JP2000202017A - 骨充填剤材料とその製造方法 - Google Patents
骨充填剤材料とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明では、高い生物親和性を持ち、毒性がな
く、新生骨母細胞の成長を促進するという優れた性質を
持つ骨充填材料を提供することを目的とする。さらに、
優れた骨充填材料を簡便かつ経済的に作成できるという
製造方法を提供する。 【解決手段】本発明は以下の方法で上記課題を解決する
骨充填材料を製造する。 （ａ）ゼラチン粉末を脱イオン水に溶かし、ゼラチン水
溶液とする。 （ｂ）リン酸三石灰粉末を当該ゼラチン水溶液に加え、
攪拌して均一な混合物とする。 （ｃ）さらに当混合物にグルタルジアルデヒドを添加
し、ゼラチンと架橋反応させて、骨充填材料を得る。
く、新生骨母細胞の成長を促進するという優れた性質を
持つ骨充填材料を提供することを目的とする。さらに、
優れた骨充填材料を簡便かつ経済的に作成できるという
製造方法を提供する。 【解決手段】本発明は以下の方法で上記課題を解決する
骨充填材料を製造する。 （ａ）ゼラチン粉末を脱イオン水に溶かし、ゼラチン水
溶液とする。 （ｂ）リン酸三石灰粉末を当該ゼラチン水溶液に加え、
攪拌して均一な混合物とする。 （ｃ）さらに当混合物にグルタルジアルデヒドを添加
し、ゼラチンと架橋反応させて、骨充填材料を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は骨充填剤材料に関す
るもので、さらに骨充填材料の製造方法に関連する。
るもので、さらに骨充填材料の製造方法に関連する。
【０００２】
【従来の技術】骨充填剤材料とは、外傷または骨疾患に
よる骨組織除去などが原因で生じた骨欠損を充填補修す
る材料である。現在、臨床上使用されている材料のほと
んどは骨セメントであり、骨セメントの主成分はポリメ
タクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）であるが、人体に入った
後そのモノマーが溶け出し、血圧低下のような不快感が
生じたり、重合反応熱により骨局部が６０℃以上となり
骨細胞が壊死するなど、人体に悪影響を及ぼす可能性が
ある。さらにＰＭＭＡは生物親和性が低く、充填後に周
囲骨組織と癒着できず、吸収されないため、新生骨の形
成を促すこともできない。このため、骨セメントは理想
的な骨充填剤とはいえない。このほか、ヒドロキシアパ
タイト（ＨＡＰ）、リン酸三石灰（β−ＴＣＰ）などの
ようなバイオセラミックを焼結によりブロック状とした
り、または直接粉末で骨欠損に充填されている。生物親
和性が高く、全て吸収されて自然骨に取って代わること
ができる。しかし、粉末充填材料を充填する際、体液や
血液により移植材料が幹部から離れてしまうため、高い
移植効果が得られない。粉末を多孔質とし、様々な形状
の金型で焼結によりブロック状材料を作成できるもの
の、実際の臨床において、予期したサイズと形状が実際
の欠損部分と符合しない場合がよくあるため、欠損部分
を広げるか、移植材料を切り取る必要が生じる。欠損部
分と移植材料をできるだけ密着させるため、手術時間が
延長される上、第二の傷を負うことになる。さらに、患
部と移植材料との間に間隙が残ると、骨癒合に障害を生
じてしまう。このため、今までに分解性合成高分子また
は天然高分子とセラミック粉末と混合し、複合材料とす
る研究が行われてきた。１９８８年にはヤマムロらがＡ
−Ｗ G. C.とフィブリンの混合材料を、１９９４年には
リンらがリン酸三石灰とゼラチンの混合材料をそれぞれ
発表し、良好な結果が得られている。さらに、これらの
材料を合成する時、新生骨細胞の成長を促すＤＭＢやＢ
ＭＰなどの物質を容易に混合することができる。このた
め、この種の複合物質を骨充填材料とする研究が近年盛
んに行われている。
よる骨組織除去などが原因で生じた骨欠損を充填補修す
る材料である。現在、臨床上使用されている材料のほと
んどは骨セメントであり、骨セメントの主成分はポリメ
タクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）であるが、人体に入った
後そのモノマーが溶け出し、血圧低下のような不快感が
生じたり、重合反応熱により骨局部が６０℃以上となり
骨細胞が壊死するなど、人体に悪影響を及ぼす可能性が
ある。さらにＰＭＭＡは生物親和性が低く、充填後に周
囲骨組織と癒着できず、吸収されないため、新生骨の形
成を促すこともできない。このため、骨セメントは理想
的な骨充填剤とはいえない。このほか、ヒドロキシアパ
タイト（ＨＡＰ）、リン酸三石灰（β−ＴＣＰ）などの
ようなバイオセラミックを焼結によりブロック状とした
り、または直接粉末で骨欠損に充填されている。生物親
和性が高く、全て吸収されて自然骨に取って代わること
ができる。しかし、粉末充填材料を充填する際、体液や
血液により移植材料が幹部から離れてしまうため、高い
移植効果が得られない。粉末を多孔質とし、様々な形状
の金型で焼結によりブロック状材料を作成できるもの
の、実際の臨床において、予期したサイズと形状が実際
の欠損部分と符合しない場合がよくあるため、欠損部分
を広げるか、移植材料を切り取る必要が生じる。欠損部
分と移植材料をできるだけ密着させるため、手術時間が
延長される上、第二の傷を負うことになる。さらに、患
部と移植材料との間に間隙が残ると、骨癒合に障害を生
じてしまう。このため、今までに分解性合成高分子また
は天然高分子とセラミック粉末と混合し、複合材料とす
る研究が行われてきた。１９８８年にはヤマムロらがＡ
−Ｗ G. C.とフィブリンの混合材料を、１９９４年には
リンらがリン酸三石灰とゼラチンの混合材料をそれぞれ
発表し、良好な結果が得られている。さらに、これらの
材料を合成する時、新生骨細胞の成長を促すＤＭＢやＢ
ＭＰなどの物質を容易に混合することができる。このた
め、この種の複合物質を骨充填材料とする研究が近年盛
んに行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、高い生物
親和性を持ち、毒性がなく、新生骨母細胞の成長を促進
するという優れた性質を持つ骨充填材料を提供すること
を目的とする。さらに、優れた骨充填材料を簡便かつ経
済的に作成できるという製造方法を提供することも同時
に目的とする。
親和性を持ち、毒性がなく、新生骨母細胞の成長を促進
するという優れた性質を持つ骨充填材料を提供すること
を目的とする。さらに、優れた骨充填材料を簡便かつ経
済的に作成できるという製造方法を提供することも同時
に目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の骨充填材料には
おもに、（ａ）ゼラチン粉末、（ｂ）水、（ｃ）リン酸
三石灰（ＴＣＰ）粉末、（ｄ）グルタルジアルデヒドが
含まれる。ゼラチンは粘着剤として使用される。牛皮か
ら抽出されたゼラチン（シグマ化学、米国）を選択する
ことができる。水はゼラチン水溶液を調製するために使
用される。一般的に脱イオン水が望ましい。ゼラチン粉
末と水の重量比は１：２０〜１：５とし、１：１０がよ
り望ましい。リン酸三石灰粉末（ＴＣＰ）はセラミック
粉末として使用される。複合材料の分解速度を低下させ
るため、β−ＴＣＰが望ましい。ＴＣＰ粉末は１０００
℃で高温処理すると、ほぼ純粋なβ−ＴＣＰとなる。研
磨後３０〜４０メッシュの篩にかけ、複合材料の合成に
使用する。ＴＣＰ粉末とゼラチンの重量比は１：１〜
５：１とし、３：１がより望ましい。グルタルジアルデ
ヒドは架橋剤として使用される。グルタルジアルデヒド
の添加量は特別に制限しない。通常、グルタルジアルデ
ヒド水溶液（例えば２５％シグマ化学、米国）を使用す
る場合、より望ましい濃度は１〜１０％（Ｗ／Ｗ）で、
２〜８％（Ｗ／Ｗ）はより望ましい。
おもに、（ａ）ゼラチン粉末、（ｂ）水、（ｃ）リン酸
三石灰（ＴＣＰ）粉末、（ｄ）グルタルジアルデヒドが
含まれる。ゼラチンは粘着剤として使用される。牛皮か
ら抽出されたゼラチン（シグマ化学、米国）を選択する
ことができる。水はゼラチン水溶液を調製するために使
用される。一般的に脱イオン水が望ましい。ゼラチン粉
末と水の重量比は１：２０〜１：５とし、１：１０がよ
り望ましい。リン酸三石灰粉末（ＴＣＰ）はセラミック
粉末として使用される。複合材料の分解速度を低下させ
るため、β−ＴＣＰが望ましい。ＴＣＰ粉末は１０００
℃で高温処理すると、ほぼ純粋なβ−ＴＣＰとなる。研
磨後３０〜４０メッシュの篩にかけ、複合材料の合成に
使用する。ＴＣＰ粉末とゼラチンの重量比は１：１〜
５：１とし、３：１がより望ましい。グルタルジアルデ
ヒドは架橋剤として使用される。グルタルジアルデヒド
の添加量は特別に制限しない。通常、グルタルジアルデ
ヒド水溶液（例えば２５％シグマ化学、米国）を使用す
る場合、より望ましい濃度は１〜１０％（Ｗ／Ｗ）で、
２〜８％（Ｗ／Ｗ）はより望ましい。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の骨充填材料の製造におい
て、以下のステップが含まれる。 （ａ）ゼラチン粉末を脱イオン水に溶かし、ゼラチン水
溶液とする。 （ｂ）リン酸三石灰粉末を当該ゼラチン水溶液に加え、
攪拌して均一な混合物とする。 （ｃ）さらに当該混合物にグルタルジアルデヒドを添加
し、ゼラチンと架橋反応させて、骨充填材料を得る。 骨充填材料中のグルタルジアルデヒド含有量を減らすた
め、重合で得られた骨充填材料は４日以上脱イオン水に
浸けておく。
て、以下のステップが含まれる。 （ａ）ゼラチン粉末を脱イオン水に溶かし、ゼラチン水
溶液とする。 （ｂ）リン酸三石灰粉末を当該ゼラチン水溶液に加え、
攪拌して均一な混合物とする。 （ｃ）さらに当該混合物にグルタルジアルデヒドを添加
し、ゼラチンと架橋反応させて、骨充填材料を得る。 骨充填材料中のグルタルジアルデヒド含有量を減らすた
め、重合で得られた骨充填材料は４日以上脱イオン水に
浸けておく。
【０００６】本発明をより明確に説明するため、以下に
実施例を示す。しかし、本発明の出願する特許範囲は実
施例に限られない。 ［実施例１］ゼラチン１０ｇを１００mlの脱イオン水に
溶かし、３０ｇのβ−リン酸三石灰を加え、攪拌して均
一な混合物とする。さらに１％（Ｗ／Ｗ）グルタルジア
ルデヒド水溶液を当該混合物に加え、ゼラチンと架橋反
応させ、骨充填材料を得る。重合、成形の際、金型で直
径６ｍｍ、厚さ２ｍｍの円盤状を呈するサンプル１とす
る。 ［実施例２〜４］実施例１の１％（Ｗ／Ｗ）グルタルジ
アルデヒド水溶液に代えて、それぞれ２％（Ｗ／Ｗ）、
４％（Ｗ／Ｗ）、８％（Ｗ／Ｗ）濃度のグルタルジアル
デヒド水溶液を使用し、サンプル２〜４を得る。実験例１ グルタルジアルデヒドの溶出濃度測定 実施例１〜４で得られたサンプル１〜４をそれぞれ２０
ｍｌ脱イオン水に１、２、４、７、１４、２８、４２日
間浸し、それぞれ溶出したグルタルジアルデヒドの溶液
を測定する。その結果を図１に示す。図１に示す通り、
４日以上浸すと、各サンプルからのグルタルジアルデヒ
ド溶出濃度は安定値に達する。２％（Ｗ／Ｗ）、４％
（Ｗ／Ｗ）、８％（Ｗ／Ｗ）グルタルジアルデヒド水溶
液を架橋剤としたサンプル２〜４についても、４日以上
浸した場合、各サンプルからのグルタルジアルデヒド溶
出濃度には大きな差がなく、いずれも６５〜７０μｇ／
ｍｌである。実験２ グルタルジアルデヒドの毒性試験 使用される細胞は新生ウイスターラットの頭蓋骨から分
離した骨母細胞（Ｎ．Ｔ．Ｕ．， 台北、Ｒ．Ｏ．
Ｃ．）とし、培養液は１０％小牛胚胎血清と１％抗生物
質を添加した細胞培養液（ＤＭＥＭ）とする。骨母細胞
のグルタルジアルデヒド毒性に対する耐性を決定するた
め、グルタルジアルデヒド水溶液濃度を１０、２０、３
０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００μｇ
／ｍｌとし、それぞれ骨母細胞と２日間培養した後、骨
母細胞の細胞数を計数する。対照群のＰＢＳでは、２日
間培養後の細胞数が約３．５×１０4前後を維持した。
各種濃度のグルタルジアルデヒド水溶液で培養した骨母
細胞数をみると、グルタルジアルデヒド７０μｇ／ｍｌ
以上の濃度において、骨母細胞数が対照群に比べ顕著に
下回った。このことから、グルタルジアルデヒドは濃度
７０μｇ／ｍｌ以上において骨母細胞に対する生物毒性
を持つといえる。実験例１におけるグルタルジアルデヒ
ドの溶出濃度はいずれのサンプルについても７０μｇ／
ｍｌ以下だったため、理論的に、当該ＧＴＧ複合材料４
組は浸水処理を行わなくても生体内で毒性を発すること
はないといえる。実験３ ゼラチンの溶出濃度測定 実施例１〜４で得られたサンプル１〜４について、それ
ぞれ２０ｍｌの脱イオン水に１、２、４、７、１４、２
８、４２日間浸し、それぞれゼラチンの溶出濃度を測定
した。その結果を図２に示す。図２に示された通り、７
日までは各サンプルのゼラチンが急速に溶出し、ほぼ
０．１〜０．４ｍｇ／ｍｌに分布している。これは架橋
反応に含まれるゼラチンの溶出である。７〜４２日にお
けるゼラチン溶出濃度は０．４〜０．６５ｍｇ／ｍｌに
分布している。濃度２％（Ｗ／Ｗ）、４％（Ｗ／Ｗ）、
８％（Ｗ／Ｗ）のグルタルジアルデヒドを架橋剤として
作成したサンプル２〜４については、架橋剤の濃度が高
くなると、ゼラチンの溶出速度は低下する。これに対し
て１％（Ｗ／Ｗ）グルタルジアルデヒド水溶液を架橋剤
としたサンプル１については、ゼラチン溶出濃度が相対
的に上昇している。つまり全体的に、架橋剤の濃度が高
くなるほど、ゼラチンの溶出速度は低下している。実験例４ ゼラチンの細胞培養に対する効果 ゼラチンの骨母細胞に対する効果とゼラチン濃度変化の
骨母細胞成長速度に対する影響を評価するため、それぞ
れ０、１００、２００、３００、４００、５００、６０
０、７００、８００、９００、１０００、１１００、１
２００μｇ／ｍｌのゼラチン溶液と骨母細胞を２日間培
養し、光学顕微鏡で骨母細胞の成長形態を観察し、さら
に生存骨母細胞を計数した。その結果を図３に示す。対
照群はＰＢＳ中で培養した骨母細胞数で、ほぼ４．５×
１０4を維持している。試験群については、ゼラチン濃
度１００〜３００μｇ／ｍｌで、ゼラチン濃度上昇によ
る骨母細胞数の増加は見られず、５×１０4前後を維持
した。ゼラチン濃度４００〜９００μｇ／ｍｌでは、骨
母細胞は顕著に１．０×１０5個／mlにまで増加してい
る。実験３の結果から、浸水４〜４２日のゼラチン溶出
濃度は０．４〜０．６５ｍｇ／ｍｌに分布しており（ゼ
ラチン濃度４００〜９００μｇ／ｍｌで骨母細胞の増加
が見られた）、サンプルからのゼラチン溶出濃度は骨母
細胞増殖促進効果を有するといえる。実験５ 生体親和性評価（インビボ試験） 実施例１の手順で、４％グルタルジアルデヒド溶液を架
橋剤とし、直径１５ｍｍ、厚さｍｍの円盤状を呈するサ
ンプル５を作成した。移植されるサンプルは予め脱イオ
ン水に７日間浸した後、７５％アルコール溶液に保管す
る。このため、評価期間は最長６ヵ月となる。すべての
ウサギ観察期間を手術後２週間、１ヵ月、２ヵ月、３ヵ
月、６ヵ月とし、それぞれ移植した部位の頭骨を取り出
して、組織包埋、切片後、蛍光付光学顕微鏡で観察す
る。兔の個体数について、試験群の２週間を２匹とした
ほか、その他の観察期間をそれぞれ４匹とした。対照群
については各観察期間について１匹とした。ウサギ頭骨
移植の評価結果は以下の通り。サンプル５移植後１ヵ月
の巨視観察では、対照群の損傷骨組織に癒合が全く見ら
れなかった。試験群については、サンプル５と周囲骨組
織が完全に結合しており、サンプル５と骨組織との間に
間隙が見られなかった。移植２ヵ月後には、対照群でわ
ずかに繊維組織が形成されていたが、欠損部分のサイズ
と形状には変化がなかった。それに対して試験群では、
サンプル５と周囲骨組織がほぼ融合しており、サンプル
５と周囲骨組織の界面は前回観察したようにフラットで
はなかった。これは新生骨組織が徐々に移植材料に溶解
していることを示している。移植３ヵ月後には、対照群
で欠損した孔にほとんど変化がみられなかった。試験群
では、骨欠損部分が明らかに縮小していた。移植６ヵ月
後に、対照群では欠損した孔の自然修復には限界があっ
たが、試験群では完全に欠損部分が修復し、移植した材
料も消失していた。本発明の骨充填材料をウサギ頭骨に
移植した実験結果から、リン酸三石灰とゼラチンとの複
合材料にグルタルジアルデヒドを架橋剤とした場合、確
実に材料の生体内における分解が遅延し、且つ生体移植
前に４日以上脱イオン水に浸ける処理を行うと、ＧＴＧ
は移植部分に炎症などの生物毒性作用を示さず、逆に材
料から溶出する物質で損傷した骨組織の癒合を速めてい
るがわかった。組織切片を観察した結果、移植２週間で
材料と骨組織に界面が形成されるが顕著な異物膜包覆は
見られなかった。移植１ヵ月で骨細胞がこの界面を破
り、材料の周囲に付着していた。材料の溶出が新生骨の
成長を促進し、新生骨組織が材料の溶解した部分に入り
込んでいた。移植２ヵ月で、材料中に入りこんだ新生骨
の形成が進み、材料の溶出現象も新生骨の形成でさらに
進み、材料が縮小している。この段階で材料に付着した
骨細胞の成長と材料内における骨組織の形成はさらに進
んでいる。移植６ヵ月では、材料が完全に溶出し、新生
骨細胞に置き換わっていた。骨欠損部分はほぼ元来の自
然骨組織に修復されていた。
実施例を示す。しかし、本発明の出願する特許範囲は実
施例に限られない。 ［実施例１］ゼラチン１０ｇを１００mlの脱イオン水に
溶かし、３０ｇのβ−リン酸三石灰を加え、攪拌して均
一な混合物とする。さらに１％（Ｗ／Ｗ）グルタルジア
ルデヒド水溶液を当該混合物に加え、ゼラチンと架橋反
応させ、骨充填材料を得る。重合、成形の際、金型で直
径６ｍｍ、厚さ２ｍｍの円盤状を呈するサンプル１とす
る。 ［実施例２〜４］実施例１の１％（Ｗ／Ｗ）グルタルジ
アルデヒド水溶液に代えて、それぞれ２％（Ｗ／Ｗ）、
４％（Ｗ／Ｗ）、８％（Ｗ／Ｗ）濃度のグルタルジアル
デヒド水溶液を使用し、サンプル２〜４を得る。実験例１ グルタルジアルデヒドの溶出濃度測定 実施例１〜４で得られたサンプル１〜４をそれぞれ２０
ｍｌ脱イオン水に１、２、４、７、１４、２８、４２日
間浸し、それぞれ溶出したグルタルジアルデヒドの溶液
を測定する。その結果を図１に示す。図１に示す通り、
４日以上浸すと、各サンプルからのグルタルジアルデヒ
ド溶出濃度は安定値に達する。２％（Ｗ／Ｗ）、４％
（Ｗ／Ｗ）、８％（Ｗ／Ｗ）グルタルジアルデヒド水溶
液を架橋剤としたサンプル２〜４についても、４日以上
浸した場合、各サンプルからのグルタルジアルデヒド溶
出濃度には大きな差がなく、いずれも６５〜７０μｇ／
ｍｌである。実験２ グルタルジアルデヒドの毒性試験 使用される細胞は新生ウイスターラットの頭蓋骨から分
離した骨母細胞（Ｎ．Ｔ．Ｕ．， 台北、Ｒ．Ｏ．
Ｃ．）とし、培養液は１０％小牛胚胎血清と１％抗生物
質を添加した細胞培養液（ＤＭＥＭ）とする。骨母細胞
のグルタルジアルデヒド毒性に対する耐性を決定するた
め、グルタルジアルデヒド水溶液濃度を１０、２０、３
０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００μｇ
／ｍｌとし、それぞれ骨母細胞と２日間培養した後、骨
母細胞の細胞数を計数する。対照群のＰＢＳでは、２日
間培養後の細胞数が約３．５×１０4前後を維持した。
各種濃度のグルタルジアルデヒド水溶液で培養した骨母
細胞数をみると、グルタルジアルデヒド７０μｇ／ｍｌ
以上の濃度において、骨母細胞数が対照群に比べ顕著に
下回った。このことから、グルタルジアルデヒドは濃度
７０μｇ／ｍｌ以上において骨母細胞に対する生物毒性
を持つといえる。実験例１におけるグルタルジアルデヒ
ドの溶出濃度はいずれのサンプルについても７０μｇ／
ｍｌ以下だったため、理論的に、当該ＧＴＧ複合材料４
組は浸水処理を行わなくても生体内で毒性を発すること
はないといえる。実験３ ゼラチンの溶出濃度測定 実施例１〜４で得られたサンプル１〜４について、それ
ぞれ２０ｍｌの脱イオン水に１、２、４、７、１４、２
８、４２日間浸し、それぞれゼラチンの溶出濃度を測定
した。その結果を図２に示す。図２に示された通り、７
日までは各サンプルのゼラチンが急速に溶出し、ほぼ
０．１〜０．４ｍｇ／ｍｌに分布している。これは架橋
反応に含まれるゼラチンの溶出である。７〜４２日にお
けるゼラチン溶出濃度は０．４〜０．６５ｍｇ／ｍｌに
分布している。濃度２％（Ｗ／Ｗ）、４％（Ｗ／Ｗ）、
８％（Ｗ／Ｗ）のグルタルジアルデヒドを架橋剤として
作成したサンプル２〜４については、架橋剤の濃度が高
くなると、ゼラチンの溶出速度は低下する。これに対し
て１％（Ｗ／Ｗ）グルタルジアルデヒド水溶液を架橋剤
としたサンプル１については、ゼラチン溶出濃度が相対
的に上昇している。つまり全体的に、架橋剤の濃度が高
くなるほど、ゼラチンの溶出速度は低下している。実験例４ ゼラチンの細胞培養に対する効果 ゼラチンの骨母細胞に対する効果とゼラチン濃度変化の
骨母細胞成長速度に対する影響を評価するため、それぞ
れ０、１００、２００、３００、４００、５００、６０
０、７００、８００、９００、１０００、１１００、１
２００μｇ／ｍｌのゼラチン溶液と骨母細胞を２日間培
養し、光学顕微鏡で骨母細胞の成長形態を観察し、さら
に生存骨母細胞を計数した。その結果を図３に示す。対
照群はＰＢＳ中で培養した骨母細胞数で、ほぼ４．５×
１０4を維持している。試験群については、ゼラチン濃
度１００〜３００μｇ／ｍｌで、ゼラチン濃度上昇によ
る骨母細胞数の増加は見られず、５×１０4前後を維持
した。ゼラチン濃度４００〜９００μｇ／ｍｌでは、骨
母細胞は顕著に１．０×１０5個／mlにまで増加してい
る。実験３の結果から、浸水４〜４２日のゼラチン溶出
濃度は０．４〜０．６５ｍｇ／ｍｌに分布しており（ゼ
ラチン濃度４００〜９００μｇ／ｍｌで骨母細胞の増加
が見られた）、サンプルからのゼラチン溶出濃度は骨母
細胞増殖促進効果を有するといえる。実験５ 生体親和性評価（インビボ試験） 実施例１の手順で、４％グルタルジアルデヒド溶液を架
橋剤とし、直径１５ｍｍ、厚さｍｍの円盤状を呈するサ
ンプル５を作成した。移植されるサンプルは予め脱イオ
ン水に７日間浸した後、７５％アルコール溶液に保管す
る。このため、評価期間は最長６ヵ月となる。すべての
ウサギ観察期間を手術後２週間、１ヵ月、２ヵ月、３ヵ
月、６ヵ月とし、それぞれ移植した部位の頭骨を取り出
して、組織包埋、切片後、蛍光付光学顕微鏡で観察す
る。兔の個体数について、試験群の２週間を２匹とした
ほか、その他の観察期間をそれぞれ４匹とした。対照群
については各観察期間について１匹とした。ウサギ頭骨
移植の評価結果は以下の通り。サンプル５移植後１ヵ月
の巨視観察では、対照群の損傷骨組織に癒合が全く見ら
れなかった。試験群については、サンプル５と周囲骨組
織が完全に結合しており、サンプル５と骨組織との間に
間隙が見られなかった。移植２ヵ月後には、対照群でわ
ずかに繊維組織が形成されていたが、欠損部分のサイズ
と形状には変化がなかった。それに対して試験群では、
サンプル５と周囲骨組織がほぼ融合しており、サンプル
５と周囲骨組織の界面は前回観察したようにフラットで
はなかった。これは新生骨組織が徐々に移植材料に溶解
していることを示している。移植３ヵ月後には、対照群
で欠損した孔にほとんど変化がみられなかった。試験群
では、骨欠損部分が明らかに縮小していた。移植６ヵ月
後に、対照群では欠損した孔の自然修復には限界があっ
たが、試験群では完全に欠損部分が修復し、移植した材
料も消失していた。本発明の骨充填材料をウサギ頭骨に
移植した実験結果から、リン酸三石灰とゼラチンとの複
合材料にグルタルジアルデヒドを架橋剤とした場合、確
実に材料の生体内における分解が遅延し、且つ生体移植
前に４日以上脱イオン水に浸ける処理を行うと、ＧＴＧ
は移植部分に炎症などの生物毒性作用を示さず、逆に材
料から溶出する物質で損傷した骨組織の癒合を速めてい
るがわかった。組織切片を観察した結果、移植２週間で
材料と骨組織に界面が形成されるが顕著な異物膜包覆は
見られなかった。移植１ヵ月で骨細胞がこの界面を破
り、材料の周囲に付着していた。材料の溶出が新生骨の
成長を促進し、新生骨組織が材料の溶解した部分に入り
込んでいた。移植２ヵ月で、材料中に入りこんだ新生骨
の形成が進み、材料の溶出現象も新生骨の形成でさらに
進み、材料が縮小している。この段階で材料に付着した
骨細胞の成長と材料内における骨組織の形成はさらに進
んでいる。移植６ヵ月では、材料が完全に溶出し、新生
骨細胞に置き換わっていた。骨欠損部分はほぼ元来の自
然骨組織に修復されていた。
【０００７】
【発明の効果】本発明では、上記の試験結果が示す通
り、高い生物親和性を持ち、毒性がなく、新生骨母細胞
の成長を促進するという優れた性質を持つ骨充填材料を
提供するに成功した。さらに、優れた骨充填材料を簡便
かつ経済的に作成できるという製造方法も提供できた。
り、高い生物親和性を持ち、毒性がなく、新生骨母細胞
の成長を促進するという優れた性質を持つ骨充填材料を
提供するに成功した。さらに、優れた骨充填材料を簡便
かつ経済的に作成できるという製造方法も提供できた。
【図１】実施例１から４で得られたサンプルをそれぞれ
２０ml脱イオン水に浸した後のグルタルジアルデヒド溶
出濃度曲線（１、２、４、７、１４、２８、４２日
後）。
２０ml脱イオン水に浸した後のグルタルジアルデヒド溶
出濃度曲線（１、２、４、７、１４、２８、４２日
後）。
【図２】実施例１から４で得られたサンプルをそれぞれ
２０ml脱イオン水に浸した後のゼラチン溶出濃度曲線
（１、２、４、７、１４、２８、４２日後）。
２０ml脱イオン水に浸した後のゼラチン溶出濃度曲線
（１、２、４、７、１４、２８、４２日後）。
【図３】骨母細胞を異なる濃度のゼラチン水溶液で２日
間培養した後の生存骨母細胞数曲線。
間培養した後の生存骨母細胞数曲線。
Claims (9)
- 【請求項１】（ａ）ゼラチン粉末、（ｂ）水、（ｃ）リ
ン酸三石灰（ＴＣＰ）粉末、および（ｄ）グルタルジア
ルデヒドを含むことを特徴とする、一種の骨充填材料。 - 【請求項２】前記ゼラチン粉末を牛皮から抽出、精製
し、その分子量が６０，０００〜１００，０００ドルト
ン（dalton）であることを特徴とする、請求項１に記載
の材料。 - 【請求項３】前記リン酸三石灰がβ−リン酸三石灰であ
り、その粒度が約２００〜３００μｍであることを特徴
とする、請求項１に記載の材料。 - 【請求項４】前記グルタルジアルデヒド水溶液の濃度が
１〜１０％（Ｗ／Ｗ）であることを特徴とする、請求項
１に記載の材料。 - 【請求項５】前記ゼラチンと前記リン酸三石灰の重量比
が１：５〜１：１であることを特徴とする、請求項１に
記載の材料。 - 【請求項６】（ａ）前記ゼラチン粉末を脱イオン水に溶
かしてゼラチン水溶液とし、（ｂ）前記リン酸三石灰粉
末を前記ゼラチン水溶液に添加し、攪拌して均一な混合
物とし、（ｃ）前記グルタルジアルデヒド水溶液を前記
混合物に添加し、前記ゼラチンと架橋反応を行い、前記
骨充填材料を得るという、ステップを含むことを特徴と
する、骨充填材料の製造方法。 - 【請求項７】ステップ（ｃ）で選られた前記骨充填材料
を前記脱イオン水に４日以上浸すというステップ（ｄ）
を含むことを特徴とする、請求項６に記載の製造方法。 - 【請求項８】前記グルタルジアルデヒド水溶液の濃度を
１〜１０％（Ｗ／Ｗ）とすることを特徴とする、請求項
６に記載の製造方法。 - 【請求項９】前記ゼラチンと前記リン酸三石灰の重量比
が１：５〜１：１であることを特徴とする、請求項６に
記載の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP01148999A JP3324075B2 (ja) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | 骨充填剤材料とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP01148999A JP3324075B2 (ja) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | 骨充填剤材料とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000202017A true JP2000202017A (ja) | 2000-07-25 |
| JP3324075B2 JP3324075B2 (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=11779469
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP01148999A Expired - Fee Related JP3324075B2 (ja) | 1999-01-20 | 1999-01-20 | 骨充填剤材料とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3324075B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005505311A (ja) * | 2001-03-02 | 2005-02-24 | ストライカー コーポレイション | 多孔性β−リン酸三カルシウム顆粒および同一のものを生成する方法 |
| JP2015033635A (ja) * | 2009-09-04 | 2015-02-19 | 富士フイルム株式会社 | 遺伝子組み換えゼラチンを含む肉芽組織形成剤 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05277174A (ja) * | 1992-03-31 | 1993-10-26 | Kyocera Corp | 生体移植材 |
| JPH07194687A (ja) * | 1993-12-28 | 1995-08-01 | Gunze Ltd | 医療用コラーゲンマトリックス及びその製造法 |
-
1999
- 1999-01-20 JP JP01148999A patent/JP3324075B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05277174A (ja) * | 1992-03-31 | 1993-10-26 | Kyocera Corp | 生体移植材 |
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| JP2015033635A (ja) * | 2009-09-04 | 2015-02-19 | 富士フイルム株式会社 | 遺伝子組み換えゼラチンを含む肉芽組織形成剤 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3324075B2 (ja) | 2002-09-17 |
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