JPH0773601B2 - Bioprosthetic material - Google Patents

Bioprosthetic material

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JPH0773601B2
JPH0773601B2 JP62071375A JP7137587A JPH0773601B2 JP H0773601 B2 JPH0773601 B2 JP H0773601B2 JP 62071375 A JP62071375 A JP 62071375A JP 7137587 A JP7137587 A JP 7137587A JP H0773601 B2 JPH0773601 B2 JP H0773601B2
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Japan
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silicon carbide
porous structure
structure layer
bone
sintered body
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定勝 柳澤
和久 原
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Ibiden Co Ltd
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Ibiden Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、生体の欠損部分を補填・補綴するのに適した
材料に関するものであり、特に生体拒否反応が少なく生
体組織とよくなじみ、かつ生体と強固な硬組織でもって
結合する性質を有する耐久性に優れた補填補綴材料につ
いて提案する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a material suitable for filling / restoring a defective portion of a living body, and in particular, it has little biological rejection reaction and is well compatible with living tissue, and We propose a prosthesis material with excellent durability that has the property of binding to a living body with strong hard tissue.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

歯や骨の欠損部を補填補綴するには、昔から人工材料を
用いるのが普通であるが、多年の努力にもかかわらず、
既知の補填補綴材料についてはなお多くの問題点を残し
ているのが実情である。即ち、生体の歯や骨の代替材料
としてはこれまでにSUS316系のステンレス鋼、コバルト
−クロム合金、チタン及びチタン合金、タンタル,ジル
コニウム,金,銀,白金などの金属材料、高密度ポリエ
チレンやポリテトラフルオロエチレン,ポリメタクリル
酸メチルなどの有機硬質材料、コンポジットレジンその
他の複合材料、セラミックス,バイオガラス,炭素など
の無機材料が開発され、すでにある種のものは実用化さ
れつつある。
It has been customary to use artificial materials for restoration and restoration of tooth and bone defects, but despite many years of efforts,
The fact remains that many problems remain with the known prosthetic restoration materials. That is, as substitute materials for living teeth and bones, metal materials such as SUS316 stainless steel, cobalt-chromium alloys, titanium and titanium alloys, tantalum, zirconium, gold, silver and platinum, high density polyethylene and poly have been used. Organic hard materials such as tetrafluoroethylene and polymethylmethacrylate, composite resins and other composite materials, inorganic materials such as ceramics, bioglass, and carbon have been developed, and some of them have already been put into practical use.

さて、かかる補填,補綴材料は、生体への使用部位、形
状、寸法などによって要求される性能が様々であり、そ
れに対する適合性も材料によりまちまちである。
By the way, such a prosthetic material and a prosthetic material have various performances required depending on a site to be used in a living body, a shape, a size, and the like, and suitability for them also varies depending on the material.

従来の人工補填補綴材料は、これを生体内で使用する場
合長期間使用すると、ゆるみが不可避に生じるという問
題点があった。例えば、骨折部位の修復や人工関節など
では硬質の人工補填補綴材料を骨に固着させる方法とし
て、 (1) 補填材料と骨組織を構造的にあるいは形状的に
工夫して固定させるセルフロッキング法、 (2) ネジやスパイクによって機械的に固定する方
法、 (3) 補綴材料と骨とを骨セメントを用いて接着する
方法、 などが知られている。
The conventional artificial prosthesis material has a problem that loosening is unavoidable when it is used in a living body for a long period of time. For example, as a method for fixing a hard prosthetic restoration material to bone in repairing a fractured site or artificial joint, (1) a self-locking method for fixing the restoration material and bone tissue structurally or geometrically, (2) A method of mechanically fixing with screws or spikes, (3) a method of adhering a prosthetic material and bone with bone cement, and the like are known.

しかしこれらの方法では長い年月の間に必ずゆるみが生
じて、たとえ補綴材料それ自体に欠陥が生じなくとも取
り替えなければならなかったのである。
However, these methods always had to be loosened over the years and had to be replaced even if the prosthetic material itself was not defective.

また、他の例として、歯科治療の分野ではインプラント
を歯槽骨内に埋入嵌植してそれに歯冠を被せて固定し、
咀嚼機能を回復させる方法がある。インプラントの材料
としては、前述の各種硬質材料を用い、これを、ネジ
形、円柱形、ピン形、天然歯根形、ブレード形などの各
種形状と素材の性質に応じて使い分けていた。こうした
工夫は、生体内で最も強大な力を発揮する咀嚼圧を負担
しなければならないために必要であり、例えばイソプラ
ントと骨との接触面積をより大きくするような工夫が必
要であった。
In addition, as another example, in the field of dental treatment, an implant is embedded in the alveolar bone, and a crown is placed on and fixed to the implant.
There is a method to restore the masticatory function. As the material of the implant, the above-mentioned various hard materials were used, and these were used properly according to various shapes such as a screw shape, a cylindrical shape, a pin shape, a natural root shape, and a blade shape, and the properties of the material. Such a device is necessary to bear the masticatory pressure that exerts the strongest force in the living body, and for example, a device has been required to increase the contact area between the isoplant and the bone.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、上述の如き従来知られた人工補填補綴材
料は、周囲に十分な量の骨組織を形成することが困難
で、いずれも骨と人工補填補綴材料とを早期にかつ十分
な強度で接合することが困難であった。
However, it is difficult to form a sufficient amount of bone tissue in the surroundings with the conventionally known artificial prosthesis materials as described above, and in both cases, the bone and the artificial prosthesis material are bonded early and with sufficient strength. Was difficult.

ところで、このような在来技術の抱える問題点を解決す
ることを目的とする技術として、特開昭60−253455号公
報には「支持体としてのコラーゲンもしくは、その誘導
体に骨形成因子を含有したことを特徴とする生体材料」
とその製造方法にかかる発明を開示している。
By the way, as a technique aiming at solving the problems of such conventional techniques, JP-A-60-253455 discloses that "collagen as a support or a derivative thereof contains an osteogenic factor. Biomaterials characterized by
And the invention concerning the manufacturing method thereof.

しかしながら、かかる従来技術には、骨形成因子を含有
する生体材料を付着させ得る生体親和性材料についての
一般的な記述はあるものの、具体的に何が好適な素材か
ということまでは何ら記載されていない。しかも、例示
されている骨形成因子は、ヒト骨肉腫から分離精製され
たヒト骨形成因子であって、実用化の面で信頼性に欠け
るものであった。
However, although such a conventional technique has a general description of a biocompatible material to which a biomaterial containing a bone morphogenetic factor can be attached, nothing is specifically described as to what is a suitable material. Not not. Moreover, the exemplified bone morphogenetic factor is a human bone morphogenetic factor isolated and purified from human osteosarcoma, which is unreliable in terms of practical use.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そこで、本発明者らは先に特願昭61−171760号におい
て、生体適合性に極めて優れた材料として、「少なくと
も表面に厚さ0.1mm以上の多孔構造層を有する炭化珪素
質材料よりなる生体の補填補綴材料」を提案したが、こ
の炭化珪素質材料について、 上記問題意識をもって、さらに骨形成因子を含有する生
体材料を付着させるための素材としての適合性を検討し
たところ、 正常な子牛、ラット、兎あるいは人骨から抽出した骨形
成タンパクとの適合性に優れ、かつ生体との適合性につ
いても優れていることを新規に知見し、極めて優れた補
填補綴材料の開発に成功し、本発明を完成した。
Therefore, the present inventors previously mentioned in Japanese Patent Application No. 61-171760 that "a living body made of a silicon carbide material having a porous structure layer having a thickness of 0.1 mm or more at least on its surface is described as a material having extremely excellent biocompatibility. Proposal of "filling prosthesis material" was proposed, and the suitability of this silicon carbide material as a material for adhering a biomaterial containing a bone morphogenetic factor was examined, and a normal calf was found. , Was found to have excellent compatibility with bone morphogenetic proteins extracted from rat, rabbit, or human bone, and also with biocompatibility, and succeeded in developing an extremely excellent prosthetic material. Completed the invention.

すなわち本発明は、厚さ0.1mm以上の多孔構造層を少な
くとも表層部に有する炭化けい素質材料の該多孔構造層
の空隙部分に、骨形成複合体を付着させてなる生体の補
填補綴材料であって、この炭化けい素質材料の芯部は、
密度が2.75g/cm3以上の緻密質焼結体であり、一方、前
記多孔構造層は、10〜500μmの平均空隙径を有し、か
つその平均空隙径は表面層から内部に至るに従って次第
に小さくなる構造を有することを特徴とする生体の補綴
補填材料である。
That is, the present invention is a biomedical prosthesis material in which an osteogenic composite is adhered to voids of a porous structure layer of a silicon carbide material having a porous structure layer having a thickness of 0.1 mm or more at least in the surface layer portion. The core of this silicon carbide material is
The density is a dense sintered body having a density of 2.75 g / cm 3 or more, while the porous structure layer has an average void diameter of 10 to 500 μm, and the average void diameter gradually increases from the surface layer to the inside. It is a living body prosthetic restoration material characterized by having a structure that becomes smaller.

本発明補填補綴材料は、炭化けい素質材料の多孔構造層
の部分(空隙中)に骨形成複合体を付着させることを特
徴としているが、その理由は前記炭化けい素質材料自体
きわめて生体適合性に優れており、また骨形成複合体を
炭化けい素質材料の多孔構造層の空隙中に付着せしめる
ことにより、前記骨形成複合体は、生体内で骨の増生修
復を促進し、早期にかつ十分な強度をもった状態の骨組
織を形成する。しかも、炭化けい素質材料と生体内の自
家骨とを極めて良好な状態で接合することができるから
である。
The prosthesis material according to the present invention is characterized in that the bone-forming composite is attached to the portion (in the void) of the porous structure layer of the silicon carbide material because the silicon carbide material itself is extremely biocompatible. Further, by adhering the osteogenic composite in the voids of the porous structure layer of the silicon carbide material, the osteogenic composite promotes in-vivo bone hyperproliferation and repair, and is early and sufficient. Form bone tissue with strength. Moreover, it is possible to bond the silicon carbide material and the in-vivo autologous bone in an extremely good condition.

本発明において用いる骨形成複合体は、骨形成タンパク
とコラーゲンもしくはその誘導体とからなるものである
ことが好ましい。その理由を述べると、骨形成タンパク
については、生体内で骨誘導作用を発揮するものであ
り、コラーゲンもしくはその誘導体と複合させることに
より、骨形成タンパクの濃度を一定に保持し、かつ局在
させることができるからである。また前記複合体にコラ
ーゲンもしくはその誘導体を用いる理由は、前記コラー
ゲンやその誘導体は、生体内での免疫反応が少なく、骨
との親和性が良好で、骨形成タンパクの特性を損なうこ
となく、最終的に生体に吸収され易く、かつ炭化けい素
質材料に容易に付着させることができるという特性を有
するからである。
The osteogenic complex used in the present invention preferably comprises an osteogenic protein and collagen or a derivative thereof. The reason for this is that bone morphogenetic protein exerts an osteoinductive action in vivo, and when it is combined with collagen or its derivative, the concentration of bone morphogenetic protein is kept constant and localized. Because you can. The reason for using collagen or a derivative thereof in the complex is that the collagen or a derivative thereof has a small immune reaction in vivo, has good affinity with bone, and does not impair the properties of the bone morphogenetic protein. This is because it has characteristics that it is easily absorbed by the living body and can be easily attached to the silicon carbide material.

本発明においては、前記炭化けい素質材料の少なくとも
表層部について、そしてその表層部の0.1mm以上を多孔
構造層とすることが必要である。
In the present invention, it is necessary that at least the surface layer portion of the silicon carbide material, and 0.1 mm or more of the surface layer portion be a porous structure layer.

前記表層部が多孔構造層であることが必要な理由は、該
表層部を多孔構造層とすることにより、生体組織とのな
じみが極めて良好でしかも強固に結合させることができ
るためである。また、前記表層部(多孔構造層)の厚さ
が0.1mm以上であることが必要な理由は、前記表層部の
厚さが0.1mmより薄いと生体組織との結合を充分強固に
することができず、使用に耐えないからである。なお前
記表層部の好ましい厚さは、0.3〜1.0mmの範囲である。
The reason why the surface layer portion needs to be a porous structure layer is that the surface layer portion having a porous structure layer is extremely compatible with living tissue and can be firmly bonded. Further, the reason why the thickness of the surface layer portion (porous structure layer) is required to be 0.1 mm or more is that if the thickness of the surface layer portion is less than 0.1 mm, the bond with living tissue can be made sufficiently strong. This is because it cannot be used and cannot be used. The preferable thickness of the surface layer is in the range of 0.3 to 1.0 mm.

次に、本発明材料の基質を構成する炭化けい素質材料
は、その芯部が2.75g/cm3以上の密度を有する緻密質炭
化けい素焼結体であることが好ましい。その理由は、2.
75g/cm3以上の密度を有する炭化けい素焼結体は、極め
て強度が高く、小型で高い応力がかかる部位に対しても
極めて好適に併用することができ、実用性に優れている
からである。
Next, the silicon carbide material constituting the substrate of the material of the present invention is preferably a dense silicon carbide sintered body having a core having a density of 2.75 g / cm 3 or more. The reason is 2.
This is because a silicon carbide sintered body having a density of 75 g / cm 3 or more has extremely high strength, can be used in a very suitable manner even in a small-sized and highly stressed portion, and is excellent in practicality. .

以下に、本発明の特徴の1つである多孔構造層について
詳述する。まず、この多孔構造層の平均気孔径は10〜50
0μmの大きさであることが好ましい。その理由は、前
記平均気孔径が10μmより小さいと生体組織が前記多孔
構造層に侵入し難く、生体硬組織との良好な結合を得る
ことができないからであり、一方500μmより大きいと
前記多孔構造層の強度が低下するばかりでなく、生体組
織との結合箇所が少なくなることに起因して、生体組織
との良好な結合を得ることが困難となるからである。
The porous structure layer, which is one of the features of the present invention, will be described in detail below. First, the average pore size of this porous structure layer is 10 to 50.
The size is preferably 0 μm. The reason is that if the average pore diameter is smaller than 10 μm, it is difficult for the biological tissue to invade the porous structure layer, and it is impossible to obtain a good bond with the biological hard tissue. On the other hand, if it is larger than 500 μm, the porous structure is not formed. This is because not only the strength of the layer is lowered, but also it is difficult to obtain a good bond with the biological tissue due to the decrease in the number of bonding points with the biological tissue.

また、かかる多孔構造層の構造としては表面層から内部
に至るに従って順次平均空隙径が小さくなるものがより
有利である。その理由は、空隙径の大きさにより血管の
空隙内への侵入性が異なることを考えた場合、多孔構造
層の内部に周囲の環境に影響されにくい部分、すなわち
吸収し難い硬組織を形成できるからである。
Further, as the structure of the porous structure layer, it is more advantageous that the average void diameter is gradually reduced from the surface layer to the inside. The reason is that, considering that the invasion of blood vessels into the void varies depending on the size of the void diameter, it is possible to form a portion that is not easily affected by the surrounding environment inside the porous structure layer, that is, hard tissue that is difficult to absorb. Because.

次に、該多孔構造層は、繊維、ウィスカー、板あるいは
それらの少なくともいずれかの形状の炭化けい素が相互
に絡み合い、かつ結合している構造であることが有利で
あり、なかでも繊維、ウィスカーの炭化けい素より構成
されているのがより有利である。
Next, it is advantageous that the porous structure layer has a structure in which fibers, whiskers, plates, and / or silicon carbide in the form of at least one of them are intertwined with each other and bonded to each other. More advantageously, it is composed of silicon carbide.

上述したように、一般に補填補綴材料は相当の衝撃や力
にも耐えうるように十分な強度を備えていることが重要
である。この要求に対して、骨形成複合体を付着させた
多孔構造層を有する本発明は極めて効果的な性能を発揮
する。すなわち、本発明の補填補綴材料は、それ自体が
炭化けい素で構成されているため極めて強固である。加
えて、これを生体内に埋設すると、まず生体組織が該多
孔構造層の孔の中に侵入し、孔の立体構造と炭化けい素
の骨伝導作用との影響を受けて侵入した結合組織が石灰
化して骨組織に変わり易くなる。その結果、炭化けい素
質からなる多孔構造層と生体組織は互いにからみあった
二重網目構造を形成し、生体と強固に合体する。
As mentioned above, it is generally important that the prosthetic restoration material have sufficient strength to withstand considerable impacts and forces. In response to this requirement, the present invention having the porous structure layer to which the bone-forming complex is attached exhibits extremely effective performance. That is, the prosthetic restoration material of the present invention is extremely strong because it is made of silicon carbide. In addition, when this is embedded in a living body, first, the living tissue invades into the pores of the porous structure layer, and the connective tissue invading is affected by the three-dimensional structure of the pores and the osteoconductivity of silicon carbide. It is easily calcified and transformed into bone tissue. As a result, the porous structure layer made of silicon carbide and the living tissue form a double mesh structure in which they are entangled with each other, and are firmly united with the living body.

(作 用) 以下に、本発明の補填補綴材料の製造方法について説明
する。
(Operation) The method for producing the prosthetic restoration material of the present invention will be described below.

本発明補填補綴材料の製造に当っては、先ず所望の形
状、例えば粒状,棒状,板状あるいはブレード状に成形
した緻密質炭化けい素焼結体(芯材)を成形する。次い
で、その焼結体表面の必要部分に多孔構造層を形成した
後骨形成複合体を前記多孔構造層の空隙中に付着せしめ
る。
In the production of the prosthesis material according to the present invention, first, a dense silicon carbide sintered body (core material) formed into a desired shape, for example, a granular shape, a rod shape, a plate shape or a blade shape is formed. Then, after forming a porous structure layer on a required portion of the surface of the sintered body, the bone-forming composite is attached to the voids of the porous structure layer.

前記緻密質炭化けい素焼結体の製造方法としては、従来
公知の常圧焼結法、加圧焼結法あるいは反応焼結法など
種々の方法によることができる。
As a method for producing the dense silicon carbide sintered body, various methods such as a conventionally known atmospheric pressure sintering method, pressure sintering method or reaction sintering method can be used.

前記緻密質炭化けい素焼結体の表面に多孔構造層を形成
する方法としては、例えば、炭化けい素質の編織布・不
織布・フェルト、紙などを用い、これらを適当な大きさ
に切断し、必要に応じて接着剤を用いて前記緻密質炭化
けい素焼結体の表面に接着し、さらに必要ならば炭化け
い素繊維からなる糸あるいは炭素繊維からなる糸を巻き
つけて固定してから焼成する。チョップドファイバーを
用いる場合には、緻密質炭化けい粗焼結体の表面に接着
剤を塗布しておき、これにチョップドファイバーをまぶ
すようにして付着させた後焼成する。また、ウィスカー
や微粉末を用いる場合には、これらのウィスカーや微粉
末の懸濁液を前記緻密質炭化けい素焼結体の表面に塗布
した後焼成する方法をとることができる。前記接着剤と
しては種々の物質を使用することができるが、なかでも
有機けい素高分子化合物あるいは金属けい素粉末と有機
質物質との混合物を使用することにより、前記緻密質炭
化けい素焼結体と多孔構造層の結合をさらに強固にする
ことはできる。かくの如き接着剤を使用することによ
り、緻密質炭化けい素焼結体と多孔構造層との結合を強
固にすることができる理由は、前記接着剤は焼成時に炭
化けい素に変化して緻密質炭化けい素焼結体と多孔構造
層の結合点を一体化できるためと考えられる。
As a method for forming a porous structure layer on the surface of the dense silicon carbide sintered body, for example, a silicon carbide woven or non-woven fabric, felt, paper or the like is used, and these are cut into an appropriate size, and necessary. According to the above, an adhesive is used to adhere to the surface of the dense silicon carbide sintered body, and if necessary, a thread made of silicon carbide fiber or a thread made of carbon fiber is wound and fixed, and then fired. When chopped fibers are used, an adhesive is applied to the surface of the dense sintered carbonized carbonaceous material, and the chopped fibers are sprinkled thereon to be adhered and then fired. When whiskers or fine powders are used, a method of applying a suspension of these whiskers or fine powders to the surface of the dense silicon carbide sintered body and then firing it can be used. As the adhesive, various substances can be used, but among them, by using a mixture of an organic silicon polymer compound or a metal silicon powder and an organic substance, the dense silicon carbide sintered body can be obtained. The bond of the porous structure layer can be further strengthened. By using such an adhesive, the reason why the bond between the dense silicon carbide sintered body and the porous structure layer can be strengthened is that the adhesive changes to silicon carbide during firing and the dense It is considered that this is because the bonding point between the silicon carbide sintered body and the porous structure layer can be integrated.

なお本発明の炭化けい素質材料は全体が多孔構造組織か
ら構成されている炭化けい素質材料であっても好適に使
用することができる。
The silicon carbide material of the present invention can be preferably used even if it is a silicon carbide material which is entirely composed of a porous structure.

(実施例) 例1 芯材として直径が2mm、長さが20mm、密度が3.07g/cm3
緻密質炭化けい素焼結体を使用し、その表面にフェノー
ル樹脂と金属けい素粉末を重量比で5:6に混合した混合
物を塗布した後、直径が約0.4μm、長さが100〜200μ
mの炭化けい素ウィスカーを厚さ0.8mm程度となるよう
にまぶして生成形体とした。
(Example) Example 1 A dense silicon carbide sintered body having a diameter of 2 mm, a length of 20 mm, and a density of 3.07 g / cm 3 was used as a core material, and a phenol resin and a metal silicon powder were mixed on the surface by weight ratio. After applying the mixture mixed at 5: 6, the diameter is about 0.4μm and the length is 100 ~ 200μ.
m silicon carbide whiskers were sprinkled to a thickness of about 0.8 mm to obtain a green body.

なお、前記芯材は平均曲げ強度が約60kgf/mm2のものを
使用した。
The core material used had an average bending strength of about 60 kgf / mm 2 .

前記生成形体を、外気遮断の可能な黒鉛製るつぼに装入
し、タンマン型焼成炉を使用して1気圧のアルゴンガス
雰囲気中で焼成した。なお、前記黒鉛製るつぼは内容積
が50mlのものを使用した。
The green molded body was placed in a graphite crucible capable of blocking outside air, and was fired in an argon gas atmosphere of 1 atm using a Tammann type firing furnace. The graphite crucible used had an internal volume of 50 ml.

焼成は2.5℃/min.で2100℃まで昇温し、最高温度2100℃
で1時間保持した。
The firing temperature rises to 2100 ° C at 2.5 ° C / min. And the maximum temperature is 2100 ° C.
Held for 1 hour.

得られた焼結体は、気孔率が約70%、平均気孔径が約20
0μm、表層部に多孔構造層が約0.8mmの厚さを有し、ま
た前記芯材と多孔構造層の結合強度は18kgf/mm2であっ
た。
The obtained sintered body has a porosity of about 70% and an average pore diameter of about 20.
The thickness of the porous structure layer was 0 μm, and the thickness of the porous structure layer was about 0.8 mm. The bonding strength between the core material and the porous structure layer was 18 kgf / mm 2 .

次いで、“ひと”由来の1型コラーゲンより製造したア
テロコラーゲン液とラディ(Reddi)らの手法による骨
誘導タンパクを混合した液に前記焼結体を24時間浸漬
し、骨形成複合体を多孔構造層中へ付着せしめた後凍結
乾燥し、滅菌した炭化けい素質インプラントを得た。
Next, the sintered body is immersed for 24 hours in a mixture of an atelocollagen liquid produced from "human" type 1 collagen and an osteoinductive protein prepared by the method of Reddi et al. After being adhered therein, it was freeze-dried to obtain a sterilized silicon carbide implant.

前記炭化けい素質インプラントを、猿の大腿骨に埋入手
術し、埋入後2ヶ月および7ヶ月に骨との剪断接着強度
を測定したところ、埋入後2ヶ月で既に平均100kg/cm2
以上、埋入後7ヶ月では平均250kg/cm2の剪断接着強度
を有しており、歯根材として使用された場合の咀嚼圧に
充分に耐え得る接着強度が得られた 例2 芯材として、実施例1と同様の緻密質炭化けい素焼結体
を使用し、その表面に平均粒度が10μm以下の炭化けい
素粉末であってβ型の炭化けい素を少なくとも60重量%
含有する炭化けい素粉末の懸濁液を塗布し、厚さ0.9mm
程度の粉末層が形成された生成形体を得た。前記生成形
体を外気を遮断することのできる黒鉛製るつぼに装入
し、タンマン型焼成炉を使用して1気圧のアルゴンガス
雰囲気中で焼成した。
The silicon carbide implant was placed in the femur of a monkey, and the shear bond strength with the bone was measured 2 months and 7 months after the implantation. The average of 100 kg / cm 2 was already obtained 2 months after the implantation.
As described above, 7 months after the implantation, the average shear adhesive strength was 250 kg / cm 2 , and the adhesive strength was sufficient to withstand the chewing pressure when used as a tooth root material. Example 2 As a core material, The same dense silicon carbide sintered body as in Example 1 was used, and at the surface thereof, a silicon carbide powder having an average particle size of 10 μm or less, containing at least 60% by weight of β-type silicon carbide.
Apply a suspension of silicon carbide powder containing, thickness 0.9mm
A green compact with a powder layer of a certain degree was obtained. The green compact was charged into a graphite crucible capable of blocking the outside air, and was fired in an argon gas atmosphere at 1 atm using a Tammann type firing furnace.

なお、前記黒鉛製るつぼは内容積が50mlのものを使用し
た。
The graphite crucible used had an internal volume of 50 ml.

焼成は2.5℃/min.で2200℃まで昇温し、最高温度2200℃
で6時間保持した。
Firing up to 2200 ° C at 2.5 ° C / min., Maximum temperature 2200 ° C
Held for 6 hours.

得られた焼結体は、気孔率が約63%、平均気孔径が約15
0μm、表層部に約0.8mmの厚さの多孔構造層を有してお
り、また前記芯材と多孔構造層の結合強度は25kgf/mm2
であった。前記多孔構造層は、平均アスペクト比が約12
で、長軸方向の平均長さ約500μmの板状結晶が多方向
に複雑に絡み合った三次元網目構造を有しており、多孔
構造層に3〜50のアスペクト比を有する板状結晶が占め
る割合は約98%であった。
The obtained sintered body has a porosity of about 63% and an average pore diameter of about 15%.
It has a porous structure layer of 0 μm and a thickness of about 0.8 mm on the surface layer, and the bonding strength between the core material and the porous structure layer is 25 kgf / mm 2
Met. The porous structure layer has an average aspect ratio of about 12
And has a three-dimensional network structure in which plate crystals having an average length of about 500 μm in the major axis direction are intricately entwined in multiple directions, and plate crystals having an aspect ratio of 3 to 50 occupy the porous structure layer. The ratio was about 98%.

次いで、実施例1と同様の方法で多孔構造層に骨形成複
合体を付着せしめた後猿の大腿骨との剪断接着強度を測
定したところ、埋入後2ヶ月で平均80kg/cm2以上、埋入
後7ヶ月後で平均230kg/cm2の剪断接着強度が得られて
おり、歯根材として充分に耐え得る接着強度が得られ
た。
Then, the bone-forming complex was attached to the porous structure layer by the same method as in Example 1, and the shear adhesive strength with the femur of the monkey was measured. The average adhesive strength was 80 kg / cm 2 or more 2 months after implantation, Seven months after embedding, an average shear adhesive strength of 230 kg / cm 2 was obtained, and the adhesive strength was sufficient to withstand as a root material.

例3 芯材として実施例1と同様であるが寸法が20×20×2mm
である緻密質炭化けい素焼結体を使用し、有機珪素高分
子化合物を塗布した後、繊維径約13μmの炭化けい素繊
維で作成された不織布を貼付して生成形体とした。
Example 3 The core material is the same as in Example 1, but the dimensions are 20 × 20 × 2 mm.
After using the dense silicon carbide sintered body as described above, an organosilicon polymer compound was applied, and then a non-woven fabric made of silicon carbide fiber having a fiber diameter of about 13 μm was attached to obtain a green body.

前記生成形体を実施例1と同様の方法で焼成し、焼結体
を得た。
The green body was fired in the same manner as in Example 1 to obtain a sintered body.

得られた焼結体を気孔率が約70%、平均気孔径が約200
μm、表層部に厚さが約0.7mmの多孔構造層が形成され
ており、また、前記芯材と多孔構造層の結合強度は、24
kgf/mm2であった。
The obtained sintered body has a porosity of about 70% and an average pore diameter of about 200.
A porous structure layer having a thickness of μm and a thickness of about 0.7 mm is formed on the surface layer, and the bonding strength between the core material and the porous structure layer is 24
It was kgf / mm 2 .

次いで、実施例1と同様の方法で多孔構造層に骨形成複
合体を付着せしめた後、猿の大腿骨との剪断接着強度を
測定したところ、埋入後2ヶ月で平均100kg/cm2以上、
埋入後7ヶ月後では平均250kg/cm2の剪断接着強度を達
成しており、体重を支持するに充分な接着強度を有して
いることが認められた。
Then, after the bone-forming complex was attached to the porous structure layer by the same method as in Example 1, the shear adhesive strength with the femur of the monkey was measured, and it was 100 kg / cm 2 or more on average 2 months after the implantation. ,
Seven months after the implantation, an average shear adhesive strength of 250 kg / cm 2 was achieved, and it was confirmed that the adhesive strength was sufficient to support the body weight.

例4 牛骨を原料として、通常の石灰処理法で得たゼラチン
(粘度:44mp、ゼリー液度:253Bloom、pH:5.8、水分:11.
0%)を水に溶解し、濃度50mg/mlのゼラチン溶液を得
た。
Example 4 Gelatin obtained from a normal lime treatment method using beef bone as a raw material (viscosity: 44 mp, jelly liquidity: 253 Bloom, pH: 5.8, water content: 11.
0%) was dissolved in water to obtain a gelatin solution having a concentration of 50 mg / ml.

次に骨形成タンパクを0.01規定の塩酸に溶解し、濃度1.
0mg/mlの骨形成タンパク溶液を得た。
Next, the bone morphogenetic protein is dissolved in 0.01 N hydrochloric acid to a concentration of 1.
A 0 mg / ml osteogenic protein solution was obtained.

前記ゼラチン溶液1.0mlに対して骨形成タンパク溶液0.2
mlを加えてよく混合した液に前記実施例1で製造した炭
化けい素質材料を浸漬し、4℃で約20時間放置して炭化
けい素質材料の多孔構造層の空隙中に混合液のゲル化物
を付着せしめた。
0.2 ml of bone morphogenetic protein solution to 1.0 ml of the gelatin solution
The silicon carbide material prepared in Example 1 was dipped in a well-mixed solution, and the mixture was allowed to stand at 4 ° C. for about 20 hours to form a gelled product of the mixed solution in the voids of the porous structure layer of the silicon carbide material. Was attached.

前記ゲル化物が付着した炭化けい素質材料をグルタルア
ルデヒド0.1%を含む0.02Mリン酸緩衝液(pH:7.2)中に
5℃で16時間浸漬し、架橋処理を行った。
The silicon carbide material to which the gelled substance was attached was immersed in a 0.02M phosphate buffer solution (pH: 7.2) containing 0.1% glutaraldehyde at 5 ° C. for 16 hours for crosslinking treatment.

次いで、前記架橋処理を行った炭化けい素質材料を充分
に洗浄し、凍結乾燥した後ガス滅菌して生体の補填補綴
材料を得た。
Then, the crosslinked silicon carbide material was thoroughly washed, freeze-dried, and then gas sterilized to obtain a prosthetic material for prosthetic use in a living body.

前記補填補綴材料を前記実施例1と同様に骨との適合性
を調べたところ、補填補綴材料として充分耐え得る接着
強度が得られた。
When the compatibility of the prosthetic restoration material with bone was examined in the same manner as in Example 1, an adhesive strength sufficient to withstand the prosthetic restoration material was obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の説明ならびに実施例の結果に明らかなように、本
発明の補填補綴材料は以下に述べる如き特性を有し、実
用上の効果が顕著である。
As is clear from the above description and the results of the examples, the prosthetic restoration material of the present invention has the characteristics described below, and the practical effects are remarkable.

(1) 緻密質炭化けい素焼結体よりなる強固な芯材の
表面に炭化けい素質の多孔構造層が形成し、かつその多
孔構造層の空隙中に骨形成複合体を付着せしめたので、
この多孔構造層内部に生体組織が生成し易く、内部にお
いて石灰化による硬骨組織化(骨化)が起こり易い。
(1) Since a porous structure layer of silicon carbide was formed on the surface of a strong core material made of a dense silicon carbide sintered body, and the bone forming composite was adhered in the voids of the porous structure layer,
Biological tissue is easily generated inside the porous structure layer, and hard bone organization (ossification) due to calcification easily occurs inside.

(2) 前記多孔構造層内部におけるコラーゲン繊維組
織先端は骨化して一体となり、多孔構造層中層部は軟骨
化し、多孔構造層の表面は新生したコラーゲン繊維組織
に覆われて生体骨組織と一体化するので、補填補綴材料
がアンカー効果により強固に接合され、あたかも生体骨
の如き様相を呈する。
(2) The tip of the collagen fiber tissue inside the porous structure layer is ossified and integrated, the middle layer of the porous structure layer is cartilized, and the surface of the porous structure layer is covered with the newly formed collagen fiber tissue and integrated with the living bone tissue. As a result, the prosthetic restoration material is firmly joined by the anchor effect, and the appearance is as if it were a living bone.

(3) 上述のように生体骨のような様相を呈するの
で、抗血栓性を示し、かつ生体組織刺激性が極めて少な
く、生体との親和性に優れる。
(3) Since it has the appearance of living bone as described above, it exhibits antithrombogenicity, has very little irritation to living tissue, and has excellent affinity with living bodies.

(4) 全体が炭化けい素質の材料で構成されているた
め腐食することがなく、また生体環境内においてその機
械的性質が経時劣化することがない。
(4) Since the whole is made of a silicon carbide material, it does not corrode, and its mechanical properties do not deteriorate with time in the living environment.

(5) 埋入型人工臓器、例えば、心臓のペースメーカ
ーを本発明にかかる補填補綴材料で被覆して生体骨の近
傍に埋込むことにより生体骨と一体化させて固定させる
ことも可能である。
(5) It is also possible to cover an implantable artificial organ, for example, a pacemaker of the heart with the prosthetic restoration material according to the present invention and implant it in the vicinity of the living bone so as to be integrated and fixed with the living bone.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】厚さ0.1mm以上の多孔構造層を少なくとも
表層部に有する炭化けい素質材料の該多孔構造層の空隙
部分に、骨形成複合体を付着させてなる生体の補填補綴
材料であって、この炭化けい素質材料の芯部は、密度が
2.75g/cm3以上の緻密質焼結体であり、一方、前記多孔
構造層は、10〜500μmの平均空隙径を有し、かつその
平均空隙径は表面層から内部に至るに従って次第に小さ
くなる構造を有することを特徴とする生体の補綴補填材
料。
1. A prosthetic material for implanting a living body, comprising a bone formation complex adhered to void portions of a porous structure layer of a silicon carbide material having a porous structure layer having a thickness of 0.1 mm or more at least in a surface layer portion. The core of this silicon carbide material has a
It is a dense sintered body of 2.75 g / cm 3 or more, while the porous structure layer has an average void diameter of 10 to 500 μm, and the average void diameter gradually decreases from the surface layer to the inside. A prosthetic restoration material for a living body, which has a structure.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01151461A (en) * 1987-12-08 1989-06-14 Koransha Co Ltd Prosthesis material for organism
US5108436A (en) * 1988-09-29 1992-04-28 Collagen Corporation Implant fixation
US5645591A (en) * 1990-05-29 1997-07-08 Stryker Corporation Synthetic bone matrix
US5736160A (en) * 1993-10-28 1998-04-07 Thm Biomedical, Inc. Process and device for treating and healing a bone void
US5981825A (en) 1994-05-13 1999-11-09 Thm Biomedical, Inc. Device and methods for in vivo culturing of diverse tissue cells
TW369414B (en) * 1994-09-30 1999-09-11 Yamanouchi Pharma Co Ltd Bone formation transplant

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57134154A (en) * 1981-02-12 1982-08-19 Otani Sugirou Carbonacious artificial filler and prosthetic material and production thereof
JPS6018174A (en) * 1983-07-09 1985-01-30 住友セメント株式会社 New bone inducing method and ceramic material
JPS60253455A (en) * 1984-05-28 1985-12-14 京セラ株式会社 Living body material containing bone forming factor

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