JPWO2009081870A1 - 医療用具及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
上記基材には、その表面の少なくとも所要箇所に表面処理によって水酸基が形成される一方、上記生体適合性材料層はホスホリルコリン基を含むポリマーからなり、
上記基材と上記生体適合性材料層とは、上記水酸基と共有結合する一方上記生体適合性材料とも共有結合するシリカからなる接着層を介して接合されることを特徴とする。
2 表面処理層
3 接着層
4 生体適合性材料層
101 心臓用血液ポンプ
102 インペラ
105 磁石
110 ポンプケーシング
120 シャフト
121 ロータ
122 フィン
141 流入口
142 流出口
201 人工歯根
202 フィクスチャー
230 アバットメント
240 アバットメントスクリュー
図1(A)は、本発明の実施の形態1に係る心臓用血液ポンプ101を示した概略断面図であり、図1(B)は、心臓用血液ポンプ101を示した平面図である。心臓用血液ポンプ101は、人工心肺装置における送血ポンプなどに使用される。図1(A)に示すように、本実施の形態1に係る心臓用血液ポンプ101は、ポンプケーシング110と、該ポンプケーシング110内に回転可能に軸支されたインペラ102と、を備える。インペラ102は、円錐状のロータ121とそのシャフト120を有し、このロータ121の円錐面にはケーシング内面側に向けた複数のフィン122が遠心方向に植設されて構成されている。上記ケーシング110の頂部付近にはロータ121の頂部に連通する血液の流入口141、上記ポンプケーシング110の底部103の外周側に、ロータ121の底部に通じる血液の流出口142が配置されている。ロータ121には、磁石105が埋設されており、ロータ121はポンプ外(例えばポンプの下側)の磁石(不図示)の回転により発生する回転磁場により回転駆動する。これらのポンプケーシング110、インペラ102(シャフト120、ロータ121、及びフィン122)、流入口141、若しくは流出口142は本発明に係る基材1を構成する。
接着層3は、上述のように、例えば、シリコンアルコキシドから構成され、基材1と生体適合性材料層4とを強固に接着することができる。上記シリコンアルコキシドとして、人体への影響のないもの、すなわち生体適合性を有するものであれば如何なる種類のものを用いてもよい。
生体適合性材料とは、生体組織を構成する細胞と同様の化学構造を有し、そのためその摩耗粉が人体内にあっても、生体内の組織が拒絶反応を起こさず、人体に悪影響を及ぼさない材料である。
基材1を構成する金属としては、表面処理することにより表面に水酸基を形成可能な金属を使用することが肝要である。これにより、表面の水酸基が共有結合により結合し、より強固な接着を可能とすることができる。このような金属としては、水酸基を形成しやすいチタン(Ti)、クロム(Cr)等が挙げられ、また、基材1を構成する合金としては、ステンレス鋼、Cr合金、Ti合金等が挙げられる。Cr合金の好ましい具体例としては、ニッケルクロム合金(Ni−Cr合金)、コバルトクロム合金(Co−Cr合金)、及びコバルトクロムモリブデン合金(Co−Cr−Mo合金)等が挙げられる。これらは生体適合性を有するため好適に用いられる。また、Ti合金の好ましい具体例としては、Ti−6Al−4V合金、Ti−15Mo−5Zr−3Al合金、Ti−6Al−7Nb合金、Ti−6Al−2Nb−1Ta合金、Ti−15Zr−4Nb−4Ta合金、Ti−15Mo−5Zr−3Al合金、Ti−13Nb−13Zr合金、Ti−12Mo−6Zr−2Fe合金、Ti−15Mo合金及びTi−6Al−2Nb−1Ta−0.8Mo合金等が挙げられる。これらも上記同様生体適合性に優れるため好適に用いられる。さらに、基材1を構成する材料としてセラミックスを用いることができる。このようなセラミックスとしては、水酸基を形成可能な金属酸化物であるアルミナ、ジルコニア、チタニア等が挙げられる。これらの材料では、プラズマ処理により表面に水酸基が形成され易く、当該水酸基と接着層のシラノール基が共有結合することにより、強固に接続される。しかし、基材1を構成する材料としては、基材1の上に形成される接着層3のシラノール基と共有結合等できる官能基を形成可能なものであれば如何なる材料であってもよい。基材1の上に形成される接着層3のシラノール基と共有結合できる官能基としては、水酸基であることが好ましいが、水酸基に限られるものではない。
以下、本実施形態1に係る心臓用血液ポンプの作製方法に関して概略的に説明する。
上述の工程により、本実施形態1に係る心臓用血液ポンプを作製することができる。
続いて、本発明の実施の形態2に係る歯科インプラントについて図6〜8を参照しながら詳細に説明する。
1)まず、Co−Cr−Mo合金(組成:Co−28Cr−6Mo合金)からなる心臓用血液ポンプを従来の方法により成形し、これをアセトン液中で超音波洗浄した。
2)ついで、これを20〜40%硝酸中に30分浸漬し、高Cr化処理(硝酸処理)を行った。
3)この硝酸処理された心臓用血液ポンプを、プラズマ処理機に入れ、5分間、酸素プラズマ処理し、当該表面に酸化物を形成し、続いて高密度のCr−OHを形成した。
4)これを速やかに5wt%メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン/0.1wt%イルガキュア(D2959)/93.9wt%エタノール(無水)/0.1wt%こはく酸・エタノール(95)溶液に浸漬した。
5)続いてこれを70℃、3時間(常圧)で熱処理した。
6)ついで、0.25〜1.00mol/L MPC水溶液に上記心臓用血液ポンプを浸漬し、350nm紫外線を60℃にて23分〜180分照射し、MPCポリマーを形成した。
7)MPCポリマーの形成後、エタノールにて一晩浸漬洗浄した。
上記工程により、生体適合性材料であるMPCが均一にかつ高濃度に被覆された心臓用血液ポンプを作製することができた。
図9は、当該心臓用血液ポンプ断面のTEM図である。図9に示すように、均一な生体適合性材料層がその表面上に形成されているのが確認された。
以下の各試料について、タンパク質吸着特性の測定を行った。その結果を図10〜図11に示す。試料として、未処理のコバルトクロム合金、MPCコポリマー処理コバルトクロム合金(PMB30)、MPCコポリマー処理コバルトクロム合金(PMB90)、MPCグラフト処理コバルトクロム合金(Co−Cr−Mo−g−MPC)を用いた。
Claims (12)
- 水酸基を形成可能な基材と、該基材の適宜箇所に積層された生体適合性材料層と、を備える医療用具であって、
上記基材には、その表面の少なくとも所要箇所に表面処理によって水酸基が形成される一方、上記生体適合性材料層はホスホリルコリン基を含むポリマーからなり、
上記基材と上記生体適合性材料層とは、上記水酸基と共有結合する一方上記生体適合性材料とも共有結合するシリカからなる接着層を介して接合されることを特徴とする医療用具。 - 上記接着層が、メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、及びアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランからなる群から選択される少なくとも1種のシリコンアルコキシドが脱水縮重合してなることを特徴とする請求項1記載の医療用具。
- 上記生体適合性材料層が、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)ポリマーがグラフト鎖として共有結合してなることを特徴とする請求項1記載の医療用具。
- 上記基材が、チタン、又は、コバルトクロム、コバルトクロムモリブデン、ニッケルクロム、ステンレススチール及びチタン系合金からなる群から選択される少なくとも1種の合金からなることを特徴とする請求項1記載の医療用具。
- 上記基材には、その表面の少なくとも所要箇所に表面処理によって水酸基が形成される一方、上記生体適合性材料層は、グラフトされたホスホリルコリン基を含むポリマーからなり、上記生体適合性材料層の厚さが、10〜200nmであり、上記基材と上記生体適合性材料層とは、上記水酸基と共有結合する一方上記生体適合性材料のアクリロイル基、又は、メタクリロイル基とも共有結合するシリカからなる接着層を介して接合されていることを特徴とする医療用具。
- 上記生体適合性材料層の水に対する接触角が30°以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の医療用具。
- 上記生体適合性部材のX線光電子分光分析から得られたリン原子濃度が、4.6原子%以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の医療用具。
- (補助)人工心臓用血液ポンプ、人工弁、ステント、若しくはペースメーカとして用いられることを特徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載された医療用具。
- 歯科インプラントとして用いられることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載された医療用具。
- 基材の適宜箇所に生体適合性材料層が積層された医療用具を製造する方法であって、
a)水酸基を形成可能な金属成分を含む材料からなる基材を表面処理してその表面に水酸基を形成する工程と、
b)上記水酸基を起点として、上記基材上に、光重合開始剤を含むシリカからなる接着層を形成する工程と、
c)生体適合性材料を含む溶液に上記基材を浸漬し、紫外線を照射することにより生体適合性材料を適宜箇所で重合させ上記接着層上に生体適合性材料層を形成する工程と、を備えることを特徴とする製造方法。 - 上記工程a)が、コバルトクロム、コバルトクロムモリブデン、ニッケルクロム、ステンレススチール系合金からなる群から選択される少なくとも1種の合金基材の表面を硝酸処理して、上記基材上のクロム濃度を上昇させる前工程を含むことを特徴とする請求項10記載の製造方法。
- 上記接着層が、メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、及びアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランからなる群から選択される少なくとも1つのシリコンアルコキシドの脱水縮重合反応により形成されることを特徴とする請求項10記載の製造方法。
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