JP2017086814A - Adhesive bone prosthetic material - Google Patents

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田口 哲志
Tetsushi Taguchi
哲志 田口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an adhesive bone prosthetic material having high compression strength, having excellent adhesiveness to biological tissue, and being suitable for vertebroplasty.SOLUTION: An adhesive bone prosthetic material comprises the following components: a. a polyethylene glycol ether of a branched alcohol having an amino group at the terminal; b. tris-succinimidyl citrate and/or tris-sulfosuccinimidyl citrate; c. α-tricalcium phosphate particle, d. hydroxy apatite nanoparticle; and e. buffer, wherein [component c + component d] (weight%) is 55-75 weight% of the total weight of the adhesive bone prosthetic material, and [component d/component c] (weight ratio) is 1/99-15/85.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明はリン酸カルシウムを含む接着性骨補填剤に関し、詳細にはα‐リン酸三カルシウムとヒドロキシアパタイトを所定割合で含み、組織への接着力及び圧縮強度に優れた硬化物を形成する骨補填剤に関する。   The present invention relates to an adhesive bone filler containing calcium phosphate, and more specifically, a bone filler containing α-tricalcium phosphate and hydroxyapatite in a predetermined ratio to form a cured product having excellent adhesive strength and compressive strength to tissue. About.

椎体内部に骨補填剤を注入して骨の補強を行う椎体形成術が行われている。該骨補填剤としては主としてポリメタクリル系とリン酸カルシウム系がある。前者は速やかに硬化し整形が容易であるが、生体親和性を有しておらず、肺塞栓や脊髄損傷などの合併症状を起こすことが報告されている。後者におけるリン酸カルシウムは骨の生体材料であり生体親和性には問題ないものの、前者に匹敵する機械的強度を有しておらず、強度を高めるための研究が進められている。   Vertebroplasty is performed in which a bone filling agent is injected into the vertebral body to reinforce the bone. The bone filling material mainly includes polymethacrylic and calcium phosphate. The former is quickly cured and easily shaped, but is not biocompatible and has been reported to cause complications such as pulmonary embolism and spinal cord injury. Calcium phosphate in the latter is a bone biomaterial and has no problem with biocompatibility, but does not have mechanical strength comparable to the former, and research is being conducted to increase the strength.

本発明者は、リン酸カルシウム系骨補填剤の開発を進め、機械的強度を高めて術部隣接椎体骨の骨折の危険性を低減するために、種々の処方を提案した(例えば特許文献1)。   The present inventor has developed a calcium phosphate-based bone filler and proposed various prescriptions in order to increase the mechanical strength and reduce the risk of fracture of the vertebral bone adjacent to the surgical site (for example, Patent Document 1). .

WO2014/142132号WO2014 / 142132

上記骨補填剤の硬化物は、優れた曲げ強度を示すが、椎体形成術においては曲げ強度よりも圧縮強度が重要視される場合が多い。また、生体組織への接着性も重要である。そこで、本発明は、これらの観点から上記骨補填剤を改良することを目的とする。   The hardened material of the bone filling material shows excellent bending strength, but in vertebroplasty, compression strength is often more important than bending strength. Also, adhesion to living tissue is important. Then, this invention aims at improving the said bone filling agent from these viewpoints.

本発明者は、前記骨補填剤の改良を進めるなかで、処方等の工夫により圧縮強度及び接着強度の点で顕著に改良できることを見出した。即ち、本発明は下記のものである。
下記成分:
a.末端にアミノ基を有する、分岐アルコールのポリエチレングリコールエーテル
b.クエン酸トリススクシンイミジル及び/又はクエン酸トリススルホスクシンイミジル
c.α‐リン酸三カルシウム粒子
d.ヒドロキシアパタイトナノ粒子
e.緩衝液
を含む、接着性骨補填剤であって
[成分c+成分d](重量%)が該接着性骨補填剤総重量の55〜75重量%であり、且つ、
[成分d/成分c](重量比)が1/99〜15/85である、
接着性骨補填剤。
The present inventor has found that, while proceeding with the improvement of the bone filler, it can be remarkably improved in terms of compressive strength and adhesive strength by means such as prescription. That is, the present invention is as follows.
The following ingredients:
a. A polyethylene glycol ether of a branched alcohol having an amino group at the terminal b. Trissuccinimidyl citrate and / or trissulfosuccinimidyl citrate c. α-tricalcium phosphate particles d. Hydroxyapatite nanoparticles e. An adhesive bone filler containing a buffer solution,
[Component c + Component d] (wt%) is 55 to 75 wt% of the total weight of the adhesive bone filler, and
[Component d / Component c] (weight ratio) is 1/99 to 15/85,
Adhesive bone filler.

上記本発明の接着性骨補填剤(以下「骨補填剤」という場合がある)は、圧縮強度及び接着強度に優れる。α‐リン酸三カルシウムは水和によりヒドロキシアパタイトとなって骨と一体化していく。従って、当初よりヒドロキシアパタイトを多く配合することにより強度の向上が図れることが予想され、事実、特許文献1ではヒドロキシアパタイトのα‐リン酸三カルシウムに対する割合を減らすと三点曲げ強度の減少が観察されている。しかし、圧縮強度の点では、該予想に反し、ヒドロキシアパタイトの割合を少なくした方が、良いことが分かった。また、そのようにα‐リン酸三カルシウムの相対量を増やすことにより、架橋剤及び硬化促進剤として作用するクエン酸トリススクシンイミジル及び/又はクエン酸トリススルホスクシンイミジルの濃度を上げることで、接着強度を指数的に向上させることができることも分かった。   The adhesive bone filler of the present invention (hereinafter sometimes referred to as “bone filler”) is excellent in compressive strength and adhesive strength. α-Tricalcium phosphate becomes hydroxyapatite by hydration and integrates with bone. Therefore, it is expected that the strength can be improved by adding a large amount of hydroxyapatite from the beginning. In fact, in Patent Document 1, when the ratio of hydroxyapatite to α-tricalcium phosphate is decreased, a decrease in the three-point bending strength is observed. Has been. However, in terms of compressive strength, it was found that it is better to reduce the proportion of hydroxyapatite, contrary to this expectation. In addition, by increasing the relative amount of α-tricalcium phosphate, the concentration of trissuccinimidyl citrate and / or trissulfosuccinimidyl citrate, which acts as a crosslinking agent and curing accelerator, is increased. It was also found that the adhesive strength can be improved exponentially.

図1は、α‐リン酸三カルシウムの粒径による圧縮強度の変化を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing changes in compressive strength depending on the particle diameter of α-tricalcium phosphate. 図2は、[ヒドロキシアパタイト/(ヒドロキシアパタイト+α‐リン酸三カルシウム)](%)による、圧縮強度の変化を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing changes in compressive strength according to [hydroxyapatite / (hydroxyapatite + α-tricalcium phosphate)] (%). 図3は、[ヒドロキシアパタイト/(ヒドロキシアパタイト+α‐リン酸三カルシウム](%)による、注入性(インジェクタビリティ)の変化を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a change in injectability (injectability) according to [hydroxyapatite / (hydroxyapatite + α-tricalcium phosphate] (%). 図4は、[クエン酸トリススクシンイミジル及び/又はクエン酸トリススルホスクシンイミジル/末端にアミノ基を有する、多価アルコールのポリアルキレングリコールエーテル](当量比)による、接着強度の変化を示すグラフである。FIG. 4 shows changes in adhesive strength according to [trissuccinimidyl citrate and / or trissulfosuccinimidyl citrate / polyalkylene glycol ether of polyhydric alcohol having an amino group at its terminal] (equivalent ratio). It is a graph which shows. 図5は、接着強度試験後の象牙基材表面の電子顕微鏡写真(×250)である。FIG. 5 is an electron micrograph (× 250) of the ivory substrate surface after the adhesive strength test. 図6は、接着強度試験後の象牙基材断面の電子顕微鏡写真(×250)である。FIG. 6 is an electron micrograph (× 250) of a cross section of the ivory substrate after the adhesive strength test.

本発明の接着性骨補填剤は、下記成分を含む:
a.末端にアミノ基を有する、多価アルコールのポリアルキレングリコールエーテル
b.クエン酸トリススクシンイミジル及び/又はクエン酸トリススルホスクシンイミジル
c.ヒドロキシアパタイト
d.α‐リン酸三カルシウム、及び
e.緩衝液。
以下、成分毎に説明する。
The adhesive bone filling material of the present invention comprises the following components:
a. A polyalkylene glycol ether of a polyhydric alcohol having an amino group at the terminal b. Trissuccinimidyl citrate and / or trissulfosuccinimidyl citrate c. Hydroxyapatite d. α-tricalcium phosphate, and e. Buffer solution.
Hereinafter, it demonstrates for every component.

<成分a.末端にアミノ基を有する、多価アルコールのポリアルキレングリコールエーテル>
成分a(以下「a.ポリエーテル」と示す場合がある)は、多価アルコールのポリエチレングリコールエーテルであって、該ポリエチレングリコール鎖の末端にアミノ基を備えるポリマーである。多価アルコールとしては、2〜6価のアルコール、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、及びソルビトールが挙げられ、これらのうち3価以上のアルコールが好ましく、グリセリン、ペンタエリスリトールが特に好ましい。
<Component a. Polyalkylene glycol ether of polyhydric alcohol having amino group at terminal>
Component a (hereinafter sometimes referred to as “a.polyether”) is a polyethylene glycol ether of a polyhydric alcohol, and is a polymer having an amino group at the end of the polyethylene glycol chain. Examples of the polyhydric alcohol include divalent to hexavalent alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, neopentyl glycol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, and sorbitol. Among these, trivalent or higher alcohols are preferable, Particularly preferred are glycerin and pentaerythritol.

ポリアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、及びこれらの混合物が挙げられ、これのうちポリエチレングリコールが好ましい。   Examples of the polyalkylene glycol include polyethylene glycol, polypropylene glycol, and mixtures thereof, among which polyethylene glycol is preferable.

末端のアミノ基は、各エーテル鎖の末端部に存在し、第一級、第二級、又は第三級アミノ基であってよい。反応性の点で、好ましくは第一級アミノ基である。   A terminal amino group is present at the end of each ether chain and may be a primary, secondary, or tertiary amino group. From the viewpoint of reactivity, a primary amino group is preferred.

成分aはその分子量(Mw)が、5,000〜100,000であることが好ましく、10,000〜30,000であることがより好ましい。なお、多価アルコールの各水酸基と反応して延びる各ポリアルキレングリコールエーテル鎖は、互いに同じ鎖長である必要はない。   Component a preferably has a molecular weight (Mw) of 5,000 to 100,000, more preferably 10,000 to 30,000. Note that the polyalkylene glycol ether chains extending by reacting with the hydroxyl groups of the polyhydric alcohol do not have to have the same chain length.

成分aとしては、例えばWO2010/070775号記載のテトラアミン‐ポリエチレングリコール(TAPEG)を使用することができ、そのうち下記式(1)で表されるポリマーが好ましい:


式(1)において、n〜nは、25〜250の整数であり、好ましくは50〜150の整数である。n〜nは同一であってもよい。R〜RはC〜Cアルキレン基であり、好ましくはCアルキレン基である。該ポリマーは生体親和性が高く臨床実績もある。
As component a, for example, tetraamine-polyethylene glycol (TAPEG) described in WO2010 / 070775 can be used, of which a polymer represented by the following formula (1) is preferable:


In the formula (1), n 1 ~n 4 is an integer of 25 to 250, preferably 50 to 150 integer. n 1 to n 4 may be the same. R 1 to R 4 are C 2 to C 4 alkylene groups, preferably C 3 alkylene groups. The polymer has high biocompatibility and has a clinical record.

<成分b.クエン酸トリススクシンイミジル及び/又はクエン酸トリススルホスクシンイミジル>
成分b(以下「b.クエン酸」と示す場合がある)は、成分a.ポリエーテルの架橋剤として作用すると共に、スクシンイミジル基もしくはスルホスクシンイミジル基が脱離した後に硬化促進剤として作用し、成分d.リン酸カルシウムの水和硬化を促進する。これらの化合物についても、生体親和性に優れることが確認されている。
<Component b. Trissuccinimidyl citrate and / or trissulfosuccinimidyl citrate>
Component b (hereinafter may be referred to as “b. Citric acid”) contains component a. Acts as a crosslinking agent for the polyether and acts as a curing accelerator after the succinimidyl group or sulfosuccinimidyl group is eliminated, component d. Promotes hydration hardening of calcium phosphate. These compounds have also been confirmed to be excellent in biocompatibility.

上述のとおり、成分bは架橋剤と硬化促進剤との両作用を有する。後述の実施例で示すように、成分bの配合量を上げていくと硬化物の接着性が顕著に増加する。但し、多くなり過ぎると、生体への刺激が懸念されるので、該刺激が起こらない範囲において、最大量含まれていることが好ましい。   As described above, the component b has both functions of a crosslinking agent and a curing accelerator. As shown in the examples described later, the adhesiveness of the cured product increases remarkably when the amount of component b is increased. However, if the amount is too large, there is a concern about irritation to the living body. Therefore, it is preferable that the maximum amount is contained in a range where the irritation does not occur.

<成分c.α‐リン酸三カルシウム粒子>
α‐リン酸三カルシウム(以下「α‐TCP」と表す場合がある)は、式:Ca(POで表され、後述する成分e.緩衝液及び生体内の水分と反応してヒドロキシアパタイトを経由して水和硬化体となる。α‐リン酸三カルシウムの平均粒径(D50)は小さいことが好ましいが、3.5μm未満となると入手困難であり、また、ハンドリングも若干難しくなる。従って、実際上、平均粒径は、3.5μm〜9μm、好ましくは3.5μm〜6μmである。なお、α‐TCP粒子は、本発明の目的を阻害しない範囲で、その表面がシラン化合物等で処理されていてもよい。
<Component c. α-Tricalcium Phosphate Particles>
α-Tricalcium phosphate (hereinafter sometimes referred to as “α-TCP”) is represented by the formula: Ca 3 (PO 4 ) 2 and is described later as a component e. It reacts with the buffer solution and water in the living body to form a hydrated cured product via hydroxyapatite. The average particle diameter (D 50 ) of α-tricalcium phosphate is preferably small, but if it is less than 3.5 μm, it is difficult to obtain and handling is also somewhat difficult. Therefore, in practice, the average particle size is 3.5 μm to 9 μm, preferably 3.5 μm to 6 μm. Note that the surface of the α-TCP particles may be treated with a silane compound or the like as long as the object of the present invention is not impaired.

<成分d.ヒドロキシアパタイトナノ粒子>
ヒドロキシアパタイト(以下「HAp」と表す場合がある)は、式:Ca10(PO(OH)で表され、骨の主成分でもある。本発明で使用するナノ粒子としては、球形状であり、平均粒径(D50)が10nm〜100nmであるものが好ましく、より好ましくは10nm〜50nmである。
<Component d. Hydroxyapatite nanoparticles>
Hydroxyapatite (hereinafter sometimes referred to as “HAp”) is represented by the formula: Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 and is also the main component of bone. The nanoparticles used in the present invention are preferably spherical and have an average particle diameter (D 50 ) of 10 nm to 100 nm, more preferably 10 nm to 50 nm.

該ナノ粒子には、骨形成能をより促進するために、金属が添加もしくはドープされていてよい。該金属としては、亜鉛、チタン、ストロンチウム、銅、及び銀が挙げられる。これらの金属は、塩の形態、例えばリン酸塩、の形態でナノ粒子上に添加され、その量としては、ヒドロキシアパタイトに対して、約0.01〜0.5mol%であることが好ましい。   The nanoparticles may be added or doped with a metal in order to further promote the bone forming ability. Examples of the metal include zinc, titanium, strontium, copper, and silver. These metals are added on the nanoparticles in the form of a salt, for example, a phosphate, and the amount thereof is preferably about 0.01 to 0.5 mol% based on hydroxyapatite.

<成分e.緩衝液>
緩衝液は、成分c.α‐リン酸三カルシウム粒子を硬化させる作用だけでなく、骨補填剤に流動性を与えて、適用箇所への注入性(インジェクタビリティ)を向上する。該緩衝液としては、そのpHが5.8〜8.0、好ましくは7.0〜8.0であれば、任意のものであってよい。例えばリン酸緩衝液、Tris 緩衝液、HEPES緩衝液、ホウ酸緩衝液が挙げられ、好ましくはリン酸緩衝液が使用される。
<Component e. Buffer>
The buffer contains component c. In addition to the action of hardening the α-tricalcium phosphate particles, it gives fluidity to the bone filler and improves the injectability to the application site. The buffer may be any buffer as long as the pH is 5.8 to 8.0, preferably 7.0 to 8.0. For example, phosphate buffer, Tris buffer, HEPES buffer, and borate buffer can be mentioned, and phosphate buffer is preferably used.

<その他添加剤>
上記成分に加えて、本発明の骨補填剤は、慣用の添加剤を本発明の目的を阻害しない量で含むことができる。該添加剤としては、界面活性剤、粘度調整剤、抗菌剤、色素、酸化防止剤等が挙げられる。
<Other additives>
In addition to the above components, the bone filling material of the present invention may contain a conventional additive in an amount that does not impair the object of the present invention. Examples of the additive include a surfactant, a viscosity modifier, an antibacterial agent, a dye, and an antioxidant.

上記各成分の配合量については以下のとおりである。先ず、成分c.α‐リン酸三カルシウム粒子及び成分d.ヒドロキシアパタイトナノ粒子は以下の関係:
[成分c+成分d](重量%)が骨補填剤総重量の55〜75重量%、且つ、
[成分d/成分c](重量比)が1/99〜15/85、
を満たす。
上記関係を満たす場合、圧縮強度及び接着強度に優れた硬化物となる。好ましくは、[成分c+成分d](重量%)が骨補填剤総重量の59〜67重量%であり、[成分d/成分c](重量比)が2/98〜4/96である。
About the compounding quantity of said each component, it is as follows. First, component c. α-tricalcium phosphate particles and components d. Hydroxyapatite nanoparticles have the following relationship:
[Component c + Component d] (% by weight) is 55 to 75% by weight of the total weight of the bone filler, and
[Component d / Component c] (weight ratio) is 1/99 to 15/85,
Meet.
When satisfy | filling the said relationship, it becomes a hardened | cured material excellent in compressive strength and adhesive strength. Preferably, [Component c + Component d] (wt%) is 59 to 67 wt% of the total weight of the bone filler, and [Component d / Component c] (weight ratio) is 2/98 to 4/96.

成分a.ポリエーテルの配合量は、骨補填剤総重量の5〜10重量%が好ましく、5〜8重量%であることがより好ましい。   Component a. The blending amount of the polyether is preferably 5 to 10% by weight, more preferably 5 to 8% by weight, based on the total weight of the bone filling material.

成分a.ポリエーテルと成分b.クエン酸は、[成分b/成分a](当量比)が0.8以上であれば硬化物を得ることができるが、好ましくは該当量比が1.5〜9であり、より好ましくは1.9〜9である。該当量比が1.5以上において、硬化物の接着強度が顕著に向上する。これは、ポリエーテルによる架橋密度の上昇と、α‐TCPの水和硬化の上昇の相乗効果が得られるためであると考えられる。   Component a. Polyether and component b. Citric acid can obtain a cured product if [component b / component a] (equivalent ratio) is 0.8 or more, preferably the corresponding ratio is 1.5 to 9, more preferably 1. .9-9. When the amount ratio is 1.5 or more, the adhesive strength of the cured product is significantly improved. This is considered to be because a synergistic effect of an increase in the crosslinking density by the polyether and an increase in the hydration hardening of α-TCP is obtained.

成分e.緩衝液の配合量は、[成分c+成分d]を分散させたときの、骨補填剤の注入性(インジェクタビリティ)及び塗布性を考慮して、適宜調整することが好ましい。典型的には、[成分c+成分d]/[成分e](重量/体積)が、1.5/1〜3/1、好ましくは2/1〜2.5/1である。   Component e. The blending amount of the buffer solution is preferably adjusted as appropriate in consideration of the injectability (injectability) and applicability of the bone filling material when [component c + component d] is dispersed. Typically, [component c + component d] / [component e] (weight / volume) is 1.5 / 1 to 3/1, preferably 2/1 to 2.5 / 1.

本発明の骨補填剤は上記各成分を上記量比となるように秤取り、公知の混合又は混練手段、例えば、ニーダー、ロール、エクストルーダー、プロペラミキサー、ハイスピードミキサー、ディゾルバー、ホモジナイザー等により混合することによって作ることができる。混合する順序に限定はなく、例えば成分a.ポリエーテルのみを成分e.緩衝液中に溶解し、他の成分を該溶液に添加して混練することにより調製してもよい。   The bone filling material of the present invention weighs each of the above components so as to have the above quantitative ratio, and mixes them by a known mixing or kneading means such as a kneader, roll, extruder, propeller mixer, high speed mixer, dissolver, homogenizer, etc. Can be made by doing. There is no limitation on the order of mixing, for example component a. Only polyether is used as component e. You may prepare by melt | dissolving in a buffer solution, adding another component to this solution, and knead | mixing.

骨補填剤の調製から使用までの保存期間が長い場合には、2剤型として供することが好ましい。その場合、例えば成分aと成分eを液状の第一剤とし、成分bを、成分c及びdと共に紛体状の第二剤として供し、使用直前に両者を混合してもよい。或いは、成分e.緩衝液を第一剤と第二剤の双方に分けて配合し、第二剤も液状、例えば分散液の形態にして、両者を夫々シリンジによって、同時に患部に適用してもよい。   When the storage period from the preparation of the bone filling material to its use is long, it is preferably provided as a two-drug type. In that case, for example, component a and component e may be used as a liquid first agent, component b may be used as a powdery second agent together with components c and d, and both may be mixed immediately before use. Alternatively, component e. The buffer solution may be divided into both the first agent and the second agent, and the second agent may also be liquid, for example, in the form of a dispersion, and both may be applied simultaneously to the affected area with a syringe.

該骨補填剤は、骨折部、骨欠損部に塗布又は注入することにより適用される。術後、X線検査等により目的とした箇所に補填されていることを確認する。骨欠損等の程度にも依存するが、接着強度の変化を見ると、5分で約70〜80%硬化し、約6時間で90%以上硬化し、17時間以上放置しても接着強度の有意な上昇はなかった。実際には組織中に水分が存在するので、数十分で問題のない硬度に達するものと考えられる。   The bone filling agent is applied by applying or injecting into a fracture part or a bone defect part. After the operation, it is confirmed by X-ray examination etc. that the intended location is covered. Although it depends on the degree of bone defect etc., the change in adhesive strength is about 70-80% cured in 5 minutes, 90% or more cured in about 6 hours, There was no significant increase. Actually, since water exists in the structure, it is considered that the hardness can be reached with a few tens of minutes and no problem.

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these.

[参考例1〜3]
成分c.α‐リン酸三カルシウムの平均粒径の影響を調べるために、成分dを配合せずに、成分cの粒径のみを変えたときの硬化物の圧縮強度の変化を調べた。
<骨補填剤の調製>
表1に示す組成で各成分を混合して骨補填剤を調製した。最初に、成分aを成分eに溶解して溶液とし、該溶液に残りの成分を添加して混合した。結果を表1及び図1に示す。
各成分の詳細は以下のとおりである。
成分a.テトラアミン‐ポリエチレングリコール(TAPEG),Mw20,000
成分b.クエン酸トリススクシンイミジル
成分c.α‐リン酸三カルシウム、D50:3.5μm、4.4μm、8.8μm
成分e.リン酸緩衝液、pH:7.0
[Reference Examples 1-3]
Component c. In order to investigate the influence of the average particle diameter of α-tricalcium phosphate, the change in the compressive strength of the cured product was examined when only the particle diameter of component c was changed without compounding component d.
<Preparation of bone filler>
Each component was mixed with the composition shown in Table 1 to prepare a bone filling material. First, component a was dissolved in component e to form a solution, and the remaining components were added to the solution and mixed. The results are shown in Table 1 and FIG.
Details of each component are as follows.
Component a. Tetraamine-polyethylene glycol (TAPEG), Mw 20,000
Component b. Trissuccinimidyl citrate component c. α-tricalcium phosphate, D 50 : 3.5 μm, 4.4 μm, 8.8 μm
Component e. Phosphate buffer, pH: 7.0

<圧縮強度の測定>
調製した骨補填剤を円柱形状の型に注入し、飽和水蒸気雰囲気の37℃のインキュベーター中で24時間放置した後、型から取り出し、直径6mm、高さ12mmの円柱形状の硬化試料を得た。オートグラフ(島津製作所製)を用いて、クロスヘッド速度0.5mm/分で、圧縮強度を測定した。結果を表1及び図1に示す。
<Measurement of compressive strength>
The prepared bone filling material was poured into a cylindrical mold and allowed to stand in a 37 ° C. incubator in a saturated steam atmosphere for 24 hours, and then removed from the mold to obtain a cylindrical cured sample having a diameter of 6 mm and a height of 12 mm. Using an autograph (manufactured by Shimadzu Corporation), the compressive strength was measured at a crosshead speed of 0.5 mm / min. The results are shown in Table 1 and FIG.

上記結果から、α‐リン酸三カルシウムの平均粒径が小さくなるにつれ急激に圧縮強度が増すことが分かる。しかし、取扱い性の点から、粒径が3.5μm以上であることが好ましいと判断された。従って、以下の全ての実験において、粒径が3.5μmのものを用いた。   From the above results, it can be seen that as the average particle size of α-tricalcium phosphate decreases, the compressive strength increases rapidly. However, from the viewpoint of handleability, it was determined that the particle size is preferably 3.5 μm or more. Therefore, in all the following experiments, those having a particle size of 3.5 μm were used.

[実施例1〜6、比較例1〜18]
[成分c+成分d]及び[成分d/成分c]の、圧縮強度及び注入性(インジェクタビリティ)に対する影響について検討した。
<骨補填剤の調製>
表2〜4の各組成で各成分を混合して骨補填剤を調製した。最初に、成分aを成分eに溶解して溶液とし、該溶液に残りの成分を添加して混合した。
各成分の詳細は以下のとおりである。
成分a.テトラアミン‐ポリエチレングリコール(TAPEG),Mw20,000
成分b.クエン酸トリススクシンイミジル
成分c.α‐リン酸三カルシウム、D50:3.5μm
成分d.ヒドロキシアパタイトナノ粒子、球状、D50:40nm
成分e.リン酸緩衝液、pH:7.0
[Examples 1-6, Comparative Examples 1-18]
The effects of [component c + component d] and [component d / component c] on compressive strength and injectability were examined.
<Preparation of bone filler>
Each component was mixed with each composition of Tables 2-4, and the bone filling agent was prepared. First, component a was dissolved in component e to form a solution, and the remaining components were added to the solution and mixed.
Details of each component are as follows.
Component a. Tetraamine-polyethylene glycol (TAPEG), Mw 20,000
Component b. Trissuccinimidyl citrate component c. α-tricalcium phosphate, D 50 : 3.5 μm
Component d. Hydroxyapatite nanoparticles, spherical, D 50 : 40 nm
Component e. Phosphate buffer, pH: 7.0

圧縮強度については、上述のとおりに行い、注入性については以下の方法で評価した。
<注入性の測定>
調製した骨補填剤の1mLを2.5mLのプラスチック製ルアーロックシリンジに充填した。該シリンジをオートグラフにセットし、該シリンジのプランジャーをクロスヘッド速度24mm/分でプランジャーの押し出す力が250Nになるまでマイクロチューブ内に押し、排出された骨補填剤量の体積の割合(%)から注入性を求めた。結果を表2〜4に示す。表中、各データは3回繰り返した平均値であり、「−」は、データを取らなかったことを示す。
The compressive strength was evaluated as described above, and the injectability was evaluated by the following method.
<Measurement of injectability>
1 mL of the prepared bone filling material was filled into a 2.5 mL plastic luer lock syringe. The syringe is set on an autograph, and the plunger of the syringe is pushed into the microtube until the force of pushing the plunger reaches 250 N at a crosshead speed of 24 mm / min. %). The results are shown in Tables 2-4. In the table, each data is an average value repeated three times, and "-" indicates that data was not taken.





圧縮強度の結果を図2に、注入性の結果を図3に示す。これらの図において、横軸は、[成分d/(成分c+成分d)](%)を表し、例えば10%は、[成分d/成分c]=10/90に相当する。これらの図から、 [d/c](重量比)が5/95以下である場合、圧縮強度及び注入性の両者の点で、優れることが分かる。   The result of compressive strength is shown in FIG. 2, and the result of injectability is shown in FIG. In these drawings, the horizontal axis represents [component d / (component c + component d)] (%). For example, 10% corresponds to [component d / component c] = 10/90. From these figures, it can be seen that when [d / c] (weight ratio) is 5/95 or less, both the compressive strength and the injectability are excellent.

[実施例7〜10、比較例19〜22]
成分b.クエン酸以外の成分の配合量をほぼ固定した状態で、[成分b/成分a](当量比)による硬化物の接着強度の変化を調べた。
<骨補填剤の調製>
表5に示す組成で各成分を混合して骨補填剤を調製した。最初に、成分aを成分eに溶解して溶液とし、該溶液に残りの成分を添加して混合した。
各成分の詳細は以下のとおりである。
成分a.テトラアミン‐ポリエチレングリコール(TAPEG),Mw20,000
成分b.クエン酸トリススクシンイミジル
成分c.α‐リン酸三カルシウム、D50:3.5μm
成分d.ヒドロキシアパタイトナノ粒子、球状、D50:40nm
成分e.リン酸緩衝液、pH:7.0
[Examples 7 to 10, Comparative Examples 19 to 22]
Component b. Changes in the adhesive strength of the cured product due to [component b / component a] (equivalent ratio) were examined with the amount of components other than citric acid almost fixed.
<Preparation of bone filler>
Each component was mixed with the composition shown in Table 5 to prepare a bone filling material. First, component a was dissolved in component e to form a solution, and the remaining components were added to the solution and mixed.
Details of each component are as follows.
Component a. Tetraamine-polyethylene glycol (TAPEG), Mw 20,000
Component b. Trissuccinimidyl citrate component c. α-tricalcium phosphate, D 50 : 3.5 μm
Component d. Hydroxyapatite nanoparticles, spherical, D 50 : 40 nm
Component e. Phosphate buffer, pH: 7.0

さらに、比較例21として、バイオペックス(商品名:リン酸カルシウム系骨セメント)及び比較例22としてエンデュランス(商品名:ポリメタクリル系骨セメント)を用いた。   Furthermore, Biopex (trade name: calcium phosphate bone cement) was used as Comparative Example 21, and Endurance (trade name: polymethacrylic bone cement) was used as Comparative Example 22.

<接着強度の測定>
直径6mmの象牙切片上に4×5×12mmのテフロン(登録商標)製の型を置き、その中に各骨補填剤を注入して、室温で24時間放置して、骨補填剤硬化物試験片を作製した。テクスチャーアナライザー(TA.XT Plus、英弘精機社製、剥離速度0.1mm/秒)を用いて、該硬化物試験片と象牙切片との接着強度を測定した。試験はn=6で行い、平均値を算出した。
<Measurement of adhesive strength>
Place a 4x5x12mm Teflon (registered trademark) mold on an ivory section with a diameter of 6mm, inject each bone filler into it, and let it stand at room temperature for 24 hours. A piece was made. Using a texture analyzer (TA.XT Plus, manufactured by Eihiro Seiki Co., Ltd., peel rate: 0.1 mm / second), the adhesive strength between the cured specimen and the ivory slice was measured. The test was performed at n = 6, and the average value was calculated.

結果を表5及び図4に示す。成分bを含まない骨補填剤(比較例19)では硬化物と象牙切片が接着しなかった。接着強度は、[b/a](当量比)が2を超えると急激に上がり、約8.5でほぼ飽和した。なお、バイオペックス(比較例3)及びエンデュランス(比較例4)は、象牙切片とほとんど接着せず、接着強度を測れなかった。
The results are shown in Table 5 and FIG. With the bone filling material not containing component b (Comparative Example 19), the cured product and the ivory slice did not adhere. The adhesive strength rapidly increased when [b / a] (equivalent ratio) exceeded 2, and was almost saturated at about 8.5. Biopex (Comparative Example 3) and Endurance (Comparative Example 4) hardly adhered to the ivory slice, and the adhesive strength could not be measured.

<剥離強度測定後の象牙切片の電子顕微鏡(SEM)観察>
接着試験後の象牙表面の電顕画像を図5(×250)に、象牙切片の断面の電顕画像を図6(×250)に示す。
図5より、成分bの量が低濃度から高濃度になるにつれ、残存する骨補填剤硬化物の形状が粒状から塊状へと変化し、塊の大きさも大きくなった。実施例9及び10では、象牙切片一面に硬化物が残存しており、骨補填剤硬化物の凝集破壊強度より接着強度が勝ったことが分かる。
一方、バイオペックス(比較例21)は、少量の硬化物が粒子の状態で残存しており、エンデュランス(比較例22)では、全く残存硬化物が見られなかった。
図6に示す断面のSEM観察においても同様の結果を示し、成分bが低濃度では粒状もしくは小さな塊状で接着し、硬化物が接着していない面も存在していた。成分bの濃度が上がるにつれ全面に硬化物が残存し、その厚さも増し、界面剥離から凝集破壊へと変化したことが分かる。
<Electron microscope (SEM) observation of ivory section after measurement of peel strength>
FIG. 5 (× 250) shows an electron microscope image of the ivory surface after the adhesion test, and FIG. 6 (× 250) shows an electron microscope image of a cross section of the ivory slice.
As shown in FIG. 5, as the amount of the component b is increased from a low concentration to a high concentration, the shape of the remaining bone filler cured product is changed from a granular shape to a lump shape, and the lump size is also increased. In Examples 9 and 10, it can be seen that the cured product remained on the entire surface of the ivory slice, and the adhesive strength was superior to the cohesive fracture strength of the cured bone filler material.
On the other hand, in Biopex (Comparative Example 21), a small amount of the cured product remained in the form of particles, and no residual cured product was found at Endurance (Comparative Example 22).
The SEM observation of the cross section shown in FIG. 6 also showed the same result, and there was a surface where the component b was adhered in a granular or small lump when the concentration was low, and the cured product was not adhered. It can be seen that as the concentration of the component b increases, the cured product remains on the entire surface, and the thickness thereof increases to change from interfacial peeling to cohesive failure.

本発明の骨補填剤は、接着強度及び圧縮強度に優れ、骨の補強を行う椎体形成術に好適に使用される。   The bone filling material of the present invention is excellent in adhesive strength and compressive strength, and is suitably used for vertebroplasty for bone reinforcement.

Claims (8)

下記成分:
a.末端にアミノ基を有する分岐アルコールのポリエチレングリコールエーテル
b.クエン酸トリススクシンイミジル及び/又はクエン酸トリススルホスクシンイミジル
c.α‐リン酸三カルシウム粒子
d.ヒドロキシアパタイトナノ粒子
e.緩衝液
を含む、接着性骨補填剤であって
[成分c+成分d](重量%)が該接着性骨補填剤総重量の55〜75重量%であり、且つ、
[成分d/成分c](重量比)が1/99〜15/85である、
接着性骨補填剤。
The following ingredients:
a. A polyethylene glycol ether of a branched alcohol having an amino group at the terminal b. Trissuccinimidyl citrate and / or trissulfosuccinimidyl citrate c. α-tricalcium phosphate particles d. Hydroxyapatite nanoparticles e. An adhesive bone filler containing a buffer solution,
[Component c + Component d] (wt%) is 55 to 75 wt% of the total weight of the adhesive bone filler, and
[Component d / Component c] (weight ratio) is 1/99 to 15/85,
Adhesive bone filler.
[成分b/成分a](当量比)が1.5〜9である、請求項1記載の接着性骨補填剤。   The adhesive bone filling material according to claim 1, wherein [component b / component a] (equivalent ratio) is 1.5 to 9. 成分aの配合量が、接着性骨補填剤総重量の5〜10重量%である、請求項1及び2記載の接着性骨補填剤。   The adhesive bone filler according to claim 1 or 2, wherein the amount of component a is 5 to 10% by weight based on the total weight of the adhesive bone filler. 成分aの分子量(Mw)が、10,000〜50,000である請求項1〜3のいずれか1項記載の接着性骨補填剤。   The adhesive bone filling material according to any one of claims 1 to 3, wherein the molecular weight (Mw) of component a is 10,000 to 50,000. 成分aが下記式(1)で表される、請求項1〜4のいずれか1項記載の接着性骨補填剤。

式(1)において、n〜nは25〜250の整数であり、R〜RはC〜Cアルキレン基である。
The adhesive bone filling material according to any one of claims 1 to 4, wherein component a is represented by the following formula (1).

In the formula (1), n 1 ~n 4 is an integer of 25~250, R 1 ~R 4 is a C 2 -C 4 alkylene group.
成分cの平均粒径(D50)が3.5μm〜9μmである、請求項1〜5のいずれか1項記載の接着性骨補填剤。 The average particle size of component c (D 50) is 3.5Myuemu~9myuemu, adherent bone filling agent according to any one of claims 1 to 5. 成分dの平均粒径(D50)が10nm〜100nmである、請求項1〜6のいずれか1項記載の接着性骨補填剤。 The average particle size of component d (D 50) is 10 nm to 100 nm, adhesion bone filling agent according to any one of claims 1 to 6. 該骨補填剤組成物が2剤型であり、第一剤が成分a及びeを含み、第二剤が成分b、c及びdを含む、請求項1〜7のいずれか1項記載の接着性骨補填剤。   The adhesion according to any one of claims 1 to 7, wherein the bone filling composition is a two-component type, the first agent contains components a and e, and the second agent contains components b, c and d. Sexual bone filler.
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