(57)【要約】【課題】良好な生体活性を有し、かつ金属基材またはプラスチック基材とアパタイト層との接着性および耐摩耗性を長期に亘って強固に保つことが可能である生体活性インプラントを与えること。【解決手段】金属基材またはプラスチック基材の表面に、結晶性のカルシウムアパタイト微粒子、水性ウレタン樹脂および自己乳化性イソシアネート化合物を少なくとも含むアパタイト層を有する生体活性インプラントを用いる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基材またはプラスチック基材の表面に、結晶性のカルシウムアパタイト微粒子、水性ウレタン樹脂および自己乳化性イソシアネート化合物を少なくとも含むアパタイト層を有する生体活性インプラント。
【請求項２】
金属基材またはプラスチック基材上にアパタイト層を複数有する、前記請求項１記載の生体活性インプラント。
【請求項３】
金属基材またはプラスチック基材の表面に、結晶性のカルシウムアパタイト微粒子、水性ウレタン樹脂および自己乳化性イソシアネート化合物を少なくとも含有する塗布液を塗布してアパタイト層を形成する生体活性インプラントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体埋め込み型各種インプラントとして用いることの出来る生体活性インプラントおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カルシウムアパタイトの一つであるヒドロキシアパタイトは骨や歯などを構成するリン酸カルシウム塩の１種である。ヒドロキシアパタイトは高い生体親和性を示し、安全性の極めて高い素材であることが知られている。特にヒドロキシアパタイトを表面に被覆した材料は良好な骨伝導性を示すことから、様々な医療機器において、骨との接合を重要視する生体埋め込み型各種インプラントの表面処理に用いられている。これは各種インプラントの表面にヒドロキシアパタイトを被覆することで、インプラントと骨との接合が極めて良好となる現象を利用するものである。即ち、各種インプラントの表面にヒドロキシアパタイトを被覆すると、体内で様々な作用によりこのヒドロキシアパタイト層の表面に、生体が産生するヒドロキシ（バイオ）アパタイトが析出し、インプラント表面とバイオアパタイトが、被覆したヒドロキシアパタイト層を介して強固に接合することから、インプラントと骨との接合が極めて良好となる。
【０００３】
骨との接合を重要視する生体埋め込み型各種インプラントの例として、関節、腱、靱帯、脊椎、歯根等のような強い応力が掛かる部位に用いられる生体活性インプラントが挙げられる。こうした生体活性インプラントを形成するための基材としては、生体由来の材料を基材として用いる以外に、チタンのような金属基材を用いる場合と、ポリエステル、ポリカーボネートやＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等のプラスチック基材を用いる場合がある。金属基材表面をヒドロキシアパタイトで被覆し、生体活性を高める方法として、例えば特許文献１および特許文献２等に示されるプラズマ溶射法等の方法が挙げられる。この場合、ヒドロキシアパタイトは高温で熔射されることから、一部熱分解が生じる問題があった。あるいは熔射して形成されるヒドロキシアパタイト被膜が非晶質でポーラスであるため、生体中においてヒドロキシアパタイト被膜が徐々に溶解し、インプラント表面から脱落する問題があった。さらに、プラスチック基材を用いた生体活性インプラントを作製する目的で、同様にプラズマ溶射法の適用を試みた場合、基材に高い耐熱性が要求されるため、プラスチック基材に対しては適用出来ない問題があった。
【０００４】
金属基材やプラスチック基材にカルシウムアパタイトをコーティングするために用いる方法の例として、特許文献３に示されるような疑似体液に浸漬する方法が挙げられる。特にプラスチック基材に対しては、例えば特許文献４に示されるように、特定の有機高分子化合物から構成される表面にガラス体を形成し、同様な疑似体液への浸漬法を利用する方法が挙げられる。あるいは、特許文献５に示されるように、基材表面をカルシウム塩水溶液とリン酸塩水溶液を用いて交互に浸漬を行う交互浸漬法を用いて、予めリン酸カルシウム捕捉層を形成し、次いで過飽和リン酸カルシウム塩水溶液を用いてこの上にアパタイト層を形成する方法等が挙げられる。
【０００５】
上記のような各種従来法により金属基材やプラスチック基材表面にアパタイト層を形成する方法では、これを生体活性インプラントとして用いる場合に重大な問題が発生する場合があった。一つは、表面に形成されるアパタイトの結晶性が低いため、体液中にカルシウムアパタイトが溶出しやすいという問題である。特にインプラント周辺部に炎症を発症した場合のように、インプラント近傍の体液が酸性側に傾いた場合には、カルシウムアパタイトの溶解性が増加して次第にアパタイト層が溶解し、ついには消失する場合があった。このような場合には、インプラントと骨の接合が失われることからインプラントが埋設部に定着しない結果になる。あるいは、上記のような方法で形成されたアパタイト層と金属基材やプラスチック基材との界面における接着が十分でないことから、インプラントに繰り返し応力が加わった場合に、被覆したアパタイト層が金属基材やプラスチック基材表面から剥離する場合があった。このような場合、生体内において、被覆したアパタイト層の表面にバイオアパタイト層が形成されていても、インプラントと骨との接合が失われる結果となる。更には、上記のような様々な方法において、アパタイト層の厚みを制御することが困難であり、目的に応じて最適の厚みのアパタイト層を金属基材やプラスチック基材表面に設けることが困難であった。
【０００６】
特許文献６には、特定の官能基を有する基材表面にシランカプラーを介してヒドロキシアパタイトの焼結体を結合することで、基材表面をヒドロキシアパタイトで被覆する方法が開示されている。この方法で用いるヒドロキシアパタイトは、種々の方法で得られる非晶質のヒドロキシアパタイトを高温で焼結する方法で得られる。しかし焼結の際にヒドロキシアパタイトの粉末が凝集し、これを用いて基材表面を被覆した場合、均一な塗膜が形成されない問題があった。あるいは該焼結体を分散することで塗膜の均一性を高めようとした場合に、分散媒として有機溶剤を使用するため、安全性等の点で問題があった。また有害性の高いシランカプラーを用いることから、生体内への埋め込み用インプラントには適用しがたい問題があった。さらにこの場合も基材との接着性や耐摩耗性の点で劣る問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６２−３４５５９号公報
【特許文献２】特開昭６２−５７５４８号公報
【特許文献３】特開平２−２５５５１５号公報
【特許文献４】特開平１１−３３１０６号公報
【特許文献５】特開２００５−１１２８４８号公報
【特許文献６】特開２００４−５１９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、良好な生体活性を有し、かつ金属基材またはプラスチック基材とアパタイト層との接着性および耐摩耗性を長期に亘って強固に保つことが可能である生体活性インプラントを与えることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の課題は、以下の発明により基本的に解決される。
１．金属基材またはプラスチック基材の表面に、結晶性のカルシウムアパタイト微粒子、水性ウレタン樹脂および自己乳化性イソシアネート化合物を少なくとも含むアパタイト層を有する生体活性インプラント。
２．金属基材またはプラスチック基材上にアパタイト層を複数有する、上記１記載の生体活性インプラント。
３．金属基材またはプラスチック基材の表面に、結晶性のカルシウムアパタイト微粒子、水性ウレタン樹脂および自己乳化性イソシアネート化合物を少なくとも含有する塗布液を塗布してアパタイト層を形成する生体活性インプラントの製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、良好な生体活性を有し、かつ金属基材またはプラスチック基材とアパタイト層との接着性および耐摩耗性を長期に亘って強固に保つことが可能である生体活性インプラントを提供することが出来る。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の生体活性インプラントは、金属基材またはプラスチック基材の表面に、結晶性のカルシウムアパタイト微粒子、水性ウレタン樹脂および自己乳化性イソシアネート化合物を少なくとも含むアパタイト層を有する。また該アパタイト層は、結晶性のカルシウムアパタイト微粒子、水性ウレタン樹脂および自己乳化性イソシアネート化合物を少なくとも含有する塗布液を、金属基材またはプラスチック基材表面にコーティングすることにより得ることが出来る。以下に各々の構成要素について説明を行う。
【００１２】
本発明において用いることの出来る結晶性のカルシウムアパタイト微粒子としては、具体的には、ヒドロキシアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２）、フルオロアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６Ｆ２）、クロロアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６Ｃｌ２）、および、アパタイトに含まれるリン酸基の一部が炭酸イオンに置き換えられた構造を有する、炭酸ヒドロキシアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４，ＣＯ３）６（ＯＨ）２）、炭酸フルオロアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４，ＣＯ３）６Ｆ２）、およびこれらの混合物からなる微粒子を挙げることが出来る。これらの各種カルシウムアパタイト微粒子の元素組成については、各々の元素の比率は必ずしも化学式で表される量論比で固定される訳ではなく、例えばリン酸基６モルに対するカルシウムイオン１０モルの比率よりカルシウムイオンの比率が小さく、カルシウムイオンが６〜１０モルの間で任意の比率で含まれる場合であっても良い。さらには、炭酸基を含むアパタイトの場合では、リン酸基と炭酸基が１：１〜１：０の間で任意の割合を取り得る場合であっても良い。水酸基とフッ素イオン、もしくは水酸基と塩素イオンについても、これらが１：０〜０：１の範囲で任意の割合で含まれる場合であっても良い。さらには、カルシウムアパタイト微粒子を構成する全元素全体に対する質量％において１質量％以下の範囲において、マグネシウム、ストロンチウム、ナトリウム、カリウム、珪素、鉄、その他の金属イオンが含まれている場合であっても良い。
【００１３】
上記のカルシウムアパタイト微粒子の大きさには好ましい範囲が存在し、カルシウムアパタイト微粒子の体積平均粒子径は０．０２〜５μｍであることが好ましい。詳細には、カルシウムアパタイト微粒子を液中に分散した状態で光散乱および／または回折方式による粒度分布計を用いて測定を行った際の粒子径が、体積平均粒子径としてメジアン径で０．０２〜５μｍであることが好ましい。この範囲を超えて更に体積平均粒子径が大きい場合には、金属基材やプラスチック基材とアパタイト層との接着性や耐摩耗性が低下し、表面に応力が掛かった際に容易にアパタイト層が剥離する場合がある。またカルシウムアパタイト微粒子の体積平均粒子径が上記の範囲より小さい場合、アパタイト層の溶解性が高くなり、比較的短い期間でアパタイト層が体液中に溶解消失する場合がある。
【００１４】
また、カルシウムアパタイト微粒子として結晶性を有しないアモルファス状態のカルシウムアパタイト微粒子を用いてインプラント用プラスチック基材表面にアパタイト層を形成した場合にも、アパタイト層の溶解性が高くなり、比較的短い期間でアパタイト層が体液中に溶解消失する場合がある。
【００１５】
本発明において用いることの出来るカルシウムアパタイト微粒子は、明確にアパタイト特有の結晶性を示すことが必要である。具体的には広角Ｘ線回折測定において、回折ピークが明確に判別できるカルシウムアパタイト微粒子を用いることが必要である。結晶性の高いカルシウムアパタイト微粒子の方が、体液中において溶解性がより低いことから長期間に亘りアパタイト層を金属基材あるいはプラスチック基材表面に保持できることからより好ましい。
【００１６】
本発明において用いることの出来る結晶性のカルシウムアパタイト微粒子は、粉体の状態で広角Ｘ線回折測定を行った場合に、２θが１０〜６０度の範囲において特徴的なピークとして観察される微粒子である。本発明では特に、２６度付近の（００２）面からの回折ピーク、３２度付近の（２１１）面からの回折ピーク、３３度付近の（３００）面からの回折ピークが各々明瞭に観察される場合においてのみ、結晶性を有すると称する。回折ピークがブロードで、（２１１）面と（３００）面からの回折ピークが分離されずにブロードで比較的強度が弱い回折パターンを与える場合には、結晶性を有しない非晶質のカルシウムアパタイトであると判断する。
【００１７】
本発明において用いることの出来る結晶性のカルシウムアパタイトとしては、様々な従来技術を利用して作製された結晶性のカルシウムアパタイトを用いることが出来る。具体的には、試薬あるいは工業用薬品あるいは食品添加物グレード、化粧品グレード、医薬部外品グレード、医薬品原材料グレード等として入手可能である様々な各種カルシウムアパタイトを用いることが可能である。
【００１８】
また、下記文献に示されるような様々なヒドロキシアパタイトの製造方法を用いて作製された結晶性を有するヒドロキシアパタイトを、本発明に用いることも可能である。例えば特開昭６３−１５９２０７号公報には、炭酸カルシウム粉末と第二リン酸カルシウム（２水和物）粉末を混合して水性スラリーを調製し、次いでこのスラリーを湿式粉砕機により摩砕混合しながら反応させる方法が示されている。特公平７−１１５８５０号公報には、リン酸三カルシウムをｐＨ７〜１１に調整された無機ハロゲン化物を含有する水溶液中で熱処理を行うことでヒドロキシアパタイトを作製する方法が示されている。特開平５−１７０４１３号公報には酸化カルシウム及び／または水酸化カルシウムの水性スラリーとリン酸水溶液をｐＨ７〜１２の範囲において混合することでヒドロキシアパタイトとして純度の高い微粒子を得る方法が開示されている。上記の様々な方法で得られたヒドロキシアパタイトは、更にその結晶性を高めるために、水熱処理や焼結処理を行うことが好ましい。これら様々な方法はいずれも結晶性を有するヒドロキシアパタイトを得るための方法として有効であり、本発明においても好ましく用いることが出来る。
【００１９】
さらに、ヒドロキシアパタイト以外のカルシウムアパタイトとして、前述したようなフルオロアパタイト、炭酸ヒドロキシアパタイト、炭酸フルオロアパタイト等各種のカルシウムアパタイトも好ましく用いることが出来る。フルオロアパタイトの合成方法として例えば特開昭６３−２５６５０７号公報、特開平５−８５７０９号公報、特開平５−８５７１０号公報、および特開平９−４０４０９号公報等に記載される方法を用いて合成することが出来る。炭酸ヒドロキシアパタイトについては、特開平７−６１８６１号公報、特開平８−２２５３１２号公報、特開平９−２１８１８７号公報、および特開平１０−３６１０６号公報等に記載される方法を用いて合成することが出来る。また、これらのカルシウムアパタイトには、カルシウム以外にマグネシウムやストロンチウム等の各種金属元素が含まれている場合であっても良い。
【００２０】
上記の結晶性のカルシウムアパタイトを用いてコーティング用の塗布液を作製するためには、カルシウムアパタイトを微粒化して用いることが好ましい。好ましいカルシウムアパタイト微粒子の体積平均粒子径は前述した通りである。微粒化の方法として特に好ましい方法は、媒体中において上記した結晶性のカルシウムアパタイトを湿式分散処理することである。こうした湿式分散処理を行うためには、従来から知られている様々な湿式分散処理方法を利用することが出来る。湿式分散処理方法としては、メディアを利用した分散方式が特に好ましい。具体的には、結晶性のカルシウムアパタイトを導入した媒体中に、通常ガラスビーズやアルミナビーズ、その他のセラミックビーズ等のメディアを加えて振盪や攪拌を行い、結晶性のカルシウムアパタイト粒子と該ビーズを機械的に衝突させ、カルシウムアパタイトの微粒化を行う。少量をバッチ方式で処理を行う場合には、ペイントコンディショナーを使用して数時間に亘る振盪を行うことで湿式分散処理を行うことが出来る。比較的多量の試料を用いて処理を行う場合には、ボールミル、ダイノミル等のメディア分散機を利用して、湿式分散処理を行うことが出来る。また上記したメディア分散機は、複数台を直列に配置して１パスで湿式分散処理を行っても良く、あるいは１台のメディア分散機を用いて複数回処理を繰り返すことも好ましく行うことが出来る。
【００２１】
結晶性のカルシウムアパタイトを分散するための媒体としては水が最も好ましい。また水に対して２０質量％未満の添加量であれば、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類や、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド等の極性溶媒等、水と混和性のある種々の溶剤を用いることも出来る。
【００２２】
上記したメディアを利用して湿式分散処理を行う場合、使用するメディアはセラミックビーズを用いることが好ましい。特にビーズとカルシウムアパタイトが接触してビーズが研磨され、ビーズ由来の不純物がカルシウムアパタイト分散物に混入することを防止することが好ましい。こうした目的で利用できるセラミックビーズとして、具体的にはＺｒＯ、立方晶ジルコニア、イットリウム安定化ジルコニア、ジルコニア強化アルミナなどのジルコニアを含有するセラミックビーズや合成ダイヤモンド、窒化珪素ビーズなどが挙げられる。また、メディアの平均直径は０．０１〜１０ｍｍであることが好ましく、より好ましくは０．１〜５ｍｍである。こうしたメディアを使用したメディア分散機を用いる湿式分散処理の条件は、通常行われる室温での処理であり、特に処理時間や温度等に関する制限はない。また、パス回数については１回で十分である場合もあるが、２〜７回程度のパス回数で処理を行うことで、より粒子径分布が狭く、かつ分散安定性に優れたカルシウムアパタイト微粒子の分散物が得られるため、好ましい。
【００２３】
次に、水性ウレタン樹脂について説明する。
本発明に用いる水性ウレタン樹脂としては、水分散型ポリウレタンエマルジョンが好ましく、例えば自己乳化型ポリウレタン樹脂が挙げられる。自己乳化型ポリウレタン樹脂としては、ポリウレタン構造中にスルホン酸基、カルボキシ基、水酸基、ポリエチレンオキシ基等の親水性基を有するウレタン樹脂が好ましく、市販される各種水分散型ポリウレタンエマルジョンが好ましく使用される。
【００２４】
従来から様々なポリウレタン樹脂が医療用途に用いられている。例えば特表２００６−５１６４６７号公報には、生分解性ポリウレタン樹脂とヒドロキシアパタイトを含む骨インプラントとしての構成が開示されている。生分解性ポリウレタン樹脂は生体内で徐々に分解吸収されることから、こうした生分解性ポリウレタン樹脂とヒドロキシアパタイトを含むアパタイト層を本発明に利用しようとしても、プラスチック基材とアパタイト層との接着性および耐摩耗性を長期に亘って強固に保つことが可能である生体活性インプラントを与えることは出来なかった。よって本発明に用いる水性ウレタン樹脂には生分解性ポリウレタン樹脂は含まれない。
【００２５】
水分散型ポリウレタンエマルジョンについてさらに詳細に説明する。水分散型ポリウレタンエマルジョンは、水中に安定に分散したポリウレタン樹脂であり、該ポリウレタン樹脂の粒子径としては体積平均粒子径で１μｍ以下である場合が好ましく、さらに０．５μｍ以下が好ましい。このような体積平均粒子径である場合、金属基材やプラスチック基材とアパタイト層が接着する能力が高くなり、最も好ましく使用することが出来る。粒子径の下限としては０．０２μｍ以上であることが好ましい。ポリウレタン樹脂を水中に安定に分散した形で形成するためには種々の製法がとられるが、本発明に好ましく用いることの出来る水分散型ポリウレタンエマルジョンとしては、その製法に依るものではなく、ポリウレタン構造を有する樹脂エマルジョンであれば本質的に使用することが可能である。ここでいうポリウレタン構造としては有機ジまたはポリイソシアネートと有機ジまたはポリオールを付加重合して得られるポリウレタン構造を有するものである。有機ジまたはポリイソシアネートとしては、芳香族ジイソシアネートとして、例えばトルエンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ｍ−キシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート等や、炭素数２〜１２の脂肪族ジイソシアネートとして、例えばヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサンジイソシアネート、リジンジイソシアネートや、炭素数４〜１８の脂環式ジイソシアネートとして、例えば１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシル−４，４′−ジイソシアネート等が挙げられる。さらにこれら全てのジイソシアネートの変性物として、カーボジイミド、ウレチジオン、ビューレット及び／またはイソシアヌレート変性物等が挙げられる。さらに、形成されるポリウレタン樹脂を水中に安定に分散するために、自己乳化性イソシアネートとしてアルキレンオキシ基を結合したポリイソシアネート類を使用して水分散型ポリウレタンエマルジョンを得る方法が好ましい例として挙げられる。
【００２６】
上記の有機ジまたはポリオールとしては、脂肪族ジオールとして、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、芳香族ジオールとして例えばビスフェノールＡ、あるいはポリエーテルポリオールとして、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシエチレンオキシプロピレン（ブロックまたはランダム）グリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール等が挙げられる。あるいは、ポリオールの他の例として、ポリエステルポリオールを挙げることが出来る。具体的には、例えば脂肪族ジオールとして、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン、芳香族ジオールとして例えばビスフェノールＡ等とジカルボン酸（コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸等）とを縮合させて得られるポリエステルポリオールや、ポリカプロラクトンポリオール、ポリバレロラクトンポリオール等のポリラクトンポリオール等が挙げられる。さらには、ポリブチレンカーボネートジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール等のようなポリカーボネートジオール等も好ましい例として挙げられる。さらに、形成されるポリウレタン樹脂を水中に安定に分散するためにポリオール成分としてポリアルキレンオキシ基を有する有機ジオールを使用することも好ましい（例えば米国特許第３，９０５，９２９号公報、米国特許第５，０４３，３８１号公報）。
【００２７】
上記のような有機ジまたはポリイソシアネートと有機ジまたはポリオールを付加重合して得られるポリウレタン樹脂を水に安定に分散するためには、例えば特公昭５３−３８７６０号公報、特公昭６３−８１４１号公報に記載されるような水分散型ポリウレタンエマルジョンを製造する方法が挙げられる。この方法は、分子内にカルボキシル基等のアニオン性基を有する末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマーを使用し、第三級アミンで中和することで水中に乳化可能な状態にし、これを鎖伸長して水分散型ポリウレタンエマルジョンを製造する方法である。また特願平３−３２７３９３号公報、特開平６−９３０６８号公報等に記載されるような水分散型ポリウレタンエマルジョンを製造する方法が挙げられる。この方法は、分子内にカルボキシ基等のアニオン性基を有するポリウレタン樹脂を合成し、これをアミン類で中和することで水に乳化分散可能にして水分散型ポリウレタンエマルジョンを得る方法である。
【００２８】
水分散型ポリウレタンエマルジョンの合成は上記のように水中で乳化状態において合成することも可能であり、あるいは水と混和性を有するケトン類、エーテル類等の有機溶剤を使用して重合を行い、その後水を添加し、有機溶剤を溜去することで水分散型ポリウレタンエマルジョンに転換することも好ましく行われる。
【００２９】
本発明において使用できる水性ウレタン樹脂としては、上記のような種々の方法、原料を使用した水分散型ポリウレタンエマルジョンが好ましく使用できるが、例えばＤＩＣ株式会社から入手可能なハイドランの商品名で表されるポリウレタンエマルジョンや、三洋化成工業株式会社から入手可能なパーマリン、ユープレン、ユーコート等の商品名で表される水性ウレタン樹脂等を入手し、使用することも可能である。
【００３０】
本発明において用いられる水性ウレタン樹脂とカルシウムアパタイト微粒子の比率については好ましい範囲が存在する。本発明のアパタイト層が含有するカルシウムアパタイト微粒子と水性ウレタン樹脂の乾燥固形分質量比は、１：０．１〜１：１．５であることが好ましい。また本発明のアパタイト層を形成する際に使用する塗布液が含有するカルシウムアパタイト微粒子と水性ウレタン樹脂の乾燥固形分質量比は、１：０．１〜１：１．５であることが好ましい。水性ウレタン樹脂の乾燥固形分質量比がアパタイト１に対して０．１を下回る場合、アパタイト層と基材との界面における接着性および耐摩耗性が劣り、摩擦等の応力により容易にアパタイト層が基材から剥離する場合がある。また水性ウレタン樹脂の乾燥固形分質量比がアパタイト１に対して１．５を上回る場合、基材表面に形成されるアパタイト層中においてカルシウムアパタイト微粒子の表面が水性ウレタン樹脂で覆われてしまい、生体活性が低下する場合がある。
【００３１】
上記の水性ウレタン樹脂とカルシウムアパタイト微粒子の組み合わせで、後述する金属基材やプラスチック基材表面に塗布液を塗布することで、基材表面にカルシウムアパタイト微粒子を強固に結合することが可能であるが、本発明では長期に亘りアパタイト層を基材表面に保持し、同時に接着性および耐摩耗性を更に高める目的で、本発明のアパタイト層は更に自己乳化性イソシアネート化合物を含有する。本発明で用いる自己乳化性イソシアネート化合物は、エチレンオキサイドの繰り返し単位を有し、更に２個以上のイソシアネート基を有する化合物である。このような化合物としては、例えば特公昭５５−７４７２号公報（米国特許第３，９９６，１５４号）、特開平５−２２２１５０号公報（米国特許第５，２５２，６９６号）、特開平９−７１７２０号公報、特開平９−３２８６５４号公報、特開平１０−６００７３号公報等に記載されるような、自己乳化性イソシアネートが挙げられる。具体的には、例えば、脂肪族あるいは脂環族ジイソシアネートから形成される環状三量体骨格のイソシアヌレート構造を分子内に有するポリイソシアネートや、ビューレット構造、ウレタン構造等を分子内に有するポリイソシアネートをベースポリイソシアネートとし、これに片末端エーテル化したポリエチレングリコール等をポリイソシアネート基の内一部のみに付加させて得られる構造のポリイソシアネート化合物が、好ましい例として挙げられる。こうした構造のイソシアネート化合物の合成法については上記の各種公報中に記載されている。また、こうした構造のイソシアネート化合物として、ヘキサメチレンジイソシアネート等を出発原料とした環状三量化によるポリイソシアネートをベースポリイソシアネートとしたものが市販されている。例えば、旭化成工業株式会社からデュラネートの名称で市販される自己乳化性イソシアネート化合物を入手し、使用することも可能である。これらの自己乳化性イソシアネート化合物は親水性が高いため、生体活性インプラント表面にカルシウムアパタイトおよび水性ウレタン樹脂とともに使用することで、表面をより親水性が高い状態に保ち、生体活性をより高める効果を有することから好ましく用いることが出来る。
【００３２】
本発明のアパタイト層が含有する自己乳化性イソシアネート化合物、および本発明のアパタイト層を形成する際に使用する塗布液中における自己乳化性イソシアネート化合物の割合については好ましい範囲が存在する。何れの場合においても自己乳化性イソシアネート化合物の割合は、使用する水性ウレタン樹脂の乾燥固形分質量に対して１〜５０質量％であることが好ましく、５〜４０質量％であることが更に好ましい。
【００３３】
上記した成分を含有するアパタイト層は、これらを含有する塗布液を金属基材やプラスチック基材表面に塗布することで得られる。該塗布液は必要に応じて種々の界面活性剤を含有することができる。本発明において用いることの出来るアニオン性界面活性剤としては、ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム等の高級脂肪酸塩類、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ステアリル硫酸ナトリウム等のアルキル硫酸塩類、オクチルアルコール硫酸エステルナトリウム、ラウリルアルコール硫酸エステルナトリウム、ラウリルアルコール硫酸エステルアンモニウム等の高級アルコール硫酸エステル塩類、アセチルアルコール硫酸エステルナトリウム等の脂肪族アルコール硫酸エステル塩類、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩類、ブチルナフタレンスルホン酸ナトリウム、イソプロピルナフタレンスルホン酸ナトリウム等のアルキルナフタレンスルホン酸塩類、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム等のアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩類、ラウリル燐酸ナトリウム、ステアリル燐酸ナトリウム等のアルキル燐酸エステル塩類、ラウリルエーテル硫酸ナトリウムのポリエチレンオキサイド付加物、ラウリルエーテル硫酸アンモニウムのポリエチレンオキサイド付加物、ラウリルエーテル硫酸トリエタノールアミンのポリエチレンオキサイド付加物等のアルキルエーテル硫酸塩のポリエチレンオキサイド付加物類、ノニルフェニルエーテル硫酸ナトリウムのポリエチレンオキサイド付加物等のアルキルフェニルエーテル硫酸塩のポリエチレンオキサイド付加物類、ラウリルエーテル燐酸ナトリウムのポリエチレンオキサイド付加物等のアルキルエーテル燐酸塩のポリエチレンオキサイド付加物類、ノニルフェニルエーテル燐酸ナトリウムのポリエチレンオキサイド付加物等のアルキルフェニルエーテル燐酸塩のポリエチレンオキサイド付加物類等を挙げることができる。
【００３４】
本発明において用いることの出来るノニオン性界面活性剤としては、種々の鎖長のポリエチレンオキサイドに、アルキル基やフェニル基およびアルキル置換フェニル基が結合したポリエチレンオキサイドアルキルエーテル、ポリエチレンオキサイドアルキルフェニルエーテルが好ましく用いることが出来る。これらの内でも、商品名ＴＷＥＥＮ２０、同４０、同６０および同８０として知られるソルビタンモノアルキレート誘導体が好適である。
【００３５】
本発明において塗布液が界面活性剤を含有する場合、好ましい範囲が存在する。塗布液に含まれるカルシウムアパタイト微粒子に対する固形分質量比で５質量％以下が好ましく、更に３質量％以下が好ましい。
【００３６】
本発明のアパタイト層は、さらに必要に応じて各種水溶性ポリマーを含有しても良い。該水溶性ポリマーとしては、例えば、ゼラチン、ゼラチン誘導体（例えば、フタル化ゼラチン等）、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、キサンタン、カチオン性ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、デンプン、各種変性デンプン（例えばリン酸変性デンプン等）等を挙げることが出来る。水溶性ポリマーの水性ウレタン樹脂に対する量としては、水性ウレタン樹脂の乾燥固形分量を上回らない量であることが好ましい。水性ウレタン樹脂よりも水溶性ポリマーの含有量が多い場合には、アパタイト層の接着性と耐摩耗性が劣る場合がある。
【００３７】
本発明の生体活性インプラントが有する金属基材としては、インプラント用に用いることの出来る医療用グレードの各種金属基材が挙げられるが、特に純チタン、チタン−アルミ−バナジウム合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ等）、チタン−アルミ−ニオビウム合金（Ｔｉ−６Ａｌ−７Ｎｂ等）、ニッケル−チタン合金などのチタンを含む金属基材を特に好ましく用いることが出来る。
【００３８】
本発明の生体活性インプラントが有するプラスチック基材としては、インプラント用に用いることの出来る医療用グレードの各種ポリエステル、ポリカーボネートおよび各種芳香族ポリケトンとして、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）やＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）等を好ましく用いることが出来る。またこれらのプラスチックを基材として内部に炭素繊維を組み込んだ炭素繊維強化プラスチックをプラスチック基材として用いることも好ましく行われる。
【００３９】
上記の金属基材およびプラスチック基材は予め適用するインプラントとしての形状に成形加工された状態でコーティングに使用されることが好ましい。基材の具体的な形状としては、棒状、ブロック状、平板状、ひも状、糸状、繊維状、コイル状、あるいは多孔質体などの様々な形状が挙げられる。特に骨との接合性を良好に保つためには、基材表面を粗面化した基材を用いてコーティングを行う方法も好ましく用いることが出来る。あるいは、例えば人工椎間スペーサーとして用いられるインプラントのように、空隙と多孔性の隔壁を設けた構造を有し、インプラント内部に生体骨の侵入を促進させる構造を有する基材も好ましい。また本発明に用いる金属基材およびプラスチック基材は、表面に親水化加工が施されていても良い。こうした親水化加工としては、コロナ放電処理、火炎処理、プラズマ処理、紫外線照射処理等が挙げられる。さらなる親水化加工として金属基材およびプラスチック基材は下引き層を有していても良い。下引き層としては、親水性樹脂を含有する層が有効である。親水性樹脂としては、ゼラチン、ゼラチン誘導体（例えば、フタル化ゼラチン）、ヒドロキエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、キサンタン、カチオン性ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド等が挙げられる。
【００４０】
これら金属もしくはプラスチック基材表面にアパタイト層を設けるにあたり、好ましく用いることが出来るコーティング方法としては、基材の種類に応じて最適の塗布方法を選択することが出来る。具体的には、スプレー塗布方式や、基材を塗布液中に含浸する含浸加工（ディップ塗布方式）も好ましく用いることが出来る。
【００４１】
上記したコーティング方法により塗布した際の乾燥条件としては少なくとも４０℃以上の温度で加熱乾燥を行うことが好ましく、さらに７０℃以上の温度で乾燥を行うことが好ましい。これにより形成されるアパタイト層と基材との接着性を一層高め、アパタイト層の接着性と耐摩耗性を飛躍的に向上させることが可能となる。さらに塗布乾燥後、３０〜９０℃の範囲の温度において数時間〜数日間の範囲で加熱処理を行うことも好ましい。
【００４２】
本発明においてアパタイト層は、１回のコーティングで必要な厚みが得られない場合には、複数回に分けてコーティングおよび乾燥を繰り返して実施し、アパタイト層を形成することも可能である。このようにして作製されるアパタイト層の厚みは、０．１〜５０μｍであることが好ましい。アパタイト層の厚みが０．１μｍ未満の場合は、本発明の効果が認められない場合があり、また、厚みが５０μｍを超える場合は塗布および乾燥の際にアパタイト層の厚みが不均一になる場合や、表面にひび割れが生じる場合がある。
【００４３】
金属基材もしくはプラスチック基材表面上のアパタイト層は複数であることが好ましく、この場合、構成が異なる複数のアパタイト層を重ねて形成することが好ましい。構成の異なるアパタイト層とは、含有するカルシウムアパタイトの種類が異なる複数のアパタイト層を重ねて形成しても良いし、あるいはアパタイト層を形成するカルシウムアパタイトと水性ウレタン樹脂との割合が異なる複数のアパタイト層を重ねて形成して用いても良い。好ましい様態の例として、例えばプラスチック基材に最初にフルオロアパタイトを含むアパタイト層を形成し、その上部にヒドロキシアパタイトを含むアパタイト層を形成することで、溶解性が低く、耐酸性の良好なアパタイト層がより強固にプラスチック基材表面に固定化されることで、得られるインプラントの骨との接合がより長期に亘って強固に保たれることが期待できる。更にはインプラントの最表面にヒドロキシアパタイトや炭酸ヒドロキシアパタイト等を含むアパタイト層を形成することで、体内においてカルシウムアパタイトの再吸収と生体骨への置換が促進され、インプラント表面と生体骨との接合が強固になることが期待される。
【００４４】
あるいは、基材の表面に水性ウレタン樹脂とカルシウムアパタイト微粒子の比率を種々変化させた複数のアパタイト層を形成する場合に、基材表面に水性ウレタン樹脂の割合を多くしたアパタイト層を形成し、その上に相対的に水性ウレタン樹脂の割合を低下させたアパタイト層を形成することで、インプラントの最表面がより生体活性が高く、一方で基材とアパタイト層の接着面の強度がより高いインプラントが形成できるため、好ましい。
【００４５】
本発明のアパタイト層を有するインプラントは、使用に先立って洗浄を行い、水溶性の成分（水溶性の種々の塩類や界面活性剤等の可溶性物質）を除去することが好ましい。特に、洗浄に際しては不純物を含まない純水、好ましくは７０℃以上の純水を使用し、インプラントの表面および内部を十分に洗浄することが好ましい。さらにその後引き続き、オートクレーブやエチレンオキサイド滅菌装置、電子線照射装置、ガンマ線照射装置等を利用して滅菌処理が行われることが好ましい。
【００４６】
以下に実施例によって本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例中の百分率は断りのない限り質量基準である。
【実施例】
【００４７】
（実施例１）
（結晶性ヒドロキシアパタイトの分散液の作製）
カルシウムアパタイトとして、太平化学産業株式会社から入手した医療用グレードのヒドロキシアパタイトであるＨＡＰ−１００を用いた。該カルシウムアパタイトの広角Ｘ線回折測定を行った結果、ヒドロキシアパタイトに特徴的な２６度付近の（００２）面からの回折ピーク、３２度付近の（２１１）面からの回折ピーク、３３度付近の（３００）面からの回折ピークは鋭く明確に観察された。このことから該カルシウムアパタイトが結晶性を有することが確認された。これを用いて以下のようにしてビーズミル方式による湿式分散処理を行った。即ち、上記したヒドロキシアパタイト２０グラムを０．２リットルのポリプロピレン容器に移し、これにイオン交換水１００グラムおよび粒径０．３ｍｍのジルコニアビーズを２００グラム加えて密閉し、ペイントコンディショナーを使用して６時間振盪処理を行った。その後、濾布を使用して分散液からジルコニアビーズを分離した。得られた分散液１を用いて、該分散液中のヒドロキシアパタイト微粒子の大きさを、光散乱回折式粒度分布計（堀場製作所製粒度分布測定装置ＬＡ−９２０）を使用して測定した。得られた体積平均粒子径は、メジアン径で１．３６μｍであり、９５質量％の粒子が０．４〜２．６μｍの範囲に含まれており、比較的狭い粒子径分布を示した。
【００４８】
（結晶性カルシウムアパタイトを含む塗布液１の作製）
上記のヒドロキシアパタイト微粒子の分散液１（固形分濃度１６．７質量％）を１００グラムとり、これに水性ウレタン樹脂としてＤＩＣ株式会社製ハイドランＡＰ−４０Ｆ（固形分濃度２２．５質量％、体積平均粒子径０．１５μｍ）を１５グラム添加し、さらに自己乳化性イソシアネート化合物として、旭化成工業株式会社製デュラネートＷＢ４０−８０（固形分濃度８０質量％）を０．８５グラム加えた。更に水を加えて固形分濃度を８質量％に調整し、室温で１時間攪拌して本発明に用いる塗布液１を作製した。
【００４９】
（生体活性インプラントモデルの作製）
インプラントに使用する金属基材およびプラスチック基材のモデルとして、厚みが１００μｍの純チタン板とポリエステルフィルム（東レ株式会社製ルミラー）をそれぞれ準備した。これに上記した塗布液１を使用し、１ｍ２当たりヒドロキシアパタイト微粒子を含む塗布液１の塗布量が３６グラムになるようドクターバーを用いてコーティングを行い、ドライヤーを用いて８０℃の温度で乾燥させた。チタン板およびポリエステルフィルム上に形成したアパタイト層は、さらに４０℃に調節した乾燥器内で２４時間加熱処理を行った後、沸騰した純水中に１分間浸漬し洗浄を行った。走査型電子顕微鏡を用いてアパタイト層の表面及び断面を観察したところ、ヒドロキシアパタイトの１次粒子として長さが約６０ｎｍの紡錘状の微粒子が密に集積したアパタイト層が形成されており、厚みは約１．５μｍであることが確認された。
【００５０】
（アパタイト層の接着性および耐摩耗試験）
上記のチタン板およびポリエステルフィルム表面に形成されたアパタイト層の評価を以下のようにして行った。まず、接着性と耐摩耗性に関する評価として、摩擦堅牢度試験機（株式会社大栄科学精器製作所製ＲＴ−３００）を利用して、アパタイト層表面が水に濡れた状態を保ちながら、平面摩擦子（底面２ｃｍ角）に荷重３００ｇを掛けた状態で３０回／分のストロークでアパタイト層表面を６時間（約１万回）擦過する試験を行った。その結果、擦過部分のアパタイト層は目視観察では擦過前と変化が認められず、チタン板およびポリエステルフィルムの両方の基材に対して良好な接着性と耐摩耗性を示すことが確認できた。
【００５１】
（疑似体液を使用した生体活性評価）
上記のアパタイト層を形成した両方の基材を用いて、ヒトの血漿を模した疑似体液（特許文献４に記載される組成で無機塩を含有する水溶液（１））に３７℃で７日間浸漬した。この結果、アパタイト層表面に更に厚く平滑なアパタイト層が形成されているのが走査型電子顕微鏡による観察で確認出来た。疑似体液により形成されたアパタイト層の厚みは約５μｍであった。比較として、前記したチタン板およびポリエステルフィルムを、前記と同時に疑似体液に浸漬して表面の様子を観察した。しかし、この場合にはチタン板およびポリエステルフィルム表面にアパタイト層は形成されず、本発明のアパタイト層を形成した生体活性インプラントモデルは優れた生体活性を示すことが明かとなった。
【００５２】
（人工靱帯に対するアパタイト層の形成）
生体埋め込み型インプラントの一つとして人工靱帯を選び、これへのカルシウムアパタイトのコーティングとアパタイト層の生体活性および接着性、耐摩耗性に関する評価を行った。プラスチック基材として、株式会社アイメディックから製造販売される「テロス人工靱帯（ポリエステル製コード）」を用いて、これの大腿骨骨孔内に入る部分および脛骨骨孔内に入る部分に相当する両端部を、先の結晶性カルシウムアパタイトを含む塗布液１中に浸漬し、引き上げて７０℃の乾燥器内に３時間静置することで乾燥、加熱処理を行い、ポリエステルコード表面にアパタイト層を形成した。このようにしてアパタイト層を形成した人工靱帯は７０℃に加熱した熱水を用いて繰り返し洗浄を行った後、エチレンオキサイドガスを用いて滅菌処理を行った。なお、別途走査型電子顕微鏡を用いて断面を観察したところ、アパタイト層の厚みは約２μｍであった。
【００５３】
（人工靱帯表面のアパタイト層の接着性および耐摩耗性評価）
上記で作製されたアパタイト層を有する人工靱帯を用いて、先の摩擦堅牢度試験機で繰り返し摩擦を同様にして行ったがアパタイト層には変化が認められなかった。さらにアパタイト層を形成した人工靱帯をｐＨ６に調整した生理食塩水中に４０℃において３ヶ月間浸漬保存した後、同様に摩擦堅牢度試験機で繰り返し摩擦を行ったがアパタイト層には変化が認められず、良好な接着性と耐摩耗性を維持していることが確認できた。また上記で作製したアパタイト層を有する人工靱帯を、先の生体活性評価と同様に疑似体液中に３７℃で７日間浸漬したところ、アパタイト層表面に更に疑似体液によるカルシウムアパタイト層が約２μｍの厚みで形成され、優れた生体活性を示すことが明かとなった。
【００５４】
（比較例１）
上記実施例１において作製した結晶性カルシウムアパタイトを含む塗布液１において、自己乳化性イソシアネート化合物として用いたデュラネートＷＢ４０−８０を添加しない塗布液２を作製し、これを塗布液１の代わりに使用した以外は実施例１と同様にして人工靱帯にコーティングを行うことで、人工靱帯表面にアパタイト層を形成した。また実施例１と同様にして洗浄および滅菌処理を行った。このようにして作製した比較アパタイト層を有する人工靱帯をｐＨ６に調整した生理食塩水中に４０℃において３ヶ月間浸漬保存した後、実施例１と同様に摩擦堅牢度試験機で繰り返し摩擦を行ったところ、アパタイト層は簡単に人工靱帯表面から剥離し、接着性が欠落していることが判明した。
【００５５】
（比較例２）
実施例１において作製した結晶性カルシウムアパタイトを含む塗布液１において、自己乳化性イソシアネート化合物に代えて自己乳化性を有しない疎水性のイソホロンジイソシアネートを添加して塗布液３を作製し、これを塗布液１の代わりに使用した以外は実施例１と同様にして人工靱帯にコーティングを行った。また実施例１と同様にして洗浄および滅菌処理を行った。しかし塗布液３は人工靱帯表面に均一に付着せず、ポリエステル表面にアパタイト層が形成されない部分が生じ、疑似体液に浸漬してもこの部分にはアパタイト層が形成されず、生体活性に劣る結果であった。
【００５６】
（比較例３）
実施例１において用いた結晶性を有するヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ−１００）に代えて、特開平５−１７０４１３号公報に記載される方法に従って合成した非晶質のヒドロキシアパタイトを用いた。該非晶質のヒドロキシアパタイトを実施例１と同様にして湿式分散処理を行うことで、体積平均粒子径が１．１μｍである非晶質のヒドロキシアパタイト微粒子を含有する分散液２を得た。実施例１の結晶性カルシウムアパタイトを含む塗布液１の作製にて使用した分散液１に代わって、前記分散液２を使用した以外は実施例１と同様にして、塗布液４を作製した。そして該塗布液４を用いて実施例１と同様にして人工靱帯表面にアパタイト層を形成し、実施例１と同様にして洗浄および滅菌処理を行った。このようにして作製したアパタイト層を有する人工靱帯をｐＨ６に調整した生理食塩水中に４０℃において３ヶ月間浸漬保存した後、実施例１と同様に摩擦堅牢度試験機で繰り返し摩擦を行ったところ、アパタイト層は簡単に人工靱帯表面から剥離し、接着性が欠落していることが判明した。
【００５７】
（実施例２）
（結晶性フルオロアパタイトの分散液の作製）
カルシウムアパタイトとして、実施例１のＨＡＰ−１００に代えて、太平化学産業株式会社から入手したフルオロアパタイトであるＦＡＰを用いて同様にビーズミル方式による湿式分散処理を行った。用いたＦＡＰは広角Ｘ線回折測定により結晶性であることを予め確認した。得られた分散液３を用いて、分散しているフルオロアパタイト微粒子の大きさを、光散乱回折式粒度分布計（株式会社堀場製作所製粒度分布測定装置ＬＡ−９２０）を使用して測定した。得られた体積平均粒子径は、メジアン径で１．５μｍであり、比較的狭い粒子径分布を示した。
【００５８】
（結晶性カルシウムアパタイトを含む塗布液５の作製）
上記のフルオロアパタイト微粒子の分散液３（固形分濃度１６．７質量％）を１００グラムとり、これに水性ウレタン樹脂としてＤＩＣ株式会社製ハイドランＡＰ−４０Ｆ（固形分濃度２２．５質量％、体積平均粒子径０．１５μｍ）を３０グラム添加し、さらに自己乳化性イソシアネート化合物として、旭化成工業株式会社からデュラネートＷＢ４０−８０（固形分濃度８０質量％）を１．５グラム加えた。更に水を加えて固形分濃度を８質量％に調整し、室温で１時間攪拌して本発明に用いる塗布液５を作製した。
【００５９】
（生体活性インプラントモデルの作製）
インプラントに使用する基材のモデルとして、厚みが１００μｍの純チタン板およびＰＥＥＫフィルム（住友ベークライト株式会社製ＦＳ−１１００Ｃ）を選び、これに上記で作製した塗布液５を使用し、１ｍ２当たりフルオロアパタイト微粒子を含む塗布液の塗布量が１８グラムになるようドクターバーを用いてコーティングを行い、ドライヤーで乾燥させた。純チタン板およびＰＥＥＫフィルム上に形成したアパタイト層は、さらに４０℃に調節した乾燥器内で２４時間加熱処理を行った。走査型電子顕微鏡を用いてアパタイト層の表面及び断面を観察したところ、フルオロアパタイト微粒子が密に集積したアパタイト層が形成されており、アパタイト層の厚みは約０．８μｍであることが確認された。さらに、形成されたアパタイト層の上部に、実施例１で作製した結晶性ヒドロキシアパタイトを含む塗布液１を使用し、１ｍ２当たりヒドロキシアパタイト微粒子を含む塗布液の塗布量が１８グラムになるようドクターバーを用いてコーティングを行い、ドライヤーで乾燥させ、フルオロアパタイトを含有するアパタイト層上に、ヒドロキシアパタイトを含有するアパタイト層（厚みは約０．８μｍ）を形成した。その後、実施例１と同様に４０℃に調節した乾燥器内で２４時間加熱処理を行った後、沸騰した純水中に１分間浸漬して洗浄し、生体活性インプラントモデルを作製した。
【００６０】
（アパタイト層の接着性および耐摩耗試験）
上記のチタン板およびＰＥＥＫフィルム基材表面に積層されたアパタイト層の評価を以下のようにして行った。まず、接着性と耐摩耗性に関する評価として、摩擦堅牢度試験機（株式会社大栄科学精器製作所製ＲＴ−３００）を利用して、アパタイト層表面が水に濡れた状態を保ちながら、平面摩擦子（底面２ｃｍ角）に荷重６００ｇを掛けた状態で３０回／分のストロークでアパタイト層表面を６時間（約１万回）擦過する試験を行った。その結果、擦過部分のアパタイト層は目視観察では擦過前と変化が認められず、チタン板およびＰＥＥＫフィルムの両方の基材に対して良好な接着性と耐摩耗性を示すことが確認できた。
【００６１】
（疑似体液を使用した生体活性評価）
上記のアパタイト層を積層したチタン板およびＰＥＥＫフィルムを用いて、先の生体活性評価と同様にして、これを疑似体液中に３７℃で７日間浸漬したところ、アパタイト層表面に更に疑似体液によるカルシウムアパタイト層が約２μｍの厚みで形成され、高い生体活性を示すことを確認した。
【００６２】
（脊椎ケージに対するアパタイト層の形成）
生体インプラントの一つとして脊椎固定術用椎間スペーサーとして用いられる脊椎ケージを選び、これへのカルシウムアパタイトのコーティングとアパタイト層の生体活性および接着性、耐摩耗性に関する評価を行った。脊椎ケージとしてメドトロニックソファモアダネック株式会社より製造販売される「滅菌済ＣＡＰＳＴＯＮＥ  ＰＥＥＫ」ＰＥＥＫ製インプラントを用いて、これを先の結晶性フルオロアパタイトを含む塗布液５中に浸漬し、引き上げて７０℃の乾燥器内で３時間静置することで乾燥、加熱処理を行った。次いで実施例１で作製した結晶性ヒドロキシアパタイトを含む塗布液１を同様にコーティングして乾燥、加熱処理を行い、フルオロアパタイトを含有するアパタイト層上にヒドロキシアパタイトを含有するアパタイト層が積層された脊椎ケージを作製した。このようにしてアパタイト層を積層した脊椎ケージは７０℃に加熱した熱水を用いて繰り返し洗浄を行った後、エチレンオキサイドガスを用いて滅菌処理を行った。作製したアパタイト層を有する脊椎ケージを用いて、これを疑似体液中に７日間浸漬することで、アパタイト層表面に更に疑似体液によるカルシウムアパタイト層が約２μｍの厚みで形成されることを確認し、優れた生体活性を示すことが明かとなった。
【００６３】
（脊椎ケージ表面のアパタイト層の接着性および耐摩耗性評価）
上記で作製されたアパタイト層を有する脊椎ケージを用いて、ｐＨ６に調整した生理食塩水中に５０℃において３ヶ月間浸漬保存した後、アパタイト層表面を不織布を用い、繰り返し手で強く摩擦を行ったがアパタイト層には変化が認められず、良好な接着性と耐摩耗性を維持していることが確認できた。
【００６４】
（実施例３）
（結晶性カルシウムアパタイトを含む塗布液６の作製）
実施例１で作製したヒドロキシアパタイト微粒子の分散液１（固形分濃度１６．７質量％）を１００グラムとり、これに水性ウレタン樹脂としてＤＩＣ（株）製ハイドランＡＰ−４０Ｆ（固形分濃度２２．５質量％、体積平均粒子径０．１５μｍ）を５０グラム添加し、さらに自己乳化性イソシアネート化合物として、旭化成工業株式会社からデュラネートＷＢ４０−８０（固形分濃度８０質量％）を３グラム加えた。更に水を加えて固形分濃度を１０質量％に調整し、室温で１時間攪拌して本発明に用いる塗布液６を作製した。
【００６５】
（人工歯根に対するアパタイト層の形成）
生体インプラントの一つとして歯科用インプラントとして用いられる人工歯根を選び、これへのカルシウムアパタイトのコーティングとアパタイト層の生体活性および接着性、耐摩耗性に関する評価を行った。人工歯根として京セラメディカル株式会社より製造販売される「ＰＯＩ  １ピースインプラント（チタン製インプラント）」を用いて、これを先の結晶性カルシウムアパタイトを含む塗布液６中にねじ部分のみ浸漬し、引き上げて７０℃の乾燥器内で１０時間静置することで乾燥、加熱処理を行い、埋め込みねじ部分にアパタイト層がコートされた人工歯根を作製した。また該人工歯根は７０℃に加熱した熱水を用いて繰り返し洗浄を行った後、エチレンオキサイドガスを用いて滅菌処理した。
【００６６】
（人工歯根表面のアパタイト層の接着性および耐摩耗性評価）
上記で作製されたアパタイト層を有する人工歯根を用いて、ｐＨ５に調整した生理食塩水中に５０℃において６ヶ月間浸漬保存した後、表面を不織布を用い、繰り返し強く手で摩擦を行ったがアパタイト層には変化が認められず、良好な接着性と耐摩耗性を維持していることが確認できた。
【００６７】
（疑似体液を使用した生体活性評価）
上記で作製したアパタイト層を有する人工歯根を用いて、これを疑似体液中に７日間浸漬することで、アパタイト層表面に更に疑似体液によるカルシウムアパタイト層が約２μｍの厚みで形成されることを確認し、優れた生体活性を示すことが明かとなった。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の結晶性のヒドロキシアパタイト微粒子と水性ウレタン樹脂および自己乳化性イソシアネート化合物を含むアパタイト層は、表面が親水性で、耐水性および接着性、耐摩耗性に優れることから、生体活性インプラント以外に、各種金属基板やフィルムや繊維への表面処理を行うことで生体に親和性を有する各種親水性材料を提供することが可能である。