JPH1052483A - 人工生体材料 - Google Patents
人工生体材料Info
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- JPH1052483A JPH1052483A JP8231507A JP23150796A JPH1052483A JP H1052483 A JPH1052483 A JP H1052483A JP 8231507 A JP8231507 A JP 8231507A JP 23150796 A JP23150796 A JP 23150796A JP H1052483 A JPH1052483 A JP H1052483A
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- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 骨組織と早期に、しかも安定して結合するこ
とが可能な人工生体材料を提供する。 【解決手段】 基材表面にシリカゲル層又はチタニアゲ
ル層を有し、該ゲル層中にＣａイオンが担持されてなる
ことを特徴とする。なお基材としては、アルミナ、ジル
コニア、ステンレス合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ
合金、チタン又はチタン合金からなるものが使用でき
る。
とが可能な人工生体材料を提供する。 【解決手段】 基材表面にシリカゲル層又はチタニアゲ
ル層を有し、該ゲル層中にＣａイオンが担持されてなる
ことを特徴とする。なお基材としては、アルミナ、ジル
コニア、ステンレス合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ
合金、チタン又はチタン合金からなるものが使用でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、人工骨、人工関節、人
工股関節、人工歯根等のインプラント材料として有用な
人工生体材料に関するものである。
工股関節、人工歯根等のインプラント材料として有用な
人工生体材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、高強度な人工生体材料として、チ
タン、ステンレス等の金属材料や、アルミナ、ジルコニ
ア等のセラミックス材料が知られている。ところがこれ
らの材料は、機械的強度や耐久性に優れる一方で、生体
との親和性に乏しく、骨組織との固着に長期間を要した
り、或いは全く固着しないといった問題がある。
タン、ステンレス等の金属材料や、アルミナ、ジルコニ
ア等のセラミックス材料が知られている。ところがこれ
らの材料は、機械的強度や耐久性に優れる一方で、生体
との親和性に乏しく、骨組織との固着に長期間を要した
り、或いは全く固着しないといった問題がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】人工生体材料が骨と化
学的に結合するためには、表面にシリカゲルやチタニア
ゲルを有するか、或いは生体内に埋入したときにこれら
のゲルが生成する必要がある。つまり材料表面にシリカ
ゲル等が存在すると、ゲル表面のＳｉ−ＯＨ基やＴｉ−
ＯＨ基を核としてアパタイトが析出し、このアパタイト
層を介して骨と結合することができる。
学的に結合するためには、表面にシリカゲルやチタニア
ゲルを有するか、或いは生体内に埋入したときにこれら
のゲルが生成する必要がある。つまり材料表面にシリカ
ゲル等が存在すると、ゲル表面のＳｉ−ＯＨ基やＴｉ−
ＯＨ基を核としてアパタイトが析出し、このアパタイト
層を介して骨と結合することができる。
【０００４】そこで本出願人は特開平６−２３０３０号
において、基材表面にシリカゲル層やチタニアゲル層を
有する人工生体材料を提案している。しかしながら上記
特開平６−２３０３０号の材料は、骨組織との結合に時
間がかかり、またゲル層の状態によってはアパタイト層
の形成が困難で骨と結合し難い場合がある。
において、基材表面にシリカゲル層やチタニアゲル層を
有する人工生体材料を提案している。しかしながら上記
特開平６−２３０３０号の材料は、骨組織との結合に時
間がかかり、またゲル層の状態によってはアパタイト層
の形成が困難で骨と結合し難い場合がある。
【０００５】本発明の目的は、骨組織と早期に、しかも
安定して結合することが可能な人工生体材料を提供する
ことである。
安定して結合することが可能な人工生体材料を提供する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者等は種々の検討
を行った結果、ゲル層中にアパタイトの成分であるＣａ
イオンを担持させておくことにより、上記目的が達成で
きることを見いだし、本発明として提案するものであ
る。
を行った結果、ゲル層中にアパタイトの成分であるＣａ
イオンを担持させておくことにより、上記目的が達成で
きることを見いだし、本発明として提案するものであ
る。
【０００７】即ち、本発明の人工生体材料は、基材表面
にシリカゲル層又はチタニアゲル層を有し、該ゲル層中
にＣａイオンが担持されてなることを特徴とする。
にシリカゲル層又はチタニアゲル層を有し、該ゲル層中
にＣａイオンが担持されてなることを特徴とする。
【０００８】本発明において、基材はアルミナ、ジルコ
ニア、ステンレス合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合
金、チタン、チタン合金等から適当に選択することがで
きる。
ニア、ステンレス合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合
金、チタン、チタン合金等から適当に選択することがで
きる。
【０００９】本発明の人工生体材料を製造する方法を以
下に述べる。
下に述べる。
【００１０】まず、所望の形状に成形した基材を用意す
る。
る。
【００１１】次いで基材の表面にシリカゲル層やチタニ
アゲル層を形成する。これらゲル層の形成に当たって
は、珪素のアルコキシドであるテトラメトキシシラン、
テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン等
や、チタンのアルコキシドであるチタニウムテトラメト
キシド、チタニウムテトラエトキシド、チタニアテトラ
イソプロポキシド等のアルコール溶液に、触媒として塩
酸、硝酸、酢酸或いはアンモニア水溶液を混合、撹拌し
て珪素又はチタンのゾルを作製し、次いでこれらのゾル
をスプレーコーティング、ディップコーティング等の方
法で基材に塗布すればよい。
アゲル層を形成する。これらゲル層の形成に当たって
は、珪素のアルコキシドであるテトラメトキシシラン、
テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン等
や、チタンのアルコキシドであるチタニウムテトラメト
キシド、チタニウムテトラエトキシド、チタニアテトラ
イソプロポキシド等のアルコール溶液に、触媒として塩
酸、硝酸、酢酸或いはアンモニア水溶液を混合、撹拌し
て珪素又はチタンのゾルを作製し、次いでこれらのゾル
をスプレーコーティング、ディップコーティング等の方
法で基材に塗布すればよい。
【００１２】その後、シリカゲル層やチタニアゲル層に
Ｃａイオンを担持させる。これらのゲルは多孔質である
ため、Ｃａイオンを含む溶液に浸漬し、続いて乾燥させ
ることにより、ゲル層中にＣａイオンを担持させること
ができる。Ｃａイオンを含む溶液としては、ＣａＣｌ2
水溶液、Ｃａ（ＮＯ3 ）2 水溶液、Ｃａ（ＣＨ3 ＣＯ
2 ）2 水溶液等が使用できる。またＣａイオンの濃度
は、例えばＣａＣｌ2 水溶液の場合、０．３〜５．０ｍ
ｏｌ／ｌ程度が好適である。
Ｃａイオンを担持させる。これらのゲルは多孔質である
ため、Ｃａイオンを含む溶液に浸漬し、続いて乾燥させ
ることにより、ゲル層中にＣａイオンを担持させること
ができる。Ｃａイオンを含む溶液としては、ＣａＣｌ2
水溶液、Ｃａ（ＮＯ3 ）2 水溶液、Ｃａ（ＣＨ3 ＣＯ
2 ）2 水溶液等が使用できる。またＣａイオンの濃度
は、例えばＣａＣｌ2 水溶液の場合、０．３〜５．０ｍ
ｏｌ／ｌ程度が好適である。
【００１３】
【作用】本発明の人工生体材料を生体内に埋入すると、
シリカゲル層やチタニアゲル層から体液中にＣａイオン
が溶出し、材料近傍におけるＣａイオン濃度を高める。
これにより材料近傍の体液はアパタイトに対する過飽和
度が大きくなり、アパタイトが析出し易い環境となると
ともに、材料近傍に自家骨を導き易くする。その結果、
ゲル層のＳｉ−ＯＨ基やＴｉ−ＯＨ基を核としてアパタ
イトが材料表面に析出し、この層を介して材料と骨が早
期に化学的に結合する。
シリカゲル層やチタニアゲル層から体液中にＣａイオン
が溶出し、材料近傍におけるＣａイオン濃度を高める。
これにより材料近傍の体液はアパタイトに対する過飽和
度が大きくなり、アパタイトが析出し易い環境となると
ともに、材料近傍に自家骨を導き易くする。その結果、
ゲル層のＳｉ−ＯＨ基やＴｉ−ＯＨ基を核としてアパタ
イトが材料表面に析出し、この層を介して材料と骨が早
期に化学的に結合する。
【００１４】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明の人工生体材
料を説明する。
料を説明する。
【００１５】表１〜４は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１
〜１８）及び比較例（試料Ｎｏ．１９）を示している。
〜１８）及び比較例（試料Ｎｏ．１９）を示している。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【表３】
【００１９】
【表４】
【００２０】試料Ｎｏ．１〜１１は次のようにして作製
した。まず、表に示す基材（１０×２０×２ｍｍ）を、
テトラエトキシシラン、水、エタノール、塩酸、ポリエ
チレングリコール（Ｍ．Ｗ．１１０００）をモル比１：
５：７：０．１：０．００５の混合割合で調製したシリ
カゾルに浸漬した。次いで基材を引き上げ、乾燥後、４
００℃で３０分間焼成してシリカゲル層を形成した。続
いて表に示すＣａイオン濃度を有するＣａＣｌ2 水溶液
に基材を浸漬し、シリカゲル層に水溶液を十分含浸させ
た後、取り出して乾燥させることによって、試料を得
た。
した。まず、表に示す基材（１０×２０×２ｍｍ）を、
テトラエトキシシラン、水、エタノール、塩酸、ポリエ
チレングリコール（Ｍ．Ｗ．１１０００）をモル比１：
５：７：０．１：０．００５の混合割合で調製したシリ
カゾルに浸漬した。次いで基材を引き上げ、乾燥後、４
００℃で３０分間焼成してシリカゲル層を形成した。続
いて表に示すＣａイオン濃度を有するＣａＣｌ2 水溶液
に基材を浸漬し、シリカゲル層に水溶液を十分含浸させ
た後、取り出して乾燥させることによって、試料を得
た。
【００２１】試料Ｎｏ．１２〜１８は次のようにして作
製した。まず、表に示す基材（１０×２０×２ｍｍ）
を、チタニウムテトライソプロポキシド、水、エタノー
ル、塩酸、ポリエチレングリコール（Ｍ．Ｗ．１１００
０）をモル比１：５：７：０．１：０．００５の混合割
合で調製したチタニアゾルに浸漬した。次いで基材を引
き上げ、乾燥後、４００℃で３０分間焼成してチタニア
ゲル層を形成した。続いて表に示すＣａイオン濃度を有
するＣａＣｌ2 水溶液に基材を浸漬し、チタニアゲル層
に水溶液を十分含浸させた後、取り出して乾燥させるこ
とによって、試料を得た。
製した。まず、表に示す基材（１０×２０×２ｍｍ）
を、チタニウムテトライソプロポキシド、水、エタノー
ル、塩酸、ポリエチレングリコール（Ｍ．Ｗ．１１００
０）をモル比１：５：７：０．１：０．００５の混合割
合で調製したチタニアゾルに浸漬した。次いで基材を引
き上げ、乾燥後、４００℃で３０分間焼成してチタニア
ゲル層を形成した。続いて表に示すＣａイオン濃度を有
するＣａＣｌ2 水溶液に基材を浸漬し、チタニアゲル層
に水溶液を十分含浸させた後、取り出して乾燥させるこ
とによって、試料を得た。
【００２２】比較例である試料Ｎｏ．１９は、Ｃａイオ
ンを含浸せず、他は試料Ｎｏ．１と同様にして作製し
た。
ンを含浸せず、他は試料Ｎｏ．１と同様にして作製し
た。
【００２３】次に、各試料についてアパタイトの形成能
を評価した。結果を各表に示す。
を評価した。結果を各表に示す。
【００２４】表から明らかなように、本発明の実施例で
ある試料Ｎｏ．１〜１８は、７日後までにアパタイトが
材料表面に析出した。これに対して比較例である試料Ｎ
ｏ．１９は、アパタイトの析出が確認できたのは１４日
後であり、実施例に比べてアパタイトの形成能が劣って
いた。
ある試料Ｎｏ．１〜１８は、７日後までにアパタイトが
材料表面に析出した。これに対して比較例である試料Ｎ
ｏ．１９は、アパタイトの析出が確認できたのは１４日
後であり、実施例に比べてアパタイトの形成能が劣って
いた。
【００２５】なお、アパタイトの形成能は、次のように
して評価した。まず、各試料を３個ずつ用意し、これら
を生体の体液と同じイオン濃度を有するように調製した
疑似体液中に浸漬した。その後、３，５，７，１４日目
に試料をＳＥＭ観察し、アパタイトの析出に要する平均
日数を求めた。
して評価した。まず、各試料を３個ずつ用意し、これら
を生体の体液と同じイオン濃度を有するように調製した
疑似体液中に浸漬した。その後、３，５，７，１４日目
に試料をＳＥＭ観察し、アパタイトの析出に要する平均
日数を求めた。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の人工生体
材料は、生体内に埋入すると、材料表面にアパタイト層
が早期に形成されるため、骨組織と短期間に結合するこ
とが可能である。それゆえ、人工骨、人工関節、人工股
関節、人工歯根等の特に高強度が要求されるインプラン
ト材料として好適である。
材料は、生体内に埋入すると、材料表面にアパタイト層
が早期に形成されるため、骨組織と短期間に結合するこ
とが可能である。それゆえ、人工骨、人工関節、人工股
関節、人工歯根等の特に高強度が要求されるインプラン
ト材料として好適である。
Claims (2)
- 【請求項１】 基材表面にシリカゲル層又はチタニアゲ
ル層を有し、該ゲル層中にＣａイオンが担持されてなる
ことを特徴とする人工生体材料。 - 【請求項２】 基材が、アルミナ、ジルコニア、ステン
レス合金、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、チタン又
はチタン合金からなることを特徴とする請求項１の人工
生体材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8231507A JPH1052483A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 人工生体材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8231507A JPH1052483A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 人工生体材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1052483A true JPH1052483A (ja) | 1998-02-24 |
Family
ID=16924583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8231507A Pending JPH1052483A (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 人工生体材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1052483A (ja) |
-
1996
- 1996-08-12 JP JP8231507A patent/JPH1052483A/ja active Pending
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