JP2004083410A - 新規燐酸カルシウムセメント組成物およびそれを調製する方法 - Google Patents

新規燐酸カルシウムセメント組成物およびそれを調製する方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2004083410A
JP2004083410A JP2003303277A JP2003303277A JP2004083410A JP 2004083410 A JP2004083410 A JP 2004083410A JP 2003303277 A JP2003303277 A JP 2003303277A JP 2003303277 A JP2003303277 A JP 2003303277A JP 2004083410 A JP2004083410 A JP 2004083410A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
powder
calcium phosphate
weight
solution
cement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003303277A
Other languages
English (en)
Inventor
Ahmed Cueneyt Tas
アーメット　クエネイト　タス
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merck Patent GmbH filed Critical Merck Patent GmbH
Publication of JP2004083410A publication Critical patent/JP2004083410A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02—Inorganic materials
    • A61L27/12—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/34—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing cold phosphate binders
    • C04B28/344—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing cold phosphate binders the phosphate binder being present in the starting composition solely as one or more phosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00836—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for medical or dental applications

Abstract

【課題】骨充填剤または骨代替物として用いることができる、高い生物再吸収性と充分な圧縮強度を兼ね備えた新規燐酸カルシウムセメント並びにその調製方法を提供する。
【解決手段】湿潤化学的合成手順により調製された二相αＴＣＰ(Ｃa3(ＰＯ4)2、95重量％)＋ＨＡ(Ｃa10(ＰＯ4)6(ＯＨ)2、５重量％)粉末を第一成分、同様に調製された一層ＤＣＰＤ(ＣaＨＰＯ4・２Ｈ2Ｏ)粉末を第二成分とし、この粉末混合物と凝固性溶液(Ｎa2ＨＰＯ4・２Ｈ2Ｏ)から、Ｃa/Ｐモル比が1.35〜1.40好ましくは1.39である自己凝固性燐酸カルシウムセメントを形成する。
【選択図】図１

Description

　本発明は、その組成がＣa/Ｐモル比が1.35〜1.40であることが最良であり、最も好ましくは1.39であると共に、その２つの成分が湿潤化学的合成手順により調製されたものである新規燐酸カルシウムセメント粉末を記載する。一つの成分は化学的に合成された二相αＴＣＰ(Ｃa3(ＰＯ4)2、95重量％)＋ＨＡ(Ｃa10(ＰＯ4)6(ＯＨ)2、５重量％)粉末であり、第２の成分は、これも化学的に合成された一層ＤＣＰＤ(ＣaＨＰＯ4・２Ｈ2Ｏ)粉末である。この粉末混合物から自己凝固性燐酸カルシウムセメントを形成するために凝固性溶液(蒸留水に溶解された３重量％Ｎa2ＨＰＯ4・２Ｈ2Ｏ)が用いられる。このセメントは、高い再吸収率が必要な用途において骨充填剤または骨代替物として用いることができる。
　下記非特許文献１〜５に記載されているように、従来から、燐酸カルシウム系セメントの調製には、従来から、特別の組成の燐酸カルシウム粉末と、混練用の液体、例えば、蒸留水の類とを混合し、乳鉢中で混練して混練セメントを得る方法が採られている。得られた混練セメントは、続いて注射器もしくはスパチュラまたは手を用いて骨(または歯)の欠損部分に充填または適用しそのまま硬化させるものである。
　燐酸カルシウム系セメントは通常、骨または歯の無機成分の化学的組成とほとんど同一であることが望ましいが、これは炭酸化されているか、欠損しているか、または化学式のとおりの「カルシウムヒドロキシアパタイト」となっている。しかしながら、近年、そのような材料を用いて行われる多くの動物を用いた研究の増加に伴い、カルシウムヒドロキシアパタイトバイオセラミックは、合成的に調製したものだけでなく、ウシ源から高度の多孔質(すなわち、顆粒またはブロック)状で得た場合においてさえ、生物再吸収性が非常に低く(非特許文献６)、さらに、化学式のとおりである場合(すなわち、Ｃa/Ｐモル比が1.67に等しい)、生体内で骨細胞により開始され成される骨リモデリング(プロセスにほとんど貢献しないことがますます明らかになってきている。
　Ｃa/Ｐモル比が1.50より高い燐酸カルシウム粉末組成物を用いて調製された燐酸カルシウム系セメント(例えば、非特許文献７参照)も、生体内で移植された場合、(低Ｃa/Ｐモル比の燐酸カルシウムセメント(例えば、米国特許第6,117,456号公報(特許文献１)参照)と比べて)再吸収性の水準が低い。
　しかしながら、燐酸カルシウム系セメントのＣa/Ｐモル比のみでは、これらの生体内再吸収性の程度は規定されない。全Ｃa/Ｐ比を適当に調節すると共に、セメントの設計で用いられる燐酸カルシウム化合物(中性pＨ値で生体外溶解性を低下させるために:ＴＴＣＰ(Ｃa4(ＰＯ4)2Ｏ)、α-ＴＣＰ(Ｃa3(ＰＯ4)2)、ＭＣＰＭ(Ｃa(Ｈ2ＰＯ4)2・Ｈ2Ｏ)、β-ＴＣＰ、Ｃa2Ｐ2Ｏ7、ＤＣＰＤ(ＣaＨＰＯ4・２Ｈ2Ｏ)、ＤＣＰＡ(ＣaＨＰＯ4)またはＨＡ(Ｃa10(ＰＯ4)6(ＯＨ)2))の適当な選択が、新規セメントの再吸収性の調整における重要な因子となる。
　燐酸カルシウム化合物を、それらからセメント粉末を形成(ＣaＯ-Ｐ2Ｏ5の二元系またはＣaＯ-Ｐ2Ｏ5-Ｈ2Ｏの三元系から)するために選択する際、考えられる候補の生体外/生体内溶解性(およびヒト血漿に類似の媒体中でのこれらの加水分解速度)にも最高の注意を払い優先すべきである。
　生体用の燐酸カルシウムセメントは、それらの大部分が硬化時に生物活性ヒドロキシアパタイト(「アパティティック燐酸三カルシウム」としても知られている、Ｃa9(ＨＰＯ4)(ＰＯ4)5ＯＨ)に転換し、それ故に、優れた生物親和性を有する硬化セメントになる、という利点を有する。生体用の多くの既に知られている燐酸カルシウムセメントは、主成分として燐酸四カルシウム(ＴＴＣＰ、Ｃa4(ＰＯ4)2Ｏ)を含む。例えば、例えば、米国特許第4,612,053号公報(特許文献２)および欧州特許第1172076号公報(特許文献３)は、主成分として燐酸四カルシウムおよび無水燐酸二カルシウム(ＤＣＰＡ、ＣaＨＰＯ4)を含むセメントを開示しているが、米国特許第5,525,148号公報(特許文献４)は、いかなるＴＴＣＰも含まない一連の燐酸カルシウムセメントの調製を記載している。これらの燐酸カルシウムセメントの硬化特性(すなわち、擬似または真の生理学的液体への浸漬に続いて達成される最終的圧縮強度および硬化時間(典型的には、乾燥状態で測定される))が、混練の工程で用いられる液体の量にも依存して広く変化することも知られている。すなわち、用いられる混練液体の減少により、硬化時間が短縮すると共に硬化体の強度が上昇する。
　最も一般的なＴＴＣＰ含有セメント(その二次成分が酸性燐酸カルシウム、ＭＣＰＭ:Ｃa(Ｈ2ＰＯ4)2・Ｈ2Ｏ)は「Ｎorian ＳＲＳ」の市販名で知られており、その製造者(Ｎorian Ｃorporation)によると、それは圧縮強度が約40ＭＰaである。このセメントは、Ｃa/Ｐモル比が1.50より僅かに高い。その生体内再吸収性は、独立した供給源からの動物および臨床試験の開示も必要としている。
　米国特許第6,117,456号公報(特許文献１)は、α-ＢＳＭ(「BIOBON(登録商標)」の名で欧州で(Ｂioｍet-Ｍerckにより)販売されている)という名称の高度に再吸収性(１年未満で完全に生体内再吸収)のセメントの調製を開示している。このセメントは、２つの粉末成分、(i)結晶性の低い燐酸カルシウム(主要相)および(ii)充分に結晶したＤＣＰＤ(ブルッシャイト(Ｂrushite)、ＣaＨＰＯ4・２Ｈ2Ｏ)からなる。BIOBON(登録商標)は、Ｃa/Ｐモル比が1.50未満である。その主要な結晶性の低い燐酸カルシウム成分は、非常に迅速に反応(最初の24時間以内に開始し、時間の経過と共に継続する)してアパティティック燐酸三カルシウム(Ｃa9(ＨＰＯ4)(ＰＯ4)5ＯＨ)を形成する、とはいえ結晶性成分の充分な再吸収にはかなり長い時間を要する。単純生理食塩水と混練してそのペーストを形成するBIOBON(登録商標)(または、α-ＢＳＭ)は、充分に硬化した時に圧縮強度値が極めて低い(約10〜15ＭＰa)という欠点を有し、このことが、その使用を主に「非負荷」部位および用途に厳しく限定する。
　米国特許第5,152,836号公報(特許文献５)は、硫酸コンドロイチンとコハク酸ナトリウムの比較的濃度の高い水溶液を用いて、ペースト状に混練された、α-ＴＣＰ(75重量％)、ＴＴＣＰ(18重量％)、ＤＣＰＤ(５重量％)およびＨＡ(２重量％)からなる燐酸カルシウムセメント(ここでも、Ｃa/Ｐモル比が1.50より僅かに高い)を記載している。このセメントは、BIOPEX(登録商標)(三菱マテリアル製)の商品名で販売されている。60〜90ＭＰaの圧縮強度が達成されたと主張されている。その再吸収性について殆ど知られていないが、その製造者によりかなり迅速に再吸収すると主張されている(数週間で約50％)。
　市場で販売されている最も新しい燐酸カルシウムセメントは、CALCIBON(登録商標)(Ｂioｍet-Ｍerckにより製造および販売)として知られており、Ｃa/Ｐモル比が1.55であり、α-ＴＣＰ(58〜60重量％)、ＤＣＰＡ(26〜27重量％)、ＣaＣＯ3(12〜13重量％)およびＨＡ(２重量％)の混合物からなる。これは、圧縮強度が50〜60ＭＰaであるが、そのバルク状(すなわち、マクロ孔質があまり無い)では、BIOBON(登録商標)ほど迅速に再吸収性ではない。高圧縮強度燐酸カルシウムセメントは、それに拘わらず、生体の負荷がかかる部位での骨の空隙または欠損の修復に適してもいる。
　α-ＴＣＰは単独で、生体外または生体内で容易に加水分解して直接、カルシウム欠損ヒドロキシアパタイトになることが知られており(非特許文献５参照)、広範囲の「カルシウム欠損ヒドロキシアパタイト」の群においてＣa/Ｐモル比は1.3〜1.65であり得る。これらの値が1.50を超え、化学量論的ヒドロキシアパタイトの値(1.67)にかなり近づくと、移植片の再吸収性が低下するのが観察される。一方、(凝固反応の結果として)形成されたカルシウム欠損ヒドロキシアパタイトは、もしＮaおよびＫのようなアルカリ元素をも含むならば、そのセメントの再吸収性も増加する(非特許文献８参照)。新しく形成されるカルシウム欠損ヒドロキシアパタイトミクロ構造(電子顕微鏡写真中で典型的には、α-ＴＣＰ粒上に形成されるミクロ箔またはミクロ針を有して像形成される)の結晶学的Ｃa部位に、そのようなアルカリ元素を意図的にドープすると、それぞれ、空隙部分の発生、ヒドロキシル部位および燐酸イオン部位におけるカルボン酸イオン(ＣＯ3 2-)の置換が生じる。ここで、ヒトの骨は約1.6重量％のＮaおよびＫイオンを含むことを思い出すことも必要である。
　BIOBON(登録商標)のみを除く大部分の市販の燐酸カルシウムセメント用の一次粉末成分(すなわち、α-ＴＣＰおよびＴＴＣＰ)は、これまでは高温(1350℃超)での固相反応性焼成(ＳＳＲＦ)により調製されてきた。そのような高温を製造工程で用いることにより、得られるものは粒径が殆ど80〜100μｍを超える硬質の焼結生成物となるのは避けられず、従って、これらの成分は最初に高エネルギーミルで研磨して細かい粉末にしてから、セメント組成物中に用いる必要があった。補修部位中に成長する骨との高率の生体内生物反応性および生物一体性を達成するためには、燐酸カルシウムセメント組成物中においては細かい粉末(30μｍ未満)であることが強く要求される。ＳＳＲＦの実施およびその後の研磨操作は、当然ながらそのようなセメントの製造コストを上昇させる。
　なお、他に本発明の実施のために用いられる先行技術としては、下記[実施例]の項目で引用される非特許文献９がある。
米国特許第6,117,456号公報 米国特許第4,612,053号公報 欧州特許第1172076号公報 米国特許第5,525,148号公報 米国特許第5,152,836号公報 Ｈ.ＭonｍaおよびＴ.Ｋanazawa著「Ｗet Ｐrocess Ｆorｍation of Ｎon-stoichioｍetric Ｈydroxyapatite froｍ Ｔricalciuｍ Ｐhosphate」窯業協会誌第86巻、73-76頁、1978年 Ｗ.Ｅ.ＢroｗnおよびＬ.Ｃ.Ｃhoｗ著「Ａ Ｎeｗ Ｃalciuｍ Ｐhosphate Ｗater Ｓetting Ｃeｍent」352〜377頁,Ｃeｍents Ｒesearch Ｐrogress-1986、Ｐ.Ｗ.Ｂroｗn編、Ａｍerican Ｃeraｍic Ｓociety,オハイオ州ウエスタービル,1987年 Ａ.Ａ:Ｍirtchi,Ｊ.ＬeｍaitreおよびＥ.Ｍunting著「Ｃalciuｍ Ｐhosphate Ｃeｍents:Ｓtudy of the beta-tricalciuｍ Ｐhosphate-Ｄicalciuｍ Ｐhosphate-Ｃalcite Ｃeｍents「Ｂioｍaterials」第11巻、83〜88頁、1990年 Ｆ.Ｃ.Ｍ.Ｄriessens,Ｊ.Ａ.Ｐlanellら著,Ｂioceraｍics,第10巻,279-282頁,1997年 Ｋ.Ｓ.ＴenＨuisenおよびＰ.Ｗ.Ｂroｗn著「Ｆorｍation of Ｃalciuｍ-Ｄeficient Ｈydroxyapatite froｍ alpha-Ｃa3(ＰＯ4)2」、Ｂioｍaterials,第19巻,2209-2217頁,1998年 Ｍ.Ｔ.Ｍushipe、Ｐ.Ａ.ＲevellおよびＪ.Ｃ.Ｓhelton著「Ｃancellous Ｂone Ｒepair using Ｂovine Ｔrabecular Ｂone Ｍatrix Ｐarticulates」,Ｂioｍaterials,第23巻,365〜370頁、2002年 Ｆ.Ｃ.Ｍ.Ｄriessens,Ｍ.Ｇ.Ｂoltong、Ｅ.Ａ.Ｐ.ＤeＭaeyer、Ｒ.Ｍ.Ｈ.ＶerbeeckおよびＲ.Ｗenz著「Ｅffect of teｍperature and iｍｍersion on the setting of soｍe calciuｍ phosphate ceｍents」、Ｊ.Ｍater.Ｓci.Ｍater.Ｍedic,第11巻,453-457,2000年 Ｆ.Ｃ.Ｍ.Ｄriessens、Ｍ.Ｇ.Ｂoltong、Ｅ.Ａ.Ｐ.de Ｍaeyer、Ｒ.Ｗenz、Ｂ.ＮiesおよびＪ.Ａ.Ｐlanell著「Ｔhe Ｃa/Ｐ Ｒange of Ｎanoapatite Ｃalciuｍ Ｐhosphate Ｃeｍents」、Ｂioｍaterials,第23巻,4011-4017頁,2002年 Ａ.Ｃ.Ｔas著「Ｍolten salt synthesis of calciuｍ hydroxyapatite ｗhiskers」,Ｊ.Ａｍ.Ｃeraｍ.Ｓoc.,第84巻,295〜300頁,2001年
　本発明の目的は、従来技術からの前記不利益を回避すると共にＣa/Ｐモル比が1.50よりかなり低く、その主要成分がα-Ｃa3(ＰＯ4)2であり、少量の成分が高水溶性燐酸カルシウム化合物ブルッシャイト(ＤＣＰＤ:ＣaＨＰＯ4×２Ｈ2Ｏ)である新規燐酸カルシウムセメントを提供すること、およびカルシウム欠損ヒドロキシアパタイトの形成を促進する種材として役立つ少量のヒドロキシアパタイトを含むことにある。
　本発明のもう一つの目的は、その全成分が湿潤化学的合成経路により製造され、同時にセメント体へのアルカリ元素(ＮaおよびＫ)のドーピングを容易にし、それにより、製造床上の1200℃を超える温度の使用、および粒径縮小のための単調な高エネルギー研磨操作のようなコストを上昇させる加工工程を除去する、α-ＴＣＰ系燐酸カルシウムセメント調製方法を提供することにある。
　明細書および添付の請求の範囲をさらに検討すると、本発明のさらなる目的および利点が当業者には明らかになる。
　これらの目的は、燐酸カルシウムセメント組成物を調製する方法であって、
　a)予備加熱したＣa(ＮＯ3)2×４Ｈ2Ｏ溶液を、攪拌下に(ＮＨ4)2ＨＰＯ4溶液に添加し、続いて濃厚ＮＨ4ＯＨ溶液を加え、続いて、β型第三燐酸カルシウム95重量％およびヒドロキシアパタイト５重量％を約1200℃で焼成してα型第三燐酸カルシウム95重量％とヒドロキシアパタイト５重量％からなる二相粉末Ａを形成する工程、
　b)Ｎa2ＨＰＯ4×２Ｈ2Ｏ溶液を、攪拌下にＫＨ2ＰＯ4溶液に添加し、続いてＣa(ＮＯ3)2×４Ｈ2Ｏを加えて一相粉末Ｂ(ＣaＨＰＯ4×２Ｈ2Ｏ)を形成する工程、および
　c)凝固性溶液(Ｎa2ＨＰＯ4×２Ｈ2Ｏ)の存在下に粉末Ａと粉末Ｂを混合し、続いて研磨して、Ｃa/Ｐの全モル比が1.35〜1.40であるセメント粉末を形成する工程
を含んでなる方法により達成される。
　このセメントは、高い再吸収率と充分な圧縮強度を兼ね備えており、これらの特性が必要とされる用途において骨充填剤または骨代替物として用いることができる。
　本発明の燐酸カルシウムセメント粉末は、２つの粉末を一緒に物理的に混合することにより形成される。これらの粉末は、(a)粉末Ａ:αＴＣＰ(α-Ｃa3(ＰＯ4)2、95重量％)＋ＨＡ(Ｃa10(ＰＯ4)6(ＯＨ)2、５重量％)の二相混合物、および(b)粉末Ｂ:ＤＣＰＤ(ＣaＨＰＯ4・２Ｈ2Ｏ)。これらの粉末は、湿潤化学的合成手順により調製され、その詳細は以下の実施例に記載されている。粉末Ａ70〜80重量％と粉末Ｂ20〜30重量％とをミル中で互いにブレンドすることによりセメント粉末が得られる。75:25の混合重量比が好ましい。
　凝固反応を開始するための好ましい凝固溶液は、３重量％Ｎa2ＨＰＯ4・２Ｈ2Ｏ水溶液である。この溶液の濃度を４重量％に増加させると、硬化時間が短くなり、濃度を(２重量％)に低下させると、硬化時間が30分を超えて長くなることも観察される。
　このセメントの好ましい「液体-粉末」(すなわち、Ｌ/Ｐ)比は、セメント粉末１g当たり0.40〜0.45ｍlの範囲であった。最も好ましい値は0.43ｍlであった。
　Ｃa/Ｐモル比を(粉末Ａと粉末Ｂとの混合比を変えることにより)1.33〜1.43に調節すると、凝固反応が起こることも観察された。このＣa/Ｐ比範囲の下方端(1.33)から出発して、上方端(1.43)に上がると、圧縮強度は上昇する傾向がある(34〜39ＭＰa)。
　焼成された粉末は、粒径が40μｍ未満の細かい粉末を得るために軽く粉砕される。
　本発明を、以下の実施例により詳細に説明する。
　前述のおよび以下の実施例において、全ての温度は摂氏で補正せずに示し；特に示さない限り、全ての部および百分率は重量基準である。
　[実施例１]
　二相α-ＴＣＰ＋ＨＡ粉末(粉末Ａ)の合成
　(ＮＨ4)2ＨＰＯ4 51.53gを、ガラスビーカー中で蒸留Ｈ2Ｏ 650ｍl中に溶解し、37℃に予備加熱して、透明溶液(溶液Ａ)を形成する。別のガラスビーカーにおいて、Ｃa(ＮＯ3)2・４Ｈ2Ｏ 139.35gを、37℃に予備加熱したＨ2Ｏ 1000ｍlに溶解して溶液Ｂを形成する。溶液Ｂを、一定攪拌下にゆっくり(５分間で)溶液Ａに添加する。不透明溶液の温度を37℃に維持する。この溶液中の公称Ｃa/Ｐモル比は1.512である。
　次に、33ｍlの分量の濃厚(すなわち、25体積％)ＮＨ4ＯＨを、一度に乳濁溶液に添加し、37℃で２時間攪拌した。形成された沈殿を、次に、母液から濾別し、蒸留水２Lで洗い、続いて、60℃の空気雰囲気中で24時間乾燥した。その後、乾燥粉末を不活性Ａl2Ｏ3 ボール内で空気雰囲気中、850℃で12時間焼成する。形成された粉末は、β-ＴＣＰ 95重量％とＨＡ ５重量％とからなることがわかる。
　これらのサブミクロン粒子粉末を、次に、1200℃で焼成することによりα-ＴＣＰ 95重量％＋ＨＡ ５重量％に転化し、続いて、室温まで急冷する。
　この焼成は次のように行われる：
　　β-ＴＣＰ 95重量％＋ＨＡ ５重量％粉末を(Ａl2Ｏ3ボール内で)室温から1200℃に４時間かけて加熱し、
　　1200℃で3.5時間、温度浸透させ、
　　続いて、1200℃から1000℃に10分間で急冷(炉内)し、
　　続いて1000℃から500℃に１時間で冷却し、
　　最後に500℃から室温まで３時間で冷却する。
　焼成粉末を軽く粉砕して、粒径40μｍ未満の細かい粉末を得る(図１)。
　図１は、粉末Ａの２つの前駆体(60℃および850℃で得られる)についての粉末Ｘ線回折(ＸＲＤ)データ、並びに粉末Ａ自体についてのデータ(1200℃での焼成後)を１つの図に示したものである。
　[実施例２]
　ブルッシャイト(ＤＣＰＤ:ＣaＨＰＯ4・２Ｈ2Ｏ)粉末(粉末Ｂ)の合成
　ＫＨ2ＰＯ4 2.0636gを、蒸留水1750ｍlを含むガラスビーカー中に室温で溶解して透明容積を調製する。次に、Ｎa2ＨＰＯ4・２Ｈ2Ｏ 7.5324gをこの溶液中に添加し、15分間混合する。得られる溶液のpＨ値を測定すると7.4である。次に、Ｃa(ＮＯ3)2・４Ｈ2Ｏ(粉末状)27.59gを、溶液Ｂに一度に加え、室温で80分間混合する。形成された沈殿を、次に、母溶液から濾別し、蒸留Ｈ2Ｏ ２Lで洗い、60℃で24時間乾燥する。高度の結晶性の一相ＤＣＰＤ(ＣaＨＰＯ4・２Ｈ2Ｏ)粉末を得る。これらのサンプルについて行った化学的分析は、ＮaとＫが併せて1.6重量％存在することを示している。
　図２は、極めて結晶性の高いＤＣＰＤ粉末のＸＲＤデータを示す。これらの粉末は、板状形態である(ＳＥＭ写真で見える)。
　[実施例３]
　セメント粉末の調製
　粉末Ａ(75重量％)と粉末Ｂ(25重量％)をプラスチック瓶(その中に研磨ボールは無い)内に入れ、密封し、次に自動ミル(乱流型)内に１時間置く。瓶中の粉末の合計量は100gである。この研磨後に、セメント粉末が準備できている。これらの２つの粉末を混合することにより、セメント粉末の相集合は、α-ＴＣＰ 71.1重量％、ＤＣＰＤ 25.2重量％およびＨＡ 3.7重量％に相当し、全Ｃa/Ｐモル比は1.39である。
　[実施例４]
　セメントの凝固
　好ましい凝固促進溶液は、蒸留水中の３重量％Ｎa2ＨＰＯ4・２Ｈ2Ｏ溶液である。この溶液は、α-ＴＣＰ系セメント中で良好に働くことがわかる。
　セメント粉末3.00gを、まず、メノウ乳鉢内にいれる。凝固溶液1.30ｍlを粉末体上に滴下し、混合物をメノウ乳棒を用いてペーストが形成されるまで90秒間混練する。10〜12分で硬化が観察され、これは、10分間の制限に達する前に、ペーストを任意の形状で得ることができることを示している。圧縮強度を測定すると37±２ＭＰaである。
　このセメントの強度は、15重量％のβ-ＴＣＰウィスカー(髯状結晶)(参照文献に概説する手順に従って合成:非特許文献９参照)の添加後に50±３ＭＰaに上げることができる。しかしながら、そのような添加は、最初のセメント組成物の全Ｃa/Ｐモル比を変化させる。
　ペーストを押し付けて直径7.5ｍｍ、高さ1.4cｍの円筒成形体にした後に、インストロン試験機で圧縮強度値を測定し、続いて、脱イオン水中で37℃で72時間硬化し、乾燥する。
　[実施例５]
　セメントの生体外性能評価
　セメント粉末3.0gを、メノウ乳鉢内で、３重量％Ｎa2ＨＰＯ4・２Ｈ2Ｏ 1.3ｍlと共に90分間混練する。形成されたペーストを手により直径１cｍのボールに造形する。次に、サンプルを、密封されたガラス瓶中の脱イオン水 30ｍl中に入れ、37℃のオーブン内に１日〜３ケ月の期間置く。
　走査電子顕微鏡(ＳＥＭ)写真は、ＤＣＰＤの大きな板状物が既にカルシウム欠損ヒドロキシアパタイト(ＣＤＨＡ)に転換しており、その特徴的形状が、ミクロ箔または針であることを示している。このセメントの主要成分であるα-ＴＣＰ(95％)＋ＨＡ(５％)もミクロ箔により明らかであるようにＣＤＨＡへの転換を始めていた。
　37℃でＨ2Ｏ中に３ケ月維持した後のセメントバルクの形状を示すＳＥＭ写真は、多孔質セメント体を残してペーストが殆ど完全に溶解していることを特徴とし、このセメントは、骨の内殖が起こり進行するのに最も適している。
　37℃で水中に浸したセメントサンプルの相分析が、図３に示す粉末ＸＲＤデータにより報告されている。このデータから、ＣＤＨＡピーク(約26°、31.9°および35°の２θ領域における)が浸漬から２日後でも見えるようになり始め、特徴的ＤＣＰＤピーク(約21°、23°および29.5°)が２日〜６日で強度が低下していることが明らかであり、これは、それらが迅速に溶解し、全セメント体が結局、カルシウム欠損ヒドロキシアパタイトの一つに変化していることを示す。ＣＤＨＡは、骨鉱物に顕著に類似している唯一の燐酸カルシウム化合物とみなされる。
実施例１で得られた前駆体および粉末の粉末ＸＲＤ軌跡を示す。 合成されたＤＣＰＤ粉末(粉末Ｂ)のＸＲＤデータを示す。 水に数日浸したセメントサンプルのＸＲＤデータを示す。

Claims (13)

  1. 　α型第三燐酸カルシウム(Ｃa3(ＰＯ4)2)およびヒドロキシルアパタイト(Ｃa10(ＰＯ4)(ＯＨ)2)を含む二相粉末Ａ、およびＤＣＰＤ(ＣaＨＰＯ4×２Ｈ2Ｏ)を含む一相粉末Ｂを、Ｃa/Ｐのモル比が1.35〜1.40となるように含んでなる燐酸カルシウムセメント組成物。
  2. 　前記粉末Ａと前記粉末Ｂとを70:30〜80:20の混合重量比で混合する請求項１に記載の燐酸カルシウムセメント組成物。
  3. 　前記粉末Ａと前記粉末Ｂとを75:25の混合重量比で混合する請求項１または２に記載の燐酸カルシウムセメント組成物。
  4. 　粒径が40μｍ未満である請求項１〜３のいずれかに記載の燐酸カルシウムセメント組成物。
  5. 　圧縮強度が34〜39ＭＰaである請求項１〜４のいずれかに記載の燐酸カルシウムセメント組成物。
  6. 　さらに、β型第三燐酸カルシウム(Ｃa3(ＰＯ4)2)15重量％を含む請求項１〜５のいずれかに記載の燐酸カルシウムセメント組成物。
  7. 　前記組成物が50±３ＭＰaの圧縮強度を有する請求項６に記載の燐酸カルシウムセメント組成物。
  8. 　燐酸カルシウムセメント組成物を調製する方法であって、
    　a)予備加熱したＣa(ＮＯ3)2×４Ｈ2Ｏ溶液を、攪拌下に(ＮＨ4)2ＨＰＯ4溶液に添加し、続いて濃厚ＮＨ4ＯＨ溶液を加え、続いて、β型第三燐酸カルシウム95重量％およびヒドロキシアパタイト５重量％を約1200℃で焼成してα型第三燐酸カルシウム95重量％とヒドロキシアパタイト５重量％からなる二相粉末Ａを形成する工程、
    　b)Ｎa2ＨＰＯ4×２Ｈ2Ｏ溶液を、攪拌下にＫＨ2ＰＯ4溶液に添加し、続いてＣa(ＮＯ3)2×４Ｈ2Ｏを加えて一相粉末Ｂ(ＣaＨＰＯ4×２Ｈ2Ｏ)を形成する工程、および
    　c)凝固性溶液(Ｎa2ＨＰＯ4×２Ｈ2Ｏ)の存在下に粉末Ａと粉末Ｂを混合し、続いて研磨して、Ｃa/Ｐの全モル比が1.35〜1.40であるセメント粉末を形成する工程
    を含んでなる方法。
  9. 　粉末Ａと粉末Ｂを70:30〜80:20の混合重量比で混合する請求項８に記載の方法。
  10. 　粉末Ａと粉末Ｂを75:25の混合重量比で混合する請求項８に記載の方法。
  11. 　凝固性溶液の濃度が３重量％である請求項８〜10のいずれかに記載の方法。
  12. 　燐酸カルシウムセメント組成物の粒径が40μｍ未満である請求項８〜11のいずれかに記載の方法。
  13. 　β型第三燐酸カルシウムウィスカー15重量％を添加してセメントの強度を50±３ＭＰaに上げる請求項８〜12のいずれかに記載の方法。
JP2003303277A 2002-08-27 2003-08-27 新規燐酸カルシウムセメント組成物およびそれを調製する方法 Pending JP2004083410A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02019214 2002-08-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004083410A true JP2004083410A (ja) 2004-03-18

Family

ID=31985019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003303277A Pending JP2004083410A (ja) 2002-08-27 2003-08-27 新規燐酸カルシウムセメント組成物およびそれを調製する方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6929692B2 (ja)
JP (1) JP2004083410A (ja)
CA (1) CA2438742C (ja)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6960249B2 (en) * 1999-07-14 2005-11-01 Calcitec, Inc. Tetracalcium phosphate (TTCP) having calcium phosphate whisker on surface
US7094282B2 (en) * 2000-07-13 2006-08-22 Calcitec, Inc. Calcium phosphate cement, use and preparation thereof
US7270705B2 (en) * 1999-07-14 2007-09-18 Jiin-Huey Chern Lin Method of increasing working time of tetracalcium phosphate cement paste
US7169373B2 (en) 1999-07-14 2007-01-30 Calcitec, Inc. Tetracalcium phosphate (TTCP) having calcium phosphate whisker on surface and process for preparing the same
US6840995B2 (en) * 1999-07-14 2005-01-11 Calcitec, Inc. Process for producing fast-setting, bioresorbable calcium phosphate cements
US7182928B2 (en) * 2000-07-13 2007-02-27 Calcitec, Inc. Calcium phosphate cements made from (TTCP) with surface whiskers and process for preparing same
US7156915B2 (en) * 2000-07-13 2007-01-02 Calcitec, Inc. Tetracalcium phosphate (TTCP) with surface whiskers and method of making same
US20030216777A1 (en) * 2002-05-16 2003-11-20 Yin-Chun Tien Method of enhancing healing of interfacial gap between bone and tendon or ligament
US6994726B2 (en) * 2004-05-25 2006-02-07 Calcitec, Inc. Dual function prosthetic bone implant and method for preparing the same
US7163651B2 (en) * 2004-02-19 2007-01-16 Calcitec, Inc. Method for making a porous calcium phosphate article
WO2005077039A2 (en) * 2004-02-05 2005-08-25 Osteobiologics, Inc. Absorbable orthopedic implants
US7459018B2 (en) * 2005-04-08 2008-12-02 Howmedica Leibinger Inc. Injectable calcium phosphate cement
US7416602B2 (en) * 2005-04-08 2008-08-26 Howmedica Leibinger, Inc. Calcium phosphate cement
US7942875B2 (en) 2005-05-18 2011-05-17 Sonoma Orthopedic Products, Inc. Methods of using minimally invasive actuable bone fixation devices
US8961516B2 (en) 2005-05-18 2015-02-24 Sonoma Orthopedic Products, Inc. Straight intramedullary fracture fixation devices and methods
WO2010037038A2 (en) 2008-09-26 2010-04-01 Sonoma Orthopedic Products, Inc. Bone fixation device, tools and methods
US9060820B2 (en) 2005-05-18 2015-06-23 Sonoma Orthopedic Products, Inc. Segmented intramedullary fracture fixation devices and methods
US8388626B2 (en) * 2006-11-08 2013-03-05 Warsaw Orthopedic, Inc. Methods of employing calcium phosphate cement compositions and osteoinductive proteins to effect vertebrae interbody fusion absent an interbody device
CA2670263A1 (en) 2006-11-22 2008-05-29 Sonoma Orthopedic Products, Inc. Fracture fixation device, tools and methods
AU2009257472A1 (en) 2008-06-10 2009-12-17 Sonoma Orthopedic Products, Inc. Fracture fixation device, tools and methods
US8900207B2 (en) * 2008-08-29 2014-12-02 Barry F. Uretsky Apparatus and method for treatment of bifurcation lesions
EP2512537B1 (en) 2009-12-18 2015-08-26 Howmedica Osteonics Corp. Dual paste direct injectable bone cement precursor systems and methods of making same
WO2012062360A1 (en) 2010-11-10 2012-05-18 Stryker Trauma Gmbh Polymeric bone foam composition and method
US9770278B2 (en) 2014-01-17 2017-09-26 Arthrex, Inc. Dual tip guide wire
US9814499B2 (en) 2014-09-30 2017-11-14 Arthrex, Inc. Intramedullary fracture fixation devices and methods
EP3256177B1 (en) * 2015-02-09 2021-04-14 Wayne State University Method of making injectable cements
CA3026661A1 (en) 2016-06-10 2017-12-14 Dsm Ip Assets B.V. Settable bone void filler

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000000295A (ja) * 1998-04-16 2000-01-07 Merck Patent Gmbh 凝集促進剤を含むリン酸三カルシウム含有バイオセメントペ―スト
JP2000169200A (ja) * 1998-12-07 2000-06-20 Ngk Spark Plug Co Ltd 速硬性リン酸カルシウムセメント
JP2001095913A (ja) * 1999-09-28 2001-04-10 Asahi Optical Co Ltd リン酸カルシウムセメントおよびリン酸カルシウム粉体

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5605713A (en) * 1991-11-22 1997-02-25 Boltong; Maria G. Process for the preparation of calcium phosphate cements and its application as bio-materials
US6616742B2 (en) * 2001-08-30 2003-09-09 Cana Lab Corporation Process for preparing a paste from calcium phosphate cement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000000295A (ja) * 1998-04-16 2000-01-07 Merck Patent Gmbh 凝集促進剤を含むリン酸三カルシウム含有バイオセメントペ―スト
JP2000169200A (ja) * 1998-12-07 2000-06-20 Ngk Spark Plug Co Ltd 速硬性リン酸カルシウムセメント
JP2001095913A (ja) * 1999-09-28 2001-04-10 Asahi Optical Co Ltd リン酸カルシウムセメントおよびリン酸カルシウム粉体

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.C.TAS: "Molten salt synthesis of calcium hydroxyapatite whiskers", J.AM.CERAM.SOC., vol. 82, no. 2, JPN6009029117, 2001, pages 295 - 300, ISSN: 0001346461 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20040112256A1 (en) 2004-06-17
CA2438742A1 (en) 2004-02-27
CA2438742C (en) 2011-08-09
US6929692B2 (en) 2005-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2004083410A (ja) 新規燐酸カルシウムセメント組成物およびそれを調製する方法
JP3110762B2 (ja) 吸収可能な生体活性リン酸塩含有セメント
EP1715829B1 (en) Rapid-hardening calcium phosphate cement compositions
US8343271B1 (en) Hydraulic cement compositions and methods of making and using the same
US6005162A (en) Methods of repairing bone
US5336264A (en) Situ prepared calcium phosphate composition and method
US6002065A (en) Kits for preparing calcium phosphate minerals
JP4940126B2 (ja) 外科用のリン酸カルシウムをベースとする水硬セメント
EP1796749A1 (en) Resorbable ceramic compositions
JPS6242625B2 (ja)
TWI573776B (zh) 磷酸二鈣陶瓷、磷酸二鈣與氫氧基磷灰石之雙相陶瓷及其製造方法
JP5518745B2 (ja) リン酸マグネシウムアンモニウムセメントのための調合物
WO2010065780A1 (en) Tricalcium phosphate coarse particle compositions and methods for making the same
US20140305344A1 (en) Magnesium phosphate biomaterials
JP2002509766A (ja) 特性の改善されたバイオセメント
EP1394132B1 (en) A new calcium phosphate cement composition and a method for the preparation thereof
US8293004B2 (en) Fluorapatite-forming calcium phosphate cements
Dorozhkin Self-Setting Calcium Orthophosphate (CaPO 4) Formulations
JP2000169199A (ja) 速硬性リン酸カルシウムセメント
JPH07277790A (ja) リン酸カルシウム系硬化体用粉剤
JPH1111998A (ja) 速硬性リン酸カルシウムセメント及びその製造方法
JPH01160560A (ja) 人体硬組織代替組成物
MXPA05002379A (es) Procedimiento para preparar biocompuesto basado de fosfato de calcio.

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20041019

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060825

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090609

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090617

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100426