JP2016531602A - 硬化性マルチパートアクリル組成物 - Google Patents
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- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
Abstract
Description
工業的張り合わせ操作中に間隙もしくは空洞中へ押し込むために利用可能な期間を画定する。餅状化時間は、固体成分と液体成分との組み合わせが混合後に直ちに粘度上昇する速度によって決定され、そしてポリマービーズ粒子径および形状、ポリマー分子量、ならびにポリマー組成などの、多数の因子によって制御される。
本発明の実施形態は、添付の図および実施例に関連して記載される。
満の放射線不透過性充填材を意味する。
つもしくは複数のポリマービーズ亜母集団上に吸着される。それ故、第1亜母集団は好ましくは、アクリルビーズポリマー粒子である。
でもよい。これらは、当業者に公知の技法に従って製造され得る。しかし、製造の好ましい特徴には、
任意選択的に放射線不透過性充填材の存在下で少なくとも1つのアクリルモノマー組成物を乳化重合させて、任意選択的に封入されたおよび/または吸着された放射線不透過性充填材を持ったアクリルポリマーエマルジョンを製造する工程;および/または
任意選択的に放射線不透過性充填材の存在下で少なくとも1つのアクリルモノマー組成物を懸濁、バルクまたは溶液重合させて、任意選択的に封入されたおよび/または吸着された放射線不透過性充填材を持ったアクリルポリマービーズ粒子を製造する工程
が含まれる。
低減剤としてまたは機械的強度改善剤として用いるための本発明のアクリルポリマー固体第1パートの組成物にまで及ぶ。
a)本発明の第1態様に従ってアクリルポリマー組成物第1パートと貯蔵安定性のある第2パートとを製造する工程であって、
i)工程a)が、アクリルモノマー組成物を重合させてアクリルポリマー粒子の亜母集団を形成する工程を含み、重合が放射線不透過性充填材の存在下で実施され、それによって放射線不透過性充填材をアクリルポリマー粒子中に封入する
工程を含む、本発明の態様のいずれかによる硬化性マルチパートアクリル組成物の製造方法が提供される。
a)放射線不透過性充填材をアクリルモノマー/ポリマーシロップに分散させて分散系を製造する工程と;
b)開始剤の存在下で、および任意選択的に、過剰の開始剤の存在下でその分散系を懸濁重合させて、封入されたおよび/または吸着された充填材を含有するアクリルポリマービーズ粒子を製造する工程と;
c)開始剤の存在下で、および任意選択的に、過剰の開始剤の存在下でアクリルモノマー組成物を乳化重合させてポリマーエマルジョンを製造する工程と;
d)工程c)のポリマーエマルジョンを乾燥させて、合体した乳化重合微粒子の網状構造を製造する工程と;
e)工程b)の封入されたおよび/または吸着された充填材を含有するアクリルポリマービーズ粒子を、工程d)の合体した乳化重合微粒子と、任意選択的に、添加された開始剤と混合してアクリルポリマー組成物第1パートを形成する工程と;
f)アクリルモノマーと硬化促進剤とを含有する液体第2パートを製造する工程と;
g)アクリル組成物第1パートを液体第2パートと混合して生地を製造する工程と;
h)任意選択的に、手動操作または注入によって生地を型または空洞に入れる工程と;
i)生地を固まらせ、硬化させる工程と
によって調製される。
第2亜母集団は、少なくとも第1亜母集団よりも速い速度で溶解する。溶媒和したポリマー粒子は、ジベンゾイルペルオキシド開始剤をモノマー中へ放出し、それは、存在する場合、活性化剤と相互作用してラジカルを生成し、ラジカルは、モノマーと反応してモノマーの室温付加重合を開始させる。混合物は、比較的低粘度のセメントとして出発し、ますます堅いシステムに進み、それは最終的に完全に硬化してその最終硬化組成物になる。
好ましくは、上述の通り、アクリルポリマー粒子亜母集団は、ポリマービーズであってもよいし、またはポリマービーズである。そのようなビーズは、乳化重合粒子から好ましくは形成されないが、従来型非エマルジョンポリマー加工によって好ましくは製造される。そのようなポリマービーズは、アクリルポリマー組成物の分野の当業者に周知であり、たとえば、バルク、溶液または懸濁重合によって製造されたものであってもよい。典型的には、ビーズは、懸濁重合によって製造される。
典型的には、上述の通り、アクリルポリマー粒子亜母集団は、乳化重合微粒子であってもよいし、または乳化重合微粒子である。典型的には、乳化重合微粒子は、合体した乳化重合微粒子の網状構造の形態にある。
cm3/gの平均全細孔容積を有する。
典型的には、本発明のアクリルポリマー粒子亜母集団は、混合前に組成物中に存在する未溶解ポリマーの少なくとも98%w/w、より好ましくは、混合前に組成物中に存在する未溶解ポリマーの少なくとも99%w/w、最も好ましくは、おおよそ100%w/wを形成する。混合するとモノマーは重合し、混合組成物にセメントを形成させ、セメントは徐々に硬化し、最終的には硬化して固体になる。あるポリマー、好ましくは、本明細書に定義されるようなアクリルポリマーはまた、混合前にモノマー組成物に溶解させられてもよい。溶解したポリマーのそのようなレベルは典型的には、アクリルモノマー成分中で範囲0〜60%w/w、より典型的には10〜30%w/wにある。
的には形成してもよい。残りは一般に、充填材、顔料、染料、触媒、非封入放射線不透過性充填材および開始剤であってもよい他の固形分で構成される。
に実質的に存在しないかまたは低減されるように、組成物の別個のパートに置かれる。
乳化重合を開始させるために使用することができる開始剤、それ故硬化プロセスを開始させるための組成物中の残存開始剤を形成し得るものは、過硫酸塩(たとえば、カリウム、ナトリウムまたはアンモニウム)、過酸化物(たとえば、過酸化水素、ジベンゾイルペルオキシド、第三ブチルヒドロペルオキシド、第三アミルヒドロペルオキシド、ジ−(2−エチルヘキシルペルオキシジカーボネートまたはラウロイルペルオキシド)およびアゾ開始剤(たとえば、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸))である。
用語「吸着された」は、その通常の意味を持ち、その表面に結合していることを意味する。
クリレートもしくは(アルク)アクリル酸のホモポリマーまたはアルキル(アルク)アクリレートもしくは(アルク)アクリル酸と1つもしくは複数の他のビニルモノマーとのコポリマーを意味する。典型的には、メチルメタクリレートのホモポリマーまたはメチルメタクリレートと1つもしくは複数の他のビニルモノマーとのコポリマーが使用される。他のビニルモノマーとは、エチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソ−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソ−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルメタクリレート、ラウリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、メタクリル酸もしくはアクリル酸などのさらなるアルキル(アルク)アクリレートまたは(アルク)アクリル酸;2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルエチルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、またはヒドロキシプロピルアクリレートなどのヒドロキシル官能性アクリレート;スチレン、ビニルピロリジノンまたはビニルピリジンなどのビニル化合物;ならびにアリルメタクリレート、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレートまたは1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、特に相溶性アクリル架橋モノマーなどの相溶性架橋モノマーが含まれる。
メチルアクリレート、エチルアクリレート、メタクリル酸もしくはアクリル酸、n−ブチルアクリレート、イソ−ブチルアクリレート、t−ブチルアクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソ−ブチルメタクリレート、t−ブチルメタクリレート、2−エチルへキシメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルメタクリレート、ラウリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、イソボルニルアクリレートもしくはイソボルニルメタクリレートなどの任意の1つもしくは複数の好適なアルキル(アルク)アクリレートもしくは(アルク)アクリル酸;2−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルエチルメタクリレート,2−ヒドロキシエチルアクリレート、またはヒドロキシプロピルアクリレートなどのヒドロキシル官能性アクリレート;スチレン、ビニルピロリジノンまたはビニルピリジンなどのビニル化合物;ならびにアリルメタクリレート、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジアクリレート、1,4−ブタンジオールジメタクリレート、1,4−ブタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレートまたは1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、特に相溶性アクリル架橋モノマーなどの相溶性架橋モノマーを意味する。あるいは、好適なアクリルモノマーは、エチルメタクリレートおよび/またはn−ブチルメタクリル酸を前述のものから排除してもよい。典型的には、メチルメタクリレートが、本発明のモノマー成分である。
ル組成物第1パートは、硬化性組成物中の乾燥粉末パートとして後ほど使用するために、本明細書で定義されるようなさらなる成分を添加してまたは添加しないで乾燥粉末として別々に提供されてもよい。
に、少なくとも5秒間、より典型的には、少なくとも20秒間、最も典型的には、少なくとも30秒間、平衡温度で実施される。餅状化時間に達したとき、餅状化材料は、概して上記平衡温度の範囲の適切な温度で事前順化された型などの場所に詰められ、発熱させられ、硬化させられる。あるいは、餅状化材料は、骨などの、ある他の空洞内に移植され、発熱させられ、硬化させられてもよい。
乳化重合微粒子のZ平均粒子径は、Malvern ZetasizerナノシリーズS粒子径アナライザーを用いて測定する。
d50は、試料の50%がそれよりも小さく、50%がそれよりも大きなミクロン単位のサイズである。
d10は、試料の10%がそれよりも下にある粒子のサイズである。
d90は、試料の90%がそれよりも下にある粒子のサイズである。
りかける。SEM機器での帯電を回避するために真空金属化によって金属(Pt)の薄層で試料をコートする。SEM画像を、3kVの加速電圧および20mmの作動距離を用いるHitachi S4500 Field Emission SEMを用いて撮る。画像形成は、幾つかの粒子に関して実施し、代表的な画像を異なる倍率で得る。
ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)の合体した乳化重合微粒子を製造するための乳化重合および噴霧乾燥の使用。
1.0リットルの脱イオン水を、窒素入口、冷却器および電動式ステンレス鋼パドル攪拌機を備えた5リットルの丸底ガラスフラスコに添加する。水を、392分−1で攪拌しながら電熱マントルを用いて82℃に加熱する。窒素のフローを、液体の表面上方のフラスコの蒸気空間を通過させる。
そのエマルジョンを、LabPlant(商標)SD05実験室噴霧乾燥機を用いて噴霧乾燥することによって粉末として単離する。入口温度は135℃であり、出口温度は8
0℃であり、ラテックス供給速度を15に設定し、1.0mmジェットサイズを用い、空気流量および空気圧縮機圧力についての最大設定値を用いる。
硬化性組成物の調製に使用するためのおおよそ40%w/wの封入されたおよび/または吸着されたX線不透過性充填材を含有するアクリルポリマービーズの調製。
封入されたおよび/または吸着された硫酸バリウムを含有するアクリルビーズの調製は、2ステッププロセスで実施する。まず、硫酸バリウム(Sachtleben Chemie GmbH製)を、ポリマーをモノマーに溶解させることから調製されたシロップに分散させ、これに、懸濁重合による硫酸バリウム充填材入りアクリルポリマービーズへの分散系の変形が続く。
アクリルポリマービーズ中の封入されたおよび/または吸着された硫酸バリウムの量がおおよそ30%w/wであることを除いて調製実施例2を繰り返した。
レス鋼錨型攪拌機を備えた2リットルのガラスフラスコに移し、300グラムの硫酸バリウム(医療グレード)を添加する。フラスコおよび内容物を秤量し、重量を記録する。混合物を次に1500〜1900rpmの攪拌機速度で5時間室温で攪拌する。400グラムのMMAモノマーを次に添加し、攪拌をさらなる40分間1500rpmで続行する。フラスコを再秤量し、MMAの蒸発による減量を計算する。計算量の蒸発したMMAを次に、10グラムのベンゾイルペルオキシド(75%活性)開始剤と一緒にフラスコに添加し、混合物を室温で15分間1500rpmで攪拌する。これは、懸濁重合の有機相を形成し、それを次に、実施例2と同じ方法で実施する。得られた生成物は、29.2%w/wの灰分、1.18%w/wの残存ベンゾイルペルオキシド含有量、78ミクロンの平均粒子径を有する。灰分は、アクリルポリマービーズ中の封入されたおよび/または吸着された硫酸バリウムの量を表す。
この実施例は、まず固体成分を、次に硬化性組成物を調製するために、調製実施例1の噴霧乾燥エマルジョンポリマーと調製実施例2の封入されたおよび/または吸着されたX線不透過性添加剤を含有するアクリルポリマービーズと充填材なしのアクリルポリマービーズの一部とのブレンディングを記載する。
この実施例は、まず固体成分を、次に硬化性組成物を調製するために、調製実施例1の噴霧乾燥エマルジョンポリマーと調製実施例2および3の封入されたおよび/または吸着されたX線不透過性添加剤を含有するアクリルポリマービーズの混合物とのブレンディングを記載する。
封入されたおよび/または吸着された硫酸バリウムを含有するアクリルポリマービーズを、充填材なしのポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)で完全に置き換え、そして硫酸バリウムを別個の粉末原料として添加することを除いて実施例1を繰り返す。さらに、噴霧乾燥エマルジョンポリマー粉末はまったく添加しない。
調製実施例3の封入されたおよび/または吸着されたX線不透過性充填材を含有するアクリルポリマービーズを、固体成分の唯一の粉末原料として使用した(噴霧乾燥エマルジョンポリマー粉末も充填材なしのアクリルポリマービーズもまったく存在しない)。
この実施例は、調製実施例1の噴霧乾燥粉末が、微小孔性である合体した乳化重合微粒子の網状構造からなることを実証する。調製実施例1の噴霧乾燥粉末の試料を、材料のモルフォロジを示すために走査電子顕微鏡法(SEM)によって調べた。本方法は、標準アルミニウムSEMスタブ上の導電性粘着炭素タブ上へアクリルポリマー粒子の試料を振りかける工程を含む。SEM機器での帯電を回避するために真空金属化によって金属(Pt)の薄層で試料をコートする。SEM画像を、3kVの加速電圧および20mmの作動距離を用いるHitachi S4500 Field Emission SEMを用いて撮る。画像形成は、幾つかの粒子に関して実施し、代表的な画像を異なる倍率で得た。
Limitedから入手される、Colacryl(登録商標)B866(平均粒子径39ミクロンおよび還元粘度2.4dl/g)であった。
のような学術論文および公文書の内容は、参照により本明細書に援用される。
Claims (28)
- 固体第1パートと貯蔵安定性のある液体第2パートと任意選択的に、さらなる固体および/または液体パートとを含む硬化性マルチパートアクリル組成物であって、前記パートが、前記パートを混ぜ合わせると硬化して固体塊になるセメントを形成するよう機能し、前記組成物が、前記第2パートにアクリルモノマー成分と、前記第1および/またはさらなるパートに開始剤成分、アクリルポリマー粒子の第1亜母集団と、前記第1および/またはさらなるパートにアクリルポリマー粒子の第2亜母集団と任意選択的に、アクリルポリマー粒子の1つもしくは複数のさらなる亜母集団と、放射線不透過性充填材とをさらに含み、前記開始剤成分が、混合されるおよび/またはそれをもって活性化されると前記アクリルモノマー成分を重合させるのに有効な量で存在し、前記放射線不透過性充填材の少なくともいくらかが、アクリルポリマー粒子の前記第1亜母集団内に封入されるおよび/または前記第1亜母集団上に吸着されることを特徴とし、ここで、アクリルポリマー粒子の前記第2亜母集団が、前記第1亜母集団よりも低い平均粒子径を有する組成物。
- 前記第1亜母集団および/または前記第2亜母集団が、前記第1パートにある、請求項1に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 組成物中のそしてそれ故、典型的には、また最終硬化組成物中の前記放射線不透過性充填材の20〜100%w/wが、アクリルポリマー粒子内に封入されるおよび/またはその粒子上に吸着される、請求項1または2に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 硬化性マルチパート組成物中の放射線不透過性充填材のレベルが、1〜50%w/wである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- より低い平均粒子径第2亜母集団が、0.01〜30μmの範囲である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 前記第2亜母集団が、封入された放射線不透過性充填材を本質的に含まない、ここで、含まないとは、5%w/w未満、より典型的には、1%w/w未満の放射線不透過性充填材を意味する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 乳化重合微粒子の場合に、前記より低い平均粒子径亜母集団のZ平均粒子径が、前記第2亜母集団であろうとさらなる亜母集団であろうと、好ましくは範囲0.01〜2μmにある、またはビーズ粒子の場合に、前記より低い平均粒子径亜母集団の前記平均粒子径が、前記第2亜母集団であろうとさらなる亜母集団であろうと、好ましくは、範囲1〜30μmにある、請求項1〜6のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 封入されたおよび/または吸着された放射線不透過性充填材を有する前記亜母集団の平均粒子径が、好ましくは範囲10〜1000μmにある、請求項1〜7のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 前記第1亜母集団が、アクリルビーズポリマー粒子である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 好適な放射線不透過性充填材が、二酸化ジルコニウム、炭酸ストロンチウム、粉末タンタル、粉末タングステン、硫酸バリウムおよびそれらの混合物を含むリストから選択される、請求項1〜9のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- ヒト動物または骨の治療での使用のための請求項1〜10のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 硬化性マルチパートアクリル組成物中の餅状化時間低減剤としてのまたは機械的強度改善剤としての請求項1〜10のいずれか一項に記載のアクリルポリマー固体第1パートの使用。
- 前記第1、第2および任意選択的にさらなるパートを混合する工程を含む請求項1〜10のいずれか一項に記載のマルチパートアクリル組成物からのアクリルセメントの製造方法。
- a)請求項1〜10のいずれか一項に記載のアクリルポリマー組成物第1パートと貯蔵安定性のある第2パートとを製造する工程;
b)ここで、工程a)が、アクリルモノマー組成物を重合させてアクリルポリマー粒子の亜母集団を形成する工程を含み、ここで、前記重合が、放射線不透過性充填材の存在下で実施され、それによって前記放射線不透過性充填材をアクリルポリマー粒子中に封入する工程
を含む請求項1〜10のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物の製造方法。 - 固体第1パートと貯蔵安定性のある液体第2パートと任意選択的に、第3またはさらなる固体もしくは液体パートとを含む硬化性マルチパートアクリル組成物であって、前記パートが、前記パートを混ぜ合わせると硬化して固体塊になるセメントを形成するよう機能し、前記組成物が、前記第2パートにアクリルモノマー成分と、前記第1および/またはさらなるパートに開始剤成分、アクリルポリマービーズの第1亜母集団と、前記第1および/またはさらなるパートにアクリル乳化重合微粒子の第2亜母集団とをさらに含み、前記開始剤成分が、混合されるおよび/またはそれをもって活性化されると前記アクリルモノマー成分を重合させるのに有効な量で存在し、前記放射線不透過性充填材の少なくともいくらかが、アクリルポリマービーズの前記第1亜母集団内に封入されるおよび/または前記第1亜母集団上に吸着されることを特徴とする組成物。
- 前記乳化重合微粒子が、典型的には液体エマルジョンを乾燥させて粉末を形成することによって製造された、合体した乳化重合微粒子の網状構造の形態にある、請求項1〜11または15のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 合体した乳化重合粒子の前記網状構造がそれ自体、前記粒子中の空隙の存在によって少なくともある程度生じる大きな表面積を典型的には有する多孔質のより大きな合体した粒子であり、そしてこれらのより大きな合体した粒子が1〜100m2/gの平均表面積を有する、請求項1〜11、15または16のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 前記より大きな合体した粒子が、0.005〜0.5cm3/gの平均全細孔容積を有する、請求項17に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 硬化性組成物中のモノマーの量が、前記第2パートにおいてであろうとさらなるパートにおいてであろうと、範囲10〜70%w/wにある、請求項1〜11または15〜18のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 組成物中の全放射線不透過性充填材の少なくとも90%w/wが、前記アクリルポリマー組成物第1パートに存在する、請求項1〜11または15〜19のいずれか一項に記載
の硬化性マルチパートアクリル組成物。 - 前記アクリルモノマー成分および前記放射線不透過性充填材のすべてもしくは実質的にすべてが、前記放射線不透過性充填材が前記最終硬化材料のポリマーマトリックス中に実質的に存在しないかまたは低減されるように、組成物の別個のパートに置かれる、請求項1〜11または15〜20のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 組成物中の封入されたおよび/または吸着された放射線不透過性充填材を持った前記全第1またはさらなる(存在する場合)亜母集団アクリルポリマー粒子の少なくとも90%w/wが、前記アクリルポリマー組成物第1パートに存在する、請求項1〜11または15〜21のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 組成物中のより低い平均粒子径の前記全第2またはさらなる(存在する場合)亜母集団アクリルポリマー粒子の少なくとも90%w/wが、前記アクリルポリマー組成物第1パートに存在する、請求項1〜11または15〜22のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 前記第2亜母集団中であろうとさらなる亜母集団中であろうと、組成物中に存在する前記全乳化重合微粒子の少なくとも90%w/wが、前記アクリルポリマー組成物第1パートに存在する、請求項1〜11または15〜23のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 前記第1亜母集団中であろうとさらなる亜母集団中であろうと、組成物中の封入されたおよび/または吸着された放射線不透過性充填材を持った前記全アクリルポリマービーズの少なくとも90%w/wが、前記アクリルポリマー組成物第1パートに存在する、請求項1〜11または15〜24のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 前記マルチパート組成物が、骨セメント組成物または歯科用組成物である、請求項1〜11または15〜25のいずれか一項に記載の硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 本明細書で前に記載されたような、そして図および/または実施例に関連した硬化性マルチパートアクリル組成物。
- 本明細書で前に記載されたような、そして図および/または実施例に関連した硬化性マルチパートアクリル組成物の製造方法。
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