JPH0191865A - Inorganic biomaterial and its manufacture - Google Patents

Inorganic biomaterial and its manufacture

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JPH0191865A
JPH0191865A JP8746476A JP4647687A JPH0191865A JP H0191865 A JPH0191865 A JP H0191865A JP 8746476 A JP8746476 A JP 8746476A JP 4647687 A JP4647687 A JP 4647687A JP H0191865 A JPH0191865 A JP H0191865A
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glass
cao
zirconia
mgo
alumina ceramics
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JP8746476A
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Japanese (ja)
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Toshihiro Kasuga
敏宏 春日
Masahiro Yoshida
昌弘 吉田
Tomoko Uno
智子 宇野
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Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide an intense inorganic biomaterial with an efficient biocompatibility, by dispersing zirconia-alumina ceramics into a specific composition for crystallized glass. CONSTITUTION:An inorganic biomaterial is provided by homogeneously mixing 5-50vol.% zirconia-alumina ceramics with powdery matrix glass, by molding the mixture to a prescribed shape and then by heat-treating the molded object in a temperature range to sinter the object. The powdery matrix glass used includes 12-56wt.% CaO, 1-27wt.% P2O5, 22-50wt.% SiO2, 0-34wt.% MgO, 0-25wt.% Al2O3, each 0-10wt.% K2O, Li2O, Na2O, TiO2, ZrO2, SrO, Nb2O5, Ta2O5 and B2O3 and each 0-5wt.% F2 and Y2O3. The total content of CaO, P2O5, SiO2, MgO and Al2O3 in the matrix glass is 90wt.% or more. The grain size of the matrix glass is less than 200 mesh.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、人工骨、人工歯根などのインブラント材料と
して有用な無機生体材料及びその製造方法に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an inorganic biomaterial useful as an implant material for artificial bones, artificial tooth roots, etc., and a method for producing the same.

[従来の技術及びその問題点] 骨と化学結合をつくる、いわゆるバイオアクティブセラ
ミックスとしては、アパタイト焼結体やNa20−K2
O−Mgo−CaO−3i○2−P205系結晶化ガラ
スが知られている。また、MQO−cao−P20s 
−8i 02系ガラスを200メツシュよりも細かい粒
度に粉砕し、そのガラス粉末を成形後、ガラス粉末の焼
結温度域で熱処理し、次いでアパタイト結晶 [Ca10(P○a )s  (00,5,F)21及
びウオラストナイト結晶[CaS i 03 ]の生成
湿度域で熱処理して製造される結晶化ガラスも知られて
いる。この結晶化ガラスでは、アパタイト結晶が生体親
和性に寄与し、ウオラストナイト結晶が機械的強度に寄
与する。従って、機械的強度を上げるためにはウオラス
トナイト結晶の含有率を高めることが望ましい。そこで
、SiO2の含有量を増やし、ウオラストナイト結晶の
析出量を増した結晶化ガラスも知られている。
[Prior art and its problems] So-called bioactive ceramics that create chemical bonds with bones include apatite sintered bodies and Na20-K2.
O-Mgo-CaO-3i○2-P205-based crystallized glass is known. Also, MQO-cao-P20s
-8i 02 series glass is crushed to a particle size finer than 200 mesh, the glass powder is molded, and then heat treated in the sintering temperature range of glass powder, and then apatite crystal [Ca10(P○a)s (00,5, F) Crystallized glass produced by heat treatment in a humidity range where 21 and wollastonite crystals [CaS i 03 ] are produced is also known. In this crystallized glass, apatite crystals contribute to biocompatibility, and wollastonite crystals contribute to mechanical strength. Therefore, in order to increase mechanical strength, it is desirable to increase the content of wollastonite crystals. Therefore, crystallized glass is also known in which the content of SiO2 is increased and the amount of precipitated wollastonite crystals is increased.

ところで、これらのセラミックスの曲げ強度は、アパタ
イト焼結体で、1000〜1400Kg/l−j!、N
a20−K2O−MQO−CaO−3i 02−P20
5 M結晶化ガラスで1000〜1500Kg/ci、
 MQO−CaO−P205−8 i 02系結晶化ガ
ラスで1200〜’+4008g/d程度である。さら
に、ウオラストナイトを多量に析出させたCaO−P+
 05−3 i 02系、あるいはCaO−P20s 
−8i 02−(MQO,Y20a )系結晶化ガラス
は1700〜2300 Kg/ CIiという高い曲げ
強度を有している。しかし、この値は人工骨または人工
歯根としては必ずしも充分に満足できるほどのものでは
なく、さらに高強度な材料が要望されている。
By the way, the bending strength of these ceramics is 1000 to 1400 kg/l-j for apatite sintered bodies! , N
a20-K2O-MQO-CaO-3i 02-P20
1000-1500Kg/ci with 5M crystallized glass,
MQO-CaO-P205-8 i 02 series crystallized glass is about 1200 to +4008 g/d. Furthermore, CaO-P+ with a large amount of wollastonite precipitated
05-3 i 02 series or CaO-P20s
-8i 02-(MQO, Y20a) type crystallized glass has a high bending strength of 1700 to 2300 Kg/CIi. However, this value is not necessarily sufficient for use as an artificial bone or tooth root, and a material with even higher strength is desired.

従って本発明の目的は優れた生体親和性を備え、しかも
従来品よりもさらに高強度である無機生体材料を提供す
ることにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide an inorganic biomaterial that has excellent biocompatibility and is even stronger than conventional products.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、上記目的を達成させるためになされたもので
あり、垂部百分率で CaO12〜56% P2O51〜27% SiO222〜50% Mqo        O〜34% Al2O3    0〜25% K2O       0〜10% Li2O0〜10% Na2O0〜10% 下i02    0〜10% ZrO20〜10% SrO0〜10% Nb2O50〜10% TB2O5    0〜10% B203      0〜10% F2        0〜5% Y203      0〜5% の範囲で上記成分を含有し、CaO,、P2O5,Si
O2、MgO及びAl2O3の含有り合計が90%以上
である組成を有する結晶化ガラス中にジルコニア−アル
ミナ系セラミックスを分散させて機械的性質を向上させ
た無機生体材料である。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made to achieve the above-mentioned objects, and includes: CaO 12-56% P2O 51-27% SiO2 2-50% Mqo O-34% Al2O3 0 ~25% K2O 0-10% Li2O0-10% Na2O0-10% Lower i02 0-10% ZrO20-10% SrO0-10% Nb2O50-10% TB2O5 0-10% B203 0-10% F2 0-5% Y203 Contains the above components in the range of 0 to 5%, CaO,, P2O5, Si
This is an inorganic biomaterial with improved mechanical properties by dispersing zirconia-alumina ceramics in crystallized glass having a composition in which the total content of O2, MgO, and Al2O3 is 90% or more.

この無機生体材料は、アパタイト結晶と、ウオラストナ
イト、ジオプサイド、フォルステライト、オケルマナイ
ト及びアノルサイト等のアルカリ土類ケイ酸塩結晶の1
種または2種以上とを含有し、ざらにβ−リン酸三カル
シウム結晶[β−Ca3 (POa )2 ]を場合に
より含有する。
This inorganic biomaterial consists of apatite crystals and alkaline earth silicate crystals such as wollastonite, diopside, forsterite, okermanite and anorthite.
It contains one or more types, and optionally contains β-tricalcium phosphate crystals [β-Ca3(POa)2].

上記のごとき本発明の無n生体材料は、中口百分率で CaO12〜56% P2O51〜27% SiO2    22〜50% MQO0〜34% A12O3    0〜25% K2O       0〜10% Li2O      0〜10% Na2O      0〜10% TiO20〜10% ZrO20〜コO% SrOO〜10% Nb20s         0〜10%Ta205 
      0〜10% B2O3          0〜10%F2    
         0〜5%Y2 03       
   0〜5%の範囲で上記成分を含有し、Cab、F
205、S i 02 、MQO及びAj2203 (
7)含有量合計が90%以上である組成を有し、かつ2
00メツシュよりも細かい粒度を有するマトリックスガ
ラス粉末に、ジルコニア−アルミナ系セラミックスを体
積百分率で5〜50%均一に混合し、この混合物を所定
の形に成形した後に、この成型体が焼結する温Fl域で
熱処理し、ガラスからアパタイト結晶とウオラストナイ
ト、ジオプサイド、フォルステライト、オケルマナイト
及びアノルサイトから選ばれるアルカリ土類ケイ酸塩結
晶の1種または2種以上とが均一に析出する温度域で熱
処理することによって製造することができる。
The n-free biomaterial of the present invention as described above has a medium percentage of CaO 12-56%, P2O 51-27%, SiO2 22-50%, MQO 0-34%, A12O3 0-25%, K2O 0-10%, Li2O 0-10% Na2O 0. ~10% TiO20~10% ZrO20~CoO% SrOO~10% Nb20s 0~10% Ta205
0~10% B2O3 0~10%F2
0-5% Y2 03
Contains the above components in the range of 0 to 5%, Cab, F
205, S i 02 , MQO and Aj2203 (
7) It has a composition in which the total content is 90% or more, and 2
A matrix glass powder having a particle size finer than 0.00 mesh is uniformly mixed with zirconia-alumina ceramics at a volume percentage of 5 to 50%, and after this mixture is molded into a predetermined shape, the temperature at which the molded body is sintered is Heat treatment in the Fl range, in which apatite crystals and one or more alkaline earth silicate crystals selected from wollastonite, diopside, forsterite, okermanite, and anorthite are uniformly precipitated from the glass. It can be manufactured by

本発明の無機生体材料に於て、マトリックスとなるガラ
スの組成に関し、その量的限定理由を以下に述べる。
In the inorganic biomaterial of the present invention, the reasons for quantitative limitations regarding the composition of the glass serving as the matrix will be described below.

CaOが12%未満では、ガラス粉末の焼結性が極端に
悪くなるため、高強度な結晶化ガラスをIFIることが
できない。またCaOが56%を越えるとガラスの失透
傾向が著しくなる。従って、CaOの含量は12〜56
%に限定される。
If the CaO content is less than 12%, the sinterability of the glass powder becomes extremely poor, making it impossible to IFI a high-strength crystallized glass. Moreover, when CaO exceeds 56%, the tendency of the glass to devitrify becomes significant. Therefore, the content of CaO is 12-56
limited to %.

F205が1%未満では、ガラスの失透傾向が著しく、
27%を越えるとウオラストナイト、ジオプサイド、フ
ォルステライト、オケルマナイト、アノルサイト等のア
ルカリ土類ケイ酸塩結晶の析出量が少なくなるので、F
205の含量は1〜27%に限定される。SiO2が2
2%未満では、ガラス粉末の焼結性が悪くなり、かつア
ルカリ土類ケイ酸塩結晶の析出量も少なくなる。またS
io2が50%を越えるとガラスが失透しやすくなる。
When F205 is less than 1%, the glass tends to devitrify significantly,
If it exceeds 27%, the amount of alkaline earth silicate crystals such as wollastonite, diopside, forsterite, okermanite, and anorsite will decrease, so F
The content of 205 is limited to 1-27%. SiO2 is 2
If it is less than 2%, the sinterability of the glass powder will be poor and the amount of alkaline earth silicate crystals precipitated will also be reduced. Also S
When io2 exceeds 50%, the glass tends to devitrify.

従って、SiO2の含量は22〜50%に限定される。Therefore, the content of SiO2 is limited to 22-50%.

MqOは必須成分ではないが、含む場合は34%より多
いとアパタイト結晶の生成量が少なくなるので、34%
以下に限定される。
MqO is not an essential component, but if it is included, the amount of apatite crystals produced will decrease if it is more than 34%.
Limited to:

同様にAl2O3も必須成分ではないが、含む場合は2
5%よりも多いとアパタイト結晶の生成量が少なくなる
ので、25%以下に限定される。これらの5成分、すな
わちcao、F205、SiO2、MgO及びAf20
3の含有量合計は後述する理由により90%以上である
Similarly, Al2O3 is not an essential component, but if it is included, 2
If it is more than 5%, the amount of apatite crystals produced will decrease, so it is limited to 25% or less. These five components namely cao, F205, SiO2, MgO and Af20
The total content of 3 is 90% or more for the reason described later.

本発明においてマトリックスガラスは、上記した5成分
に加えて人体に有害ではないK2O゜Li2O,Na2
O,TiO2、ZrO2、SrO,Nb2O5、Ta2
05 、B203、F2 、Y203を所定量の範囲内
で一種または二種以上含有することができる。これらの
任意成分の合計が10%より多いときには、アパタイト
結晶及びアルカリ土類ケイ酸塩結晶の生成量が低下して
しまう場合があるので、10%以下に限定される。また
F2は5%より多いとガラスが失透しやすくなりまたY
203が5%より多いとアパタイト結晶及びアルカリ土
類ケイ酸塩結晶の生成mが低下してしまうので、F2及
びY203はそれぞれ5%以下に限定される。
In the present invention, the matrix glass contains K2O゜Li2O, Na2, which are not harmful to the human body, in addition to the above five components.
O, TiO2, ZrO2, SrO, Nb2O5, Ta2
One or more of 05, B203, F2, and Y203 can be contained within a predetermined amount. If the total amount of these optional components is more than 10%, the amount of apatite crystals and alkaline earth silicate crystals produced may decrease, so it is limited to 10% or less. In addition, if F2 is more than 5%, the glass tends to devitrify, and Y
If 203 is more than 5%, the formation m of apatite crystals and alkaline earth silicate crystals will be reduced, so F2 and Y203 are each limited to 5% or less.

本発明の無機生体材料を製造するにあたっては、上に限
定した組成範囲の母ガラス(マトリックスガラス)を−
旦200メツシュよりも細かい粒度に粉砕し、ジルコニ
ア−アルミナ系セラミックスと均一に混合し、得られた
混合粉末を所望の形状に成型し、しかる後その成型体を
焼結させてからこれに結晶化処理を施すことが肝要であ
る。母ガラスが200メツシュよりも粗い粒度であると
、焼結体中に気孔が残りやすく、機械的強度の大きな複
合結晶化ガラスを得ることができない。つまり、気孔が
少なく、結晶が均一に析出し、ジルコニア−アルミナ系
セラミックス粒子が均一に分布した複合結晶化ガラスを
得るためには、200メツシュよりも細かい粒度の微細
な母ガラス粉末を用いることが重要である。さらに複合
されるジルコニア−アルミナ系セラミックスが体積百分
率で5%より少ないと複合化による機械的強度の向上を
ほとんど望めず、50%より多いと焼結性が悪くなり、
機械的強度の向上を期待できない上に結晶化ガラスの持
つ生体親和性を充分に生かすことができない。よって、
ジルコニア−アルミナ系セラミックスの配合量は体積百
分率で母ガラスの5〜50%に限定される。
In producing the inorganic biomaterial of the present invention, a mother glass (matrix glass) having the composition range limited above is used.
The powder is first ground to a particle size finer than 200 mesh, mixed uniformly with zirconia-alumina ceramics, and the resulting mixed powder is molded into a desired shape.The molded body is then sintered and then crystallized. It is important to treat it. When the particle size of the mother glass is coarser than 200 mesh, pores tend to remain in the sintered body, making it impossible to obtain a composite crystallized glass with high mechanical strength. In other words, in order to obtain a composite crystallized glass with few pores, uniformly precipitated crystals, and uniform distribution of zirconia-alumina ceramic particles, it is necessary to use a fine mother glass powder with a particle size smaller than 200 mesh. is important. Furthermore, if the volume percentage of the zirconia-alumina ceramics to be composited is less than 5%, it is hardly possible to expect an improvement in mechanical strength due to the composite, and if it is more than 50%, sinterability deteriorates.
Not only cannot an improvement in mechanical strength be expected, but also the biocompatibility of crystallized glass cannot be fully utilized. Therefore,
The blending amount of zirconia-alumina ceramics is limited to 5 to 50% by volume of the base glass.

本発明の無機生体材料の製造方法によれば、200メツ
シュよりも細かい粒度の母ガラス粉末とジルコニア−ア
ルミナ系セラミックスが任意の公知手段で混合され、し
かる後その成型体は前記ガラス/ジルコニア−アルミナ
系セラミックス混合粉末の焼結温rfi域で熱処理され
、アパタイト結晶及びアルカリ土類ケイPIi塩結晶が
析出する湿度域で熱処理される。前者の熱処理は気孔率
の小さな機械的強度の大ぎな複合結晶化ガラスを4!I
るために重要であり、後者の熱処理はガラスからアパタ
イト結晶及びアルカリ土類ケイ酸塩結晶を析出させるた
めに重要である。
According to the method for producing inorganic biomaterials of the present invention, mother glass powder with a particle size finer than 200 mesh and zirconia-alumina ceramics are mixed by any known means, and then the molded body is made of the glass/zirconia-alumina ceramics. Heat treatment is performed at the sintering temperature of the ceramic mixed powder in the RFI range, and in a humidity range where apatite crystals and alkaline earth silica PIi salt crystals precipitate. The former heat treatment produces composite crystallized glass with low porosity and high mechanical strength. I
The latter heat treatment is important for precipitating apatite crystals and alkaline earth silicate crystals from the glass.

焼結湿度域はガラス/ジルコニア−アルミナ系セラミッ
クス混合粉末の成型体を一定速度で加熱し、その間の熱
収縮を測、定することにより求めることができる。熱収
縮の開始温度から終了温度までが焼結温度域である。
The sintering humidity range can be determined by heating a molded body of glass/zirconia-alumina ceramic mixed powder at a constant rate and measuring the thermal contraction during the heating. The sintering temperature range is from the start temperature to the end temperature of thermal contraction.

また、アパタイト結晶及びアルカリ土類ケイ酸塩結晶の
析出温度域はガラス/ジルコニア−アルミナ系セラミッ
クス混合物の示差熱分析により求められる。示差熱分析
曲線における発熱ピークの温度で熱処理したガラス/ジ
ルコニア−アルミナ系セラミックス混合粉末のX線回折
データを回折することにより、それぞれの発熱ピークに
対応する析出結晶を同定し、その発熱温度から発熱終了
温度までをそれぞれの結晶の析出温度域とする。
Further, the precipitation temperature range of apatite crystals and alkaline earth silicate crystals is determined by differential thermal analysis of a glass/zirconia-alumina ceramic mixture. By diffracting the X-ray diffraction data of the glass/zirconia-alumina ceramic mixed powder heat-treated at the temperature of the exothermic peak in the differential thermal analysis curve, the precipitated crystals corresponding to each exothermic peak were identified, and the exothermic temperature was determined from the exothermic temperature. The temperature range up to the end temperature is defined as the precipitation temperature range of each crystal.

熱処理方法としては任意の公知手段を用いて良いが、ホ
ットプレス法やHIP(熱間静水圧プレス)法を用いる
と焼結がより促進されて気孔が少なくなり、より機械的
強度の大きいものが得られる。
Any known method may be used as the heat treatment method, but if the hot press method or HIP (hot isostatic pressing) method is used, sintering will be further promoted, pores will be reduced, and the material will have greater mechanical strength. can get.

母ガラスに混合するジルコニア−アルミナ系セラミック
スは、通常僅かのY2O3、CaO1MgOSCe02
等を固溶した正方晶ジルコニア粒子の応力誘起変fm(
マンテンサイド変態)を利用してアルミナを強化したも
ので、非常に高強度高靭性なセラミックスである。ジル
コニア−アルミナ系セラミックスのジルコニアとアルミ
ナの好ましい比率は、90:10〜10:90であるが
、ジルコニア含有率をアルミナ含有率よりも高くした方
が、より高強度高靭性な材料が得られる。たとえば、2
 moz%のY203を固溶する正方晶ジルコニアとα
−アルミナを重量比で4:1に混合し、1500℃でH
IP法を用いて焼結すると、曲げ強度20000〜24
000 K9 / C!A、破壊靭ユ 性値KIGが1108N  という高強度高靭性なセラ
ミックスが得られる。また、正方晶ジルコニアとα−ア
ルミナを1吊比で3=2とした場合でも同等の機械的性
質を示す。本発明の無機生体材料はこれらのジルコニア
−アルミナ系セラミックスを強化剤として用いることに
より強度が向上する。
Zirconia-alumina ceramics mixed with the mother glass usually contains a small amount of Y2O3, CaO1MgOSCe02
Stress-induced deformation fm(
It is made by strengthening alumina using the mantenside transformation (mantenside transformation), and is a ceramic with extremely high strength and high toughness. The preferred ratio of zirconia and alumina in the zirconia-alumina ceramic is 90:10 to 10:90, but a material with higher strength and toughness can be obtained by making the zirconia content higher than the alumina content. For example, 2
Tetragonal zirconia with moz% of Y203 in solid solution and α
- Mix alumina in a weight ratio of 4:1 and heat at 1500℃.
When sintered using the IP method, the bending strength is 20,000 to 24
000 K9/C! A. High strength and high toughness ceramics with a fracture toughness value KIG of 1108N can be obtained. Furthermore, even when the ratio of tetragonal zirconia to α-alumina is 3=2, equivalent mechanical properties are exhibited. The strength of the inorganic biomaterial of the present invention is improved by using these zirconia-alumina ceramics as a reinforcing agent.

ジルコニア−アルミナ系セラミックスの配合によってマ
トリックスの材料が強化さ机る理由警ま、主クラックが
結晶化ガラス中に分散された高強度高靭性なジルコニア
−アルミナ系セラミックス粒子の周りを偏向して進むた
めにより大きなエネルギーを破壊に必要とするためであ
る。ただし、混合するジルコニア−アルミナ系セラミッ
クス粉末の粒度は好ましくは200メツシュよりも細か
い粒度である。ジルコニア−アルミナ系セラミックス粉
末が200メツシュより粗い粒度を有すると、焼結体中
に気孔が残りやすく、機械的強度の大きな複合結晶化ガ
ラスを得らない。つまり、気孔が少なく、結晶が均一に
分布した複合結晶化ガラスを得るには、200メツシュ
よりも細かい粒度の微細なガラス粉末と200メツシュ
よりも細かい粒度のジルコニア−アルミナ系セラミック
ス微粉末を用いることが望ましい。
The reason why the matrix material is strengthened by the combination of zirconia-alumina ceramics is that the main crack propagates by deflecting around the high-strength, high-toughness zirconia-alumina ceramic particles dispersed in the crystallized glass. This is because greater energy is required for destruction. However, the particle size of the zirconia-alumina ceramic powder to be mixed is preferably finer than 200 mesh. If the zirconia-alumina ceramic powder has a particle size coarser than 200 mesh, pores tend to remain in the sintered body, making it impossible to obtain a composite crystallized glass with high mechanical strength. In other words, in order to obtain composite crystallized glass with fewer pores and uniform crystal distribution, it is necessary to use fine glass powder with a particle size finer than 200 mesh and zirconia-alumina ceramic fine powder with a particle size finer than 200 mesh. is desirable.

[実施例] 酸化物、炭酸塩、リン酸塩、水和物、フッ化物などを原
料に用いて、表−1に示す組成に相当するマトリックス
ガラスのバッチを調合し、これを白金ルツボに入れて1
450〜1550℃で2時間溶融した。次いで融液を水
中に投入して急冷し、乾燥後、ボールミルに入れて20
μm以下(500メツシュ全通)の粒度に粉砕した。次
に、正方品ジルコニアとα−アルミナとを表−1に示す
組成(重量%)で混合後、焼成して得られたジルコニア
−アルミナ系セラミックス粉末(粒度300メツシュ)
を表−1に示す配合量で添加し、さらにボールミルを用
いて数時間湿式混合し、乾燥した。得られた混合物を黒
鉛型に入れ、300Kg/dの圧力をかけながら、室温
から1150℃まで一定の胃温速度3℃/minで7j
[l熱し、1150℃で2時間保持して成型体の焼結と
結晶化を行った。
[Example] Using oxides, carbonates, phosphates, hydrates, fluorides, etc. as raw materials, a batch of matrix glass corresponding to the composition shown in Table 1 was prepared, and this was placed in a platinum crucible. te1
It was melted at 450-1550°C for 2 hours. Next, the melt was poured into water and rapidly cooled, and after drying, it was put into a ball mill and heated for 20 minutes.
It was ground to a particle size of 500 mesh or less (500 mesh). Next, a zirconia-alumina ceramic powder (particle size: 300 mesh) was obtained by mixing square zirconia and α-alumina in the composition (wt%) shown in Table 1 and firing.
were added in the amounts shown in Table 1, wet mixed using a ball mill for several hours, and then dried. The resulting mixture was placed in a graphite mold and heated at a constant gastric temperature rate of 3°C/min from room temperature to 1150°C for 7j while applying a pressure of 300 kg/d.
The molded body was heated and held at 1150° C. for 2 hours to sinter and crystallize the molded body.

しかる後、炉内で室温まで冷却し、ジルコニア−アルミ
ナ系セラミックスとの複合結晶化ガラスを得た。
Thereafter, it was cooled to room temperature in a furnace to obtain a composite crystallized glass with zirconia-alumina ceramics.

こうして製造された各複合結晶化ガラスの破断面を走査
形電子顕微鏡(SEM)で観察したところ、いずれも気
孔のほとんど無い緻密な組織であった。また、これらの
複合結晶化ガラスを粉砕し、粉末xi回折により析出結
晶相を同定した。さらに、複合結晶化ガラスを300番
のダイヤモンド砥石で直径3〜5allの丸棒に加工し
、三点曲げ強度試験を行った。ガラス組成、ジルコニア
−アルミナ系セラミックスの組成、ジコニアーアルミナ
系セラミックスの配合量(ガラスに対する体積百分率)
、析出結晶相及び三点曲げ強度を表−1に示す。表から
明らかなように、本発明の無機生体材料は2800〜3
800Kg/−という高い曲げ強度を有している。
When the fractured surfaces of each of the composite crystallized glasses produced in this way were observed with a scanning electron microscope (SEM), they all had dense structures with almost no pores. Furthermore, these composite crystallized glasses were crushed and the precipitated crystal phase was identified by powder xi diffraction. Further, the composite crystallized glass was processed into a round bar with a diameter of 3 to 5all using a No. 300 diamond grindstone, and a three-point bending strength test was conducted. Glass composition, composition of zirconia-alumina ceramics, blending amount of ziconia-alumina ceramics (volume percentage relative to glass)
Table 1 shows the precipitated crystal phase and three-point bending strength. As is clear from the table, the inorganic biomaterial of the present invention has a
It has a high bending strength of 800Kg/-.

[発明の効果コ 本発明の無機生体材料は骨と化学的に結合するのに必要
なCaOとP20sを含有し、しかもジルコニア−アル
ミナ系セラミックスを強化剤として用いることから28
00〜3800?rg/dという非常に高い曲げ強度を
有しているので、人工骨用及び人工歯根用生体材料とし
て極めて有用である。
[Effects of the Invention] The inorganic biomaterial of the present invention contains CaO and P20s, which are necessary for chemically bonding with bone, and also uses zirconia-alumina ceramics as a reinforcing agent.
00-3800? Since it has a very high bending strength of rg/d, it is extremely useful as a biomaterial for artificial bones and artificial tooth roots.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)重量百分率で CaO 12〜56% P_2O_5 1〜27% SiO_2 22〜50% MgO 0〜34% Al_2O_3 0〜25% K_2O 0〜10% Li_2O 0〜10% Na_2O 0〜10% TiO_2 0〜10% ZrO_2 0〜10% SrO 0〜10% Nb_2O_5 0〜10% Ta_2O_5 0〜10% B_2O_3 0〜10% F_2 0〜5% Y_2O_3 0〜5% の範囲で上記成分を含有し、CaO、P_2O_5、S
iO_2、MgO及びAl_2O_3の含有量合計が9
0%以上である組成を有する結晶化ガラス中にジルコニ
ア−アルミナ系セラミックスを分散させたセラミックス
複合結晶化ガラスからなる無機生体材料。
(1) In weight percentage: CaO 12-56% P_2O_5 1-27% SiO_2 22-50% MgO 0-34% Al_2O_3 0-25% K_2O 0-10% Li_2O 0-10% Na_2O 0-10% TiO_2 0-10 % ZrO_2 0-10% SrO 0-10% Nb_2O_5 0-10% Ta_2O_5 0-10% B_2O_3 0-10% F_2 0-5% Y_2O_3 0-5% Contains the above components in the range of CaO, P_2O_5, S
The total content of iO_2, MgO and Al_2O_3 is 9
An inorganic biomaterial consisting of a ceramic composite crystallized glass in which zirconia-alumina ceramics are dispersed in a crystallized glass having a composition of 0% or more.
(2)重量百分率で CaO 12〜56% P_2O_5 1〜27% SiO_2 22〜50% MgO 0〜34% Al_2O_3 0〜25% K_2O 0〜10% Li_2O 0〜10% Na_2O 0〜10% TiO_2 0〜10% ZrO_2 0〜10% SrO 0〜10% Nb_2O_5 0〜10% Ta_2O_5 0〜10% B_2O_3 0〜10% F_2 0〜5% Y_2O_3 0〜5% の範囲で上記成分を含有し、CaO、P_2O_5、S
iO_2、MgO及びAl_2O_3の含有量合計が9
0%以上である組成を有し、かつ200メッシュよりも
細かい粒度を有するマトリックスガラス粉末に、ジルコ
ニア−アルミナ系セラミックスを体積百分率で5〜50
%均一に混合し、この混合物を所定の形に成型した後に
、この成型体が焼結する温度域で熱処理し、ガラスから
アパタイト結晶と、ウオラストナイト、ジオプサイド、
フォルステライト、オケルマナイ及びアノルサイトから
選ばれるアルカリ土類ケイ酸塩結晶の1種または2種以
上とが均一に析出する温度域で熱処理することを特徴と
する無機生体材料の製造方法。
(2) In weight percentage: CaO 12-56% P_2O_5 1-27% SiO_2 22-50% MgO 0-34% Al_2O_3 0-25% K_2O 0-10% Li_2O 0-10% Na_2O 0-10% TiO_2 0-10 % ZrO_2 0-10% SrO 0-10% Nb_2O_5 0-10% Ta_2O_5 0-10% B_2O_3 0-10% F_2 0-5% Y_2O_3 0-5% Contains the above components in the range of CaO, P_2O_5, S
The total content of iO_2, MgO and Al_2O_3 is 9
A matrix glass powder having a composition of 0% or more and a particle size finer than 200 mesh is mixed with zirconia-alumina ceramics at a volume percentage of 5 to 50%.
After mixing the mixture uniformly and molding this mixture into a predetermined shape, the molded body is heat-treated in a temperature range where it sinters to produce apatite crystals from glass, wollastonite, diopside,
1. A method for producing an inorganic biomaterial, which comprises performing heat treatment in a temperature range at which one or more alkaline earth silicate crystals selected from forsterite, okermanai, and anorsite are uniformly precipitated.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009539755A (en) * 2006-06-16 2009-11-19 インペリアル イノベーションズ リミテッド Bioactive glass
US9198842B2 (en) 2009-06-30 2015-12-01 Repregen Limited Multicomponent glasses for use in personal care products
KR20220105737A (en) * 2021-01-21 2022-07-28 주식회사 엠에이치바이오 Phosphoric acid-calcium based glass ceramic block and manufacturing method thereof

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KR20220105737A (en) * 2021-01-21 2022-07-28 주식회사 엠에이치바이오 Phosphoric acid-calcium based glass ceramic block and manufacturing method thereof

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