JP3243685B2 - Implant material and method for producing the same - Google Patents

Implant material and method for producing the same

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JP3243685B2
JP3243685B2 JP35262095A JP35262095A JP3243685B2 JP 3243685 B2 JP3243685 B2 JP 3243685B2 JP 35262095 A JP35262095 A JP 35262095A JP 35262095 A JP35262095 A JP 35262095A JP 3243685 B2 JP3243685 B2 JP 3243685B2
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    • A61B17/58Surgical instruments or methods for treatment of bones or joints; Devices specially adapted therefor for osteosynthesis, e.g. bone plates, screws, setting implements or the like
    • A61B17/68Internal fixation devices, including fasteners and spinal fixators, even if a part thereof projects from the skin
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    • A61F2310/00Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
    • A61F2310/00389The prosthesis being coated or covered with a particular material
    • A61F2310/00592Coating or prosthesis-covering structure made of ceramics or of ceramic-like compounds

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、骨と直接結合する
性質をもち、強い(初期)固定力を有するX線可視の表
面処理された有機質ポリマーからなるインプラント材料
及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an implant material comprising an X-ray visible surface-treated organic polymer having a property of directly bonding with bone and having a strong (initial) fixation force, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、金属、セラミックス、有機高
分子材料等からなる各種のインプラントが知られてい
る。インプラントとは、その一部又は全部を皮下や体内
に埋込むことを意図した一種あるいはそれ以上の生体材
料(biomaterials)でつくられた医療用具(medical de
vice)である。
2. Description of the Related Art Conventionally, various implants made of metal, ceramics, organic polymer materials and the like have been known. An implant is a medical device made of one or more biomaterials intended for subcutaneous or partial implantation into the body.
vice).

【0003】しかし、金属製のインプラントは、生体骨
より弾性率が一桁以上も高いため、生体骨のストレス保
護による強度低下(asteoporosis)などの問題があり、
金属イオンの溶出によって生体を損傷する恐れもある。
また、セラミックス製のインプラントは、静的な強度は
大きいけれども、衝撃に脆く、容易に欠けたり、折損す
るという問題がある。
However, metal implants have an elastic modulus higher than that of living bone by one order of magnitude or more, and thus have a problem such as reduction in strength (asteoporosis) due to stress protection of living bone.
The living body may be damaged by elution of metal ions.
In addition, although ceramic implants have high static strength, they have a problem that they are fragile to impact and are easily chipped or broken.

【0004】このような事情から、最近では有機高分子
材料よりなるインプラントの研究が進み、例えば、人工
股関節、人工膝関節などの関節用インプラント材料とし
て、強度や耐磨耗性(潤滑性)に優れた生体不活性の超
高分子量ポリチレン製のインプラント材料(人工股関節
の骨頭部位、人工膝関節の頸骨板やパテラの部位)が、
また骨接合用インプラント材料として、再手術の不要な
生体内分解吸収性のポリ乳酸からなる骨接合用スクリュ
ー、ピン等が実用化されるようになった。
[0004] Under these circumstances, researches on implants made of organic polymer materials have recently been advanced. For example, as implant materials for joints such as artificial hip joints and artificial knee joints, strength and abrasion resistance (lubricity) have been improved. Excellent bio-inert ultra-high molecular weight polyethylene implant material (the hip head of the artificial hip joint, the tibia plate and patellar of the artificial knee joint)
As an osteosynthesis implant material, osteosynthesis screws, pins, and the like made of polylactic acid that is biodegradable and absorbable without the need for reoperation have come into practical use.

【0005】しかし、このようなポリマーと生体骨が結
合(polymer-bone bonding)して、それが耐久性を有す
るような実用的な例は、ポリマーを表面処理する種々の
方法が検討されているけれども未だに見られない。
However, as a practical example in which such a polymer is bonded to a living bone by polymer-bone bonding and has durability, various methods for surface-treating the polymer have been studied. But still not seen.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記の有機高分子材料
よりなる関節用インプラント材料は、生体骨との直接的
な結合性がないので、ボーンセメントで生体骨に固定す
る方法が現在まで一般的に用いられている。しかし、こ
のように固定しても、年月が過ぎるとボーンセメントと
生体骨との界面で剥離してルーズニング(loosening )
やセメントの破壊(cement fracture) が生じたり、そ
れに伴って人工関節のマイグレーションによるシンク
(sink)を生じる恐れがあった。
The above-mentioned joint implant material made of an organic polymer material does not have direct bonding with living bone, and thus a method of fixing it to living bone with bone cement has been generally used until now. It is used for However, even with this fixation, after years pass, the bone cement peels off at the interface between the bone cement and the living bone, resulting in loosening.
There was a risk that cement and cement fractures would occur and, consequently, the migration of the prosthesis would cause a sink.

【0007】同様に、上記のポリ乳酸からなる骨接合用
スクリュー等も生体骨との結合性がないため、固定後の
固定力の持続を図ることができず、術後に動きをどうし
ても回避できないような体の部位によっては骨接合材の
周囲に「ゆるみ(loosening)」現象が生ずるという問
題があった。
Similarly, the osteosynthesis screw and the like made of polylactic acid described above do not have a binding property with living bone, so that it is impossible to maintain the fixing force after the fixation, and it is impossible to avoid the movement after the operation. Some body parts have the problem of "loosening" around the osteosynthesis.

【0008】このため、有機高分子材料からなるインプ
ラント材料に生体骨との結合性を付与することを目的と
する方法がいくつか考案されている。例えば、酸化カル
シウムとシリカを主成分とするガラス粒子を擬似体液に
浸漬し、その中にインプラント材料を浸漬して表面に骨
類似のアパタイト層を形成させるバイオミメティク法が
研究されているが、この方法で形成されるアパタイト層
はインプラント材料の表面を覆う硬質の極めて薄い層で
あるため、長期の使用によるストレス下で破壊(クラッ
キング)を生じて層間剥離を起こして脱離する危惧があ
り、長期の実用に耐え得るものではない。
[0008] For this reason, several methods have been devised for the purpose of imparting bonding property with living bone to an implant material made of an organic polymer material. For example, a biomimetic method has been studied in which glass particles mainly composed of calcium oxide and silica are immersed in a simulated body fluid, and an implant material is immersed therein to form a bone-like apatite layer on the surface. The apatite layer formed by is a very thin layer that is hard and covers the surface of the implant material. Therefore, there is a risk of destruction (cracking) under stress due to long-term use, delamination, and detachment. It is not practical.

【0009】今一つの方法として、リン酸基をもつモノ
マーを生体不活性なポリマーの表面にグラフトし、次い
でリン酸カルシウムを形成して骨の誘導を図る表面グラ
フト法も考案されているが、これもまたサブミクロンオ
ーダーの薄層であるために生体骨との結合は決して望ま
しい程度には得られていない。即ち、実用に耐えるだけ
の生体骨との強い結合力を有して、それを長期に持続で
きる骨結合性(bone bonding)のあるインプラント材料
は未だ無い。
As another method, a surface grafting method has been devised in which a monomer having a phosphate group is grafted onto the surface of a biologically inert polymer, and then calcium phosphate is formed to induce bone. Due to the submicron order of thickness, bonding with living bone has never been obtained to a desirable degree. That is, there is still no bone bonding implant material that has a strong bonding force with living bone enough to withstand practical use and can maintain it for a long period of time.

【0010】また、有機高分子材料単体からなるインプ
ラント材料は、X線を透過するためにX線撮影をしても
写らないので、術後にインプラント材料が正常な状態で
埋入されていて、治療が正しく進行しているかどうかを
X線撮影で確認することができないという問題もあっ
た。
[0010] In addition, an implant material consisting of an organic polymer material alone cannot be imaged by X-ray photography because it transmits X-rays. Therefore, the implant material is implanted in a normal state after the operation. There was also a problem that it was not possible to confirm by radiography whether the treatment was proceeding correctly.

【0011】本発明は、上記の諸問題を一挙に解決し得
るインプラント材料とその製造方法を提供することを目
的とするものである。
An object of the present invention is to provide an implant material which can solve the above-mentioned problems at once, and a method for producing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のインプラント材料は、生体不活性又は生体
内分解吸収性の熱可塑性有機高分子材料からなる本体の
表層部に、該表層部を熱軟化させて生体親和性及び生体
活性のあるバイオセラミックス粉体を吹き付けにより埋
入し、且つ表面に露出させていることを特徴とするもの
である。そして、望ましくはバイオセラミックス粉体が
本体の表面から30μmの深さまでの表層部に埋入さ
れ、更に、表面が酸化処理されたものである。
In order to achieve the above object, the implant material of the present invention comprises a body made of a thermoplastic organic polymer material which is inert or biodegradable and absorbs in the body. Is thermally softened, and a bioceramic powder having biocompatibility and bioactivity is embedded by spraying and is exposed on the surface. Desirably, the bioceramics powder is embedded in the surface layer of a depth of 30 μm from the surface of the main body, and the surface is further oxidized.

【0013】熱可塑性有機高分子材料としては、生体不
活性のポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリジメチルシロキサン、ポリテトラ弗化エ
チレンのいずれか、又は、生体内分解吸収性のポリ乳
酸、乳酸−グリコール酸共重合体のいずれかが好適に使
用され、また、バイオセラミックス粉体としては、表面
活性な(surface bioactive )焼結ハイドロキシアパタ
イト、バイオガラス、セラバイタル、アパタイトウォラ
ストナイトガラスセラミックス、生体吸収性(resorbab
le bioactive)の未焼結の湿式ハイドロキシアパタイ
ト、トリカルシウムホスフェート、テトラカルシウムホ
スフェート、オクタカルシウムホスフェート、テトラカ
ルシウムホスフェート・ジカルシウムホスフェートジハ
イドライド、テトラカルシウムホスフェート・ジカルシ
ウムホスフェートのいずれか単独、又はこれらの2種以
上の混合物が好適に使用される。
The thermoplastic organic polymer material is selected from the group consisting of bioinert polyethylene, ultra-high molecular weight polyethylene, polypropylene, polydimethylsiloxane, and polytetrafluoroethylene; Glycolic acid copolymer is preferably used, and bioceramic powders include surface bioactive sintered hydroxyapatite, bioglass, seravital, apatite wollastonite glass ceramic, bioabsorbable Sex (resorbab
le bioactive), unsintered wet hydroxyapatite, tricalcium phosphate, tetracalcium phosphate, octacalcium phosphate, tetracalcium phosphate / dicalcium phosphate dihydride, tetracalcium phosphate / dicalcium phosphate alone or two of these Mixtures of more than one species are preferably used.

【0014】そして、本発明の関節用インプラント材料
は、超高分子量ポリエチレンからなる本体の少なくとも
生体骨との接触部位の表層部に、該表層部を熱軟化させ
て生体親和性及び生体活性のあるバイオセラミックス粉
体を埋入し、且つ表面に露出させていることを特徴とす
るものであり、本発明の骨接合用インプラント材料は、
ポリ乳酸又は乳酸−グリコール酸共重合体からなる本体
の少なくとも生体骨との接触部位の表層部に、該表層部
を熱軟化させて生体親和性及び生体活性のあるバイオセ
ラミックス粉体を埋入し、且つ表面に露出させているこ
とを特徴とするものである。
The implant material for joints of the present invention has biocompatibility and bioactivity by thermally softening the surface layer of at least the surface layer of the body made of ultra-high molecular weight polyethylene, which is in contact with the living bone. Bioceramic powder is embedded and characterized by being exposed on the surface, the osteosynthesis implant material of the present invention,
At least a surface layer of a body made of polylactic acid or lactic acid-glycolic acid copolymer at a contact portion with a living bone is embedded with bioceramic powder having biocompatibility and bioactivity by thermally softening the surface layer. And exposed on the surface.

【0015】また、本発明の製造方法は、生体不活性又
は生体内分解吸収性の熱可塑性有機高分子材料からなる
本体を加熱して表層部を軟化させ、生体親和性及び生体
活性のあるバイオセラミックス粉体を本体の表面に吹付
けて、バイオセラミックス粉体が本体の表面に露出する
ように本体の表層部にバイオセラミックス粉体を埋入さ
せることを特徴とするものであり、望ましくは、バイオ
セラミックス粉体を本体の熱可塑性有機高分子材料の軟
化温度以上に加熱して圧縮空気噴射装置で本体の表面に
吹き付け、本体の表面から30μmの深さまでの表層部
に埋入させるものである。
Further, according to the production method of the present invention, a body made of a thermoplastic organic polymer material which is bioactive or biodegradable and absorptive and absorbable is heated to soften the surface layer, and a biocompatible bioactive bioactive material is obtained. The ceramic powder is sprayed on the surface of the main body, and the bioceramic powder is embedded in the surface layer of the main body so that the bioceramic powder is exposed on the surface of the main body. The bioceramics powder is heated above the softening temperature of the thermoplastic organic polymer material of the main body, sprayed on the surface of the main body with a compressed air injection device, and embedded in the surface layer from the surface of the main body to a depth of 30 μm. .

【0016】本発明のインプラント材料は、生体親和性
及び生体活性のあるバイオセラミックス粉体が本体の表
層部に埋入され、且つ表面に露出しているため、生体内
に埋込むと、体液が表面に露出しているバイオセラミッ
クス粉体に接触すると共に、体液が表層部のバイオセラ
ミックス粉体の埋入穴にも浸透して該粉体と接触し、該
粉体の周囲に骨組織が誘導形成されて、骨組織が本体の
表層部に入り込んだ状態で生体骨と投錨効果(anchorin
g effect)をもって強固に結合する。特に、バイオセラ
ミックス粉体が表面から30μmの深さまでの表層部に
埋入されていると、骨組織の誘導形成や投錨効果が向上
して骨との結合力が増し、容易に脱落、剥離しない比較
的厚いハイドロキシアパタイト(HA)層を形成し、更
に、表面が酸化処理されていると、ポリマーの表面が体
液で濡れ易くなるのでHA層の表面での拡がりが良くな
るので、骨との結合力が顕著に向上する。従って、本発
明のインプラント材料を用いれば、極端な場合には不必
要にボーンセメントで生体骨に固定しなくても、局部的
に生体骨との強固な結合が得られることもあるので、イ
ンプラント材料のルーズニングを短期あるいは長期にわ
たって抑制することも可能となる。
In the implant material of the present invention, bioceramic powder having biocompatibility and bioactivity is embedded in the surface layer of the main body and is exposed on the surface. While contacting the bioceramic powder exposed on the surface, bodily fluid also penetrates into the bioceramic powder embedding hole in the surface layer and contacts the powder, and bone tissue is guided around the powder. The anchoring effect (anchorin effect) with the living bone is formed in a state where the bone tissue has entered the surface layer of the body.
g effect). In particular, when the bioceramics powder is embedded in the surface layer up to a depth of 30 μm from the surface, the induction formation of bone tissue and the anchoring effect are improved, the bonding force with the bone is increased, and it does not easily fall off or peel off. If a relatively thick hydroxyapatite (HA) layer is formed and the surface is oxidized, the surface of the polymer is more likely to be wetted by body fluids, and the spread on the surface of the HA layer is improved. The power is significantly improved. Therefore, if the implant material of the present invention is used, in an extreme case, even if it is not unnecessary to fix the bone to the living bone unnecessarily, a strong bond with the living bone may be locally obtained. It is also possible to suppress the loosening of the material for a short or long term.

【0017】また、本発明のインプラント材料のように
バイオセラミックス粉体が本体の表層部に埋入されてい
ると、バイオセラミックス粉体がX線造影能を有するた
め、術後にインプラント材料が正常な状態で埋入されて
いて治療が正しく進行しているかどうかを、X線撮影す
ることで確認することができる。
Further, when the bioceramic powder is embedded in the surface layer of the main body as in the implant material of the present invention, the bioceramic powder has an X-ray contrast ability, so that the implant material can be restored after the operation. It can be confirmed by X-ray imaging whether or not the treatment has progressed correctly in the state of being implanted.

【0018】更に、本体が強度や耐摩耗性に優れた超高
分子量ポリエチレンからなる本発明の生体内不活性の関
節用インプラント材料は、上記の作用効果に加えて、長
期の使用によるストレスの下でも生体骨と良く結合して
いるので、長期間にわたって滑らかな関節運動を行うこ
とができる。
Further, the in vivo implantable joint implant material of the present invention, whose main body is made of ultra-high-molecular-weight polyethylene having excellent strength and abrasion resistance, has the above-mentioned effects and effects under stress caused by long-term use. However, since it is well connected to the living bone, smooth joint movement can be performed for a long period of time.

【0019】また、本体が生体内分解吸収性のポリ乳酸
又は乳酸−グリコール酸共重合体からなる本発明の生体
内分解吸収性の骨接合用インプラント材料は、骨接合部
が癒合するまでは分解による強度低下が殆どなく、表層
部に埋込まれたバイオセラミックス粉体の働きにより生
体骨と結合して大きい固定力が発揮されるので、骨接合
部を確実に初期固定することができる。しかし、骨接合
部が癒合した後は、分解が速やかに進行して生体内に吸
収されるため、金属製の骨接合用インプラント材料のよ
うに骨接合部の治癒後に生体内から取り出す再手術を行
う必要がない。
The biodegradable and absorbable osteosynthesis implant material of the present invention, whose main body is made of polylactic acid or a lactic acid-glycolic acid copolymer which is biodegradable and absorbable, can be decomposed until the osteosynthesis is fused. The strength of the bioceramics embedded in the surface layer portion is small, and the function of the bioceramics powder is combined with the living bone to exert a large fixing force, so that the osteosynthesis can be securely fixed at the initial stage. However, after the osteosynthesis is fused, the degradation proceeds quickly and is absorbed into the living body. No need to do.

【0020】本発明の製造方法は、熱可塑性有機高分子
材料からなる本体を加熱して表層部を軟化させ、バイオ
セラミックス粉体を本体の表面に吹付ける簡単な操作に
よって、本発明のインプラント材料を効率良く製造する
ものであるから、本体の加熱条件とバイオセラミックス
粉体の粒径の大きさと吹付け条件を選択することによ
り、表層部へのバイオセラミックス粉体の埋入量や埋入
深さを調節して生体骨との結合性に優れたインプラント
材料を容易に得ることができる。特に、バイオセラミッ
クス粉体を本体の熱可塑性有機高分子材料の軟化温度以
上に加熱して圧縮空気噴射装置で本体の表面に吹き付け
ると、バイオセラはミックス粉体の埋入が容易となり、
本体の表面から30μmの深さまでの表層部にほぼ均一
に効率良く埋入させることができる。斯くして一度埋込
まれた該粉体は、該ポリマーが冷却固化時に幾分収縮す
るので、強く固着化されるために容易に抜けて脱落する
ことはない。
According to the production method of the present invention, the implant material of the present invention can be prepared by a simple operation of heating a main body made of a thermoplastic organic polymer material to soften a surface layer portion and spraying a bioceramic powder onto the surface of the main body. Since it is possible to efficiently manufacture bioceramics, the amount and depth of insertion of the bioceramics powder into the surface layer can be selected by selecting the heating conditions for the main body, the size of the bioceramics powder, and the spraying conditions. By adjusting the length, it is possible to easily obtain an implant material having excellent bonding properties with living bone. In particular, if the bioceramic powder is heated above the softening temperature of the thermoplastic organic polymer material of the main body and sprayed on the surface of the main body with a compressed air injection device, the biocera can easily embed the mixed powder,
It can be embedded almost uniformly and efficiently in the surface layer portion up to a depth of 30 μm from the surface of the main body. The powder thus once embedded does not easily come off and fall off because the polymer is slightly fixed when cooled and solidified, because it is strongly fixed.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】図1は本発明の一実施形態を示す正面図
で、スクリュー状の骨接合用インプラント材料(骨接合
用スクリュー)を示しており、図2は同インプラント材
料の部分拡大断面図である。
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of the present invention, showing a screw-shaped osteosynthesis implant material (osteosynthesis screw), and FIG. 2 is a partially enlarged sectional view of the implant material. .

【0023】この骨接合用スクリューSは、生体内分解
吸収性のポリ乳酸からなる本体1の表層部に、生体親和
性及び生体活性のあるバイオセラミックス粉体2を吹き
付けることによって埋入し、且つ本体1の表面に該粉体
2を露出させた構造をしている。
This osteosynthesis screw S is implanted by spraying bioceramic powder 2 having biocompatibility and bioactivity on the surface layer of the main body 1 made of polylactic acid which is biodegradable and absorbable. The structure is such that the powder 2 is exposed on the surface of the main body 1.

【0024】この骨接合用スクリューSの本体1は、ポ
リ乳酸をロッド状に溶融成形したのち長軸方向に延伸し
たものを切削加工するか、或は、ポリ乳酸をロッド状に
鍛造あるいは圧縮によって配向成形したものを切削加工
することによって、頭部1aとネジ軸部1bを形成する
と共に、頭部1aに六角レンチ等の回転具を嵌める穴1
cを形成したものである。ポリ乳酸としては、粘度平均
分子量が30万〜60万程度で、結晶化度が10〜60
%程度のLあるいはD体の乳酸のホモポリマー(PLL
A,PDLA)が好適であり、このようなPLLA,P
DLAを用いると、曲げ強度や曲げ弾性率の高い骨接合
用スクリューSが得られる。
The body 1 of the osteosynthesis screw S is formed by melt-molding polylactic acid into a rod shape and then extending the material in the longitudinal direction, or by forging or compressing the polylactic acid into a rod shape. The head 1a and the screw shaft portion 1b are formed by cutting the orientation-molded material, and the hole 1 for fitting a rotating tool such as a hexagon wrench into the head 1a.
c is formed. Polylactic acid has a viscosity average molecular weight of about 300,000 to 600,000 and a crystallinity of 10 to 60
% L- or L-form lactic acid homopolymer (PLL
A, PDLA) are preferred, and such PLLA, P
When DLA is used, an osteosynthesis screw S having high flexural strength and flexural modulus can be obtained.

【0025】本体1の構成材料としては、上記のポリ乳
酸の他に、乳酸−グリコール酸共重合体などの生体内分
解吸収性の熱可塑性有機高分子材料もまた好適に使用さ
れる。
As a constituent material of the main body 1, in addition to the above-described polylactic acid, a thermoplastic organic polymer material having a biodegradable and absorbable property such as a lactic acid-glycolic acid copolymer is also suitably used.

【0026】本体1の表層部に埋入される前記のバイオ
セラミックス粉体2としては、表面活性な焼結ハイドロ
キシアパタイト、バイオガラス、セラバイタル、アパタ
イトウォラストナイトガラスセラミックス、生体吸収性
の未焼結の湿式ハイドロキシアパタイト、トリカルシウ
ムホスフェート、テトラカルシウムホスフェート、オク
タカルシウムホスフェート、テトラカルシウムホスフェ
ート・ジカルシウムホスフェートジハイドライド、テト
ラカルシウムホスフェート・ジカルシウムホスフェート
等が好適であり、これらはバイオセラミックスのそれぞ
れの特性を選択して、目的に応じて、単独で、又は、2
種以上混合して使用される。特に、アパタイトウォラス
トナイトガラスセラミックス(AW−GC)などは、骨
組織の誘導形成能が高いので、きわめて好適に使用され
る。
The bioceramic powder 2 embedded in the surface layer of the main body 1 includes surface-active sintered hydroxyapatite, bioglass, ceravital, apatite wollastonite glass ceramic, bioabsorbable unfired Wet wet hydroxyapatite, tricalcium phosphate, tetracalcium phosphate, octacalcium phosphate, tetracalcium phosphate / dicalcium phosphate dihydride, tetracalcium phosphate / dicalcium phosphate, etc. Select, depending on purpose, alone or 2
Used as a mixture of more than one species. In particular, apatite wollastonite glass ceramics (AW-GC) and the like are very preferably used because of their high ability to induce and form bone tissue.

【0027】バイオセラミックス粉体2は、約50μm
以下の平均粒径を有するものを使用することが好まし
い。平均粒径が50μmより大きいバイオセラミックス
粉体を使用すると、吹付けにより本体1の表層部に充分
に埋入させることが難しくなる。また、粉体が脱落しや
すくなり、埋入量(埋入する粒子数)も少なくなり、投
錨効果が低くなるといった不都合を生じる。より好まし
い平均粒径は、数μm〜30μmであることを経験的に
確認している。
The bioceramic powder 2 is about 50 μm
It is preferable to use one having the following average particle size. When a bioceramic powder having an average particle diameter of more than 50 μm is used, it is difficult to sufficiently bury the powder in the surface layer of the main body 1 by spraying. In addition, the powder easily falls off, the amount to be embedded (the number of particles to be embedded) is reduced, and the inconvenience that the anchoring effect is reduced is caused. It has been empirically confirmed that a more preferable average particle size is several μm to 30 μm.

【0028】バイオセラミックス粉体2の埋入状態は、
該粉体2の個々の粒子の大部分がスクリュー本体1の表
層部に埋込まれ、一部が本体1の表面に突出した状態に
なっていることが理想的であるが、個々の粒子が本体1
の表層部に完全に埋入されて表面から陥没した状態にな
っていてもよい。このようにバイオセラミックス粉体2
が陥没していても、その埋入穴から体液が浸透してバイ
オセラミックス粉体2と接触し、骨組織を誘導形成する
ことができるからである。あるいはまた、スクリュー本
体1の表面が生体内で分解して表層のバイオセラミック
スがそれにより露呈することで、骨組織を誘導して骨と
結合することができるからである。このとき、ポリマー
の表面が何等かの方法で酸化されていると体液との濡れ
が良いので、体液の浸入が良くなり、バイオセラミック
スの生理学的機能がより効果的に発現される。
The embedding state of the bioceramic powder 2 is as follows.
Ideally, most of the individual particles of the powder 2 are buried in the surface layer of the screw body 1 and part of the particles protrude from the surface of the body 1. Body 1
May be completely buried in the surface layer portion and depressed from the surface. Thus, bio ceramic powder 2
This is because, even if the body is depressed, the bodily fluid can penetrate through the embedding hole and come into contact with the bioceramic powder 2 to induce and form a bone tissue. Alternatively, the surface of the screw body 1 is decomposed in the living body to expose the surface bioceramics, whereby the bone tissue can be induced and combined with the bone. At this time, if the surface of the polymer is oxidized by any method, the wettability with the bodily fluid is good, so that the infiltration of the bodily fluid is improved, and the physiological function of the bioceramic is more effectively expressed.

【0029】斯かる埋入の状態を得るためのバイオセラ
ミックス粉体2の埋入深さは、スクリュー本体1の表面
から数μmないし50μm程度、好ましくは数μm〜3
0μm程度の表層部であり、50μmより深くなると体
液の浸透性、骨組織の誘導成形能が低下する。また、表
層部のみならず、スクリュー本体1の物理的強度の低下
に影響するので望ましくない。
The embedding depth of the bioceramic powder 2 for obtaining such an embedding state is about several μm to 50 μm from the surface of the screw body 1, preferably several μm to 3 μm.
It is a surface layer of about 0 μm, and if it is deeper than 50 μm, the permeability of body fluid and the ability to induce and form bone tissue decrease. In addition, not only the surface layer portion but also the physical strength of the screw body 1 is reduced, which is not desirable.

【0030】バイオセラミックス粉体2の埋入量は、ス
クリュー本体1の表面の単位面積(1cm2 )当たり
0.05〜1.0mg程度であることが好ましい。0.
05mgより少なくなると、バイオセラミックス粉体2
による骨組織の誘導形成能が低下して生体骨との結合性
が悪くなり、1.0mgより多くなると、スクリュー本
体1の表層部に充分に埋入されないで脱落するバイオセ
ラミックス粉体2の量が増加し、無駄になる。
The amount of the bioceramics powder 2 to be embedded is preferably about 0.05 to 1.0 mg per unit area (1 cm 2 ) of the surface of the screw body 1. 0.
If less than 05 mg, bioceramic powder 2
When the amount exceeds 1.0 mg, the amount of the bioceramic powder 2 that is not sufficiently embedded in the surface layer of the screw body 1 and falls off when the amount exceeds 1.0 mg. Increases and is wasted.

【0031】この実施形態の骨接合用スクリューSは、
本体1の全表面にバイオセラミックス粉体2が埋入され
ているが、少なくとも、骨接合時に生体骨と良く密着し
て接触する部位(ネジ軸部1bや頭部1aの下面)にバ
イオセラミックス粉体2が埋入されていればよい。
The osteosynthesis screw S of this embodiment is
The bioceramic powder 2 is embedded in the entire surface of the main body 1, and at least a portion (the lower surface of the screw shaft portion 1 b and the head 1 a) that comes into close contact with the living bone at the time of osteosynthesis. What is necessary is that the body 2 is implanted.

【0032】また、この骨接合用スクリューSの表面
は、例えばコロナ放電処理などにより酸化処理すること
が望ましい。このように表面を酸化処理すると、上記し
たように体液との濡れが良くなるので生体骨との結合力
が大幅に向上する利点がある。
The surface of the osteosynthesis screw S is desirably oxidized by, for example, corona discharge treatment. When the surface is oxidized in this way, there is an advantage that the wettability with the body fluid is improved as described above, and the bonding force with the living bone is greatly improved.

【0033】以上のような構成の骨接合用スクリューS
を骨折部分にねじ込んで骨接合を行うと、体液がスクリ
ュー本体1の表面に露出しているバイオセラミックス粉
体2と接触すると共に、表層部のバイオセラミックス粉
体2の埋入穴にも浸透して該粉体2と接触し、該粉体2
の周囲にハイドロキシアパタイトとコラーゲンのような
骨組織が誘導形成されて、骨組織がスクリュー本体1表
層部に入り込んだ状態で生体骨と結合するため、初期の
固定力が大幅に向上し、骨接合用スクリューSが弛むこ
となく骨接合部分を確実に固定することができる。この
ように初期固定力が向上すると、足指や手指、関節など
の動きの多い人体の部位に骨接合用スクリューSを用い
たときに動きに伴って弛むことがないため、ルーズニン
グ(loosening )や骨吸収(osteolysis)が生ずること
が極力抑えられるので、その効果が顕著である。そし
て、体液との接触によりスクリュー本体1の加水分解は
進行するが、骨折部分が癒合するまでの2〜3月の間は
加水分解による強度低下が少なく、確実に骨折部分を固
定し、骨折部分が癒合した後は、加水分解が速やかに進
行して生体内に吸収される。従って、金属製の骨接合用
スクリューのように骨接合部の治癒後に生体内から取り
出す再手術を行う必要がないのは従来の吸収性骨接合用
インプラントと同様である。
The screw S for osteosynthesis having the above structure
Is screwed into the fractured part to perform osteosynthesis, and the bodily fluid comes into contact with the bioceramic powder 2 exposed on the surface of the screw body 1 and penetrates into the embedding hole of the bioceramic powder 2 on the surface layer. Contact with the powder 2
Bone tissue such as hydroxyapatite and collagen is induced around the bone and bonds with the living bone while the bone tissue enters the surface layer of the screw body 1, so that the initial fixation force is greatly improved, and osteosynthesis is achieved. The osteosynthesis portion can be securely fixed without the use screw S loosening. When the initial fixing force is improved in this way, when the osteosynthesis screw S is used on a part of the human body such as a toe, a finger or a joint where the movement is large, the skeletal joint does not loosen with the movement. The effect is remarkable because occurrence of bone and bone resorption (osteolysis) is suppressed as much as possible. Then, although the hydrolysis of the screw body 1 proceeds due to the contact with the body fluid, the strength decrease due to the hydrolysis is small during two to three months until the fracture part is fused, and the fracture part is securely fixed, and the fracture part is fixed. After is fused, hydrolysis proceeds rapidly and is absorbed into the living body. Therefore, there is no need to perform a reoperation for removing from the living body after the osteosynthesis is healed as in the case of the conventional resorbable osteosynthesis implant, unlike a metal osteosynthesis screw.

【0034】また、術後に骨接合部分をX線撮影する
と、表層部のバイオセラミックス粉体2がX線造影能を
有するため、撮影画像にスクリューSの外郭が写し出さ
れる。従って、撮影画像を見てスクリューSが正常な状
態で埋入されて治癒が正しく進行しているかどうかを確
認することもできる。
When an osteosynthesis portion is X-ray photographed after the operation, the outer surface of the screw S is captured in the photographed image because the bioceramic powder 2 on the surface layer has X-ray contrast ability. Therefore, it is also possible to check whether the screw S is implanted in a normal state and the healing is properly proceeding by looking at the photographed image.

【0035】次に、この骨接合用スクリューSの製造方
法について説明する。
Next, a method of manufacturing the osteosynthesis screw S will be described.

【0036】まず、ポリ乳酸からなるスクリュー本体1
を製作する。スクリュー本体1の製作は、ポリ乳酸をロ
ッド状に溶融成形したのち長軸方向に延伸したものを切
削加工するか、又は、ポリ乳酸をロッド状に鍛造、圧縮
して配向成形したもの切削加工すればよい。
First, a screw body 1 made of polylactic acid
To produce The screw body 1 is manufactured by melt-molding polylactic acid into a rod shape and then cutting the material stretched in the longitudinal direction, or by forging and compressing the polylactic acid into a rod shape and orienting and shaping it. I just need.

【0037】次に、スクリュー本体1を加熱して表層部
を軟化させる。スクリュー本体1の加熱温度は65〜9
0℃である。加熱は、表層部のみが加熱され中心部分が
未加熱な状態にあることが、形崩れを生じないので好ま
しく、従って、できるだけ短時間にこの温度の炉内に入
れて処理することが望ましい。120℃より高温で長い
時間加熱すると、スクリュー本体1が内部まで軟化し、
分子鎖(結晶)の配向が崩れて強度の低下を招く恐れが
ある。
Next, the screw body 1 is heated to soften the surface layer. The heating temperature of the screw body 1 is 65 to 9
0 ° C. The heating is preferably carried out by heating only the surface portion and keeping the central portion in an unheated state because the shape does not collapse. Therefore, it is desirable to carry out the heating in a furnace at this temperature as short as possible. When heated at a temperature higher than 120 ° C. for a long time, the screw body 1 softens to the inside,
There is a possibility that the orientation of the molecular chains (crystals) is broken and the strength is reduced.

【0038】スクリュー本体1の表層部が軟化すると、
スクリュー本体1をゆっくりと回転させながらバイオセ
ラミックス粉体2をスクリュー本体1の表面に吹付けて
表層部に埋込む。バイオセラミックス粉体2の吹付け
は、圧縮空気噴射装置(Air Sand Blaster)等を用いて
行えばよい。圧縮空気の圧力は5〜15kg/cm2
度、好ましくは8〜10kg/cm2 程度に設定し、バ
イオセラミックス粉体2がスクリュー本体1の表面に露
出するように、表面から数μm〜50μm程度、好まし
くは数μm〜30μm程度の深さの表層部に該粉体2を
埋入することが大切である。このとき、予めバイオセラ
ミックス粉体をスクリュー本体1のポリマーの軟化温度
以上に加熱しておき、加熱空気とともに噴射すると、効
率良く表層部に埋込ませることができる。
When the surface layer of the screw body 1 softens,
The bioceramic powder 2 is sprayed onto the surface of the screw body 1 while the screw body 1 is being slowly rotated to be embedded in the surface layer. The spraying of the bioceramics powder 2 may be performed using a compressed air injection device (Air Sand Blaster) or the like. The pressure of the compressed air 5~15kg / cm 2 or so, preferably set to about 8~10kg / cm 2, as bioceramics powder 2 is exposed on the surface of the screw body 1, the number of surface μm~50μm about It is important to embed the powder 2 in a surface layer having a depth of preferably several μm to 30 μm. At this time, if the bioceramics powder is previously heated to a temperature equal to or higher than the softening temperature of the polymer of the screw body 1 and injected together with the heated air, it can be efficiently embedded in the surface layer.

【0039】バイオセラミックス粉体2の吹付けが終わ
ると、スクリュー本体1を水洗して表面に単に付着して
いるだけのバイオセラミックス粉体2を除去し、骨接合
用スクリューSを得る。このとき更にスクリュー本体1
の表面をコロナ放電処理などによって酸化処理すれば、
生体骨との結合性が一層向上する利点がある。このコロ
ナ放電処理は、バイオセラミックス粉体2を表層部に埋
入する前と埋入した後に一回ずつ、計2回行うようにし
てもよい。なお、生体骨との結合性向上を必ずしも主目
的とせず、単にX線造影機能の付与を目的とする場合に
は、コロナ放電処理は不要な場合もある。
When the spraying of the bioceramics powder 2 is completed, the screw body 1 is washed with water to remove the bioceramics powder 2 simply adhering to the surface, thereby obtaining the screw S for osteosynthesis. At this time, the screw body 1
If the surface is oxidized by corona discharge treatment or the like,
There is an advantage that the bondability with the living bone is further improved. This corona discharge treatment may be performed twice before and after embedding the bioceramic powder 2 in the surface layer part, a total of two times. In addition, when the main purpose is not necessarily to improve the connectivity with the living bone, but simply to provide the X-ray contrast function, the corona discharge treatment may not be necessary in some cases.

【0040】図3及び図4は、本発明のもう一つの実施
形態を示す斜視図及び断面図であって、膝関節用インプ
ラント材料を示している。
FIGS. 3 and 4 are a perspective view and a sectional view showing another embodiment of the present invention, showing an implant material for a knee joint.

【0041】この膝関節用インプラント材料Aは、生体
不活性な超高分子量ポリエチレンブロックを切削加工に
より切り出して、人工膝関節骨頭板10aの裏面に頸骨
への挿入脚部(stem)10bを有する人工膝関節(本
体)10を製作したものである。そして、この本体10
を120〜140℃に加熱して表層部を軟化させ、頸骨
近位端である生体骨と接触する頸骨板10aの裏面と、
髄内に挿入される脚部(stem)10bの外周面に、前記
のバイオセラミックス粉体2を吹付けて、その表層部に
該粉体2を露出状態で埋込んだものである。
This knee joint implant material A is obtained by cutting a biologically inactive ultra-high molecular weight polyethylene block by cutting, and forming an artificial knee joint having a stem 10b to be inserted into the tibia on the back surface of the artificial knee joint head plate 10a. The knee joint (main body) 10 is manufactured. And this body 10
Is heated to 120 to 140 ° C. to soften the surface layer, and the back surface of the tibia plate 10a that comes into contact with the living bone that is the proximal end of the tibia,
The bioceramic powder 2 is sprayed on the outer peripheral surface of a leg (stem) 10b inserted into the medulla, and the powder 2 is buried in the surface layer in an exposed state.

【0042】本体10の構成材料である超高分子量ポリ
エチレンは、100万以上の粘度平均分子量を有するも
のが好適に使用される。本体の構成材料としては、超高
分子量ポリエチレンが有効であるが、他の部位の関節
や、骨欠陥部位の補綴を目的とする場合などには、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、シリコーン系ポリマー(ポ
リジメチルシロキサン)、ポリテトラ弗化エチレンなど
の生体不活性な熱可塑性有機高分子材料が使用されるこ
ともある。
As the ultra-high molecular weight polyethylene which is a constituent material of the main body 10, one having a viscosity average molecular weight of 1,000,000 or more is suitably used. Ultra-high molecular weight polyethylene is effective as a constituent material of the body, but polyethylene, polypropylene, and silicone-based polymer (polydimethylsiloxane) are used for joint prostheses of other parts and for prosthesis of bone defects. Bioinert thermoplastic organic polymer materials such as polytetrafluoroethylene may be used.

【0043】バイオセラミックス粉体2を圧縮空気噴射
装置によって吹付けるときの空気圧は、前述の骨接合用
スクリューの場合と同様であり、該粉体2の埋入量や埋
入深さ等も同様である。
The air pressure when the bioceramic powder 2 is sprayed by the compressed air injection device is the same as in the case of the osteosynthesis screw described above, and the amount and depth of insertion of the powder 2 are also the same. It is.

【0044】このような人工膝関節用インプラント材料
Aは、膝蓋骨の骨頭部にあけた穴に脚部10bを挿入し
て固定すると、表層部のバイオセラミックス粉体2の働
きによって骨組織が表層部に入り込んだ状態で誘導形成
され、膝蓋骨の骨頭部と強固に結合する。また、脚部1
0bは骨髄内で強固に頸骨と固定する。そのため、現在
使用されている何等かの骨との結合のための処理のなさ
れていない超高分子量ポリエチレンそのままの人工膝関
節とは異なり、ルーズニングやマイグレーションを長期
間にわたって防止できる効果をもつ。また、X線撮影す
れば、バイオセラミックス粉体2を埋入した部位が写る
ので、インプラント材料Aが正常な埋入状態であるかど
うかを容易に検査、確認することができる。
When the leg material 10b is inserted into a hole drilled in the head of the patella and fixed, the bone material of the implant material A for an artificial knee joint is converted into a bone tissue by the action of the bioceramic powder 2 in the surface layer. It is guided and formed when it penetrates, and is firmly connected to the patella head. Also, leg 1
Ob is firmly fixed to the tibia in the bone marrow. Therefore, unlike an artificial knee joint in which ultra-high molecular weight polyethylene is not used and is not treated for bonding with any bone currently used, loosening and migration can be prevented for a long period of time. In addition, when the X-ray image is taken, a portion where the bioceramic powder 2 is embedded is photographed, so that it is possible to easily inspect and confirm whether the implant material A is in a normal embedding state.

【0045】[0045]

【実施例】以下、本発明の更に具体的な実施例を説明す
る。
Hereinafter, more specific embodiments of the present invention will be described.

【0046】[実施例1]ポリ−L−乳酸をプレート状
に溶融成形した後、長軸方向に延伸したものを切削加工
して得たプレートを70℃で3分間加熱し、表層部を軟
化させた。そして、100℃に加熱したアパタイトウォ
ラストナイトガラスセラミックス(AW−GC)の粉体
(平均粒径4μm)を、9kg/cm2 の圧力の圧縮空
気噴射装置を用いてプレート表面に該粉体の最深埋入深
さが30μmになるように吹き付けた。その表面を精製
水を用いて洗浄し、付着しているだけの粉体を除去し
て、AW−GC粉体が表層部に埋入され且つ表面に露出
しているポリ−L−乳酸プレートを得た。このプレート
のAW−GC粉体の埋入量は0.07mg/cm2 であ
った。
Example 1 A plate obtained by melt-forming poly-L-lactic acid into a plate shape and then cutting the stretched material in the longitudinal direction was heated at 70 ° C. for 3 minutes to soften the surface layer. I let it. Then, a powder of apatite wollastonite glass ceramics (AW-GC) (average particle size: 4 μm) heated to 100 ° C. was applied to the plate surface using a compressed air jetting device having a pressure of 9 kg / cm 2 . It was sprayed so that the deepest embedding depth would be 30 μm. The surface is washed with purified water to remove only the adhering powder, and the AW-GC powder is embedded in the surface layer and the poly-L-lactic acid plate exposed on the surface is removed. Obtained. The amount of AW-GC powder embedded in this plate was 0.07 mg / cm 2 .

【0047】このAW−GC粉体吹き付けプレートを擬
似体液中に入れ、37℃下でハイドロキシアパタイト膜
形成テストを行った。また、同様のAW−GC粉体吹き
付けプレートの表面を更にコロナ放電処理により酸化さ
せて、上記と同様のハイドロキシアパタイト膜形成テス
トを行った。そして、2週、4週、6週後に取出し、表
面のハイドロキシアパタイト膜を走査顕微鏡(SEM)
により観察すると共に、プレートを切断して同じくSE
Mによりハイドロキシアパタイト膜の厚みを測定し、更
にポリ−L−乳酸プレートとハイドロキシアパタイト膜
を粘着テープを用いて剥離試験を行い、その密着強度を
調べた。その結果を下記の表1に示す。
The AW-GC powder spray plate was placed in a simulated body fluid, and a hydroxyapatite film formation test was conducted at 37 ° C. Further, the surface of the same AW-GC powder spray plate was further oxidized by corona discharge treatment, and the same hydroxyapatite film formation test as described above was performed. Then, after 2 weeks, 4 weeks, and 6 weeks, it is taken out, and the surface hydroxyapatite film is scanned with a scanning microscope (SEM).
, And cut the plate to remove SE.
The thickness of the hydroxyapatite film was measured by M, and a peeling test was further performed on the poly-L-lactic acid plate and the hydroxyapatite film using an adhesive tape to examine the adhesion strength. The results are shown in Table 1 below.

【表1】 [Table 1]

【0048】この結果、AW−GC粉体により表面にハ
イドロキシアパタイト膜が早期に形成されることが確認
できた。また、形成されたハイドロキシアパタイト膜
は、プレート表面をコロナ放電処理することにより、剥
離強度が著しく向上した。そして、その経時的な耐久性
も確認できた。
As a result, it was confirmed that the hydroxyapatite film was formed on the surface of the AW-GC powder at an early stage. The peel strength of the formed hydroxyapatite film was significantly improved by corona discharge treatment of the plate surface. And the durability with time was also confirmed.

【0049】[実施例2]ポリ−L−乳酸をロッド状に
溶融成形した後、長軸方向に延伸したものを切削加工し
て得たスクリューを、70℃で3分間加熱して表層部を
軟化させた。そして、100℃に加熱したハイドロキシ
アパタイト(HA)の粉体(平均粒径11μm)を、9
kg/cm2 の圧力の圧縮空気噴射装置を用いてスクリ
ュー表面に該粉体の最深埋入深さが30μmになるよう
に吹き付けた。その表面を精製水を用いて洗浄し、付着
しているだけの粉体を除去して、HA粉体が表層部に埋
入され且つ表面に露出しているポリ−L−乳酸スクリュ
ーを得た。このスクリューのHA埋入量は0.11mg
/cm2 であった。
Example 2 A poly-L-lactic acid was melt-molded into a rod shape, and a screw obtained by cutting a material stretched in the longitudinal direction was heated at 70 ° C. for 3 minutes to form a surface layer. Softened. Then, hydroxyapatite (HA) powder (average particle size 11 μm) heated to 100 ° C. was added to 9
The powder was sprayed onto the screw surface using a compressed air injection device at a pressure of kg / cm 2 so that the deepest embedding depth of the powder was 30 μm. The surface was washed with purified water to remove only the adhering powder, thereby obtaining a poly-L-lactic acid screw in which the HA powder was embedded in the surface layer and exposed on the surface. . HA insertion amount of this screw is 0.11mg
/ Cm 2 .

【0050】このHA粉体を吹き付けたスクリューと、
これをコロナ放電処理したスクリューと、HA粉体を吹
き付けていないポリ−L−乳酸のスクリューと、これを
コロナ放電処理したスクリューの4種類を雑種成犬の大
腿骨にそれぞれ挿入し、挿入後2週、4週、6週に屠殺
して、それぞれのスクリューを骨から抜去するのに要す
る回転トルクを計測した。その結果を下記の表2に示
す。
A screw sprayed with the HA powder,
Four screws, a corona-discharge treated screw, a poly-L-lactic acid screw not sprayed with HA powder, and a corona-discharge treated screw, were inserted into the femur of a mongrel dog. The animals were sacrificed at week 4, week 4 and week 6 and the rotational torque required to remove each screw from the bone was measured. The results are shown in Table 2 below.

【表2】 [Table 2]

【0051】以上の結果、HA吹き付けスクリューは早
期から高い固定強度を示し、その抜去回転トルクは6週
後まで経時的に増加していった。これによりスクリュー
表面は生体骨と良く結合しており、早期の結合性が向上
し、ルーズニングなどが起こりにくい状態になっている
と考えられる。また、表面をコロナ放電処理することに
より、更に回転トルクの増加が認められた。これにより
生体骨との結合性が表面のコロナ放電処理により一層向
上することが確認できた。
As a result, the HA spraying screw exhibited high fixing strength from an early stage, and its removal rotational torque increased with time until after 6 weeks. Thus, it is considered that the screw surface is well bonded to the living bone, early bonding is improved, and loosening or the like is less likely to occur. In addition, a further increase in rotational torque was observed by corona discharge treatment of the surface. Thus, it was confirmed that the bonding property with the living bone was further improved by the corona discharge treatment on the surface.

【0052】[実施例3]実施例2と同様の方法で得た
HA粉体吹き付けポリ−L−乳酸スクリューを用いて、
兎の大腿骨に人工的に形成した骨折部を接合固定した。
術後にX線撮影すると、ポリ−L−乳酸スクリュー自体
は写らなかったが、表面にHA粉体を吹き付けたポリ−
L−乳酸スクリューは、HA粉体がX線造影能を有する
ために、スクリューの全体像を写し出していた。
Example 3 Using an HA powder sprayed poly-L-lactic acid screw obtained in the same manner as in Example 2,
An artificially formed fracture was joined and fixed to the rabbit femur.
X-ray photography after the operation did not show the poly-L-lactic acid screw itself, but the poly-L sprayed with HA powder on the surface.
In the L-lactic acid screw, the entire image of the screw was projected because the HA powder had an X-ray contrast ability.

【0053】[実施例4]粘度平均分子量が330万の
超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)を溶融圧縮成
形して得たプレートを、130℃で5分間加熱して表層
部を軟化させた。200℃に加熱したアパタイトウォラ
ストナイトガラスセラミックス(AW−GC)の粉体
(平均粒径5μm)を、9kg/cm2 の圧力の圧縮空
気噴射装置を用いてプレート表面に該粉体の最深埋入深
さが30μmになるように吹き付けた。そして、表面を
精製水で洗浄し、付着しているだけの粉体を除去して、
AW−GC粉体が表層部に埋入され且つ表面に露出して
いるUHMWPEプレートを得た。このプレートのAW
−GC粉体の埋入量は、0.3mg/cm2 であった。
Example 4 A plate obtained by melt-compression molding ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE) having a viscosity average molecular weight of 3.3 million was heated at 130 ° C. for 5 minutes to soften the surface layer. Apatite wollastonite glass ceramics (AW-GC) powder (average particle size: 5 μm) heated to 200 ° C. was applied to the plate surface using a compressed air jetting device at a pressure of 9 kg / cm 2 , and the deepest portion of the powder was applied to the plate surface. It was sprayed so that the embedding depth was 30 μm. Then, the surface is washed with purified water to remove only the adhering powder,
A UHMWPE plate in which the AW-GC powder was embedded in the surface layer and exposed on the surface was obtained. AW of this plate
-The insertion amount of the GC powder was 0.3 mg / cm 2 .

【0054】次いで、このプレートを37℃の擬似体液
中に入れ、ハイドロキシアパタイト膜の形成を試みた。
また、同様にして造ったプレートの表面をコロナ放電処
理して、ハイドロキシアパタイト膜の形成を試みた。テ
スト開始から6週後に取り出し、表面を走査顕微鏡(S
EM)で観察した。また、粘着テープを用いてハイドロ
キシアパタイト膜の剥離強度を測定した。その結果を下
記の表3に示す。
Next, this plate was placed in a simulated body fluid at 37 ° C., and an attempt was made to form a hydroxyapatite film.
In addition, the surface of the plate produced in the same manner was subjected to corona discharge treatment to try to form a hydroxyapatite film. After 6 weeks from the start of the test, the sample was taken out and the surface was scanned with a scanning microscope (S
EM). The peel strength of the hydroxyapatite film was measured using an adhesive tape. The results are shown in Table 3 below.

【表3】 [Table 3]

【0055】この結果、UHMWPEプレートの表層部
にAW−GC粉体を埋込んだプレートの平面にハイドロ
キシアパタイト膜が形成されることが観察された。ま
た、その界面の接着強度は、表面をコロナ放電で酸化処
理することにより著しく向上していた。
As a result, it was observed that a hydroxyapatite film was formed on the plane of the plate in which the AW-GC powder was embedded in the surface layer of the UHMWPE plate. The adhesive strength at the interface was significantly improved by oxidizing the surface with corona discharge.

【0056】[実施例5]実施例4と同様の方法で得た
UHMWPEプレートの表層部にAW−GC粉体(平均
粒径5μm)を埋込んだプレート(埋入量0.32mg
/cm2 )を、兎の大腿骨に埋入し、術後の4週、8週
にて屠殺してプレート表面の観察を行った。なお、比較
として、コロナ処理もAW−GC粉体の埋込みもしてい
ない無処理のUHMWPEプレートも同時に埋入して観
察を行った。
Example 5 A UHMWPE plate obtained by the same method as in Example 4 was prepared by embedding AW-GC powder (average particle size: 5 μm) in the surface layer (filling amount: 0.32 mg).
/ Cm 2 ) was implanted in the femur of a rabbit, sacrificed 4 weeks and 8 weeks after the operation, and the plate surface was observed. As a comparison, an untreated UHMWPE plate, which was neither corona-treated nor embedded with AW-GC powder, was simultaneously embedded and observed.

【0057】その結果、無処理のUHMWPEプレート
表面には生体骨の形成は全く認められなかったが、AW
−GC粉体を吹き付けたUHMWPEプレートの表面に
は旺盛な生体骨の形成が認められた。また、コロナ放電
処理をしていないAW−GC粉体を吹き付けたUHMW
PEプレートでは、HA膜は界面において一部分剥離を
生じたが、AW−GC粉体を吹き付けたのちコロナ放電
処理したUHMWPEプレートでは、全く界面剥離が認
められず、生体骨と強固に固定されていることが確認さ
れた。
As a result, no formation of living bone was observed on the surface of the untreated UHMWPE plate.
-Vigorous formation of living bone was observed on the surface of the UHMWPE plate sprayed with the GC powder. UHMW sprayed with AW-GC powder not subjected to corona discharge treatment
In the PE plate, the HA film partially exfoliated at the interface, but in the UHMWPE plate subjected to corona discharge treatment after spraying AW-GC powder, no interfacial exfoliation was observed and the HA film was firmly fixed to the living bone. It was confirmed that.

【0058】以上の結果、有機高分子材料よりなるイン
プラント材料をHA膜を介して生体骨に直接固定するこ
とができる可能性が確認された。本実施例の方法は、例
えば人工股関節などのUHMWPEの表面処理として
も、勿論有効である。
As a result, it was confirmed that an implant material made of an organic polymer material could be directly fixed to a living bone via an HA film. The method of this embodiment is, of course, also effective as a surface treatment of UHMWPE such as an artificial hip joint.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のインプラント材料は、生体骨とHA膜を介して強固に
結合するため、長期にわたってルーズニングやマイグレ
ーションを生じる恐れが少なく、X線撮影でインプラン
ト材料の埋入状態を容易に検査、確認することができる
といった顕著な効果を奏する。
As is clear from the above description, since the implant material of the present invention is firmly bonded to living bone via the HA membrane, there is little possibility of loosening or migration occurring over a long period of time, and X-ray imaging This has a remarkable effect that the implanted state of the implant material can be easily inspected and confirmed.

【0060】そして、本発明の関節用インプラント材料
は、長期の使用によるストレスの下でも生体骨と良く固
定しているので滑らかな関節動作を行えるといった効果
を奏し、また本発明の骨接合用インプラント材料は、初
期固定強度の向上によって骨折部分が癒合するまで確実
に固定することでき、その後は速やかに分解、吸収され
るため生体内からインプラント材料を取り出す再手術が
不要になるといった効果を奏する。
The joint implant material of the present invention is well fixed to living bone even under stress caused by long-term use, so that it has an effect that smooth joint operation can be performed, and the osteosynthesis implant material of the present invention can be obtained. By improving the initial fixing strength, the material can be reliably fixed until the fractured portion is fused, and thereafter, it is quickly decomposed and absorbed, so that there is no need to perform reoperation for removing the implant material from the living body.

【0061】更に、本発明の製造方法は、加熱により表
層部を軟化させた本体の表面にバイオセラミックス粉体
を吹付け、場合によっては表面の酸化処理を施すだけの
簡単な操作によって、本発明のインプラント材料を効率
良く製造することができ、加熱条件や粉体の大きさ、吹
付け条件等を選択することにより、本体表層部へのバイ
オセラミックス粉体の埋入量や埋入深さを調節して、生
体骨との結合性に優れたインプラント材料を容易に得る
ことができるといった効果を奏する。
Further, according to the production method of the present invention, a simple operation of spraying bioceramic powder onto the surface of the main body whose surface layer has been softened by heating and, in some cases, subjecting the surface to an oxidizing treatment, can be used. The implant material can be manufactured efficiently, and the amount and depth of bioceramic powder embedded in the surface layer of the body can be controlled by selecting the heating conditions, powder size, spraying conditions, etc. By adjusting, it is possible to easily obtain an implant material having excellent bonding with living bone.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のインプラント材料の一実施形態を示す
正面図である。
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of the implant material of the present invention.

【図2】同実施形態のインプラント材料の部分拡大断面
図である。
FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of the implant material of the embodiment.

【図3】本発明のインプラント材料の他の実施形態を示
す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the implant material of the present invention.

【図4】同実施形態のインプラント材料の断面図であ
る。
FIG. 4 is a sectional view of the implant material of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,10 本体 2 バイオセラミックス粉体 S 骨接合用インプラント材料(骨接合用スクリュー) A 膝関節用インプラント材料 1,10 body 2 bioceramic powder S osteosynthesis implant material (osteosynthesis screw) A knee implant material

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−339522(JP,A) 特開 平6−335520(JP,A) 特開 平2−121652(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A61L 27/00 A61F 2/30 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-339522 (JP, A) JP-A-6-335520 (JP, A) JP-A-2-121652 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) A61L 27/00 A61F 2/30

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 生体不活性又は生体内分解吸収性の熱可
塑性有機高分子材料からなる本体の表層部に、該表層部
を熱軟化させて生体親和性及び生体活性のあるバイオセ
ラミックス粉体を吹き付けにより埋入し、且つ表面に露
出させていることを特徴とするインプラント材料。
1. A bioceramic powder having biocompatibility and bioactivity is thermally softened on a surface layer of a body made of a thermoplastic organic polymer material which is bioactive or biodegradable and absorbable. An implant material which is embedded by spraying and is exposed on the surface.
【請求項2】 生体不活性又は生体内分解吸収性の熱可
塑性有機高分子材料からなる本体の表層部に、生体親和
性及び生体活性のあるバイオセラミックス粉体を埋入
し、且つ表面に露出させていると共に、表面を酸化処理
していることを特徴とするインプラント材料。
2. A biocompatible and bioactive bioceramic powder is embedded in a surface layer of a body made of a thermoplastic organic polymer material which is bioactive or biodegradable and absorbable, and is exposed on the surface. An implant material, wherein the surface is oxidized.
【請求項3】 超高分子量ポリエチレンからなる本体の
少なくとも生体骨との接触部位の表層部に、該表層部を
熱軟化させて生体親和性及び生体活性のあるバイオセラ
ミックス粉体を吹き付けにより埋入し、且つ表面に露出
させていることを特徴とする関節用インプラント材料。
3. A bioceramic powder having biocompatibility and bioactivity is sprayed on at least a surface layer of a body made of ultra-high molecular weight polyethylene at a contact portion with a living bone, and the surface layer is thermally softened and implanted by spraying. A joint implant material characterized by being exposed on the surface.
【請求項4】 ポリ乳酸又は乳酸−グリコール酸共重合
体からなる本体の少なくとも生体骨との接触部位の表層
部に、該表層部を熱軟化させて生体親和性及び生体活性
のあるバイオセラミックス粉体を吹き付けにより埋入
し、且つ表面に露出させていることを特徴とする骨接合
用インプラント材料。
4. A bioceramic powder having biocompatibility and bioactivity by thermally softening the surface layer of at least the surface layer of the body made of polylactic acid or lactic acid-glycolic acid copolymer, which is in contact with living bone. An implant material for osteosynthesis, wherein the body is implanted by spraying and is exposed on the surface.
【請求項5】 生体不活性又は生体内分解吸収性の熱可
塑性有機高分子材料からなる本体を加熱して表層部を軟
化させ、生体親和性及び生体活性のあるバイオセラミッ
クス粉体を本体の表面に吹き付けて、バイオセラミック
ス粉体が本体の表面に露出するように本体の表層部にバ
イオセラミックス粉体を埋入させることを特徴とするイ
ンプラント材料の製造方法。
5. A body made of a thermoplastic organic polymer material which is bioinert or biodegradable and absorbs and softens a surface layer portion, and a bioceramic and bioactive bioceramic powder is applied to the surface of the body. And implanting the bioceramic powder into the surface layer of the main body so that the bioceramic powder is exposed on the surface of the main body.
【請求項6】 バイオセラミックス粉体を本体の熱可塑
性有機高分子材料の軟化温度以上に加熱して圧縮空気噴
射装置で本体の表面に吹き付け、本体の表面から30μ
mの深さまでの表層部に埋入させる請求項5に記載の製
造方法。
6. The bioceramics powder is heated to a temperature higher than the softening temperature of the thermoplastic organic polymer material of the main body and sprayed on the surface of the main body by a compressed air jetting device, and 30 μm from the surface of the main body.
The manufacturing method according to claim 5, wherein the material is buried in a surface portion up to a depth of m.
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