JP5921752B2 - 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 - Google Patents
骨欠損部充填材料、及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5921752B2 JP5921752B2 JP2015240092A JP2015240092A JP5921752B2 JP 5921752 B2 JP5921752 B2 JP 5921752B2 JP 2015240092 A JP2015240092 A JP 2015240092A JP 2015240092 A JP2015240092 A JP 2015240092A JP 5921752 B2 JP5921752 B2 JP 5921752B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bone
- plla
- filling material
- weight
- bone defect
- 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
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
- A61L27/46—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with phosphorus-containing inorganic fillers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/10—Ceramics or glasses
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/02—Inorganic materials
- A61L27/12—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/18—Macromolecular materials obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/3641—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix characterised by the site of application in the body
- A61L27/3645—Connective tissue
- A61L27/365—Bones
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
- A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
- A61L27/446—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with other specific inorganic fillers other than those covered by A61L27/443 or A61L27/46
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/58—Materials at least partially resorbable by the body
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C48/00—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
- B29C48/022—Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor characterised by the choice of material
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/10—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing inorganic materials
- A61L2300/112—Phosphorus-containing compounds, e.g. phosphates, phosphonates
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/20—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing organic materials
- A61L2300/216—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing organic materials with other specific functional groups, e.g. aldehydes, ketones, phenols, quaternary phosphonium groups
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
- A61L2300/412—Tissue-regenerating or healing or proliferative agents
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/60—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a special physical form
- A61L2300/602—Type of release, e.g. controlled, sustained, slow
- A61L2300/604—Biodegradation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS 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
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/38—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of the spine, vertebrae or intervertebral discs
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
- B29K2035/00—Use of polymers of unsaturated polycarboxylic acids or derivatives thereof as moulding material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/753—Medical equipment; Accessories therefor
- B29L2031/7532—Artificial members, protheses
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Botany (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Description
生体吸収性リン酸カルシウムの生体活性のメカニズムは必ずしも明らかでないが、骨欠損部においてリン酸カルシウムの表面に骨形成細胞がよく接着し、増殖分化することによって骨形成するための足場(scaffold又はsubstrate)となると考えられている(非特許文献1)。炭酸カルシウムも同様に骨細胞の接着及び増殖の機能を示すことが知られている(非特許文献2、非特許文献3)
その結果、リン酸カルシウムと炭酸カルシウム粒子から高い生体活性が得られる。
<生分解性樹脂>
本発明の骨欠損部充填材料の生分解性樹脂としてはポリL乳酸(以下ポリL乳酸又はPLLAと称する)を用いるのが好ましい。PLLAは生体吸収性ではあるが、PLGAに比べて加水分解を生じにくい。そのため、PLLAをマトリックス樹脂とする生分解性繊維は、欠損部で体液に接触して容易に分解せず、長期間消失せずに残留し、材料の骨格を維持することができる。
本発明の骨欠損部充填材に用いるリン酸カルシウムとしては、リン酸水素カルシウム、リン酸八カルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸三カルシウム、炭酸含有アパタイト等の生体吸収性リン酸カルシウムなどがある。β―リン酸三カルシウムは、骨芽細胞系の細胞の増殖と分化のためのscaffoldになる物質として特に好適である。外見はパウダー状である。パウダーを構成する粒子の径は1〜6μmのものが好ましい。本発明の充填材料を構成する繊維の外径が10〜50μmであることからすると、粒子径は6μm以下程度のものが好適である。混錬にあたって混合するケイ素溶出型炭酸カルシウム粒子と均一分散させるためには、粒子の外径がそれと同等の1〜2μm程度のものとすることが好ましい。
本発明の骨欠損部充填材に用いるSiVは、シロキサンと炭酸カルシウム(バテライト相)とのコンポジットであり、外見はパウダー状で、パウダーを構成する 粒子の径は1μm程度のものが好適である。SiVの構造予想図を図9に示す。走査型電子顕微鏡(SEM)写真を図8に示す。SiVの製造方法は特開平2008-100878(ケイ素溶出炭酸カルシウム、およびその製造方法)に詳細に開示されている。SiV中のケイ素含有量は2〜4重量%、好ましくは2〜3重量%である。ケイ素含有量が4重量%を超えるとSiVが球状とならなくなり、不定形になってしまうので、PLLAとの混合分散が不均一になってしまう可能性があるので、好ましくない。
高温で溶融して作製したPLLA溶液中にリン酸カルシウム粒子とSiV粒子を所定の重量比率となるように投入して、その状態で混錬し、その後常温冷却して固化させることで、ケイ素溶出型炭酸カルシウム/リン酸カルシウム/PLLAのコンポジットを作製する。好ましくは、3者の重量比はPLLA30重量%以上/リン酸カルシウム40〜60重量%/ケイ素溶出型炭酸カルシウム10重量%以上である。さらに好ましくは、PLLA30重量%/リン酸カルシウム40重量%/ケイ素溶出型炭酸カルシウム30重量%である。
コレクター容器にはエタノール液を満たして、エレクトロスピニングされた糸を受けて、堆積させる。コレクターに満たしたエタノール溶液が繊維表面に残ったクロロホルムを除去し、その結果コレクタープレート上に堆積される繊維同士が互いに接着するのを防ぐことができるので、ふわふわ感のある嵩密度が低い綿状物が形成される。
図17に示す例では、SiV70重量%にPLLA30重量%を加えたサンプル〔2〕の結晶化度は8%以下であるのに対し、SiVを減らしてその分TCPを一定量加えたサンプル〔3〕(30SiV-40TCP-30PLLA)及び〔4〕(10SiV-60TCP-30PLLA)はPLLAの結 晶化度が8%以上15%以下と高くなっている。
本発明の骨欠損部充填材料は、エレクトロスピニングで綿状に形成した後、ピンセット等を用いて所望のサイズ/重量(例2g)に取り分けた上で、アルミ包装して滅菌処理を施す。滅菌の方法としては、放射線滅菌(ガンマ線、電子線)、酸化エチレンガス滅菌、高圧蒸気滅菌等がある。本発明ではγ線による放射線滅菌を好適に用いる。PLLAの分子量20万〜25万のサンプルに25kGy〜35kGyのγ線による放射線滅菌を施すと、分子量は7万〜12万に減少する。図19は、本発明の実施例である40TCP(SiV30重量%/TCP40重量%/PLLA30重量%の組成の骨欠損部充填材料に35kGyの線量のγ線照射をした場合のPLLAの分子量が減少した結果データを示す。
・ケイ素溶出型炭酸カルシウム(SiV):水酸化カルシウム(試薬特級純度96%以上 和光純薬工業株式会社)、メタノール(試薬特級 純度99.8%以上 和光純薬工業株式会社)、γ‐アミノプロピルトリエトキシシラン(SILQUEST A−1100 純度98.5%以上モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社)、炭酸ガス(高純度液化炭酸ガス純度99.9% 大洋化学工業株式会社)を用いて調製されたSi含量2.9重量%のバテライト相炭酸カルシウム。その製造方法の詳細は、特開平2008-100878(ケイ素溶出炭酸カルシウム、およびその製造方法)に開示されている。
図9にSiVの構造予想図を、図8にSiV粒子のSEM 写真を示した。
・β―リン酸三カルシウム(Ca3(PO4)2):太平化学産業(株) β-TCP−100を用いた。粒径1.7mm以下のものを4μm程度に粉砕したもの(β―TCP粉砕品)を用いた。
・PLLA:PURAC biochem社製PURASORB PL24 Poly(L-lactide) 分子量20-30万を使用した。
PLLAをニーダー中で180℃で溶融して作製した樹脂溶液中に、SiV粒子とβ―TCP粒子を投入してその状態で12分間混錬し、その後常温冷却して固化させることで、30SiV/40β―TCP/30PLLAコンポジットを作製した。
前記コンポジットをクロロホルムで溶解して紡糸溶液を作製し、該紡糸溶液をエレクトロスピニングで紡糸して、生分解性繊維からなる綿状物を作製した。
1)エレクトロスピニングの方法
コンポジットをクロロホルムで溶解して10%濃度のエレクトロスピニング用紡糸溶液を作製した。
針の太さは18G、電圧は25kV、紡糸溶液のノズルからの吐出量:15ml/時間とした。ノズルからコレクターまでの飛距離は25cmとした。コレクター容器にはエタノール液を満たして、エレクトロスピニングされた糸を受けて、堆積させた。コレクターにエタノール溶液を満たしてある結果、堆積される繊維同士が互いに接着するのを防ぐことができるので、嵩密度の低い綿状物を形成することが可能になる。
2)エレクトロスピニングで紡糸された繊維の構成を図2に示した。紡糸された生分解性繊維の直径は約50μmであった。
図3に、繊維径50μmの中に、β-TCP粒子(平均粒子径3-4μm)とSiV粒子(平均粒子径約1μm)がPLLAマトリックス樹脂中にほぼ均一に分散した状態を示した。
図4に本発明の骨欠損部充填材料の実施例の綿状物を示すSEM写真を示した。該繊維が3次元方向に絡み合って綿状を形成している。該繊維は長手方向に互いに接着されておらず、ふわふわの3次元立体綿構造を形成している。綿を構成する各繊維間の距離は、約50−200μmで平均50μm前後である。
本発明の骨欠損部充填材料が体内に埋入されると該繊維を構成するポリL乳酸樹脂が溶解し生体吸収されるが、その速度は繊維中に含まれるポリL乳酸の含有量、非晶質相量等の相違によって異なる。そこで本発明の実施例のサンプルを複数用意して、その結晶化度をDSC測定するとともに、それらを水酸化ナトリウム溶液に浸漬し、見た目の変化、分子量、乾燥重量の減少を観察し、評価分析した。
実験サンプルとして、組成重量比の異なる〔1〕30SiV-70PLLA 〔2〕70SiV-30PLLA 〔3〕30SiV-40TCP- 30PLLA、〔4〕10SiV-60TCP-30PLLA、〔5〕50SiV-50PLLAを作製した。作製方法は[0038]〜[0040]に記載した方法に従った。作製した実験サンプル〔1〕〜〔5〕の結晶化度をDSC測定した。測定結果を図17(1)及び(2)に示す。上記実験サンプル〔1〕〜〔5〕を5mmol/L 水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、室温放置し、朝晩に容器をひっくり返して撹拌して1日、3日、7日、14日経過後の水酸化ナトリウム水溶液中のサンプル〔1〕〜〔5〕の見た目の変化と分子量(SEM観察)の変化を観察した。結果を図14(1)〜(5)と図15に示す。上記実験サンプル〔1〕〜〔4〕を 5mmol/L 水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、浸漬時、1日経過時、3日経過時、7日経過時、14日経過時に綿材料を水酸化ナトリウム水溶液から取り出して各サンプルの分子量と乾燥重量の変化を観察した。結果を図16に示す。
[結晶化度]
図17のDSC測定結果では、原料PLLAは当初結晶化度が74.7%であるのに対し、熱混錬を経てエレクトロスピニングで紡糸した繊維中のPLLAの結晶化度は21.8%以下と大きく減少している。紡糸された繊維のPLLAの結晶化度は、PLLA含有量が多いサンプル(〔1〕及び〔5〕)の方がPLLA の含有量が少ないサンプル(〔2〕、〔3〕、及び〔4〕)よりも高いことが観察された。紡糸された繊維に含まれるPLLAの量が30重量%である3つのサ ンプル(〔3〕、〔4〕、及び〔5〕)を比較すると、SiVにTCPを含有させたサンプルの方が、TCPを含有していないサンプルよりも結晶化度が高いことが観察された。 図18は、サンプル〔2〕、〔3〕、及び〔4〕と同じ組成・方法で作製した別のサンプル〔2〕’〔3〕’〔4〕’についてDSC測定した結果を示す。図17の結晶化度のデータとは実験測定誤差が認められる。サンプルの結晶化度のDSC測定値には、±5〜10%の実験測定誤差があると見込まれることを考慮すると、サンプル〔2〕、〔3〕、〔4〕の結晶化度は約75〜98%、さらに正確には約85〜95%の範囲内であると考えられる。
図15の分子量測定で示す通り、SiVを30重量%PLLA70重量%含んだサンプル〔1〕では浸漬開始後14日を経過しても、若干の減少傾向はあるものの大きな変化は認められなかった。これに対し、SiV70重量%/PLLA30重量%含んだサンプル〔2〕、及びSiV30重量%/TCP40重量%/PLLA30重量%含んだサンプル〔3〕では浸漬開始後1日経過して分子量の大きな減少が認められた。SiV10重量%/TCP60重量%/PLLA30重量%含んだサンプル〔4〕では、浸漬開始後14日を経過して分子量の緩やかな減少傾向が認められた。
実験サンプル〔1〕〜〔4〕を水酸化ナトリウム溶液に浸漬後時間の経過による生分解性繊維の乾燥重量の変化(減少)を図16に示す。サンプル〔1〕〜〔5〕の乾燥重量は浸漬開始後短期間(1日程度)で大きく減少し、その後は緩やかに減少していくことが観察された。
サンプル〔1〕(30SiV-70PLLA)を水酸化ナトリウム水溶液に、浸漬期間:0,1,3,7,14日の経過で外観の変化を観察した結果を図14(1)に示す。浸漬開始後14日を経過しても綿の3次元骨格は大きく変わらずに維持されたままであった。
サンプル〔2〕(70SiV-30PLLA)を水酸化ナトリウム水溶液に、浸漬期間:0,1,3,7,14日で経過を観察した結果を図14(2)に示す。浸漬開始後3日を経過して綿の3次元骨格は失われ、14日経過した時点では短繊維としては残っているものの綿としては存在していなかった。
サンプル〔5〕(50SiV-50PLLA)を水酸化ナトリウム水溶液に、浸漬期間:0,1,3,7,14日で経過を観察した結果を図14(3)に示す。浸漬開始後14日を経過しても綿の3次元骨格は大きく変わらずに維持されたままであった。
サンプル〔3〕(30SiV-40TCP-30PLLA)を水酸化ナトリウム水溶液に浸漬期間:0,1,3,7,14日で経過を観察した結果を図14(4)に示す。浸漬開始後3日を経過して綿の3次元骨格は失われ、14日経過した時点では短繊維としては残っているも のの綿としては存在していなかった。
サンプル〔4〕(10SiV-60TCP-30PLLA)を水酸化ナトリウム水溶液に浸漬期間:0,1,3,7,14日で経過を観察した結果を図14(5)に示す。浸漬開始後14日を経過して綿の3次元骨格は失われつつあるがかろうじて形状を維持しており、短繊維として は残っており、水酸化ナトリウム水溶液中に浮遊している。
1)SiV30重量%/PLLA70重量%の組成のサンプル(サンプル〔1〕)は、見た目観察の結果、水酸化ナトリウム溶液中で分解しづらいことが観察された。この結果は、サンプル〔1〕は、PLLAの分子量が高く(27万程度)、結晶化度が高い(図17に示すDSC測定では21.8%)ことによると考えられる。
サンプル〔1〕にTCPを40重量%を混ぜた組成である30SiV/40TCP/30PLLA(サンプル〔3〕)は、水酸化ナトリウム溶液に浸して1日で急激な分子量の減少が認められた。サンプル〔3〕は分子量23万、結晶化度が低い(図17に示すDSC測定では9.1%)。この違いの主な原因はサンプルの繊維に含まれるPLLAの含有量がサンプル〔1〕は70重量%であるのに対し、サンプル〔3〕は30重量%と少ないことが大きいと考えられる。
2)70SiV/30PLLAの組成のサンプル〔2〕は見た目観察の結果、水酸化ナトリウム溶液中で急速に分解されることが観察された。この結果は、サンプル〔2〕は、PLLAの分子量が20万程度と低く、結晶化度が低い(図17に示すDSC測定では7.5%)ことによると考えられる。
サンプル〔2〕にTCPを40重量%混ぜた組成である30PLLA/40TCP/30SiV(サンプル〔3〕)は、PLLAの分子量は23万程度で結晶化度は図17に示すDSC測定では9.1%であった。SiVのシロキサンとPLLAのカルボキシル基との反応によるPLLAの分子配列秩序の乱れの発生が抑制された結果、結晶化度が上がって、分子量の減少及びそれに伴う綿材料の3次元骨格の崩壊の時期を遅らせたと考えられる。
上記実施例で作成された綿状の骨欠損部充填材料のサンプルをγ線照射による滅菌処理を施した上で、ウサギの大腿骨(サンプル単独)、脊椎(サンプルに骨髄穿刺液を混合)、脊椎(サンプルに骨髄穿刺液と自家骨を混合)に埋植して、骨形成を評価した。
この状態で、TCPの吸収置換による骨形成と微量のケイ素による骨芽細胞刺激による骨形成促進とが並行して有効に行われると考えられる。
Claims (4)
- 生分解性繊維の紡糸溶液の製造方法であって、
ポリ乳酸樹脂をニーダーを用いて加熱混練することによって前記ポリ乳酸樹脂の溶融溶液を作製し、
前記ニーダー中の前記ポリ乳酸樹脂の溶融溶液にリン酸カルシウム粒子を加えて、所定の温度と時間で混練して混合し、その後冷却して固化することによって、前記ポリ乳酸樹脂の非晶質の割合を上げることなく、前記リン酸カルシウム粒子が前記ポリ乳酸樹脂中に含有されたコンボジットを作製し、前記コンポジットを溶剤を用いて溶解して紡糸溶液を作製する工程を含む、
前記生分解性繊維の紡糸溶液の製造方法。
- 前記リン酸カルシウムはβ―TCPである、請求項1に記載の生分解性繊維の紡糸溶液の製造方法。
- 前記リン酸カルシウムはハイドロキシアパタイトである、請求項1に記載の生分解性繊維の紡糸溶液の製造方法。
- 前記溶剤はクロロホルムである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の生分解性繊維の紡糸溶液の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015240092A JP5921752B2 (ja) | 2013-07-09 | 2015-12-09 | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201361844305P | 2013-07-09 | 2013-07-09 | |
US61/844,305 | 2013-07-09 | ||
JP2014014146 | 2014-01-29 | ||
JP2014014146 | 2014-01-29 | ||
JP2015240092A JP5921752B2 (ja) | 2013-07-09 | 2015-12-09 | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015526289A Division JP6039076B2 (ja) | 2013-07-09 | 2014-07-03 | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016040001A JP2016040001A (ja) | 2016-03-24 |
JP5921752B2 true JP5921752B2 (ja) | 2016-05-24 |
Family
ID=52279890
Family Applications (5)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015526289A Active JP6039076B2 (ja) | 2013-07-09 | 2014-07-03 | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 |
JP2015132678A Active JP5855783B2 (ja) | 2013-07-09 | 2015-07-01 | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 |
JP2015240092A Active JP5921752B2 (ja) | 2013-07-09 | 2015-12-09 | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 |
JP2016199924A Active JP6144400B2 (ja) | 2013-07-09 | 2016-10-11 | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 |
JP2017081155A Active JP6162916B2 (ja) | 2013-07-09 | 2017-04-17 | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 |
Family Applications Before (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015526289A Active JP6039076B2 (ja) | 2013-07-09 | 2014-07-03 | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 |
JP2015132678A Active JP5855783B2 (ja) | 2013-07-09 | 2015-07-01 | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 |
Family Applications After (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016199924A Active JP6144400B2 (ja) | 2013-07-09 | 2016-10-11 | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 |
JP2017081155A Active JP6162916B2 (ja) | 2013-07-09 | 2017-04-17 | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20160121024A1 (ja) |
EP (2) | EP3020424B1 (ja) |
JP (5) | JP6039076B2 (ja) |
AU (1) | AU2014288389B2 (ja) |
MY (1) | MY195227A (ja) |
SG (1) | SG11201510208VA (ja) |
WO (1) | WO2015005205A1 (ja) |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2016159240A1 (ja) * | 2015-03-31 | 2018-02-01 | Orthorebirth株式会社 | エレクトロスピニングを用いた、薬剤を含有する生分解性繊維素材の製造方法 |
JP2018019944A (ja) * | 2016-08-04 | 2018-02-08 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | 生分解性繊維からなる骨再生用材料、及び骨再生用材料を製造するための方法 |
KR102138040B1 (ko) * | 2016-04-28 | 2020-07-27 | 국립대학법인 나고야공업대학 | 일렉트로 스피닝법을 사용하여 생분해성 섬유로 이루어지는 골재생용 재료를 제조하기 위한 방법 |
JP6968887B2 (ja) | 2016-09-08 | 2021-11-17 | シェーファー・カーク・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カーゲーSchaefer Kalk Gmbh & Co. Kg | 微細構造粒子を有するカルシウム塩含有複合粉末 |
WO2019163696A1 (ja) * | 2018-02-22 | 2019-08-29 | 国立大学法人 名古屋工業大学 | エレクトロスピニング法を用いて製造した生分解性繊維材料を綿状に回収する方法、及びその方法を用いて製造された綿状の骨再生用材料 |
US20210213163A1 (en) * | 2018-05-17 | 2021-07-15 | Meiji University | Production method for bone-regeneration material imparted with antimicrobial properties using inositol phosphate, and antimicrobial bone-regeneration material produced by said production method |
JP7083975B2 (ja) * | 2018-06-06 | 2022-06-14 | 学校法人明治大学 | 抗菌性組成物、抗菌性組成物を含む骨再生用材料、及びその製造方法 |
CN109157678A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-01-08 | 杭州卫达生物材料科技有限公司 | 一种骨填充材料及其制备方法 |
US11369473B2 (en) | 2019-04-08 | 2022-06-28 | Loubert S. Suddaby | Extended release immunomodulatory implant to facilitate bone morphogenesis |
US11779683B2 (en) | 2019-04-08 | 2023-10-10 | Loubert S. Suddaby | Extended release immunomodulatory implant to facilitate bone morphogenesis |
EP4023262A1 (en) * | 2019-08-27 | 2022-07-06 | GC Corporation | Medical calcium carbonate composition, related medical compositions, and production methods therefor |
WO2021246418A1 (ja) * | 2020-06-02 | 2021-12-09 | 株式会社村田製作所 | ナノファイバーを有して成るシートおよびその製造方法 |
MX2023000200A (es) | 2020-06-21 | 2023-04-27 | Orthorebirth Co Ltd | Material de regeneracion de hueso osteoinductivo y metodo de produccion del mismo. |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01176252A (ja) * | 1987-12-29 | 1989-07-12 | Tokuyama Soda Co Ltd | 水硬性組成物 |
JPH05319891A (ja) * | 1992-05-19 | 1993-12-03 | Mitsubishi Materials Corp | 球状α型第3リン酸カルシウム及び水硬性リン酸カルシウムセメント組成物 |
JPH10130952A (ja) * | 1996-10-30 | 1998-05-19 | Dainippon Ink & Chem Inc | 乳酸系繊維 |
JP2002291864A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-08 | Mitsubishi Materials Corp | 生体用骨充填セメント練和物及びその製造方法 |
JP5131724B2 (ja) | 2006-10-19 | 2013-01-30 | 矢橋工業株式会社 | ケイ素溶出炭酸カルシウム、およびその製造方法 |
JP2010522620A (ja) * | 2007-03-26 | 2010-07-08 | ユニヴァーシティ オブ コネチカット | エレクトロスパン・アパタイト/ポリマー・ナノ複合骨格 |
JP5179124B2 (ja) * | 2007-09-06 | 2013-04-10 | 矢橋工業株式会社 | 骨再生誘導膜、およびその製造方法 |
US8853298B2 (en) * | 2009-07-10 | 2014-10-07 | Nagoya Institute Of Technology | Fiber wadding for filling bone defects |
JP5404224B2 (ja) | 2009-07-14 | 2014-01-29 | 厚 佐藤 | 保冷システム |
JP5067957B2 (ja) * | 2010-10-21 | 2012-11-07 | 保夫 敷波 | 相補的に強化された強化複合体及びその製造方法 |
US8834776B2 (en) * | 2011-05-10 | 2014-09-16 | Abbott Cardiovascular Systems Inc. | Control of degradation profile of bioabsorbable poly(l-lactide) scaffold |
-
2014
- 2014-07-03 AU AU2014288389A patent/AU2014288389B2/en active Active
- 2014-07-03 WO PCT/JP2014/067742 patent/WO2015005205A1/ja active Application Filing
- 2014-07-03 US US14/897,296 patent/US20160121024A1/en not_active Abandoned
- 2014-07-03 EP EP14822293.8A patent/EP3020424B1/en active Active
- 2014-07-03 JP JP2015526289A patent/JP6039076B2/ja active Active
- 2014-07-03 SG SG11201510208VA patent/SG11201510208VA/en unknown
- 2014-07-03 EP EP17191860.0A patent/EP3275472B1/en active Active
- 2014-07-03 MY MYPI2015002938A patent/MY195227A/en unknown
-
2015
- 2015-07-01 JP JP2015132678A patent/JP5855783B2/ja active Active
- 2015-12-09 JP JP2015240092A patent/JP5921752B2/ja active Active
-
2016
- 2016-10-11 JP JP2016199924A patent/JP6144400B2/ja active Active
-
2017
- 2017-04-17 JP JP2017081155A patent/JP6162916B2/ja active Active
- 2017-08-25 US US15/686,746 patent/US20180021479A1/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP3275472B1 (en) | 2019-01-09 |
JP6039076B2 (ja) | 2016-12-07 |
WO2015005205A1 (ja) | 2015-01-15 |
EP3020424A4 (en) | 2016-05-18 |
JP5855783B2 (ja) | 2016-02-09 |
JP6162916B2 (ja) | 2017-07-12 |
JP2016040001A (ja) | 2016-03-24 |
EP3275472A1 (en) | 2018-01-31 |
US20180021479A1 (en) | 2018-01-25 |
JP6144400B2 (ja) | 2017-06-07 |
JPWO2015005205A1 (ja) | 2017-03-02 |
AU2014288389B2 (en) | 2017-07-13 |
AU2014288389A1 (en) | 2015-12-24 |
JP2017121578A (ja) | 2017-07-13 |
SG11201510208VA (en) | 2016-01-28 |
JP2017000857A (ja) | 2017-01-05 |
EP3020424B1 (en) | 2018-11-14 |
EP3020424A1 (en) | 2016-05-18 |
JP2015178043A (ja) | 2015-10-08 |
US20160121024A1 (en) | 2016-05-05 |
MY195227A (en) | 2023-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6162916B2 (ja) | 骨欠損部充填材料、及びその製造方法 | |
Baino et al. | Bioactive glass-based materials with hierarchical porosity for medical applications: Review of recent advances | |
Fu et al. | In vivo biocompatibility and osteogenesis of electrospun poly (ε-caprolactone)–poly (ethylene glycol)–poly (ε-caprolactone)/nano-hydroxyapatite composite scaffold | |
Dinarvand et al. | New approach to bone tissue engineering: simultaneous application of hydroxyapatite and bioactive glass coated on a poly (L-lactic acid) scaffold | |
Zakaria et al. | Nanophase hydroxyapatite as a biomaterial in advanced hard tissue engineering: a review | |
Jones | Review of bioactive glass: from Hench to hybrids | |
Erol‐Taygun et al. | Bioactıve glass‐polymer nanocomposites for bone tıssue regeneration applicatıons: a revıew | |
JP2018118063A (ja) | エレクトロスピニングを用いて生分解性繊維からなる骨再生用材料を製造するための方法 | |
Rajzer et al. | Electrospun polycaprolactone membranes with Zn-doped bioglass for nasal tissues treatment | |
Calvo‐Guirado et al. | RETRACTED: Biphasic β‐TCP mixed with silicon increases bone formation in critical site defects in rabbit calvaria | |
Estrada et al. | Evaluation of in vitro bioactivity of 45S5 bioactive glass/poly lactic acid scaffolds produced by 3D printing | |
KR101427305B1 (ko) | 골 이식재 및 그의 제조방법 | |
Agrawal et al. | Osteoinductive and osteoconductive biomaterials | |
Zhu et al. | Advances in osseointegration of biomimetic mineralized collagen and inorganic metal elements of natural bone for bone repair | |
Suruagy et al. | Physico-chemical and histomorphometric evaluation of zinc-containing hydroxyapatite in rabbits calvaria | |
Okada et al. | Fabrication methods of hydroxyapatite nanocomposites | |
Pattanayak et al. | Advancing strategies towards the development of tissue engineering scaffolds: a review | |
Andronescu et al. | Nano-hydroxyapatite: novel approaches in biomedical applications | |
Askaria et al. | In-vitro and in-vivo examination for bioceramics degradation | |
Chissov et al. | Study of in vivo biocompatibility and dynamics of replacement of rat shin defect with porous granulated bioceramic materials | |
Sa et al. | Fabrication of hybrid scaffolds by polymer deposition system and its in-vivo evaluation with a rat tibial defect model | |
ES2718999T3 (es) | Material de relleno de un defecto óseo y método para su producción | |
KR101383757B1 (ko) | 치아 분말을 이용한 생체재료 및 그 제조 방법 | |
Sonowal et al. | The Essential Role of Calcium Phosphate in Bone Regeneration | |
Shanmugavadivu et al. | Magnesium-incorporated biocomposite scaffolds: A novel frontier in bone tissue engineering |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151228 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20151228 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20151228 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20160118 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160122 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160318 |
|
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: 20160412 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160412 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5921752 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |