JPH03182241A - 人工歯根の製法 - 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、リン酸カルシウム系セラミックを配合した繊
維強化複合材料による、簡便迅速に作製可能で生体適合
性に優れた高強度の人工歯根の製造法に関するものであ
る。本発明の人工歯根は人工歯根のみならず、抜歯窩へ
の填入Ｉこよる歯槽骨吸収予防、顎堤吸収に対する歯槽
堤形成、歯槽骨欠損部への浦填等の用途にも応用できる
。

［従来の技術］ 現在、頗蝕や歯槽膿漏のため抜歯に至った場合の治療と
して、ブリッジ、義歯装着等の処置が採られている。し
かし、いったん抜歯すると残った歯牙の移動や歯槽骨の
退縮等の問題が生じ、それによる各種の不都合な状況が
起こりやすく、上記の処置は本質的に一時的なものであ
る。ところで、より本質的な治療法として抜歯後の＊＊
骨への人工歯根の植立が提案されているが、従来の人工
歯根は臨床的なトラブルも多く、未だに万人が享受でき
る確立された治療法ではない。その原因は、人工歯根自
体の材質的な問題点のみならず、臨床術式的にも口腔内
という常在細菌が多く清潔な状態を作ることの困難な所
での歯肉の切開、歯槽骨への穿孔、歯肉の縫合等と技術
的に困難な処置を含んでいる点にある。具体的には、従
来の人工歯根は各種セラミック、金属チタン等の加工性
に劣る素材で作製されたものが多く、メーカーの工場で
作製された既製品に合わせて患者の患部を削除し、埋入
するものが多かった。また、この臨床術式に対しては患
者の恐怖感が大きく、人工歯根の普及を阻害する一因と
なっている。この点を改善するために、抜歯直後の抜歯
窩にセラミックス製インブラントを適用する提案（特開
昭５２−９７２８８）がなされているが、この提案は耐
火模型材を使用する型取りや、顆粒状アルミナセラミッ
クの焼結に長時間を要するため、患者の傷口を開けたま
まで人工歯根の完成を待つことは不可能であり、旦患部
を縫合し、再度の来院時に患部を再切開する必要があっ
た。しかし、口腔内は恒常的に細菌の多い所であり、縫
合や切開の回数が多いことは好ましいことではない。

［本発明が解決しようとする課題］ 前述のように困難な状況下で人工歯根をより確実な治療
法とし確立するためには、簡便で安全性の高い臨床術式
の開発と、素材的に生体適合性と機械的強度に優れた人
工歯根とその簡易な製造技術が必要である。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは上記の問題点を解決するために、患者の身
体的ダメージ及び恐怖感の低減と臨床術式の簡便化及び
高強度で生体適合性の良い人工歯根を目指し、本発明を
完成した。

すなわち本発明は１．抜去歯根に樹脂を適用して型を作
成し、該型内に繊維ストランドから成る骨格構造体と重
合性樹脂組成物を充填し、該重合性樹脂組成物を重合硬
化させることを特徴とする人工歯根の製法。

２、該骨格構造体が、繊維のストランドに熱可塑性樹脂
または硬化性樹脂を含浸させ、人工歯根の骨格構造を構
成するように配置したものである人工歯根の製法。

３、　該重合性樹脂が、重合性単量体、リン酸カルシウ
ム系セラミック粉末および重合触媒を主要構成成分とす
るものである、人工歯根の製法に関するものである。

まず、患者の身体的ダメージ及び恐怖感の低減に関し、
抜歯直後の抜歯窩に、抜歯窩の清掃、掻爬以上にはそれ
を拡大すること無く、しかも−回の手術で埋入を完了す
る術式を目的とした。すなわち、抜去歯の歯根と全く同
じ形状の人工歯根を可及的速やかに作製し埋入しうる方
法である。さらに本システムで使用する人工歯根は、力
学的に重要な位置を繊維ストランドから成る骨格構造で
補強し、リン酸カルシウム系セラミック配合により高強
度と生体適合性とを具備した繊維・粉体強化型複合樹脂
材料からなる人工ｍｓである。

すなわち、抜去歯の歯根と同じ形状の人工歯根を正確か
つ簡便に作製するため、抜去歯根に液状またはペースト
状樹脂あるいは熱可塑性樹脂を加熱し軟化させたものを
密着させ硬化させることにより歯根の型を採得し、硬化
した樹脂製の型に繊維ストランドから成る骨格構造体（
補強用繊維材料）を挿入し、ペースト状の組成物を填大
して重合硬化させる人工歯根の製法を考案した。この人
工歯根は液状で流動性のある重合性単量体をベースとし
、ＩＩ懺的強度確保のため補強用繊維を使用し、良好な
生体適合性実現のためリン酸カルシウム系セラミックを
配合し、重・合性単量体を重合硬化させて歯根形態を固
定するため重合触媒を配合したものである。

本発明の人工歯根の製法で、人工歯根の型作製用に使用
する液状もしくはペースト状樹脂とじて型取り用シリコ
ン樹脂等が使用できる。しかし、最も簡便に、短時間で
抜去歯科の型を作製できるのは熱可塑性樹脂である。熱
可塑性樹脂としては、軟化点が室温以上、より好ましく
は５０℃以上ものであれば何でも使用できるが、熱可塑
性樹脂の型内で重合性樹脂組成物を硬化させた後人工歯
根を離型するときの容易さから、素材的には後述の重合
性樹脂組成物との相溶性に乏しいもの、すなわちメチル
メタクリレートに対する耐溶剤性の良いものが好ましい
。例えば、ポリエチレン、ポリプロビレン、ナイロン等
が好ましい。しかし、型と人工歯根との間に離型剤を使
用すれば、そのかぎりではない。これらの熱可塑性樹脂
の使用法は、例えば、厚みが０．５〜２■のシートを弱
い炎で加熱し、シートを軟化させ、それが軟らかい間に
手早く抜去歯の歯根部を押しっけ、シート側より軟らか
いシリコンペーストや繊維布等でシートを歯根に密着（
圧接）させながらシートの温度を下げ、シートを歯根の
形に硬化させる方法が簡便である。

ところで、人工歯根には圧縮や曲げの応力だけでなく、
人工歯根に歯冠部との連結のため金属ピンを植立し、そ
れに繰り返し力が働く場合には人工歯根をコシてヒビを
入れたり、それを裂くような応力が働く。粉体のみによ
る強化型複合樹脂は圧縮の応力に対しては、非常に強い
が、曲げや引き裂きに対しては弱いという特徴がある。

そこで本発明に用いる人工歯根でも曲げ応力と引き裂き
応力に対する対策が必要である。その対策として人工歯
根に対する繊維による補強について検討したところ、短
繊維による補強は不十分であるが、長繊維束からなる骨
格構造による補強が優れていることを認めた。すなわち
、曲げ応力に対抗するためには、人工歯根の側壁母線方
向に傘のホネ状に繊維束による補強が、裂くような応力
に対しては歯根外周近くにハチマキ状やウズマキ状の繊
維束補強が有効であることを見いだした。このような補
強用繊維の配置に関し、−本一本の繊維をバラバラで上
記の様な配置にすることは困難であるため、繊維を繊維
束すなわちストランドとして使用し、しかもストランド
に樹脂を含浸させろことにより固めて使い易くし、力学
的に重要な位置に選択的に配置し該位置を容易に補強し
得るようにその形状を固定した。これを骨格構造体と称
する。

本発明で使用する補強用繊維の種類は特に限定するもの
ではなく、グラスフィバ−１炭素繊維、アルミナ繊維、
ジルコニア繊維、窒化ホウ素や金属繊維等の無機繊維で
も良いし、ポリエステル、ビニロン、アラミド、ナイロ
ン、アクリル、レーヨン、ポリプロピレン、ポリエチレ
ン等の有機繊維でも良い。これらの繊維表面には、前述
の重合性単量体や後述のストランド形状を固定するため
の樹脂とのなじみを良くするための処理を施しても良い
。これらの繊維は１０〜２０００本のモノフィラメント
よりなるストランドとして使用する。ストランドの形状
は、ヨリをかけないもの、軽くヨリをかけたヒモ状のも
の、あるいは細いテープ状の扁平なものである。ヨリを
かけすぎるとストランド自体の強度ら複合樹脂とした物
の強度も低下するが、低下の程度は本人工歯根の実用上
の問題はない程度である。ヨリをかける場合には、１ｍ
当たり２００回以下、より好ましくは１００回以下のヨ
リをかけてもよい。ストランドの幅、厚みについては操
作性への配慮が重要であり、ストランドにヨリがかかっ
ている場合にはストランドの太さは０．１〜３■、より
好ましくは０．１〜２■園の範囲内のものが使用される
。ストランドが扁平な場合には厚みは０．０２〜ｌａｍ
、より好ましくは０．０２〜０．３ａｍ、幅は０．１〜
３１−１より好ましくは０．１〜２■のものが使用され
る。ストランドの長さについては歯根のサイズにより規
定されるため一概には言えないが、ストランドが人工歯
根の母線や垂線の半分以上の範囲を補強しながら、その
配合位置が人工歯根内部にとどまり、外部に突出するこ
とのない長さが好ましい。

本発明で使用するストランドの形を固定する樹脂は、熱
可塑性、熱硬化性あるいは光硬化性樹脂のいずれでもよ
いが、後述の重合性単量体とのなじみの良いものである
必要がある。熱可塑性樹脂として、例えば、ポリメタク
リル酸メチル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等のよう
な非晶質なポリマー及び／またはメタクリル酸メチルに
対する耐溶剤性の悪いポリマーが好適である。また、熱
硬化性樹脂や光硬化性樹脂としては重合性単量体に熱重
合触媒や光重合触媒を配合したものが好ましい。ストラ
ンドの形態固定法はストランドに上記樹脂を含浸させ、
該ストランドを硬組織１１１ｉ綴体の型に合わせてその
強度向上に最も有効な位置及び形に揃えたのち、加熱あ
るいは光照射により含浸させた樹脂を硬化させて、スト
ランドの形を固定する。形態固定用樹脂の使用量は、ス
トランドがベタついたりストランドにパリが付いたりし
ない程度が良く、ストランドの重さに対し０．１〜１０
重量％が適当である。

本発明の人工歯根用の重合性樹脂組成物に使用される重
合性単量体は、（メタ）アクリル酸アルキルエステル（
アルキル基の炭素数１−１０）、１リアルキレングリコ
ールジ（メタ）アクリレート（炭素数２〜２０）、エチ
レングリコールオリゴマー：）（メタ）アクリレート（
２〜ｌＯ量体）、ビスフェノールＡジ（メタ）アクリレ
ート、２．２−ビス［ｐ−（γ−メタクリロキンーβ−
ヒドロキシプロポキシ）フェニル］プロパン、２．２−
ジ（４−メタクリロキシボリエトキンフエニル）プロパ
ン（１分子中にエトキシ基２〜１０個）、トリメチロー
ルプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリ
トールテトラ（メタ）アクリレート等の１官能性、多官
能性の（メタ）アクリル酸エステル類や、ヒドロキシル
基を有する（メタ）アクリレート２モルとジイソシアネ
ート１モルとの反応生成物であるウレタン（メタ）アク
リル酸エステル類、具体的には特公昭５５−３３６８７
号や特開昭５６−１５２４０８号に開示されているよう
な単量体等が好適である。これらの単量体は単独で用い
ろこともあるが、２種類以上の単量体を混合して使用す
ることが好ましい。単量体は組成物中に１０〜５０重量
％の割合で含有される。

さらに、本発明で使用するリン酸カルシウム系セラミッ
クはヒドロキシアパタイト、トリカルシウムフォスフェ
ート、ブルーサイト等のリン／カルシウム比１−１．７
５、焼成温度５００〜１２５０℃のものが好ましい。こ
の物は粉末として使用しその粒度は０．１〜５００μ−
の範囲でブロードな粒度分布を有し、平均粒径はｌ−１
００μｍのらのが好ましい。リン酸カルシウム系セラミ
ックの使用量は多いほど生体適合性が良好となるが、組
成物の操作性（ペースト性状）を悪くしないために３０
〜８０重量％の範囲が適当である。またアルミナ、ジル
コニア、チタニア、石英、生体為害性のないガラス等の
フィラーを適当量添加することもできる。

また、本発明で使用することの出来る重合触媒としでは
、例えば、光重合型触媒として特開昭４８−４９８７５
号、特開昭５７−２０３００７号、特開昭６０−２６０
０２号、特開昭６０−１４９６０３号、特開昭６０−１
９７６０９号、特願昭６１−２９０７８０号等に記載さ
れている従来公知の開始剤が挙げられる。熱重合触媒と
しては、４０〜１００℃に適性使用温度範囲を持つ過酸
化物、アゾ系化合物等任意の開始剤が挙げられる。これ
らの触媒は重合性モノマーに対し０．１〜５重量％の範
囲で使用される。

さらに、本人工歯根には必要に応じ安定剤や、増量剤等
を配合することもある。

ところで、本発明の人工歯根の使用に当たっては、歯根
部と歯冠部との連結のためにチタン等のピンを植立する
ことがあるが、歯根の埋入時からそれにピンを立ててお
くとピンが口腔内に突出しており、口腔内の刺激を歯槽
骨と人工歯根との接触部に伝達し、人工歯根と歯槽骨と
の癒着を妨げることもある。従って、人工歯根の埋入時
には歯根内部に将来チタンピンの入るべきフタつきの縦
坑を開けたものを使用し、人工歯根が歯槽骨に癒着して
から人工歯根のフタを外し、チタンピンを装着する方法
を採ることもできる。

［発明の効果］ 前述のように、本発明により、抜歯後の抜歯窩にそれを
さらに拡大したり歯肉の余分な切開をすることなく、患
者の身体的ダメージ及び恐怖感を最小にし、より安全確
実に生体適合性と機械的強度に優れた人工歯根の製造法
を提供することができる。

［実施例］ 実施例１および比較例１ リン酸カルシウム系セラミックとしてリン／カルシウム
比＝　１．６８のヒドロキシアパタイトを１１００℃で
２時間焼成したものをボールミル粉砕して、０、ｌ〜５
００μ−の範囲でブロードな分布を有する平均粒径４０
μ−の粉末を得た。また、石英粉末（０，１〜２５μｍ
の間に分布をもち、平均粒径３μｍ）　１００重量部に
対しγメタクリロキシトリメトキシシラン２重量部、ト
ルエン１５０重量部を１００℃にて３時間処理した後、
トルエンを減圧除去して表面処理石英フイラーを得た。

一方、ポリメタクリル酸メチル２重量部を酢酸エチル１
００重量部に溶かした液に、浦強用ｍ維としてボリアリ
レート繊維（クラレ社製・商品名：ペクトラン）のスト
ランド（幅１．５１、厚みＯ，ｌｌｌｌｌｌｌ％約２０
０本のモノフィラメントの束１．７ｍｇ／　ａｍ）　Ｉ
　ｍを浸漬し、１時間後にストランドを引き上げそのま
ま風乾し、ポリメタクリル酸メチルを含浸させたストラ
ンドを作製した。さらに、ビスフェノールＡポリエトキ
シジメタクリレート（以下Ｄ　−２，６Ｅと称する）４
０重量部、２．２ビス［ｐ−（γ−メタクリロキシーβ
−ヒドロキンプロポキシ）フェニルコプロパン（以下、
ＢｉｓＧＭＡと称する）３０重量部、トリエチレングリ
コールジメタクリレート（以下３Ｇと称する）　３０重
置部、カンファーキノン１重量部、Ｐ−Ｎ、Ｎ−ジメチ
ル安息香酸エチル１Ｍ量部、ジ−ｔ−ブチルヒドロキシ
トルエン０．０５重量部よりなる重合性単量体液を調製
した。この液２０重量部に上記のヒドロキシアパタイト
７０重Ｉｔｌとを上記の石英フィラー１０重量部とを混
合練和した重合性樹脂組成物を調製した。

この組成物への繊維の浦強効果について調べるため、こ
の組成物を重合硬化させたもの（比較例１）の曲げ強度
と、この組成物に上記の繊維ストランドを一本配合した
ものの曲げ強度とを比較した。各サンプルは２Ｘ　２Ｘ
　３０＋ｇｓの角柱状サンプル作製用金型に充填したの
ち、歯科用光照射器にて１分間可視光線を照射すること
により硬化させ、３７℃水中に一昼夜浸漬したものを曲
げ強度測定用サンプルとした。その結果、繊維を配合し
ないサンプルの曲げ強度が８００ｋｇ／　ｃ−であった
のに対し、繊維ストランドを配置したものは３０００ｋ
ｇ／　ｃｔｂ”の強度を示した。

実施例２ シリコンオイルにタルクを混合し、軟らかい粘土状のペ
ーストとしたものを直径２ｃｍ、高さ２ｃｍの容器に満
たしておく。厚さｉ−、直径５ｃｍのポリエチレンシー
トをシートの全外周部分の４師幅で把持するドーナツ型
ビンセットで挟み、シートの中央部をアルコールランプ
の炎で加熱し、シートの透明性が良くなりシートが軟化
した時に、シートをシリコンベースト容器の上に置き、
手早くヒト抜去歯の歯根部を押し込むことにより圧接し
た。

３０秒後に抜去歯をシートより抜き取り、シートをシリ
コンペーストより外すと、歯根部の形状を忠実に再現し
た型が得られた。この型に実施例夏のストランドを傘の
ホネ状及びウズマキ状に挿入し、さらに実施例１で用い
たのと同一の組成物を埋入し、歯科用光照射器でモール
ドの外側よりまんべんなく一分間照射して、人工歯根を
得た。このものの形状は本物の抜去歯の歯根部の形状を
忠実に再現していた。

ヒドロキシアパタイト焼結体一実施例１の組成＾ 物の２種類のサンプルを、直径４師、高さ！ｏＩＩｌｌ
ｌの円柱状に成形し、ｍ種成犬６頭の大部分に各々１２
本づつ、計２４本埋入した。３ケ月後に犬を層殺し、肉
眼的に埋入試料周囲組織に壊死、膿瘍形成、埋入試料の
排出の有無を観察確認したのち、周囲組織と一塊に採取
し、固定、包埋、染色を施し、光学顕微鏡を用いて周囲
組織の病理学的観察を行なった。その結果、全ての例に
肉眼的観察に於いては異常を認めなかった。また、顕微
鏡による観察では、実施例１のサンプルは皮質骨ではヒ
ドロキシアパタイトと同様に骨と大部分で接しており、
骨は緻密化、層板化していた。キキこのことにより本発
明の人工歯根用組成物は骨組織に対し、生体適合性を有
することが明らかである。

実施例４ 雑種成犬３頭を使用し、全身麻酔下に下顎犬歯を抜歯し
た。つぎに、厚さ１１のポリエチレンシートをアルコー
ルランプで加熱して軟化させ、実施例２と同様の操作を
行なうことにより抜去歯根の型を作成した。次に実施例
２と同様の操作を行なって人工歯根を作成し、表面の一
層を研磨し、エタノールに５分間浸漬して消毒し、滅菌
生理食塩水でアルコールを洗い流し、犬の抜歯窩に挿入
し、歯肉を縫合して埋入を完了した。その後、３ケ月間
の観察期間中、人工歯根の排出例はなかった。

実施例５ ビスフェノールＡポリエトキシジメタクリレート４０重
量部、２．２−ビス［ｐ−（γ−メタクリロキノーβ−
ヒドロキシプロポキシ）フェニル］プロパン３０！　Ｉ
ｉ部、トリエチレングリコールジメタクリレート３０重
量部、過酸化ベンゾイル１．５重量部、ジ−ｔ−ブチル
ヒドロキシトルエン０．０５重量部よりなる重合性単量
体液２ｇに、実施例１に記載のヒドロキシアパタイト粉
末７ｇと石英フィラー１ｇとを混合したものをＡ−ペー
ストとし、ビスフェノールＡポリエトキシジメタクリレ
ート４０重量部、２．２−ビス［ｐ−（γ−メタクリロ
キシーβ−ヒドロキシプロポキン）フェニル］プロパン
３０重量部、トリエチレングリコールジメタクリレート
３０重量部、Ｎ、Ｎ−ジェタノール−トルイジン２．５
重量部、ジ−ｔ−ブチルヒドロキシトルエン０．０５重
量部よりなる単量体液２．５ｇに上記ヒドロキシアパタ
イト粉末６．５ｇと石英フィラー１ｇを混合して作成し
たものをＢ−ペーストとした。高強度ビニロンのストラ
ンド（株りラレ製、幅１　、２ｍｍ、厚み０．１２ａｍ
、約１５０本のモノフィラメントの束１．４ｇ＋ｇ／ｃ
＋ａ）を実施例１に記載の光重合性モノマーに１時間浸
漬し、ストランドを引き上げたのち余分のモノマーを紙
でふきとり、光重合型樹脂を含浸させたストランドとし
た。直径６１１％高さ１ｏｓｖの円錐形試料を作成する
ための金型に上記のストランドをウズマキ状に挿入し、
歯科用先照射器を使用してその形状を固定した。次に八
−ペーストとＢ−ペーストを混和した組成物を金型に填
入して、中心部に直径４ｍｓの円柱状ステンレス製ピン
を植立し、補綴体を作製した。さら１こ比較のため、補
強用ストランドを配合しない同じ形状の補綴体を作製し
た。それぞれを人工歯根とみなし、人工歯根の８０％が
歯槽骨に保持されていることを仮定し、補綴体の８０％
を歯科用コンポジットレンジで固定し、それぞれの補綴
体の金属ピンにピンの軸に対し４５度の角度で２０ｋｇ
の実荷重をｌＯ万回負荷した。その結果、ストランドに
よる補強のある補綴体には異常は認められなかったが、
ストランドのない補綴体には金属ピンの周囲に３本の明
らかなヒビが認められた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、抜去歯根に樹脂を適用して型を作成し、該型内に繊
   維ストランドから成る骨格構造体と重合性樹脂組成物を
   充填し、該重合性樹脂組成物を重合硬化させることを特
   徴とする人工歯根の製法。 ２、該骨格構造体が、繊維のストランドに熱可塑性樹脂
   または硬化性樹脂を含浸させ、人工歯根の骨格構造を構
   成するように配置したものである、請求項１の人工歯根
   の製法。 ３、該重合性樹脂が、重合性単量体、リン酸カルシウム
   系セラミックおよび重合触媒を主要構成成分とするもの
   である、請求項１または２の人工歯根の製法。