JPS61226053A - Production of living body material - Google Patents

Production of living body material

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JPS61226053A
JPS61226053A JP60068003A JP6800385A JPS61226053A JP S61226053 A JPS61226053 A JP S61226053A JP 60068003 A JP60068003 A JP 60068003A JP 6800385 A JP6800385 A JP 6800385A JP S61226053 A JPS61226053 A JP S61226053A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
glass
zirconia ceramic
powder
glass powder
becomes
Prior art date
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Pending
Application number
JP60068003A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
武宏 渋谷
吉夫 橋部
雅隆 高木
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.)
Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Glass Co Ltd filed Critical Nippon Electric Glass Co Ltd
Priority to JP60068003A priority Critical patent/JPS61226053A/en
Publication of JPS61226053A publication Critical patent/JPS61226053A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Dental Preparations (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明G」、生体材料、特に人工骨や人工歯冠、人工歯
根等として用いられる生体材料の製造方法に関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention "G" relates to a method for producing biomaterials, particularly biomaterials used as artificial bones, artificial tooth crowns, artificial tooth roots, etc.

従来、人工骨や歯利イ」料としては、銀、タンタル等の
金属材料、コバルトクロノ・合金、チタン合金、ステン
レス等の合金材料、ポリメチルメタクリレート、高強度
ポリエチレン等の高分子材十゛1が用いられてきた。し
かしながら金属、合金材料は強度的には優れているが、
生体組織との親和性が悪く、長期間人体中で使用すると
金属イオンが溶は出し、生体組織を害する恐れがあり、
又高分子4111’lは生体内で安定はするが、強度が
低く、骨と化学結合しないため、ごく限られた部分にし
か使用できないうえ、製造時に未反応で残った千ツマ−
が溶出して生体組織を損う恐れがあった。これに対し、
アルミナセラミック等のセラミック材料は、強度的に優
ねていると同時に生体親和性が良く、それから溶出した
成1分が人体に悪い影響をりえる恐れも少ないため人工
骨や歯利材r1として注1]される」二うになってきた
。しかしながらアルミナセラミックは骨と化学結合を作
らないため、新生骨を侵入させる七ラミックの穴の形状
が適切てないと骨あるいはセラミックの一部にl’ij
”力集中か生し、骨が吸収されたりセラミ2りが破壊し
たりする恐わがあった。そこで骨と化学結合をつくるセ
ラミック材料として、これまてにNa、07 CaO−
8]○!  17+Os系結晶化カラスやアパタイト焼
結Kが考え出さねたが、これらは機械的強度が低いか、
製造が容易でないといった欠点を有している。
Conventionally, materials for artificial bone and dental implants include metal materials such as silver and tantalum, alloy materials such as cobalt chlorine alloy, titanium alloy, and stainless steel, and polymer materials such as polymethyl methacrylate and high-strength polyethylene. has been used. However, although metals and alloy materials have excellent strength,
It has poor affinity with living tissues, and if used in the human body for a long period of time, metal ions will be dissolved and may harm living tissues.
In addition, although the polymer 4111'l is stable in vivo, it has low strength and does not chemically bond with bones, so it can only be used in very limited areas, and it also contains residual unreacted particles during manufacturing.
There was a risk that it would elute and damage living tissue. On the other hand,
Ceramic materials such as alumina ceramics have excellent strength and biocompatibility, and there is little risk that the components eluted from them will have a negative effect on the human body, so they are used as artificial bones and dental materials R1. 1] It has become like 2. However, since alumina ceramic does not form a chemical bond with bone, if the shape of the heptadramic hole that allows new bone to enter is not properly shaped, l'ij may occur in the bone or in a part of the ceramic.
``There was a risk that the concentration of force would cause the bone to be absorbed or the ceramic to be destroyed.Therefore, as a ceramic material that creates a chemical bond with the bone, Na, 07 CaO-
8]○! I couldn't think of 17+Os crystallized glass or apatite sintered K, but these have low mechanical strength or
It has the disadvantage that it is not easy to manufacture.

本発明は、L記の欠点を改良すべくなされたもので、機
械的強度が高く、生体組織と親和性があり、骨と強固に
接着し合う生体材料の製造方法を提供することを1」的
とするものである。
The present invention has been made in order to improve the drawbacks listed in item L, and aims to provide a method for manufacturing a biomaterial that has high mechanical strength, is compatible with living tissue, and firmly adheres to bone. The target is

本発明の生体イニイ利の製造方法は、ジルコニアセラミ
ック焼結体若しく(」ジルコニアセラミック粉末の予備
成形体の外表面にPtO* −Oa、Q糸ガラス粉末を
被覆した後、1000〜1700°Cで焼成して成るこ
とを特徴とする。
The bio-friendly manufacturing method of the present invention involves coating the outer surface of a zirconia ceramic sintered body or a preformed body of zirconia ceramic powder with PtO*-Oa, Q thread glass powder, and then heating it at 1000 to 1700°C. It is characterized by being made by firing.

本発明の生体材料の製造方法において使用するPtO5
−C!a、o 糸ガラス粉末の好ましい組成は、重量%
で、少なくともP+0g 1〜30 %、Oa、020
〜53 %、Sj、0t20〜56%、111g01〜
20%、50.0〜20%からなる。このガラス粉末は
、焼成時結晶化し、アパタイト、ウオラストナイト、ジ
オプサイドの結晶相を析出する結晶化ガラスとなる。
PtO5 used in the biomaterial manufacturing method of the present invention
-C! a, o The preferred composition of the thread glass powder is % by weight
and at least P+0g 1-30%, Oa, 020
~53%, Sj, 0t20~56%, 111g01~
20%, and 50.0 to 20%. This glass powder crystallizes during firing and becomes crystallized glass in which apatite, wollastonite, and diopside crystal phases are precipitated.

1°105.  CaO系カラスの好ましい組成の範囲
を前記のように限定したのけ次の理由による。
1°105. The reason for limiting the preferred composition range of CaO-based glass as described above is as follows.

’ P、 05か1%よりlしない場合は、リシ酸カリ
ウム系結晶であるアパタイトの析出1tが少B(となり
、生体親和性がおとI)、30%より多い場合には失透
性か強くなり少17にのウオラストナイト出し4「い。
'P, if it is less than 1%, the precipitation of apatite, which is a potassium ricinate crystal, will be small (and the biocompatibility will be low), and if it is more than 30%, it will be devitrified. Becomes stronger and puts out Wolastonite at 17 years old 4: "Yes.

C a.Qが20%よ1〕少ない場合にfil )結晶
化度が低くなると共にアパタイト、つ副うスl−→イト
の結晶が少(〒1しか析出せず、一方53%より多い場
合には失透性が高< trす、ガラス化が困難となる。
C a. When Q is less than 20% (1), the crystallinity (fil) decreases, and fewer apatite and sub-wall crystals (only 1) are precipitated, while when it is more than 53%, the crystallinity decreases. If the permeability is high, vitrification becomes difficult.

Sj.0□が20%より少ない場合に(J1失透性が高
くなり、ガラスの溶解、成形か困難となると共につAラ
ストナイト より多い場合にはガラスの粘度が高くなり、溶解が困難
になる七共にアパタイト結晶の析出量が減る。
Sj. When 0□ is less than 20% (J1 devitrification becomes high, making it difficult to melt and mold the glass, and when it is more than A lastite, the viscosity of the glass becomes high and it becomes difficult to melt.) In both cases, the amount of apatite crystal precipitation decreases.

MgOが1%より少ない場合に6:J失透性が高く な
り、ガラス化が困難になると共にジ副プづイト結晶の析
出量が少なくなり、20%より多い場合には結晶化速度
が遅くなり、結晶化度、機械的強度が低くなる。
When MgO is less than 1%, the 6:J devitrification becomes high, making vitrification difficult and the amount of di-subite crystals precipitated is small, and when it is more than 20%, the crystallization rate is slow. This results in lower crystallinity and mechanical strength.

B203は、ガラスの流動性を促進する作用があり、焼
成工程中軟化流動して芯材となるジルコニアセラミック
粉末やジルコニア士うミック焼鰭体の外表面を良く濡ら
し強固な接着を形成する効果を有するが、20%より多
い場合は、失透性が強くなり均質なガラスが得られなく
なる。
B203 has the effect of promoting the fluidity of glass, and has the effect of softening and fluidizing during the firing process to wet the outer surface of the zirconia ceramic powder that becomes the core material and the zirconia ceramic fin body and form a strong bond. However, if it exceeds 20%, the devitrification becomes strong and a homogeneous glass cannot be obtained.

このガラス粉末は、所定の組成になるように混合された
原料粉末を電気炉内で1450  4 hrs溶解し、
水冷ローラーを用いてリボン状ガラスにしてアルミナボ
ールミルにて280メツシユに粉砕することによって得
られる。
This glass powder is produced by melting raw material powders mixed to a predetermined composition in an electric furnace for 1450 4 hrs.
It is obtained by making a ribbon glass using a water-cooled roller and pulverizing it into 280 meshes using an alumina ball mill.

かかるPtO5−OaO系ガラス粉末は、ジルコニアセ
ラミック焼嬉体またはジルコニアセラミックの予備成形
体の外表面に被覆された後、熱処理により結晶化し、ガ
ラス中に多数のアパタイト、ウオラストナイト及びジオ
プサイドの微結晶が析出した構造となる。この結晶化ガ
ラス中のアパタイト結晶は骨との間に化学結合を生じさ
せると共に生体親和性を良好にし、つ]ラストナイト イト結晶は、結晶化ガラスの機械的強度を高める作用を
もたらす。
This PtO5-OaO glass powder is coated on the outer surface of a zirconia ceramic fired body or a zirconia ceramic preform, and is then crystallized by heat treatment to form a large number of apatite, wollastonite, and diopside microcrystals in the glass. The result is a structure in which is precipitated. The apatite crystals in this crystallized glass create a chemical bond with bone and improve biocompatibility, and the lastnitite crystals have the effect of increasing the mechanical strength of the crystallized glass.

本発明において、種々あるセラミックの中でも特にジル
コニアセラミックを選択して用いるのは、高強度であり
汀つそわの表面に被覆されるPsis−OaO系ガラス
との接着性において優れているためである。このジルコ
ニアセラミックとしては、重量%でZr0 65 〜9
3%、Y.032 〜15 %、りの組成のものが用い
られ、少量のAlvoa、0130。
In the present invention, zirconia ceramic is selected and used among various ceramics because it has high strength and excellent adhesion to the Psis-OaO glass coated on the surface of the base. This zirconia ceramic contains Zr0 65 to 9 in weight%.
3%, Y. 032 to 15%, with a small amount of Alvoa, 0130.

を含有するのが好ましい。本発明の製造方法では前記組
成からなるような原料粉末を1450−1 6’OO″
Cで加熱してずでにジルコニアセラミック焼結体にしで
あるもの、またはその原料粉末を未だ焼成していない予
備成形体を用いる。
It is preferable to contain. In the production method of the present invention, the raw material powder having the above composition is 1450-16'OO''
A zirconia ceramic sintered body that has already been heated at C or a preformed body whose raw material powder has not yet been fired are used.

本発明の生体材料の製造方法は、ジルコニアセラミック
の焼結体またはジルコニアセラミック粉末の予備成形体
の外商にPtO,=CaoCaO系カラス粉末した後、
こ1]を1000〜1700’Cで焼成する。
The method for producing a biomaterial of the present invention includes adding PtO,=CaoCaO glass powder to a zirconia ceramic sintered body or a zirconia ceramic powder preform, and then
1] is fired at 1000 to 1700'C.

すてにジルコニアセラミック焼酪体となっているものを
用いる場合は、その焼成温度はカラス粉末が軟化流動し
て該セラミック焼結体に接着し、且つ結晶化する温度の
1000〜]200°Cであり、一方未た焼成されてい
ないジルコニアセラミック粉末の予備成形体を用いる場
合の焼成温度(」、該ジルコニアセラミック粉末が十分
に焼成体となる1200〜1700°Cの比較的高い温
度である。後者の場合にはジルコニアセラミック粉末と
ガラス粉末とは同時に焼成されることになるが、この焼
成後ガラス粉末を所望の結晶相が十分に析出し高い機械
的強度をもった結晶化ガラスに変えるために1000〜
1200°Cの温度て所定時間保持するガラスの結晶化
熱処理工程を実施する。
When using a zirconia ceramic sintered body, the firing temperature is 1000 to 200°C, the temperature at which the glass powder softens and flows, adheres to the ceramic sintered body, and crystallizes. On the other hand, when a preformed body of unfired zirconia ceramic powder is used, the firing temperature is a relatively high temperature of 1200 to 1700°C at which the zirconia ceramic powder sufficiently becomes a fired body. In the latter case, the zirconia ceramic powder and the glass powder are fired at the same time, and after this firing, the desired crystalline phase is sufficiently precipitated to transform the glass powder into crystallized glass with high mechanical strength. 1000~
A glass crystallization heat treatment step is carried out in which the glass is maintained at a temperature of 1200° C. for a predetermined period of time.

以下本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below.

実施例1 重量%で、Zr0180%、0eO115%、y、o、
 5 %からなるセラミック粉末を充分に混合した後、
これを直径5mm、長さ10mmの円柱状に静水圧プレ
スして予備成形体を形成する。この予備成形体を直径7
 mmの円部容器の中に入れ、2mmの空隙に50)程
度に造粒した型槽%でP、0510%、Ca、030%
、5iO14・5%、l11g010%、■3□035
%からなり、280  メツシーのガラス粉末を充填し
てプレスする。こわを容器から取り出し、さらに静水圧
プレスしてガラス粉末を芯拐表面に1000/1程度の
厚さに圧着させ仁  後1450〜1600℃で3時1
111焼結すると内部はジルコニアセラミック焼結体と
なり、表面のカラス粉末は軟化流動し、内部のジルコニ
アセラミック焼結体と強く固着したガラスとなる。更に
]100℃で2時間焼成することにより表面ガラス層は
アパタイト、ウオラストナイト 結晶化ガラス層となる。
Example 1 In weight%, Zr0180%, 0eO115%, y, o,
After thoroughly mixing the ceramic powder consisting of 5%,
This is hydrostatically pressed into a cylindrical shape with a diameter of 5 mm and a length of 10 mm to form a preform. This preformed body has a diameter of 7
P, 0510%, Ca, 030% in a mold tank that was placed in a round container with a diameter of 2 mm and granulated to about 50% in a gap of 2 mm.
, 5iO14・5%, l11g010%, ■3□035
%, filled with 280% glass powder and pressed. The glass powder was taken out of the container and further hydrostatically pressed to bond the glass powder to the surface of the core to a thickness of about 1000/1.
When 111 is sintered, the inside becomes a zirconia ceramic sintered body, and the glass powder on the surface softens and flows to become glass that is strongly fixed to the internal zirconia ceramic sintered body. Furthermore, by firing at 100° C. for 2 hours, the surface glass layer becomes an apatite and wollastonite crystallized glass layer.

実施例2 実施例と同じ割合で混合したZrO□、C84いY2O
8粉末を円柱状に静水圧プレスし、1500℃で3時間
焼成した。得られたジルコニアセラミック焼結体を直径
5m+n,長さ10mmの円柱に加工した後、直径6 
mmの円筒容器の中央に入れ、空1tlft 1 mm
に実施例1と同様に造粒したガラス粉末を充填してプレ
スする。これを容器から取り出しさらに静水圧プレスす
るとカラス粉末は芯材であるジルコニアセラミック焼結
体に圧着される。ガラス粉末で被覆されたこの材料を]
]00°Cで2時間焼成するとガラス粉末が軟化流動し
てジルコニアセラミ、り焼結体の表面に固着し、且つア
パタイト、ウオラストナイト結晶を析出した結晶化ガラ
ス層となる。
Example 2 ZrO□, C84 Y2O mixed in the same proportion as Example
8 powder was hydrostatically pressed into a cylindrical shape and fired at 1500°C for 3 hours. The obtained zirconia ceramic sintered body was processed into a cylinder with a diameter of 5 m + n and a length of 10 mm, and then
Place it in the center of a cylindrical container with an empty capacity of 1 tlft 1 mm.
The glass powder granulated in the same manner as in Example 1 is filled into the glass powder and pressed. When this is removed from the container and further subjected to isostatic pressing, the glass powder is pressed onto the zirconia ceramic sintered body that is the core material. This material coated with glass powder]
] When fired at 00° C. for 2 hours, the glass powder softens and flows, becomes fixed to the surface of the zirconia ceramic resintered body, and forms a crystallized glass layer in which apatite and wollastonite crystals are precipitated.

実施例1、2によって得られた生体材料は、曲げ強度が
5000〜7000 kg/(7の高い値を示し、また
骨欠損部にこの月利を挿入し、8週間経過した後も生体
に対し何らの害も示さず、自然骨との接着性も良好であ
った。
The biomaterials obtained in Examples 1 and 2 showed a high bending strength of 5,000 to 7,000 kg/(7), and even after 8 weeks had elapsed after inserting this material into a bone defect. No harm was shown and adhesion to natural bone was good.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)ジルコニアセラミック焼結体若しくはジルコニア
セラミック粉末の予備成形体の外表面にP_2O_5−
CaO系ガラス粉末を被覆した後、1000〜1700
℃で焼成してなる生体材料の製造方法。
(1) P_2O_5- on the outer surface of the zirconia ceramic sintered body or the zirconia ceramic powder preform
1000-1700 after coating with CaO-based glass powder
A method for producing biomaterials by firing at °C.
(2)P_2O_5−CaO系ガラス粉末は、重量%で
少なくともP_2O_51〜30%、CaO20〜53
%、SiO_220〜56%、MgO1〜20%、B_
2O_30〜20%からなることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載の生体材料の製造方法。
(2) P_2O_5-CaO glass powder has at least P_2O_51-30% and CaO20-53% by weight.
%, SiO_220-56%, MgO1-20%, B_
2. The method for producing a biomaterial according to claim 1, characterized in that the biomaterial contains 30 to 20% of 2O_30.
JP60068003A 1985-03-29 1985-03-29 Production of living body material Pending JPS61226053A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62258669A (en) * 1986-05-01 1987-11-11 三井造船株式会社 Artificial bone for implant
JPH01242067A (en) * 1988-03-25 1989-09-27 Kyocera Corp Living body prosthetic material

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