JPS621733B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は人工骨または人工歯用インプラント材
の製造法に関する。更に詳しくは非化学量論組成
の水酸アパタイトからなり、且つ緻密で不浸透性
を有する焼結体からなる人工骨または人工歯用イ
ンプラント材の製造法に関する。

水酸アパタイトは天然及び生体内の歯、骨の主
成分として存在し、その化学組成は一般式 Ca_10-Z（HPO₄）_Z（PO₄）_6-Z （OH）_2-Z・nH₂O （ただし、Ｚは整数を表わし、人骨中の水酸ア
パタイトでは0.5Ｚ１である。）で示される。

水酸アパタイトを合成し、この成型品を生体内
に埋込んで骨や歯の代用品とする試みが従来から
行われてきた。これを生体内に埋込んでも拒否反
応を起さず同化される傾向を示し優れた特性を有
する。しかし、水酸アパタイト粉末から成型品を
製造する方法は、置換される骨や歯の部位により
強度や多孔性等の物性が異つたものが要求される
ので、その要求に充分に応じられる方法が確立さ
れていないのが現状である。

従来の水酸アパタイト成型品の製造法として
は、水酸アパタイト粉末をY₂O₃などの焼結助剤
を用い、あるいは用いることなく、1000℃以上の
高温で焼成成型する方法が知られている。しか
し、焼結助剤を用いると、焼結体の化学組成が生
体内の骨や歯と異なる元素が含有され、毒物とし
て作用する恐れがある。また1000℃以上の高温で
焼成するため、Ｚ＝０の組成の焼結体のみが製造
可能で、Ｚ＞０の焼結体を高温で作ろうとすると
分解して変質してしまう欠点があつた。

本発明の目的は従来成型法の欠点をなくし、焼
結助剤を用いることなく、20〜200℃の低温で焼
結成型し、緻密で不浸透性でＺの値を変化し得る
方法を提供するにある。

本発明者らは前記目的を達成すべく研究の結
果、前記一般式において、カルシウム対リン酸根
の比率が９対６〜10対６（０Ｚ１）で、且つ
結晶水として含有する水分が１〜７重量％である
水酸化アパタイト粉末を用い、これを空気を排除
した可塑性でかつ気体不滲透性の封管中に入れ、
これを加圧加熱装置中で、200℃以下の温度に保
ち、加圧すると、容易に焼結され、乳白色または
半透明な緻密で、不浸透性の焼結体が得られるこ
とを究明し得た。その究明事実に基いて本発明を
完成した。

本発明の要旨は、一般式 Ca_10-Z（HPO₄）_Z（PO₄）_6-Z （OH）_2-Z・ｎ（H₂O） （ただし、Ｚは整数を表わす）で示される組成
化合物で、カルシウム対リン酸根の比率が９対６
〜10対６であり、且つ結晶水として含有する水分
が１〜７重量％である水酸アパタイト粉末を、空
気を排除した可塑性でかつ気体不滲透性の封管中
に入れ、該封管を加圧加熱装置中で500〜5000
Kg／cm²の圧力下、20〜200℃の温度に保持し、水
酸アパタイトを焼結することを特徴とする人工骨
または人工歯用インプラント材の製造法にある。

本発明で用いるカルシウム対リン酸根の比率が
９対６〜10対６であり、且つ結晶水分が１〜７重
量％である水酸アパタイト粉末は次のようにして
製造される。

カルシウム塩水溶液、水酸化カルシウム懸濁液
又は炭酸カルシウム懸濁液にリン酸塩水溶液又は
リン酸水溶液を混合、撹拌しながらPH６〜11、温
度10℃以上に保ち、得られる沈澱をろ過、水洗
し、乾燥した気体の流れの中で150℃以下に保
つ。又は、CaHPO₄・2H₂O又はCaHPO₄粉末を水
に懸濁させPH６〜11、温度30〜100℃に保つこと
によつて得られる沈澱をろ過、水洗乾燥すること
によつても得られる。

これらの反応に際して、反応初期に生成する水
酸アパタイトの組成はCa／Ｐ＝9/6、結晶水分量
約７重量％であるが、水溶液中で放置して熟成さ
せるか、水溶液の温度を高くする又は熟成中にカ
ルシウムイオンを追加供給するなどによつて容易
にCa／Ｐ＝10/6にすることができ、更に乾燥す
ることにより、１重量％までの含水量にすること
ができる。

水酸アパタイト粉末のカルシウム対リン酸根の
比率は９対６〜10対６であることが必要である。
この組成以外では生体中の骨及び歯の組成と異つ
てくる。また結晶水分は焼結体の緻密化を促進す
る作用をし、焼結体中ではアパタイト粒子に構造
水乃至吸着水として取込まれており、液相の水と
して残るものではない。結晶水分含有量が７重量
％を超えると焼結体中に水が残留し緻密性を損
う。他方１重量％より少いと焼結体の緻密化が充
分に完結せず緻密性の悪いものとなるので結晶水
分が１〜７重量％あることが必要である。このよ
うに７重量％にも及ぶ高い含水量の粉末を用いて
も緻密な焼結体が得られるのは、本発明における
処理温度が低いためである。処理温度を高くする
と、水酸アパタイト中の結晶水の離脱が進み、焼
結体中に水分が存在する微小な空間を生じ、多孔
質の焼結体となる。従つて、焼結温度は200℃以
下であることが必要であり、温度が低過ぎると緻
密化の速度がおそくなるため20℃以上であること
が必要である。

処理圧力は、高い程緻密化するに要する時間は
短縮される。その圧力が500Kg／cm²より低いと緻
密な焼結体が得られなく、また5000Kg／cm²を超え
るとそれに対応する耐圧容器を必要とし、また作
業上の難点が生ずるので、500〜5000Kg／cm²、好
ましくは1000〜4000Kg／cm²であることがよい。

原料の水酸アパタイト粉末は、そのまま、また
は成型して可塑性で気体不滲透性の封管中に空気
を排除して封入する。空気が残留していると、焼
結体中に高圧の空気が残留し、得られる焼結体の
強度は低くなり割れやすくなる。封管は適度の可
塑性と気体に対する不滲透性を有するものがよ
く、例えばアルミニウム、金製のものが好まし
い。

本発明の方法で得られる焼結体は緻密さと強度
を兼備し、生体の不浸透性を必要とする部位に埋
込んでも生体組織になじむ特性を有する。

焼結体の骨または歯への成型は、焼結体を研削
するか、あるいは型を用いて、直接型状に焼結し
てもよい。

実施例 １ 試薬CaHPO₄・2H₂O50gを0.1モルNa₂CO₃水溶
液中に分散させこれを40℃でかきまぜながら24時
間保持したのち、生成した沈澱を過・水洗し、
40℃で乾燥すると水酸アパタイト粉末が得られ
る。このようにして得られたカルシウム対リン酸
根の比率が9.18対６の水酸アパタイト粉末を600
Kg／cm²の静水圧下で圧粉体とし、これを液体窒素
の蒸気により得られる窒素ガスを吹き込みながら
加熱し結晶水の含水率を5.1重量％に調整した。
この圧粉体を金封管中に空気を排除した後封入
し、該封管を150℃2000Kg／cm²で５時間保持し
た。得られた焼結体は半透明でありその密度、平
均粒径はそれぞれ2.90g／cm³、0.08μｍでありカ
ルシウム対リン酸根の比率9.18対６の水酸アパタ
イト以外の相は検出されなかつた。

実施例 ２ 実施例１と同様にしてカルシウムとリン酸の比
率を変えてカルシウム対リン酸根の比率が9.5対
６の水酸アパタイト粉末を得た。この粉末を実施
例１と同様の方法により圧粉体とし、結晶水の含
水率を2.3重量％に調整した。この圧粉体をアル
ミニウム封管中に空気を排除した後封入し、該封
管を200℃2500Kg／cm²15時間保持した。得られた
焼結体はカルシウム対リン酸根の比率9.5対６の
水酸アパタイトから成り乳白色を呈していた。密
度、平均粒径はそれぞれ3.10g／cm³、0.08μｍで
あり、水酸アパタイト以外の相は検出されなかつ
た。

本発明の方法によると、 １ 従来法では得られなかつた非化学量論組成の
緻密さと強度を兼備した水酸アパタイト焼結体
が得られる。

２ 焼結体の化学組成をインプラント材として使
用する部位に応じたものとなし得るため、優れ
た同化性を奏すると同時に充分な強度を持つた
インプラント材を得ることができる。

３ 焼成温度が低いため、有機または無機質の他
の材質との複合化も容易である等の優れた効果
を奏し得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式 Ca_10-z（HPO₄）_z（PO₄）_6-z （OH）_2-z・ｎ（H₂O） （ただし、ｚは整数を表わす）で示される組成
   化合物で、カルシウム対リン酸根の比率が９対６
   〜10対６であり、且つ結晶水として含まれる水分
   が１〜７重量％である水酸アパタイト粉末を、空
   気を排除した可塑性で、かつ気体不滲透性の封管
   中に入れ、該封管を加圧加熱装置中で500〜5000
   Kg／cm²の圧力下、20〜200℃の温度に保持し、水
   酸アパタイトを焼結することを特徴とする人工骨
   または人工歯用インプラント材の製造法。