(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
30〜60 mol ％のCaO、40〜70mol ％のSiO2、及び0.1〜５mol ％のNa2Oからなる組成を有することを特徴とする焼結助剤用の生体活性ガラス。
【請求項２】
請求項１に記載の生体活性ガラスにおいて、さらにCaF2を含有することを特徴とする生体活性ガラス。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の生体活性ガラスにおいて、さらにB2O3を含有することを特徴とする生体活性ガラス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の生体活性ガラスにおいて、ガラス転移温度が790℃以下であることを特徴とする生体活性ガラス。
【請求項５】
30〜60 mol％のCaOと、40〜70 mol％のSiO2と、Na2O及び／又はCaF2からなる組成を有し、前記Na2Oは0.1〜５mol ％であり、前記CaF2は１mol％以下であることを特徴とする焼結助剤用の生体活性ガラス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の生体活性ガラスにおいて、ガラス転移温度と結晶化開始温度との差が80℃以上であることを特徴とする生体活性ガラス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の生体活性ガラスにおいて、結晶化させるとβ-ウォラストナイト結晶を析出することを特徴とする生体活性ガラス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の生体活性ガラスにおいて、実質的にP2O5を含有しないことを特徴とする生体活性ガラス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の生体活性ガラスを焼結助剤として含有することを特徴とするリン酸カルシウムガラス焼結体。
【請求項１０】
請求項９に記載のリン酸カルシウムガラス焼結体において、リン酸カルシウムが水酸アパタイト、炭酸アパタイト又はリン酸三カルシウムであることを特徴とするリン酸カルシウムガラス焼結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は人工関節、人工歯根及び人工骨等の骨修復材料に使用できるCaO-SiO2系生体活性ガラス及びそれを用いたリン酸カルシウムガラス焼結体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に人工材料を生体の欠損部に埋入すると、生体はそれをコラーゲン繊維の皮膜によって取り囲み、周囲の骨から隔離しようとする。しかし人工材料の中には、生体内でこのような繊維性皮膜によって隔離されることなく、骨と強く結合するものがある。Na2O-CaO-SiO2-P2O5系のバイオガラス、焼結水酸アパタイト（Ca10(PO4)6(OH)2）、及び結晶化ガラス等がその例である。結晶化ガラスとしては、CaO-MgO-SiO2-P2O5系の生体活性ガラス中に、水酸アパタイト結晶等のアパタイト結晶と、ウォラストナイト結晶とを含有するもの等が知られている。これらは生体活性セラミックスと呼ばれ、その一部は既に重要な骨修復材料として実用化されている。
【０００３】
焼結水酸アパタイトは生体親和性の高い骨修復材料として医療の現場で広く用いられ、製造方法等も広く研究されてきた。しかし最近では、より生体親和性の高い人工骨等の需要が高いため、生体の骨材等と同じ組成である炭酸アパタイトを生体活性セラミックスに使用する方法の開発が望まれている。
【０００４】
炭酸アパタイトは水酸アパタイトに比べて分解温度が低いため、炭酸アパタイトセラミックスの製造においては、比較的低い温度で焼結を行う必要がある。特開2000-72572号（特許文献１）はアパタイトの焼結体を塑性加工して成るインプラント成形体、及びアパタイトを900℃以下で焼成し得られたアパタイト焼結体を所定の金型に充填した後、300〜780℃で塑性加工するインプラント成形体の製造方法を開示している。この製造方法によると焼成温度が低いため、分解温度の低い炭酸アパタイト又はフッ化アパタイトを使用した生体親和性の高いインプラントを製造できる。しかし前記インプラントはアパタイトを主成分とし、他の結晶相を含まないため、機械的強度が小さいという問題がある。
【０００５】
炭酸アパタイト等のアパタイトからなる、骨修復材料用セラミックスの機械的強度を増加させる方法としては、焼結助剤としてガラスを用いる方法が知られている。ガラスを用いた焼結では、アパタイト主結晶の周囲に生体活性ガラスを軟化させ、焼結を目指す粒子の間で結晶を析出させることにより、アパタイトガラス焼結体の機械的強度を増大させる。しかし従来水酸アパタイト焼結体の焼結助剤としては、生体不活性な活性ガラスが使用されてきたが、前記ガラスはガラス転移温度及び／又は結晶化温度が高いため、炭酸アパタイトの分解温度よりも低い温度での焼結においては好ましい結晶を析出しない。このため焼結助剤として前記ガラスを使用しても、炭酸アパタイト焼結体に十分な機械的強度が付与されないという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開2000-72572号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って本発明の目的は、ガラス転移温度及び／又は結晶化温度の低い生体活性ガラス、及びこれを用いることにより生体親和性が高くかつ機械的強度の大きいリン酸カルシウムガラス焼結体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、(a) 生体活性ガラスの組成を30〜60 mol％のCaO、40〜70 mol％のSiO2、並びに0.1〜５mol ％のNa2O及び／又は１mol％以下のCaF2からなるものとすると、ガラス転移温度及び／又は結晶化温度が低くなること、及び(b) 前記生体活性ガラスを焼結助剤としたリン酸カルシウムガラス焼結体は生体親和性が高くかつ機械的強度が大きいことを発見し、本発明に想到した。
【０００９】
すなわち本発明の第一の焼結助剤用生体活性ガラスは、30〜60 mol％のCaO、40〜70 mol％のSiO2、及び0.1〜５mol ％のNa2Oからなる組成を有することを特徴とする。
【００１０】
この生体活性ガラスはさらにCaF2及び／又はB2O3を有するのが好ましい。また本発明の生体活性ガラスは、ガラス転移温度が790℃以下であるのが好ましく、ガラス転移温度と結晶化開始温度との差が80℃以上であるのが好ましい。本発明の生体活性ガラスは、結晶化させるとβ-ウォラストナイト結晶を析出するのが好ましい。
【００１１】
本発明の第二の焼結助剤用生体活性ガラスは、30〜60 mol％のCaOと、40〜70 mol％のSiO2と、Na2O及び／又はCaF2とからなる組成を有し、前記Na2Oは0.1〜５mol％であり、前記CaF2は１mol％以下であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第一及び第二の生体活性ガラスはいずれも実質的にP2O5を含有していないのが好ましい。
【００１３】
本発明のリン酸カルシウムガラス焼結体は、前記生体活性ガラスを焼結助剤として含有することを特徴とする。
【００１４】
本発明のリン酸カルシウムガラス焼結体に含まれるリン酸カルシウムは、水酸アパタイト又は炭酸アパタイト又はリン酸三カルシウムであるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
30〜60 mol％のCaO、40〜70 mol％のSiO2及び0.1〜５ mol％以下のNa2O（若しくはNa2O及び／又はCaF2を含有し、Na2Oは0.1〜５ mol％、CaF2は１mol％以下）からなる組成を有する本発明の焼結助剤用生体活性ガラスは、CaO及びSiO2を主成分とすることにより結晶化温度においてβ-ウォラストナイト結晶を析出しやすく、機械的強度に優れているのみならず、Na2Oを含有することによりガラス転移温度及び／又は結晶化温度が低い。さらに本発明の生体活性ガラスは、CaF2及び／又はB2O3を含有することにより、ガラス転移温度と結晶化温度との差が大きい。このような条件を兼ね備える生体活性ガラスを焼結助剤として含有する本発明のリン酸カルシウムガラス焼結体は生体親和性が高く、且つ優れた機械的強度及び焼結性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
[1]  生体活性ガラス
本発明の第一の生体活性ガラスは、30〜60 mol％のCaO、40〜70 mol％のSiO2、及び0.1〜５mol ％のNa2Oからなる組成を有することを特徴とする。また本発明の第二の生体活性ガラスは、30〜60 mol％のCaOと、40〜70 mol％のSiO2と、Na2O及び／又はCaF2とからなる組成を有し、前記Na2Oは0.1〜５mol ％であり、前記CaF2は１mol％以下であることを特徴とする。いずれの生体活性ガラスにおいても、CaOは40〜50 mol％であるのが好ましく、SiO2は40〜50 mol％であるのが好ましい。上記ガラスはいずれも、生体活性ガラスとして使用するのに好ましい生体活性を有するとともに、リン酸カルシウムガラス焼結体の焼結助剤とするのに好ましい機械的強度、焼結性等を有する。
【００１７】
CaOを有することにより、体内に入れられた生体活性ガラスはカルシウムイオンを溶出し、生体活性を示す。溶出により一部のカルシウムイオンを失った生体活性ガラスは、酸化ケイ素を主成分とするシリカゲル層となる。前記シリカゲル層はリン酸カルシウム結晶の核生成の基盤となるため、生体活性ガラスは皮質骨と強固に結合することができる。
【００１８】
主成分としてCaO及びSiO2を等モル比又はそれに近いモル比で有する本発明の生体活性ガラスは、β-ウォラストナイトの組成に近いため、結晶化温度においてβ-ウォラストナイト結晶を析出し易い。結晶化温度において析出される結晶がβ-ウォラストナイト結晶であると、同結晶は針状構造をとるので、リン酸カルシウムガラス焼結体に付加する機械的強度が他の結晶が析出する場合よりも大きくなるので好ましい。一方、従来のガラスのように、生体親和性を向上させるために多量のP2O5を添加すると、結晶化温度においてβ-ウォラストナイト結晶の析出が妨げられる傾向がある。
【００１９】
本発明の生体活性ガラスは、CaOの組成比を高くすることにより生体親和性を向上させているため、P2O5を含有する必要はない。またP2O5を含有すると生体活性ガラスのガラス転移温度及び／又は結晶化温度は高くなる傾向があるため、本発明の生体活性ガラスはP2O5を含有しない。すなわち本発明の生体活性ガラスはP2O5を含有しないことを特徴とすることにより、β-ウォラストナイト結晶を析出し易い。
【００２０】
前記生体活性ガラスにおいて、CaOとSiO2との合計は90 mol％以上であるのが好ましく、95 mol％以上であるのがより好ましい。
【００２１】
また前記結晶化温度において、リン酸三カルシウム（Ca3(PO4)2）の結晶が析出しても良い。前記リン酸三カルシウムの物性、溶解性及び生体親和性は水酸アパタイトに似ており、リン酸カルシウムガラス焼結体中に結晶が析出されることにより、生体親和性を向上させることができる。
【００２２】
焼結性の向上は、焼結助剤となる生体活性ガラスが、(1)低いガラス転移温度Tgを有し、(2)結晶化開始温度Tc0がリン酸カルシウムの分解温度より遥かに低く、(3)ガラス転移温度と結晶化開始温度との差ΔTが大きいという条件を満たすことにより達成される。なお本明細書において使用する用語「結晶化開始温度」は、生体活性ガラス中にβ-ウォラストナイト等の結晶が析出を開始する温度を意味し、示差熱分析曲線のベースラインと発熱ピークの裾の交点の温度により定義される。また用語「結晶化温度」とは前記結晶が析出する温度を意味し、示差熱分析曲線において発熱のピークを示す温度である。
【００２３】
ここでCaO、SiO2及びNa2Oからなる系において、Na2O等の生体活性ガラスのガラス転移温度等への影響を見るために、CaO 50 mol％、SiO2 mol 50％の生体活性ガラスを対照として説明する。
【００２４】
CaO 50 mol％、SiO2 50 mol％の生体活性ガラスについて100〜1100℃で示差熱分析を行った時の、温度に対する発熱及び吸熱量の変化を図１のグラフに示す。前記生体活性ガラスは曲線が横軸より上にある温度では発熱し、下にある温度では吸熱している。吸熱を示す温度帯の示差熱分析曲線について、吸熱開始直後の変曲点の接線a、近似される直線b（ベースライン）及び発熱ピークの立ち上がり部分の変曲点の接線cを引き、接線aと直線bの交点からガラス転移温度Tg、直線bと接線cの交点から結晶化開始温度Tc0を求めた。Tc1及びTc2は結晶化温度を示し、ガラス転移温度Tgと結晶化開始温度Tc0との温度差をΔTで示す。ガラス転移温度Tgと結晶化開始温度Tc0との間の温度において前記生体活性ガラスは軟化挙動を示す。
【００２５】
ガラス転移温度Tgが低いと、分解温度の低い炭酸アパタイト等を焼結する際にも、焼結助剤として使用できる。結晶化開始温度Tc0がリン酸カルシウムの分解温度より約400℃以上低いと、リン酸カルシウムの分解温度未満かつ結晶化開始温度Tc0以上での焼結を行いやすく、結晶が析出され易いので好ましい。好ましいガラス転移温度Tgは790℃以下、より好ましくは770℃以下である。また本発明の生体活性ガラスは、ガラス転移温度と結晶化開始温度との差ΔTが大きいのが好ましい。ガラス転移温度と結晶化開始温度との差ΔTが大きいと、焼結に精密な温度管理を要することなく緻密な結晶を得られ易いので好ましい。ガラス転移温度と結晶化開始温度との差ΔTは80℃以上であるのが好ましく、90℃以上であるのがより好ましい。
【００２６】
生体活性ガラスにNa2Oを添加することにより、生体活性ガラスのガラス転移温度Tgを低くすることができる。しかし添加量が多すぎると、β-ウォラストナイト結晶の析出が阻害される傾向がある。このためNa2Oの添加量は、５mol ％以下である。なおNa2Oの添加量の下限は0.1 mol％である。これより少ないと、Na2Oの添加効果が実質的に得られない。
【００２７】
生体活性ガラスにCaF2を添加することにより、添加されていない生体活性ガラスに比べてガラス転移温度Tgを低くするとともに、ガラス転移温度と結晶化開始温度との差ΔTを大きくすることができる。すなわちCaF2を添加することにより、ガラス転移温度Tg及び結晶化開始温度Tc0はともに低温側に移動するものの、結晶化開始温度Tc0の変化は、ガラス転移温度Tgの変化に比べて小さいために、ガラス転移温度Tgが低くなるとともに、ガラス転移温度と結晶化開始温度との差ΔTが大きくなる。CaF2の添加量は１mol％以下であるのが好ましく、0.5 mol％以下であるのがより好ましい。
【００２８】
生体活性ガラスにB2O3を添加しても良い。少量のB2O3を添加することによっても、CaF2を添加する場合と同様に、ガラス転移温度Tg及び結晶化開始温度Tc0を低下させるとともに、ガラス転移温度と結晶化開始温度との差ΔTを大きくすることができる。B2O3の添加量は５mol％以下であるのが好ましく、１mol％以下であるのがより好ましい。
【００２９】
Na2O及びCaF2の少なくとも一種を生体活性ガラスに添加しなければならない。Na2O及び／又はCaF2に加えてB2O3も生体活性ガラスに添加するのが好ましい。Na2O、CaF2及びB2O3を適当に組み合わせることにより、好ましいガラス転移温度Tg、及びガラス転移温度と結晶化開始温度との差ΔTを持つ生体活性ガラスを形成することができる。Na2O、CaF2及びB2O3の２種以上を併用する場合、それらの添加量の合計は５mol％以下であるのが好ましく、２mol％以下であるのがより好ましい。なお、Na2O、CaF2及びB2O3の合計量の下限は0.1 mol％であるのが好ましい。
【００３０】
K2O、Li2O、TiO2、Al2O3、MgO、ZrO2等の無機化合物を添加してもよい。なお前記無機化合物は、生体活性ガラスのガラス転移温度Tgを増大させないものが好ましく、β-ウォラストナイト結晶の析出を阻害しないものが好ましい。
【００３１】
本発明の生体活性ガラスの製造方法は特に限定されず、例えば特開昭60-239341号等に記載の方法が利用できる。具体的には、好ましい組成の原料粉末（CaO、SiO2、Na2O、CaF2及びB2O3等）を白金るつぼに入れ、1200〜1600℃で３時間程度加熱することにより溶融ガラスとする。前記溶融ガラスを成形、徐冷することにより、生体活性ガラスを形成する。形状は特に限定されず、インゴット、球状、ビーズ状、粒状、顆粒状等目的に応じて選択される。後述するリン酸カルシウムガラス焼結体の原料として使用するときには、粉砕したり分級したりして、好ましい粒径に調整してもよい。
【００３２】
[2]  リン酸カルシウムガラス焼結体
(a) リン酸カルシウムガラス焼結体の組成
リン酸カルシウムとしては、水酸アパタイト、炭酸アパタイト及びリン酸三カルシウムを使用できる。水酸アパタイトの場合、加熱すると1000℃付近から徐々に水酸基の脱離が始まり、1300℃付近から分解反応が起こる。このためリン酸カルシウムガラス焼結体の製造に水酸アパタイトを使用するときは、1000℃よりも低温で焼結を行うのが好ましい。
【００３３】
炭酸アパタイトを使用する場合、リン酸カルシウムガラス焼結体の生体親和性をさらに向上させることができる。加熱により炭酸アパタイトの炭酸が脱離する温度は、前述の水酸アパタイトよりも低く、900℃付近である。このためリン酸カルシウムガラス焼結体の製造に炭酸アパタイトを使用するときは、900℃よりも低温で焼結を行うのが好ましい。
【００３４】
本発明のリン酸カルシウムガラス焼結体は、焼結の助剤として本発明の生体活性ガラスを含有する。前記生体活性ガラスは結晶化温度において、図２の模式図に示すようなβ-ウォラストナイト結晶が析出するのが好ましい。β-ウォラストナイト結晶は生体活性ガラスの重量の10〜100％析出するのが好ましい。
【００３５】
(b) リン酸カルシウムガラス焼結体の製造方法
本発明のリン酸カルシウムガラス焼結体は通常の焼結法により製造される。
【００３６】
リン酸カルシウム粒子の平均粒径は１〜100μmであるのが好ましく、10〜20μmであるのがより好ましい。このような平均粒径のリン酸カルシウム粒子はスプレー造粒法により得られる。リン酸カルシウム粒子はリン酸カルシウム一次結晶粒子の凝集体となっている。なお、リン酸カルシウム一次結晶粒子は直径１μm以下のナノ粒子であるのが好ましく、直径10 nm〜500 nmであるのがより好ましい。
【００３７】
リン酸カルシウム粒子に、本発明の生体活性ガラスを粉砕したものを加える。ガラス粒子の平均粒径は0.1〜10μmであるのが好ましく、５μm以下であるのがより好ましい。前記生体活性ガラスは前記リン酸カルシウム粒子に対し、0.5〜10重量％加えるのが好ましく、１〜５重量％加えるのがより好ましい。
【００３８】
リン酸カルシウム粒子と生体活性ガラス粒子とをイソプロピルアルコール、エタノール等の溶媒及びアルミナボールを用いて湿式混合した後、乾燥することにより焼結用混合物を得る。乾燥時間は好ましくは0.5〜５時間、より好ましくは２〜５時間である。前記焼結用混合物をステンレス鋼モールド等に入れ、プレス成形した後に冷間静水圧成形するのが好ましい。
【００３９】
得られた成形体を焼結する。焼結温度は700〜1300℃が好ましく、700〜900℃がより好ましい。焼結時間は0.5〜10時間が好ましく、２〜５時間がより好ましい。図３の模式図に従って、焼結の過程を説明する。図３(a)に示すように、成形体中にはリン酸カルシウム粒子とガラス粒子とが偏りなく分布している。温度がガラス転移温度以上になると、図３(b)に示すようにガラスが軟化する。さらに温度が上昇すると、粒子の隙間の小孔であった部分に軟化したガラスが広がる緻密化が起こり、粒界相（ガラス相）が形成される（図３(c)）。
【００４０】
図３(d)に示すように、焼結が進み温度がガラスの成分の一部が結晶として析出する温度以上になると、前記粒界相であった部分に結晶が析出し、結晶相が生じる。焼結の過程を通じて温度はリン酸カルシウムの溶融温度よりも低いので、リン酸カルシウムはガラスにほとんど溶けず、また分解温度より低いので分解もほとんど起こらない。このためリン酸カルシウムの結晶の間に、ガラスの成分の一部からなるβ-ウォラストナイト等の結晶が析出し、緻密なリン酸カルシウムガラス焼結体が形成する。昇温は一定速度で行うのが好ましく、速度は10℃/min程度が好ましい。焼結温度はガラス転移点と結晶化温度の間で１時間〜5時間保持することが好ましい。焼結により生成したリン酸カルシウムガラス焼結体は、炉冷するのが好ましい。
【実施例】
【００４１】
本発明を以下の実施例によってさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００４２】
実施例１
CaO粉末49.5 mol％、SiO2 粉末49.5 mol％及びNa2O 粉末１mol％を混合し、得られた原料粉末を1500℃で２時間溶融して、均一組成の生体活性ガラスのインゴットを作製した。
【００４３】
実施例２〜５
下記表１の組成を有する原料粉末を、1500℃で２時間溶融して、均一組成の生体活性ガラスのインゴットを作製した。
【００４４】
【表１】
0003645894.tif 000002
【００４５】
比較例１〜５
下記表２の組成を有する原料粉末を、1500℃で２時間溶融して、均一組成の生体活性ガラスのインゴットを作製した。
【００４６】
【表２】
0003645894.tif 000003
【００４７】
実施例１〜５及び比較例１〜５の生体活性ガラスの示差熱分析を行い、ガラス転移温度Tg、結晶化開始温度Tc0、結晶化温度Tc及びガラス転移温度と結晶化開始温度との差ΔTを求めた。
【００４８】
表３に示すように、実施例１〜５の生体活性ガラスはNa2O等を含有しない比較例の生体活性ガラスに比べ、ガラス転移温度Tgが低い。またCaF2を含有する実施例３〜５の生体活性ガラスはガラス転移温度と結晶化開始温度との差ΔTが比較的大きい。
【００４９】
【表３】
0003645894.tif 000004
【００５０】
実施例１〜５及び比較例１〜５の生体活性ガラスを結晶化温度以上に加熱し、X線構造解析により析出する結晶系を調べた。実施例１〜５のX線解析の結果を図４(a)のグラフに示し、比較例１〜５のX線解析の結果を図４(b)のグラフに示す。
【００５１】
表４に示すように、ほぼ等モルのCaO及びSiO2を有する実施例１、実施例２、実施例３〜５及び比較例１〜３の生体活性ガラスでは、β-ウォラストナイト結晶が主に生成した。またP2O5を含有する比較例４及び比較例５の生体活性ガラスでは、β-ウォラストナイト結晶が析出しにくかった。
【００５２】
【表４】
0003645894.tif 000005
注  (1)≫は左辺が非常に多く生成したことを表す。
(2)＞は左辺が多く生成したことを表す。
【００５３】
実施例６
実施例１で作製した生体活性ガラスのインゴットを平均粒径10μmに粉砕し、ナノ水酸アパタイト凝集粒子（旭光学工業(株)製、平均粒径15μm）100重量％に対して５重量％の割合で加えた。イソプロピルアルコール及びアルミナボールを用いて湿式混合した後乾燥し、焼結用粉末とした。この粉末0.2 gをステンレス鋼モールドに入れ、プレス成形した後、冷間静水圧成形（CIP）し、仕上げ加工することにより、直径10 mm×厚さ２mmの円板状成形体を作製した。この成形体を900℃で３時間焼成し、炉冷することにより、水酸アパタイトガラス焼結体を作製した。焼結の際の昇温速度は10℃/minであった。また焼結温度を1000℃、1100℃及び1200℃に変えた以外同様にして、３種類の水酸アパタイトガラス焼結体を作製した。各水酸アパタイトガラス焼結体及び焼結前の成形体のX線解析を行った。X線解析の結果を図５のグラフに示す。
【００５４】
実施例７
生体活性ガラスとして実施例４で作製した生体活性ガラスを使用した以外、実施例６と同様にして、組成は同じで焼結温度の異なる４種類の水酸アパタイトガラス焼結体を作製した。各水酸アパタイトガラス焼結体及び焼結前の成形体のX線解析を行った。X線解析の結果を図６のグラフに示す。
【００５５】
比較例６
実施例６及び実施例７で使用した水酸アパタイトを、それぞれ900℃、1000℃、1100℃及び1200℃で３時間焼成した。各水酸アパタイト焼結体及び焼結前の成形体のX線解析を行った。X線解析の結果を図７のグラフに示す。
【００５６】
比較例６ではいずれの温度で焼結された水酸アパタイト焼結体においても、水酸アパタイトに帰属するピークのみが検出された。一方生体活性ガラスを混合して焼成した実施例６及び実施例７のリン酸カルシウムガラス焼結体については、1000℃以上で焼結したものはβ-ウォラストナイトに帰属されるピークが検出され、1100℃以上で焼結したものではさらにβ-リン酸三カルシウムに帰属されるピークが検出された。β-ウォラストナイトは粒界の強化に好ましい析出相であり、β-リン酸三カルシウムは生体活性を高めるのに好ましい析出相である。
【００５７】
参考例２
実施例４で作製した生体活性ガラスの細胞付着性、細胞増殖性及びアルカリフォスホターゼ活性を以下の通り測定した。実施例４で作製した生体活性ガラスからなる試験片（５mm×５mm×２mm）を高圧蒸気滅菌し、細胞培養用マルチプレート24ウェル（直径16.3 mm、培養底面積1.8 cm3、住友ベークライト(株)製）に入れ、ヒト骨肉腫由来のHOS細胞（ATCC No. CRL-1543）を1.0×104個シャーレに播種し、D-MEM 10％FBS（GIBCO-BRL社製）をシャーレにつき１ml入れ、CO2濃度５％の空気中、37℃で培養した。培養期間は60分及び７日間とし、７日間の場合は培養４日目に培地交換を行った。
【００５８】
比較例７
担体として生体活性ガラスの代わりに比較例６の水酸アパタイト焼結体（焼結温度1000℃）からなる試験片（直径６mm×２mm）を用いた以外、参考例２と同様にして培養を行い、細胞付着性、細胞増殖性及びアルカリフォスホターゼ活性を測定した。
【００５９】
培養後10％中性緩衝ホルマリン溶液で固定したものを、メチレンブルーで染色し、光学顕微鏡及び電子顕微鏡により細胞観察をした。また細胞の分化を評価するため培養細胞をホモジナイズし、アルカリフォスホターゼ活性の測定を行った。測定はアルカリファK-テストワコー（和光純薬工業(株)製）を用いて行った。
【００６０】
参考例２及び比較例７で作製した担体においては、ともに60分培養後に細胞の付着が認められた。参考例２の担体では生体活性ガラス上に生育した細胞は、培養４日目にはコンフルエント状態に近くなるまで増殖した。７日間培養後、参考例２及び比較例７の担体には、共にコンフルエント状態に担体上に細胞が増殖していた。図８及び図９に一週間培養したHOS細胞の顕微鏡写真（200倍）を示す。図８は参考例２の担体上で培養したものであり、図９は比較例７の担体上で培養したものである。また表５に生体ガラスとハイドロキシアパタイトの60分後及び７日間培養後の付着細胞数を示す。参考例２の担体の場合も、比較例７の担体と同様に、細胞の増殖は概ね良好であった。
【００６１】
【表５】
0003645894.tif 000006
【００６２】
７日間培養後のアルカリフォスホターゼ値を表６に示す。参考例２の担体の方が比較例７の担体よりアルカリフォスホターゼ値が高かった。この結果は生体活性ガラスの細胞分化への影響を示唆する。
【００６３】
【表６】
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【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】CaO-SiO2系ガラスの示差熱分析結果を示すグラフである。
【図２】CaO-SiO2系ガラスを焼結する際にβ-ウォラストナイト結晶が析出する様子を模式的に示す図である。
【図３】水酸アパタイト粒子とCaO-SiO2系ガラス粒子からなる成形体を焼結した際の粒界の変化を模式的に示す断面図であり、(a)はガラス転移温度未満での両粒子の状態を示し、(b)はガラス転移温度に到達した直後の状態を示し、(c)は焼結による緻密化が起こり、粒界相（ガラス相）が形成された状態を示し、(d)は結晶化温度に到達した後でβ-ウォラストナイト結晶が析出した状態を示す。
【図４（ａ）】実施例１〜５の生体活性ガラスのX線構造解析結果を示すグラフである。
【図４（ｂ）】比較例１〜５の生体活性ガラスのX線構造解析結果を示すグラフである。
【図５】実施例６のリン酸カルシウムガラス焼結体のX線解析結果を示すグラフである。
【図６】実施例７のリン酸カルシウムガラス焼結体のX線解析結果を示すグラフである。
【図７】比較例６の水酸アパタイト焼結体のX線解析結果を示すグラフである。
【図８】参考例２の担体上で一週間培養後のHOS細胞の顕微鏡写真（200倍）である。
【図９】比較例７の担体上で一週間培養後のHOS細胞の顕微鏡写真（200倍）である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図７】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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