JP5263992B2 - 骨補填材及びその製造方法 - Google Patents

骨補填材及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5263992B2
JP5263992B2 JP2010515931A JP2010515931A JP5263992B2 JP 5263992 B2 JP5263992 B2 JP 5263992B2 JP 2010515931 A JP2010515931 A JP 2010515931A JP 2010515931 A JP2010515931 A JP 2010515931A JP 5263992 B2 JP5263992 B2 JP 5263992B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tcp
bone
particles
sintered
range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010515931A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2009148147A1 (ja
Inventor
隆正 佐宗
隆一 水谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BRAIN BASE CORP
Original Assignee
BRAIN BASE CORP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BRAIN BASE CORP filed Critical BRAIN BASE CORP
Priority to JP2010515931A priority Critical patent/JP5263992B2/ja
Publication of JPWO2009148147A1 publication Critical patent/JPWO2009148147A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5263992B2 publication Critical patent/JP5263992B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02Inorganic materials
    • A61L27/12Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P43/00Drugs for specific purposes, not provided for in groups A61P1/00-A61P41/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/447Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on phosphates, e.g. hydroxyapatite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62695Granulation or pelletising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632Organic additives
    • C04B35/636Polysaccharides or derivatives thereof
    • C04B35/6365Cellulose or derivatives thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/02Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • C04B2235/3212Calcium phosphates, e.g. hydroxyapatite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/528Spheres
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5418Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5427Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5418Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5463Particle size distributions
    • C04B2235/5481Monomodal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase
    • C04B2235/81Materials characterised by the absence of phases other than the main phase, i.e. single phase materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Description

本発明は、顎骨やその他の骨の欠損部に短期間で良好かつ確実に骨を再生することができる骨補填材及びその製造方法に関する。
近年、歯周病に侵された歯を治療する場合に、その歯を抜き、その抜いた部分の顎骨に人工歯根を埋め込んで歯を治療するというインプラント方法が用いられている。この場合、顎骨の一部が歯周病によって冒され、骨の一部が消失しているために、人工歯根を十分に支持することができない場合があった。そこで、その消失した部分の顎骨を再生するために、従来種々の方法が考えられている。
その方法の1つとして、顆粒やブロック状に形成されたリン酸カルシウム系の骨補填材が用いられているが、この方法は、骨補填材として緻密な焼結体や緻密質のリン酸ガラス(バイオグラス)を用いるものであり、生体に吸収されにくい。そのため、骨補填材が自家骨に完全に置換するために長期間を要していた。
また、リン酸カルシウムには、ハイドロキシアパタイト(HAP)や、リン酸三カルシウム(TCP)があり、このうち、ハイドロキシアパタイト(HAP)は、生体親和性を有しているが、生体に吸収され難いので、治療後に体内に残る可能性がある。一方、リン酸三カルシウム(TCP)は、生体吸収性があるので治療後に体内に残ることが無く扱いやすい。また、リン酸三カルシウムにはαリン酸三カルシウム(α−TCP)、βリン酸三カルシウム(β−TCP)が存在するが、α−TCPは、β−TCPに比べて生体吸収率が高く、より早く生体に吸収される。
α−TCP又はβ−TCPで形成された顆粒状体が骨欠損部位に埋入されると、この顆粒状体は破骨細胞により吸収されると同時に、骨芽細胞により顆粒状体の周囲に骨組織が再生される。これによって徐々に顆粒状体が自家骨に置換される。このように、α−TCPとβ−TCPは、細胞によって骨組織に置換されるが、この置換時にα−TCPとΒ−TCPがすぐに吸収されずに新生骨の生成に伴って徐々に吸収されることが望ましい。α−TCPは、置換期間が短いので骨組織が十分に再生される前に吸収されてしまい、骨生成の足場としての機能を発揮できない恐れがある。また、置換反応は細胞が接触している顆粒状体の表面で起きているので、顆粒状体の表面構造や表面積の広さが重要な要因となる。
本出願人は、特開2006−122606号公報に示されるように、α−TCPまたはβ−TCPの特徴に着目し、できるだけ再生期間を短縮できるように、顆粒状体の中心部をβ−TCPとしその表面部をα−TCPとした骨補填材を提案した。
また、顆粒状体の役割に着目した技術として、緻密質部と多孔質部を備えたリン酸カルシウム系セラミックよりなる骨補填材が、特開平5−237178号公報に提案されている。この骨補填材では、これに混合された発泡剤を発泡させることにより、セル状の多孔質部が形成される。その多孔質部に骨芽細胞等がどのように、かつどこまで侵入していくかについて不明であり、またこの多孔質部の存在が骨の再生期間にどのように影響するかも不明である。
このように、欠損した骨を短期間で再生治療することができる手段や方法は未だ提供されていないので実情である。
そこで、骨の再生メカニズムについて研究し解析したところ、下記のような知見を得た。すなわち、骨の再生には骨芽細胞の存在が必要であり、この骨芽細胞を存続させるには血液の存在が欠かすことができない。骨補填材を骨欠損部分に充填し、骨芽細胞と血液(血液を運ぶ毛細血管や細動脈血管)を骨補填材の表面に十分に供給できれば、骨の再生を短期間で行うことができるという知見である。
日本特開2006−122606号公報 日本特開平5−237178号公報
本発明は、上記知見に基づいて、短期間で骨の再生を可能とする骨補填材とその製造方法を提供する。
本発明の観点では、骨補填材の製造方法は、リン酸三カルシウム(TCP)前駆体粒子を生成するステップと、前記TCP前駆体粒子を第1の温度範囲の温度で仮焼結して、予め決められた範囲の径を有するTCP粒子を生成するステップと、前記TCP粒子を造粒して造粒体を生成するステップと、第2の温度範囲の温度で前記造粒体を焼結して焼結集合体を生成するステップとを備える。前記第2の温度範囲は、前記第1の温度範囲より高い。
本発明の他の観点では、骨補填材は、複数の焼結集合体を備え、隣接する焼結集合体間には100乃至400ミクロンの第1間隙が形成され、前記複数の焼結集合体の各々は、リン酸三カルシウム(TCP)粒子の焼結体であり、前記TCP粒子間に5乃至100ミクロンの第2間隙が形成され、前記第2間隙は前記第1間隙に連通している。前記TCP粒子は、25乃至75ミクロンのサイズを有する。また、前記焼結集合体は、前記TCP粒子を互いに連結する5乃至20ミクロンの幅を有する連結部を持つ。なお、この連結部は、前記第2の温度範囲での焼結する過程で形成される。
本発明によれば、リン酸三カルシウムの球状粒子が連結部を介して連結されるように焼結される。これにより、骨補填材は、十分な強度を有し、その球状粒子間に形成される間隙によって増大した表面積を有する。毛細血管が骨補填材の間隙に侵入して外出していくので、骨芽細胞がこの増大した表面に付着することになり、骨を短期間に再生することができる。また、球状粒子は、連結部を介して互いに連結して焼結集合体を形成しているので、この焼結集合体同士を隣接させた際に焼結集合体間に形成される間隙に細動脈血管が進入することができる。これによって、更に骨の再生効率を高めることができる。更に、骨欠損部位に充填された焼結集合体は、骨欠損部分のスペーサーとしての役割を果たすので、この骨欠損部位に新生骨再生を妨害するような軟組織の侵入を防ぐことができる。また、仮焼結した球状粒子を分級することによって25ミクロン未満の微粒子を取り除いているので、微粒子による異物反応を起こすことがない。更に、従来例と異なり、発泡剤を用いてセル状多孔質部を形成するものではないので、骨補填材とその製造方法が簡素化されている。
図1は、本発明の一実施形態による骨補填材の製造過程における造粒集合体のSEM(走査型電子顕微鏡)写真である(撮影倍率20倍)。 図2は、粒子がα−TCPであるときの焼結集合体のSEM写真である(撮影倍率700倍)。 図3は、粒子がβ−TCPであるときの焼結集合体のSEM写真である(撮影倍率500倍)。 図4は、図2の焼結集合体のX線回折プロファイルである。 図5は、図3の焼結集合体のX線回折プロファイルである。 図6は、粒子がα−TCPとβ−TCPであるときの焼結集合体のX線回折プロファイルである。 図7は、焼結集合体が袋体に収納された状態を示す斜面図である。 図8は、焼結集合体が接着剤でブロック状に接合された状態を示す斜視図である。 図9は、焼結集合体が繊維体に貼着された状態を示す斜視図である。 図10は、製造例5において得られる焼結集合体の例を示す。 図11は、製造例6において得られる焼結集合体の例を示す。 図12は、製造例7において得られる焼結集合体の例を示す。
以下に、添付図面を参照して、本発明による骨補填材とその製造方法を説明する。
本発明による骨補填材は、病変等により吸収され欠損した骨を再生するために、欠損した部位に充填される。このため、骨補填材は、生体親和性、生体吸収性の高いリン酸三カルシウム(TCP)を主成分としている。骨補填材は、リン酸三カルシウム(TCP)に加え、ハイドロキシアパタイト(HAP)を含んでもよい。骨充填材は、欠損部位へ充填され、欠損部位のスペーサーとして作用し、軟組織の進入を抑制する。また、充填された補填材の表面から新しい骨が再生する。また、徐々に補填材が生体内に吸収され、最終的には、骨補填材は全て新しい骨に置換される。この反応は補填材表面に骨芽細胞が付着することでおきるので、骨補填材は、生体親和性、生体吸収性の高い材料で形成されることが望ましい。加えて、骨補填材の構造が重要である。特に、骨補填材が欠損部位のスペーサーとして充填されたとき、補填材の表面積が大きいことが再生期間を短縮するために有利である。
図2及び図3に示されるように、スペーサーとして作用する骨補填材は、25乃至75ミクロンの大きさの球状粒子1を有し、その球状粒子が5乃至20ミクロンの幅を有し、5乃至10ミクロンの長さを有する連結部によって連結され、球状粒子間に間隙3が形成される。これらの値は、電子顕微鏡(SEM)写真から計測された。その他の寸法も同様である。この間隙は5乃至100ミクロンほどの大きさで、かつ外方に連通しており、この間隙に骨芽細胞や10ミクロン程度の径の毛細血管等が侵入することができる。球状粒子1は、上記のように連結部を介して連結されており、焼結後に補填材として十分耐えうる強度を有する。
なお、この連結部は、焼結される過程で各TCP粒子の成分の一部が、TCP粒子間の接点部に移動することで形成され、前記TCP粒子と同一成分で形成される。また、この移動の移動量は、仮焼結温度によって異なる。25乃至75ミクロンのTCP粒子では、1000℃未満の仮焼結温度では、焼結時に連結部位が発達しすぎて、TCP粒子間の間隙が埋まってしまう。また、1300℃以上の仮焼結温度では、焼結時に連結部が十分に形成されない。
また、球状粒子は25乃至75ミクロンの大きさに形成されているが、この球状粒子は表面に多少の凹凸があったり、いびつになっていることがあるので、この数値は全体の平均した径を示している。
また、球状粒子が造粒され、焼結されることにより生成される焼結集合体から、分級により、150乃至2000ミクロンほどの大きさを有する焼結集合体を集めることができる。従って、そのような複数の焼結集合体を集めると、隣接する焼結集合体間に100乃至400ミクロンほどの間隙が形成される。この間隙に細動脈血管が侵入して骨芽細胞が付着することができる。なお、焼結集合体は150乃至2000ミクロンの大きさに形成されているが、この焼結集合体は表面に多少の凹凸があったり、いびつになっていることがあるので、この数値は全体の平均した径を示している。
リン酸三カルシウム(TCP)材としては、α−TCPとβ−TCPが用いられるが、α−TCPは、β−TCPに比較して生体吸収性が高い。従って、再生期間を考慮して、α−TCP単独、β−TCP単独、あるいはα−TCPとβ−TCPの混合体のうちから適宜選択して用いられる。また、球状粒子を形成する際に、TCPに生体親和性の高いハイドロキシアパタイト(HAP)を5乃至35%混合することがある。この場合、ハイドロキシアパタイトの表面のマイナス電荷により破骨細胞を誘導する作用が期待される。
球状粒子1は、仮焼結温度等の条件によって下記のように、緻密状態や1乃至5ミクロンの気孔5を有する状態に形成される(図2、図3)。このように、球状粒子1に気孔5が形成された場合、この気孔5に骨芽細胞等が更に付着しやすくなる。
球状粒子の焼結集合体4(図1)は、これを直接骨再生部に充填されたり、この焼結集合体を生体吸収性、生体親和性を有する袋体6に詰め、この袋体が骨再生部に挿入されたりする(図7)。なお、袋体の材料はゼラチンやコラーゲンなどが用いられる。また、骨再生部の形状に適合するように、複数の焼結集合体4が、適当な生体吸収性を有する接着剤7で接着され、プレート状やブロック状に形成されてもよい(図8)。
更に、複数の焼結集合体4(は、生体吸収性を有するペースト剤で連結されたり、複数の焼結集合体4が適当な生体吸収性を有する不織布状の繊維体8に接着剤7等により貼着されたり(図9)、不織布状の繊維体8内に絡まるようにされたり、布状の二層の繊維体8間に挿入されて保持されたりしてもよい。なお、上記繊維体の材料としては、ポリ乳酸材料やコラーゲンなどが用いられる。
球状TCP粒子の製造は、下記のような工程によって行われる。高純度水酸化カルシウムとリン酸を原料とし、これらの水溶液を中和反応させることにより、TCP前駆体としての微粒子の沈殿生成物が得られる。それらの微粒子の沈殿生成物は、純水に懸濁させられる。続いて、懸濁液をスプレードライ法で乾燥することにより、一定範囲の径を有する球状粒子をTCP前駆体として生成される。続いて、TCP前駆体の球状粒子を1050℃で仮焼結し、この後、ふるいで分級し、25ミクロン未満の微粒子を取り除き、25乃至75ミクロンの球状TCP粒子1を得る。続いて、このTCP粒子を造粒して150乃至2000ミクロンの顆粒状の造粒体を得る。この造粒の際に、グラニュエーターによりバインダーとしてヒドロキシプロピルセルロース(HCP−L)の10%水溶液を滴下しながら、主軸回転数300rpm、造粒軸回転数3000rpmで造粒する。この造粒体を1250℃で5時間焼結する。しかしながら、焼結時間は5時間でなくともよい。こうして、α−TCP単一相の焼結集合体4よりなる骨補填材を得る。この焼結集合体では、焼結過程で生成される連結部で球状粒子が互いに連結されている。
また、Mg元素を100ppm未満の超高純度水酸化カルシウムを原料にして合成された球状粒子前駆体と、β相の安定温度域を1300℃まで拡大するためにMg元素を100乃至10000ppm添加してTCPに置換固溶させた球状粒子前駆体を各々個別に仮焼結した球状粒子1を得て、これをふるいで分級して25ミクロン未満の微粒子を取り除く。この分級した二種の仮焼結された球状粒子を混ぜて造粒し、これを上記1250℃で5時間焼結することで、α相とβ相の共存するTCPの焼結集合体よりなる骨補填材を生成する。
β−TCP単一相の骨補填材を製造する場合は、上記のように、α−TCP単一相を生成する際に、焼結集合体4の焼結温度を1000℃乃至1135℃とすることが好ましい。しかし、焼結集合体に更なる強度を持たせたい場合は、Mg元素を100乃至10000ppm添加した造粒体を1200乃至1300℃で焼結する。
上記球状粒子の仮焼結温度は1000℃乃至1200℃が適当であり、1000℃未満の温度では球状粒子が緻密に固まった焼結集合体となり、TCP粒子間に5乃至100ミクロンの間隙が形成されず、毛細血管や骨芽細胞の侵入し得る大きさの間隙がえられない。
仮焼結温度を1000℃以上1125℃未満にすると、球状粒子自体にも1乃至5ミクロンの気孔5が生成され、間隙3を有する骨補填材が得られる。更に、仮焼結温度を1125℃乃至1200℃にすると、球状粒子が緻密となり上記間隙を有する骨補填材が得られる。
上記造粒体の焼結温度は、仮焼結の温度より高い1150乃至1430℃が適当であるが、いずれにしても上記仮焼結温度より高くすることが好ましい。
なお、1200℃以上1300℃未満で仮焼結した場合は、焼結集合体の強度が十分でないので造粒後の焼結温度を1300℃乃至1430℃にする必要がある。
[製造例1]
Mg含有量を12ppm未満の超高純度水酸化カルシウムを原料にして合成され、純水に懸濁したTCP前駆体沈殿を固形分11%に調整してスプレードライヤーで乾燥して、これを1200℃で2時間仮焼結して球状のTCP粒子1を得た。
得られた球状粒子をふるいにかけ、25ミクロン未満の微粒子を取り除き、グラニュエーターで、主軸回転数300rpm、造粒軸回転数3000rpmで造粒して、150乃至2000ミクロンの造粒体を得た。バインダーとしてヒドロキシプロピルセルロース(HPC−L)10%水溶液を、造粒体に対して4%になるようにして滴下した。
上記造粒体を105℃で乾燥した後、1300℃で5時間焼結して球状粒子どうしが連結部2で連結され、その球状粒子間に5乃至100ミクロンの大きさの間隙3を有する焼結集合体が得られた。この焼結集合体をふるいで分級して150乃至2000ミクロンの焼結集合体4を生成し、骨補填材を得た(図1)。この焼結集合体3をX線回折で調べたところα−TCP単一相であった(図4)。
[製造例2]
製造例1のようにして得られた固形分が11%のTCP懸濁液を、スプレードライヤーで乾燥してTCP前駆体を得て、これを1050℃で2時間仮焼結して球状TCP粒子を得る。このTCP粒子をふるいで分級して25ミクロン未満の微粒子を取り除き、25乃至75ミクロンの球状TCP粒子1を得る。得られた球状粒子を製造例1の造粒器により、バインダーとして10%のHPC−Lを固形分5.5%になるように添加して造粒した。これを105℃で乾燥した後、1135℃で5時間焼結して焼結集合体よりなる骨補填材を得た(図3)。この焼結集合体をX線回折で調べたところ、β−TCP単一相であった(図5)。これにより球状粒子間に5乃至100ミクロンの大きさの間隙3が得られた。なお、上記球状粒子には気孔5が生成されていた。
[製造例3]
製造例2の造粒粒子を1250℃で5時間焼結してα−TCP単一相の骨補填材を得た。これにより球状粒子間に5乃至100ミクロンの大きさの間隙を得ることができた。
[製造例4]
β相安定温度域を1250℃以上にするために、Mg含有量を6400ppmに調整したTCP前駆体沈殿を固形分11%に調整した純水懸濁液をスプレードライヤーで乾燥し、これを1200℃で2時間仮焼結し球状のTCP粒子を得た。これをふるいで分級して25ミクロン未満の微粒子を取り除き、25乃至75ミクロンの粒子を得た。
得られた25乃至75ミクロンの球状のTCP粒子と製造例1で得られた球状のTCP粒子を混ぜてグラニュエーターで、主軸回転数300rpm、造粒軸観点数3000rpmで造粒して、150〜2000ミクロンの集合体を得た。このとき、バインダーとしてヒドロキシプロピルセルロース(HPC−L)10%水溶液を集合体に対して4%になるように滴下して行った。
上記集合体を105℃で乾燥した後、1250℃で5時間焼結してα相とβ相の混在したTCP骨補填材を得た(図6)。これによって球状粒子間に5乃至100ミクロンの大きさの間隙が得られた。
[製造例5]
図10は、製造例1において、1310℃で2時間仮焼結し、その後、分級などの後、1400℃で5時間焼結した場合に得られる焼結集合体の例を示す。図10から、連結部が十分に形成されていないことが理解されよう。
[製造例6]
図11は、製造例1において、975℃で2時間仮焼結し、その後、分級などの後、1250℃で5時間焼結した場合に得られる焼結集合体の例を示す。図11から、連結部が発達しすぎて、TCP粒子間の間隙が埋まっていまっている。
[製造例7]
図12は、製造例1において、1010℃で2時間仮焼結し、その後、分級などの後、1250℃で5時間焼結した場合に得られる焼結集合体の例を示す。5乃至20ミクロンの連結部が形成され、更に、TCP粒子の表面に気孔5が形成され、骨補填材として望ましい特徴を有している。
以上の製造例等から明らかなように、連結部は、焼結する際に形成される。この場合、仮焼結温度に依存して、連結部の形状とTCP粒子の表面の気孔5の様子が異なる。
仮焼結温度が1000℃未満では、連結部が焼結過程で発達しすぎて、粒子間間隙が詰まってしまう。このため、骨補填材として望ましい5乃至100ミクロンの間隙を確保することができない。
一方、仮焼結温度が1300℃を超えた場合には、焼結した際に連結部が十分に形成されない。
また、仮焼結温度が1100℃を超えた場合には、TCP粒子表面に気孔5が形成されない。仮焼結温度が1000℃から1100℃では気孔5が形成される。
以上から、仮焼結温度は、1000℃以上1300℃以下が望ましい。
以上、種々の例を説明したが、本発明は、上記の例に制限されるものではない。本発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に属する。

Claims (13)

  1. リン酸三カルシウム(TCP)粒子前駆体粒子を生成するステップと、
    前記TCP粒子前駆体粒子を第1の温度範囲の第1の温度で仮焼結して25μm乃至75μmの範囲の直径のTCP粒子を生成するステップと、
    前記TCP粒子を造粒して、150μm乃至2000μmの造粒体を生成するステップと、
    第2の温度範囲の第2の温度で前記造粒体を焼結して焼結集合体を生成するステップと
    を備え
    前記第2の温度範囲は、1135℃乃至1430℃であり、
    前記第1の温度範囲は、1000℃以上1300℃未満である
    骨補填材の製造方法。
  2. 請求項1に記載の骨補填材の製造方法において、
    前記第2の温度範囲は、前記第1の温度範囲より高い
    骨補填材の製造方法。
  3. 請求項1または2に記載の骨補填材の製造方法において、
    前記仮焼結するステップは、
    ふるいを用いて、25μm乃至75μmの前記範囲の直径の前記TCP粒子を分級するステップを備える
    骨補填材の製造方法。
  4. 請求項1乃至のいずれかに記載の骨補填材の製造方法において、
    前記TCP粒子前駆体粒子を生成するステップは、
    前記TCP粒子前駆体粒子にMg元素を添加するステップを備える
    骨補填材の製造方法。
  5. 請求項1乃至のいずれかに記載の骨補填材の製造方法において、
    前記TCP粒子を造粒するステップは、
    前記バインダーとしてヒドロキシプロピルセルロース(HCP−L)水溶液を滴下しながら、前記TCP粒子を造粒して150μm乃至2000μmの範囲の径を有する前記造粒体を生成するステップを備える
    骨補填材の製造方法。
  6. 150μm乃至2000μmの範囲の径を有して燒結処理を受けた複数の焼結集合体を備え、
    前記複数の燒結集合体のうちの隣接する焼結集合体間には100μm乃至400μmの範囲の第1間隙が形成され、
    前記複数の焼結集合体の各々は、25μm乃至75μmの範囲の直径を有して仮燒結処理を受けたリン酸三カルシウム(TCP)粒子を備え、
    前記TCP粒子のうちの隣接するTCP粒子の間には5μm乃至100μmの範囲の第2間隙が形成され、
    前記第2間隙は前記第1間隙に連通している
    骨補填材。
  7. 請求項6に記載の骨補填材において、
    前記複数の焼結集合体の各々は、前記TCP粒子の隣接するものの間に形成される連結部を備え、
    前記連結部は、5μm乃至20μmの幅を有する
    骨補填材。
  8. 請求項6又は7に記載の骨補填材において、
    前記TCP粒子が1μm乃至5μmの気孔を有する
    骨補填材。
  9. 請求項6乃至8のいずれかに記載の骨補填材において、
    リン酸三カルシウム(TCP)は、α−TCP粒子、β−TCP粒子、又はα−TCP粒子とβ−TCP粒子の混合体のいずれかである
    骨補填材。
  10. 請求項6乃至9のいずれかに記載の骨補填材において、
    前記焼結集合体は、ハイドロキシアパタイト(HAP)を更に含む
    骨補填材。
  11. 請求項6乃至10のいずれかに記載の骨補填材において、
    前記複数の焼結集合体が、生体吸収性を有する袋に収納されている
    骨補填材。
  12. 請求項6乃至11のいずれかに記載の骨補填材において、
    前記複数の焼結集合体が、プレート状又はブロック状に接合されている
    骨補填材。
  13. 請求項6乃至12のいずれかに記載の骨補填材において、
    前記複数の焼結集合体が、生体吸収性を有する繊維体に貼着している
    骨補填材。
JP2010515931A 2008-06-05 2009-06-05 骨補填材及びその製造方法 Active JP5263992B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010515931A JP5263992B2 (ja) 2008-06-05 2009-06-05 骨補填材及びその製造方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008147655 2008-06-05
JP2008147655 2008-06-05
JP2010515931A JP5263992B2 (ja) 2008-06-05 2009-06-05 骨補填材及びその製造方法
PCT/JP2009/060308 WO2009148147A1 (ja) 2008-06-05 2009-06-05 骨補填材及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2009148147A1 JPWO2009148147A1 (ja) 2011-11-04
JP5263992B2 true JP5263992B2 (ja) 2013-08-14

Family

ID=41398218

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010515931A Active JP5263992B2 (ja) 2008-06-05 2009-06-05 骨補填材及びその製造方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8475821B2 (ja)
EP (1) EP2301591B1 (ja)
JP (1) JP5263992B2 (ja)
KR (1) KR101353878B1 (ja)
CN (1) CN102056633B (ja)
BR (1) BRPI0913420A2 (ja)
ES (1) ES2534350T3 (ja)
RU (1) RU2457000C1 (ja)
WO (1) WO2009148147A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150335432A1 (en) * 2012-02-09 2015-11-26 Osseous Technologies Of America Biocompatible containment member for bone augmentation surgery made of processed natural membrane from an animal donor
NL2011195C2 (en) 2013-07-18 2015-01-21 Xpand Biotechnology B V Method for producing an osteoinductive calcium phosphate and products thus obtained.
CN103602844A (zh) * 2013-11-19 2014-02-26 四川大学 一种多孔生物医用金属、陶瓷或金属/陶瓷复合材料的制备方法
CN107176832B (zh) * 2017-03-30 2020-02-07 苏州鼎安科技有限公司 高温固相反应合成的双相磷酸钙复合粉体制备方法
CN108324987B (zh) * 2018-02-09 2020-11-24 华南理工大学 一种中空多孔球形颗粒人工骨及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11322458A (ja) * 1998-05-11 1999-11-24 Asahi Optical Co Ltd セラミックス多孔体及びその製造方法
JP2005052224A (ja) * 2003-08-06 2005-03-03 Gunze Ltd 骨再生用基材およびその製造法
JP2006122606A (ja) * 2004-10-28 2006-05-18 Brain Base:Kk 骨補填材及びその製造方法
JP2006320442A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Toshiba Ceramics Co Ltd リン酸カルシウム系骨補填材
JP2008035981A (ja) * 2006-08-03 2008-02-21 Gc Corp ペースト状骨補填材
JP2008086676A (ja) * 2006-10-05 2008-04-17 Covalent Materials Corp リン酸カルシウム系骨補填材

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05237178A (ja) 1991-04-08 1993-09-17 Olympus Optical Co Ltd 骨補填材及びその製造方法
DE4121043A1 (de) * 1991-06-26 1993-01-07 Merck Patent Gmbh Knochenersatzmaterial mit fgf
EP0975285B1 (en) * 1997-04-01 2008-10-01 CAP Biotechnology, Inc. Calcium phosphate microcarriers and microspheres
DE19940717A1 (de) 1999-08-26 2001-03-01 Gerontocare Gmbh Resorblerbares Knochenersatz- und Knochenaufbaumaterial
DE10328892A1 (de) 2003-06-26 2005-05-12 Curasan Ag Knochenaufbaumittel und Herstellungsverfahren
US20050098915A1 (en) * 2003-11-07 2005-05-12 Smith & Nephew Inc. Manufacture of bone graft substitutes
DE10355461A1 (de) * 2003-11-27 2005-06-23 Bayer Healthcare Ag Verfahren zur Herstellung einer festen, oral applizierbaren pharmazeutischen Zusammensetzung
CN100340310C (zh) * 2005-05-08 2007-10-03 天津大学 β-TCP/HA复合生物材料的制备方法
JP2008173238A (ja) * 2007-01-17 2008-07-31 Olympus Terumo Biomaterials Corp 生体組織補填材の製造方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11322458A (ja) * 1998-05-11 1999-11-24 Asahi Optical Co Ltd セラミックス多孔体及びその製造方法
JP2005052224A (ja) * 2003-08-06 2005-03-03 Gunze Ltd 骨再生用基材およびその製造法
JP2006122606A (ja) * 2004-10-28 2006-05-18 Brain Base:Kk 骨補填材及びその製造方法
JP2006320442A (ja) * 2005-05-18 2006-11-30 Toshiba Ceramics Co Ltd リン酸カルシウム系骨補填材
JP2008035981A (ja) * 2006-08-03 2008-02-21 Gc Corp ペースト状骨補填材
JP2008086676A (ja) * 2006-10-05 2008-04-17 Covalent Materials Corp リン酸カルシウム系骨補填材

Also Published As

Publication number Publication date
EP2301591A1 (en) 2011-03-30
EP2301591A4 (en) 2013-05-08
BRPI0913420A2 (pt) 2015-11-24
EP2301591B1 (en) 2015-01-14
CN102056633A (zh) 2011-05-11
WO2009148147A1 (ja) 2009-12-10
CN102056633B (zh) 2016-09-14
JPWO2009148147A1 (ja) 2011-11-04
KR101353878B1 (ko) 2014-01-20
RU2457000C1 (ru) 2012-07-27
KR20110016910A (ko) 2011-02-18
ES2534350T3 (es) 2015-04-21
US8475821B2 (en) 2013-07-02
US20110097373A1 (en) 2011-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104039367B (zh) 生物可降解复合材料
CA2965384C (en) Bi-layered bone-like scaffolds
JP6396803B2 (ja) リン酸カルシウム材料
JP5263992B2 (ja) 骨補填材及びその製造方法
WO2002065955A1 (fr) Pyramide artificielle
CN105358189A (zh) 仿生胶原-羟基磷灰石复合材料
US20090299475A1 (en) Bone graft substitute
Sivakumar et al. Preparation, characterization, and in vitro release of gentamicin from coralline hydroxyapatite‐alginate composite microspheres
KR101427305B1 (ko) 골 이식재 및 그의 제조방법
JP7249376B2 (ja) 骨代替材料
JPWO2016035751A1 (ja) 製品無機化合物の製造方法及び製品無機化合物
JP6813716B1 (ja) 骨代替材料
KR102636183B1 (ko) 골 대체 물질의 콜라겐 기질 또는 그래뉼레이트 블렌드
JP6039406B2 (ja) リン酸カルシウム成形体および骨補填材
Swain Processing of porous hydroxyapatite scaffold
WO2012117739A1 (ja) 骨補填材
CN101898893B (zh) 致密球形陶瓷颗粒制备方法
JPS63294864A (ja) 人工骨材料の製造方法
WO2023118505A1 (fr) Matériau de régénération osseuse
Ku et al. The Effect of Whitlockite as an Osteoconductive Synthetic Bone Substitute Material in Animal Bony Defect Model. Materials 2022, 15, 1921
Junior et al. Physical Characterization of Biphasic Materials With Different Granulation Sizes and Their Influence on Bone Repair and Inflammation in Rat Calvaria
KR101294963B1 (ko) 식물 템플레이트를 이용하여 제조된 다공성 스캐폴드 및 이의 제조방법
JP2009095650A (ja) 人工椎体
JPH01131082A (ja) 骨欠損部及び空隙部充填材とその製法
JPH0139786B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130121

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130311

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130424

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130426

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5263992

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250