(57)【要約】【課題】この発明により、光硬化型のグラスアイオノマーセメント（ＧＩＣ）の諸欠点をすべて解消すると共に、機械的強度が光硬化型のそれに比べ優るも劣らず、しかも、ＧＩＣ本来の特徴と利点を保有する高品質の安全な化学硬化型ＧＩＣを提供すること。【解決手段】本発明の化学硬化型のグラスアイオノマーセメントは、平均直径を０．６μｍ以上であって１００μｍ未満とし、多孔質として比表面積を大きくしている微粒子状のハイドロキシアパタイトを添加混合している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均直径が０.６μｍ以上であって１００μｍ未満である、多孔質かつ微粒子状のハイドロキシアパタイトを添加混合してなることを特徴とする化学硬化型のグラスアイオノマーセメント。
【請求項２】
表面にハイドロキシアパタイトの超微粒子が付着した上記ハイドロキシアパタイトである請求項１に記載される化学硬化型のグラスアイオノマーセメント。
【請求項３】
グラスアイオノマーセメントがグラスアイオノマーセメント用粉末を含み、このガラス粉末に対するハイドロキシアパタイトの添加混合量が５．０〜３５重量％である請求項１に記載の化学硬化型のグラスアイオノマーセメント。
【請求項４】
グラスアイオノマーセメントが歯科用である請求項１に記載される化学硬化型のグラスアイオノマーセメント。
【請求項５】
グラスアイオノマーセメントが、医学・獣医学分野の骨治療用である請求項１に記載される化学硬化型のグラスアイオノマーセメント。
【請求項６】
グラスアイオノマーセメントが、骨組織の修復用または再生用である請求項１に記載される化学硬化型のグラスアイオノマーセメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主として歯科用に使用されるグラスアイオノマーセメントに関するものである。更に詳しくは、曲げや引張等の機械的強度が、光硬化型グラスアイオノマーセメントのそれに比べ、同等以上の化学硬化型グラスアイオノマーセメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
グラスアイオノマーセメント（Ｇｌａｓｓ  Ｉｏｎｏｍｅｒ  Ｃｅｍｅｎｔ、本明細書において「ＧＩＣ」と略記する）の普及に至る経緯は次の通りである。
（１）１９６７年以前のリン酸セメント。このリン酸セメントの特性は歯質への嵌合力と合着力にあった。次いで、
（２）１９６８年にＤ．Ｃ．Ｓｍｉｔｈが開発したカルボキシレートセメント。このカルボキシルセメントの特性は歯質への接着力にあった。しかし、機械的強度の不足、歯質と該セメントとの間の熱膨張率の差が大きい等の欠陥が見られた。そこで、かかる欠陥を解消するため、
（３）１９７１年にＡ．Ｄ．ＷｉｌｓｏｎによりＧＩＣが導入された。【０００３】
このＧＩＣには他の歯科充填材料には見られない次の利点と特徴が知られている。
（１）歯髄への低刺激性と生体親和性
（２）フッ素イオンの放出（リリース）および取り込み（リチャージ）による２次齲蝕抑制効果および抗菌作用
（３）歯質や金属に対する高い接着性（化学的接着）
（４）かかる高い接着性のため使用の際に歯面処理（酸エッチング）が不要
（５）歯質に近似した熱膨張係数
（６）硬化物が半透明で審美性等に関し優れている。【０００４】
導入当時のＧＩＣは、古くから齲蝕予防性が高いと言われていたケイ酸セメント（前歯修復充填用）粉末あるいはガラス粉末と、ポリカルボン酸等の酸を主成分とするポリマー酸とを水の存在下で化学反応させ硬化させることにより使用される化学硬化型（あるいは化学重合型）ＧＩＣであった。
しかし、これには硬化初期の感水性（高い水溶性）による脆弱化、曲げ強度が低い（脆い）等の欠点が見られ、補綴物の接着や充填等の臨床使用での調製には慎重かつ細心の注意を払う必要があった。【０００５】
その後、機械的強度を高めるため、上記の化学硬化型にレジン成分を添加混合したレジン系ＧＩＣが開発された。更に、光重合性レジン成分と光重合触媒とを用いることにより迅速に硬化する光硬化型（光重合型）ＧＩＣが実用化され、今日では、化学硬化型やレジン系等々、多種多様な形で市販されているＧＩＣの中で、光硬化型ＧＩＣが広く普及し、主流を占めている。【０００６】
しかしながら、かかる光硬化型には、上述したＧＩＣ本来の利点が薄れ、次の欠陥が知られている。
（１）レジン添加による二次齲蝕の発生、歯髄への刺激性の発生および生体親和性の低下
（２）フッ素徐放量の減少
（３）接着に際し歯面処理（酸エッチング）が必要
（４）光照射器を要するため利便性に欠け未開地域では使用不能等。【０００７】
かかるレジン系あるいは光硬化型ＧＩＣの欠陥の解消に関し、レジンを用いることなくＧＩＣの機械的強度を向上させる技術の開発が既に進められている。例えば、従来のＧＩＣ用ガラス粉末に、繊維状アパタイトを添加混合することにより化学硬化型ＧＩＣの強度を向上させる技術（特許文献１、非特許文献１及び２）が知られている。さらに、２００ｎｍ以下のナノ粒子のアパタイトを添加する技術も開発されている。（特許文献２）
【特許文献１】特開２００１−３５４５０９
【特許文献２】ＵＳ２００５／０２６０２６９
【非特許文献１】Ｄｅｎｔａｌ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｊｏｕｒｎａｌ、第２２巻（第２号）、１２６−１３６、２００３．
【非特許文献２】Ｂｉｏｍａｔｙｅｒｉａｌｓ、第２４巻、３７８７−３７９４、２００３．
【０００８】
ところが、上記の化学硬化型ＧＩＣは、アパタイトの添加混合による機械的強度の増強・向上は約３０％であり、また、光硬化型ＧＩＣのそれに比べ約４０％も低いため、光硬化型が普及かつ主流を占める今日では、その代替えとしての地位は未だ推奨され得ない。【０００９】
また、特許文献２のＧＩＣは、溶液法（湿式法）により化学的に生成したナノ粒子である、硬くて強い結晶粒子の微細なアパタイトを添加している。このＧＩＣは現実に使用できる程度に硬化時間を短縮できない欠点がある。また、硬いナノ粒子であるアパタイトの結晶をフィラー（補強材）として利用して、材料を強化するものであるが、硬化した状態におけるＧＩＣの機械的強度を効果的には増強できない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者は、ハイドロキシアパタイトを硬いフィラーとしてＧＩＣに添加するのではない。本発明は、ＧＩＣがアパタイトである歯との境界で速やかに反応して新しい生成物を生成して、歯の表面に強固に結合することに着目し、この状態をＧＩＣ全体に実現することで、硬化状態におけるＧＩＣ自体の機械的強度を向上することに成功したものである。すなわち、特定のハイドロキシアパタイトを添加混合することで、このハイドロキシアパタイトとＧＩＣとの境界で新しい化合物を生成して硬化したＧＩＣの全体を強化するものである。ハイドロキシアパタイトは、ＧＩＣとの境界で速やかに反応することから、ＧＩＣの硬化時間を短縮しながら、機械的強度を増強することに成功したものである。すなわち、ＧＩＣが９５％ハイドロキシアパタイトである歯質と化学的に反応して強く結合され、結合部分のＧＩＣが他の大部分より強いという事実から起想し、特定のハイドロキシアパタイトをＧＩＣに添加混合することで、歯質とＧＩＣとの境界で起こる反応をＧＩＣ全体に発生させて、硬化時間を短縮しながら機械的強度を増強することに成功したものである。【００１１】
したがって、この発明の課題は、上述した光硬化型ＧＩＣの諸欠点をすべて解消すると共に、機械的強度が光硬化型のそれに比べ優るも劣らず、しかも、前述したＧＩＣ本来の特徴と利点を保有する高品質の安全な化学硬化型ＧＩＣの提供にある。【００１２】
尚、近年、歯科では世界的にＭｉｎｉｍａｌ  Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ（ＭＩ）の概念が広まりつつあり、歯質接着性材料で組織親和性の高いＧＩＣの使用頻度が増加してきている。特に、化学硬化型ＧＩＣは、ＷＨＯにより、発展途上国でのＡｔｒａｕｍａｔｉｃ  Ｒｅｓｔｒａｔｉｖｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ（ＡＲＴ）の修復材料として採用されると共に、歯を削らないまま充填し高い効果と評価を上げている。従って、上述した高品質の安全な化学硬化型ＧＩＣの提供は、世界における急務の課題であり、全ての人類に福音をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、ガラス粉末とポリアクリル酸液とを混合して硬化させるＧＩＣに、平均直径を０.６μｍ以上であって１００μｍ未満とする多孔質な微粒子状のハイドロキシアパタイトを添加混合することで、化学硬化型ＧＩＣの機械的強度を著しく向上ないしは増強しながら硬化時間を短縮することに成功したものである。【００１４】
この発明は、前述の課題を解決するために以下の構成を備える。
（１）ＧＩＣには、平均直径を０．６μｍ以上であって１００μｍ未満とし、かつＧＩＣとの反応性をよくするために、比表面積が大きくなる多孔質な微粒子状のハイドロキシアパタイトを添加混合している。
（２）ハイドロキシアパタイトには、好ましくは、その表面に同ハイドロキシアパタイト超微粒子が付着したものを使用する。
（３）ハイドロキシアパタイトの添加量は、ＧＩＣに含まれるガラス粉末に対して、好ましくは５．０重量％〜３５重量％とする。
（４）ＧＩＣに添加されるハイドロキシアパタイトの平均直径は、好ましくは１μｍ〜５０μｍとし、さらに好ましくは３μｍ〜２０μｍとする。
（５）ＧＩＣは、液状のポリアクリル酸にガラス粉末を混合して硬化するものを使用する。
（６）本発明のＧＩＣは、歯科用、医学・獣医学分野の骨治療用、骨組織の修復用、骨組織の再生用材料に使用される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の化学硬化型のＧＩＣ（Ｇｌａｓｓｉｏｎｏｍｅｒ  Ｃｅｍｅｎｔ）は、光硬化型ＧＩＣの諸欠点をすべて解消することに加えて、従来の化学硬化型のＧＩＣで実現できなかった、機械的強度を向上しながら、硬化時間を短くできるという理想的な特徴を実現する。それは、本発明の化学硬化型のＧＩＣが、特定の平均直径を有する多孔質なハイドロキシアパタイトを添加しているからである。ＧＩＣは、ＨＡｐである歯質と界面で速やかに反応して強く硬く結合する。本発明は、この独特の現象を利用して硬化するＧＩＣの機械的強度を増強する。本発明は、硬いＨＡｐをフィラーとし添加してＧＩＣを硬くするのではない。添加するＨＡｐを特定の微粒子状とし、かつ多孔質な状態で比表面積を大きくし、歯がＧＩＣと速やかに反応するように、微粒子状のＨＡｐとＧＩＣとを速やかに反応して硬化させ、機械的強度を向上させる。本発明のＧＩＣは、硬化した状態で混合された微粒子状のＨＡｐが分散し、さらに分散するＨＡｐがＧＩＣと速やかに反応して強く硬く結合して、機械的強度を向上する。とくに、ＧＩＣに添加するアパタイトは、特定の微粒子状であって多孔質な状態によって比表面積を大きくしていることから、ＧＩＣとの反応性が極めて高く、硬化時間を著しく短縮して機械的強度を増強する。【００１６】
ちなみに、本発明の以下に記述する実施例１のＧＩＣは、１５分経過後の三点曲げ試験の強度が３７.３ＭＰａと高くなり、アパタイトを添加しない光重合型ＧＩＣの１５分経過後の強度の１５.４ＭＰａに対して、約２.４倍にも強く、また、多孔質でないＨＡｐを添加する比較例３のＧＩＣの強度の２５.６ＭＰａに比較して約４０％も強くなる。【００１７】
さらに、本発明のＧＩＣは、化学反応で速やかに優れた機械的強度に硬化することから、光硬化樹脂に比較して、型歯科臨床に必要な次の（ａ）〜（ｆ）に記載の優れた特性も実現する。
（ａ）レジンを混ぜる光硬化樹脂に比較して、フッ素イオンの放出（リリース）および取り込み（リチャージ）による二次齲蝕抑制効果および抗菌作用を生じる。
（ｂ）歯面処理（酸エッチング）を必要としない歯質接着性（化学的接着）を示す。
（ｃ）光硬化樹脂に比べると、歯髄への低刺激性と高い生体親和性を実現する。無刺激なＧＩＣに、無刺激なハイドロキシアパタイトを添加するからである。
（ｄ）歯質に近似した熱膨張係数を有する。
（ｅ）機械的強度は光硬化型のＧＩＣに匹敵する。
（ｆ）室温にて１５分以下の短時間で臨床に有効な程度まで機械的強度が上昇する。【００１８】
さらに、近年、歯科領域では世界的にＭｉｎｉｍａｌ  Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ（ＭＩ）の概念が広まりつつあり、歯質接着性材料で組織親和性の高いＧＩＣの使用頻度が増加してきており、この発明は、かかる世界規模の需要を満たすことができる。【００１９】
また、化学硬化型のＧＩＣは、ＷＨＯにより、発展途上国におけるＡｔｒａｕｍａｔｉｃ  Ｒｅｓｔｒａｔｉｖｅ  Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ（ＡＲＴ）の修復材料として採用され、歯を削らないままの充填で高い効果と評価を上げており、この発明は、かかるＷＨＯの推奨あるいは要請に呼応する。【００２０】
さらにまた、この発明のＧＩＣは、歯科分野ではなく、広く医学・獣医学分野の骨治療・骨組織の修復あるいは再生等の材料に適用可能かつ有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
この発明の実施の形態に関し、次の通り詳述する。
本発明のグラスアイオノマーセメント（ＧＩＣ）に、ハイドロキシアパタイトを添加して硬化させる。ＧＩＣは、アルミノシリケートガラス等のＧＩＣ用粉末と、ポリカルボン酸水溶液等のＧＩＣ用の反応液からなる。【００２２】
［ＧＩＣ用粉末］
ＧＩＣ用粉末には、多種多様に市販されている化学硬化型ＧＩＣ用のガラス粉末が使用できる。【００２３】
［ＧＩＣ用の反応液］
また、反応液は、ポリアクリル酸と、蒸留水と、硬化のための化学反応用のカルボン酸等を主成分とする溶液を使用する。ただし、この反応液には、すでにＧＩＣの反応液として市販され、さらにこれからＧＩＣの反応液として開発されるすべてのカルボン酸を使用することができる。【００２４】
［ハイドロキシアパタイト］
本発明のＧＩＣは、特定のハイドロキシアパタイトが添加される。ハイドロキシアパタイト（Ｈｙｄｒｏｘｙ  Ａｐａｔｉｔｅ）を、以下「ＨＡｐ」と略記する。このＨＡｐの添加は、ＧＩＣの硬化時間、ＧＩＣと歯質との熱膨張率の差異、生体親和性、フッ素徐放性等を考慮し、微粒子状であって、特定の平均直径を有する多孔質なＨＡｐ［Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２］を使用する。このＨＡｐには、好ましくはその表面に３ｎｍ〜５００ｎｍのハイドロキシアパタイト超微粒子が付着したものを使用する。【００２５】
尚、微粒子状のＨＡｐは、平均直径が小さくても大きくても機械的強度が低下しする。また、小さいと硬化時間が長くなることから、機械的強度と硬化時間を考慮して、平均直径を０.６μｍ以上であって１００μｍ未満、好ましくは１μｍ〜５０μｍ、さらに好ましくは３μｍ〜２０μｍのものを使用する。さらに、ＨＡｐは、反応性をよくすることから多孔質として比表面積を大きくしているものを使用する。ＨＡｐには、好ましくは比表面積を２０〜１００ｍ２／ｇとするものを使用する。ＨＡｐの比表面積が小さくなると、ＧＩＣとの反応性が低下する。【００２６】
［ＨＡｐの混合量］
微粒子状のＨＡｐが添加混合されて、硬化物中のＧＩＣガラス成分粒子を保持するマトリックスの機械的強度の増強・向上にあることを思慮し、ＧＩＣ用粉末に対する微粒子状のＨＡｐの添加混合量は、５０重量％未満であり、望ましくは約５〜３５重量％、更に望ましくは約５〜３０重量％、最適には約１０重量％とする。【００２７】
［化学硬化の工程］
（１）ＧＩＣ用粉末に、ＨＡｐを添加混合の後、これを十分に混和する。
（２）次いで、ＧＩＣ用粉末とＨＡｐの混合粉末に、ＧＩＣ用の反応液を添加混合して、十分に練和する。このとき、混合粉末とＧＩＣ用反応液の比率であるＰ／Ｌ（混合粉末／反応液の重量比）を３．６する。ただしＰ／Ｌは、２〜４の範囲とすることができる。
（３）得られた練和物は、硬化を開始し、室温や体温等にて約５〜６０分間、望ましくは約１０〜３０分間、静置あるいは経過すると、所望の機械的強度まで硬化する。【００２８】
以下、本発明の実施例を挙げ、この発明の構成と効果を具体的に説明する。但し、この発明は、これ等の実施例にのみに制限されるわけではない。
［実施例１、比較例１〜５］【００２９】
以下の工程で、ＨＡｐを添加してなる化学硬化型のＧＩＣを硬化する。
ＧＩＣの反応液とＧＩＣ用粉末には、市販の化学硬化型のＧＩＣ「ＦｕｊｉＩＸＧＰ［（株）ジーシー社（日本）製］」のガラス粉末（以下「ＩＸ粉末」と表記する）と反応液（以下「ＩＸ液」と表記する）を使用する。【００３０】
ガラス粉末に添加するＨＡｐには、以下の（１）〜（４）からなる４種のＨＡｐ、すなわちＨＡｐウイスカー（比較例１）、ＨＡｐ１００（比較例２）、ＨＡｐ１００細（実施例１）、ＨＡｐ２００（比較例３）を使用して、本発明の実施例１と比較例１〜３のＧＩＣを硬化する。【００３１】
（１）比較例１
この比較例は、ＧＩＣにアパタイトを添加するが、アパタイトには非多孔質な結晶繊維である、ＨＡｐ  ウイスカー（ｗｉｓｋｅｒ）［（株）三菱マテリアル社（日本）提供］を使用する。【００３２】
（２）比較例２
この比較例も、ＧＩＣにアパタイトを添加しているが、アパタイトには、本発明に含まれない平均直径の大きなＨＡｐ、すなわちＨＡｐ１００［（株）太平化学産業社（日本）製；平均粒径約１００〜１７０μｍ、脆弱な粉末］を使用する。このＨＡｐ１００の１０，０００倍の電子顕微鏡写真は図１に示している。【００３３】
（３）実施例１
この実施例は、本発明にかかるもので、ＧＩＣに添加するＨＡｐとして、比較例２に使用するＨＡｐ１００細を、自動乳鉢（電動ダンシングミル、日陶科学株式会社）で極微細に粉砕することにより調製して、平均粒径は約３〜２０μｍとするものを使用する。このハイドロキシアパタイトは多孔質で、表面に数ｎｍ〜数百ｎｍの超微粒子が付着したものである。このＨＡｐ１００細の１５，０００倍の電子顕微鏡写真は図２に示している。【００３４】
（４）比較例３
この比較例は、ＧＩＣに添加するアパタイトとし、本発明に含まれない、六角柱状結晶が凝集して二次粒子を形成したＨＡｐ２００を使用する。このアパタイトは、（株）太平化学産業社（日本）製で、平均粒径を約５〜２０μｍとし、一次粒子の短径が約０．３〜０．５μｍ、長径約２〜３μｍとするものである。このＨＡｐ２００の１５，０００倍の電子顕微鏡写真は図３に示している。【００３５】
（５）比較例４
この比較例は、化学硬化型のＧＩＣを使用することなく、ＧＩＣとして市販の光硬化型グラスアイオノマーセメントＩＩＬＣ  ＥＭ［（株）ジーシー社（日本）製］を使用する。【００３６】
上記４種の各ＨＡｐを、ＩＸ粉末に対しそれぞれ８重量％、添加混合し混和することにより試作粉末とした。次いで、各試作粉末に、重量比で、Ｐ／Ｌ（混合粉末／反応液）が３．６になるようＩＸ液を添加混合の後、練和して、各々の実施例と比較例に６試料を作製した。【００３７】
［実施例と比較例におけるＧＩＣの硬化と試験方法］
（１）電子天秤［Ｓａｔｏｒｉｕｓ社（ドイツ）製］により、ＩＸ粉末、ＩＸ液、及びＨＡｐを秤取する。
（２）秤取したＩＸ粉末とＨＡｐ粉末は、自動混和器（ボルテックス）にて１分間、混和する。
（３）ステンレススチール製のモールド（３．０ｍｍ×３．０ｍｍ×２５．０ｍｍ）に分離材（ＳＵＲＥ  ＳＥＰ）を小筆で塗布した後、エアーで薄くのばす。
（４）プラスチックスパチュラを用いて紙練板上で混和粉末とＩＸ液を４５秒間、練和する。
（５）次いでこれをシリンジ（注射器のようなもの）に入れ、モールド内に注入する。この時、気泡や隙間が生じないプラガーで圧接し、ガラス練板上に置く。
（６）透明ストリップスを介して分銅（５００ｇ）で押さえ、室温にて１０分間、静置する。
この状態でＧＩＣを硬化させる。
（７）モールドから試料を取り出し、３７℃、湿度１００％の状態（水を含ませた濾紙で試料を包む）で５０分間、静置する。
この工程は、ＧＩＣが使用される口のなかの環境としてストレスを与える工程である。
（８）各試料を蒸留水に浸漬し，三点曲げ試験直前まで３７℃で２３時間保存する。
その間に耐水ペーパー及びエバンスを利用して試料のバリ除去を行うと共に、マイクロメーターを用いて試料中央部のサイズ測定（ｄ＝０．０１ｍｍ）を行う。
（９）精密万能試験機（島津オートグラフＡＧ１０ＴＡ）を用いて三点曲げ試験を行う。試料の下に配置する、２つのｒｏｄ間の長さは１６ｍｍとし、ｃｒｏｓｓｈｅａｄのスピードは０．５ｍｍ／ｍｉｎとする。
（１０）計測値間の統計学的有意差にはｔ検定を用いる。【００３８】
［結果］
三点曲げ試験の結果を以下に示す。
（１）比較例Ｉ‥２３．８±２．０ＭＰａ
（２）比較例２‥２４．４±１．０ＭＰａ
（３）実施例１‥３７．３±２．７ＭＰａ
（４）比較例３‥２５．６±２．２ＭＰａ
（５）比較例４‥１５．４±１．０ＭＰａ【００３９】
上記結果から、本発明の実施例１のＧＩＣは、比較例１ないし４のＧＩＣに対して優れた強度を実現する。【００４０】
以上の結果に基づき、ハイドロキシアパタイトを極微細粉末にしてＧＩＣ用ガラス粉末へのハイドロキシアパタイトの極微細粉末の添加混合は、化学硬化型ＧＩＣの曲げ強度を、光硬化型ＧＩＣと同程度にできると判定される。【００４１】
さらに、以下の条件で混和１５分後における２条件、すなわちドライ状態とウエット状態で、実施例１と比較例２の３点曲げ試験をすると以下の結果となる。【００４２】
［実施例１と比較例２のＧＩＣの硬化と試験方法］
（１）電子天秤［Ｓａｔｏｒｉｕｓ社（ドイツ）製］により、ＩＸ粉末、ＩＸ液、及びＨＡｐを秤取する。
（２）秤取したＩＸ粉末とＨＡｐ粉末は、自動混和器（ボルテックス）にて１分間、混和する。
（３）ステンレススチール製のモールド（３．０ｍｍ×３．０ｍｍ×２５．０ｍｍ）に分離材（ＳＵＲＥ  ＳＥＰ）を小筆で塗布した後、エアーで薄くのばす。
（４）プラスチックスパチュラを用いて紙練板上で混和粉末とＩＸ液を４５秒間、練和する。
（５）次いでこれをシリンジ（注射器のようなもの）に入れ、モールド内に注入する。この時、気泡や隙間が生じないプラガーで圧接し、ガラス練板上に置く。
（６）透明ストリップスを介して分銅（５００ｇ）で押さえ、室温にて１０分間、静置する。
この状態でＧＩＣを硬化させる。
（７）モールドから試料を取り出し、２分３０秒後に、ウエット群は蒸留水に浸漬し、ドライ群は室内に放置する。
この工程は、ＧＩＣをウエット状態とドライ状態とする工程である。
（８）耐水ペーパー及びエバンスを利用して試料のバリ除去を行うと共に、マイクロメーターを用いて試料中央部のサイズ測定（ｄ＝０．０１ｍｍ）を行う。
（９）精密万能試験機（島津オートグラフＡＧ１０ＴＡ）を用いて三点曲げ試験を行う。試料の下に配置する、２つのＲｏｄ間の長さは１６ｍｍとし、Ｃｒｏｓｓｈｅａｄのスピードは０．５ｍｍ／ｍｉｎとする。【００４３】
［結果］
三点曲げ試験の結果を以下に示す。
（１）ドライ状態
実施例１‥１３.１±７.０ＭＰａ
比較例２‥‥８.２±２.２ＭＰａ
（２）ウエット状態
実施例１‥１６.１±４.５ＭＰａ
比較例２‥１１.１±２.５ＭＰａ【００４４】
上記結果から、ハイドロキシアパタイトをＨＡｐ１００細とする本発明の実施例１のＧＩＣは、ハイドロキシアパタイトをＨＡｐ１００とする比較例にのＧＩＣに対して、練和１５分間で、乾燥状態においても、また水中においても優れた強度を実現する。【００４５】
さらにまた、ＨＡｐを添加しないＧＩＣと、ＨＡｐ１００細を添加する実施例１のＧＩＣと、ＨＡｐ１００を添加する比較例２のＧＩＣをＸ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ)を使用して、以下の化学分析すると以下の結果を示す。【００４６】
［方法］
Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）：ＳＥＭで観察されたコア、ＨＡｐおよび各試料のマトリックス部をＥＰＭＡ（Ｌｉｎｋ  Ｐｅｎｔａｆｅｔ  ＯＸＦＯＲＤ）を用い点分析を行う。この測定に使用する試料は、前述の三点曲げ試験で使用して破断された材料であって、その破断面部を測定部位とする。
なお、ＧＩＣのマトリクス部は以下の方法で抽出する。
（１）直径６ｍｍ×厚さ２ｍｍのステンレススチール製のモールドに、シリンジを用いてレン和したセメントを注入する。
（２）上から透明ストリップス（セルロイドストリップス  ＧＣ）を置き、モールドを逆さまにしてガラス練板上に置き、上から５００ｇの分銅で押さえる。
（３）充分に硬化するまで待ち（３０分）、試料をモールドから取り出す。
（４）透明ストリップスと接していた試料最表層に、マトリックスのみの層が形成される。【００４７】
以上の方法で抽出されたマトリクス部に含まれるＡｌ、Ｓｉ、Ｃａを検出し、各元素の含有量の割合(％)を求めて比較すると以下のようになる。【００４８】
（１）ＨＡｐの添加されないＧＩＣのマトリクス部
Ａｌ‥４３．９±１．０％
Ｓｉ‥５５．８±０．６％
Ｃａ‥・・０．３±０．３％
トータル１００％
（２）ＧＩＣに添加されたＨＡｐ
Ａｌ‥１２．７±１．８％
Ｓｉ‥１１．２±１．０％
Ｃａ‥７６．１±２．６％
トータル１００％
（３）ＨＡｐ１００細の添加された実施例１のＧＩＣマトリクス部
Ａｌ‥３８．２±０．７％
Ｓｉ‥４６．１±１．３％
Ｃａ‥１５．７±１．７％
トータル１００％
（４）ＨＡｐ１００の添加された比較例２のＧＩＣマトリクス部
Ａｌ‥４０．２±１．０％
Ｓｉ‥５４．５±１．１％
Ｃａ‥‥５．３±１．８％
トータル１００％【００４９】
以上の結果は、実施例１のＧＩＣが、多孔質のＨＡｐがＧＩＣの深部までＧＩＣと反応していることを示す。それは、ＧＩＣにはＣａがほとんど含まれず、ＨＡｐには多量のＣａが含まれることから、実施例１のＧＩＣのマトリクス部に１５.７％と相当に多量のＣａが含まれることは、ＨＡｐのＣａがＧＩＣのマトリクス部に反応していることを示すからである。また、比較例２のＧＩＣのマトリクス部は、Ｃａの含有量が５.３％と少ない。このことは、比較例２のＧＩＣは、ＨＡｐを添加するにもかかわらず、ＨＡｐのＣａがＧＩＣのマトリクス部に効果的に反応しないことを示す。【００５０】
また、ＧＩＣに添加されたＨＡｐは、反応前のＨＡｐには含有しないＡｌやＳｉの含有量が増加することから、多孔質で特定粒径のＨＡｐ１００細においては、深部までグラスアイオノマーセメントと反応してることが示される。すなわち、マトリクス部には、ＧＩＣのＡｌとＳｉがＨＡｐに移行して反応し、さらに、ＨＡｐのＣａがＧＩＣに移行して反応し、ＧＩＣとＨＡｐとが効果的に反応していることが明白となる。【００５１】
さらにまた、実施例１と比較例２、３のＧＩＣのＣａ含有量をＸ線分光分析(XPS)で元素分析すると以下のようになる。ただし、Ｘ線分光分析は、ＧＩＣのマトリクス部の元素を分析する。
［方法］
Ｘ線分光分析装置(ESCA-1000AX、島津)を用いて、Ｘ線源をＭｇ−Ｋα、出力を１０ｋｅＶ、３０ｍＡとして、試料のマトリックス中の元素定量分析を行す。深さ方向分析は、Ａｒガス圧を５×１０−４Ｐａ、エミッション電圧・電流をそれぞれ２ｋｅＶ、２０ｍＡとして、Ａｒスパッタリングを行い表面をエッチングすることにより行う。エッチング速度は20Å（Ａｌ２Ｏ３）／ｍｉｎｕｔｅとする。なお、測定元素はＣ、Ｏ、Ｆ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｃａとする。【００５２】
［結果］
実施例１のＧＩＣのマトリクス部のＣａ含有量は、比較例３＜比較例２＜実施例１となり、実施例１のＧＩＣマトリクス部はＣａが多くなる。このことから、実施例１のＧＩＣは、添加するＨＡｐのＣａとＧＩＣとが効果的に反応することが示す。すなわち、ＨＡｐに含まれるＣａがＧＩＣに反応してマトリクス部のＣａが多くなるからである。【００５３】
さらに、このことは、特定のHApを添加することにより、今までにないPおよびＣａを含む新種のマトリックスが生成されていることを示す。また、ＧＩＣは、Ｃａを多く含むほど曲げ強さは向上するという関係が認められる。ハイドロキシアパタイトに結晶状のHAp200群を使用する比較例３のＧＩＣに比較して、多孔質で特定粒径のＨＡｐを使用する実施例１のＧＩＣマトリクス部は、セメントの液とより反応し曲げ強度が向上する。
［実施例２］【００５４】
ＧＩＣガラス粉末に対するアパタイトの添加混合量
［材料と方法］
実施例１の記載と同様にして、ＩＸ粉末、ＩＸ液及びＨＡｐ１００細を用いて行った。即ち、ＩＸ粉末に対し、ＨＡｐ１００細が、５重量％、８重量％、１１重量％、１６重量％、１９重量％、２５重量％、３０重量％及び３５重量％になるよう混和して試作粉末を調製の後、各粉末にそれぞれＰ／Ｌを３．６として、ＩＸ液と練和し、その２４時間後に三点曲げ試験を行うと以下のようになる。【００５５】
［結果］
三点曲げ試験の結果は、ＩＸ粉末に対する、ＨＡｐ１００細の混和重量％（計測値ＭＰａ）に対して示すと以下のようになる。
５重量％‥‥‥‥２７．５ＭＰａ
８〜３０重量％‥３５〜４０ＭＰａ
３５重量％‥‥‥２８．１ＭＰａ
以上の結果に基づき、ＧＩＣガラス粉末に対する、ＨＡｐ１００細の添加混合は約５重量％〜約３０重量％において、臨床的に利用できる操作性を保ちつつ、機械的強度を有効に増強あるいは向上させることができると判断される。【００５６】
本発明のグラスアイオノマーセメントは、化学硬化型のＧＩＣに特定のＨＡｐを添加することを特徴とするものであるが、化学硬化型でなくて、光を照射して硬化させる光重合型のグラスアイオノマーセメントにＨＡｐを添加しても、以下のようにＨＡｐ添加による向上効果は得られない。【００５７】
材料には、光硬化型充填用レジン強化グラスアイオノマーセメントであるジーシーフジＩＩＬＣ  ＥＭ、ジーシー社製、以下ＩＩＬＣ  ＥＭ）を用いる。実験群は、ＩＩＬＣ  ＥＭの粉に、実施例１に使用するＨＡｐ１００細を、８重量％、１２重量％、および１６重量％の割合で混和し試料粉末とする。粉液比は全て３．０とする。これを、２５ｍｍ×３ｍｍ×３ｍｍのモールドに練和セメントを填入し，室温にて１０分間放置し硬化させた後温度３７℃湿度１００％で５０分間保存し，その後３７℃水中に２３時間保存し、万能試験機を用いCrossheadスピード０．５ｍｍ／ｍｉｎ，スパン長１６ｍｍの条件で三点曲げ試験を行う。（Ｎ＝６）。【００５８】
結果は以下のようになる。
（１）ＨＡｐを添加しない光硬化型のＧＩＣ‥４３．４±６．０ＭＰａ
（２）８重量％のＨＡｐを添加するＧＩＣ‥‥４０．４±９．５ＭＰａ
（３）１２重量％のＨＡｐを添加するＧＩＣ‥４３．６±８．１ＭＰａ
（４）１６重量％のＨＡｐを添加するＧＩＣ‥４０．５±１０．８ＭＰａ【００５９】
以上の結果から、光硬化型のグラスアイオノマーセメントに、本発明のＨＡｐを添加する効果は全く期待できない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
歯学・医学・獣医学分野の歯や骨組織等の治療用・再生用等の材料。尚、ＧＩＣは、乳歯齲蝕、幼若永久歯齲蝕および高齢者の根面齲蝕の充填材料、支台築造材料、接着材料等、広く歯科材料として使用されている。また、ＷＨＯは東南アジアやアフリカにおいて看護師等による歯を切削しないで虫歯治療する材料としてＧＩＣを利用している。従って、この発明により提供される機械的強度が高い化学硬化型ＧＩＣは、歯科医療において今日より以上に将来、全世界に広く普及し、使用の主流を占めるものと思量される。更に、最近、ＧＩＣ材料は骨セメントとして整形外科領域や脳外科領域での使用が既に検討されており、医学・獣医学分野への市場の拡大が見込まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】比較例２に使用するＨＡｐ１００の電子顕微鏡写真
【図２】実施例１に使用するＨＡｐ１００細の電子顕微鏡写真
【図３】比較例３に使用するＨＡｐ２００の電子顕微鏡写真
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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