JPS61590A - 生物活性ガラス被膜の結合方法 - Google Patents

生物活性ガラス被膜の結合方法

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JPS61590A JP60040957A JP4095785A JPS61590A JP S61590 A JPS61590 A JP S61590A JP 60040957 A JP60040957 A JP 60040957A JP 4095785 A JP4095785 A JP 4095785A JP S61590 A JPS61590 A JP S61590A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は金属基材（特に医療用の人工器官）へ生物学的
に活性なガラス（以後°゛生物活性ガラスパと呼ぶ）の
被膜を結合する方法、ならびに生物活性ガラスで被覆し
た金属基材に関する。
従来の技術 人工器官または外科手術用移植物に適する金属基材に被
覆するための生物活性ガラスは当技術分野においてすで
に知られており、例えば米国特許第４２３４９７２号を
参照されたい。正解に一致した熱膨張率をもたないガラ
スと金属との使用ン可能にする方法が開示されている。
高い焼成温度ン必要とする慣用の被覆方法が用いられる
場合、熱膨張率を合わせることが要求される。その後の
冷却の際に、熱膨張率が一致するとガラス層の熱機械的
応力が減少してガラス被膜のひび割れが回避される。
発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、ガラスで被覆した金属基材を高温度で
焼成する際にガラスと金属との間に化学結合を生じさせ
ることにより、ガラスと金属との結合強さケ増すことで
ある。焼成温度が高い故に４　　　　　　熱膨張率を合
わせることは不可欠のことである。
問題を解決するための手段 本発明は金属基材へ生物活性ガラスの被膜を結合させる
方法に関し、その方法は金属基材へ生物活性ガラス（前
記の金属基材と実質的に同じ膨張率をもつ）と酸化コバ
ルト（■）、酸化コバルト（ＩＩ）、酸化ニッケルおよ
び酸化マンガンよりなる群から選ばれた少なくとも１種
の金属酸化物との混合物を塗被し、次に少なくとも約７
３０Ｃの温度でその被覆した基材を焼成することから成
っている。
本発明はまた生物活性ガラスと酸化コパル）　（ＩＩ）
、酸化コバルト（ＩＩ）、酸化ニッケルおよび酸化マン
ガンよりなる群から選ばれた少なくとも１種の金属酸化
物との混合物で被覆した金属基材（前記の生物活性ガラ
スと実質的に同じ膨張率をもつ）に関する。
本発明で用いる金属酸化物は好適には酸化コバルト（Ｉ
ｌｌ）（ＣＯ３０３）、酸化コバルト（１）　（ＣＯＯ
ンまたはこれらの等モル混合物（Ｃｏ３０４）である。
金属酸化物は一般に乾燥した生物活性ガラスを基準にし
て約０．２〜３．０チの量で用いられる。
本発明によれば、被覆されるべき金属基材と同じ膨張率
をもつ生物活性ガラスはどれも使用できる。生物活性ガ
ラスは体液との反応の際に骨などの生体組織をガラスへ
結合させる連続しに表面反応性膜乞形成する。適当な生
物活性ガラスには次の組成（重量％）ヲもつものが含ま
れる。
Ｓｉ０　　　　４０　６０％ Ｎａ０　　　１０−３２％ Ｃａ０　　　　１０　３２％ Ｐ２Ｏ５０−１２チ ＣａＰｚ　　　　　０　１８％ Ｂ２Ｏ３０−２０チ 特定の生物活性ガラスには次のものが含まれる。
ＳｊＯ４３−４８係 Ｎａ、０　　　１８２１係 ＣａＯ１９２２％ Ｂ２Ｏ３４−１５係 Ｐ　Ｏ４−１０チ より特定的には、次の生物活性ガラスが含まれる。
（１）組　成　　重量％ ８１０２　　　　４４、６５ ＮａＯ２０，０１ ＣａＯ１，９，５９ Ｂ２０３　　　１０３０ Ｐｏ　　　　、５．４５ この組成物の熱膨張率は１３．４３Ｘ１０　’／Ｃであ
る。
（２）　組　成　　重量係 Ｓ□０゜　　　４３．８３ Ｎａ　２０　　　１８．４１ ＣａＯ２］、、６３ Ｂ２０３　　　１０．１１ Ｂ２０．６．０２ この組成物の熱膨張率は１３．３１Ｘ１０　　／ｌｌ：
’である。
（３）組　成　　重量％ Ｎａ○　　　１９．４８ Ｃａ、０　　　２１．６０ Ｂ２０３５４５ Ｐ２０５６０２ この組成物の熱膨張率は１３．ｔ２Ｘ、１０−６／Ｃで
アル。
金属基材に適する金属は人工器官を製造しうる全ての金
属ケ包含する。適当な金属の例としては外科手術用のス
テンレス鋼および炭素鋼のような鋼材、コバルト　クロ
ム−モリブデン合金のようなコバルト−クロム合金、チ
タン、チタン合金、白金のような貴金属、および貴金属
合金が含まれる。ビタリウム（Ｖｉｔａｌｌｉｕｍ　、
商標名）合金は好適な合金であって、次の諸兄素から成
る。
元素　　　　重量係 炭　　　素　　　　　０，２５ 珪　　　素　　　　　０．７５ ７ノガン　　　０．７０ り　　ロ　　ム　　　　　２８００ モリブデン　　　　５５０ コバルト　　　６４．８０ 鋳造ビタリウムの熱膨張率は１３．２１　Ｘ　１０　’
／Ｃ（であり、実質的に上述の３種の組成物の熱膨張率
と一致する。
生物活性ガラス組成物は諸成分の混合、溶融、その後の
冷却を包含する通常のガラス製造方法によって作られる
。
生物活性ガラス組成物は酸化コバルト（ＩＤ、酸化コバ
ルト（ＩＩ）、酸化ニッケル、酸化マンガンまたはこの
ような酸化物の適当な混合物と混合される。
混合はガラスのスラリーを調製してそのスラリーに金属
酸化物を添加することにより都合よく行われる。そのス
ラリーは一般に平均粒度が約０．００６５ｍｙｒｔの生
物活性ガラスの小粒子、エタノールまたはアセトンのよ
うな液体、および乳化剤を含有する。
これとは別に、金属酸化物を生物活性ガラスの溶融物と
共に溶融してもよい。
ガラスと金属酸化物との混合物は慣用方法によって金属
基材へ塗被される。通常、その塗被は上述のごときスラ
リーを室温でスプレーコーティング（吹付被覆）ｊるこ
とにより行われる。
金属基材はしばしばその基材へのガラス被膜の付着性を
増大させるために処理される。適当な処理は、例えば米
国特許第４１５９３５８号（これは参照のためここに引
用される）に記載されるような、基材表面の酸化および
粗面化を包含する。
金属基材表面は一般に洗浄され、好ましくはメタノール
中で超音波洗浄され、そして例えば微粒子を含まないエ
ーロゾルを用いて穏やかにブロー乾燥することにより乾
燥される。任意に酸化または粗面化乞行った後、ガラス
−金属酸化物スラリーはスプレーコーティングによって
塗被される。
適当には、均質な被覆を確実にするためにエアズラシが
０．７　ｋｇ／ＣｒｒＬ（１０ｐｓｉ）の圧力において
角度を変化させながら８．８９　ａｍ　（３，５インチ
）の距離で用いられる。
ガラス−金属酸化物スラリーを塗被した後、その合金は
焼成前に乾燥させる。焼成は少なくとも７３０Ｃの温度
であって一般には７６０Ｃよジ低い温度で行われる。７
３０Ｃ以下または７６０Ｃ以上の温度で焼成を行うと、
基材と被膜との結合がより劣ったものになりやすい。
金属へのガラスの付着性はガラスで被覆した金属ス）　
ＩＪノブの一方の端をバイスに、そのストリップの他方
の端をバイスグリップに保持させることによって試験さ
れる。そのストリップを約１０度までねじって、そのス
トリップと被膜とを肉眼でかつ顕微鏡で検査する。この
試験において、ガラス被膜はねじり作用によって生じた
機械的応力のために破壊されるだろう。ガラス−金属結
合の強度次第で、ガラス被膜は金属ストリップから完全
に離れて何らのガラス−金属結合をも示さないか、ある
いはガラス被膜はたとえそれ自体が試験の応力下に破壊
されるとしても金属ストリップへ部分的にまたは完全に
付着しうる。
以下の実施例は本発明を例示する。
比較例１ 次の諸成分を含むスラＩＪ−’に調製した。
エタ／−ル（９５％　）　　　　　　　　　１１２．Ｏ
ＯＰブトバー／Ｌ／　（Ｂｕｔｖａ、ｒ　＋商標名）Ｂ
−７６樹脂　１６７Ｉトライトン（Ｔｒｉｔｏｎ、商標
名）Ｎ−１５０乳化剤０８３ｚ上記の生物活性ガラス＋
２１　　　　　　　５５．００５’ズトパールＢ−７６
樹脂はポリビニルブチラール樹脂である。トライトンＮ
−１５０乳化剤は液体のノニルフェノキシポリエトキシ
エタノールである。
生物活性ガラスは上述のガラス組成物（２）である。
このガラス粒子は０．００５３ｍｍの平均粒度を有して
℃Ｘた。
２４時間混合した後、そのスラリーは予め粗面化し、洗
浄し、酸化したビタリウムストリップ上へ室温でスプレ
ーコーティングした。被膜は周囲条件下に乾燥させ、次
に空気中７３２Ｃまでの温度で１分間焼成した。
このストリップは上記の付着試験により付着性について
試験した。ガラス被膜は金属に付着したまま残存するこ
となく光沢のある白色金属面をあとに残して層状に分離
しｆこ。こうして、このガラス被膜は金属に対して非常
に弱い付着性を有していた。
実施例１ 比較例１で調製したガラススラ’Ｊ−２０５’を酸化コ
バルト（ＩＩＩ）（ＣＯ３０３）　０．１５　Ｐと混合
して、乾燥ガ（ラスの重量を基準にして酸化コバルト（
］の正味含有量Ｙ２．３１％とした。２４時間混合した
後、このスラリー２予め粗面化して酸化したピタリウム
ストリップ上へ室温でスプレーコーティングした。この
ストリップを乾燥させ、比較例１のようにして焼成した
。形成されたガラス被覆ス）　ＩＪツゾは付着性につい
て試験した。試験の結果として、ガラス被膜は破壊され
た。しかしながら、ガラス被膜断片は金属ストリップに
付着したまま残っに０こうしてＣＯ２０３の添加は金属
へのガラスの付着性を増大させた。
実施例２ 次の諸成分乞含むスラリー２部製した。
エタノール（９５％）　　　　　　　　１５０．０　　
ｇ−ブトバールＢ−７６樹脂　　　　　　２．２４７ト
ライトンＮ−１５０乳化剤　　　　１．１１Ｌｉ−上記
の生物活性ガラス（２＋　　　　　７５．０　　Ｐ生物
活性ガラスは０．００５６ｍｍの平均粒度を有しており
、乾燥ガラス基準で１％のコバルト酸化物を含んでいた
。このスラリーは実施例１のようにして予め酸化したビ
タリウムス、トリップ上ヘコーテイングし、そして付着
性について試験した。このガラス被膜は破壊された。ガ
ラス被膜のいくらかはス）　ＩＪツブから分離され、そ
れ故付着性は実施例１はどにはよくなかった。
実施例３ ガラススラリー乞実施例２のようにして調製したが、Ｃ
ｏ　ＯＯ，７５９−の代わりにＣＯ２０３０，７５ｆｉ
’を用いた。このスラリーのコバルト酸化物含有量は乾
燥ガラス基準で１チのままであった。
ガラス被覆ストリップは比較例１と同様な方法で作った
。このガラス被膜は破壊され、被膜断片は金属ストリッ
プへ付着したまま残って非常によい付着性を示した。実
施例１の場合よりも小さくかつ少ない気泡が観察された
。
実施例４ 実施例２のスラリー２部と実施例３のスラＩＪ−１部と
を２４時間混合した。このスラリーのコバルト酸化物含
有量は乾燥ガラス基準でｃｏ　３ｏ　４ｏ、６７　％お
よびＣＯ２０３０，３３チであった。
ガラス被覆ストリップケ比較例１のようにして作り、付
着性について試験した。このガラス被膜は破壊され、そ
の断片は金属ストリップへ付着したま１残って非常に優
れた付着性を示した。−このガラス被膜はきわめて少数
の気泡を含んでいた。
（外５名）　　′

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）金属基材へ、該金属基材と実質的に同じ膨張率を
    もっ生物活性ガラスと、酸化コバルト（III）、酸化コ
    バルト（II）、酸化ニッケルおよび酸化マンガンよりな
    る群から選ばれた少なくとも１種の金属酸化物との混合
    物を塗被し、その被覆金属基材を少なくとも約７３０℃
    の温度で焼成することからなる、金属基材へ生物活性ガ
    ラス被膜を結合する方法。
  2. （２）金属酸化物は乾燥した生物活性ガラスの重量を基
    準にして約０．２〜３．０％の範囲で用いられる、特許
    請求の範囲第１項記載の方法。
  3. （３）生物活性ガラスはスプレーコーティングによつて
    塗被される、特許請求の範囲第１項または第２項記載の
    方法。
  4. （４）金属基材は生物活性ガラスの塗被後に乾燥させる
    、特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の方
    法。
  5. （５）金属基材の金属はコバルト−クロム−モリブデン
    合金である、特許請求の範囲第１〜４項のいずれか１項
    に記載の方法。
  6. （６）生物活性ガラスと金属酸化物との混合物はスラリ
    ーである、特許請求の範囲第１〜５項のいずれか１項に
    記載の方法。
  7. （７）生物活性ガラスと金属酸化物との混合物はエタノ
    ールスラリーである、特許請求の範囲第６項記載の方法
    。
  8. （８）下記の金属基材と実質的に同じ膨張率をもつ生物
    活性ガラスと、酸化コバルト（II）、酸化コバルト（I
    II）、酸化ニッケルおよび酸化マンガンよりなる群から
    選ばれた少なくとも１種の金属酸化物との混合物で被覆
    した金属基材。
JP60040957A 1984-03-01 1985-03-01 生物活性ガラス被膜の結合方法 Granted JPS61590A (ja)

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