JPH10155894A - 生体インプラントとその製造方法 - Google Patents

生体インプラントとその製造方法

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JPH10155894A
JPH10155894A JP8320525A JP32052596A JPH10155894A JP H10155894 A JPH10155894 A JP H10155894A JP 8320525 A JP8320525 A JP 8320525A JP 32052596 A JP32052596 A JP 32052596A JP H10155894 A JPH10155894 A JP H10155894A
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JP
Japan
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calcium phosphate
implant
coating film
calcium
implant member
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JP8320525A
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English (en)
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Masaru Ichinomiya
優 一宮
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】骨と強固に結合し、ゆるみ、脱落等の恐れがな
い生体インプラントを提供する。 【解決手段】金属材料のインプラント部材の表面にリン
酸カルシウム材のコーティング膜を形成し、コーティン
グ膜上にその平均膜厚より径の大きなリン酸カルシウム
系セラミック粒子を分布せしめた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、生体インプラント
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】生体インプラントは生体内の厳しい環境
下において、溶解や腐蝕作用により劣化や破壊などの変
化を生じ易くまた異物反応などを伴うことから必須の具
有すべき条件として生体為害性がなく、親和性があり、
化学的に安定で、かつ機械的強度の大きい材料が要求さ
れる。
【0003】このような要件を充たすべく、従来より異
種材料の組合せによる複合インプラントが用いられてい
るが、特に、加工、成形性に富み、機械的性質に優れた
金属材料の表面に生体親和性に優れたリン酸カルシウム
材料をコーティングせしめることが試みられてきてい
る。コーティングの方法としては、溶射法や浸漬法など
が一般的である。
【0004】特開昭61−193656に記載される発
明は、チタン合金などの生体用金属材料の表面に、アル
ミニウム薄膜をコーティングせしめ、しかる後に、これ
を陽極酸化することにより多孔質酸化皮膜を生成せし
め、孔径を拡大制御せしめた後、リン酸カルシウム材料
を浸漬法などにより充填した生体インプラントに関する
ものであった。
【0005】また、特開平7−303691には、ブラ
スト処理などの機械的な方法でインプラント表面にリン
化合物などを固着あるいは固溶させる技術が記載されて
いる。
【0006】さらに、特開平5−285212には、有
機もしくは無機リン酸塩とカルシウム有機錯塩もしくは
カルシウム無機塩との混合水溶液中に上記インプラント
を浸漬し、この母材を電源装置の陰極側に接続し陰極と
するとともに、上記電源装置に接続した陽極を混合水溶
液中に設置し、電極間で通電ないし放電を行うことによ
り母材表面にリン酸カルシウムを析出させる表面処理方
法に関する発明が記載されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のコーティン
グ技術はいずれも非常に有用なものであった。しかしな
がら、これまでのリン酸カルシウム材をコーティングし
た生体用インプラントにおいて、インプラント埋入後、
骨とコーティング層を構成する皮膜とが癒合するまでの
初期段階において、インプラントの固定性が小さく、イ
ンプラントが容易に動いたりしてしまうことにより、上
記癒合が阻害されてしまうという事態もあり、問題であ
った。そのため、上記初期段階から可及的早期に骨とコ
ーティング層が係合していく工夫が望まれた。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、生体為害性のない金属材料からなるイン
プラント部材の表面にリン酸カルシウム材のコーティン
グ膜を形成し、該コーティング膜上にその平均膜厚より
径の大きなリン酸カルシウム系セラミック粒子を分布せ
しめてなる生体インプラントを提供する。
【0009】また、このような生体インプラントを得る
方法として、生体為害性のない金属材料からなるインプ
ラント部材の表面をアパタイトなどのリン酸カルシウム
系セラミックの粗粒子でブラスト処理した後、有機もし
くは無機リン酸塩とカルシウム有機錯塩もしくはカルシ
ウム無機塩との混合水溶液中にブラスト処理済の上記イ
ンプラント部材を浸漬し、これを電源装置の陰極に接続
し陰極側とするとともに、上記電源装置に接続した陽極
を混合水溶液中に設置し、電極間で通電ないし放電を行
うことによりインプラント部材の表面にリン酸カルシウ
ム系セラミックあるいは非晶質ガラスを析出させたコー
ティング膜を具備した生体インプラントの製造方法を提
供するものである。
【0010】
【作用】このように形成されるコーティング膜は、上記
リン酸カルシウム系セラミック粒子が膜上に隆立するこ
とにより、表面が凹凸状となる。コーティング膜を構成
するリン酸カルシウム材は、骨の増生、成長を誘引する
とともに骨との癒合性に優れるが、上記凹凸、すなわ
ち、細かな凹凸状態を骨細胞が認識することにより、骨
の増生、成長が更に助長される。
【0011】また、骨が活発に成長してくると、上記凹
凸と骨との間に機械的なアンカリングが発現し、特にイ
ンプラント埋入後、初期段階においてインプラントの固
定性を補助することができ、これにより、骨の増生、成
長を確実なものとすることができる。したがって、コー
ティング層を構成するリン酸カルシウム材が非晶質のも
ので、比較的早期に体内に溶出したとしても、溶出した
リン酸カルシウム材は骨細胞に刺激を与え、成長を促す
ことができ、その後も、大きな径のセラミック粒子が残
留する間、この粒子のまわりに骨が形成し、機械的アン
カリングによっても骨との係合関係が達成される。
【0012】また、このような生体インプラントは、金
属材料からなるインプラント部材の表面をリン酸カルシ
ウム系セラミックの粗粒子でブラスト処理した後、有機
もしくは無機リン酸塩とカルシウム有機錯塩もしくはカ
ルシウム無機塩との混合水溶液中にブラスト処理済の上
記インプラント部材を浸漬し、これを陰極側とするとと
もに、陽極を混合水溶液中に設置し、電極間で通電ない
し放電を行うことによりインプラント部材の表面にリン
酸カルシウム系セラミックあるいは非晶質ガラスを析出
させたコーティング膜を具備する生体インプラントの製
造方法により作製することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。金属材料のインプラント表面に、生体為害性のない
金属材料からなるインプラント部材の表面にリン酸カル
シウム材のコーティング膜を形成し、該コーティング膜
上にその平均膜厚より径の大きなリン酸カルシウム系セ
ラミック粒子を分布せしめてなる生体インプラントを得
るため、大きく2つの工程を施す。
【0014】まず、チタン合金など生体為害性のない金
属材料からなるインプラント部材の表面をアパタイトな
どのリン酸カルシウム系セラミックの粗粒子でブラスト
処理する。この際、大気やアルゴンガスなどの気体の流
れによって上記母材表面に衝突した粒子の一部がインプ
ラント表面に食い込み、機械的アンカリングにより表面
に残留した状態となる。
【0015】次に、有機もしくは無機リン酸塩とカルシ
ウム有機錯塩もしくはカルシウム無機塩との混合水溶液
中にブラスト処理済の上記インプラント部材を浸漬し、
この部材を電源装置の陰極側に接続し陰極とするととも
に、上記電源装置に接続した陽極を混合水溶液中に設置
し、電極間で通電ないし放電を行うことにより母材表面
にリン酸カルシウム系セラミックあるいは非晶質ガラス
を析出させ、コーティング膜を形成する。
【0016】このようにリン酸カルシウム材料がインプ
ラント部材の表面に析出するメカニズムは次のとおり説
明されている。リン酸塩とカルシウム塩が存在する溶液
中にインプラント部材を入れ通電すると、電解作用によ
りインプラント部材の周囲に多量の酸素、水素、水蒸気
などの電解ガスが発生し、これがインプラント部材に付
着し、その表面を覆うようになる。このため、通電回路
中に等価抵抗が直列に挿入されたこととなり、かつ、こ
の抵抗はガス発生量に比例し増大する。さらに、電流を
増大すると発生ガスも増加し、その結果、抵抗値も増大
するので、ジュール熱の発生が加速され、インプラント
部材近傍の液温が急速に上昇し、水蒸気と電解ガスなど
のために発生ガス部分で放電が発生するようになる。そ
して、この放電により温度が更に上昇し、ガス量が増大
するというように、インプラント部材表面の温度を容易
に、1000〜2000℃程度に加熱することができ
る。
【0017】この結果、加熱されたインプラント部材の
表面に混合液成分のカルシウムとリン酸が化学反応によ
って結合し、析出する。なお、前記有機リン酸塩として
は、リン酸エステル類やポリヌクレオチド類、その他、
リン酸セルローズなどを用いることができる。また、カ
ルシウム分を供給する化合物としては、有機酸カルシウ
ム塩類、キレートカルシウム錯塩類、イオノフォアカル
シウム塩類、無機カルシウム塩類、その他、無機カルシ
ウム化合物を用いることができる。
【0018】このような表面処理工程によりリン酸カル
シウム材料をコーティングしたインプラント部材の表面
状態をSEM及びEPMA撮影にて観察したところ、亀
甲状に一面に析出したリン酸カルシウム材料のコーティ
ング膜上の間隔おきに径の大きなリン酸カルシウム系セ
ラミック粒子が隆立した状態であった。また、アパタイ
トによりブラスト処理を行った後リン酸カルシウム材料
をコーティングしたインプラント部材についてX線回折
を行ったところ、アパタイトのピークが多数確認でき
た。
【0019】上記SEM撮影により観察された径の大き
な隆立粒子は、第1の工程、すなわち、ブラスト処理か
ら残留しているアパタイトの粒子であり、亀甲状のコー
ティング膜については、結晶化したセラミック或いは非
晶質のガラスのいずれも可能性がある。
【0020】実施例 金属チタン板の表面を市販のサンドブラスト装置を用い
て平均粒径200μm程度のアパタイト粒子を用いてブ
ラスト処理した。なお、処理時間は1平方センチメート
ルあたり10秒とした。この後、重量比で、塩化カルシ
ウム20%を含むリン酸トリブチルエマルジョン液を用
い、上記金属チタン板を負極として放電を行った。放電
を行った。
【0021】この金属チタン板の表面をSEM(×75
0)撮影およびEPMAで観察したところ、亀甲状に一
面に析出した厚さ約4μm程度のリン酸カルシウム材料
のコーティング膜上の間隔おきに粒径10μm以上の径
の大きなリン酸カルシウム系セラミック粒子が隆立した
状態であった。また、アパタイトによりブラスト処理を
行った後リン酸カルシウム材料をコーティングしたイン
プラントについてX線回折を行ったところ、アパタイト
のピークが多数確認できた。
【0022】以上、本発明の実施形態および実施例を説
明したが、本発明はこれらに限定されるものでなく、発
明の目的を逸脱しない限り、例えば浸漬方等によりコー
ティング膜を形成するなど、任意の態様とすることがで
きる。
【0023】
【発明の効果】叙上のように本発明は、生体為害性のな
い金属材料からなるインプラント部材の表面にリン酸カ
ルシウム材のコーティング膜を形成し、該コーティング
膜上にその平均膜厚より径の大きなリン酸カルシウム系
セラミック粒子を分布せしめたことにより、表面が細か
な凹凸状となる。そして、リン酸カルシウム材が、骨の
増生、成長を誘引するとともに骨との癒合性に優れる上
に、細かな凹凸状態を骨細胞が認識することにより、骨
の増生、成長が更に助長される。そして、骨が活発に成
長してくると、上記凹凸と骨との間に機械的なアンカリ
ングが発現し、特にインプラント埋入後、初期段階にお
いてインプラントの固定性を補助することができ、これ
により、骨の増生、成長を確実なものとすることができ
る。以上より、骨とリン酸カルシウム系セラミック粒子
が確実に癒合するので、骨とインプラントとが強固に結
合し、ゆるみ、脱落等の恐れがないという優れた効果を
奏するものである。
【0024】また、金属材料からなるインプラント部材
の表面にリン酸カルシウム系セラミックの粗粒子でブラ
スト処理した後、有機もしくは無機リン酸塩とカルシウ
ム有機錯塩もしくはカルシウム無機塩との混合水溶液中
にブラスト処理済の上記インプラント部材を浸漬し、こ
れを陰極とするとともに、陽極を混合水溶液中に設置
し、電極間で通電ないし放電を行うことによりインプラ
ント部材の表面にリン酸カルシウム系セラミックあるい
は非晶質ガラスを析出させ、コーティング膜を形成する
製造方法により上記の如き生体インプラントを得ること
ができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生体為害性のない金属材料からなるイン
    プラント部材の表面にリン酸カルシウム材のコーティン
    グ膜を形成し、該コーティング膜上にその平均膜厚より
    径の大きなリン酸カルシウム系セラミック粒子を分布せ
    しめてなる生体インプラント。
  2. 【請求項2】生体為害性のない金属材料からなるインプ
    ラント部材の表面をアパタイトなどのリン酸カルシウム
    系セラミックの粗粒子でブラスト処理した後、有機もし
    くは無機リン酸塩とカルシウム有機錯塩もしくはカルシ
    ウム無機塩との混合水溶液中にブラスト処理済の上記イ
    ンプラント部材を浸漬し、これを電源装置の陰極に接続
    し陰極側とするとともに、上記電源装置に接続した陽極
    を混合水溶液中に設置し、電極間で通電ないし放電を行
    うことによりインプラント部材の表面にリン酸カルシウ
    ム系セラミックあるいは非晶質ガラスを析出させたコー
    ティング膜を具備した生体インプラントの製造方法。
JP8320525A 1996-11-29 1996-11-29 生体インプラントとその製造方法 Pending JPH10155894A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008041563A1 (fr) * 2006-09-26 2008-04-10 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Biomatériau, procédé de construction de celui-ci et son utilisation
JP2011510742A (ja) * 2008-01-28 2011-04-07 バイオメット・3アイ・エルエルシー 親水性を向上させたインプラント表面

Cited By (3)

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