JPS60186455A - アパタイトコンポジツトセラミクス - Google Patents

アパタイトコンポジツトセラミクス

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JPS60186455A
JPS60186455A JP59042474A JP4247484A JPS60186455A JP S60186455 A JPS60186455 A JP S60186455A JP 59042474 A JP59042474 A JP 59042474A JP 4247484 A JP4247484 A JP 4247484A JP S60186455 A JPS60186455 A JP S60186455A
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powder
mol
apatite
biocompatibility
sintered
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藤生　尚光
昌昭 持田
荻野　誠
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Nikon Corp
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    • Y10S623/924—Material characteristic

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】 （発明の技術分野） 本発明は、特に人工歯根、人工骨材料として有用なアパ
タイトコンポジットセラミクスに関するものである。
（発明の背景） 近年、人工歯根や人工骨などのインブラントの研究が盛
んに行なわれている。特に骨との親和性（以下、生体親
和性という）に優れしかも機械的強度が高く、従って長
期にわたり使用可能なインブラントを提供する材料の研
究が活発に行なわれている。その中の代表的な材料の一
つに焼結アパタイトがある。焼結アパタイトの原料とな
る合成ハイドロキシアパタイトは骨の無機物の主たる構
成要素とほぼ同一であるために生体親和性が優れている
。しかし、インブラント材料として用いる場合には、高
い機械的強度を得るために出来るだけ高温例えば１４０
０℃で焼結する必要があり、そのため生体親和性が低下
することが知られている。そして、この原因は焼結の際
の、水型基の脱離によるハイドロキシアパタイトから酸
化アパタイトへの構造変化にあり、高い生体親和性を得
るには１１００℃以下特に７００〜９００℃で焼結する
ことが望ましいとされている。
そこで焼結温度以外の手段で機械的強度の向上が達せら
れれば生体親和性が低下する高温で焼結する必要がない
ので、機械的強度の向上及び焼結性の改善を目的として
、合成ハイドロキシアパタイト粉末にＣａＯ１Ｍｇ０１
Ａ７２０３などの添加剤及び他の補強材を混合すること
が提案されている（特公昭５７−４０７７６号公報第４
欄第３７〜４３行参照）。
しかしながら、これらの添加剤及び補強材自体は生体親
和性を有しないので、合成ハイドロキシアパタイト粉末
に混ぜることによって当然に焼結体全体としては、生体
親和性が低下することになり、結局根本的な解決にはな
らない。
従って、これまで生体親和性及び機械的強度のいずれも
高い焼結アパタイトは存在しながった。
（発明の目的） 本発明の目的は、生体親和性及び機械的強度のいずれも
高く、そのためインブラント材料として有用な焼結アパ
タイト系材料を提供するにある。
（発明の概要） 本発明者らは、鋭意研究の結果、合成ハイドロキシアパ
タイト粉末に生体活性ガラス粉末を特定量添加して焼結
すると、このガラスがバインダーとして働き比較的低温
で焼結しても十分に高い機械的強度が得られること、低
温で焼結するため酸化アパタイトへの構造変化が抑えら
れ、そのため生体親和性の低下がないこと、バインダー
として単なるガラスではなく生体活性ガラスを使用する
ため、焼結体全体の生体親和性の低下がないことを見い
出し、本発明を成すに至った。
従って、本発明は合成ハイドロキシアパタイト粉末（８
）と生体活性ガラス粉末の）とを重量比でＡ／Ｂ−６０
／４０〜３０／７０の割合で混合し焼結したことを特徴
とするアパタイトコンポジットセラミクスを提供する。
本発明に於いて使用される合成ハイドロキシアパタイト
は、天然のハイドロキシアパタイトｃａ、　ｏ（ＰＯ４
）　６　（ＯＨ）　２と同一か又はそれに類似のもので
あり、それ自体公知で、例えばＣａイオンとリン酸イオ
ンとを水溶液中で反応させ、Ｃａ／Ｐの原子数比が１．
５〜１．６７のリン酸カルシウム沈殿物を得、この沈殿
物を濾別後乾燥させて粉末とし、その後８００℃で焼成
（ｃａｌｃｉｎｅ）　して製造される。こうして得られ
る粉末（Ａ）の粒度としては、２００〜５００メツシュ
程度が適当である。
他方、生体活性ガラスもそれ自体は、生体親和性があっ
て化学的に骨と結合するものとして公知である。−例を
挙げれば生体活性ガラスの組成は次の通りである（特開
昭５４−１７号）。
５ｉｎ２　４０〜６２重量％ Ｎａ□０　１０〜３２重量％ Ｃａ０　１０〜３２重量％ Ｐ２Ｏ５３〜９重量％ ＣａＦ２　０〜１８重量％ Ｂ２０８０〜７．５重量％ 生体活性ガラス粉末（Ｂ）は粉末（５）のバインダーと
して作用させるので、比較的低温特に１１００８Ｃ以下
で溶融するものが好ましい。何故ならば、そのような低
融性のガラスを使用すれば、それだけ焼結時の温度を低
くすることができ、ハイドロキシアパタイトから酸化ア
パタイトへの構造変化の危険を回避できる。そのような
低融性の生体活性ガラスとしては、例えば次の組成を有
するものがあげられる。
５ｉ０２　３５〜６０モル％ Ｂ、　０．　５〜１５モル％ Ｎａ２Ｏ１０〜３０モル％ ＣａＯ５〜４０モル％ Ｔｉｅ２　Ｑ〜１０モル％ Ｐ２Ｏ５０〜１５モル％ に２０　０〜２０　モ／ｌ／％ Ｌ　１　ｚ　ＯＯ〜１０　モＮ　％ Ｍｇ０　０〜５モル％ ＡＪ２０３＋ＺｒＯ２＋Ｎｂ２０５０〜８モル％Ｌａ２
０Ｂ＋Ｔ、１２０５＋Ｙ２Ｏ３０〜８％ル％Ｆ２　０〜
１５モル９ 以上の如き生体活性ガラスを常法により粉砕して粉末の
）が得られるが、粉末（ハ）の粒度としては一般に２０
０〜５００メツシユが適当である。
次いで粉末（５）と粉末（ハ）とを重量比でＡ／Ｂ−６
０／４０〜３０／７０の割合で混合する。Ａ／Ｂの割合
を上記の範囲に決定した理由は、実験の結果、この範囲
外では粉末（８）単独及び粉末の）単独の焼結体に比べ
機械的強度がすぐれていると言えなかったからである。
粉末（Ａ）／（Ｂ）の混合物を焼結するには、常法に従
い、金型を使って例えば圧力１〜２ｔ／ｆｆｌでコール
ドプレスした後、一般に７００〜１２００℃好ましくけ
７００〜９００℃の温度で一般に２〜５時間焼成すれば
よい。この場合、焼成温度を１１００℃より高くすると
、ハイドロキシアパタイトが相当量酸化アパタイトに変
化するので適当ではない。
こうして得られる本発明の焼結体即ちアパタイトコンポ
ジットセラミクスは、形状寸法が合、ｔ　ハそのままイ
ンブラントとして使用でき、もし合わなければ適当に切
削、研削してインブラントに加工する。
また、本発明の焼結体は、インブラント、インブラント
特に骨膜下歯科用インブラントを歯そう骨に仮止めする
ためのネジまたはビスなどの素材として並びに全く別の
化学反応のための触媒、基板材料などの素材として使用
可能である。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
（実施例） （１）合成ハイドロキシアパタイト粉末（５）のｉｆｏ
、５モル／ｌのＣａ　（ＯＨ）２懸濁液１０７中に０．
３モル／ｌリン酸水溶液１０ノを加え、温度２０℃で攪
拌しながら１時間反応させた。反応後、攪拌をやめ、同
じ温度で４８時間熟成した。
熟成後、反応生成物を水洗、口過した。口割された含水
生成物を噴霧乾燥法を用いて瞬時に乾燥と約１００メツ
シユの造粒を行なった。得られた粉体を粉末Ｘ線回折法
と化学分析法で調べると、カルシウムとリンの比（Ｃａ
／Ｐ）が約１．６の値をもち、ハイドロキシアパタイト
の構造に類似した微結晶質リン酸カルシウムであった。
このリン酸カルシウムを粉砕し、２００メツシ異のふる
いに通してそれより粗いものを除去した。
（２）生体活性ガラス粉末０の調製 ５ｉ０２４６．１モル％、Ｎａ２０２４．４モル％、Ｃ
ａ０１３．５モル％、ＣａＦ’２１３．４モル％及びＰ
２Ｏ５２，６モル％からなる粉末原料を白金るつぼで加
熱溶解し、清澄し、徐冷して生体活性ガラス（融点約１
０５０°Ｃ）を得た。
このガラスを常法により粉砕し、５００メツシユのふる
いを通してそれより粗いものを除去した。
０　焼結体の調製 前記粉末（ト）、０を下記第１表記載の割合で混合した
後、２００ｇの混合物を分取し、これに２００ＣＣのエ
タノールを加えてボットミルを用いて２時間混合した。
混合物をろ別し、１１０℃の乾燥機で残留エタノールを
蒸発させた。
得られた粉末混合物を金属製プレス型に充填し、１．５
ｔ／ｃｒ／ｌの圧力でコールドプレスした。
プレス成形物を大気中で２００°Ｃ／ｈｏｕｒの速度で
９００℃に昇温し、９００℃で２時間焼成し、その後５
００°Ｃ／　ｈ　ｏ　ｕ　ｒの速度で冷却し、焼結体即
ちアパタイトコンポジットセラミクスを得た。
（機械的強度の測定） 調製した焼結体をＪＩＳ　：　Ｒ１６０１に従い、４点
曲げ強度を測定したので、この結果を下記第１表に示す
。
（骨親和性の測定） 調製した焼結体を研削して底面直径２闘長さ５龍テ一パ
一度１／２０の円錐台状の補てつ材を作り、これをウサ
ギの大腿骨に埋植した。８週間経過後、ウサギをと殺し
、圧縮強度試験機を用いてｐｕｓ、ｈｏｕｔテストによ
り補てつ材と大腿骨との結合強度を測定した。この結果
を生体親和性の目安として第１表に示す。
（１１） 一方、比較例として粉末（５）単独で１２００℃、１４
００℃で焼結したものは、それぞれ曲げ強度こそ１３ｋ
ｌｌ／／ｍ４．１５ｋｇ／−と高かったが、ｐｕｓｈｏ
ｕｔテストによる結合強度は２．３　ｋｇ／ｍｙｌｚ　
１．６ｋｇＡｎＪと低く、いずれも生体親和性が乏しか
った。
（発明の効果） 以上の通り、本発明の焼結体つまりアパタイトコンポジ
ットセラミクスは、機械的強度が高く、しかも骨親和性
が高い。そのため、従来のように機械的かん合により骨
とインブラントを固定するための突起を設けたり、低い
結合力でインブラントを維持するために骨との接触面積
を増やす目的で径の太いインブラントを用いたりする必
要がなくなる。従って、人工歯根を適用できる症例が増
大し、しかも人口歯根の作製や歯根の埋植手術が容易と
なる。
以上のような利点があるのみならず、この材料において
は、混合するガラス粉末０の組成を適当に変えることに
より、焼結体全体としての膨張率とガラス相の軟化温度
を適当に調節することにより、焼結体を適当な金属芯体
と接合させることも可能である。そうすれば、更に機械
的な強度の向上が可能となり、よりインブラントの適用
可能領域が拡大する。
出願人　日本光学工業株式会社 代理人　渡辺隆男

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 合成ハイドロキシアパタイト粉末（５）と生体活性ガラ
    ス粉末の）とを重量比でＡ／Ｂ　＝　６０／４０〜３０
    ／７０の割合で混合し焼結したことを特徴とするアパタ
    イトコンポジットセラミクス。
JP59042474A 1984-03-06 1984-03-06 アパタイトコンポジツトセラミクス Pending JPS60186455A (ja)

Priority Applications (2)

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JP59042474A JPS60186455A (ja) 1984-03-06 1984-03-06 アパタイトコンポジツトセラミクス
US06/810,604 US4708652A (en) 1984-03-06 1985-12-19 Apatite composite ceramics

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59042474A JPS60186455A (ja) 1984-03-06 1984-03-06 アパタイトコンポジツトセラミクス

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