JP2017148497A - セラミック材料から作られた本体 - Google Patents

Abstract

【課題】セラミック材料から作られたインプラントの親水性を改良する方法の提供。
【解決手段】ａ）カルシウム塩、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、金属カルシウム及びカルシウム含有ゲルから選択された少なくとも一種のカルシウム化合物を基礎のセラミック本体の表面に塗布すること、及びｂ）基礎のセラミック本体を、その上に塗布されたカルシウム化合物で、ＣａＯが形成される方法で５００〜１６５０℃の温度で熱処理し、ＣａＯが熱処理の間にセラミック材料中に拡散すること、からなる連続ステップを含む方法。前記ステップｂ）の後に、残存カルシウム化合物を、流体でのリンス、エア流し、ブラッシング及び／又は研磨により、本体表面から除去する方法。好ましくは前記リンスの為に使用する流体が純水又は水溶液である、方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、請求項１に記載のセラミック材料から作られた本体（ｂｏｄｙ）、請求項１７に記載のセラミック材料から作られた本体の親水性を向上させるための方法、及び請求項２１に記載のインプラントとしての、特に歯科用インプラントとしての、又はインプラント等のための橋脚歯としての、セラミック本体の使用に関する。

歯科用インプラント等のインプラントは、当技術分野において周知である。

歯科用インプラントは、一般に、顎骨に固定されるように設計されるアンカー部と、クラウンまたはブリッジ等の上部構造の直接的又は間接的結合のための基部として機能する取付部を含む。

アンカー部と取付部とが一部品として完全に一体化形成されているワンパート歯科用インプラントシステム、及び取付部として機能する、“橋脚歯”といわれる分離部分を含むツーパート歯科用インプラントシステムがある。

したがって、橋脚歯は、上部構造の骨に固定されている部分と接続するための、歯科インプラント用の分離した取付部である。

歯科用インプラントは、一般に、生体適合性があり、そしてさらに良好な機械的特性を有する材料からなる。

アンカー部に関しては、歯科用インプラントは良好な骨結合性が要求される。

用語“骨結合性”は、生きている骨と耐荷重性インプラントの表面との間の直接的な構造及び機能的な接合を示す。良好な骨結合は、インプラントと骨の間の永続的な結合が得られるように、インプラントは、骨中にねじ込むことによって初期の安定性に達した後、短い治癒時間のうちに安全に骨化することを意味する。

インプラントのための適した材料は、一般的に、例えば、チタン又はジルコニウムベースのセラミック等のセラミックのような、金属製である。

暗色であり、そしてそれゆえ天然歯の色と不一致であるチタンインプラントとは対照的に、セラミック材料は、それらの色が天然歯の色と密接に一致させることができるという利点を有する。したがって、試みは、少なくとも挿入後に視認できる部分がセラミック材料で作られている、歯科用インプラントを提供するためになされている。

これら有利な特性にもかかわらず、歯科用インプラントのためのセラミック材料の使用は、頻繁に、一般的にかなり低いそれらの疲労安定性によって制限される。

十分な機械的安定性を備えたセラミック材料が、米国特許第６、１６５、９２５号明細書に開示されている。しかし、この材料はそれ自体は骨結合性ではない。

インプラント表面の機械的な粗面化が、それに続く粗面化表面のエッチングと組み合わされたとき、骨結合は特に高効率であることが見出された。これに関して、欧州特許出願
公開第１９８２６７０号明細書は、その表面の少なくとも一部をフッ化水素酸を含む溶液を用いてエッチングする方法を開示する。

米国特許第６，１６５，９２５明細書 欧州特許出願公開第１９８２６７０号明細書

しかし、比較的に速い方法で確立されたインプラントと骨との間の永続的な結合は、最終的にインプラントした後の治癒期間の短縮を可能にするので、インプラントの骨結合特性のさらなる改良が依然として進行中の研究の主題である。

このように、本発明の目的は、改良された親水性を有するセラミック本体を提供することである。

斯かる目的は、請求項１に係る本体によって達成される。好ましい態様は、従属請求項に記載されている。

したがって、本発明はセラミック材料から作られた本体に関し、該本体は、一体化部分として、それらの表面から所定の深さにまで到達する表面領域（ｓｕｒｆａｃｅ ｒｅｇｉｏｎ）を含む。本発明によれば、前記表面領域はカルシウム成分を含んで豊富化され、それにより親水性表面部位（ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ）を形成してなる。

表面領域は所定の深さにまで到達するという事実を与え、本体は−“残り部分”として−該表面領域によって囲まれたコア領域をさらに含む。この表面領域は本体の一体化部分であるので、表面領域及びコア領域は一体として形成されている。

一般に、本発明の文中で使用される用語“豊富化された”は、本体の残り部分、即ちコア領域よりも高い比率のカルシウム成分を含んでいるセラミック本体の表面領域に関する。本文中で使用される用語“比率”は、セラミック材料の各々の原子又は分子の総数に対して、任意の形態（特にイオン形態）のカルシウムのモル％に関する。

下記に示すように、カルシウム成分での豊富化は、一般に拡散又は浸透によるセラミック本体中へのカルシウム成分の取り込みによって達成される。好ましい実施態様によれば、次のようにカルシウム成分が、表面領域のセラミック材料に溶け込む。後述するように、カルシウム成分は好ましくはカルシウムイオン又は酸化カルシウム（ＣａＯ）である。

具体的には、本発明に係る本体はインプラントとして、より具体的には歯科用インプラントとして使用される。

驚くべきことに、本発明のセラミック本体は、インプラント又は橋脚歯に改良された親水性を得るようにすることができることが見出された。また、本発明によって達成された親水性は安定であり、特に親水性が水性溶液中の本体の貯蔵の間維持されることも見出された。

さらにまた、親水性のこの改良はセラミック表面の骨統合特性の改良と共に生じることが見出された。このことは、本発明の本体を歯科用インプラント又は橋脚歯として使用す
るのに特に適した状態にする。

改良された親水性は、インプラントのアンカー部分だけでなく、インプラント又は橋脚歯と周辺軟組織との間の改良された相互作用を考慮して、その取付け部分（又はそれぞれの中間部分）にも有益である。

特に、本発明の文中で使用されている用語“親水性の”又は“親水性”は、親水性表面部位の接触角が９０°未満、より好ましくは３０°未満、さらに好ましくは１０°未満を指す。

理論に束縛されることなく、骨統合プロセスにおける極めて重要な役割を果たす表面の親水性は、それが特定のたんぱく質（例えばフィブリノゲン、血漿フィブロネクチン）の改良された結合及び血液凝固により得られた安定化に伴って進行するという事実によって、部分的には説明できる。このことは、最終的に、新しい骨の速い形成を生じさせる。

急性の又は慢性の炎症過程の予防を含む、速い治癒過程を目的として、本発明は、このように、インプラントと周囲の骨組織構造との密接な接触により、迅速に及び機械的に安定な骨統合性を可能にする。

カルシウムが骨構造の組成における必須の成分を組織化するという事実を考慮すると、本発明のセラミック本体はさらに、カルシウム成分の豊富化された表面領域が骨芽細胞のための栄養源として役立つという理由で、骨成長のプラス効果を有することが見込める。

本発明の好ましい態様によれば、本発明の本体のセラミック材料はジルコニアを含む。ジルコニアセラミックは、他の歯科用材料と相互作用を示さず、そして電気的に中性である。使用しやすいガム反応という理由、及び歯垢がこの材料への少ない付着をするように思われるのが原因で、それは炎症の非常に低い危険性を有する。加えて、その材料は明る色を有し、そしてこれにより自然の歯の色に密接に適合できる。

最も好ましい態様によれば、本発明に係るインプラントはイットリア安定化ジルコニアを含むセラミックから作られる。一般に、使用されるイットリア安定化ジルコニアは正方相である。イットリア安定化正方晶ジルコニアは、非常に高強度、高強靭性及び良好な耐摩耗性を有している。

イットリア安定化ジルコニアは別として、例えばアルミナ安定化ジルコニア又はセリア安定化ジルコニアもまた、本発明のために使用することができる。ジルコニア−安定化アルミナの様な他のセラミック材料が考えられる。この点では、用語“セラミック材料”はガラスセラミック材料も含むことが理解される。

本発明のさらに好ましい態様によれば、セラミック材料は、表面領域に、少なくともカルシウム含有結晶相を含む。このカルシウム含有結晶相は、表面領域に単に存在し、例えばコア領域のような本体の残り部分に存在しないことを意味することが、さらに好ましい。

材料がジルコニアを含むとき、Ｃａ−Ｚｒ−Ｏ系の相、即ちカルシウム、ジルコニウム及び酸素を含む結晶相が存在することが特に好ましい。

特に、カルシウム含有結晶相はＣａＯ−ＺｒＯ_２系の相であり得、より詳しくは、単斜晶ＣａＺｒ_４Ｏ_９相、立方晶ＣａＺｒＯ_３相及び斜方晶ＣａＺｒＯ_３相からなる群から選択される。これにより、カルシウム含有結晶相は斜方晶ＣａＺｒＯ_３相であることが特に
好ましい。

形成されている斜方晶ＣａＺｒＯ_３相に関しは、表面領域におけるカルシウム又はその酸化物、それぞれの、比較的高い量が要求される。

これに関して、表面領域におけるＣａＯの量が、好ましくは約３モル％乃至約５０モル％、より好ましくは約６モル％乃至５０モル％、及び最も好ましくは約１５モル％乃至３０モル％の範囲であることが好ましい。本文中において、モル％は、表面領域の材料のＣａＯ及びＺｒＯ_２の合計量に対するＣａＯの合計数を指す。

材料の固有の特性を妨げることなく高い親水性を達成する観点から、表面領域は、本体の表面から、最大で約１０μｍ、より好ましくは最大で約１μｍ、さらに好ましくは最大で約５００ｎｍ、及び最も好ましくは約２００ｎｍの深さにまで到達することが好ましい。この範囲内で、表面領域は、親水性を改良すると同時に、セラミック材料及びその表面トポグラフィーの固有の特性を保つために十分に薄いものであると考えられる。このように、改良された親水性とは別として、セラミック材料の他の特性−例えば本体の外観−は、本質的に変化しないまま保つことができる。したがって、セラミックの機械的特性、例えばイットリア安定化正方晶ジルコニアの強度、強靭性及び耐摩耗性もまた、維持することができる。

しかしながら、表面領域は、本体表面から、少なくとも約１０ｎｍ、より好ましくは少なくとも約５０ｎｍ、及び更により好ましくは少なくとも約２００ｎｍの深さにまで到達ことが好ましい。

この深さにまで及ぶ表面領域を提供する場合、改良された親水性が達成されるのみならず、本体もまた改良された耐熱水老化性を示すことが、見出された。

歯科用インプラントは、特に、インプラント後のその周囲に起因して経年変化する傾向にあるので、このことは、歯科用インプラントとして、セラミック材料、特にジルコニアセラミック材料の使用に関して特に重要である。歯科用インプラントに関しては、この問題は、多くの場合、それらが表面を粗面化するためのサブトラクティブ処理、特にエッチングプロセスが行われ、したって、それを更に骨統合性の状態にされるという事実によって悪化する。しかしながら、エッチングは、通常熱水老化を促進する。本発明によれば、本体がエッチング（又は他の表面粗面化処理）を受けた場合であっても、弊害をもたらす熱水老化の影響を低減することができるか、又は排除することができる。

本発明の更に好ましい態様によれば、カルシウム成分の割合は、典型的には、本体の表面に向かって所定の深さまでは連続的に増加する。言い換えれば、これにより、表面領域において、表面からコア領域に向かって減少するカルシウム成分の勾配がある。これは、以下に詳細に開示される本発明の簡単な方法によってもたらされる結果である。結果として、親水性を提供するために非常に重要である、カルシウム成分の割合が最も高い。

本発明のさらに好ましい態様によれば、親水性表面部位は、少なくとも、骨組織と接触することを図られている本体の部分に形成されており、なぜならこの部分における親水性の改良は特に重要だからである。

あるいは又はそれに加えて、基礎となるメカニズムは改良された骨統合を導くメカニズムに比べて異なる様に思えるが、軟組織のインプラントとの付着もまた、高い親水性によって改良されるので、親水性表面部位は、少なくとも、軟組織と接触するように図られている本体の部分に形成されていることが考えられる。

特に好ましい態様によれば、親水性表面部位は、本体の全表面上に形成される。上記した様に、親水性表面部位は本体の一部のみに形成されていることもまた考えられる。

欧州特許出願公開第１９８２６７０号明細書に従う欧州特許出願公開１９８２６７１号明細書によって開示されるような工程によって得られる、親水性表面部位の少なくとも一部が表面粗面化、特に微視的な及び巨視的な粗面化の組み合わせが、さらに好ましい。微視的な粗面化の提供するための詳細な説明は、欧州特許出願公開１９８２６７０、特に段落［００２４］乃至［００３０］、［００６０］乃至［００６４］及び［００７９］乃至［００８１］に見出され、その開示は参照することによって本願明細書に組み込まれる。

記載された微視的な及び巨視的な表面粗面化の組み合わせは、更に、インプラントの高い骨統合性の一因となる。

上記された本体に加えて、本発明は更に本体の親水化の改良方法に関する。その方法は、
ａ）カルシウム塩（例えば、温度、水、空気等に対して不安定である、Ｃａ（ＨＣＯ_３）_２のようなアニオンを含むこれらの塩も含有する）、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、金属カルシウム及びカルシウム含有ゲルからなる群から選択された少なくとも一種のカルシウム化合物を、基礎のセラミック本体の表面に塗布すること、
ｂ）基礎のセラミック本体を、その上に塗布されたカルシウム化合物で、２００℃よりも高い温度で熱処理し、カルシウム化合物ベースのカルシウム成分をセラミック材料中に拡散させること、
からなる連続ステップを含む。
これにより、水溶液を用いてリンスすることがカルシウム成分を除去しないという意味で、カルシウム成分とセラミック本体の安定な結合が形成される、

熱処理ｂ）の温度は、好ましくはカルシウム化合物の分解温度より高く設定される。典型的には、熱処理ｂ）の温度は約６００℃乃至１６５０℃、好ましくは約６００℃乃至９００℃の範囲に存在している。

温度はまた、それぞれの基体（ｂａｓｉｃ ｂｏｄｙ）のセラミック材料に依存することが理解される。例えば、当業者に知られる東ソー又はＭＺ１１１の種類、同様にの材料に関して、同様に予備焼結に関して、熱処理ｂ）の温度は異なり得る。熱処理の温度は、好ましくは約２５０℃乃至約１６５０℃、より好ましくは約９００℃乃至約１５００℃、そして最も好ましくは約９５０℃乃至１３５０℃の範囲にわたる。

本発明の本文中において、用語“カルシウム化合物”はセラミック本体上に塗布されたカルシウム種に使用される一方で、用語“カルシウム成分”はセラミック本体中に拡散するカルシウム種に使用され、そしてそれによって本体の表面領域に統合される。

カルシウムイオン又はＣａＯは、セラミック本体中に拡散するための好ましい成分であるので、基礎のセラミック本体の表面上に塗布されるカルシウム化合物は、熱処理の過程でＣａＯを形成する成分であることが好ましい。さらに、カルシウムイオンは、セラミック本体中に拡散するのに同様に好ましい。特に好ましい態様によれば、Ｃａ（ＨＣＯ_３）_２、ＣａＣＯ_３及びＣａ（ＮＯ_３）_２の群から選択されたカルシウム塩が使用される。

ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＨＣＯ_３）_２、Ｃａ（ＮＯ_３）_２、ＣａＣＯ_３、クエン酸Ｃａ又は酢酸Ｃａなどのカルシウム化合物の塗布は、例えば浸漬（ｓｏａｋｉｎｇ）／液浸（ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ）、浸し塗（ｄｉｐｐｉｎｇ）又はドロップキャスティング
（ｄｒｏｐ ｃａｓｔｉｎｇ）によって、紛体に埋め込まれることによって、例えばＣａＣＯ３が使用される場合はスピンコーティング、電気泳動、サンドブラストの使用によって、またはプラズマ侵入イオン注入法（ＰＩＩＩ）によって実施できる。

例えばＣａＣＯ_３含有ペースト等の、カルシウム含有ゲル又はペーストの塗布によって、特に、本体中に拡散しているカルシウムの豊富な量を達成することができることが見出された。カルシウム含有ゲルの塗布は特に好ましく、それによって本体の表面領域におけるＣａＺｒＯ_３相、より特に斜方晶系のＣａＺｒＯ_３相の形成が達成できる。この態様において、表面領域における単斜相の割合は、０でないにせよ、とても低く、そして非常に高い水熱安定性を達成する。実施例によって示されるように、カルシウム含有ゲルの塗布は、基礎のセラミック本体がサンドブラスト及びエッチング処理が施された場合でさえも、非常に高い水熱安定性を達成することができる。

上記の方法に代えて、カルシウム化合物の塗布のための他の方法は、カルシウム含有ゲルの塗布、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）及び原子層堆積（ＡＬＤ）を含む。

カルシウム成分がセラミック材料中に拡散しているという事実を考えると、カルシウム成分と基体との間に、個々のコーティングはなくそして個々の境界線は存在しない。したがって、追加の材料の別個のコーティングがセラミック本体上に塗布された場合に、典型的にみられるような、カルシウム成分の分離又は洗い落ちはない。

したがって、本発明の方法は、カルシウム成分が非常に単純な方法で本体中に統合することができる。本体の材料と統合したカルシウム成分は、チタニウム及び工程ｂ）に従う熱処理によってカルシウム成分の拡散が得られない材料に関する欧州特許公開第１８４７２７８号明細の教示とは明らかに対照的である。

セラミック材料中にカルシウム成分の十分な拡散を達成するための実際の温度は、使用された特定のセラミック材料及びカルシウム成分に依存する。上述したように、カルシウムイオン及び／又はＣａＯはセラミック本体中に拡散し及び統合するための好ましい成分である。

カルシウム成分の拡散の深さは、工程ｂ）に従う熱処理の温度及び継続時間の適切な設定によって調節できる。本発明の教示を知った当業者であれば、所望の拡散深さを達成するためのこれらパラメーターを設定する方法を理解する。

高い親水性に加えて、高い水熱安定性が達成される場合には、熱処理のための温度は、好ましくは約５００℃乃至約１６５０℃、より好ましくは約９００℃乃至約１５００℃、及び最も好ましくは約９５０℃乃至１３５０℃の範囲である。このことは、１μｍよりも拡散の深さを達成することができる。上述したように、対応するセラミック本体は、高い親水性表面を有するのみでなく、水熱エージングに対する改良された耐性を示す。

一般に、本発明の本体は、焼結プロセスを使用して調製される。この点において、方法工程ａ）、即ちカルシウム化合物の塗布は、その後最終焼結温度に供され、それによって同時に工程ｂ）に従う熱処理に供される、（予備焼結した）白い本体上で行われる。

このプロセスは、水熱エージングに対する本体の耐性を向上させる場合に特に適している。

特に好ましい態様によれば、ジルコニアセラミック本体は、約１３５０℃で約２時間予備焼成され、その後ＣａＣＯ_３粉末で覆われ、次いで約１４５０℃で約２時間最終焼成さ
れる。

本発明の更に好ましい態様によれば、熱処理の後に、歯科用インプラントから非特異結合である残存カルシウム化合物の洗浄が続く。この洗浄工程は、好ましくは歯科用インプラントを純水又はＮａＣｌ溶液等の水溶液、又は他の溶液でリンスすることによって行われる。特に、カルシウム化合物が、ＣａＣＯ_３粉末のような固体形態で適用された場合、エア流し、ブラッシング及び／又は研磨などの他の洗浄方法が除去のために行うことができる。

洗浄工程の性能は、超音波を使用することによって改善することができる。それにより、表面にゆるく付着している粒子、粒子凝集体又は反応生成物は効果的に除去される。

熱処理されそして上記洗浄工程を受けさせた歯科用インプラントは、親水性表面を有し、且つ生物学的に活性である。

本発明の更に好ましい態様によれば、プロセスは、カルシウム化合物を塗布する前にサブトラクティブ処理によって基体の表面の少なくとも一部を粗面化する工程を含む。これに関連して、サブトラクティブ処理は二つの連続した粗面化工程：例えば酸エッチング等の微視的な表面粗面化を提供する第二工程の前に、例えば、サンドブラスト等の巨視的な表面粗面化を提供するための第一工程、を含む。これに関して、欧州特許出願公開第１９８２６７０の段落［００５５］乃至［００６４］に記載の方法を参照し、その開示は参照することにより本願明細書に組み込まれる。

特に、粗面化工程は、予備焼結された白色本体上のカルシウム化合物の塗布後に実行される最終焼成工程の後に実施することができる。

上述したように、本発明によって達成された目的は、特にインプラント分野、とりわけ口腔インプラント分野において特に有用である。従って、本発明は更に、インプラント、特に歯科用インプラントとしての本体の使用に関する。

本発明は、同様に、そのようなインプラント様の橋脚歯としての本体の使用に関する。インプラント、特に歯科用インプラントに関して上述したすべての機能及び利点は、同様に橋脚歯に適用される。
また、 また、本願は以下の［１］乃至［２１］の発明に関する。
［１］ セラミック材料から作られた本体であって、該本体は、その一体化部分として、本体の表面から所定の深さにまで到達する表面領域を含み、該表面領域はカルシウム成分で豊富化され、それにより親水性表面部位を形成してなる、本体。
［２］ 前記カルシウム成分が、表面領域のセラミック材料中に統合されている、［１］記載の本体。
［３］ 前記カルシウム成分が、カルシウムイオン又はカルシウム酸化物である、［１］又は［２］に記載の本体。
［４］ 前記表面領域が、最大限でも１０μｍ、より好ましくは最大限でも１μｍ、さらにより好ましくは最大限でも５００ｎｍ、及びさらに最も好ましくは最大でも２００ｎｍの深さにまで達する、［１］乃至［４］の何れか１つに記載の本体。
［５］ 前記表面領域における前記カルシウム成分の割合が、本体の残り部分よりも高い、［１］乃至［４］の何れか１つに記載の本体。
［６］ 前記カルシウム成分の割合が、本体の所定の深部から表面まで連続的に増加する、［１］乃至［５］の何れか１つに記載された本体。
［７］ 前記親水性表面部位は、９０°よりも低く、より好ましくは３０°よりも低く、最も好ましくは１０°よりも低い接触角によって定められる、［１］乃至［５］の何れか
１つに記載の本体。
［８］ 前記セラミック本体が、インプラント、特に歯科用インプラントである、前記［１］乃至［７］の何れか１つに記載の本体。
［９］ 前記親水性表面部位は、少なくとも、骨と接触するように図られている本体の部分に形成されている、［１］乃至［８］の何れか１つに記載に本体。
［１０］ 前記親水性表面部位は、少なくとも、軟組織と接触するように図られている本体の部分に形成されている、［１］乃至［９］の何れか１つに記載の本体
［１１］ 前記親水性表面部位は、本体の全表面に形成されている、［１］乃至［１０］の何れか１つに記載の本体。
［１２］ 前記セラミック材料は、ジルコニアを含む、［１］乃至［１１］の何れか１つに記載の本体。
［１３］ 前記セラミック材料は、イットリア安定化ジルコニアを含む、［１２］に記載の本体。
［１４］
前記表面領域において、セラミック材料が、少なくともカルシウム含有結晶相を含む、［１］乃至［１３］の何れか１項に記載の本体。
［１５］
前記結晶相が、Ｃａ−Ｚｒ−Ｏ含有相、好ましくはＣａＯ−ＺｒＯ_２相であり、そしてより好ましくは単斜ＣａＺｒ_４Ｏ_９相、立方ＣａＺｒＯ_３相及び斜方ＣａＺｒＯ_３相からなる群から選択され、そして最も好ましくは斜方ＣａＺｒＯ３相である、［１４］に記載の本体。
［１６］
親水性表面部位の少なくとも一部が、表面粗面化処理によって得られ得る増加した表面粗さを有している、［１］乃至［１５］の何れか１項に記載の本体。
［１７］
［１］乃至［１６］の何れかに記載のセラミック材料から作られた本体の親水性を改良する方法であって、
ａ）カルシウム塩、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、金属カルシウム及びカルシウム含有ゲルからなる群から選択された少なくとも一種のカルシウム化合物を基礎のセラミック本体の表面に塗布すること、及び
ｂ）基礎のセラミック本体を、その上に塗布されたカルシウム化合物で、２００℃よりも高い温度で熱処理し、それによりカルシウム化合物ベースのカルシウム成分がセラミック材料中に拡散させること、
からなる連続ステップを含む方法。
［１８］
前記ステップａ）のカルシウム化合物が、Ｃａ（ＨＣＯ_３）_２、ＣａＣＯ_３及び／又はＣａ（ＮＯ_３）_２を含む、［１７］に記載の方法。
［１９］
前記ステップｂ）の後に、残存カルシウム化合物を、液体でのリンス、エア流し、ブラッシング及び／又は研磨により本体の表面から除去する、［１７］又は［１８］に記載の方法。
［２０］
前記リンスのために使用した液体が、純水又は水溶液である、［１９］に記載の方法。［２１］
インプラント、特に歯科用インプラントとして、又はそのようなインプラントのための橋脚歯としての、［１］乃至［１６］の何れかに記載の本体の使用。

本発明は、更に以下の実施例によって説明される。

実施例１：Ｃａ（ＯＨ）_２中への浸漬によってカルシウム成分豊富な表面領域を含むセラミック本体の製造方法。
０．０２ＭのＣａ（ＯＨ）_２水溶液の作製（１４８０ｍｇ／Ｌ）
試料の調製
滑らかで磨かれた表面を有する直径１４ｍｍの平滑なＺｒＯ_２ディスク（東ソー）を、塩基性の無リン洗浄剤（マックス エフ ケラー ゲーエムベーハー、マンハイム、製のデコネックス １５ＰＦ）で洗浄し、５分間超音波処理し、標準酸素プラズマ洗浄（ディーナー エレクトロニクス ゲーエムベーハーとコーポレーション カーゲー エブハウゼン、ドイツ国、による型番“フェムト”；３５ワット、６ｓｃｃｍ（“標準立法センチメートル／分”；標準圧力、即ち１０１３ｍｂａｒで１ｃｍ^３／分）、Ｏ_２ガス流、ｐ≒０．１ｍｂａｒ、時間＝２．５分、を使用）を行った。

洗浄されたディスクを、ガラス試験管（約１０ｍＬ）中のＣａ（ＯＨ）_２溶液０．０２Ｍに浸漬し、その後−依然として完全に湿ったまま−高温のオーブン中で６５０℃２時間熱処理した。この処理は、強い吸湿性のＣａＯの形成を生じさせた。

このディスクをＮ_２又は空気下で高温のオーブン中で冷却した。次いで、このディスクをオーブンから取り出し、そして水に浸漬した。ＣａＯとＨ_２Ｏの強い発熱反応の中で、それによりＣａ（ＯＨ）_２が形成され、ＣＯ_２とさらに反応してＣａＣＯ_３を形成した

次いで、処理されたディスクを下記手順に従って超純水でリンスした：二つのガラスビーカーを水（それぞれ約３００ｍＬ）で満たし、そしてゆっくり旋回運動させながら、夫々のビーカーで約５秒間浸漬した。

次いで、このディスクをガラスビーカーから取り出し、そして表面をアルゴン気流化で乾燥させた。

接触角（ＣＡ）
３つのサンプルに関して、接触角を液滴法（イージードロップ ＤＳＡ２０ Ｅ、クルス ゲーエムベーハー）に従って、純水を使用して測定した。それぞれ、より親水性のサンプルについては、０．３μＬの液滴のサイズを選択し、より少ない親水性のサンプルについては、３．０μＬの液滴のサイズを選択した。接触角は表面上を占める液滴の輪郭に円弧関数（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｓｅｇｍｅｎｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を当てはめることによって計算した。

実験室の空気への暴露時間の作用として、接触角の結果を以下に表わす：

表面組成
２つのサンプルに関して、表面の化学組成をＸＰＳによって測定し、そして下記に示す：

実施例２：Ｃａ（ＨＣＯ_３）_２及び９５０乃至１２００℃の温度を使用したカルシウム成分で豊富化された表面領域を含むセラミック本体の製造方法
Ｃａ（ＨＣＯ_３）_２ ０．０２Ｍの水溶液を下記手順に従って調製した：
０．０２Ｍ Ｃａ（ＯＨ）_２溶液を調製し、そしてＣａ（ＯＨ）_２溶液から不要なＣａＣＯ_３汚染物質を分離するために滅菌濾過した。（ＣａＣＯ_３の存在により）最初に濁った溶液が再び透明になるまで、ＣＯ_２を溶液に供給した。

試料の調製
滑らかで研磨された面を有する直径１４ｍｍの平滑なＺｒＯ_２ディスク（東ソー）を、洗浄し、超音波処理し、そして実施例１に記載された手順に従って標準酸素プラズマ洗浄を行った。それらを、夫々９５０℃（２ａ）又は１２００℃（２ｂ）の高温のオーブン中で熱処理する前に、０．０２ＭのＣａ（ＨＣＯ_３）_２溶液１００μＬをピペットを使用してディスク上に置いた。これは、最初に、これらの温度でＣａＯとＣＯ_２とがさらに反応したＣａＣＯ_３の形成を生じさせた。

次いで、ディスクを高温のオーブンから取り出し、次いで空気化で冷却した。次いで、ディスクは実施例１に記載の手順に従って超純水でリンスし、そしてアルゴン気流下でブロー乾燥した。

インビトロ分析のために、更にサンプルを２ａ及び２ｂの処理に従って調製したが、サンドブラスト及び酸エッチングされた（材料ＭＺ１１１の及び５ｍｍの直径を有する）ＺｒＯ_２ディスクを使用したこと、及び熱処理が１１５０℃で２時間であることが異なる（２ｃ）。

さらに、参考例２ｄを、実施例２ｃと同様に調整したが、ディスク上にＣａ（ＨＣＯ_３）_２を適用せず、及び熱処理しなかった。サンプル２ｃはＮａＣｌ溶液中に貯蔵され、そしてオートクレーブ（１２１℃、２０分）を使用して滅菌したのに対して、サンプル２ｄはＨ_２Ｏ_２プラズマを使用して滅菌した。

接触角（ＣＡ）
実施例２ａに関して、これらサンプルの接触角は実施例１に記載の方法に従って測定し算出した。
資料に関する結果を、夫々下記に示す：

表面組成
表面の化学組成をＸＰＳによって測定した。例ごとの二つの測定結果の平均値を下記表に示す：

実施例３：ＣａＣＯ_３を使用したカルシウム成分豊富化表面領域を含むセラミック本体の調製方法
サンプルの調製
滑らかで、研磨された表面を有する直径１４ｍｍを備を有する、平滑なＳｒＯ_２ディスク（東ソー）を、塩基性の無リン酸洗浄剤（マックス エフ．ケラー ゲーエムベーハー、マンハイム製デコネックス１５ＰＦ）を用いて洗浄し、そして５分間超音波処理し、そして酸素プラズマ洗浄した（ディーナー エレクトロニック ゲーエムベーハー＋シーオー．カーゲー、エブハウゼン、ドイツ国、製の型番“フェムト”の装置；３５Ｗ、６ｓｃｃｍ（“標準立法センチメートル／分”、標準圧力、即ち１０１３ｍｂａｒで１ｃｍ^３／分）、Ｏ_２ガス流、ｐ≒０．１ｍｂａｒ、時間＝２．５分、を使用）。

次いで、ディスクを、Ａｌ_２Ｏ_３皿中にディスクを置き、そしてＣａＣＯ_３粉末を、ふるいを通してそれらの上に散布すること（約１５ｍｇ／ディスク）によってＣａＣＯ_３粉末で被覆した。

サンプルを高温のオーブン中で熱処理した：
−実施例３ａ；７８０℃で２時間
−実施例３ｂ；９５０℃で２時間
−実施例３ｃ；９５０℃で１６時間

次いで、それらを実施例１に記載の手順に従って超純水でリンスする前に、粉末残渣を処理したディスクから払い落とした。

このディスクをアルゴン気流化で乾燥した。

接触角（ＣＡ）
サンプル３ａ及び３ｂに関する接触角を、実施例１に記載の方法に従って測定し算出した。
例３ａ及び３ｂの３つの測定の結果を下記に示す：

表面組成
表面の化学組成をＸＰＳによって測定した。各サンプル３ａ、３ｂ及び３ｃに関する二つの測定の平均値を下記に示す：

９５０℃での参考例：
サンプルの調製
滑らかで、研磨された表面を有する直径１４ｍｍの平滑なＺｒＯ_２ディスク（東ソー）を洗浄し、超音波処理し、そして実施例１にお記載された手順に従う最後の工程として超純水でリンスした。

酸素プラズマ洗浄されたディスクを高温オーブン中で９５０℃で２時間熱処理した。次いで、このディスクを高温オーブンから取り出し、空気化で冷却した。

次いで、処理したディスクを下記手順に従って超純水でリンスした：
二つのガラスビーカーに水（各々約３００ｍＬ）を満たし、そしてゆっくり旋回運動を行いながら、各々のビーカーに約５秒間、２回浸漬した。次いで、前述のリンス工程を繰り返す前に、それらを５分間超音波処理した。

次いで、ディスクをガラスビーカーから取り出し、そして表面をアルゴン気流下で乾燥させた。

接触角（ＣＡ）
サンプル当たり３回の測定についての接触角を、実施例１に記載の方法に従って測定し算出した。
その結果を下記に示す：

実験データは、親水性の改善が、事前にカルシウム化合物が塗布されたサンプルの熱処理時で得られたことを示す。Ｃａ（ＯＨ）_２、Ｃａ（ＨＣＯ_３）_２又はＣａＣＯ_３（粉末）がカルシウム化合物として使用された場合に、高い親水性のサンプルが得られた。

化学組成の分析は、カルシウム化合物で処理されたすべてのサンプルがその表面領域におけるカルシウムの高い割合を示すことを、明らかに示した。特に、９５０℃又は１２００℃の温度で処理されたこれらのサンプルは、１０％よりも高いカルシウムの割合を示すが、炭素原子の低い割合を示した。これは、高温処理によって、気体ＣＯ２を逃れている間に、セラミック材料中に拡散してＣａＯが形成されるという理論を強調する。

このこと及びリンス又は洗浄手順が測定されたカルシウムの割合に効果を有しないという事実は、本発明の方法により、カルシウム化合物が拡散又は浸透によってセラミック本体中に統合されることを明確に示すものとしてみなされる。

実施例４：最終焼結工程前にＣａＣＯ_３塗布を使用した方法。
さらに実施例４ａとして、圧縮されたＺｒＯ_２のディスク（東ソー−ジルコニア ＴＺ−３ＹＳＢ−Ｅ）を、焼結オーブン（ナーバザム；６００℃で２時間の保持時間に加えてゆっくりとした温度増加を含む）中で２時間１３５０℃の温度で予備焼結した。次いで、得られた予備焼結されたディスクをＡｌ_２Ｏ_３皿にディスクを置いてそしてふるいを通してその上にＣａＣＯ_３粉末を振り掛けることによりＣａＣＯ_３粉末で覆った（約１５ｍｇ／ディスク）。次いで、最終焼結を１４５０℃で２時間を実施した。

次いで、それらを超純水でリンスする前に、処理したディスクから粉末残渣を払い落とした。

このディスクをアルゴン気流下で乾燥させた。

さらに、参考例４ｂを、予備焼結したディスクをＣａＣＯ_３粉末で覆うことを行わない以外は、実施例４ａと同様に調整した。

Ｘ線光分光法（ＸＰＳ）によって測定された標準原子濃度
図として示されるように、実施例４ａに従うディスクのＸＰＳ測定は、５μｍの深さで
さえも、材料が１０％より多くのカルシウムの標準原子濃度を有すること、及びカルシウムが約１０μｍの深さでさえも存在していることを明らかにした。

この結果は、基体のセラミック材料中へのカルシウムの熱誘導拡散により説明できる。

Ｘ線回折（ＸＲＤ）による結晶構造解析
結晶構造を決定するために、ディスクを、θ／θ（シータ／シータ）−コンステレーション（放射線源：Ｃｕ（４０ｋＶ／４０ｍＡ）；入射角の範囲：２０°乃至７０°；ステップ幅：０．０２６°；測定時間／測定点：３００ｓ）におけるエンピリアン型（パナリティカル社）の回折計を使用したＸ線回折（ＸＲＤ）によって更に分析した。

ＸＲＤ測定は、下記の割合で、３つの異なる相、即ち単斜ＣａＺｒ_４Ｏ_９相、立方ＣａＺｒＯ_３相及び斜方ＣａＺｒＯ_３相を明らかにした：

また、実施例４ａの接触角を実施例１の文中に記載された方法に従って測定及び算出した。

実施例５：カルシウム含有ゲルを使用した方法
さらに、サンプル（実施例５）を焼結材料（ＭＺ１１１）の（酸エッチングされ及びサンド−ブラストされた）ディスク上にカルシウム含有ゲルを塗布することによって調製した。

この目的を達成するために、Ｃａ（ＮＯ_３）_２、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール、分子量２２ｋＤ）及び水を含むＣａ含有ゲルを調製した。具体的には、２０質量％ＰＶＡ及び２０質量％Ｃａ（ＮＯ_３）_２・４Ｈ_２Ｏの溶液を水で調製し、１：１の割合で混合した。

上記で特定されたディスクをプラズマ処理したあと、ゲルを約２ｍｍの厚さのディスクに塗布した。

その上に塗布されたゲルと共にディスクを１１５０℃で２時間加熱し、次いで空気中で冷却し、超純水でリンスし、そしてアルゴン気流化で乾燥させた。

また、実施例５に関しては、標準原子濃度を、実施例４に文中に記載したようにＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定した。

結果は以下の図面に関連して説明される。
図１は、本体の深さに関して、実施例４ａに従って得られた本体に含まれる元素（Ｚｒ、Ｙ、Ｃ、Ｃａ、Ｏ）の標準原子濃度のグラフ表示を示し； 図２は、本体の深さに関して、実施例５に従って得られた本体に含まれる元素（Ｚｒ、Ｙ、Ｃ、Ｃａ、Ｏ）の標準原子濃度のグラフ表示を示し； 図３は、比較例４ｂ（“ＺｒＯ_２参考例という”）と比較して実施例４ａ（“ＣａＺｒＯ_４という”）に関する、空気中での貯蔵時間の関数としての接触角のグラフ表示を示し； 図４は、実施例２ｃ（“Ｃａ−ＺｒＯ_２という”）及び比較例２ｄ（“ＺｒＯ_２を参考例という”）に関する、異なるパラメーターの数の発現の倍数変化のグラフ表示を示し；及び 図５は、実施例２ｃ（“Ｃａ−ＺｒＯ_２という”）及び比較例２ｄ（“Ｚｒ０_２参考例という”）に関して、骨格形成のために指標となる微分パラメーターの数の発現の倍数変化のグラフ表示を示す。

図１に示すように、実施例４ａに従う本体の材料は、５μｍの深さで、１０％よりも多いカルシウムの標準原子濃度を示し；補外法によれば、カルシウムは約１０μｍの深さでさえも存在すると結論付けられる。

（カルシウム含有ゲルの形態の）カルシウム化合物が焼結された基体（実施例５）上に塗布されたサンプルに関して、図２に示されるように、依然として約１μｍの拡散深さが観察された。

図３に示すように、本発明に従う実施例４ａは６週間空気中で貯蔵した後でさえも０°の接触角度を示した一方、比較例４ｂに関しては、３５°よりも高い接触角の増加が、すでに数日の貯蔵後に測定された。したがって、本発明に従って得られた（超）親水性は、空気中、長期間の保存の後でさえも維持された。

さらに図４及び図５に示されているように、夫々、インビトロ分析は、実施例２ｃに関して、決定された全てのパラメーター、即ち細胞数、アクチンストレス線維、細胞拡散、ビンキュリン、ＤＮＡ ｄ１、ＯＣ（オステオカルシン） ｍＲＮＡ、Ｃｏｌ−Ｉ（Ｉ型コラーゲン） ｍＲＮＡ、ＡＬＰ（アルカリホスファターゼ） ｎＲＮＡ、Ｃｏｌ−Ｉ染色、及びＡＬＰ染色、並びに石化（ｍｉｎｅｒａｌｉｓａｔｉｏｎ）の発現の１．２倍の平均変化、及び骨形成の指標のパラメーター、即ちＯＣ ｍＲＮＡ、Ｃｏｌ−Ｉ ｍＲＮＡ、ＡＬＰ ｍＲＮＡ、Ｃｏｌ−Ｉ染色及びＡＬＰ染色、同様に石化（ｍｉｎｅｒａｌｉｓａｔｉｏｎ）の１．３倍の増加を明らかにした。

Claims (20)

1. セラミック材料から作られた本体の親水性を改良する方法であって、
   該本体は、ジルコニアを含むセラミック材料から作られた本体であり、
   該本体は、インプラントであり、そしてその一体化部分として、本体の表面から所定の深さにまで到達する表面領域を含み、
   該表面領域はカルシウム成分で豊富化され、それにより
   親水性表面部位を形成してなり、
   該セラミック材料は、該表面領域に、少なくともカルシウム含有結晶相を含み、
   該結晶相はＣａ−Ｚｒ−Ｏ含有相であり、
   ａ）カルシウム塩、酸化カルシウム、水酸化カルシウム、金属カルシウム及びカルシウム含有ゲルからなる群から選択された少なくとも一種のカルシウム化合物を基礎のセラミック本体の表面に塗布すること、及び
   ｂ）基礎のセラミック本体を、その上に塗布されたカルシウム化合物で、ＣａＯが形成される方法で５００℃乃至１６５０℃の温度で熱処理し、ＣａＯが熱処理の間にセラミック材料中に拡散すること、
   からなる連続ステップを含む方法。
2. 前記ステップａ）のカルシウム化合物が、Ｃａ（ＨＣＯ_３）_２、ＣａＣＯ_３及び／又はＣａ（ＮＯ_３）_２を含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記ステップｂ）の後に、残存カルシウム化合物を、液体でのリンス、エア流し、ブラッシング及び／又は研磨により本体の表面から除去する、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記リンスのために使用した液体が、純水又は水溶液である、請求項３に記載の方法。
5. 前記セラミック材料は、該表面領域に、少なくともカルシウム含有結晶相を含み、該結晶相はＣａ−Ｚｒ−Ｏ含有相である、請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の方法。
6. 前記結晶相が、ＣａＯ−ＺｒＯ_２相である、請求項５に記載の方法。
7. 前記結晶相が、単斜晶ＣａＺｒ_４Ｏ_９相、立方晶ＣａＺｒＯ_３相及び斜方晶ＣａＺｒＯ_３相からなる群から選択される、請求項５に記載の方法。
8. 前記表面領域が、最大で１μｍの深さにまで達する、請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の方法。
9. 前記表面領域が、最大で５００ｎｍの深さにまで達する、請求項８に記載の方法。
10. 前記表面領域が、最大で２００ｎｍの深さにまで達する、請求項９に記載の方法。
11. 前記表面領域における前記カルシウム成分の割合が、本体の残り部分よりも高い、請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の方法。
12. 前記カルシウム成分の割合が、本体の所定の深部から表面まで連続的に増加する、請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の方法。
13. 前記親水性表面部位は、９０°未満の接触角によって定められる、請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の方法。
14. 前記親水性表面部位は、１０°未満の接触角によって定められる、請求項１３の何れか一項に記載の方法。
15. 前記セラミック本体が、歯科用インプラントである、請求項１乃至請求項１４の何れか一項に記載の方法。
16. 前記親水性表面部位は、少なくとも、骨と接触するように図られている本体の部分に形成されている、請求項１乃至請求項１５の何れか一項に記載に方法。
17. 前記親水性表面部位は、少なくとも、軟組織と接触するように図られている本体の部分に形成されている、請求項１乃至請求項１６の何れか一項に記載の方法
18. 前記親水性表面部位は、本体の全表面に形成されている、請求項１乃至請求項１７の何れか一項に記載の方法。
19. 前記セラミック材料は、イットリア安定化ジルコニアを含む、請求項１乃至請求項１８の何れか一項に記載の方法。
20. インプラントとしての、請求項１乃至請求項１９の何れか一項に記載の方法により親水性が改良された本体の使用。