JP5371034B2 - Calcium phosphate bone filler and method for producing the same - Google Patents

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Description

この発明は、骨折等による骨欠損部の修復用に用いられる、リン酸カルシウム系の骨充填材に関する。   The present invention relates to a calcium phosphate-based bone filler used for repairing a bone defect due to a fracture or the like.

骨折等により生じる骨欠損部の修復に用いられる骨充填材として、アクリル系骨充填材や、セラミックス系骨充填材等が知られている。これらのうち、アクリル系骨充填材は、ペースト状物を、修復すべき箇所に充填した後、硬化させて使用するが、未重合モノマーが残存すると、毒性の問題が生じることがある。また、生体内で吸収されず、異物として体内に残存するという問題点を有する。   As a bone filler used for repairing a bone defect caused by a fracture or the like, an acrylic bone filler, a ceramic bone filler or the like is known. Among these, the acrylic bone filler is used after the paste-like material is filled in the portion to be repaired and then cured, but if an unpolymerized monomer remains, there may be a problem of toxicity. Moreover, it has the problem that it is not absorbed in the living body and remains in the body as a foreign substance.

また、上記セラミックス系骨充填材としては、アルミナ、カーボン、酸化ジルコニア等を用いた骨充填材や、ヒドロキシアパタイトやリン酸カルシウム等を用いた骨充填材が知られている。前者の骨充填材は、生体内において化学的に安定であるが、生体内で吸収されず、異物として体内に残存するという問題点を有する。これに対し、後者は、骨を構成する成分と同様の成分であり、生体内で吸収され、骨の修復材としての役割を期待することができる。   As the ceramic bone filler, there are known bone fillers using alumina, carbon, zirconia, etc., and bone fillers using hydroxyapatite, calcium phosphate, or the like. The former bone filler is chemically stable in the living body but has a problem that it is not absorbed in the living body and remains in the body as a foreign substance. On the other hand, the latter is a component similar to the component constituting the bone, and is absorbed in the living body and can be expected to play a role as a bone repair material.

上記後者の骨充填材としては、所定粒径のリン酸四カルシウムとリン酸水素カルシウムからなるリン酸カルシウム組成物(特許文献1)や、生体吸収性有機材料と、アパタイト類、リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム等とを用いた骨充填材(特許文献2)等が知られている。これらは、水の存在下で徐々に水和反応が生じ、アパタイト類が生成されて硬化されるので、これらがペースト状の状態で骨折等の修復すべき箇所に充填し、水和反応(硬化)させることにより、骨折箇所の固定が可能となる。   Examples of the latter bone filler include calcium phosphate compositions (Patent Document 1) composed of tetracalcium phosphate and calcium hydrogen phosphate having a predetermined particle size, bioabsorbable organic materials, apatites, tricalcium phosphate, phosphorus Bone fillers using tetracalcium acid and the like (Patent Document 2) are known. These are gradually hydrated in the presence of water, and apatites are generated and hardened, so these are filled in the place to be repaired such as fractures in a paste state and hydrated (hardened) ), The fracture site can be fixed.

特開2007−191420号公報JP 2007-191420 A 特開2000−262608号公報JP 2000-262608 A

しかし、前者のリン酸カルシウム組成物の硬化物は、強度が不十分となる場合がある。また、後者の骨充填材においては、リン酸三カルシウムが用いられるが、水和反応の反応性の高いα体を用いるのが一般的である。ところが、このα−リン酸三カルシウムは、骨細胞との接着性が良くなく、骨折等の患部の骨の再生に影響を与える場合がある。   However, the cured product of the former calcium phosphate composition may have insufficient strength. Further, in the latter bone filler, tricalcium phosphate is used, but it is common to use an α-form having high reactivity of hydration reaction. However, this α-tricalcium phosphate does not have good adhesion to bone cells, and may affect the regeneration of bone in affected areas such as fractures.

このα−リン酸三カルシウムの代わりに、骨細胞との接着性が良好なβ−リン酸三カルシウムを用いることが考えられる。しかし、このβ−リン酸三カルシウムは、水和反応の反応性に乏しく、骨充填材として用いても、水和反応が生じにくく、硬化しにくいという傾向がある。   Instead of this α-tricalcium phosphate, it is conceivable to use β-tricalcium phosphate having good adhesion to bone cells. However, this β-tricalcium phosphate has poor reactivity of hydration reaction, and even when used as a bone filler, it tends to hardly cause hydration reaction and harden.

そこで、この発明は、十分に水和反応が生じて硬化し、硬化物が十分な強度を有し、かつ、骨細胞との接着性が良好な骨充填材を得ることを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to obtain a bone filler in which a hydration reaction is sufficiently generated and cured, the cured product has sufficient strength, and has good adhesion to bone cells.

この発明は、リン酸一水素カルシウム、リン酸四カルシウム、及び摩砕処理されたβ−リン酸三カルシウムを含有するリン酸塩系混合物を水含有の練和液で混練してなり、上記のβ−リン酸三カルシウムは、水及び二酸化炭素から選ばれる少なくとも一方を含有する雰囲気下で摩砕処理されたものであり、リン酸一水素カルシウム1モルに対し、リン酸四カルシウムを1.1〜3モル含有すると共に、上記β−リン酸三カルシウムを1.1〜5モル含有するリン酸カルシウム系骨充填材を用いることにより、上記課題を解決したのである。   The present invention comprises kneading a phosphate-based mixture containing calcium monohydrogen phosphate, tetracalcium phosphate, and ground β-tricalcium phosphate with a water-containing kneading liquid, β-tricalcium phosphate was ground and ground in an atmosphere containing at least one selected from water and carbon dioxide, and 1.1 mol of tetracalcium phosphate per 1 mol of calcium monohydrogen phosphate. The above-mentioned problems have been solved by using a calcium phosphate-based bone filler that contains ˜3 mol and contains 1.1 to 5 mol of the β-tricalcium phosphate.

この発明にかかるリン酸カルシウム系骨充填材は、α−リン酸三カルシウムでなく、β−リン酸三カルシウムを用いるので、骨細胞との接着性を良好に保つことができる。
また、β−リン酸三カルシウムは、水及び二酸化炭素から選ばれる少なくとも一方を含有する雰囲気下で摩砕処理されたものであり、その表面に水分子や炭酸イオンが取り込まれ、この表面の反応活性を向上させており、水の存在下で水和反応を生じさせて硬化させることが可能となり、骨充填材として使用することができる。
さらに、リン酸一水素カルシウム、リン酸四カルシウム、及び特定のβ−リン酸三カルシウムの混合比率を所定範囲内とするので、得られる硬化物は十分な強度を有する。
Since the calcium phosphate bone filler according to the present invention uses β-tricalcium phosphate instead of α-tricalcium phosphate, it can maintain good adhesion to bone cells.
In addition, β-tricalcium phosphate is subjected to grinding treatment in an atmosphere containing at least one selected from water and carbon dioxide, and water molecules and carbonate ions are taken into the surface, and the reaction on this surface is performed. It has improved activity, can be cured by causing a hydration reaction in the presence of water, and can be used as a bone filler.
Furthermore, since the mixing ratio of calcium monohydrogen phosphate, tetracalcium phosphate, and specific β-tricalcium phosphate is within a predetermined range, the obtained cured product has sufficient strength.

この発明にかかるリン酸カルシウム系骨充填材は、リン酸一水素カルシウム(以下、「DCPD」と略する。)、リン酸四カルシウム(以下、「TTCP」と略する。)、及び特定のβ−リン酸三カルシウム(以下、リン酸三カルシウムを「TCP」と略する。)を含有するリン酸塩系混合物を、水含有の練和液で練り合わせてなる。   The calcium phosphate bone filler according to the present invention includes calcium monohydrogen phosphate (hereinafter abbreviated as “DCPD”), tetracalcium phosphate (hereinafter abbreviated as “TTCP”), and specific β-phosphorus. A phosphate-based mixture containing tricalcium acid (hereinafter, abbreviated as “TCP”) is kneaded with a water-containing kneading liquid.

上記DCPDは、下記の化学式(1)で示される化合物をいい、上記TTCPは、下記の化学式(2)で示される化合物をいい、上記TCPは、下記の化学式(3)で示される化合物をいう。
CaHPO・2HO 、又は CaHPO … (1)
Ca(POO … (2)
Ca(PO … (3)
The DCPD refers to a compound represented by the following chemical formula (1), the TTCP refers to a compound represented by the following chemical formula (2), and the TCP refers to a compound represented by the following chemical formula (3). .
CaHPO 4 · 2H 2 O or CaHPO 4 (1)
Ca 4 (PO 4 ) 2 O (2)
Ca 3 (PO 4 ) 2 (3)

上記のDCPDやTTCPは、特に限定されたものではなく、市販品を使用することができる。また、その粒径が大きい場合、ボールミル等の粉砕機を用いて粉砕することが好ましい。   The above-mentioned DCPD and TTCP are not particularly limited, and commercially available products can be used. Moreover, when the particle size is large, it is preferable to grind | pulverize using grinders, such as a ball mill.

上記β−TCPは、水及び二酸化炭素から選ばれる少なくとも一方を含有する雰囲気下で摩砕処理されたものである。水、二酸化炭素、又はその両方を含む雰囲気下で摩砕処理することにより、摩砕されたβ−TCPの表面に水分子や炭酸イオンが取り込まれ、摩砕処理で生じた表面の活性状態が保持されるため、水存在下でDCPDやTTCPと共存させたときに、水和反応が生じやすくなり、硬化がおこりやすいからと考えることができる。   The β-TCP is subjected to grinding treatment in an atmosphere containing at least one selected from water and carbon dioxide. By grinding in an atmosphere containing water, carbon dioxide, or both, water molecules and carbonate ions are incorporated into the ground surface of β-TCP, and the active state of the surface generated by the grinding treatment is Therefore, it can be considered that the hydration reaction is likely to occur and the curing is likely to occur when coexisting with DCPD or TTCP in the presence of water.

上記の摩砕処理の方法としては、乳鉢、ボールミル等の粉砕機等を用いて粉砕することができる。摩砕時の雰囲気は、水、二酸化炭素、又はその両方を含む雰囲気であればよく、通常の大気雰囲気下で十分である。   As a method of the above-mentioned grinding treatment, it can be pulverized using a pulverizer such as a mortar and a ball mill. The atmosphere at the time of grinding should just be the atmosphere containing water, a carbon dioxide, or both, and normal atmosphere is sufficient.

なお、上記の摩砕処理は、β−TCP単独で行ってもよく、また、DCPD、TTCP、及びβ−TCPを混合した後に行ってもよい。   In addition, said grinding process may be performed only by (beta) -TCP, and may be performed after mixing DCPD, TTCP, and (beta) -TCP.

上記の摩砕処理で得られるβ−TCPの平均粒子径は、0.5〜20μmがよく、0.8〜15μmが好ましい。また、β−TCPの比表面積は、3.0〜10m/gがよく、3.5〜7m/gが好ましい。これらの範囲を満たすことにより、水存在下でDCPDやTTCPと共存させたときに、水和反応の反応性が向上して硬化しやすくなり、骨充填材として有用に使用できる。上記平均粒子径が上記範囲より大きい場合や、上記比表面積が上記範囲より小さい場合であっても、上記リン酸塩系混合物を上記練和液で混練したときの水和反応が生じるが、生成したアパタイト類の結晶性が低下するために、硬化しにくくなるおそれがある。一方、上記平均粒子径が上記範囲より小さくてもよいが、ハンドリングが困難となる場合がある。また、上記比表面積が上記範囲より大きい場合、上記リン酸塩系混合物を上記練和液で混練したときの水和反応が十分に生じず、硬化しにくくなるおそれがある。 The average particle diameter of β-TCP obtained by the above grinding treatment is preferably 0.5 to 20 μm, and preferably 0.8 to 15 μm. Moreover, 3.0-10 m < 2 > / g is good and the specific surface area of (beta) -TCP has preferable 3.5-7 m < 2 > / g. By satisfying these ranges, when coexisting with DCPD or TTCP in the presence of water, the reactivity of the hydration reaction is improved and the composition is easily cured, and can be usefully used as a bone filler. Even when the average particle size is larger than the above range or when the specific surface area is smaller than the above range, a hydration reaction occurs when the phosphate mixture is kneaded with the kneading liquid. Since the crystallinity of the apatites thus obtained is lowered, it may be difficult to be cured. On the other hand, although the said average particle diameter may be smaller than the said range, handling may become difficult. Moreover, when the said specific surface area is larger than the said range, when the said phosphate-type mixture is knead | mixed with the said kneading | mixing liquid, there exists a possibility that it may become difficult to harden | cure sufficiently.

上記のDCPD、TTCP、及びβ−TCPの混合比は、上記DCPD1モルに対し、上記TTCP1.1〜3モルが好ましく、1.5〜2.5モルがより好ましく、1.8〜2.3モルがより好ましい。上記範囲を外れると、得られた骨充填材の硬化物の強度を十分に得られないおそれがある。   The mixing ratio of the above DCPD, TTCP, and β-TCP is preferably 1.1 to 3 mol, more preferably 1.5 to 2.5 mol, and 1.8 to 2.3 with respect to 1 mol of the DCPD. Mole is more preferred. If it is out of the above range, the strength of the cured product of the obtained bone filler may not be sufficiently obtained.

また、上記DCPD1モルに対し、上記β−TCP1.1〜5モルが好ましく、1.5〜4.5モルがより好ましく、1.8〜4.3モルがより好ましい。上記範囲を外れると、得られた骨充填材の硬化物の強度を十分に得られないおそれがある。   Moreover, 1.1-5 mol of said (beta) -TCP is preferable with respect to 1 mol of said DCPD, 1.5-4.5 mol is more preferable, 1.8-4.3 mol is more preferable. If it is out of the above range, the strength of the cured product of the obtained bone filler may not be sufficiently obtained.

さらに、DCPD、TTCP、及びβ−TCPの混合比の特に好ましい範囲は、モル比で、DCPD/TTCP/β−TCP=1/1.9〜2.2/1.9〜4.2である。この範囲だと、得られた骨充填材の硬化物の強度を、最も十分に得ることができる。   Furthermore, a particularly preferable range of the mixing ratio of DCPD, TTCP, and β-TCP is a molar ratio of DCPD / TTCP / β-TCP = 1 / 1.9 to 2.2 / 1.9 to 4.2. . If it is this range, the intensity | strength of the hardened | cured material of the obtained bone filler can fully be obtained.

上記のDCPD、TTCP、及びβ−TCPを所定割合で含有するリン酸塩系混合物には、必要に応じて、リン酸八カルシウム(Ca(PO)・5HO)(以下、「OCP」と略する。)と有機酸又はその塩との複合体を含有させてもよい。これを加えると、得られた骨充填材に親水性を付与することができ、体内の所定箇所に充填・水和反応(硬化)させた際に、骨充填材が充填・水和反応(硬化)される部分の体内の箇所との親和性を向上させることができる。上記有機酸としては、クエン酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、ヌクレオチド等が挙げられる。 The phosphate-based mixture containing the above-mentioned DCPD, TTCP, and β-TCP in a predetermined ratio may include octacalcium phosphate (Ca 8 H 2 (PO 4 ) · 5H 2 O) (hereinafter, It may be abbreviated as “OCP”) and an organic acid or a salt thereof. When this is added, hydrophilicity can be imparted to the obtained bone filling material, and when filling and hydration reaction (hardening) is performed on a predetermined part of the body, the bone filling material is filled and hydrated (hardening). ) The affinity of the part to be in the body can be improved. Examples of the organic acid include citric acid, aspartic acid, glutamic acid, and nucleotides.

上記ヌクレオチドとしては、アデノシン一リン酸(AMP)、アデノシン二リン酸(ADP)、アデノシン三リン酸(ATP)、グアノシン一リン酸(GMP)、グアノシン二リン酸(GDP)、グアノシン三リン酸(GTP)、ウリジン一リン酸(UMP)、ウリジン二リン酸(UDP)、ウリジン三リン酸(UTP)、シチジン一リン酸(CMP)、シチジン二リン酸(CDP)、シチジン三リン酸(CTP)、チミジン一リン酸(TMP)、チミジン二リン酸(TDP)、チミジン三リン酸(TTP)等があげられる。   Examples of the nucleotide include adenosine monophosphate (AMP), adenosine diphosphate (ADP), adenosine triphosphate (ATP), guanosine monophosphate (GMP), guanosine diphosphate (GDP), guanosine triphosphate ( GTP), uridine monophosphate (UMP), uridine diphosphate (UDP), uridine triphosphate (UTP), cytidine monophosphate (CMP), cytidine diphosphate (CDP), cytidine triphosphate (CTP) , Thymidine monophosphate (TMP), thymidine diphosphate (TDP), thymidine triphosphate (TTP) and the like.

上記複合体の含有量は、上記のDCPD、TTCP、及びβ−TCPの合計量に対して、0.5〜10.0重量%がよく、1.0〜5.0重量%が好ましい。上記の範囲より少なすぎると、上記複合体の添加効果を得られないおそれがある。一方、上記範囲より多すぎると、骨充填材中における上記リン酸塩系混合物の含有割合が低下し、得られる骨充填材の硬化物の強度が低下するおそれがある。   The content of the complex is preferably 0.5 to 10.0% by weight, and preferably 1.0 to 5.0% by weight with respect to the total amount of the DCPD, TTCP, and β-TCP. If the amount is less than the above range, the effect of adding the composite may not be obtained. On the other hand, when it is more than the above range, the content of the phosphate-based mixture in the bone filler may be reduced, and the strength of the resulting cured bone filler may be reduced.

上記OCPと有機酸又はその塩との複合体の製造方法としては、α−TCP、DCPD、及び上記の有機酸又はその塩とを水中で混合し、40〜60℃の温度条件下で、3〜24時間、水和反応する方法があげられる。   As a method for producing a complex of the OCP and an organic acid or a salt thereof, α-TCP, DCPD, and the organic acid or a salt thereof are mixed in water, and a temperature of 40 to 60 ° C. A method of hydrating for -24 hours is mentioned.

上記のDCPD、TTCP、及びβ−TCPを所定割合で含有するリン酸塩系混合物は、水含有の練和液で混練されて、ペースト状となり、骨充填材となる。このリン酸塩系混合物は、水の存在下で水和反応を生じ、ヒドロキシアパタイト類の生成反応を生じさせ、硬化させるので、水含有の練和液で混練する段階から、水和反応、すなわち、硬化が起こり始める。このため、骨充填材を、骨折等の骨の修復すべき箇所に充填する際に、上記リン酸塩系混合物に所定量の練和液を加えて練り合わせることによってペースト化し、直ちに、所定箇所に充填するのが好ましい。   The phosphate-based mixture containing the above-mentioned DCPD, TTCP, and β-TCP in a predetermined ratio is kneaded with a water-containing kneading liquid to become a paste, which becomes a bone filler. This phosphate-based mixture undergoes a hydration reaction in the presence of water to cause a formation reaction of hydroxyapatite and is cured. Therefore, from the stage of kneading with a water-containing kneading liquid, the hydration reaction, that is, Curing begins to occur. For this reason, when filling the bone filling material into a bone repair site such as a fracture, a paste is prepared by adding a predetermined amount of kneading liquid to the phosphate mixture and kneading it immediately. Is preferably filled.

この練和剤は、水を含有する必要があり、水単独であってもよく、また、リン酸アルカリ塩の水溶液を用いてもよい。このようなリン酸アルカリ塩としては、リン酸一水素二ナトリウム等があげられる。このリン酸アルカリ塩を加えることにより、得られた骨充填材の硬化物の強度を、向上させることができる。   The kneading agent needs to contain water, and may be water alone or an aqueous solution of an alkali phosphate. Examples of such alkali phosphates include disodium monohydrogen phosphate. By adding this alkali phosphate, the strength of the cured bone filler obtained can be improved.

上記練和剤中の水の量は、上記リン酸塩系混合物に対し、50〜100重量%が好ましく、70〜90重量%が好ましい。上記の範囲より少なすぎると、ペースト化することが困難となる場合がある。一方、上記範囲より多すぎると、得られるペーストの粘度が低下し、骨折等の骨の修復すべき箇所に充填する際に流れだしが生ずるおそれがあり、水和反応が完了するまで、所定箇所に骨充填材を保持することが困難となる場合がある。   The amount of water in the kneading agent is preferably 50 to 100% by weight, and preferably 70 to 90% by weight, based on the phosphate mixture. If the amount is less than the above range, it may be difficult to form a paste. On the other hand, when the amount is more than the above range, the viscosity of the obtained paste is lowered, and there is a possibility that flow out may occur when filling the portion to be repaired of bone such as a fracture. It may be difficult to hold the bone filler.

また、上記リン酸アルカリ塩の使用量は、上記リン酸塩系混合物に対し、1.0〜5.0重量%が好ましく、2.0〜3.0重量%が好ましい。上記の範囲より少なすぎると、リン酸アルカリ塩の添加効果を得られないおそれがある。一方、上記範囲より多すぎると、骨充填材中における上記リン酸塩系混合物の含有割合が低下し、得られる骨充填材の硬化物の強度が低下するおそれがある。   Moreover, 1.0-5.0 weight% is preferable with respect to the said phosphate-type mixture, and, as for the usage-amount of the said alkali phosphate, 2.0-3.0 weight% is preferable. If the amount is less than the above range, the effect of adding the alkali phosphate may not be obtained. On the other hand, when it is more than the above range, the content of the phosphate-based mixture in the bone filler may be reduced, and the strength of the resulting cured bone filler may be reduced.

さらに、上記練和剤としては、水以外に、リン酸アルカリ塩の代わりに、又はリン酸アルカリ塩と共に、グリシン、アラニン、ロイシン、イソロイシン、バリン等の疎水性アミノ酸を加えてもよい。この疎水性アミノ酸を加えることにより、上記リン酸塩系混合物に練和剤を加えた際にダマが生じるのを抑制することができ、骨充填材の成形性を向上させることができる。   Further, as the above-mentioned kneading agent, a hydrophobic amino acid such as glycine, alanine, leucine, isoleucine, valine or the like may be added in addition to or together with the alkali phosphate other than water. By adding this hydrophobic amino acid, it is possible to suppress the occurrence of lumps when a kneading agent is added to the phosphate mixture, and to improve the moldability of the bone filler.

上記疎水性アミノ酸の使用量は、上記リン酸塩系混合物に対し、0.5〜2.0重量%が好ましく、0.8〜1.5重量%が好ましい。上記の範囲より少なすぎると、疎水性アミノ酸の添加効果を得られないおそれがある。一方、上記範囲より多すぎると、骨充填材中における上記リン酸塩系混合物の含有割合が低下し、得られる骨充填材の硬化物の強度が低下するおそれがある。   The amount of the hydrophobic amino acid used is preferably 0.5 to 2.0% by weight, more preferably 0.8 to 1.5% by weight, based on the phosphate mixture. If the amount is less than the above range, the effect of adding a hydrophobic amino acid may not be obtained. On the other hand, when it is more than the above range, the content of the phosphate-based mixture in the bone filler may be reduced, and the strength of the resulting cured bone filler may be reduced.

なお、上記リン酸アルカリ塩と疎水性アミノ酸とを一緒に用いる場合でも、上記したそれぞれの量を用いるのがよい。   Even when the alkali phosphate salt and the hydrophobic amino acid are used together, the respective amounts described above are preferably used.

次に、この発明について、実施例を用いてより詳細に説明する。
<評価方法>
[強度試験(圧縮強度)]
得られたペーストを、内径4.0mm、高さ10.0mmの円筒状の凹部を有するテフロン(登録商標)製の型の凹部に注入し、1時間、室温で放置し、その後、この型からペレットを取り出した。なお、同じペレットを、少なくとも5個作成した。
得られたペレットを、すぐに、蓋付きのガラス瓶に入れた生理食塩水に浸し、蓋をした。そして、38℃に保持した恒温室に放置した。
そして、生理食塩水に浸漬させないペレット(0日経過後のペレット)、浸漬1日経過後のペレット、浸漬3日経過後のペレット、浸漬7日経過後のペレット、浸漬30日経過後のペレットについて、圧縮試験機(イマダ(株)製:デジタルフォースゲージ ZP(Z2)型)を用いて、圧縮強度を測定した。
Next, the present invention will be described in more detail using examples.
<Evaluation method>
[Strength test (compressive strength)]
The obtained paste was poured into a concave portion of a Teflon (registered trademark) mold having a cylindrical concave portion with an inner diameter of 4.0 mm and a height of 10.0 mm, and left at room temperature for 1 hour. The pellet was removed. At least five of the same pellets were prepared.
The obtained pellet was immediately immersed in physiological saline in a glass bottle with a lid and capped. Then, it was left in a constant temperature room maintained at 38 ° C.
And about the pellet which does not immerse in the physiological saline (the pellet after 0-day progress), the pellet after 1-day immersion, the pellet after 3-day immersion, the pellet after 7-day immersion, and the pellet after 30-day immersion, a compression tester ( Compressive strength was measured using Imada Co., Ltd. (Digital Force Gauge ZP (Z2) type).

[平均粒子径の測定]
(株)堀場製作所製:LA−920を用いて、平均粒子径を測定した。
[比表面積の測定]
マウンテック社製:NM−Model1210を用いて、BET法で測定した。
[Measurement of average particle size]
HORIBA, Ltd. product: LA-920 was used to measure the average particle size.
[Specific surface area measurement]
Made by Mountec: Measured by BET method using NM-Model1210.

<使用原材料>
・DCPD…和光純薬工業(株)製:試薬特級
・TTCP…和光純薬工業(株)製:試薬特級
・α−TCP…太平化学産業(株)製
・β−TCP…太平化学産業(株)製
・リン酸一水素二ナトリウム…和光純薬工業(株)製:試薬特級
・グリシン…和光純薬工業(株)製:試薬特級
・クエン酸…和光純薬工業(株)製:試薬特級
・アスパラギン酸…和光純薬工業(株)製:試薬特級
・アデノシン一リン酸…和光純薬工業(株)製:試薬特級
<Raw materials used>
DCPD: Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: reagent grade, TTCP: Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: reagent grade, α-TCP: Taihei Chemical Industry Co., Ltd., β-TCP ... Taihei Chemical Industry Co., Ltd. ) Made by disodium monohydrogen phosphate ... Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: reagent grade, glycine ... Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: reagent grade, citric acid ... Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: reagent grade・ Aspartic acid: Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: reagent special grade ・ Adenosine monophosphate: Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: reagent special grade

[OCPと有機酸又はその塩との複合体の製造]
40〜60℃に加温した水40ml中に、α−TCPを10mmol、DCPDを10mmol、並びにクエン酸、アスパラギン酸及びアデノシン一リン酸から選ばれる有機酸10mmolを加え、24時間、温度を保った状態で、撹拌することにより、製造した。
得られたOCPとクエン酸との複合体を「OCP−Cit」と称し、OCPとアスパラギン酸との複合体を「OCP−Asp」と称し、OCPとアデノシン一リン酸との複合体をOCP−AMPと称する。
[Production of complex of OCP and organic acid or salt thereof]
In 40 ml of water heated to 40-60 ° C., 10 mmol of α-TCP, 10 mmol of DCPD, and 10 mmol of an organic acid selected from citric acid, aspartic acid and adenosine monophosphate were added, and the temperature was maintained for 24 hours. Produced by stirring in the state.
The obtained complex of OCP and citric acid is called “OCP-Cit”, the complex of OCP and aspartic acid is called “OCP-Asp”, and the complex of OCP and adenosine monophosphate is OCP− This is called AMP.

(実施例1)
[β−TCPの摩砕]
β−TCP 4.0gを秤取り、自動乳鉢撹拌機(日陶科学(株)製、ANM−1000、乳鉢はメノウ製)を用いて、室温で、7時間、24時間、72時間撹拌した。
得られた摩砕β−TCPについて、X線回折測定、赤外線吸収測定、示差熱測定(熱重量測定)を行った。また、それらの平均粒子径及び比表面積を測定した。それらの結果を、図1〜図3、表1に示す。
Example 1
[Trimming of β-TCP]
β-TCP (4.0 g) was weighed and stirred at room temperature for 7 hours, 24 hours, and 72 hours using an automatic mortar stirrer (manufactured by Nippon Ceramics Co., Ltd., ANM-1000, mortar manufactured by Agate).
The obtained ground β-TCP was subjected to X-ray diffraction measurement, infrared absorption measurement, and differential thermal measurement (thermogravimetric measurement). Moreover, those average particle diameters and specific surface areas were measured. The results are shown in FIGS.

また、得られた摩砕β−TCP2.0gに水20mlを加えて撹拌し、90℃にてヒドロキシアパタイト(HAp)の生成反応を行った。3時間、6時間、15時間、24時間経過後のHApの生成率(転化率(%))を、X線回折測定の結果から算出した。その結果を図4に示す。また、β−TCPが完全に反応した後(アパタイト類の生成が完了した後)のX線回折ピークを図5に示す。   Moreover, 20 ml of water was added to 2.0 g of the obtained ground β-TCP and stirred, and a hydroxyapatite (HAp) formation reaction was performed at 90 ° C. The HAp production rate (conversion rate (%)) after 3 hours, 6 hours, 15 hours and 24 hours was calculated from the results of X-ray diffraction measurement. The result is shown in FIG. In addition, FIG. 5 shows an X-ray diffraction peak after β-TCP has completely reacted (after generation of apatites is completed).

Figure 0005371034
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(実施例2〜16、比較例1〜3)
DCPD、TTCP、及び24時間撹拌したβ−TCPを表1に記載の量ずつ混合し、また、必要に応じて、OCP−Cit、OCP−Asp、OCP−AMPを表1に記載の量を添加した。
次いで、表1に示す練和液を加え、練り合わせて、ペーストを得た。
得られたペーストを用いて、上記の強度試験を行った。その結果を表1〜3に示す。
(Examples 2-16, Comparative Examples 1-3)
DCPD, TTCP, and β-TCP stirred for 24 hours are mixed in the amounts shown in Table 1, and if necessary, OCP-Cit, OCP-Asp, OCP-AMP are added in the amounts shown in Table 1. did.
Subsequently, the kneading liquid shown in Table 1 was added and kneaded to obtain a paste.
Said strength test was done using the obtained paste. The results are shown in Tables 1-3.

(比較例4)
骨充填材として、BIOPEX−R(商品名、ペンタックス(株)製、以下、「バイオペックス」と称する。)を用いて上記強度試験を行った。その結果を表1に示す。
(Comparative Example 4)
The above-mentioned strength test was performed using BIOPEX-R (trade name, manufactured by Pentax Co., Ltd., hereinafter referred to as “Biopex”) as a bone filler. The results are shown in Table 1.

Figure 0005371034
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(結果)
[β−TCPの摩砕について]
実施例1において、β−TCPの摩砕について検討した。
図1のX線回折ピークの変化に示されているように、β−TCPの摩砕時間と共に、X線回折ピーク強度の低下が見られた。これは、β−TCPの結晶性の低下を示しており、β−TCP粒子の表面が無定形化しているためと考えられる。
また、図2の赤外線吸収チャートの変化に示されているように、摩砕時間と共に、水及び炭素イオンの吸収が見られるようになった。β−TCPの摩砕により、β−TCPの表面に、水及び炭酸イオンが取り込まれたためと考えられる。
さらに、図3の示差熱測定チャートの変化に示されているように、摩砕時間の増加と共に、加熱による重量減少が多くなる傾向が見られた。これは、摩砕時に、β−TCPの表面に取り込まれた水及び炭酸イオンが、加熱により揮散したためと考えられる。
(result)
[About grinding of β-TCP]
In Example 1, β-TCP grinding was studied.
As shown in the change in the X-ray diffraction peak of FIG. 1, the X-ray diffraction peak intensity decreased with the grinding time of β-TCP. This indicates that the crystallinity of β-TCP is lowered, and the surface of β-TCP particles is made amorphous.
In addition, as shown in the change in the infrared absorption chart of FIG. 2, absorption of water and carbon ions was observed with the grinding time. It is considered that water and carbonate ions were taken into the surface of β-TCP by the grinding of β-TCP.
Furthermore, as shown in the change in the differential calorimetry chart of FIG. 3, there was a tendency that the weight loss due to heating increased as the grinding time increased. This is probably because water and carbonate ions taken into the surface of β-TCP were volatilized by heating during grinding.

[β−TCPの水和反応によるHApの生成について]
図1に示すX線回折ピークにおいて、摩砕時間と共に、HApピーク(31.8°)が増加し、摩砕β−TCPピーク(29.0°)が減少しているのがわかった。そこで、摩砕β−TCPからHApへの転化率を算出し、その結果を図4に示した。その結果、摩砕時間が長い方が、HApへの反応速度が速いことが明らかとなった。
次いで、図5において、それぞれの摩砕時間の摩砕を行ったβ−TCPを用いて水和反応を行い、得られたHApのX線回折ピークを示した。その結果、摩砕時間が短い(7時間)と、得られるピークがシャープになった。すなわち、結晶性のよいアパタイト類が得られた。一方、摩砕時間が長くなるにつれ、得られるピークがブロード化していった。すなわち、得られたアパタイト類の結晶性が低くなっていくことが明らかとなった。
[Production of HAp by β-TCP hydration reaction]
In the X-ray diffraction peak shown in FIG. 1, it was found that the HAp peak (31.8 °) increased and the milled β-TCP peak (29.0 °) decreased with the milling time. Therefore, the conversion rate from ground β-TCP to HAp was calculated, and the result is shown in FIG. As a result, it was found that the longer the grinding time, the faster the reaction rate to HAp.
Subsequently, in FIG. 5, the hydration reaction was performed using β-TCP subjected to grinding for each grinding time, and the X-ray diffraction peak of the obtained HAp was shown. As a result, when the grinding time was short (7 hours), the obtained peak became sharp. That is, apatites with good crystallinity were obtained. On the other hand, as the grinding time became longer, the resulting peak became broader. That is, it became clear that the crystallinity of the obtained apatites was lowered.

[骨充填材の強度について]
実施例2〜16、比較例1〜4において、骨充填材の強度を調べた。
表2に示すように、実施例2〜4の結果において、この発明における骨充填材の強度は、十分であることが分かった。特に、DCPDに対してβ−TCPが2モル倍〜3モル倍の場合(実施例3、4)、浸漬時間3日間以上において、圧縮強度が38MPaとなり、より十分な強度が得られることが分かった。
また、実施例2〜4において、特に実施例4においては、従来品であるバイオペックスと同等の圧縮強度が得られることが明らかとなった。
一方、比較例1〜3のように、DCPDの含有量が、TTCPの含有量以上の場合、又はβ−TCPの含有量以上の場合においては、十分な圧縮強度が得難いことが明らかとなった。
次に、実施例4,5〜13の結果において、リン酸塩系混合物として、OCPと有機酸又はその塩との複合体とを添加した場合、特に、浸漬時間が長い場合において、複合体を添加しない場合と同様の圧縮強度が得られている。このため、からだとの親和性をより向上させ、かつ、十分な圧縮強度を有する骨充填材を得ることが可能であることが分かった。
また、実施例4,14〜16において、グリシンを添加しても、添加しない場合に近い圧縮強度が得られている。このため、よりよい成形性、かつ、十分な圧縮強を有する骨充填材を得ることが可能であることが分かった。
[Strength of bone filler]
In Examples 2 to 16 and Comparative Examples 1 to 4, the strength of the bone filler was examined.
As shown in Table 2, in the results of Examples 2 to 4, it was found that the strength of the bone filler in the present invention was sufficient. In particular, when β-TCP is 2 mol times to 3 mol times with respect to DCPD (Examples 3 and 4), the compression strength is 38 MPa and the sufficient strength is obtained when the immersion time is 3 days or more. It was.
Moreover, in Examples 2-4, especially in Example 4, it became clear that the compressive strength equivalent to the biopex which is a conventional product is obtained.
On the other hand, as in Comparative Examples 1 to 3, when the content of DCPD is greater than or equal to the content of TTCP, or when the content is greater than or equal to the content of β-TCP, it has become clear that sufficient compressive strength is difficult to obtain. .
Next, in the results of Examples 4 to 13, in the case of adding a complex of OCP and an organic acid or a salt thereof as a phosphate-based mixture, particularly when the immersion time is long, The same compressive strength as when not added is obtained. For this reason, it turned out that the affinity with a body can be improved more and the bone filler which has sufficient compressive strength can be obtained.
Moreover, in Examples 4 and 14-16, even if glycine is added, the compressive strength close | similar to the case where it does not add is obtained. For this reason, it turned out that it is possible to obtain the bone filler which has better moldability and sufficient compressive strength.

β−TCPの摩砕時間の変化に対するX線回折ピークの変化Change of X-ray diffraction peak with change of grinding time of β-TCP β−TCPの摩砕時間に対する赤外線吸収チャートの変化Change in infrared absorption chart with grinding time of β-TCP β−TCPの摩砕時間に対する示差熱測定チャートの変化Change in differential calorimetry chart with grinding time of β-TCP 摩砕β−TCPからHApへの転化率のグラフGraph of conversion from milled β-TCP to HAp 所定の摩砕時間の摩砕を行ったβ−TCPを用いて水和反応を行って得られたHApのX線回折ピークX-ray diffraction peak of HAp obtained by performing hydration reaction using β-TCP subjected to grinding for a predetermined grinding time

Claims (5)

リン酸一水素カルシウム、リン酸四カルシウム、及び摩砕処理されたβ−リン酸三カルシウムを含有するリン酸塩系混合物を、水含有の練和液で混練してなる骨充填材であり、
上記β−リン酸三カルシウムは、水及び二酸化炭素から選ばれる少なくとも一方を含有する雰囲気下で摩砕処理されたものであり、その平均粒子径は0.1〜20μm、かつ、その比表面積は3.0〜10m /gであり、
上記リン酸一水素カルシウム1モルに対し、上記リン酸四カルシウムを1.1〜3モルを含有すると共に、上記β−リン酸三カルシウムを1.1〜5モル含有するリン酸カルシウム系骨充填材。
A bone filler formed by kneading a phosphate-based mixture containing calcium monohydrogen phosphate, tetracalcium phosphate and ground β-tricalcium phosphate with a water-containing kneading liquid,
The β-tricalcium phosphate is milled in an atmosphere containing at least one selected from water and carbon dioxide, the average particle size is 0.1 to 20 μm, and the specific surface area is 3.0 to 10 m 2 / g,
A calcium phosphate-based bone filler containing 1.1 to 3 mol of the tetracalcium phosphate and 1.1 to 5 mol of the β-tricalcium phosphate with respect to 1 mol of the calcium monohydrogen phosphate.
上記水含有の練和液は、リン酸アルカリ金属塩の水溶液であり、このリン酸アルカリ金属塩の使用量は、上記リン酸塩系混合物に対し、1.0〜5.0重量%である請求項に記載のリン酸カルシウム系骨充填材。 The water-containing kneading liquid is an aqueous solution of an alkali metal phosphate, and the amount of the alkali metal phosphate used is 1.0 to 5.0% by weight based on the phosphate mixture. The calcium phosphate bone filler according to claim 1 . 上記リン酸塩系混合物は、リン酸八カルシウムと、有機酸又はその塩との複合体を含有し、
その含有量は、上記のリン酸一水素カルシウム、リン酸四カルシウム、及びβ−リン酸三カルシウムの合計量に対して、0.5〜10.0重量%である請求項1又は2に記載のリン酸カルシウム系骨充填材。
The phosphate-based mixture contains a complex of octacalcium phosphate and an organic acid or a salt thereof,
Its content, calcium hydrogen phosphate of the above, tetracalcium phosphate, and the total amount of β- tricalcium phosphate, according to claim 1 or 2 is 0.5 to 10.0 wt% Calcium phosphate bone filler.
上記有機酸は、クエン酸、アスパラギン酸、グルタミン酸、及びヌクレオチドから選ばれる酸である請求項に記載のリン酸カルシウム系骨充填材。 The calcium phosphate bone filler according to claim 3 , wherein the organic acid is an acid selected from citric acid, aspartic acid, glutamic acid, and nucleotides. 上記水含有の練和液は、疎水性アミン酸を含有し、この疎水性アミノ酸の使用量は、上記リン酸塩系混合物に対して、0.5〜2.0重量%である請求項1乃至のいずれか1項に記載のリン酸カルシウム系骨充填材。 The water-containing kneading liquid contains a hydrophobic amine acid, and the amount of the hydrophobic amino acid used is 0.5 to 2.0% by weight based on the phosphate mixture. 5. The calcium phosphate bone filler according to any one of items 1 to 4 .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2015064705A1 (en) 2013-10-31 2015-05-07 国立大学法人大阪大学 Bone regeneration agent
ES2947984T3 (en) * 2017-12-01 2023-08-25 Biomimetic Innovations Ltd Composition of a calcium phosphate and an additive compound containing a phosphate or phosphonate group
KR102358974B1 (en) * 2021-02-26 2022-02-08 주식회사 휴덴스바이오 Method of manufacturing inorganic binder and bone substitute manufactured thereby for medical uses

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2040626B1 (en) * 1991-11-22 1994-05-16 Boltong Maria G PROCEDURE FOR THE OBTAINING OF CALCIUM PHOSPHATE CEMENTS AND THEIR USE AS BIOMTERIALS.
JP2001518359A (en) * 1997-10-07 2001-10-16 ドクトル.ハー.ツェー.ロベルト マシーズ スティフツング Surgical hydraulic cement
JP2000245822A (en) * 1999-03-03 2000-09-12 Mitsubishi Materials Corp Composite reinforced calcium phosphate artificial bone and manufacture thereof
JP2002058735A (en) * 2000-08-18 2002-02-26 Olympus Optical Co Ltd Granular bone implant

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