(57)【要約】    【課題】  チタン金属線からなるバイオリアクターの製造方法であって、ヒドロキシアパタイトコートの付着を金属繊維の表面に平滑に、かつ、均一に形成することができる医療材料の製造方法を提供する。    【解決手段】  チタンまたはチタン合金からなる三次元構造体を大気中で４００から８００度の温度範囲で紫色になるまで加熱し、その後、リン酸とカルシウムイオンを含むヒドロキシアパタイト生成液中に含侵させ、三次元構造体の内部および外部に至るまで、均一にヒドロキシアパタイトまたは炭酸アパタイトを含むヒドロキシアパタイトのコーティングを形成させる細胞培養用基盤１０の製造方法。【選択図】  図１
2006263458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チタンまたはチタン合金からなる三次元構造体を大気中で４００から８００度の温度範囲で紫色になるまで加熱し、その後、リン酸とカルシウムイオンを含むヒドロキシアパタイト生成液中に含侵させ、三次元構造体の内部および外部に至るまで、均一にヒドロキシアパタイトまたは炭酸アパタイトを含むヒドロキシアパタイトのコーティングを形成させることを特徴とする医用材料の製造方法。
【請求項２】
チタンまたはチタン合金からなる三次元構造体を大気中で４００から８００度の温度範囲で紫色になるまで加熱し、その後、リン酸とカルシウムイオンを含むヒドロキシアパタイト生成液中に含侵させ、乾燥させた後に大気中で５００〜１５００度の温度範囲にて加熱させることによりヒドロキシアパタイトの結晶を焼結し、セラミック化し、三次元構造体の内部および外周に至るまで均一にヒドロキシアパタイトのコーティングを形成させることを特徴とする医用材料の製造方法。
【請求項３】
前記ヒドロキシアパタイトのコーティングの形態が下地に対して平滑であることを特徴とする請求項１または２記載の医用材料の製造方法。
【請求項４】
前記医療用材料が線径１００μｍ以下の金属線であり、空隙率が５０〜９５％となるように絡合されたことを特徴とする請求項１または２記載の医用材料の製造方法。
【請求項５】
前記医用材料が細胞培養用基盤である請求項１または２記載の医用材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はチタン金属製医療用材料の製造方法に関する。さらに詳しくは、ヒドロキシアパタイトコートを均一に付着させた金属製医療用材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特公平６−６９４８２号公報
【特許文献２】特開平７−２６５０５６号公報
【特許文献３】特開２００４−６７５４７号公報
【０００３】
従来、組織培養、細胞培養は、プラスチック製のシャーレあるいは培養用フラスコ等の培養用容器に組織または細胞を導入し、特定の環境条件下で行なわれている。そして、このような培養は、容器表面で直接細胞等を培養することによって行われている。
【０００４】
一方、ヒドロキシアパタイトは生体親和性に優れており、その焼結体は骨と化学的に結合する、あるいは、骨に吸収置換される材料であることから、整形外科、形成外科、口腔外科、歯科等の医療分野の再生医療材料として多くの研究が試みられている。
【０００５】
特許文献１には、金属チタン芯材を空気中で４００〜８００℃の範囲で加熱することにより芯材の表面を酸化処理し、水酸アパタイト、酸化アルミニウムまたは水酸アパタイトと酸化アルミニウムの混合物を溶射することによって金属チタン芯材の表面にセラミックコーティングを形成させる骨内インプラントの製造方法が開示されている。
また、特許文献２には、高分子材料にヒドロキシアパタイト微粒子を分散させた複合体からなる細胞培養用基材が開示されている。このものは、単独モノマー溶液中にヒドロキシアパタイトを含む充填用のフィラーを分散させ、加熱重合させることによって製造されている。そのため、細胞が親水性および生体適合性に富む複合体をターゲットに接着するため、基材および細胞との接着性、接着した細胞の増殖性、伸展製に優れ、長期間の細胞培養が可能であると記載されている。
【０００６】
本出願人は、骨芽細胞は細い繊維が構成する幾何学的空間に好んで成育し、１００μｍ未満の太さのチタン繊維集団が構成する幾何学的空間構造で、その拡がりが１００〜４００μｍであるような構造に対して極めて高い親和性を示し、積極的に付着する特性があることを発見し、これを特許文献３等に開示している。そして、これらの知見を元にアパタイト生成液によって処理した、直径が１００μｍ未満、アスペクト比が２０以上のチタン繊維を絡合して層状に形成した細胞培養増殖用リアクターを提示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、特許文献３に記載されているバイオリアクターの改良発明であり、ヒドロキシアパタイトコートの付着を金属繊維の表面に平滑に、かつ、均一に形成することができる医療材料の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の医用材料の製造方法は、チタンまたはチタン合金からなる三次元構造体を大気中で４００から８００度の温度範囲で紫色になるまで加熱し、その後、リン酸とカルシウムイオンを含むヒドロキシアパタイト生成液中に含侵させ、三次元構造体の内部および外部に至るまで、均一にヒドロキシアパタイトまたは炭酸アパタイトを含むヒドロキシアパタイトのコーティングを形成させることを特徴としている（請求項１）。
【０００９】
本発明の医用材料の製造方法の第２の態様は、チタンまたはチタン合金からなる三次元構造体を大気中で４００から８００度の温度範囲で紫色になるまで加熱し、その後、リン酸とカルシウムイオンを含むヒドロキシアパタイト生成液中に含侵させ、乾燥させた後に大気中で５００〜１５００度の温度範囲にて加熱させることによりヒドロキシアパタイトの結晶を焼結し、セラミック化し、三次元構造体の内部および外周に至るまで均一にヒドロキシアパタイトのコーティングを形成させることを特徴としている（請求項２）。
【００１０】
このような医用材料の製造方法であって、前記ヒドロキシアパタイトのコーティングの形態が下地に対して平滑であることが好ましい（請求項３）。また、前記医療用材料が線径１００μｍ以下の金属線であり、空隙率が５０〜９５％となるように絡合されているものが好ましい（請求項４）。さらに、前記医用材料が細胞培養用基盤であるものが好ましい（請求項５）。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の医用材料の製造方法は、チタンまたはチタン合金からなる三次元構造体を大気中で４００から８００度の温度範囲で加熱するため、チタン三次元構造体の全体が紫色を呈し、もしくは膜厚が４００〜８００Å（オングストローム（１０−７ｍｍ）の酸化被膜によって覆われる。そして、このような酸化被膜によって覆われたチタン三次元構造体を２４〜７２時間リン酸とカルシウムイオンを含むヒドロキシアパタイト生成液中に浸すことにより、ヒドロキシアパタイトをチタン金属線の一本一本にムラ無く付着させることができる。
【００１２】
チタン三元構造体を８００度より高い温度で大気加熱する場合、構造体は青色を呈し、その酸化被膜の膜厚が８００Å以上に形成され、その表面性状は平滑なヒドロキシアパタイトコートを可能にする。一方、４００度より低い温度で大気加熱する場合、構造体はオレンジあるいは茶色を呈し、その酸化被膜の膜厚が４００Å以下に形成され、平滑なヒドロキシアパタイトコートの生成が困難になり、斑点状にアパタイトが沈着される。
【００１３】
このようにして製造された医療材料は、ヒドロキシアパタイトコートがチタン金属線の一本一本にムラ無く付着しているため、生育した細胞および組織を誘導し、定着させる。また、細胞および組織が好んで生育する三次元構造を備えている。そして、三次元効果によって各種細胞を分化し、誘導し、コラーゲンなどの有用物質の産生を促進し、かつ、生体に近い状態での大量培養が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１のセルハウス（細胞培養用基盤）１０は、円板型で外形が３〜３０ｍｍ、厚さが０．３〜３ｍｍであり、線径が１００μｍ以下のチタン金属線を空隙率が５０〜９５％となるように絡合して作成したチタン三次元構造体を４００〜８００度、好ましくは５５０〜６００度において紫色になるまで大気加熱し、加熱後、ヒドロキシアパタイトコート生成液中に４８時間浸し、ヒドロキシアパタイトを付着させたものである。
【００１５】
このチタン三次元構造体は、予め用意した円形の金型に、線径が１００μｍ以下のチタン金属線を、空隙率が５０〜９５％になるように圧縮し、さらに真空焼結したものである。
【００１６】
このようにして成形されたチタン三次元構造体を大気中において、５５０〜６００度で加熱する。この加熱はチタン三次元構造体が紫色になるまで行う。これによりチタン三次元構造体の表面の厚さが６００〜８００Åの酸化被膜によって覆われる。このように酸化被膜によって覆われたチタン三次元構造体はヒドロキシアパタイトと強固に接着し、徐放性を備えているため、好ましい。
【００１７】
このようなヒドロキシアパタイトとして、ヒドロキシアパタイト、炭酸アパタイトを含むヒドロキシアパタイト等の焼結体が挙げられる。また、ヒドロキシアパタイトコート生成液は、リン酸イオンとカルシウムイオンとを含む。
【００１８】
このように本発明の細胞培養用基盤は構成されているため、三次元効果によって各種細胞を分化し、誘導し、コラーゲンなどの有用物質の産生を促進し、かつ、生体に近い状態での大量培養が可能である。
【００１９】
この枠付細胞培養用基盤１０は、図１ｃに示すようにホルダー１１と共に使用することによって、培養時に細胞が分泌した活性物質をセルハウス（細胞培養用基盤）から逃さず好ましい。また、このようにホルダー１１を用いることにより、細胞培養用基盤の培養効果も高まり好ましい。
【００２０】
実施例１
ヒドロキシアパタイト生成液の組成
カルシウムイオン（Ｃａ＋２）：１５ｍＭ
リン酸イオン（ＨＰＯ４−２）：９ｍＭ
塩素イオン（Ｃｌ−）：７１０ｍＭ
炭酸水素イオン（ＨＣＯ３−）：２１ｍＭ
ナトリウムイオン（Ｎａ＋）：７３０ｍＭ
上記組成のヒドロキシアパタイト生成液に炭酸ガスをバブリングして３７℃にて、ｐＨ６．１に調整する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１ａは本発明の細胞培養用基盤の一実施形態を示す斜視図であり、図１ｂはその拡大図、図１ｃは本発明の細胞培養用基盤を挿入するホルダーを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  細胞培養用基盤
１１  ホルダー
【図１】
2006263458.tif 000003