JPH0753616B2 - ブロツク状複合材料及びその製造方法 - Google Patents
ブロツク状複合材料及びその製造方法Info
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- JPH0753616B2 JPH0753616B2 JP61239680A JP23968086A JPH0753616B2 JP H0753616 B2 JPH0753616 B2 JP H0753616B2 JP 61239680 A JP61239680 A JP 61239680A JP 23968086 A JP23968086 A JP 23968086A JP H0753616 B2 JPH0753616 B2 JP H0753616B2
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Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はβ−リン酸三カルシウムをバインダーとする新
規なブロツク状複合材料とその製造方法に関するもので
ある。
規なブロツク状複合材料とそ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、整形外科や口腔外科な
どの治療において、比較的大きな骨欠損部を補償するた
めの人工骨材、遅効性肥料、湿度センサーのような電子
材料、各種タンパク質の吸着分離用クロマトグラフイー
充てん剤や担体などとして有用なブロツク状複合材料及
びそれを製造するための方法に関するものである。
どの治療において、比較的大きな骨欠損部を補償するた
めの人工骨材、遅効性肥料、湿度センサーのような電子
材料、各種タンパク質の吸着分離用クロマトグラフイー
充てん剤や担体などとして有用なブロツク状複合材料及
びそれを製造するための方法に関するものである。
従来の技術 従来、アパタイト成形体は各種タンパク質の吸着分離用
クロマトグラフイ充填剤又は支持体や、人工骨などのイ
ンプラント素材などとして広く用いられている。
クロマトグラフイ充填剤又は支持体や、人工骨などのイ
ンプラント素材などとして広く用いられている。
このアパタイト成形体は、これまでカルシウム塩水溶液
とリン酸塩水溶液とを用いて粉末状アパタイトを合成
し、次いで焼結法などにより成形体とする方法によつて
製造されていた。しかしながら、このような方法は、工
程が煩雑であり、かつ操作も細心の注意と熟練とを必要
とする上に、焼結法によつて成形する場合には1000℃以
上の高温を必要とし、しかも得られた成形体はち密構造
のものとなり、多孔性のコントロールも困難であるなど
の欠点があつた。
とリン酸塩水溶液とを用いて粉末状アパタイトを合成
し、次いで焼結法などにより成形体とする方法によつて
製造されていた。しかしながら、このような方法は、工
程が煩雑であり、かつ操作も細心の注意と熟練とを必要
とする上に、焼結法によつて成形する場合には1000℃以
上の高温を必要とし、しかも得られた成形体はち密構造
のものとなり、多孔性のコントロールも困難であるなど
の欠点があつた。
このため、このような欠点を改良したアパタイト成形材
料として、リン酸三カルシウムの粉末を水に分散させ、
これを型内で沈降させたのち、100℃以下で固化させた
もの（特公昭56−49869号公報）、α−リン酸三カルシ
ウムに易水溶性の化合物と水とを加えて混練し、添加し
て水硬化したもの（特開昭59−88351号公報）などの水
酸アパタイト系成形材料が提案されている。
料として、リン酸三カルシウムの粉末を水に分散させ、
これを型内で沈降させたのち、100℃以下で固化させた
もの（特公昭56−49869号公報）、α−リン酸三カルシ
ウムに易水溶性の化合物と水とを加えて混練し、添加し
て水硬化したもの（特開昭59−88351号公報）などの水
酸アパタイト系成形材料が提案されている。
しかしながら、このような水酸アパタイト系成形材料
は、自然沈降による成形方法を用いているため気孔径の
制御に難点があり、また強度や硬度の点で十分とはいえ
ず、硬度を要求される個所での使用が制限されるのを免
れない。
は、自然沈降による成形方法を用いているため気孔径の
制御に難点があり、また強度や硬度の点で十分とはいえ
ず、硬度を要求される個所での使用が制限されるのを免
れない。
他方、整形外科、口腔外科などの治療に際し、骨の欠損
を補填する必要性を生じた場合、従来は人骨や獣骨を所
要形状に切削して嵌植するのが普通でつたが、近年人工
骨材料の開発が進み、代用骨として、水酸アパタイトや
リン酸三カルシウムを主体とした組成をもつもの、バイ
オガラスを用いたものなどが多数提案されている。
を補填する必要性を生じた場合、従来は人骨や獣骨を所
要形状に切削して嵌植するのが普通でつたが、近年人工
骨材料の開発が進み、代用骨として、水酸アパタイトや
リン酸三カルシウムを主体とした組成をもつもの、バイ
オガラスを用いたものなどが多数提案されている。
前記人工骨材料を代用骨として用いる場合、欠損部に適
合した形状に成形する必要があり、このため、該人工骨
材料にセツコウやコラーゲンなどのバインダーを配合
し、賦形性を付与することがこれまで行われてきた。
合した形状に成形する必要があり、このため、該人工骨
材料にセツコウやコラーゲンなどのバインダーを配合
し、賦形性を付与することがこれまで行われてきた。
しかしながら、これらのバインダーは、賦形時の強度が
不十分であつたり、あるいは生体内での自然骨による置
き換えを阻害するなど、必ずしも満足しうるものとはい
えない。
不十分であつたり、あるいは生体内での自然骨による置
き換えを阻害するなど、必ずしも満足しうるものとはい
えない。
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、セラミツクス顆粒
と混合したとき、十分な賦形成及び強度を与え、しかも
人体骨材としての用途のためにセラミツクスとして生体
親和性のものを用い、生体に嵌植した際に、該セラミツ
クスが自然骨と置換する作用を妨げることのないバイン
ダーを含有して成る、ブロツク状複合材料を提供するこ
とを目的としてなされたものである。
と混合したとき、十分な賦形成及び強度を与え、しかも
人体骨材としての用途のためにセラミツクスとして生体
親和性のものを用い、生体に嵌植した際に、該セラミツ
クスが自然骨と置換する作用を妨げることのないバイン
ダーを含有して成る、ブロツク状複合材料を提供するこ
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、α−リン酸三カルシウムの粉末は水和により容
易に硬化すること、及びβ−リン酸三カルシウムはα−
体よりも生体内において溶解吸収しやすい上に、それ自
体生体親和性を有することに着目し、α−リン酸三カル
シウムをバインダーとして用い、これとセラミツクス顆
粒との水和硬化体を調製し、次いで加熱処理して該α−
リン酸三カルシウムをβ−リン酸三カルシウムに転化す
ることにより、その目的を達成しうることを見出し、こ
の知見に基づいて本発明を完成するに至つた。
た結果、α−リン酸三カルシウムの粉末は水和により容
易に硬化すること、及びβ−リン酸三カルシウムはα−
体よりも生体内において溶解吸収しやすい上に、それ自
体生体親和性を有することに着目し、α−リン酸三カル
シウムをバインダーとして用い、これとセラミツクス顆
粒との水和硬化体を調製し、次いで加熱処理して該α−
リン酸三カルシウムをβ−リン酸三カルシウムに転化す
ることにより、その目的を達成しうることを見出し、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、本発明は、セラミツクス顆粒をβ−リン酸三
カルシウムで結合して成るブロツク状複合材料を提供す
るものである。このブロツク状複合材料は、例えばセラ
ミツクス顆粒100重量部とα−リン酸三カルシウム粉末1
0〜100重量部との混合物に水を加え、70〜100℃におい
て硬化させたのち、700〜1200℃において加熱処理して
α−リン酸三カルシウムをβ−リン酸三カルシウムに転
化させることにより製造することができる。
カルシウムで結合して成るブロツク状複合材料を提供す
るものである。このブロツク状複合材料は、例えばセラ
ミツクス顆粒100重量部とα−リン酸三カルシウム粉末1
0〜100重量部との混合物に水を加え、70〜100℃におい
て硬化させたのち、700〜1200℃において加熱処理して
α−リン酸三カルシウムをβ−リン酸三カルシウムに転
化させることにより製造することができる。
本発明で用いるセラミツクスとしては、例えばTiO2,Al2
O3,CaO−Al2O3,Al2O3−SiO2系ガラスや、CaO及びP2O5含
有ガラス、CaO及びP2O5含有結晶化ガラス、水酸アパタ
イト、リン酸三カルシウム、3CaO−P2O5,CaO−Al2O3−P
2O5系セラミツクスなどの生体親和性ガラスなどを挙げ
られる。
O3,CaO−Al2O3,Al2O3−SiO2系ガラスや、CaO及びP2O5含
有ガラス、CaO及びP2O5含有結晶化ガラス、水酸アパタ
イト、リン酸三カルシウム、3CaO−P2O5,CaO−Al2O3−P
2O5系セラミツクスなどの生体親和性ガラスなどを挙げ
られる。
これらのセラミツクスは使用目的に応じて適宜選ばれ、
例えば本発明のブロツク状複合材料を人工骨材などの生
体材料として用いる場合に、生体親和性セラミツクス、
特に水酸アパタイト及びリン酸三カルシウムが好適であ
る。
例えば本発明のブロツク状複合材料を人工骨材などの生
体材料として用いる場合に、生体親和性セラミツクス、
特に水酸アパタイト及びリン酸三カルシウムが好適であ
る。
また、これらのセラミツクスは粒径0.1〜2.0mmの顆粒と
して用いられる。この顆粒は多孔質であつてもよいし、
あるいはち密質あつてももよいが、使用目的に応じて適
宜選ばれる。例えば人工骨材として用いる場合、生体内
で新生骨との置換を考慮すると、細孔径10〜100μｍ、
気孔率20〜50％の範囲の多孔質顆粒を用いるのが好まし
い。
して用いられる。この顆粒は多孔質であつてもよいし、
あるいはち密質あつてももよいが、使用目的に応じて適
宜選ばれる。例えば人工骨材として用いる場合、生体内
で新生骨との置換を考慮すると、細孔径10〜100μｍ、
気孔率20〜50％の範囲の多孔質顆粒を用いるのが好まし
い。
また、原料として用いるα−リン酸三カルシウムは、常
法に従い、例えばリン酸−水素二カルシウム２モルと炭
酸カルシウム１モルとの混合物を1300℃において１時間
固相反応させることによつて製造することができる。こ
のものは、粉砕し、ふるい分けし、粒径200μｍ以下の
ものとして用いる。
法に従い、例えばリン酸−水素二カルシウム２モルと炭
酸カルシウム１モルとの混合物を1300℃において１時間
固相反応させることによつて製造することができる。こ
のものは、粉砕し、ふるい分けし、粒径200μｍ以下の
ものとして用いる。
セラミツクスとα−リン酸三カルシウムの混合割合は、
前者100重量部に当り、後者10〜100重量部の範囲で選ぶ
ことが必要である。これよりもα−リン酸三カルシウム
の割合が少ないと賦形性が不十分になる上に、水和硬化
体としたときの強度が低くなり、実用性を失う。また、
これよりもα−リン酸三カルシウムの割合が多いとセラ
ミツクス本来の性質が失われ、また多孔質セラミツクス
を用いる場合、その多孔度が低下し、該セラミツクスの
望ましい性質、例えば種々のタンパク質に対する吸着率
や人工骨材としての生体同化性が低下するのを免れな
い。
前者100重量部に当り、後者10〜100重量部の範囲で選ぶ
ことが必要である。これよりもα−リン酸三カルシウム
の割合が少ないと賦形性が不十分になる上に、水和硬化
体としたときの強度が低くなり、実用性を失う。また、
これよりもα−リン酸三カルシウムの割合が多いとセラ
ミツクス本来の性質が失われ、また多孔質セラミツクス
を用いる場合、その多孔度が低下し、該セラミツクスの
望ましい性質、例えば種々のタンパク質に対する吸着率
や人工骨材としての生体同化性が低下するのを免れな
い。
本発明のブロツク状複合材料は、流し込法、ラバープレ
ス法など通常使用されている方法を用いて製造すること
ができる。流し込法の場合は、例えば所定の割合で混合
したセラミツクス顆粒とα−リン酸三カルシウムとの組
成物に適当の水を加えてスラリー化し、これを所要の金
型へ流し込み、70〜100℃で１〜５時間加熱して固化さ
せ、固化したブロツクを脱型して、水和硬化体を調製す
る。
ス法など通常使用されている方法を用いて製造すること
ができる。流し込法の場合は、例えば所定の割合で混合
したセラミツクス顆粒とα−リン酸三カルシウムとの組
成物に適当の水を加えてスラリー化し、これを所要の金
型へ流し込み、70〜100℃で１〜５時間加熱して固化さ
せ、固化したブロツクを脱型して、水和硬化体を調製す
る。
本発明においては、このようにして得られたブロツク状
水和硬化体を加熱処理して、α−リン酸三カルシウムを
β−リン酸三カルシウムに転化する。加熱処理温度とし
ては、好ましくは700〜1200℃の範囲で選ばれ、また処
理時間は30分ないし５時間程度で十分である。処理温度
が700℃未満ではα−体がβ−体に転化しにくく、また1
200℃を超えるとβ−体か再びα−体に再転化するので
好ましくない。
水和硬化体を加熱処理して、α−リン酸三カルシウムを
β−リン酸三カルシウムに転化する。加熱処理温度とし
ては、好ましくは700〜1200℃の範囲で選ばれ、また処
理時間は30分ないし５時間程度で十分である。処理温度
が700℃未満ではα−体がβ−体に転化しにくく、また1
200℃を超えるとβ−体か再びα−体に再転化するので
好ましくない。
このような加熱処理により、α−リン酸三カルシウム水
和物はβ−リン酸三カルシウムに転化するが、このβ−
リン酸三カルシウムは、α−リン酸三カルシウムやその
水和体よりも生体内や地中における溶解速度が速いとい
う性質を有している。
和物はβ−リン酸三カルシウムに転化するが、このβ−
リン酸三カルシウムは、α−リン酸三カルシウムやその
水和体よりも生体内や地中における溶解速度が速いとい
う性質を有している。
したがつて、本発明のブロツク状複合材料にセラミツク
スとして多孔質水酸アパタイトなどの多孔質生体親和性
セラミツクスを用い、このものを従来の人工骨の場合と
同様な手段で生体内に嵌植した場合、α−リン酸三カル
シウムをバインダーとするものに比べて新生骨との置換
速度が速く、数週間ないし十数週間程度で完全に吸収さ
れ新生骨と置換する。
スとして多孔質水酸アパタイトなどの多孔質生体親和性
セラミツクスを用い、このものを従来の人工骨の場合と
同様な手段で生体内に嵌植した場合、α−リン酸三カル
シウムをバインダーとするものに比べて新生骨との置換
速度が速く、数週間ないし十数週間程度で完全に吸収さ
れ新生骨と置換する。
発明の効果 本発明のブロツク状複合材料は、成形時における賦形性
に優れ、かつ十分な機械的強度を有する上、セラミツク
スガ本来有する望ましい性質をそのまま維持しているの
で、例えば人工骨材、遅効性肥料、湿度センサーのよう
な電子材料、各種タンパク質の吸着分離用クロマトグラ
フイー充てん剤や担体などに有用である。
に優れ、かつ十分な機械的強度を有する上、セラミツク
スガ本来有する望ましい性質をそのまま維持しているの
で、例えば人工骨材、遅効性肥料、湿度センサーのよう
な電子材料、各種タンパク質の吸着分離用クロマトグラ
フイー充てん剤や担体などに有用である。
特に、セラミツクスとして多孔質生体親和性セラミツク
スを用いたものは、生体内に嵌植すると容易に新生骨と
置換しうるので、整形外科や口腔外科の治療用材料とし
て好適に利用することができる。
スを用いたものは、生体内に嵌植すると容易に新生骨と
置換しうるので、整形外科や口腔外科の治療用材料とし
て好適に利用することができる。
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 孔径約20〜50μｍの細孔を有する水酸アパタイト顆粒
（平均粒径1mm）に、乳鉢で粉砕後、200メツシユ（ふる
い目74μｍ）のふるいを通過させたα−リン酸三カルシ
ウム粉末を、重量比で1:1、2:1又は3:1の割合で配合し
て粉末混合物を調製した。
（平均粒径1mm）に、乳鉢で粉砕後、200メツシユ（ふる
い目74μｍ）のふるいを通過させたα−リン酸三カルシ
ウム粉末を、重量比で1:1、2:1又は3:1の割合で配合し
て粉末混合物を調製した。
次にこの混合物に等重量の水を加えてスラリー化したの
ち、所定の金型に流し込み、4.8kg/cm2で１分間加圧成
形したのち、80℃で３時間加温して硬化させ、ブロツク
状水和硬化体を作製した。
ち、所定の金型に流し込み、4.8kg/cm2で１分間加圧成
形したのち、80℃で３時間加温して硬化させ、ブロツク
状水和硬化体を作製した。
次いで、この水和硬化体を800℃で１時間加熱処理し
て、ブロツク状複合材料を製造した。
て、ブロツク状複合材料を製造した。
このようにして得た複合材料の圧縮強度及びかさ密度を
測定した結果を第１表に示す。
測定した結果を第１表に示す。
実施例２ 金型へ流し込む代りに、ラバープレスを用いて、実施例
１と同じ水酸アパタイト粉末とα−リン酸三カルシウム
粉末とを重量比で1:1、2:1、3:1、5:1の割合で混合した
粉末混合物を、実施例１と同様に、成形して水和硬化体
を得、次いで加熱処理してブロツク状複合材料を製造し
た。
１と同じ水酸アパタイト粉末とα−リン酸三カルシウム
粉末とを重量比で1:1、2:1、3:1、5:1の割合で混合した
粉末混合物を、実施例１と同様に、成形して水和硬化体
を得、次いで加熱処理してブロツク状複合材料を製造し
た。
このものの圧縮強度及びかさ密度を第２表に示す。
Claims (2)
- 【請求項１】セラミツクス顆粒をβ−リン酸三カルシウ
ムで結合して成るブロツク状複合材料。 - 【請求項２】セラミツクス顆粒100重量部とα−リン酸
三カルシウム粉末10〜100重量部との混合物に水を加
え、70〜100℃において硬化させたのち、700〜1200℃に
おいて加熱処理してα−リン酸三カルシウムをβ−リン
酸三カルシウムに転化させることを特徴とするブロツク
状複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61239680A JPH0753616B2 (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | ブロツク状複合材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61239680A JPH0753616B2 (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | ブロツク状複合材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6395146A JPS6395146A (ja) | 1988-04-26 |
| JPH0753616B2 true JPH0753616B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=17048312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61239680A Expired - Lifetime JPH0753616B2 (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | ブロツク状複合材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0753616B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02229754A (ja) * | 1989-03-03 | 1990-09-12 | Sumitomo Cement Co Ltd | 陶磁器製造用無機バインダー |
-
1986
- 1986-10-08 JP JP61239680A patent/JPH0753616B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6395146A (ja) | 1988-04-26 |
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