JP3176241B2 - 骨修復材とその製造方法 - Google Patents
骨修復材とその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、老齢、疾病、事故など
によって失われた骨欠損部を再建するために充填される
骨修復材料とその製造方法に関するものである。
によって失われた骨欠損部を再建するために充填される
骨修復材料とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、上記骨修復材として、リン酸
カルシウム系材料の顆粒が用いられてきた。
カルシウム系材料の顆粒が用いられてきた。
【０００３】この顆粒は骨欠損部に顆粒状態のまま充填
されるもので、顆粒周囲に新生骨が早期に新生進入し、
この新生骨が各顆粒を包含して、上記骨欠損部を充填修
復することを期待するものであった。
されるもので、顆粒周囲に新生骨が早期に新生進入し、
この新生骨が各顆粒を包含して、上記骨欠損部を充填修
復することを期待するものであった。
【０００４】
【従来技術の課題】しかしながら、上記従来技術には次
のような問題があった。すなわち、顆粒状態のまま充填
されるのでポケット形状をなす骨欠損部以外には使用が
極めて困難である。また、欠損部への固定が困難で、充
填、縫合後に湿潤する血液、生体液による流出が起こり
易く、この流出により、骨よりもむしろ軟組織に被覆さ
れてしまったり、慢性の炎症を励起する恐れがある。さ
らに、骨形成が進行したとしても、顆粒が存在すること
により新生骨の占有密度が小さく構造的に脆弱な状態で
ある。また骨修復後のインプラント埋入を考える場合、
ハイドロキシアパタイト（以下、ＨＡＰと略称する）の
存在や骨質の脆弱上の為、ドリル等による後加工は実質
上不可能であるという不具合があった。
のような問題があった。すなわち、顆粒状態のまま充填
されるのでポケット形状をなす骨欠損部以外には使用が
極めて困難である。また、欠損部への固定が困難で、充
填、縫合後に湿潤する血液、生体液による流出が起こり
易く、この流出により、骨よりもむしろ軟組織に被覆さ
れてしまったり、慢性の炎症を励起する恐れがある。さ
らに、骨形成が進行したとしても、顆粒が存在すること
により新生骨の占有密度が小さく構造的に脆弱な状態で
ある。また骨修復後のインプラント埋入を考える場合、
ハイドロキシアパタイト（以下、ＨＡＰと略称する）の
存在や骨質の脆弱上の為、ドリル等による後加工は実質
上不可能であるという不具合があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するため、本発明はカルボキシルメチル化度が４０〜
１００％であり且つ平均分子量が５０万〜２００万であ
るカルボキシルメチルキチンの多孔質マトリックス中に
リン酸カルシウム系材料の顆粒を平均顆粒間距離５０〜
４００μｍの密度で分散せしめた骨修復材とその製造方
法を提供するものである。
決するため、本発明はカルボキシルメチル化度が４０〜
１００％であり且つ平均分子量が５０万〜２００万であ
るカルボキシルメチルキチンの多孔質マトリックス中に
リン酸カルシウム系材料の顆粒を平均顆粒間距離５０〜
４００μｍの密度で分散せしめた骨修復材とその製造方
法を提供するものである。
【０００６】
【作用】本発明の骨修復材は、図１および図２に示すよ
うにカルボキシルメチルキチン（以下、ＣＭキチンと略
称する）の多孔質マトリックス中に、ＨＡＰ、ＴＣＰ、
ＡＷＧＣなどのリン酸カルシウムの顆粒を分散せしめた
ものであり、全体としてスポンジのような素材であるこ
とから充填する骨欠損部の形状に合わせて、はさみ等に
より切り出し、所定箇所に詰め込む。なお、この時、生
体に安全な少量の接着材を用いて該骨修復材を固着して
も良い。
うにカルボキシルメチルキチン（以下、ＣＭキチンと略
称する）の多孔質マトリックス中に、ＨＡＰ、ＴＣＰ、
ＡＷＧＣなどのリン酸カルシウムの顆粒を分散せしめた
ものであり、全体としてスポンジのような素材であるこ
とから充填する骨欠損部の形状に合わせて、はさみ等に
より切り出し、所定箇所に詰め込む。なお、この時、生
体に安全な少量の接着材を用いて該骨修復材を固着して
も良い。
【０００７】この骨修復材は顆粒ではなく、生体内にて
極めて安全で生体内分解性のＣＭキチンにリン酸カルシ
ウムの顆粒が分散せしめてあり且つブロック状であるの
で、上記詰め込みにより充填されるので、充填箇所から
脱落する恐れがない。従って、充填後、本格的な骨新生
反応が起こるまでの不安定な期間、ＣＭキチンのマトリ
ックスによりリン酸カルシウム系材料の顆粒が保持され
た状態で、ＣＭキチンのマトリックス中に存在するポア
内に多量の液成分の透過吸収が可能で各種細胞が貯留さ
れる環境を提供する。そして、この環境の下、リン酸カ
ルシウム系材料の顆粒が新生骨形成の起因となり、ＣＭ
キチンが分解吸収するのと併行してこれが新生骨に置換
されていく。
極めて安全で生体内分解性のＣＭキチンにリン酸カルシ
ウムの顆粒が分散せしめてあり且つブロック状であるの
で、上記詰め込みにより充填されるので、充填箇所から
脱落する恐れがない。従って、充填後、本格的な骨新生
反応が起こるまでの不安定な期間、ＣＭキチンのマトリ
ックスによりリン酸カルシウム系材料の顆粒が保持され
た状態で、ＣＭキチンのマトリックス中に存在するポア
内に多量の液成分の透過吸収が可能で各種細胞が貯留さ
れる環境を提供する。そして、この環境の下、リン酸カ
ルシウム系材料の顆粒が新生骨形成の起因となり、ＣＭ
キチンが分解吸収するのと併行してこれが新生骨に置換
されていく。
【０００８】ここで、本発明の骨修復材によれば、リン
酸カルシウム系材料の顆粒を平均顆粒間距離５０〜４０
０μｍ、ＣＭキチンのカルボキシルメチル化度を４０〜
１００％及びその平均分子量が５０万〜２００万とした
ことにより、ＣＭキチンの分解速度と骨形成速度が近く
なる。したがって、新生骨増生のスペース、密度が大き
く、効率的で天然骨の割合の多い骨修復が保証される。
酸カルシウム系材料の顆粒を平均顆粒間距離５０〜４０
０μｍ、ＣＭキチンのカルボキシルメチル化度を４０〜
１００％及びその平均分子量が５０万〜２００万とした
ことにより、ＣＭキチンの分解速度と骨形成速度が近く
なる。したがって、新生骨増生のスペース、密度が大き
く、効率的で天然骨の割合の多い骨修復が保証される。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を用いて説明す
る。以下の順序で、前記骨修復材を作製した： カルボキシルメチル化度５０〜８０％のカルボキシル
メチルキチン（以下ＣＭキチンとする）粉末を蒸留水に
溶解し、水溶液を調製した。
る。以下の順序で、前記骨修復材を作製した： カルボキシルメチル化度５０〜８０％のカルボキシル
メチルキチン（以下ＣＭキチンとする）粉末を蒸留水に
溶解し、水溶液を調製した。
【００１０】
【表１】
【００１１】上記水溶液の重量に対して表１に示すよ
う１／５倍量（複合体Ａ，Ｃ）あるいは等倍量（複合体
Ｂ，Ｃ）で且つ同表に示すような粒径のＨＡＰ顆粒を混
入し、溶液中にＨＡＰ顆粒が均一に分散するようにスタ
ーラーを用い十分に攪拌した。
う１／５倍量（複合体Ａ，Ｃ）あるいは等倍量（複合体
Ｂ，Ｃ）で且つ同表に示すような粒径のＨＡＰ顆粒を混
入し、溶液中にＨＡＰ顆粒が均一に分散するようにスタ
ーラーを用い十分に攪拌した。
【００１２】の混合溶液を金属製、硬質ガラス製あ
るいはポリプロピレン製の容器中に適量を注入し、ドラ
イアイスエタノール浴中（約マイナス４０°C ）でＨＡ
Ｐ顆粒が均一に分散している間に冷凍させ、φ４ｍｍ、
厚さ２〜３ｍｍの円柱状の骨修復材を得た。
るいはポリプロピレン製の容器中に適量を注入し、ドラ
イアイスエタノール浴中（約マイナス４０°C ）でＨＡ
Ｐ顆粒が均一に分散している間に冷凍させ、φ４ｍｍ、
厚さ２〜３ｍｍの円柱状の骨修復材を得た。
【００１３】の容器ごと、凍結乾燥処理した。
【００１４】の乾燥物を１４０°C 〜１６０℃の温
度で、２４時間、真空熱処理し、ＣＭキチンを水難溶化
（熱固定）熱架橋させた。
度で、２４時間、真空熱処理し、ＣＭキチンを水難溶化
（熱固定）熱架橋させた。
【００１５】以上の方法で、カルボキシルミチルキチン
の多孔質マトリックス内にＨＡＰ顆粒がほぼ均一に分散
した本実施例の骨修復材としての複合体Ａ〜Ｄを得た。
なお、比較例としてＨＡＰ顆粒を混入せずに、それ以外
は上述の方法と同一の方法でＨＡＰ顆粒を含まない骨修
復材、コントロールＣＴ２およびＣＴ３を得た。
の多孔質マトリックス内にＨＡＰ顆粒がほぼ均一に分散
した本実施例の骨修復材としての複合体Ａ〜Ｄを得た。
なお、比較例としてＨＡＰ顆粒を混入せずに、それ以外
は上述の方法と同一の方法でＨＡＰ顆粒を含まない骨修
復材、コントロールＣＴ２およびＣＴ３を得た。
【００１６】これの骨修復材の切片（厚さ２０μm ）を
得、この切片をＳＥＭ撮影し、このＳＥＭ写真像の観察
から図３に示すように、ひとつのＨＡＰ顆粒１の任意に
選びだし、これと隣接する周囲の顆粒１との間隙ｄを計
測し、その平均を算出する。
得、この切片をＳＥＭ撮影し、このＳＥＭ写真像の観察
から図３に示すように、ひとつのＨＡＰ顆粒１の任意に
選びだし、これと隣接する周囲の顆粒１との間隙ｄを計
測し、その平均を算出する。
【００１７】そして、同じことを５つの顆粒１について
行い、最小値と最大値の間を顆粒間距離の範囲、さらに
その中間値を平均顆粒間距離とした。
行い、最小値と最大値の間を顆粒間距離の範囲、さらに
その中間値を平均顆粒間距離とした。
【００１８】次に、これらの骨修復材の骨修復能を観察
するべく、以下の動物実験を行った。まず、図４に示す
ように家兎Ｒ（雌）の頭蓋骨の骨膜を剥離し、その状態
で歯科用バーを用いて約４ｍｍ径、深さ３ｍｍの貫通孔
を正中の左右両側対称に各４つ形成し、これらの貫通孔
に前記本実施例の骨修復材および比較例のＨＡＰ顆粒を
含まない骨修復材、または比較例の骨修復材のブロック
体Ｎを埋入した後、上記骨膜２を縫合封鎖した。図５
は、この埋入状態を示し、同図に示すように脳硬膜３は
損傷させずに既存骨４とともに残しておく。なお、比較
のため自然治癒させた場合（コントロールＣＴ１）も観
察した。
するべく、以下の動物実験を行った。まず、図４に示す
ように家兎Ｒ（雌）の頭蓋骨の骨膜を剥離し、その状態
で歯科用バーを用いて約４ｍｍ径、深さ３ｍｍの貫通孔
を正中の左右両側対称に各４つ形成し、これらの貫通孔
に前記本実施例の骨修復材および比較例のＨＡＰ顆粒を
含まない骨修復材、または比較例の骨修復材のブロック
体Ｎを埋入した後、上記骨膜２を縫合封鎖した。図５
は、この埋入状態を示し、同図に示すように脳硬膜３は
損傷させずに既存骨４とともに残しておく。なお、比較
のため自然治癒させた場合（コントロールＣＴ１）も観
察した。
【００１９】この状態で、２週、４週、８週経過させ、
それぞれの時点で上記家兎を屠殺して頭蓋骨から骨修復
材及び周囲組織を同時に採取した。そして、これらをエ
タノール固定した後に樹脂包埋し、薄切した切片をトレ
イジンブルー染色及びＰＡＳ染色を施して組織標本を得
た。
それぞれの時点で上記家兎を屠殺して頭蓋骨から骨修復
材及び周囲組織を同時に採取した。そして、これらをエ
タノール固定した後に樹脂包埋し、薄切した切片をトレ
イジンブルー染色及びＰＡＳ染色を施して組織標本を得
た。
【００２０】次に、この組織標本の顕微鏡写真を撮影
し、得られた写真から図６乃至図７に示すように新生骨
５の伸展率およひ形態維持率を求めた。これらを表２に
示す。
し、得られた写真から図６乃至図７に示すように新生骨
５の伸展率およひ形態維持率を求めた。これらを表２に
示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】なお、上記形態維持率を求めた理由は以下
の通りである。すなわち、ＨＡＰ顆粒から構成される比
較例の骨修復材の場合、埋入部からの脱流が起こり易く
埋入側の骨形成が期待できないという問題があり、同様
の問題が発生し得るか否かの確認を行う必要があったた
めである。
の通りである。すなわち、ＨＡＰ顆粒から構成される比
較例の骨修復材の場合、埋入部からの脱流が起こり易く
埋入側の骨形成が期待できないという問題があり、同様
の問題が発生し得るか否かの確認を行う必要があったた
めである。
【００２３】以下、上記動物実験の結果について説明す
る。表２および図８に示すように、ＣＭキチンを含有す
る複合体Ａ〜Ｄが新生骨形成の場合、伸展率でやや比較
例に劣るものがあるが、形態維持率では早期（２週間＝
２Ｗ）から中期（４週間＝４Ｗ）の段階で、比較例（コ
ントロールＣＴ１〜３）にやや遅延するものもあるが、
後期（８週間＝８Ｗ）は総じて同等以上の値を示した。
る。表２および図８に示すように、ＣＭキチンを含有す
る複合体Ａ〜Ｄが新生骨形成の場合、伸展率でやや比較
例に劣るものがあるが、形態維持率では早期（２週間＝
２Ｗ）から中期（４週間＝４Ｗ）の段階で、比較例（コ
ントロールＣＴ１〜３）にやや遅延するものもあるが、
後期（８週間＝８Ｗ）は総じて同等以上の値を示した。
【００２４】前記平均顆粒間距離としては５０〜４００
μm が望ましく、特に好ましいのは５０〜２００μm 或
いは１００〜４００μm の範囲であることが判った。
μm が望ましく、特に好ましいのは５０〜２００μm 或
いは１００〜４００μm の範囲であることが判った。
【００２５】他方、比較例もほぼ良好な反応を示した
が、埋入部位からの脱粒や顆粒が凝集する例が見られ、
特に後期には、既存骨近傍の新生骨内にのみＨＡＰ顆粒
が偏り、中心部がくぼんだ形態で骨修復される傾向が確
認された。
が、埋入部位からの脱粒や顆粒が凝集する例が見られ、
特に後期には、既存骨近傍の新生骨内にのみＨＡＰ顆粒
が偏り、中心部がくぼんだ形態で骨修復される傾向が確
認された。
【００２６】なお、鋭意検討の結果、以下のことが確認
された。まず、前記多孔質マトリックスの平均孔径は１
０μm 〜１００μm であることが好ましい。すなわち、
平均孔径が１０μm 未満の時には、埋入初期に孔内で血
餅が凝固したまま、これを塞ぎ、もって生体液が入りに
くくなるので血餅が分解され難く、また１００μm より
大きい時には、繊維性組織まで侵入してくることにより
骨形成が阻害されてしまうという不具合がある。
された。まず、前記多孔質マトリックスの平均孔径は１
０μm 〜１００μm であることが好ましい。すなわち、
平均孔径が１０μm 未満の時には、埋入初期に孔内で血
餅が凝固したまま、これを塞ぎ、もって生体液が入りに
くくなるので血餅が分解され難く、また１００μm より
大きい時には、繊維性組織まで侵入してくることにより
骨形成が阻害されてしまうという不具合がある。
【００２７】次に、上記多孔質マトリックスのカルボキ
シルメチル化度としては、４０％〜１００％であること
が好ましい。すなわち、カルボキシルメチル化度が４０
％未満である場合、水溶性が乏しいため酸や有機溶剤を
使わざるを得ない。また、そのようにして作られたマト
リックスは分解吸収性が低く、細胞サイド（リゾチー
ム）の負担が大きくなるため、炎症が長期化するという
不具合がある。
シルメチル化度としては、４０％〜１００％であること
が好ましい。すなわち、カルボキシルメチル化度が４０
％未満である場合、水溶性が乏しいため酸や有機溶剤を
使わざるを得ない。また、そのようにして作られたマト
リックスは分解吸収性が低く、細胞サイド（リゾチー
ム）の負担が大きくなるため、炎症が長期化するという
不具合がある。
【００２８】また、前記ＣＭキチンの平均分子量として
は５０万〜２００万であることが望ましい。すなわち、
平均分子量が５０万未満の場合、ＣＭキチンの分解吸収
性が大きく、骨形成速度がＣＭキチンの分解速度に追い
つき難く、また２００万を越えると分解吸収性が低くな
ってしまうという不具合がある。
は５０万〜２００万であることが望ましい。すなわち、
平均分子量が５０万未満の場合、ＣＭキチンの分解吸収
性が大きく、骨形成速度がＣＭキチンの分解速度に追い
つき難く、また２００万を越えると分解吸収性が低くな
ってしまうという不具合がある。
【００２９】さらに、前記リン酸カルシウム系顆粒の平
均粒径としては６０μm 〜１５０μm であることが望ま
しい。すなわち、平均粒径が６０μm 未満の場合、埋入
後の脱粒が起こることもあり、また１５０μm より大き
いと顆粒の密度が大きすぎかえって骨形成が阻害される
という不具合がある。
均粒径としては６０μm 〜１５０μm であることが望ま
しい。すなわち、平均粒径が６０μm 未満の場合、埋入
後の脱粒が起こることもあり、また１５０μm より大き
いと顆粒の密度が大きすぎかえって骨形成が阻害される
という不具合がある。
【００３０】最後に、前記平均顆粒間距離を５０〜４０
０μm とするためにはリン酸カルシウム系顆粒とＣＭキ
チン水溶液を混合する際の両者の重量比としては１：１
〜１：５の範囲とすることが望ましい。
０μm とするためにはリン酸カルシウム系顆粒とＣＭキ
チン水溶液を混合する際の両者の重量比としては１：１
〜１：５の範囲とすることが望ましい。
【００３１】
【発明の効果】叙上のように、本発明の骨修復材は、生
体内にて極めて安全で生体内分解性のＣＭキチンにリン
酸カルシウムの顆粒が分散せしめてあり且つブロック状
であるので、骨欠損部の形状に合わせて、はさみ等によ
り切り出し、所定箇所に詰め込むことにより、充填箇所
に確実に固定することができる。従って、充填後、本格
的な骨増成反応が起こるまでの不安定な期間、ＣＭキチ
ンのマトリックス中に存在するポア内に多量の液成分の
透過吸収が可能で各種細胞の貯留が活発に行える環境を
提供することができる。この際、リン酸カルシウム系材
料の顆粒を平均顆粒間距離５０〜４００μｍ、多孔質マ
トリックスのカルボキシルメチル化度として４０〜１０
０％とし且つその平均分子量を５０万〜２００万の範囲
とすることで、ＣＭキチンの分解速度を骨形成速度と適
度に近くなるので、新生骨増成のスペース、密度が大き
く、効率的で天然骨の割合が多い骨修復が可能である。
体内にて極めて安全で生体内分解性のＣＭキチンにリン
酸カルシウムの顆粒が分散せしめてあり且つブロック状
であるので、骨欠損部の形状に合わせて、はさみ等によ
り切り出し、所定箇所に詰め込むことにより、充填箇所
に確実に固定することができる。従って、充填後、本格
的な骨増成反応が起こるまでの不安定な期間、ＣＭキチ
ンのマトリックス中に存在するポア内に多量の液成分の
透過吸収が可能で各種細胞の貯留が活発に行える環境を
提供することができる。この際、リン酸カルシウム系材
料の顆粒を平均顆粒間距離５０〜４００μｍ、多孔質マ
トリックスのカルボキシルメチル化度として４０〜１０
０％とし且つその平均分子量を５０万〜２００万の範囲
とすることで、ＣＭキチンの分解速度を骨形成速度と適
度に近くなるので、新生骨増成のスペース、密度が大き
く、効率的で天然骨の割合が多い骨修復が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の骨修復材の斜視図である。
【図２】図１における領域Ａの拡大図である。
【図３】図１の骨修復材の切片のＳＥＭ撮影像のイラス
ト図である。
ト図である。
【図４】実施例における動物実験の態様を示すもので、
家兎の切開した頭部の上面図である。
家兎の切開した頭部の上面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線図である。
【図６】図５に対応する図であって、本発明の骨修復材
を充填してから時間経過後の状態を示す断面図である。
を充填してから時間経過後の状態を示す断面図である。
【図７】図５に対応する図であって、本発明の骨修復材
を充填してから時間経過後の状態を示す断面図である。
を充填してから時間経過後の状態を示す断面図である。
【図８】表２に示される結果の数値を経時的に表した図
である。
である。
１ 顆粒 Ｒ 家兎 Ｎ ブロック体 ２ 骨膜 ３ 脳硬膜 ４ 既存骨 ５ 新生骨
Claims (3)
- 【請求項１】 老齢、疾病、事故などによって失われ
た骨欠損部を再建するために充填される骨修復材であっ
て、カルボキシルメチル化度が４０〜１００％であり且
つ平均分子量が５０万〜２００万であるカルボキシルメ
チルキチンの多孔質マトリックス中にリン酸カルシウム
系材料の顆粒を平均顆粒間距離５０〜４００μｍの密度
で分散せしめたことを特徴とする骨修復材。 - 【請求項２】上記リン酸カルシウム材料の顆粒の平均粒
径が６０〜３００μｍであることを特徴とする請求項１
記載の骨修復材。 - 【請求項３】平均粒径が６０〜３００μｍのリン酸カル
シウム系材料の顆粒とカルボキシルメチルキチン水溶液
を重量比で１：１〜１：５の範囲内で混和し、この混合
液を急速冷凍してから凍結乾燥を行い、さらに１４０〜
１６０°C の真空熱処理を経る工程を含むことを特徴と
する骨修復材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32730794A JP3176241B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 骨修復材とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32730794A JP3176241B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 骨修復材とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08182753A JPH08182753A (ja) | 1996-07-16 |
| JP3176241B2 true JP3176241B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=18197675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32730794A Expired - Fee Related JP3176241B2 (ja) | 1994-12-28 | 1994-12-28 | 骨修復材とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3176241B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010103306A (ko) * | 2000-05-09 | 2001-11-23 | 정필훈 | 골 대체물로서의 키토산의 용도 |
| JP2002325831A (ja) | 2001-05-02 | 2002-11-12 | Asahi Optical Co Ltd | 生体用充填材、および生体用充填材の製造方法 |
| JP4761732B2 (ja) * | 2004-06-28 | 2011-08-31 | 京セラ株式会社 | 骨欠損充填材およびその製造方法 |
-
1994
- 1994-12-28 JP JP32730794A patent/JP3176241B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08182753A (ja) | 1996-07-16 |
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