped titanium (hereinafter, titanium thin film), the titanium thin film can be deformed according to the deformation of the flexible soft tissue. In order to provide such deformability, the thickness of the titanium thin film is preferably thin, specifically, the thickness is preferably several hundred nanometers to 100 micrometers.

また、上記の化学処理は、酸処理、アルカリ処理、およびアルカリ酸処理のいずれかであり、いずれの場合も、チタン材料の表面が溶解すること、ならびに、溶解したチタンイオンが溶質と反応して析出することにより、上記凹凸構造を形成すると考えられる。接着性を付与されたチタン材料は、わずかな力を加えつつ生体軟組織に接触させることにより、生体軟組織と接着することができる。好ましい実施形態では、1〜30秒程度のわずかな時間の接触で、この接着を実現できる。 Further, the above chemical treatment is any of acid treatment, alkaline treatment, and alkaline acid treatment, in which case the surface of the titanium material is dissolved and the dissolved titanium ions react with the solute. It is considered that the uneven structure is formed by the precipitation. The titanium material imparted with adhesiveness can be adhered to the biosoft tissue by bringing it into contact with the biosoft tissue while applying a slight force. In a preferred embodiment, this adhesion can be achieved with a short contact time of about 1 to 30 seconds.

なお、化学処理前のチタン材料は、純チタンだけでなく、化学処理後の生体軟組織への接着性が失われない程度に、純チタンに多少の不純物や添加物が含まれるものであったり、チタン以外の元素を含む合金であったりしてもよい。チタン以外の含む合金として、例えば、チタン-アルミニウム-バナジウム合金、チタン-アルミニウム-モリブデン-バナジウム合金、チタン-アルミニウム-スズ-ジルコニウム-モリブデン合金、ニッケルチタン合金、チタン-ニオブ合金、チタン-ニオブ-タンタル-モリブデン合金、チタン-金-クロム-タンタル合金があげられる。 The titanium material before the chemical treatment is not only pure titanium, but also pure titanium containing some impurities and additives to the extent that the adhesiveness to the biological soft tissue after the chemical treatment is not lost. It may be an alloy containing an element other than titanium. Alloys containing other than titanium include, for example, titanium-aluminum-vanadium alloy, titanium-aluminum-molybdenum-vanadium alloy, titanium-aluminum-tin-molybdenum-molybdenum alloy, nickel-titanium alloy, titanium-niob alloy, titanium-niob-tantal. -Molybdenum alloy, titanium-gold-chrome-tantal alloy.

また、薄膜状又は板状のチタン材料を挟むように、その両側でチタン材料と生体軟組織とを接着すれば、複数の生体軟組織あるいは複数の部分に分かれた生体軟組織を、チタン材料を介して相互に接着することができる。従って、上記のチタン材料と生体軟組織との接着方法は、チタン材料を用いた生体軟組織同士の接着方法としても利用できる。 Further, if the titanium material and the biosoft tissue are adhered on both sides of the thin film or plate-shaped titanium material so as to sandwich the titanium material, a plurality of biosoft tissues or biosoft tissues divided into a plurality of parts can be mutually exchanged via the titanium material. Can be glued to. Therefore, the above-mentioned method for adhering the titanium material to the biosoft tissue can also be used as a method for adhering the biosoft tissue to each other using the titanium material.

また、上記接着方法において、上記化学処理は、塩酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液、過酸化水素溶液、フッ化水素酸、臭化水素酸又はそれらの混合物による酸処理を含むとよい。特に、塩酸溶液、硫酸用液又はそれらの混合物である酸溶液に上記チタン材料を浸漬するか、上記酸溶液を上記チタン材料に塗布あるいはスプレーすることによる酸処理を含むとよい。
これらの酸処理により、チタン材料の表面に、上記凹凸構造を効果的に形成することができる。もちろん、上記化学処理に用いる酸は、これらに限られない。つまり、純チタンの脱不動化pHは約1であり、同pHを下回る酸を用いればチタン表面の溶解ならびに析出反応によって上記凹凸構造を効果的に形成することができる。
Further, in the above bonding method, the above chemical treatment may include acid treatment with hydrochloric acid solution, nitric acid solution, sulfuric acid solution, hydrogen peroxide solution, hydrofluoric acid, hydrobromic acid or a mixture thereof. In particular, it may include acid treatment by immersing the titanium material in an acid solution which is a hydrochloric acid solution, a sulfuric acid solution or a mixture thereof, or by applying or spraying the acid solution on the titanium material.
By these acid treatments, the uneven structure can be effectively formed on the surface of the titanium material. Of course, the acid used for the above chemical treatment is not limited to these. That is, the demobilization pH of pure titanium is about 1, and if an acid having a pH lower than the same pH is used, the uneven structure can be effectively formed by the dissolution and precipitation reaction of the titanium surface.

さらには、上記酸処理に用いる上記酸溶液が、50重量%以上97重量%以下の硫酸、30重量%以上37重量%以下の塩酸、あるいは、20重量%以上の硫酸ならびに10重量%以上の塩酸を含む混合物溶液であるとよい。
これらの酸溶液を用いた酸処理により、チタン材料の表面に、上記凹凸構造をさらに効果的に形成することができる。
Further, the acid solution used for the acid treatment is 50% by weight or more and 97% by weight or less of sulfuric acid, 30% by weight or more and 37% by weight or less of hydrochloric acid, or 20% by weight or more of sulfuric acid and 10% by weight or more of hydrochloric acid. It is preferable that it is a mixture solution containing.
By the acid treatment using these acid solutions, the uneven structure can be more effectively formed on the surface of the titanium material.

また、酸処理時の溶液の温度は、溶液の融点以上であるとよい。さらに好ましくは70℃以上がよい。また、温度の上限は、溶液の沸点である。これらのような高温で酸処理を行うと、10分程度の短時間の処理で、チタン材料の表面に、上記凹凸構造を形成し、生体軟組織への接着力を強化することができる。また、酸処理時の溶液の温度が10℃でも、12時間程度の処理時間をかければ、生体軟組織と接着可能なチタン材料を得ることができる。また、酸溶液にチタン材料を浸漬するだけでなく、酸溶液をチタン材料に塗布したりスプレーしたりしても、酸処理を行うことは可能である。 Further, the temperature of the solution during the acid treatment is preferably equal to or higher than the melting point of the solution. More preferably, it is 70 ° C. or higher. The upper limit of the temperature is the boiling point of the solution. When the acid treatment is performed at such a high temperature, the uneven structure can be formed on the surface of the titanium material in a short time of about 10 minutes, and the adhesive force to the biological soft tissue can be strengthened. Further, even if the temperature of the solution during the acid treatment is 10 ° C., a titanium material that can be adhered to the biological soft tissue can be obtained if the treatment time is about 12 hours. Further, the acid treatment can be performed not only by immersing the titanium material in the acid solution but also by applying or spraying the acid solution on the titanium material.

また、上記化学処理を行った後に、上記チタン材料を乾燥させるとよい。この乾燥は、60℃以上600℃未満で行うとよい。
水溶液中で酸処理した直後は水がチタン表面を覆っているため親水性であるが、乾燥させることで疎水性となる。この際、大気圧中において室温で乾燥することができるが、60℃では短時間で乾燥することができる。ただし、600℃以上の温度では水素化チタンが酸化チタンとなるため、疎水性表面が得られないため好ましくない。
Further, it is preferable to dry the titanium material after performing the chemical treatment. This drying is preferably performed at 60 ° C. or higher and lower than 600 ° C.
Immediately after acid treatment in an aqueous solution, water covers the titanium surface, so it is hydrophilic, but when it is dried, it becomes hydrophobic. At this time, it can be dried at room temperature in atmospheric pressure, but it can be dried in a short time at 60 ° C. However, at a temperature of 600 ° C. or higher, titanium hydride becomes titanium oxide, which is not preferable because a hydrophobic surface cannot be obtained.

また、上記酸処理を行う場合に、上記チタン材料の上記表面において、空気中の水接触角が80°以上であるとよい。
酸処理の処理時間に応じて上記チタン材料と生体軟組織との接着力が変化するが、処理時間が異なる複数のサンプルのうち、未処理の状態よりも疎水性が上昇し、空気中の水接触角が概ね80°以上となったチタン材料が、未処理の状態よりも有意に高い接着力を有することを、今回見出した。これは、酸処理の場合、チタン材料の疎水性表面と生体軟組織との間の疎水性相互作用が、相互の接着力向上に寄与しているためと考えられる。従って、上記チタン材料の上記表面において、空気中の水接触角が80°以上となる程度にまで、上記酸処理を行うとよい。
Further, when the acid treatment is performed, it is preferable that the water contact angle in the air is 80 ° or more on the surface of the titanium material.
The adhesive strength between the titanium material and the biological soft tissue changes depending on the treatment time of the acid treatment, but among multiple samples with different treatment times, the hydrophobicity is higher than in the untreated state, and water contact in the air We have now found that a titanium material with an angle of approximately 80 ° or more has significantly higher adhesive strength than in the untreated state. It is considered that this is because, in the case of acid treatment, the hydrophobic interaction between the hydrophobic surface of the titanium material and the biological soft tissue contributes to the improvement of mutual adhesive force. Therefore, it is preferable to perform the acid treatment on the surface of the titanium material until the water contact angle in the air becomes 80 ° or more.

また、上記酸処理を行う場合に、上記チタン材料の表面に水素化チタンが析出しているとよい。
酸処理の処理時間に応じて上記チタン材料と生体軟組織との接着力が変化するが、処理時間が異なる複数のサンプルのうち、表面に水素化チタンの析出が確認されたチタン材料が、未処理の状態よりも有意に高い接着力を有することを、今回見出した。従って、上記チタン材料の上記表面に水素化チタンが析出する程度にまで、上記酸処理を行うとよい。
Further, when the acid treatment is performed, it is preferable that titanium hydride is precipitated on the surface of the titanium material.
The adhesive strength between the titanium material and the biological soft tissue changes depending on the treatment time of the acid treatment, but among the multiple samples with different treatment times, the titanium material in which the precipitation of titanium hydride was confirmed on the surface was untreated. It was found this time that it has a significantly higher adhesive strength than the state of. Therefore, it is advisable to carry out the acid treatment to the extent that titanium hydride is deposited on the surface of the titanium material.

また、上記接着方法において、上記化学処理は、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液、次亜塩素酸ナトリウム溶液又はそれらの混合物によるアルカリ処理を含むとよい。
これらのアルカリ処理によっても、OH-イオンが十分あれば溶解および析出反応が進行してチタン材料の表面に、上記凹凸構造を効果的に形成することができる。もちろん、上記化学処理に用いるアルカリは、これらに限らず、水溶性の高いアルカリであればよい。
なお、アルカリ処理の場合、チタン材料の表面と生体軟組織との間のイオン的相互作用ならびに接触面積の増加が、相互の接着力向上に寄与していると考えられる。このため、チタン材料の表面の疎水性が高くなくても、接着力の向上は見られる。
Further, in the above bonding method, the above chemical treatment may include an alkali treatment with a sodium hydroxide solution, a potassium hydroxide solution, a sodium hypochlorite solution or a mixture thereof.
Even with these alkaline treatments, if there are sufficient OH - ions, the dissolution and precipitation reactions proceed and the uneven structure can be effectively formed on the surface of the titanium material. Of course, the alkali used for the above chemical treatment is not limited to these, and any alkali having high water solubility may be used.
In the case of alkaline treatment, it is considered that the ionic interaction between the surface of the titanium material and the biological soft tissue and the increase in the contact area contribute to the improvement of mutual adhesive strength. Therefore, even if the surface of the titanium material is not highly hydrophobic, the adhesive strength can be improved.

また、上記接着方法において、上記化学処理の強度を調整することにより、上記チタン材料と上記生体軟組織との間の接着力を調整するとよい。
少なくとも、酸処理の時間を変えることにより、上記チタン材料と生体軟組織との接着力が変化することを今回見出した。接着力を強化するだけでなく、適度な接着力で接着を行うことも、後で接着材を容易に剥がせるようにするためには重要である。接着材の用途に応じて適切な接着力の接着材を得られれば、極めて有用である。なお、酸処理の時間だけでなく、酸濃度によっても強度を調整可能である。また、酸処理だけでなく、アルカリ処理やアルカリ酸処理の場合も、同様に強度を調整可能と考えられる。
Further, in the adhesive method, it is preferable to adjust the adhesive strength between the titanium material and the biological soft tissue by adjusting the strength of the chemical treatment.
At least, it has been found this time that the adhesive force between the titanium material and the biological soft tissue changes by changing the acid treatment time. It is important not only to strengthen the adhesive force but also to bond with an appropriate adhesive force so that the adhesive can be easily peeled off later. It is extremely useful if an adhesive having an appropriate adhesive strength can be obtained according to the application of the adhesive. The strength can be adjusted not only by the acid treatment time but also by the acid concentration. Further, it is considered that the strength can be adjusted in the same manner not only in the case of the acid treatment but also in the case of the alkaline treatment or the alkaline acid treatment.

また、上記接着方法において、上記生体軟組織が、消化管粘膜、血管内皮など上皮系組織、筋肉、骨、軟骨、臓器周囲線維性組織を含む結合組織、血管又は神経であるとよい。
上記チタン材料と、上皮系組織、結合組織、血管又は神経との接着が実現できれば、生体へのセンサの固定、組織の変形補助、組織の穿孔封鎖、組織の補強といった用途に上記接着方法を活用しやすくなる。ただし、生体へのセンサの固定、組織の変形補助、組織の穿孔封鎖、あるいは組織の補強の対象は、上皮系組織、結合組織、血管及び神経には限られない。
Further, in the above-mentioned adhesion method, the bio-soft tissue may be epithelial tissue such as gastrointestinal mucosa and vascular endothelium, connective tissue including muscle, bone, cartilage and peri-organ fibrous tissue, blood vessel or nerve.
If adhesion between the titanium material and epithelial tissue, connective tissue, blood vessels or nerves can be realized, the above adhesion method will be utilized for applications such as fixing the sensor to the living body, assisting the deformation of the tissue, perforating and blocking the tissue, and reinforcing the tissue. It will be easier to do. However, the objects of fixing the sensor to the living body, assisting the deformation of the tissue, perforating and blocking the tissue, or reinforcing the tissue are not limited to epithelial tissue, connective tissue, blood vessels and nerves.

また、この発明は、上記のいずれかの接着方法を用いてセンサを生体内に固定する、生体へのセンサの固定方法であって、上記チタン材料に、上記表面の少なくとも一部が露出するように上記センサを固定し、上記チタン材料の上記表面のうち露出している部分と、生体軟組織とを接触させて上記チタン材料と上記生体の生体軟組織とを接着することにより、上記センサを上記生体内に固定する、生体へのセンサの固定方法も提供する。 Further, the present invention is a method for fixing a sensor in a living body by using any of the above-mentioned bonding methods so that at least a part of the surface is exposed to the titanium material. The sensor is fixed to the above-mentioned sensor, and the exposed portion of the surface of the titanium material is brought into contact with the bio-soft tissue to adhere the titanium material and the bio-soft tissue of the living body. It also provides a method of fixing the sensor to the living body, which is fixed in the body.

この方法において、センサとチタン材料を予め固定しておくことは、接着剤や固定器具、嵌め込み等の任意の方法により容易に行うことができる。センサがチタン材料に固定された状態で、わずかな力を加えつつチタン材料の表面を生体軟組織に接触させれば、チタン材料が短時間でかつ容易に生体軟組織に接着され、センサも、上記チタン材料を介して生体軟組織に固定される。このように固定されたセンサは、生体が運動しても容易にその位置がずれることはない。この方法を適用するセンサとしては、例えば生体の位置、動き、物理状態など、あるいは、体内における化学、生物情報を計測し、外部の集計装置に無線送信する装置が考えられる。IoT(Internet Of Things)技術の進展に伴い、生体の情報を効率よく収集することの有用性は増していくと考えられる。 In this method, fixing the sensor and the titanium material in advance can be easily performed by any method such as an adhesive, a fixing device, and fitting. If the surface of the titanium material is brought into contact with the biosoft tissue while the sensor is fixed to the titanium material while applying a slight force, the titanium material is easily adhered to the biosoft tissue in a short time, and the sensor is also made of the above titanium. It is fixed to the biological soft tissue via the material. The position of the sensor fixed in this way does not easily shift even if the living body moves. As a sensor to which this method is applied, for example, a device that measures the position, movement, physical state, etc. of a living body, or chemistry and biological information in the body and wirelessly transmits the information to an external aggregation device can be considered. With the progress of IoT (Internet Of Things) technology, it is thought that the usefulness of efficiently collecting biological information will increase.

また、この発明は、上記のいずれかの接着方法を用いて生体軟組織の変形を補助する生体軟組織の変形補助方法であって、上記生体軟組織を所望の形状に変形し、上記変形後の形状に沿って上記生体軟組織に上記チタン材料を接着する、生体軟組織の変形補助方法も提供する。 Further, the present invention is a method for assisting the deformation of a biological soft tissue by using any of the above-mentioned bonding methods, wherein the biological soft tissue is deformed into a desired shape to obtain the deformed shape. Also provided is a method for assisting the deformation of the biological soft tissue, in which the titanium material is adhered to the biological soft tissue.

チタン材料が生体軟組織に接着された箇所は、チタン材料によって生体軟組織の変形が制約される。例えば、チタン材料は、伸縮性には乏しい。このため、血管や腸管がヘルニアを起こした場合に、断裂部からヘルニア部を管内に押し込んだ上で断裂部を閉じて、断裂部の外側からチタン材料を接着すれば、断裂部の伸縮を阻止し、このことにより断裂部が開いてヘルニア部が突出してくることを防止できる。また、断裂部が閉じた状態を維持できるため、断裂部が自然治癒により閉じる効果も期待できる。これは、生体軟組織の、断裂部が閉じるような変形を補助したことに該当する。 Where the titanium material is adhered to the biosoft tissue, the titanium material restricts the deformation of the biosoft tissue. For example, titanium material has poor elasticity. Therefore, when a hernia occurs in a blood vessel or intestinal tract, if the hernia part is pushed into the tube from the ruptured part, the ruptured part is closed, and a titanium material is adhered from the outside of the ruptured part, expansion and contraction of the ruptured part is prevented. However, this can prevent the torn portion from opening and the hernia portion from protruding. In addition, since the torn portion can be maintained in a closed state, the effect of closing the torn portion by natural healing can be expected. This corresponds to assisting the deformation of the living soft tissue so that the torn part closes.

また、チタン材料が一定の剛性を有する場合、チタン材料を接着した箇所の生体軟組織の形状を、チタン材料の形状に合わせて変形させることも可能である。初めは形状の相違により生体軟組織がチタン材料に接着されない個所が残ったとしても、組織の動きに応じて一度又は何度かチタン材料に接触するうちに、チタン材料に接着され、柔軟な生体軟組織側が変形してチタン材料の形状に沿うためである。この性質を利用して、例えば、眼球の裏側に、好ましい矯正後の形状を持つチタン材料を接着することにより、近視の治療のために眼球の形状を矯正することが考えられる。 Further, when the titanium material has a certain rigidity, it is possible to deform the shape of the biological soft tissue at the portion where the titanium material is adhered to match the shape of the titanium material. Even if there are some areas where the bio-soft tissue is not adhered to the titanium material due to the difference in shape at first, the bio-soft tissue is adhered to the titanium material and is flexible after contacting the titanium material once or several times depending on the movement of the tissue. This is because the side is deformed and follows the shape of the titanium material. Taking advantage of this property, for example, it is conceivable to correct the shape of the eyeball for the treatment of myopia by adhering a titanium material having a preferable corrected shape to the back side of the eyeball.

また、この発明は、上記のいずれかの接着方法を用いて生体軟組織の穿孔を封鎖する生体軟組織の穿孔封鎖方法であって、上記生体軟組織の上記穿孔が形成された箇所を覆うように、上記生体軟組織に上記チタン材料を接着する、生体軟組織の穿孔封鎖方法も提供する。
生体軟組織に接着されたチタン材料は生体軟組織と密着することから、例えば血管や腸管等の組織に穿孔が生じた場合に、その個所の外側から穿孔が形成された箇所を覆うようにチタン材料を接着することにより、穿孔を塞ぐことができる。この接着は、管の外部から行ってもよいし、内視鏡とステント等を用いて管の内部から行ってもよい。
Further, the present invention is a method for blocking perforation of a biological soft tissue by using any of the above-mentioned bonding methods, and is described above so as to cover a portion of the biosoft tissue in which the perforation is formed. Also provided is a method for perforating and sealing a living soft tissue in which the titanium material is adhered to the living soft tissue.
Since the titanium material adhered to the living soft tissue adheres to the living soft tissue, for example, when a perforation occurs in a tissue such as a blood vessel or an intestinal tract, the titanium material is applied so as to cover the part where the perforation is formed from the outside of the perforation. By adhering, the perforation can be closed. This adhesion may be performed from the outside of the tube, or may be performed from the inside of the tube using an endoscope and a stent or the like.

また、この発明は、上記のいずれかの接着方法を用いて生体軟組織を補強する生体軟組織の補強方法であって、上記生体軟組織のうち補強すべき部分に上記チタン材料を接着する、生体軟組織の補強方法も提供する。
組織に穿孔等の傷害が生じる前であっても、血管等において組織が弱っている部分にチタン材料を接着することにより、組織を補強し、傷害の発生を未然に防止することができる。
Further, the present invention is a method for reinforcing a biological soft tissue by using any of the above bonding methods, wherein the titanium material is adhered to a portion of the biosoft tissue to be reinforced. Reinforcement methods are also provided.
Even before an injury such as perforation occurs in the tissue, the tissue can be reinforced and the occurrence of the injury can be prevented by adhering the titanium material to the portion where the tissue is weakened in the blood vessel or the like.

また、この発明は、酸処理、アルカリ処理、およびアルカリ酸処理のうちいずれかの化学処理を行うことにより、表面にナノからマイクロメートルサイズの凹凸構造を形成したチタン材料であり、生体軟組織へ接着される、生体軟組織用接着材も提供する。
この生体軟組織用接着材は、今回、酸処理、アルカリ処理、およびアルカリ酸処理のうちいずれかの化学処理を行うことにより、表面にナノからマイクロメートルサイズの凹凸構造を形成したチタン材料に関し、生体軟組織への強い接着力を有し、また、わずかな力を加えつつ生体軟組織に接触させることにより、短時間で生体軟組織と接着することができるという新規な特性を見出したことに基づき、生体軟組織へ接着される生体軟組織用接着材という、新規な用途を提案するものである。
Further, the present invention is a titanium material having a nano-to-micrometer-sized uneven structure formed on the surface by performing any chemical treatment of acid treatment, alkali treatment, and alkali acid treatment, and adheres to biological soft tissues. Also provided are biosoft tissue adhesives.
This adhesive for living soft tissues is a living body with respect to a titanium material having a nano-to-micrometer-sized uneven structure formed on its surface by chemically treating any of acid treatment, alkali treatment, and alkali acid treatment. Based on the discovery of a new property that it has a strong adhesive force to the soft tissue and can adhere to the soft tissue in a short time by contacting the soft tissue with a slight force, the soft tissue is formed. It proposes a new application as an adhesive material for biological soft tissues that is adhered to.

チタン材料と生体軟組織との接着方法について上述した、上記化学処理に関する説明、上記乾燥に関する説明、チタン材料の特性に関する説明、および生体軟組織に関する説明は、この生体軟組織用接着材についても同様に当てはまる。 The above-mentioned description of the chemical treatment, the above-mentioned drying, the description of the characteristics of the titanium material, and the description of the bio-soft tissue described above for the method of adhering the titanium material to the bio-soft tissue are similarly applied to the bio-soft tissue adhesive.

この発明は、上記の生体軟組織用接着材の上記チタン材料に、上記表面の少なくとも一部が露出するようにセンサを固定した生体内埋入型センサも提供する。
このような生体内埋入型センサは、生体へのセンサの固定方法に関して上述したものと同様な原理により、容易に生体内に固定することができる。
The present invention also provides an in-vivo implantable sensor in which a sensor is fixed to the titanium material of the biosoft tissue adhesive so that at least a part of the surface is exposed.
Such an implantable sensor in a living body can be easily fixed in the living body by the same principle as that described above regarding the method of fixing the sensor to the living body.

また、この発明は、上記の生体軟組織用接着材を、生体軟組織と接着すべき部分に備える、生体軟組織変形補助材、生体軟組織穿孔封鎖材、および生体軟組織補強材も提供する。
これらの生体軟組織変形補助材、生体軟組織穿孔封鎖材、および生体軟組織補強材は、これに限られるものではないが、それぞれ生体軟組織の変形補助方法、生体軟組織の穿孔封鎖方法、および生体軟組織の補強方法の実施に利用可能である。すなわち、生体軟組織用接着材について上述したようにチタン材料に新規な特性を見出したことに基づき、生体軟組織変形補助、生体軟組織穿孔封鎖、および生体軟組織補強という新規な用途を提案するものである。
The present invention also provides a biosoft tissue deformation assisting material, a biosoft tissue perforation sealing material, and a biosoft tissue reinforcing material, which are provided with the above-mentioned adhesive for biosoft tissue at a portion to be adhered to the biosoft tissue.
These bio-soft tissue deformation assisting materials, bio-soft tissue perforation-sealing materials, and bio-soft tissue reinforcing materials are, but are not limited to, bio-soft tissue deformation assisting methods, bio-soft tissue perforation-sealing methods, and bio-soft tissue reinforcement, respectively. It can be used to implement the method. That is, based on the discovery of new properties in the titanium material for the bio-soft tissue adhesive as described above, we propose new uses such as bio-soft tissue deformation assistance, bio-soft tissue perforation blockade, and bio-soft tissue reinforcement.

また、この発明は、上記の生体軟組織用接着材を、生体軟組織と接着すべき部分に備えるインプラントも提案する。このインプラントは、歯科用インプラントであって、上記生体軟組織用接着材を、フィクスチャー部及び/又はアバットメント部に備えるとよい。あるいは、このインプラントは、形成外科用又は心臓血管外科用インプラントであるとよい。形成外科用インプラントは、例えば義耳介を頭骨に固定するためのインプラントである。心臓血管外科用インプラントは、例えば、組織貫通型インプラント、超音波エコー用位置確認材、心尖部に穿通する管、あるいは内視鏡用のパッチおよびステントである。また、この発明は、上記の生体軟組織用接着材を、生体軟組織と接着すべき部分に備える歯科矯正用アンカースクリューも提案する。 The present invention also proposes an implant in which the above-mentioned adhesive material for biosoft tissue is provided at a portion to be adhered to biosoft tissue. This implant is a dental implant, and the above-mentioned biosoft tissue adhesive may be provided in the fixture portion and / or the abutment portion. Alternatively, the implant may be a plastic or cardiovascular surgical implant. Plastic surgery implants are, for example, implants for fixing the auricle to the skull. Cardiovascular surgical implants are, for example, tissue-penetrating implants, ultrasound echo locating materials, tubes penetrating the apex, or endoscopic patches and stents. The present invention also proposes an orthodontic anchor screw provided with the above-mentioned adhesive material for biosoft tissue at a portion to be adhered to biosoft tissue.

これらのいずれも、生体へ固定して用いるものであるが、上記の生体軟組織用接着材を、生体軟組織と接着すべき部分に備えることにより、生体軟組織に対して容易に固定可能である。特に、歯科用インプラントのアバットメント部は、歯肉粘膜上皮と接触する部位であるので、この部分に上記の生体軟組織用接着材を設けることにより、インプラントと歯肉粘膜上皮を容易に接着し、インプラントの安定性を高めると共に、フィクスチャー部への細菌等の侵入を防止できる。フィクスチャー部も、アバットメント部に近い側は歯肉粘膜上皮と接触するため、同様に生体軟組織用接着材を設けることが有用である。 All of these are used by being fixed to a living body, but can be easily fixed to the living soft tissue by providing the above-mentioned adhesive for biosoft tissue in a portion to be adhered to the living soft tissue. In particular, since the abutment part of the dental implant is a part that comes into contact with the gingival mucosal epithelium, by providing the above-mentioned adhesive material for biosoft tissue in this part, the implant and the gingival mucosal epithelium can be easily adhered to each other, and the implant can be used. It is possible to improve the stability and prevent the invasion of bacteria and the like into the fixture part. Since the fixture portion also comes into contact with the gingival mucosal epithelium on the side close to the abutment portion, it is also useful to provide an adhesive for living soft tissues.

以上に述べた構成及び以下の実施形態及び実施例において説明する構成は、相互に矛盾しない限り、任意に組み合わせて実施可能であるし、一部のみを取り出して実施することも可能である。また、以上に述べた構成は、この発明の一例であり、この発明が以上に述べた構成に限定されることはない。 The configurations described above and the configurations described in the following embodiments and examples can be implemented in any combination as long as they do not conflict with each other, or only a part thereof can be taken out and implemented. Further, the configuration described above is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the configuration described above.

以上のような本発明の構成によれば、短時間で容易に生体軟組織への固形の部材の接着を行うことができる。また、この接着を様々な有用な用途に利用できる。 According to the above-described configuration of the present invention, the solid member can be easily adhered to the biological soft tissue in a short time. In addition, this adhesion can be used for various useful applications.

第1実施例のチタン薄膜の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the titanium thin film of the 1st Example. 第1実施例のチタン薄膜のX線回折パターンである。It is an X-ray diffraction pattern of the titanium thin film of 1st Example. 第1実施例のチタン薄膜の表面の水のFT−IRスペクトルである。6 is an FT-IR spectrum of water on the surface of the titanium thin film of the first embodiment. 第1実施例のチタン薄膜のマウス真皮に対する接着強さを示すグラフである。It is a graph which shows the adhesive strength to the mouse dermis of the titanium thin film of 1st Example. 第2実施例のチタン薄膜の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the titanium thin film of the 2nd Example. 第2実施例のチタン薄膜のX線回折パターンである。It is an X-ray diffraction pattern of the titanium thin film of 2nd Example. 第2実施例のチタン薄膜の水接触角を示すグラフである。It is a graph which shows the water contact angle of the titanium thin film of 2nd Example. 第2実施例のチタン薄膜の表面の水のFT−IRスペクトルである。It is an FT-IR spectrum of water on the surface of the titanium thin film of the second embodiment. 第2実施例のチタン薄膜のマウス真皮に対する接着強さを示すグラフである。It is a graph which shows the adhesive strength to the mouse dermis of the titanium thin film of 2nd Example. 第2実施例のマウス真皮に対する接着状態を示す電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph which shows the adhesion state to the mouse dermis of the 2nd Example. 第2実施例のチタン薄膜のウサギ強膜に対する接着強さを示すグラフである。It is a graph which shows the adhesive strength to the rabbit sclera of the titanium thin film of the 2nd Example. 第2実施例のチタン薄膜と、ブタ大動脈との接着実験の様子を示す写真である。It is a photograph which shows the state of the adhesion experiment between the titanium thin film of 2nd Example, and a porcine aorta. 第2実施例のチタン薄膜をマウス皮下の真皮側に接着させて3日後の状態を示す写真である。It is a photograph which shows the state 3 days after adhering the titanium thin film of 2nd Example to the dermis side under the skin of a mouse. 第3実施例のチタン薄膜のX線回折パターンである。It is an X-ray diffraction pattern of the titanium thin film of 3rd Example. 第4実施例のチタン薄膜の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the titanium thin film of the 4th Example. 図15の一部の条件についてより拡大率を上げた電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph which increased the magnification for some conditions of FIG. 第4実施例の別のチタン薄膜の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of another titanium thin film of the 4th Example. 第4実施例のチタン薄膜のX線回折パターンである。It is an X-ray diffraction pattern of the titanium thin film of 4th Example. 第4実施例のチタン薄膜の水接触角を示すグラフである。It is a graph which shows the water contact angle of the titanium thin film of 4th Example. 第4実施例のチタン薄膜のマウス真皮に対する接着強さを示すグラフである。It is a graph which shows the adhesive strength to the mouse dermis of the titanium thin film of 4th Example. 第5実施例のチタン合金薄膜の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the titanium alloy thin film of the 5th Example. 第5実施例のチタン合金薄膜のX線回折パターンである。It is an X-ray diffraction pattern of the titanium alloy thin film of 5th Example. 第5実施例のチタン合金薄膜の水接触角を示すグラフである。It is a graph which shows the water contact angle of the titanium alloy thin film of 5th Example. 第5実施例のチタン合金薄膜のマウス真皮に対する接着強さを示すグラフである。It is a graph which shows the adhesive strength to the mouse dermis of the titanium alloy thin film of 5th Example. 生体内埋入型センサの実施形態の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the embodiment of the in-vivo implantable sensor. 図25のセンサをマウス体内に埋入する様子を示す写真である。It is a photograph which shows the state of embedding the sensor of FIG. 25 in a mouse body. 図26の埋植箇所の様子を示す写真である。It is a photograph which shows the state of the burial place of FIG. 図26の埋植箇所を切開してセンサを露出させた状態及びそのセンサに力を加えた状態を示す写真である。It is a photograph which shows the state which exposed the sensor by incising the buried part of FIG. 26, and the state which applied the force to the sensor. 接着材の生体軟組織変形補助用途について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the biosoft tissue deformation auxiliary use of an adhesive material. 接着材の生体軟組織穿孔封鎖用途について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the use for perforating and sealing a biological soft tissue of an adhesive. 接着材を有する歯科用インプラントの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the dental implant which has an adhesive.

以下、本発明を実施するための形態及び実施例について説明する。
本発明は、チタン材料に生体軟組織接着性を付与するための化学的表面修飾に関する方法、生体軟組織接着性を付与されたチタン材料と生体軟組織との接着方法、生体軟組織接着性を付与されたチタン材料により構成される生体軟組織用接着材、及びいくつかの用途におけるそれらの応用等に関する。
Hereinafter, embodiments and examples for carrying out the present invention will be described.
The present invention relates to a method relating to chemical surface modification for imparting biosoft tissue adhesiveness to a titanium material, a method for adhering a biosoft tissue adhesive to a biosoft tissue, and titanium having biosoft tissue adhesiveness. The present invention relates to adhesives for biosoft tissues composed of materials, and their applications in some applications.

チタン材料に生体組織接着性を付与する方法としては、材料表面の化学的修飾方法を採用している。化学的修飾方法は、材料表面に官能基やイオン、分子などを導入することで被着物との親和性、親水・疎水における相互作用やイオン結合、共有結合、ファンデルワールス力などを高めることにつながる。本発明におけるチタン表面修飾では化学的修飾方法を接着力の調節に利用する。 As a method of imparting biological tissue adhesiveness to a titanium material, a method of chemically modifying the surface of the material is adopted. The chemical modification method is to introduce functional groups, ions, molecules, etc. on the surface of the material to enhance the affinity with the adherend, the interaction in hydrophilicity and hydrophobicity, ionic bond, covalent bond, van der Waals force, etc. Connect. In the titanium surface modification in the present invention, a chemical modification method is used for adjusting the adhesive force.

〔第1実施例:図1乃至図4〕
まず、本発明の第1実施例について説明する。
本実施例では、チタン材料として純チタン(JIS(日本工業規格)1種TR270C)の薄膜(厚さ15μm×幅5mm×長さ15mm)を準備し、この純チタン薄膜に、1)未処理、2)加熱処理、3)アルカリ処理、4)アルカリ加熱処理、5)アルカリ酸処理、6)アルカリ酸加熱処理を施したサンプルをそれぞれ用意した。これらのうち1)、2)は、酸処理もアルカリ処理も行わないコントロールである。
[First Example: FIGS. 1 to 4]
First, the first embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, a thin film (thickness 15 μm × width 5 mm × length 15 mm) of pure titanium (JIS (Japanese Industrial Standards) Class 1 TR270C) is prepared as a titanium material, and 1) untreated is applied to this pure titanium thin film. Samples subjected to 2) heat treatment, 3) alkaline treatment, 4) alkaline heat treatment, 5) alkaline acid treatment, and 6) alkaline acid heat treatment were prepared. Of these, 1) and 2) are controls in which neither acid treatment nor alkali treatment is performed.

各処理は、以下のように行った。
1)未処理:
アセトンで脱脂後に純水で洗浄し、60℃で1時間乾燥した。
2)加熱処理:
1)の試料を600℃にて1時間大気雰囲気下での加熱を行った。この加熱により乾燥もなされる。
3)アルカリ処理:
1)の試料を2.5mol/L水酸化ナトリウム溶液中に60℃にて24時間浸漬し、その後純水で洗浄し、60℃で1時間乾燥した。
4)アルカリ加熱処理:
3)の試料を600℃にて1時間大気雰囲気下での加熱を行った。この加熱により乾燥もなされる。
5)アルカリ酸処理:
3)の試料を50mmol/L塩酸溶液中に37℃において48時間浸漬し、その後純水で洗浄し、60℃で1時間乾燥した。
6)アルカリ酸加熱処理:
5)の試料を600℃にて1時間大気雰囲気下での加熱を行った。この加熱により乾燥もなされる。
Each process was performed as follows.
1) Unprocessed:
After degreasing with acetone, it was washed with pure water and dried at 60 ° C. for 1 hour.
2) Heat treatment:
The sample of 1) was heated at 600 ° C. for 1 hour in an air atmosphere. Drying is also done by this heating.
3) Alkaline treatment:
The sample of 1) was immersed in a 2.5 mol / L sodium hydroxide solution at 60 ° C. for 24 hours, then washed with pure water and dried at 60 ° C. for 1 hour.
4) Alkaline heat treatment:
The sample of 3) was heated at 600 ° C. for 1 hour in an air atmosphere. Drying is also done by this heating.
5) Alkaline acid treatment:
The sample of 3) was immersed in a 50 mmol / L hydrochloric acid solution at 37 ° C. for 48 hours, then washed with pure water and dried at 60 ° C. for 1 hour.
6) Alkaline acid heat treatment:
The sample of 5) was heated at 600 ° C. for 1 hour in an air atmosphere. Drying is also done by this heating.

上記各処理を行ったチタン薄膜のSEM(走査型電子顕微鏡)による表面観察を行った。SEMは、Neoc−Pro(Meiwafosis Co.Ltd.,Tokyo,Japan)を用いてオスミウムコーティングを行ったのち、JSM−6701F microscope(JEOL Ltd.,Tokyo,Japan)を用いて観察した。この際、加速電圧は5kV、ワーキングディスタンスは8mmとして観察した。 The surface of the titanium thin film subjected to each of the above treatments was observed by SEM (scanning electron microscope). The SEM was osmium-coated using Neoc-Pro (Meiwafosis Co. Ltd., Tokyo, Japan), and then observed using JSM-6701F microscope (JEOL Ltd., Tokyo, Japan). At this time, the accelerating voltage was 5 kV and the working distance was 8 mm.

図1に、各サンプルの電子顕微鏡写真を示す。200nm(ナノメートル)に対応するスケールを図中に示している。これらの写真からわかるように、アルカリ処理を行った3)〜6)のサンプルでは、表面に、ナノからマイクロメートルサイズの凹凸構造として、ナノファイバー状の構造物が確認された。1)及び2)のサンプルには、このようなナノからマイクロメートルサイズの凹凸構造は確認できなかった。 FIG. 1 shows an electron micrograph of each sample. The scale corresponding to 200 nm (nanometers) is shown in the figure. As can be seen from these photographs, nanofiber-like structures were confirmed on the surface of the samples 3) to 6) that had been subjected to alkali treatment as nano-to-micrometer-sized uneven structures. In the samples 1) and 2), such nano-micrometer-sized uneven structures could not be confirmed.

また、上記各処理を行ったチタン薄膜の表面結晶構造を、X線回折(XRD)パターンの測定により分析した。XRDパターンは、RINT2500HF(Rigaku Corp.,Tokyo,Japan)を用いて測定した。この際、管電圧40kV、管電流200mAの条件で発生したCuKα線をX線源として用い、走査速度は2°/minとして室温で測定を行った。 In addition, the surface crystal structure of the titanium thin film subjected to each of the above treatments was analyzed by measuring an X-ray diffraction (XRD) pattern. The XRD pattern was measured using RINT2500HF (Rigaku Corp., Tokyo, Japan). At this time, CuKα rays generated under the conditions of a tube voltage of 40 kV and a tube current of 200 mA were used as an X-ray source, and the scanning speed was set to 2 ° / min for measurement at room temperature.

図2に各サンプルの測定結果を示す。
1)〜6)のうち加熱処理を行っていないサンプル、すなわち、1)未処理、3)アルカリ処理、5)アルカリ酸処理のサンプルでは、薄膜母材であるチタンのみが結晶相として検出された。また、加熱処理を行ったサンプルのうち、2)加熱処理と6)アルカリ酸加熱処理のサンプルでは、酸化チタン相が検出された。4)アルカリ加熱処理のサンプルでは、酸化チタン相に加えてチタン酸ナトリウム相が検出された。
FIG. 2 shows the measurement results of each sample.
Of the samples 1) to 6) that were not heat-treated, that is, 1) untreated, 3) alkaline-treated, and 5) alkaline acid-treated samples, only titanium, which is the thin film base material, was detected as the crystal phase. .. In addition, among the heat-treated samples, the titanium oxide phase was detected in 2) heat-treated and 6) alkaline acid heat-treated samples. 4) In the alkaline heat-treated sample, a sodium titanate phase was detected in addition to the titanium oxide phase.

また、上記各処理を行ったチタン薄膜の表面における水の濡れ性を、高さ10mmからサンプル上に滴下した超純水(3μL)の接触角をθ/2法から求めることで評価した。
表1に、処理毎にチタン薄膜の5つのサンプルについて測定した結果(N=5)の平均値と標準偏差を示す。
Further, the wettability of water on the surface of the titanium thin film subjected to each of the above treatments was evaluated by determining the contact angle of ultrapure water (3 μL) dropped onto the sample from a height of 10 mm by the θ / 2 method.
Table 1 shows the average value and standard deviation of the measurement results (N = 5) for five samples of the titanium thin film for each treatment.

表1からわかるように、1)未処理)および2)加熱処理については水滴が形成され、ある程度の疎水性を示した。3)アルカリ処理〜6)アルカリ酸加熱処理については水滴がサンプル表面で濡れ拡がり、水滴接触角は検出限界である1°以下であり、これらのサンプルは高い親水性を示した。 As can be seen from Table 1, water droplets were formed in 1) untreated) and 2) heat treatment, and showed some hydrophobicity. 3) Alkaline treatment ~ 6) For alkaline acid heat treatment, water droplets spread wet on the sample surface, and the water droplet contact angle was below the detection limit of 1 °, and these samples showed high hydrophilicity.

また、各サンプル表面における水の、FT−IR(フーリエ変換赤外分光法)スペクトル分析を行った。FT−IRスペクトルは、IRAffinity−1S(Shimadzu Corp.,Kyoto,Japan)を用いて測定した。この際、分解能は4cm−1とし、積算回数は16回として室温で測定を行った。 In addition, FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) spectral analysis of water on the surface of each sample was performed. The FT-IR spectrum was measured using IRAfitity-1S (Shimadzu Corp., Kyoto, Japan). At this time, the resolution was 4 cm -1 , the number of integrations was 16, and the measurement was performed at room temperature.

図3に1)〜6)の各サンプルの測定結果を示す。
これらの比較から、処理条件にともないチタン表層の水の状態が変化することが確認できた。ここで、3000cm-1以下の吸収は水素結合ネットワークが発達した水、3300〜3000cm-1の吸収は中間水、3500〜3300cm-1の吸収は自由水、3500cm-1以上の吸収は結合水に由来するものと考えられる。このなかで、水素結合ネットワークが発達した水ならびに中間水は、生体成分と材料との相互作用に対して抑制的に働くため、軟組織との接着にはこれらの量を減少させることが重要となる。1)未処理および2)加熱処理の場合、水素結合ネットワークが発達した水ならびに中間水に由来する吸収が認められ、1)未処理にもっとも低波数側の吸収が認められた。3)アルカリ処理により水素結合ネットワークが発達した水ならびに中間水量の減少が認められ、4)アルカリ加熱処理あるいは6)アルカリ酸加熱処理によって中間水量が若干増加した。5)アルカリ酸処理の場合に自由水のピークがもっともシャープに認められた。
FIG. 3 shows the measurement results of each sample of 1) to 6).
From these comparisons, it was confirmed that the state of water in the titanium surface layer changes depending on the treatment conditions. Here, the water absorption of 3000 cm -1 or less hydrogen bond network is developed, the absorption of 3300~3000Cm -1 intermediate water, 3500~3300Cm absorption of -1 free water absorption of more than 3500 cm -1 in the bound water It is thought to be derived. Among these, water and intermediate water with developed hydrogen bond networks act in a suppressive manner on the interaction between biological components and materials, so it is important to reduce these amounts for adhesion to soft tissues. .. In the case of 1) untreated and 2) heat-treated, absorption derived from water with a developed hydrogen bond network and intermediate water was observed, and 1) absorption on the lowest wavenumber side was observed in untreated. 3) Water with a hydrogen bond network developed by alkaline treatment and a decrease in the amount of intermediate water were observed, and 4) alkaline heat treatment or 6) alkaline acid heat treatment slightly increased the amount of intermediate water. 5) In the case of alkaline acid treatment, the peak of free water was observed most sharply.

次に、上記各処理を行ったチタン薄膜と、生体軟組織との接着強さの測定を行った。ここでは、生体軟組織の被着体として、マウス真皮組織を用いた。接着強さは、チタン薄膜と被着体を5mm×2mmの面積で重ね合わせ、重ね合わせ部分に100gの分銅を10秒間静置することで圧着した後、万能試験機(Ez−test; Shimadzu Corp.,Kyoto,Japan)にて150mm/minの引張速度でせん断力を加えた際の最大力から算出した。使用したマウス真皮組織は、Slc:ICRマウス(6週齢;♀;体重25〜27g)の背部から採取した真皮組織である。なお、ここでは10秒間の接触によりチタン薄膜と被着体とを接着しているが、接着自体は、より短い時間、例えば1〜3秒程度の接触でも可能である。 Next, the adhesive strength between the titanium thin film subjected to each of the above treatments and the biological soft tissue was measured. Here, mouse dermis tissue was used as an adherend of living soft tissue. The adhesive strength is as follows: a titanium thin film and an adherend are superposed on an area of 5 mm × 2 mm, and a 100 g weight is allowed to stand on the superposed portion for 10 seconds to be crimped. It was calculated from the maximum force when a shearing force was applied at a tensile speed of 150 mm / min in Kyoto, Japan). The mouse dermis tissue used was dermis tissue collected from the back of Slc: ICR mice (6 weeks old; ♀; body weight 25-27 g). Here, the titanium thin film and the adherend are adhered by contact for 10 seconds, but the adhesion itself can be performed for a shorter time, for example, about 1 to 3 seconds.

処理毎にチタン薄膜の5つのサンプルについて接着強さの測定を行い(N=5)、統計解析に一元配置分散分析を行い、その後Tukey法による多重比較検定(有意水準5%未満)を行って、1)〜6)の各処理を行ったチタン薄膜に関し、生体軟組織との接着強さに有意差があるか否かを分析した。 For each treatment, the adhesive strength was measured for 5 samples of titanium thin film (N = 5), one-way ANOVA was performed for statistical analysis, and then multiple comparison test (significance level less than 5%) was performed by Tukey's method. It was analyzed whether or not there was a significant difference in the adhesive strength with the biological soft tissue of the titanium thin films subjected to each of the treatments 1) to 6).

図4に、1)〜6)の各サンプルについて求めた接着強さの平均値と標準偏差を示す。1)〜6)の各項目と対応するバーが平均値を、その上端を中心とするラインが標準偏差を示す。バーの上にあるアルファベットは、異なる文字を付されたサンプル間では接着強さに統計学的有意差があることを示す。また、表2に、各サンプルについて求めた接着強さの平均値と標準偏差の数値データを示す。 FIG. 4 shows the average value and standard deviation of the adhesive strength obtained for each of the samples 1) to 6). The bar corresponding to each item of 1) to 6) shows the average value, and the line centered on the upper end shows the standard deviation. The alphabet above the bar indicates that there is a statistically significant difference in bond strength between samples with different letters. Table 2 shows the numerical data of the average value and standard deviation of the adhesive strength obtained for each sample.

図4及び表2からわかるように、各サンプルの接着強さは、高い順に、5)アルカリ酸処理>6)アルカリ酸加熱処理>3)アルカリ処理>2)加熱処理=4)アルカリ加熱処理>1)未処理、の順であった。
この結果から、アルカリ処理により、未処理の場合と比べて有意に接着強さを向上させ、生体軟組織用接着材として使用可能な接着強度が得られること、アルカリ処理だけでなく酸処理によって接着強さは増加すること、および、加熱処理はアルカリ処理やアルカリ酸処理によって得られた接着強さを低下させることがわかる。
As can be seen from FIG. 4 and Table 2, the adhesive strength of each sample is, in descending order, 5) alkaline acid treatment> 6) alkaline acid heat treatment> 3) alkaline treatment> 2) heat treatment = 4) alkaline heat treatment>. 1) Unprocessed, in that order.
From this result, it is possible to obtain the adhesive strength that can be used as an adhesive for biological soft tissues by significantly improving the adhesive strength by the alkaline treatment as compared with the case of no treatment, and the adhesive strength by the acid treatment as well as the alkaline treatment. It can be seen that the strength increases and that the heat treatment reduces the adhesive strength obtained by the alkaline treatment or the alkaline acid treatment.

なお、第1実施例において、アルカリ処理のみで得られる接着強度はさほど大きくはないが、軟組織に接着して容易に動かないという点では十分である。例えば、1gのセンサを1mmの面積で接着させた際に少なくとも自重では移動しない接着強度は約10kPaであり、アルカリ処理のみで得られる接着強度で十分である。また、接着後に比較的容易に剥がせることが重要である場合には、強い接着強度より比較的弱い接着強度の方が好ましい場合もある。 In the first embodiment, the adhesive strength obtained only by the alkaline treatment is not so large, but it is sufficient in that it adheres to the soft tissue and does not move easily. For example, when a 1 g sensor is bonded in an area of 1 mm 2 , the bond strength that does not move at least by its own weight is about 10 kPa, and the bond strength obtained only by alkaline treatment is sufficient. Further, when it is important that the adhesive can be peeled off relatively easily after adhesion, a relatively weak adhesive strength may be preferable to a strong adhesive strength.

なお、図4及び表2の接着強さのデータを図3の測定結果と比較すると、3)アルカリ処理では、水素結合ネットワークが発達した水ならびに中間水量の減少により接着強さが向上し、5)アルカリ酸処理では、自由水の増加によりさらに接着強さが向上していると考えることができる。また、4)アルカリ加熱処理あるいは6)アルカリ酸加熱処理では、それぞれ3)アルカリ処理及び5)アルカリ酸処理と比べ、中間水の量が増加したことで接着強さが低下していると考えられる。 Comparing the adhesive strength data in FIGS. 4 and 2 with the measurement results in FIG. 3, 3) in the alkaline treatment, the adhesive strength was improved by reducing the amount of water in which the hydrogen bond network was developed and the amount of intermediate water. ) In the alkaline acid treatment, it can be considered that the adhesive strength is further improved by increasing the free water. Further, in 4) alkaline heat treatment or 6) alkaline acid heat treatment, it is considered that the adhesive strength is lowered due to the increase in the amount of intermediate water as compared with 3) alkaline treatment and 5) alkaline acid treatment, respectively. ..

〔第2実施例:図5乃至図13〕
次に、本発明の第2実施例について説明する。
本実施例では、チタン材料として、第1実施例の場合と同じ純チタンの薄膜を準備し、この純チタン薄膜を、70℃に保った45wt%HSO/15wt%HClに浸漬することにより酸処理を行った(以下の実施例では重量%を「wt%」と表記する)。この際、処理時間を5分〜40分まで5分刻みで変化させた。酸処理後に純水で洗浄し、60℃にて1時間乾燥した。
[Second Example: FIGS. 5 to 13]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, as the titanium material, that a thin film of the same pure titanium as in the first embodiment were prepared, immersing the pure titanium film, a 45wt% H 2 SO 4 / 15wt % HCl maintained at 70 ° C. (In the following examples,% by weight is referred to as "wt%"). At this time, the processing time was changed from 5 minutes to 40 minutes in 5 minute increments. After the acid treatment, it was washed with pure water and dried at 60 ° C. for 1 hour.

その結果、処理時間が5分〜20分まではチタン薄膜が形状を保っていたが、25分以上の処理ではチタン薄膜の形状が保たれず、30分以上でほぼ完全に溶解してしまった。そこで、(a)未処理、(b)処理時間5分、(c)処理時間10分、(d)処理時間15分、(e)処理時間20分のサンプルについて、第1実施例の場合と同様な測定法により、SEMによる表面観察、XRDパターン測定による表面結晶構造の分析、表面の濡れ性の測定、表面における水のFT−IRスペクトル分析、および生体軟組織との接着強さの測定を行った。(a)はコントロールである。 As a result, the titanium thin film maintained its shape from the treatment time of 5 to 20 minutes, but the shape of the titanium thin film was not maintained by the treatment of 25 minutes or more, and it was almost completely dissolved in 30 minutes or more. .. Therefore, the samples of (a) untreated, (b) processing time 5 minutes, (c) processing time 10 minutes, (d) processing time 15 minutes, and (e) processing time 20 minutes are the same as in the case of the first embodiment. By the same measurement method, surface observation by SEM, analysis of surface crystal structure by XRD pattern measurement, measurement of surface wettability, FT-IR spectrum analysis of water on the surface, and measurement of adhesive strength with biological soft tissue are performed. It was. (A) is a control.

図5に、SEMによる表面観察で得た各サンプルの電子顕微鏡写真を示す。10μm(マイクロメートル)に対応するスケールを図中に示している。
これらの写真からわかるように、処理時間が長くなるにつれて表面の溶解ならびに析出物が観察される面積が大きくなる傾向を示し、処理時間10分でほぼ全面に析出物が観察され、ナノからマイクロメートルサイズの凹凸構造が形成されていた。析出物の下地には母材結晶粒が観察された。処理時間がさらに長い15分では析出物の増加が確認され、20分では析出物の再溶解あるいは母材の溶解によって析出物の間隙が拡がることで凹凸が大きくなった。
FIG. 5 shows an electron micrograph of each sample obtained by surface observation by SEM. The scale corresponding to 10 μm (micrometer) is shown in the figure.
As can be seen from these photographs, the surface dissolution and the area where the precipitates are observed tend to increase as the treatment time increases, and the precipitates are observed on almost the entire surface in the treatment time of 10 minutes, from nano to micrometer. An uneven structure of size was formed. Crystal grains of the base metal were observed on the base of the precipitate. At 15 minutes, when the treatment time was longer, an increase in precipitates was confirmed, and at 20 minutes, the irregularities became larger due to the expansion of the gaps between the precipitates due to the redissolution of the precipitates or the dissolution of the base metal.

図6に、各サンプルのXRDパターンを示す。
これらのパターンからわかるように、処理時間が10分以上で水素化チタン相の析出が明確に確認された。また、処理時間が長くなるにつれ、母材であるTi相のピーク強度が減少した。
FIG. 6 shows the XRD pattern of each sample.
As can be seen from these patterns, the precipitation of the titanium hydride phase was clearly confirmed when the treatment time was 10 minutes or more. Further, as the treatment time became longer, the peak intensity of the Ti phase, which was the base material, decreased.

図7に、表面の濡れ性の測定結果を示す。(a)〜(e)の各処理時間と対応するバーが各処理時間の5つのサンプルの平均値を、その上端を中心とするラインが標準偏差を示す。バーの上にあるアルファベットは、異なる文字を付されたサンプル間では濡れ性に統計学的有意差があることを示す。有意差の有無は、一元配置分散分析の後Tukey法による多重比較検定(有意水準5%未満)を行って分析した。 FIG. 7 shows the measurement results of the wettability of the surface. The bars corresponding to each of the processing times (a) to (e) indicate the average value of the five samples of each processing time, and the line centered on the upper end indicates the standard deviation. The alphabet above the bar indicates that there is a statistically significant difference in wettability between samples with different letters. The presence or absence of a significant difference was analyzed by performing a multiple comparison test (significance level less than 5%) by the Tukey method after one-way ANOVA.

表3に、図7の測定結果の数値データを示す。
Table 3 shows the numerical data of the measurement results of FIG.

これらの結果からわかるように、処理時間が10分以上で水接触角が有意に増加し、90°以上の高い疎水性を示した。 As can be seen from these results, the water contact angle increased significantly when the treatment time was 10 minutes or more, and showed high hydrophobicity of 90 ° or more.

図8に、サンプル表面における水のFT−IRスペクトルを示す。
未処理と比較して処理時間5分では大きな変化が認められず、水素結合ネットワークが発達した水および中間水が多く観測された。処理時間が10分以上では中間水に由来するピークが減少したが、処理時間10分では2900cm−1の、水素結合ネットワークが発達した水のピークが大きく観察された。処理時間が15分以上で水素結合ネットワークが発達した水の吸収が減少し、ほぼ結合水のみが観察された。
FIG. 8 shows the FT-IR spectrum of water on the sample surface.
No significant change was observed at the treatment time of 5 minutes compared to the untreated water, and many waters with developed hydrogen bond networks and intermediate water were observed. When the treatment time was 10 minutes or more, the peak derived from intermediate water decreased, but when the treatment time was 10 minutes, the peak of water with a developed hydrogen bond network of 2900 cm -1 was largely observed. When the treatment time was 15 minutes or more, the absorption of water in which the hydrogen bond network was developed decreased, and almost only the bound water was observed.

図9に、各サンプルについて求めた接着強さの平均値と標準偏差を示す。表記法は図4と同様である。また、表4に、各サンプルについて求めた接着強さの平均値と標準偏差の数値データを示す。 FIG. 9 shows the average value and standard deviation of the adhesive strength obtained for each sample. The notation is the same as in FIG. Table 4 shows the numerical data of the average value and standard deviation of the adhesive strength obtained for each sample.

図9及び表4からわかるように、未処理のサンプルと比較して処理時間5分のサンプルでは接着強さに有意な差が認められなかったが、処理時間が10分以上のサンプルでは有意な差が認められ、処理時間が長いほど高い接着強さを示した。また、処理時間が10分以上のサンプルは、生体軟組織用接着材として使用可能な接着強さを有する。
このデータを、図5のSEM写真、図6のXRDパターン、および図7の接触角のデータと比較すると、ナノからマイクロメートルサイズの凹凸構造が形成され(図5)、水素化チタン(TiH;x=1.5〜2)相の析出が起こり(図6)、空気中の水接触角が概ね90°以上の疎水性を示す程度まで(この例では10分以上)酸処理を行うことにより、チタン材料と生体軟組織との接着強度を、未処理の場合と比べて大幅に強化できることがわかる。
As can be seen from FIGS. 9 and 4, no significant difference was observed in the adhesive strength in the sample having a treatment time of 5 minutes as compared with the untreated sample, but it was significant in the sample having a treatment time of 10 minutes or more. A difference was observed, and the longer the treatment time, the higher the adhesive strength. Further, the sample having a treatment time of 10 minutes or more has an adhesive strength that can be used as an adhesive for biological soft tissues.
Comparing this data with the SEM photograph of FIG. 5, the XRD pattern of FIG. 6, and the contact angle data of FIG. 7, nano-micrometer-sized uneven structures were formed (FIG. 5), and titanium hydride (TiH x ). ; X = 1.5 to 2) Phase precipitation occurs (Fig. 6), and acid treatment is performed until the water contact angle in the air shows hydrophobicity of approximately 90 ° or more (10 minutes or more in this example). Therefore, it can be seen that the adhesive strength between the titanium material and the biological soft tissue can be significantly strengthened as compared with the case of untreated.

また、(c)〜(e)のデータの比較により、処理時間を延ばすことにより酸処理の強度を高めると、その処理強度に応じて接着強度を強化できることもわかる。従って、酸処理の強度を調整することにより、接着強度を調整し、所望の接着強度を有するチタン材料を容易に作成することができる。 Further, by comparing the data of (c) to (e), it can be seen that if the strength of the acid treatment is increased by extending the treatment time, the adhesive strength can be strengthened according to the treatment strength. Therefore, by adjusting the strength of the acid treatment, the adhesive strength can be adjusted and a titanium material having a desired adhesive strength can be easily produced.

次に、図10に、第2実施例の(e)のチタン薄膜とマウス真皮との接着部の電子顕微鏡写真を示す。1μmに対応するスケールを図中に示している。拡大率を除き、撮影条件は、図1及び図5の場合と同様である。図の左側にチタン薄膜が、右側にマウス真皮が写っている。この写真から、真皮組織を構成するコラーゲン線維がチタン表面と結合している状態が認められる。 Next, FIG. 10 shows an electron micrograph of the adhesion portion between the titanium thin film of the second embodiment (e) and the mouse dermis. The scale corresponding to 1 μm is shown in the figure. The shooting conditions are the same as those in FIGS. 1 and 5 except for the magnification. The titanium thin film is shown on the left side of the figure, and the mouse dermis is shown on the right side. From this photograph, it can be seen that the collagen fibers constituting the dermis tissue are bound to the titanium surface.

図11に、第2実施例の(d)のチタン薄膜とウサギ眼球強膜との間の接着強さの測定結果を示す。測定法は、使用した被着体がJW/CSKウサギ(♂;体重2.6〜3.0kg)の眼球である点以外は、図4及び図9の場合と同様である。図の表記法も、図4及び図9の場合と同様である。
図11において、「処理」のサンプルが第2実施例の(d)のチタン薄膜であり、「未処理」は(a)のチタン薄膜である。また、「処理後滅菌物」は、(d)のチタン薄膜に対し121℃で20分間高圧蒸気滅菌したサンプルである。また、表5に、図11に示した測定結果の数値データを示す。
FIG. 11 shows the measurement results of the adhesive strength between the titanium thin film (d) of the second embodiment and the rabbit eye sclera. The measurement method is the same as that of FIGS. 4 and 9 except that the adherend used is the eyeball of a JW / CSK rabbit (♂; body weight 2.6 to 3.0 kg). The notation of the figure is the same as that of FIGS. 4 and 9.
In FIG. 11, the “treated” sample is the titanium thin film of (d) of the second embodiment, and the “untreated” is the titanium thin film of (a). The "post-treatment sterilized product" is a sample obtained by autoclaving the titanium thin film (d) at 121 ° C. for 20 minutes. In addition, Table 5 shows the numerical data of the measurement results shown in FIG.

図11及び表5からわかるように、接着対象がウサギ眼球強膜である場合も、15分の酸処理によって、未処理のチタン薄膜の場合と比べて有意に高い接着強度を得ることができる。また、高圧蒸気滅菌の有無で接着強度に有意差はなく、高圧蒸気滅菌を行っても接着強度を維持できることがわかる。 As can be seen from FIGS. 11 and 5, even when the object to be adhered is the rabbit eyeball sclera, a significantly higher adhesive strength can be obtained by the acid treatment for 15 minutes as compared with the case of the untreated titanium thin film. In addition, there is no significant difference in the adhesive strength with and without high-pressure steam sterilization, and it can be seen that the adhesive strength can be maintained even with high-pressure steam sterilization.

次に、図12に、第2実施例の(e)のチタン薄膜とブタ大動脈との接着実験の様子を示す。ブタ大動脈は、生体軟組織であり、生体外に取り出して洗浄したものである。
図12の(A)は、チタン薄膜110を、ブタ大動脈120に接触させて接着している様子を示す。この程度の、ピンセットでチタン薄膜110をつまんでブタ大動脈120に接触させる程度の押圧力で、チタン薄膜110をブタ大動脈120に接着することができる。その後、器具や指等でチタン薄膜110をブタ大動脈120に対してさらに押圧することにより、接着強度をより高めることができる。
Next, FIG. 12 shows a state of an adhesion experiment between the titanium thin film (e) of the second embodiment and the porcine aorta. The porcine aorta is a living soft tissue, which is taken out of the living body and washed.
FIG. 12A shows a state in which the titanium thin film 110 is brought into contact with and adhered to the porcine aorta 120. The titanium thin film 110 can be adhered to the porcine aorta 120 with such a pressing force that the titanium thin film 110 is pinched with tweezers and brought into contact with the porcine aorta 120. After that, the titanium thin film 110 can be further pressed against the porcine aorta 120 with an instrument, a finger, or the like to further increase the adhesive strength.

(B)は、チタン薄膜110が接着されたブタ大動脈120を折り曲げた状態を示す。一旦接着されたチタン薄膜110は、接着先の組織がこのように大きく変形されても、組織の変形に応じて変形し、組織から剥離することはない。
(C)は、チタン薄膜110をピンセットでつまみ、強い力を加えて無理にブタ大動脈120から引きはがした状態である。(e)のサンプルでは、チタン薄膜110とブタ大動脈120との間の接着力が強いため、無理に剥がそうとすると、チタン薄膜110と共に組織基質もはがれてしまう。
(B) shows a state in which the porcine aorta 120 to which the titanium thin film 110 is adhered is bent. Even if the structure to which the titanium thin film is adhered is greatly deformed in this way, the titanium thin film 110 once bonded is deformed according to the deformation of the structure and does not peel off from the structure.
(C) is a state in which the titanium thin film 110 is pinched with tweezers and forcibly peeled off from the porcine aorta 120 by applying a strong force. In the sample (e), the adhesive force between the titanium thin film 110 and the porcine aorta 120 is strong, so if the sample is forcibly peeled off, the tissue substrate is peeled off together with the titanium thin film 110.

次に、図13に、第2実施例の(e)のチタン薄膜を、マウス皮下の真皮側に接着させて3日後の状態を示す。この例では、処理後のチタン薄膜を小さく切断して、切開したマウス皮下の真皮側に同チタン薄膜を接触させて接着した状態で皮膚を縫合して3日間マウスを飼育した後、皮膚を切開してチタン薄膜の接着位置を露出させたものである。図13に符号Aで示すように、3日後にも、チタン薄膜は脱落することなく皮下の真皮側に存在し、その位置も、初めの接着時と変わらなかった。このことから、(e)のチタン薄膜は、マウスが自由に運動することで真皮と筋膜の間でせん断応力が3日間加わった状態でも生体内で移動しないよう、強固に生体軟組織に接着できることがわかる。 Next, FIG. 13 shows the state 3 days after the titanium thin film of (e) of the second example was adhered to the dermis side under the skin of the mouse. In this example, the treated titanium thin film is cut into small pieces, the skin is sutured in a state where the titanium thin film is brought into contact with the dermis side under the incised mouse, and the mouse is bred for 3 days, and then the skin is incised. The bonding position of the titanium thin film is exposed. As shown by reference numeral A in FIG. 13, the titanium thin film was present on the subcutaneous dermis side without falling off even after 3 days, and its position was the same as that at the time of initial adhesion. From this, the titanium thin film of (e) can be firmly adhered to the soft tissue of the living body so that the mouse does not move in the living body even when a shear stress is applied between the dermis and the fascia for 3 days by freely moving the mouse. I understand.

〔第3実施例:図14〕
次に、本発明の第3実施例について説明する。
本実施例では、チタン材料として、第1実施例の場合と同じ純チタンの薄膜を準備し、この純チタン薄膜に対し、種々の濃度のHSO又はHClにより酸処理を行った後、純水で洗浄し、60℃にて1時間乾燥した。酸処理は、常温にて、チタン薄膜を酸溶液に24時間浸漬することにより行った。また、用いた酸溶液は、HSOが10wt%、20wt%、40wt%、70wt%の4種類、HClが15wt%と30wt%の2種類である。
[Third Example: FIG. 14]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, as the titanium material, to prepare the thin film of the same pure titanium as in the first embodiment, the pure titanium thin film to, after the acid treatment with H 2 SO 4 or HCl at various concentrations, It was washed with pure water and dried at 60 ° C. for 1 hour. The acid treatment was carried out by immersing the titanium thin film in an acid solution for 24 hours at room temperature. The acid solutions used were 4 types of H 2 SO 4 of 10 wt%, 20 wt%, 40 wt% and 70 wt%, and 2 types of HCl of 15 wt% and 30 wt%.

図14に、この各条件での酸処理後のチタン薄膜のXRDパターンを示す。測定条件及び測定方法は、第1実施例の場合と同じである。
図14からわかるように、硫酸と塩酸のいずれを用いた場合も、濃度が上がるにつれてより多くの水素化チタンの析出が認められた。硫酸では20wt%以上の濃度で水素化チタンが認められ、塩酸では15wt%以上の濃度で水素化チタンが認められた。少なくとも水素化チタンの析出が認められるサンプルについては、未処理のサンプルと比べて、生体軟組織に対する接着力が強化され、生体軟組織用接着材として使用可能であると考えられる。
FIG. 14 shows the XRD pattern of the titanium thin film after the acid treatment under each of these conditions. The measurement conditions and the measurement method are the same as in the case of the first embodiment.
As can be seen from FIG. 14, when either sulfuric acid or hydrochloric acid was used, more titanium hydride was deposited as the concentration increased. Titanium hydride was observed at a concentration of 20 wt% or more with sulfuric acid, and titanium hydride was observed at a concentration of 15 wt% or more with hydrochloric acid. It is considered that at least the sample in which the precipitation of titanium hydride is observed has a stronger adhesive force to the biosoft tissue than the untreated sample and can be used as an adhesive for the biosoft tissue.

〔第4実施例:図15乃至図20〕
次に、本発明の第4実施例について説明する。
本実施例では、チタン材料として、第1実施例の場合と同じ純チタンの薄膜を準備し、この純チタン薄膜に対し、種々の濃度のHSO又はHClにより酸処理を行った後、純水で洗浄し、60℃にて1時間乾燥した。酸処理は、常温にて、チタン薄膜を酸溶液に12時間浸漬することにより行った。また、用いた酸溶液は、HSOが45wt%、50wt%、60wt%、70wt%、80wt%、90wt%、97wt%の7種類、HClが10wt%、15wt%、20wt%、30wt%、37wt%の5種類である。
[Fourth Example: FIGS. 15 to 20]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, as the titanium material, to prepare the thin film of the same pure titanium as in the first embodiment, the pure titanium thin film to, after the acid treatment with H 2 SO 4 or HCl at various concentrations, It was washed with pure water and dried at 60 ° C. for 1 hour. The acid treatment was carried out by immersing the titanium thin film in an acid solution for 12 hours at room temperature. The acid solutions used were 7 types of H 2 SO 4 of 45 wt%, 50 wt%, 60 wt%, 70 wt%, 80 wt%, 90 wt% and 97 wt%, and HCl of 10 wt%, 15 wt%, 20 wt% and 30 wt%. , 37 wt%, 5 types.

図15乃至図17に、この各条件での酸処理後のチタン薄膜を、SEMにより表面観察して得た電子顕微鏡写真を示す。図16に示すのは、70wt%及び90wt%の条件について図15の写真よりもより拡大率を上げた電子顕微鏡写真である。測定条件及び測定方法は、第1実施例の場合と同じである。
図15及び図16からわかるように、硫酸を用いた場合では50wt%以上の濃度で表面の溶解および析出物が確認された。また、図17からわかるように、塩酸を用いた場合では、20wt%以上の濃度で表面の溶解および析出物が確認された。
15 to 17 show electron micrographs obtained by observing the surface of the titanium thin film after the acid treatment under each of these conditions by SEM. FIG. 16 is an electron micrograph with a higher magnification than the photograph of FIG. 15 under the conditions of 70 wt% and 90 wt%. The measurement conditions and the measurement method are the same as in the case of the first embodiment.
As can be seen from FIGS. 15 and 16, when sulfuric acid was used, surface dissolution and precipitation were confirmed at a concentration of 50 wt% or more. Further, as can be seen from FIG. 17, when hydrochloric acid was used, surface dissolution and precipitation were confirmed at a concentration of 20 wt% or more.

図18に、この各条件での酸処理後のチタン薄膜のXRDパターンを示す。測定条件及び測定方法は、第1実施例の場合と同じである。
図18(a)からわかるように、硫酸を用いた場合では50wt%以上の濃度で水素化チタンが観察された。また、(b)からわかるように、塩酸を用いた場合では、20wt%以上の濃度で水素化チタンが観察された。
FIG. 18 shows the XRD pattern of the titanium thin film after the acid treatment under each of these conditions. The measurement conditions and the measurement method are the same as in the case of the first embodiment.
As can be seen from FIG. 18A, titanium hydride was observed at a concentration of 50 wt% or more when sulfuric acid was used. Further, as can be seen from (b), when hydrochloric acid was used, titanium hydride was observed at a concentration of 20 wt% or more.

図19に、この各条件での酸処理後のチタン薄膜における表面の濡れ性を、空気中の水接触角により示す。表6に、その数値データを示す。測定条件及び測定方法は、第1実施例の場合と同じである。
FIG. 19 shows the wettability of the surface of the titanium thin film after the acid treatment under each of these conditions by the water contact angle in the air. Table 6 shows the numerical data. The measurement conditions and the measurement method are the same as in the case of the first embodiment.

図19及び表6からわかるように、硫酸と塩酸のいずれを用いた場合も、濃度が上がるにつれてより接触角の増加が認められた。硫酸では50wt%以上の濃度で、塩酸では20wt%以上97wt%未満の濃度で接触角が80°以上となった。 As can be seen from FIG. 19 and Table 6, when either sulfuric acid or hydrochloric acid was used, an increase in the contact angle was observed as the concentration increased. The contact angle was 80 ° or more at a concentration of 50 wt% or more for sulfuric acid and 20 wt% or more and less than 97 wt% for hydrochloric acid.

図20に、この各条件での酸処理後のチタン薄膜とマウス真皮組織の接着強さを示す。表7に、その数値データを示す。測定条件及び測定方法は、第1実施例の場合と同じである。
FIG. 20 shows the adhesive strength between the titanium thin film and the mouse dermis tissue after the acid treatment under each of these conditions. Table 7 shows the numerical data. The measurement conditions and the measurement method are the same as in the case of the first embodiment.

図20及び表7からわかるように、硫酸では50wt%以上97wt%以下の濃度で、塩酸では20重量%以上36wt%以下の濃度で接着強さが10kPa以上となり、生体軟組織用接着材として十分な接着強度が得られた。 As can be seen from FIGS. 20 and 7, the adhesive strength is 10 kPa or more at a concentration of 50 wt% or more and 97 wt% or less for sulfuric acid and 20% by weight or more and 36 wt% or less for hydrochloric acid, which is sufficient as an adhesive material for biological soft tissues. Adhesive strength was obtained.

〔第5実施例:図21乃至図24〕
次に、本発明の第5実施例について説明する。
本実施例では、チタン材料として、チタン−6アルミニウム−4バナジウムの薄膜を準備し、このチタン合金薄膜を、70℃に保った45wt%HSO/15wt%HClに浸漬することにより酸処理を行った。この際、処理時間を20分とした。
[Fifth Example: FIGS. 21 to 24]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, as the titanium material, preparing a thin film of titanium -6 aluminum -4 vanadium, acid treatment by immersing the titanium alloy thin film, a 45wt% H 2 SO 4 / 15wt % HCl maintained at 70 ° C. Was done. At this time, the processing time was set to 20 minutes.

図21に、この条件での酸処理後のチタン合金薄膜と、第1実施例の「未処理」と同様な処理を行ったチタン合金薄膜とをそれぞれSEMにより表面観察して得た電子顕微鏡写真を示す。測定条件及び測定方法は、第1実施例の場合と同じである。
図21からわかるように、チタン合金を用いた場合でも酸処理によって表面の溶解および析出物が確認された。
FIG. 21 is an electron micrograph obtained by observing the surface of a titanium alloy thin film after acid treatment under this condition and a titanium alloy thin film subjected to the same treatment as the “untreated” of the first embodiment by SEM. Is shown. The measurement conditions and the measurement method are the same as in the case of the first embodiment.
As can be seen from FIG. 21, even when a titanium alloy was used, surface dissolution and precipitation were confirmed by acid treatment.

図22に、同じ「酸処理」及び「未処理」のチタン合金薄膜のXRDパターンを示す。測定条件及び測定方法は、第1実施例の場合と同じである。
図22からわかるように、チタン合金を用いた場合でも酸処理によって水素化チタンが観察された。
FIG. 22 shows the XRD pattern of the same “acid-treated” and “untreated” titanium alloy thin films. The measurement conditions and the measurement method are the same as in the case of the first embodiment.
As can be seen from FIG. 22, titanium hydride was observed by acid treatment even when a titanium alloy was used.

図23に、同じ「酸処理」及び「未処理」のチタン合金薄膜における表面の濡れ性を、空気中の水接触角により示す。表8に、その数値データを示す。測定条件及び測定方法は、第1実施例の場合と同じである。
FIG. 23 shows the wettability of the surface of the same “acid-treated” and “untreated” titanium alloy thin films by the water contact angle in the air. Table 8 shows the numerical data. The measurement conditions and the measurement method are the same as in the case of the first embodiment.

図23からわかるように、チタン合金を用いた場合でも酸処理によって接触角の増加が認められ、酸処理後に接触角が80°以上となった。 As can be seen from FIG. 23, even when the titanium alloy was used, an increase in the contact angle was observed by the acid treatment, and the contact angle became 80 ° or more after the acid treatment.

図24に、同じ「酸処理」及び「未処理」のチタン合金薄膜とマウス真皮組織の接着強さを示す。表9に、その数値データを示す。測定条件及び測定方法は、第1実施例の場合と同じである。
FIG. 24 shows the adhesive strength between the same “acid-treated” and “untreated” titanium alloy thin films and the mouse dermis tissue. Table 9 shows the numerical data. The measurement conditions and the measurement method are the same as in the case of the first embodiment.

図24及び表9からわかるように、チタン合金を用いた場合でも酸処理によって接着強さは増加し、接着強さは10kPa以上となり、生体軟組織用接着材として十分な接着強度が得られた。 As can be seen from FIGS. 24 and 9, even when the titanium alloy was used, the adhesive strength was increased by the acid treatment, and the adhesive strength was 10 kPa or more, and sufficient adhesive strength was obtained as an adhesive material for biosoft tissues.

〔生体内埋入型センサの実施形態:図25乃至図28〕
次に、生体内埋入型センサの実施形態について説明する。
図25に示すように、センサユニット220を、第1乃至第5実施例で説明したような、化学処理により生体軟組織への接着力が強化されたチタン材料210上に固定することにより、生体内埋入型のセンサ200を構成することができる。この固定は、接着剤などの化学的手段を用いてもよいし、嵌め込みなどの機械的手段を用いて行ってもよい。いずれにせよ、この工程は生体の外部で行うことができるので、容易に実行可能である。
[Embodiment of Implantable Sensor in Living Body: FIGS. 25 to 28]
Next, an embodiment of the in-vivo implantable sensor will be described.
As shown in FIG. 25, by fixing the sensor unit 220 on the titanium material 210 whose adhesive force to the biological soft tissue has been strengthened by chemical treatment as described in the first to fifth embodiments, the sensor unit 220 is in vivo. An embedded sensor 200 can be configured. This fixing may be performed by using a chemical means such as an adhesive or by a mechanical means such as fitting. In any case, since this step can be performed outside the living body, it can be easily performed.

図26に示すように、このセンサ200は、センサユニット220と反対側の接着面212を、固定先の生体軟組織(図26の例ではマウスの皮下組織)に接触させることにより、チタン材料210と生体軟組織との接着が生じ、生体軟組織に固定することができる。また、センサユニット220側に生体軟組織が位置する場合でも、センサユニット120に覆われずに露出している接着面211を生体軟組織に接触させることにより、チタン材料210と生体軟組織との接着が生じ、生体軟組織に固定することができる。もちろん、接着面211,212の双方を生体軟組織に接着してもよい。 As shown in FIG. 26, the sensor 200 is brought into contact with the titanium material 210 by bringing the adhesive surface 212 on the opposite side of the sensor unit 220 into contact with the biosoft tissue to which it is fixed (the subcutaneous tissue of the mouse in the example of FIG. 26). Adhesion to the living soft tissue occurs and can be fixed to the living soft tissue. Further, even when the biosoft tissue is located on the sensor unit 220 side, the titanium material 210 and the biosoft tissue are adhered by bringing the exposed adhesive surface 211, which is not covered by the sensor unit 120, into contact with the biosoft tissue. , Can be fixed to living soft tissue. Of course, both of the adhesive surfaces 211 and 212 may be adhered to the biological soft tissue.

このような構成によれば、センサユニット220を、簡単な操作で確実に生体内に埋め込み固定することができる。
一例として、第2実施例の(e)のチタン薄膜をチタン材料210として用いて、図26に示すように切開したマウス皮下の筋肉側にセンサ200を接触させて接着した状態で皮膚を縫合して10日間マウスを飼育した。図27に、1日目から10日目までの埋植位置の外観を示す。埋植から10日後に埋植位置を切開してセンサ200の状態を確認したところ、センサ200は、図28(a)に示すように、体内での位置が埋植時点と変わらず、周囲の皮下組織に強固に固定されていた。また、皮膚を切開してセンサ200を露出させてピンセットで引っ張り強い力を加えた場合でも、筋肉に接着しており、10日後においても強い接着を保っていることが確認できた(図28(b)参照)。
According to such a configuration, the sensor unit 220 can be reliably embedded and fixed in the living body by a simple operation.
As an example, using the titanium thin film of (e) of the second embodiment as the titanium material 210, the skin is sutured in a state where the sensor 200 is brought into contact with and adhered to the muscle side under the skin of the incised mouse as shown in FIG. The mice were bred for 10 days. FIG. 27 shows the appearance of the burial position from the 1st day to the 10th day. Ten days after the implantation, the implantation position was incised and the state of the sensor 200 was confirmed. As shown in FIG. 28A, the position of the sensor 200 in the body was the same as that at the time of implantation, and the surroundings It was firmly fixed to the subcutaneous tissue. Further, it was confirmed that even when the skin was incised to expose the sensor 200 and a strong force was applied by pulling with tweezers, the skin adhered to the muscle and the strong adhesion was maintained even after 10 days (FIG. 28 (FIG. 28). b) See).

〔生体軟組織変形補助材の実施形態:図29〕
次に、生体軟組織変形補助材の実施形態について説明する。
この実施形態は、図29に示すように、生体軟組織である腸管310にできたヘルニア311を、第1乃至第5実施例で説明したような、化学処理により生体軟組織への接着力が強化されたチタン材料320によって解消するものである。
腸管310の断裂部から外部に突出しているヘルニア311を腸管310内に押し込んだ上で断裂部を閉じて、断裂部の外側から十分な接着強度を持つチタン材料320を接着すれば、断裂部を塞ぎ、断裂部が開いてヘルニア部が突出してくることを阻止できる。また、断裂部が閉じた状態を維持できるため、断裂部が自然治癒により閉じる効果も期待できる。
これは、生体軟組織の、断裂部が閉じるような変形を補助したことに該当する。すなわち、チタン材料320は、生体軟組織変形補助材として機能する。
[Embodiment of bio-soft tissue deformation aid: FIG. 29]
Next, an embodiment of the biological soft tissue deformation assisting material will be described.
In this embodiment, as shown in FIG. 29, the hernia 311 formed in the intestinal tract 310, which is a living soft tissue, is chemically treated as described in the first to fifth embodiments to enhance the adhesive force to the living soft tissue. This is solved by the titanium material 320.
If the hernia 311 protruding outward from the ruptured portion of the intestinal tract 310 is pushed into the intestinal tract 310, the ruptured portion is closed, and the titanium material 320 having sufficient adhesive strength is adhered from the outside of the ruptured portion, the ruptured portion is formed. It can be closed and the torn part can be prevented from opening and the hernia part from protruding. In addition, since the torn portion can be maintained in a closed state, the effect of closing the torn portion by natural healing can be expected.
This corresponds to assisting the deformation of the living soft tissue so that the torn part closes. That is, the titanium material 320 functions as a biological soft tissue deformation auxiliary material.

〔生体軟組織穿孔封止材の実施形態:図30〕
次に、生体軟組織穿孔封止材の実施形態について説明する。
この実施形態は、図30に示すように、生体軟組織である腸管310にできた穿孔312を、第1乃至第5実施例で説明したような、化学処理により生体軟組織への接着力が強化されたチタン材料330によって解消するものである。
穿孔312を覆うように腸管310の外側から十分な接着強度を持つチタン材料330を接着すれば、穿孔312を封止し、腸管310を修復できる。また、穿孔312断裂部が閉じた状態を維持できるため、穿孔312が自然治癒により閉じる効果も期待できる。
[Embodiment of biological soft tissue perforation encapsulant: FIG. 30]
Next, an embodiment of the biological soft tissue perforation encapsulant will be described.
In this embodiment, as shown in FIG. 30, the perforation 312 formed in the intestinal tract 310, which is a living soft tissue, is chemically treated as described in the first to fifth embodiments to enhance the adhesive force to the living soft tissue. This is solved by the titanium material 330.
If a titanium material 330 having sufficient adhesive strength is adhered from the outside of the intestinal tract 310 so as to cover the perforation 312, the perforation 312 can be sealed and the intestinal tract 310 can be repaired. Further, since the ruptured portion of the perforation 312 can be maintained in a closed state, the effect of closing the perforation 312 by natural healing can be expected.

これは、生体軟組織の穿孔を封止したことに該当する。すなわち、チタン材料330は、生体軟組織穿孔封止材として機能する。このような穿孔封止効果は、例えば内視鏡手術の際に誤って腸管に開けてしまった穿孔を封止するために活用することができる。チタン材料330の接着を、腸管310の内側から行っても同様な効果を発揮できる。
また、穿孔312が生じる前に、組織が弱っている部分にチタン材料330を接着すれば、チタン材料330は、腸管310を補強して腸管310の破損を未然に防止する、生体軟組織補強材として機能する。
This corresponds to sealing the perforation of living soft tissue. That is, the titanium material 330 functions as a biological soft tissue perforation encapsulant. Such a perforation sealing effect can be utilized, for example, to seal a perforation that has been accidentally opened in the intestinal tract during endoscopic surgery. The same effect can be obtained by adhering the titanium material 330 from the inside of the intestinal tract 310.
Further, if the titanium material 330 is adhered to the portion where the tissue is weakened before the perforation 312 occurs, the titanium material 330 reinforces the intestinal tract 310 and prevents the intestinal tract 310 from being damaged, as a biosoft tissue reinforcing material. Function.

〔歯科用インプラントの実施形態:図31〕
次に、歯科用インプラントの実施形態について説明する。
この実施形態は、図31に示すような、歯槽骨510に埋め込んで人工歯410を固定するための歯科用インプラント400の、アバットメント部420及び/又はフィクスチャー部430の少なくとも表面に、第1乃至第3実施例で説明したような、化学処理により生体軟組織への接着力が強化されたチタン材料(生体軟組織用接着材)を設けるものである。アバットメント部420及び/又はフィクスチャー部430自体を、このようなチタン材料で形成してもよい。
[Dental implant embodiment: FIG. 31]
Next, an embodiment of the dental implant will be described.
In this embodiment, as shown in FIG. 31, the first is on at least the surface of the abutment portion 420 and / or the fixture portion 430 of the dental implant 400 to be embedded in the alveolar bone 510 to fix the artificial tooth 410. A titanium material (adhesive material for biosoft tissue) whose adhesive strength to biosoft tissue is strengthened by chemical treatment as described in the third embodiment is provided. The abutment portion 420 and / or the fixture portion 430 itself may be formed of such a titanium material.

このようにすれば、アバットメント部420は、生体軟組織である歯肉粘膜上皮520と接触した際に歯肉粘膜上皮520と接着し、歯科用インプラント400の安定性を高めると共に、フィクスチャー部430への細菌等の侵入を防止できる。フィクスチャー部430も、アバットメント部420に近い側は歯肉粘膜上皮520と接触するため、同様に生体軟組織用接着材を設けることが有用である。 In this way, the abutment portion 420 adheres to the gingival mucosal epithelium 520 when it comes into contact with the gingival mucosal epithelium 520, which is a biological soft tissue, to enhance the stability of the dental implant 400 and to the fixture portion 430. It is possible to prevent the invasion of bacteria and the like. Since the fixture portion 430 also comes into contact with the gingival mucosal epithelium 520 on the side close to the abutment portion 420, it is useful to provide a biosoft tissue adhesive in the same manner.

ここでは歯科用インプラントを例としたが、形成外科用又は心臓血管外科用など、他のインプラントでも、生体軟組織と接触し、これと接着すべき部分に同様に生体軟組織用接着材を設けることにより、インプラントと生体軟組織とを用意かつ強力に接着し、インプラントの安定性を高めると共に、インプラントと埋め込み先組織との間に間隙が生じることを防止できる。
歯科矯正用アンカースクリューに関しても同様である。
Here, a dental implant is taken as an example, but other implants such as those for plastic surgery or cardiovascular surgery can also be in contact with the bio-soft tissue, and the bio-soft tissue adhesive is similarly provided at the portion to be adhered to the implant. , The implant and the living soft tissue can be prepared and strongly adhered to improve the stability of the implant and prevent the formation of a gap between the implant and the tissue to be implanted.
The same applies to the orthodontic anchor screw.

110…チタン薄膜、120…ブタ大動脈、200…センサ、210…チタン材料、211,212…接触面、220…センサユニット、310…腸管、311…ヘルニア、312…穿孔、320,330…チタン材料、400…歯科用インプラント、410…人工歯、420…アバットメント部、430…フィクスチャー部、510…歯槽骨、520…歯肉粘膜上皮 110 ... Titanium thin film, 120 ... Pig aorta, 200 ... Sensor, 210 ... Titanium material, 211,212 ... Contact surface, 220 ... Sensor unit, 310 ... Intestinal tract, 311 ... Hernia, 312 ... Perforation, 320, 330 ... Titanium material, 400 ... Dental implant, 410 ... Artificial tooth, 420 ... Abutment part, 430 ... Fixture part, 510 ... Alveolar bone, 520 ... Gingival mucosal epithelium

Claims (25)

酸処理、アルカリ処理、およびアルカリ酸処理のうちいずれかの化学処理を行うことにより、表面にナノからマイクロメートルサイズの凹凸構造を形成したチタン材料の前記表面と、生体軟組織とを接触させることにより、前記チタン材料と前記生体軟組織とを接着することを特徴とする、チタン材料と生体軟組織との接着方法。 By performing any of the chemical treatments of acid treatment, alkali treatment, and alkali acid treatment, the surface of the titanium material having a nano-to-micrometer-sized uneven structure formed on the surface is brought into contact with the biological soft tissue. , A method for adhering a titanium material to a biosoft tissue, which comprises adhering the titanium material to the biosoft tissue. 前記化学処理は、塩酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液、過酸化水素溶液、フッ化水素酸、臭化水素酸又はそれらの混合物による酸処理を含むことを特徴とする、請求項1に記載のチタン材料と生体軟組織との接着方法。 The titanium according to claim 1, wherein the chemical treatment includes acid treatment with a hydrochloric acid solution, a nitric acid solution, a sulfuric acid solution, a hydrogen peroxide solution, hydrofluoric acid, hydrofluoric acid or a mixture thereof. How to bond the material to the biological soft tissue. 前記化学処理は、塩酸溶液、硫酸用液又はそれらの混合物である酸溶液に前記チタン材料を浸漬するか、前記酸溶液を前記チタン材料に塗布あるいはスプレーすることによる酸処理を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載のチタン材料と生体軟組織との接着方法。 The chemical treatment is characterized by including acid treatment by immersing the titanium material in an acid solution which is a hydrochloric acid solution, a sulfuric acid solution or a mixture thereof, or by applying or spraying the acid solution on the titanium material. The method for adhering a titanium material according to claim 1 or 2 to a biological soft tissue. 前記化学処理の後に60℃以上600℃未満で前記チタン材料を乾燥させることを特徴とする、請求項2又は3に記載のチタン材料と生体軟組織との接着方法。 The method for adhering a titanium material to a biological soft tissue according to claim 2 or 3, wherein the titanium material is dried at 60 ° C. or higher and lower than 600 ° C. after the chemical treatment. 前記チタン材料の前記表面において、空気中の水接触角が80°以上であることを特徴とする、請求項2乃至4のいずれか一項に記載のチタン材料と生体軟組織との接着方法。 The method for adhering a titanium material to a biological soft tissue according to any one of claims 2 to 4, wherein the surface of the titanium material has a water contact angle in the air of 80 ° or more. 前記チタン材料の表面に水素化チタンが析出していることを特徴とする、請求項2乃至5のいずれか一項に記載のチタン材料と生体軟組織との接着方法。 The method for adhering a titanium material to a biological soft tissue according to any one of claims 2 to 5, wherein titanium hydride is precipitated on the surface of the titanium material. 前記化学処理は、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液、次亜塩素酸ナトリウム溶液又はそれらの混合物によるアルカリ処理を含むことを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一項に記載のチタン材料と生体軟組織との接着方法。 The titanium according to any one of claims 1 to 3, wherein the chemical treatment includes an alkali treatment with a sodium hydroxide solution, a potassium hydroxide solution, a sodium hypochlorite solution or a mixture thereof. How to bond the material to the biological soft tissue. 前記化学処理の強度を調整することにより、前記チタン材料と前記生体軟組織との間の接着力を調整することを特徴とする、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のチタン材料と生体軟組織との接着方法。 The titanium material and living body according to any one of claims 1 to 7, wherein the adhesive strength between the titanium material and the biological soft tissue is adjusted by adjusting the strength of the chemical treatment. Adhesion method with soft tissue. 前記生体軟組織が、上皮系組織、結合組織、血管又は神経であることを特徴とする、請求項1乃至8のいずれか一項に記載のチタン材料と生体軟組織との接着方法。 The method for adhering a titanium material to a living soft tissue according to any one of claims 1 to 8, wherein the living soft tissue is an epithelial tissue, connective tissue, blood vessel or nerve. 請求項1乃至9のいずれか一項に記載のチタン材料と生体軟組織との接着方法を用いてセンサを生体内に固定する、生体へのセンサの固定方法であって、
前記チタン材料に、前記表面の少なくとも一部が露出するように前記センサを固定し、
前記チタン材料の前記表面のうち露出している部分と、生体軟組織とを接触させて前記チタン材料と前記生体の生体軟組織とを接着することにより、前記センサを前記生体内に固定することを特徴とする、生体へのセンサの固定方法。
A method for fixing a sensor to a living body by using the method for adhering a titanium material and a living soft tissue according to any one of claims 1 to 9 to fix the sensor in the living body.
The sensor is fixed to the titanium material so that at least a part of the surface is exposed.
The sensor is fixed in the living body by bringing the exposed portion of the surface of the titanium material into contact with the living soft tissue and adhering the titanium material and the living soft tissue of the living body. The method of fixing the sensor to the living body.
請求項1乃至9のいずれか一項に記載のチタン材料と生体軟組織との接着方法を用いて生体軟組織の変形を補助する生体軟組織の変形補助方法であって、
前記生体軟組織を所望の形状に変形し、
前記変形後の形状に沿って前記生体軟組織に前記チタン材料を接着することを特徴とする、生体軟組織の変形補助方法。
A method for assisting the deformation of a living soft tissue by using the method for adhering a titanium material and a living soft tissue according to any one of claims 1 to 9.
The biological soft tissue is deformed into a desired shape,
A method for assisting deformation of a living soft tissue, which comprises adhering the titanium material to the living soft tissue along the shape after the deformation.
請求項1乃至9のいずれか一項に記載のチタン材料と生体軟組織との接着方法を用いて生体軟組織の穿孔を封鎖する生体軟組織の穿孔封鎖方法であって、
前記生体軟組織の前記穿孔が形成された箇所を覆うように、前記生体軟組織に前記チタン材料を接着することを特徴とする、生体軟組織の穿孔封鎖方法。
A method for blocking perforation of a biosoft tissue by using the method for adhering a titanium material and a biosoft tissue according to any one of claims 1 to 9.
A method for sealing a perforation of a biosoft tissue, which comprises adhering the titanium material to the biosoft tissue so as to cover a portion of the biosoft tissue in which the perforation is formed.
請求項1乃至9のいずれか一項に記載のチタン材料と生体軟組織との接着方法を用いて生体軟組織を補強する生体軟組織の補強方法であって、
前記生体軟組織のうち補強すべき部分に前記チタン材料を接着することを特徴とする、生体軟組織の補強方法。
A method for reinforcing a biological soft tissue by using the method for adhering a titanium material and a biological soft tissue according to any one of claims 1 to 9.
A method for reinforcing a biological soft tissue, which comprises adhering the titanium material to a portion of the biological soft tissue to be reinforced.
酸処理、アルカリ処理、およびアルカリ酸処理のうちいずれかの化学処理を行うことにより、表面にナノからマイクロメートルサイズの凹凸構造を形成したチタン材料であり、生体軟組織へ接着される、生体軟組織用接着材。 A titanium material having nano to micrometer-sized uneven structures formed on its surface by chemical treatment of any of acid treatment, alkali treatment, and alkaline acid treatment, and is adhered to biosoft tissues for biosoft tissues. Adhesive. 前記化学処理は、塩酸溶液、硝酸溶液、硫酸溶液、過酸化水素溶液、フッ化水素酸、臭化水素酸又はそれらの混合物による酸処理を含むことを特徴とする、請求項14に記載の生体軟組織用接着材。 The living body according to claim 14, wherein the chemical treatment includes acid treatment with a hydrochloric acid solution, a nitric acid solution, a sulfuric acid solution, a hydrogen peroxide solution, hydrofluoric acid, hydrofluoric acid or a mixture thereof. Adhesive for soft tissues. 前記化学処理は、塩酸溶液、硫酸用液又はそれらの混合物である酸溶液に前記チタン材料を浸漬するか、前記酸溶液を前記チタン材料に塗布あるいはスプレーすることによる酸処理を含むことを特徴とする、請求項14又は15に記載の生体軟組織用接着材。 The chemical treatment is characterized by including acid treatment by immersing the titanium material in an acid solution which is a hydrochloric acid solution, a sulfuric acid solution or a mixture thereof, or by applying or spraying the acid solution on the titanium material. The adhesive for biosoft tissue according to claim 14 or 15. 前記化学処理の後に60℃以上600℃未満で前記チタン材料を乾燥させることを特徴とする、請求項15又は16に記載の生体軟組織接着材。 The biosoft tissue adhesive according to claim 15, wherein the titanium material is dried at 60 ° C. or higher and lower than 600 ° C. after the chemical treatment. 前記チタン材料の前記表面において、空気中の水接触角が80°以上であることを特徴とする、請求項15乃至17のいずれか一項に記載の生体軟組織用接着材。 The adhesive for biosoft tissues according to any one of claims 15 to 17, wherein the surface of the titanium material has a water contact angle in the air of 80 ° or more. 前記チタン材料の表面に水素化チタンが析出していることを特徴とする、請求項15乃至18のいずれか一項に記載の生体軟組織用接着材。 The adhesive for biosoft tissue according to any one of claims 15 to 18, wherein titanium hydride is precipitated on the surface of the titanium material. 前記化学処理は、水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液、次亜塩素酸ナトリウム溶液又はそれらの混合物によるアルカリ処理を含むことを特徴とする、請求項14乃至16のいずれか一項に記載の生体軟組織用接着材。 The living body according to any one of claims 14 to 16, wherein the chemical treatment includes an alkali treatment with a sodium hydroxide solution, a potassium hydroxide solution, a sodium hypochlorite solution or a mixture thereof. Adhesive for soft tissues. 前記生体軟組織が、上皮系組織、結合組織、血管又は神経であることを特徴とする、請求項14乃至20のいずれか一項に記載の生体軟組織用接着材。 The adhesive for biosoft tissue according to any one of claims 14 to 20, wherein the biosoft tissue is an epithelial tissue, connective tissue, blood vessel or nerve. 請求項14乃至21のいずれか一項に記載の生体軟組織用接着材の、前記チタン材料に、前記表面の少なくとも一部が露出するようにセンサを固定したことを特徴とする、生体内埋入型センサ。 Implantation in a living body of the adhesive for biosoft tissue according to any one of claims 14 to 21, wherein the sensor is fixed to the titanium material so that at least a part of the surface is exposed. Type sensor. 請求項14乃至21のいずれか一項に記載の生体軟組織用接着材を、生体軟組織と接着すべき部分に備えることを特徴とする生体軟組織変形補助材。 A biosoft tissue deformation assisting material, which comprises the biosoft tissue adhesive according to any one of claims 14 to 21 provided on a portion to be adhered to the biosoft tissue. 請求項14乃至21のいずれか一項に記載の生体軟組織用接着材を、生体軟組織と接着すべき部分に備えることを特徴とする生体軟組織穿孔封鎖材。 A biosoft tissue perforation / sealing material comprising the adhesive for biosoft tissue according to any one of claims 14 to 21 on a portion to be adhered to the biosoft tissue. 請求項14乃至21のいずれか一項に記載の生体軟組織用接着材を、生体軟組織と接着すべき部分に備えることを特徴とする生体軟組織補強材。 A biosoft tissue reinforcing material comprising the adhesive for biosoft tissue according to any one of claims 14 to 21 on a portion to be adhered to the biosoft tissue.
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