JP2010517716A - 骨吸収阻害薬を放出する注射用リン酸カルシウムセメント - Google Patents

骨吸収阻害薬を放出する注射用リン酸カルシウムセメント Download PDF

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Abstract

本発明は、骨セメントとして有用な高い圧縮強さを備え、かつ骨吸収阻害薬を放出する、マクロ多孔質、吸収性かつ注射用のアパタイト系リン酸カルシウムセメント、その製造方法および使用に関する。
【選択図】図1

Description

本発明は、骨セメントとして有用な高い圧縮強さを備え、かつ骨吸収阻害薬を放出する、マクロ多孔質、吸収性かつ注射用(注射可能)のアパタイト系リン酸カルシウムセメント、その製造方法および使用に関する。
骨は、バイオポリマー(主にコラーゲン)、およびほぼ(Ca,Mg,Na,M)10(PO,CO,HPO(OH,Cl)のカーボネートヒドロキシアパタイトと同定される無機成分の複合材料である。
個体の骨活性の調節異常は、多くの骨の病態、たとえば骨粗鬆症、ページェット病または骨融解性腫瘍の原因である。特にヒトの余命が延びたことを考慮すると、骨粗鬆症は保健上の問題となってきており、それを治療するために多くの研究が行なわれている。問題となっている骨の病態は破骨細胞の活性に有利となる骨リモデリング平衡異常により起きるので、想定される治療の1手段は骨物質の分解速度を低下させるために破骨細胞の活性を低下させることにあった。
種々のgem−ビスホスホン酸について実施された研究により、破骨細胞の活性に対するそれらの阻害力が示された(G. A. Rodan et al., Therapeutic Approaches to Bone Diseases, 1 Sep. 2000, Vol. 289, Science, pp. 1508-1514)。それらのうちのあるもの、特にエチドロネート(etidronate)、クロドロネート(clodronate)、パミドロネート(pamidronate)、アレンドロネート(alendronate)、リセドロネート(risedronate)、チルドロネート(tiludronate)およびイバンドロネート(ibandronate)の、医薬としての使用が各国で承認された。他のgem−ビスホスホン化合物、特にゾレドロネート(zoledronate)、インカドロネート(incadronate)、オルパドロネート(olpadronate)およびネリドロネート(neridronate)についてデータが公表されている。現在、骨の病変の治療に用いられているgem−ビスホスホン酸は全身に用いられ、その結果、望ましくない副作用が幾つか生じる。それらは静脈内投与した場合に腎障害および顎骨壊死を引き起こす可能性があり(Eckert A. W., Cancer Treatment Reviews, 2006, 印刷中)、経口投与した場合に消化器系障害、特に食道または胃の潰瘍を引き起こす可能性がある[(Lin J. H., Bone 1996; 18; 75-85)または(Thiebauld D. et al., Osteoporos Int. 1994; 76-73)]。経口投与の他の欠点は、骨物質への有効成分の吸収レベルが低いことにある。
現在、多様なインプラント材料が骨を修復、再生および増強するために用いられている。最も一般的に用いられているインプラントには、自己由来の骨、合成ポリマーおよび不活性金属が含まれる。これらの材料を用いるプロトコルは著しい欠点をもち、これには患者の痛み、手術中の感染のリスク、生体適合性の欠如、価格、および挿入したハードウェアが骨にさらに損傷を与える可能性があるというリスクを含めることができる。したがって生体材料科学者の主要な目標は、骨格修復のためのこれら一般的手法に対して代替として使用できる新規な代用骨を開発することであった。
骨セメント、たとえばポリメチルメタクリレート(PMMA)をベースとするセメントは固体インプラントの使用を避ける特定の利点をもたらすが、幾つかの欠点ももっている。メタクリレートおよびメタクリル酸は生体組織に対して刺激物質であることが知られており、PMMAベースのセメントがインビボで硬化するとフリーラジカルが発生し、これが周囲の組織に損傷を与える可能性がある。さらに、これらの材料についての重合反応は発熱性が高く、硬化中に発生した熱は組織に損傷を与える可能性がある。さらに、これらの材料は生分解性ではない。
有望な修復材料としてのアパタイト系セメントまたはリン酸カルシウムセメント(CPC)の概念および潜在的な利点は、最初にLeGeros et al., 1982 ("Apatitic Calcium Phosphates : Possible Restorative Materials", J Dent Res 61 (Spec lss):343)により導入された。
現在、幾つかのCPC市販製品がある。CPCは下記の利点をもつ:可鍛性であるためそれらは欠損の部位および形状に適応できる。注射用リン酸カルシウムセメントの導入は、セメントの取扱いおよび送達を大幅に改善し、CPCについて新たな用途の領域を開いた。
CPC系は粉末成分と液体成分からなる。粉末成分は通常は1種類以上のリン酸カルシウム化合物から構成され、追加のカルシウム塩を含むか、または含まない。硬化時間を調整し、注射可能性を高め、凝集もしくは膨潤の時間を短縮し、および/またはマクロ多孔性を導入するために、他の添加物が少量含まれる。
そのような材料は、たとえばEP 0 416 761、US 4 880 610、US 5 053 212、EP 0 664 133、EP 0 543 765、WO 96/36562およびWO 2004/000374に開示されている。
FR−2715853には、支持組織の吸収/置換のための生体材料用組成物であって、BCPまたはリン酸チタンカルシウムから構成される無機質相およびセルロース系ポリマーの水溶液を含む水性液相を含むものが記載されている。これらの注射用組成物は有効成分を含有しない。
注射用ではないインプラントの形の代用骨も知られている。たとえばH. Denissen et al. (J. Periodontal, Vol. 71 , No. 2, February 2000, pp. 280-296)には、特定のgem−ビスホスホン酸、すなわち(3−ジメチルアミノ−1−ヒドロキシプロピリデン)−1,1−ビスホスホン酸またはオルパドロネートの吸収により改変したヒドロキシアパタイトのインプラントが記載されている。この酸のインサイチュー放出が骨の再構成を促進すると述べられている。しかし、ヒドロキシアパタイト自体がきわめて吸収性に乏しいという欠点をもつ。
国際特許出願WO 03/074098には、gem−ビスホスホン酸またはそのアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を超純水中における前駆物質リンカルシウム化合物(phosphocalcic compound)の懸濁液に添加し、反応媒質を室温で撹拌し、次いで遠心分離によりペレットを回収し、ペレットを超純水で洗浄し、続いて濾過し、空気中において室温で乾燥させることによって修飾された、リンカルシウム化合物が記載されている。WO 03/074098には、こうして得た修飾リンカルシウム化合物の溶液中懸濁液またはヒドロゲル、ならびにこうして得た注射用組成物を骨粗鬆症および骨融解性腫瘍の治療に使用することも記載されている。したがってWO 03/074098の発明者らは、骨のリモデリングを促進するために必要な、gem−ビスホスホン酸、カルシウムおよびリン酸の供給源を提供するリンカルシウム相の局所投与を推奨している。
EP 0 416 761 US 4 880 610 US 5 053 212 EP 0 664 133 EP 0 543 765 WO 96/36562 WO 2004/000374 FR−2715853 WO 03/074098
G. A. Rodan et al., Therapeutic Approaches to Bone Diseases, 1 Sep. 2000, Vol. 289, Science, pp. 1508-1514 Eckert A. W., Cancer Treatment Reviews, 2006, 印刷中 Lin J. H., Bone 1996; 18; 75-85 Thiebauld D. et al., Osteoporos Int. 1994; 76-73 LeGeros et al., 1982 "Apatitic Calcium Phosphates : Possible Restorative Materials", J Dent Res 61 (Spec lss):343 H. Denissen et al. J. Periodontal, Vol. 71 , No. 2, February 2000, pp. 280-296
本発明者らは意外にも、骨に近い圧縮強さをもち、それが新たな骨物質による置換のために吸収性であり、かつgem−ビスホスホン化合物、すなわちビスホスホン酸またはその塩を放出し、これにより骨のリモデリングを調節できる、リン酸カルシウム骨セメント、すなわち自己硬化性セメントの製造方法を今回見いだした。
第1に、本発明者らは、gem−ビスホスホン化合物を含み、外科的使用に適切な硬化時間をもち、一方ではそのgem−ビスホスホン化合物が硬化遅延活性を示す、自己硬化性リン酸カルシウムセメントを得るのが可能なことを示した。実際に、gem−ビスホスホン化合物のホスホネート基は、その後の硬化反応に際してセメントペーストのホスフェート基と競合する。その結果、最終製品、その硬化時間および硬度が改変される。
機序の提案
液相の存在下で、最初のリン酸カルシウム化合物は部分的に加水分解される。Ca2+およびPO 2−イオンが放出される。ビスホスホン化合物はCa2+イオンにキレートし、アパタイトの沈殿を妨げることができる(下記を参照):
α-Ca3(PO4)2(α-TCP) + H2O → Ca2+ + PO4 2- + (Ca,Na)10(PO4,HP04)6(OH)2(CDA)
第2に、本発明者らは、gem−ビスホスホン化合物を含む吸収性リン酸カルシウムセメントを得るのが可能なことを示した。gem−ビスホスホン化合物の導入によりリンカルシウム化合物の吸収性ポテンシャルが一般に低下すると考えられていたので、これは予想外の技術的効果である。
第3に、本発明者らは、gem−ビスホスホン化合物を放出し、したがって破骨細胞に対して局所でその阻害活性をもつことができるリン酸カルシウムセメントを得るのが可能なことを示した。これにより経口投与の二次作用を解決できる。さらに、セメント中に用いる用量(たとえば:4mg/埋込み部位)は経口投与に用いる用量(10〜70mg/日で数カ月間)よりはるかに低い。さらに、骨がgem−ビスホスホン化合物に対してきわめて高い親和性をもつことが示された(Clin Cancer Res. 2006 15; 12(20 Pt 2) : 6222s-6230s, ChemMedChem. 2006 Feb;1 (2):267-73)。したがって、本発明によるセメントから放出されるgem−ビスホスホン化合物は埋込み部位の周囲の骨によって直ちに吸収され、放出された量はすべて捕獲されるであろう。
定義
”セメント”は、粉末状固相と液相の混合により得られるペーストが硬化した結果である。
セメントの”硬化”は、粉末状固相と液相の混合により得られるペーストが室温または体温でハンドオフ(hand−off)自己硬化することを意味する。
”注射用(injectable)セメント”は、直径数ミリメートル、好ましくは1〜5mmの注射針を通り抜けるのに十分なほど流体であるセメントペーストを意味する。
”リン酸カルシウムセメント”は、粉末状固相がリン酸カルシウム化合物から、またはカルシウムおよび/またはホスフェート化合物の混合物から構成されるセメントである。
”アパタイト系”リン酸カルシウムセメントは、式Ca5x(PO3x,(OH,Cl,F)(x≧1)をもつ六方晶系で結晶化する。
製造方法
したがって本発明は、gem−ビスホスホン誘導体を放出する注射用リン酸カルシウム骨セメントの製造方法であって、gem−ビスホスホン化合物、またはgem−ビスホスホン誘導体で修飾したカルシウム前駆物質を、固相または液相に添加することを含み、その際、gem−ビスホスホン誘導体の量が固相の重量に対して最高2.5重量%である方法に関する。
本発明による製造方法においてgem−ビスホスホン誘導体の量およびそれを取り込ませる方法は、外科的使用に適切な、すなわち1時間未満、好ましくは30分未満の初期硬化時間をもつ本発明によるセメントを得るための本質的な特徴である。
gem−ビスホスホン化合物として使用できるビスホスホン酸またはその塩類は、次式に相当する:
(OY)(OX)P(O)−CR−P(O)(OX)(OY)
式中:XまたはYは、互いに独立して、H、またはアルカリ金属もしくはアルカリ土類金属カチオン、および生物学的に重要な有機もしくは無機カチオンであり、
は、H、OHまたはハロゲンを表わし、
は、水素またはハロゲン、アルキル基、アミノアルキル基(アミノ基は場合によりアルキル置換基をもつ)、アルキルアミノ基、少なくとも1個のN原子を含む芳香族置換基をもつアルキル基、芳香族チオエーテル基をもつアルキル基を表わす。
および/またはRがハロゲンを表わす場合、Clが特に好ましい;
がアルキル基である場合、1〜6個の炭素原子を含むアルキルが好ましい;
がアミノアルキル基である場合、基NH(CH−が好ましく、ここでnは6未満である;
がアルキルアミノアルキル基である場合、好ましい基は基R’R”N(CH−であり、ここでR’およびR”は、互いに独立して、H、または最高5個の炭素原子を含むアルキル基を表わし、mは6未満である;
Rがアルキルアミノ基である場合、基RCNH−が好ましく、ここでRCは3〜7個の炭素原子を含むシクロアルキルである;
が少なくとも1個のN原子を含む芳香族置換基をもつアルキル基である場合、最高3個の炭素原子を含み、かつ1つのピリジルまたはイミダゾリル基をもつアルキルが好ましい;
が芳香族チオエーテル基をもつアルキル基である場合、最高3個の炭素原子を含み、かつフェニルチオ基をもつアルキルが好ましく、その際、フェニル基は場合によりハロゲン置換基をもつ。
これらのgem−ビスホスホン化合物のうち、下記のものが挙げられる:
−エチドロネート(R −OH,R −CH)、
-クロドロネート(R −Cl,R −Cl)、
−パミドロネート(R −OH,R −CHCHNH)、
−アレンドロネート(R −OH,R −(CHNH)、
−リセドロネート(R −OH,R −CH−3−ピリジン)、
−チルドロネート(R −H,R −CH−S−C−Cl)、
−イバンドロネート(R −OH,R −CH−CH−N(CH)ペンチル)、
−ゾレドロネート(R −OH,R −CH−イミダゾール)、
−インカドロネート(R −H,R −NH−(シクロヘプチル))、
−オルパドロネート(R −OH,R −CH−CH−N(CH)、
−ネリドロネート(R −OH,R −(CHNH)。
ビスホスホン酸の塩は有機塩または無機塩、好ましくはアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩であってもよい。
好ましい態様において、本発明による方法に用いるgem−ビスホスホン化合物は、エチドロネート、クロドロネート、パミドロネート、アレンドロネート、リセドロネート、チルドロネート、イバンドロネート、ゾレドロネート、インカドロネート、オルパドロネート、およびネリドロネートよりなる群から選択される。
本発明によるセメントを製造するために3つの方法を使用できる:
・gem−ビスホスホン誘導体をセメントの液相に溶解する;または
・gem−ビスホスホン誘導体を粉末状固相に添加する;または
・gem−ビスホスホン誘導体をカルシウム前駆物質に化学結合させ、そして固相もしくは液相に添加する。
gem−ビスホスホン誘導体をセメントの液相に溶解する場合、gem−ビスホスホン誘導体の量は固相の重量に対して好ましくは最高0.3重量%である。
gem−ビスホスホン誘導体を粉末状固相に添加する場合、gem−ビスホスホン化合物の量は固相の重量に対して好ましくは最高5重量%である。
gem−ビスホスホン誘導体をカルシウム前駆物質に化学結合させ、そして固相または液相に添加する場合、gem−ビスホスホン化合物の量は固相の重量に対して好ましくは最高0.15重量%である。
gem−ビスホスホン化合物の化学結合は、gem−ビスホスホン酸、またはそのアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩、または生物学的に重要ないずれかの有機もしくは無機カチオンを、溶媒、好ましくは水性媒質(たとえば超純水)中における前駆物質リンカルシウム化合物の懸濁液に添加し、反応媒質を室温で撹拌し、次いで生成した化合物を遠心分離により回収することによって得ることができる。次いでこの化合物を超純水で洗浄し、続いて濾過し、空気中において室温で乾燥させることによって精製できる。
カルシウム前駆物質は下記のものから選択される:
i)オルトリン酸カルシウム;たとえばアルファ−またはベータ−リン酸三カルシウム(一般に、α−TCP、β−TCPと記載される)、CDA、すなわちカルシウム欠乏ヒドロキシアパタイト(たとえば、オルトリン酸水素カルシウムのアルカリ加水分解により得られる)、ヒドロキシアパタイト(HA)、無水リン酸二カルシウム(DCPA)、CaHPO;リン酸二カルシウム2水和物(DCPD)、CaHPO.2HO、リン酸四カルシウム(TTCP)、Ca;非晶質リン酸カルシウム(ACP)、Ca(PO.HO;リン酸一カルシウム1水和物(MCPH)、CaH(PO.HO;および
ii)リン酸塩ではないカルシウム塩、たとえばCaCO、CaSO
”超純水”は、18MΩ cmの領域の抵抗をもつ水を意味する。室温での撹拌を好ましくは1時間〜72時間の期間、たとえば48時間維持する。撹拌の性質およびカルシウム前駆物質の粒度は、架橋することができるgem−ビスホスホン化合物の割合に影響を及ぼす可能性がある。したがって、カルシウム前駆物質について一定の粒度を選択すると、その粒度を変化させない撹拌を適用することが好ましい。
より好ましくは、gem−ビスホスホン化合物で修飾した、本発明に従って使用するカルシウム前駆物質は、カルシウム欠乏アパタイト(CDA)、α−TCP、DCPDまたはCaCOである。
セメント
本発明はさらに、前記の本発明方法に従って得ることができる、gem−ビスホスホン化合物を放出する注射用アパタイト系リン酸カルシウム骨セメントに関する。
リン酸カルシウムセメント(CPC)は、水または水溶液である液相と、カルシウムおよび/またはリン酸塩の1種類以上の固体化合物を含有する粉末状固相からなる材料であり、したがって液相と固相を適切な比率で混合するとそれらはペーストを形成し、これは室温または体温で1種類以上の他の固体化合物(それらのうち少なくとも1つはリン酸カルシウムである)の沈殿により硬化する。本発明によるCPCはCDHA(カルシウム欠乏ヒドロキシアパタイト)タイプのものである。
本発明によるCPCは注射用(注射可能)である。実際に、近年、骨粗鬆症性骨折の発生率が著しく上昇している。適切な治療法が無く、高齢者の数が増加しつつあることを考慮すると、この傾向は継続すると予想される。骨粗鬆症性骨折は、骨がきわめて弱いため修復がしばしばきわめて困難である。したがって、骨合成板を保持するためのねじを挿入することができない。この問題を解決するための方法は、骨粗鬆症の骨にそれを強化するためにCPCを注入することである。
本発明において固相の成分として有用なカルシウムおよび/またはホスフェート化合物には、下記のものが含まれる:ヒドロキシアパタイト(HA)Ca10(PO(OH);非晶質リン酸カルシウム(ACP)、Ca(PO.HO;リン酸一カルシウム1水和物(MCPH)、CaH(PO.HO;リン酸二カルシウム2水和物(DCPD)、CaHPO.2HO、ブルッシャイト(brushite)とも呼ばれる;無水リン酸二カルシウム(DCPA)、CaHPO;沈降またはカルシウム欠乏アパタイト(CDA)、(Ca,Na)10(PO,HPO(OH);アルファ−またはベータ−リン酸三カルシウム(α−TCP、β−TCP)、Ca(PO;リン酸四カルシウム(TTCP)、Ca、および炭酸カルシウム、CaCO
容易に吸収されるリン酸カルシウム化合物が好ましい。
HA、α−TCP、β−TCP、ACP、MCPH、DCPA、CDA、CaCO、およびその混合物よりなる群から選択される1種類以上のカルシウムおよび/またはホスフェート化合物を含む粉末状固相が好ましい。
特定の態様によれば、固相は少なくとも1種類の合成ポリマーまたはバイオポリマー(たとえばHPMC)を含むこともできる。
α−TCPを含む粉末状固相がより好ましい。α−TCPは式α−Ca(POをもつ。α−TCPは、水溶液中で容易にカルシウム欠乏ヒドロキシアパタイト(CDA)に変換される。この性質を利用してアパタイト系CPCを形成する。α−TCPの好ましい量は、固相の5%〜100%、より好ましくは30%〜80%、最も好ましくは30%〜70%からなる。
好ましい粉末状固相は、α−TCP、DCPA、CDAおよびCaCOの混合物中に構成される。
他の好ましい粉末状固相は、α−TCP、DCPD、CDA、MCPH、およびバイオポリマー、たとえばHPMC(ヒドロキシプロピルメチルセルロース)の混合物中に構成される。
液相は、表Iに示す1種類または数種類の成分を含有する1種類以上の水溶液からなることができる;その際、それらの成分は表Iに示す各化合物およびその混合物のうちから選択できる。
Figure 2010517716
好ましくは、前記に液相として記載した化合物の水溶液の濃度は、約0.1〜約5重量%である。
好ましい液相はNaHPO水溶液、NaHPO水溶液、またはクエン酸溶液中に構成される。より好ましくは、液相はNaHPO水溶液中に構成される。たとえば、蒸留水中の約0.5〜約5重量%NaHPO溶液、蒸留水中の約0.5〜約5重量%NaHPO溶液、または蒸留水中の約0.5〜約5重量%クエン酸溶液を使用できる。
液相のpHは約5〜約10、好ましくは約5〜約9、最も好ましくは約5〜約7とすべきである。
好ましくは、液相/固相(L/S)比は、約0.20〜約0.9ml/g、より好ましくは約0.25〜約0.8ml/g、さらに好ましくは約0.25〜約0.45ml/g、最も好ましくは約0.30〜約0.45ml/gである。
好ましくは、液相/固相(L/S)比は、約0.25ml/g〜約0.9ml/g;より好ましくは約0.30ml/g〜約0.45ml/gであり、液相はNaHPO水溶液である。
好ましくは、液相/固相(L/S)比は、約0.25ml/g〜約0.9ml/g;より好ましくは約0.30ml/g〜約0.45ml/gであり、液相はNaHPO水溶液である。
好ましくは、液相/固相(L/S)比は、約0.20ml/g〜約0.8ml/g;より好ましくは約0.25ml/g〜約0.30ml/gであり、液相はクエン酸水溶液である。
CPCの硬化時間は、粉末成分および液体成分の組成、粉末−対−液体比、リン酸カルシウム成分の割合、ならびに粉末成分の粒度に依存する。セメントの硬化時間はセメントの重要な特性である。硬化時間が速すぎると外科医はセメントを硬化前に使用する時間がない。硬化時間が遅すぎると、外科医は創傷を閉じることができるまで待たなければならない。
硬化時間は、通常は成形試料についてギルモアニードル(Gillmore needle)装置で測定される。この試験は、基本的に水和セメントペーストが穿通に対して何らかの測定可能な抵抗を発生した時点を測定する。それが初期硬化時間を規定し、最終硬化時間は特定のサイズおよび重量のニードルがセメントペースト試料に一定の深さまで穿通する時点またはセメントペースト試料に穿通できない時点に基づく。ギルモアニードル装置は、異なる直径および異なる重量をもつ2本のニードルで構成される。最大直径および最小重量をもつ第1ニードルは初期硬化時間を測定し、最小直径および最大重量をもつ第2ニードルは最終硬化時間を測定する(C266 ASTM基準)。
本発明によるセメントの初期硬化時間は外科使用に適切なものであり、すなわち1時間未満、好ましくは約45分未満である。好ましくは、それは約10分〜約45分、より好ましくは約15分〜約40分、最も好ましくは約20分〜約35分を含む。
本発明によるセメントの最終硬化時間は、約40分〜約3時間、好ましくは約40分〜約2時間、最も好ましくは約40分〜約1時間を含む。
好ましい態様において、本発明による硬化したセメントの圧縮強さは約10MPaを超え、好ましくは約20MPaを超える。
セメントが骨の周囲の組織内へ遊出するのを防ぐために、セメントを可視化することがきわめて重要である。最も容易な方法は、たとえば造影剤によりセメントの放射線不透過性を高めるものである。たとえば、タンタル、チタンまたはタングステンの金属粉末を使用できる。部分的に生体吸収性であるセメント中に液体物質、たとえばヨウ素化合物、たとえばイオパミドール(iopamidol)、イオヘキソール(iohexol)およびイオトロラン(iotrolan)を用いることが好ましいであろう。好ましくは、硫酸バリウムを用いる。
用途
本発明の他の対象は、外傷、骨粗鬆症、骨融解性腫瘍により起きる骨欠損部または骨折部を充填するための、および関節または歯科の補綴外科処置のための、本発明による注射用CPCの使用である。これには外科処置段階が含まれるが、本発明による注射用CPCは接触できない身体部分へ到達でき、損傷および痛みを減らす一方で機能回復までの時間を短縮するために侵襲を最小限に抑えた外科処置に適切である。この処置方法は、骨欠損部または骨折部に本発明による注射用CPCを、針を通して導入することを含む。
たとえばそれらは経皮脊椎形成術に使用できる。これは、骨粗鬆症の結果として生じる場合が最も多い胸部脊柱および腰部脊柱の脊椎崩壊部を安定化および強化するための経皮穿刺法からなる。
骨粗鬆症の経過中に、骨格の耐力低下の結果として胸部脊柱(TSC)および腰部脊柱(LSC)の領域に激しい痛みを伴う脊椎崩壊が起きる可能性がある。その結果、脊椎に多少とも明瞭な変形が生じ、脊椎崩壊すら生じる。両方の場合ともx線で容易に認識できる。完全な脊椎崩壊および脊柱全体の明瞭な変形の可能性すらある。
局所麻酔下または所望により全身麻酔下で、たとえばx線による誘導下に細い穿刺針を脊椎に挿入する。脊椎の特定の地点(いわゆる弓根)には、危険性なしに骨に針を穿刺することができる。その後、流動骨セメントを穿刺針で脊椎に注入し;セメントが硬化した後、脊椎を安定化する(脊椎形成術)。脊椎が著しく変形している場合(たとえばくさび様形成)、崩壊した脊椎をセメントの注入前に補正する。ここで、バルーンを穿刺針で脊椎に挿入し、高圧下の流体で膨張させる。補正を達成した後、バルーンを取り出し、生じた空洞に骨セメントを充填する(バルーン−後彎形成術)。
本発明の他の対象は、歯の欠損部を充填するための、本発明による注射用CPCの使用である。
本発明のさらに他の対象は、gem−ビスホスホン誘導体を放出する請求項8〜10のいずれかに記載の注射用リン酸カルシウム骨セメントを調製するためのキットであって、gem−ビスホスホン誘導体、またはgem−ビスホスホン化合物で修飾したカルシウム前駆物質、固相および液相を含むキットである。
本発明を下記の図面および実施例によってさらに説明する。
修飾したCDA[10.4重量%アレンドロネート]の31P VACP MAS NMRスペクトルであって、アレンドロネート成分がCDAに結合していることを示す(実施例1を参照)。このスペクトルは、スピン周波数12kHzおよび磁界7.0Tで記録された。 1週間の硬化時間後のセメント(実施例5を参照)の31P MASスペクトルを示す。基準=アレンドロネート無添加、固体=アレンドロネート粉末をセメント固体成分と混合、溶液=アレンドロネートをセメント液体成分に溶解、CDA=CDA成分に化学結合したアレンドロネート。 (上図)修飾したα−TCP[4.7重量%アレンドロネート]の31P単一パルスMAS−NMRスペクトル、(下図)修飾したα−TCP[4.7重量%アレンドロネート]の31P VACP MAS NMRスペクトルを示す(実施例2を参照)。 3g量の無添加CPCを埋め込んだ雌ヒツジ椎体の、埋込み後12週目の走査電子顕微鏡(後方散乱電子モードで観察)図を示す。 3g量のアレンドロネート添加CPC(0.13重量%)を埋め込んだ雌ヒツジ椎体の、埋込み後12週目の走査電子顕微鏡(後方散乱電子モードで観察)図を示す(実施例8を参照)。
実施例1:アレンドロネートで修飾したCDAの製造
100mgのCDAを、1.25mlの0.02mol.l−1アレンドロン酸ナトリウム水溶液と混合した超純水8.75mlに装入することにより、リン酸カルシウムの懸濁液を調製した。この懸濁液を室温に保持した試験管に入れ、回転式撹拌機により16rpmで5日間撹拌した。次いで懸濁液を遠心分離し、大部分の上清を除去した。固体残留物を濾別し、少量の超純水で数回洗浄し、次いで室温で乾燥させた。得られた固体は7.4重量%のアレンドロネートを含有していた。
実施例2:アレンドロネートで修飾したα−TCPの製造
実施例1のほか、ビスホスホネートを固相の他の成分(CaCO、DCPA、α−TCP...)の1つに化学結合させることもできる。たとえばα−TCPの場合、100mgのα−TCPを、1.25mlの0.02mol.l−1アレンドロン酸ナトリウム水溶液と混合した超純水8.75mlに装入することにより、リン酸カルシウム支持体の懸濁液を調製した。この懸濁液を室温に保持した試験管に入れ、回転式撹拌機により16rpmで2日間撹拌した。次いで懸濁液を遠心分離し、大部分の上清を除去した。固体残留物を濾別し、少量の超純水で数回洗浄し、次いで室温で乾燥させた。得られた固体は4.7重量%のアレンドロネートを含有していた。
実施例3:アレンドロネートで修飾したDCPDの製造
実施例1のほか、ビスホスホネートを固相の他の成分の1つに化学結合させることもできる。たとえばDCPDの場合、100mgのDCPDを、1mlの0.02mol.l−1アレンドロン酸ナトリウム水溶液と混合した超純水9mlに装入することにより、リン酸カルシウム支持体の懸濁液を調製した。この懸濁液を室温に保持した試験管に入れ、回転式撹拌機により16rpmで2日間撹拌した。次いで懸濁液を遠心分離し、大部分の上清を除去した。固体残留物を濾別し、少量の超純水で数回洗浄し、次いで室温で乾燥させた。得られた固体は5.3重量%のアレンドロネートを含有していた。
実施例4:アレンドロネートで修飾したCaCO の製造
実施例1のほか、ビスホスホネートを固相の他の成分の1つに化学結合させることもできる。たとえばCaCOの場合、100mgのCaCOを、1.5mlの0.02mol.l−1アレンドロン酸ナトリウム水溶液と混合した超純水8.5mlに装入することにより、リン酸カルシウム支持体の懸濁液を調製した。この懸濁液を室温に保持した試験管に入れ、回転式撹拌機により16rpmで2日間撹拌した。次いで懸濁液を遠心分離し、大部分の上清を除去した。固体残留物を濾別し、少量の超純水で数回洗浄し、次いで室温で乾燥させた。得られた固体は5.0重量%のアレンドロネートを含有していた。
実施例5:アレンドロネートを放出する注射用CPCの製造
セメントの固相はα−第3リン酸カルシウムであるα−TCP、CaHPO、CaCOおよび若干の沈降ヒドロキシアパタイトCDAからなる。
固相組成はすべての試料について同じである:
・62.4重量%(249.6mg)のα−TCP
・26.8重量%(107.2mg)のDCPA(CaHPO
・8.8重量%(35.2mg)のCaCO
・2重量%(8mg)のCDA
α−TCPは、CaHPOおよびCaCOの適切な混合物を用い、それを1300℃に少なくとも6時間加熱し、それを空気中で室温にまで急冷することにより製造された。
アレンドロネートをセメント試料と組み合わせるために3つの方法を用いる:
・アレンドロネートをセメント液相に溶解する(120μL中に最高1.2mg、表IVを参照);または
・アレンドロネートを固相に添加する(400mgにつき0.1〜10mg、表IVを参照);または
・アレンドロネートを化学結合させる:(i)実施例1で製造したCDAに;固相のCDAを部分置換(表IIを参照)、(ii)実施例2で製造したα−TCPに;固相のα−TCPを部分置換(表IIIを参照)。
7種類のアレンドロネート濃度を用いた:
・0.100重量%(0.40mg)
・0.060重量%(0.25mg)
・0.025重量%(0.10mg)
・0.25重量%(1mg)
・0.3重量%(1,2mg)
・2.5重量%(10mg)
・3.9重量%(15.7mg)
種々のセメント配合物を調製するために3種類の液相を選択した:水中2.5重量%のNaHPO、水中2.5重量%のNaHPO、または水中85mMのクエン酸。
セメントの液体/粉末比L/Pを、NaHPOおよびNaHPOで調製した試料については0.30ml/g、クエン酸で調製した試料については0.25ml/gになるようにした。
粉末を10分間、微粉砕する;
次いで液相を滴加し、2相をスパーテルまたは乳棒で混合する;
混合物を型内で硬化させる。
実施例6:実施例5の試料の硬化時間の測定
硬化時間をギルモアニードルによりASTM基準C266−89に従って測定した。
表II、IIIおよびIVに結果をまとめる。
Figure 2010517716
Figure 2010517716
脚注a:1週間のインキュベーション後、α−TCPの完全変換がみられ、得られたセメントは良好な機械的特性を示した;
脚注b:1週間のインキュベーション後、セメントの自己硬化はきわめて乏しく、一方でX線回折はα−TCPの変換がきわめて低いという証拠を示した;
脚注c:1週間のインキュベーション後、α−TCPの完全変換がみられ、得られたセメントはかなり良好な機械的特性を示したが、このセメントは脚注aの場合よりわずかに柔らかかった(crumby);
脚注d:1週間のインキュベーション後、セメントの自己硬化はきわめて乏しく、一方でX線回折はα−TCPの変換がきわめて低いという証拠を示した;
脚注bおよびdから、全α−TCP成分をビスホスホネートで修飾するとセメントの自己硬化特性が強く阻害されると推論できる。
Figure 2010517716
脚注a:この場合、変換したα−TCPの量は少なく、1週間のインキュベーション後、材料は機械的特性が劣る固いペースト(chewy paste)として得られる;
脚注b:この場合、変換したα−TCPの量は少なく、1週間のインキュベーション後、材料は機械的特性が著しく劣る柔らかいペーストとして得られる;
脚注c:インキュベーション条件下で調製物の膨潤がみられ、1週間後、脆くかつ柔らかいこの材料についてX線回折によりα−TCPの完全変換が証明されたけれども機械的特性が劣ることが認められた。
実施例7:RMN測定(実施例5の試料に関して)
7日間のインキュベーション後に得られたセメント試料を、ソリッドステートマジックアングルスピニング(MAS)NMR分光法により試験した。実験は、7.0T(Hおよび31Pラーモア(Larmor)回転数300および121.5MHz)で作動するBruker Advance 300分光計で、4mmの二重共鳴および三重共鳴MASプローブを用いて実施された。
31P−{H}−交叉分極(CP)MAS実験を、接触時間1ミリ秒の勾配交叉分極(ramped cross polarization)により実施した。Hニューテーション周波数(nutation frequency)70kHzのSPINAL64シーケンスを用いて、Hデカップリングを行なった。リサイクル遅れを2秒に設定した。修飾α−TCP試料における31P部位に対する縦緩和時間Tを測定し、10〜300秒で変動することが認められた(ν31P)=121.5MHz)。したがって、31P単一パルススペクトルは600秒の遅れ後の単一走査を記録することにより得られた。
実施例8:アレンドロネートを放出する第2タイプの注射用CPCの製造
セメントの固相はα−第3リン酸カルシウムであるα−TCP、DCPD、MCPH、HPMCおよび若干の沈降ヒドロキシアパタイトCDAからなる。
固相組成はすべての試料について同じである:
・78重量%(7.8g)のα−TCP
・5重量%(0.5g)のDCPD(CaHPO4・2HO)
・5重量%(0.5g)のMCPH(Ca(HPO2・O)
・10重量%(1g)のCDA
・2重量%(0.2g)のHPMC(ヒドロキシプロピルメチルセルロース)
α−TCPは、CaHPOおよびCaCOの適切な混合物を用い、それを1300℃に少なくとも6時間加熱し、それを空気中で室温にまで急冷することにより製造された。
アレンドロネートをセメント試料と組み合わせるために3つの方法を用いる:
・アレンドロネートをセメント液相に溶解する(5mL中に最高40mg、表Vを参照);
・アレンドロネートを固相に添加する(10gにつき13.3〜40mg、表Vを参照);または
・アレンドロネートを化学結合させる:(i)実施例1で製造したCDAに;固相のCDAを部分置換(表VIを参照)、(ii)実施例2で製造したα−TCPに;固相のα−TCPを部分置換(表VIIを参照)、(iii)実施例3で製造したDCPDに;固相のDCPDを部分置換(表VIIIを参照)。
3種類のアレンドロネート濃度を用いた:
・0.133重量%(13.3mg)
・0.266重量%(26.6mg)
・0.4重量%(40.0mg)
種々のセメント配合物を調製するために選択した液相は、水中5重量%のNaHPOであった。セメントの液体/粉末比L/Pを0.50ml/gとなるようにした。
粉末を30分間、微粉砕する;
次いで液相を滴加し、2相をスパーテルまたは乳棒で混合する;
混合物を型内で硬化させる。
実施例9:実施例8に関連する硬化時間の測定
ビッカース(Vickers)ミクロ押込(最大圧縮強さ)、粉末X線回折および31PソリッドステートNMR(CDAへのα−TCPの変換比率)、およびテキスチャー分析(初期硬化時間の評価)を用いてセメントの特性を試験した。後者の方法は、セメントドウを押し出すのに必要な圧縮力を時間に対して測定することにある(初期硬化時間は>25ニュートンの値の力に達するまでの時間)。
表V、VI、VIIおよびVIIIに結果をまとめる。
Figure 2010517716
脚注a:この場合、2日間のインキュベーション後に、材料は脆く柔らかい材料として得られ、再現性のないデータとなった;
脚注b:アレンドロネートの存在が、31P−H VACP NMRスペクトル上、約18ppmに、図1に存在するものときわめて類似する幅広い信号として検出され、したがってこのビスホスホネートはα−TCP成分の変換から生じたCDAの表面に化学収着していることが示唆される。
Figure 2010517716
脚注a:アレンドロネートの存在が、31P−H VACP NMRスペクトル上、約18ppmに、図1に存在するものときわめて類似する幅広い信号として検出され、したがってこのビスホスホネートはα−TCP成分の変換から生じたCDAの表面に化学収着していることが示唆される。
Figure 2010517716
Figure 2010517716
表V〜VIIIに対応する種々の例(固相に対して0.133重量%のアレンドロネート)について、2時間のインキュベーション後に得られたセメント塊を0.9重量%NaCl水溶液に37℃で5日間、浸漬した。これらの塊を次いで乾燥させ、切断した後、SEM(走査電子顕微鏡)観察した。すべての場合、HPMC成分の分解により生じた均一に散在するマクロ細孔(20〜100μm)が観察された。
実施例10:実施例8に関連する雌ヒツジにおけるインビボアッセイ
10歳の雌ヒツジ6匹をこの実験に用いた。これらの動物に普通の飼料を自由に摂取させた。動物にランダムにアレンドロネート添加または無添加CPCを埋め込んだ。CDAに化学結合した4mgのアレンドロネートを含む3g量のアレンドロネート添加CPCを、実施例8に従って製造した(実施例1を参照)。それぞれの雌ヒツジに3×3g量(3つの椎体の内側に分配)のアレンドロネート添加または無添加CPCを投与した。動物を埋込み後、3カ月目に屠殺した。埋め込まれた椎体それぞれを、下記により分析した:
1.走査電子顕微鏡検査(後方散乱電子モードで観察)
2.マイクロ−コンピュータ断層撮影(組織形態測定)。
自己誘導マクロ多孔性、骨との直接境界面、および有意の表面骨伝導を、CPCおよびアレンドロネート添加CPCの両方において、SEM画像上に観察した(図4および5を参照)。アレンドロネート添加CPCインプラントについて、有意のインプラント吸収および大きな骨伝導が観察された(図5を参照)。
CPCインプラントおよびアレンドロネート添加CPCインプラントの周囲の骨梁骨構造体の比較組織形態分析(N=18,p<0.05)は、アレンドロネート添加CPCインプラントにより骨構造が強化されたことを明らかに証明した(次表を参照)。
Figure 2010517716

Claims (21)

  1. gem−ビスホスホン化合物を放出する注射用リン酸カルシウム骨セメントの製造方法であって、ビスホスホン酸もしくはその塩、またはビスホスホン酸もしくはその塩で修飾したカルシウム固体前駆物質を、セメント固相またはセメント液相に添加することを含み、カルシウム固体前駆物質がオルトリン酸カルシウム、およびCaCOまたはCaSOなどリン酸塩ではないカルシウム塩から選択される方法。
  2. ビスホスホン酸またはその塩の量が固相の重量に対して最高2.5重量%である、請求項1に記載の方法。
  3. ビスホスホン酸またはその塩をセメント液相に溶解し、ビスホスホン酸またはその塩の量が固相の重量に対して最高0.3重量%である、請求項1に記載の方法。
  4. ビスホスホン酸またはその塩をセメント固相に添加し、ビスホスホン酸またはその塩の量が固相の重量に対して最高3.5重量%である、請求項1に記載の方法。
  5. ビスホスホン酸またはその塩で修飾したカルシウム固体前駆物質をセメント固相に添加し、ビスホスホン酸またはその塩の量が固相の重量に対して最高0.15重量%である、請求項1に記載の方法。
  6. ビスホスホン酸またはその塩が、エチドロネート、クロドロネート、パミドロネート、アレンドロネート、リセドロネート、チルドロネート、イバンドロネート、ゾレドロネート、インカドロネート、オルパドロネート、およびネリドロネートよりなる群から選択される、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
  7. ビスホスホン酸またはその塩がアレンドロネートである、請求項6に記載の方法。
  8. カルシウム固体前駆物質が、カルシウム欠乏アパタイト(CDA)、α−TCP、DCPDおよびCaCOよりなる群から選択される、請求項1、2、5、6および7のいずれかに記載の方法。
  9. 固相が、HA、α−TCP、β−TCP、ACP、MCPH、DCPA、CDA、CaCO、およびその混合物よりなる群から選択される1種類以上のカルシウムおよび/またはホスフェート化合物を含む、請求項1〜8のいずれかに記載の方法。
  10. 固相が、少なくとも1種類の合成ポリマーまたはバイオポリマーをも含む、請求項1〜9のいずれかに記載の方法。
  11. 液相が、NaHPO水溶液、NaHPO水溶液、またはクエン酸水溶液中に構成される、請求項1〜10のいずれかに記載の方法。
  12. 液相がNaHPO水溶液中に構成される、請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
  13. 液相のpHが、5〜10、好ましくは5〜9、最も好ましくは5〜7である、請求項1〜12のいずれかに記載の方法。
  14. 液相/固相(L/S)比が、0.20〜0.9ml/g、より好ましくは0.25〜0.8ml/g、さらに好ましくは0.25〜0.45ml/g、最も好ましくは0.30〜0.45ml/gである、請求項1〜13のいずれかに記載の方法。
  15. 請求項1〜14のいずれかに記載の方法に従って得ることができる注射用アパタイト系リン酸カルシウムセメント。
  16. 10MPaを超える圧縮強さを備えた、請求項15に記載の注射用アパタイト系リン酸カルシウムセメント。
  17. さらに造影剤、好ましくは硫酸バリウムを含む、請求項15または16のいずれかに記載の注射用アパタイト系リン酸カルシウムセメント。
  18. 骨欠損部または骨折部を充填する医薬の調製のための、請求項15〜17のいずれかに記載の注射用アパタイト系CPCの使用。
  19. 骨欠損が骨粗鬆症に関連する、請求項18に記載の使用。
  20. 歯の欠損部を充填する医薬の調製のための、請求項15〜17のいずれかに記載の注射用アパタイト系CPCの使用。
  21. ビスホスホン酸またはその塩を放出する請求項15〜17のいずれかに記載の注射用リン酸カルシウム骨セメントを調製するためのキットであって、ビスホスホン酸もしくはその塩、またはビスホスホン酸もしくはその塩で修飾したカルシウム固体前駆物質、固相および液相を含み、カルシウム固体前駆物質がオルトリン酸カルシウム、およびCaCOまたはCaSOなどリン酸塩ではないカルシウム塩から選択されるキット。
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