JPH10167853A - Porous ceramic compact for artificial bone material - Google Patents

Porous ceramic compact for artificial bone material

Info

Publication number
JPH10167853A
JPH10167853A JP8346498A JP34649896A JPH10167853A JP H10167853 A JPH10167853 A JP H10167853A JP 8346498 A JP8346498 A JP 8346498A JP 34649896 A JP34649896 A JP 34649896A JP H10167853 A JPH10167853 A JP H10167853A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
artificial bone
bone
bone material
particles
porous ceramic
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.)
Pending
Application number
JP8346498A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeharu Takagi
高木茂栄
Kuniomi Ito
伊藤邦臣
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP8346498A priority Critical patent/JPH10167853A/en
Publication of JPH10167853A publication Critical patent/JPH10167853A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain porous ceramic used as a organic material for medicaluse. SOLUTION: This porous ceramic compact is made of a sintered porous body of a calcium phosphate compd. contg. spherical or cocoon-like secondary particles 1 consisting essentially of fibrous hydroxyapatite crystal grains as primary particles. Since the surface of each of the secondary particles 1 has echinulate fibers, the surfaces of the particles 1 are in contact with one another at many contact points and the particles 1 are deformed or overlapped with one another to form a three-dimensionally and tightly fixed matrix structure. Gaps 3 formed among the particles 1 in the matrix structure open to the outside.

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、ハイブリッド型の
構造を有する生体永久埋植型の生体許容性セラミックス
材料とその製造方法に関する。即ち、新生骨が複合して
生育でき、新規な組織構造を有する生体埋植材料を提供
する。本発明の生体埋植材料は、整形外科、形成外科、
脳神経外科、胸部外科、口腔外科等の領域の医療分野に
おいて、的確な手術或いは治療を遂行させるために必要
となる人工的な代替材、補填材及び充填材として、好適
に利用されるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bio-permanent implantable bio-acceptable ceramic material having a hybrid structure and a method for producing the same. That is, the present invention provides a living body implant material in which new bone can grow in combination and has a novel tissue structure. The bioimplant material of the present invention can be used for orthopedic surgery, plastic surgery,
In the medical fields of neurosurgery, thoracic surgery, oral surgery, etc., it is suitably used as an artificial substitute, a supplementary material and a filling material necessary for performing an accurate operation or treatment. .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の燐酸カルシウム系セラミックスか
らなる、人工骨では、その生体親和性、骨誘導機能、毒
性学的生体安定性等の立場から注目を浴び、既に、実用
化の領域になっている。特に、ヒドロキシアパタイト組
成は生体内で安定であり、生体親和性にすぐれ、その焼
結体は母床骨と軟部組織を介さずに直接結合し、また、
新生骨では、カルシウム及び燐イオンの補給源となり、
生体骨に置換されることがあることは知られている。
2. Description of the Related Art Artificial bones made of conventional calcium phosphate ceramics have received attention from the standpoint of their biocompatibility, osteoinductive function, toxicological biostability, etc., and have already been put into practical use. I have. In particular, the hydroxyapatite composition is stable in the living body and has excellent biocompatibility, and the sintered body directly bonds to the mother bone without passing through soft tissues,
In new bone, it becomes a supplemental source of calcium and phosphorus ions,
It is known that living bone may be replaced.

【0003】本発明者等は、生体親和性が高く、高強度
で手術のときに、整形加工性のすぐれたヒドロキシアパ
タイト焼結体の構造及びその製造法を発明してきた(特
開昭60−16979号、同60−18174号、同6
2−158175号、特開平5−246773号、同5
−270940号、同5−270945号公報参照)。
これらの発明においては、骨新生を誘起させることがで
きる場の提供は、骨始祖細胞が骨を形成させるという認
識の場が必要であるという考えに基づき、ここで場の曲
率が重要であるとした仮説を提唱している。曲率の延長
の究極は、円であり、この3次元的展開は球であること
から、真球形状の空孔を材料体内に設置した構造を提供
している。
The present inventors have invented a structure of a hydroxyapatite sintered body having high biocompatibility, high strength, and excellent shaping workability during surgery (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-1985). No. 16979, No. 60-18174, No. 6
2-158175, JP-A-5-246773, 5
-270940 and 5-270945).
In these inventions, the provision of a field capable of inducing osteogenesis is based on the idea that a field of recognition that osteoprogenitor cells form bone is necessary, and the curvature of the field is important here. He has proposed a hypothesis. The ultimate in the extension of the curvature is a circle, and since this three-dimensional expansion is a sphere, it provides a structure in which true spherical holes are provided in the material.

【0004】この円或いは球に対する真球状空孔は、前
記の従来技術により、人工骨材料中に骨細胞起源に基づ
いた骨が新生される場合に、真球状空孔が最も効果的で
あることによる。即ち、この真球状の占有率は、骨始祖
細胞にとって、その成熟と新生骨を形成させるために至
適な居住空間の割合を示し、人工骨材料の新生骨形成の
ための有効曲率場の占有率と称することができる。ま
た、特開平7−291759号公報には、可燃性球状粒
子、即ち、ポリメチルメタアクリレートの粒子の表面を
バインダーで被覆し、通常に成形した成形体の間隙空間
に、燐酸カルシウム系粉末を充填し、乾燥固化したもの
を焼成するという多孔質セラミックスの製法が開示され
ている。これは、可燃性球状粒子の抜けた空孔を、材料
内に設置しようとするものである。
[0004] This spherical hole for a circle or a sphere is the most effective when a bone based on osteoclast origin is regenerated in an artificial bone material according to the above-mentioned prior art. by. In other words, this spherical occupancy indicates the optimal living space ratio for the osteogenic cells to mature and form new bone, and the occupation of the effective curvature field for new bone formation of the artificial bone material. It can be referred to as the rate. Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-291759 discloses that combustible spherical particles, that is, particles of polymethyl methacrylate are coated with a binder, and a calcium phosphate-based powder is filled in an interstitial space of a molded product. A method for producing porous ceramics, in which the dried and solidified product is fired, is disclosed. This is intended to place voids from which combustible spherical particles have escaped in the material.

【0005】また、人工骨材料の性能は、動物実験を通
じて、確認されるが、人工骨材料の構造内にある真球形
状の空孔内で、その壁面に骨始祖細胞がライニングセル
構造を伴って着床し、その空孔の中心に向けて層状の新
生骨の形成がなされ、成熟化に向かうと同時に空孔直径
の相違により、骨新生の速度も異なることが、確かめら
れた。然し、従来の人工骨材料では、母床材料の大きさ
が、5×5×5mm以上の場合、人工骨材料の深部に存在
する空孔中には、骨形成が認められないという致命的な
欠陥を有していたものである。
[0005] The performance of the artificial bone material is confirmed through animal experiments. However, bone primordial cells have a lining cell structure on the wall surface in a spherical hole in the structure of the artificial bone material. It was confirmed that a layered new bone was formed toward the center of the vacancy, and that the rate of osteogenesis was also different due to the difference in vacancy diameter as well as toward maturation. However, in the case of the conventional artificial bone material, when the size of the mother bed material is 5 × 5 × 5 mm or more, it is fatal that bone formation is not recognized in pores existing deep in the artificial bone material. It had a defect.

【0006】この原因は、人工骨材料内に向けての骨始
祖細胞の輸送、血液及び体液の交流、栄養供給等に対し
て、マトリックス構造そのものが、閉塞的構造環境に止
まることが明らかとされ、従来技術での人工骨材料の適
用の環境は整備されたとしたが、骨形成を生起するのに
至適に純化された環境の一つであるビーグル犬大腿骨骨
幹端に、開窓術を行ない埋植期間、7年間後に、これを
摘出して、解析を行なった結果、人工骨材料周辺に対す
る骨形成と成熟化は、良好であった。然し乍ら、人工骨
材料の深部の空孔において、骨形成はまったく認められ
なかった。そして、このような空孔内への新生骨の形成
が不全であり、骨の成熟化が劣悪であることは、経時に
伴い、頻繁に見られるものだった。
The cause is apparently that the matrix structure itself remains in an obstructive structural environment with respect to transport of bone progenitor cells into the artificial bone material, exchange of blood and body fluid, nutrition supply, and the like. Although the environment for applying the artificial bone material in the prior art was said to have been improved, fenestration was performed on the metaphysis of the beagle dog femur, which is one of the optimally purified environments for causing bone formation. Seven years after the implantation period, this was excised and analyzed. As a result, bone formation and maturation around the artificial bone material were good. However, no bone formation was observed in the deep holes of the artificial bone material. In addition, the formation of new bone in such pores is inadequate and the maturation of bone is poor, which is frequently seen with the passage of time.

【0007】人工骨の研究史では、日本においても、人
工関節置換術が導入されて、30年以上の歴史があり、
既に、人工関節適用についも普遍的なものとなっている
が、経時的な要因に基づいた不具合性の発生から再置換
の必要性が増大している。
In the history of artificial bone research, artificial joint replacement has been introduced in Japan for more than 30 years.
Although the application of artificial joints has already become universal, the necessity of re-replacement is increasing due to the occurrence of defects based on temporal factors.

【0008】従来の人工骨材料では、臨床的には、早期
に軟部組織にとりまかれて脱転した場合も多く、表層の
み若干の骨新生が観察されるが、破断してしまった場合
も多く報告されている。また、従来の人工関節再置術に
おいては、最も大きな障害となる点は、関節再建のため
の環境が粗悪となり、即ち、母床骨欠損に伴う充填が必
要であるために、大量の骨量不足となるからである。
[0008] In the case of conventional artificial bone materials, in many cases, the bones are softly entangled in the soft tissue early and often fall off, and a slight amount of bone formation is observed only in the surface layer. It has been reported. Also, in conventional joint replacement surgery, the biggest obstacle is that the environment for joint reconstruction is poor, that is, a large amount of bone is required due to the necessity of filling due to skeletal bone defect. This is because it becomes insufficient.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】人工骨材料の内部に、
特殊なマトリックス構造を提供することにより、人工骨
材料深部へ骨始祖細胞を侵入させ、血液、体液などの栄
養供給路として、更に、機能的な効果を発揮させ、ま
た、このマトリックス構造がバイオフィルター的機能も
兼ねている人工骨材料を提供することが、本発明の目的
である。また、本発明は、従来技術では克服できなかっ
た骨形成とその成熟化に対する阻害要因をなくすること
を、目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In an artificial bone material,
By providing a special matrix structure, it allows bone progenitor cells to penetrate deep into the artificial bone material, exerts further functional effects as a nutrient supply channel for blood, body fluids, etc. It is an object of the present invention to provide an artificial bone material which also has a functional function. It is another object of the present invention to eliminate the factors inhibiting bone formation and its maturation that could not be overcome by the prior art.

【0010】即ち、従来の人工骨材料では、骨補填、骨
代替或いは骨充填材としての機能を発揮し得ず、いたず
らに、人工骨材料の留置或いは死腔の放置に止まるとい
う欠点を見逃すこととなり、また、生体複合化が達成さ
れない場合には、破壊するという欠点を伴う。このため
に、本発明では、骨新生が速く且つ加工、埋植手術のと
き等でのハンドリングが容易である人工骨材料を提供す
ることである。
That is, the conventional artificial bone material cannot function as a bone substitute, a bone substitute, or a bone filler, and overlooks the drawback that the artificial bone material is left unnecessarily placed in the artificial bone material or left in the dead space. In addition, when biocomplexation is not achieved, there is a drawback of destruction. For this reason, an object of the present invention is to provide an artificial bone material in which bone formation is fast and which is easy to handle at the time of processing, implantation, and the like.

【0011】本発明は、以上のような従来の人工骨材料
の欠点を解決し、更に、新しい機能を付加し、発揮でき
る機能を有する人工骨材料を提供する。即ち、本発明者
らは、骨新生に至適となる環境を実験より明らかにし
て、その至適の環境を提供できる。人工骨材料の内部に
骨始祖細胞、血液及び体液等が侵入、交流を阻止する閉
塞構造の形成を防止できるマトリックス構造を有する人
工骨材料を提供する。
The present invention solves the above-mentioned drawbacks of the conventional artificial bone material and further provides an artificial bone material having a function that can add and exhibit a new function. That is, the present inventors can clarify, through experiments, an environment that is optimal for osteogenesis, and provide the optimal environment. Provided is an artificial bone material having a matrix structure capable of preventing formation of an occluded structure in which bone progenitor cells, blood, bodily fluid, and the like invade into the artificial bone material and prevent exchange.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、燐酸カルシウム系
化合物の焼結多孔質体からなる成形体であり、該多孔質
体の中に、繊維状のヒドロキシアパタイトの結晶粒子の
1次粒子より本質的になる球状或いは繭状の2次粒子を
有し、各2次粒子の表面は、栗イガ状繊維で構成され、
そのために、2次粒子同志は、互いに表面を多数の接触
点で接触しており、互いに、変形又は重畳して重なり合
い、三次元的に堅固に固定できる構成を有し、そして、
且つ、それら2次粒子が形成する間隙の中空部分は、外
部に空孔連通しているマトリックス構造を有することを
特徴とする人工骨材料用の多孔質体セラミックス成形体
を提供する。
Means for Solving the Problems The present invention has been made as a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, has been found to be a molded article comprising a sintered porous body of a calcium phosphate compound. Inside, there are spherical or cocoon-shaped secondary particles consisting essentially of the primary particles of fibrous hydroxyapatite crystal particles, and the surface of each secondary particle is composed of chestnut iga fiber,
Therefore, the secondary particles are in contact with each other at a number of contact points on their surfaces, and have a configuration in which they can deform or overlap with each other, and can be firmly fixed three-dimensionally, and
In addition, the present invention provides a porous ceramic molded body for artificial bone material, characterized in that the hollow portion of the gap formed by the secondary particles has a matrix structure in which pores communicate with the outside.

【0013】即ち、該1次粒子は、10〜200μmの
長さの繊維状物であり、該間隙中空部分は、10〜50
0μmの範囲の径の真球状空孔とその真球状空孔同志を
連絡する間隙部分より本質的になる構造が好適である。
また、該真球状空孔は、その表面に栗イガ状繊維結晶を
有し、骨形成に至適の環境を提供し、それら真球状空孔
を連結する連絡する間隙部分は、最大径10μmの開放
性気孔を有するマトリックス構造が好適である。そし
て、その中に形成されたヒドロキシアパタイト結晶は、
アシドーシス或いはアルカリドーシスに基づく体液組成
の変動でも体液中イオン組成に対して熱力学的に安定し
ていることが重要である。また、該ヒドロキシアパタイ
ト結晶は、熱水反応或いは高圧オートクレーブ下で水酸
化カルシウムと燐酸と純水系で、液相中分散系でのpH
処理しながら、液相中に回転力を与えながら、形成され
る固相にスピン力を生じさせ、自己成粒されたものを利
用できる。
That is, the primary particles are fibrous materials having a length of 10 to 200 μm, and the hollow portions of the gaps have a length of 10 to 50 μm.
It is preferable to use a structure consisting essentially of true spherical holes having a diameter in the range of 0 μm and a gap portion connecting the true spherical holes.
In addition, the spherical holes have chestnut ligament fiber crystals on the surface thereof to provide an optimal environment for bone formation, and the connecting gap connecting these spherical holes has a maximum diameter of 10 μm. A matrix structure having open pores is preferred. And the hydroxyapatite crystals formed therein,
It is important that thermodynamic stability with respect to the ionic composition in the body fluid is maintained even in the fluctuation of the body fluid composition due to acidosis or alkalidosis. In addition, the hydroxyapatite crystals may be prepared in a hot water reaction or in a high pressure autoclave with calcium hydroxide, phosphoric acid and pure water, and in a liquid phase dispersion system.
During the treatment, a spin force is generated in the solid phase to be formed while applying a rotational force to the liquid phase, and a self-granulated product can be used.

【0014】また、自己成粒された1次粒子は、長さ1
0μm〜1mm、幅0.1μm〜5μmの繊維状或いは短
冊状若しくは幅5〜10μmの箔状であることが好適で
ある。そして、有効真球状の空孔を形成するために、必
要な空孔径が得られる大きさの、昇華性物質、可燃性物
質或いは蒸散性物質を添加し、或いは添加しない状態
で、結晶成長の原料となる2次粒子ヒドロキシアパタイ
ト結晶スラリーを混練し、それを水抜き型金型プレス機
により、100〜500kg/cm2の圧力で機械的な脱水
過程を行ないながら、成形体を作成し、仮焼する工程を
利用したものが好適である。
The self-granulated primary particles have a length of 1.
It is preferably a fibrous shape having a width of 0 μm to 1 mm and a width of 0.1 μm to 5 μm, a strip shape, or a foil shape having a width of 5 to 10 μm. Then, in order to form effective spherical holes, a sublimable substance, a flammable substance, or a transpirable substance having a size that can obtain a required pore diameter is added, or the raw material for crystal growth is added. The secondary particle hydroxyapatite crystal slurry is kneaded, and the resulting mixture is subjected to a mechanical dehydration process at a pressure of 100 to 500 kg / cm 2 by a water-removing mold press to form a molded body, which is then calcined. It is preferable to use the step of performing the above.

【0015】そして、マトリックス構造は、10μm以
下のサイズの連絡間隙部分を有し、そのため、栄養系管
腔を形成させることなく、骨新生並びに新生骨の成熟化
を促進できることが好適である。また、ヒドロキシアパ
タイト結晶の繊維状の1次粒子の、成形体中への充填率
は、容積比で、10%以下であることが好適である。ま
た、ヒドロキシアパタイト組成中には、Cl、CO2
アルカリ金属、アルカリ土類金属及びその組合せからな
る群より選択される元素イオンが添加され、微量固溶型
として取り込まれた構造が好適である。
It is preferable that the matrix structure has a communication gap portion having a size of 10 μm or less, so that it is possible to promote osteogenesis and maturation of new bone without forming a vegetative lumen. The filling rate of the fibrous primary particles of hydroxyapatite crystals into the molded body is preferably 10% or less by volume. Further, in the hydroxyapatite composition, Cl, CO 2 ,
A structure in which an element ion selected from the group consisting of an alkali metal, an alkaline earth metal and a combination thereof is added and incorporated as a trace solid solution type is preferable.

【0016】本発明の人工骨材料のマトリックス構造を
説明すると、各2次粒子の表面には、栗イガ状繊維を形
成され、その栗イガ状繊維は互いにからみ合い、そし
て、その繊維状結晶は均等に分散されてい、且つそのか
らみ合いが均等にあるために、結晶表面にかかる荷重、
応力は、自然に、平均化されてしまい、人工骨材料内で
かかる応力負荷は、偏向性がなくなる。そして、2次粒
子同志は、変形又は重畳して重なりあった三次元的に構
成されているので、その均等性が保証されている。即
ち、本発明の人工骨材料のマトリックス構造を構成する
2次粒子は、図2の電子顕微鏡で観察されるように、繊
維状のヒドロキシアパタイト結晶よりなる球状結晶であ
り、図2で観察されるように、”まりも”に似た構造
で、その表面は栗イガ状であり、柔軟性表面を有するほ
ぼ球状のものである。
To explain the matrix structure of the artificial bone material of the present invention, chestnut-like fibers are formed on the surface of each secondary particle, the chestnut-like fibers are entangled with each other, and the fibrous crystals are The load on the crystal surface is evenly distributed and the entanglement is even,
The stresses are naturally averaged out and the stress loads applied in the artificial bone material become non-deflective. Since the secondary particles are three-dimensionally configured so as to be deformed or overlapped with each other, their uniformity is guaranteed. That is, the secondary particles constituting the matrix structure of the artificial bone material of the present invention are spherical crystals composed of fibrous hydroxyapatite crystals, as observed by the electron microscope in FIG. 2, and are observed in FIG. Thus, it has a structure similar to "Marimo", its surface is chestnut bur-shaped, and is almost spherical with a flexible surface.

【0017】そして、その2次粒子が、成形時に圧縮さ
れ、互いに接触し、変形を受けると、図3の電子顕微鏡
写真で観察されるように、球状の2次粒子は、変形を受
けながら、表面同志を接触して、成形することができ
る。即ち、本発明の人工骨材料では、2次粒子の表面
は、一点接触でなく、多数で接触し、栗イガ状結晶同志
が接触しているように、堅固に固定され、多点接触であ
るために、柔軟性があり、容易にクラック等が生じない
ものである。
When the secondary particles are compressed during molding, come into contact with each other, and undergo deformation, the spherical secondary particles undergo deformation while being deformed, as observed in the electron micrograph of FIG. Surfaces can be brought into contact and formed. That is, in the artificial bone material of the present invention, the surface of the secondary particles is not fixed at one point, but is contacted by a large number, and is firmly fixed so that the chestnut-like crystals are in contact with each other, and is multipoint contact. Therefore, it is flexible and does not easily cause cracks or the like.

【0018】本発明者によると、骨始祖細胞が自己認識
のもとで着床し、新生骨を誘起させ、かつ、新生骨が正
常に成熟するためには、与えた場の構造と環境が極めて
重要であると考えた。そのために、電子顕微鏡観察技術
の1つであるレプリカ技術により、転写し、図1に示す
ようなマトリックス構造を有する人工骨材料の転写顕微
鏡写真の模式図で説明する。この転写技術は、所謂、二
段転写に近いために、母構造に忠実であり、本発明によ
り得られた人工骨材料の焼成収縮後も、変形を伴わず
に、空孔径を測定することができる。
According to the present inventor, in order for bone progenitor cells to be implanted under self-recognition, to induce new bone, and for the new bone to mature normally, the structure and environment of the given field are required. I thought it was extremely important. For this purpose, a transfer microphotograph of an artificial bone material having a matrix structure as shown in FIG. 1 will be described with reference to a replica technique which is one of the electron microscope observation techniques. Since this transfer technique is close to so-called two-step transfer, it is faithful to the mother structure, and it is possible to measure the pore diameter without deformation even after firing shrinkage of the artificial bone material obtained by the present invention. it can.

【0019】即ち、真球状の2次粒子(1)の表面は、栗
イガ状をなし、機能性曲率場を形成しており、2次粒子
(1)の集合体により、形成される間隙或いは空孔部分
(3)は、抜け殻(2)として形成され、その表面上は、新
生細胞又は新生骨の形成する場を提供する。そして、そ
れら空孔部分(3)は、大口径のほぼ真球状空孔部分(5)
とその真球状空孔部分(5)を連通する小口径の連絡間隙
部分(4)を有し、空孔部分(3)は、連通して、外部にま
で連通しているものである。小口径連絡間隙部分(4)
は、開放性気孔をなし得、血管或いは体液管を通過させ
る場を構成している。
That is, the surface of the spherical secondary particles (1) has a chestnut bur-like shape and forms a functional curvature field.
Gap or void formed by the aggregate of (1)
(3) is formed as a shell (2), on the surface of which provides a place for the formation of new cells or new bone. The holes (3) are substantially spherical holes (5) having a large diameter.
And a small-diameter communication gap portion (4) communicating with the spherical hole portion (5), and the hole portion (3) communicates with the outside. Small diameter communication gap (4)
Can form open pores and constitute a field through which blood vessels or body fluid tubes pass.

【0020】即ち、本発明の人工骨材料用の多孔質体セ
ラミックス成形体では、人工骨材料の内部に骨始祖細
胞、血液及び体液等が侵入、交流を阻止する閉塞構造の
形成を防止できるためのマトリックス構造は、上記のよ
うに、中空或いは粗の繊維状形態の粒子で構成された球
状或いは繭状で、かつその表面が栗イガ状結晶で覆われ
た2次粒子による集合体を焼結されることにより得られ
ることが分かったものである。即ち、図2に示されるよ
うに、表面が栗イガ状にあり、互いにからみ合った状態
の2次粒子は、成形した状態でも、その表面栗イガ状が
互いにからみ合うので、表面同志が強固に結合されるた
めに、充填され易く、また、充填構造が取り易いもので
ある。
That is, the porous ceramic molded body for artificial bone material of the present invention can prevent osteogenic cells, blood, body fluids, and the like from entering the artificial bone material, thereby preventing the formation of a closed structure for preventing exchange. As described above, the matrix structure is a spherical or cocoon-like structure composed of hollow or coarse fibrous particles, and an aggregate of secondary particles whose surface is covered with chestnut burrs is sintered. It has been found that it can be obtained by doing. That is, as shown in FIG. 2, the secondary particles in a state in which the surfaces are in the shape of chestnut burrs and entangled with each other, even in the molded state, their surface chestnut burrs are intertwined with each other, so that the surfaces are firmly connected to each other Since they are combined, they are easy to fill, and the filling structure is easy to take.

【0021】次に、本発明で用いた昇華性物質、蒸散性
物質或いは可燃性物質については、以上のレプリカ技術
で確認したところ、昇華性物質と蒸散性物質が好適であ
るが、可燃性物質は、燃焼速度が遅く、且つ燃焼時に体
積膨張或いは変形性のないもの、また、残余成分の残ら
ないものから選択される。形態残存を目的に適用する材
料としては、重合度を調整したポリメチルメタアクリレ
ート真球状粒子が好適であり、これは、仮焼炉での温度
上昇に伴い若干の重合度の上昇により体積が収縮し、母
形を残し、次に、熱分解に伴い、空隙率の大きいマトリ
ックスを通じて、蒸散が開始され、燃焼して残余成分が
残らない。従って、この過程を通じて、人工骨材料内に
残余歪み等の物理的欠陥を残さないものである。
Next, the sublimable substance, the transpirable substance or the flammable substance used in the present invention was confirmed by the above replica technology, and the sublimable substance and the transpirable substance were preferred. Is selected from those having a low combustion rate and no volume expansion or deformation during combustion, and those having no residual components. As the material applied for the purpose of remaining the form, spherical particles of polymethyl methacrylate having a controlled degree of polymerization are preferable, and the volume shrinks due to a slight increase in the degree of polymerization in a calcining furnace. Then, the matrix is left, and then, along with the thermal decomposition, transpiration is started through a matrix having a large porosity, and the residue is burned to leave no residual components. Therefore, a physical defect such as residual strain is not left in the artificial bone material through this process.

【0022】本発明において、”燐酸カルシウム系化合
物”とは、CaHPO4、Ca2(PO4)2、Ca3(PO4)3OH、Ca4O(P
O4)2、Ca10(PO4)6(OH)2、CaP4O11、Ca(PO3)2、Ca2P
2O7、Ca(H2PO4)2・H2O及びその組合せを主成分とするヒ
ドロキシアパタイトと称する1群の化合物を意味する。
以下、本明細書で、用いられる人工骨材料の”曲率場の
占有率”とは、”骨新生を提供する場としての真球状の
占有率”であり、”新生の細胞にとって至適な居住空間
の割合”を示す。
In the present invention, “calcium phosphate compound” means CaHPO 4 , Ca 2 (PO 4 ) 2 , Ca 3 (PO 4 ) 3 OH, Ca 4 O (P
O 4 ) 2 , Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 , CaP 4 O 11 , Ca (PO 3 ) 2 , Ca 2 P
It refers to a group of compounds called hydroxyapatite containing 2 O 7 , Ca (H 2 PO 4 ) 2 .H 2 O and a combination thereof as main components.
Hereinafter, in the present specification, the “occupancy of the curvature field” of the artificial bone material to be used is “the spherical occupancy as a field providing the bone regeneration”, and “the optimal habitation for the neoplastic cells” "Space ratio".

【0023】以上のように、本発明の人工骨材料では、
特定の設計管理のもとで、真球状の占有率を示す曲率場
占有率とその分布を有する空孔間の構成、介在するマト
リックス構造は、中空部分或いは空隙率の高い繊維状形
態の粒子で構成された球状或いは繭状で、かつその表面
が栗イガ状結晶で覆われた2次粒子により集合体を焼結
させることにより得られた構造であり、この構造によ
り、前記の問題を解決したものである。
As described above, in the artificial bone material of the present invention,
Under specific design control, the structure between the curvature field occupancy indicating a true spherical occupancy and the pores having the distribution, the intervening matrix structure is a hollow part or a fibrous particle with a high porosity. This is a structure obtained by sintering the aggregate with secondary particles having a spherical or cocoon-like structure and the surface of which is covered with chestnut syrup-shaped crystals. This structure solves the above-mentioned problem. Things.

【0024】また、本発明の人工骨材料により、更に多
くの問題を解決できた。例えば、従来技術では、微粉体
或いは粗粉体の加圧成形と焼結並びにその程度でマトリ
ックス構造が構成されていたが、これでは、粉体の焼結
粒子界面が面接触であり、そのために応力集中が生じた
場合、クラックが容易に生長し易いため、破壊に繋が
り、このために荷重直下部位には適用するのが困難であ
り、また、埋植施術のときに必要となる材料への細かい
加工が困難であった。これに対して、本発明の人工骨材
料では、焼結粒子界面は限られた点接触であるために、
特定の部分に応力集中が生じた場合、部分的には破壊を
伴うが、材料全体を貫通するクラックの成長がないばか
りか、ブリッジ構造の形成により応力の分散が起こり、
見掛け上、弾性的な挙動を呈する。
Further, the artificial bone material of the present invention has solved many more problems. For example, in the prior art, the matrix structure was constituted by pressure molding and sintering of fine powder or coarse powder and the degree thereof, but in this case, the interface between the sintered particles of the powder is surface contact, and If stress concentration occurs, cracks can easily grow, leading to destruction, which makes it difficult to apply it directly under the load. Fine processing was difficult. On the other hand, in the artificial bone material of the present invention, since the sintered particle interface is a limited point contact,
When stress concentration occurs in a specific part, it is partially destructive, but there is no growth of cracks penetrating the whole material, and the dispersion of stress occurs due to the formation of a bridge structure,
It has an apparently elastic behavior.

【0025】本発明の多孔質体セラミックス成形体中で
の、1次粒子は、10〜200μmの長さの繊維状物で
あり、10μm未満では、小さな粒子がより詰め込まれ
るので、2次粒子形成時の充填率が高すぎ、このため粒
子同志のからみあいが阻害され、成形時に支障を伴う。
また、より高い荷重に基づく成形圧が必要となり、この
ため2次粒子の破壊及び成形体が残余歪を伴うことにな
る。そして、200μmを超えると、2次粒子の形状が
不揃いになるばかりでなく、異形の出現のため、本来の
目的の支障となる。
The primary particles in the porous ceramic molded article of the present invention are fibrous materials having a length of 10 to 200 μm. If the particle size is less than 10 μm, small particles are more tightly packed. The filling rate at the time is too high, which hinders the entanglement of the particles and causes trouble during molding.
In addition, a molding pressure based on a higher load is required, so that the secondary particles are broken and the molded body is accompanied by residual distortion. If it exceeds 200 μm, not only the shape of the secondary particles becomes irregular, but also the appearance of irregular shapes hinders the intended purpose.

【0026】そして、中空部分は、10〜500μmの
範囲の径の真球状空孔とその空孔同志を連絡するものよ
り本質的になる。真球状空孔の径が、10μm未満で
は、新生骨形成の時期が遅れるばかりでなく、その成熟
も遅くなる。そして、500μmを超えると、同様に、
骨新生の遅れが観察される。空孔内に新生骨が成長する
ときに、成形される中空部分の空孔径は、小さ過ぎても
良くなく、大き過ぎても効率が悪くなるものである。
The hollow portion is essentially composed of a true spherical hole having a diameter in the range of 10 to 500 μm and a hole connecting the holes. When the diameter of the true spherical hole is less than 10 μm, not only is the timing of new bone formation delayed, but also its maturation is delayed. And when it exceeds 500 μm, similarly,
A delay in bone formation is observed. When the new bone grows in the pores, the pore diameter of the hollow portion to be formed may not be too small, and if it is too large, the efficiency becomes poor.

【0027】真球状空孔を形成する空孔間には、2次粒
子により構成されたマトリックスが介在し、このマトリ
ックス構造には、最大径10μmの開放性気孔を有す
る。10μmを超える径の空孔では、比較的に早期に骨
形成がなされるため、栄養供給路としての機能を失うこ
とになる。自己成粒された2次粒子の径は、30〜20
0μmの範囲にあり、繊維状或いは短冊状の1次粒子に
より構成される。この2次粒子の径は、適当な粒子間間
隙を形成するために、必要であり、200μmを超える
と、焼結体の強度が、弱くなり過ぎる。
A matrix composed of secondary particles is interposed between the pores forming the true spherical pores, and this matrix structure has open pores having a maximum diameter of 10 μm. In the case of pores having a diameter of more than 10 μm, bone formation is performed relatively early, and the function as a nutrition supply channel is lost. The diameter of the self-granulated secondary particles is 30 to 20.
It is in the range of 0 μm and is composed of fibrous or strip-shaped primary particles. The diameter of the secondary particles is necessary to form an appropriate interparticle gap. If the diameter exceeds 200 μm, the strength of the sintered body becomes too weak.

【0028】人工骨材料の中に、早期に骨新生ができ、
その熟成化が促進できるということは、以下の組織構造
設計の組合せに基づいているとして考える。これは、学
術的には未知であるが、実験結果をよく説明することが
できる。即ち、その一つは、骨新生を誘起させることが
できる場の提供が重要であることである。そして、もう
1つは、その必要十分条件として、本発明により、材料
内に設定された場を十分に生かし得る環境整備として、
マトリックス組織構造の設計が持ち込めたという材料設
計とその実現である。
In the artificial bone material, bone can be regenerated at an early stage,
The fact that the aging can be promoted is considered to be based on a combination of the following organizational structure designs. Although this is not known academically, it can explain the experimental results well. That is, one of them is that it is important to provide a field that can induce osteogenesis. The other is, as the necessary and sufficient conditions, according to the present invention, as an environment maintenance that can make full use of the place set in the material.
The material design that the design of the matrix structure was brought in and its realization.

【0029】人工骨材料の性能は、動物実験を通じて、
確認されるが、本発明者等は、人工骨材料の構造内にあ
る真球形状の空孔内で、その壁面に骨始祖細胞がライニ
ングセル構造を伴って着床し、その空孔の中心に向けて
層状の新生骨の形成がなされ、成熟化に向かうと同時に
空孔直径の相違により、骨新生の速度も異なることが、
確かめられた(”医用生体材料としてのアパタイトとそ
の応用”高木茂栄著、工業と製品 339〜347(198
9)参照)。然し、母床材料の大きさが、5×5×5mm以
上の場合、人工骨材料深部に至る空孔中には、骨形成が
認められないという致命的な欠陥を有していたことが動
物実験により明らかにされた。
The performance of the artificial bone material has been confirmed through animal experiments.
It is confirmed that the inventors found that the bone progenitor cells were implanted on the wall surface of the artificial bone material with the lining cell structure in the spherical hole in the structure of the artificial bone material. The formation of a layered new bone is made towards, and at the same time towards the maturation, due to the difference in pore diameter, the rate of bone formation is also different,
("Apatite as a medical biomaterial and its application", written by Shigee Takagi, Industry and Products 339-347 (198
9)). However, when the size of the mother bed material was 5 × 5 × 5 mm or more, it was found that there was a fatal defect that bone formation was not recognized in the pores reaching the deep part of the artificial bone material. The experiment revealed this.

【0030】本発明者によると、人工骨材料の成形体の
作成には、設計管理のもとで設定した形成された空孔の
曲率と、特定の分布を有する空孔間を構成し、介在する
マトリックス構造が、中空或いは粗な繊維状形態の粒子
で構成された球状或いは繭状で、かつその表面が栗イガ
状結晶で覆われた二次粒子による集合体を焼結させるこ
とにより得られるものであり、そのような特殊のマトリ
ックス構造が、以上のような従来技術の人工骨材料の問
題を解決できるものであることが分かった。
According to the present inventor, when forming a molded article of artificial bone material, the curvature of the formed pores set under the design management and the gaps between the pores having a specific distribution are formed. The matrix structure is obtained by sintering an aggregate of secondary particles, which are spherical or cocoon-shaped composed of hollow or coarse fibrous particles, and whose surface is covered with chestnut iga-like crystals It has been found that such a special matrix structure can solve the above-mentioned problems of the prior art artificial bone material.

【0031】本発明の人工骨材料では、ヒドロキシアパ
タイト溶液の原料から、特定の大きさと形状に管理、製
造した二次粒子による充填型成形体であるために、焼結
粒子の界面同志は限られた点接触である。このために特
定部分に応力集中が生じた場合、部分的には破壊を伴う
が、人工骨材料全体を貫通するようなクラックの成長が
なく、ブリッジ構造の形成により応力が分散され、見掛
け上、弾性を有するような挙動を呈することが明らかに
なった。
In the artificial bone material of the present invention, since the secondary particles are filled and formed by controlling and producing a specific size and shape from the raw material of the hydroxyapatite solution, the interface between the sintered particles is limited. Point contact. For this reason, when stress concentration occurs in a specific portion, it is partially accompanied by destruction, but there is no crack growth penetrating the entire artificial bone material, and the stress is dispersed by the formation of a bridge structure, and apparently, It was found that the material exhibited elastic behavior.

【0032】更に、本発明による二次粒子は、繊維状、
短冊状或いは箔状の形態の一次粒子により構成されてい
ることから、最大10μm以下の開放性気孔を有するこ
と、また、二次粒子の充填構造においては充填粒子間隙
として、不連続な5〜300μm程度の開放性気孔を保
有している関係から、材料内部に対しても充分な細胞交
流、血液並びに体液等の浸入、交流が達成でき、このた
めに、特に、早期の骨新生や骨量増加、更に骨成熟が起
こるという従来技術では見られない機能性を有する。
Further, the secondary particles according to the present invention may be in the form of fibers,
Since it is composed of primary particles in the form of strips or foils, it has open pores of 10 μm or less at maximum, and in the filling structure of secondary particles, as a filling particle gap, a discontinuous 5-300 μm Due to the degree of open porosity, sufficient cell exchange, penetration of blood and body fluids, etc. can be achieved even inside the material. In addition, it has a function that bone maturation does not occur in the prior art.

【0033】また、本発明による人工骨材料は、生体親
和性にすぐれ、ISO−10993に基づいた毒性学的
生体安全性を保持することが証明され、しかも、比較的
に高い機械的強度を有すること、また、加工等の処理手
段を通じて、ハンドリング性にもすぐれている。
The artificial bone material according to the present invention has excellent biocompatibility, has been proved to maintain toxicological biosafety based on ISO-10993, and has relatively high mechanical strength. In addition, the handleability is excellent through processing means such as processing.

【0034】[0034]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

ヒドロキシアパタイト結晶粒子の合成 合成ヒドロキシアパタイトの物理的な特性と化学的な特
性は、原子の充填構造上の特徴により異なることが知ら
れている。即ち、結晶の表面上の原子の分布構造、即
ち、Ca2+-サイトとPO4 3--サイトの分布構造に基づくも
のである。即ち、結晶構造を通じての特徴として、a面
の発達した繊維状、針状或いは棒状の結晶とc面の発達
した箔状或いは板状結晶とは、その物理化学的特性が異
なり、更には、これらの欠陥構造をも加えて、機能性材
料の開発を行なったものである。
Synthesis of Hydroxyapatite Crystal Particles It is known that the physical and chemical properties of synthetic hydroxyapatite vary depending on the characteristics of the packing structure of atoms. That is, it is based on the distribution structure of atoms on the crystal surface, that is, the distribution structure of Ca 2+ -sites and PO 4 3- -sites. That is, as a feature through the crystal structure, the fiber-like, needle-like or rod-like crystal with developed a-plane and the foil- or plate-like crystal with developed c-plane have different physicochemical properties. In addition, the development of a functional material with the addition of the defect structure described above.

【0035】一方、カルシウム塩類の化合物は、その水
溶液としての溶解度が温度上昇に対して増大しない点
が、物理化学的特性として知られている。従って、ヒド
ロキシアパタイトの合成に際して、低温度での水溶液反
応を行なわせることにより、微細な均一形態のヒドロキ
シアパタイトを合成することができる。このことは、物
理的要因により、反応系の速度を律速させることによ
り、生成系における生成物の形態を制御できるというこ
とであり、水溶液反応での環境、即ち、温度と圧力との
管理と制御が重要である。
On the other hand, it is known as a physicochemical property that the solubility of a calcium salt compound as an aqueous solution does not increase with an increase in temperature. Therefore, in the synthesis of hydroxyapatite, by conducting an aqueous solution reaction at a low temperature, hydroxyapatite in a fine and uniform form can be synthesized. This means that the form of the product in the production system can be controlled by controlling the speed of the reaction system by physical factors, and management and control of the environment in the aqueous solution reaction, that is, temperature and pressure. is important.

【0036】以下、ヒドロキシアパタイト結晶粒子の合
成のための条件について検討する。反応装置は、撹拌装
置付きの二槽構造を有し、外槽は湯煎のためである。ま
た、反応槽及び双胴式で、撹拌装置を付した高圧蒸気養
生装置を用いることもある。以下の実施例に示すよう
に、化学反応及び転相反応を完結させ、得られたスラリ
ー状の生成物を脱水等の処理を通じて、所定の成形体の
原料として、水抜き型金型プレス機にかけて、成形体を
作成する。
Hereinafter, conditions for synthesizing hydroxyapatite crystal particles will be discussed. The reactor has a two-tank structure with a stirrer, and the outer tank is for hot water bathing. In some cases, a high-pressure steam curing device with a stirrer and a reaction tank and a twin-body type may be used. As shown in the following examples, the chemical reaction and the phase inversion reaction are completed, and the obtained slurry-like product is subjected to a process of dehydration or the like, as a raw material of a predetermined molded body, and subjected to a water-removing die press. , To create a molded body.

【0037】ここで、撹拌装置は、平板3枚羽根三段式
方式であり、用いた羽根径は直径10cmで、じゃま板取
り付け可変であり、回転数50〜300rpmであり、
軸及び羽根ともにエポキシ樹脂でコーティングされ、こ
れが完全に硬化した後に使用した。反応のときの羽根回
転数は、所定の成形体用の原料としてのキャラクターを
決める処理条件、即ち、反応系の濃度、反応温度、反応
時間、並びに、反応系での環境圧力と同等に重要な条件
となる。
Here, the stirring device is a three-plate flat plate three-stage system, the blade diameter used is 10 cm, the baffle plate can be mounted, the rotation speed is 50 to 300 rpm,
Both the shaft and the blades were coated with an epoxy resin and used after they were completely cured. The blade rotation speed during the reaction is a processing condition that determines the character as a raw material for a given molded body, that is, the concentration of the reaction system, the reaction temperature, the reaction time, and the environmental pressure in the reaction system are as important as Condition.

【0038】このため羽根の回転数は、所定とする成形
体の原料のキャラクターの範囲に入るように反応系での
環境条件と反応時間とのかねあいにより、適宜選択され
る。また、高圧蒸気養生装置を双胴式とした理由は、反
応槽内の反応液の温度と圧力とを瞬時に移行できるから
である。また、羽根回転数も適宜選択される。
For this reason, the rotation speed of the blade is appropriately selected depending on the environmental conditions in the reaction system and the reaction time so as to fall within the range of the character of the raw material of the predetermined molded body. Further, the reason why the high-pressure steam curing device is a twin-body type is that the temperature and pressure of the reaction solution in the reaction tank can be instantaneously transferred. In addition, the blade rotation speed is appropriately selected.

【0039】以上のような製造方法により、結晶形成の
ための原料のヒドロキシアパタイトスラリーを作成す
る。本発明によると、中空の或いは空隙率の大きな繊維
状形態の粒子で充填された球状或いは繭状で、且つほぼ
球状の粒子表面に栗イガ状の繊維組織を有するヒドロキ
シアパタイト粒子の純水系スラリーは、以下のように、
脱水過程を介して、成形体を作成する。その時には、予
め成形体の熱処理に伴う焼成収縮を見越して10〜50
0μmの真球形状の空孔が、材料構造内にレプリカとし
て残存するように、昇華性、可燃性或いは蒸散性物質
を、材料構造設計に応じて、添加し、これを混練した
後、水抜き型金型プレス機を用いて、成形圧力100〜
500kg/cm2で機械的な脱水過程を行ないながら、成
形体にする。
According to the above-described production method, a hydroxyapatite slurry as a raw material for crystal formation is prepared. According to the present invention, a pure water-based slurry of hydroxyapatite particles having a spherical or cocoon-like shape filled with hollow or large porosity fibrous particles, and having a chestnut scallop-like fiber structure on a substantially spherical particle surface is provided. ,As below,
Through a dehydration process, a compact is formed. At that time, in consideration of the firing shrinkage accompanying the heat treatment of the molded body, 10 to 50
Sublimable, combustible or transpirable substances are added according to the material structure design so that 0 μm spherical holes remain as replicas in the material structure. Using a mold press, mold pressure 100 ~
While performing a mechanical dehydration process at 500 kg / cm 2 , a green body is formed.

【0040】即ち、焼成後、10〜500μm径の有効
真球形状の空孔を、抜け殻として残余させるに必要な粒
径を有する、昇華性物質、可燃性物質或いは蒸発性物質
を、添加しない状態で、或いは添加した状態で、混練し
た後、水抜き型金型プレス機を用いて、100〜500
kg/cm2の圧力で機械的脱水過程を行ないながら、成形
体を作成する。100kg/cm2未満の圧力では、成形体
の安定性が劣り、角欠け等の出現率が高くなる。また、
500kg/cm2を超える圧力では、2次粒子の破壊並び
に成形体そのものへの残余歪に基づいたスリップ等が観
察され、焼結体としての力学強度が低下する。
That is, after firing, a sublimable substance, a combustible substance or an evaporative substance having a particle size necessary to leave an effective spherical hole having a diameter of 10 to 500 μm as a shell is not added. Or after kneading in the state of being added, using a water-removing die press, 100 to 500
While performing a mechanical dehydration process at a pressure of kg / cm 2 , a compact is formed. If the pressure is less than 100 kg / cm 2 , the stability of the molded product is poor, and the occurrence rate of chipping and the like increases. Also,
At a pressure exceeding 500 kg / cm 2 , breakage of the secondary particles and slipping based on the residual strain in the compact itself are observed, and the mechanical strength of the sintered compact decreases.

【0041】ここで、水抜き型金型プレス機による成形
方法は、荷重の一軸負荷であり、流体介在により材料成
形に際して静水圧が均等に分布しているために、通常の
セラミックス粉体を均一に成形する場合に用いられるC
IP法、ラバープレス法、衝撃成形法などの特殊な成形
法、成形装置、成形技術を使う必要がなく、設備的にも
投資的にも経済上有利である。
Here, the method of molding with a water-removing die press is a uniaxial load, and since the hydrostatic pressure is evenly distributed during the material molding due to the presence of fluid, the ordinary ceramic powder is uniformly molded. C used for molding into
There is no need to use a special molding method such as an IP method, a rubber press method, or an impact molding method, a molding apparatus, or a molding technique, which is economically advantageous in terms of equipment and investment.

【0042】即ち、この過程の特徴は、加圧下で液体の
存在に基づき、加圧時に材料構造内に負荷される内部応
力が均等化され、従来、粉体の圧縮成形のときに、絶え
ず問題となる圧力不均等から逃れるため、例えば、粉体
特性としての安息角に基づいたスベリ破壊に対処するよ
うな金型の工夫などを必要としないことである。従っ
て、等方圧力下で、本発明によるヒドロキシアパタイト
結晶の1次粒子により構成された2次粒子としての栗イ
ガ状の粒子は、互いにからみ合い均一な成形体を調製す
ることができ、また、材料成形体の密度、空隙部等の材
料機能への物性或いは強度等も、このような過程の組合
せにより、調整することができる。
That is, the feature of this process is that, based on the presence of a liquid under pressure, the internal stress applied to the material structure at the time of pressurization is equalized. In order to avoid the pressure non-uniformity, for example, it is not necessary to devise a mold or the like to cope with slipping failure based on the angle of repose as a powder characteristic. Therefore, under isotropic pressure, the chestnut-like particles as secondary particles composed of the primary particles of the hydroxyapatite crystal according to the present invention can be entangled with each other to prepare a uniform molded body. The density of the material compact, the physical properties or strength of the material function such as voids, etc., can also be adjusted by combining such processes.

【0043】[0043]

【作用】また、ここで形成されるマトリックス構造は、
栗イガ状表面のある球状及び繭状2次粒子が導入されて
いることに大きな特徴を有し、仮に、マトリックス構造
が繊維状結晶のみで構成されているとすると、これは、
粉体形状で構成されているものに比較して、加圧成形時
に、繊維に直交する方向の圧縮により圧密構造が形成さ
れており、マトリックス構造は閉塞してしまい、人工骨
として適用するときに、体液等との交流の場を著しく阻
害してしまうことが判明した。
The matrix structure formed here is:
It has a significant feature that spherical and cocoon-shaped secondary particles with chestnut iga-like surface are introduced, and if the matrix structure is composed of only fibrous crystals,
Compared to those composed in powder form, during pressure molding, a compacted structure is formed by compression in the direction perpendicular to the fiber, the matrix structure is closed, and when applied as an artificial bone It has been found that the field of interaction with body fluids and the like is significantly impaired.

【0044】このようにして、調製された材料成形体
は、仮焼炉に移し、抜け殻の作成のための昇華、燃焼或
いは蒸散過程を行ない、そして、電気炉中に、900〜
1250℃で焼成を行ない、焼成焼結体を得ることがで
きる。
The material compact thus prepared is transferred to a calciner, subjected to a sublimation, combustion or transpiration process for forming a shell, and then placed in an electric furnace at 900 to 900 ° C.
Sintering is performed at 1250 ° C. to obtain a sintered sintered body.

【0045】抜け殻の作成のために、昇華性物質、可燃
性物質或いは蒸散性物質を利用する。それは、多孔質体
中に前記の曲率を有する空孔を形成するために有効であ
るものである限り、その種類を問わない。その中の1つ
として、メチルメタアクリレート重合体の球形粒子が好
適である。その理由は、この材料が適当な硬度を有して
いるため、成形体の原料との混合操作或いは圧縮成形等
の処理により、変形や破砕されることなく、また、成形
体の仮焼時に、マトリックス空隙より熱分解による蒸
散、燃焼が容易で、かつ、残余物が残らないため、材料
構造における機能表面等への汚染を伴わない。従って、
焼成収縮を配慮して、適用した粒子の寸法、形状と正確
に対応した寸法、形状の空孔を形成させることができ
る。
A sublimable substance, a combustible substance, or a transpirable substance is used to form a shell. It is not limited as long as it is effective for forming pores having the above-mentioned curvature in the porous body. As one of them, spherical particles of a methyl methacrylate polymer are suitable. The reason is that, since this material has an appropriate hardness, it is not deformed or crushed by a mixing operation with the raw material of the molded body or a process such as compression molding, and also, when the molded body is calcined, Evaporation and combustion by thermal decomposition are easier than the matrix voids, and no residue is left, so that there is no contamination on the functional surface in the material structure. Therefore,
In consideration of firing shrinkage, it is possible to form pores having a size and shape exactly corresponding to the size and shape of the applied particles.

【0046】以上のように、本発明は、骨始祖細胞自体
が認識して着床において至適な場となる人工骨材料を提
供できる。かつ、骨組織の発育や成熟性化のために血
液、体液との交流が満足されるマトリックス構造の設計
に基づいた全体構造により、材料表面のみならず、材料
深部の骨形成の後においても、骨代謝過程を正常に保持
でき、形成骨の量的増加に支障となるような障壁部位を
形成しない生体親和性、特に、早期の骨形成性が高く、
且つ整形加工性、機械的強度、埋植時の操作性にすぐ
れ、負荷応力の集中に対しては、これを緩和吸収できる
医学用生体材料を提供する。
As described above, the present invention can provide an artificial bone material that is recognized by the bone progenitor cells itself and is an optimal site for implantation. And, for the growth and maturation of bone tissue, blood, due to the overall structure based on the design of the matrix structure that satisfies the interaction with bodily fluids, not only on the surface of the material, but also after the formation of bone deep in the material, Biocompatibility that can maintain the bone metabolic process normally and does not form a barrier site that hinders the quantitative increase of formed bone, especially high early osteogenesis,
The present invention also provides a biomaterial for medical use which is excellent in shaping workability, mechanical strength, and operability at the time of implantation, and which can absorb and absorb load stress concentration.

【0047】本発明により得られる人工骨用材料は、欠
損した骨組織内において骨新生を誘起し、正常な骨代謝
を伴いながら、骨の成熟化を促進できる多孔質ヒドロキ
シアパタイトセラミックス材料としては、まったく新規
なものである。
The material for artificial bone obtained according to the present invention is a porous hydroxyapatite ceramic material capable of inducing osteogenesis in defective bone tissue and promoting bone maturation with normal bone metabolism. It is completely new.

【0048】即ち、骨壊死、骨腫瘍等への掻爬術適用後
の骨欠損、人工関節挿入時の母床再建、高エネルギー外
傷等を含む整形外科学的な骨の再建処置並びに骨粗しょ
う症などの疾患に対する骨量補填術等への処置としての
骨代替術、骨補填術或いは骨充填術に対して、適用部位
は、骨形成を生起するのに必ずにも至適な環境下ではな
く、臨床的にはむしろ起源細胞が枯渇した生体活性の乏
しい母床に埋植されるような不良な環境の下で、適用さ
れる場合が多い。
That is, osteonecrosis, bone defects after application of curettage to bone tumors, etc., reconstruction of the mother bed when artificial joints are inserted, orthopedic bone reconstruction including high energy trauma, osteoporosis, etc. For bone replacement, bone replacement or bone filling as a treatment for bone replacement for diseases of the disease, the application site is not always under the optimal environment for causing bone formation, It is often applied clinically in a poor environment where the source cells are implanted in a depleted bioactive mother bed.

【0049】これに対して、従来の人工骨材料では、こ
のような不良な環境下で適用された場合、いたずらに死
腔空を形成したり、骨量増加に支障を伴う障害を形成し
たり、また、閉塞構造の形成と城壁構造の構築化が観察
されたり、人工骨材料と新生骨とによる複合化に失敗す
ることが多い。このために、埋植材料は、骨の物理的性
格を満足し得ず、脱転や破壊現象につながる問題も生じ
ることが報告されている。
On the other hand, in the case of the conventional artificial bone material, when applied in such a poor environment, a dead space is formed unnecessarily, or an obstacle that hinders an increase in bone mass is formed. Also, formation of an occluded structure and construction of a castle wall structure are often observed, or the composite of artificial bone material and new bone often fails. For this reason, it has been reported that the implant material cannot satisfy the physical characteristics of the bone, and also causes a problem that leads to a detachment or a fracture phenomenon.

【0050】このような問題を伴う人工骨材料について
は、短期間の動物実験により、容易に判定することがで
きる。即ち、骨形成を生起するに至適に純化された環境
の一つである長管骨に骨髄腔に達する開窓を行ない、こ
れと同形に整形加工した材料を埋植し、1週間経過した
後に、摘出して、細胞動態学解析を行なうことにより判
定できる。特に、現在市販されている人工骨材料は多孔
質材料であり、空孔構造への体液の浸潤、細胞成分の挙
動が重要な決め手となる。
An artificial bone material having such a problem can be easily determined by a short-term animal experiment. That is, a fenestration was performed to reach the medullary cavity in the long bone, which is one of the optimally purified environments for causing osteogenesis, and a material shaped and shaped in the same manner was implanted, and one week passed. Later, it can be determined by extracting and performing cell kinetic analysis. In particular, artificial bone materials currently on the market are porous materials, and the infiltration of body fluid into the pore structure and the behavior of cell components are important decisive factors.

【0051】本発明の人工骨材料のマトリックス構造に
より、人工骨材料の組織構造が均一、一体物体でないた
めに、荷重の負荷或いは応力の集中に対して、歪みは集
中せず分散するため、弾性的な力学的挙動を呈し、ま
た、早期新生骨の形成性と成熟化にすぐれたことから、
材料と新生骨との複合化機能に基づく負荷荷重に対応す
ることができる。以上のように、人工骨材料の組織、構
造、即ち、マトリックス構造を、設計、管理、調整する
ことにより、よりすぐれた新生骨形成と骨成熟を助長で
きる機能に加えて、人工骨材料の持つ組織と構造とが埋
植部位の近傍の母床骨類似の物理的、力学的挙動を呈す
る新生骨が誘起するハイブリッド的な基本格子の役目を
果たす材料となる。
According to the matrix structure of the artificial bone material of the present invention, since the tissue structure of the artificial bone material is not uniform and not an integral body, strain is not concentrated but concentrated when a load is applied or a stress is concentrated. Dynamic mechanical behavior and excellent early bone formation and maturation,
It is possible to cope with the applied load based on the composite function of the material and the new bone. As described above, by designing, managing and adjusting the tissue and structure of the artificial bone material, that is, the matrix structure, in addition to the function of promoting better new bone formation and bone maturation, the artificial bone material has The tissue and structure serve as a hybrid basic lattice induced by new bone, which exhibits physical and mechanical behavior similar to the stomach bone near the implant site.

【0052】次に、本発明の人工骨材料を具体的に実施
例により説明するが、本発明はそれらによって限定され
るものではない。
Next, the artificial bone material of the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

【0053】[0053]

【実施例1】 [原料 燐酸カルシウムの調製]10%溶液として調整
した燐酸水溶液に緩衝液として、0.15%のピロ燐酸
カルシウムを添加して、室温(20℃)で徐々に、10
%に調整した水酸化カルシウム水分散液を加えながら、
10〜20rpmで撹拌し、約1時間後に、湯煎で加熱
始め、2時間後に、50〜80℃となるように調整す
る。この温度範囲は、出発原料である水酸化カルシウム
の性状によっても異なるので、適宜選択されるべきであ
る。加熱の間に、撹拌速度を、60〜120rpmに増
大させる。この増大される撹拌速度は、好適には、80
〜100rpmが望ましい。その間、ミクロビューレッ
トにより、反応系のpHを、5%アンモニウム水溶液に
より、8〜9に保持する。
Example 1 [Preparation of Raw Material Calcium Phosphate] 0.15% calcium pyrophosphate was added as a buffer solution to a 10% solution of a phosphoric acid aqueous solution, and gradually added at room temperature (20 ° C.).
% While adding the aqueous dispersion of calcium hydroxide adjusted to
Stir at 10 to 20 rpm, start heating with hot water about 1 hour later, and adjust to 50 to 80 ° C 2 hours later. This temperature range should be appropriately selected because it varies depending on the properties of the starting material calcium hydroxide. During heating, the stirring speed is increased to 60-120 rpm. This increased stirring speed is preferably 80
-100 rpm is desirable. Meanwhile, the pH of the reaction system is maintained at 8 to 9 with a 5% ammonium aqueous solution using a micro burette.

【0054】次に、このスラリーを、直接に高温蒸気養
生反応槽に移し、110〜180℃の温度範囲で、2〜
3時間水熱養生を行ない、生成反応及び転相反応を完全
に行なわせしめる。この温度範囲は、好適には、130
〜150℃が望ましい。ここで使用した高温蒸気養生装
置の羽根は、偏心的に設計したものを用いる。これは、
反応槽での流体の流動を、回転層流にするためである。
高温蒸気養生槽に移行させる前のスラリーの固相の組成
は、Ca10(PO4)6(OH)2とCa(H2PO4)2との混合相であっ
た。そして、高温蒸気養生の後は、スラリー固相組成と
して、完全にCa10(PO4)6(OH)2に転化しており、Ca/
Pの比率は、1.67であった。
Next, this slurry was directly transferred to a high-temperature steam curing reaction tank, and a temperature of 110 to 180 ° C. and a temperature of 2 to 2 hours.
After hydrothermal curing for 3 hours, the formation reaction and the phase inversion reaction are completely performed. This temperature range is preferably 130
~ 150 ° C is desirable. The blades of the high-temperature steam curing device used here are eccentrically designed. this is,
This is to make the flow of the fluid in the reaction tank a laminar flow.
The composition of the solid phase of the slurry before transferring to the high-temperature steam curing tank was a mixed phase of Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 and Ca (H 2 PO 4 ) 2 . After the high-temperature steam curing, the slurry was completely converted into Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 as a slurry solid phase composition.
The ratio of P was 1.67.

【0055】このように、生成された固相の組織形態
は、ほぼ目的を満足する範囲であり、顕微鏡観察による
と、栗イガ形状の表面を有する2次粒子の粒径は、80
〜200μmであり、平均粒径は、120μmであっ
た。
As described above, the morphology of the generated solid phase is in a range that almost satisfies the purpose. According to microscopic observation, the particle size of the secondary particles having a chestnut-shaped surface is 80%.
200200 μm, and the average particle size was 120 μm.

【0056】[0056]

【実施例2】 [原料 燐酸カルシウムの調製]水素燐酸カルシウムCa
HPO4の10〜15重量%水溶液に、過剰の燐酸H3PO4
添加し、室温(20℃)で撹拌しながら、徐々に5〜1
0重量%の水酸化カルシウムCa(OH)2懸濁液を加え、ヒ
ドロキシアパタイト化学量論組成になるまで添加し、約
2時間撹拌を続ける。次に、ミクロビューレットを用い
て、5重量%アンモニウム水溶液を滴下することによ
り、反応系のpHを8〜9に保持しながら、約1時間撹
拌する。次に、このスラリーを直接に高温蒸気養生反応
槽に移し、110〜150℃で2時間、実施例1と同様
の撹拌水熱養生を行なう。これを取り出し、成形原料と
する。
[Example 2] [Preparation of raw material calcium phosphate] Calcium hydrogen phosphate Ca
10-15% by weight aqueous solution of HPO 4, adding excess phosphoric acid H 3 PO 4, at room temperature with stirring (20 ° C.), slowly 5-1
A suspension of 0% by weight of calcium hydroxide Ca (OH) 2 is added, until the hydroxyapatite stoichiometry is reached, and stirring is continued for about 2 hours. Next, while maintaining the pH of the reaction system at 8 to 9 by dropping a 5% by weight aqueous ammonium solution using a micro burette, the mixture is stirred for about 1 hour. Next, this slurry is directly transferred to a high-temperature steam curing reaction tank, and the same stirred water thermal curing as in Example 1 is performed at 110 to 150 ° C. for 2 hours. This is taken out and used as a forming raw material.

【0057】高温蒸気養生槽に移行させる前のスラリー
の固相の組成は、Ca10(PO4)6(OH)2とCa(H2PO4)2との混
合相であった。そして、高温蒸気養生の後は、スラリー
固相組成として、完全にCa10(PO4)6(OH)2に転化してお
り、Ca/Pの比率は、1.67であった。生成された
相の形態は、顕微鏡観察によると、C軸に沿って発達し
た繊維状結晶であり、サイズ30〜150μm、平均9
0μmの2次粒子であり、粒子内部も同様に、空隙率の
高い繊維状組織が見られた。
The composition of the solid phase of the slurry before it was transferred to the high-temperature steam curing tank was a mixed phase of Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 and Ca (H 2 PO 4 ) 2 . After the high-temperature steam curing, the slurry was completely converted to Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 as a solid phase composition of slurry, and the ratio of Ca / P was 1.67. According to microscopic observation, the morphology of the generated phase is a fibrous crystal developed along the C-axis, having a size of 30 to 150 μm and an average of 9 μm.
The particles were secondary particles of 0 μm, and a fibrous structure having a high porosity was similarly observed inside the particles.

【0058】[0058]

【実施例3】 [原料 燐酸カルシウムの調製]撹拌装置付きの二槽型
反応装置で撹拌のための羽根は、前記の実施例と同様
に、回転羽根の中心を偏心させてある。次に、槽の全容
量の1/4程度に純水を満たし、100〜150rpm
の回転速度で撹拌しながら、70〜80℃に加温され
て、10%Ca(OH)2懸濁液と、15%燐酸水溶液とを少
量づつ、交互に添加しながら、5重量%アンモニウム水
溶液を滴下することにより、pHを8〜9に調整する。
この化学量論的比的な添加処理が終了すると、撹拌羽根
の回転数を50〜70rpmに落として24時間撹拌し
続け熟成を行なう。熟成の良否は、撹拌中止のときに、
撹拌懸濁液中に結晶粒子が速やかに沈降するため、液が
澄み易いので、判定が容易である。
Example 3 [Preparation of Raw Material Calcium Phosphate] Blades for stirring in a two-tank type reactor equipped with a stirrer have the center of the rotary blade eccentric as in the above-described embodiment. Next, about 1/4 of the total capacity of the tank is filled with pure water, and 100 to 150 rpm.
The mixture was heated to 70 to 80 ° C. while stirring at a rotation speed of 5% by weight while alternately adding a 10% Ca (OH) 2 suspension and a 15% aqueous phosphoric acid solution little by little. Is added dropwise to adjust the pH to 8-9.
When the stoichiometric addition process is completed, the rotation speed of the stirring blade is reduced to 50 to 70 rpm, and stirring is continued for 24 hours for aging. Aging is good when stirring is stopped.
Since the crystal particles quickly settle out in the stirred suspension, the liquid is easily clarified, so that the determination is easy.

【0059】得られたスラリーの固相の組成は、Ca10(P
O4)6(OH)2であり、そのCa/Pの比率は、1.67で
あった。固相の形態は、比較的に粗な球形或いは玉子型
であり、栗イガ状のイガ形態は、比較的に粗であった。
イガ形態が粗である場合には、成形時には、別に合成し
た繊維状結晶を、少々添加し、混合することにより、対
処する。
The composition of the solid phase of the obtained slurry is Ca 10 (P
O 4 ) 6 (OH) 2 , and its Ca / P ratio was 1.67. The morphology of the solid phase was relatively coarse spherical or egg-shaped, and the chestnut iga-like morph was relatively coarse.
If the bur is rough, it is coped with by adding a small amount of separately synthesized fibrous crystals and mixing them during molding.

【0060】[0060]

【実施例4】 [成形体の調製と仮焼体調製]実施例1〜3で合成した
スラリーは、洗浄の必要性がある場合には、傾斜濾過を
繰り返すことにより、洗浄を行なう。一般的には、底に
プラスチック製網を固定した箱に濾布を敷き、これにス
ラリーを流し込み、自然脱水を行ない、水/固体比率
(105℃乾燥基準)で、25〜30%になるまで、水
抜きを行なう。この高濃度スラリーを、乾燥基準で10
0重量部に対して、0及び20〜300重量部の30〜
800μmの粒径の真球形状ポリメチルメタアクリレー
ト重合体(昇華性、可燃性或いは蒸散性物質の)を添加
し、十分に混合し、この混合物を所定金型に充填して、
水抜き型金型プレス機を用いて、成形圧力100〜50
0kg/cm2の成形圧力で機械的な脱水過程を通じなが
ら、成形体を作成し、ベンチ・ボックス内に保管した。
この成形圧力は、好適には、約300kg/cm2が良い。
次に、作成された成形体は、必要により、ベンチボック
スより取り出し、仮焼炉に入れ、200〜800℃の温
度で予め設定した温度勾配で徐々に加熱し、前記の昇華
性、可燃性或いは蒸散性物質を昇華、熱分解或いは燃焼
等の過程を通じて、除去することにより、所定の範囲の
曲率を有する空孔が形成されて、これらの空孔間を介す
る空隙に富んだマトリックスを構成させた仮焼体を得
た。
[Example 4] [Preparation of molded body and preparation of calcined body] The slurry synthesized in Examples 1 to 3 is washed by repeating inclined filtration when it is necessary to wash the slurry. In general, a filter cloth is laid in a box having a plastic net fixed to the bottom, a slurry is poured into the box, spontaneous dehydration is performed, and a water / solid ratio (at a drying temperature of 105 ° C.) of 25 to 30% is obtained. And drain water. This highly concentrated slurry is dried on a dry basis for 10
0 and 20 to 300 parts by weight of 30 to
A true spherical polymethyl methacrylate polymer (of sublimable, flammable or transpirable substance) having a particle size of 800 μm is added, mixed well, and the mixture is filled into a predetermined mold,
Molding pressure is 100 to 50 using a drain press.
While undergoing a mechanical dehydration process at a molding pressure of 0 kg / cm 2 , a molded body was prepared and stored in a bench box.
This molding pressure is preferably about 300 kg / cm 2 .
Next, if necessary, the formed body is taken out of the bench box, placed in a calciner, and gradually heated at a temperature gradient of 200 to 800 ° C. at a preset temperature gradient, so that the sublimation, flammability or By removing the transpirable substance through a process such as sublimation, thermal decomposition or combustion, pores having a predetermined range of curvature were formed, thereby forming a matrix rich in voids passing between these pores. A calcined body was obtained.

【0061】次に、この仮焼体を、酸素含有雰囲気中
で、900〜1250℃の温度範囲に調整された珪化モ
リブデン発熱体による電気炉中に入れ、ヒドロキシアパ
タイト組成物の成形仮焼体を焼結した。
Next, the calcined body is placed in an electric furnace with a molybdenum silicide heating element adjusted to a temperature range of 900 to 1250 ° C. in an oxygen-containing atmosphere to form a molded calcined body of the hydroxyapatite composition. Sintered.

【0062】[0062]

【実施例5】 [抜け殻−空孔の作成]実施例4で説明した昇華性物
質、可燃性物質或いは蒸散性物質は、多孔質体中に前記
の曲率場占有率を有する空孔を形成するために有効であ
るものである限り、その種類を問わない。ここで、メチ
ルメタアクリレート重合体の球形粒子を選択した理由
は、この材料が適当な硬度を有しているため、成形体の
原料との混合操作或いは圧縮成形等の処理により、変形
や破砕されることなく、また、成形体の仮焼時に、マト
リックス空隙よりも熱分解による蒸散、燃焼が容易で、
かつ、残余物が残らないため、材料構造における機能表
面等への汚染を伴わない。従って、焼成収縮を配慮し
て、適用した粒子の寸法、形状と正確に対応した寸法、
形状の空孔を形成させることができる。
Fifth Embodiment [Cleaning of Shells and Vacancies] The sublimable substance, flammable substance or transpirable substance described in the fourth embodiment forms pores having the above-mentioned curvature field occupancy in a porous body. Any type can be used as long as it is effective for the purpose. Here, the reason why the spherical particles of the methyl methacrylate polymer were selected is that this material has an appropriate hardness, so that it is deformed or crushed by a mixing operation with the raw material of the molded product or a process such as compression molding. Without sintering, and during calcination of the molded body, evaporation and combustion by thermal decomposition are easier than matrix voids,
In addition, since no residue is left, there is no contamination of a functional surface or the like in the material structure. Therefore, considering the firing shrinkage, the size and shape of the applied particles exactly correspond to the dimensions,
A void having a shape can be formed.

【0063】[0063]

【実施例6】実施例5で論じたように、平均粒径100
μmに成粒合成したヒドロキシアパタイト粒子のスラリ
ーより、その105℃乾燥基準から換算して、試作試料
の機能性曲率場の占有率容量%が、75容量%になるよ
うに、300μmの粒径に比較的に揃ったメチルメタア
クリレート球形粒子を配合して、水、材料との重量比が
50%の状態で混合させた。一方、機能性曲率場占有率
0%のものでは、混合を行なう必要がないが、ハンドリ
ングの便宜からは、機能性曲率場の占有率を付与する場
合の水、材料との比率は、重量で25〜30%の方が良
い。これらは、比重の異なる材料同志を混合する場合に
は、乾式であろうと湿式であろうと、分離、分層は起こ
り得ることであり、水/材料の比率は、分離性とハンド
リング性の立場から選択される。
Example 6 As discussed in Example 5, an average particle size of 100
From the slurry of hydroxyapatite particles granulated and synthesized to a size of μm, the occupancy rate of the functional curvature field of the prototype sample is converted to a volume of 300 μm so that the volume percentage of the functional curvature field of the prototype sample is 75% by volume, calculated from the drying basis at 105 ° C. Relatively uniform spherical particles of methyl methacrylate were blended and mixed with water and the material at a weight ratio of 50%. On the other hand, in the case of the functional curvature field occupancy of 0%, it is not necessary to perform mixing. However, for convenience of handling, the ratio of water and material when the occupancy of the functional curvature field is given is expressed by weight. 25 to 30% is better. When materials having different specific gravities are mixed, whether they are dry or wet, separation and layer separation can occur. The water / material ratio is determined from the standpoint of separation and handling. Selected.

【0064】この成形型は、一軸加圧であり、その荷重
速度は、1.6kg/cm2/秒で、そして、400kg/cm2
に達した点で60秒間、荷重を静止させ、その後脱型
し、所定ペレットを得たものである。これらの操作を通
じて、ペレットに対する崩れ、亀裂、分層など異常な所
見はまったく観察されていない。
This mold was uniaxially pressurized, the load speed was 1.6 kg / cm 2 / sec, and 400 kg / cm 2
At which point the load was stopped for 60 seconds, followed by demolding to obtain the prescribed pellets. Through these operations, no abnormal findings such as collapse, cracks, and stratification on the pellet were observed.

【0065】ペレットの焼成は、カルシア製るつぼに入
れ、120℃に調整した珪化モリブデン製発熱体による
電気炉中で、450℃までは、2℃/分の昇温速度でゆ
っくり昇温させ、蒸散、燃焼させた後、温度勾配8.5
℃/分の速度で昇温させ、1250℃になる段階で、こ
の温度に1時間保持し、放冷した後に、これを取り出し
た。 焼成後のペレットは、何れも純白色の安定した形
状として得られ、崩れ、破裂、亀裂等の発生したものは
認められなかった。
The pellets were fired in a calcia crucible and slowly heated at a heating rate of 2 ° C./min up to 450 ° C. in an electric furnace with a heating element made of molybdenum silicide adjusted to 120 ° C. , After burning, temperature gradient 8.5
The temperature was raised at a rate of 1 ° C./min. At the stage where the temperature reached 1250 ° C., the temperature was maintained for 1 hour, allowed to cool, and then taken out. Each of the pellets after firing was obtained in a pure white stable shape, and no collapse, rupture, crack, or the like was observed.

【0066】また、焼成収縮も少なく、指で折れない抗
折力を保有していた。得られた材料、試料を、カッター
ナイフで衝撃により二分割し、走査型電子顕微鏡で観察
した結果を、図2に示す。これらの観察結果に基づい
て、得られた人工骨用材料の切断面の組織構造を、模式
的に図1に表現した。
Further, there was little firing shrinkage, and the material possessed a bending strength that could not be broken by fingers. FIG. 2 shows the results obtained by dividing the obtained material and sample into two parts by impact with a cutter knife and observing them with a scanning electron microscope. Based on these observation results, the tissue structure of the cut surface of the obtained artificial bone material is schematically shown in FIG.

【0067】以上の結果から、本発明による人工骨用材
料は、請求項1〜10に記載のものであり、骨新生を誘
起でき、成熟させるに必要な場を提供する組織構造の設
計を可能にした技術と材料設定が確立された。尚、機能
性曲率場の分布設計及びヒドロキシアパタイト2次粒子
の粒径分布により、焼成体の機械強度は、確実に改善で
きることを明らかにした。
From the above results, the artificial bone material according to the present invention is as described in claims 1 to 10, and can design a tissue structure capable of inducing osteogenesis and providing a field necessary for maturation. Technology and material settings were established. In addition, it was clarified that the mechanical strength of the fired body can be reliably improved by the distribution design of the functional curvature field and the particle size distribution of the hydroxyapatite secondary particles.

【0068】[0068]

【実施例7】 [動物実験による効果の確認]本発明の人工骨材料につ
いて、埋植適用した場合の長期間での機能保持につい
て、動物実験により、確認した。先ず、市販の人工骨材
料3種A、B、Cについて行なった。ビーグル犬の脛骨
の骨端線直下部位に、8×15×5mmの開窓術を施し、
同形に整形加工した材料を埋植し、1週間経過後に、こ
れを摘出して、比較検討した。摘出部位は何れもかなり
血腫が認められる時期であったが、定法により、非脱灰
薄切を作成し、H.E.染色して、顕微鏡観察により、
比較した。
Example 7 [Confirmation of Effect by Animal Experiment] With respect to the artificial bone material of the present invention, the function retention for a long period of time when the implant was applied was confirmed by an animal experiment. First, three commercially available artificial bone materials A, B, and C were used. An 8x15x5 mm fenestration was performed on the beagle dog just below the epiphysis of the tibia,
The same shaped and shaped material was implanted, and after one week, it was excised and compared. All of the extirpated sites were at the time when considerable hematomas were observed, but non-decalcified slices were prepared by a standard method. E. FIG. After staining and microscopic observation,
Compared.

【0069】観察結果は、次の通りである。Aは、材料
内構造の孔に対して体液等の浸潤がまったく見られず。
Bは、材料内の孔に対する体液成分の浸潤が観察される
ものの、細胞成分の浸入も血液成分の浸入も全く観察さ
れなかった。Cは、表層部分のみは体液浸潤が見られ、
かつ細胞様の成分の浸入も観察されたが、人工骨材料内
には、このような組織はまったく観察されなかった。即
ち、従来の人工骨材料では、閉塞構造を開放することが
出来ていないということであり、前記のA、Bについて
は、1年間及び7年間の埋植期間を通じて、人工骨材料
内への骨の新生或いは骨の形成は、まったく観察されて
いない。
The observation results are as follows. A shows no infiltration of body fluid or the like into the pores of the internal structure of the material.
In B, although infiltration of a bodily fluid component into pores in the material was observed, neither infiltration of cell components nor infiltration of blood components was observed. C shows infiltration of body fluid only in the surface layer,
In addition, infiltration of cell-like components was observed, but no such tissue was observed in the artificial bone material. That is, with the conventional artificial bone material, the closed structure could not be opened. Regarding the above A and B, bone was introduced into the artificial bone material through the implantation period of one year and seven years. No newborn or bone formation has been observed.

【0070】これに対して、本発明の人工骨材料につい
ても、同様な動物実験を行なった。埋植した後1週間経
過して、これを摘出して、解析した結果、空孔及びマト
リックス空隙等に体液の浸潤していない部分は、まった
く見られず、殊に、曲率空間部位に対しては、体液の浸
潤、血液成分の浸潤並びに前駆細胞様細胞成分の侵入が
多く観察された。
On the other hand, a similar animal experiment was performed on the artificial bone material of the present invention. One week after the implantation, this was excised and analyzed, and as a result of analysis, no portion of body fluid infiltrated into the voids and matrix voids was found at all, especially for the curvature space site . In many cases, infiltration of body fluid, infiltration of blood components, and invasion of precursor cell-like cell components were observed.

【0071】[0071]

【実施例8】 [細胞動態学解析]年齢15年(推定人間換算年齢90
才)のビーグル老犬の脛骨、顎骨並びに頭蓋骨を適用部
位として、選定し、各々開窓的に骨を部分的に摘出し、
その欠損部位を補填する形で、本発明の人工骨材料を埋
植適用して、経時的に、人工骨材料と母床骨と接する部
分を切り出し、これを補修する形で実験を継続すること
により、細胞動態学解析を行なった。脛骨については、
8×20×5mm、顎骨に対しては、10×30×5mm、
頭蓋骨としては厚さ8mm、直径15mmの円盤形状として
各々外科的手術処置に基づき、埋植手術を行なった。3
週間経過後、脛骨部位では、空孔全般に血液成分が充満
しており、特に、曲率部位には、前駆細胞様細胞の存在
と骨芽細胞の着床が多く観察され、また、空孔内壁には
ライニング形状での新生骨の形成が確認された。また、
顎骨部位では、骨髄構造と接していた部位に同様な組織
の成長が見られ、人工骨材料深部に向けて拡散的に骨組
織の進入を呈していた。また、頭蓋部位への埋植におい
ては、頭蓋硬膜に接していた部位には、繊維芽細胞の浸
潤と軟部組織の形成が観察され、以降、脛骨部位及び顎
骨部位には、新生骨の成長と層板構造を伴う正常な骨成
熟が進行されていた。
Example 8 [Cell Dynamics Analysis] Age 15 years (estimated human equivalent age 90
), The tibia, the jawbone and the skull of an old beagle dog were selected as the application site, and each bone was partly extracted by fenestration.
Implanting and applying the artificial bone material of the present invention in a form to compensate for the defect site, cutting out the portion in contact with the artificial bone material and the mother bone over time, and continuing the experiment in a form to repair this Was used to perform cell kinetic analysis. For the tibia,
8 × 20 × 5mm, for the jawbone 10 × 30 × 5mm,
Implantation surgery was performed on the skull as a disk having a thickness of 8 mm and a diameter of 15 mm based on surgical procedures. 3
After a lapse of one week, the tibia site is filled with blood components throughout the cavities, and especially in the curvature site, the presence of progenitor cell-like cells and the implantation of osteoblasts are often observed. The formation of new bone in the lining shape was confirmed. Also,
In the jawbone region, similar tissue growth was observed at the site in contact with the bone marrow structure, and the bone tissue was diffusely introduced toward the deep portion of the artificial bone material. In addition, at the time of implantation into the cranial region, infiltration of fibroblasts and formation of soft tissue were observed in the region in contact with the cranial dura, and thereafter, new bone growth was observed in the tibia region and the jaw bone region. And normal bone maturation with lamellar structure had progressed.

【0072】一方、頭蓋骨部位では、繊維芽細胞の増殖
に伴い人工骨材料を軟部組織でとりまく組織構造になっ
ているようになる。そして、26週間を経過すると、脳
硬膜側の部位には点在的ではあるが、新生骨が観察され
る。これは、異所性の骨化の形成と推定されるが、この
由来は明確にできなかった。
On the other hand, the skull region has a tissue structure in which the artificial bone material is surrounded by soft tissue with the proliferation of fibroblasts. After 26 weeks, a new bone is observed in the site on the dura mater side, though it is dotted. This is presumed to be the formation of ectopic ossification, but the origin could not be clarified.

【0073】[0073]

【実施例9】 [骨の新生の観察]本発明により製造された空孔(曲率
部位)のみにより空孔率(曲率場占有率とする)50%
の人工骨材料を、生後6ケ月ビーグル犬の大腿骨及び脛
骨の骨端線の直下に骨髄に達する10×20×5mmの大
きさの開窓を施し、これと同形に整形加工した人工骨材
料を埋植した。経時的に犠牲にして、摘出部位の骨動態
学解析と同時に、血液生化学的な観察を行ない、主とし
て、アルカリフォスフォターゼ及びグラプロテインの変
化について観察した。
Example 9 [Observation of New Bone Formation] Porosity (referred to as curvature field occupancy ) of 50% due to only pores (curvature sites) produced according to the present invention.
An artificial bone material of 10 × 20 × 5 mm in size reaching the bone marrow just below the epiphyseal line of the femur and tibia of a 6-month-old beagle dog Was implanted. At the time of sacrifice over time, blood biochemical observations were performed at the same time as bone kinetic analysis of the extirpated sites, mainly for changes in alkaline phosphatase and graprotein.

【0074】アルカリフォスフォターゼ量の変化につい
ては、ビーグル犬が丁度成長期に当るために、個体値そ
のものが高位にあって、有意検定における差異の検定を
行なうことが困難であったが、グラプロテインの増加
は、埋植した後から3週間から9週間にわたって、顕著
であり、新生骨の形成が旺盛であることが分かる。ま
た、同時に、実施した骨動態学解析によっても、新規
で、且つ敏速な骨新生と骨量増加並びに骨の成熟化が達
成することができることが分かった。即ち、このような
人工骨材料中の新生骨の形成等は、本発明の人工骨材料
及びその製造方法により、初めて実現できたものであ
る。
Regarding the change in the amount of alkaline phosphatase, the individual value itself was at a high level because the beagle dog was in the growth period, and it was difficult to test the difference in the significance test. The increase in protein is remarkable from 3 weeks to 9 weeks after implantation, indicating that new bone formation is vigorous. At the same time, the bone dynamics analysis revealed that new and rapid bone formation, bone mass increase and bone maturation could be achieved. That is, the formation of new bone in the artificial bone material and the like can be realized for the first time by the artificial bone material and the method for producing the same according to the present invention.

【0075】[0075]

【実施例10】曲率場の占有率45%の材料を、山羊の
棘突起C3、C4及びC6に棘突起二割術を適用して埋植
し、非吸収性縫合糸で固定した後、半年経過後に、これ
を犠牲として、解剖検査して、固定状態を観察した後
に、これを摘出し、細胞動態学解析観察して、骨組織学
的な解析を行なった。
Example 10 A material having a curvature field occupancy of 45% was implanted into spines of the goat by spinal process splitting C 3 , C 4 and C 6 and secured with a non-absorbable suture. After a lapse of six months, the animals were sacrificed and dissected, and the fixed state was observed. Then, the cells were excised, subjected to cell kinetic analysis and observed, and subjected to bone histological analysis.

【0076】この適用部位は、比較的に血流量が少な
く、このため、摘出部位として骨形成の生起を促進する
ためにはあまり適当でない環境と判断された。従来、臨
床例には、早期に軟部組織に取り巻かれ、脱転したケー
スがあり、表層のみ若干の骨新生が認められるものの、
破断してしまったケースも報告されている。
This application site has a relatively low blood flow rate, and is therefore judged to be an environment that is not very suitable as an extraction site for promoting the occurrence of bone formation. Conventionally, in clinical cases, there are cases in which the soft tissue is surrounded early and falls off, and although only a slight amount of bone formation is observed in the surface layer,
Some cases have been broken.

【0077】本発明の人工骨材料では、頚椎側を母床と
して接する部分には明らか骨新生が認められ、棘上部と
軟組織と接する部位では、繊維組織で覆われ、且つ繊維
組織が人工骨材料内部及び深部にまで浸透して形成して
いたことが確認された。なお、この部位への摘出による
骨新生、新生骨の特徴は、骨新生を生起するに至適に純
化されている環境と考えられる部位と比較して類骨組織
に止まっている部分が多く観察され、これは、石灰化の
遅延と推定でき、部位特有の血流量が僅かであること
と、不良な機械的力の作用に基づくものであろう。
In the artificial bone material of the present invention, bone formation is clearly observed at the portion in contact with the cervical vertebrae as a mother bed, and at the portion where the upper spine and soft tissue are in contact, the fiber tissue is covered and the fiber tissue is It was confirmed that it had formed by penetrating to the inside and deep. In addition, the characteristics of new bone and the formation of new bone by excision into this site are more likely to remain in osteoid tissue compared to the site that is considered to be the optimally purified environment for causing new bone. This can be presumed to be a delay in calcification, probably due to the low site-specific blood flow and the effect of poor mechanical forces.

【0078】[0078]

【実施例11】この実施例は、骨への適用性、特に、経
時的な適用性を確認するものである。15年以上の飼育
歴のある雑種犬6頭を準備し、米国リチャード社製小型
犬用人工骨股関節を用いて、股関節置換術を施した。即
ち、臼蓋裏部に大きな骨欠損部位があるとの想定のもと
で、20×30×40mmの骨欠損を形成させ、これと同
形に近い本発明により作成した曲率場占有率25%の人
工骨材料を適用して、凹み加工を行なった後、欠損部位
に充填し、臼蓋骨ともども2本のスクリューを用いるこ
とにより、固定し、関節の再建を行なった。また、術部
位の保護のためのギプスの適用は敢えて行なわなかっ
た。
Example 11 This example confirms applicability to bone, particularly applicability over time. Six mongrel dogs having a breeding history of 15 years or more were prepared, and hip replacement was performed using a small dog artificial bone hip joint manufactured by Richard, USA. That is, assuming that there is a large bone defect site on the back of the acetabulum, a bone defect of 20 × 30 × 40 mm is formed, and a curvature field occupancy of 25%, which is almost the same as that of the curvature field created by the present invention, is formed. After the artificial bone material was applied and dent processing was performed, the defect site was filled, the acetabular bone was fixed using two screws together, and the joint was reconstructed. The cast was not dared to protect the surgical site.

【0079】麻酔覚醒の後は、自由に放置したが、術後
1週間程度までは、若干、跛行を認めたが、術後3週間
した以後は、自由歩行が可能となり、特に不自由は認め
られなかった。これらのうち、2頭は術後3ケ月及び6
ケ月後に犠牲として、埋植部位を摘出し、残り4頭は、
長期間にわたり観察したが、3ケ月及び6ケ月の経過の
ものは、人工骨材料内に骨形成が浸透して、良好な経過
を示していた。また、臼蓋形状や周囲骨組織、その形状
等についても特に異常が観察されなかった。
After the anesthesia was awake, the patient was left undisturbed. However, lameness was slightly observed up to about one week after the operation. I couldn't. Of these, 2 were 3 months and 6
A month later, the sacrifice site was removed and the remaining four animals were
Observation over a long period of time showed that the osteogenesis permeated into the artificial bone material after 3 months and 6 months showed good progress. No particular abnormality was observed in the acetabular shape, the surrounding bone tissue, its shape, and the like.

【0080】[0080]

【発明の効果】本発明の人工骨材料は、請求項に記載の
ような構成により、次のごとき技術的効果があった。即
ち、本発明による多孔質ヒドロキシアパタイトセラミッ
クス材料は、機能性曲率場とした、10〜500μmの
真球形状の空孔と、空孔間の相互に介在するマトリック
ス構造をとることができ、それを構成する2次粒子が、
最大値10μm以下の開放性気孔を伴っていること、更
に、2次粒子による充填構造において充填粒子間隙とし
て、5〜300μm径の開放性気孔を保有していること
から、骨の前駆細胞様細胞を自由に侵入させることとで
き、且つ、血液、体液等の浸潤と交流とを容易に行なう
ことができることから、栄養系管腔空の整備も支障な
く、骨細胞の発育、成熟化も助長でき、母床の正常な骨
組織と直接に接合し、正常骨と類似の骨組織となる。
The artificial bone material of the present invention has the following technical effects due to the constitution described in the claims. That is, the porous hydroxyapatite ceramic material according to the present invention can have a spherical structure of 10 to 500 μm as a functional curvature field and a matrix structure interposed between the holes, which can be obtained. The secondary particles that make up
Bone progenitor cell-like cells, which have open pores with a maximum value of 10 μm or less and have open pores with a diameter of 5 to 300 μm as packing particle gaps in the packing structure with secondary particles. Can be freely penetrated, and blood and body fluids can be easily infiltrated and exchanged. Therefore, maintenance of the nutrient lumen is not hindered, and growth and maturation of bone cells can be promoted. Directly joins the normal bone tissue of the mother bed, resulting in bone tissue similar to normal bone.

【0081】更には、本発明の人工骨材料の特殊な組織
構造により、空孔内の栄養血管の造成に障害を与えるこ
となく、異物反応への認識も持たずに、周囲組織に直接
結合した生体産生機能を保有する機能性生体材料が実現
できたものである。また、ある種の元素やイオンを微量
固溶させることにより、人工骨材料界面の極性或いは解
離性等の特性を改善できる点から、本発明の人工骨材料
を母体とする薬物投与システムや、骨形成因子剤或いは
骨成長因子剤等の担持体への適用などの多くの用途に適
用できるばかりでなく、遺伝子工学、例えば細胞培養、
細胞増殖リアクター等に用いることができる。本発明の
機能性のある多孔質セラミックス材料は、機能性があ
り、効率的に生産することができる。
Furthermore, due to the special tissue structure of the artificial bone material of the present invention, the artificial bone material was directly connected to surrounding tissues without impairing the formation of vegetative blood vessels in the cavities and without recognizing foreign body reactions. A functional biomaterial having a biological production function has been realized. In addition, by dissolving a certain element or ion in a trace amount, characteristics such as polarity or dissociation of the interface of the artificial bone material can be improved. Not only can it be applied to many uses such as application to a carrier such as a forming factor agent or a bone growth factor agent, but also genetic engineering, such as cell culture,
It can be used for a cell growth reactor or the like. The functional porous ceramic material of the present invention has functionality and can be efficiently produced.

【0082】即ち、本発明による多孔質人工骨材料セラ
ミックスは、骨始祖細胞自体が認識して着床できる至適
な環境を提供でき、且つ、骨組織の発育や成熟性化のた
めの血液、体液との交流が促進されるマトリックスを所
有し得、それに基づいた全体構造により、人工骨材料表
面のみならずその深部での骨形成後においても、骨代謝
過程が正常に保持され、形成された骨の量的な増加に支
障となるような障壁部位の形成がない生体親和性、特
に、早期の骨形成性が高く、かつ、整形加工性、機械的
強度、埋植時の操作性がすぐれ、負荷応力の集中を緩和
吸収できる医学用生体材料を提供できる。
That is, the porous artificial bone material ceramic according to the present invention can provide an optimal environment in which the bone progenitor cells can be recognized and implanted, and can provide blood and bone for the growth and maturation of bone tissue. It can possess a matrix that facilitates interaction with body fluids, and the overall structure based on it allows bone metabolic processes to be normally maintained and formed not only on the surface of the artificial bone material but also after bone formation deep in the bone Biocompatibility with no formation of barriers that hinder the increase in bone mass, especially high early osteogenesis, and excellent shaping, mechanical strength, and operability during implantation Further, it is possible to provide a medical biomaterial capable of relaxing and absorbing the concentration of applied stress.

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

【図1】本発明の多孔質人工骨材料セラミックスのマト
リックス構造を模式的に説明するための説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram for schematically explaining a matrix structure of a porous artificial bone material ceramics of the present invention.

【図2】本発明の多孔質人工骨材料セラミックス内で利
用する原料のヒドロキシアパタイトの2次粒子の構造を
示す電子顕微鏡写真である。
FIG. 2 is an electron micrograph showing the structure of secondary particles of hydroxyapatite as a raw material used in the porous artificial bone material ceramics of the present invention.

【図3】400kg/cm2の圧力で成形された多孔質セラ
ミックスの二次粒子の接合状態を示す粒子の構造の電子
顕微鏡写真(9000倍)である。
FIG. 3 is an electron micrograph (magnification: 9000) of a particle structure showing a bonding state of secondary particles of a porous ceramic formed at a pressure of 400 kg / cm 2 .

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 2次粒子 2 抜け殻 3 空孔部分 4 小口径の連絡間隙部分 5 大口径の真球状空孔部分 1 secondary particles 2 shells 3 voids 4 small-diameter communicating gaps 5 large-diameter true spherical voids

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燐酸カルシウム系化合物の焼結多孔質
体からなる成形体であり、該多孔質体の中に、繊維状の
ヒドロキシアパタイトの結晶粒子の1次粒子より本質的
になる球状或いは繭状の2次粒子を有し、各2次粒子の
表面は、栗イガ状繊維で構成され、そのために、2次粒
子同志は、互いに表面を多数の接触点で接触しており、
互いに、変形又は重畳して重なり合い、三次元的に堅固
に固定できる構成を有し、そして、且つ、それら2次粒
子が形成する間隙の中空部分は、外部に空孔連通してい
るマトリックス構造を有することを特徴とする人工骨材
料用の多孔質体セラミックス成形体。
1. A molded body comprising a sintered porous body of a calcium phosphate compound, wherein said porous body comprises a spherical or cocoon essentially consisting of primary particles of fibrous hydroxyapatite crystal particles. The secondary particles have a shape of secondary particles, and the surface of each secondary particle is composed of chestnut iga fiber, so that the secondary particles come into contact with each other at many contact points on the surface,
It has a configuration in which it can be deformed or overlapped with each other so as to overlap and firmly fix three-dimensionally, and the hollow part of the gap formed by the secondary particles has a matrix structure communicating with pores to the outside. A porous ceramic molded body for an artificial bone material, comprising:
【請求項2】 該1次粒子は、10〜200μmの長
さの繊維状物であり、該間隙中空部分は、10〜500
μmの範囲の径の真球状空孔とその真球状空孔同志を連
絡する間隙部分より本質的になることを特徴とする請求
項1に記載の人工骨材料用の多孔質体セラミックス成形
体。
2. The primary particle is a fibrous material having a length of 10 to 200 μm, and the hollow portion of the gap is 10 to 500 μm.
The porous ceramic body for artificial bone material according to claim 1, characterized in that the ceramic body is essentially composed of true spherical holes having a diameter in the range of μm and a gap portion connecting the true spherical holes.
【請求項3】 該真球状空孔は、その表面に栗イガ状
繊維結晶を有し、骨形成に至適の環境を提供し、それら
真球状空孔を連結する連絡する間隙部分は、最大径10
μmの開放性気孔を有することを特徴とする請求項2に
記載の人工骨材料用の多孔質体セラミックス成形体。
3. The spherical cavities have chestnut syrup-shaped fiber crystals on the surface thereof to provide an optimum environment for bone formation, and the connecting gap connecting the spherical cavities has a maximum size. Diameter 10
The porous ceramic molded body for artificial bone material according to claim 2, which has open pores of μm.
【請求項4】 その中に形成されたヒドロキシアパタ
イト結晶は、アシドーシス或いはアルカリドーシスに基
づく体液組成の変動でも体液中イオン組成に対して熱力
学的に安定していることを特徴とする請求項1〜3のい
ずれかに記載の人工骨材料用の多孔質体セラミックス成
形体。
4. The hydroxyapatite crystal formed therein is thermodynamically stable with respect to the ionic composition in the body fluid even when the body fluid composition changes due to acidosis or alkalidosis. 4. A porous ceramic molded product for an artificial bone material according to any one of items 3 to 3.
【請求項5】 該ヒドロキシアパタイト結晶は、熱水
反応或いは高圧オートクレーブ下で水酸化カルシウムと
燐酸と純水系で、液相中分散系でのpH処理しながら、
液相中に回転力を与えながら、形成される固相にスピン
力を生じさせ、自己成粒されたものであることを特徴と
する請求項1〜4のいずれかに記載の人工骨材料用の多
孔質体セラミックス成形体。
5. The hydroxyapatite crystal is treated with calcium hydroxide, phosphoric acid and pure water in a hydrothermal reaction or in a high-pressure autoclave while performing pH treatment in a liquid phase dispersion system.
The artificial bone material according to any one of claims 1 to 4, wherein a spin force is generated in a solid phase to be formed while applying a rotating force to the liquid phase, and the solid phase is self-granulated. Porous ceramic molded body.
【請求項6】 自己成粒された1次粒子は、長さ10
μm〜1mm、幅0.1μm〜5μmの繊維状或いは短冊
状若しくは幅5〜10μmの箔状であることを特徴とす
る請求項5に記載の人工骨材料用の多孔質体セラミック
ス成形体。
6. The self-granulated primary particles have a length of 10
6. The porous ceramic molded body for artificial bone material according to claim 5, which is in the form of a fiber having a width of 1 to 1 mm and a width of 0.1 to 5 m or a strip or a foil having a width of 5 to 10 m.
【請求項7】 有効真球状の空孔を形成するために、
必要な空孔径が得られる大きさの、昇華性物質、可燃性
物質或いは蒸散性物質を添加し、或いは添加しない状態
で、結晶成長の原料となる2次粒子ヒドロキシアパタイ
ト結晶スラリーを混練し、それを水抜き型金型プレス機
により、100〜500kg/cm2の圧力で機械的な脱水
過程を行ないながら、成形体を作成し、仮焼する工程を
利用したことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記
載の人工骨材料用の多孔質体セラミックス成形体。
7. In order to form an effective spherical hole,
A secondary particle hydroxyapatite crystal slurry as a raw material for crystal growth is kneaded with or without the addition of a sublimable substance, a flammable substance, or a transpirable substance having a required pore size. Using a step of forming a molded body and performing calcination while performing a mechanical dewatering process at a pressure of 100 to 500 kg / cm 2 by a water-removing mold press. 7. The porous ceramic molded article for an artificial bone material according to any one of 6.
【請求項8】 該マトリックス構造は、10μm以下
のサイズの連絡間隙部分を有し、そのため、栄養系管腔
を形成させることなく、骨新生並びに新生骨の成熟化を
促進できることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに
記載の人工骨材料用の多孔質体セラミックス成形体。
8. The matrix structure has a communication gap portion having a size of 10 μm or less, so that bone formation and maturation of new bone can be promoted without forming a vegetative lumen. Item 8. A porous ceramic molded product for an artificial bone material according to any one of Items 1 to 7.
【請求項9】 ヒドロキシアパタイト結晶の繊維状の
1次粒子の、成形体中への充填率は、容積比で、10%
以下であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに
記載の人工骨材料用の多孔質体セラミックス成形体。
9. The filling rate of fibrous primary particles of hydroxyapatite crystals in a molded product is 10% by volume.
The porous ceramic molded product for an artificial bone material according to any one of claims 1 to 8, wherein:
【請求項10】 前記ヒドロキシアパタイト組成中に
は、Cl、CO2、アルカリ金属、アルカリ土類金属及
びその組合せからなる群より選択される元素イオンが添
加されて、微量固溶型として取り込まれていることを特
徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の人工骨材料用
の多孔質体セラミックス成形体。
10. An element ion selected from the group consisting of Cl, CO 2 , an alkali metal, an alkaline earth metal and a combination thereof is added to the hydroxyapatite composition, and is incorporated as a trace solid solution type. The porous ceramic molded product for an artificial bone material according to any one of claims 1 to 9, wherein:
JP8346498A 1996-12-11 1996-12-11 Porous ceramic compact for artificial bone material Pending JPH10167853A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8346498A JPH10167853A (en) 1996-12-11 1996-12-11 Porous ceramic compact for artificial bone material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8346498A JPH10167853A (en) 1996-12-11 1996-12-11 Porous ceramic compact for artificial bone material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10167853A true JPH10167853A (en) 1998-06-23

Family

ID=18383840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8346498A Pending JPH10167853A (en) 1996-12-11 1996-12-11 Porous ceramic compact for artificial bone material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10167853A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6340648B1 (en) * 1999-04-13 2002-01-22 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Calcium phosphate porous sintered body and production thereof
JP2004502626A (en) * 2000-07-03 2004-01-29 ザナティス・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Magnesium ammonium phosphate cement, its production and use
US6713420B2 (en) 2000-10-13 2004-03-30 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Porous ceramics body for in vivo or in vitro use
JP2004284933A (en) * 2003-03-25 2004-10-14 Mamoru Aizawa Fibrous calcium phosphate
WO2004089254A1 (en) * 2003-04-01 2004-10-21 Olympus Corporation Material for repairing biological tissues and process for producing the same
JP2006508717A (en) * 2002-12-05 2006-03-16 ヴィンクラー、ハインツ Implanted tissue containing cultured chondrocytes, method for producing the same, and application of such implanted tissue
JP2009137792A (en) * 2007-12-05 2009-06-25 Shinshu Univ Calcium phosphate based spherocrystal
JP2013507184A (en) * 2009-10-07 2013-03-04 バイオ2 テクノロジーズ,インク. Devices and methods for tissue engineering
WO2019163122A1 (en) * 2018-02-26 2019-08-29 オリンパス株式会社 Bone graft material and method of manufacturing same

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6340648B1 (en) * 1999-04-13 2002-01-22 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Calcium phosphate porous sintered body and production thereof
JP2004502626A (en) * 2000-07-03 2004-01-29 ザナティス・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング Magnesium ammonium phosphate cement, its production and use
US6713420B2 (en) 2000-10-13 2004-03-30 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Porous ceramics body for in vivo or in vitro use
JP2006508717A (en) * 2002-12-05 2006-03-16 ヴィンクラー、ハインツ Implanted tissue containing cultured chondrocytes, method for producing the same, and application of such implanted tissue
JP4744880B2 (en) * 2002-12-05 2011-08-10 ヴィンクラー、ハインツ Planted tissue or planted body containing cultured chondrocytes, and production method thereof
JP2004284933A (en) * 2003-03-25 2004-10-14 Mamoru Aizawa Fibrous calcium phosphate
WO2004089254A1 (en) * 2003-04-01 2004-10-21 Olympus Corporation Material for repairing biological tissues and process for producing the same
JP2009137792A (en) * 2007-12-05 2009-06-25 Shinshu Univ Calcium phosphate based spherocrystal
JP2013507184A (en) * 2009-10-07 2013-03-04 バイオ2 テクノロジーズ,インク. Devices and methods for tissue engineering
WO2019163122A1 (en) * 2018-02-26 2019-08-29 オリンパス株式会社 Bone graft material and method of manufacturing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Engin et al. Preparation of Porous Ca10 (PO4) 6 (OH) 2 and β‐Ca3 (PO4) 2 Bioceramics
AU2004241740B2 (en) Inorganic resorbable bone substitute material
CA2470295C (en) Machinable preformed calcium phosphate bone substitute material implants
JP5154729B2 (en) Porous artificial bone graft and method for producing the same
SE465775B (en) PROCEDURES FOR PREPARING A POROEST CERAMIC MATERIAL
JP2003506193A (en) Composite molded body and method for producing and using the same
JP2002535225A (en) Inorganic green body and method for its production and use
JPH0359703B2 (en)
JPH10167853A (en) Porous ceramic compact for artificial bone material
Mao et al. Preparation and properties of α-calcium sulphate hemihydrate and β-tricalcium phosphate bone substitute
EP3946488B1 (en) Collagen matrix or granulate blend of bone substitute material
WO2007003968A1 (en) Novel morphological form of divalent metal ion phosphates
JPH0526504B2 (en)
JP4802317B2 (en) Calcium phosphate ceramic bead assembly and method for constructing the same
Swain Processing of porous hydroxyapatite scaffold
Galić et al. Processing of gelatine coated composite scaffolds based on magnesium and strontium doped hydroxyapatite and yttria-stabilized zirconium oxide
KR100853635B1 (en) Porous synthetic bone graft and method of manufacture thereof
Şahin Synthesis and characterization of hydroxyapatite-alumina-zirconia biocomposites
Zakaria Sintering and microstructure property relationships of porous hydroxyapatite
RU2204964C1 (en) Ceramic endoprosthesis and a set of endoprostheses for repairing, correcting deleting and substituting defects or injuries in bones and cartilages
Elbadawi Fabrication of Calcium Phosphate Scaffolds via Honeycomb Extrusion
Rao Current Trends in Processing and Shaping of Bioceramics
JPH07115969B2 (en) Method for producing porous ceramic material
Gittings Fabrication and properties of novel open porous calcium phosphate bioceramics
Hsu Fabrication of porous calcium phosphate bioceramics