JPH0244275B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は生体インプラントの製造方法に関する
ものである。さらに詳しくいえば、本発明は、生
体親和性に優れ、かつ長期間にわたつて生体内に
埋入することができる上に、機械的強度に優れた
生体インプラントを特殊な装置を用いることな
く、極めて簡単な操作で、効率よく製造する方法
に関するものである。

従来の技術 近年、医療技術の発展に伴い、人工関節、人工
骨、人工歯根などのインプラントを生体内に埋入
し、失われた生体の一部や機能を回復させる治療
方法が開発され、広く行われている。

従来、このようなインプラント材料としては、
チタンやタンタル、あるいはコバルト−クロム系
合金、ステンレス鋼などの金属材料や、サフアイ
ア、アルミナ焼結体、ジルコニア焼結体などのセ
ラミツクス材料が用いられている。

しかしながら、これらのうち金属材料は生体組
織との親和性に劣る上に、溶出イオンにより生体
を害するおそれがあるなどの欠点を有している
し、またセラミツクス材料は、生体内に嵌植した
場合ほとんど化学変化を起こさず、長期間にわた
つて安定で、生体に対して無害である上に、生体
親和性も比較的よいが、新生骨との結合能がな
く、かつ被包化（異物膜）が生じやすいので、長
期間にわたつて生体内に埋入できないという問題
がある。

そこで、骨や歯などの生体無機質の組成と近似
し、生体に対して毒性がなく、かつ骨との結合性
や新生骨との置換性などに優れた生体親和性を有
する材料として、水酸アパタイトやリン酸三カル
シウムなどの生体親和性リン酸カルシウム系材料
が注目され、これらの材料を用いたインプラント
が提案されている。

しかしながら、これらの生体親和性リン酸カル
シウム系材料は、前記したように、生体と親和し
やすい性質を有するが、前記の金属材料やセラミ
ツクス材料に比べて機械的強度に劣り、それから
形成されるインプラントは強い衝撃や圧力が加え
られると破損しやすいという欠点がある。

このため、セラミツクスや金属製インプラント
芯材の表面に、生体親和性リン酸カルシウムの被
覆膜を設け、機械的強度を高め、かつ生体親和性
を向上させたものが提案されている。

ところで、インプラント芯材の表面に、生体親
和性リン酸カルシウムの被覆膜を設ける手段とし
ては、通常、溶射法、スパツタリング法、スラリ
ー法などの手段が知られている。このうち、溶射
法はリン酸カルシウム粉末を高温の火炎中に入れ
融解し、高速で芯材に吹き付ける方法であるが、
この方法は、高温を要するために低温安定型のβ
−リン酸三カルシウム膜を形成することができ
ず、また水酸アパタイト粉末を溶射する場合、水
酸基の分解を伴い、完全な水酸アパタイトの被覆
層が形成されない上、複雑形状の芯材への適用が
困難であり、しかも特殊な装置を必要とするなど
の欠点を有している。また、スパツタリング法
は、芯材表面にリン酸カルシウムをスパツタリン
グすることによつて被覆層を設ける方法である
が、高真空下で行う必要があるために、特殊な装
置を必要とする上に、生産性が低く、製造コスト
が高くなるのを免れないという問題がある。さら
に、スラリー法は、芯材の表面にリン酸カルシウ
ム水性スラリーを塗布したのち、焼成する方法で
あり、特殊な装置を必要とせず、操作も簡単であ
るという利点を有するが、芯材と被覆層との密着
性が低いという欠点を有している。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、このような事情のもとで、特殊な装
置を必要とせず、かつ操作が簡単で製造コストの
低い工業的有利な方法によつて、生体親和性に優
れ、長期間にわたつて生体内に埋入することがで
きる上に、良好な機械的強度を有するなど、優れ
た特徴を有する生体インプラントを提供すること
を目的としてなされたものである。

問題点を解決するための手段 本発明者らは前記目的を達成するために鋭意研
究を重ねた結果、金属又はセラミツクス製インプ
ラント芯材の表面に、特定組成のコーテイング下
地層を形成したのち、この上に、特定組成の水性
スラリーを塗布乾燥後、さらに生体親和性リン酸
カルシウムの水性スラリーを塗布し、次いで焼成
することにより、生体親和性リン酸カルシウムの
被覆層が極めて密着性よく形成されることを見出
し、この知見に基づいて本発明を完成するに至つ
た。

すなわち、本発明に従うと、所望の生体インプ
ラントは、炭酸ナトリウムとケイ酸との仮焼生成
物の粉末と生体親和性リン酸カルシウム粉末とを
重量比70：30ないし50：50の割合で含有する水性
スラリーから成る下塗り剤、及び前記仮焼生成物
粉末と生体親和性リン酸カルシウム粉末とを重量
比90：10ないし70：30の割合で含有する水性スラ
リーから成る中塗り剤を調製し、次いで金属又は
セラミツクス製インプラント芯材の表面に前記下
塗り剤を塗布し、焼成してコーテイング下地層を
形成したのち、この下地層の上に前記中塗り剤を
塗布して乾燥後、さらに生体親和性リン酸カルシ
ウムの水性スラリーを塗布して焼成することによ
つて製造することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明においては、インプラント芯材として金
属材料又はセラミツクス材料が用いられる。金属
材料としては、例えばチタンやタンタルなどの金
属、コバルト−クロム系合金やステンレス鋼など
の合金が挙げられる。セラミツクス材料として
は、例えばAl₂O₃、ZrO₂、TiO₂、サフアイア、
CaO−Al₂O₃、Al₂O₃−SiO₂系ガラス、SiO₂−
NaO−CaO−P₂O₅系ガラス（バイオガラス）、カ
ーボンなどが挙げられる。これらの芯材はち密質
であつてもよいし、多孔質であつてもよい。また
形状については特に制限はなく、任意の形状のも
のを用いることができる。

本発明においては、前記のインプラント芯材の
表面にまずコーテイング下地層を形成する。この
下地層は、炭酸ナトリウムとケイ酸との仮焼生成
物の粉末と生体親和性リン酸カルシウム粉末とを
重量比70：30ないし50：50の割合で含有するスラ
リー濃度５〜20重量％程度の水性スラリーから成
る下塗り剤を調製したのち、このものを公知の方
法、例えばスプレー法やデイツピング法で該イン
プラント芯材の表面に塗布し、乾燥後、焼成する
ことによつて形成することができる。

前記仮焼生成物の粉末は、例えば炭酸ナトリウ
ムとケイ酸とを、ナトリウムとケイ素との原子比
が１：１になるように混合し、次いで、この混合
物を好ましくは700〜800℃の温度で仮焼したの
ち、粉砕することによつて得られる。また生体親
和性リン酸カルシウムとしては、例えば水酸アパ
タイトやリン酸三カルシウムなどが挙げられる。
水酸アパタイトとしては種々の方法で得られる合
成アパタイトを用いてもよいし、脊椎動物の骨、
歯などから回収された生体アパタイトを用いても
よい。一方、リン酸三カルシウムには低温安定相
（β相）、高温安定相（α相）、準安定相のものが
知られているが、これらの中の任意のものを用い
ることができる。また、本発明においては、これ
らの生体親和性リン酸カルシウムは１種用いても
よいし、２種以上混合して用いてもよい。

前記の仮焼生成物粉末及び生体親和性リン酸カ
ルシウム粉末の粒径は、それぞれ1μｍ以下にす
ることが好ましい。また、該水性スラリーを塗布
乾燥後の焼成温度は、使用するインプラント芯材
の種類によつて異なるが、一般的には800〜1600
℃の範囲で選ばれる。このようにして形成された
コーテイング下地層の厚さは、30〜200μｍの範
囲にあることが好ましい。

次に、前記の仮焼生成物粉末と生体親和性リン
酸カルシウムとを重量比90：10ないし70：30の割
合で含有するスラリー濃度５〜20重量％程度の水
性スラリーから成る中塗り剤を調製して、前記コ
ーテイング下地層の上に、例えばスプレー法やデ
イツピング法などで塗布し、乾燥したのち、生体
親和性リン酸カルシウム粉末を含有するスラリー
濃度５〜20重量％程度の水性スラリーを前記と同
様な方法で塗布、乾燥し、次いで好ましくは1050
〜1300℃の範囲の温度で焼成する。この際使用す
る生体親和性リン酸カルシウムとしては、前記と
同様のものを挙げることができる。また、それぞ
れの層に用いる生体親和性リン酸カルシウムは、
同一のものであつてもよいし、たがいに異なつて
いてもよい。さらに、中塗り剤及び生体親和性リ
ン酸カルシウムの水性スラリーに用いる仮焼生成
物粉末及び生体親和性リン酸カルシウム粉末の粒
径は、それぞれ1μｍ以下にすることが好ましい。

このようにして、インプラント芯材の表面に、
コーテイング下地層及び中塗り剤焼成層を介し
て、強固に融着した生体親和性リン酸カルシウム
被覆層を形成することができる。中塗り剤焼成層
の厚さは30〜200μｍ、生体親和性リン酸カルシ
ウム被覆層の厚さは30〜500μｍの範囲にあるこ
とが好ましい。

また、本発明において、インプラント芯材とし
てジルコニア焼結体を使用する場合は、生体親和
性リン酸カルシウム被覆層をより強固に付着させ
るために、下塗り剤及び中塗り剤に酸化チタンや
酸化セリウムを全固形分重量に基づき0.5〜５重
量％添加することが有効である。

発明の効果 本発明によると、生体親和性に優れ、かつ長期
間にわたつて生体内に埋入することができる上
に、機械的強度に優れた生体インプラントを、特
殊な装置を用いることなく、極めて簡単な操作
で、安価に製造することができる。該生体インプ
ラントは、例えば人工関節、人工骨、人工歯根な
どとして好適に用いられる。

実施例 次に実施例により本発明をさらに詳細に説明す
る。

実施例 １ 炭酸ナトリウムとケイ酸とをナトリウムとケイ
素との原子比が１：１となるように混合した粉末
を、750℃で２時間仮焼し、このものをボールミ
ルで８時間粉砕後、乾燥しコーテイング助剤を調
製した。このコーテイング助剤とリン酸三カルシ
ウムとを６：４の重量比で混合した粉末を５重量
％含有する水性スラリーを、任意の形状に成形
し、1100℃で２時間焼成して得られたアルミナの
素焼物に、スプレー法で塗布、乾燥後、1450℃で
２時間焼結した。次いで、該焼結体表面に、コー
テイング助剤とリン酸三カルシウムとを８：２の
重量比で混合した粉末を５重量％含有する水性ス
ラリーをスプレー法で塗布、乾燥後、リン酸カル
シウムを５重量％含有する水性スラリーをスプレ
ー法で塗布、乾燥し、1250℃で30分間熱処理し
た。

このようにして、α−アルミナ焼結体表面に、
厚さ0.3mmのリン酸三カルシウム層が強固にコー
テイングされたインプラントが得られた。

実施例 ２ 実施例１において、リン酸三カルシウムの代り
に水酸アパタイトを用いた以外は、実施例１と全
く同様にして、インプラントを製造した。

このものは、α−アルミナ焼結体表面に、厚さ
0.3mmの水酸アパタイト層が強固にコーテイング
されたものであつた。

実施例 ３ 実施例１において、３種の水性スラリー濃度を
10重量％とした以外は、実施例１と全く同様にし
てインプラントを製造した。

このインプラントは、α−アルミナ焼結体表面
に厚さ0.5mmのリン酸三カルシウム層が強固にコ
ーテイングされたものであつた。

実施例 ４ 実施例１において、インプラント芯材として、
1200℃で２時間焼成して成るジルコニア素焼物を
用い、焼結温度を1550℃に変えた以外は、実施例
１と全く同様にしてインプラントを製造した。

このものは、ジルコニア焼結体の表面に、厚さ
0.3mmのリン酸三カルシウム層が強固にコーテイ
ングされたものであつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属又はセラミツクス製インプラント芯材の
   表面に、炭酸ナトリウムとケイ酸との仮焼生成物
   の粉末と生体親和性リン酸カルシウム粉末とを重
   量比70：30ないし50：50のの割合で含有する水性
   スラリーを塗布し、焼成して下地層を形成させた
   のち、この上に前記仮焼生成物粉末と前記生体親
   和性リン酸カルシウム粉末とを重量比90：10ない
   し70：30の割合で含有する水性スラリーを塗布
   し、乾燥後、さらに生体親和性リン酸カルシウム
   のみを含む水性スラリーを塗布し焼成することを
   特徴とする生体インプラントの製造方法。 ２ 生体親和性リン酸カルシウムが水酸アパタイ
   ト又はリン酸三カルシウムである特許請求の範囲
   第１項記載の方法。