JPH01201262A - 人工骨及び人工歯とその製造法 - 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〉 本発明は腫瘍摘出、外傷等により失われた骨組織を修復
治療するための人工骨及びその製造法並びに歯牙疾患な
どにより失われた歯を修復治療するための歯根を備えた
人工歯及びその製造法に関する。

〈従来の技術及びその問題点〉 生体の硬組織代替物質として生体との親和性に優れたセ
ラミック系材料例えば、アルミナ、カーボン、リン酸三
カルシウム或いはヒドロキシアパタイトの焼結体若しく
は単結晶等が用いられている。

これらの焼結体若しくは単結晶を人工骨及び人工歯とし
て使用する試みもなされているが、実際治療を必要とす
る骨欠損部の形状は一定でなく、かつ、複雑な形状をし
ており、その形状に適合するようこれらの焼結体若しく
は単結晶を加工することは困離であり、さらにこれら焼
結体若しくは単結晶を充てんしたとしても、充てんした
周囲の骨組織よりも著しく硬いため充てん材周辺でその
刺激による骨吸収がおこり、ルーズニング等の問題点が
残されている。

一方、焼結体を機械的方法により、若しくは粉末に可熱
性ファイバーを成型時に加えて成型しこれを焼結する方
法などにより多孔体とし、これを骨欠損部及び空隙部の
充てん材として使用する方法も考えられるが、人工骨及
び人工歯として用いるには強度的に不十分である等の欠
点がある。

また最近、人工骨及び人工歯として前記欠点を克服した
リン酸カルシウム化合物と有機重合体とを含む複合物（
特開昭６ｌ−６８０５４）が開発されている。

しかしながら前記複合物にも製造する際に、リン酸カル
シウム化合物の混合割合を増大させると、均一な組成が
得られにくいという欠点があり、更に捏合物自体を生理
食塩水中に長時間浸漬させると、強度劣化が生じる等の
欠点を有しているのが実状である。

〈発明の目的〉 本発明の目的は、生体適合性に優れ、強度が高く生理食
塩水中に長時間浸漬させても強度劣化の少ない人工骨及
び人工歯を提供することにある。

本発明の別な目的は、撹拌操作性が容易であり均一な組
成を有する人工骨及び人工歯の製造法を提供することに
ある。

く問題点を解決するための手段〉 本発明によれば、リン酸カルシウム化合物と有機重合体
とを含む人工骨及び人工歯において、前記有機重合体の
原料モノマーとの親和性を向上させ、且つ前記人工骨及
び人工歯の強度劣化を防止させるために表面を改質剤に
より、改質したリン酸カルシウム化合物１０〜９０％（
体積比）と有機重合体９０〜１０％（体積比）とを含有
することを特徴とする人工骨及び人工歯が提供される。

また本発明によれば、リン酸カルシウム化合物と有機重
合体とを含む人工骨及び人工歯を製造するにあたり、前
記有機重合体の原料モノマーとの親和性を向上させ、且
つ前記人工骨及び人工歯の強度劣化を防止するためにリ
ン酸カルシウム化合物の表面を改質剤により改質し、次
いで前記表面改質されたリン酸カルシウム化合物と有機
重合体の原料モノマーとを混合し、加熱、重合すること
を特徴とする人工骨及び人工歯の製造法が提供される。

以下本発明を更に詳細に説明する。

本発明の人工骨及び人工歯は、表面を改質剤により改質
したリン酸カルシウム化合物と有機重合体とを含有して
なる複合物である。

本発明に使用するリン酸カルシウム化合物としてはリン
酸三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、リン酸四カル
シウム、オキシアパタイト、ピロリン酸カルシウム、フ
ッ素アパタイト、ヒドロキシアパタイトの水酸基の１部
がフッ素イオンで置換された化合物及びこれらの混合物
等を挙げることができるが、これらのうちで新生骨の生
成速度が早いもの、すなわちリン酸三カルシウム、ヒド
ロキシアパタイト、フッ素アパタイト若しくはリン酸四
カルシウムのうちから選ばれた１種若しくは２種以上の
混合物等を用いることが好ましい。中でも、ヒドロキシ
アパタイトは新生骨生成速度が最も早いことから、最も
好ましいものと言える。

ヒドロキシアパタイトの中でも５００℃以上、特に好ま
しくは７００’Ｃ以上で熱処理して得たヒドロキシアパ
タイトが特に新生骨の生成が早く好ましい。熱処理の上
限温度については特に限定されるものではないが、ヒド
ロキシアパタイトが分解を開始するので、分解温度以下
とすべきである。

また本発明にて使用し得るリン酸カルシウム化合物は湿
式法、乾式法、水熱法などの公知の製造方法により、人
工的に合成されたものであっても又、骨などから得られ
る天然のものを用いてもよい。

本発明において、リン酸カルシウム化合物の表面を改質
させる改質剤としては、例えば、４−メタクリロイルオ
キシエトキシカルボニルフタル酸（以下４−ＭＥＣＰと
称す）、４−メタクリロイルオキシエトキシカルボニル
フタル酸無水物（以下４−ＭＥＣＰＡと称す）、Ｐ−ビ
ニル安息香酸等の不飽和ポリカルボン酸及びその無水物
：２−メタクリロイルオキシエチルホスフェート等の不
飽和ポリリン酸及びその無水物；ｌＯ−メタクリロイル
オキシデシルチオホスフェート等の不飽和ポリチオリン
酸及びその無水物等を好ましく挙げることができる。該
改質剤の使用量は、リン酸カルシウム化合物と有機重合
体の原料モノマーとの親和性を向上させ、混合時に容易
に均一化でき、且つ人工骨及び人工歯の強度劣化を防止
するように前記リン酸カルシウム化合物の表面が改質可
能であれば、特に限定されるものではないが、リン酸カ
ルシウム化合物１００重量部に対して、０．０５重量部
以上、特に好ましくは、０．１〜０．５重量部の改質剤
を用いることが最も高強度のものが得られるので望まし
い。この際、改質剤の量を増やすことは可能ではあるが
、経済的及び生体親和性の点から２．０以下にすること
が好ましい、また改質剤の中でも、４−ＭＥＣＰＡ、４
−ＭＥ　ＣＰは、少量で改質することができるので特に
好ましい。また改質方法もリン酸カルシウム化合物の表
面を改質することができればいかなる方法も用いること
ができ、例えばメタクリル酸メチル、メタクリル酸トリ
フルオロエチル等の有機重合体のモノマー、アセトン等
の溶媒に改質剤を溶解し、次いでリン酸カルシウム化合
物を投入し、３〜１０分間撹拌後、リン酸カルシウム化
合物の沈殿物を自然乾燥又は加熱乾燥等の方法により改
質することができる。

本発明に用いる有機重合体としては生体に対し毒性がな
ければ特に限定されるものではないが、たとえばポリ乳
酸ポリグリコール酸などのカルボン酸系重合体；ポリメ
タクリル酸メチル（以下ＰＭＭＡと称す）、ポリ（メタ
クリル酸トリフルオロエチル）（以下、ＰＴＦＥＭＡと
称す）などのカルボン酸エステル系重合体：及びポリエ
チレン（以下ＰＥと称す）、ポリプロピレンなどのオレ
フィン系重合体；を用いることができる。これらのうち
では強度及びリン酸カルシウム化合物との親和性が高い
という点からＰＭＭＡ、ＰＴＦＥＭＡが好ましい。

前記表面を改質剤により改質したリン酸カルシウム化合
物と前記有機重合体との配合割合は、表面改質されたリ
ン酸カルシウム化合物１０〜９０％（体積比）、好まし
くは５０〜８０％（体積比）、及び有機重合体９０〜１
０％（体積比）、好ましくは５０〜２０％（体積比）で
なければならない。

前記表面改質されたリン酸カルシウム化合物の配合割合
が１０％未満であると、人工骨及び人工歯の生体適合性
が悪くなり且つ周囲への新生骨の生成がほとんど認めら
れなくなり、一方、９０％を越えると人工骨及び人工歯
の加工が困難となるため欠損部の形状にあわせて加工す
ることが不可能となる。配合割合が５０〜８０％の範囲
では人工骨及び人工歯の周囲への新生骨の生成量も多く
、かつ物生値も骨に近くできるため好ましい。

本発明の人工骨及び人工歯を製造するには、まず前記改
質方法等によりリン酸カルシウム化合物の表面を改質し
、有機重合体の原料との親和性を向上させる。この際表
面改質されたリン酸カルシウム化合物の形状は、粉末状
又は顆粒状であることが好ましい。次いで前記表面改質
されたリン酸カルシウム化合物と前記有機重合体の原料
モノマーとを、例えば歯科用ミキサー等により混合後、
好ましくは４０℃〜１１０℃の温度範囲にて加熱し、重
合することにより製造することができる。

この際の前記重合法としては１例えば所望の形状をした
型枠内に前記混合物を入れ、水槽中で徐々に加熱し、次
いで反応を完全に終了せしめ、残留モノマーをなくすた
めに、１１０℃の乾燥機で加熱する等の方法を用いるこ
とができる。

人工骨及び人工歯の物性をより骨のそれに近似させたい
場合、若しくは生体にインブラントした場合の安全を考
え、より高強度、高靭性のものとしたい場合には中心部
に金属棒又は板等を入れることもできる。この場合、金
属としては上記目的に合う限り特に限定されないが、リ
ン酸カルシウム化合物と有機重合体との混合物に何らか
の原因でクラック等が入った場合も考えられるため、生
体に対し毒性が少ないか又は無いといわれているステン
レス（３１６Ｌ）やチタン等を用いることが好ましいと
いえる。中心部に金属を入れる場合、その外側に金属が
露出しないように入れることが好ましい、金属との接着
には接着剤をもちいるがその種類は所期の接着強度が得
られる限り、特に限定されるものではない。本発明のリ
ン酸カルシウム化合物と有機重合体との混合物は金属と
の接着性が他の材料に比し良好であり、且つ靭性が高い
ため曲げねじれに対しクラックが入りにくい。

〈発明の効果〉 本発明によれば、原料であるリン酸カルシウム化合物の
表面を改質することによって、強度が高く、生理食塩水
中に長時間浸漬させても強度劣化の少ない人工骨及び人
工歯を提供することができ、更に表面改質されたリン酸
カルシウム化合物を用いることにより、有機重合体との
親和性が向上され、混合する際に、特別な混合法及び熟
練等を必要とせず、容易にリン酸カルシウム化合物と有
機重合体モノマーとを均一に混合することができる人工
骨及び人工歯の製造法を提供することが可能である。

〈実施例〉 以下１本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明
する。

失庭涯よ アセトンに改質剤として、４−ＭＥ　ＣＰを溶解し、次
いでリン酸カルシウム化合物としてリン酸三カルシウム
及びヒドロキシアパタイトの各粉末を投入後、夫々を沈
殿させ該沈殿物を乾燥させリン酸三カルシウム及びヒド
ロキシアパタイトの表面を改質した。その後火々の該沈
殿物にＰＭＭＡ、ＰＴＦＥＭＡの各モノマーを夫々混合
し、加熱、重合させリン酸カルシウム化合物と有機重合
体との混合物を作製したところ、リン酸カルシウム化合
物と有機重合体とのぬれが非常によく、混合が容易であ
った。この場合いずれも配合割合はリン酸カルシウム化
合物の割合を８０％（体積比）とした。

これら各混合物を５Ｘ５Ｘ５ｍｍの大きさに切断し、成
人脛骨に作製した欠損（５Ｘ　５　Ｘ　５ｍｍ）に充て
んし、術後１週〜６ケ月まで経時的にｗｔ察し、その結
果、いづれも混合物周囲に直接接して新生骨の生成が認
められたが、なかでもヒドロキシアパタイトとＰＭＭＡ
の場合、ヒドロキシアパタイトとＰＴＦＥＭＡの場合が
新生骨の生成量が最も多かった。

失１班又 リン酸カルシウム化合物としてヒドロキシアパタイトの
みを用いた以外は全て実施例１と同様にリン酸カルシウ
ム化合物と有機重合体との混合物を作製した。これら混
合物を乾燥状態及び生体中に近似させるため生理食塩水
（３７℃）中に３か月間浸漬後ぬれたままの状態で夫々
曲げ強度を測定した。曲げ試験はＪＩＳ　Ｒ１６０１に
したがい、三点曲げにて実施した。その結果を表１に示
す。

崖較■よ ヒドロキシアパタイト粉末の表面処理を行なわない以外
は全て実施例２と同様にして曲げ強度を測定した。その
結果を表１に示す。また、この際、ヒドロキシアパタイ
ト粉末とＰＭＭＡ又はＰＴＦＥＭＡとのぬれが悪く混合
が困難であり、均一な組成が得られにくがった。

表　　１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）リン酸カルシウム化合物と有機重合体とを含む人工
   骨及び人工歯において、 前記有機重合体の原料モノマーとの親和性を向上させ、
   且つ前記人工骨及び人工歯の強度劣化を防止させるため
   に表面を改質剤により改質したリン酸カルシウム化合物
   １０〜９０％（体積比）と有機重合体９０〜１０％（体
   積比）とを含有することを特徴とする人工骨及び人工歯
   。 ２）リン酸カルシウム化合物と有機重合体とを含む人工
   骨及び人工歯を製造するにあたり、 前記有機重合体の原料モノマーとの親和性を向上させ、
   且つ前記人工骨及び人工歯の強度劣化を防止するために
   リン酸カルシウム化合物の表面を改質剤により改質し、
   次いで前記表面改質されたリン酸カルシウム化合物と有
   機重合体の原料モノマーとを混合し、加熱、重合するこ
   とを特徴とする人工骨及び人工歯の製造法。