JPS6018174A - 新生骨の誘起方法及びセラミツク材料 - Google Patents

新生骨の誘起方法及びセラミツク材料

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JPS6018174A
JPS6018174A JP58124085A JP12408583A JPS6018174A JP S6018174 A JPS6018174 A JP S6018174A JP 58124085 A JP58124085 A JP 58124085A JP 12408583 A JP12408583 A JP 12408583A JP S6018174 A JPS6018174 A JP S6018174A
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porous body
pores
new bone
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Sumitomo Cement Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミック焼結体及び/又は焼結孔体にコラ−
ダン繊維の侵入並びに骨破壊細胞の侵入を制限すること
によシ新生骨の誘起を行う方法及びこの方法によシ作る
焼結体及び焼結多孔質セラミック材料に関する。
従来セラミック化合物を利用した人工骨の技術は多数な
され、さらに新生骨の誘起のため、多孔質化する技術が
数多く出A!I+されていたが従来のころの技術は誤っ
た骨の生成理論に基いて開発された技術であった。
この従来の誤った骨の生成理論というのは新生骨の誘起
のため骨食細胞、骨間生細胞、骨破壊細胞、コラーゲン
せんい、体液、赤血球等の全てをセラミック多孔体に侵
入させていた。このためこのような従来のセラミック多
孔体これらの内コラーダン繊維、並びに骨破壊細胞の侵
入によって■コラーダン繊維が触媒として働いて骨の組
織の硬質化■コラーゲン繊維の異常発達によりコラーゲ
ン繊維自身の硬質化■コラーゲン繊維によシ新生骨訪起
のそがい等の欠点、さらに骨破壊細胞の侵入によってせ
っかく局所に誘起された新生骨が骨破壊細胞によって破
壊されてし゛まう欠点をもたらし、長期間人工、骨が体
内に存在する場合、そのため局所の生体組織(骨)の変
形や、その近傍の軟組織の硬質化などを生じ、このため
切除手術を要することがあったり局所に炎症を生じ、そ
れに起因する余病、例えば操の発生などを併発すること
があった。
本発明は従来の医学上の理論を打ち破る画期的な新規な
技術思想に基づくものであってその構成は以下の通シで
ある。
本発明はのセラミック焼結体及び/又は焼結多孔体にコ
ラーゲン繊維並びに骨破壊細胞の侵入を制限することに
よシ新生骨の誘起を行なう方法である。
本発明の技術思想はセラミック焼結体及び/又は焼結多
孔体好ましくは同多孔質体から成シ、前記多孔質体又は
焼結体内に多数の空孔及び/又は多数の毛細管状空隙通
路とを形成させることによりバイオフィルターとしでの
機能を付与させると共に特定の孔径の空孔(好ましくは
球形空孔)によシ骨再生細胞の活性化の居住空間を形成
する。
すなわち本発明の方法は新生骨の誘起に害となるコラー
ゲン繊維並びに骨破壊細胞のみをこのセラミック焼結体
及び/又は焼結多孔体内へ侵入させにくくシ、新生骨の
誘起に有効な骨素細胞・骨間生細胞、赤血球、体液など
のみを選択的に通過させる方法であってこのような技術
思想は従来医学では全く開示されていない画期的な技術
思想である。
さらにその方法を詳述すると人動物の骨の欠損部に本発
明のセラミック焼結体及び/又は焼結多孔質体好ましく
は同多孔質体を埋め込み、充てん又補綴したとき、前記
焼結体及び/又は焼結多孔体、好ましくは多孔質体がや
がて生体内で食尽され、その代シに自然の生体組織が再
生して新生骨が誘起され、骨の欠損部が治癒する。この
場合前記焼結体及び/又は前記焼結多孔体が生体組織に
より入れかわる速度(ターンオーバ速反)が最も適当な
速度となっている。上記の事項すなわち新生骨を誘起し
、新生骨の誘起を促進させる方法とし千木発明が開発さ
れたのであってさらに具体的にその方法を述べると以下
の通シである。
本発明は少くとも前記1〜600μ好ましくは3〜,3
00μの孔径の空孔好ましくは球形空孔と前記焼結体及
び/又は焼結多孔質体好ましくは前記焼結多孔質体の外
部空間との間が前記多数の毛細管状空隙通路(直径が1
〜30μの範囲にある)の少くとも一部によって連通し
ているセラミック焼結体及び/又は焼結多孔体好ましく
は焼結多孔質体を使用して、特に前記外部空間と連通し
ている多数の毛細管状空隙通路(直径が1〜30μ好−
JL〈は1〜20μ)をバイオフィルターとして活用し
、この毛細管状空隙通路の径を1〜30μ好ましくは1
〜20μと極めて小さくすることにより、新生骨の誘起
をそがいし、コラーゲン繊維の異常発達によるコラーゲ
ン繊維自身の硬質化、コラーゲン繊維の触媒の作用によ
る骨組織の硬質化をまねく比較的大きなコラ−ダン繊維
や骨破壊細胞をしてこの毛細管状空隙通路へ外部空間か
ら侵入しにくくシ、新生骨の誘起に有効な比較的小さな
骨素細胞、骨間生細胞、赤血球、体液等のみを選択的に
通過させる方法である。このようにして前記毛細管状空
隙通路を通った骨素細胞、骨間生細胞、赤血球、体液等
は前記毛細管状空隙通路と連通ずる孔径1〜600μ好
ましくは3〜300μの剪記空孔好ましくは前記球形空
孔に入る。この特定の孔径を有する空孔好しくは球形空
孔は骨素細胞や骨間生細胞の細胞レベルの活性化を促進
させることが出来ると共にこれらの細胞にとって住み心
地の良い細胞レベルでの居住空間となシ、前記焼結体及
び/又は焼結多孔質体好ましくは焼結多孔質体がこの部
分がらやがて骨素i4o胞にょシ食尽され、その後から
一方ではこの部分から骨間生細胞が新生骨を誘起し促進
し、このような骨素細胞と骨間生細胞の働きがこの部分
から周辺へと広がシ同時に入る赤血球、体液の働きも加
味されて自然の生体組織が再生し、骨の欠損部を治癒す
るのである。本発明方法の達成のために使用するセラミ
ック焼結体及び/又・は焼結多孔質体好ましくは焼結多
孔質体について却下に述べる。本発明のバイオフィルタ
ーとしての機能(前記セラミック焼結体及び/又は焼結
多孔質体好ましくは焼結多孔質体内の前記毛細管状通路
ヘコラーダン#& 18や骨破壊細胞のみを選択的に侵
入させにくくすること。)を持つ前記毛細管状空隙通路
は上述した通りの大きさを保有するのが最良である。本
発明に使用されるセラミック焼結体及び/又は焼結多孔
質体好ましくは焼結多孔質体は、リン酸カルシウム化合
物に於けるカルシウムとリンとの原子比が1.30〜1
.80好ましくは1.60〜1.67の範囲のリン酸カ
ルシウム化合物から成シ、CaHPO4。
C83(PO4)2.Ca5(PO4)30H1Ca4
0(PO4)2゜c a 1o <po4 ) 6(O
H)2 + (’aP 4o 11 、Ca (po 
s )2 +Ca2P2O7,Ca(H2PO4)2・
H2Oなどを主成分としアルカリ金属、アルカリ土類金
践、ある種の陰イオンの少量を含む固型固溶体、置換固
溶体、ならび侵入固溶体、ヒドロキシアパタイトとよば
れる一群の化合物を含む。
又本発明のセラミック材料は前記したリン酸カルシウム
化合物の他にセラミ、り材料が骨素細胞によりそれ自体
が食尽され骨再生細胞によシ新生骨が誘起出来るセラミ
ック材料であれば前記のリン酸カルシウム化合物に限ら
ず公知のセラミック材料は上記の事が可能なら全て含ま
れる。
本発明セラミック材料は上記した毛細管状空隙通路の他
に空孔好捷しくは球形空孔がセラミック焼結体及び、/
又はセラミック焼結体内好ましくは多孔質体内に存在し
、これらが前記焼結体及び/又は焼結多孔質体の外部空
間との間で連通ずる構造となっており、その形態は極々
あり空孔と空孔との間に毛細管状空隙通路が連通し、そ
してこれら空孔と前記焼結体及び/又は焼結多孔体の外
部空間とが連通ずる形、又は空孔が毛細管状空隙通路に
よって前記焼結体及び焼結多孔体の外部空間に連通ずる
形、その他等の組合せが考えられる。
上記した空孔についてはその孔径は前記した通91〜6
00μ好ましくは3〜300であり、その形状は特に限
定されないが好才しくは真球又は真球に類似の形又球状
である。
との空孔は上記の如く特定の孔径を有するので、骨素細
胞や骨再生細胞がこのような大きさの居住空間を非常に
好むのである。
本発明の焼結多孔質体の気孔率は40〜90%である。
−力木発明の前記毛細管状空隙通路の直径は1〜30μ
好捷しくは1〜20μである。同通路の直径が1μり下
では新生骨の誘起に有効な骨素細胞や骨再生細胞、赤血
球、体液が上記多孔体内に入υにくく、同通路の直径が
30μ以上では新生骨の誘起をそがいし、コラーゲン繊
維の触媒作用による骨組織の硬質化、コラーゲン繊維の
異常発達によるコラーゲン繊維自身の硬質化等の悪影響
をおよほすコラーゲン繊維が侵入し、さらにせっかく出
来た新生骨を破壊させる骨破壊細胞がセラミック焼結体
及び/又は焼結多孔体内へ侵入してしまう。セラミック
焼結体及び/又は焼結多孔体内にある毛細管状空隙通路
の直径が1〜30μ好ましくは1〜20μの場合この直
径を有する前記通路を通過して来た骨素細胞や骨再生細
胞、赤血球、体液等は上記した通り、この毛細管状空隙
通路に連通する空孔の孔径が1〜600μのとき好まし
くは3〜300μのとき、この大きさの範囲の空孔、好
ましくは球形空孔の存在によシ骨食細胞、骨再生細胞等
にとって良好な居住空間の前記空孔へ入シ生体との良好
な親和性を保ちながら新生骨を誘起し、促進させること
が出来る。
本発明の空孔についてその形状は特に限定されず真球及
び真球に近い空孔又は球形空孔がよシ好ましいと前記で
述べたが、この理由は例えば球形空孔の場合、外力に対
し応力分散に秀れ、本発明のセラミック焼結多孔質体の
機械的強度が非常に大きく、−軸圧縮強度は15〜20
0 kg/crri2まで司でこのような球形空孔のセ
ラミック焼結多孔質体を生体組織の欠損部に埋め込んだ
場合、新生骨の誘起開始後、完全に新生骨と置きかえら
れる迄の間強い機械的強度を保持しつづけその間の骨折
を防止することが出来る。
本発明の上記空孔の作シ方を述べると以下の通シである
■ 卵白を泡立てて1〜600μ好ましくは3〜300
μの径の泡を作シ、これとセラミック材料粉末と混合、
成形、加熱焼結する方法。混合成形後の加熱温度は卵白
硬化温度120−1.50℃、卵白炭化温度500〜7
00℃ 8oo−1350℃の酸素含有雰囲気焼成温度
である。
■ 樟脳、薄荷脳、ナフタレン及びこれらの2種以上の
孔径1〜600μの昇華性固体物質とセラミック材料粉
末とを混合、成型、加熱(昇華性固体物質の加熱温度2
00〜800℃)焼結(酸素含有算囲気中800〜13
50℃)する方法。
■ ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレン、ポリ
スチレン等の1〜600μ好ましくは10〜300μの
有機合成樹脂球形粒子と前記昇華性固体物質と、セラミ
ック材料粉末とメタノールを混合、成型、加熱(200
〜800℃)焼結(800〜1350℃)する方法。
等がある。又本発明の毛細管状空孔通路の作り方につい
ては上記■〜■方法の混合工程に於いて直径1〜30μ
好ましくは1〜20μのネコ、タヌキ、その他の動物繊
維、絹繊維、セルローズ繊維、及び/又は有機合成繊維
を混入、加熱焼結させて作るがその際■法制#−yy場
合アルコール(特にメチルアルコール)の混入が好まし
いが■方法のみで作ることも出来る。
次に実施例について述べるが、本発明ではこの実施例に
限定されない。
実施例 60gtの真球状メチルメタクリレート粒子(粒径30
〜300μ、平均粒径約100μ)と50grのヒドロ
キシアパタイト粒子(Ca5(PO4)50HCa/P
原子比=1.67、粒径0.05〜10μ)と3gの3
00μの粒径を有する樟脳粉末と直径2〜10μ、長さ
5〜10μの消毒、脱脂した凍結した猫の腹部の毛を切
断して乾燥した毛と歩出1のメチルアルコールとを加温
しながら均一に混合した。この混合物が十分に乾燥する
前にラバープレスにより 2 kg/cITL2の圧力
で約10分間静圧成形した。この成形物を350℃にて
180分間加熱してメチルメタクリレート粒子を熱分解
し、次の空気中で1000℃で1時間加熱した。
得られた焼結多孔質体は73%の気孔率と110にシー
2の一軸圧縮強度を有しており、30〜300μの孔径
を有する多数の真球状空孔と2〜10μの多数の毛細管
状空隙通路を有していた。このようにして得られた多孔
質体を直径0.5cfrL長さ1crrLの円柱状に切
り出し、これをピーグル犬のブ;腿骨の外科手術によシ
生じた欠損部に充てんした。
2週間後に切開観察したところ、いづれも球形空孔中に
新生骨のいちぢるしい誘起が認められた。
2〜3ケ月後には多孔質体の外周部から内部に新生骨の
発達が認められ、所謂リターンオーバーが順調に進行し
、コラーゲン繊維の異常成長や組織の硬質化などの現象
は認められなかった。
又光学顕微鏡の観察の結果上記多孔質体の空孔には骨素
細胞及び骨再生細胞が本発明方法によシ選択的に侵入し
、多く存在していた。
発明の効果 本発明のセラミック焼結体及び又は焼結多孔質体好まし
くは焼結多孔質体は1〜600μ好ましくは3〜300
μの球形空孔と直径1〜30μの範囲好ましくは1〜2
0μの毛細管状空隙通路を有するものであるが、この毛
細管状空隙通路は・ぐイオフィルターとしての機能を果
すことが出来るのでコラ−ダン繊維の侵入によるその異
常発達や骨組織の硬質化や骨破壊細胞の毛細管状空隙通
路への侵入を難かしくし、その結果、コラーゲン繊維の
触媒の作用による骨組織の硬質化、新生骨の誘起阻害、
コラ−ダン繊維の異常発達によるコラーゲン繊維自身の
硬質化を阻止し骨食細胞骨再生細胞、赤血球、体液々ど
のみを選択的に通過させることができる。
また、特定の孔径を有する空孔、好ましくは球形空孔は
、骨素細胞を骨再生細胞の細胞レベルでの活性化を促進
させることができる。従って本発明のセラミック焼結多
孔質材等を用いることによって生体との良好の親和性を
保ち々がら新生骨の誘起を促進し、そのリターンオーバ
ー等を促進することができる。本発明のセラミック焼結
多孔質体等は球形空孔と球形空孔との間が毛細管状空隙
通路で連通され、更にこの球形空孔と本発明多孔質体の
外部空間が毛細管状空隙通路に連通されている構造の他
、本発明多孔質体は球形空孔と毛細管状空隙通路と本発
明多孔質体の外部空間との3者の間の全ての組合せから
構成されているのが本発明の特色、構成ばかシでなく、
本発明では毛細管状空隙通路が1〜30μ好ましくは1
〜20μと極めて小さい通路となっているので新生骨の
誘起に有効に働き、更に詳述すると既にある骨の欠損部
に本発明の多孔質セラミック材料を埋めたとき、従来の
アパタイト多孔体では孔の粒径並びに形状のコントロー
ルが不完全であるばかシか、コラーゲン繊維が孔の中に
入る位に大きな孔となっているのでコラーゲン繊維が入
シ込み、新生骨が誘起されてもコラーゲン繊維の触媒効
果によシコラーグンの異常な発達と硬質化してしまうの
で当所の生体組織(骨)の変形と埋め込んだ周辺から炎
症を発生させたシガンの発生が懸念されるが、本発明の
多孔質セラミック材料は上記した通υ毛細管状空隙通路
の径が1〜30μ好ましくは1〜20μと極めて小さい
のでコラ−ダン繊維が毛細管状空隙通路へ侵入し難くコ
ラーゲン繊維の硬化、硬質化を防止用きると共に、新生
骨の誘起に有効となる骨蝕細胞、骨間生細胞、赤血球、
体液のみを選択的に通過させることが出来るので非常に
やわらかい骨(人、動物の自然骨と同じ構造で中心部に
骨すい、その周辺に硬質化した骨)を当初形成させ、そ
の後新生骨の誘起代謝が外周から中心に向って拡散律速
となる。それ故人・動物の自然骨と全く同じ構造すなわ
ち骨の中心部を骨ずいの形とし外周部を組織化又は骨密
度の増加された骨という構造のものを作ることが出来る
ので、従来の硬質化骨1本やシのアi!タイト骨と全く
異なり自然骨と全く同じ構造にして強靭な新生骨を作る
ことが出来る。このようにして本発明の多孔質セラミッ
ク材料は既存の骨欠損部に埋め込1れると本発明の骨が
食いつくされて消失されながらその代シに自然骨と同じ
構造の新生骨が誘起され長期でも全く無害の強靭な柔軟
な骨が形成される。
又は毛細管状空隙通路、球形空孔が多数存在する焼結体
及び又は焼結多孔質体、好ましくは焼結多孔質体から成
る本発明のセラミック材料は、上記の生体材料はかシで
なく、IC,LSI用電子材料、遺伝子工学用材料等に
も利用出来る。
特許出願人 住友セメント株式会社 手続ン甫正書(自発) 昭和58年2月 ノ日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 ■、事件の表示 昭和58年特許願第124085号 2、発明の名称 新生骨の誘起方法及びセラミック材料 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区神田美土代町1番地4、補正の対
象 明細書全文 5、補正の内容 明細書浄書(内容に変更なし) 手続補正店(自発) 昭和59年10月 夕日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和58年特許願第124085号 2、発明の名称 新生骨の誘起方法及びセラミック材料 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 4、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 5、補正の内容 (1)明細書第4頁第9行目、「その代わりに」とある
を「骨の再生速度を制御することにより生ずる時間の経
過による骨の再吸収を制御し、そしてJに補正する。
(2)同第4頁第14行目、「促進させる方法」とある
を、「促進させ、そして骨の再生速度を制御することに
より生ずる時間の経過による骨の再吸収を制御する方法
」に補正する。
(3)同第6頁第11行目、「再生し、」と「骨の欠損
部」との間に下記を加入する。
r骨の再生速度を制御することにより生ずる時間の経過
による骨の再吸収を制御し、J(4) 同第7頁第8行
目、「などを主成分とし」とあるを、「の中から選ばれ
た、少くとも一゛種を主成分とし、」に補正する。番 (5) 同第11頁第17行目と第18行目との間に下
記を加入する。
r本発明の毛細管状空隙通路は(1)有機繊維の燃焼に
より形成される通路および(2)卵白、昇華性固体物質
粉末、有機合成樹脂粒子等の燃焼および昇華により発生
ずるガスにより形成される通路である。中でも、有機繊
維の燃焼により形成される通路は直径の制御が良好にで
きる点で好ましい。」 (6) 同第12頁第6〜8行目、「直径2〜10μ、
長さ5〜10μの消毒、脱脂した凍結した猫の腹部の毛
を切断して乾燥した毛」とあるを、「猫の腹部の毛を刈
取り、これを消毒、脱脂、凍結乾燥、次いで切断して得
た直径2〜10μ・長さ5〜10μの毛jに補正する。
(7) 同第12頁第17行目、「2〜10μ」の前に
「直径」を加入する。
(8)同第14頁第15〜16行目、「連通されている
構造の他、」とあるを、「連通されている。Jに補正す
る。
(9)同第15頁第19〜20行目、「(人、動物の自
然骨と同じ構造で中心部に骨すい、その周辺に硬質化し
た骨)」を削除する。
00)同第16頁第2行目、「律速となる。」と「それ
故」との間に下記を加入する。
「そして、人、動物の自然骨と同じ構造で中心部に骨す
い、その周辺に硬質化した骨を形成することができる。
J (IL)同第16頁第11行目、「誘起され」と「長期
」との間に下記を加入する。
「、そして骨の再生速度を制御することにより生ずる時
間の経過による骨の再吸収を制御し、」

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、セラミック焼結体及び/又は焼結多孔質体にコラー
    ゲン繊維並びに骨破壊細胞の侵入を制限することによシ
    新生骨を誘起する方法。 2、セラミック焼結体及び/又は焼結多孔質体内に多数
    の空孔並びに毛細管状空隙通路を有し、新生骨の誘起を
    阻害するコラーゲン繊維並びに骨破壊細胞の侵入を制限
    する構造を有することを特徴とするセラミック材料。
JP58124085A 1983-07-09 1983-07-09 新生骨の誘起方法及びセラミツク材料 Granted JPS6018174A (ja)

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JP58124085A JPS6018174A (ja) 1983-07-09 1983-07-09 新生骨の誘起方法及びセラミツク材料
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US06/628,600 US4654314A (en) 1983-07-09 1984-07-06 Porous ceramic material and processes for preparing same
AU30414/84A AU577299B2 (en) 1983-07-09 1984-07-09 Porous ceramic material and its production
DE3425182A DE3425182C2 (de) 1983-07-09 1984-07-09 Poröses osteogenetisches keramisches Material und Verfahren zu seiner Herstellung sowie seine Verwendung
FR848410888A FR2548661B1 (fr) 1983-07-09 1984-07-09 Materiau ceramique poreux et procedes pour sa fabrication
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