JP3115642B2

JP3115642B2 - 人工骨材

Info

Publication number: JP3115642B2
Application number: JP03136779A
Authority: JP
Inventors: 治鈴木; 実桜井; 雅典中村; 学加賀山; 清隆角谷
Original assignee: JGC Corp
Current assignee: JGC Corp
Priority date: 1991-06-07
Filing date: 1991-06-07
Publication date: 2000-12-11
Anticipated expiration: 2015-12-11
Also published as: JPH0570113A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、骨腫瘍や骨髄炎等によ
る病巣を掻爬後の欠損部や自家骨移植後の欠損部への補
填材として新規な材料を提供する。また、歯科治療にお
いては歯髄炎や虫歯の治療等により抜髄腔に補填するた
めの根充剤などとして好適に使用される人工骨材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、骨欠損部を補填するための骨補填
材などの人工骨材としては、ヒドロキシアパタイトセラ
ミックス、リン酸３カルシウムセラミックス、リン酸カ
ルシウム系ガラスなどが実用化あるいは動物実験で使用
されている。また、人工骨材のうち骨補填材としては、
これらの材料の顆粒体が用いられている。このような顆
粒体は、生体内に埋入された後、顆粒体を核として、そ
の表面に新生骨が生長し、骨化する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
人工骨材にあっては、骨の欠損部等に補填した後、新生
骨の形成速度が遅く、完全に骨化せずに残存することに
なり、この点で改良の余地があった。本発明は上記事情
に鑑みてなされたもので、骨の欠損部に補填した際に、
新生骨の形成速度が速く、早期に新生骨が形成される優
れた骨補填材や歯科用補填材などの人工骨材を提供する
ことを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、各種のリ
ン酸カルシウム化合物を骨補填材として用いた場合の各
材料の新生骨形成状態について鋭意研究を重ねた結果、
第２リン酸カルシウム、第８リン酸カルシウムおよび非
晶質リン酸カルシウムの各化合物を骨補填材として用い
た場合、ヒドロキシアパタイトに比べて新生骨形成速度
が格段に速いことを知見した。

【０００５】さらに、第２リン酸カルシウム、第８リン
酸カルシウムおよび非晶質リン酸カルシウムを骨欠損部
などの生体内に埋入した場合、各化合物は速やかにヒド
ロキシアパタイトに変換されること、およびこれらを生
体内に埋入すると糖鎖を含む非コラーゲン性蛋白質が集
合し、この蛋白質により新生骨の形成が促進されること
を知見し、本発明を完成させた。

【０００６】すなわち本発明は、第２リン酸カルシウ
ム、第８リン酸カルシウムおよび非晶質リン酸カルシウ
ムのうちから選ばれる１種以上からなるヒドロキシアパ
タイト前駆体（以下、ＨＡ前駆体と略記する。）のみを
成分とし、硬化剤を使用せず、生体内に埋入されてヒド
ロキシアパタイトに変換され、骨化するとともに、生体
内の骨形成促進因子である、糖鎖を含む非コラーゲン性
蛋白質との親和性を有することを特徴とする人工骨材に
よって、上記課題を解消した。

【０００７】この人工骨材は、複数の液体導入口と、複
数の液体を混合して導出する溶液混合器を用い、該混合
器内にカルシウム塩溶液とリン酸溶液あるいはリン酸溶
液とアルカリ溶液とをそれぞれ導入して反応させ、生成
した反応生成物を導出口から取り出す方法によって製造
したものが好適に用いられる。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
係わる人工骨材は、第２リン酸カルシウム、第８リン酸
カルシウムおよび非晶質リン酸カルシウムのうちから選
ばれる１種以上からなるヒドロキシアパタイト前駆体の
みを成分とし、硬化剤を使用しないものである。

【０００９】このＨＡ前駆体のみを成分とし、硬化剤を
使用しない人工骨材は、その使用目的に応じて種々の形
状に成形して使用される。また、他のセラミックス製骨
材や金属製骨材の表面の被覆材としても用いることも可
能である。

【００１０】この人工骨材を、骨欠損部への補填材、す
なわち骨腫瘍や骨髄炎等による病巣を掻爬後の欠損部や
自家骨移植後の欠損部への補填材、あるいは歯科治療に
おいて、歯髄炎や虫歯の治療等により抜髄腔に補填する
ための根充剤などとして用いる場合には、粒径0.1mm〜
数mmの顆粒状に整粒して使用することが望ましい。

【００１１】この人工骨材を骨欠損部の補填材として用
いた場合には、この人工骨材は比較的速やかにヒドロキ
シアパタイト（ＨＡと略記する）に変換されるととも
に、人工骨材の周囲に新生骨が速やかに形成される。こ
の新生骨の形成作用については、次のように考えられ
る。

【００１２】通常、生体内における骨組織の形成は、膜
内骨化と、既存の軟骨支柱内に骨が形成される軟骨内骨
化に区別されている。これらの２種の骨形成は本質的に
同じである。これらの骨化過程は、いずれも骨芽細胞に
より線維性コラーゲンと一部非コラーゲン性蛋白質およ
び無機成分であるＨＡからなる骨が形成される。体液中
のカルシウム、リン酸イオンがリン酸カルシウムとして
沈着することを石灰化と呼んでいるが、この石灰化のプ
ロセスは十分に解明されていない。

【００１３】生体骨のＨＡは、化学量論的なＨＡ（Ｃａ
₁₀（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂）組成（Ｃａ／Ｐのモル比＝
１．６７）よりもＣａが欠損した状態で存在することが
知られている。これはＣａ欠損型ＨＡ（Ｃａ−ｄｅｆｉ
ｃｉｅｎｔＨＡ；Ｃａ₁₀-ｘＨｘ（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂
-ｘ０≦ｘ≦２）と称される。

【００１４】実験的にＣａ欠損型ＨＡは、第２リン酸カ
ルシウム（ＣａＨＰＯ₄；ＤＣＰと略記する）、第８リ
ン酸カルシウム（Ｃａ₈Ｈ₂（ＰＯ₄）₆・5Ｈ₂Ｏ；ＯＣＰ
と略記する）および非晶質リン酸カルシウム（Ｃａ
₃（ＰＯ₄）₂・ｎＨ₂Ｏ；ＡＣＰと略記する）などの前駆
物質を経由した場合に形成されると考えられている。従
って、生体内での生理的骨形成過程においても、ＤＣ
Ｐ，ＯＣＰ，ＡＣＰなどの前駆物質が初めに形成され、
その後これらがＨＡに転換していく過程も考えうる。

【００１５】以上の考えを基に、ＤＣＰ，ＯＣＰ，ＡＣ
Ｐが骨形成にどのように関与するかを、比較物質として
Ｃａ欠損型ＨＡおよびＨＡを用いて実験を行なった。そ
の詳細については、後述する実施例にて述べるが、各化
合物をマウスの骨の付近に埋入し、数週間ごとに摘出し
て骨組織の観察を行なった結果、各化合物によって新生
骨が形成される速度に有意の差が認められ、生体骨の成
分であるＣａ欠損型ＨＡおよびＨＡよりも、ＤＣＰ，Ｏ
ＣＰ，ＡＣＰの方が骨形成が速いことが確認された。ま
た、ＤＣＰ，ＯＣＰ，ＡＣＰの各化合物とも、生体内に
埋入後、比較的速やかにＨＡに転換していた。

【００１６】骨化過程の初期には、非コラーゲン性蛋白
質で占められている。さらに、この時期に検出される蛋
白質は、レクチンの１種である、Ｍａｃｌｕｒａｐｏｍ
ｉｆｅｒａａｇｇｕｌｉｔｉｎｉｎ（以下、ＭＰＡと
略記する）と特異的に反応する。このＭＰＡ結合性蛋白
は骨形成が進むにつれ消失していく。従って、骨形成初
期には、このＭＰＡ結合性蛋白質は重要な役割を有して
いるものと考えられる。

【００１７】このＭＰＡ結合性蛋白質の起源は、細胞か
ら分泌されたものかあるいは体液性のものであるが、現
時点では不明である。また、その生理学的機能を推定し
てみると、新生骨の形成促進因子として作用するもので
ある。しかし、このＭＰＡ結合性蛋白質の新生骨形成促
進作用は、従来より骨形成因子として知られているＢＭ
Ｐ（ＢｏｎｅＭｏｒｐｈｏｇｅｎｉｃＰｒｏｔｅｉ
ｎ）のように、未分化間葉系細胞を軟骨細胞に分化させ
る（これは、その後石灰化し、結局骨芽細胞によって骨
が形成される。）といった類の機能ではなく、骨を形成
しようとする骨芽細胞自体に働きかけ、新生骨の形成を
促進させる作用を有しているものと推測される。

【００１８】なお、ＭＰＡは、オサゲオレンジ由来のレ
クチンの一種である。レクチンは複合糖質の特定の糖鎖
残基と結合する蛋白質または糖蛋白質である。従って、
ここではＭＰＡを特定の蛋白質（新生骨の形成促進因子
である非コラーゲン性蛋白質）を検出するためのプロー
ブとして用いているのであり、ＭＰＡは生体内成分では
ない。

【００１９】図１および図２は本発明に係わる人工骨材
の使用方法を例示するものである。図１の例では、骨腫
瘍や骨髄炎等による病巣を掻爬した後の骨１の欠損部２
に、ＨＡ前駆体を主体とする顆粒状の補填材３（人工骨
材）を補填する場合である。また、図２の例は歯髄炎や
虫歯の治療等により空けられた抜髄腔４に、顆粒状に整
粒したＨＡ前駆体を主体とする根充剤５を補填し、その
上にセメント６を充填して細菌混入防止のために抜髄腔
を閉塞する場合である。なお、図２において符号７はエ
ナメル質、８は象牙質、９は歯肉、１０は歯槽骨であ
る。

【００２０】このＨＡ前駆体を主体とする人工骨材は、
骨欠損部に埋入された場合に、骨組織形成の核となり、
ＨＡに比べ、早期に新生骨を形成することができるとい
う顕著な効果を奏する。また、従来のＨＡでは長期間体
内に存在してしまうが、ＨＡ前駆体を用いた人工骨材で
は、骨欠損部に埋入後、短期間で生体骨と組成が同一な
ＨＡに変換するので、生体内での骨形成に近い新生骨形
成プロセスとなる。したがって安全性の面でも従来品よ
りも優れている。

【００２１】次に、このようなＨＡ前駆体の製造方法の
一例を説明する。図３はＨＡ前駆体を製造するのに好適
に使用される三流管を示すものである。この三流管１１
は、３つの供給口Ａ，Ｂ，Ｃと、これらの供給口から供
給された溶液を混合して流出させる流出口Ｄを備えた管
路からなっている。

【００２２】この三流管を用いて、ＨＡ前駆体（ＤＣ
Ｐ，ＯＣＰおよびＡＣＰ）を製造するには、３つの供給
口Ａ，Ｂ，Ｃのうちの第１の供給口に、カルシウム含む
溶液を供給し、また、第２の供給口にリン酸を含む溶液
を供給し、また第３の供給口に純水あるいはアルカリ溶
液を一定速度で供給し、三流管１１内で混合して流出口
Ｄから混合液を取り出し、容器に入れ一定時間放置して
沈澱を熟成させた後にろ別するか、もしくは三流管内で
混合した直後に沈澱を生成する場合には、三流管１１の
流出口Ｄから流出した沈澱を含む流出液を直接ろ過す
る。得られた沈澱は洗浄、乾燥される。このとき三流管
１１内に供給する溶液のＣａ／Ｐのモル比は、ＯＣＰの
場合を除いて、製造すべきＨＡ前駆体のＣａ／Ｐのモル
比に合わせておく。また、三流管１１に供給する各溶液
の液温は、所定温度に調温しておくことが望ましい。

【００２３】この製造方法において好適に用いられるカ
ルシウム材料としては、硝酸カルシウム（Ｃａ（Ｎ
Ｏ₃）₂・4Ｈ₂Ｏ）、酢酸カルシウム（Ｃａ（ＣＨ₃ＣＯ
Ｏ）₂・Ｈ₂Ｏ）などの水溶性カルシウム塩である。ま
た、リン酸材料としては、リン酸水素２アンモニウム、
リン酸２水素ナトリウム、などの種々のリン酸塩が使用
可能である。さらに、アルカリ溶液としては、アンモニ
ア水、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが好適に
使用される。

【００２４】この三流管を用いた製造方法では、滴下法
や単純な混合法などの従来のリン酸カルシウム系化合物
の製造方法に比べ、合成時間を短くできる。また、滴下
法のようなスケールアップの影響が少ない等の利点があ
る。

【００２５】なお、ＨＡ前駆体は、上述した三流管を用
いた製造方法の他に従来より公知のリン酸カルシウム系
化合物合成方法を用いて製造することも可能である。Ｈ
Ａ前駆体の製造に好適に用いられる従来法を次に示す。

【００２６】（１）Ｅａｎｅｓらの方法（Ｅａｎｅｓ，
Ｅ．Ｄ．，Ｇｉｌｌｅｓｓｅｎ，Ｉ．Ｈ．，Ｐｏｓｎｅ
ｒ，Ａ．Ｓ．（１９６５）Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ
ｓｔａｔｅｓｉｎｔｈｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔ
ｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ．Ｎａｔ
ｕｒｅ，２０８，３６５−３６７．）

【００２７】（２）Ｅａｎｅｓの方法（Ｅａｎｅｓ，
Ｅ．Ｄ．（１９７０）Ｔｈｅｒｍｏｃｈｅｍｉｃａｌ
ｓｔｕｄｉｅｓｏｎａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｌ
ｃｉｕｍｐｈｏｓｐｈａｔｅ．Ｃａｌｃｉｆ．Ｔｉｓ
ｓｕｅＲｅｓ．，５，１３３−１４５

【００２８】（３）ＬｅＧｅｒｏｓの方法（ＬｅＧｅｒ
ｏｓ，Ｒ．Ｚ．（１９８５）Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ｏｆｏｃｔａｃａｌｃｉｕｍｐｈｏｓｐｆａｔｅ（Ｏ
ＣＰ）；Ａｄｉｒｅｃｔｆａｓｔｍｅｔｈｏｄ．
Ｃａｌｃｉｆ．ＴｉｓｓｕｅＩｎｔ．，３７，１９
４−１９７．）

【００２９】（４）Ｍｏｒｅｎｏらの方法（Ｍｏｒｅｎ
ｏ，Ｅ．Ｃ．，Ｇｒｅｇｏｌｙ，Ｔ．Ｍ．，Ｂｒｏｗ
ｎ，Ｗ．Ｅ．（１９６８）Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎ
ｄｓｏｌｕｂｉｌｉｔｙｏｆｈｙｄｒｏｘｙａｐａ
ｔｉｔｅ．Ｊ．Ｒｅｓ．Ｎａｔ．Ｂｕｒ．Ｓｔａｎ
ｄ．，７０Ａ，７７３−７８２．

【００３０】

【実施例】

（実施例１）人工骨材の製造ＨＡ前駆体（ＤＣＰ，ＯＣＰおよびＡＣＰ）と、比較材
料としてＨＡおよびＣａ欠損型ＨＡをそれぞれ作製し
た。

【００３１】ＤＣＰ（第２リン酸カルシウムＣａＨ
ＰＯ₄）の製造三流管法により製造した。１モルの硝酸カルシウム４水
塩（Ｃａ（ＮＯ₃）₂・4Ｈ₂Ｏ）の水溶液1360ml、１モル
のリン酸水素２アンモニウム（(ＮＨ₄)₂ＨＰＯ₄）水溶
液1360ml、純水680mlを、45℃の一定温度にして、図３
に示す三流管の各々の供給口から20分で流出させた。合
成後、沈澱物を含む混合液をビーカーに導き、45℃、60
0r.p.m.で30分熟成した。この後、ろ過、洗浄して120℃
で乾燥させた。

【００３２】ＯＣＰ（第８リン酸カルシウムＣａ₈
Ｈ₂（ＰＯ₄）₆・5Ｈ₂Ｏ）の製造ＬｅＧｅｒｏｓ（１９８５）の方法に基づいて製造し
た。0.04モルのリン酸２水素ナトリウム２水塩（ＮａＨ
₂ＰＯ₄・2Ｈ₂Ｏ）溶液250mlを、67.5℃、400r.p.m.で攪
拌しているところに、0.04モルの酢酸カルシウム（Ｃａ
（ＣＨ₃ＣＯＯ）₂・Ｈ₂Ｏ）溶液250mlを60分で滴下しＯ
ＣＰの沈澱を合成した。滴下終了後、400r.p.m.，67.5
℃で30分熟成し、ろ過、洗浄、乾燥させた。

【００３３】ＡＣＰ（非晶質リン酸カルシウムＣａ
₃（ＰＯ₄）₂・ｎＨ₂Ｏ）の製造Ｅａｎｅｓら（１９６５）の方法に基づいて製造した。
1.5モルの硝酸カルシウム４水塩（Ｃａ（ＮＯ₃）₂・4Ｈ
₂Ｏ）と、0.1モルのアンモニアとの混合溶液4800mlを25
℃とし、300r.p.m.で攪拌しながら１モルのリン酸水素
２アンモニウムと6.3モルのアンモニアとの混合溶液480
0mlを一気に投入し、投入後、直ちにろ過し、アセトン
で洗浄、室温乾燥後、さらに120℃で乾燥させた。

【００３４】ＨＡ（ヒドロキシアパタイトＣａ
₁₀(ＰＯ₄)₆・(ＯＨ)₂）の製造Ｍｏｒｅｎｏ（１９６８）の方法を基に三流管法により
製造した。1.7モルの硝酸カルシウム４水塩溶液2500m
l、１モルのリン酸水素２アンモニウムと0.2モルのアン
モニアとの混合液2500ml、0.9モルのアンモニア水溶液1
250mlを45℃の一定温度とし、三流管に供給して30分で
全量を流出させて合成した。沈澱物はのＤＣＰと同様
に処理した。

【００３５】Ｃａ欠損型ＨＡ（Ｃａ₁₀-ｘＨｘ（Ｐ
Ｏ₄）₆（ＯＨ）₂-ｘ０≦ｘ≦２）の製造Ｅａｎｅｓ（１９７０）の方法を基に三流管法で製造し
た。1.5モルの硝酸カルシウム４水塩溶液1500ml、１モ
ルのリン酸水素２アンモニウム溶液1500ml、1.1モルの
アンモニア水溶液750mlを45℃の一定温度とし、３液を3
0分で流出させて合成した。以下、ＤＣＰと同様に熟
成、洗浄、乾燥させた。

【００３６】なお、これらの各材料のうち、ＯＣＰお
よびＡＣＰは、三流管法以外の方法で製造した材料を
動物実験用に用いたが、これらＯＣＰおよびＡＣＰを三
流管法で製造し、およびで得られた材料と比較した
結果、三流管法を用いてものＯＣＰ（ＬｅＧｅｒｏｓ
（１９８５）の方法）およびのＡＣＰ（Ｅａｎｅｓら
（１９６５）の方法）と同様の材料が得られた。

【００３７】三流管法によるＯＣＰの製造0.16モルの酢酸カルシウム（Ｃａ（ＣＨ₃ＣＯＯ）₂・Ｈ
₂Ｏ）を全量1500mlとした水溶液、0.16モルのリン酸２
水素ナトリウム２水塩を全量1500mlとした水溶液、純水
1000mlの３液を、70℃に加温し、図３に示す三流管の各
々の供給口から15分で導入した。得られた沈澱物は70
℃、15分の熟成後、ろ過し、再び沈澱を純水中に分散
し、ろ過した後、120℃で乾燥させた。

【００３８】三流管法によるＡＣＰの製造硝酸カルシウム４水塩0.125モルを全量270mlとした水溶
液、リン酸水素２アンモニウム0.083モルを全量270mlと
した水溶液、アンモニア水0.6モルを全量２７０ｍｌと
した水溶液の３液を、三流管の各々の供給口から供給し
１分間で流出させ、直ちに沈澱をろ別した後、沈澱物を
１リットルのアセトン中にホモミキサーで分散させ、ろ
過し、この工程をもう１回繰り返した。これを室温で乾
燥させた。

【００３９】このようにして得られた各々の材料、Ｄ
ＣＰ、ＯＣＰ（ＬｅＧｅｒｏｓの方法）、ＡＣＰ
（Ｅａｎｅｓらの方法）、ＯＣＰ（三流管法）、Ａ
ＣＰ（三流管法）の比表面積値を測定した。結果を表１
に示した。

【表１】

【００４０】また、これら各材料をＸ線回折により比較
した。この結果を図４（ＤＣＰ）、図５（ＯＣＰ）、図
６（ＡＣＰ）に示した。これらの結果から明らかなよう
に、ＬｅＧｅｒｏｓの方法で製造したＯＣＰと三流管法
で製造したＯＣＰ、Ｅａｎｅｓらの方法で製造したＡＣ
Ｐと三流管法で製造したＡＣＰは、同様な物性値を持
ち、Ｘ線回折のパターンが同一であることが確認され
た。

【００４１】（実施例２）動物実験実施例１で製造した各インプラント材料のうち、〜
の各材料（ＤＣＰ、ＯＣＰ、ＡＣＰ、ＨＡ、
Ｃａ欠損型ＨＡ）を用いた。各材料は、ＩＣＰ分析とＸ
線回折により、各々の化合物であることを確認した。各
材料の乾燥品は軽く粉砕して１６〜３２メッシュに整粒
してインプラントを作製した。

【００４２】各インプラント材料は、加熱滅菌処理した
後、７週令雄ＢＡＬＢ／ｃマウスの頭頂骨骨膜下へ無菌
的に埋入した。なお、この埋入箇所は、マウスの前額面
（額と平行な面）で切断し、骨膜を剥した状態で埋入し
たので、正確には骨膜下ではないが、便宜上、頭頂骨骨
膜下と表現した。その後、１，３，５，７，９，１１，
１３，１５週経過した時点で屠殺して、骨、埋入したイ
ンプラント、皮膚を一塊として摘出し、これをホルマリ
ン固定し、脱水した後、メチルメタアクリレート（ＭＭ
Ａ）樹脂で包埋し、硬化させた。

【００４３】ＭＭＡ樹脂包埋試料を薄切した後、厚さ２
０μｍまで研磨し、非脱灰ヘマトキシリン・エオジン染
色標本を作製し、各インプラント材料による骨組織の出
現割合を測定した。その結果を表２に示した。

【表２】

【００４４】表２から明らかなように、本発明に係わる
ＨＡ前駆体からなるインプラント材（ＤＣＰ，ＯＣＰ，
ＡＣＰ）は、従来品であるＨＡやＣａ欠損型ＨＡに比
べ、骨組織の出現率が高く、早期に骨が生成した。ま
た、ＤＣＰ，ＯＣＰ，ＡＣＰの各材料間での骨組織の出
現割合は各期間ともほぼ同じであり、いずれの材料でも
早期に骨が形成された。

【００４５】また、未染色薄切片を用いて微小部強力Ｘ
線回折によって各週経過の試料のインプラントの結晶構
造を測定した。その結果、ＤＣＰ，ＯＣＰ，ＡＣＰは、
埋入後１週間でＨＡの回折パターンに変化していた。図
７は、これらインプラントのうちＯＣＰでのＸ線回折パ
ターンの変化を示したものである。この図に示すように
埋入後１週間でＯＣＰの回折パターンは大きく変化しＨ
Ａの回折パターン（図示略）の回折パターンと同じにな
り、その後結晶構造は殆ど変化していないことがわか
る。

【００４６】また、骨形成に係わる糖鎖を含む非コラー
ゲン性蛋白質の存在を次のようにして調べた。各インプ
ラントを埋入後、１０日および１３日経過後に屠殺し
て、骨、インプラント、皮膚を一塊として摘出し、４％
のパラホルムアルデヒドを含む０．０１モルのＰＢＳで
洗浄、５％のＥＤＴＡを含む０．０１モルのＰＢＳで脱
灰した。この後、脱水してパラフィンで包埋し、ミクロ
トームで厚さ４μｍに薄切し、キシレンで洗浄してパラ
フィンを除き、蛍光物質で標識することによって蛍光化
したＭＰＡを、０．０１モルＰＢＳと０．０２５％Ｔｒ
ｉｔｏｎＸで２０倍に希釈した溶液に１時間浸した。こ
れを洗浄後、封入し、蛍光顕微鏡で観察した。対照とし
て、糖阻害剤（α−Ｄ−ｍｅｌｉｂｉｏｓｅ）で反応さ
せた試料のＭＰＡ染色も行なった。

【００４７】図８は、ＯＣＰインプラント埋入後、１０
日経過した埋入部分の状態（ＭＰＡ非染色）を示し、ま
た図９は同じく埋入後１３日経過した埋入部分の状態
（ＭＰＡ非染色）を示している。これらの図中、符号１
２はＯＣＰインプラント、１３は頭頂骨、１４は骨基
質、１５は骨細胞、１６は類骨、１７は骨膜、１８は骨
芽細胞、１９は軟組織である。埋入１０日目ではＯＣＰ
はＨＡに転換しているが（ＨＡに転換しているが便宜上
ＯＣＰと記する。）、図８に示したようにその周囲には
骨基質（いわゆる骨）は形成されていなかった。埋入後
１３日のものでは、図９に示したようにＯＣＰ１２の周
囲に骨基質１４が形成された。

【００４８】ＭＰＡ染色した試料を蛍光顕微鏡で観察し
た結果、ＯＣＰ１２の部位に一致してＭＰＡと結合可能
な蛋白質（ＭＰＡ結合性蛋白質）が局在していた。この
蛋白質は、埋入１０日および１３日の双方で認められ
た。

【００４９】図１０は、ＭＰＡ（ＭＰＡ−レクチン）と
糖鎖を有する蛋白質との結合を摸式的に示すものであ
る。このＭＰＡ２０は、特定の糖鎖２１とはまり合う鍵
穴２２を有している。また、ＭＰＡ−レクチンは、その
検出を可能とするために蛍光物質で標識されている。一
方、埋入されたＯＣＰ１２（ＨＡに変換されたＯＣＰ）
の周囲には、特定の糖鎖２１を有する蛋白質（非コラー
ゲン性蛋白質）２３が接合される。そしてＯＣＰ埋入部
分に蛍光化されたＭＰＡ２０を接触させると、蛋白質２
３の糖鎖２１が、ＭＰＡ２０の鍵穴２２にはまり合い、
ＭＰＡ２０は、糖鎖を有する蛋白質２３を介してＯＣＰ
１２に固定化される。

【００５０】このように、骨基質１４が形成される前
に、すでにＯＣＰ１２部位に一致してＭＰＡ結合性蛋白
質２３が局在していることから、ＯＣＰ１２の周囲への
新生骨形成に、この蛋白質が関与して早期に新生骨を形
成させる機能を有していることが予想される。

【００５１】図１１は、ＭＰＡ染色したＯＣＰインプラ
ント埋入後１３日経過後の蛍光像を示したものである。
符号２４は蛍光発色したＯＣＰ、２５はＯＣＰの周囲に
形成された新生骨である。図示したようにＯＣＰの周囲
にのみ蛍光発色が見られ、頭頂骨１３および新生骨２５
は蛍光発色を示さなかった。この結果から、ＭＰＡ結合
性蛋白質は、ＯＣＰの表面に選択的に吸着されることが
確認された。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の人工骨材
は、第２リン酸カルシウム、第８リン酸カルシウムおよ
び非晶質リン酸カルシウムのうちから選ばれる１種以上
からなるヒドロキシアパタイト前駆体のみを成分とし、
硬化剤を使用せず、生体内に埋入されてヒドロキシアパ
タイトに変換され骨化するとともに、生体内の骨形成促
進因子である、糖鎖を含む非コラーゲン性蛋白質との親
和性を有し、骨欠損部や歯の抜髄腔などに埋入された場
合に、骨組織形成の核となり、従来のＨＡセラミックス
系人工骨材に比べ、早期に新生骨が形成される優れた効
果を奏する。

【００５３】また、本発明の人工骨材では、骨欠損部に
埋入後、短期間で生体骨と組成が同一なＨＡに変換する
ので、生体内での骨形成に近い新生骨形成プロセスとな
る。したがって安全性の面でも従来品よりも優れてい
る。

【００５４】また、本発明の人工骨材は、複数の液体導
入口と、複数の液体を混合して導出する溶液混合器を用
い、該混合器内にカルシウム塩溶液とリン酸溶液あるい
はリン酸溶液とアルカリ溶液とをそれぞれ導入して反応
させ、生成した反応生成物を導出口から取り出す方法に
よって製造可能であるので、滴下法や単純な混合法など
の従来のリン酸カルシウム系化合物の製造に比べ、合成
時間を短くできる。また、滴下法のようなスケールアッ
プの影響が少ない等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】人工骨材の応用例として骨欠損部の補填材に用
いた場合を示す外観図である。

【図２】他の応用例として歯の抜髄腔内の補填材に用い
た場合を示す断面図である。

【図３】本発明の人工骨材の製造方法において好適に用
いられる製造装置の一例を示す断面図である。

【図４】実施例において製造したＤＣＰのＸ線回折パタ
ーンを示すグラフである。

【図５】同じくＯＣＰのＸ線回折パターンを示すグラフ
である。

【図６】同じくＡＣＰのＸ線回折パターンを示すグラフ
である。

【図７】ＨＡ前駆体インプラントを用いた動物実験にお
いて、ＯＣＰインプラントの結晶構造の経時変化を示す
グラフである。

【図８】ＨＡ前駆体インプラントを用いた動物実験にお
いて、ＯＣＰインプラント埋入後１０日目の埋入部分の
状態を示す拡大概略図である。

【図９】同じく埋入後１３日目の埋入部分の状態を示す
拡大概略図である。

【図１０】ＨＡ前駆体インプラントに選択的に吸着する
糖鎖を有する蛋白質とＭＰＡとの結合状態を説明するた
めの概略図である。

【図１１】ＯＣＰインプラント埋入後１３日目の試料に
おけるＭＰＡ局在状態を示す蛍光像を示す拡大概略図で
ある。

【符号の説明】

１骨２欠損部３補填材（人工骨材）５根充剤（人工骨材）１１三流管（混合器）Ａ，Ｂ，Ｃ流入口Ｄ流出口１２ＯＣＰインプラント１３前頂骨２０ＭＰＡ２１糖鎖２３蛋白質２４ＭＰＡ染色ＯＣＰ２５新生骨

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加賀山学宮城県仙台市青葉区桜ヶ丘三丁目18−８ (72)発明者角谷清隆宮城県黒川郡富谷町富ヶ丘三丁目６−25 (56)参考文献特開昭58−4821（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−106166（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−211069（ＪＰ，Ａ) 特開平２−44050（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】第２リン酸カルシウム、第８リン酸カルシ
ウムおよび非晶質リン酸カルシウムのうちから選ばれる
１種以上からなるヒドロキシアパタイト前駆体のみを成
分とし、硬化剤を使用せず、生体内に埋入されてヒドロキシアパタイトに変換され骨
化するとともに、生体内の骨形成促進因子である、糖鎖
を含む非コラーゲン性蛋白質との親和性を有することを
特徴とする人工骨材。