JP2808340B2 - 骨修復材 - Google Patents
骨修復材Info
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- JP2808340B2 JP2808340B2 JP2071050A JP7105090A JP2808340B2 JP 2808340 B2 JP2808340 B2 JP 2808340B2 JP 2071050 A JP2071050 A JP 2071050A JP 7105090 A JP7105090 A JP 7105090A JP 2808340 B2 JP2808340 B2 JP 2808340B2
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- repair material
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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、骨疾患や外傷により生じた骨欠損部の治療
に用いる骨修復材に関するものである。
に用いる骨修復材に関するものである。
［従来の技術］ 骨疾患や外傷により生じた骨欠損部の治療を行う場
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。
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。
そこで従来より自家骨に代わる人工の材料、いわゆる
骨修復材の開発が行われ、例えばポリメチルメタクリレ
ート（PMMA）やリン酸カルシウム結晶が自家骨に代わっ
て用いられてる。しかしながらPMMAは生体骨と化学的に
結合せず、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
害性がある。またリン酸カルシウム結晶は、強度が低い
ために劣化しやすいという欠点がある。
骨修復材の開発が行われ、例えばポリメチルメタクリレ
ート（PMMA）やリン酸カルシウム結晶が自家骨に代わっ
て用いられてる。しかしながらPMMAは生体骨と化学的に
結合せず、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
害性がある。またリン酸カルシウム結晶は、強度が低い
ために劣化しやすいという欠点がある。
さらにアルミナセラミックや結晶化ガラスといった高
い強度を有し、生体親和性に優れた材料からなる骨修復
材も開発されているが、これらの材料からなる骨修復材
も早期に充分な強度を持った状態で生体骨と結合し難い
という欠点がある。
い強度を有し、生体親和性に優れた材料からなる骨修復
材も開発されているが、これらの材料からなる骨修復材
も早期に充分な強度を持った状態で生体骨と結合し難い
という欠点がある。
このような事情から近年、アルミナセラミックや結晶
化ガラスを生体骨の除去部に嵌入するように成形した基
体に骨組織を形成する作用を有する骨形成促進物質を含
有させて生体骨との結合力を高めることが提唱されてい
る。
化ガラスを生体骨の除去部に嵌入するように成形した基
体に骨組織を形成する作用を有する骨形成促進物質を含
有させて生体骨との結合力を高めることが提唱されてい
る。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記したようにアルミナセラミックや結晶化ガラス等
の成形体を基体として、骨形成促進物質を含有させた骨
修復材は、高強度で、生体親和性に優れ、早期に生体骨
と結合するが、一方、基体を複雑な形状に形成すること
が困難であるため、生体骨を除去した部分が単純な形状
の場合にしか使用できないという問題を有している。
の成形体を基体として、骨形成促進物質を含有させた骨
修復材は、高強度で、生体親和性に優れ、早期に生体骨
と結合するが、一方、基体を複雑な形状に形成すること
が困難であるため、生体骨を除去した部分が単純な形状
の場合にしか使用できないという問題を有している。
本発明の目的は、生体骨と早期に、且つ強固に結合
し、生体為害性がなく、しかも複雑な形状の骨除去部に
も適用可能な骨修復材を提供することである。
し、生体為害性がなく、しかも複雑な形状の骨除去部に
も適用可能な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］ 本発明は、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、骨形成促進物質
とからなることを特徴とする。
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、骨形成促進物質
と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り、成形体と
異なって複雑な形状の骨除去部にも使用可能である。
尚、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。
骨と化学的に結合し、また生体適合性もあり、成形体と
異なって複雑な形状の骨除去部にも使用可能である。
尚、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。
本発明で用いるガラス粉末及び結晶化ガラス粉末の各
成分の含有量を上記のように限定したのは以下の理由に
よる。
成分の含有量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、骨との化学的結合力が
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％より多い場合には、失透性が強くなりすぎて
ガラス化が困難になる。
るが、５％より多い場合には、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。
骨形成促進物質とは、ヒトなどの哺乳動物を主とする
脊椎動物の骨を原料とする灰分を除去した有機基質の粉
末である脱灰骨粉末やそれを精製して得られる骨形成因
子のことであり、骨形成因子は、未分化の間葉系細胞に
対して細胞外から作用して、その遺伝形質を軟骨細胞や
骨芽細胞へと誘導し、骨組織を形成させる働きをする。
脊椎動物の骨を原料とする灰分を除去した有機基質の粉
末である脱灰骨粉末やそれを精製して得られる骨形成因
子のことであり、骨形成因子は、未分化の間葉系細胞に
対して細胞外から作用して、その遺伝形質を軟骨細胞や
骨芽細胞へと誘導し、骨組織を形成させる働きをする。
［作用］ 本発明の骨修復材を生体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、水和アパタイトが生
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。
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、水和アパタイトが生
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。
また骨形成促進物質は、徐々に生体組織に放出され、
骨組織を形成するが、粉末の組織や粒径により、その放
出量を制御することが可能である。骨形成促進物質は、
骨修復材の空隙を通って放出される。
骨組織を形成するが、粉末の組織や粒径により、その放
出量を制御することが可能である。骨形成促進物質は、
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。
次表は本発明の実施例（試料No.1〜６）及び比較例
（試料No.7）を示すものである。
（試料No.7）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
をロール状に形成した後、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
をロール状に形成した後、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Ｂを
作製し、さらに重量％でCaO 30.0、SiO2 50.0、Na2O 2
0.0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Ｂを
作製し、さらに重量％でCaO 30.0、SiO2 50.0、Na2O 2
0.0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Ｃを作製
した。
また硬化液は、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リ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各
々適量水に溶解し、PHを7.4（20℃）に調整したもので
ある。
り、リン酸水素二アンモニウムとリ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各
々適量水に溶解し、PHを7.4（20℃）に調整したもので
ある。
表中の粉液化は、ガラス粉末、結晶化ガラス粉末と硬
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。
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。
No.1〜６の各試料は、各粉末1gと下記に示す骨形成因
子を含む脱灰骨粉末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ものであり、一方
No.7の試料は、単に結晶化ガラス粉末Ａに硬化液を添加
したものである。
子を含む脱灰骨粉末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ものであり、一方
No.7の試料は、単に結晶化ガラス粉末Ａに硬化液を添加
したものである。
上記脱灰骨粉末は、まず家兎の長骨骨幹部を切断、粗
砕し、付着する軟組織及び骨髄を除去した後、冷却脱イ
オン水で反復洗浄し、さらにエタノール及びジエチルエ
ーテルで反復洗浄した。次いでこの骨粗砕片を冷却、イ
ンパクトミルで粉砕した後、ふるいにかけ、粒子径75〜
450μｍの骨粉末を得た。さらにこの粉末を0.5モル塩酸
に３時間浸漬して脱灰した後、脱イオン水、エタノー
ル、ジエチルエーテルで反復洗浄し、凍結乾燥して作製
した。
砕し、付着する軟組織及び骨髄を除去した後、冷却脱イ
オン水で反復洗浄し、さらにエタノール及びジエチルエ
ーテルで反復洗浄した。次いでこの骨粗砕片を冷却、イ
ンパクトミルで粉砕した後、ふるいにかけ、粒子径75〜
450μｍの骨粉末を得た。さらにこの粉末を0.5モル塩酸
に３時間浸漬して脱灰した後、脱イオン水、エタノー
ル、ジエチルエーテルで反復洗浄し、凍結乾燥して作製
した。
こうして作製した各試料について家兎大腿骨内に埋入
した場合の周囲骨の成長の有無、骨組織の炎症反応の有
無及び圧縮強度について調べたところ、本発明の実施例
であるNo.1〜６の各試料の場合は、周囲骨が成長し、炎
症反応が認められず、また圧縮強度も50MPa以上と高
く、いずれも良好な特性を有していた。
した場合の周囲骨の成長の有無、骨組織の炎症反応の有
無及び圧縮強度について調べたところ、本発明の実施例
であるNo.1〜６の各試料の場合は、周囲骨が成長し、炎
症反応が認められず、また圧縮強度も50MPa以上と高
く、いずれも良好な特性を有していた。
それに対して比較例であるNo.7の試料は、炎症反応が
認められず、圧縮強度も70MPaと高かったが、周囲骨は
ほとんど成長していなかった。
認められず、圧縮強度も70MPaと高かったが、周囲骨は
ほとんど成長していなかった。
尚、周囲骨の成長の有無及び骨組織の炎症反応の有無
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２週間後に取り出して、各試料と骨組
織との界面及び周囲の骨組織を顕微鏡で観察して行っ
た。
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２週間後に取り出して、各試料と骨組
織との界面及び周囲の骨組織を顕微鏡で観察して行っ
た。
また圧縮強度は、各試料を６φ×12mmの円柱状に成形
し、JIS T 6602（歯科用リン酸亜鉛セメント）に準じて
測定した。
し、JIS T 6602（歯科用リン酸亜鉛セメント）に準じて
測定した。
［発明の効果］ 以上のように本発明の骨修復材は、周囲骨の成長を促
すため、生体骨に対して早期に強固に結合し、また生体
組織に対して炎症反応を誘起することがなく、しかもガ
ラス粉末や結晶化ガラス粉末を用いるため、複雑な形状
の骨除去部に充填することが可能である。
すため、生体骨に対して早期に強固に結合し、また生体
組織に対して炎症反応を誘起することがなく、しかもガ
ラス粉末や結晶化ガラス粉末を用いるため、複雑な形状
の骨除去部に充填することが可能である。
尚、本発明の骨修復材は、上記した骨除去部に充填す
る用途以外にも、生体骨と人工骨との固定材としても使
用することが可能である。
る用途以外にも、生体骨と人工骨との固定材としても使
用することが可能である。
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、骨形成促進物質
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 |
|---|---|---|---|
| JP2071050A JP2808340B2 (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | 骨修復材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2071050A JP2808340B2 (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | 骨修復材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03272771A JPH03272771A (ja) | 1991-12-04 |
| JP2808340B2 true JP2808340B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=13449308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2071050A Expired - Lifetime JP2808340B2 (ja) | 1990-03-20 | 1990-03-20 | 骨修復材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2808340B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10032220A1 (de) * | 2000-07-03 | 2002-01-24 | Sanatis Gmbh | Magnesium-ammonium-phosphat-Zemente, deren Herstellung und Verwendung |
-
1990
- 1990-03-20 JP JP2071050A patent/JP2808340B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03272771A (ja) | 1991-12-04 |
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