植入物及其製造方法與流程
2024-02-12 07:17:15
本發明涉及一種植入物及其製造方法。
背景技術：
：以往，將鈦或鈦合金制的植入物埋入牙齒缺失部分的顎骨內、通過與骨的直接結合(骨整合)來代替天然牙根使用的植入物治療已得到普及。關於牙科用的植入物，已知：為了構成易於與骨組織結合的表面，通過噴砂處理或酸處理、或者陽極氧化處理對表面進行改質(例如，參照專利文獻1、2)。根據這些專利文獻1、2可知，植入物表面的幾十μm級的氣孔具有增大表面積、增大與骨組織的接觸面積的效果，1μm～2μm的氣孔具有將來自血液的纖維蛋白纖維維持於植入物表面的效果，幾十nm～幾百nm的氣孔具有增大細胞的粘附力以及來自成骨細胞的骨活性物質和鈣沉積量等的效果。另一方面，以骨折治療為目的，正在開發使用鎂合金且在體內降解的生物降解性骨接合材料。作為生物降解性骨接合材料的理想功能，要求在降解的同時替換為骨。並且，對於這樣的生物降解性骨接合材料而言，為了抑制鎂合金被降解時產生的氫氣所引起的組織損傷，已知在表面形成陽極氧化被膜的技術(例如，參照專利文獻3)。現有技術文獻專利文獻專利文獻1：日本特表2003-500160號公報專利文獻2：日本特開2012-143416號公報專利文獻3：國際公開第2013/070669號技術實現要素：發明所要解決的課題在專利文獻3中，通過磷酸鹽中的陽極氧化，在鎂合金制的基材的外表面形成了具有平均直徑為5μm的氣孔的陽極氧化被膜。但是，如上所述，雖然平均直徑為5μm的氣孔能夠增大與骨組織的接觸面積，但存在如下問題：由於沒有2μm以下的氣孔，因此無法將纖維蛋白纖維維持於基材的表面，並且，由於沒有幾百nm以下的氣孔，因而細胞難以粘附，難以發生骨整合所需要的鈣沉積等。本發明是鑑於上述情況而進行的，其目的在於提供一種能夠提高骨整合性能的植入物及其製造方法。用於解決課題的手段為了達到上述目的，本發明提供下述手段。本發明的一個方式提供一種植入物，其具備由鎂或鎂合金構成的基材、和形成於該基材的表面的陽極氧化被膜，該陽極氧化被膜在1mm2中具有8000個～250000個平均直徑為0.1μm～1μm的氣孔。根據本方式，形成於陽極氧化被膜的1μm的氣孔具有將纖維蛋白纖維維持於表面的效果，0.1μm級的氣孔能夠增大細胞的粘附力以及來自成骨細胞的骨活性物質和鈣沉積量，能夠提高骨整合性能。上述方式中，上述陽極氧化被膜在1mm2中可以具有8000個～62000個平均直徑為0.5μm～1μm的氣孔。由此，由於0.1μm級的氣孔少，因而減弱細胞的粘附力，能夠提高發生不良情況時的易除去性。另外，上述方式中，上述陽極氧化被膜在1mm2中可以具有62000個～250000個平均直徑為0.1μm～0.5μm的氣孔。由此，能夠增大細胞粘附力以及來自成骨細胞的骨活性物質和鈣沉積量，對於成骨差的患者也能夠充分提高骨整合性能。另外，上述方式中，上述陽極氧化被膜可以具有直徑為10μm以上的氣孔。由此，利用10μm以上的氣孔，能夠增加與骨組織的接觸面積，能夠大量集聚成骨細胞從而增大鈣的沉積量。另外，上述方式中，上述陽極氧化被膜可以含有20重量％～30重量％的鎂元素、40重量％～50重量％的氧元素和10重量％～30重量％的磷元素，上述陽極氧化被膜可以通過磷酸濃度為0.1mol/L以下的電解液中的陽極氧化處理而形成。由此，能夠在體內發生生物降解，能夠維持纖維蛋白纖維，能夠增大細胞粘附力以及來自成骨細胞的骨活性物質和鈣沉積量。另外，本發明的另一方式提供一種植入物的製造方法，該製造方法通過陽極氧化處理在基材的表面形成在1mm2中具有8000個～250000個0.1μm～1μm的氣孔的陽極氧化被膜，上述陽極氧化處理中，將由鎂或鎂合金構成的上述基材浸漬到含有0.1mol/L以下的磷酸根、含有0.2mol/L的氨或銨根離子、不含氟元素且pH為9～13的電解液中，進行通電。發明的效果根據本發明，發揮出可提高骨整合性能的效果。附圖說明圖1是示出本發明的一個實施方式的植入物的部分縱截面圖。圖2是示出圖1的植入物的第1實施例的電子顯微鏡照片。圖3是示出圖1的植入物的第2實施例的電子顯微鏡照片。圖4是示出將圖3的植入物埋植到生物體內的狀態的(a)顯微鏡照片，(b)是(a)的放大照片。圖5是示出圖1的植入物的第3實施例的電子顯微鏡照片。具體實施方式下面，參照附圖對本發明的一個實施方式的植入物及其製造方法進行說明。如圖1所示，本實施方式的植入物1在由鎂或鎂合金構成的基材2的表面具備陽極氧化被膜3。基材2隻要以鎂為主要成分即可，可以是由鎂單質構成的金屬，也可以是鎂合金。為了賦予成型性、機械強度、延展性等，使用鎂合金。作為鎂合金，可以舉出Mg-Al系合金、Mg-Al-Zn系合金、Mg-Al-Mn系合金、Mg-Zn-Zr系合金、Mg-稀土元素系合金、Mg-Zn-稀土元素系合金等。陽極氧化被膜3在1mm2中具有8000個～250000個平均直徑為0.1μm～1μm的氣孔。如此構成的本實施方式的植入物1的製造方法如下所述。即，本實施方式的植入物1通過陽極氧化處理來製造，該陽極氧化處理中，將基材浸漬到含有0.1mol/L以下的磷酸、含有0.2mol/L的氨或銨根離子、不含氟元素且pH為9～13的電解液中，進行通電。陽極氧化處理通過將浸漬到電解液中的基材2作為陽極，在其與同樣浸漬的陰極材料之間連接電源來進行。所使用的電源沒有特別限定，可以使用直流電源，也可以使用交流電源，但優選使用直流電源。在使用直流電源的情況下，優選使用恆流電源。陰極材料沒有特別限定，例如可以適當使用不鏽鋼材料等。陰極的表面積優選大於進行陽極氧化處理的鎂合金的表面積。使用恆流電源作為電源時，作為陽極的基材2表面的電流密度為20A/dm2以上。通電時間為10秒～1000秒。在利用恆流電源進行通電時，雖然通電開始時的施加電壓低，但隨著時間的經過，施加電壓上升。結束通電時的施加電壓的最終達到電壓為350V以上。如此製造的植入物1在其表面的陽極氧化被膜3中在1mm2具有8000個～250000個平均直徑為0.1μm～1μm的氣孔。1μm的氣孔具有將纖維蛋白纖維維持於植入物1的表面的效果，0.1μm級的氣孔具有增大細胞的粘附力以及來自成骨細胞的骨活性物質和鈣沉積量的效果。因此，本實施方式的植入物1能夠提高骨整合性能。並且，通過骨整合使骨組織與植入物1直接癒合後，基材2被生物降解。由此，植入物1不會長時間作為異物殘留於生物體內，不需要進行除去處置。實施例(第1實施例)接著，對本發明的一個實施方式的植入物1的第1實施例進行說明。本實施例的植入物1中，形成於由鎂合金構成的基材2的表面的陽極氧化被膜3在1mm2中具有56000個平均直徑為1μm的氣孔。將基材2浸漬到磷酸濃度為0.05mol/L的電解液內，使用陽極表面的電流密度達到20A/dm2的恆流電源作為電源，使通電時間為60秒，結束通電時的施加電壓的最終達到電壓設定為400V。將如此製造的植入物1的表面的陽極氧化被膜3的電子顯微鏡照片示於圖2。據此可知，每1mm2存在56000個直徑尺寸為0.4μm～5μm、平均直徑為1μm的氣孔。根據本實施例，植入物1的表面的陽極氧化被膜3能夠利用平均直徑為1μm的氣孔將纖維蛋白纖維維持於植入物1的表面。另外，陽極氧化被膜3的成分如表1所示。[表1]元素質量濃度(％)CK3.58OK48.08MgK23.83PK21.58PtM2.93合計100.00(第2實施例)接著，對本發明的一個實施方式的植入物1的第2實施例進行說明。本實施例的植入物1中，形成於由鎂合金構成的基材2的表面的陽極氧化被膜3在1mm2中具有62000個平均直徑為0.5μm的氣孔。將基材2浸漬到磷酸濃度為0.1mol/L的電解液內，使用陽極表面的電流密度達到30A/dfm2的恆流電源作為電源，使通電時間為60秒，結束通電時的施加電壓的最終達到電壓設定為350V。將如此製造的植入物1的表面的陽極氧化被膜3的電子顯微鏡照片示於圖3。據此可知，每1mm2存在62000個直徑尺寸為0.2μm～1.2μm、平均直徑為0.5μm的氣孔。此外，在植入物1的整個表面形成有被認為是加工痕跡的10μm左右的氣孔(凹凸)。根據本實施例，植入物1的表面的陽極氧化被膜3能夠利用平均直徑為0.5μm的氣孔將纖維蛋白纖維維持於植入物1的表面。另外，陽極氧化被膜3的成分如表2所示。[表2]元素質量濃度(％)CK3.73OK46.97MgK23.84PK21.51PtM3.95合計100.00將如此製造的植入物1埋植到大鼠的骨中，將經過3個月後的顯微鏡圖像示於圖4。圖4(a)的中央的白色圓為本實施例的植入物1。根據圖4(a)和作為其放大圖的圖4(b)可以確認到如下情形：通過細胞發生粘附，氧化鎂或磷酸鎂溶出到植入物1的周圍，並且在其周圍開始成骨。(第3實施例)接著，對本發明的一個實施方式的植入物1的第3實施例進行說明。本實施例的植入物1中，形成於由鎂合金構成的基材2的表面的陽極氧化被膜3在1mm2中具有248520個平均直徑為100nm的氣孔。將基材2浸漬到磷酸濃度為0.05mol/L的電解液內，使用陽極表面的電流密度達到30A/dm2的恆流電源作為電源，使通電時間為60秒，結束通電時的施加電壓的最終達到電壓設定為350V。將如此製造的植入物1的表面的陽極氧化被膜3的電子顯微鏡照片示於圖5。據此可知，每1mm2存在248520個直徑尺寸為50nm～200nm、平均直徑為100nm的氣孔。根據本實施例，植入物1的表面的陽極氧化被膜3能夠利用平均直徑為100nm的氣孔將纖維蛋白纖維維持於植入物1的表面，能夠增大細胞的粘附力以及來自成骨細胞的骨活性物質和鈣沉積量等。另外，陽極氧化被膜3的成分如表3所示。[表3]元素質量濃度(％)OK45.74MgK24.36PK22.16其它3.56合計100.00符號說明1植入物2基材3陽極氧化被膜當前第1頁1 2 3