JP2002102328A - 生体用部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 適度な強度があり、施術部への打設による固
定が容易であるとともに、術後に外部から負荷がかかっ
ても十分形状が保てるものを提供するものである。 【解決手段】 少なくとも緻密な部分１とリン酸カルシ
ウム系焼結体からなる多孔質の部分２を有する部材であ
る。緻密な部分１は気孔率０％以上５０％以下である。
多孔質の部分２は気孔率５５％以上８５％以下である。
多孔質の部分２の気孔は、ほぼ球状の気孔の集まりから
なる。多孔質の部分２の平均気孔径が５０μｍ以上８０
０μｍ以下である。平均気孔径以上の大きさの気孔がひ
とつあたり平均して３点以上の割合で直径５μｍ以上の
連通孔を有する。連通孔のうち、少なくとも平均して１
点以上の割合で直径２５μｍ以上の連通孔が形成され
る。平均気孔径以上の大きさの気孔が、平均してその気
孔表面積の５０％以下の割合で、連通孔として開口して
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体内において、
骨を形成するために補助的に用いる部材であって、詳し
くは傷病等により骨が欠損したり、切除した場合に、そ
の部位に補填し、再び自分の骨を再生させるための生体
用部材に関する。また、徐放剤としての利用も可能なも
のである。

【０００２】

【従来の技術】傷病による骨の欠損に対して、従来より
金属、セラミックスを用いた人工的な骨、関節などが研
究されている。そして、セラミックスとしてはアルミ
ナ、ジルコニアなどが、強度および生体為害性がないこ
とから実用化されている。一方、靭性や加工性に優れる
金属では生体為害性がない等の点からチタンやその合金
などが実用化されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、アルミナ、ジ
ルコニア、チタン合金などはあくまでも骨を可能な限り
無害な部材で置き換えたものであり、いつまで経っても
生体になじまない死組織であることはかわりない。この
様な組織は、成長期や老齢期など患者の加齢に合わせて
変化するものではなく、つまり、成長期の患者に用いて
も当然成長せず、老齢期の患者に用いても他の骨に合わ
せて変形せず、患者に苦痛を強いることになる。また、
長年の使用により、為害性がないといってもイオンの放
出などは生じることが予想され、不安要因が無いわけで
はなかった。

【０００４】その後、本来の骨の組成に近いリン酸カル
シウム系セラミックス焼結体が実用化されるに至った。
リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム、ハイドロキ
シアパタイトなどのリン酸カルシウム系セラミックス
は、生体為害性が無く、また、生体内で馴染みやすく、
特に多孔質体では徐々に自分の組織と結合したり、リン
酸カルシウム系セラミックスを破骨細胞が浸食し、その
後、浸食部に自分の骨が形成されたりすることがわかっ
ている。

【０００５】つまり、一度手術で挿入するだけで、その
後、完全に自分の骨に入れ替わることも可能という優れ
た特徴を有している。ところが、そのリン酸カルシウム
系セラミックスは、緻密体としなければ強度が弱い。

【０００６】しかし、緻密体とすると前述の通り自分の
骨と入れ替わりにくく、そのまま体内に残るなどして、
本来の特徴を生かせない。また、強度が弱いために骨内
に挿入するときに加圧すると、加圧面が崩れやすく扱い
づらい面があった。

【０００７】本出願は、先に出願した特願２０００−１
４８５６１号において、多孔質体の気孔の形状を特有な
ものとし、特に骨の再生の早い生体用部材を開示した
が、本発明はそれを用途に合わせてさらに扱いやすく改
良したものである。

【０００８】つまり、リン酸カルシウム系セラミックス
からなり、特願２０００−１４８５６１号と同様に従来
にない特徴的な気孔と特性を有する多孔質体を有しなが
ら同時にその一部に緻密な部分を有するようにしたもの
を生体用部材として用いることにより、手術後に優れた
回復力が望めるものを提供すると同時に、実際の手術に
適するように主に強度的改良を施したものである。

【０００９】更に言えば、先の発明以上に強度があり、
施術部への打設による固定がいっそう容易になるもので
あり、または、術後に外部から負荷がかかっても十分形
状が保てるものを提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも緻
密な部分とリン酸カルシウム系焼結体からなる多孔質の
部分を有する部材であって、該緻密な部分は気孔率０％
以上５０％以下であり、該多孔質の部分は気孔率５５％
以上８５％以下であり；かつ、該多孔質の部分の気孔
は、ほぼ球状の気孔の集まりからなり；平均気孔径が５
０μｍ以上８００μｍ以下であり；平均気孔径以上の大
きさの気孔がひとつあたり平均して３点以上の割合で直
径５μｍ以上の連通孔（開口）を有し、かつ、該連通孔
のうち、少なくとも平均して１点以上の割合で直径２５
μｍ以上の連通孔が形成されており；かつ、平均気孔径
以上の大きさの気孔が、平均してその気孔表面積の５０
％以下の割合で、該連通孔として開口しており；さらに
該多孔質の部分は乾燥状態で、水および血液の滴下によ
り全体を濡らすことが可能なことを特徴とする生体用部
材である（請求項１）。

【００１１】緻密な部分が気孔率０％以上２０％以下で
あると好ましい（請求項２）。本発明においては、少な
くとも多孔質の部分の気孔がスラリーの撹拌起泡により
形成されたものであることが好ましい（請求項３）。リ
ン酸カルシウム系焼結体がハイドロキシアパタイトであ
るのが好ましい（請求項４）。

【００１２】このような生体用部材の多孔質の部分の気
孔内表面に活性物質を付着させると、好ましい（請求項
５）。また、生体用部材の多孔質の部分の気孔内に、骨
形成細胞、自家骨髄細胞、同種骨髄細胞、胎児骨髄細
胞、未分化幹細胞の内の少なくとも一つを導入するのが
好ましい（請求項６）。

【００１３】同様に、生体用部材の多孔質の部分の気孔
内に、活性因子の遺伝子導入した骨形成細胞、活性因子
の遺伝子導入した自家骨髄細胞、活性因子の遺伝子導入
した同種骨髄細胞、活性因子の遺伝子導入した胎児骨髄
細胞、活性因子の遺伝子導入した未分化幹細胞の内の少
なくとも一つを導入するのが好ましい（請求項７）。一
方、多孔質の気孔内に薬剤を貯留すると徐放剤として使
用することが可能となる（請求項８）。

【００１４】本発明の生体用部材は、その多孔質の部分
がリン酸カルシウム系焼結体であって、その気孔率が５
５％以上８５％以下であり、かつ、該多孔質の部分は、
ほぼ球状の気孔の集まりからなり、平均気孔径が５０μ
ｍ以上８００μｍ以下であり、平均気孔径以上の大きさ
の気孔がひとつあたり平均して３点以上の割合で直径５
μｍ以上の連通孔（開口）を有し、かつ、該連通孔のう
ち、少なくとも平均して１点以上の割合で直径２５μｍ
以上の連通孔が形成されているので、気孔内に血液や細
胞が浸潤しやすい。

【００１５】つまり、リン酸カルシウム系焼結体から成
るので骨の再生を促すことができる。気孔は、全体的に
ほぼ球状の気孔により形成されるので方向性が無く強度
を保ちやすい。また、細胞の取り付く表面積を大きくす
ることができる。

【００１６】多孔質の部分の気孔率は、５５％以上８５
％以下であり、強度を保ちながら気孔の表面積を大きく
することが可能であり、骨の迅速な再生を可能とする。
多孔質の部分の気孔径は平均５０〜８００μｍのものが
適し、５０μｍ未満では細胞の侵入が困難であり、８０
０μｍより大きいと強度低下と気孔の表面積の減少が生
じてしまう。好ましくは、平均気孔径は１００μｍ以上
６００μｍ以下である。さらに好ましくは１００μｍ以
上４００μｍ以下である。多孔質の部分の気孔率は６５
％以上８５％以下であることが好ましい。

【００１７】本発明の多孔質の部分では、平均気孔径以
上の大きさの気孔が、平均して３点以上の割合で直径５
μｍ以上の連通孔（開口）を有しているので、隅々まで
体液が浸潤する。

【００１８】特に該連通孔のうち、少なくとも平均して
１点以上の割合で直径２５μｍ以上の連通孔が形成され
ているので、気孔内に体液に加えて細胞が侵入しやすく
なる。

【００１９】一般に人の細胞は１０μｍ近くの大きさが
あり、また成人の赤血球も８〜９μｍであり、よって連
通孔は２５μｍあれば十分効果があるが、連通孔を４０
μｍ以上としてやれば、酸素、栄養、細胞などの通過量
が格段に向上し、好ましい。つまり、３点以上の割合で
存在する直径５μｍ以上の連通孔（開口）の中には１点
以上の割合で直径４０μｍ以上の連通孔が存在すること
が好ましい。

【００２０】このように大きな連通孔を持ち、多くの気
孔と三次元的に連通することで生体部材内全体の体液の
循環を良くし、細胞も生体用部材の深部まで侵入しやす
くなるのである。

【００２１】好ましくは、平均気孔径以上の気孔が、そ
の内表面に平均して４点以上の割合で直径５μｍ以上の
連通孔を有し、そのうち１点以上の割合で５０μｍ以上
の直径の連通孔を有することが望ましい。さらに好まし
くは、平均気孔径以上の気孔が平均して６点以上の割合
で直径１０μｍ以上の連通孔を有することにより、気孔
内への体液の循環が活発となる。この直径１０μｍ以上
の連通孔のうち２点以上が直径５０μｍ以上であればさ
らに好ましい。なお、前記の２点以上の割合の５０μｍ
以上の直径の連通孔は、その直径が８０μｍ以上であれ
ば特に好ましい。

【００２２】本発明の生体用部材では、平均気孔径以上
の大きさの気孔が、平均してそのひとつの球状気孔の表
面積の５０％以下の割合で、該連通孔として開口してい
ることが好ましいのは、連通孔として失われる気孔内表
面積が５０％より大きくなると細胞が付着するための表
面積が小さくなりすぎてしまうからであり、強度にも影
響を及ぼすようになるからである。好ましくは４０％以
下である。

【００２３】以上のような条件を備えたものにおいて、
さらに本発明では体液や細胞が侵入し易いように少なく
とも多孔質の部分では水および血液で気孔内表面を細部
に渡って濡らすことができなければならない。

【００２４】本発明では、多孔質の部分の気孔が前記の
ような特定の状態のものを用いているので、また、内部
にわたって構造が均一なので、乾燥状態で、水および血
液の滴下により全体を濡らすことが可能である。

【００２５】このような多孔質体は、焼結体を必要によ
り加工し、その後、洗浄、乾燥したものが、前処理無
く、乾燥状態であっても例えば、水（純水）の中に一部
を浸漬すると毛細管現象で水を吸い上げることができ
る。また、水を垂らすと内部を流れるようにして底部ま
で行き着くことができるという特性を備える。血液（全
血）についても水と同様である。

【００２６】なお、「乾燥状態で」とは、界面活性剤を
塗布したり、呼び水で予め濡らすなどの処理をしないこ
とを言い、生体用に前処理無く用いることが可能とな
る。なお、この表現は、実際の使用方法を制限する意味
ではない。

【００２７】そして、本発明ではこのような多孔質の部
分と一体的に緻密な部分を有している。緻密な部分は多
孔質の部分と同じくリン酸カルシウム系焼結体であれば
好ましく、気孔率を低くすることにより強度を向上させ
ている。このように多孔質の部分と緻密な部分を一体化
することにより種々の効果を生じるようになる。

【００２８】緻密な部分が気孔率２０％以下であると強
度向上が十分にはかれ、好ましい。緻密な部分がハイド
ロキシアパタイトの場合、気孔率を５０％以下にすれ
ば、曲げ強度が３０〜５０ＭＰａ程度になり、さらに気
孔率を２０％以下にすれば、曲げ強度は８０〜１５０Ｍ
Ｐａ程度となり、大きな負荷がかけられるようになり患
者の骨から受ける荷重を支えるのに十分な強度となる。
また、例えば打撃に耐え、一層手術等での取り扱いが行
いやすくなる。

【００２９】緻密な部分が生体用部材全体の体積の５０
％以下であると、骨に置換できる多孔質の部分が十分に
取れ好ましい。緻密な部分が外表面の一部に形成されて
いると、例えば骨に埋設するときに、緻密な部分をたた
き、挿入することができて好ましい（図２、図４、図
６、図９）。

【００３０】緻密な部分が内部に形成されていると、体
内で外表面の多孔質の部分が骨に置換されるまでの間、
緻密な部分が生体用部材の強度を維持することができ好
ましい（図３）。緻密な部分が外表面の一部および内部
に形成されていると、前記の両方の効果が得られて好ま
しい（図７、図８）。

【００３１】全体の形が三角錘状で底面が緻密な部分で
あると、実際の手術によく利用される形状となり、かつ
打設可能となり好ましい（図４、図７）。そして、その
円錐体の頂点付近に多孔質の膨大部を設けると、骨に挿
入するときに膨大部の一部が削れ、余分な空間を埋める
ことができるので更に好ましい（図９）。全体の形が円
柱状で外周面のみが緻密な部分であると、例えば大腿
骨、上腕骨などの棒状の骨の中間部を本発明の生体用部
材だけで形成することができ、好ましい（図５）。

【００３２】全体の形が矩形で外表面の一面のみが緻密
な部分であると、例えば大きな骨の一部に埋設するのに
適し好ましい（図６）。また、打撃の力を内部に伝達す
るために、打撃部から内部にむかって、垂直に緻密な部
分を設けても良い（図７）。

【００３３】緻密な部分は、プラスチックハンマーなど
の衝撃を生体用部材に全体的に伝えるために、ひとつの
面全体に形成し、その厚みも３ミリ程度以上あることが
望ましい。緻密な部分の表面での面積を大きくする場合
には多孔質の部分に対する血液や細胞の透過を妨げない
ように緻密な部分に小孔を設けると良い。そして、この
小孔内は多孔質の部分で充填されてもよい。

【００３４】本発明の生体用部材においては、多孔質の
部分における任意の平らな断面にあらわれる気孔におい
て、平均気孔径以上の気孔径としてあらわれる気孔の平
面積の合計が該断面全体の平面積の２５〜６０％である
ことが好ましい。２５％未満では気孔部が小さくなり、
細胞侵入が難しくなり、６０％より大きいと強度的に弱
くなりやすい。より好ましくは、３５〜５５％である。
さらに好ましくは、４０〜５０％である。

【００３５】多孔質の部分において、気孔と気孔が重な
り合って形成される連通孔の円周部が、リン酸カルシウ
ム粒子ひとつの厚みから成ると、結果的に表面積を増す
ことになり、好ましい。

【００３６】本発明において、多孔質の部分の気孔がス
ラリーの撹拌起泡により形成することが好ましいのは、
スラリーを起泡させることにより製造するとほぼ球状で
連通孔が多く大きいという特徴的な気孔形状を維持しな
がら全体にわたって気孔径の制御が容易であるためであ
る。

【００３７】本発明の生体用部材は、特に多孔質の部分
がリン酸カルシウム系焼結体の中でも特に強度において
すぐれているハイドロキシアパタイトから成ることが好
ましいが、その純度も９８％以上が好ましく、１００％
であれば特によい。緻密な部分も同様にハイドロキシア
パタイトから成ることが好ましい。

【００３８】このような生体用部材の多孔質の部分の気
孔内表面に活性物質を付着させると、骨の再生がいっそ
う早まり、好ましい。活性物質は細胞接着促進物質、細
胞増殖促進物質、骨形成促進物質、骨吸収抑制物質、血
管新生促進物質の１種または２種以上の組合わせから成
ることが好ましい。

【００３９】また、生体用部材の多孔質の部分の気孔内
に骨形成細胞、自家骨髄細胞、同種骨髄細胞、胎児骨髄
細胞、未分化幹細胞の内の少なくとも一つを導入する
と、やはり骨の再生が早まり好ましい。

【００４０】同様に、生体用部材の多孔質の部分の気孔
内に活性因子の遺伝子導入した骨形成細胞、活性因子の
遺伝子導入した自家骨髄細胞、活性因子の遺伝子導入し
た同種骨髄細胞、活性因子の遺伝子導入した胎児骨髄細
胞、活性因子の遺伝子導入した未分化幹細胞の内の少な
くとも一つを導入すると、やはり骨の再生が早まり好ま
しい。このように多孔質の部分の気孔内に各種細胞を遺
伝子導入した各種細胞を導入する場合には、もちろん各
種活性物質を併用してもよい。

【００４１】多孔質の気孔内に薬剤を貯留すると徐放剤
となるが、例えば緻密な部分の表面割合を調整すること
により、薬剤の徐放量を調整でき、また、薬剤が溶出す
るのに方向性を持たせることができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明の第１の
実施の形態を示す。例えば、手術により、本発明の生体
用部材を導入する際には、病気や怪我により切除しなけ
ればならない部分を予め取除き、その欠損部の状況によ
り適当な大きさと形状の生体用部材を準備する。この
時、骨の外表面が緻密な部分１となるように生体用部材
の形状、大きさを選定し、必要が有れば加工する。挿入
に際しては、多孔質の部分２が骨の内部に位置し、緻密
な部分１が骨の外表面と同じ面を成すように配置する。

【００４３】この時、緻密な部分１に当て木を当てるな
どして、衝撃が小さくなるようにして、木槌などで少し
ずつたたき込む。多孔質の部分２は骨と接触し多少表面
が欠けることもあるが、欠けた粉は余分な空間部を埋め
る働きをするので骨と生体用部材の間に余分な空間が残
ってしまうよりもむしろ好ましい。緻密な部分１は打設
に耐え、打設面が粉砕されにくくなる。さらに全体とし
て形状を維持し、骨の外表面を形成するのにもよい。打
撃を与えれば緻密な部分１に亀裂が入る場合もあるが、
粉々に粉砕されることはないので、術後の回復には影響
ない。

【００４４】緻密な部分１はアパタイトの緻密体である
ことが好ましい。なお、緻密な部分１には、生体用部材
を埋設・使用するときにかかる荷重の程度により必要が
あれば、アパタイトの緻密体に替えて、チタンなどの金
属材やアルミナなどのセラミックスを用いても良いし、
アパタイトのコーティングを施したチタンなどの金属材
やアルミナなどのセラミックスを用いても良い。

【００４５】本発明の生体用部材は、その多孔質の部分
２はスラリーを起泡させ、気泡を固定し焼成することに
より形成される。このとき、スラリー原料中のリン酸カ
ルシウム粒子は、平均粒径がサブミクロンオーダー（す
なわち、０．１μｍ以上１μｍ未満）の粒径であること
が好ましく、最大粒径もサブミクロンオーダーであるこ
とが好ましい。

【００４６】また、起泡量を変えた２種類以上のスラリ
ーを使って製造しても良いし、予め緻密な部分１を通常
のファインセラミックスの成形方法により形成してお
き、その上に起泡スラリーを流して固定しても良いし、
別々に形成された緻密な部分１と多孔質の部分２を焼成
の前または後に接着し、固定しても良い。このような場
合、緻密な部分１と多孔質の部分２の間に、中間的な性
質を有する中間層を配置しても良い。

【００４７】また、気孔３は、ほぼ球状に形成されてい
るが、隣の気孔３と接してその界面に連通孔を形成する
場合は、平面形状が二つの円を一部重ねて描いたときの
輪郭のような形状となる。この様な形状を用いるのは、
表面積を大きくする目的からである。本発明の生体用部
材の気孔３同士の境目である連通孔は、ビーズの焼き抜
きによるものと比べれば格段に広く、かつ焼結後であっ
ても連通孔の円周上にエッジが鋭く残されている。

【００４８】この違いは、特開平１０−１６７８５３号
にも連通孔の円周部が鋭く形成された多孔体が開示され
ているが焼き抜きによるため、やはり連通孔が１０μｍ
以下と小さいことからも分かる。エッジは血液など体液
を流通させやすくする目的でエッチングなどにより若干
であれば落としても良い。

【００４９】なお、本発明で、平均気孔径以上の大きさ
の気孔３について各種限定したのは、実際に気孔３とし
ては平均気孔径付近より大きなもののほうが効果などの
面において影響が極めて大きいからである。

【００５０】ところで、本発明の平均気孔径は、例えば
樹脂包埋により測定することができる。そして、その５
０％体積気孔径（すなわち大きな気孔３（または小さな
気孔３）から体積を積算していき、その値がちょうど気
孔３…全体の５０％になったときの気孔３の径）を平均
気孔径としている。

【００５１】本発明の部材は、気孔３同士が大きな連通
孔で互いに繋がっているので部材の内部の部位において
も迅速に骨に置換され始める。平均気孔径以上の気孔３
を中心に迅速に全体に血液が行き渡るので、平均気孔径
以下の小さな気孔３においても大きな気孔３と同様に血
液などが行き渡る。

【００５２】本発明の生体用部材は、多孔質の部分２に
おいて、その最大気孔径が平均気孔径の３倍以内である
ことが好ましい。局所的に大きすぎる気孔３は強度、細
胞付着性の面から好ましくない。好ましくは、２倍以内
である。

【００５３】図１０及び図１１のグラフは、気孔率が３
００μｍおよび１９０μｍの焼結体の気孔３の累積体積
分率である。本発明では、このグラフ図のように、平均
気孔径の±３０％の範囲内に、全気孔の５０％以上が含
まれるのが好ましい。

【００５４】また、２０μｍ以下の気孔の累積体積分率
は、ほぼ０であることが好ましく、加えて、多孔質の部
分２（リン酸カルシウム多孔体）の骨格表面を微視的に
観察しても、殆ど気孔が無く、リン酸カルシウム粒子の
丸みによる凹凸のみが存在することが好ましい。

【００５５】また、本発明は、このように内部に血液な
どが全体的に侵入しやすく表面積が大きいという特徴を
利用して、気孔内表面に各種の骨を形成するに適するも
のなどをコーティングすることができる。

【００５６】コーティングさせるものとしては、細胞接
着促進物質、細胞増殖促進物質、骨形成促進物質、骨吸
収抑制物質、血管新生促進物質などの活性物質や細胞お
よび遺伝子組換えを施した細胞などの内の少なくとも一
つである。

【００５７】これらは、液状にし、また、培養液中で培
養したものを、本発明の生体用部材の特性を利用し、隅
々まで浸透させる。一般には浸漬すれば容易に全体に行
き渡るが、細胞培養などで細胞が大きな場合や粘性の大
きな場合などは、生体部材のある面に負圧をかけて吸引
することができる。いずれにしても、全体に対する浸透
性の良さと表面への付着性の良さの両方を兼ね備える本
発明の生体用部材を利用することにより、従来の製品で
はできなかった厚肉な部材であっても中心部まで一様に
行き渡らせることができる。

【００５８】図３は、第２の実施の形態を示し、多孔質
の部分２が円筒体であって、緻密な部分１が、多孔質の
部分２の内部に収納されて設けられる円柱体とされる。
この場合、緻密な部分１が内部に形成されているので、
主に大きな荷重がかかる場合など、外部からの負荷に耐
えるのに適する。すなわち、外表面の多孔質の部分２の
外表面が骨に置換・再生されて強度が出るまでの間、多
孔質の部分２を保護し、生体用部材の強度を維持するこ
とができ好ましい。

【００５９】緻密な部分１が多孔質の部分２の内部に形
成されるので、緻密な部分１が荷重を支え、多孔質の部
分２を守る役目をする。この場合、緻密な部分１はアパ
タイトの緻密体であることが好ましい。

【００６０】図４は、第３の実施の形態を示し、全体の
形が三角錐状で、底面側が緻密な部分１であって、頂点
側が多孔質の部分２とされる。この形状は、実際の手術
によく利用される形状である。そして、緻密な部分１を
打って、この生体用部材を打設することができる。

【００６１】図５は、第４の実施の形態を示し、緻密な
部分１が円筒体であって、多孔質の部分２がその円筒体
の内部に収納状に設けられる円柱体とされる。つまり、
緻密な円筒体の中に多孔質の円柱体が打設により、打ち
込んで一体化される。この場合、例えば、大腿骨、上腕
骨などの棒状の骨の中間部を本発明の生体用部材だけで
形成することができ、好ましい。

【００６２】図６は、第５の実施の形態を示し、全体の
形状が直方体であって、外表面の一面のみが緻密な部分
１とされる。例えば大きな骨の一部に埋設するのに適
し、好ましい。

【００６３】図７は、第６の実施の形態を示し、緻密な
部分１が外表面の一部及び内部に形成される。具体的に
は、全体の形が三角錐状で、底面が緻密な部分１であ
る。そして、打撃部（底面）から内部に向う方向に、垂
直に緻密な部分１が設けられる。

【００６４】上述の構成により、例えば、骨に埋設する
ときに、緻密な部分１をたたいて挿入することができ
る。また、外表面の多孔質の部分２が骨に置換されるま
での間、生体用部材の強度を維持することができ好まし
い。また、打撃部から内部に向って、垂直に緻密な部分
１が設けられるので、打撃の力が内部に効率良く伝達さ
れる。

【００６５】図８は、第７の実施の形態を示し、全体形
状が円柱であって、略円筒型の多孔質の部分２の外曲面
側と内曲面側に緻密な部分１，１が設けられている。そ
して、略円筒型の多孔質の部分２の外曲面側と内曲面側
の緻密な部分１，１は、所定高さに放射線方向に設けら
れた枝部５…にて連結されている。

【００６６】上述の構成により、例えば、骨に埋設する
ときに、緻密な部分１のうち略円筒型の多孔質の部分２
の内曲面側の緻密な部分１をたたき、挿入することがで
きて好ましい。また、多孔質の部分２が骨に置換される
までの間、生体用部材の強度を維持することができて好
ましい。

【００６７】図９は、第８の実施の形態を示し、全体形
状が略円錐体であって、円錐体の頂点付近に多孔質の膨
大部４が設けられる。骨に挿入するときに、膨大部４の
一部が削れ、余分な空間を埋めることができるので好ま
しい。

【００６８】

【実施例】実施例１：生体用部材としてアパタイト１０
０％、多孔質部（多孔質の部分２）は図１のような（図
１は実際には平均気孔径１５０μｍである）気孔形状を
有する気孔率７５％、平均気孔径３００μｍ、緻密部
（緻密な部分１）は気孔率１０％で、およそ底面の直径
２０ｍｍ、高さ２６ｍｍとなるように円錐を作成した。
緻密部は底面に厚さ３ｍｍだけ用い、他は多孔質部とし
た。

【００６９】これを金属に正確に形成された底面の直径
２０ｍｍ、高さ２５ｍｍの穴に木槌で緻密体を軽くたた
きながら挿入した。緻密部は割れることなく完全に挿入
できた。挿入後、取り出してみると円錐の側面は、一部
多孔質部が粉末状に欠け、金属型の穴に適合していた。
この取り出した円錐体に、血液を０．５ｍｌ滴下したと
ころ多孔質部においてはスポンジ上に滴下したように瞬
時に全てを吸収した。

【００７０】実施例１に対する比較例１：上記実施例と
同様に、緻密部を有さず、多孔質部だけから成る円錐
（底面の直径がおよそ２０ｍｍ）を金属型にたたき込ん
だところ、斜面部が一部潰れて粉末化したことは同様で
あったが、打撃部の一部が粉砕され粉末化していた。こ
の取り出した円錐体に、血液を０．５ｍｌ滴下したとこ
ろ多孔質部においてはスポンジ上に滴下したように瞬時
に全てを吸収した。

【００７１】実施例２：直径２５ｍｍ、内径２０ｍｍ、
高さ３７．５ｍｍの緻密なアパタイトの円筒体を作成
し、その中に多孔質部を形成するためのアパタイトスラ
リーを充填し、乾燥し、焼成した。できあがった焼結体
は、多孔質部の気孔率７５％、直径２０ｍｍ、高さ２０
ｍｍの円筒体であった。焼結体は、上下からの圧縮に２
００ＭＰａまで耐えた。

【００７２】実施例３：直径２０ｍｍ、内径１４ｍｍ、
高さ２０ｍｍの緻密なアパタイト焼結体の円筒体を作成
し、その中にアパタイトスラリーから作成した多孔質焼
結体から成る直径１４．１ｍｍ、高さ２０ｍｍの円筒体
を挿入した。焼結体は、上下からの圧縮に２８０ＭＰａ
まで耐えた。

【００７３】実施例２・実施例３に対する比較例２：直
径２０ｍｍ、高さ３０ｍｍ、気孔率７５％の多孔質アパ
タイト焼結体の円筒体を作成した。焼結体は、上下から
の圧縮に１７ＭＰａまで耐えた。

【００７４】実施例４：気孔率が７５％で、図１と同様
の気孔形状を有する平均気孔径が１５０μｍ、３００μ
ｍ、６００μｍのハイドロキシアパタイト１００％焼結
体から成る生体用部材角柱体φ６×１５ｍｍを準備し
た。それらをラビットの大腿骨に埋め込み、術後１週、
３週、６週間後に取り出しホルマリン固定、脱灰処理
後、ヘマトキシリン・エオジン染色し光学顕微鏡にてハ
イドロキシアパタイト内の組織侵入、骨新生の様子を観
察した。結果を以下の〜に示す。

【００７５】 術後１週間後には平均気孔径１５０μ
ｍ、３００μｍ、６００μｍの３種類ともに内部の気孔
３…すべてに血管を伴う肉芽組織を認めた。骨新生はハ
イドロキシアパタイト表層にわずかに認めるのみであっ
た。

【００７６】 術後３週間後にはφ６ｍｍの円柱のほ
ぼ最深部（中央部）まで気孔３の辺縁に張り付くように
骨新生がみられ骨新生部の表面積を測定したところ平均
気孔径が６００μｍよりは３００μｍが、３００μｍよ
りは１５０μｍのほうが有意差は認めないものの上回っ
ていた。

【００７７】 術後６週間後にはの骨新生に加えて
全ての気孔径において気孔３内に骨髄細胞が観察され造
血機能をもちハイドロキシアパタイトを埋め込む前の骨
髄に近い状態になったと考えられる。

【００７８】実施例５：気孔率７５％で図１と同様の気
孔形状を有する平均気孔径３００μｍでφ１０×６ｍｍ
の本発明の生体用部材の多孔質の部分に相当する円柱を
(a)成長因子なし(b)ＶＥＧＦ血管内皮増殖因子３μｇ／
ｂｌｏｃｋを添加の２種類をマウスの広背筋筋膜下に移
植した。移植後３週間後に取り出しアパタイト内の組織
を観察した。その結果を、以下のに示す。 成長因子なしでは細胞の進入がアパタイトの表層か
ら約１ｍｍ程度にすぎなかった。 ＶＥＧＦ添加例ではアパタイトの中心部にまで細胞
の進入を認めた（表層から３ｍｍ〜４ｍｍ以上細胞が進
入していることとなる）。

【００７９】この様に、本発明の生体用部材では、多孔
質の部分２においてほぼ球状の気孔３ができ、一方、多
数の大きな連通孔が確保されているから単位体積当たり
の表面積が格段に大きく、毛細管現象で内部まで体液が
行き渡り、血液と接触する割合が高く、より多くの細胞
が付着しやすい。

【００８０】さらに、活性物質などを全体に行き渡らせ
ることができ、また、表面に付着させやすくなり、種々
の活性物質を付着させたものや細胞導入をしたものが作
製しやすく、さらにその後の培養も容易で、それを患者
に用いることにより術後の著しい回復が可能となるもの
である。

【００８１】本発明は骨に欠損が生じた場合に用いるの
みならず、生体内に留置し、長期に渡って薬剤を放出す
る徐放剤にも応用可能である。また、本生体用部材の中
心部に強度向上などを目的として緻密な部材を適宜配置
しても多孔質の部分２だけで体液の循環が可能なため、
本発明の効果は十分に期待できる。

【００８２】

【発明の効果】（請求項１によれば）多孔質の部分２に
於て、気孔３内に血液や細胞が浸潤しやすい。また、骨
の再生を促すことができる。また、緻密な部分１を有す
るので、強度を保ちやすい。また、細胞の取付く表面積
を大きくすることができる。そして、多孔質の部分２と
緻密な部分１とを同時に有することにより、強度を保ち
ながら、気孔３の表面積を大きくすることが可能であ
り、骨の迅速な再生を可能とする。

【００８３】また、隅々まで体液が浸潤する。また、気
孔３内に体液に加えて細胞が侵入しやすくなる。また、
酸素、栄養、細胞などの通過量が各段に向上し、好まし
い。また、生体部材内全体の体液の循環を良くし、細胞
も生体用部材の深部まで侵入しやすくなる。

【００８４】また、乾燥状態で、水及び血液の滴下によ
り全体を濡らすことが可能である。また、前処理なしで
乾燥状態であっても、例えば、水の中に一部を浸漬する
と、毛細管現象で水を吸上げることができる。また、水
を垂らすと、内部を流れるようにして底部まで行き着く
ことができる。また、生体用に前処理無しで用いること
が可能である。また、気孔率を低くすることにより、強
度を向上させている。また、骨に置換できる多孔質の部
分２が十分にとれる。

【００８５】（請求項２によれば）強度向上が十分に図
れ、好ましい。曲げ強度が80〜150ＭＰａ程度となり、
大きな負荷がかけられるようになり、例えば打撃に耐
え、一層手術等での取扱いが行いやすくなる。また、患
者の骨から受ける荷重を支えるのに十分な強度となる。

【００８６】（請求項３によれば）スラリーを起泡させ
ることにより製造すると、ほぼ球状で連通孔が多く大き
いという特徴的な気孔形状を維持しながら気孔径の制御
を容易に行うことができる。

【００８７】（請求項４によれば）ハイドロキシアパタ
イトは、リン酸カルシウム系焼結体の中でも特に強度に
おいてすぐれているので、大きな負荷がかけられるよう
になり、例えば打撃に耐え、一層手術等での取扱いが行
いやすくなる。また、患者の骨から受ける荷重を支える
のに十分な強度となる。

【００８８】（請求項５によれば）骨の再生が一層早く
なり、好ましい。 （請求項６によれば）骨の再生が早まり、好ましい。 （請求項７によれば）骨の再生が早まり、好ましい。

【００８９】（請求項８によれば）徐放剤として使用す
ることができる。すなわち、緻密な部分１の表面割合を
調整することにより、薬剤の徐放量を調整でき、また、
薬剤が溶出するのに方向性を持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の生体用部材の多孔質部の様子を示す写
真図である。

【図２】第１の実施の形態を示す斜視図である。

【図３】第２の実施の形態を示す斜視図である。

【図４】第３の実施の形態を示す斜視図である。

【図５】第４の実施の形態を示す斜視図である。

【図６】第５の実施の形態を示す斜視図である。

【図７】第６の実施の形態を示す斜視図である。

【図８】第７の実施の形態を示す斜視図である。

【図９】第８の実施の形態を示す斜視図である。

【図10】本発明の実施例の生体用部材の気孔分布の様子
を示すグラフ図である。

【図11】本発明の他の実施例の生体用部材の気孔分布の
様子を示すグラフ図である。

【符号の説明】

１ 緻密な部分 ２ 多孔質の部分 ３ 気孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4B024 AA01 BA21 CA02 HA20 4B065 AA93X BC44 CA44 4C081 AB02 BA12 BA13 BB06 BB08 CD28 CD29 CD34 CE02 CF031 DA01 DA03 DB04 DB05 DB06 DC06

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも緻密な部分１とリン酸カルシ
   ウム系焼結体からなる多孔質の部分２を有する部材であ
   って、該緻密な部分１は気孔率０％以上５０％以下であ
   り、該多孔質の部分２は気孔率５５％以上８５％以下で
   あり、 かつ、該多孔質の部分２の気孔３は、ほぼ球状の気孔３
   の集まりからなり、 平均気孔径が５０μｍ以上８００μｍ以下であり、 平均気孔径以上の大きさの気孔３がひとつあたり平均し
   て３点以上の割合で直径５μｍ以上の連通孔を有し、か
   つ、該連通孔のうち、少なくとも平均して１点以上の割
   合で直径２５μｍ以上の連通孔が形成されており、 かつ、該平均気孔径以上の大きさの気孔３が、平均して
   その気孔表面積の５０％以下の割合で、該連通孔として
   開口しており、 少なくとも該多孔質の部分２は乾燥状態で、水および血
   液の滴下により全体を濡らすことが可能なことを特徴と
   する生体用部材。
2. 【請求項２】 緻密な部分１が気孔率０％以上２０％以
   下である請求項１記載の生体用部材。
3. 【請求項３】 少なくとも多孔質の部分２の気孔３がス
   ラリーの撹拌起泡により形成されたものである請求項１
   又は２記載の生体用部材。
4. 【請求項４】 リン酸カルシウム系焼結体がハイドロキ
   シアパタイトである請求項１，２又は３記載の生体用部
   材。
5. 【請求項５】 気孔内表面に活性物質を付着させた請求
   項１，２，３又は４記載の生体用部材。
6. 【請求項６】 気孔３内に、骨形成細胞、自家骨髄細
   胞、同種骨髄細胞、胎児骨髄細胞、未分化幹細胞の内の
   少なくとも一つを導入した請求項１，２，３又は４記載
   の生体用部材。
7. 【請求項７】 気孔３内に、活性因子の遺伝子導入した
   骨形成細胞、活性因子の遺伝子導入した自家骨髄細胞、
   活性因子の遺伝子導入した同種骨髄細胞、活性因子の遺
   伝子導入した胎児骨髄細胞、活性因子の遺伝子導入した
   未分化幹細胞の内の少なくとも一つを導入した請求項
   １，２，３又は４記載の生体用部材。
8. 【請求項８】 気孔３内に薬剤を貯留した請求項１，
   ２，３又は４記載の生体用部材。