JPS6217064A - ウイツトロカイト焼結体およびその製造方法 - Google Patents

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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、骨、歯、血管の補修に使用し得る生体材料と
してのウイツトロカイト焼結体およびその製造方法に関
するものである。

Ｂ０発明の概要 本発明は、（Ｃａ＋Ｂａ）／Ｐの原子比が１．４０〜１
．７５でかつＢａ／Ｃａの原子比が０．０１〜０．０５
であるような量のＢａを含有したウイツトロカイト粉末
を成形焼結したウイツトロカイト焼結体と、Ｃａ（ＯＲ
）。

とＢａ（ＯＨ）、　　の混合し濁液にＩ（、ＰＯ，を加
えて反応させ共沈したリン酸カルシウム、リン酸バリウ
ム−を炉別、乾燥して仮焼したものに原子比でＢａ／Ｃ
Ｂが０．０１〜０．０５　となるように調整したのち成
形。

焼成することからなるウイツトロカイト焼結体の製造方
法に関する。

Ｃ１従来の技術 １９７０年以前では、人工骨、人工歯根などのインブラ
ント材料として主に金属やプラスチックが使用されてい
たが、これらの材料を用いて体内に埋め込んで長期間経
過したとき、材料が体内で溶解、腐食、膨潤などの化学
変化、物理変化を起すおそれがあり完全に安心して使用
し得るものではなかった。

これらの欠点を排除するために多くの検討が行われた結
果、セラミックスの採用にその着眼点が移り先ず１９７
０年に緻密体アルミナによる人工関節が始めて用いられ
た。

これとけ別に１９７１年にはアメリカにおいてＳｉＯ□
−Ｎａ、　Ｏ系ガラスに生体成分であるカルシウムとリ
ンの酸化物を組合せた５ｌＯｔ　　Ｎａ２０　　Ｃａ０
−Ｐ、０．系ガラス（バイオガラス）も登場している。

Ｄ０発明が解決しようとする問題点 ところで、前者のセラミックスは、アルミナ（ｕｔｏｓ
）’ｉｒ主体としたインブラント材料であるが。

生体の細胞や組織との「なじみ」は一応持ち合せている
が、生体組織との活性な結合性に極めて乏しいという欠
点を排除し得ないでいる。

このような問題点を解消したものが後者のバイオガラス
であり、このものには生体組織との結合体には問題はな
く骨組織と直接癒着するほど親和性の高いことが動物実
験で実証でれている。

しかし、このものの最大の欠点は、機械的強度が極端に
低いということであり、また、このバイオガラスには生
体組織中には含まれていない元素が含まれている点も将
来問題視される要因として浅場れている。

このような周囲の情況の中にあって、１９７５年頃まで
に骨や歯のミネラルの主要構成元素だけでつ＜　らｈｅ
セラミックス（トリカルシウムフォスフニー）、ＴＣＰ
）が西独、米国、日本で相ついで発炎された。このもの
は、鉱物名でウィットロカイトと呼ばれているものであ
る。

このものは、骨組織となじみがよく、骨誘導性があると
いわれ短時間で新生骨と結合するといわれ短時間で新生
骨と結合するといわれている。

このウィットロカイト焼結体は、その成分や結晶構造上
からみて生体親和性の良いインブラント材料であり、生
体細胞や組織との「なじみ」が良いであろうことは充分
に理解できるが、このものは焼結性が悪く機械的強度の
点においてざらに改良の余地のあるものであった。

Ｅ１問題点を改良するための手段 本発明は、上述の要請に応じてさらに検討を加えて完成
したものであって、（Ｂａ　＋　Ｃａ）　／Ｐの原子比
が１．４０〜１．７５である粉末にＢａ／Ｃａ比が原子
比で０６０１〜０．０５　にあたろＢａを含有させたも
のを成形焼結して得たウイットロカイト焼−結体とこの
ウィットロカイト焼結体の製造法に到達したものである
。

７０作用 本発明のウィットロカイト焼結体は、ＴＣＰ　　に原子
価が２でありイオン半径０．１３５ｎｍであるＢａ１に
＃加したことにより、０．０９９ｎｍという異ったイオ
ン半径を有するＣａ　　と置換し最密充填構造を採るた
めウィットロカイトの焼結性を高め焼結体の機械的強度
を増大する作用を有するのである。

Ｇ、実施例 以下、数例の実施例を示し本発明の構成　効果を具体的
に説明する。

実施例１゜ Ｃａ（ＯＨ）、とＢａ（ＯＨ）、をＢａ／Ｃａ比が原子
比で０ｆ１１となるような量で混合した水溶液１０ｔに
攪拌しながら所定量の）Ｉ３ＰＯ４水溶液を徐々に滴下
して常温で反応でせた。

このようにして得た内容物は、熟成後口側し。

乾燥器中で５日間９０℃で乾燥させた。

その後ＳｉＣ炉を使用し８００℃で６時間仮焼した後、
粉末のＸ線回折を調べたところウィットロカイトの結晶
であることを確認した。

このウィットロカイト粉末にバインダとして３．０重量
％のＰＶＡを加え播カイ機で混合して８０メツシユを通
過する粒子に造粒した。

この粉末を０．６ｔ／−の圧力下で圧縮成形後、静水圧
プレスを用いて１．５ｔ／ｉで加圧処理して成形体を得
たのち、空気中で１１５０℃で６時間焼成した。

再度この焼成体についてＸ線回折を調べたところ純粋な
ウィットロカイトであることを確認した。

Ｂａ　（ＯＨ）　！の添加量を変更したときの焼成体の
成形体に対する収縮率、相対密度、圧縮強度、曲げ強度
の変化を欠衣に示した。

実施例２゜ Ｃａ　（ＯＨ）、　　１　ｋｇ　ｆ　１０１　（７）蒸
留水ｆ分？溶解すせた後、攪拌しながら一定量のＨ，Ｐ
Ｏ４を徐々に滴下し非晶質ウィットロカイトを得念。６
日間熟成させた沈澱した生成物を日別し８５℃の乾燥型
中で乾燥させ欠いで播カイ機で粉砕した。

この粉末に一定量のＢａをそれぞれＢａＣＯ３，Ｂａｏ
。

Ｂａ　（Ｃ）Ｈ）　２　、　ＢａＣｔ＝　、　ＢａＦ２
　、　Ｂａ　（ＮＯ３）　！　、　Ｂａ　（ｐｏ、）　
！　。

ＢａＨＰＯ，、Ｂａ　（Ｔ（１ＰＯ４）２　、　ＢａＳ
Ｏ４の形で添加混合しＳｔＣ発熱体炉で８００℃６時間
仮焼させたのち、ボールミルで４時間混合粉砕を行ない
８０メツシュ通過の粉末を得た。

６．０重量％のＰＶＡをバインダとして仮焼物粉体に加
えて成形し、実施例１と同様にして焼成した。

焼成体を粉砕し、Ｘ線回折を調べたところ、このものは
純粋なウィットロカイトの粉末であることを確認した。

なお、　Ｂａ化合物を添加する工程において、　ＢａＯ
の添加量の変化に対応する焼結体の特性を調べたところ
、次の結果を得九。

焼成後のＢａ／Ｃａ原子比（％）０　　　１　　　３　
　　５収１ａ率（Δ＆ｚｘ１００）　　　　１６．２　
　１７．９　　１７．１　　１３．１相対密度　　％　
　　　　　　９６．７　　−　　　−−圧縮強度　（ｋ
ｇ／、−Ｉｌり　　　　　４３１０　６６４０　５９２
０　３５００曲げ強度　（ｋＩＩ／ｍ）　　　　　１１
００　１６００　１５００　　８５０実施例＆ 実Ｉ例１．２と同じ方法によりＨ，ＰＯ４ｅ加えたが・
その添加量は実施例１，２より少量とした。

このものを前の場合と同じように処理した上で焼成した
が、焼成体ｔＸ線回折で調べたところ７０重量％のウィ
ットロヵイトと６０Ｍ量−のヒドロキシアパタイト　（
ＣａｘＢａｙ　（ＰＯ４）６　（ＯＨ）ｔ。

ｘ＋ｙ＝１０）の混合物であることを確認した。

この焼結体の圧縮強度特性を調べたところ。

５９７０に９／、−ｊであっり（コのときｎａ／ｃａ）
原子比Ｖｉ０．０１である）。

以上の結果から、ウィットロカイトにヒドロキシアパタ
イトが混合していてもＢａの添加効果が現れていること
が判る。

実施例４゜ 川原原料としてブラケット（Ｂｒｕｓｈｉｔ）　ＣａＨ
ＰＯ４・２Ｈ２０を用い　空気中、５００℃で熱処理し
た。Ｘ線回折により生成物はβ−ＣａｚＰ２０ｖである
ことを確認した。この粉末ＶＣＣａＯを一定量を添加し
、混合した後、空気中、１２００℃で加熱することによ
りａ−Ｃａｓ　（Ｐｏｔ）ｔを得た。

更に９５０℃、３０時間熱処理しβ−Ｃａ３　（ＰＯ４
）ｔを得た。この粉末に一定量のＢａをＢａＣＯ５の形
で添加混合し１発熱体炉で８００℃、２時間仮焼させた
後。

ボールミルで混合粉砕を行なった。次にＰＶＡ１バイン
ダーとして加え、スプレーで整粒した粉末を成形し実施
例１と同様に焼成した。

焼成体を粉砕し、Ｘ線回折で調べたところ、このものは
ウィットロカイトであることを確認した。

なお、Ｂ　ａ／　（Ｃａ＋　Ｂ　ａ）比０．０２の焼結
体の特性を調べたところ無添加焼結体の曲げ強度１０５
８に９７．４に対して１ｂｓｏ叫情であった。

実施例５゜ ウィットロカイト焼結体を人工歯根および人工骨として
成犬の大腿骨、顎骨に埋め込み骨親和性　　　　・を１
４ケ月間に亘って調べたところ、参考写真に　　　　□
より明らかなように下顎骨と人工歯根上の間に隙　　　
　□間が生ぜずこのことから拒絶反応は全く起らないで
骨親和性が極めてすぐれていることが認められた。

なお、参考写真は、実施例１におけるＢａ／Ｃａ＝０．
０１　　のウィットロカイト焼結体を使用した場合を示
し１人工歯根として成犬に応用したもので術後６ケ月経
過したレントゲン写真であろっＨ９発明の効果 本発明を実施することにより、従来の人工骨、人工歯根
材に見られた骨組織とのなじみ、新生骨誘導性と機械強
度という背反する特性を兼備させた材料を容易に形成σ
せることが可能となり、しかも生体組織との結合を短時
間で達成させることができる効果を有するというもので
ある。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＢａをＢａ／（Ｃａ＋Ｂａ）の原子比で０、００
   ９＜Ｂａ≦０．０５含み、かつ（Ｃａ＋Ｂａ）／Ｐ比が
   １．４０〜１．７５であるＣａ−Ｐ化合物を成形、焼成
   したことからなるウイツトロカイト（Ｃａ＿３（ＰＯ＿
   ４）＿２）焼結体。
2. （２）ＢａをＢａ／（Ｃａ＋Ｂａ）比で０＜Ｂａ≦０．
   ０５含んだＣａ（ＯＨ）＿２とＢａ（ＯＨ）＿２の混合
   懸濁液に、一定量のＨ＿３ＰＯ＿４を滴下し（Ｃａ＋Ｂ
   ａ）／Ｐの原子比が１．４０〜１．７５の化合物を成形
   、焼成したことから成るウイツトロカイト焼結体の製造
   方法。
3. （３）ブラシツト（ＣａＨＰＯ＿４・２Ｈ＿２Ｏ）を５
   ００℃で加熱して得たＣａ＿２Ｐ＿２Ｏ＿７に、更にＣ
   ａＯを混合し１２００℃で加熱したことからなるＣａ＿
   ３（ＰＯ＿４）＿２にＢａ塩を加えてＢａをＢａ／（Ｂ
   ａ＋Ｃａ）比で０．００９＜Ｂａ≦０．０５含み、かつ
   （Ｃａ＋Ｂａ）／Ｐの原子比が１．４０〜１．７５の化
   合物を成形、焼成したことから成るウイツトロカイト焼
   結体の製造方法。
4. （４）ＢａをＢａ／（Ｃａ＋Ｂａ）の原子比で０．００
   ９＜Ｂａ≦０．０５含み、更に全重量に対して５０％ま
   でヒドロキシアパタイト（Ｃａ＿１＿０（ＰＯ＿４）＿
   ６（ＯＨ）＿２）を含有させ（Ｂａ＋Ｃａ）／Ｐ比が１
   ．４０〜１．７５としたＣａ−Ｐ化合物を成形、焼成し
   たウイツトロカイト焼結体。