JPH05229807A - 生体親和性の高い水酸アパタイト - Google Patents
生体親和性の高い水酸アパタイトInfo
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- JPH05229807A JPH05229807A JP3167634A JP16763491A JPH05229807A JP H05229807 A JPH05229807 A JP H05229807A JP 3167634 A JP3167634 A JP 3167634A JP 16763491 A JP16763491 A JP 16763491A JP H05229807 A JPH05229807 A JP H05229807A
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- Japan
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- apatite
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- living body
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 化学量論比水酸アパタイトよりも生体親和性
が高く、且つインプラント材用素材に適したアパタイト
を提供する。 【構成】 このアパタイトは組成式Ｃa10_x(Ｈ、Ｎa)x
(ＰＯ4)6(ＯＨ)2_x・nＨ2Ｏ（但し、０.０５＜ｘ＜０.
４、ｎ＝２ｘ）の組成の水酸アパタイトである。 【効果】 この組成は生体中で到達する組成であるの
で、手術後組織が結合し始めるまでの誘導期間を大幅に
短縮できる。また生体中で熱力学的に安定な結晶相を形
成させることができるので、生体中で長期間安定にその
形状を保持できる。人工骨、人工歯根用、アパタイトセ
メント用骨材などとして有用である。
が高く、且つインプラント材用素材に適したアパタイト
を提供する。 【構成】 このアパタイトは組成式Ｃa10_x(Ｈ、Ｎa)x
(ＰＯ4)6(ＯＨ)2_x・nＨ2Ｏ（但し、０.０５＜ｘ＜０.
４、ｎ＝２ｘ）の組成の水酸アパタイトである。 【効果】 この組成は生体中で到達する組成であるの
で、手術後組織が結合し始めるまでの誘導期間を大幅に
短縮できる。また生体中で熱力学的に安定な結晶相を形
成させることができるので、生体中で長期間安定にその
形状を保持できる。人工骨、人工歯根用、アパタイトセ
メント用骨材などとして有用である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は人工骨、人工歯根用、ア
パタイトセメント用骨材などとして有用なアパタイトに
関する。
パタイトセメント用骨材などとして有用なアパタイトに
関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、アパタイトは生体内に埋め込んでも生体の拒否反応
や壊死を引き起こさず、生体硬組織に同化、癒着し易い
性質を有するので、これをインプラント用素材として用
いることが行われている。
り、アパタイトは生体内に埋め込んでも生体の拒否反応
や壊死を引き起こさず、生体硬組織に同化、癒着し易い
性質を有するので、これをインプラント用素材として用
いることが行われている。
【０００３】この目的で現在用いられているアパタイト
は化学量論比水酸アパタイトと呼ばれ、その化学組成が
Ｃa10(ＰＯ4)6(ＯＨ)2(以下、組成式という)で表わさ
れる結晶性の物質である。この物質は、人の骨や歯に含
まれ、その強度を保つ役割を果たしている生体アパタイ
トとは若干その組成割合が異なっているが、もともと人
骨等と類似の化学成分からなり、動物実験の結果でも為
害性は見い出されていないことから、インプラント材と
して望ましい物質と考えられている。
は化学量論比水酸アパタイトと呼ばれ、その化学組成が
Ｃa10(ＰＯ4)6(ＯＨ)2(以下、組成式という)で表わさ
れる結晶性の物質である。この物質は、人の骨や歯に含
まれ、その強度を保つ役割を果たしている生体アパタイ
トとは若干その組成割合が異なっているが、もともと人
骨等と類似の化学成分からなり、動物実験の結果でも為
害性は見い出されていないことから、インプラント材と
して望ましい物質と考えられている。
【０００４】しかし、この化学量論比水酸アパタイト
は、生体内に埋め込んでから生体硬組織に癒着、接合が
始まるまでの骨誘導期間が４〜５週間と長いことが知ら
れている。この性質は患者の苦痛と関係することから、
現在のアパタイトの欠点の１つに数えられるようになっ
ている。
は、生体内に埋め込んでから生体硬組織に癒着、接合が
始まるまでの骨誘導期間が４〜５週間と長いことが知ら
れている。この性質は患者の苦痛と関係することから、
現在のアパタイトの欠点の１つに数えられるようになっ
ている。
【０００５】一方、珪酸カルシウムガラスや珪酸リン酸
カルシウムガラスなどを生体に埋め込んだ場合には、こ
の骨誘導期間が１週間程度と短くできることが実験的に
知られている。この骨誘導期間の長さを比較し、これら
のガラスに較べて、この化学量論比水酸アパタイトは生
体親和性が低いとまで考えられている。
カルシウムガラスなどを生体に埋め込んだ場合には、こ
の骨誘導期間が１週間程度と短くできることが実験的に
知られている。この骨誘導期間の長さを比較し、これら
のガラスに較べて、この化学量論比水酸アパタイトは生
体親和性が低いとまで考えられている。
【０００６】珪酸分を加えたガラスを生体内に持ち込ん
だ場合の長期毒性は現段階では充分には知られていな
い。このような現状で、生体にとって全くの異物である
珪酸を持ち込むことは可能な限り回避することが望まし
いことから、より生体親和性の高いアパタイトの探索が
望まれている。
だ場合の長期毒性は現段階では充分には知られていな
い。このような現状で、生体にとって全くの異物である
珪酸を持ち込むことは可能な限り回避することが望まし
いことから、より生体親和性の高いアパタイトの探索が
望まれている。
【０００７】本発明は、上記従来技術における問題点を
解決し、より生体親和性が高く、且つインプラント材用
素材に適したアパタイトを提供することを目的とするも
のである。
解決し、より生体親和性が高く、且つインプラント材用
素材に適したアパタイトを提供することを目的とするも
のである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】アパタイトは一群の、互
いに類似した結晶相に与えられた呼称で、その化学組成
は多様である。その化学組成がＣaＯ、Ｐ2Ｏ5、Ｈ2Ｏで
表わされる３成分の組合せからなるアパタイトに限って
も、Ｃa／Ｐのモル比やＨ2Ｏの含有割合は合成条件によ
り様々で有り得る。
いに類似した結晶相に与えられた呼称で、その化学組成
は多様である。その化学組成がＣaＯ、Ｐ2Ｏ5、Ｈ2Ｏで
表わされる３成分の組合せからなるアパタイトに限って
も、Ｃa／Ｐのモル比やＨ2Ｏの含有割合は合成条件によ
り様々で有り得る。
【０００９】このアパタイトをインプラント材としてみ
た場合には、生体親和性が高いことのほかに、生体中で
長期間安定に存在して、生体組織に吸収されにくいこと
が条件となる。これは換言すると、その溶解度が低いこ
と、更に換言すると、熱力学的に安定であることと等し
い条件である。
た場合には、生体親和性が高いことのほかに、生体中で
長期間安定に存在して、生体組織に吸収されにくいこと
が条件となる。これは換言すると、その溶解度が低いこ
と、更に換言すると、熱力学的に安定であることと等し
い条件である。
【００１０】ＣaＯ、Ｐ2Ｏ5、Ｈ2Ｏの組合せの場合に、
従来、熱力学的に安定とされている唯一のアパタイトは
化学量論比水酸アパタイトである。この化学量論比水酸
アパタイトは生体中で充分長期間安定に存在でき、溶け
てなくなることがない。この事情があるためにインプラ
ント材用素材として化学量論比水酸アパタイトが用いら
れているのが現状である。すなわち、熱力学的に安定で
あればインプラント用素材として適すると見なすことが
できる。
従来、熱力学的に安定とされている唯一のアパタイトは
化学量論比水酸アパタイトである。この化学量論比水酸
アパタイトは生体中で充分長期間安定に存在でき、溶け
てなくなることがない。この事情があるためにインプラ
ント材用素材として化学量論比水酸アパタイトが用いら
れているのが現状である。すなわち、熱力学的に安定で
あればインプラント用素材として適すると見なすことが
できる。
【００１１】したがって、本発明の目的を達するために
は、熱力学的に安定で且つ生体親和性に優れたアパタイ
トであればよい。そこで、本発明者はかゝるアパタイト
を見い出すべく鋭意研究を重ねた結果、ここに上記条件
に合致し得る新規な化学組成のアパタイトを見い出し
た。
は、熱力学的に安定で且つ生体親和性に優れたアパタイ
トであればよい。そこで、本発明者はかゝるアパタイト
を見い出すべく鋭意研究を重ねた結果、ここに上記条件
に合致し得る新規な化学組成のアパタイトを見い出し
た。
【００１２】すなわち、その化学組成は、Ｃa10_x(Ｎ
a、Ｈ)x(ＰＯ4)6(ＯＨ)2_x・nＨ2Ｏ（但し、０.０５＜
ｘ＜０.４、ｎ＝２ｘ）(以下、組成式という)を有す
る組成である。
a、Ｈ)x(ＰＯ4)6(ＯＨ)2_x・nＨ2Ｏ（但し、０.０５＜
ｘ＜０.４、ｎ＝２ｘ）(以下、組成式という)を有す
る組成である。
【００１３】
【作用】この組成式の組成を有するアパタイトが熱力
学的に安定で、且つ生体親和性に優れていることは以下
の実験によって確認された。
学的に安定で、且つ生体親和性に優れていることは以下
の実験によって確認された。
【００１４】(１)化学量論比水酸アパタイトを生体中に
埋め込むと組成変化を起こし、生体から主としてナトリ
ウムイオンと水素イオンを取り込んでカルシウム欠損型
の水酸アパタイトとなることを見い出した。この組成変
化が生体中で進行するに要する時間が約４〜１２週間で
あった。この時間は生体中に埋め込まれた化学量論比水
酸アパタイトが生体組織と結合し始めるに要する骨誘導
期間と一致する。すなわち、化学量論比水酸アパタイト
は、組成式の組成に変化した後に生体組織と結合でき
ることが判明した。したがって、組成式の組成を有す
るアパタイトは生体親和性が高く、生体組織と結合し易
いことを見い出した。
埋め込むと組成変化を起こし、生体から主としてナトリ
ウムイオンと水素イオンを取り込んでカルシウム欠損型
の水酸アパタイトとなることを見い出した。この組成変
化が生体中で進行するに要する時間が約４〜１２週間で
あった。この時間は生体中に埋め込まれた化学量論比水
酸アパタイトが生体組織と結合し始めるに要する骨誘導
期間と一致する。すなわち、化学量論比水酸アパタイト
は、組成式の組成に変化した後に生体組織と結合でき
ることが判明した。したがって、組成式の組成を有す
るアパタイトは生体親和性が高く、生体組織と結合し易
いことを見い出した。
【００１５】(２)リン酸−リン酸ナトリウムｐＨ緩衝水
溶液中に化学量論比水酸アパタイトを懸濁させ長時間保
持すると、組成式の組成を有する水酸アパタイト相が
水溶液相と熱力学的平衡に達することが見い出せる。こ
のことから、組成式の組成のアパタイトは熱力学的安
定相であること、したがって、その溶解度が充分低いこ
とが確認できる。
溶液中に化学量論比水酸アパタイトを懸濁させ長時間保
持すると、組成式の組成を有する水酸アパタイト相が
水溶液相と熱力学的平衡に達することが見い出せる。こ
のことから、組成式の組成のアパタイトは熱力学的安
定相であること、したがって、その溶解度が充分低いこ
とが確認できる。
【００１６】組成式において、ｘの値に幅があるの
は、合成条件によってｘの値は変動させ得るが、上記範
囲内(０.０５＜ｘ＜０.４)であれば細胞培養等で示され
る生体親和性が、組成式でに示される組成の化学量論
比水酸アパタイトに比較して有意に高いことを意味して
いる。
は、合成条件によってｘの値は変動させ得るが、上記範
囲内(０.０５＜ｘ＜０.４)であれば細胞培養等で示され
る生体親和性が、組成式でに示される組成の化学量論
比水酸アパタイトに比較して有意に高いことを意味して
いる。
【００１７】組成式の中に(Ｎa、Ｈ)xとあるのは、Ｈ
イオンとＮaイオンの合計がｘであることを意味してい
る。ｘが上記範囲内にあれば、ＮaイオンとＨイオンの
量比及びｎの如何に拘らず、化学量論比水酸アパタイト
よりも良好な生体親和性を期待できる。
イオンとＮaイオンの合計がｘであることを意味してい
る。ｘが上記範囲内にあれば、ＮaイオンとＨイオンの
量比及びｎの如何に拘らず、化学量論比水酸アパタイト
よりも良好な生体親和性を期待できる。
【００１８】次に本発明の実施例を示す。
【００１９】
【実施例１】第二リン酸カルシウムの加水分解によって
合成した化学量論比水酸アパタイト粉末を空気中、１１
００℃に２時間保持して、結晶中の欠陥を除去し、熱力
学的に安定な結晶相からなる粉末とした。この粉末を
０.１Ｆの濃度のＮaＨ2ＰＯ4水溶液に浸漬した状態で１
４０℃、２.５気圧に３００時間保持した結果、カルシ
ウムイオンの一部が水素イオン及びナトリウムイオンに
置換して次の組成式の組成のアパタイトが得られた。
合成した化学量論比水酸アパタイト粉末を空気中、１１
００℃に２時間保持して、結晶中の欠陥を除去し、熱力
学的に安定な結晶相からなる粉末とした。この粉末を
０.１Ｆの濃度のＮaＨ2ＰＯ4水溶液に浸漬した状態で１
４０℃、２.５気圧に３００時間保持した結果、カルシ
ウムイオンの一部が水素イオン及びナトリウムイオンに
置換して次の組成式の組成のアパタイトが得られた。
【００２０】 Ｃa9.93Ｈ0.07Ｎa0.002(ＰＯ4)6(ＯＨ)1.93・０.１４Ｈ2Ｏ
【００２１】このアパタイトを金属カプセル中に排気封
入した後、６００℃、３００ＭＰaのアルゴンガス中に
２時間保持することにより緻密な焼結体とした。
入した後、６００℃、３００ＭＰaのアルゴンガス中に
２時間保持することにより緻密な焼結体とした。
【００２２】このようにして得られたアパタイト緻密体
を試験片に切り出し、細胞培養試験に供した。すなわ
ち、ラットの癌細胞をこのアパタイト試験片上に置き、
子牛の血清を用いて培養増殖させた。繰り返し実験の結
果、このアパタイト試験片に固着、増殖した細胞がこの
試験片を覆う面積は、比較例として用いた化学量論比水
酸アパタイトよりも４割前後増と有意に広いことが確認
された。この結果から、このアパタイト試験片は化学量
論比水酸アパタイトに比較して生体親和性に優れている
と判定した。
を試験片に切り出し、細胞培養試験に供した。すなわ
ち、ラットの癌細胞をこのアパタイト試験片上に置き、
子牛の血清を用いて培養増殖させた。繰り返し実験の結
果、このアパタイト試験片に固着、増殖した細胞がこの
試験片を覆う面積は、比較例として用いた化学量論比水
酸アパタイトよりも４割前後増と有意に広いことが確認
された。この結果から、このアパタイト試験片は化学量
論比水酸アパタイトに比較して生体親和性に優れている
と判定した。
【００２３】
【実施例２】常圧焼結により得られた化学量論比水酸ア
パタイト緻密焼結体を１Ｆの濃度でｐＨ７.４のリン酸
ナトリウムｐＨ緩衝水液中、４０℃に２０００時間浸漬
した。その後、その表面の化学組成をＥＰＭＡにより測
定した。その結果、その表面の化学組成は次の組成式の
組成であった。但し、結晶水は測定しなかった。
パタイト緻密焼結体を１Ｆの濃度でｐＨ７.４のリン酸
ナトリウムｐＨ緩衝水液中、４０℃に２０００時間浸漬
した。その後、その表面の化学組成をＥＰＭＡにより測
定した。その結果、その表面の化学組成は次の組成式の
組成であった。但し、結晶水は測定しなかった。
【００２４】 Ｃa9.82Ｈ0.18Ｎa0.004(ＰＯ4)6.01(ＯＨ)1.82
【００２５】この試験片を実施例１と同様の細胞培養試
験に供した。その結果は、実施例１と同じく、この試験
片に固着して増殖した細胞の覆う面積は、化学量論比水
酸アパタイト試験片に比較して有意に多く、したがっ
て、この試験片の生体親和性は化学量論比水酸アパタイ
トに比較して優れていると判定した。
験に供した。その結果は、実施例１と同じく、この試験
片に固着して増殖した細胞の覆う面積は、化学量論比水
酸アパタイト試験片に比較して有意に多く、したがっ
て、この試験片の生体親和性は化学量論比水酸アパタイ
トに比較して優れていると判定した。
【００２６】
【発明の効果】従来用いられている化学量論比水酸アパ
タイトが生体内埋設後、生体組織と結合し始めるに要す
る誘導期間中に生体中で組成変化を起こしていることか
ら、本発明の水酸アパタイトは、生体中で到達する組成
を手術前に予めアパタイト相に与えておくことになるの
で、手術後組織が結合し始めるまでの誘導期間を大幅に
短縮できる。
タイトが生体内埋設後、生体組織と結合し始めるに要す
る誘導期間中に生体中で組成変化を起こしていることか
ら、本発明の水酸アパタイトは、生体中で到達する組成
を手術前に予めアパタイト相に与えておくことになるの
で、手術後組織が結合し始めるまでの誘導期間を大幅に
短縮できる。
【００２７】また、従来用いられている化学量論比水酸
アパタイトは唯一の熱力学的安定相であり、したがっ
て、長期間溶解せずに生体中に安定にその形状を保持で
きるため、インプラント材として優れていると考えられ
てきた。しかし、上記実施例に見られるように、この化
学量論比水酸アパタイトは生体中及び常圧近傍での合成
実験の条件下では安定ではなく、組成式の組成に変化
して行く。したがって、本発明の水酸アパタイトは、組
成式の組成を予めアパタイト相に与えておくことにな
るので、生体中で熱力学的に安定な結晶相を形成させる
ことができ、生体中で長期間安定にその形状を保持でき
るインプラント材を作ることができる。
アパタイトは唯一の熱力学的安定相であり、したがっ
て、長期間溶解せずに生体中に安定にその形状を保持で
きるため、インプラント材として優れていると考えられ
てきた。しかし、上記実施例に見られるように、この化
学量論比水酸アパタイトは生体中及び常圧近傍での合成
実験の条件下では安定ではなく、組成式の組成に変化
して行く。したがって、本発明の水酸アパタイトは、組
成式の組成を予めアパタイト相に与えておくことにな
るので、生体中で熱力学的に安定な結晶相を形成させる
ことができ、生体中で長期間安定にその形状を保持でき
るインプラント材を作ることができる。
【００２８】したがって、本発明の水酸アパタイトをイ
ンプラント材として使用することにより、手術を受ける
患者の苦痛を減少させ、手術の成功例を増加させること
が期待できる。
ンプラント材として使用することにより、手術を受ける
患者の苦痛を減少させ、手術の成功例を増加させること
が期待できる。
Claims (1)
- 【請求項１】 アパタイトにおいて、その化学組成がＣ
a10_x(Ｈ、Ｎa)x(ＰＯ4)6(ＯＨ)2_x・nＨ2Ｏ（但し、
０.０５＜ｘ＜０.４、ｎ＝２ｘ）であることを特徴とす
る水酸アパタイト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3167634A JPH06102527B2 (ja) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | 生体親和性の高い水酸アパタイト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3167634A JPH06102527B2 (ja) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | 生体親和性の高い水酸アパタイト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05229807A true JPH05229807A (ja) | 1993-09-07 |
| JPH06102527B2 JPH06102527B2 (ja) | 1994-12-14 |
Family
ID=15853415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3167634A Expired - Lifetime JPH06102527B2 (ja) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | 生体親和性の高い水酸アパタイト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06102527B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8172939B2 (en) | 2007-01-25 | 2012-05-08 | Meiji University | Material for cement, and cement |
-
1991
- 1991-06-12 JP JP3167634A patent/JPH06102527B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8172939B2 (en) | 2007-01-25 | 2012-05-08 | Meiji University | Material for cement, and cement |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06102527B2 (ja) | 1994-12-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |