JP2001293080A - Bioactive cement composition - Google Patents

Bioactive cement composition

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JP2001293080A
JP2001293080A JP2000109605A JP2000109605A JP2001293080A JP 2001293080 A JP2001293080 A JP 2001293080A JP 2000109605 A JP2000109605 A JP 2000109605A JP 2000109605 A JP2000109605 A JP 2000109605A JP 2001293080 A JP2001293080 A JP 2001293080A
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powder
bioactive
methacrylate
cement
cement composition
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JP2000109605A
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Yoshiaki Kitamura
嘉朗 北村
Kiyoyuki Okunaga
清行 奥長
Satoshi Yoshihara
聡 吉原
Seiichi Morita
誠一 森田
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Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bioactive cement composition which has high bioactivity and is excellent in long-term reliability. SOLUTION: This composition comprises a bioactive filler powder in which an average size of a particle is 3 μm or lower, a methacrylate-based polymer powder, methacrylate-based monomer, polymerization intiator, polymerization accelerator and a reinforcing material.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、整形外科分野や口
腔外科分野等で用いられるインプラント材料の接着固定
や骨欠損部の充填、脳神経外科分野における頭蓋骨欠損
部の再建等に使用される生体活性セメント組成物に関す
るものである。
[0001] The present invention relates to bioactivity used for adhesive fixation of implant materials used in the fields of orthopedics and oral surgery, filling of bone defects, reconstruction of skull defects in the field of neurosurgery, and the like. The present invention relates to a cement composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、整形外科分野や口腔外科分野等で
用いられるインプラント材料の接着固定や骨欠損部の充
填、脳神経外科分野における頭蓋骨欠損部の再建等に使
用されるセメント材料として、PMMAセメントが広く
知られている。ところがこのセメントには生体活性がな
いため、自然骨と化学的に直接結合することができな
い。そこで近年、PMMAセメントに生体活性を付与す
るために、Ca含有ガラス等の生体活性フィラーを添加
した生体活性セメントが提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, PMMA cement has been used as a cement material for adhesive fixation of implant materials and filling of bone defects and reconstruction of skull defects in the field of neurosurgery, which are used in the fields of orthopedics and oral surgery. Is widely known. However, since this cement has no biological activity, it cannot be chemically bonded directly to natural bone. Therefore, in recent years, a bioactive cement to which a bioactive filler such as Ca-containing glass is added has been proposed in order to impart bioactivity to the PMMA cement.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記生体活性セメント
は、生体内で硬化すると、硬化体表面に露出したフィラ
ー粉末からCaイオンが溶出し、体液と反応して硬化体
表面にアパタイト層を形成する結果、自然骨と化学的に
直接結合することができる。ところが、十分に生体活性
が高く、しかも作業性の良い生体活性セメントは、まだ
得られていないのが現状である。また、Ca含有化合物
は長期間にわたってCaイオンを放出するのでそれ自体
が劣化し、セメント硬化体の機械的強度が劣化する。そ
のため、長期間体内に埋入されても強度劣化が生じな
い、長期信頼性に優れているものは得られていない。
When the above-mentioned bioactive cement is cured in a living body, Ca ions are eluted from the filler powder exposed on the surface of the cured product and react with body fluid to form an apatite layer on the surface of the cured product. As a result, it can be chemically bonded directly to natural bone. However, at present, a bioactive cement having sufficiently high bioactivity and good workability has not yet been obtained. In addition, the Ca-containing compound releases Ca ions for a long period of time, so that the compound itself deteriorates, and the mechanical strength of the hardened cement material deteriorates. For this reason, there has not been obtained any one that does not cause deterioration in strength even when implanted in the body for a long time and has excellent long-term reliability.

【0004】本発明の目的は、生体活性が高く、長期信
頼性に優れた生体活性セメント組成物を提供することで
ある。
An object of the present invention is to provide a bioactive cement composition having high bioactivity and excellent long-term reliability.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の生体活性セメン
ト組成物は、平均粒子径が3μm以下の生体活性フィラ
ー粉末と、メタクリレート系ポリマー粉末と、メタクリ
レート系モノマーと、重合開始剤と、重合促進剤と、補
強材とからなることを特徴とする。
The bioactive cement composition of the present invention comprises a bioactive filler powder having an average particle size of 3 μm or less, a methacrylate polymer powder, a methacrylate monomer, a polymerization initiator, a polymerization accelerator, And a reinforcing material.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明においては、平均粒子径が
3μm以下の生体活性フィラー粉末を使用する。生体活
性セメントの生体活性及び作業性は、生体活性フィラー
粉末の平均粒子径及びその含有量によって大幅に変化す
る。つまり、生体活性フィラー粉末の平均粒子径が3μ
m以下にすると、粉体などの充填空間を含めた密度いわ
ゆる嵩密度が小さくなって比表面積が大きくなるため、
生体活性フィラー粉末がセメント硬化体表面に露出し易
くなり、少量の添加でも十分な生体活性が得られる。こ
のため、生体活性フィラー粉末の含有量を少なくするこ
とができ、フィラー粉末の劣化による強度劣化を大幅に
低減することができる。また相対的に樹脂成分を多くす
ることができるため、セメントの作業性が良くなる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, a bioactive filler powder having an average particle size of 3 μm or less is used. The bioactivity and workability of the bioactive cement vary greatly depending on the average particle size of the bioactive filler powder and its content. That is, the average particle diameter of the bioactive filler powder is 3 μm.
m or less, the density including the filling space such as powder, so-called bulk density is reduced and the specific surface area is increased,
The bioactive filler powder is easily exposed on the surface of the hardened cement, and sufficient bioactivity can be obtained with a small amount of addition. Therefore, the content of the bioactive filler powder can be reduced, and the strength deterioration due to the deterioration of the filler powder can be significantly reduced. Further, since the resin component can be relatively increased, the workability of the cement is improved.

【0007】特に平均粒子径を0.1〜2.6μmにす
ると生体活性が更に高くなり好ましい。しかしながら平
均粒子径が3μmを超えると少量の使用では十分な生体
活性が得られなくなり、また十分な生体活性を得るため
に含有量を多くすると、セメントの混練時に、ざらざら
感が発生して作業性が悪くなる。生体活性フィラー粉末
は、平均粒径が3μmよりも大きな二次粒子でも容易に
解砕され微粉末状になるものであれば使用することがで
きる。
[0007] In particular, it is preferable that the average particle size is 0.1 to 2.6 µm, because the biological activity is further increased. However, if the average particle size exceeds 3 μm, sufficient bioactivity cannot be obtained with a small amount of use, and if the content is increased to obtain sufficient bioactivity, a rough feeling is generated at the time of kneading cement, resulting in workability. Gets worse. As the bioactive filler powder, any secondary particles having an average particle size larger than 3 μm can be used as long as they can be easily crushed and become fine powder.

【0008】生体活性フィラー粉末として、リン酸カル
シウム化合物は、ハイドロキシアパタイト(HAp)又
はβ−リン酸三カルシウム(β―TCP)あるいはその
複合体であり、特にハイドロキシアパタイトは生体適合
性に優れているため好ましい。リン酸カルシウム化合物
は、液相法で合成した未焼成の粉末あるいはその焼成物
の破砕物が使用できる。一方、Ca含有ガラス又は結晶
化ガラス粉末の好適な組成範囲は、質量%でCaO 3
0〜70%、SiO2 30〜70%、P250〜40
%、MgO 0〜20%、CaF2 0〜5%、好ましく
はCaO 40〜50%、SiO2 30〜40%、P2
5 10〜20%、MgO 0.5〜10%、CaF2
0〜2%である。
As the bioactive filler powder, the calcium phosphate compound is hydroxyapatite (HAp) or β-tricalcium phosphate (β-TCP) or a complex thereof, and hydroxyapatite is particularly preferred because of its excellent biocompatibility. . As the calcium phosphate compound, an unfired powder synthesized by a liquid phase method or a crushed product of the fired product can be used. On the other hand, a preferable composition range of the Ca-containing glass or the crystallized glass powder is CaO 3 in mass%.
0~70%, SiO 2 30~70%, P 2 O 5 0~40
%, MgO 0-20%, CaF 2 0-5%, preferably CaO 40-50%, SiO 2 30-40%, P 2
O 5 10-20%, MgO 0.5-10%, CaF 2
0 to 2%.

【0009】生体活性フィラー粉末の含有量は20質量
%以下、特に0.5〜18質量%が好ましい。生体活性
フィラー粉末の含有量が20質量%を超えるとセメント
の強度劣化が起こり易く、また作業性も悪くなる。また
生体活性フィラー粉末をシランカップリング処理してお
くと、メタクリレート系モノマーとの馴染みがよくなっ
てセメント硬化体の強度が大きくなるとともに、粉末表
面が疎水基を持つために血液の阻害性がなくなり、セメ
ントが硬化し易くなる。なおシランカップリング処理を
施すに当たっては、弱酸〜中性領域(pH5〜8程度)
で行うことが好ましい。これは、pHが5より低いとガ
ラス表面が侵食されて生体活性が低くなり、pHが8よ
り高いとシランカップリング処理が困難になるためであ
る。
[0009] The content of the bioactive filler powder is preferably 20% by mass or less, particularly preferably 0.5 to 18% by mass. If the content of the bioactive filler powder is more than 20% by mass, the strength of the cement is likely to be deteriorated, and the workability is also deteriorated. In addition, if the bioactive filler powder is subjected to silane coupling treatment, the affinity with the methacrylate monomer is improved and the strength of the hardened cement is increased, and the powder surface has a hydrophobic group, so the blood has no inhibitory effect , The cement is easily hardened. When performing the silane coupling treatment, a weak acid to a neutral region (about pH 5 to 8)
It is preferable to carry out in. This is because if the pH is lower than 5, the glass surface is eroded to lower the biological activity, and if the pH is higher than 8, the silane coupling treatment becomes difficult.

【0010】ところで、セメントの硬化体で一番重要な
ことは、長期信頼性に優れていることである。すなわち
セメントの硬化体が長期間体内に埋入されていても強度
劣化が生じないことである。そのため、本発明において
は補強材を使用する。なお補強材の形態は、球状、ウイ
スカー状、フレーク状等と特に限定されないが、球状の
形態を有する補強材を使用すると、セメント内に発生し
た応力集中を防止することができるので、更にセメント
硬化体の機械的強度を向上させることができる。また球
状であるがゆえにモノマーとの馴染みがよく良好な流動
性を示すため、操作性のよいセメント材料を得ることが
できる。補強材の含有量は1〜70重量%、好ましく
は、10〜60重量%である。補強材の含有量が1重量
%より少ないと補強材としての効果が得難くなり、また
70重量%を越えると相対的にメタクリレート系ポリマ
ー粉末が少なくなるためにメタクリレート系モノマーが
重合し難くなって機械的強度が低下する。また強度劣化
も大きくなる。補強材としては機械的強度が高く化学的
に安定なアルミナ(Al23)、ジルコニア(Zr
2)、チタニア(TiO2)、シリカ(SiO2)等を
使用する。なおアルミナは、α、γ、δ、θ、ε型があ
るが何れのアルミナも補強材として使用することができ
る。
[0010] By the way, the most important cement hardened body is
That is, it has excellent long-term reliability. Ie
Even if hardened cement is embedded in the body for a long time, strength
That is, no deterioration occurs. Therefore, in the present invention
Use reinforcement. The shape of the reinforcing material is spherical,
Although not particularly limited to scar-like, flake-like, etc.
With the use of reinforcements with morphology,
Stress concentration can be prevented.
The mechanical strength of the cured product can be improved. Also ball
Good flow with good compatibility with monomer
To obtain a cement material with good operability.
it can. The content of the reinforcing material is preferably 1 to 70% by weight, preferably
Is 10 to 60% by weight. Reinforcement content is 1 weight
%, It is difficult to obtain the effect as a reinforcing material, and
If it exceeds 70% by weight, a methacrylate-based polymer is relatively formed.
-Methacrylate monomers are not used due to less powder
It becomes difficult to polymerize and the mechanical strength decreases. Also strength deterioration
Also increases. High mechanical strength and chemical as reinforcement
Stable alumina (AlTwoOThree), Zirconia (Zr
O Two), Titania (TiOTwo), Silica (SiOTwo)
use. Alumina is available in α, γ, δ, θ, and ε types.
However, any alumina can be used as reinforcement
You.

【0011】本発明において使用するメタクリレート系
ポリマー粉末は、メタクリレート系モノマーの重合に必
要な成分であり、モノマーによる溶解が起こって、硬化
体を形成するのに有効に働く。ポリマー粉末としては、
ポリメチルメタクリレート(PMMA)が好ましいが、
これ以外にもポリエチルメタクリレート(PEMA)、
メチルメタクリレートとスチレン又はメタクリレートの
共重合体等を単独で、あるいは2種以上を組み合わせて
使用することができる。
The methacrylate-based polymer powder used in the present invention is a component necessary for the polymerization of the methacrylate-based monomer, and is effectively dissolved in the monomer to form a cured product. As the polymer powder,
Polymethyl methacrylate (PMMA) is preferred,
Besides this, polyethyl methacrylate (PEMA),
A copolymer of methyl methacrylate and styrene or methacrylate or the like can be used alone or in combination of two or more.

【0012】ところで、ポリマー粉末は、質量平均分子
量が6万〜130万、好ましくは10万〜100万のメ
タクリレート系ポリマーを使用する。ポリマー粉末の質
量平均分子量が大きいほど、モノマーによる溶解度は小
さくなり、セメント表面に生体活性フィラーが露出し易
いため、生体活性が高くなる。また、ポリマーの質量平
均分子量は大きいほど樹脂自体の強度が高くなる。しか
もセメント重合時のモノマーへの溶解が表面のみに止ま
り、芯の部分の殆どが硬化体中に残ってフィラーとして
作用し、機械的強度の向上に寄与するものと考えられ
る。一方、質量平均分子量が6万より小さいポリマーを
使用すると、重合時にほとんど溶解してしまい、生体活
性フィラーが樹脂に覆われて生体活性が低くなり、しか
も、樹脂自体の強度が低く、また重合時に殆ど溶解して
しまい、十分に高い機械的強度が得られなくなる。なお
ポリマー粉末の質量平均分子量は大きいほど好ましい
が、130万を超えるポリマーを使用すると溶解しにく
くなり、作業性が悪くなるため好ましくない。
By the way, as the polymer powder, a methacrylate polymer having a mass average molecular weight of 60,000 to 1,300,000, preferably 100,000 to 1,000,000 is used. As the mass average molecular weight of the polymer powder increases, the solubility of the polymer decreases with the monomer, and the bioactive filler is easily exposed on the cement surface, so that the bioactivity increases. The strength of the resin itself increases as the mass average molecular weight of the polymer increases. Moreover, it is considered that the dissolution in the monomer during the polymerization of the cement is stopped only on the surface, and most of the core remains in the cured product and acts as a filler, contributing to the improvement of mechanical strength. On the other hand, when a polymer having a mass average molecular weight of less than 60,000 is used, it is almost dissolved during polymerization, the bioactive filler is covered with the resin, the bioactivity is reduced, and the strength of the resin itself is low. Almost all of them are dissolved, and a sufficiently high mechanical strength cannot be obtained. The larger the weight average molecular weight of the polymer powder is, the more preferable it is. However, if the polymer exceeds 1.3 million, it is difficult to dissolve the polymer and the workability is deteriorated.

【0013】なおメタクリレート系ポリマー粉末の含有
量は10〜80質量%であることが好ましく、これより
多くなると相対的に生体活性フィラー粉末が少なくなる
ために生体活性が低下し、逆に少なすぎると作業性が悪
くなるとともに、メタクリレート系モノマーが重合し難
くなって機械的強度が低下する。
The content of the methacrylate-based polymer powder is preferably from 10 to 80% by mass. When the content is more than this, the bioactive filler powder becomes relatively small, so that the bioactivity decreases. The workability is deteriorated, and the methacrylate monomer is hardly polymerized and the mechanical strength is reduced.

【0014】本発明において使用するメタクリレート系
モノマーは、2次元重合するモノマーであり、硬化時に
急激に粘度が増大しないため作業性に優れる。また硬化
後は、体内で長期にわたって安定し、機械的強度が低下
し難い。メタクリレート系モノマーとしては、現在整形
外科領域で使用されているメチルメタクリレート(MM
A)が最も好ましいが、これ以外にもエチルメタクリレ
ート(EMA)等が使用可能である。なおメタクリレー
ト系モノマーの含有量は20〜70質量%が好ましい。
メタクリレート系モノマーが20質量%より少ないと重
合し難くなって機械的強度が低下し、70質量%より多
くなると生体活性が低下する。
The methacrylate monomer used in the present invention is a monomer which undergoes two-dimensional polymerization, and has excellent workability since the viscosity does not increase rapidly during curing. After curing, it is stable in the body for a long period of time, and the mechanical strength is not easily reduced. As methacrylate monomers, methyl methacrylate (MM
A) is most preferred, but other than this, ethyl methacrylate (EMA) or the like can be used. The content of the methacrylate monomer is preferably from 20 to 70% by mass.
When the amount of the methacrylate-based monomer is less than 20% by mass, the polymerization becomes difficult, and the mechanical strength is reduced. When the amount is more than 70% by mass, the biological activity is reduced.

【0015】メタクリレート系モノマーに加え、ジメタ
クリレート系モノマーを添加することができる。ジメタ
クリレート系モノマーは、3次元的に重合して高強度の
ポリマーとなるモノマーであり、硬化後は体内で長期に
わたって安定し、機械的強度が低下し難いものである。
ジメタクリレート系モノマーとしては2、2−ビス[4
−(3メタクリロキシ−2−ハイドロキシプロポキシ)
フェニル]プロパン(Bis−GMA)、2、2−ビス
(4−メタクリロキシエトキシフェニル)プロパン(B
is−MEPP)、トリエチレングリコールジメタクリ
レート(TEGDMA)、ジエチレングリコールジメタ
クリレート(DEGDMA)、エチレングリコールジメ
タクリレート(EGDMA)等を使用することができ
る。
In addition to methacrylate monomers, dimethacrylate monomers can be added. The dimethacrylate-based monomer is a monomer which is polymerized three-dimensionally to become a high-strength polymer, and is stable in the body for a long time after curing, and is unlikely to have low mechanical strength.
As dimethacrylate monomers, 2,2-bis [4
-(3-methacryloxy-2-hydroxypropoxy)
Phenyl] propane (Bis-GMA), 2,2-bis (4-methacryloxyethoxyphenyl) propane (B
is-MEPP), triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA), diethylene glycol dimethacrylate (DEGDMA), ethylene glycol dimethacrylate (EGDMA), and the like.

【0016】なお、生体活性フィラー粉末、メタクリレ
ート系ポリマー粉末、補強材等からなる粉末成分と、メ
タクリレート系モノマーやジメタクリレート系モノマー
からなる液体成分の粉液比は、質量比で粉末:液体が3
0:70〜90:10であることが望ましい。
The powder-liquid ratio of the powder component composed of the bioactive filler powder, the methacrylate-based polymer powder, the reinforcing material, and the like to the liquid component composed of the methacrylate-based monomer or the dimethacrylate-based monomer is as follows:
It is desirable that the ratio be 0:70 to 90:10.

【0017】さらに本発明の生体活性セメント組成物
は、重合開始剤と重合促進剤を含有する。
Further, the bioactive cement composition of the present invention contains a polymerization initiator and a polymerization accelerator.

【0018】重合開始剤は粉末成分に添加して使用す
る。添加量は粉末成分100質量部に対して0.1〜8
質量部が好ましく、0.1質量部より少ないと効果が殆
どなく、8質量部より多いと硬化時間が速くなり過ぎて
作業性が悪くなりやすい。なお重合開始剤としては、過
酸化ベンゾイル、トリ−n−ブチルボラン等を使用する
ことができる。
The polymerization initiator is used by adding to the powder component. The addition amount is 0.1 to 8 with respect to 100 parts by mass of the powder component.
If the amount is less than 0.1 part by mass, there is almost no effect. If the amount is more than 8 parts by mass, the curing time is too fast, and the workability tends to deteriorate. In addition, as a polymerization initiator, benzoyl peroxide, tri-n-butylborane, or the like can be used.

【0019】重合促進剤は液体成分に添加して使用す
る。添加量は液体成分100質量部に対して0.1〜8
質量部が好ましい。重合促進剤が0.1質量部より少な
いとモノマーを重合させる際に100℃以上に加熱しな
ければ硬化しないので、実際の手術では使用できない。
また8質量部より多いと硬化時間が速くなり過ぎて作業
性が悪くなりやすい。なお重合促進剤としては、N、N
−ジメチル−P−トルイジン等の第3級アミンを使用す
ることができる。
The polymerization accelerator is used by adding it to the liquid component. The addition amount is 0.1 to 8 with respect to 100 parts by mass of the liquid component.
Parts by weight are preferred. When the amount of the polymerization accelerator is less than 0.1 part by mass, the monomer is not cured unless heated to 100 ° C. or more when polymerizing the monomer, so that it cannot be used in actual surgery.
On the other hand, if the amount is more than 8 parts by mass, the curing time becomes too fast, and the workability is likely to deteriorate. In addition, N, N
Tertiary amines such as -dimethyl-P-toluidine can be used.

【0020】また本発明の生体活性セメント組成物は、
上記成分以外にも薬剤、骨形成因子、重合抑制剤、重合
禁止剤、酸化防止剤等種々の成分を必要に応じて添加す
ることができる。
Further, the bioactive cement composition of the present invention comprises
In addition to the above components, various components such as a drug, a bone formation factor, a polymerization inhibitor, a polymerization inhibitor, and an antioxidant can be added as necessary.

【0021】本発明の生体活性セメント組成物の提供形
態は、粉末−液体系であり、ユーザーは粉末と液体を混
合して使用すればよい。
The form of providing the bioactive cement composition of the present invention is a powder-liquid system, and the user may use a mixture of powder and liquid.

【0022】粉末−液体系で提供される本発明の生体活
性セメント組成物は、粉末と液体を混合すると重合反応
が起こり、3〜15分程度の時間で硬化が完了する。硬
化までの時間内はセメントを所望の形状に自由に成形で
きる。
In the bioactive cement composition of the present invention provided in a powder-liquid system, a polymerization reaction occurs when the powder and the liquid are mixed, and the curing is completed in about 3 to 15 minutes. The cement can be freely shaped into a desired shape within the time until hardening.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて
詳細に説明する。表1及び2は本発明の実施例(試料N
o.1〜8)、表3は比較例(試料No.9〜12)を
示すものである。
The present invention will be described below in detail based on examples and comparative examples. Tables 1 and 2 show examples of the present invention (sample N
o. 1 to 8) and Table 3 show comparative examples (sample Nos. 9 to 12).

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】[0025]

【表2】 [Table 2]

【0026】[0026]

【表3】 [Table 3]

【0027】各試料は次のようにして調製した。Each sample was prepared as follows.

【0028】まず表に示すような平均粒径を有するハイ
ドロキシアパタイト粉末、Ca含有ガラス粉末、Ca含
有結晶化ガラス粉末、及びメタクリレート系ポリマー粉
末、及び補強材粉末を用意した。
First, hydroxyapatite powder, Ca-containing glass powder, Ca-containing crystallized glass powder, methacrylate-based polymer powder, and reinforcing material powder having the average particle sizes shown in the table were prepared.

【0029】ハイドロキシアパタイト粉末としては、液
相法で合成した未焼成の粉末、及びこの粉末を1200
℃で焼成したものを使用した。
As the hydroxyapatite powder, an unfired powder synthesized by a liquid phase method and this powder
What was baked at ℃ was used.

【0030】Ca含有ガラス粉末としては、重量%でC
aO 45%、SiO2 34%、P25 16%、M
gO 4.5%、CaF2 0.5%の組成を有するガ
ラスを溶融後、粉砕したものを使用し、またCa含有結
晶化ガラス粉末には、上記の粉砕したガラス粉末を10
50℃で5時間熱処理して結晶化させたものを使用し
た。
As a Ca-containing glass powder, C is expressed in terms of% by weight.
aO 45%, SiO 2 34%, P 2 O 5 16%, M
A glass having a composition of 4.5% gO and 0.5% CaF 2 is melted and then pulverized, and the pulverized glass powder is used as the Ca-containing crystallized glass powder.
A material that had been crystallized by heat treatment at 50 ° C. for 5 hours was used.

【0031】なおこれらの粉末は、pH6に調製したシ
ランカップリング剤を用いて表面処理を施した。
These powders were subjected to a surface treatment using a silane coupling agent adjusted to pH 6.

【0032】メタクリレート系ポリマー粉末としては、
質量平均分子量が30万のPMMA粉末を用意した。
As the methacrylate polymer powder,
A PMMA powder having a mass average molecular weight of 300,000 was prepared.

【0033】補強材としては、α―アルミナ、δ―アル
ミナ、ジルコニア、チタニア、及びシリカを用意した。
As the reinforcing material, α-alumina, δ-alumina, zirconia, titania, and silica were prepared.

【0034】次に2種類のハイドロキシアパタイト粉
末、Ca含有ガラス粉末、Ca含有結晶化ガラス粉末、
メタクリレート系ポリマー粉末及び補強材粉末を表に示
す割合で秤量し、さらに重合開始剤として過酸化ベンゾ
イルを添加して混合した。
Next, two types of hydroxyapatite powder, Ca-containing glass powder, Ca-containing crystallized glass powder,
The methacrylate polymer powder and the reinforcing material powder were weighed at the ratios shown in the table, and benzoyl peroxide was added as a polymerization initiator and mixed.

【0035】また、メタクリレート系モノマーとしてM
MAを用意し、さらに重合促進剤としてN,N−ジメチ
ル−p−トルイジンを添加して攪拌した。
As the methacrylate monomer, M
MA was prepared, and N, N-dimethyl-p-toluidine was added as a polymerization accelerator, followed by stirring.

【0036】このようにして粉末−液体系の試料を得
た。
Thus, a powder-liquid sample was obtained.

【0037】なお過酸化ベンゾイル、N,N−ジメチル
−p−トルイジンの添加量は、約7分で硬化するよう
に、それぞれモノマーの総量100質量部に対して3質
量部及び1質量部とした。
The amounts of benzoyl peroxide and N, N-dimethyl-p-toluidine were set to 3 parts by mass and 1 part by mass, respectively, with respect to 100 parts by mass of the total amount of the monomers so as to cure in about 7 minutes. .

【0038】以上のような手順にて作製した各試料につ
いて、生体活性フィラー粉末の平均粒子径、周囲骨との
結合の有無、作業性及び曲げ強度について評価した。こ
れらの結果を表1〜3に示す。
The samples prepared by the above procedure were evaluated for the average particle size of the bioactive filler powder, the presence or absence of bonding with the surrounding bone, workability, and bending strength. Tables 1 to 3 show these results.

【0039】生体活性フィラー粉末の平均粒子径は、レ
ーザー回折式の粒度分布測定機で測定してD50値で示し
た。周囲骨との結合の有無は、ラットの脛骨髄腔内に試
料を埋入した後、8週間後に埋入部位を取り出し、試料
と自然骨が直接結合している部分が試料全周の30%以
上であるものを「○」、試料全周の30%未満であるも
のを「×」として評価した。作業性は、セメントを手で
混練したときの作業のし易さを評価した。曲げ強度は、
セメント硬化体から大きさ3×4×20mmの試料片を
作製し、3点曲げ強度試験によって、初期強度を測定
し、さらに37℃の生理食塩水に6ヶ月浸漬後の試料片
についても強度測定を行った。
The average particle diameter of the bioactive filler powder was measured by a laser diffraction type particle size distribution analyzer and expressed as a D50 value. After the sample was implanted into the tibial cavity of the rat, the implanted site was taken out 8 weeks after the sample was implanted into the tibial cavity of the rat. The above evaluation was evaluated as "O", and the evaluation of less than 30% of the entire circumference of the sample was evaluated as "X". The workability evaluated the ease of work when kneading the cement by hand. The bending strength is
A sample of 3 × 4 × 20 mm in size was prepared from the hardened cement, the initial strength was measured by a three-point bending strength test, and the strength of the sample after immersion in physiological saline at 37 ° C. for 6 months was also measured. Was done.

【0040】表から明らかなように、本発明の実施例で
あるNo.1〜8の試料については、生体活性フィラー
粉末の平均粒子径は0.5〜1.5μmで、周囲骨との
結合が認められ、作業性も良好であった。また初期強度
は125MPa以上で、補強材を含まないNo.10に
比べて約30〜40MPaと高く、経時的な強度劣化も
ほとんどなかった。
As is clear from the table, the No. 1 embodiment according to the present invention is the same as the embodiment shown in FIG. Regarding the samples Nos. 1 to 8, the average particle diameter of the bioactive filler powder was 0.5 to 1.5 μm, the bond with the surrounding bone was recognized, and the workability was good. In addition, the initial strength was 125 MPa or more, and No. The strength was higher at about 30 to 40 MPa than that of No. 10, and there was almost no deterioration in strength with time.

【0041】一方、比較例である試料No.9は生体活
性フィラー粉末の含有量は実施例と同じであるものの、
平均粒径が大きいために周囲骨との結合が不十分であっ
た。試料No.10は補強材を含まないため初期強度が
低く、強度の経時変化も大きかった。
On the other hand, the sample No. 9, although the content of the bioactive filler powder is the same as in the example,
Bonding to surrounding bone was insufficient due to the large average particle size. Sample No. Sample No. 10 did not contain a reinforcing material, and thus had a low initial strength and a large temporal change in strength.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の生体活性
セメント組成物は、自然骨と直接結合し、しかも従来の
生体活性セメントに比べて、経時的な強度劣化がほとん
どない。さらに生体活性フィラーの含有量が少なくても
十分な生体活性を示す。このためフィラー粉末を少なく
して、樹脂量を増やすことができ、より強度劣化が少な
く、しかも作業性のよいセメントを得ることが可能であ
る。それゆえ本発明の生体活性セメント組成物は、整形
外科分野、脳神経外科分野、口腔外科分野等の領域にお
けるインプラント材料の接着固定用、骨欠損部の充填
用、頭蓋骨欠損部の再建用等として好適である。
As described above, the bioactive cement composition of the present invention is directly bonded to natural bone and hardly deteriorates with time as compared with a conventional bioactive cement. Furthermore, even if the content of the bioactive filler is small, sufficient bioactivity is exhibited. For this reason, the amount of resin can be increased by reducing the amount of filler powder, and it is possible to obtain a cement with less strength deterioration and good workability. Therefore, the bioactive cement composition of the present invention is suitable for adhesive fixation of implant materials, filling of bone defects, reconstruction of skull defects, etc. in the fields of orthopedic surgery, neurosurgery, and oral surgery. It is.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 誠一 滋賀県大津市晴嵐2丁目7番1号 日本電 気硝子株式会社内 Fターム(参考) 4C081 AB04 AB06 AC04 CA081 CE11 CF012 CF122 CF132 CF142 CF152 DA11 DA15 4C089 AA10 BA04 BA05 BA06 BA12 BA13 BA16 BC06 BC08 BD01 BE03 CA02 CA03 CA06  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Seiichi Morita 2-7-1 Hararashi, Otsu City, Shiga Prefecture Nippon Electric Glass Co., Ltd. F-term (reference) 4C081 AB04 AB06 AC04 CA081 CE11 CF012 CF122 CF132 CF142 CF152 DA11 DA15 4C089 AA10 BA04 BA05 BA06 BA12 BA13 BA16 BC06 BC08 BD01 BE03 CA02 CA03 CA06

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 平均粒子径が3μm以下の生体活性フィ
ラー粉末と、メタクリレート系ポリマー粉末と、メタク
リレート系モノマーと、重合開始剤と、重合促進剤と、
補強材とからなることを特徴とする生体活性セメント組
成物。
1. A bioactive filler powder having an average particle diameter of 3 μm or less, a methacrylate polymer powder, a methacrylate monomer, a polymerization initiator, a polymerization accelerator,
A bioactive cement composition comprising a reinforcing material.
【請求項2】 生体活性フィラー粉末が、リン酸カルシ
ウム化合物、あるいはCaを含有するガラス又は結晶化
ガラスであることを特徴とする請求項1の生体活性セメ
ント組成物。
2. The bioactive cement composition according to claim 1, wherein the bioactive filler powder is a glass or crystallized glass containing a calcium phosphate compound or Ca.
【請求項3】 生体活性フィラー粉末の含有量が、20
質量%以下であることを特徴とする請求項1の生体活性
セメント組成物。
3. The content of the bioactive filler powder is 20
The bioactive cement composition according to claim 1, wherein the content is not more than mass%.
【請求項4】 補強材が、アルミナ、ジルコニア、チタ
ニア及びシリカのうち1種或いはそれ以上からなること
を特徴とする請求項1の生体活性セメント組成物。
4. The bioactive cement composition according to claim 1, wherein the reinforcing material comprises one or more of alumina, zirconia, titania and silica.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022065447A1 (en) * 2020-09-23 2022-03-31 株式会社TERAUCHI ENDO institute Dental composition

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022065447A1 (en) * 2020-09-23 2022-03-31 株式会社TERAUCHI ENDO institute Dental composition
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