JPH09262280A - 生体活性インプラント材及びその製造方法 - Google Patents
生体活性インプラント材及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH09262280A JPH09262280A JP8103169A JP10316996A JPH09262280A JP H09262280 A JPH09262280 A JP H09262280A JP 8103169 A JP8103169 A JP 8103169A JP 10316996 A JP10316996 A JP 10316996A JP H09262280 A JPH09262280 A JP H09262280A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- implant material
- bone
- titanate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い生体活性を示すとともに、機械的強度等
の特性に優れ、また材料自体の破壊が起こり難い生体活
性インプラント材と、その製造方法を提供する。 【解決手段】 ＴｉＯ2 含有ガラス又は結晶化ガラスか
らなる基材の表面に、アルカリチタネートを含む被膜が
形成されてなることを特徴とする。このようなインプラ
ント材を製造するには、ＴｉＯ2 含有ガラス又は結晶化
ガラスからなる基材をアルカリ溶液に浸漬すればよい。
の特性に優れ、また材料自体の破壊が起こり難い生体活
性インプラント材と、その製造方法を提供する。 【解決手段】 ＴｉＯ2 含有ガラス又は結晶化ガラスか
らなる基材の表面に、アルカリチタネートを含む被膜が
形成されてなることを特徴とする。このようなインプラ
ント材を製造するには、ＴｉＯ2 含有ガラス又は結晶化
ガラスからなる基材をアルカリ溶液に浸漬すればよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人工骨、人工股関節、
人工歯根等の生体代替材料として有用な生体活性インプ
ラント材と、その製造方法に関するものである。
人工歯根等の生体代替材料として有用な生体活性インプ
ラント材と、その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、人工骨、人工股関節、人工歯
根等の生体代替材料として、生体活性を示すインプラン
ト材が種々知られている。例えばＣａＯ−Ｐ2 Ｏ5 −Ｓ
ｉＯ2−ＭｇＯ系ガラス又は結晶化ガラス、アパタイト
焼結体、これらの生体活性材料をＴｉ等の基材に溶射又
は焼き付けて被膜を形成したもの等が知られている。
根等の生体代替材料として、生体活性を示すインプラン
ト材が種々知られている。例えばＣａＯ−Ｐ2 Ｏ5 −Ｓ
ｉＯ2−ＭｇＯ系ガラス又は結晶化ガラス、アパタイト
焼結体、これらの生体活性材料をＴｉ等の基材に溶射又
は焼き付けて被膜を形成したもの等が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらガラスや
結晶化ガラスからなるインプラント材は、生体活性を示
す組成系が限られており、組成選択の自由度が小さい。
このため他の特性、例えば機械的強度や成形性の改善に
は限界がある。
結晶化ガラスからなるインプラント材は、生体活性を示
す組成系が限られており、組成選択の自由度が小さい。
このため他の特性、例えば機械的強度や成形性の改善に
は限界がある。
【０００４】アパタイト焼結体からなるインプラント材
は機械的強度が不充分である。
は機械的強度が不充分である。
【０００５】また、生体活性材料からなる被膜を有する
インプラント材は、被膜内部又は基材との界面で剥離が
生じ易いという欠点がある。
インプラント材は、被膜内部又は基材との界面で剥離が
生じ易いという欠点がある。
【０００６】本発明の目的は、高い生体活性を示すとと
もに、機械的強度等の特性に優れ、また材料自体の破壊
が起こり難い生体活性インプラント材と、その製造方法
を提供することである。
もに、機械的強度等の特性に優れ、また材料自体の破壊
が起こり難い生体活性インプラント材と、その製造方法
を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の生体活性インプ
ラント材は、ＴｉＯ2 含有ガラス又は結晶化ガラスから
なる基材の表面に、アルカリチタネートを含む被膜が形
成されてなることを特徴とする。
ラント材は、ＴｉＯ2 含有ガラス又は結晶化ガラスから
なる基材の表面に、アルカリチタネートを含む被膜が形
成されてなることを特徴とする。
【０００８】また本発明の生体活性インプラント材の製
造方法は、ＴｉＯ2 含有ガラス又は結晶化ガラスからな
る基材をアルカリ溶液に浸漬することにより、基材表面
にアルカリチタネートを含む被膜を形成することを特徴
とする。
造方法は、ＴｉＯ2 含有ガラス又は結晶化ガラスからな
る基材をアルカリ溶液に浸漬することにより、基材表面
にアルカリチタネートを含む被膜を形成することを特徴
とする。
【０００９】
【作用】本発明の生体活性インプラント材は、生体内に
埋入すると、被膜のアルカリチタネートからアルカリ成
分が溶出し、材料近傍の体液のｐＨを上昇させて、アパ
タイトを析出させ易くする。またアルカリチタネートの
アルカリ成分が溶出するとチタニアゲルが生成する。こ
のチタニアゲルが核となって材料表面に骨類似のアパタ
イト層が生成し、自然骨と強固に結合する。
埋入すると、被膜のアルカリチタネートからアルカリ成
分が溶出し、材料近傍の体液のｐＨを上昇させて、アパ
タイトを析出させ易くする。またアルカリチタネートの
アルカリ成分が溶出するとチタニアゲルが生成する。こ
のチタニアゲルが核となって材料表面に骨類似のアパタ
イト層が生成し、自然骨と強固に結合する。
【００１０】次に、本発明の生体活性インプラント材を
製造する方法について述べる。
製造する方法について述べる。
【００１１】まず、所望の形状を有するＴｉＯ2 含有ガ
ラス又は結晶化ガラスからなる基材を用意する。これら
のガラス又は結晶化ガラスは、有毒な成分を含まない限
り、組成系や各成分の含有量には特に制限はない。具体
的には、ＴｉＯ2 の他に、ＳｉＯ2 、Ｎａ2 Ｏ、Ｍｇ
Ｏ、Ｐ2 Ｏ5 、Ｔａ2 Ｏ3 、Ｎｂ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、Ａ
ｌ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 、ＣａＯ等の成分がガラス組成とし
て使用できる。このため組成選択の自由度が大きく、所
望の特性を有するガラス又は結晶化ガラスが使用可能と
なる。またＴｉＯ2 の含有量は１５重量％以上であるこ
とが望ましく、これより少なくなるとアルカリチタネー
トの生成量が少なくなり、生体活性が低下し易くなる。
なお、基材の強度を向上させるために、ガラス又は結晶
化ガラス中に、アルミナ、ジルコニア等の微粒子を分散
させておいてもよい。
ラス又は結晶化ガラスからなる基材を用意する。これら
のガラス又は結晶化ガラスは、有毒な成分を含まない限
り、組成系や各成分の含有量には特に制限はない。具体
的には、ＴｉＯ2 の他に、ＳｉＯ2 、Ｎａ2 Ｏ、Ｍｇ
Ｏ、Ｐ2 Ｏ5 、Ｔａ2 Ｏ3 、Ｎｂ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 、Ａ
ｌ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 、ＣａＯ等の成分がガラス組成とし
て使用できる。このため組成選択の自由度が大きく、所
望の特性を有するガラス又は結晶化ガラスが使用可能と
なる。またＴｉＯ2 の含有量は１５重量％以上であるこ
とが望ましく、これより少なくなるとアルカリチタネー
トの生成量が少なくなり、生体活性が低下し易くなる。
なお、基材の強度を向上させるために、ガラス又は結晶
化ガラス中に、アルミナ、ジルコニア等の微粒子を分散
させておいてもよい。
【００１２】次に基材表面をアルカリ溶液中に浸漬す
る。アルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、水酸化カルシウム等の水溶液が使用可能であ
る。基材表面をアルカリ溶液で処理すると、ガラス中の
ＴｉＯ2 成分と溶液中のアルカリ成分が反応してアルカ
リチタネートを含む被膜が形成される。このようにして
形成された被膜は、基材がアルカリ溶液で侵食されるこ
とによって生成したものであるため、非常に薄く、しか
も基材中心に向かうに従って反応生成物であるアルカリ
チタネートの含有量が連続的に減少する傾斜構造をとっ
ており、基材と一体化している。
る。アルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、水酸化カルシウム等の水溶液が使用可能であ
る。基材表面をアルカリ溶液で処理すると、ガラス中の
ＴｉＯ2 成分と溶液中のアルカリ成分が反応してアルカ
リチタネートを含む被膜が形成される。このようにして
形成された被膜は、基材がアルカリ溶液で侵食されるこ
とによって生成したものであるため、非常に薄く、しか
も基材中心に向かうに従って反応生成物であるアルカリ
チタネートの含有量が連続的に減少する傾斜構造をとっ
ており、基材と一体化している。
【００１３】なお被膜形成後に、インプラント材をガラ
ス又は結晶化ガラスの軟化点以下の温度で熱処理する
と、被膜を安定化することが可能である。さらにカルシ
ウムとリンを含む溶液中に浸漬して、前記被膜上にアパ
タイトを含む表面層を形成しておくと、より早期に自然
骨と結合させることができる。
ス又は結晶化ガラスの軟化点以下の温度で熱処理する
と、被膜を安定化することが可能である。さらにカルシ
ウムとリンを含む溶液中に浸漬して、前記被膜上にアパ
タイトを含む表面層を形成しておくと、より早期に自然
骨と結合させることができる。
【００１４】
（実施例１）まず、基材として重量百分率でＳｉＯ2
６０％、ＴｉＯ2 ２０％、ＣａＯ５％、Ｎａ2 Ｏ １
５％の組成を有し、１０×１０×１ｍｍの大きさのガラ
スを用意した。次にこの基材を、６０℃のＮａＯＨ水溶
液（１モル）５ｍｌに２４時間浸漬した後、蒸留水で洗
浄した。得られた試料を薄膜Ｘ線回折装置にて評価した
ところ、基材表面にナトリウムチタネートを含む被膜の
形成が確認された。
６０％、ＴｉＯ2 ２０％、ＣａＯ５％、Ｎａ2 Ｏ １
５％の組成を有し、１０×１０×１ｍｍの大きさのガラ
スを用意した。次にこの基材を、６０℃のＮａＯＨ水溶
液（１モル）５ｍｌに２４時間浸漬した後、蒸留水で洗
浄した。得られた試料を薄膜Ｘ線回折装置にて評価した
ところ、基材表面にナトリウムチタネートを含む被膜の
形成が確認された。
【００１５】次に、作製した試料を用いて骨との接着性
及び被膜の強度を評価した。
及び被膜の強度を評価した。
【００１６】接着性の評価方法は、生体中の体液と同じ
イオン濃度になるように調製した疑似体液に試料を浸漬
し、アパタイト層が生成するかどうかを観察することに
よって行った。その結果、浸漬後７日目でアパタイト層
の生成が確認できた。
イオン濃度になるように調製した疑似体液に試料を浸漬
し、アパタイト層が生成するかどうかを観察することに
よって行った。その結果、浸漬後７日目でアパタイト層
の生成が確認できた。
【００１７】また被膜の強度については引き剥がし試験
によって評価した。まず試料の表面に接着剤で治具を接
着した後、治具と試料との引き剥がし強度を測定したと
ころ、１００ＭＰａで治具と接着剤の界面で剥離が起こ
った。この事実から、被膜の強度は、１００ＭＰａ以上
であると考えられる。
によって評価した。まず試料の表面に接着剤で治具を接
着した後、治具と試料との引き剥がし強度を測定したと
ころ、１００ＭＰａで治具と接着剤の界面で剥離が起こ
った。この事実から、被膜の強度は、１００ＭＰａ以上
であると考えられる。
【００１８】なお基材を用いて骨との接着性を評価した
ところ、浸漬後１４日を経過してもアパタイト層は全く
生成しなかった。
ところ、浸漬後１４日を経過してもアパタイト層は全く
生成しなかった。
【００１９】（実施例２）まず、基材として重量百分率
でＳｉＯ2 ４５％、Ａｌ2 Ｏ3 ３０％、ＴｉＯ2
１５％、ＭｇＯ １０％の組成を有し、１０×１０×１
ｍｍの大きさの結晶化ガラス（主結晶：ルチル、コージ
エライト）を用意した。次にこの基材に実施例１と同様
の方法で被膜を形成した。
でＳｉＯ2 ４５％、Ａｌ2 Ｏ3 ３０％、ＴｉＯ2
１５％、ＭｇＯ １０％の組成を有し、１０×１０×１
ｍｍの大きさの結晶化ガラス（主結晶：ルチル、コージ
エライト）を用意した。次にこの基材に実施例１と同様
の方法で被膜を形成した。
【００２０】この試料について実施例１と同様にして骨
との接着性及び被膜の強度を評価したところ、浸漬後７
日目でアパタイトが生成し、また被膜の強度は１００Ｍ
Ｐａ以上であった。
との接着性及び被膜の強度を評価したところ、浸漬後７
日目でアパタイトが生成し、また被膜の強度は１００Ｍ
Ｐａ以上であった。
【００２１】なお基材を用いて骨との接着性を評価した
ところ、浸漬後１４日を経過してもアパタイト層は全く
生成しなかった。
ところ、浸漬後１４日を経過してもアパタイト層は全く
生成しなかった。
【００２２】
【発明の効果】本発明の生体活性インプラント材は、高
い生体活性を示すとともに、被膜が基材と一体化してい
るために、材料自体の破壊が起こり難い。また基材に適
当なガラス又は結晶化ガラスを使用することによって所
望の特性を得ることができる。
い生体活性を示すとともに、被膜が基材と一体化してい
るために、材料自体の破壊が起こり難い。また基材に適
当なガラス又は結晶化ガラスを使用することによって所
望の特性を得ることができる。
【００２３】また本発明の方法によれば、高い生体活性
を示すとともに、機械的強度等の特性に優れ、また材料
自体の破壊が起こり難い生体活性インプラント材を高価
で複雑な装置を使用することなく製造することが可能で
ある。
を示すとともに、機械的強度等の特性に優れ、また材料
自体の破壊が起こり難い生体活性インプラント材を高価
で複雑な装置を使用することなく製造することが可能で
ある。
Claims (2)
- 【請求項１】 ＴｉＯ2 含有ガラス又は結晶化ガラスか
らなる基材の表面にアルカリチタネートを含む被膜が形
成されてなることを特徴とする生体活性インプラント
材。 - 【請求項２】 ＴｉＯ2 含有ガラス又は結晶化ガラスか
らなる基材をアルカリ溶液中に浸漬することにより、基
材表面にアルカリチタネートを含む被膜を形成すること
を特徴とする生体活性インプラント材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8103169A JPH09262280A (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 生体活性インプラント材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8103169A JPH09262280A (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 生体活性インプラント材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09262280A true JPH09262280A (ja) | 1997-10-07 |
Family
ID=14347013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8103169A Pending JPH09262280A (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 生体活性インプラント材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09262280A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010018331A (ko) * | 1999-08-18 | 2001-03-05 | 정태섭 | 알칼리 처리에 의한 생체용 임플란트의 생체활성 부여 |
| JP2002532202A (ja) * | 1998-12-18 | 2002-10-02 | クリストファー ニードハルト | 生物活性インプラント及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-03-28 JP JP8103169A patent/JPH09262280A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002532202A (ja) * | 1998-12-18 | 2002-10-02 | クリストファー ニードハルト | 生物活性インプラント及びその製造方法 |
| KR20010018331A (ko) * | 1999-08-18 | 2001-03-05 | 정태섭 | 알칼리 처리에 의한 생체용 임플란트의 생체활성 부여 |
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