JP2001170161A - リン酸カルシウム系医療用硬化性組成物 - Google Patents

リン酸カルシウム系医療用硬化性組成物

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JP2001170161A
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calcium phosphate
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Michio Saito
道雄 斎藤
Mitsuaki Yamada
光昭 山田
Yasuhiro Suda
康裕 須田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生体適合性を有し、しかも高強度の硬化物を
形成可能なリン酸カルシウム系医療用硬化性組成物を実
現する。 【解決手段】 リン酸カルシウム系医療用硬化性組成物
は、CaHPO4・2H2O、CaHPO4、Ca227
およびCa(H2PO42からなる群から選ばれた少な
くとも1種のリン化合物、CaCO3、CaOおよびC
a(OH)2からなる群から選ばれた少なくとも1種の
カルシウム化合物、並びに二酸化ケイ素の混合物を焼成
し、得られた焼成物を粉砕して得られるリン酸カルシウ
ム系化合物粉体と、TCAサイクルの有機酸とを含んで
いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、硬化性組成物、特
に、リン酸カルシウム系医療用硬化性組成物に関する。
【0002】
【従来の技術とその課題】欠損したり侵蝕された骨や歯
などの生体硬組織の修復治療用および白内障治療のため
の眼内レンズ製造用の医療用硬化性組成物として、リン
酸三カルシウム系化合物粉体と、不飽和カルボン酸系重
合体の粉末または水溶液とを混合したものが各種知られ
ている(例えば、特開昭61−161206号公報、特
開昭61−272056号公報参照)。このような医療
用硬化性組成物は常温で硬化し得、これを用いて例えば
欠損した骨を修復する場合は、通常、当該組成物を骨の
修復部位に装着しまたは填入して硬化させている。
【0003】このような医療用硬化性組成物により形成
される硬化物は、生体の硬組織に対する適合性が高いリ
ン酸三カルシウム系化合物粉体を成分として含んでいる
ため、生体適合性は良好であるが、強度、特に破砕抗力
が通常1,600kgf/cm2未満であって骨や歯等
の修復治療に用いられるものとしては必ずしも適したも
のとは言い難い。
【0004】本発明の目的は、生体適合性を有し、しか
も高強度の硬化物を形成可能なリン酸カルシウム系医療
用硬化性組成物を実現することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のリン酸カルシウ
ム系医療用硬化性組成物は、リン酸四カルシウム焼結体
の粉体と、TCAサイクルの有機酸とを含んでいる。
【0006】また、本発明の他の見地に係るリン酸カル
シウム系医療用硬化性組成物は、CaHPO4・2H
2O、CaHPO4、Ca227およびCa(H2
42からなる群から選ばれた少なくとも1種のリン化
合物、CaCO3、CaOおよびCa(OH)2からなる
群から選ばれた少なくとも1種のカルシウム化合物、並
びに二酸化ケイ素の混合物を焼成し、得られた焼成物を
粉砕して得られるリン酸カルシウム系化合物粉体と、T
CAサイクルの有機酸とを含んでいる。
【0007】ここで、リン化合物は例えばCaHPO4
・2H2Oであり、かつカルシウム化合物は例えばCa
CO3である。この場合、通常、CaHPO4・2H2
とCaCO3とを等モル混合し、それに対して二酸化ケ
イ素を0.8〜10重量%混合している。
【0008】また、上述の焼成物は、例えば、上述の混
合物を予め300〜3,000kg/cm2の圧力で加
圧成形した後に焼成したものである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のリン酸カルシウム系医療
用硬化性組成物に含まれるリン酸四カルシウム焼結体の
粉体は、通常、次の工程を経て製造されるリン酸カルシ
ウム系化合物粉体である。先ず、目的とするリン酸カル
シウム系化合物を形成するためのリン原子源となり得る
化合物、カルシウム原子源となり得る化合物および二酸
化ケイ素(SiO2)の混合物を調製する。
【0010】ここで用いられるリン原子源となり得る化
合物は、CaHPO4・2H2O、CaHPO4、Ca2
27およびCa(H2PO42からなる群から選ばれた
少なくとも1種のリン化合物である。一方、カルシウム
原子源となり得る化合物は、CaCO3、CaOおよび
Ca(OH)2からなる群から選ばれた少なくとも1種
のカルシウム化合物である。これらのリン化合物および
カルシウム化合物は、均一な混合物を調製する観点か
ら、いずれも粒子状または粉末状のものを用いるのが好
ましい。
【0011】なお、本発明では、嵩密度の高いリン酸カ
ルシウム系化合物粉体が得られ易いことから、リン化合
物としてCaHPO4・2H2O(リン酸水素カルシウム
2水塩)を用い、また、カルシウム化合物としてCaC
3(炭酸カルシウム)を用いるのが好ましい。
【0012】また、本発明で用いられる二酸化ケイ素
は、同様に均一な混合物を調製する観点から、粒子状ま
たは粉末状のものが好ましい。
【0013】上述のリン化合物、カルシウム化合物およ
び二酸化ケイ素を含む混合物を調製する際は、通常、リ
ン化合物とカルシウム化合物とを実質的に等モルずつ混
合し、さらにこれに対して二酸化ケイ素を0.8〜10
重量%(好ましくは1.0〜9.0重量%)混合するの
が好ましい。ここで、リン化合物とカルシウム化合物と
の混合割合が等モルでは無い場合は、目的とするリン酸
カルシウム系化合物、すなわちリン酸四カルシウムが得
られない場合がある。また、二酸化ケイ素の混合割合が
リン化合物とカルシウム化合物との合計量に対して上述
の範囲外の場合は、生体硬組織の代替材等に適した強
度、特に破砕抗力を有する硬化物が得られ難くなるおそ
れがある。
【0014】また、上述の混合物を調製する際には、通
常、先ず、リン化合物とカルシウム化合物とを均一に混
合し、これに対してさらに二酸化ケイ素を加えて均一に
混合するのが好ましい。
【0015】次に、上述の混合物を焼成し、焼成物を得
る。この際、混合物の焼成温度は、通常、1,500〜
1,700℃に設定するのが好ましく、1,600〜
1,650℃に設定するのがより好ましい。焼成温度が
1,500℃未満の場合は、目的とするリン酸カルシウ
ム系化合物、すなわちリン酸四カルシウムが得られなく
なるおそれがある。逆に、1,700℃を超える場合
は、混合物の一部が溶融し、目的とするリン酸カルシウ
ム系化合物が得られなくなるおそれがある。
【0016】なお、上述の焼成工程に先立って、上述の
混合物は予め加圧成形されているのが好ましい。混合物
を予め加圧成形しておくと、目的とするリン酸カルシウ
ム系化合物粉体の嵩密度が高まる。この結果、当該リン
酸カルシウム系化合物粉体と後述する有機酸との練和性
が高まるので、両者を混合する際に粉液比(リン酸カル
シウム系化合物粉体重量/有機酸液重量)を高めること
ができ、生体硬組織の代替材により適した高強度な硬化
物を得ることができる。
【0017】なお、混合物を加圧成形する際の圧力は、
通常、300〜3,000kg/cm2に設定するのが
好ましく、1,000〜2,000kg/cm2に設定
するのがより好ましい。成形圧力が300kg/cm2
未満の場合は、上述の粉液比を十分に高めることができ
る程度にリン酸カルシウム系化合物粉体の嵩密度を高め
るのが困難になる場合がある。逆に、3,000kg/
cm2を超える場合は、後述する粉砕工程が困難にな
り、目的とするリン酸カルシウム系化合物粉体の生産性
が低下するおそれがある。なお、混合物を加圧成形する
に際しては、例えば、ラバープレス機を用いることがで
き、また、成形形状は例えば円柱形状等の任意に設定す
ることができる。
【0018】次に、上述のような焼成工程により得られ
た焼成物を粉砕する。これにより、目的とするリン酸カ
ルシウム系化合物粉体が得られる。焼成物は、例えばボ
ールミルを用いて粉砕することができる。この際、リン
酸カルシウム系化合物粉体の粒径は、30μm以下にな
るよう設定するのが好ましく、20μm以下になるよう
設定するのがより好ましい。この粒径が30μmを超え
る場合は、本発明の組成物の練和性が損なわれるおそれ
がある。なお、このような粉砕工程により得られるリン
酸カルシウム系化合物粉体は、通常、乾燥条件下におい
て、20〜30℃/分以下の速度で常温まで冷却するの
が好ましい。
【0019】本発明の組成物において用いられる有機酸
は、呼吸すなわち生体における有機物の完全酸化に大き
な役割を持つ代謝回路であるTCAサイクルに関与する
ものであって生体に対して無害なものであり、具体的に
はクエン酸、イソクエン酸、リンゴ酸、マロン酸、フマ
ル酸、コハク酸等を例示することができる。これらの有
機酸は、2種以上が併用されてもよい。また、この有機
酸は、通常、濃度が30〜50重量%、好ましくは38
〜45重量%に設定された水溶液として用いられる。な
お、本発明で用いられる有機酸として特に好ましいもの
は、クエン酸、リンゴ酸、マロン酸若しくはこれらの混
合物である。
【0020】本発明のリン酸カルシウム系医療用硬化性
組成物は、上述の成分の他、必要に応じ、本発明の目的
を損なわない範囲でフィラーなどの他の成分を少量含ん
でいてもよい。ここで、フィラーは、増量材または改質
材として適宜添加されるものであり、例えば、シリカ粉
末、ガラスビーズ、酸化アルミニウム、α−石英末、ハ
イドロキシアパタイト、本発明で用いられるリン酸カル
シウム系化合物とは異なる他のリン酸カルシウム化合物
などの無機物質の粉末である。これらのフィラーは、2
種以上のものが併用されてもよい。
【0021】また、本発明の組成物には、例えばヒトの
骨や歯牙等の硬組織と同じ色調を再現するための色素な
どがさらに混入されていてもよい。
【0022】本発明のリン酸カルシウム系医療用硬化性
組成物は、上述のリン酸カルシウム系化合物粉体、有機
酸および必要に応じて他の成分を混合すると得ることが
でき、通常は成分を混合してから数分以内で硬化し得
る。リン酸カルシウム系化合物粉体と有機酸との混合割
合(上述の粉液比)は、本発明の組成物により得られる
硬化物において実現すべき強度に応じて適宜設定するこ
とができ、特に限定されるものではない。因みに、リン
酸カルシウム系化合物粉体の混合量が多く設定される程
(すなわち、上述の粉液比が高い程)、通常は硬化物の
強度が高まることになる。
【0023】なお、リン酸カルシウム系化合物粉体とし
て上述のような焼成前の加圧成形工程を経て製造された
ものを用いる場合、その粉体は嵩密度が高いので、加圧
成形工程を経ずに製造されたものに比べて有機酸に対し
てより多く混合することができ(すなわち、上述の粉液
比を高めることができ)、結果的により高強度の硬化物
を得ることができる。
【0024】本発明のリン酸カルシウム系医療用硬化性
組成物は、各種の医療分野、例えば、骨折などにより損
傷した骨の修復や虫歯などの侵蝕された歯の治療などの
生体の硬組織の治療分野において、例えば硬組織の代替
材や充填材として利用される。
【0025】本発明の組成物を硬化させて得られる硬化
物は、生体の硬組織の修復治療材としての十分な強度
(通常は、1,600kgf/cm2以上の破砕抗力)
を示すため、例えば、骨代替材や歯科用充填材として有
効に使用することができる。また、この硬化物に含まれ
るリン酸カルシウム系化合物は、生体内で組織液と接触
すると、骨や歯等の硬組織に含まれる無機成分であるハ
イドロキシアパタイトに転化し得るため、生体内の既存
の硬組織に馴染み易く、生体適合性も良好である。さら
に、この硬化物は、このような生体適合性に優れたリン
酸カルシウム系化合物とトリカルボン酸サイクルに関与
する有機酸とを用いて形成されたものであるため、生体
に対する安全性が高い。
【0026】
【実施例】製造例1〜6 リン酸水素カルシウム2水塩(CaHPO4・2H2O)
粉体と炭酸カルシウム(CaCO3)粉体とを等モルず
つ均一に混合し、これに対して二酸化ケイ素(Si
2)粒子を5.0重量%の割合でさらに均一に混合し
て混合物を得た。得られた混合物を、ラバープレス機を
用いて表1に示す圧力で円柱形状に加圧成形し、成形体
を得た。次に、得られた成形体を、1,650℃で3時
間焼成し、その後25℃/分の割合で常温まで冷却し
た。このようにして得られた焼成物をボールミルを用い
て粉砕し、粒径が20μm以下のリン酸カルシウム系化
合物粉体を得た。
【0027】得られたリン酸カルシウム系化合物粉体に
ついて、嵩密度を測定した。結果を表1に示す。表1よ
り、混合物の加圧成形時の圧力を高めるに従って、リン
酸カルシウム系粉体の嵩密度が高まることが分かる。
【0028】
【表1】
【0029】実施例1〜4、比較例1〜4 リン酸水素カルシウム2水塩(CaHPO4・2H2O)
粉体と炭酸カルシウム(CaCO3)粉体とを等モルず
つ均一に混合し、これに対して二酸化ケイ素(Si
2)粒子を表2に示す割合でさらに均一に混合して混
合物を得た。得られた混合物を、ラバープレス機を用い
て1,200kg/cm2の圧力で円柱形状に加圧成形
し、成形体を得た。次に、得られた成形体を、1,65
0℃で3時間焼成し、その後30℃/分の割合で常温ま
で冷却した。このようにして得られた焼成物をボールミ
ルを用いて粉砕し、粒径が20μm以下のリン酸カルシ
ウム系化合物粉体を得た。
【0030】次に、クエン酸を40重量%含みかつマロ
ン酸を5重量%含む有機酸水溶液を調製した。そして、
得られたリン酸カルシウム系化合物粉体とこの有機酸水
溶液とを粉液比(リン酸カルシウム系化合物粉体重量/
有機酸水溶液重量)が1.5になるよう混合して練和
し、硬化物を得た。得られた硬化物の破砕抗力をJIS
T 6602に規定された方法で測定した結果を表2に
示す。表2から、二酸化ケイ素粒子を所要の割合で含む
混合物を用いた実施例1〜4に係る硬化物は、そのよう
な割合で二酸化ケイ素粒子を含まない混合物を用いた比
較例1〜4に係る硬化物に比べて医療用に適した高い破
砕抗力を示すことが分かる。
【0031】
【表2】
【0032】
【発明の効果】本発明のリン酸カルシウム系医療用硬化
性組成物は、上述のようなリン酸カルシウム系化合物粉
体と有機酸とを含んでいるため、生体適合性を有し、し
かも強度の高い硬化物を形成することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C04B 24:06) C04B 24:06) Z (72)発明者 須田 康裕 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2号 大阪瓦斯株式会社内 Fターム(参考) 4C081 AB02 AB06 BA16 BB08 CE08 CF011 CF051 CF22 4C089 AA01 BA13 BA16 BC05 4G012 PB17 PC12 PD01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】リン酸四カルシウム焼結体の粉体と、 TCAサイクルの有機酸と、を含むリン酸カルシウム系
    医療用硬化性組成物。
  2. 【請求項2】CaHPO4・2H2O、CaHPO4、C
    227およびCa(H2PO42からなる群から選ば
    れた少なくとも1種のリン化合物と、CaCO3、Ca
    OおよびCa(OH)2からなる群から選ばれた少なく
    とも1種のカルシウム化合物と、二酸化ケイ素との混合
    物を焼成し、得られた焼成物を粉砕して得られるリン酸
    カルシウム系化合物粉体と、 TCAサイクルの有機酸と、を含むリン酸カルシウム系
    医療用硬化性組成物。
  3. 【請求項3】前記リン化合物がCaHPO4・2H2Oで
    ありかつ前記カルシウム化合物がCaCO3である、請
    求項2に記載のリン酸カルシウム系医療用硬化性組成
    物。
  4. 【請求項4】CaHPO4・2H2OとCaCO3とを等
    モル混合し、それに対して前記二酸化ケイ素を0.8〜
    10重量%混合している、請求項3に記載のリン酸カル
    シウム系医療用硬化性組成物。
  5. 【請求項5】前記焼成物は、前記混合物を予め300〜
    3,000kg/cm2の圧力で加圧成形した後に焼成
    したものである、請求項2、3または4に記載のリン酸
    カルシウム系医療用硬化性組成物。
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