JPH03178652A

JPH03178652A - 人工骨補綴部材

Info

Publication number: JPH03178652A
Application number: JP1318230A
Authority: JP
Inventors: Koji Hakamazuka; 康治袴塚; Hiroyuki Irie; 洋之入江
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-12-07
Filing date: 1989-12-07
Publication date: 1991-08-02
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JP2951342B2

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】［産業上の利用分野コこの発明は整形外科、脳外科、口腔外科、歯科等に於け
る医療分野で使用される人工骨補綴部材に関するもので
ある。

［従来の技術］骨折、関節部の鍵の切断、関節炎、重度のリュウマチな
どにより骨を切除した場合に、機能の回復を計るため、
切除された部分に人工骨を挿入固着することが整形外科
の領域で盛んに行われてきている。

［発明が解決しようとする課題］従来使われている人工骨は、人工関節などの補綴部材は
、主として金属、セラミクス、あるいは、プラスチック
などからなり、メチルメタクリレートを主成分とした骨
セメントを介して骨に固着する方法が採用されている。

しかしながら、金属部材は生体内に金属イオンとなって
溶出したり、腐食して周囲の生体組織に害毒を及ぼし、
さらには、金属疲労による強度劣化、破断の例が報告さ
れている。

また、骨セメント自体も生体為害性や経時変化（強度劣
化）による骨吸収、骨補綴部材の脱落が指摘されている
。とくに最近では、セラミクスでも磨耗粉が周囲の生体
組織に害毒を及ぼすこと、生体と結合していないために
ルーズニングを起こし脱落することなどが指摘されてお
り、これらの問題を解決した人工骨補綴部材の開発が望
まれている。

そこで、この発明は生体為害性がなく、骨セメントを使
用することなく直接骨と接合し、さらに軟骨組織を再生
することのできる人工骨補綴部材を提供することを目的
とする。

［課題を解決するための手段及び作用コ前記課題を解決
し、目的を達成するためにこの発明は、人工骨補綴部材
を気孔率が４０〜８０％からなる多孔質部と、気孔率が
５０％以下の緻密質部とからなる２相構造とし、この多
孔質部および緻密質部をカルシウムおよびリンを含有し
たセラミクスで一体に形成したものである。

このように、軟骨や軟組織と接する部分を生体吸収性の
早い多孔質部として、軟骨の形成を早めることができ、
また、骨などの硬組織に埋入される部分を多孔質部より
も強度の高い緻密質としたことで、骨部の強度を保つこ
とができる。

また、材料をカルシウム及びリンを含有するセラミクス
としているので、骨セメントを使用することなく骨と結
合し、生体為害性のない補綴部材となる。

［実施例］以下、実施例に基づいて、この発明を説明する。

第１図は、この発明による人工骨補綴部材の一実施例を
説明するための図である。人工骨補綴部材１は、直径３
關、長さ１０ｍｍの円筒形であり、上部２．５ｍｍに形
成された気孔率７５％の多孔質部２と、下部７．５ｍｍ
に形成された気孔率４０％以下の緻密質部３とが一体に
接合して形成され、気孔率の異なる２相から形成されて
いる。

次に、この人工骨補綴部材１の製造方法について説明す
る。

メカノケミカル法により合成したβ−ＴＣＰ粉末を原料
とし、これに水、起泡剤、気泡安定剤を加えて発泡させ
、発泡の度合いの異なる２種類の発泡スラリーを調整し
た。気孔率７５％となるスラリーはβ−ＴＣＰ粉末３０
ｇに対して水１５ｍ１゜起泡剤３ｍｌ、気泡安定剤１５
ｍ１を加えてミキサーにて２分間混合して発泡させて調
製した。また、気孔率４０％となるスラリーはβ−ＴＣ
Ｐ粉末３０ｇに対して水１０ｍ１．起泡剤３ｍｌ、気泡
安定剤６ｍｌを加えてミキサーにて２分間混合して発泡
させて調製した。以上のようにして調製した２種類のス
ラリーを円筒状の容器内に、まず７５％スラリーを流し
込む。続いて、この７５％スラリーの上に、２種のスラ
リーが混合しないで２層を形成するように、４０％スラ
リーを静かに流し込む。

これを３０〜４０°Ｃにて約１日乾燥し、その後１１０
０°Ｃで１時間焼成することにより、気孔率７５％の多
孔質部２と、気孔率４０％の緻密質部３のβ−ＴＣＰ接
合体からなる人工骨補綴部材１が得られる。

この様にして、製造された人工骨補綴部材１を用いた実
験結果について説明する。

骨離断性剥離症を想定したピーグル犬の脛骨関節面に穴
をあけ、この穴に前記人工骨補綴部材１の緻密質部３が
骨内に配置されるようにして埋入し、４週、８週、１２
週、２４週後にそれぞれ経過観察を行った。

関節面においては、４週後に繊維軟骨が形成され、８週
後には繊維軟骨が成長すると共に繊維軟骨の一部が硝子
軟骨様に変化した硝子様軟骨が形成され、１２週後には
ほぼ全体にわたって、硝子様軟骨が形成され、２４週後
には完全に硝子様軟骨が形成された。この様に、多孔質
部２の溶出にともない軟骨が早期に修復再生された。さ
らに、この再生される軟骨が、埋入期間の経過にともな
い、繊維軟骨から強度の強い硝子軟骨へと変化して形成
された。一方、骨内に埋入された緻密質部３においても
、４週後には骨との結合が行なわれており、８週後にほ
ぼ完全に骨との結合が行なわれていると共に一部で自然
骨への置換が起こっており、１２週後にはほぼ全体にわ
たって、自然骨との置換が行なわれ、２４、週後には完
全に自然骨との置換が完了し、境界面はまったく区別で
きなかった。この様に、緻密質部３においても、早期に
骨との良好な結合が得られ、また、自然骨置換が起こっ
ていた。

この様に、この実施例の人工骨補綴部材ｌによれば骨形
成、軟骨形戎とも早期に良好に進行することが確認でき
た。

次に、この発明の第２の実施例について説明する。上記
実施例に対して、気孔率または材料を変化させた以外は
上記実施例と同様である。

この実施例では多孔質部２を気孔率８０％とし、緻密質
部３を気孔率３０％とすると共に、多孔質部２をβ−Ｔ
ＣＰとＮａｚ　ｏ−ｃａｏ　　Ｐ２Ｏ５Ａｌ２Ｏ３ガラ
スとの混合体で形成したものである。

以下、この実施例の製造方法について説明する。

メカノケミカル法により合成したβ−ＴＣＰ粉末と、１
００ｍｏ１％でＮａ２Ｏ，ＣａＯ５Ｐ２０．。

Ａｌ２Ｏ３をそれぞれ１０，４０．４５．　５ｍｏ１％
に調整したガラス粉末とをモル比で４０＝６０に調整し
、この混合粉末３０ｇに対して、水、起泡剤、気泡安定
剤をそれぞれ１６ｍｌ、　４ｍｌ、　　１７ｍｌ加えて
ミキサーにて２分間混合して発泡させ、気孔率８０％と
なるような発泡スラリーを調整した。

気孔率３０％となるスラリーはβ−ＴＣＰ粉末３ｏｇに
対して水１０ｍ１．起泡剤２ｍｌ、気泡安定剤１７ｍ１
を加えてミキサーにて２分間混合して発泡させて調製し
た。

以上のようにして調製した２種類のスラリーを上記実施
例と同様に、円筒状の容器内に、２種のスラリーが混合
しないで２層を形成するように、静かに流し込み、これ
を３０〜４０°Ｃ（こて約１日乾燥し、その後１１００
’Ｃで１時間焼成することにより、気孔率８０％のβ−
ＴＣＰとＮａ２０−ＣａＯＰ２Ｏ５Ａｌ２Ｏ３ガラスと
の混合体からなる多孔質部２と、気孔率３０％のβ−Ｔ
ＣＰからなる緻密質部３の接合体からなる人工骨補綴部
材１が得られる。

この実施例による人工骨補綴部材１を用ち＼て、上記実
施例と同様にして実験を行ったところ、同様な効果が得
られた。

次に、この発明の第３の実施例；こつち＼て説明する。

上記第１．第２実施例１こ対して、気子り率または材料
を変化させた以外は上記実施例と同＋策である。

この実施例では多孔質部２を気孔率８０％とし緻密質部
３を気孔率５０％とすると共（こ、多丁り質部２をＮａ
ｚ　ＯＣａＯＰ２Ｏ−Ｓ、ｉ０２力゛ラスで形成し、緻
密質部３をＥ（ＡＰ（’へイドロキシアパタイト）を３
ｖｔ％含有したβ−ＴＣＰで形成したものである。

以下、この実施例の製造方法について説明する。

全体で１００ｍｏ１％になるようにＮａｚ　０７ＣａＯ
，Ｐ２０５　、　Ｓ　ｆ　０２をそれぞれ４６．　１ｍ
ｏ１％。

２、　６ｍｏ１％＋　　２６．　９ｍｏ１％９．２４．
　４ｍｏ１％に調整したガラス粉末３０ｇに対して水、
起泡剤、気泡安定剤をそれぞれ１６ｍｌ、　４ｍｌ　１
７ｍｌ加えてミキサーにて２分間混合して発泡させ、気
孔率８０％となるような発泡スラリーを調整した。

一方、気孔率５０％となるように、メカ／ケミカル法で
形成した８ｗｔ％ＨＡＰ含有β−ＴＣＰ粉末３０ｇに対
して水１１ｍ１．起泡剤３ｍｌ、気泡安定剤７ｍｌを加
えてミキサーにて２分間混合して発泡させて調製した。

以上のようにして調製した２種類のスラリーを上記実施
例と同様に、円筒状の容器内に、２種のスラリーが混合
しないで２層を形成するように、静かに流し込み、これ
を３０〜４０℃にて約１日乾燥し、その後１１００°Ｃ
で１時間焼成することにより、気孔率８０％のＮａ２０
−ＣａＯ−Ｐ２０ｓ　　Ｓｉｇｈガラスからなる多孔質
部２と、気孔率５０％の８ｗｔ％ＨＡＰ含有β−ＴＣＰ
からなる緻密質部３の接合体からなる人工骨補綴部材１
が得られる。

この実施例による人工骨補綴部材１を用いて、上記実施
例と同様にして実験を行ったところ、同様な効果が得ら
れた。

更に、この実施例では、骨内に埋入される緻密質部を形
成する材料を８ｗｔ％ＲＡＰ含有β−ＴＣＰとしたこと
により、上記実施例よりも強度が向上した人工骨補綴部
材を形成することができる。

次に、この発明の第４の実施例について説明する。上記
第１〜３実施例に対して、気孔率または材料を変化させ
た以外は上記実施例と同様である。

この実施例では多孔質部２を気孔率９０％とし緻密質部
３を気孔率５０％とすると共に、多孔質部２をＨＡＰ（
ハイドロキシアパタイト）を８ｗｔ％含有したβ−ＴＣ
Ｐとするとともに、緻密質部３を５１０２３ｗｔ％ｔ　
Ａ　１２０３６ｗｔ％を含有したβ−ＴＣＰで形成した
ものである。

以下、この実施例の製造方法について説明する。

まず、気孔率９０％となるように、メカノケミカル法で
形成した８ｗｔ％ＨＡＰ含有β−ＴＣＰ粉末３０ｇに対
して水１６ｍ１．起泡剤５ｍｌ、気泡安定剤１８ｍ１を
加えてミキサーにて２分間混合して発泡させてスラリー
を調製した。

一方、気孔率５０％となるように、メカノケミカル法で
形成したβ−ＴＣＰ粉末に対して５１０２３ｗｔ％＋　
Ａ　１２０ｓ　６ｗｔ％混合した粉末３０ｇに対して、
水１１ｍ１．起泡剤３ｍ１．気泡安定剤７ｍｌを加えて
ミキサーにて２分間混合して発泡させてスラリーを調製
した。

以上のようにして調製した２種類のスラリーを上記実施
例と同様に、円筒状の容器内に、２種のスラリーが混合
しないで２層を形成するように、静かに流し込み、これ
を３０〜４００Ｃにて約１日乾燥し、その後１１００°
Ｃで１時間焼成することにより、気孔率９０％の８ｗｔ
％ＲＡＰ含有β−ＴＣＰからなる多孔質部２と、気孔率
５０％の５１０２３ｗｔ％ｓ　Ａ　ｌ　２０３６ｗｔ％
を含有したβ−ＴＣＰからなる緻密質部３の接合体から
なる人工骨補綴部材１が得られる。

更に、この実施例では、骨内に埋入される緻密質部を形
成する材料を８ｗｔ％ＨＡＰ含有β−ＴＣＰとしたこと
により、上記実施例よりも強度が向上した人工骨補綴部
材を形成することができる。

［発明の効果］以上、実施例に基づいて説明したように、この発明の人
工骨補綴部材によれば、生体為害性がなく、骨セメント
を使用することなく直接骨と接合し、さらに軟骨組織（
とくに硝子様軟骨）を再生することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明する説明図である。１・・・人工骨補綴部材２・・・多孔質部３・・・緻密質部

Claims

【特許請求の範囲】

（１）．気孔率が４０〜８０％からなる多孔質部と、気
孔率が５０％以下の緻密質部とからなる２相構造とし、
この多孔質部および緻密質部をカルシウムおよびリンを
含有したセラミクスで一体に形成したことを特徴とする
人工骨補綴部材。
（２）．前記気孔率が４０〜８０％の部分のセラミクス
は、湿式粉砕混合法により製造されたＣａ／Ｐ比１．４
０〜１．７０までのリン酸カルシウム化合物、三リン酸
カルシウム（ＴＣＰ）にハイドロキシアパタイト（ＨＡ
Ｐ）を含有したリン酸カルシウム化合物、カルシウムと
リンを含んだガラスのいずれかであることを特徴とする
請求項１記載の人工骨補綴部材。
（３）．前記気孔率が５０％以下の部分のセラミクスは
、湿式粉砕混合法により製造されたＣａ／Ｐ比１．４０
〜１．７０までのリン酸カルシウム化合物、湿式粉砕混
合法により製造されたＣａ／Ｐ比１．４０〜１．７０ま
でのリン酸カルシウム化合物にＳｉＯ＿２とＡｌ＿２Ｏ
＿３を含有した化合物、β−ＴＣＰ、ＨＡＰ、β−ＴＣ
ＰとＨＡＰの混合体、カルシウムとリンを含んだガラス
およびガラスセラミクスのいずれかであることを特徴と
する請求項１記載の人工骨補綴部材。