JPH06502088A - 材料およびその製造方法 - Google Patents
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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】
材料およびその製造方法
本発明はある種の材料、その製法およびその用途に関する。
空隙システム中に粒子を保持することが材料の連続ボロンティーの故に可能であ
ブパターンの構造、すなわち、最終金属インブラントの構造が制御可能に調整で
形成するためには２つの成形体、すなわち、最初にポシテイブノくターン、次に
ネガティブパターンが必要であることである。
ＤＥ−Ａ−２９１０６２７には、プラスチックまたは金属の糸または繊維かトワ
ークの作成は難しくかつ高価であり、寸法安定性を確保しかつインブラントとし
て必要な負荷に対する保障の再現性が殆んどない。
本発明の目的は、ポロシティ−や支持構造体としての厚さ、寸法安定性および他
の所望の特性（例えば、溶解性、吸収性等）に関するそれぞれの要求に応じて正
確にｍ！！できる材料およびその製造方法を提供することである。
この目的は請求の範囲にしたがって本発明により達成される。本発明は従って古
い問題点を医療用に非常に重要な材料の製造、すなわち、調節可能なポロシティ
−１ｙＩｗＪ可能な強度並びに各要求性能（溶解性および吸収性）を満足する性
能を有する連続的に多孔質のフレーム枠の製造により解決する。それぞれの場合
、最終材料のネガティブパターンは好ましくは出発材料として用いられる。
本発明は、互いに連結された（例えば、高密度充填物または凝塊の形態）それぞ
れの成形体を多孔性空隙構造用のスペースリテーナ−として用いて、容易に除去
できる成形体（例えば、容易に溶解できるまたは容易に溶融できる成形体）の周
囲に支持構造体の三次元フレーム枠（好ましくは、注型可能な材料からなる）を
形成するという思想に基づく。次に、水溶性または溶解性の原理を適用するまた
は熱を加えることにより、成形体は物理的または化学的に再度除去される。本発
明によれば、各々の成形体それ自体はポジティブ／ネガティブパターンの原理に
よっても製造できる。
換言すれば、本発明は、所定の形状を有する成形体、例えば、それらの接触点で
互いに結合できる球形または粒状の成形体を用いて凝塊の形態の三次元構造体を
形成し、連続ビーム状または柱状（ｔｒａｂｅｃｕｌａｒ）空隙構造体を形成す
るという原理に基づく。この空隙構造体は次いで他の材料で充填される。充填に
用いられる材料の立体構造体は、成形体によって形成された［ネガティブパター
ン」に対して「ポジティブパターン」と言い、ネガティブパターンの構造を適当
に選択することによ７て自由に調整できる。かくして得られた複合体は入口を形
成する成形体がら取り除くことができる。成形体を除去することにより、連続多
孔質材料が得られる。材料のポロシティ−（多孔度）は、成形体のサイズ、サイ
ズ分布および嵩密度並びにそれらの相互間の結合特性を適当に選択することによ
って再現可能に調整できる。得られた材料は力学的抵抗を有し、任意の外形を有
することもできる。
本発明による材料は、柱状支持構造体の多孔性および強度並びに安定性を正確に
！ｉ！Ｅできる点において、例えば歯科医療では従来の製法によって調製された
材料とは異なる。
本発明によれば、セラミックまたはセラミックコンポノット材料（高密度）を焼
結技術によってポジティブおよびネガティブ成形体として調製してもよい５本発
明によれば、連続多孔性（すなわち、互いに連結した空隙）を有する金属柱状の
高強度材料が注１しつる金属または金属コンポジット材料で調製してもよい。そ
のような材料は技術的に非常に価値がある。
本発明による材料は、特に医療およびインブラントの製造またはいわゆるドラソ
グーデリバリーシステムにおける活性物質キャリアとして有用である。しかしな
がら、本発明の材料はまた、例えば骨形成蛋白質あるいはある種の成長因子を含
む表面へ適用しつるすべての活性物質のキャリアとして使用してもよい。
予め調整された空隙構造を有する好ましく塗布された表面上である種の骨の内部
成長が急速に起こることが解った。もし、本発明の物質をインブラントとして用
いたならば、骨内部成長は生体力学的負荷に関係なくインブラント全体に侵入す
る。
本発明の材料は、所望のポロシティ−が得られ、いかなるポロンティーでももっ
ても活性的に吸収しつる材料を用いることができる点で、フィルターの技術にも
有用である。本発明の材料を用いると、微視的に大きな径を有するフィルターン
ステムを微孔質フィルターシステムと組み合わせて用いることができる。
原理的には、どのような物質であっても、例えば水溶性または酸溶解性成形体と
溶融性物質または水溶性または酸溶解性成形体と焼結性、注型可能な物質コンポ
ジットもしくは射出成形で成形可能なプラスチック、もしくは注型可能な金属、
例えば、遠心注型または射出成形により成形可能な金属合金または金属コンポジ
ット材料を組み合わせて、どの場合においても成形体の一つのタイプを物理的ま
たは化学的またはその他の方法によって除去して、三次元フレーム枠を支持構造
体として残すことによりネガティブまたはポジティブパターンとして用いること
ができる。支持構造体は次いで、物理的または化学的方法によって強化し、表面
処理しまたは機械的に改良してもよい。
注型可能な材料からなる成形体および支持構造体は、またさらにともに成形して
（例えば、機械的に）、次いで物理的または化学的に分離してもよい。得られた
三次元のフレーム枠は一時的にネガティブパターンの成形体として使用され、連
続多孔性を有する三次元のフレーム枠と互いに結合しそして好ましくは球状であ
る成形体のバッキングまたは凝集塊が逆にパターンとして用いてもよい。この方
法において、すべての可能な材料、材料の結合およびコンポジット材料が本発明
の材料に成形しつる。
三次元フレーム枠の材料は、好ましくは、例えば、射出成形によって注型または
押し出しできるものである。もし、材料がインブラントとして用いられるならば
、三次元フレーム構造は好ましくはポリアクリレートベースまたはポリメタクリ
レートベースのポリマー、アクリレートおよびメタクリレートのコポリマーまた
はその混合物あるいは他の主体適合性プラスチックから構成される。また、三次
元フレーム枠は、吸収性ポリアミノ酸、ポリアセテート、ポリグリコレート、種
々のポリアミノ酸混合物あるいは体内で可溶性および／または吸収性である他の
材料から構成される。もし、材料がフィルター、例えば鼻フィルターとして用い
られるならば、シリコーン、天然ゴム誘導体（ｃａａｕｔｃｈｏｕ ｄｅｒｉｖ
ａｔｉｖｅ＞、または関連したゴムベースのポリマーが三次元フレーム栓用の材
料として好適である。
空隙系材料のスペースリテーナ−として機能する成形体は、好ましくは、球体ま
たは多角形等の均一な幾何学形の形態であるが、粒状材料を成形体として用いる
こともできる。成形体の材料は、好ましくは、水溶性、酸可溶性のように容易に
溶解できるか、容易に溶融できる。特に好ましいものは、最初に蒸気中で互いに
接着して成形体の凝集塊を形成し、三次元フレーム枠の形成および硬化後に水槽
または洗浄機内で洗い流すことができる糖のような水溶性材料、あるいはワック
スのような容易に溶融できる材料である。
成形体の材料は、特に材料がインブラントとして用いられる時には、無機または
セラミック材料、例えば、リン酸三石灰、ヒドロキシアパタイト、両方のｉ＝物
、あるいは容易に吸収できるまたは吸収できない他のカルシウム化合物であって
もよい。酸可溶性セラミック材料が好ましい。
材料の空隙系のスペースリテーナ−として機能する成形体のサイズ、嵩密度およ
び相互連結の特性は自由に選択でき、最終的に得られる材料の空隙系のポロシテ
ィ−も自由に調整できる。例えば、互いに連結された実質的に球形の空隙を有す
る空隙系がめられる場合、球形の成形体が用いられる。異なったサイズの空隙を
有する空隙系がめられる場合、異なったサイズおよび／または形状の成形体を互
いに混合できる。最終材料の全ポロンティーは、形状および／または成形体の嵩
密度および／または成形体が互いに連結されて凝塊を形成する方法の選択を調整
し、変化させ、結合する二とによって制御可能に調整できる。本発明によれば、
三次元フレーム枠の小柱の形態および配列は使用の目的に応じて同様に予め決定
でき、制御可能に調整できる。
成形体は、例えば、焼成技術によって互いに連結してもよい。成形体の好ましい
サイズは約０５〜５ｍｍであり、さらに好ましくは３關以下（特に材料がインブ
ラントの場合）である。
最終材料の所望の特性は、成形体と共に三次元フレーム枠を、例えば、ＨＩＰプ
レス（高等圧（ｈｉｇｈ １ｓｏｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｉｎｇ）プレス）に
よって圧縮することによってさらに変形することができる。
また、材料は、５０〜３００μｍ１好ましくは２５０μｌまでの粒径および０１
〜０．８ｏ１／ｇの気孔容積を有するリン酸三石灰またはヒドロキシアパタイト
あるいはその混合物等の充填剤粒子を１〜９５％、好ましくは１〜８０％までの
含量で含有できる。
材料の意図する用途に応じて、種々の活性物質をそれに添加することができる。
例えば、三次元フレーム枠周の材料は、材料から徐々に放出し得る活性物質を０
０１〜１０％含有できる。材料をインブラントとして使用する場合、例えば、抗
生物質、骨成長を誘起する活性物質、組織の内部成長を誘起するまたは骨芽細胞
を直接誘起する成長因子または他の走化またはホルモン性作用因子を活性物質と
して用いることができる。材料をフィルターとして使用する場合、三次元フレー
ム枠を活性カーボンまたはガスおよび／または液体を、例えば、５〜８０重量％
の濃度で吸収するフィラーで処理してもよい。材料の外形は自由に選択でき、各
々の用途に依存する。
実施例
実施例１
高い機械強度を有する多孔質インブラントの製造直径領５〜３ｍｍを有するセラ
ミック球を焼結炉中で焼結し、接触状態で結合して凝集塊を多孔質成形体の形で
成形し、これをネガティブパターンとして使用する。凝集塊の互いに結合した孔
または内部結合した（空隙）を注型可能な金属で遠心注型で満たした。得られた
セラミックと金属のコンポジット材料を次いで、いわゆるＨＩＰ方法によって非
常に圧縮する。セラミックを次いで化学的な方法、例えば酸を用いて除去し、支
持された柱状構造と互いに結合した孔を有する三次元金属フレーム枠の材料を形
成し、これを例えばインブラントとして用いること高強度セラミックインブラン
トの製造
０５〜３■の大きさを有する金属球を成形体として用い、加熱またはスポット合
着手段によって互いに溶接または連結する。これにより、球体のまわりに連続の
柱状システム（空隙）を形成する。これらの大変硬い成形体を次いでセラミック
材料と共に遠心注型することにより注型し、得られたコンポジット材料をＨＩＰ
方法により硬度に圧縮する。金属球体を次いで電解的に除去する。残った三次元
セラミックフレーム枠を焼結技術により強固にする。この方法により、三次元柱
状構造を有する高強度セラミックインブラント体を形成する。連続空隙システム
の孔をスペースリテーナ−として使用する金属球体の大きさを選択することによ
り調節できる。
実施例３
効果フィルターの製造
０．５〜３ｍｍの大きさの着味をゆったりと型内に入れ、次いで、真空下にスチ
ーム中で互いに急速に接着する。凝集塊を次いで乾燥し、次いで、注型可能なシ
リコーン混合物とともに型内に入れ、これに活性化されたカーボンを８０％まで
加える。シリコーンを硬化した後、砂糖分を水で、例えば、洗濯機中で除去する
。
高い活性な吸着表面を有する球状フレーム粋のシリコーンの三次元フィルターを
得た。フィルター体の孔／ステムは着味の径の分布および径を選択することによ
り調整可能である。このフィルターは例えば、呼吸器系の不純物が入らないよう
に真前庭中の鼻フィルターとして非ｆＪ二効果的に用いられる。フィルターの形
態は好ましくは、鼻前庭の形に適合する。
実施例４
コンポジット材料の製造
０５〜３關の着味を金型内にゆるく注入し、スチームを真空下に通過させて、着
味を互いに接着する。得られた塊（凝塊）を乾燥後、液体状Ｐ ＭＭＡベース骨
セメントともに注型または射出成形により押し出す。骨セメントまたは加熱溶融
プラスチックを硬化した後、砂糖を例えば洗濯機中で洗い流す。多孔体の形で最
終材料が均一な三次元柱状構造を有し、シリンダーの形においてを椎インブラン
トとして挿入することもできる。このインブラントはボーンスクリューに骨粗し
よう病の生化学的に非常に弱い骨中に強固な保持を与え、従って、解剖学的に例
えば、幾つかのフラグメントまたは前端の骨折の場合において整復をもたらす。
本発明の材料を用いて製造されたインブラントはまた、機械的にも作動すること
ができ、骨によって完全に侵入されつる。上述のように、材料は例えば骨セメン
トともに骨接合の場合における骨スクリューを固定するため、またはプラグ、す
なわち、いわゆるセンメント化プロステーゼ成分上の骨髄ストッパーとして使用
できる。
股関節置換ブロステーゼの大腿骨成分のためのブロステーゼンヤフトとしてのイ
ンブラント体の製法
０．５〜１，５關を有するセラミック球を解剖学的に形成された最初の金型中に
ゆるく注入し、焼結炉中で焼結する。得られた焼結材料の凝集体を同様に形成さ
れた第２の金型中に沈める。この金型は最初の金型よりも３〜４關大きくシェル
の形態を有しているので、焼結体のまわりに均一な間隙が存在する。この間隙を
１〜３報の大きさのセラミック球で満たす。満たされた第２の金型を次いで焼結
炉中で焼結し、焼結法のコンポジット体を２つの異なる味成分から形成する。パ
ターンとしてのコンポジット体を注型可能な金属合金とともに遠心力的注型によ
り注型し、次いで、ＨＩＰ方法により圧縮し、高強度の金属セラミックコンポジ
ット体を形成する。次いで、セラミックの多くの部分を金属の表面塗装を除いて
再び（好ましくは化学的に）除去する。この方法において、内部のより密度の高
い構造を有する部分と比べて異なる機械的特性を表面領域に有する高強度で完全
に多孔質な金属体が得られる。この金属体がインブラントまたはブロステーゼと
して用いられたならば、その表面は骨との界面となる。そのような層構造はまた
、軸方向に繰り返し形成することができ、所望のブロステーゼンヤフト形態のす
べてに機械的に調整する二とができ、再現性を有する。最適なブロステーゼシャ
フトの形態は例えば有限のエレメント法によって計算しつる。従って、非常に注
意深くデザインされたインブラント体またはブロステーゼが連続内部空隙システ
ムを有して特異的に製造できる。
国際調査報告
一―−−＾−−−ｍ、ＰＣＴ／ＥＰ ９１１０１９９７
Claims (34)
- １．互いに連結されて予め調整できる空隙を包囲する柱状構造の三次元フレーム 枠からなることを特徴とする材料。
- ２．空隙のスペースリテーナーとして機能する成形体の周囲に該構造を設けるこ とによって得ることができる請求項１記載の材料。
- ３．最初に互いに連結でき、フレーム枠を形成する構造が形成された後に、該構 造に悪影響を与えずに除去できるように成形体を設ける請求項２記載の材料。
- ４．成形体が化学的または物理的に連結でき、構造が形成された後に化学的また は物理的に除去できる請求項３記載の材料。
- ５．三次元フレーム枠が、アクリレートベースまたはポリメタクリレートベース のポリマー、アクリレートおよびメタクリレートのコポリマー、あるいはその混 合物、あるいは他の生体適合性、吸収性または非吸収性プラスチックから構成さ れる請求項１〜４いずれか１項記載の材料。
- ６．三次元フレーム枠の材料が吸収性ポリアミノ酸、ポリラクテート、ポリグリ コレート、種々のポリアミノ酸または体内に溶解または吸収され得る他の物質の 混合物から構成される請求項１〜４いずれか１項記載の材料。
- ７．三次元フレーム枠がシリコーン、天然ゴムまたはそれらのゴムベースポリマ ーから構成される請求項１〜４いずれか１項記載の材料。
- ８．三次元フレーム枠がセラミックの成形体のまわりに形成された金属からなる 請求項１〜４いずれか１項記載の材料。
- ９．三次元フレーム枠の材料が注型または押出できる、例えば、射出成形によっ て加工できる請求項１〜８いずれか１項記載の材料。
- １０．成形体がワックスのような容易に溶融できる材料あるいは糖または他の可 溶性、好ましくは水溶性材料から構成されるか、成形体がセラミック材料、好ま しくはリン酸三石灰、ヒドロキシアパタイト、その混合物あるいは容易に吸収で きるまたは容易に吸収できない異なったカルシウム化合物から構成される請求項 ２〜９いずれか１項記載の材料。
- １１．成形体が実質的に球形である請求項２〜１０いずれか１項記載のインプラ ント。
- １２．成形体の大きさが０．２ｍｍ〜数ｍｍ、好ましくは約５ｍｍまでである請 求項２〜１１いずれか１項記載のインプラント。
- １３．種々の大きさの成形体の混合物をスペースリテーナーとして用いる請求項 ２〜１２いずれか１項記載の材料。
- １４．成形体の嵩密度が変化し得る請求項２〜１３いずれか１項記載の材料。
- １５．フレーム枠が、材料から徐放できる活性物質を好ましくは０．０１〜１０ ％含有する請求項１〜１４いずれか１項記載の材料。
- １６．ゲンタマイシン、クリンダマイシン、ジラーゼ阻害剤または他の抗生物質 あるいは２つ以上の異なった抗生物質の組合せを活性物質として用いる請求項１ ．５記載の材料。
- １７．骨成長有効物質を、例えば、ヒトまたは動物組織の内部成長を誘越するま たは骨の骨芽細胞を直接刺激する骨形態発生蛋白質、成長因子またはホルモン活 性因子からなるタイプの活性物質として用いる請求項１５記載の材料。
- １８．さらに材料が充填剤を含有する請求項１〜１８いずれか１項記載の材料。
- １９．好ましくは５０〜３００μｍ、さらに好ましくは２５０μｍまでの粒径お よび０．１〜０．８ｍｌ／ｇの気孔容積を有する１〜９５％、好ましくは１〜８ ０％のリン酸三石灰またはヒドロキシアバタイトまたは両方の混合物、あるいは 異なったリン酸カルシウム化合物またはカルシウム化合物の粒子から構成される 充填剤を充填粒子として用いる請求項１９記載の材料。
- ２０．活性化カーボンまたは異なる強くガスおよび／または液体を吸収する材料 をフィラーとして好ましく５〜８０重量％の量で用いる請求項１８記載の材料。
- ２１．成形体を連結して三次元凝集塊を形成し、該成形体の周囲に該成形体の材 料と異なる材料を形成して、三次元フレーム枠を形成し、 三次元フレーム枠だけが残留して材料を形成するように成形体を除去する工程か らなることを特徴とする請求項１〜２０いずれかに記載の材料を製造する方法。
- ２２．成形体が球状である請求項２１記載の製法。
- ２３．成形体が接触点で互いに連結している請求項２１または２２記載の方法。
- ２４．成形体が化学的または物理的に互いに結合し、または例えば蒸気により互 いに強固に接着している請求項２１〜２３いずれかに記載の製法。
- ２５．注型可能なまたは射出成形材料を三次元フレーム枠の材料として用い、成 形体を材料が硬化した後、例えば、水浴または洗浄機中で洗い流す請求項２１〜 ２４いずれかに記載の製法。
- ２６．成形体が互いに焼結方法により連結している請求項２１〜２５いずれかに 記載の製法。
- ２７．三次元フレーム枠が例えばＨＩＰ方法によりその除去前に成形体とともに 強固に圧縮される請求項２１〜２６いずれかに記載の製法。
- ２８．三次元フレーム枠が金属から構成され、成形体がセラミックから構成され る請求項２７記載の製法。
- ２９．互いに結合している水溶性成形体の三次元パッキングまたは凝集塊を形成 し、 成形体のまわりにワックスまたは容易に溶融するポリマーの三次元フレーム枠を 形成し、 そのワックスまたは容易に溶融しうるポリマーのフレーム枠を硬化し、その水溶 性成形体を除去し、 成形体を除去することにより得られ、孔径０．２〜５ｍｍ、好ましくは３ｍｍ以 下を有する連続空隙系をセラミック塊で満たし、次いでワックスまたは容易に溶 融しうるポリマーを熱をかけることにより除去する工程からなる材料の製造方法 。
- ３０．セラミック珠が空隙中に形成される請求項２９記載の製法。
- ３１．セラミック球が熱をかけることによりβおよびαホワイトロッキット構造 に成形し、または焼結技術によって融着して、球状の凝集塊の塊を形成する請求 項３０記載の製法。
- ３２．請求項１〜２０のいずれかに記載の材料をインプラントとしての使用。
- ３３．請求項１〜２０のいずれかに記載の材料をプラグまたは脊髄ストッパーと しての使用。
- ３４．請求項１〜２０のいずれかに記載の材料をフィルターとしての使用。
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| DE4033291A DE4033291A1 (de) | 1990-10-19 | 1990-10-19 | Werkstoff und verfahren zu seiner herstellung |
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| PCT/EP1991/001997 WO1992006653A1 (de) | 1990-10-19 | 1991-10-21 | Werkstoff und verfahren zu seiner herstellung |
Publications (1)
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|---|---|
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ID=6416666
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
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