JP2644685B2 - Implant materials - Google Patents
Implant materialsInfo
- Publication number
- JP2644685B2 JP2644685B2 JP6256194A JP25619494A JP2644685B2 JP 2644685 B2 JP2644685 B2 JP 2644685B2 JP 6256194 A JP6256194 A JP 6256194A JP 25619494 A JP25619494 A JP 25619494A JP 2644685 B2 JP2644685 B2 JP 2644685B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- calcium
- apatite
- gold
- alloy
- weight
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Dental Preparations (AREA)
- Prostheses (AREA)
- Dental Prosthetics (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、インプラント用材料
に関するものである。さらに詳しくは、この発明は、ア
パタイト被覆層との密着性に優れたインプラント用材料
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an implant material. More specifically, the present invention relates to an implant material having excellent adhesion to an apatite coating layer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、生体の欠落した機能を補うた
めに、インプラントが用いられてきており、たとえば金
属、セラミックス等から形成された人工歯、人工骨など
が知られている。インプラントは、人体又は動物の体内
に埋設して用いられるため、その材料としては、生体組
織と親和性を有することが望ましい。そこで、従来で
は、インプラントの骨格をなす下地金属材の表面に生体
親和性に優れたアパタイトを被覆することが行われてい
る。その際には、アパタイトの微粒子をプラズマ流に乗
せ、被覆しようとする金属材の表面に吹き付け、アパタ
イトを融解付着させる。2. Description of the Related Art Conventionally, implants have been used to supplement missing functions of a living body. For example, artificial teeth and artificial bones formed of metal, ceramics, and the like are known. Since the implant is used by being buried in a human body or an animal body, it is desirable that the material has an affinity with a living tissue. Therefore, conventionally, apatite having excellent biocompatibility is coated on the surface of a base metal material forming the skeleton of the implant. At that time, apatite fine particles are put on a plasma stream and sprayed on the surface of the metal material to be coated, thereby melting and attaching the apatite.
【０００３】このようにして作製されたインプラント
は、一部実用化されたが、生体に埋設後、インプラント
表面のアパタイト層が生体組織と癒着し、手術としては
治癒した頃になって、そのアパタイト層と下地材との間
で剥離が生じ、結局のところ失敗に終わることがこれま
でに広く確認されている。一方、最近になって、下地金
属材をリン酸カルシウムの微酸性水溶液中に浸漬し、直
流電圧を印加して、金属材表面にｐＨ勾配を発生させ、
これによって、アパタイトをその表面に析出させる電着
法が提案されてもいる。[0003] The implant manufactured in this way was partially put into practical use. However, after being embedded in a living body, the apatite layer on the surface of the implant adhered to the living tissue and healed as a surgical procedure. It has been widely recognized that delamination occurs between the layer and the substrate, which ultimately results in failure. On the other hand, recently, the base metal material is immersed in a slightly acidic aqueous solution of calcium phosphate, and a DC voltage is applied to generate a pH gradient on the metal material surface.
Thus, an electrodeposition method for depositing apatite on the surface has been proposed.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この電
着法によって作製したインプラントについても、アパタ
イト層の密着性が不足しており、実用的ではないことが
指摘されている。つまり、インプラントが人体又は動物
の体内に埋設して使用される場合には、下地材とアパタ
イト層との間に負荷が掛かる。このため、アパタイト層
の密着性に欠けるインプラントでは、負荷が掛かると、
アパタイト層が下地材から剥離する可能性がある。この
ことは、インプラントとして致命的な欠点というより他
はない。However, it has been pointed out that implants produced by this electrodeposition method are not practical because of insufficient adhesion of the apatite layer. That is, when the implant is used by being buried in a human or animal body, a load is applied between the base material and the apatite layer. For this reason, in implants lacking the adhesion of the apatite layer, when a load is applied,
There is a possibility that the apatite layer will peel off from the base material. This is nothing more than a fatal disadvantage of an implant.
【０００５】このように、従来では、実用可能なアパタ
イト層の密着性が得られておらず、インプラントの開発
は事実上手詰まりの状況にある。この発明は、以上の通
りの事情に鑑みてなされたものであり、従来のアパタイ
ト層の密着性についての欠点を解消し、アパタイト被覆
層との密着性に優れたインプラント用材料を提供するこ
とを目的としている。[0005] As described above, conventionally, a practical adhesiveness of the apatite layer has not been obtained, and the development of implants is in a practically clogged situation. The present invention has been made in view of the above circumstances, and has been made to solve the conventional disadvantages of the adhesion of the apatite layer, and to provide an implant material having excellent adhesion with the apatite coating layer. The purpose is.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は、合金が、実
質的に、金が８０重量％以上９９．５重量％以下、及び
カルシウムが０．５重量％以上２０重量％以下の割合で
含有された金−カルシウム合金であるインプラント用材
料（請求項１）を提供し、これらのインプラント用材料
として、その表面がアパタイト層によって被覆されたイ
ンプラント用材料（請求項２及び請求項３）をも提供す
る。According to the present invention, there is provided an alloy containing substantially 80% to 99.5% by weight of gold and 0.5 % to 20% by weight of calcium. The present invention provides an implant material (Claim 1 ), which is a coated gold-calcium alloy, wherein the implant material has an apatite layer coated on its surface (Claim 2 and Claim 1). Item 3 ) is also provided.
【０００７】[0007]
【作用】以上の通りの特徴を有するこの発明のインプラ
ント用材料については、次のような知見を踏まえてなさ
れている。すなわち、まず、従来の技術では、アパタイ
ト層の定着性が大きな問題となっていたことから、緻密
で、しかも密着性に優れた皮膜の典型的な例として、下
地材に用いられる金属自身の表面が酸化されて形成され
る酸化皮膜に着目した。すなわち、たとえば金属クロ
ム、金属アルミニウム等の金属表面に形成される酸化皮
膜は、薄く、緻密で、しかも下地金属層との密着性に優
れていることである。そして、ステンレス、クロムメッ
キ、アルマイト加工などを施したアルミニウム合金材製
品が、これまでに広く用いられていることである。The implant material of the present invention having the features described above has been made based on the following findings. That is, first, in the prior art, since the fixability of the apatite layer was a major problem, a typical example of a dense and excellent adhesion film is the surface of the metal used for the base material. Attention has been paid to an oxide film formed by oxidization of. That is, for example, an oxide film formed on a metal surface such as metal chromium or metal aluminum is thin, dense, and excellent in adhesion to a base metal layer. An aluminum alloy material product subjected to stainless steel, chrome plating, alumite processing, or the like has been widely used so far.
【０００８】このような酸化皮膜についての知識から
は、インプラント表面に形成するアパタイト被覆層に関
して、次の２つの仮説が考えられる。すなわち、上記し
た酸化皮膜の生成機構が、アパタイト被覆層の形成に応
用可能であるならば、下地材に対するアパタイト層の密
着性は良好となるはずである。[0008] Based on such knowledge of the oxide film, the following two hypotheses can be considered for the apatite coating layer formed on the implant surface. That is, if the above-described mechanism for forming an oxide film is applicable to the formation of the apatite coating layer, the adhesion of the apatite layer to the base material should be good.
【０００９】また、形成するアパタイト層が充分に緻密
で、このために、アパタイト層が一旦薄く下地材表面に
形成されると、それ以上の酸化が防止されるならば、ス
テンレス表面に見られるような化学的に安定な皮膜とな
り得るはずである。そこで、この発明の発明者が鋭意検
討を加えたところ、実質的に金及びカルシウムを構成元
素として有し、さらには、これらが所定割合に含有され
た金−カルシウム合金材料が、好適に上記の仮説を満た
すものとして見出されたのである。Further, the apatite layer to be formed is sufficiently dense, so that once the apatite layer is formed thinly on the surface of the base material, it can be seen on the stainless steel surface if further oxidation is prevented. It could be a chemically stable film. Therefore, the inventor of the present invention has made intensive studies, and has substantially gold and calcium as constituent elements, and further, a gold-calcium alloy material containing these at a predetermined ratio is preferably the above-described material. It was found to satisfy the hypothesis.
【００１０】この知見の端部としては、金−カルシウム
合金材料では、３０原子％のカルシウム（重量比でおよ
そ８重量％）が配合されていても空気中や水中で安定で
あり、生体の体液に類似させた塩組成を有する水溶液、
すなわち模擬体液に浸漬すると、合金材料表面に緻密な
アパタイト層が形成されることが確認されたことであ
る。[0010] The end of this finding is that the gold-calcium alloy material is stable in air or water even when 30 atomic% of calcium (about 8% by weight) is mixed, and the biological fluid An aqueous solution having a salt composition similar to
That is, it was confirmed that when immersed in the simulated body fluid, a dense apatite layer was formed on the surface of the alloy material.
【００１１】さらに詳しく説明すると、表面に緻密で、
密着性に優れたアパタイト層が被覆される金−カルシウ
ム合金は、当然のことであるが、少なくとも合金構成元
素として金およびカルシウムを含有していなければなら
ない。もちろん、合金製造にともなう不可避的不純物が
許容されるだけでなく、実質的に金−カルシウム合金と
しての特徴に影響を与えることのない部分置換のための
第３元素等が含有されてもよいことは多言を要しない。
金−カルシウム合金材料におけるカルシウムの割合につ
いては、0.5 ％重量以上２０重量％以下が適当とされ
る。カルシウムが２０重量％を超えると、合金としての
反応性が高まり、水中に放置した場合に変質が進行する
など化学的に不安定となる。インプラントとして人体又
は動物の体内に埋設されて使用されることを想定する
と、このように化学的に不安定な材料は不適当となる。
一方、カルシウムが0.5 ％重量を下回ると、アパタイト
層の形成能力が劣化し、不適当となる。More specifically, the surface is dense,
As a matter of course, the gold-calcium alloy covered with the apatite layer having excellent adhesion must contain at least gold and calcium as alloying elements. Needless to say, not only unavoidable impurities accompanying the alloy production are allowed, but also a third element for partial replacement that does not substantially affect the characteristics of the gold-calcium alloy may be contained. Doesn't require much language.
It is appropriate that the proportion of calcium in the gold-calcium alloy material is 0.5% by weight or more and 20% by weight or less. If the calcium content exceeds 20% by weight, the reactivity as an alloy increases, and when left in water, the alloy becomes chemically unstable, for example, deterioration proceeds. Assuming that the implant is used by being implanted in a human or animal body as an implant, such a chemically unstable material becomes inappropriate.
On the other hand, if the content of calcium is less than 0.5% by weight, the ability to form an apatite layer is deteriorated and becomes unsuitable.
【００１２】この金−カルシウム合金材料の場合には、
たとえば模擬体液に浸漬することによりその表面にアパ
タイト層が自発的に形成され、合金材料表面が被覆され
ることになる。形成されたアパタイト層は、緻密であ
り、しかも金−カルシウム合金材料表面との密着性は高
い。アパタイト層は剥離することはなく、長期間の使用
が可能となる。また、万一、金−カルシウム合金材料と
アパタイト層との間に剥離が生じたとしても、この材料
の場合には、アパタイト層は自発的に形成するため、生
体内において新たにアパタイト層が形成し、自己修復さ
れる。つまり、生体内ではリン酸塩濃度が充分に高く、
しかも正確にｐＨ７付近に保たれているため、金−カル
シウム合金材料は、放置しておいても、その表面にアパ
タイト層が再生されるのである。この性質を有するため
に実用に耐え得るインプラントとなる。In the case of this gold-calcium alloy material,
For example, by immersing in a simulated body fluid, an apatite layer is spontaneously formed on the surface, and the surface of the alloy material is covered. The formed apatite layer is dense and has high adhesion to the surface of the gold-calcium alloy material. The apatite layer does not peel off, and can be used for a long time. Also, even if peeling occurs between the gold-calcium alloy material and the apatite layer, in the case of this material, since the apatite layer is formed spontaneously, a new apatite layer is formed in vivo. And be self-healing. In other words, the phosphate concentration is high enough in vivo,
In addition, since the pH is precisely maintained at around 7, the apatite layer is regenerated on the surface of the gold-calcium alloy material even if it is left. Because of this property, the implant can be put to practical use.
【００１３】このような金−カルシウム合金材料を用い
てインプラントを製造する場合には、たとえば金属、セ
ラミック等から形成した下地材の表面をその金−カルシ
ウム合金材料で被覆した後に、材料表面にアパタイト層
を自発的に形成させて被覆することができる。もちろ
ん、下地材そのものを金−カルシウム合金材料から作製
することもできる。In the case of manufacturing an implant using such a gold-calcium alloy material, the surface of a base material formed of, for example, metal, ceramic, or the like is coated with the gold-calcium alloy material, and then apatite is applied to the material surface. The layers can be spontaneously formed and coated. Of course, the base material itself can be made of a gold-calcium alloy material.
【００１４】以下実施例を示し、この発明のインプラン
ト用材料についてさらに詳しく説明する。Examples will be shown below, and the implant material of the present invention will be described in more detail.
【００１５】[0015]
【実施例】アルミナ製ルツボに金地金１０ｇ、カルシウ
ム地金1.8ｇ及び塩化カルシウム1.5ｇを入れ、アルゴン
ガス雰囲気中で1100℃に２０分間保持した。この後に、
ルツボを室温に保たれた場所に移動し、急冷した。得ら
れた合金は、金とカルシウムの割合が異なる急冷相が３
種類混在していた。また、合金全体を平均したカルシウ
ム濃度は、11.5重量％であった。EXAMPLE An alumina crucible was charged with 10 g of gold ingot, 1.8 g of calcium ingot, and 1.5 g of calcium chloride, and kept at 1100 ° C. for 20 minutes in an argon gas atmosphere. After this,
The crucible was moved to a place kept at room temperature and quenched. The resulting alloy has three quenched phases with different ratios of gold and calcium.
Types were mixed. The average calcium concentration of the entire alloy was 11.5% by weight.
【００１６】この合金を厚さ１mmの板に切り出し、その
両面を研磨し、洗浄した。次いで、Ｎａ2 ＨＰＯ4 −Ｎ
ａＨ2 ＰＯ4 混合水溶液を用いて、リン酸根濃度が0.1
Ｆ、ｐＨ7.0 のｐＨ緩衝液を作製した。このｐＨ緩衝液
を４０℃に保持しながら、上記の合金板を浸漬し、その
ままの状態で190 時間保持した。この処理によって得ら
れた合金板は、その外見は浸漬前と全く変わらないよう
に見えたが、この板の表面を透過型電子顕微鏡を用いて
電子線回折像を撮影することにより観察したところ、厚
さ約5nmの緻密な薄膜で表面が覆われていることが判明
し、かつ、この薄膜は、アパタイトのみからなる皮膜で
あることが回折像による面間隔の測定により確認され
た。また、合金板に対するアパタイト皮膜の密着性は良
好であった。This alloy was cut into a plate having a thickness of 1 mm, and both sides were polished and washed. Then, Na 2 HPO 4 -N
a Using a mixed aqueous solution of aH 2 PO 4 ,
F, a pH buffer of pH 7.0 was prepared. While maintaining the pH buffer at 40 ° C., the above-mentioned alloy plate was immersed and kept as it was for 190 hours. Although the appearance of the alloy plate obtained by this treatment did not seem to be different from that before immersion, the surface of this plate was observed by taking an electron diffraction image using a transmission electron microscope, It was found that the surface was covered with a dense thin film having a thickness of about 5 nm, and that this thin film was a film consisting of only apatite, which was confirmed by measurement of the plane spacing by a diffraction image. Further, the adhesion of the apatite film to the alloy plate was good.
【００１７】一方、浸漬時間をさらに長くしてもアパタ
イト皮膜の厚さには変化が現れなかった。このことか
ら、金−カルシウム合金の表面に形成されたアパタイト
皮膜は、充分緻密であるため、一旦形成されるとそれ以
上の化学変化を阻止し、化学的に安定であることが理解
される。同様にして、合金全体に対するカルシウムの濃
度が０．５重量％、５重量％、２０重量％の金−カルシ
ウム合金についてもアパタイト層を被覆させた。この場
合にもアパタイト層の組織は緻密で、密着性も良好であ
った。On the other hand, even if the immersion time was further lengthened, no change appeared in the thickness of the apatite film. From this, it is understood that the apatite film formed on the surface of the gold-calcium alloy is sufficiently dense, and once formed, prevents further chemical changes and is chemically stable. Similarly, gold-calcium alloys having a calcium concentration of 0.5% by weight, 5% by weight, and 20% by weight based on the entire alloy were coated with the apatite layer. Also in this case, the structure of the apatite layer was dense and the adhesion was good.
【００１８】一方、比較のために、カルシウム濃度が
０．１重量％および４０重量％のものについても検討し
たが、前者ではアパタイト層の形成が充分でなく、ま
た、後者の場合は水中への放置により変質が確認され
た。もちろん、この発明は、以上の例によって限定され
ることはない。細部については様々な態様が可能である
ことは言うまでもない。On the other hand, for comparison, the case where the calcium concentration was 0.1% by weight and 40% by weight were also examined. In the former, the formation of the apatite layer was not sufficient, and in the latter case, the formation of Degradation was confirmed by standing. Of course, the present invention is not limited by the above examples. It goes without saying that various aspects of the details are possible.
【００１９】[0019]
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この発明によ
って、インプラントにおけるアパタイト被覆層の密着性
が向上し、下地材表面にアパタイト層を強固に被覆する
ことができる。アパタイト層の剥離はなく、長期間の使
用が可能となる。万一、アパタイト層の剥離が生じたと
しても、生体内で新たにアパタイト層が形成し、自己修
復が行われる。実用に耐え得るインプラントが提供され
る。As described in detail above, according to the present invention, the adhesiveness of the apatite coating layer on the implant is improved, and the apatite layer can be firmly coated on the surface of the base material. There is no peeling of the apatite layer, and long-term use is possible. Even if the apatite layer is detached, a new apatite layer is formed in the living body and self-repair is performed. A practical implant is provided.
Claims (3)
９．５重量％以下、及びカルシウムが０．５重量％以上
２０重量％以下の割合で含有された金−カルシウム合金
からなるインプラント用材料。 1. The alloy according to claim 1 , wherein the gold is substantially 80% by weight or more.
An implant material comprising a gold-calcium alloy containing 9.5% by weight or less and calcium in a ratio of 0.5% by weight or more and 20% by weight or less.
元素として含有されている合金の表面が、アパタイト層
によって被覆されていることを特徴とするインプラント
用材料。 2. An implant material wherein at least the surface of an alloy containing gold and calcium as alloy constituent elements is covered with an apatite layer.
９．５重量％以下、及びカルシウムが０．５重量％以上
２０重量％以下の割合で含有された金一カルシウム合金
からなる請求項２のインプラント用材料。 3. The alloy according to claim 1 , wherein the gold is substantially 80% by weight or more.
3. The implant material according to claim 2 , comprising an alloy of gold and calcium containing 9.5% by weight or less and calcium in a ratio of 0.5% by weight or more and 20% by weight or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6256194A JP2644685B2 (en) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Implant materials |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6256194A JP2644685B2 (en) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Implant materials |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0892673A JPH0892673A (en) | 1996-04-09 |
| JP2644685B2 true JP2644685B2 (en) | 1997-08-25 |
Family
ID=17289222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6256194A Expired - Lifetime JP2644685B2 (en) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Implant materials |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2644685B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001190570A (en) * | 2000-01-14 | 2001-07-17 | Science & Tech Agency | Artificial tooth root |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60135550A (en) * | 1983-12-22 | 1985-07-18 | Tokuriki Honten Co Ltd | Dental metallic material |
| JPS61186437A (en) * | 1985-02-12 | 1986-08-20 | Shiyoufuu:Kk | Dental alloy |
-
1994
- 1994-09-26 JP JP6256194A patent/JP2644685B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0892673A (en) | 1996-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gu et al. | Activity of plasma sprayed yttria stabilized zirconia reinforced hydroxyapatite/Ti–6Al–4V composite coatings in simulated body fluid | |
| US4960646A (en) | Titanium composite materials coated with calcium phosphate compound | |
| EP1656164B1 (en) | Coated implants and methods of coating | |
| JP2004531305A (en) | Bioactive surface layer especially for medical implants and prostheses | |
| Narayanan et al. | Electrochemical nano-grained calcium phosphate coatings on Ti–6Al–4V for biomaterial applications | |
| US8388344B2 (en) | Osteointegrative interface | |
| US4794023A (en) | Process for producing a calcium phosphate compound coated composite material | |
| JP5757943B2 (en) | Implant coated with reticulated or island-like low crystalline hydroxide apatite and coating method thereof | |
| US9119687B2 (en) | Method of manufacturing a functionalized implant, and functionalized implant | |
| JP3461818B2 (en) | Hard tissue repair material and method for producing the same | |
| JPH10102288A (en) | Coating method with calcium phosphate compound | |
| WO2007029602A1 (en) | Bone substitute material, medical material containing the bone substitute material, and process for producing the bone substitute material | |
| JP2644685B2 (en) | Implant materials | |
| JPH0763503B2 (en) | Calcium phosphate coating forming method and bioimplant | |
| Lee et al. | Effect of the Mg ion containing oxide films on the biocompatibility of plasma electrolytic oxidized Ti-6Al-4V | |
| JP3076637B2 (en) | Composite implant | |
| JP3129041B2 (en) | Implant and manufacturing method thereof | |
| JP2984118B2 (en) | Biological implant material and its manufacturing method | |
| JPH0747116A (en) | Manufacture of implant | |
| JP4282799B2 (en) | Process for producing β-tricalcium phosphate coating | |
| JPH0747115A (en) | Implant and its manufacture | |
| JPS62221359A (en) | Titanium composite material coated with calcium phosphate and its production | |
| JPH06285151A (en) | Medical instrument coated with amorphous calcium phosphate | |
| KR960010743B1 (en) | Artificial implant and the method thereof | |
| CN209500358U (en) | Composite coating joint prosthesis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |