JPH10179717A - 生体インプラント材料及びその製造方法 - Google Patents
生体インプラント材料及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH10179717A JPH10179717A JP8357039A JP35703996A JPH10179717A JP H10179717 A JPH10179717 A JP H10179717A JP 8357039 A JP8357039 A JP 8357039A JP 35703996 A JP35703996 A JP 35703996A JP H10179717 A JPH10179717 A JP H10179717A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ions
- titanium
- implant material
- immersed
- coating
- 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
Links
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械的強度が高く、短期間で骨と結合し、し
かも生体内で長期にわたって安定な生体インプラント材
料とその製造方法を提供する。 【解決手段】 チタン系金属からなる基体の表面に、チ
タニア相とアルカリチタネートゲル相を有する被膜が形
成されてなり、該被膜中にカルシウムイオンが含有され
ていることを特徴とする。
かも生体内で長期にわたって安定な生体インプラント材
料とその製造方法を提供する。 【解決手段】 チタン系金属からなる基体の表面に、チ
タニア相とアルカリチタネートゲル相を有する被膜が形
成されてなり、該被膜中にカルシウムイオンが含有され
ていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は生体インプラント材料と
その製造方法に関するものである。
その製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、骨の代替材料として種々の生体イ
ンプラント材料が提案されている。例えば、ステンレス
合金、チタンやチタン合金等のチタン系金属等の高強度
材料や、アパタイト焼結体、生体活性ガラス、生体活性
結晶化ガラス等の生体活性材料が知られている。
ンプラント材料が提案されている。例えば、ステンレス
合金、チタンやチタン合金等のチタン系金属等の高強度
材料や、アパタイト焼結体、生体活性ガラス、生体活性
結晶化ガラス等の生体活性材料が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ステンレス合金やチタ
ン系金属等の高強度材料は、高い機械的強度を有するも
のの、骨と結合するのに長期間を要する。またアパタイ
ト焼結体、生体活性ガラス、生体活性結晶化ガラス等の
生体活性材料は骨と短期間で結合するが、強度的に不十
分であり、適用箇所が制限される。そこで高強度材料の
表面に、プラズマ溶射や焼き付けによって生体活性材料
からなる被膜を形成したインプラント材料も提案されて
いるが、この材料においても長期の生体内への埋入中に
基材と被膜との界面で剥離が生じることがある。
ン系金属等の高強度材料は、高い機械的強度を有するも
のの、骨と結合するのに長期間を要する。またアパタイ
ト焼結体、生体活性ガラス、生体活性結晶化ガラス等の
生体活性材料は骨と短期間で結合するが、強度的に不十
分であり、適用箇所が制限される。そこで高強度材料の
表面に、プラズマ溶射や焼き付けによって生体活性材料
からなる被膜を形成したインプラント材料も提案されて
いるが、この材料においても長期の生体内への埋入中に
基材と被膜との界面で剥離が生じることがある。
【０００４】本発明の目的は、機械的強度が高く、短期
間で骨と結合し、しかも生体内で長期にわたって安定な
生体インプラント材料とその製造方法を提供することで
ある。
間で骨と結合し、しかも生体内で長期にわたって安定な
生体インプラント材料とその製造方法を提供することで
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の生体インプラン
ト材料は、チタン系金属からなる基材の表面に、チタニ
ア相とアルカリチタネートゲル相を有する被膜が形成さ
れてなり、該被膜中にＣａイオンが含有されていること
を特徴とする。
ト材料は、チタン系金属からなる基材の表面に、チタニ
ア相とアルカリチタネートゲル相を有する被膜が形成さ
れてなり、該被膜中にＣａイオンが含有されていること
を特徴とする。
【０００６】本発明の生体インプラント材料の製造方法
は、チタン系金属からなる基材をアルカリ溶液中に浸漬
した後、Ｃａイオンを含む溶液又は溶融塩中に浸漬する
ことを特徴とする。
は、チタン系金属からなる基材をアルカリ溶液中に浸漬
した後、Ｃａイオンを含む溶液又は溶融塩中に浸漬する
ことを特徴とする。
【０００７】また本発明の別の生体インプラント材料の
製造方法は、チタン系金属からなる基材をアルカリ溶液
中に浸漬した後、Ｃａイオンをイオン注入することを特
徴とする。
製造方法は、チタン系金属からなる基材をアルカリ溶液
中に浸漬した後、Ｃａイオンをイオン注入することを特
徴とする。
【０００８】
【作用】本発明の生体インプラント材料において、被膜
はチタニア相とアルカリチタネートゲル相を有する。な
おこれらの相の他にチタニアゲル相等が存在していても
差し支えない。インプラント材料が体液と接触すると、
被膜中のアルカリチタネートゲル相のアルカリイオンが
体液中のヒドロニウムイオンと交換されてチタニアゲル
相になり、またこのイオン交換によってインプラント材
料近傍の体液のｐＨが上昇する。さらに被膜中に含まれ
るＣａイオンが溶出して体液中のアパタイトに対する過
飽和度が高くなる。材料近傍の体液のｐＨが高いとアパ
タイトが析出し易くなり、またインプラント材料の表面
にチタニアゲルが存在するとこれが核となって骨類似の
アパタイト層が形成される。このため本発明のインプラ
ント材料近傍では、アパタイトが非常に析出し易い環境
となり、早期に骨類似のアパタイト層が形成され、この
層を介して骨と結合する。
はチタニア相とアルカリチタネートゲル相を有する。な
おこれらの相の他にチタニアゲル相等が存在していても
差し支えない。インプラント材料が体液と接触すると、
被膜中のアルカリチタネートゲル相のアルカリイオンが
体液中のヒドロニウムイオンと交換されてチタニアゲル
相になり、またこのイオン交換によってインプラント材
料近傍の体液のｐＨが上昇する。さらに被膜中に含まれ
るＣａイオンが溶出して体液中のアパタイトに対する過
飽和度が高くなる。材料近傍の体液のｐＨが高いとアパ
タイトが析出し易くなり、またインプラント材料の表面
にチタニアゲルが存在するとこれが核となって骨類似の
アパタイト層が形成される。このため本発明のインプラ
ント材料近傍では、アパタイトが非常に析出し易い環境
となり、早期に骨類似のアパタイト層が形成され、この
層を介して骨と結合する。
【０００９】また基材を構成するチタン系金属として
は、純チタンの他、Ｎａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ａ
ｌ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｖ等を添加したチタン合金が使
用できる。
は、純チタンの他、Ｎａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ａ
ｌ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ｔａ、Ｖ等を添加したチタン合金が使
用できる。
【００１０】なお、本発明の生体インプラント材料は、
骨との結合速度を速めるために、被膜上に予めアパタイ
ト層を形成しておいてもよい。
骨との結合速度を速めるために、被膜上に予めアパタイ
ト層を形成しておいてもよい。
【００１１】次に本発明の生体インプラント材料を製造
する方法を説明する。
する方法を説明する。
【００１２】まずチタン系金属を所望の形状に成形して
基材を作製する。
基材を作製する。
【００１３】次に、基材をアルカリ溶液中に浸漬する。
チタン系金属の表面には通常チタニアの薄い膜が存在し
ており、アルカリ溶液と接触させると、これらが反応し
てアルカリチタネートゲルが生成する。またチタニアゲ
ルが生成することもある。このようにしてチタニア相や
チタニアゲル相と、アルカリチタネートゲル相を有する
被膜が基材表面に一体的に形成される。アルカリ溶液と
しては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水溶液
を使用する。アルカリ溶液の濃度、温度、浸漬時間等の
条件は、材料表面の被膜の形成具合によって決定すれば
よいが、濃度は２〜１０ｍｏｌ／ｌ、溶液の温度は２５
〜９０℃、浸漬時間は１２〜４８時間が適当である。
チタン系金属の表面には通常チタニアの薄い膜が存在し
ており、アルカリ溶液と接触させると、これらが反応し
てアルカリチタネートゲルが生成する。またチタニアゲ
ルが生成することもある。このようにしてチタニア相や
チタニアゲル相と、アルカリチタネートゲル相を有する
被膜が基材表面に一体的に形成される。アルカリ溶液と
しては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水溶液
を使用する。アルカリ溶液の濃度、温度、浸漬時間等の
条件は、材料表面の被膜の形成具合によって決定すれば
よいが、濃度は２〜１０ｍｏｌ／ｌ、溶液の温度は２５
〜９０℃、浸漬時間は１２〜４８時間が適当である。
【００１４】その後、基材をＣａイオンを含む溶液又は
溶融塩中に浸漬するか、或いはＣａイオンをイオン注入
することによって、被膜中にＣａイオンを含有させる。
Ｃａイオンを含む溶液を使用する場合、溶液として塩化
カルシウム、硝酸カルシウム等のＣａイオンを含む水溶
液を使用することができる。Ｃａイオンを含む溶融塩を
使用する場合、比較的低温で溶融するカルシウム塩、例
えば硝酸カルシウムやその水和物等を使用することがで
きる。Ｃａイオンを注入する場合は、注入エネルギーや
注入量は、基材の組成や被膜の状態によって異なり、被
膜にヒビや割れが生じない範囲で最も優れた生体活性を
示す条件を選定する必要がある。
溶融塩中に浸漬するか、或いはＣａイオンをイオン注入
することによって、被膜中にＣａイオンを含有させる。
Ｃａイオンを含む溶液を使用する場合、溶液として塩化
カルシウム、硝酸カルシウム等のＣａイオンを含む水溶
液を使用することができる。Ｃａイオンを含む溶融塩を
使用する場合、比較的低温で溶融するカルシウム塩、例
えば硝酸カルシウムやその水和物等を使用することがで
きる。Ｃａイオンを注入する場合は、注入エネルギーや
注入量は、基材の組成や被膜の状態によって異なり、被
膜にヒビや割れが生じない範囲で最も優れた生体活性を
示す条件を選定する必要がある。
【００１５】また被膜の形成された基材を疑似体液中に
浸漬すると、被膜表面に予めアパタイト層を形成してお
くことができる。
浸漬すると、被膜表面に予めアパタイト層を形成してお
くことができる。
【００１６】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
【００１７】（実施例１）まず基材として１０×１０×
１ｍｍの大きさの純チタン板を用意した。次いで基材
を、１０ＭのＮａＯＨ水溶液（６０℃）５ｍｌに２４時
間浸漬し、蒸留水で洗浄後、乾燥させて、基材表面にチ
タニア相とナトリウムチタネートゲル相からなる被膜を
形成した。続いて、５ＭのＣａＣｌ2 水溶液（６０℃）
５ｍｌに２４時間浸漬し、被膜中にＣａイオンを含有さ
せた。その後、蒸留水で洗浄し、乾燥させて試料を得
た。
１ｍｍの大きさの純チタン板を用意した。次いで基材
を、１０ＭのＮａＯＨ水溶液（６０℃）５ｍｌに２４時
間浸漬し、蒸留水で洗浄後、乾燥させて、基材表面にチ
タニア相とナトリウムチタネートゲル相からなる被膜を
形成した。続いて、５ＭのＣａＣｌ2 水溶液（６０℃）
５ｍｌに２４時間浸漬し、被膜中にＣａイオンを含有さ
せた。その後、蒸留水で洗浄し、乾燥させて試料を得
た。
【００１８】得られた試料について、体液と同じイオン
濃度に調製した疑似体液中に浸漬し、アパタイト層の形
成に要する期間を調査し、骨との結合速度を評価した。
濃度に調製した疑似体液中に浸漬し、アパタイト層の形
成に要する期間を調査し、骨との結合速度を評価した。
【００１９】その結果、疑似体液への浸漬後７日以内に
アパタイト層が試料表面の全面に形成されているのが確
認された。
アパタイト層が試料表面の全面に形成されているのが確
認された。
【００２０】（実施例２）実施例１と同様にして、基材
表面にチタニア相とナトリウムチタネートゲル相からな
る被膜を形成した。次いで、６００℃のＣａ（ＮＯ3 ）
2 溶融塩中に１時間浸漬し、被膜中にＣａイオンを含有
させた。その後、蒸留水で洗浄し、乾燥させて試料を得
た。
表面にチタニア相とナトリウムチタネートゲル相からな
る被膜を形成した。次いで、６００℃のＣａ（ＮＯ3 ）
2 溶融塩中に１時間浸漬し、被膜中にＣａイオンを含有
させた。その後、蒸留水で洗浄し、乾燥させて試料を得
た。
【００２１】得られた試料について、実施例１と同様に
してアパタイト層の形成に要する期間を調査したとこ
ろ、疑似体液への浸漬後７日以内にアパタイト層が試料
表面の全面に形成されているのが確認された。
してアパタイト層の形成に要する期間を調査したとこ
ろ、疑似体液への浸漬後７日以内にアパタイト層が試料
表面の全面に形成されているのが確認された。
【００２２】（実施例３）実施例１と同様にして、基材
表面にチタニア相とナトリウムチタネートゲル相からな
る被膜を形成した。次いで、蒸留水で洗浄し、乾燥させ
た後、試料に注入エネルギー１００ｋｅＶ、１．９×１
０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 の条件でＣａイオンの注入を行っ
て被膜中にＣａイオンを含有させた。
表面にチタニア相とナトリウムチタネートゲル相からな
る被膜を形成した。次いで、蒸留水で洗浄し、乾燥させ
た後、試料に注入エネルギー１００ｋｅＶ、１．９×１
０17ｉｏｎｓ／ｃｍ2 の条件でＣａイオンの注入を行っ
て被膜中にＣａイオンを含有させた。
【００２３】得られた試料について、実施例１と同様に
してアパタイト層の形成に要する期間を調査したとこ
ろ、疑似体液への浸漬後７日以内にアパタイト層が試料
表面の全面に形成されているのが確認された。
してアパタイト層の形成に要する期間を調査したとこ
ろ、疑似体液への浸漬後７日以内にアパタイト層が試料
表面の全面に形成されているのが確認された。
【００２４】（参考例１）まず基材として１０×１０×
１ｍｍの大きさの純チタン板を用意した。次いで基材
を、１０ＭのＮａＯＨ水溶液（６０℃）５ｍｌに２４時
間浸漬し、蒸留水で洗浄後、乾燥させて、基材表面にチ
タニア相とナトリウムチタネートゲル相からなる被膜を
形成した試料を得た。
１ｍｍの大きさの純チタン板を用意した。次いで基材
を、１０ＭのＮａＯＨ水溶液（６０℃）５ｍｌに２４時
間浸漬し、蒸留水で洗浄後、乾燥させて、基材表面にチ
タニア相とナトリウムチタネートゲル相からなる被膜を
形成した試料を得た。
【００２５】得られた試料について、実施例１と同様に
してアパタイト層の形成に要する期間を調査したとこ
ろ、疑似体液に浸漬して３週間経過したところでアパタ
イト層が試料表面の全面に形成されているのが確認され
た。
してアパタイト層の形成に要する期間を調査したとこ
ろ、疑似体液に浸漬して３週間経過したところでアパタ
イト層が試料表面の全面に形成されているのが確認され
た。
【００２６】（参考例２）基材として１０×１０×１ｍ
ｍの大きさの純チタン板を用意し、これを用いて実施例
１と同様にしてアパタイト層の形成に要する期間を調査
したところ、４週間経過してもアパタイト層の形成は確
認できなかった。
ｍの大きさの純チタン板を用意し、これを用いて実施例
１と同様にしてアパタイト層の形成に要する期間を調査
したところ、４週間経過してもアパタイト層の形成は確
認できなかった。
【００２７】
【発明の効果】本発明の生体インプラント材料は、基材
がチタン系金属からなるために機械的強度が高い。また
被膜上に早期に骨類似のアパタイト層が形成されるた
め、短期間で骨と結合する。しかも被膜が基材と一体的
に形成されており、生体内で長期間にわたって安定であ
る。
がチタン系金属からなるために機械的強度が高い。また
被膜上に早期に骨類似のアパタイト層が形成されるた
め、短期間で骨と結合する。しかも被膜が基材と一体的
に形成されており、生体内で長期間にわたって安定であ
る。
【００２８】また本発明の製造方法によれば、上記した
生体インプラント材料を容易に作製することが可能であ
る。また、プラズマ溶射装置のような高価な設備を使用
する必要もない。
生体インプラント材料を容易に作製することが可能であ
る。また、プラズマ溶射装置のような高価な設備を使用
する必要もない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥長 清行 滋賀県大津市晴嵐二丁目７番１号 日本電 気硝子株式会社内 (72)発明者 渋谷 武宏 滋賀県大津市晴嵐二丁目７番１号 日本電 気硝子株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 チタン系金属からなる基材の表面に、チ
タニア相とアルカリチタネートゲル相を有する被膜が形
成されてなり、該被膜中にＣａイオンが含有されている
ことを特徴とする生体インプラント材料。 - 【請求項２】 チタン系金属からなる基材をアルカリ溶
液中に浸漬した後、Ｃａイオンを含む溶液又は溶融塩中
に浸漬することを特徴とする生体インプラント材料の製
造方法。 - 【請求項３】 チタン系金属からなる基材をアルカリ溶
液中に浸漬した後、Ｃａイオンをイオン注入することを
特徴とする生体インプラント材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8357039A JPH10179717A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 生体インプラント材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8357039A JPH10179717A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 生体インプラント材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10179717A true JPH10179717A (ja) | 1998-07-07 |
Family
ID=18452071
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8357039A Pending JPH10179717A (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | 生体インプラント材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10179717A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009147819A1 (ja) | 2008-06-03 | 2009-12-10 | 学校法人中部大学 | 骨修復材料及びその製造方法 |
| WO2010150788A1 (ja) | 2009-06-25 | 2010-12-29 | 国立大学法人秋田大学 | 亜鉛官能基を付与したチタン系生体埋入材料の製造方法、およびチタン系生体埋入材料 |
-
1996
- 1996-12-25 JP JP8357039A patent/JPH10179717A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009147819A1 (ja) | 2008-06-03 | 2009-12-10 | 学校法人中部大学 | 骨修復材料及びその製造方法 |
| US20110082562A1 (en) * | 2008-06-03 | 2011-04-07 | Sagawa Printing Co., Ltd. | Bone repair material and method for producing the same |
| US8470387B2 (en) | 2008-06-03 | 2013-06-25 | Advanced Medix Inc. | Bone repair material and method for producing the same |
| JP5499347B2 (ja) * | 2008-06-03 | 2014-05-21 | アドバンスド・メディックス株式会社 | 骨修復材料及びその製造方法 |
| US9034051B2 (en) | 2008-06-03 | 2015-05-19 | Advanced Medix Inc. | Bone repair material and method for producing the same |
| WO2010150788A1 (ja) | 2009-06-25 | 2010-12-29 | 国立大学法人秋田大学 | 亜鉛官能基を付与したチタン系生体埋入材料の製造方法、およびチタン系生体埋入材料 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5068122A (en) | Process for forming a bioactive hydroxyapatite film | |
| JP2795824B2 (ja) | チタン系インプラントの表面処理方法及び生体親和性チタン系インプラント | |
| CN1101705C (zh) | 一种用作骨替代物的材料以及该材料的制造方法 | |
| JP2002035109A (ja) | 抗血栓性材料及びその製造方法 | |
| CA2576577C (en) | A biomimetic process for coating substrates with a biomimetic solution containing a bioactive substance and use of said process and substrates in bone-, connective tissue-, fat tissue- and muscle tissue engineering | |
| JPS62204760A (ja) | セラミツクス処理された金属移植片 | |
| JP2009067669A (ja) | 金属基材上にタンパク質媒介カルシウムヒドロキシアパタイト（ｈａｐ）コーティングを作製する方法 | |
| JP4457230B2 (ja) | 医用インプラント材の表面処理方法 | |
| CN107185055A (zh) | 一种医用镁合金的表面改性方法 | |
| JPH10179718A (ja) | 生体インプラント材料及びその製造方法 | |
| TW486374B (en) | Non-dissolvable hydroxyapatite/titanium coating for implant application | |
| JPH10179717A (ja) | 生体インプラント材料及びその製造方法 | |
| CA2269684C (en) | Metallic object with a thin polyphase oxide coating and process for the manufacture thereof | |
| JPH10243997A (ja) | 生体インプラント材料の製造方法 | |
| JP2003235954A (ja) | 骨伝導性生体材料及びその製造方法 | |
| JP2000060958A (ja) | 生体インプラント材料の製造方法 | |
| JPH10179719A (ja) | 生体インプラント材料及びその製造方法 | |
| JP2775523B2 (ja) | 骨代替材料とその製造方法 | |
| JPH0773600B2 (ja) | 生体活性水酸アパタイト膜のコーティング法 | |
| JP2000060957A (ja) | 生体インプラント材料及びその製造方法 | |
| JP2000116673A (ja) | インプラント材 | |
| JPH10287411A (ja) | 水酸アパタイト膜の形成方法 | |
| JP2535662B2 (ja) | 生体活性水酸アパタイト膜の製造方法 | |
| JPH0747117A (ja) | インプラント及びその製造方法 | |
| JP2000093498A (ja) | 骨代替材料及びその製造方法 |