JP6110382B2

JP6110382B2 - 医療用セラミックインプラントを作製するためのプロセス

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Publication number: JP6110382B2
Application number: JP2014527701A
Authority: JP
Inventors: アンドレショーン; ジェンズフィッシャー; カーステンシュローダー; ハルムートシュテファン; ヴィルフリードベッシュ; アンドレアスフォーゲルサン; クラウス‐ディーターヴェルトマン; バーバラネーベ
Original assignee: ヴィタツァーンファブリークハー．ラオテルゲーエムベーハーウントコーカーゲー
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2032-09-05
Also published as: US20140214174A1; EP2753594A1; US9241795B2; CN103748058B; JP2014529456A; KR102005950B1; KR20140056249A; WO2013034583A1; BR112014002528A2; EP2753594B1; ES2628045T3; CN103748058A

Description

本発明は、細胞組織と、特に骨細胞と恒久的な結合を形成する表面を有する医療用セラミックインプラントの製造プロセス、本発明に従うプロセスによって得ることができるインプラント、および本発明に従うインプラントの使用に関する。

インプラント、特に歯科インプラントのセラミック表面の設計は、金属インプラントとは対照的に、まだ初期段階である。市販の製品のほとんどはサンドブラストによって粗面化処理され、そうすることによって、平滑面と比較して、細胞組織中でのより良好な機械的固着が確保される。しかし、これらは、高度に開発されたチタンインプラントと比較して、骨結合に比較的長い時間を要する。従って、今日通常用いられる１ピース型セラミックインプラントと合わせて、このようなインプラントの骨結合にさらなるリスクが存在する。

サンドブラスト処理表面は、セラミックと周囲の骨との間の界面として最適なものではない。

この欠点は、ポリアリルアミンなどのポリマー、またはタンパク質、またはコラーゲン、フィブロネクチン、もしくはオステオネクチンなどの基質分子の湿式化学的適用によって排除することが可能であり得る。しかし、これらは、露出したインプラント表面への接着が弱い傾向にあり、早い段階での界面破壊が起こり得る。細胞側の刺激剤（例：ＢＭＰまたはインターロイキン）が用いられる場合は、これらのタンパク質の熱不安定性のために製品を殺菌処理することができず、従って、移植の分野における臨床的使用にはとても適さない。

特許文献１には、チタン薄膜によるセラミック表面のコーティングが開示されている。しかし、この層の接着の耐久性に関する情報はまったく与えられておらず、インプラント材料としての金属非含有セラミックの利点が妨げられている。

特許文献２には、Ｍｇ安定化ジルコニアセラミックのコーティングプロセスが記載されているが、これは、骨との接触には適さない。さらに、このセラミックは、必要条件として、１０ｎｍ未満の粗さを有する必要がある。

特許文献３には、タンパク質固定化のためにポリマーまたはシラン官能化化合物の層をまず適用し、その後生体活性タンパク質を適用する目的で、プラスチックをプラズマで処理することが開示されている。このプラズマ処理は、無線周波数プラズマ（１０〜１２５ｋＨｚ）を用い、１０ミリトールから１０トール（低圧から大気圧）にて、空気、酸素、二酸化炭素、アルゴン、ヘリウム、窒素酸化物、または水蒸気中で行われ、生体活性タンパク質および酵素の固定化のための官能基が生成される。

特許文献４に記載のセラミック上のコーティングも、細胞と移植されたインプラントとの間の接触形成の改善という問題点を解決するものではない。この特許では、セラミック様コーティングが、プラズマ溶射、真空プラズマ溶射、空気プラズマ溶射、または高速フレーム溶射（ＨＶＯＦ）コーティングによって適用される。

特許文献５には、ガラス、二酸化ケイ素、セラミック、またはカーボンの無機基材の表面をコーティングする方法が開示されており、この方法は、表面を還元性ガスプラズマに暴露することにより基材の表面を洗浄する工程、表面を還元性ガスプラズマに暴露することで基材の表面にラジカルを発生させることにより表面を活性化する工程、ならびにＣ_１‐Ｃ_１６アルカン、Ｃ_２‐Ｃ_１６アルケン、Ｃ_２‐Ｃ_１６アルキン、スチレン、スチレン化合物の芳香族モノマー、ビニルおよびアクリレート化合物のモノマーから成る群より選択される、ガスプラズマ中にて気体状態となるのに充分に低い分子量を有するモノマーを含む１つ以上のモノマーを用いたプラズマ促進重合プロセスを用いることにより基材表面に第一の層を形成する工程、を含む。

特許文献６には、セラミック基体の表面をチタン化合物でコーティングするための方法が開示されており、この方法は、（ｉ）予め成形したセラミック材料を提供する工程；（ｉｉ）プラズマ‐化学表面の作製のために、プラズマを用いて前記セラミック材料の表面を活性化する少なくとも１つの工程であって、ここで、プラズマは、高エネルギーイオンを含む、工程；（ｉｉｉ）プラズマコーティングによって前記セラミック材料にチタン化合物結合層を適用する少なくとも１つの工程であって、ここで、プラズマコーティングは、パルス式および／または非パルス式で実施される、工程；（ｉｖ）パルスプラズマコーティングによって機能性チタン化合物層を適用する少なくとも１つの工程、を含む。

特許文献７は、基材および弾性コーティングを含むパーツの製造に関し、それは：（ａ）所望に応じて行ってよい、表面上に活性基を発生させるための基材の処理；（ｂ）少なくとも第一の弾性物質、少なくとも１つのシラン、および所望に応じて含んでよい少なくとも１つの結合剤を含む第一の組成物の基材への適用による中間層の形成；（ｃ）第二の弾性物質を含む第二の組成物の適用によるコーティングの形成；ならびに（ｄ）形成されたパーツのアニーリングを含む。

プラズマポリマーによる化学反応性表面の作製［非特許文献１］は、非常により適している。このレビューは、主として、低圧力領域における無線周波数（ＲＦ）励起プラズマ（１０ｋＨｚから１ＭＨｚ）による５０〜５００ｎｍの厚さを有するコーティングの作製について記載している。別の選択肢として、マイクロ波プラズマ（１ＭＨｚから２０ＧＨｚ）も、この目的に用いられ得る［非特許文献２］。

Puleo DA et al.は、非特許文献３に、表面上での生体分子の固定により、細胞‐生体材料界面での分子の局在化および保持の両方が可能になることを報告している。整形外科および歯科用インプラントに用いられる金属生体材料が持つ反応性官能基は少量であることから、これらの材料の生体分子による修飾は困難である。この研究では、「生体不活性」金属上に生体活性分子の固定化を可能とするために、プラズマ表面修飾戦略の使用が研究された。Ｔｉ‐６Ａｌ‐４Ｖ上でのアリルアミンのプラズマ重合の過程での条件を変動させて、５（「低」）および１２（「高」）ＮＨ_２基／ｎｍ^２が得られた。１および２工程のカルボジイミドスキームを用いて、リゾチーム、モデル生体分子、および骨形成タンパク質‐４（ＢＭＰ‐４）がアミノ化表面上に固定化された。両スキーム共に、タンパク質結合の量を変動させて制御することができたが、１工程の方法では、架橋によって固定化リゾチームの活性が破壊された。そこで、ＢＭＰ‐４は、２工程のスキームを用いて固定化された。低‐および高‐ＮＨ_２表面に結合されたいずれのＢＭＰも、最初は、多能性Ｃ３Ｈ１０Ｔ１／２細胞中にてアルカリホスファターゼ活性を誘導することができたが、細胞培地中でのインキュベーションによって弱結合タンパク質を除去した後は、高アミノ基表面のみが効果的であった。

米国特許出願第２００９／０１７６６１９１Ａ号国際公開第２００１／１０１９３２３Ａ号米国特許第４，７５７，０１４Ａ号英国特許第２４０７５２３Ａ号国際公開第０１／８５６３５Ａ号国際公開第２００９／１０３７７５Ａ号スイス特許第７０２７３１Ａ号

K.S. Siow, L. Britcher, S. Kumar, H.J. Griesser, Plasma Process. Polym. 3 (2006), 392-418 Finke, B. ; Luthen, F. ; Schroder, K. ; Mueller, P. D. ; Bergemann, C ; Frant, M. ; Ohl, A. ; Nebe, J. B. Positively charged plasma polymerized titanium boosts osteoblastic focal contact formation in the initial adhesion phase, Biomaterials 28 (2007), 4521-4534 Puleo DA et al Biomaterials 2002 May; 23(9): 2079-87

しかし、このようにして作製されたコーティングのチタン上での接着性は、どちらかと言うと弱い。セラミック表面も類似の挙動を有する。セラミック基材とポリマー様コーティングとの間の材料の機械的相違が大きいことにより、接着力はさらに減少し、その結果、層の接着性はさらに低下してしまう。

本発明の目的は、治癒および骨結合の改善を確保するインプラントを作製するためのプロセスを提供することである。

本発明の目的は、骨細胞組織と恒久的な結合を形成する表面を有するセラミックインプラントを製造するためのプロセスによって達成されるものであり、この表面は、骨結合の改善を提供し、このプロセスは：
表面を有するセラミック材料の前処理工程であって、ここで、セラミック材料の前記表面は、高周波数もしくは無線周波数（ＨＦ、ＲＦ）などの直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）、またはマイクロ波（ＭＷ）により低圧力にて発生されるコンディショニングプラズマに暴露される、前処理工程、およびこれに続く第二工程であって、
前記表面に有機相を少なくとも部分的に適用するために有機化合物がプラズマに添加され、ここで、有機化合物は、脂肪族アミン類、環状アミン類、不飽和および芳香族アミン類、ならびにこれらの組み合わせから成る群より選択される、反応性プラズマによる処理の第二工程、
を含む。

本発明によれば、治癒および骨結合の改善を確保するインプラント、並びに該インプラントを作製するためのプロセスを提供することができる。

実施例２におけるＸＰＳ表面分析による元素含有量を示す図である。実施例２における処理された表面と接触した細胞の挙動を示す走査型電子顕微鏡写真図である。実施例３におけるＸＰＳ表面分析による元素含有量を示す図である。実施例３における処理された表面と接触した細胞の挙動を示す走査型電子顕微鏡写真図である。

本発明によると、プラズマは、高周波数もしくは無線周波数（ＨＦ、ＲＦ）などの直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）、またはマイクロ波（ＭＷ）により、通常は０．１Ｐａから０．９ｋＰａである低圧力にて発生される。本発明は、１００ｋＰａから５００ｋＰａ（標準圧力範囲）の圧力でのＭＷおよびＲＦプラズマを含む。

本発明に従うプロセスの１つの実施形態では、プラズマは、不活性ガス下、または酸素、水素、水、過酸化水素の混合物と共に用いられてよい。

本発明に従うプロセスで用いることができるセラミックインプラントを形成するセラミック材料は、特に、リューサイト含有またはリューサイト非含有酸化物セラミック、長石セラミックから成る群より選択される。

本発明のプロセスによると、有機相は、脂肪族アミン類、環状アミン類、不飽和および芳香族アミン類、ならびにこれらの組み合わせから成る群より選択される有機化合物から形成されてよい。有機化合物は、特に、エチレンジアミン、ヘプチルアミン、ジアミノプロパン、（置換）シクロプロピルアミン類、ジアミノシクロヘキサン類、アリルアミン、ジメチルホルムアミド、アジリン類、ピロール類、ピリジン類、ピペリジン類、またはピロリジン類などの窒素含有ヘテロ環類であってよい。

本発明は、本発明に従うプロセスによって得ることができるセラミックインプラント、および有機相による少なくとも部分的なコーティングを備えたセラミックインプラントに関する。有機相による少なくとも部分的なコーティングを備えた前記セラミックインプラントは、１ｎｍから１０μｍの厚さである有機相を有する。このコーティングは、外部からの機械的応力に対する耐性、特に耐スクラッチ性を有することが有利である。このコーティングは、その接着性が１年間の時間枠にわたって安定であることが有利である。

本発明は、有機相による少なくとも部分的な耐スクラッチコーティングを有するインプラント材料に関する。

本発明はまた、特に整形外科または歯科の分野での、前記インプラントの使用にも関する。

本発明に従うプロセスによる官能化のための界面を作り出すのに適するプラズマとしては、特に以下が挙げられる：

低圧力範囲、すなわち１０^−１Ｐａから１ｋＰａ、好ましくは約１０Ｐａから１ｋＰａでの、ＤＣまたはＨＦプラズマ（ＲＦおよびマイクロ波プラズマを含む高周波数プラズマ、０Ｈｚから１０ＧＨｚ）であり、これらは、誘導結合型または容量結合型である。これらのプラズマはまた、１０^−６から０．９、有利には０．０５から０．５、より適切には０．１から０．３のデューティサイクル（期間の時間長さに対するプラズマ発生時間の比率）でパルス化されてもよい。少なくとも１つの誘電体バリアを放電空間に有するか、または共面放電として行われるバリア放電などの標準圧プラズマも用いられてよい。印加された（パルス）交流電圧の動作周波数は、１から１０ｋＶの範囲内の電圧にて、５０Ｈｚから５００ｋＨｚである。さらに、プラズマジェットが適する。この用語は、発生されたプラズマが、用いられる作業ガスの気流によって開口部から周囲の空間に噴出されるプラズマ源を意味する。これは、パルス直流電圧（１０から２５ｋＨｚでの１から１５ｋＶ）、ＭＦ（５０ｋＨｚでの１から５ｋＶ）、またはマイクロ波（例：１〜１０ＧＨｚ）、さらにはＨＦ（例：１〜５０ＭＨｚ）で作動することができる。この方法では、プラズマは、１から１０^５Ｐａの動作圧力にて燃焼する。本発明に従うプロセスは、不活性ガス中でのプラズマを用いることができるが、酸素、水素、水、過酸化水素の混合物も可能である。プラズマはまた、純物質としての後者内で燃焼されてもよい。

これに対応して適するプラズマ前処理により、炭素含有量が＜２５％（ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光分析）測定）、好ましくは＜２０％（ＸＰＳ測定）である表面が得られる。この表面は、化学反応性酸素含有基およびフリーラジカルを有し、窒素含有官能基への恒久的な結合を可能とする。

１つの実施形態では、このプラズマ工程は、中間通気を行わず、１つの反応器中にて第二のプラズマ工程と直接組み合わせてよい。従って、前処理用に設計された対応するプラズマは、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）の場合には１．５〜２０のＣ／Ｚｒ比に相当する典型的には３５〜８０％の炭素含有量（ＸＰＳ測定）が、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）の場合には＜１．３、好ましくは＜０．８のＣ／Ｚｒ比に相当する２５％未満、好ましくは＜２０％の値に低下するまで、セラミック表面に適用される。

そのような説明、またはその説明の基礎となる仮説に限定されるものではないが、官能化のための本発明に従うプロセスにより、特に導入されたアミノ基を含む表面の接着性の強い長期的水安定性官能化が得られ、インプラントが配置される生体環境からの糖タンパク質の吸着を誘発することができる。インプラント表面への糖タンパク質の堆積が、骨結合の第一の工程の１つである。本発明に従うプロセスによって官能化が可能であり、それによって、機械的固着に必要である粗さ、ならびに組織とインプラントとの間の結合に重要であるその他の材料特性が保持される。

本発明に従うプロセスの１つの実施形態では、プラズマは、窒素、アンモニア、および／または少なくとも１つの窒素含有、特に有機の化合物の存在下にて、セラミックインプラントの表面に作用する。

本発明によると、少なくとも１つの窒素含有有機化合物は、脂肪族アミン類、環状アミン類、不飽和アミン類、および芳香族アミン類の群より選択される。従って、特に、以下の物質が例として言及され得る：エチレンジアミン、ヘプチルアミン、ジアミノプロパン、（置換）シクロプロピルアミン類、ジアミノシクロヘキサン類、アリルアミン、ジメチルホルムアミド、ピロール類などの窒素含有ヘテロ環類。

通常、プラズマは、低圧力範囲、すなわち、０．１Ｐａから１ｋＰａ、好ましくは約１０Ｐａから１ｋＰａにおける、マイクロ波プラズマ、ＤＣまたはＲＦプラズマ（無線周波数、０Ｈｚから１０ＧＨｚ）である。エネルギーの結合は、誘導的および／または容量的に行われてよい。プラズマは、有利には、１０^−６から０．９、有利には０．０５から０．５、より適切には０．１から０．３のデューティサイクルでパルス化されるべきである。少なくとも１つの誘電体バリアを放電空間に有するか、または共面放電として行われるバリア放電などの標準圧プラズマも用いられてよい。印加された（パルス）交流電圧の動作周波数は、１から１０ｋＶの範囲内の電圧にて、５０Ｈｚから５００ｋＨｚである。さらに、大気圧プラズマジェットが適する。この用語は、発生されたプラズマが、ジェットノズルから周囲の空間へと消費される作業ガス気流によって噴出されるプラズマ源を意味する。これは、パルス直流電圧（１０から２５ｋＨｚでの１から１５ｋＶ）、ＭＦ（５０ｋＨｚでの１から５ｋＶ）、またはマイクロ波（１〜１０ＧＨｚ）、さらにはＨＦ（１〜５０ＭＨｚ）で作動することができる。この方法では、プラズマは、１から１０^５Ｐａの動作圧力にて燃焼する。好ましくは、大気圧プラズマが適用されてよい。

本発明に従って作製されるインプラントと接触すると、タンパク質は吸着し、細胞は、大きく改善された初期付着を伴った応答を示す。細胞拡散では、未処理表面と比較して、目に見えて明らかに増大された細胞拡散が検出可能であり、また、細胞の接着においても同様であり、細胞は基材の表面形態と文字通り同化する。

このことによって、骨結合時間が大きく短縮される結果となり、加えて、述べた官能化は、滅菌処理に対して耐性を有し、長期間にわたって安定である。

１つの実施形態では、本発明に従うセラミックインプラントは、その表面に、有機基材を、特に０．１から１５ｎｍ、好ましくは１から１０ｎｍの実質的に均一な厚さにて有する。

特定の実施形態では、生体活性表面が、高真空プラズマ反応器中、すなわち、形態がすでに構築されているインプラントへ適用される。高真空プラズマ反応器は、マイクロ波（ＭＷ、２．４５ＧＨｚ）、無線周波数（ＲＦ、１３．５６ＭＨｚもしくは２７．１２ＭＨｚ）平行プレート反応器（parallel plate reactors）、または誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ反応器、１３．５６ＭＨｚもしくは２７．１２ＭＨｚ）のいずれかであってよい。電力は、例えば、低圧力（通常、０．１〜１ｋＰａ）にて結合され、ここで、プラズマは、点灯され、ある時間にわたって維持される。一連のプロセスは、通常、２つの部分から構成される：

１．アルゴン、酸素、窒素、空気、四フッ化炭素、またはこれらの混合物の存在下、表面を活性化するのに充分な時間にわたってコンディショニングプラズマに暴露すること。対応する継続時間は当業者に公知であり、通常は、１０^−３から１０^３秒、好ましくは１秒から１００秒である。

２ａ．脂肪族アミン類（エチレンジアミン、ヘプチルアミン、ジアミノプロパンなど）、環状アミン類（シクロプロピルアミン、ジアミノシクロヘキサン類など）、または不飽和アミン類（アリルアミンなど）（さらなる例については上記参照）中、不活性ガスによる希釈有りまたは無し（Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅ）、反応性ガス類（ＮＨ_３、Ｎ_２、空気）の窒素および／もしくはアンモニアなどの窒素含有分子との混合有りまたは無しにて、プラズマを維持することによって生体活性表面が生成される反応性プラズマ。

２ｂ．別の選択肢として、脂肪族炭化水素類（メタン、エタン、プロパン、ｎ‐ブタン、イソブタン）、不飽和炭化水素類（エチレン、アセチレン、プロピレン、ブタジエン）、環状炭化水素類（シクロプロパン、シクロヘキサン）、または芳香族炭化水素類（ベンゼン、トルエン）も、不活性ガスによる希釈有りまたは無し、およびアンモニア（ＮＨ_３）、水素、もしくはアミン類などの窒素含有混合物有りまたは無しにて、用いてよい。従って、炭素表面が作製され、続いてそれが窒素含有プラズマ類（Ｎ_２、ＮＨ_３、Ｈ_２、もしくはアミン類）によって活性化されてもよい。

本発明に従うプロセスの別の実施形態では、セラミック表面を有するインプラントは、レセプター手段によってモーターに取り付けられ、回転された。アルゴン中で作動されるプラズマジェット（１．１ＭＨｚ）が、酸素の混合有りまたは無しにて、インプラント全体にスキャンされ、それによってその全長さが活性化される。いかなる酸素の混合も停止され、その後、脂肪族アミン類（例：エチレンジアミン、ヘプチルアミン、ジアミノプロパン）、環状アミン類（例：シクロプロピルアミン、ジアミノシクロヘキサン類）、または不飽和アミン類（例：アリルアミン）を混合することによってコンディショニングが行われる。

本発明を、以下の実施例によってさらに説明する。

実施例１：
真空プラズマ反応器中、形態がすでに構築されているインプラントへ、生体活性表面が適用される。真空プラズマ反応器Ｖ５５Ｇ（プラズマ‐フィニッシュ（Plasma-finish），シュヴェット，ドイツ）は、アルミニウム製であり、４０×４５×３４ｃｍ^３（幅×奥行き×高さ）の寸法を有している。プラズマは、マイクロ波放物面鏡（microwave parabolic mirror）によってその電力を反応器へ結合させるものであるマイクロ波プラズマ源（マイクロ波、ＭＷ、２．４５ＧＨｚ）によって点灯される。インプラントは、反応器中、８回転／分および１２０回転／分の両方にてインプラントをそれ自体の軸周りに回転させる回転手段に保持される。

インプラント表面のコンディショニングでは、まず反応器を６Ｐａまで脱気し、続いて、酸素／アルゴン混合物を１００ｓｃｃｍＯ_２および２５ｓｃｃｍＡｒ（ｓｃｃｍ＝標準立方センチメートル毎分）の流速で導入し、これは、１分以内に０．５ミリバールに安定化する。５００Ｗのマイクロ波電力により、連続（ｃｗ）プラズマが、上記のパラメーター（５０Ｐａ、１００ｓｃｃｍＯ_２、および２５ｓｃｃｍＡｒ）にて１分間点灯する。これに続いて、ガス混合物をポンプにて排気する。サンプルを真空下に維持する。

インプラント上に、続いて行われる表面の生体活性仕上げの非常に強い接着性をもたらす表面が形成された。

生体活性コンディショニングでは、アルゴン（５０ｓｃｃｍ）およびアリルアミン（１．５ｍＬ／１５分、すなわち、液体１００μＬ／分）の混合物を調節する。１分間の後、５００Ｗの電力のＭＷプラズマ（２．５４ＧＨｚ）を点灯し、２４０秒間のパルス（３００ミリ秒のオン、１７００ミリ秒のオフ）とする（実質的に２４秒）。その後、ガス混合物をポンプにて排気し、反応器を窒素で通気する。

実施例２：
粗さが異なる２種類のセラミック表面を用いた。プロファイラーＤｅｋｔａｋ３ＳＴ（ビーコ，セントバーバラ，米国、標準ダイヤモンド針半径２．５μｍ、針圧３０ｍｇ、スキャン長さ５００μｍ；１チャージあたり３サンプルにて、５００μｍの長さにわたって１００測定／サンプル）で測定した二乗平均粗さＲ_ｑは、２９４±３ｎｍおよび７４７±４２ｎｍである。まず、表面を、Ａｒ／Ｏ_２‐コンディショニングプラズマ（マイクロ波、２．４５ＧＨｚ、５００Ｗ、５０Ｐａ、６０秒）に暴露し、続いて、生体活性表面の生成のための前駆体アリルアミンの存在下にて、反応性プラズマ（マイクロ波、２．４５ＧＨｚ、５００Ｗ、５０Ｐａ、実質的に１４４秒）で処理した。ＸＰＳ表面分析により（結果を図１ＡおよびＢに示す）、２５から３０％のＮ／Ｃ比で表される窒素含有量の上昇が検出された。表面上のアミノ基密度ＮＨ_２／Ｃは、２〜３％であった。

図２Ａ〜Ｄは、実施例２に従って処理された表面と接触した際の細胞の挙動を示す。細胞の形態学的観察のために、ヒト骨芽細胞様細胞（細胞株ＭＧ‐６３、ＡＴＣＣ、ＣＲＬ‐１４２７、ＬＧＣプロモケム（LGC Promochem），ベーゼル（Wesel），ドイツ）を、ラチオファルム社（Ratiopharm GmbH），ウルム，ドイツ、からのゲンタマイシン１％を含む無血清ダルベッコ変法イーグル培地中、５％ＣＯ_２を含む湿潤雰囲気下、３７℃にて、未処理ならびに修飾セラミック表面上で２４時間培養し、４％グルタルアルデヒドで固定し（１時間）、一連のアセトン勾配で脱水し、臨界点乾燥機（Ｋ８５０、エミテック（EMITECH），タウヌスシュタイン，ドイツ）で乾燥し、コーター（ＳＣＤ００４、バル‐テック（BAL-TEC），バルザーズ（Balzers），リヒテンシュタイン）でスパッタリングし、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、ＤＳＭ９６０Ａ、カールツァイス（Carl Zeiss），オーバーコッヘン（Oberkochen），ドイツ）で観察した。

実施例３：
粗さが異なる２種類のセラミック表面を用いた。プロファイラーＤｅｋｔａｋ３ＳＴ（ビーコ，セントバーバラ，米国、標準ダイヤモンド針半径２．５μｍ、針圧３０ｍｇ、スキャン長さ５００μｍ；１チャージあたり３サンプルにて、５００μｍの長さにわたって１００測定／サンプル）で測定した二乗平均粗さＲ_ｑは、２９４±３ｎｍおよび７４７±４２ｎｍである。表面を、Ａｒ／Ｏ_２標準圧プラズマ（ＨＦ、１ＭＨｚ、１０Ｗ、１００ｋＰａ、１２０秒）に暴露し、生体活性表面を生成させた。ＸＰＳ分析により、＜１．３のＣ／Ｚｒ比が見出された。結果を図３ＡおよびＢに示す。

図４Ａ〜Ｄは、実施例３に従って処理された表面と接触した際の細胞の挙動を示す。セラミックサンプル上での骨芽細胞培養、調製、および続いてのＳＥＭを用いての観察については、既に上記に記載している（図２）。
＜付記＞
＜項１＞
骨細胞組織への初期および恒久的結合を形成する表面を有するセラミックインプラントを製造するためのプロセスであって、前記表面は、骨結合の改善を提供し、前記プロセスは、
− 前記表面を有する前記セラミック材料の前処理工程であって、ここで、前記セラミック材料の前記表面は、高周波数もしくは無線周波数（ＨＦ、ＲＦ）などの直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）、またはマイクロ波（ＭＷ）により低圧力にて発生されるコンディショニングプラズマに暴露される、前処理工程、およびこれに続く第二工程であって；
− 前記表面に有機相を少なくとも部分的に適用するために有機化合物が前記プラズマに添加され、ここで、前記有機化合物は、脂肪族アミン類、環状アミン類、不飽和および芳香族アミン類、ならびにこれらの組み合わせから成る群より選択される、反応性プラズマによる処理の第二工程、
を含む、プロセス。
＜項２＞
ＭＷおよびＲＦプラズマが、１００ｋＰａから５００ｋＰａ（標準圧力範囲）の圧力にて発生される、項１に記載のプロセス。
＜項３＞
前記プラズマが、不活性ガス下にて、または酸素、水素、水、過酸化水素の混合物と共に用いられる、項１または２に記載のプロセス。
＜項４＞
前記セラミック材料が、リューサイト含有またはリューサイト非含有酸化物セラミック、長石セラミックから成る群より選択される、項１から３の少なくとも一項に記載のプロセス。
＜項５＞
前記有機化合物が、エチレンジアミン、ヘプチルアミン、ジアミノプロパン、（置換）シクロプロピルアミン類、ジアミノシクロヘキサン類、アリルアミン、ジメチルホルムアミド、アジリン類、ピロール類、ピリジン類、ピペリジン類、またはピロリジン類などの窒素含有ヘテロ環類である、項１から４の少なくとも一項に記載のプロセス。
＜項６＞
項１から５の少なくとも一項に記載のプロセスによって得ることができる、有機相を備えたセラミックインプラント。
＜項７＞
１ｎｍから１０μｍの厚さを有する有機相による少なくとも部分的なコーティングを備えた、項６に記載のセラミックインプラント。
＜項８＞
ＸＰＳ測定によって測定された前記インプラントの表面上のアミノ基の密度ＮＨ _２／Ｃが１〜８％である、項６または７に記載のセラミックインプラント。
＜項９＞
外部からの機械的応力に対する耐性を有する、有機相による少なくとも部分的なコーティングを備えた、項６から８の少なくとも一項に記載の材料。
＜項１０＞
項６から９の少なくとも一項に記載のセラミックインプラントの、特に整形外科または歯科分野における、インプラントとしての使用。

Claims

骨細胞組織への初期および恒久的結合を形成する表面を有するセラミックインプラントを製造するためのプロセスであって、前記表面は、骨結合の改善を提供し、前記プロセスは、
セラミック材料の前処理工程であって、前記セラミック材料の表面は、直流（ＤＣ）または、高周波数（ＨＦ）、無線周波数（ＲＦ）およびマイクロ波（ＭＷ）からなる群から選択される交流（ＡＣ）により発生されるコンディショニングプラズマに暴露される、前処理工程、およびこれに続く第二工程であって；
前記セラミック材料の前記表面に有機相を少なくとも部分的に適用するために有機化合物が前記コンディショニングプラズマに添加され、ここで、前記有機化合物は、脂肪族アミン類、環状アミン類、不飽和および芳香族アミン類、ならびにこれらの組み合わせから成る群より選択される、反応性プラズマによる処理の第二工程、
を含む、プロセス。
前記コンディショニングプラズマは、０．１Ｐａから１ｋＰａの圧力にて発生される、請求項１に記載のプロセス。
ＭＷおよびＲＦプラズマが、１００ｋＰａから５００ｋＰａ（標準圧力範囲）の圧力にて発生される、請求項１に記載のプロセス。
前記コンディショニングプラズマが、不活性ガスのプラズマ、または不活性ガスと酸素、水素、水または過酸化水素のうちの１つ以上とのプラズマである、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプロセス。
前記セラミック材料が、リューサイト含有またはリューサイト非含有酸化物セラミック、長石セラミックから成る群より選択される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプロセス。
前記有機化合物が、エチレンジアミン、ヘプチルアミン、ジアミノプロパン、置換されていてもよいシクロプロピルアミン類、ジアミノシクロヘキサン類、アリルアミン、ジメチルホルムアミド、または、アジリン類、ピロール類、ピリジン類、ピペリジン類、およびピロリジン類からなる群から選択される窒素含有ヘテロ環類である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプロセス。
１ｎｍから１０μｍの厚さを有する有機相による少なくとも部分的なコーティングを備え、ＸＰＳ測定によって測定されたインプラントの表面上のアミノ基の密度ＮＨ_２／Ｃが１〜８％であり、リューサイト含有酸化物セラミック及び長石セラミックからなる群より選択されるセラミックから形成されるセラミックインプラント。
外部からの機械的応力に対する耐性を有する、有機相による少なくとも部分的なコーティングを備えた、請求項７に記載のセラミックインプラント。