JPH03149060A - 生体活性物質のコーティング法 - Google Patents
生体活性物質のコーティング法Info
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- JPH03149060A JPH03149060A JP1289092A JP28909289A JPH03149060A JP H03149060 A JPH03149060 A JP H03149060A JP 1289092 A JP1289092 A JP 1289092A JP 28909289 A JP28909289 A JP 28909289A JP H03149060 A JPH03149060 A JP H03149060A
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Landscapes
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- Materials For Medical Uses (AREA)
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。
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］
本発明は人工骨や人工歯根等に代表されるインプラント
部材を製作することを目的として、基材に生体活性物質
をコーティングする方法に関するものである。
部材を製作することを目的として、基材に生体活性物質
をコーティングする方法に関するものである。
［従来の技術］
損傷又は欠損して失なわれた骨や関節、歯根等の機能を
回復または修復するために人工骨や人工関節、人工歯根
等のインプラント部材を使用することがある。これらの
インプラント部材は菅笠の代りに生体内で使用されるも
のであるから、毒性がなく、強度が高く、しかも生体親
和性の高いものである必要がある。
回復または修復するために人工骨や人工関節、人工歯根
等のインプラント部材を使用することがある。これらの
インプラント部材は菅笠の代りに生体内で使用されるも
のであるから、毒性がなく、強度が高く、しかも生体親
和性の高いものである必要がある。
ＴｉやＴｉ系合金等の金属は安全性が高く高強度を有す
るため、股関節等強度の必要とされる所に使用されてい
るが、生体組織、特に新生骨組織との親和性が低いとい
う欠点を有している。
るため、股関節等強度の必要とされる所に使用されてい
るが、生体組織、特に新生骨組織との親和性が低いとい
う欠点を有している。
そこで親和性の低い部材（優れた親和性を与える方法と
して、生体活性物質である燐酸カルシウム系ガラスを基
材上にコーティングする方法が開発された。コーティン
グする方法としてプラズマ溶射法、或は粉末ガラスのス
ラリーを塗布した後熱処理を行なう方法が一般に用いら
れている。また従来よりインプラント部材の表面を粗面
化、より好ましくは奥へ向かって末広がりに拡大する凹
部を設け、凹部内で新生骨が形成されることによるアン
カー効果によってインプラント部材と生体との接合力を
高める方法も利用されている。
して、生体活性物質である燐酸カルシウム系ガラスを基
材上にコーティングする方法が開発された。コーティン
グする方法としてプラズマ溶射法、或は粉末ガラスのス
ラリーを塗布した後熱処理を行なう方法が一般に用いら
れている。また従来よりインプラント部材の表面を粗面
化、より好ましくは奥へ向かって末広がりに拡大する凹
部を設け、凹部内で新生骨が形成されることによるアン
カー効果によってインプラント部材と生体との接合力を
高める方法も利用されている。
［発明が解決しようとする課題］
基材をコーティングした生体活性物質に体液が接すると
、イオンの放出が起こってアパタイトが形成され、ひい
ては新生骨の発育が促される。しかしイオンの放出が速
すぎると体液のＰＨ等に急激な変化をきたし、生体組織
に悪影響を及ぼし骨の新生を阻害する。そこで新生骨の
発育に適当な放出速度を得ることを目的として、燐酸カ
ルシウム系ガラスに熱処理を行ないその一部を結晶化さ
せることにより安定化を計ることが行なわれている。こ
の時の熱処理温度は生体活性ガラスの種類によって異な
るが、例えば反応性に富んだＣａｓｔｓ （ウォラス
トナイト）を析出させる系のガラスでは１０５０℃が標
準熱処理温度であり、１０００℃以上でないと十分に結
晶が析出しない。
、イオンの放出が起こってアパタイトが形成され、ひい
ては新生骨の発育が促される。しかしイオンの放出が速
すぎると体液のＰＨ等に急激な変化をきたし、生体組織
に悪影響を及ぼし骨の新生を阻害する。そこで新生骨の
発育に適当な放出速度を得ることを目的として、燐酸カ
ルシウム系ガラスに熱処理を行ないその一部を結晶化さ
せることにより安定化を計ることが行なわれている。こ
の時の熱処理温度は生体活性ガラスの種類によって異な
るが、例えば反応性に富んだＣａｓｔｓ （ウォラス
トナイト）を析出させる系のガラスでは１０５０℃が標
準熱処理温度であり、１０００℃以上でないと十分に結
晶が析出しない。
しかし金属の熱処理が変態点以上の温度で実施されると
、結晶相の変態によって強度が低下するため、変態点以
下例えば純Ｔｉでは１０００℃以下、Ｔｉ−６ＡＩ−４
Ｖでは９８０ｅ以下で熱処理を行なう必要がある。
、結晶相の変態によって強度が低下するため、変態点以
下例えば純Ｔｉでは１０００℃以下、Ｔｉ−６ＡＩ−４
Ｖでは９８０ｅ以下で熱処理を行なう必要がある。
しかるに粉末状生体活性ガラスのスラリーを塗布した後
で熱処理を行なう前記方法では、１０００℃以下で処理
するという条件下では十分に結晶化されず、従フて基材
の強度保持と生体活性ガラスの結晶化という２つの目的
を達成することができておらない、そこでその対策とし
て予め熱処理を施した結晶化ガラスをコーティングする
方法も考えられるが、結晶化させた温度よりも低い温度
で熱処理を行なったのでは焼結は進み難く十分な接合力
を有するコーティングを施すことができない。
で熱処理を行なう前記方法では、１０００℃以下で処理
するという条件下では十分に結晶化されず、従フて基材
の強度保持と生体活性ガラスの結晶化という２つの目的
を達成することができておらない、そこでその対策とし
て予め熱処理を施した結晶化ガラスをコーティングする
方法も考えられるが、結晶化させた温度よりも低い温度
で熱処理を行なったのでは焼結は進み難く十分な接合力
を有するコーティングを施すことができない。
一方プラズマ溶射法の場合にはコーティングする表面が
粗面である場合の凹部、特にアンカー効果が期待される
奥に向って広がっている凹部内部へのコーティングがほ
とんど行なえないという欠点を有している。従って凹部
内では親和性の低い金属表面が広がっていることになる
ので新生骨の発育は促進されずアンカー効果が十分に発
揮されない。
粗面である場合の凹部、特にアンカー効果が期待される
奥に向って広がっている凹部内部へのコーティングがほ
とんど行なえないという欠点を有している。従って凹部
内では親和性の低い金属表面が広がっていることになる
ので新生骨の発育は促進されずアンカー効果が十分に発
揮されない。
本発明は９８０℃以下での熱処理によっても基材と燐酸
カルシウム系ガラスを焼結させ、しかも凹部内部でも生
体活性を十分に発揮させ得る方法を提供しようとするも
のである。
カルシウム系ガラスを焼結させ、しかも凹部内部でも生
体活性を十分に発揮させ得る方法を提供しようとするも
のである。
［課題を解決するための手段］
本発明に係る生体活性物質のコーティング法は燐酸カル
シウム系の結晶化ガラス粉末、及びこれと同一又は略同
一組成の燐酸カルシウム系非晶質ガラス粉末を含む混合
物スラリーに基材を浸漬してコーティングした後乾燥さ
せ、更に熱処理を行うことに要旨がある。
シウム系の結晶化ガラス粉末、及びこれと同一又は略同
一組成の燐酸カルシウム系非晶質ガラス粉末を含む混合
物スラリーに基材を浸漬してコーティングした後乾燥さ
せ、更に熱処理を行うことに要旨がある。
［作用］
一度結晶化させたガラス粉末は結晶化時の温度以下で熱
処理を行なっても融解しないため焼結させることはでき
ない、しかしそのガラス粉末と略同−の組成の非結晶ガ
ラス粉末を加えると非結晶ガラスがバインダーの働きを
するため焼結が可能となる。本発明はこの現象を功みに
利用したものである。
処理を行なっても融解しないため焼結させることはでき
ない、しかしそのガラス粉末と略同−の組成の非結晶ガ
ラス粉末を加えると非結晶ガラスがバインダーの働きを
するため焼結が可能となる。本発明はこの現象を功みに
利用したものである。
本発明に利用される基材としてはＴｉやＴｉ系合金、ス
テンレス鋼等の金属或はセラミックス等の様にインプラ
ント部材に適した毒性のないものを、単独あるいは組み
合せて使用することができる。その表面は平滑でもよい
が粗面化されている方が好ましい、粗面化の方法は特に
限定されるものではないが、例、えば金属材料を使用し
た時には同種の金属材料によ、フて形成された微細な粉
粒体又は線条体をプラズマ溶射法や加圧溶着法によって
接合することにより、基材表面に微細な凹凸を形成する
ことができる。尚新生骨の形成によってアンカー効果を
発揮させるときには凹部の直径はおよそ１００〜４００
μｍの大きさとし、奥へ向かって末広がりに拡大する形
状に成形することが好ましい。
テンレス鋼等の金属或はセラミックス等の様にインプラ
ント部材に適した毒性のないものを、単独あるいは組み
合せて使用することができる。その表面は平滑でもよい
が粗面化されている方が好ましい、粗面化の方法は特に
限定されるものではないが、例、えば金属材料を使用し
た時には同種の金属材料によ、フて形成された微細な粉
粒体又は線条体をプラズマ溶射法や加圧溶着法によって
接合することにより、基材表面に微細な凹凸を形成する
ことができる。尚新生骨の形成によってアンカー効果を
発揮させるときには凹部の直径はおよそ１００〜４００
μｍの大きさとし、奥へ向かって末広がりに拡大する形
状に成形することが好ましい。
本発明に使用する燐酸カルシウム系ガラスはインプラン
ト部材に使用できるものであればよく、例えば次の様な
組成＝ （Ｃａ０４５％。
ト部材に使用できるものであればよく、例えば次の様な
組成＝ （Ｃａ０４５％。
Ｐ２０ｓ１６％、Ｓｉ０２３５％、残部Ｂ、Ｏ，。
Ｎａｐ Ｏ，Ｌｉ２０．場合によりＭｇＯ）より成るガ
ラス等を溶製後粉砕して利用する。こうして作製した生
体活性ガラス粉末の一部を１０００〜１２００℃にて熱
処理を行ない結晶化させる。原料組成や熱処理温度によ
り析出する結晶は異なるが、一般に１０５０℃付近で処
理するとアパタイト或はウォラストナイトが析出し、１
１５０℃付近で処理するとβＴＣＰやアパタイト或はフ
ォラスナイトが析出するので、目的に応じて処理温度を
決定することができる。また２種以上の温度で処理を行
なったり、２種以上の温度で個別に処理した後混合する
こともできる。
ラス等を溶製後粉砕して利用する。こうして作製した生
体活性ガラス粉末の一部を１０００〜１２００℃にて熱
処理を行ない結晶化させる。原料組成や熱処理温度によ
り析出する結晶は異なるが、一般に１０５０℃付近で処
理するとアパタイト或はウォラストナイトが析出し、１
１５０℃付近で処理するとβＴＣＰやアパタイト或はフ
ォラスナイトが析出するので、目的に応じて処理温度を
決定することができる。また２種以上の温度で処理を行
なったり、２種以上の温度で個別に処理した後混合する
こともできる。
熱処理後の生体活性ガラス粉末は粉砕し粒度を好ましく
は３〜１０μｍとした後、同一又は略同一組成の未熟処
理ガラスを目的とするイオン溶出速度に合わせて混合す
る。この時の混合割合（よってイオンの溶出速度を制御
することが可能であるが本特性のみならず、基材への接
合強度が必要となるので、これを維持するには１０％以
上が望ましい、混合物の粒度は特に限定されないが、好
ましくはさらに粉砕して平均粒径５μｍ以下とし、必要
に応じてバインダーを加え水またはアルコール等に懸濁
しスラリー状にする。バインダーも特に限定されないが
例えばアクリル系エマルジョンやＰＶＡ、アラビアゴム
等を使用することができる。粒径を前述の如く小さくす
るこ８により分散状態が安定し、コーティング皮膜の再
現性が高くなる。またガラス粉末濃度やバインダー濃度
の調節によって浸漬皮膜厚さを自由に＊Ｊ御することが
できる。
は３〜１０μｍとした後、同一又は略同一組成の未熟処
理ガラスを目的とするイオン溶出速度に合わせて混合す
る。この時の混合割合（よってイオンの溶出速度を制御
することが可能であるが本特性のみならず、基材への接
合強度が必要となるので、これを維持するには１０％以
上が望ましい、混合物の粒度は特に限定されないが、好
ましくはさらに粉砕して平均粒径５μｍ以下とし、必要
に応じてバインダーを加え水またはアルコール等に懸濁
しスラリー状にする。バインダーも特に限定されないが
例えばアクリル系エマルジョンやＰＶＡ、アラビアゴム
等を使用することができる。粒径を前述の如く小さくす
るこ８により分散状態が安定し、コーティング皮膜の再
現性が高くなる。またガラス粉末濃度やバインダー濃度
の調節によって浸漬皮膜厚さを自由に＊Ｊ御することが
できる。
スラリーに前記基材を浸漬させてコーティングを施す工
程においては基材の凹部内までコーティングすることが
できるが、この際減圧下で浸漬させた後、基材をスラリ
ーより取り出す前に加圧すれば、より確実に内部までコ
ーティングすることもできる。
程においては基材の凹部内までコーティングすることが
できるが、この際減圧下で浸漬させた後、基材をスラリ
ーより取り出す前に加圧すれば、より確実に内部までコ
ーティングすることもできる。
コーティングを施した基材を乾燥後、熱処理を行なうと
、未然処理ガラスがバインダーの役目を果して焼結され
十分な接合強度が得られる。尚基材が金属の場合には減
圧下又はアルゴンガス雰囲気下において変態点以下の温
度で熱処理を行なうと、基材強度の劣化が起こらず、酸
化も起こりにくいため酸化によるコーティング皮膜の剥
離が少なくなる。しかも皮膜内への金属の拡散が少ない
ので生体活性ガラスの特性を保つことができる。
、未然処理ガラスがバインダーの役目を果して焼結され
十分な接合強度が得られる。尚基材が金属の場合には減
圧下又はアルゴンガス雰囲気下において変態点以下の温
度で熱処理を行なうと、基材強度の劣化が起こらず、酸
化も起こりにくいため酸化によるコーティング皮膜の剥
離が少なくなる。しかも皮膜内への金属の拡散が少ない
ので生体活性ガラスの特性を保つことができる。
以上の操作によりコーティングは終了するが、コーティ
ングを２回以上行なうことにより、皮膜層内の層厚さ方
向にガラス組成を徐々に変更することも可能である。こ
の場合基材側に結晶体の量を多くすると新生骨が形成さ
れた後のコーティング層の安定化が期待できる。
ングを２回以上行なうことにより、皮膜層内の層厚さ方
向にガラス組成を徐々に変更することも可能である。こ
の場合基材側に結晶体の量を多くすると新生骨が形成さ
れた後のコーティング層の安定化が期待できる。
［実施例］
Ｃａ０４５％、ＰｚＯｓ１６％、ＳｉＯ２３５％、残り
３３．Ｑｓ、Ｎａ、Ｏを含有するガラスを溶製した後粉
砕して１０μｍ以下とした。この粉末の一部を１０５０
℃、１１５０℃の２条件にて熱処理を行なった。１０５
０℃処理例ではアパタイト、ウォラストナイトが析出し
、１１５０℃処理例ではβＴＣＰ、アパタイト、ウォラ
ストナイトが析出した。得られた粉末を各々平均粒径３
μｍに粉砕し、これに未熟処理ガラスを同量混合し、更
に平均粒径３μｍに粉砕した。混合粉末にバインダーと
純水を加えて５０ ｗ／ｖ％のスラリーどし、該スラリ
ーに多孔質Ｔｉ合金表面を有する人工関節テストピース
を浸漬しコーティングした後乾燥させ、９５０℃、 １
０−Ｔｏｒｒにて２時間熱処理を行なった。
３３．Ｑｓ、Ｎａ、Ｏを含有するガラスを溶製した後粉
砕して１０μｍ以下とした。この粉末の一部を１０５０
℃、１１５０℃の２条件にて熱処理を行なった。１０５
０℃処理例ではアパタイト、ウォラストナイトが析出し
、１１５０℃処理例ではβＴＣＰ、アパタイト、ウォラ
ストナイトが析出した。得られた粉末を各々平均粒径３
μｍに粉砕し、これに未熟処理ガラスを同量混合し、更
に平均粒径３μｍに粉砕した。混合粉末にバインダーと
純水を加えて５０ ｗ／ｖ％のスラリーどし、該スラリ
ーに多孔質Ｔｉ合金表面を有する人工関節テストピース
を浸漬しコーティングした後乾燥させ、９５０℃、 １
０−Ｔｏｒｒにて２時間熱処理を行なった。
得られた各サンプルは熱処理前の多孔管Ｔｉ合金基材と
ほぼ同様の機絨的強度を有し、またこれを擬似体液中で
振盪しながら３７℃に保持したところ、４日目に表面に
アパタイト微結晶が析出した。これは結晶化物単体で行
なった結果と同じであった。更に各サンプルを動物実験
した所、熱処理サンプルと遜色ない結果が得られた。
ほぼ同様の機絨的強度を有し、またこれを擬似体液中で
振盪しながら３７℃に保持したところ、４日目に表面に
アパタイト微結晶が析出した。これは結晶化物単体で行
なった結果と同じであった。更に各サンプルを動物実験
した所、熱処理サンプルと遜色ない結果が得られた。
［発明の効果］
本発明により変態点の低い金属を基材に用いた場合でも
、基材の強度を損なうことなく凹部内部まで生体活性ガ
ラスがコーティングされたインプラント材を作ることが
可能となった。しかもこの方法により生体活性ガラスの
結晶体組織を容易に制御することができるようになり、
更にコーティング層の厚さ方向に結晶体組成変化を持た
せることも可能となった。
、基材の強度を損なうことなく凹部内部まで生体活性ガ
ラスがコーティングされたインプラント材を作ることが
可能となった。しかもこの方法により生体活性ガラスの
結晶体組織を容易に制御することができるようになり、
更にコーティング層の厚さ方向に結晶体組成変化を持た
せることも可能となった。
Claims (2)
- （１）燐酸カルシウム系の結晶化ガラス粉末、及びこれ
と同一又は略同一組成の燐酸カルシウム系非晶質ガラス
粉末を含む混合物スラリーに基材を浸漬してコーティン
グした後乾燥させ、更に熱処理を行うことを特徴とする
生体活性物質のコーティング法。 - （２）基材として金属基材を用い、該基材の変態点以下
の温度で熱処理する請求項（１）記載の生体活性物質の
コーティング法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1289092A JPH03149060A (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 生体活性物質のコーティング法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1289092A JPH03149060A (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 生体活性物質のコーティング法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03149060A true JPH03149060A (ja) | 1991-06-25 |
Family
ID=17738702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1289092A Pending JPH03149060A (ja) | 1989-11-06 | 1989-11-06 | 生体活性物質のコーティング法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03149060A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012232064A (ja) * | 2011-05-09 | 2012-11-29 | Hideki Aoki | インプラントの製造方法及びインプラント |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58150504A (ja) * | 1982-09-03 | 1983-09-07 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 高強度生体用部材とその製造方法 |
-
1989
- 1989-11-06 JP JP1289092A patent/JPH03149060A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58150504A (ja) * | 1982-09-03 | 1983-09-07 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 高強度生体用部材とその製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012232064A (ja) * | 2011-05-09 | 2012-11-29 | Hideki Aoki | インプラントの製造方法及びインプラント |
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