JP2001198208A - Calcium phosphate-based ceramic sintered body for living body and method for producing the same - Google Patents
Calcium phosphate-based ceramic sintered body for living body and method for producing the sameInfo
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Landscapes
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- Materials For Medical Uses (AREA)
- Dental Preparations (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 細胞や組織との初期接着をよくする。
【解決手段】 金属イオン（たとえば亜鉛イオン）によ
り焼結体を表面修飾して、骨の再生成長を促す高分子
（たとえばコラーゲン）を焼結体表面に配置したリン酸
カルシウム系生体用セラミック焼結体とその製造方法。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To improve initial adhesion to cells and tissues. SOLUTION: A calcium phosphate-based biological ceramic sintered body in which a polymer (for example, collagen) which promotes bone regeneration by disposing a surface of the sintered body with metal ions (for example, zinc ions) is provided on the surface of the sintered body. Its manufacturing method.
Description
【０００１】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、骨や歯の置換材、
修復材、薬剤徐放性基材、骨もしくは軟骨組織等の培養
容器あるいは誘導容器として利用できるリン酸カルシウ
ム系生体用セラミック焼結体とその製造方法に関し、さ
らに詳しくは、生体との親和性や骨形成に必要な細胞侵
入性、強度などの特性が優れている多孔質構造を持つリ
ン酸カルシウム系生体用セラミック焼結体とその製造方
法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a bone and tooth replacement material,
The present invention relates to a calcium phosphate-based ceramic sintered body for a living body which can be used as a culture vessel or an induction vessel for a repair material, a drug sustained-release base material, a bone or a cartilage tissue, etc., and a method for producing the same. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a calcium phosphate-based bioceramic sintered body having a porous structure having excellent properties such as cell invasiveness and strength required for a ceramic, and a method for producing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】歯科、脳外科、形成外科、整形外科など
で、人工骨、人工歯、骨類の補填などに用いられる材料
（以下「骨補填材」という）としては、毒性がなく、機
械的強度が十分で、生体組織と親和性が高く結合しやす
いと共に、生体内で自然に消滅し、新生骨と自然に置き
かえられるものが好ましい。2. Description of the Related Art Materials used for artificial bones, artificial teeth, bone replacement, and the like in dentistry, neurosurgery, plastic surgery, orthopedic surgery, and the like (hereinafter referred to as "bone replacement materials") are non-toxic and mechanical. It is preferable that the material has sufficient strength, has high affinity with living tissue and is easily bonded, and is naturally disappeared in a living body and can be naturally replaced with new bone.
【０００３】このような観点から、リン酸カルシウム化
合物からなる多孔質構造の骨補填材が用いられる。[0003] From such a viewpoint, a bone substitute material having a porous structure comprising a calcium phosphate compound is used.
【０００４】多孔質構造を持つ骨補填材の製造方法とし
て、原料粉末と熱分解物質を混合し、所定の形状に成形
した後、加熱して熱分解物質の除去と原料粉末の焼結を
行う方法が知られている（特開昭６０−２１７６３号公
報、特開昭６０−１６８７９号公報）。As a method for producing a bone substitute having a porous structure, a raw material powder and a pyrolytic substance are mixed, formed into a predetermined shape, and then heated to remove the pyrolytic substance and sinter the raw material powder. Methods are known (JP-A-60-21763, JP-A-60-16879).
【０００５】しかしながら、これらの従来公知の製造方
法では、気孔を形成するために添加した熱分解物質が必
ずしも満遍なく接触するとは限らず、したがって、形成
された気孔の大部分は独立した気孔となり易い。また、
形成された隣接気孔同士が接しており、連続していたと
しても、各気孔の連通する部分（以下「連通部」又は
「連通部分」という）の断面積が小さくなる。このよう
な気孔構造では、生体内に補填しても、各気孔内に満遍
なく骨生成に必要な細胞（骨芽細胞等）を侵入させるこ
とが困難である。[0005] However, in these conventionally known production methods, the pyrolysis substance added to form the pores does not always contact uniformly, and therefore, most of the pores formed tend to be independent pores. Also,
Even if the formed adjacent pores are in contact with each other and are continuous, the cross-sectional area of a portion (hereinafter, referred to as a “communication portion” or a “communication portion”) of each pore is reduced. With such a stoma structure, it is difficult to evenly infiltrate cells necessary for bone formation (osteoblasts and the like) into each stoma, even if the stoma is supplemented in a living body.
【０００６】そこで、連通部の断面積を大きくする目的
で、可燃性の球状粒子の表面をバインダーで被覆し、こ
の粒子の集合物を成形型内に収納して加圧し、各粒子の
表面部分とその周囲に隣接配置される他の粒子の表面と
を接触固定した後、同粒子間に存在する隙間部分に、リ
ン酸カルシウム系粉末を懸濁させたスラリーを充填し、
これを乾燥して、固化した後、加熱して、可燃性の球状
粒子およびバインダーを熱分解して除去し、しかる後、
焼結する方法が知られている（特開平７−２９１７５９
号公報）。Therefore, in order to increase the cross-sectional area of the communicating portion, the surface of the combustible spherical particles is coated with a binder, and the aggregate of the particles is stored in a molding die and pressurized, and the surface portion of each particle is pressed. And after fixing the surface of other particles arranged adjacent to the periphery thereof, and then filling a gap portion between the particles with a slurry in which a calcium phosphate-based powder is suspended,
This is dried, solidified and then heated to remove the combustible spherical particles and binder by thermal decomposition, and then
A sintering method is known (JP-A-7-291759).
No.).
【０００７】この方法で製造される多孔質構造の骨補填
材は、十分な連通部の断面積を持っている。[0007] The bone substitute having a porous structure produced by this method has a sufficient cross-sectional area of the communicating portion.
【０００８】しかしながら、可燃性の球状粒子を加圧に
より接触固定する方法において、加圧する圧力を制限
し、スプリングバックによる多孔質構造の破壊について
は、一応考慮はされているものの、乾燥時に固定された
可燃性球状粒子の寸法変化はほとんど生じないにもかか
わらず、スラリーから水分が除かれ粉体の充填状態が変
化する際に大きな収縮が生じるために、多孔質体を構成
する骨格部分に破壊が生じ易いという問題は考慮されて
いない。However, in the method of contacting and fixing flammable spherical particles by pressurization, the pressure to be applied is limited, and breakage of the porous structure due to springback is considered for the time being. Despite little dimensional change of combustible spherical particles, large shrinkage occurs when water is removed from the slurry and the state of powder filling changes. The problem that susceptibility is likely to occur is not considered.
【０００９】さらに、固定された可燃性球状粒子が熱分
解され除去されるに至る温度上昇過程において固定され
た可燃性球状粒子は大きな熱膨張を起こすが、原料粉末
の充填体からなる多孔質体を構成する骨格部分にはあま
り熱膨張が生じず、そのため、熱膨張差が大きくなり、
その結果、多孔質体を構成する骨格部分に破壊が生じ易
いという問題も、考慮されていない。Further, the fixed combustible spherical particles undergo a large thermal expansion in the process of increasing the temperature until the fixed combustible spherical particles are thermally decomposed and removed. Does not cause much thermal expansion in the skeletal portion constituting
As a result, the problem that the skeleton portion constituting the porous body is easily broken is not considered.
【００１０】さらに、可燃性球状粒子やバインダーが熱
分解する際に大量のガスが発生し、外部に逃げ切れず、
その圧力によって多孔質体の内部に亀裂が生じるという
問題についても考慮されていない。Further, when the combustible spherical particles and the binder are thermally decomposed, a large amount of gas is generated and cannot escape to the outside.
No consideration is given to the problem that cracks occur inside the porous body due to the pressure.
【００１１】それゆえ、このような従来方法では、十分
な機械的強度を発現することは困難である。Therefore, it is difficult for such a conventional method to exhibit sufficient mechanical strength.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】本発明の１つの目的
は、細胞や組織との初期接着をよくすることである。One object of the present invention is to improve the initial adhesion to cells and tissues.
【００１３】本発明は、さらに、機械的強度が十分で、
生体親和性が高く、大半の気孔が満遍なく連通状態にあ
り、かつ大半の気孔内に骨芽細胞等が侵入しやすい多孔
質構造を持つリン酸カルシウム系生体用セラミック焼結
体およびその製造方法を提供することを目的としてい
る。[0013] The present invention further provides that the mechanical strength is sufficient.
Provided is a calcium phosphate-based ceramic sintered body for a living body, which has a high biocompatibility, has a porous structure in which most pores are in uniform communication, and has a porous structure in which osteoblasts and the like easily penetrate into most pores. It is intended to be.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の解決手段は、請
求項１〜２５に記載されたリン酸カルシウム系生体用セ
ラミック焼結体とその製造方法である。The object of the present invention is to provide a calcium phosphate-based ceramic sintered body for a living body and a method for producing the same.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】本発明は、金属イオン（たとえば
亜鉛、マグネシウム、鉄、ニッケル、カドミウム、鉛、
カルシウム、ストロンチウム、バリウムのイオン）によ
り焼結体を表面修飾して、骨の再生成長を促す高分子
（たとえばコラーゲン）を焼結体の表面に配置したリン
酸カルシウム系生体用セラミック焼結体を提供する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to metal ions (eg, zinc, magnesium, iron, nickel, cadmium, lead,
Provided is a calcium phosphate-based biological ceramic sintered body in which a polymer (eg, collagen) that promotes bone regeneration and growth is disposed on the surface of the sintered body by modifying the surface of the sintered body with calcium, strontium, and barium ions). .
【００１６】このようなセラミック焼結体は、リン酸カ
ルシウム系多孔質焼結体が、リン酸カルシウムからな
り、結晶体、同型固溶体、置換型固溶体、侵入型固溶体
のいずれかであり、非化学量論的欠陥を含み得るもので
あることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記
載のリン酸カルシウム系生体用セラミック焼結体によっ
て製造することができる。In such a ceramic sintered body, the calcium phosphate-based porous sintered body is made of calcium phosphate, and is one of a crystal, an isomorphous solid solution, a substitutional solid solution, and an interstitial solid solution, and has a non-stoichiometric defect. The calcium phosphate-based bioceramic sintered body according to any one of claims 1 to 5, which can be produced.
【００１７】金属イオン修飾によるリン酸カルシウム系
生体用セラミックス焼結体の高分子コートについて説明
する。A polymer coating of a calcium phosphate-based bioceramic sintered body by metal ion modification will be described.
【００１８】骨代替材料などとしてリン酸カルシウムの
焼結体あるいは多孔体を生体内に埋入するとき、治癒速
度を早めるため細胞や組織との初期接着をよくすること
が望ましい。そのため、リン酸カルシウムの表面をコラ
ーゲンの高分子で化学修飾する。安定にコラーゲン分子
をリン酸カルシウムの表面に結合させるのである。有機
物と結合しやすい金属イオンを化学修飾して、その上に
有機物を結合させるのである。When a sintered body or porous body of calcium phosphate is implanted in a living body as a bone substitute material or the like, it is desirable to improve the initial adhesion to cells and tissues in order to increase the healing speed. Therefore, the surface of calcium phosphate is chemically modified with collagen macromolecules. It stably binds collagen molecules to the surface of calcium phosphate. The chemical modification of the metal ion that easily binds to the organic substance is performed, and the organic substance is bonded thereon.
【００１９】コラーゲンは、現在、化粧品や食品添加
物、人工臓器などに利用され注目をあびている。コラー
ゲンとは、人間や動物の身体の中にあるタンパク質の１
種である。コラーゲンは細胞を支えたり、結びつけた
り、境目を作ったりする働きがある。コラーゲンは、骨
や皮膚、腱などに多く含まれている。その他にも、血管
や肺、肝臓、腎臓等にもコラーゲンは、含まれている。At present, collagen is used in cosmetics, food additives, artificial organs and the like, and is receiving attention. Collagen is one of the proteins in the human and animal body
Is a seed. Collagen serves to support, bind, and create boundaries between cells. Collagen is contained abundantly in bones, skin, tendons and the like. In addition, collagen is contained in blood vessels, lungs, liver, kidneys and the like.
【００２０】コラーゲンが化粧品に使われている理由
は、保湿性があることと、もともと人体にあるものであ
るということである。The reason why collagen is used in cosmetics is that it is moisturizing and that it is originally found in the human body.
【００２１】コラーゲンは構造の違いで１９種類に型に
わけられている。その中で皮膚や骨の腱の主成分のコラ
ーゲンである１型コラーゲンの分解に注目している。１
型コラーゲンの分解は摘出しにくいので、抗原抗体反応
を利用して摘出するのが好ましい。たとえば、ウサギに
抗原を注射して、抗体を作らせて、その抗体を取り出し
て摘出することができる。魚のコラーゲンの分解も利用
可能である。[0021] Collagen is classified into 19 types depending on the structure. Among them, attention is paid to the decomposition of type 1 collagen, which is the main component of skin and bone tendons. 1
Since it is difficult to remove the type collagen degradation, it is preferable to remove the collagen using an antigen-antibody reaction. For example, a rabbit can be injected with an antigen to produce antibodies, and the antibodies can be removed and excised. Degradation of fish collagen is also available.
【００２２】本発明によるリン酸カルシウム系生体用セ
ラミック焼結体それ自体の好ましい例は、球状の気孔が
多孔質焼結体のほぼ全体にわたって連通している。その
気孔率は、５５％以上９０％以下（好ましくは６０〜８
５％）である。かつ、気孔間の連通部分の平均的な直径
は、５０μｍ以上（好ましくは１００〜４０００μｍ）
である。気孔径は、１５０μｍ以上（好ましくは２００
〜５０００μｍ）である。三点曲げ強さは、５ＭＰａ以
上（好ましくは１０ＭＰａ以上）である。In a preferred example of the calcium phosphate-based ceramic sintered body for a living body according to the present invention, spherical pores communicate with almost the entire porous sintered body. The porosity is 55% or more and 90% or less (preferably 60 to 8%).
5%). The average diameter of the communicating portion between the pores is 50 μm or more (preferably 100 to 4000 μm).
It is. The pore diameter is 150 μm or more (preferably 200 μm).
５5000 μm). The three-point bending strength is 5 MPa or more (preferably 10 MPa or more).
【００２３】本発明の基体であるリン酸カルシウム系多
孔質焼結体の好ましい例は、上記のような構成上の特徴
を持つために、機械的強度が十分で、生体組織と親和性
が高く結合しやすいと共に、生体内で自然に消滅し、新
生骨と自然に置きかえられる特性を持っている。Preferred examples of the calcium phosphate-based porous sintered body, which is the substrate of the present invention, have the above-mentioned structural characteristics, and therefore have a sufficient mechanical strength and a high affinity for living tissue. It is easy to extinguish naturally in living organisms, and has the property of being naturally replaced with new bone.
【００２４】また、薬剤徐放性基材として用いられる場
合にも、薬剤を十分に保持しうる大量の気孔と、薬剤を
徐々に放出するのに有効な、気孔間の連通部を有してお
り、かつ、十分な強度を保有している。Also, when used as a drug sustained-release base material, it has a large number of pores capable of sufficiently holding the drug and a communicating portion between the pores effective for gradually releasing the drug. And has sufficient strength.
【００２５】ここで、気孔率を５５％以上９０％以下と
した理由を述べる。Here, the reason why the porosity is set to 55% or more and 90% or less will be described.
【００２６】気孔率が５５％未満では、隣接する気孔間
にできる連通部の断面積が小さくなり、あるいは、独立
した気孔が過度に多く存在するようになり、骨補填材と
して用いられる場合、本発明のリン酸カルシウム系多孔
質焼結体の内部に十分な量の骨芽細胞等を取り込むこと
が困難となり、薬剤徐放性基材として用いられる場合、
薬剤を十分に保持しうる気孔が確保しがたくなる。When the porosity is less than 55%, the cross-sectional area of the communicating portion formed between adjacent pores becomes small, or the number of independent pores becomes excessively large. When it is difficult to incorporate a sufficient amount of osteoblasts and the like into the inside of the calcium phosphate-based porous sintered body of the present invention, when used as a drug sustained-release base material,
It is difficult to secure pores that can sufficiently hold the drug.
【００２７】気孔率が９０％を超えると、リン酸カルシ
ウム系多孔質焼結体の強度が著しく低下する。When the porosity exceeds 90%, the strength of the calcium phosphate-based porous sintered body is significantly reduced.
【００２８】また、気孔間の連通部の平均的な直径を５
０μｍ以上としたのは、５０μｍ未満であると、骨形成
に必要な細胞侵入性が得られないためである。気孔間の
連通部の平均的な直径の上限は特に限定されないが、８
ｍｍ程度の直径も実施可能である。The average diameter of the communicating portion between the pores is 5
The reason why the thickness is set to 0 μm or more is that if it is less than 50 μm, cell invasiveness required for bone formation cannot be obtained. Although the upper limit of the average diameter of the communicating portion between the pores is not particularly limited,
Diameters on the order of mm are also feasible.
【００２９】なお、気孔間の連通部の平均的な直径は、
水銀圧入法で測定する。また、連通部の直径が大きすぎ
て水銀圧入法が適用できない場合、多孔質焼結体の断面
部を顕微鏡で観察し連通部の直径を観測して、気孔間の
連通部の平均的な直径を面積平均径として算出する。The average diameter of the communicating portion between the pores is:
Measured by the mercury intrusion method. When the mercury intrusion method cannot be applied because the diameter of the communicating portion is too large, the cross-sectional portion of the porous sintered body is observed with a microscope to observe the diameter of the communicating portion, and the average diameter of the communicating portion between the pores is measured. Is calculated as the area average diameter.
【００３０】リン酸カルシウム系多孔質焼結体の気孔径
を１５０μｍ以上としたのは、１５０μｍ未満では、気
孔間の連通部分の平均的な直径を５０μｍ以上とするこ
とが困難であるためである。気孔径の上限は特に限定し
ていないが、１０ｍｍ程度の気孔径も実施可能である。
好ましい気孔径は、２００〜５０００μｍである。The reason why the pore diameter of the calcium phosphate porous sintered body is 150 μm or more is that if the pore diameter is less than 150 μm, it is difficult to make the average diameter of the communicating portion between the pores 50 μm or more. The upper limit of the pore diameter is not particularly limited, but a pore diameter of about 10 mm is also feasible.
The preferred pore size is from 200 to 5000 μm.
【００３１】リン酸カルシウム系多孔質焼結体の三点曲
げ強さを５ＭＰａ以上としたのは、５ＭＰａ未満では、
本発明のリン酸カルシウム系多孔質焼結体の所望の用途
において、機械的強度が不十分なためである。三点曲げ
強さの上限は特に限定されないが、１００ＭＰａ程度の
強度も実施可能である。The reason why the three-point bending strength of the calcium phosphate-based porous sintered body is set to 5 MPa or more is that if it is less than 5 MPa,
This is because the mechanical strength is insufficient in the desired use of the calcium phosphate-based porous sintered body of the present invention. The upper limit of the three-point bending strength is not particularly limited, but a strength of about 100 MPa can be implemented.
【００３２】本発明による好ましいリン酸カルシウム系
焼結体においては、リン酸カルシウム系多孔質焼結体の
骨格部分が概略緻密化したリン酸カルシウム系焼結体か
らなり、その表面部分が、微細な凹凸、もしくはリン酸
カルシウム系の多孔質焼結体より成る層を有する。それ
により、リン酸カルシウム系多孔質焼結体の比表面積が
０．１ｍ2 ／ｇ以上になっている。In a preferred calcium phosphate-based sintered body according to the present invention, the skeleton portion of the calcium phosphate-based porous sintered body is made of a substantially densified calcium phosphate-based sintered body, and the surface thereof has fine irregularities or a calcium phosphate-based sintered body. Having a layer made of a porous sintered body. As a result, the specific surface area of the calcium phosphate-based porous sintered body is 0.1 m 2 / g or more.
【００３３】リン酸カルシウム系多孔質焼結体が骨補填
材などの用途に使用される場合、骨生成を助ける薬剤を
吸着させることが一般的である。その際、十分な吸着量
を得るためには、比表面積を０．１ｍ2 ／ｇ以上（とく
に０．２ｍ2 ／ｇ以上）とすることが望ましい。この観
点から、リン酸カルシウム系多孔質焼結体の骨格部分が
概略緻密化したリン酸カルシウム系焼結体からなり、そ
の表面部分が、適度な微細な凹凸、もしくはリン酸カル
シウム系の多孔質焼結体より成る層を有する。そのよう
な表面部分の構造により、比表面積は増加するが、著し
い強度の低下は起こらない。そのため、良好な骨補填材
を得ることができる。When the calcium phosphate-based porous sintered body is used for an application such as a bone filling material, it is general to adsorb an agent that assists bone formation. At that time, in order to obtain a sufficient amount of adsorption, it is desirable that the specific surface area be 0.1 m 2 / g or more (especially 0.2 m 2 / g or more). From this viewpoint, the skeleton portion of the calcium phosphate-based porous sintered body is formed of a roughly densified calcium phosphate-based sintered body, and the surface portion thereof is formed of a layer of moderate fine irregularities or a calcium phosphate-based porous sintered body. Having. Such a structure of the surface portion increases the specific surface area, but does not cause a significant decrease in strength. Therefore, a good bone replacement material can be obtained.
【００３４】さらに、骨補填材用途の場合、リン酸カル
シウム多孔質焼結体の骨格部分の表面に微細な凹凸（気
孔も含む）が存在すると、そこに破骨細胞や骨芽細胞な
どがとりついて活動しやすくなり、ひいては、生体内で
自然に消滅し、新生骨と自然に置きかえられやすくな
る。リン酸カルシウム系多孔質焼結体の骨格部分の表面
が、適度に微細な凹凸、もしくは、リン酸カルシウム系
の多孔質焼結体より成る層を有すると、微細な凹凸が補
填骨について効果的に機能する。比表面積の上限は特に
限定されないが、１００ｍ2 ／ｇ程度の比表面積も実施
可能である。Further, in the case of a bone substitute material, if fine irregularities (including pores) are present on the surface of the skeleton portion of the calcium phosphate porous sintered body, osteoclasts, osteoblasts and the like are attached to the fine irregularities (including pores). It is easily lost in the living body, and is easily replaced with new bone. When the surface of the skeleton portion of the calcium phosphate-based porous sintered body has moderately fine irregularities or a layer made of a calcium phosphate-based porous sintered body, the fine irregularities function effectively with respect to the filling bone. The upper limit of the specific surface area is not particularly limited, but a specific surface area of about 100 m 2 / g is also feasible.
【００３５】リン酸カルシウム系多孔質焼結体は、例え
ば、ＣａＨＰＯ4 、Ｃａ3 （ＰＯ4）2 、Ｃａ5 （ＰＯ
4 ）3 ＯＨ、Ｃａ4 Ｏ（ＰＯ4 ）2 、Ｃａ10（ＰＯ4 ）
6 （ＯＨ）2 、ＣａＰ4 Ｏ11、Ｃａ（ＰＯ3 ）2 、Ｃａ
2 Ｐ2 Ｏ7 、Ｃａ（Ｈ2 ＰＯ 4 ）2 、Ｃａ2 Ｐ2 Ｏ7 、
Ｃａ（Ｈ2 ＰＯ4 ）2 ・Ｈ2 Ｏ等を主成分とする多孔質
焼結体であり、リン酸カルシウムと称される１群の化合
物からなる多孔質焼結体を含む。The calcium phosphate-based porous sintered body is, for example,
For example, CaHPOFour, CaThree(POFour)Two, CaFive(PO
Four)ThreeOH, CaFourO (POFour)Two, CaTen(POFour)
6(OH)Two, CaPFourO11, Ca (POThree)Two, Ca
TwoPTwoO7, Ca (HTwoPO Four)Two, CaTwoPTwoO7,
Ca (HTwoPOFour)Two・ HTwoPorous mainly composed of O etc.
A group of compounds that is a sintered body and is called calcium phosphate
Including a porous sintered body made of a material.
【００３６】また、このリン酸カルシウム系多孔質焼結
体を構成する、リン酸カルシウムと称される１群の化合
物は、そのＣａ成分の一部が、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｆ
ｅ、Ａｌ、Ｙ、Ｌａ、Ｎａ、Ｋ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｐ
ｂ、Ｃｄ、Ｈおよび、この他の希土類から選ばれる一種
以上で置換されてもよい。また、（ＰＯ4 ）成分の一部
が、ＶＯ4 、ＢＯ3 、ＳＯ4 、ＣＯ3 、ＳｉＯ4 などか
ら選ばれる一種以上で置換されても良い。さらに、（Ｏ
Ｈ）成分の一部が、Ｆ、Ｃｌ、Ｏ、ＣＯ3 、Ｉ、Ｂｒか
ら選ばれる一種以上で置換されても良い。In a group of compounds called calcium phosphate, which constitutes the calcium phosphate-based porous sintered body, a part of the Ca component is Sr, Ba, Mg, F
e, Al, Y, La, Na, K, Ag, Pd, Zn, P
It may be substituted with one or more selected from b, Cd, H and other rare earths. Further, a part of the (PO 4 ) component may be substituted with one or more selected from VO 4 , BO 3 , SO 4 , CO 3 , SiO 4 and the like. Furthermore, (O
Part of the component (H) may be substituted with one or more selected from F, Cl, O, CO 3 , I, and Br.
【００３７】なお、これらのリン酸カルシウムと称され
る１群の化合物は、通常の結晶体のほかに、同型固溶
体、置換型固溶体、侵入型固溶体のいずれかであっても
良く、非化学量論的欠陥を含むものであっても良い。The group of compounds referred to as calcium phosphate may be any one of an isomorphous solid solution, a substitutional solid solution, and an interstitial solid solution, in addition to a normal crystal, and may be non-stoichiometric. It may include a defect.
【００３８】前述のリン酸カルシウム系多孔質焼結体
は、後述のリン酸カルシウム系多孔質焼結体の製造方法
により提供される。The above-described calcium phosphate-based porous sintered body is provided by a method for manufacturing a calcium phosphate-based porous sintered body described later.
【００３９】たとえば、そのような製造方法の好適な例
は、リン酸カルシウム系粉末および架橋重合により硬化
し得る有機物質を溶媒に分散または溶解させたスラリー
を調整する工程と、このスラリーに起泡剤を添加し攪拌
および／または気体導入により所定の容積まで起泡し、
泡沫状態のスラリーとする工程と、泡沫状態のスラリー
に架橋剤および／または架橋開始剤を添加して混合し、
型内に導入して架橋重合により硬化し成形体とする工程
と、この成形体を乾燥し、焼結する工程を含むものであ
る。なお、前述のスラリー中には、分散剤、整泡剤、増
粘剤などを添加してもよい。For example, a preferred example of such a production method is a step of preparing a slurry in which a calcium phosphate-based powder and an organic substance curable by cross-linking polymerization are dispersed or dissolved in a solvent, and adding a foaming agent to the slurry. Added and foamed to a predetermined volume by stirring and / or introducing gas,
A step of forming a foamed slurry, and adding and mixing a crosslinking agent and / or a crosslinking initiator to the foamed slurry,
It includes a step of introducing into a mold and curing by cross-linking polymerization to form a molded body, and a step of drying and sintering the molded body. In addition, you may add a dispersing agent, a foam stabilizer, a thickener, etc. to the above-mentioned slurry.
【００４０】架橋重合により硬化し得る有機物質は、ポ
リビニルアルコール、メタクリル酸メチル、メチルセル
ローズ等のほか、種々の架橋重合性を有する物質を用い
ることが可能である。特に、アミノ基を含む線状、分枝
状、ブロック状形態を有するポリマーは、カチオン性に
富み、原料粉末の分散にも寄与して良好なスラリーを作
製することができ、かつ後述する架橋剤と併用して良好
な架橋重合体を得ることができるために好ましい。As the organic substance which can be cured by cross-linking polymerization, it is possible to use various substances having cross-linking polymerizability other than polyvinyl alcohol, methyl methacrylate, methyl cellulose and the like. In particular, a polymer having a linear, branched, or block form containing an amino group is rich in cationic properties, can contribute to the dispersion of the raw material powder, can produce a favorable slurry, and has a crosslinking agent described below. It is preferable because a good crosslinked polymer can be obtained in combination with the above.
【００４１】架橋剤は選択された架橋重合性物質を架橋
する物であれば任意のものを使用することができる。特
に、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリプ
ロピレンイミン等のような、アミノ基を持つ架橋重合性
を有する有機物質を用いる場合には、ソルビトールポリ
グリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジル
エーテル、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテ
ル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、グルセロ
ールポリグリシジルエーテル、ポリメチロールプロパン
ポリグリシジルエーテル等のエポキシ基を２以上持つエ
ポキシ化合物を用いることが好ましい。Any crosslinking agent can be used as long as it crosslinks the selected crosslinked polymerizable substance. In particular, when using an organic substance having a crosslinkable polymerizable property having an amino group, such as polyacrylamide, polyethyleneimine, and polypropyleneimine, sorbitol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, It is preferable to use an epoxy compound having two or more epoxy groups, such as glycerol polyglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether, and polymethylolpropane polyglycidyl ether.
【００４２】起泡剤としては、陰イオン性、陽イオン
性、両イオン性、ノニオン性の界面活性剤を用いること
ができる。ただし、特に架橋重合性を有する有機物質に
ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、プロピレン
イミン等のようにアミノ基を含む線状、分岐状、ブロッ
ク状形態のポリマーを選択した場合、陰イオン性界面活
性剤を用いると、そのイオン性の違いから、イオンコン
プレックスを形成し、起泡操作が困難になる場合があ
り、この場合には、陰イオン界面活性剤を使用すること
は望ましくない。As the foaming agent, an anionic, cationic, amphoteric or nonionic surfactant can be used. However, especially when a linear, branched, or block-shaped polymer containing an amino group such as polyacrylamide, polyethyleneimine, or propyleneimine is selected for the organic substance having cross-linking polymerizability, an anionic surfactant is used. If used, an ion complex may be formed due to the difference in ionicity, and the foaming operation may be difficult. In this case, it is not desirable to use an anionic surfactant.
【００４３】リン酸カルシウム系多孔質焼結体の骨格部
分が概略緻密化したリン酸カルシウム系焼結体からな
り、その表面部分が微細な凹凸もしくはリン酸カルシウ
ム系の多孔質焼結体より成る層を有し、リン酸カルシウ
ム系多孔質焼結体の比表面積が０．１ｍ2 ／ｇ以上であ
るリン酸カルシウム系多孔質焼結体は、次に説明する方
法によって製造できる。The skeleton portion of the calcium phosphate-based porous sintered body is made of a roughly densified calcium phosphate-based sintered body, and the surface portion has fine irregularities or a layer of a calcium phosphate-based porous sintered body. The calcium phosphate-based porous sintered body in which the specific surface area of the porous sintered body is 0.1 m 2 / g or more can be manufactured by the method described below.
【００４４】たとえば、リン酸カルシウム系多孔質焼結
体の、概略緻密化したリン酸カルシウム系焼結体より成
る骨格部分の表面を、酸によりエッチングし、骨格部分
の表面に微細な凹凸を設ける。概略緻密化したリン酸カ
ルシウム系焼結体の骨格部分の表面は酸によるエッチン
グを受けて、粒界部分が溶解し、その結果、微細な凹凸
が骨格部分の表面に形成される。エッチングに用いる酸
は、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、酢酸、クエン酸などの
ほか、各種酸を用いることができる。また、エッチング
液のｐＨは特に規定しない。酸の種類、濃度によりエッ
チング速度が異なるため、条件を調節する。ただし、こ
こで述べた方法では、過度にエッチングを行うと、リン
酸カルシウム系多孔質焼結体の強度が低下するため、リ
ン酸カルシウム系多孔質焼結体を構成する結晶粒子の大
きさによっても異なるが、結晶粒子径が１μｍの場合、
０．３ｍ2 ／ｇ以下とすることが望ましい。For example, the surface of the skeleton portion of the calcium phosphate-based porous sintered body made of the approximately dense calcium phosphate-based sintered body is etched with an acid to provide fine irregularities on the surface of the skeleton portion. The surface of the skeleton portion of the roughly densified calcium phosphate-based sintered body is etched by an acid, and the grain boundary portion is dissolved, and as a result, fine irregularities are formed on the surface of the skeleton portion. As the acid used for the etching, various acids can be used in addition to hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, acetic acid, citric acid, and the like. Further, the pH of the etching solution is not particularly defined. Since the etching rate varies depending on the type and concentration of the acid, the conditions are adjusted. However, in the method described here, if the etching is performed excessively, the strength of the calcium phosphate-based porous sintered body is reduced. Therefore, the strength varies depending on the size of the crystal particles constituting the calcium phosphate-based porous sintered body. When the crystal particle diameter is 1 μm,
Desirably, it is 0.3 m 2 / g or less.
【００４５】リン酸カルシウム系多孔質焼結体の製造方
法は、次のようなエッチング法を採用するのが好まし
い。すなわち、酸によるエッチング工程が、酸流路内に
流路を遮るように設置されたリン酸カルシウム系多孔質
焼結体の気孔内に酸を流通させる工程から成るのが好ま
しい。酸中にリン酸カルシウム系多孔質焼結体を浸漬し
た場合、多孔質焼結体表面部分はエッチングが著しい
が、多孔質焼結体内部のエッチングはあまり進行しない
が、本発明のようなエッチング工程を採用すれば、リン
酸カルシウム系多孔質焼結体の内部まで均一にエッチン
グを施すことが容易である。It is preferable to employ the following etching method as a method for producing a calcium phosphate-based porous sintered body. That is, it is preferable that the etching step using an acid includes a step of circulating the acid in the pores of the calcium phosphate-based porous sintered body provided in the acid flow path so as to block the flow path. When the calcium phosphate-based porous sintered body is immersed in an acid, the surface of the porous sintered body is significantly etched, but the etching inside the porous sintered body does not proceed so much. If it is adopted, it is easy to uniformly etch the inside of the calcium phosphate-based porous sintered body.
【００４６】なお、酸エッチングの後、イオン交換水な
どを流通させ十分に酸を洗い流し、さらに、乾燥後に熱
処理を施して、表面に吸着残存している酸成分を除去す
る工程を設けることが更に望ましい。After the acid etching, a step of circulating ion-exchanged water or the like to sufficiently wash out the acid, and further performing a heat treatment after drying to remove an acid component adsorbed on the surface is further provided. desirable.
【００４７】リン酸カルシウム系多孔質焼結体の製造方
法の別の好ましい形態においては、リン酸カルシウム系
多孔質焼結体の骨格部分の表面に、新たにリン酸カルシ
ウム系粉末を含むスラリーを付着させ、乾燥し、焼結す
る。このようにして、リン酸カルシウム系多孔質焼結体
の骨格部分の表面にリン酸カルシウム系焼結体の層を設
ける。その新たに設けたリン酸カルシウム系焼結体の層
は、リン酸カルシウム系粉末の組成によっても異なる
が、その焼結温度により多孔質にも緻密質にもすること
ができる。多孔質の場合、内部に概略緻密な骨格部分を
含んでいるために、強度の低下を引き起こすことなく、
骨格部分の表面にリン酸カルシウム系の多孔質焼結体よ
り成る層を設けることができ、本発明のリン酸カルシウ
ム系多孔質焼結体の比表面積を増やすことができる。緻
密質の場合、スラリーはエッジ形状を持つ連通部分に付
着しにくいために、リン酸カルシウム系多孔質焼結体の
断面形状が円形に近くなる。このために、連通部分の平
均的な直径を著しく小さくすることなく、機械的強度の
向上をはかることができる。In another preferred embodiment of the method for producing a calcium phosphate-based porous sintered body, a slurry containing a calcium phosphate-based powder is newly attached to the surface of the skeleton portion of the calcium phosphate-based porous sintered body, dried, and dried. Sinter. In this way, a layer of the calcium phosphate-based sintered body is provided on the surface of the skeleton portion of the calcium phosphate-based porous sintered body. The newly provided calcium phosphate-based sintered body layer can be made porous or dense depending on the composition of the calcium phosphate-based powder, depending on the sintering temperature. In the case of porous, since it contains a roughly dense skeleton part inside, without causing a decrease in strength,
A layer made of a calcium phosphate-based porous sintered body can be provided on the surface of the skeleton portion, and the specific surface area of the calcium phosphate-based porous sintered body of the present invention can be increased. In the case of a dense material, the cross section of the calcium phosphate-based porous sintered body is close to a circle because the slurry does not easily adhere to the communicating portion having the edge shape. For this reason, the mechanical strength can be improved without significantly reducing the average diameter of the communicating portion.
【００４８】リン酸カルシウム系粉末は、例えば、Ｃａ
ＨＰＯ4 、Ｃａ3 （ＰＯ4 ）2 、Ｃａ5 （ＰＯ4 ）3 Ｏ
Ｈ、Ｃａ4 Ｏ（ＰＯ4 ）2 、Ｃａ10（ＰＯ4 ）6 （Ｏ
Ｈ）2、ＣａＰ4 Ｏ11、Ｃａ（ＰＯ3 ）2 、Ｃａ2 Ｐ2
Ｏ7 、Ｃａ（Ｈ2 ＰＯ4 ）2 、Ｃａ2 Ｐ2 Ｏ7 、Ｃａ
（Ｈ2 ＰＯ4 ）2 ・Ｈ2 Ｏ等を主成分とする粉末であ
り、リン酸カルシウムと称される１群の化合物からなる
粉末も含む。The calcium phosphate-based powder is, for example, Ca
HPO 4 , Ca 3 (PO 4 ) 2 , Ca 5 (PO 4 ) 3 O
H, Ca 4 O (PO 4 ) 2 , Ca 10 (PO 4 ) 6 (O
H) 2 , CaP 4 O 11 , Ca (PO 3 ) 2 , Ca 2 P 2
O 7 , Ca (H 2 PO 4 ) 2 , Ca 2 P 2 O 7 , Ca
(H 2 PO 4 ) 2 H 2 O and the like as a main component, and also includes a powder composed of a group of compounds called calcium phosphate.
【００４９】また、このリン酸カルシウム系粉末を構成
する、リン酸カルシウムと称される１群の化合物は、そ
のＣａ成分の一部が、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ａｌ、
Ｙ、Ｌａ、Ｎａ、Ｋ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、
Ｈ、および、この他の希土類から選ばれる一種以上で置
換されても良い。また、（ＰＯ4 ）成分の一部が、ＶＯ
4 、ＢＯ3 、ＳＯ4 、ＣＯ3 、ＳｉＯ4 から選ばれる一
種以上で置換されても良い。In a group of compounds called calcium phosphate, which constitute the calcium phosphate-based powder, a part of the Ca component is Sr, Ba, Mg, Fe, Al,
Y, La, Na, K, Ag, Pd, Zn, Pb, Cd,
H and one or more selected from other rare earths. A part of the (PO 4 ) component is VO
4 , BO 3 , SO 4 , CO 3 , and SiO 4 .
【００５０】さらに、（ＯＨ）成分の一部が、Ｆ、Ｃ
ｌ、Ｏ、ＣＯ3 、Ｉ、Ｂｒから選ばれる一種以上で置換
されても良い。Further, a part of the (OH) component is F, C
It may be substituted with one or more selected from l, O, CO 3 , I and Br.
【００５１】なお、これらのリン酸カルシウムと称され
る１群の化合物は、通常の結晶体のほかに、同型固溶
体、置換型固溶体、侵入型固溶体のいずれであっても良
く、非化学量論的欠陥を含むものであっても良い。The group of compounds referred to as calcium phosphate may be any of the same type of solid solution, a substituted type solid solution and an interstitial type solid solution, in addition to a normal crystal, and may have a non-stoichiometric defect. May be included.
【００５２】なお、本発明によるリン酸カルシウム系多
孔質焼結体の表面部分に、骨生成を促進する薬剤や他の
効果をもつ薬剤を吸着させることも可能である。さら
に、気孔の内部に骨生成を促進する薬剤や他の効果をも
つ薬剤を包含させることも可能である。It is also possible to adsorb an agent promoting bone formation or an agent having another effect on the surface of the calcium phosphate porous sintered body according to the present invention. In addition, it is possible to include a drug that promotes bone formation or a drug having other effects in the pores.
【００５３】また、本発明によるリン酸カルシウム系多
孔質焼結体の表面部分を、コラーゲンなどの蛋白質を含
む生体親和性の高い有機物質で被覆して使用することも
できる。Further, the surface portion of the calcium phosphate-based porous sintered body according to the present invention can be used after being coated with a highly biocompatible organic substance containing a protein such as collagen.
【００５４】更に、本発明のリン酸カルシウム系多孔質
焼結体の生分解特性は、リン酸カルシウム系多孔質焼結
体の骨格部分を構成する結晶粒子の制御、あるいは、粒
子間境界に炭酸イオンなど析出させることにより、制御
することが可能である。例えば、骨新生に必要な期間、
多くの場合２ヶ月間から５年間の間に徐々に分解する、
生分解特性を付与することができる。Further, the biodegradation characteristics of the calcium phosphate-based porous sintered body of the present invention can be controlled by controlling the crystal grains constituting the skeleton of the calcium phosphate-based porous sintered body, or by precipitating carbonate ions or the like at the boundaries between the particles. Thus, it is possible to control. For example, the period needed for bone regeneration,
In many cases, it gradually decomposes in 2 months to 5 years,
Biodegradable properties can be imparted.
【００５５】本発明の好ましい製造方法の一形態では、
先ず、リン酸カルシウム系粉末および架橋重合により硬
化し得る有機物質を溶媒に分散または溶解させたスラリ
ーを調整する。ここで、ボールミル等を用いて原料粉末
を分散し、架橋重合により硬化し得る有機物質を溶媒に
分散または溶解させてスラリーとする。このスラリーに
起泡剤を添加し撹拌および／または気体導入により所定
の容積まで起泡し、泡沫状態のスラリーとする。次い
で、泡沫状態のスラリーに架橋剤および／または架橋開
始剤を添加して混合し、型内に導入して架橋重合により
硬化し成形体とする。起泡後、架橋重合により流動性を
失うまでの間に、隣接する泡間の接触部分から泡同士の
三重点（陵部）、四重点（頂点部分）に向けて原料粉末
や溶媒などの排出が起こり、スラリーが流動性を失う時
点と前後して、接触部分の液膜が壊れ、気孔間の連通部
分が形成される。In one embodiment of the preferred production method of the present invention,
First, a slurry is prepared by dispersing or dissolving a calcium phosphate-based powder and an organic substance curable by crosslinking polymerization in a solvent. Here, the raw material powder is dispersed using a ball mill or the like, and an organic substance curable by cross-linking polymerization is dispersed or dissolved in a solvent to form a slurry. A foaming agent is added to this slurry, and foaming is performed to a predetermined volume by stirring and / or gas introduction to obtain a foamed slurry. Next, a crosslinking agent and / or a crosslinking initiator are added to the foamed slurry and mixed, and the mixture is introduced into a mold and cured by crosslinking polymerization to form a molded article. After foaming and before losing fluidity by cross-linking polymerization, discharge of raw material powder, solvent, etc. from the contact portion between adjacent bubbles toward the triple point (ridge) and quadruple point (apex) of bubbles. Around the time when the slurry loses fluidity, the liquid film at the contact portion is broken and a communicating portion between pores is formed.
【００５６】この成形体を乾燥し、焼結して、リン酸カ
ルシウム系多孔質焼結体とする。その際、乾燥は、加湿
下で実施することが望ましい。急激な水分の減少により
成形体内部と外部の寸法差が生じ、亀裂が発生すること
を防止するためである。焼結は、８００℃以上１３００
℃以下で実施することが好ましい。The compact is dried and sintered to obtain a calcium phosphate-based porous sintered body. At that time, drying is desirably performed under humidification. This is because a sudden decrease in moisture causes a dimensional difference between the inside and the outside of the molded body, thereby preventing the occurrence of cracks. Sintering is 800 ° C or more and 1300
It is preferable to carry out at a temperature of not more than ° C.
【００５７】気孔間の連通が本発明のリン酸カルシウム
系多孔質焼結体全体に満遍なく起こるようにするには、
気孔率を５５％以上とすることが好ましい。満遍なく気
孔が連通する条件は、パーコレーション現象が絡んでお
り、ある気孔率から劇的に連通部分が多くなるが、気孔
率５５％以上では、安定してリン酸カルシウム系多孔質
焼結体全体に連通が満遍なく起こるようにしやすい。In order for the communication between the pores to occur evenly throughout the calcium phosphate-based porous sintered body of the present invention,
It is preferable that the porosity is 55% or more. The condition under which the pores are evenly communicated is that the percolation phenomenon is involved, and the number of communicating portions increases dramatically from a certain porosity. However, at a porosity of 55% or more, the stable communication with the entire calcium phosphate-based porous sintered body is achieved. Easy to happen evenly.
【００５８】リン酸カルシウム系多孔質焼結体の気孔率
は、主としてスラリー中への気体の導入量、乾燥による
収縮、焼結による収縮によって決まるが、乾燥収縮およ
び焼結収縮を予め求めておけば、リン酸カルシウム系多
孔質焼結体の気孔率は、スラリー中への気体の導入量で
制御できる。The porosity of the calcium phosphate-based porous sintered body is mainly determined by the amount of gas introduced into the slurry, shrinkage by drying, and shrinkage by sintering. The porosity of the calcium phosphate porous sintered body can be controlled by the amount of gas introduced into the slurry.
【００５９】リン酸カルシウム系多孔質焼結体の気孔径
は、起泡剤として添加する界面活性剤の種類や濃度、ス
ラリーの粘弾性や、架橋重合により泡沫状のスラリーが
流動性を失うまでの時間により制御できる。The pore size of the calcium phosphate-based porous sintered body depends on the type and concentration of the surfactant added as a foaming agent, the viscoelasticity of the slurry, and the time until the foamy slurry loses fluidity due to cross-linking polymerization. Can be controlled by
【００６０】従って、本発明によるリン酸カルシウム系
多孔質焼結体の製造方法によれば、生体内に補填したと
きに各気孔内に満遍なく骨芽細胞等を侵入させることが
可能な骨補填材を容易に製造することができる。Therefore, according to the method for producing a calcium phosphate-based porous sintered body of the present invention, a bone replacement material capable of uniformly infiltrating osteoblasts and the like into each pore when filled into a living body can be easily obtained. Can be manufactured.
【００６１】なお、生体への害毒がないこと、およびコ
ラーゲンとの結合強度の大きいことを考慮すると金属イ
オンは亜鉛イオンが最も適する。It is to be noted that zinc ions are most suitable as the metal ion in consideration of the fact that there is no harm to the living body and that the bond strength with collagen is high.
【００６２】さらに本発明を別の観点から説明する。Further, the present invention will be described from another viewpoint.
【００６３】本発明は、高分子の官能基（例えばカルボ
キシル基・水酸基・アミン基・スルホニル基など）と各
種金属イオンとの化学結合を利用したセラミックス表面
への高分子修飾技術と得られた生体活性セラミックスを
提供するものである。The present invention relates to a technique for modifying a ceramic surface with a polymer using a chemical bond between a polymer functional group (for example, a carboxyl group, a hydroxyl group, an amine group, a sulfonyl group, etc.) and various metal ions, and the obtained biological material. It is intended to provide activated ceramics.
【００６４】結合材である金属イオンとして、亜鉛・マ
グネシウム・鉄・ニッケル・カドミウム・鉛・カルシウ
ム・ストロンチウム・バリウムなどを用いる。基材とな
る生体セラミックスとして、アパタイトなどのリン酸カ
ルシウム、アルミナ・ジルコニアなどの酸化物、あるい
は金属表面を酸化した改質金属でもよい。用いる基材セ
ラミックスとしては、リン酸カルシウムの焼結体・多孔
質体が望ましい。表面に修飾する高分子として、側鎖に
上記の官能基をもつタンパク質、多糖類などを用いる。
結合材の金属イオンと基材酸化物の表面におけるモル置
換比は０．０１／０．９９〜０．１／０．９を範囲とす
る。金属イオンはセラミックス基材の表面から０．１ナ
ノメートル以上、１０ミクロン以下で分布させる。高分
子は単層でもよく多層でもよい。As the metal ion as a binder, zinc, magnesium, iron, nickel, cadmium, lead, calcium, strontium, barium, or the like is used. As the bioceramics serving as the base material, calcium phosphates such as apatite, oxides such as alumina and zirconia, or modified metals having oxidized metal surfaces may be used. As the base ceramic to be used, a sintered body and a porous body of calcium phosphate are desirable. As the polymer to be modified on the surface, a protein or polysaccharide having the above functional group in the side chain is used.
The molar substitution ratio between the metal ions of the binder and the surface of the base oxide is in the range of 0.01 / 0.99 to 0.1 / 0.9. Metal ions are distributed from the surface of the ceramic base material in a range of 0.1 nm or more and 10 μm or less. The polymer may be a single layer or a multilayer.
【００６５】結合材である金属イオンを基材セラミック
スの表面部分にイオン交換による修飾または高温焼成に
より析出させる。基材の表面から０．１ナノメートル以
上、１０ミクロン以下に各種金属イオンを分布させる。
高分子を水などの溶媒にとかし、表面に金属イオンが分
布した基材に浸漬して、高分子−金属−セラミックス基
材を配位結合・共有結合などで方向と結合強度を制御し
て結合させる。アパタイトの場合、高分子官能基と金属
イオンの結合は、Ｃａ＜＜Ｍｇ＝Ｆｅ＜Ｚｎの順で大き
くなる。The metal ions serving as the binder are deposited on the surface of the substrate ceramic by modification by ion exchange or by high-temperature firing. Various metal ions are distributed from 0.1 nm to 10 μm from the surface of the substrate.
Dissolve the polymer in a solvent such as water, immerse it in a substrate with metal ions distributed on the surface, and bond the polymer-metal-ceramic substrate by controlling the direction and bond strength by coordination bond, covalent bond, etc. Let it. In the case of apatite, the bond between the polymer functional group and the metal ion increases in the order of Ca << Mg = Fe <Zn.
【００６６】本発明は、細胞の足場となる高分子を強固
に結合した表面修飾材料を提供することにより骨治癒の
効果を高めることができる。すなわち、材料の表面に各
種金属イオンを分布させることで、高分子材料とセラミ
ックス基材の問に強い配位結合・共有結合を導入するこ
とができ、セラミックス基材の上に高分子が強固に結合
した材料を作製することができる。得られた材料の表面
は生体組織に類似しているため細胞や組織を人工材料と
早期に結合させることが可能になる。術後２〜３ヶ月以
内の初期において細胞接着・組織の再生を促進する。The present invention can enhance the effect of bone healing by providing a surface-modifying material in which a macromolecule serving as a cell scaffold is firmly bound. In other words, by distributing various metal ions on the surface of the material, a strong coordination bond / covalent bond can be introduced between the polymer material and the ceramic substrate, and the polymer is firmly placed on the ceramic substrate. A bonded material can be made. Since the surface of the obtained material is similar to a living tissue, cells and tissues can be bonded to the artificial material at an early stage. Promotes cell adhesion and tissue regeneration in the early 2 to 3 months after surgery.
【００６７】本発明による焼結体は、骨誘導および骨伝
導能をもつ生体骨置換型骨再建材として利用法できる。
骨粗鬆症・骨欠損の補填材としても利用できる。人工骨
髄培養容器としても利用できる。さらに幹細胞や肝臓組
織などの培養容器や、抗癌剤などの生体融和型薬剤徐放
性基材としても利用できる。The sintered body according to the present invention can be used as a living bone replacement type bone reconstruction material having osteoinductive and osteoconductive capabilities.
It can also be used as a filler for osteoporosis and bone defects. It can also be used as an artificial bone marrow culture vessel. Further, it can be used as a culture vessel for stem cells and liver tissue, and as a sustained-release biocompatible drug base such as an anticancer drug.
【００６８】本発明の代表的な製法を説明する。A typical production method of the present invention will be described.
【００６９】リン酸カルシウムを湿式合成する際に塩化
亜鉛を加えることで、カルシウムの一部を金属イオンで
置換したリン酸カルシウム沈殿物を作成する。亜鉛とカ
ルシウムのモル比は０．０１／９９．９９とする。得ら
れた沈殿を濾過、乾燥、仮焼、造粒を行なう。１次成形
した後、１２００℃で焼成して亜鉛イオンを粒子表面に
偏析させた焼糖体を作製する。１次成形を行う際に緻密
体にすることも可能であり、多孔体にすることも可能で
ある。亜鉛イオンは粒界拡散により焼結体試料の表面あ
るいは多孔体の空孔表面に偏析する。２次イオン質量分
析法により表面ではリン酸カルシウムのカルシウムイオ
ンの１％が亜鉛イオンに置き換わる。By adding zinc chloride when wet synthesizing calcium phosphate, a calcium phosphate precipitate in which a part of calcium is replaced by a metal ion is prepared. The molar ratio of zinc to calcium is 0.01 / 99.99. The obtained precipitate is filtered, dried, calcined and granulated. After the primary molding, baking is performed at 1200 ° C. to produce a baked sugar in which zinc ions are segregated on the particle surface. When the primary molding is performed, it can be made a dense body or a porous body. Zinc ions segregate on the surface of the sintered body sample or on the surface of pores of the porous body due to grain boundary diffusion. According to the secondary ion mass spectrometry, 1% of calcium ions of calcium phosphate are replaced with zinc ions on the surface.
【００７０】また、純粋なリン酸カルシウム多孔質体を
作製し、亜鉛イオンを含んだ溶液中に１分から２４時間
浸漬した、表面のカルシウムイオンを亜鉛イオンで置換
する。２４時間の処理の場合、表面のカルシウムイオン
の５０％が亜鉛イオンに置換する。その材料を２００℃
で乾燥した後、２００℃〜１４００1℃で焼成して表面
に亜鉛イオンが置換した焼結体を作製する。亜鉛イオン
は内部に拡散するとともに非晶質化した表面を結晶化さ
せることができ、亜鉛イオンが表面に強固に固着する。Further, a pure porous calcium phosphate material is prepared and immersed in a solution containing zinc ions for 1 minute to 24 hours, and the calcium ions on the surface are replaced with zinc ions. In the case of the treatment for 24 hours, 50% of the calcium ions on the surface are replaced with zinc ions. 200 ℃
After baking at 200 ° C to 14001 ° C, bake the surface
To produce a sintered body in which zinc ions are replaced. The zinc ions can diffuse into the inside and crystallize the amorphous surface, and the zinc ions are firmly fixed to the surface.
【００７１】上記の方法で得られた組成傾斜型焼結体に
コラーゲンを液相吸着させて、リン酸カルシウムと高分
子の間に共有結合を形成する。[0071] Collagen is adsorbed on the gradient composition sintered body obtained by the above method to form a covalent bond between calcium phosphate and the polymer.
【００７２】[0072]
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。The present invention will be described below in detail with reference to examples.
【００７３】まず、アパタイト・コラーゲンの自己組織
化によりリン酸カルシウム系生体用セラミック焼結体を
表面修飾することについて説明する。First, the surface modification of a calcium phosphate-based biological ceramic sintered body by self-assembly of apatite / collagen will be described.
【００７４】水酸アパタイトとＩ型コラーゲンを混合す
ると、アパタイト結晶（Ｃ軸）がコラーゲン繊維軸に沿
って配向して整列する。このことは電子線回折から明ら
かにできる。When hydroxyapatite and type I collagen are mixed, apatite crystals (C axis) are oriented and aligned along the collagen fiber axis. This can be clarified from electron beam diffraction.
【００７５】Ｉ型コラーゲンは、官能基としてカルボキ
シル基（−ＣＯＯ）を側鎖に持っている。このカルボキ
シル基がアパタイトと化学結合を形成して勝手に（自己
組織化的に）配向する。Type I collagen has a carboxyl group (—COO) as a functional group in a side chain. The carboxyl group forms a chemical bond with the apatite and is self-organized (self-assembled).
【００７６】水酸アパタイトの表面Ａは一般にカルシウ
ムが多い表面である。実際、水酸アパタイト単結晶の表
面を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察すると、約１／３
の周期を持ったステップテラスが観測される。結晶構造
から考えて、カルシウムイオンが表面Ａに存在すると考
えられる。したがって、アパタイト表面Ａとコラーゲン
は｛リン酸イオンーカルシウム（金属イオン）一カルボ
キシル基｝のように金属イオンを介して結合する。The surface A of hydroxyapatite is generally a surface rich in calcium. In fact, when the surface of a hydroxyapatite single crystal was observed with an atomic force microscope (AFM), about 1/3
A step terrace with a period of is observed. From the crystal structure, it is considered that calcium ions are present on the surface A. Therefore, apatite surface A and collagen bind via metal ions like {phosphate ion-calcium (metal ion) monocarboxyl group}.
【００７７】カルボキシル基と金属イオンの化学結合に
ついて計算によって検討する。The chemical bond between a carboxyl group and a metal ion will be examined by calculation.
【００７８】図１は、アパタイトの表面を示す。図２は
図１を横から見た図である。図１において、紙面に対し
て垂直（見ている方向）にＣ軸が存在する。リン酸基は
四面体を形成し、図１の「ｓｕｒｆａｃｅ ｃ」の線上
（その下が表面）で黒く塗りつぶしてある。このリン酸
基（ＰＯ4 ）の酸素原子の内、表面に最も近い２個の酸
素が紙面に対して垂直に配置している。この２個の酸素
原子に対してカルシウムイオン（灰色の○）が結合す
る。さらに、このカルシウムイオンはカルボキシル基
と、図１の下のように結合をつくる。カルシウムの周囲
に酸素が４個存在する。その４個の酸素は４面体を作っ
ている。カルシウムは４面体の中央に位置して、ｄｓｐ
３混成軌道を形成することによってその周囲の４個の酸
素と結合する。すなわち、アパタイトとカルボキシル基
は共有結合を形成し、方向性をもっている。FIG. 1 shows the surface of apatite. FIG. 2 is a side view of FIG. In FIG. 1, the C-axis exists perpendicular to the paper surface (in the viewing direction). The phosphate groups form a tetrahedron, and are blacked out on the line of “surface c” in FIG. 1 (the surface underneath). Of the oxygen atoms of this phosphate group (PO 4 ), the two oxygen atoms closest to the surface are arranged perpendicular to the paper. Calcium ions (gray circles) bind to these two oxygen atoms. Further, this calcium ion forms a bond with the carboxyl group as shown in the lower part of FIG. There are four oxygens around calcium. The four oxygens make up a tetrahedron. Calcium is located in the center of the tetrahedron, dsp
By forming three hybrid orbitals, it combines with the four oxygens around it. That is, apatite and a carboxyl group form a covalent bond and have directionality.
【００７９】結合が最も強くなる所は、カルシウムイオ
ンの場合、カルボキシル基の炭素イオンから２．４オン
グストローム離れた位置にある。同様に、亜鉛・マグネ
シウム・鉄イオンなどに対しても計算を行なうと、結合
の強さはＣａ《Ｍｇ＝Ｆｅ＜Ｚｎの順に大きくなり、亜
鉛が最も強い結合を示す。亜鉛は、カルシウムと比べて
約３倍の結合強度を示す。結合距離はカルシウムイオン
に比べて少し短く、２．０オングストロームで最大であ
った。The place where the bond is strongest is in the case of calcium ion at a position 2.4 Å away from the carbon ion of the carboxyl group. Similarly, when calculations are performed for zinc, magnesium, iron ions, and the like, the bond strength increases in the order of Ca << Mg = Fe <Zn, and zinc shows the strongest bond. Zinc shows about three times the binding strength of calcium. The binding distance was slightly shorter than that of calcium ions, and was maximum at 2.0 Å.
【００８０】以上の結果から、亜鉛を水酸アパタイト表
面に修飾することによって、アパタイト・コラーゲンの
結合が強くなり、Ｃａ《Ｍｇ＝Ｆｅ＜Ｚｎの順で表面修
飾に適していると結論される。From the above results, it is concluded that the modification of zinc to the surface of hydroxyapatite strengthens the apatite-collagen bond and is suitable for surface modification in the order of Ca << Mg = Fe <Zn.
【００８１】本発明の好適な実施例による２種類の主な
セラミック焼結体の製法１及び２を説明する。そして、
製法１及び２で得られた表面のイオン分布の厚さと形態
について説明する。A description will now be given of two main methods for manufacturing ceramic sintered bodies 1 and 2 according to the preferred embodiment of the present invention. And
The thickness and form of the ion distribution on the surface obtained by Production Methods 1 and 2 will be described.
【００８２】製法１ （１）リン酸カルシウムを湿式合成する際に目的金属イ
オンを含んだ塩を同時に加えることで、カルシウムの一
部が金属イオンに置換したリン酸カルシウム沈殿を得
る。加える金属イオンとカルシウムのモル比は０．０１
／９９．９９〜０．１／０．９の範囲とする。 Production Method 1 (1) A salt containing a target metal ion is simultaneously added during wet synthesis of calcium phosphate to obtain a calcium phosphate precipitate in which a part of calcium is replaced by a metal ion. The molar ratio of the added metal ion to calcium is 0.01
/99.99 to 0.1 / 0.9.
【００８３】（２）得られた沈殿を濾過、乾燥、仮焼、
造粒する。仮焼すると、リン酸カルシウムの構造が安定
化するため、構造を不安定にする金属イオンは粒子表面
に偏析する。その結果、金属イオンはリン酸カルシウム
の表面に近いところで高くなり傾斜化された粒子とな
る。内部の含有量は少なくなる。金属イオンが偏析した
表面の厚さは０．１ナノメートルから１０ミクロン以下
である。粒子系に依存する。(2) The obtained precipitate was filtered, dried, calcined,
Granulate. Calcination stabilizes the structure of calcium phosphate, so that the metal ions that destabilize the structure segregate on the particle surface. As a result, the metal ions become higher near the surface of the calcium phosphate and become graded particles. The content inside is reduced. The thickness of the surface where the metal ions are segregated is from 0.1 nanometer to 10 microns or less. Depends on the particle system.
【００８４】（３）その後、粉末を成型、焼成すること
で、焼結体（緻密体、多孔体）を得る。金属イオンは前
述の（２）と同じ原理により、粒界拡散で焼結体試料の
表面あるいは空孔表面に偏析する。この時、焼結体表面
の金属イオン濃度はリン酸カルシウム粒子内部の金属イ
オンの濃度に比較して２倍〜１００万倍になる。温度と
処理時間、及び金属イオンに依存して変化する。結晶面
ではリン酸カルシウム中のカルシウムの１〜１００％が
金属イオンに置き換わった表面になる。(3) Thereafter, the powder is molded and fired to obtain a sintered body (a dense body or a porous body). The metal ions segregate on the surface of the sintered body sample or the surface of the pores by grain boundary diffusion according to the same principle as in the above (2). At this time, the metal ion concentration on the surface of the sintered body becomes twice to one million times as large as the metal ion concentration inside the calcium phosphate particles. Varies depending on temperature and processing time, and metal ions. On the crystal face, 1-100% of calcium in calcium phosphate is replaced with metal ions.
【００８５】製法２ （１）純粋なリン酸カルシウム焼結体の基体を作製す
る。 Manufacturing method 2 (1) A substrate of a pure calcium phosphate sintered body is manufactured.
【００８６】（２）得られた焼結体を金属イオンを含ん
だ水溶液中に１分〜２４時間浸漬し、リン酸カルシウム
の焼結体表面のカルシウムイオンを目的とする金属イオ
ンに置換する。２４時間の処理により焼結体表面のカル
シウムイオンの１０〜５０％が置換する。この時、金属
イオンの種類によっては最表面の結晶が非晶質化するこ
ともある。放置して乾燥するか、必要に応じて５０℃〜
２００℃で加熱する。(2) The obtained sintered body is immersed in an aqueous solution containing metal ions for 1 minute to 24 hours to replace the calcium ions on the surface of the sintered body of calcium phosphate with the desired metal ions. By the treatment for 24 hours, 10 to 50% of the calcium ions on the surface of the sintered body are replaced. At this time, depending on the type of metal ion, the crystal on the outermost surface may become amorphous. Leave to dry or 50 ° C ~
Heat at 200 ° C.
【００８７】（３）表面が金属イオンに置換した焼結体
を２００℃〜１４００℃で焼成し、金属イオンの拡散を
行うと同時に非晶質化した表面を結晶化させる。金属イ
オンが表面に固体化される。（２）のままで使用するこ
とも可能。(3) The sintered body whose surface has been replaced with metal ions is fired at 200 ° C. to 1400 ° C. to diffuse the metal ions and simultaneously crystallize the amorphous surface. Metal ions are solidified on the surface. (2) Can be used as is.
【００８８】上記製法１及び２で得られた組成傾斜型焼
結体に高分子を液相吸着させる。修飾した金属イオンに
よって、カルシウムイオンに比べて、無機／有機界面の
配位結合性が強くなり、高分子を焼結体表面に強固に修
飾することが可能となる。The polymer is subjected to liquid phase adsorption on the gradient composition sintered bodies obtained by the above production methods 1 and 2. The modified metal ion enhances the coordination bonding property of the inorganic / organic interface as compared with the calcium ion, and makes it possible to strongly modify the surface of the sintered body with the polymer.
【００８９】コラーゲンの場合、金属イオンとしてＣａ
《Ｍｇ＝Ｆｅ＜Ｚｎの順で結合が大きくなる。In the case of collagen, Ca is used as a metal ion.
<< The bond increases in the order of Mg = Fe <Zn.
【００９０】前述のリン酸カルシウム系多孔質焼結体の
製法の他の例を説明する。これらの製法により得られた
焼結体についても、金属イオン（たとえば亜鉛イオン）
により表面修飾して、骨の再生成長を促す高分子（たと
えばコラーゲン）を焼結体の表面に配置することが可能
である。Another example of the method for producing the above-described calcium phosphate-based porous sintered body will be described. The sintered body obtained by these methods is also used for metal ions (for example, zinc ions).
And a polymer (eg, collagen) that promotes bone regeneration and growth can be placed on the surface of the sintered body.
【００９１】リン酸カルシウム系多孔質焼結体の製造例
１ 先ず、原料粉末として水酸アパタイト粉末１００ｇ、溶
媒としてイオン交換水８０ｇ、架橋重合性を有する有機
物質としてポリエチレンイミン（固形分６０％、数平均
分子量８０００〜１０５００）１２ｇを用いて、それら
をボールミルで５時間混合してスラリーを作製した。上
記と同じ組成のスラリーを１９２ｇ用意し、これに起泡
剤としてポリオキシエチレンラウリルエーテル（非イオ
ン性界面活性剤）を０．８ｇ添加し、機械的な撹拌によ
り３００ｃｍ3 になるまで起泡し、泡沫状のスラリーと
した。これに、架橋剤としてエポキシ化合物（ソルビト
ールポリグリシジルエーテル）を４ｇ添加して、十分に
撹拌し、型内に導入して、静置し、架橋重合により流動
性を失いハンドリング可能な程度まで強度が発現した時
点で脱型した。脱型後、加湿乾燥器および乾燥器を使用
して十分に乾燥し、焼結を１２００℃で行った。 Manufacturing Example of Calcium Phosphate Porous Sintered Body
1 First, 100 g of hydroxyapatite powder as a raw material powder, 80 g of ion-exchanged water as a solvent, and 12 g of polyethyleneimine (solid content: 60%, number average molecular weight of 8000 to 10500) as an organic substance having cross-linking polymerizability, and ball milling them. For 5 hours to prepare a slurry. 192 g of a slurry having the same composition as above was prepared, and 0.8 g of polyoxyethylene lauryl ether (a nonionic surfactant) was added thereto as a foaming agent, followed by mechanical stirring to foam to 300 cm 3. To obtain a foamy slurry. To this, 4 g of an epoxy compound (sorbitol polyglycidyl ether) is added as a cross-linking agent, sufficiently stirred, introduced into a mold, and allowed to stand. When expressed, it was demolded. After the mold was released, it was sufficiently dried using a humidifier and a dryer, and sintering was performed at 1200 ° C.
【００９２】このようにして得られた水酸アパタイト多
孔質焼結体は、気孔率が７０％、平均気孔径が２００μ
ｍであり、連通部分の平均的な直径は７０μｍであっ
た。また、三点曲げ強さは、１５ＭＰａであり、骨補填
材用途として十分な強度を持っていた。The thus obtained porous hydroxyapatite sintered body has a porosity of 70% and an average pore diameter of 200 μm.
m, and the average diameter of the communicating portion was 70 μm. Further, the three-point bending strength was 15 MPa, which was sufficient for use as a bone substitute material.
【００９３】この試料の比表面積をＢＥＴ１点法で測定
したところ、０．０６ｍ2 ／ｇであった。The specific surface area of this sample measured by the BET one-point method was 0.06 m 2 / g.
【００９４】リン酸カルシウム系多孔質焼結体の製造例
２ リン酸カルシウム系多孔質焼結体の製造例１の方法で作
製された水酸アパタイト多孔質焼結体を流路中に流れを
遮るように設置し、この流路中に、ｐＨ３に調製された
希塩酸を水酸アパタイト多孔体１ｃｍ2 あたり５０ｃｍ
3 ／分の流量で１０時間流した。この水酸アパタイト多
孔質焼結体を１００℃で乾燥した後、１０００℃で熱処
理した。 Manufacturing Example of Calcium Phosphate-Based Porous Sintered Body
The hydroxyapatite porous sintered body produced by the method of Production Example 1 of the calcium diphosphate-based porous sintered body was installed in a flow passage so as to block the flow, and the pH was adjusted to 3 in this flow passage. 50cm per hydroxyapatite porous body 1cm 2 of dilute hydrochloric acid
It flowed at a flow rate of 3 / min for 10 hours. This hydroxyapatite porous sintered body was dried at 100 ° C. and then heat-treated at 1000 ° C.
【００９５】この試料をＳＥＭにて観察したところ、水
酸アパタイト多孔質焼結体の概略緻密化した骨格部分の
表面に約１μｍの結晶が認められた。その結晶周囲の粒
界部分がおおよそ１μｍ程度の深さでエッチングされて
いた。When this sample was observed with an SEM, crystals of about 1 μm were observed on the surface of the roughly densified skeleton portion of the hydroxyapatite porous sintered body. The grain boundary around the crystal was etched to a depth of about 1 μm.
【００９６】この水酸アパタイト多孔質焼結体は、気孔
率が７０％で、平均気孔径が２００μｍであり、連通部
分の平均的な直径は７５μｍであった。また、三点曲げ
強さは、１２ＭＰａであり、骨補填材用途として十分な
強度を持っていた。The porous sintered body of hydroxyapatite had a porosity of 70%, an average pore diameter of 200 μm, and an average diameter of the communicating portion of 75 μm. Further, the three-point bending strength was 12 MPa, which was sufficient for use as a bone substitute material.
【００９７】この試料の比表面積をＢＥＴ１点法で測定
したところ、０．１５ｍ2 ／ｇであった。The specific surface area of this sample measured by the BET one-point method was 0.15 m 2 / g.
【００９８】このように、酸エッチングにより著しい強
度の低下を引き起こすことなく、水酸アパタイト多孔質
焼結体の概略緻密化した骨格部分の表面に微細な凹凸構
造を設けて、比表面積を増加することができた。As described above, the specific surface area is increased by providing a fine uneven structure on the surface of the roughly densified skeleton portion of the hydroxyapatite porous sintered body without causing a significant decrease in strength due to acid etching. I was able to.
【００９９】リン酸カルシウム系多孔質焼結体の製造例
３ 原料粉末として水酸アパタイト粉末５０ｇ、溶媒として
イオン交換水１００ｇ、バインダとしてポリエチレンイ
ミン（固形分６０％、数平均分子量８０００〜１０５０
０）１ｇを用いて、それらをボールミルで５時間混合し
て、スラリーを作製した。 Production example of calcium phosphate-based porous sintered body
(3) 50 g of hydroxyapatite powder as a raw material powder, 100 g of ion-exchanged water as a solvent, and polyethyleneimine as a binder (solid content: 60%, number average molecular weight: 8000 to 1050)
0) Using 1 g, they were mixed in a ball mill for 5 hours to prepare a slurry.
【０１００】このスラリーに、リン酸カルシウム系多孔
質焼結体の製造例１の方法で作製された水酸アパタイト
多孔質焼結体を浸漬し、余分なスラリーを脱液した後、
エアーブローにより更に脱液を実施して、乾燥した。A porous hydroxyapatite sintered body produced by the method of Production Example 1 of a calcium phosphate-based porous sintered body was immersed in this slurry, and excess slurry was drained.
The liquid was further removed by air blow and dried.
【０１０１】この工程を３回繰り返し、水酸アパタイト
多孔質焼結体の骨格部分の表面に水酸アパタイト粉末成
形体が付着したものを作製した。This step was repeated three times to produce a hydroxyapatite porous sintered body having a hydroxyapatite powder compact adhered to the surface of the skeleton thereof.
【０１０２】これを１２００℃で焼結したところ、気孔
率は６５％で、平均気孔径は２００μｍで、連通部分の
平均的な直径は６８μｍであった。また、三点曲げ強さ
は、２０ＭＰａであり、骨補填材用途として十分な強度
を持っていた。When this was sintered at 1200 ° C., the porosity was 65%, the average pore diameter was 200 μm, and the average diameter of the communicating portion was 68 μm. Further, the three-point bending strength was 20 MPa, which was sufficient for use as a bone substitute material.
【０１０３】この試料の骨格部分をＳＥＭで観察したと
ころ、骨格部分の表面に新たに追加された概略緻密な水
酸アパタイト焼結体の層が観察された。When the skeletal portion of this sample was observed by SEM, a layer of a roughly dense hydroxyapatite sintered body newly added was observed on the surface of the skeletal portion.
【０１０４】このような方法で、リン酸カルシウム系多
孔質焼結体の製造例１の機構構造を大きく変化させるこ
となく、より強度の高いリン酸カルシウム系多孔質焼結
体を作成できた。By such a method, a calcium phosphate-based porous sintered body having higher strength could be produced without greatly changing the mechanical structure of Production Example 1 of the calcium phosphate-based porous sintered body.
【０１０５】リン酸カルシウム系多孔質焼結体の製造例
４ 原料粉末として水酸アパタイト粉末５０ｇ、溶媒として
イオン交換水１００ｇ、バインダとしてポリエチレンイ
ミン（固形分６０％、数平均分子量８０００〜１０５０
０）１ｇを用いて、それらをボールミルで５時間混合し
て、スラリーを作製した。 Manufacturing Example of Calcium Phosphate Porous Sintered Body
(4) 50 g of hydroxyapatite powder as a raw material powder, 100 g of ion-exchanged water as a solvent, polyethyleneimine as a binder (solid content 60%, number average molecular weight 8000 to 1050)
0) Using 1 g, they were mixed in a ball mill for 5 hours to prepare a slurry.
【０１０６】このスラリーに、リン酸カルシウム系多孔
質焼結体の製造例１の方法で作製された水酸アパタイト
多孔質焼結体を浸漬し、余分なスラリーを脱液した後、
エアーブローにより更に脱液を実施して乾燥した。In this slurry, the porous hydroxyapatite sintered body produced by the method of Production Example 1 of the calcium phosphate-based porous sintered body was immersed, and excess slurry was drained.
The liquid was further removed by air blow and dried.
【０１０７】この工程を３回繰り返し、水酸アパタイト
多孔質焼結体の骨格部分の表面に水酸アパタイト粉末成
形体が付着したものを作製した。This process was repeated three times to produce a hydroxyapatite porous sintered body having a hydroxyapatite powder compact adhered to the surface of the skeleton thereof.
【０１０８】これを１０００℃で焼結したところ、気孔
率が６８％、平均気孔径が２００μｍ、連通部分の平均
的な直径は６８μｍであった。また、三点曲げ強さは、
１５ＭＰａであり、骨補填材用途として十分な強度を持
っていた。When this was sintered at 1000 ° C., the porosity was 68%, the average pore diameter was 200 μm, and the average diameter of the communicating portion was 68 μm. The three-point bending strength is
It was 15 MPa, and had sufficient strength for use as a bone replacement material.
【０１０９】この試料の骨格部分の断面をＳＥＭで観察
したところ、骨格部分の表面に新たに形成された多孔質
の水酸アパタイト焼結体の層が観察された。When the cross section of the skeleton portion of this sample was observed by SEM, a layer of a newly formed porous hydroxyapatite sintered body was observed on the surface of the skeleton portion.
【０１１０】この試料の比表面積をＢＥＴ１点法で測定
したところ、０．５ｍ2 ／ｇであった。When the specific surface area of this sample was measured by the BET one-point method, it was 0.5 m 2 / g.
【０１１１】このように水酸アパタイト多孔質焼結体の
骨格部分の表面に新たに多孔質のアパタイト焼結体の層
を設けることにより、強度の低下を引き起こすことな
く、水酸アパタイト多孔質焼結体の比表面積を増加する
ことができた。By newly providing a layer of the porous apatite sintered body on the surface of the skeleton portion of the hydroxyapatite porous sintered body as described above, the hydroxyapatite porous sintered body can be formed without lowering the strength. The specific surface area of the aggregate could be increased.
【０１１２】前述のリン酸カルシウム系多孔質焼結体の
製造例１〜４のリン酸カルシウム系多孔質焼結体により
構成された人工骨材は、十分な断面積を持つ連通部分に
より互いに接続された気孔が全体にわたり分布してい
る。したがって、この人工骨材は、生体内において十分
に骨芽細胞等を侵入させ、新生骨を形成することができ
る。The artificial aggregate composed of the calcium phosphate-based porous sintered bodies of Production Examples 1 to 4 of the above-described calcium phosphate-based porous sintered bodies has pores connected to each other by communicating portions having a sufficient cross-sectional area. Distributed throughout. Therefore, this artificial bone material can sufficiently infiltrate osteoblasts and the like in the living body and form new bone.
【０１１３】なお、各原料やその添加量、焼結等の条件
は、リン酸カルシウム系多孔質焼結体の製造例１〜４に
具体的に述べたものに限るものではない。The conditions of each raw material, the added amount thereof, sintering and the like are not limited to those specifically described in Production Examples 1 to 4 of the calcium phosphate-based porous sintered body.
【０１１４】気孔率の測定方法 リン酸カルシウム系多孔質焼結体の気孔率は以下の方法
で測定する。あらかじめ、被測定物のリン酸カルシウム
系多孔質焼結体と同一組成を有する焼結体を作成し、真
密度計を用いて測定し真密度（ρ* ）を求める。被測定
物のリン酸カルシウム系多孔質焼結体を直方体ももしく
は円柱に加工し、その寸法を測定し計算により体積を求
める。さらに、重量を測定し、重量を体積で除してその
密度（ρ）を求める。これらの値を用いて、気孔率
（Ｐ）は、次の式により算出される。 Method for measuring porosity The porosity of the calcium phosphate-based porous sintered body is measured by the following method. A sintered body having the same composition as that of the calcium phosphate-based porous sintered body to be measured is prepared in advance, and the true density (ρ * ) is obtained by measuring using a true density meter. The calcium phosphate-based porous sintered body to be measured is processed into a rectangular parallelepiped or a cylinder, and its dimensions are measured, and the volume is obtained by calculation. Furthermore, the weight is measured, and the density (ρ) is obtained by dividing the weight by the volume. Using these values, the porosity (P) is calculated by the following equation.
【０１１５】Ｐ＝１−ρ／ρ* また、リン酸カルシウム系多孔質焼結体を樹脂中に包埋
し、これを研磨して顕微鏡等で観察し、画像解析により
気孔部分の面積（Ａp ）および気孔部分の面積を測定し
た部分の面積（Ａm ）を求める。これらの値を用いて、
気孔率（Ｐ）は、次式により算出される。P = 1−ρ / ρ * Further , the calcium phosphate-based porous sintered body is embedded in a resin, polished and observed with a microscope or the like, and the area of the pore portion is determined by image analysis (A p ). And the area (A m ) of the part where the area of the pore part was measured is determined. Using these values,
The porosity (P) is calculated by the following equation.
【０１１６】Ｐ＝Ａp ／Ａm 気孔径の測定方法 リン酸カルシウム系多孔質焼結体の気孔径は以下の方法
で測定する。リン酸カルシウム系多孔質焼結体を樹脂中
に包埋し、これを研磨して顕微鏡等で観察し、画像解析
によりほぼ球状の気孔面積を求める。ここで測定する気
孔数は精度上多いほど良いが、一般に３００個以上の気
孔について測定を行えば良い。ここで求められる気孔面
積はほぼ球状の気孔の一部を通過する平面での断面であ
り、気孔の直径ではないために、三次元的な補正を行
う。P = A p / A m Method for measuring pore diameter The pore diameter of the calcium phosphate-based porous sintered body is measured by the following method. The calcium phosphate-based porous sintered body is embedded in a resin, polished and observed with a microscope or the like, and a substantially spherical pore area is obtained by image analysis. The number of pores to be measured here is preferably as high as possible in accuracy, but generally it is sufficient to measure 300 or more pores. The pore area obtained here is a cross-section on a plane passing through a part of a substantially spherical pore, and is not the diameter of the pore. Therefore, three-dimensional correction is performed.
【０１１７】補正の方法として、Ｊｏｈｎｓｏｎ−Ｓａ
ｌｔｋｏｖ法を用いる。Ｊｏｈｎｓｏｎ−Ｓａｌｔｋｏ
ｖ法では、観測される気孔の面積から、直接気孔の直径
分布が得られるが、平均的な気孔径としては、気孔体積
の累積分布において総気孔体積の５０％を占める気孔径
を算出する。As a method of correction, Johnson-Sa
The ltkov method is used. Johnson-Saltko
In the v method, the diameter distribution of pores is directly obtained from the area of the observed pores. As the average pore diameter, a pore diameter that accounts for 50% of the total pore volume in the cumulative pore volume distribution is calculated.
【０１１８】[0118]
【発明の効果】本発明によるリン酸カルシウム系生体用
セラミック焼結体は、骨代替材料などとして生体内に埋
められたとき、治癒速度が速くなり、細胞や組織との初
期接着が極めて良好である。The calcium phosphate-based ceramic sintered body for a living body according to the present invention, when embedded in a living body as a bone substitute material or the like, has a fast healing rate and has very good initial adhesion to cells and tissues.
【０１１９】本発明のリン酸カルシウム系多孔質焼結体
により構成された人工骨材は、十分な断面積を持つ連通
部分により互いに接続された気孔が全体にわたり分布し
ている。したがって、この人工骨材は生体内において十
分に骨芽細胞等を侵入させ、新生骨を形成することがで
きる。In the artificial aggregate made of the calcium phosphate-based porous sintered body of the present invention, pores connected to each other by communicating portions having a sufficient cross-sectional area are distributed throughout. Therefore, this artificial bone material can sufficiently infiltrate osteoblasts and the like in a living body and form new bone.
【０１２０】また、本発明のリン酸カルシウム系多孔質
焼結体は、高い気孔率でかつ互いに連通した気孔を有
し、また、リン酸カルシウム系多孔質焼結体の比表面積
を大きくすることが可能であり、薬剤徐放性基材として
有用である。Further, the calcium phosphate-based porous sintered body of the present invention has a high porosity and pores communicating with each other, and can increase the specific surface area of the calcium phosphate-based porous sintered body. It is useful as a drug sustained-release base material.
【０１２１】また、本発明のリン酸カルシウム系多孔質
焼結体は、生体骨中で見られる血管侵入のためのフォル
クマン管、及び栄養成分補給に必要なハーバース管の役
割を代替しうる気孔と連通孔を有しているため、生体内
においては骨組織、軟骨組織等を材料内部とその周囲に
誘導するための組織誘導容器として、また、生体外にお
いては骨組織、軟骨組織等を材料内部で培養する組織培
養容器として利用できる。Further, the porous calcium phosphate-based sintered body of the present invention communicates with pores which can substitute for the role of a Volkman tube for invasion of blood vessels found in living bone and a Harvars tube necessary for replenishment of nutrients. Because it has holes, it serves as a tissue guiding container for guiding bone tissue, cartilage tissue, etc. inside the material and around it inside the living body, and as bone tissue, cartilage tissue, etc. inside the material outside the living body. It can be used as a tissue culture container for culturing.
【０１２２】さらに、生体内部で組織誘導し、あるい
は、生体外部で組織培養した本発明のリン酸カルシウム
系多孔質焼結体を用いて、患部の補填などを実施するこ
とが可能である。Further, it is possible to carry out, for example, the repair of an affected part by using the calcium phosphate-based porous sintered body of the present invention in which a tissue is induced in a living body or a tissue is cultured outside the living body.
【０１２３】本発明のリン酸カルシウム系多孔質焼結体
の製造方法によれば、本発明の前述のリン酸カルシウム
系多孔質焼結体を容易に製造することができる。According to the method for producing a calcium phosphate-based porous sintered body of the present invention, the aforementioned calcium phosphate-based porous sintered body of the present invention can be easily produced.
【図１】水酸アパタイトの結晶構造の、００１方向から
の投影図。FIG. 1 is a projection view of a crystal structure of hydroxyapatite from a 001 direction.
【図２】図１の構造を横から見た説明図。FIG. 2 is an explanatory view of the structure of FIG. 1 as viewed from the side.
Ａ 水酸アパタイトの表面 A Surface of hydroxyapatite
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ６１Ｃ 13/08 Ａ６１Ｋ 6/033 Ａ６１Ｋ 6/033 Ａ６１Ｌ 31/00 Ｚ Ａ６１Ｌ 31/00 Ａ６１Ｃ 13/00 Ａ Ｂ Ｇ (72)発明者 田中 順三 茨城県つくば市並木１丁目１番地 無機材 質研究所内 (72)発明者 菊池 正紀 茨城県つくば市並木１丁目１番地 無機材 質研究所内 (72)発明者 生駒 俊之 茨城県つくば市並木１丁目１番地 無機材 質研究所内 (72)発明者 北條 顯道 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 (72)発明者 井村 浩一 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 (72)発明者 上本 英雄 神奈川県秦野市曽屋30番地 東芝セラミッ クス株式会社開発研究所内 (72)発明者 山崎 拓 東京都港区新橋５丁目22番地10号 東芝電 興株式会社内 (72)発明者 木下 雅実 東京都港区新橋５丁目22番地10号 東芝電 興株式会社内 (72)発明者 蓑輪 信昭 東京都港区新橋５丁目22番地10号 東芝電 興株式会社内 Ｆターム(参考） 4C059 DD08 GG02 GG04 GG07 GG08 4C081 AB03 AB04 AB06 AC11 BA13 BB08 CA062 CA102 CC04 CC05 CD122 CE08 CF011 CF021 CF031 CF041 CF21 DB04 DB05 DB06 DB07 DC01 EA02 EA03 EA04 EA05 EA06 EA12 4C089 AA02 BA03 BA16 BB01 BC02 BD06 BE02 BE08 BE09 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (reference) A61C 13/08 A61K 6/033 A61K 6/033 A61L 31/00 Z A61L 31/00 A61C 13/00 ABG (72 Inventor Junzo Tanaka 1-1-1 Namiki, Tsukuba, Ibaraki Pref., Inorganic Materials Research Laboratory (72) Inventor Masaki Kikuchi 1-1-1, Namiki, Tsukuba, Tsukuba, Ibaraki Pref.Inorganic Materials Research Laboratory (72) Inventor Toshiyuki Ikoma, Ibaraki 1-1, Namiki, Tsukuba City Inorganic Materials Research Laboratory (72) Inventor Akimichi Hojo 30 Soya, Hadano-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Hideo Uemoto 30 Soya, Hadano-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Taku Yamazaki 5--22-10 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Toshiba Electric (72) Inventor Masami Shimo 5-22-10 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo Inside Toshiba Denko Kogyo Co., Ltd. (72) Inventor Nobuaki Minowa 5-22-10 Shimbashi, Minato-ku, Tokyo F-term inside Toshiba Denko Kogyo Co., Ltd. 4C059 DD08 GG02 GG04 GG07 GG08 4C081 AB03 AB04 AB06 AC11 BA13 BB08 CA062 CA102 CC04 CC05 CD122 CE08 CF011 CF021 CF031 CF041 CF21 DB04 DB05 DB06 DB07 DC01 EA02 EA03 EA04 EA05 EA06 EA12 4C089 AA02 BE02 BE03 BB
Claims (25)
ていて、骨の再生成長を促す高分子が焼結体の表面に配
置されていることを特徴とするリン酸カルシウム系生体
用セラミック焼結体。1. A calcium phosphate-based biological ceramic sintered body, wherein a surface of the sintered body is modified with metal ions, and a polymer for promoting bone regeneration is arranged on the surface of the sintered body. .
ニッケル、カドミウム、鉛、カルシウム、ストロンチウ
ム、バリウムのイオンの一種又は二種以上であり、骨の
再生成長を促す高分子がコラーゲンであることを特徴と
する請求項１に記載のリン酸カルシウム系生体用セラミ
ック焼結体。2. The method according to claim 1, wherein the metal ions are zinc, magnesium, iron,
The calcium phosphate-based bioceramic according to claim 1, wherein the polymer that is one or more of nickel, cadmium, lead, calcium, strontium, and barium ions and that promotes bone regeneration is collagen. Sintered body.
徴とする請求項２に記載のリン酸カルシウム系生体用セ
ラミック焼結体。3. The calcium phosphate-based biological ceramic sintered body according to claim 2, wherein the metal ion is a zinc ion.
であり、多数の球状の気孔が存在して、焼結体のほぼ全
体にわたってそれらの気孔が連通しており、それらの気
孔間の連通部分の平均的な直径が５０μｍ以上であり、
かつ、気孔の直径が１５０μｍ以上であり、焼結体の三
点曲げ強さが５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求
項１〜３のいずれか１項に記載のリン酸カルシウム系生
体用セラミック焼結体。4. The sintered body has a porosity of 55% or more and 90% or less, a large number of spherical pores are present, and the pores communicate with each other over substantially the entire sintered body. The average diameter of the communicating part between them is 50 μm or more,
4. The calcium phosphate-based bioceramic according to claim 1, wherein the pore diameter is 150 μm or more, and the three-point bending strength of the sintered body is 5 MPa or more. 5. body.
酸カルシウム系焼結体からなり、その骨格部分の表面部
分が微細な凹凸もしくはリン酸カルシウム系の多孔質焼
結体より成る層を有し、リン酸カルシウム系多孔質焼結
体の比表面積が０．１ｍ2 ／ｇ以上であることを特徴と
する請求項１〜４のいずれか１項に記載のリン酸カルシ
ウム系生体用セラミック焼結体。5. A sintered body comprising a calcium phosphate-based sintered body in which a skeleton portion is substantially densified, and a surface portion of the skeleton portion has fine unevenness or a layer made of a calcium phosphate-based porous sintered body; calcium phosphate calcium phosphate biomaterial ceramic sintered body according to any one of claims 1 to 4, specific surface area of the porous sintered body, characterized in that it is 0.1 m 2 / g or more.
ａＨＰＯ4 、Ｃａ3（ＰＯ4 ）2 、Ｃａ5 （ＰＯ4 ）3
ＯＨ、Ｃａ4 Ｏ（ＰＯ4 ）2 、Ｃａ10（ＰＯ 4 ）6 （Ｏ
Ｈ）2 、ＣａＰ4 Ｏ11、Ｃａ（ＰＯ3 ）2 、Ｃａ2 Ｐ2
Ｏ7 、Ｃａ（Ｈ2 ＰＯ4 ）2 、Ｃａ2 Ｐ2 Ｏ7 、Ｃａ
（Ｈ2 ＰＯ4 ）2 ・Ｈ2 Ｏからなる１群の化合物の１種
以上を主成分とすることを特徴とする請求項１〜５のい
ずれか１項に記載のリン酸カルシウム系生体用セラミッ
ク焼結体。6. The calcium phosphate-based porous sintered body is selected from the group consisting of C
aHPOFour, CaThree(POFour)Two, CaFive(POFour)Three
OH, CaFourO (POFour)Two, CaTen(PO Four)6(O
H)Two, CaPFourO11, Ca (POThree)Two, CaTwoPTwo
O7, Ca (HTwoPOFour)Two, CaTwoPTwoO7, Ca
(HTwoPOFour)Two・ HTwoOne of a group of compounds consisting of O
6. The method according to claim 1, wherein the above is a main component.
2. The calcium phosphate-based biological ceramic according to claim 1
Sintered body.
ｇ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｙ、Ｌａ、Ｎａ、Ｋ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｚ
ｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｈ、および、この他の希土類から選ば
れる一種以上で置換され得るものであり、また、（ＰＯ
4 ）成分の一部が、ＶＯ4 、ＢＯ3 、ＳＯ4 、ＣＯ3 、
ＳｉＯ4 から選ばれる一種以上で置換され得るものであ
り、さらに、（ＯＨ）成分の一部が、Ｆ、Ｃｌ、Ｏ、Ｃ
Ｏ3 、Ｉ、Ｂｒから選ばれる一種以上で置換され得るも
のであることを特徴とする請求項６に記載のリン酸カル
シウム系生体用セラミック焼結体。7. A part of Ca component is Sr, Ba, M
g, Fe, Al, Y, La, Na, K, Ag, Pd, Z
n, Pb, Cd, H, and other rare earths.
4 ) Some of the components are VO 4 , BO 3 , SO 4 , CO 3 ,
It can be substituted by one or more selected from SiO 4 , and further, a part of the (OH) component is F, Cl, O, C
O 3, I, calcium phosphate bio ceramic sintered body according to claim 6, characterized in that it is capable substituted with one or more selected from Br.
ン酸カルシウムからなり、結晶体、同型固溶体、置換型
固溶体、侵入型固溶体のいずれかであり、非化学量論的
欠陥を含み得るものであることを特徴とする請求項１〜
５のいずれか１項に記載のリン酸カルシウム系生体用セ
ラミック焼結体。8. The calcium phosphate-based porous sintered body is made of calcium phosphate, and is any one of a crystal, an isomorphous solid solution, a substitutional solid solution, and an interstitial solid solution, and may contain non-stoichiometric defects. Claims 1 to
6. The calcium phosphate-based ceramic sintered body for living body according to any one of the items 5 to 5.
体用セラミック焼結体の製造方法。リン酸カルシウムを
湿式合成する際に目的金属イオンを含んだ塩を加えて、
カルシウムの一部が金属イオンに置換したリン酸カルシ
ウム沈殿を得る工程と、その沈殿を乾燥及び仮焼してか
ら造粒し、リン酸カルシウムの構造が安定化され、かつ
構造を不安定にする金属イオンが粒子の表面に偏析する
粒子を得る工程と、その粒子を成型及び焼成して、緻密
かつ多孔の焼結体を得る工程と、この焼結体を金属イオ
ンにより表面修飾して、焼結体の表面に高分子を配置す
る工程。9. A method for manufacturing a calcium phosphate-based ceramic sintered body for a living body, comprising the following steps. When wet synthesis of calcium phosphate, add a salt containing the target metal ion,
A step of obtaining a calcium phosphate precipitate in which a part of calcium is replaced by a metal ion, and drying and calcining the precipitate to form a granule, whereby the structure of the calcium phosphate is stabilized and the metal ion which makes the structure unstable is formed by particles. A step of obtaining particles segregating on the surface of the sintered body, a step of molding and firing the particles to obtain a dense and porous sintered body, and a step of surface-modifying the sintered body with metal ions to obtain a surface of the sintered body. Arranging a polymer on the surface.
カルシウム粒子内部の金属イオンの濃度に比較して２倍
〜１００万倍になることを特徴とする請求項９に記載の
リン酸カルシウム系生体用セラミック焼結体の製造方
法。10. The calcium phosphate bioceramic according to claim 9, wherein the metal ion concentration on the surface of the sintered body is 2 to 1,000,000 times as large as the metal ion concentration inside the calcium phosphate particles. A method for manufacturing a sintered body.
０．０１／９９．９９〜０．１／０．９の範囲であるこ
とを特徴とする請求項９〜１０のいずれか１項に記載の
リン酸カルシウム系生体用セラミック焼結体の製造方
法。11. The molar ratio between a metal ion and calcium is as follows:
The method for producing a calcium phosphate-based ceramic sintered body for a living body according to any one of claims 9 to 10, wherein the sintered body is in a range of 0.01 / 99.99 to 0.1 / 0.9.
０．１ナノメートル以上で１０ミクロン以下であること
を特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載のリ
ン酸カルシウム系生体用セラミック焼結体の製造方法。12. The calcium phosphate-based bioceramic according to claim 9, wherein the thickness of the surface on which the metal ions are segregated is 0.1 nm or more and 10 μm or less. A method for manufacturing a sintered body.
合により硬化し得る有機物質を溶媒に分散または溶解さ
せたスラリーを調整する工程と、このスラリーに起泡剤
を添加し撹枠および気体導入の両方または一方により所
定の容積まで起泡し、泡沫状態のスラリーとする工程
と、泡沫状態のスラリーに架橋剤および架橋開始剤の両
方または一方を添加して混合し、型内に導入して架橋重
合により硬化し成形体とする工程と、この成形体を乾燥
したあと、焼結して焼結体をつくる工程と、この焼結体
を金属イオンにより表面修飾して、焼結体の表面に高分
子を配置する工程を有することを特徴とするリン酸カル
シウム系生体用セラミック焼結体の製造方法。13. A step of preparing a slurry in which a calcium phosphate-based powder and an organic substance curable by cross-linking polymerization are dispersed or dissolved in a solvent, and adding a foaming agent to the slurry to perform stirring and / or gas introduction. A process of foaming to a predetermined volume to form a foamed slurry, and adding and / or mixing a crosslinking agent and / or a crosslinking initiator to the foamed slurry, introducing into a mold, and curing by crosslinking polymerization. Forming a compact, drying the compact and sintering to form a sintered body, and modifying the surface of the sintered body with metal ions to apply a polymer to the surface of the sintered body. A method for manufacturing a calcium phosphate-based ceramic sintered body for a living body, comprising a step of disposing.
に浸漬し、リン酸カルシウムの焼結体表面のカルシウム
イオンを目的とする金属イオンに置換することを特徴と
する請求項１３に記載のリン酸カルシウム系生体用セラ
ミック焼結体の製造方法。14. The calcium phosphate according to claim 13, wherein the sintered body is immersed in an aqueous solution containing metal ions to replace calcium ions on the surface of the sintered body of calcium phosphate with target metal ions. Method for producing ceramic sintered body for living body.
〜５０％が置換することを特徴とする請求項１４に記載
のリン酸カルシウム系生体用セラミック焼結体の製造方
法。15. Calcium ions on the surface of the sintered body
The method for producing a calcium phosphate-based biological ceramic sintered body according to claim 14, wherein about 50% is substituted.
２００℃〜１４００℃で焼成し、金属イオンの拡散を行
うと同時に非晶質化した表面を結晶化させ、金属イオン
を表面に固体化させることを特徴とする請求項１３〜１
５のいずれか１項に記載のリン酸カルシウム系生体用セ
ラミック焼結体の製造方法。16. A sintered body whose surface is replaced with metal ions is fired at 200 ° C. to 1400 ° C. to diffuse metal ions and crystallize an amorphous surface at the same time as metal ions. 13. The method according to claim 13, wherein
6. The method for producing a calcium phosphate-based ceramic sintered body for living body according to any one of the above items 5.
が、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、または
ポリプロピレンイミンのアミノ基を含む線状、分枝状、
またはブロック状の形態を有するポリマーであり、架橋
剤が、ソルビトールポリグリシジルエーテル、ポリグリ
セロールポリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトー
ルポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシ
ジルエーテル、グルセロールポリグリシジルエーテル、
又はポリメチロールプロパンポリグリシジルエーテルの
エポキシ基を２以上持つエポキシ化合物であることを特
徴とする請求項１０記載のリン酸カルシウム系生体用セ
ラミック焼結体の製造方法。17. The organic substance which can be cured by cross-linking polymerization is a linear, branched, or polyacrylamide, polyethyleneimine or polypropyleneimine containing amino group.
Or a polymer having a block-like form, the crosslinking agent is sorbitol polyglycidyl ether, polyglycerol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, diglycerol polyglycidyl ether, glycerol polyglycidyl ether,
11. The method for producing a calcium phosphate-based ceramic sintered body for living body according to claim 10, wherein the epoxy compound has two or more epoxy groups of polymethylolpropane polyglycidyl ether.
格部分の表面を酸によりエッチングし、骨格部分の表面
に微細な凹凸を設けることを特徴とする請求項１７記載
のリン酸カルシウム系生体用セラミック焼結体の製造方
法。18. The calcium phosphate-based bioceramic for a living body according to claim 17, wherein the surface of the skeleton portion of the calcium phosphate-based porous sintered body is etched with an acid to provide fine irregularities on the surface of the skeleton portion. How to make the body.
に流路を遮るように設置されたリン酸カルシウム系多孔
質焼結体の気孔内に酸を流通させる工程から成ることを
特徴とする、請求項１３に記載のリン酸カルシウム系生
体用セラミック焼結体の製造方法。19. The etching step using an acid comprises a step of flowing an acid through pores of a calcium phosphate-based porous sintered body installed in the acid flow path so as to block the flow path. Item 14. The method for producing a calcium phosphate-based ceramic sintered body for living body according to Item 13.
概略緻密化したリン酸カルシウム系焼結体より成る骨格
部分の表面に、リン酸カルシウム系粉末を含むスラリー
を付着させ、乾燥し、焼結して、リン酸カルシウム系多
孔質焼結体の骨格部分の表面に概略緻密質のリン酸カル
シウム系焼結体の層を設けることを特徴とする、請求項
１３〜１９のいずれか１項に記載のリン酸カルシウム系
生体用セラミック焼結体の製造方法。20. A calcium phosphate-based porous sintered body,
A slurry containing a calcium phosphate-based powder is adhered to the surface of the skeleton portion composed of the roughly densified calcium phosphate-based sintered body, dried and sintered, and roughly densified on the surface of the skeleton portion of the calcium phosphate-based porous sintered body. 20. The method for producing a calcium phosphate-based biological ceramic sintered body according to any one of claims 13 to 19, wherein a layer of a porous calcium phosphate-based sintered body is provided.
概略緻密化したリン酸カルシウム系焼結体より成る骨格
部分の表面に、リン酸カルシウム系粉末を含むスラリー
を付着させ、乾燥し、焼結して、リン酸カルシウム系多
孔質焼結体の骨格部分の表面に多孔質のリン酸カルシウ
ム系焼結体の層を設けることを特徴とする、請求項１３
〜２０のいずれか１項に記載のリン酸カルシウム系生体
用セラミック焼結体の製造方法。21. A calcium phosphate-based porous sintered body,
A slurry containing calcium phosphate-based powder is adhered to the surface of the skeleton part composed of the roughly densified calcium phosphate-based sintered body, dried and sintered, and the surface of the skeleton part of the calcium phosphate-based porous sintered body is porous. 14. A layer of a calcium phosphate-based sintered body is provided.
21. The method for producing the calcium phosphate-based ceramic sintered body for living body according to any one of items 20 to 20.
Ｏ4 、Ｃａ3 （ＰＯ 4 ）2 、Ｃａ5 （ＰＯ4 ）3 ＯＨ、
Ｃａ4 Ｏ（ＰＯ4 ）2 、Ｃａ10（ＰＯ4 ）6（Ｏ
Ｈ）2 、ＣａＰ4 Ｏ11、Ｃａ（ＰＯ3 ）2 、Ｃａ2 Ｐ2
Ｏ7 、Ｃａ（Ｈ2 ＰＯ4 ）2 、Ｃａ2 Ｐ2 Ｏ7 、Ｃａ
（Ｈ2 ＰＯ4 ）2 ・Ｈ2 Ｏからなる１群の化合物の１種
以上を主成分とすることを特徴とする請求項１３〜２１
のいずれか１項に記載のリン酸カルシウム系生体用セラ
ミック焼結体の製造方法。22. The calcium phosphate-based powder is CaHP
OFour, CaThree(PO Four)Two, CaFive(POFour)ThreeOH,
CaFourO (POFour)Two, CaTen(POFour)6(O
H)Two, CaPFourO11, Ca (POThree)Two, CaTwoPTwo
O7, Ca (HTwoPOFour)Two, CaTwoPTwoO7, Ca
(HTwoPOFour)Two・ HTwoOne of a group of compounds consisting of O
22. The above as a main component.
The calcium phosphate-based biological sera according to any one of
A method for producing a sinter.
ｇ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｙ、Ｌａ、Ｎａ、Ｋ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｚ
ｎ、Ｐｂ、Ｃｄ、Ｈ、および、この他の希土類から選ば
れる一種以上で置換され得るものであり、また、（ＰＯ
4 ）成分の一部が、ＶＯ4 、ＢＯ3 、ＳＯ4 、ＣＯ3 、
ＳｉＯ4 から選ばれる一種以上で置換され得るものであ
り、さらに、（ＯＨ）成分の一部が、Ｆ、Ｃｌ、Ｏ、Ｃ
Ｏ3 、Ｉ、Ｂｒから選ばれる一種以上で置換され得るも
のであることを特徴とする請求項２２に記載のリン酸カ
ルシウム系生体用セラミック焼結体の製造方法。23. Part of the Ca component is Sr, Ba, M
g, Fe, Al, Y, La, Na, K, Ag, Pd, Z
n, Pb, Cd, H, and other rare earths.
4 ) Some of the components are VO 4 , BO 3 , SO 4 , CO 3 ,
It can be substituted by one or more selected from SiO 4 , and further, a part of the (OH) component is F, Cl, O, C
O 3, I, method for producing a calcium phosphate-based bio-ceramic sintered body according to claim 22, characterized in that it is capable substituted with one or more selected from Br.
ルシウムからなり、結晶体、同型固溶体、置換型固溶
体、侵入型固溶体のいずれかであり、非化学量論的欠陥
を含み得るものであることを特徴とする請求項１３〜２
０のいずれか１項に記載のリン酸カルシウム系生体用セ
ラミック焼結体の製造方法。24. The calcium phosphate-based powder is made of calcium phosphate, and is any one of a crystal, an isomorphous solid solution, a substitutional solid solution, and an interstitial solid solution, and may contain a non-stoichiometric defect. Claims 13-2
0. The method for producing a calcium phosphate-based bioceramic sintered body according to any one of items 0 to 10.
子がコラーゲンであることを特徴とする請求項１３〜２
４のいずれか１項に記載のリン酸カルシウム系生体用セ
ラミック焼結体の製造方法。25. The method according to claim 13, wherein the metal ion is zinc ion and the polymer is collagen.
5. The method for producing the calcium phosphate-based ceramic sintered body for living body according to any one of the above items 4.
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