JP2004159971A - Bone-forming member and manufacturing method therefor - Google Patents

Bone-forming member and manufacturing method therefor Download PDF

Info

Publication number
JP2004159971A
JP2004159971A JP2002330467A JP2002330467A JP2004159971A JP 2004159971 A JP2004159971 A JP 2004159971A JP 2002330467 A JP2002330467 A JP 2002330467A JP 2002330467 A JP2002330467 A JP 2002330467A JP 2004159971 A JP2004159971 A JP 2004159971A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
bone
forming member
pores
bioabsorbable
factor
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
JP2002330467A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Yoshikawa
秀樹 吉川
Akira Nai
陽 名井
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.)
MMT KK
Coorstek KK
MMT Co Ltd
Original Assignee
MMT KK
MMT Co Ltd
Toshiba Ceramics Co Ltd
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 MMT KK, MMT Co Ltd, Toshiba Ceramics Co Ltd filed Critical MMT KK
Priority to JP2002330467A priority Critical patent/JP2004159971A/en
Publication of JP2004159971A publication Critical patent/JP2004159971A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Biological Depolymerization Polymers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bone-forming member that can effectively, safely, and sufficiently form a homogeneous bone by suppressing the using amount of an osteogenic inductive factor, or the like, by using a porous ceramic material having a specific structure, and to provide a method for manufacturing the member. <P>SOLUTION: The bone-forming member uses the porous ceramic material formed by stirring frothing which has linked sphere-like opened pores formed in a state where a plurality of adjacent pores is three-dimensionally communicating with each other through communicative holes so that the volume of pores having diameters of ≥5 μm may become ≥85% of the volume of all pores in a pore diameter distribution measured with a mercury porosimeter. On the internal surface of each pore, a biogenic absorptive member and the osteogenic inductive factor are equally carried in a thickness of ≤2 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、骨形成用部材およびその製造方法に関し、より詳細には、骨欠損部位における骨の形成に好適に用いることができるセラミックス多孔体を用いた部材およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
傷病等による骨の欠損部位を補填する目的で、従来から、セラミックスや金属を用いた人工骨の開発が行われている。
前記セラミックスのうち、強度や生体為害性がない等の観点から、アルミナ、ジルコニア等の人工骨が既に実用化されている。
人工骨は、さらに、自家骨等との優れた適合性を有していたり、経時的に生体組織に吸収されて定着する等の特性を有していることが好ましいことから、本来の骨の主な組成成分であるリン酸カルシウム系化合物からなるセラミックスが、より好適な材料として実用されるようになった。
【0003】
このリン酸カルシウム系化合物としては、例えば、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等があり、これらの材料からなるセラミックスのうち、特に、気孔率が高く、かつ、各気孔が全体にわたって連通している構成からなるセラミックス多孔体が好適であるとの提案が既になされている(例えば、特許文献1および2参照)。
【0004】
また、骨の形成技術に関しても、種々の提案がなされており、例えば、特許文献3には、ハイドロキシアパタイト多孔体を用いた移植体により、骨を形成することができることが開示されている。
【0005】
一方、金属を用いたものとして、例えば、生体為害性がないとされるチタンを利用して、骨形成誘導因子、生体適合性支持体としてのポリマーおよびチタンメッシュとからなる部材を用いることにより、骨欠損を修復することができることも開示されている(例えば、非特許文献1参照)。
【0006】
【特許文献1】
特開2000−302567号公報
【特許文献2】
特開2002−17846号公報
【特許文献3】
特開平7−88174号公報
【非特許文献1】
「ジャーナル オブ バイオオメディカル マテリアルズ リサーチ(“Journal of Biomedical Materials Research”)」(アメリカ),2002年,第62巻,p.169−174
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
セラミックス多孔体を用いた骨の形成においては、施術後、生体骨組織が前記セラミックス多孔体に付着することによって、生体組織内に定着する。このため、前記セラミックス多孔体の多孔体構造は、骨を形成する細胞が中まで侵入しやすく、また、該細胞に栄養分等を十分に供給することができ、しかも、強度が比較的大きい等の特性を発揮できるものであることが重要である。
【0008】
しかしながら、上記従来技術におけるハイドロキシアパタイト多孔体を用いた移植体においては、該移植体の一部では骨が形成され得るものの、該移植体全体にわたって均質に骨が形成されるとは言い難いものであった。
【0009】
また、上記のように、骨形成用部材としてチタンメッシュを用いた場合は、チタン自体は、生体内に吸収されるものではなく、異物が残存した状態となるため、長期間においては、生体に及ぼす影響が危惧される。
しかも、前記チタンメッシュは、セラミックス多孔体と比較して、細胞等の伝播性に劣ることから、骨形成誘導因子および生体適合性支持体を多量に使用しなければならなかった。
【0010】
ここで使用されている骨形成因子(BMP)等の骨形成誘導因子、ポリ乳酸とポリエチレングリコールとのブロック共重合体(PLA−PEG)等の生体適合性支持材は、医療用としては、まだ市販されていないものである。
また、前記骨形成誘導因子は、非常に高価であり、しかも、微量では、特にヒト等の霊長類においては、十分な効果が得られない。このため、骨形成誘導因子による骨の修復は、費用が高額となるだけでなく、十分な骨形成が困難な場合があった。
したがって、骨の修復のために用いられる骨形成誘導因子の使用量はできる限り少量に抑制し、かつ、骨形成誘導因子の作用を増強させることが、経済性、安全性の観点から好ましい。
【0011】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、特定構造を有するセラミックス多孔体を用いることにより、骨形成誘導因子等の使用量を抑制し、より効果的かつ安全に、均質な骨を十分に形成することができる骨形成用部材およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る骨形成用部材は、セラミックス多孔体の気孔内表面に、生体吸収性部材および骨形成誘導因子が担持された骨形成用部材であって、前記セラミックス多孔体は、複数の隣接するほぼ球状の気孔が連通孔により3次元的に連通した連球状開気孔を形成し、水銀ポロシメータにより測定した細孔径分布における孔径5μm以上の気孔体積が全気孔体積の85%以上であり、撹拌起泡により形成されたものであることを特徴とする。
上記のような構成からなる骨形成用部材は、セラミックス多孔体の気孔内への細胞等の侵入速度と骨形成誘導因子の放出速度とのバランスがよく、全体に均質に骨を効率的に形成することができる。
【0013】
前記骨形成誘導因子は、骨形成因子(BMP:bone morphogenetic protein)、形質転換成長因子(TGF−β:transforming growth factor β)、軟骨由来形成因子(CDMP:cartilage−derived morphogenetic protein)、骨誘導因子(OIF:osteoinductive factor)、インスリン様成長因子(IGF:insulin−like growth factor)、血小板由来成長因子(PDGF:platlet derived growth factor)および繊維芽細胞増殖因子(FGF:fibroblast growth factor)から選ばれたいずれかいずれか1種または2種以上であることが好ましい。
【0014】
前記骨形成用部材を人体に適用するためには、前記骨形成誘導因子としては、BMPのうち、特に、遺伝子組換え技術により得られた組換えヒト骨誘導因子(rhBMP)−2であることがより好ましい。
【0015】
前記骨形成誘導因子は、生体吸収性部材中に均一に混在し、前記生体吸収性部材は、前記セラミックス多孔体の気孔内表面に厚さ2μm以下でほぼ均等に担持されていることが好ましい。
【0016】
また、前記セラミックス多孔体は、気孔率が50%以上90%以下、平均気孔径が100μm以上600μm以下、連通孔の平均孔径が20μm以上であり、また、その材質としては、アルミナ、ジルコニア、シリカ、ムライト、ディオプサイド、ウォラストナイト、エーライト、べライト、アーケルマナイト、モンティセライト、生体用ガラスおよびリン酸カルシウム系セラミックスから選ばれた少なくとも1種からなることが好ましい。
【0017】
前記セラミックス多孔体は、リン酸カルシウム系セラミックスの中でも、特に、ハイドロキシアパタイトからなることが好ましく、また、前記生体吸収性部材は、骨形成誘導因子の徐放性を備えていることが好ましい。
【0018】
上記のような特性を備えた生体吸収性部材としては、乳酸および/またはグリコール酸の重合体、乳酸および/またはグリコール酸の重合体とポリエチレングリコールとのブロック共重合体、乳酸および/またはグリコール酸とp−ジオキサノンとポリエチレングリコールとの共重合体、アテロコラーゲンから選ばれた少なくとも1種からなるものが好適に用いられる。
【0019】
上記した生体吸収性部材の中でも、ポリ乳酸とポリエチレングリコールとのブロック共重合体(PLA−PEG)がより好ましく、特に、数平均分子量が5000以上1000000以下であり、前記ポリ乳酸とポリエチレングリコールのモル比が25:75〜75:25であるものが好ましい。
【0020】
また、前記生体吸収性部材は、乳酸および/またはグリコール酸とp−ジオキサノンとポリエチレングリコールとの共重合体(PLA−DX−PEG)であってもよい。
【0021】
また、本発明に係る骨形成用部材の製造方法は、有機化合物からなる生体吸収性材料をアセトンに添加した後、骨形成誘導因子と混合して、混合液を調製する工程と、撹拌起泡により形成され、複数の隣接するほぼ球状の気孔が連通孔により3次元的に連通した連球状開気孔を形成しているセラミックス多孔体に、前記混合液を浸潤させる工程と、前記セラミックス多孔体中のアセトンを除去し、生体吸収性部材および骨形成誘導因子をセラミックス多孔体の気孔内表面に担持させて、骨形成用部材を得る工程とを具備していることを特徴とする。
上記製造方法によれば、本発明に係る骨形成用部材を容易かつ効率的に得ることができる。
【0022】
上記製造方法においては、前記生体吸収性部材を、前記セラミックス多孔体の気孔内表面に厚さ2μm以下でほぼ均等に担持させることが好ましい。
このように、生体吸収性部材を薄くコーティングすることにより、セラミックス多孔体の連通孔が閉塞されず、開気孔状態が保持され、骨を形成する能力を有する細胞等を予め気孔内に挿入しておくことも可能となる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、より詳細に説明する。
本発明に係る骨形成用部材は、セラミックス多孔体の気孔内表面に、生体吸収性部材および骨形成誘導因子が担持された構成を有するものである。
そして、前記セラミックス多孔体は、複数の隣接するほぼ球状の気孔が連通孔により3次元的に連通した連球状開気孔を形成し、水銀ポロシメータにより測定した細孔径分布における孔径5μm以上の気孔体積が全気孔体積の85%以上であり、撹拌起泡により形成されたものである。
上記のような構成からなる骨形成用部材によれば、セラミックス多孔体の表層部においては、細胞の侵入速度が大きく、骨の形成が促進され、一方、前記セラミックス多孔体の内部においては、骨形成誘導因子が徐々に放出され、骨の形成が表層部から中心部へ向かって移行していくため、全体に均質に骨を形成することができる。
【0024】
また、前記骨形成用部材に担持される骨形成誘導因子としては、骨組織中からの抽出成分である各種の骨形成関連タンパク質を用いることができる。例えば、骨形成因子(BMP:bone morphogenetic protein)、形質転換成長因子(TGF−β:transforming growthfactor β)、軟骨由来形成因子(CDMP:cartilage−derived morphogenetic protein)、骨誘導因子(OIF:osteoinductive factor)、インスリン様成長因子(IGF:insulin−like growth factor)、血小板由来成長因子(PDGF:platlet derived growth factor)、繊維芽細胞増殖因子(FGF:fibroblast growth factor)、結合組織増殖因子(CTGF:connectivetissue growth factor)、血管内皮細胞増殖因子(VEGF:vasular endothelial growth factor)、肝細胞増殖因子(HGF:hepatocyte growth factor)、胎盤由来増殖因子(PIGF:placenta−derived growth factor)、アンジオポイエチン(angiopoietin)、ビスフォスフォネート、メバロン酸経路阻害剤、シグナル伝達作働薬等が挙げられる。
【0025】
これらの骨形成誘導因子の中でも、骨形成因子(BMP)、形質転換成長因子(TGF−β)、軟骨由来形成因子(CDMP)、骨誘導因子(OIF)、インスリン様成長因子(IGF)、血小板由来成長因子(PDGF)、繊維芽細胞増殖因子(FGF)から選ばれ1種または2種以上が用いられることが好ましく、さらに、前記骨形成用部材を人体に適用するためには、ヒト由来の他のタンパク質が実質的に含まれていないヒト骨形成因子(hBMP)であることがより好ましい。
特に、免疫性等の臨床上の安全性および品質の安定した材料の大量入手が可能である等の点から、遺伝子組換え技術により得られた組換えヒト骨形成因子(rhBMP)であることが好ましい。すなわち、ヒト骨形成因子をコードする塩基配列を含む組換えDNAを含む細胞または微生物等の形質転換体を培養し、それら形質転換体によって産出されたrhBMPを単離、精製して調製したものである。
【0026】
これらのrhBMPとしては、例えば、rhBMP−2、rhBMP−3、rhBMP−4(rhBMP−2Bともいう)、rhBMP−5またはrhBMP−6、rhBMP−7、rhBMP−8、rhBMPのヘテロダイマーまたはこれらの改変体や一部損体が挙げられ、これらを単独で、または、2種以上の混合物として用いることができる。この中でも、骨の形成または再生のためには、rhBMP−2またはrhBMP−7の効果が大きいため好ましく、特に、rhBMP−2であることが好ましい。
【0027】
また、前記骨形成誘導因子は、骨形成用部材の中心部においても均質に骨を形成させる観点から、生体吸収性部材中に均一に混在し、セラミックス多孔体の気孔内表面に均等に担持されていることが好ましい。
【0028】
前記骨形成誘導因子が、骨形成作用を発現するためには、それが担持されるための基材が必要である。この基材として、本発明においては、ほぼ球状の気孔を無数に含み、複数の隣接するこれらの気孔が、接触部において開孔した連通孔により3次元的に連通した連球状開気孔を形成し、水銀ポロシメータにより測定した細孔径分布における孔径5μm以上の気孔体積が全気孔体積の85%以上であり、撹拌起泡により形成されたセラミックス多孔体を用いる。
このような構成を有するセラミックス多孔体は、骨格部が緻密で、全体として十分な強度を有しており、生体吸収性部材を長期間安定して支持することができ、しかも、気孔自体が平均して大きく、気孔間に形成された広径の連通部を通じて、細胞や体液が、迅速かつ効率よく、移動および循環することができる。
また、前記セラミックス多孔体は、個々の気孔形状は、ほぼ球状であり、気孔率が大きいにもかかわらず、この形状が崩れることなく維持されているため、その気孔内の表面積が大きく、生体吸収性部材および骨形成誘導因子を、気孔内表面に高密度で、該気孔および連通孔を閉塞することなく、担持することができる。
【0029】
前記セラミックス多孔体は、骨の内部からの細胞や栄養が導入されやすく、全体に行き届きやすい等の観点から、気孔率は50%以上90%以下であり、好ましくは、65%以上85%以下である。また、平均気孔径は100μm以上600μm以下であることが好ましい。
なお、この平均気孔径は、樹脂包埋による方法で測定することができる。
また、前記セラミックス多孔体の連球状開気孔の連通孔の平均孔径は20μm以上であることが好ましく、40μm以上であることがより好ましい。この連通孔の平均孔径は、水銀ポロシメータ(水銀圧入法)により測定することができる。
図1に、水銀ポロシメータ(水銀圧入法)により測定したハイドロキシアパタイト製のセラミックス多孔体の細孔分布を示す。
【0030】
上記のような気孔を有するセラミックス多孔体は、撹拌起泡により、容易に製造することができる。撹拌起泡により形成されたセラミックス多孔体は、気孔を区画する骨格部自体が緻密であり、気孔がほぼ球状となり、高強度を得られるため好ましい。
具体的には、例えば、以下のような製造方法により、上記のようなセラミックス多孔体を得ることができる。材質がハイドロキシアパタイトである場合を例として説明する。
まず、ハイドロキシアパタイト粉末に、架橋重合性樹脂としてポリエチレンイミン等を添加し、分散媒として水を用いて、混合、解砕し、スラリーを調製する。
次に、このスラリーに起泡剤としてポリオキシエチレンラウリルエーテル等を添加し、撹拌して起泡させる。
さらに、架橋剤としてソルビトールグリシジルエーテル等を添加し、得られた泡沫状スラリーを、注型して、泡構造を固定した状態で乾燥させた後、1100〜1300℃程度で焼結させることにより、ハイドロキシアパタイト多孔体が得られる。
【0031】
前記セラミックス多孔体は、生体為害性を有さず、かつ、十分な機械的強度を有する材質のセラミックスであることが好ましく、具体的には、アルミナ、ジルコニア、シリカ、ムライト、ディオプサイド、ウォラストナイト、エーライト、べライト、アーケルマナイト、モンティセライト、生体用ガラスおよびリン酸カルシウム系セラミックスから選ばれた少なくとも1種からなることが好ましい。
この中でも、生体適合性に優れていることから、リン酸カルシウム系セラミックスが好ましく、このリン酸カルシウム系セラミックスとしては、ハイドロキシアパタイト、リン酸三カルシウム、フッ化アパタイトが挙げられるが、本発明においては、特に、骨との同化性、癒着性、強度等の観点から、骨の主組成成分であるハイドロキシアパタイトからなることが好ましい。
【0032】
前記骨形成誘導因子を、数週間から十数週間の骨が再生または形成されるための適当な期間内において、徐々に放出させるためには、前記骨形成誘導因子と複合させる生体吸収性部材が不可欠である。骨を形成しようとする部分に、骨形成誘導因子を直接塗布した場合には、該骨形成誘導因子はすぐに流出してしまい、骨を均質に形成させることは困難である。
したがって、骨形成誘導因子と複合される生体吸収性材料としては、骨形成誘導因子の徐放性を有しており、生体為害性がなく、生体内組織に徐々に吸収されながら、同時に骨形成誘導因子を徐々に放出するものが好ましい。
【0033】
このような特性を有する材料としては、リン酸三カルシウム等の無機材料でも可能であるが、生体吸収される時間の制御のしやすさ等の観点から、有機化合物を用いることが好ましい。
具体的には、疎水性および親水性の両性質を備えた高分子材料が好適に用いられる。例えば、乳酸および/またはグリコール酸の重合体、乳酸および/またはグリコール酸の重合体とポリエチレングリコールとのブロック共重合体、乳酸および/またはグリコール酸とp−ジオキサノンとポリエチレングリコールとの共重合体(PLA−DX−PEG)、アテロコラーゲン等が挙げられる。
【0034】
この中でも、特に、生体内組織への吸収速度および骨形成誘導因子の放出速度、前記セラミックス多孔体への接着性、弾力性等の観点から、ポリ乳酸−ポリエチレングリコール共重合体(PLA−PEG)が好ましく、さらに、ポリ乳酸の数平均分子量が5000以上1000000以下であり、前記ポリ乳酸(PLA)とポリエチレングリコール(PEG)のモル比が25:75〜75:25であることが好ましい。特に、全体としての数平均分子量は、9000以上9700以下であり、モル比が60:40〜70:30であることがより好ましい。
なお、必要に応じて、前記セラミックス多孔体の材質と同様のセラミックス成分等を添加してもよい。
【0035】
同様に、数平均分子量が5000以上20000以下、好ましくは、8000以上10000以下である、乳酸および/またはグリコール酸とp−ジオキサノンとポリエチレングリコールとの共重合体(PLA−DX−PEG)も、生体吸収性部材として好適である。その数平均分子量は、8900以上9400以下であることがより好ましい。
このPLA−DX−PEGは、共重合体中の乳酸および/またはグリコール酸とp−ジオキサノンとポリエチレングリコールの割合が、モル比で26〜60:4〜25:25〜70であることが好ましい。
このPLA−DX−PEGの具体的な製法については、例えば、特開2000−237297号公報に記載されているような方法等を用いることができる。
【0036】
前記生体吸収性部材は、セラミックス多孔体の連通孔が閉塞されず、開気孔状態を保持し、骨芽細胞等の骨を形成する能力を有する細胞等の挿入を妨げないようにする観点から、前記セラミックス多孔体の気孔内表面に厚さ2μm以下でほぼ均等に担持されていることが好ましい。
【0037】
また、本発明において用いる生体吸収性部材および骨形成誘導因子の量は、例えば、ウサギにおいて、生体吸収性部材としてPLA−PEG、骨形成誘導因子としてBMP−2を用いる場合、PLA−PEGは10〜200mg/cm程度、好ましくは、20〜120mg/cm程度、BMP−2は10〜120μg/cm程度、好ましくは、20〜50μg/cm程度で、均質な骨の形成が可能である。
このように、本発明においては、BMP−2の使用量は、従来は困難であった10〜29μg/cm程度の量で、十分な効果を得ることができる。
【0038】
上記のような生体吸収性部材は、吸水性を有しており、吸水により膨潤するものであるため、多量に使用した場合、骨形成用部材からはみ出したり、流出してしまい、該部材の形状とは無関係に、過剰に、または、骨以外の部分に骨が形成することとなる。
骨形成誘導因子も、医療経済上や異常な骨形成の防止等の観点から、上記範囲以上の過剰量を使用することは好ましくない。
したがって、生体吸収性部材および骨形成誘導因子の使用量は、従来よりも約1/10以下にまで抑制することができるため、本発明に係る骨形成用部材は、安全性、経済性にも優れているものである。
【0039】
上記のような骨形成用部材は、本発明に係る製造方法、すなわち、有機化合物からなる生体吸収性材料をアセトンに添加した後、骨形成誘導因子と混合して、混合液を調製する工程と、撹拌起泡により形成され、複数の隣接するほぼ球状の気孔が連通孔により3次元的に連通した連球状開気孔を形成しているセラミックス多孔体に、前記混合液を浸潤させる工程と、前記セラミックス多孔体中のアセトンを除去し、生体吸収性部材および骨形成誘導因子をセラミックス多孔体の気孔内表面に担持させる工程とを具備する製造方法により得ることができる。
【0040】
前記生体吸収性部材および骨形成誘導因子の担持工程においては、生体吸収性部材および骨形成誘導因子が含まれる混合液を、セラミックス多孔体の気孔内表面に、均等に担持させ、後に、骨形成用部材中に残存しないよう、揮発、凍結乾燥または減圧乾燥等により除去する必要があるため、混合液の溶媒または分散媒として、アセトンを用いる。
【0041】
図2に、本発明において用いるセラミックス多孔体であって、ハイドロキシアパタイト製のものの電子顕微鏡写真を示す。図2(a)は拡大倍率5000倍、(b)は拡大倍率100倍のものである。
また、図3に、本発明に係る製造方法により、図2に示すセラミックス多孔体にPLA−PEGを担持させた骨形成用部材の電子顕微鏡写真を示す。図3(a)は拡大倍率5000倍、(b)は拡大倍率100倍のものである。
図3に示した骨形成用部材は、図2(a)と図3(a)とを対照して分かるように、セラミックス多孔体の表面がPLA−PEGにより均一にコーティングされている。しかも、図2(b)と図3(b)とを対照して分かるように、該セラミックス多孔体の連通孔は、閉塞されず、開気孔状態が保持されている。
【0042】
前記骨形成用部材中には、骨形成をさらに増強促進させる目的で、骨芽細胞、間葉系幹細胞等の骨を形成する能力を有する細胞等を予め気孔内に挿入することも可能であり、そのためには、該骨形成用部材は、上記のように、セラミックス多孔体の連通孔が閉塞されず、開気孔状態を保持し、細胞等の挿入を妨げないようにしておくことが好ましい。
このため、前記生体吸収性部材および骨形成誘導因子の担持工程においては、前記生体吸収性部材は、前記セラミックス多孔体の気孔内表面に厚さ2μm以下でほぼ均等に担持させることが好ましい。
【0043】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により制限されるものではない。
[実施例1]
DL−ラクチドおよびポリエチレングリコールからなる数平均分子量9300の共重合体からなるPLA−PEG(PLA:PEG=68:38(モル比))20mgと、rhBMP−2を20μgとを混合し、アセトンで希釈して、ゲル状混合物を作製した。
このゲル状混合物を、撹拌起泡により製造したハイドロキシアパタイト製多孔体(直径4mm、長さ15mm、気孔率75%、平均気孔径150μm)に浸潤させた後、しばらく放置し、アセトンを揮発させて、アパタイト多孔体の気孔内表面に、生体吸収性部材と骨形成誘導因子とを均等に担持させた骨形成用部材を得た。
得られた骨形成用部材を、ウサギの前腕橈骨骨幹部に形成した骨欠損部(15mm)に挿入した。
5週間後、前記部材の挿入部分のレントゲン撮影、組織学的検討を行った。
その結果、レントゲン撮影では、前記部材全体が硬化像を示し、該部材と骨断端との境界も、完全に骨癒合していることが認められた。
また、組織学的にも、該部材のすべての気孔内に、成熟した骨組織が形成されていることが認められた。さらに、該部材の表面には、皮質骨が認められた。
【0044】
[実施例2]
実施例1と同様のPLA−PEG20mgと、rhBMP−2を5μgとを混合し、アセトンで希釈して、ゲル状混合物を作製した。
そして、実施例1と同様にして、ハイドロキシアパタイト製多孔体の気孔内表面に、生体吸収性部材と骨形成誘導因子とを均等に担持させた骨形成用部材を得た。
得られた骨形成用部材を、ウサギの前腕橈骨骨幹部に形成した骨欠損部(15mm)に挿入した。
5週間後、前記部材の挿入部分のレントゲン撮影、組織学的検討を行った。
その結果、実施例1と同様に、レントゲン撮影では、前記部材全体が硬化像を示し、該部材と骨断端との境界も、完全に骨癒合していることが認められた。
また、組織学的にも、該部材のすべての気孔内に、成熟した骨組織が形成されていることが認められた。さらに、該部材の表面には、皮質骨が認められた。
【0045】
[比較例1]
実施例1と同様にして形成したウサギの前腕橈骨骨幹部の骨欠損部(15mm)に、何も補填せずに、5週間後、前記部材の挿入部分のレントゲン撮影、組織学的検討を行った。
その結果、レントゲン撮影では、明らかな骨欠損状態が認められ、また、組織学的には、前記骨欠損部は、線維状結合組織で充満されており、骨の修復はされていなかった。
【0046】
[比較例2]
実施例1と同様のハイドロキシアパタイト製多孔体を、生体吸収性部材と骨形成誘導因子との混合層を形成することなく、そのまま、実施例1と同様にして形成したウサギの前腕橈骨骨幹部の骨欠損部(15mm)に挿入した。
5週間後、前記多孔体の挿入部分のレントゲン撮影、組織学的検討を行った。
その結果、レントゲン撮影では、前記多孔体の両端部において、X線透過性が低下しており、該多孔体と骨断端との境界部に新生骨が形成されていることが認められた。
しかしながら、該多孔体の中心部には、気孔内に線維状結合組織が認められたものの、骨の形成は認められなかった。
【0047】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明に係る骨形成用部材を用いれば、特定構造を有するセラミックス多孔体の優れた特性により、より効果的かつ安全に、均質な骨を十分に形成することができる。
しかも、該骨形成用部材は、骨形成誘導因子等の使用量を従来の実際的使用量の約1/10以下にまで抑制することもできるため、経済性、安全性の観点からも有利なものである。
また、本発明に係る骨形成用部材の製造方法によれば、前記骨形成用部材を容易かつ効率的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1に示したセラミックス多孔体の水銀ポロシメータによる細孔分布を示したものである。
【図2】本発明に係るハイドロキシアパタイト製セラミックス多孔体の電子顕微鏡写真を示したものであり、(a)は拡大倍率5000倍、(b)は拡大倍率100倍である。
【図3】図2に示すセラミックス多孔体にPLA−PEGを担持させた骨形成用部材の電子顕微鏡写真を示したものであり、(a)は拡大倍率5000倍、(b)は拡大倍率100倍である。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bone forming member and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a member using a porous ceramic body that can be suitably used for forming bone at a bone defect site, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Artificial bones made of ceramics and metals have been conventionally developed for the purpose of filling bone loss sites due to injury or the like.
Among the above ceramics, artificial bones such as alumina and zirconia have already been put into practical use from the viewpoint of lack of strength and harmfulness to living bodies.
Artificial bone further preferably has excellent compatibility with autologous bone and the like, and preferably has characteristics such as being absorbed and fixed in living tissue over time. Ceramics composed of a calcium phosphate compound as a main component have come into practical use as more suitable materials.
[0003]
Examples of the calcium phosphate-based compound include tricalcium phosphate, tetracalcium phosphate, and hydroxyapatite. Among ceramics made of these materials, particularly, the porosity is high, and each pore communicates throughout. It has already been proposed that a ceramic porous body having the above configuration is suitable (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0004]
In addition, various proposals have been made with respect to a bone formation technique. For example, Patent Literature 3 discloses that bone can be formed by an implant using a porous hydroxyapatite.
[0005]
On the other hand, as a material using a metal, for example, using titanium which is considered to be non-toxic to living organisms, by using a member made of an osteogenesis-inducing factor, a polymer and a titanium mesh as a biocompatible support, It is also disclosed that a bone defect can be repaired (for example, see Non-Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-302567
[Patent Document 2]
JP 2002-17846 A
[Patent Document 3]
JP-A-7-88174
[Non-patent document 1]
"Journal of Biomedical Materials Research" (USA), 2002, Vol. 62, p. 169-174
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the formation of a bone using a porous ceramic body, after the treatment, the living bone tissue adheres to the porous ceramic body and is fixed in the living tissue. For this reason, the porous structure of the ceramic porous body is such that cells forming bones can easily penetrate into the cells, and nutrients and the like can be sufficiently supplied to the cells, and the strength is relatively large. It is important that the properties can be exhibited.
[0008]
However, in the implant using the hydroxyapatite porous body in the above-mentioned conventional technique, although bone can be formed in a part of the implant, it is hard to say that bone is uniformly formed throughout the implant. there were.
[0009]
In addition, as described above, when titanium mesh is used as a bone forming member, titanium itself is not absorbed in the living body, and a foreign substance remains in the living body. The effect is feared.
In addition, the titanium mesh is inferior in the propagation of cells and the like as compared with the porous ceramic body, so that a large amount of an osteogenesis-inducing factor and a biocompatible support must be used.
[0010]
The bone formation-inducing factors such as bone morphogenetic factors (BMP) and biocompatible support materials such as block copolymers of polylactic acid and polyethylene glycol (PLA-PEG) used here are still not suitable for medical use. It is not commercially available.
Further, the bone formation-inducing factor is very expensive, and a small amount thereof cannot provide a sufficient effect, particularly in primates such as humans. For this reason, bone repair using an osteogenesis-inducing factor is not only expensive but also sometimes makes it difficult to achieve sufficient osteogenesis.
Therefore, it is preferable from the viewpoint of economy and safety to suppress the amount of the bone formation inducing factor used for bone repair to be as small as possible and to enhance the action of the bone formation inducing factor.
[0011]
The present invention has been made in order to solve the above technical problems, by using a ceramic porous body having a specific structure, to suppress the amount of bone formation induction factors and the like, more effectively and safely, An object of the present invention is to provide a bone forming member capable of sufficiently forming a homogeneous bone and a method for producing the same.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The bone forming member according to the present invention is a bone forming member in which a bioabsorbable member and an osteogenesis-inducing factor are carried on the inner surface of pores of a ceramic porous body, and the ceramic porous body has a plurality of adjacent porous bodies. The open pores in which substantially spherical pores are three-dimensionally communicated with each other through the communicating holes are formed, and the pore volume having a pore diameter of 5 μm or more in the pore diameter distribution measured by a mercury porosimeter is 85% or more of the total pore volume, and stirring is started. It is characterized by being formed by foam.
The bone forming member having the above-described structure has a good balance between the penetration rate of cells and the like into the pores of the porous ceramic body and the release rate of the bone formation inducing factor, and efficiently forms bone uniformly and uniformly. can do.
[0013]
The bone formation inducing factor includes bone morphogenic protein (BMP), transforming growth factor (TGF-β), and cartilage-derived morphogenetic (CDMP) derived cartilage. (OIF: osteoinductive factor), insulin-like growth factor (IGF), platelet-derived growth factor (PDGF), and fibroblast growth factor (FGF: selected from FGF). Any one or more of them are preferable. No.
[0014]
In order to apply the bone formation member to a human body, the bone formation induction factor should be a recombinant human osteoinduction factor (rhBMP) -2 obtained by a genetic recombination technique, among BMPs. Is more preferred.
[0015]
It is preferable that the bone formation inducing factor is uniformly mixed in the bioabsorbable member, and the bioabsorbable member is almost uniformly supported on the inner surface of the pores of the porous ceramic body at a thickness of 2 μm or less.
[0016]
The ceramic porous body has a porosity of 50% or more and 90% or less, an average pore diameter of 100 μm or more and 600 μm or less, and an average pore diameter of a communication hole of 20 μm or more. The material is alumina, zirconia, or silica. , Mullite, diopside, wollastonite, alite, belite, arcelmanite, monticerite, living body glass and calcium phosphate ceramics.
[0017]
The porous ceramic body is preferably made of hydroxyapatite among calcium phosphate-based ceramics, and the bioabsorbable member preferably has a sustained release property of an osteogenesis-inducing factor.
[0018]
Examples of the bioabsorbable member having the above characteristics include a polymer of lactic acid and / or glycolic acid, a block copolymer of a polymer of lactic acid and / or glycolic acid and polyethylene glycol, lactic acid and / or glycolic acid And at least one selected from a copolymer of p-dioxanone and polyethylene glycol, and atelocollagen are preferably used.
[0019]
Among the above-mentioned bioabsorbable members, a block copolymer of polylactic acid and polyethylene glycol (PLA-PEG) is more preferable, and in particular, the number average molecular weight is 5,000 or more and 1,000,000 or less, and the molar ratio of the polylactic acid and polyethylene glycol is Those having a ratio of 25:75 to 75:25 are preferred.
[0020]
Further, the bioabsorbable member may be a copolymer of lactic acid and / or glycolic acid, p-dioxanone and polyethylene glycol (PLA-DX-PEG).
[0021]
In addition, the method for producing a bone forming member according to the present invention includes a step of adding a bioabsorbable material composed of an organic compound to acetone, and then mixing the mixture with an osteogenesis-inducing factor to prepare a mixed solution; A step of infiltrating the mixed solution into a ceramic porous body having a plurality of adjacent substantially spherical pores formed into continuous spherical open pores which are three-dimensionally communicated with each other through communication holes; Removing the acetone and causing the bioabsorbable member and the bone formation inducing factor to be supported on the inner surface of the pores of the porous ceramic body to obtain a bone formation member.
According to the above manufacturing method, the bone forming member according to the present invention can be obtained easily and efficiently.
[0022]
In the above-described manufacturing method, it is preferable that the bioabsorbable member is supported substantially uniformly on the inner surface of the pores of the porous ceramic body at a thickness of 2 μm or less.
In this way, by coating the bioabsorbable member thinly, the communication holes of the ceramic porous body are not closed, the open pore state is maintained, and cells having the ability to form bone are inserted into the pores in advance. It is also possible to put.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
The bone forming member according to the present invention has a structure in which a bioabsorbable member and an osteogenesis-inducing factor are carried on the pore inner surface of a porous ceramic body.
The ceramic porous body has a plurality of adjacent substantially spherical pores formed into continuous spherical open pores which are three-dimensionally communicated with each other through a communication hole. It is 85% or more of the total pore volume and is formed by stirring and foaming.
According to the bone forming member configured as described above, in the surface layer portion of the porous ceramic body, the invasion rate of cells is large, and the formation of bone is promoted. On the other hand, inside the porous ceramic body, bone is formed. The formation-inducing factor is gradually released, and bone formation shifts from the surface layer toward the center, so that bone can be uniformly formed as a whole.
[0024]
Further, as the bone formation inducing factor carried by the bone formation member, various bone formation-related proteins which are components extracted from bone tissue can be used. For example, bone morphogenetic protein (BMP), transforming growth factor (TGF-β), cartilage-derived protein (CDMP), bone morphogenetic protein (IFMP), and induction factor (CDMP). Insulin-like growth factor (IGF), platelet-derived growth factor (PDGF), fibroblast growth factor (FGF), and connective tissue growth factor (CTGFtgrowth factor). fac or), vascular endothelial cell growth factor (VEGF), hepatocyte growth factor (HGF), placenta-derived growth factor (PIGF), hepatocyte growth factor (HGF), hepatocyte growth factor (HGF), hepatocyte growth factor (HGF), and hepatocyte growth factor (HGF). Bisphosphonates, mevalonate pathway inhibitors, signal transduction agonists and the like can be mentioned.
[0025]
Among these osteogenic factors, bone morphogenetic factor (BMP), transforming growth factor (TGF-β), cartilage derived morphogenetic factor (CDMP), osteoinductive factor (OIF), insulin-like growth factor (IGF), platelets It is preferable to use one or more selected from derived growth factor (PDGF) and fibroblast growth factor (FGF). Further, in order to apply the bone forming member to a human body, it is necessary to use a human-derived material. More preferably, it is human bone morphogenetic protein (hBMP) substantially free of other proteins.
In particular, the recombinant human bone morphogenetic factor (rhBMP) obtained by the genetic recombination technique is considered to be capable of obtaining a large amount of materials with stable clinical safety such as immunity and the like and quality. preferable. That is, a transformant such as a cell or a microorganism containing a recombinant DNA containing a nucleotide sequence encoding a human bone morphogen is cultured, and rhBMP produced by the transformant is isolated and purified to prepare. is there.
[0026]
Examples of the rhBMP include rhBMP-2, rhBMP-3, rhBMP-4 (also referred to as rhBMP-2B), rhBMP-5 or rhBMP-6, rhBMP-7, rhBMP-8, and a heterodimer of rhBMP or rhBMP. Modified and partially damaged bodies can be mentioned, and these can be used alone or as a mixture of two or more. Among them, rhBMP-2 or rhBMP-7 is preferable for the formation or regeneration of bone because rhBMP-2 or rhBMP-7 has a large effect, and rhBMP-2 is particularly preferable.
[0027]
Further, the bone formation inducing factor is uniformly mixed in the bioabsorbable member from the viewpoint of forming bone uniformly even in the central portion of the bone formation member, and is uniformly supported on the pore inner surface of the porous ceramic body. Is preferred.
[0028]
In order for the above-mentioned osteogenesis-inducing factor to exert an osteogenic effect, a substrate on which it is carried is required. As the base material, in the present invention, a number of substantially spherical pores are included, and a plurality of adjacent pores form open spherical pores three-dimensionally communicated with each other by the communicating holes opened at the contact portion. The pore volume of 5 μm or more in the pore size distribution measured by a mercury porosimeter is 85% or more of the total pore volume, and a ceramic porous body formed by stirring and foaming is used.
The porous ceramic body having such a structure has a dense skeleton portion, has sufficient strength as a whole, can stably support the bioabsorbable member for a long time, and has an average pore size. Thus, cells and bodily fluids can move and circulate quickly and efficiently through the large-diameter communicating portion formed between the pores.
In addition, in the porous ceramic body, the shape of each pore is substantially spherical, and despite the large porosity, the shape is maintained without collapse. The sexual member and the bone formation inducing factor can be carried on the inner surface of the stoma at a high density without closing the stoma and the communicating hole.
[0029]
The porous ceramic body has a porosity of 50% or more and 90% or less, preferably 65% or more and 85% or less, from the viewpoint that cells and nutrients from the inside of the bone are easily introduced and the whole is easily reached. is there. Further, the average pore diameter is preferably 100 μm or more and 600 μm or less.
The average pore diameter can be measured by a method using resin embedding.
The average diameter of the communicating holes of the open spherical pores of the ceramic porous body is preferably 20 μm or more, and more preferably 40 μm or more. The average diameter of the communication holes can be measured by a mercury porosimeter (mercury porosimetry).
FIG. 1 shows a pore distribution of a ceramic porous body made of hydroxyapatite measured by a mercury porosimeter (mercury porosimetry).
[0030]
The porous ceramic body having pores as described above can be easily manufactured by stirring and foaming. The porous ceramic body formed by stirring and foaming is preferable because the skeleton itself defining the pores is dense, the pores are substantially spherical, and high strength can be obtained.
Specifically, for example, the above-described porous ceramic body can be obtained by the following manufacturing method. The case where the material is hydroxyapatite will be described as an example.
First, polyethyleneimine or the like is added to the hydroxyapatite powder as a crosslinkable polymerizable resin, and mixed and crushed using water as a dispersion medium to prepare a slurry.
Next, polyoxyethylene lauryl ether or the like is added as a foaming agent to the slurry, and the slurry is foamed by stirring.
Further, sorbitol glycidyl ether or the like is added as a cross-linking agent, and the obtained foam slurry is cast, dried with the foam structure fixed, and then sintered at about 1100 to 1300 ° C., A hydroxyapatite porous body is obtained.
[0031]
The porous ceramic body is preferably a ceramic material having no mechanical harm and a material having sufficient mechanical strength. Specifically, alumina, zirconia, silica, mullite, diopside, and ceramic It is preferable to be made of at least one selected from lastnite, alite, belite, arcermanite, monticerite, living body glass and calcium phosphate ceramics.
Among them, calcium phosphate-based ceramics are preferred because of their excellent biocompatibility, and examples of the calcium phosphate-based ceramics include hydroxyapatite, tricalcium phosphate, and fluorapatite. From the viewpoints of assimilation, adhesion, strength, and the like, it is preferable to be composed of hydroxyapatite, which is a main component of bone.
[0032]
In order to gradually release the bone formation inducing factor within a period of several weeks to more than 10 weeks for bone regeneration or formation, a bioabsorbable member to be combined with the bone formation inducing factor is used. It is essential. When an osteogenesis-inducing factor is directly applied to a portion where a bone is to be formed, the osteogenesis-inducing factor immediately flows out, and it is difficult to form bone uniformly.
Therefore, as a bioabsorbable material that is complexed with an osteogenesis-inducing factor, it has sustained release of the osteogenesis-inducing factor, is not harmful to the living body, and is gradually absorbed by tissues in the body while simultaneously forming bone. Those that release the inducer gradually are preferred.
[0033]
As a material having such characteristics, an inorganic material such as tricalcium phosphate can be used, but it is preferable to use an organic compound from the viewpoint of easy control of the time of bioabsorption.
Specifically, a polymer material having both hydrophobic and hydrophilic properties is suitably used. For example, a polymer of lactic acid and / or glycolic acid, a block copolymer of lactic acid and / or glycolic acid and polyethylene glycol, and a copolymer of lactic acid and / or glycolic acid, p-dioxanone and polyethylene glycol ( PLA-DX-PEG), atelocollagen and the like.
[0034]
Among these, polylactic acid-polyethylene glycol copolymer (PLA-PEG) is particularly preferred from the viewpoints of the rate of absorption into tissues in the body and the rate of release of bone formation inducing factors, adhesion to the ceramic porous body, elasticity, and the like. Preferably, the number average molecular weight of the polylactic acid is 5,000 or more and 1,000,000 or less, and the molar ratio of the polylactic acid (PLA) to polyethylene glycol (PEG) is preferably 25:75 to 75:25. In particular, the number average molecular weight as a whole is preferably from 9000 to 9700 and the molar ratio is more preferably from 60:40 to 70:30.
If necessary, the same ceramic component as the material of the ceramic porous body may be added.
[0035]
Similarly, a copolymer of lactic acid and / or glycolic acid, p-dioxanone and polyethylene glycol (PLA-DX-PEG) having a number average molecular weight of 5,000 or more and 20,000 or less, preferably 8,000 or more and 10,000 or less, is also a bio-based compound. It is suitable as an absorbent member. The number average molecular weight is more preferably from 8900 to 9400.
This PLA-DX-PEG preferably has a molar ratio of lactic acid and / or glycolic acid, p-dioxanone and polyethylene glycol of 26 to 60: 4 to 25:25 to 70 in the copolymer.
As a specific method for producing PLA-DX-PEG, for example, a method described in JP-A-2000-237297 can be used.
[0036]
The bioabsorbable member, the communication holes of the ceramic porous body is not closed, from the viewpoint of maintaining the open pore state, not to prevent the insertion of cells and the like having the ability to form bone such as osteoblasts, It is preferred that the ceramic porous body is almost uniformly supported on the inner surface of the pores with a thickness of 2 μm or less.
[0037]
The amount of the bioabsorbable member and the bone formation inducing factor used in the present invention is, for example, 10% when PLA-PEG is used as the bioabsorbable member and BMP-2 is used as the bone formation inducing factor in rabbits. ~ 200mg / cm 3 Degree, preferably 20 to 120 mg / cm 3 About 10 to 120 μg / cm for BMP-2 3 Degree, preferably 20 to 50 μg / cm 3 To the extent possible, homogeneous bone formation is possible.
As described above, in the present invention, the amount of BMP-2 used was 10 to 29 μg / cm, which was conventionally difficult. 3 Sufficient effects can be obtained with a small amount.
[0038]
Since the bioabsorbable member as described above has water absorbability and swells due to water absorption, when used in a large amount, it protrudes from the bone forming member or flows out, and the shape of the member is reduced. Irrespective of this, bone will form in excess or in parts other than bone.
It is not preferable to use the bone formation inducing factor in excess of the above range from the viewpoint of medical economy and prevention of abnormal bone formation.
Therefore, the amount of the bioabsorbable member and the bone formation inducing factor used can be suppressed to about 1/10 or less of that of the related art, so that the bone formation member according to the present invention is safe and economical. It is excellent.
[0039]
The bone forming member as described above is a manufacturing method according to the present invention, that is, after adding a bioabsorbable material comprising an organic compound to acetone, mixing with an osteogenesis-inducing factor, and preparing a mixed solution. Infiltrating the mixed liquid into a ceramic porous body formed by stirring and foaming and forming a plurality of adjacent substantially spherical pores three-dimensionally communicating with each other through communicating pores. Removing the acetone in the porous ceramic body and supporting the bioabsorbable member and the bone formation inducing factor on the inner surface of the pores of the porous ceramic body.
[0040]
In the step of supporting the bioabsorbable member and the bone formation inducing factor, the mixed solution containing the bioabsorbable member and the bone formation inducing factor is uniformly supported on the pore inner surface of the porous ceramic body, and thereafter, the bone formation is performed. It is necessary to remove by volatilization, freeze-drying, drying under reduced pressure, or the like so as not to remain in the member for use.
[0041]
FIG. 2 shows an electron micrograph of a ceramic porous body used in the present invention and made of hydroxyapatite. FIG. 2A shows an enlargement magnification of 5000 times, and FIG. 2B shows an enlargement magnification of 100 times.
FIG. 3 shows an electron micrograph of the bone forming member in which the porous ceramic body shown in FIG. 2 carries PLA-PEG by the manufacturing method according to the present invention. FIG. 3A shows a case where the magnification is 5000 times, and FIG. 3B shows a case where the magnification is 100 times.
In the bone forming member shown in FIG. 3, the surface of the porous ceramic body is uniformly coated with PLA-PEG, as can be seen by comparing FIG. 2 (a) and FIG. 3 (a). Moreover, as can be seen by comparing FIGS. 2B and 3B, the communication holes of the ceramic porous body are not closed, and the open pore state is maintained.
[0042]
In the bone formation member, for the purpose of further promoting bone formation, it is also possible to insert cells having the ability to form bone such as osteoblasts, mesenchymal stem cells, etc. into the pores in advance. For this purpose, as described above, it is preferable that the bone forming member is configured such that the communication hole of the ceramic porous body is not closed, the open pore state is maintained, and the insertion of cells or the like is not hindered.
For this reason, in the supporting step of the bioabsorbable member and the bone formation inducing factor, it is preferable that the bioabsorbable member is supported almost uniformly at a thickness of 2 μm or less on the pore inner surface of the porous ceramic body.
[0043]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples, but the present invention is not limited to the following examples.
[Example 1]
20 mg of PLA-PEG (PLA: PEG = 68: 38 (molar ratio)) composed of a copolymer having a number average molecular weight of 9300 composed of DL-lactide and polyethylene glycol, and 20 μg of rhBMP-2 were mixed and diluted with acetone. Thus, a gel-like mixture was prepared.
The gel-like mixture was infiltrated into a hydroxyapatite porous body (diameter: 4 mm, length: 15 mm, porosity: 75%, average pore diameter: 150 μm) produced by stirring and foaming, and then left for a while to evaporate acetone. Thus, a bone forming member was obtained in which the bioabsorbable member and the bone formation inducing factor were uniformly carried on the pore inner surface of the porous apatite.
The obtained bone forming member was inserted into a bone defect (15 mm) formed in the radial shaft of the forearm of a rabbit.
Five weeks later, the inserted portion of the member was subjected to X-ray photography and histological examination.
As a result, on X-ray photography, it was confirmed that the entire member showed a hardened image, and that the boundary between the member and the bone stump was completely fused with the bone.
Histologically, it was confirmed that mature bone tissue was formed in all pores of the member. Further, cortical bone was observed on the surface of the member.
[0044]
[Example 2]
As in Example 1, PLA-PEG (20 mg) and rhBMP-2 (5 μg) were mixed and diluted with acetone to prepare a gel-like mixture.
Then, in the same manner as in Example 1, a bone forming member was obtained in which the bioabsorbable member and the bone formation inducing factor were uniformly carried on the pore inner surface of the hydroxyapatite porous body.
The obtained bone forming member was inserted into a bone defect (15 mm) formed in the radial shaft of the forearm of a rabbit.
Five weeks later, the inserted portion of the member was subjected to X-ray photography and histological examination.
As a result, as in Example 1, in X-ray photography, it was confirmed that the entire member showed a hardened image, and that the boundary between the member and the bone stump was completely fused with the bone.
Histologically, it was confirmed that mature bone tissue was formed in all pores of the member. Further, cortical bone was observed on the surface of the member.
[0045]
[Comparative Example 1]
Five weeks later, the bone insertion portion (15 mm) of the radial shaft of the forearm of the rabbit formed in the same manner as in Example 1 was not replaced, and after 5 weeks, an X-ray photograph of the inserted portion of the member was performed, and histological examination was performed. Was.
As a result, a radiograph showed a clear bone defect state, and histologically, the bone defect was filled with fibrous connective tissue, and the bone was not repaired.
[0046]
[Comparative Example 2]
The same hydroxyapatite porous body as in Example 1 was used, without forming a mixed layer of a bioabsorbable member and an osteogenesis-inducing factor, as it was, in the same manner as in Example 1 to form a rabbit forearm radial diaphysis. It was inserted into a bone defect (15 mm).
Five weeks later, the inserted portion of the porous body was subjected to X-ray photography and histological examination.
As a result, it was confirmed by X-ray photography that the X-ray permeability was reduced at both ends of the porous body, and that new bone was formed at the boundary between the porous body and the bone stump.
However, although fibrous connective tissue was found in the pores at the center of the porous body, bone formation was not found.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, the use of the bone forming member according to the present invention makes it possible to form a homogeneous bone more effectively, safely and sufficiently due to the excellent characteristics of the ceramic porous body having a specific structure.
In addition, since the bone formation member can reduce the amount of the bone formation inducing factor or the like to about 1/10 or less of the conventional practical amount, it is advantageous from the viewpoint of economy and safety. Things.
Further, according to the method for manufacturing a bone forming member according to the present invention, the bone forming member can be obtained easily and efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a pore distribution of the porous ceramic body shown in FIG. 1 measured by a mercury porosimeter.
FIGS. 2A and 2B show electron micrographs of a ceramic porous body made of hydroxyapatite according to the present invention, wherein FIG. 2A is an enlargement magnification of 5000 times and FIG. 2B is an enlargement magnification of 100 times.
3 shows electron micrographs of a bone forming member in which PLA-PEG is supported on the porous ceramic body shown in FIG. 2, (a) showing a magnification of 5000 times, and (b) showing a magnification of 100. It is twice.

Claims (12)

セラミックス多孔体の気孔内表面に、生体吸収性部材および骨形成誘導因子が担持された骨形成用部材であって、
前記セラミックス多孔体は、複数の隣接するほぼ球状の気孔が連通孔により3次元的に連通した連球状開気孔を形成し、水銀ポロシメータにより測定した細孔径分布における孔径5μm以上の気孔体積が全気孔体積の85%以上であり、撹拌起泡により形成されたものであることを特徴とする骨形成用部材。
A bone forming member in which a bioabsorbable member and an osteogenesis-inducing factor are carried on the pore inner surface of the porous ceramic body,
In the porous ceramic body, a plurality of adjacent substantially spherical pores are connected to each other to form three-dimensionally connected open spherical open pores, and a pore volume having a pore diameter of 5 μm or more in a pore diameter distribution measured by a mercury porosimeter has a total pore volume. An osteogenic member characterized by being 85% or more in volume and formed by stirring and foaming.
前記骨形成誘導因子は、骨形成因子(BMP)、形質転換成長因子(TGF−β)、軟骨由来形成因子(CDMP)、骨誘導因子(OIF)、インスリン様成長因子(IGF)、血小板由来成長因子(PDGF)および繊維芽細胞増殖因子(FGF)から選ばれたいずれか1種または2種以上であることを特徴とする請求項1記載の骨形成用部材。The osteoinductive factors include bone morphogenetic factor (BMP), transforming growth factor (TGF-β), cartilage-derived morphogenetic factor (CDMP), osteoinductive factor (OIF), insulin-like growth factor (IGF), and platelet-derived growth factor. The osteogenic member according to claim 1, wherein the member is at least one selected from a factor (PDGF) and a fibroblast growth factor (FGF). 前記BMPは、組換えヒトBMP−2であることを特徴とする請求項2記載の骨形成用部材。The bone forming member according to claim 2, wherein the BMP is recombinant human BMP-2. 前記骨形成誘導因子は、生体吸収性部材中に均一に混在し、前記生体吸収性部材は、前記セラミックス多孔体の気孔内表面に厚さ2μm以下でほぼ均等に担持されていることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の骨形成用部材。The bone formation inducing factor is uniformly mixed in the bioabsorbable member, and the bioabsorbable member is almost uniformly supported on the inner surface of the pores of the porous ceramic body with a thickness of 2 μm or less. The bone forming member according to any one of claims 1 to 3. 前記セラミックス多孔体は、気孔率が50%以上90%以下、平均気孔径が100μm以上600μm以下、連通孔の平均孔径が20μm以上であり、アルミナ、ジルコニア、シリカ、ムライト、ディオプサイド、ウォラストナイト、エーライト、べライト、アーケルマナイト、モンティセライト、生体用ガラスおよびリン酸カルシウム系セラミックスから選ばれた少なくとも1種からなることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載の骨形成用部材。The porous ceramic body has a porosity of 50% or more and 90% or less, an average pore diameter of 100 μm or more and 600 μm or less, an average pore diameter of communication holes of 20 μm or more, and is made of alumina, zirconia, silica, mullite, diopside, and wollast. The method according to any one of claims 1 to 4, comprising at least one selected from the group consisting of knight, alite, belite, arcermanite, monticerite, living body glass and calcium phosphate-based ceramics. Bone forming member. 前記リン酸カルシウム系セラミックスは、ハイドロキシアパタイトからなり、かつ、前記生体吸収性部材は、骨形成誘導因子の徐放性を備えていることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれかに記載の骨形成用部材。The calcium phosphate-based ceramic is made of hydroxyapatite, and the bioabsorbable member is provided with a sustained release of an osteogenesis-inducing factor. Bone forming member. 前記生体吸収性部材は、乳酸および/またはグリコール酸の重合体、乳酸および/またはグリコール酸の重合体とポリエチレングリコールとのブロック共重合体、乳酸および/またはグリコール酸とp−ジオキサノンとポリエチレングリコールとの共重合体、アテロコラーゲンから選ばれた少なくとも1種からなることを特徴とする請求項1から請求項6までのいずれかに記載の骨形成用部材。The bioabsorbable member includes a polymer of lactic acid and / or glycolic acid, a block copolymer of a polymer of lactic acid and / or glycolic acid and polyethylene glycol, a copolymer of lactic acid and / or glycolic acid, p-dioxanone and polyethylene glycol. The bone forming member according to any one of claims 1 to 6, comprising at least one member selected from the group consisting of: 前記生体吸収性部材は、ポリ乳酸とポリエチレングリコールとのブロック共重合体であることを特徴とする請求項1から請求項7までのいずれかに記載の骨形成用部材。The bone forming member according to any one of claims 1 to 7, wherein the bioabsorbable member is a block copolymer of polylactic acid and polyethylene glycol. 前記ポリ乳酸とポリエチレングリコールとのブロック共重合体は、数平均分子量が5000以上1000000以下であり、前記ポリ乳酸とポリエチレングリコールのモル比が25:75〜75:25であることを特徴とする請求項8記載の骨形成用部材。The block copolymer of polylactic acid and polyethylene glycol has a number average molecular weight of 5,000 to 1,000,000 and a molar ratio of the polylactic acid to polyethylene glycol of 25:75 to 75:25. Item 10. The bone forming member according to Item 8. 前記生体吸収性部材は、乳酸および/またはグリコール酸とp−ジオキサノンとポリエチレングリコールとの共重合体であることを特徴とする請求項1から請求項9までのいずれかに記載の骨形成用部材。The bone forming member according to any one of claims 1 to 9, wherein the bioabsorbable member is a copolymer of lactic acid and / or glycolic acid, p-dioxanone, and polyethylene glycol. . 有機化合物からなる生体吸収性材料をアセトンに添加した後、骨形成誘導因子と混合して、混合液を調製する工程と、
撹拌起泡により形成され、複数の隣接するほぼ球状の気孔が連通孔により3次元的に連通した連球状開気孔を形成しているセラミックス多孔体に、前記混合液を浸潤させる工程と、
前記セラミックス多孔体中のアセトンを除去し、生体吸収性部材および骨形成誘導因子をセラミックス多孔体の気孔内表面に担持させて、骨形成用部材を得る工程とを具備していることを特徴とする骨形成用部材の製造方法。
After adding a bioabsorbable material composed of an organic compound to acetone, mixing with an osteogenesis-inducing factor, and preparing a mixed solution,
A step of infiltrating the mixed liquid into a ceramic porous body formed by stirring and foaming and forming a plurality of adjacent substantially spherical pores three-dimensionally communicating with each other through communicating pores;
Removing acetone in the ceramic porous body, supporting a bioabsorbable member and an osteogenesis-inducing factor on the inner surface of the pores of the ceramic porous body, and obtaining a bone forming member. A method for producing a bone forming member.
前記生体吸収性部材を、前記セラミックス多孔体の気孔内表面に厚さ2μm以下でほぼ均等に担持させることを特徴とする請求項11記載の骨形成用部材の製造方法。12. The method for manufacturing a bone forming member according to claim 11, wherein the bioabsorbable member is substantially uniformly supported on the inner surface of the pores of the porous ceramic body at a thickness of 2 μm or less.
JP2002330467A 2002-11-14 2002-11-14 Bone-forming member and manufacturing method therefor Pending JP2004159971A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002330467A JP2004159971A (en) 2002-11-14 2002-11-14 Bone-forming member and manufacturing method therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002330467A JP2004159971A (en) 2002-11-14 2002-11-14 Bone-forming member and manufacturing method therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004159971A true JP2004159971A (en) 2004-06-10

Family

ID=32808150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002330467A Pending JP2004159971A (en) 2002-11-14 2002-11-14 Bone-forming member and manufacturing method therefor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004159971A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010518946A (en) * 2007-02-20 2010-06-03 バイオミメティック セラピューティクス, インコーポレイテッド Prevention and treatment of jaw osteonecrosis and jaw radiation osteonecrosis
JP2010178956A (en) * 2009-02-06 2010-08-19 Ngk Spark Plug Co Ltd Bio-absorbable implant and method of manufacturing the same
CN101974229A (en) * 2010-10-20 2011-02-16 中国科学院上海硅酸盐研究所 Polylactic acid-polyethylene glycol/europium doped calcium phosphate nano composite material, modified substance thereof and preparation of both
JP2012016517A (en) * 2010-07-09 2012-01-26 Inoac Gijutsu Kenkyusho:Kk Bone regeneration material and method for manufacturing the same
KR101273204B1 (en) * 2011-08-22 2013-06-11 주식회사 셀루메드 Methof for producing a composition for inducing of bone formation
CN105561384A (en) * 2004-10-14 2016-05-11 生物模拟治疗公司 Platelet-derived growth factor compositions and methods of use thereof
WO2020031988A1 (en) * 2018-08-09 2020-02-13 国立大学法人大阪大学 Artificial bone and artificial bone production method

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105561384A (en) * 2004-10-14 2016-05-11 生物模拟治疗公司 Platelet-derived growth factor compositions and methods of use thereof
US11571497B2 (en) 2004-10-14 2023-02-07 Biomimetic Therapeutics, Llc Platelet-derived growth factor compositions and methods of use thereof
JP2010518946A (en) * 2007-02-20 2010-06-03 バイオミメティック セラピューティクス, インコーポレイテッド Prevention and treatment of jaw osteonecrosis and jaw radiation osteonecrosis
JP2010178956A (en) * 2009-02-06 2010-08-19 Ngk Spark Plug Co Ltd Bio-absorbable implant and method of manufacturing the same
JP2012016517A (en) * 2010-07-09 2012-01-26 Inoac Gijutsu Kenkyusho:Kk Bone regeneration material and method for manufacturing the same
CN101974229A (en) * 2010-10-20 2011-02-16 中国科学院上海硅酸盐研究所 Polylactic acid-polyethylene glycol/europium doped calcium phosphate nano composite material, modified substance thereof and preparation of both
CN101974229B (en) * 2010-10-20 2012-10-31 中国科学院上海硅酸盐研究所 Polylactic acid-polyethylene glycol/europium doped calcium phosphate nano composite material, modified substance thereof and preparation of both
KR101273204B1 (en) * 2011-08-22 2013-06-11 주식회사 셀루메드 Methof for producing a composition for inducing of bone formation
WO2020031988A1 (en) * 2018-08-09 2020-02-13 国立大学法人大阪大学 Artificial bone and artificial bone production method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jahan et al. Composite biopolymers for bone regeneration enhancement in bony defects
US8287915B2 (en) Bone restorative carrier mediums
AU2006326271B2 (en) A moldable biomaterial for bone regeneration
US20050159820A1 (en) Member for regenerating joint cartilage and process for producing the same, method of regenerating joint cartilage and artificial cartilage for transplantation
EP2564813B1 (en) Composite Bone Repair Material
EP2675490B1 (en) Non-resorbable polymer - ceramic composite implant materials
Seong et al. Porous calcium phosphate–collagen composite microspheres for effective growth factor delivery and bone tissue regeneration
JP2004159971A (en) Bone-forming member and manufacturing method therefor
JP4717336B2 (en) Bone regeneration base material and method for producing the same
Sezer et al. In vivo performance of poly (ε-caprolactone) constructs loaded with gentamicin releasing composite microspheres for use in bone regeneration
JP4388260B2 (en) Articular cartilage regeneration member
EP2814519B1 (en) Bone repair material
EP2814518B1 (en) Bone repair material
JP2006020930A (en) Calcium phosphate bone filling material
JP2003325657A (en) Member for forming joint cartilage and method of manufacturing the member, method of regenerating or forming and culturing the joint cartilage, and artificial joint cartilage for transplantation
KR20050016396A (en) Member for regenerating joint cartilage and process for producing the same, method of regenerating joint cartilage and artificial cartilage for transplantation
Jahana et al. Biomaterials Science RSCPublishing

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050913

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20070711

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090519

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090721

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20091002