JP5918924B2 - 生体適合性および低摩耗性摺動部材の製造方法 - Google Patents
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Description
上記基材には、その表面の少なくとも所要箇所に表面処理によって水酸基が形成される一方、上記生体適合材料層は、ホスホリルコリン基を含むポリマーからなり、
上記基材と生体適合材料層とは、上記水酸基と共有結合する一方上記生体適合材料とも共有結合するシリカからなる接着層を介して接合されていることを特徴とする摺動部材にある。
a)水酸基を形成可能な金属成分を含む材料からなる基材を表面処理してその表面に水酸基を形成する工程と、
b)上記水酸基を起点として、上記基材上に光重合開始剤を含むシリカからなる接着層を形成する工程と、
c)生体適合材料を含む溶液に上記基材を浸漬し、紫外線を照射することにより生体適合材料を適宜箇所で重合させ上記接着層上に生体適合材料層を形成する工程と、を備えることを特徴とする摺動部材の製造方法にある。
図1は、本発明に係る実施形態1の摺動部材の概略断面図である。図1に示すように、本実施形態1に係る摺動部材は、表面の少なくとも一部が処理されて表面処理層2が形成された基材1と、基材1の表面処理層2に積層されたシリカからなる接着層3と、接着層3の上に積層された生体適合材料層4と、を備える。
以下、接着層3について説明する。接着層3は、上述のように、基材1と生体適合材料層4とを強固に接着するためのものであって、シリコンアルコキシドから構成されるものである。上記シリコンアルコキシドとして、人体への影響のないものであれば如何なる種類のものを用いてもよい。
生体適合性材料とは、生体組織を構成する細胞と同様の化学構造を有し、そのためその摩耗粉が人体内に入っても、生体内の組織が反応を起こさない材料であって、人体に悪影響を及ぼさない材料である。通常、生体内に、ウイルスや細菌等の微生物、移植された他人の臓器等の生物系異物が侵入してくると、それらの異物の表面に存在する抗原基を体内の抗体分子あるいは免疫系細胞が察知して生体防衛反応、即ち拒絶反応を示す。このような生物学的異物に対する生体反応に関して、補体系による認識というものが関与している。ここで、補体系とは、約20種類の血漿タンパク質が属していて、これらは他の免疫系タンパク質や細胞と深いつながりをもっている。補体系は、異物の存在を免疫系細胞に知らせ、侵入微生物を死滅させることを目的としている。この異物の察知は補体の活性化という形で現れ、人工骨等の材料を埋め込むことにより、補体が活性化される。このような材料を骨に直接埋め込むと、生体液などに触れ、材料表面にタンパク質が付着する。そうすると、好中球やマクロファージ(貪食細胞)が働き、サイトカインと呼ばれるポリペプチド系情報伝達物質が放出される。材料から溶出する金属イオンや摩耗粉により、金属と骨との界面において、例えば、金属を異物と認識して、材料を結合組織(軟組織)が取り囲んでしまうカプセル化、アモルファス相と呼ばれる非晶質相の形成、また摩耗粉による骨溶解の誘発などが引き起こされる。
また、生体適合材料層の厚さは、10〜200nmであることが好ましく、特に好ましくは、100〜200nmである。このような厚さとすれば、基材の摩耗を抑制することができる。
また、基材1を構成する金属としては、水酸基を形成しやすいチタン(Ti)、クロム(Cr)等が挙げられる。また、基材1を構成する合金としては、ステンレス鋼、Cr合金、Ti合金等が挙げられる。Cr合金の好ましい具体例としては、Co−Cr合金、Co−Cr−Mo合金等が挙げられる。また、Ti合金の好ましい具体例としては、Ti−6Al−4V合金、Ti−15Mo−5Zr−3Al合金、Ti−6Al−7Nb合金、Ti−6Al−2Nb−1Ta合金、Ti−15Zr−4Nb−4Ta合金、Ti−15Mo−5Zr−3Al合金、Ti−13Nb−13Zr合金、Ti−12Mo−6Zr−2Fe合金、Ti−15Mo合金及びTi−6Al−2Nb−1Ta−0.8Mo合金等が挙げられる。さらに、基材1を構成するセラミックスとしては、水酸基を形成可能な金属酸化物であるアルミナ、ジルコニア、チタニア等が挙げられる。これらの材料は、プラズマ処理により表面に酸化物を形成し、続いて水酸基を形成し易く、当該水酸基と接着層のシラノール基が共有結合することにより、強固に接続されるため好適に用いられる。しかし、基材1を構成する材料としては、基材1の上に形成される接着層3のシラノール基と共有結合等できる官能基を形成可能なものであれば如何なる材料であってもよい。基材1の上に形成される接着層3のシラノール基と共有結合等できる官能基としては、水酸基であることが好ましいが、水酸基に限られるものではない。
以下、本実施形態1に係る摺動部材の作製方法に関して概略的に説明する。
図2は、本発明に係る製造方法を用いて製造された人工股関節の断面を示す図である。本実施の形態2に係る人工股関節は、図2に示すように、金属、合金若しくはセラミックスからなる骨頭10と、有機系材料からなる臼蓋カップ20とからなる。そして、骨頭10は、骨頭10の少なくとも一部に、骨頭10の表面の少なくとも一部が処理されて成る表面処理層11を有する。さらに、骨頭10は、表面処理層11上に積層された接着層12と、接着層12上に積層された生体適合材料層13とを有する。本実施の形態2に係る人工股関節は、金属、合金若しくはセラミックスからなる骨頭10が表面処理層11及び接着層12を介して生体適合材料層13により被覆されているため、上記金属等の摩耗粉が発生しない。しかも、骨頭10を覆う生体適合材料層13から摩耗粉が発生しても、生体適合材料層からの摩耗粉は、生体に悪影響を及ぼさないため、本実施の形態1に係る人工股関節は、好適に用いられる。
本実施の形態3に係る人工股関節は、図3に示すように、金属、合金若しくはセラミックスからなる骨頭10と、有機系材料から成る臼蓋カップ20とからなる。そして、骨頭10及び臼蓋カップ20は、それらの少なくとも一部に、骨頭10若しくは臼蓋カップ20の表面の少なくとも一部が処理されて成る表面処理層11、21を有する。さらに、骨頭10は、表面処理層11上に積層された接着層12と、接着層12上に積層された生体適合材料層13とを有し、それらの生体適合材料層13が互いに接触する。
臼蓋カップ20は公知技術(特許公開公報第2003−310649号)より、臼蓋カップ20をベンゾフェノン含有アセトン溶液に浸漬し、生体適合材料含有水溶液に前記臼蓋カップ20を浸漬、乾燥後、紫外線300〜400nmで照射して、生体適合材料層23を形成した臼蓋カップ20が作製される。
本実施の形態4に係る人工股関節は、図4に示すように、金属、合金若しくはセラミックスからなる骨頭10と、金属、合金若しくはセラミックスから成る臼蓋カップ20とからなる。そして、骨頭10及び臼蓋カップ30は、それらの少なくとも一部に、骨頭10若しくは臼蓋カップ30の表面の少なくとも一部が処理されて成る表面処理層11、31を有する。さらに、骨頭10及び臼蓋カップ30は、表面処理層11、31上に積層された接着層12、32と、接着層12、32上に積層された生体適合材料層13、33とを有し、それらの生体適合材料層13、33が互いに接触する。本実施の形態4に係る人工股関節は、本実施の形態4に係る人工股関節においては、臼蓋カップとして金属、合金若しくはセラミックスからなる材料ものを使用しているのに対し、実施の形態3に係る人工股関節では、臼蓋カップとして有機系材料ものを使用している点で、実施の形態2に係る人工股関節と異なる。実施の形態4に係る人工股関節は、臼蓋カップとして金属、合金若しくはセラミックスからなる材料のものを使用しており、有機系材料を使用した場合より硬いため好適に用いられる。
臼蓋カップは、Co−Cr合金からなる半球状の基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成される。
1)まず、Co−Cr−Mo合金のサンプル(組成:Co−28Cr−6Mo合金)をアセトン液中で超音波洗浄し、
2)ついで、20〜40%硝酸中に30分浸漬し、高Cr化処理(硝酸処理)を行った。
3)この硝酸処理されたサンプルを、プラズマ処理機に入れ、5分間、酸素プラズマ処理し、サンプル表面に酸化物を形成させ、続いて高密度のCr−OHを形成した。
4)これを速やかに5wt%メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン/0.1wt%イルガキュア(D2959)/93.9wt%エタノール(無水)/0.1wt%こはく酸・エタノール(95)溶液を用いて、上記サンプルの処理表面を浸漬させた。
5)これを70℃、3時間(常圧)で熱処理した。
6)ついで、0.25〜1.00mol/L MPC水溶液に上記サンプルを浸漬し、350nm紫外線を60℃にて23分〜180分照射し、
7)MPCポリマーの形成後、エタノールにて一晩浸漬洗浄した。
各試料のMPCポリマー膜について、水による接触角(親水性の指標)、リン原子濃度の測定並びに透過電子顕微鏡(TEM)に観察をおこなった。その結果を図5〜図10に示す。
1)まず、Co−Cr−Mo合金のサンプル(組成:Co−28Cr−6Mo合金)をアセトン液中で超音波洗浄し、
2)ついで、20〜40%硝酸中に30分浸漬し、高Cr化処理(硝酸処理)を行った。
3)この硝酸処理されたサンプルを、プラズマ処理機に入れ、5分間、酸素プラズマ処理し、サンプル表面に酸化物を形成させ、続いて高密度のCr−OHを形成した。
4)これを速やかに5wt%メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン/0.1wt%イルガキュア(D2959)/93.9wt%エタノール(無水)/0.1wt%こはく酸・エタノール(95)溶液を用いて、上記サンプルの処理表面に浸漬させた。
5)これを70℃、3時間(常圧)で熱処理した。
6)ついで、0.50mol/L MPC水溶液に上記サンプルを浸漬し、350nm紫外線を60℃にて90分照射し、
7)MPCポリマーの形成後、エタノールにて一晩浸漬洗浄した。
各試料のMPCポリマー膜について、ボールオンフラット型摩擦試験機による摩擦係数の測定を行った。その結果を図11に示す。
MPCポリマーがグラフトされたCo−Cr−Mo合金プレートを使用することで、軟骨の特性を温存できる(組み合わせ4と8との比較)。
MPCポリマーがグラフトされたCo−Cr−Mo合金プレートを使用することで、MPCポリマーがグラフトされたCLPEと組み合わせても摩擦係数は極めて低い(先行する4−METAを介してMPCポリマーがグラフトされたCo−Cr−Mo合金では、MPCポリマー膜が低密度であったため、MPCグラフトポリマー面-MPCグラフトポリマー面を組み合わせたときの摩擦係数は増加していた;文献:Kyomoto M, et al.: High lubricious surface of cobalt-chromium-molybdenum alloy prepared by grafting poly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine). Biomaterials 28: 3121-3130, 2007参照のこと)。
1)まず、Co−Cr−Mo合金のサンプル(組成:Co−28Cr−6Mo合金)をアセトン液中で超音波洗浄し、
2)ついで、20〜40%硝酸中に30分浸漬し、高Cr化処理(硝酸処理)を行った。
3)この硝酸処理されたサンプルを、プラズマ処理機に入れ、5分間、酸素プラズマ処理し、サンプル表面に酸化物を形成させ、続いて高密度のCr−OHを形成した。
4)これを速やかに5wt%メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン/0.1wt%イルガキュア(D2959)/93.9wt%エタノール(無水)/0.1wt%こはく酸・エタノール(95)溶液を用いて、上記サンプルの処理表面に浸漬させた。
5)これを70℃、3時間(常圧)で熱処理した。
6)ついで、0.50mol/L MPC水溶液に上記サンプルを浸漬し、350nm紫外線を60℃にて90分照射し、
7)MPCポリマーの形成後、エタノールにて一晩浸漬洗浄した。
各試料のタンパク質吸着量について、マイクロBCA法により測定した。タンパク質には、ウシのアルブミン血清を用いた。その結果を図12に示す。未処理の試料、およびモノマー濃度0.50mol/L、照射時間90分により作製された試料との比較をおこなった。図12からわかるように、MPCポリマーがグラフトされたCo−Cr−Mo合金の、タンパク質吸着量は極めて低い値であった。従来、報告されている抗血栓性表面(非特許文献;Ishihara K, et al.: Hemocompatibility of human whole blood on polymers with a phospholipid polar group and its mechanism. J Biomed Mater Res 26: 1543-1552, 1992参照のこと)と同等以上に低い値であった。
各試料のMPCポリマー膜について、水による接触角(親水性の指標)、リン原子濃度並びにピンオンフラット型摩擦試験機による摩擦係数の測定を行った。その結果を図13〜図16に示す。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含み得る。
(態様1)
水酸基を形成可能な基材と、該基材の適宜部所に積層された生体適合材料層と、を備える摺動部材であって、
上記基材には、その表面の少なくとも所要箇所に表面処理によって水酸基が形成される一方、上記生体適合材料層は、ホスホリルコリン基を含むポリマーからなり、
上記基材と生体適合材料層とは、上記水酸基と共有結合する一方上記生体適合材料とも共有結合するシリカからなる接着層を介して接合されていることを特徴とする摺動部材。
(態様2)
上記接着層が、メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、及びアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、からなる群から選択される少なくとも1種のシリコンアルコキシドが脱水縮重合してなることを特徴とする態様1記載の摺動部材。
(態様3)
上記生体適合材料層が、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンポリマーまたは2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン含有コポリマーであることを特徴とする態様1記載の摺動部材。
(態様4)
上記生体適合材料層が、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンポリマーがグラフト鎖として共有結合してなることを特徴とする態様3記載の摺動部材。
(態様5)
上記基材が、チタン、又は、コバルトクロム、コバルトクロムモリブデン、ニッケルクロム、ステンレススチール及びチタン系合金からなる群から選択される少なくとも1種の合金、若しくは、アルミナ、ジルコニア、チタニアからなる群から選択される少なくとも1種を含むセラミックスからなることを特徴とする態様1記載の摺動部材。
(態様6)
上記基材がクロム又はチタン成分を含み、酸素プラズマ処理で、表面クロム又はチタン成分が酸化され、水酸基が形成された態様1記載の摺動部材。
(態様7)
水酸基を形成可能な基材と、該基材の適宜部所に積層された生体適合材料層と、を備える摺動部材であって、
上記基材には、その表面の少なくとも所要箇所に表面処理によって水酸基が形成される一方、上記生体適合材料層は、グラフトされたホスホリルコリン基を含むポリマーからなり、上記生体適合材料層の厚さが、10〜200nmであり、
上記基材と生体適合材料層とは、上記水酸基と共有結合する一方上記生体適合材料のホスホリルコリン基とも共有結合するシリカからなる接着層を介して接合されていることを特徴とする摺動部材。
(態様8)
上記生体適合材料層の厚さが、100〜200nmであることを特徴とする態様7に記載の摺動部材。
(態様9)
上記生体適合材料層の水に対するぬれ性が、接触角30°以下であることを特徴とする態様7又は8に記載の摺動部材。
(態様10)
上記摺動面のX線光電子分光分析から得られたリン原子濃度が、3.8atom%以上であることを特徴とする態様7乃至9のいずれかに記載の摺動部材。
(態様11)
上記摺動面のX線光電子分光分析から得られたリン原子濃度が、4.6atom%以上であることを特徴とする態様10に記載の摺動部材。
(態様12)
上記態様1乃至11のいずれかに記載された摺動部材を用いたことを特徴とする人工関節。
(態様13)
上記摺動部材が、人工股関節、人工肩関節、人工脊椎、人工膝関節、人工肘関節、人工足関節、人工指関節、又は人工椎間板に含まれる人工関節用の摺動部材であり、当該摺動部材の基材が、セラミックスまたはコバルトクロム合金から構成されることを特徴とする態様1乃至11のいずれかに記載の摺動部材。
(態様14)
基材の適宜箇所に生体適合材料層が積層された摺動部材を製造する方法であって、
a)水酸基を形成可能な金属成分を含む材料からなる基材を表面処理してその表面に水酸基を形成する工程と、
b)上記水酸基を起点として、上記基材上に光重合開始剤を含むシリカからなる接着層を形成する工程と、
c)生体適合材料を含む溶液に上記基材を浸漬し、紫外線を照射することにより生体適合材料を適宜箇所で重合させ上記接着層上に生体適合材料層を形成する工程と、を備えることを特徴とする摺動部材の製造方法。
(態様15)
上記工程a)が、コバルトクロム、コバルトクロムモリブデン、ニッケルクロム、ステンレススチール系合金からなる群から選択される少なくとも1種の合金基材の表面を硝酸処理して、上記基材上のクロム濃度を上昇させる前工程を含むことを特徴とする態様13記載の摺動部材の製造方法。
(態様16)
上記接着層が、メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、及びアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランからなる群から選択される少なくとも1つのシリコンアルコキシドの脱水縮重合反応により形成されることを特徴とする態様13記載の摺動部材の製造方法。
(態様17)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、コバルトクロム合金からなる基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成され、
上記カップは、コバルトクロム合金からなる半球状の基材から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
(態様18)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、コバルトクロム合金からなる基材から構成され、
上記カップは、コバルトクロム合金からなる半球状の基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
(態様19)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、コバルトクロム合金からなる基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成され、
上記カップは、コバルトクロム合金からなる半球状の基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
(態様20)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、セラミックスからなる基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成され、
上記カップは、セラミックスからなる半球状の基材から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
(態様21)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、セラミックスからなる基材から構成され、
上記カップは、セラミックスからなる半球状の基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
(態様22)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、セラミックスからなる基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成され、
上記カップは、セラミックスからなる半球状の基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
(態様23)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、コバルトクロム合金からなる基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成され、
上記カップは、セラミックスからなる半球状の基材から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
(態様24)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、セラミックスからなる基材から構成され、
上記カップは、コバルトクロム合金からなる半球状の基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
(態様25)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、セラミックスからなる基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成され、
上記カップは、コバルトクロム合金からなる半球状の基材から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
(態様26)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、コバルトクロム合金からなる基材から構成され、
上記カップは、セラミックスからなる半球状の基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
(態様27)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、コバルトクロム合金からなる基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成され、
上記カップは、セラミックスからなる半球状の基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
(態様28)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、セラミックスからなる基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成され、
上記カップは、コバルトクロム合金からなる半球状の基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
(態様29)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、コバルトクロム合金からなる基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成され、
上記カップは、ポリエチレンからなる半球状の基材から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
(態様30)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、セラミックスからなる基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成され、
上記カップは、ポリエチレンからなる半球状の基材から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
(態様31)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、コバルトクロム合金からなる基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成され、
上記カップは、ポリエチレンからなる半球状の基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
(態様32)
骨盤に装着可能であって、凹状の内壁を持つカップと、大腿骨の髄腔に装着可能なステムと、ステムの上端に固定され、カップ内壁に沿って摺動する球面を持つ骨頭と、を備え、
上記骨頭は、セラミックスからなる基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成され、
上記カップは、ポリエチレンからなる半球状の基材と、該基材の摺動面に積層されたMPCグラフト重合されてなる生体適合材料層と、上記基材と上記生体適合材料層とを接着する、シリカからなる接着層と、から構成されることを特徴とする態様12に記載の人工関節。
Claims (12)
- 基材の適宜箇所に生体適合材料層が積層された摺動部材を製造する方法であって、
a)水酸基を形成可能なクロム金属又はクロム含有合金からなる基材を硝酸処理し、その後酸素プラズマ処理してその表面に水酸基を形成する工程と、
b)上記水酸基を起点として、上記基材上に光重合開始剤を含むシリカからなる接着層を形成する工程と、
c)生体適合材料を含む溶液に上記基材を浸漬し、紫外線を照射することにより生体適合材料を適宜箇所で重合させ上記接着層上に生体適合材料層を形成する工程と、を備えることを特徴とする摺動部材の製造方法。 - 上記工程a)において、コバルトクロム、コバルトクロムモリブデン、ニッケルクロム、ステンレススチール系合金からなる群から選択される少なくとも1種を用いることを特徴とする請求項1に記載の摺動部材の製造方法。
- 上記接着層が、メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、及びアクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランからなる群から選択される少なくとも1つのシリコンアルコキシドの脱水縮重合反応により形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の摺動部材の製造方法。
- 上記生体適合材料層は、ホスホリルコリン基を含むポリマーからなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の摺動部材の製造方法。
- 上記ホスホリルコリン基を含むポリマーが、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリンポリマーまたは2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン含有コポリマーであることを特徴とする請求項4に記載の摺動部材の製造方法。
- 上記工程c)で形成される上記生体適合材料層の厚さが、10〜200nmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の摺動部材の製造方法。
- 上記工程c)で形成される上記生体適合材料層の厚さが、100〜200nmであることを特徴とする請求項6に記載の摺動部材の製造方法。
- 上記工程c)で形成される上記生体適合材料層の水に対するぬれ性が、接触角30°以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の摺動部材の製造方法。
- 上記生体適合材料層が形成された上記摺動部材の表面が摺動面であり、
上記摺動面のX線光電子分光分析から得られたリン原子濃度が、3.8atom%以上であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の摺動部材の製造方法。 - 上記摺動面のX線光電子分光分析から得られたリン原子濃度が、4.6atom%以上であることを特徴とする請求項9に記載の摺動部材の製造方法。
- 上記摺動部材が、人工関節用の摺動部材であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の摺動部材の製造方法。
- 上記摺動部材が、人工股関節用の骨頭または臼蓋カップであることを特徴とする請求項11に記載の摺動部材の製造方法。
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