JPH0244054A - 自己硬化型高強度複合生体材料とその製造方法 - Google Patents
自己硬化型高強度複合生体材料とその製造方法Info
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- JPH0244054A JPH0244054A JP63192997A JP19299788A JPH0244054A JP H0244054 A JPH0244054 A JP H0244054A JP 63192997 A JP63192997 A JP 63192997A JP 19299788 A JP19299788 A JP 19299788A JP H0244054 A JPH0244054 A JP H0244054A
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- powder mixture
- curing
- hydroxyapatite
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- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
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。
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、整形外科分野における人工骨ならびに汁セメ
ントや歯科分野における埋植材ならびに歯科用セメント
などとして用いられる高強度の複合生体材料に関ずろら
のである。
ントや歯科分野における埋植材ならびに歯科用セメント
などとして用いられる高強度の複合生体材料に関ずろら
のである。
「従来技術とその課題」
従来より、セラミックス材料は生体によくなじむことか
ら、人工骨あるいは人工歯根なとの生体材料として用い
られている。このようなセラミック材料の中で、特に生
体とのなじみか良く、骨と直接結合する性質を有してい
るものとしてハイドロキシアパタイトセラミックスが知
られている。
ら、人工骨あるいは人工歯根なとの生体材料として用い
られている。このようなセラミック材料の中で、特に生
体とのなじみか良く、骨と直接結合する性質を有してい
るものとしてハイドロキシアパタイトセラミックスが知
られている。
しかしながら、このハイドロキシアパタイトセラミック
スは、強度が小さく脆いという欠点があった。
スは、強度が小さく脆いという欠点があった。
また、このような欠点を補うため、ハイドロキシアパタ
イトセラミックスを炭素繊維などの繊Qイffにより補
強することも考えられるが、このようなものを作製する
には、製造するに際して焼結処理を行わなくてはならず
、繊維とアパタイトとの収縮率の差に起因して該セラミ
ックスに歪が生じ、十分な強度を持った十オ料とするの
が困難であるといった問題があった。
イトセラミックスを炭素繊維などの繊Qイffにより補
強することも考えられるが、このようなものを作製する
には、製造するに際して焼結処理を行わなくてはならず
、繊維とアパタイトとの収縮率の差に起因して該セラミ
ックスに歪が生じ、十分な強度を持った十オ料とするの
が困難であるといった問題があった。
さらに、このような材料には自己硬化性がなく、骨セメ
ント、あるいは歯科用セメントといった自己硬化性を要
する生体材料に適用するには不都合であった。
ント、あるいは歯科用セメントといった自己硬化性を要
する生体材料に適用するには不都合であった。
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、自己硬化
性を有することにより、焼結処理を必要としない繊維強
化ハイドロキシアパタイトセラミックスを得ることを目
的とするものである。
性を有することにより、焼結処理を必要としない繊維強
化ハイドロキシアパタイトセラミックスを得ることを目
的とするものである。
「課題を解決するための手段」
本発明の請求項Iに記載した発明では、α−リン酸三カ
ルシウム(Cas(P O4)2)とリン酸四カルシウ
ム(Ca、O(r’ O4)2)との混合物粉体に繊維
を混入して自己硬化型高強度複合生体材料としたことを
上記課題の解決手段とした。
ルシウム(Cas(P O4)2)とリン酸四カルシウ
ム(Ca、O(r’ O4)2)との混合物粉体に繊維
を混入して自己硬化型高強度複合生体材料としたことを
上記課題の解決手段とした。
また、請求項2に記載した発明では、カルシウムのリン
に対するのモル比が1.50〜l、68であるハイドロ
キシアパタイトを、1200℃以上で脱水熱分解し粉砕
してα−リン酸三カルシウム(Ca3(P O4)2)
とリン酸四カルシウム(Ca*0(P O、)、)との
、混合物粉体を作製し、これに繊維を混入して自己硬化
型高強度複合生体材料を製造することを上記課題の解決
手段とした。
に対するのモル比が1.50〜l、68であるハイドロ
キシアパタイトを、1200℃以上で脱水熱分解し粉砕
してα−リン酸三カルシウム(Ca3(P O4)2)
とリン酸四カルシウム(Ca*0(P O、)、)との
、混合物粉体を作製し、これに繊維を混入して自己硬化
型高強度複合生体材料を製造することを上記課題の解決
手段とした。
以下、この本発明の詳細な説明する。
本発明の自己硬化型高強度複合生体材料は、αリン酸三
カルシウム(Ca*(P O4)2)とリン酸四カルシ
ウム(Ca40 (P O4)2)との混合物粉体に繊
維を混入してなるものである。
カルシウム(Ca*(P O4)2)とリン酸四カルシ
ウム(Ca40 (P O4)2)との混合物粉体に繊
維を混入してなるものである。
α−リン酸三カルシウムとリン酸四カルソウムとの混合
物粉体は、水を加えて混練することにより、ハイドロキ
ンアパタイトを生成して便化するものである。そして、
この混合物粉体に繊9(eがあらかじめ混入されて得ら
れた自己硬化型高強度?SJ合生体材料では、水を加え
て硬化した際、繊維ハイドロキシアパタイト複合体が得
られる。
物粉体は、水を加えて混練することにより、ハイドロキ
ンアパタイトを生成して便化するものである。そして、
この混合物粉体に繊9(eがあらかじめ混入されて得ら
れた自己硬化型高強度?SJ合生体材料では、水を加え
て硬化した際、繊維ハイドロキシアパタイト複合体が得
られる。
この場合、混合物粉体を混練するために用いられるもの
としては、上記の水に限ることなく酸あるいは塩類水溶
液でも良く、これら酸あるいは塩類水溶液は硬化を促進
しあるいは均質な複合体を形成するのに有効である。す
なイつら、酸としてはリン酸、硫酸、クエン酸が、塩と
してはリン酸ナトリウム、硫酸ナトリウムが硬化を促進
し、また酸としてはクエン酸、乳酸、塩としてはクエン
酸ナトリウム、乳酸ナトリウムが分散を良くして均質な
複合体を得るのに有効である。
としては、上記の水に限ることなく酸あるいは塩類水溶
液でも良く、これら酸あるいは塩類水溶液は硬化を促進
しあるいは均質な複合体を形成するのに有効である。す
なイつら、酸としてはリン酸、硫酸、クエン酸が、塩と
してはリン酸ナトリウム、硫酸ナトリウムが硬化を促進
し、また酸としてはクエン酸、乳酸、塩としてはクエン
酸ナトリウム、乳酸ナトリウムが分散を良くして均質な
複合体を得るのに有効である。
次に、このような自己硬化型高強度複合生体材料を製造
方法を、本発明の請求項2に記載した方法に基づいて説
明する。
方法を、本発明の請求項2に記載した方法に基づいて説
明する。
まず、湿式合成法によって合成した、カルシウムのリン
に対するモル比が1.50〜1.68であるハイドロキ
ノアパタイトを1200℃以上の高温で脱水熱分解し、
さらにこれを粉砕してα−リン酸三カルシウムとリン酸
四カルシウムとの混合物粉体を作製する。ここで、カル
シウムのリンに対ずろモル比が1.50〜1,68のハ
イドロキンアパタイトを用い、これを脱水熱分解したの
は、」二足モル比の範囲にてハイドロキシアパタイトが
安定であるからである。
に対するモル比が1.50〜1.68であるハイドロキ
ノアパタイトを1200℃以上の高温で脱水熱分解し、
さらにこれを粉砕してα−リン酸三カルシウムとリン酸
四カルシウムとの混合物粉体を作製する。ここで、カル
シウムのリンに対ずろモル比が1.50〜1,68のハ
イドロキンアパタイトを用い、これを脱水熱分解したの
は、」二足モル比の範囲にてハイドロキシアパタイトが
安定であるからである。
次に、この混合物粉体に繊維を混入して自己硬化型高強
度複合生体材料を得る。ここで、混入される繊維として
は、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊
維あるいはa機動繊維などで生体に害を及ぼさないもの
が用いられ、バイオイナート、バイオアクティブさらに
は生体吸収性材料などが好適に使用されろ。
度複合生体材料を得る。ここで、混入される繊維として
は、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊
維あるいはa機動繊維などで生体に害を及ぼさないもの
が用いられ、バイオイナート、バイオアクティブさらに
は生体吸収性材料などが好適に使用されろ。
このようにして得られた自己硬化型高強度複合生体材料
は、合成したハイドロキンアパタイトを脱水熱分解して
得た混合物粉体からハイドロキノアパタイトが可逆的に
生成するため、化学組成的に均一であり、強度が大きい
乙のとなる。また、α−リン酸三カルシウムとリン酸四
カルシウムの混合物粉体に繊維を混入したので、使用に
際してこれを硬化すると、得られた硬化体か、マトリッ
クスなるハイドロキシアパタイトを繊維で補強した繊維
−ハイドロキシアパタイト複合体となり、繊維を含まな
いものに比へて強度が増大し、ねばり強く、また破壊し
たときにも破片が飛散しないものとなる。
は、合成したハイドロキンアパタイトを脱水熱分解して
得た混合物粉体からハイドロキノアパタイトが可逆的に
生成するため、化学組成的に均一であり、強度が大きい
乙のとなる。また、α−リン酸三カルシウムとリン酸四
カルシウムの混合物粉体に繊維を混入したので、使用に
際してこれを硬化すると、得られた硬化体か、マトリッ
クスなるハイドロキシアパタイトを繊維で補強した繊維
−ハイドロキシアパタイト複合体となり、繊維を含まな
いものに比へて強度が増大し、ねばり強く、また破壊し
たときにも破片が飛散しないものとなる。
なお、α−リン酸三カルシウムとリン酸四カルシウムと
の混合物粉体を得るには、上述した方法・の他に例えば
第ニリン酸カルシウムと炭酸カルンラムとを混合し、1
200℃以上で高温処理することによっても作製するこ
ともできるが、この方法によって得られた混合物粉体は
、混練りにより硬化せしめられて形成される硬化体が、
化学組成的に不均一であって強度の小さいものとなり、
自己硬化型高強度複合生体材料として用いるには不適な
ものとなる。しかしながら、この第二リン酸力ルノウム
と炭酸カルシウムから得られたα−リン酸三カルシウム
とリン酸四カルシウムの混合物粉体を水と混合し、−旦
ハイドロギノアパタイトを生成せしめた後、再度これを
1200℃以上で脱水熱分解して得られたα−リン酸三
カルシウムとリン酸四カルシウムは化学的に均一であり
、本発明を満足する。
の混合物粉体を得るには、上述した方法・の他に例えば
第ニリン酸カルシウムと炭酸カルンラムとを混合し、1
200℃以上で高温処理することによっても作製するこ
ともできるが、この方法によって得られた混合物粉体は
、混練りにより硬化せしめられて形成される硬化体が、
化学組成的に不均一であって強度の小さいものとなり、
自己硬化型高強度複合生体材料として用いるには不適な
ものとなる。しかしながら、この第二リン酸力ルノウム
と炭酸カルシウムから得られたα−リン酸三カルシウム
とリン酸四カルシウムの混合物粉体を水と混合し、−旦
ハイドロギノアパタイトを生成せしめた後、再度これを
1200℃以上で脱水熱分解して得られたα−リン酸三
カルシウムとリン酸四カルシウムは化学的に均一であり
、本発明を満足する。
「実施例」
本発明を実施例により更に具体的に説明する。
(実施例1)
水酸化カルシウムスラリーにリン酸を徐々に滴下し、カ
ルシウムのリンに対するモル比が1.67のハイドロキ
ンアパタイトを作製し、これを電気炉にて1500℃、
10時間焼成してα−リン酸三カルシウムとリン酸四カ
ルシウムの混合物を得、さらにこれをボールミルにて8
8μmふるいを全通ずるまで粉砕し、得られた粉体に太
さ10μm、長さ5mmの炭素繊維を1重量%添加して
自己硬化型高強度複合生体材料とした。
ルシウムのリンに対するモル比が1.67のハイドロキ
ンアパタイトを作製し、これを電気炉にて1500℃、
10時間焼成してα−リン酸三カルシウムとリン酸四カ
ルシウムの混合物を得、さらにこれをボールミルにて8
8μmふるいを全通ずるまで粉砕し、得られた粉体に太
さ10μm、長さ5mmの炭素繊維を1重量%添加して
自己硬化型高強度複合生体材料とした。
このようにして作製した生体材料に30mm%の水を添
加して混練し、この混和物を直径6mm、高さ12mm
の円筒形型枠に流し込み、37°C1相対湿度lOO%
のテンケータ−中に7日間放置し、脱型してハイドロキ
シアパタイト−炭素繊維複合体を得た。
加して混練し、この混和物を直径6mm、高さ12mm
の円筒形型枠に流し込み、37°C1相対湿度lOO%
のテンケータ−中に7日間放置し、脱型してハイドロキ
シアパタイト−炭素繊維複合体を得た。
得られた複合体の強度を調べたところ、曲げ強さは30
0 K g/ cm”、圧縮強さは600 K g/
cm2であった。また、比較として混合物粉体に炭素繊
維を混入せずに作製した材料を用い、これを上記自己硬
化型高強度複合生体材料と同様にし硬化U゛しめてその
強度を調べたところ、曲げ強さは100 K g/ c
m”、圧縮強さは200Kg/cm2であった。
0 K g/ cm”、圧縮強さは600 K g/
cm2であった。また、比較として混合物粉体に炭素繊
維を混入せずに作製した材料を用い、これを上記自己硬
化型高強度複合生体材料と同様にし硬化U゛しめてその
強度を調べたところ、曲げ強さは100 K g/ c
m”、圧縮強さは200Kg/cm2であった。
(実施例2 )
第二リン酸カルシウムを電気炉にて900°C15時間
焼成してピロリン酸カルシウムを作製し、さらにこれの
5モルに対して6モルの炭酸カルシウムを添加混合し、
電気炉にて1500℃、10時間焼成した。次に、この
焼成物を水を媒体としてボールミルにて24時時間式粉
砕し、カルシウムのリンに対するモル比が1.60 の
ハイドロキノアバタイ1−を得た。
焼成してピロリン酸カルシウムを作製し、さらにこれの
5モルに対して6モルの炭酸カルシウムを添加混合し、
電気炉にて1500℃、10時間焼成した。次に、この
焼成物を水を媒体としてボールミルにて24時時間式粉
砕し、カルシウムのリンに対するモル比が1.60 の
ハイドロキノアバタイ1−を得た。
次いて、これを電気炉にて1500°0110時間焼成
してα−リン酸三カルシウムとリン酸四カルシウムとの
混合物を得、さらにボールミルにて88μmふるいを全
通ずるまで粉砕して混合物粉体を得た。
してα−リン酸三カルシウムとリン酸四カルシウムとの
混合物を得、さらにボールミルにて88μmふるいを全
通ずるまで粉砕して混合物粉体を得た。
その後、得られた混合物粉体に太さ10μm、長さ5m
mの炭素繊維を2重量%添加して自己硬化型高強度複合
生体材料とした。
mの炭素繊維を2重量%添加して自己硬化型高強度複合
生体材料とした。
このようにして作製した生体材料にリン酸ナトリウム、
硫酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム各2%混合溶液を
25重mmとなるようにして混練した。以下実施例1と
同様にして複合体を作製し、その強度を調べたところ、
曲げ強さは500Kg/cI+l!、圧縮強さはl 0
00 Kg/cm2てあった。
硫酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム各2%混合溶液を
25重mmとなるようにして混練した。以下実施例1と
同様にして複合体を作製し、その強度を調べたところ、
曲げ強さは500Kg/cI+l!、圧縮強さはl 0
00 Kg/cm2てあった。
(実施例3 )
実施例1で得たα−リン酸三カルシウムとリン酸四カル
シウムとの混合物粉体に、太さ20μm、長さ5mmの
アルミナ繊If、を3重量%添加し、さらに80%クエ
ン酸、20%クエン酸ナトリウム混合溶液を10重量%
加えて混練した。
シウムとの混合物粉体に、太さ20μm、長さ5mmの
アルミナ繊If、を3重量%添加し、さらに80%クエ
ン酸、20%クエン酸ナトリウム混合溶液を10重量%
加えて混練した。
以下、実施例1と同様にして作製した複合体の強度を調
べたところ、曲げ強さは800 K g/ am’、圧
縮強さは1500 K g/ cm’であった。
べたところ、曲げ強さは800 K g/ am’、圧
縮強さは1500 K g/ cm’であった。
(実施例4 )
実施例2で得たα−リン酸三カルシウムとリン酸四カル
シウムの混合物粉体に、太さ10μm、長さ5mmのポ
リ乳酸繊維を5重世%添加し、実施例2と同様にして作
製した複合体の強度を調べたところ、曲げ強さは400
Kg/cm’、圧縮強さは800 K g/ cm’
であった。
シウムの混合物粉体に、太さ10μm、長さ5mmのポ
リ乳酸繊維を5重世%添加し、実施例2と同様にして作
製した複合体の強度を調べたところ、曲げ強さは400
Kg/cm’、圧縮強さは800 K g/ cm’
であった。
(実施例5 )
生体反応を調べるため、実施例1て作製した自己硬化型
高強度複合生体材料の練和物を、予め形成した家兎大腿
骨の欠損部に充填した。
高強度複合生体材料の練和物を、予め形成した家兎大腿
骨の欠損部に充填した。
4週後にこの欠損部を調べたところ、複合体は骨と直接
結合し、周囲には新生骨の形成が認められた。
結合し、周囲には新生骨の形成が認められた。
「発明の効果」
以上説明したように、本発明の請求項1記載した自己硬
化型高強度複合生体材料は、α−リン酸三カルシウムと
リン酸四カルシウムとの混合物粉体に繊維を混入してな
るしのであるから、自己硬化性を’fT 4’るために
焼結処理を必要U・ず、しかも硬化することにより繊u
1:によって強化されたハイドロキンアパタイトセラミ
ックスとなるので、整形外科分野におけろ人工rトや歯
科分野における埋I+la(オなととして広くfり用す
ることができ、さらには自己硬化性を(り用して骨セメ
ントあるいは歯科用セメントへの応用ら可能となる。
化型高強度複合生体材料は、α−リン酸三カルシウムと
リン酸四カルシウムとの混合物粉体に繊維を混入してな
るしのであるから、自己硬化性を’fT 4’るために
焼結処理を必要U・ず、しかも硬化することにより繊u
1:によって強化されたハイドロキンアパタイトセラミ
ックスとなるので、整形外科分野におけろ人工rトや歯
科分野における埋I+la(オなととして広くfり用す
ることができ、さらには自己硬化性を(り用して骨セメ
ントあるいは歯科用セメントへの応用ら可能となる。
また、本発明の請求項2に記載した製造方法によれば、
カルシウムのリンに対するモル比が1゜50〜1.68
であるハイドロキンアパタイトを、■200℃以上
で脱水分解し粉砕してα−リン酸三カルシウムとリン酸
四カルシウムとの混合物粉体を作製し、これに繊維を混
入するしのであるから、合成したハイドロキシアパタイ
トを脱水熱分解して得た混合物粉体からハイドロキシア
パタイトが可逆的に生成するため、化学組成的に均一で
強度が大きい生体材料を作製することかできる。
カルシウムのリンに対するモル比が1゜50〜1.68
であるハイドロキンアパタイトを、■200℃以上
で脱水分解し粉砕してα−リン酸三カルシウムとリン酸
四カルシウムとの混合物粉体を作製し、これに繊維を混
入するしのであるから、合成したハイドロキシアパタイ
トを脱水熱分解して得た混合物粉体からハイドロキシア
パタイトが可逆的に生成するため、化学組成的に均一で
強度が大きい生体材料を作製することかできる。
出願人 住友セメント株式会社
Claims (2)
- (1)α−リン酸三カルシウム(Ca_3(PO_4)
_2)とリン酸四カルシウム(Ca_4O(PO_4)
_2)との混合物粉体に繊維を混入してなることを特徴
とする自己硬化型高強度複合生体材料。 - (2)カルシウムのリンに対するモル比が1.50〜1
.68であるハイドロキシアパタイトを、1200℃以
上で脱水分解し粉砕してα−リン酸三カルシウム(Ca
_3(PO_4)_2)とリン酸四カルシウム(Ca_
4O(PO_4)_2)との混合物粉体を作製し、これ
に繊維を混入することを特徴とする自己硬化型高強度複
合生体材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63192997A JP2638619B2 (ja) | 1988-08-02 | 1988-08-02 | 自己硬化型高強度複合生体材料とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63192997A JP2638619B2 (ja) | 1988-08-02 | 1988-08-02 | 自己硬化型高強度複合生体材料とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0244054A true JPH0244054A (ja) | 1990-02-14 |
| JP2638619B2 JP2638619B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=16300499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63192997A Expired - Fee Related JP2638619B2 (ja) | 1988-08-02 | 1988-08-02 | 自己硬化型高強度複合生体材料とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2638619B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5505552A (en) * | 1993-12-28 | 1996-04-09 | Citizen Watch Co., Ltd. | Cutter device of a printer |
| JP2001276209A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-09 | Kyocera Corp | 複合生体材料 |
| JP2005512757A (ja) * | 2001-12-21 | 2005-05-12 | エテックス コーポレーション | 機械加工によって予備形成されたリン酸カルシウム骨代用材料インプラント |
| WO2008026596A1 (en) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | National University Corporation Nagoya University | Bone filling material and kit for the preparation of the same |
-
1988
- 1988-08-02 JP JP63192997A patent/JP2638619B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5505552A (en) * | 1993-12-28 | 1996-04-09 | Citizen Watch Co., Ltd. | Cutter device of a printer |
| JP2001276209A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-09 | Kyocera Corp | 複合生体材料 |
| JP2005512757A (ja) * | 2001-12-21 | 2005-05-12 | エテックス コーポレーション | 機械加工によって予備形成されたリン酸カルシウム骨代用材料インプラント |
| JP4815102B2 (ja) * | 2001-12-21 | 2011-11-16 | エテックス コーポレーション | 機械加工によって予備形成されたリン酸カルシウム骨代用材料インプラント |
| WO2008026596A1 (en) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | National University Corporation Nagoya University | Bone filling material and kit for the preparation of the same |
| JPWO2008026596A1 (ja) * | 2006-08-28 | 2010-01-21 | 国立大学法人名古屋大学 | 骨充填材およびその調製用キット |
| JP4568899B2 (ja) * | 2006-08-28 | 2010-10-27 | 国立大学法人名古屋大学 | 骨充填材およびその調製用キット |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2638619B2 (ja) | 1997-08-06 |
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