JPH01249059A - リン酸カルシウム系物質コーティング用粉体、コーティング方法及び複合生体セラミックス - 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、リン酸カルシウム系物質コーティング用粉体
、コーティング方法及び複合生体セラミックスに関する
。この生体セラミックスは高強度を有し、かつ生体親和
性に優れ、人工骨材などとして有用である。

従来の技術 サファイア、アルミナ焼結体などのセラミックスは、高
強度を有する上、生体に対して毒性がないので、人工歯
根や人工骨などの生体セラミックスとして利用が計られ
ている。しかしながら、これらの材料は、生体組織に対
して不活性であるために、新生骨との結合能がなく、ま
た被包化（異物膜）が生じやすいので長期間にわたって
生体内に埋入することができないという欠点がある。

一方、水酸アパタイトやリン酸三カルシウムなどのリン
酸カルシウム系物質は、骨、歯などの生体無機質の主成
分であるので、生体に対する安全性、骨との結合性、新
生骨との置換性などの優れた生体親和性を有しているも
のの、リン酸カルシウム系物質の実用に供しうる高強度
セラミックス焼結体は得られていない。

このような事情の下、サファイア、アルミナ焼結体など
の高強度セラミックス表面にリン酸カルシウム系物質を
コーティングした生体親和性を有する複合材が要望され
ている。

従来、このような生体セラミックス表面へのリン酸カル
シウム系物質コーティング方法としては、溶射法、スパ
ッタリング法、スラリー法などが知られている。溶射法
は、リン酸カルシウム系物質粉末を高温の火炎中で溶解
し、高速で基材に吹き付ける方法であるが、このものは
、高温を必要とするために、リン酸カルシウム系物質の
分解や結゛　　島構造の変化等をひき起こすという欠点
がある。

スパッタリング法は基材表面にリン酸カルシウム系物質
をスパッタリングする方法であるが、このものは高真空
下で行う必要があるために、生産性が低く、製造原価が
高くなるのを免れない。スラリー法は、基材にリン酸カ
ルシウム系物質スラリーをスプレーしたのち、乾燥、焼
結する方法であるが、このものは、基材とコーティング
層との密着性が十分でないという欠点がある。

発明が解決しようとする課題 本発明は、このような従来の欠点を克服し、簡単で、安
価な工業化に適したリン酸カルシウム系物質コーティン
グ方法、そのコーティング用粉体及びその方法によって
得られた生体親和性に優れた医用材料としての複合生体
セラミックスを提供することを目的としてなされｔこも
のである。

課題を解決するための手段 本発明者らは、前記目的を達成すべく種々研究を重ねた
結果、アルミナ、シリカ、リン酸カルシウム系物質を所
定の割合で混合調製したコーティング用粉体を用いて、
スラリーや膜状体のようなコーティング用物を得、これ
らにより生体セラミックスの表面を処理し、次いで熱処
理することにより、生体セラミックス上にリン酸カルシ
ウム系物質を融着させうろことを見出し、この知見に基
づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、アルミナとシリカとを重量比１：
２〜１：４で混合した粉末に１０〜６０重量％のリン酸
カルシウム系物質を配合したリン酸カルシウム系物質コ
ーティング用粉体、前記リン酸カルシウム系物質コーテ
ィング用粉体から得られたコーティング用物で生体セラ
ミックスの表面を処理したのち、熱処理することを特徴
とするリン酸カルシウム系物質コーティング方法及び前
記方法によりリン酸カルシウム系物質ヲコーティングし
た複合生体セラミックスを゛提供するものである。

本発明のコーティング用粉体を調製するには、先ず、ア
ルミナとシリカとを重量比１：２〜１：４、特に１：３
で混合することが必要である。これよりもアルミナの量
が多くなると密着性が低下するし、また、これよりも少
なくなると基材との反応性が低下するのを免れない。次
いで、得られた混合粉末に１０〜６０重量％、好ましく
は２０〜５０重量％のリン酸カルシウム系物質を配合す
ることから成る。これよりもリン酸カルシウム系物質の
量が多くなると強度が不十分となるし、また、これより
も少なくなるとリン酸カルシウム系物質の望ましい性質
、例えば人工骨材としての生体親和性が低下するのを免
れない。

本発明に用いる生体セラミックスとしては、例えばα−
アルミナのようなアルミナ、サファイア、部分安定化ジ
ルコニア、安定化ジルコニアのようなジルコニア系セラ
ミックス、チタニアなどが挙げられ、特にアルミナやサ
ファイアやジルコニア系セラミックスが構造材として強
度や靭性が大きく、シかも安全性が高いので好ましい。

さらにこの生体セラミックスは一部をち密にすることに
より、−層強度や靭性が増大する。

本発明に用いるリン酸カルシウム系物質としては、例え
ば水酸アパタイト、リン酸三カルシウムなどが好ましく
用いられる。

このリン酸カルシウム系物質として水酸アパタイトを用
いる場合には、このものは乾式法又は湿式法による合成
アパタイトでもよいし、各種を推動物の骨、歯から回収
された生体アパタイトでもよい。例えば、乾式法として
は、９００〜１３００℃の高温下の水蒸気気流中で多孔
質リン酸カルシウムと過剰のＣａＯを反応させる方法等
が挙げられる。

次に、本発明方法においては、このようなコーティング
用粉体を用いて、スラリーや膜状体のようなコーティン
グ用物を得、これらにより生体セラミックスの表面を処
理し、次いで熱処理することが必要である。

このような表面の処理法としては、例えば、生体セラミ
ックスの表面にコーティング用粉体のスラリーを塗布す
る、生体セラミックスをコーティング用粉体のスラリー
中に浸漬する、生体セラミックスの表面にコーティング
用粉体から形成された膜状体を密着させるなどの一般的
な方法が用いられる。スラリーとしては、スプレー塗布
に適した水性スラリーが好ましい。

このような処理後の熱処理方法としては、９００〜２０
００℃好ましくは１０００〜１５００℃で焼成する方法
などが用いられる。この際、熱処理は加圧することなく
行えるし、また例えばホットプレス法のように加圧して
行うこともできる。

本発明方法の熱処理過程においては、十分な融着が行わ
れる。すなわち、熱処理初期にコーティング用粉体中の
アルミナ、シリカ、リン酸カルシウム系物質は液相を生
じ、被コーテイング材の生体セラミックスと十分に接触
させることができる。

ざらに液相中でアルミナとリン酸カルシウム系物質は反
応してリン酸アルミニウムを生成する。この生成したリ
ン酸アルミニウムは、未反応のリン酸カルシウム系物質
に固溶することによって被コーテイング材とリン酸カル
シウム系物質との密着を強固にし、ざらに熱処理後の冷
却過程でアルミナ、シリカ及びリン酸カルシウム系物質
から成る系の液相の結晶化を促進し、コーティング用粉
体層の生体内耐久性を高める。

本発明の生体セラミックスにおいては、コーティングの
厚さが通常、０．０１〜１０ｍｍの範囲のものであり、
０．１−２　、Ｏｒｔｔｍ、特に０．２〜１．０Ｉｌ＋
１１の範囲のものが好ましい。コーティングの厚さが、
これよりも厚くなると強度が不十分となるし、また、こ
れよりも薄くなるとリン酸カルシウム系物質の望ましい
性質、例えば人工骨材としての生体親和性が低下するの
を免れない。

本発明の複合生体セラミックスは、例えば、人工骨、人
工歯根や人工関節等の人工骨材などに用いて好適であり
、従来の生体セラミックスの場合と同様の手段で生体内
に嵌植することができる。

発明の効果 本発明方法は、十分な融着により生体セラミックス表面
にリン酸カルシウム系物質をコーティングすることがで
き、簡単、安価で、工業化に適するという顕著な効果を
奏する。

本発明方法で得られた複合生体セラミックスは高強度を
有し、かつ生体親和性に優れ、人工骨材などとして有用
である。

特に、多孔質生体親和性のものを用いたものは、生体内
に嵌植すると容易に新生骨と置換しうるので、整形外科
や歯科や口腔外科の治療用材料として好適に利用しうる
。

［実施例］ 次に実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ アルミナとシリカとを重量比１：３に混合した粉末にリ
ン酸三カルシウム粉末を２０％配合したコーティング用
粉体を５％含有する水性スラリーを、アルミナ焼結体に
スプレー法で塗布し、乾燥した後、１２５０℃で１時間
熱処理した。このようにして得られたσ−アルミナ焼結
体表面は、厚さ０．３ｍ＋＋ｍのリン酸カルシウム系物
質層によってコーティングされていた。

実施例２ 実施例１において、リン酸三カルシウムの配合率を５０
％に代え、コーティング用粉体を厚さＩＩＵの加圧成形
膜としたものをアルミナ焼結体に密着させて行った以外
は、実施例１と同様にして処理して、厚さ０．８ｍｍの
リン酸カルシウム系物質層でコーティングされたα−ア
ルミナ焼結体を得Ｉこ。

参考例１ 実施例１において、コーティング用粉体にリン酸三カル
シウムを含有しない粉末を用いた以外は、実施例１と同
様にして処理したが、コーティング層はアルミナ焼結体
に全く密着しなかった。

参考例２ 実施例１において、コーティング用粉体に２００重量％
のリン酸三カルシウム粉末を配合しｔ；以外は実施例１
と同様にして処理したが、コーティング層はアルミナ焼
結体に全く密着しなかった。

特許出願人　工業技術院長　飯　塚　幸　三指定代理人
　工業技術院名古屋工業技術試験所長磯谷三男

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　アルミナとシリカとを重量比１：２〜１：４で混合
   した粉末に１０〜６０重量％のリン酸カルシウム系物質
   を配合したリン酸カルシウム系物質コーティング用粉体
   。 ２　特許請求の範囲第１項記載のコーティング用粉体か
   ら得られたコーティング用物で生体セラミックスの表面
   を処理したのち、熱処理することを特徴とするリン酸カ
   ルシウム系物質コーティング方法。 ３　特許請求の範囲第２項記載の方法によりリン酸カル
   シウム系物質をコーティングした複合生体セラミックス
   。