JPH0745372B2 - 人工歯骨材料 - Google Patents
人工歯骨材料Info
- Publication number
- JPH0745372B2 JPH0745372B2 JP61056511A JP5651186A JPH0745372B2 JP H0745372 B2 JPH0745372 B2 JP H0745372B2 JP 61056511 A JP61056511 A JP 61056511A JP 5651186 A JP5651186 A JP 5651186A JP H0745372 B2 JPH0745372 B2 JP H0745372B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- artificial
- bone
- piezoelectric
- bone material
- ceramics
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Dental Preparations (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、人工の歯および骨材料に関するもので、さら
に詳しくは、天然歯骨と同等の生体化学的機能を付与さ
せた人工歯骨材料に関するものである。
に詳しくは、天然歯骨と同等の生体化学的機能を付与さ
せた人工歯骨材料に関するものである。
［従来の技術］ 各種の疾患、あるいは外傷などにより欠損した歯牙、関
節、骨の部位を補綴、または置換する人工材料が多数提
案され、実用化されている。これらは、脱落した歯牙に
代えて顎骨に挿入、直立させ、人工の支台歯として用い
る人工歯根及び歯冠、股関節や膝関節の疾患に対し関節
部分を置換する人工関節、並びに骨腫瘍、骨髄炎、交通
事故などで骨を部分的に切除した場合にその欠損部位を
補綴する人工骨などである。
節、骨の部位を補綴、または置換する人工材料が多数提
案され、実用化されている。これらは、脱落した歯牙に
代えて顎骨に挿入、直立させ、人工の支台歯として用い
る人工歯根及び歯冠、股関節や膝関節の疾患に対し関節
部分を置換する人工関節、並びに骨腫瘍、骨髄炎、交通
事故などで骨を部分的に切除した場合にその欠損部位を
補綴する人工骨などである。
これらの人工の歯あるいは骨材料に必要な条件は、 1.培養細胞による毒性試験で、毒性が認められないこ
と、 2.十分な強度、耐腐食性、耐摩耗性などを有し、それら
が体内で長期間にわたり劣化しないこと、 3.生体組織と親和性がよいこと、 であり、このような観点から、アルミナ（Al2O3）、チ
タニア（TiO2）、ジルコニア（ZrO2）、リン酸三カルシ
ウム［Ca3（PO4）２］、水酸アパタイト［Ca10（PO4）
６（OH）２］、窒化けい素（Si3N4）、カーボン
（Ｃ）、SiO2−CaO−Na2O−P2O5系バイオガラス、CaO−
P2O5系結晶化ガラスなどのセラミックス、高密度ポリエ
チレン、コバルト−クロム合金などが優れた材料とさ
れ、一部はすでに商品化されている。
と、 2.十分な強度、耐腐食性、耐摩耗性などを有し、それら
が体内で長期間にわたり劣化しないこと、 3.生体組織と親和性がよいこと、 であり、このような観点から、アルミナ（Al2O3）、チ
タニア（TiO2）、ジルコニア（ZrO2）、リン酸三カルシ
ウム［Ca3（PO4）２］、水酸アパタイト［Ca10（PO4）
６（OH）２］、窒化けい素（Si3N4）、カーボン
（Ｃ）、SiO2−CaO−Na2O−P2O5系バイオガラス、CaO−
P2O5系結晶化ガラスなどのセラミックス、高密度ポリエ
チレン、コバルト−クロム合金などが優れた材料とさ
れ、一部はすでに商品化されている。
しかるに、脊椎動物の骨や、歯を構成している象牙質物
は、おおよそ70％の無機成分、20％の有機成分と10％の
水分から成っている。ここで、無機成分は水酸アパタイ
トを主体とするりん酸カルシウム塩であり、有機成分は
主にコラーゲン蛋白である。前述した人工の歯骨材料が
天然の歯骨と最も大きく異なる点は、このコラーゲン蛋
白を全く含んでないことである。
は、おおよそ70％の無機成分、20％の有機成分と10％の
水分から成っている。ここで、無機成分は水酸アパタイ
トを主体とするりん酸カルシウム塩であり、有機成分は
主にコラーゲン蛋白である。前述した人工の歯骨材料が
天然の歯骨と最も大きく異なる点は、このコラーゲン蛋
白を全く含んでないことである。
そして、最近の研究によれば、コラーゲンは圧電性物質
の一種であることが知られている。圧電性物質とは結晶
構造に中心対称性を欠き、はじめから電気分極を持つ物
質である。この電気分極を自発分極といい、代表的な圧
電性物質には、水晶（SiO2）等の単結晶、チタン酸バリ
ウム（BaTiO3）、チタン酸鉛（PbTiO3）、PZT［Pb（Zr,
Ti）O3］などのセラミックス、酸化亜鉛（ZnO）などの
薄膜、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）などの有機高分子
材料がある。これらの物質は、新しい電子材料として近
年とみに注目されてきており、圧電性セラミックスを中
心に高電圧発生装置、音響機器、超音波機器、通信機器
など広範囲に応用されているもので、力や歪を加えると
電位を発生するという特性を持っている。
の一種であることが知られている。圧電性物質とは結晶
構造に中心対称性を欠き、はじめから電気分極を持つ物
質である。この電気分極を自発分極といい、代表的な圧
電性物質には、水晶（SiO2）等の単結晶、チタン酸バリ
ウム（BaTiO3）、チタン酸鉛（PbTiO3）、PZT［Pb（Zr,
Ti）O3］などのセラミックス、酸化亜鉛（ZnO）などの
薄膜、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）などの有機高分子
材料がある。これらの物質は、新しい電子材料として近
年とみに注目されてきており、圧電性セラミックスを中
心に高電圧発生装置、音響機器、超音波機器、通信機器
など広範囲に応用されているもので、力や歪を加えると
電位を発生するという特性を持っている。
さて、天然歯骨中のコラーゲンは、咬合などの生体活動
によって発生する応力や歪を受けて微少な電位を生じて
いる（例えば、バイオマテリアルNo.25−10参照）。発
生電位の強さは、発生する部位、個体などによってまち
まちであるが、この電位によってカルシウムイオン（Ca
2+）の拡散、代謝を促し、この結果歩骨の石灰化の制
御、形状、寸法の維持、矯正、歯周組織の退化防止など
生体機能を保持する重要な作用機構をつかさどってい
る。
によって発生する応力や歪を受けて微少な電位を生じて
いる（例えば、バイオマテリアルNo.25−10参照）。発
生電位の強さは、発生する部位、個体などによってまち
まちであるが、この電位によってカルシウムイオン（Ca
2+）の拡散、代謝を促し、この結果歩骨の石灰化の制
御、形状、寸法の維持、矯正、歯周組織の退化防止など
生体機能を保持する重要な作用機構をつかさどってい
る。
しかるに、従来の人工歯骨材料は、無毒性、安定性、生
体親和性については十分な配慮の下に設計され、製造さ
れているが、コラーゲンの圧電効果には全く考慮がなさ
れていない。
体親和性については十分な配慮の下に設計され、製造さ
れているが、コラーゲンの圧電効果には全く考慮がなさ
れていない。
したがって、これらの人工歯骨材料に適当な圧電効果を
付与できれば、より天然歯骨に近い、合理的で有効性の
高い理想的な人工歯骨材料を得ることができることにな
る。
付与できれば、より天然歯骨に近い、合理的で有効性の
高い理想的な人工歯骨材料を得ることができることにな
る。
この場合、人工歯根、人工関節などに応力や歪に対応す
る微少な電位を発生する手段として、皮膚、毛髪などの
生体組織中に存在する天然コラーゲンを利用することが
考えられる。しかし、天然のコラーゲンは個体によって
その構造が複雑に異なり、同一個体内でも分布する組織
によって分子形態が異なり、異物反応を起すおそれがあ
るため、人工歯や骨を合成するための汎用材料として使
用することはできない。
る微少な電位を発生する手段として、皮膚、毛髪などの
生体組織中に存在する天然コラーゲンを利用することが
考えられる。しかし、天然のコラーゲンは個体によって
その構造が複雑に異なり、同一個体内でも分布する組織
によって分子形態が異なり、異物反応を起すおそれがあ
るため、人工歯や骨を合成するための汎用材料として使
用することはできない。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、天然歯骨中にコラーゲンが、水酸アパタイト
を主体とするりん酸カルシウム結晶中に分散して存在し
ていることに着目したもので、発明が解決しようとする
課題は、適当な圧電定数をもつ人工圧電性材料を、人工
歯骨を構成する材料中へ分散させ、人工歯骨材料に天然
歯骨と同等の生体化学的機能を付与させて、天然歯骨に
近い理想的な人工歯骨材料を提供することにある。
を主体とするりん酸カルシウム結晶中に分散して存在し
ていることに着目したもので、発明が解決しようとする
課題は、適当な圧電定数をもつ人工圧電性材料を、人工
歯骨を構成する材料中へ分散させ、人工歯骨材料に天然
歯骨と同等の生体化学的機能を付与させて、天然歯骨に
近い理想的な人工歯骨材料を提供することにある。
ここで、圧電定数とは単位応力を与えた時に生ずる電位
の強さをいい、例えば通常のセラミックス圧電体では、
材料の種類によって最高50×10-3V・m/N程度の値にな
る。
の強さをいい、例えば通常のセラミックス圧電体では、
材料の種類によって最高50×10-3V・m/N程度の値にな
る。
［問題点を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明の人工歯骨材料は、欠
損した歯牙、関節、骨の部位の補綴、または置換に用い
るためのセラミックスよりなる人工歯骨材料の粉末に、
応力や歪によって電位を発生する圧電性セラミックスの
粉末を分散させて固結したことを特徴としている。
損した歯牙、関節、骨の部位の補綴、または置換に用い
るためのセラミックスよりなる人工歯骨材料の粉末に、
応力や歪によって電位を発生する圧電性セラミックスの
粉末を分散させて固結したことを特徴としている。
［作 用］ 本発明の人工歯骨材料は、生体の活動によって応力や歪
を受けること、セラミックスよりなる人工歯骨材料の粉
末に分散させて含ませた圧電性セラミックスが微小な電
位を発生し、それによって人工歯骨材料に天然歯骨と同
等の生体化学的機能を付与することができる。
を受けること、セラミックスよりなる人工歯骨材料の粉
末に分散させて含ませた圧電性セラミックスが微小な電
位を発生し、それによって人工歯骨材料に天然歯骨と同
等の生体化学的機能を付与することができる。
［発明の効果］ 本発明の人工歯骨材料は、セラミックスよりなる人工歯
骨材料の粉末に、圧電性セラミックスの粉末を分散させ
て固結したことにより、天然歯骨と同等に電位を発生す
るので、天然歯骨に近い理想的な人工歯骨材料を得るこ
とができる。
骨材料の粉末に、圧電性セラミックスの粉末を分散させ
て固結したことにより、天然歯骨と同等に電位を発生す
るので、天然歯骨に近い理想的な人工歯骨材料を得るこ
とができる。
また、人工歯骨材料と圧電性材料を共にセラミックスと
したことにより、これらの材料の粉末化が容易であり、
またこれらの材料を粉末としてので、圧電性材料を人工
歯骨材料に容易に分散させることができるとともに、圧
電性材料の混合比の調整が容易である。
したことにより、これらの材料の粉末化が容易であり、
またこれらの材料を粉末としてので、圧電性材料を人工
歯骨材料に容易に分散させることができるとともに、圧
電性材料の混合比の調整が容易である。
［実施例］ 第１図は本発明の人工歯骨材料の構造の一部を拡大して
示したものであり、１は人工の歯骨材料を、２は該骨材
料１に分散して含ませた圧電性材料を示し、圧電性材料
２の中の矢印は自発分極の方向を示している。
示したものであり、１は人工の歯骨材料を、２は該骨材
料１に分散して含ませた圧電性材料を示し、圧電性材料
２の中の矢印は自発分極の方向を示している。
上記圧電性材料２は、前述した人工歯骨材料に必要な三
条件を損なわない圧電性セラミックスであればよい。歯
骨材料１も、前記三条件を満たし、かつ圧電効果を妨害
しないセラミックスを使用することができる。
条件を損なわない圧電性セラミックスであればよい。歯
骨材料１も、前記三条件を満たし、かつ圧電効果を妨害
しないセラミックスを使用することができる。
また、この人工歯骨材料を製造する方法としては、人工
歯骨材料と圧電性材料の混合、分散、成形、固結、加工
という基本工程から構成することができるが、各工程の
具体的な方法と条件はとくに限定されるものではなく、
セラミックスの粉末とした人工歯骨材料及び圧電性セラ
ミックスは、上記混合、分散、成形、固結、加工などの
条件に応じて、逆に製造条件は使用する材料の性質に応
じて、在来技術の範囲内で適宜選択することができる。
歯骨材料と圧電性材料の混合、分散、成形、固結、加工
という基本工程から構成することができるが、各工程の
具体的な方法と条件はとくに限定されるものではなく、
セラミックスの粉末とした人工歯骨材料及び圧電性セラ
ミックスは、上記混合、分散、成形、固結、加工などの
条件に応じて、逆に製造条件は使用する材料の性質に応
じて、在来技術の範囲内で適宜選択することができる。
この際、歯骨材料１と圧電性材料２を混合し、成形、固
結する過程で、いずれかの材料が変質したり、あるいは
相互に化学反応をおこすなどして、本発明の効果を奏し
ないか、または著しく減殺するような材料と製造条件の
選択は、当然のことながら避けなければならない。
結する過程で、いずれかの材料が変質したり、あるいは
相互に化学反応をおこすなどして、本発明の効果を奏し
ないか、または著しく減殺するような材料と製造条件の
選択は、当然のことながら避けなければならない。
第１図に示した構造をとる歯骨材料の製造方法の一例を
示すと、まず、圧電性セラミックスとしてチタン酸バリ
ウム（BaTiO3）系セラミックスを合成し、直径数十〜数
百μｍの粒子に粉砕する。
示すと、まず、圧電性セラミックスとしてチタン酸バリ
ウム（BaTiO3）系セラミックスを合成し、直径数十〜数
百μｍの粒子に粉砕する。
次に、予め所望の圧電定数を得られるように定めた量の
チタン酸バリウム系セラミックス粒子に、歯骨材料とし
て別に合成しておいた水酸アパタイト［Ca10（PO4）６
（OH）２］の粉末の所定量を混合し、両者を均質に分散
させ、成形し、常法により800〜1300℃程度の温度で焼
成、固結させる。その後、通常の方法によって電圧を印
加して分極処理を行い、自発分極の方向を揃える。
チタン酸バリウム系セラミックス粒子に、歯骨材料とし
て別に合成しておいた水酸アパタイト［Ca10（PO4）６
（OH）２］の粉末の所定量を混合し、両者を均質に分散
させ、成形し、常法により800〜1300℃程度の温度で焼
成、固結させる。その後、通常の方法によって電圧を印
加して分極処理を行い、自発分極の方向を揃える。
このような人工圧電性材料の発生電位を制御するには、
圧電体の種類、組成、形状、分散状態など、従来から知
られている変動要因をコントロールすることにより、所
望の範囲とすることができる。
圧電体の種類、組成、形状、分散状態など、従来から知
られている変動要因をコントロールすることにより、所
望の範囲とすることができる。
なお、人工歯骨材料１として使用するセラミックスは、
歯、あるいは骨として要求される強度、密度、耐摩耗性
などを有していなければならないことは当然である。こ
れらの性質を制御する方法としては、圧電性材料との混
合比、または成形、焼成固結の条件、その方法など、材
料工学の教える公知の方法を応用することができる。
歯、あるいは骨として要求される強度、密度、耐摩耗性
などを有していなければならないことは当然である。こ
れらの性質を制御する方法としては、圧電性材料との混
合比、または成形、焼成固結の条件、その方法など、材
料工学の教える公知の方法を応用することができる。
第１図は本発明の実施例の模式拡大図である。 １……人工歯骨材料、２……圧電性材料。
Claims (1)
- 【請求項１】欠損した歯牙、関節、骨の部位の補綴、ま
たは置換に用いるためのセラミックスよりなる人工歯骨
材料の粉末に、応力や歪によって電位を発生する圧電性
セラミックスの粉末を分散させて固結したことを特徴と
する人工歯骨材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61056511A JPH0745372B2 (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 人工歯骨材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61056511A JPH0745372B2 (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 人工歯骨材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62212312A JPS62212312A (ja) | 1987-09-18 |
| JPH0745372B2 true JPH0745372B2 (ja) | 1995-05-17 |
Family
ID=13029149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61056511A Expired - Lifetime JPH0745372B2 (ja) | 1986-03-14 | 1986-03-14 | 人工歯骨材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745372B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100424666B1 (ko) * | 2001-02-23 | 2004-03-24 | 이부락 | 복합 실리콘나이트라이드 세라믹을 이용한 인공고관절제조방법 |
| CN115554471B (zh) * | 2022-07-18 | 2023-08-01 | 北京大学口腔医学院 | 一种具有高成骨活性和防止组织粘连的带电复合膜材料及其制备方法 |
| CN116161956B (zh) * | 2022-12-26 | 2024-01-16 | 北京大学口腔医学院 | 一种铌酸钾钠/氧化锆复合陶瓷及其制备方法与应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5858041A (ja) * | 1981-10-05 | 1983-04-06 | 三菱鉱業セメント株式会社 | 骨欠損部及び空隙部充てん材 |
-
1986
- 1986-03-14 JP JP61056511A patent/JPH0745372B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62212312A (ja) | 1987-09-18 |
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