JPH11164880A - チタニア含有無機・有機混成生体活性材料の製造方法 - Google Patents
チタニア含有無機・有機混成生体活性材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH11164880A JPH11164880A JP9352461A JP35246197A JPH11164880A JP H11164880 A JPH11164880 A JP H11164880A JP 9352461 A JP9352461 A JP 9352461A JP 35246197 A JP35246197 A JP 35246197A JP H11164880 A JPH11164880 A JP H11164880A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mixing
- titanium compound
- bone
- organoalkoxysilane
- bioactive material
- 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
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 title claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 12
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims abstract description 7
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 7
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 abstract description 16
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 5
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 abstract 2
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 12
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 12
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 5
- 239000012890 simulated body fluid Substances 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical group O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000000316 bone substitute Substances 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000000724 energy-dispersive X-ray spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010883 osseointegration Methods 0.000 description 2
- 238000013001 point bending Methods 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 101100283604 Caenorhabditis elegans pigk-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 208000005422 Foreign-Body reaction Diseases 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000005313 bioactive glass Substances 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 229910001410 inorganic ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】力学的特性が生体骨に近似し、生体活性に優れ
た材料を提供する。 【解決手段】オルガノアルコキシシランSiR'n(O
R)4-nと末端シラノール型ジアルキルシロキサン(H
O(Si(R)2O)nHを含む水溶液に、加水分解性の
チタン化合物を加えて混合し、次いで無機酸のカルシウ
ム塩を加えて混合し、加熱することを特徴とする。
た材料を提供する。 【解決手段】オルガノアルコキシシランSiR'n(O
R)4-nと末端シラノール型ジアルキルシロキサン(H
O(Si(R)2O)nHを含む水溶液に、加水分解性の
チタン化合物を加えて混合し、次いで無機酸のカルシウ
ム塩を加えて混合し、加熱することを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、チタニアを含有
する無機・有機混成生体活性材料の製造方法に属する。
この生体活性材料は、骨代替材料や骨修復材料として好
適に利用されうる。
する無機・有機混成生体活性材料の製造方法に属する。
この生体活性材料は、骨代替材料や骨修復材料として好
適に利用されうる。
【0002】
【従来の技術】骨代替材料や骨修復材料として、従来か
らアパタイト等のセラミックス、チタン等の金属、ポリ
エチレン等の高分子が用いられているが、いずれも生体
骨結合性などの生体活性、生体親和性及び力学的特性の
全てを満足するものではない。即ち、アパタイトは脆く
て破壊しやすい。チタンは弾性係数が高すぎて、周囲の
生体骨に荷重が加わらなくなるため、生体骨を痩せさせ
てしまう。ポリエチレンは、生体骨結合性をもたないう
えに、ヤング率が低くて海綿骨のそれの50〜500M
Paに到底及ばない。
らアパタイト等のセラミックス、チタン等の金属、ポリ
エチレン等の高分子が用いられているが、いずれも生体
骨結合性などの生体活性、生体親和性及び力学的特性の
全てを満足するものではない。即ち、アパタイトは脆く
て破壊しやすい。チタンは弾性係数が高すぎて、周囲の
生体骨に荷重が加わらなくなるため、生体骨を痩せさせ
てしまう。ポリエチレンは、生体骨結合性をもたないう
えに、ヤング率が低くて海綿骨のそれの50〜500M
Paに到底及ばない。
【0003】そこで、最近になって都留らが、オモシル
(ORMOSILS)と称される有機物に修飾されたケイ酸塩で
あって、カルシウムイオンを含有する生体活性材料を合
成した(ジャーナル オブ マテリアルズ サイエン
ス:マテリアルズ イン メディスン 1997年第8
巻第157−161頁)。オモシルは、テトラエトキシ
シランと末端シラノール型ポリジメチルシロキサンとの
反応によって得られる有機無機混成材料であって、都留
らの合成以前にシュミット(Schmidt)によって公表さ
れている(ノンクリスタリン ソリッド 1985年第
73巻第681頁)。オモシルは、その無機成分(Si,C
a)と有機成分(CH3)との比率を変えることによって弾
性を調整できる点で優れた材料である。都留らはオモシ
ルの反応過程に硝酸カルシウムを導入し、生成物に骨結
合性を付与したのである。
(ORMOSILS)と称される有機物に修飾されたケイ酸塩で
あって、カルシウムイオンを含有する生体活性材料を合
成した(ジャーナル オブ マテリアルズ サイエン
ス:マテリアルズ イン メディスン 1997年第8
巻第157−161頁)。オモシルは、テトラエトキシ
シランと末端シラノール型ポリジメチルシロキサンとの
反応によって得られる有機無機混成材料であって、都留
らの合成以前にシュミット(Schmidt)によって公表さ
れている(ノンクリスタリン ソリッド 1985年第
73巻第681頁)。オモシルは、その無機成分(Si,C
a)と有機成分(CH3)との比率を変えることによって弾
性を調整できる点で優れた材料である。都留らはオモシ
ルの反応過程に硝酸カルシウムを導入し、生成物に骨結
合性を付与したのである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来合成され
たオモシルのヤング率は、45〜80MPaであって、
生体骨のそれと比べて依然として低すぎる。又、都留ら
の合成したオモシルは生体内での骨結合に長時間を要す
るので、骨結合までに体内で異物反応を生じるおそれが
ある。それ故、本発明の一つの目的は、力学的特性が生
体骨に近似し、生体活性に優れた材料を提供することに
ある。又、他の目的は、得られる生体活性材料の力学的
特性を自在に調整できる製造方法を提供することにあ
る。
たオモシルのヤング率は、45〜80MPaであって、
生体骨のそれと比べて依然として低すぎる。又、都留ら
の合成したオモシルは生体内での骨結合に長時間を要す
るので、骨結合までに体内で異物反応を生じるおそれが
ある。それ故、本発明の一つの目的は、力学的特性が生
体骨に近似し、生体活性に優れた材料を提供することに
ある。又、他の目的は、得られる生体活性材料の力学的
特性を自在に調整できる製造方法を提供することにあ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】その目的を達成するため
に、本発明の生体活性材料の製造方法は、オルガノアル
コキシシランSiR'n(OR)4-nと末端シラノール型
ジアルキルシロキサン(HO(Si(R)2O)nHを含
む水溶液に、加水分解性のチタン化合物を加えて混合
し、次いで無機酸のカルシウム塩を加えて混合し、加熱
することを特徴とする。
に、本発明の生体活性材料の製造方法は、オルガノアル
コキシシランSiR'n(OR)4-nと末端シラノール型
ジアルキルシロキサン(HO(Si(R)2O)nHを含
む水溶液に、加水分解性のチタン化合物を加えて混合
し、次いで無機酸のカルシウム塩を加えて混合し、加熱
することを特徴とする。
【0006】この特徴を備えることにより、得られた材
料は、生体骨に近似した弾性を示し、且つ優れたアパタ
イト形成能力を有する。そして、形成されたアパタイト
を介して速やかに生体骨と結合する。しかも、水溶液中
の相対的な水量、チタン化合物の量及び加熱温度のいず
れかを変えることで、得られる材料のヤング率を調整す
ることができる。この理由はおそらく次のように考えら
れる。
料は、生体骨に近似した弾性を示し、且つ優れたアパタ
イト形成能力を有する。そして、形成されたアパタイト
を介して速やかに生体骨と結合する。しかも、水溶液中
の相対的な水量、チタン化合物の量及び加熱温度のいず
れかを変えることで、得られる材料のヤング率を調整す
ることができる。この理由はおそらく次のように考えら
れる。
【0007】チタン化合物を添加する前までの工程は、
従来のオモシルの合成過程と類似している。従って、チ
タン化合物を添加する前の段階でオモシルの基本骨格と
なる長い分子鎖が形成されている。そして、チタン化合
物が添加されると直ぐにオモシルと反応し、分子鎖を短
くしてSi−O-のように負に帯電した多数の開裂点を
同時に形成する。その開裂点が正に帯電したカルシウム
イオンを引きつけるので、アパタイト形成能力を向上さ
せる。長い分子鎖をもつオモシルは、既述のように柔軟
であるが、チタン化合物の添加によって短くなった分子
鎖に、シリカよりも結合力の強いチタニアが結合してヤ
ング率を高める。
従来のオモシルの合成過程と類似している。従って、チ
タン化合物を添加する前の段階でオモシルの基本骨格と
なる長い分子鎖が形成されている。そして、チタン化合
物が添加されると直ぐにオモシルと反応し、分子鎖を短
くしてSi−O-のように負に帯電した多数の開裂点を
同時に形成する。その開裂点が正に帯電したカルシウム
イオンを引きつけるので、アパタイト形成能力を向上さ
せる。長い分子鎖をもつオモシルは、既述のように柔軟
であるが、チタン化合物の添加によって短くなった分子
鎖に、シリカよりも結合力の強いチタニアが結合してヤ
ング率を高める。
【0008】
【発明の実施の形態】オルガノアルコキシシランSi
R'n(OR)4-nとして好ましいのは、テトラエトキシ
シラン(以下、「TEOS」という)である。常温で安
定な液体であるし、適当な速度で加水分解するからであ
る。末端シラノール型ジアルキルシロキサンは、好まし
くは末端シラノール型ポリジメチルシロキサン(以下、
「PDMS」という)である。高級アルキル基は、分子
鎖の変角運動に対して立体障害となって、ヤング率の調
整が困難となるからである。ただし、メチル基の一部又
は全部をエチル基に置換することによって、得られる材
料の熱安定性が向上する。チタン化合物として好ましい
のは、テトライソプロピルチタネート(以下、「TiP
T」という)である。常温で安定な液体であるし、且つ
適当な速度で加水分解するからである。
R'n(OR)4-nとして好ましいのは、テトラエトキシ
シラン(以下、「TEOS」という)である。常温で安
定な液体であるし、適当な速度で加水分解するからであ
る。末端シラノール型ジアルキルシロキサンは、好まし
くは末端シラノール型ポリジメチルシロキサン(以下、
「PDMS」という)である。高級アルキル基は、分子
鎖の変角運動に対して立体障害となって、ヤング率の調
整が困難となるからである。ただし、メチル基の一部又
は全部をエチル基に置換することによって、得られる材
料の熱安定性が向上する。チタン化合物として好ましい
のは、テトライソプロピルチタネート(以下、「TiP
T」という)である。常温で安定な液体であるし、且つ
適当な速度で加水分解するからである。
【0009】
【実施例】−実施例1− 出発原料として、ナカライテスク社製のTEOS、同じ
くTiPT、同じくCa(NO3)2、同じく塩酸(35
%)を用いた。有機成分としてアルドリッチケミカル社
製のPDMS(10センチストック溶液;ポリスチレン
を標準試料としてゲル透過クロマトグラムによって測定
された平均分子量1100)を用いた。
くTiPT、同じくCa(NO3)2、同じく塩酸(35
%)を用いた。有機成分としてアルドリッチケミカル社
製のPDMS(10センチストック溶液;ポリスチレン
を標準試料としてゲル透過クロマトグラムによって測定
された平均分子量1100)を用いた。
【0010】図1に本発明製造方法の実施例の工程順序
を示す。原料の配合組成は表1の通りである。先ずTE
OSをイソプロピルアルコール(IPA)及びテトラハ
イドロフラン(THF)の混合溶媒に入れて、塩酸を触
媒として激しく攪拌しながら蒸留水を添加した。2時間
の加水分解反応の後、PDMSを添加した。15時間以
上もの長時間攪拌し、それからTiPTを滴下した。続
けて1.5時間混合し、次にCa(NO3)2、蒸留水及
びIPAの混合液を添加して1時間攪拌した。このとき
の反応溶液のpHは3.0ないし4.0であった。反応
溶液を蓋付きのプラスチック容器に入れて大気中40℃
で1日放置して熟成した。溶媒の一部が蒸発して反応溶
液はゲル状になった。このゲルを60℃で3日間加熱す
ることによって、直径70mm、厚さ7mmの円盤が得
られた。
を示す。原料の配合組成は表1の通りである。先ずTE
OSをイソプロピルアルコール(IPA)及びテトラハ
イドロフラン(THF)の混合溶媒に入れて、塩酸を触
媒として激しく攪拌しながら蒸留水を添加した。2時間
の加水分解反応の後、PDMSを添加した。15時間以
上もの長時間攪拌し、それからTiPTを滴下した。続
けて1.5時間混合し、次にCa(NO3)2、蒸留水及
びIPAの混合液を添加して1時間攪拌した。このとき
の反応溶液のpHは3.0ないし4.0であった。反応
溶液を蓋付きのプラスチック容器に入れて大気中40℃
で1日放置して熟成した。溶媒の一部が蒸発して反応溶
液はゲル状になった。このゲルを60℃で3日間加熱す
ることによって、直径70mm、厚さ7mmの円盤が得
られた。
【0011】
【表1】 [疑似体液への浸漬]別途、人の血漿に近似した組成を
有し、pH7.25、36.5℃の疑似体液(無機イオ
ン濃度[mM]:Na+142、K+5.0、Mg2+1.5、
Ca2+2.5、Cl-148、HCO3 -4.2、HPO4
2-1.0、SO4 2-0.5)を準備した。円盤から10
×10×2mm3の大きさの試料を切り出し、粗さ40
0番の研磨機で研磨し、洗浄して乾燥した後、30ml
の疑似体液に浸けた。
有し、pH7.25、36.5℃の疑似体液(無機イオ
ン濃度[mM]:Na+142、K+5.0、Mg2+1.5、
Ca2+2.5、Cl-148、HCO3 -4.2、HPO4
2-1.0、SO4 2-0.5)を準備した。円盤から10
×10×2mm3の大きさの試料を切り出し、粗さ40
0番の研磨機で研磨し、洗浄して乾燥した後、30ml
の疑似体液に浸けた。
【0012】[分析と測定]試料を疑似体液から取り出
してイオン交換水で洗浄し、乾燥し、薄膜エックス線回
折計(TF−XRD)及びフーリエ変換赤外反射スペク
トル計(FT−IRRS)によって分析した。また、エ
ネルギー分散エックス線スペクトル(EDX)を装備し
た走査型電子顕微鏡(SEM)によって、試料の表面組
織を観察した。前記各円盤から3×4×30mm3の大
きさの試料を8個ずつ切り出し、インストロン型試験機
を用いて3点曲げ強度を測定した。この測定の際の応力
−変形曲線からヤング率を算出した。
してイオン交換水で洗浄し、乾燥し、薄膜エックス線回
折計(TF−XRD)及びフーリエ変換赤外反射スペク
トル計(FT−IRRS)によって分析した。また、エ
ネルギー分散エックス線スペクトル(EDX)を装備し
た走査型電子顕微鏡(SEM)によって、試料の表面組
織を観察した。前記各円盤から3×4×30mm3の大
きさの試料を8個ずつ切り出し、インストロン型試験機
を用いて3点曲げ強度を測定した。この測定の際の応力
−変形曲線からヤング率を算出した。
【0013】[結果]TF−XRD及びFT−IRRS
によれば、どの試料の表面にも4週間以内にアパタイト
が生成した。ただし、表2に示すように、試料A−Dの
各アパタイト生成速度を比較すると、A<B<C<Dす
なわちチタン含有量とともに増した。例えばチタンを含
まない試料Aの場合、14日以内ではアパタイトのピー
クが認められなかったのに対し、多量のTiPTを滴下
して得られた試料Dの場合、わずか0.5日でアパタイ
トが生成した。又、疑似体液に14日間浸けた試料Cの
表面に大きな葉のようなアパタイト粒子が成長してい
た。それは生体活性ガラス(日本電気硝子社製A−Wガ
ラス)の表面に形成されるアパタイトと同様のものであ
った。
によれば、どの試料の表面にも4週間以内にアパタイト
が生成した。ただし、表2に示すように、試料A−Dの
各アパタイト生成速度を比較すると、A<B<C<Dす
なわちチタン含有量とともに増した。例えばチタンを含
まない試料Aの場合、14日以内ではアパタイトのピー
クが認められなかったのに対し、多量のTiPTを滴下
して得られた試料Dの場合、わずか0.5日でアパタイ
トが生成した。又、疑似体液に14日間浸けた試料Cの
表面に大きな葉のようなアパタイト粒子が成長してい
た。それは生体活性ガラス(日本電気硝子社製A−Wガ
ラス)の表面に形成されるアパタイトと同様のものであ
った。
【0014】試料のヤング率、及び歪みを表2に併記し
た。表2にみられるように、合成過程でTiPTを滴下
することによって、ヤング率が著しく増加した。しかも
TiPTの滴下量によってヤング率を生体骨のそれと近
似するように調整することができた。
た。表2にみられるように、合成過程でTiPTを滴下
することによって、ヤング率が著しく増加した。しかも
TiPTの滴下量によってヤング率を生体骨のそれと近
似するように調整することができた。
【0015】
【表2】
【0016】−実施例2− 最後に60℃で3日間加熱する代わりに220℃で12
時間加熱した以外は、実施例1と同一手順で円盤を製造
した後、各円盤から3点曲げ強度測定用の試料を8個ず
つ切り出した。原料の配合組成は、表3に示すとおりで
ある。試料CH、試料BH及び試料DHの配合組成は、
実施例1の試料C、B及びDと各々同一である。
時間加熱した以外は、実施例1と同一手順で円盤を製造
した後、各円盤から3点曲げ強度測定用の試料を8個ず
つ切り出した。原料の配合組成は、表3に示すとおりで
ある。試料CH、試料BH及び試料DHの配合組成は、
実施例1の試料C、B及びDと各々同一である。
【0017】
【表3】
【0018】表3に見られるように、加熱温度を高くし
ただけでヤング率が著しく変化した。このことから、T
iPTの滴下量だけでなく、加熱温度によってヤング率
を自在に調整できることが明らかである。また、有機成
分が分解しない程度の温度(通常300℃以下)でホッ
トプレスすれば、曲げ強度が更に増すと考えられる。
ただけでヤング率が著しく変化した。このことから、T
iPTの滴下量だけでなく、加熱温度によってヤング率
を自在に調整できることが明らかである。また、有機成
分が分解しない程度の温度(通常300℃以下)でホッ
トプレスすれば、曲げ強度が更に増すと考えられる。
【0019】−実施例3− 最後に60℃で3日間加熱する代わりに150℃で1日
間加熱した以外は、実施例1と同一手順で円盤を製造し
た後、各円盤から3点曲げ強度測定用の試料を8個ずつ
切り出した。原料の配合組成は、表4に示すとおりであ
る。試料Ti0R2の配合組成は、実施例1の試料Aと同一
である。
間加熱した以外は、実施例1と同一手順で円盤を製造し
た後、各円盤から3点曲げ強度測定用の試料を8個ずつ
切り出した。原料の配合組成は、表4に示すとおりであ
る。試料Ti0R2の配合組成は、実施例1の試料Aと同一
である。
【0020】
【表4】
【0021】表4に見られるように、TiPT滴下量及
び加熱温度が同じでも反応溶液中の水の量を変えただけ
でヤング率が著しく変化した。このことから、TiPT
の滴下量及び加熱温度だけでなく、加水分解時の水の量
によってヤング率を自在に調整できることが明らかであ
る。
び加熱温度が同じでも反応溶液中の水の量を変えただけ
でヤング率が著しく変化した。このことから、TiPT
の滴下量及び加熱温度だけでなく、加水分解時の水の量
によってヤング率を自在に調整できることが明らかであ
る。
【0022】
【発明の効果】本発明によって得られる材料は、力学的
特性が生体骨に近似し、生体活性に優れているので、短
時間で表面にアパタイトを形成し、これを介して生体骨
と結合させることができる。本発明製造方法によれば、
得られる生体活性材料の力学的特性を自在に調整できる
ので、種々の生体骨に適応することができる。
特性が生体骨に近似し、生体活性に優れているので、短
時間で表面にアパタイトを形成し、これを介して生体骨
と結合させることができる。本発明製造方法によれば、
得られる生体活性材料の力学的特性を自在に調整できる
ので、種々の生体骨に適応することができる。
【図1】実施形態の製造方法の工程図である。
Claims (4)
- 【請求項1】オルガノアルコキシシランSiR'n(O
R)4-nと末端シラノール型ジアルキルシロキサン(H
O(Si(R)2O)nHを含む水溶液に、加水分解性の
チタン化合物を加えて混合し、次いで無機酸のカルシウ
ム塩を加えて混合し、加熱することを特徴とする生体活
性材料の製造方法。 - 【請求項2】オルガノアルコキシシランSiR'n(O
R)4-nがテトラエトキシシランである請求項1に記載
の製造方法。 - 【請求項3】末端シラノール型ジアルキルシロキサンが
末端シラノール型ポリジメチルシロキサンである請求項
1に記載の製造方法。 - 【請求項4】チタン化合物がテトライソプロピルチタネ
ートである請求項1に記載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9352461A JPH11164880A (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | チタニア含有無機・有機混成生体活性材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9352461A JPH11164880A (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | チタニア含有無機・有機混成生体活性材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11164880A true JPH11164880A (ja) | 1999-06-22 |
Family
ID=18424236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9352461A Pending JPH11164880A (ja) | 1997-12-05 | 1997-12-05 | チタニア含有無機・有機混成生体活性材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11164880A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001079080A (ja) * | 1999-09-16 | 2001-03-27 | Tadashi Kokubo | 生体活性無機・有機ハイブリッド材料及びその製造方法 |
| WO2002089864A1 (fr) * | 2001-05-02 | 2002-11-14 | Japan Science And Technology Corporation | Materiaux composites constitues de dioxyde de titane de type anatase et d'un polymere organique et conçus pour un os artificiel |
| KR20030022425A (ko) * | 2001-08-03 | 2003-03-17 | 한국화학연구원 | 생체활성 및 생분해성을 갖는 유·무기 복합체의 제조방법 |
| KR100460452B1 (ko) * | 2002-08-23 | 2004-12-08 | 한국화학연구원 | 순간 겔화법을 이용한 다공성 유·무기 복합체의 제조방법 |
| US8163032B2 (en) | 2002-06-13 | 2012-04-24 | Kensey Nash Bvf Technology, Llc | Devices and methods for treating defects in the tissue of a living being |
| US8690874B2 (en) | 2000-12-22 | 2014-04-08 | Zimmer Orthobiologics, Inc. | Composition and process for bone growth and repair |
-
1997
- 1997-12-05 JP JP9352461A patent/JPH11164880A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001079080A (ja) * | 1999-09-16 | 2001-03-27 | Tadashi Kokubo | 生体活性無機・有機ハイブリッド材料及びその製造方法 |
| US8690874B2 (en) | 2000-12-22 | 2014-04-08 | Zimmer Orthobiologics, Inc. | Composition and process for bone growth and repair |
| WO2002089864A1 (fr) * | 2001-05-02 | 2002-11-14 | Japan Science And Technology Corporation | Materiaux composites constitues de dioxyde de titane de type anatase et d'un polymere organique et conçus pour un os artificiel |
| KR20030022425A (ko) * | 2001-08-03 | 2003-03-17 | 한국화학연구원 | 생체활성 및 생분해성을 갖는 유·무기 복합체의 제조방법 |
| US8163032B2 (en) | 2002-06-13 | 2012-04-24 | Kensey Nash Bvf Technology, Llc | Devices and methods for treating defects in the tissue of a living being |
| US8419802B2 (en) | 2002-06-13 | 2013-04-16 | Kensey Nash Bvf Technology, Llc | Devices and methods for treating defects in the tissue of a living being |
| US8425619B2 (en) | 2002-06-13 | 2013-04-23 | Kensey Nash Bvf Technology, Llc | Devices and methods for treating defects in the tissue of a living being |
| US8435306B2 (en) | 2002-06-13 | 2013-05-07 | Kensey Nash Bvf Technology Llc | Devices and methods for treating defects in the tissue of a living being |
| US9283074B2 (en) | 2002-06-13 | 2016-03-15 | Kensey Nash Bvf Technology, Llc | Devices and methods for treating defects in the tissue of a living being |
| KR100460452B1 (ko) * | 2002-08-23 | 2004-12-08 | 한국화학연구원 | 순간 겔화법을 이용한 다공성 유·무기 복합체의 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Murphy et al. | Growth of continuous bonelike mineral within porous poly (lactide‐co‐glycolide) scaffolds in vitro | |
| Verné et al. | Surface functionalization of bioactive glasses | |
| JP2010537763A (ja) | 生体活性のあるナノ複合体材料 | |
| Lao et al. | Bioactive glass–gelatin hybrids: Building scaffolds with enhanced calcium incorporation and controlled porosity for bone regeneration | |
| Colilla et al. | Amino− Polysiloxane Hybrid Materials for Bone Reconstruction | |
| CN101795639A (zh) | 可成形的生物陶瓷 | |
| Tsuru et al. | Synthesis and in vitro behavior of organically modified silicate containing Ca ions | |
| US7335717B2 (en) | Methods, compositions, and biomimetic catalysts for the synthesis of silica, polysilsequioxanes, polysiloxanes, non-silicon metalloid-oxygen networks, polymetallo-oxanes, and their organic or hydrido conjugates and derivatives | |
| CN106963984A (zh) | 一种明胶/羟基磷灰石复合涂层的制备方法 | |
| CN102886069B (zh) | 溶胶凝胶生物玻璃-高分子杂化材料的制备方法 | |
| JPH11164880A (ja) | チタニア含有無機・有機混成生体活性材料の製造方法 | |
| CN101433734A (zh) | 一种纳米羟基磷灰石生物活性材料的合成方法 | |
| Okada et al. | Interfacial interactions between calcined hydroxyapatite nanocrystals and substrates | |
| Catauro et al. | Sol-gel synthesis, characterization and bioactivity of poly (ether-imide)/TiO2 hybrid materials | |
| Martinez-Ibañez et al. | Design of nanostructured siloxane-gelatin coatings: Immobilization strategies and dissolution properties | |
| Yamamoto et al. | Preparation of polymer-silicate hybrid maerials bearing silanol groups and the apatite formation on/in the hybrid materials | |
| CN109771692B (zh) | 一种poss基再生医学材料的配方及制备方法 | |
| Manzano et al. | Mechanical properties of organically modified silicates for bone regeneration | |
| Mada | Synthesis of bioactive membranes for guided tissue regeneration (GTR): a comparative study of the effect silane-based cross-linker | |
| EP0100660A2 (en) | A bioreactor and a process for the production thereof | |
| JPH11172109A (ja) | 無機・有機インテグレイテッド材料の製造方法 | |
| Salinas et al. | The sol–gel production of bioceramics | |
| JPS59128205A (ja) | 多孔性ゲル状酵素固定化用担体の製造法 | |
| JP2001079080A (ja) | 生体活性無機・有機ハイブリッド材料及びその製造方法 | |
| WO2002089864A1 (fr) | Materiaux composites constitues de dioxyde de titane de type anatase et d'un polymere organique et conçus pour un os artificiel |