JPH1052483A - Artificial organism material - Google Patents
Artificial organism materialInfo
- Publication number
- JPH1052483A JPH1052483A JP8231507A JP23150796A JPH1052483A JP H1052483 A JPH1052483 A JP H1052483A JP 8231507 A JP8231507 A JP 8231507A JP 23150796 A JP23150796 A JP 23150796A JP H1052483 A JPH1052483 A JP H1052483A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gel layer
- layer
- silica gel
- substrate
- ions
- 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
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、人工骨、人工関節、人
工股関節、人工歯根等のインプラント材料として有用な
人工生体材料に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an artificial biomaterial useful as an implant material for artificial bones, artificial joints, artificial hip joints, artificial roots, and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、高強度な人工生体材料として、チ
タン、ステンレス等の金属材料や、アルミナ、ジルコニ
ア等のセラミックス材料が知られている。ところがこれ
らの材料は、機械的強度や耐久性に優れる一方で、生体
との親和性に乏しく、骨組織との固着に長期間を要した
り、或いは全く固着しないといった問題がある。2. Description of the Related Art Conventionally, metal materials such as titanium and stainless steel, and ceramic materials such as alumina and zirconia have been known as high-strength artificial biological materials. However, while these materials are excellent in mechanical strength and durability, they have a problem that they have poor affinity for a living body and require a long period of time for fixation to bone tissue or do not fix at all.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】人工生体材料が骨と化
学的に結合するためには、表面にシリカゲルやチタニア
ゲルを有するか、或いは生体内に埋入したときにこれら
のゲルが生成する必要がある。つまり材料表面にシリカ
ゲル等が存在すると、ゲル表面のＳｉ−ＯＨ基やＴｉ−
ＯＨ基を核としてアパタイトが析出し、このアパタイト
層を介して骨と結合することができる。In order for an artificial biomaterial to chemically bond with bone, it is necessary to have silica gel or titania gel on the surface or to form these gels when implanted in a living body. is there. In other words, if silica gel or the like is present on the material surface, Si-OH groups or Ti-
Apatite is precipitated with the OH group as a nucleus, and can be bonded to bone via this apatite layer.
【０００４】そこで本出願人は特開平６−２３０３０号
において、基材表面にシリカゲル層やチタニアゲル層を
有する人工生体材料を提案している。しかしながら上記
特開平６−２３０３０号の材料は、骨組織との結合に時
間がかかり、またゲル層の状態によってはアパタイト層
の形成が困難で骨と結合し難い場合がある。Therefore, the present applicant has proposed an artificial biomaterial having a silica gel layer or a titania gel layer on the surface of a substrate in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-23030. However, the material disclosed in JP-A-6-23030 takes a long time to bond with the bone tissue, and depending on the state of the gel layer, it may be difficult to form the apatite layer and may be difficult to bond with the bone.
【０００５】本発明の目的は、骨組織と早期に、しかも
安定して結合することが可能な人工生体材料を提供する
ことである。[0005] It is an object of the present invention to provide an artificial biomaterial that can be quickly and stably bonded to bone tissue.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者等は種々の検討
を行った結果、ゲル層中にアパタイトの成分であるＣａ
イオンを担持させておくことにより、上記目的が達成で
きることを見いだし、本発明として提案するものであ
る。As a result of various studies, the present inventors have found that Ca, which is a component of apatite, is contained in the gel layer.
The inventors have found that the above object can be achieved by supporting ions, and the present invention proposes the present invention.
【０００７】即ち、本発明の人工生体材料は、基材表面
にシリカゲル層又はチタニアゲル層を有し、該ゲル層中
にＣａイオンが担持されてなることを特徴とする。That is, the artificial biomaterial of the present invention is characterized in that it has a silica gel layer or a titania gel layer on the surface of a substrate, and Ca ions are carried in the gel layer.
【０００８】本発明において、基材はアルミナ、ジルコ
ニア、ステンレス合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合
金、チタン、チタン合金等から適当に選択することがで
きる。In the present invention, the base material can be appropriately selected from alumina, zirconia, stainless steel alloy, Ni—Cr alloy, Co—Cr alloy, titanium, titanium alloy and the like.
【０００９】本発明の人工生体材料を製造する方法を以
下に述べる。The method for producing the artificial biomaterial of the present invention will be described below.
【００１０】まず、所望の形状に成形した基材を用意す
る。First, a substrate formed into a desired shape is prepared.
【００１１】次いで基材の表面にシリカゲル層やチタニ
アゲル層を形成する。これらゲル層の形成に当たって
は、珪素のアルコキシドであるテトラメトキシシラン、
テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン等
や、チタンのアルコキシドであるチタニウムテトラメト
キシド、チタニウムテトラエトキシド、チタニアテトラ
イソプロポキシド等のアルコール溶液に、触媒として塩
酸、硝酸、酢酸或いはアンモニア水溶液を混合、撹拌し
て珪素又はチタンのゾルを作製し、次いでこれらのゾル
をスプレーコーティング、ディップコーティング等の方
法で基材に塗布すればよい。Next, a silica gel layer or a titania gel layer is formed on the surface of the substrate. In forming these gel layers, tetramethoxysilane, which is an alkoxide of silicon,
Tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane and the like, and an alcohol solution of titanium alkoxide such as titanium tetramethoxide, titanium tetraethoxide, and titania tetraisopropoxide, mixed with hydrochloric acid, nitric acid, acetic acid or ammonia aqueous solution as a catalyst, A sol of silicon or titanium is prepared by stirring, and then these sols may be applied to a substrate by a method such as spray coating or dip coating.
【００１２】その後、シリカゲル層やチタニアゲル層に
Ｃａイオンを担持させる。これらのゲルは多孔質である
ため、Ｃａイオンを含む溶液に浸漬し、続いて乾燥させ
ることにより、ゲル層中にＣａイオンを担持させること
ができる。Ｃａイオンを含む溶液としては、ＣａＣｌ2
水溶液、Ｃａ（ＮＯ3 ）2 水溶液、Ｃａ（ＣＨ3 ＣＯ
2 ）2 水溶液等が使用できる。またＣａイオンの濃度
は、例えばＣａＣｌ2 水溶液の場合、０．３〜５．０ｍ
ｏｌ／ｌ程度が好適である。Then, Ca ions are supported on the silica gel layer or the titania gel layer. Since these gels are porous, they can be immersed in a solution containing Ca ions and then dried to carry Ca ions in the gel layer. As a solution containing Ca ions, CaCl 2
Aqueous solution, Ca (NO 3 ) 2 aqueous solution, Ca (CH 3 CO
2 ) Two aqueous solutions can be used. The concentration of Ca ions is, for example, 0.3 to 5.0 m in the case of a CaCl 2 aqueous solution.
ol / l is preferred.
【００１３】[0013]
【作用】本発明の人工生体材料を生体内に埋入すると、
シリカゲル層やチタニアゲル層から体液中にＣａイオン
が溶出し、材料近傍におけるＣａイオン濃度を高める。
これにより材料近傍の体液はアパタイトに対する過飽和
度が大きくなり、アパタイトが析出し易い環境となると
ともに、材料近傍に自家骨を導き易くする。その結果、
ゲル層のＳｉ−ＯＨ基やＴｉ−ＯＨ基を核としてアパタ
イトが材料表面に析出し、この層を介して材料と骨が早
期に化学的に結合する。When the artificial biomaterial of the present invention is implanted in a living body,
Ca ions are eluted into the body fluid from the silica gel layer or the titania gel layer to increase the Ca ion concentration near the material.
This increases the degree of supersaturation of the bodily fluid near the material with respect to apatite, providing an environment in which apatite is likely to precipitate, and facilitates the introduction of autologous bone near the material. as a result,
Apatite precipitates on the surface of the material with the Si-OH group or Ti-OH group of the gel layer as a nucleus, and the material and the bone are chemically bonded early through this layer.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明の人工生体材
料を説明する。EXAMPLES The artificial biomaterial of the present invention will be described below based on examples.
【００１５】表１〜４は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１
〜１８）及び比較例（試料Ｎｏ．１９）を示している。Tables 1 to 4 show examples of the present invention (sample No. 1).
18 to 18) and Comparative Example (Sample No. 19).
【００１６】[0016]
【表１】 [Table 1]
【００１７】[0017]
【表２】 [Table 2]
【００１８】[0018]
【表３】 [Table 3]
【００１９】[0019]
【表４】 [Table 4]
【００２０】試料Ｎｏ．１〜１１は次のようにして作製
した。まず、表に示す基材（１０×２０×２ｍｍ）を、
テトラエトキシシラン、水、エタノール、塩酸、ポリエ
チレングリコール（Ｍ．Ｗ．１１０００）をモル比１：
５：７：０．１：０．００５の混合割合で調製したシリ
カゾルに浸漬した。次いで基材を引き上げ、乾燥後、４
００℃で３０分間焼成してシリカゲル層を形成した。続
いて表に示すＣａイオン濃度を有するＣａＣｌ2 水溶液
に基材を浸漬し、シリカゲル層に水溶液を十分含浸させ
た後、取り出して乾燥させることによって、試料を得
た。Sample No. Nos. 1 to 11 were produced as follows. First, the base material (10 × 20 × 2 mm) shown in the table was
Tetraethoxysilane, water, ethanol, hydrochloric acid, polyethylene glycol (MW 11000) in a molar ratio of 1:
It was immersed in a silica sol prepared at a mixing ratio of 5: 7: 0.1: 0.005. Next, the substrate is pulled up, and after drying, 4
Firing at 00 ° C. for 30 minutes formed a silica gel layer. Subsequently, the substrate was immersed in a CaCl 2 aqueous solution having a Ca ion concentration shown in the table, and the silica gel layer was sufficiently impregnated with the aqueous solution, and then taken out and dried to obtain a sample.
【００２１】試料Ｎｏ．１２〜１８は次のようにして作
製した。まず、表に示す基材（１０×２０×２ｍｍ）
を、チタニウムテトライソプロポキシド、水、エタノー
ル、塩酸、ポリエチレングリコール（Ｍ．Ｗ．１１００
０）をモル比１：５：７：０．１：０．００５の混合割
合で調製したチタニアゾルに浸漬した。次いで基材を引
き上げ、乾燥後、４００℃で３０分間焼成してチタニア
ゲル層を形成した。続いて表に示すＣａイオン濃度を有
するＣａＣｌ2 水溶液に基材を浸漬し、チタニアゲル層
に水溶液を十分含浸させた後、取り出して乾燥させるこ
とによって、試料を得た。Sample No. Nos. 12 to 18 were produced as follows. First, the base material shown in the table (10 × 20 × 2 mm)
With titanium tetraisopropoxide, water, ethanol, hydrochloric acid, polyethylene glycol (MW 1100).
0) was immersed in a titania sol prepared at a molar ratio of 1: 5: 7: 0.1: 0.005. Next, the substrate was pulled up, dried, and fired at 400 ° C. for 30 minutes to form a titania gel layer. Subsequently, the substrate was immersed in a CaCl 2 aqueous solution having a Ca ion concentration shown in the table, and the titania gel layer was sufficiently impregnated with the aqueous solution, and then taken out and dried to obtain a sample.
【００２２】比較例である試料Ｎｏ．１９は、Ｃａイオ
ンを含浸せず、他は試料Ｎｏ．１と同様にして作製し
た。Sample No. as a comparative example Sample No. 19 was not impregnated with Ca ions, and the others were sample Nos. It was produced in the same manner as in Example 1.
【００２３】次に、各試料についてアパタイトの形成能
を評価した。結果を各表に示す。Next, the apatite-forming ability of each sample was evaluated. The results are shown in each table.
【００２４】表から明らかなように、本発明の実施例で
ある試料Ｎｏ．１〜１８は、７日後までにアパタイトが
材料表面に析出した。これに対して比較例である試料Ｎ
ｏ．１９は、アパタイトの析出が確認できたのは１４日
後であり、実施例に比べてアパタイトの形成能が劣って
いた。As is clear from the table, the sample No. In Nos. 1 to 18, apatite was precipitated on the material surface by 7 days later. On the other hand, sample N which is a comparative example
o. In No. 19, the deposition of apatite was confirmed 14 days later, and the apatite forming ability was inferior to that of the examples.
【００２５】なお、アパタイトの形成能は、次のように
して評価した。まず、各試料を３個ずつ用意し、これら
を生体の体液と同じイオン濃度を有するように調製した
疑似体液中に浸漬した。その後、３，５，７，１４日目
に試料をＳＥＭ観察し、アパタイトの析出に要する平均
日数を求めた。The ability to form apatite was evaluated as follows. First, three samples were prepared, and these were immersed in a simulated body fluid prepared to have the same ion concentration as a biological body fluid. Thereafter, on days 3, 5, 7, and 14, the samples were observed by SEM, and the average number of days required for apatite precipitation was determined.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の人工生体
材料は、生体内に埋入すると、材料表面にアパタイト層
が早期に形成されるため、骨組織と短期間に結合するこ
とが可能である。それゆえ、人工骨、人工関節、人工股
関節、人工歯根等の特に高強度が要求されるインプラン
ト材料として好適である。As described above, when the artificial biomaterial of the present invention is implanted in a living body, an apatite layer is formed on the surface of the material at an early stage, so that it can be bonded to bone tissue in a short time. It is. Therefore, it is suitable as an implant material such as an artificial bone, an artificial joint, an artificial hip joint, an artificial tooth root and the like, which requires particularly high strength.
Claims (2)
ル層を有し、該ゲル層中にＣａイオンが担持されてなる
ことを特徴とする人工生体材料。1. An artificial biomaterial having a silica gel layer or a titania gel layer on the surface of a base material, wherein the gel layer carries Ca ions.
レス合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、チタン又
はチタン合金からなることを特徴とする請求項１の人工
生体材料。2. The artificial biomaterial according to claim 1, wherein the substrate is made of alumina, zirconia, a stainless alloy, a Ni—Cr alloy, a Co—Cr alloy, titanium, or a titanium alloy.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8231507A JPH1052483A (en) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | Artificial organism material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8231507A JPH1052483A (en) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | Artificial organism material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1052483A true JPH1052483A (en) | 1998-02-24 |
Family
ID=16924583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8231507A Pending JPH1052483A (en) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | Artificial organism material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1052483A (en) |
-
1996
- 1996-08-12 JP JP8231507A patent/JPH1052483A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3220150B2 (en) | Novel bioactive coatings and their manufacture and use | |
| JPH08299429A (en) | Method for surface treatment of titanium implant and bio-compatible titanium implant | |
| EP1381402B1 (en) | Method for improvement of soft tissue attachment and implants making use of said method | |
| JPS63102762A (en) | Living body compatible composite and its production | |
| JPH02255515A (en) | Coating method for bioactive hydroxylapatite film | |
| JP3461818B2 (en) | Hard tissue repair material and method for producing the same | |
| JPS6324952A (en) | Production of composite material coated with calcium phosphate compound | |
| Carrera-Figueiras et al. | Surface science engineering through sol-gel process | |
| KR100424910B1 (en) | Coating process of bioactive ceramics | |
| JPS5945384B2 (en) | Manufacturing method for high-strength biological components | |
| US7780975B2 (en) | Biomaterial having apatite forming ability | |
| JP2002248163A (en) | Bioactive titanium oxide coating material formed with titanium oxide layer directly on surface by aqueous solution synthesis | |
| JPH1052483A (en) | Artificial organism material | |
| JPH06293505A (en) | Coating method for hydroxylapatite | |
| JP3062969B2 (en) | Bioactive layer coating method | |
| JP2775523B2 (en) | Bone substitute material and its manufacturing method | |
| JPS62266065A (en) | Living body compatible laminar substance containing calcium phosphate and its production | |
| JPH0623030A (en) | Artificial boimaterial | |
| JPH06293504A (en) | Coating method for hydroxylapatite | |
| JPH1052484A (en) | Artificial biomaterial and method for manufacturing the same | |
| JPH11323570A (en) | Method of forming hydroxyapatite film | |
| JPH05103827A (en) | Living body implant member coated with biologically active apatite film | |
| JP3608167B2 (en) | Artificial biomaterial | |
| JP4625943B2 (en) | Bone substitute material and manufacturing method thereof | |
| JPH08117324A (en) | Method for manufacturing a bio-implant material |