JPH0597551A - リン酸カルシウムセラミツクス及びその製造方法 - Google Patents
リン酸カルシウムセラミツクス及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH0597551A JPH0597551A JP3283654A JP28365491A JPH0597551A JP H0597551 A JPH0597551 A JP H0597551A JP 3283654 A JP3283654 A JP 3283654A JP 28365491 A JP28365491 A JP 28365491A JP H0597551 A JPH0597551 A JP H0597551A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydroxyapatite
- calcium phosphate
- tricalcium phosphate
- ceramic
- metaphosphate
- Prior art date
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- Pending
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- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Dental Prosthetics (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 生体活性かつ高強度のセラミックスを提供す
る。 【構成】 水酸アパタイトを主成分とするセラミック成
形体あるいは焼結体の表面に、メタリン酸塩を被覆した
後、１０００〜１３００℃で焼成するリン酸カルシウム
セラミックスの製造方法。
る。 【構成】 水酸アパタイトを主成分とするセラミック成
形体あるいは焼結体の表面に、メタリン酸塩を被覆した
後、１０００〜１３００℃で焼成するリン酸カルシウム
セラミックスの製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、生体活性を生かした人
工骨、人工歯根等の生体無機構造材代替材料、更に、生
体親和性を必要とする人工臓器、バイオリアクター材料
として好適に利用される。
工骨、人工歯根等の生体無機構造材代替材料、更に、生
体親和性を必要とする人工臓器、バイオリアクター材料
として好適に利用される。
【０００２】
【従来技術】従来、アルミナ焼結体、ジルコニア焼結体
等のセラミックス体は、機械的強度特性に優れている上
に、生体に対して毒性が少ないので、人工骨等の生体用
セラミックスとして利用が進みつつある。しかし、これ
らの材料は生体組織に対して不活性であるために、新生
骨との結合能がなく、維持安定性を欠いている。一方、
水酸アパタイトやリン酸三カルシウム等のリン酸カルシ
ウム化合物は、骨、歯等の生体無機質の主成分であるの
で、生体に対する無毒性、骨との結合性、新生骨への置
換性等優れた生体適合性を有する。そこで、ジルコニア
焼結体等の構造材料の表面に水酸アパタイト等の生体活
性材料からなる被膜を形成して、機械的強度及び骨との
結合能の双方を確保せしめようとする技術が提案されて
いる（特開平３−１３７０７９号公報）。
等のセラミックス体は、機械的強度特性に優れている上
に、生体に対して毒性が少ないので、人工骨等の生体用
セラミックスとして利用が進みつつある。しかし、これ
らの材料は生体組織に対して不活性であるために、新生
骨との結合能がなく、維持安定性を欠いている。一方、
水酸アパタイトやリン酸三カルシウム等のリン酸カルシ
ウム化合物は、骨、歯等の生体無機質の主成分であるの
で、生体に対する無毒性、骨との結合性、新生骨への置
換性等優れた生体適合性を有する。そこで、ジルコニア
焼結体等の構造材料の表面に水酸アパタイト等の生体活
性材料からなる被膜を形成して、機械的強度及び骨との
結合能の双方を確保せしめようとする技術が提案されて
いる（特開平３−１３７０７９号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、構造材料への
生体活性被膜形成の場合、被膜のハガレや生体活性被膜
の骨置換が進むと、結局、生体不活性材料と骨との界面
の問題（例えば化学的に結合しない等）が生じる恐れが
ある。かといって、骨置換や骨誘導能に優れると言われ
るリン酸三カルシウムも、単独で生体内で用いる際に
は、溶出速度が早く、充填したリン酸三カルシウムがす
べて骨と置換されることから、生体の負担を要するほ
か、長期的に強度を保障できないため、大規模な骨欠損
部への充填や、強度を要する代替骨としての使用に供す
ることができないという難点がある。本発明は、これら
の課題を解決し、生体に過度の負担をかけることなく、
長期的に機械的強度及び骨との結合能を維持しうるリン
酸カルシウムセラミックスを提供することを目的とす
る。
生体活性被膜形成の場合、被膜のハガレや生体活性被膜
の骨置換が進むと、結局、生体不活性材料と骨との界面
の問題（例えば化学的に結合しない等）が生じる恐れが
ある。かといって、骨置換や骨誘導能に優れると言われ
るリン酸三カルシウムも、単独で生体内で用いる際に
は、溶出速度が早く、充填したリン酸三カルシウムがす
べて骨と置換されることから、生体の負担を要するほ
か、長期的に強度を保障できないため、大規模な骨欠損
部への充填や、強度を要する代替骨としての使用に供す
ることができないという難点がある。本発明は、これら
の課題を解決し、生体に過度の負担をかけることなく、
長期的に機械的強度及び骨との結合能を維持しうるリン
酸カルシウムセラミックスを提供することを目的とす
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】その手段は、水酸アパタ
イトを主成分とする焼結体の表面にリン酸三カルシウム
を主成分とする被膜が形成されているリン酸カルシウム
セラミックス。被膜中のリン酸三カルシウムの含有比が
外方へ向かって増加していることを特徴とする請求項１
記載のリン酸カルシウムセラミックス。セラミック焼結
体が連続気孔を有する多孔質体で、内部連続気孔の表面
においても被膜が形成され且つ外方へ向かってリン酸三
カルシウムの含有比が増加していく請求項１記載のリン
酸カルシウムセラミックス。水酸アパタイトを主成分と
するセラミック成形体あるいは焼結体の表面に、メタリ
ン酸塩を被覆した後、１０００〜１３５０℃で焼成する
ことを特徴とするリン酸カルシウムセラミックスの製造
方法。にある。水酸アパタイトを主成分とする焼結体
は、水酸アパタイト１００％のものであっても良いし、
水酸アパタイトとリン酸三カルシウムとの複合焼結体で
あっても良い。リン酸三カルシウムとの複合焼結体の場
合は、被膜の密着強度が更に高くなる。ここで、リン酸
三カルシウムとは、化学量論的にはＣａ3 （ＰＯ4 ）2
という化学式で示されるもので、通常、水酸アパタイト
Ｃａ10（ＰＯ4 ）6 （ＯＨ）2 とメタリン酸カルシウム
Ｃａ（ＰＯ3 ）2 との反応により生成される。そして、
焼成条件により、α相（高温相）とβ相（低温相）との
生成比率が異なるが、メタリン酸カルシウムに代えてメ
タリン酸マグネシウムを用いるとβ相がより安定とな
る。被膜の厚さは、未焼成かつ乾燥状態で１０〜２００
μｍの範囲内が望ましく、これを焼成すると焼結体との
反応層を含めて１０〜１０００μｍとなる。
イトを主成分とする焼結体の表面にリン酸三カルシウム
を主成分とする被膜が形成されているリン酸カルシウム
セラミックス。被膜中のリン酸三カルシウムの含有比が
外方へ向かって増加していることを特徴とする請求項１
記載のリン酸カルシウムセラミックス。セラミック焼結
体が連続気孔を有する多孔質体で、内部連続気孔の表面
においても被膜が形成され且つ外方へ向かってリン酸三
カルシウムの含有比が増加していく請求項１記載のリン
酸カルシウムセラミックス。水酸アパタイトを主成分と
するセラミック成形体あるいは焼結体の表面に、メタリ
ン酸塩を被覆した後、１０００〜１３５０℃で焼成する
ことを特徴とするリン酸カルシウムセラミックスの製造
方法。にある。水酸アパタイトを主成分とする焼結体
は、水酸アパタイト１００％のものであっても良いし、
水酸アパタイトとリン酸三カルシウムとの複合焼結体で
あっても良い。リン酸三カルシウムとの複合焼結体の場
合は、被膜の密着強度が更に高くなる。ここで、リン酸
三カルシウムとは、化学量論的にはＣａ3 （ＰＯ4 ）2
という化学式で示されるもので、通常、水酸アパタイト
Ｃａ10（ＰＯ4 ）6 （ＯＨ）2 とメタリン酸カルシウム
Ｃａ（ＰＯ3 ）2 との反応により生成される。そして、
焼成条件により、α相（高温相）とβ相（低温相）との
生成比率が異なるが、メタリン酸カルシウムに代えてメ
タリン酸マグネシウムを用いるとβ相がより安定とな
る。被膜の厚さは、未焼成かつ乾燥状態で１０〜２００
μｍの範囲内が望ましく、これを焼成すると焼結体との
反応層を含めて１０〜１０００μｍとなる。
【０００５】
【作用】リン酸三カルシウムは、水酸アパタイトの２〜
１０倍の溶解度を有し、生体中で水酸アパタイトよりも
活性で、骨との置換速度が速く、また、新生骨の生成を
誘起する。本発明では、表面層のみをリン酸三カルシウ
ムとし、初期の骨形成、骨誘導を早めると共に、内部は
強度の高い水酸アパタイト焼結体であるので、表面部か
ら徐々に骨置換が進んでも代替骨としての強度を保つこ
とができる。また、表面にメタリン酸塩被覆を形成し、
これを焼成する製造方法は、焼成温度で、「メタリン酸
塩の熔融」、「セラミックス中への浸透」及び「水酸ア
パタイトと反応してリン酸三カルシウムを生成」という
現象を順に経るので、浸透の少ない内部ほどリン酸三カ
ルシウム量が少なくなり、被膜と焼結体とが密着したリ
ン酸カルシウムセラミックスの製造が可能になる。焼成
温度を１１００℃以上とするのは、メタリン酸塩の融点
以上とし、メタリン酸塩液相が水酸アパタイト粒子間に
浸透し、これが冷却され固相となることにより、密着強
度の強い被膜層を形成できるからである。更に、これを
１３５０℃以下とするのは、この温度をこえると水酸ア
パタイトの分解が生じるからである。
１０倍の溶解度を有し、生体中で水酸アパタイトよりも
活性で、骨との置換速度が速く、また、新生骨の生成を
誘起する。本発明では、表面層のみをリン酸三カルシウ
ムとし、初期の骨形成、骨誘導を早めると共に、内部は
強度の高い水酸アパタイト焼結体であるので、表面部か
ら徐々に骨置換が進んでも代替骨としての強度を保つこ
とができる。また、表面にメタリン酸塩被覆を形成し、
これを焼成する製造方法は、焼成温度で、「メタリン酸
塩の熔融」、「セラミックス中への浸透」及び「水酸ア
パタイトと反応してリン酸三カルシウムを生成」という
現象を順に経るので、浸透の少ない内部ほどリン酸三カ
ルシウム量が少なくなり、被膜と焼結体とが密着したリ
ン酸カルシウムセラミックスの製造が可能になる。焼成
温度を１１００℃以上とするのは、メタリン酸塩の融点
以上とし、メタリン酸塩液相が水酸アパタイト粒子間に
浸透し、これが冷却され固相となることにより、密着強
度の強い被膜層を形成できるからである。更に、これを
１３５０℃以下とするのは、この温度をこえると水酸ア
パタイトの分解が生じるからである。
【０００６】
【実施例１】１３００℃で焼成した水酸アパタイト緻密
焼結体に、メタリン酸カルシウムスラリーをスプレーし
乾燥した後、１２００℃で焼成した。焼成したセラミッ
ク体をＸＲＤで分析すると、表面層は、α相及びβ相の
リン酸三カルシウムからなり水酸アパタイトは見られな
かったが、破面の中心付近をＸＲＤで分析すると、水酸
アパタイトであった。また、破面の中心付近から外方へ
向かって微小Ｘ線により分析したところ、リン酸三カル
シウムの含有量が漸増していることがわかった。
焼結体に、メタリン酸カルシウムスラリーをスプレーし
乾燥した後、１２００℃で焼成した。焼成したセラミッ
ク体をＸＲＤで分析すると、表面層は、α相及びβ相の
リン酸三カルシウムからなり水酸アパタイトは見られな
かったが、破面の中心付近をＸＲＤで分析すると、水酸
アパタイトであった。また、破面の中心付近から外方へ
向かって微小Ｘ線により分析したところ、リン酸三カル
シウムの含有量が漸増していることがわかった。
【０００７】
【実施例２】水酸アパタイト加圧成形体の表面に部分的
に、メタリン酸マグネシウムスラリーを塗布し乾燥後、
１３００℃で焼成した。できたセラミックスのＸＲＤを
とると、メタリン酸マグネシウムスラリーを塗った面
は、β−リン酸三カルシウムになっていたが、塗布しな
かった面は、水酸アパタイトであった。
に、メタリン酸マグネシウムスラリーを塗布し乾燥後、
１３００℃で焼成した。できたセラミックスのＸＲＤを
とると、メタリン酸マグネシウムスラリーを塗った面
は、β−リン酸三カルシウムになっていたが、塗布しな
かった面は、水酸アパタイトであった。
【０００８】
【実施例３】１３００℃で焼成した気孔率７５％、平均
気孔径５００μｍの水酸アパタイト多孔体をメタリン酸
カルシウムとメタリン酸マグネシウムとの混合スラリー
中に浸漬して引き上げ乾燥した後、１２００℃で焼成し
た。できたセラミックスのＸＲＤは、リン酸三カルシウ
ムであったが、粉砕して再度ＸＲＤをとると、水酸アパ
タイトとリン酸三カルシウムであり、内部に水酸アパタ
イトが存在する事が確認できた。
気孔径５００μｍの水酸アパタイト多孔体をメタリン酸
カルシウムとメタリン酸マグネシウムとの混合スラリー
中に浸漬して引き上げ乾燥した後、１２００℃で焼成し
た。できたセラミックスのＸＲＤは、リン酸三カルシウ
ムであったが、粉砕して再度ＸＲＤをとると、水酸アパ
タイトとリン酸三カルシウムであり、内部に水酸アパタ
イトが存在する事が確認できた。
【０００９】
【実施例４】水酸アパタイト緻密焼結体の代わりに、水
酸アパタイト８０重量％及びリン酸三カルシウム２０重
量％からなる複合焼結体を用いた以外は、実施例１に同
じ条件でセラミックスを製造した。但し、破面ＸＲＤ
は、水酸アパタイトとリン酸三カルシウムであった。
酸アパタイト８０重量％及びリン酸三カルシウム２０重
量％からなる複合焼結体を用いた以外は、実施例１に同
じ条件でセラミックスを製造した。但し、破面ＸＲＤ
は、水酸アパタイトとリン酸三カルシウムであった。
【００１０】
【発明の効果】本発明のリン酸カルシウムセラミックス
は、生体活性な水酸アパタイトとリン酸三カルシウム双
方の特性を効果的に作用させるため、溶解度、骨置換能
に優れるリン酸三カルシウムを表面に偏在させることに
より、初期の生体活性を向上させる効果を発現する。ま
た、本発明の製造方法は、メタリン酸塩を表面に被覆
し、焼成温度にて、熔融し、水酸アパタイトと反応して
リン酸三カルシウムを生成させることにより、水酸アパ
タイトを主とする焼結体表面にリン酸三カルシウムリッ
チ層を形成させる効果を有し、簡便に、高強度且つ生体
活性のリン酸カルシウムセラミックスを得ることができ
る。
は、生体活性な水酸アパタイトとリン酸三カルシウム双
方の特性を効果的に作用させるため、溶解度、骨置換能
に優れるリン酸三カルシウムを表面に偏在させることに
より、初期の生体活性を向上させる効果を発現する。ま
た、本発明の製造方法は、メタリン酸塩を表面に被覆
し、焼成温度にて、熔融し、水酸アパタイトと反応して
リン酸三カルシウムを生成させることにより、水酸アパ
タイトを主とする焼結体表面にリン酸三カルシウムリッ
チ層を形成させる効果を有し、簡便に、高強度且つ生体
活性のリン酸カルシウムセラミックスを得ることができ
る。
Claims (4)
- 【請求項１】 水酸アパタイトを主成分とする焼結体の
表面にリン酸三カルシウムを主成分とする被膜が形成さ
れているリン酸カルシウムセラミックス。 - 【請求項２】 被膜中のリン酸三カルシウムの含有比が
外方へ向かって増加していることを特徴とする請求項１
記載のリン酸カルシウムセラミックス。 - 【請求項３】 セラミック焼結体が連続気孔を有する多
孔質体で、内部連続気孔の表面においても被膜が形成さ
れ且つ外方へ向かってリン酸三カルシウムの含有比が増
加していく請求項１記載のリン酸カルシウムセラミック
ス。 - 【請求項４】 水酸アパタイトを主成分とするセラミッ
ク成形体または焼結体の表面に、メタリン酸塩を被覆し
た後、１０００〜１３５０℃で焼成することを特徴とす
るリン酸カルシウムセラミックスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3283654A JPH0597551A (ja) | 1991-10-03 | 1991-10-03 | リン酸カルシウムセラミツクス及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3283654A JPH0597551A (ja) | 1991-10-03 | 1991-10-03 | リン酸カルシウムセラミツクス及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0597551A true JPH0597551A (ja) | 1993-04-20 |
Family
ID=17668329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3283654A Pending JPH0597551A (ja) | 1991-10-03 | 1991-10-03 | リン酸カルシウムセラミツクス及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0597551A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002081620A1 (fr) * | 2001-04-03 | 2002-10-17 | Kabushiki Kaisya Advance | Systemes de culture cellulaire tridimensionnelle |
| KR20020096521A (ko) * | 2001-06-20 | 2002-12-31 | 홍국선 | 고강도 생체활성 세라믹복합체 및 그 제조방법 |
| JP2017529297A (ja) * | 2014-07-22 | 2017-10-05 | セラムテック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＣｅｒａｍＴｅｃ ＧｍｂＨ | 椎体を融合するための部材 |
-
1991
- 1991-10-03 JP JP3283654A patent/JPH0597551A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002081620A1 (fr) * | 2001-04-03 | 2002-10-17 | Kabushiki Kaisya Advance | Systemes de culture cellulaire tridimensionnelle |
| KR20020096521A (ko) * | 2001-06-20 | 2002-12-31 | 홍국선 | 고강도 생체활성 세라믹복합체 및 그 제조방법 |
| JP2017529297A (ja) * | 2014-07-22 | 2017-10-05 | セラムテック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＣｅｒａｍＴｅｃ ＧｍｂＨ | 椎体を融合するための部材 |
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