JPH0252664A - 複合インプラント材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高強度、高靭性を有し、かつ生体親和性の良好
な複合インプラント材に関する。

従来の技術 近年、医療技術のめざましい発展に伴い、人工臓器、人
工血管、人工関節、人工骨、人工歯根などの人工材料を
生体に挿入し、置換して失われた生体の一部や機能を回
復させるいわゆインプラントロジーが脚光を浴びている
。

従来、このインブランｉ・材としては、チタンやタンタ
ル、あるいはコバルト−クロム合金、ステンレス鋼など
の金属材料や、単結晶体、多結晶体、多孔質体のアルミ
ナ材料などが知られている。

しかしながら、金属材料は生体組織との親和性に劣るた
めに、長期間にわたって使用していると、脱落するのを
免れない上に、溶出イオンにより、生体を害するおそれ
がある。一方、アルミナ材料は生体中でほとんど化学変
化を起こさず、長期間にわたって安定で、生体にＩ；い
して無害である上に、生体親和性も比較的よいが、生体
組織と化学結合を形成することがなく、十分に満足しう
る材料とはいえない。

一方、骨や歯の組成と近似し、優れた生体親和性を有す
る材料どしで、リン酸三カルシウムや水酸アパタイトな
どのリン酸カルシウム系化合物が知られ、これらの材料
を用いて人工骨や人工歯根を調製することが提案されて
いる。これらの材料は、生体にたいして無害であり、か
つ生体親和性に優れると共に自然骨との結合性や置換性
も大きいという特徴を有するものの、チタンなどの金属
材料やアルミナなどのセラミックス材料に比べて強度が
劣り、これから形成されるインプラント材は強い衝撃や
圧力が加えられると破損するという欠点を有している。

発明が解決しようとする課題 本発明は、このような従来のインプラント材のもつ欠点
を改良し、高強度、高靭性を有し、しかも生体親和性に
優れる複合インプラント材を提供することを目的として
なされｔこものである。

課題を解決するための手段 本発明者らは、強度、靭性及び生体親和性に優れる複合
インプラント材を開発するため種々研究した結果、多孔
質リン酸カルシウムと高靭性セラミックスとを組み合わ
せた複合材料をインプラント材として使用することによ
り、上記目的を達成しうろことを見出し、本発明を完成
するに至った。

特に本発明においては、細孔内に充てんしたリン酸カル
シウム自体も多孔質化することにより、骨芽細胞及び栄
養血管の導通を可能にし、かつ新生骨形成のための活性
面積（セラミックスと生体組織との接触面積）を大きく
して、高強度を保ちつつ骨形成の特に良好な複合インプ
ラント材を完成させたものである。

すなわち、本発明は、高靭性セラミックスから成るセラ
ミックスインプラント材において、少なくともその表層
部を多孔質に形成するとともに、その細孔内に多孔質リ
ン酸カルシウムを充てんしたことを特徴とする複合イン
プラント材を提供するものである。

本発明に用いる高靭性セラミックスとしては、例えば部
分安定化ジルコニア、安定化ジルコニアのようなジルコ
ニア系セラミックス、アルミナ、チタニア、炭化ケイ素
、窒化ケイ素などが挙げられ、特にジルコニア系セラミ
ックスが構造材として強度や靭性が大きいので好ましい
。さらにこのジルコニアは一部をち密にすることにより
、−層強度や靭性が増大する。

本発明に用いる多孔質リン酸カルシウムとしては、例え
ば水酸アパタイト、リン酸三カルシウムなどが好ましく
用いられる。

本発明のインプラント材は、高靭性セラミックスを構造
材とし、少なくともその表層部を多孔質に形成すること
が必要である。

この高靭性セラミックスの細孔の孔径としては、通常０
．１−２ｍｍ、好ましくは０．２−０．５ｍｍの範囲が
用いられる。この孔径がこれよりも小さいと多孔質リン
酸カルシウムの充てんが不十分になり生体親和性の向上
がなされないし、またこれよりも大きいと強度や靭性が
低下する。

本発明においては、この高靭性セラミックスの細孔内が
多孔質リン酸カルシウムで充てんされていることが必要
である。この多孔質リン酸カルシウムの充てんにより、
生体親和性が良好になる。

この多孔質リン酸カルシウムの平均孔径は通常１０〜２
００μｍの範囲である。この平均孔径が１０μｍより小
さいと細孔内に骨芽細胞が侵入できず、骨形成が困難と
なるし、また、骨形成を促進するためには１００μｍ以
上の栄養血管導通用の孔が必要である一方、活性面積の
大きい方が新生骨の生成に好都合であるので、平均孔径
は通常２００ｐｍ以下に定められるが、特に好ましい範
囲は４０〜１５０μｍである。

この多孔質リン酸カルシウムとして多孔質水酸アパタイ
トを用いる場合には、このものは乾式法又は湿式法によ
る合成アパタイトでもよいし、各種を推動物の骨、歯か
ら回収された生体アパタイトでもよい。例えば、乾式法
としては、９００〜１３０１１℃の高温下の水蒸気気流
中で多孔質リン酸カルシウムと過剰のＣ！０を反応させ
る方法等が挙げられる。この多孔質水酸アパタイトの気
孔率としては２０〜５０％の範囲が好ましい。

本発明で用いる多孔質リン酸カルシウムの平均粒径は、
これを充てんする高靭性セラミックスに形成される細孔
の孔径に応じて適宜選択することが必要であり、細孔の
孔径が大きい場合には平均粒径の大きいものが、また細
孔の孔径が小さい場合には平均粒径の小さいものが通常
使用される。

本発明のインプラント材においては、多孔質リン酸カル
シウムと高靭性セラミックスとの割合は、通常、重量比
で９：ｌ〜１：９の範囲のものであり、８：２〜２：８
特に７：３〜３ニアの範囲のものが好ましい。多孔質リ
ン酸カルシウムの量が、これよりも多くなると強度が不
十分となるし、また、これよりも少なくなると多孔質リ
ン酸カルシウムの望ましい性質、例えば人工骨材として
の生体同化能が低下するのを免れない。

本発明のインプラント材を製造するには、例えば高靭性
セラミックス粉末を発泡剤やバインダーと混合し、金型
プレスなどで成形後焼成して多孔質焼成体を形成させ、
次いで多孔質リン酸カルシウムのスラリーなどに該焼成
体を浸漬あるいは含浸させたり、好ましくは該リン酸カ
ルシウムをスラリー状などで該焼成体の細孔に注入させ
たりすることにより、該リン酸カルシウムを細孔に充て
んさせたのち、９００〜２０００°Ｃ好ましくは１００
０〜１５００℃で焼成する方法などが用いられる。この
際、焼成は加圧することなく行えるし、また例えばホッ
トプレス法のように加圧して行うこともできる。

次に添付図面に従って、本発明のインプラント材を人工
歯根とした１例を説明する。

第１図は一般的な人工歯根の模式縦断面図であって、本
体２と頚部３から成り、内部のコアを高靭性セラミック
ス４、表層部を多孔質セラミックスｌで形成するととも
に、その細孔内に多孔質リン酸カルシウム（図示せず）
を充てんして成るものである。なお、頚部はその表層部
を多孔質としなくてもよい。第２図と第３図は第１図の
ものの変形例を示す斜視図であって、第２図は本体の所
要の個所に適当な透孔、中空孔あるいは貫通孔５を設け
たものであり、第３図は本体の表面に種々の溝６（ねじ
又はら旋溝構造のものでもよい）を設けたもので、いず
れも歯床部の骨組織との結合を強固にするためのもので
ある。第３図の種々の構造のものとしては、例えば横溝
（イ）、縦溝（ロ）、部分的な横溝（ハ）、部分的な縦
溝（ニ）、それらの組み合わせ構造（ホ）及び（へ）な
どがある。第４図は他の１例の斜視図であって、へちま
状にコアを２個とした形状のものである。

本発明のインプラント材は、例えば、人工骨、人工歯根
や人工関節等の人工骨材などに用いて好適であり、従来
のインプラント材の場合と同様の手段で生体内に嵌植す
ることができる。

発明の効果 本発明のインプラント材は、高強度、高靭性を有し、か
つ生体親和性に優れるという顕著な効果を奏する。

このように、本発明のインプラント材は、十分な機械的
強度を有する上、多孔質リン酸カルシウムが本来有する
生体親和性等の望ましい性質をそのまま維持しているの
で、例えば人工骨、人工関節、人工歯根、耳小骨などの
インプラントに有用である。

特に、多孔質生体親和性のものを用いたものは、生体内
に嵌植すると容易に新生骨と置換しうるので、整形外科
や歯科や口腔外科の治療用材料として好適に利用しうる
。

［実施例］ 次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ 部分安定化ジルコニア粉末１００重量部と発泡剤５０重
量部とバインダー５重量部を混合した粉末を金型プレス
により成形圧３００ｋｇ／ｃｍ”で成形し、１５５０°
Ｃで２時間焼成した。得られた焼成体の気孔率は４０％
、平均孔径３００μであった。この焼成体を真空密栓し
、結晶性セルロースを５０％混合したアパタイトスラリ
ーを注射器により注入し、気孔部にアパタイトを充てん
した。次いで、再度９００°Ｃで２時間焼成しインプラ
ント材とした。このものの気孔率は４０％、平均孔径３
０μであっｔこ。

次に、これを動物（犬、うさぎなど）の下顎骨の欠損部
に合わせて加工し、嵌植した。４週間後の状態は非常に
良好であった。

実施例２ ジルコニア粉末を３１１Ｉｍ径の金型プレスにより成形
圧４００ｋｇ／ｃｍ”で成形した。得られた成形体を５
１１Ｉ＋径の金型に入れまわりを実施例１で用いたのと
同じ発泡剤とバインダー（それぞれ７０重量部及び５重
量部）を混合したジルコニア粉末１００重量部で充てん
し、再度３００ｋｇ／ｃｒｌ”で成形した。このように
して得られた成形体を１５００″Ｃで４時間焼成した。

得られた焼成体の気孔率は２０％、平均孔径３００ｐで
あった。この焼成体を真空密栓し、実施例１で用いたの
と同じアパタイトスラリーを注射器により注入し、気孔
部にアパタイトを充てんし、再度８００℃で２時間焼成
してインプラント材を製造した。このものの気孔率は１
０％、平均孔径３０μであった。これを動物（犬、うさ
ぎなど）の下顎骨の欠損部に嵌植した。４週間後の状態
は非常に良好であった。

実施例３ 実施例２におけるアパタイトに代えてリン酸三カルシウ
ムを用いること以外は実施例２と同様にしてインプラン
ト材を得た。これを動物（犬、うさぎなど）の下顎骨の
欠損部に嵌植した。４週間後の状態は非常に良好であっ
た。

実施例４ 実施例３における再度焼成処理に代えて８０°Ｃの温水
で水和させること以外は実施例３と同様にしてインプラ
ント材を得た。これを動物（犬、うさぎなど）の下顎骨
の欠損部に嵌植した。４週間後の状態は非常に良好であ
った。

実施例５ 実施例２におけるジルコニアに代えてアルミナを用いる
こと以外は実施例２と同様にしてインプラント材を得た
。これを動物（犬、うさぎなど）の下顎骨の欠損部に嵌
植した。４週間後の状態は非常に良好であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のインプラント材の１例の模式縦断面図
、第２図と第３図は第１図のものの変形例を示す斜視図
、第４図は本発明のインプラント材の他の１例の斜視図
である。 図中１はであって、ｌは多孔質セラミックス、２は本体
、３は頚部、４は高靭性セラミックス、５は透孔、６は
溝を示す。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　高靭性セラミックスから成るセラミックスインプラ
   ント材において、少なくともその表層部を多孔質に形成
   するとともに、その細孔内に多孔質リン酸カルシウムを
   充てんしたことを特徴とする複合インプラント材。 ２　高靭性セラミックスの細孔の平均孔径０．１〜２ｍ
   ｍの範囲にある特許請求の範囲第１項記載の複合インプ
   ラント材。 ３　多孔質リン酸カルシウムが１０〜２００μｍの気孔
   をもつ特許請求の範囲第１項又は第２項記載の複合イン
   プラント材。