(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの金属材料および／またはセラミック材料および／またはポリマー材料および／または固形の炭素含有材料を、懸濁液の全重量の５０〜９５重量％（ｗ／ｗ）含み、かつ１以上の脂肪酸またはその誘導体を、懸濁液の全重量の少なくとも５重量％含む懸濁液に関する。また、本発明は、このような懸濁液の、３Ｄ印刷方法における使用に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元物体を３Ｄ印刷または押出成形する方法であって、
ａ）−少なくとも１つのセラミック材料および／または金属材料および／またはポリマー材料および／または黒鉛などの固形の炭素含有材料を、懸濁液の全重量の５０〜９５重量％（ｗ／ｗ）含み、かつ
−１以上の脂肪酸またはその誘導体を、懸濁液の全重量の少なくとも５重量％（ｗ／ｗ）含む
懸濁液を提供する工程；
ｂ）前記懸濁液を供給原料として使用して、所望の３次元物体を３Ｄ印刷または押出成形する工程；ならびに
ｃ）任意選択で、３Ｄ印刷または押出成形により得られた物体を、焼結、水和、コーティング、溶融、浸漬および／または架橋からなる群より選択される方法により固化させる工程
を含む方法。
【請求項２】
前記金属材料が、銅、亜鉛、アルミニウム、鉄、銀、金、パラジウム、プラチナ、スズ、アンチモン、ビスマス、鉛、ニッケル、コバルト、バナジウム、マンガン、クロム、チタン、タンタル、タングステン、ネオジム、リチウム、ナトリウム、オスミウム、イリジウム、ウラン、トリウム、プルトニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ロジウム、カドミウム、ハフニウム、レニウム、水銀、ガリウム、インジウム、タリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウム、ゲルマニウム、ヒ素、アスタチン、ならびにこれらの合金および水素化物からなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セラミック材料が、ＴＣＰ（リン酸三カルシウム）、ＭＣＰ（リン酸一カルシウム）、ＤＣＰ（リン酸二カルシウム）、リン酸四カルシウム、ハイドロキシアパタイト、α−ＴＣＰ、β−ＴＣＰ、酸化チタン（チタニア）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化イットリウム（イットリア）、イットリア安定化ジルコニア、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化タングステン、酸化ベリリウム、ゼオライト、酸化セリウム（セリア）、二ケイ化タングステン、ケイ化ナトリウム、ケイ化白金、窒化ジルコニウム、窒化タングステン、窒化バナジウム、窒化タンタル、窒化ニオブ、ホウ化ケイ素、クレー、土（ｅａｒｔｈ）、土壌、セメント、ポルトランドセメント、シリカ、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ｌｅａｄ  ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  ｔｉｔａｎｉｕｍ）、酸化亜鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、ガラス、ジオポリマー、塩化ナトリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、酸化ストロンチウム、リン酸ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、フッ化ナトリウムおよびこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ポリマー材料が、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリ（１，４−フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ）、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンオキシド）（ＰＰＯ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリブタジエン（ＰＢ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）、フッ化エチレン−プロピレン（ＦＥＰ）、ポリエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）、ポリヒドロキシ吉草酸（ＰＨＶ）、ポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）、液晶ポリマー、ポリアクリレート、ポリアセタール、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリブチレン（ＰＢ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、ポリメチルペンタン（ＰＭＰ）、アルギナート、キチン、キトサン、アクリル酸、ヒアルロン酸、デンプン、アミロース、アミロペクチン、ペクチン、デキストラン、プルラン、アラビアゴム、キサンタンガム、プルラン、セルロース、多糖、タンパク質、核酸、ゴム、シリコーンおよびこれらのコポリマーからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記１以上の材料の粒径が、１ｎｍ〜１ｍｍの範囲であり、例えば、５００μｍ未満、３５４μｍ未満、２５０μｍ未満、１４９μｍ未満、１０５μｍ未満、７４μｍ未満、４４μｍ未満、１０μｍ未満、１μｍ未満、５００ｎｍ未満、または例えば１００ｎｍ未満であり、好ましくは１０μｍ未満である、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１つの金属材料またはセラミック材料を、懸濁液の全重量の６０〜９５％（ｗ／ｗ）の範囲で含み、例えば６０〜９５％、例えば７０〜９５％、例えば８０〜９５％、例えば８５〜９５％、例えば９０〜９５％、例えば８０〜８５％、例えば８０〜８４％、例えば８０〜８３％、例えば８０〜８２％、例えば８１〜８５％、例えば８２〜８５％または例えば８３〜８５％含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記１以上の脂肪酸またはその誘導体が、少なくとも１つのＣ５−Ｃ３０炭化水素と結合している、カルボン酸基、ホスホン酸基およびスルホン酸基からなる群より選択される少なくとも１つの酸性基を含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記炭化水素が、飽和もしくは不飽和の脂肪族炭化水素基、もしくは芳香族炭化水素基、またはそれらの混合物である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記脂肪酸が、少なくとも１つのカルボン酸を含み、かつ前記炭化水素が、飽和または不飽和のＣ５−Ｃ３０脂肪族炭化水素基である、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記脂肪酸またはその誘導体が、化学式（Ｉ）：
【化１】
2018536556.tif 000004
（式中、Ｒは、飽和または不飽和のＣ５−Ｃ３０脂肪族炭化水素基であり、Ｚは、炭素原子（Ｃ）、Ｓ（Ｏ）およびＰ（ＯＨ）からなる群より選択される）
で示される化合物である、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
Ｚが炭素原子（Ｃ）である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記飽和または不飽和のＣ５−Ｃ３０脂肪族炭化水素基が非分岐鎖状である、請求項９〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記飽和または不飽和のＣ５−Ｃ３０脂肪族炭化水素基が分岐鎖状である、請求項９〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基が、Ｃ７−Ｃ３０、Ｃ８−Ｃ３０、Ｃ９−Ｃ３０、Ｃ１０−Ｃ３０、Ｃ１０−Ｃ２５、Ｃ１０−Ｃ２０の脂肪族炭化水素基などのＣ６−Ｃ３０脂肪族炭化水素基である、請求項９〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記１以上の脂肪酸が、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、サピエン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレライド酸、α−リノレン酸、アラキドン酸、イコサペンタエン酸、エルカ酸およびドコサヘキサエン酸からなる群より選択され、好ましくはステアリン酸である、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記懸濁液が、脂肪酸を、懸濁液の全重量の５〜５０％の範囲で含み、例えば１０〜５０％の範囲で、例えば１０〜４０％の範囲で、例えば１０〜３０％、例えば１２〜３０％、例えば１５〜３０％、例えば１５〜２０％、例えば１５〜１８％または例えば１５〜１７％含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
８０〜８５％（ｗ／ｗ）のセラミック材料と１５〜２０％（ｗ／ｗ）の遊離脂肪酸との混合物を含み、例えば、８０〜８５％（ｗ／ｗ）のＴＣＰと１５〜２０％（ｗ／ｗ）のオレイン酸との混合物、８０〜８５％（ｗ／ｗ）のＴＣＰと１５〜２０％（ｗ／ｗ）のリノール酸との混合物、または８０〜８５％（ｗ／ｗ）のＴＣＰと１５〜２０％（ｗ／ｗ）のステアリン酸との混合物を含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
前記懸濁液の含水量が１重量％未満であり、好ましくは、前記懸濁液が非水性である、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
非ニュートン流体またはビンガム塑性体である、先行する請求項のいずれかに記載の懸濁液。
【請求項２０】
前記セラミック材料、ポリマー材料および／または金属材料および／または固形の炭素含有材料が、生体適合性を有する、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記セラミック材料、ポリマー材料および／または金属材料および／または固形の炭素含有材料が、生分解性を有する、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
前記生分解性材料が、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム、ＰＣＬ、ＰＬＡ、ＰＧＡ、ＰＨＢ、ＰＨＶ、ＰＨＡおよびこれらのコポリマー、ならびにマグネシウムおよび／または鉄および／またはカルシウムの合金からなる群より選択される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記脂肪酸の室温における蒸気圧が、１７．５ｍｍＨｇ以下である、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
２以上の金属材料および／または２以上のセラミック材料および／または２以上のポリマー材料を含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
液相が、完全または部分的に加水分解したトリグリセリドを含み、該液相が、１以上の脂肪酸を含んでグリセリンを含まないか、１以上の脂肪酸とグリセリンとを含みうる、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
水、ポリマー、乳化剤、溶媒、結合剤、架橋剤、界面活性剤、粘性調整剤、酸化防止剤、抗菌化合物、分散剤、可塑剤、凝集剤、ポリカーボキシレート、ポリ酸、ポリ塩基、発色団、色素、石鹸、グリセリン、リン脂質、アルカン、アルコール、エーテル、アルデヒド、ケトン、エステル、アミン、チオール、ホスフェート、スルフェート、スルホン酸および超可塑剤の１以上をさらに含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
前記炭素含有材料が、黒鉛、グラフェン、カーボンナノチューブなどの炭素同素体；グルコース、スクロース、クエン酸、シュウ酸；ペニシリン、テトラサイクリンなどの抗生物質；鎮痛薬、鎮痛剤、ビタミン、ステロイド、ホルモン、化学療法剤などの薬物および製剤；ならびにこれらの混合物；ならびにヒト、動物、細胞培養物などの生物に由来する骨基質、脱水した骨基質および脱細胞化骨基質などの複雑な天然組成物からなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記３Ｄ印刷が、ノズルの開口面積が１０μｍ２〜２０００μｍ２の範囲、例えば５０〜２０００μｍ２、例えば５０〜１０００μｍ２、例えば５０〜５００μｍ２である１以上のノズルを用いて行われる、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
前記焼結が、前記物体全体を、１５０〜３０００℃の温度、例えば２５０〜３５０℃、例えば３００〜４００℃、例えば４００〜５００℃、例えば６００〜７００℃、例えば９００〜１０００℃、例えば１０００〜１２００℃、例えば１２００〜１４００℃、例えば１４００〜１７００℃、または例えば１７００〜２５００℃の温度に加熱することにより行われる、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
前記焼結プロセスが、常圧下または部分真空下で行われる、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項３１】
前記焼結プロセスが、大気中で行われる、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
前記プロセスが、アルゴンおよび／または窒素の含有率が８０％を超える空気中で行われる、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項３３】
前記物体が、骨インプラントまたは歯科インプラントなどの医療用インプラントである、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項３４】
３Ｄ印刷または押出成形された３次元物体の容積が、少なくとも１ｃｍ３であり、例えば少なくとも１０ｃｍ３、例えば１〜１０００ｃｍ３または例えば１〜１００ｃｍ３である、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項３５】
３Ｄ印刷または押出成形された３次元物体が、金属を含み、医療用具、医療用インプラント、電子機器、パワーエレクトロニクス、ロボット、機械類、タービン、チューブ、継手、装甲、武器体系、自動車、オートバイ、自転車、航空機、宇宙船、船、潜水艦、石油プラットフォーム、採掘装置、風力タービン、沖合施設、装甲車、タンク、不均一系化学触媒、エンジン、タンク、コンテナー、掘削機器、ビル、発電所、芸術品、宝石、家庭用製品および玩具の全体、一部および構成要素からなる群より選択される、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項３６】
３Ｄ印刷または押出成形された３次元物体が、セラミックを含み、医療用具、医療用インプラント、歯または骨の置換材、断熱材、電気絶縁体、防音材、装甲、武器体系、耐火材、エンジン、発電所、電子機器、タービン、風車、不均一系化学触媒、ビル、橋梁、道路、ダム、インフラ、芸術品および陶器の全体、一部および構成要素からなる群より選択される、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項３７】
工程ｂ）が、１０〜３０℃の範囲、例えば１５〜２５℃の温度で行われるか、３０〜１００℃の範囲、例えば４０〜８０℃、例えば５０〜７０℃または例えば６０〜７０℃の温度で行われる、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項３８】
−少なくとも１つのセラミック材料および／または金属材料および／またはポリマー材料および／または黒鉛などの炭素含有材料を、懸濁液の全重量の５０〜９５重量％（ｗ／ｗ）含み、かつ
−１以上の脂肪酸またはその誘導体を、懸濁液の全重量の少なくとも５重量％（ｗ／ｗ）含む
懸濁液の、３Ｄ印刷方法または押出成形方法における使用。
【請求項３９】
前記３Ｄ印刷方法が、ロボキャスティング、直接インク書き込み法、インクジェット印刷、バインダージェット法、選択的加熱焼結、選択的レーザー焼結、選択的レーザー溶融、光造形法、フィラメント印刷、ペレット印刷、粉体印刷、自由形状造形法、ラピッドプロトタイピングおよびロボットアーム式堆積法からなる群より選択される、請求項３８に記載の使用。
【請求項４０】
１０〜３０℃の範囲、例えば１５〜２５℃の温度で行われるか、３０〜１００℃の範囲、例えば４０〜８０℃、例えば５０〜７０℃または例えば６０〜７０℃の温度で行われることに適している、請求項３８または３９に記載の使用。
【請求項４１】
請求項１〜３７のいずれかに記載の方法により得られた／得られる、３Ｄ印刷または押出成形された３次元物体。
【請求項４２】
−少なくとも１つのセラミック材料および／または金属材料および／またはポリマー材料を、懸濁液の全重量の５０〜９５重量％（ｗ／ｗ）含み、かつ
−１以上の脂肪酸またはその誘導体を、懸濁液の全重量の少なくとも５重量％含む
懸濁液が充填された３Ｄ印刷機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３Ｄ印刷機用および押出成形機用の供給原料に関し、特に、３Ｄ印刷方法および押出成形方法における該供給原料の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層造形法は、一般に３Ｄ印刷法または自由形状造形法として知られており、製品のプロトタイプを作製したり、仮想デザインを実体化させたりするための技術として、多くの産業分野で広まりつつある。この技術は、カスタム製品の分散型製造の迅速化を可能とするものであることから、製造技術に革新をもたらす可能性がある。その理由として、積層造形法では、鋳造、鋳型成形や機械加工のような従来の製造法に比べると、必要とされる設備、材料および工作機械のための投資費用やスペースが抑えられることが挙げられる。しかし、ほとんどの３Ｄ印刷機で印刷に使用できる材料には制限があるため、３Ｄ印刷を用いて最終製品を製作できる可能性は非常に低い。最も一般的な３Ｄ印刷機としては、例えば、フィラメント溶融堆積法、光造形法またはインクジェット法を利用した３Ｄ印刷機が挙げられるが、このような３Ｄ印刷機で印刷可能なポリマー材料の種類は限られている。特定の３Ｄ印刷機、例えば、レーザーまたは電子線を用いて粉末を硬化させる印刷機は、ポリマーに加えて金属材料およびセラミック材料の印刷も可能である。しかし、一般に、これらの印刷機は高価であり、一度に１種類の材料しか印刷することができず、また、潜在的な危険性をはらむ電源およびミラーやレンズのような破損しやすい部品で構成されている。したがって、様々な種類の材料での印刷が可能で、複数の材料を組み合わせて印刷することができ、低価格、安全かつ簡単な装置を利用できる積層造形法が求められている。
【０００３】
ロボキャスティングは、直接インク書き込み法としても知られており、１９９０年代後半に考案された別の積層造形法である。この方法は、インクをノズルからステージ上に押し出して成形するものである。ノズル、ステージまたはその両方を、Ｇコードでプログラムされた指令に従って、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に動かすことにより、特定の場所にのみインクを押し出すことができる。そして、材料を層状に堆積させることにより、３次元物体が作製される。得られた最終造形物は、焼結により後加工してもよい。焼結とは、残存する液体や有機物を燃焼／蒸発させて、粒子同士を結合させる方法である。また、その他の後加工方法を用いてもよい。
【０００４】
多種多様なインクがあるが、粒子懸濁液またはスラリーの形態であるインクに特に高い関心が寄せられている。これは、このようなインクを用いることにより、固体の含有量を高くすることができるためである。しかし、粒子インクを堆積させ、例えば蒸発または燃焼によって溶媒を除去すると、固形分のみが残って液体が占めていた空間は空隙となるため、最終造形物の空隙発生および／または収縮につながる。空隙発生は、機械的強度のような、最終造形物の特定の物性には不利になるため、多くの用途では望ましくない。
【０００５】
また、固体の含有量を増やすと、粒子同士の接触が増えて粒子間摩擦が高まるため、懸濁液の粘性が増すという欠点がある。粒子懸濁液に圧力を加えると、束縛されていない液体が先に押し出され、固体粒子と分離してしまう。
【０００６】
また、その他に、ゲル堆積後に蒸発する揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を使用しているインクもあるが、使用されているＶＯＣの多くは、昨今、人の健康を害するものと考えられている。
【０００７】
その他に、水ベースのインクもある。ただし、水は粒子と反応したり、コロイドとの反応を触媒したり、粒子と反応するかもしれない物質またはガスを溶解したりする可能性がある。
【０００８】
また、非生体適合性化合物を含むインクもある。このようなインクから作られた造形物を医療目的で使用する場合は、使用前に脱バインダー処理や焼結などの処理が必要である。
【０００９】
焼結は、一般的な印刷後処理の１つであり、焼結により、インクに含まれる有機物が燃焼により除去されて、粒子のみが残存する。ほとんどの金属や一部のセラミックは、焼結により空気と反応することによって化学的に変化して、望ましくない物質となる可能性がある。例えば、大気中の酸素によって、金属は酸化されて金属酸化物になる。このような材料の焼結には、通常、チャンバーへの保護ガスおよび／もしくは還元性ガスの供給または真空環境の確保が可能な、複雑かつ高価な焼結オーブンが必要である。
【００１０】
また、焼結で生じる排ガスが十分に制御されていない場合には、窒素、硫黄、リンのような有機ヘテロ原子を含む有毒ガスの発生が問題となる可能性もある。
【００１１】
したがって、当技術分野において、３Ｄ印刷方法で用いられる改善された供給原料／インクが求められている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、３Ｄ印刷方法用の供給原料／インクを見出した。本発明の供給原料は、以下の複数の利点を有すると考えられる。
−３Ｄ印刷機における押出圧力および／またはノズル断面を小さくすることができる。
−粒子間の潤滑性を高めることができ、それにより、粒子間摩擦が低減され、懸濁液の粘度が低下し、低い押出圧力および小さいノズルでも固体の含有量が高い供給原料を使用することができる。
−粒子との結合が優れていることから、加圧時に粒子懸濁液から液体のみが押し出されて粉末が乾燥し、印刷不可能となることを防ぐことができる。
−水を含まなくてよい。水は、金属粒子の酸化や、セラミック粒子の水和や硬化といった様々な化学反応における良好な媒体であることから、水は問題となることがある。
−揮発性有機化合物（ＶＯＣ）を含まなくてよい。
−焼結時にインクが保護ガスおよび／または還元性ガスを発生しうるので、高価な焼結装置を使用する必要がない。
ならびに／または
−液相は、水素、炭素および酸素のみを含有していてもよい。
−液相は、室温では固体、高温域では液体であってもよい。このような性質により、懸濁液は加熱されると印刷が可能となり、堆積後、例えば室温での固化が可能である。
−供給原料は、生体適合性化合物および／または人体に通常存在する化合物のみを含有していてもよい。多くの一般的なインクは、非生体適合性化合物を使用しているため、このような化合物を燃焼により除去した後、得られた造形物を使用することになるが、本発明のインクは、液体の状態であっても固体の状態であっても、液相を含んだまま医療目的で使用することができる。
【００１３】
総括すると、本発明は、少なくとも１つの（懸濁された）金属材料および／または（懸濁された）セラミック材料および／または（懸濁された）ポリマー材料および／または（懸濁された）炭素含有材料を、懸濁液の全重量の５０〜９５重量％（ｗ／ｗ）含み、かつ１以上の脂肪酸またはその誘導体、好ましくは炭素数が８を超える脂肪酸を、懸濁液の全重量の少なくとも３重量％（好ましくは少なくとも５重量％）含む懸濁液に関する。また、本発明は、このような懸濁液の、３Ｄ印刷方法における使用に関する。
【００１４】
したがって、本発明の目的は、改善された３Ｄ印刷用供給原料の提供に関する。
【００１５】
具体的には、上述した先行技術の問題を解決できる３Ｄ印刷用供給原料を提供することが本発明の目的である。
【００１６】
したがって、本発明の一態様は、
−少なくとも１つの（懸濁された）セラミック材料および／または（懸濁された）金属材料および／または（懸濁された）ポリマー材料および／または（懸濁された）炭素含有材料を、懸濁液の全重量の５０〜９５重量％（ｗ／ｗ）含み、かつ
−１以上の脂肪酸またはその誘導体、好ましくは飽和脂肪酸を、懸濁液の全重量の少なくとも３重量％、好ましくは少なくとも４重量％、さらに好ましくは少なくとも５重量％含む
懸濁液に関する。
【００１７】
本発明の別の一態様は、３Ｄ印刷方法または押出成形方法における、本発明の懸濁液の使用に関する。
【００１８】
さらに、本発明の別の一態様は、
ａ）本発明の懸濁液を提供する工程；
ｂ）前記懸濁液を供給原料として使用して、３次元物体を３Ｄ印刷または押出成形する工程；ならびに
ｃ）任意選択で、３Ｄ印刷または押出成形した物体を、例えば、焼結、水和、コーティング、溶融、浸漬、凍結、結晶化、析出および／または架橋からなる群より選択される方法により固化させる工程
を含む、３次元物体を３Ｄ印刷または押出成形する方法を提供することである。
【００１９】
さらに、本発明の別の一態様は、本発明の方法により得られた／得られる、３Ｄ印刷または押出成形された３次元物体を提供することである。
【００２０】
さらに、本発明の一態様は、本発明の懸濁液が充填された３Ｄ印刷機に関する。
【００２１】
さらに本発明は、例えば、以下に定義されるような懸濁液を含む様々なキットに関する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】２つの異なるインク組成物：（１）１．２５ｇのヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、１５ｇの水および１５ｇのβ−リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）を含有するインク組成物、ならびに（２）５ｇのオレイン酸および２５ｇのＴＣＰを含有するインク組成物を用いて印刷されたＴＣＰの走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。非焼結サンプルおよび焼結（１０５０℃、２時間）サンプルを示し、同様に、１×または２×のポリカプロラクトンでコーティングした焼結サンプルも示す。
【００２３】
【図２】２つの異なるインク組成物：（１）１．２５ｇのヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、１５ｇの水および１５ｇのβ−リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）を含有するインク組成物、ならびに（２）５ｇのオレイン酸および２５ｇのＴＣＰを含有するインク組成物を用いて印刷されたＴＣＰの圧縮強度試験の結果である。それぞれ、１×もしくは２×のポリカプロラクトンでコーティングしたサンプル、またはコーティングしていないサンプルの結果を示す。
【００２４】
【図３】水ベースおよび脂肪酸ベースのコロイドインクを用いて印刷された構造物上で間葉系幹細胞を培養した結果である。平均重量５６ｍｇのＴＣＰ試験片に２００，０００個の細胞を播種し、維持培地または骨芽細胞分化培地で１５日間培養した。１５日後、蛍光顕微鏡を用いて細胞を撮影し、ＣｅｌｌＴｉｔｅｒアッセイにより生存率を調べた。
【００２５】
【図４】ＴＣＰ／リノール酸インクおよびＴＣＰ／オレイン酸インクの写真である。Ａ）印刷時のＴＣＰ／リノール酸；Ｂ）焼結後のＴＣＰ／リノール酸；Ｃ）印刷時のＴＣＰ／オレイン酸；およびＤ）焼結後のＴＣＰ／オレイン酸。
【００２６】
【図５】３Ｄ印刷機を用いて銅／オレイン酸インクを堆積させる様子を示した写真である。
【００２７】
【図６】走査電子顕微鏡で撮影した画像である。撮影したのは、以下のサンプルである。（ａ）使用前のＴＣＰ粉末、（ｂおよびｃ）焼結ＴＣＰインプラントの２５倍および１０００倍の拡大像、（ｄ）細胞を播種した後、維持培地で２＋２５日間細胞培養を行ったＴＣＰインプラントの２５倍の拡大像、（ｅおよびｆ）細胞を播種した後、骨芽細胞分化培地で２＋２５日間細胞培養を行ったＴＣＰインプラントの３０倍および５００倍の拡大像。
【００２８】
【図７】立方形状（８ｃｍ２）のＴＣＰインプラントの圧縮強度試験を示した図である。２段階で焼結させたインプラント（４００℃および１１００℃（Ｎ＝３））および１段階で焼結させたインプラント（１１００℃、Ｎ＝４）の圧縮強度試験における応力−ひずみ曲線を記録した（上図）。各群のインプラントの所定の変形量における応力の平均値を示したものである。また、圧縮強度試験前に焼結インプラントを真上および側面から撮影した代表的な写真（それぞれ左下図および右下図）を示す。各画像の左側に写っている造形物が２段階焼結インプラントである。
【００２９】
【図８】焼結プロセスの特性を評価した結果である。焼結インプラント（上）、非焼結インプラント（中央上）、ＴＣＰ粉末（中央下）およびステアリン酸粉末（下）のラマンスペクトルをまとめて示す（上図）。ＴＣＰ粉末（左上）、ステアリン酸（左下）、非焼結インプラント（中央左）、４００℃で１時間加熱したインプラント（中央右）および完全焼結インプラント（右）を撮影したものである（下図）。
【００３０】
【図９】インプラントの細孔内で増殖している細胞の１日目、２日目および２＋７日目における倒立顕微鏡像である。
【００３１】
【図１０】２＋７日目のｃｅｌｌ  ｔｉｔｅｒおよびアルカリホスファターゼ活性（ＡＬＰ）（Ｎ＝４）と、２＋２５日目における０日目からの石灰化の変化量（Ｎ＝４）を示した図である。
【００３２】
【図１１】２＋７日目にインプラント上のコラーゲンおよびタンパク質を染色した結果（Ｎ＝４、濃い色ほどコラーゲンおよびタンパク質の量が多いことを示す）である（上）。２＋７日目および２＋２５日目に染色した後、インプラントから色素を抽出し（Ｎ＝４）、吸光分光光度法により定量した（Ｎ＝４）。ＭＭおよびＯＭはそれぞれ、維持培地および骨芽細胞分化培地を表す。
【００３３】
【図１２】３Ｄ印刷された非焼結ステアリン酸／ＴＣＰに接着している間葉系幹細胞の２４時間後（上図）および４８時間後（下図）の倒立蛍光顕微鏡像である。
【００３４】
【図１３】マウスの皮下に８週間移植したＳＡ／ＴＣＰインプラントの組織学的染色の結果である。上段：焼結した場合（左）と焼結していない場合（右）のＨ＆Ｅ染色像。中段：焼結した場合（左）と焼結していない場合（右）のシリウスレッド染色像。下段：焼結した場合（左）と焼結していない場合（右）の偏光下シリウスレッド染色像。
【００３５】
【図１４】ステアリン酸／黒鉛（左上）およびステアリン酸／銀（右上）が３Ｄ印刷される様子を示した写真である。３Ｄ印刷により黒鉛で作製した単純回路を示す（左下）。３Ｄ印刷した各直線状線材の電気伝導率（下）の測定はマルチメーターを用いて行った。
【００３６】
【図１５】３Ｄ印刷した電極で記録されたＥＣＧシグナルを示した図である。Ａ）通常の電極；Ｂ）銀ステアリン酸；Ｃ）焼結銀；Ｄ）黒鉛ステアリン酸；Ｅ）Ｂｌａｃｋｍａｇｉｃ社製導電性フィラメント；およびＦ）ゴム。
【００３７】
【図１６】ステアリン酸／鋼鉄（上図）およびステアリン酸／銅（下図）を用いて作製された３Ｄ印刷物である。
【００３８】
【図１７】グルーガンを用いて、ステアリン酸／ＴＣＰを堆積させる様子を示した写真である。
【００３９】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
懸濁液
上述した通り、本発明は、特に、３Ｄ印刷方法または押出成形方法において優れた特性を有する懸濁液に関する。したがって、一態様において、本発明は、
−少なくとも１つの金属材料および／またはセラミック材料および／またはポリマー材料および／または固形の炭素含有材料を、懸濁液の全重量の５０〜９５重量％（ｗ／ｗ）含み、かつ
−１以上の脂肪酸またはその誘導体、好ましくは飽和脂肪酸を、懸濁液の全重量の少なくとも３重量％、好ましくは少なくとも４重量％、さらに好ましくは少なくとも５重量％含む
懸濁液に関する。
【００４１】
当然のことながら、前記少なくとも１つの金属材料および／またはセラミック材料および／またはポリマー材料および／または炭素含有材料は、前記懸濁液中で懸濁された状態で存在している。したがって、これらの材料は懸濁液中で固体である。
【００４２】
例えば実施例１に示すように、本発明品以外の液体では、例えば、セラミックを含む３Ｄ印刷を実施する際に、懸濁液中に本発明の懸濁液と同量の固体を保持することはできない。実施例３に、金属として銅を含む組成物でも同様の効果が認められることを示す。したがって、より具体的な一実施形態において、前記懸濁液は、３Ｄ印刷機用または押出成形機用の供給原料として使用するための懸濁液である。本明細書において、「供給原料」と「インク」という用語は、同じ意味で用いてもよい。これらの用語は、３Ｄ印刷方法で用いられる材料、すなわち印刷される材料に関するものである。
【００４３】
脂肪酸
本明細書において、脂肪酸またはその誘導体は、１以上の疎水性炭化水素と結合している１以上の遊離カルボン酸、遊離スルホン酸または遊離ホスホン酸として理解されるものであり、該疎水性炭化水素は、脂肪族または芳香族であってもよく、また、それらの混合物であってもよい。天然脂肪酸は種々存在するが、一般的には、飽和または不飽和のアルキル基と結合しているカルボン酸であり、該アルキル基は非分岐鎖状、すなわち、直鎖状であってもよく、分岐鎖状であってもよい。その他の合成または天然の両親媒性物質を用いてもよく、このような両親媒性物質には、例えば芳香族基および／または環状の脂肪族基と結合している酸が含まれる。
【００４４】
本発明の一実施形態において、「脂肪酸」という用語は、遊離脂肪酸を包含する。遊離脂肪酸は、通常、トリグリセリドまたはリン脂質に由来する。脂肪酸が他の分子と結合していない場合、そのような脂肪酸を「遊離」脂肪酸と呼ぶ。
【００４５】
別の一実施形態において、前記１以上の脂肪酸またはその誘導体は、少なくとも１つのＣ５−Ｃ３０炭化水素と結合している、カルボン酸基、ホスホン酸基およびスルホン酸基からなる群より選択される少なくとも１つの酸性基を含む。
【００４６】
さらに別の一実施形態において、前記炭化水素は、飽和もしくは不飽和の脂肪族炭化水素基、もしくは芳香族炭化水素基、またはそれらの混合物である。
【００４７】
さらなる一実施形態において、前記脂肪酸は、少なくとも１つのカルボン酸を含み、かつ前記炭化水素は、飽和または不飽和のＣ５−Ｃ３０脂肪族炭化水素基である。
【００４８】
さらに別の一実施形態において、前記脂肪酸またはその誘導体は、化学式（Ｉ）：
【化１】
2018536556.tif 000002
【００４９】
（式中、Ｒは、飽和または不飽和のＣ５−Ｃ３０脂肪族炭化水素基であり、Ｚは、炭素原子（Ｃ）、Ｓ（Ｏ）およびＰ（ＯＨ）からなる群より選択される）
で示される化合物である。
【００５０】
好ましい一実施形態において、Ｚは炭素原子（Ｃ）である。別の好ましい一実施形態において、前記飽和または不飽和のＣ５−Ｃ３０脂肪族炭化水素基は非分岐鎖状である。
【００５１】
さらに別の一実施形態において、前記飽和または不飽和のＣ５−Ｃ３０脂肪族炭化水素基は分岐鎖状である。さらに別の一実施形態において、前記飽和または不飽和の脂肪族炭化水素基は、Ｃ７−Ｃ３０、Ｃ８−Ｃ３０、Ｃ９−Ｃ３０、Ｃ１０−Ｃ３０、Ｃ１０−Ｃ２５、Ｃ１０−Ｃ２０の脂肪族炭化水素基などのＣ６−Ｃ３０脂肪族炭化水素基である。
【００５２】
材料
本発明の一実施形態において、「材料」という用語は、固形材料または該固形材料の粉末に関する。当然のことながら、本発明の懸濁液に含まれる材料は、その大部分が懸濁液中に懸濁された形態で存在している。本発明の懸濁液中の材料は、その大部分が懸濁液中で懸濁された状態を保てるような粒径を有しており、例えば、１ｎｍ〜１ｍｍの粒径を有している。懸濁液中の材料の粒径のより詳細な数値は、各材料によって異なる。
【００５３】
金属材料
金属材料の印刷に関して言えば、様々な金属が本発明の懸濁液の一部となりうる。したがって、一実施形態において、前記金属材料は、銅、亜鉛、アルミニウム、鉄、銀、金、パラジウム、プラチナ、スズ、アンチモン、ビスマス、鉛、ニッケル、コバルト、バナジウム、マンガン、クロム、チタン、タンタル、タングステン、ネオジム、リチウム、ナトリウム、オスミウム、イリジウム、ウラン、トリウム、プルトニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ロジウム、カドミウム、ハフニウム、レニウム、水銀、ガリウム、インジウム、タリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウム、ゲルマニウム、ヒ素、アスタチン、ならびにこれらの合金および水素化物からなる群より選択される。実施例３に、銅を印刷する例を示し、実施例６に、銀を印刷する例を示し、実施例７に、銅と鋼鉄を印刷する例を示す。
【００５４】
セラミック材料の印刷
本明細書において、「セラミック材料」は、金属元素および非金属元素からなる化合物から作られた無機質の非金属材料である。セラミック材料の印刷に関して言えば、様々なセラミックが本発明の懸濁液の一部となりうる。したがって、一実施形態において、前記セラミック材料は、ＴＣＰ（リン酸三カルシウム）、ＭＣＰ（リン酸一カルシウム）、ＤＣＰ（リン酸二カルシウム）、リン酸四カルシウム、ハイドロキシアパタイト、α−ＴＣＰ、β−ＴＣＰ、酸化チタン（チタニア）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化イットリウム（イットリア）、イットリア安定化ジルコニア、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化タングステン、酸化ベリリウム、ゼオライト、酸化セリウム（セリア）、二ケイ化タングステン、ケイ化ナトリウム、ケイ化白金、窒化ジルコニウム、窒化タングステン、窒化バナジウム、窒化タンタル、窒化ニオブ、ホウ化ケイ素、クレー、土（ｅａｒｔｈ）、土壌、セメント、ポルトランドセメント、シリカ、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ｌｅａｄ  ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  ｔｉｔａｎｉｕｍ）、酸化亜鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、ガラス、ジオポリマー、塩化ナトリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、酸化ストロンチウム、リン酸ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、フッ化ナトリウムおよびこれらの混合物からなる群より選択される。実施例１および２に、本発明の懸濁液を用いて、種々のセラミックを印刷する例を示す。
【００５５】
ポリマー材料の印刷
ポリマー材料の印刷に関して言えば、様々なポリマーが本発明の懸濁液の一部となりうる。したがって、一実施形態において、前記ポリマー材料は、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリ（１，４−フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ）、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンオキシド）（ＰＰＯ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリブタジエン（ＰＢ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）、フッ化エチレン−プロピレン（ＦＥＰ）、ポリエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）、ポリヒドロキシ吉草酸（ＰＨＶ）、ポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）、液晶ポリマー、ポリアクリレート、ポリアセタール、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリブチレン（ＰＢ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、ポリメチルペンタン（ＰＭＰ）、アルギナート、キチン、キトサン、アクリル酸、ヒアルロン酸、デンプン、アミロース、アミロペクチン、ペクチン、デキストラン、プルラン、アラビアゴム、キサンタンガム、プルラン、セルロース、エラスチン、コラーゲン、ゼラチン、フィブロネクチン、絹、多糖、タンパク質、核酸、ゴム、シリコーンおよびこれらのコポリマーからなる群より選択される。
【００５６】
炭素含有材料の印刷
炭素含有材料の印刷に関して言えば、様々な分子が本発明の懸濁液の一部となりうる。したがって、一実施形態において、前記炭素含有材料は、黒鉛、グラフェン、カーボンナノチューブなどの炭素同素体；グルコース、スクロース、クエン酸、シュウ酸；ペニシリン、テトラサイクリンなどの抗生物質；鎮痛薬、鎮痛剤、ビタミン、ステロイド、ホルモン、化学療法剤などの薬物および製剤；ならびにこれらの混合物；ならびにヒト、動物、細胞培養物などの生物に由来する骨基質、脱水した骨基質および脱細胞化骨基質などの複雑な天然組成物からなる群より選択される。実施例６に、黒鉛を印刷する例を示す。
【００５７】
前記１以上の材料の粒径は様々な値を取りうる。したがって、一実施形態において、前記１以上の材料の粒径は、１ｎｍ〜１ｍｍの範囲であり、例えば、５００μｍ未満、３５４μｍ未満、２５０μｍ未満、１４９μｍ未満、１０５μｍ未満、７４μｍ未満、４４μｍ未満、１０μｍ未満、１μｍ未満、５００ｎｍ未満または１００ｎｍ未満であり、好ましくは１０μｍ未満である。粒子の上限を決めるために用いられるメッシュサイズにより、粒径を決定できることはよく知られている。例えば、２００メッシュはカットオフ値７４μｍに相当する。後述の実施例においては、０．５μｍ〜約４４μｍの大きさの材料を用いて試験した。
【００５８】
特定の理論に縛られるものではないが、１０μｍ未満の粒子が最も優れた効果を示すと考えられる（したがって好ましい実施形態である）。あるいは、１〜１０μｍの粒子と１００ｎｍ〜１μｍの粒子との混合物が好ましい（別の好ましい実施形態である）。理論的には、このように異なる粒子径を組み合わせることで最も高い充填が得られるので、その結果、高密度の印刷物が得られると考えられる。
【００５９】
前記金属材料および／または前記セラミック材料の量をさらに限定してもよい。したがって、一実施形態において、前記懸濁液は、前記少なくとも１つの金属材料またはセラミック材料（またはポリマー）を、懸濁液の全重量の６０〜９５％（ｗ／ｗ）の範囲で含み、例えば６０〜９５％、例えば７０〜９５％、例えば７７〜９５％、例えば８０〜９５％、例えば８５〜９５％、例えば９０〜９５％、例えば８０〜８５％、例えば８０〜８４％、例えば８０〜８３％、例えば８０〜８２％、例えば８１〜８５％、例えば８２〜８５％または例えば８３〜８５％含む。後述の実施例で示すように、様々な材料に応じて最適濃度を決定することができる。
【００６０】
様々な脂肪酸が本発明の一部となりうる。したがって、一実施形態において、前記１以上の脂肪酸は、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、サピエン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレライド酸、α−リノレン酸、アラキドン酸、イコサペンタエン酸、エルカ酸およびドコサヘキサエン酸からなる群より選択される。後述の実施例において、種々の脂肪酸が本発明に適合することが確認されている。
【００６１】
脂肪酸の濃度も同様に最適化することができる。したがって、一実施形態において、前記懸濁液は、脂肪酸を、懸濁液の全重量の５〜５０％の範囲で含み、例えば４〜５０％の範囲で、例えば５〜５０％の範囲で、例えば１０〜５０％の範囲で、例えば１０〜４０％の範囲で、例えば１０〜３０％、例えば１２〜３０％、例えば１５〜３０％、例えば１５〜２０％、例えば１５〜１８％または例えば１５〜１７％含む。
【００６２】
セラミックと脂肪酸との組み合わせも最適化することができる。したがって、一実施形態において、前記懸濁液は、８０〜８５％（ｗ／ｗ）のセラミック材料と１５〜２０％（ｗ／ｗ）の（遊離）脂肪酸との混合物を含み、例えば、８０〜８５％（ｗ／ｗ）のＴＣＰと１５〜２０％（ｗ／ｗ）のオレイン酸との混合物、８０〜８５％（ｗ／ｗ）のＴＣＰと１５〜２０％（ｗ／ｗ）のリノール酸との混合物、または８０〜８５％（ｗ／ｗ）のＴＣＰと１５〜２０％（ｗ／ｗ）のステアリン酸との混合物を含む。
【００６３】
さらに別の一実施形態において、前記懸濁液は、７０〜９０％（ｗ／ｗ）のセラミック材料と１０〜３０％（ｗ／ｗ）の（遊離）脂肪酸との混合物を含み、例えば、７０〜９０％（ｗ／ｗ）のＴＣＰと１０〜３０％（ｗ／ｗ）のオレイン酸との混合物、７０〜９０％（ｗ／ｗ）のＴＣＰと１０〜３０％（ｗ／ｗ）のリノール酸との混合物、または７０〜９０％（ｗ／ｗ）のＴＣＰと１０〜３０％（ｗ／ｗ）のステアリン酸との混合物を含む。このような組成物の例は、例えば実施例２に記載されている。
【００６４】
さらに別の一実施形態において、前記懸濁液は、７０〜９２％（ｗ／ｗ）の金属材料と８〜３０％（ｗ／ｗ）の（遊離）脂肪酸との混合物を含み、例えば、７０〜９２％（ｗ／ｗ）の銅と８〜３０％（ｗ／ｗ）のオレイン酸との混合物、７０〜９２％（ｗ／ｗ）の銅および／もしくは銀と８〜３０％（ｗ／ｗ）のリノール酸との混合物、または７０〜９２％（ｗ／ｗ）の鋼鉄と８〜３０％（ｗ／ｗ）のステアリン酸との混合物を含む。このような組成物の例は、例えば実施例３、６および７に記載されている。
【００６５】
さらに別の一実施形態において、前記懸濁液は、５０〜８０％（ｗ／ｗ）の炭素含有材料と２０〜５０％（ｗ／ｗ）の（遊離）脂肪酸との混合物を含み、例えば、５０〜８０％（ｗ／ｗ）の黒鉛もしくはグラフェン粉末と２０〜５０％（ｗ／ｗ）の（遊離）脂肪酸との混合物、または５０〜８０％（ｗ／ｗ）の黒鉛と２０〜５０％（ｗ／ｗ）のステアリン酸との混合物を含む。このような組成物の例は、例えば実施例６に記載されている。
【００６６】
本発明の方法および使用において利用することができる好ましい組成物の例を以下に列挙する。
【００６７】
ＴＣＰ８０〜９５％と、３７℃より高い融点を有する脂肪酸２０〜５％とを混合した組成物が挙げられる。このような組成物を印刷したもの（造形物）は、焼結させてまたは焼結させずに、骨インプラントまたは歯科インプラントとして利用することができる。
【００６８】
ハイドロキシアパタイト８０〜９５％と、３７℃より高い融点を有する脂肪酸２０〜５％とを混合した組成物が挙げられる。このような組成物を印刷したもの（造形物）は、焼結させてまたは焼結させずに、骨インプラントまたは歯科インプラントとして利用することができる。
【００６９】
ＴＣＰ／ハイドロキシアパタイトからなる二相系材料８０〜９５％と、３７℃より高い融点を有する脂肪酸２０〜５％とを混合した組成物が挙げられる。このような組成物を印刷したもの（造形物）は、焼結させてまたは焼結させずに、骨インプラントまたは歯科インプラントとして利用することができる。
【００７０】
ＴＣＰとＭＣＰとの化学量論的粉末混合物８０〜９５％と、３７℃より高い融点を有する脂肪酸２０〜５％とを混合した組成物が挙げられる。このような組成物を印刷したもの（造形物）は、焼結もしくは固結させて、または焼結もしくは固結させずに、骨インプラントまたは歯科インプラントとして利用することができる。
【００７１】
リン酸四カルシウムとリン酸二カルシウムとの化学量論的粉末混合物８０〜９５％と、３７℃より高い融点を有する脂肪酸２０〜５％とを混合した組成物が挙げられる。このような組成物を印刷したもの（造形物）は、焼結もしくは固結させて、または焼結もしくは固結させずに、骨インプラントまたは歯科インプラントとして利用することができる。
【００７２】
上記列挙した好ましい実施形態において、機械的強度および／または細胞接着性および／または組織形成性を高めるために、タンパク質もしくは糖を含む細胞外マトリックス成分またはその誘導体を１以上添加してもよい。このような成分としては、コラーゲン、ゼラチン、ヒアルロン酸、エラスチンまたはフィブロネクチンが挙げられる。
【００７３】
上記列挙した好ましい実施形態において、リン酸カルシウムと細胞外マトリックス成分との結合を強化するための成分を１以上さらに添加してもよい。このような成分としては、オステオポンチン、骨シアロタンパク質または骨酸性糖タンパク質−７５が挙げられる。
【００７４】
一実施形態において、本発明において作製される造形物は、人体内で溶解する懸濁液から作られるものであってもよく、このような造形物は、溶解後に水性ゲルが残存し、軟骨、腱、靭帯、血管、皮膚、脂肪組織または神経組織もしくは内臓の構成成分などの軟部組織の新生用インプラントとして用いられる。このような懸濁液としては、５〜３０％の脂肪酸と０．１％〜９５％の水性ゲル形成性固体粒子とを含む懸濁液が挙げられ、該水性ゲル形成性固体粒子としては、細胞外マトリックス成分またはその誘導体、例えばコラーゲンおよびゼラチンが挙げられる。また溶解を補助するために、このような懸濁液に、１〜９４．９％の炭素含有分子を添加してもよく、該炭素含有分子としては、人体内で溶解する糖、アミノ酸などの有機化合物が挙げられる。
【００７５】
さらに別の一実施形態において、３Ｄ印刷または押出成形で得られた造形物は、非焼結インプラントとして使用される。この実施形態においては、造形物の親水性を高めるために、３Ｄ印刷または押出成形の実施前、実施中または実施後に両親媒性成分を添加してコーティング処理を行う。このような両親媒性成分としては、例えば、短鎖もしくは中鎖の遊離脂肪酸または疎水性側鎖を有するアミノ酸が挙げられる。
【００７６】
さらに別の一実施形態において、３Ｄ印刷の実施前または実施後に１以上の薬物を添加する。このような薬物としては、例えば、ＢＭＰ、ＰＤＧＦ、ＨＧＦ、ＩＧＦ、ＮＧＦ、ＢＤＮＦ、ＧＤＮＦ、ＶＥＧＦ、ＬＩＦまたはインスリンなどの天然タンパク質が挙げられる。その他にも、プラスミドＤＮＡ、ウイルスＤＮＡ、ウイルスＲＮＡ、低分子干渉ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）、マイクロＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）、メッセンジャーＲＮＡ（ｍＲＮＡ）、ＣＲＩＳＰＲを利用した核酸編集システム、ビタミンＤ、ビタミンＣ、ビタミンＡ、ビタミンＥもしくはビタミンＫなどのビタミン、デキサメタゾンもしくはＨ８などの合成薬、ドキソルビシンなどの抗がん剤、ＮＳＡＩＤなどの抗炎症性および／もしくは鎮痛性の化合物、またはペニシリン、テトラサイクリン、キノロン、マクロライド、セファロスポリン、カルバペネム、アミノグリコシド、グリコペプチドもしくはリポペプチドなどの抗生物質が挙げられる。
【００７７】
さらに別の一実施形態において、前記固体粒子は医薬品であり、得られた造形物は、薬物放出動態の制御を目的とした埋め込み型薬物デポ剤として使用される。同様の一実施形態において、前記固体粒子は、賦形剤および／または糖および／または薬物送達システムとの混合物としての医薬品であり、得られた造形物は、薬物放出動態の制御を目的とした埋め込み型薬物デポ剤として使用される。
【００７８】
さらに別の一実施形態において、前記懸濁液は、１以上の金属と、１以上のセラミック粉末と、脂肪酸との混合物であり、サーメットまたは金属基複合材料を作製することを目的としたものである。このような混合物は、カルシウム塩および／またはシリカおよび／またはアルミナと、銅および／または銅合金および／または鋼鉄との混合物であってもよい。
【００７９】
一実施形態において、前記懸濁液は、脂肪酸と、銀、銅、黒鉛、グラフェンまたはカーボンナノチューブなどの１以上の導電性材料とを含む。このような組成物は、導電材および／または帯電防止材および／または電磁遮蔽材および／またはセンサーおよび／または電極を作製するために使用することができる。
【００８０】
さらに別の一実施形態において、前記懸濁液は、不飽和脂肪酸を含み、印刷された造形物に機械的安定性を付与するために、３Ｄ印刷または押出成形の実施中または実施後に、該不飽和脂肪酸の二重結合または三重結合を別の成分と架橋または反応させる。
【００８１】
より具体的な一実施形態において、前記懸濁液は、金属材料および／またはセラミック材料および／またはポリマー材料と、脂肪酸とからなる。別の一実施形態において、前記懸濁液は、プラスティシンおよび／またはモデリングクレーを含まない。
【００８２】
別の一実施形態において、本発明の懸濁液は、少なくとも８０％の固形材料と５〜２０％の脂肪酸とを含み、好ましくは少なくとも８０％が固形材料で、残りの少なくとも５０％が脂肪酸、例えば残りの７５％が脂肪酸、例えば残りの９０％が脂肪酸、または例えば残りの９９％が脂肪酸であり、または残りが１００％脂肪酸である。
【００８３】
ある特定の場合においては、前記懸濁液が、水を含まないか、実質的に水を含まないことが好ましい。したがって、一実施形態において、前記懸濁液の含水量は１重量％未満であり、好ましくは、前記懸濁液は非水性である。
【００８４】
前記懸濁液は、非ニュートン流体であってもよい。したがって、一実施形態において、前記懸濁液は、非ニュートン流体またはビンガム塑性体である。
【００８５】
医療用具については、当然のことながら、作製した造形物が生体で許容可能であることが重要である。したがって、一実施形態において、前記セラミック、ポリマーおよび／または金属は、生体適合性を有する。別の一実施形態において、前記セラミック、ポリマーおよび／または金属は、生分解性を有する。さらに別の一実施形態において、前記生分解性材料は、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム、ＰＣＬ、ＰＬＡ、ＰＧＡ、ＰＨＢ、ＰＨＶ、ＰＨＡおよびこれらのコポリマー、ならびにマグネシウムおよび／または鉄および／またはカルシウムの合金からなる群より選択される。実施例５に、マウスを用いて実施した、ＴＣＰの生体適合性試験を示す。
【００８６】
脂肪酸が蒸発しないように、室温（２５℃）における脂肪酸の蒸気圧が高すぎないことが有利となる場合がある。したがって、一実施形態において、前記脂肪酸の室温における蒸気圧は、１７．５ｍｍＨｇ以下である。
【００８７】
当然のことながら、前記懸濁液は、２以上の固形材料を含んでいてもよい。したがって、一実施形態において、前記懸濁液は、２以上の金属材料および／もしくは２以上のセラミック材料および／もしくは２以上のポリマー材料またはこれらの混合物を含む。
【００８８】
前記（遊離）脂肪酸は、様々な方法で生成可能である。したがって、一実施形態において、前記懸濁液は、完全または部分的に加水分解したトリグリセリドおよび／またはリン脂質を含み、該懸濁液は、１以上の脂肪酸を含んでグリセリンもグリセリンと結合している化合物も含まないか、１以上の脂肪酸と、グリセリンまたはグリセリンと結合している化合物とを含みうる。
【００８９】
前記懸濁液は、さらに別の成分を含んでいてもよい。したがって、一実施形態において、前記懸濁液は、水、ポリマー、乳化剤、溶媒、結合剤、架橋剤、界面活性剤、粘性調整剤、酸化防止剤、抗菌化合物、分散剤、可塑剤、凝集剤、ポリカーボキシレート、ポリ酸、ポリ塩基、発色団、色素、石鹸、グリセリン、リン脂質、アルカン、アルコール、エーテル、アルデヒド、ケトン、エステル、アミン、チオール、ホスフェート、スルフェート、スルホン酸および超可塑剤の１以上をさらに含む。
【００９０】
懸濁液の使用
以上および後述の実施例に記載の通り、本発明の懸濁液は、特に３Ｄ印刷方法に適している。したがって、本発明の一態様は、３Ｄ印刷方法または押出成形方法における、好ましくは３Ｄ印刷方法における本発明の懸濁液の使用に関する。別の言い方をすれば、さらに別の一態様において、本発明は、３Ｄ印刷機用または押出成形機用の供給原料、インク、堆積される材料または押出成形される材料としての本発明の懸濁液の使用に関する。
【００９１】
別の一態様において、本発明は、
−少なくとも１つのセラミック材料および／または金属材料および／またはポリマー材料および／または黒鉛などの炭素含有材料を、懸濁液の全重量の５０〜９５重量％（ｗ／ｗ）含み、かつ
−１以上の脂肪酸またはその誘導体を、懸濁液の全重量の少なくとも５重量％（ｗ／ｗ）含む
懸濁液の、３Ｄ印刷方法または押出成形方法における使用に関する。
【００９２】
また、先にも概説した通り、本発明の懸濁液は、例えば、３Ｄ印刷方法において複数の利点を有する。したがって、一実施形態において、本発明の使用は、印刷もしくは押出成形の実施前および／または実施中および／または実施後の供給原料／インクの沈殿および／または固化を避けることを目的とする。さらなる一実施形態において、本発明の使用は、前記懸濁液が金属材料を含む場合、焼結時の金属材料の酸化を防ぐことを目的とする。別の一実施形態において、本発明の使用は、印刷後処理の実施前に造形物の許容性、保形性および機械的強度を高めることを目的とする。これを達成するために、懸濁液を構成する１以上の脂肪酸の融点より低い温度のステージまたはオブジェクトの上に、該懸濁液を該融点より高い温度で印刷し、堆積後、該懸濁液が凍結および硬化するようにする。さらに別の一実施形態において、本発明の使用は、３Ｄ印刷または押出成形により得られる造形物の引張強度および／または曲げ強度および／または圧縮強度および／またはせん断強度を向上させることを目的とする。実施例１に示すように、本発明の懸濁液を用いることにより、高含有量の固形材料を印刷することができる。このように固形材料の含有量を高くすることで、高強度の印刷造形物が得られる。さらに別の一実施形態において、前記懸濁液は、３Ｄ印刷または押出成形により得られる造形物の密度を高くするために用いられる。さらに別の一実施形態において、前記懸濁液は、３Ｄ印刷または押出成形により得られる造形物の生体適合性を向上させるために用いられる。
【００９３】
実施例１に示すデータより、本発明の懸濁液を用いて印刷された造形物が、高い生体適合性を有することが分かる。したがって、一実施形態において、前記懸濁液は、３Ｄ印刷または押出成形により得られる造形物の生体適合性を向上させるために用いられる。
【００９４】
本発明における３Ｄ印刷方法としては、様々な造形技術を選択することができる。したがって、一実施形態において、前記３Ｄ印刷方法は、ロボキャスティング、直接インク書き込み法、インクジェット印刷、バインダージェット法、選択的加熱焼結、選択的レーザー焼結、選択的レーザー溶融、光造形法、フィラメント印刷、ペレット印刷、材料印刷、自由形状造形法、ラピッドプロトタイピングおよびロボットアーム式堆積法からなる群より選択される。
【００９５】
３次元物体を３Ｄ印刷または押出成形する方法
本発明は、本発明の懸濁液を用いて、３次元物体を製造する方法にも関する。したがって、一態様において、本発明は、３次元物体を３Ｄ印刷または押出成形する方法であって、
ａ）本発明の懸濁液を提供する工程；
ｂ）前記懸濁液を供給原料として使用して、３次元物体を３Ｄ印刷または押出成形する工程；ならびに
ｃ）任意選択で、３Ｄ印刷または押出成形した物体を、例えば、焼結、水和、コーティング、溶融、浸漬、凍結、結晶化、析出および／または架橋からなる群より選択される方法により固化させる工程
を含む方法に関する。
【００９６】
さらなる一態様において、本発明は、３次元物体を３Ｄ印刷または押出成形する方法であって、
ａ）−少なくとも１つのセラミック材料および／または金属材料および／またはポリマー材料および／または黒鉛などの炭素含有材料を、懸濁液の全重量の５０〜９５重量％（ｗ／ｗ）含み、かつ
−１以上の脂肪酸またはその誘導体を、懸濁液の全重量の少なくとも５重量％（ｗ／ｗ）含む
懸濁液を提供する工程；
ｂ）前記懸濁液を供給原料として使用して、所望の３次元物体を３Ｄ印刷または押出成形する工程；ならびに
ｃ）任意選択で、３Ｄ印刷または押出成形により得られた物体を、焼結、水和、コーティング、溶融、浸漬および／または架橋からなる群より選択される方法により固化させる工程
を含む方法に関する。好ましくは、焼結工程が含まれる。
【００９７】
実施例１に示すように、脂肪酸をベースとした懸濁液を用いて作製した３Ｄ印刷造形物は、他の３Ｄ印刷材料を用いた場合より圧縮強度が高く、生体適合性が優れているなどといった優れた特性を有している。
【００９８】
当然のことながら、前記印刷造形物は、複数の（異なる）印刷材料を含む複合材料造形物であってもよい。このような複合材料造形物は、材料毎に異なる印刷ノズルを用いて同時に印刷することにより作製してもよく、また、段階的な手法により作製し、任意選択で焼結などの固化工程を間に設けてもよい。
【００９９】
印刷機／押出成形機のノズルサイズによって、どれくらい正確に物体を造形できるかが決まる。したがって、一実施形態において、前記３Ｄ印刷は、ノズルの開口面積が１０μｍ２〜２０００μｍ２の範囲、例えば５０〜２０００μｍ２、例えば５０〜１０００μｍ２、例えば５０〜５００μｍ２である１以上のノズルを用いて行われる。
【０１００】
得られた造形物の焼結は、使用した材料によって異なる温度で行われる。したがって、さらに別の一実施形態において、前記焼結は、造形物全体を、１５０〜３０００℃の温度、例えば２５０〜３５０℃、例えば３００〜４００℃、例えば４００〜５００℃、例えば６００〜７００℃、例えば９００〜１０００℃、例えば１０００〜１２００℃、例えば１２００〜１４００℃、例えば１４００〜１７００℃、または例えば１７００〜２５００℃の温度に加熱することにより行われる。
【０１０１】
さらに別の一実施形態において、前記焼結プロセスは、脂肪酸を炭化する第１工程と、炭素を酸化させて粒子を焼結させる第２工程の２段階で行われる。ステアリン酸とＴＣＰの場合、焼結プロセスは、例えば、４００℃で１時間加熱した後、１１００℃で２時間加熱することによって達成される。
【０１０２】
さらに別の一実施形態において、前記焼結プロセスは、常圧下または部分真空下で行われる。常圧で作動するオーブンはより簡便でより安価であるが、部分真空で作動するオーブンは、３Ｄ印刷造形物の酸化を抑制し、蒸発または昇華による脂肪酸の除去を促進しうる。
【０１０３】
さらなる一実施形態において、前記焼結プロセスは、大気中で行われる。大気中で作動するオーブンは、より簡便でより安価である。
【０１０４】
別の一実施形態において、前記焼結プロセスは、アルゴンおよび／または窒素の含有率が８０％を超える空気中で行われる。保護ガス中で作動するオーブンは、３Ｄ印刷造形物の酸化を抑制しうる。
【０１０５】
得られる印刷造形物は、十分なサイズを有しうる。したがって、さらなる一実施形態において、３Ｄ印刷または押出成形された３次元物体の容積は、少なくとも１ｃｍ３であり、例えば少なくとも１０ｃｍ３、例えば１〜１０００ｃｍ３または例えば１〜１００ｃｍ３である。
【０１０６】
得られる造形物は、医療目的で使用することができる。したがって、一実施形態において、前記造形物は、骨インプラントまたは歯科インプラントなどの医療用インプラントである。実施例４で、骨インプラントの印刷について説明する。
【０１０７】
金属を含む印刷造形物は、ある特定の産業分野に特に関連するものであってもよい。したがって、一実施形態において、３Ｄ印刷または押出成形された３次元物体は、金属を含み、医療用具、医療用インプラント、電子機器、パワーエレクトロニクス、ロボット、機械類、タービン、チューブ、継手、装甲、武器体系、自動車、オートバイ、自転車、航空機、宇宙船、船、潜水艦、石油プラットフォーム、採掘装置、風力タービン、沖合施設、装甲車、タンク、不均一系化学触媒、エンジン、タンク、コンテナー、掘削機器、ビル、発電所、芸術品、宝石、家庭用製品および玩具の全体、一部および構成要素からなる群より選択される。
【０１０８】
また、セラミックを含む印刷された造形物も、ある特定の産業分野に特に関連するものであってもよい。したがって、一実施形態において、３Ｄ印刷または押出成形された３次元物体は、セラミックを含み、医療用具、医療用インプラント、歯または骨の置換材、断熱材、電気絶縁体、防音材、装甲、武器体系、耐火材、エンジン、発電所、電子機器、タービン、風力タービン、不均一系化学触媒、ビル、橋梁、道路、ダム、インフラ、芸術品および陶器の全体、一部および構成要素からなる群より選択される。
【０１０９】
また、印刷時の温度も様々であってよい。したがって、さらに別の一実施形態において、工程ｂ）は、１０〜３０℃の範囲、例えば１５〜２５℃の温度で行われるか、３０〜１００℃の範囲、例えば４０〜８０℃、例えば５０〜７０℃または例えば６０〜７０℃の温度で行われる。
【０１１０】
当然のことながら、この温度は、３Ｄ印刷もしくは押出成形の実施前および／または実施中の懸濁液の温度に関し、例えばステージ上またはプラットフォーム上に堆積した直後の該懸濁液の温度は、これより低い温度、これと同じ温度またはこれよりも高い温度となりうる。
【０１１１】
３０℃未満という温度は、その温度で液体である脂肪酸（または懸濁液）に適していると考えられる。一方、３０〜１００℃の温度範囲は、融解温度がその範囲にある懸濁液を用いる場合、適していると考えられる。このような材料が印刷されて低温環境へ晒されると、押出印刷された材料が凝固する。融解温度が３０〜１００℃の範囲である脂肪酸としては、デカン酸（カプリン酸）、ドデカン酸（ラウリン酸）、テトラデカン酸（ミリスチン酸）、ヘキサデカン酸（パルミチン酸）、オクタデカン酸（ステアリン酸）、エイコサン酸（アラキジン酸）、ドコサン酸（ベヘン酸）、テトラコサン酸（リグノセリン酸）が挙げられる。
【０１１２】
本発明の方法により得られた／得られる３次元物体
さらに別の一態様において、本発明は、本発明の方法により得られた／得られる、３Ｄ印刷または押出成形された３次元物体に関する。
【０１１３】
本発明のその他の態様
本発明は、種々の製品の組み合わせとして定義されるものであってもよい。
【０１１４】
さらなる一態様において、本発明は、本発明の懸濁液が充填された３Ｄ印刷機に関する。当然のことながら、本発明の懸濁液を充填した３Ｄ印刷機により、該懸濁液を３Ｄ印刷することが可能である。したがって、本発明の懸濁液は、供給原料として充填される。
【０１１５】
さらなる一態様において、本発明は、
−３Ｄ印刷機；および
−本発明の懸濁液
を含むキットに関する。
【０１１６】
さらなる別の一態様において、本発明は、
−３Ｄ印刷機；および
−本発明の懸濁液を供給原料として用いて３次元物体を印刷するための取扱説明書
を含むキットに関する。
【０１１７】
別の一態様において、本発明は、
−本発明の懸濁液；および
−該懸濁液を供給原料として用いて３次元物体を印刷するための取扱説明書
を含むキットに関する。
【０１１８】
さらなる別の一態様は、
−本発明に係る１以上の脂肪酸；および
−３Ｄ印刷機用または押出成形機用の供給原料として使用される本発明の懸濁液を調製するために、前記１以上の脂肪酸を使用するための取扱説明書
を含むキットに関する。
【０１１９】
当然のことながら、前記脂肪酸は、本発明の懸濁液を構成する脂肪酸に関する。
【０１２０】
一実施形態において、本発明のキットは、本発明により定義される１以上の材料をさらに含む。
【０１２１】
さらに別の一態様において、本発明は、
−本発明に係る１以上の材料；および
−３Ｄ印刷機用または押出成形機用の供給原料として使用される本発明の懸濁液を調製するために、前記１以上の材料を使用するための取扱説明書
を含むキットに関する。
【０１２２】
当然のことながら、前記材料または粉末は、本発明の懸濁液を構成する材料／粉末に関する。
【０１２３】
一実施形態において、本発明のキットは、本発明に係る１以上の脂肪酸をさらに含む。
【０１２４】
一実施形態において、本発明は、３Ｄ印刷された非焼結物体の、医療用インプラントとしての使用に関し、該物体に含まれる脂肪酸は、生体適合性および吸収性を有する成分として機能する。また、本発明の懸濁液は、非生体適合性材料も非吸収性材料も含まれていないので、他の印刷材料より有利である。非生体適合性材料および／または非吸収性材料としては、例えば、パラフィン、アルカン、ワックス、鉱油、ワセリン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ならびに人体内で分解および／または吸収が全くされないか、ほとんどされないポリマーなどの材料が挙げられる。したがって、一実施形態において、本発明の懸濁液は、パラフィン、アルカン、ワックス、鉱油、ワセリン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ならびに人体内で分解および／または吸収が全くされないか、ほとんどされないポリマーからなる群より選択される成分を含まない。
【０１２５】
したがって、一実施形態において、本発明の懸濁液は、ステアリン酸とリン酸三カルシウムという、いずれも生体適合性と吸収性を有する材料のみで構成される（からなる）。
【０１２６】
別の一実施形態において、本発明は、注射またはそれ以外の方法で埋め込み可能な医療用間隙充填材、セメント、接着剤、骨セメントまたは組織接着剤としての、１以上の脂肪酸と１以上の固形成分とを含む押出成形された混合物の使用に関する。
【０１２７】
さらに別の一実施形態において、本発明は、前記懸濁液がコラーゲン、ゼラチン、エラスチンまたはヒアルロン酸などの１以上の親水性ポリマー成分をさらに含む、前記使用に関する。脂肪酸と組み合わせたこのような親水性ポリマー成分は、脂肪酸が混合物から分離消失すると、スキャフォールド、水性ゲルおよび／または細胞外マトリックスを形成する。
【０１２８】
さらに別の一実施形態において、本発明は、脂肪酸が混合物から分離消失するとセメントが形成されるよう構成されている前記懸濁液の使用に関する。このような懸濁液は、例えば、リン酸三カルシウムとリン酸一カルシウムとの組み合わせなど、様々なカルシウム塩および／またリン酸塩および／またはリン酸を組み合わせることにより得られる。
【０１２９】
さらに別の一実施形態において、前記懸濁液は、インプラントから局所環境および／または体循環に放出される、１以上の薬物、製剤またはその他の生物活性化合物をさらに含む。同様の一実施形態において、本発明は、３Ｄ印刷されたインプラントの、埋め込み型の薬物放出システムまたは薬物リザーバーシステムとしての使用に関する。
【０１３０】
さらなる一態様において、本発明は、脂肪酸と固形粉末との混合物を例えば破砕または粉砕することにより得られる、前記懸濁液の固化粉末の３Ｄ印刷に関する。この懸濁液粉末を、加熱可能な表面上に堆積させて、該表面上で溶融および結合させてもよい。この懸濁液粉末をビルド領域上に敷き詰め、選択的な熱焼結／熱溶融または選択的なレーザー焼結／レーザー溶融と同様の方法で、熱、レーザーまたは電子ビームで処理して選択的に焼結または溶融結合させ、これを連続的に繰り返して積層体としてもよい。
【０１３１】
本発明の各態様に記載された実施形態および特徴は、本発明の異なる態様にも適用されることに留意されたい。
【０１３２】
本願において引用された特許文献および非特許文献はすべて、参照によりその全体が本明細書に援用される。
【０１３３】
これより、本発明について以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【実施例】
【０１３４】
実施例１：セラミック材料の印刷
固形材料としてリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）を用い、以下のインク／供給原料を調製した。
【表１】
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１０．  １５ｇ（７５％ｗ／ｗ）のＴＣＰと５ｇ（２５％ｗ／ｗ）のヒマワリ油
１１．  １５ｇ（７５％ｗ／ｗ）のＴＣＰと５ｇ（２５％ｗ／ｗ）のグリセリン
１２．  １５ｇ（７５％ｗ／ｗ）のＴＣＰと５ｇ（２５％ｗ／ｗ）のラノリン
１３．  １５ｇ（７５％ｗ／ｗ）のＴＣＰと５ｇ（２５％ｗ／ｗ）のタラ油
１４．  １５ｇ（７５％ｗ／ｗ）のＴＣＰと５ｇ（２５％ｗ／ｗ）のオレイン酸
１５．  ２０ｇ（８０％ｗ／ｗ）のＴＣＰと５ｇ（２０％ｗ／ｗ）のオレイン酸
１６．  ２５ｇ（８３．３％ｗ／ｗ）のＴＣＰと５ｇ（１６．７％ｗ／ｗ）のオレイン酸
【０１３５】
いずれの場合も、１９：１ギア減速機と１ｍｍ径のノズルとを有するＥＭＯ−２５ディスペンサーを備えたＨｙｒｅｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ３０Ｍ  ３Ｄ印刷機を用いてインクを印刷することによって、機械的試験用の長方形の試験片（１００ｍｍ×２０ｍｍ×５ｍｍ）を作製した。得られた含水印刷物を、２００℃に設定した強制循環式の空気乾燥機内で一晩脱水させた。次いで、すべての印刷物を、１０５０℃で２時間焼結させた。次いで、一部のサンプルについては、ポリカプロラクトンを浸透させるために、１５％ポリカプロラクトンのアセトン溶液に浸漬して発泡が収まるまで放置し、その後、風乾した。インク１〜９では、焼結前に風乾を行わない場合に空隙が生じるなどの多くの問題に直面したが、これらのインクのうち、インク９は、固体の含有量が最も高く、最も優れた印刷可能なゲルであった。インク１０は、調製時には優れた挙動を示したが、圧力を加えるとノズルから油分が押し出されて、ディスペンサー内で固体粒子と分離したため、印刷可能なインクではなかった。インク１１は、印刷可能なインクとはならなかった。インク１２は、印刷可能なゲルを形成したが、焼結時にラノリンが融解して液体になったため、作製したサンプルが崩壊した。インク１３は、印刷時および焼結時に優れた挙動を示したが、これは、タラ油の「遊離」脂肪酸含量が高いことに起因すると推察された。インク１４〜１６はすべて、印刷時および焼結時に優れた挙動を示した。
【０１３６】
総括すると、供給原料に「遊離」脂肪酸を使用することにより、ＴＣＰなどの固体の含有量が高くても３Ｄ印刷が可能である。
【０１３７】
インク９および１６（固体含有量が最も高い、印刷可能かつ焼結可能なゲル）をそれぞれ用いて作製された完成サンプルを、走査型電子顕微鏡で観察した（図１）。いずれのサンプルも十分に焼結されており、コロイド粒子が結合していることが分かる。コーティング処理したサンプルでは、ポリカプロラクトンによるコーティングが確認される。サンプルの一部（Ｎ＝５）を用いて、Ｉｎｓｔｒｏｎ社製の機械的試験装置で圧縮強度を測定した（図２）。インク１６を用いて印刷された造形物は、インク９で作製されたいずれの造形物より強度が高く、インク１６の非コーティング造形物は、インク９の造形物より３．１３倍強度が高いことが示された。細胞試験に用いるサンプルは、０．２５Ｍ  ＮａＯＨで２４時間エッチング処理を行い、０．２５Ｍ  ＨＣｌで３０分処理し、洗浄を水で４回、７７％Ｖ／Ｖエタノールで２回行った後に風乾し、テロメラーゼにより不死化した緑色蛍光タンパク質発現ヒト間葉系幹細胞（ｐ６８）を２００，０００個含む２００μＬのＭＥＭ培地とともに、非接着培養用９６ウェルプレートに添加した。２４時間後、培地を維持培地または骨芽細胞分化培地のいずれかに交換し、それ以降は、週２回培地交換を行った。１５日後、蛍光顕微鏡を用いて、細胞を観察し、ＣｅｌｌＴｉｔｅｒを用いて、生存率を調べた（図３）。細胞は増殖し、試験に用いたすべてのインプラントによく接着していたが、生存率試験（Ｎ＝６）においては、インク１６を用いたインプラント上の細胞数が、インク９を用いたインプラント上の細胞数の４倍の値を示した。
【０１３８】
ポリカプロラクトンで１回コーティングした、インク１６を用いたインプラント上の細胞の生存率は、ポリカプロラクトンで１回コーティングした、インク９を用いたインプラント上の細胞の生存率の１．８倍であった。
【０１３９】
したがって、脂肪酸をベースとした懸濁液を用いて３Ｄ印刷されたＴＣＰは、水をベースとした懸濁液を用いて３Ｄ印刷されたＴＣＰより高い生体適合性を有すると思われる。
【０１４０】
実施例２：液相の試験
以下のインク／供給原料を調製し、１９：１ギア減速機と１ｍｍ径のノズルとを有するＥＭＯ−２５ディスペンサーを備えたＨｙｒｅｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ３０Ｍ  ３Ｄ印刷機を用いて、以下の印刷結果を得た。
１．  ２６ｇ（８３．９％ｗ／ｗ）のＴＣＰ＋５ｇ（１６．１％ｗ／ｗ）のリノール酸：良好に印刷された。
２．  ２５ｇ（８３．３％ｗ／ｗ）のＴＣＰ＋５ｇ（１６．７％ｗ／ｗ）のオレイン酸：良好に印刷された。
３．  ２１ｇのＴＣＰ＋５ｇのオレイルアルコール：印刷は不可能で、液相が流出した。
４．  ２３ｇのＴＣＰ＋５ｇのオレイルアルコール：印刷は不可能で、液相が流出した。
５．  ２５ｇ（８３．３％ｗ／ｗ）のＴＣＰ＋５ｇ（１６．７％ｗ／ｗ）のオレイルアルコール：印刷は不可能で、液相が流出した。
６．  ２６ｇのＴＣＰ＋５ｇのオレイルアルコール：印刷は不可能で、液相が流出した。
７．  ２０ｇのＴＣＰ＋５ｇのオレイン酸メチル：印刷は不可能で、加圧下で硬化した。
８．  ２２ｇのＴＣＰ＋５ｇのオレイン酸メチル：印刷は不可能で、加圧下で硬化した。
９．  ２３ｇのＴＣＰ＋５ｇのオレイン酸メチル：印刷は不可能で、加圧下で硬化した。
１０．  ２５ｇ（８３．３％ｗ／ｗ）のＴＣＰ＋５ｇ（１６．７％ｗ／ｗ）のオレイン酸メチル：印刷は不可能で、加圧下で硬化した。
１１．  ３５ｇのＴＣＰ＋１５ｇの水：ノズルから水滴が垂れて、均一に印刷されなかった。
１２．  １５ｇのＴＣＰ＋１５ｇの水＋１．２５ｇのＨＥＣ（実施例１のインク９と同じ）：印刷可能であった。
１３．  ２５ｇ（８３．３％ｗ／ｗ）のＴＣＰ＋５ｇ（１６．７％ｗ／ｗ）のステアリン酸：加熱すると、印刷可能であり、室温で固体であった。
１４．  ２５ｇ（７８．１％）のＴＣＰ＋７ｇ（２１．９％）のナフテン酸：印刷可能であった。
１５．２７ｇ（８１．８％）のＴＣＰ＋６ｇ（１８．２％）のオクタン酸：印刷可能であった。
【０１４１】
各原料を用いて、直径２ｃｍ、高さ２ｃｍのシリンダーを印刷した。サンプル１〜１５を乾燥したプラットフォーム上に印刷した後、１１００℃で２時間焼結した。なお、用いたＴＣＰの平均粒度は１〜５μｍであった。
【０１４２】
特定の理論に縛られるものではないが、上記の結果から、以下のことが考えられる。
−オレイルアルコールまたはオレイン酸メチルを用いた組み合わせはいずれも印刷不可能であり、アルコール基またはエステル基は酸性基の代わりにはならないことが明らかであることから、酸性基は本印刷方法において必須である。
−オレイン酸、リノール酸などの天然長鎖脂肪酸、オクタン酸などの天然短鎖脂肪酸のみならず、ナフテン酸などの合成分岐鎖状脂肪酸も使用することができることから、酸性基および疎水性炭化水素が必須の特徴であることが示唆される。
【０１４３】
総括すると、供給原料としての本発明の懸濁液を用いることにより、セラミックの３Ｄ印刷が可能である。
【０１４４】
実施例３：オレイン酸を液相とした場合の銅の印刷試験
以下の銅／オレイン酸インクを調製し、１９：１ギア減速機と１ｍｍ径のノズルとを有するＥＭＯ−２５ディスペンサーを備えたＨｙｒｅｌ  Ｓｙｓｔｅｍ  ３０Ｍ  ３Ｄ印刷機を用いて印刷した。
１．  ２７ｇ（８４．３％ｗ／ｗ）の銅＋５ｇ（１５．６％ｗ／ｗ）のオレイン酸：良好に印刷された。図５を参照。
【０１４５】
なお、印刷した銅の粒径は７５μｍ未満であった。
【０１４６】
総括すると、供給原料としての本発明の懸濁液を用いることにより、金属の３Ｄ印刷が可能である。
【０１４７】
実施例４：骨インプラントの印刷
ステアリン酸（５ｇ）およびＴＣＰ（２５ｇ）（平均粒度：１〜５μｍ）から多孔性シートを３Ｄ印刷し、得られたシートを分割して多孔性インプラントを得た。得られたインプラントを焼結させて、これに、テロメラーゼにより不死化したヒト間葉系幹細胞（ｅＧＦＰ＋）を１００，０００個、またはテロメラーゼにより不死化したヒト間葉系幹細胞（ｅＧＦＰ−）を２００，０００個播種した。２日間培養した後、一部は、骨芽細胞分化培地で培養した。焼結プロセスおよび得られたインプラントの特性を、走査電子顕微鏡法（図６）、機械的試験（図７）、ラマン分光法およびラマンイメージング（図８）、顕微鏡法（図９）、マイクロコンピューター断層撮影、生存率アッセイおよびアルカリホスファターゼ分泌アッセイ（図１０）、ならびにコラーゲンおよびタンパク質の沈着（図１１）により明らかにした。
【０１４８】
走査電子顕微鏡による観察から、粉末が良好に焼結されてＴＣＰ粒子同士が結合していること、また、細胞がＴＣＰ表面に接着していることが分かった。機械的試験から、焼結前の脂肪酸の炭化により、インプラントの焼結が良好に行われ、焼結により、圧縮強度１１．６ＭＰａ（標準偏差：２．１ＭＰａ）の多孔性インプラントが得られることが分かった。ラマン分光法による分析から、焼結したＴＣＰは、３Ｄ印刷する前および焼結する前のＴＣＰ粉末と化学的に同一であり、よって、処理中に変化が生じることが分かった。顕微鏡による観察から、間葉系幹細胞がＴＣＰインプラントに接着して増殖することが分かった。マイクロコンピューター断層撮影、生存率アッセイおよびアルカリホスファターゼ分泌アッセイから、細胞はインプラント上で生存可能であること、また、細胞がアルカリホスファターゼを分泌して、インプラントをさらに石灰化することが分かった。コラーゲンおよびタンパク質の沈着アッセイから、細胞がインプラント上にコラーゲンおよびタンパク質基質を堆積させうることが分かった。また、幹細胞を非焼結ステアリン酸（ＳＡ）／ＴＣＰインプラントに播種した場合、細胞同士が接着して塊状になることも分かった（図１２）。４８時間後の時点では、細胞は非焼結インプラントの表面に移動して、単一細胞に分散した形態を有しており、４８時間後の焼結ＴＣＰ上の幹細胞の形態と変わらない状態であった。
【０１４９】
総括すると、機械的に強固で、出発原料と化学的に同一であり、かつｉｎ  ｖｉｔｒｏにおいて細胞増殖および骨新生を補助する骨インプラントの印刷および焼結が可能である。
【０１５０】
実施例５：焼結インプラントおよび非焼結インプラントのｉｎ  ｖｉｖｏ試験
乳鉢と乳棒を用いて、焼結スキャフォールド（実施例４のものと同一）および非焼結スキャフォールドを不均一な粒状に粉砕し、この粉末材料４０ｍｇを、先端をカットした１ｍＬのシリンジに入れて、シリンジ開口部を綿で塞ぎ、シリンジを１２０℃でオートクレーブ滅菌した。このシリンジは、施術に使用する直前まで乾燥した状態で保存し、使用時に２００μＬ生理食塩水を加えた。シリンジに充填された粉末を、ＮＯＤ−ＳＣＩＤマウスの背部の皮下ポケットに注入した。各マウスには、それぞれ４つのポケットが設けられ、それぞれのポケットに同一のインプラントが注入された。
【０１５１】
マウスの体重および外観について、８週間モニターした。その間、顕著な体重減少は見られず、外観の変化も認められなかった。次いで、マウスを安楽死させた後、インプラントの組織学的解析を行った（図１３）。移植後８週間の間、いずれのマウスも健康に見え、行動も正常で、体重減少も見られなかった。Ｈ＆Ｅ染色により、インプラントを構成する粒状物の表面および粒状物の間に細胞が存在しており、インプラントが完全に細胞で覆われていること、また、インプラント内側の血管の存在から、血管新生が起こっていることが分かった。シリウスレッド染色により、コラーゲンがインプラント全体に堆積していることが示され、偏光で観察すると、多くの場所でコラーゲンが組織化していることが分かった。
【０１５２】
総括すると、得られたインプラントは高い生体適合性を示し、ｉｎ  ｖｉｖｏにおける細胞増殖、血管新生および骨新生を補助する。
【０１５３】
実施例６：導電性材料の３Ｄ印刷
ステアリン酸と銀粉末（５ｇのＳＡ：４０ｇの銀）、またはステアリン酸と黒鉛粉末（２０ｇのＳＡ：２５ｇの黒鉛）を混合し、これらの混合物を堆積させて、単純回路、矩形電極（２０ｍｍ×３０ｍｍ×２ｍｍ）、または直線状線材（長さ２０ｍｍ、幅２ｍｍ）を作製した（図１４）。
【０１５４】
印刷した銀粉末の粒径は、０．５μｍ〜２μｍであった。
【０１５５】
銀を用いて作製したサンプルの一部を、４００℃で１時間、７００℃で２時間焼結した。３Ｄ印刷回路の評価は、回路を流れる電気で点灯するよう直列に配置した２つのＬＥＤを用いて行った。コントロールとして標準的な銅線および市販の３Ｄ印刷可能な導電性フィラメントを用い、直線状線材の電気伝導率をマルチメーターで測定した。３Ｄ印刷した電極または標準的な電極からＥＣＧシグナルを収集し、ＡＤＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＰｏｗｅｒｌａｂ  ２６Ｔユニットおよびｌａｂｃｈａｒｔソフトウェアを用いて記録した（図１５）。
【０１５６】
総括すると、導電性材料の３Ｄ印刷は可能であり、非焼結インプラントにおける導電性の確保が可能である。これらの材料の用途としては、回路またはセンサーの２つが考えられる。
【０１５７】
実施例７：ステアリン酸と組み合わせた金属の３Ｄ印刷
ステアリン酸と銅（５ｇのＳＡ：５０ｇの銅）、またはステアリン酸と鋼鉄（１５ｇのＳＡ：１００ｇの鋼鉄）を混合、加熱し、面上に堆積させて造形物を作製した（図１６）。
【０１５８】
用いた銅（ＳＰＨＥＲＩＣＡＬ、ＡＰＳ  １０  ＭＩＣＲＯＮ）の平均粒度は、約１０μｍであった。
【０１５９】
用いた鋼鉄は、型番３１６Ｌ（３２５メッシュ）であった。したがって、鋼鉄粒子の粒度は、４４μｍ以下である。
【０１６０】
総括すると、ステアリン酸と金属粉末とを混合することにより、ＳＡ／金属混合物の加熱堆積およびその後の固化が可能である。
【０１６１】
実施例８：グルーガンを用いたステアリン酸とＴＣＰの堆積
ステアリン酸とＴＣＰ（平均粒度：１〜５μｍ）（５ｇ：２５ｇ）を混合し、棒材を鋳造した。この棒材を、標準的なグルーガンに装填し、面上に手動で堆積させた（図１７）。
【０１６２】
総括すると、本発明の懸濁液は、必ずしも３Ｄ印刷に用いる必要はなく、その他の装置で押出成形または堆積させることも可能である。本発明の懸濁液は、例えば、注入可能なセメントまたは間隙充填材としての価値を有する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年8月21日(2018.8.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元物体を３Ｄ印刷または押出成形する方法であって、
ａ）−少なくとも１つのセラミック材料および／または金属材料および／またはポリマー材料および／または黒鉛などの固形の炭素含有材料を、懸濁液の全重量の５０〜９５重量％（ｗ／ｗ）含み、かつ
−１以上の脂肪酸またはその誘導体を、懸濁液の全重量の少なくとも５重量％（ｗ／ｗ）含む
懸濁液を提供する工程；
ｂ）前記懸濁液を供給原料として使用して、所望の３次元物体を３Ｄ印刷または押出成形する工程；ならびに
ｃ）任意選択で、３Ｄ印刷または押出成形により得られた物体を、焼結、水和、コーティング、溶融、浸漬および／または架橋からなる群より選択される方法により固化させる工程
を含む方法。
【請求項２】
前記金属材料が、銅、亜鉛、アルミニウム、鉄、銀、金、パラジウム、プラチナ、スズ、アンチモン、ビスマス、鉛、ニッケル、コバルト、バナジウム、マンガン、クロム、チタン、タンタル、タングステン、ネオジム、リチウム、ナトリウム、オスミウム、イリジウム、ウラン、トリウム、プルトニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ロジウム、カドミウム、ハフニウム、レニウム、水銀、ガリウム、インジウム、タリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、プロメチウム、サマリウム、ユーロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム、バリウム、ゲルマニウム、ヒ素、アスタチン、ならびにこれらの合金および水素化物からなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セラミック材料が、ＴＣＰ（リン酸三カルシウム）、ＭＣＰ（リン酸一カルシウム）、ＤＣＰ（リン酸二カルシウム）、リン酸四カルシウム、ハイドロキシアパタイト、α−ＴＣＰ、β−ＴＣＰ、酸化チタン（チタニア）、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化イットリウム（イットリア）、イットリア安定化ジルコニア、酸化インジウム、酸化インジウムスズ、窒化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化タングステン、酸化ベリリウム、ゼオライト、酸化セリウム（セリア）、二ケイ化タングステン、ケイ化ナトリウム、ケイ化白金、窒化ジルコニウム、窒化タングステン、窒化バナジウム、窒化タンタル、窒化ニオブ、ホウ化ケイ素、クレー、土（ｅａｒｔｈ）、土壌、セメント、ポルトランドセメント、シリカ、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ｌｅａｄ  ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  ｔｉｔａｎｉｕｍ）、酸化亜鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、ガラス、ジオポリマー、塩化ナトリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、酸化ストロンチウム、リン酸ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、フッ化ナトリウムおよびこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ポリマー材料が、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリグリコール酸（ＰＧＡ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ポリ（１，４−フェニレンスルフィド）（ＰＰＳ）、ポリ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレンオキシド）（ＰＰＯ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリブタジエン（ＰＢ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシポリマー（ＰＦＡ）、フッ化エチレン−プロピレン（ＦＥＰ）、ポリエチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリヒドロキシアルカン酸（ＰＨＡ）、ポリヒドロキシ吉草酸（ＰＨＶ）、ポリヒドロキシ酪酸（ＰＨＢ）、液晶ポリマー、ポリアクリレート、ポリアセタール、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリブチレン（ＰＢ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、ポリメチルペンタン（ＰＭＰ）、アルギナート、キチン、キトサン、アクリル酸、ヒアルロン酸、デンプン、アミロース、アミロペクチン、ペクチン、デキストラン、プルラン、アラビアゴム、キサンタンガム、プルラン、セルロース、多糖、タンパク質、核酸、ゴム、シリコーンおよびこれらのコポリマーからなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１つの金属材料またはセラミック材料を、懸濁液の全重量の６０〜９５％（ｗ／ｗ）の範囲で含み、例えば６０〜９５％、例えば７０〜９５％、例えば８０〜９５％、例えば８５〜９５％、例えば９０〜９５％、例えば８０〜８５％、例えば８０〜８４％、例えば８０〜８３％、例えば８０〜８２％、例えば８１〜８５％、例えば８２〜８５％または例えば８３〜８５％含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記１以上の脂肪酸またはその誘導体が、少なくとも１つのＣ５−Ｃ３０炭化水素と結合している、カルボン酸基、ホスホン酸基およびスルホン酸基からなる群より選択される少なくとも１つの酸性基を含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記１以上の脂肪酸が、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノセリン酸、セロチン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、サピエン酸、オレイン酸、エライジン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレライド酸、α−リノレン酸、アラキドン酸、イコサペンタエン酸、エルカ酸およびドコサヘキサエン酸からなる群より選択され、好ましくはステアリン酸である、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記懸濁液が、脂肪酸を、懸濁液の全重量の５〜５０％の範囲で含み、例えば１０〜５０％の範囲で、例えば１０〜４０％の範囲で、例えば１０〜３０％、例えば１２〜３０％、例えば１５〜３０％、例えば１５〜２０％、例えば１５〜１８％または例えば１５〜１７％含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
８０〜８５％（ｗ／ｗ）のセラミック材料と１５〜２０％（ｗ／ｗ）の遊離脂肪酸との混合物を含み、例えば、８０〜８５％（ｗ／ｗ）のＴＣＰと１５〜２０％（ｗ／ｗ）のオレイン酸との混合物、８０〜８５％（ｗ／ｗ）のＴＣＰと１５〜２０％（ｗ／ｗ）のリノール酸との混合物、または８０〜８５％（ｗ／ｗ）のＴＣＰと１５〜２０％（ｗ／ｗ）のステアリン酸との混合物を含む、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記セラミック材料、ポリマー材料および／または金属材料および／または固形の炭素含有材料が、生体適合性を有する、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記セラミック材料、ポリマー材料および／または金属材料および／または固形の炭素含有材料が、生分解性を有する、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記炭素含有材料が、黒鉛、グラフェン、カーボンナノチューブなどの炭素同素体；グルコース、スクロース、クエン酸、シュウ酸；ペニシリン、テトラサイクリンなどの抗生物質；鎮痛薬、鎮痛剤、ビタミン、ステロイド、ホルモン、化学療法剤などの薬物および製剤；ならびにこれらの混合物；ならびにヒト、動物、細胞培養物などの生物に由来する骨基質、脱水した骨基質および脱細胞化骨基質などの複雑な天然組成物からなる群より選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記物体が、骨インプラントまたは歯科インプラントなどの医療用インプラントである、先行する請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
−少なくとも１つのセラミック材料および／または金属材料および／またはポリマー材料および／または黒鉛などの炭素含有材料を、懸濁液の全重量の５０〜９５重量％（ｗ／ｗ）含み、かつ
−１以上の脂肪酸またはその誘導体を、懸濁液の全重量の少なくとも５重量％（ｗ／ｗ）含む
懸濁液の、３Ｄ印刷方法または押出成形方法における使用。
【請求項１５】
前記３Ｄ印刷方法が、ロボキャスティング、直接インク書き込み法、インクジェット印刷、バインダージェット法、選択的加熱焼結、選択的レーザー焼結、選択的レーザー溶融、光造形法、フィラメント印刷、ペレット印刷、粉体印刷、自由形状造形法、ラピッドプロトタイピングおよびロボットアーム式堆積法からなる群より選択される、請求項１４に記載の使用。
【請求項１６】
請求項１〜１３のいずれかに記載の方法により得られた／得られる、３Ｄ印刷または押出成形された３次元物体。
【請求項１７】
−少なくとも１つのセラミック材料および／または金属材料および／またはポリマー材料を、懸濁液の全重量の５０〜９５重量％（ｗ／ｗ）含み、かつ
−１以上の脂肪酸またはその誘導体を、懸濁液の全重量の少なくとも５重量％含む
懸濁液が充填された３Ｄ印刷機。
【国際調査報告】
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