JP6533908B2 - Method of manufacturing molded body - Google Patents

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本発明は、強度に優れた成形体に関し、さらに詳細には、生体親和性、生体分解性、及び強度に優れる医療用成形体や各種締結部材に最適な強度を有する成形体に関するものである。   The present invention relates to a molded article excellent in strength, and more particularly to a molded article having an optimum strength for a medical molded article and various fastening members excellent in biocompatibility, biodegradability and strength.

近年、プラスチック材料は各種分野においてますます用途の幅を広げており、従来のような各種容器類のみではなく、金属製のボルトやナットの代替材等強度を必要とされる分野でも広く用いられるようになっている。
特にリサイクルの重要性が叫ばれている現代においてはプラスチック製の容器や自動車部品において金属製の締結部材を用いることを懸念する傾向があり、金属製の締結部材の代替材料としてプラスチック材料を用いる動きがある。
しかし、従来提案されているプラスチックザイル用では未だプラスチックのみで要求されているほどの強度を達成することができず、炭素繊維など他の材料を組み合わせているのが現状である。
また、日本では急速な高齢社会が進んでおり、高齢者の増加にともない、生体機能の衰えによって生じる骨粗鬆種などによる骨折の増加や、歯の損傷などの障害が問題になっている。
現在の医療現場では、骨折などの治療は骨折の種類や程度によって、外固定法、内固定法、創外固定法などの骨折部固定法が用いられている。
その中で内固定法は、手術によって骨の位置をもとに戻した後、骨固定デバイスなどによって骨を直接固定する方法である。内固定法において使用される骨固定デバイスの素材は、骨折固定材や骨固定材などと呼ばれており、この材料には大きく分けて金属材料、セラミック材料、プラスチック材料の三種類がある。骨固定材に使用される材料の中でも、金属材料は高強度、信頼性の観点から骨固定材において最も一般的に用いられている。
しかし、生体のような腐食環境下では疲労が促進され大気中に比べて疲労限度が著しく低下する傾向がある。この他にも、金属材料が有する高い弾性率によって応力遮へいが生じ、治療後の骨が弱化することも懸念されている。このような問題のために金属製骨固定材は長期間体内に留置せずに、骨折が治癒した後は速やかに除去する必要があるが、金属製骨固定材を除去するための再手術は患者にとって肉体的・精神的・経済的な負担となっている。特に内固定法において、現在の医療現場で、最近の傾向として、患者の生活水準の質的向上を目指して(Quality Of Life(=QOL))、治療後に除去(再手術)が必要ない生体分解性プラスチックにより金属材料を代替することが行われており、生体分解性プラスチックを材料としたものが種々提案されている。
たとえば、特許文献1には、破裂の危険性がある動脈瘤の破裂を防止するイオンビーム照射によって組織適合性を改善した高分子材料として、炭素を構成元素として含む高分子材料より構成され、表面の少なくとも一部がイオン衝撃により改質されてなる、動脈瘤治療用材料が提案されている。
また、たとえば、特許文献2には、人工血管又は人工硬膜などの生体内埋入材料と生体組織接着剤との親和性を向上させることにより、より迅速に血液又は髄液の漏出を防ぐことができる高分子材料として、生体組織接着剤と組み合わせて使用する、炭素又は珪素を構成元素として含む高分子材料より構成され、表面の少なくとも一部がイオン衝撃により改質されてなる高分子材料が提案されている。
また、たとえば、特許文献3には、人工血管又は人工硬膜などの生体内埋入材料と生体組織接着剤との親和性を向上させることにより、より迅速に血液又は髄液の漏出を防ぐことができる高分子材料として、生体組織接着剤と組み合わせて使用する、炭素又は珪素を構成元素として含む高分子材料より構成され、表面の少なくとも一部がイオン衝撃により改質されてなる高分子材料が提案されている。
また、たとえば、特許文献4には、骨、筋肉と密着させることで、時間経過過程で形態学的、組織化学的変化を伴い、細胞と接着する材料として、炭素を構成元素として含む高分子材料より構成され、表面の少なくとも一部がイオン衝撃により改質されてなる、骨及び/又は筋膜に接着性を有する材料が提案されている。
また、たとえば、特許文献5には、高分子鎖を一軸あるいは多軸に分子配向させることにより、200MPa以上の初期圧縮曲げ強度を約3〜4ヶ月間生体内で保持し、更に約6ヶ月後から分解吸収を促進させ長くとも3年以内にその成形体が完全に分解消失する生体内分解吸収性の骨固定材として、ポリ乳酸あるいはL−ラクチド/DL−ラクチド共重合体とアルカリ処理したハイドロキシアパタイトを適当な割合でブレンドし、押出し、あるいは射出成形することにより得られるロッドあるいはシートを、更にその複合体の変形可能な温度で、一軸延伸、圧縮変形あるいは固体押出し成形によって得られる、生体内分解吸収性の骨固定材が提案されている。
また、たとえば、特許文献6では、ポリ乳酸やポリグリコール酸などの生分解性フィラメントを、特殊で高精度で高レベルな装置を必要とせずに、簡便な手段によって、極細の生分解性フィラメンを製造する方法として、生分解性フィラメントを、赤外線光束で加熱し、その加熱された原フィラメントが、10MPa以下の張力により、100倍以上に延伸された極細フィラメントが提案されている。
In recent years, plastic materials have been widely used in various fields, and are widely used not only in conventional containers but also in fields requiring strength such as substitutes for metal bolts and nuts. It is supposed to be.
Especially in the present day where importance of recycling is screamed, there is a concern about using metal fastening members in plastic containers and automobile parts, and movement to use plastic material as a substitute material for metal fastening members There is.
However, in the case of conventionally proposed plastic sails, the strength as required by only plastics can not yet be achieved, and at present, other materials such as carbon fibers are combined.
Furthermore, in Japan, a rapidly aging society is advancing, and with the increase of elderly people, problems such as an increase in bone fracture caused by bone loss caused by a decline in biological function and damage such as tooth damage are becoming problems.
In the current medical field, depending on the type and degree of fracture, treatments such as fractures use fracture fixation methods such as external fixation, internal fixation, and external fixation.
Among them, the internal fixation method is a method of directly fixing a bone by a bone fixation device or the like after restoring the position of the bone by surgery. The material of the bone fixation device used in the internal fixation method is called a fracture fixation material or a bone fixation material, and this material is roughly classified into three types of metal materials, ceramic materials, and plastic materials. Among the materials used for bone fixing materials, metal materials are most commonly used in bone fixing materials in terms of high strength and reliability.
However, in a corrosive environment such as a living body, fatigue is promoted and the fatigue limit tends to be significantly reduced as compared with the atmosphere. In addition to this, it is also feared that stress shielding occurs due to the high modulus of elasticity of the metal material, and the bone after treatment is weakened. Because of these problems, it is necessary to remove the metallic bone fixative for a long time after the fracture has healed, without leaving it in the body for a long time, but re-surgery to remove the metallic bone fixative It is a physical, mental and financial burden for the patient. Particularly in the internal fixation method, in the current medical field, as a recent trend, aiming at the quality improvement of the living standard of patients (Quality Of Life (= QOL)), the biodegradation which does not require removal after treatment (reoperation) Replacement of metal materials by plastic plastics has been carried out, and various proposals have been made on biodegradable plastics.
For example, in Patent Document 1, a polymer material containing carbon as a constituent element is used as a polymer material whose tissue compatibility has been improved by ion beam irradiation for preventing rupture of an aneurysm at risk of rupture, and the surface is Materials for treating aneurysms have been proposed, wherein at least a portion of the material is modified by ion bombardment.
Also, for example, Patent Document 2 prevents blood or cerebrospinal fluid leakage more quickly by improving the affinity between a living tissue implant material such as an artificial blood vessel or an artificial dura mater and a biological tissue adhesive. A polymer material which is used in combination with a biological tissue adhesive and which is made of a polymer material containing carbon or silicon as a constituent element, and in which at least a part of the surface is modified by ion bombardment Proposed.
Also, for example, Patent Document 3 prevents blood or cerebrospinal fluid leakage more quickly by improving the affinity between a living tissue implant material such as an artificial blood vessel or an artificial dura mater and a biological tissue adhesive. A polymer material which is used in combination with a biological tissue adhesive and which is made of a polymer material containing carbon or silicon as a constituent element, and in which at least a part of the surface is modified by ion bombardment Proposed.
Further, for example, in Patent Document 4, a polymer material containing carbon as a constituent element as a material adhering to cells accompanied by morphological and histochemical changes over time by bringing it into close contact with bones and muscles. There is proposed a material having adhesiveness to bone and / or fascia, which is composed of at least a part of the surface modified by ion bombardment.
In addition, for example, in Patent Document 5, an initial compressive bending strength of 200 MPa or more is maintained in a living body for about 3 to 4 months by molecular orientation of polymer chains uniaxially or multiaxially, and after about 6 months. As a biodegradable and bone-retaining material that promotes decomposition and absorption and complete decomposition and loss of the molded product within 3 years at maximum, polylactic acid or L-lactide / DL-lactide copolymer and alkali-treated hydroxy A rod or sheet obtained by blending apatite in appropriate proportions, extruding or injection molding, and further obtaining the composite at a deformable temperature by uniaxial stretching, compression deformation or solid extrusion, in vivo Degradable and absorbable bone fixing materials have been proposed.
Also, for example, in Patent Document 6, biodegradable filaments such as polylactic acid and polyglycolic acid can be made of ultrafine biodegradable filamentene by a simple means without requiring a special, high-precision and high-level device. As a method of manufacturing, it has been proposed to heat a biodegradable filament with an infrared light flux, and an ultrafine filament in which the heated original filament is drawn 100 times or more by a tension of 10 MPa or less.

特開2007-020590号公報JP 2007-020590A 特開2005-034256号公報JP, 2005-034256, A 特開2004-089361号公報JP, 2004-089361, A 特開2002-315821号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-315821 特開平11-206871号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-206871 国際公開第2005/083165号WO 2005/083165

しかしながら、特許文献1〜4の提案にかかる医療用材料は、生体分解性を示すもののその分解速度がきわめて遅いという問題や、強度が低いという問題があった。
また、特許文献5にかかる提案の医療用材料は、高分子鎖を一軸あるいは多軸に分子配向させるものであり、骨固定材などに用いる場合、強度が未だ不十分なものであった。
また、特許文献6にかかる提案の医療用材料は、極細生分解性フィラメントであるため骨固定材用途に適したものではなかった。
さらにこれらの提案かかる材料では、生体ではない各種工業製品の金属製締結部材の代替品として十分な強度を有するものではなかった。
要するに、従来提案されているプラスチック材料からなる成形体は、骨固定材として、生体分解性と締結強度との両方を十分に満足するものではなく、生体親和性、生体分解性、及び強度に優れる医療用材料の開発が要望されていると共に、各種工業製品の締結部材として用いても十分な強度を呈する材料からなる成形体の開発が要望されているのが現状である。
However, although the medical materials according to the proposals of Patent Documents 1 to 4 exhibit biodegradability, they have a problem that the decomposition rate is extremely slow, and a problem that the strength is low.
Further, the medical material proposed in Patent Document 5 is for molecular orientation of polymer chains uniaxially or multiaxially, and when used as a bone fixing material, the strength is still insufficient.
Moreover, since the medical material proposed according to Patent Document 6 is a microbiodegradable filament, it was not suitable for use as a bone fixing material.
Furthermore, these proposed materials do not have sufficient strength as a substitute for metal fastening members of various industrial products that are not living bodies.
In short, a molded body made of a conventionally proposed plastic material does not sufficiently satisfy both the biodegradability and the fastening strength as a bone fixing material, and is excellent in biocompatibility, biodegradability and strength. There is a demand for development of medical materials, and there is currently a demand for development of molded articles made of materials exhibiting sufficient strength even when used as fastening members for various industrial products.

したがって、本発明の目的は、生体分解性、及び強度に優れる医療用成形体や各種締結部材に最適な強度を有する成形体を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a molded article having an optimum strength for medical molded articles and various fastening members which are excellent in biodegradability and strength.

本発明者らは、前記課題を解消すべく鋭意検討した結果、高分子材料からなる成形体の表面をイオン注入により改質することで、強度を向上させることができることを知見し、さらに検討を進めた結果、特に生体分解性材料を用いた場合、強度を保ちつつ生体親和性及び生体分解性が向上することを知見し、さらに、イオン注入の条件や鍛造方法の検討を行い、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の各発明を提供するものである。
1.高分子材料により形成されてなる成形体であって、
前記高分子材料は、その表面の少なくとも一部にイオンビーム照射によりイオンが注入されてなることを特徴とする成形体。
2.前記のイオンビーム照射における、イオン種が、希ガス類または人体に含まれるイオン種であることを特徴とする1に記載の成形体。
3.前記希ガス類が、Ar(アルゴン)またはHe(ヘリウム)であり、前記人体に含まれるイオン種がN(窒素)、P(燐)またはC(炭素)であることを特徴とする2に記載の成形体。
4.前記のイオンビーム照射における、イオン注入量が10〜1018ion/cmであることを特徴とする1〜3のいずれかに記載の成形体。
5.前記のイオンビーム照射における、イオンの加速電圧の条件が10keV〜300keVであることを特徴とする1〜4のいずれかに記載の成形体。
6.前記高分子材料は、低分解性生体適合材料であることを特徴とする1〜5のいずれかに記載の成形体。
7.前記低分解性生体適合材料は、ポリ乳酸、ポリカプロラクトンであることを特徴とする6に記載の成形体。
8.前記成形体は、高分子材料にねじり延伸を施してなることを特徴とする1〜7のいずれかに記載の成形体。
9.前記ねじり延伸における、押出圧力は100−200kNであることを特徴とする8に記載の成形体。
10.前記ねじり延伸における、らせん角度は15〜75度であることを特徴とする8または9に記載の成形体。
11.成形体が締結部材であって、前記ねじり延伸における、ねじり加工のねじり方向は、螺子のねじり方向と同じであることを特徴とする請求項8〜10のいずれかに記載の成形体。
12.前記成形体が医療用成形体である1〜11のいずれかに記載の成形体。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the strength can be improved by modifying the surface of a molded article made of a polymer material by ion implantation, and further studies are conducted. As a result, it was found that the biocompatibility and biodegradability are improved while maintaining strength, particularly when a biodegradable material is used, and the conditions of ion implantation and the forging method are examined, and the present invention It came to complete.
That is, the present invention provides the following inventions.
1. A molded body formed of a polymer material,
A molded article characterized in that ions are implanted into at least a part of the surface of the polymer material by ion beam irradiation.
2. The molded article according to 1, wherein the ion species in the ion beam irradiation is a rare gas or an ion species contained in a human body.
3. The molding according to 2, wherein the noble gases are Ar (argon) or He (helium), and the ion species contained in the human body is N (nitrogen), P (phosphorus) or C (carbon). body.
4. The molded article according to any one of 1 to 3, wherein the ion implantation amount in the ion beam irradiation is 10 8 to 10 18 ion / cm 2 .
5. The molded product according to any one of 1 to 4, wherein the conditions for accelerating voltage of ions in the ion beam irradiation are 10 keV to 300 keV.
6. The molded article according to any one of 1 to 5, wherein the polymer material is a low-degradable biomaterial.
7. The molded article according to 6, wherein the low-degradable biomaterial is polylactic acid or polycaprolactone.
8. The formed body according to any one of 1 to 7, wherein the formed body is obtained by twist-stretching a polymer material.
9. The molded body according to 8, wherein the extrusion pressure in the twist drawing is 100 to 200 kN.
10. The molded article according to 8 or 9, wherein a helical angle in the torsional stretching is 15 to 75 degrees.
11. The molded article according to any one of claims 8 to 10, wherein the molded article is a fastening member, and the twisting direction of the twisting in the twisting and stretching is the same as the twisting direction of the screw.
12. The molded object in any one of 1-11 whose said molded object is a medical molded object.

本発明の成形体は、生体分解性、及び強度に優れる医療用成形体や各種締結部材に最適な強度を有する成形体である。
特に本発明の成形体が医療用成形体である場合には、生分解性材料からなる生体親和性、生体分解性、及び強度に優れるものである。また、この場合の医療用成形体は、イオン注入法により表面改質を行い、その注入量と注入深度を変える事によって、強度を保ちつつ、その生体親和性と生体分解速度が制御されたものである。
このため、骨折治療の内固定などに用いた場合、生体内で分解されるため再手術が不要で、機械的強度が段階的に減少するため骨の成長を阻害せず、金属材を使用した際のような腐食による組織反応などの悪影響や過度の剛性による応力遮へいが生じないため骨多孔化の危険性が少なく、X線やMRIにも影響がないものである。
また、本発明の成形体は、ねじり延伸法により分子配向とその角度を最適化させることで、よりせん断とねじり強度を向上させることができるfffものである。
また、ポリ乳酸を高分子材料として用いた場合、従来の自己強化ポリ乳酸とは異なり、ポリ乳酸材料のせん断とねじり強度を向上させることができるため、安価で製造することができるものである。
The molded article of the present invention is a molded article which has optimum strength for medical molded articles and various fastening members which are excellent in biodegradability and strength.
In particular, when the molded article of the present invention is a medical molded article, it is excellent in biocompatibility, biodegradability and strength made of biodegradable materials. In addition, the medical molded product in this case is subjected to surface modification by ion implantation, and its biocompatibility and biodegradation rate are controlled while maintaining its strength by changing the injection amount and injection depth. It is.
Therefore, when used for internal fixation of fracture treatment, re-surgery is not necessary because it is degraded in vivo, and mechanical strength is gradually reduced, so it does not inhibit bone growth and metal material is used. Since there is no adverse effect such as tissue reaction due to corrosion or stress shielding due to excessive rigidity, there is little risk of bone porosity, and there is no influence on X-rays and MRI.
Further, the molded product of the present invention is a fff capable of further improving shear and torsional strength by optimizing molecular orientation and its angle by a twisting drawing method.
In addition, when polylactic acid is used as a polymer material, unlike the conventional self-reinforcing polylactic acid, it is possible to improve the shear and torsional strength of the polylactic acid material, and therefore, it can be manufactured at low cost.

図1は、本発明の医療用成形体の一実施形態を示す図である。FIG. 1 is a view showing an embodiment of a medical molded article of the present invention. 図2は、ねじり延伸の説明図であり、(a)は押出延伸、(b)はねじり加工の説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of the twist drawing, (a) is an extrusion drawing, and (b) is a drawing of the twist processing. 図3は、実施例1〜5における、イオンビーム照射方法(a)及びイオンビーム照射物(b)の説明図である。FIG. 3 is an explanatory view of an ion beam irradiation method (a) and an ion beam irradiation object (b) in Examples 1 to 5. 図4は、実施例1〜3、並びに対象実験における、面粗さの結果を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the results of surface roughness in Examples 1 to 3 and in the target experiment. 図5は、実施例1〜3、並びに対象実験における、接触角の結果を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the results of contact angles in Examples 1 to 3 and in the target experiment. 図6は、実施例2、4及び5、並びに対象実験における、接触角の結果を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the contact angle results in Examples 2, 4 and 5 and in the target experiment. 図7は、実施例1〜5の自然分解試験の説明図であり、(a)は試験で使用する本発明の医療用成形体、(b)は浸漬実験及び段差の説明図である。FIG. 7: is explanatory drawing of the natural decomposition test of Examples 1-5, (a) is a medical molded article of this invention used by a test, (b) is explanatory drawing of immersion test and level | step difference. 図8は、実施例1〜3の自然分解試験の結果を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing the results of natural decomposition tests of Examples 1 to 3. 図9は、実施例2、4及び5の自然分解試験の結果を示すグラフであるFIG. 9 is a graph showing the results of natural decomposition tests of Examples 2, 4 and 5 図10は、実施例6〜9並びに比較例1における引張強度の結果を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the results of tensile strength in Examples 6 to 9 and Comparative Example 1. 図11は、実験例1における押出延伸の説明図である。FIG. 11 is an explanatory view of extrusion stretching in Experimental Example 1. 図12は、実験例1における測定試料作製の説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram of preparation of a measurement sample in Experimental Example 1. 図13は、実験例1における、配向関数と押出比の結果を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the results of the orientation function and the extrusion ratio in Experimental Example 1. 図14は、実験例1におけるねじり加工の説明図である。FIG. 14 is an explanatory view of the twisting process in the first experimental example. 図15は、実験例2におけるせん断強度試験の説明図である。FIG. 15 is an explanatory view of a shear strength test in Experimental Example 2. 図16は、実験例2におけるせん断強度の結果を示すグラフである。FIG. 16 is a graph showing the results of shear strength in Experimental Example 2. 図17は、実験例3におけるねじり強度試験の説明図である。FIG. 17 is an explanatory view of a torsional strength test in Experimental Example 3. 図18は、実験例3におけるねじり強度の結果を示すグラフである。FIG. 18 is a graph showing the results of torsional strength in Experimental Example 3. 図19は、ねじり強度と最大らせん角との関係を示すグラフである。FIG. 19 is a graph showing the relationship between the torsional strength and the maximum helix angle. 図20は、最大らせん角とせん断強度との関係を示すグラフである。FIG. 20 is a graph showing the relationship between the maximum helical angle and the shear strength.

1:医療用成形体、10:軸、11:ネジ山、20:頭 1: Medical molding, 10: Axis, 11: Thread, 20: Head

以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明の成形体の実施形態の一例としての医療用成形体を、図1を参照し説明する。
<全体構成>
本発明の成形体としての医療用成形体は、高分子材料としての生分解性材料により形成されてなる医療用成形体であって、前記生分解性材料は、その表面の少なくとも一部にイオンビーム照射によりイオンを注入してなる、ものである。
本実施形態の医療用成形体1は、骨折などに際して骨の内固定用に使用される骨固定用具としてのスクリューであり、全体にネジ山11が設けられた軸10と座面の存在する頭20とからなる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
A medical molded article as an example of an embodiment of the molded article of the present invention will be described with reference to FIG.
<Overall configuration>
The medical molded article as the molded article of the present invention is a medical molded article formed of a biodegradable material as a polymer material, and the biodegradable material is an ion formed on at least a part of the surface thereof. Ions are implanted by beam irradiation.
The medical molded body 1 of the present embodiment is a screw as a bone fixing tool used for internal fixation of bone at the time of a fracture etc., and has a shaft 10 provided with a screw thread 11 on the whole and a head having a bearing surface It consists of 20 and.

(高分子材料)
本発明の成形体は、高分子材料により形成されている。
ここで用いることができる高分子材料としては、通常のプラスチック成形体に用いられるものであれば特に制限なく用いることができるが、後述する生分解性材料の他、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリカーボネート、ポリエステル等を挙げることができる。
そして、各種工業製品の締結部材用としては、特にポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等が好ましく、医療用成形体としては生分解性材料が好ましい。
なお、以下の説明においては医療用成形体の例を示して説明する。その他の成形体については別に説明する。
(生分解性材料)
本明細書において生分解性材料とは、生体内で分解される材料をいう。これにより、最終的には生体内で分解や吸収されるので回収する必要のないものである。
本発明の医療用成形体で用いられる前記生分解性材料は、特に制限されないが、例えば、以下の成分からなる樹脂等を用いることができ、それらは、単独または混合したものを用いることもできる。
ポリ乳酸(PLA)、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシアルカノエート、変性ポリビニルアルコール、カゼイン、変性澱粉など。
すなわち、本発明における低分解性生体適合材料とは、生体内で徐々に分解される材料を意味し、具体的に好ましくは、ポリ乳酸(PLA)、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリヒドロキシアルカノエート、変性ポリビニルアルコール、カゼイン、及び変性澱粉、並びにこれらの混合物からなる群より選択される材料である物質である。中でも、分解性の観点からは、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン等が好ましくあげられる。
このような生体内での分解性が低い材料に対して後述するイオンビーム照射を行うことで、強度を保ったまま生体分解速度を向上させることができ、より生体適合材料として適するものに改質することができる。
前記ポリ乳酸においては、L体のみからなるポリL乳酸(PLLA)とD体のみからなるポリD乳酸(PDLA)、両者からなるPLAが存在するが、いずれも、特に制限なく用いることができる。
なお、本実施形態の医療用成形体1においては、PLLAとPDLAとからなる樹脂を用いている。
(Polymer material)
The molded body of the present invention is formed of a polymer material.
The polymer material that can be used here can be used without particular limitation as long as it is used for ordinary plastic moldings, but in addition to biodegradable materials described later, polypropylene (PP), polyethylene (PE) And polystyrene (PS), polyetheretherketone (PEEK), polycarbonate, polyester and the like.
And as a fastening member of various industrial products, in particular, polypropylene (PP), polystyrene (PS), polyetheretherketone (PEEK) and the like are preferable, and a biodegradable material is preferable as a medical molding.
In the following description, an example of a medical molded article is shown and described. Other molded articles will be described separately.
(Biodegradable material)
As used herein, biodegradable material refers to materials that are degraded in vivo. As a result, since they are eventually degraded or absorbed in the living body, they do not need to be recovered.
The biodegradable material used in the medical molding of the present invention is not particularly limited, but for example, a resin comprising the following components may be used, and they may be used alone or in combination. .
Polylactic acid (PLA), polyglycolic acid, polycaprolactone, polyhydroxyalkanoate, modified polyvinyl alcohol, casein, modified starch and the like.
That is, the low degradable biocompatible material in the present invention means a material which is gradually degraded in vivo, and specifically preferably polylactic acid (PLA), polyglycolic acid, polycaprolactone, polyhydroxyalkanoate A modified polyvinyl alcohol, casein, modified starch, and a material selected from the group consisting of mixtures thereof. Among them, polylactic acid, polycaprolactone and the like are preferable from the viewpoint of degradability.
By performing ion beam irradiation described later on such a material having low in vivo degradability, the biodegradation rate can be improved while maintaining the strength, and the material is modified to be more suitable as a biocompatible material. can do.
In the polylactic acid, poly L lactic acid (PLLA) consisting only of L body and poly D lactic acid (PDLA) consisting only of D body, and PLA consisting of both exist, and any of them can be used without particular limitation.
In the medical molded article 1 of the present embodiment, a resin composed of PLLA and PDLA is used.

(他の成分)
本発明の医療用成形体には、イオン、低分子化合物、タンパク質、核酸などの人体含有物質、サイトカイン、成長因子、骨の成長に関わるビタミンD、プロスタグランジンなどの生理活性物質や薬理活性物質などの他の成分を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で配合してもよい。
(Other ingredients)
The medical molded articles according to the present invention include ions, low molecular weight compounds, human-body-containing substances such as proteins and nucleic acids, cytokines, growth factors, vitamin D related to bone growth, physiologically active substances such as prostaglandins and pharmacologically active substances And the like may be blended without departing from the spirit of the present invention.

(医療用成形体)
本明細書において、医療用成形体とは、人または動物の生体の少なくとも一部を修復する用途に用いる成形体を意味する。
(Medical molded body)
As used herein, a medical molded body refers to a molded body used for repairing at least a part of a human or animal body.

(イオンビーム照射)
本発明の医療用成形体は、上述したように、前記生分解性材料の表面の少なくとも一部にイオンビーム照射によりイオンを注入してなるものである。
本明細書において、前記イオンビーム照射とは、前記生分解性材料の表面にイオンビームを照射してイオン又はイオン粒子を表面に注入することを言う。
前記イオンビーム照射を行うことで、前記生分解性材料の表面に単なる付着や吸着よりもより強固にイオンを導入することができ、表面の改質を従来よりも、より効果的に行うことができる。これにより、強度を保ったまま生体親和性(親水性)や生体分解性を向上させることができる。
前記イオンビーム照射は、前記生分解性材料の表面にイオンビームを照射してイオン微粒子を表面に注入可能な装置であれば、特に制限なく公知のイオンビーム照射装置を用いることができる。中でも、本発明の医療用成形体の表面の改質状態の制御を行う観点から、照射するイオン種・イオン・加速電圧等の条件を制御することが可能な装置を用いるのが好ましい。
本実施形態においては、前記イオンビーム照射は、目的とする元素のイオンを発生させるイオン源、必要なイオンだけを取り出す質量分析器、イオンを電気的に必要なエネルギーに加速する加速器、対象物であるターゲットを装着する高真空チャンバー等から成り、照射するイオン種・イオン注入量・イオンの加速電圧等の条件を制御することが可能な装置を使用している。
これにより、以下に詳述するように、前記イオンビーム照射におけるイオン種・イオン注入量・イオンの加速電圧等の条件を変えることで、本発明の医療用成形体の表面の改質状態を制御し、生体分解性、生体親和性、注入イオンによる特性等を制御している。
前記イオンビーム照射は、本発明の医療用成形体の製造工程中において行われるものであるが、前記イオンビーム照射を行うタイミングは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で特に制限なく行うことができ、例えば、仮成形した後の前記生分解性材料などに行うことができる。本実施形態においては、後述するねじり延伸を行った延伸処理物を鍛造によりねじ山を形成した後に行っている。
前記イオンビーム照射を行う部位は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、特に制限されず、例えば、表面全体に対しての照射、表面の一部に対しての照射などを行うことができ、照射を行う部位毎に、後述するイオン種、イオン注入量、イオンの加速電圧などの条件を変えてもよい。
(Ion beam irradiation)
As described above, the medical molded article of the present invention is formed by implanting ions into at least a part of the surface of the biodegradable material by ion beam irradiation.
As used herein, the term “ion beam irradiation” refers to irradiating the surface of the biodegradable material with an ion beam to implant ions or ion particles onto the surface.
By performing the ion beam irradiation, ions can be more strongly introduced onto the surface of the biodegradable material than simple adhesion or adsorption, and the surface can be reformed more effectively than before. it can. This makes it possible to improve biocompatibility (hydrophilicity) and biodegradability while maintaining strength.
As the ion beam irradiation, a known ion beam irradiation apparatus can be used without particular limitation as long as the apparatus is capable of irradiating the surface of the biodegradable material with an ion beam and injecting ion microparticles onto the surface. Among them, from the viewpoint of controlling the modification state of the surface of the medical molded article of the present invention, it is preferable to use an apparatus capable of controlling the conditions such as ion species, ions, and accelerating voltage to be irradiated.
In the present embodiment, the ion beam irradiation may be an ion source that generates ions of a target element, a mass analyzer that extracts only necessary ions, an accelerator that accelerates ions to electrically necessary energy, and an object. An apparatus is used which comprises a high vacuum chamber or the like on which a target is mounted, and which can control conditions such as the ion species, the ion implantation amount, and the acceleration voltage of ions to be irradiated.
Thereby, as described in detail below, by controlling the conditions such as the ion species, the ion implantation amount, and the acceleration voltage of ions in the ion beam irradiation, the modification state of the surface of the medical molded article of the present invention is controlled. Control the biodegradability, biocompatibility, properties of implanted ions, etc.
Although the said ion beam irradiation is performed during the manufacturing process of the medical molded object of this invention, the timing which performs the said ion beam irradiation can be performed without a restriction | limiting especially in the range which does not deviate from the meaning of this invention For example, it can carry out to the said biodegradable material etc. after temporary shaping | molding. In this embodiment, it is carried out after forming a screw thread by forging an extension-processed product which has been subjected to a twisting extension described later.
The site to which the ion beam irradiation is performed is not particularly limited without departing from the scope of the present invention, and for example, irradiation to the entire surface, irradiation to a part of the surface, and the like can be performed. Conditions such as ion species, ion implantation amount, and acceleration voltage of ions, which will be described later, may be changed for each portion to be irradiated.

(イオン種)
本発明の医療用成形体は、前記イオンビーム照射で使用するイオン種により、前記表面に形成される細孔径を制御して、表面の改質状態を変えることができる。これにより、生体分解速度の生体分解性、生体親和性などの特性がなされている。
具体的には、同じ数(イオン数)、同じ深度にイオンを注入した場合、注入するイオンにおけるイオン半径が大きいものの方が、例えば、形成される細孔径などが大きくなり、より、生体分解速度が高いものになる。
前記イオンビーム照射において、用いることができるイオンは、本発明の趣旨を逸脱しない限り、特に限定されず、例えば、希ガス類(Ar(アルゴン)、He(ヘリウム)など)や、人体に含まれるイオン種、例えば、N(窒素)、P(燐)、C(炭素)、または2族類(Caなど)をイオン源として用いて発生させることができるイオンを用いることができ、使用に際しては単独または複数種混合して用いることができる。中でも、生体に対しての安全性の観点から、ArやHeなどの8族の希ガス類、N(窒素)、P(燐)、C(炭素)などの人体に含まれるイオン種であるのが好ましい。
また、注入するイオンの種類によっては、本発明の医療用成形体に新たな機能を付与することができる。例えば、2族類(Caなど)のイオンを注入した場合、骨結合性などの機能を付与することができる。
なお、本実施形態においては、Arをイオン源として用いている。
(Ion species)
In the medical molded article of the present invention, the diameter of the pores formed on the surface can be controlled by the ion species used in the ion beam irradiation to change the modification state of the surface. Thereby, characteristics such as biodegradability of biodegradation rate and biocompatibility are made.
Specifically, when ions are implanted at the same number (ion number) and depth, the larger the ion radius of the implanted ions, for example, the larger the pore diameter formed, and the biodegradation rate is higher. Is expensive.
The ions that can be used in the ion beam irradiation are not particularly limited as long as they do not deviate from the spirit of the present invention, and for example, rare gases (such as Ar (argon) and He (helium)) and ion species contained in the human body For example, ions that can be generated using N (nitrogen), P (phosphorus), C (carbon), or a group 2 group (such as Ca) as an ion source can be used, and one or more ions may be used. It can be used as a mixture of seeds. Among them, from the viewpoint of the safety to the living body, it is preferable to be an ion species contained in the human body such as rare gases of group 8 such as Ar and He, N (nitrogen), P (phosphorus) and C (carbon). .
Further, depending on the type of ions to be injected, new functions can be imparted to the medical molded article of the present invention. For example, when ions of Group 2 (such as Ca) are injected, functions such as bone bonding can be imparted.
In the present embodiment, Ar is used as an ion source.

(イオン注入量)
本発明の医療用成形体は、前記イオンビーム照射におけるイオン注入量により、前記表面に形成される細孔数等を変えることができる。これにより、生体分解性材料の生体分解性、生体親和性、注入イオンによる特性等の制御がなされている。
具体的には、同じイオン種を注入した場合において、注入するイオン量が多いほど形成される細孔数が多くなり、生体分解速度が高いものになる。
前記イオンビーム照射における、イオン注入量は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、特に制限されないが、10〜1018ion/cmであるのが好ましく、1010〜1016ion/cmであるのがさらに好ましく、1012〜1015ion/cmが特に好ましい。
この範囲であると、イオン注入により材料を焦がしてしまうなど損壊させることなく、強度を保ったまま生体親和性(親水性)や生体分解性をより向上させることができる。
なお、本実施形態においては、実施例10に示す条件で成形されている。
(Ion implantation amount)
The medical molded article of the present invention can change the number of pores formed on the surface, etc. depending on the ion implantation amount in the ion beam irradiation. As a result, the biodegradability, biocompatibility, properties of injected ions, etc. of the biodegradable material are controlled.
Specifically, in the case of injecting the same ion species, the larger the number of ions to be injected, the larger the number of pores formed, and the higher the biodegradation rate.
The ion implantation amount in the ion beam irradiation is not particularly limited as long as it does not deviate from the spirit of the present invention, but it is preferably 10 8 to 10 18 ion / cm 2 and 10 10 to 10 16 ion / cm 2 . It is more preferably present, and 10 12 to 10 15 ion / cm 2 is particularly preferred.
Within this range, the biocompatibility (hydrophilicity) and the biodegradability can be further improved while maintaining the strength without damaging or damaging the material by ion implantation.
In addition, in this embodiment, it shape | molds on the conditions shown in Example 10. FIG.

(イオンの加速電圧)
本発明の医療用成形体は、前記イオンビーム照射におけるイオンの加速電圧を制御することにより、注入されるイオンの加速量を変化させ、前記表面に形成される細孔の深さを変えることができる。これにより、生体分解速度の生体分解性、生体親和性、注入イオンによる特性等の制御がなされている。
前記のイオンの加速電圧の条件は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、特に制限されないが、10keV〜300keVの範囲であるのが好ましく、10keV〜300keVのの範囲とするのがさらに好ましい。
この範囲であると、強度を保ったまま生体親和性(親水性)や生体分解性をより向上させることができる。また、この加速電圧条件とイオン注入量とを同時に制御することが材料を損壊させることなく、且つ十分に所望の効果を発揮させる程度のイオン注入深さを得る(後述する好ましい範囲内になるようにする)ために、加圧電圧条件とイオン注入量とを最適のバランスとするのが好ましい。具体的には加圧電圧を10keV〜300keVの範囲とした場合、加圧電圧を高くするに従いイオン注入量が小さくなるように制御するのが好ましくい。
なお、本実施形態では、実施例10に示す条件で成形されている。
(Acceleration voltage of ion)
In the medical molded article of the present invention, the acceleration amount of ions to be implanted is changed by controlling the acceleration voltage of ions in the ion beam irradiation to change the depth of pores formed on the surface. it can. Thereby, the biodegradability of biodegradation rate, biocompatibility, properties by injected ions, etc. are controlled.
The conditions for the acceleration voltage of the ions are not particularly limited as long as they do not deviate from the gist of the present invention, but are preferably in the range of 10 keV to 300 keV, and more preferably in the range of 10 keV to 300 keV.
Within this range, biocompatibility (hydrophilicity) and biodegradability can be further improved while maintaining strength. Also, by controlling the acceleration voltage condition and the ion implantation amount simultaneously, the ion implantation depth is obtained to the extent that the desired effect is sufficiently exhibited without damaging the material (to be within the preferable range described later) In order to achieve this, it is preferable to make the optimum balance between the applied voltage condition and the ion implantation amount. Specifically, when the pressurization voltage is in the range of 10 keV to 300 keV, it is preferable to control so that the ion implantation amount becomes smaller as the pressurization voltage is increased.
In the present embodiment, molding is performed under the conditions shown in Example 10.

(イオンの注入深さ、細孔)
上述のようにしてイオンビーム照射を施して形成される本発明の医療用成形体は、前記イオンビーム照射により表面にイオンが注入されるとともに微細な細孔が形成されていると考えられる。
このイオンが注入される深さや形成される細孔の深さは、上述のイオンビーム照射の条件を種々変更することで調整することができ、これにより、生体分解速度の生体分解性、生体親和性等を制御することができる。
本発明において前記のイオンの注入深さは、30nm〜1000nmであるのが好ましく、50nm〜600nmであるのが特に好ましい。この範囲であると、より、強度を保ったまま生体親和性(親水性)や生体分解性を向上させることや、イオンの持つ特性を付与することができる。
また、前記細孔については、現状ではその径等を正確に測定することはできないが、後述するシュミレーション結果、並びに透過型顕微鏡などによる断面観察等の測定結果から表面からイオン注入深さまで改質された層が形成されていることは明らかである。これは前記イオンビーム照射により、イオンがある程度の深さまで到達して、イオン径と同等又はイオン径よりも若干径の大きい孔が形成されているものの、イオン径よりも若干大きい程度の非常に微細な孔であるため各径の測定が困難なためと推測される。
(Ion implantation depth, pore)
It is considered that the medical molded article of the present invention formed by applying ion beam irradiation as described above has ions implanted and fine pores formed on the surface by the ion beam irradiation.
The depth to which this ion is injected and the depth of the formed pore can be adjusted by variously changing the conditions of the above-mentioned ion beam irradiation, whereby the biodegradability of biodegradation rate, biocompatibility, It is possible to control the sex and so on.
In the present invention, the implantation depth of the ions is preferably 30 nm to 1000 nm, and particularly preferably 50 nm to 600 nm. Within this range, it is possible to further improve the biocompatibility (hydrophilicity) and the biodegradability while maintaining the strength, and to impart the characteristics of the ions.
In addition, although the diameter and the like of the pores can not be accurately measured at present, they are modified from the surface to the ion implantation depth according to simulation results described later and measurement results such as cross-sectional observation with a transmission type microscope It is clear that a thick layer is formed. The reason is that although the ion beam irradiation causes the ions to reach a certain depth and a hole having a diameter equal to or slightly larger than the ion diameter is formed, a very fine particle having a diameter slightly larger than the ion diameter is formed. It is assumed that it is difficult to measure each diameter because it is a hole.

(ねじり延伸)
本発明の医療用成形体は、生分解性材料にねじり延伸を施してなるもの、であるのが好ましい。これにより、強度を高くすることができる。
前記ねじり延伸の一例を、図2を参照して、説明する。
前記ねじり延伸は、まず、図2(a)に示すように、溶融させた原料を圧縮成形等により成形した圧縮成形物などの仮成形体に対し、押出延伸を行い、分子配向させた押出処理物を得る。次に、図2(b)に示すように、押出処理物をその一端を固定し、押出処理物を加熱し、その他端を、図中の矢印のねじり方向に、ねじり角度(図中のγ)で回転させることによりなされる、ねじり加工を施して行う。
(Twist drawing)
The medical molded article of the present invention is preferably obtained by subjecting a biodegradable material to torsional stretching. Thereby, the strength can be increased.
An example of the torsional stretching will be described with reference to FIG.
In the twisting and stretching process, first, as shown in FIG. 2 (a), an extrusion process is performed by extruding and stretching a temporary formed body such as a compression-formed product obtained by forming a molten raw material by compression molding or the like. Get things. Next, as shown in FIG. 2 (b), one end of the extruded product is fixed, the extruded product is heated, and the other end is twisted in the twist direction of the arrow in the figure (γ in the figure The twisting process is performed by rotating at.

(押出延伸)
前記押出延伸は、特に制限されず、公知の方法や装置により行うことができる。例えば、樹脂をガラス転移温度以上、融点以下の温度に加熱し、金型と圧子を用いて材料を絞り出すように変形させて延伸する、いわゆる押出法などにより行うことができる。
これにより、本発明の医療用成形体における前記生分解性材料の分子を配向させることができ、より強度を高くすることができる。
前記押出延伸に用いられる材料は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、特に制限されず、例えば、樹脂原料から圧縮成形などにより成形された材料を用いることができる。
前記押出延伸における押出圧力は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、特に制限はされないが、分子配向、強度等の観点から、100〜200kNであるのが好ましい。
前記押出延伸における延伸比は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で特に制限はされないが、前記生分解性材料がポリ乳酸である場合には、分子配向、強度等の観点から、1.2〜10であるのが好ましい。
前記押出延伸における配向関数は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で特に制限はされないが、前記生分解性材料がポリ乳酸である場合には、分子配向、強度等の観点から、0.5〜0.8であるのが好ましい。
なお、前記ポリ乳酸の配向関数は、実施例に記載する方法により求めたものである。
なお、本実施形態の医療用成形体は、実施例10の条件で延伸処理したものである。
(Extrusion extrusion)
The extrusion stretching is not particularly limited, and can be performed by a known method or apparatus. For example, the resin can be heated to a temperature above the glass transition temperature and below the melting point, and deformed and drawn so as to squeeze out the material using a mold and an indenter.
Thereby, the molecule | numerator of the said biodegradable material in the medical molded object of this invention can be orientated, and strength can be made higher.
The material used for the extrusion stretching is not particularly limited without departing from the scope of the present invention, and for example, a material formed by compression molding from a resin raw material can be used.
The extrusion pressure in the extrusion and stretching is not particularly limited without departing from the scope of the present invention, but is preferably 100 to 200 kN from the viewpoint of molecular orientation, strength and the like.
The stretching ratio in the extrusion stretching is not particularly limited without departing from the scope of the present invention, but in the case where the biodegradable material is polylactic acid, from the viewpoint of molecular orientation, strength, etc. 10 is preferred.
The orientation function in the extrusion stretching is not particularly limited without departing from the scope of the present invention, but in the case where the biodegradable material is polylactic acid, it is 0.5 to 0.5 from the viewpoint of molecular orientation, strength, etc. It is preferably 0.8.
In addition, the orientation function of the said polylactic acid is calculated | required by the method described in the Example.
The medical molded article of the present embodiment is drawn under the conditions of Example 10.

(ねじり加工)
本発明で用いられる前記ねじり加工は、上述の押出延伸で分子配向された押出処理物に行うものである。これにより、本発明の医療用成形体のせん断強度を維持し、ねじり強度を高くすることができる。
前記ねじり加工における材料の回転は、材料の長軸方向に対しての1つの末端を接着などの方法で固定し、材料を加熱し他の末端を回転させる方法などにより行うことができ、通常この種の加工を行う際に用いられる延伸装置を特に制限なく用いて行うことができる。
本実施形態においては、図2(b)や図14等に示すように一端を固定し、材料をヒーターで加熱しながら多の末端をトルク負荷機で回転させたものである。
前記のねじり加工における加熱温度は、特に制限はないが、加工のしやすさ、などの観点から、50〜200℃であるのが好ましい。
本実施形態において、ねじり加工は、成形温度約100℃、回転数0.2rpm、回転方向は右回りにトルクを加えることで行った。
また、前記のねじり加工は、らせん角が、15〜75度であるのが好ましく、理論上45度付近となるように行うのが特に好ましい。らせん角が、この程度であると、よりねじり強度が高くなる。
なお、本明細書において、らせん角とは、図2(b)に示すように材料の一端を矢印方向に角度γに回転させたときに生じる角度θを意味し、例えば、円柱の場合には、下記方法により測定することができる。
らせん角は以下の様にして測定できる。まず、ねじり延伸を行う前の円柱の軸方向の直線を引く。ねじり延伸後に固定端を起点にして軸方向の直線を引く。トレーシングペーパーを円柱に巻きつけ、ねじり延伸前後に引いた線をなぞり、円柱から切り離す。そして、分度器を用いてねじり延伸前後に引いた線(ねじり延伸前後の線)の角度を測定することにより、らせん角を測定することができる。
また、らせん角の平均値を平均らせん角といい、上述のようにして円柱の長さ方向に複数個所らせん角を測定し、それらの平均を算出したものをいう。なお、本実施形態においては、平均らせん角は23度であった。
また、本発明の医療用成形体が本実施形態におけるネジのような締結部材である場合において、前記のねじり加工におけるねじり方向は、強度等の観点から、ねじのらせんと同じ方向であることが好ましい。これにより、ねじり方向(ネジの螺旋方向)のねじり強度を高くすることができる。
なお、本明細書において締結部材とは、締結に用いられる部材をいい、具体的にはボルト、ナット、ネジなどが挙げられる。
(Torsion processing)
The twisting process used in the present invention is performed on the extrusion-treated product molecularly oriented by the above-described extrusion stretching. Thereby, the shear strength of the medical molded article of the present invention can be maintained, and the torsional strength can be increased.
The rotation of the material in the twisting process can be performed by fixing one end with respect to the long axis direction of the material by adhesion or the like, heating the material and rotating the other end, etc. It can carry out using the extending | stretching apparatus used when processing a seed | species without a restriction | limiting in particular.
In the present embodiment, one end is fixed as shown in FIG. 2 (b), FIG. 14 or the like, and many ends are rotated by a torque load machine while heating the material by a heater.
The heating temperature in the above-mentioned twist processing is not particularly limited, but is preferably 50 to 200 ° C. from the viewpoint of processing ease and the like.
In the present embodiment, the twisting process is performed by applying torque at a molding temperature of about 100 ° C., a rotation speed of 0.2 rpm, and a rotation direction clockwise.
The twisting process is preferably performed at a helical angle of 15 to 75 degrees, and is particularly preferably 45 degrees in theory. When the helix angle is in this order, the torsional strength is higher.
In the present specification, the helical angle means an angle θ generated when one end of the material is rotated to the angle γ in the arrow direction as shown in FIG. 2B, and, for example, in the case of a cylinder , And can be measured by the following method.
The helix angle can be measured as follows. First, a straight line in the axial direction of the cylinder before twisting is drawn. After torsional stretching, an axial straight line is drawn starting from the fixed end. Wrap tracing paper around a cylinder, trace the lines drawn before and after torsional stretching, and separate it from the cylinder. And a helix angle can be measured by measuring the angle of the line (line before and behind twist draw) drawn before and behind torsion draw using a protractor.
Also, the average value of the helix angles is called the average helix angle, and the helix angles are measured at a plurality of points in the longitudinal direction of the cylinder as described above, and the average is calculated. In the present embodiment, the average helix angle is 23 degrees.
Further, in the case where the medical molded article of the present invention is a fastening member such as a screw in the present embodiment, the twisting direction in the above-mentioned twist processing is the same direction as the screw spiral from the viewpoint of strength etc. preferable. Thereby, the torsional strength in the twisting direction (screw spiral direction) can be increased.
In addition, in this specification, a fastening member means a member used for fastening, and a bolt, a nut, a screw etc. are specifically mentioned.

(結果物の説明)
上述のようにして得られる本発明の医療用成形体1は、親水性が高く、しかも強度が向上したものである。本実施形態においては、イオンビーム照射により接触角が約75度近辺から約60度近辺まで変化し親水性が向上したものである。また、ねじり延伸によりねじり強度(トルク)が約1.0N・mから約1.2N・mまで上昇し、強度が向上したものである。
(Description of the product)
The medical molded article 1 of the present invention obtained as described above has high hydrophilicity and improved strength. In this embodiment, the contact angle is changed from about 75 degrees to about 60 degrees by ion beam irradiation to improve the hydrophilicity. In addition, the torsional strength (torque) is increased from about 1.0 N · m to about 1.2 N · m by torsional drawing, and the strength is improved.

(形状・大きさ)
本発明の医療用成形体の形状・大きさは、特に制限なく、用途に応じて任意のものを用いることができる。なお、本実施形態においては、長さ約20mm、直径6mmのネジである。
(Shape and size)
The shape and size of the medical molded article of the present invention are not particularly limited, and any may be used depending on the application. In the present embodiment, the screw is about 20 mm in length and 6 mm in diameter.

<他の成形体>
また、本発明の成形体が医療用成形体以外の成形体である場合について以下に説明する。
本発明の成形体として上述の医療用成形体ではない工業用成形体等とする場合(たとえばボルトやナット等の締結部材)でも、材料として上述の生分解性材料の他、上述の高分子材料を用いることができる。また、イオンビーム照射、イオン注入量、イオンの加速電圧、イオンの注入深さや細孔、ねじり延伸、押出延伸、ねじり加工については上述の医療用成形体と同様の条件とすることができる。
また、この際用いることができるイオン種も上述の医療用成形体と同様にすることができるが、特に、希ガス類(Ar(アルゴン)、He(ヘリウム)など)が好ましい。
得られる成形体の強度は用いる高分子材料により種々変更可能であり、本発明の成形体においては所望の強度に調整することが可能である。
<Other molded body>
Moreover, the case where the molded object of this invention is molded objects other than a medical molded object is demonstrated below.
Even when the molded article of the present invention is an industrial molded article or the like which is not the above-mentioned medical molded article (for example, a fastening member such as a bolt or a nut), the above-mentioned polymeric material Can be used. In addition, ion beam irradiation, ion implantation amount, ion acceleration voltage, ion implantation depth and pore size, twist drawing, extrusion drawing, and twist processing can be performed under the same conditions as the above-mentioned medical molded article.
The ion species that can be used at this time can be the same as those of the above-mentioned medical molded product, but in particular, noble gases (Ar (argon), He (helium), etc.) are preferable.
The strength of the resulting molded body can be variously changed depending on the polymer material used, and in the molded body of the present invention, it is possible to adjust to a desired strength.

製造方法及び用途については成形体の区別なく以下に説明する。
(製造方法)
本発明の成形体は、前記生分解性材料にねじり延伸処理を施して仮成形体を得る延伸工程と、
得られた仮成形体にイオンビーム照射を行う照射工程と、を行うことにより得ることができる。
前記延伸工程は、上述の押出延伸とねじり加工とを行うことにより実施できる。
前記照射工程は、上述のイオンビーム照射を行うことにより実施できる。
なお、前記仮成形体は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、鍛造や切削などの加工を追加することができる。
本実施形態においては、鍛造によりネジ山の形成を行った後に、イオンビーム照射を行っている。
また、前記医療用成形体が、例えば平板など、ねじり延伸処理を必要としない場合は、ねじり延伸処理省略することができる。
The production method and the application will be described below without distinction of molded articles.
(Production method)
The formed body of the present invention comprises a stretching step of subjecting the biodegradable material to a twisting process to obtain a temporary formed body;
And an irradiation step of irradiating the obtained temporary formed body with an ion beam.
The stretching step can be carried out by performing the above-described extrusion stretching and twisting.
The said irradiation process can be implemented by performing the above-mentioned ion beam irradiation.
The temporary formed body can be subjected to processing such as forging and cutting without departing from the scope of the present invention.
In the present embodiment, ion beam irradiation is performed after forming a thread by forging.
Further, in the case where the medical molded article does not require a twisting process such as a flat plate, the twisting process can be omitted.

(用途など)
本発明の成形体は、上述の特性を有するため、スクリュー、ボルト、ナットなどの締結部材として有用である。また、高分子材料として生分解性材料を用いた場合には、生体内で使用する医療用成形体として好適に用いることができる。中でも、上述の骨折の内固定などに用いる医療用固定具や部品などの固定プレート、スクリュー、ボルト、ナット、ピン、ケージ、などにさらに好適に用いることができ、さらに前記ねじり延伸を行って得られた本発明の医療用成形体は、所定の回転方向に対するねじり強度が付与される観点から、スクリュー、ボルト、ナットなどの締結部材や、ネジ孔を具備する成形体などに特に好適に用いることができる。
(Use etc.)
The molded article of the present invention is useful as a fastening member such as a screw, a bolt, or a nut because it has the above-mentioned characteristics. When a biodegradable material is used as the polymer material, it can be suitably used as a medical molded article used in vivo. Among them, it can be further suitably used as a fixing plate for medical fixings and parts used for internal fixation of fractures mentioned above, screws, bolts, nuts, pins, cages, etc. The medical molded article of the present invention is particularly suitably used for a fastening member such as a screw, a bolt, or a nut, or a molded article provided with a screw hole, from the viewpoint of imparting torsional strength in a predetermined rotational direction. Can.

本発明は上述した実施形態に何ら制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形可能である。
たとえば、本体全体にネジ山が設けられた例をもって説明したが、先端部分のみにネジ山が形成された形状とする等、ネジ山の形成箇所は任意である。
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, although the example in which the screw thread was provided in the whole main part was explained, it is considered as the shape in which the screw thread was formed only in the tip part, etc. The formation places of the screw thread are arbitrary.

以下、本発明について実施例及び比較例を示してさらに具体的に説明するが本発明はこれらに何ら制限されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically by showing Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.

〔実施例1〜5〕
以下に示す射出成形物を用いてイオンビーム照射を行い、本発明の成形体としての医療用成形体を得た。
得られた医療用成形体におけるイオンビーム照射により改質した部分における表面状態の変化を、イオンビーム照射後におけるイオンビーム照射部分の表面の面粗さ、接触角の測定を行うことにより調べた。
(射出成形物の製造方法)
重量平均分子量95000のPLAペレットを使用した。このペレット単体を下記に示す条件で日精樹脂工業製の超精密小型成形機(NP7 Real Mini)を用いて評価部長さ約30mm、幅約5mm、厚さ約2mmのダンベル型に射出成形し、射出成形物(ボルトとナットとの締結物の疑似成形体または固定プレートの疑似成形体)を得た。
条件:
Injection Pressure[MPa]:82
Fusion Temperature[℃]:200
Clamping Temperature[℃]:50
Cooling Time[s]:30
[Examples 1 to 5]
Ion beam irradiation was performed using the injection-molded articles shown below to obtain medical molded articles as molded articles of the present invention.
Changes in the surface state of the portion of the obtained molded article for medical use after modification by ion beam irradiation were examined by measuring the surface roughness and contact angle of the surface of the ion beam irradiated portion after ion beam irradiation.
(Method of producing injection molded product)
PLA pellets with a weight average molecular weight of 95000 were used. This pellet alone is injection-molded into a dumbbell shape with a length of about 30 mm, a width of about 5 mm and a thickness of about 2 mm using an ultra-precise compact molding machine (NP7 Real Mini) manufactured by Nissei Plastic Industry under the conditions shown below A molded product (a pseudo-molded product of a bolt and a nut) or a fixed plate is obtained.
conditions:
Injection Pressure [MPa]: 82
Fusion Temperature [° C]: 200
Clamping Temperature [° C]: 50
Cooling Time [s]: 30

(イオンビーム照射)
得られた前記生分解性材料の射出成形物の表面の一部にイオンビーム照射を行った。
前記イオンビーム照射は、イオンビーム照射装置を用いて行った。用いたイオンビーム照射装置は、目的とする元素のイオンを発生させるイオン源、必要なイオンだけを取り出す質量分析器、イオンを電気的に必要なエネルギーに加速する加速器、対象物であるターゲットを装着する高真空チャンバー等から成り、照射するイオン種・イオン注入量・イオンの加速電圧等の条件を制御することが可能な装置である。
また、イオンビーム照射を行った部分は、図3(a)に示すように、前記射出成形物の表面の一部をマスク(材料(アルミニウム箔や板など)、大きさ約100×100×1mm)により被覆してマスクした部分にはイオンビーム照射がされないようにして行い、図3(b)に示す本発明の成形体としての医療用成形体としてのイオンビーム照射物を得た。(図中の点線の部分は、イオンビーム照射した部分を示している。)
なお、イオンビーム照射は表1に示す条件にて行った。
(Ion beam irradiation)
Ion beam irradiation was performed on a part of the surface of the obtained injection-molded biodegradable material.
The ion beam irradiation was performed using an ion beam irradiation apparatus. The ion beam irradiation apparatus used is equipped with an ion source that generates ions of a target element, a mass analyzer that extracts only necessary ions, an accelerator that accelerates ions to necessary energy, and a target that is an object. It is an apparatus which comprises a high vacuum chamber and the like, and can control conditions such as the ion species, the ion implantation amount, and the acceleration voltage of ions to be irradiated.
Further, as shown in FIG. 3 (a), in the portion subjected to ion beam irradiation, a portion of the surface of the injection molded product is a mask (material (aluminum foil, plate, etc.), size about 100 × 100 × 1 mm The portion coated and masked according to (1) was carried out so that the ion beam was not irradiated, and an ion beam irradiated product as a medical molded product as the molded product of the present invention shown in FIG. (The dotted part in the figure shows the part irradiated with the ion beam.)
The ion beam irradiation was performed under the conditions shown in Table 1.

〔試験例1〕
(表面の面粗さ・接触角の測定)
医療用成形体におけるイオンビーム照射により改質した部分における表面状態の変化を、イオンビーム照射部分の表面の面粗さ、接触角の測定を行うことにより調べた。
また、試験は、イオンビーム照射条件におけるイオン注入量及びイオンの加速電圧の違いによる効果の差を調べるため、
イオン注入量:1013イオン/cmで、イオンの加速電圧:50、100、150keVの各条件におけるイオンビーム照射部分の表面の面粗さ(実施例1〜3)、
イオン注入量:1013イオン/cmで、イオンの加速電圧:50、100、150keVの各条件における表面のイオンビーム照射部分の表面の接触角(実施例1〜3)、
イオンの加速電圧:100keVで、イオン注入量:1013イオン、1014イオン、1015イオン/cmの各条件における表面のイオンビーム照射部分の表面の接触角(実施例2、4及び5)、
において試験を行った。また、対照試験として、イオンビーム照射を行っていない部分における表面の面粗さ及び接触角の測定を行った。
なお、表面の面粗さ及び、接触角は、下記方法により測定した。
面粗さ測定:
面粗さ測定は、原子間力顕微鏡(AFM)(装置名:ICON、ビーコ社製)を用いて、タッピング法により行った。
接触角測定:
接触角測定は、蒸留水を20μL滴下し、接触角計(装置名:DM−301、協和界面科学株式会社製)を用いて、滴下法により行った。
得られた表面の面粗さの結果を、図4(実施例1〜3:イオンの加速電圧の比較)に、接触角の結果を図5(実施例1〜3:イオンの加速電圧の比較)及び図6(実施例2,4及び5:注入イオン量の比較)に示す。
なお、図中の、0keVにおける実験結果は、対照実験としてのイオンビーム照射を行っていない部分(図3(a)のマスクの下の部分)における実験結果を意味する。
なお、すべての試験は、試行回数5回で行った。
[Test Example 1]
(Measurement of surface roughness and contact angle of surface)
The change of the surface state in the portion modified by ion beam irradiation in the medical molded body was investigated by measuring the surface roughness and the contact angle of the surface of the ion beam irradiated portion.
Also, in order to examine the difference in the effect due to the difference in the ion implantation amount and the acceleration voltage of the ions under the ion beam irradiation conditions,
Ion implantation amount: 10 13 ions / cm 2 , ion accelerating voltage: 50, 100, 150 keV surface roughness of the surface of the portion irradiated with the ion beam (Examples 1 to 3),
Ion implantation amount: 10 13 ions / cm 2 , accelerating voltage of ions: contact angle of the surface of the ion beam irradiated portion under each condition of 50, 100 and 150 keV (Examples 1 to 3),
Ion accelerating voltage: 100 keV, ion implantation amount: 10 13 ions, 10 14 ions, 10 15 ions / cm 2 , contact angles of the surface of the ion beam irradiated portion (Examples 2, 4 and 5) ,
The test was conducted at In addition, as a control test, measurement of surface roughness and contact angle of the surface in a portion not subjected to ion beam irradiation was performed.
The surface roughness of the surface and the contact angle were measured by the following method.
Surface roughness measurement:
The surface roughness was measured by a tapping method using an atomic force microscope (AFM) (device name: ICON, manufactured by Bico).
Contact angle measurement:
The contact angle was measured by dropping 20 μL of distilled water and using a contact angle meter (device name: DM-301, manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) by a dropping method.
The results of the surface roughness of the obtained surface are shown in FIG. 4 (Examples 1 to 3: comparison of acceleration voltages of ions), and the results of the contact angle are shown in FIG. 5 (Examples 1 to 3: comparison of acceleration voltages of ions) And FIG. 6 (Examples 2, 4 and 5: comparison of the amount of implanted ions).
Note that the experimental results at 0 keV in the figure mean the experimental results in a portion not subjected to ion beam irradiation as a control experiment (a portion under the mask in FIG. 3A).
In addition, all the tests were conducted in 5 trials.

〔試験例2〕
医療用成形体の生体分解性を調べるため自然分解試験を行った。
(自然分解試験)
生体内におけるポリ乳酸の分解速度と、リン酸緩衝液中での分解速度は同等であることが知られており、リン酸緩衝液中における本発明の医療用成形体の分解速度は生体内での分解速度と同等であると考えられる。そこで、自然分解実験は、図7に示すように本発明の医療用成形体を濃度0.067Mのリン酸緩衝液(pH7.4)、200mLに浸漬させることにより行った。
医療用成形体は、リン酸緩衝液浸漬後、1、2、4、6週間後に緩衝液から取り出し、イオンビーム照射した部分と、イオンビーム照射していない部分との厚みの差(図7の図中の「段差」)を測定することにより行った。なお、前記リン酸緩衝液は1週間ごとに交換を行った。
前記厚みの測定は、原子間力顕微鏡(AFM)装置(商品名:ICON、ビーコ社製)を用いて行った。
試験は、イオンビーム照射条件の違いによる効果の差を調べるため、
イオン注入量:1013イオン/cmで、イオンの加速電圧:50、100、150keVの各条件で製造した医療用成形体(実施例1〜3)、イオンの加速電圧:100keVで、イオン注入量:1013イオン、1014イオン、1015イオン/cmの各条件で製造した医療用成形体(実施例2、4及び5)、において行った。
その結果を図8(実施例1〜3:イオンの加速電圧の比較)、及び図9(実施例2、4及び5:注入イオン量の比較)に示す。
[Test Example 2]
A natural degradation test was conducted to investigate the biodegradability of the molded article for medical use.
(Natural decomposition test)
It is known that the degradation rate of polylactic acid in vivo and the degradation rate in phosphate buffer are equal, and the degradation rate of the medical molded article of the present invention in phosphate buffer is in vivo It is considered to be equivalent to the decomposition rate of Therefore, natural decomposition experiments were conducted by immersing the medical molded article of the present invention in 200 mL of a phosphate buffer solution (pH 7.4) with a concentration of 0.067 M as shown in FIG.
The molded article for medical use is taken out of the buffer solution 1, 2, 4 and 6 weeks after immersion in the phosphate buffer solution, and the difference in thickness between the portion irradiated with the ion beam and the portion not irradiated with the ion beam (FIG. It carried out by measuring "the level | step difference" in the figure. The phosphate buffer solution was replaced once a week.
The thickness was measured using an atomic force microscope (AFM) apparatus (trade name: ICON, manufactured by Bico).
In order to examine the difference in the effect due to the difference in ion beam irradiation conditions, the test
Amount of implanted ions: 10 13 ions / cm 2 , accelerating voltage of ions: 50, 100, 150 keV medical molded articles (Examples 1 to 3), ion accelerating voltage: 100 keV, ion implantation Amount: Medical molded articles (Examples 2, 4 and 5) manufactured under the conditions of 10 13 ions, 10 14 ions and 10 15 ions / cm 2 , respectively.
The results are shown in FIG. 8 (Examples 1 to 3: comparison of acceleration voltage of ions) and FIG. 9 (Examples 2, 4 and 5: comparison of injected ion amount).

〔実施例6〜9〕
(本発明の成形体としての医療用成形体の製造)
実施例1と同様にしてPLAペレットから射出成形物を製造し、該射出成形物にイオンビーム照射を、下記表2の条件で、成形物の一面全体に行い、本発明の医療用成形体(実施例6〜9)を得た。
各実施例(実施例6〜9)おけるイオンビーム照射条件を表2に示す。
(シミュレーションによるイオン注入深さ)
また、前記イオンビーム照射によるイオン注入深さを、SRIM2006(J.F. Zieglerら、http://www.srim.org/)でシミュレーションしたところ、以下の通りであった。
実施例6:約80(±20nm)nm、実施例7:約160(±30nm)nm、
実施例8:約80(±20nm)nm、実施例9:約160(±30nm)nm。
[Examples 6 to 9]
(Production of Medical Molded Article as a Molded Article of the Present Invention)
An injection molded product is produced from PLA pellets in the same manner as in Example 1, and the injection molded product is subjected to ion beam irradiation on the entire surface of the molded product under the conditions shown in Table 2 below. Examples 6 to 9) were obtained.
The ion beam irradiation conditions in each example (Examples 6 to 9) are shown in Table 2.
(Ion implantation depth by simulation)
In addition, when the ion implantation depth by the ion beam irradiation was simulated by SRIM 2006 (JF Ziegler et al., Http://www.srim.org/), it was as follows.
Example 6: about 80 (± 20 nm) nm, Example 7: about 160 (± 30 nm) nm,
Example 8: about 80 (± 20 nm) nm, Example 9: about 160 (± 30 nm) nm.

〔比較例1〕
イオンビーム照射を行わなかった以外は、実施例1と同様にしてPLAペレットから射出成形物を製造し、得られた射出成形物を比較例1とした。
Comparative Example 1
An injection molded article was produced from PLA pellets in the same manner as in Example 1 except that ion beam irradiation was not performed, and the obtained injection molded article was referred to as Comparative Example 1.

〔試験例3〕
医療用成形体の強度を、引張強度を測定することにより調べた。
引張強度の測定は、実施例6〜9で得られた医療用成形体、並びに比較例1で得られた圧縮成形体において行った。
(引張強度測定)
引張強度の測定は、下記方法により行った。
方法:JIS K7162(プラスチック−引張特性の試験方法、第2部:型成形、押出成形及び注型プラスチックの試験条件)に従い行った。
試験装置:装置名:万能試験機、型名:AGS1000−A、島津製作所社製
引張強度は、引張試験中に加わった最大引張応力とした。
得られた結果を図10に示す。
なお、試験は試行回数3回で行った。
[Test Example 3]
The strength of the medical molding was examined by measuring the tensile strength.
The measurement of tensile strength was performed on the medical molded articles obtained in Examples 6 to 9 and the compression molded article obtained in Comparative Example 1.
(Tensile strength measurement)
The tensile strength was measured by the following method.
Methods: Performed according to JIS K7162 (Plastics-Test methods for tensile properties, Part 2: Test conditions for molding, extrusion and cast plastic).
Test device: Device name: Universal testing device, Model name: AGS 1000-A, manufactured by Shimadzu Corporation, the tensile strength was the maximum tensile stress applied during the tensile test.
The obtained result is shown in FIG.
The test was conducted three times.

〔実験例1〕ねじり延伸における種々押出延伸比における分子配向状態の解析
ねじり延伸における分子配向の最適化を行うため、ねじり延伸における押出延伸時の押出比による分子配向状態を調べた。
(圧縮成形物の製造)
圧縮成形物は、実施例1のPLAペレットを用い、円筒状の成形物用の金型(直径:6mm、長さ40mm)で圧縮成形を行い、円筒状の圧縮成形物(直径:6mm、長さ40mm)を得た。
[Experimental Example 1] Analysis of Molecular Orientation State at Various Extrusion Stretching Ratios in Torsional Stretching In order to optimize the molecular orientation at the torsional stretching, the molecular orientation state by the extrusion ratio at the time of extrusion stretching in the torsional stretching was examined.
(Production of compression molded products)
The compression molded product is compression molded using the PLA pellet of Example 1 with a cylindrical mold (diameter: 6 mm, length 40 mm), and the cylindrical compression molded product (diameter: 6 mm, length 40 mm).

(押出処理物の製造)
得られた圧縮成形物を押出法により、種々延伸比(延伸比:1.0、1.3、2.0、4.0、8.0)で押出延伸した。なお、押出延伸は全ての延伸比において直径6mmになるように行った。
押出延伸の概要を図11に示す。押出成形は、本体、バルク体のガイド、圧子、テーパー部の四つのパーツから構成される金型を用い、金型は自作したホットプレスを用いて105℃に加熱し、金型に前記圧縮成形物をセットした状態で10分間加熱し、加熱後にホットプレスの油圧ジャッキを手で操作して負荷を加え、圧子を押込むことにより行った。
押出延伸後、金型ごとホットプレスから取出し、金型を吸熱用の金属板を用いて50℃になるまで冷却した後に金型から取出し、押出処理物(直径6mm、長さ40mm)を得た。なお、延伸比1.0のものは、熱処理のみを行い、押出延伸を行わなかったものである。
(Production of extruded products)
The obtained compression molded product was extruded and drawn at various draw ratios (draw ratio: 1.0, 1.3, 2.0, 4.0, 8.0) by an extrusion method. In addition, extrusion stretching was performed so as to have a diameter of 6 mm at all stretching ratios.
An outline of extrusion stretching is shown in FIG. Extrusion molding uses a mold consisting of four parts: a body, a guide of a bulk body, an indenter, and a tapered part, the mold is heated to 105 ° C. using a self-made hot press, and the compression molding is performed in the mold. Heating was performed for 10 minutes with the object set, and after heating, the hydraulic jack of the hot press was manually operated to apply a load and press the indenter.
After extrusion drawing, the mold was taken out of the hot press, and the mold was cooled to 50 ° C. using a heat absorbing metal plate, and then taken out of the mold to obtain an extruded product (diameter 6 mm, length 40 mm) . In addition, the thing of draw ratio 1.0 is what heat-treated only, and did not perform extrusion stretch.

(分子配向の解析)
得られた前記押出処理物の分子配向は、フーリエ変換赤外線分光法(FTIR)の全反射法(ATR法)により解析した。
以下、解析の詳細を示す。
FTIRでは赤外光源部より出た光が干渉計に入り、干渉波(インターフェログラム)となり、試料を通過する。その際、試料を構成する分子中の原子または原子団の振動エネルギーに対応した固有の振動数の光が吸収される。検出器で得られた信号は、コンピュータ部にてフーリエ変換され、試料固有の赤外スペクトルが得られる。それによって試料物質の同定を行うことができ、さらに偏光赤外線を用いることによって分子配向の解析を行うことができる。ATR法はFTIRの測定方法の一つで、赤外線を試料表面で全反射させることによって試料表面1〜2μm程度の情報を得る方法である。
PLAのα結晶からなる配向したフィルムでは分子鎖軸に垂直な遷移モーメントを示すCH振動モードに割り当てられる923cm−1の吸収バンドが観察されること(S.Kangら、Macromolecues、34、4542(2001))、非常に配向したβ結晶からなるフィルムではβ結晶のCH振動モードに割りあてられた912cm−1の吸収バンドが観察されること(Daisuke Sawaiら、Macromolecules、36、3601−3605(2003))が報告されている。従って、α結晶とβ結晶それぞれの配向関数は赤外線二色比を用いることによって決定することができる。
二色比Rは下式(数1)の様に定義される。

式中、AとAは試料表面に対して垂直方向と平行方向に偏光した赤外線を用いて決定された吸光度である。
下式(数2)を用いて二色比Rから配向関数fを求めることができる。

式中、θは分子鎖軸と延伸方向との間の角度、R=2cotαであり、αは赤外線吸収バンドの遷移モーメントが分子鎖となす角度で、α=90°である。
(Analysis of molecular orientation)
The molecular orientation of the obtained extruded product was analyzed by the total reflection method (ATR method) of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR).
The details of the analysis are shown below.
In FTIR, light emitted from an infrared light source portion enters an interferometer, becomes an interference wave (interferogram), and passes through a sample. At that time, light of a specific frequency corresponding to the vibrational energy of the atoms or atomic groups in the molecules constituting the sample is absorbed. The signal obtained by the detector is subjected to Fourier transform in the computer unit to obtain an infrared spectrum unique to the sample. Thereby, identification of the sample substance can be performed, and further, analysis of molecular orientation can be performed by using polarized infrared light. The ATR method is one of the measurement methods of FTIR, and is a method of obtaining information of about 1 to 2 μm on the sample surface by totally reflecting infrared rays on the sample surface.
In the oriented film consisting of alpha crystals of PLA, an absorption band of 923 cm −1 assigned to the CH 3 vibration mode exhibiting a transition moment perpendicular to the molecular chain axis is observed (S. Kang et al., Macromolecues 34, 4542 ( 2001)), in films consisting of highly oriented β crystals, an absorption band of 912 cm −1 assigned to the CH 3 vibration mode of β crystals is observed (Daisuke Sawai et al., Macromolecules, 36, 3601-3605 ( 2003) has been reported. Therefore, the orientation function of each of the α crystal and the β crystal can be determined by using the infrared dichroic ratio.
The dichroic ratio R is defined as the following equation (Equation 1).

Where A p and A s are absorbances determined using infrared light polarized parallel to and perpendicular to the sample surface.
The orientation function f c can be obtained from the dichroic ratio R using the following equation (Equation 2).

In the formula, θ is the angle between the molecular chain axis and the stretching direction, R 0 = 2 cot 2 α, and α is the angle between the transition moment of the infrared absorption band and the molecular chain, α = 90 °.

(測定・解析)
測定を行うために測定試料を作製した。測定試料は、得られた前記押出処理物を、エピコート(登録商標)828(三菱化学社製)とトリエチレンテトラミンとを重量比100:11で混合した樹脂に図12(a)に示すように包埋した後、長手方向の断面を出すために図12(b)に示すようにラボカッターを用いて一部を切り出し、さらに図12(c)に示すように前記押出処理物が長手方向に対しほぼ半分になるように切出しを行い、切り出しにより露出した前記押出処理物の一部の表面を、耐水研磨紙を用いて#800、#1000、#2000の順に研磨を行い、最終的にバフ研磨を行うことによって平滑にしたものである。
赤外スペクトルの測定は、前記測定試料を、フーリエ変換赤外線分光法(FTIR)の全反射法(ATR法)により行った。具体的には、水平型全反射測定装置(ATR−8200HA、島津製作所社製)及び赤外偏光子(GPR−8000、島津製作所社製)を装着したフーリエ変換赤外分光光度計(商品名:IR Prestige−21、島津製作所社製)を用いて下記条件で前記測定試料の測定を行った。
条件:
Measurement Mode:Transmittance
Cumulated Number:20
Resolution:4.0cm−1
Measuring Range:700〜4000cm−1
得られた赤外スペクトルから上述の二色比を用いて配向関数を算出した。その結果を図13に示す。
(Measurement and analysis)
A measurement sample was prepared to perform the measurement. As shown in FIG. 12 (a), a measurement sample is obtained by mixing the obtained extruded product with a resin in which Epicoat (registered trademark) 828 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and triethylenetetramine are mixed at a weight ratio of 100: 11. After embedding, in order to obtain a cross section in the longitudinal direction, a part is cut out using a lab cutter as shown in FIG. 12 (b), and further, as shown in FIG. 12 (c), the extruded product is in the longitudinal direction The surface of a portion of the extruded product exposed by cutting out is polished in the order of # 800, # 1000, # 2000 using a water-resistant abrasive paper, and the buff is finally buffed. It is smoothed by polishing.
The measurement of the infrared spectrum was performed on the measurement sample by the total reflection method (ATR method) of Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). Specifically, a Fourier transform infrared spectrophotometer (trade name:) equipped with a horizontal total reflection measuring apparatus (ATR-8200HA, manufactured by Shimadzu Corporation) and an infrared polarizer (GPR-8000, manufactured by Shimadzu Corporation) The measurement sample was measured under the following conditions using IR Prestige-21 (manufactured by Shimadzu Corporation).
conditions:
Measurement Mode: Transmittance
Cumulated Number: 20
Resolution: 4.0 cm -1
Measuring Range: 700 to 4000 cm -1
The orientation function was calculated from the obtained infrared spectrum using the above-mentioned dichroic ratio. The results are shown in FIG.

〔実施例10〕ねじり延伸による本発明の成形体としての医療用成形体の製造
ねじり延伸処理物における、ねじり延伸方向による強度を調べた。
(ねじり延伸処理物の製造)
(原料〜押出延伸)
押出成形における延伸比を8にした以外は、実験例1と同様にして、PLAペレットから圧縮成形物を得、該圧縮成形物の押出成形を行い押出処理物を得た。
(ねじり加工)
得られた押出処理物にねじり加工を行った。
ねじり加工は、まず、得られた押出処理物の両端に図14に示すように六角柱状の金属性タブを加工部が25mmとなるように接着した。なお、加工部とは、得られた押出処理物のタブがついていない部分を言う。
タブを接着した押出処理物を、図14に示す自作のトルク負荷機の試料装着部に装着し、ヒーターで20分間加熱し、モーターでトルクを加えることによってねじり加工を行い、ねじり延伸処理物(仮成形体)を得た。
なお、ねじり加工は、成形温度100℃、回転数0.2rpm、回転方向は右回りとし、上述のねじり角が192度となるようにトルクを加えることで行った。なお、ねじり加工における平均らせん角は23度であった。
Example 10 Production of Medical Molded Article as a Compact of the Present Invention by Torsional Stretching The strength in the torsional stretching direction in the torsionally stretched product was examined.
(Manufacturing of twist-stretched products)
(Raw material to extrusion drawing)
A compression-molded product was obtained from PLA pellets in the same manner as in Experimental Example 1 except that the draw ratio in extrusion was changed to 8, and the compression-molded product was extruded to obtain an extrusion-processed product.
(Torsion processing)
The obtained extruded product was subjected to twist processing.
In the twisting process, first, as shown in FIG. 14, hexagonal columnar metal tabs were bonded to both ends of the obtained extruded product so that a processed portion was 25 mm. In addition, a process part means the part without the tab of the obtained extrusion processing thing.
The extruded product with the tab attached is attached to the sample mounting unit of the self-made torque loading machine shown in FIG. 14, heated with a heater for 20 minutes, and subjected to a twisting process by applying a torque by a motor. A temporary formed body was obtained.
The twisting was performed by applying a torque such that the above-mentioned twisting angle becomes 192 degrees, with a forming temperature of 100 ° C., a rotational speed of 0.2 rpm, and a rotational direction of clockwise. The average helical angle in the twisting was 23 degrees.

(鍛造)
鍛造により、ねじり延伸処理物にネジ山の形成を行った。
鍛造によるネジ山の形成は、まず、M6の並目ネジのネジ山が刻んであり2つに分割された金型に、一方のタブを切り取ったねじり延伸処理物を上下から挟んで装着し10分間加熱を行った。その後、島津製作所製のUH−1000kNIRを用いて200kNの押切荷重、室温下でコールドプレスすることにより金型に彫られたネジ山をねじり延伸処理物に転写することで、ねじり延伸処理物の表面にネジ山を形成した。その後、金型温度が40℃以下になったところで荷重をはずして金型から取り出し、ネジ山が形成された鍛造物を得た。
(Forging)
A thread was formed on the twist-stretched product by forging.
To form a thread by forging, first, insert a twist-stretched product with one tab cut off from the top and bottom into a mold divided into two by cutting the thread of a coarse screw of M6. Heating was done for a minute. Thereafter, using a UH-1000 kNIR manufactured by Shimadzu Corporation, the surface of the twist-stretched product is transferred to a twist-stretched product by transferring a thread carved in a mold by cold pressing at a room temperature of 200 kN and room temperature. Formed a thread. Thereafter, when the mold temperature became 40 ° C. or less, the load was removed and taken out of the mold to obtain a forged product having a screw thread formed.

(イオンビーム照射)
得られた前記成形物にイオンビーム照射を行い図1に示す本発明の医療用成形体を得た。なお、イオンビーム照射は実施例1のイオンビーム照射装置に前記成形物をセットしイオン注入量:1013イオン/cmで、イオンの加速電圧:50keVの条件で行った後、さらに、1度目のイオンビーム照射がなされなかった部位にイオンビームの照射を行うために、前記成形物を180度回転させて装置にセットし、同条件で再度イオンビームの照射を行った。
(Ion beam irradiation)
The obtained molded product was irradiated with ion beam to obtain a medical molded product of the present invention shown in FIG. The ion beam irradiation was carried out under the conditions of the ion implantation amount: 10 13 ions / cm 2 and the ion acceleration voltage: 50 keV after setting the molded product in the ion beam irradiation apparatus of Example 1 and then the first time. In order to irradiate the ion beam to the site where the ion beam irradiation was not performed, the formed product was rotated by 180 degrees and set in the apparatus, and the ion beam irradiation was performed again under the same conditions.

〔実験例2〕ねじり延伸処理物における直径方向による強度
ねじり延伸処理物の直径方向のせん断強度を測定するために、実施例10で得られたねじり延伸処理物におけるせん断試験を行った。その概要を図15に示す。
せん断試験は、まず、図15に示すように専用の治具を使用してねじり延伸処理物を試験機の試料装着部に装着した。装着したねじり延伸処理物に、圧縮負荷用にチャックを外し、上部に圧子をセットした状態の試験機を使用して圧縮負荷を加えることで、ねじり延伸処理物にせん断荷重を加えた。試験機には島津製作所製AGS−1000Aを使用し、クロスヘッド速度は0.5mm/minで行った。荷重の測定には10kNのLoad Cellを使用し、100msの測定間隔で測定を行った。得られた最大荷重から以下の式(数3)によってせん断強度Sを算出した。
なお、対照試験は、実施例10で得られたねじり延伸を行わなかった押出成形物を同様に試験することで行った。得られた結果を図16に示す。
式中、Fは最大荷重を意味し、Aはねじり延伸処理物の有効断面積(22.5mm)である。
[Experimental Example 2] Strength According to Diameter Direction in Torsional Stretched Product In order to measure the shear strength of the torsional stretched processed product in the diametrical direction, a shear test on the torsionally stretched product obtained in Example 10 was performed. The outline is shown in FIG.
In the shear test, first, as shown in FIG. 15, the twist-stretched product was mounted on the sample mounting portion of the tester using a dedicated jig. A chucking load was removed from the mounted torsionally-stretched material, and a shear load was applied to the torsionally-stretched material by applying a compressive load using a tester with an indenter set at the top. As a testing machine, AGS-1000A manufactured by Shimadzu Corporation was used, and the crosshead speed was 0.5 mm / min. A 10 kN Load Cell was used to measure the load, and the measurement was performed at a measurement interval of 100 ms. From the obtained maximum load, shear strength S s was calculated by the following equation (Equation 3).
The control test was conducted by similarly testing the extrudates obtained in Example 10, which were not subjected to the twist drawing. The obtained result is shown in FIG.
In the formula, F means the maximum load, and A is the effective cross-sectional area (22.5 mm 2 ) of the twist-stretched product.

〔実験例3〕ねじり延伸処理物におけるねじり延伸方向による強度
ねじり延伸処理の効果を調べるために、実施例10で得られたねじり延伸処理物のねじり試験を行った。その概要を図17に示す。
ねじり試験は、タブとしての六角ナットを接着剤(商品名:アラルダイト(登録商標)、ハンツマン・ジャパン社製)で評価部の長さが15mmとなるように両端に接着し、専用の治具を用いて試験機にセットした。次に、試験機で、ねじり延伸処理物に接着した片側のタブは固定し、他方のタブにモーターでトルクを負荷した。負荷用モーターにはオリエンタルモーター社製M206−401、ギアヘッド2GN180Sを使用し、トルクの測定にはトルク変換機(型番:TP20kCE、共和電業社製)を使用し、0.2rpmの回転数、100msの測定間隔で試験を行い、最大トルクを測定した。得られた最大トルクから下記式(数4)で軸方向のせん断強度Sτを算出した。
式中、Tは最大トルク(N・m)を意味し、Zはねじり延伸処理物の有効径に対する極断面係数(30.07mm)である。
なお、ねじり延伸を行ったねじり延伸処理物における、ねじり方向別の強度を調べるために、延伸方向と反延伸方向の両方向においてねじり試験を行った。また、ねじり加工を行わなかった押出処理物における延伸方向のねじり試験を比較試験とした。
その結果を図18に示す。
[Experimental Example 3] Strength According to Torsional Stretching Direction in Torsional Stretched Material In order to investigate the effect of the torsional stretching process, a twisting test of the torsionally stretched material obtained in Example 10 was conducted. The outline is shown in FIG.
In the torsion test, a hexagonal nut as a tab is bonded to both ends with an adhesive (trade name: Araldite (registered trademark), Huntsman Japan Ltd.) so that the length of the evaluation unit is 15 mm, and a dedicated jig is It used and was set to the tester. Next, in a testing machine, one side of the tab bonded to the twisting treatment was fixed, and the other was loaded with torque by a motor. Oriental Motor's M206-401 and gearhead 2GN180S are used as load motors, and a torque converter (model number: TP20kCE, manufactured by Kyowa Electric Industry Co., Ltd.) is used for torque measurement, and a rotation speed of 0.2 rpm and 100 ms are measured. Tests were conducted at intervals to determine the maximum torque. The shear strength S τ in the axial direction was calculated from the obtained maximum torque by the following equation (Equation 4).
In the formula, T means the maximum torque (N · m), and Z p is the pole section coefficient (30.07 mm 3 ) with respect to the effective diameter of the twist-stretched product.
In addition, in order to investigate the strength according to the twist direction in the twist-stretched product subjected to the twist stretching, a twist test was performed in both the stretch direction and the anti-stretch direction. Moreover, the twist test of the extending | stretching direction in the extrusion processing thing which did not perform a twist process was made comparative test.
The results are shown in FIG.

以下、結果及び考察を詳述する。
(イオンビーム照射による表面状態の変化)
イオンビーム照射により改質した部分における表面状態の変化を、イオンビーム照射直後におけるイオン注入部分の表面の面粗さ、接触角の測定することにより調べた。
その結果、表面の面粗さについては、図4に示すように、イオンビーム照射におけるイオンの加速電圧の条件による、すなわち注入加速量による、おおきな変化はみられなかった。
表面の接触角については、図5及び6に示す、すべてのイオンビーム照射条件において、イオンビーム照射した部分における接触角は、イオンビーム照射していない部分に比して、低下していた。さらに、表面の接触角は、図5に示すようにイオンの加速電圧(注入加速量)依存的に低下し、図6に示すように注入イオン量にも依存して低下していた。
これらの結果における接触角の低下は、表面の親水性が高く改質されたことを示しており、生体親和性が高くなったことを意味している。
また、表面の親水性が高いということは、水分が表面に浸透しやすくなることを意味しており、ポリ乳酸が水分により分解することとあわせて考えると、水分が浸透しやすくなるということは生体分解性が向上していることを示している。
そして、その接触角は、イオンビーム照射時における、イオンの加速電圧(注入加速量)や注入イオン量に依存した低下がみられることから、イオン注入時のそれらの条件を変えることで接触角、すなわち、生体親和性及び生体分解性の制御が可能であることがわかる。
The results and discussion will be described in detail below.
(Change of surface condition by ion beam irradiation)
Changes in the surface state of the portion modified by ion beam irradiation were examined by measuring the surface roughness of the surface of the ion implanted portion immediately after ion beam irradiation, and the contact angle.
As a result, regarding the surface roughness of the surface, as shown in FIG. 4, no major change was observed due to the conditions of the acceleration voltage of ions in ion beam irradiation, that is, the amount of implantation acceleration.
Regarding the contact angle of the surface, in all the ion beam irradiation conditions shown in FIGS. 5 and 6, the contact angle in the part irradiated with the ion beam was lower than that in the part not irradiated with the ion beam. Furthermore, the contact angle of the surface decreased depending on the accelerating voltage (implantation acceleration amount) of the ions as shown in FIG. 5, and decreased depending on the implanted ion amount as shown in FIG.
The decrease in the contact angle in these results indicates that the hydrophilicity of the surface is highly modified, which means that the biocompatibility is increased.
Also, the fact that the surface has high hydrophilicity means that water is likely to penetrate to the surface, and when considered together with the fact that polylactic acid is degraded by water, it is likely that water is likely to penetrate. It shows that the biodegradability is improved.
And since the contact angle is lowered depending on the acceleration voltage (implantation acceleration amount) and the amount of implanted ions at the time of ion beam irradiation, the contact angle can be changed by changing those conditions at the time of ion implantation. That is, it is understood that biocompatibility and biodegradability can be controlled.

(本発明の医療用成形体の生体分解性)
本発明の医療用成形体の生体分解性を調べた。
その結果、図8(実施例1〜3)及び図9(実施例2、4及び5)から、試験したすべてのイオンビーム照射条件において、イオン注入した部分はイオン注入していない部分と比較して分解速度が速い(段差が生じている)ことがわかる。また、分解速度は、イオンの加速電圧(注入加速量)や注入イオン量に依存して大きくなることがわかる。特に実験開始から1〜3週間における分解速度が向上していることがわかる。
前記イオンビーム照射におけるすべての条件において、イオン注入した部分はイオン注入していない部分と比較して分解速度が速いという結果から、本発明の医療用成形体は分解速度が速く生体分解性に優れることがわかる。また、分解速度は、イオンの加速電圧(注入加速量)や注入イオン量に依存して大きくなることから、分解速度はイオン注入におけるイオンの加速電圧条件や注入イオン量により制御可能なことがわかる。
(Biodegradability of the medical molded article of the present invention)
The biodegradability of the medical molded article of the present invention was examined.
As a result, from FIG. 8 (Examples 1 to 3) and FIG. 9 (Examples 2, 4 and 5), in all the ion beam irradiation conditions tested, the ion implanted part is compared with the non-ion implanted part. Therefore, it can be understood that the decomposition speed is fast (steps are produced). In addition, it is understood that the decomposition rate is increased depending on the acceleration voltage (implantation acceleration amount) of the ions and the implanted ion amount. In particular, it can be seen that the degradation rate in 1 to 3 weeks from the start of the experiment is improved.
The medical molded article of the present invention has a high degradation rate and excellent biodegradability because the degradation rate of the ion-implanted portion is faster than that of the non-ion-implanted portion under all conditions in the ion beam irradiation. I understand that. In addition, since the decomposition rate increases depending on the acceleration voltage (implantation acceleration amount) and the amount of implanted ions of ions, it is understood that the decomposition rate can be controlled by the acceleration voltage conditions of ion implantation and the amount of implanted ions. .

(本発明の成形体としての医療用成形体の強度)
本発明の成形体としての医療用成形体の引張強度を調べた。
図10に種々条件で、イオンビーム照射した場合と、イオンビーム照射していない場合における本発明の医療用成形体の引張強度を示す。この結果から、本発明の医療用成形体は、イオンビーム照射しても強度が低下していないことが判る。
(Strength of medical moldings as moldings of the present invention)
The tensile strength of the medical molded article as the molded article of the present invention was examined.
FIG. 10 shows the tensile strengths of the medical molded articles of the present invention in the case of ion beam irradiation and in the case of no ion beam irradiation under various conditions. From this result, it can be seen that the medical molded article of the present invention does not decrease in strength even when irradiated with an ion beam.

(押出延伸における分子配向)
本発明で用いられる押出延伸における分子配向の状態を調べた。
図13に示すように、押出延伸における押出比が1.3以上というわずかな延伸比においても、配向関数が高いことがわかる。この結果から、本発明で用いられる押出延伸により押出処理物の分子が配向されていることがわかる。
(Molecular orientation in extrusion stretching)
The state of molecular orientation in the extrusion stretching used in the present invention was examined.
As shown in FIG. 13, it can be seen that the orientation function is high even at a slight draw ratio such that the extrusion ratio in extrusion drawing is 1.3 or more. From this result, it is understood that the molecules of the extrusion-treated product are oriented by the extrusion stretching used in the present invention.

(ねじり延伸処理物におけるせん断強度)
ねじり延伸処理物における、せん断強度を調べた。
図16に示すように、ねじり延伸処理物は、ねじり延伸しないものと比較して、せん断強度にはほとんど差がないことが確認された。このことからねじり延伸処理物は、押出延伸によって向上したせん断強度を維持していることが判る。
(Shear strength of twist drawing products)
The shear strength of the twist-stretched product was examined.
As shown in FIG. 16, it was confirmed that there is almost no difference in the shear strength of the twist-stretched product as compared with the product without twist-stretching. From this, it can be seen that the twist-stretched product maintains the shear strength improved by extrusion stretching.

(ねじり延伸処理物におけるねじり強度)
ねじり延伸処理物における、ねじり延伸方向による強度を調べた。
図18に示すように、ねじり延伸処理物は、ねじり延伸しないものより、ねじり回転方向による強度が2割ほど向上することが認められる。また、ねじり延伸処理物の逆方向回転に対してのねじり強度は、通常方向のものより減少することが判る。このことは、ねじり回転方向の制御により、強度の制御も可能であることを意味する。
(Torsion strength in twist drawing products)
The strength of the twist-stretched product in the twisting direction was examined.
As shown in FIG. 18, it is recognized that the twist-stretched product is improved in strength in the twisting direction by about 20% as compared with the non-twisted one. In addition, it can be seen that the torsional strength against the reverse rotation of the twist-stretched product is lower than that in the normal direction. This means that control of the twisting direction also enables control of the strength.

以上により、本発明の成形体としての医療用成形体は、生分解性材料からなる生体親和性、生体分解性、及び強度に優れるものであることが判る。
また、本発明の成形体としての医療用成形体は、イオンビーム照射により表面改質を行い、そのイオンビーム照射の条件(イオン種、注入イオン量、イオン加速量(注入深度)など)を変える事によって、強度を保ちつつその生体親和性と生体分解速度等に優れるものであることが判る。また、前記生体親和性と生体分解速度は、イオンビーム照射の条件により制御可能であることが判る。
また、本発明の成形体としての医療用成形体は、ねじり延伸により、せん断強度及びねじり強度が高いものであることが判り、特にねじり方向に対して強度が高いものであることが判る。
From the above, it can be seen that the medical molded article as the molded article of the present invention is excellent in biocompatibility, biodegradability and strength made of biodegradable materials.
The medical molded article as the molded article of the present invention is surface-modified by ion beam irradiation to change the conditions (ion species, implanted ion amount, ion acceleration amount (implantation depth), etc.) of the ion beam irradiation. From the above, it is understood that the biocompatibility and the biodegradation rate are excellent while maintaining the strength. Further, it is understood that the biocompatibility and the biodegradation rate can be controlled by the conditions of ion beam irradiation.
In addition, it is understood that the medical molded product as the molded product of the present invention has high shear strength and torsional strength by torsional stretching, and in particular, it is understood that the strength is high in the twisting direction.

〔実施例11〕(ねじりのらせん角と強度との関係)
また、ねじりのらせん角の角度を図19に示すように0°、15°、30°、45°、50°とした以外は実施例10と同様にしてそれぞれ成形体を得た。
得られた成形体について、ねじり強度と最大らせん角の関係及び最大らせん角とせん断強度との関係を測定した。その結果を図19及び20に示す。
なお、ねじり強度と最大らせん角の関係は実験例3におけるねじり試験と同様のねじり試験を行うことにより、また最大らせん角とせん断強度との関係は実験例2におけるせん断試験と同様のせん断試験を行うことにより測定を行った。
各図に示す結果から明らかなようにねじり強度は最大らせん角40〜50°で最も高い値を示し、せん断強度は最大らせん角15〜45°で最も高い値を示すことが判る。
[Example 11] (Relation between twisting helix angle and strength)
Further, molded articles were obtained in the same manner as in Example 10, respectively, except that the twisting helix angle was set to 0 °, 15 °, 30 °, 45 °, and 50 ° as shown in FIG.
The relationship between the torsional strength and the maximum helical angle and the relationship between the maximum helical angle and the shear strength were measured for the obtained molded body. The results are shown in FIGS.
The relationship between the torsional strength and the maximum helix angle is the same as the torsion test in Experiment 3 and the relationship between the maximum helix angle and the shear strength is the same shear test as that in Experiment 2. It measured by performing.
As apparent from the results shown in the respective drawings, it is understood that the torsional strength exhibits the highest value at the maximum helix angle of 40 to 50 °, and the shear strength exhibits the highest value at the maximum helix angle of 15 to 45 °.

Claims (5)

高分子材料により形成されてなる成形体の製造方法であって、
前記高分子材料、その表面の少なくとも一部にイオンビーム照射によりイオンを注入する照射工程を具備し、
前記のイオンビーム照射における、イオン種が、Ar(アルゴン)、He(ヘリウム)、N(窒素)、P(燐)、C(炭素)又はCa(カルシウム)であり、
前記のイオンビーム照射における、イオン注入量が1012〜1015ion/cmであり、
前記高分子材料は、ポリ乳酸、ポリカプロラクトンであり、
前記イオン注入工程は、前記高分子材料にねじり延伸を施す延伸工程の後に行う
ことを特徴とする成形体の製造方法
A method for producing a molded body formed of a polymer material, comprising:
Said polymer material, comprising a radiation step of implanting ions by ion beam irradiation at least a portion of its surface,
The ion species in the above ion beam irradiation is Ar (argon), He (helium), N (nitrogen), P (phosphorus), C (carbon) or Ca (calcium),
The ion implantation dose in the above-mentioned ion beam irradiation is 10 12 to 10 15 ions / cm 2 ,
The polymer material is polylactic acid or polycaprolactone,
The method for producing a molded body , wherein the ion implantation step is performed after a stretching step of subjecting the polymer material to torsional stretching .
前記ねじり延伸における、押出圧力は100〜200kNである
ことを特徴とする請求項1に記載の成形体の製造方法
The method according to claim 1, wherein the extrusion pressure in the twist drawing is 100 to 200 kN.
前記ねじり延伸における、らせん角度は15〜75度である
ことを特徴とする請求項1または2に記載の成形体の製造方法
The method according to claim 1 or 2, wherein a helical angle in the torsional stretching is 15 to 75 degrees.
成形体が締結部材であって、
前記ねじり延伸における、ねじり加工のねじり方向は、螺子のねじり方向と同じである
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の成形体の製造方法
The molded body is a fastening member,
The manufacturing method of the molded object according to any one of claims 1 to 3, wherein a twisting direction of twisting in the twisting and stretching is the same as a twisting direction of a screw.
前記成形体が医療用成形体である請求項1〜のいずれかに記載の成形体の製造方法
The method for producing a molded body according to any one of claims 1 to 4 , wherein the molded body is a medical molded body.
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