JPH0747116A - Implant manufacturing method - Google Patents

Implant manufacturing method

Info

Publication number
JPH0747116A
JPH0747116A JP5194649A JP19464993A JPH0747116A JP H0747116 A JPH0747116 A JP H0747116A JP 5194649 A JP5194649 A JP 5194649A JP 19464993 A JP19464993 A JP 19464993A JP H0747116 A JPH0747116 A JP H0747116A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
implant
film
calcium
calcium phosphate
titanium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5194649A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Ishizawa
均 石沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP5194649A priority Critical patent/JPH0747116A/en
Publication of JPH0747116A publication Critical patent/JPH0747116A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生体内で長期間にわたって安定で、しかも骨
組織との親和性に優れたインプラントの製造方法を提供
する。 【構成】 芯体の全部あるいは表面だけがチタンまたは
チタン合金からなるインプラント芯体を、グリセロリン
酸塩とカルシウム塩を含む電解質溶液中で陽極酸化して
前記芯体上に陽極酸化皮膜を形成し、次いで高圧水蒸気
中で水熱処理して、前記陽極酸化皮膜上に皮膜全てを覆
わないようにリン酸カルシウム化合物を析出させたこと
を特徴とするインプラントの製造方法。
(57) [Summary] [Object] To provide a method for producing an implant that is stable in vivo for a long period of time and has excellent affinity with bone tissue. [Composition] An implant core body in which all or only the surface of the core body is made of titanium or a titanium alloy is anodized in an electrolyte solution containing glycerophosphate and calcium salt to form an anodized film on the core body. Next, a method for producing an implant, characterized by hydrothermally treating in high-pressure steam to deposit a calcium phosphate compound on the anodized film so as not to cover the entire film.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、人工歯根、人工骨、
人工関節、骨補填材、ボ−ンスクリュ−、ボ−ンプレ−
ト、ボ−ンフレ−ム等の歯科および整形外科等の分野で
用いられるインプラントの製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an artificial tooth root, an artificial bone,
Artificial joints, bone substitutes, bone screws, bone plates
The present invention relates to a method for manufacturing an implant used in the fields of dentistry, bone frame and other dentistry and orthopedics.

【0002】[0002]

【従来技術】近年の医療技術の進歩にはめざましいもの
があり、高齢化社会の進展等にともなって、その技術の
発展には大きな期待が寄せられている。このような技術
の一つとして、人工歯根、人工骨、人工関節等の骨代替
材料あるいは骨補強材料の技術があり、その利用は急速
に広まっている。これらの材料は、いわゆる「インプラ
ント」もしくは「インプラント材料」と呼ばれているも
のであるが、その多くは、金属、セラミックス等によっ
て構成されている。
2. Description of the Related Art There have been remarkable advances in medical technology in recent years, and great expectations are placed on the development of that technology as the aging society advances. As one of such techniques, there is a technique of a bone substitute material or a bone reinforcing material such as an artificial tooth root, an artificial bone and an artificial joint, and the use thereof is rapidly spreading. These materials are so-called "implants" or "implant materials", and most of them are composed of metal, ceramics or the like.

【0003】このうち、実用化されている生体内インプ
ラントの材料には、ステンレス鋼、Ni-Cr 合金、Co-Cr
合金、チタン、チタン合金、貴金属及びその合金などが
あり、それぞれ用途に応じて使用されている。その中
で、チタンおよびチタン合金は、耐食性、生体適合性、
機械的性質などの点で優れているので、ほとんどのイン
プラントには、これらの金属が使用されている。
Of these, the materials for the in-vivo implant that have been put to practical use include stainless steel, Ni-Cr alloys, and Co-Cr.
There are alloys, titanium, titanium alloys, noble metals and their alloys, etc., each of which is used according to the application. Among them, titanium and titanium alloys are corrosion resistant, biocompatible,
These metals are used in most implants because of their excellent mechanical properties.

【0004】しかしながら、生体適合性の高い金属を用
いるだけでは、インプラントを長期間生体内で安定に機
能させるには不十分である。そこで、水酸化アパタイト
などの生体活性材料をインプラント表面にコ−ティング
して、骨と直接結合させる方法が用いられている。水酸
化アパタイトは、骨組織に対する親和性が非常に高い材
料で、骨と化学的に直接結合する性質がある。しかし、
その焼結体は強度が低いので、主に金属の表面にコ−テ
ィングして用いられている。
However, the use of a metal having a high biocompatibility is not sufficient for the implant to function stably in a living body for a long period of time. Therefore, a method has been used in which a bioactive material such as hydroxyapatite is coated on the surface of the implant to directly bond it to bone. Hydroxyapatite is a material having a very high affinity for bone tissue and has a property of directly chemically bonding to bone. But,
Since the sintered body has low strength, it is mainly used by coating on the surface of metal.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで、付着強度が大
きく、しかも生体内で長期間安定なコ−ティング膜(水
酸化アパタイトなどの生体活性材料の膜)を得る方法が
試みられている。現在、プラズマ溶射法によるコ−ティ
ングが最も一般的に行われており、その他、熱分解法、
スパッタリング法などが試みられているが、これらはま
だ技術的に確立されていない。
Therefore, a method of obtaining a coating film (a film of a bioactive material such as hydroxyapatite) which has a large adhesive strength and is stable in the living body for a long period of time has been attempted. At present, coating by the plasma spraying method is most commonly used, and other thermal decomposition method,
Although the sputtering method and the like have been tried, these have not yet been technically established.

【0006】インプラント芯体(以下、芯体と略す場合
もある)表面に水酸化アパタイトをコ−ティングして皮
膜とする場合、その皮膜に求められる条件の中で最も重
要な点は、皮膜の芯体との付着強度と生体内での安定性
である。つまり、水酸化アパタイトからなる皮膜と骨は
非常に強固に結合するので、その結合強度を上回る芯体
との付着強度が長期間保たれないと、皮膜が芯体から剥
離してインプラントを安定に機能させることができな
い。
[0006] When a coating is formed by coating hydroxyapatite on the surface of an implant core body (hereinafter sometimes abbreviated as a core body), the most important point among the conditions required for the film is The strength of adhesion to the core and the stability in vivo. In other words, since the coating made of hydroxyapatite and the bone are very strongly bonded, if the bond strength with the core that exceeds the bonding strength is not maintained for a long period of time, the coating will peel from the core and stabilize the implant. I can't get it to work.

【0007】プラズマ溶射法でチタン(インプラント芯
体)の表面に水酸化アパタイトをコ−ティングする場合
には、両者の熱膨張率の差や結晶構造の違いなどから、
付着強度の大きい皮膜の形成は基本的に困難であるとい
う問題点がある。また、水酸化アパタイトの粉末が高温
のプラズマ炎を通過する時に熱分解されてできた酸化ア
パタイトなどのアルカリ成分が皮膜中に残留して、皮膜
が生体内で溶解しやすくなる(生体内で不安定)という
問題点がある。
When coating hydroxyapatite on the surface of titanium (implant core) by the plasma spraying method, the difference in the coefficient of thermal expansion and the difference in crystal structure between the two causes
There is a problem that it is basically difficult to form a film having high adhesion strength. In addition, the alkaline component such as oxidized apatite, which is formed by thermal decomposition of the hydroxyapatite powder when passing through a high-temperature plasma flame, remains in the film, and the film is easily dissolved in the living body ( Stability).

【0008】本発明は、以上の問題点に鑑みてなされた
ものであり、従来技術の問題点を解決し、生体内で長期
間にわたって安定で、しかも骨組織との親和性に優れた
インプラントの製造方法を提供することを目的としてい
る。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is an implant that solves the problems of the prior art, is stable in vivo for a long period of time, and has excellent affinity with bone tissue. It is intended to provide a manufacturing method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は第一
に「芯体の全部あるいは表面だけがチタンまたはチタン
合金からなるインプラント芯体を、グリセロリン酸塩と
カルシウム塩を含む電解質溶液中で陽極酸化して前記芯
体上に陽極酸化皮膜を形成し、次いで高圧水蒸気中で水
熱処理して、前記陽極酸化皮膜上に皮膜全てを覆わない
ようにリン酸カルシウム化合物を析出させたことを特徴
とするインプラントの製造方法(請求項1)」を提供す
る。
Therefore, in the first aspect of the present invention, an "implant core body in which all or only the surface of the core body is made of titanium or titanium alloy is anodized in an electrolyte solution containing glycerophosphate and calcium salt. An implant characterized by being oxidized to form an anodic oxide film on the core, and then hydrothermally treated in high-pressure steam to precipitate a calcium phosphate compound so as not to cover the entire film on the anodic oxide film. Manufacturing method (claim 1) ".

【0010】また、本発明は第二に「前記リン酸カルシ
ウム化合物が水酸化アパタイトであることを特徴とする
請求項1記載の製造方法(請求項2)」を提供する。
Further, the present invention secondly provides the "production method (claim 2) according to claim 1, wherein the calcium phosphate compound is hydroxyapatite."

【0011】[0011]

【作用】陽極酸化は、電解質溶液中で対象物(陽極酸化
を行うもの)を陽極として、ステンレス鋼などの陰極と
の間に電圧を加えて電解し、陽極の対象物表面を電気化
学的に酸化して酸化皮膜を形成させる方法である。この
方法によれば、対象物の表面に、酸化皮膜を均一に形成
させることができ、皮膜と対象物の密着性は良好であ
る。しかも、特殊な装置を必要とせず短時間で処理する
ことができるという利点もある。
[Function] Anodic oxidation uses an object (which is anodized) in an electrolyte solution as an anode to apply a voltage between it and a cathode such as stainless steel to electrolyze the surface of the object of the anode electrochemically. It is a method of forming an oxide film by oxidation. According to this method, an oxide film can be formed uniformly on the surface of the object, and the adhesion between the film and the object is good. Moreover, there is also an advantage that processing can be performed in a short time without requiring a special device.

【0012】例えば、インプラント芯体を陽極として陽
極酸化を行うことができるが、インプラント芯体上に形
成した陽極酸化皮膜には、陽極酸化時の火花放電によっ
て形成された微小突起による凹凸があり、骨組織との間
にマイクロアンカリング効果が生じる。すなわち、表面
の凹凸と骨組織が絡み合うことによって、インプラント
にかかる回転や引き抜き力に対する維持力が得られる。
For example, the implant core can be used as an anode for anodic oxidation, but the anodic oxide film formed on the implant core has irregularities due to minute projections formed by spark discharge during anodic oxidation, A micro anchoring effect occurs between the bone tissue and the bone tissue. That is, the concavity and convexity on the surface and the bone tissue are entangled with each other, so that the retaining force for the rotation and the pulling force applied to the implant is obtained.

【0013】更に、生体活性なリン酸カルシウム化合物
を陽極酸化皮膜上に、例えば、高圧水蒸気中での水熱処
理により析出させて形成すると、リン酸カルシウム化合
物が骨と直接結合するので、インプラントはいっそう強
固に骨と結合するので好ましい。本発明においては、芯
体としての基材に、チタンあるいはチタン合金を使用す
る。その形状はいかなるものでもよく、棒状、板状はも
ちろん、それらに穴があけられていてもネジ切りされて
いてもよい。また、芯体全部がチタンあるいはチタン合
金でなくてもよく、芯体表面だけがプラズマ溶射等によ
り、チタンあるいはチタン合金でコ−ティングされてい
てもよい。
Furthermore, when the bioactive calcium phosphate compound is formed on the anodic oxide film by, for example, hydrothermal treatment in high-pressure steam, the calcium phosphate compound directly binds to the bone, so that the implant is more firmly bonded to the bone. It is preferable because it binds. In the present invention, titanium or titanium alloy is used for the base material as the core. The shape thereof may be any shape, and may be rod-shaped or plate-shaped, and may be perforated or threaded. Further, the whole core does not have to be titanium or titanium alloy, and only the surface of the core may be coated with titanium or titanium alloy by plasma spraying or the like.

【0014】芯体上に形成する陽極酸化皮膜の付着強度
を増大するために、予め芯体の表面をサンドブラスト、
チタン粉末のプラズマ溶射、酸エッチングなどの方法で
粗して、芯体の表面積を増大させておくことが好まし
い。陽極酸化に際し、芯体は予め、通常の研磨法で研磨
し、アルコ−ル洗浄、水洗などで表面を清浄にしておく
ことが好ましい。研磨できないものは、酸洗等により表
面を清浄にすることが好ましい。また、酸により芯体表
面をエッチング処理して、芯体表面に大気中で自然にあ
るいは様々な加熱処理を経ることにより形成された酸化
膜を除去し、活性な金属表面を露出させると、その後形
成される陽極酸化皮膜の付着強度が増大するので好まし
い。陽極酸化する必要のない芯体の表面部分には、予め
マスキング剤を塗布しておき、全体を処理した後にそれ
を除去してもよい。以上のような前処理を行った後に陽
極酸化を行なうことが好ましい。 陽極酸化を行うとき
に用いる電解質溶液に含まれるグリセロリン酸塩として
は、α- グリセロリン酸ナトリウム、β- グリセロリン
酸ナトリウム、グリセロリン酸カルシウム等が好まし
い。特に好ましくは、水に対する溶解度の高いβ-グリ
セロリン酸ナトリウムである。
In order to increase the adhesion strength of the anodized film formed on the core body, the surface of the core body is sandblasted in advance,
It is preferable to increase the surface area of the core by roughening the titanium powder by a method such as plasma spraying or acid etching. In the case of anodizing, it is preferable that the core body is previously polished by a normal polishing method and the surface thereof is cleaned by alcohol cleaning, water cleaning or the like. For those that cannot be polished, it is preferable to clean the surface by pickling or the like. Further, by etching the core surface with an acid to remove the oxide film formed on the core surface naturally or through various heat treatments in the atmosphere, the active metal surface is exposed. It is preferable because the adhesion strength of the formed anodic oxide film increases. A masking agent may be previously applied to the surface portion of the core body that does not need to be anodized, and the whole may be treated and then removed. It is preferable to perform anodic oxidation after performing the above pretreatment. As the glycerophosphate contained in the electrolyte solution used when performing anodization, α-sodium glycerophosphate, β-sodium glycerophosphate, calcium glycerophosphate and the like are preferable. Particularly preferred is sodium β-glycerophosphate, which has high solubility in water.

【0015】また、同じく電解質溶液に含まれるカルシ
ウム塩としては、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、炭
酸カルシウム、水酸化カルシウム、酢酸カルシウム、乳
酸カルシウム、グルコン酸カルシウム、クエン酸カルシ
ウム、プロピオン酸カルシウム等が好ましい。酢酸カル
シウムは、水に対する溶解度が高く、しかも生体に有害
なイオンを含まないので特に好ましい。グリセロリン酸
塩とカルシウム塩は同時に溶解しても、反応して沈澱を
生じることがなく、CaとPを高濃度で含む電解質溶液
を調製することができ、しかも高電圧まで安定して陽極
酸化できる。電解質溶液の溶媒は水に限定されることは
なく、有機溶媒や熔融塩を用いてもよい。このような電
解質溶液に、チタンまたはチタン合金製のインプラント
芯体を浸漬し、例えば、以下のようにして陽極酸化を行
うことができる。陽極酸化で重要な条件としては、電
圧、電流密度、電解質の濃度、電解質の温度などがあげ
られる。
Similarly, as the calcium salt contained in the electrolyte solution, calcium chloride, calcium nitrate, calcium carbonate, calcium hydroxide, calcium acetate, calcium lactate, calcium gluconate, calcium citrate, calcium propionate and the like are preferable. Calcium acetate is particularly preferable because it has a high solubility in water and does not contain ions harmful to the living body. Even if glycerophosphate and calcium salt are dissolved at the same time, they do not react to cause precipitation, and an electrolyte solution containing Ca and P at a high concentration can be prepared, and further stable anodic oxidation can be performed up to a high voltage. . The solvent of the electrolyte solution is not limited to water, and an organic solvent or molten salt may be used. An implant core made of titanium or a titanium alloy can be dipped in such an electrolyte solution, and anodization can be performed, for example, as follows. Important conditions for anodic oxidation include voltage, current density, concentration of electrolyte, temperature of electrolyte and the like.

【0016】電圧は陽極酸化皮膜の組成、表面の微細構
造、膜厚、付着強度等に影響するので、これらの条件が
最適になるように設定するとよい。好ましくは100 〜50
0 Vの範囲、特に好ましくは200 〜 400Vの範囲である
が、この範囲に限定されるものではない。電流密度を高
くするほど電圧は速く上昇し、短時間で陽極酸化が終了
するが、あまり急激に陽極酸化すると、皮膜の付着強度
が低下したり、皮膜の微細構造が乱れるなどの不都合が
生じる。また、電流密度が低すぎても時間がかかりすぎ
るので、芯体の表面積に応じて調整するとよい。例え
ば、5〜200 mA/cm2 の範囲が好ましいが、この範
囲に限定されるものではない。
Since the voltage affects the composition of the anodized film, the fine structure of the surface, the film thickness, the adhesion strength, etc., these conditions should be set to be optimum. Preferably 100 to 50
It is in the range of 0 V, particularly preferably in the range of 200 to 400 V, but is not limited to this range. The higher the current density, the faster the voltage rises, and the anodic oxidation is completed in a short time. However, if the anodic oxidation is too rapid, the adhesion strength of the coating may be reduced, and the fine structure of the coating may be disturbed. Further, if the current density is too low, it takes too much time, so it may be adjusted according to the surface area of the core. For example, the range of 5 to 200 mA / cm 2 is preferable, but the range is not limited to this range.

【0017】一定電圧のもとでは、電解質濃度の設定に
より、形成される陽極酸化皮膜の組成が決まり、その結
果、水熱処理によって陽極酸化皮膜上に析出するリン酸
カルシウム化合物の組成も決まる。つまり、各電解質
(グリセロリン酸塩、カルシウム塩)の濃度を設定する
ことで、所望の組成を有する陽極酸化皮膜やリン酸カル
シウム化合物を形成できる。
Under a constant voltage, the setting of the electrolyte concentration determines the composition of the anodized film formed, and as a result, the composition of the calcium phosphate compound deposited on the anodized film by hydrothermal treatment. That is, by setting the concentration of each electrolyte (glycerophosphate, calcium salt), it is possible to form an anodized film or a calcium phosphate compound having a desired composition.

【0018】例えば、理論Ca/P比を有する水酸化ア
パタイト(リン酸カルシウム化合物の一例)結晶を析出
させるには、グリセロリン酸塩濃度を一定にしてカルシ
ウム塩濃度を調整するか、あるいはその逆にすればよ
い。また、電解質の濃度が高くなるほど、陽極酸化皮膜
中にCaとPが多く取り込まれるので、陽極酸化皮膜上
に析出するリン酸カルシウム化合物の量も増えて陽極酸
化皮膜上を隙間なく覆うことができる。
For example, in order to precipitate hydroxyapatite (an example of a calcium phosphate compound) crystal having a theoretical Ca / P ratio, the calcium salt concentration may be adjusted by keeping the glycerophosphate concentration constant, or vice versa. Good. Further, the higher the concentration of the electrolyte, the more Ca and P are taken into the anodized film, so that the amount of the calcium phosphate compound deposited on the anodized film also increases and the anodized film can be covered without any gap.

【0019】しかし、このように多量のリン酸カルシウ
ム化合物が析出するときには、多量のCaとPが陽極酸
化皮膜に含まれているので、水熱処理後に、この酸化皮
膜と芯体との界面における結晶構造の整合性が、Caと
Pを少量含む場合に比べて低下する。そのため、この界
面における付着強度が低下する。あるいは、水熱処理に
よって多量のCaとPが表面に向けて拡散し、後に残っ
た陽極酸化皮膜の強度が低下する。
However, when such a large amount of calcium phosphate compound is deposited, since a large amount of Ca and P are contained in the anodic oxide film, after the hydrothermal treatment, the crystal structure of the interface between the oxide film and the core is changed. The consistency is reduced as compared with the case where Ca and P are contained in small amounts. Therefore, the adhesion strength at this interface decreases. Alternatively, a large amount of Ca and P are diffused toward the surface by the hydrothermal treatment, and the strength of the anodic oxide film left behind is reduced.

【0020】このように、電解質濃度を高くしたり、水
熱処理温度を高くして、陽極酸化皮膜上にリン酸カルシ
ウム化合物を多く析出させるほど、皮膜の付着強度は低
下する傾向がある。従って、皮膜の付着強度を大きくす
るには、リン酸カルシウム化合物の析出量を少なくすれ
ばよい。そのためには、電解質濃度を低くする(例え
ば、β−グリセロリン酸ナトリウムの濃度を0.05mol/l
以下に、酢酸カルシウムの濃度を0.5mol/l以下にするこ
とが好ましい)、電解質溶液の温度を低くする(例え
ば、30°C以下が好ましい)、不定比組成のリン酸カ
ルシウム化合物例えばCa欠損型の水酸化アパタイト結
晶などが析出するように電解質濃度を調整して陽極酸化
皮膜に含まれるCaとPの組成を調整する、水熱処理の
条件を温和にする(例えば、温度を250°C以下にす
ることが好ましい)、電解質溶液に金属化合物(特に好
ましくは、Ca以外のアルカリ土類金属の化合物)を微
量添加することによって、陽極酸化皮膜上の水酸化アパ
タイト結晶などの析出を抑制する、などの方法を用いる
とよい。
As described above, the higher the concentration of the electrolyte or the higher the temperature of the hydrothermal treatment, the more the calcium phosphate compound is deposited on the anodized film, so that the adhesion strength of the film tends to decrease. Therefore, in order to increase the adhesion strength of the film, the amount of the calcium phosphate compound deposited may be reduced. To do so, lower the electrolyte concentration (for example, the concentration of sodium β-glycerophosphate is 0.05 mol / l
Below, the concentration of calcium acetate is preferably 0.5 mol / l or less), the temperature of the electrolyte solution is lowered (for example, 30 ° C. or less is preferable), a calcium phosphate compound having a nonstoichiometric composition such as Ca-deficient water. Adjust the electrolyte concentration so as to precipitate oxide apatite crystals and adjust the composition of Ca and P contained in the anodic oxide film, and mild hydrothermal treatment conditions (for example, make the temperature 250 ° C or lower). Is preferable), and the addition of a trace amount of a metal compound (particularly preferably a compound of an alkaline earth metal other than Ca) to the electrolyte solution suppresses the precipitation of hydroxyapatite crystals or the like on the anodized film. Should be used.

【0021】しかし、リン酸カルシウム化合物の析出量
があまり少ないと、生体活性の効果が失われてしまうの
で、最小限の析出は必要である。即ち、陽極酸化皮膜の
すべてを覆わない程度にリン酸カルシウム化合物を析出
させるとよい。電解質濃度が一定の場合、電圧によって
も陽極酸化皮膜の組成は変化する。従って、理論組成比
の水酸化アパタイト結晶を析出させるには、電圧に応じ
て電解質濃度を調整すればよい。
However, if the precipitation amount of the calcium phosphate compound is too small, the effect of bioactivity will be lost, so that the minimum precipitation is necessary. That is, it is advisable to deposit the calcium phosphate compound to the extent that it does not cover the entire anodized film. When the electrolyte concentration is constant, the composition of the anodic oxide film changes depending on the voltage. Therefore, in order to precipitate a hydroxyapatite crystal having a theoretical composition ratio, the electrolyte concentration may be adjusted according to the voltage.

【0022】電解質の温度は陽極酸化に伴う発熱によっ
て上昇するが、電解質の濃度によっては、皮膜の付着強
度が温度に影響されたり、リン酸カルシウム化合物の析
出量に影響したりするので、正確にコントロ−ルするこ
とが好ましい。水熱処理の温度範囲は、100 ℃より低い
と、リン酸カルシウム化合物が生成しにくくなり、500
℃より高いと、皮膜の付着強度が低下しやすくなるの
で、100〜 500 ℃が好ましい。水熱処理はオ−トクレ
−ブを用いて、主に高圧水蒸気中で行うのが好ましい
が、水中あるいはCaとPを含んだ水中で行ってもよ
い。
The temperature of the electrolyte rises due to the heat generated by the anodic oxidation, but depending on the concentration of the electrolyte, the adhesion strength of the coating film is affected by the temperature and the deposition amount of the calcium phosphate compound is affected, so that the control is accurately performed. Is preferred. If the temperature range for hydrothermal treatment is lower than 100 ° C, it will be difficult for calcium phosphate compounds to form,
If it is higher than 0 ° C, the adhesion strength of the coating tends to decrease, so 100 to 500 ° C is preferable. The hydrothermal treatment is preferably carried out mainly in high pressure steam using an autoclave, but it may be carried out in water or in water containing Ca and P.

【0023】析出させるリン酸カルシウム化合物は、α
またはβリン酸三カルシウム、リン酸八カルシウム、水
酸化アパタイト、非晶質リン酸カルシウムなどが好まし
い。特に好ましくは、理論組成比あるいはそれに近い組
成比をもつ水酸化アパタイトである。生体に対する親和
性が高く、骨と直接結合したり、材料上での新生骨の形
成を促進するなど、多くの優れた点をもつからである。
本発明では、析出する水酸化アパタイト結晶のCa/P
比を調整するには、電解質の濃度を調整すればよいので
非常に簡単である。水酸化アパタイト結晶は、単結晶で
あるか又は非常に高い結晶性を有するので、生体に吸収
されにくく、生体活性の効果が長期間持続する。
The calcium phosphate compound to be precipitated is α
Alternatively, β-tricalcium phosphate, octacalcium phosphate, hydroxyapatite, amorphous calcium phosphate and the like are preferable. Particularly preferred is hydroxyapatite having a theoretical composition ratio or a composition ratio close thereto. This is because it has a high affinity for living organisms and has many excellent points such as direct binding to bone and promotion of new bone formation on the material.
In the present invention, Ca / P of precipitated hydroxyapatite crystals
The ratio can be adjusted by adjusting the concentration of the electrolyte, which is very easy. Since the hydroxyapatite crystal is a single crystal or has a very high crystallinity, it is difficult to be absorbed by the living body, and the effect of bioactivity lasts for a long time.

【0024】以上のように本発明においては、まずCa
とPを含む陽極酸化皮膜をチタンまたはチタン合金(芯
体)の表面に形成する。この皮膜は金属の表面が酸化さ
れてできたものであるから、両者の結晶構造の整合性は
高く、付着強度が大きい。また、水熱処理によって陽極
酸化皮膜上に析出したリン酸カルシウム化合物の個々の
結晶と酸化皮膜の結晶構造は整合性が高いので、両者の
付着強度も大きい。そのため、芯体上に陽極酸化皮膜及
びリン酸カルシウム化合物が強固に付着したインプラン
トが得られる。そして、生体内で経時的な付着強度の低
下は全く起こらない。
As described above, according to the present invention, first, Ca
An anodized film containing P and P is formed on the surface of titanium or a titanium alloy (core). Since this film is formed by oxidizing the surface of the metal, the crystal structures of both films are highly compatible and the adhesion strength is high. Further, since the individual crystals of the calcium phosphate compound deposited on the anodized film by the hydrothermal treatment and the crystal structure of the oxide film have a high degree of conformity, the bond strength between the two is also high. Therefore, an implant in which the anodized film and the calcium phosphate compound are firmly attached to the core body can be obtained. In addition, the adhesive strength does not decrease with time in the living body.

【0025】本発明は、プラズマ溶射法のようにセラミ
ックス材料を外部から金属表面に付着させるコ−ティン
グ方法とは基本的に異なり(プラズマ溶射装置のような
特殊な装置を必要とせず、簡単に再現性よく皮膜を形成
できる)、皮膜の付着強度を非常に大きくできる。さら
に、リン酸カルシウム化合物の析出量を減らすことによ
って、極めて大きい付着強度および耐久性並びに生体活
性の効果を両立させることができる。
The present invention is basically different from the coating method in which a ceramic material is adhered to the metal surface from the outside such as the plasma spraying method (there is no need for a special apparatus such as a plasma spraying apparatus, and it can be easily performed. A film can be formed with good reproducibility), and the adhesion strength of the film can be greatly increased. Furthermore, by reducing the precipitation amount of the calcium phosphate compound, it is possible to achieve the effects of extremely high adhesion strength and durability and bioactivity at the same time.

【0026】本発明の方法により製造されたインプラン
トは、表面が灰白色であり、チタン(又はチタン合金)
製芯体の金属色と比べて、患者に与える清潔感が大き
い。以下、実施例を示し、さらに詳しく、この発明につ
いて説明するが、本発明は実施例に限定されるものでは
ない。
The implant produced by the method of the present invention has a grayish white surface and is made of titanium (or titanium alloy).
Compared to the metallic color of the core, it gives a greater cleanliness to the patient. Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited to the examples.

【0027】[0027]

【実施例】電解質溶液の電解質としてβ−グリセロリン
酸ナトリウム(分子量306 )と酢酸カルシウム(分子量
176 )を用いて、電圧を350V、電流密度を50mA/cm2と一
定にし、表1に示す各条件(No.1〜10)及び表2
に示す各条件(No.11〜14)で各純チタン(イン
プラント芯体:No.1〜14)を陽極酸化した後、す
べてを高圧水蒸気中で2時間水熱処理を行った。
Example: β-sodium glycerophosphate (molecular weight: 306) and calcium acetate (molecular weight:
176), the voltage was kept constant at 350 V and the current density was kept constant at 50 mA / cm 2, and each condition (No. 1 to 10) shown in Table 1 and Table 2
After anodizing each pure titanium (implant core: No. 1 to 14) under each condition (No. 11 to 14) shown in (1), all were hydrothermally treated in high-pressure steam for 2 hours.

【0028】得られた皮膜について引っ張り試験を行
い、平均付着強度を測定した。X線回折分析によって、
陽極酸化皮膜上に析出したリン酸カルシウム結晶は、い
ずれも水酸化アパタイトであることを確認した。皮膜の
表面を電子顕微鏡で観察し、水酸化アパタイト結晶の析
出状態を調べた。以上の結果を表1及び表2にまとめ
た。
The film obtained was subjected to a tensile test to measure the average adhesive strength. By X-ray diffraction analysis,
It was confirmed that all the calcium phosphate crystals deposited on the anodized film were hydroxyapatite. The surface of the film was observed with an electron microscope to examine the state of precipitation of hydroxyapatite crystals. The above results are summarized in Tables 1 and 2.

【0029】条件1、2では電解質濃度を非常に低くし
たところ、少量の水酸化アパタイト結晶が析出し、陽極
酸化皮膜上に点在していた。条件3〜5では、電解質の
温度を3℃にして陽極酸化したところ、30℃で陽極酸化
した場合と比べて、水酸化アパタイト結晶の析出量が減
少し、陽極酸化皮膜上の全て(全面)は覆わなかった。
Under conditions 1 and 2, when the electrolyte concentration was made extremely low, a small amount of hydroxyapatite crystals were deposited and scattered on the anodized film. Under conditions 3 to 5, when the anodization was performed with the temperature of the electrolyte at 3 ° C, the amount of hydroxyapatite crystals deposited decreased compared to the case of anodizing at 30 ° C, and everything on the anodized film (entire surface) Did not cover.

【0030】条件6〜8では、電解質のβ−グリセロリ
ン酸ナトリウム濃度に対して酢酸カルシウム濃度を低く
して、定比組成よりCaが大きく不足した水酸化アパタ
イト結晶を析出させると、定比組成か又は若干Caが過
剰な水酸化アパタイトを析出させた場合と比べて、析出
量が減少し陽極酸化皮膜上に点在していた。条件9〜1
0では水熱処理の温度を200 ℃としたところ、300 ℃で
水熱処理した時よりも水酸化アパタイト結晶の析出量が
減少し、付着強度が増大した。
Under the conditions 6 to 8, when the calcium acetate concentration was made lower than the concentration of sodium β-glycerophosphate in the electrolyte to precipitate the hydroxyapatite crystals in which Ca was much less than the stoichiometric composition, the stoichiometric composition was found. Alternatively, compared with the case where a little Ca was precipitated in hydroxyapatite, the amount of precipitation was reduced and scattered on the anodized film. Condition 9-1
At 0, when the hydrothermal treatment temperature was 200 ° C., the precipitation amount of hydroxyapatite crystals decreased and the bond strength increased as compared with the hydrothermal treatment at 300 ° C.

【0031】条件11〜14では、β−グリセロリン酸
ナトリウムと酢酸カルシウムを含む電解質溶液に、微量
(0.005mol/l)の酢酸マグネシウムをさらに添加して陽
極酸化した場合と、添加しない場合に形成された皮膜の
付着強度を比較した。陽極酸化時の電解質溶液の温度は
30°C、陽極酸化皮膜の水熱処理温度は300 °Cと一定
にした。
Conditions 11 to 14 are formed when anodizing is performed by adding a small amount (0.005 mol / l) of magnesium acetate to the electrolyte solution containing sodium β-glycerophosphate and calcium acetate, and when it is not added. The adhesion strength of the different coatings was compared. The temperature of the electrolyte solution during anodization is
The hydrothermal treatment temperature of the anodic oxide film was kept constant at 30 ° C and 300 ° C.

【0032】その結果、酢酸マグネシウムを添加してい
ない条件11及び13においては、陽極酸化皮膜上に隙
間なくHAp結晶が析出したが、酢酸マグネシウムを添
加した条件12及び14では、HAp結晶の析出が抑制
されて、まばらに析出した。皮膜の付着強度は、酢酸マ
グネシウムを添加することにより、いずれもかなり増大
した。骨のHAp結晶には微量のMgが含まれている
が、条件12及び14により合成された微量のMgを含
むHAp結晶は、骨に対する親和性がさらに優れるとい
う効果がある。
As a result, under the conditions 11 and 13 in which magnesium acetate was not added, HAp crystals were deposited on the anodized film without gaps, but under the conditions 12 and 14 in which magnesium acetate was added, HAp crystals were not deposited. Suppressed and sparsely precipitated. The adhesive strength of the coating was significantly increased by adding magnesium acetate. The HAp crystal of bone contains a small amount of Mg, but the HAp crystal containing a small amount of Mg synthesized under the conditions 12 and 14 has an effect of further excellent affinity for bone.

【0033】組織学的には全ての条件において、骨組織
に対する親和性は良好であった。皮膜の付着強度は経時
的に全く低下せず、耐久性が非常に高かった。析出した
水酸化アパタイト結晶は、それぞれが単結晶か又は結晶
性が非常に高いので、生体内で吸収されにくく、8週後
にも陽極酸化皮膜上に残っていることを確認した。
Histologically, the affinity for bone tissue was good under all conditions. The adhesive strength of the coating did not decrease at all, and the durability was very high. It was confirmed that the precipitated hydroxyapatite crystals were either single crystals or had extremely high crystallinity, and thus were difficult to be absorbed in vivo and remained on the anodized film even after 8 weeks.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明によれば、生体内で長期間にわた
って安定で、しかも骨組織との親和性が優れたインプラ
ントを製造できる。また、本発明の方法により製造され
たインプラントは表面が灰白色となり、チタン(又はチ
タン合金)製芯体の金属色と比べて患者に与える清潔感
が大きい。
According to the present invention, it is possible to manufacture an implant which is stable in a living body for a long period of time and has an excellent affinity with bone tissue. In addition, the surface of the implant manufactured by the method of the present invention is grayish white, and compared to the metallic color of the titanium (or titanium alloy) core, the implant has a greater sense of cleanliness.

【0037】以 上[0037]

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 芯体の全部あるいは表面だけがチタンま
たはチタン合金からなるインプラント芯体を、グリセロ
リン酸塩とカルシウム塩を含む電解質溶液中で陽極酸化
して前記芯体上に陽極酸化皮膜を形成し、次いで高圧水
蒸気中で水熱処理して、前記陽極酸化皮膜上に皮膜全て
を覆わないようにリン酸カルシウム化合物を析出させた
ことを特徴とするインプラントの製造方法。
1. An anodic oxide film is formed on the core body by anodizing an implant core body in which all or only the surface of the core body is made of titanium or titanium alloy in an electrolyte solution containing glycerophosphate and calcium salt. And then hydrothermally treating in high-pressure steam to deposit a calcium phosphate compound on the anodized film so as not to cover the entire film, a method for producing an implant.
【請求項2】 前記リン酸カルシウム化合物が水酸化ア
パタイトであることを特徴とする請求項1記載の製造方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the calcium phosphate compound is hydroxyapatite.
JP5194649A 1993-08-05 1993-08-05 Implant manufacturing method Pending JPH0747116A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5194649A JPH0747116A (en) 1993-08-05 1993-08-05 Implant manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5194649A JPH0747116A (en) 1993-08-05 1993-08-05 Implant manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0747116A true JPH0747116A (en) 1995-02-21

Family

ID=16328027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5194649A Pending JPH0747116A (en) 1993-08-05 1993-08-05 Implant manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0747116A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998054089A1 (en) * 1997-05-30 1998-12-03 Rolf Ewers Hydroxylapatite gel
WO2007029602A1 (en) * 2005-09-08 2007-03-15 Kinki University Bone substitute material, medical material containing the bone substitute material, and process for producing the bone substitute material
JP2015511666A (en) * 2012-03-02 2015-04-20 シンセス・ゲーエムベーハーSynthes GmbH Anodized titanium apparatus and related methods
WO2018134930A1 (en) * 2017-01-19 2018-07-26 オリンパス株式会社 Orthopedic implant and method for manufacturing same
WO2020250911A1 (en) * 2019-06-12 2020-12-17 日本特殊陶業株式会社 Biocompatible member

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998054089A1 (en) * 1997-05-30 1998-12-03 Rolf Ewers Hydroxylapatite gel
WO2007029602A1 (en) * 2005-09-08 2007-03-15 Kinki University Bone substitute material, medical material containing the bone substitute material, and process for producing the bone substitute material
JP2007068854A (en) * 2005-09-08 2007-03-22 Univ Kinki Bone substitute material, medical material including the bone substitute material, and method for producing the bone substitute material
JP2015511666A (en) * 2012-03-02 2015-04-20 シンセス・ゲーエムベーハーSynthes GmbH Anodized titanium apparatus and related methods
WO2018134930A1 (en) * 2017-01-19 2018-07-26 オリンパス株式会社 Orthopedic implant and method for manufacturing same
WO2020250911A1 (en) * 2019-06-12 2020-12-17 日本特殊陶業株式会社 Biocompatible member
JP2020199159A (en) * 2019-06-12 2020-12-17 日本特殊陶業株式会社 Biocompatible member

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5478237A (en) Implant and method of making the same
US9763751B2 (en) Deposition of discrete nanoparticles on an implant surface
EP2187982B1 (en) A bone tissue implant comprising strontium ions
CN102216500B (en) Method of forming a bioactive coating
US20040121290A1 (en) Biocompatible implants
US8057657B2 (en) Treatment of an osteointegrative interface
US4794023A (en) Process for producing a calcium phosphate compound coated composite material
AU3068500A (en) Implants with modified surfaces for increased biocompatibility, and method for production thereof
Zhu et al. Characterization of hydrothermally treated anodic oxides containing Ca and P on titanium
JPH10102288A (en) Coating method with calcium phosphate compound
JP2661451B2 (en) Implant and method of manufacturing the same
EP1515759B1 (en) An osteointegrative interface for implantable prostheses and method for its manufacture
CN102232875B (en) Biomedical implant structure with threaded structure and method for selective surface treatment thereof
JPH119679A (en) Manufacturing method of implant
JPH08173523A (en) Intraosseous implant and manufacturing method thereof
JP3129041B2 (en) Implant and manufacturing method thereof
JPH0747116A (en) Implant manufacturing method
JPH0747115A (en) Implant and manufacturing method thereof
JP2984118B2 (en) Biological implant material and its manufacturing method
JPH06154255A (en) Preparation of implant
WO2007029602A1 (en) Bone substitute material, medical material containing the bone substitute material, and process for producing the bone substitute material
JP3545505B2 (en) Implant material and its manufacturing method
JPH078511A (en) Implant and manufacturing method thereof
KR101953102B1 (en) An electrolyte composition containing manganese and silicon in a plasma electrolytic oxidation process and a method for manufacturing dental implants coated by hydroxyapatite containing manganese and silicon ions using the composition
JPS6399868A (en) Production of composite material coated with calcium phosphate