JP2629761B2 - ヒドロキシアパタイト皮膜の形成方法 - Google Patents
ヒドロキシアパタイト皮膜の形成方法Info
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- A61L27/28—Materials for coating prostheses
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- A61F2310/00389—The prosthesis being coated or covered with a particular material
- A61F2310/00592—Coating or prosthesis-covering structure made of ceramics or of ceramic-like compounds
- A61F2310/00796—Coating or prosthesis-covering structure made of a phosphorus-containing compound, e.g. hydroxy(l)apatite
Description
形成する方法に関する。
大きいことから種々の応用の検討がされてきた。特に生
体硬組織の置換あるいは修復用のインプラント材として
の利用は活発に研究が進められている。インプラント材
としては生体適合性のほかに生体力学的強度が要求され
る。しかしながらヒドロキシアパタイト自体は焼結体に
おいても強度の点で不十分である。したがって金属材
料、セラミックス、ガラス等を基体あるいは芯材として
その表面にヒドロキシアパタイトの皮膜を形成すること
が実用的に最も有望視されている。
これまで種々の方法が提案されている。たとえば特開昭
52−82893号公報にはプラズマ溶射法、特開昭59−10904
9号公報にはスパッタリング法、特開昭59−111753号公
報にはPVD、CVD法、特開昭53−128190号公報には電気泳
動法、特開昭53−118411号公報には塗布法がそれぞれ開
示されている。
法、PVD法においては多孔体の内部など複雑な形状をし
た基体表面には皮膜の形成が困難であり、電気泳動法に
おいては基体が非導電性のものには皮膜を形成できない
という問題点を有している。塗布法は操作も簡便であ
り、前記特開昭53−118411号公報には、アパタイトの微
粉末を水に懸濁させ、この懸濁液を基体の表面に塗布し
焼成する方法が開示されているが、微粉末をより細かい
粒子にすることが一般に難しく凝集粒が存在し易いこと
並びに分散している粒子の大きさが一般に0.5μmを超
えていることなどのために基体表面へのアパタイトの付
着強度が弱く、剥離し易いという問題点を有している。
の高い皮膜を形成するためには皮膜厚をクラックの発生
しない1〜2μm以下にすること、凝集のない微粒子を
分散した状態で塗布することが重要であるという構想の
下に鋭意検討した結果、ヒドロゾルを使用することによ
り良好なヒドロキシアパタイトの皮膜が形成できること
を見出し本発明を完成するに至った。
シウム水溶液とリン酸水溶液をCa/P=1.50〜2.0(原子
比)の割合で混合し調整したヒドロゾルを基体に被覆し
た後、乾燥し不溶化処理することを特徴とするヒドロキ
シアパタイト皮膜の形成方法を提供するものである。
するもので乳濁液や懸濁液に比較して分散している粒子
が小さいものである。一般にコロイド粒子の大きさは0.
1〜0.001μmである。
ついて次の文献、グメリンス ハンドブック デル ア
ンオーガニシェ ヘミー(Gmelins Handbuch der Anorg
anischen Chemie)第28巻B−3号、1158〜1159(196
1)に以下の3つの方法が開示されている。
り生成した沈澱を母体と共に攪拌してヒドロキシアパタ
イトのヒドロゾルを製造する。
合で混合して生成した第三リン酸カルシウムの沈澱物を
0.0008〜0.0016Nの濃度で複分解することによりヒドロ
キシアパタイトのヒドロゾルを製造する。
トリウム溶液を加えたときに生成するリン酸カルシウム
よりヒドロキシアパタイトのヒドロゾルを製造する。た
だし、この際リン酸カルシウムとゼラチンの濃度に依存
する。
護コロイドを添加せずに生成させた沈澱物は攪拌を続け
てもゾル化することなく上記、の方法は再現するこ
とが困難であった。またの方法はヒドロゾルを生成す
るが塩化ナトリウムが副生し、塩化ナトリウムの結晶が
大きいためにこのヒドロゾルを基体等に被覆した場合、
皮膜性状に悪影響を及ぼすことになり好ましくない。
水酸化カルシウム水溶液とリン酸水溶液をCa/P=1.50〜
2.0(以下原子比を表わす)の割合で混合して調整され
る。特にCa/Pの割合は1.50〜1.67の範囲が好ましい。
し、ヒドロキシアパタイトが生成せず、2.0を超えると
水酸化カルシウムの残留が過大となり、ヒドロキシアパ
タイトの生成割合が減少し好ましくない。
リン酸水溶液を混合した場合、母液のpHは最終的には6
〜8に推移する。一方、Ca/P=1.67を超えると未反応の
水酸化カルシウムが母液中に残留することになり、反応
終了後も母液のpHは8〜11となる。この場合は必要に応
じて酸で中性化してもよい。
リン酸水溶液を混合すれば反応当初は生成するリン酸カ
ルシウムが母液内に留まる。これを攪拌下あるいは攪拌
せずに保持すると母液中の水酸化カルシウムが次第に消
費され、リン酸カルシウムのCa/Pの値が増加し母液中の
pHは低下する。pHが6〜8に達したとき、ほとんどの水
酸化カルシウムは消費され、複分解反応が終結する。こ
の際リン酸カルシウムのCa/Pの割合は原料の混合割合に
等しくなる。さらに母液から回収し風乾後に得られた粉
末を粉末X線回折により分析したところ低結晶のヒドロ
キシアパタイトを示した。
造されたものでよく、特に限定されるものではない。ま
た該水溶液の濃度は水酸化カルシウムの溶解度以下であ
れば特に限定されるものではないが、生成する皮膜厚み
が薄くなりすぎないように溶解度のおよそ1/100以上が
望ましい。
たものでよく、特に限定されるものではない。該水溶液
中の濃度も特に限定されるものではないが、水酸化カル
シウムの濃度と同水準とした方が望ましい。
ブミン、アラビアゴム、ブロタルビン酸、リサルビン酸
など通常のものが使用されるが、ヒドロキシアパタイト
の皮膜形成後に不溶化処理し易いものを選べばよい。保
護コロイドは水酸化カルシウム水溶液またはリン酸水溶
液のいずれか一方あるいは両方に溶解することができ
る。保護コロイドの濃度は生成するヒドロキシアパタイ
トの重量の0.5〜10倍量を含有することが望ましい。10
倍量より多い場合は皮膜中のヒドロキシアパタイトの濃
度が希釈されるので連続したヒドロキシアパタイトの層
が形成され難く、0.5倍量よる少ない場合は保護コロイ
ドの作用効果が小さくヒドロゾルの形成が難しいので好
ましくない。
る方法としては塗布、噴霧、浸漬等通常の方法が採用で
きる。
ずれも可能であるが、プラスチック等疎水性のものには
適用し難しいので表面処理をして親水性にしておいた方
が好ましい。
することができる。たとえば表面が多孔化されたインプ
ラント材に適用することができる。このようなインプラ
ント材としてはチタン合金などの金属、アルミナなどの
セラミックス、バイオガラスなどのガラスがある。
処理を施される。
ものとするために必要な処理である。具体的な不溶化処
理としては架橋剤等の不溶化薬剤、たとえばホルムアル
デヒド、グルタルアルデヒド、タンニン酸等を皮膜に塗
布あるいは噴霧することにより安定で強固な皮膜を製造
する方法、焼成して保護コロイドを除去し、強固な皮膜
のみとする方法がある。不溶化処理として焼成する場合
は焼成残渣が生じない保護コロイドを選択すればよい。
焼成条件は使用する保護コロイドの焼失温度、基体の耐
熱温度を考慮して決定すればよい。ただしヒドロキシア
パタイトは1200℃以上では熱分解が著しくなるのでこの
温度以下とするのが望ましい。
強く、しかも複雑な表面形状をした基体に対しても容易
にヒドロキシアパタイトの皮膜を形成することが可能と
なり、さらに大面積の基体にも皮膜を形成でき、成膜速
度が早く安価な方法であり、得られた基体は種々の用途
に使用でき、特にインプラント材、吸着分離材、触媒と
して有用である。
らに限定されるものではない。
1.0gを溶解し、攪拌しながら該液中に0.060%リン酸水
溶液365gを4分間で添加した。(Ca/P=1.66)このとき
液のpHは最初12.3から11.2まで低下し、さらにこの液を
7日間静置したところpHは8.0まで低下した。その結果
沈澱物は全くなく、ヒドロゾルが生成した。
硫酸ナトリウムを添加して凝集させ濾取した。得られた
スラリーを風乾後に粉末X線回折を行ったところ、第1
図に示すように低結晶性のヒドロキシアパタイトであっ
た。
縦40mm、横40mm、厚さ5mmのアルミナ緻密焼結体(純度9
9.9%)の凹部内に直径1mmのアルミナビーズが一層接合
されたものを準備した。
ルを注入後、風乾し焼成した。焼成条件として室温から
800℃まで100℃/Hrで昇温し、800℃で1時間の保持をし
た。
0.3μmであった。
は変化せず強固であった。
と同様の試薬を用い同様の方法にてCa/P=1.50のヒドロ
ゾルを調製した。調製時のpHは最初12.3から10.8まで低
下し、さらにこの液を7日間静置したところpHは8.0ま
で低下した。その結果沈澱物は全くなく、ヒドロゾルが
生成した。
ころ、低結晶性のヒドロキシアパタイトであった。
度99.9%、縦10mm、横10mm、厚さ0.8mm)をアセトンで
洗浄したものを準備した。
て厚さ1mmの液膜を形成した。その後、実施例1と同様
の方法、条件で風乾、焼成した。
があった。
0.3μmであった。
浸漬したが、皮膜は何ら変化せず強固であった。
体を用い、実施例1と同様に該焼結体の凹部内にヒドロ
ゾルを注入し風乾した。
間浸漬して不溶化処理した。
したが、皮膜は何ら変化せず強固であった。
種、縦10mm、横10mm、厚さ1mm)をアセトンで洗浄した
ものを準備した。
下して厚さ1mmの液膜を形成した。その後実施例1と同
様の方法、条件で風乾し焼成した。
があった。
0.3μmであった。
週間浸漬したが、皮膜は何ら変化せず強固であった。
液を混合し調製したヒドロキシアパタイト(未焼成品)
0.50gを0.1%ゼラチン水溶液1000gに添加し攪拌したと
ころ、1日後に全て沈澱した。これを再び攪拌し懸濁物
を実施例1と同様のアルミナ緻密焼結体の凹部内に充填
し、風乾した結果、白色の皮膜が形成した。引き続き実
施例1と同様の焼成条件にて焼成したが、得られた皮膜
は触れると容易に剥離した。
び量の水酸化カルシウム水溶液、リン酸水溶液を混合し
たところpHの変化は同様であったが、混合直後に沈澱が
生成しヒドロゾルの形成はなかった。
が、第1図と全く同様のパターンを示し、低結晶性のヒ
ドロキシアパタイトであることが判った。
用い、該焼結体の凹部内に上記沈澱物を充填した後、実
施例1と同様の方法、条件で風乾し、焼成した。
と同じものを使用し、同様の方法にてCa/P=1.40のヒド
ロゾルを調整した。このヒドロゾルの一部を取り凝集剤
である硫酸ナトリウムを添加して凝集させ濾取した。得
られたスラリーを風乾後に実施例1と同様に粉末X線回
折を行った結果、低結晶性のヒドロキシアパタイトの第
二リン酸カルシウムの混合物であった。
と同じものを使用し、同様の方法にてCa/P=2.50のヒド
ロゾルを調製した。このヒドロゾルの一部を取り凝集剤
である硫酸ナトリウムを添加して凝集させ濾取した。得
られたスラリーを風乾後に実施例1と同様に粉末X線回
折を行った結果、低結晶性のヒドロキシアパタイトと低
結晶性の水酸化カルシウムの混合物であった。
て濾取し、風乾した後の粉末X線回折図を示す。
Claims (1)
- 【請求項1】保護コロイドの存在下に水酸化カルシウム
水溶液とリン酸水溶液をCa/P=1.50〜2.0(原子比)の
割合で混合した後に母液中に保持して複分解反応を終結
させることにより調整したヒドロゾルを基体に被覆した
後、乾燥し不溶化処理することを特徴とするヒドロキシ
アパタイト皮膜の形成方法。
Priority Applications (4)
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JP62327727A JP2629761B2 (ja) | 1987-12-23 | 1987-12-23 | ヒドロキシアパタイト皮膜の形成方法 |
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Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS62221359A (ja) * | 1986-03-24 | 1987-09-29 | ペルメレツク電極株式会社 | リン酸カルシウム化合物被覆チタン複合材とその製造方法 |
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1987
- 1987-12-23 JP JP62327727A patent/JP2629761B2/ja not_active Expired - Fee Related
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