[go: up one dir, main page]

JP4070951B2 - 多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法 - Google Patents

多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4070951B2
JP4070951B2 JP2000373600A JP2000373600A JP4070951B2 JP 4070951 B2 JP4070951 B2 JP 4070951B2 JP 2000373600 A JP2000373600 A JP 2000373600A JP 2000373600 A JP2000373600 A JP 2000373600A JP 4070951 B2 JP4070951 B2 JP 4070951B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
calcium phosphate
sintered body
phosphate ceramic
slurry
porous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000373600A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2002179478A (ja
Inventor
智勇 松本
Original Assignee
ペンタックス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ペンタックス株式会社 filed Critical ペンタックス株式会社
Priority to JP2000373600A priority Critical patent/JP4070951B2/ja
Priority to GB0129279A priority patent/GB2370837B/en
Priority to US10/005,673 priority patent/US20020114938A1/en
Priority to DE10160178A priority patent/DE10160178A1/de
Publication of JP2002179478A publication Critical patent/JP2002179478A/ja
Priority to US10/772,398 priority patent/US7514024B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4070951B2 publication Critical patent/JP4070951B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/447Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on phosphates, e.g. hydroxyapatite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/10Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by using foaming agents or by using mechanical means, e.g. adding preformed foam
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249955Void-containing component partially impregnated with adjacent component
    • Y10T428/249956Void-containing component is inorganic
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249978Voids specified as micro

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Dental Prosthetics (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細胞及び生体組織の培養に用いる担体や、骨補填用等に好適な生体親和性を有する人工生体材料のみならず、優れた機械的強度及び切削性を有するために液体クロマトグラフィー用充填剤、触媒担体、各種の電気・電子材料、原子炉材料、セラミック発熱体等にも有用な多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ハイドロキシアパタイト等のリン酸カルシウム系セラミックスは生体適合性に優れ、細胞及び生体組織の培養に用いる担体や、人工歯根や骨補強材等の生体材料として利用されている。機械的強度の観点からは、リン酸カルシウム系セラミックスは緻密な程よいが、生体親和性の観点からは多孔質なほど、すなわち気孔率が高いほど良い。このため、従来から多孔質リン酸カルシウム系セラミックスを製造する方法として、発泡剤添加法、熱分解性樹脂ビーズ添加法、スポンジ樹脂含浸法、水溶性高分子ゲル化法等の種々の方法が提案されている。
【0003】
発泡剤添加法は、例えばハイドロキシアパタイトのスラリーに過酸化水素水等の発泡剤を加え、発泡させて多孔質化する方法であるが、気孔率に限界があり、また製品ロット毎に均一な気孔径及び気孔率に制御するのが困難であるという問題がある。熱分解性樹脂ビーズ添加法は、例えばハイドロキシアパタイトのスラリーに熱分解性樹脂ビーズを添加・混合し、成形した後、加熱により樹脂を焼失させ、多孔質化させる方法である。しかしながら、乾燥の際に樹脂ビーズは収縮しないため、成形体に歪みやクラックが発生するという問題がある他、多量に樹脂ビーズを使用するため、焼成に時間がかかり、さらに多量の炭酸ガスを発生するという問題がある。その上、得られる多孔質セラミックスの気孔率はせいぜい50%程度である。さらにスポンジ樹脂含浸法は、多孔質セラミックスの製造方法として広く使用されているものであるが、気孔率はスポンジの気孔率により規定されるので、せいぜい75%程度であり、所望の微細な気孔を有する多孔質リン酸カルシウム系セラミックスを得ることはできない。
【0004】
これらの方法に対して、水溶性高分子ゲル化法は、セラミックスと水溶性高分子化合物とのスラリーを攪拌することにより起泡させ、起泡したスラリーを加熱することによりゲル化させ、気泡を保持した状態で乾燥する方法である(特許3058174 号)。特許3058174 号の方法により得られた多孔質セラミックスは、気泡に由来する孔径20〜2000μmの球形のマクロポアと、セラミックス原料一次粒子の凝集体からなる球状二次粒子粉体の間隙によって形成される3次元連通孔とを有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多孔質リン酸カルシウム系セラミックスに対する生体親和性の要求レベルが上昇するにつれて、特許3058174 号の方法により得られる多孔質リン酸カルシウム系セラミックスよりもさらに高気孔率の多孔質リン酸カルシウム系セラミックスが要求されるようになってきた。
【0006】
従って本発明の目的は、従来技術では得られない高気孔率の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体及びその製造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、リン酸カルシウム系セラミックス粉体と水溶性高分子化合物とを含有するスラリーにN,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドを添加し、強く攪拌することにより、従来では得られない程の高気孔率の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体が得られることを発見し、本発明を完成した。
【0008】
すなわち、本発明の方法によって得られる多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体は、気孔率が80%以上であることを特徴とする。
【0009】
多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の平均気孔径は好ましくは5〜1500μmである。また多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体のCa/Pの重量比は1.6 〜1.7 であるのが好ましい。このような多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の好ましい一例は多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体である。
【0010】
気孔率が80%以上の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体を製造する本発明の方法は、(1) リン酸カルシウム系セラミックス粉体と、水溶性高分子化合物と、N,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドとを含有するスラリーを作製し、(2) 前記スラリーを強く攪拌することにより起泡させ、(3) ゲル化させ、(4) 乾燥後に焼結することを特徴とする。
【0011】
前記リン酸カルシウム系セラミックス粉体は平均粒径が100 nm以下のリン酸カルシウム系セラミックスの一次粒子からなる平均粒径0.5 〜80μmの二次粒子であるのが好ましい。また前記水溶性高分子化合物はメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体であるのが好ましい。
【0012】
前記スラリーの組成は、前記リン酸カルシウム系セラミックス粉体100 重量部に対して、前記水溶性高分子化合物は1〜10重量部であり、N,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドは1〜10重量部であるのが好ましい。また前記スラリー中における前記リン酸カルシウム系セラミックス粉体+前記水溶性高分子化合物+N,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドの合計濃度は20〜50重量%であるのが好ましい。
【0013】
前記スラリーの攪拌は50W/L以上の攪拌力により行うのが好ましい。また攪拌中のスラリーに空気や、窒素、アルゴン等の不活性ガスを注入するのが好ましい。前記スラリーの攪拌起泡処理中の温度は5〜20℃に保持するのが好ましい。さらにN,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドは金属イオン含有しないのが好ましい。
【0014】
このような特徴を有する多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体製造する本発明の方法は、特に多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体を製造する場合に好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】
[1] 多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体
(1) 組成
リン酸カルシウム系セラミックス焼結体のCa/Pの重量比は1.6 〜1.7 であるのが好ましい。Ca/Pの重量比が1.6 未満であると燐酸三カルシウム[Ca3 ( PO 4 ) 2]との混在相となり、また1.7 超であると酸化カルシウム(CaO )との混在相となる。本発明を適用する多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の好ましい例は多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体[Ca 10( PO4 ) 6 ・(OH)2 ] である。
【0016】
(2) 気孔率
本発明の方法によって得られる多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体は80%以上の気孔率を有することを特徴とする。このように高い気孔率は後述する方法により初めて実現したものである。80%以上と高い気孔率を有するために、多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体は著しく高い生体親和性を有する。気孔率の上限については、実用的観点から95%程度が好ましい。95%超の気孔率を有する多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体は機械的強度が不十分なために加工性やハンドリング性に劣る。
【0017】
多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の平均気孔径は好ましくは5〜1500μmである。平均気孔径を5μm未満にすると、細胞又は血管の侵入形成が困難となり、また1500μm超では安定した機械的強度を得るのが困難であり、製品ロット毎に加工性やハンドリング性の変動幅が大きくなりすぎる。多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体中の気孔径は均一であるのが好ましいので、大部分(80%以上)の気孔は50〜500 μmの範囲内に入っているのが好ましい。
【0018】
[2] 製造方法
本発明の製造方法を多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の場合を例にとって、以下詳細に説明するが、本発明は他のリン酸カルシウム系セラミックス焼結体にも適用することができる。
【0019】
(1) スラリーの調製
ハイドロキシアパタイト粉体、水溶性高分子化合物及びN,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドを含有するスラリーを調製する。
【0020】
(a) ハイドロキシアパタイト粉体
ハイドロキシアパタイト粉体は平均粒径が100 nm以下の一次粒子からなる平均粒径0.5 〜80μmの二次粒子であるのが好ましい。スラリーの攪拌性及び多孔質ハイドロキシアパタイトグリーンブロックの成形性を向上させるために、ハイドロキシアパタイト粉体は球状粒子であるのが好ましい。
【0021】
ハイドロキシアパタイト粉体は、強い攪拌に耐える粉体強度を得るために、仮焼処理を施すのが好ましい。仮焼処理は、粉体を700 〜850 ℃の温度で4〜10時間熱処理することからなる。仮焼温度が700 ℃未満であるとハイドロキシアパタイト粉体の強度の十分な向上は達成できず、また850 ℃超であると焼結が始まるので、粒成長が起こるのみならず、仮焼後の粉砕が必要になる。
【0022】
(b) 水溶性高分子化合物
本発明に使用し得る水溶性高分子化合物は、その水溶性又は水分散液に対して加熱等の手段を施すことによりゲル化するようなものである。ここで、水溶性又は水分散液は、水溶液、コロイド溶液、エマルジョン及び懸濁液のいずれも包括する。このような水溶性高分子化合物として、例えばメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、カードラン等の多糖類、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン等の合成重合体等が挙げられ、中でもメチルセルロースが好ましい。またポリビニルアルコールの場合、硼酸あるいは硼砂を添加することによりゲル化させることができる。
【0023】
(c) 非イオン系界面活性剤
強い攪拌により微細な気泡を多数形成させるとともに、ゲル化のための加熱工程で気泡を消失させない性質を有する界面活性剤として、N,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドを使用する。また多孔質ハイドロキシアパタイトは生体材料として体内で半永久的に使用されるため、添加するN,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドは焼結により完全に焼失するのみならず、焼結後も残存するナトリウム等の金属イオンを含有しないものが好ましい。
【0025】
(d) 配合比及び濃度
スラリー中において、ハイドロキシアパタイト粉体を100 重量部として、水溶性高分子化合物を1〜10重量部とし、N,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドを1〜10重量部とすのが好ましい。ハイドロキシアパタイト粉体の添加量が少なすぎると、乾燥に時間がかかりすぎ、また多すぎるとスラリーの粘度が高すぎ、起泡が困難である。また水溶性高分子化合物の添加量が1重量部未満であると、ゲル化が困難であり、また10重量部超であるとスラリーの粘度が高すぎ、起泡が困難である。水溶性高分子化合物のより好ましい添加量は1〜5重量部である。さらにN,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドの添加量が1重量部未満であると、起泡が困難であり、また10重量部超にしてもそれに見合う効果の向上が得られない。N,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドのより好ましい添加量は1〜5重量部である。
【0026】
スラリー中におけるハイドロキシアパタイト粉体+水溶性高分子化合物+N,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドの合計濃度は20〜50重量%であるのが好ましい。これらの成分の合計濃度が20重量%未満であると、ゲル化した後の乾燥に時間がかかりすぎ、また乾燥後にゲルがつぶれて多孔質形状を維持できない。一方、合計濃度が50重量%超であるとスラリーの粘度が高すぎ、攪拌起泡が困難である。より好ましい合計濃度は25〜40重量%である。
【0027】
(2) 起泡
上記組成のスラリーを強く攪拌すると、スラリーは空気を巻き込み発泡する。攪拌力は50W/L以上であるのが好ましい。攪拌力が50W/L未満であると、起泡が不十分であり、所望の気孔率を有する多孔質ハイドロキシアパタイトが得られない。なお攪拌力は、[攪拌機の最大出力(W)/水溶液の量(L)]×(実際の回転数/最大回転数)により求めることができる。攪拌機の出力はスラリーの粘度が高くなると回転数を保つために増大するが、高気孔率に起泡させる本発明の場合、スラリー粘度は仕込み時の粘度から実質的に変化しない。従って、粘度の影響は実質的に無視できる。
【0028】
このような攪拌力が得られる装置としては、インペラー式ホモジナイザーが挙げられる。インペラー式ホモジナイザーは本来起泡が起こらないように設計されているが、攪拌条件を50W/L以上とすることにより、著しい起泡が可能になる。また攪拌羽根をディスク状にするとともに、ディスクの外周に鋸刃上の凹凸を設け、さらに攪拌容器の内壁に邪魔板を設けた構造の攪拌装置を使用するのが好ましい。このような構造を有するインペラー式ホモジナイザーは、例えばエスエムテー(株)製のPH91,PA92,HF93,FH94P ,PD96,HM10等である。さらに上記起泡をさらに促進するために、攪拌中のスラリーに空気や、窒素、アルゴン等の不活性ガスを注入するのが好ましい。
【0029】
攪拌時間は攪拌力に依存するが、一般的には1〜30分間程度で良い。また気泡を微細かつ均一化させるとともに安定化させるために、比較的低温で起泡を行うのが好ましく、具体的には約0〜25℃、特に5〜20℃の液温で行うのが好ましい。
【0030】
起泡したスラリーを内壁に可撓性耐水性膜を張った型に注型するのが好ましい。そうすると乾燥時のセラミックスの収縮に伴って膜が型から剥離するので、型と接する面でのセラミックスの崩れや内部での割れが起こらず、優れた乾燥体が得られる。
【0031】
(3) ゲル化
攪拌により十分に起泡したスラリーを80℃以上〜100 ℃未満に加熱すると、メチルセルロース等の水溶性高分子化合物の作用によりゲル化する。加熱温度が80℃未満であるとゲル化が不十分であり、また100 ℃以上であると水分が沸騰し、ゲル構造が破壊される。
【0032】
(4) 乾燥
ゲルの乾燥は、水分が沸騰しない程度の高温(例えば80℃以上〜100 ℃未満)に保持することにより行うのが好ましい。ゲルは乾燥によりほぼ等方的に収縮するとともに、気泡に変化は起こらないため、割れ等を生ずることなく、微細かつ均一な球形のマクロポアを有する強度の高い乾燥体(グリーンブロック)となる。
【0033】
(5) 加工
グリーンブロックに含有される水溶性高分子化合物はバインダーとして作用するので、ハンドリングできる機械的強度を有する。従って仮焼成を行うことなく、乾燥体のまま切削加工することができる。
【0034】
(6) 脱脂
必要に応じて、所定の形状に加工したグリーンブロックから水溶性高分子化合物及びN,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドを除去するために、脱脂処理を行う。脱脂処理は300 〜900 ℃に加熱することにより行うことができる。
【0035】
(7) 焼結
グリーンブロックを1000〜1250℃で2〜10時間焼結する。焼結温度が1000℃未満であると、十分な強度を有する多孔質ハイドロキシアパタイトが得られず、また1250℃超であるとハイドロキシアパタイトは燐酸三カルシウムと酸化カルシウムに分解してしまう。焼結時間は焼結温度に応じて適宜設定すれば良い。なお脱脂工程を省略する場合には、焼結温度に達するまで徐々に昇温することにより脱脂を兼ねることができる。例えば、室温から約10〜100 ℃/時の昇温速度で約600 ℃まで昇温し、次に約50〜200 ℃/時の昇温速度で焼結温度まで昇温し、この温度で保持するのが好ましい。焼結完了後は徐冷する。
【0036】
【実施例】
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0037】
実施例1
細長い形状の一次粒子(平均径:長径78nm、短径23nm)からなるハイドロキシアパタイトの球形粉体(平均粒径:10μm)120 重量部と、メチルセルロース(和光純薬工業(株)製、2重量%水溶液として20℃で測定した粘度:4000cps )の1重量%水溶液320 重量部と、脂肪酸アルカノールアミド系界面活性剤(N,N-ジメチルドデシルアミンオキサイド,「AROMOX」,ライオン(株)製)10重量部(固形分基準)とを配合した。得られたスラリーをホモジナイザー(エスエムテー(株)製,PA92)に投入した。スラリー温度を8℃に保ちながら、スラリーを60W/Lの攪拌力(攪拌時の実際の出力)で5分間強く攪拌し、起泡させた。
【0038】
得られた気泡含有スラリーを型に注入し、83℃に2時間加熱して、ゲル化させた。得られたゲルを83℃に保持することにより完全に乾燥し、グリーンブロックを得た。
【0039】
グリーンブロックを30mm×15mm×10mmの形状に加工した後、大気中で室温から50℃/時の昇温速度で600 ℃まで昇温し、次に100 ℃/時の昇温速度で1200℃まで昇温し、この温度で4時間焼成した後、50℃/時の降温速度で600 ℃まで冷まし、この温度に4時間保持した後、100 ℃/時の降温速度で室温まで冷却した。この焼結工程により多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体を作製した。
【0040】
得られた焼結体の気孔率を測定した。測定結果を出発原料組成とともに表1に示す。また得られた多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の走査顕微鏡写真(60倍)を図1に示す。図1から明らかなように、多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体中の気孔はサイズが揃っており、大部分が50〜500 μmの粒径範囲内にあることが分かる。
【0041】
実施例2
ホモジナイザーの容器底部からパイプにより窒素ガスを吹き込みながら攪拌して起泡させた以外実施例1と同じ条件で、スラリーの攪拌を行い、起泡させた。次いで実施例1と同様にして注型、ゲル化、乾燥、加工及び焼結を行い、多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体を作製した。得られた焼結体の気孔率を測定した。測定結果を出発原料組成とともに表1に示す。
【0042】
比較例1
予め20℃に保ったメチルセルロース1重量%水溶液240 重量部に、実施例1と同じハイドロキシアパタイト粉体140 重量部を添加し、得られたスラリーをKENMIXミキサー(攪拌時の実際の出力:5.5 W/L,(株)愛工舎製作所製)により15分間攪拌し、起泡させた。次いで実施例1と同様にして注型、ゲル化、乾燥、加工及び焼結を行い、多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体を作製した。得られた焼結体の気孔率を測定した。測定結果を出発原料組成とともに表1に示す。
【0043】
【表1】
Figure 0004070951
【0044】
表1から明らかなように、スラリーにN,N- ジメチルドデシルアミンオキサイド( AROMOX を添加するとともに、強攪拌の条件で起泡した実施例1及び2の多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体は、界面活性剤を添加せずに5.5 W/Lと低い攪拌力で起泡させた比較例1のものと比較して、気孔率が非常に高い。また攪拌起泡時に窒素ガスを吹き込んだ実施例2の多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体は実施例1のものと比較して更に高い気孔率を有していた。
【0045】
実施例3,4
攪拌装置としてHM10(エスエムテー(株)製ホモジナイザー)を使用し、表2に示す組成のスラリーを同じく表2に示す条件で攪拌起泡し、その後は実施例1と同じ条件で多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体を作製した。なお表中実際の出力は攪拌起泡した時の攪拌力に相当する。得られた焼結体の気孔率を測定した。測定結果を表2に示す。
【0046】
比較例2
界面活性剤を添加せず、かつ攪拌装置としてKENMIXミキサーを使用し、表2に示す組成のスラリーを同じく表2に示す条件で攪拌起泡し、その後は実施例1と同じ条件で多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体を作製した。得られた焼結体の気孔率を測定した。測定結果を表2に示す。
【0047】
【表2】
Figure 0004070951
【0048】
表2から明らかなように、本発明の方法によって得られた実施例3及び4の多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体は80%以上の気孔率を有するが、そうでない比較例2は40%と低い。
【0049】
実施例5
実施例1と同じハイドロキシアパタイトの球形粉体120 重量部と、実施例1と同じメチルセルロースの1重量%水溶液240 重量部と、表3に示す各種の界面活性剤2.4 重量部(固形分基準)とを配合した。得られたスラリーをホモジナイザー(エスエムテー(株)製,PA92)に投入した。実施例1と同じ条件で攪拌起泡した後、やはり実施例1と同じ条件で注型、ゲル化、乾燥、加工及び焼結を行い、多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体を作製した。得られた焼結体の気孔率を測定した。測定結果を表4に示す。
【0050】
【表3】
Figure 0004070951
【0051】
Figure 0004070951
【0052】
【表4】
Figure 0004070951
【0053】
表4から明らかなように、非イオン系界面活性剤を添加したスラリーからなる多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体は80%以上と高い気孔率を有するが、アニオン系界面活性剤を添加したスラリーからなる多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体は低い気孔率を有する。また非イオン系界面活性剤としてTEALS (ラウリル硫酸トリエタノールアミン)を使用した場合、起泡性は非常に良好であったが、硫酸基が残留した。
【0054】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の方法によって得られる多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体は、従来技術では不可能なレベルの気孔率を有するので、優れた生体親和性を有し、生体材料として有用である。また優れた機械的強度及び切削性を有するので、液体クロマトグラフィー用充填剤、触媒担体、各種の電気・電子材料、原子炉材料、セラミック発熱体等にも有用である。
【0055】
このような多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体を製造する本発明の方法は、セラミックス粉体と水溶性高分子化合物との極めて粘調なスラリーにN,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドを添加するとともに、スラリーを著しく強く攪拌するものであり、微細で均一な気泡を有する高気孔率の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体を効率よく製造することができる。本発明の方法によれば、乾燥の際の収縮がほぼ等方的に進行するため、乾燥工程で割れ等を生じることなく、容易に多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1で得られた多孔質ハイドロキシアパタイト焼結体の走査顕微鏡写真(60倍)である。

Claims (10)

  1. 気孔率が80%以上の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体を製造する方法であって、(1) リン酸カルシウム系セラミックス粉体と、水溶性高分子化合物と、N,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドとを含有するスラリーを作製し、(2) 前記スラリーを強く攪拌することにより起泡させ、(3) ゲル化させ、(4) 乾燥後に焼結することを特徴とする多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法。
  2. 請求項1に記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記リン酸カルシウム系セラミックス粉体は平均粒径が100 nm以下のリン酸カルシウム系セラミックスの一次粒子からなる平均粒径0.5〜80μmの二次粒子であることを特徴とする方法。
  3. 請求項1又は2に記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記水溶性高分子化合物はセルロース誘導体であることを特徴とする方法。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記リン酸カルシウム系セラミックス粉体100 重量部に対して、前記水溶性高分子化合物1〜10重量部、及びN,N- ジメチルドデシルアミンオキサイド1〜10重量部を配合することを特徴とする方法。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記スラリー中における前記リン酸カルシウム系セラミックス粉体+前記水溶性高分子化合物+N,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドの合計濃度は20〜50重量%であることを特徴とする方法。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記スラリーの攪拌を50W/L以上の攪拌力により行うことを特徴とする方法。
  7. 請求項1〜6のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記スラリーの攪拌起泡処理中の温度を5〜20℃に保持することを特徴とする方法。
  8. 請求項1〜7のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、N,N- ジメチルドデシルアミンオキサイドが金属イオンを含有しないことを特徴とする方法。
  9. 請求項1〜8のいずれかに記載の多孔質リン 酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記スラリーにガスを吹き込みながら強く攪拌することを特徴とする方法。
  10. 請求項1〜9のいずれかに記載の多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法において、前記リン酸カルシウム系セラミックスがハイドロキシアパタイトであることを特徴とする方法。
JP2000373600A 2000-12-07 2000-12-07 多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法 Expired - Fee Related JP4070951B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000373600A JP4070951B2 (ja) 2000-12-07 2000-12-07 多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法
GB0129279A GB2370837B (en) 2000-12-07 2001-12-06 Method for producing porous sintered body of calcium phosphate-based ceramic
US10/005,673 US20020114938A1 (en) 2000-12-07 2001-12-07 Porous sintered body of calcium phosphate-based ceramic and method for producing same
DE10160178A DE10160178A1 (de) 2000-12-07 2001-12-07 Poröser, gesinterter Körper aus calciumphosphat-basierter Keramik und Verfahren zu dessen Herstellung
US10/772,398 US7514024B2 (en) 2000-12-07 2004-02-06 Method for producing a porous sintered body of calcium phosphate-based ceramic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000373600A JP4070951B2 (ja) 2000-12-07 2000-12-07 多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002179478A JP2002179478A (ja) 2002-06-26
JP4070951B2 true JP4070951B2 (ja) 2008-04-02

Family

ID=18842958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000373600A Expired - Fee Related JP4070951B2 (ja) 2000-12-07 2000-12-07 多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20020114938A1 (ja)
JP (1) JP4070951B2 (ja)
DE (1) DE10160178A1 (ja)
GB (1) GB2370837B (ja)

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6840995B2 (en) * 1999-07-14 2005-01-11 Calcitec, Inc. Process for producing fast-setting, bioresorbable calcium phosphate cements
US6960249B2 (en) * 1999-07-14 2005-11-01 Calcitec, Inc. Tetracalcium phosphate (TTCP) having calcium phosphate whisker on surface
US7270705B2 (en) * 1999-07-14 2007-09-18 Jiin-Huey Chern Lin Method of increasing working time of tetracalcium phosphate cement paste
US7094282B2 (en) 2000-07-13 2006-08-22 Calcitec, Inc. Calcium phosphate cement, use and preparation thereof
US7169373B2 (en) * 1999-07-14 2007-01-30 Calcitec, Inc. Tetracalcium phosphate (TTCP) having calcium phosphate whisker on surface and process for preparing the same
US7156915B2 (en) * 2000-07-13 2007-01-02 Calcitec, Inc. Tetracalcium phosphate (TTCP) with surface whiskers and method of making same
US7182928B2 (en) * 2000-07-13 2007-02-27 Calcitec, Inc. Calcium phosphate cements made from (TTCP) with surface whiskers and process for preparing same
DE60215895T2 (de) * 2001-09-13 2007-05-31 Akira Myoi, Toyonaka Poröse Calciumphosphat-Keramik für in vivo-Anwendungen
US20030216777A1 (en) * 2002-05-16 2003-11-20 Yin-Chun Tien Method of enhancing healing of interfacial gap between bone and tendon or ligament
KR100460452B1 (ko) * 2002-08-23 2004-12-08 한국화학연구원 순간 겔화법을 이용한 다공성 유·무기 복합체의 제조방법
ITBO20020650A1 (it) * 2002-10-15 2004-04-16 Fin Ceramica Faenza Srl Ora Fin Ceramica Faenza Procedimento per la realizzazione di articoli porosi calcio fosfatici per la rigenerazione ossea e come supporto per cellule e gli articoli porosi stessi.
DE10328892A1 (de) * 2003-06-26 2005-05-12 Curasan Ag Knochenaufbaumittel und Herstellungsverfahren
FR2857961A1 (fr) * 2003-07-24 2005-01-28 Centre Nat Rech Scient Monolithe de mousse solide inorganique, procede pour sa preparation
US7163651B2 (en) * 2004-02-19 2007-01-16 Calcitec, Inc. Method for making a porous calcium phosphate article
US6994726B2 (en) * 2004-05-25 2006-02-07 Calcitec, Inc. Dual function prosthetic bone implant and method for preparing the same
CN1871037B (zh) * 2003-10-27 2010-10-06 Hoya株式会社 磷酸钙陶制品多孔体及其制造方法
CA2545185A1 (en) * 2003-11-07 2005-05-26 Calcitec, Inc. Spinal fusion procedure using an injectable bone substitute
JP4540969B2 (ja) * 2003-11-27 2010-09-08 Hoya株式会社 リン酸カルシウムセラミックス多孔体及びその製造方法
JP4227660B2 (ja) 2004-05-12 2009-02-18 ファイザー・プロダクツ・インク ジペプチジルペプチダーゼivインヒビターとしてのプロリン誘導体およびそれらの使用
KR100898218B1 (ko) 2004-09-14 2009-05-18 재팬 사이언스 앤드 테크놀로지 에이젼시 세라믹입자군 및 그 제조방법 그리고 그 이용
DE102005039774A1 (de) * 2005-08-23 2007-03-01 Universität Bremen Verfahren zur Herstellung von anorganischen Schäumen, danach hergestellter Schaum und Verwendung desselben
EP1785408A1 (fr) * 2005-11-15 2007-05-16 L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Procédé d'élaboration de supports poreux céramiques de microstructure contrôlée
EP1829564A1 (en) * 2006-02-17 2007-09-05 Progentix B.V. i.o. Osteoinductive calcium phosphate
KR100850568B1 (ko) 2007-05-09 2008-08-06 오스템임플란트 주식회사 다공성 표면을 가진 세라믹 임플란트의 제조방법과 그제조방법에 의해 제조된 임플란트
US20090191111A1 (en) * 2008-01-29 2009-07-30 Inha-Industry Partnership Institute Preparation method of calcium phosphate-based ceramic powder and compact thereof
JP2010100514A (ja) * 2008-07-22 2010-05-06 Covalent Materials Corp セラミックス粒子及びその製造方法
KR101077095B1 (ko) * 2008-10-31 2011-10-26 순천향대학교 산학협력단 기포를 기공형성제로 이용한 하이드록시아파타이트 다공질체 제조방법
TWI411595B (zh) * 2010-04-07 2013-10-11 Univ Kaohsiung Medical 以溫感水膠製備含多孔性陶瓷組合物的方法
US8962037B2 (en) * 2011-02-08 2015-02-24 Maxigen Biotech Inc. Dicalcium phosphate ceramics, dicalcium phosphate/hydroxyapatite biphasic ceramics and method of manufacturing the same
JP5956871B2 (ja) * 2012-08-24 2016-07-27 Hoya株式会社 骨補填材の製造方法
CN107324833B (zh) * 2016-04-28 2020-07-14 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种多孔氮化硅陶瓷材料的制备方法
PL239781B1 (pl) * 2018-12-04 2022-01-10 Medical Inventi Spolka Akcyjna Maszyna do formowania masy kompozytu i sposób wytwarzania kompozytu na bazie ceramiki
US11498880B2 (en) * 2019-07-26 2022-11-15 Warsaw Orthopedic, Inc. Calcium phosphate granules and methods of making them
CN115246158B (zh) * 2021-04-28 2024-04-12 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种高密度陶瓷素坯的制备方法
CN119241272B (zh) * 2024-10-09 2025-03-21 烟台大学 一种以椰壳为原料制备轻质碳化硼陶瓷的方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US104602A (en) * 1870-06-21 Improvement in faucets
JPS56166843A (en) * 1980-05-28 1981-12-22 Mitsubishi Mining & Cement Co Filler for bone broken section and void section
NL8402158A (nl) * 1983-07-09 1985-02-01 Sumitomo Cement Co Poreus keramisch materiaal en werkwijze voor de bereiding daarvan.
JPS60142857A (ja) * 1983-12-29 1985-07-29 住友セメント株式会社 骨セメント組成物
JPS62158175A (ja) 1986-01-07 1987-07-14 住友大阪セメント株式会社 代替骨用多孔質セラミツク成形体およびその製造方法
JPS62281953A (ja) * 1986-05-28 1987-12-07 旭光学工業株式会社 骨補填材
JPS6346171A (ja) * 1986-06-06 1988-02-27 旭光学工業株式会社 生体内留置医療用具の支持体
JPS62295666A (ja) * 1986-06-16 1987-12-23 呉羽化学工業株式会社 連続二次元多孔型インプラント材及びその製造法
JP2597355B2 (ja) 1986-08-05 1997-04-02 オリンパス光学工業株式会社 リン酸カルシウム多孔体の製造方法
US4861733A (en) * 1987-02-13 1989-08-29 Interpore International Calcium phosphate bone substitute materials
US4795764A (en) * 1987-06-01 1989-01-03 Minnesota Mining & Manufacturing Company Poly(oxyalkylene) poly(aliphatic isocyanate) prepolymer and polyurea polymer derived therefrom by reaction with polyamine
JP2572606B2 (ja) * 1987-09-14 1997-01-16 旭光学工業株式会社 表面多孔質なリン酸カルシウム系セラミックスの製造法
DE3888079T2 (de) * 1987-10-22 1994-07-14 Asahi Optical Co Ltd Poröses keramisches Material.
JPH0251481A (ja) * 1988-02-01 1990-02-21 Asahi Optical Co Ltd 多孔質アパタイト焼結体の製法
US4889670A (en) * 1988-03-01 1989-12-26 Basf Aktiengesellschaft Process for manufacturing green and ceramic foam
US5240659A (en) * 1988-09-15 1993-08-31 Asahi Kogaku K.K. Process for producing shaped article of oriented calcium phosphate type compound
JP3058174B2 (ja) 1988-09-20 2000-07-04 旭光学工業株式会社 多孔質セラミックス及びその製造用乾燥体並びにそれらの製造方法
DE68911811T2 (de) * 1988-09-20 1994-06-09 Asahi Optical Co Ltd Poröser keramischer Sinter und Verfahren zu dessen Herstellung.
EP0376331A3 (en) * 1988-12-29 1991-03-13 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Slow release drug delivery granules and process for production thereof
JPH0832551B2 (ja) * 1989-06-24 1996-03-29 旭光学工業株式会社 多孔質リン酸カルシウム系化合物粒子及びその製造方法
JPH03131580A (ja) 1989-07-31 1991-06-05 Asahi Optical Co Ltd 多孔質セラミックス焼結体の製造方法
US5215941A (en) * 1989-11-10 1993-06-01 Asahi Kogaku Kogyo K.K. Process for producing a sintered apatite article having a porous surface using an acidic buffer solution
GB2317887A (en) 1996-10-04 1998-04-08 Dytech Corp Ltd Porous ceramic articles; bone cell growth and drug carriers
JP3360810B2 (ja) * 1998-04-14 2003-01-07 ペンタックス株式会社 骨補填材の製造方法
JP3974276B2 (ja) 1998-11-30 2007-09-12 ペンタックス株式会社 セラミックス複合体の製造方法およびセラミックス複合体
JP3400740B2 (ja) * 1999-04-13 2003-04-28 東芝セラミックス株式会社 リン酸カルシウム系多孔質焼結体およびその製造方法
JP4172883B2 (ja) 1999-09-08 2008-10-29 Hoya株式会社 薬物徐放用担体および薬物徐放用担体の製造方法
CN1871037B (zh) * 2003-10-27 2010-10-06 Hoya株式会社 磷酸钙陶制品多孔体及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
GB2370837B (en) 2005-07-06
US20040185181A1 (en) 2004-09-23
GB0129279D0 (en) 2002-01-23
US7514024B2 (en) 2009-04-07
GB2370837A (en) 2002-07-10
JP2002179478A (ja) 2002-06-26
DE10160178A1 (de) 2002-06-13
US20020114938A1 (en) 2002-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4070951B2 (ja) 多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法
JP4540969B2 (ja) リン酸カルシウムセラミックス多孔体及びその製造方法
CN105712736B (zh) 一种多孔羟基磷灰石/氧化锶复合骨修复材料的制备方法
JP2002526375A (ja) 発泡セラミック
KR20110120784A (ko) 물리적 발포용 다공질 인산칼슘 분말용 조성물 및 그 제조방법
CN101279106A (zh) 一种多孔钛钴合金医用植入物的凝胶注模制备方法
CN105481466A (zh) 一种ZrO2增韧多孔磷酸钙生物陶瓷材料及其制备方法和应用
CN100371303C (zh) 高孔隙率多孔陶瓷的制备方法
CN108144113A (zh) 一种生物活性玻璃多孔骨修复体材料及其制备方法
JP4443077B2 (ja) 多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法及び多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体
JP3058174B2 (ja) 多孔質セラミックス及びその製造用乾燥体並びにそれらの製造方法
JP4699902B2 (ja) リン酸カルシウムセラミックス多孔体及びその製造方法
JP5793045B2 (ja) セラミックス多孔体の製造方法
JP4420662B2 (ja) 多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法及びそれに用いる成形型
CN1546423A (zh) 自生长磷酸钙晶须强韧多孔生物陶瓷材料的制备方法
US3839054A (en) Preform core materials
JP4231217B2 (ja) セラミックス前駆体及びその加熱処理体、並びにそれらを用いる多孔質リン酸カルシウム系セラミックス焼結体の製造方法
JP6005046B2 (ja) 多孔体および多孔体の製造方法
EP1411035B1 (en) A process for the production of porous calcium phosphate articles for bone regeneration and as a support for cells and the porous articles themselves
Ito et al. Preparation and Evaluation of Cements Using Spherical Porous β-Tricalcium Phosphate Granules
JP2004115297A (ja) ハイドロキシアパタイト多孔質燒結体の製造方法
JP4639325B2 (ja) 高強度多孔質アパタイトセラミックス及びその製造方法
KR101094168B1 (ko) 무작위형 표면요철이 도입된 세라믹 골 충진재 제조방법
CN1903384A (zh) 制备多孔结构陶瓷人工骨的方法
WO2020189366A1 (ja) 炭酸カルシウム焼結体及びその製造方法並びに骨補填材

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20041108

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070523

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070530

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070717

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070912

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071011

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20071204

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080109

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080116

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110125

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110125

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120125

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120125

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130125

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140125

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees