JP2951342B2 - 人工骨補綴部材 - Google Patents
人工骨補綴部材Info
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- JP2951342B2 JP2951342B2 JP1318230A JP31823089A JP2951342B2 JP 2951342 B2 JP2951342 B2 JP 2951342B2 JP 1318230 A JP1318230 A JP 1318230A JP 31823089 A JP31823089 A JP 31823089A JP 2951342 B2 JP2951342 B2 JP 2951342B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は整形外科、脳外科、口腔外科、歯科等に於
ける医療分野で使用される人工骨補綴部材に関するもの
である。
ける医療分野で使用される人工骨補綴部材に関するもの
である。
［従来の技術］ 骨折、関節部の腱の切断、関節炎、重度のリュウマチ
などにより骨を切除した場合に、機能の回復を計るた
め、切除された部分に人工骨を挿入固着することが整形
外科の領域で盛んに行われてきている。
などにより骨を切除した場合に、機能の回復を計るた
め、切除された部分に人工骨を挿入固着することが整形
外科の領域で盛んに行われてきている。
［発明が解決しようとする課題］ 従来使われている人工骨は、人工関節などの補綴部材
は、主として金属，セラミクス，あるいは、プラスチッ
クなどからなり、メチルメタクリレートを主成分とした
骨セメントを介して骨に固着する方法が採用されてい
る。
は、主として金属，セラミクス，あるいは、プラスチッ
クなどからなり、メチルメタクリレートを主成分とした
骨セメントを介して骨に固着する方法が採用されてい
る。
しかしながら、金属部材は生体内に金属イオンとなっ
て溶出したり、腐食して周囲の生体組織に害毒を及ぼ
し、さらには、金属疲労による強度劣化，切断の例が報
告されている。
て溶出したり、腐食して周囲の生体組織に害毒を及ぼ
し、さらには、金属疲労による強度劣化，切断の例が報
告されている。
また、骨セメント自体も生体為害性や経時変化（強度
劣化）による骨吸収，骨補綴部材の脱落が指摘されてい
る。とくに最近では、セラミクスでも磨耗粉が周囲の生
体組織に害毒を及ぼすこと、生体と結合していないため
にルーズニングを起こし脱落することなどが指摘されて
おり、これらの問題を解決した人工骨補綴部材の開発が
望まれている。
劣化）による骨吸収，骨補綴部材の脱落が指摘されてい
る。とくに最近では、セラミクスでも磨耗粉が周囲の生
体組織に害毒を及ぼすこと、生体と結合していないため
にルーズニングを起こし脱落することなどが指摘されて
おり、これらの問題を解決した人工骨補綴部材の開発が
望まれている。
そこで、この発明は生体為害性がなく、骨セメントを
使用することなく直接骨と接合し、さらに軟骨組織を再
生することのできる人工骨補綴部材を提供することを目
的とする。
使用することなく直接骨と接合し、さらに軟骨組織を再
生することのできる人工骨補綴部材を提供することを目
的とする。
［課題を解決するための手段及び作用］ 前記課題を解決し、目的を達成するために、この発明
は、カルシウムおよびリンを含有したセラミクスからな
る人工骨補綴部材を所定の気孔率を有する多孔質部から
なり埋入時に表面が軟組織と接触するように関節面側に
露出して配設される第１の端部と、前記多孔質部よりも
低い気孔率を有する緻密質部からなり埋入時に表面が硬
組織と接触するように骨内に埋入して配設される第２の
端部とを一体に形成した２相構造としたものである。
は、カルシウムおよびリンを含有したセラミクスからな
る人工骨補綴部材を所定の気孔率を有する多孔質部から
なり埋入時に表面が軟組織と接触するように関節面側に
露出して配設される第１の端部と、前記多孔質部よりも
低い気孔率を有する緻密質部からなり埋入時に表面が硬
組織と接触するように骨内に埋入して配設される第２の
端部とを一体に形成した２相構造としたものである。
このように、軟骨や軟組織と接する部分を生体吸収性
の早い多孔質部として、軟骨の形成を早めることがで
き、また、骨などの硬組織に埋入される部分を多孔質部
よりも強度の高い緻密質としたことで、骨部の強度を保
つことができる。
の早い多孔質部として、軟骨の形成を早めることがで
き、また、骨などの硬組織に埋入される部分を多孔質部
よりも強度の高い緻密質としたことで、骨部の強度を保
つことができる。
また、材料をカルシウム及びリンを含有するセラミク
スとしているので、骨セメントを使用することなく骨と
結合し、生体為害性のない補綴部材となる。
スとしているので、骨セメントを使用することなく骨と
結合し、生体為害性のない補綴部材となる。
［実施例］ 以下、実施例に基づいて、この発明を説明する。
第１図は、この発明による人工骨補綴部材の一実施例
を説明するための図である。人工骨補綴部材１は、直径
3mm,長さ10mmの円筒形であり、上部2.5mmに形成された
気孔率75％の多孔質部２と、下部7.5mmに形成された気
孔率40％以下の緻密質部３とが一体に接合して形成さ
れ、気孔率の異なる２相から形成されている。
を説明するための図である。人工骨補綴部材１は、直径
3mm,長さ10mmの円筒形であり、上部2.5mmに形成された
気孔率75％の多孔質部２と、下部7.5mmに形成された気
孔率40％以下の緻密質部３とが一体に接合して形成さ
れ、気孔率の異なる２相から形成されている。
次に、この人工骨補綴部材１の製造方法について説明
する。
する。
メカノケミカル法により合成したβ−TCP粉末を原料
とし、これに水，起泡剤，気泡安定剤を加えて発泡さ
せ、発泡の度合いの異なる２種類の発泡スラリーを調整
した。気孔率75％となるスラリーはβ−TCP粉末30gに対
して水15ml,起泡剤3ml,気泡安定剤15mlを加えてミキサ
ーにて２分間混合して発泡させて調製した。また、気孔
率40％となるスラリーはβ−TCP粉末30gに対して水10m
l,起泡剤3ml,気泡安定剤6mlを加えてミキサーにて２分
間混合して発泡させて調製した。以上のようにして調製
した２種類のスラリーを円筒状の容器内に、まず75％ス
ラリーを流し込む。続いて、この75％スラリーの上に、
２種のスラリーが混合しないで２層を形成するように、
40％スラリーを静かに流し込む。
とし、これに水，起泡剤，気泡安定剤を加えて発泡さ
せ、発泡の度合いの異なる２種類の発泡スラリーを調整
した。気孔率75％となるスラリーはβ−TCP粉末30gに対
して水15ml,起泡剤3ml,気泡安定剤15mlを加えてミキサ
ーにて２分間混合して発泡させて調製した。また、気孔
率40％となるスラリーはβ−TCP粉末30gに対して水10m
l,起泡剤3ml,気泡安定剤6mlを加えてミキサーにて２分
間混合して発泡させて調製した。以上のようにして調製
した２種類のスラリーを円筒状の容器内に、まず75％ス
ラリーを流し込む。続いて、この75％スラリーの上に、
２種のスラリーが混合しないで２層を形成するように、
40％スラリーを静かに流し込む。
これを30〜40℃にて約１日乾燥し、その後1100℃で１
時間焼成することにより、気孔率75％の多孔質部２と、
気孔率40％の緻密質部３のβ−TCP接合体からなる人工
骨補綴部材１が得られる。
時間焼成することにより、気孔率75％の多孔質部２と、
気孔率40％の緻密質部３のβ−TCP接合体からなる人工
骨補綴部材１が得られる。
この様にして、製造された人工骨補綴部材１を用いた
実験結果について説明する。
実験結果について説明する。
骨離断性剥離症を想定したビーグル犬の脛骨関節面に
穴をあけ、この穴に前記人工骨補綴部材１の緻密質部３
が骨内に配置されるようにして埋入し、４週,8週,12週,
24週後にそれぞれ経過観察を行った。
穴をあけ、この穴に前記人工骨補綴部材１の緻密質部３
が骨内に配置されるようにして埋入し、４週,8週,12週,
24週後にそれぞれ経過観察を行った。
関節面においては、４週後に繊維軟骨が形成され、８
週後には繊維軟骨が成長すると共に繊維軟骨の一部が硝
子軟骨様に変化した硝子様軟骨が形成され、12週後には
ほぼ全体にわたって、硝子様軟骨が形成され、24週後に
は完全に硝子様軟骨が形成された。この様に、多孔質部
２の溶出にともない軟骨が早期に修復再生された。さら
に、この再生される軟骨が、埋入期間の経過にともな
い、繊維軟骨から強度の強い硝子軟骨へと変化して形成
された。一方、骨内に埋入された緻密質部３において
も、４週後には骨との結合が行なわれており、８週後に
ほぼ完全に骨との結合が行なわれていると共に一部で自
然骨への置換が起こっており、12週後にはほぼ全体にわ
たって、自然骨との置換が行なわれ、24週後には完全に
自然骨との置換が完了し、境界面はまったく区別できな
かった。この様に、緻密質部３においても、早期に骨と
の良好な結合が得られ、また、自然骨置換が起こってい
た。
週後には繊維軟骨が成長すると共に繊維軟骨の一部が硝
子軟骨様に変化した硝子様軟骨が形成され、12週後には
ほぼ全体にわたって、硝子様軟骨が形成され、24週後に
は完全に硝子様軟骨が形成された。この様に、多孔質部
２の溶出にともない軟骨が早期に修復再生された。さら
に、この再生される軟骨が、埋入期間の経過にともな
い、繊維軟骨から強度の強い硝子軟骨へと変化して形成
された。一方、骨内に埋入された緻密質部３において
も、４週後には骨との結合が行なわれており、８週後に
ほぼ完全に骨との結合が行なわれていると共に一部で自
然骨への置換が起こっており、12週後にはほぼ全体にわ
たって、自然骨との置換が行なわれ、24週後には完全に
自然骨との置換が完了し、境界面はまったく区別できな
かった。この様に、緻密質部３においても、早期に骨と
の良好な結合が得られ、また、自然骨置換が起こってい
た。
この様に、この実施例の人工骨補綴部材１によれば骨
形成，軟骨形成とも早期に良好に進行することが確認で
きた。
形成，軟骨形成とも早期に良好に進行することが確認で
きた。
次に、この発明の第２の実施例について説明する。上
記実施例に対して、気孔率または材料を変化させた以外
は上記実施例と同様である。
記実施例に対して、気孔率または材料を変化させた以外
は上記実施例と同様である。
この実施例では多孔質部２を気孔率80％とし、緻密質
部３を気孔率30％とすると共に、多孔質部２をβ−TCP
とNa2O-CaO-P2O5-Al2O3ガラスとの混合体で形成したも
のである。
部３を気孔率30％とすると共に、多孔質部２をβ−TCP
とNa2O-CaO-P2O5-Al2O3ガラスとの混合体で形成したも
のである。
以下、この実施例の製造方法について説明する。
メカノケミカル法により合成したβ−TCP粉末と、100
mol％でNa2O,CaO,P2O5,Al2O3をそれぞれ10,40,45,5mol
％に調整したガラス粉末とをモル比で40:60に調整し、
この混合粉末30gに対して、水，起泡剤，気泡安定剤を
それぞれ16ml,4ml,17ml加えてミキサーにて２分間混合
して発泡させ、気孔率80％となるような発泡スラリーを
調整した。気孔率30％となるスラリーはβ−TCP粉末30g
に対して水10ml,起泡剤2ml,気泡安定剤17mlを加えてミ
キサーにて２分間混合して発泡させて調製した。
mol％でNa2O,CaO,P2O5,Al2O3をそれぞれ10,40,45,5mol
％に調整したガラス粉末とをモル比で40:60に調整し、
この混合粉末30gに対して、水，起泡剤，気泡安定剤を
それぞれ16ml,4ml,17ml加えてミキサーにて２分間混合
して発泡させ、気孔率80％となるような発泡スラリーを
調整した。気孔率30％となるスラリーはβ−TCP粉末30g
に対して水10ml,起泡剤2ml,気泡安定剤17mlを加えてミ
キサーにて２分間混合して発泡させて調製した。
以上のようにして調製した２種類のスラリーを上記実
施例と同様に、円筒状の容器内に、２種のスラリーが混
合しないで２層を形成するように、静かに流し込み、こ
れを30〜40℃にて約１日乾燥し、その後1100℃で１時間
焼成することにより、気孔率80％のβ−TCPとNa2O-CaO-
P2O5-Al2O3ガラスとの混合体からなる多孔質部２と、気
孔率30％のβ−TCPからなる緻密質部３の接合体からな
る人工骨補綴部材１が得られる。
施例と同様に、円筒状の容器内に、２種のスラリーが混
合しないで２層を形成するように、静かに流し込み、こ
れを30〜40℃にて約１日乾燥し、その後1100℃で１時間
焼成することにより、気孔率80％のβ−TCPとNa2O-CaO-
P2O5-Al2O3ガラスとの混合体からなる多孔質部２と、気
孔率30％のβ−TCPからなる緻密質部３の接合体からな
る人工骨補綴部材１が得られる。
この実施例による人工骨補綴部材１を用いて、上記実
施例と同様にして実験を行ったところ、同様な効果が得
られた。
施例と同様にして実験を行ったところ、同様な効果が得
られた。
次に、この発明の第３の実施例について説明する。上
記第1,第２実施例に対して、気孔率または材料を変化さ
せた以外は上記実施例と同様である。
記第1,第２実施例に対して、気孔率または材料を変化さ
せた以外は上記実施例と同様である。
この実施例では多孔質部２を気孔率80％とし緻密質部
３を気孔率50％とすると共に、多孔質部２をNa2O-CaO-P
2O5-SiO2ガラスで形成し、緻密質部３をHAP（ハイドロ
キシアパタイト）を8wt％含有したβ−TCPで形成したも
のである。
３を気孔率50％とすると共に、多孔質部２をNa2O-CaO-P
2O5-SiO2ガラスで形成し、緻密質部３をHAP（ハイドロ
キシアパタイト）を8wt％含有したβ−TCPで形成したも
のである。
以下、この実施例の製造方法について説明する。
全体で100mol％になるようにNa2O,CaO,P2O5,SiO2をそ
れぞれ46.1mol％,2.6mol％,26.9mol％,24.4mol％に調整
したガラス粉末30gに対して水，起泡剤，気泡安定剤を
それぞれ16ml,4ml 17ml加えてミキサーについて２分間
混合して発泡させ、気孔率80％となるような発泡スラリ
ーを調整した。
れぞれ46.1mol％,2.6mol％,26.9mol％,24.4mol％に調整
したガラス粉末30gに対して水，起泡剤，気泡安定剤を
それぞれ16ml,4ml 17ml加えてミキサーについて２分間
混合して発泡させ、気孔率80％となるような発泡スラリ
ーを調整した。
一方、気孔率50％となるように、メカノケミカル法で
形成した8wt％HAP含有β−TCP粉末30gに対して水11ml,
起泡剤3ml,気泡安定剤7mlを加えてミキサーにて２分間
混合して発泡させて調製した。
形成した8wt％HAP含有β−TCP粉末30gに対して水11ml,
起泡剤3ml,気泡安定剤7mlを加えてミキサーにて２分間
混合して発泡させて調製した。
以上のようにして調製した２種類のスラリーを上記実
施例と同様に、円筒状の容器内に、２種のスラリーが混
合しないで２層を形成するように、静かに流し込み、こ
れを30〜40℃にて約１日乾燥し、その後1100℃で１時間
焼成することにより、気孔率80％のNa2O-Cao-P2O5-SiO2
ガラスからなる多孔質部２と、気孔率50％の8wt％HAP含
有β−TCPからなる緻密質部３の接合体からなる人工骨
補綴部材１が得られる。
施例と同様に、円筒状の容器内に、２種のスラリーが混
合しないで２層を形成するように、静かに流し込み、こ
れを30〜40℃にて約１日乾燥し、その後1100℃で１時間
焼成することにより、気孔率80％のNa2O-Cao-P2O5-SiO2
ガラスからなる多孔質部２と、気孔率50％の8wt％HAP含
有β−TCPからなる緻密質部３の接合体からなる人工骨
補綴部材１が得られる。
この実施例による人工骨補綴部材１を用いて、上記実
施例と同様にして実験を行ったところ、同様な効果が得
られた。
施例と同様にして実験を行ったところ、同様な効果が得
られた。
更に、この実施例では、骨内に埋入される緻密質部を
形成する材料を8wt％HAP含有β−TCPとしたことによ
り、上記実施例よりも強度が向上した人工骨補綴部材を
形成することができる。
形成する材料を8wt％HAP含有β−TCPとしたことによ
り、上記実施例よりも強度が向上した人工骨補綴部材を
形成することができる。
次に、この発明の第４の実施例について説明する。上
記第１〜３実施例に対して、気孔率または材料を変化さ
せた以外は上記実施例と同様である。
記第１〜３実施例に対して、気孔率または材料を変化さ
せた以外は上記実施例と同様である。
この実施例では多孔質部２を気孔率90％とし緻密質部
３を気孔率50％とすると共に、多孔質部２をHAP（ハイ
ドロキシアパタイト）を8wt％含有したβ−TCPとすると
ともに、緻密質部３をSiO23wt％，Al2O36wt％を含有し
たβ−TCPで形成したものである。
３を気孔率50％とすると共に、多孔質部２をHAP（ハイ
ドロキシアパタイト）を8wt％含有したβ−TCPとすると
ともに、緻密質部３をSiO23wt％，Al2O36wt％を含有し
たβ−TCPで形成したものである。
以下、この実施例の製造方法について説明する。
まず、気孔率90％となるように、メカノケミカル法で
形成した8wt％HAP含有β−TCP粉末30gに対して水16ml,
起泡剤5ml,気泡安定剤18mlを加えてミキサーにて２分間
混合して発泡させてスラリーを調製した。
形成した8wt％HAP含有β−TCP粉末30gに対して水16ml,
起泡剤5ml,気泡安定剤18mlを加えてミキサーにて２分間
混合して発泡させてスラリーを調製した。
一方、気孔率50％となるように、メカノケミカル法で
形成したβ−TCP粉末に対してSiO23wt％，Al2O36wt％混
合した粉末30gに対して、水11ml,起泡剤3ml,気泡安定剤
7mlを加えてミキサーにて２分間混合して発泡させてス
ラリーを調製した。
形成したβ−TCP粉末に対してSiO23wt％，Al2O36wt％混
合した粉末30gに対して、水11ml,起泡剤3ml,気泡安定剤
7mlを加えてミキサーにて２分間混合して発泡させてス
ラリーを調製した。
以上のようにして調製した２種類のスラリーを上記実
施例と同様に、円筒状の容器内に、２種のスラリーが混
合しないで２層を形成するように、静かに流し込み、こ
れを30〜40℃にて約１日乾燥し、その後1100℃で１時間
焼成することにより、気孔率90％の8wt％HAP含有β−TC
Pからなる多孔質部２と、気孔率50％のSiO23wt％，Al2O
36wt％を含有したβ−TCPからなる緻密質部３の接合体
からなる人工骨補綴部材１が得られる。
施例と同様に、円筒状の容器内に、２種のスラリーが混
合しないで２層を形成するように、静かに流し込み、こ
れを30〜40℃にて約１日乾燥し、その後1100℃で１時間
焼成することにより、気孔率90％の8wt％HAP含有β−TC
Pからなる多孔質部２と、気孔率50％のSiO23wt％，Al2O
36wt％を含有したβ−TCPからなる緻密質部３の接合体
からなる人工骨補綴部材１が得られる。
この実施例による人工骨補綴部材１を用いて、上記実
施例と同様にして実験を行ったところ、同様な効果が得
られた。
施例と同様にして実験を行ったところ、同様な効果が得
られた。
更に、この実施例では、骨内に埋入される緻密質部を
形成する材料を8wt％HAP含有β−TCPとしたことによ
り、上記実施例よりも強度が向上した人工骨補綴部材を
形成することができる。
形成する材料を8wt％HAP含有β−TCPとしたことによ
り、上記実施例よりも強度が向上した人工骨補綴部材を
形成することができる。
［発明の効果］ 以上、実施例に基づいて説明したように、この発明の
人工骨補綴部材によれば、生体為害性がなく、骨セメン
トを使用することなく直接骨と接合し、さらに軟骨組織
（とくに硝子様軟骨）を再生することができる。
人工骨補綴部材によれば、生体為害性がなく、骨セメン
トを使用することなく直接骨と接合し、さらに軟骨組織
（とくに硝子様軟骨）を再生することができる。
第１図はこの発明の実施例を説明する説明図である。 １……人工骨補綴部材 ２……多孔質部 ３……緻密質部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) A61F 2/28 A61L 27/00
Claims (4)
- 【請求項１】カルシウムおよびリンを含有したセラミク
スからなる人工骨補綴部材であって、 この人工骨補綴部材が、 所定の気孔率を有する多孔質部からなり、埋入時に表面
が軟組織と接触するように関節面側に露出して配設され
る第１の端部と、 前記多孔質部よりも低い気孔率を有する緻密質部からな
り、埋入時に表面が硬組織と接触するように骨内に埋入
して配設される第２の端部とを一体に形成した２相構造
としたことを特徴とする人工骨補綴部材。 - 【請求項２】前記多孔質部の気孔率を40〜80％とし、前
記緻密質部の気孔率は、前記多孔質の気孔率よりも低
く、かつ、50％以下としたことを特徴とする請求項１記
載の人工骨補綴部材。 - 【請求項３】前記多孔質部のセラミクスは、湿式粉砕混
合法により製造されたCa/P比1.40〜1.70までのリン酸カ
ルシウム化合物、三リン酸カルシウム（TCP）にハイド
ロキシアパタイト（HAP）を含有したリン酸カルシウム
化合物、カルシウムとリンを含んだガラスのいずれかで
あることを特徴とする請求項２記載の人工骨補綴部材。 - 【請求項４】前記多孔質部のセラミクスは、湿式粉砕混
合法により製造されたCa/P比1.40〜1.70までのリン酸カ
ルシウム化合物、湿式粉砕混合法により製造されたCa/P
比1.40〜1.70までのリン酸カルシウム化合物にSiO2とAl
2O3を含有した化合物、β−TCP、HAP、β−TCPとHAPの
混合体、カルシウムとリンを含んだガラスおよびガラス
セラミクスのいずれかであることを特徴とする請求項２
記載の人工骨補綴部材。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1318230A JP2951342B2 (ja) | 1989-12-07 | 1989-12-07 | 人工骨補綴部材 |
| US07/839,060 US5152791A (en) | 1989-12-07 | 1992-02-18 | Prosthetic artificial bone having ceramic layers of different porosity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1318230A JP2951342B2 (ja) | 1989-12-07 | 1989-12-07 | 人工骨補綴部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03178652A JPH03178652A (ja) | 1991-08-02 |
| JP2951342B2 true JP2951342B2 (ja) | 1999-09-20 |
Family
ID=18096875
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1318230A Expired - Fee Related JP2951342B2 (ja) | 1989-12-07 | 1989-12-07 | 人工骨補綴部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2951342B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011129533A2 (ko) * | 2010-04-15 | 2011-10-20 | 주식회사 메타바이오메드 | 인공뼈 제조방법 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6858042B2 (en) * | 1999-12-15 | 2005-02-22 | Zimmer Orthobiologics, Inc. | Preparation for repairing cartilage defects or cartilage/bone defects in human or animal joints |
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1989
- 1989-12-07 JP JP1318230A patent/JP2951342B2/ja not_active Expired - Fee Related
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