JP2535662B2 - 生体活性水酸アパタイト膜の製造方法 - Google Patents
生体活性水酸アパタイト膜の製造方法Info
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- JP2535662B2 JP2535662B2 JP2264800A JP26480090A JP2535662B2 JP 2535662 B2 JP2535662 B2 JP 2535662B2 JP 2264800 A JP2264800 A JP 2264800A JP 26480090 A JP26480090 A JP 26480090A JP 2535662 B2 JP2535662 B2 JP 2535662B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、骨修復材料、体内埋め込み式医療器具器
材、医療用品、各種人工臓器などの生体中で使用される
材料の製造方法に関するものである。
材、医療用品、各種人工臓器などの生体中で使用される
材料の製造方法に関するものである。
更に、詳しくは本発明は、無機材料、金属材料、有機
材料を問わず、生体内で使用されるすべての材料の表面
に、骨と類似した構造と組成を有する生体活性な水酸ア
パタイト膜の製造方法に関するものである。
材料を問わず、生体内で使用されるすべての材料の表面
に、骨と類似した構造と組成を有する生体活性な水酸ア
パタイト膜の製造方法に関するものである。
（従来の技術） 水酸アパタイトを基材にコーティングする方法として
は、 プラズマ溶射法を用いたもの（特開昭62−34559号公
報、特開昭62−57548号公報、特開昭63−160663号公
報）、 CaとＰを含んだ溶液または化合物を基材表面に塗布
し、これを焼結させる方法（特開昭62−231669号公報、
特開昭63−24952号公報、特開昭63−46165号公報）、 スパッタリング法によるもの（特開昭58−109049号公
報）、 フレーム溶射法によるもの（日本セラミックス協会
1988第１回秋期シンポジウム講演予稿集 401〜402ペー
ジ）、 ガラスフリットの焼付け法によるもの（第９回バイオ
マテリアル学会大会予稿集 1987 ６ページ）、 電気泳動法によるもの（日本ラミックス協会 1988第
１回秋期シンポジウム講演予稿集 417〜418ページ）、 などがある。
は、 プラズマ溶射法を用いたもの（特開昭62−34559号公
報、特開昭62−57548号公報、特開昭63−160663号公
報）、 CaとＰを含んだ溶液または化合物を基材表面に塗布
し、これを焼結させる方法（特開昭62−231669号公報、
特開昭63−24952号公報、特開昭63−46165号公報）、 スパッタリング法によるもの（特開昭58−109049号公
報）、 フレーム溶射法によるもの（日本セラミックス協会
1988第１回秋期シンポジウム講演予稿集 401〜402ペー
ジ）、 ガラスフリットの焼付け法によるもの（第９回バイオ
マテリアル学会大会予稿集 1987 ６ページ）、 電気泳動法によるもの（日本ラミックス協会 1988第
１回秋期シンポジウム講演予稿集 417〜418ページ）、 などがある。
（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来技術には次のような問題点を有する。
プラズマ溶射法、フレーム溶射法は、複雑で高価な装
置を必要とすること、また緻密な膜を作りにくいこと、
さらには原料の水酸アパタイトが一旦高温で溶融される
ので、生体内のアパタイトと異なる種類のアパタイトの
膜が形成されることになるという問題がある。
置を必要とすること、また緻密な膜を作りにくいこと、
さらには原料の水酸アパタイトが一旦高温で溶融される
ので、生体内のアパタイトと異なる種類のアパタイトの
膜が形成されることになるという問題がある。
また、スパッタリング法は、複雑で高価な装置を必要
とすること、原料の水酸アパタイトが一旦高エネルギー
で分解されるので、生体内のアパタイトと異なる種類の
アパタイトの膜が形成されることになるという問題があ
る。
とすること、原料の水酸アパタイトが一旦高エネルギー
で分解されるので、生体内のアパタイトと異なる種類の
アパタイトの膜が形成されることになるという問題があ
る。
また、焼結法や、ガラスフリット法は、850℃前後の
熱処理を必要とするため、耐熱性の高い基材にしか適用
できないこと、さらにこの場合も原料の水酸アパタイト
が一旦高温で加熱処理されるので、生体内のアパタイト
と異なる種類のアパタイトの膜が形成されることになる
という問題がある。
熱処理を必要とするため、耐熱性の高い基材にしか適用
できないこと、さらにこの場合も原料の水酸アパタイト
が一旦高温で加熱処理されるので、生体内のアパタイト
と異なる種類のアパタイトの膜が形成されることになる
という問題がある。
また、電気泳動法は、基材自身を電極として用いるた
め、良導性の金属基材にしか適用できないこと、原料に
焼結アパタイトを用いるため、生体内のアパタイトと異
なる種類のアパタイトの膜が形成されることになるとい
う問題がある。
め、良導性の金属基材にしか適用できないこと、原料に
焼結アパタイトを用いるため、生体内のアパタイトと異
なる種類のアパタイトの膜が形成されることになるとい
う問題がある。
本発明者らはさきに、ガラス中にアパタイトとウォラ
ストナイトを析出させる方法によって生体内で短期間に
骨と自然に強く化学的に結合する生体活性を有し、しか
も長期にわたって高い機械的強度を保つ結晶化ガラスを
開発した。本発明者らはこの生活活性を支配する因子を
追求する過程で、セラミックスが骨と結合する際に重要
な役割を果たすのは、焼結法やガラス結晶化法によりつ
くられたセラミックス中に存在するアパタイト相ではな
く、それらが体内に埋入されたとき周囲の体液と反応し
て新しく作る骨類似のアパタイト相であることを明らか
にした。さらにこのアパタイト相は、それら骨と結合す
るセラミックスを、細胞が含まれていない、無機イオン
濃度だけをヒトの体液と等しくした水溶液に浸漬しただ
けでも作られることを見出した。
ストナイトを析出させる方法によって生体内で短期間に
骨と自然に強く化学的に結合する生体活性を有し、しか
も長期にわたって高い機械的強度を保つ結晶化ガラスを
開発した。本発明者らはこの生活活性を支配する因子を
追求する過程で、セラミックスが骨と結合する際に重要
な役割を果たすのは、焼結法やガラス結晶化法によりつ
くられたセラミックス中に存在するアパタイト相ではな
く、それらが体内に埋入されたとき周囲の体液と反応し
て新しく作る骨類似のアパタイト相であることを明らか
にした。さらにこのアパタイト相は、それら骨と結合す
るセラミックスを、細胞が含まれていない、無機イオン
濃度だけをヒトの体液と等しくした水溶液に浸漬しただ
けでも作られることを見出した。
本発明者らはこれらの知見をもとに、種々の基材の表
面に骨類荷のアパタイト相を形成させることにつき、鋭
意研究を重ねた結果、本発明を完成させるに至った。
面に骨類荷のアパタイト相を形成させることにつき、鋭
意研究を重ねた結果、本発明を完成させるに至った。
したがって、本発明は、無機材料、金属材料、有機材
料を問わず、すべての基材の上に、高温での加熱処理を
行うことなく、生体内の骨と類似の生体活性アパタイト
の膜を極めて簡便に製造できる方法を提供するものであ
る。
料を問わず、すべての基材の上に、高温での加熱処理を
行うことなく、生体内の骨と類似の生体活性アパタイト
の膜を極めて簡便に製造できる方法を提供するものであ
る。
（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明は、基材とガラスを間隔をおいて対
峙せしめた状態で水溶液に浸漬し、ガラス成分を水溶液
に溶出させて基材表面に骨類似の水酸アパタイトの膜を
形成させる生体活性アパタイト膜の製造方法であって、 前記ガラスは少なくともCaO、SiO2を主成分とするガ
ラスからなり、 前記水溶液は基材上に形成される水酸アパタイトに含
まれるカルシウムおよびリンの濃度に対して不飽和なも
のであり、 前記水溶液にリンイオンが含まれていないかリンイオ
ンが0.1mM未満の場合には、前記ガラスにはP2O5が含ま
れており、 前記水溶液にリンイオンが含まれている場合には、前
記ガラスにはP2O5が含まれまたは含まれていないこと、 を特徴とする生体活性アパタイト膜の製造方法。
峙せしめた状態で水溶液に浸漬し、ガラス成分を水溶液
に溶出させて基材表面に骨類似の水酸アパタイトの膜を
形成させる生体活性アパタイト膜の製造方法であって、 前記ガラスは少なくともCaO、SiO2を主成分とするガ
ラスからなり、 前記水溶液は基材上に形成される水酸アパタイトに含
まれるカルシウムおよびリンの濃度に対して不飽和なも
のであり、 前記水溶液にリンイオンが含まれていないかリンイオ
ンが0.1mM未満の場合には、前記ガラスにはP2O5が含ま
れており、 前記水溶液にリンイオンが含まれている場合には、前
記ガラスにはP2O5が含まれまたは含まれていないこと、 を特徴とする生体活性アパタイト膜の製造方法。
より具体的には、基材とガラスを間隔をおいて対峙せ
しめた状態で水溶液に浸漬し、ガラス成分を水溶液に溶
出させて基材表面に骨類似の水酸アパタイトの膜を形成
させる生体活性アパタイト膜の製造方法であって、 前記ガラスは少なくともCaO、SiO2を主成分とするガ
ラスからなり、前記水溶液は基材上に形成される水酸ア
パタイトに含まれるカルシウムおよびリンの濃度に対し
て不飽和なものであり、下記Ｉ、IIに示す成分を含有す
るものであることを特徴とする生体活性アパタイト膜の
製造方法である。
しめた状態で水溶液に浸漬し、ガラス成分を水溶液に溶
出させて基材表面に骨類似の水酸アパタイトの膜を形成
させる生体活性アパタイト膜の製造方法であって、 前記ガラスは少なくともCaO、SiO2を主成分とするガ
ラスからなり、前記水溶液は基材上に形成される水酸ア
パタイトに含まれるカルシウムおよびリンの濃度に対し
て不飽和なものであり、下記Ｉ、IIに示す成分を含有す
るものであることを特徴とする生体活性アパタイト膜の
製造方法である。
Ｉ 前記ガラスが少なくともCaO、SiO2を主成分とし、P
2O5を含まないものにおいて、前記水溶液は溶質として
少なくともリンを含み、さらにカルシウムを含む場合、
カルシウムとリンを下記のイオンに換算した値である Ca2+ ０〜0.1mM HPO4 2- 0.1〜5000mM （ただし、２成分が同時に0.1mMであることを含まず） II 前記ガラスが少なくともCaO、SiO2、およびP2O5を
含むものにおいて、前記水溶液は溶質としてカルシウム
とリンを下記のイオンに換算した値である Ca2+ ０〜0.1mM HPO4 2- 0.1〜5000mM （ただし、２成分が同時に0.1mMであることを含ま
ず）。
2O5を含まないものにおいて、前記水溶液は溶質として
少なくともリンを含み、さらにカルシウムを含む場合、
カルシウムとリンを下記のイオンに換算した値である Ca2+ ０〜0.1mM HPO4 2- 0.1〜5000mM （ただし、２成分が同時に0.1mMであることを含まず） II 前記ガラスが少なくともCaO、SiO2、およびP2O5を
含むものにおいて、前記水溶液は溶質としてカルシウム
とリンを下記のイオンに換算した値である Ca2+ ０〜0.1mM HPO4 2- 0.1〜5000mM （ただし、２成分が同時に0.1mMであることを含ま
ず）。
（実施の条件） 本発明の製造方法を実施するにあたっては、以下のよ
うに、ガラスの組成、水溶液中のイオン濃度、pH、温
度、さらに基材とガラスの間隔について条件を設定して
おく必要がある。
うに、ガラスの組成、水溶液中のイオン濃度、pH、温
度、さらに基材とガラスの間隔について条件を設定して
おく必要がある。
まず、第１に、本発明の目的に適したガラスは少なく
とも主成分をCaO、SiO2とすることを要する。
とも主成分をCaO、SiO2とすることを要する。
さらに詳しくは、ガラス成分を溶出せしめるとともに
水酸アパタイトに対して不飽和な水溶液との間に次のよ
うな相関関係を有する。
水酸アパタイトに対して不飽和な水溶液との間に次のよ
うな相関関係を有する。
つまり、上記水溶液がリンイオンを含んでいる場合、
ガラス成分として必ずしもP2O5を含んでいなくてもよ
い。この場合、水溶液には少なくともリンイオンの濃度
が0.1mM以上含まれていることを要する。具体的なガラ
ス成分としては、CaOが20mol％未満ではガラスの膜形成
能力が過小となり、70mol％以上ではガラスが得られ難
くなる。また、SiO2が30mol％未満では同様にガラスが
得られ難く、80mol％以上ではガラスの水酸アパタイト
形成能力が過小となる。更に、CaOとSiO2の合計が65mol
％未満ではガラスの水酸アパタイト形成能力が著しく減
少する。したがって、CaOは20〜70mol％に、SiO2は30〜
80mol％に、かつCaOとSiO2の合計はガラス成分全体に対
して65mol％以上であることが好ましい。
ガラス成分として必ずしもP2O5を含んでいなくてもよ
い。この場合、水溶液には少なくともリンイオンの濃度
が0.1mM以上含まれていることを要する。具体的なガラ
ス成分としては、CaOが20mol％未満ではガラスの膜形成
能力が過小となり、70mol％以上ではガラスが得られ難
くなる。また、SiO2が30mol％未満では同様にガラスが
得られ難く、80mol％以上ではガラスの水酸アパタイト
形成能力が過小となる。更に、CaOとSiO2の合計が65mol
％未満ではガラスの水酸アパタイト形成能力が著しく減
少する。したがって、CaOは20〜70mol％に、SiO2は30〜
80mol％に、かつCaOとSiO2の合計はガラス成分全体に対
して65mol％以上であることが好ましい。
また、上記水溶液がリンイオンをわずかしか含んでい
ないか、リンイオンを含んでいない場合、詳しくは、リ
ンイオンの濃度が0.1mM未満の場合、水酸アパタイト膜
の形成を可能とするには、ガラス成分としてP2O5を含ん
でいることが必要である。具体的なガラス成分として
は、主成分であるCaOとSiO2のガラスに含まれるP2O
5は、P2O5が0.1mol％未満ではガラスのアパタイト膜形
成能力が著しく小さくなり、25mol％を越えるとガラス
そのものを構成できなくなる。したがって、この場合、
CaOは20〜70mol％に、SiO2は30〜80mol％に、かつCaOと
SiO2の合計は65mol％以上で、P2O5が0.1〜25mol％の範
囲内にあることが好ましい。
ないか、リンイオンを含んでいない場合、詳しくは、リ
ンイオンの濃度が0.1mM未満の場合、水酸アパタイト膜
の形成を可能とするには、ガラス成分としてP2O5を含ん
でいることが必要である。具体的なガラス成分として
は、主成分であるCaOとSiO2のガラスに含まれるP2O
5は、P2O5が0.1mol％未満ではガラスのアパタイト膜形
成能力が著しく小さくなり、25mol％を越えるとガラス
そのものを構成できなくなる。したがって、この場合、
CaOは20〜70mol％に、SiO2は30〜80mol％に、かつCaOと
SiO2の合計は65mol％以上で、P2O5が0.1〜25mol％の範
囲内にあることが好ましい。
ガラスの組成例を第１表に示す。同表中、試料１〜３
はCaOとSiO2のみを含むガラスである。試料４〜10はCaO
とSiO2の他にP2O5も含むガラスである。試料11はバイオ
ガラスと同じ組成のガラスである。試料12は本発明者ら
が先に開発した生体活性結晶化ガラスと同じ組成を持つ
ガラスである。試料13〜24はCaOとSiO2を主成分とし、N
a2O、K2O、MgO、P2O5等を種々の量含有するガラスであ
る。これらはいずれも各種基材上に水酸アパタイトの膜
の形成能力を有する。
はCaOとSiO2のみを含むガラスである。試料４〜10はCaO
とSiO2の他にP2O5も含むガラスである。試料11はバイオ
ガラスと同じ組成のガラスである。試料12は本発明者ら
が先に開発した生体活性結晶化ガラスと同じ組成を持つ
ガラスである。試料13〜24はCaOとSiO2を主成分とし、N
a2O、K2O、MgO、P2O5等を種々の量含有するガラスであ
る。これらはいずれも各種基材上に水酸アパタイトの膜
の形成能力を有する。
次に、前記水溶液について説明する。
つまり、ガラスに関する説明と関連するが、ガラスと
してP2O5を含まないCaO、SiO2を主成分とするものを使
用する場合、水溶液はアパタイトの主要構成成分である
リンイオンを含んでいることを要する。また、ガラスと
してP2O5を含むCaO、SiO2を主成分とするものを使用す
る場合、水溶液はアパタイトの主要構成成分であるリン
イオンを含まなくてもよい。
してP2O5を含まないCaO、SiO2を主成分とするものを使
用する場合、水溶液はアパタイトの主要構成成分である
リンイオンを含んでいることを要する。また、ガラスと
してP2O5を含むCaO、SiO2を主成分とするものを使用す
る場合、水溶液はアパタイトの主要構成成分であるリン
イオンを含まなくてもよい。
具体的には、ガラスとしてCaO、SiO2を主成分とする
ものを使用する場合、HPO4 2-イオンの濃度が0.1mM未満
では膜形成能力がきわめて低く、5000mMを越えると、イ
オンとして存在せず、またCa2+イオンとHPO4 2-イオンが
同時に0.1mM以上になると、水溶液が不安定となり水酸
アパタイトが自然に析出することがある。したがって、
溶質としてCaとＰを次のイオンに換算して、Ca2+0〜0.1
mM、HPO4 2-0.1〜5000mMの範囲内で選ばれる。ただし、C
a2+とHPO4 2-が同時に0.1mMの場合は除去される。
ものを使用する場合、HPO4 2-イオンの濃度が0.1mM未満
では膜形成能力がきわめて低く、5000mMを越えると、イ
オンとして存在せず、またCa2+イオンとHPO4 2-イオンが
同時に0.1mM以上になると、水溶液が不安定となり水酸
アパタイトが自然に析出することがある。したがって、
溶質としてCaとＰを次のイオンに換算して、Ca2+0〜0.1
mM、HPO4 2-0.1〜5000mMの範囲内で選ばれる。ただし、C
a2+とHPO4 2-が同時に0.1mMの場合は除去される。
また、ガラスとしてCaO、SiO2を主成分とするもの
に、さらにP2O5を含むものを使用する場合、水溶液はCa
2+0〜0.1mM、HPO4 2-0〜5000mMの範囲内で選ばれる。た
だし、Ca2+とHPO4 2-が同時に0.1mMの場合は除去され
る。
に、さらにP2O5を含むものを使用する場合、水溶液はCa
2+0〜0.1mM、HPO4 2-0〜5000mMの範囲内で選ばれる。た
だし、Ca2+とHPO4 2-が同時に0.1mMの場合は除去され
る。
第２表に水溶液の構成成分の量を示す。第２表中、試
料１はイオン交換水である。試料２〜６はHPO4 2-イオン
のみを含有する水溶液である。試料７〜10はCa2+イオン
とHPO4 2-イオンを含む溶液である。試料11〜14はCa2+イ
オンとHPO4 2-イオンを含まず、Na+、K+、Mg2+、Cl-、HC
O3 -、SO4 2-などを種々の量含有する水溶液である。試料
15〜23はCa2+イオンやHPO4 2-イオンを含み、この他N
a+、K+、Mg2+、Cl-、HCO3 -、SO4 2-などを種々の量含有
する水溶液である。これらの水溶液の溶質として代表的
なイオンにはCa2+イオンまたはHPO4 2-の２つがあるが、
それ以外にNa+、K+、Mg2+、Cl-、HCO3 -、SO4 2-などのイ
オンを含んでいてもかまわない。いずれも種々の基材上
に水酸アパタイト膜の形成能力を有するものである。
料１はイオン交換水である。試料２〜６はHPO4 2-イオン
のみを含有する水溶液である。試料７〜10はCa2+イオン
とHPO4 2-イオンを含む溶液である。試料11〜14はCa2+イ
オンとHPO4 2-イオンを含まず、Na+、K+、Mg2+、Cl-、HC
O3 -、SO4 2-などを種々の量含有する水溶液である。試料
15〜23はCa2+イオンやHPO4 2-イオンを含み、この他N
a+、K+、Mg2+、Cl-、HCO3 -、SO4 2-などを種々の量含有
する水溶液である。これらの水溶液の溶質として代表的
なイオンにはCa2+イオンまたはHPO4 2-の２つがあるが、
それ以外にNa+、K+、Mg2+、Cl-、HCO3 -、SO4 2-などのイ
オンを含んでいてもかまわない。いずれも種々の基材上
に水酸アパタイト膜の形成能力を有するものである。
いずれの水溶液も、少なくともCaO、SiO2を主成分と
するガラスの成分を溶出せしめ水酸アパタイトに対して
不飽和な水溶液であり、言い換えれば、飽和ないし過飽
和濃度の水酸アパタイト成分水溶液と異なるものであ
る。なお、ここで、飽和ないし過飽和濃度の水酸アパタ
イト成分水溶液とは、Ca2+0.1〜10mM、HPO4 2-が0.1〜50
mMの範囲からなるものである。
するガラスの成分を溶出せしめ水酸アパタイトに対して
不飽和な水溶液であり、言い換えれば、飽和ないし過飽
和濃度の水酸アパタイト成分水溶液と異なるものであ
る。なお、ここで、飽和ないし過飽和濃度の水酸アパタ
イト成分水溶液とは、Ca2+0.1〜10mM、HPO4 2-が0.1〜50
mMの範囲からなるものである。
次に、水溶液のpHについて説明すると、水酸アパタイ
トは酸性域では不安定で、中性またはアルカリ性域で安
定に析出する。本発明の方法で水酸アパタイトをコーテ
ィングする場合、水溶液のpHは一般に第３表に示すよう
に、調整時と浸漬後で異なり、浸漬中にpHが大きくなる
方向に変化する。水酸アパタイト膜を生成させるために
は、浸漬中にpHが７以上になることが必要である。その
ためには調整時のpHは５以上でなければならない。ま
た、調整時のpHが９を越えると水酸アパタイトの沈殿が
水溶液中いたるところで自然発生的に起り、水酸アパタ
イトの成膜ができなくなる。したがって水溶液のpHは５
〜９に限定される。水溶液のpHは調整時から水酸アパタ
イト膜の生成終了まで変化しないことが望ましく、その
ためには、たとえば、トリスヒドロキシメチルアミノメ
タン（（CH2OH）3CNH2））50mMと塩酸（HCl）45mMなど
の緩衝剤を水溶液に加えてpHを７〜９に保つことが有効
である。
トは酸性域では不安定で、中性またはアルカリ性域で安
定に析出する。本発明の方法で水酸アパタイトをコーテ
ィングする場合、水溶液のpHは一般に第３表に示すよう
に、調整時と浸漬後で異なり、浸漬中にpHが大きくなる
方向に変化する。水酸アパタイト膜を生成させるために
は、浸漬中にpHが７以上になることが必要である。その
ためには調整時のpHは５以上でなければならない。ま
た、調整時のpHが９を越えると水酸アパタイトの沈殿が
水溶液中いたるところで自然発生的に起り、水酸アパタ
イトの成膜ができなくなる。したがって水溶液のpHは５
〜９に限定される。水溶液のpHは調整時から水酸アパタ
イト膜の生成終了まで変化しないことが望ましく、その
ためには、たとえば、トリスヒドロキシメチルアミノメ
タン（（CH2OH）3CNH2））50mMと塩酸（HCl）45mMなど
の緩衝剤を水溶液に加えてpHを７〜９に保つことが有効
である。
次に、水溶液の温度について説明する。水酸アパタイ
トの溶解度は温度が上昇するにつれて低くなる。本発明
の要点は、水酸アパタイトに対して不飽和な水溶液に、
少なくともCaO、SiO2を主成分とし、必要に応じてP2O5
を含むガラスを浸漬することにより、ガラス成分を溶出
せしめて、アパタイト膜の形成を行なわせるが、水溶液
の温度を低くすると、アパタイトの溶解度が大きくな
り、言い換えれば、過飽和度は小さくなり、イオン濃度
を小さくするのと同じこととなる。第４表のように、５
℃未満になるとガラスからの溶出量が急激に小さくなる
ため、水酸アパタイトの被覆率が急激に押えられる。ま
た温度を高くすると過飽和度は大きくなるが、70℃を越
えると膜の相が水酸アパタイトの単相ではなくなる。し
たがって、水溶液の温度は５〜70℃に限定される。
トの溶解度は温度が上昇するにつれて低くなる。本発明
の要点は、水酸アパタイトに対して不飽和な水溶液に、
少なくともCaO、SiO2を主成分とし、必要に応じてP2O5
を含むガラスを浸漬することにより、ガラス成分を溶出
せしめて、アパタイト膜の形成を行なわせるが、水溶液
の温度を低くすると、アパタイトの溶解度が大きくな
り、言い換えれば、過飽和度は小さくなり、イオン濃度
を小さくするのと同じこととなる。第４表のように、５
℃未満になるとガラスからの溶出量が急激に小さくなる
ため、水酸アパタイトの被覆率が急激に押えられる。ま
た温度を高くすると過飽和度は大きくなるが、70℃を越
えると膜の相が水酸アパタイトの単相ではなくなる。し
たがって、水溶液の温度は５〜70℃に限定される。
次に、基材をガラスとの間隔であるが、本発明方法の
要点は上記したように、ガラス成分の溶出による水酸ア
パタイト成分の過飽和度の上昇にあり、ガラスから離れ
ると過飽和度は小さくなる。第５表に示すように、基材
とガラスとの間隔が2mmを越えるとアパタイトの被覆率
は小さくなる。したがって、基材とガラスとの間隔は2m
m以下であることが好ましい。
要点は上記したように、ガラス成分の溶出による水酸ア
パタイト成分の過飽和度の上昇にあり、ガラスから離れ
ると過飽和度は小さくなる。第５表に示すように、基材
とガラスとの間隔が2mmを越えるとアパタイトの被覆率
は小さくなる。したがって、基材とガラスとの間隔は2m
m以下であることが好ましい。
本発明において、基材としては、その素材や形状は限
定されない。すなわち、基材の材質は無機質、金属、有
機物のいずれであってもかまわない。また基材の形状は
平板に限らず、凸面体、凹面体あるいはそれらの混じっ
た複雑な形状でもよい。
定されない。すなわち、基材の材質は無機質、金属、有
機物のいずれであってもかまわない。また基材の形状は
平板に限らず、凸面体、凹面体あるいはそれらの混じっ
た複雑な形状でもよい。
（効果） 本発明にかかる生体活性水酸アパタイト膜の製造方法
によれば、無機材料、金属材料、有機材料を問わず、す
べての基材の上に、加熱処理を行うことなく、生体内の
骨と類似の生体活性アパタイトの膜を極めて簡便に製造
できる。
によれば、無機材料、金属材料、有機材料を問わず、す
べての基材の上に、加熱処理を行うことなく、生体内の
骨と類似の生体活性アパタイトの膜を極めて簡便に製造
できる。
（実施例） 以下、本発明の実施例に従って説明する。
実施例1. 第１表の試料12に示す組成が得られるように特級試薬
の炭酸カルシウム、二酸化ケイ素、酸化マグネシウム、
ピロリン酸カルシウム、フッ化ケイ素を所定量秤量後混
合し、1450℃、２時間で溶融した。この融液を鉄板上に
流し出し、別の鉄板で押えて板状に成形した。得られた
ガラス板を2mm×12mm×18mmの大きさに切り出し、表面
を研磨した。基材には2mm×10mm×15mmの板状のアルミ
ナ焼結体、ステンレス金属、PMMA有機高分子を用いた。
基材とガラス板を対向させ、アルミナのスペーサにより
距離を1mmに保って固定し、第２表の試料11のイオン濃
度を有し、温度36.5℃の水溶液500mlに浸漬した。水溶
液は、特級試薬の塩化ナトリウムを所定量秤量し、イオ
ン交換水に溶解して得た。水溶液には緩衝剤としてトリ
スヒドロキシメチルアミノメタン50mMと塩酸約45mMを添
加し、pHを7.25に保った。浸漬してから２日後、基材を
水溶液から取り出すと、基材表面に骨類似水酸アパタイ
トが形成されているのが確認された。
の炭酸カルシウム、二酸化ケイ素、酸化マグネシウム、
ピロリン酸カルシウム、フッ化ケイ素を所定量秤量後混
合し、1450℃、２時間で溶融した。この融液を鉄板上に
流し出し、別の鉄板で押えて板状に成形した。得られた
ガラス板を2mm×12mm×18mmの大きさに切り出し、表面
を研磨した。基材には2mm×10mm×15mmの板状のアルミ
ナ焼結体、ステンレス金属、PMMA有機高分子を用いた。
基材とガラス板を対向させ、アルミナのスペーサにより
距離を1mmに保って固定し、第２表の試料11のイオン濃
度を有し、温度36.5℃の水溶液500mlに浸漬した。水溶
液は、特級試薬の塩化ナトリウムを所定量秤量し、イオ
ン交換水に溶解して得た。水溶液には緩衝剤としてトリ
スヒドロキシメチルアミノメタン50mMと塩酸約45mMを添
加し、pHを7.25に保った。浸漬してから２日後、基材を
水溶液から取り出すと、基材表面に骨類似水酸アパタイ
トが形成されているのが確認された。
実施例2. 第１表の試料２に示す組成が得られるように特級試薬
の炭酸カルシウム、二酸化ケイ素を所定量秤量後混合
し、1600℃、２時間で溶融した。この融液を鉄板上に流
し出し、別の鉄板で押さえて板状に成形した。得られた
ガラス板を２×12×18mmの大きさに切り出し、表面を研
磨した。基材は、２×10×15mmの板状のアルミナ焼結
体、ステンレス金属、PMMA有機高分子を用いた。基材と
ガラス板を向かい合わせ、アルミナのスペーサーにより
距離を0.5mmに保って固定し、第２表の試料８のイオン
濃度を有する水溶液500mlに36.5℃で浸漬した。水溶液
は、特級試薬の水酸化カルシウム、リン酸水素アンモニ
ウムを所定量秤量し、イオン交換水に溶解して作成し
た。水溶液には、緩衝剤としてトリスヒドロキシメチル
アミノメタン50mMおよび塩酸約70mMを添加し、pHを7.25
に保った。浸漬２日後、基材を水溶液から取り出すと、
基材表面に骨類似水酸アパタイトが形成されているのが
確認された。
の炭酸カルシウム、二酸化ケイ素を所定量秤量後混合
し、1600℃、２時間で溶融した。この融液を鉄板上に流
し出し、別の鉄板で押さえて板状に成形した。得られた
ガラス板を２×12×18mmの大きさに切り出し、表面を研
磨した。基材は、２×10×15mmの板状のアルミナ焼結
体、ステンレス金属、PMMA有機高分子を用いた。基材と
ガラス板を向かい合わせ、アルミナのスペーサーにより
距離を0.5mmに保って固定し、第２表の試料８のイオン
濃度を有する水溶液500mlに36.5℃で浸漬した。水溶液
は、特級試薬の水酸化カルシウム、リン酸水素アンモニ
ウムを所定量秤量し、イオン交換水に溶解して作成し
た。水溶液には、緩衝剤としてトリスヒドロキシメチル
アミノメタン50mMおよび塩酸約70mMを添加し、pHを7.25
に保った。浸漬２日後、基材を水溶液から取り出すと、
基材表面に骨類似水酸アパタイトが形成されているのが
確認された。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 佐野 整博
Claims (5)
- 【請求項１】基材とガラスを間隔をおいて対峙せしめた
状態で水溶液に浸漬し、ガラス成分を水溶液に溶出させ
て基材表面に骨類似の水酸アパタイトの膜を形成させる
生体活性アパタイト膜の製造方法であって、 前記ガラスは少なくともCaO、SiO2を主成分とするガラ
スからなり、 前記水溶液は基材上に形成される水酸アパタイトに含ま
れるカルシウムおよびリンの濃度に対して不飽和なもの
であり、 前記水溶液にリンイオンが含まれていないかリンイオン
が0.1mM未満の場合には、前記ガラスにはP2O5が含まれ
ており、 前記水溶液にリンイオンが含まれている場合には、前記
ガラスにはP2O5が含まれまたは含まれていないこと、 を特徴とする生体活性アパタイト膜の製造方法。 - 【請求項２】基材とガラスを間隔をおいて対峙せしめた
状態で水溶液に浸漬し、ガラス成分を水溶液に溶出させ
て基材表面に骨類似の水酸アパタイトの膜を形成させる
生体活性アパタイト膜の製造方法であって、 前記ガラスは少なくともCaO、SiO2を主成分とするガラ
スからなり、前記水溶液は基材上に形成される水酸アパ
タイトに含まれるカルシウムおよびリンの濃度に対して
不飽和なものであり、下記Ｉ、IIに示す成分を含有する
ものであることを特徴とする生体活性アパタイト膜の製
造方法。 Ｉ 前記ガラスが少なくともCaO、SiO2を主成分とし、P
2O5を含まないものにおいて、前記水溶液は溶質として
少なくともリンを含み、さらにカルシウムを含む場合、
カルシウムとリンを下記のイオンに換算した値である Ca2+ ０〜0.1mM HPO4 2- 0.1〜5000mM （ただし、２成分が同時に0.1mMであることを含まず） II 前記ガラスが少なくともCaO、SiO2、およびP2O5を
含むものにおいて、前記水溶液は溶質としてカルシウム
とリンを下記のイオンに換算した値である Ca2+ ０〜0.1mM HPO4 2- 0.1〜5000mM （ただし、２成分が同時に0.1mMであることを含まず） - 【請求項３】前記水溶液は、そのpHが５〜９の範囲にあ
る請求項１または請求項２に記載の生体活性水酸アパタ
イト膜の製造方法。 - 【請求項４】前記水溶液は、その温度が５〜70℃の範囲
にある請求項１または請求項２に記載の生体活性水酸ア
パタイト膜の製造方法。 - 【請求項５】前記基材とガラスとの間隔が2mm以下であ
る請求項１または請求項２に記載の生体活性水酸アパタ
イト膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2264800A JP2535662B2 (ja) | 1990-10-01 | 1990-10-01 | 生体活性水酸アパタイト膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2264800A JP2535662B2 (ja) | 1990-10-01 | 1990-10-01 | 生体活性水酸アパタイト膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04141177A JPH04141177A (ja) | 1992-05-14 |
| JP2535662B2 true JP2535662B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=17408389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2264800A Expired - Lifetime JP2535662B2 (ja) | 1990-10-01 | 1990-10-01 | 生体活性水酸アパタイト膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2535662B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3896437B2 (ja) * | 1997-12-08 | 2007-03-22 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | リン酸カルシウム系皮膜の製造方法 |
-
1990
- 1990-10-01 JP JP2264800A patent/JP2535662B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04141177A (ja) | 1992-05-14 |
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