JP2808339B2 - 骨修復材 - Google Patents
骨修復材Info
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- JP2808339B2 JP2808339B2 JP2071049A JP7104990A JP2808339B2 JP 2808339 B2 JP2808339 B2 JP 2808339B2 JP 2071049 A JP2071049 A JP 2071049A JP 7104990 A JP7104990 A JP 7104990A JP 2808339 B2 JP2808339 B2 JP 2808339B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bone
- repair material
- bone repair
- glass powder
- antibiotic
- Prior art date
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、骨炎や骨髄炎等の治療に用いる骨修復材に
関するものである。
関するものである。
［従来の技術］ 骨炎や骨髄炎の治療に行う場合、壊死した骨を除去し
た後、その部位に自家骨を移植する方法が汎用されてい
るが、自家骨の採取量には限界があり、また骨の採取と
移植の２回の手術を要するという問題があるため、自家
骨に代わる人工の材料、いわゆる骨修復材が用いられつ
つある。
た後、その部位に自家骨を移植する方法が汎用されてい
るが、自家骨の採取量には限界があり、また骨の採取と
移植の２回の手術を要するという問題があるため、自家
骨に代わる人工の材料、いわゆる骨修復材が用いられつ
つある。
ところで通常、骨を除去した部位には菌が残存してお
り、単に骨修復材を充填しただけでは、化膿して治癒し
にくいため骨修復材を充填した部位には菌を殺す抗生物
質を定期的に投入する必要がある。
り、単に骨修復材を充填しただけでは、化膿して治癒し
にくいため骨修復材を充填した部位には菌を殺す抗生物
質を定期的に投入する必要がある。
このような事情から、近年骨修復材を体内に充填する
と、それ自体から徐々に抗生物質が放出されるように、
骨修復材であるポリメチルメタクリレート（PMMA）やリ
ン酸カルシウム結晶に抗生物質を混合してなるものが提
唱されている。
と、それ自体から徐々に抗生物質が放出されるように、
骨修復材であるポリメチルメタクリレート（PMMA）やリ
ン酸カルシウム結晶に抗生物質を混合してなるものが提
唱されている。
［発明が解決しようとする問題点］ PMMAと抗生物質とを混合した骨修復材は、直径１〜20
mmの粒子状にして用いられ、この粒子表面から抗生物質
が放出されるが、この骨修復材はPMMAが生体骨と化学的
に結合しないために骨との強固な結合が得られないとい
う欠点を有する。またPMMAは、重合反応による熱を発生
するため、周囲の骨組織が壊死しやすく、且つ未重合モ
ノマーによる生体為害性もあり、炎症反応を誘起しやす
い。さらにその表面層に存在する抗生物質は放出される
ものの、内部に存在する抗生物質は放出されないため、
長期に亘る骨炎や骨髄炎の治療には効果的ではない。
mmの粒子状にして用いられ、この粒子表面から抗生物質
が放出されるが、この骨修復材はPMMAが生体骨と化学的
に結合しないために骨との強固な結合が得られないとい
う欠点を有する。またPMMAは、重合反応による熱を発生
するため、周囲の骨組織が壊死しやすく、且つ未重合モ
ノマーによる生体為害性もあり、炎症反応を誘起しやす
い。さらにその表面層に存在する抗生物質は放出される
ものの、内部に存在する抗生物質は放出されないため、
長期に亘る骨炎や骨髄炎の治療には効果的ではない。
またリン酸カルシウム結晶は顆粒状で用いられ、これ
に抗生物質と蒸留水と再吸収性ゲル製剤を混合して骨修
復材が作製される。この骨修復材は、ゲルが再吸収され
るに伴って抗生物質を放出して骨の除去部に骨組織が成
長して満たすようになるが、ゲル状物質の強度が低いた
めに骨組織が充分成長するまでの間、強度を保つことが
できず劣化しやすい。
に抗生物質と蒸留水と再吸収性ゲル製剤を混合して骨修
復材が作製される。この骨修復材は、ゲルが再吸収され
るに伴って抗生物質を放出して骨の除去部に骨組織が成
長して満たすようになるが、ゲル状物質の強度が低いた
めに骨組織が充分成長するまでの間、強度を保つことが
できず劣化しやすい。
本発明の目的は、生体骨と化学的に結合し、生体為害
性がなく、抗生物質を長期に亙って放出し、しかも高い
強度を有する骨修復材を提供することである。
性がなく、抗生物質を長期に亙って放出し、しかも高い
強度を有する骨修復材を提供することである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明の骨修復材は、重量％で、CaO 30〜70、SiO2 3
0〜70、Pa2O5 0〜60、CaF2 0〜５、MgO 0〜20、Na2O 0
〜20の組成を有するガラス粉末および／あるいは結晶化
ガラス粉末と、リン酸塩を主成分とする水溶液と、抗生
物質とらからなることを特徴とする。
0〜70、Pa2O5 0〜60、CaF2 0〜５、MgO 0〜20、Na2O 0
〜20の組成を有するガラス粉末および／あるいは結晶化
ガラス粉末と、リン酸塩を主成分とする水溶液と、抗生
物質とらからなることを特徴とする。
本発明におけるガラス粉末及び結晶化ガラス粉末は、
骨と化学的に結合し、また生体適合性もある。高い強度
を得るためには、ガラス粉末の粒径は細かい方が好まし
いが、適当量の抗生物質を放出させるためには、平均粒
径１〜20μｍ程度の粉末が最適である。
骨と化学的に結合し、また生体適合性もある。高い強度
を得るためには、ガラス粉末の粒径は細かい方が好まし
いが、適当量の抗生物質を放出させるためには、平均粒
径１〜20μｍ程度の粉末が最適である。
本発明で用いるガラス粉末及び結晶化ガラス粉末の各
成分を上記のように限定したのは以下の理由による。
成分を上記のように限定したのは以下の理由による。
CaOが30％より少ない場合は、骨との化学的結合性が
低下し、70％より多い場合は、失透性が強くなりすぎて
ガラス化が困難になる。
低下し、70％より多い場合は、失透性が強くなりすぎて
ガラス化が困難になる。
SiO2が30％より少ない場合、及び70％より多い場合
は、失透性が強くなりすぎてガラス化が困難になる。
は、失透性が強くなりすぎてガラス化が困難になる。
P2O5は、ガラスの溶融性を向上させる成分であるが、
60％より多い場合は、化学的耐久性が悪くなって生体内
で侵食されやすくなる。
60％より多い場合は、化学的耐久性が悪くなって生体内
で侵食されやすくなる。
CaF2は、水酸アパタイトの析出を促進する作用を有す
るが、５％より多い場合は、失透性が強くなりすぎてガ
ラス化が困難になる。
るが、５％より多い場合は、失透性が強くなりすぎてガ
ラス化が困難になる。
MgO及びNa2Oは、ガラスの溶融性を向上させる作用を
有するが、各々20％より多い場合は、ガラスの強度が低
下すると共に骨との化学的結合性が低下する。
有するが、各々20％より多い場合は、ガラスの強度が低
下すると共に骨との化学的結合性が低下する。
またリン酸塩を主成分とする水溶液は、硬化液として
用いるものであり、硬化反応が早いという特性を有して
おり、中性溶液を用いると生体組織に対して炎症反応を
引き起こすことがない。また材料の強度を上げるために
はリン酸イオン濃度が高い方が好ましい。
用いるものであり、硬化反応が早いという特性を有して
おり、中性溶液を用いると生体組織に対して炎症反応を
引き起こすことがない。また材料の強度を上げるために
はリン酸イオン濃度が高い方が好ましい。
抗生物質としては、骨炎や骨髄炎に対して有効なもの
であればいずれも使用可能であるが、特にゲンタマイシ
イ、バニマイシン、ミノマイシンが好ましい。またこれ
ら以外にもエリスロマイシン、リンコマイシン、クリン
ダマイシン、ノボビオシン、バシトラシン、バンコマイ
シン、フシジン酸、リフアンビシン、ボリミキシン、ネ
オマイシン、カナマイシン、カネンドマイシン、トブラ
マイシン、リビトマイシン、シソマイシン等も使用でき
る。
であればいずれも使用可能であるが、特にゲンタマイシ
イ、バニマイシン、ミノマイシンが好ましい。またこれ
ら以外にもエリスロマイシン、リンコマイシン、クリン
ダマイシン、ノボビオシン、バシトラシン、バンコマイ
シン、フシジン酸、リフアンビシン、ボリミキシン、ネ
オマイシン、カナマイシン、カネンドマイシン、トブラ
マイシン、リビトマイシン、シソマイシン等も使用でき
る。
［作用］ 本発明の骨修復材を骨の除去部に充填すると、ガラス
粉末あるいは結晶化ガラス粉末の表面やその周囲で粉末
から溶出したCa2+イオンとリン酸塩を主成分とする水溶
液中のHPO4 2-（リン酸）イオンが反応し、例えばリン酸
アンモニウム一水和物やリン酸アンモニウムマグネシウ
ム六水和物等の前駆体を経て、水酸アパタイトが生成し
て硬化する。水酸アパタイトは、生体骨に含まれる結晶
物であり、生体結合性に優れ、生体内で安定な物質であ
る。
粉末あるいは結晶化ガラス粉末の表面やその周囲で粉末
から溶出したCa2+イオンとリン酸塩を主成分とする水溶
液中のHPO4 2-（リン酸）イオンが反応し、例えばリン酸
アンモニウム一水和物やリン酸アンモニウムマグネシウ
ム六水和物等の前駆体を経て、水酸アパタイトが生成し
て硬化する。水酸アパタイトは、生体骨に含まれる結晶
物であり、生体結合性に優れ、生体内で安定な物質であ
る。
また抗生物質は、徐々に生体組織に放出されるが、粉
末の組成や粒径等によりその放出量を制御することが可
能である。抗生物質は、骨修復材の空隙を通って放出さ
れる。
末の組成や粒径等によりその放出量を制御することが可
能である。抗生物質は、骨修復材の空隙を通って放出さ
れる。
［実施例］ 以下、本発明の骨修復材を実施例に基づいて説明す
る。
る。
次表は本発明の実施例（試料No.1〜６）及び比較例
（試料No.7〜８）を示すものである。
（試料No.7〜８）を示すものである。
表中のガラス粉末及び結晶化ガラス粉末は、以下のよ
うにして調製した。
うにして調製した。
まず重量％でCaO 46.5、SiO2 36.0、P2O5 17.0、CaF2
0.5の組成を有するガラスになるように調合した原料を
1500℃で溶融し、ガラス化した。次いでこの溶融ガラス
をロール状に成形した後、アルミナボールミルを用いて
粉砕し、ふるいで330メッシュ以下にしてガラス粉末Ａ
を作製した。一方上記成形体を1050℃で４時間生焼成す
ることによって結晶化させた後、アルミナボールミルを
用いて330メッシュ以下にして結晶化ガラス粉末Ａを作
製した。
0.5の組成を有するガラスになるように調合した原料を
1500℃で溶融し、ガラス化した。次いでこの溶融ガラス
をロール状に成形した後、アルミナボールミルを用いて
粉砕し、ふるいで330メッシュ以下にしてガラス粉末Ａ
を作製した。一方上記成形体を1050℃で４時間生焼成す
ることによって結晶化させた後、アルミナボールミルを
用いて330メッシュ以下にして結晶化ガラス粉末Ａを作
製した。
また重量％でCaO 41.0、SiO2 37.5、MgO 5.0、P2O5 1
6.5の組成を有するガラスになるように調合した原料か
ら上記と同じ条件でガラス粉末Ｂ及び結晶化ガラス粉末
Ｂを作製し、さらに重量％でCaO 30.0、SiO2 50.0、Na2
O 20.0の組成を有するガラスになるように調合した原料
から上記と同じ条件でガラスＣ及び結晶化ガラス粉末Ｃ
を作製した。
6.5の組成を有するガラスになるように調合した原料か
ら上記と同じ条件でガラス粉末Ｂ及び結晶化ガラス粉末
Ｂを作製し、さらに重量％でCaO 30.0、SiO2 50.0、Na2
O 20.0の組成を有するガラスになるように調合した原料
から上記と同じ条件でガラスＣ及び結晶化ガラス粉末Ｃ
を作製した。
No.1〜６の試料の硬化液は、リン酸塩を主成分とする
水溶液であり、リン酸水素二アンモニウムとン酸二水素
アンモニウム、リン酸水素二ナトリウムとリン酸二水素
ナトリウム、リン酸水素二カリウムとリン酸二水素カリ
ウムを適量水に溶解し、PHを7.4（20℃）に調整したも
のである。
水溶液であり、リン酸水素二アンモニウムとン酸二水素
アンモニウム、リン酸水素二ナトリウムとリン酸二水素
ナトリウム、リン酸水素二カリウムとリン酸二水素カリ
ウムを適量水に溶解し、PHを7.4（20℃）に調整したも
のである。
表中の粉液比は、粉末、PMMAあるいはリン酸カルシウ
ム結晶顆粒と硬化液との割合であり、混練可能な最小液
量になるようにした。
ム結晶顆粒と硬化液との割合であり、混練可能な最小液
量になるようにした。
上記した各粉末、PMMAあるいはリン酸カルシウム結晶
顆粒1gと各抗生物質50mgとを混合し、これに対して各硬
化液を添加することによって作製したNo.1〜８の各試料
について、一週間後の抗生物質の効果の有無、圧縮強度
及び骨組織との係わりを調べたところ、本発明の実施例
であるNo.1〜６の各試料は、一週間後においても抗生物
質の効果が認められ、また圧縮強度が50MPa以上と高
く、しかも周囲の骨組織に炎症反応が認められず、周囲
骨と結合していた。
顆粒1gと各抗生物質50mgとを混合し、これに対して各硬
化液を添加することによって作製したNo.1〜８の各試料
について、一週間後の抗生物質の効果の有無、圧縮強度
及び骨組織との係わりを調べたところ、本発明の実施例
であるNo.1〜６の各試料は、一週間後においても抗生物
質の効果が認められ、また圧縮強度が50MPa以上と高
く、しかも周囲の骨組織に炎症反応が認められず、周囲
骨と結合していた。
それに対して比較的であるNo.7の試料は、80MPaの高
い圧縮強度を有し、初期において抗生物質の効果が認め
られたが、一週間後にはほとんど効果がなかった。また
周囲組織に炎症反応が認められ、周囲骨と結合しなかっ
た。さらに同じく比較例であるNo.8の試料は、一週間後
における抗生物質の効果が認められ、周囲組織に炎症が
なく、周囲骨と結合していたが、圧縮強度が0MPaであっ
た。
い圧縮強度を有し、初期において抗生物質の効果が認め
られたが、一週間後にはほとんど効果がなかった。また
周囲組織に炎症反応が認められ、周囲骨と結合しなかっ
た。さらに同じく比較例であるNo.8の試料は、一週間後
における抗生物質の効果が認められ、周囲組織に炎症が
なく、周囲骨と結合していたが、圧縮強度が0MPaであっ
た。
本発明の実施例について更に述べると、ガラス粉末Ａ
を単独で使用したNo.6の試料は、結晶化ガラス粉末Ａを
単独で使用したNo.4の試料に比べて崩壊量が多く、抗生
物質の効果が大であった。
を単独で使用したNo.6の試料は、結晶化ガラス粉末Ａを
単独で使用したNo.4の試料に比べて崩壊量が多く、抗生
物質の効果が大であった。
尚、抗生物質の効果は、各試料を体液と近いイオン濃
度に調整した疑似体液中に浸漬し、一日毎に各試料を取
り出した後、疑似体液中に骨髄炎等の炎症部位で認めら
れる黄色ブドウ球菌を入れ、その菌の致死量によって判
断した。また圧縮強度は、各試料を６φ×12mmの円柱状
に成形し、JIS T6602（歯科用リン酸亜鉛セメント）に
準じて測定した。さらに炎症反応及び生体骨との結合の
有無は、各試料を４φ×10mmの円柱状に成形し、これを
兎の大腿骨に埋入して一ケ月後に取り出して、周囲の骨
組織及び各試料と骨組織との界面を顕微鏡で観察して行
った。
度に調整した疑似体液中に浸漬し、一日毎に各試料を取
り出した後、疑似体液中に骨髄炎等の炎症部位で認めら
れる黄色ブドウ球菌を入れ、その菌の致死量によって判
断した。また圧縮強度は、各試料を６φ×12mmの円柱状
に成形し、JIS T6602（歯科用リン酸亜鉛セメント）に
準じて測定した。さらに炎症反応及び生体骨との結合の
有無は、各試料を４φ×10mmの円柱状に成形し、これを
兎の大腿骨に埋入して一ケ月後に取り出して、周囲の骨
組織及び各試料と骨組織との界面を顕微鏡で観察して行
った。
［発明の効果］ 以上のように本発明の骨修復材は、抗生物質が長期に
亙って放出されると共に、生体組織に対して炎症反応を
誘起することなく、早期に且つ強固に生体骨と結合す
る。更に機械的強度が高いために形状劣化を起こしにく
いと共に各種の形状に成形することが可能であり、複雑
な形状の骨の除去部に適用することができる。
亙って放出されると共に、生体組織に対して炎症反応を
誘起することなく、早期に且つ強固に生体骨と結合す
る。更に機械的強度が高いために形状劣化を起こしにく
いと共に各種の形状に成形することが可能であり、複雑
な形状の骨の除去部に適用することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】重量％で、CaO 30〜70、SiO2 30〜70、P2O
5 0〜60、CaF2 0〜５、MgO 0〜20、Na2O 0〜20の組成を
有するガラス粉末および／あるいは結晶化ガラス粉末
と、リン酸塩を主成分とする水溶液と、抗生物質とから
なることを特徴とする骨修復材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2071049A JP2808339B2 (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | 骨修復材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2071049A JP2808339B2 (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | 骨修復材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03272770A JPH03272770A (ja) | 1991-12-04 |
| JP2808339B2 true JP2808339B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=13449281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2071049A Expired - Lifetime JP2808339B2 (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | 骨修復材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2808339B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2349888B (en) * | 1999-05-11 | 2001-03-28 | Eastman Dental Inst | Sintered hydroxyapatite compositions and method for the preparation thereof |
| AU2006235025A1 (en) | 2005-04-04 | 2006-10-19 | The Regents Of The University Of California | Inorganic materials for hemostatic modulation and therapeutic wound healing |
-
1990
- 1990-03-20 JP JP2071049A patent/JP2808339B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03272770A (ja) | 1991-12-04 |
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