JP5728321B2 - Manufacturing method of biological implant - Google Patents

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Description

この発明は、生体インプラントの製造方法に関し、さらに詳しくは、簡易な方法で基材の表面に生体活性物質を強固に固定化できる生体インプラントの製造方法に関する。 This invention relates to a method for producing a bio-in plant, more particularly to a method for producing a biological implant can be firmly immobilized bioactive substance on the surface of the substrate in a straightforward easy manner.

骨が欠損した欠損部に人工骨を移植する治療方法が、欠損部に患者の正常な骨を移植する自家骨を移植する治療方法よりも、患者の身体的な負担が小さく、自家骨を準備する際の問題点等が存在しない点で、近年注目されている。   The method of transplanting an artificial bone to the defect part where the bone is deficient has less physical burden on the patient than the method of transplanting the patient's normal bone to the defect part. In recent years, it has been attracting attention because there are no problems in doing so.

移植する人工骨の材料として水酸アパタイト等のバイオセラミックスが特によく知られており、このようなバイオセラミックスは骨と化学的に結合するといった点で優秀な人工骨材料となっている。しかし、荷重の掛かる部位への適用を考えたとき、バイオセラミックスの持つ強度では衝撃に弱く、そのような部位への適用は困難であると考えられる。   Bioceramics such as hydroxyapatite are particularly well known as materials for artificial bone to be transplanted, and such bioceramics are excellent artificial bone materials in that they are chemically bonded to bone. However, when considering application to a part to which a load is applied, the strength of bioceramics is weak against impact and it is considered difficult to apply to such part.

したがって、荷重の掛かる部位に移植する人工骨の材料として、バイオセラミックスに代えて非常に高強度な特性を有するチタン合金やコバルトクロム合金等の金属材料が主に用いられている。しかし、この金属材料は、金属アレルギー等を引き起こす可能性があることに加えて、生体骨と比較して非常に大きな弾性率を有する等の特性を有しているから、金属材料で形成された人工骨を欠損部に移植したときに生体骨と金属材料との力学特性の違いによって、この人工骨に応力遮蔽が起こって周囲の骨が吸収され、脆くなってしまう可能性がある。   Therefore, metal materials such as titanium alloys and cobalt chromium alloys having very high strength properties are mainly used as materials for artificial bones to be transplanted to a site where a load is applied, instead of bioceramics. However, in addition to the possibility of causing metal allergies and the like, this metal material has characteristics such as having a very large elastic modulus compared to living bones, so it was formed of a metal material. When an artificial bone is transplanted into a defect, a difference in mechanical properties between the living bone and the metal material may cause stress shielding to occur in the artificial bone, so that the surrounding bone is absorbed and becomes brittle.

そこで、このような問題点を解消し得る、生体骨とよく似た力学特性を有する材料として、近年、エンジニアリングプラスチック等の樹脂が注目を集めている。例えば、高密度ポリエチレン樹脂は非常に低弾性でしなるので荷重の掛かる部位への適用に適している。ところが、このような樹脂は生体骨と直接結合することがなく、樹脂で形成された人工骨に生体活性能を付与する必要がある。生体骨に類似の力学特性を有する樹脂に生体活性能を付与させる方法として、例えば、このような樹脂を成形した樹脂成形体の表面を生体活性物質である水酸アパタイト等でコーティングする方法、樹脂と生体活性物質を複合化して生体活性能を付与する方法等が提案されている。   Therefore, in recent years, resins such as engineering plastics have attracted attention as materials that can solve such problems and have mechanical properties similar to those of living bones. For example, a high-density polyethylene resin has very low elasticity and is suitable for application to a part where a load is applied. However, such a resin does not directly bond to living bone, and it is necessary to impart bioactivity to an artificial bone formed of the resin. Examples of a method for imparting bioactivity to a resin having mechanical properties similar to those of living bones include, for example, a method of coating the surface of a resin molded body obtained by molding such a resin with hydroxyapatite, which is a bioactive substance, resin There has been proposed a method for imparting bioactivity by combining bioactive substances with bioactive substances.

例えば、樹脂成形体の表面に生体活性物質の被膜を形成する方法等が特許文献1に提案されている。この特許文献1には「プラスチック基材に無機化合物被膜を形成した硬組織補填材料及び硬組織補填材料製造方法」が記載されている。具体的には「弾性を有するプラスチック材料よりなる基材の表面に、生体と調和性を有する無機化合物を、バインダーを介在させることなく直接固着せしめたことを特徴とする硬組織補填材料」(請求項1)、特に「無機化合物の固着層の厚さが20〜1000μmである硬組織補填材料」(請求項4)、及び、「例えば、プラズマ溶射法、真空蒸着(PVD)法、化学蒸着法(CVD)法、スパッタリング法等」で無機化合物被膜を基材表面に固着させる方法」(第3頁右下欄第8行〜第14号、請求項5等)等が記載されている。   For example, Patent Document 1 proposes a method of forming a bioactive substance film on the surface of a resin molded body. This Patent Document 1 describes “a hard tissue filling material in which an inorganic compound film is formed on a plastic substrate and a method for producing a hard tissue filling material”. Specifically, “a hard tissue filling material characterized in that an inorganic compound having harmony with a living body is directly fixed to the surface of a base material made of an elastic plastic material without interposing a binder” (claim) Item 1), in particular, “a hard tissue filling material in which the thickness of the fixed layer of the inorganic compound is 20 to 1000 μm” (Claim 4), and “for example, plasma spraying, vacuum deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), sputtering method, etc., “Method for fixing inorganic compound coating to substrate surface” (page 3, right lower column, lines 8 to 14, claim 5 etc.) and the like.

また、樹脂と生体活性物質を複合化して生体活性能を付与する方法等が特許文献2に提案されている。具体的には、特許文献2には「生体適合性ポリマー及び約500nm以下の平均粒子寸法を有する、生物活性微粒子セラミックの均質な混合体を備える整形外科用組成物」等が記載されている。   Further, Patent Document 2 proposes a method of imparting bioactivity by combining a resin and a bioactive substance. Specifically, Patent Document 2 describes “an orthopedic composition comprising a homogeneous mixture of a biocompatible polymer and a bioactive fine particle ceramic having an average particle size of about 500 nm or less” and the like.

特許文献3には「アパタイト薄膜を基材表面に強固に固定化させてなるアパタイト複合体」(0008欄)の製造方法が記載されている。具体的には、特許文献3には「少なくともその表面が親水性を有する基材表面にリン酸カルシウムからなるアパタイト核形成剤が固定化されてなる基材とリン酸カルシウム過飽和溶液を接触させることを特徴とするアパタイト複合体の製造方法」が記載されている(請求項1)。   Patent Document 3 describes a method for producing “apatite composite obtained by firmly fixing an apatite thin film on the surface of a substrate” (column 0008). Specifically, Patent Document 3 describes that “a base material in which an apatite nucleating agent made of calcium phosphate is immobilized on a base material surface having at least a hydrophilic surface is brought into contact with a calcium phosphate supersaturated solution. A method for producing an apatite composite "is described (claim 1).

特開平4−146762号公報JP-A-4-146762 特表2004−521685号公報Japanese translation of PCT publication No. 2004-521685 特開2005−112716号公報JP 2005-127716 A

ところで、特許文献1に記載されている、プラズマ溶射法やスパッタリングを用いて基材の表面に無機化合物被膜を形成する方法では、無機化合物被膜が厚くなりすぎて被膜の亀裂発生、被膜の剥離等の懸念があるうえ、高価な装置も必要となって製造コストが高くなってしまう。   By the way, in the method of forming an inorganic compound film on the surface of a base material using plasma spraying method or sputtering described in Patent Document 1, the inorganic compound film becomes too thick, cracking of the film, peeling of the film, etc. In addition, there is a concern that an expensive device is required and the manufacturing cost is increased.

また、特許文献2に記載されている熱可塑性樹脂と生体活性物質の複合化による生体活性能付与方法では、生体活性物質を基材に複合化するため、力学特性が生体骨と類似であるという熱可塑性樹脂自体の特長が損なわれ、熱可塑性樹脂を用いる利点を没却してしまう可能性が考えられる。   In addition, in the method for imparting bioactivity by combining the thermoplastic resin and the bioactive substance described in Patent Document 2, the bioactive substance is combined with the base material, so that the mechanical properties are similar to those of living bone. The features of the thermoplastic resin itself may be impaired, and the advantages of using the thermoplastic resin may be lost.

さらに、特許文献3に記載されている製造方法においては、工程の複雑さ、基材の親水化等の前処理が必要になるという問題点がある。   Furthermore, in the manufacturing method described in Patent Document 3, there are problems in that a pretreatment such as process complexity and hydrophilization of the substrate is required.

この発明の課題は、簡易な方法で基材の表面に生体活性物質を強固に固定化できる生体インプラントの製造方法を提供することに、ある。 Object of this invention is to provide a method for producing an implant that can be firmly immobilized bioactive substance on the surface of the substrate in a straightforward easy manner, there.

この発明は、熱可塑性樹脂からなる基材の表面に生体活性物質が固定化された生体インプラントを製造する生体インプラントの製造方法であって、前記生体活性物質が表面に配置された基材を前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度−30℃以上融点未満の加熱温度に加熱する工程を有することを特徴とする。   The present invention relates to a method for manufacturing a biological implant in which a biologically active substance is immobilized on the surface of a substrate made of a thermoplastic resin, the substrate having the biologically active substance disposed on the surface. It has the process of heating to the glass transition temperature of thermoplastic resin -30 degreeC or more and the heating temperature below melting | fusing point, It is characterized by the above-mentioned.

この発明に係る生体インプラントの製造方法は、生体活性物質が配置された基材を熱可塑性樹脂のガラス転移温度−30℃以上融点未満の加熱温度に加熱する工程を有しているから、高価又は特殊な装置を必要とせずに簡易な方法であるにもかかわらず、基材の表面に分散又は散在した状態で、すなわち被膜を形成しないため被膜剥離が生じるはずのない状態で、生体活性物質を強固に固定化させることができる。   The method for producing a bioimplant according to the present invention includes a step of heating a base material on which a bioactive substance is disposed to a heating temperature of a glass transition temperature of a thermoplastic resin of −30 ° C. or higher and lower than a melting point. Despite being a simple method without the need for special equipment, the bioactive substance is dispersed or dispersed on the surface of the base material, that is, in a state where no film peeling should occur because no film is formed. It can be firmly fixed.

また、この発明に係る生体インプラントの製造方法で製造される生体インプラント(以下、「この発明に係る生体インプラント」と称することがある。)は、基材の持つ力学特性を損なうことなく発揮して荷重が掛かる部位にも適用可能であると共に、生体活性物質が基材から高度に脱落しにくく生体骨(この発明において生体骨には生体歯を含む。)との高い結合能を発揮する。この発明に係る生体インプラントを荷重が掛かる部位に適用可能である理由は、この発明に係る生体インプラントの基材は生体骨と類似の力学特性を持つ材料で形成されているから、荷重が掛かる部位に適用したときに金属とは異なって応力遮蔽を起こさず、骨減少及び骨密度低下等の周囲の生体骨への悪影響を与えることがほとんどないことにある。 Moreover, this biological implant manufacturing method Ru produced in the living body implant according to the invention (hereinafter sometimes referred to as "an implant according to the invention".) Exerts without impairing the mechanical characteristics of the base material In addition, the present invention can be applied to a part to which a load is applied, and the bioactive substance is not easily detached from the base material, and exhibits high binding ability with living bone (in this invention, living bone includes living teeth). The reason why the living body implant according to the present invention can be applied to a part to which a load is applied is that the base material of the living body implant according to the present invention is formed of a material having similar mechanical characteristics to that of a living bone. Unlike metal, it does not cause stress shielding when applied to, and has almost no adverse effects on surrounding living bones such as bone loss and bone density reduction.

図1は、実施例1における純水洗浄後の中実基体の表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 1 is a scanning electron micrograph when the surface of a solid substrate after pure water cleaning in Example 1 is observed. 図2は、実施例1で製造した生体インプラントの表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 2 is a scanning electron micrograph when the surface of the biological implant produced in Example 1 is observed. 図3は、実施例1で製造した生体インプラントに超音波を照射した後の表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 3 is a scanning electron micrograph when the surface of the living body implant manufactured in Example 1 is irradiated with ultrasonic waves. 図4は、実施例2で製造した生体インプラントの表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 4 is a scanning electron micrograph when the surface of the biological implant produced in Example 2 is observed. 図5は、実施例2で製造した生体インプラントに超音波を照射した後の表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 5 is a scanning electron micrograph when the surface of the living body implant manufactured in Example 2 is observed after being irradiated with ultrasonic waves. 図6は、実施例5で製造した生体インプラントの表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 6 is a scanning electron micrograph when the surface of the biological implant produced in Example 5 is observed. 図7は、実施例5で製造した生体インプラントに超音波を照射した後の表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 7 is a scanning electron micrograph when the surface of the living body implant manufactured in Example 5 after being irradiated with ultrasonic waves is observed. 図8は、実施例6で製造した生体インプラントの表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 8 is a scanning electron micrograph when the surface of the biological implant produced in Example 6 is observed. 図9は、実施例6で製造した生体インプラントに超音波を照射した後の表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 9 is a scanning electron micrograph when the surface of the living body implant manufactured in Example 6 is observed after being irradiated with ultrasonic waves. 図10は、実施例7で製造した生体インプラントの表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 10 is a scanning electron micrograph when the surface of the biological implant produced in Example 7 is observed. 図11は、実施例7で製造した生体インプラントに超音波を照射した後の表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 11 is a scanning electron micrograph when the surface of the living body implant manufactured in Example 7 is observed after being irradiated with ultrasonic waves. 図12は、実施例8で製造した生体インプラントの表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 12 is a scanning electron micrograph when the surface of the biological implant produced in Example 8 is observed. 図13は、実施例8で製造した生体インプラントに超音波を照射した後の表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 13 is a scanning electron micrograph when the surface of the living body implant manufactured in Example 8 is irradiated with ultrasonic waves. 図14は、実施例9で製造した生体インプラントの表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 14 is a scanning electron micrograph when the surface of the biological implant produced in Example 9 is observed. 図15は、実施例9で製造した生体インプラントに超音波を照射した後の表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 15 is a scanning electron micrograph when the surface of the living body implant manufactured in Example 9 is irradiated with ultrasonic waves. 図16は、実施例10で製造した生体インプラントに超音波を照射した後の表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 16 is a scanning electron micrograph when the surface of the living body implant manufactured in Example 10 after being irradiated with ultrasonic waves is observed. 図17は、比較例1で製造した生体インプラントの表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 17 is a scanning electron micrograph when the surface of the biological implant produced in Comparative Example 1 is observed. 図18は、比較例1で製造した生体インプラントに超音波を照射した後の表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。18 is a scanning electron micrograph when the surface of the living body implant manufactured in Comparative Example 1 is irradiated with ultrasonic waves. 図19は、比較例2で製造した生体インプラントの表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 19 is a scanning electron micrograph when the surface of the biological implant produced in Comparative Example 2 is observed. 図20は、比較例2で製造した生体インプラントに超音波を照射した後の表面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 20 is a scanning electron micrograph when the surface of the living body implant manufactured in Comparative Example 2 is observed after being irradiated with ultrasonic waves. 図21は、実施例1の生体インプラントの新鮮断面を観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 21 is a scanning electron micrograph when a fresh section of the living body implant of Example 1 is observed. 図22は、実施例7〜9に用いた表面発泡基材の表面を低倍(×300)にて観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 22 is a scanning electron micrograph when the surface of the surface foamed substrate used in Examples 7 to 9 is observed at a low magnification (× 300). 図23は、実施例7〜9に用いた表面発泡基材の表面を高倍(×10000)にて観察したときの走査型電子顕微鏡写真である。FIG. 23 is a scanning electron micrograph when the surface of the surface foamed substrate used in Examples 7 to 9 is observed at a high magnification (× 10000).

この発明に係る生体インプラントは熱可塑性樹脂からなる基材とその表面に配置された生体活性物質とを有している。基材は熱可塑性樹脂でほぼ中実に形成された中実基材(実質部と称することがある。)であってもよく、またこの中実基材の外面に配置又は積層された多孔質構造の表面層を有する複層基材であってもよい。多孔質構造の表面層を有する複層基材としては、例えば、表面に開口する気孔径が10μm以下の気孔を有する多孔質構造の表面層を有する複層基材(この発明において「ミクロ多孔基材」と称することがある。)、気孔径が10μm以下の小径気孔と気孔径が10〜200μmの大径気孔との大きさの異なる気孔を有する多孔質構造の表面発泡層を有する複層基材(この発明において「表面発泡基材」と称することがある。)等が挙げられる。例えば、この発明に係る生体インプラントに大きな強度が要求される場合には中実基材が採用され、一方、迅速な生体適合性及び高い生体結合力が要求される場合にはミクロ多孔基材又は表面発泡基材等の複層基材が採用される。   The biological implant according to the present invention has a base material made of a thermoplastic resin and a bioactive substance disposed on the surface thereof. The base material may be a solid base material (sometimes referred to as “substantial part”) substantially solidly formed of a thermoplastic resin, and a porous structure disposed or laminated on the outer surface of the solid base material. It may be a multilayer substrate having a surface layer. Examples of the multilayer substrate having a surface layer having a porous structure include a multilayer substrate having a surface layer having a porous structure having pores having a pore diameter of 10 μm or less opened on the surface (in this invention, “microporous substrate”). And a multi-layer base having a porous surface foam layer having pores having different sizes of small pores having a pore diameter of 10 μm or less and large pores having a pore diameter of 10 to 200 μm. Materials (sometimes referred to as “surface foam substrate” in this invention), and the like. For example, when the bioimplant according to the present invention requires a high strength, a solid substrate is adopted, whereas when a rapid biocompatibility and a high biobinding force are required, a microporous substrate or A multilayer substrate such as a surface foam substrate is employed.

この発明において、基材の「表面」は基材の外形を形つける輪郭面であり、具体的には、基材が中実基材である場合にはその外表面であり、基材が複層基材である場合には表面層の表面及び表面層における多孔質構造の孔内表面である。なお、この発明において、基材の力学特性を維持できる点で、生体活性物質は基材の表面にのみ配置されているのが好ましい。ここで、「基材の表面にのみ配置されている」とは生体活性物質が内部にまったく存在しない場合に加えて不可避的に存在する場合をも包含する。   In the present invention, the “surface” of the base material is a contour surface that forms the outer shape of the base material. Specifically, when the base material is a solid base material, it is the outer surface of the base material. In the case of a layer substrate, it is the surface of the surface layer and the inner surface of the porous structure in the surface layer. In addition, in this invention, it is preferable that the bioactive substance is arrange | positioned only on the surface of a base material at the point which can maintain the mechanical characteristic of a base material. Here, “arranged only on the surface of the substrate” includes the case where the bioactive substance is unavoidably present in addition to the case where no bioactive substance is present inside.

この発明に係る生体インプラントは、基材の表面に生体活性物質が分散又は散在した状態に固定化されている。このように、この発明に係る生体インプラントにおいて、生体活性物質は基材内部まで侵入することなく基材の表面に載置された状態で分散又は散在するように固定化されている。   The biological implant according to the present invention is immobilized in a state where the bioactive substance is dispersed or scattered on the surface of the base material. Thus, in the biological implant according to the present invention, the bioactive substance is immobilized so as to be dispersed or scattered in a state of being placed on the surface of the base material without penetrating into the base material.

この発明に係る生体インプラントにおいて、基材の表面に固定化されている生体活性物質特にその粒子の固定化力は強固であるのが好ましく、この発明においては超音波を10分照射しても基材の表面から脱落せずに固定化されている生体活性物質による基材の表面を被覆する面積率(この発明において表面被覆率と称することがある。)で評価する。生体活性物質の固定化評価は、水中で200Wの超音波を10分照射する前後のこの発明に係る生体インプラントの表面を観測したときに100μmの観測領域に残存する生体活性物質の粒子による表面被覆率(面積%)で評価する。具体的には、まず、この発明に係る生体インプラントの表面を走査型電子顕微鏡等で例えば倍率10000倍で100μmの領域を複数例えば3点観測して撮影した顕微鏡写真を例えば二値化処理して基材の表面に配置されている生体活性物質の合計面積を算出し、この合計面積を観測領域の表面積100μmで除して照射前の表面被覆率(面積%)を算出する。この照射前の表面被覆率(面積%)は複数測定箇所の算術平均値を用いることができる。次いで、この生体インプラントを25℃の純水(生体インプラントの体積150mm当り100mLとする。)中に無攪拌状態に浸漬させて、純水を介して周波数38kHzで出力200Wの超音波を10分照射し、その後、生体インプラントを純水から取り出して80℃で加熱乾燥する。次いで、この生体インプラントの表面を走査型電子顕微鏡等で同様にして100μmの領域を同数例えば3点観測して撮影した顕微鏡写真を例えば二値化して基材の表面に残存している生体活性物質の合計面積、次いで照射後の表面被覆率(面積%)を算出する。この照射後の表面被覆率(面積%)は複数測定箇所の算術平均値を用いることができる。このようにして算出された照射後の表面被覆率(面積%)が照射前の表面被覆率(面積%)に対して20%以上であるか否かで、生体活性物質の固定化力を評価する。なお、この評価方法において、超音波の照射前後における観測領域は同じ領域でも異なる領域でもよく、任意に選択される。 In the bioimplant according to the present invention, it is preferable that the bioactive substance immobilized on the surface of the base material, particularly the fixing force of the particles is strong. Evaluation is made based on the area ratio of covering the surface of the substrate with the bioactive substance immobilized without falling off from the surface of the material (sometimes referred to as surface coverage in this invention). The immobilization evaluation of the bioactive substance was performed by measuring the surface of the bioactive substance particles remaining in the observation area of 100 μm 2 when the surface of the bioimplant according to the present invention was observed before and after being irradiated with 200 W ultrasonic waves in water for 10 minutes. Evaluation is based on the coverage (area%). Specifically, first, the surface of the biological implant according to the present invention is binarized by, for example, binarizing a micrograph taken by observing a plurality of, for example, three 100 μm 2 regions at a magnification of 10,000 times, for example, with a scanning electron microscope or the like. Then, the total area of the bioactive substances arranged on the surface of the substrate is calculated, and the total area is divided by the surface area of 100 μm 2 of the observation region to calculate the surface coverage (area%) before irradiation. As the surface coverage (area%) before irradiation, an arithmetic average value of a plurality of measurement points can be used. Next, this living body implant is immersed in pure water at 25 ° C. (100 mL per volume of living body implant 150 mm 3 ) in an unstirred state, and ultrasonic waves with a frequency of 38 kHz and an output of 200 W are passed through the pure water for 10 minutes. After irradiation, the biological implant is removed from the pure water and dried by heating at 80 ° C. Next, the surface of the biological implant is similarly observed with a scanning electron microscope or the like, and the microscopic photograph taken by observing the same number of, for example, three points of 100 μm 2 is binarized, for example. Calculate the total area of the material, then the surface coverage (area%) after irradiation. As the surface coverage (area%) after irradiation, an arithmetic average value of a plurality of measurement points can be used. The immobilization force of the bioactive substance is evaluated based on whether or not the surface coverage (area%) after irradiation calculated in this way is 20% or more with respect to the surface coverage (area%) before irradiation. To do. In this evaluation method, the observation region before and after the ultrasonic irradiation may be the same region or a different region, and is arbitrarily selected.

このように、この発明に係る生体インプラントは、基材の表面に配置された生体活性物質による基材の表面被覆率について200Wの超音波を10分照射したときに照射前の表面被覆率に対して照射後の表面被覆率が20%以上となるように残存する固定力で、基材の表面に生体活性物質が分散又は散在した状態に固定化されている。このように生体活性物質が固定化されていると、生体活性物質は基材の内部に実質的に存在せず基材と複合体を形成せず、かつ基材を被覆してもいないから、熱可塑性樹脂すなわち基材の力学特性を損なうことなく、この発明に係る生体インプラントも熱可塑性樹脂と同様の力学特性を発揮する。したがって、この発明に係る生体インプラントは金属と異なって応力遮蔽を起こさず骨減少及び骨密度低下等の周囲の生体骨への悪影響を与えることがほとんどなく、荷重が掛かからない部位はもちろん荷重が掛かる部位にも適用できる。また、生体活性物質が前記のように固定化されていると、生体活性物質は基材を被覆することはないから亀裂又は剥離等の被膜に特有の問題が存在せず、基材から高度に脱落しにくく生体骨との高い結合能を発揮する。   As described above, the biological implant according to the present invention has a surface coverage of the base material by the bioactive substance arranged on the surface of the base material with respect to the surface coverage before irradiation when 200 W ultrasonic waves are irradiated for 10 minutes. Thus, with the fixing force remaining so that the surface coverage after irradiation becomes 20% or more, the bioactive substance is immobilized in a dispersed or scattered state on the surface of the substrate. When the bioactive substance is immobilized in this way, the bioactive substance does not substantially exist inside the base material, does not form a complex with the base material, and does not cover the base material. Without impairing the mechanical properties of the thermoplastic resin, that is, the base material, the living body implant according to the present invention also exhibits the same mechanical properties as the thermoplastic resin. Therefore, unlike the metal, the living body implant according to the present invention does not cause stress shielding and hardly has an adverse effect on surrounding living bones such as bone loss and bone density reduction. It can also be applied to sites. In addition, when the bioactive substance is immobilized as described above, the bioactive substance does not cover the base material, so there is no problem specific to the coating such as cracking or peeling. It is difficult to fall off and exhibits high binding ability with living bones.

生体活性物質がより一層基体から脱落せずに生体骨とのより一層高く迅速な結合能を発揮する点で、この発明に係る生体インプラントの生体活性物質は、生体活性物質による照射後の表面被覆率(面積%)が照射前の表面被覆率(面積%)に対して25%以上であるのが好ましく、30%以上であるのが特に好ましい。照射後の表面被覆率(面積%)の上限値は、理想的には100%すなわち照射前の表面被覆率(面積%)と一致するのがよいが、現実的には50%程度である。この発明において、複数の観測領域のうち少なくとも1箇所において照射後の表面被覆率(面積%)が照射前の表面被覆率(面積%)の20%以上であればよいが、生体活性物質が生体骨により一層強固かつ迅速に結合する点で、2以上の観測領域において照射後の表面被覆率(面積%)が20%以上であるのが好ましく、また複数の観測領域の平均値において照射後の表面被覆率(面積%)が20%以上であるのが好ましい。   The bioactive substance of the bioimplant according to the present invention is a surface coating after irradiation with the bioactive substance in that the bioactive substance exhibits a higher and quicker binding ability with the living bone without further detachment from the substrate. The rate (area%) is preferably 25% or more, particularly preferably 30% or more with respect to the surface coverage (area%) before irradiation. The upper limit of the surface coverage (area%) after irradiation should ideally match 100%, that is, the surface coverage (area%) before irradiation, but in reality it is about 50%. In this invention, the surface coverage (area%) after irradiation may be 20% or more of the surface coverage (area%) before irradiation in at least one of a plurality of observation regions. The surface coverage (area%) after irradiation in the two or more observation regions is preferably 20% or more in that the bone is more firmly and rapidly bonded, and the average value of the plurality of observation regions is The surface coverage (area%) is preferably 20% or more.

この発明に係る生体インプラントの一例である生体インプラントを以下に説明する。この生体インプラントは、中実基材と生体活性物質とを有し、中実基材の表面に生体活性物質が固定化されている。   A biological implant which is an example of the biological implant according to the present invention will be described below. This biological implant has a solid base material and a bioactive substance, and the bioactive substance is immobilized on the surface of the solid base material.

中実基材は、熱可塑性樹脂でほぼ中実に形成されており、その形状及び寸法等は適用する部位に応じて適宜に選択される。中実基材を形成する熱可塑性樹脂は生体骨に類似又は近似する力学特性を有しているのが、適用可能な欠損部として荷重が掛かからない部位はもちろん荷重が掛かる部位にも適用できる点で、好ましい。したがって、中実基材も熱可塑性樹脂と同様に生体骨に類似又は近似する力学特性を有している。生体骨に類似又は近似する力学特性としては、例えば、10〜50GPaの弾性率、100MPa以上の曲げ強度等が挙げられ、熱可塑性樹脂はこれら特性の少なくとも一方を有していればよい。   The solid base material is substantially solid made of a thermoplastic resin, and the shape, size, and the like thereof are appropriately selected according to the portion to be applied. The thermoplastic resin that forms the solid base material has mechanical characteristics similar to or similar to those of living bones, but it can be applied not only to parts where no load is applied but also to parts where load is applied. It is preferable. Therefore, the solid base material also has mechanical properties similar to or close to those of living bones like the thermoplastic resin. Examples of mechanical properties that are similar to or approximate to living bone include an elastic modulus of 10 to 50 GPa, a bending strength of 100 MPa or more, and the thermoplastic resin only needs to have at least one of these properties.

このような熱可塑性樹脂としては、例えば、繊維が混合されていない熱可塑性樹脂(繊維無含有熱可塑性樹脂とも称する。)、繊維が混合された繊維強化熱可塑性樹脂等が挙げられる。繊維無含有熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエステル、ポリフェニリンオキサイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、シンジオタクチックポリスチレン、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリイミド、フッ素樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体、ポリメチルペンテン、ジアリルフタレート樹脂、ポリオキシメチレン、ポリ四フッ化エチレン等のエンジニアリングプラスチックが挙げられる。   Examples of such a thermoplastic resin include a thermoplastic resin in which fibers are not mixed (also referred to as a fiber-free thermoplastic resin), a fiber reinforced thermoplastic resin in which fibers are mixed, and the like. Examples of the fiber-free thermoplastic resin include polyamide, polyacetal, polycarbonate, polyphenylene ether, modified polyphenylene ether, polyester, polyphenylin oxide, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polysulfone, syndiotactic polystyrene, polyethersulfone, and polyphenylene. Engineering plastics such as sulfide, polyarylate, polyetherimide, polyetheretherketone, polyamideimide, polyimide, fluorine resin, ethylene vinyl alcohol copolymer, polymethylpentene, diallyl phthalate resin, polyoxymethylene, polytetrafluoroethylene Is mentioned.

繊維強化熱可塑性樹脂のマトリックスとなる熱可塑性樹脂としては、前記エンジニアリングプラスチックに加えて、例えば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、EVA樹脂、EEA樹脂、4−メチルペンテン−1樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、ACS樹脂、メタクリル酸メチル樹脂、エチレン塩化ビニル共重合体、プロピレン塩化ビニル共重合体、塩化ビニリデン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリアビニルアセトアセタール、ポリフッ化エチレンプロピレン、ポリ三フッ化塩化エチレン、メタクリル樹脂、ノリル樹脂、ポリアリルエーテルケトン、ポリケトンスルフィド、ポリスチレン、イソフタル酸系樹脂、ポリウレタン、アルキルベンゼン樹脂、ポリジフェニルエーテル等が挙げられる。   Examples of the thermoplastic resin used as the matrix of the fiber reinforced thermoplastic resin include, in addition to the engineering plastic, polyethylene, polyvinyl chloride, polypropylene, EVA resin, EEA resin, 4-methylpentene-1 resin, ABS resin, AS, and the like. Resin, ACS resin, methyl methacrylate resin, ethylene vinyl chloride copolymer, propylene vinyl chloride copolymer, vinylidene chloride resin, polyvinyl alcohol, polyvinyl formal, poly (vinyl acetoacetal), poly (fluorinated ethylene propylene), poly (trifluorotrifluoroethylene) Methacrylic resin, noryl resin, polyallyl ether ketone, polyketone sulfide, polystyrene, isophthalic acid resin, polyurethane, alkylbenzene resin, polydiphenyl ether and the like.

繊維強化熱可塑性樹脂に含有される繊維としては、例えば、カーボンナノチューブを含む炭素繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、金属繊維又は有機繊維が挙げられる。前記ガラス繊維としては、例えば、ホウケイ酸ガラス(Eガラス)の繊維状物、高強度ガラス(Sガラス)の繊維状物、高弾性ガラス(YM−31Aガラス)の繊維状物等が挙げられ、前記セラミック繊維としては、例えば、炭化ケイ素の繊維状物、窒化ケイ素の繊維状物、アルミナの繊維状物、チタン酸カリウムの繊維状物、炭化ホウ素の繊維状物、酸化マグネシウムの繊維状物、酸化亜鉛の繊維状物、ホウ酸アルミニウムの繊維状物、ホウ素の繊維状物等が挙げられ、前記金属繊維としては、例えば、タングステンの繊維状物、モリブデンの繊維状物、ステンレスの繊維状物、スチールの繊維状物、タンタルの繊維状物等が挙げられ、前記有機繊維としては、例えば、ポリビニルアルコールの繊維状物、ポリアミドの繊維状物、ポリエチレンテレフタレートの繊維状物、ポリエステルの繊維状物、アラミドの繊維状物等が挙げられる。繊維は1種単独で又は2種以上の混合物を用いることができる。   Examples of the fibers contained in the fiber reinforced thermoplastic resin include carbon fibers including carbon nanotubes, glass fibers, ceramic fibers, metal fibers, and organic fibers. Examples of the glass fibers include fibrous materials of borosilicate glass (E glass), fibrous materials of high strength glass (S glass), fibrous materials of high elasticity glass (YM-31A glass), and the like. Examples of the ceramic fiber include a silicon carbide fiber, a silicon nitride fiber, an alumina fiber, a potassium titanate fiber, a boron carbide fiber, a magnesium oxide fiber, Examples include zinc oxide fibrous materials, aluminum borate fibrous materials, boron fibrous materials, etc. Examples of the metal fibers include tungsten fibrous materials, molybdenum fibrous materials, and stainless steel fibrous materials. Steel fiber, tantalum fiber, and the like. Examples of the organic fiber include, for example, polyvinyl alcohol fiber, polyamide fiber, polyethylene, and the like. Fibrous material terephthalate, fibrous material of a polyester, a fibrous material aramid, and the like. The fiber can be used alone or in a mixture of two or more.

熱可塑性樹脂は、これらの中でも、力学特性が生体骨と近く、生体適合性の高いポリエーテルエーテルケトン(PEEK)が特に好ましい。   Of these, the polyether resin is particularly preferably polyether ether ketone (PEEK), which has mechanical properties close to those of living bones and high biocompatibility.

中実基材は、熱可塑性樹脂に加えて、必要に応じて、帯電防止剤、酸化防止剤、ヒンダードアミン系化合物等の光安定剤、滑剤、ブロッキング防止剤、紫外線吸収剤、無機充填剤、顔料等の着色料等の各種添加剤を含有していてもよい。   Solid base materials include thermoplastics, light stabilizers such as antistatic agents, antioxidants, hindered amine compounds, lubricants, antiblocking agents, UV absorbers, inorganic fillers, and pigments as necessary. It may contain various additives such as coloring agents.

生体活性物質は、中実基材の表面に固定されている。この生体活性物質は、生体との親和性が高く、生体骨を含む骨組織又は生体歯を含む歯組織(以下、骨組織という。)と化学的に反応する性質を有する物質であれば特に限定されず、例えば、リン酸カルシウム化合物、生体活性ガラス、炭酸カルシウム等が挙げられる。リン酸カルシウム化合物としては、例えば、リン酸水素カルシウム、リン酸水素カルシウム水和物、リン酸二水素カルシウム、リン酸二水素カルシウム水和物、α型リン酸三カルシウム、β型リン酸三カルシウム、ドロマイト、リン酸四カルシウム、リン酸八カルシウム、水酸アパタイト、フッ素アパタイト、炭酸アパタイト及び塩素アパタイト等が挙げられる。生体活性ガラスは、バイオガラス、結晶化ガラス(ガラスセラミックスとも称する。)等を含み、バイオガラスとしては、例えば、SiO−CaO−NaO−P系ガラス、SiO−CaO−NaO−P−KO−MgO系ガラス、及び、SiO−CaO−Al−P系ガラス等が挙げられ、結晶化ガラスとしては、例えば、SiO−CaO−MgO−P系ガラス(アパタイトウォラストナイト結晶化ガラスとも称する。)、及び、CaO−Al−P系ガラス等が挙げられる。これらのリン酸カルシウム化合物、バイオガラス及び結晶化ガラスは、例えば、「化学便覧 応用化学編 第6版」(日本化学会、平成15年1月30日発行、丸善株式会社)、「バイオセラミックスの開発と臨床」(青木秀希ら編著、1987年4月10日、クインテッセンス出版株式会社)等に詳述されている。 The bioactive substance is fixed on the surface of the solid substrate. This bioactive substance is particularly limited as long as it has a high affinity with a living body and has a property of chemically reacting with bone tissue including living bone or tooth tissue including living teeth (hereinafter referred to as bone tissue). For example, a calcium phosphate compound, bioactive glass, calcium carbonate, etc. are mentioned. Examples of calcium phosphate compounds include calcium hydrogen phosphate, calcium hydrogen phosphate hydrate, calcium dihydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate hydrate, α-type tricalcium phosphate, β-type tricalcium phosphate, dolomite , Tetracalcium phosphate, octacalcium phosphate, hydroxyapatite, fluorapatite, carbonate apatite, and chlorapatite. Bioactive glass comprises bioglass, crystallized glass (also called glass-ceramics.), Etc., as a bioglass, for example, SiO 2 -CaO-Na 2 O -P 2 O 5 based glass, SiO 2 -CaO- Na 2 O—P 2 O 5 —K 2 O—MgO-based glass, SiO 2 —CaO—Al 2 O 3 —P 2 O 5 -based glass, and the like can be mentioned. Examples of crystallized glass include SiO 2. -CaO-MgO-P 2 O 5 based glass (also called apatite wollastonite crystallized glass.), and, CaO-Al 2 O 3 -P 2 O 5 based glass. These calcium phosphate compounds, bioglass, and crystallized glass are described in, for example, “Chemical Handbook Applied Chemistry 6th Edition” (The Chemical Society of Japan, published on January 30, 2003, Maruzen Co., Ltd.), “Development of Bioceramics and “Clinical” (edited by Hideki Aoki et al., April 10, 1987, Quintessence Publishing Co., Ltd.) and the like.

生体活性物質は、これらの中でも生体活性に優れる点で、リン酸カルシウム化合物及び生体活性ガラスの少なくとも1種であるのが好ましく、さらに、生体骨と組成や構造、性質が似ており体内環境における安定性が優れ体内で顕著な溶解性を示さない点で、水酸アパタイト又はリン酸三カルシウムが特に好ましい。   Among these, the bioactive substance is preferably at least one of a calcium phosphate compound and bioactive glass from the viewpoint of excellent bioactivity. Furthermore, the bioactive substance is similar in composition, structure and properties to the living bone, and is stable in the body environment. Hydroxyapatite or tricalcium phosphate is particularly preferred in that it is excellent and does not show remarkable solubility in the body.

この生体活性物質は、高結晶性又は低結晶性であっても非結晶性であってもよく、また複数の結晶性を有していてもよい。中実基材の表面に固定化される生体活性物質の結晶性によって生体活性物質の溶解性すなわち生体結合性を調整できる。例えば、生体活性物質の結晶性を高結晶性とすると、生体活性物質の溶解速度が小さく中実基材に長期間固定化され、生体骨が形成されにくい部分に適用されても生体骨を形成できる。一方、生体活性物質の結晶性を非結晶質とすると、生体活性物質の溶解速度が大きく生体インプラントと生体骨とが速やかに結合する。したがって、この発明においては生体骨の形成速度等に応じて生体活性物質の結晶性を適宜に選択できる。   This bioactive substance may be highly crystalline, low crystalline or non-crystalline, and may have a plurality of crystallinity. The solubility of the bioactive substance, that is, the biobinding property can be adjusted by the crystallinity of the bioactive substance immobilized on the surface of the solid substrate. For example, if the crystallinity of the bioactive substance is highly crystalline, the bioactive substance has a low dissolution rate and is fixed to a solid substrate for a long period of time. it can. On the other hand, if the crystallinity of the bioactive substance is amorphous, the bioactive substance has a high dissolution rate, and the living implant and the living bone are quickly bonded. Therefore, in the present invention, the crystallinity of the bioactive substance can be appropriately selected according to the formation rate of the living bone.

ここで、低結晶性とは結晶の発達程度が低い状態を意味し、水酸アパタイトを例にすると粉末X線回折測定において2θ=25.878°、面間隔(d値)=3.44Åの回折線における半価幅が0.2°以上のものをいい、高結晶性とは結晶の発達程度が高い状態を意味し、水酸アパタイトを例にすると前記半価幅が0.2°未満のものをいう。生体骨の水酸アパタイトは低結晶性(上記条件下における半価幅:0.4°程度)であることから、同様の結晶性(同条件下における半価幅:0.2〜1.0°)又は非結晶性にすることによって生体インプラントと生体骨とが速やかに結合する。また、非結晶性とは粉末X線回折測定において2θ=30°付近にブロードなピークが観察され、500℃以上の温度で焼成することで水酸アパタイトとなるという特性を有するものをいう。   Here, the low crystallinity means a state in which the degree of crystal development is low. Taking hydroxyapatite as an example, in powder X-ray diffraction measurement, 2θ = 25.878 ° and interplanar spacing (d value) = 3.44 mm. A half-width in a diffraction line is 0.2 ° or more, and high crystallinity means a state in which the degree of crystal growth is high. In the case of hydroxyapatite, the half-width is less than 0.2 °. Means things. Since the hydroxyapatite of living bone has low crystallinity (half-value width under the above conditions: about 0.4 °), the same crystallinity (half-value width under the same conditions: 0.2 to 1.0) °) or by making it non-crystalline, the living implant and the living bone are quickly bonded. Further, the non-crystalline property means that a broad peak is observed in the vicinity of 2θ = 30 ° in powder X-ray diffraction measurement, and it has a characteristic that it becomes hydroxyapatite by firing at a temperature of 500 ° C. or higher.

生体活性物質の結晶性は、後述する「生体活性物質を配置する工程」によって適宜に調整することができ、例えば、生体活性物質の懸濁液に基材を浸漬させる工程を採用する場合には懸濁させる生体活性物質の結晶性に依存し、一方、基材をカルシウムイオンを含有する溶液及びリン酸イオンを含有する溶液に交互に浸漬する工程を採用する場合にはこれらの溶液の組成成分の種類、組成比率及び/又は浸漬温度により調整することができる。   The crystallinity of the bioactive substance can be appropriately adjusted by the “process for arranging the bioactive substance” described later. For example, when a process of immersing the base material in a suspension of the bioactive substance is employed. Depending on the crystallinity of the bioactive substance to be suspended, on the other hand, when adopting a step of alternately immersing the base material in a solution containing calcium ions and a solution containing phosphate ions, the composition components of these solutions Can be adjusted by the kind, composition ratio and / or immersion temperature.

高結晶性又は低結晶性の生体活性物質の形状は、中実基材の表面に分散又は散在可能な粒状、顆粒状、粉末状であればよく、また凝集物であってもよく、例えば、球状、楕円球状、針状、柱状、棒状、板状、多角形状等が挙げられる。そして、中実基材に固定化された生体活性物質の粒子径は、後述する観測領域(100μm)よりも小さければ特に限定されないが、中実基材の表面により強固に固定化される点で、例えば、0.001〜10μmであるのが好ましく、0.01〜5μmであるのが特に好ましい。なお、本明細書中に記載している「粒子」及び「粒子径」とは、特に付記がない場合はそれぞれ「一次粒子」及び「一次粒子径」のことであり、中実基材に固定されている生体活性物質が凝集物である場合は、その凝集物を構成している最小単位である一次粒子及びその径のことである。粒子径は、インターセプト法により算出することができる。具体的には、走査型電子顕微鏡にて写真撮影を行い、少なくとも15以上の粒子に交わる直線を引き、この直線と粒子とが交わっている部分の長さの平均値から算出することができる。球状粒子以外の形状である場合にはその面積換算直径を算出する。 The shape of the highly crystalline or low crystalline bioactive substance may be granular, granular or powder that can be dispersed or scattered on the surface of the solid substrate, and may be an aggregate. Examples thereof include a spherical shape, an elliptical spherical shape, a needle shape, a columnar shape, a rod shape, a plate shape, and a polygonal shape. The particle diameter of the bioactive substance immobilized on the solid base material is not particularly limited as long as it is smaller than an observation region (100 μm 2 ) described later, but is more firmly immobilized on the surface of the solid base material. For example, the thickness is preferably 0.001 to 10 μm, and particularly preferably 0.01 to 5 μm. In addition, “particle” and “particle diameter” described in the present specification are “primary particle” and “primary particle diameter”, respectively, unless otherwise specified, and are fixed to a solid substrate. In the case where the bioactive substance is an aggregate, it is the primary particle that is the minimum unit constituting the aggregate and the diameter thereof. The particle diameter can be calculated by the intercept method. Specifically, a photograph can be taken with a scanning electron microscope, a straight line intersecting at least 15 particles can be drawn, and the average value of the length of the portion where the straight line and the particle intersect can be calculated. If the shape is other than spherical particles, the area-converted diameter is calculated.

この生体インプラントは、生体活性物質の粒子が中実基材の表面に分散又は散在した状態に固定化されている。生体活性物質の粒子が固定化される表面は前記した通り中実基材の外表面である。そして、生体活性物質の粒子は中実基材の表面に分散又は散在した状態に固定化されている。したがって、生体活性物質の粒子は、中実基材の輪郭を形作る表面上にそれぞれ散り散りに積載又は載置された状態に付着されているから、散在した粒子の大部分が中実基材に埋設されることなく露出している。このように大部分が露出した生体活性物質の粒子が分散又は散在した状態に固定化されていると、生体インプラントと生体骨とが迅速かつ均一に結合される。なお、生体活性物質の粒子は分散又は散在した状態にあるが、複数粒子の凝集物の存在を完全に除外するものではなく、生体活性物質の粒子のほんどが分散又は散在していればよく、その一部が凝集していてもよい。   This biological implant is immobilized in a state where the particles of the bioactive substance are dispersed or scattered on the surface of the solid substrate. The surface on which the particles of the bioactive substance are immobilized is the outer surface of the solid substrate as described above. The particles of the bioactive substance are immobilized in a state of being dispersed or scattered on the surface of the solid base material. Therefore, since the particles of the bioactive substance are scattered and attached to the surface forming the outline of the solid base material, the majority of the scattered particles are embedded in the solid base material. Exposed without being. Thus, when the particles of the bioactive substance that are mostly exposed are fixed in a dispersed or scattered state, the living implant and the living bone are quickly and uniformly bonded. Although the bioactive substance particles are in a dispersed or scattered state, it does not completely exclude the presence of aggregates of multiple particles, and it is sufficient that most of the bioactive substance particles are dispersed or scattered. , A part of them may be aggregated.

生体インプラントにおいて、生体活性物質の粒子は分散又は散在した状態に固定化されており被膜を形成していないから、この粒子が中実基材の表面を覆う被覆率等は100%未満であればよく、前記固定化評価を満たす限り特に限定されない。また、生体活性物質の粒子の中実基材に対する体積割合も前記固定化評価を満たす限り特に限定されない。   In bio-implants, the particles of the bioactive substance are fixed in a dispersed or scattered state and do not form a film. Therefore, if the coverage of the particles covering the surface of the solid substrate is less than 100% It is not particularly limited as long as it satisfies the immobilization evaluation. Further, the volume ratio of the bioactive substance particles to the solid base material is not particularly limited as long as the immobilization evaluation is satisfied.

中実基材の表面に固定化されている生体活性物質の粒子の固定化力は前記固定化評価を満たしており、具体的には、生体インプラントにおいて、200Wの超音波を10分照射したときに、100μmの観測領域において超音波を照射する前に中実基材の表面に配置されていた前記生体活性物質による表面被覆率(面積%)に対して20%以上の表面被覆率(面積%)で残存するように、中実基材の表面にのみ分散又は散在した状態に生体活性物質の粒子が固定化されている。 The immobilization force of the particles of the bioactive substance immobilized on the surface of the solid base material satisfies the immobilization evaluation. Specifically, when 200 W ultrasonic waves are irradiated for 10 minutes in the bioimplant. Furthermore, the surface coverage (area) of 20% or more with respect to the surface coverage (area%) of the bioactive substance placed on the surface of the solid substrate before irradiating the ultrasonic wave in the observation area of 100 μm 2 %), The particles of the bioactive substance are immobilized in a state of being dispersed or scattered only on the surface of the solid substrate.

生体活性物質の固定化力は、例えば、生体活性物質と中実基材との接触状態によって調整することができ、その一例として、例えば後述するように、生体活性物質を配置した熱可塑性樹脂の加熱温度、加熱時間等によって調整することができる。   The immobilization force of the bioactive substance can be adjusted by, for example, the contact state between the bioactive substance and the solid base material. As an example, for example, as described later, the thermoplastic resin in which the bioactive substance is disposed is used. It can be adjusted by the heating temperature, the heating time and the like.

この生体インプラントは、中実基材の表面に前記固定化評価を満たすように生体活性物質が固定化される製造方法で製造されればよく、その製造方法として、例えば、後述するこの発明に係る生体インプラントの製造方法等が挙げられる。したがって、この生体インプラントは、この発明に係る生体インプラントの製造方法で製造され、生体活性物質が前記固定化評価を満たすように中実基材の表面に分散又は散在した状態に強固に固定化されている。この製造方法は、基材を熱可塑性樹脂のガラス転移温度−30℃以上、融点未満の加熱温度に加熱する工程を有する。   This biological implant may be manufactured by a manufacturing method in which a bioactive substance is immobilized on the surface of a solid base material so as to satisfy the above-described immobilization evaluation. Examples thereof include a method for producing a biological implant. Therefore, this living body implant is manufactured by the manufacturing method of the living body implant according to the present invention, and is firmly fixed in a state where the bioactive substance is dispersed or scattered on the surface of the solid base material so as to satisfy the above-described fixing evaluation. ing. This manufacturing method includes a step of heating the substrate to a heating temperature lower than the melting point of the glass transition temperature of the thermoplastic resin at −30 ° C. or higher.

この発明に係る生体インプラントの別の一例である生体インプラントを以下に説明する。この生体インプラントは、ミクロ多孔基材と生体活性物質とを有し、ミクロ多孔基材の表面層の表面に生体活性物質が固定化されている。生体活性物質は生体インプラントの生体活性物質と基本的に同様である。   A biological implant which is another example of the biological implant according to the present invention will be described below. This bioimplant has a microporous substrate and a bioactive substance, and the bioactive substance is immobilized on the surface of the surface layer of the microporous substrate. The bioactive substance is basically the same as the bioactive substance of the biological implant.

ミクロ多孔基材は、中実の実質部と、実質部の表面に配置又は積層され、表面に開口する気孔径が10μm以下の気孔を有する多孔質構造の表面層(この発明において「ミクロ表面層」と称することがある。)とを有している。すなわち、このミクロ多孔基材は実質部全体がミクロ表面層で被覆されている。実質部はその表面に生体活性物質が実質的に固定化されていない点以外は生体インプラントの中実基材と基本的に同様である。なお、このミクロ多孔基材は、実質部の表面全体にミクロ表面層が配置されていてもよく、生体骨との結合が必要な表面のみに、すなわち、実質部の表面一部にミクロ表面層が配置されていてもよい。   The microporous substrate is a surface layer of a porous structure having a solid part and a pore having a pore diameter of 10 μm or less that is arranged or laminated on the surface of the solid part and opened on the surface (in this invention, “microsurface layer” ”). That is, the entire microporous substrate is covered with the micro surface layer. The substantial part is basically the same as the solid base material of the biological implant except that the biologically active substance is not substantially immobilized on the surface thereof. In this microporous substrate, the microsurface layer may be disposed on the entire surface of the substantial part, and only on the surface that needs to be bonded to the living bone, that is, the microsurface layer on a part of the surface of the substantial part. May be arranged.

ミクロ表面層は、実質部上に配置されており、実質部と同様の熱可塑性樹脂で多孔質構造に形成されている。ミクロ表面層の多孔質構造は、ミクロ表面層の表面に開口する気孔及びミクロ表面層の内部に形成された気孔を多数有していればよく、複数の気孔が連通してなる連通孔によって網目構造を形成しているのが好ましい。ミクロ表面層が多孔質構造であると、生体内においてタンパク質等が付着しやすく、骨を形成する細胞にとって好適な足場となるからである。   The micro surface layer is disposed on the substantial part, and is formed in a porous structure with the same thermoplastic resin as the substantial part. The porous structure of the micro surface layer is sufficient if it has a large number of pores that open to the surface of the micro surface layer and pores formed inside the micro surface layer. It is preferable to form a structure. This is because if the micro surface layer has a porous structure, proteins and the like are likely to adhere in the living body, providing a suitable scaffold for cells forming bone.

ミクロ表面層における多孔質構造における気孔の気孔径としては、後述する走査型電子顕微鏡を用いた測定方法による、表面層の表面に開口する気孔径(以下、開口径と称する。)が10μm以下であるのが好ましく、5μm以下であるのが特に好ましい。ミクロ表面層が多層構造を有していると生体インプラントと生体骨との結合が強固になるが、さらに開口径が10μm以下であると、生体インプラント特にミクロ表面層の力学特性を大きく低下させることなく生体インプラントと生体骨とをより一層強固に結合させることができる。また、後述する走査型電子顕微鏡を用いた測定方法による、表面層の内部に形成される気孔径(以下、内部径と称する。)は0.1〜10μmであるのが好ましい。その理由は生体内においてタンパク質等が付着しやすく、骨を形成する細胞にとって好適な足場となるからである。さらに、後述する走査型電子顕微鏡を用いた測定方法による連通孔の長径は10μm以下であるのが好ましい。その理由は前記開口径と同様である。   As the pore diameter of the pores in the porous structure in the micro surface layer, the pore diameter opened to the surface of the surface layer (hereinafter referred to as the opening diameter) by a measuring method using a scanning electron microscope described later is 10 μm or less. It is preferable that the thickness is 5 μm or less. If the micro surface layer has a multilayer structure, the bond between the living body implant and the living bone becomes stronger, but if the opening diameter is 10 μm or less, the mechanical properties of the living body implant, particularly the micro surface layer, are greatly reduced. Therefore, the living body implant and the living bone can be bonded more firmly. Moreover, it is preferable that the pore diameter (henceforth an internal diameter) formed in the inside of a surface layer by a measuring method using the scanning electron microscope mentioned later is 0.1-10 micrometers. The reason is that proteins and the like are easily attached in the living body, which is a suitable scaffold for cells forming bone. Furthermore, it is preferable that the long diameter of the communication hole by the measuring method using the scanning electron microscope mentioned later is 10 micrometers or less. The reason is the same as the opening diameter.

また、後述する走査型電子顕微鏡を用いた測定方法による、表面層の表面に開口する気孔の気孔率(以下、開口気孔率と称する。)10〜90%が好ましく、20〜80%が特に好ましい。この開口気孔率が10〜90%の範囲内にあると、新たな生体骨が形成される空間が十分に確保されるので、この空間を埋めるように新たな生体骨が形成され、また連通孔にも新たな生体骨が形成されて、生体インプラントと生体骨との結合がより一層強固になる。後述する走査型電子顕微鏡を用いた測定方法による、表面層の断面の気孔の気孔率(以下、断面気孔率と称する。)は10〜90%が好ましく、20〜80%が特に好ましい。その理由は開口気孔率と同様である。   Further, the porosity of pores opening on the surface of the surface layer (hereinafter referred to as “opening porosity”) is preferably 10 to 90%, particularly preferably 20 to 80%, by a measurement method using a scanning electron microscope described later. . If the open porosity is in the range of 10 to 90%, a space for forming a new living bone is sufficiently secured, so that a new living bone is formed so as to fill the space, and the communication hole is formed. In addition, a new living bone is formed, and the bond between the living implant and the living bone is further strengthened. 10 to 90% is preferable and 20 to 80% is particularly preferable as the porosity of the cross section of the surface layer (hereinafter referred to as cross section porosity) by a measurement method using a scanning electron microscope described later. The reason is the same as the open porosity.

開口径、内部径、連通孔の長径、開口気孔率及び断面気孔率は、通常の方法で算出することができる。例えば、この発明における算出方法として、開口径、内部径及び連通孔の長径は表面層の表面及び断面を走査型電子顕微鏡で観察し、表面層の表面及び断面の写真における気孔径及び連通孔の長径を測定することにより、求めることができる。また、気孔率は、表面層の表面及び断面の走査型電子顕微鏡により撮影した写真を、画像解析ソフトを使用して、気孔とそれ以外の部分とに2値化する。次に、写真全体の面積に対する気孔の面積の割合を算出することにより、気孔率を求めることができる。他の方法としては、水銀ポロシメーターを使用して、開口径、内部径、開口気孔率及び断面気孔率を求めることができる。   The opening diameter, the internal diameter, the long diameter of the communication hole, the opening porosity, and the cross-sectional porosity can be calculated by ordinary methods. For example, as a calculation method in the present invention, the opening diameter, the internal diameter, and the long diameter of the communication hole are obtained by observing the surface and the cross section of the surface layer with a scanning electron microscope, and the pore diameter and the communication hole in the photograph of the surface and the cross section of the surface layer. It can be determined by measuring the major axis. In addition, the porosity is binarized into pores and other portions using image analysis software using photographs taken with a scanning electron microscope of the surface and cross section of the surface layer. Next, the porosity can be determined by calculating the ratio of the area of the pores to the area of the entire photograph. As another method, an opening diameter, an internal diameter, an opening porosity, and a cross-sectional porosity can be calculated | required using a mercury porosimeter.

このような多孔質構造からなるミクロ表面層の厚さは、1〜1000μmであるのが好ましく、20〜200μmであるのが特に好ましい。ミクロ表面層の厚さが前記範囲内にあると、生体インプラント特にミクロ表面層の力学特性を大きく低下させることなく生体インプラントと生体骨とをより一層強固に結合させることができる。   The thickness of the micro surface layer having such a porous structure is preferably from 1 to 1000 μm, particularly preferably from 20 to 200 μm. When the thickness of the micro surface layer is within the above range, the living body implant and the living bone can be bonded more firmly without greatly reducing the mechanical properties of the living body implant, particularly the micro surface layer.

ミクロ表面層の厚さ、開口径、内部径、連通孔の長径、開口気孔率及び断面気孔率はミクロ表面層の形成工程における条件等によって調整できる。例えば、熱可塑性樹脂からなる中実体を濃硫酸等の腐食性溶液に浸漬して表面層を形成する場合には、ミクロ表面層の厚さは中実体を腐食性溶液に浸漬する時間及び/又は温度によって調整することができ、また、開口径、内部径、連通孔の長径、開口気孔率及び断面気孔率は中実体を腐食性溶液に浸漬した後に洗浄する洗浄用溶液の種類、洗浄温度及び洗浄時間の少なくとも1つによって調整することができる。また、低分子水溶性有機物質又は低分子水溶性無機物質を用いてミクロ表面層を形成する場合には、ミクロ表面層の厚さ、開口径、内部径、連通孔の長径、開口気孔率及び断面気孔率は低分子水溶性有機物質又は低分子水溶性無機物質の種類、使用量等によって調整できる。   The thickness of the micro surface layer, the opening diameter, the internal diameter, the long diameter of the communication hole, the opening porosity, and the cross-sectional porosity can be adjusted by conditions in the micro surface layer forming process. For example, when the surface layer is formed by immersing a solid body made of a thermoplastic resin in a corrosive solution such as concentrated sulfuric acid, the thickness of the micro surface layer is determined by the time for immersing the solid body in the corrosive solution and / or It can be adjusted according to the temperature, and the opening diameter, internal diameter, long diameter of the communication hole, opening porosity and cross-sectional porosity are determined depending on the type of cleaning solution to be cleaned after the solid is immersed in the corrosive solution, the cleaning temperature and It can be adjusted by at least one of the washing times. In addition, when forming a micro surface layer using a low molecular water-soluble organic substance or a low molecular water-soluble inorganic substance, the thickness of the micro surface layer, the opening diameter, the internal diameter, the long diameter of the communication hole, the opening porosity and The cross-sectional porosity can be adjusted according to the type, amount of use, etc. of the low-molecular water-soluble organic substance or low-molecular water-soluble inorganic substance.

生体活性物質は、ミクロ表面層の表面、すなわち、ミクロ表面層の外表面及び多孔質構造の孔内表面に分散又は散在した状態に固定化されている。すなわち、生体活性物質の粒子は、ミクロ表面層の輪郭を形作る表面上、及び、孔内表面上に、それぞれ散り散りに積載又は載置された状態に付着されているから、散在した粒子の大部分がミクロ表面層に埋設されることなく露出している。このように大部分が露出した生体活性物質の粒子が分散又は散在した状態に固定化されていると、生体インプラントと生体骨とが迅速かつ均一に結合される。生体活性物質の分散又は散在した状態は生体インプラントで説明した通りである。   The bioactive substance is immobilized in a dispersed or scattered state on the surface of the micro surface layer, that is, the outer surface of the micro surface layer and the inner surface of the pores of the porous structure. That is, the particles of the bioactive substance are adhering to the surface forming the outline of the micro surface layer and the inner surface of the pores in a state of being loaded or placed in a scattered manner. Is exposed without being embedded in the micro surface layer. Thus, when the particles of the bioactive substance that are mostly exposed are fixed in a dispersed or scattered state, the living implant and the living bone are quickly and uniformly bonded. The state in which the bioactive substance is dispersed or scattered is as described for the bioimplant.

ミクロ表面層の表面に固定化されている生体活性物質の粒子の固定化力は前記固定化評価を満たしており、具体的には、生体インプラントにおいて、200Wの超音波を10分照射したときに、100μmの観測領域において超音波を照射する前に前記ミクロ表面層の表面に配置されていた前記生体活性物質による表面被覆率(面積%)に対して20%以上の表面被覆率(面積%)で残存するように、ミクロ多孔基材のミクロ表面層の表面にのみ分散又は散在した状態に生体活性物質の粒子が固定化されている。生体活性物質の固定化力の調整方法は前記した通りである。このような前記固定化評価を満たすように生体活性物質がミクロ表面層の表面に固定化された生体インプラントは、例えば後述するこの発明に係る生体インプラントの製造方法等によって製造される。 The immobilization force of the particles of the bioactive substance immobilized on the surface of the micro surface layer satisfies the immobilization evaluation. Specifically, when 200 W ultrasonic waves are irradiated for 10 minutes in a biological implant. The surface coverage (area%) of 20% or more with respect to the surface coverage (area%) of the bioactive substance placed on the surface of the micro surface layer before irradiating ultrasonic waves in the observation area of 100 μm 2 The particles of the bioactive substance are immobilized in a state of being dispersed or scattered only on the surface of the micro surface layer of the microporous substrate. The method for adjusting the immobilization force of the bioactive substance is as described above. A biological implant in which a bioactive substance is immobilized on the surface of the micro surface layer so as to satisfy the above-described immobilization evaluation is produced by, for example, a method for producing a biological implant according to the present invention described later.

この発明に係る生体インプラントのまた別の一例である生体インプラントを以下に説明する。この生体インプラントは、表面発泡基材と生体活性物質とを有し、表面発泡基材の表面層の表面に生体活性物質が固定化されている。生体活性物質は生体インプラントの生体活性物質と基本的に同様である。   A biological implant that is another example of the biological implant according to the present invention will be described below. This biological implant has a surface foam base material and a bioactive substance, and the bioactive substance is immobilized on the surface of the surface layer of the surface foam base material. The bioactive substance is basically the same as the bioactive substance of the biological implant.

表面発泡基材は、中実の実質部と、実質部の表面に配置又は積層され、気孔径が10μm以下の小径気孔と気孔径が10〜200μmの大径気孔との大きさの異なる気孔を有する多孔質構造の表面層(この発明において「表面発泡層」と称することがある。)とを有している。すなわち、この表面発泡基材は実質部全体が表面発泡層で被覆されている。実質部はその表面に生体活性物質が実質的に固定化されていない点以外は生体インプラントの中実基材と基本的に同様である。なお、この表面発泡基材は、実質部の表面全体に表面発泡層が配置されていてもよく、生体骨との結合が必要な表面のみに、すなわち、実質部の表面一部に表面発泡層が配置されていてもよい。   The surface-foamed substrate has solid solid portions and pores that are arranged or laminated on the surface of the substantial portion and have different sizes of small pores having a pore diameter of 10 μm or less and large pores having a pore diameter of 10 to 200 μm. And having a porous surface layer (sometimes referred to as “surface foam layer” in the present invention). That is, the entire surface foamed substrate is covered with the surface foamed layer. The substantial part is basically the same as the solid base material of the biological implant except that the biologically active substance is not substantially immobilized on the surface thereof. The surface foamed substrate may have a surface foamed layer disposed on the entire surface of the substantial part, and only on the surface that needs to be bonded to the living bone, that is, the surface foamed layer on a part of the surface of the substantial part. May be arranged.

表面発泡層は、実質部上に配置されており、実質部と同様の熱可塑性樹脂で多孔質構造に形成されている。表面発泡層の多孔質構造は、表面発泡層の表面に開口する大きさの異なる気孔及び表面発泡層の内部に形成された気孔を多数有していればよく、複数の気孔が連通してなる連通孔によって網目構造を形成しているのが好ましい。表面発泡層がこのような多孔質構造であると、所謂アンカー効果によって生体インプラント生体骨との結合が強固になる。具体的には、生体インプラントを生体内に埋設した場合に表面発泡層に含まれる生体活性物質を起点として生体骨との結合が進む際に、表面発泡層に多数の微細な空間が存在するので、この空間にも新たな骨を容易に生成することができる。したがって、生体インプラントと生体骨との結合が表面発泡層の内部であってその表面から離れた気孔内部で進行するとともに、表面発泡層の内部へと樹枝状に広がって結合することができるので生体インプラントと生体骨との結合が強固になる。   The surface foam layer is disposed on the substantial part, and is formed in a porous structure with the same thermoplastic resin as the substantial part. The porous structure of the surface foamed layer only needs to have a large number of pores of different sizes opening on the surface of the surface foamed layer and inside the surface foamed layer, and a plurality of pores communicate with each other. A network structure is preferably formed by the communication holes. When the surface foamed layer has such a porous structure, the so-called anchor effect strengthens the bond with the living implant bone. Specifically, when a living body implant is embedded in a living body, when the bonding with living bone progresses starting from the bioactive substance contained in the surface foaming layer, there are many fine spaces in the surface foaming layer. In this space, new bone can be easily generated. Therefore, the bonding between the living body implant and the living bone proceeds inside the pores away from the surface foam layer and can spread and bond in a dendritic manner to the inside of the surface foam layer. The bond between the implant and the living bone becomes strong.

表面発泡層における多孔質構造における小径気孔の気孔径としては、前記走査型電子顕微鏡を用いた測定方法による、表面発泡層の表面に開口する気孔径(以下、開口径と称する。)が10μm以下であるのが好ましく、5μm以下であるのが特に好ましく、同様に、大径気孔の前記測定方法による気孔径としては、10〜200μmであるのが好ましく、30〜150μmであるのが特に好ましい。表面発泡層が大きさの異なる少なくとも2種の気孔を有する多層構造になっていると生体インプラントと生体骨との結合が強固になるが、さらに小径気孔及び大径気孔の開口径が前記範囲内にあると生体インプラント特に表面発泡層の力学特性を大きく低下させることもないうえ、骨を形成する細胞が表面発泡層の内部に進入しやすくなって生体インプラントと生体骨とをより一層強固に結合させることができる。表面発泡層において、走査型電子顕微鏡を用いた測定方法による、表面層の内部に形成される気孔径(以下、内部径と称する。)、走査型電子顕微鏡を用いた測定方法による連通孔の長径、走査型電子顕微鏡を用いた測定方法による気孔率(以下、開口気孔率と称する。)及び走査型電子顕微鏡を用いた測定方法による断面気孔率、並びに、表面発泡層の厚さは、ミクロ多孔基材のミクロ表面層におけるそれらと基本的に同様であるのが好ましい。表面発泡層の厚さ、小径気孔の開口径、内部径、連通孔の長径、開口気孔率及び断面気孔率はミクロ表面層と基本的に同様にして調整でき、表面発泡層における大径気孔の開口径は、後述する、発泡剤の種類及び濃度、発泡溶液の種類及び濃度、発泡溶液への浸漬時間、凝固溶液の種類及び濃度、凝固溶液への浸漬時間、各工程における温度などを適宜選択することにより調整することができる。   As the pore diameter of the small pores in the porous structure in the surface foam layer, the pore diameter (hereinafter referred to as the aperture diameter) opened to the surface of the surface foam layer by the measurement method using the scanning electron microscope is 10 μm or less. Preferably, the pore diameter is 5 μm or less. Similarly, the pore diameter of the large pores by the measurement method is preferably 10 to 200 μm, particularly preferably 30 to 150 μm. When the surface foamed layer has a multilayer structure having at least two kinds of pores having different sizes, the bond between the living body implant and the living bone becomes strong, but the opening diameters of the small diameter pore and the large diameter pore are within the above range. In this case, the mechanical properties of the bio-implant, particularly the surface foam layer, are not significantly reduced, and the bone-forming cells can easily enter the surface foam layer, thereby further bonding the bio-implant and the bio-bone more firmly. Can be made. In the surface foam layer, the pore diameter (hereinafter referred to as the internal diameter) formed inside the surface layer by the measuring method using a scanning electron microscope, the long diameter of the communication hole by the measuring method using the scanning electron microscope The porosity by a measuring method using a scanning electron microscope (hereinafter referred to as open porosity), the cross-sectional porosity by a measuring method using a scanning electron microscope, and the thickness of the surface foam layer are microporous. It is preferably basically the same as those in the micro surface layer of the substrate. The thickness of the surface foam layer, the opening diameter of the small-diameter pores, the internal diameter, the long diameter of the communication holes, the open porosity and the cross-sectional porosity can be adjusted basically in the same manner as the micro-surface layer. As for the opening diameter, the type and concentration of the foaming agent, the type and concentration of the foaming solution, the immersion time in the foaming solution, the type and concentration of the coagulation solution, the immersion time in the coagulation solution, the temperature in each step, etc. are selected as appropriate. It can be adjusted by doing.

生体活性物質は、ミクロ多孔基材と基本的に同様に、表面発泡層の表面に分散又は散在した状態で埋設されることなく固定化されている。そして、この生体活性物質の粒子の固定化力は前記固定化評価を満たしており、具体的には、生体インプラントにおいて、200Wの超音波を10分照射したときに、100μmの観測領域において超音波を照射する前に前記表面発泡層の表面に配置されていた前記生体活性物質による表面被覆率(面積%)に対して20%以上の表面被覆率(面積%)で残存するように、表面発泡基材の表面発泡層の表面にのみ分散又は散在した状態に生体活性物質の粒子が固定化されている。生体活性物質の固定化力の調整方法は前記した通りである。このような前記固定化評価を満たすように生体活性物質が表面発泡層の表面に固定化された生体インプラントは、例えば後述するこの発明に係る生体インプラントの製造方法等によって製造される。 The bioactive substance is immobilized without being embedded in a dispersed or scattered state on the surface of the surface foamed layer, basically in the same manner as the microporous substrate. The immobilization force of the bioactive substance particles satisfies the immobilization evaluation. Specifically, when a 200 W ultrasonic wave is irradiated for 10 minutes on a biological implant, the immobilization force is higher than that in an observation region of 100 μm 2. The surface remains so as to remain at a surface coverage (area%) of 20% or more with respect to the surface coverage (area%) of the bioactive substance placed on the surface of the surface foam layer before irradiating with sound waves. The particles of the bioactive substance are immobilized in a state of being dispersed or scattered only on the surface of the surface foam layer of the foam substrate. The method for adjusting the immobilization force of the bioactive substance is as described above. A bioimplant in which a bioactive substance is immobilized on the surface of the surface foam layer so as to satisfy the immobilization evaluation is manufactured by, for example, a bioimplant manufacturing method according to the present invention described later.

この発明に係る生体インプラントの製造方法は、生体活性物質が表面に配置された基材を熱可塑性樹脂のガラス転移温度−30℃以上融点未満の加熱温度に加熱する工程を有し、前記固定化評価を満たすように生体活性物質が基材の表面に固定化されたこの発明に係る生体インプラントを製造できる。このような生体活性物質が表面に配置された熱可塑性樹脂をそのガラス転移温度−30℃以上融点未満の加熱温度に加熱すると、熱可塑性樹脂の表面近傍の一部が軟化して生体活性物質とより強固に密着して生体インプラントとしたときに前記固定化評価を満足することができる。この発明に係る生体インプラントの製造方法は、基材を加熱する工程で生体活性物質を固定化できるから、高価又は特殊な装置を必要とせずに簡易に実施できるにもかかわらず、基材の表面に分散又は散在した状態で生体活性物質を強固に固定化させることができる。   The method for producing a biological implant according to the present invention includes a step of heating a substrate on which a bioactive substance is arranged on a surface to a heating temperature of a glass transition temperature of a thermoplastic resin of −30 ° C. or higher and lower than a melting point, A bioimplant according to the present invention in which a bioactive substance is immobilized on the surface of a substrate so as to satisfy the evaluation can be produced. When a thermoplastic resin having such a bioactive substance disposed on its surface is heated to a heating temperature lower than its glass transition temperature of −30 ° C. or higher and lower than the melting point, a part of the surface of the thermoplastic resin softens and becomes bioactive substance. The immobilization evaluation can be satisfied when the living body implant is more firmly adhered. The method for producing a bioimplant according to the present invention can immobilize a bioactive substance in the step of heating the base material, and thus can be easily carried out without requiring an expensive or special device. The bioactive substance can be firmly fixed in a dispersed or dispersed state.

この発明に係る生体インプラントの製造方法の一例として中実基材を有する生体インプラントを製造する方法(この発明に係る製造方法と称する。)を以下に説明する。この発明に係る製造方法で製造される生体インプラントは前記した通りであり、具体的には、熱可塑性樹脂からなる中実基材とその表面に前記固定化評価を満足するように分散又は散在した状態に固定化された生体活性物質とを有している。   As an example of a method for manufacturing a biological implant according to the present invention, a method for manufacturing a biological implant having a solid substrate (referred to as a manufacturing method according to the present invention) will be described below. The biological implant manufactured by the manufacturing method according to the present invention is as described above. Specifically, the solid implant is made of a thermoplastic resin and dispersed or scattered on the surface so as to satisfy the immobilization evaluation. And a bioactive substance immobilized in a state.

この発明に係る製造方法においては、中実基材及び生体活性物質を準備する。中実基材は前記熱可塑性樹脂を用いて適宜の方法で任意形状又は所望形状に成形することによって作製される。作製された中実基材は所望によりその表面をサンドペーパー等で調整されてもよく、また、純水等で浸漬洗浄又は超音波洗浄されてもよい。生体活性物質は前記生体活性物質の市販品を用いることもできる。   In the manufacturing method according to the present invention, a solid substrate and a bioactive substance are prepared. A solid base material is produced by forming into an arbitrary shape or a desired shape by an appropriate method using the thermoplastic resin. The surface of the produced solid substrate may be adjusted with sandpaper or the like, if desired, or may be immersed or ultrasonically cleaned with pure water or the like. As the bioactive substance, a commercially available product of the bioactive substance can be used.

この発明に係る製造方法においては、次いで、準備した中実基材の表面に生体活性物質を配置する工程を実施する。この配置する工程は、中実基材の表面に生体活性物質を配置できる工程を有していればよく、例えば、生体活性物質を中実基材の表面に散布する工程、生体活性物質形成液に中実基材を浸漬させて中実基材の表面に生体活性物質を生成させる工程、生体活性物質の懸濁液に中実基材を浸漬させる工程等が挙げられる。これらの方法の中でも、複雑な表面形状を持つ中実基材であってもその複雑な表面に生体活性物質を均一な分散又は散在した状態に簡易に配置できる点で、生体活性物質の懸濁液に中実基材を浸漬させる工程が好ましい。生体活性物質の懸濁液に中実基材を浸漬させる工程は、この浸漬させる工程の他に、所望により、生体活性物質の懸濁液を調製するサブ工程、中実基材を懸濁液から取り出した後に洗浄するサブ工程、洗浄後の中実基材を乾燥するサブ工程等を有している。   In the manufacturing method according to the present invention, a step of arranging a bioactive substance on the surface of the prepared solid base material is then performed. The step of arranging may be a step of arranging the bioactive substance on the surface of the solid base material. For example, the step of spraying the bioactive substance on the surface of the solid base material, the bioactive substance forming liquid And a step of immersing the solid substrate to generate a bioactive substance on the surface of the solid substrate, a step of immersing the solid substrate in a suspension of the bioactive substance, and the like. Among these methods, even a solid substrate having a complex surface shape can be easily suspended in a state where the bioactive substance is uniformly dispersed or scattered on the complex surface. A step of immersing the solid substrate in the liquid is preferable. The step of immersing the solid substrate in the suspension of the bioactive substance includes the sub-step of preparing a suspension of the bioactive substance, if desired, in addition to the step of immersing the solid substrate. A sub-process for cleaning after removing from the substrate, a sub-process for drying the solid substrate after the cleaning, and the like.

この浸漬させる工程を実施するには、まず、生体活性物質の懸濁液を調製するサブ工程を実施する。生体活性物質を懸濁させる媒体は、中実基材及び生体活性物質を溶解させない媒体であれば特に限定されず、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール、水、アセトン、ヘキサン等が挙げられる。生体活性物質は前記範囲の粒子径及び前記形状を有する粒子であるのが好ましい。準備した生体活性物質を媒体中に投入して、攪拌機等によって攪拌することによって、所望により例えば周波数38kHzで出力200Wの超音波を照射すること、又は、超音波ホモジナイザーで均質化すること等によって、生体活性物質を媒体中に均一に懸濁させる。このときの生体活性物質の投入量は中実基材の表面積、その表面に生体活性物質を配置する量に応じて適宜に調整されればよく、例えば、媒体100mLに対して0.01〜100gとすることができる。また、超音波の照射時間は生体活性物質を均一に分散可能な時間に調整され、例えば、5〜180分とすることができる。   In order to carry out this soaking step, first, a sub-step of preparing a suspension of the bioactive substance is carried out. The medium in which the bioactive substance is suspended is not particularly limited as long as it is a medium that does not dissolve the solid base material and the bioactive substance, and examples thereof include alcohols such as methanol, ethanol, and propanol, water, acetone, and hexane. . The bioactive substance is preferably a particle having a particle diameter in the above range and the above shape. By putting the prepared bioactive substance into the medium and stirring with a stirrer or the like, if necessary, for example, irradiating ultrasonic waves with an output of 200 W at a frequency of 38 kHz, or homogenizing with an ultrasonic homogenizer, etc. The bioactive substance is uniformly suspended in the medium. The input amount of the bioactive substance at this time may be appropriately adjusted according to the surface area of the solid base material and the amount of the bioactive substance to be arranged on the surface thereof. For example, 0.01 to 100 g with respect to 100 mL of the medium It can be. Moreover, the irradiation time of ultrasonic waves is adjusted to a time during which the bioactive substance can be uniformly dispersed, and can be, for example, 5 to 180 minutes.

次いで、このようにして調製した懸濁液に準備した中実基材を浸漬させる工程を実施する。この浸漬させる工程は、中実基材を懸濁液に浸漬させて所望により懸濁液を攪拌して、実施される。このときの懸濁液の液温すなわち浸漬温度及び浸漬時間は特に限定されず、中実基材の表面に生体活性物質を配置する量に応じて適宜に調整されればよく、例えば、浸漬温度は中実基材を形成する熱可塑性樹脂のガラス転移温度−30℃未満、具体的には溶媒の沸点以下の温度、浸漬時間は1分以上24時間以下とすることができる。懸濁液に浸漬される中実基材の体積は特に限定されないが懸濁液の液量が十分でないと配置される生体活性物質の配置量が少なくなることがあるので、懸濁液100mLに対して0.001〜50cmとすることができる。 Next, a step of immersing the prepared solid base material in the suspension thus prepared is performed. This dipping step is carried out by dipping the solid substrate in the suspension and stirring the suspension as desired. The liquid temperature of the suspension at this time, that is, the immersion temperature and the immersion time are not particularly limited, and may be appropriately adjusted according to the amount of the bioactive substance disposed on the surface of the solid substrate. The glass transition temperature of the thermoplastic resin forming the solid substrate is less than −30 ° C., specifically the temperature below the boiling point of the solvent, and the immersion time can be 1 minute or more and 24 hours or less. The volume of the solid substrate immersed in the suspension is not particularly limited, but the amount of the bioactive substance to be disposed may be reduced if the amount of the suspension is not sufficient. On the other hand, it can be set to 0.001 to 50 cm 3 .

浸漬させる工程においては、所望により、中実基材を懸濁液から取り出した後に洗浄するサブ工程を実施する。中実基材を洗浄する洗浄液は中実基材及び生体活性物質を溶解させない媒体であれば特に限定されず、例えば、水、懸濁液の媒体と同じ媒体が挙げられ、水又は純水であるのが好ましい。浸漬させる工程においては、所望により、洗浄後の中実基材を乾燥するサブ工程を実施する。乾燥方法は、公知の乾燥方法を特に限定されることなく採用でき、例えば、風乾、送風乾燥、加熱乾燥等が挙げられる。この乾燥するサブ工程において加熱する場合の加熱温度は中実基材を形成する熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満である。   In the step of immersing, if desired, a sub-step of washing after removing the solid substrate from the suspension is performed. The cleaning liquid for cleaning the solid base material is not particularly limited as long as it is a medium that does not dissolve the solid base material and the bioactive substance, and examples thereof include water, the same medium as the suspension medium, and water or pure water. Preferably there is. In the step of immersing, if desired, a sub-step of drying the solid substrate after cleaning is performed. As the drying method, a known drying method can be adopted without any particular limitation, and examples thereof include air drying, air drying, and heat drying. The heating temperature for heating in the drying sub-process is lower than the glass transition temperature of the thermoplastic resin forming the solid substrate.

このようにして生体活性物質の懸濁液に中実基材を浸漬させる工程が実施される。この浸漬させる工程において中実基材の表面に配置された生体活性物質は中実基材の表面に付着しており、洗浄するサブ工程及び乾燥するサブ工程においても、その殆どが中実基材の表面から脱落しない。   In this way, the step of immersing the solid substrate in the suspension of the bioactive substance is performed. In this dipping process, the bioactive substance disposed on the surface of the solid substrate adheres to the surface of the solid substrate, and most of the solid substrate is also in the cleaning sub-process and the drying sub-process. Do not fall off the surface.

この発明に係る製造方法においては、このようにして実施された配置する工程に次いで、生体活性物質が表面に配置された中実基材を熱可塑性樹脂のガラス転移温度−30℃以上融点未満の加熱温度に加熱する工程を実施する。中実基材の加熱温度は中実基材を形成する熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)−30℃以上、すなわち、ガラス転移温度よりも30℃低い温度(Tg−30)℃以上、その熱可塑性樹脂の融点未満である。この温度範囲に中実基材を加熱すると中実基材の表面近傍の一部が軟化して配置された生体活性物質と強固に密着する。加熱温度の下限は、(Tg−30)℃であり、中実基材と生体活性物質とをさらに強固に密着させることができる点で、ガラス転移温度(Tg)以上であるのが好ましく、ガラス転移温度(Tg)+40℃であるのが特に好ましく、加熱温度の上限は、熱可塑性樹脂の融点未満であり、中実基材と生体活性物質とをさらに強固に密着させることができる点でガラス転移温度(Tg)+80℃であるのが好ましい。なお、この発明において、熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)は熱可塑性樹脂が複数のガラス転移温度を有している場合には最も低いガラス転移温度である。   In the manufacturing method according to the present invention, after the placing step thus performed, the solid substrate on which the bioactive substance is placed on the surface has a glass transition temperature of −30 ° C. or higher and lower than the melting point of the thermoplastic resin. A step of heating to a heating temperature is performed. The heating temperature of the solid substrate is not less than the glass transition temperature (Tg) -30 ° C. of the thermoplastic resin forming the solid substrate, that is, 30 ° C. lower than the glass transition temperature (Tg-30) ° C. It is less than the melting point of the thermoplastic resin. When the solid substrate is heated to this temperature range, a portion of the solid substrate near the surface softens and adheres firmly to the bioactive substance disposed. The lower limit of the heating temperature is (Tg-30) ° C., and it is preferably not less than the glass transition temperature (Tg) in that the solid substrate and the bioactive substance can be more firmly adhered to each other. It is particularly preferable that the transition temperature (Tg) + 40 ° C., and the upper limit of the heating temperature is less than the melting point of the thermoplastic resin, so that the solid substrate and the bioactive substance can be more firmly adhered to each other. The transition temperature (Tg) is preferably 80 ° C. In the present invention, the glass transition temperature (Tg) of the thermoplastic resin is the lowest glass transition temperature when the thermoplastic resin has a plurality of glass transition temperatures.

この加熱する工程において、中実基材を加熱する時間すなわち前記加熱温度に保持する時間は、中実基材の表面近傍を軟化可能な時間であればよく、中実基材と生体活性物質とをさらに強固に密着させることができる点で、1時間以上であるのが好ましく、3時間以上であるのが特に好ましい。加熱する時間の上限値は、特に限定されず、大幅に長くしても生体活性物質の基材に対する密着度の向上は見込めないので経済的又は作業効率等を考慮すると、例えば、24時間とすることができる。中実基材の加熱方法は公知の加熱方法を適宜に採用できる。このようにして中実基体の表面に配置された生体活性物質を固定化することができる。   In this heating step, the time for heating the solid substrate, that is, the time for maintaining the heating temperature may be any time that can soften the vicinity of the surface of the solid substrate. Is more preferably 1 hour or more, and particularly preferably 3 hours or more, in that it can be more firmly adhered. The upper limit value of the heating time is not particularly limited, and even if it is considerably long, improvement in the degree of adhesion of the bioactive substance to the base material cannot be expected. be able to. A known heating method can be appropriately employed as the method for heating the solid substrate. In this way, the bioactive substance disposed on the surface of the solid substrate can be immobilized.

このようにして生体活性物質が固定化された中実基材をそのまま用いることができるし、また、所望形状に成形又は整形して用いることもできる。生体活性物質が固定化された中実基材をそのまま用いる場合には、中実基材の準備時に所望形状に成形されているのが好ましく、前記加熱する工程によって得られた、生体活性物質が固定化された中実基材が生体インプラントとなる。一方、加熱する工程によって得られた、生体活性物質が固定化された中実基材を成形する場合には、成形して得られた成形体が生体インプラントとなる。この発明においては、固定化された生体活性物質が脱落する懸念があるので生体活性物質が固定化された中実基材をそのまま用いるのが好ましい。   Thus, the solid base material on which the bioactive substance is immobilized can be used as it is, or can be used after being molded or shaped into a desired shape. When the solid base material on which the bioactive substance is immobilized is used as it is, it is preferably molded into a desired shape at the time of preparation of the solid base material, and the bioactive substance obtained by the heating step is The fixed solid base material becomes a biological implant. On the other hand, when the solid substrate obtained by the heating step and having the bioactive substance immobilized thereon is molded, the molded body obtained by molding becomes a biological implant. In the present invention, since there is a concern that the immobilized bioactive substance may fall off, it is preferable to use the solid base material on which the bioactive substance is immobilized as it is.

この発明に係る製造方法において、外形を所望形状に成形又は整形する工程は、生体活性物質を固定化させた後、好ましくは中実基材の準備時に実施される。この成形する工程は、公知の成形方法等によって、熱可塑性樹脂又は生体活性物質が固定化された中実基材を、生体内の適用部位に適合する形状、粒子状、繊維状、ブロック状、フィルム状等に成形する。生体内の適用部位に適合する形状は、具体的には、骨欠損部又は歯欠損部等の形状と同様の形状、骨欠損部又は歯欠損部等の形状に相当する形状、例えば、相似形等が挙げられる。   In the manufacturing method according to the present invention, the step of shaping or shaping the outer shape into a desired shape is preferably performed after the bioactive substance is immobilized, and at the time of preparing the solid base material. This molding step is performed by a known molding method or the like to form a solid base material on which a thermoplastic resin or a bioactive substance is immobilized in a shape suitable for an application site in a living body, a particulate shape, a fiber shape, a block shape, Molded into a film or the like. The shape suitable for the application site in the living body is specifically the same shape as the shape of the bone defect part or the tooth defect part, the shape corresponding to the shape of the bone defect part or the tooth defect part, for example, a similar shape Etc.

このようにしてこの発明に係る製造方法が実施され、中実基体を有する生体インプラントが製造される。   In this way, the manufacturing method according to the present invention is performed, and a biological implant having a solid substrate is manufactured.

この発明に係る生体インプラントの製造方法の別の一例として複層基材を有する生体インプラントを製造する方法(この発明に係る別の製造方法と称する。)を以下に説明する。この発明に係る別の製造方法で製造される生体インプラントは、前記した通りであり、具体的には、熱可塑性樹脂からなる実質部及び表面層を有する複層基材と表面層の表面に前記固定化評価を満足するように分散又は散在した状態に固定化された生体活性物質とを有している。   As another example of the method for manufacturing a biological implant according to the present invention, a method for manufacturing a biological implant having a multilayer substrate (referred to as another manufacturing method according to the present invention) will be described below. The biological implant produced by another production method according to the present invention is as described above. Specifically, the biological implant is formed on the surface of a multilayer substrate having a substantial part and a surface layer made of a thermoplastic resin and the surface layer. And a bioactive substance immobilized in a dispersed or scattered state so as to satisfy the immobilization evaluation.

この発明に係る別の製造方法は、複層基材の表面層の表面に生体活性物質を配置する工程の前に、表面層を形成する工程を実施すること以外はこの発明に係る製造方法と基本的に同様である。したがって、この発明に係る別の製造方法においては複層基材及び生体活性物質を準備する。   Another manufacturing method according to the present invention is the same as the manufacturing method according to the present invention except that the step of forming the surface layer is performed before the step of disposing the bioactive substance on the surface of the surface layer of the multilayer substrate. Basically the same. Therefore, in another manufacturing method according to the present invention, a multilayer substrate and a bioactive substance are prepared.

例えば、ミクロ多孔基材を準備する場合には、ミクロ表面層を形成する工程として、例えば、(1)熱可塑性樹脂で形成した中実基材を濃硫酸又は濃硝酸、クロム酸等の腐食性溶液に浸漬する工程、(2)ショ糖等の低分子水溶性有機物質又は塩化ナトリウム等の低分子水溶性無機物質を熱可塑性樹脂に分散させて溶融成形し、次いで、得られた成形体を低分子水溶性有機物質又は低分子水溶性無機物質が溶出する水等の溶媒に所定時間浸漬する工程、(3)熱可塑性樹脂と共に発泡剤等を使用する工程、(4)熱可塑性樹脂の粒子の表面を溶着させて多孔体を形成する工程等の公知の工程が挙げられる。これら工程のうちいずれかの工程によって実質部とミクロ表面層とを有するミクロ多孔基材を作製する。したがって、ミクロ表面層を形成する工程は実質部とミクロ表面層とを有するミクロ多孔基材、すなわち、熱可塑性樹脂で多孔質構造のミクロ表面層を有するミクロ多孔基材を作製する工程ということもできる。   For example, when preparing a microporous substrate, as a step of forming a micro surface layer, for example, (1) a solid substrate formed of a thermoplastic resin is corrosive with concentrated sulfuric acid, concentrated nitric acid, chromic acid, or the like. (2) a low molecular water-soluble organic substance such as sucrose or a low molecular water-soluble inorganic substance such as sodium chloride dispersed in a thermoplastic resin and melt-molded; A step of immersing in a solvent such as water from which a low-molecular water-soluble organic substance or a low-molecular water-soluble inorganic substance elutes for a predetermined time; (3) a step of using a foaming agent together with the thermoplastic resin; and (4) particles of the thermoplastic resin. Well-known processes, such as the process of forming the porous body by welding the surface of, are mentioned. A microporous substrate having a substantial part and a microsurface layer is produced by any of these steps. Therefore, the step of forming the micro surface layer is also a step of preparing a micro porous substrate having a substantial part and a micro surface layer, that is, a micro porous substrate having a micro surface layer having a porous structure with a thermoplastic resin. it can.

一方、表面発泡基材を準備する場合には、表面発泡層を形成する工程として、例えば、(5)熱可塑性樹脂で形成した中実基材を濃硫酸又は濃硝酸、クロム酸等の腐食性溶液に浸漬した後、さらに発泡剤に含漬させた後発泡溶液に浸漬する工程等の公知の工程が挙げられる。この工程によって実質部と表面発泡層とを有する表面発泡基材を作製する。したがって、表面発泡層を形成する工程は実質部と表面発泡層とを有する表面発泡基材、すなわち、熱可塑性樹脂で多孔質構造の表面発泡層を有する表面発泡基材を作製する工程ということもできる。前記(1)及び(5)は、例えば国際公開第2009/095960号パンフレット等に記載された方法と基本的に同様である。具体的には、前記(5)の工程は、熱可塑性樹脂で形成した中実基材を腐食性溶液に浸漬して小径気孔を形成することにより微小径気孔基材を得るサブ工程1(前記(1)の工程に相当する。)と、前記サブ工程1で得られたミクロ多孔基材(微小気孔基材とも称する。)を発泡剤を含有する溶液に浸漬することにより発泡剤保持基材を得るサブ工程2と、前記サブ工程2で得られた発泡剤保持基材を、プラスチックを膨潤させ、かつ発泡剤を発泡させる発泡溶液に浸漬することにより発泡基材を得るサブ工程3と、前記サブ工程3で得られた発泡基材を膨潤したプラスチックを凝固させる凝固溶液に浸漬するサブ工程4とを有している。なお、この複層基材は、中実基材と同様に成形する工程、表面を調整する工程及び洗浄する工程を経て、作製されてもよい。   On the other hand, when preparing a surface foam base material, as a step of forming the surface foam layer, for example, (5) a solid base material formed of a thermoplastic resin is corrosive such as concentrated sulfuric acid, concentrated nitric acid, chromic acid or the like. A known process such as a process of immersing in a foaming solution after being immersed in a foaming agent after being immersed in the solution can be used. By this step, a surface foamed substrate having a substantial part and a surface foamed layer is produced. Therefore, the step of forming the surface foamed layer is a step of producing a surface foamed base material having a substantial part and a surface foamed layer, that is, a surface foamed base material having a surface foamed layer having a porous structure with a thermoplastic resin. it can. Said (1) and (5) are fundamentally the same as the method described in the international publication 2009/095960 pamphlet etc., for example. Specifically, the step (5) is a sub-step 1 in which a solid substrate formed of a thermoplastic resin is immersed in a corrosive solution to form small-diameter pores, thereby obtaining a micro-porous substrate. (Corresponding to the step (1)), and the microporous substrate (also referred to as a microporous substrate) obtained in the sub-step 1 is dipped in a solution containing a foaming agent, thereby maintaining the foaming agent-holding substrate. Sub-step 2 to obtain a foamed base material by immersing the foaming agent holding base material obtained in the sub-step 2 in a foaming solution that swells the plastic and foams the foaming agent; and And sub-step 4 of immersing the foamed base material obtained in sub-step 3 in a coagulation solution for coagulating the swollen plastic. In addition, this multilayer base material may be produced through the process of shape | molding similarly to a solid base material, the process of adjusting a surface, and the process of wash | cleaning.

この発明に係る別の製造方法においては、次いで、準備した複層基材の表面に生体活性物質を配置する工程を実施する。この配置する工程は、この発明に係る製造方法における配置する工程と基本的に同様である。この発明に係る別の製造方法においては、好適な「生体活性物質の懸濁液に中実基材を浸漬させる工程」に代えて、「生体活性物質形成液に中実基材を浸漬させて中実基材の表面に生体活性物質を生成させる工程」について説明する。この生成させる工程は、好適例として、表面層を有する複層基材を、少なくとも10mMのカルシウムイオンを含む溶液及び少なくとも10mMのリン酸イオンを含む溶液の両方にいずれか先に浸漬する工程が挙げられる。この発明においては、前記した加熱する工程を実施するから、カルシウムイオン及びリン酸イオンの濃度はこれらが基材の表面に析出する程度の濃度であればその下限は10mM程度の低濃度にすることができる。なお、この生成させる工程は中実基体にも適用できる。   In another manufacturing method according to the present invention, a step of arranging a bioactive substance on the surface of the prepared multilayer base material is then performed. The step of arranging is basically the same as the step of arranging in the manufacturing method according to the present invention. In another manufacturing method according to the present invention, instead of the preferable “step of immersing the solid base material in the suspension of the bioactive substance”, the “solid base material is immersed in the bioactive substance forming liquid”. The step of generating a bioactive substance on the surface of the solid substrate will be described. As a preferable example of the step of generating, a step of immersing a multilayer base material having a surface layer in either a solution containing at least 10 mM calcium ions or a solution containing at least 10 mM phosphate ions is given first. It is done. In the present invention, since the heating step described above is carried out, the lower limit of the calcium ion and phosphate ion concentration should be a low concentration of about 10 mM so long as they are precipitated on the surface of the substrate. Can do. Note that this generating step can also be applied to a solid substrate.

この生成させる工程においては、複層基材を2種類の溶液に浸漬する順序は特に限定されないが、例えば生体活性物質として水酸アパタイトを表面層内に生成させる場合は、水酸アパタイトの溶解度がより低いアルカリ域で生成反応が進むことが生成量の面から好ましく、そのため、後半に浸漬する溶液のpHがpH8〜10のアルカリ域であることが好ましい。したがって、この生成させる工程は、複層基材を少なくとも10mMのカルシウムイオンを含む溶液に所定時間浸漬するCa浸漬サブ工程を実施した後に、複層基材を少なくとも10mMのリン酸イオンを含む溶液に浸漬するP浸漬サブ工程を実施するのが好ましい。   In this generating step, the order in which the multilayer base material is immersed in two types of solutions is not particularly limited. For example, when hydroxyapatite is generated as a bioactive substance in the surface layer, the solubility of hydroxyapatite is low. It is preferable that the production reaction proceeds in a lower alkaline region from the viewpoint of the amount of production, and therefore, the pH of the solution immersed in the latter half is preferably an alkaline region of pH 8-10. Therefore, in the step of generating, after performing the Ca immersion sub-step of immersing the multilayer substrate in a solution containing at least 10 mM calcium ions for a predetermined time, the multilayer substrate is converted into a solution containing at least 10 mM phosphate ions. It is preferable to perform the P-immersion sub-step of immersing.

この生成される工程において、複層基材を少なくとも10mMのカルシウムイオンを含む溶液に所定時間浸漬するCa浸漬サブ工程を実施する。このカルシウムイオンを含む溶液は、少なくともカルシウムイオンを含んでいればよく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、炭酸イオン、ケイ酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、塩素イオン、水素イオン等を含んでいてもよいが、リン酸イオンは実質的に含んでいない方が好ましい。カルシウムイオンを含む溶液としては、通常、水溶性が高く人体に悪影響を与えないカルシウム化合物の水溶液を挙げることができ、例えば、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、硝酸カルシウム、蟻酸カルシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸カルシウム、酪酸カルシウム、乳酸カルシウム及びこれらの混合物の水溶液が挙げられ、塩化カルシウムの水溶液が好適に挙げられる。   In this generated process, a Ca immersion sub-process is performed in which the multilayer substrate is immersed in a solution containing at least 10 mM calcium ions for a predetermined time. The solution containing calcium ions only needs to contain at least calcium ions, and includes sodium ions, potassium ions, magnesium ions, carbonate ions, silicate ions, sulfate ions, nitrate ions, chloride ions, hydrogen ions, and the like. However, it is preferable that the phosphate ion is not substantially contained. Examples of the solution containing calcium ions usually include an aqueous solution of a calcium compound that is highly water-soluble and does not adversely affect the human body. For example, calcium chloride, calcium hydroxide, calcium nitrate, calcium formate, calcium acetate, propionic acid Examples of the aqueous solution include calcium, calcium butyrate, calcium lactate, and a mixture thereof, and an aqueous solution of calcium chloride is preferable.

この生成させる工程においては、次いで、複層基材を少なくとも10mMのリン酸イオンを含む溶液に浸漬するP浸漬サブ工程を実施する。このリン酸イオンを含む溶液は、少なくともリン酸イオンを含んでいればよく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、炭酸イオン、ケイ酸イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、塩素イオン、水素イオン等を含んでいてもよいが、カルシウムイオンは実質的に含んでいない方が好ましい。リン酸イオンを含む溶液としては、通常、水溶性が高く人体に悪影響を与えないリン酸化合物の水溶液を挙げることができ、例えば、リン酸、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム及びこれらの混合物の水溶液が挙げられ、リン酸水素二カリウムの水溶液が好適に挙げられる。   In this generation step, a P-immersion sub-step is then performed in which the multilayer substrate is immersed in a solution containing at least 10 mM phosphate ions. The solution containing phosphate ions may contain at least phosphate ions, including sodium ions, potassium ions, magnesium ions, carbonate ions, silicate ions, sulfate ions, nitrate ions, chloride ions, hydrogen ions, and the like. However, it is preferable that calcium ions are not substantially contained. Examples of the solution containing phosphate ions include an aqueous solution of a phosphate compound that is highly water-soluble and does not adversely affect the human body. For example, phosphoric acid, disodium hydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, phosphorus Examples include aqueous solutions of dipotassium hydrogen hydrogen, potassium dihydrogen phosphate, and mixtures thereof, and aqueous solutions of dipotassium hydrogen phosphate are preferable.

Ca浸漬サブ工程及びP浸漬サブ工程において、浸漬時間はそれぞれ1分〜5時間であるのが好ましく、3分〜3時間であるのが特に好ましい。浸漬時間を1分〜5時間の範囲内にすると、十分にカルシウムイオン又はリン酸イオンが表面層の内部まで染み込み、また、生体活性物質が十分生成されることにより表面層に生体活性物質が強固に固定化される。Ca浸漬サブ工程及びP浸漬サブ工程において、浸漬温度はそれぞれ複層基材を形成する熱可塑性樹脂のガラス転移温度−30℃未満、具体的には10〜50℃とされるのが好ましく、浸漬される複層基材の体積はこれら溶液100mLに対して0.01〜20cmとすることができる。 In the Ca immersion sub-process and the P immersion sub-process, the immersion time is preferably 1 minute to 5 hours, and particularly preferably 3 minutes to 3 hours. When the immersion time is in the range of 1 minute to 5 hours, the calcium ions or phosphate ions are sufficiently infiltrated into the surface layer, and the bioactive substance is sufficiently generated, so that the bioactive substance is firmly formed in the surface layer. To be fixed. In the Ca immersion sub-process and the P immersion sub-process, the immersion temperature is preferably set to less than −30 ° C., specifically 10 to 50 ° C. of the thermoplastic resin forming the multilayer substrate. The volume of the multilayer substrate to be formed can be 0.01 to 20 cm 3 with respect to 100 mL of these solutions.

この生成させる工程においては、生体活性物質が配置された複層基材を超音波照射しつつ純水に浸漬して洗浄するサブ工程、乾燥するサブ工程等を実施することができる。   In the step of generating, a sub-step of immersing and cleaning the multilayer base material on which the bioactive substance is disposed in pure water while irradiating with ultrasonic waves, a sub-step of drying, and the like can be performed.

このようにしてCa浸漬サブ工程及びP浸漬サブ工程を実施すると、複層基材の表面層の多孔質構造を有する全ての部分又は多孔質構造を有する部分の中でもさらに表面に生体活性物質が付着生成し、洗浄するサブ工程及び乾燥するサブ工程を実施しても、その殆どが複層基材の表面から脱落しない。このようにして複層基材における表面層の表面に生体活性物質を配置することができる。この「生成させる工程」において生成される生体活性化合物は前記条件を満足する低結晶性の生体活性化合物である。   When the Ca immersion sub-process and the P immersion sub-process are performed in this way, the bioactive substance adheres to the surface of all the portions having the porous structure of the surface layer of the multilayer substrate or the portion having the porous structure. Even when the sub-step of generating and cleaning and the sub-step of drying are performed, most of them do not fall off from the surface of the multilayer substrate. In this way, the bioactive substance can be disposed on the surface of the surface layer in the multilayer substrate. The bioactive compound produced in this “generating step” is a low crystalline bioactive compound that satisfies the above conditions.

この発明に係る別の製造方法においては、このようにして実施された配置する工程に次いで、生体活性物質が表面に配置された複層基材を熱可塑性樹脂のガラス転移温度−30℃以上融点未満の加熱温度に加熱する工程を実施する。この加熱する工程はこの発明に係る製造方法における加熱する工程と基本的に同様にして実施される。なお、表面層は加熱する工程においても多孔質構造が破壊されることはない。このようにして複層基材の表面に配置された生体活性物質を固定化することができる。   In another manufacturing method according to the present invention, following the step of placing as described above, the multilayer substrate on which the bioactive substance is placed on the surface is melted at a glass transition temperature of −30 ° C. or higher of the thermoplastic resin. A step of heating to a heating temperature of less than is performed. This heating step is performed basically in the same manner as the heating step in the manufacturing method according to the present invention. Note that the porous structure is not destroyed even in the step of heating the surface layer. In this way, the bioactive substance disposed on the surface of the multilayer substrate can be immobilized.

このようにして生体活性物質が固定化された複層基材は、前記中実基材と同様に、そのまま用いられることができるし、また、所望形状に成形又は整形して用いられることもできる。したがって、この発明に係る別の製造方法における外形を所望形状に成形又は整形する工程はこの発明に係る製造方法における外形を所望形状に成形又は整形する工程基本的に同様である。なお、この発明に係る別の製造方法において、中実基体を所望の形状成形、整形及び/又は調製した後に表面層を形成することもできるし、中実基体に表面層を形成した後に所望形状に成形、整形及び/又は調製することもできる。   The multilayer base material on which the bioactive substance is immobilized in this manner can be used as it is, as with the solid base material, or can be used after being molded or shaped into a desired shape. . Therefore, the process of shaping or shaping the outer shape into a desired shape in another manufacturing method according to the present invention is basically the same as the process of shaping or shaping the outer shape into a desired shape according to the present invention. In another manufacturing method according to the present invention, the surface layer can be formed after forming, shaping and / or preparing the solid substrate in a desired shape, or the desired shape can be formed after forming the surface layer on the solid substrate. It can also be shaped, shaped and / or prepared.

このようにして、この発明に係る別の製造方法が実施され、複層基体を有する生体インプラントが製造される。   In this way, another manufacturing method according to the present invention is performed, and a biological implant having a multilayer substrate is manufactured.

この発明に係る生体インプラント及び生体インプラントの製造方法は、前記した例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。   The living body implant and the manufacturing method of the living body implant according to the present invention are not limited to the above-described examples, and various modifications can be made as long as the object of the present invention can be achieved.

(実施例1)
ポリエーテルエーテルケトン(ガラス転移温度143℃、融点340℃、弾性率4.2GPa、曲げ強度170MPa)で形成された円盤体(直径10mm、厚さ2mm、Victrex製450G)の表面をサンドペーパー(#4000)で研磨した後に、純水中に浸漬させて超音波照射して洗浄し、中実基材を準備した。また、エタノール200mLにHAP(水酸アパタイト)(太平化学株式会社、HAP−200、粒子形状:柱状、粒子径0.1〜1μm(インターセプト法)、前記半価幅0.2°)3.0gを投入して、周波数20kHzで出力200Wのホモジナイザーで10分処理して、水酸アパタイトの粒子をエタノールに分散させ、エタノール懸濁液を調製した。
Example 1
The surface of a disc body (diameter 10 mm, thickness 2 mm, Victrex 450 G) formed of polyether ether ketone (glass transition temperature 143 ° C., melting point 340 ° C., elastic modulus 4.2 GPa, flexural strength 170 MPa) is sandpaper (# 4000), and then immersed in pure water and washed by ultrasonic irradiation to prepare a solid substrate. In addition, ethanol (200 mL) and HAP (hydroxyapatite) (Taihei Chemical Co., Ltd., HAP-200, particle shape: columnar, particle size 0.1 to 1 μm (intercept method), half width 0.2 °) 3.0 g And treated with a homogenizer with a frequency of 20 kHz and an output of 200 W for 10 minutes to disperse the hydroxyapatite particles in ethanol to prepare an ethanol suspension.

作製したエタノール懸濁液200mLに中実基体を投入して1時間激しく撹拌した後に、中実基体をエタノール懸濁液から取り出して純水で洗浄した。この中実基材を220℃で3時間加熱した後に常温まで降温して実施例1の生体インプラントを製造した。この生体インプラントに固定化された水酸アパタイトの粒子は使用した粒子の粒子形状、粒子径及び前記半価幅を維持していた。   The solid substrate was put into 200 mL of the prepared ethanol suspension and stirred vigorously for 1 hour, and then the solid substrate was taken out of the ethanol suspension and washed with pure water. The solid substrate was heated at 220 ° C. for 3 hours and then cooled to room temperature to produce the biological implant of Example 1. The hydroxyapatite particles immobilized on the biological implant maintained the particle shape, particle diameter and half-value width of the particles used.

(実施例2)
前記中実基材の加熱温度を180℃に変更したこと以外は実施例1と同様にして実施例2の生体インプラントを製造した。
(Example 2)
A biological implant of Example 2 was produced in the same manner as Example 1 except that the heating temperature of the solid substrate was changed to 180 ° C.

(実施例3)
前記中実基材の加熱時間を1時間に変更したこと以外は実施例1と同様にして実施例3の生体インプラントを製造した。
(Example 3)
A biological implant of Example 3 was produced in the same manner as in Example 1 except that the heating time of the solid substrate was changed to 1 hour.

(実施例4)
前記中実基材の加熱時間を24時間に変更したこと以外は実施例1と同様にして実施例4の生体インプラントを製造した。
Example 4
A biological implant of Example 4 was produced in the same manner as in Example 1 except that the heating time of the solid substrate was changed to 24 hours.

(実施例5)
水酸アパタイト粒子として、リン酸水素カルシウム二水和物(関東化学株式会社製)と炭酸カルシウム(キシダ化学株式会社製)をCa/P比1.67に調整し、ポットを用い水中で粉砕混合した後、900℃で仮焼して得られた(メカノケミカル合成法)水酸アパタイト粒子(粒子形状:球状、粒子径0.05〜0.5μm、前記半価幅0.17)を用いたこと以外は実施例1と同様にして実施例5の生体インプラントを製造した。
(Example 5)
As calcium apatite particles, calcium hydrogen phosphate dihydrate (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) and calcium carbonate (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) are adjusted to a Ca / P ratio of 1.67 and pulverized and mixed in water using a pot. And then calcined at 900 ° C. (Mechanochemical synthesis method) Hydroxyapatite particles (particle shape: spherical, particle diameter 0.05 to 0.5 μm, half width 0.17) were used. A biological implant of Example 5 was produced in the same manner as Example 1 except that.

(実施例6)
前記基材の加熱温度を120℃としたこと以外は実施例5と同様にして実施例6の生体インプラントを製造した。
(Example 6)
A biological implant of Example 6 was produced in the same manner as Example 5 except that the heating temperature of the substrate was 120 ° C.

(実施例7)
前記中実基材に代えて下記方法で作製した表面発泡基材(第1表において「発泡」と表記する。)を用いたこと以外は実施例5と同様にして実施例7の生体インプラントを製造した。
(Example 7)
The biological implant of Example 7 was obtained in the same manner as in Example 5 except that a surface foamed base material (indicated as “foaming” in Table 1) prepared by the following method was used instead of the solid base material. Manufactured.

<表面発泡基材の作製>
PEEKで形成される円盤体(直径10mm、厚さ2mm、Victrex社製450G)の表面をサンドペーパー(#1000)で研磨し、濃硫酸(濃度:97%)に5分間浸漬した。濃硫酸から引き上げた円盤体を純水に5分間浸漬し、その後純水のpHが中性になるまで繰り返し洗浄し、多孔質構造のミクロ表面層を有するミクロ多孔基材を得た(サブ工程1)。このミクロ表面層の表面を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、多数の気孔を有し、これらの気孔の気孔径は1〜2μmであり、内部は網目構造となっていた。
<Preparation of surface foam substrate>
The surface of a disk body (diameter 10 mm, thickness 2 mm, Victrex 450G) formed of PEEK was polished with sandpaper (# 1000) and immersed in concentrated sulfuric acid (concentration: 97%) for 5 minutes. The disc body pulled up from the concentrated sulfuric acid was immersed in pure water for 5 minutes, and then repeatedly washed until the pH of the pure water became neutral to obtain a microporous substrate having a microsurface layer with a porous structure (sub-process) 1). When the surface of this micro surface layer was observed with a scanning electron microscope, it had a large number of pores, the pore diameter of these pores was 1 to 2 μm, and the inside was a network structure.

次いで、このミクロ多孔基材を炭酸カリウム水溶液(濃度:3M)に60分間浸漬することにより、ミクロ表面層の表面に炭酸カリウムを保持させて発泡剤保持基材を得た(サブ工程2)。この発泡剤保持基材を発泡溶液である濃硫酸(濃度:97%)に1分間浸漬することにより、発泡剤保持基材におけるPEEKの表面を膨潤させるのと同時に発泡剤保持基材における炭酸カリウムを発泡させて発泡基材を得た(サブ工程3)。   Next, this microporous substrate was immersed in an aqueous potassium carbonate solution (concentration: 3M) for 60 minutes, whereby potassium carbonate was retained on the surface of the micro surface layer to obtain a foaming agent retaining substrate (Sub-step 2). By immersing this foaming agent holding substrate in concentrated sulfuric acid (concentration: 97%) as a foaming solution for 1 minute, the surface of PEEK in the foaming agent holding substrate is swollen and at the same time potassium carbonate in the foaming agent holding substrate Was foamed to obtain a foamed substrate (sub-process 3).

この発泡基材を濃硫酸から引き上げて濃度が86%の硫酸に5分間浸漬した。次いで、この発泡基材を硫酸から引き上げて純水に10分間浸漬することによりPEEKの表面を凝固させ(サブ工程4)、純水のpHが中性になるまで繰り返し洗浄した後に、80℃で3時間乾燥させて表面発泡基材を得た。得られた表面発泡基材の表面を300倍の低倍率及び10000倍の高倍率で撮影した走査型電子顕微鏡写真をそれぞれ図22及び図23に示す。   The foam base was lifted from concentrated sulfuric acid and immersed in sulfuric acid having a concentration of 86% for 5 minutes. Next, the surface of PEEK is solidified by lifting the foamed substrate from sulfuric acid and immersing in pure water for 10 minutes (sub-process 4), and after repeatedly washing the pure water until the pH becomes neutral, at 80 ° C. The surface foamed substrate was obtained by drying for 3 hours. Scanning electron micrographs obtained by photographing the surface of the obtained surface foamed substrate at a low magnification of 300 times and a high magnification of 10000 times are shown in FIGS. 22 and 23, respectively.

拡大率300倍で撮影した各写真を利用して、上述したように大径気孔の各長径及び短径を測定し、これらの測定値の算術平均を算出したところ、大径気孔の平均気孔径は92μmであった。   Using each photograph taken at a magnification of 300 times, the major and minor diameters of the large pores were measured as described above, and the arithmetic average of these measured values was calculated. The average pore diameter of the large pores Was 92 μm.

表面発泡体の表面を走査型電子顕微鏡により撮影した写真を画像解析ソフト(Scion社製 Scion Image)を使用して、大径気孔とそれ以外の部分とに2値化することにより、写真全体の面積に対する気孔径10〜200μmの大径気孔の面積割合を算出したところ、65%であった。   By using the image analysis software (Scion Image, manufactured by Scion) to binarize the photograph of the surface foam surface with a scanning electron microscope, it is binarized into a large-diameter pore and other parts. The area ratio of large pores having a pore diameter of 10 to 200 μm to the area was calculated to be 65%.

(実施例8)
前記水酸アパタイト粒子として、メカノケミカル合成法にて合成し、700℃で仮焼して得られた粒子(粒子形状:球状、粒子径0.01〜0.1μm、前記半価幅0.26)を用いたこと以外は実施例7と同様にして実施例8の生体インプラントを製造した。
(Example 8)
Particles obtained by synthesizing mechanochemical synthesis and calcining at 700 ° C. as the hydroxyapatite particles (particle shape: spherical, particle diameter of 0.01 to 0.1 μm, half width of 0.26) ) Was used in the same manner as in Example 7 except that a biological implant of Example 8 was produced.

(実施例9)
前記水酸アパタイト粒子として、メカノケミカル合成法にて合成し、1100℃で仮焼して得られた粒子(粒子形状:球状、粒子径0.1〜5μm、前記半価幅0.15)を用いたこと以外は実施例7と同様にして実施例9の生体インプラントを製造した。
Example 9
As the hydroxyapatite particles, particles obtained by mechanochemical synthesis and calcined at 1100 ° C. (particle shape: spherical, particle diameter 0.1 to 5 μm, half width 0.15) are obtained. A biological implant of Example 9 was produced in the same manner as Example 7 except that it was used.

(実施例10)
実施例7で作製したミクロ多孔基材を用いたこと以外は実施例5と同様にして実施例10の生体インプラントを製造した。
(Example 10)
A biological implant of Example 10 was produced in the same manner as in Example 5 except that the microporous substrate produced in Example 7 was used.

(比較例1)
前記中実基材の加熱温度を80℃に変更したこと以外は実施例1と同様にして比較例1の生体インプラントを製造した。
(Comparative Example 1)
A biological implant of Comparative Example 1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the heating temperature of the solid substrate was changed to 80 ° C.

(比較例2)
前記中実基材の加熱温度を80℃に変更したこと以外は実施例5と同様にして比較例2の生体インプラントを作製した。
(Comparative Example 2)
A biological implant of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 5 except that the heating temperature of the solid substrate was changed to 80 ° C.

(生体インプラントの表面観察)
実施例1において、純水で洗浄した後の中実基体の表面を走査型電子顕微鏡(拡大率3000及び10000倍)で観察したときの走査型電子顕微鏡写真を図1に示す。図1において白色の部分が水酸アパタイトである。図1に示されるように、エタノール懸濁液に浸漬させて純水で洗浄しても水酸アパタイトは中実基材の表面に付着していることが分かった。
(Surface observation of biological implants)
In Example 1, the scanning electron micrograph when the surface of the solid substrate after washing with pure water is observed with a scanning electron microscope (magnification: 3000 and 10,000 times) is shown in FIG. In FIG. 1, the white portion is hydroxyapatite. As shown in FIG. 1, it was found that the hydroxyapatite adhered to the surface of the solid base material even when immersed in an ethanol suspension and washed with pure water.

実施例1、2、5〜9並びに比較例1及び2で製造した生体インプラントそれぞれの表面を走査型電子顕微鏡(拡大率10000倍)で観察したときの走査型電子顕微鏡写真をそれぞれ、図2、図4、図6、図8、図10、図12及び図14並びに図17及び図19に示す。これらの図面において白色の部分が水酸アパタイトである。   Scanning electron micrographs obtained by observing the surfaces of the biological implants produced in Examples 1, 2, 5 to 9 and Comparative Examples 1 and 2 with a scanning electron microscope (magnification rate of 10,000 times) are shown in FIG. 4, 6, 8, 10, 12 and 14, and FIGS. 17 and 19. In these drawings, the white portion is hydroxyapatite.

実施例1及び2並びに比較例1の生体インプラントは、図2及び図4並びに図17に示されるように、その表面に水酸アパタイトが付着していることが分かった。また、水酸アパタイトとして実施例1等のHAP−200に代えて「900℃で仮焼して得られた水酸アパタイト(メカノケミカル合成、900℃仮焼)」を用いた実施例5及び6並びに比較例2の生体インプラントも、図6及び図8並びに図19に示されるように、その表面に水酸アパタイトが付着していることが分かった。さらに、基材として実施例1等の中実基材に代えて表面発泡基材を用いた実施例7〜9の生体インプラントも、図10及び図12並びに図14に示されるように、その表面発泡基材の表面に水酸アパタイトが付着していることが分かった。   The biological implants of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were found to have hydroxyapatite attached to their surfaces as shown in FIGS. 2, 4 and 17. Examples 5 and 6 using “hydroxyapatite obtained by calcining at 900 ° C. (mechanochemical synthesis, calcining at 900 ° C.)” instead of HAP-200 in Example 1 or the like as hydroxyapatite. In addition, as shown in FIGS. 6, 8, and 19, the biological implant of Comparative Example 2 was found to have hydroxyapatite attached to the surface thereof. Furthermore, the biological implants of Examples 7 to 9 using a surface foamed base material instead of the solid base material of Example 1 or the like as the base material also have the surface thereof as shown in FIGS. It was found that hydroxyapatite was attached to the surface of the foamed substrate.

(照射前の被覆率)
実施例1〜10並びに比較例1及び2で製造した生体インプラントそれぞれの、水酸アパタイトによる照射前の被覆率(面積%)をその表面における3箇所を観測領域(100μm)として前記のようにして撮影した顕微鏡写真を用いて算出し、これら3点の算術平均値を得た。その結果を「被覆率(%) 照射前」として第1表に示す。
(Coverage before irradiation)
For each of the biological implants produced in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 and 2, the coverage (area%) before irradiation with hydroxyapatite was as described above with three observation areas (100 μm 2 ) on the surface. It calculated using the microscope picture image | photographed in this, and obtained the arithmetic mean value of these 3 points | pieces. The results are shown in Table 1 as “coverage (%) before irradiation”.

(照射後の被覆率)
実施例1〜10並びに比較例1及び2で製造した生体インプラントそれぞれに周波数38kHzで出力200Wの超音波を水中で10分照射した後の、水酸アパタイトによる被覆率(面積%)を前記のようにして算出し、これら3点の算術平均値を得た。その結果を「被覆率(%) 照射後」として第1表に示す。このようにして照射後の被覆率(面積%)を算出するときに撮影した、実施例1、2、5〜10並びに比較例1及び2それぞれの超音波照射後の走査型電子顕微鏡写真を、図3、図5、図7、図9、図11、図13及び図15、図16並びに図18及び図20に示す。これらの図面において白色の部分が水酸アパタイトである。
(Coverage after irradiation)
Each of the living body implants manufactured in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 and 2 was irradiated with ultrasonic waves having a frequency of 38 kHz and an output of 200 W in water for 10 minutes, and the coverage (area%) with hydroxyapatite was as described above. The arithmetic average value of these three points was obtained. The results are shown in Table 1 as “coverage (%) after irradiation”. Scanning electron micrographs after ultrasonic irradiation of Examples 1, 2, 5 to 10 and Comparative Examples 1 and 2 taken when calculating the coverage (area%) after irradiation in this way, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 13, 15, 16, 18, and 20. In these drawings, the white portion is hydroxyapatite.

(水酸アパタイトの固定化評価)
前記固定化評価による水酸アパタイトの固定化力として、前記のようにして算出した照射後の被覆率(面積%)を照射前の被覆率(面積%)で除した値(%)を算出し、第1表に「残存率(%)」として示した。
(Evaluation of immobilization of hydroxyapatite)
As the fixing power of hydroxyapatite by the immobilization evaluation, a value (%) obtained by dividing the coverage (area%) after irradiation calculated as described above by the coverage (area%) before irradiation is calculated. Table 1 shows the “residual rate (%)”.

その結果、実施例1〜10の生体インプラントは、第1表に示されるように、水酸アパタイトの「残存率(%)」が20%を超えていた。特に、実施例1〜3の生体インプラントは、第1表並びに例えば図3及び図5に示されるように、水酸アパタイトの「残存率(%)」が20%を大きく超えていた。また、実施例1における図2及び図3、実施例2における図4及び図5をそれぞれ対比すると、各実施例において、超音波照射前と後とでは中実基材の表面に配置された水酸アパタイトの数は大きく変化していなかった。このように、実施例1〜3の生体インプラントは水酸アパタイトが中実基材の表面に強固に固定化されていることが確認でき、生体骨との高い結合能を発揮することが十分に推測される。   As a result, as shown in Table 1, in the biological implants of Examples 1 to 10, the “residual rate (%)” of hydroxyapatite exceeded 20%. In particular, the biological implants of Examples 1 to 3 had a “residual rate (%)” of hydroxyapatite greatly exceeding 20% as shown in Table 1 and, for example, FIGS. 3 and 5. 2 and 3 in Example 1 and FIGS. 4 and 5 in Example 2 are compared with each other, in each Example, the water disposed on the surface of the solid base material before and after ultrasonic irradiation. The number of acid apatites did not change significantly. As described above, the biological implants of Examples 1 to 3 can be confirmed that the hydroxyapatite is firmly fixed on the surface of the solid base material, and sufficiently exhibit high binding ability with the living bone. Guessed.

一方、比較例1の生体インプラントは、第1表及び図18に示されるように、水酸アパタイトの「残存率(%)」が20%未満であった。また、比較例1における図17及び図18を対比すると、中実基材の表面に配置された水酸アパタイトが大幅に減少しており、水酸アパタイトが中実基材の表面に固定化されてなく脱落したことが分かった。   On the other hand, the biological implant of Comparative Example 1 had a “residual rate (%)” of hydroxyapatite of less than 20%, as shown in Table 1 and FIG. Moreover, when comparing FIG. 17 and FIG. 18 in Comparative Example 1, the hydroxyapatite disposed on the surface of the solid base material is greatly reduced, and the hydroxyapatite is immobilized on the surface of the solid base material. I knew that it was missing.

また、水酸アパタイトとして実施例1等のHAP−200(第1表において「HAP1」と表記されている。)に代えて「900℃で仮焼して得られた水酸アパタイト(メカノケミカル合成、900℃仮焼)」(第1表において「HAP2」と表記されている。)を用いた実施例5及び6の生体インプラントも、第1表並びに図7及び図9に示されるように、水酸アパタイトの「残存率(%)」が20%を大きく超えていた。さらに、実施例5における図6及び図7、実施例7における図8及び図9をそれぞれ対比すると、各実施例において、超音波照射前と後とでは中実基材の表面に配置された水酸アパタイトの数は大きく変化していなかった。このように、このように水酸アパタイトの種類を変化させても本願発明の生体インプラント、具体的には実施例5及び6の生体インプラントは、水酸アパタイトが中実基材の表面に強固に固定化されていることが確認でき、生体骨との高い結合能を発揮することが十分に推測される。   Moreover, it replaces with HAP-200 (it is described as "HAP1" in Table 1) of Example 1 etc.) as a hydroxyapatite "Hydroxyapatite obtained by calcining at 900 ° C (mechanochemical synthesis) , 900 ° C. calcination) ”(denoted as“ HAP2 ”in Table 1), the biological implants of Examples 5 and 6 are also shown in Table 1 and FIGS. The “residual rate (%)” of hydroxyapatite greatly exceeded 20%. Furthermore, when FIGS. 6 and 7 in Example 5 and FIGS. 8 and 9 in Example 7 are respectively compared, in each Example, the water disposed on the surface of the solid base material before and after ultrasonic irradiation. The number of acid apatites did not change significantly. Thus, even if the kind of hydroxyapatite is changed in this way, the bioimplants of the present invention, specifically, the bioimplants of Examples 5 and 6, have hydroxyapatite firmly attached to the surface of the solid substrate. It can be confirmed that it is immobilized, and it is sufficiently speculated that it exhibits a high binding ability with living bone.

一方、比較例2の生体インプラントは、第1表及び図20に示されるように、水酸アパタイトの「残存率(%)」が20%には遠く及ばなかった。また、比較例2における図19及び図20を対比すると、中実基材の表面に配置された水酸アパタイトが大幅に減少しており、水酸アパタイトが中実基材の表面に固定化されてなく脱落したことが分かった。   On the other hand, as shown in Table 1 and FIG. 20, in the biological implant of Comparative Example 2, the “residual rate (%)” of hydroxyapatite did not reach 20%. Further, when comparing FIG. 19 and FIG. 20 in Comparative Example 2, the hydroxyapatite arranged on the surface of the solid base material is greatly reduced, and the hydroxyapatite is immobilized on the surface of the solid base material. I knew that it was missing.

さらに、基材として実施例1等の中実基材に代えて表面発泡基材を用いた実施例7〜9の生体インプラントもミクロ多孔基材を用いた実施例10の生体インプラントも、第1表並びに図11、図13、図15及び図16に示されるように、水酸アパタイトの「残存率(%)」が20%を大きく超えていた。さらに、実施例7における図10及び図11、実施例8における図12及び図13並びに実施例9における図14及び図15をそれぞれ対比すると、各実施例において、超音波照射前と後とでは表面発泡基材の表面に配置された水酸アパタイトの数は大きく変化していなかった。このように、このように基材の種類を表面発泡基材に代えてもまたミクロ多孔基材に代えても、本願発明の生体インプラント、具体的には実施例7〜10の生体インプラントは、水酸アパタイトが表面発泡基材及びミクロ多孔基材の表面に強固に固定化されていることが確認でき、生体骨との高い結合能を発揮することが十分に推測される。   Furthermore, the biological implants of Examples 7 to 9 using a surface foamed substrate instead of the solid substrate of Example 1 as the substrate and the biological implant of Example 10 using a microporous substrate are also the first. As shown in the table and FIGS. 11, 13, 15, and 16, the “residual rate (%)” of hydroxyapatite greatly exceeded 20%. Further, FIGS. 10 and 11 in Example 7, FIGS. 12 and 13 in Example 8, and FIGS. 14 and 15 in Example 9 are compared, and in each Example, the surface before and after the ultrasonic irradiation The number of hydroxyapatites arranged on the surface of the foamed substrate did not change greatly. Thus, even if the type of the substrate is replaced with a surface foamed substrate or a microporous substrate, the biological implant of the present invention, specifically, the biological implants of Examples 7 to 10, It can be confirmed that the hydroxyapatite is firmly fixed on the surface of the surface foamed base material and the microporous base material, and it is sufficiently presumed that the hydroxyapatite exhibits high binding ability with living bone.

(水酸アパタイトの固定状態)
実施例1で製造した生体インプラントを樹脂埋めした後にCP加工して新鮮断面を露出させ、この新鮮断面を走査型電子顕微鏡(拡大率10000倍)で観察した。このときの走査型電子顕微鏡写真を図21に示す。図21において白色の部分が水酸アパタイトである。その結果、中実基材に固定化されている水酸アパタイトの粒子は中実基材内に埋入せず表面に付着した状態にあってその大部分が露出していたが確認された。
(Hydroxyapatite fixed state)
The living body implant produced in Example 1 was filled with resin and then subjected to CP processing to expose a fresh section, and this fresh section was observed with a scanning electron microscope (magnification rate: 10,000 times). A scanning electron micrograph at this time is shown in FIG. In FIG. 21, the white portion is hydroxyapatite. As a result, it was confirmed that the hydroxyapatite particles fixed on the solid base material were not embedded in the solid base material but adhered to the surface, and most of the particles were exposed.

Figure 0005728321
Figure 0005728321

この発明に係る生体インプラントは、基材の持つ力学特性を損なうことなく発揮して荷重が掛かる部位にも適用可能であると共に、生体活性物質が基材から高度に脱落しにくく生体骨との高い結合能を発揮するから、骨が欠損した欠損部、特に荷重の掛かる欠損部を治療する際の医療部材、例えば、骨補填材、人工関節部材、骨接合材、人工椎体、椎体間スペーサ、椎体ケージ及び人工歯根等として、好適に利用することができる。   The biological implant according to the present invention can be applied to a portion where the mechanical properties of the base material are not impaired and a load is applied, and the bioactive substance is not easily detached from the base material and is highly resistant to a living bone. Because it exhibits binding ability, it is a medical member for treating a defect part where bone has been lost, particularly a defect part under load, such as a bone filling material, an artificial joint member, an osteosynthesis material, an artificial vertebral body, an interbody spacer It can be suitably used as a vertebral body cage and an artificial tooth root.

この発明に係る生体インプラントの製造方法は、高価又は特殊な装置を必要とせずに簡易な方法であるにもかかわらず、基材の表面に分散又は散在した状態で生体活性物質を強固に固定化させることができるから、この発明に係る生体インプラントの製造に好適に利用できる。   The bioimplant manufacturing method according to the present invention is a simple method that does not require an expensive or special device, but the bioactive substance is firmly fixed in a dispersed or scattered state on the surface of the substrate. Therefore, it can be suitably used for the production of the biological implant according to the present invention.

Claims (10)

熱可塑性樹脂からなる基材の表面に生体活性物質が固定化された生体インプラントを製造する生体インプラントの製造方法であって、
前記生体活性物質が表面に配置された基材を前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度−30℃以上、融点未満の加熱温度に加熱する工程を有することを特徴とする生体インプラントの製造方法。
A bioimplant manufacturing method for manufacturing a bioimplant in which a bioactive substance is immobilized on the surface of a base material made of a thermoplastic resin,
A method for producing a biological implant, comprising a step of heating a base material on which the bioactive substance is disposed on a surface to a heating temperature of a glass transition temperature of -30 ° C or higher and lower than a melting point of the thermoplastic resin.
前記加熱温度は、前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上、融点未満であることを特徴とする請求項1に記載の生体インプラントの製造方法。   The method for producing a living body implant according to claim 1, wherein the heating temperature is equal to or higher than a glass transition temperature of the thermoplastic resin and lower than a melting point. 前記加熱する工程は、前記基材を前記加熱温度で1時間以上加熱する工程であることを特徴とする請求項1又は2に記載の生体インプラントの製造方法。   The method of manufacturing a biological implant according to claim 1 or 2, wherein the heating step is a step of heating the base material at the heating temperature for 1 hour or more. 前記基材の表面に前記生体活性物質を配置する工程を有し、
この配置する工程は生体活性物質の懸濁液に前記基材を浸漬させる工程を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の生体インプラントの製造方法。
Arranging the bioactive substance on the surface of the substrate;
The method for producing a biological implant according to any one of claims 1 to 3, wherein the arranging step includes a step of immersing the base material in a suspension of a bioactive substance.
熱可塑性樹脂で多孔質構造の表面層を有する基材を作製する工程を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の生体インプラントの製造方法。   The method for producing a biological implant according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of producing a base material having a surface layer having a porous structure with a thermoplastic resin. 前記熱可塑性樹脂は、エンジニアリングプラスチックであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の生体インプラントの製造方法The said thermoplastic resin is an engineering plastic, The manufacturing method of the biological implant of any one of Claims 1-5 characterized by the above-mentioned. 前記エンジニアリングプラスチックは、ポリエーテルエーテルケトンであることを特徴とする請求項に記載の生体インプラントの製造方法The method of manufacturing a biological implant according to claim 6 , wherein the engineering plastic is polyetheretherketone. 前記生体活性物質は、リン酸カルシウム化合物及び生体活性ガラスの少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の生体インプラントの製造方法The bioactive agent, method for producing an implant according to any one of Motomeko 1-7 you characterized in that at least one of calcium phosphate compounds and bioactive glass. 前記リン酸カルシウム化合物は、水酸アパタイトであることを特徴とする請求項に記載の生体インプラントの製造方法The method for producing a biological implant according to claim 8 , wherein the calcium phosphate compound is hydroxyapatite. 前記リン酸カルシウム化合物は、リン酸三カルシウムである請求項に記載の生体インプラントの製造方法The method for producing a biological implant according to claim 8 , wherein the calcium phosphate compound is tricalcium phosphate.
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