JP3045791B2 - 形状記憶性生体材料 - Google Patents
形状記憶性生体材料Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、柔軟性のある形状記憶
性生体材料に関する。
性生体材料に関する。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】近年、様々な成形材料が開
発され、その生体材料への応用も検討されつつある。そ
の一例として、特開昭６４−５８２６０号公報には、形
状記憶合金からなる人工医用材料の表面にβ−リン酸三
カルシウムなどの骨置換性のある物質を被覆してなる人
工医用材料が開示されている。しかしながら、形状記憶
合金は、形状回復率が小さく、また、形状記憶樹脂にく
らべて高価であるという問題点を有する。
発され、その生体材料への応用も検討されつつある。そ
の一例として、特開昭６４−５８２６０号公報には、形
状記憶合金からなる人工医用材料の表面にβ−リン酸三
カルシウムなどの骨置換性のある物質を被覆してなる人
工医用材料が開示されている。しかしながら、形状記憶
合金は、形状回復率が小さく、また、形状記憶樹脂にく
らべて高価であるという問題点を有する。
【０００３】また、最近では、形状記憶樹脂の生体材料
への応用が検討され、人工臓器１９（３）、１１８６〜
１１８９頁（１９９０年）には、形状記憶樹脂を用いた
人工栓が報告されている。形状記憶樹脂を用いると、常
温で縮小し、凹凸をなくす等の変形を加えておき、生体
内の所望の位置に設置した後、所望の形状に戻すことが
できるため、手術が容易であるなどの利点があり、生体
材料としての応用が注目されている。しかしながら、一
般に、形状記憶樹脂は、生体親和性に疑問がある。
への応用が検討され、人工臓器１９（３）、１１８６〜
１１８９頁（１９９０年）には、形状記憶樹脂を用いた
人工栓が報告されている。形状記憶樹脂を用いると、常
温で縮小し、凹凸をなくす等の変形を加えておき、生体
内の所望の位置に設置した後、所望の形状に戻すことが
できるため、手術が容易であるなどの利点があり、生体
材料としての応用が注目されている。しかしながら、一
般に、形状記憶樹脂は、生体親和性に疑問がある。
【０００４】一方、生体材料としては、従来、バイオセ
ラミックスが利用されてきたが、これは柔軟性に欠ける
ため、柔軟性の要求される箇所には使用できなかった。
ラミックスが利用されてきたが、これは柔軟性に欠ける
ため、柔軟性の要求される箇所には使用できなかった。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、柔軟性及び生体親和性を有す
る生体材料を提供することを目的とする。
る生体材料を提供することを目的とする。
【０００６】
【発明の構成】本発明は、柔軟性を有する形状記憶樹脂
に、生体親和性を有するリン酸カルシウム系セラミック
スを配合することによって上記の目的を達成したもので
ある。
に、生体親和性を有するリン酸カルシウム系セラミック
スを配合することによって上記の目的を達成したもので
ある。
【０００７】すなわち、本発明による形状記憶性生体材
料は、形状記憶樹脂中にリン酸カルシウム系セラミック
を分散して含むことを特徴とする。
料は、形状記憶樹脂中にリン酸カルシウム系セラミック
を分散して含むことを特徴とする。
【０００８】本発明に用いる形状記憶樹脂は、特に制限
はないが、生体材料として使用するため、３０〜５５℃
の形状記憶温度を有するものが好ましく、さらに３５〜
５５℃の形状記憶温度を有するものがより好ましい。さ
らに具体的には、ポリノルボルネン、ポリウレタンなど
が挙げられる。
はないが、生体材料として使用するため、３０〜５５℃
の形状記憶温度を有するものが好ましく、さらに３５〜
５５℃の形状記憶温度を有するものがより好ましい。さ
らに具体的には、ポリノルボルネン、ポリウレタンなど
が挙げられる。
【０００９】また、リン酸カルシウム系セラミックスと
しては、ハイドロキシアパタイト、フッ素アパタイト等
の各種のアパタイト、リン酸三カルシウム、リン酸四カ
ルシウム及びこれらの混合物を使用することができる。
これらのセラミックスは、湿式合成したものを噴霧乾燥
等の方法で造粒したもの、又は焼成後に破砕して得られ
る顆粒状のものであってもよく、また、粒径についても
特に制限はないが、あまり大きいと変形時や形状回復時
に支障をきたすおそれがあるので、通常、1.０mm以下の
粒径、好ましくは0.６mm以下の粒径を有するものが好ま
しい。
しては、ハイドロキシアパタイト、フッ素アパタイト等
の各種のアパタイト、リン酸三カルシウム、リン酸四カ
ルシウム及びこれらの混合物を使用することができる。
これらのセラミックスは、湿式合成したものを噴霧乾燥
等の方法で造粒したもの、又は焼成後に破砕して得られ
る顆粒状のものであってもよく、また、粒径についても
特に制限はないが、あまり大きいと変形時や形状回復時
に支障をきたすおそれがあるので、通常、1.０mm以下の
粒径、好ましくは0.６mm以下の粒径を有するものが好ま
しい。
【００１０】本発明の生体材料において、形状記憶樹脂
とリン酸カルシウム系セラミックスの配合割合は、その
生体材料の所望の特性を考慮して適宜決定することがで
きるが、通常、リン酸カルシウム系セラミックスの量
が、形状記憶樹脂：リン酸カルシウム系セラミックスの
体積比で１：1.６８以下であるのが好ましい。形状記憶
樹脂：リン酸カルシウム系セラミックスの体積比で１：
1.６８を超えると、得られる生体材料が脆くなり、形状
記憶樹脂をゴム弾性を示す温度にまで加熱しても、力を
加えると折れてしまうので好ましくない。
とリン酸カルシウム系セラミックスの配合割合は、その
生体材料の所望の特性を考慮して適宜決定することがで
きるが、通常、リン酸カルシウム系セラミックスの量
が、形状記憶樹脂：リン酸カルシウム系セラミックスの
体積比で１：1.６８以下であるのが好ましい。形状記憶
樹脂：リン酸カルシウム系セラミックスの体積比で１：
1.６８を超えると、得られる生体材料が脆くなり、形状
記憶樹脂をゴム弾性を示す温度にまで加熱しても、力を
加えると折れてしまうので好ましくない。
【００１１】本発明の生体材料を製造するには、形状記
憶樹脂を形成する重合組成物中に、重合反応前、重合中
あるいは重合後にリン酸カルシウム系セラミックスを所
望の割合で混合し、重合完了後に所望の形に成形する
か、あるいは上記の重合反応を型中で行ってもよい。
憶樹脂を形成する重合組成物中に、重合反応前、重合中
あるいは重合後にリン酸カルシウム系セラミックスを所
望の割合で混合し、重合完了後に所望の形に成形する
か、あるいは上記の重合反応を型中で行ってもよい。
【００１２】次に、図面に基づいて本発明をさらに詳し
く説明する。図１は、本発明の生体材料の一実施態様で
ある髄内釘の正面図である。図１において、髄内釘１
は、形状記憶樹脂中にリン酸カルシウム系セラミックス
を分散して含むものであり、髄内釘本体２の両端に二股
に分かれた突出部３ａ及び３ｂを有する。
く説明する。図１は、本発明の生体材料の一実施態様で
ある髄内釘の正面図である。図１において、髄内釘１
は、形状記憶樹脂中にリン酸カルシウム系セラミックス
を分散して含むものであり、髄内釘本体２の両端に二股
に分かれた突出部３ａ及び３ｂを有する。
【００１３】図２は、図１に示した髄内釘を変形した状
態で示す正面図である。図１に示した髄内釘１は、保存
時及び使用時には棒状髄内釘４として保存及び使用する
ことができる。髄内釘１を変形するには、その形状記憶
温度以上に加熱し、図２に示すように二股に分かれた突
出部３ａ及び３ｂが合わさって髄内釘１全体が棒状体と
なるように変形させ、変形状態で冷却して硬化させれば
よい。こうして得られた棒状髄内釘４を形状記憶温度以
上に加熱すれば、記憶している元の形状、すなわち、図
１に示した形状の髄内釘１に復帰することができる。
態で示す正面図である。図１に示した髄内釘１は、保存
時及び使用時には棒状髄内釘４として保存及び使用する
ことができる。髄内釘１を変形するには、その形状記憶
温度以上に加熱し、図２に示すように二股に分かれた突
出部３ａ及び３ｂが合わさって髄内釘１全体が棒状体と
なるように変形させ、変形状態で冷却して硬化させれば
よい。こうして得られた棒状髄内釘４を形状記憶温度以
上に加熱すれば、記憶している元の形状、すなわち、図
１に示した形状の髄内釘１に復帰することができる。
【００１４】髄内釘１を体温で形状を回復するように形
状を記憶させて成形し、図２に示したように棒状髄内釘
４に変形しておくと、手術時に周辺組織を損傷すること
なく骨髄内に埋入することができ、しかも体温により突
出部のある髄内釘１となるので、髄内釘の骨固定作用は
高いものとなる。例えば、図３に示したように骨折部５
のある骨６ａ及び６ｂの接合手術を行う場合、棒状髄内
釘４を骨髄内に入れ、骨６ａ及び６ｂを接合させる。こ
のとき棒状髄内釘４は、体温により元の形状に復帰し、
図４に示したように突出部３ａ及び３ｂを有する髄内釘
１になる。
状を記憶させて成形し、図２に示したように棒状髄内釘
４に変形しておくと、手術時に周辺組織を損傷すること
なく骨髄内に埋入することができ、しかも体温により突
出部のある髄内釘１となるので、髄内釘の骨固定作用は
高いものとなる。例えば、図３に示したように骨折部５
のある骨６ａ及び６ｂの接合手術を行う場合、棒状髄内
釘４を骨髄内に入れ、骨６ａ及び６ｂを接合させる。こ
のとき棒状髄内釘４は、体温により元の形状に復帰し、
図４に示したように突出部３ａ及び３ｂを有する髄内釘
１になる。
【００１５】本発明に係る髄内釘１は、骨誘導性を有す
るリン酸カルシウムを含有することにより、骨髄内に埋
入された後、周囲の骨組織からの新生骨組織の侵入を促
し、その結果より強固に骨内に固定され、したがって、
骨折部を強固に固定することが可能となる。
るリン酸カルシウムを含有することにより、骨髄内に埋
入された後、周囲の骨組織からの新生骨組織の侵入を促
し、その結果より強固に骨内に固定され、したがって、
骨折部を強固に固定することが可能となる。
【００１６】なお、髄内釘としては、フック状髄内釘、
キュンチャー髄内釘などがある。また、本発明は、髄内
釘ばかりでなく、止血用人工栓、歯科用あるいは医科用
の各種インプラントなどの広範な生体材料として適用す
ることができる。
キュンチャー髄内釘などがある。また、本発明は、髄内
釘ばかりでなく、止血用人工栓、歯科用あるいは医科用
の各種インプラントなどの広範な生体材料として適用す
ることができる。
【００１７】次に、実施例に基づいて本発明をさらに詳
述するが、本発明はこれに限定されるものではない。
述するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１８】実施例１ 公知の湿式合成法で製造したハイドロキシアパタイトを
１２００℃で焼成し、破砕して得られた粒径0.３〜0.６
mmのハイドロキシアパタイト顆粒とダイアリイ（三菱重
工株式会社製の２液性ポリウレタン樹脂製造原料の商品
名）とを、樹脂：アパタイトの体積比が１０：0.８（ア
パタイト顆粒の比重を２５ｇ／cm3 として計算したも
の、重量比で１０：２）となるような割合で混合した。
ダイアリィは、２液性、すなわち主剤と硬化剤とからな
るので、重合前のダイアリィの主剤にアパタイト顆粒を
混合し、その後、硬化剤を加える方法で混合を行った。
１２００℃で焼成し、破砕して得られた粒径0.３〜0.６
mmのハイドロキシアパタイト顆粒とダイアリイ（三菱重
工株式会社製の２液性ポリウレタン樹脂製造原料の商品
名）とを、樹脂：アパタイトの体積比が１０：0.８（ア
パタイト顆粒の比重を２５ｇ／cm3 として計算したも
の、重量比で１０：２）となるような割合で混合した。
ダイアリィは、２液性、すなわち主剤と硬化剤とからな
るので、重合前のダイアリィの主剤にアパタイト顆粒を
混合し、その後、硬化剤を加える方法で混合を行った。
【００１９】得られた混合物を寸法縦横各６cm、深さ1.
５cm、厚さ１〜３mmの四角形の皿形ポリプロピレン製型
に入れ、室温で放置すると、発熱しながら重合した。重
合に要する時間は、形状記憶温度によって異なり、形状
記憶温度が低い方が重合時間は長くなる。この実施例で
は、形状記憶温度を３５℃に設定して注型重合を行っ
た。
５cm、厚さ１〜３mmの四角形の皿形ポリプロピレン製型
に入れ、室温で放置すると、発熱しながら重合した。重
合に要する時間は、形状記憶温度によって異なり、形状
記憶温度が低い方が重合時間は長くなる。この実施例で
は、形状記憶温度を３５℃に設定して注型重合を行っ
た。
【００２０】なお、ダイアリィは、融点以上に加熱して
流動状態にした後で冷却すると、その形で内部応力がゼ
ロになるような新しい架橋点を作るので、重合の後でも
新しい形状を記憶させることができる。したがって、こ
の方法で形状を記憶させてもよい。
流動状態にした後で冷却すると、その形で内部応力がゼ
ロになるような新しい架橋点を作るので、重合の後でも
新しい形状を記憶させることができる。したがって、こ
の方法で形状を記憶させてもよい。
【００２１】重合終了後、型から取り出し、皿形成形体
を形状記憶温度３５℃以上の温度の湯に入れて変形さ
せ、変形したままの状態で冷水中で冷却すると、そのま
まの形状で硬化した。これを再び形状記憶温度３５℃以
上の湯に入れて形状の回復を確認したところ、変形前の
形状を回復し、形状記憶性が確認された。
を形状記憶温度３５℃以上の温度の湯に入れて変形さ
せ、変形したままの状態で冷水中で冷却すると、そのま
まの形状で硬化した。これを再び形状記憶温度３５℃以
上の湯に入れて形状の回復を確認したところ、変形前の
形状を回復し、形状記憶性が確認された。
【００２２】実施例２〜２０ 実施例１と同様にして製造した表１に示す粒径のハイド
ロキシアパタイト顆粒を、ダイアリィに表１に示す配合
比で混合し、形状記憶温度を表１に示す温度に設定して
実施例１と同様にして皿形成形体を製造した。なお、ダ
イアリィと混合する場合、顆粒を通常はダイアリィの主
剤と混合するが、混合しにくい場合には主剤と硬化剤の
両方に顆粒を加えて混合した後、両者を混合した。各成
形体をそれぞれの形状記憶温度以上の温度の湯に入れて
形状の回復を確認すると、全てのサンプルについて変形
前の元の形状を回復し、形状記憶性が確認された。
ロキシアパタイト顆粒を、ダイアリィに表１に示す配合
比で混合し、形状記憶温度を表１に示す温度に設定して
実施例１と同様にして皿形成形体を製造した。なお、ダ
イアリィと混合する場合、顆粒を通常はダイアリィの主
剤と混合するが、混合しにくい場合には主剤と硬化剤の
両方に顆粒を加えて混合した後、両者を混合した。各成
形体をそれぞれの形状記憶温度以上の温度の湯に入れて
形状の回復を確認すると、全てのサンプルについて変形
前の元の形状を回復し、形状記憶性が確認された。
【００２３】実施例１０及び実施例１１で得られた成形
体は、顆粒の添加量が多いため、緻密なものは得られ
ず、多孔質となった。
体は、顆粒の添加量が多いため、緻密なものは得られ
ず、多孔質となった。
【００２４】なお、表中、樹脂とアパタイト顆粒の体積
比は、アパタイト顆粒の比重を２５ｇ／cm3 として計算
したものを示し、顆粒の粒径は、下記の記号で示す。 Ｓ＝0.３〜0.６mm Ｍ＝0.６〜1.０mm
比は、アパタイト顆粒の比重を２５ｇ／cm3 として計算
したものを示し、顆粒の粒径は、下記の記号で示す。 Ｓ＝0.３〜0.６mm Ｍ＝0.６〜1.０mm
【００２５】
【表１】
【００２６】比較例 実施例１と同様にして製造した粒径1.０〜2.０mmのハイ
ドロキシアパタイト顆粒とダイアリィとを、樹脂：アパ
タイトの体積比が１０：５（重量比＝１０：１2.５）と
なるような割合で混合した以外は、実施例１と同様に操
作して、皿形成形体を作成した。得られた成形体は、形
状記憶性を示したが、混合した顆粒の粒径が大きいの
で、熱可塑性が損なわれ、形状記憶温度以上の湯に入れ
ても変形させにくく、室温で曲げると折れてしまった。
ドロキシアパタイト顆粒とダイアリィとを、樹脂：アパ
タイトの体積比が１０：５（重量比＝１０：１2.５）と
なるような割合で混合した以外は、実施例１と同様に操
作して、皿形成形体を作成した。得られた成形体は、形
状記憶性を示したが、混合した顆粒の粒径が大きいの
で、熱可塑性が損なわれ、形状記憶温度以上の湯に入れ
ても変形させにくく、室温で曲げると折れてしまった。
【００２７】
【発明の効果】本発明による形状記憶性生体材料は、柔
軟性と生体親和性を併せ持つ優れた生体材料である。体
温で元の形状を回復するように形状記憶温度を設定すれ
ば、生体への埋入手術が容易となる。
軟性と生体親和性を併せ持つ優れた生体材料である。体
温で元の形状を回復するように形状記憶温度を設定すれ
ば、生体への埋入手術が容易となる。
【図１】本発明の一実施態様を示す髄内釘の正面図であ
る。
る。
【図２】図１に示した髄内釘を変形した棒状髄内釘の正
面図である。
面図である。
【図３】図２に示した棒状髄内釘を骨折した骨に埋入し
た状態を示す説明図である。
た状態を示す説明図である。
【図４】図２に示した棒状髄内釘を骨折した骨に埋入し
た後、体温で形状を回復した状態を示す説明図である。
た後、体温で形状を回復した状態を示す説明図である。
１ 髄内釘 ２ 髄内釘本体 ３ａ 突出部 ３ｂ 突出部 ４ 棒状髄内釘
Claims (2)
- 【請求項１】 形状記憶樹脂中に１．０ｍｍ以下の粒径
を有するリン酸カルシウム系セラミックスを分散して含
むことを特徴とする形状記憶性生体材料。 - 【請求項２】 形状記憶樹脂が３０〜５５℃の形状記憶
温度を有するものである請求項１記載の形状記憶性生体
材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3025309A JP3045791B2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 形状記憶性生体材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3025309A JP3045791B2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 形状記憶性生体材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04250165A JPH04250165A (ja) | 1992-09-07 |
| JP3045791B2 true JP3045791B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=12162403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3025309A Expired - Fee Related JP3045791B2 (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 形状記憶性生体材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3045791B2 (ja) |
-
1991
- 1991-01-25 JP JP3025309A patent/JP3045791B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04250165A (ja) | 1992-09-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |