JP2024021585A - Silica-calcium phosphate composite block and method for producing silica-calcium phosphate composite block - Google Patents

Silica-calcium phosphate composite block and method for producing silica-calcium phosphate composite block Download PDF

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Abstract

【課題】高強度かつ水中で崩壊せず、更に優れた骨産生能を示すシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体を提供する。【解決手段】無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体であって、ケイ酸を結晶構造中に含有するリン酸カルシウムを含み、体積が2.0mm3以上であり、かつ、DTS強度が0.1MPa以上であることを特徴とするシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体。【選択図】図1The present invention provides a silica-calcium phosphate composite block that has high strength, does not disintegrate in water, and exhibits superior bone production ability. [Solution] A composite block body that is hardened by chemical bonding of inorganic components or entanglement or fusion of crystals of inorganic components, includes calcium phosphate containing silicic acid in the crystal structure, and has a volume of 2 A silica-calcium phosphate composite block having a size of .0 mm3 or more and a DTS strength of 0.1 MPa or more. [Selection diagram] Figure 1

Description

本発明は、シリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体、及びシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法に関する。 The present invention relates to a silica-calcium phosphate composite block and a method for producing the silica-calcium phosphate composite block.

リン酸八カルシウム(Ca(HPO(PO・5HO;OCP)は、優れた生体適合性を有し、生体に広く存在するカルシウムとリン酸塩からなるものである。そのため、未成熟骨の主成分だけでなく、新たなバイオマテリアルの中心となる魅力的な素材でもある。特に、その優れた骨置換能は骨補填材に有用である(例えば、非特許文献1)。 Octacalcium phosphate (Ca 8 (HPO 4 ) 2 (PO 4 ) 4.5H 2 O; OCP) has excellent biocompatibility and is composed of calcium and phosphate, which are widely present in living organisms. . Therefore, it is not only a main component of immature bone, but also an attractive material that can be used as the core of new biomaterials. In particular, its excellent bone replacement ability makes it useful as a bone substitute material (for example, Non-Patent Document 1).

骨の新陳代謝である骨リモデリングプロセスは、骨補填材の骨置換の割合を制御する。骨細胞と免疫細胞は骨リモデリングプロセスに必須的及び中心的な役割を果たす。これらの細胞を制御することで、骨リモデリングプロセスを促進し、骨形成を促進することができる(例えば、非特許文献2)。 The bone remodeling process, which is bone metabolism, controls the rate of bone replacement of bone substitutes. Osteocytes and immune cells play an essential and central role in the bone remodeling process. By controlling these cells, bone remodeling processes can be promoted and bone formation can be promoted (eg, Non-Patent Document 2).

ケイ酸イオンは骨芽細胞の活性を増強することが知られ、骨生産量を増大することが知られている(非特許文献3、非特許文献4)。市販品としては、ORTHOREBIRTH株式会社からレボシス(英語名:ReBOSSIS)という綿形状の人工骨充填材が販売されている。本製品は、綿形状であること、β-TCP(β-リン酸三カルシウム)、生体吸収性ポリマー、骨形成を促進させるSiV(ケイ素含有炭酸カルシウム)を主成分としていることが特徴である。 Silicate ions are known to enhance osteoblast activity and increase bone production (Non-Patent Document 3, Non-Patent Document 4). As a commercial product, ORTHORE BIRTH Co., Ltd. sells a cotton-shaped artificial bone filling material called ReBOSSIS. This product is characterized by being cotton-shaped and containing β-TCP (β-tricalcium phosphate), a bioabsorbable polymer, and SiV (silicon-containing calcium carbonate), which promotes bone formation, as the main ingredients.

リン酸カルシウムや炭酸カルシウムにシリカを担持する場合、通常はシリカ源として有機シリカを使用する(非特許文献5)。しかし、有機シリカが加水分解して生成し、残存する有機分子は、製品化において大きな懸念材料である。 When silica is supported on calcium phosphate or calcium carbonate, organic silica is usually used as a silica source (Non-Patent Document 5). However, the organic molecules that remain after organic silica is hydrolyzed are a major concern in commercialization.

一方で、無機シリカ源としてケイ酸塩を用いることで、シリカが担持されたリン酸カルシウム結晶を簡便に製造できることが知られている(特許文献1)。特許文献1では、カルシウム、リン酸の少なくとも1つを含むセラミックを、ケイ酸塩を含む水溶液中で加水分解することによって、シリカ担持リン酸カルシウム結晶を得ている。また、特許文献1で得られるシリカ担持リン酸カルシウム結晶は、常法により、粉末状組成物、ブロック材、又は多孔体の形態にすることができる。 On the other hand, it is known that by using a silicate as an inorganic silica source, calcium phosphate crystals carrying silica can be easily produced (Patent Document 1). In Patent Document 1, silica-supported calcium phosphate crystals are obtained by hydrolyzing a ceramic containing at least one of calcium and phosphoric acid in an aqueous solution containing a silicate. Further, the silica-supported calcium phosphate crystal obtained in Patent Document 1 can be made into a powder composition, a block material, or a porous body by a conventional method.

J. Biomed. Mater. Res., 59, 29-34 (2002)J. Biomed. Mater. Res., 59, 29-34 (2002) BMC Med.,9, 66-75 (2011)BMC Med.,9, 66-75 (2011) Acta Biomater., 5, 57-62 (2008)Acta Biomater., 5, 57-62 (2008) Mater. Sci. Eng.: C, 42, 672-680 (2014)Mater. Sci. Eng.: C, 42, 672-680 (2014) J. Mater. Chem. B, 2, 1250 (2014)J. Mater. Chem. B, 2, 1250 (2014)

特開2022-080165号JP2022-080165

しかし、ケイ酸含有リン酸カルシウム結晶を粉末状組成物の形態で得た場合、組織内で粉末が散乱しやすく、更に散乱した粉末が炎症を起こしやすいという課題があった。更に、ケイ酸含有リン酸カルシウム結晶をブロック材又は多孔体の形態で得た場合、得られるブロック材又は多孔体は強度に改善の余地があり、更に組織中で崩壊して粉末状に変化しやすいという課題があった。 However, when silicic acid-containing calcium phosphate crystals are obtained in the form of a powder composition, there is a problem that the powder is easily scattered within the tissue, and furthermore, the scattered powder is likely to cause inflammation. Furthermore, when silicic acid-containing calcium phosphate crystals are obtained in the form of a block material or porous material, there is room for improvement in the strength of the obtained block material or porous material, and furthermore, it is said that it is likely to disintegrate in the structure and turn into powder. There was an issue.

本発明は上記課題を解決するものであり、高強度かつ水中で崩壊せず、更に優れた骨産生能を示すシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体を提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems, and aims to provide a silica-calcium phosphate composite block that has high strength, does not disintegrate in water, and exhibits excellent bone production ability.

本発明者らは、上記課題を解決すべく検討した結果、カルシウム及び/又はリン酸を含むセラミック(A)と、ケイ酸塩を含み、更にカルシウム及びリン酸のうち、セラミック(A)が含まない組成を含む水溶液(B)とを、前記セラミック(A)に対する前記水溶液(B)の重量比(混水比)が、0.30以上6.00以下となるように混合して、ケイ酸含有リン酸カルシウムを含む混合泥を得て、混合泥を鋳型中で反応させることで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of studies to solve the above problems, the present inventors found that ceramic (A) containing calcium and/or phosphoric acid, ceramic (A) containing silicate, and ceramic (A) containing calcium and/or phosphoric acid. Aqueous solution (B) containing a composition of The inventors have discovered that the above problems can be solved by obtaining a mixed mud containing calcium phosphate and reacting the mixed mud in a mold, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は以下の[1]-[15]に関する。
[1]無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体であって、
ケイ酸を結晶構造中に含有するリン酸カルシウムを含み、体積が2.0mm以上であり、かつ、DTS強度が0.1MPa以上であることを特徴とするシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体。
[2]前記リン酸カルシウムがリン酸八カルシウムを含むことを特徴とする、[1]に記載の複合ブロック体。
[3]前記リン酸八カルシウムの含水層をケイ酸が置換していることを特徴とする、[2]に記載の複合ブロック体。
[4]前記リン酸カルシウムが炭酸アパタイト又は水酸アパタイトを含むことを特徴とする、[1]-[3]のいずれかに記載の複合ブロック体。
[5]前記リン酸カルシウムがリン酸三カルシウムα相又はリン酸三カルシウムβ相を含むことを特徴とする、[1]-[4]のいずれかに記載の複合ブロック体。
[6]前記リン酸カルシウムが、更に銀、銅、ガリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、及びランタノイドからなる群から選択される少なくとも1種を含むことを特徴とする、[1]-[5]のいずれかに記載の複合ブロック体。
[7]前記リン酸カルシウムが、更にジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその錯体、並びに、第四級アンモニウム塩からなる群から選択される少なくとも1種を含有することを特徴とする、[1]-[6]のいずれかに記載の複合ブロック体。
[8]多孔体であることを特徴とする、[1]-[7]に記載の複合ブロック体。
[9]カルシウム及び/又はリン酸を含むセラミック(A)と、ケイ酸塩濃度が10質量%以上であり、更にカルシウム及びリン酸のうち、セラミック(A)が含まない組成を含む水溶液(B)とを、前記セラミック(A)に対する前記水溶液(B)の重量比(混水比)が、0.30以上6.00以下となるように混合して、ケイ酸含有リン酸カルシウムを含む混合泥を得る混合泥調製工程と、
前記混合泥を鋳型中で反応させる複合ブロック体調製工程と、
を含むことを特徴とする、ケイ酸含有リン酸カルシウムを含むシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法。
[10]前記セラミック(A)がリン酸カルシウムであることを特徴とする、[9]に記載の製造方法。
[11]前記混合泥調製工程で得られる前記ケイ酸含有リン酸カルシウムが、ケイ酸含有リン酸八カルシウムを含むことを特徴とする、[9]又は[10]に記載の製造方法。
[12][9]-[11]のいずれかに記載の製造方法で得られた複合ブロック体を、炭酸を含有する溶液に浸漬する工程を更に含み、前記ケイ酸含有リン酸カルシウムを、ケイ酸含有炭酸アパタイト相に相転移させることを特徴とする、シリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法。
[13][9]-[11]のいずれかに記載の製造方法で得られた複合ブロック体を、炭酸を含有しない溶液に浸漬する工程を更に含み、前記ケイ酸含有リン酸カルシウムを、ケイ酸含有水酸アパタイト相に相転移させることを特徴とする、シリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法。
[14]前記混合泥調製工程において、更に銀、銅、ガリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、ランタノイド、第四級アンモニウム塩、並びに、ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む化合物を混合し、前記化合物を含有する混合泥を調製することを特徴とする、[9]-[13]のいずれかに記載の製造方法。
[15]前記複合ブロック体が多孔体であることを特徴とする、[9]-[14]のいずれかに記載の製造方法。
That is, the present invention relates to the following [1] to [15].
[1] A composite block body that is hardened by chemical bonding of inorganic components or entanglement or fusion of crystals of inorganic components,
A silica-calcium phosphate composite block comprising calcium phosphate containing silicic acid in its crystal structure, having a volume of 2.0 mm 3 or more, and a DTS strength of 0.1 MPa or more.
[2] The composite block according to [1], wherein the calcium phosphate contains octacalcium phosphate.
[3] The composite block according to [2], wherein the water-containing layer of the octacalcium phosphate is replaced by silicic acid.
[4] The composite block according to any one of [1] to [3], wherein the calcium phosphate contains carbonate apatite or hydroxyapatite.
[5] The composite block according to any one of [1] to [4], wherein the calcium phosphate contains a tricalcium phosphate α phase or a tricalcium phosphate β phase.
[6] Any one of [1] to [5], wherein the calcium phosphate further contains at least one selected from the group consisting of silver, copper, gallium, strontium, magnesium, zinc, and lanthanoids. Composite block body described in.
[7] The calcium phosphate further contains at least one selected from the group consisting of dicarboxylic acids, tricarboxylic acids, tetracarboxylic acids, polycarboxylic acids and complexes thereof, and quaternary ammonium salts. , the composite block body according to any one of [1] to [6].
[8] The composite block body according to [1] to [7], which is a porous body.
[9] An aqueous solution (B) containing a ceramic (A) containing calcium and/or phosphoric acid, and a silicate concentration of 10% by mass or more, and further containing no ceramic (A) among calcium and phosphoric acid. ) in such a way that the weight ratio (mixed water ratio) of the aqueous solution (B) to the ceramic (A) is 0.30 or more and 6.00 or less to obtain a mixed mud containing silicate-containing calcium phosphate. A mixed mud preparation process to obtain;
a composite block body preparation step in which the mixed mud is reacted in a mold;
A method for producing a silica-calcium phosphate composite block containing silicic acid-containing calcium phosphate, the method comprising:
[10] The manufacturing method according to [9], wherein the ceramic (A) is calcium phosphate.
[11] The production method according to [9] or [10], wherein the silicic acid-containing calcium phosphate obtained in the mixed mud preparation step contains silicic acid-containing octacalcium phosphate.
[12] The composite block obtained by the production method according to any one of [9] to [11] is further immersed in a solution containing carbonic acid, and the silicic acid-containing calcium phosphate is immersed in a solution containing carbonic acid. A method for producing a silica-calcium phosphate composite block, characterized by phase transition to a carbonate apatite phase.
[13] The composite block obtained by the production method according to any one of [9] to [11] is further immersed in a carbonic acid-free solution, and the silicic acid-containing calcium phosphate is immersed in a silicic acid-containing solution. A method for producing a silica-calcium phosphate composite block, characterized by phase transition to a hydroxyapatite phase.
[14] In the mixed mud preparation step, further from silver, copper, gallium, strontium, magnesium, zinc, lanthanoids, quaternary ammonium salts, and dicarboxylic acids, tricarboxylic acids, tetracarboxylic acids, polycarboxylic acids and their salts. The manufacturing method according to any one of [9] to [13], characterized in that a compound containing at least one selected from the group consisting of: is mixed to prepare a mixed mud containing the compound.
[15] The manufacturing method according to any one of [9] to [14], wherein the composite block body is a porous body.

本開示によれば、高強度かつ水中で崩壊せず、更に優れた骨産生能を示すシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体を提供できる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a silica-calcium phosphate composite block that has high strength, does not disintegrate in water, and exhibits excellent bone production ability.

実施例1で得られた複合ブロック体の写真である(図面代用写真)。It is a photograph of the composite block obtained in Example 1 (photograph substituted for a drawing). 実施例1で得られた複合ブロック体のXRD分析結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 1. 実施例1で得られた複合ブロック体のDTS強度の測定結果を示す図である。3 is a diagram showing the measurement results of DTS strength of the composite block obtained in Example 1. FIG. 実施例1で得られた複合ブロック体のFT-IR分析結果を示す図である。3 is a diagram showing the results of FT-IR analysis of the composite block obtained in Example 1. FIG. 実施例1で得られた複合ブロック体(濃度19質量%のケイ酸ナトリウム溶液使用)のSEM写真である(図面代用写真)。This is a SEM photograph of the composite block obtained in Example 1 (using a sodium silicate solution with a concentration of 19% by mass) (a photograph substituted for a drawing). (A)シリカと複合化させていないOCPブロック体と、(B)骨置換型骨補填材である炭酸アパタイト(COAp)ブロック体と、(C)実施例1で得られた複合ブロック体(濃度19質量%のケイ酸ナトリウム溶液使用)の動物実験の結果を示すHE染色像である。(A) OCP block that is not composited with silica, (B) carbonate apatite (CO 3 Ap) block that is a bone replacement type bone prosthesis material, and (C) composite block obtained in Example 1. (Using a sodium silicate solution with a concentration of 19% by mass) is an HE staining image showing the results of an animal experiment. 実施例2で得られた複合ブロック体の写真である(図面代用写真)。It is a photograph of the composite block obtained in Example 2 (photograph substituted for a drawing). 実施例2で得られた複合ブロック体のDTS強度の測定結果を示す図である。3 is a diagram showing the measurement results of DTS strength of the composite block obtained in Example 2. FIG. 実施例2で得られた複合ブロック体のXRD分析結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 2. 実施例2で得られた複合ブロック体のFT-IR分析結果を示す図である。3 is a diagram showing the results of FT-IR analysis of the composite block obtained in Example 2. FIG. 実施例2で得られた複合ブロック体の炭酸含有量を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the carbonate content of the composite block obtained in Example 2. 実施例2で得られた複合ブロック体のSEM写真である(図面代用写真)。It is a SEM photograph of the composite block obtained in Example 2 (a photograph substituted for a drawing). 実施例3で得られた複合ブロック体の写真である(図面代用写真)。It is a photograph of the composite block obtained in Example 3 (photograph substituted for a drawing). 実施例3で得られた複合ブロック体のXRD分析結果を示す図である。3 is a diagram showing the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 3. FIG. 実施例3で得られた複合ブロック体の抗菌試験の結果を示す写真である(図面代用写真)。It is a photograph showing the results of an antibacterial test of the composite block obtained in Example 3 (a photograph substituted for a drawing). 実施例4で得られた複合ブロック体の写真である(図面代用写真)。It is a photograph of the composite block obtained in Example 4 (a photograph substituted for a drawing). 実施例4で得られた複合ブロック体のXRD分析結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 4. 実施例4で得られた複合ブロック体のFT-IR分析結果を示す図である。3 is a diagram showing the results of FT-IR analysis of the composite block obtained in Example 4. FIG. 実施例4で得られた複合ブロック体の抗菌試験の結果を示す写真である(図面代用写真)。It is a photograph showing the results of an antibacterial test of the composite block obtained in Example 4 (a photograph substituted for a drawing). 実施例5で得られた複合ブロック体の写真である(図面代用写真)。It is a photograph of the composite block obtained in Example 5 (photograph substituted for a drawing). 実施例5で得られた複合ブロック体のXRD分析結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 5. 実施例6で得られた複合ブロック体の写真である(図面代用写真)。It is a photograph of the composite block obtained in Example 6 (photograph substituted for a drawing). 実施例6で得られた複合ブロック体のXRD分析結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 6. 実施例6で得られた複合ブロック体のFT-IR分析結果を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the results of FT-IR analysis of the composite block obtained in Example 6. 実施例6で得られた複合ブロック体のSEM写真である(図面代用写真)。It is a SEM photograph of the composite block obtained in Example 6 (a photograph substituted for a drawing). 実施例7で得られた複合ブロック体の写真である(図面代用写真)。It is a photograph of the composite block obtained in Example 7 (photograph substituted for a drawing). 実施例7で得られた複合ブロック体のXRD分析結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 7. 実施例7で得られた複合ブロック体(チオリンゴ酸0.6g添加)のFT-IR分析結果を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the results of FT-IR analysis of the composite block obtained in Example 7 (added with 0.6 g of thiomalic acid). 実施例7で得られた複合ブロック体のSEM写真である(図面代用写真)。It is a SEM photograph of the composite block obtained in Example 7 (a photograph substituted for a drawing). 実施例8で得られた複合ブロック体の写真である(図面代用写真)。It is a photograph of the composite block obtained in Example 8 (a photograph substituted for a drawing). 実施例8で得られた複合ブロック体のXRD分析結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 8. 実施例9で得られた複合ブロック体の写真である(図面代用写真)。This is a photograph of the composite block obtained in Example 9 (photograph substituted for a drawing). 実施例9で得られた複合ブロック体のDTS強度の測定結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the measurement results of DTS strength of the composite block obtained in Example 9. 実施例9で得られた複合ブロック体のXRD分析結果を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 9. 比較例1で得られたシリカ担持OCP粉末、ブロック体、及び水中への浸漬前後のブロック体の写真である(図面代用写真)。These are photographs of the silica-supported OCP powder obtained in Comparative Example 1, the block body, and the block body before and after immersion in water (photographs substituted for drawings).

数値範囲を表す「XX以上YY以下」や「XX~YY」の記載は、特に断りのない限り、端点である下限及び上限を含む数値範囲を意味する。数値範囲が段階的に記載されている場合、各数値範囲の上限及び下限は任意に組み合わせることができる。 Unless otherwise specified, the expression "XX to YY" or "XX to YY" indicating a numerical range means a numerical range including the lower limit and upper limit, which are the endpoints. When numerical ranges are described in stages, the upper and lower limits of each numerical range can be combined arbitrarily.

[シリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体]
本発明の一実施形態であるシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体(以下、単に「複合ブロック体」ともいう)は、無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体であって、ケイ酸を結晶構造中に含有するリン酸カルシウムを含み、体積が2.0mm以上であり、かつ、DTS強度が0.1MPa以上である。また、後述するシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法により、複合ブロック体を得ることが好ましい。
[Silica-calcium phosphate composite block]
The silica-calcium phosphate composite block (hereinafter also simply referred to as "composite block"), which is an embodiment of the present invention, is hardened by chemical bonding of inorganic components or entanglement or fusion of crystals of inorganic components. A composite block body containing calcium phosphate containing silicic acid in its crystal structure, having a volume of 2.0 mm 3 or more, and a DTS strength of 0.1 MPa or more. Further, it is preferable to obtain a composite block by a method for producing a silica-calcium phosphate composite block described below.

複合ブロック体が含有するリン酸カルシウム(以下、単に「リン酸カルシウム」ともいう)は、例えば、リン酸八カルシウム(Ca(HPO(PO・5HO;OCP)、水酸アパタイト(HAp)、炭酸アパタイト(COAp)、リン酸三カルシウムα相(α-TCP)、リン酸三カルシウムβ相(β-TCP)が挙げられる。 Calcium phosphate (hereinafter also simply referred to as "calcium phosphate") contained in the composite block is, for example, octacalcium phosphate (Ca 8 (HPO 4 ) 2 (PO 4 ) 4.5H 2 O; OCP), hydroxyapatite ( HAp), carbonate apatite (CO 3 Ap), tricalcium phosphate α phase (α-TCP), and tricalcium phosphate β phase (β-TCP).

リン酸カルシウムがリン酸八カルシウムを含む場合、リン酸八カルシウムの含水層をケイ酸が置換していることが好ましい。なお、リン酸八カルシウムを含む複合ブロック体は、後述する通り、シリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法で使用する水溶液(B)のケイ酸塩濃度を調整することで、得ることができる。 When the calcium phosphate contains octacalcium phosphate, it is preferable that silicic acid replaces the water-containing layer of the octacalcium phosphate. Note that the composite block containing octacalcium phosphate can be obtained by adjusting the silicate concentration of the aqueous solution (B) used in the method for producing a silica-calcium phosphate composite block, as described below.

複合ブロック体は、ケイ酸の含有量が、好ましくは10原子%以上、より好ましくは1
2原子%以上、更に好ましくは15原子%以上であり、一方で、好ましくは50原子%未満、より好ましくは30原子%以下、更に好ましくは25原子%以下である。なお、リン酸カルシウムの化学量論的組成として、CaとPOの比率は単一化合物中50原子%超である。
The composite block has a silicic acid content of preferably 10 atomic % or more, more preferably 1
The content is 2 atom % or more, more preferably 15 atom % or more, while preferably less than 50 atom %, more preferably 30 atom % or less, still more preferably 25 atom % or less. In addition, as for the stoichiometric composition of calcium phosphate, the ratio of Ca and PO 4 in a single compound is more than 50 atomic %.

リン酸カルシウムは、アパタイト相を含んでいてもよい、リン酸カルシウムがアパタイト相を含む場合、リン酸カルシウムは、炭酸アパタイトを含んでいてもよく、水酸アパタイトを含んでいてもよい。従来のアパタイトは粉末状であるが、本発明により、アパタイトをシリカとの複合ブロック体として得ることができる。 Calcium phosphate may contain an apatite phase. When calcium phosphate contains an apatite phase, calcium phosphate may contain carbonate apatite or hydroxyapatite. Conventional apatite is in powder form, but according to the present invention, apatite can be obtained as a composite block with silica.

炭酸アパタイトを含む複合ブロック体は、後述する、炭酸を含有する溶液にシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体を浸漬する工程を含む、シリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法により、得ることができる。 A composite block containing carbonated apatite can be obtained by a method for producing a silica-calcium phosphate composite block, which includes a step of immersing the silica-calcium phosphate composite block in a solution containing carbonic acid, which will be described later.

水酸アパタイトを含む複合ブロック体は、後述する、炭酸を含有しない溶液にシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体を浸漬する工程を含む、シリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法により、得ることができる。 A composite block containing hydroxyapatite can be obtained by a method for producing a silica-calcium phosphate composite block, which includes a step of immersing the silica-calcium phosphate composite block in a carbonate-free solution, which will be described later.

リン酸カルシウムは、リン酸三カルシウムα相又はリン酸三カルシウムβ相を含んでいてもよい。
リン酸三カルシウムα相又はリン酸三カルシウムβ相を含む複合ブロック体は、後述する、シリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体を焼成する工程を含む、シリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法により、得ることができる。
The calcium phosphate may include a tricalcium phosphate alpha phase or a tricalcium phosphate beta phase.
A composite block containing a tricalcium phosphate α phase or a tricalcium phosphate β phase can be obtained by a method for producing a silica-calcium phosphate composite block, which includes a step of firing a silica-calcium phosphate composite block, which will be described later. can.

リン酸カルシウムは、その結晶構造中に、更に銀、銅、ガリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、及びランタノイドからなる群から選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。従来の骨補填材は、術後感染の懸念や、骨形成が不完全となる懸念があった。上記の元素のうち、銀、銅、ガリウムは抗菌元素であり、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛は骨活性元素であり、ランタノイドは、抗菌分子との錯体系性能を有する。上記の元素を担持させることで、骨補填材としての複合ブロック体の機能改善に繋がる。 Calcium phosphate may further contain, in its crystal structure, at least one member selected from the group consisting of silver, copper, gallium, strontium, magnesium, zinc, and lanthanoids. With conventional bone grafting materials, there have been concerns about postoperative infection and incomplete bone formation. Among the above elements, silver, copper, and gallium are antibacterial elements, strontium, magnesium, and zinc are bone active elements, and lanthanoids have complex system performance with antibacterial molecules. Supporting the above elements leads to improvement in the function of the composite block as a bone replacement material.

ここでいうランタノイドとは、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、プロメチウム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウムに加え、希土類元素として挙動が類似する、イットリウム、スカンジウム、ハフニウムを指す。 The lanthanoids mentioned here include lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, and lutetium, as well as yttrium and scandium, which have similar behavior as rare earth elements. , refers to hafnium.

リン酸カルシウムが、その結晶構造中に、更に銀、銅、ガリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、及びランタノイドからなる群から選択される少なくとも1種を含む場合、複合ブロック体における、銀、銅、ガリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、及びランタノイドの合計含有量の下限値が、好ましくは0.01原子%以上、より好ましくは0.1原子%以上、更に好ましくは0.5原子%以上である。一方で複合ブロック体は、銀、銅、ガリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、及びランタノイドの合計含有量の上限値が、好ましくは15原子%以下、より好ましくは10原子%以下、更に好ましくは5原子%以下である。
上記の元素の合計含有量が、上記範囲内であることで、骨補填材としての複合ブロック体の機能をより改善することができる。
When calcium phosphate further contains at least one member selected from the group consisting of silver, copper, gallium, strontium, magnesium, zinc, and lanthanoids in its crystal structure, silver, copper, gallium, and strontium in the composite block body. The lower limit of the total content of , magnesium, zinc, and lanthanoids is preferably 0.01 atomic % or more, more preferably 0.1 atomic % or more, and even more preferably 0.5 atomic % or more. On the other hand, in the composite block body, the upper limit of the total content of silver, copper, gallium, strontium, magnesium, zinc, and lanthanoids is preferably 15 atom % or less, more preferably 10 atom % or less, and even more preferably 5 atoms. % or less.
When the total content of the above elements is within the above range, the function of the composite block as a bone grafting material can be further improved.

リン酸カルシウムは、その結晶構造中或いは、結晶表面に、更にジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその錯体からなる群から選択される少なくとも1種を含んでいてもよい。リン酸カルシウムが、更にジカルボン酸、トリカルボ
ン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその錯体からなる群から選択される少なくとも1種を含む場合、含水層にジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその錯体からなる群から選択される少なくとも1種を担持させることができる。ジカルボン酸は、例えば、マレイン酸、リンゴ酸、コハク酸、イタコン酸、マロン酸、アジピン酸、イミノ二酢酸、酒石酸、チオリンゴ酸、シュウ酸、マロン酸、ジチオグリコール酸、ジチオジ酢酸、ピリジンジカルボン酸等が挙げられる。トリカルボン酸としては、クエン酸、トリメシン酸、イソクエン酸、アコニット酸、トリカルバリル酸等が挙げられる。テトラカルボン酸としては、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、エチレンテトラカルボン酸、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸、ピロメリット酸、4,4'-カルボ
ニルジフタル酸、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸、4,4'-(エチン-1,2-ジイル)ジフタル酸、ナフタレン-1,4,5,8-テトラカルボン酸、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸、4,4'-オキシジフタル酸、4,4'-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸、4,4'-(4,4'-イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸、ジシクロヘキシル-3,4,3',4'-テト
ラカルボン酸等が挙げられる。ポリカルボン酸としては、ポリアクリル酸、ポリクエン酸、アルギン酸、ポリマンヌロン酸等が挙げられる。
例えば、チオリンゴ酸は抗リウマチ薬の前駆体であるため、リン酸カルシウムがチオリンゴ酸を含む場合、骨補填材としての複合ブロック体に、抗リウマチ薬の前駆体としての機能を付与することができる。
Calcium phosphate may further contain at least one selected from the group consisting of dicarboxylic acids, tricarboxylic acids, tetracarboxylic acids, polycarboxylic acids, and complexes thereof in its crystal structure or on its crystal surface. When the calcium phosphate further contains at least one selected from the group consisting of dicarboxylic acid, tricarboxylic acid, tetracarboxylic acid, polycarboxylic acid, and complexes thereof, dicarboxylic acid, tricarboxylic acid, tetracarboxylic acid, polycarboxylic acid is added to the water-containing layer. At least one member selected from the group consisting of and complexes thereof can be supported. Dicarboxylic acids include, for example, maleic acid, malic acid, succinic acid, itaconic acid, malonic acid, adipic acid, iminodiacetic acid, tartaric acid, thiomalic acid, oxalic acid, malonic acid, dithioglycolic acid, dithiodiacetic acid, pyridinedicarboxylic acid, etc. can be mentioned. Examples of tricarboxylic acids include citric acid, trimesic acid, isocitric acid, aconitic acid, and tricarballylic acid. Tetracarboxylic acids include ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), ethylenetetracarboxylic acid, 1,2,3,4-cyclobutanetetracarboxylic acid, pyromellitic acid, 4,4'-carbonyldiphthalic acid, 1,2,4 ,5-cyclohexanetetracarboxylic acid, 4,4'-(ethyne-1,2-diyl)diphthalic acid, naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid, 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic acid Acid, 4,4'-oxydiphthalic acid, 4,4'-(hexafluoroisopropylidene)diphthalic acid, 4,4'-(4,4'-isopropylidene diphenoxy)diphthalic acid, dicyclohexyl-3,4,3 Examples include ',4'-tetracarboxylic acid. Examples of polycarboxylic acids include polyacrylic acid, polycitric acid, alginic acid, polymannuronic acid, and the like.
For example, thiomalic acid is a precursor of an anti-rheumatic drug, so when calcium phosphate contains thiomalic acid, the composite block used as a bone grafting material can be given a function as a precursor of an anti-rheumatic drug.

リン酸カルシウムが、更にジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその錯体からなる群から選択される少なくとも1種を結晶構造中或いは、結晶表面に含む場合、複合ブロック体における、ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその錯体の合計含有量の下限値が、好ましくは0.1原子%以上、より好ましくは0.2原子%以上、更に好ましくは0.5原子%以上である。一方で複合ブロック体は、ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその錯体の合計含有量の上限値が、好ましくは10原子%以下、より好ましくは5原子%以下、更に好ましくは2原子%以下である。
ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその錯体の合計含有量が、上記範囲内であることで、骨補填材としての複合ブロック体の機能をより改善することができる。
When calcium phosphate further contains at least one selected from the group consisting of dicarboxylic acid, tricarboxylic acid, tetracarboxylic acid, polycarboxylic acid, and complexes thereof in the crystal structure or on the crystal surface, dicarboxylic acid, The lower limit of the total content of tricarboxylic acid, tetracarboxylic acid, polycarboxylic acid, and their complexes is preferably 0.1 atomic % or more, more preferably 0.2 atomic % or more, and even more preferably 0.5 atomic % or more. It is. On the other hand, in the composite block, the upper limit of the total content of dicarboxylic acid, tricarboxylic acid, tetracarboxylic acid, polycarboxylic acid, and their complexes is preferably 10 atom % or less, more preferably 5 atom % or less, and even more preferably It is 2 atomic % or less.
When the total content of dicarboxylic acid, tricarboxylic acid, tetracarboxylic acid, polycarboxylic acid, and their complexes is within the above range, the function of the composite block as a bone grafting material can be further improved.

リン酸カルシウムは、更にその結晶構造中或いは、結晶表面に、第四級アンモニウム塩を含んでいてもよい。リン酸カルシウムが、更に第四級アンモニウム塩を含む場合、含水層に第四級アンモニウム塩を担持させることができる。第四級アンモニウム塩は、例えば、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、塩化メチルベンゼトニウム、塩化セチルピリジニウム、セトリモニウム、塩化ドファニウム、塩化ポリドロニウム、臭化テトラエチルアンモニウム、塩化ジデシルジメチルアンモニウム、臭化ドミフェン、レシチン、ホスファチジルコリン、グリセロホスホリルコリン、塩化コリン、トリメチルグリシン、アセチルコリン、エドロホニウム、エルゴチオネイン、金化テトラメチルアンモニウム、サフラニン、ベタニン、ペントリニウム、ミルテホシン、メルドニウム、ヤヌスグリーン等が挙げられる。
第四級アンモニウム塩は抗菌性を有するため、リン酸カルシウムが第四級アンモニウム塩を含む場合、骨補填材としての複合ブロック体に、抗菌性を付与することができる。
Calcium phosphate may further contain a quaternary ammonium salt in its crystal structure or on the crystal surface. When calcium phosphate further contains a quaternary ammonium salt, the quaternary ammonium salt can be supported on the water-containing layer. Quaternary ammonium salts include, for example, benzalkonium chloride, benzethonium chloride, methylbenzethonium chloride, cetylpyridinium chloride, cetrimonium, dophanium chloride, polydronium chloride, tetraethylammonium bromide, didecyldimethylammonium chloride, domiphene bromide, lecithin. , phosphatidylcholine, glycerophosphorylcholine, choline chloride, trimethylglycine, acetylcholine, edrophonium, ergothioneine, tetramethylammonium gold, safranin, betanin, pentolinium, miltefosine, meldonium, Janus green, and the like.
Since quaternary ammonium salts have antibacterial properties, when calcium phosphate contains a quaternary ammonium salt, antibacterial properties can be imparted to a composite block as a bone grafting material.

リン酸カルシウムが、更に第四級アンモニウム塩をその結晶構造中或いは、結晶表面に含む場合、複合ブロック体における、第四級アンモニウム塩の含有量の下限値が、好ましくは0.01原子%以上、より好ましくは0.1原子%以上、更に好ましくは0.5原子%以上である。一方で複合ブロック体は、第四級アンモニウム塩の含有量の上限値が、好ましくは10原子%以下、より好ましくは5原子%以下、更に好ましくは3原子%以下である。
第四級アンモニウム塩の含有量が、上記範囲内であることで、骨補填材としての複合ブロック体の抗菌性をより改善することができる。
When calcium phosphate further contains a quaternary ammonium salt in its crystal structure or on the crystal surface, the lower limit of the content of the quaternary ammonium salt in the composite block is preferably 0.01 atomic % or more, and more The content is preferably 0.1 atomic % or more, more preferably 0.5 atomic % or more. On the other hand, in the composite block, the upper limit of the quaternary ammonium salt content is preferably 10 atom % or less, more preferably 5 atom % or less, still more preferably 3 atom % or less.
When the content of the quaternary ammonium salt is within the above range, the antibacterial properties of the composite block as a bone grafting material can be further improved.

更に銀、銅、ガリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、及びランタノイドからなる群から選択される少なくとも1種を含むブロック体、更にジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその錯体からなる群から選択される少なくとも1種を含むブロック体、及び、更に第四級アンモニウム塩を含むブロック体は、後述する、混合泥調製工程において、更に銀、銅、ガリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、ランタノイド、第四級アンモニウム塩、並びに、ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む化合物を混合し、該化合物を含有する混合泥を調製する、シリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法により、得ることが好ましい。 Furthermore, a block body containing at least one selected from the group consisting of silver, copper, gallium, strontium, magnesium, zinc, and lanthanoids, and further a group consisting of dicarboxylic acids, tricarboxylic acids, tetracarboxylic acids, polycarboxylic acids, and complexes thereof. A block body containing at least one selected from the following and a block body further containing a quaternary ammonium salt are further mixed with silver, copper, gallium, strontium, magnesium, zinc, lanthanoids, Mixing a compound containing a quaternary ammonium salt and at least one selected from the group consisting of dicarboxylic acid, tricarboxylic acid, tetracarboxylic acid, polycarboxylic acid, and their salts to prepare a mixed mud containing the compound. It is preferable to obtain the silica-calcium phosphate composite block by a method for producing a silica-calcium phosphate composite block.

複合ブロック体は、DTS強度(ダイアメトラル引張強さ)が0.1MPa以上であり、好ましくは0.15MPa以上であり、より好ましくは0.2MPa以上である。複合ブロック体のDTS強度の上限は、特に限定されないが、通常10MPa以下である。
DTS強度が上記下限値以上であることで、ピンセットで強めに摘まんでも崩壊しないため、生体内の骨欠損部への移植を容易に行える。更に、移植後に組織内でブロックが崩壊せず、安定して存在することができる。また、後述するシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法において、セラミック(A)に対する水溶液(B)の重量比(混水比)を0.30以上6.00以下とすることによって、DTS強度が0.1MPa以上の複合ブロック体を得ることができる。
The composite block has a DTS strength (diametral tensile strength) of 0.1 MPa or more, preferably 0.15 MPa or more, and more preferably 0.2 MPa or more. The upper limit of the DTS strength of the composite block is not particularly limited, but is usually 10 MPa or less.
When the DTS strength is equal to or higher than the lower limit value, the material will not collapse even if it is forcefully pinched with tweezers, and therefore it can be easily transplanted into a bone defect in a living body. Furthermore, the block does not disintegrate within the tissue after transplantation and can exist stably. In addition, in the method for manufacturing a silica-calcium phosphate composite block described below, by setting the weight ratio (water mixing ratio) of the aqueous solution (B) to the ceramic (A) to be 0.30 or more and 6.00 or less, the DTS strength can be A composite block body having a pressure of .1 MPa or more can be obtained.

複合ブロック体の形状は、混合泥を充填する際に使用する鋳型の形に依存するが、一定の強度を有することから、特定形状に加工することも可能である。例えば、立方体、直方体、円柱、円錐形、円錐台形、球、八面体、四面体などに加工することが可能である。また、後述するシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法において、セラミック(A)に対する水溶液(B)の重量比(混水比)を0.30以上6.00以下とすることによって、体積が2mm以上の複合ブロック体を得ることができる。
複合ブロック体の体積は、体積が2mm以上であれば特に限定されないが、好ましくは5mm以上、より好ましくは10mm以上、更に好ましくは30mm以上である。複合ブロック体の体積が上記下限値以上であることにより、組織内で複合ブロック体が固定化されやすくなる。また、後述するシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法により、このような大型の複合ブロック体を製造できる。一方、1000mmを超えると、強度が低下することが懸念される。
The shape of the composite block body depends on the shape of the mold used when filling the mixed mud, but since it has a certain strength, it is possible to process it into a specific shape. For example, it is possible to process it into a cube, rectangular parallelepiped, cylinder, cone, truncated cone, sphere, octahedron, tetrahedron, etc. In addition, in the method for producing a silica-calcium phosphate composite block described below, by setting the weight ratio (water mixing ratio) of the aqueous solution (B) to the ceramic (A) to be 0.30 or more and 6.00 or less, the volume can be reduced to 2 mm 3 The above composite block can be obtained.
The volume of the composite block body is not particularly limited as long as the volume is 2 mm 3 or more, but preferably 5 mm 3 or more, more preferably 10 mm 3 or more, still more preferably 30 mm 3 or more. When the volume of the composite block is greater than or equal to the above lower limit, the composite block is more likely to be immobilized within the tissue. Moreover, such a large-sized composite block can be manufactured by the method for manufacturing a silica-calcium phosphate composite block described later. On the other hand, if it exceeds 1000 mm 3 , there is a concern that the strength will decrease.

本願発明において複合ブロック体とは、間にコラーゲンなどの介在する物質なく、無機成分の構成成分であるOCPをはじめとする無機物の結晶同士が、化学的な結合、又は結晶同士の絡み合い若しくは融合し合うことで硬化して形態を保っているものをいう。また、後述するシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法において、セラミック(A)に対する水溶液(B)の重量比(混水比)を0.30以上6.00以下とすることによって、無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体を得ることができる。 In the present invention, a composite block is defined as a structure in which crystals of an inorganic substance such as OCP, which is a constituent of an inorganic component, are chemically bonded to each other, or crystals are entangled or fused with each other, without intervening substances such as collagen. It refers to something that hardens and maintains its shape by fitting together. In addition, in the method for producing a silica-calcium phosphate composite block described later, by setting the weight ratio (water mixing ratio) of the aqueous solution (B) to the ceramic (A) to be 0.30 or more and 6.00 or less, the chemical It is possible to obtain a hardened composite block by bonding or entanglement or fusion of crystals of inorganic components.

本願発明において化学的な結合とは、無機成分を構成する結晶間に、共有結合、イオン結合、キレート結合、水素結合のいずれかに分類される化学結合が1つ以上あることをいう。 In the present invention, a chemical bond refers to the presence of one or more chemical bonds classified as covalent bonds, ionic bonds, chelate bonds, or hydrogen bonds between the crystals constituting the inorganic component.

本願発明において結晶同士の絡み合いとは、微視的には複合ブロック体を構成している複数の結晶が、お互いの結晶面を介して接し合う構造をしていることをいう。 In the present invention, the intertwining of crystals refers to a structure in which, microscopically, a plurality of crystals constituting a composite block are in contact with each other through crystal planes.

本願発明において結晶同士の融合とは、複合ブロック体を構成している複数の結晶が、結晶面などで、互いの結晶と隙間なく接している部分があり、この部分では粒界が不明瞭で観察できないことをいう。 In the present invention, fusion of crystals means that there are parts where multiple crystals constituting a composite block are in contact with each other without gaps, such as crystal planes, and the grain boundaries are unclear in these parts. It means that it cannot be observed.

前述の結晶同士の絡み合い、及び結晶同士の融合は、複合ブロック体の微細構造を観察することで、簡単に判別することが出来る。微細構造の観察には、例えば走査型電子顕微鏡(SEM)が用いられる。この時、試料の導電性を確保するため、イオンスパッタ装置を用いて、試料にオスミウム(Os)、炭素(C)等、通常のSEM観察で用いられる手法で前処理したのち観察しても良い。 The above-mentioned entanglement between crystals and fusion between crystals can be easily determined by observing the fine structure of the composite block. For example, a scanning electron microscope (SEM) is used to observe the fine structure. At this time, in order to ensure the conductivity of the sample, the sample may be pretreated with osmium (Os), carbon (C), etc. by a method used in normal SEM observation using an ion sputtering device, and then observed. .

無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体は、少なくとも水に1時間浸漬しても崩壊せずに形態を保つ。これは、結晶同士の接合により、間隙に水などが入り込んでも、その表面張力よりも、結晶同士の接合力の方が強く、崩壊しないからである。したがって、リン酸カルシウム粉末を圧粉して成形した、リン酸カルシウム圧粉体は、粉末を構成する粒子間にこれらの接合が期待されないため、これに含まれない。 A composite block that is hardened by chemical bonding of inorganic components or entanglement or fusion of crystals of inorganic components maintains its shape without disintegrating even when immersed in water for at least one hour. This is because the bonding force between the crystals is stronger than the surface tension and will not collapse even if water or the like enters the gap due to the bonding between the crystals. Therefore, a calcium phosphate green compact formed by compacting calcium phosphate powder is not included in this category because it is not expected that the particles constituting the powder will be bonded to each other.

なお、「水に1時間浸漬しても崩壊せずに形態を保つ」とは、複合ブロック体を蒸留水中に1時間浸漬した後も、明瞭に形状を維持しており、更にピンセットで摘まんで取り出すことができ、かつピンセットで摘まんで取り出し乾燥させた後の複合ブロック体の質量減少が、浸漬前の質量に対して20質量%以下であることをいう。
複合ブロック体が、水中に1時間浸漬しても崩壊しないことで、移植後に組織内でブロックが崩壊せず、安定して存在することができる。
In addition, "maintains its shape without disintegrating even after being immersed in water for 1 hour" means that the composite block maintains its shape clearly even after being immersed in distilled water for 1 hour, and it is not necessary to pick it up with tweezers. It means that the composite block can be taken out, and that the mass loss of the composite block after being picked up with tweezers and dried is 20% by mass or less relative to the mass before immersion.
Since the composite block does not disintegrate even when immersed in water for one hour, the block does not disintegrate within the tissue after implantation and can stably exist.

リン酸カルシウム結晶の結晶学的情報は、例えば、X線回折法(XRD)により常法に従い得ることができる。装置としては、例えば、MiniFlex600(株式会社リガク、日本)が挙げられる。なお結晶とは、粉末試料のXRDパターンにおいて明確な回折ピークが得られ、また、結晶成長を阻害しない自由空間で成長した場合、結晶構造に起因する固有の外形を示す粒子のことを指す。 Crystallographic information on calcium phosphate crystals can be obtained according to conventional methods, for example, by X-ray diffraction (XRD). An example of the device is MiniFlex600 (Rigaku Co., Ltd., Japan). Note that crystals refer to particles that have a clear diffraction peak in the XRD pattern of a powder sample and exhibit a unique external shape due to the crystal structure when grown in free space that does not inhibit crystal growth.

結晶中の元素含有量は、例えば、蛍光X線分析法(XRF)により常法に従い評価することができる。装置としては、例えば、SEA2210(セイコーインスツルメンツテクノロジー株式会社、日本)が挙げられる。 The element content in the crystal can be evaluated according to a conventional method using, for example, X-ray fluorescence analysis (XRF). Examples of the device include SEA2210 (Seiko Instruments Technology Co., Ltd., Japan).

結晶の化学振動スキームは、例えば、フーリエ変換赤外分光法(FT-IR)により常法に従い評価することができる。装置としては、例えば、Nicolet NEXUS670(サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社、米国)が挙げられる。 The chemical vibrational scheme of a crystal can be evaluated according to a conventional method, for example, by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR). Examples of the device include Nicolet NEXUS670 (Thermo Fisher Scientific, Inc., USA).

結晶の微細構造は、例えば、電界放射型走査電子顕微鏡(FE-SEM)により常法に従い評価することができる。装置としては、例えば、JSM-6700F(日本電子株式会社、日本)が挙げられる。前記結晶の表面の電荷蓄積を防止するために、前記結晶にOsなどを用いてスパッタコーティングをしてもよい。 The crystal microstructure can be evaluated using, for example, a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) according to a conventional method. Examples of the device include JSM-6700F (JEOL Ltd., Japan). In order to prevent charge accumulation on the surface of the crystal, the crystal may be sputter coated with Os or the like.

複合ブロック体は、多孔体であってもよい。多孔体の孔の形状は特に限定されない。通常は、連通多孔体、孤立気孔体、ハニカム構造体などがあげられる。
また、気孔率は特に限定されない。好ましくは、30%以上、更に好ましくは、50%以上、特に好ましくは70%以上である。気孔サイズは特に限定されない、好ましくは10μm以上、1000μm以下、特に好ましくは100μm以上、700μm以下、更に好ましくは、200μm以上、500μm以下である。
The composite block body may be a porous body. The shape of the pores of the porous body is not particularly limited. Usually, a continuous porous body, an isolated porous body, a honeycomb structure, etc. are mentioned.
Moreover, the porosity is not particularly limited. Preferably it is 30% or more, more preferably 50% or more, particularly preferably 70% or more. The pore size is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more and 1000 μm or less, particularly preferably 100 μm or more and 700 μm or less, and even more preferably 200 μm or more and 500 μm or less.

[シリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法]
本発明の一実施形態であるシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法(以下、単に「複合ブロック体の製造方法」ともいう)は、カルシウム及び/又はリン酸を含むセラミック(A)と、ケイ酸塩濃度が10質量%以上であり、更にカルシウム及びリン酸のうち、セラミック(A)が含まない組成を含む水溶液(B)とを、前記セラミック(A)に対する前記水溶液(B)の重量比(混水比)が、0.30以上6.00以下となるように混合して、ケイ酸含有リン酸カルシウムを含む混合泥を得る混合泥調製工程と、前記混合泥を鋳型中で反応させる複合ブロック体調製工程と、を含む。
[Method for manufacturing silica-calcium phosphate composite block]
A method for manufacturing a silica-calcium phosphate composite block (hereinafter also simply referred to as a "method for manufacturing a composite block"), which is an embodiment of the present invention, uses ceramic (A) containing calcium and/or phosphoric acid, An aqueous solution (B) having a salt concentration of 10% by mass or more and containing a composition that does not contain ceramic (A) among calcium and phosphoric acid is added to the aqueous solution (B) in a weight ratio of the aqueous solution (B) to the ceramic (A) ( A mixed mud preparation step for obtaining a mixed mud containing silicic acid-containing calcium phosphate by mixing the mud so that the mixing ratio (mixed water ratio) is 0.30 or more and 6.00 or less, and a composite block preparation step in which the mixed mud is reacted in a mold. including the manufacturing process.

複合ブロック体は、本実施形態の複合ブロック体の製造方法によって製造することが好ましい。以下、複合ブロック体の製造方法における各工程について説明する。 The composite block body is preferably manufactured by the method for manufacturing a composite block body of this embodiment. Each step in the method for manufacturing a composite block body will be described below.

(混合泥調製工程)
混合泥調製工程では、ケイ酸含有リン酸カルシウムを含む混合泥を得る工程であり、ケイ酸含有リン酸カルシウムを含む混合泥を得るために、カルシウム及び/又はリン酸を含むセラミック(A)と、ケイ酸塩濃度が10質量%以上であり、カルシウム及びリン酸のうち、セラミック(A)が含まない組成を含む水溶液(B)とを、前記セラミック(A)に対する前記水溶液(B)の重量比(混水比)が、0.30以上6.00以下となるように混合する。
(Mixed mud preparation process)
The mixed mud preparation step is a step of obtaining a mixed mud containing silicate-containing calcium phosphate. The weight ratio of the aqueous solution (B) to the ceramic (A) (mixed water (ratio) is 0.30 or more and 6.00 or less.

混合泥調製工程で使用される、カルシウム及び/又はリン酸を含むセラミック(A)(以下、単に「セラミック(A)」ともいう)は、カルシウム及びリン酸を含むセラミックであってもよく、カルシウムを含み、リン酸を含まないセラミックであってもよく、リン酸を含み、カルシウムを含まないセラミックであってもよい。 The ceramic (A) containing calcium and/or phosphoric acid (hereinafter also simply referred to as "ceramic (A)") used in the mixed mud preparation process may be a ceramic containing calcium and phosphoric acid, and may be a ceramic containing calcium and/or phosphoric acid. It may be a ceramic that contains phosphoric acid and does not contain phosphoric acid, or a ceramic that contains phosphoric acid and does not contain calcium.

カルシウム及びリン酸を含むセラミックは、リン酸カルシウムであり、例えば、リン酸水素カルシウム二水和物(DCPD)、リン酸水素カルシウム無水和物、リン酸二水素カルシウム水和物(MCPM)、リン酸二水素カルシウム無水和物、リン酸三カルシウムα相、又はリン酸三カルシウムβ相、リン酸四カルシウム(TTCP)、アモルファスリン酸カルシウム(ACP)、水酸アパタイト、炭酸アパタイト、ナトリウム置換水酸アパタイト、等を用いることができる。これらは単独でも使用してもよく、複数を任意の比率で混合して使用してもよい。 The ceramic containing calcium and phosphoric acid is calcium phosphate, such as calcium hydrogen phosphate dihydrate (DCPD), calcium hydrogen phosphate anhydrate, calcium dihydrogen phosphate hydrate (MCPM), dihydrogen phosphate Calcium hydrogen anhydrate, tricalcium phosphate α phase, or tricalcium phosphate β phase, tetracalcium phosphate (TTCP), amorphous calcium phosphate (ACP), hydroxyapatite, carbonate apatite, sodium-substituted hydroxyapatite, etc. Can be used. These may be used alone or in combination in any ratio.

カルシウムを含み、リン酸を含まないセラミックは、カルシウム無機塩あるいはカルシウム有機塩を用いることができる。カルシウム無機塩は、例えば、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、酸化カルシウム、塩化カルシウム、フッ化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、リン化カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸カルシウム半水和物、硫酸カルシウム二水和物、シュウ酸カルシウム無水和物、シュウ酸カルシウム一水和物、シュウ酸カルシウム二水和物、シュウ酸カルシウム三水和物、亜硫酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ピロリン酸カルシウム、タングステン酸カルシウム、モリブデン酸カルシウム等を用いることができる。カルシウム有機塩は、例えば、酢酸カルシウム、コハク酸カルシウム、クエン酸カルシウム、リンゴ酸カルシウム、チオリンゴ酸カルシウム、安息香酸カルシウム、乳酸カルシウム、ステアリン酸カルシウム等を用いることができる。これらは単独でも使用してもよく、複数を任意の比率で混合して使用してもよい。 For ceramics containing calcium but not phosphoric acid, calcium inorganic salts or calcium organic salts can be used. Examples of calcium inorganic salts include calcium carbonate, calcium hydroxide, calcium oxide, calcium chloride, calcium fluoride, calcium bromide, calcium iodide, calcium phosphide, calcium sulfate, calcium sulfate hemihydrate, and calcium sulfate dihydrate. Calcium oxalate anhydrate, calcium oxalate monohydrate, calcium oxalate dihydrate, calcium oxalate trihydrate, calcium sulfite, calcium silicate, calcium pyrophosphate, calcium tungstate, molybdate Calcium etc. can be used. As the calcium organic salt, for example, calcium acetate, calcium succinate, calcium citrate, calcium malate, calcium thiomalate, calcium benzoate, calcium lactate, calcium stearate, etc. can be used. These may be used alone or in combination in any ratio.

リン酸を含み、カルシウムを含まないセラミックは、例えば、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、リン酸マグネシウムアンモニウム、リン酸マグネシウム等を用い
ることができる。これらは単独でも使用してもよく、複数を任意の比率で混合して使用してもよい。
Ceramics containing phosphoric acid but not calcium include, for example, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, trisodium phosphate, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, tripotassium phosphate, phosphoric acid Ammonium dihydrogen, diammonium hydrogen phosphate, triammonium phosphate, ammonium magnesium phosphate, magnesium phosphate, etc. can be used. These may be used alone or in combination in any ratio.

混合泥調製工程で使用される、ケイ酸塩濃度が10質量%以上であり、更にカルシウム及びリン酸のうち、セラミック(A)が含まない組成を含む水溶液(B)(以下、単に「水溶液(B)」ともいう)は、セラミック(A)と混合してケイ酸含有リン酸カルシウムを含む混合泥が得られる限りは、ケイ酸塩のみを含む水溶液であってもよく、ケイ酸塩及びカルシウムを含む水溶液であってもよく、ケイ酸塩及びリン酸を含む水溶液であってもよい。 An aqueous solution (B) (hereinafter simply referred to as an "aqueous solution ( B)") may be an aqueous solution containing only silicate, as long as it is mixed with ceramic (A) to obtain a mixed mud containing silicate-containing calcium phosphate, or an aqueous solution containing silicate and calcium. It may be an aqueous solution or an aqueous solution containing silicate and phosphoric acid.

セラミック(A)がカルシウム及びリン酸を含むセラミックである場合、水溶液(B)は、ケイ酸塩のみを含む水溶液であってもよく、ケイ酸塩及びカルシウムを含む水溶液であってもよく、ケイ酸塩及びリン酸を含む水溶液であってもよい。 When the ceramic (A) is a ceramic containing calcium and phosphoric acid, the aqueous solution (B) may be an aqueous solution containing only silicate, or may be an aqueous solution containing silicate and calcium. It may be an aqueous solution containing an acid salt and phosphoric acid.

セラミック(A)がカルシウムを含み、リン酸を含まないセラミックである場合、水溶液(B)は、ケイ酸塩及びリン酸を含む水溶液である。
セラミック(A)がリン酸を含み、カルシウムを含まないセラミックである場合、水溶液(B)は、ケイ酸塩及びカルシウムを含む水溶液である。
When the ceramic (A) is a ceramic containing calcium and not containing phosphoric acid, the aqueous solution (B) is an aqueous solution containing silicate and phosphoric acid.
When the ceramic (A) is a ceramic containing phosphoric acid and no calcium, the aqueous solution (B) is an aqueous solution containing silicate and calcium.

水溶液(B)は、後述する銀、銅、ガリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、ランタノイド、第四級アンモニウム塩、並びに、ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む化合物を更に含有する水溶液であってもよい。 The aqueous solution (B) is selected from the group consisting of silver, copper, gallium, strontium, magnesium, zinc, lanthanoids, quaternary ammonium salts, as well as dicarboxylic acids, tricarboxylic acids, tetracarboxylic acids, polycarboxylic acids, and salts thereof, as described below. It may be an aqueous solution further containing a compound containing at least one selected species.

水溶液(B)に用いられるケイ酸塩は、例えば、水ガラス(NaSiO)、ケイ酸カリウム、ケイ酸セシウム、ヘキサフルオロケイ酸アンモニウム等を用いることができる。この中でも水ガラスは、カウンターカチオンであるナトリウムイオンがリン酸八カルシウム形成を誘導するため好ましい。また、ブロック体に担持させたいケイ酸塩溶液以外の化合物を添加してもよい。その場合は、溶液或いは、コロイド粒子の状態で均一に分散している必要がある。 As the silicate used in the aqueous solution (B), for example, water glass (Na 2 SiO 3 ), potassium silicate, cesium silicate, ammonium hexafluorosilicate, etc. can be used. Among these, water glass is preferable because its countercation, sodium ion, induces the formation of octacalcium phosphate. Further, a compound other than the silicate solution to be supported on the block may be added. In that case, it is necessary to uniformly disperse it in a solution or colloidal particle state.

水溶液(B)に用いられるカルシウムは、例えば、上記の「カルシウムを含み、リン酸を含まないセラミック」として挙げた化合物等を用いることができる。
水溶液(B)に用いられるリン酸は、例えば、リン酸(HPO)や、上記の「リン酸を含み、カルシウムを含まないセラミック」として挙げた化合物等を用いることができる。
As the calcium used in the aqueous solution (B), for example, the compounds listed above as "ceramic containing calcium but not containing phosphoric acid" can be used.
As the phosphoric acid used in the aqueous solution (B), for example, phosphoric acid (H 3 PO 4 ), the compound mentioned above as "ceramic containing phosphoric acid and not containing calcium", etc. can be used.

水溶液(B)におけるケイ酸塩の濃度は、10質量%以上であれば特に限定されない。通常は、10質量%以上、50質量%以下、好ましくは15質量%以上、40質量%以下、更に好ましくは18質量%以上、30質量%以下である。 The concentration of silicate in the aqueous solution (B) is not particularly limited as long as it is 10% by mass or more. Usually, the content is 10% by mass or more and 50% by mass or less, preferably 15% by mass or more and 40% by mass or less, and more preferably 18% by mass or more and 30% by mass or less.

なお、水溶液(B)のケイ酸塩濃度を18~23質量%とすることで、リン酸八カルシウム(OCP)単相である複合ブロック体を得ることができる。 Note that by setting the silicate concentration of the aqueous solution (B) to 18 to 23% by mass, a composite block having a single phase of octacalcium phosphate (OCP) can be obtained.

混合泥調製工程では、セラミック(A)と水溶液(B)とを混合して混合泥とする。混合方法に特に制限は無いが、例えば、セラミック(A)の粉末に、水溶液(B)を滴下し、スパチュラなどを用いて十分に混合して、混合泥とすることができる。ケイ酸塩はリン酸と接触することにより、直ちに加水分解し、シリカハイドロゲルとなるが、更に練和することにより、シリカとリン酸カルシウムからなる複合体を形成することができる。また、混合時に激しく発泡して、部分的に硬化することがあるが、発泡反応が落ち着くまで、
混ぜ続けることが好ましい。
In the mixed mud preparation step, the ceramic (A) and the aqueous solution (B) are mixed to form a mixed mud. Although there are no particular restrictions on the mixing method, for example, the aqueous solution (B) may be added dropwise to the powder of the ceramic (A) and mixed sufficiently using a spatula or the like to form a mixed mud. When silicate comes into contact with phosphoric acid, it immediately hydrolyzes to form a silica hydrogel, but by further kneading, a complex consisting of silica and calcium phosphate can be formed. Also, it may foam violently during mixing and partially harden, but until the foaming reaction subsides,
It is preferable to continue mixing.

セラミック(A)に対する水溶液(B)の重量比(混水比)は、0.30以上6.00以下であるが、好ましくは0.50以上5.00以下であり、より好ましくは1.00以上3.00以下である。 The weight ratio (water mixing ratio) of the aqueous solution (B) to the ceramic (A) is 0.30 or more and 6.00 or less, preferably 0.50 or more and 5.00 or less, and more preferably 1.00. 3.00 or less.

セラミック(A)に対する水溶液(B)の重量比(混水比)が上記範囲内であると、混合泥中のセラミック濃度が高くなることから、リン酸カルシウム結晶を強固に絡み合わせることができ、無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体であって、体積が2.0mm以上であり、かつ、DTS強度が0.1MPa以上である複合ブロック体を製造できる。また、混水比が上記範囲内であると、混合泥が適度な粘性を有することから、鋳型の形状を維持したシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体を製造できる。
一方で、特許文献1の実施例に開示されたシリカ担持リン酸カルシウム結晶は、セラミックに対する、ケイ酸塩を含む水溶液の重量比(混水比)を6.00超として製造したものである。混水比が高いことに起因して、特許文献1のシリカ担持リン酸カルシウム結晶は、強度に改善の余地があり水中で崩壊しやすい粉末状、ブロック材もしくは多孔体の形態で得られる。
When the weight ratio (mixed water ratio) of the aqueous solution (B) to the ceramic (A) is within the above range, the ceramic concentration in the mixed mud will be high, making it possible to firmly entangle calcium phosphate crystals and inorganic components. A composite block body that is hardened by chemical bonding or entanglement or fusion of crystals of inorganic components, and has a volume of 2.0 mm 3 or more and a DTS strength of 0.1 MPa or more. Block bodies can be manufactured. In addition, when the water mixing ratio is within the above range, the mixed mud has appropriate viscosity, so it is possible to produce a silica-calcium phosphate composite block that maintains the shape of the mold.
On the other hand, the silica-supported calcium phosphate crystals disclosed in the Examples of Patent Document 1 are manufactured by setting the weight ratio (water mixing ratio) of the aqueous solution containing the silicate to the ceramic to be more than 6.00. Due to the high water mixing ratio, the silica-supported calcium phosphate crystals of Patent Document 1 have room for improvement in strength and are obtained in the form of powder, block material, or porous material that easily disintegrates in water.

混合泥調製工程で得られるケイ酸含有リン酸カルシウムは、例えば、リン酸八カルシウム(Ca(HPO(PO・5HO;OCP)、水酸アパタイト(HAp)、炭酸アパタイト(COAp)、リン酸三カルシウムα相(α-TCP)、リン酸三カルシウムβ相(β-TCP)が挙げられる。 The silicic acid-containing calcium phosphate obtained in the mixed mud preparation process is, for example, octacalcium phosphate (Ca 8 (HPO 4 ) 2 (PO 4 ) 4.5H 2 O; OCP), hydroxyapatite (HAp), carbonate apatite ( CO 3 Ap), tricalcium phosphate α phase (α-TCP), and tricalcium phosphate β phase (β-TCP).

混合泥調製工程において、更に銀、銅、ガリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、ランタノイド、第四級アンモニウム塩、並びに、ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む化合物を混合し、該化合物を含有する混合泥を調製してもよい。該化合物の混合方法は特に制限されず、該化合物を水溶液(B)に含有させてもよく、該化合物を粉末としてセラミック(A)及び水溶液(B)と混合させてもよい。 In the mixed mud preparation process, further selected from the group consisting of silver, copper, gallium, strontium, magnesium, zinc, lanthanoids, quaternary ammonium salts, and dicarboxylic acids, tricarboxylic acids, tetracarboxylic acids, polycarboxylic acids and their salts. A mixed mud containing the compound may be prepared by mixing a compound containing at least one of the above compounds. The method of mixing the compound is not particularly limited, and the compound may be contained in the aqueous solution (B), or the compound may be mixed as a powder with the ceramic (A) and the aqueous solution (B).

銀、銅、ガリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、ランタノイド、第四級アンモニウム塩、並びに、ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む化合物は、特に限定されない。
例えば、銀、銅、ガリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、及びランタノイドからなる群から選択される少なくとも1種を含む化合物は、各元素の硝酸塩、フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物、硫酸塩、炭酸塩、クロム酸塩、酢酸塩等を用いることができる。第四級アンモニウム塩は、上記の第四級アンモニウム塩等を用いることができる。ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む化合物は、上記のジカルボン酸等及びその錯体を用いることができる。これらは単独でも使用してもよく、複数を任意の比率で混合して使用してもよい。
Contains at least one member selected from the group consisting of silver, copper, gallium, strontium, magnesium, zinc, lanthanoids, quaternary ammonium salts, and dicarboxylic acids, tricarboxylic acids, tetracarboxylic acids, polycarboxylic acids, and salts thereof. The compound is not particularly limited.
For example, compounds containing at least one selected from the group consisting of silver, copper, gallium, strontium, magnesium, zinc, and lanthanoids include nitrates, fluorides, chlorides, bromides, iodides, sulfates, Carbonates, chromates, acetates, etc. can be used. As the quaternary ammonium salt, the above quaternary ammonium salts and the like can be used. As the compound containing at least one selected from the group consisting of dicarboxylic acids, tricarboxylic acids, tetracarboxylic acids, polycarboxylic acids, and salts thereof, the above dicarboxylic acids and their complexes can be used. These may be used alone or in combination in any ratio.

セラミック(A)と、銀、銅、ガリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、ランタノイド、第四級アンモニウム塩、並びに、ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む化合物の混合割合は、特に限定されないが、セラミック(A)1gに対し、該化合物の添加量を0.1mmol以上1mol以下とすることができる。 Ceramic (A), selected from the group consisting of silver, copper, gallium, strontium, magnesium, zinc, lanthanoids, quaternary ammonium salts, and dicarboxylic acids, tricarboxylic acids, tetracarboxylic acids, polycarboxylic acids and salts thereof. The mixing ratio of the compound containing at least one type of ceramic (A) is not particularly limited, but the amount of the compound added can be 0.1 mmol or more and 1 mol or less with respect to 1 g of ceramic (A).

(複合ブロック体調製工程)
複合ブロック体調製工程では、混合泥調製工程で得られた混合泥を、鋳型(モールド)中で反応させる。本実施形態の複合ブロック体の製造方法では、複合ブロック体調製工程(カルシウムイオンとリン酸イオンとが反応する工程)において、鋳型(モールド)中で、混水比が特定の範囲内である混合泥を反応させることにより、シリカが複合化したリン酸カルシウム結晶が析出し、結晶が複雑に絡み合うことで、モールドの形状を維持した高強度かつ水中で崩壊しないブロック体を得ることができる。使用する鋳型は特に限定されないが、例えばシリコンモールドを使用することができる。
(Composite block preparation process)
In the composite block body preparation step, the mixed mud obtained in the mixed mud preparation step is reacted in a mold. In the method for manufacturing a composite block body of the present embodiment, in the composite block body preparation step (step in which calcium ions and phosphate ions react), a mixture with a water mixing ratio within a specific range is prepared in a mold. By reacting the mud, calcium phosphate crystals containing silica are precipitated, and the crystals intertwine in a complex manner, making it possible to obtain a block with high strength that maintains the shape of the mold and does not disintegrate in water. The mold used is not particularly limited, but for example, a silicon mold can be used.

反応温度及び反応時間は適宜設定してよく、反応温度は、好ましくは5~95℃、より好ましくは15~80℃とすることができる。反応時間は、好ましくは2~120時間、より好ましくは6~96時間とすることができる。なお、反応は密封状態で行うことが好ましい。反応を密封状態で行うとは、混合泥を鋳型中に充填し、更に蓋をして、混合泥と外部の空気との接触を避けながら反応を進行させることを指すが、鋳型の内部に空気が入っていてもよい。反応を密封状態で行う場合、混合泥に適宜荷重をかけてもよい。反応を密封状態で行うことで、混合泥の乾燥など、反応の進行が阻害される要因を防止することができ、また析出したリン酸カルシウム結晶同士が強固に絡み合うことで、より高強度な複合ブロック体が得られる。 The reaction temperature and reaction time may be set appropriately, and the reaction temperature is preferably 5 to 95°C, more preferably 15 to 80°C. The reaction time can be preferably 2 to 120 hours, more preferably 6 to 96 hours. Note that the reaction is preferably carried out in a sealed state. Carrying out the reaction in a sealed state means filling the mixed mud into a mold and covering it with a lid to allow the reaction to proceed while avoiding contact between the mixed mud and outside air, but there is no air inside the mold. may be included. When the reaction is carried out in a sealed state, an appropriate load may be applied to the mixed mud. By conducting the reaction in a sealed state, it is possible to prevent factors that inhibit the progress of the reaction, such as drying of the mixed mud, and the precipitated calcium phosphate crystals are tightly intertwined with each other, resulting in a stronger composite block. is obtained.

反応後は、乾燥機などで乾燥させてもよい。また、取り出し後、未反応成分が残存している場合には、蒸留水などを用いて洗浄、除去することが好ましい。 After the reaction, it may be dried using a dryer or the like. Further, if unreacted components remain after taking out, it is preferable to wash and remove them using distilled water or the like.

(アパタイト相への相転移)
複合ブロック体の製造方法は、複合ブロック体調製工程で得られた複合ブロック体を、炭酸を含有する溶液又は炭酸を含有しない溶液に浸漬する工程を更に含んでもよい。複合ブロック体を、炭酸を含有する溶液に浸漬させることで、ケイ酸含有リン酸カルシウム準安定相を、ケイ酸含有炭酸アパタイト相に相転移させることができる。また、複合ブロック体を、炭酸を含有しない溶液に浸漬させることで、ケイ酸含有リン酸カルシウム準安定相を、ケイ酸含有水酸アパタイト相に相転移させることができる。
(Phase transition to apatite phase)
The method for producing a composite block may further include the step of immersing the composite block obtained in the composite block preparation step in a solution containing carbonic acid or a solution not containing carbonic acid. By immersing the composite block in a solution containing carbonic acid, the silicic acid-containing calcium phosphate metastable phase can be phase-transformed into the silicic acid-containing carbonate apatite phase. Furthermore, by immersing the composite block in a solution that does not contain carbonic acid, the silicic acid-containing calcium phosphate metastable phase can be phase-transformed to the silicic acid-containing hydroxyapatite phase.

複合ブロック体を、炭酸を含有する溶液又は炭酸を含有しない溶液に浸漬させて、ケイ酸含有炭酸アパタイト相又はケイ酸含有水酸アパタイト相に相転移させる場合、反応機構、特に最終生成物中の炭酸含有量の調整の観点から、ケイ酸含有リン酸カルシウムは、ケイ酸含有リン酸八カルシウムであることが好ましい。 When the composite block is immersed in a carbonic acid-containing solution or a carbonic acid-free solution to cause a phase transition to a silicic acid-containing carbonated apatite phase or a silicic acid-containing hydroxyapatite phase, the reaction mechanism, especially the From the viewpoint of adjusting the carbonate content, the silicic acid-containing calcium phosphate is preferably a silicic acid-containing octacalcium phosphate.

炭酸を含有する溶液における炭酸源としては、例えば、炭酸ガス、炭酸アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウムなどが挙げられる。これらは、単独で使用してもよいし、複数を混合して使用してもよい。炭酸を含有する溶液における炭酸の濃度は、特に限定されないが、好ましくは0.001mol/L以上10mol/L以下であり、より好ましくは0.05mol/L以上5mol/L以下であり、更に好ましくは0.1mol/L以上3mol/L以下である。 Examples of the carbonic acid source in a solution containing carbonic acid include carbon dioxide gas, ammonium carbonate, sodium hydrogen carbonate, sodium carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium carbonate, lithium carbonate, and the like. These may be used alone or in combination. The concentration of carbonic acid in the solution containing carbonic acid is not particularly limited, but is preferably 0.001 mol/L or more and 10 mol/L or less, more preferably 0.05 mol/L or more and 5 mol/L or less, and even more preferably It is 0.1 mol/L or more and 3 mol/L or less.

複合ブロック体を、炭酸を含有する溶液又は炭酸を含有しない溶液に浸漬する際の温度及び時間は適宜設定してよく、浸漬温度は、好ましくは25~99℃、より好ましくは37~95℃、更に好ましくは50~90℃とすることができる。浸漬時間は、好ましくは30分以上14日間以下、より好ましくは1時間以上10日間以下、更に好ましくは2時間以上7日間以下とすることができる。 The temperature and time when immersing the composite block in a solution containing carbonate or a solution not containing carbonate may be set as appropriate, and the immersion temperature is preferably 25 to 99°C, more preferably 37 to 95°C, More preferably, the temperature can be set to 50 to 90°C. The immersion time is preferably 30 minutes or more and 14 days or less, more preferably 1 hour or more and 10 days or less, and still more preferably 2 hours or more and 7 days or less.

浸漬時のpHは、特に限定されないが、好ましくは6.0以上、より好ましくは7.0以上、更に好ましくは8.0以上である。pH調整のために、溶液中に水酸化ナトリウム
水溶液や塩酸などを添加することは、通常あり得ることである。
The pH during immersion is not particularly limited, but is preferably 6.0 or higher, more preferably 7.0 or higher, and even more preferably 8.0 or higher. It is common to add an aqueous sodium hydroxide solution, hydrochloric acid, etc. to the solution for pH adjustment.

浸漬後は、乾燥機などで乾燥させてもよい。また、取り出し後、蒸留水などを用いて洗浄してもよい。 After dipping, it may be dried using a dryer or the like. Further, after taking out, it may be washed using distilled water or the like.

(複合ブロック体の焼成)
複合ブロック体の製造方法は、複合ブロック体調製工程で得られた複合ブロック体を、焼成する工程を更に含んでもよい。複合ブロック体を焼成することで、リン酸三カルシウムα相又はリン酸三カルシウムβ相を含む複合ブロック体を製造できる。
(Firing of composite block body)
The method for manufacturing a composite block body may further include a step of firing the composite block body obtained in the composite block body preparation step. By firing the composite block, a composite block containing a tricalcium phosphate α phase or a tricalcium phosphate β phase can be manufactured.

リン酸三カルシウムα相を含む複合ブロック体を製造する場合、焼成温度はβ-α転移温度である1180℃以上とする必要がある。好ましくは1200~1700℃、より好ましくは1400~1600℃とすることができる。焼成時間は、好ましくは2~72時間、より好ましくは5~24時間とすることができる。
リン酸三カルシウムβ相を含む複合ブロック体を製造する場合、焼成温度は1180℃以下とする必要がある。好ましくは800~1180℃、より好ましくは900~1150℃とすることができる。焼成時間は、好ましくは2~96時間、より好ましくは6~48時間とすることができる。
When producing a composite block containing tricalcium phosphate α phase, the firing temperature needs to be 1180° C. or higher, which is the β-α transition temperature. The temperature is preferably 1200 to 1700°C, more preferably 1400 to 1600°C. The firing time can be preferably 2 to 72 hours, more preferably 5 to 24 hours.
When manufacturing a composite block body containing tricalcium phosphate β phase, the firing temperature needs to be 1180° C. or lower. The temperature is preferably 800 to 1180°C, more preferably 900 to 1150°C. The firing time can be preferably 2 to 96 hours, more preferably 6 to 48 hours.

複合ブロック体の製造方法で得られる複合ブロック体は、多孔体であってもよい。多孔体の孔の形状は特に限定されない。通常は、連通多孔体、孤立気孔体、ハニカム構造体などがあげられる。
また、気孔率は特に限定されない。好ましくは、30%以上、更に好ましくは、50%以上、特に好ましくは70%以上である。気孔サイズは特に限定されない、好ましくは10μm以上、1000μm以下、特に好ましくは100μm以上、700μm以下、更に好ましくは、200μm以上、500μm以下である。
The composite block obtained by the method for manufacturing a composite block may be a porous body. The shape of the pores of the porous body is not particularly limited. Usually, a continuous porous body, an isolated porous body, a honeycomb structure, etc. are mentioned.
Moreover, the porosity is not particularly limited. Preferably it is 30% or more, more preferably 50% or more, particularly preferably 70% or more. The pore size is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more and 1000 μm or less, particularly preferably 100 μm or more and 700 μm or less, and even more preferably 200 μm or more and 500 μm or less.

以下、実施例に基づいて説明する。なお、本実施例はあくまで一例であり、これらの例によって何ら制限されるものではない。すなわち、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限されるものであり、本発明に含まれる実施例以外の種々の変形を包含するものである。 The following will explain based on examples. Note that this embodiment is just an example, and the present invention is not limited to these examples in any way. That is, the present invention is limited only by the scope of the claims, and includes various modifications other than the embodiments included in the present invention.

実施例で得られた複合ブロック体の物性評価は、以下の測定装置や測定条件によって行った。
[DTS強度]
複合ブロック体のダイアメトラル引張強さ(DTS強度)については、島津製作所製万能試験機、AGS-Jを用いて、ヘッドスピード1mm/minの速度にて測定した。
The physical properties of the composite blocks obtained in the examples were evaluated using the following measuring equipment and measuring conditions.
[DTS strength]
The diametral tensile strength (DTS strength) of the composite block was measured using a universal testing machine AGS-J manufactured by Shimadzu Corporation at a head speed of 1 mm/min.

[X線回折分析]
X線回折分析装置(MiniFlex600、株式会社リガク、日本、ターゲット:Cu、波長:0.15406nm)により複合ブロック体のXRD分析を行った。XRDの測定条件は、加速電圧及び振幅をそれぞれ40kV、15mAとし、特性評価については2°/分の操作速度で、3°から70°にわたり2θの値で回折角を連続的にスキャンした。
[X-ray diffraction analysis]
XRD analysis of the composite block was performed using an X-ray diffraction analyzer (MiniFlex600, Rigaku Co., Ltd., Japan, target: Cu, wavelength: 0.15406 nm). The XRD measurement conditions were an accelerating voltage and an amplitude of 40 kV and 15 mA, respectively, and for characteristic evaluation, the diffraction angle was continuously scanned at a 2θ value from 3° to 70° at an operating speed of 2°/min.

[FT-IR分析]
フーリエ変換赤外分光(FT-IR:Nicolet NEXUS670、サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社、米国)により、GeSeで作られた減衰全反射プリズムを有する硫酸トリグリシン検出器(32スキャン、解像度2cm-1)を用いて
、複合ブロック体の化学振動スキームの特性を評価した。測定を行うためのバックグラウンドとして雰囲気を考慮した。
[FT-IR analysis]
Triglycine sulfate detector with attenuated total internal reflection prism made of GeSe (32 scans, resolution 2 cm −1 ) by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR: Nicolet NEXUS670, Thermo Fisher Scientific Co., USA) The characteristics of the chemical vibrational scheme of the composite block were evaluated using The atmosphere was considered as the background to perform the measurements.

[電子顕微鏡観察]
電界放射型走査電子顕微鏡(FE-SEM:JSM-6700F、日本電子株式会社、日本)により、複合ブロック体の微細構造を評価した。加速電圧を5kVとし、表面の電荷蓄積を防止するため、サンプルにOsを用いてスパッタコーティングをした。
[Electron microscopy]
The microstructure of the composite block was evaluated using a field emission scanning electron microscope (FE-SEM: JSM-6700F, JEOL Ltd., Japan). The accelerating voltage was 5 kV, and the sample was sputter coated with Os to prevent charge accumulation on the surface.

[XRF分析]
加速電圧を15kVとし、蛍光X線分析法(XRF:SEA2210、セイコーインスツルメンツテクノロジー株式会社、日本)により、複合ブロック体の化学組成を評価した。
[XRF analysis]
The chemical composition of the composite block was evaluated by X-ray fluorescence analysis (XRF: SEA2210, Seiko Instruments Technology Co., Ltd., Japan) using an accelerating voltage of 15 kV.

[CHN分析]
ヘリウム-酸素混合ガスをキャリア-ガスとし、CHN分析法(CHN:ヤナコCHNコーダー MT-6、ヤナコ―株式会社、日本)により、複合ブロック体のC、H、N含有量を評価した。
[CHN analysis]
The C, H, and N contents of the composite block were evaluated by CHN analysis (CHN: Yanaco CHN Coder MT-6, Yanako Co., Ltd., Japan) using a helium-oxygen mixed gas as a carrier gas.

[動物実験]
実験に先立ち、産業技術総合研究所及び、岡山理科大学の倫理委員会の承認を受けた(承認番号:動2021-0356(産業技術総合研究所)、E2020-096(岡山理科大学))。なお、本動物実験は、岡山理科大学獣医学部の動物実験施設で行った。
日本SLC株式会社より購入した日本白色家兎18週齢、雄を使用した。2%イソフルラン吸入により、意識を消失させた後、ケタミン-セラクタール混合麻酔液4mLを臀部
に筋注し、深麻酔下に置いた。呼吸、脈拍、体温、酸素濃度をモニタリングし、深麻酔下であることを確認し、両膝部を毛刈りし、更にポビドンヨード及び、ヒビスクラブ溶液にて交互に3回患部を殺菌した。
十分に切開部に薬液が塗布されたことを確認後、メスで膝部分の皮膚及び筋肉を切開し、大腿骨遠位端を展開した。大腿骨遠位端内側部にトレフィンバーを用いて、直径6mm、厚さ3mmの骨欠損を作成した。ここで、複合ブロック体、或いは参照試料として、シリカと複合化させていないOCPブロック体又は骨置換型骨補填材である炭酸アパタイト(COAp)ブロック体で再建した。埋入させたブロック体は、いずれも直径6mm、厚さ3mmのシリンダー型の緻密試料である。骨欠損部を再建後、筋肉、皮膚を縫合し、麻酔から覚醒したことを確認後、ケージに戻して通常飼育した。なお、負荷などを追加する処置は行わなかった。
1か月の通常飼育の後、埋入部に炎症・腫瘍形成の所見が無いことを確認後、耳静脈への麻酔薬の過剰投与により、ウサギを安楽死させた。直ちに、ブロック体埋入部を周囲組織毎一塊になるように取り出し、中性緩衝ホルマリン溶液にて固定した。その後、通例に従って病理標本を作成した。
[Animal experimentation]
Prior to the experiment, approval was obtained from the Ethics Committee of the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology and the Okayama University of Science (Approval number: D2021-0356 (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology), E2020-096 (Okayama University of Science)). This animal experiment was conducted at the animal experiment facility of the Faculty of Veterinary Medicine, Okayama University of Science.
An 18-week-old male Japanese white rabbit purchased from Japan SLC Co., Ltd. was used. After losing consciousness by inhaling 2% isoflurane, 4 mL of a ketamine-Seractal mixed anesthetic solution was injected intramuscularly into the buttocks to place them under deep anesthesia. Respiration, pulse, body temperature, and oxygen concentration were monitored to confirm that the animal was under deep anesthesia. Both knees were shaved, and the affected area was sterilized alternately three times with povidone-iodine and Hibiscrub solution.
After confirming that the drug solution had been sufficiently applied to the incision, the skin and muscles of the knee were incised with a scalpel, and the distal end of the femur was expanded. A bone defect with a diameter of 6 mm and a thickness of 3 mm was created on the medial side of the distal end of the femur using a trephine bar. Here, as a composite block or a reference sample, reconstruction was performed using an OCP block that was not composited with silica or a carbonate apatite (CO 3 Ap) block that is a bone replacement type bone grafting material. The embedded blocks were all cylindrical dense samples with a diameter of 6 mm and a thickness of 3 mm. After reconstructing the bone defect, the muscles and skin were sutured, and after confirming that the animal had woken up from anesthesia, it was returned to the cage and reared normally. Note that no measures were taken to add load or the like.
After one month of normal rearing, and after confirming that there were no signs of inflammation or tumor formation at the implanted site, the rabbits were euthanized by excessive administration of anesthetic into the ear vein. Immediately, the implanted part of the block was removed together with the surrounding tissue and fixed in a neutral buffered formalin solution. Thereafter, pathological specimens were prepared according to customary procedures.

[抗菌試験]
実験に先立ち、産業技術総合研究所の倫理委員会の承認を得た(承認番号:微2019-0110(産業技術総合研究所))。直径6mm×1mmのディスク状に成型した複合ブロック体を、Staphylococcus aureusを塗布した寒天培地上に静置した。複合ブロック体は、70%エタノールに浸漬後、PBSで十分に無菌的に洗浄したものを使用した。複合ブロック体を寒天培地上に静置後、37℃の恒温槽に1日静置した。
[Antibacterial test]
Prior to the experiment, approval was obtained from the Ethics Committee of the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) (approval number: Micro2019-0110 (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology)). A composite block molded into a disk shape with a diameter of 6 mm x 1 mm was placed on an agar medium coated with Staphylococcus aureus. The composite block was immersed in 70% ethanol and thoroughly washed aseptically with PBS before use. The composite block was placed on an agar medium and then placed in a constant temperature bath at 37° C. for 1 day.

[実施例1]シリカ-OCP複合化ブロック体の調製
セラミック(A)として、リン酸水素カルシウム二水和物(DCPD)1gと、リン酸
二水素カルシウム水和物(MCPM)1gとを使用し、乳鉢にてよく擂り潰しながら混合して、均一な混合粉末とした。この混合粉末2gに、水溶液(B)として濃度0~38質量%のケイ酸ナトリウム溶液を4.32mL滴下し、混合した。すなわち、セラミック(A)に対する水溶液(B)の重量比(混水比)は、2.16である。ケイ酸ナトリウム溶液である水溶液(B)は、MCPM及びDCPDと接触することにより、直ちに加水分解し、シリカハイドロゲルとなった。これを継続して練和することにより、シリカハイドロゲルとリン酸カルシウムからなる複合体を形成させた。更に混合を継続して、リン酸カルシウムと接触による加水分解反応によりシリカハイドロゲルの形成を誘起させると共に、全体を均一な混合泥とした。
[Example 1] Preparation of silica-OCP composite block 1 g of calcium hydrogen phosphate dihydrate (DCPD) and 1 g of calcium dihydrogen phosphate hydrate (MCPM) were used as the ceramic (A). The mixture was thoroughly ground and mixed in a mortar to obtain a uniform mixed powder. To 2 g of this mixed powder, 4.32 mL of a sodium silicate solution having a concentration of 0 to 38% by mass was added dropwise as an aqueous solution (B) and mixed. That is, the weight ratio (mixed water ratio) of the aqueous solution (B) to the ceramic (A) was 2.16. The aqueous solution (B), which is a sodium silicate solution, was immediately hydrolyzed into a silica hydrogel by contacting with MCPM and DCPD. By continuously kneading this, a complex consisting of silica hydrogel and calcium phosphate was formed. Further, mixing was continued to induce the formation of silica hydrogel by a hydrolysis reaction upon contact with calcium phosphate, and the whole was made into a uniform mixed mud.

得られた混合泥を、直径6mm、厚さ3mmのシリコンモールドに充填し、密封状態で60℃、1日間養生した。養生後、40℃、12時間以上乾燥させた後、乾燥させた混合泥をモールドから取り出した。その後、蒸留水で十分に洗浄し、残存した未反応成分を除去した後、再び40℃で24時間以上乾燥させた。 The obtained mixed mud was filled into a silicone mold with a diameter of 6 mm and a thickness of 3 mm, and the mold was cured at 60° C. for 1 day in a sealed state. After curing, the mixed mud was dried at 40° C. for 12 hours or more and then taken out from the mold. Thereafter, it was thoroughly washed with distilled water to remove remaining unreacted components, and then dried again at 40° C. for 24 hours or more.

図1に、実施例1で得られた複合ブロック体の写真を示す。図1から、ケイ酸塩水溶液を用いた場合には、複合ブロック体がモールドの形を維持していることが分かる。また、ケイ酸ナトリウム溶液を用いて得られた複合ブロック体の体積は、いずれも80mm以上であった。 FIG. 1 shows a photograph of the composite block obtained in Example 1. From FIG. 1, it can be seen that the composite block maintains the shape of the mold when the silicate aqueous solution is used. Moreover, the volumes of the composite blocks obtained using the sodium silicate solution were all 80 mm 3 or more.

図2に、実施例1で得られた複合ブロック体のXRDによる分析結果を示す。濃度19質量%のケイ酸ナトリウム溶液を用いた場合に、複合ブロック体の結晶相がリン酸八カルシウム(OCP)単相となっていた。なお、混合時のケイ酸ナトリウム溶液の濃度を変化させて検証した所、18~23質量%のケイ酸ナトリウム溶液を用いた場合に、複合ブロック体の結晶相がOCP単相となることが分かった。 FIG. 2 shows the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 1. When a sodium silicate solution with a concentration of 19% by mass was used, the crystal phase of the composite block was a single phase of octacalcium phosphate (OCP). In addition, when we verified by changing the concentration of the sodium silicate solution during mixing, we found that when a 18 to 23 mass% sodium silicate solution was used, the crystal phase of the composite block became an OCP single phase. Ta.

図3に、実施例1で得られた複合ブロック体のDTS強度の測定結果を示す。ケイ酸塩濃度が15質量%以上であるケイ酸ナトリウム溶液を用いて得られた複合ブロック体のDTS強度は、いずれも0.1MPa以上であり、ピンセットなどで摘まんでも崩壊しない程度であった。 FIG. 3 shows the measurement results of the DTS strength of the composite block obtained in Example 1. The DTS strength of the composite blocks obtained using a sodium silicate solution with a silicate concentration of 15% by mass or more was 0.1 MPa or more, and did not disintegrate even when pinched with tweezers etc. .

図4に、実施例1で得られた複合ブロック体(濃度19質量%のケイ酸ナトリウム溶液使用)のFT-IRによる分析結果を示す。図4から、リン酸基の吸収バンドに加え、シラノール基のバンドが観察され、シリカハイドロゲルが十分に形成している様子が観察された。すなわち、複合ブロック体はシリカハイドロゲルとOCPとが複合化した構造を有することが分かった。 FIG. 4 shows the results of FT-IR analysis of the composite block obtained in Example 1 (using a sodium silicate solution with a concentration of 19% by mass). From FIG. 4, in addition to the phosphoric acid group absorption band, a silanol group band was observed, indicating that the silica hydrogel was sufficiently formed. That is, it was found that the composite block had a structure in which silica hydrogel and OCP were combined.

図5に、実施例1で得られた複合ブロック体(濃度19質量%のケイ酸ナトリウム溶液使用)のSEM写真を示す。ケイ酸ナトリウム溶液を用いて得られた複合ブロック体は、細かな板状結晶が集積した構造を有していた。また、水中に1時間浸漬しても崩壊しなかった。すなわち、ケイ酸ナトリウム溶液を用いて得られた複合ブロック体は、無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体であることが分かった。 FIG. 5 shows an SEM photograph of the composite block obtained in Example 1 (using a sodium silicate solution with a concentration of 19% by mass). The composite block obtained using the sodium silicate solution had a structure in which fine plate-like crystals were accumulated. Moreover, it did not disintegrate even after being immersed in water for 1 hour. That is, it was found that the composite block obtained using the sodium silicate solution was hardened by chemical bonding of inorganic components or entanglement or fusion of crystals of inorganic components.

図6に、(A)シリカと複合化させていないOCPブロック体と、(B)骨置換型骨補填材である炭酸アパタイト(COAp)ブロック体と、(C)実施例1で得られた複合ブロック体(濃度19質量%のケイ酸ナトリウム溶液使用)とを用いた、動物実験の結果を示す、HE(ヘマトキシリン・エオジン)染色像を示す。なお、いずれの試料も、直径6mm、厚さ3mmのブロック体を用いている。(A)シリカと複合させていないOCPブロック体と、(B)骨置換型骨補填材である炭酸アパタイト(COAp)ブロック体
の調製方法の詳細は、それぞれ下記文献に記載されている。
・Y Sugiura, K Ishikawa, “Fabrication of pure octacalcium phosphate blocks from
dicalcium hydrogen phosphate dihydrate blocks via a dissolution-precipitation reaction in a basic solution”, Materials Letters, Vol. 239, March 2019, p.143-146
・Y Sugiura, K Ishikawa, “Fabrication of carbonate apatite blocks from octacalcium phosphate blocks through different phase conversion mode depending on carbonate concentration”, Journal of Solid State Chemistry, Vol. 267, November 2018, p.85-91
FIG. 6 shows (A) an OCP block that is not composited with silica, (B) a carbonate apatite (CO 3 Ap) block that is a bone replacement type bone grafting material, and (C) a block of OCP obtained in Example 1. The figure shows an HE (hematoxylin and eosin) stained image showing the results of an animal experiment using a composite block (using a sodium silicate solution with a concentration of 19% by mass). In addition, all the samples used block bodies with a diameter of 6 mm and a thickness of 3 mm. Details of the preparation methods for (A) an OCP block that is not composited with silica and (B) a carbonate apatite (CO 3 Ap) block that is a bone replacement type bone grafting material are described in the following documents.
・Y Sugiura, K Ishikawa, “Fabrication of pure octacalcium phosphate blocks from
dicalcium hydrogen phosphate dihydrate blocks via a dissolution-precipitation reaction in a basic solution”, Materials Letters, Vol. 239, March 2019, p.143-146
・Y Sugiura, K Ishikawa, “Fabrication of carbonate apatite blocks from octacalcium phosphate blocks through different phase conversion mode depending on carbonate concentration”, Journal of Solid State Chemistry, Vol. 267, November 2018, p.85-91

(C)実施例1で得られた複合ブロック体を埋入させた場合、周囲組織において炎症・腫瘍の所見は観察されなかった。更に実施例1で得られた複合ブロック体は、埋入後に顕著にサイズの減少が見られ、更に埋入周辺部において非常に活発な骨形成が観察された。複合ブロック体の体積にして凡そ30%吸収されていた。これは、骨リモデリングプロセスにより複合ブロック体が生体に吸収され、骨新生が活発に起きていることを示している。
一方で、(A)シリカと複合化させていないOCPブロック体と、(B)骨置換型骨補填材である炭酸アパタイト(COAp)ブロック体では、埋入後もほとんど形状変化は無く、周辺部において骨組織と直接結合している様子が観察された。すなわち、実施例1で得られた複合ブロック体は、シリカと複合化させたことにより、優れた性質を示すことが分かった。
(C) When the composite block obtained in Example 1 was implanted, no findings of inflammation or tumor were observed in the surrounding tissue. Further, the composite block obtained in Example 1 showed a remarkable decrease in size after implantation, and furthermore, very active bone formation was observed in the area around implantation. Approximately 30% of the volume of the composite block was absorbed. This indicates that the composite block body is absorbed into the living body through the bone remodeling process, and bone new generation is actively occurring.
On the other hand, (A) an OCP block that is not composited with silica, and (B) a carbonate apatite (CO 3 Ap) block that is a bone replacement type bone grafting material, there is almost no change in shape after implantation. It was observed that it was directly connected to bone tissue in the peripheral area. That is, it was found that the composite block obtained in Example 1 exhibited excellent properties by being composited with silica.

[実施例2]シリカ-アパタイト複合化ブロック体の調製
実施例1で得られた複合ブロック体(濃度19質量%のケイ酸ナトリウム溶液使用)10個を、50mLの遠沈管に入れた濃度0~2mol/Lの炭酸アンモニウム溶液に浸漬し、密閉して80℃の恒温槽内で3日間反応させた。複合ブロック体は、溶液に浸漬しても崩壊せず、形状を維持していた。
反応後、複合ブロック体を蒸留水で複数回洗浄し、内部に浸透した溶液を除去した後、80℃の恒温槽にて12時間以上静置し、乾燥させた。
[Example 2] Preparation of silica-apatite composite block 10 composite blocks obtained in Example 1 (using a sodium silicate solution with a concentration of 19% by mass) were placed in a 50 mL centrifuge tube at a concentration of 0 to 0. It was immersed in a 2 mol/L ammonium carbonate solution, sealed, and reacted for 3 days in a constant temperature bath at 80°C. The composite block did not disintegrate and maintained its shape even when immersed in the solution.
After the reaction, the composite block was washed multiple times with distilled water to remove the solution that had penetrated inside, and then allowed to stand in a constant temperature bath at 80° C. for 12 hours or more to dry.

図7に、実施例2で得られた複合ブロック体の写真を示す。図7から、溶液に浸漬させた後の複合ブロック体が、浸漬前の形を維持していることが分かった。また、得られた複合ブロック体の体積は、いずれも80mm以上であった。 FIG. 7 shows a photograph of the composite block obtained in Example 2. From FIG. 7, it was found that the composite block body after being immersed in the solution maintained its shape before being immersed. Moreover, the volumes of the obtained composite blocks were all 80 mm 3 or more.

図8に、実施例2で得られた複合ブロック体のDTS強度の測定結果を示す。複合ブロック体のDTS強度は、処理に用いた炭酸アンモニウム溶液の濃度増大に伴って減少傾向にあったが、最も濃い濃度で処理した複合ブロック体でも0.1MPa以上であり、ピンセットで摘まんでも崩壊しない程度であった。 FIG. 8 shows the measurement results of the DTS strength of the composite block obtained in Example 2. The DTS strength of the composite block body tended to decrease as the concentration of the ammonium carbonate solution used for treatment increased, but even the composite block body treated with the highest concentration remained over 0.1 MPa, even when picked with tweezers. It was enough not to collapse.

図9に、実施例2で得られた複合ブロック体のXRDによる分析結果を示す。得られた複合ブロック体は、全てアパタイト単相になったことが分かった。 FIG. 9 shows the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 2. It was found that all of the obtained composite blocks had a single phase of apatite.

図10に、実施例2で得られた複合ブロック体のFT-IRによる分析結果を示す。図10から、溶液浸漬前の複合ブロック体で観察されたリン酸基の吸収バンドに加え、シラノール基のバンドが観察され、シリカハイドロゲルが十分に残存してアパタイト単相に相転移している様子が観察された。また、処理に用いた炭酸アンモニウム溶液の濃度増大に伴い、リン酸基及びシラノール基のバンドに加え、炭酸基のバンドが観察された。このため、炭酸を含有しない溶液で処理した場合は、水酸アパタイトに、炭酸を含有した溶液で処理した場合は、炭酸アパタイトになっている様子が観察され、シリカハイドロゲルとこれらのアパタイトが複合化したことが分かった。 FIG. 10 shows the results of FT-IR analysis of the composite block obtained in Example 2. From Figure 10, in addition to the phosphate group absorption band observed in the composite block before immersion in the solution, a silanol group band is observed, indicating that the silica hydrogel remains sufficiently and undergoes a phase transition to an apatite single phase. The situation was observed. Furthermore, as the concentration of the ammonium carbonate solution used for the treatment increased, a band of carbonate groups was observed in addition to bands of phosphoric acid groups and silanol groups. Therefore, when treated with a solution that does not contain carbonate, hydroxyapatite is observed, and when treated with a solution containing carbonate, carbonate apatite is observed, indicating that silica hydrogel and these apatites are composited. It turns out that it has become.

図11に、実施例2で得られた複合ブロック体の、CHN分析による炭酸含有量の結果を示す。炭酸アンモニウム溶液の濃度増大に伴い、ブロック体の炭酸含有量が増大することが分かった。 FIG. 11 shows the results of carbon dioxide content of the composite block obtained in Example 2 by CHN analysis. It was found that the carbonate content of the blocks increased as the concentration of ammonium carbonate solution increased.

図12に、実施例2で得られた複合ブロック体のSEM写真を示す。実施例1同様、細かな板状結晶が集積した構造を有していた。複合ブロック体内部には、溶液浸漬前の複合ブロック体(シリカ-OCP複合ブロック体)の特定の成分が溶出したような所見は観察されなかった。また、水中に1時間浸漬しても崩壊しなかった。すなわち、得られた複合ブロック体は、無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体であることが分かった。 FIG. 12 shows a SEM photograph of the composite block obtained in Example 2. Similar to Example 1, it had a structure in which fine plate-like crystals were accumulated. No finding was observed inside the composite block that a specific component of the composite block (silica-OCP composite block) before being immersed in the solution was eluted. Moreover, it did not disintegrate even after being immersed in water for 1 hour. That is, it was found that the obtained composite block was hardened by chemical bonding of inorganic components or entanglement or fusion of crystals of inorganic components.

[実施例3]Ag含有シリカ-OCP複合ブロック体の調製
水溶液(B)として、濃度38質量%のケイ酸ナトリウム溶液2.16mLと、0~200mmol/Lの硝酸銀水溶液2.16mLとを混合したものを滴下して練和し、混合泥を得た以外は、実施例1と同様にして、複合ブロック体を得た。すなわち、混水比は2.16であり、水溶液(B)におけるケイ酸塩濃度は19質量%である。硝酸銀水溶液の濃度が50mmol/L未満の条件では、白色の複合ブロック体が得られた。一方で硝酸銀水溶液の濃度が50mmol/L以上の条件では、黄白色の複合ブロック体が得られ、時間経過と共に褐色、黒色に変化した。
[Example 3] Preparation of Ag-containing silica-OCP composite block As the aqueous solution (B), 2.16 mL of a sodium silicate solution with a concentration of 38% by mass and 2.16 mL of a silver nitrate aqueous solution with a concentration of 0 to 200 mmol/L were mixed. A composite block body was obtained in the same manner as in Example 1, except that a mixed mud was obtained by dropping the mixture and kneading it. That is, the water mixing ratio is 2.16, and the silicate concentration in the aqueous solution (B) is 19% by mass. When the concentration of the silver nitrate aqueous solution was less than 50 mmol/L, a white composite block was obtained. On the other hand, when the concentration of the silver nitrate aqueous solution was 50 mmol/L or more, a yellowish-white composite block was obtained, which changed to brown and black over time.

図13に、実施例3で得られた複合ブロック体の写真を示す。複合ブロック体はモールドの形を維持しており、体積はいずれも80mm以上であった。なお、実施例3で得られた複合ブロック体のDTS強度はいずれも0.2MPa以上であり、ピンセットで摘まんでも崩壊せず、かつ水中に1時間浸漬しても崩壊しなかった。すなわち、得られた複合ブロック体は、無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体であることが分かった。 FIG. 13 shows a photograph of the composite block obtained in Example 3. The composite blocks maintained the shape of the mold, and each had a volume of 80 mm 3 or more. Note that the DTS strength of the composite blocks obtained in Example 3 was all 0.2 MPa or more, and did not disintegrate even when pinched with tweezers, and did not disintegrate even after being immersed in water for 1 hour. That is, it was found that the obtained composite block was hardened by chemical bonding of inorganic components or entanglement or fusion of crystals of inorganic components.

図14に、実施例3で得られた複合ブロック体のXRDによる分析結果を示す。いずれのAg濃度においても、OCPが形成されたことが分かった。 FIG. 14 shows the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 3. It was found that OCP was formed at any Ag concentration.

図15に、実施例3で得られた複合ブロック体の抗菌試験の結果を示す。Agを含む複合ブロック体では、周囲に菌が存在しない領域が明瞭に観察された。一方で、Agを含まない複合ブロック体では、試料と菌が明らかに接触する様子が観察された。 FIG. 15 shows the results of the antibacterial test of the composite block obtained in Example 3. In the Ag-containing composite block, areas around which no bacteria were present were clearly observed. On the other hand, in the case of the Ag-free composite block, clear contact between the sample and bacteria was observed.

[実施例4]第四級アンモニウム塩含有シリカ-OCP複合ブロック体の調製
水溶液(B)として、濃度38質量%のケイ酸ナトリウム溶液2.16mLと、0~200mmol/Lの塩化セチルピリジニウム(CPC)水溶液2.16mLとを混合したも
のを滴下して練和し、混合泥を得た以外は、実施例1と同様にして、複合ブロック体を得た。すなわち、混水比は2.16であり、水溶液(B)におけるケイ酸塩濃度は19質量%である。
[Example 4] Preparation of silica-OCP composite block containing quaternary ammonium salt As the aqueous solution (B), 2.16 mL of a sodium silicate solution with a concentration of 38% by mass and cetylpyridinium chloride (CPC) with a concentration of 0 to 200 mmol/L were added. ) A composite block was obtained in the same manner as in Example 1, except that a mixture of 2.16 mL of an aqueous solution was dropped and kneaded to obtain a mixed mud. That is, the water mixing ratio is 2.16, and the silicate concentration in the aqueous solution (B) is 19% by mass.

図16に、実施例4で得られた複合ブロック体の写真を示す。複合ブロック体はモールドの形を維持しており、体積はいずれも80mm以上であった。なお、実施例4で得られた複合ブロック体のDTS強度はいずれも0.36±0.12MPa以上であり、ピンセットで摘まんでも崩壊せず、かつ水中に1時間浸漬しても崩壊しなかった。すなわち、得られた複合ブロック体は、無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体であることが分かった。 FIG. 16 shows a photograph of the composite block obtained in Example 4. The composite blocks maintained the shape of the mold, and each had a volume of 80 mm 3 or more. In addition, the DTS strength of the composite blocks obtained in Example 4 was all 0.36 ± 0.12 MPa or more, and did not disintegrate even when pinched with tweezers, and did not disintegrate even when immersed in water for 1 hour. Ta. That is, it was found that the obtained composite block was hardened by chemical bonding of inorganic components or entanglement or fusion of crystals of inorganic components.

図17に、実施例4で得られた複合ブロック体のXRDによる分析結果を示す。いずれ
のCPC濃度においても、OCPが形成されたことが分かった。
FIG. 17 shows the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 4. It was found that OCP was formed at any CPC concentration.

図18に、実施例4で得られた複合ブロック体のFT-IRによる分析結果を示す。図18から、リン酸基の吸収バンドに加え、シラノール基のバンドが観察された。すなわち、複合ブロック体はシリカハイドロゲルとOCPとが複合化した構造を有することが分かった。 FIG. 18 shows the results of FT-IR analysis of the composite block obtained in Example 4. From FIG. 18, in addition to the phosphoric acid group absorption band, a silanol group band was observed. That is, it was found that the composite block had a structure in which silica hydrogel and OCP were combined.

図19に、実施例4で得られた複合ブロック体の抗菌試験の結果を示す。CPCを含む複合ブロック体では、周囲に菌が存在しない領域が明瞭に観察された。一方で、CPCを含まない複合ブロック体では、試料と菌が明らかに接触する様子が観察された。 FIG. 19 shows the results of the antibacterial test of the composite block obtained in Example 4. In the composite blocks containing CPC, areas where bacteria were not present were clearly observed. On the other hand, in the composite block containing no CPC, clear contact between the sample and bacteria was observed.

[実施例5]ランタノイド含有シリカ-OCP複合ブロック体の調製
水溶液(B)として、濃度38質量%のケイ酸ナトリウム溶液2.16mLと、10mmol/L又は100mmol/Lのランタノイド(La、Ce、Y又はPr)硝酸塩水溶液2.16mLとを混合したものを滴下して練和し、混合泥を得た以外は、実施例1と同様にして、複合ブロック体を得た。すなわち、混水比は2.16であり、水溶液(B)におけるケイ酸塩濃度は19質量%である。
[Example 5] Preparation of lanthanoid-containing silica-OCP composite block As the aqueous solution (B), 2.16 mL of a sodium silicate solution with a concentration of 38% by mass and 10 mmol/L or 100 mmol/L of lanthanoids (La, Ce, Y A composite block body was obtained in the same manner as in Example 1, except that a mixture of 2.16 mL of nitrate aqueous solution (Pr) was dropped and kneaded to obtain a mixed mud. That is, the water mixing ratio is 2.16, and the silicate concentration in the aqueous solution (B) is 19% by mass.

図20に、実施例5で得られた複合ブロック体の写真を示す。複合ブロック体はモールドの形を維持しており、体積はいずれも80mm以上であった。なお、実施例5で得られた複合ブロック体のDTS強度はいずれも0.1MPa以上であり、ピンセットで摘まんでも崩壊せず、かつ水中に1時間浸漬しても崩壊しなかった。すなわち、得られた複合ブロック体は、無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体であることが分かった。 FIG. 20 shows a photograph of the composite block obtained in Example 5. The composite blocks maintained the shape of the mold, and each had a volume of 80 mm 3 or more. Note that the DTS strength of the composite blocks obtained in Example 5 was all 0.1 MPa or more, and did not disintegrate even when pinched with tweezers, and did not disintegrate even after being immersed in water for 1 hour. That is, it was found that the obtained composite block was hardened by chemical bonding of inorganic components or entanglement or fusion of crystals of inorganic components.

図21に、実施例5で得られた複合ブロック体のXRDによる分析結果を示す。いずれのCPC濃度においても、OCPが形成されたことが分かった。 FIG. 21 shows the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 5. It was found that OCP was formed at any CPC concentration.

[実施例6]炭酸カルシウム-リン酸-ケイ酸塩を混合して製造したシリカ-OCP複合ブロック体の調製
セラミック(A)として炭酸カルシウム0.7gを使用し、水溶液(B)として4mol/Lのリン酸水溶液2mLと38質量%のケイ酸ナトリウム溶液1.08mLとを混合したものを使用した以外は、実施例1と同様にして、複合ブロック体を得た。すなわち、混水比は4.40であり、水溶液(B)におけるケイ酸塩濃度は13質量%である。なお、混合に伴って炭酸カルシウム粉末が発泡したため、混合後、十分な時間静置することで脱気を行った。
[Example 6] Preparation of silica-OCP composite block manufactured by mixing calcium carbonate-phosphate-silicate 0.7 g of calcium carbonate was used as the ceramic (A), and 4 mol/L was used as the aqueous solution (B). A composite block was obtained in the same manner as in Example 1, except that a mixture of 2 mL of phosphoric acid aqueous solution and 1.08 mL of 38% by mass sodium silicate solution was used. That is, the water mixing ratio is 4.40, and the silicate concentration in the aqueous solution (B) is 13% by mass. Note that since the calcium carbonate powder foamed during mixing, it was degassed by allowing it to stand for a sufficient period of time after mixing.

図22に、実施例6で得られた複合ブロック体の写真を示す。複合ブロック体はモールドの形を維持しており、体積はいずれも80mm以上であった。なお、実施例6で得られた複合ブロック体のDTS強度は0.97±0.17MPaであり、セラミック(A)としてリン酸カルシウムを使用した実施例1の3倍程度の強度であった。また、ピンセットで摘まんでも崩壊しなかった。 FIG. 22 shows a photograph of the composite block obtained in Example 6. The composite blocks maintained the shape of the mold, and each had a volume of 80 mm 3 or more. The DTS strength of the composite block obtained in Example 6 was 0.97±0.17 MPa, which was about three times the strength of Example 1 in which calcium phosphate was used as the ceramic (A). Moreover, it did not disintegrate even when picked with tweezers.

図23に、実施例6で得られた複合ブロック体のXRDによる分析結果を示す。セラミック(A)として炭酸カルシウムを使用した場合でも、OCPが形成されたことが分かった。 FIG. 23 shows the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 6. It was found that OCP was formed even when calcium carbonate was used as the ceramic (A).

図24に、実施例6で得られた複合ブロック体のFT-IRによる分析結果を示す。図24から、リン酸基の吸収バンドに加え、シラノール基のバンドが観察された。すなわち、複合ブロック体はシリカハイドロゲルとOCPとが複合化した構造を有することが分か
った。
FIG. 24 shows the results of FT-IR analysis of the composite block obtained in Example 6. From FIG. 24, in addition to the phosphoric acid group absorption band, a silanol group band was observed. That is, it was found that the composite block had a structure in which silica hydrogel and OCP were combined.

図25に、実施例6で得られた複合ブロック体のSEM写真を示す。複合ブロック体内部は、板状結晶が緻密に集合した構造をなしており、また一部が融合した構造をなしていることが分かった。また、水中に1時間浸漬しても崩壊しなかった。すなわち、得られた複合ブロック体は、無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体であることが分かった。 FIG. 25 shows a SEM photograph of the composite block obtained in Example 6. It was found that the inside of the composite block had a structure in which plate-shaped crystals were densely aggregated, and some of them were fused. Further, it did not disintegrate even after being immersed in water for 1 hour. That is, it was found that the obtained composite block was hardened by chemical bonding of inorganic components or entanglement or fusion of crystals of inorganic components.

[実施例7]ジカルボン酸含有シリカ-OCP複合ブロック体の調製
セラミック(A)として炭酸カルシウム1.2gを使用し、更に0~0.6gのチオリンゴ酸を添加して混合した以外は、実施例6と同様にして、複合ブロック体を得た。すなわち、混水比は2.57であり、水溶液(B)におけるケイ酸塩濃度は13質量%である。
[Example 7] Preparation of dicarboxylic acid-containing silica-OCP composite block Example 1 except that 1.2 g of calcium carbonate was used as the ceramic (A) and 0 to 0.6 g of thiomalic acid was further added and mixed. A composite block body was obtained in the same manner as in 6. That is, the water mixing ratio is 2.57, and the silicate concentration in the aqueous solution (B) is 13% by mass.

図26に、実施例7で得られた複合ブロック体の写真を示す。複合ブロック体はモールドの形を維持しており、体積はいずれも80mm以上であった。なお、実施例7で得られた複合ブロック体のDTS強度はいずれも0.1MPa以上であり、更にチオリンゴ酸を0.6g添加して得られた複合ブロック体のDTS強度は1.23±0.31MPaであり、チオリンゴ酸を添加しない場合(実施例6)よりやや高かった。また、ピンセットで摘まんでも崩壊しなかった。 FIG. 26 shows a photograph of the composite block obtained in Example 7. The composite blocks maintained the shape of the mold, and each had a volume of 80 mm 3 or more. The DTS strength of the composite blocks obtained in Example 7 was all 0.1 MPa or more, and the DTS strength of the composite blocks obtained by further adding 0.6 g of thiomalic acid was 1.23 ± 0. .31 MPa, which was slightly higher than when thiomalic acid was not added (Example 6). Moreover, it did not disintegrate even when picked with tweezers.

図27に、実施例7で得られた複合ブロック体のXRDによる分析結果を示す。チオリンゴ酸を0.6g添加して得られた複合ブロック体は、OCP単相となっていることが分かった。また、OCPのd(100)のピークが、4.7°から4.2°と低角側にシフトしている様子が観察された。これにより、チオリンゴ酸がOCPの層間に含有されていることが分かった。 FIG. 27 shows the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 7. It was found that the composite block obtained by adding 0.6 g of thiomalic acid had a single OCP phase. Furthermore, it was observed that the d(100) peak of OCP was shifted from 4.7° to 4.2° to the lower angle side. This revealed that thiomalic acid was contained between the OCP layers.

図28に、実施例7で得られた複合ブロック体(チオリンゴ酸0.6g添加)のFT-IRによる分析結果を示す。図28から、リン酸基の吸収バンドに加え、シラノール基及びカルボキシル基のバンドが観察された。すなわち、複合ブロック体はシリカハイドロゲルとOCPとカルボン酸とが複合化した構造を有することが分かった。 FIG. 28 shows the results of FT-IR analysis of the composite block obtained in Example 7 (added with 0.6 g of thiomalic acid). From FIG. 28, in addition to the absorption band of phosphoric acid groups, bands of silanol groups and carboxyl groups were observed. That is, it was found that the composite block had a structure in which silica hydrogel, OCP, and carboxylic acid were combined.

図29に、実施例7で得られた複合ブロック体のSEM写真を示す。複合ブロック体内部は、板状結晶が緻密に集合した構造をなしており、また一部が融合した構造をなしていることが分かった。また、水中に1時間浸漬しても崩壊しなかった。すなわち、得られた複合ブロック体は、無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体であることが分かった。 FIG. 29 shows a SEM photograph of the composite block obtained in Example 7. It was found that the inside of the composite block had a structure in which plate-shaped crystals were densely aggregated, and some of them were fused. Further, it did not disintegrate even after being immersed in water for 1 hour. That is, it was found that the obtained composite block was hardened by chemical bonding of inorganic components or entanglement or fusion of crystals of inorganic components.

[実施例8]シリカ-リン酸三カルシウム複合化ブロック体の調製
実施例1で得られた複合ブロック体(濃度19質量%のケイ酸ナトリウム溶液使用)及び実施例6で得られた複合ブロック体を、アルミナ焼き皿に載せ、電気炉にて5℃/minの昇温速度で1000℃まで加熱し、1000℃で12時間焼成した。
[Example 8] Preparation of silica-tricalcium phosphate composite block The composite block obtained in Example 1 (using a sodium silicate solution with a concentration of 19% by mass) and the composite block obtained in Example 6 was placed on an alumina baking dish, heated to 1000°C at a temperature increase rate of 5°C/min in an electric furnace, and baked at 1000°C for 12 hours.

図30に、実施例8で得られた複合ブロック体の写真を示す。いずれの複合ブロック体もモールドの形を維持しつつも、やや収縮していた。複合ブロック体の体積はいずれも60mm以上であった。なお、実施例8で得られた複合ブロック体のDTS強度はいずれも0.1MPa以上であり、ピンセットで摘まんでも崩壊せず、かつ水中に1時間浸漬しても崩壊しなかった。すなわち、得られた複合ブロック体は、無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体であることが分かった。 FIG. 30 shows a photograph of the composite block obtained in Example 8. All of the composite blocks maintained the shape of the mold, but were slightly shrunk. The volume of each composite block was 60 mm 3 or more. Note that the DTS strength of the composite blocks obtained in Example 8 was all 0.1 MPa or more, and did not disintegrate even when pinched with tweezers, and did not disintegrate even when immersed in water for 1 hour. That is, it was found that the obtained composite block was hardened by chemical bonding of inorganic components or entanglement or fusion of crystals of inorganic components.

図31に、実施例8で得られた複合ブロック体のXRDによる分析結果を示す。焼成して得られた複合ブロック体は、リン酸三カルシウムβ相及び、クリストバライトの混合相となっていることが分かった。 FIG. 31 shows the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 8. It was found that the composite block obtained by firing had a mixed phase of tricalcium phosphate β phase and cristobalite.

[実施例9]ポリアクリル酸含有シリカ-OCP複合ブロック体の調製
水溶液(B)として、4mol/Lのリン酸水溶液2mLと、1~50g/Lのポリアクリル酸ナトリウム(PAA-Na)溶液1mLと、38質量%のケイ酸ナトリウム溶液1.08mLとを混合したものを使用した以外は、実施例6と同様にして、複合ブロック体を得た。すなわち、混水比は5.83であり、水溶液(B)におけるケイ酸塩濃度は10質量%である。なお、混合に伴って炭酸カルシウム粉末が発泡したため、混合後、十分な時間静置することで脱気を行った。
[Example 9] Preparation of polyacrylic acid-containing silica-OCP composite block As aqueous solution (B), 2 mL of 4 mol/L phosphoric acid aqueous solution and 1 mL of 1 to 50 g/L sodium polyacrylate (PAA-Na) solution A composite block was obtained in the same manner as in Example 6, except that a mixture of 1.08 mL of 38% by mass sodium silicate solution was used. That is, the water mixing ratio is 5.83, and the silicate concentration in the aqueous solution (B) is 10% by mass. Note that since the calcium carbonate powder foamed during mixing, it was degassed by allowing it to stand for a sufficient period of time after mixing.

図32に、実施例9で得られた複合ブロック体の写真を示す。複合ブロック体はモールドの形を維持しており、体積はいずれも80mm以上であった。 FIG. 32 shows a photograph of the composite block obtained in Example 9. The composite blocks maintained the shape of the mold, and each had a volume of 80 mm 3 or more.

図33に、実施例9で得られた複合ブロック体のDTS強度の測定結果を示す。いずれの複合ブロック体でも0.1MPa以上であり、ピンセットで摘まんでも崩壊しない程度であった。また、実施例9で得られた複合ブロック体は、水中に1時間浸漬しても崩壊しなかった。すなわち、得られた複合ブロック体は、無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体であることが分かった。 FIG. 33 shows the measurement results of the DTS strength of the composite block obtained in Example 9. All of the composite blocks had a pressure of 0.1 MPa or more, and did not disintegrate even when pinched with tweezers. Further, the composite block obtained in Example 9 did not disintegrate even after being immersed in water for 1 hour. That is, it was found that the obtained composite block was hardened by chemical bonding of inorganic components or entanglement or fusion of crystals of inorganic components.

図34に、実施例9で得られた複合ブロック体のXRDによる分析結果を示す。得られた複合ブロック体は、いずれも4.7°付近に明瞭なピークが観察され、複合ブロック体中にOCPを含有することが分かった。 FIG. 34 shows the results of XRD analysis of the composite block obtained in Example 9. In each of the obtained composite blocks, a clear peak was observed around 4.7°, indicating that the composite blocks contained OCP.

[比較例1]シリカ担持OCP粉末の調製
特許文献1の実施例1に倣い、以下の通りシリカ担持OCP粉末を得た。
セラミック(A)としてリン酸水素カルシウム二水和物(DCPD)粉末2.39gを使用し、水溶液(B)として1mol/Lのケイ酸ナトリウム溶液20mLを使用した。セラミック(A)と水溶液(B)を遠沈管中で反応させ、反応後の試料を蒸留水で数回洗浄した後、40℃の乾燥機中にて完全に乾燥させて、シリカ担持OCP粉末を得た。すなわち、混水比は8.37である。
得られた粉末0.1gを、φ8mmのステンレス製一軸加圧モールドに入れ、油圧プレスにて100MPaの荷重をかけてブロック体とした後、蒸留水中にブロック体を投入し、室温で30分静置した。
[Comparative Example 1] Preparation of silica-supported OCP powder Following Example 1 of Patent Document 1, silica-supported OCP powder was obtained as follows.
2.39 g of calcium hydrogen phosphate dihydrate (DCPD) powder was used as the ceramic (A), and 20 mL of a 1 mol/L sodium silicate solution was used as the aqueous solution (B). The ceramic (A) and the aqueous solution (B) were reacted in a centrifuge tube, and the sample after the reaction was washed several times with distilled water and then completely dried in a dryer at 40°C to form the silica-supported OCP powder. Obtained. That is, the water mixing ratio is 8.37.
0.1 g of the obtained powder was placed in a stainless steel uniaxial pressure mold with a diameter of 8 mm, and a block was formed by applying a load of 100 MPa using a hydraulic press.The block was then placed in distilled water and allowed to stand still for 30 minutes at room temperature. I placed it.

図35に、比較例1で得られたシリカ担持OCP粉末、ブロック体、及び水中への浸漬前後のブロック体の写真を示す。特許文献1に記載された方法で製造したシリカ担持OCP粉末は、加圧により錠剤型のブロック体となったが、製造条件において混水比が6.00超であることに起因して、蒸留水に浸漬することで崩壊した。 FIG. 35 shows photographs of the silica-supported OCP powder obtained in Comparative Example 1, the block body, and the block body before and after immersion in water. The silica-supported OCP powder produced by the method described in Patent Document 1 became a tablet-shaped block by pressurization, but due to the water mixing ratio exceeding 6.00 in the production conditions, distillation was not possible. Disintegrated by immersion in water.

Claims (18)

無機成分の化学的な結合、又は無機成分の結晶同士の絡み合い若しくは融合により硬化している複合ブロック体であって、
ケイ酸を結晶構造中に含有するリン酸カルシウムを含み、体積が2.0mm以上であり、かつ、DTS強度が0.1MPa以上であることを特徴とするシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体。
A composite block body that is hardened by chemical bonding of inorganic components or entanglement or fusion of crystals of inorganic components,
A silica-calcium phosphate composite block comprising calcium phosphate containing silicic acid in its crystal structure, having a volume of 2.0 mm 3 or more, and a DTS strength of 0.1 MPa or more.
前記リン酸カルシウムがリン酸八カルシウムを含むことを特徴とする、請求項1に記載の複合ブロック体。 The composite block according to claim 1, wherein the calcium phosphate contains octacalcium phosphate. 前記リン酸八カルシウムの含水層をケイ酸が置換していることを特徴とする、請求項2に記載の複合ブロック体。 3. The composite block according to claim 2, wherein the water-containing layer of the octacalcium phosphate is replaced by silicic acid. 前記リン酸カルシウムが炭酸アパタイト又は水酸アパタイトを含むことを特徴とする、請求項1に記載の複合ブロック体。 The composite block according to claim 1, wherein the calcium phosphate contains carbonate apatite or hydroxyapatite. 前記リン酸カルシウムがリン酸三カルシウムα相又はリン酸三カルシウムβ相を含むことを特徴とする、請求項1に記載の複合ブロック体。 The composite block according to claim 1, wherein the calcium phosphate includes a tricalcium phosphate α phase or a tricalcium phosphate β phase. 前記リン酸カルシウムが、更に銀、銅、ガリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、及びランタノイドからなる群から選択される少なくとも1種を含むことを特徴とする、請求項1-5のいずれか一項に記載の複合ブロック体。 6. The calcium phosphate according to claim 1, further comprising at least one selected from the group consisting of silver, copper, gallium, strontium, magnesium, zinc, and lanthanoids. Composite block. 前記リン酸カルシウムが、更にジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその錯体、並びに、第四級アンモニウム塩からなる群から選択される少なくとも1種を含有することを特徴とする、請求項1-5のいずれか一項に記載の複合ブロック体。 The calcium phosphate further contains at least one selected from the group consisting of dicarboxylic acids, tricarboxylic acids, tetracarboxylic acids, polycarboxylic acids and complexes thereof, and quaternary ammonium salts. The composite block body according to any one of 1-5. 多孔体であることを特徴とする、請求項1-5のいずれか一項に記載の複合ブロック体。 The composite block body according to any one of claims 1 to 5, which is a porous body. 多孔体であることを特徴とする、請求項6に記載の複合ブロック体。 The composite block body according to claim 6, which is a porous body. 多孔体であることを特徴とする、請求項7に記載の複合ブロック体。 The composite block body according to claim 7, which is a porous body. カルシウム及び/又はリン酸を含むセラミック(A)と、ケイ酸塩濃度が10質量%以上であり、更にカルシウム及びリン酸のうち、セラミック(A)が含まない組成を含む水溶液(B)とを、前記セラミック(A)に対する前記水溶液(B)の重量比(混水比)が、0.30以上6.00以下となるように混合して、ケイ酸含有リン酸カルシウムを含む混合泥を得る混合泥調製工程と、
前記混合泥を鋳型中で反応させる複合ブロック体調製工程と、
を含むことを特徴とする、ケイ酸含有リン酸カルシウムを含むシリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法。
A ceramic (A) containing calcium and/or phosphoric acid, and an aqueous solution (B) having a silicate concentration of 10% by mass or more and containing no ceramic (A) among calcium and phosphoric acid. A mixed mud is obtained by mixing the aqueous solution (B) to the ceramic (A) so that the weight ratio (water mixing ratio) is 0.30 or more and 6.00 or less to obtain a mixed mud containing silicate-containing calcium phosphate. Preparation process;
a composite block body preparation step in which the mixed mud is reacted in a mold;
A method for producing a silica-calcium phosphate composite block containing silicic acid-containing calcium phosphate, the method comprising:
前記セラミック(A)がリン酸カルシウムであることを特徴とする、請求項11に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 11, characterized in that the ceramic (A) is calcium phosphate. 前記混合泥調製工程で得られる前記ケイ酸含有リン酸カルシウムが、ケイ酸含有リン酸八カルシウムを含むことを特徴とする、請求項11に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 11, wherein the silicic acid-containing calcium phosphate obtained in the mixed mud preparation step contains silicic acid-containing octacalcium phosphate. 請求項13に記載の製造方法で得られた複合ブロック体を、炭酸を含有する溶液に浸漬する工程を更に含み、前記ケイ酸含有リン酸八カルシウムを、ケイ酸含有炭酸アパタイト相に相転移させることを特徴とする、シリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法。 The method further includes the step of immersing the composite block obtained by the manufacturing method according to claim 13 in a solution containing carbonic acid, and phase-transforming the silicate-containing octacalcium phosphate to a silicate-containing carbonate apatite phase. A method for producing a silica-calcium phosphate composite block, characterized by: 請求項13に記載の製造方法で得られた複合ブロック体を、炭酸を含有しない溶液に浸漬する工程を更に含み、前記ケイ酸含有リン酸八カルシウムを、ケイ酸含有水酸アパタイト相に相転移させることを特徴とする、シリカ-リン酸カルシウム複合ブロック体の製造方法。 Further comprising the step of immersing the composite block obtained by the manufacturing method according to claim 13 in a solution containing no carbonic acid, the phase transition of the silicic acid-containing octacalcium phosphate to a silicic acid-containing hydroxyapatite phase is carried out. A method for producing a silica-calcium phosphate composite block, the method comprising: 前記混合泥調製工程において、更に銀、銅、ガリウム、ストロンチウム、マグネシウム、亜鉛、ランタノイド、第四級アンモニウム塩、並びに、ジカルボン酸、トリカルボン酸、テトラカルボン酸、ポリカルボン酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種を含む化合物を混合し、前記化合物を含有する混合泥を調製することを特徴とする、請求項11-15のいずれか一項に記載の製造方法。 In the mixed mud preparation step, further selected from the group consisting of silver, copper, gallium, strontium, magnesium, zinc, lanthanoids, quaternary ammonium salts, and dicarboxylic acids, tricarboxylic acids, tetracarboxylic acids, polycarboxylic acids, and salts thereof. The manufacturing method according to any one of claims 11 to 15, characterized in that a compound containing at least one selected compound is mixed to prepare a mixed mud containing the compound. 前記複合ブロック体が多孔体であることを特徴とする、請求項11-15のいずれか一項に記載の製造方法。 The manufacturing method according to any one of claims 11 to 15, wherein the composite block body is a porous body. 前記複合ブロック体が多孔体であることを特徴とする、請求項16に記載の製造方法。 17. The manufacturing method according to claim 16, wherein the composite block body is a porous body.
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