JPH0557011A - 複合インプラント - Google Patents

複合インプラント

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JPH0557011A
JPH0557011A JP3250210A JP25021091A JPH0557011A JP H0557011 A JPH0557011 A JP H0557011A JP 3250210 A JP3250210 A JP 3250210A JP 25021091 A JP25021091 A JP 25021091A JP H0557011 A JPH0557011 A JP H0557011A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 生体適合性及び強度に秀れたインプラントを
提供する。 【構成】 芯材の外周にリン酸カルシウム系化合物を被
覆し、該被覆層に水熱処理を施した上でアパタイト層に
変換し、このアパタイト層を中間層として、更にこの外
周にリン酸カルシウムを被覆し、これを最外層としてな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複合インプラントに関す
る。
【0002】
【従来の技術】人工歯根、骨代替プレート等のインプラ
ントには、次の様なものが提案されている。金属基材の
表面にリン酸カルシウムを主体とするセラミックスを被
覆し、その被覆層が複合材である技術は、 特開昭63−99867号公報 特開昭63−46166号公報等が上げられるが、複合
化の目的は最表層である水酸アパタイト層またはリン酸
三カルシウム層と金属基材間の密着強度を、金属酸化物
中間層あるいはアルミナ中間層の存在により向上させる
ことを目的としている。 特開昭63−279835号公報 の内容は水酸アパタイト層と衝撃吸収性樹脂膜からなる
インプラントである。目的は生体適合性と咬合時の衝撃
吸収性にある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例に基づ
くも未だ下記諸課題を解決し得るインプラントは提案さ
れていない。 1)軟組織一骨界面における骨吸収が起きないこと。 2)骨埋入時の初期固定が迅速に行われること。 3)水酸アパタイト(HAP)よりも迅速な骨形成とイ
ンプラント固定の効果が同時に行われること。 4)まず上記のように金属基材とアパタイト系セラミッ
クスからなる複合インプラント材は生体適合性と強度的
に優れていること。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記に鑑み本発明は、芯
材の外周にリン酸カルシウム系化合物を被覆し、該被覆
層に水熱処理を施した上でアパタイト層に変換し、この
アパタイト層を中間層として、更にこの外周にリン酸カ
ルシウムを被覆し、これを最外層とした複合インプラン
ト材、並びに芯材の外周の一部をリン酸三カルシウム被
覆層、他の部分をリン酸カルシウム系化合物を被覆した
後、水熱処理によって変換生成したアパタイト層とする
ことにより、上記諸課題を解決したインプラントを実現
した。
【0005】本発明は、上述した水熱処理変換を加えた
アパタイト層と、リン酸カルシウム化合物との複合化し
た被覆層を有するインプラントの提案することにある
が、その特徴は次の通りである。 (1) 金属基材にプラズマ溶射法、焼付け法、熱分解法
等により水酸アパタイト(HAP)をコーティングする
目的はHAPが生体適合性、骨性癒着性に優れている為
である。現状では生体適合性および強度の面も含み、最
も優れたインプラント材と思われるが、本インプラント
はさらに骨埋入後の初期固定も考慮し、HAP単独の被
覆層を持つものよりも骨性癒着が早く達成されるところ
に優れた点がある。種々の実験を行ったところ、非晶質
層を含むα−TCPコーティングインプラントを骨に埋
入した場合、HAP単独のものよりも骨形成が顕著とな
り、その時期も早い。理由としては非晶質層を含むα−
TCP層の高い溶解性が考えられるがα−TCP層単独
の場合は引き抜き強度が比較的弱く、3カ月埋入時のデ
ータで比較するとHAP層単独のものの約6割程度であ
った。このことから埋入初期の段階で骨形成を促進する
為に最表層に比較的溶解性の高いリン酸カルシウム層を
一層被覆し、骨形成を行った後、HAP層が現れるとい
った被覆層複合化の機能性複合インプラント材が成され
た。
【0006】(2) (1)と同様に成犬の顎骨に非晶質層を
含むα−TCPコーティングインプラントを埋入した場
合、骨と歯肉の界面での骨吸収がほとんどなく、歯ぐき
も非常にきれいであった。その点ではHAP単独のイン
プラント材よりもかなり優れている。ただし(1)でふれ
たように骨との密着力がHAP単独のものより若干劣る
為、歯肉および骨と歯肉の界面と接触する部分にはα−
TCPあるいは非晶質リン酸カルシウム層をコーティン
グし、皮質骨以下の部分と接触する部分をHAP層とす
るような被覆層複合化の機能性材料の設計が成された。
またこのような複合化を完全に骨に埋入する部分にも施
すと骨内でα−TCPとの接触部分では骨形成に寄与
し、他の部分ではインプラントの固定に寄与するといっ
た機能性も有する。尚、上記機能性は、リン酸カルシウ
ム化合物被覆層に水熱処理を施し形成したアパタイト層
を有すればこそ、表れるものである。すなわち、従来、
様々な被覆手段を用いてアパタイト層の形成が試みられ
ているが、化学的安定性に若干の問題があり、生体内と
の溶解性が高い場合が多く、これらを複合したとしても
明確な機能性を有するに至らなかった。そこで、水熱処
理を施し形成したアパタイト層は、化学的安定性を有し
ている為、その他組成物に対する基準となり得る。そこ
で、アパタイト層を含む他の組成物の被覆層の厚さ、被
覆範囲を任意に設定した時、上記機能性を任意に発揮さ
せることができるのである。ここで組成物とはリン酸カ
ルシウム化合物を示すものである。
【0007】インプラント材の説明 本発明でインプラントとは、人工歯根、人工骨、骨プレ
ート等生体硬組織に対する代替、補綴、補強物等を示
す。又、複合とは、インプラント表面に形成された被覆
層の組成が複数であることを示す。芯材とは、上記イン
プラントによって形状が異なるが別名で基材と称するこ
ともある。材質としては、Ti系合金、SUSの基板あ
るいは芯材、セラミックス等を示す。リン酸カルシウム
系化合物とはα又はβリン酸三カルシウム(TCP)、
リン酸八カルシウム、非晶質リン酸カルシウム等の単
独、あるいは複数からなるものを示す。リン酸カルシウ
ム被覆層の形成手段は、プラズマ溶射法、焼付法、熱分
解法、スパッタリング法、CVD、PVD法などが上げ
られる。尚、特定の被覆手段に限定されるものではな
い。被覆とはコーティングとも称する。水熱処理とは、
カルシウムイオン、リン酸イオンが共存する水溶液等の
水中にリン酸カルシウム被覆インプラント材を浸漬、密
封し、加熱する事であり、本方法にて被覆層をより化学
量論的水酸アパタイトとすることを示すものである。
尚、目的とするアパタイト層によって、条件および水熱
処理溶液が異なるが、主に水酸アパタイト単一層を得る
ためにはカルシウムイオン、リン酸イオンの存在する溶
液、あるいはリン酸カルシウム水溶液、あるいは蒸留水
中とし、温度は200℃以内、時間は100Hr以内とするこ
とが望ましい。本発明の場合、水熱処理溶液の成分の調
整、処理温度、処理時間の設定が容易となるため、これ
ら水熱処理上の数値は総じて環境と称するものとする。
アパタイトとは、上述した水熱処理の水溶液等の成分を
操作することにより、Ca以外の金属イオンとPO4以
外の陰イオンを一部置換したアパタイト系セラミックス
層を示す。また、被覆層を水酸アパタイト以外のアパタ
イト系セラミックス層とする場合もある。非晶質リン酸
カルシウムとは、主に溶射法、スパッタリング法時に生
成されるものであり、前者の場合溶射法の特徴である高
温急冷の原理上、種々のリン酸カルシウム粉末の表面
は、一度溶融、凝固する為に低結晶性非晶質相となる。
後者の場合、種々の実験よりリン酸カルシウムターゲッ
トを用いたスパッタリング法では基板加熱温度が低い時
は低結晶性のものが生じるものである。尚、芯材とアパ
タイト層との間に更に他のセラミックス層を介在させて
もよい。更にアパタイト層と、リン酸カルシウム系化合
物層との間に他のセラミックス層を介在させてもよい。
【0008】本発明の一実施例を図1に示す。図1に於
いて(1)は芯材、(2)はハイドロキシアパタイト(HA
P)層、(3)はα−TCP層である。その製法は次の通
りである。溶射原料をα−TCP、あるいはβ−TCP
粉末として金属基材あるいは芯材(1)にプラズマ溶射を
施すと、α−TCP溶射層が得られる。このようにして
得られたα−TCP溶射層をpH6〜12のCa2+PO43
-イオンが共存する水溶液あるいはリン酸カルシウム水
溶液ゲルpH5.5〜12.5中に浸漬させ密封し80〜200℃に
置き水熱処理を行なう。処理時間は、100Hr以内、以
上の水熱処理の後、α−TCP層はHAP層へと結晶構
造が変換し、より化学量論的で化学的に安定なHAP層
(2)が造られる。水熱処理時間の制御により(例えばp
H6〜12のCa2+、PO43-イオンの共存水溶液中120℃
1.5Hr)表面がHAP層(2)へ変換した複合材が得ら
れる。また、上記のように完全にHAP層に転化した
後、プラズマ溶射によりα−TCPを5〜15μmで成膜
すると表面がα−TCP層(3)となる。
【0009】図1で示した形状は人工歯根の一例である
が、更に人工歯根に適用好適な製造方法を次に説明す
る。Tiベース芯材(1)の表面をサンドブラスト、ある
いはビーズブラスト、あるいは酸処理等により表面を粗
し、粒度分布が30〜60μmのβ−TCP粉末を原料とし
てプラズマ溶射を行なうとコーティング層がα−TCP
となる。その後湿式法により合成したHAPを水に溶解
させたHAPゲル中にHAP粒子が人工歯根に直接触れ
る事のないように浸漬させ、120℃で30Hr水熱処理を
行なうとコーティング層がα−TCP層からHAP層へ
と変換し、HAP層が得られる。次にこのHAP層表面
に更にα−TCP層(3)をプラズマ溶射を施すことによ
って形成する。層の厚さは、上記実施例と同等のものと
する。
【00010】次に本発明の他の実施例を図2を参照し
て詳細に説明する。図2で示す実施例は、骨プレートの
一例を示し、金属基材、芯材の一部をマスキングしプラ
ズマ溶射法によりα−TCP層を形成させた後、水熱処
理によりHAPに変換させ、その後にHAP層をマスキ
ングし、先にマスキングしていた金属表面にα−TCP
層をプラズマ溶法により形成させれば表面に同時にα−
TCP層とHAP層が露出させたものである。
【0011】図2に於いて(1)は芯材、(2)はHAP
層、(3)はα−TCP層である。その製法は次の通りで
ある。芯材(1)であるTiベースの表面をサンドブラス
トにより表面を粗し、(4)の部分を耐熱テープによりマ
スキングした後、α−TCP粉末をプラズマ溶射法によ
り吹きつけpH10のCa2+、PO43-イオン共存溶液
中に浸漬させ密封し120℃、48Hrの水熱処理を行なっ
た後変換したHAP層を耐熱テープによりマスキングし
(4)の部分にα−TCP溶射層をプラズマ溶射法により
形成した。耐熱テープの接着剤はアセトンにより溶解し
た。以上の方法により表面に同時にα−TCP層とHA
P層が露出した複合骨インプラントを作成した。
【0012】
【発明の効果】以上詳述の如く本発明は、上述した複合
インプラントを形成することにより、 1)まず上記のように金属基材とアパタイト系セラミッ
クスからなる複合インプラント材は生体適合性と強度的
に優れており、本インプラントの場合も該当すること。 2)骨埋入時の初期固定が迅速に行われること。 3)軟組織一骨界面における骨吸収が起きないこと。 4)HAPよりも迅速な骨形成とインプラント固定の効
果が同時に行われること。等の効果を有し、特に2)の
効果はアパタイト中間層、リン酸カルシウム最表層を有
する複合インプラントに於いて顕著であり、3)の効果
は一芯材表面に非晶質リン酸カルシウム被覆層とアパタ
イト層とを仕切り配置した複合インプラントに於いて顕
著である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す断面図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す図である。
【符号の説明】
1 芯材 2 ハイドロキシアパタイト(HAP)層 3 α−TCP層 4 非晶質リン酸カルシウム層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林 靖 東京都府中市白糸台1−9−11 アテナ白 糸台102号 (72)発明者 吉澤 雅彦 神奈川県相模原市二本松4−19−10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】芯材、前記芯材の外周に、リン酸カルシウ
    ム系化合物を被覆し、該被覆層を水熱処理によって変換
    形成したアパタイト層、前記アパタイト層の外周に被覆
    形成したリン酸カルシウム系化合物層よりなることを特
    徴とする複合インプラント。
  2. 【請求項2】芯材、前記芯材の外周の一部分がリン酸カ
    ルシウム系化合物を被覆し、該被覆層を水熱処理によっ
    て変換形成したアパタイト層、前記芯材の外周の他の部
    分が、リン酸三カルシウム層または非晶質リン酸カルシ
    ウムを含む、リン酸カルシウム層よりなることを特徴と
    する複合インプラント。
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