JPS6257548A - 骨内インプラントの製造方法 - Google Patents

骨内インプラントの製造方法

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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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は金属から成る芯材の表面にヒドロキシアパタイ
トを含む粉末を溶射装置で溶射した骨内インプラント材
料の後処理方法に関するものである。
〈従来の技術〉 インプラント材料とは生体に挿入、置換して失われた生
体の一部や機能を回復させるための材料のことであり、
骨内インプラントとは一般に人工骨、人工関節および人
工歯根を意味する近年、このインプラント材料の開発は
急ピッチで進んでおり、コバルト−クロム系合金、チタ
ン、タンタル等の金属材料、炭素、酸化アルミニウム、
リン酸カルシウム等のセラミック材料およびサファイア
等の単結晶が注目されている。
これらの材料を用いて骨や歯根などおびただしい数のイ
ンプラントが行われ、治療や機能回復に一応の成果をお
さめてきた。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、これらの材料は生体材料として必ずしも生体と
の親和性、安全性、耐蝕性、強度、じん性、耐久性等の
条件を満足させる材料とは言えないところがあった。す
なわち、金属材料は機械的強度、特に衝撃強度的には優
れているが、金属イオンが溶出してインプラント周辺の
骨細胞の細胞毒として作用したり、熱伝導が良すぎるこ
とに起因すると考えられる遺骨作用への障害を生じたり
等、生体＆１１織への親和性に問題が多い。金属材料の
中ではタンタルが耐蝕性に優れているが加工が容易でな
いという欠点をもっている。
一方、セラミックスや単結晶は一般に生体との親和性に
は優れているが、じん性に乏しく衝撃に弱いという欠点
をもっている。
特にリン酸カルシウム系のヒドロキシアパタイトは骨の
主成分と同種の物質であり、生体との親和性には非常に
優れているが、その焼結体の強度が弱いことが問題であ
る。
以上のような事情から、最近では生体との親和性に優れ
るヒドロキシアパタイトのようなセラミック材料を機械
的性質の優れた金属材料からなる芯材の表面にプラズマ
溶射等の方法で溶射されたインプラント材料が注目され
ている。
この材料は生体との親和性に優れ、かつ充分な機械的強
度と耐衝撃性をもっており、インプラント材料の本命と
して期待されている。
しかし、本発明者らの検討によりプラズマ溶射等の方法
はヒドロキシアパタイトを含む粉末を高温のプラズマ炎
を用いて溶射し、芯材となる金属材料の表面に付着させ
るという方法であるため、瞬時とはいえヒドロキシアパ
タイトのような熱により分解し易い粉末が高温にさらさ
れ、そのためヒドロキシアパタイトの一部が分解される
ことがあり、生理食塩水のｐＨをアルカリ性にすること
が判った。このことはインプラント材料として生体に用
いた場合、溶血現象を生じる可能性があることを意味す
る。
本発明者らはこのような実情に鑑み上記ヒドロキシアパ
タイトを含む粉末を金属からなる芯材の表面にプラズマ
溶射等の方法で溶射されたインプラント材料において、
アルカリ成分の溶出の防止につき、さらに検討を行った
結果、溶射後溶射物をヒドロキシアパタイトを実質的に
溶解せず、かつ酸化カルシウムを溶解しうる水溶液で処
理することによりアルカリ性の溶出成分を除去できるこ
とを見出すと共に溶血性試験ちおいて、このものが溶血
性を示さないことを確認して本発明に到達した。
く問題点を解決するための手段〉 すなわち、本発明は、金属から成る芯材の表面にヒドロ
キシアパタイトを含む粉末を溶射装置で溶射し、ついで
該溶射物をヒドロキシアパタイトを実質的に溶解せず、
かつ酸化カルシウムを溶解しうる水溶液で処理すること
によりアルカリ性の溶出成分を除去することを特徴とす
る骨内インプラントの製造方法を提供するものである。
本発明について以下に詳述する。
本発明においてヒドロキシアパタイトを含む粉末として
はヒドロキシアパタイトおよびヒドロキシアパタイトに
アルミナ、ジルコニア等の安定な酸化物の粉末を添加・
混合したような粉末を使用することができる。それらの
粉末は溶射に適するように１０μＩＩｌ〜３００μｍ程
度の粒径をもつ流動性の良い粉末が望ましい。例えば、
水溶液から沈澱析出させた後、７００〜１２００　’Ｃ
で焼成されたような合成ヒドロキシアパタイトは数μｍ
〜１０数μｍ程度の大きさの凝集粒子からなって″いる
が、このままでは粉末の流動性も悪く、溶射には適さな
いため、噴霧造粒法を用いて数ｌθμ鋼以上に造粒して
使用するのが望ましい。
また、できるだけ−成粒子が大きく成長したヒドロキシ
アパタイト粒子を用いることが好ましい。
アルミナ、ジルコニア等の酸化物粉末においても、溶射
用粉末として販売されているものや電融品等の粒径が大
きく流動性の良い粉末を使用する。
本発明で用いる芯材として用いる金属材料としては、従
来から外科用に用いられて来たコバルト−クロム系合金
、ステンレス鋼、チタン、チタン合金、タンタル、ジル
コニウムなどの生体ｍ織に為害作用が極めて少なく、か
つ適当な機械的強度を有しているものはそのまま使用で
きるが、それらの表面は溶射物が付着し易いようにサン
ドブラスト等で処理し、粗面化しておくことが好ましい
。
溶射法としては、プラズマ溶射、フレーム溶射等の通常
の溶射法を用いることができる。
溶射後、該溶射物をヒドロキシアパタイトを実質的に溶
解せず、かつ酸化カルシウムを溶解しうる水溶液で処理
してアルカリ性の溶出成分を取り除くが、その水溶液と
しては塩化アンモニウム、塩化マグネシウム、硝酸アン
モニウム硝酸マグネシウムから選ばれる無機塩類、蔗糖
、葡＠塘、果糖およびアラビノースから選ばれる＃Ｎ類
、エチレングリコールおよびグリセリンから選ばれる多
価アルコールを含む水溶液が用いられる。これら化合物
は単独または２種以上混合して用いることができる。
ヒドロキシアパタイトをも溶解するような、例えば塩酸
、硝酸等の鉱酸等は好ましくない。
水溶液の濃度は特に限定はされないが、ある程度濃い方
が溶解度は上昇する。濃すぎると種類によっては粘度が
上昇するのでこれらを考慮し適宜法めれよいが、上記無
機塩類の場合は好ましくは１〜２０重量％、より好まし
くは５〜１５重ｉＬ　ｔＪＭＭの場合は好ましくは１〜
５０重量％、より好ましくは５〜４０重ｆｆ１Ｘ、多価
アルコールの場合は好ましくは５〜９０重量％、より好
ましくは１０〜８０重量２である。
処理温度は水溶液の沸点以下であればとくに限定されな
いが好ましくは１０〜１００℃、より好ましくは２０〜
８０℃の範囲である。
処理方法は浸漬処理が最も一般的であるが、シャワー洗
浄その他の方法を採ることができる。
処理後、上記の化合物が溶射物中に残留しないように熱
湯水等で充分洗浄した後、乾燥する。
このような処理を行うことにより、ヒドロキシアパタイ
トを含む粉末を金属芯材の表面に溶射された溶射物にお
いてアルカリ性の溶出成分を取り除くことができ、溶血
試験においても溶血性を示さなくなる。
〈発明の効果〉 本発明により、生体親和性に優れたヒドロキシアパタイ
トを含む粉末を金属芯材の表面に溶射された骨内インプ
ラント材料の溶血性が解決でき、今後機械的強度、耐衝
撃性および生体親和性の良い骨内インプラント材料とし
て大いに期待される。
〈実施例〉 以下本発明を実施例に従って具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。
実施例　１ サンドブラストで表面を粗面化した短冊状（５０Ｘ５０
Ｘ５　ｒｅ／ｍ）の金属チタニウム仮に、中心粒径５０
μｍに噴霧造粒されたヒドロキシアパタイト粉末を用い
、プラズマ溶射装置を用いて通常の方法により１５０μ
ｍの厚みにヒドロキシアパタイトを溶射した（サンプル
Ｎｏ、１）。
これを７５℃に加温された１ｏχ塩化アンモニウム水溶
液に２４時間浸漬した後、熱湯で塩素イオンが検出され
なくなるまで洗浄を行い乾燥した（サンプルＮｏ、２）
　　。
他方、市販生理食塩水９５ｍ１に５ｍｊ＋のエタノール
を加えた試験液を用意し、これにＮ０８２のサンプルを
１００木入れ、密栓し、７０℃で２４時間加熱した後、
室温になるまで放置し、この液のｐＨを測定した。液の
ｐＨは６．８と中性を示した。
また、この試験液にＩｏｎβにうさぎ脱繊維血０、１ｍ
　ｌを加え、３７℃で２４時間放置しておいたが溶血性
は認められなかった。
一方、Ｎｏ、ｌのサンプルをＮｏ、２のサンプルと同様
の方法で試験したが、液のｐＨは１１．５を示し、溶血
が明らかに認められた。
実施例　２ 実施例１で用いた造粒されたヒドロキシアパタイト粉末
８０重量部に電融アルミナ２０重量部を混合した粉末を
プラズマ溶射装置を用いて実施例１で用いたと同様な金
属チタニウム板に２００μｍの厚みになるように溶射し
た（サンプルＮ。
３）。
これを７５℃に加温された１０χ塩化アンモニウム水溶
液に２４時間浸漬した後、熱湯で塩素イオンが検出され
なくなるまで洗浄を行い乾燥した（サンプルＮｏ、４）
　。
Ｎｏ、　３．４のサンプルを実施例１の方法に従い、試
験したところＮｏ、　３の液のｐＨは１０．８、Ｎｏ、
　４の液のｐｎは６．６であり、Ｎｏ、３は溶血性が認
められたがＮｏ、　４は溶血性が認められなかった。
実施例　３ 実施例２で作成し、たサンプルＮｏ、３を室温の８ｚ蔗
塘水溶液に２４時間浸漬した後、熱湯で十分洗浄した後
乾燥した（サンプルＮｏ、５）。
これを実施例１の方法に従い、試験したところ液のｐＨ
は７．０であり、溶血性を示さなかった。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）金属から成る芯材の表面にヒドロキシアパタイト
    を含む粉末を溶射装置で溶射し、ついで該溶射物をヒド
    ロキシアパタイトを実質的に溶解せず、かつ酸化カルシ
    ウムを溶解しうる水溶液で処理することによりアルカリ
    性の溶出成分を除去することを特徴とする骨内インプラ
    ントの製造方法。
  2. （２）該水溶液が塩化アンモニウム、塩化マグネシウム
    、硝酸アンモニウムまたは／および硝酸マグネシウムの
    水溶液である特許請求の範囲第（１）項記載の製造方法
  3. （３）該水溶液が蔗糖、葡萄糖、果糖または／およびア
    ラビノースの水溶液である特許請求の範囲第（１）項記
    載の製造方法
  4. （４）該水溶液がエチレングリコールまたは／およびグ
    リセリンの水溶液である特許請求の範囲第（１）項記載
    の製造方法
  5. （５）該水溶液が塩化アンモニウムの水溶液である特許
    請求の範囲第（２）項記載の製造方法
  6. （６）該水溶液が蔗糖の水溶液である特許請求の範囲第
    （３）項記載の製造方法
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