JP3315761B2 - 生体吸収性高分子含有焼結型骨補填材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、骨欠損部の補填に有用
な生体吸収性高分子含有焼結型骨補填材に関する。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】リン酸カルシウム系化合物
の焼結体は、歯や骨の主成分と近似しており、骨との親
和性や材料安定性に優れるとともに、多孔質焼結体の場
合には、その気孔内に骨進入が可能であるため、歯科材
料や骨補填材として繁用されてきた。しかしながら、従
来の焼結型リン酸カルシウム骨補填材は、靱性及び加工
性に劣るものであった。一方、リン酸カルシウム系化合
物の多孔質焼結体顆粒の孔内に薬剤を含有する薬剤徐放
性顆粒が提案されている。このものは、体内で応力があ
まりかからない部分であれば、骨補填材としても利用す
ることができるが、強度を必要とする部分には使用する
ことができないという問題点があった。

【０００３】

【発明の目的】本発明は、上記従来技術の問題点を解消
し、強度、靱性及び加工性に優れた焼結型骨補填材及び
生体内で生理活性物質を徐々に放出しうる焼結型骨補填
材を提供することを目的とする。

【０００４】本発明は、特定の特性を有する多孔質リン
酸カルシウム焼結体ブロックと生体吸収性高分子を用い
ることによって上記目的を達成したものである。すなわ
ち、本発明の焼結型骨補填材は、Ｃａ／Ｐ比１．３〜
１．８、気孔率０．１〜７０％、比表面積０．１〜５０
ｍ² ／ｇ及び細孔径１ｎｍ〜１０μｍの連通気孔を有す
る多孔質リン酸カルシウム系化合物焼結体ブロックに生
体吸収性高分子物質を含浸させたことを特徴とする。

【０００５】本発明の焼結型骨補填材は、上記のように
多孔質リン酸カルシウム系化合物焼結体ブロックを基体
とするものである。原料として用いるリン酸カルシウム
系化合物は、Ｃａ／Ｐ比１．３〜１．８のリン酸カルシ
ウム系化合物であれば、特に制限はなく、Ｃａ／Ｐ比が
１．３５〜１．７５のものが好ましく、Ｃａ／Ｐ比が
１．４〜１．７のものがより好ましい。例えば、ハイド
ロキシアパタイト、フッ素アパタイトなどの各種アパタ
イト、α−及びβ−リン酸三カルシウム、リン酸四カル
シウムなどが挙げられる。焼結体ブロックは、上記のよ
うなリン酸カルシウム系化合物のうちの１種以上を含む
ものであってよい。本発明に用いる多孔質焼結体ブロッ
クは、例えば、過酸化水素などの発泡剤を用いる方法や
加熱により消失する物質の粒子と混合して造粒し、加熱
して多孔質化する方法など、自体公知の方法により製造
することができる。本発明に用いる多孔質リン酸カルシ
ウム系化合物焼結体ブロックは、２００〜１４００℃、
好ましくは５００〜１３００℃、より好ましくは７００
〜１２００℃の温度で焼成したものである。２００℃未
満であると、粒子の結合が弱く、生体吸収性高分子での
含浸過程などで崩れてしまい、使用に耐えなくなる。一
方、焼成温度が１４００℃を超えると、ハイドロキシア
パタイトなど、リン酸カルシウム系化合物の分解が起こ
り、好ましくない。

【０００６】本発明に用いる多孔質焼結体ブロックは、
気孔率０．１〜７０％であることを必要とする。気孔率
が０．１％未満では、生体吸収性高分子物質の付着量が
少なすぎ、靱性、加工性などの向上という本発明の目的
が達成されず、７０％を超えると、強度が弱くなり、使
用に耐えなくなる。気孔率が１〜６０％の焼結体が好ま
しく、１０〜５０％の焼結体はより好ましい。さらに、
その比表面積は、０．１〜５０ｍ² ／ｇであることを必
要とする。比表面積が０．１ｍ² ／ｇ未満であると、生
体吸収性高分子物質の付着する表面積が小さすぎるた
め、生体吸収性高分子物質の付着量が少なく、目的の効
果が充分に得られず、５０ｍ² ／ｇを超えると、強度が
弱くなり、使用に耐えなくなる。比表面積は好ましくは
１〜４０ｍ² ／ｇ、より好ましくは１０〜３０ｍ² ／ｇ
である。

【０００７】本発明に用いる多孔質焼結体は、生体吸収
性高分子物質や後記の生理活性物質の保持能力の観点か
ら１ｎｍ〜１０μｍの細孔径を有するものとするのが好
ましく、１０ｎｍ〜８μｍの細孔径を有するのがより好
ましく、５０ｎｍ〜５μｍの細孔径を有するのが最も好
ましい。細孔径が１ｎｍ未満であると、生体吸収性高分
子物質が孔内に浸透することができず、１０μｍを超え
ると、生体吸収性高分子物質が孔内に保持され難くなる
ので好ましくない。

【０００８】本発明の骨補填材は、上記のような多孔質
リン酸カルシウム系化合物の焼結体ブロックに生体吸収
性高分子物質を含浸させたものである。ここで、生体吸
収性高分子物質としては、生体内で分解吸収されるもの
であれば、特に制限はなく、天然又は合成の各種のもの
を使用することができる。天然生体吸収性高分子物質と
しては、例えば、コラーゲン、ゼラチン、フィブリン、
アルブミン等のポリペプチド、デンプン、ヒアルロン
酸、キチン、デキストラン等のポリグリコシド、ポリ−
β−ヒドロキシブチレート等のポリエステル、核酸等の
ポリホスフェートなどが挙げられる。また、合成の生体
吸収性高分子物質としては、例えば、ポリグルタミン酸
等のポリペプチド、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリ
リンゴ酸、ポリラクトン、乳酸−グリコール酸共重合体
等のポリエステル、ポリ（テレフタル酸−セバシン酸無
水物）等のポリ酸無水物、ポリ（オキシカルボニルオキ
シエチレン）等のポリカーボネート、ポリ（イソブチル
シアノアクリレート）等のポリ−α−シアノアクリレー
トなどが挙げられる。これらの生体吸収性高分子物質
は、単独で又は２種以上の組合せで使用することがで
き、生体内での分解吸収速度などを考慮して適宜選択す
ればよい。

【０００９】焼結体ブロックの生体吸収性高分子物質に
よる含浸は、その高分子物質が液体である場合には、そ
のままあるいは希釈剤で希釈した含浸液に浸漬すること
によって行われ、固体である場合には、加熱溶融した溶
融液に浸漬するか、又は生体吸収性高分子物質を適切な
溶剤に溶解又は懸濁した含浸液に浸漬することによって
行われる。また、いずれの場合でも、含浸を減圧下に行
うことによって、焼結体ブロックの中心部まで迅速に生
体吸収性高分子物質を含浸させることができる。含浸液
に浸漬する場合には、これらの濃度は、焼結体ブロック
に付着させたい生体吸収性高分子物質の量に応じて適宜
選定することができる。一般に、焼結体ブロックへの生
体吸収性高分子の付着量は、５〜９０重量％であるのが
好ましい。この付着量が５重量％未満であると高分子を
付着した効果がほとんど見られずまた９０重量％を超え
ると、焼結体ブロックへの付着が困難となる。

【００１０】本発明においては、上記のようにして生体
吸収性高分子を含浸した焼結体ブロックを乾燥する。乾
燥は、常法で、例えば加熱又は凍結乾燥法により行うこ
とができる。加熱乾燥は、含浸焼結体ブロックを高温乾
燥機内で１００℃以下で行うことができる。

【００１１】上記のように生体吸収性高分子物質で含浸
することによって得られる焼結体ブロックは、その孔内
及び外表面に生体吸収性高分子物質を有するものとな
り、強度、靱性及び加工性が著しく向上する。したがっ
て、焼結体ブロックを骨欠損部の形状に適切に加工して
埋入することができ、高分子物質が生体内で分解吸収さ
れた後、その孔内に骨進入が行われ、骨との有効な生着
が可能となる。生体吸収性高分子物質の分解吸収速度を
考慮して、使用する生体吸収性高分子物質を選択するこ
とにより孔の形成時期を調整することができる。

【００１２】本発明の焼結型骨補填材においては、さら
に、生体吸収性高分子物質と一緒に生理活性物質を含浸
させ、生体吸収性高分子物質が生体内で分解吸収される
に伴って生理活性物質を徐々に放出させることができ
る。この場合、多孔質焼結体のブロックの気孔率、比表
面積及び細孔径並びに生体吸収性高分子物質の種類を適
宜、選択することによって生理活性物質の徐放効果を制
御することができる。使用しうる生理活性物質として
は、例えば、抗生物質、抗癌剤、抗腫瘍剤、骨形成因
子、骨増殖因子などが挙げられる。

【００１３】

【実施例】

実施例１ 公知の湿式合成法でハイドロキシアパタイトスラリーを
合成し、このアパタイトスラリーを噴霧乾燥してハイド
ロキシアパタイト粉末を得た。得られたハイドロキシア
パタイト粉末１００ｇに、粉末卵白アルブミン５０ｇと
水３００ｇを添加し、ハンドミキサーで約１０分間混練
及び泡立てを行った。これをポリ容器に入れ、８０℃の
乾燥器中で一昼夜乾燥して多孔質乾燥体を得た。これを
焼成後の形状が３５×２５×７ｍｍになるように加工
し、１０００℃で３時間焼成して、Ｃａ／Ｐ比１．６
７、気孔率５５％、比表面積２０ｍ² ／ｇ、細孔径２．
０μｍのハイドロキシアパタイトブロックを得た。

【００１４】また、ＤＬ−乳酸単位５２モル％とグリコ
ール酸単位４８モル％とからなる乳酸−グリコール酸共
重合体（分子量４５，０００）３００ｇを、５００ｍｌ
のビーカーに取り、窒素置換した加熱乾燥器内で１８０
℃に加熱した。３時間後、溶融した共重合体中に、予め
作製したハイドロキシアパタイトブロックを浸漬した。
乾燥器内を徐々に減圧にしていくと、ハイドロキシアパ
タイトの表面から無数の気泡が発生し、気孔内に含まれ
ていた空気が排除されるとともにブロック表面ばかりで
なく、ブロック内部の気孔内にまで乳酸−グリコール酸
共重合体を浸透させることができた。乾燥機内を最終的
に５ｍｍＨｇ程度まで減圧して２時間保持し、気泡の発
生がなくなったことを確認した後、取り出し、乳酸−グ
リコール酸共重合体含有アパタイトブロックを得た。

【００１５】実施例２ 含浸を大気圧下で行った以外は、実施例１と同様にして
乳酸−グリコール酸共重合体含有アパタイトブロックを
得た。このブロックでは、乳酸−グリコール酸共重合体
は表面付近にのみ付着していた。

【００１６】上記実施例１及び２で得られた乳酸−グリ
コール酸共重合体含有アパタイトブロックについて（試
料各５個について）、３点曲げ強度及び圧縮強度を測定
し、結果を表１に示す。

【００１７】比較例 実施例１で作成したハイドロキシアパタイトブロックで
あって、生体吸収性高分子を含浸していないものの３点
曲げ強度を測定し、結果を表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１の結果から明らかなとおり、本発明に
よる生体吸収性高分子含有焼結型骨補填材は、優れた３
点曲げ強度及び圧縮強度を有する。

【００２０】

【発明の効果】本発明の焼結型骨補填材は、生体吸収性
高分子物質を含むため、従来の焼結型のものと比べて強
度、靱性及び加工性が著しく向上し、例えば、セルフタ
ップによるネジ止めが可能となるほどである。また、そ
の高分子物質の分解吸収に伴って、焼結体内部に骨進入
が可能な連通気孔が再生される。さらに、生体吸収性高
分子物質に各種の生理活性物質を混合しておくことによ
って、その生体吸収性高分子物質の分解吸収に伴い、生
理活性物質が徐々に放出される。したがって、本発明の
骨補填材は、骨進入が可能で、強度、靱性及び加工性に
優れた骨補填材であるとともに、例えば、骨形成因子等
を徐放することにより術後早期の骨との生着を期待でき
るなど、局所に生理活性物質の作用を集中・持続させう
る徐放性薬剤の機能をも発揮することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滋野 桂子 東京都板橋区前野町２丁目36番９号 旭 光学工業株式会社内 (72)発明者 小野 一郎 福島県福島市大森字堂の前23医大公舎Ｂ −２ (72)発明者 篠田 法正 愛知県名古屋市南区丹後通２丁目１番地 三井東圧化学株式会社内 (72)発明者 太田黒 政三 愛知県名古屋市南区丹後通２丁目１番地 三井東圧化学株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−218310（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−181756（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−288269（ＪＰ，Ａ) 特表 平４−500013（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61L 27/00 A61K 6/033

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃａ／Ｐ比１．３〜１．８、気孔率０．
   １〜７０％、比表面積０．１〜５０ｍ² ／ｇ及び細孔径
   １ｎｍ〜１０μｍの連通気孔を有する多孔質リン酸カル
   シウム系化合物焼結体ブロックに生体吸収性高分子物質
   を減圧下に含浸させて、該ブロックの中心部まで生体吸
   収性高分子物質を含浸・保持させたことを特徴とする生
   体吸収性高分子含有焼結型骨補填材。
2. 【請求項２】 生体吸収性高分子物質がポリペプチド、
   ポリグリコシド、ポリエステル、ポリホスフェート等の
   天然生体吸収性高分子物質又はポリペプチド、ポリエス
   テル、ポリ酸無水物、ポリカーボネート、ポリ−α−シ
   アノアクリレート等の合成生体吸収性高分子物質である
   請求項１記載の生体吸収性高分子含有焼結型骨補填材。
3. 【請求項３】 生体吸収性高分子物質が乳酸−グリコー
   ル酸共重合体である請求項１記載の生体吸収性高分子含
   有焼結型骨補填材。
4. 【請求項４】 生体吸収性高分子物質に生理活性物質を
   添加混合した請求項１記載の生体吸収性高分子含有焼結
   型骨補填材。