JP4111422B2

JP4111422B2 - Calcium phosphate cement for living bone reinforcement treatment capable of forming a high-strength hardened body

Info

Publication number: JP4111422B2
Application number: JP2001054276A
Authority: JP
Inventors: 昌弘平野; 啓泰竹内; 伸之浅岡
Original assignee: ペンタックス株式会社
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2001-02-28
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2021-02-28
Also published as: JP2002255608A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、口腔外科を含む医科の分野で生体骨補強治療に用いられ、高強度硬化体の形成が可能なリン酸カルシウムセメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、生体骨補強治療用セメントには、
（１）硬化用水溶液を加えてスラリー化したスラリーが凝固する凝結性、
（２）凝固体が水分の存在下で硬化する硬化性、
（３）治療補強骨の運動を可能ならしめるに十分な硬化体強度、
（４）硬化体が生体骨に再生する吸収置換性、
などの特性を具備することが要求されるが、これらの特性を具備するセメントとして、従来各種の生体骨補強治療用セメントが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、生体にとって硬化体は異物であることから、できるだけ少ない硬化体使用量で治療補強骨に所定量の強度が得られるのが望ましいが、従来提案されている生体骨補強治療用セメントにおいては、硬化体に十分な高強度が得られないために、治療補強骨としての硬化体の使用量の低減化を満足に図ることができず、このため硬化体の一段の強度向上が可能な生体骨補強治療用セメントの開発が強く求められている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、上述の観点から、硬化体の強度向上が可能な生体骨補強治療用セメントを開発すべく研究を行った結果、従来提案されている各種の生体骨補強治療用セメントのうちのリン酸カルシウムセメント、すなわち、質量％で（以下、％は質量％を示す）、
第２リン酸カルシウム：５〜３５％、
第４リン酸カルシウムおよび不可避不純物：残り、
からなる配合組成を有する混合組成物で構成されたリン酸カルシウムセメントに特定し、このリン酸カルシウムセメントに、硫酸マグネシウムを０．０３〜２％の割合で配合してなる混合組成物をリン酸カルシウムセメントとして用いると、これの適用に際して、これに硬化性水溶液を加えて形成したペーストの流動性が前記硫酸マグネシウムの作用で一段と向上し、当然の結果として気泡の巻き込みが著しく低減されるようになることから、緻密な硬化体の形成が可能となり、形成された硬化体の強度は著しく向上したものになるという研究結果を得たのである。
【０００５】
この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、
硫酸マグネシウム：０．０３〜２％，
第２リン酸カルシウム：５〜３５％、
第４リン酸カルシウムおよび不可避不純物：残り、
からなる配合組成を有する混合組成物で構成してなる、高強度硬化体の形成が可能な生体骨補強治療用リン酸カルシウムセメントに特徴を有するものである。
【０００６】
つぎに、この発明の生体骨補強治療用リン酸カルシウムセメント（以下、単に本発明セメントという）において、配合組成を上記の通りに限定した理由を説明する。
（ａ）硫酸マグネシウム
この成分には、上記の通りセメントの適用に際して、ペーストの流動性を向上させ、もって気泡の巻き込みを著しく抑制して、緻密な硬化体の形成を可能にし、この結果硬化体の強度向上に寄与する作用があり、この作用を十分に発揮させるためには、本発明セメントの製造に際して、構成成分である第２リン酸カルシウムと予め混練した状態で、残りの構成成分である第４リン酸カルシウムと配合する必要があるが、その割合が０．０３％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その割合が２％を越えると硬化体の硬化時間が急激に長時間化するようになることから、その割合を０．０３〜２％、望ましくは０．３〜１．５％と定めた。
【０００７】
（ｂ）第２リン酸カルシウム
この成分には、ペーストの硬化体への凝結を促進する作用があるが、その割合が５％未満では所望の凝結促進作用を確保することができず、一方その割合が３５％を越えると、硬化が急激に促進されるようになり、硬化時間が短くなり過ぎて作業性の低下が避けられなくなることから、その割合を５〜３５％、望ましくは１０〜３０％と定めた。
なお、本発明セメントの硬化性水溶液としては、通常実用に供されている硬化性水溶液、例えばコハク酸２ナトリウムやコンドロイチン硫酸ナトリウム、さらに乳酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、塩化ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、およびピロ亜硫酸ナトリウムなどのうちの１種または２種以上を所定量配合含有させた水溶液、並びに蒸留水などを適用できる。
【０００８】
【発明の実施の態様】
つぎに、本発明セメントを実施例により具体的に説明する。
まず、本発明セメントの構成成分である第４リン酸カルシウムとして、以下の工程、すなわち、水酸化カルシウム：４モルを水：１０リットルに懸濁させ、これにリン酸：２モルを水で希釈してなる４０％リン酸水溶液を攪拌しながらゆっくり滴下し、滴下終了後、室温に１日間放置し、ついで乾燥機を用い、１１０℃に２４時間保持の条件で乾燥して凝集体とし、この凝集体を、まず９００℃に３時間保持の条件で仮焼結し、引き続いて均一に粉砕した状態で、１４００℃に３時間保持の条件で焼成し、焼成生成物を粉砕し、篩分にて篩目で８８μｍ以下（平均粒径：６．５μｍ）とすることにより調製した、第４リン酸カルシウムの含有割合が９０・５％で、残りが実質的に不可避不純物としての水酸アパタイトからなる混合生成物粉末を第４リン酸カルシウム粉末として使用した。また、硫酸マグネシウムおよび第２リン酸カルシウムはそれぞれ市販の粉末を使用した。
【０００９】
まず、これら原料粉末のうちの硫酸マグネシウム粉末と第２リン酸カルシウム粉末を、予め表１に示される全体割合に相当する割合で混練機で３０分間十分に混練しておき、この混練粉末に第４リン酸カルシウム粉末を表１に示される配合割合に配合し、混合して配合割合と実質的に同じ配合組成を有する混合組成物とすることにより本発明セメント１〜１４、および硫酸マグネシウムの配合がない従来セメント１〜７をそれぞれ製造した。
【００１０】
さらに、上記本発明セメント１〜１４および従来セメント１〜７から形成された硬化体の強度を評価する目的で、これらセメントに、それぞれコンドロイチン硫酸ナトリウム：５％、コハク酸２ナトリウム・６水和物：１５％、および亜硫酸水素ナトリウム：０．３％を含有し、残りが水からなる硬化用水溶液を、質量比で、セメント：硬化用水溶液＝３：１の割合で加え、練和してスラリーとし、このスラリーを凝結させて直径：６ｍｍ×高さ：１２ｍｍの寸法の円柱状凝固体とし、この凝固体を、Ｎａ⁺：１４２．０ｍＭ、Ｋ⁺：５．０ｍＭ、Ｍｇ²⁺：１．５ｍＭ、Ｃａ²⁺：２．５ｍＭ、Ｃｌ^-：１４８．８ｍＭ、ＨＣＯ₃ ^-：４．２ｍＭ、ＨＰＯ₄ ² ^―：１．０ｍＭを含有する水溶液（疑似体液）中に５日間浸漬して硬化させ、この５日間の硬化処理後の硬化体の圧縮強度を測定した。この測定結果を同じく表１に示した。
【００１１】
【表１】

【００１２】
【発明の効果】
表１に示される結果から、従来セメントを構成する混合組成物に硫酸マグネシウムを配合した本発明セメント１〜１４は、これより成形された硬化体が前記硫酸マグネシウムの配合がない従来セメント１〜７より形成された硬化体に比して一段と高い強度をもつことが明らかである。
上述の通り、本発明セメントは、高強度を有する硬化体の成形を可能とするものであり、治療補強骨の強度向上に大いに寄与するほか、硬化体使用量の低減を図ることができるなど工業上有用な特性を有するものである。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a calcium phosphate cement used for living bone reinforcement treatment in the medical field including oral surgery, and capable of forming a high-strength hardened body.
[0002]
[Prior art]
In general, the cement for living bone reinforcement treatment
(1) Coagulation property that a slurry formed by adding an aqueous solution for curing solidifies;
(2) Curability in which the solidified body is cured in the presence of moisture,
(3) Hardened body strength sufficient to allow movement of the treatment-reinforcing bone,
(4) Absorption and replacement properties for the cured body to regenerate into living bone,
However, various types of cement for living bone reinforcing treatment have been proposed as cements having these characteristics.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, since the cured body is a foreign body for a living body, it is desirable that a predetermined amount of strength is obtained in the treatment reinforcing bone with as little cured body usage as possible, but in the conventionally proposed living bone reinforcing treatment cement, Since sufficient strength cannot be obtained in the cured body, it is not possible to satisfactorily reduce the amount of the cured body used as a treatment reinforcing bone, and thus a living bone that can further improve the strength of the cured body There is a strong demand for the development of cement for reinforcement treatment.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In view of the above, the present inventors have conducted research to develop a living bone reinforcing treatment cement capable of improving the strength of a cured body, and as a result, various conventionally proposed living bone reinforcing treatment cements have been proposed. Of which, calcium phosphate cement, that is, by mass% (hereinafter,% represents mass%),
Dicalcium phosphate: 5-35%,
Quaternary calcium phosphate and inevitable impurities: the rest,
When the calcium phosphate cement composed of a mixed composition having a blending composition is used, and the calcium phosphate cement is blended with magnesium sulfate at a ratio of 0.03 to 2% as a calcium phosphate cement, In application of this, the fluidity of the paste formed by adding a curable aqueous solution to this is further improved by the action of the magnesium sulfate, and as a result, entrainment of bubbles is remarkably reduced. Research results have been obtained that a cured body can be formed, and the strength of the formed cured body is significantly improved.
[0005]
This invention was made based on the above research results,
Magnesium sulfate: 0.03 to 2%,
Dicalcium phosphate: 5-35%,
Quaternary calcium phosphate and inevitable impurities: the rest,
It is characterized by a calcium phosphate cement for living bone reinforcement treatment that can be formed into a high-strength hardened body, which is composed of a mixed composition having a blend composition comprising:
[0006]
Next, the reason why the composition of the calcium phosphate cement for living bone reinforcement treatment of the present invention (hereinafter simply referred to as the present invention cement) is limited as described above will be described.
(A) Magnesium sulfate In this component, as described above, when applying cement, the fluidity of the paste is improved, so that entrainment of bubbles is remarkably suppressed, and a dense hardened body can be formed. In order to fully exhibit this effect, the fourth component which is the remaining component in the state of being kneaded in advance with the second calcium phosphate which is the component in the production of the cement of the present invention. Although it is necessary to mix with calcium phosphate, if the ratio is less than 0.03%, the desired effect cannot be obtained. On the other hand, if the ratio exceeds 2%, the curing time of the cured product increases rapidly. Therefore, the ratio is set to 0.03 to 2%, desirably 0.3 to 1.5%.
[0007]
(B) Dicalcium phosphate This component has an action of promoting the setting of the paste to the cured body, but if the ratio is less than 5%, the desired setting acceleration action cannot be secured, while the ratio is If it exceeds 35%, the curing will be accelerated rapidly, the curing time will be too short, and the workability will be unavoidably deteriorated, so the proportion is 5 to 35%, preferably 10 to 30%. Determined.
Examples of the curable aqueous solution of the cement of the present invention include curable aqueous solutions that are usually used in practice, such as disodium succinate and sodium chondroitin sulfate, sodium lactate, sodium phosphate, sodium chloride, sodium bisulfite, and pyrophosphate. An aqueous solution containing a predetermined amount of one or more of sodium sulfite and the like, and distilled water can be applied.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the cement of the present invention will be specifically described with reference to examples.
First, as quaternary calcium phosphate which is a component of the cement of the present invention, the following steps are performed: calcium hydroxide: 4 mol is suspended in 10 liters of water, and phosphoric acid: 2 mol is diluted with water. This 40% phosphoric acid aqueous solution was slowly added dropwise with stirring. After completion of the addition, the solution was allowed to stand at room temperature for 1 day, and then dried using an oven at 110 ° C. for 24 hours to form an aggregate. First, pre-sintered at 900 ° C. for 3 hours, and then calcined uniformly at 1400 ° C. for 3 hours in a state of uniform pulverization. A mixed product prepared by adjusting the content of quaternary calcium phosphate to 90.5%, and the remainder substantially consisting of hydroxyapatite as an inevitable impurity, prepared by adjusting the particle size to 88 μm or less (average particle size: 6.5 μm) Powder Used as quaternary calcium phosphate powder. Further, commercially available powders were used for magnesium sulfate and dicalcium phosphate, respectively.
[0009]
First, of these raw material powders, magnesium sulfate powder and dicalcium phosphate powder are sufficiently kneaded for 30 minutes in a kneader in advance at a ratio corresponding to the total ratio shown in Table 1, and the quaternary calcium phosphate is added to this kneaded powder. The present invention cements 1 to 14 and conventional cements without magnesium sulfate blended by blending the powder in the blending ratio shown in Table 1 and mixing to obtain a mixed composition having substantially the same blending composition as the blending ratio 1 to 7 were produced.
[0010]
Furthermore, for the purpose of evaluating the strength of the hardened bodies formed from the above-mentioned cements 1 to 14 according to the present invention and the conventional cements 1 to 7, these cements were respectively mixed with sodium chondroitin sulfate: 5% and disodium succinate hexahydrate. : A curing aqueous solution containing 15% and sodium bisulfite: 0.3%, with the balance being water, is added at a mass ratio of cement: curing aqueous solution = 3: 1 and kneaded to a slurry. The slurry was condensed to form a cylindrical solid body having a diameter of 6 mm × height: 12 mm. The solid body was Na ⁺ : 142.0 mM, K ⁺ : 5.0 mM, Mg ²⁺ : 1. Immerse in an aqueous solution (simulated body fluid) containing 5 mM, Ca ²⁺ : 2.5 mM, Cl ⁻ : 148.8 mM, HCO ₃ ⁻ : 4.2 mM, HPO ₄ ² ⁻ : 1.0 mM for 5 days to cure. , This 5 The compressive strength of the cured product after the curing process between measured. The measurement results are also shown in Table 1.
[0011]
[Table 1]

[0012]
【The invention's effect】
From the results shown in Table 1, according to the present invention cements 1 to 14 in which magnesium sulfate is blended in the mixed composition constituting the conventional cement, the cements 1 to 7 in which the hardened body thus molded does not contain the magnesium sulfate It is clear that it has a much higher strength than a more formed cured body.
As described above, the cement of the present invention enables molding of a cured body having high strength, greatly contributes to the improvement of the strength of the treatment-reinforced bone, and can reduce the amount of the cured body used. It has the above useful characteristics.

Claims

% By mass
Magnesium sulfate: 0.03 to 2%,
Dicalcium phosphate: 5-35%,
Quaternary calcium phosphate and inevitable impurities: the rest,
A calcium phosphate cement for living bone reinforcement treatment capable of forming a high-strength hardened body, characterized by comprising a mixed composition having a composition comprising: