JP2696345B2 - Calcium phosphate ceramic sintered body - Google Patents
Calcium phosphate ceramic sintered bodyInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 「利用分野」 本発明は、耐酸性に優れたリン酸カルシウム系セラミ
ックス焼結体に関する。The present invention relates to a calcium phosphate-based ceramics sintered body having excellent acid resistance.
「従来技術及びその問題点」 ハイドロキシアパタイトCa10(PO4)6(OH)2焼結体は、
優れた生体親和性を有することから、従来、人工歯根、
人工骨などの生体材料として臨床の場で用いられてい
た。しかし、ハイドロキシアパタイトは耐酸性に欠けて
おり、酸性条件下では、容易に溶解浸食されるという欠
点を有していた。このことは、生体内にハイドロキシア
パタイトセラミックスから成る材料が移植された場合、
表面から侵食され、その結果、材料の機械的強度が著し
く低下する恐れのあることを示唆する。また、他の分野
で使用された場合でも、湿潤雰囲気では、セラミックス
の一部が溶解し、材料の特性の劣化の原因となる可能性
がある。“Prior art and its problems” Hydroxyapatite Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 sintered body is
Because it has excellent biocompatibility, conventionally, artificial roots,
It was used in clinical settings as a biomaterial such as an artificial bone. However, hydroxyapatite lacks acid resistance, and has a disadvantage that it is easily dissolved and eroded under acidic conditions. This means that when a material consisting of hydroxyapatite ceramics is implanted in a living body,
It indicates that erosion from the surface may result in a significant reduction in the mechanical strength of the material. Further, even when used in other fields, in a humid atmosphere, a part of ceramics may be dissolved, which may cause deterioration of material properties.
一方、フッ素アパタイトがハイドロキシアパタイトに
比べて、溶解性が低いことは既に公知であり、例えば、
ハイドロキシアパタイトを主成分とするヒトの歯の表面
にフッ素化合物を含む溶液を塗布し、表面をフッ素アパ
タイトに変化させることによって耐酸性を高め、ウ蝕を
防止する試みが古くから行われ、その効果が確認されて
いる。On the other hand, it is already known that fluorapatite has lower solubility than hydroxyapatite, for example,
For many years, attempts have been made to apply a solution containing a fluorine compound to the surface of human teeth containing hydroxyapatite as a main component and increase the acid resistance by changing the surface to fluorapatite, thereby preventing corrosion. Has been confirmed.
しかし、従来、人工の歯や骨などのバイオセラミック
スとして使用しうるフッ素アパタイト焼結体は、知られ
ていない。However, conventionally, a fluorapatite sintered body that can be used as bioceramics such as artificial teeth and bones has not been known.
「発明の目的」 本発明は、耐酸性及び機械的強度に優れたリン酸カル
シウム系セラミックス焼結体を提供することを目的とす
る。[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a calcium phosphate-based ceramics sintered body having excellent acid resistance and mechanical strength.
「発明の構成」 本発明によるリン酸カルシウム系セラミックス焼結体
は、主成分が一般式(I) Ca10(PO4)6(OH)2-2xF2x (I) 〔式中xは0.1〜1.0の数を示す〕で表わされるフッ素ア
パタイトであり、さらにリン酸三カルシウムを0.1〜5
0重量%含有することを特徴とするもの、セラミック
スを構成する一次粒子の大きさが0.1μm〜30μmであ
り、気孔率が5%以下であることを特徴とするもの及び
気孔率が20〜80%で、気孔径が1μm〜2000μmであ
ることを特徴とするもの、の三つの態様を有するとす
る。[Constitution of the Invention] The calcium phosphate-based ceramics sintered body according to the present invention has a main component represented by the general formula (I) Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2-2x F 2x (I) wherein x is 0.1 to 1.0 Fluorapatite represented by the formula:
0% by weight, primary particles constituting the ceramic having a size of 0.1 μm to 30 μm, and a porosity of 5% or less, and a porosity of 20 to 80%. %, Having a pore diameter of 1 μm to 2000 μm.
本発明による焼結体は、上記の一般式(I)で表わさ
れるフッ素アパタイトの他に、リン酸三カルシウムを0.
1〜50重量%含んでいてもよい。しかし、リン酸三カル
シウムの量が50重量%を超えると溶解性が高くなり、好
ましくない。The sintered body according to the present invention contains tricalcium phosphate in addition to the fluorapatite represented by the general formula (I).
It may contain 1 to 50% by weight. However, if the amount of tricalcium phosphate exceeds 50% by weight, the solubility increases, which is not preferable.
また、本発明によるリン酸カルシウム系セラミックス
焼結体は、上記の一般式(I)で表わされるフッ素アパ
タイトを主成分として含む粉末を800〜1100℃で焼結す
ることによって製造される。Further, the calcium phosphate-based ceramics sintered body according to the present invention is manufactured by sintering a powder containing fluorapatite represented by the above general formula (I) as a main component at 800 to 1100 ° C.
一般式(I)で表わされるフッ素アパタイトは、特願
昭63-93191号明細書に提案したように、フッ素源として
フッ化水素アンモニウムを用いて製造するのが好まし
い。すなわち、フッ化水素アンモニウムを添加したリ
ン酸水溶液を水酸化カルシウムスラリーに滴下する方
法、フッ化水素アンモニウムを添加した水酸化カルシ
ウムスラリーにリン酸水溶液を滴下する方法、又は水
酸化カルシウムスラリーにリン酸水溶液を滴下してハイ
ドロキシアパタイトを生成させた後、フッ化水素アンモ
ニウム水溶液を滴下し、乾燥後、熱処理する方法によっ
て製造するのが好ましい。このような湿式法の他に、リ
ン化合物とカルシウム化合物とフッ素化合物を所定の割
合で混合し、高温下に反応させる乾式合成法でフッ素ア
パタイトを製造することもできる。いずれの方法で製造
したフッ素アパタイトを用いてもよいが、焼結時に妨害
となる不純物を含まないものを用いるべきである。The fluorapatite represented by the general formula (I) is preferably produced by using ammonium hydrogen fluoride as a fluorine source as proposed in Japanese Patent Application No. 63-93191. That is, a method of dropping an aqueous solution of phosphoric acid to which ammonium hydrogen fluoride is added into a calcium hydroxide slurry, a method of dropping an aqueous solution of phosphoric acid to a slurry of calcium hydroxide to which ammonium hydrogen fluoride is added, or a method of adding phosphoric acid to a slurry of calcium hydroxide It is preferable to produce the hydroxyapatite by dropping an aqueous solution, then dropping an aqueous solution of ammonium hydrogen fluoride, drying, and then performing a heat treatment. In addition to such a wet method, a fluorine compound can be produced by a dry synthesis method in which a phosphorus compound, a calcium compound, and a fluorine compound are mixed at a predetermined ratio and reacted at a high temperature. Fluoroapatite produced by either method may be used, but one that does not contain impurities that hinder sintering should be used.
なお、フッ素アパタイトの合成の際に、カルシウム/
リンの比をCa/P<1.666とすることにより、リン酸三カ
ルシウム〔Ca3(PO4)2〕を含む化合物を得ることができ
る。さらに、フッ素の含有率を変化させることにより、
ハイドロキシアパタイトの水酸基が任意の割合でフッ素
に置換されたものを得ることができるが、本発明におい
ては、一般式(I)中のxが0.1〜1.0のものを用いる。
xが0.1未満であると、耐酸性の向上が見られないため
である。In the synthesis of fluorapatite, calcium /
By setting the phosphorus ratio to be Ca / P <1.666, a compound containing tricalcium phosphate [Ca 3 (PO 4 ) 2 ] can be obtained. Furthermore, by changing the content of fluorine,
Hydroxyapatite in which hydroxyl groups are substituted with fluorine at an arbitrary ratio can be obtained. In the present invention, those in which x in the general formula (I) is 0.1 to 1.0 are used.
When x is less than 0.1, no improvement in acid resistance is observed.
上記のような湿式法で得られたフッ素アパタイトを主
成分として含む液体は、噴霧乾燥機、バンド乾燥機、真
空凍結乾燥機などを用いて公知の乾燥方法によって粉末
化し、セラミックス原料粉末とすることができる。The liquid containing fluorapatite as a main component obtained by the above wet method is powdered by a known drying method using a spray drier, a band drier, a vacuum freeze drier, etc., to obtain a ceramic raw material powder. Can be.
本発明の焼結体の製造に用いるセラミックス原料粉末
は、100Å〜1000Åの微細な粒子であるか、又はそれら
が互いに結合した二次粒子であり、その二次粒子の平均
粒径が0.5〜20μmであることが望ましい。これは、一
次粒子が1000Åを超えたものであると、焼結活性が劣る
ためである。The ceramic raw material powder used for producing the sintered body of the present invention is fine particles of 100 to 1000 mm or secondary particles in which they are bonded to each other, and the average particle size of the secondary particles is 0.5 to 20 μm. It is desirable that This is because sintering activity is inferior when the primary particles exceed 1000 °.
得られたセラミックス原料粉末を、必要に応じて仮
焼、粉砕し、公知のセラミックス成形法で成形加工し、
800〜1100℃の温度で焼結することにより焼結体を得る
ことができる。The obtained ceramic raw material powder is calcined and pulverized, if necessary, and molded by a known ceramic molding method.
A sintered body can be obtained by sintering at a temperature of 800 to 1100 ° C.
乾式成形法としては、例えば静水圧プレスなどを用い
る圧縮成形が用いられ、湿式成形法としては、鋳込成
形、押出成形、射出成形、シート成形などが用いられ
る。一般に、これらの方法によって得られる成形体は、
焼成によって緻密な焼結体となるが、生体材料、センサ
ーなど、多孔質構造が望まれる場合には、成形時に発泡
工程を組み入れたり、成形体中に焼成によって分解し揮
散焼失するような物質を所定の割合で混合するなど、公
知の多孔体の製造方法により成形する。As the dry molding method, compression molding using, for example, an isostatic press is used, and as the wet molding method, cast molding, extrusion molding, injection molding, sheet molding, or the like is used. Generally, the molded article obtained by these methods is:
It becomes a dense sintered body by firing, but if a porous structure such as a biomaterial or a sensor is desired, a foaming step is incorporated at the time of molding, or a substance that decomposes and burns and burns out by firing in the molded body. It is molded by a known method for producing a porous body, such as mixing at a predetermined ratio.
これらの成形体は、必要に応じて二次加工などの仕上
げ加工後、焼成する。焼成は、空気中で行ってもよい
が、アルゴン、窒素などの不活性ガス雰囲気中で行って
もよい。また、焼成を真空、常圧、高圧(200MPa)など
で行うこともできる。These molded bodies are fired after finishing processing such as secondary processing as necessary. The firing may be performed in the air, or may be performed in an atmosphere of an inert gas such as argon or nitrogen. Further, the firing can be performed under vacuum, normal pressure, high pressure (200 MPa) or the like.
フッ素アパタイト中のフッ素は、加熱によって揮発し
やすく、殊に水蒸気が存在すると、下記の反応式により
フッ素の揮発率が高くなると考えられる。Fluorine in fluorapatite is liable to volatilize by heating, and it is considered that the vaporization rate of fluorine is increased by the following reaction formula, particularly when water vapor is present.
Ca10(PO4)6F2+2H2O →Ca10(PO4)6(OH)2+2HF さらに、この反応によって生じたハイドロキシアパタイ
トが次式により分解することも考えられる。Ca 10 (PO 4 ) 6 F 2 + 2H 2 O → Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 + 2HF Further, the hydroxyapatite generated by this reaction may be decomposed by the following formula.
Ca10(PO4)6(OH)2→ 3Ca3(PO4)2+CaO+H2O したがって、本発明におけるフッ素アパタイトを主成
分とする焼結体を得るには、水蒸気を含まない不活性ガ
ス雰囲気中、乾燥空気中又は真空中で焼成を行うのが好
ましいが、水蒸気を含む空気中で焼成しても、酸化カル
シウム及び/又はフッ素カルシウムは、表面に生じるだ
けであるので、これらの生成による影響は全くないか、
あるいは少ない。Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 → 3Ca 3 (PO 4 ) 2 + CaO + H 2 O Therefore, in order to obtain the sintered body mainly containing fluorapatite according to the present invention, an inert gas atmosphere containing no water vapor is required. It is preferable to perform calcination in medium, dry air, or vacuum, but even if calcination is performed in air containing water vapor, calcium oxide and / or calcium fluoride is only generated on the surface. Is not at all,
Or less.
焼成温度は、800〜1100℃の範囲であるのが好まし
い。800℃未満では、充分な焼結が起こらず、また、110
0℃を超えると、酸化カルシウム量が多くなりすぎ、強
度が低下する傾向がある。The firing temperature is preferably in the range of 800 to 1100 ° C. Below 800 ° C, sufficient sintering does not occur, and
If the temperature exceeds 0 ° C., the amount of calcium oxide tends to be too large, and the strength tends to decrease.
上記の方法により緻密質焼結体を製造する場合には、
相対密度95%以上の緻密な焼結体が得られる。When manufacturing a dense sintered body by the above method,
A dense sintered body with a relative density of 95% or more can be obtained.
従来、ハイドロキシアパタイトの場合には、相対密度
95%以上の緻密な焼結体を得るためには通常、少なくと
も1000℃以上で焼結しなければならないことが常識であ
った。しかし、本発明の方法によれば、1000℃以下で
も、ハイドロキシアパタイトと同様な結晶構造及び物理
化学的性質を有するフッ素アパタイトの焼結体が得られ
ることが判明した。Conventionally, in the case of hydroxyapatite, the relative density
It has been common knowledge that in order to obtain a dense sintered body of 95% or more, it is usually necessary to perform sintering at least at 1000 ° C. or more. However, it has been found that, according to the method of the present invention, a sintered body of fluoroapatite having the same crystal structure and physicochemical properties as hydroxyapatite can be obtained even at 1000 ° C. or lower.
本発明の焼結体を構成する一次粒子の大きさは、0.1
〜30μmの範囲であるのが好ましい。0.1μm未満の粒
径のものは、合成が困難であり、また、30μmを超える
ものは、粒成長に伴う焼結体強度の低下が問題となる。The size of the primary particles constituting the sintered body of the present invention is 0.1
It is preferably in the range of 〜30 μm. Those having a particle size of less than 0.1 μm are difficult to synthesize, and those having a particle size of more than 30 μm cause a problem of reduction in the strength of the sintered body due to grain growth.
また、力学的強度が要求される場合、多孔体より緻密
体であることが望ましいが、その際の気孔率は5%以下
であることが望ましい。気孔率が5%を超えると、強度
の低下が著しくなるからである。Further, when mechanical strength is required, it is preferable that the porous body is denser than the porous body, and the porosity at that time is preferably 5% or less. If the porosity exceeds 5%, the strength is significantly reduced.
しかし、バイオセラミックスやセンサーなどに本発明
の焼結体を用いる場合には、目的に応じて気孔径、気孔
率を有する多孔体であることが望ましい。バイオセラミ
ックスの場合には、少なくとも表面又は全体の気孔率が
20〜80%で、気孔径が1μm〜2000μmであることが望
まれる。気孔径は10μm〜500μmであることが一層好
ましい。また、ガスセンサーなどの場合には、10Å〜10
000Åの細孔を有するものが好ましい。However, when the sintered body of the present invention is used for a bioceramic, a sensor, or the like, a porous body having a pore diameter and a porosity is desirable depending on the purpose. In the case of bioceramics, at least the surface or overall porosity
It is desired that the pore diameter is 1 μm to 2000 μm at 20 to 80%. More preferably, the pore diameter is from 10 μm to 500 μm. In the case of a gas sensor, etc.,
Those having pores of 000 ° are preferred.
「発明の実施例」 次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明す
るが、本発明はこれらの実施例に制限されるものではな
い。"Examples of the Invention" Next, the present invention will be described in more detail based on examples, but the present invention is not limited to these examples.
実施例1 0.5M濃度の水酸化カルシウムスラリー10lに撹拌しな
がら28.5gのフッ化水素アンモニウムを溶解した0.3M濃
度のリン酸水溶液10lをローラーポンプを用いて毎分5ml
の速度で滴下した。滴下終了後24時間経過した時点で撹
拌を停止し、静止状態で48時間熟成した。生成物をスプ
レードライヤーで下記の条件で乾燥し、造粒した。Example 1 10 l of a 0.3 M phosphoric acid aqueous solution in which 28.5 g of ammonium hydrogen fluoride was dissolved was stirred into 10 l of a 0.5 M calcium hydroxide slurry at a rate of 5 ml / min using a roller pump.
At a speed of. The stirring was stopped 24 hours after the completion of the dropwise addition, and the mixture was aged for 48 hours in a stationary state. The product was dried with a spray dryer under the following conditions and granulated.
乾燥条件 入口温度 200℃ 出口温度 80℃ 乾燥速度 1.6l/h 噴霧方式 ディスクタイプアトマイザー 回転数 30000rpm 造粒した粉末を700℃で仮焼し、金型でプレス成形し
た後、200kg/cm2の圧力で静水圧プレスで圧縮し、グリ
ーン成形体を得た。この成形体を箱型電気炉を用い、空
気中で860℃で4時間焼成したところ、相対密度99%の
緻密な焼結体が得られた。Drying conditions Inlet temperature 200 ° C Outlet temperature 80 ° C Drying speed 1.6l / h Spray method Disc type atomizer Rotation speed 30000rpm After calcining the granulated powder at 700 ° C and press-molding in a mold, pressure of 200kg / cm 2 And pressed with a hydrostatic press to obtain a green molded body. This compact was fired at 860 ° C. for 4 hours in air using a box-type electric furnace, to obtain a dense sintered body having a relative density of 99%.
得られた焼結体を粉砕せずに、表面をX線回折により
分析したところa軸長9.365Å、c軸長6.883オングスト
ロームであり、ASTMカードのデータと一致していること
から、フッ素アパタイトであることを確認できた。ま
た、酸化カルシウムのピークも検出された。この結果を
第1図に示す。さらに、焼結体表面の赤外線反射スパク
トルを測定した結果を第2図に示す。ハイドロキシアパ
タイトに見られる630cm-1付近の水酸基による吸収が見
られないことからハイドロキシアパタイトの水酸基がフ
ッ素に置換されたフッ素アパタイトであることが確認さ
れた。また、焼結体の表面を走査電子顕微鏡で観察した
ところ、一次粒子の大きさは、約0.3μmであった。な
お、焼結体を粉砕し、粉末をX線回折により分析したと
ころ、酸化カルシウムは検出されなかった。The surface of the obtained sintered body was analyzed by X-ray diffraction without pulverization, and it was found that the a-axis length was 9.365 ° and the c-axis length was 6.883 angstroms, which was consistent with the data of the ASTM card. I was able to confirm that there was. Also, a peak of calcium oxide was detected. The result is shown in FIG. FIG. 2 shows the results of measuring the infrared reflection spectrum on the surface of the sintered body. No absorption by the hydroxyl group near 630 cm −1 observed in hydroxyapatite was observed, confirming that the hydroxyapatite was a fluoroapatite in which the hydroxyl group was substituted by fluorine. When the surface of the sintered body was observed with a scanning electron microscope, the size of the primary particles was about 0.3 μm. When the sintered body was pulverized and the powder was analyzed by X-ray diffraction, no calcium oxide was detected.
実施例2 実施例1においてフッ化水素アンモニウムの量を14.2
5gとして同様な方法で合成を行い、乾燥、仮焼、成形
後、成形体を空気中で1100℃で4時間焼成したところ、
相対密度99.9%の緻密な焼結体を得た。Example 2 In Example 1, the amount of ammonium hydrogen fluoride was changed to 14.2.
After synthesizing in the same manner as 5 g, drying, calcining and molding, the molded body was fired in air at 1100 ° C. for 4 hours,
A dense sintered body with a relative density of 99.9% was obtained.
焼結体表面のX線回折結果を第3図に示す。表面に
は、アパタイトの分解によって微量の酸化カルシウムが
生じている。一方、焼結体を粉砕し、粉末X線回折分析
を行ったところ、酸化カルシウムのピークは検出されな
かった。したがって、分解は、表面の一部のみで起こっ
たにすぎないと考えられる。X線回折データより格子定
数を求めたところ、a軸長は9.388Å、c軸長は6.874Å
であった。a軸長がハイドロキシアパタイトとフッ素ア
パタイトの中間の値であること、及び元素分析により求
めたフッ素の含有量が1.85%であったことから、上記の
焼結体は、ハイドロキシアパタイトの水酸基の約1/2が
フッ素で置換された水酸−フッ素アパタイトであること
が分かった。FIG. 3 shows the results of X-ray diffraction of the surface of the sintered body. A small amount of calcium oxide is generated on the surface by the decomposition of apatite. On the other hand, when the sintered body was pulverized and subjected to powder X-ray diffraction analysis, no calcium oxide peak was detected. Thus, it is believed that the degradation occurred only on a portion of the surface. When the lattice constant was determined from the X-ray diffraction data, the a-axis length was 9.388 ° and the c-axis length was 6.874 °.
Met. Since the a-axis length was an intermediate value between hydroxyapatite and fluorapatite, and the fluorine content determined by elemental analysis was 1.85%, the sintered body was about 1% of the hydroxyl group of hydroxyapatite. / 2 was found to be hydroxy-fluorapatite substituted with fluorine.
実施例1及び実施例2における格子定数データを第4
図に示す。The lattice constant data in Example 1 and Example 2
Shown in the figure.
実施例3 実施例1で製造した成形体を真空炉内で真空度4×10
-6トル、昇温速度200℃/時間、焼成温度900℃、950℃
及び1000℃の条件でそれぞれ焼成し、直径約5mm、長さ2
2mmの焼結体を得た。Example 3 The molded body produced in Example 1 was vacuumed in a vacuum furnace at a degree of vacuum of 4 × 10 4.
-6 torr, heating rate 200 ° C / hour, firing temperature 900 ° C, 950 ° C
And baked under the condition of 1000 ° C, diameter about 5mm, length 2
A 2 mm sintered body was obtained.
各焼結体について、相対密度及び曲げ強度を測定し、
結果を下記の第1表に示す。For each sintered body, measure the relative density and bending strength,
The results are shown in Table 1 below.
また、1000℃で真空焼成した上記のフッ素アパタイト
(FApと記す)と1020℃で大気焼成したハイドロキシア
パタイト(HApと記す)をそれぞれ200mlの蒸留水及びpH
5の酢酸緩衝液中に10日間浸漬した後、溶出したカルシ
ウム濃度及びリン濃度を測定して溶解性を調べ、結果を
第2表に示す。The above-mentioned fluorapatite (noted as FAp) fired in vacuum at 1000 ° C. and hydroxyapatite (noted as HAp) fired in air at 1020 ° C. were each dissolved in 200 ml of distilled water and pH.
After immersion in the acetate buffer of No. 5 for 10 days, the dissolved calcium concentration and phosphorus concentration were measured to examine the solubility, and the results are shown in Table 2.
以上の実施例の結果から、ハイドロキシアパタイトの
場合、相対密度99%以上の緻密な焼結体を得るために
は、常圧焼結の場合、1050℃以上、高圧焼結の場合で
も、1000℃以上の温度が必要であったが、本発明によれ
ば相対密度99%以上の高密度焼結体が大気中、真空中に
かかわらず、1000℃以下の温度で得られることが分かっ
た。 From the results of the above examples, in the case of hydroxyapatite, in order to obtain a dense sintered body with a relative density of 99% or more, in the case of normal pressure sintering, 1050 ° C or more, and even in the case of high pressure sintering, 1000 ° C Although the above temperature was required, it was found that according to the present invention, a high-density sintered body having a relative density of 99% or more can be obtained at a temperature of 1000 ° C. or less regardless of whether it is in air or vacuum.
また、ハイドロキシアパタイトは酢酸緩衝液中で高い
溶解性を示したが、フッ素アパタイトは、酢酸緩衝液中
でも蒸留水中と同様に低い溶解性を示す。すなわち、本
発明の焼結体は、高い耐酸性を有する。さらに、真空焼
成されたフッ素アパタイト焼結体をX線回折により分析
したところ、表面においても酸化カルシウムは存在しな
いことが確認された。In addition, hydroxyapatite showed high solubility in an acetate buffer, while fluorapatite showed low solubility in an acetate buffer as in distilled water. That is, the sintered body of the present invention has high acid resistance. Further, when the fluorapatite sintered body fired in vacuum was analyzed by X-ray diffraction, it was confirmed that calcium oxide was not present even on the surface.
実施例4 実施例1に示した方法により得たフッ素アパタイト粉
末100gを3%過酸化水素水に分散し、粘度40cp(センチ
ポアズ)のスラリーを調製した。本スラリーをガラス容
器に移し、120℃に設定された恒温槽で48時間かけて発
泡、乾燥を行い、乾燥発泡体を得た。乾燥発泡体を1200
℃で4時間焼成した。昇温速度は800℃まで、毎時200
℃、800℃から1200℃までは毎時100℃とした。焼結体を
蒸留水を注水しながらダイヤモンドカッターで切断し、
10×20×30mmの直方体ブロックを得た。ブロックの気孔
率は約40%、気孔は直径100μm〜2000μmのマイクロ
ポアと二次粒子間隙から成る2μm前後のミクロポアか
ら成っていた。全ての気孔は互いに連続しており、バイ
オセラミックスとして理想的な構造を有していた。Example 4 100 g of the fluorapatite powder obtained by the method shown in Example 1 was dispersed in 3% aqueous hydrogen peroxide to prepare a slurry having a viscosity of 40 cp (centipoise). The slurry was transferred to a glass container and foamed and dried in a thermostat set at 120 ° C. for 48 hours to obtain a dry foam. 1200 dry foam
Calcination was performed at 4 ° C. for 4 hours. Heating rate up to 800 ° C, 200 per hour
The temperature was set to 100 ° C./hour from 800 ° C. to 1200 ° C. Cut the sintered body with a diamond cutter while pouring distilled water,
A rectangular parallelepiped block of 10 × 20 × 30 mm was obtained. The block had a porosity of about 40%, and the pores consisted of micropores of 100 μm to 2000 μm in diameter and micropores of about 2 μm comprising secondary particle gaps. All pores were continuous with each other and had an ideal structure as a bioceramic.
実施例5 0.5M濃度の水酸化カルシウムスラリー10lに撹拌しな
がら28.5gのフッ化水素アンモニウムを溶解させた。0.3
M濃度のリン酸水溶液10lをローラーポンプを用いた毎分
5mlの速度で滴下した。滴下終了後、0.3M濃度のリン酸
水溶液0.45lを加え、24時間撹拌後、48時間静置熟成を
行った。生成スラリーを実施例1と同様な条件で乾燥、
造粒、成形後、1050℃で4時間焼成を行い、相対密度96
%の緻密体を得た。Example 5 28.5 g of ammonium hydrogen fluoride was dissolved in 10 l of 0.5 M calcium hydroxide slurry while stirring. 0.3
10 liters of phosphoric acid solution with M concentration per minute using a roller pump
It was dropped at a rate of 5 ml. After completion of the dropwise addition, 0.45 l of a 0.3 M phosphoric acid aqueous solution was added, and the mixture was stirred for 24 hours and then left to stand for 48 hours for aging. The resulting slurry is dried under the same conditions as in Example 1,
After granulation and molding, baking is performed at 1050 ° C for 4 hours to obtain a relative density of 96.
% Of a compact was obtained.
焼結体を粉末X線法により分析したところ、フッ素ア
パタイトとβ−三リン酸カルシウムから成ることが確認
できた。なお、これらの成分のメインピーク比は約7:3
であった。また、化学分析によりカルシウムとリンの比
であるCa/Pを求めたところ、その値は約1.59であった。When the sintered body was analyzed by the powder X-ray method, it was confirmed that the sintered body was composed of fluorapatite and β-calcium triphosphate. The main peak ratio of these components is about 7: 3
Met. When Ca / P, which is the ratio of calcium to phosphorus, was determined by chemical analysis, the value was about 1.59.
「発明の効果」 本発明によるリン酸カルシウム系セラミックス焼結体
は、耐酸性及び機械的強度において優れ、人工歯根、人
工骨などの硬組織代替・補填材料や、人工気管、人工血
管、CAPD用経皮素子などの軟組織代替・補填材料として
適しているばかりでなく、ICパッケージ基板などの電子
材料の基板、温度センサー、耐熱部品、バイオリアクタ
ーなど固定化酵素用担体としても有用である。[Effect of the Invention] The calcium phosphate ceramic sintered body according to the present invention is excellent in acid resistance and mechanical strength, and is a material for replacing and supplementing hard tissues such as artificial tooth roots and artificial bones, as well as artificial trachea, artificial blood vessels, and percutaneous transdermal membrane for CAPD. Not only is it suitable as a soft tissue replacement / repair material for devices and the like, but also useful as a substrate for immobilized enzymes such as substrates for electronic materials such as IC package substrates, temperature sensors, heat-resistant components, and bioreactors.
また、第二成分としてリン酸三カルシウムを含む本発
明のセラミックス焼結体は、これをイソプラント材料と
して用いたとき、このリン酸三カルシウムが溶解吸収さ
れ、新しく生じた新生骨と速やかに置換するので、骨と
緊密な結合を形成し、他の非吸収性部分(フッ素アパタ
イト部分)がインプラント部位の形状を維持し、そこに
加えられる荷重を維持する機能を有する理想的な生体セ
ラミックスである。Further, when the ceramic sintered body of the present invention containing tricalcium phosphate as the second component is used as an isoplant material, the tricalcium phosphate is dissolved and absorbed, and is promptly replaced with newly generated new bone. It is an ideal bio-ceramic that forms a tight bond with the bone and the other non-absorbable part (fluorapatite part) maintains the shape of the implant site and maintains the load applied to it. .
第1図は実施例1で得られた焼結体の表面のX線回折
図、第2図は実施例1で得られた焼結体の表面の赤外線
反射スペクトル、第3図は実施例2で得られた焼結体の
表面のX線回折図、第4図はフッ素化度とアパタイト結
晶の格子定数の関係を示すグラフである。1 is an X-ray diffraction diagram of the surface of the sintered body obtained in Example 1, FIG. 2 is an infrared reflection spectrum of the surface of the sintered body obtained in Example 1, and FIG. And FIG. 4 is a graph showing the relationship between the degree of fluorination and the lattice constant of apatite crystals.
Claims (3)
パタイトと共に、リン酸三カルシウムを0.1〜50重量%
含有することを特徴とするリン酸カルシウム系セラミッ
クス焼結体。1. A method for preparing tricalcium phosphate from 0.1 to 0.1 together with a fluorapatite represented by the general formula: Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2-2x F 2x wherein x is a number from 0.1 to 1.0. 50% by weight
A calcium phosphate-based ceramics sintered body characterized by containing.
パタイトを含有し、セラミックスを構成する一次粒子の
大きさが0.1μm〜30μmであり、気孔率が5%以下で
あることを特徴とするリン酸カルシウム系セラミックス
焼結体。2. A ceramic containing a fluorine apatite represented by the general formula: Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2-2x F 2x (where x represents a number from 0.1 to 1.0) as a main component. A calcium phosphate-based ceramics sintered body, wherein the size of the primary particles constituting the sintered body is 0.1 μm to 30 μm and the porosity is 5% or less.
パタイトを含有し、気孔率が20〜80%で、気孔径が1μ
m〜2000μmであることを特徴とする多孔質リン酸カル
シウム系セラミックス焼結体。3. A fluorinated apatite represented by the general formula: Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2-2x F 2x wherein x is a number from 0.1 to 1.0. Is 20-80% and the pore size is 1μ
A porous calcium phosphate-based ceramics sintered body having a diameter of from m to 2000 μm.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63181097A JP2696345B2 (en) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | Calcium phosphate ceramic sintered body |
DE3912379A DE3912379A1 (en) | 1988-04-15 | 1989-04-14 | Sintered calcium phosphate ceramic and process for the production thereof |
SE8901357A SE8901357L (en) | 1988-04-15 | 1989-04-14 | SINTERED CERAMIC MATERIALS OF CALCIUM PHOSPHATE TYPE AND PREPARATION THEREOF |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63181097A JP2696345B2 (en) | 1988-07-20 | 1988-07-20 | Calcium phosphate ceramic sintered body |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0230653A JPH0230653A (en) | 1990-02-01 |
JP2696345B2 true JP2696345B2 (en) | 1998-01-14 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2696345B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106904962A (en) * | 2017-02-28 | 2017-06-30 | 华南理工大学 | A kind of preparation method of bioactive oxidation zirconium dental porcelain |
-
1988
- 1988-07-20 JP JP63181097A patent/JP2696345B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106904962A (en) * | 2017-02-28 | 2017-06-30 | 华南理工大学 | A kind of preparation method of bioactive oxidation zirconium dental porcelain |
CN106904962B (en) * | 2017-02-28 | 2020-05-22 | 华南理工大学 | Preparation method of bioactive zirconia dental ceramic material |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0230653A (en) | 1990-02-01 |
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