JP5180591B2

JP5180591B2 - リン酸カルシウム粉体組成物及びリン酸カルシウム組成物ペーストの製造方法

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Description

本発明は、リン酸カルシウム粉体組成物に関する。特にリン酸四カルシウム粒子、リン酸水素カルシウム粒子、及び、シリカ粒子又はチタニア粒子から選択される少なくとも１種の無機粒子からなるリン酸カルシウム粉体組成物及びリン酸カルシウム組成物ペーストの製造方法に関する。

リン酸カルシウム組成物を焼結して得られるヒドロキシアパタイト（Ｃａ_１０（ＰＯ_４）_６（ＯＨ）_２）は、骨や歯などの無機成分に近い組成を有し、骨と直接結合する性質である生体活性を有していることから、骨欠損部や骨空隙部の修復用材料としての利用が報告されている。このような焼結して得られるヒドロキシアパタイトからなる材料を骨欠損部や骨空隙部に充填すると骨との直接の結合は可能であるが、骨のリモデリングによる骨形成は起こらないとされている。このことから、リン酸カルシウム組成物を焼結して得られるヒドロキシアパタイトは、単にそのまま存在しているだけのスペースメーキング材としての役割を果たすのみで、長時間体内にあっても骨形成性を有しにくいとされている。

一方、リン酸カルシウム組成物の中でもセメントタイプ、即ち硬化性を有するリン酸カルシウム組成物は、生体内や口腔内において生体吸収性のヒドロキシアパタイトへ徐々に転化し、さらに形態を保ったままで生体硬組織と一体化し得ることが知られている。このようなリン酸カルシウム組成物は、生体親和性が優れているだけではなく形態付与性を有しており、破骨細胞の吸収を起点とする骨形成による骨そのものへの置換が行われることから医科用及び歯科用材料としての応用が期待されている。

例えば、特許第３０１７５３６号公報（特許文献１）には、リン酸四カルシウムとリン酸水素カルシウム無水物の混合物が水の存在下で反応してヒドロキシアパタイトを生成することが記載されている。そして、得られたヒドロキシアパタイトは、生体硬組織と接触することによって骨へと徐々に置換することが可能であるとされている。しかしながら、こうして得られたヒドロキシアパタイトは、必ずしも機械的強度が良好ではなく、荷重の加わる部位へ応用することが困難な場合があった。また、骨への置換率も不十分であり、さらなる改善が望まれていた。

また、非特許文献１には、リン酸四カルシウムと無水リン酸水素カルシウムからなるリン酸カルシウムセメントが、根管充填材として用いた際に良好な充填性能を示すとともに、根尖端の周囲組織と高い親和性を有することが記載されている。また、放射線不透過性の材料としてジルコニアが用いられた例も記載されている。しかしながら、このようなリン酸カルシウムセメントを硬化して得られるリン酸カルシウムセメント硬化物の機械的強度は必ずしも良好ではなく改善が望まれていた。

特許第３０１７５３６号公報 Akiyoshi Sugawara et al., "Histopathological Reaction of a Calcium Phosphate Cement Root Canal Filler", Journal of Hard Tissue Biology, 4(1):p1-7, 1995

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、骨修復用材料などとして用いられた際に、生成骨の機械的強度が高く、しかも骨置換率の高いリン酸カルシウム組成物及びその製造方法を提供することを目的とするものである。また、そのようなリン酸カルシウム組成物の好適な製造方法及び用途を提供することを目的とするものである。

上記課題は、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）、及び、シリカ粒子又はチタニア粒子から選択される少なくとも１種の無機粒子（Ｃ）からなるリン酸カルシウム粉体組成物であって、（Ａ）と（Ｂ）の配合割合（Ａ／Ｂ）がモル比で４５／５５〜５５／４５であり、無機粒子（Ｃ）の平均粒径が０．００２〜０．５μｍであり、かつ（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対し、０．１〜２０重量部の無機粒子（Ｃ）を含むことを特徴とするリン酸カルシウム粉体組成物を提供することによって解決される。

このとき、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径が５〜３０μｍであることが好適であり、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径が０．１〜５μｍであることも好適である。このようなリン酸カルシウム粉体組成物の好適な実施態様は医療用組成物であり、特に骨セメントとして好適である。

さらに上記課題は、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）、及び、シリカ粒子又はチタニア粒子から選択される少なくとも１種の無機粒子（Ｃ）からなるリン酸カルシウム組成物ペーストの製造方法であって、（Ａ）と（Ｂ）の配合割合（Ａ／Ｂ）がモル比で４５／５５〜５５／４５であり、無機粒子（Ｃ）の平均粒径が０．００２〜０．５μｍであり、かつ（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対し、０．１〜２０重量部の無機粒子（Ｃ）を含むリン酸カルシウム組成物の粉体に、水を加えて混練することを特徴とするリン酸カルシウム組成物ペーストの製造方法を提供することによって解決される。

本発明のリン酸カルシウム組成物は、骨修復用材料などとして用いた場合に、生成骨の機械的強度が高く、しかも骨置換率が高い。したがって、医科用及び歯科用材料に適している。

本発明のリン酸カルシウム組成物は、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）、及び、シリカ粒子又はチタニア粒子から選択される少なくとも１種の無機粒子（Ｃ）からなるものである。

リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）を含有するリン酸カルシウム組成物は、水の存在下で混練すると熱力学的に安定なヒドロキシアパタイトを生成して硬化する。このとき、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）に加えて、さらにシリカ粒子又はチタニア粒子から選択される少なくとも１種の無機粒子（Ｃ）を含有することにより、リン酸カルシウム組成物を充填した部位において生成したヒドロキシアパタイトの骨置換率の向上が認められ、また移植後に生成した骨の機械的強度の向上が認められることが明らかになった。この理由は、必ずしも明らかではないが、以下のようなメカニズムが推定される。

すなわち、まず、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）が水に接触することによって、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）とリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）とが水に一部溶解する。そして、両者が溶解した部分で反応することによってヒドロキシアパタイト結晶が析出する。この際の水溶液のｐＨは両者の溶解度曲線が交わる特異点（Ｓｉｎｇｕｌａｒｐｏｉｎｔ、ｐＨ８．５〜９）が最もヒドロキシアパタイト結晶の生成が円滑であり好ましい。このとき、シリカ粒子又はチタニア粒子から選択される少なくとも１種の微細な無機粒子（Ｃ）が多数存在することにより、これらの無機粒子（Ｃ）が核剤のような働きをして、一度に多数のヒドロキシアパタイト結晶が析出するようである。そして、無機粒子（Ｃ）を含まない場合に比べて小さいヒドロキシアパタイト結晶が形成されるようである。このように微細なヒドロキシアパタイト結晶は、骨芽細胞のリモデリングに好適であり、速やかに自家骨と置き換わることになると考えられる。

本発明で使用されるリン酸四カルシウム［Ｃａ_４（ＰＯ_４）_２Ｏ］粒子（Ａ）の製造方法は特に限定されない。市販されているリン酸四カルシウム粒子をそのまま用いてもよいし、適宜粉砕して粒径を整えて使用してもよい。粉砕方法としては、後に説明するリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の粉砕方法と同様の方法が採用できる。

リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径は５〜３０μｍであることが好ましい。平均粒径が５μｍ未満の場合は、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の溶解が過度となり、水溶液のｐＨが高くなることでヒドロキシアパタイトの析出が円滑でなくなり、硬化物の機械的強度が低下するおそれがある。平均粒径は、より好適には８μｍ以上である。一方、平均粒径が３０μｍを超える場合は、水を主成分とする液剤との混合により得られるペーストが十分な粘性を示さない、あるいはざらつき感が大きくなるなどペースト性状が好ましくない。また、歯科用の根管充填材などとして使用する場合、狭い移植箇所へシリンジを用いて注入する際にノズルの先端が詰まるおそれもある。平均粒径は、より好適には２０μｍ以下である。ここで、本発明で使用するリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径とは、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定し、算出したものである。

本発明で使用されるリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）は、無水物［ＣａＨＰＯ_４］であっても、２水和物［ＣａＨＰＯ_４・２Ｈ_２Ｏ］であっても良いが、好適には無水物が使用される。リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径は０．１〜５μｍであることが好ましい。平均粒径が０．１μｍ未満の場合、液剤との混合により得られるペーストの粘度が高くなり過ぎるおそれがあり、より好適には０．５μｍ以上である。一方、平均粒径が５μｍを超える場合は、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）が液剤へ溶解しにくくなるため、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の溶解が過度となり、水溶液のｐＨが高くなることでヒドロキシアパタイトの析出が円滑でなくなり、硬化物の機械的強度が低下するおそれがある。平均粒径は、より好適には２μｍ以下である。リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径は、上記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径と同様にして算出される。

このような平均粒径を有するリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の製造方法は特に限定されず、市販品を入手できるのであればそれを使用してもよいが、市販品をさらに粉砕することが好ましい場合が多い。その場合、ボールミル、ライカイ機、ジェットミルなどの粉砕装置を使用することができる。また、リン酸水素カルシウム原料粉体をアルコールなどの液体の媒体と共にライカイ機、ボールミル等を用いて粉砕してスラリーを調製し、得られたスラリーを乾燥させることによりリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）を得ることもできる。このときの粉砕装置としては、ボールミルを用いることが好ましく、そのポット及びボールの材質としては、好適にはアルミナやジルコニアが採用される。

以上説明したように、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径に比べてリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径を大きくすることによって、両者の溶解度のバランスをとり、水溶液のｐＨを８．５〜９に維持することができる。このことにより、ヒドロキシアパタイト結晶の生成を円滑とすることが可能であり、硬化物の機械的強度を向上させることができる。具体的には、（Ａ）の平均粒径を（Ｂ）の平均粒径の２倍以上とすることがより好ましく、４倍以上とすることがさらに好ましく、７倍以上とすることが特に好ましい。一方、（Ａ）の平均粒径を（Ｂ）の平均粒径の３５倍以下とすることがより好ましく、３０倍以下とすることがさらに好ましく、２５倍以下とすることが特に好ましい。

本発明で使用される無機粒子（Ｃ）は、シリカ（酸化ケイ素）粒子又はチタニア（酸化チタン）粒子から選択される少なくとも１種であり、中でも無機粒子（Ｃ）として特に好適なものはシリカである。本発明においてシリカ粒子又はチタニア粒子から選択される少なくとも１種の無機粒子（Ｃ）を用いることにより、生成骨の機械的強度が高く、かつ骨置換率が高いリン酸カルシウム組成物が得られる理由は必ずしも明らかではないが、シリカ粒子又はチタニア粒子表面に存在すると推定される−ＯＨ基が、微細なヒドロキシアパタイトの結晶の形成に役立っているものと考えられる。このことから、このようなシリカ粒子又はチタニア粒子を水酸化ナトリウムなどの強塩基水溶液により処理することで、粒子表面に水酸基をより多く導入したシリカ粒子又はチタニア粒子を用いてもよい。

無機粒子（Ｃ）の平均粒径は、０．００２〜０．５μｍである。平均粒径が０．００２μｍ未満の場合、組成物の粘度が高くなり取り扱い性が悪化するおそれがあり、より好適には０．００３μｍ以上であり、さらに好適には０．００５μｍ以上である。一方、平均粒径が０．５μｍを超える場合は、生成骨の機械的強度が低下するおそれがあるとともに、骨置換率も低下するおそれがある。したがって、平均粒径は、より好適には０．２μｍ以下であり、さらに好適には０．１μｍ以下である。無機粒子（Ｃ）の平均粒径は、エポキシ樹脂中に分散させた一次粒子を透過型電子顕微鏡を用いて観察することによって算出される。

リン酸四カルシウム粒子（Ａ）とリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の配合割合（Ａ／Ｂ）は、モル比で４５／５５〜５５／４５である。これによって、生成骨の機械的強度に優れ、骨置換率の高いリン酸カルシウム組成物とすることができる。上記配合割合（Ａ／Ｂ）は、実質的に５０／５０であることが最適である。

本発明のリン酸カルシウム組成物は、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の合計１００重量部に対し、０．１〜２０重量部の無機粒子（Ｃ）を含有するものである。無機粒子（Ｃ）の含有量が０．１重量部未満である場合、骨置換率、生成骨強度は添加しない場合とほぼ同等となり、添加効果がほとんど認められない。無機粒子（Ｃ）の含有量は好適には０．２重量部以上であり、より好適には１重量部以上である。一方、無機粒子（Ｃ）の含有量が２０重量部を超える場合、骨置換率が低下するとともに、移植後長時間経過した後の生成骨強度が低くなる。無機粒子（Ｃ）の含有量は好適には１５重量部以下であり、より好適には１０重量部以下である。

本発明のリン酸カルシウム組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲でリン酸四カルシウム粒子（Ａ）、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）、及び、シリカ粒子又はチタニア粒子から選択される少なくとも１種の無機粒子（Ｃ）以外の成分を含有しても構わない。例えば必要に応じて増粘剤を配合することができる。これはリン酸カルシウム組成物ペーストの成形性又は均一な充填性を向上させるためである。増粘剤としては例えば、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、ポリグルタミン酸、ポリグルタミン酸塩、ポリアスパラギン酸、ポリアスパラギン酸塩、セルロース以外のデンプン、アルギン酸、ヒアルロン酸、ペクチン、キチン、キトサン等の多糖類、アルギン酸プロピレングリコールエステル等の酸性多糖類エステル、またコラーゲン、ゼラチン及びこれらの誘導体などのタンパク質類等の高分子などから選択される１つ又は２つ以上が挙げられるが、水への溶解性及び粘性の面からはカルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、アルギン酸、キトサン、ポリグルタミン酸、ポリグルタミン酸塩から選択される少なくとも１つが好ましい。増粘剤は、リン酸カルシウム組成物に配合したり、液剤に配合したり、又は混和中のペーストに配合することができる。

また、必要に応じてＸ線造影剤を含んでも良い。これはリン酸カルシウム組成物ペーストの充填操作のモニタリングや充填後の変化を追跡することができるからである。Ｘ線造影剤としては、例えば、硫酸バリウム、次炭酸ビスマス、フッ化イッテルビウム、ヨードホルム、バリウムアパタイト、チタン酸バリウム等から選択される１つ又は２つ以上が挙げられる。Ｘ線造影剤は、リン酸カルシウム組成物に配合したり、液剤に配合したり、又は混和中のペーストに配合することができる。本発明で用いられるＸ線造影剤の配合量は特に限定されないが、造影性を考慮すれば、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）及び無機粒子（Ｃ）の合計１００重量部に対し、５〜３０重量部であることが好ましい。Ｘ線造影剤の配合量が５重量部未満の場合、造影性が得られないおそれがあり、一方、Ｘ線造影剤の配合量が３０重量部を超える場合、リン酸カルシウム組成物の硬化物の機械的強度が低下するおそれがある。

本発明のリン酸カルシウム組成物は、シリカ粒子又はチタニア粒子以外の金属酸化物粒子を本発明の効果を阻害しない範囲で含んでいてもよい。金属酸化物粒子の具体例としては、アルミナ、ジルコニア、酸化セリウム（セリア）、酸化ハフニウム（ハフニア）、酸化イットリウム（イットリア）、酸化ベリリウム（ベリリア）、酸化ニオビウム（ニオビア）、酸化ランタン、酸化ビスマス、酸化スズ、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化イッテリビウム、酸化サマリウム、酸化ユーロピウム、酸化プラセオジウム、酸化マグネシウム、酸化ネオジウムなどを挙げることができる。

また、薬理学的に許容できる薬剤等を配合することができ、例えば、消毒剤、抗癌剤、抗生物質、抗菌剤、アクトシン、ＰＥＧ１などの血行改善薬、ｂＦＧＦ、ＰＤＧＦ、ＢＭＰなどの増殖因子、骨芽細胞、象牙芽細胞、未分化な骨髄由来幹細胞など硬組織形成を促進させる細胞などを配合させることができる。

本発明のリン酸カルシウム組成物は、上記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）、及び、シリカ粒子又はチタニア粒子から選択される少なくとも１種の無機粒子（Ｃ）からなるものであるが、その混合方法は特に限定されない。例えば、ライカイ機、ボールミルなどの容器駆動型ミル、もしくは回転羽を底部に有する高速回転ミルなどを使用することができ、好適には高速回転ミルが使用される。このとき、アルコールなど水を含まない液体の媒体を存在させて混合することも可能である。

本発明のリン酸カルシウム組成物は、粉体組成物として販売され、医療現場で使用する際に液剤と混練し、所望の骨組織に充填あるいは塗布されて使用することができる。また、アルコールなどの分散媒中に分散させたペーストの状態で販売され、医療現場でそのまま所望の骨組織に充填あるいは塗布されて使用することもできる。後者の場合には、分散媒と生体中の水とが置換することによって徐々に硬化することになる。通常は、粉体組成物として販売される場合が多い。また、粉体組成物のみを骨組織に充填し、生体中の水分により硬化させることも可能であるし、粉体組成物を充填の後に硬化を促進するため硬化用の液剤を充填箇所に適用する方法も好ましい態様として用いられる。また、リン酸カルシウム粉体組成物もしくは液剤と混練したペーストを水分を透過するモールド中に充填し、２５℃以上の温度、相対湿度７０％以上の条件でインキュベートすることでリン酸カルシウム組成物の硬化物を形成させ、この硬化物を骨欠損部に移植する方法も好ましく行うことが可能である。

本発明のリン酸カルシウム組成物が粉体組成物である場合には、医療現場で使用するに際して、液剤と混練されてリン酸カルシウム組成物ペーストとされる。このとき使用される液剤は、純水、他の成分が溶解した水溶液、又は他の成分が分散した水分散液であってもよい。水に対して配合される成分としては、リン酸、リン酸二ナトリウム、リン酸一ナトリウム等のリン酸ナトリウム塩類ならびにこれらの混合物、リン酸カリウム塩類、リン酸アンモニウム塩類、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−２−アミノエタンスルホン酸、Ｎ−トリス(ヒドロキシメチル)メチル−２−アミノエタンスルホン酸などのｐＨ緩衝剤、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化アンモニウムなどのフッ化物塩、グリセリン、プロピレングリコールなどの水溶性多価アルコール、などが例示される。なかでも、安全性の面からはリン酸二ナトリウム、リン酸一ナトリウム等のリン酸ナトリウム塩類ならびにこれらの混合物を配合することが好ましい。

また、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）及び無機粒子（Ｃ）からなるリン酸カルシウム組成物に対してではなく、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）からなる粉体組成物に、無機粒子（Ｃ）を含有する液剤を混合してもよい。すなわち、（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対し、０．１〜２０重量部の無機粒子（Ｃ）が分散した水性分散液を、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）からなる組成物の粉体に加えて混練してリン酸カルシウム組成物ペーストを提供することも可能である。好適な（Ｃ）が分散した水性分散液としては、例えば、コロイダルシリカ、コロイダルチタニアなどが分散した水性分散液が挙げられる。

リン酸カルシウム組成物ペーストを調製する際の、リン酸カルシウム組成物と液剤との質量比（リン酸カルシウム組成物／液剤）は特に限定されないが、好適には１０／１０〜６０／１０であり、より好適には２５／１０〜４５／１０である。粉体組成物と液剤とが均一に混じるように十分に混練してから、速やかに骨組織に充填あるいは塗布する。

本発明のリン酸カルシウム組成物は、医療用の各種用途に使用される。例えば、接着又は固着用の骨セメントとして好適に使用される。本発明のリン酸カルシウム組成物を上記用途に使用した場合、ペーストの充填性に優れており、複雑な形態をした部位の隅々にまで充填することができる。また、ペースト自体が生体内又は口腔内で短期間のうちにヒドロキシアパタイトに転化し、充填した部位で新生骨に置換され、生体硬組織との一体化が起こることから生体親和性に優れている。

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。本実施例においてリン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（株式会社島津製作所製「ＳＡＬＤ−２１００型」）を用いて測定し、測定の結果から算出されるメディアン径を平均粒径とした。また、無機粒子（Ｃ）の平均粒径は、以下の様にして測定した。Ｌｕｆｔ法（Luft JH: Improvements in epoxy resin embedding methods, J Biophys Biochem Cytol, 9: 409-414, 1961.）により調製した硬化前のエポキシ樹脂５ｇに対して、１ｇの無機粒子（Ｃ）を加えマグネティックスターラーで均一となるまで攪拌した後、減圧下で脱気を行った。その後、硬化用のビームカプセル（内径８ｍｍ、高さ１５ｍｍ）中に加えて、６０℃で２日間インキュベートすることで硬化させた。硬化物の上部を約５ｍｍトリミングした部分をウルトラミクロトーム（Ｒｅｉｃｈｅｒｔ−Ｊｕｎｇ社製「ＳｕｐｅｒＮｏｖａ」）を用いて得た超薄切片（約９０ｎｍ）を透過型電子顕微鏡（日立製作所製「Ｈ−９０００ＵＨＲ型」）を用いて観察し、無機粒子（Ｃ）の粒径を測定した。

実施例１
（１）リン酸カルシウム組成物の調製
本実験に使用するリン酸四カルシウム粒子（Ａ）は市販のリン酸四カルシウム粒子（太平化学産業株式会社製、平均粒径８．７５μｍ）を使用した。本実験に使用する無水リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）（平均粒径１．１４μｍ）は、市販の無水リン酸水素カルシウム粒子（太平化学産業株式会社製、平均粒径１０．１２μｍ）を５０ｇ、９５％エタノール（和光純薬工業株式会社製「Ｅｔｈａｎｏｌ（９５）」）を１２０ｇ、及び直径が１０ｍｍのジルコニアボール２４０ｇを４００ｍｌのアルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「ＴｙｐｅＡ−３ＨＤポットミル」）中に加え１２０ｒｐｍの回転速度で２４時間湿式粉砕を行うことで得られたスラリーをロータリーエバポレータでエタノールを留去した後、６０℃で６時間乾燥させ、さらに６０℃で２４時間真空乾燥することで得た。上記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）７２．９ｇ、無水リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）２７．１ｇ及びシリカ粒子（デグサ社製「ＡＥＲＯＳＩＬ３００」、平均粒径：０．００７μｍ）５ｇ（（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対し５重量部）を高速回転ミル（アズワン株式会社製「ＳＭ−１」）中に加え、３０００ｒｐｍの回転羽速度で３分間混合することでリン酸カルシウム組成物を得た。このとき、混合前と混合後でのリン酸四カルシウム粒子（Ａ）、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）及びシリカ粒子の平均粒径は実質的に変化していない。得られたリン酸カルシウム組成物はコバルト６０を線源としたγ線滅菌（２５ｋＧｙ）を施した。

（２）リン酸カルシウム組成物ペーストの作成
上記で得たリン酸カルシウム組成物１．５ｇを精秤し、この上に０．２ＭのＮａ_２ＨＰＯ_４水溶液０．４３ｇを加え練和することでリン酸カルシウム組成物ペーストを調製した（このときの粉／液混合重量比は３．５である）。この際に使用した液剤はフィルター滅菌したものを使用し、上記の操作は全て無菌的な条件で実施した。

（３）リン酸カルシウム組成物ペーストの移植
骨格の成熟した雄性犬（体重約３０ｋｇ）をこの評価に使用した。麻酔下で７〜１０ｃｍの切開を頸骨付近の皮膚において作製した。皮下組織及びさらに下にある筋肉を切開又は結合組織を剥離して骨膜を露出した。この骨膜に切込みを入れ、各動物の左脛骨及び右脛骨のそれぞれに直径６ｍｍ、深さ６ｍｍの骨欠損をドリルで作製した。この欠損のサイズは、全ての試験動物で統一し、実際にその大きさを計測したところ同一であった。この欠損に対して、上記で調製したリン酸カルシウム組成物ペーストを充填し、約１０分間放置して硬化したことを確認した。その後骨膜、筋肉、皮膚を縫合により閉鎖した。手術操作は全て無菌的な条件で実施した。その後、所定の期間飼育を行った。

（４）骨置換率の測定
処置より３ヶ月目の動物に１５０ｍｇ／ｋｇのペントバルビタールを心臓内過量注射により安楽死させた。頸骨組織を採取し、切断・切削して移植位置を含む縦約２ｃｍ、横約２ｃｍ、深さ約１ｃｍの骨組織を採取した。上記で得られた骨組織を、１０容量％中性緩衝化ホルマリン中で固定した後、組織を樹脂中に包埋し、骨の長軸方向とは垂直方向に移植部中央の１０μｍ厚の切片を作製した。脱樹脂を行った後に、切片のＨｅｍａｔｏｘｙｌｉｎａｎｄｅｏｓｉｎ染色を行った。切片の組織画像をＣＣＤカメラより取り込み、骨様組織として観察されるリン酸カルシウム組成物が骨置換された自家骨の面積、ならびに非生体組織様に一様の人工物として観察される移植リン酸カルシウム組成物のそれぞれの面積を画像解析装置（株式会社ニレコ製「ＬＵＺＥＸＤＱＪ８０７５，１」）にて測定し、各リン酸カルシウム組成物の骨置換率を測定した。移植動物の異なる２切片から各５視野を同様に観察し、計１０視野における骨置換率の平均値を算出した。実施例１では、骨置換率は６１％であった。

（５）リン酸カルシウム組成物移植部骨組織の曲げ強度
処置より３ヶ月目の動物及び６ヶ月目の動物に１５０ｍｇ／ｋｇのペントバルビタールを心臓内過量注射により安楽死させた。移植部を含む頸骨組織を採取し、１０％中性緩衝化ホルマリン中で固定した後、移植部中央が試験片中央となるよう切断・切削して骨の長軸方向に長い縦３２ｍｍ、幅２ｍｍ、高さ２ｍｍの曲げ強度測定用の骨試験片を調製した。試験片は、ＡＳＴＭＦ４１７−７８（Standard test method for flexural strength of electrical grade ceramics.）に準じ、力学的強度測定装置（株式会社島津製作所製「ＡＧ−Ｉ１００ｋＮ」）を使用し、スパンは２０ｍｍ、荷重方法は中央集中、荷重速度は１ｍｍ／ｍｉｎの条件で曲げ強度を測定した（ｎ＝５）。３ヶ月目及び６ヶ月目の移植部骨組織の曲げ強度はそれぞれ９９．４±５．８ＭＰａ、９３．９±７．２ＭＰａであった。

実施例２及び３
実施例１において、シリカ粒子（デグサ社製「ＡＥＲＯＳＩＬ３００」、平均粒径０．００７μｍ）の含有量を、それぞれ０．２重量部（実施例２）及び１５重量部（実施例３）とした以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を作成し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。

実施例４
実施例１において、シリカ粒子（「ＡＥＲＯＳＩＬ３００」）の代わりにチタニア粒子（デグサ社製「ＴｉｔａｎｉｕｍＤｉｏｘｉｄｅＰ２５」、平均粒径０．０２１μｍ）を５重量部用いた以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を作成し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。

比較例１
実施例１において、シリカ粒子（「ＡＥＲＯＳＩＬ３００」）を添加しなかったこと以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を作成し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。

比較例２
実施例１において、シリカ粒子（「ＡＥＲＯＳＩＬ３００」）の代わりに粒径の異なるシリカ粒子（塩野義製薬株式会社製「カープレックスＦＰＳ−４」、平均粒径２．３μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を作成し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。

比較例３及び４
実施例１において、シリカ粒子（「ＡＥＲＯＳＩＬ３００」）の含有量を、それぞれ０．０５重量部（比較例３）及び２５重量部（比較例４）とした以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を作成し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。

比較例５及び６
実施例１において、シリカ粒子（「ＡＥＲＯＳＩＬ３００」）の代わりに下記の無機微粒子をそれぞれ５重量部用いた以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を作成し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。
・比較例５：アルミナ粒子
（デグサ社製「ＡｌｕｍｉｎｕｍＯｘｉｄｅＣ」、平均粒径０．０１３μｍ）
・比較例６：ジルコニア粒子
（デグサ社製試作品、平均粒径０．０３０μｍ）

比較例７
実施例１において、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）と無水リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）のモル比（Ａ／Ｂ）を０．７とした以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を作成し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。

表１からわかるように、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）及び無機粒子（Ｃ）からなるリン酸カルシウム組成物を用いた実施例１〜４では、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）のみからなるリン酸カルシウム組成物を用いた比較例１と比べて、骨置換率及び生成骨強度の大きな向上が認められた。このことより、無機粒子（Ｃ）の添加効果が明らかである。

平均粒径が０．５μｍを超えるシリカ粒子を添加した比較例２では、骨置換率及び生成骨強度のいずれも実施例より大きく劣った。シリカ粒子の含有量が０．１重量部未満である比較例３では、骨置換率及び生成骨強度のいずれも実施例より大きく劣った。また、シリカ粒子の含有量が２０重量部を超える比較例４では３ヶ月目の生成骨強度は実施例１〜４と大差ないものの、骨置換率及び６ヶ月目の生成骨強度が実施例１〜４より大きく劣った。アルミナ粒子を用いた比較例５及びジルコニア粒子を用いた比較例６では、シリカ粒子を用いた場合（実施例１）よりも生成骨強度が劣っており、特に３ヶ月目の生成骨強度が大きく劣っていた。また、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）と無水リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）のモル比（Ａ／Ｂ）を０．７とした比較例７では、モル比（Ａ／Ｂ）が１．０である実施例１に比べて生成骨強度の低下が見られた。

シリカ粒子の含有量が０．２重量部である実施例２では、５重量部のとき（実施例１）に比べて骨置換率及び生成骨強度の低下が見られた。これに対し、シリカ粒子の含有量が１５重量部である実施例３では、５重量部のとき（実施例１）と比べて骨置換率はほぼ同等であるが、３ヶ月目及び６ヶ月目の生成骨強度の低下が見られた。また、チタニア粒子を用いた実施例４では、良好な骨置換率及び生成骨強度が見られたが、シリカ粒子を用いた場合（実施例１）よりもやや性能が劣っていた。

Claims

リン酸四カルシウム粒子（Ａ）、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）、及び、シリカ粒子又はチタニア粒子から選択される少なくとも１種の無機粒子（Ｃ）からなるリン酸カルシウム粉体組成物であって、（Ａ）と（Ｂ）の配合割合（Ａ／Ｂ）がモル比で４５／５５〜５５／４５であり、無機粒子（Ｃ）の平均粒径が０．００２〜０．５μｍであり、かつ（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対し、０．１〜２０重量部の無機粒子（Ｃ）を含むことを特徴とするリン酸カルシウム粉体組成物。
リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径が５〜３０μｍである請求項１記載のリン酸カルシウム粉体組成物。
リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径が０．１〜５μｍである請求項１又は２記載のリン酸カルシウム粉体組成物。
リン酸四カルシウム粒子（Ａ）、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）、及び、シリカ粒子又はチタニア粒子から選択される少なくとも１種の無機粒子（Ｃ）からなるリン酸カルシウム組成物ペーストの製造方法であって、（Ａ）と（Ｂ）の配合割合（Ａ／Ｂ）がモル比で４５／５５〜５５／４５であり、無機粒子（Ｃ）の平均粒径が０．００２〜０．５μｍであり、かつ（Ａ）及び（Ｂ）の合計１００重量部に対し、０．１〜２０重量部の無機粒子（Ｃ）を含むリン酸カルシウム組成物の粉体に、水を加えて混練することを特徴とするリン酸カルシウム組成物ペーストの製造方法。
請求項１〜３のいずれか記載のリン酸カルシウム粉体組成物からなる医療用組成物。
請求項１〜３のいずれか記載のリン酸カルシウム粉体組成物からなる骨セメント。