JPH0215221B2

JPH0215221B2 -

Info

Publication number: JPH0215221B2
Application number: JP62016431A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mizutani; Kenji Ichizuka
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1987-01-27
Filing date: 1987-01-27
Publication date: 1990-04-11
Also published as: AU605540B2; EP0276836A3; EP0276836A2; AU1076588A; JPS63183069A

Description

【発明の詳細な説明】「技術分野」本発明は、例えば口腔外科、整形外科などにお
いて、骨腫瘍、歯槽膿漏などの手術によるあるい
は骨折による骨欠損部を埋めるために用いられる
インプラント材料およびその製造方法に関するも
のである。

「従来技術およびその問題点」顎、口腔、顔面領域に発症する疾患やその治療
に後遣する骨欠損を埋めるための骨補填材とし
て、従来より種々の金属や高分子化合物が使用さ
れて機能と形態の回復がなされてきたが、このよ
うな材料は、いずれも生体適合性が低く、骨伝導
や骨誘導能は期待できず、一時的な再建材料とし
てしか適用できないものであつた。

近年、ハイドロキシアパタイトに代表されるリ
ン酸カルシウム系材料が骨伝導能を有するインプ
ラント材料として各科領域で注目を浴び、すでに
顎口腔領域では人工歯根や人工顎骨を始めとして
種々の骨補填用の臨床応用が進んでいる。しかし
ながら、ハイドロキシアパタイトは機械的強度に
問題があり、その臨床応用においては金属プレー
ト等との併用を余儀なくされ、さらにその加工性
に劣ることから術中において任意の形態の付与が
困難であるなどの欠点を有するものであつた。こ
のため最近では、ハイドロキシアパタイトを金属
や高分子化合物と複合化させ、ハイドロキシアパ
タイトの骨伝導能を損なうことなく、その機械的
強度を補強したり、形態の付与を容易にするため
の研究が進められており、例えば金属製芯材の外
側をハイドロキシアパタイト粉末で溶射被覆した
複合材料（特開昭52−82893号公報）などが提唱
されているが、未だインプラント材料として十分
な機能を有するまでには至つていない。

「発明の目的」従つて、本発明は、組織親和性が高く、例えば
骨代用材として使用する場合にその周囲に骨添加
が期待でき、かつ形態の付与や削除が容易である
インプラント材料およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。

「発明の構成」本発明に係るインプラント材料は、シリコーン
エラストマーよりなる連続相中にリン酸カルシウ
ム焼結体の粉体が散在するとともに、その表面よ
り内部に至る連通気孔を有することを特徴とする
ものである。

また、本発明に係るインプラント材料の製造方
法は、未硬化のシリコーンエラストマー中に、リ
ン酸カルシウム焼結体の粉体および水溶性充填剤
を混入して十分撹拌し、所定形状に成形した後、
シリコーンエラストマーを加熱硬化させ、次いで
抽出液により上記水溶性充填剤を溶出させて連通
孔を形成することを特徴とするものである。

このように、本発明に係るインプラント材料
は、リン酸カルシウム焼結体とシリコーンエラス
トマーとの複合体からなり、微細なリン酸カルシ
ウム焼結体の粉体は、シリコーンの連続相に囲ま
れているゆえにシリコーンエラストマーの有する
加工性、すなわち未硬化時においては流動性を呈
し、任意の形状に成形可能である点、および硬化
後の弾性体状態であつても機械的な削除が極めて
容易である点を享受し、一方、その生体適合性に
関しては、リン酸カルシウムはもちろんのことシ
リコーンエラストマーももともと高い生体適合性
を示すものであるから、リン酸カルシウム単体に
おけると同様に新生骨を形成させて組織と融合す
ることができる。

さらに、本発明に係るインプラント材料におい
ては、上記のごとき作用に加えて、その表面より
内部に至る連通気孔を形成することで、細胞がそ
の連通孔に入つて新生骨を形成しやすくし、ま
た、気孔率を調整することにより、海綿体状から
骨様状まで、埋入される生体組織の状態に応じた
形態とすることができる。

以下、本発明をより詳細に説明する。

本発明に係るインプラント材料は、シリコーン
エラストマーよりなる連続相中にリン酸カルシウ
ム焼結体の粉体が散在するとともに、その表面よ
り内部に至る連通気孔を有するものである。この
インプラント材料は、適度な弾性を有し、リン酸
カルシウム焼結体の粉体の含有率が70重量％以上
ではＸ線学的に骨類似の不透過性を示す。また、
その気孔率に応じて海綿体状か骨様状まで種々の
形態を付与することが可能である。そして、この
ような連通気孔を有することから、生体組織内に
埋入された際、体液の流通が良好であり、マクロ
フアージ等の貧食細胞がインプラント材料に付着
してもマクロフアージによる異物応答が起こりに
くく、カプセル反応がより良好に阻止され、優れ
た生体親和性が得られる。

本発明において、リン酸カルシウムとしては、
公知の任意のリン酸カルシウム系化合物を使用す
ることができる。これらのリン酸カルシウム系化
合物の好ましい例としては、ハイドロキシアパタ
イト〔Ca₁₀（PO₄）₆（OH）₂〕、フツ素アパタイト
〔Ca₁₀（PO₄）₆F₂〕、塩素アパタイト〔（Ca₁₀
（PO₄）₆Cl₂〕、リン酸三カルシウム〔Ca₃（PO₄）₂〕、
リン酸四カルシウム〔Ca₄O（PO₄）₂〕などが挙げ
られる。そして、これの焼結体の粉末は、その原
料粉末を適宜温度、例えば1200℃程度で焼成し、
これを粉砕して所定の粒度に調整することによつ
て得ることができる。

リン酸カルシウム焼結体の粒径は、１〜300μ
ｍが好ましく、１〜100μｍがさらに好ましい。
粒径が1μｍ未満では、シリコーンエラストマー
中での封入力が低下し、特に複合体表面において
リン酸カルシウム粒子が剥がれやすくなり、生体
の中で剥がれたリン酸カルシウムがマクロフアー
ジの出現を促して生物学的に好ましくない環境を
きたすことがある。また、粒径が300μｍを超え
ると、複合体中の最大含有率が低下し、物理的性
質が不安定になるとともに、骨伝導能や細胞接着
性などの生物学的特性が低下する。なお、リン酸
カルシウムの粒径は、均一である必要はなく、む
しろ均一化せずに異なつた粒径のリン酸カルシウ
ムを混入することにより、複合体のリン酸カルシ
ウム含有量を増加させ、生物学的親和性の向上を
図ることができる。

リン酸カルシウム焼結体の粉体の含有量は30〜
75重量％とすることが好ましい。この含有量が30
重量％未満では、生体親和性が充分に得られず、
75重量％を超えると、物理学的特性が著しく低下
し、臨床使用が困難となる。生体親和性の一つで
ある細胞接着性について、コロニー形成法で検討
した結果によれば、リン酸カルシウム焼結体の粉
体の含有量が、30重量％以上で生体親和性の向上
を図ることができ、70重量％以上であればリン酸
カルシウム単体とほぼ同様な生体親和性が得られ
る。しかし、動物実験において、リン酸カルシウ
ム焼結体の粉体の含有量が70重量％未満では、骨
伝導能が期待できず、さらに骨類似の硬さとＸ線
不透過性が得られない。以上の理由により、軟組
織補填材としてはリン酸カルシウム含有量30〜70
重量％の複合体を、また、骨代用材料としてはリ
ン酸カルシウム含有量70〜75重量％の複合体を使
用することが好ましいと考えられる。

なお、上記リン酸カルシウム焼結体の粉体とし
ては、多孔質のものを使用することがより好まし
く、これによつて生体の異物反応の一つであるカ
プセル反応を効果的に防止することができる。

リン酸カルシウム焼結体の粉体は、シリコーン
エラストマーに混合された場合、大部分はエラス
トマーに埋入された状態となると考えられる。こ
のため、得られた成形品は、リン酸カルシウムの
有する生体親和性を充分に発揮させることができ
ない。そこで、本発明の好ましい態様では、成形
品の表面を処理してリン酸カルシウム焼結体の粉
体の一部を表面に露出させるようにする。これに
より、生体親和性をより向上させることができ
る。

また、このインプラント材料における気孔率
は、海綿体状などの望まれる形態に応じて変化さ
せることができるが、通常、10〜90％程度である
ことが望ましく、かつ、その平均気孔径は１〜
500μｍ程度であることが望ましい。

本発明に係るインプラント材料は、リン酸カル
シウム焼結体の粉体および水溶性充填剤を、液状
あるいはパテ状の未硬化のシリコーンエラストマ
ー中に、好ましくは無菌条件下に混入して十分に
撹拌し、所定形状に成形した後、適当な温度、例
えば80〜120℃で加熱処理してシリコーンエラス
トマーを弾性体へ硬化させ、続いてこれを抽出液
に浸漬することにより、前記水溶性充填剤を溶出
除去することにより製造される。さらに、好まし
い態様によれば、硬化後のインプラント材料表面
を、機械的切削等の手段で処理し、リン酸カルシ
ウム粒子を表面上に露出させる。なお、未硬化の
シリコーンエラストマー・リン酸カルシウム焼結
体複合体の成形は、任意であり、顆粒状、糸状と
することも、あるいはまた顎骨などの特定の骨の
形態を付与することも可能である。顎骨の形態を
付与する場合には、歯科技工操作のなかの義歯作
製法にに準じて予め石膏モールドを作成し、未硬
化の複合体を充填後、加熱硬化させればよい。

インプラント材料の製造に用いられる水溶性充
填剤としては、生体に対して不活性な水溶性物質
であればいずれを用いてもよく、例えばグリシ
ン、マンニトール、グルコースなどが使用でき
る。この場合、抽出液としては、好ましくは水、
特に、蒸留水が用いられる。そして、上記水溶性
充填剤を水によつて充分に溶出させて残留がない
ようにする必要があり、もし残留したまま組織内
に埋入すると、残留薬剤が複合体周囲のPHを変化
させ、組織環境を変化させることが考えられる。
この点、グリシンは、たとえ残留したとしても、
生体内で不活性なため、溶出したグリシンは埋入
した複合体周囲の組織環境を変化させることなく
体外に排出されるので、より好ましい材料と言え
る。

本発明に係るインプラント材料は、弾性体であ
るために、骨のような物理学的特性を有していな
いが、人工骨として使用する場合には、メタルプ
レート等との併用により骨欠損部を再建すること
ができ、この場合において術中のトリミング等の
削除、形成は容易に行うことができる。また、軟
組織の再建に使用する場合には、インプラント材
料を種々の形態に予め作成するか、術中に形成す
ることができるので、好適に使用される。

「発明の実施例」以下、本発明を実施例によりさちる具体的に説
明する。

実施例１ポリジメチルシロキサンを主成分とすシリコー
ンエラストマー中に、1200℃で焼結させた多孔質
ハイドロキシアパタイト焼結体の細粒（粒径10〜
100μｍ）を、グリシン（粒径50〜200μｍ）とと
もに無菌条件下に混入し、充分撹拌した後に、
100℃で４時間加熱処理して硬化させ、次いで抗
生剤を溶解した蒸留水中へ浸漬放置して内部に含
有されるグリシンを溶出させた。なお、ハイドロ
キシアパタイトの含有量は、各成形体中において
10重量％、30重量％、50重量％及び70重量％とし
た。また、グリシンの添加量は、得られた複合体
の気孔率が50〜60％となるように調整した。

こうして得られた各複合体について、コロニー
形成法により細胞接着性を試験したところ、良好
な細胞接着性が認められ、複合体中のアパタイト
含有率の上昇に伴い、付着する細細胞数が増加
し、アパタイト含有率が30重量％を超えるとコロ
ニー数が増加した。

さらに、家兎大腿骨にドリリングして径５mmの
孔を形成し、その中に上記で得られた多孔質複合
体を埋設し、１ヶ月後に屠殺して同部位の未脱灰
薄切切片を作成し、Ｈ−Ｅ染色を施して複合体周
囲の骨形成を観察し、検討した。

第１図及び第２図はその結果を示す顕微鏡写真
で、複合体１の周囲には一層の新生骨２が認めら
れ、特に骨皮質と接する部分では、新生骨２の増
殖が著しく、新生骨２は直接複合体１の周囲と接
していた（第１図）。また、複合体１の表面に開
放した孔の部分では新生骨２が内部にまで入り込
んで孔を充たしており、さらに表面の孔と連続す
る複合体１の内部の孔においても新生骨２の形成
が観察された（第２図）。しかし、表面の孔との
連続性を持たない内部の閉鎖された孔においては
骨の新生は認められなかつた。

「発明の効果」以上述べたように、本発明のインプラント材料
は、従来のものと較して、組織親和性が高く、骨
代用材としてて使用した場合にその周囲に骨添加
が期待でき、かつ形態の付与や削除が容易で従来
の歯科技工操作に準じて作製が可能であり、顎、
顔面領域の変形や骨欠損部等のあらゆる修復に適
用することが可能である。また、本発明のインプ
ラント材料は、表面から内部に至る連通気孔を有
するため、生体内に埋設したときに体液が良好に
流通し、異物応答が起こりにくく、さらに気孔内
に骨生成細胞が入り込み、しつかり固定されると
ともに、新生骨を形成しやすくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明の一実施例
で得られたインプラント材料を家兎大腿骨に形成
した孔内に埋設し、１ケ月経過後の骨形成状況を
示すＨ−Ｅ染色組織標本によつて生物の形態を表
す顕微鏡写真である。符号の説明１…複合体、２…新生骨。

Claims

【特許請求の範囲】１シリコーンエラストマーよりなる連続相中に
リン酸カルシウム焼結体の粉体が散在するととも
に、その表面より内部に至る連通気孔を有するこ
とを特徴とするインプラント材料。２リン酸カルシウム焼結体の粉体の一部がその
表面上に露出している特許請求の範囲第１項に記
載のインプラント材料。３リン酸カルシウム焼結体の粉体が１〜300μ
ｍの平均粒径を有するものである特許請求の範囲
第１項または第２項に記載のインプラント材料。４シリコーンエラストマー中にリン酸カルシウ
ム焼結体の粉体を30〜75重量％含有するものであ
る特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれかに記
載のインプラント材料。５連通気孔の気孔率が10〜90％である特許請求
の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載のインプ
ラント材料。６連通気孔が１〜500μｍの平均孔径を有する
ものである特許請求の範囲第１項〜第５項のいず
れかに記載のインプラント材料。７未硬化のシリコーンエラストマー中に、リン
酸カルシウム焼結体の粉体および水溶性充填剤を
混入して十分撹拌し、所定形状に成形した後、シ
リコーンエラストマーを加熱硬化させ、次いで抽
出液により上記水溶性充填剤を溶出させて連通孔
を形成することを特徴とするインプラント材料の
製造方法。８シリコーンエラストマーを加熱硬化させた
後、機械的な表面処理を施して、リン酸カルシウ
ム焼結体の粉体を表面上に一部露出させる特許請
求の範囲第７項に記載のインプラント材料の製造
方法。９水溶性充填剤としてグリシンを、抽出液とし
て水を用いる特許請求の範囲第７項または第８項
に記載のインプラント材料の製造方法。