JPH0630984A - 人工骨及びその製造方法 - Google Patents
人工骨及びその製造方法Info
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- JPH0630984A JPH0630984A JP4208508A JP20850892A JPH0630984A JP H0630984 A JPH0630984 A JP H0630984A JP 4208508 A JP4208508 A JP 4208508A JP 20850892 A JP20850892 A JP 20850892A JP H0630984 A JPH0630984 A JP H0630984A
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- JP
- Japan
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- glass
- artificial bone
- cao
- bone
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- Pending
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- Materials For Medical Uses (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｃａ2+イオンを必要以上に溶出しないために
シリカゲル層の成長を制限することが可能な生体活性を
有する人工骨及びその製造方法を提供する。 【構成】 ＣａＯ及びＳｉＯ2 を主成分とするガラス又
は結晶化ガラスからなり、その表面に疎水基を有してな
ることを特徴とする。このような人工骨は、ＣａＯ及び
ＳｉＯ2 を主成分とするガラス又は結晶化ガラスの表面
に、カップリング剤を塗布し、乾燥させることによって
作製することができる。
シリカゲル層の成長を制限することが可能な生体活性を
有する人工骨及びその製造方法を提供する。 【構成】 ＣａＯ及びＳｉＯ2 を主成分とするガラス又
は結晶化ガラスからなり、その表面に疎水基を有してな
ることを特徴とする。このような人工骨は、ＣａＯ及び
ＳｉＯ2 を主成分とするガラス又は結晶化ガラスの表面
に、カップリング剤を塗布し、乾燥させることによって
作製することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人工骨及びその製造方
法に関するものである。
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】骨折や骨腫瘍によって骨の一部を欠損し
たり、切除した場合、このような部所を修復するために
従来よりチタンやアルミナ等の生体親和性を有する高強
度材料からなる人工骨が知られている。しかしながらこ
れらは生体活性を示さず、生体骨と化学的に結合しない
ため、長期間にわたる生体内への埋入中にズレや緩みを
生じるという問題を有している。
たり、切除した場合、このような部所を修復するために
従来よりチタンやアルミナ等の生体親和性を有する高強
度材料からなる人工骨が知られている。しかしながらこ
れらは生体活性を示さず、生体骨と化学的に結合しない
ため、長期間にわたる生体内への埋入中にズレや緩みを
生じるという問題を有している。
【０００３】このような事情から、近年生体骨と化学的
に結合することが可能な人工骨が各種提案されている。
なかでも特公昭６２−１０９３９号や特開昭６１−２０
５６３７号に開示されているような、ＣａＯとＳｉＯ2
を主成分とするガラスや結晶化ガラスは高い生体活性を
示すために特に注目されている。
に結合することが可能な人工骨が各種提案されている。
なかでも特公昭６２−１０９３９号や特開昭６１−２０
５６３７号に開示されているような、ＣａＯとＳｉＯ2
を主成分とするガラスや結晶化ガラスは高い生体活性を
示すために特に注目されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＣａＯとＳｉＯ2 を主
成分とするガラスや結晶化ガラスを生体内に埋入する
と、表面からＣａ2+イオンが溶出する。またＣａ2+イオ
ンが溶出した部分はシリカゲル層と呼ばれるＳｉＯ2 を
主成分とする層に変質する。次いで溶出したＣａ2+イオ
ンと体液中のＨＰＯ4 2- イオンとが反応し、前記シリカ
ゲル層上で生体類似のアパタイト結晶が析出して生体骨
と結合する。
成分とするガラスや結晶化ガラスを生体内に埋入する
と、表面からＣａ2+イオンが溶出する。またＣａ2+イオ
ンが溶出した部分はシリカゲル層と呼ばれるＳｉＯ2 を
主成分とする層に変質する。次いで溶出したＣａ2+イオ
ンと体液中のＨＰＯ4 2- イオンとが反応し、前記シリカ
ゲル層上で生体類似のアパタイト結晶が析出して生体骨
と結合する。
【０００５】しかしながらこのような人工骨は、長期間
に亙る生体内への埋入中にＣａ2+イオンが必要以上に溶
出するため、シリカゲル層が成長して厚くなりすぎ、材
料自体の強度が劣化し易くなるという問題を有してい
る。
に亙る生体内への埋入中にＣａ2+イオンが必要以上に溶
出するため、シリカゲル層が成長して厚くなりすぎ、材
料自体の強度が劣化し易くなるという問題を有してい
る。
【０００６】本発明の目的は、Ｃａ2+イオンが必要以上
に溶出しないためにシリカゲル層の成長を制限すること
が可能な人工骨及びその製造方法を提供することであ
る。
に溶出しないためにシリカゲル層の成長を制限すること
が可能な人工骨及びその製造方法を提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の人工骨は、Ｃａ
Ｏ及びＳｉＯ2 を主成分とするガラス又は結晶化ガラス
からなる人工骨において、表面に疎水基を有してなるこ
とを特徴とする。
Ｏ及びＳｉＯ2 を主成分とするガラス又は結晶化ガラス
からなる人工骨において、表面に疎水基を有してなるこ
とを特徴とする。
【０００８】また本発明の人工骨の製造方法は、ＣａＯ
及びＳｉＯ2 を主成分とするガラス又は結晶化ガラスの
表面に、カップリング剤を塗布し、乾燥させることによ
って表面に疎水基を結合させることを特徴とする。
及びＳｉＯ2 を主成分とするガラス又は結晶化ガラスの
表面に、カップリング剤を塗布し、乾燥させることによ
って表面に疎水基を結合させることを特徴とする。
【０００９】
【作用】本発明の人工骨は、疎水基を有しているために
Ｃａ2+イオンの溶出が抑制され、シリカゲル層の成長が
制限される。
Ｃａ2+イオンの溶出が抑制され、シリカゲル層の成長が
制限される。
【００１０】本発明の人工骨において、ＣａＯ及びＳｉ
Ｏ2 を主成分とするガラス又は結晶化ガラスは、Ｃａ2+
イオンを溶出し易く、高い生体活性を示すものであるこ
とが重要であり、例えば重量％でＣａＯ ２０〜６０
％、ＳｉＯ2 ２０〜５０％、Ｐ2 Ｏ5 ０〜３０％、Ｍｇ
Ｏ ０〜２０％、ＣａＦ2 ０〜５％の組成を有するガラ
ス又は結晶化ガラスや、ＣａＯ ２０〜３０％、Ｎａ2
Ｏ ２０〜６０％、ＳｉＯ2 ２０〜６０％の組成を有す
るガラス等を使用する。
Ｏ2 を主成分とするガラス又は結晶化ガラスは、Ｃａ2+
イオンを溶出し易く、高い生体活性を示すものであるこ
とが重要であり、例えば重量％でＣａＯ ２０〜６０
％、ＳｉＯ2 ２０〜５０％、Ｐ2 Ｏ5 ０〜３０％、Ｍｇ
Ｏ ０〜２０％、ＣａＦ2 ０〜５％の組成を有するガラ
ス又は結晶化ガラスや、ＣａＯ ２０〜３０％、Ｎａ2
Ｏ ２０〜６０％、ＳｉＯ2 ２０〜６０％の組成を有す
るガラス等を使用する。
【００１１】なお使用するガラス又は結晶化ガラスがＣ
ａＯとＳｉＯ2 の両者を主成分として含むとした理由は
次の通りである。即ち、ＣａＯを主成分として含んでい
ないとＣａ2+イオンを全く溶出しなかったり、あるいは
殆ど溶出しないため、生体活性を示さない。またＳｉＯ
2 を主成分として含んでいないと、アパタイト結晶の核
生成の基盤となるシリカゲル層が形成されないため、例
え生体活性を示しても、材料表面にアパタイト結晶が留
まる可能性が少なく、生体骨と強固に結合することがで
きなくなる。
ａＯとＳｉＯ2 の両者を主成分として含むとした理由は
次の通りである。即ち、ＣａＯを主成分として含んでい
ないとＣａ2+イオンを全く溶出しなかったり、あるいは
殆ど溶出しないため、生体活性を示さない。またＳｉＯ
2 を主成分として含んでいないと、アパタイト結晶の核
生成の基盤となるシリカゲル層が形成されないため、例
え生体活性を示しても、材料表面にアパタイト結晶が留
まる可能性が少なく、生体骨と強固に結合することがで
きなくなる。
【００１２】また本発明の人工骨において、ガラスや結
晶化ガラスの表面に存在する疎水基としては、アルキル
基、フェニル基等種々あるが、特にメタクリロイル基
（ＣＨ2 Ｃ（ＣＨ3 ）ＣＯ−）が好ましい。
晶化ガラスの表面に存在する疎水基としては、アルキル
基、フェニル基等種々あるが、特にメタクリロイル基
（ＣＨ2 Ｃ（ＣＨ3 ）ＣＯ−）が好ましい。
【００１３】次に、本発明の人工骨の製造方法を説明す
る。
る。
【００１４】まず、所定の形状に成形されたＣａＯ及び
ＳｉＯ2 を主成分とするガラスや結晶化ガラスを用意す
る。
ＳｉＯ2 を主成分とするガラスや結晶化ガラスを用意す
る。
【００１５】次いで用意したガラスや結晶化ガラスの表
面にカップリング剤を塗布する。カップリング剤として
は、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラ
ン、３−アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラ
ン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等の
シランカップリング剤や、イソプロピルトリイソステロ
イルチタネート、イソプロピルトリスジオクチルパイロ
ホスフェートチタネート等のチタンカップリング剤等が
使用できる。
面にカップリング剤を塗布する。カップリング剤として
は、３−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラ
ン、３−アミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラ
ン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等の
シランカップリング剤や、イソプロピルトリイソステロ
イルチタネート、イソプロピルトリスジオクチルパイロ
ホスフェートチタネート等のチタンカップリング剤等が
使用できる。
【００１６】その後、２０〜１５０℃で乾燥させること
によって、ガラスや結晶化ガラス表面に疎水基を結合さ
せ、本発明の人工骨を得る。
によって、ガラスや結晶化ガラス表面に疎水基を結合さ
せ、本発明の人工骨を得る。
【００１７】なお本発明の方法において、塗布するカッ
プリング剤の量や種類、或は処理時間や乾燥温度を調節
することにより、材料の表面状態を調節してＣａ2+イオ
ンの溶出量を調整し、シリカゲル層の成長を抑制するこ
とができる。
プリング剤の量や種類、或は処理時間や乾燥温度を調節
することにより、材料の表面状態を調節してＣａ2+イオ
ンの溶出量を調整し、シリカゲル層の成長を抑制するこ
とができる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて
説明する。
説明する。
【００１９】（実施例１）まず重量％でＣａＯ ４７．
０％、ＳｉＯ2 ３５．５％、Ｐ2 Ｏ5 １７．０％、Ｃａ
Ｆ2 ０．５％の組成を有するように調合したガラス原料
を１４００〜１６００℃で２時間溶融した後、成形し、
ガラスＡを得た。次いでこれを１０×１５×２ｍｍの大
きさにした後、３−メタクリルオキシプロピルトリメト
キシシランを１重量％含む酢酸溶液に浸漬し、加熱、攪
拌して材料表面に塗布した。さらにこれを１２０℃で２
時間乾燥させることによって、表面にメタクリロイル基
を有し、ＣａＯとＳｉＯ2 を主成分とするガラスからな
る試料を得た。
０％、ＳｉＯ2 ３５．５％、Ｐ2 Ｏ5 １７．０％、Ｃａ
Ｆ2 ０．５％の組成を有するように調合したガラス原料
を１４００〜１６００℃で２時間溶融した後、成形し、
ガラスＡを得た。次いでこれを１０×１５×２ｍｍの大
きさにした後、３−メタクリルオキシプロピルトリメト
キシシランを１重量％含む酢酸溶液に浸漬し、加熱、攪
拌して材料表面に塗布した。さらにこれを１２０℃で２
時間乾燥させることによって、表面にメタクリロイル基
を有し、ＣａＯとＳｉＯ2 を主成分とするガラスからな
る試料を得た。
【００２０】このようにして得られた試料を生体内に埋
入し、生体骨との結合性と試料の表面状態を評価したと
ころ、周囲の生体骨と化学的な結合が認められ、また試
料表面に形成されたシリカゲル層は約２μｍの厚みを有
していた。
入し、生体骨との結合性と試料の表面状態を評価したと
ころ、周囲の生体骨と化学的な結合が認められ、また試
料表面に形成されたシリカゲル層は約２μｍの厚みを有
していた。
【００２１】なお生体骨との結合性と試料の表面状態
は、材料をラットの脛骨に埋入し、４週間後に埋入部位
を取り出して走査顕微鏡にて観察したものである。
は、材料をラットの脛骨に埋入し、４週間後に埋入部位
を取り出して走査顕微鏡にて観察したものである。
【００２２】（実施例２）実施例１で用いたガラスＡを
１０５０℃で４時間焼成して得た結晶化ガラスＡを１０
×１５×２ｍｍの大きさに成形して用い、その後、実施
例１と同様にしてカップリング処理することによって、
表面にメタクリロイル基を有し、ＣａＯとＳｉＯ2 を主
成分とする結晶化ガラスからなる試料を作製した。
１０５０℃で４時間焼成して得た結晶化ガラスＡを１０
×１５×２ｍｍの大きさに成形して用い、その後、実施
例１と同様にしてカップリング処理することによって、
表面にメタクリロイル基を有し、ＣａＯとＳｉＯ2 を主
成分とする結晶化ガラスからなる試料を作製した。
【００２３】得られた試料を生体内に埋入し、生体骨と
の結合性と試料の表面状態を評価したところ、埋入後４
週間で周囲の生体骨と化学的な結合が認められ、また試
料の表面に形成されたシリカゲル層は約２μｍの厚みを
有していた。
の結合性と試料の表面状態を評価したところ、埋入後４
週間で周囲の生体骨と化学的な結合が認められ、また試
料の表面に形成されたシリカゲル層は約２μｍの厚みを
有していた。
【００２４】（実施例３）まず重量％でＣａＯ ２６．
５％、Ｎａ2 Ｏ ２６．５％、ＳｉＯ2 ４７．０％の組
成を有するように調合したガラス原料を１４００〜１６
００℃で２時間溶融した後、成形し、ガラスＢを得た。
次いでこれを１０×１５×２ｍｍの大きさにした後、実
施例１と同様にしてカップリング処理することによっ
て、表面にメタクリロイル基を有し、ＣａＯとＳｉＯ2
を主成分とするガラスからなる試料を作製した。
５％、Ｎａ2 Ｏ ２６．５％、ＳｉＯ2 ４７．０％の組
成を有するように調合したガラス原料を１４００〜１６
００℃で２時間溶融した後、成形し、ガラスＢを得た。
次いでこれを１０×１５×２ｍｍの大きさにした後、実
施例１と同様にしてカップリング処理することによっ
て、表面にメタクリロイル基を有し、ＣａＯとＳｉＯ2
を主成分とするガラスからなる試料を作製した。
【００２５】このようにして得られた試料を生体内に埋
入し、生体骨との結合性と材料の表面状態を評価したと
ころ、周囲の生体骨と化学的な結合が認められ、また試
料の表面には約２μｍの厚みのシリカゲル層が形成され
ていた。
入し、生体骨との結合性と材料の表面状態を評価したと
ころ、周囲の生体骨と化学的な結合が認められ、また試
料の表面には約２μｍの厚みのシリカゲル層が形成され
ていた。
【００２６】（比較例１）実施例２で使用したものと同
じ結晶化ガラスＡ（１０×１５×２ｍｍ）を、カップリ
ング処理を行わずにラットの脛骨に埋入し、４週間後に
埋入部位を取り出して観察したところ、生体骨との結合
は認められたものの、形成されたシリカゲル層の厚みは
５〜１０μｍであった。
じ結晶化ガラスＡ（１０×１５×２ｍｍ）を、カップリ
ング処理を行わずにラットの脛骨に埋入し、４週間後に
埋入部位を取り出して観察したところ、生体骨との結合
は認められたものの、形成されたシリカゲル層の厚みは
５〜１０μｍであった。
【００２７】（比較例２）重量％でＣａＯ １３．０
％、Ｐ2 Ｏ5 ５８．０％、Ａｌ2 Ｏ3 ２８．０％、Ｃａ
Ｆ2 １．０％の組成を有するように調合したガラス原料
を１４００〜１６００℃で２時間溶融した後、成形し
た。次いで６８０℃で４時間保持し、さらに７００℃で
１０時間保持して結晶化させ、結晶化ガラスＣを得た。
次いでこれを１０×１５×２ｍｍの大きさにした後、実
施例１と同様にしてカップリング処理を施すことによっ
て、表面にメタクリロイル基を有し、ＣａＯ、Ｐ2 Ｏ5
及びＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする結晶化ガラスからなる試
料を作製した。
％、Ｐ2 Ｏ5 ５８．０％、Ａｌ2 Ｏ3 ２８．０％、Ｃａ
Ｆ2 １．０％の組成を有するように調合したガラス原料
を１４００〜１６００℃で２時間溶融した後、成形し
た。次いで６８０℃で４時間保持し、さらに７００℃で
１０時間保持して結晶化させ、結晶化ガラスＣを得た。
次いでこれを１０×１５×２ｍｍの大きさにした後、実
施例１と同様にしてカップリング処理を施すことによっ
て、表面にメタクリロイル基を有し、ＣａＯ、Ｐ2 Ｏ5
及びＡｌ2 Ｏ3 を主成分とする結晶化ガラスからなる試
料を作製した。
【００２８】このようにして得られた試料を生体内に埋
入し、４週間後に埋入部位を取り出して観察したとこ
ろ、周囲組織との界面に繊維性被膜が生成し、生体骨と
の結合は認められなかった。また試料表面にはシリカゲ
ル層が形成されていなかった。
入し、４週間後に埋入部位を取り出して観察したとこ
ろ、周囲組織との界面に繊維性被膜が生成し、生体骨と
の結合は認められなかった。また試料表面にはシリカゲ
ル層が形成されていなかった。
【００２９】これらの事実は、本発明の人工骨が生体活
性を示し、且つ、シリカゲル層の成長が抑制されること
を示している。
性を示し、且つ、シリカゲル層の成長が抑制されること
を示している。
【００３０】
【発明の効果】本発明の人工骨は、生体骨と化学的に結
合することができる。しかもＣａ2+イオンが必要以上に
溶出しないためにシリカゲル層の成長が抑制され、生体
内に長期間埋入されても材料の強度劣化がほとんど生じ
ない。
合することができる。しかもＣａ2+イオンが必要以上に
溶出しないためにシリカゲル層の成長が抑制され、生体
内に長期間埋入されても材料の強度劣化がほとんど生じ
ない。
【００３１】また本発明の方法によれば、上記したよう
な人工骨を容易に作製することが可能である。
な人工骨を容易に作製することが可能である。
Claims (2)
- 【請求項１】 ＣａＯ及びＳｉＯ2 を主成分とするガラ
ス又は結晶化ガラスからなる人工骨において、表面に疎
水基を有してなることを特徴とする人工骨。 - 【請求項２】 ＣａＯ及びＳｉＯ2 を主成分とするガラ
ス又は結晶化ガラスの表面に、カップリング剤を塗布
し、乾燥させることによって表面に疎水基を結合させる
ことを特徴とする人工骨の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4208508A JPH0630984A (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 人工骨及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4208508A JPH0630984A (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 人工骨及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0630984A true JPH0630984A (ja) | 1994-02-08 |
Family
ID=16557325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4208508A Pending JPH0630984A (ja) | 1992-07-13 | 1992-07-13 | 人工骨及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0630984A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7214635B2 (en) | 2003-10-14 | 2007-05-08 | Pentax Corporation | CaO-MgO-SiO2-based bioactive glass and sintered calcium phosphate glass using same |
| US7332452B2 (en) | 2002-07-15 | 2008-02-19 | Pentax Corporation | CaO-SiO2-based bioactive glass and sintered calcium phosphate using same |
-
1992
- 1992-07-13 JP JP4208508A patent/JPH0630984A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7332452B2 (en) | 2002-07-15 | 2008-02-19 | Pentax Corporation | CaO-SiO2-based bioactive glass and sintered calcium phosphate using same |
| US7214635B2 (en) | 2003-10-14 | 2007-05-08 | Pentax Corporation | CaO-MgO-SiO2-based bioactive glass and sintered calcium phosphate glass using same |
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