JPH02116684A - リン酸カルシウム化合物多孔質体の製造方法 - 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、主として生体のインブラント材として骨、歯
又は歯根等の補綴用に使用する多孔質でしかも機械強度
の大きなリン酸カルシウム化合物多孔質体の製造方法に
関する。

（従来技術とその問題点） 水酸アパタイトやリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）をはじ
めとするリン酸カルシウム化合物は、生体親和性が極め
て優れていること、成形が容易であることから人工骨、
人工歯根等の生体インブラント材の構成成分として近年
法（利用されている。

しかし該リン酸カルシウム化合物のみでは骨や歯根とし
ての物理的強度が必ずしも十分でないことから大きな機
械強度を要する部分については、チタン等の生体不活性
金属との組み合わせによる複合材、即ちチタン等の金属
表面にこれらのリン酸カルシウム化合物を被覆した材料
が使用されている。

現在骨や歯の充填材としての補綴用に、これらのリン酸
カルシウム化合物の焼結体つまり水酸アパタイトやＴＣ
Ｐ、又はその複合体が最適とされその使用が進められて
いる。該化合物は焼結体の他に、成形体、顆粒体、多孔
質体等として使用されている。

該焼結体は通常緻密体とも呼ばれる非多孔質体であり、
水酸アパタイト等のリン酸カルシウム化金物、あるいは
酸化カルシウム及び有機リン酸塩等のそれらの原料をプ
レス成形後、ホットプレス焼結したりすることにより得
られる。該焼結体は充填材としての機械的強度は十分で
あるが、生体に装着したときに生体の骨組織が前記緻密
体の内部に入り込めず、埋め込み後の固定に時間が掛か
り予め固定するための手段が必要になりかつ成形性が必
ずしも良好でないという問題点がある。

一方顆粒体は、患部の形状にとられれず、どの部分にも
使用できるという長所を有する反面、患部への固定が極
めて困難であり、充填後も変形を操り返し易く骨組織と
の一体化を図り難いという欠点を有している。

多孔質体は、前記緻密体及び顆粒体の有する問題点を有
することがなく、多孔質であるが故に成形性及び加工性
も良好であり、実用性のある有効な充填材である。しか
し現在知られている多孔質体は、ウレタンフオーム等に
、リン酸カルシウム化合物を含むスラリを含浸させた後
焼結して前記ウレタンフオーム等の材料を焼成し揮発さ
せて多孔質体を形成したり、予め前記スラリに発泡剤を
加え発泡させた後、成形し焼結したりして得るようにし
ている。これらの製法では、得られる充填材の多孔度が
８０％以上つまり嵩密度が２０％以下であり、充填材と
しての多孔質は十分であるが物理的強度が不足し、イン
ブラント後に骨成長が十分に生じて前記空間をある程度
閉塞するまで他の固定手段を必要とするという欠点があ
る。

（発明の目的） 本発明の目的は、上記した従来の充填材の存する欠点を
解消し、骨や歯の充填材（補綴材）として適切な物理的
強度を有し、しかもその中に骨組織が成長可能な多孔性
を有するリン酸カルシウム化合物多孔質体の製造方法を
提供することである。

（問題点を解決するための手段） 、本発明は、リン酸カルシウム化合物と有機性液体を混
練した後、該混線物を成形し焼結することを特徴とする
リン酸カルシウム化合物多孔質体の製造方法である。

以下本発明をより詳細に説明する。

本発明は、既に発泡したウレタンフオームを利用したり
、発泡剤を利用して充填材の発泡を行う方法を利用する
と、多孔度が８０％を越える充填材しか得られないこと
に鑑み、不揮発性の有機性液体を使用することにより多
孔度の上昇を抑制して骨Ｍｉ織が成長するため十分な多
孔度と充填材として十分な物理的強度を有するリン酸カ
ルシウム化合物多孔質体を製造することを特徴とする。

本発明者らは、本発明の多孔質体の原料であるリン酸カ
ルシウム化合物に、従来の発泡剤に換えて好ましくは焼
結バインダとしても機能する有機性液体を通常のバイン
ダ使用量より多く使用することにより、焼結後に微細な
多数の開放気孔を有する多孔質焼結体を得ることができ
ることを見出したのである。

本発明のリン酸カルシウム化合物とは、主として水酸ア
パタイト及びリン酸三カルシウムを指称しその他に、リ
ン酸水素カルシウム、リン酸二水素カルシウムや若干の
不純物成分等を含んでいてもよい。

前記リン酸カルシウム化合物の粒径は、特に限定されな
いが、焼結をできるだけ容易にするため微細にしてお（
ことが望ましく、該粒径は得られる多孔質体の多孔度に
影響を及ぼすものではない。

又前記化合物又は原材料は、十分に粉砕してＸ線回折線
が拡大する状態即ち結晶子サイズが１０００人°以下の
極めて小さいサイズかあるいは結晶中に極めて多数の欠
陥を有するような活性な状態とすることが望ましい。こ
のような粒子を使用することにより、より温和な焼結条
件つまりより低い焼結温度で強度の大きいリン酸カルシ
ウム化合物多孔質焼結体を得ることができる。

このようなリン酸カルシウム化合物粉末又はその原材料
粉末に、不揮発性の有機性液体を加える。

この有機性液体は、不揮発性でありかつ焼成により残留
物が生じない限り特に限定されないが、例えばメチルセ
ルロース、エチルセルロース及びカルボキシメチルセル
ロースの水性液状物やポリエチレングリコールあるいは
ポリビニルアルコール等焼成により窒素酸化物や硫黄酸
化物を生ずることのない炭素、水素及び／又は酸素から
構成される有機化合物を使用することが好ましい、ここ
で不揮発性とは、乾燥によりその成分の全てが揮発する
ものではないことを意味し、後述する焼結時に混練物の
一部を形成するものでなければならない。該有機性液体
は必要に応じて揮発分を除去してから使用することもで
きる。添加すべき該有機性液体の量は、必要とする多孔
度に依存するが、前記リン酸カルシウム化合物粉末に対
して３０〜３００容量％程度とすることが望ましい。

次いで前記リン酸カルシウム化合物と前記有機性液体を
混練する。該混練は両物質をそのまま混合して行っても
、少量の水等を添加した後行ってもよい。次に混練した
混合物の成形を行う。該成形は、プレス等により加圧し
て所定形状に成形することが望ましいが、型枠等に流し
込んでもよく、該成形時に前記有機性液体が前記リン酸
カルシウム化合物等を凝集させるバインダとして機能す
ると、成形が良好に進行し、所定形状の成形物を得るこ
とができる。該成形に際しては、成形体中に気泡が残存
しないよう注意することが必要であり、該気泡の残存を
防止するためには、混線物を十分に養生してから使用す
ることが好ましい。

次いでこのようにして得た成形体の焼結を行う。

焼結雰囲気はアルゴンや窒素等の不活性雰囲気及び真空
等から目的に応じて適宜選択されるが、前記有機性液体
中の有機物を分解し完全に除去するためには空気中のよ
うな酸化性雰囲気が望ましい。

焼結温度は６００〜１３００℃程度が適切であり、６０
０℃未満では焼結が不十分となり１３００℃を越えると
前記リン酸カルシウム化合物の強度が低下する可能性が
ある。前記リン酸カルシウム化合物粉末から前記多孔質
体を得るためには、所望の多孔度と焼結度に応じて焼結
温度を設定すればよい。

該操作により、前記成形された混練物中のリン酸カルシ
ウム化合物が焼結されて強度が増大するとともに、前記
有機性液体が飛散して多孔質体を得ることができる。該
有機性液体は混練物中に均一に存在するため生成する多
孔質体の孔も均一な開放気孔となる。該多孔質体の多孔
度は、前記リン酸カルシウム化合物と、前記有機性液体
の混合比に依存し、前記有機性液体の量が多いほど多孔
度も大きくなる。従って該有機性液体の量を適宜選択す
ることにより、特に骨や歯根等のインブラント材として
有用な所望の多孔度（通常２０〜６０％）を有するリン
酸カルシウム化合物多孔質体を得ることができる。

（実施例） 以下本発明の実施例を記載するが、これらの実施例は本
発明を限定するものではない。

実施班 市販の水酸アパタイト粉末をメノー製の自動乳鉢を使用
して１μｍ前後まで粉砕した。これに同量のメチルセル
ロース粉末を加え、更に自動乳鉢にて粉砕混合を継続し
た。混合終了後前記乳鉢から取り出し、少量の水を加え
て混練し、常温でプレスによりペレット状に加圧成形し
た。

該成形後乾燥し、空気を流通させたマンフル炉に入れ、
１０００℃で２時間保持した。

炉内で放冷後取り出したところ、多孔度が約３２％でイ
ンブラント材として十分な強度を有する白色の焼結体が
得られた。Ｘ線回折によりその状態を調べたところ、こ
の焼結体はほぼ完全に水酸アパタイトの結晶状態を保持
していた。

又この焼結体の固相密度を測定したところ約３．１０で
あり、水酸アパタイトの理論密度（３，１６）に近く、
孔の殆どが開放気孔であることが分かった。

（発明の効果） 本発明では、リン酸カルシウム化合物と不揮発性の有機
性液体を混練した後、該混練物を成形し焼結してリン酸
カルシウム化合物多孔質体を製造するようにしている。

従って、焼結前の混練物にはリン酸カルシウム化合物と
、有機性液体が所定の割合で混合され、焼結により前記
有機性液体を飛散させることにより、前記多孔質体を得
ることができる。形成される孔は、前記混線物に含有さ
れる有機性液体に比例するため、前記リン酸カルシウム
化合物と前記有機性液体の混合比を調節することにより
、任意の多孔度のリン酸カルシウム化合物多孔質体を得
ることかできる。これにより従来技術では得ることが困
難であった２０〜６０％程度の多孔度の多孔質質体、換
言するとインブラント材としての十分な物理的強度と骨
Ｕ織が成長して強固な接合を可能にするために十分な多
孔度を有するインブラント用多孔質体を得ることが可能
になる。

又通常前記有機性液体は混練物中に均一に存在するため
、得られる多孔質体の孔も孔径が３０〜３００μｍ程度
の均一に存在する開放気孔となり、該多孔質体を人工骨
や人工歯根用等のインブラント材として使用する場合に
、装着された骨組織が容易に前記多孔質体内に進入して
前記人工骨等を強固に固定することができる。

更にその製造工程も、混練、成形及び焼結といった比較
的簡単な操作であり、高い作業性で良質のリン酸カルシ
ウム化合物多孔質体を製造することができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）リン酸カルシウム化合物と不揮発性の有機性液体
   を混練した後、該混練物を成形し焼結することを特徴と
   するリン酸カルシウム化合物多孔質体の製造方法。
2. （２）不揮発性の有機性液体が、メチルセルロースの水
   性液状物、ポリエチレングリコール又はポリビニルアル
   コールである請求項１に記載の方法。
3. （３）混練物の焼結を６００〜１３００℃で行う請求項
   １に記載の方法。