JP6008643B2 - 生体インプラント材料の製造方法および生体インプラント材料 - Google Patents
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Description
前記調製工程で調製したチタン含有アルカリ水溶液に、非チタン系金属材料、セラミックス材料または高分子材料からなる基体を浸漬し、基体表面にチタン酸アルカリ金属塩層または酸化チタン層の少なくともいずれか一方を形成する浸漬工程と、を有することを特徴とする生体インプラント材料の製造方法である。
皮膜として前記基体の表面に一様に形成されるチタン酸アルカリ金属塩層または酸化チタン層の少なくともいずれか一方と、を備え、
前記チタン酸アルカリ金属塩層または酸化チタン層の少なくともいずれか一方は、前記
多孔体の細孔内にも皮膜として一様に形成されることを特徴とする生体インプラント材料である。
基体材料として、非チタン系金属材料であるコバルト−クロム−モリブデン合金を用いて生体インプラント材料を製造して評価を行った。
ASTM F75規格に規定されるコバルト−クロム−モリブデン鋳造合金を切削加工により、直径3.0mm、長さ10mmの円柱状サンプル基体として形成した。
5MのNaOH水溶液100mLあたりに0.2gのチタン粉末(株式会社大阪チタニウムテクノロジーズ製、TILOP-45(体積平均粒子径25μm))を投入して、チタンを沈殿させたチタン水溶液を調製した。
PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)製ワイヤでサンプル基体を吊り下げ、チタンが沈殿した静置後のチタン水溶液に浸漬した。浸漬条件は、液温が80℃であり、浸漬時間が24時間であった。チタン水溶液から引き上げ、洗浄後に自然乾燥して実施例A−1の生体インプラント材料を得た。
浸漬工程後さらに、液温が80℃の温水に、12時間浸漬して温水処理を施したものを乾燥して実施例A−2の生体インプラント材料を得た。
浸漬工程後さらに、600℃の温度で、1.0時間の加熱処理を施して実施例A−3の生体インプラント材料を得た。
調製工程で、5MのNaOH水溶液100mLあたりに0.005gのチタン粉末(株式会社大阪チタニウムテクノロジーズ製、TILOP-45(体積平均粒子径25μm))を投入し、その上澄みをチタン水溶液として調製したこと以外は、実施例A−1と同様にして比較例Aの生体インプラント材料を得た。
基体表面に皮膜としてのチタン酸ナトリウム層が形成されてことを、走査型電子顕微鏡(SEM)写真による観察および、エネルギー分散型X線分析(EDS分析)によって確認した。
得られた生体インプラント材料を、ヒトの体液とほぼ等しい無機イオン濃度を有する擬似体液に4日間浸漬し、アパタイト形成の有無を確認した。擬似体液としては、各イオン濃度がK+:5.0[mM]、Na+:142[mM]、Mg2+:1.5[mM]、Ca2+:2.5[mM]、Cl−:148[mM]、HCO3−:4.2[mM]、HPO2−:1.0[mM]、SO4 2−:0.5[mM]の組成を有し、トリス−ヒドロキシメチル−アミノメタンおよび塩酸にて37℃のpH=7.4に調製したものを用いた。
基体材料として、セラミックス材料であるジルコニアを用いて生体インプラント材料を製造して評価を行った。
ジルコニア(正方晶ジルコニア多結晶体)を用いて、直径3.0mm、長さ10mmの円柱状サンプル基体を形成した。
調製工程は、実施例Aと同様にした。
PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)製ワイヤでサンプル基体を吊り下げ、チタンが沈殿した静置後のチタン水溶液に浸漬した。浸漬条件は、液温が80℃であり、浸漬時間が24時間であった。チタン水溶液から引き上げ、洗浄後に自然乾燥して実施例B−1の生体インプラント材料を得た。
調製工程で、5MのNaOH水溶液100mLあたりに0.005gのチタン粉末(株式会社大阪チタニウムテクノロジーズ製、TILOP-45(体積平均粒子径25μm))を投入し、その上澄みをチタン水溶液として調製したこと以外は、実施例B−1と同様にして比較例Bの生体インプラント材料を得た。
基体材料として、高分子材料であるPEEKを用いて生体インプラント材料を製造して評価を行った。
PEEK材料(VICTREX社製、VICTREX PEEK 450G)を成型して、直径3.0mm、長さ6mmの円柱状サンプル基体を形成した。
調製工程は、実施例Aと同様にした。
PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)製ワイヤでサンプル基体を吊り下げ、チタンが沈殿した静置後のチタン水溶液に浸漬した。浸漬条件は、液温が80℃であり、浸漬時間が24時間であった。チタン水溶液から引き上げ、洗浄後に自然乾燥して実施例C−1の生体インプラント材料を得た。
調製工程で、5MのNaOH水溶液100mLあたりに0.005gのチタン粉末(株式会社大阪チタニウムテクノロジーズ製、TILOP-45(体積平均粒子径25μm))を投入し、その上澄みをチタン水溶液として調製したこと以外は、実施例C−1と同様にして比較例Cの生体インプラント材料を得た。
基体材料として、コバルト−クロム−モリブデン合金からなる多孔体を用いて生体インプラント材料を製造して評価を行った。
電子ビーム積層法(EBM法)によりコバルト−クロム−モリブデン合金の多孔体を作製した。気孔率60%、気孔径500μmの多孔体(1cm×1cm×1cm)の3次元CADデータから作成したスライスデータをもとに電子ビームをコバルト−クロム−モリブデン金属粉末に照射、走査し、その熱エネルギーにより金属粉末を溶融させる。そして、これらを繰り返して積層していくことで気孔率60パーセント、気孔径500μmのコバルト−クロム−モリブデン合金からなる多孔体を作製した。
調製工程は、実施例Aと同様にした。
PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)製ワイヤでサンプル基体を吊り下げ、チタンが沈殿した静置後のチタン水溶液に浸漬した。浸漬条件は、液温が80℃であり、浸漬時間が24時間であった。チタン水溶液から引き上げ、洗浄後に自然乾燥して実施例Dの生体インプラント材料を得た。
Claims (5)
- アルカリ水溶液に対して、溶解度を超える量のチタン材料の投入と、非チタン系金属材
料、セラミックス材料または高分子材料からなる基体の浸漬とを行い、基体表面にチタン
酸アルカリ金属塩層または酸化チタン層の少なくともいずれか一方を形成することを特徴
とする生体インプラント材料の製造方法。 - アルカリ水溶液に、溶解度を超える量のチタン材料を投入し、前記チタン材料が存在す
るチタン含有アルカリ水溶液を調製する調製工程と、
前記調製工程で調製したチタン含有アルカリ水溶液に、非チタン系金属材料、セラミッ
クス材料または高分子材料からなる基体を浸漬し、基体表面にチタン酸アルカリ金属塩層
または酸化チタン層の少なくともいずれか一方を形成する浸漬工程と、を有することを特
徴とする生体インプラント材料の製造方法。 - 前記チタン材料は、チタン微粒子であることを特徴とする請求項1または2記載の生体
インプラント材料の製造方法。 - 前記チタン微粒子は、平均粒子径が0.1〜100μmであることを特徴とする請求項
3記載の生体インプラント材料の製造方法。 - 非チタン系金属材料の多孔体、セラミックス材料の多孔体または高分子材料の多孔体か
らなる基体と、
皮膜として前記基体の表面に一様に形成されるチタン酸アルカリ金属塩層または酸化チタン層の少なくともいずれか一方と、を備え、
前記チタン酸アルカリ金属塩層または酸化チタン層の少なくともいずれか一方は、前記
多孔体の細孔内にも皮膜として一様に形成されることを特徴とする生体インプラント材料。
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