JPS63125260A - 人工補填補綴材料 - Google Patents

人工補填補綴材料

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JPS63125260A
JPS63125260A JP61271578A JP27157886A JPS63125260A JP S63125260 A JPS63125260 A JP S63125260A JP 61271578 A JP61271578 A JP 61271578A JP 27157886 A JP27157886 A JP 27157886A JP S63125260 A JPS63125260 A JP S63125260A
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growth factor
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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〕 本発明は歯や骨の欠損部分を補填補綴する材料に関する
ものである。
更に詳しくは、本発明は歯や骨の欠損部分を補填補綴す
るにあたり、生体内で骨形成作用を促す効果を有する材
料を用いることによシ、早期に生体組織と強固な結合を
もたらすことのできるインブラント材料に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
歯や骨の欠損部を人工材料で補填補綴することは従来よ
シ種々行なわれている。すなわち従来よシ生体に適用さ
れてきた人工補填補綴材料としては金属材料、有機材料
、無機材料等があるが、強度、安全性、生体との親和性
、接着性等で改善点を有しており、より生体に近似した
材料の開発が現在も継続しているのが現状である。
特に1人工材料を用い歯や骨の欠損部を補填補綴する際
の問題点として生体と材料との接着性があシ、これは人
工材料の埋入後2〜3ケ月経過した後に、人工材料と生
体組織が安定的状態を形成することであるが、かかる接
着性を改良する光めに水酸化アパタイト、三リン酸カル
シウム等の生体活性材料が知られている。
これらの生体活性材料では生体中の骨芽細胞が自ら生産
するアパタイトと該材料とが一体化し骨癒着を生じるも
のといわれているが、かかる材料は主としてセミラック
スであるため生体骨組織と比較すると強度の点で相対的
に低く、かつ材料表面に傷等が生じると極端に強度が低
下するという欠点を有している。
これに対し、金属材料、炭素材料、アルミナ。
ジルコニア等の生体不活性材料では強度の点で生体骨組
織を凌ぐものがあるものの、生体との接着性の点で生体
活性材料に劣る。
そこでかかる接着性を改善するために材料表面に凸凹を
設けたシ、あるいは生体と同様の結合組織を形成させる
ように材料表面に多孔構造層を設け、強固な接着性を生
体との反応により生じさせる方法(特公昭4/−?♂!
り号公報)等が知られている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、かかる生体活性材料あるいは生体不活性
材料は生体との接着性にそれぞれの特徴があるものの、
かかる接着が一応完了する九めの期間はいずれも約2〜
3ケ月という長期間を要し、かかる期間人工補填補綴材
料を埋入部に静置保持する必要がある。モして静置保持
が不十分であると、接着に要する期間が更に延びたシ、
あるいは炎症等によシ接着不能となったシする等の問題
点を有していた。
〔問題点を解決するための手段〕
そこで、本発明者等はかかる問題点を解決するために鋭
意検討を行なつ九結果、特定構造からなる人工補填補綴
材料の表面層中に細胞増殖、細胞分化を促進させる物質
を含有させることにより骨形成が促進され、かつ生体と
人工材料との接着に要する期間が著しく短縮できること
を見い出し本発明に到達した。
すなわち、本発明の目的は骨形成が容易で、かつ接着期
間を短縮することが可能な高特性の人工補填補綴材料を
提供することにある。
そして、その目的は基材表面に厚さ0..1mm以上の
実質的に炭素質材料で構成された多孔構造層を有する人
工補填補綴材料であって、該多孔構造層が微細な単繊維
がランダムに配置された繊維状物質とそれに堆積された
熱分解炭素から構成され、その表面部における平均孔径
が約/θOpm以上で基材側に向って次第に空隙率が減
少するような空隙率分布を有する構造であシ。
かつ該多孔構造層中に細胞増殖・分化促進物質が分散・
含有されてなることを特徴とする人工補填補綴材料によ
シ容易に達成される。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明で用いる人工補填補綴材料としては、特定の多孔
構造層を表面部分に有するものである。
具体的には、基材表面に厚さ0.7M以上の実質的に炭
素材料で構成された多孔構造層を有する人工補填補綴材
料であって、該多孔構造層が微細な単繊維がランダムに
配置され念繊維状物質と、それに堆積されに熱分解炭素
から構成され、かつその表面部における平均孔径が約1
00μm以上で基材側に向って次第に空隙率が小さくな
るような空隙率分布を有する構造のものである。
以下、上記特定構造からなる人工補填補綴材料について
説明する。
この多孔構造層という意味は、高い空隙率をもつ表面構
造の総称であって、一般的には繊維が堆積し、それが互
に結着しておυ、それにより多くの空隙が形成されてい
る表面構造をいい、繊維の太さ、長さ、形、量及び配向
と更に結着の程度などによって多くの様々な形状がある
典型的には例えば繊維がランダムな方向に多数重なシ合
って、しかも互に強固に結着している構造を指すもので
ある。そして形成される孔の大きさは表面部分は孔径が
100μm以上、好ましくは200pm以上のものが含
まれておシ、内部に向って孔径が小さくなっている形の
ものが好ましい。
一般に人工補填補綴材料は相当の衝撃や力にも耐えうる
ように十分な弾性と強度を備えている必要がある。その
要求に対して本発明の多孔構造層の存在と、そこに析出
している気相熱分解炭素が極めて効果的に性能を発揮す
る。すなわち、上記の人工補填補綴材料はそれ自体が気
相熱分解炭素で被覆されているた峠極めて強靭であり、
生体内に埋設すると生体組織が多孔構造層の孔の中に侵
入し、更に孔の立体構造と炭素の骨誘導作用により侵入
した結合組織は石灰化して骨組織に変る。このため炭素
繊維と生体組織は互にからみあった二重網目構造を形成
し。
生体に強固に結合固定される。
そして、かかる人工補填補綴材料を製造するには、先ず
炭素材料、具体的には各種の炭素繊維強化炭素材料、焼
結型炭素材料又はガラス状炭素材料など、或は金属材料
、具体的には白金。
チタン、タンタル、タングステン々どを、例えば棒状、
板状、ブレード状或は必要とする形状に適宜成形して金
属の場合には、必要に応じて物理的炭素気相分解法など
の手段により1表面に炭素被膜を形成させて基材とし、
この表面を適当な繊維で多孔構造層を生成させるに有利
な形に被覆する。用いられる繊維の材質としては。
例えば前記した基材の炭素金属、そしてその形状として
は比較的長繊維を用いた編織布、不織布、フェルト紙、
比較的短繊維のチョツプドストランドなどが用いられる
。これらの繊維で基材表面を被覆するには編織布、不織
布、フェルト、紙などの場合には適宜の大きさに切断し
て。
必要に応じて有機質接着剤を用いて付着させ、更に必要
ならば長繊維をもって巻きつけ(ワインディング)固定
する。チョツプド・ストランドを用いる場合には基材表
面の必要部分に有機質接着剤を塗布しておき、これにチ
ョツプド・ストランドをまぶすようにして付着する方式
が採用される。
以上基材表面を繊維で被覆する方法について、種々説明
したが、とシわけ炭素繊維不織布を用いて基材を被覆し
必要に応じて有機質接着剤又は炭素繊維を用いて固定す
る方法が好ましい。
いずれの方法を採用するにしても、最終的に得られたも
のは基材表面が空隙率の高い繊維層を形成しており後の
熱分解炭素処理を施した結果、多孔構造層を有利に生じ
させるよう配慮すべきである。
次いで得られたもの(以下−これを堆積用素材と呼ぶ。
)に熱分解炭素を析出させて一体化させる。この熱分解
炭素処理は、基材の温度がtoo℃以上230θ℃、望
ましくは100〜/100℃、基材から表面に向って負
の温度勾配をもつ状態をつくるようにして、熱分解炭素
を析出させることが優れた炭素質人工補填補綴材料を製
造するために重要である。つまり基材と表面の繊維状物
を強固に結合固着させ、同時に繊維状物の内部、つまり
基材側が最も密で、外部表層に向って次第に空隙率が大
きくなるような空隙率分布をもった多孔構造層を形成さ
せるために、以上のような条件が必要なのである。
本発明では上記の特定構造からなる人工補填補綴材料の
多孔構造層中に骨形成を促進するために細胞増殖・分化
促進物質を分散・含有させる。
細胞増殖・分化促進物質としては骨形成能を有するもの
であればいずれの物質も用いられ、具体的には骨誘導因
子(Bone morphogeticprotein
 ; B M P )、軟骨誘導因子(Cartila
ge −1nducing factor ; Cj工
F)、軟骨由来成長因子(Bone−4erived 
growth factor ; B D G F )
、軟骨由来成長因子(5keletal growth
 factor ; E G F )、軟骨由来成長因
子(Cartilage −4eriverl gro
wth factor;(:!DGF)、軟骨由来因子
(Cartilage−deriyedfactor 
; CD ? )、イアスリン、7−Fトメジン−C血
小板由来成長因子(Platelet−derived
growth factor ; F D G F )
、副甲状腺ホルモン(PTH)、カルシトニン、上皮成
長因子(BG1!′)等が挙げられ、これらの細胞増殖
・分化促進物質を7種もしくはコ種以上用いるとよい。
これらの物質は予じめ生理食塩水等中に分散混合してお
いて前記の人工補填補綴材料の多孔層中に含浸させるか
あるいは該層中に添着するかして本発明の人工補填補綴
材料を調製する。
なお、細胞増殖・分化促進物質は実質的に分散された状
態で多孔層中に含有されていればよく特に均一に分散さ
れている必要はない。
上記物質の使用量は特に限定されるものでは々いが、通
常材料100重量部に対してo、ooi重量部以上、好
ましくは0.0/〜o、i重量部用いるのがよい。゛ また、必要に応じて、上記の多孔層を予じめコラーゲン
等の硬タンパク質で表面処理し、次いで細胞増殖促進物
質を分散・含有させると、該物質が多孔層中から流出し
難くなるのでよい。
かかるコラーゲン等の硬タンパク質により表面処理方法
としては公知の手法によシ行なわれるが、例えばコラー
ゲンの溶液もしくは変性コラーゲンを分散させた溶液中
に前記の人工補填補綴材料を浸漬させ、次いで低温下で
凍結乾燥させればよく、場合によシ細胞増殖促進物質を
前記コラーゲン溶液中に分散させた溶液を用いると操作
上容易となシ更に好ましい。
〔実施例〕
以下、実施例によシさらに本発明の詳細な説明する。
実施例/ 直径3.!■、長さ?<7.0炭素繊維強化炭素複合材
(以下「c/C複合材」という。)〔図−/の(す〕の
表面に炭素繊維のフェルトを巻きつけ厚さ0..1mm
とする。このC10複合材を高周波誘導加熱してより反
応器内で100℃に加熱し念後、 Arガスをキャリア
ーガスとしてジクロルエチレンの蒸気を反応器内に導入
して熱分解炭素を生成させる。Z時間の反応の後%a7
c複合材と炭素繊維が熱分解炭素で接着され一体化した
、表面が開気孔である多孔構造層〔図−7の(2) )
 *もつ材料を得る。この材料の表面状態を細工用グラ
インダーにて整える。
この後、長さ/!■ずつ3flIに切断し、片方の端面
に直径2.0諺、深さ/Q■の穴をあける。
核材N(A)にラットの骨誘導因子(BMP)(Bon
e−morphogetia protein ; P
roc、 Natl、 A(!l!L(L。
BCl、7!、Ir21−Ir32(/979)  )
(7)/重量−の生理食塩溶液中に含浸させ、次いで低
温下で凍結乾燥させて本発明の人工補填補綴材料を得た
次に、この様にして調製した該材料を体重ダ鱈のカニク
イ猿の下顎骨にチタン合金部分が上になる様に挿入し、
上皮を一端縫合する。
/ケ月経過の後、再度切開し、チタン合金製のポストを
該材料より引き抜き、図−2に示す上皮を貫通して口腔
内に出る形状のチタン合金製のポスト(3)を骨セメン
トによシ該材料に接着し、再度縫合する。数日後、歯冠
をチタン合金に取シつけ、咬合圧が加わる様にする。現
在、7年を経過したが、炎症、ゆるみ(looseni
ng )もなく、良好な結果を示している。
実施例2 実施例/と同様にして得られた多孔構造層をもつ材料を
細工用グラインダーにて表面状態を整えた後、長さlO
tmずつに切断し、人工補填補綴材料(勾を得た。この
材料(勾を実施例/で用い九BMPを7重量%分散しな
コラゲーン溶液に浸漬処理し、実施例/と同様にして本
発明の人工補填補綴材料を得た。
次にこの棒状材料を体重4t6のカニクイザルの大腿骨
の中間部に挿入し、/夕月後に取り出した。表面の多孔
構造層の断面を100μmの厚さに切シ出し、軟X線を
用いてマイクロラジオグラムを撮影した。
この結果、/ケ月の短期間で多孔構造層内に新生骨が形
成されていることを確認した。
〔発明の効果〕
本発明によれば、特定構造の人工補填補綴材料の多孔層
中に細胞増殖・分化促進物質を分散・含有させることに
より生体による骨形成反応を容易にすることができるの
で接着に必要々期間を大幅に短縮できる。
【図面の簡単な説明】
図−/及び図−2は、本発明に係る人工補填。 補綴材料を歯根材として用いる場合の態様例を示す。 / : O10重合材、=:多孔構造層、3:チタン合
金製ポスト 出 願 人      大  谷  杉  部ほかダ名 代 理 人  弁理士 長谷用  − ほか7名 巴−1 図−2

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基材表面に厚さ0.1mm以上の実質的に炭素質
    材料で構成された多孔構造層を有する人工補填補綴材料
    であつて、該多孔構造層が微細な単繊維がランダムに配
    置された繊維状物質とそれに堆積された熱分解炭素から
    構成され、その表面部における平均孔径が約100μm
    以上で基材側に向つて次第に空隙率が減少するような空
    隙率分布を有する構造であり、かつ該多孔構造層中に細
    胞増殖・分化促進物質が分散・含有されてなることを特
    徴とする人工補填補綴材料。
  2. (2)細胞増殖・分化促進物質が骨誘導因子、軟骨誘導
    因子、骨由来成長因子、骨格成長因子、軟骨由来成長因
    子、軟骨由来因子、インスリン、ソマトメジン−C、血
    小板由来成長因子、副甲状腺ホルモン、カルシトニン、
    上皮成長因子から選ばれる1種以上の物質であることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の人工補填補綴材
    料。
  3. (3)基材が炭素又は金属材料であることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の人工補填補綴材料。
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