JP2010148870A - 生体適合性セラミックス/ポリマーハイブリッド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】前記の生分解性ポリマーは、ポリL-乳酸ポリマーで有り得る。該材料を調製する方法は、10mm以上の平均気孔直径を有する気孔を含む多孔性ハイドロキシアパタイトセラミックスを調製するステップ及び多孔性ハイドロキシアパタイトセラミックスの気孔の中に生分解性ポリマーを形成するステップを含む。前記の多孔性ハイドロキシアパタイトセラミックスは、ハイドロキシアパタイトファイバー及び熱分解性粒子を選択された溶媒中に含むスラリーを調製するステップ、前記のスラリーを濾過してペーストを調製し、前記のペーストを使用して成形された塊を圧縮して生成形体を調製するステップ、及び加熱し、多孔性ハイドロキシアパタイトセラミックス構造を調製するステップにより調製されることができる。
【選択図】図6
Description
本発明は、35 U.S.C. § 119に基づき2008年12月16日に出願された米国仮出願第61/138,016号の優先権を主張する。前記の仮出願の内容は、すべて引用により援用されている。
本発明は、骨の修復又は置換のための複合材料に関するものであり、さらに詳細にはハイドロキシアパタイト及び生体適合性ポリマーを含むハイブリッド材料に関するものである。
例えば骨折のような多くの疾患では、硬い組織(例えば骨)に対する損傷が含まれる。前記の状態では、前記の硬い組織の損傷を修復するために使用され得る材料が必要である。平均寿命の増加に伴い、前記の材料のニーズは実質的に増加すると期待されている。
HAp)が挙げられる。第二のタイプは生物分解性セラミックスである。これらの材料は、徐々に体に吸収されることができる。前記の生分解性材料としては、例えばリン酸三カルシウム(Ca3(PO4)2;略称はTCPである。)が挙げられる。第三のタイプのバイオセラミックスは、生体不活性なセラミックスである。これらの材料は生体内で安定であり、高い機械的な強度を有している。生物学的に不活性なセラミックスの例としては、アルミナ(a-Al2O3)及び正方晶系ジルコニウム(t-ZrO2)が挙げられる。
それゆえ、ハイドロキシアパタイト(HAp)は優れた生体適合性を有することから、硬組織の置換又は修復のための好適な材料の候補である。確かに、それは損傷を受けた骨を置換する充填材として、又はインプラント上における骨の成長を促すコーティング材として通常使用される。例えば、股関節や歯科インプラントといった医療用インプラントのいくつかは、ハイドロキシアパタイトによりコーティングされ、これらのインプラント上の骨形成を促進することが確認されている。
(1999): 2685 2694, and Torrisi, L., Metallurgical
Science and Technology 17(1) (1999): 27 32を参照されたい。
Zeng, H., et al., Biomaterials 20 (1999): 377 384 Habelitz, S., et al., J. European Ceramic Society 19(1999): 2685 2694, and Torrisi, L., MetallurgicalScience and Technology 17(1) (1999): 27 32
本発明の一つの態様は、ハイドロキシアパタイト
セラミックスハイブリッド材料に関するものである。本発明の一つの態様に従うハイドロキシアパタイト セラミックスハイブリッド材料は、気孔を有するハイドロキシアパタイトセラミックス構造を含み、ハイドロキシアパタイトセラミックス構造の気孔の中に含まれた生分解性ポリマーを含む。前記の気孔は、前記のハイドロキシアパタイトセラミックス構造の体積の40-70%を占める。本発明の一つの態様では、前記の生分解性ポリマーは、リパーゼを触媒とする酵素重合反応により形成されるポリL-乳酸ポリマーである。
本発明のいくらかの態様は、これらのハイブリッド材料を調製及び使用する方法に関するものである。
et al., Bioceramics, vol. 12, p. 453 (1999); and Aizawa et al., Key Engineer. Mater, vol. 218-220, p.465-468 (2002)を参照されたい。PMMAは相対的にin vivoでよい耐性を示したが、PMMAは生分解性ではないので、HApセラミックスの気孔が永久的に塞がれたままである。
of porous ceramics with well-controlled porosities and pore sizes from apatite
fibers and their evaluations,” Journal of Materials Sciences: Materials in
medicine, Vol. 15, pp. 817-823 (2004) の開示に従うことにより調製することができる。この論文は、以下の本明細書の記載では「Kawata論文」と言及されている。
(0.1 mol・dm-3), (NH2)2CO (0.5
mol・dm-3),及びHNO3 (0.1 mol・dm-3)を含む水性溶液における沈殿により調製することができる。この溶液にはCa/Pが1.67の割合で含まれる。この溶液を80°Cで24時間加熱し、ついで90°Cで72時間加熱することにより、約60-100 mmの長軸径をもつアパタイトファイバーを調製する。これらのファイバーを、例えば濾過により集める。懸濁液を調製するために、前記のアパタイトファイバーを適当な濃度(例えば、約1重量%)で水に懸濁する。
K. Takeya, S. Kobayashi, Bull. Chem. Soc. Jpn., 68, 56(1995) を参照されたい。本発明の態様に従えば、PLLA形成は、あらゆるプロトコールを使用することができ、及びあらゆる適切な条件下で実施されることができる。例えば、図5は、本発明の一つの態様に従ったHApセラミックスの気孔の内部における乳酸の重合の一つの方法を例示するフローチャートを示す。図5に示されているように、前記のHAp、乳酸(又はラクチド)及びリパーゼを反応容器中で混合する(ステップ51)。
図10(C)(Apaceram(登録商標))及び図10(D)(本発明の二方式の多孔性のHAp)は24週間経過時の結果である。
これらの結果から、骨形成の促進性、すなわち本発明の二極化した多孔質構造をもつHApの大きな気孔中における新たな骨の形成を促進する性質において、本発明の二極化した多孔質構造をもつHApは、既存の市販されている生体適合性セラミックス(Apaceram(登録商標))に比べて同等か又は優れていることが示されている。
Claims (19)
- ハイドロキシアパタイトセラミックスハイブリッド材料であって、
その中に気孔を有するハイドロキシアパタイト構造及び
前記ハイドロキシアパタイトセラミックス材料の前記気孔中に含まれる生分解性ポリマーを含む、ハイドロキシアパタイトセラミックスハイブリッド材料。 - 前記生分解性ポリマーがポリL-乳酸ポリマーである、請求項1に記載のハイドロキシアパタイトセラミックスハイブリッド材料。
- 前記生分解性ポリマーがポリグリコール酸ポリマーである、請求項1に記載のハイドロキシアパタイトセラミックスハイブリッド材料。
- 前記生分解性ポリマーがL-乳酸及びポリグリコール酸を含む混合ポリマーである、請求項1に記載のハイドロキシアパタイトセラミックスハイブリッド材料。
- 前記気孔が、一方が10 mm以上の平均サイズを有する二種類の気孔サイズ分布を含む、請求項1に記載のハイドロキシアパタイトセラミックスハイブリッド材料。
- 前記気孔が、前記ハイドロキシアパタイトセラミックス構造の体積として40-70%を占める、請求項1に記載のハイドロキシアパタイトセラミックスハイブリッド材料。
- ハイドロキシアパタイトセラミックス−ポリマーハイブリッド材料を調製する方法であって、
10 mm以上の平均気孔直径を有する気孔を含む多孔性ハイドロキシアパタイトセラミックスを調製するステップ、及び
前記ハイドロキシアパタイトセラミックスの気孔中に生分解性ポリマーを形成するステップを含む、方法。 - 前記多孔性ハイドロキシアパタイトセラミックスが、一つのグループが5 mm以下の平均気孔サイズであり、そして他のグループが10 mm以上の平均気孔サイズである、二つのグループの気孔を含む、請求項7に記載の方法。
- 前記生分解性ポリマーがポリL-乳酸ポリマーである、請求項7に記載の方法。
- 前記生分解性ポリマーがポリグリコール酸ポリマーである、請求項1に記載の方法。
- 前記生分解性ポリマーがL-乳酸及びポリグリコール酸を含む混合ポリマーである、請求項7に記載の方法。
- 前記生分解性ポリマーを形成するステップにリパーゼを使用する、請求項7に記載の方法。
- 前記多孔性ハイドロキシアパタイトセラミックスを
選択された溶媒中でハイドロキシアパタイトファイバー及び熱分解性粒子を含むスラリーを調製するステップ、
前記スラリーを濾過して、ペーストを得るステップ、
前記ペーストを使用して成形された塊を調製するステップ、
前記成型された塊を圧縮して生成形体を調製するステップ、及び
選択された継続期間約1000℃より高い温度で前記生成形体を加熱するステップにより調製する、請求項7記載の方法。 - 前記熱分解性粒子がカーボンビーズである、請求項13記載の方法。
- 前記スラリーを濾過するステップ及び前記成形された塊を調製するステップを、型の底にフィルターが設置された型により濾過することにより単一のステップで実施する、請求項13記載の方法。
- 前記加熱が約1300℃で実施される、請求項13記載の方法。
- 前記スラリーが前記ハイドロキシアパタイトファイバー及び前記熱分解性粒子を分散させるのを助成する寒天をさらに含む、請求項13記載の方法。
- 前記加熱が蒸気の存在下で実施される、請求項13記載の方法。
- 前記カーボンビーズが約150 mmの平均直径を有する、請求項13記載の方法。
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