JPS63218591A - 生体インプラントの製造方法 - Google Patents

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 本発明は生体インプラント及びその製造方法に関するも
のである。さらに詳しくいえば、本発明は、生体親和性
に優れ、かつ長期間にわたって生体内に埋入することが
できる上に、機械的強度に優れた生体インプラント、及
びこのものを特殊な装置を用いることなく、極めて簡単
な操作で、効率よく製造する方法に関するものである。

従来の技術 近年、医療技術の発展に伴い、人工関節、人工骨１人工
歯根などのインプラントラ生体内に埋入し、失われた生
体の一部や機能を回復させる治療方法が開発され、広く
行われている。

従来、このようなインプラント材料としては、チタンや
タンタル、あるいはコバルト−クロム系合金、ステンレ
ス鋼などの金属材料や、サファイア、アルミナ焼結体、
ジルコニア焼結体などのセラミックス材料が用いられて
いる。

しかしながら、これらのうち金属材料は生体組織との親
和性に劣る上に、溶出イオンにより生体を害するおそれ
があるなどの欠点をＭしているし、ま几セラミックス材
料は、生体内に嵌植し之場合はとんど化学変化を起こさ
ず、長期間にわ友って安定で、生体に対して無害である
上に、生体親和性も比較的よいが、新生骨との結合能が
なく、かつ被包化（異物膜）が生じやすいので、長期間
にわたって生体内に埋入できないという問題がある。

そこで、骨や歯などの生体無機質の組成と近似し、生体
に対して毒性がなく、かつ骨との結合性や新生骨との置
換性などに優れた生体親和性ｔｉする材料として、水酸
アパタイトやリン酸三カルシウムなどの生体親和性リン
酸カルシウム系材料が注目され、これらの材料を用いた
インプラントが提案されている。

しかしながら、これらの生体親和性リン酸カルシウム系
材料は、前記したように、生体と親和しやすい性質ヲ有
するが、前記の金属材料やセラミックス材料に比べて機
械的強度に劣り、それから形成されるインプラントは強
い衝撃や圧力が加えられると破損しやすいという欠点が
ある。

このため、セラミックスや金属製インプラント芯材の表
面に、生体親和性リン酸カルシウムの被覆層を設け、機
械的強度を高め、かつ生体親和性を向上させたものが提
案さｎている。

ところで、インプラント芯材の表面に、生体親和性リン
酸カルシウムの被覆層を設ける手段としては、通常、溶
射法、スパッタリング法、スラリー法などの手段が知ら
れている。このうち、溶射法はリン酸カルシウム粉末を
高温の火炎中に入れ融解し、高速で芯材に吹き付ける方
法であるが、この方法は、高温を要するために低温安定
型のβ−リン酸三カルシウム膜を形成することができず
。

また水酸アパタイト粉末を溶射する場合、水酸基の分解
を伴い、完全な水酸アパタイトの被覆層が形成されない
上、複雑形状の芯材への適用が困難であり、しかも特殊
な装置を必要とするなどの欠点を有している。また、ス
パッタリング法は、芯材表面にリン酸カルシウムをスパ
ッタリングすることによって被覆層を設ける方法である
が、高真空下で行う必要があるために、特殊な装置を必
要とする上に、生産性が低く、製造コストが高くなるの
を免れないという問題がある。さらに、スラリー法は、
芯材の表面にリン酸カルシウム水性スラリー全塗布し九
のち、焼成する方法であり、特殊な装置を必要とせず、
操作も簡単であるという利点をＭするが、芯材と被覆層
との密着性が低いという欠点を有している。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、このような事情のもとで、特殊な装置を必要
とせず、かつ操作が簡単で製造コストの低い工業的有利
な方法によって、生体親和性に優れ、長期間にわたって
生体内に埋入することができる上に、良好な機械的強度
ｔＶするなど、優れた特徴ｅＶする生体インプラントを
提供することを目的としてなされたものである。

問題点を解決するための手段 本発明者らは前記目的を達成するために鋭意研究を重ね
た結果、金属又はセラミックス製インプラント芯材の表
面に、特定組成のコーティング下地層を形成したのち、
この上に、特定組成の水性スラリーを塗布乾燥後、さら
に生体親和性リン酸カルシウムの水性スラリーを塗布し
、次いで焼成することにより、生体親和性リン酸カルシ
ウムの被覆層が極めて密着性よく形成さ九ることを見出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至つた。

すなわち、本発明は、金属又はセラミックス製インプラ
ント芯材の表面に、炭酸ナトリウムとケイ酸との仮焼生
成物と生体親和性リン酸カルシウムとを重量比７０：３
０ないし５０　：　５０の割合で含有する混合物の焼結
層及び前記仮焼生成物と生体親和性リン酸カルシウムと
を重量比９０：１０ないし７０：３０の割合で含有する
混合物の焼結層を介して生体親和性リン酸カルシウムの
被覆層を設けて成る生体インプラントラ提供するもので
ある。

この生体インプラントは、炭酸ナトリウムとケイ酸との
仮焼生成物の粉末と生体親和性リン酸カルシウム粉末と
を重量比７０：３０ないし５０：５０の割合で含有する
水性スラリーから成る下塗り剤、及び前記仮焼生成物粉
末と生体親和性リン酸カルシウム粉末とを重量比９０：
１０ないし７０：３０の割合で含有する水性スラリーか
ら成る中塗シ剤を調製し、次いで金属又はセラミックス
製インプラント芯材の表面に前記下塗り剤を塗布し、焼
成してコーティング下地層を形成したのち、この下地層
の上に前記中塗り剤を塗布して乾燥後、さらに生体親和
性リン酸カルシウムの水性スラリーを塗布して焼成する
ことによって製造することができる。

以下１本発明の詳細な説明する。

本発明においては、インプラント芯材と１−で金属材料
又はセラミックス材料が用いられる。金属材料としては
、例えばチタンやタンタルなどの金属、コバルト−クロ
ム系合金やステンレス鋼などの合金が挙げらｎる。セラ
ミックス材料としては、例えばＡｚ２ｏ５、ＺｒＯ２、
’ｒｉｏ２、サファイア、ＣａＯ−Ａｔ２０３、Ａｔ２
０５−５ｉｏ２系ガラス、５１０２−　ＮａＯ−ＣａＯ
−Ｐ２Ｏ５系ガラス（バイオガラス）。

カーボンなどが挙げられる。これらの芯材はち密質であ
ってもよいし、多孔質であってもよい。また形状につい
ては特に制限はなく、任意の形状のものを用いることが
できる。

本発明においては、前記のインプラント芯材の表面にま
ずコーティング下地層を形成する。この下地層は、炭酸
ナトリウムとケイ酸との仮焼生成物の粉末と生体親和性
リン酸カルシウム粉末とを重量比７０　：　３０ないし
５０：５０の割合で含有するスラリー濃度５〜２０重１
％程度の水性スラリーから成る下塗り剤を調製したのち
、このものを公知の方法、例えばスプレー法やディッピ
ング法で該インプラント芯材の表面に塗布し、乾燥後、
焼成することによって形成することができる。

前記仮焼生成物の粉末は、例えば炭酸ナトリウムとケイ
酸とを、ナトリウムとケイ素との原子比がｌ　：　ＩＩ
Ｃなるように混合し、次いで、この混合物を好ましくは
７００〜８００℃の温度で仮焼したのち、粉砕すること
によって得られる。また生体親和性リン酸カルシウムと
しては、例えば水酸アノ（タイトやリン酸三カルシウム
などが挙げられる。

水酸アパタイトとしては種々の方法で得られる合成アバ
タイトラ用いてもよいし、を椎動物の骨、歯などから回
収さ几た生体アパタイトを用いてもよい。一方、リン酸
三カルシウムには低温安定相（β相）、高温安定相（α
相）、準安定相のものが知られているが、これらの中の
任意のものを用いることができる。ま之、本発明におい
ては、これらの生体親和性リン酸カルシウムは１種用い
てもよいし、２種以上混合して用いてもよい。

前記の仮焼生成物粉末及び生体親和性リン酸カルシウム
粉末の粒径は、それぞれ１μｍ以下にすることが好まし
い。また、該水性スラリーを塗布乾燥後の焼成温度は、
使用するインプラント芯材の種類によって異なるが、一
般的には８００〜１６００℃の範囲で選ばれる。このよ
うにして形成されたコーティング下地層の厚さは、３０
〜２００μｍの範囲にあることが好ましい。

次に、前記の仮焼生成物粉末と生体親和性リン酸カルシ
ウムとを重量比９０：１０ないし７０：３０の割合で含
有するスラリー濃度５〜２０重量％程度の水性スラリー
から成る中塗り剤金調展して、前記コーティング下地層
の上に、例えばスプレー法やディッピング法などで塗布
し、乾燥したのち、生体親和性リン酸カルシウム粉末を
含有するスラリー濃度５〜２０重量％程度の水性スラリ
−を前記と同様な方法で塗布、乾燥し、次いで好ましく
は１０５０〜１３００℃の範囲の温度で焼成する。

この際使用する生体親和性リン酸カルシウムとしては、
前記と同様のものを挙げることができる。

また、それぞれの層に用いる生体親和性リン酸カルシウ
ムは、同一のものであってもよいし、たがいに異なって
いてもよい。さらに、中塗り剤及び生体親和性リン酸カ
ルシウムの水性スラリーに用いる仮焼生成物粉末及び生
体親和性リン酸カルシウム粉末の粒径は、それぞれ１μ
ｍ以下にすることが好ましい。

このようにして、インプラント芯材の表面に、コーティ
ング下地層及び中塗り剤焼成層を介して、強固に融着し
た生体親和性リン酸カルシウム被覆層を形成することが
できる。中塗り剤焼成層の厚さは３０〜２００μｍ１生
体親和性リン酸カルシウム被覆層の厚さは３０〜５００
μｍの範囲にあることが好ましい。

また、本発明において、インプラント芯材としてジルコ
ニア焼結体を使用する場合は、生体親和性リン酸カルシ
ウム被覆層をより強固に付着させるために、下塗り剤及
び中塗り剤に酸化チタンや酸化セリウムを全固形分重量
に基づき０．５〜５重ｉ％添加することがＭ効である。

発明の効果 本発明によると、生体親和性に優れ、かつ長期間にわた
って生体内に埋入することができる上に、機械的強度に
優れ友生体インプラントヲ、特殊な装置を用いることな
く、極めて簡単な操作で、安価に製造することができる
。該生体インプラントは、例えば人工関節、人工骨、人
工歯根などとして好適に用いられる。

実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ 炭酸ナトリウムとケイ駿とをナトリウムとケイ素との原
子比が１：１となるように混合した粉末’に、　７５０
℃で２時間仮焼し、このものをボールミで８時間粉砕後
、乾燥しコーティング助剤を調製した。このコーティン
グ助剤とリン酸三カルシウムとｆｔ６：４の重量比で混
合した粉末ｆｃ５重量％含Ｍする水性スラリーを、任意
の形状に成形し、１１００℃で２時間焼成して得られた
アルミナの素焼物に、スプレー法で塗布、乾燥後、１４
５０℃で２時間焼結した。次いで、該焼結体表面に、コ
ーティング助剤とリン酸三カルシウムとを８：２の重量
比で混合した粉末を５重ｔ＝ｓ含有する水性スラリーを
スプレー法で塗布、乾燥後、リン酸カルシウムを５重量
［含有する水性スラリーをスプレー法で塗布、乾燥し、
１２５０℃で３０分間熱処理した。

このようにして、α−アルミナ焼結体表面に、厚さ０．
３ｕのリン酸三カルシウム層が強固にコーティングさ九
たインプラントが得られた。

実施例２ 実施例１において、リン酸三カルシウムの代りに水酸ア
パタイト層用いた以外は、実施例１と全く同様にして、
インプラント芯材造した。

（のものは、α−アルミナ焼結体表面に、厚さ０．３０
の水酸アパタイト層が強固にコーティングされたもので
あった。

実施例３ 実施例１において、３種の水性スラリー濃度を１０重量
％とした以外は、実施例１と全く同様にしてインプラン
トを製造した。

このインプラントは、α−アルミナ焼結体表面に厚さ０
．５１１のリン酸三カルシウム層が強固にコーティング
さｎたものであった。

実施例４ 実施例１において、インプラント芯材として、１２００
℃で２時間焼成して成るジルコニア素焼物を用い、焼結
温度’１１５５０℃に変えた以外は、実施例１と全く同
様にしてインプラントを製造した。

このものは、ジルコニア焼結体の表面に、厚さ０、３１
１１ｍのリン酸三カルシウム層が強固にコーティングさ
れたものであった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金属又はセラミックス製インプラント芯材の表面に
   、炭酸ナトリウムとケイ酸との仮焼生成物と生体親和性
   リン酸カルシウムとを重量比７０：３０ないし５０：５
   ０の割合で含有する混合物の焼結層及び前記仮焼生成物
   と生体親和性リン酸カルシウムとを重量比９０：１０な
   いし７０：３０の割合で含有する混合物の焼結層を介し
   て生体親和性リン酸カルシウムの被覆層を設けて成る生
   体インプラント。 ２　生体親和性リン酸カルシウムが水酸アパタイト又は
   リン酸三カルシウムである特許請求の範囲第１項記載の
   生体インプラント。 ３　金属又はセラミックス製インプラント芯材の表面に
   、炭酸ナトリウムとケイ酸との仮焼生成物の粉末と生体
   親和性リン酸カルシウム粉末とを重量比７０：３０ない
   し５０：５０の割合で含有する水性スラリーを塗布し、
   焼成して下地層を形成させたのち、この上に前記仮焼生
   成物粉末と前記生体親和性リン酸カルシウム粉末とを重
   量比９０：１０ないし７０：３０の割合で含有する水性
   スラリーを塗布し、乾燥後、さらに生体親和性リン酸カ
   ルシウムのみを含む水性スラリーを塗布し焼成すること
   を特徴とする生体インプラントの製造方法。 ４　生体親和性リン酸カルシウムが水酸アパタイト又は
   リン酸三カルシウムである特許請求の範囲第３項記載の
   方法。