JP2000060958A - 生体インプラント材料の製造方法 - Google Patents
生体インプラント材料の製造方法Info
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- JP2000060958A JP2000060958A JP10232846A JP23284698A JP2000060958A JP 2000060958 A JP2000060958 A JP 2000060958A JP 10232846 A JP10232846 A JP 10232846A JP 23284698 A JP23284698 A JP 23284698A JP 2000060958 A JP2000060958 A JP 2000060958A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機械的強度が高く、短期間で骨と結合し、し
かも生体内で長期にわたって安定な生体インプラント材
料を製造する方法を提供する。 【解決手段】 チタン系金属からなる基材をアルカリ溶
液中に浸漬し、焼成した後、水酸化カルシウム溶液中に
浸漬することを特徴とする。
かも生体内で長期にわたって安定な生体インプラント材
料を製造する方法を提供する。 【解決手段】 チタン系金属からなる基材をアルカリ溶
液中に浸漬し、焼成した後、水酸化カルシウム溶液中に
浸漬することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、生体インプラント材料
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、骨の代替材料として種々の生体イ
ンプラント材料が提案されている。例えば、ステンレス
合金、チタンやチタン合金等のチタン系金属等の高強度
材料や、アパタイト焼結体、生体活性ガラス、生体活性
結晶化ガラス等の生体活性材料が知られている。
ンプラント材料が提案されている。例えば、ステンレス
合金、チタンやチタン合金等のチタン系金属等の高強度
材料や、アパタイト焼結体、生体活性ガラス、生体活性
結晶化ガラス等の生体活性材料が知られている。
【０００３】ステンレス合金やチタン系金属等の高強度
材料は、高い機械的強度を有するものの、骨と結合する
のに長期間を要する。またアパタイト焼結体、生体活性
ガラス、生体活性結晶化ガラス等の生体活性材料は骨と
短期間で結合するが、強度的に不十分であり、適用箇所
が制限される。そこで高強度材料の表面に、プラズマ溶
射や焼き付けによって生体活性材料からなる被膜を形成
したインプラント材料も提案されているが、この材料に
おいても長期の生体内への埋入中に基材と被膜との界面
で剥離が生じることがある。
材料は、高い機械的強度を有するものの、骨と結合する
のに長期間を要する。またアパタイト焼結体、生体活性
ガラス、生体活性結晶化ガラス等の生体活性材料は骨と
短期間で結合するが、強度的に不十分であり、適用箇所
が制限される。そこで高強度材料の表面に、プラズマ溶
射や焼き付けによって生体活性材料からなる被膜を形成
したインプラント材料も提案されているが、この材料に
おいても長期の生体内への埋入中に基材と被膜との界面
で剥離が生じることがある。
【０００４】そこで本出願人は特願平８−３５７０４０
において、チタン系金属からなる基材表面にチタニア相
やアルカリチタネート相からなる被膜が形成され、該被
膜中にカルシウムイオンが含有されてなるインプラント
材料を提案している。
において、チタン系金属からなる基材表面にチタニア相
やアルカリチタネート相からなる被膜が形成され、該被
膜中にカルシウムイオンが含有されてなるインプラント
材料を提案している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した材料は、被膜
が基材と一体的に形成されており、また生体活性を有す
るため、自然骨と結合した後も被膜が剥がれることがな
い。しかしながら、この材料は、自然骨との結合スピー
ドが遅いため、術後の安静期間を長くする必要がある。
が基材と一体的に形成されており、また生体活性を有す
るため、自然骨と結合した後も被膜が剥がれることがな
い。しかしながら、この材料は、自然骨との結合スピー
ドが遅いため、術後の安静期間を長くする必要がある。
【０００６】本発明の目的は、機械的強度が高く、短期
間で骨と結合し、しかも生体内で長期にわたって安定な
生体インプラント材料を製造する方法を提供することで
ある。
間で骨と結合し、しかも生体内で長期にわたって安定な
生体インプラント材料を製造する方法を提供することで
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の生体インプラン
ト材料の製造方法は、チタン系金属からなる基材をアル
カリ溶液中に浸漬し、焼成した後、水酸化カルシウム溶
液中に浸漬することを特徴とする。
ト材料の製造方法は、チタン系金属からなる基材をアル
カリ溶液中に浸漬し、焼成した後、水酸化カルシウム溶
液中に浸漬することを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明の生体インプラント材料を製造する方法
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
【０００９】まずチタン系金属を所望の形状に成形して
基材を作製する。チタン系金属としては、純チタンの
他、Ｎａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｐｔ、
Ｔａ、Ｖ等を添加したチタン合金が使用できる。
基材を作製する。チタン系金属としては、純チタンの
他、Ｎａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｐｔ、
Ｔａ、Ｖ等を添加したチタン合金が使用できる。
【００１０】次に、基材をアルカリ溶液中に浸漬する。
チタン系金属の表面には通常チタニアの薄い膜が存在し
ており、アルカリ溶液と接触させると、これらが反応し
てアルカリチタネートゲルが生成する。またチタニアゲ
ルが生成することもある。このようにしてチタニア相や
チタニアゲル相と、アルカリチタネートゲル相を有する
被膜が基材表面に一体的に形成される。アルカリ溶液と
しては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水溶液
を使用する。アルカリ溶液の濃度、温度、浸漬時間等の
条件は、材料表面の被膜の形成具合によって決定すれば
よいが、濃度は２〜１０ｍｏｌ／ｌ、溶液の温度は２５
〜９０℃、浸漬時間は１２〜４８時間が適当である。
チタン系金属の表面には通常チタニアの薄い膜が存在し
ており、アルカリ溶液と接触させると、これらが反応し
てアルカリチタネートゲルが生成する。またチタニアゲ
ルが生成することもある。このようにしてチタニア相や
チタニアゲル相と、アルカリチタネートゲル相を有する
被膜が基材表面に一体的に形成される。アルカリ溶液と
しては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の水溶液
を使用する。アルカリ溶液の濃度、温度、浸漬時間等の
条件は、材料表面の被膜の形成具合によって決定すれば
よいが、濃度は２〜１０ｍｏｌ／ｌ、溶液の温度は２５
〜９０℃、浸漬時間は１２〜４８時間が適当である。
【００１１】続いて基材を焼成し、アルカリチタネート
ゲルの一部又は全部を安定なアルカリチタネートに変質
させて被膜の安定性を高める。その焼成条件は、２００
℃〜基材の転移温度で４時間以内であることが望まし
い。
ゲルの一部又は全部を安定なアルカリチタネートに変質
させて被膜の安定性を高める。その焼成条件は、２００
℃〜基材の転移温度で４時間以内であることが望まし
い。
【００１２】その後、基材を水酸化カルシウム溶液中に
浸漬する。このとき大気等の二酸化炭素の存在する雰囲
気中で処理すると、雰囲気中の二酸化炭素と水酸化カル
シウム溶液が反応して炭酸カルシウムが生成し、これが
基材の被膜表面に付着する。また水酸化カルシウム溶液
と基材の被膜が反応して被膜表面にカルシウムチタネー
トが生成する。
浸漬する。このとき大気等の二酸化炭素の存在する雰囲
気中で処理すると、雰囲気中の二酸化炭素と水酸化カル
シウム溶液が反応して炭酸カルシウムが生成し、これが
基材の被膜表面に付着する。また水酸化カルシウム溶液
と基材の被膜が反応して被膜表面にカルシウムチタネー
トが生成する。
【００１３】水酸化カルシウム溶液としては、水酸化カ
ルシウムの水溶液を使用することができる。水酸化カル
シウム溶液の濃度は、０．１〜２０Ｍｍｏｌ／ｌ、特に
５〜２０Ｍｍｏｌ／ｌが好ましい。濃度が０．１Ｍｍｏ
ｌ／ｌより低いと炭酸カルシウムやカルシウムチタネー
トが生成しにくくなり、２０Ｍｍｏｌ／ｌより高くなる
と炭酸カルシウムの生成が多くなりすぎ、膜剥がれやひ
び割れが生じて骨との強固な結合が得難くなる。また水
酸化カルシウム溶液の液温は、５０〜１５０℃、特に１
００〜１４０℃の範囲にあることが好ましい。液温が５
０℃より低いと炭酸カルシウムやカルシウムチタネート
が生成し難くなり、１５０℃を超えると炭酸カルシウム
の生成が多くなりすぎ、膜剥がれやひび割れが生じて骨
との強固な結合が得難くなる。処理時間は、溶液の濃度
や液温に応じて適宜調整すればよいが、１０分〜３日間
の範囲内で行うことが適当である。
ルシウムの水溶液を使用することができる。水酸化カル
シウム溶液の濃度は、０．１〜２０Ｍｍｏｌ／ｌ、特に
５〜２０Ｍｍｏｌ／ｌが好ましい。濃度が０．１Ｍｍｏ
ｌ／ｌより低いと炭酸カルシウムやカルシウムチタネー
トが生成しにくくなり、２０Ｍｍｏｌ／ｌより高くなる
と炭酸カルシウムの生成が多くなりすぎ、膜剥がれやひ
び割れが生じて骨との強固な結合が得難くなる。また水
酸化カルシウム溶液の液温は、５０〜１５０℃、特に１
００〜１４０℃の範囲にあることが好ましい。液温が５
０℃より低いと炭酸カルシウムやカルシウムチタネート
が生成し難くなり、１５０℃を超えると炭酸カルシウム
の生成が多くなりすぎ、膜剥がれやひび割れが生じて骨
との強固な結合が得難くなる。処理時間は、溶液の濃度
や液温に応じて適宜調整すればよいが、１０分〜３日間
の範囲内で行うことが適当である。
【００１４】上記の方法により作製されるインプラント
材料は、チタン系金属からなる基材表面に、チタニア相
及びアルカリチタネート相を有する被膜が形成されてお
り、被膜表面には炭酸カルシウム結晶やカルシウムチタ
ネート相が存在している。この材料は、体液と接触する
と、被膜中のアルカリチタネート相やアルカリチタネー
トゲル相（及び被膜表面のカルシウムチタネート）のア
ルカリイオン（及びカルシウムイオン）が体液中のヒド
ロニウムイオンと交換されてチタニアゲル相になり、ア
パタイト生成の核となる。またこのイオン交換によって
インプラント材料近傍の体液のｐＨが上昇し、アパタイ
トが析出しやすい環境となる。さらに被膜上に炭酸カル
シウム結晶が存在する場合には、これが種となって体液
中のカルシウムイオンが吸着し、続いて電気的中性を保
とうとしてリン酸イオンが吸着する。このようにして被
膜表面に骨類似のアパタイトが速やかに形成され、この
層を介して骨と早期に結合することができる。
材料は、チタン系金属からなる基材表面に、チタニア相
及びアルカリチタネート相を有する被膜が形成されてお
り、被膜表面には炭酸カルシウム結晶やカルシウムチタ
ネート相が存在している。この材料は、体液と接触する
と、被膜中のアルカリチタネート相やアルカリチタネー
トゲル相（及び被膜表面のカルシウムチタネート）のア
ルカリイオン（及びカルシウムイオン）が体液中のヒド
ロニウムイオンと交換されてチタニアゲル相になり、ア
パタイト生成の核となる。またこのイオン交換によって
インプラント材料近傍の体液のｐＨが上昇し、アパタイ
トが析出しやすい環境となる。さらに被膜上に炭酸カル
シウム結晶が存在する場合には、これが種となって体液
中のカルシウムイオンが吸着し、続いて電気的中性を保
とうとしてリン酸イオンが吸着する。このようにして被
膜表面に骨類似のアパタイトが速やかに形成され、この
層を介して骨と早期に結合することができる。
【００１５】
【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
【００１６】表１は本発明の実施例（試料Ｎｏ．１〜
３）及び比較例（試料Ｎｏ．４）を示している。
３）及び比較例（試料Ｎｏ．４）を示している。
【００１７】
【表１】
【００１８】各試料は次のようにして調製した。
【００１９】まず基材として１０×１０×１ｍｍの大き
さの純チタン板を用意した。次いで基材を、５ｍｏｌ／
ｌのＮａＯＨ水溶液（６０℃）５ｍｌに２４時間浸漬
し、純水で洗浄後、乾燥させて、基材表面にチタニア相
とナトリウムチタネートゲル相からなる被膜を形成し
た。次いで基材を６００℃で１時間焼成し、ナトリウム
チタネートゲル相の一部をナトリウムチタネート相に変
質させた。その後、表に示す条件で水酸化カルシウム水
溶液又は塩化カルシウム水溶液５ｍｌに浸漬した後、純
水で洗浄し、乾燥させて試料を得た。ここで１００℃未
満の場合は恒温槽中で、１００℃以上の場合はオートク
レーブ内で処理を行った。
さの純チタン板を用意した。次いで基材を、５ｍｏｌ／
ｌのＮａＯＨ水溶液（６０℃）５ｍｌに２４時間浸漬
し、純水で洗浄後、乾燥させて、基材表面にチタニア相
とナトリウムチタネートゲル相からなる被膜を形成し
た。次いで基材を６００℃で１時間焼成し、ナトリウム
チタネートゲル相の一部をナトリウムチタネート相に変
質させた。その後、表に示す条件で水酸化カルシウム水
溶液又は塩化カルシウム水溶液５ｍｌに浸漬した後、純
水で洗浄し、乾燥させて試料を得た。ここで１００℃未
満の場合は恒温槽中で、１００℃以上の場合はオートク
レーブ内で処理を行った。
【００２０】得られた試料について、体液と同じイオン
濃度に調製した疑似体液中に浸漬し、アパタイト層の形
成に要する期間を調査し、骨との結合速度を評価した。
結果を表１に示す。
濃度に調製した疑似体液中に浸漬し、アパタイト層の形
成に要する期間を調査し、骨との結合速度を評価した。
結果を表１に示す。
【００２１】表から明らかなように、比較例であるＮ
ｏ．４の試料はアパタイト生成に１２０時間を要したの
に対し、本発明の実施例であるＮｏ．１〜３の試料では
１２〜２４時間という短時間でアパタイトが生成した。
ｏ．４の試料はアパタイト生成に１２０時間を要したの
に対し、本発明の実施例であるＮｏ．１〜３の試料では
１２〜２４時間という短時間でアパタイトが生成した。
【００２２】
【発明の効果】本発明の製造方法によれば、機械的強度
が高く、短期間で骨と結合することができ、生体内で長
期間にわたって安定な生体インプラント材料を容易に作
製することが可能である。
が高く、短期間で骨と結合することができ、生体内で長
期間にわたって安定な生体インプラント材料を容易に作
製することが可能である。
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4C081 AB02 CF032 CF22 CF23
CF26 CG02 CG03 DC03 DC05
DC14 EA05
Claims (4)
- 【請求項１】 チタン系金属からなる基材をアルカリ溶
液中に浸漬し、焼成した後、水酸化カルシウム溶液中に
浸漬することを特徴とする生体インプラント材料の製造
方法。 - 【請求項２】 水酸化カルシウム溶液として、水酸化カ
ルシウム水溶液を使用することを特徴とする請求項１の
生体インプラント材料の製造方法。 - 【請求項３】 液温が５０〜１５０℃の水酸化カルシウ
ム溶液を使用することを特徴とする請求項１の生体イン
プラント材料の製造方法。 - 【請求項４】 ０．１〜２０Ｍｍｏｌ／ｌの濃度の水酸
化カルシウム溶液を使用することを特徴とする請求項１
の生体インプラント材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10232846A JP2000060958A (ja) | 1998-08-19 | 1998-08-19 | 生体インプラント材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10232846A JP2000060958A (ja) | 1998-08-19 | 1998-08-19 | 生体インプラント材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000060958A true JP2000060958A (ja) | 2000-02-29 |
Family
ID=16945730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10232846A Pending JP2000060958A (ja) | 1998-08-19 | 1998-08-19 | 生体インプラント材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000060958A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008022478A1 (de) | 2006-08-22 | 2008-02-28 | Thommen Medical Ag | Implantat, insbesondere dentalimplantat |
| CN105696054A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-06-22 | 南京医科大学附属口腔医院 | 一种喷砂酸蚀钛表面形成含钙纳米薄片膜层的制备方法 |
-
1998
- 1998-08-19 JP JP10232846A patent/JP2000060958A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008022478A1 (de) | 2006-08-22 | 2008-02-28 | Thommen Medical Ag | Implantat, insbesondere dentalimplantat |
| JP2010501212A (ja) * | 2006-08-22 | 2010-01-21 | トーメン メディカル アーゲー | インプラント、特に歯科インプラント |
| US20110104638A1 (en) * | 2006-08-22 | 2011-05-05 | Thommen Medical Ag | Implant, in particular dental implant |
| US8057843B2 (en) | 2006-08-22 | 2011-11-15 | Thommen Medical Ag | Implant, in particular dental implant |
| EP2476443A1 (de) | 2006-08-22 | 2012-07-18 | Thommen Medical Ag | Implantat, insbesondere Dentalimplantat |
| US8789693B2 (en) | 2006-08-22 | 2014-07-29 | Thommen Medical Ag | Implant, in particular dental implant |
| US8920866B2 (en) | 2006-08-22 | 2014-12-30 | Thommen Medical Ag | Implant, in particular dental implant |
| CN105696054A (zh) * | 2016-01-18 | 2016-06-22 | 南京医科大学附属口腔医院 | 一种喷砂酸蚀钛表面形成含钙纳米薄片膜层的制备方法 |
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