WO2014073343A1 - 歯科用インプラント材料及びその製造方法 - Google Patents

歯科用インプラント材料及びその製造方法 Download PDF

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zirconia
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implant material
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清治 伴
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    • A61L2430/12—Materials or treatment for tissue regeneration for dental implants or prostheses

Definitions

  • the present application relates to a dental implant material and a manufacturing method thereof.
  • zirconia has been widely known as a ceramic material having excellent chemical stability, dimensional stability, mechanical strength and toughness.
  • zirconia has excellent characteristics, it has poor bioactivity (affinity with the living body).
  • the surface is roughened. Etc. are necessary.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-186663
  • Patent Document 2 Japanese Patent Publication No.
  • 2003-512895 discloses a hard tissue repair material comprising a base material containing zirconia, wherein the hard tissue repair material is A hard tissue repair material characterized by having a hydrophilic group directly bonded to a zirconium atom constituting the zirconia contained in the base material on the surface of the base material has been proposed. Yes.
  • zirconia-based dental implant materials that have been proposed so far are sufficient in terms of bioactivity and the like, and have not yet been put into practical use.
  • the development of new dental implant materials based on zirconia is eagerly desired.
  • the present invention provides a dental implant material characterized by having a surface layer made of a solid solution of CaO and ZrO 2 on at least a part of the surface of a base material made of zirconia. This is the gist.
  • the surface layer is formed by firing the base material on which a solution layer made of a calcium ion-containing solution is formed.
  • the present invention provides a method for producing a dental implant material according to each aspect as described above, wherein a calcium ion-containing solution is attached to at least a part of the surface of a base material made of zirconia, and the calcium ion-containing solution is used.
  • the gist of the method for producing a dental implant material having
  • the calcium ion-containing solution is a calcium acetate aqueous solution.
  • the firing temperature when firing the base material on which the solution layer is formed is preferably 1050 to 1300 ° C.
  • a step of immersing the base material on which the surface layer is formed in a simulated body fluid having an ion concentration substantially equal to that of a human body fluid is further included.
  • the dental implant material according to the present invention has a surface layer made of a solid solution of CaO and ZrO 2 on at least a part of the surface of the base material made of zirconia. As a result, it exhibits excellent biological activity while having excellent properties (such as mechanical strength) inherently possessed by zirconia.
  • the dental implant material having the above-described configuration can be produced by a simple method.
  • the dental implant material according to the present invention is based on zirconia.
  • zirconia serving as the base material any of various zirconia conventionally used for dental applications can be used. Specifically, any of pure zirconia, stabilized zirconia (cubic zirconia), yttria zirconia (Y-TZP), ceria zirconia (Ce-TZP), zirconia-alumina composite, etc. can be used. Of these known zirconia, those according to the intended dental implant material are appropriately selected and used.
  • the dental implant material in the dental implant material according to the present invention, at least a part of the surface of the base material made of zirconia is provided with a surface layer made of a solid solution of CaO and ZrO 2.
  • a surface layer made of a solid solution of CaO and ZrO 2.
  • the thickness of the surface layer consisting of a solid solution of such CaO and ZrO 2 is will be determined as appropriate according to the use or the like of the final dental implant material, when the thickness is too thin The material may not exhibit sufficient biological activity. On the other hand, if the surface layer is too thick, the properties (excellent mechanical strength, toughness, etc.) inherent to zirconia may be impaired, and the cost may be higher than necessary. There is a risk of taking. Therefore, in the dental implant material according to the present invention, the thickness of the surface layer made of a solid solution of CaO and ZrO 2 is generally about 1 to 3 ⁇ m.
  • zirconia as a base material is prepared.
  • various zirconia conventionally used for dental applications can be used as a base material.
  • a baking operation work is given as needed.
  • the surface of the base material, particularly, the site to which the calcium ion-containing solution is attached is sandblasted. It is preferable to perform a roughening treatment such as.
  • a calcium ion-containing solution is prepared.
  • any solution can be used as long as it can be uniformly attached to at least a part of the surface of the base material made of zirconia (on the target site).
  • the solvent include water and various organic solvents
  • examples of the solute include various calcium salts.
  • calcium acetate is highly soluble in water and can be uniformly and easily attached to the surface of a substrate using a general coating method.
  • An aqueous solution is advantageously used. When using an aqueous calcium acetate solution, the concentration is preferably about 0.01 to 0.10 mol / L.
  • a solution layer made of the calcium ion-containing solution is formed by attaching the calcium ion-containing solution to at least a part of the surface of the zirconia that is the base material.
  • a method for adhering the calcium ion-containing solution to the surface of the substrate any of various conventionally known methods can be used as long as a uniform solution layer can be formed on the target portion of the substrate surface. Specifically, application and immersion of the base material in a solution (dipping) can be exemplified.
  • the thickness of the solution layer made of the calcium ion-containing solution ultimately affects the thickness of the surface layer made of the solid solution of CaO and ZrO 2 , depending on the target surface layer thickness, The thickness of the solution layer made of the calcium ion-containing solution is appropriately determined.
  • the temperature at which the base material on which the solution layer made of the calcium ion-containing solution is formed is extremely important in the present invention. That is, when a calcium acetate aqueous solution is used as the calcium ion-containing solution, calcium acetate decomposes into calcium carbonate and acetone at about 150 to 160 ° C. At about 850 ° C., calcium carbonate decomposes into calcium oxide and carbon dioxide. Further, at about 1100 ° C., calcium oxide and zirconia react to form calcium zirconate (CaZrO 3 ).
  • the dental implant material according to the present invention has a surface layer composed of a solid solution of CaO and ZrO 2 on at least a part of the surface of zirconia as a base material, in other words, a surface layer composed of tetragonal ZrO 2 in which Ca is dissolved. By being provided, it exhibits excellent biological activity while having excellent properties (mechanical strength, toughness, etc.) inherently possessed by zirconia.
  • a base material on which a solution layer composed of a calcium ion-containing solution is formed.
  • the firing temperature at the time of firing is set to 1050 to 1300 ° C., preferably 1100 to 1200 ° C.
  • surface layer comprising a solid solution of CaO and ZrO 2 in the present specification and claims means “a surface layer comprising a solid solution of CaO and ZrO 2 as a main component”. As long as the object of the present invention is not impaired, the surface layer is allowed to contain other components.
  • a calcium ion-containing solution such as a calcium acetate aqueous solution is applied to the surface of a substrate made of zirconia and fired, a surface layer in which a solid solution of CaO and ZrO 2 and CaZrO 3 coexist is formed at about 1100 ° C. The present inventor has confirmed that.
  • the dental implant material according to the present invention by having a (surface layer of a solid solution of the main component of CaO and ZrO 2) surface layer consisting of a solid solution of CaO and ZrO 2, zirconia inherently It exhibits excellent biological activity without impairing properties (excellent mechanical strength, etc.), and other components (for example, Al 2 O 3 , Y 2 O) in the surface layer as long as such effects are not impaired. 3 , CeO 2 , SiO 2, etc.) are not prevented or excluded.
  • the above-described firing of the substrate on which the solution layer is formed is performed in the air atmosphere, and the firing time is appropriately determined according to the firing temperature, the size of the substrate, and the like. It is determined.
  • various conventionally known firing furnaces such as an electric furnace can be used as the firing apparatus.
  • the dental implant material according to the present invention has a surface layer made of a solid solution of CaO and ZrO 2 on at least a part of its surface, it exhibits excellent bioactivity, but is more excellent.
  • a simulated body fluid having an ionic concentration substantially equal to that of human body fluid.
  • the surface layer made of a solid solution of CaO and ZrO 2 is provided on at least a part of the surface of zirconia as a base material.
  • it exhibits excellent biological activity while having excellent characteristics (mechanical strength, toughness, etc.).
  • base materials A and B were prepared, and then a dental implant material was prepared.
  • a disk-shaped body and a plate-shaped body of a predetermined size are cut out with a diamond cutter, and the cut-out circles are cut out.
  • the plate-like body and the plate-like body were fired in a high-temperature electric furnace (manufactured by Koyo Lindberg Co., Ltd.) at 1350 ° C. for 2 hours in an air atmosphere.
  • the shrinkage ratio after firing is 20%, and the size of the disk-shaped body after firing is diameter: 18 to 20 mm, thickness: 1.5 to 2.0 mm.
  • the size was 20 mm in length, 4.0 to 5.0 mm in width, and 0.5 to 0.8 mm in thickness.
  • the base material A of the disk-shaped body is used for cell compatibility (proliferation test of osteoblast-like cells) and contact angle evaluation described later, and the base material A of the plate-shaped body is used for surface analysis and hardness described later. Each was used for the thickness test and the bending strength test.
  • the size was 20 mm in length, 4.0 to 5.0 mm in width, and 0.5 to 0.8 mm in thickness.
  • the base material B of the disk-shaped body was used for the contact angle evaluation described later, and the base material B of the plate-shaped body was used for the surface analysis, the hardness test, and the bending strength test described later.
  • -Vickers hardness test Using a Vickers hardness tester, a Vickers hardness test was performed under conditions of a load of 1 kg, 0.5 kg or 0.2 kg and a holding time of 15 seconds. In addition, in order to make it easy to observe an indentation, the test was done after applying platinum coating to the sample surface. Further, the base materials A and B having no surface layer were also tested for comparison.
  • any sample using the base material A has almost the same Vickers hardness as the base material A on which the surface layer is not formed, and any sample using the base material B has a surface layer. It was recognized that it had almost the same Vickers hardness as the base material B which was not formed. That is, it was confirmed that the dental implant material according to the present invention has a clinically sufficient hardness.
  • a contact angle measurement and an osteoblast-like cell proliferation test were performed using a sample (dental implant material) having a surface layer formed at a firing temperature of 1100 ° C.
  • -Contact angle measurement The contact angle was measured using a sample (dental implant material) comprising a disk-shaped substrate A and B and having a surface layer formed at a firing temperature of 1100 ° C.
  • a sample A2 (B2) comprising a disk-shaped substrate A (substrate B) and having a surface layer formed at a firing temperature of 1100 ° C. was prepared, and i) the sample A2 (B2).
  • Sample A3 (B3) was immersed in simulated body fluid for 1 week in an atmospheric atmosphere, and sample A1 (B1) was substrate A (substrate B) subjected to only sandblasting. , Each prepared.
  • the composition of the simulated body fluid is shown in Table 1 below.
  • sample A3 obtained by forming a surface layer on a disk-shaped substrate A at a firing temperature of 1100 ° C. and then immersing it in a simulated body fluid in an air atmosphere for one week (sample A3)
  • a proliferation test of like cells was performed. Specifically, a sample is allowed to stand in a 12-well culture plate with the surface on which the surface layer is formed facing up, and MC3T3-E1 (mouse-derived osteoblast-like cells are placed on the surface of the sample on the surface side.
  • the sample A3 provided with a surface layer made of a solid solution of CaO and ZrO 2 and further immersed in a simulated body fluid is subjected to a sandblast treatment. It was confirmed that the cell growth was good as compared with the sample A1 made of the base material A that was just made.
  • sample A3 obtained by forming a surface layer on a disk-shaped substrate A at a firing temperature of 1100 ° C. and then immersing it in a simulated body fluid in an air atmosphere for one week (sample A3)
  • a proliferation test of like cells was performed. Specifically, the sample was allowed to stand on a 24-well culture plate with the surface layer formed face up, and MG-63 (human osteosarcoma-derived osteoblasts on the surface side of the sample).
  • the surface layer made of a solid solution of CaO and ZrO 2 is provided, and the sample A3 immersed in the simulated body fluid is further subjected to the sandblast treatment. It was confirmed that the cell growth was good as compared with the sample A1 made of only the base material A.

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Abstract

　ジルコニアを主体とする歯科用インプラント材料であって、ジルコニアが本来的に有する特性を損なうことなく、優れた生体活性を有するものを提供すること。　ジルコニアからなる基材の表面の少なくとも一部に、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層を形成せしめることにより、歯科用インプラント材料を構成した。

Description

歯科用インプラント材料及びその製造方法
　本願は、歯科用インプラント材料及びその製造方法に関するものである。
　老齢、疾病等によって失われた歯牙を再建するために用いられる人工歯根等の歯科用インプラント材料としては、従来より、チタン（Ｔｉ）を始めとする様々な金属材料が使用されている。
　しかしながら、そのような種々の金属材料からなる歯科用インプラント材料は、日本国内で健康保険が適用されないものが多いことから、患者に対する経済負担が大きいとの問題が指摘されている。また、近年、金属材料からなる歯科用インプラント材料に対してアレルギー症状を訴える患者が増加傾向にあることから、従来のインプラント材料を使用し難いケースが増えてきている。このような状況下、従来の金属材料からなるインプラント材料に代わる、新規な歯科用インプラント材料の開発が望まれている。
　一方、ジルコニアは、化学的安定性、寸法安定性、機械的強さや靭性等に優れたセラミックス材料として、従来より広く知られている。このように、ジルコニアは、優れた特性を有するものであるものの、生体活性（生体との親和性）に乏しいものであるため、例えばジルコニアを歯科用インプラント材料として用いる場合には、表面の粗造化等の処理が必要である。
　また、ジルコニアの表面に化学的に親水性を付与することにより、生体活性を発現する材料についても、種々、提案されている。例えば、特許文献１（特開２００２－１８６６６３号公報）においては、定形の基材と、この基材の表面に形成され、Ｚｒ－ＯＨ基を有するジルコニア結晶相を含む被膜とを備えることを特徴とする硬組織修復材料が提案されており、また、特許文献２（特表２００３－５１２８９５号公報）においては、ジルコニアを含む基材からなる硬組織修復材であって、前記硬組織修復材は、前記基材の表面に、前記基材に含まれている前記ジルコニアを構成するジルコニウム原子と直接結合している親水基を有していることを特徴とする硬組織修復材が、提案されている。
　しかしながら、これまでに提案等されている、ジルコニアを基材とする歯科用インプラント材料にあっては、何れも、生体活性等の点において十分なものではなく、実用化までには至っていないのが現状であり、ジルコニアを基材とする新規な歯科用インプラント材料の開発が、切望されているのである。
特開２００２－１８６６６３号公報 特表２００３－５１２８９５号公報
　ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決すべき課題とするところは、ジルコニアを主体とする歯科用インプラント材料であって優れた生体活性を有するものを、提供することにある。また、そのような歯科用インプラント材料を有利に製造することが出来る方法を提供することについても、本発明の解決課題とするものである。
　そして、本発明は、かかる課題を解決するために、ジルコニアからなる基材の表面の少なくとも一部に、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層を有することを特徴とする歯科用インプラント材料を、その要旨とするものである。
　なお、本発明に係る歯科用インプラント材料においては、好ましくは、前記表層が、カルシウムイオン含有溶液よりなる溶液層が表面に形成された前記基材を、焼成せしめることによって形成されたものである。
　また、本発明は、上述の如き各態様に係る歯科用インプラント材料の製造方法にして、ジルコニアからなる基材の表面の少なくとも一部に、カルシウムイオン含有溶液を付着させ、該カルシウムイオン含有溶液よりなる溶液層を形成する工程と、前記溶液層が形成された基材を焼成せしめることにより、該基材の表面の少なくとも一部に、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層を形成する工程と、を有する歯科用インプラント材料の製造方法をも、その要旨とするものである。
　なお、本発明に係る歯科用インプラント材料の製造方法においては、好ましくは、前記カルシウムイオン含有溶液が酢酸カルシウム水溶液である。
　また、本発明に係る歯科用インプラント材料の製造方法においては、有利には、前記溶液層が形成された基材を焼成する際の焼成温度が１０５０～１３００℃である。
　加えて、本発明に係る歯科用インプラント材料の製造方法においては、望ましくは、前記表層が形成された基材を、ヒトの体液にほぼ等しいイオン濃度を有する擬似体液中に浸漬せしめる工程を、更に有する。
　このように、本発明に係る歯科用インプラント材料にあっては、ジルコニアからなる基材の表面の少なくとも一部に、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層を有するものであるところから、材料全体として、ジルコニアが本来的に有する優れた特性（機械的強度等）を有しつつ、優れた生体活性を発現することとなるのである。
　また、本発明に係る歯科用インプラント材料の製造方法によれば、上述の如き構成を有する歯科用インプラント材料を、簡易な手法にて製造することが可能である。
実施例における接触角の測定結果を示すグラフである。 実施例における骨芽細胞様細胞（マウス由来）の増殖試験の結果を示すグラフである。 実施例における骨芽細胞様細胞（ヒト骨肉腫由来）の増殖試験の結果を示すグラフである。
　ところで、本発明に係る歯科用インプラント材料は、ジルコニアを基材とするものである。この基材たるジルコニアとしては、従来より、歯科用途に使用されている各種のジルコニアの何れをも使用することが出来る。具体的には、純粋ジルコニア、安定化ジルコニア（キュービックジルコニア）、イットリア系ジルコニア（Ｙ－ＴＺＰ）、セリア系ジルコニア（Ｃｅ－ＴＺＰ）、ジルコニア・アルミナ複合体等の何れであっても使用可能であり、これら公知のジルコニアの中から、目的とする歯科用インプラント材料に応じたものが適宜に選択されて、使用される。
　そして、本発明に係る歯科用インプラント材料にあっては、ジルコニアからなる基材の表面の少なくとも一部に、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層が設けられているところに、大きな技術的特徴が存在するのである。即ち、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層中にはカルシウムイオンが存在していることから、このカルシウムイオンの存在によって、材料全体が効果的な生体活性（生体親和性）を発現することとなるのである。
　なお、そのようなＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層の厚さは、最終的な歯科用インプラント材料の用途等に応じて適宜に決定されることとなるが、その厚さが薄すぎると、材料が十分な生体活性を発現しない恐れがあり、一方、表層の厚さが厚すぎると、ジルコニアが本来的に有する特性（優れた機械強度、靭性等）を損なう恐れや、必要以上にコストがかかる恐れがある。従って、本発明に係る歯科用インプラント材料において、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層の厚さは、一般に、１～３μｍ程度とされる。
　ところで、本発明の歯科用インプラント材料を製造するに際しては、先ず、基材となるジルコニアが準備される。本発明の歯科用インプラント材料においては、前述したように、従来より歯科用途に使用されている各種のジルコニアを基材として使用することが可能である。なお、一般に市販されているジルコニアを基材として使用する場合、かかる市販品が予備焼結されたもの等である場合には、必要に応じて、焼成作業が施される。
　なお、本発明の歯科用インプラント材料を製造するに際しては、後述するカルシウムイオン含有溶液を基材に付着せしめる前に、基材の表面、特にカルシウムイオン含有溶液を付着せしめる部位に対して、サンドブラスト加工等の粗造化処理を施すことが好ましい。
　基材となるジルコニアを準備する一方で、カルシウムイオン含有溶液が調製される。このカルシウムイオン含有溶液としては、ジルコニアからなる基材の表面の少なくとも一部に（目的とする部位に）、均一に付着せしめることが可能なものであれば、如何なる溶液であっても使用することが出来る。具体的には、溶媒としては、水や種々の有機溶媒等を、また、溶質としては各種カルシウム塩等を例示することが出来る。特に、酢酸カルシウムは、水に対する溶解性が高く、一般的な塗布方法を用いて均一に、且つ容易に、基材の表面に付着せしめることが可能であることから、本発明においては、酢酸カルシウム水溶液が有利に用いられる。なお、酢酸カルシウム水溶液を使用する場合、その濃度は、０．０１～０．１０ｍｏｌ／Ｌ程度であることが好ましい。
　次いで、基材たるジルコニアの表面の少なくとも一部に、カルシウムイオン含有溶液を付着させることにより、かかるカルシウムイオン含有溶液よりなる溶液層を形成せしめる。基材の表面にカルシウムイオン含有溶液を付着する際の手法としては、基材表面の目的とする部位に均一な溶液層を形成可能なものであれば、従来より公知の各種手法の何れをも採用することが可能であり、具体的には、塗布や、溶液中への基材の浸漬（ディッピング）等を例示することが出来る。また、カルシウムイオン含有溶液よりなる溶液層の厚さが、最終的に、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層の厚さに影響を及ぼすことから、目的とする表層の厚さに応じて、カルシウムイオン含有溶液よりなる溶液層の厚さは適宜に決定される。
　そして、カルシウムイオン含有溶液よりなる溶液層が形成された基材を焼成せしめることにより、かかる基材の表面の少なくとも一部に、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層を形成せしめるのである。
　カルシウムイオン含有溶液よりなる溶液層が形成された基材を焼成する際の温度は、本発明において極めて重要である。即ち、カルシウムイオン含有溶液として酢酸カルシウム水溶液を用いた場合、約１５０～１６０℃で、酢酸カルシウムは炭酸カルシウム及びアセトンに分解する。また、約８５０℃で、炭酸カルシウムは酸化カルシウムと二酸化炭素に分解する。更に、約１１００℃で、酸化カルシウムとジルコニアが反応してジルコン酸カルシウム（ＣａＺｒＯ3 ）となる。そして、約１３５０℃で、ジルコン酸カルシウムは分解し、立方晶ジルコニアの形成のためにカルシウムが安定化元素として消費され、材料全体の機械的強度（曲げ強度）の低下を引き起こす。本発明に係る歯科用インプラント材料は、基材たるジルコニアの表面の少なくとも一部に、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層、換言すれば、Ｃａが固溶した正方晶ＺｒＯ2 からなる表層が設けられていることにより、ジルコニアが本来的に有する優れた特性（機械的強度、靭性等）を有しつつ、優れた生体活性をも発揮するものである。従って、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層（Ｃａが固溶した正方晶ＺｒＯ2 からなる表層）が効果的に形成されるべく、カルシウムイオン含有溶液よりなる溶液層が形成された基材を焼成する際の焼成温度は、１０５０～１３００℃、好ましくは１１００～１２００℃に設定されることとなる。
　また、本明細書及び請求の範囲で言うところの「ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層」とは、「ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体を主たる成分とする表層」を意味するものであり、本発明の目的を阻害しない限りにおいて、表層中に他の成分が含まれることを許容するものである。ジルコニアからなる基材の表面に酢酸カルシウム水溶液等のカルシウムイオン含有溶液を塗布し、焼成すると、約１１００℃付近において、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体と、ＣａＺｒＯ3 とが共存する表層が形成せしめられることを、本発明者は確認している。即ち、本発明に係る歯科用インプラント材料は、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層（ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体を主たる成分とする表層）を有していることにより、ジルコニアが本来的に有する特性（優れた機械的強度等）を損なうことなく、優れた生体活性を発揮するものであり、かかる効果を阻害しない限りにおいて、表層中に他の成分（例えばＡｌ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＣｅＯ2 、ＳｉＯ2 等）が含まれることを妨げる、乃至は排除するものではない。
　なお、上述した、溶液層が形成された基材の焼成は、大気雰囲気中で実施されるのであり、また、その焼成時間は、上述した焼成温度や基材の大きさ等に応じて適宜に決定される。加えて、焼成装置としては、従来より公知の各種の焼成炉（電気炉等）を使用することが可能である。
　本発明に係る歯科用インプラント材料は、その表面の少なくとも一部に、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層を有していることから、優れた生体活性を発現するものであるが、より優れた生体活性を発現させるためには、上記した固溶体からなる表層が形成された基材を、ヒトの体液にほぼ等しいイオン濃度を有する擬似体液中に浸漬せしめることが好ましい。このように、擬似体液中に浸漬せしめることによって、表層中の余剰なカルシウムイオンを除去し、基材（歯科用インプラント材料）表面にリン酸イオンを含む水酸化物ゲルを効果的に形成せしめることが可能である。なお、擬似体液中への浸漬時間は、一般に、１日～１ヶ月程度である。
　以上の如くして得られた歯科用インプラント材料にあっては、基材たるジルコニアの表面の少なくとも一部に、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層が設けられているところから、ジルコニアが本来的に有する優れた特性（機械的強度、靭性等）を有しつつ、優れた生体活性をも発揮することとなるのである。
　以下に、本発明の実施例を幾つか示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記した具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等が加え得るものであることが、理解されるべきである。
　先ず、以下の手順に従って、基材Ａ、Ｂを調製した後、歯科用インプラント材料を作成した。
－基材Ａの調製－
　予備焼結されたＹ－ＴＺＰ（商品名：Cercon、DeguDent社製、独国）のブロック体より、ダイヤモンドカッターにて所定の大きさの円板状体及び板状体を切り出し、それら切り出した円板状体及び板状体を、大気雰囲気下、１３５０℃で２時間、高温電気炉（光洋リンドバーグ株式会社製）にて焼成した。なお、焼成による収縮率は２０％であり、焼成後の円板状体の大きさは、直径：１８～２０ｍｍ、厚さ：１．５～２．０ｍｍであり、焼成後の板状体の大きさは、長さ：２０ｍｍ、幅：４．０～５．０ｍｍ、厚さ：０．５～０．８ｍｍであった。円板状体の基材Ａは、後述する細胞適合性（骨芽細胞様細胞の増殖試験）及び接触角評価の際に、また、板状体の基材Ａは、後述する表面分析、硬さ試験及び曲げ強さ試験に、各々、用いた。
－基材Ｂの調製－
　予備焼結されたＣｅ－ＴＺＰ／Ａｌ2Ｏ3ナノコンポジット（商品名：P-NANOZR、パナソニックヘルスケア株式会社製）のブロック体より、ダイヤモンドカッターにて所定の大きさの円板状体及び板状体を切り出し、それら切り出した円板状体及び板状体を、大気雰囲気下、１４５０℃で２時間、高温電気炉（光洋リンドバーグ株式会社製）にて焼成した。なお、焼成による収縮率は２０％であり、焼成後の円板状体の大きさは、直径：１８～２０ｍｍ、厚さ：１．５～２．０ｍｍであり、焼成後の板状体の大きさは、長さ：２０ｍｍ、幅：４．０～５．０ｍｍ、厚さ：０．５～０．８ｍｍであった。円板状体の基材Ｂは、後述する接触角評価の際に、また、板状体の基材Ｂは、後述する表面分析、硬さ試験及び曲げ強さ試験に、各々、用いた。
－歯科用インプラント材料の作製－
　得られた円板状体又は板状体の基材Ａ、Ｂの表面に対して、アルミナ粉末（粒径：約７０μｍ）を用いて、サンドブラスト処理を施した。かかる処理後の基材を蒸留水中にて超音波洗浄し、空気中で乾燥させた後、基材表面に、濃度が０．０５ｍｏｌ／Ｌである酢酸カルシウム水溶液を筆で塗布した。そして、空気中で乾燥させた後、大気雰囲気下、１０００℃、１１００℃、１２００℃又は１３５０℃の各焼成温度にて３０分間、高温電気炉にて焼成することにより、基材毎に８種類（合計１６種類）の試料（歯科用インプラント材料）を作製した。
　以上のようにして得られた試料（歯科用インプラント材料）について、先ず、以下の分析及び測定を行なった。
－表面分析－
　試料表面の状態を、Ｘ線回折法（ＸＲＤ）にて分析した。得られたＸＲＤパターンより、基材Ａ（Ｙ－ＴＺＰ）を用いてなる試料については、焼成温度が１０００℃の試料にＣａＯが形成されていること、焼成温度が１１００℃及び１２００℃の各試料にＣａＺｒＯ3 が形成されていること、及び、焼成温度が１３５０℃の試料においては、ＣａＺｒＯ3 が消失し、立方晶ジルコニアが形成されていることが、それぞれ認められた。また、基材Ｂ（Ｃｅ－ＴＺＰ／Ａｌ2Ｏ3ナノコンポジット）を用いてなる試料についても、基材Ａからなる試料とほぼ同様の結果が認められた。
－ビッカース硬さ試験－
　ビッカース硬度計を用いて、荷重：１ｋｇ、０．５ｋｇ又は０．２ｋｇ、保持時間：１５秒間の条件にて、ビッカース硬さ試験を実施した。なお、圧痕を観察し易くするために、試料表面に白金コーティングを施した後に試験を行なった。また、表層を設けていない基材Ａ、Ｂについても、対比のために試験を行なった。
　基材Ａを用いてなる何れの試料も、表層が形成されていない基材Ａとほぼ同様のビッカース硬さを有しており、また、基材Ｂを用いてなる何れの試料も、表層が形成されていない基材Ｂとほぼ同様のビッカース硬さを有していることが、認められた。即ち、本発明に従う歯科用インプラント材料は、臨床上、十分な硬さを有するものであることが、確認されたのである。
－３点曲げ強さ試験－
　板状体の基材を用いて得られた試料を、表層が設けられている面を下にして、スパン長さ：１６ｍｍ、試験速度：０．５ｍｍ／ｍｉｎの条件にて、３点曲げ強さ試験を行なった。
　基材Ａを用いて、１３５０℃の焼成温度にて表層が形成されてなる試料について、他の試料と比べて、若干、３点曲げ強さが低下することが認められたものの、臨床上、影響を与える程の低下ではないことが確認された。一方、基材Ｂを用いてなる試料については、基材Ａを用いてなる試料ほどの３点曲げ強さの低下は認められなかった。
　以上の実験に加えて、１１００℃の焼成温度にて表層を形成した試料（歯科用インプラント材料）を用いて、接触角の測定、及び、骨芽細胞様細胞の増殖試験を行なった。
－接触角の測定－
　円板状体の基材Ａ、Ｂからなり、１１００℃の焼成温度にて表層を形成した試料（歯科用インプラント材料）を用いて、接触角の測定を行なった。かかる測定に当たり、円板状体の基材Ａ（基材Ｂ）からなり、１１００℃の焼成温度にて表層を形成した試料Ａ２（Ｂ２）を準備すると共に、ｉ）かかる試料Ａ２（Ｂ２）を、大気雰囲気下の擬似体液中に１週間、浸漬せしめたものを試料Ａ３（Ｂ３）として、また、ii）サンドブラスト処理のみが施された基材Ａ（基材Ｂ）を試料Ａ１（Ｂ１）として、それぞれ準備した。なお、擬似体液の組成を、下記表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
－接触角の測定－
　マイクロピペットで計量した５μＬの状粒子を、試料表面に水滴として静置し、その状態を試料の真横からデジタルカメラで撮影した。得られたデジタル画像を用いて、パソコン上で接触角を測定した。その測定結果を、図１にグラフとして表す。
　かかる図１のグラフからも明らかなように、本発明の如く、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層が設けられた試料（Ａ２、Ｂ２）にあっては、サンドブラスト処理のみが施された基材Ａ（Ｂ）と比較して、接触角が小さくなることが認められ、親水性が向上していることが認められる。また、表層が設けられ、且つ擬似体液中に浸漬せしめられた試料（Ａ３、Ｂ３）にあっては、接触角が劇的に小さくなっており、極めて優れた親水性を有することが確認された。
－骨芽細胞様細胞（マウス由来）の増殖試験－
　円板状体の基材Ａに、１１００℃の焼成温度にて表層を形成し、更に大気雰囲気下の擬似体液中に１週間、浸漬せしめて得られた試料（試料Ａ３）について、骨芽細胞様細胞（マウス由来）の増殖試験を行なった。具体的には、１２ウェルの培養プレートに、表層が形成せしめられた面を上にした状態で試料を静置し、かかる試料の表層側の表面にMC3T3-E1（マウス由来骨芽細胞様細胞）を播種し、１、９日間経過後のMC3T3-E1の増殖を、細胞増殖ＭＴＴアッセイ（株式会社同仁化学研究所製、商品名：cell counting kit 8 ）にて確認した。なお、サンドブラスト処理のみが施された基材Ａからなる試料Ａ１についても、同様の試験を行なった。その測定結果を、図２においてグラフとして示す。
　かかる図２のグラフからも明らかなように、本発明の如く、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層が設けられ、更に擬似体液に浸漬せしめられた試料Ａ３にあっては、サンドブラスト処理が施されただけの基材Ａからなる試料Ａ１と比較して、細胞増殖が良好であることが確認された。
－骨芽細胞様細胞（ヒト骨肉腫由来）の増殖試験－
　円板状体の基材Ａに、１１００℃の焼成温度にて表層を形成し、更に大気雰囲気下の擬似体液中に１週間、浸漬せしめて得られた試料（試料Ａ３）について、骨芽細胞様細胞（ヒト骨肉腫由来）の増殖試験を行なった。具体的には、２４ウェルの培養プレートに、表層が形成せしめられた面を上にした状態で試料を静置し、かかる試料の表層側の表面にMG-63 （ヒト骨肉腫由来骨芽細胞様細胞）を播種し、３、６、２４時間経過後のMG-63 の増殖を、細胞増殖ＭＴＴアッセイ（株式会社同仁化学研究所製、商品名：cell counting kit 8 ）にて確認した。なお、サンドブラスト処理のみが施された基材Ａからなる試料Ａ１についても、同様の試験を行なった。その測定結果を、図３においてグラフとして示す。
　かかる図３のグラフからも明らかなように、本発明の如く、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層が設けられ、更に擬似体液に浸漬せしめられた試料Ａ３にあっては、サンドブラスト処理が施されただけの基材Ａからなる試料Ａ１と比較して、細胞増殖が良好であることが確認されたのである。

Claims (6)

  1. 　ジルコニアからなる基材の表面の少なくとも一部に、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層を有することを特徴とする歯科用インプラント材料。
  2. 　前記表層が、カルシウムイオン含有溶液よりなる溶液層が表面に形成された前記基材を、焼成せしめることによって形成されたものである請求項１に記載の歯科用インプラント材料。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載の歯科用インプラント材料の製造方法にして、
    　ジルコニアからなる基材の表面の少なくとも一部に、カルシウムイオン含有溶液を付着させ、該カルシウムイオン含有溶液よりなる溶液層を形成する工程と、
    　前記溶液層が形成された基材を焼成せしめることにより、該基材の表面の少なくとも一部に、ＣａＯとＺｒＯ2 との固溶体からなる表層を形成する工程と、
    を有する歯科用インプラント材料の製造方法。
  4. 　前記カルシウムイオン含有溶液が酢酸カルシウム水溶液である請求項３に記載の歯科用インプラント材料の製造方法。
  5. 　前記溶液層が形成された基材を焼成する際の焼成温度が１０５０～１３００℃である請求項３又は請求項４に記載の歯科用インプラント材料の製造方法。
  6. 　前記表層が形成された基材を、ヒトの体液にほぼ等しいイオン濃度を有する擬似体液中に浸漬せしめる工程を更に有する請求項３乃至請求項５の何れか１項に記載の歯科用インプラント材料の製造方法。
                                                                                    
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