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
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Abstract
【選択図】図1
Description
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PO4 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。
”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。
”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。
”アパタイト系”リン酸カルシウムセメントは、式Ca5x(PO4)3x,(OH,Cl,F)x(x≧1)をもつ六方晶系で結晶化する。
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。
(OY)(OX)P(O)−CR1R2−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、
R1は、H、OHまたはハロゲンを表わし、
R2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。
R2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;
R2がアミノアルキル基である場合、基NH2(CH2)n−が好ましく、ここでnは6未満である;
R2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(CH2)m−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;
R2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;
R2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。
−エチドロネート(R1 −OH,R2 −CH3)、
-クロドロネート(R1 −Cl,R2 −Cl)、
−パミドロネート(R1 −OH,R2 −CH2CH2NH2)、
−アレンドロネート(R1 −OH,R2 −(CH2)3NH2)、
−リセドロネート(R1 −OH,R2 −CH2−3−ピリジン)、
−チルドロネート(R1 −H,R2 −CH2−S−C6H4−Cl)、
−イバンドロネート(R1 −OH,R2 −CH2−CH2−N(CH3)ペンチル)、
−ゾレドロネート(R1 −OH,R2 −CH2−イミダゾール)、
−インカドロネート(R1 −H,R2 −NH−(シクロヘプチル))、
−オルパドロネート(R1 −OH,R2 −CH2−CH2−N(CH3)2)、
−ネリドロネート(R1 −OH,R2 −(CH2)5NH2)。
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。
・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。
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)、CaHPO4;リン酸二カルシウム2水和物(DCPD)、CaHPO4.2H2O、リン酸四カルシウム(TTCP)、Ca4P2O9;非晶質リン酸カルシウム(ACP)、Cax(PO4)y.H2O;リン酸一カルシウム1水和物(MCPH)、CaH4(PO4)2.H2O;および
ii)リン酸塩ではないカルシウム塩、たとえばCaCO3、CaSO4。
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。
HA、α−TCP、β−TCP、ACP、MCPH、DCPA、CDA、CaCO3、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。
α−TCPを含む粉末状固相がより好ましい。α−TCPは式α−Ca3(PO4)2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。
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。
好ましい液相はNa2HPO4水溶液、NaH2PO4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Na2HPO4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%Na2HPO4溶液、蒸留水中の約0.5〜約5重量%NaH2PO4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。
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。
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。
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。
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1のほか、ビスホスホネートを固相の他の成分(CaCO3、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CaCO3の場合、100mgのCaCO3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。
セメントの固相はα−第3リン酸カルシウムであるα−TCP、CaHPO4、CaCO3および若干の沈降ヒドロキシアパタイトCDAからなる。
・62.4重量%(249.6mg)のα−TCP
・26.8重量%(107.2mg)のDCPA(CaHPO4)
・8.8重量%(35.2mg)のCaCO3
・2重量%(8mg)のCDA
α−TCPは、CaHPO4およびCaCO3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)。
・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Na2HPO4、水中2.5重量%のNaH2PO4、または水中85mMのクエン酸。
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。
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。
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。
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。
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(1H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。
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。
・78重量%(7.8g)のα−TCP
・5重量%(0.5g)のDCPD(CaHPO4・2H2O)
・5重量%(0.5g)のMCPH(Ca(H2PO4)2・H2O)
・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、CaHPO4およびCaCO3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)。
・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Na2HPO4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。
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。
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)。
脚注b:アレンドロネートの存在が、31P−1H 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。
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)。
Claims (21)
- 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CaCO3またはCaSO4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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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CaCO3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。
- 固相が、HA、α−TCP、β−TCP、ACP、MCPH、DCPA、CDA、CaCO3、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。
- 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。
- 液相が、Na2HPO4水溶液、NaH2PO4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。
- 液相がNaH2PO4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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 骨欠損が骨粗鬆症に関連する、請求項18に記載の使用。
- 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。
- 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CaCO3またはCaSO4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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