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※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序章
さまざまな素材がアパタイトの層を介して生体骨と結合していることが明らかになっています。このアパタイト層は、ヒト血漿のイオン濃度とほぼ等しいイオン濃度の無細胞でタンパク質を含まない人工体液 (SBF) の表面で再現でき、このようにして形成されたアパタイトは骨ミネラルに似ていることが示されています。その構成と構造において。
SBF のインプラント材料のアパタイト形成能力のこの評価は、動物実験の前にその生体内骨結合能力を評価するのに役立ちます。生理活性物質が生体内に移植されると、その表面に Ca と P が豊富な薄い層が形成されます。材料は、このアパタイト層を介して明確な境界なしに生体組織に接続されます。このアパタイト層はSBFでも材料表面に再現され、形成されたアパタイトはその組成や構造が骨塩に類似していることが示されています。生物活性が高まると、それに比例してより短い時間で材料表面にアパタイトが形成されます。アパタイト層の形成は、薄膜 X 線回折分光法および/または走査型電子顕微鏡法によって検出できます。
ただし、SBF で形成されるアパタイトは、次の点で骨アパタイトと類似しています。
- Ca欠乏型アパタイト。
- 化学量論的アパタイトより低い Ca/P 原子比。
- Mg 2+ 、Na + 、Cl - 、HCO 3-などの不純物が含まれています。
- 結晶化度が低い。
注記 1生体内で表面にアパタイトを形成する材料は、このアパタイトが生物学的に活性であるため、生きている骨に結合することができます。それらのin vivoアパタイト沈着は、SBFの in vitroでも表面に再現できます。例えば、Bioglass® 1 、CaO-SiO 2ガラス、Na 2 O-CaO-SiO 2ガラス、Cerabone® 2 AW, Ceravital® 3タイプのガラスセラミック、焼結ハイドロキシアパタイト、アルカリ熱の表面のin vivo石灰化処理されたチタン金属は、SBFの in vitro石灰化と相関しています。しかし、これは、生体内で表面にアパタイトを形成しない材料が生きている骨に結合する可能性を排除するものではありません。例えば、βリン酸三カルシウム（Ｃａ ３ （ＰＯ ４ ） ２ ）や炭酸カルシウムなどの吸収性材料は、表面にアパタイト層を形成せずに生体骨に結合することが報告されている。
注記 2 Na 2 O-CaO-SiO 2系の組成の異なるガラスは、ウサギの骨欠損部に移植された材料の骨形成能と、SBF におけるその表面のアパタイト形成能との間に相関関係を示すことが報告されています。 .
Introduction
It has been revealed that materials of various kinds bond to living bone through a layer of apatite. It has been shown that this apatite layer can be reproduced on their surfaces in an acellular and protein-free simulated body fluid (SBF) with ion concentrations nearly equal to those of human blood plasma, and that apatite thus formed is similar to the bone mineral in its composition and structure.
This evaluation of apatite-forming ability on implant material in SBF is useful for evaluating its in vivo bone-bonding ability preliminary to animal experiments. When a bioactive material is implanted in a living body, a thin layer rich in Ca and P forms on its surface. The material then connects to the living tissue through this apatite layer without a distinct boundary. It has been shown that this apatite layer can be reproduced on the surfaces of materials in SBF as well, and that apatite thus formed is similar to bone mineral in its composition and structure. As bioactivity increases, apatite forms on the material surface in a shorter time in proportion to this increase. The formation of apatite layers can be detected by thin film X-ray diffraction spectrometry and/or scanning electron microscopy.
The apatite formed in the SBF is, however, similar to bone apatite in the following points.
- Ca-deficient type apatite.
- Lower Ca/P atomic ratio than stoichiometric apatite.
- Containing some impurities such as Mg2+, Na+, Cl-, HCO3-.
- Low crystallinity.
NOTE 1 The material which forms apatite on its surface in vivo can bond to living bone, since this apatite is biologically active. Their in vivo apatite deposition can be reproduced on their surfaces even in vitro in SBF. For example, in vivo calcification on surfaces of Bioglass® 1 , CaO-SiO2 glasses, Na2O-CaO-SiO2 glasses, Cerabone® 2 A-W, Ceravital® 3 -type glass-ceramic, sintered hydroxyapatite and alkali-heat-treated titanium metal, are correlated with in vitro calcification in SBF. However, this does not exclude the possibility that materials, which do not form apatite on their surfaces in vivo, bond to living bone. For example, it is reported that such resorbable materials as beta-tricalcium phosphate (Ca3(PO4)2) and calcium carbonate bond to living bone without forming an apatite layer on their surfaces.
NOTE 2 It has been reported that glasses with different compositions in the system Na2O-CaO-SiO2 show a correlation between bone-forming ability of materials implanted into a bone defect of a rabbit and apatite-forming ability on its surface in SBF.