JPH09234243A - Composite higher strength implant material and its production method - Google Patents

Composite higher strength implant material and its production method

Info

Publication number
JPH09234243A
JPH09234243A JP8216876A JP21687696A JPH09234243A JP H09234243 A JPH09234243 A JP H09234243A JP 8216876 A JP8216876 A JP 8216876A JP 21687696 A JP21687696 A JP 21687696A JP H09234243 A JPH09234243 A JP H09234243A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
strength
polymer
oriented
implant material
molding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8216876A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3239127B2 (en
Inventor
Yasuo Shikinami
保夫 敷波
Masaki Okuno
政樹 奥野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Takiron Co Ltd
Original Assignee
Takiron Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP21687696A priority Critical patent/JP3239127B2/en
Application filed by Takiron Co Ltd filed Critical Takiron Co Ltd
Priority to KR1019970703308A priority patent/KR100429937B1/en
Priority to EP96930407A priority patent/EP0795336B1/en
Priority to CA002205231A priority patent/CA2205231C/en
Priority to AU69453/96A priority patent/AU715915B2/en
Priority to PCT/JP1996/002642 priority patent/WO1997010010A1/en
Priority to ES96930407T priority patent/ES2205056T3/en
Priority to CNB961914351A priority patent/CN1301756C/en
Priority to DE69628632T priority patent/DE69628632T2/en
Priority to AT96930407T priority patent/ATE242646T1/en
Priority to US08/849,422 priority patent/US5981619A/en
Priority to TW085111592A priority patent/TW340794B/en
Priority to NO19972191A priority patent/NO310136B1/en
Publication of JPH09234243A publication Critical patent/JPH09234243A/en
Priority to JP32141398A priority patent/JP3482991B2/en
Priority claimed from JP32141398A external-priority patent/JP3482991B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3239127B2 publication Critical patent/JP3239127B2/en
Priority to JP2002129488A priority patent/JP3633909B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an ideal biological material which has higher mechanical strength than a bone, has rigidity and toughness, is difficult to suffer initial breakage, has higher connection ability, bone conductivity, and bone induction ability with a biological bone and has higher decomposition and absorption ability with in vivo because of use of bioceramics, and the biological material keep its strength until hard tissues are cured, then gradually is decomposed and absorbed. SOLUTION: This composite material is made in such a manner that bioceramics particles with diameter of 0.2 to 50μm are distributed in a crystalline thermoplastic polymer material with in vivo decomposition and absorptivity by 10 to 60% by weight. In a higher strength implant material of press-oriented forming body in which polymer crystals are press-oriented and its crystallization rate is 10 to 70%, crystals are oriented in parallel to multiple reference axes. A composite material in which bioceramics particles are distributed in a crystalline thermoplastic polymer materials with in vivo decomposition and absorptivity is created in advance, are melted and formed to make a pre forming body, and the pre-forming body is cold-pressed, filled, and oriented to produce an oriented forming body.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、生体活性を持つバ
イオセラッミックスと生体内分解吸収性である結晶性の
熱可塑性ポリマーとの新規なる粒子及びマトリックスポ
リマー強化複合材料からなる、極めて強度の高いインプ
ラント材料及びその製造方法に関する。更に詳しくは、
本発明は生体内分解吸収性であり、生体と置換可能であ
って、同時に生体との結合や組織の誘導性を備えて生体
活性のある新規で且つ有用な人工骨、人工関節、人工歯
根、骨充填材、骨接合材、骨補綴材などの用途に有用
な、より理想的な生体材料に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an extremely strong composite of a novel particle of bioactive bioceramic and a biodegradable and absorbable crystalline thermoplastic polymer and a matrix polymer reinforced composite material. A high implant material and a manufacturing method thereof. More specifically,
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is biodegradable and absorbable, is replaceable with a living body, and at the same time has a bioactive novel and useful artificial bone, artificial joint, artificial tooth root, which has a bond with a living body and an inducibility of tissues. The present invention relates to a more ideal biomaterial useful for applications such as bone filler, bone cement, and bone prosthesis.

【0002】[0002]

【従来の技術】毒性がなく安全であり、一時は生体中に
在って、治癒までの期間は力学的、生理的にその機能、
目的を達成し、その後は徐々に自らが分解・崩壊して生
体に吸収され、生体の代謝回路を経て体外に排泄される
材料から作られていて、究極的にはそれを埋入した部位
が生体に入れ替わり、元の生体の状態が再建されるイン
プラントは理想的な生体材料の一つと言える。
2. Description of the Related Art It is safe without toxicity, stays in the body for a while, and its function is mechanically and physiologically maintained until healing.
It is made of a material that achieves its purpose and then gradually decomposes and disintegrates, is absorbed by the living body, and is excreted outside the body through the metabolic circuit of the living body. An implant that replaces the living body and reconstructs the original state of the living body is one of the ideal biomaterials.

【0003】近年、硬組織である生体骨や軟骨の代替を
目的とした人工骨、人工関節、人工歯根、骨充填材、骨
補綴材が、或いは各部位の軟骨又は硬骨の骨折固定を目
的とした骨接合材が、種々の金属、セラミックス、及び
ポリマーを用いて作られている。このうちで、金属製の
骨接合材は、機械的強度及び弾性率が生体骨よりも遙か
に高いため、治療後にストレス保護により周囲骨の強度
を低下させる現象を招く等の問題がある。また、セラミ
ックス製の骨接合材は硬さと剛性は優れているが、脆さ
があるので容易に割れるという致命的欠陥がある。ま
た、ポリマーは普通には骨よりも強度が低いので強度を
上げる努力がなされている。一方、骨と直接結合のでき
る生体活性なバイオセラッミックスは、生体機能の回復
や増強を目的として、人体に直接埋入または接触させて
使用される機会が多くなっている。
In recent years, artificial bones, artificial joints, artificial tooth roots, bone filling materials, bone prosthesis materials for the purpose of substituting living bones and cartilage which are hard tissues have been used for the purpose of fixing fractures of cartilage or hard bones at various sites. Bone cements are made from various metals, ceramics and polymers. Among them, the metal bone-bonding material has a mechanical strength and elastic modulus much higher than that of the living bone, and therefore, there is a problem that the strength of the surrounding bone is lowered due to stress protection after the treatment. Further, although the ceramic bone cement is excellent in hardness and rigidity, it has a fatal defect that it is easily broken because it is brittle. Also, since polymers are usually less strong than bone, efforts are being made to increase strength. On the other hand, bioactive bioceramics, which can be directly bonded to bone, are often used by directly implanting or contacting the human body for the purpose of recovering or enhancing biological function.

【0004】また、生体と直接に強く結合し、しかも、
生体によって徐々に置換されていくバイオセラミックス
は未知なる可能性を有するので、更なる研究が続けられ
ている。しかし、バイオセラミックスは一般に剛性と硬
度は大きいけれども、金属に比べると瞬間的な力である
衝撃力により容易に欠けたり、割れたりするという脆い
性質があるので、インプラントとしての用途に限界があ
るから、脆さのない靱性を備えた材料の開発が望まれて
いる。
In addition, it is strongly bonded directly to the living body, and
Bioceramics, which are gradually replaced by living organisms, have unknown potential, so further research is ongoing. However, although bioceramics generally have high rigidity and hardness, they have a brittle property that they are easily chipped or cracked by an impact force, which is a momentary force, as compared with metals, so their use as implants is limited. However, development of a material having toughness without brittleness is desired.

【0005】他方、生体の硬組織周囲へのインプラント
に用いられているポリマ−は、現在のところ、軟骨の代
替に用いられるシリコ−ン系レジン、歯科用セメントと
しての硬化性アクリル系レジン、靱帯用のポリエステル
あるいはポリプロピレン繊維の組紐などのいくつかの例
が知られている。しかし、生体の硬組織の代替えに用い
られる不活性で強度が大きい超高分子量ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレンなどは、
それのみで生体骨を代替するには強度がかなり不足して
いる。そのため、これらを単体で代替骨や骨を接合する
目的のスクリュ−、ピン、プレ−トに用いれば、容易に
折れたり、割れたり、捩り切れたりして破損する。
On the other hand, polymers used for implanting around hard tissues of living bodies are currently silicone resins used for replacing cartilage, curable acrylic resins as dental cement, ligaments. Some examples are known, such as braids of polyester or polypropylene fibers for use. However, ultra-high molecular weight polyethylene, which is inert and has high strength, which is used as a substitute for hard tissue in the living body,
Polypropylene, polytetrafluoroethylene, etc.
That alone is not sufficiently strong to replace living bone. Therefore, if these are used alone as a screw, a pin, or a plate for the purpose of joining substitute bones or bones, they are easily broken, cracked, or twisted and damaged.

【0006】そこで、プラスチックスの複合化技術を用
いて強度の高いインプラントを作る試みがなされてい
る。例えば、カ−ボン繊維強化プラスチックがその1例
であるが、これは生体中に長期に埋入された場合に、繊
維とマトリックスプラスチック間で剥離が生じたり、剥
離したカーボン繊維が折れて生体を刺激し、炎症を起こ
す原因となるので実用に値しない。近年、骨と結合する
と言われているポリオルソエステル(ブチレンテレフタ
レート−ポリエチレングリコ−ル共重合体)が注目され
始めているが、このポリマー自体の強度は生体骨と比べ
て低く、骨と結合した後の生体中での物理的挙動が生体
骨と同調できるかどうかの問題が残されている。生体内
で非吸収性である上記ポリマ−と異なり、生体内分解吸
収性であるポリ乳酸、ポリグリコ−ル酸、乳酸−グリコ
−ル酸共重合体、ポリジオキサノンは、かなり以前より
吸収性縫合糸として臨床的に実用されている。この縫合
糸に用いられられている各ポリマーを骨接合材として利
用できれば、治癒後の再手術が必要でなく、ポリマーが
吸収されて消失した後は生体組織の再建が行われる、と
いう優れた性質を有する骨接合材が得られるという考え
はかなり以前よりあった。このような事情から、上記の
生体内分解吸収性ポリマーを骨接合材としてを用いる研
究が盛んに行われている。
Therefore, an attempt has been made to make an implant having high strength by using a composite technique of plastics. For example, carbon fiber reinforced plastic is one example. When it is embedded in a living body for a long period of time, peeling occurs between the fiber and matrix plastic, or the peeled carbon fiber breaks to leave the living body. It is not practical because it causes irritation and inflammation. In recent years, polyorthoester (butylene terephthalate-polyethylene glycol copolymer), which is said to bind to bone, has begun to attract attention, but the strength of this polymer itself is lower than that of living bone, and after binding to bone, There remains a problem of whether or not the physical behavior of the living body can be synchronized with the living bone. Unlike the above polymers that are non-absorbable in vivo, biodegradable and absorbable polylactic acid, polyglycolic acid, lactic acid-glycolic acid copolymer, and polydioxanone have been used as absorbable sutures for quite some time. It is clinically used. If each polymer used in this suture can be used as a bone-bonding material, it is not necessary to perform re-operation after healing, and the excellent property that biological tissue is reconstructed after the polymer is absorbed and disappears. There has been a long-standing idea that a bone cement material having Under such circumstances, researches using the above biodegradable and absorbable polymer as an osteosynthesis material have been actively conducted.

【0007】例えば、ポリグルコール酸の繊維を融着し
た自己強化型の骨接合器具が提案されて(米国特許第
4,968,317号明細書)、臨床に使用されたが、
分解が早く、また融着した繊維間での剥離とその崩壊し
た繊維状の細片が周囲の生体をまれにではあるが刺激し
て炎症を惹起するという欠点が指摘された。また、特開
昭59−97654号公報には、生体内分解吸収性の骨
接合用具として使用できるポリ乳酸、乳酸−グリコ−ル
酸共重合体の合成法が開示されているが、この場合に骨
接合材として挙げられているのは重合生成物自身であ
り、この材料の成形加工については何も説明されておら
ず、その強度を人の骨程度に上げる試みは示されていな
い。
[0007] For example, a self-reinforcing bone-bonding device in which fibers of polyglycolic acid are fused has been proposed (US Pat. No. 4,968,317) and used clinically.
It has been pointed out that the decomposition is rapid, and that peeling between fused fibers and the disintegrated fibrous strips rarely stimulate the surrounding living body to cause inflammation. Further, JP-A-59-97654 discloses a method for synthesizing polylactic acid and a lactic acid-glyco-glycolic acid copolymer which can be used as a biodegradable and absorbable bone-joining device. It is the polymerization product itself that is mentioned as the bone-bonding material, nothing is said about the molding process of this material, and no attempt is made to increase its strength to the level of human bone.

【0008】そこで、強度を上げるために、ハイドロキ
シアパタイト(以下、単にHAと略称する)の少量を含
むポリ乳酸等の生体内分解吸収性の高分子材料を成形
し、次いで長軸方向に加熱下に延伸・配向した骨接合ピ
ンの製造方法(特開昭63−68155号公報)や、溶
融成形後の粘度平均分子量が20万以上の高分子量のポ
リ乳酸、乳酸−グリコ−ル酸共重合体の成形体を延伸し
た骨接合材(特開平1−198553号公報)が提案さ
れた。これらの製造方法によって得られる骨接合材又は
ピンは、本質的に高分子材料の結晶軸(分子軸)が長軸
方向に一軸配向しているため、曲げ強度や長軸方向の引
張強度が向上する。特に、後者のように溶融成形後の粘
度平均分子量が20万以上である骨接合材の場合は、フ
ィブリル化しない程度の低倍率の延伸においても強度が
高いので実用的である。
Therefore, in order to increase the strength, a biodegradable and absorbable polymer material such as polylactic acid containing a small amount of hydroxyapatite (hereinafter simply referred to as HA) is molded and then heated in the longitudinal direction. For producing an osteosynthesis pin that has been stretched and oriented in the direction (Japanese Patent Laid-Open No. 63-68155), high molecular weight polylactic acid having a viscosity average molecular weight of 200,000 or more after melt-molding, and lactic acid-glyco-acrylic acid copolymer A bone-bonding material (Japanese Patent Laid-Open No. 198553/1989) obtained by stretching the molded body of No. 1 was proposed. In the bone cement or pin obtained by these manufacturing methods, the crystal axis (molecular axis) of the polymer material is essentially uniaxially oriented in the major axis direction, so that bending strength and tensile strength in the major axis direction are improved. To do. In particular, in the case of the latter, in the case of a bone cement having a viscosity average molecular weight of 200,000 or more after melt molding, it is practical because it has high strength even at a low stretch ratio that does not cause fibrillation.

【0009】しかし、本質的に長軸方向にのみ延伸して
得られる骨接合材には、基本的に分子(結晶)が分子鎖
軸(結晶軸)である長軸方向にのみ配向しているので、
この長軸方向に対して直角の方向である横方向との配向
の異方性が大きく、横方向の強度が相対的に弱くなる。
また、上記特開昭63−68155号公報によれば、H
Aを5重量%含む混合物を延伸することで漸く162M
Paの最大曲げ強度を得ているが、20重量%のHAを
含むと、却って曲げ強度が未延伸のときの値である63
MPaよりもやや高い74MPaに低下するようにな
る。
However, in the bone cement essentially obtained by stretching only in the long axis direction, the molecules (crystals) are basically oriented only in the long axis direction which is the molecular chain axis (crystal axis). So
The anisotropy of the orientation with respect to the lateral direction, which is the direction perpendicular to the major axis direction, is large, and the strength in the lateral direction becomes relatively weak.
Further, according to the above-mentioned JP-A-63-68155, H
A mixture containing 5% by weight of A was stretched to 162 M.
Although the maximum bending strength of Pa is obtained, when the HA content of 20% by weight is included, the bending strength is a value when the bending strength is unstretched.
It will be lowered to 74 MPa, which is slightly higher than MPa.

【0010】しかし、この最大強度値もやはり皮質骨の
それを十分に越えるものでなく、延伸によって生じたボ
イドがフィラ−とマトリックスポリマ−の界面に多数存
在する多孔質の不均質体となるので、生体骨の代替や骨
接合材のように高い強度を要するインプラントには到底
使用できるものではない。また、該公報には、HAの少
量を含むポリ乳酸等の生体内分解吸収性の高分子材料粉
体をプレス成形したプレートの製造方法も記載されてい
るが、得られたプレートはHAとポリ乳酸の混合物を単
に溶融プレスしたにすぎず、配向を考慮して強度を上げ
ることを目的とした概念は見受けられない。
However, this maximum strength value also does not sufficiently exceed that of cortical bone, and voids generated by stretching become a porous heterogeneous body in which a large number of voids are present at the interface between the filler and the matrix polymer. However, it cannot be used at all for implants that require high strength such as bone substitutes and bone cements. The publication also describes a method for producing a plate obtained by press-molding a biodegradable and absorbable polymer material powder such as polylactic acid containing a small amount of HA. The mixture of lactic acid was simply melt-pressed, and no concept aimed at increasing the strength in consideration of orientation is found.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの課
題を一挙に解決し得る高強度インプラント材料と、その
製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a high-strength implant material that can solve these problems all at once and a method for producing the same.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
種々検討した結果、粒子又は粒子の集合塊の大きさが
0.2〜50μmであるバイオセラミックス粉体を生体
内分解吸収性の結晶性、熱可塑性ポリマー(以下、単に
ポリマーと略称する)内に実質的に均一分散させ、且つ
該ポリマーの結晶が加圧により配向している緻密な配向
成形体である粒子及びマトリックスポリマー強化による
新規複合材料となし、これをインプラント材料とするこ
とにより、上記課題を解消することができることを見出
し、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of various studies on the above problems, the present inventors have found that bioceramic powder having a size of particles or aggregates of particles of 0.2 to 50 μm can be decomposed and absorbed in vivo. Due to particle and matrix polymer reinforcement, which is a dense, oriented molded body in which crystalline, thermoplastic polymer (hereinafter simply referred to as polymer) is substantially uniformly dispersed, and the crystals of the polymer are oriented by pressure. It was found that the above problems can be solved by forming a new composite material and using it as an implant material, and completed the present invention.

【0013】すなわち、本発明は: 〔1〕インプラント材料 生体内分解吸収性である結晶性の熱可塑性ポリマー
マトリックス中に粒子又は粒子の集合塊の大きさが0.
2〜50μmのバイオセラミックス粉体の10〜60重
量%を実質的に均一に分散させた成形体からなる複合材
料であって、該マトリックスポリマーの結晶が加圧によ
り配向し、且つその結晶化度が10〜70%である加圧
配向成形体からなる、粒子及びマトリックスポリマー強
化複合材料である高強度インプラント材料を提供する。
また、 上記成形体の結晶が本質的に複数の基準軸に平行に
配向している点にも特徴を有する。また、 バイオセラミックス粉体が、表面生体活性な焼結ハ
イドロキシアパタイト、バイオガラス系もしくは結晶化
ガラス系の生体用ガラス、生体内吸収性の未焼成ハイド
ロキシアパタイト、ジカルシウムホスフェート、トリカ
ルシウムホスフェート、テトラカルシウムホスフェー
ト、オクタカルシウムホスフェートのいずれか単独又は
2種以上の混合物である点にも特徴を有する。また、
That is, the present invention is as follows: [1] Implant Material A biodegradable and absorbable crystalline thermoplastic polymer matrix having a size of particles or aggregates of particles of 0.1.
A composite material comprising a molded body in which 10 to 60% by weight of a bioceramic powder having a particle size of 2 to 50 μm is substantially uniformly dispersed, and the crystals of the matrix polymer are oriented by pressure, and the crystallinity thereof is Provided is a high-strength implant material, which is a particle and matrix polymer reinforced composite material, which comprises a pressure-oriented molded body having a content of 10 to 70%.
It is also characterized in that the crystals of the molded body are oriented essentially parallel to a plurality of reference axes. In addition, bioceramics powders are surface bioactive sintered hydroxyapatite, bioglass or crystallized glass biomedical glass, bioabsorbable unsintered hydroxyapatite, dicalcium phosphate, tricalcium phosphate, tetracalcium. It is also characterized in that any one of phosphate and octacalcium phosphate is used alone or as a mixture of two or more kinds. Also,

【0014】 生体内分解吸収性である結晶性の熱可
塑性ポリマーがポリ乳酸又は乳酸−グリコール酸共重合
体のいずれかであり、その初期粘度平均分子量が10〜
60万である点にも特徴を有する。また、 熱可塑性ポリマーがポリ乳酸であり、バイオセラミ
ックス粉体が未焼成ハイドロキシアパタイトである点に
も特徴を有する。また、 上記成形体が圧縮成形又は鍛造成形による加圧配向
によって得られた配向成形体である点にも特徴を有す
る。また、 上記成形体が、曲げ強度が150〜320MPa、
曲げ弾性率が6〜15GPaである点にも特徴を有す
る。また、 上記配向成形体が切削加工等され、その表面にバイ
オセラミックス粉体が顕在している点にも特徴を有す
る。また、
The biodegradable and absorbable crystalline thermoplastic polymer is either polylactic acid or lactic acid-glycolic acid copolymer, and its initial viscosity average molecular weight is from 10 to 10.
It is also characterized by the fact that it is 600,000. It is also characterized in that the thermoplastic polymer is polylactic acid and the bioceramic powder is unfired hydroxyapatite. It is also characterized in that the above-mentioned molded body is an oriented molded body obtained by pressure orientation by compression molding or forging molding. In addition, the molded body has a bending strength of 150 to 320 MPa,
It is also characterized in that the bending elastic modulus is 6 to 15 GPa. It is also characterized in that the above-mentioned oriented molded body is subjected to cutting processing and the like, and the bioceramic powder is exposed on the surface thereof. Also,

【0015】〔11〕インプラント材料の製造方法 (1) 予め生体内分解吸収性である結晶性の熱可塑性ポリ
マーとバイオセラミックス粉体とが実質的に均一に分散
した混合物を作り、次いで該混合物を溶融成形して予備
成形体を造り、該予備成形体を閉鎖成形型のキャビティ
内に冷間で圧入充填して塑性変形させて配向成形体とす
る、加圧配向による高強度インプラント材料の製造方法
を提供する。また、 (2) 上記加圧配向が予備成形体より小さい断面積を有す
る閉鎖成形型のキャビティに冷間で圧入充填されること
によりなされる点にも特徴を有する。また、 (3) 加圧配向成形体のポリマーの結晶化度が10〜7
0%となるように予備成形体を閉鎖成形型のキャビティ
内に圧入充填する点にも特徴を有する。また、
[11] Method for producing implant material (1) A crystalline thermoplastic polymer that is biodegradable and absorbable in advance and a bioceramic powder are prepared in a substantially uniform mixture, and then the mixture is prepared. A method for producing a high-strength implant material by pressure orientation, in which a preform is melt-molded to form a preform, and the preform is cold-press-filled into a cavity of a closed mold and plastically deformed to form an oriented compact. I will provide a. Further, (2) it is characterized in that the above-mentioned pressure orientation is carried out by cold press-filling into a cavity of a closed mold having a cross-sectional area smaller than that of the preform. In addition, (3) the crystallinity of the polymer of the pressure orientation molded body is 10 to 7
It is also characterized in that the preform is press-fitted and filled into the cavity of the closed mold so as to be 0%. Also,

【0016】(4) 前記ポリマーとバイオセラミックス
粉体との混合物が、前記ポリマーの溶媒溶液中にバイオ
セラミックス粉体を実質的に均一に混合・分散し、これ
を該ポリマーの非溶媒で沈澱することにより作成される
点にも特徴を有する。また、 (5) 生体内分解吸収性である結晶性の熱可塑性ポリマ
ーが15〜70万の初期粘度平均分子量を有するポリ乳
酸又は乳酸−グリコール酸共重合体であり、その溶融成
形後の粘度平均分子量が10〜60万である点にも特徴
を有する。また、 (6) 予備成形体の横断面の面積の2/3〜1/5の横
断面の面積を有する成形型のキャビティ内に該予備成形
体を圧入充填する点にも特徴を有する。また、 (7) 予備成形体の塑性変形温度が該ポリマーのガラス
転移温度以上溶融温度以下の間の結晶化可能な温度であ
る点にも特徴を有する。また、 (8) 加圧配向が圧縮配向又は鍛造配向でなされる点に
も特徴を有する。また、 (9) 前記加圧配向成形体を更に切削加工等する点にも
特徴を有する。
(4) The mixture of the polymer and the bioceramics powder mixes and disperses the bioceramics powder in a solvent solution of the polymer substantially uniformly, and precipitates it with a non-solvent for the polymer. It is also characterized in that it is created by doing so. (5) The biodegradable and absorbable crystalline thermoplastic polymer is polylactic acid or lactic acid-glycolic acid copolymer having an initial viscosity average molecular weight of 150,000 to 700,000, and the viscosity average after melt molding is It is also characterized in that the molecular weight is 100,000 to 600,000. Further, (6) it is also characterized in that the preform is press-fitted into the cavity of the mold having a cross-sectional area of ⅔ to ⅕ of the cross-section of the preform. Further, (7) it is also characterized in that the plastic deformation temperature of the preform is a temperature at which the crystallization can occur between the glass transition temperature and the melting temperature of the polymer. It is also characterized in that (8) the pressure orientation is a compression orientation or a forging orientation. Further, (9) the present invention is also characterized in that the pressure oriented molded body is further cut.

【0017】以下、本発明を詳細に説明するが、その前
に複合材料の面から本発明が新規な強化方式による複合
材料であることを明らかにする。 <本発明の複合材料の特徴> 1)ある素材の特性を改良する目的で、その中に微小形
の素材を多く分散させた場合、前者を母材(マトリック
ス)、後者を分散材という。この二種類の物質を分子レ
ベルのミクロな混合ではなく、マクロに相混合すること
によって、単独の物質には見れなかった優れた性質を持
つように作り出されたものが複合材料である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail, but before that, it will be clarified from the viewpoint of a composite material that the present invention is a composite material by a new reinforcing method. <Characteristics of the composite material of the present invention> 1) When a large amount of minute materials are dispersed in the material for the purpose of improving the characteristics of the material, the former is referred to as a base material (matrix) and the latter is referred to as a dispersion material. A composite material is created by mixing these two kinds of substances in a macro phase, not in a microscopic mixture at a molecular level, and with excellent properties not found in a single substance.

【0018】このように異種材料を複合化して、より優
れた性質(より高い強度)をもつ材料を作る方式は、マ
トリックスに入れる分散材(強化材)の形態によって、
以下のように分類できる。 分散強化複合材料(Dispersion-strengthened compos
ite materials)、 粒子強化複合材料(Particle-reinforced composite
materials)、 繊維強化複合材料(Fiber-reinforced composite mat
erials)。
As described above, the method of forming a material having superior properties (higher strength) by compounding different kinds of materials depends on the form of the dispersion material (reinforcement material) to be put in the matrix.
It can be classified as follows. Dispersion-strengthened compos
ite materials, Particle-reinforced composite
materials), Fiber-reinforced composite mat
erials).

【0019】本発明のインプラント材料はの複合材料
に属する。マトリックスとしてのポリマ−は、熱可塑性
で結晶性の生体内分解吸収性ポリマ−であるポリ乳酸又
はその共重合体であり、分散材は微粒子状粉体の先記の
バイオセラミックスである。
The implant material of the present invention belongs to the composite material of The polymer as the matrix is polylactic acid or its copolymer, which is a thermoplastic and crystalline biodegradable and absorbable polymer, and the dispersant is the above-mentioned bioceramics in the form of fine particles.

【0020】2)ところで、従来は材料工学の立場か
ら、の組合せからできた複合材料であるインプラント
が有力視され、一時期はそのような研究も多く試され
た。しかし、例えばバイオセラミックスの短繊維を分散
材として充填して強化する方法は、繊維片が生体を刺激
して、炎症の原因となるので良い結果が得られなかっ
た。また、繊維強化されたものと同じ形態をもつポリ乳
酸やポリグリコール酸の繊維を表面融着した先記の自己
強化型の方法も考えられたが、フィブリル間の融着界面
がミクロ的に不均質であり、容易に繊維間の剥離が生ず
るので、その分解細片がまれに生体に刺激を与える原因
となるという欠点があった。生体材料は生体に毒性(為
害性)がなく、安全で、生体親和性のあるものでなけれ
ばならないので、この点からすれば失格である。
2) By the way, conventionally, from the standpoint of material engineering, implants, which are composite materials made from the combination of, have been regarded as promising, and many such studies have been tried for a while. However, the method in which short fibers of bioceramics are filled as a dispersant and strengthened, for example, does not give good results because the fiber pieces stimulate the living body and cause inflammation. In addition, the above-mentioned self-reinforced method in which fibers of polylactic acid or polyglycolic acid having the same morphology as the fiber-reinforced ones were surface-fused was also considered, but the fusion interface between the fibrils was not microscopically Since it is homogeneous and peels easily between fibers, there is a drawback that the decomposed fragments rarely cause irritation to the living body. Since biomaterials must be safe and biocompatible without being toxic (due to harmfulness) to living organisms, they are disqualified from this point.

【0021】3)さて、のフィラ−充填系複合材料で
あっても、単に常法に従ってバイオセラミックスの粉体
とマトリックスポリマ−を混合すれば、本発明が目的と
する程度の高強度の複合材料が簡単に得られるというも
のではない。一般に、フィラ−充填系複合材料の性質
は、フィラ−の形態[形状(粉末,球状,板状など)と
粒子のサイズ、表面積]と、機能性(この場合は、骨と
の結合性、骨誘導性、骨伝導性などの硬組織誘導能力お
よび生体内吸収性)、およびポリマ−の性質に本質的に
依存する。力学的特性は、マトリックスであるポリマ−
とフィラ−の含有量、形態、配向、界面力などの要因に
大きく左右される。これらの多くの因子は複雑に互いに
絡み合っているので、目的とする構造特性と機能特性を
発現させるためには、ある一つの因子が全体の特性に与
える影響を良く把握する必要がある。
3) Now, even for the filler-filled composite material, if the bioceramic powder and the matrix polymer are simply mixed according to a conventional method, a composite material having a high strength as high as the object of the present invention is obtained. Is not an easy thing to get. In general, the properties of a filler-filled composite material include the morphology of the filler [shape (powder, spherical, plate-like, etc.), particle size, surface area], and functionality (in this case, binding to bone, bone). Inducibility, hard tissue induction capacity such as osteoconductivity, and bioavailability), and the nature of the polymer. The mechanical properties of the matrix polymer
And the content of fillers, morphology, orientation, interfacial force and other factors. Since many of these factors are intricately intertwined with each other, it is necessary to understand the effect of one factor on the overall properties in order to develop the desired structural and functional properties.

【0022】4)この点について少し詳しく記述する。
フィラ−を充填した複合材料において、顕著に効果が発
現される特性は弾性率、引張強度、伸び特性、靱性、硬
度などである。本発明の場合のフィラ−充填系複合材料
の場合、バイオセラミックスのL/D(長さ/粒径)が
極めて小さい粒子を選択しているので、バイオセラミッ
クスの高い剛性を反映する複合材料の弾性率は、フィラ
ーの充填量を増すことによってマトリックスポリマ−自
体の強度よりも効果的に増大させることができる。しか
し、充填量の増加につれて引張り強度、伸び、靱性など
は低下する傾向を示す。従って、弾性率を上げ、他の特
性もまた如何に元のマトリックスポリマ−の強度以上に
するかが課題となる。
4) This point will be described in some detail.
In the composite material in which the filler is filled, the properties in which remarkable effects are exhibited are elastic modulus, tensile strength, elongation property, toughness, hardness and the like. In the case of the filler-filled composite material in the case of the present invention, particles having extremely small L / D (length / particle diameter) of bioceramics are selected, so that elasticity of the composite material reflecting high rigidity of bioceramics is selected. The modulus can be increased more effectively than the strength of the matrix polymer itself by increasing the filler loading. However, as the filling amount increases, the tensile strength, elongation, toughness, etc. tend to decrease. Therefore, the issue is how to increase the elastic modulus and to make other properties more than the strength of the original matrix polymer.

【0023】すなわち、複合化は分散材とマトリックス
の優れた特性を如何に相乗的に引出し、欠点を如何に相
殺するかの技術であると言える。弾性率は、変形度合の
小さい領域での値であるのに対して、引張強度、曲げ強
度、捩り強度、伸び、靱性などの力学的特性は、相対的
に変形度合の大きい領域で発現する。従って、基本的に
弾性率は粒子とマトリックス間の界面接着力の影響が小
さく、後者の諸物性はその影響が大きく発現される。そ
こで、界面接着力を上げれば良好な後者の物性が得られ
ることに気が付くであろう。
That is, it can be said that the compounding is a technique for synergistically drawing out the excellent properties of the dispersant and the matrix and for offsetting the defects. The elastic modulus is a value in a region where the degree of deformation is small, whereas mechanical properties such as tensile strength, bending strength, torsional strength, elongation and toughness are expressed in a region where the degree of deformation is relatively large. Therefore, basically, the elastic modulus is little affected by the interfacial adhesive force between the particles and the matrix, and the latter physical properties are greatly affected. Therefore, it will be noticed that if the interfacial adhesion is increased, the latter physical properties of goodness can be obtained.

【0024】5)界面接着力を上げる積極的な方法は、
マトリックスであるポリマ−と、分散材であるバイオセ
ラミックスを、カップリング剤で結合することである。
カップリング剤は、シリコ−ン系とチタン系に代表され
るいくつかのものが、工業用を目的にした複合材料に使
われている。そこで、これらを用いれば良い。
5) A positive method for increasing the interfacial adhesion is
This is to bond the polymer as the matrix and the bioceramics as the dispersant with a coupling agent.
As the coupling agent, several ones represented by silicone type and titanium type are used in composite materials for industrial purposes. Therefore, these may be used.

【0025】しかし、現在のところ、この種の化合物の
生体への安全性は深く検討されているとは言い難い。高
充填材料である非吸収性の歯科用の骨セメントにこれら
のカップリング剤は用いられているが、実際に生体内分
解吸収性の医用材料に適用された例を知らないので、安
全性が未知である現在のところは、本発明に用いるのは
避けるべきである。すなわち、マトリックスポリマ−と
バイオセラミックス微粒子を化学的に結合して界面力を
上げる方法は、本発明のように生体内で分解吸収されて
組織置換するような硬組織用インプラントでは、非吸収
性のインプラントの場合とは異なって、分解過程でカッ
プリング剤が徐々に露呈されるので、安全性の問題が未
解決である現時点では採用しないほうがよい。また、バ
イオセラミックスの表面活性が損なわれるので望ましく
ない。
However, at present, it cannot be said that the safety of this kind of compound to the living body has been deeply studied. Although these coupling agents are used for non-absorbable dental bone cement, which is a highly-filled material, there is no known case where it is actually applied to biodegradable and absorbable biomedical materials. Presently unknown, its use in the present invention should be avoided. That is, the method of chemically bonding the matrix polymer and the bioceramics particles to increase the interfacial force is a non-absorbable method for hard tissue implants that are decomposed and absorbed in the living body to replace the tissue as in the present invention. Unlike in the case of implants, the coupling agent is gradually exposed during the degradation process, so it is better not to use it at this time because the safety issue is still unsolved. In addition, the surface activity of bioceramics is impaired, which is not desirable.

【0026】6)ところで、熱可塑性の結晶性ポリマ−
に同一濃度の微粒子を混合した系では、一般に微粒子の
分散度が向上すると、衝撃強度、引張強度、破断時の伸
びが相対的に向上することが知られている。同様に、微
粒子のサイズは複合材料の物性を大きく左右するもので
あり、同一濃度においてサイズが小さくなると、一般に
衝撃強度、引張強度、圧縮強度、弾性率などが相対的に
増大する。それは、サイズを小さくすると相対的に表面
積が増大するので相対的に表面エネルギ−が増大し、ま
た、ポリマーとの接触面積も大きくなると、及びポリマ
ーの結晶化の核剤として有効に機能するからであり、そ
の結果、分散剤とマトリックス間の物理的結合が強化さ
れるのである。以上の事実を勘案すれば、できるだけ小
さいセラミックス微粉体を、ある濃度の範囲内で、でき
るだけ分散の良い状態で混合すれば良いことになる。
6) By the way, a thermoplastic crystalline polymer
It is known that, in a system in which fine particles of the same concentration are mixed with each other, generally, when the degree of dispersion of fine particles is improved, impact strength, tensile strength, and elongation at break are relatively improved. Similarly, the size of the fine particles has a great influence on the physical properties of the composite material, and generally, the impact strength, the tensile strength, the compressive strength, the elastic modulus and the like relatively increase as the size decreases at the same concentration. The reason is that when the size is reduced, the surface area is relatively increased, so that the surface energy is relatively increased, and when the contact area with the polymer is also increased, it effectively functions as a nucleating agent for crystallization of the polymer. Yes, and as a result, the physical bond between the dispersant and the matrix is strengthened. In consideration of the above facts, it is only necessary to mix the smallest possible ceramic fine powder within a certain concentration range and in a state of good dispersion.

【0027】7)しかしながら、本発明のようにバイオ
セラミックスを熱可塑性で結晶性の生体内分解吸収性の
ポリマ−に混合して、皮質骨と同等以上の極めて高い強
度をもたせ、且つ、骨の誘導と伝導によって生体骨の早
期治癒と置換ができるという複雑な機能をもつ複合材料
を求める場合は、上記のような単純な混合のみによっ
て、簡単にこれらの課題の解決がなされるものではな
い。
7) However, as in the present invention, bioceramics are mixed with a thermoplastic crystalline biodegradable and absorbable polymer to give extremely high strength equal to or higher than that of cortical bone, and When a composite material having a complicated function that enables early healing and replacement of living bone by induction and conduction is sought, these problems cannot be easily solved by only simple mixing as described above.

【0028】8)以下に、本発明の課題を解決するため
の具体的方策について記す。無機質の微粉体の粒子サイ
ズが小さくなると、粒子の表面積はそれにともなって大
きくなり、表面の小さな電荷の発生によってさえも粒子
は容易に二次凝集して、単一粒子の径よりもはるかに大
きい集合塊を形成するのが常である。そのため、比較的
フィラーの濃度が高い粒子強化複合材料において、大き
な微粒子の集合塊が存在しない均一分散系を得ることは
技術的に容易でない。二次集合塊の生成のし易さは微粒
子の化学構造によって異なるものであるが、本発明に用
いるバイオセラミックスの微粒子は、良く乾燥した状態
で比較的容易に集合塊を形成する。平均粒径が数μmの
粒子は100μm以上の径をなして凝集することは普通
に見られる。
8) Specific measures for solving the problems of the present invention will be described below. As the particle size of the fine inorganic powders decreases, so does the surface area of the particles, and the particles easily secondary agglomerate, even by the generation of small surface charges, much larger than the size of a single particle. It usually forms an agglomerate. Therefore, it is technically not easy to obtain a uniform dispersion system in which aggregates of large fine particles do not exist in a particle-reinforced composite material having a relatively high filler concentration. The ease with which secondary aggregates are formed depends on the chemical structure of the fine particles, but the fine particles of bioceramics used in the present invention form aggregates relatively easily in a well-dried state. It is common to see that particles with an average particle size of a few μm have a size of 100 μm or more and aggregate.

【0029】9)ところで、ノッチシャルピ−衝撃のよ
うな大きな変形をともなわないときの強度は、集合塊の
大きさに依存しないけれども、個々の粒子の最大径に依
存することが知られている。また、大きく変形して、遂
には破壊に到らしめるような曲げ、引張り、捩りなどの
力を受けると、複合材料はマトリックスであるポリマ−
自体が変形して破壊するよりも小さな変形の時点で破壊
するのが常である。これらの現象は、マトリックス中に
存在するポリマ−とは異質の比較的大きな粒子や集合塊
が、変形にともなってマトリックスとは異なった物理的
挙動をすることに原因する。即ち、マトリックスと粒子
の界面は、マトリックス中を伝播してきた外部の変形エ
ネルギ−をそのまま移動することのできない不連続な部
分であるために、この両者の界面を基点として破壊が生
ずるためである。
9) By the way, it is known that the strength when not accompanied by a large deformation such as Notch Charpy impact does not depend on the size of the aggregate, but depends on the maximum diameter of individual particles. In addition, the composite material is a matrix polymer when it is subjected to bending, pulling, twisting, or other forces that cause large deformation and eventually fracture.
It is usually destroyed at the point of smaller deformation than when it is deformed and destroyed. These phenomena are caused by the fact that relatively large particles and agglomerates different from the polymer existing in the matrix behave differently from the matrix due to the deformation. That is, since the interface between the matrix and the particles is a discontinuous portion in which the external deformation energy that has propagated in the matrix cannot be transferred as it is, the interface between the two causes a fracture.

【0030】10)ところが、粒子が細かく均一に分散
されている場合は、大きな粒子や集合塊が存在する場合
とは違って、このエネルギ−伝播のための障壁が小さい
ので、変形エネルギ−は抵抗が少なく系の全体に伝播さ
れるから、複合材料のマトリックスポリマーはそれのみ
の場合にポリマーが変形破壊する時点により接近した変
形量のところで破壊する。換言すれば、大きな粒子が存
在する(たとえ、それが均一に分散していても)か、小
さな粒子が大きな集合塊を形成しているような分散不良
の状態のフィラ−充填系複合材料が大きな変形を受けて
破壊するときの強度は、むしろ分散粒子を含まないマト
リックスポリマ−のみの破壊時点の強度よりも小さくな
ると言える。
10) However, when the particles are finely and uniformly dispersed, the barrier for energy propagation is small, unlike the case where large particles or agglomerates are present, so the deformation energy resists. The matrix polymer of the composite material ruptures at a deformation amount closer to the time when the polymer deforms and ruptures by itself, since less is propagated throughout the system. In other words, a filler-filled composite material in a poorly dispersed state in which large particles are present (even if they are uniformly dispersed) or small particles form a large aggregate is large. It can be said that the strength at the time of breaking by deformation is smaller than the strength at the time of breaking only the matrix polymer containing no dispersed particles.

【0031】11)そのため、変形破壊時の変形量と強
度にあまり影響しない程度の小さな粒径の粒子のみから
なり、且つ、大きな集合塊を形成していないような均一
な分散系をつくることが、高い機械的強度を求めるとき
には絶対に必要である。即ち、本発明のバイオセラミッ
クスの微粒子は適温〔ハイドロキシアパタイト(HA)
は600〜1250℃、アパタイトウオラストナイトガ
ラスセラミックス(AW)は1500℃、トリカルシウ
ムフォスフェート(TCP)は1150℃,1400
℃〕で焼成した後に、機械的に粉砕して節分けした、お
よそ0.2〜50μm、より好ましくは1〜10数μm
の粒径のものを選び、その集合塊もまた50μm以下の
径となるようにして均一分散した系を用いる必要があ
る。
11) Therefore, it is possible to form a uniform dispersion system that is composed only of particles having a small particle size that does not significantly affect the amount of deformation and strength at the time of deformation fracture and does not form a large aggregate. , Is absolutely necessary when seeking high mechanical strength. That is, the fine particles of the bioceramics of the present invention have an appropriate temperature [hydroxyapatite (HA)].
Is 600 to 1250 ° C., apatite wollastonite glass ceramics (AW) is 1500 ° C., tricalcium phosphate (TCP) is 1150 ° C., 1400
C.], and then mechanically crushed into pieces, about 0.2 to 50 .mu.m, more preferably 1 to 10 several .mu.m.
It is necessary to use a system in which the particle size is selected and the agglomerate is uniformly dispersed so that the size of the aggregate is 50 μm or less.

【0032】勿論、非焼成の湿式HA(wet HA)の場
合は焼成・粉砕する必要がなく、合成時に沈殿して得た
この範囲の結晶粒子をそのまま用いることができる。こ
の粒子の大きさは上述の物理的強度を満たすために必要
であるばかりでなく、後述するように、周囲の骨芽細胞
が示す反応性と重要な関係にある。斯かる条件を満たし
た系は小さな変形を受けた時の強さである衝撃強度、表
面硬さ、弾性率などが向上しており、また大きな変形を
受けた時の強さである曲げ、引張り、捩りなどの強度が
マトリックスポリマ−のそれ自体を維持しており、より
剛性を増した複合材料である。
Of course, in the case of non-calcined wet HA (wet HA), it is not necessary to calcine and pulverize, and the crystal particles in this range obtained by precipitation during synthesis can be used as they are. The size of this particle is not only necessary for satisfying the above-mentioned physical strength, but also has an important relationship with the reactivity exhibited by the surrounding osteoblasts, as will be described later. Systems satisfying such conditions have improved impact strength, surface hardness, elastic modulus, etc., which are strengths when subjected to small deformation, and bending and tensile strength, which are strengths when subjected to large deformation. The strength of torsion, etc. maintains the matrix polymer itself, and is a composite material with increased rigidity.

【0033】12)ここで、HAのように比較的容易に
凝集するバイオセラミックスをマトリックス中に二次凝
集することなく混合するための一つの有効な方策は、溶
剤に溶解したポリマ−にバイオセラミックスを加えてよ
く分散し、この分散系を非溶剤にて沈殿することであ
る。バイオセラミックス/ポリマ−の重量比率は10%
以下の低比率から60%を越える高比率まで混合可能で
ある。
12) Here, one effective method for mixing bioceramics, such as HA, which relatively easily agglomerates, into the matrix without secondary agglomeration is to use bioceramics in a polymer dissolved in a solvent. Is added and well dispersed, and this dispersion is precipitated with a non-solvent. Bioceramics / polymer weight ratio is 10%
It is possible to mix from the following low ratios to high ratios exceeding 60%.

【0034】バイオセラミックスの添加量が、10%未
満ではバイオセラミックスの占める体積比率が小さいの
で、バイオセラミックスに期待される骨との直接の結
合、骨伝導、骨誘導の性質が発現され難く、生体骨との
置換も遅い。また、60%を越えると、混合系の熱成形
時の流動性が不足するので成形が困難になる。そして、
成形物中のポリマ−の量が不足してバインダ−効果が及
ばないため、フィラ−とポリマ−が分離し易いので強度
的に脆くなる。従って、好ましい混合比率は20〜50
重量%であるが、最も好ましくは30〜40重量%であ
る、この範囲内であれば複合材料として分散材とポリマ
−マトリックスの両方の望ましい特性が構造と機能の両
面で顕著に発現される。
When the amount of bioceramics added is less than 10%, the volume ratio of bioceramics is small, and therefore the properties of direct binding to bone, bone conduction, and osteoinduction, which are expected of bioceramics, are difficult to develop, and the bioceramics cannot be expressed. Replacement with bone is also slow. On the other hand, if it exceeds 60%, the fluidity at the time of thermoforming of the mixed system becomes insufficient, so that molding becomes difficult. And
Since the amount of the polymer in the molded product is insufficient and the binder effect is not exerted, the filler and the polymer are easily separated from each other, so that the strength becomes brittle. Therefore, the preferable mixing ratio is 20 to 50.
%, But most preferably 30-40% by weight. Within this range, the desirable properties of both the dispersant and the polymer matrix as a composite material are remarkably exhibited in terms of both structure and function.

【0035】以上、均一分散を得る条件、目的および方
法についてバイオセラミックスとポリマ−の混合系を得
る観点から記述した。 13)しかし、このように均一分散されたポリマ−とフ
ィラ−の複合材料を通常の熱成形法によって加工しても
高強度のプラスチックの強さを越え、そのうえ皮質骨の
強度(曲げ強度150〜200MPa)をも越えた生体
材料が得られるわけではない。一般に、フィラ−を多量
に含んだポリマ−は、流動性が良くないので熱成形が困
難である。まして、本発明のように生体への安全性を配
慮するために、流動性の改良に極めて効果のあるチタン
系カップリング剤が使用できない場合の熱成形は更に困
難である。
The conditions, objects and methods for obtaining a uniform dispersion have been described above from the viewpoint of obtaining a mixed system of bioceramics and polymer. 13) However, even if the composite material of polymer and filler uniformly dispersed in this way is processed by a normal thermoforming method, the strength of the high-strength plastic is exceeded, and the strength of cortical bone (bending strength of 150 to A biomaterial exceeding 200 MPa) cannot be obtained. In general, a polymer containing a large amount of filler has poor flowability and is difficult to thermoform. In addition, thermoforming is more difficult when a titanium-based coupling agent, which is extremely effective in improving fluidity, cannot be used, as in the present invention, in consideration of safety to living bodies.

【0036】この流動性の乏しいポリマ−とセラミック
ス粉体の複合体を混練、溶融時に剪断力が加わるような
成形法である押出成形で熱成形すると、ポリマ−自身は
本来の流動特性をもって変形流動するけれども、充填さ
れた無機フィラ−は熱により可塑化して流動する性質が
ないので、ポリマ−とフィラ−粒子の界面で流動変形に
よる移動時に劈界が生じて空洞(ボイド)を介在する結
果、密度の粗なる成形物ができる。ボイドを多く含んだ
多孔な成形物の強度は低い。そこで、このような多量に
フィラ−を充填したポリマ−の成形には、ボイドが形成
されるのを防ぐ目的で、一般に射出成形、プレス成形な
どの加圧方式の成形法が用いられる。
When this composite of a polymer having poor fluidity and ceramic powder is kneaded and thermoformed by extrusion molding which is a molding method in which a shearing force is applied during melting, the polymer itself deforms and flows with its original flow characteristics. However, since the filled inorganic filler does not have the property of plasticizing and flowing due to heat, a boundary is generated at the interface between the polymer and the filler particles during movement due to flow deformation, and a void (void) intervenes, A molded product having a coarse density is formed. The strength of the porous molding containing a lot of voids is low. Therefore, in order to prevent the formation of voids, a pressure type molding method such as injection molding or press molding is generally used for molding such a polymer filled with a large amount of filler.

【0037】14)しかしながら、通常のこのような成
形法では、本発明のポリ乳酸やその共重合体は剪断力に
よって容易に熱劣化したり、含有している少量の水によ
り著しく加水分解して劣化するので、高い強度の成形物
は到底得られるものではない。それでも、プレス成形の
加熱条件、乾燥条件、成形条件を厳しく調整すれば、ポ
リマ−の劣化が幾分かは少ないプレ−トなどは成形でき
るかもしれないが、ポリマ−自体が分子構造や高次構造
のレベルで補強されたものではないので、皮質骨を越え
るような強度はやはり得られない。
14) However, in such a usual molding method, the polylactic acid or its copolymer of the present invention is easily thermally deteriorated by shearing force or is significantly hydrolyzed by a small amount of contained water. Since it deteriorates, a high-strength molded product cannot be obtained at all. Nevertheless, if the heating conditions, drying conditions, and molding conditions of press molding are strictly adjusted, it may be possible to mold a plate with some deterioration of the polymer, but the polymer itself has a higher molecular structure and higher order. Since it is not reinforced at the structural level, it still does not have the strength to surpass cortical bone.

【0038】15)ポリL乳酸とその共重合体のように
結晶性であり、熱可塑性であるポリマ−の強度を上げる
一つの方法に延伸がある。これは、ある特定の温度(ポ
リマ−が溶融して流動する温度Tm以下)で、一次成形
物であるロッドなどの両端を、あるいは一端を固定した
他端を、成形物から外向きに引っ張ることで長軸方向に
一軸延伸して、分子鎖やそのとき生ずる結晶相を引張方
向(MD)に配向させてより強度の高い二次成形物を得
る塑性加工である。
15) Stretching is one method for increasing the strength of a polymer which is crystalline and thermoplastic such as poly (L-lactic acid) and its copolymer. This is to pull both ends of a rod, which is a primary molded product, or the other end having one end fixed, outward from the molded product at a certain specific temperature (temperature Tm at which the polymer melts and flows). Is a plastic working for obtaining a secondary molded product having higher strength by uniaxially stretching in the long axis direction to orient the molecular chains and the crystal phase generated at that time in the tensile direction (MD).

【0039】本発明とは目的も方法も異なるが、1〜1
5%の少量のHAを混合してその一次成形体を長軸方向
に一軸延伸する方法が、先述の特公平3−63901号
公報に示されている。しかし、フィラ−を充填したポリ
マ−をこのように延伸すると、先述したようにポリマ−
の塑性変形に伴ってポリマ−自体は機械方向に移動する
が、フィラ−粒子自体はポリマ−の塑性変形に完全に同
調して移動することはないので、延伸中に粒子とポリマ
−の界面に劈界が生じ、そこにボイドが発生することは
回避できない。殊に、延伸過程で延伸方向に対して垂直
方向から外力の加わらない方法である上記自由幅一軸延
伸においては、延伸によって働く力によって単位体積当
たりの材料が稀薄になる移動が起きている。そして、延
伸倍率が高くなると、ポリマ−はミクロフィブリルから
フィブリル化した状態に変わるが、この状態ではフィブ
リル間にミクロな不連続空間が生ずるので、材料の密度
はより低下する。
Although the object and method are different from those of the present invention,
A method of mixing a small amount of HA of 5% and uniaxially stretching the primary molded body in the long axis direction is disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Publication No. 3-63901. However, when the filler-filled polymer is stretched in this manner, the polymer is filled with the polymer as described above.
The polymer itself moves in the machine direction with the plastic deformation of the polymer, but the filler particles themselves do not move in perfect synchronization with the plastic deformation of the polymer. It is unavoidable that a demarcation occurs and a void occurs there. In particular, in the above-mentioned free width uniaxial stretching, which is a method in which an external force is not applied from the direction perpendicular to the stretching direction in the stretching process, the force acting by the stretching causes the material to be diluted per unit volume. Then, when the draw ratio becomes higher, the polymer changes from the microfibrils to the fibrillated state, but in this state, a micro discontinuous space is generated between the fibrils, so that the density of the material further decreases.

【0040】16)この事実からすると、フィラ−を多
量に分散した複合材料の延伸成形物は、フィラ−の充填
量が多ければ多いほど、多数のボイドをもち、延伸によ
る変形量が大きければ大きいほど(延伸倍率が大きいほ
ど)、大きなボイドを持つことになる。ましてや、フィ
ラ−の粒径の大きさが調整されておらず、分散が不良で
あり、大きな凝集塊を含む系にあっては、ボイドの数と
大きさは尚更不均一である。事実、このようなボイドの
ある複合材料は延伸途中で容易に切断するので、目的と
する延伸物は得られるものでない。斯くして、ボイドを
包含した延伸された複合材料では、本発明が求めている
高い強度の成形物は到底得られない。
16) From this fact, the stretch-molded product of the composite material in which the filler is dispersed in a large amount has a larger number of voids as the filler filling amount increases, and the deformation amount due to the stretching increases. The larger (the larger the draw ratio), the larger the voids. Furthermore, the particle size of the filler is not adjusted, the dispersion is poor, and the number and size of voids are even more uneven in a system containing large agglomerates. In fact, since such a voided composite material is easily cut during stretching, the intended stretched product cannot be obtained. Thus, a stretched composite material containing voids does not provide the high-strength molding required by the present invention.

【0041】17)そこで、本発明者は鋭意考え以下の
成形法により目的を達成するに到った。それは、先述し
たような均一分散した多量のバイオセラミックスを含む
該ポリマ−のビレットを、押出あるいは圧縮成形などの
方法で熱劣化を極力抑えた条件で溶融成形し、このビレ
ットを更にポリマ−の加圧配向を目的とする圧縮成形ま
たは鍛造成形によって配向成形体とする方法である。
17) Therefore, the present inventor has earnestly studied and achieved the object by the following molding method. The billet of the polymer containing a large amount of bioceramics uniformly dispersed as described above is melt-molded by a method such as extrusion or compression molding under the condition that thermal deterioration is suppressed as much as possible, and the billet is further added with a polymer. It is a method of forming an oriented compact by compression molding or forging for the purpose of pressure orientation.

【0042】この方法に依れば、配向成形時の外力は延
伸とは逆の材料本体に向かった内向きに作用するので、
材料は緻密な状態になる。そのために、粒子とマトリッ
クスの界面はより密着した状態に変わり、混合過程で界
面に存在していた空気を介在したミクロなボイドさえも
消減するので高い緻密度が得られる。つまり、両者はよ
り一層一体化する。加えて、マトリックスのポリマ−は
分子鎖軸と結晶相が配向するので、得られた複合材料は
著しく高い強度を示す。この場合、一次成形物であるビ
レットを、該ビレットの断面積よりも小さい断面積を一
部又は全体に亘って有する型のキャビティ内に加圧充填
することで得られる結晶の配向は、金型面からの「ず
り」により力が加わるために、単なる長軸方向への延伸
による一軸配向とは異なり、ある基準軸に平行に面配向
している傾向の強い形態をしていることが考えられる。
According to this method, the external force at the time of orientation molding acts in the inward direction toward the material body, which is opposite to the stretching,
The material becomes dense. As a result, the interface between the particles and the matrix changes to a more intimate state, and even the air-containing microvoids that existed at the interface during the mixing process are extinguished, so that high density is obtained. In other words, the two are even more integrated. In addition, the matrix polymer and the crystal phase are oriented in the matrix polymer, so that the obtained composite material exhibits significantly high strength. In this case, the orientation of the crystal obtained by press-filling the billet, which is the primary molded product, into the cavity of the mold having a cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the billet over a part or the whole is Since a force is applied by "sliding" from the plane, it is possible that the morphology has a strong tendency to have a plane orientation parallel to a certain reference axis, unlike uniaxial orientation by simply stretching in the long axis direction. .

【0043】そのため、配向による異方性が少なく、捩
りなどの変形にも強いという特徴が発現される。但し、
配向の度合いは本質的に分子鎖ラメラが配向する程度に
抑えたものであり、延伸倍率の高いときに見られるミク
ロフィブリル、フィブリル構造によってボイドが発生す
る程度の高いものではない。 18)以上、本発明の複合材料の強化方式について記述
したが、これを従来の複合材料のそれと比較すると図6
に示されるように、形態の違いが明らかである。即ち、
従来の粒子強化型(a) と繊維強化型(b) は各々充填した
粒子と繊維自体の物理的強度を、充填率を出来るだけ高
くしてそれらの系の中で発現させると同時に、マトリッ
クスポリマーとの化学的・物理的な結合力に依存して本
質的に強度を上げることを目的とした方式である。
Therefore, the characteristics that the anisotropy due to the orientation is small and it is strong against the deformation such as the twist are exhibited. However,
The degree of orientation is essentially controlled to such an extent that the molecular chain lamella is oriented, and is not so high that voids are generated due to the microfibrils and fibril structures observed when the draw ratio is high. 18) The strengthening method of the composite material of the present invention has been described above, but comparing this with that of the conventional composite material, FIG.
As shown in, the difference in morphology is clear. That is,
The conventional particle-reinforced type (a) and fiber-reinforced type (b) express the physical strength of the filled particles and the fibers themselves in the system by increasing the filling rate as much as possible, and at the same time, the matrix polymer. It is a method aimed at essentially increasing the strength depending on the chemical and physical bond strength with.

【0044】繊維強化型(b) は繊維同志の絡み合いが強
度向上に実に有効に作用する。この場合、マトリックス
ポリマーに比較的高い強度のものを用いれば、それだけ
高い強度は得られる。 19)しかし、本発明のように、この系のマトリックス
を結晶(分子鎖)配向のための二次加工の処理を行って
強化した例は、従来に見られない。本発明は粒子強化型
(a) の強化方式に加えて、マトリックスポリマーを上述
のように加圧配向することにより結晶(分子鎖)を配向
させ、また、粒子とマトリックスポリマーの界面をより
密着させることで、より緻密な系を作ることにより強化
する〔粒子強化+マトリックス強化型〕(c) の強化方式
である。即ち、従来行われていなかったマトリックスポ
リマーを物理的に冷間で二次成形加工して強化する新規
な方式と、それによって得た複合系に関するものであ
り、従来方式との違いが明らかである。
In the fiber reinforced type (b), the entanglement of fibers with each other actually works effectively for improving the strength. In this case, if a matrix polymer having a relatively high strength is used, such a high strength can be obtained. 19) However, there is no example of the present invention in which the matrix of this system is strengthened by performing secondary processing for crystal (molecular chain) orientation. The present invention is particle-reinforced
In addition to the strengthening method of (a), by aligning the matrix polymer under pressure as described above, the crystal (molecular chain) is oriented, and by making the interface between the particles and the matrix polymer more closely, more precise It is a strengthening method of (c) that strengthens by creating a system [particle strengthening + matrix strengthening type]. That is, the present invention relates to a novel method of physically strengthening a matrix polymer by cold secondary molding which has not been conventionally performed, and a composite system obtained thereby, and a difference from the conventional method is clear. .

【0045】(A)高強度インプラント材料 本発明のインプラント材料は、基本的に生体内分解吸収
性である結晶性の熱可塑性ポリマー中に粒子又は粒子の
集合塊の大きさが0.2〜50μmのバイオセラミック
ス粉体の10〜60重量%を実質的に均一に分散させた
複合材料であって、該ポリマーの結晶が加圧により配向
しており、且つその結晶化度が10〜70%である加圧
配向成形体であることを特徴とする。ここで、「閉鎖成
形型内に圧入充填して配向した圧縮成形又は鍛造成形に
より得られた成形体」を単に「加圧成形体」と総称す
る。
(A) High Strength Implant Material The implant material of the present invention has a size of particles or aggregates of particles of 0.2 to 50 μm in a crystalline thermoplastic polymer which is basically biodegradable and absorbable. Is a composite material in which 10 to 60% by weight of the bioceramic powder is substantially uniformly dispersed, and the crystals of the polymer are oriented by pressure, and the crystallinity is 10 to 70%. It is characterized in that it is a certain pressure oriented molded body. Here, the "molded body obtained by compression molding or forging molding in which a closed molding die is pressed and filled and oriented is simply referred to as a" pressurized molded body ".

【0046】以下、その内容を詳細に説明する。 (a) バイオセラミックス 本発明に用いるバイオセラミックスとしては、例えば焼
結ハイドロキシアパタイト、バイオガラス系もしくは結
晶化ガラス系の生体用ガラス、未焼成ハイドロキシアパ
タイト、ジカルシウムホスフェート、トリカルシウムホ
スフェート、テトラカルシウムホスフェート、オクタカ
ルシウムホスフェート、カルサイト、デイオプサイドな
どのいずれか単独、又は2種以上の混合物を挙げること
ができる。上記バイオセラミックスは、通常1)表面生
体活性なセラミックス、2)生体内吸収性のセラミック
スに大別される。
The contents will be described in detail below. (a) Bioceramics As the bioceramics used in the present invention, for example, sintered hydroxyapatite, bioglass-based or crystallized glass-based biomedical glass, unbaked hydroxyapatite, dicalcium phosphate, tricalcium phosphate, tetracalcium phosphate, Any one of octacalcium phosphate, calcite, diopside, etc., or a mixture of two or more thereof can be mentioned. The bioceramics are generally classified into 1) surface bioactive ceramics and 2) bioabsorbable ceramics.

【0047】1)表面生体活性なバイオセラミックス 焼成したハイドロキシアパタイト(HA)、バイオガラ
ス系のバイオグラス、セラビタ−ル、結晶化ガラス系の
A−Wガラスセラミックスなどや結晶化ガラス系のバイ
オベリット−1、インプラント−1、β−結晶化ガラ
ス、ディオプサイドなどが挙げられる。 2)生体内吸収性のバイオセラミックス 未焼成のHA(未焼成HA)、ジカルシウムホスフェ−
ト、α−トリカルシウムホスフェ−ト(α−TCP)、
β−トリカルシウムホスフェ−ト(β−TCP)、テト
ラカルシウムホスフェ−ト(TeCP)、オクタカルシ
ウムホスフェ−ト(OCP)、ジカルシウムホスフェ−
ト・ハイドレ−ト・オクタカルシウムホスフェ−ト(D
CPD・OCP)、ジカルシウムホスフェ−ト・アンハ
イドライド・テトラカルシウムホスフェ−ト(DCPA
・TeCP)、カルサイトなどが挙げられる。
1) Surface bioactive bioceramics Fired hydroxyapatite (HA), bioglass biograss, ceravitar, crystallized glass AW glassceramics and crystallized glass bioverit 1, implant-1, β-crystallized glass, diopside and the like. 2) Bioabsorbable bioceramics Unbaked HA (unbaked HA), dicalcium phosphate
Α-tricalcium phosphate (α-TCP),
β-tricalcium phosphate (β-TCP), tetracalcium phosphate (TeCP), octacalcium phosphate (OCP), dicalcium phosphate
To hydrate octacalcium phosphate (D
CPD / OCP), dicalcium phosphate / anhydride / tetracalcium phosphate (DCPA)
・ TeCP), calcite, etc.

【0048】以上のバイオセラミックスは生体活性の度
合いが異なっていて、新生骨の形成の速さと形態に差異
をもたらすので、必要とする生体活性を有するように単
独或いは2種以上配合して適宜用いる。このうち未焼成
のHAは焼成HAとは異なり、生体中のHAに極めて似
ており、生体内にて完全に吸収消失し、活性度も高く、
安全性もあり、実使用の実績もあるので、本発明の系と
して最も有効な生体吸収性の活性な粉体の一つである。
The above-mentioned bioceramics have different degrees of bioactivity and cause a difference in the speed and morphology of new bone formation. Therefore, they are used alone or in combination of two or more so as to have the required bioactivity. . Among them, unbaked HA is very similar to HA in the living body, unlike unbaked HA, completely absorbed and disappeared in the living body, and has high activity.
It is one of the most effective bioabsorbable active powders for the system of the present invention because it is safe and has a track record of actual use.

【0049】(b) バイオセラミックス粉体の粒径 ここで、バイオセラミックス粉体とは、バイオセラミッ
クスの一次粒子又はその集合(凝集)塊である二次粒子
を総称して指す。 1)バイオセラミックス粉体の粒径は、上記の理由に基
いて高強度の複合材料を得るために0.2〜50μm、
好ましくは1〜10数μmの一次粒子又は二次集合(凝
集)塊の粒径のものが用いられる。生体内分解吸収性で
ある結晶性の熱可塑性ポリマーと均一に分散させる上か
らも上記粒径のものが良い。
(B) Particle Size of Bioceramic Powder The term “bioceramic powder” as used herein generally refers to primary particles of bioceramics or secondary particles that are aggregates (aggregates) of the same. 1) The particle size of the bioceramic powder is 0.2 to 50 μm in order to obtain a high-strength composite material based on the above reason.
Preferably, those having a particle size of primary particles or secondary aggregates (aggregation) lumps of 1 to 10 μm are used. The above-mentioned particle size is preferable also from the viewpoint of uniformly dispersing with the crystalline thermoplastic polymer which is biodegradable and absorbable.

【0050】バイオセラミックス粉体の粒径が50μm
に近い上限の場合、およそ10数μmの一次粒子が二次
凝集したときの集合塊の大きさであることが望ましい。
独立した一次粒子が50μmに近い大きさである時は、
複合材料が降伏時に折損(破断)するので望ましくな
い。加圧配向成形体は、最終的には切削加工などの方法
により種々の精緻な形状をもったインプラント材料に仕
上げられる。粒径が大きいと微細で精緻な形状物は粉体
の界面で欠けたり、割れたりするので加工し難くなる。
そこで、粒径50μmはインプラント材料の形状の精緻
さを決定する上限と言える。
Particle size of bioceramic powder is 50 μm
In the case of an upper limit close to, it is desirable that the size is an aggregate size when primary particles of about 10 μm are secondary aggregated.
When the independent primary particles have a size close to 50 μm,
This is not desirable because the composite material breaks (breaks) during yielding. The pressure-oriented molded product is finally finished into an implant material having various fine shapes by a method such as cutting. If the particle size is large, a fine and delicate shape will be chipped or cracked at the interface of the powder, making it difficult to process.
Therefore, it can be said that the particle size of 50 μm is the upper limit that determines the fineness of the shape of the implant material.

【0051】2)また、下限の粒径0.2μmは、例え
ば未焼成のHAの一次粒子の大きさに相当する。通常、
この微粒子は集合して数μm〜10数μmの二次凝集粒
子を形成する。見かけの平均粒径が斯かる範囲内にある
バイオセラミックスの粒子又は集合塊をポリマ−マトリ
ックス中に均一分散させた系を得ると、高強度が得ら
れ、また、その吸収により生体骨に早急にインプラント
が置換されるという両方の性質が同時に満足される。そ
して精緻な形状をもつインプラント複合材料が得られ
る。
2) Further, the lower limit particle size of 0.2 μm corresponds to, for example, the size of primary particles of unbaked HA. Normal,
The fine particles aggregate to form secondary aggregated particles of several μm to several dozen μm. When a system in which bioceramic particles or agglomerates having an apparent average particle size within such a range are uniformly dispersed in a polymer matrix, high strength is obtained, and its absorption promptly leads to living bone. Both properties of the implant being replaced are satisfied at the same time. Then, an implant composite material having a fine shape is obtained.

【0052】3)かかるバイオセラミックスを含有した
インプラント材料が生体内に埋入されると、表面に顕在
するバイオセラミックス粉体は、周囲の生体骨と線維性
の結合組織を介さずに直接的に、或いは表面に沈積した
HAを介して間接的に結合するので、早期に両者間の初
期固定が得られる。この特性は骨折の接合、固定を目的
とするピンやスクリュ−等のインプラント材料にとって
好ましい。また、従来、強度不足が主なる原因で使用で
きなかったプレートや異形状の骨代替物や骨接合材にも
骨との結合性があるために、適用できる。
3) When such an implant material containing bioceramics is embedded in a living body, the bioceramics powder which appears on the surface directly passes through the surrounding living bone and fibrous connective tissue. Alternatively, since it is indirectly bound via HA deposited on the surface, an initial fixation between the two can be obtained early. This property is preferable for implant materials such as pins and screws for the purpose of joining and fixing fractures. Further, the present invention can also be applied to plates, bone substitutes of different shapes, and bone cements, which could not be used due to insufficient strength in the past, because of their bondability to bone.

【0053】4)骨中にて骨折固定材として使われるイ
ンプラント材料は、骨癒合に要する短くても2〜4ヶ月
間は固定に必要な強度を維持し、その後は体液と接して
いる表面から徐々に加水分解が進行して劣化する過程を
とる。この過程で内部に含まれているバイオセラミック
ス粉体が徐々に体液に露呈される。その後更にバイオセ
ラミックス粉体とポリマ−の界面を伝って体液がインプ
ラントのより内部に侵入する。その結果ポリマ−の加水
分解と分解物の生体内への吸収が、バイオセラミックス
を含まないポリマ−単独の系の場合よりも早くなる。ま
た、この過程で、露呈されたバイオセラミックス粉体は
新生骨の侵入を促し、時には骨形成の核となって骨梁を
形成する。そして、場合によっては自らは破骨細胞によ
って吸収されたり、骨孔から排出される。このようにし
て、インプラント材料の消失した骨孔への生体骨の侵入
・置換が有効になされる。
4) The implant material used as a bone fracture fixation material in bone maintains the strength required for fixation for at least 2 to 4 months required for bone union, and then from the surface in contact with body fluid. It takes a process in which hydrolysis gradually progresses and deteriorates. During this process, the bioceramic powder contained inside is gradually exposed to body fluid. After that, body fluid further penetrates into the interior of the implant along the interface between the bioceramic powder and the polymer. As a result, the hydrolysis of the polymer and the absorption of the decomposed substance into the living body become faster than in the case of the system containing no bioceramics alone. In addition, in this process, the exposed bioceramic powder promotes the invasion of new bone and sometimes becomes a nucleus of bone formation to form a trabecular bone. Then, in some cases, it is absorbed by osteoclasts or discharged from bone holes. In this way, biological bone can effectively enter and replace the lost bone hole of the implant material.

【0054】5)本発明のインプラント材料によって骨
孔が生体骨で置換される過程と形態は、それが含むバイ
オセラミックスの種類と顆粒の形状、大きさ或いは含有
量によってかなり異なるが、生体内吸収性ポリマ−単独
でできたインプラント材料と比較すると、バイオセラミ
ックス粉体が充填された比率の分だけ本発明のインプラ
ント材料はポリマ−の量が少ないので、分解過程で発生
するポリマ−細片の一時的多発に起因する異物反応によ
る炎症反応の発現の恐れを回避できる。それは未焼成H
Aのような完全吸収性のバイオアクティブ粒子の場合に
特に効果的である。また、骨孔の修復の速さもバイオセ
ラミックスの種類、大きさ、量を選択することで任意に
調整することができる。
5) The process and morphology in which bone holes are replaced by living bone by the implant material of the present invention vary considerably depending on the type of bioceramics contained therein and the shape, size or content of the granules. The implant material of the present invention has a small amount of polymer as compared with the implant material made of a single polymer, and thus the implant material of the present invention has a small amount of polymer. It is possible to avoid the risk of an inflammatory reaction due to the foreign body reaction caused by the frequent occurrence. It is unbaked H
It is particularly effective in the case of fully absorbable bioactive particles such as A. Further, the speed of bone hole repair can also be adjusted arbitrarily by selecting the type, size, and amount of bioceramics.

【0055】(c) ポリマーの組成 ポリマーとしては、生体内分解吸収性である結晶性の熱
可塑性ポリマーであれば特に制限されないが、そのうち
でも生体安全性、生体適合性が確認され、既に実用され
ているポリ乳酸や、各種のポリ乳酸共重合体(例えば乳
酸−グリコール酸共重合体)が好ましく使用される。ポ
リ乳酸としては、L−乳酸又はD−乳酸のホモポリマー
が好適であり、また、乳酸−グリコール酸共重合体とし
ては、モル比が99:1〜75:25の範囲内のもの
が、グリコール酸のホモポリマーよりは耐加水分解性が
良くて好適である。
(C) Composition of Polymer The polymer is not particularly limited as long as it is a crystalline thermoplastic polymer which is biodegradable and absorbable, but among them, biosafety and biocompatibility are confirmed, and it is already in practical use. Polylactic acid and various polylactic acid copolymers (for example, lactic acid-glycolic acid copolymer) are preferably used. The polylactic acid is preferably a homopolymer of L-lactic acid or D-lactic acid, and the lactic acid-glycolic acid copolymer has a molar ratio of 99: 1 to 75:25 and is a glycol. It is preferable because it has better hydrolysis resistance than an acid homopolymer.

【0056】また、非晶性のD、L−ポリ乳酸又はその
乳酸−グリコール酸共重合体、乳酸−カプロラクトン共
重合体、或いは該ホモポリマー、コポリマーと相溶性の
ある生体内分解吸収性の他のポリマーの少量を、塑性変
形しやすくするために、或いは得られる加圧配向による
配向成形体に靱性を持たせるために混合しても良い。も
ちろん、生体との反応、或いは分解速度を配慮すると、
未反応のモノマーや触媒残渣が除去・精製されて少ない
ポリマーが良い。
In addition, amorphous D, L-polylactic acid or its lactic acid-glycolic acid copolymer, lactic acid-caprolactone copolymer, or biodegradable and absorbable biocompatibility compatible with the homopolymer or copolymer. A small amount of the above polymer may be mixed in order to facilitate plastic deformation or to impart toughness to the orientation-molded body obtained by pressure orientation. Of course, considering the reaction with the living body or the decomposition rate,
A polymer with a small amount of unreacted monomers and catalyst residues removed and purified is good.

【0057】(d) 原料ポリマー及び予備成形体の分子
量 1)上記ポリマーは、骨接合材として少なくとも或る値
以上の強度等の物性が必要であるが、該ポリマーの分子
量がビレット等の予備成形体に溶融成形する段階でどう
しても低下するので、該ポリマーがポリ乳酸又は乳酸−
グリコール酸共重合体の場合、初期の粘度平均分子量が
15万〜70万、好ましく25万〜55万のものを使用
することが重要である。この範囲の分子量を有するポリ
マーを使用すると、加熱下に溶融成形加工して最終的に
10万〜60万の粘度平均分子量を有する予備成形体を
得ることができる。
(D) Molecular weight of raw material polymer and preform 1) The above-mentioned polymer is required to have physical properties such as strength of at least a certain value or more as a bone-bonding material. Since it is inevitably lowered at the stage of melt molding into the body, the polymer is polylactic acid or lactic acid-
In the case of a glycolic acid copolymer, it is important to use one having an initial viscosity average molecular weight of 150,000 to 700,000, preferably 250,000 to 550,000. When a polymer having a molecular weight in this range is used, it can be melt-molded under heating to finally obtain a preform having a viscosity average molecular weight of 100,000 to 600,000.

【0058】2)該ポリマーを、その後の加圧配向によ
る分子鎖(結晶)の配向のための冷間での塑性変形によ
って、高強度のインプラント材料用の複合材料とするこ
とができるが、この塑性変形の過程でうまく条件を設定
して操作すれば、分子量の低下を極力抑えることができ
る。このバイオセラミックスを含むインプラント材料を
構成するポリマーの粘度平均分子量の範囲は、ポリマ−
のみを同様の方法で成形して得たインプラントの場合の
範囲と相違がある。それは、バイオセラミックス粉体を
多量に含むために、見掛上の溶融粘度や工程中の劣化の
程度に差異があるためである。
2) The polymer can be made into a composite material for high-strength implant materials by subsequent plastic deformation in the cold for orientation of molecular chains (crystals) by pressure orientation. If the conditions are properly set and manipulated during the plastic deformation process, the decrease in molecular weight can be suppressed as much as possible. The range of the viscosity average molecular weight of the polymer constituting the implant material containing the bioceramics is
There is a difference from the range in the case of implants obtained by molding only the same in the same manner. This is because a large amount of bioceramic powder is included, and therefore the apparent melt viscosity and the degree of deterioration during the process are different.

【0059】本発明に係るポリマ−がこの範囲内の分子
量をもち、分子鎖(結晶)が加圧操作により配向された
成形体が、生体内で、例えば骨接合材として実際に使用
されると、骨癒合に必要な平均的な期間である少なくと
も2〜4ヶ月間は生体骨と同程度以上の強度を維持し、
その後は骨接合材が分解してできる細片が周囲の組織細
胞と強い異物反応を示して炎症反応を呈することのない
速度で徐々に分解する。この過程でバイオセラミックス
の生体活性な性質が発現するので、骨との初期結合が得
られ、その後、骨との置換がほどよく進行する。
When the polymer according to the present invention has a molecular weight within this range, and a molded body in which molecular chains (crystals) are oriented by a pressure operation is actually used in vivo, for example, as an osteosynthetic material. , Maintaining the same or higher strength as living bone for at least 2 to 4 months, which is the average period required for bone fusion,
After that, the debris produced by the decomposition of the bone cement material gradually decomposes at a rate at which it does not show an inflammatory reaction due to a strong foreign body reaction with surrounding tissue cells. During this process, the bioactive properties of the bioceramics are developed so that an initial bond with the bone is obtained and then the replacement with the bone proceeds moderately.

【0060】3)ポリマーの初期粘度平均分子量が15
万未満では、溶融粘度が低いので成形が容易である利点
はあるが、高い初期強度は得られない。また、生体中で
の強度の低下が速いために強度の維持期間が骨癒合に必
要な期間よりも短くなる。そして、生体に埋入後の1.
5〜2年以内の短期に低分子量の細片が多量に発生する
可能性があるので、その異物反応による炎症の発生の恐
れがある。また、ポリマ−の初期粘度平均分子量が70
万を越えて高くなり過ぎると、ポリマ−が加熱時に流動
し難くなり、溶融成形で予備成形体を造る際に高温、高
圧が必要となるため、加工時の高い剪断応力や摩擦力に
よって発生する熱のために大幅な分子量の低下を招き、
最終的に得られるインプラント材料の分子量は却って7
0万以下のものを使用した場合よりも低くなるので、強
度が期待される値より小さいものとなる。
3) The initial viscosity average molecular weight of the polymer is 15
If it is less than 10,000, the melt viscosity is low, so that there is an advantage that molding is easy, but high initial strength cannot be obtained. In addition, since the strength of the body is rapidly reduced, the strength maintenance period is shorter than the period required for bone fusion. After the implantation in the living body, 1.
Since a large amount of low-molecular weight debris may be generated in a short period of time within 5 to 2 years, there is a risk of inflammation due to the foreign body reaction. The initial viscosity average molecular weight of the polymer is 70
If the temperature is too high, the polymer will not flow easily when heated, and high temperatures and high pressures will be required when making a preform by melt molding, which will be caused by high shear stress and friction during processing. Due to heat, it causes a large decrease in molecular weight,
The final molecular weight of the implant material is 7
The strength is lower than that when the value of less than 100,000 is used, and the strength is smaller than the expected value.

【0061】初期粘度平均分子量が低い15万〜20万
のポリマーでは、比較的多量の30〜60重量%のバイ
オセラミックス粉体を充填することが可能であるが、溶
融成形後に分子量がより低くなると、曲げ変形などの外
力を受けて降伏したときに破断(降伏破壊)し易いの
で、10〜30重量%の低充填量に抑えのが良く、また
後記する変形度Rも比較的小さく抑えるのが良い。一
方、粘度平均分子量が55万〜70万の高いポリマー
を、溶融成形することは比較的難いので40〜60重量
%の多量のバイオセラミックス粉体を充填して溶融成形
することはより一層困難である。そこで、バイオセラミ
ックス粉体を20重量%以下に、また変形度Rも必然的
に小さく抑えるべきである。
With a polymer having a low initial viscosity average molecular weight of 150,000 to 200,000, a relatively large amount of 30 to 60% by weight of bioceramic powder can be filled, but if the molecular weight becomes lower after melt molding. Since it is easy to break (yield fracture) when yielding due to an external force such as bending deformation, it is preferable to keep the filling amount to a low filling amount of 10 to 30% by weight, and the deformation degree R described later to be kept relatively small. good. On the other hand, it is relatively difficult to melt-mold a polymer having a high viscosity-average molecular weight of 550,000 to 700,000. Therefore, it is much more difficult to melt-mold a polymer having a large amount of 40 to 60% by weight of bioceramic powder. is there. Therefore, the amount of bioceramic powder should be 20% by weight or less, and the degree of deformation R should be kept small.

【0062】要するに、初期粘度平均分子量が20万〜
55万程度であれば、比較的広範囲の充填量と変形度R
が選択できる。また、生体内での強度維持期間が適当で
あり、分解・吸収の速度もまたほど良い程度である。 4)フィラ−の充填量が多い場合には混合物の流動性が
乏しいので、溶融粘度を下げて成形し易くするために、
粘度平均分子量が10万以下、場合によっては1万以下
の低分子量のポリマ−を滑剤として最終のインプラント
の物性に影響しない程度に少量添加してもよい。使用す
るポリマー中に残存モノマーの量が多いと加工の過程で
分子量の低下を招き、生体内での分解も速くなるので、
その量は約0.5重量%以下に抑えることが望ましい。
In short, the initial viscosity average molecular weight is 200,000 to
If it is about 550,000, the filling amount and deformation degree R in a relatively wide range
Can be selected. In addition, the strength maintenance period in vivo is appropriate, and the rate of decomposition / absorption is also moderate. 4) When the filling amount of the filler is large, the fluidity of the mixture is poor, so in order to reduce the melt viscosity and facilitate the molding,
A low molecular weight polymer having a viscosity average molecular weight of 100,000 or less, or 10,000 or less may be added as a lubricant in a small amount so as not to affect the physical properties of the final implant. If the amount of residual monomer in the polymer used is large, it will lead to a decrease in the molecular weight in the process of processing, and the degradation in vivo will be faster.
It is desirable to control the amount to about 0.5% by weight or less.

【0063】フィラーが40重量%以上の高充填の場合
に、両者の界面結合力を上げる目的で、軟質の生体内吸
収性のポリマーや、ポリ乳酸のD体とL体の光学異性体
からなるコンプレックスをフィラーに表面処理して用い
ても良い。その後の成形型への圧入充填による分子(結
晶)配向の操作によって分子量を実質的に低下させるこ
となく高強度の加圧配向成形体、即ちインプラントのた
めの材料が得られる。次いで、切削加工、フライス加
工、打ち抜き加工、孔開け等の二次加工により高強度の
スクリュー状、ピン状、ロッド状、円盤状、ボタン状、
筒状その他の所望の形状の骨接合材を製造する。
When the filler is highly loaded at 40% by weight or more, it is made of a soft bioabsorbable polymer or polylactic acid D-isomer and L-isomer optical isomers for the purpose of increasing the interfacial bond strength between them. The complex may be surface-treated as a filler before use. Subsequent manipulation of the molecular (crystal) orientation by press-fitting into the mold gives a high-strength pressure-oriented compact, ie a material for implants, without substantially reducing the molecular weight. Then, high strength screw-shaped, pin-shaped, rod-shaped, disk-shaped, button-shaped, by secondary processing such as cutting, milling, punching, and punching.
A bone-bonding material having a tubular shape or other desired shape is manufactured.

【0064】(e) 結晶化度 本発明の加圧配向成形体は、高い機械的強度を持ち、ほ
ど良い加水分解の速度をもつという2つの要求因子のバ
ランスを考えて、結晶化度の範囲を10〜70%、好ま
しくは20〜50%に選択する必要がある。結晶化度が
70%を越えると、見掛けの剛性は高いが、靱性に欠け
るので脆くなり、体中でストレスが加わると容易に折れ
る。また、分解は必要以上に遅くなり、生体内での吸
収、消失に長期を要するので望ましくない。
(E) Crystallinity The pressure-oriented oriented body of the present invention has a range of crystallinity in consideration of the balance between two requirements of having high mechanical strength and having a moderate hydrolysis rate. Should be selected to be 10 to 70%, preferably 20 to 50%. When the crystallinity exceeds 70%, the apparent rigidity is high, but it lacks toughness and becomes brittle, and easily breaks when stress is applied in the body. Further, the decomposition is slower than necessary, and it takes a long time to be absorbed and eliminated in the body, which is not desirable.

【0065】逆に、結晶化度が10%未満と低い場合に
は、結晶配向による強度の向上は望めない。このように
機械的強度と分解、吸収による消滅の速さ、或いは生体
への刺激が少ないことを勘案すると、適切な結晶化度は
10〜70%、好ましくは20〜50%である。10〜
20%の低結晶化度であっても、フィラーの効果によっ
て強度は非充填の場合よりも向上する。また、50〜7
0%の高結晶化度であっても、加圧による塑性変形の過
程で微結晶が生じて、生体内での分解、吸収に不利に作
用することは少ない。
On the contrary, when the crystallinity is as low as less than 10%, the improvement in strength due to the crystal orientation cannot be expected. Considering the mechanical strength, the speed of disappearance due to decomposition and absorption, and the low irritation to the living body, the appropriate crystallinity is 10 to 70%, preferably 20 to 50%. 10
Even with a low crystallinity of 20%, the effect of the filler improves the strength as compared with the case of no filling. Also, 50 to 7
Even with a high crystallinity of 0%, it is unlikely that fine crystals will be generated in the process of plastic deformation due to pressure and adversely affect decomposition and absorption in vivo.

【0066】(f) 密度 本発明のインプラント材料は三次元的に加圧配向された
成形体であるので、従来の延伸配向の成形体に比較し
て、密度が高くなる。それは変形度にも左右されるが、
バイオセラミックスを20%台混合したものは1.4〜
1.5g/cm3、30%台混合したものは1.5〜
1.6g/cm3 、40%台混合したものは1.6〜
1.7g/cm3 、50%台混合したものは1.7〜
1.8g/cm3となる。この高密度は材料の緻密さを
示す指数でもあり、高強度を裏付ける重要な要因の一つ
である。
(F) Density Since the implant material of the present invention is a three-dimensionally pressure-oriented molded body, it has a higher density than a conventional stretch-oriented molded body. It depends on the degree of deformation,
A mixture of bioceramics in the 20% range is 1.4-
1.5g / cm 3 , 1.5% for 30% mixed
1.6g / cm 3 , mixed with 40% is 1.6 ~
1.7 g / cm 3 , 1.7% for those mixed in the 50% range
It becomes 1.8 g / cm 3 . This high density is also an index showing the denseness of the material and is one of the important factors that support high strength.

【0067】(g)結晶形態 本発明のインプラント材料は、加圧配向によって作られ
たために、成形体の結晶(分子鎖)が本質的に複数の基
準軸に平行に配向している。一般に、基準軸が多くなる
ほど成形体の強度的な異方性が少なくなるので、方向性
のある材料のように、或る方向からの比較的弱い力で破
壊するようなことは少なくなる。本発明のインプラント
材料における、成形体の結晶が本質的に複数の基準軸に
平行に配向している事実の裏付けを図1、2により説明
してその内容を明らかにする。即ち、図1 (イ)、図1
(ロ)は、夫々加圧配向の代表例として丸ロッドを圧縮配
向法により加圧配向した場合の結晶の状態を示す縦断面
図と平面図である。
(G) Crystal Morphology Since the implant material of the present invention is produced by pressure orientation, the crystals (molecular chains) of the molded body are oriented essentially parallel to a plurality of reference axes. In general, as the number of reference axes increases, the strength anisotropy of the molded body decreases, so that the material is less likely to be broken by a relatively weak force from a certain direction, such as a directional material. The proof of the fact that the crystals of the molded body in the implant material of the present invention are oriented essentially parallel to a plurality of reference axes will be explained with reference to FIGS. That is, FIG.
(B) is a vertical cross-sectional view and a plan view showing a state of crystals when a round rod is pressure-oriented by a compression orientation method as a typical example of pressure orientation.

【0068】加圧配向成形体の結晶の形態は、基本的に
図1 (イ)、図1 (ロ)に示すように、成形体の力学的な芯
となる軸(単に中心軸という)L、即ち成形時に外部か
らの力が集中した力学的な点の連続した中心の軸Lに向
かって外周面から斜めに傾斜した多数の基準軸Nに沿っ
て図1 (イ)の上方から下方に連続して平行に配向してい
る。換言すれば、中心軸Lの周りに放射状の斜め配向状
態をとる多数の基準軸Nが図1 (ロ)のように円周方向に
連続して略円錐状を作り、これが図1(イ)のように上
下方向に連続して、基準軸Nに平行に配向して略円錐状
の面の連続相を構成している。すなわち、該円錐状の結
晶面が中心軸Lの上下方向に連続し、且つ外周から中心
に向かう結晶面が中心軸の方向に配向した状態をなして
いる配向構造と見なすこともできる。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the crystal morphology of the pressure-oriented compact is basically the axis L (simply referred to as the central axis) which is the mechanical core of the compact. That is, from the upper side to the lower side in FIG. 1 (a) along a number of reference axes N that are obliquely inclined from the outer peripheral surface toward the axis L of the center where the mechanical points on which external forces are concentrated during molding Oriented continuously and in parallel. In other words, a large number of reference axes N having a radial oblique orientation around the central axis L continuously form a substantially conical shape in the circumferential direction as shown in FIG. 1B, which is shown in FIG. As described above, they are continuously oriented in the vertical direction and are oriented parallel to the reference axis N to form a continuous phase of a substantially conical surface. That is, it can be regarded as an oriented structure in which the conical crystal planes are continuous in the vertical direction of the central axis L, and the crystal planes extending from the outer circumference to the center are oriented in the central axis direction.

【0069】このような結晶状態は、圧縮成形する際に
ビレット1が摩擦による大きな剪断を受け、結晶化が進
むと同時に中心軸Lに向かって外周面から斜めに配向す
ることによりなされる。図1 (イ)、 (ロ)においては、丸
ロッドのような円柱について説明したが、円柱ではなく
て平板のような加圧配向成形体は、図2 (イ)、 (ロ)に示
すように、その両側面から大きな剪断力を受けて力学的
な芯となる軸は中心線とはならず、この軸を含み且つ板
の対向する両側面に平行で等距離(真中)にある面Mを
形成する。
Such a crystal state is achieved by the billet 1 being greatly sheared by friction during compression molding and being crystallized at the same time as being oriented obliquely from the outer peripheral surface toward the central axis L. In FIGS. 1 (a) and 1 (b), a cylinder such as a round rod has been described, but a pressure-oriented molded body such as a flat plate instead of a cylinder is as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). In addition, the axis that becomes a mechanical core by receiving a large shearing force from both side surfaces does not become the center line, and the surface M including this axis and parallel to both opposite side surfaces of the plate and equidistant (middle). To form.

【0070】従って、板状の加圧配向成形体の結晶は、
板の対向する両側面から該面Mに向かう斜めの基準軸N
に平行に配向する。また、成形体の力学的な芯となる軸
L又は軸Lを含む面Mは、外部からの力の集中する点で
あるから、加圧配向時に周囲又は両側面からの力を加減
することにより、外部からの力の集中する点が中心又は
真中をはずれ、結晶は中心を外れた軸L又は真中から左
右のいずれかに偏位した面Mに向かって配向した結晶の
状態となる。
Therefore, the crystals of the plate-shaped pressure-oriented compact are:
An oblique reference axis N extending from the opposite side surfaces of the plate toward the surface M
Oriented parallel to. Further, since the axis L or the surface M including the axis L, which is the mechanical core of the molded body, is a point where the force from the outside is concentrated, by adjusting the force from the surroundings or both side surfaces during the pressure orientation, The point where the force from the outside is concentrated deviates from the center or the center, and the crystal is in the state of the crystal oriented toward the off-axis L or the plane M deviated to the left or right from the center.

【0071】(B)インプラント材料の製造 本発明のインプラント材料の製造は、基本的に(a) 予め
生体内分解吸収性である結晶性の熱可塑性ポリマーとバ
イオセラミックス粉体とが実質的に均一に混合・分散し
た混合物を作り、(b) 次いで該混合物を溶融成形して予
備成形体(例えばビレット)を造り、(c) 該予備成形体
を下端が本質的に閉鎖された成形型の狭い空間を持つ閉
鎖成形型のキャビティ内に(圧縮配向の場合)圧入充填
することによって、或いは断面積の厚み、或いは幅のい
ずれかが部分的又は全体的に予備成形体のそれよりも小
さい成形型の狭い空間に、或いは成形型の空間を予備成
形体を収容する空間よりも小さくした成形型のキャビテ
ィ内に(鍛造配向の場合)圧入充填することによって、
該予備成形体を冷間で塑性変形させながら加圧配向成形
体とすることを特徴とする。
(B) Manufacture of Implant Material The manufacture of the implant material of the present invention is basically carried out by (a) substantially uniform biodegradable and absorbable crystalline thermoplastic polymer and bioceramic powder. (B) Then, the mixture is melt-molded to form a preform (for example, a billet), and (c) the preform is narrowed in a molding die whose lower end is essentially closed. Molds that are either press-filled (in the case of compression orientation) into the cavity of a closed mold with space or whose cross-sectional thickness or width is either partially or wholly smaller than that of the preform. In the narrow space of the mold, or by press-fitting the mold space (in the case of forging orientation) into the mold cavity that is smaller than the space that houses the preform,
It is characterized in that the preformed body is formed into a pressure oriented formed body while being plastically deformed in the cold.

【0072】(a) ポリマーとバイオセラミックス粉体
との混合物の作成 1)比較的容易に凝集するバイオセラミックス粉体をマ
トリックスポリマー中に実質的に均一に混合・分散させ
るには、例えばジクロロメタン、クロロホルム等の溶媒
に溶解したマトリックスポリマ−にバイオセラミックス
粉体を加えてよく分散し、この分散系をエタノール、メ
タノール等の非溶媒を加えて沈殿させて、混合物とする
方法の採用が望ましい。この場合のポリマーの溶解濃度
と溶媒と非溶媒との比率はポリマーの種類と重合度に見
合って調製すればよい。
(A) Preparation of Mixture of Polymer and Bioceramic Powder 1) In order to mix and disperse the bioceramic powder, which is relatively easily aggregated, in the matrix polymer, for example, dichloromethane or chloroform may be used. It is desirable to employ a method in which a bioceramic powder is added to a matrix polymer dissolved in a solvent such as the above and dispersed well, and this dispersion is precipitated by adding a nonsolvent such as ethanol or methanol to form a mixture. In this case, the dissolved concentration of the polymer and the ratio of the solvent to the non-solvent may be adjusted depending on the kind of the polymer and the degree of polymerization.

【0073】2)バイオセラミックス粉体/マトリック
スポリマ−の混合比は10重量%〜60重量%、好まし
くは20〜50重量%、より好ましくは30〜40重量
%である。混合比が10重量%未満ではバイオセラミッ
クス粉体の占める体積比率が小さいので、バイオセラミ
ックス粉体に期待される骨との直接の結合、骨伝導、骨
誘導の性質が発現され難く、生体骨との置換もポリマー
単独の場合とよく似て比較的遅い。
2) The mixing ratio of bioceramic powder / matrix polymer is 10% to 60% by weight, preferably 20 to 50% by weight, and more preferably 30 to 40% by weight. When the mixing ratio is less than 10% by weight, the volume ratio occupied by the bioceramic powder is small, so that the properties of direct binding to bone, osteoconduction, and osteoinduction, which are expected of the bioceramic powder, are difficult to be expressed, and the bioceramic powder is not easily combined with the living bone. The substitution of is much slower, much like the polymer alone.

【0074】また、60重量%を越えると、混合系の熱
成形時の流動性が不足するので成形が困難になるし、成
形物中のポリマ−の量が不足してバインダ−効果が及ば
ないため、フィラ−とポリマ−が分離し易いので強度的
に脆くなる。また、生体中の分解過程でバイオセラミッ
クス粉体の骨接合材表面からの露呈が速いので、生体へ
の為害性の発現の危惧が考えられる。この範囲内の混合
比であると、バイオセラミックス粉体とポリマ−マトリ
ックスの両方の望ましい特性が複合材料の構造と機能の
両面で顕著に発現できる。
On the other hand, if it exceeds 60% by weight, the fluidity at the time of thermoforming of the mixed system becomes insufficient, making the molding difficult, and the amount of the polymer in the molded product becomes insufficient, so that the binder effect is not exerted. Therefore, the filler and the polymer are easily separated from each other, so that the strength becomes brittle. Further, since the bioceramic powder is exposed from the surface of the bone cement quickly during the decomposition process in the living body, there is a possibility that the harmfulness to the living body may be manifested. When the mixing ratio is within this range, desirable properties of both the bioceramic powder and the polymer matrix can be remarkably exhibited in both structure and function of the composite material.

【0075】(b) 溶融成形 1)本発明の複合材料は粒子強化複合材料に属するが、
本発明のインプラント材料のように、バイオセラミック
ス粉体を多量に含んだポリマ−系は、一般に流動性が良
くないので熱成形が困難である。まして、インプラント
に対しては生体中の安全性を配慮しなければならず、流
動性の改良に極めて効果のあるチタン系カップリング剤
が使用できない現状での成形は更に困難である。
(B) Melt molding 1) Although the composite material of the present invention belongs to the particle reinforced composite material,
A polymer system containing a large amount of bioceramic powder, such as the implant material of the present invention, generally has poor fluidity, and thus is difficult to thermoform. Furthermore, the implant must be considered for safety in the living body, and it is more difficult to perform molding under the present circumstances where the titanium-based coupling agent, which is extremely effective in improving fluidity, cannot be used.

【0076】この流動性の乏しい複合材料を混練、溶融
時に剪断力が加わる一般的な押出成形等で熱成形する
と、ポリマ−自身は本来の流動特性をもって変形流動す
るけれども、充填されたバイオセラミックス粉体は熱に
より可塑化して流動する性質がないので、ポリマ−とバ
イオセラミックス粒子の界面で成形に伴う流動変形によ
る移動時に劈界が生じてボイドを介在する結果、密度の
粗なる成形体ができ、その成形体の強度は低くなる傾向
は不可避である。
When this composite material having poor fluidity is kneaded and thermoformed by general extrusion molding in which shearing force is applied during melting, the polymer itself deforms and flows with the original fluidity characteristics, but the filled bioceramic powder Since the body does not have the property of plasticizing and flowing by heat, a boundary is generated at the interface between the polymer and the bioceramics particles during movement due to flow deformation accompanying molding, and voids intervene, resulting in a molded body with coarse density. However, it is inevitable that the strength of the molded body tends to be low.

【0077】2)本発明のように多量にバイオセラミッ
クス粉体のようなフィラ−を含んだポリマ−系を一次成
形(溶融成形して予備成形体をつくる)するには、ラム
(プランジャ)方式の溶融押出成形法が有利であるが、
ボイドが形成され難いように、上記の問題を配慮した特
殊な射出成形、圧縮成形などの加圧方式の成形法を用い
るのも良い。要するに、ビレットを得るための溶融成形
は、ポリマーの融点以上の温度条件で行えばよいが、温
度が高すぎると分子量の低下が著しいので、融点より少
し高い温度で熱劣化を防ぐように工夫し、ボイドを介在
しないように溶融成形することが望ましい。
2) A ram (plunger) method is used for primary molding (melt molding to form a preform) of a polymer system containing a large amount of filler such as bioceramic powder as in the present invention. Although the melt extrusion method of is advantageous,
It is also possible to use a pressure-type molding method such as special injection molding or compression molding in consideration of the above problems so that voids are hard to be formed. In short, the melt molding for obtaining the billet may be carried out under the temperature condition of the melting point of the polymer or higher, but if the temperature is too high, the molecular weight is remarkably decreased, so devise it to prevent thermal deterioration at a temperature slightly higher than the melting point. It is desirable to perform melt molding so that voids do not exist.

【0078】例えば、ポリマーとして初期粘度平均分子
量が15万〜70万程度の前記ポリ乳酸を用いる場合
は、その融点以上、200℃以下、好ましくは約190
℃の温度条件を選択し、予めポリマ−の脱水、乾燥を十
分に行えば、その溶融成形後の粘度平均分子量を10万
〜60万に維持することができる。同様に、圧力条件に
ついても、摩擦による発熱のために分子量が低下するの
を抑えるために、溶融成形が可能な最小の圧力、例えば
300kg/cm2 以下、好ましくは150〜250k
g/cm2 を採用することが望ましい。しかし、これは
予備成形体(ビレット)の組成、大きさ(厚さ、径、長
さ)などでかなり差異があるので状況によって変えれば
よい。
For example, when the polylactic acid having an initial viscosity average molecular weight of about 150,000 to 700,000 is used as a polymer, its melting point or more and 200 ° C. or less, preferably about 190.
By selecting the temperature condition of ° C and sufficiently dehydrating and drying the polymer in advance, the viscosity average molecular weight after the melt molding can be maintained at 100,000 to 600,000. Similarly, in terms of pressure conditions, in order to prevent the molecular weight from decreasing due to heat generation due to friction, the minimum pressure capable of melt molding, for example, 300 kg / cm 2 or less, preferably 150 to 250 k.
It is desirable to adopt g / cm 2 . However, this varies considerably depending on the composition and size (thickness, diameter, length) of the preform (billet), so it may be changed depending on the situation.

【0079】3)ビレットは加圧配向成形のための型の
キャビティの断面形状に相似した断面形状となるように
溶融成形することが望ましく、キャビティが円形の断面
形状を有する場合は、それより大きい円形の断面形状を
有する円柱体となるようにビレットを溶融成形する。こ
のようにビレットの断面形状がキャビティの断面形状に
相似していると、ビレットを周囲から均等に圧縮しなが
ら塑性変形させてキャビティ内へ圧入充填できるため、
均質な加圧配向成形体を得ることができる。
3) It is desirable that the billet be melt-molded so as to have a cross-sectional shape similar to the cross-sectional shape of the cavity of the mold for pressure orientation molding, and if the cavity has a circular cross-sectional shape, it is larger. The billet is melt-molded so as to form a cylindrical body having a circular cross-sectional shape. In this way, if the cross-sectional shape of the billet is similar to the cross-sectional shape of the cavity, the billet can be plastically deformed while being uniformly compressed from the surroundings and press-filled into the cavity.
It is possible to obtain a homogeneous pressure-oriented molded body.

【0080】4)その際、ビレットはその断面積がキャ
ビティの断面積の1.5〜5.0となるように溶融成形
することが望ましい。このように加圧配向による二次工
程を経た後に、切削加工等の三次加工により所望の形状
を切り出す。 5) なお、予備成形体であるビレットは、場合によっ
ては(特に複雑な断面形状の場合)、次工程である加圧
配向、例えば鍛造配向或いは圧縮配向による二次成形に
適した所望の形状に切り出し加工してもよい。
4) At that time, it is desirable that the billet is melt-molded so that the cross-sectional area thereof is 1.5 to 5.0 of the cross-sectional area of the cavity. After passing through the secondary process by pressure orientation in this way, a desired shape is cut out by tertiary processing such as cutting. 5) In some cases (especially in the case of a complicated cross-sectional shape), the billet that is the preformed body has a desired shape suitable for the next step, that is, secondary molding by pressure orientation, for example, forging orientation or compression orientation. It may be cut out.

【0081】(c) 閉鎖型への加圧成形 (i) 一次成形物であるビレットを二次成形用の閉鎖型
にて加圧成形することにより多軸に配向した成形体が得
られる。すなわち、例えば基本的にラム押出法や圧縮成
形法の技術を利用して、該ビレットを、その断面積の2
/3〜1/5の断面積を有する閉鎖成形型(但し、2/
3〜1/5のいずれか単一の値を型の全体に亘って有す
る場合、部分的にこの範囲のいずれか複数の値の断面積
を型の複数の部位に有している場合、あるいはこれら前
二者の残りの部分がビレットと同じ断面積である場合の
型を含む)のキャビティ内に、連続的あるいは断続的に
加圧しながら冷間[ガラス転移点(Tg)と溶融温度
(Tm)の間の結晶が生ずる適当な温度(Tc)]で塑
性変形させてキャビティ内に圧入充填して配向すればよ
い。
(C) Pressure molding into a closed mold (i) A billet, which is a primary molded product, is subjected to pressure molding in a closed mold for secondary molding to obtain a molded product oriented in multiple axes. That is, for example, the ram extrusion method and the compression molding method are basically used to form the billet with a cross-sectional area of 2
Closed mold having a cross-sectional area of / 3 to 1/5 (however, 2 /
3 to 1/5 having a single value over the entire mold, or partially having a cross-sectional area of a plurality of values in this range at a plurality of portions of the mold, or Cold or cold [glass transition point (Tg) and melting temperature (Tm) while pressurizing continuously or intermittently in the cavity of the former two parts including the mold in the case of the same cross-sectional area as the billet). The temperature may be plastically deformed at a suitable temperature (Tc) at which a crystal between the two) is generated, and may be press-filled into the cavity for orientation.

【0082】 圧縮成形 図3、図4は、圧縮成形による成形モデルを模式的に示
した縦断面図であり、図3はビレットを成形型のキャビ
ティに圧入充填する前を、図4は圧入充填後の状態を示
す。このような成形型2は、ビレット1を収容する太い
円筒状の収容筒部2aと、加圧手段2bによってビレッ
ト1が圧入充填される細い円筒状の成形キャビティ2c
からなり、それらは下窄まりのテーパーを付した縮径部
20aを介して上下に同軸上に連結されている。収容筒
部2aの上部には、加圧手段2bが設けられ、ビレット
1はピストン(ラム)等の加圧手段2bにより連続的又
は断続的に加圧される。そして、キャビティ2cの底部
には、極く微小な空気抜きの孔や隙間(不図示)が形成
されている。
Compression Molding FIGS. 3 and 4 are vertical cross-sectional views schematically showing a molding model by compression molding. FIG. 3 is a state before press-fitting the billet into the cavity of the mold, and FIG. The latter state is shown. The molding die 2 as described above has a thick cylindrical housing tube portion 2a for housing the billet 1 and a thin cylindrical molding cavity 2c into which the billet 1 is press-filled by the pressing means 2b.
And they are vertically coaxially connected to each other via a tapered diameter-reduced portion 20a. A pressurizing means 2b is provided on the upper part of the housing tubular portion 2a, and the billet 1 is continuously or intermittently pressed by the pressurizing means 2b such as a piston (ram). Then, in the bottom of the cavity 2c, very minute air vent holes and gaps (not shown) are formed.

【0083】このような成形型2を用いて、図3に示す
ように、ビレット1を収容筒部2aに収容し、加圧手段
2bでビレット1を連続的又は断続的に加圧して、キャ
ビティ2c内に冷間で塑性変形させながら圧入充填して
図4の状態にすると、圧入時に縮径部20aの内面との
間及びキャビティ2cの内面との間に摩擦による大きな
剪断が生じ、これがポリマーを配向させる横又は斜め方
向の外力(ベクトル力)として作用する。
As shown in FIG. 3, the billet 1 is housed in the housing cylinder 2a using the molding die 2 as described above, and the billet 1 is continuously or intermittently pressed by the pressurizing means 2b to form the cavity. In the state of FIG. 4 by cold press-fitting into the 2c while plastically deforming, a large shear due to friction occurs between the inner surface of the reduced diameter portion 20a and the inner surface of the cavity 2c during press fitting, and this is caused by the polymer. Acts as an external force (vector force) in the horizontal or diagonal direction that orients the.

【0084】そのために、縮径部20aの内面に沿って
本質的にポリマーが配向して結晶化が進行する。同時に
成形キャビティ2cの中心部への圧入速度が周囲より早
いため、キャビティ2cの形状通りに成形された圧縮配
向成形体10の結晶軸は、図1に示すうように、その縦
方向の中心軸Lに対して斜めに配向し、結晶は円周から
中心軸Lに向かう多くの基準軸に平行に配向する。つま
りキャビティ2cの内周面に沿った同心円状に配向する
圧縮配向成形体10が得られる。それと同時に縦方向
(機械方向)にポリマーは圧縮されるので、この方向に
も配向を示す。そして質的に緻密な細い円柱状の圧縮配
向成形体10が得られるのである。
Therefore, the polymer is essentially oriented along the inner surface of the reduced diameter portion 20a, and crystallization proceeds. At the same time, since the speed of press-fitting into the center of the molding cavity 2c is faster than the surroundings, the crystallographic axis of the compression-oriented compact 10 molded according to the shape of the cavity 2c has its longitudinal central axis as shown in FIG. Oriented obliquely with respect to L, the crystal is oriented parallel to many reference axes extending from the circumference to the central axis L. That is, the compression orientation molded body 10 oriented concentrically along the inner peripheral surface of the cavity 2c is obtained. At the same time, the polymer is compressed in the longitudinal direction (machine direction), so that the polymer also exhibits orientation in this direction. Thus, a qualitatively dense, thin columnar compression-oriented compact 10 is obtained.

【0085】このような圧入充填成形において、成形型
2の収容筒部2aと、これに相似する小さな断面を有す
るキャビティ2cの形状を変えることにより、種々の形
状の圧縮配向成形体を得ることができる。例えば、図2
に示すように骨接合プレートのような板状の圧縮配向成
形体を得るには、断面長方形の収容筒部とキャビティと
を縮径部(長辺方向の2辺のみにテーパーを付した形
状、或いは4辺にテーパーを付した形状)を介して上下
方向に同軸上に連結した成形型を用いて、同様に加圧配
向するば良い。また、成形型2の縮径部20aの傾斜角
θを全周に亘って、或いは部分的に変化させることによ
り、成形体の力学的な芯となる軸L又は面Mが中心又は
真中を外れ、偏位した軸L又は面Mに向かって斜めに配
向した結晶状態を有する圧縮配向成形体を得ることがで
きる。
In such press-fitting and filling molding, by changing the shapes of the accommodating cylindrical portion 2a of the molding die 2 and the cavity 2c having a small cross section similar thereto, it is possible to obtain compression-oriented molded articles of various shapes. it can. For example, FIG.
In order to obtain a plate-shaped compression-oriented molded body such as an osteosynthesis plate as shown in FIG. 2, a housing cylinder portion having a rectangular cross section and a cavity are formed into a reduced diameter portion (a shape in which only two sides in the long side direction are tapered, Alternatively, it is sufficient to use a molding die that is coaxially connected in the up-and-down direction via a shape in which four sides are tapered) and perform pressure orientation in the same manner. Further, by changing the inclination angle θ of the diameter-reduced portion 20a of the molding die 2 over the entire circumference or partially, the axis L or the surface M, which is the mechanical core of the molding, deviates from the center or the middle. Thus, it is possible to obtain a compression-oriented molded body having a crystalline state that is oriented obliquely toward the displaced axis L or plane M.

【0086】 鍛造成形 図5は、鍛造成形による成形モデルを模式的に示した縦
断面図である。図5に示す成形型2は、円筒状又は
(多)角筒状の収容筒部2aを、該筒部2aの断面積よ
り大きい投影平面の面積を有する中空円板状又は中空
(多)角筒状キャビティ2cの中央部に設け、収容筒部
2aの上部にピストン(ラム)等の加圧手段を設けたも
のである。このような成形型を用い、上記ポリマー系か
らなるビレット1を、収容筒部2aに収容して加圧手段
2bで連続的又は断続的に加圧することにより、ビレッ
ト1を冷間で投影平面の面積の大きいキャビティ2cの
中央部から周辺部へ押し広げながら圧入充填して、円筒
状又は(多)角筒状の鍛造配向成形体を得るようにして
いる。
Forging Molding FIG. 5 is a vertical sectional view schematically showing a molding model by forging molding. The molding die 2 shown in FIG. 5 includes a cylindrical or (multi) -square tubular housing cylinder 2a having a hollow disk shape or a hollow (poly) square having a projected plane area larger than the cross-sectional area of the cylinder 2a. It is provided in the central portion of the cylindrical cavity 2c, and a pressurizing means such as a piston (ram) is provided on the upper portion of the accommodating cylindrical portion 2a. By using such a molding die, the billet 1 made of the above-mentioned polymer system is housed in the housing cylinder portion 2a and continuously or intermittently pressurized by the pressurizing means 2b, so that the billet 1 is cold on the projection plane. The cavities 2c having a large area are pressed and filled from the central portion to the peripheral portion while being expanded to obtain a cylindrical or (multi) square tubular forged oriented molded body.

【0087】この実施の形態で得られる鍛造配向成形体
は、前記圧縮配向成形体とは異なり、分子軸や結晶が成
形キャビティ2cの中央部から周辺部に向かって多くの
軸をもって放射状に配向している多くの基準軸に平行に
配向した鍛造配向成形体であり、単なる一軸延伸物とは
配向形態の異なる成形体である。このような実施形態の
方法は、円筒状、(多)角筒状、ボタン状などの内部に
孔を有する骨接合材或いはその付属材を製造する場合に
特に有効である。鍛造成形の場合、ビレットを成形型の
キャビティ内に冷間に圧入充填する加圧作用は基本的に
打延によるものであるが、配向のメカニズムは基本的に
上記圧縮成形の場合と同じである。
The forged oriented compact obtained in this embodiment is different from the compression oriented compact in that the molecular axes and crystals are radially oriented with many axes from the central portion to the peripheral portion of the molding cavity 2c. It is a forged oriented molded product that is oriented parallel to many of the reference axes, and is a molded product having a different orientation form from a simple uniaxially stretched product. The method of such an embodiment is particularly effective when manufacturing a bone-bonding material having a hole inside such as a cylindrical shape, a (poly) square tube shape, or a button shape, or an accessory material thereof. In the case of forging, the pressurizing action of press-filling the billet into the cavity of the forming die is basically by casting, but the mechanism of orientation is basically the same as in the case of compression forming. .

【0088】(ii)、のような方法によると、配
向成形時の外力は延伸とは逆の材料本体に向かった内向
きに作用するので、材料は緻密な状態になる。そのため
に、バイオセラミックス粉体とマトリックスポリマーの
界面はより密着した状態に変わり、混合過程で界面に存
在していた空気を介在したミクロなボイドさえも消減す
るので高い緻密度が得られる。つまり、両者はより一層
一体化するのである。加えて、マトリックスのポリマ−
は分子鎖軸と結晶相が配向するので、得られた複合材料
は著しく高い強度を示す。その形態は前述した図6の
〔粒子強化+マトリックス強化型〕(c) 図のように示さ
れるものであり、従来の材料の複合化による強化方式と
の違いが明らかである。
According to the method of (ii), the external force at the time of orientation molding acts inwardly toward the material body, which is the opposite of the stretching, so that the material is in a dense state. Therefore, the interface between the bioceramics powder and the matrix polymer changes into a more intimate state, and even the air-containing microvoids existing at the interface during the mixing process are eliminated, so that a high compactness can be obtained. In other words, the two are even more integrated. In addition, the matrix polymer
Since the molecular chain axis and the crystal phase are oriented, the obtained composite material exhibits remarkably high strength. Its form is as shown in the above [particle-reinforced + matrix-reinforced type] (c) diagram of FIG. 6, and the difference from the conventional strengthening method by compounding the material is clear.

【0089】加圧配向成形、特に圧縮配向成形の場合、
図1に示されるように、金型面(成形型面)からの「ず
り」によりベクトル力が加わるために、単なる長軸方向
への延伸による一軸配向とは異なり、ある基準軸に平行
に配向している傾向の強い形態をしている。そのため、
配向による異方性が少なく、捩りなどの変形にも強いと
いう特徴が発現される。
In the case of pressure orientation molding, particularly compression orientation molding,
As shown in FIG. 1, since a vector force is applied by “sliding” from the mold surface (molding surface), orientation is parallel to a certain reference axis, unlike uniaxial orientation by simply stretching in the major axis direction. It is in the form of a strong tendency. for that reason,
The feature is that it has little anisotropy due to orientation and is strong against deformation such as twisting.

【0090】(iii)本発明にかかわる加圧成形によ
り、本質的に分子鎖軸あるいは結晶相が選択的に配向し
たブロック状、プレ−ト状、ピン状、ロッド状、円盤状
等の二次成形体を得る。その後に、必要に応じて更にフ
ライス加工、切削加工、ネジ切り加工、孔開け加工等を
施して、スクリュ−状、ピン状、ロッド状、円盤状、ボ
タン状、筒状等の所望形状のインプラントに仕上げられ
る。但し、ここで言う圧縮あるいは鍛造成形による加圧
配向によって配向成形体を得る方法とは、典型的には、
溶融成形物であるビレットをそれ自体よりも径、厚み、
あるいは幅のいずれかが部分的あるいは全体的に小さい
成形型の狭い空間に、連続的あるいは断続的に強制的に
加圧して押し込む成形法のことを意味する。従って、材
料を引き延ばす延伸による配向成形とは、方法および得
られた成形物が本質的に異なるものである。
(Iii) By the pressure molding according to the present invention, a secondary shape such as a block shape, a plate shape, a pin shape, a rod shape, a disk shape, or the like, in which the molecular chain axis or the crystal phase is essentially selectively oriented. Obtain a molded body. After that, if necessary, further milling, cutting, threading, drilling, etc. are performed, and implants of desired shape such as screw shape, pin shape, rod shape, disk shape, button shape, tubular shape, etc. Is finished. However, the method of obtaining an oriented compact by pressure orientation by compression or forging as referred to here is typically,
The diameter, thickness, and
Alternatively, it means a molding method of forcibly and continuously pressurizing and pressing into a narrow space of a molding die whose width is either partially or wholly small. Thus, orientational molding by stretching to stretch the material is essentially a different method and resulting molding.

【0091】(iv)変形度 変形度R=So/S(但し、Soはビレットの断面積、
Sは加圧配向された成形体の断面積)は3/2〜5/1
の範囲で加圧配向成形すれば良い。変形度が3/2未満
では加圧配向の度合が低くて高い強度が得られず、5/
1より大きいと変形が容易でなく、成形途中に割れ目が
発生したり、フィブリル化が生じて異方性も大きくなる
ので望ましくない。最も安定して成形できるRの範囲は
2/1〜4/1である。
(Iv) Deformation Deformation R = So / S (where So is the cross-sectional area of the billet,
S is a cross-sectional area of the pressure-oriented molded body) is 3/2 to 5/1
Pressure orientation molding may be performed within the range. If the degree of deformation is less than 3/2, the degree of pressure orientation is low and high strength cannot be obtained, and
When it is larger than 1, deformation is not easy, cracks are generated during molding, or fibrillation occurs and the anisotropy increases, which is not desirable. The range of R that can be most stably molded is 2/1 to 4/1.

【0092】(v) 塑性変形温度 塑性変形させる温度は冷間、要するに[ガラス転移点
(Tg)以上溶融温度(Tm)以下の結晶が生ずる適当
な温度(Tc)]であるが、例えばポリ乳酸の場合、T
g(60〜65℃) からTm(175〜185℃) の間
の結晶化に適した温度( Tc) を選べばよい。経験的に
は、120℃以上の高温では分子のすべりが生ずるの
で、良好な加圧配向状態は得られ難く、また、80℃以
下では非晶相の比率がかなり大きくなるので皮質骨程度
の強度の高い配向成形体を得難い。従って、好ましい温
度の範囲は80〜120℃であり、更に好ましくは90
〜110℃である。また、モノマー比率が前記の範囲で
ある乳酸−グリコール共重合体のTgは50〜55℃で
あるが、好ましい塑性変形の温度は単一重合体のそれと
殆ど変わらない。
(V) Plastic Deformation Temperature The temperature for plastic deformation is cold, that is, an appropriate temperature (Tc) at which a crystal having a glass transition point (Tg) or higher and a melting temperature (Tm) or lower is generated. If T
A temperature (Tc) suitable for crystallization may be selected from g (60 to 65 ° C) to Tm (175 to 185 ° C). Empirically, slippage of molecules occurs at a high temperature of 120 ° C or higher, so that it is difficult to obtain a good pressure orientation state, and at 80 ° C or lower, the ratio of the amorphous phase becomes considerably large, so that the strength is about cortical bone strength. It is difficult to obtain a highly oriented molded product. Therefore, the preferable temperature range is 80 to 120 ° C., more preferably 90 to 120 ° C.
110110 ° C. The Tg of the lactic acid-glycol copolymer having the monomer ratio in the above range is 50 to 55 ° C., but the preferable plastic deformation temperature is almost the same as that of the homopolymer.

【0093】(vi)塑性変形圧力等 塑性変形時に加える圧力は変形度R、加圧配向に要する
時間(変形速度と加熱している時間)、および予備成形
体を収容するSo断面をもつ成形型のキャビティから、
Soよりも小さなSの断面積をもつ成形型のキャビティ
に圧縮するときの経路の絞り角度(θ)(10°〜60
°の範囲で任意に選択できる)との関係で決まるが、3
00〜10,000kg/cm2 、好ましくは500〜
5000kg/cm2 である。加熱時間は結晶化とその
成長速度を配慮すると、1〜5分である。
(Vi) Plastic deformation pressure, etc. The pressure applied during plastic deformation is the deformation degree R, the time required for pressure orientation (deformation speed and heating time), and a mold having an So cross section for accommodating the preform. From the cavity of
Throttle angle (θ) of the path when compressed into a mold cavity having a cross-sectional area of S smaller than So (10 ° to 60 °
It can be arbitrarily selected within the range of °), but it is 3
00-10,000 kg / cm 2 , preferably 500-
It is 5000 kg / cm 2 . The heating time is 1 to 5 minutes in consideration of crystallization and its growth rate.

【0094】(vii)加圧配向の作用 かかる条件で塑性変形すると、例えば鍛造成形の場合、
ビレットよりもより小さな径、厚みあるいは幅をもつ狭
いキャビティを有する成形型に加圧充填するときに、型
壁との間に摩擦による大きな剪断が生じ、これがポリマ
−が配向するための横、斜め方向の外力(ベクトル力)
として作用して結晶が選択的に配向される。そして、配
向軸の方向に成形体が圧縮され、ポリマ−とバイオセラ
ミックス粉体の界面がより密着した状態になるので質的
に緻密になり、高い強度が得られるわけである。しかし
ながら、該ポリマー系を単純に、押出し、引抜き、延伸
により機械方向に配向させる方法では、横方向(側面)
はフリ−(自由幅)であり、延伸過程で太さが細くな
り、側面からは外力がかからない。そのため、一軸(長
軸)方向にのみ分子鎖と結晶が配向した一軸配向成形体
となる。そして、これは配向軸方向に成形体が延伸され
ているために質的には延伸以前よりも稀薄な材料(ボイ
ドも形成される)となるので、力学的に弱く、また、本
発明の成形体よりも異方性が大きく、機械強度もまた小
さい。
(Vii) Action of pressure orientation When plastically deformed under such conditions, for example, in the case of forging,
When pressure-filling a mold having a narrow cavity with a smaller diameter, thickness, or width than a billet, a large shear due to friction occurs between the mold wall and the mold, which causes the polymer to orient laterally and diagonally. External force in the direction (vector force)
And acts as to selectively orient the crystal. Then, the molded body is compressed in the direction of the orientation axis, and the interface between the polymer and the bioceramic powder is brought into a more intimate contact state, so that it becomes qualitatively dense and high strength is obtained. However, in the method of simply orienting the polymer system in the machine direction by extrusion, drawing and stretching, the lateral direction (side surface)
Is free (free width), the thickness becomes thin during the stretching process, and no external force is applied from the side surface. Therefore, a uniaxially oriented molded product in which the molecular chains and crystals are oriented only in the uniaxial (long axis) direction. Since this is a material that is qualitatively thinner than before stretching (a void is also formed) because the molded body is stretched in the orientation axis direction, it is mechanically weak, and the molding of the present invention is also performed. It has greater anisotropy than the body and also has less mechanical strength.

【0095】ビレットを加圧配向成形すると、成形途中
の配向時に結晶化が進行する。結晶化度は成形時間と温
度により変わるが、本発明のようにフィラ−であるバイ
オセラミックス粉体を多量に含んでいる複合材料の場
合、マトリックスポリマ−の結晶の成長はバイオセラミ
ックスによって阻害され、また塑性変形時の圧力で結晶
が細かく破壊される傾向があるので、結晶化度はマトリ
ックスポリマ−単独で同様な配向のための成形をした場
合よりもやや小さくなる。これは生体中での分解の速さ
と組織反応の観点からすれば好ましい現象である。
When the billet is pressure-oriented and shaped, crystallization proceeds during orientation during shaping. Although the degree of crystallinity varies depending on the molding time and temperature, in the case of a composite material containing a large amount of bioceramic powder that is a filler as in the present invention, the growth of crystals of matrix polymer is inhibited by bioceramics, Further, since the crystal tends to be finely broken by the pressure during the plastic deformation, the crystallinity is slightly smaller than that when the matrix polymer alone is molded for the same orientation. This is a preferable phenomenon from the viewpoint of the rate of decomposition in the living body and the tissue reaction.

【0096】(C)インプラント材料の物性等の特徴 (i) 本発明の加圧配向成形体は、成形時の圧力で圧
縮されて緻密になっているが、その結晶の配向する基準
軸が多いものほど強度的な異方性も減少している。一
方、基準軸が一軸の場合、結晶(分子鎖)は基準軸方向
に一様に平行に配列している。そのため、本発明の加圧
配向成形体は、曲げ強度、曲げ弾性率、引張強度、引裂
き強度、剪断強度、捩り強度、表面硬度などの力学的性
質がバランスよく向上し、破壊が生じ難い。
(C) Features such as physical properties of implant material (i) The pressure-orientation-molded body of the present invention is compressed by the pressure at the time of molding to become dense, but its crystal has many reference axes. The strength anisotropy also decreases as much as possible. On the other hand, when the reference axis is uniaxial, the crystals (molecular chains) are uniformly arranged in parallel with the reference axis direction. Therefore, the pressure-oriented molded product of the present invention has improved mechanical properties such as flexural strength, flexural modulus, tensile strength, tear strength, shear strength, torsional strength, and surface hardness in a well-balanced manner, and does not easily break.

【0097】(ii)物性 本発明のインプラント材料は、曲げ強度が150〜32
0MPa、曲げ弾性率が6〜15GPaであるものが、
バイオセラミックスの充填量、変形度及び分子量の大き
さに依存して得られる。また、他の物理的強度の範囲は
引張強度80〜180MPa、剪断強度100〜150
MPa、圧縮強度100〜150MPaであるものが得
られ、これらは総体的にヒトの皮質骨の強さに似ている
のでインプラントとして理想に近いと言える。
(Ii) Physical Properties The implant material of the present invention has a bending strength of 150 to 32.
0 MPa and a flexural modulus of 6 to 15 GPa
It is obtained depending on the filling amount of bioceramics, the degree of deformation, and the size of the molecular weight. Other physical strength ranges are tensile strength 80 to 180 MPa and shear strength 100 to 150.
MPa and a compressive strength of 100 to 150 MPa were obtained, and since these are generally similar to the strength of human cortical bone, it can be said that they are close to ideal as implants.

【0098】例えば、前述の初期粘度平均分子量範囲を
有するL−乳酸のホモポリマ−に平均粒径5μmのHA
30重量%を均一に混合・分散した場合、ビレットを用
い、変形度R=So/Sが1.5以上となるように冷間
で加圧配向成形して得られる加圧配向成形体は、曲げ強
度が250MPa以上に達するものが得られ、皮質骨の
曲げ強度を十分越えている。配向の度合を変える変形度
Rを大きくすると、複合材料の機械方向の機械強度は向
上する。また、同時にバイオセラミックス粉体の充填量
が多いと、弾性率の高いものが得られる。
For example, a homopolymer of L-lactic acid having the above-mentioned initial viscosity average molecular weight range is added to HA having an average particle size of 5 μm.
When 30% by weight is uniformly mixed and dispersed, a pressure orientation molded article obtained by cold pressure orientation molding using a billet so that the deformation degree R = So / S is 1.5 or more is A flexural strength of 250 MPa or more was obtained, which is well above the flexural strength of cortical bone. Increasing the degree of deformation R that changes the degree of orientation improves the mechanical strength of the composite material in the machine direction. At the same time, when the filling amount of the bioceramic powder is large, a material having a high elastic modulus can be obtained.

【0099】そして、曲げ強度で300MPaを越える
もの、弾性率が皮質骨の15GPaに近いものが得られ
る。この弾性率6〜15GPaの範囲は数値の上では大
差がないように思われるが、約10GPa以上ではそれ
以下と比べると、実際の使用上、挿入時の曲がり難さ、
たわみ難さ、プレートの変形し難さ或いは剛性に大きな
違いがあるので、骨接合材などとして使う際の物理的有
用性に数値以上の差異が認められる。
Bending strength exceeding 300 MPa and elastic modulus close to 15 GPa of cortical bone can be obtained. The elastic modulus range of 6 to 15 GPa does not seem to have much difference in terms of numerical value, but when it is about 10 GPa or more, it is more difficult to bend during insertion as compared with less than that.
Since there is a large difference in the difficulty of bending, the difficulty of deforming the plate, or the rigidity, it is recognized that there is a difference more than the numerical value in the physical usefulness when used as an osteosynthesis material.

【0100】(iii)本発明の加圧配向した高強度の
複合化されたロッド状などの成形体を、更に切削などの
方法で最終成形物に切り出し、医療用インプラントを得
ることができる。 (iv)インプラント材料の特徴 本発明のインプラント材料は: 大きさが0.2〜50μmの微粒子あるいはその集
合塊(クラスター)を10〜60重量%の多量且つ緻密
に含んでいるので、その表面を切削加工などで削ったも
のは、バイオセラミックス粒子が表面に多数顕在してお
り、埋入後の初期時点で、生体適合性が良く、バイオセ
ラミックスが直接生体骨と結合するので初期固定性を増
す。
(Iii) The pressure-oriented and high-strength composite rod-shaped molded body of the present invention is further cut into a final molded product by a method such as cutting to obtain a medical implant. (Iv) Characteristics of Implant Material The implant material of the present invention contains: fine particles having a size of 0.2 to 50 μm or aggregates (clusters) thereof in a large amount and densely in an amount of 10 to 60% by weight. In the case of cutting by cutting, etc., a large number of bioceramic particles are exposed on the surface, it has good biocompatibility at the initial stage after embedding, and the bioceramics directly bind to the living bone, thus increasing the initial fixing property. .

【0101】 適当な分子量とその分子量分布をもつ
ポリマーの分子鎖あるいは結晶が配向しているポリマー
マトリックスが配向により強化された新規複合強化方法
によって作られているので、初期高強度が付与され、か
つ、それに近い強度が骨癒合に必要な少なくとも2〜4
ケ月間は維持され、その後は組織反応を起こさない速さ
で徐々に分解されるように設計できる。 バイオセラミックス粉体は複合材料の内部まで連続
して存在しているので、徐々に分解して表面に露呈する
ことにより生体骨と結合することに寄与する。また、バ
イオセラミックス粉体は骨誘導、骨伝導を促進して、最
終的にポリマーの消滅した空洞を速やかに充填するの
で、生体骨の置換が効率良く行われる。
Since the polymer matrix in which the molecular chains or crystals of the polymer having an appropriate molecular weight and its molecular weight distribution are oriented is made by the novel composite strengthening method in which the orientation is strengthened, the initial high strength is imparted, and , A strength close to that is at least 2-4 required for bone fusion
It can be designed to be maintained for months and then gradually degraded at a rate that does not cause tissue reaction. Since the bioceramic powder continues to exist inside the composite material, it gradually decomposes and is exposed to the surface, thereby contributing to bonding with living bone. Further, since the bioceramic powder promotes osteoinduction and osteoconduction and finally quickly fills the voids in which the polymer has disappeared, living bone can be efficiently replaced.

【0102】 複合材料中には、バイオセラミックス
微粒子が多量に含まれているので、単純X線写真に程良
く写し出すことができ、ポリマーのみの場合不可能であ
った治療の具合、治療の過程のレントゲン観察が効果的
にできる。さらに、マトリックスポリマーとバイオセラ
ミックスは過去に臨床に実用された実績があり、しかも
生体に安全であり、生体適合性にも優れている。従っ
て、このインプラント用の複合材料は理想的な生体材料
の一つといえる。
Since the composite material contains a large amount of bioceramics fine particles, it can be reasonably imaged in a plain X-ray photograph, and the treatment condition and the treatment process, which were not possible in the case of only the polymer, can be obtained. X-ray observation can be performed effectively. Furthermore, matrix polymers and bioceramics have been used clinically in the past, are safe for living organisms, and have excellent biocompatibility. Therefore, it can be said that the composite material for the implant is one of the ideal biomaterials.

【0103】[0103]

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、これらは本発明の範囲を制限しない。種々の物性
値についての測定法を以下に説明する。 圧縮曲げ強度、圧縮曲げ弾性率:JIS−K−72
03(1982)に準じて測定した。 引張強度:JIS−K−7113(1981)に準
じて測定した。 剪断強度:R.SUURONENらの方法〔R.SU RONEN ,T.PO
HJONEN et al ,J.Mater.Med, (1992)426〕により測定し
た。 密度:JIS−K−7112(1980)に準じて
測定した。 結晶化度:示差走査型熱量計(DSC)測定による
融解ピークのエンタルピーより算出した。
EXAMPLES The present invention will now be specifically described with reference to examples, but these do not limit the scope of the present invention. The measuring methods for various physical property values will be described below. Compressive bending strength, compressive bending elastic modulus: JIS-K-72
03 (1982). Tensile strength: Measured according to JIS-K-7113 (1981). Shear strength: Method of R.SUURONEN et al. [R.SU RONEN, T.PO
HJONEN et al, J. Mater. Med, (1992) 426]. Density: Measured according to JIS-K-7112 (1980). Crystallinity: Calculated from the enthalpy of the melting peak measured by a differential scanning calorimeter (DSC).

【0104】(実施例1)<圧縮成形;その例1> 粘度平均分子量40万のポリL−乳酸(PLLA)をジ
クロロメタンに4重量%溶かした溶液中に、最大粒径3
1.0μm、最小粒径0.2μm、平均粒径1.84μ
mのハイドロキシアパタイト(HA)(900℃焼成)
のエチルアルコ−ル懸濁液を加えて撹拌し、HAを二次
凝集させることなく均一に分散させた。更に、撹拌しな
がらエチルアルコ−ルを加えてPLLAとHAを共沈さ
せた。次いで、これを濾過し、完全に乾燥して、その内
部に上記の粒径をもつHAがそれぞれ20、30、4
0、50、60重量%の割合で均一に分散しているPL
LAの顆粒を得た。
(Example 1) <Compression molding; Example 1> In a solution prepared by dissolving 4% by weight of poly-L-lactic acid (PLLA) having a viscosity average molecular weight of 400,000 in dichloromethane, a maximum particle size of 3 was obtained.
1.0 μm, minimum particle size 0.2 μm, average particle size 1.84 μm
m hydroxyapatite (HA) (calcined at 900 ° C)
The ethyl alcohol suspension of was added and stirred to uniformly disperse HA without secondary aggregation. Furthermore, while stirring, ethyl alcohol was added to co-precipitate PLLA and HA. Then, this was filtered and completely dried, so that HA having the above-mentioned particle size was contained in each of 20, 30, and 4 respectively.
PL uniformly dispersed in a proportion of 0, 50, 60% by weight
LA granules were obtained.

【0105】これを押出機で185℃で溶融押出して、
直径13.0mm、長さ40mm、粘度平均分子量が2
5万の円柱状のビレットを得た。次いで、図3、図4に
示されるように、このビレットを直径13.0mmの孔
の収容筒部中にて110℃に加熱し、この収容筒部と縮
径部を介して連結した直径7.8mm、長さ90mmの
孔を有するキャビティに圧入して成形することにより、
このキャビティの孔と同形状で、HAが均一に分散して
いるPLLAとHAが複合化された圧縮配向成形体を得
た。但し、θ=15°である。
This was melt extruded by an extruder at 185 ° C.,
Diameter 13.0mm, length 40mm, viscosity average molecular weight is 2
50,000 cylindrical billets were obtained. Next, as shown in FIG. 3 and FIG. 4, the billet was heated to 110 ° C. in the accommodating cylinder of the hole having a diameter of 13.0 mm, and the diameter of the billet connected to the accommodating cylinder was reduced by 7 mm. By press-fitting and molding into a cavity having a hole of 0.8 mm and a length of 90 mm,
A compression-oriented molded body having the same shape as the holes of the cavity and having a composite of PLLA and HA in which HA was uniformly dispersed was obtained. However, θ = 15 °.

【0106】ここで得られた成形体の断面積をS、塑性
変形以前のビレットの断面積をSoとすると、変形度R
=So/S=2.8である。表1に、得られた複合化H
A/PLLAの圧縮配向成形体(試料No.2,3,
4,5,6)と、PLLAのみから成る変形度2.8の
PLLA圧縮配向成形体(試料No.1:対照例1)、
およびHA粒子を30重量%含むが圧縮配向成形してい
ない無配向の成形体(試料No.3′対照例2)の物性
を比較した。
When the cross-sectional area of the molded body obtained here is S and the cross-sectional area of the billet before plastic deformation is So, the degree of deformation R
= So / S = 2.8. Table 1 shows the obtained composite H
A / PLLA compression orientation molded body (Sample No. 2, 3,
4, 5 and 6) and a PLLA compression-oriented molded article consisting of only PLLA and having a deformation degree of 2.8 (Sample No. 1: Control Example 1),
The physical properties of a non-oriented molded product (Sample No. 3'Control Example 2) containing 30% by weight of HA particles but not compression-oriented were compared.

【0107】[0107]

【表1】 [Table 1]

【0108】表1に示すように、HAを含有して複合化
したPLLAの圧縮配向成形体の機械的物性は著しく向
上している。また、もう一つの対照例として、本発明の
圧縮配向とは逆向きの材料から離れる方向に配向のため
の力が加わり、また配向の形態も異なる従来の一般的な
一軸延伸方法により延伸配向された成形物(試料No.
7)の物性を表1に示した。延伸は110℃の流動パラ
フィン中で加熱後延伸するようにした。
As shown in Table 1, the mechanical properties of the PLLA compression-oriented molded article containing HA and compounded are remarkably improved. Further, as another contrast example, a force for orientation is applied in a direction away from the material in the direction opposite to the compression orientation of the present invention, and the orientation form is stretched and oriented by a conventional general uniaxial stretching method. Molded product (Sample No.
The physical properties of 7) are shown in Table 1. The stretching was performed by heating in liquid paraffin at 110 ° C. and then stretching.

【0109】この成形物は延伸による変形時にフィラ−
とポリマーの界面を契機として材料が互いに移動のずれ
を生ずるので、材料の表面は繊維状となってちぎれ、内
部は両者の界面を契機として無数の大小のボイドを形成
している劣悪な物質であった。そのため、再現性のある
物性値は得られず、その値は低かった。表1のNo.7
は、その中で最も良い値を示した。また、無数のボイド
を形成しているために、密度は0.924と低い希薄な
物質であり、外部からの生体液の浸入が容易であり、加
水分解速度も速いものと思われる。このことから、一軸
延伸では、本発明の目的とする物性を有する骨接合材を
得ることは不可能であることが実証された。また、骨接
合材として使用できない強度であった。
This molded product is a filler when deformed by stretching.
Since the materials are displaced from each other due to the interface between the polymer and the polymer, the surface of the material is torn into fibrous parts, and the inside is an inferior substance that forms innumerable large and small voids due to the interface between the two. there were. Therefore, reproducible physical property values were not obtained, and the values were low. No. 1 in Table 1. 7
Showed the best value among them. In addition, since it is formed of numerous voids, it is a dilute substance having a low density of 0.924, and it is considered that biological fluid can easily infiltrate from the outside and the hydrolysis rate is high. From this, it was demonstrated that it is impossible to obtain a bone cement having the physical properties intended by the present invention by uniaxial stretching. Moreover, the strength was such that it could not be used as a bone cement.

【0110】(比較例1)<圧縮成形> 粘度平均分子量40万のPLLAと、最大粒径100μ
m,平均粒径60μmのHA(900℃焼成)を用い
て、実施例1と同様の方法と条件で30重量%のHAが
均一に分散しているPLLA顆粒を得た。そして、これ
を実施例1と同様に押出機にて溶融押出しして、直径1
3.0mm、長さ40mm、粘度平均分子量が25万の
円柱状のビレットを得た。次いで、このビレットを実施
例1と同様の方法と条件で成形型の孔に圧入することに
より、HAが均一に分散しているR=2.8の複合化さ
れたHA/PLLAの圧縮配向成形体を得た。
(Comparative Example 1) <Compression molding> PLLA having a viscosity average molecular weight of 400,000 and a maximum particle size of 100 μm.
Using HA having an average particle size of 60 μm (calcined at 900 ° C.), PLLA granules in which 30% by weight of HA were uniformly dispersed were obtained by the same method and conditions as in Example 1. Then, this was melt-extruded with an extruder in the same manner as in Example 1 to obtain a diameter of 1
A cylindrical billet having a length of 3.0 mm, a length of 40 mm and a viscosity average molecular weight of 250,000 was obtained. Then, this billet was pressed into the holes of the molding die in the same manner and conditions as in Example 1, whereby the HA was uniformly dispersed and the compression orientation molding of the composite HA / PLLA with R = 2.8 was performed. Got the body

【0111】表2に、得られた成形体と実施例1のHA
30重量%含有した成形体(試料No.3)の物性を比
較した。
Table 2 shows the obtained molded product and HA of Example 1.
The physical properties of the molded product (Sample No. 3) containing 30% by weight were compared.

【表2】 [Table 2]

【0112】HAの平均粒径が60μmである比較例1
は、平均粒径が1.84μmである実施例1(試料N
o.3)と比較して強度が低かった。さらに曲げ強度試
験では、比較例1は降伏点に到達して、最大荷重を示し
た時点で折損したが、実施例1(試料No.3)は折損
しなかった。これは、PLLAは高度に配向しているに
もかかわらず、大きなHAの粒子あるいは脆いHAの大
きな集合塊が多数分布するために、PLLAの配向のマ
トリックスがHAによって途切れ、その強度が生かされ
なくなったためと考えられる。
Comparative Example 1 in which HA has an average particle size of 60 μm
Example 1 (Sample N) having an average particle size of 1.84 μm.
o. The strength was low as compared with 3). Further, in the bending strength test, Comparative Example 1 reached the yield point and was broken at the time when the maximum load was shown, but Example 1 (Sample No. 3) was not broken. This is because although PLLA is highly oriented, a large number of particles of large HA or large aggregates of brittle HA are distributed, so that the matrix of the orientation of PLLA is interrupted by HA and its strength is not utilized. It is thought to be a tame.

【0113】これに対して、最大粒径でさえも31.0
μmの集合塊であるHAを含む実施例1(試料No.
3)の場合は、最大荷重を示した時点でも折損すること
はなかった。同様に、後記する実施例6の最大粒径45
μmの粒子あるいは、その集合塊を含む未焼成ハイドロ
キシアパタイトとの複合材料である圧縮配向成形体の場
合も折損することがなかった。
On the other hand, even the maximum particle size is 31.0
Example 1 containing HA that is an aggregated mass of μm (Sample No.
In the case of 3), it did not break even when the maximum load was exhibited. Similarly, the maximum particle size of Example 6 described later is 45
Even in the case of a compression-oriented molded body which is a composite material of unburned hydroxyapatite containing particles of μm or aggregates thereof, there was no breakage.

【0114】(実施例2)<圧縮成形;その例2> 粘度平均分子量が22万および18万のPLLAと、実
施例1と同じHAを用いて、実施例1と同様の方法と条
件で30重量%のHAが均一に分散しているPLLA顆
粒を得て、押出機にて押出して、直径13.0mm、長
さ40mm、粘度平均分子量がそれぞれ15万と10万
の円柱状のビレットを得た。次いで、このビレットを実
施例1と同じ成形型中に同様の方法で圧入することによ
り、HAが均一に分散しているR=2.8のHA/PL
LAの複合化された圧縮配向成形体を得た。表3に、得
られた圧縮配向成形体と、対照例としてPLLAのみか
ら成る各々と同じ分子量の圧縮配向成形体の物性を比較
した。
(Example 2) <Compression molding; Example 2> Using PLLA having a viscosity average molecular weight of 220,000 and 180,000 and the same HA as in Example 1, the same method and conditions as in Example 1 were used. PLLA granules in which HA of HA was dispersed uniformly were obtained and extruded by an extruder to obtain a cylindrical billet having a diameter of 13.0 mm, a length of 40 mm and a viscosity average molecular weight of 150,000 and 100,000, respectively. It was Then, this billet was pressed into the same molding die as in Example 1 in the same manner, whereby HA was uniformly dispersed and HA / PL of R = 2.8.
A LA-composited compression-oriented compact was obtained. In Table 3, the physical properties of the obtained compression-oriented molded article and the compression-oriented molded article having the same molecular weight as PLLA alone as a control example were compared.

【0115】[0115]

【表3】 [Table 3]

【0116】粘度平均分子量が15万のビレットからの
成形体は実施例1と比較すると、強度はやや低いが、曲
げ強度は骨接合材としての使用に十分耐えられるもので
ある。また、PLLAのみの比較配向成形体よりも強度
と弾性率が増大した。これに対して、粘度平均分子量が
10万のビレットからの成形体は、PLLAのみのもの
よりも曲げ強度は増大したが、降伏点において折損し
た。但し、バイオセラミックス粒子の充填量が10重量
%のときには、条件によって降状時に折損しないものが
得られる。ポリマ−は一般に分子量が低下すると、それ
特有の強度も低下する。粘度平均分子量が10万の成形
体は、多量のHAの混入によって複合材料としての靱性
が低下したので破断したと考えられる。従って、HAを
混入しても、なお十分な強度(剛性)と靱性を合わせ持
つために必要なビレットの粘度平均分子量の下限は10
万であると判断される。
The molded product from the billet having a viscosity average molecular weight of 150,000 has a slightly lower strength as compared with Example 1, but the bending strength is sufficiently high enough to be used as a bone cement. In addition, the strength and elastic modulus were increased as compared with the comparative oriented molded product containing only PLLA. On the other hand, the molded product from the billet having a viscosity average molecular weight of 100,000 had a higher flexural strength than that of only PLLA, but was broken at the yield point. However, when the filling amount of the bioceramics particles is 10% by weight, it is possible to obtain the one that is not broken during the descending condition depending on the conditions. Generally, when the molecular weight of a polymer is lowered, its specific strength is also lowered. It is considered that the molded product having a viscosity average molecular weight of 100,000 was ruptured because the toughness of the composite material decreased due to the incorporation of a large amount of HA. Therefore, even if HA is mixed, the lower limit of the viscosity average molecular weight of the billet required to have sufficient strength (rigidity) and toughness is 10
It is judged to be good.

【0117】(実施例3)<圧縮成形;その例3> 粘度平均分子量40万のPLLAと、実施例1と同じH
Aを用いて、実施例1と同様の方法と条件で15重量%
のHAが均一に分散しているPLLA顆粒を得て、押出
機にて押出しして、直径13.0mm、長さ40mm、
粘度平均分子量が25万の円柱状のビレットを得た。次
いで、図3に示されるように、このビレットを直径1
3.0mmの収容筒部と直径7.0mm、長さ113m
mのキャビティを連結した成形型、または、直径14.
5mmの収容筒部と直径11.8mm、長さ57mmの
キャビティを連結した成形型で、実施例1と同様の方法
と条件で、HAが均一に分散している各々、R=3.5
およびR=1.5のHA/PLLAの複合化された圧縮
配向成形体を得た。但し、θ=15°である。表4に、
得られた成形体と、対照例としてPLLAのみから成る
R=3.5およびR=1.5のPLLAのみの圧縮配向
成形体の物性を比較した。
(Example 3) <Compression molding; Example 3> PLLA having a viscosity average molecular weight of 400,000, and the same H as in Example 1
15% by weight under the same conditions and conditions as in Example 1
To obtain PLLA granules in which HA is evenly dispersed and extruded with an extruder to obtain a diameter of 13.0 mm and a length of 40 mm,
A cylindrical billet having a viscosity average molecular weight of 250,000 was obtained. Then, as shown in FIG.
3.0 mm storage cylinder, diameter 7.0 mm, length 113 m
m having a cavity of m.
In a molding die in which a 5 mm accommodating cylinder portion and a cavity having a diameter of 11.8 mm and a length of 57 mm were connected, HA was uniformly dispersed under the same method and conditions as in Example 1, and R = 3.5.
A HA / PLLA composite compression-oriented molded body with R = 1.5 was obtained. However, θ = 15 °. In Table 4,
The physical properties of the obtained molded product and a compression-oriented molded product of RLA = 3.5 and R = 1.5 consisting of only PLLA as a control example were compared.

【0118】[0118]

【表4】 [Table 4]

【0119】この結果から、R=3.5の成形体は、同
じ程度に高度に配向したPLLAのみから成る圧縮配向
成形体の曲げ強度をさらに上回る、高い強度(剛性)と
高い靱性を有するものであった。結晶化度はPLLAの
みの成形体のそれよりも低いので、生体内での周囲の組
織に対する刺激、炎症性の低い材料である。これは、H
A粒子がPLLAの結晶の成長を阻害し、微結晶化に作
用したためと考えられる。R=1.5の成形体は、曲げ
強度はPLLAのみの成形体よりもわずかに大きい程度
であったが、用途によっては充分使用可能なインプラン
ト材料である。
From these results, the molded product of R = 3.5 has a high strength (rigidity) and a high toughness, which are even higher than the bending strength of the compression-oriented molded product composed of only PLLA which is highly oriented to the same degree. Met. Since the crystallinity is lower than that of the PLLA-only molded product, it is a material having low irritation and irritation to surrounding tissues in the living body. This is H
It is considered that the A particles inhibited the growth of PLLA crystals and acted on the microcrystallization. The molded product of R = 1.5 had a bending strength slightly higher than that of the molded product of only PLLA, but it is an implant material that can be sufficiently used depending on the application.

【0120】(実施例4)<圧縮成形;その例4> 粘度平均分子量40万のPLLAと、平均粒径2.7μ
mのアパタイトウォラストナイトガラスセラミックス
(AW−GC)を用いて、実施例1と同様の方法と条件
で35重量%のAW−GCが均一に分散しているPLL
A顆粒を得て、押出機にて溶融押出して、直径14.5
mm、長さ45mm、粘度平均分子量が22万の円柱状
のビレットを得た。
(Example 4) <Compression molding; Example 4> PLLA having a viscosity average molecular weight of 400,000 and an average particle diameter of 2.7 μm.
m apatite wollastonite glass ceramics (AW-GC) was used, and the same method and conditions as in Example 1 were used, and 35% by weight of AW-GC was uniformly dispersed in the PLL.
A granules are obtained and melt extruded by an extruder to have a diameter of 14.5.
A cylindrical billet having a length of 45 mm and a viscosity average molecular weight of 220,000 was obtained.

【0121】次いで、図3に示されるように、このビレ
ットを直径14.5mmの収容筒部と直径9.6mm、
長さ83mmのキャビティを連結した成形型中に、実施
例1と同様の方法と条件で圧入充填し、AW−GCが均
一に分散しているR=2.3のAW−GC/PLLAの
複合化された圧縮配向成形体を得た。但し、θ=20°
である。表5に、得られた圧縮配向成形体、および対照
例としてPLLAのみから成るR=2.3のPLLA圧
縮配向成形体の物性を比較した。
Next, as shown in FIG. 3, this billet was inserted into a housing cylinder portion having a diameter of 14.5 mm, a diameter of 9.6 mm, and
AW-GC / PLLA composite of R = 2.3 in which AW-GC is uniformly dispersed by press-fitting and filling in a molding die in which a cavity having a length of 83 mm is connected under the same method and conditions as in Example 1. Thus, a compressed and oriented molded body was obtained. However, θ = 20 °
It is. Table 5 compares the physical properties of the obtained compression-oriented molded article and the PLLA compression-oriented molded article of R = 2.3 consisting of only PLLA as a control example.

【0122】[0122]

【表5】 [Table 5]

【0123】得られた成形体は、PLLAのみの成形体
と比較して曲げ強度が向上している。本材料を切削して
表面にAW−GCを露呈すると、AW−GCは骨誘導し
て数週後にHA層を表面に旺盛に形成するので、骨結
合、骨癒合及び骨置換に極めて有効なインプラントとな
り得るものである。
The obtained molded product has improved bending strength as compared with the molded product containing only PLLA. When this material is cut to expose AW-GC on the surface, AW-GC vigorously forms a HA layer on the surface several weeks after osteoinduction, which is an extremely effective implant for osseointegration, bone fusion and bone replacement. It can be.

【0124】(実施例5)<圧縮成形;その例5> 粘度平均分子量40万のPLLAと、最大粒径22.0
μm、平均粒径7.7μmのアルファ−型トリカルシウ
ムホスフェ−ト(α−TCP)を用いて、実施例1と同
様の方法と条件で25重量%のα−TCPが均一に分散
しているPLLA顆粒を得て、押出機にて溶融押出しし
て、直径13.0mm、長さ40mm、粘度平均分子量
が25万の円柱状のビレットを得た。
(Example 5) <Compression molding; Example 5> PLLA having a viscosity average molecular weight of 400,000 and a maximum particle size of 22.0.
Using α-type tricalcium phosphate (α-TCP) having a particle size of μm and an average particle size of 7.7 μm, 25% by weight of α-TCP was uniformly dispersed by the same method and conditions as in Example 1. Obtained PLLA granules were melt-extruded by an extruder to obtain a cylindrical billet having a diameter of 13.0 mm, a length of 40 mm and a viscosity average molecular weight of 250,000.

【0125】次いで、図3に示されるように、このビレ
ットを直径13.0mmの収容筒部と、直径7.5m
m、長さ96mmのキャビティを連結した成形型中に、
実施例1と同様の方法と条件で圧入充填し、α−TCP
が均一に分散しているR=3.0のα−TCP/PLL
Aの複合化された圧縮配向成形体を得た。但し、θ=1
5℃である。表6に、得られた圧縮配向成形体と、対照
例としてPLLAのみから成るR=3.0の成形体の物
性を比較した。
Next, as shown in FIG. 3, the billet was inserted into a housing cylinder portion having a diameter of 13.0 mm and a diameter of 7.5 m.
m, in a mold with 96 mm long cavities connected,
Α-TCP was filled by press fitting under the same method and conditions as in Example 1.
Α-TCP / PLL with R = 3.0 in which are uniformly dispersed
A composite compression-oriented compact of A was obtained. However, θ = 1
5 ° C. In Table 6, the physical properties of the obtained compression-oriented molded product and the molded product of R = 3.0 consisting only of PLLA as a control example were compared.

【0126】[0126]

【表6】 [Table 6]

【0127】得られた成形体は、HA複合の成形体など
と同様、高強度を有するものであり、その曲げ強度、弾
性率はPLLAのみの成形体を上回っている。α−TC
Pは焼結HAよりも生体活性度が高いので、骨置換に有
効な高強度インプラントとなり得るものである。
The obtained molded product has high strength like the HA composite molded product, and its bending strength and elastic modulus are higher than those of PLLA alone. α-TC
Since P has higher bioactivity than sintered HA, it can be a high-strength implant effective for bone replacement.

【0128】(実施例6)<圧縮成形;その例6> 粘度平均分子量36万のPLLAと、最大粒径45μ
m、平均粒径3.39μmの未焼成ハイドロキシアパタ
イト(wet −HA)を用いて、実施例1と同様の方法と
条件で40重量%のHAが均一に分散しているPLLA
顆粒を得て、押出機にて溶融押出しして、直径10.0
mm、長さ40mm、粘度平均分子量が20万の円柱状
のビレットを得た。
(Example 6) <Compression molding; Example 6> PLLA having a viscosity average molecular weight of 360,000 and a maximum particle size of 45 μ
PLLA in which 40% by weight of HA was uniformly dispersed by using unbaked hydroxyapatite (wet-HA) having an average particle size of 3.39 μm and the same method and conditions as in Example 1.
The granules are obtained and melt-extruded with an extruder to have a diameter of 10.0.
A cylindrical billet having a length of 40 mm and a viscosity average molecular weight of 200,000 was obtained.

【0129】<活性度の測定>より活性度が高いか否か
を調べるために、上記実施例6で用いたPLLAにそれ
ぞれ焼成HAと未焼成HAを40重量%含むビレット2
個を作成し、各ビレットから小片(10×10×2m
m)を作成し、この両者を凝似体液に浸漬して、その表
面に沈積するリン酸カルシウム成分の多少を観察した。
その結果、未焼成HA/PLLAは3日後から多量の結
晶が沈積しはじめ6日後に結晶の層が全面を覆ったのに
対して、焼成HA/PLLAのそれは6日後でも結晶は
全面を覆わなかった。
<Measurement of Activity> In order to examine whether the activity is higher than that of the billet 2 containing 40% by weight of calcined HA and uncalcined HA in the PLLA used in Example 6 above, respectively.
Create individual pieces from each billet (10 x 10 x 2 m)
m) was prepared, and both were immersed in the coagulant liquid, and the amount of the calcium phosphate component deposited on the surface was observed.
As a result, in the unbaked HA / PLLA, a large amount of crystals began to be deposited after 3 days, and the crystal layer covered the entire surface after 6 days, whereas in the baked HA / PLLA, the crystal did not cover the entire surface even after 6 days. It was

【0130】焼成HA粉体は骨細胞により吸収されて消
失せず、場合によっては細胞が貧食後、再び吐き出すこ
とも確認されており、また粉体が組織反応を惹起する危
険性も指摘されている。しかし、未焼成のHAは、生体
に吸収され消失するという完全吸収性をもち、生体のH
Aと化学的に同物質であるので、かかる問題はない。現
在までに未焼成HA/PLLAの高強度インプラントは
全く開発されておらず、本実施例は本発明の新規性、有
意義性、発明性の根幹をなす。
It has been confirmed that the calcined HA powder is not absorbed by bone cells and does not disappear, and in some cases, the cells may be exhaled again after feeding poorly, and it has been pointed out that the powder may cause a tissue reaction. There is. However, unbaked HA has complete absorbability that is absorbed by the living body and disappears.
Since it is chemically the same as A, there is no such problem. Up to now, no high-strength HA / PLLA high-strength implant has been developed, and this Example forms the basis of the novelty, significance, and invention of the present invention.

【0131】次いで、図3に示されるように、このビレ
ットを直径10.0mmの収容筒部と直径7.0mm、
長さ76mmのキャビティを連結した成形型中に、実施
例1と同様の方法と条件で圧入充填し、未焼成HAが均
一に分散しているR=2.0の圧縮配向成形体を得た。
但し、θ=30°である。表7に、得られた圧縮配向成
形体と、対照例としてPLLAのみから成るR=2.0
の成形体の物性を比較した。
Next, as shown in FIG. 3, this billet was inserted into a cylindrical housing portion having a diameter of 10.0 mm and a diameter of 7.0 mm,
A compression mold having R = 2.0 in which unbaked HA was uniformly dispersed was obtained by press-fitting and filling in a molding die having a cavity having a length of 76 mm connected under the same method and conditions as in Example 1. .
However, θ = 30 °. In Table 7, the obtained compression-oriented molded product and R = 2.0 consisting of PLLA alone as a control example are shown.
The physical properties of the molded articles were compared.

【0132】[0132]

【表7】 [Table 7]

【0133】未焼成HA/PLLAの複合化された圧縮
配向成形体の曲げ強度は、実施例1の焼成したHA複合
の圧縮配向成形体の場合と同様に、PLLAのみからな
る成形体の強度よりも高い値を示した。未焼成HAは生
体活性度が焼成HAよりもかなり高いので、高い生体活
性な複合化された高強度インプラント材料が得られた。
未焼成HAは焼結されていないので、それ自体は無機化
学物質であり、セラミックスのように強度の高い粉体で
はないが、焼結による化学的変性はないので、より生体
のハイドロキシアパタイトに近い物質である。本発明に
おいては、マトリックスポリマーが強化されたので、未
焼成HAもまた焼成HAの場合と同様の強度をもつ複合
材料にすることができた。
The flexural strength of the unfired HA / PLLA composite compression-oriented molded article was similar to that of the fired HA composite compression-oriented molded article of Example 1 compared to the strength of the molded article composed of only PLLA. Also showed a high value. Unfired HA has a much higher bioactivity than fired HA, resulting in a highly bioactive composite high strength implant material.
Since unsintered HA is not sintered, it is an inorganic chemical substance itself and is not a powder with high strength like ceramics, but since it is not chemically modified by sintering, it is closer to hydroxyapatite in living organisms. It is a substance. In the present invention, since the matrix polymer is reinforced, the unsintered HA can also be made into a composite material having the same strength as that of the sintered HA.

【0134】(実施例7)<圧縮成形;その例7> 粘度平均分子量40万のPLLAと、最大粒径45μ
m、平均粒径2.91μmのベ−タ型トリカルシウムホ
スフェ−ト(β−TCP)を用いて、実施例1と同様の
方法と条件で30重量%のβ−TCPが均一に分散して
いるPLLA顆粒を得て、押出機にて溶融押出しして、
直径13.0mm、長さ40mm、粘度平均分子量が2
5万の円柱状のビレットを得た。次いで、図3に示され
るように、このビレットを、直径13.0mmの収容筒
部と直径8.6mm、長さ74mm、または、直径7.
8mm、長さ90mmのキャビティを連結した成形型中
に、実施例1と同様の方法と条件で圧入充填し、β−T
CPが均一に分散しているRがそれぞれ2.3と2.8
のβ−TCP/PLLAの複合化された圧縮配向成形体
を得た。但し、θ=15°である。表8に、得られた圧
縮配向成形体と、実施例1のHA(900℃焼成)が3
0重量%分散しているR=2.8の複合化されたHA/
PLLAの圧縮配向成形体の物性を比較した。
(Example 7) <Compression molding; Example 7> PLLA having a viscosity average molecular weight of 400,000 and a maximum particle size of 45 μm.
m and an average particle diameter of 2.91 μm, beta-tricalcium phosphate (β-TCP) was used to uniformly disperse 30% by weight of β-TCP by the same method and conditions as in Example 1. Obtaining PLLA granules, melt-extruding with an extruder,
Diameter 13.0mm, length 40mm, viscosity average molecular weight is 2
50,000 cylindrical billets were obtained. Then, as shown in FIG. 3, the billet is provided with a housing cylinder having a diameter of 13.0 mm and a diameter of 8.6 mm, a length of 74 mm, or a diameter of 7.
In a molding die in which cavities having a length of 8 mm and a length of 90 mm were connected, press-fitting was performed under the same method and conditions as in Example 1, and β-T
R with CP uniformly distributed is 2.3 and 2.8, respectively.
A β-TCP / PLLA composite compression-oriented molded article was obtained. However, θ = 15 °. Table 8 shows the obtained compression-oriented molded body and HA of Example 1 (baked at 900 ° C.) in 3
R = 2.8 composite HA / 0% dispersed by weight
The physical properties of PLLA compression-oriented molded articles were compared.

【0135】[0135]

【表8】 [Table 8]

【0136】得られた成形体は、表5および表1に示し
たRがそれぞれ2.3と2.8のPLLAのみの成形体
の曲げ強度よりも大きい。また、R=2.8のものは、
同じRの圧縮配向成形体と同程度の曲げ強度を有してい
ることから、β−TCPを複合させることによっても高
強度の圧縮配向成形体が得られることが明らかとなっ
た。
The obtained molded products had larger Rs shown in Table 5 and Table 1 than the bending strengths of the PLLA-only molded products having 2.3 and 2.8, respectively. Also, for R = 2.8,
Since it has the same bending strength as that of the compression-oriented molded body of the same R, it became clear that a high-strength compression-oriented molded body can be obtained by combining β-TCP.

【0137】(実施例8)<圧縮成形;その例8> 粘度平均分子量40万のPLLAと、最大粒径30.0
μm、平均粒径10.0μmのテトラカルシウムホスフ
ェ−ト(TeCP)を用いて、実施例1と同様の方法と
条件で15重量%と25重量%のTeCPが均一に分散
しているPLLA顆粒を得て、圧縮成形機にて溶融させ
て、直径13.0mm、長さ40mm、粘度平均分子量
が25万の円柱状のビレットを得た。次いで、図3に示
されるように、このビレットをTeCPが15重量%含
有のものは実施例3と同じ成形型中に、またTeCPが
25重量%含有のものは実施例5と同じ成形型中に、実
施例1と同様の方法と条件で圧入することにより、Te
CPが均一に分散しているRがそれぞれ3.5と3.0
のTeCP/PLLAの圧縮配向成形体を得た。但し、
θ=15°である。
(Example 8) <Compression molding; Example 8> PLLA having a viscosity average molecular weight of 400,000 and a maximum particle size of 30.0.
PLLA granules in which 15% by weight and 25% by weight of TeCP are uniformly dispersed by using tetracalcium phosphate (TeCP) having an average particle size of 10.0 μm and by the same method and conditions as in Example 1. Was obtained and melted by a compression molding machine to obtain a cylindrical billet having a diameter of 13.0 mm, a length of 40 mm and a viscosity average molecular weight of 250,000. Then, as shown in FIG. 3, this billet containing TeCP in an amount of 15% by weight was in the same mold as in Example 3, and the one containing TeCP in an amount of 25% by weight in the same mold as in Example 5. To the Te by press-fitting under the same method and conditions as in Example 1.
R in which CP is uniformly dispersed is 3.5 and 3.0, respectively.
A TeCP / PLLA compression-oriented molded body of was obtained. However,
θ = 15 °.

【0138】表9には、得られたTeCP/PLLAの
複合化された圧縮配向成形体と、実施例3のHA(90
0℃焼成)が15重量%分散しているR=3.5のHA
/PLLAの複合化された圧縮配向成形体、および実施
例5のα−TCPが25重量%分散しているR=3.0
の圧縮配向成形体の物性を比較した。
In Table 9, the obtained TeCP / PLLA composite compression-oriented molded article and HA (90) of Example 3 are shown.
HA of R = 3.5 with 15% by weight of 0 ° C.) dispersed
/ PLLA composite compression-oriented molded article, and R = 3.0 in which 25% by weight of α-TCP of Example 5 is dispersed.
The physical properties of the compression-oriented molded articles of No. 2 were compared.

【0139】[0139]

【表9】 得られた成形体は、含有するバイオセラミックスが実施
例3,5のものと種類は異なるが、含有率とRが同じで
ある。しかし、それぞれの成形体はほぼ同程度の強度を
有していた。Rが3.5の場合は300Mpaを越えて
おり、極めて高い曲げ強度を示した。
[Table 9] Although the type of bioceramics contained in the obtained molded body is different from those of Examples 3 and 5, the content rate and R are the same. However, the respective molded products had almost the same strength. When R was 3.5, it exceeded 300 Mpa and showed extremely high bending strength.

【0140】(実施例9)<圧縮成形;その例9> 粘度平均分子量60万のPLLAと、最大粒径40.0
μm、平均粒径5.60μmの無水第二リン酸カルシウ
ム(無水リン酸−水素カルシウム:DCPA)を用い
て、実施例1と同様の方法と条件で45重量%のDCP
Aが均一に分散しているPLLA顆粒を得て、圧縮成形
機にて溶融させて、直径8.0mm、長さ40mm、粘
度平均分子量が46万の円柱状のビレットを得た。次い
で、図3に示されるように、このビレットを直径8.0
mmの収容筒部と直径5.7mm、長さ76mmのキャ
ビティを連結した成形型中に、実施例1と同様の方法と
条件で圧入充填し、DCPAが均一に分散しているR=
2.0のDCPA/PLLAの複合化された圧縮配向成
形体を得た。但し、θ=45°である。
(Example 9) <Compression molding; Example 9> PLLA having a viscosity average molecular weight of 600,000 and a maximum particle size of 40.0.
Using anhydrous dibasic calcium phosphate having an average particle size of 5.60 μm (anhydrous phosphoric acid-calcium hydrogen: DCPA), 45% by weight of DCP was prepared by the same method and conditions as in Example 1.
PLLA granules in which A was uniformly dispersed were obtained and melted by a compression molding machine to obtain a cylindrical billet having a diameter of 8.0 mm, a length of 40 mm and a viscosity average molecular weight of 460,000. This billet is then brought to a diameter of 8.0, as shown in FIG.
In a molding die in which an accommodating cylinder part having a diameter of mm and a cavity having a diameter of 5.7 mm and a length of 76 mm are connected to each other by press-fitting and filling under the same method and conditions as in Example 1, DCPA is uniformly dispersed R =
A 2.0 DCPA / PLLA composite compression oriented compact was obtained. However, θ = 45 °.

【0141】表10に、得られた圧縮配向成形体の物性
を示した。
Table 10 shows the physical properties of the obtained compression-oriented molded product.

【表10】 この成形体の粘度平均分子量は高いが、圧入による塑性
変形は可能であり、曲げ強度、弾性率ともに高く、高強
度および靱性を有している成形体であった。
[Table 10] Although this molded product had a high viscosity average molecular weight, it could be plastically deformed by press fitting, had high bending strength and elastic modulus, and had high strength and toughness.

【0142】(実施例10)<圧縮成形;その例10> 粘度平均分子量40万のPLLAと、最大粒径22.0
μm、平均粒径8.35μmのオクタカルシウムホスフ
ェ−ト(OCP)を用いて、実施例1と同様の方法で1
0重量%と20重量%のOCPが均一に分散しているP
LLA顆粒を得て、圧縮成形機により溶融させて、直径
13.0mm、長さ40mm、粘度平均分子量が25万
の円柱状のビレットを得た。次いで、OCPを10重量
%含むビレットを直径13.0mmの収容筒部と直径
6.1mmのキャビティを連結した成形型中に、またO
CPを20重量%含むビレットを直径13.0mmの収
容筒部と直径6.5mmのキャビティを連結した成形型
に、それぞれ実施例1と同様の方法と条件で圧入充填
し、OCPが均一に分散しているRがそれぞれ4.5と
4.0のOCP/PLLAの複合された圧縮配向成形体
を得た。但し、θ=15°である。
(Example 10) <Compression molding; Example 10> PLLA having a viscosity average molecular weight of 400,000 and a maximum particle size of 22.0.
In the same manner as in Example 1, except that octacalcium phosphate (OCP) having an average particle size of 8.35 μm was used.
P in which 0 wt% and 20 wt% OCP are uniformly dispersed
LLA granules were obtained and melted by a compression molding machine to obtain a cylindrical billet having a diameter of 13.0 mm, a length of 40 mm and a viscosity average molecular weight of 250,000. Next, a billet containing 10% by weight of OCP was placed in a molding die in which a housing cylinder having a diameter of 13.0 mm and a cavity having a diameter of 6.1 mm were connected to each other.
A billet containing 20% by weight of CP was press-fitted and filled into a molding die in which an accommodating cylinder portion having a diameter of 13.0 mm and a cavity having a diameter of 6.5 mm were connected by the same method and conditions as in Example 1 to uniformly disperse OCP. A composite compression oriented molded product of OCP / PLLA having R of 4.5 and 4.0 was obtained. However, θ = 15 °.

【0143】表11に、得られた圧縮配向成形体の物性
を示した。
Table 11 shows the physical properties of the obtained compression-oriented molded product.

【表11】 [Table 11]

【0144】いずれの成形体も、曲げ強度が300MP
a以上の高強度の成形体であった。OCP20重量%の
成形体は、OCP10重量%の成形体よりもRが低いけ
れども、強度、弾性率はともに上回った。しかし、圧入
時の圧力は、Rが大きいため約10000kg/cm2
の圧力を必要とした。
The bending strength of all the molded products was 300MP.
The molded product had a high strength of a or more. Although the molded product of OCP 20% by weight had a lower R than the molded product of OCP 10% by weight, both the strength and elastic modulus were higher. However, the pressure during press-fitting is approximately 10,000 kg / cm 2 because of the large R.
Needed pressure.

【0145】対照例として、圧入加工が比較的容易であ
るOCP10重量%のビレットをR=5.5となるよう
な成形型に圧入した。しかし、圧入時の圧力は1000
0kg/cm2 よりも高い圧力を必要とし、また、得ら
れた成形体は多数のクラックが発生していた。このこと
から、バイオセラミックスを含むPLLAの圧縮配向の
ための変形度Rは5以下が望ましいと言える。
As a control example, a billet of 10% by weight OCP, which is relatively easy to press-fit, was press-fitted into a molding die having R = 5.5. However, the pressure when press fitting is 1000
A pressure higher than 0 kg / cm 2 was required, and the molded body obtained had many cracks. From this, it can be said that the deformation degree R for compressive orientation of PLLA containing bioceramics is preferably 5 or less.

【0146】(実施例11)<圧縮成形;その例12> 粘度平均分子量38万の乳酸−グリコ−ル酸の共重合体
[P(LA−GA)](モル比90:10)と、最大粒
径31.0μm、平均粒径1.84μmのHA(900
℃焼成)を用いて、実施例1と同様の方法と条件で30
重量%のHAが均一に分散しているR=2.8のHA/
P(LA−GA)の複合化された圧縮配向成形体を得
た。但し、θ=15°である。
(Example 11) <Compression molding; Example 12> A copolymer of lactic acid-glycolic acid having a viscosity average molecular weight of 380,000 [P (LA-GA)] (molar ratio 90:10) and a maximum HA with a particle size of 31.0 μm and an average particle size of 1.84 μm (900
30 ° C.) by the same method and conditions as in Example 1.
HA of R = 2.8 in which HA of weight% is uniformly dispersed /
A composite compression-oriented compact of P (LA-GA) was obtained. However, θ = 15 °.

【0147】表12に、得られた成形体と、比較例とし
てP(LA−GA)のみの圧縮配向成形体の物性を比較
した。
Table 12 compares the physical properties of the obtained molded product and the compression-oriented molded product containing only P (LA-GA) as a comparative example.

【表12】 得られた成形体は、実施例1に示したPLLAの場合と
比較して、やや強度が低くかった。しかし、インプラン
ト材料として十分に有用である。
[Table 12] The obtained molded body was slightly lower in strength than the case of PLLA shown in Example 1. However, it is sufficiently useful as an implant material.

【0148】(実施例12)<鍛造成形;> 粘度平均分子量40万のポリL−乳酸(PLLA)をジ
クロロメタンに4重量%溶かした溶液中に、最大粒径3
1.0μm、最小粒径0.2μm、平均粒径1.84μ
mのハイドロキシアパタイト(HA)(900℃焼成)
のエチルアルコ−ル懸濁液を加えて撹拌し、HAを二次
凝集させることなく均一に分散させた。更に、撹拌しな
がらエチルアルコ−ルを加えてPLLAとHAを共沈さ
せた。次いで、これを濾過し、完全に乾燥して、その内
部に上記の粒径をもつHAが30、40重量%の割合で
均一に分散しているPLLAの顆粒を得た。
(Example 12) <Forging molding> In a solution prepared by dissolving 4% by weight of poly-L-lactic acid (PLLA) having a viscosity average molecular weight of 400,000 in dichloromethane, a maximum particle size of 3 was obtained.
1.0 μm, minimum particle size 0.2 μm, average particle size 1.84 μm
m hydroxyapatite (HA) (calcined at 900 ° C)
The ethyl alcohol suspension of was added and stirred to uniformly disperse HA without secondary aggregation. Furthermore, while stirring, ethyl alcohol was added to co-precipitate PLLA and HA. Next, this was filtered and completely dried to obtain PLLA granules in which HA having the above-mentioned particle size was uniformly dispersed in the proportion of 30 and 40% by weight.

【0149】これを押出機で185℃で溶融押出して、
直径13.0mm、長さ40mm、粘度平均分子量が2
5万の円柱状のビレットを得た。次いで、図5に示すよ
うに、このビレットを直径50mmの円筒がその中心部
に突き出た直径が100mm、厚み10mmの円板状の
成形型の収容筒部に入れ、100℃に加熱後、上から圧
力3,000kg/cm2 で断続的に鍛造成形すること
により、この成形型の円板状の部分と同じサイズのHA
/PLLAの複合化された鍛造加圧配向による成形体を
得た。
This was melt extruded at 185 ° C. in an extruder,
Diameter 13.0mm, length 40mm, viscosity average molecular weight is 2
50,000 cylindrical billets were obtained. Then, as shown in FIG. 5, the billet was placed in a cylindrical housing of a disk-shaped molding die having a diameter of 100 mm and a thickness of 10 mm, in which a cylinder having a diameter of 50 mm was protruded in the center, and heated to 100 ° C. HA of the same size as the disk-shaped part of this mold by intermittently forging at a pressure of 3,000 kg / cm 2 from
Thus, a composite body of composite forging / pressing orientation of / PLLA was obtained.

【0150】この成形体から円筒部を除いた半径方向に
試験片を切り取り、物性を測定した。その結果、曲げ強
度は220MPa、曲げ弾性率は7.4GPa、密度は
1.505g/cm3 、結晶化度は43.0%であっ
た。この鍛造配向による成形体は結晶面が上記の実施例
と異なり、配向軸が円板状の中心部から外周方向に向か
って多軸に配向している配向体と考えられる。
Test pieces were cut out from the molded body in the radial direction excluding the cylindrical portion, and the physical properties were measured. As a result, the bending strength was 220 MPa, the bending elastic modulus was 7.4 GPa, the density was 1.505 g / cm 3 , and the crystallinity was 43.0%. It is considered that the forged orientation shaped body is an oriented body in which the crystallographic plane is different from that in the above-mentioned embodiment and the orientation axis is polyaxially oriented from the central portion of the disc shape toward the outer peripheral direction.

【0151】(実施例13)<切削加工の例:表面観察
と経時変化> 実施例1で得られたHA/PLLAの複合化された各圧
縮配向成形体を施盤にて切削し、外径4.5mm、谷径
3.2mm、長さ50mmのスクリュ−、および直径
3.2mm、長さ40mmのピンに加工した。また、実
施例1の30重量%のHAが分散しているPLLA顆粒
を用いて、押出機にてプレ−ト状に押出したビレットを
得て、断面長方形(プレート状)の収容筒部とこれより
断面積の小さい断面長方形のキャビティを連結した成形
型中に、実施例1と同様の方法と条件で圧入し、R=
2.8のプレ−ト状成形体を得た。この成形体をスライ
ス盤にて表面を切削加工し、厚さ2.0mm、長さ20
mm、幅5mmのプレ−トを得た。
(Example 13) <Example of cutting: surface observation and change with time> Each HA / PLLA composite compression-oriented molded body obtained in Example 1 was cut with a lathe to give an outer diameter of 4 A screw having a diameter of 3.2 mm, a root diameter of 3.2 mm and a length of 50 mm, and a pin having a diameter of 3.2 mm and a length of 40 mm were processed. Further, using the PLLA granules in which 30% by weight of HA of Example 1 was dispersed, a billet extruded in a plate shape with an extruder was obtained, and a storage cylinder portion having a rectangular cross section (plate shape) and In a molding die in which cavities each having a smaller cross-sectional area and a rectangular cross section are connected, press-fitting is performed under the same method and conditions as in Example 1, and R =
A plate-shaped molded product of 2.8 was obtained. The surface of this molded body is cut with a slicing machine to give a thickness of 2.0 mm and a length of 20.
A plate having a size of 5 mm and a width of 5 mm was obtained.

【0152】このスクリュ−、ピン、およびプレ−トの
表面を、走査型電子顕微鏡で観察した。切削加工された
いずれの加工品も、表面にHAが二次凝集して大きな集
合塊を形成することもなく微粒子が均一に分散した状態
で露呈していた。また、内部も同様に均一に分散してい
るのが観察された。そして、これらはHAの含有率が高
くなるほど、より多くのHAが表面に現れていた。この
ようなインプラントは緻密質でボイドがなく、バイオセ
ラミックスとポリマ−は互いに物理的に良く密着してい
ることも確認された。これは、本発明の材料が高い力学
的強度をもち、生体骨がバイオセラミックスと直接接触
することによって骨と結合し、それを骨癒合に必要な期
間維持し、骨誘導と骨伝導、あるいは骨置換が有効に行
われる根拠を示している。
The surfaces of the screw, pin and plate were observed with a scanning electron microscope. In each of the cut products, the HA was not aggregated on the surface to form a large aggregate, and the fine particles were exposed in a uniformly dispersed state. It was also observed that the inside was similarly dispersed. The higher the HA content of these, the more HA appeared on the surface. It was also confirmed that such an implant was compact and void-free, and that the bioceramics and the polymer were in good physical contact with each other. This is because the material of the present invention has high mechanical strength, and the biological bone is directly contacted with the bioceramics to bond with the bone and maintain it for a period necessary for bone union, osteoinduction and bone conduction, or bone. It shows the rationale for the effective replacement.

【0153】また、実施例で得られた高強度のポリマ−
・バイオセラミックスが複合化された加圧配向成形体
は、37℃の凝似体液中で2〜4ヶ月にわたり、その強
度をほぼ維持していることが確認できた。その後、材料
の組成や構造によって分解の挙動が異なるものの、骨癒
合後はポリマ−のみの場合よりも早く分解吸収され、骨
置換されることがin vivoにおいて確認できた。
Further, the high-strength polymers obtained in Examples
It was confirmed that the pressure-oriented molded body in which the bioceramics were composited maintained its strength in the simulated liquid at 37 ° C. for 2 to 4 months. After that, it was confirmed in vivo that, although the decomposition behavior was different depending on the composition and structure of the material, it was decomposed and absorbed more quickly after bone union than in the case of only the polymer and bone replacement.

【0154】[0154]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の複合化された高強度インプラント材料は、皮質骨と同
等以上の機械的強度を有し、剛性と靱性があって初期に
破壊が起き難く、バイオセラミックスによる生体骨との
結合、骨伝導、骨誘導および生体内での分解・吸収の性
質が生かされて、生体骨による置換が効率良く行われ、
硬組織が治癒するまでの期間は強度を維持するが、その
後は周囲骨に為害性を発現しない程度の速さで徐々に分
解して吸収され、その消失した跡がすみやかに生体によ
って再建されると共に、手術後に単純X線写真によって
写し出すこともできる、理想的な生体材料である。ま
た、本発明の方法は、特別な装置や過酷な条件を採用す
ることなく簡単に上記のインプラント材料を製造するこ
とができるものである。
As is clear from the above description, the composite high-strength implant material of the present invention has mechanical strength equal to or higher than that of cortical bone, has rigidity and toughness, and has early fracture. Difficult to occur, bio-ceramics bond with living bone, bone conduction, osteoinduction and decomposition / absorption properties in the living body are utilized, and replacement with living bone is performed efficiently.
The strength is maintained until the hard tissue heals, but after that, it gradually decomposes and is absorbed at a speed that does not cause harm to the surrounding bone, and the lost trace is promptly reconstructed by the living body. Together with this, it is an ideal biomaterial that can be imaged by simple X-ray photography after surgery. In addition, the method of the present invention can easily produce the above-mentioned implant material without using special equipment or harsh conditions.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の円柱状インプラント材料の結晶状態を
示す模式図である。図1(イ)は縦断面図を示し、図1
(ロ)は平面図を示す。
FIG. 1 is a schematic view showing a crystalline state of a cylindrical implant material of the present invention. FIG. 1A shows a vertical cross-sectional view.
(B) shows a plan view.

【図2】本発明の板状インプラント材料の結晶状態を示
す模式図である。図2(イ)は縦断面図を示し、図2
(ロ)は平面図を示す。
FIG. 2 is a schematic view showing a crystalline state of the plate-like implant material of the present invention. FIG. 2A shows a vertical sectional view.
(B) shows a plan view.

【図3】圧縮配向による成形モデルを模式的に示した縦
断面図であり、ビレットを圧入充填する前の状態を示
す。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view schematically showing a molding model by compression orientation, showing a state before press-filling a billet.

【図4】圧縮配向による成形モデルを模式的に示した縦
断面図であり、ビレットを圧入充填した後の状態を示
す。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view schematically showing a molding model by compression orientation, showing a state after a billet is press-fitted and filled.

【図5】鍛造配向による成形モデルを模式的に示した縦
断面図である。
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view schematically showing a forming model by forging orientation.

【図6】複合材料の強化方式について、本発明の複合材
料と従来の複合材料を比較した内部組織を示す模式図で
ある。
FIG. 6 is a schematic diagram showing an internal structure of a composite material of the present invention and a conventional composite material in comparison, regarding the strengthening method of the composite material.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ビレット 2 成形型 2a 収容筒部 2b 加圧手段 2c キャビティ 20a 縮径部 3 インプラント材料 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Billet 2 Mold 2a Storage cylinder 2b Pressurizing means 2c Cavity 20a Reduced diameter part 3 Implant material

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 生体内分解吸収性である結晶性の熱可塑
性ポリマーマトリックス中に粒子又は粒子の集合塊の大
きさが0.2〜50μmのバイオセラミックス粉体の1
0〜60重量%を実質的に均一に分散させた成形体から
なる複合材料であって、該マトリックスポリマーの結晶
が加圧により配向し、且つその結晶化度が10〜70%
である加圧配向成形体からなることを特徴とする、粒子
及びマトリックスポリマー強化複合材料である高強度イ
ンプラント材料。
1. A bioceramic powder having a size of particles or aggregates of particles of 0.2 to 50 μm in a crystalline thermoplastic polymer matrix that is biodegradable and absorbable.
A composite material comprising a molded body in which 0 to 60% by weight is dispersed substantially uniformly, wherein the crystals of the matrix polymer are oriented by pressure, and the crystallinity is 10 to 70%.
A high-strength implant material, which is a particle and matrix polymer reinforced composite material, characterized in that it comprises a pressure-oriented molded body which is
【請求項2】 上記成形体の結晶が本質的に複数の基準
軸に平行に配向していることを特徴とする、請求項1記
載の高強度インプラント材料。
2. High-strength implant material according to claim 1, characterized in that the crystals of the shaped body are oriented essentially parallel to a plurality of reference axes.
【請求項3】 バイオセラミックス粉体が、表面生体活
性な焼結ハイドロキシアパタイト、バイオガラス系もし
くは結晶化ガラス系の生体用ガラス、生体内吸収性の未
焼成ハイドロキシアパタイト、ジカルシウムホスフェー
ト、トリカルシウムホスフェート、テトラカルシウムホ
スフェート、オクタカルシウムホスフェートのいずれか
単独又は2種以上の混合物であることを特徴とする、請
求項1又は2記載の高強度インプラント材料。
3. A bioceramics powder comprising a surface bioactive sintered hydroxyapatite, bioglass-based or crystallized glass-based biomedical glass, bioabsorbable unsintered hydroxyapatite, dicalcium phosphate, tricalcium phosphate. 3. The high-strength implant material according to claim 1 or 2, which is a single or a mixture of two or more of tetracalcium phosphate and octacalcium phosphate.
【請求項4】 生体内分解吸収性である結晶性の熱可塑
性ポリマーがポリ乳酸又は乳酸−グリコール酸共重合体
のいずれかであり、その初期粘度平均分子量が10〜6
0万であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか
に記載の高強度インプラント材料。
4. The biodegradable and absorbable crystalline thermoplastic polymer is either polylactic acid or lactic acid-glycolic acid copolymer, and the initial viscosity average molecular weight thereof is 10 to 6.
The high-strength implant material according to claim 1, wherein the high-strength implant material is 0,000.
【請求項5】 熱可塑性ポリマーがポリ乳酸であり、バ
イオセラミックス粉体が未焼成ハイドロキシアパタイト
であることを特徴とする、請求項1又は2記載の高強度
インプラント材料。
5. The high-strength implant material according to claim 1, wherein the thermoplastic polymer is polylactic acid and the bioceramic powder is unfired hydroxyapatite.
【請求項6】 上記成形体が圧縮成形又は鍛造成形によ
る加圧配向によって得られた配向成形体であることを特
徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載の高強度イン
プラント材料。
6. The high-strength implant material according to claim 1, wherein the molded body is an oriented molded body obtained by pressure orientation by compression molding or forging molding.
【請求項7】 上記配向成形体が、曲げ強度が150〜
320MPa、曲げ弾性率が6〜15GPaであること
を特徴とする、請求項1〜6のいずれかに記載の高強度
インプラント材料。
7. The oriented molded article has a bending strength of 150 to 150.
The high-strength implant material according to any one of claims 1 to 6, which has a flexural modulus of 320 MPa and a flexural modulus of 6 to 15 GPa.
【請求項8】 上記配向成形体が切削加工等され、その
表面にバイオセラミックス粉体が顕在していることを特
徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載の高強度イン
プラント材料。
8. The high-strength implant material according to any one of claims 1 to 7, wherein the oriented molded body is subjected to cutting processing or the like and bioceramic powder is exposed on the surface thereof.
【請求項9】 予め生体内分解吸収性である結晶性の熱
可塑性ポリマーとバイオセラミックス粉体とが実質的に
均一に分散した混合物を作り、次いで該混合物を溶融成
形して予備成形体を造り、該予備成形体を閉鎖成形型の
キャビティ内に、冷間で圧入充填して塑性変形させて配
向成形体とすることを特徴とする、加圧配向による高強
度インプラント材料の製造方法。
9. A preformed body is prepared by preparing a mixture in which a crystalline thermoplastic polymer which is biodegradable and absorbable in advance and a bioceramic powder are dispersed substantially uniformly, and then melt-molding the mixture. A method for producing a high-strength implant material by pressure orientation, characterized in that the preformed body is cold-press-filled into a cavity of a closed molding die and plastically deformed to form an oriented molded body.
【請求項10】 上記加圧配向が予備成形体より小さい
断面積を有する閉鎖成形型のキャビティに冷間で圧入充
填されることによりなされることを特徴とする、請求項
9記載の加圧配向による高強度インプラント材料の製造
方法。
10. The pressure orientation according to claim 9, wherein the pressure orientation is performed by cold press-filling into a cavity of a closed mold having a cross-sectional area smaller than that of the preform. For manufacturing high strength implant materials by.
【請求項11】 加圧配向成形体のポリマーの結晶化度
が10〜70%となるように予備成形体を閉鎖成形型の
キャビティ内に圧入充填することを特徴とする、請求項
9又は10記載の高強度インプラント材料の製造方法。
11. The method according to claim 9, wherein the preform is press-fitted into the cavity of the closed mold so that the crystallinity of the polymer of the pressure-oriented mold is 10 to 70%. A method for producing the high-strength implant material described.
【請求項12】 前記ポリマーとバイオセラミックス粉
体との混合物が、前記ポリマーの溶媒溶液中にバイオセ
ラミックス粉体を実質的に均一に混合・分散し、これを
該ポリマーの非溶媒で沈澱することにより作成されるこ
とを特徴とする、請求項9〜11のいずれかに記載の高
強度インプラント材料の製造方法。
12. A mixture of the polymer and bioceramic powder, wherein the bioceramic powder is substantially uniformly mixed and dispersed in a solvent solution of the polymer, and the bioceramic powder is precipitated with a non-solvent of the polymer. The high-strength implant material manufacturing method according to claim 9, wherein the high-strength implant material is manufactured by:
【請求項13】 生体内分解吸収性である結晶性の熱可
塑性ポリマーが15〜70万の初期粘度平均分子量を有
するポリ乳酸又は乳酸−グリコール酸共重合体であり、
その溶融成形後の粘度平均分子量が10〜60万である
ことを特徴とする、請求項9〜12のいずれかに記載の
高強度インプラント材料の製造方法。
13. A biodegradable and absorbable crystalline thermoplastic polymer is polylactic acid or a lactic acid-glycolic acid copolymer having an initial viscosity average molecular weight of 150,000 to 700,000,
The method for producing a high-strength implant material according to any one of claims 9 to 12, characterized in that the viscosity-average molecular weight after melt-molding is 100,000 to 600,000.
【請求項14】 予備成形体の横断面の面積の2/3〜
1/5の横断面の面積を有する成形型のキャビティ内に
該予備成形体を圧入充填することを特徴とする、請求項
9又は10記載の高強度インプラント材料の製造方法。
14. From 2/3 of the area of the cross section of the preform.
The method for producing a high-strength implant material according to claim 9 or 10, wherein the preform is press-filled into a cavity of a mold having a cross-sectional area of ⅕.
【請求項15】 予備成形体の塑性変形温度が該ポリマ
ーのガラス転移温度以上溶融温度以下の間の結晶化可能
な温度であることを特徴とする、請求項9又は10記載
の高強度インプラント材料の製造方法。
15. The high-strength implant material according to claim 9 or 10, characterized in that the plastic deformation temperature of the preform is a crystallizable temperature between the glass transition temperature and the melting temperature of the polymer. Manufacturing method.
【請求項16】 加圧配向が圧縮配向又は鍛造配向でな
されることを特徴とする、請求項9記載の高強度インプ
ラント材料の製造方法。
16. The method for producing a high-strength implant material according to claim 9, wherein the pressure orientation is a compression orientation or a forging orientation.
【請求項17】 前記加圧配向成形体を更に切削加工等
することを特徴とする、請求項9〜16のいずれかに記
載の高強度インプラント材料の製造方法。
17. The method for producing a high-strength implant material according to claim 9, wherein the pressure-oriented molded body is further cut.
JP21687696A 1995-09-14 1996-07-31 Composite high-strength implant material and method for producing the same Expired - Lifetime JP3239127B2 (en)

Priority Applications (15)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP21687696A JP3239127B2 (en) 1995-12-25 1996-07-31 Composite high-strength implant material and method for producing the same
US08/849,422 US5981619A (en) 1995-09-14 1996-09-13 Material for osteosynthesis and composite implant material, and production processes thereof
CA002205231A CA2205231C (en) 1995-09-14 1996-09-13 Material for osteosynthesis and composite implant material, and production processes thereof
AU69453/96A AU715915B2 (en) 1995-09-14 1996-09-13 Osteosynthetic material, composited implant material, and process for preparing the same
PCT/JP1996/002642 WO1997010010A1 (en) 1995-09-14 1996-09-13 Osteosynthetic material, composited implant material, and process for preparing the same
ES96930407T ES2205056T3 (en) 1995-09-14 1996-09-13 OSTEOSYNTHETIC MATERIAL, COMPOSITE IMPLANT MATERIAL AND PROCEDURE TO PREPARE THE SAME.
CNB961914351A CN1301756C (en) 1995-09-14 1996-09-13 Osteosynthetic material, composite implant material, and process for preparing same
DE69628632T DE69628632T2 (en) 1995-09-14 1996-09-13 OSTEOSYNTHETIC MATERIAL, COMPOSITE MATERIAL FOR IMPLANTS AND METHOD FOR THEIR PRODUCTION
KR1019970703308A KR100429937B1 (en) 1995-09-14 1996-09-13 Bone Bonding Materials, High Strength Graft Materials and Their Manufacturing Methods
EP96930407A EP0795336B1 (en) 1995-09-14 1996-09-13 Osteosynthetic material, composited implant material, and process for preparing the same
AT96930407T ATE242646T1 (en) 1995-09-14 1996-09-13 OSTEOSYNTHETIC MATERIAL, COMPOSITE FOR IMPLANTS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
TW085111592A TW340794B (en) 1995-09-14 1996-09-20 Material of compound bone material and method of transplant of compound the invention relates to material of compound bone material and method of transplant of compound
NO19972191A NO310136B1 (en) 1995-09-14 1997-05-13 Material for osteosynthesis and method of preparation thereof, as well as implant material and method for preparation thereof
JP32141398A JP3482991B2 (en) 1995-09-14 1998-10-27 Composite high-strength implant material and method for producing the same
JP2002129488A JP3633909B2 (en) 1995-09-14 2002-05-01 Composite high-strength implant material

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7-351503 1995-12-25
JP35150395 1995-12-25
JP21687696A JP3239127B2 (en) 1995-12-25 1996-07-31 Composite high-strength implant material and method for producing the same
JP32141398A JP3482991B2 (en) 1995-09-14 1998-10-27 Composite high-strength implant material and method for producing the same
JP2002129488A JP3633909B2 (en) 1995-09-14 2002-05-01 Composite high-strength implant material

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32141398A Division JP3482991B2 (en) 1995-09-14 1998-10-27 Composite high-strength implant material and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09234243A true JPH09234243A (en) 1997-09-09
JP3239127B2 JP3239127B2 (en) 2001-12-17

Family

ID=27476796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP21687696A Expired - Lifetime JP3239127B2 (en) 1995-09-14 1996-07-31 Composite high-strength implant material and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3239127B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009102018A1 (en) * 2008-02-13 2009-08-20 National University Corporation, Tokyo Medical And Dental University Material for bone fixation device and bone fixation device
JP2009535101A (en) * 2006-04-25 2009-10-01 テレフレックス・メディカル・インコーポレイテッド Calcium phosphate polymer composites and methods
JP2009240413A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Gunze Ltd Bone connecting material
JP2010178956A (en) * 2009-02-06 2010-08-19 Ngk Spark Plug Co Ltd Bio-absorbable implant and method of manufacturing the same
JP2013517024A (en) * 2010-02-12 2013-05-16 ストラウマン ホールディング アーゲー Method for preparing a bone-integrating surface on a ceramic body
JP2016209339A (en) * 2015-05-11 2016-12-15 タキロン株式会社 Bone bonding material
CN112492765A (en) * 2020-11-17 2021-03-12 中国电子科技集团公司第四十六研究所 Preparation method of novel composite medium substrate
CN115382018A (en) * 2022-09-29 2022-11-25 吉林大学 Bionic artificial ligament and preparation method thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105149888A (en) * 2015-10-15 2015-12-16 天津索玛科技有限公司 Machining method for degradable polymer intravascular stent

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009535101A (en) * 2006-04-25 2009-10-01 テレフレックス・メディカル・インコーポレイテッド Calcium phosphate polymer composites and methods
WO2009102018A1 (en) * 2008-02-13 2009-08-20 National University Corporation, Tokyo Medical And Dental University Material for bone fixation device and bone fixation device
JP2009240413A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Gunze Ltd Bone connecting material
JP2010178956A (en) * 2009-02-06 2010-08-19 Ngk Spark Plug Co Ltd Bio-absorbable implant and method of manufacturing the same
JP2013517024A (en) * 2010-02-12 2013-05-16 ストラウマン ホールディング アーゲー Method for preparing a bone-integrating surface on a ceramic body
JP2016209339A (en) * 2015-05-11 2016-12-15 タキロン株式会社 Bone bonding material
CN112492765A (en) * 2020-11-17 2021-03-12 中国电子科技集团公司第四十六研究所 Preparation method of novel composite medium substrate
CN115382018A (en) * 2022-09-29 2022-11-25 吉林大学 Bionic artificial ligament and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP3239127B2 (en) 2001-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3482991B2 (en) Composite high-strength implant material and method for producing the same
Sousa et al. Processing and properties of bone-analogue biodegradable and bioinert polymeric composites
AU767384B2 (en) Bioactive, bioabsorbable surgical composites and devices
KR100383433B1 (en) Method for preparing bioabsorbable organic/inorganic composition for bone fixation devices and itself prepared thereby
US20030206928A1 (en) Bioactive, bioabsorbable surgical polyethylene glycol and polybutylene terephtalate copolymer composites and devices
JP3418350B2 (en) Biodegradable and absorbable implant material and its shape adjusting method
JPH0763504B2 (en) Material for bone grafting device and method for manufacturing the same
KR20110043601A (en) Polymeric materials
JP3239127B2 (en) Composite high-strength implant material and method for producing the same
JP3571560B2 (en) Concentration gradient material
KR100429937B1 (en) Bone Bonding Materials, High Strength Graft Materials and Their Manufacturing Methods
JP2005066354A (en) Composite osteosynthesis material
Demina et al. Biodegradable nanostructured composites for surgery and regenerative medicine
Najman et al. Biological evaluation of hydroxyapatite/poly‐L‐lactide (HAp/PLLA) composite biomaterials with poly‐L‐lactide of different molecular weights intraperitoneally implanted into mice
WO2007110611A1 (en) Composite material
JPWO2012053037A1 (en) Complementary reinforced composite and method for producing the same
JP3215047B2 (en) Manufacturing method of osteosynthesis material
JPWO2006022018A1 (en) Bone treatment tool manufacturing method and bone treatment tool
JP2004351137A (en) Method of manufacturing bone treatment instrument and bone treatment instrument
Lebens III The study of hydroxyapatite reinforced polylactic acid composites for orthopedic applications
JP2000210377A (en) Amorphous biodegradable-absorptive implant material
Rezanezhad et al. Effect of 3D-Printed PLA Coatings on AmM60 Magnesium Alloys to Evaluate the Mechanical and Adhesion Properties
Gogolewski Devices-Mechanical Properties
Deng et al. 8 New Approaches to Improved Polymer Implant Toughness and Modulus
JPH09135892A (en) Bone joint material

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20010717

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071012

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081012

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081012

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091012

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091012

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091012

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101012

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101012

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111012

Year of fee payment: 10

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111012

Year of fee payment: 10

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121012

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121012

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131012

Year of fee payment: 12

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term