JP6414949B2 - Self-curing chitosan-containing calcium phosphate composition, kit for producing the composition, and production method - Google Patents

Self-curing chitosan-containing calcium phosphate composition, kit for producing the composition, and production method Download PDF

Info

Publication number
JP6414949B2
JP6414949B2 JP2014096045A JP2014096045A JP6414949B2 JP 6414949 B2 JP6414949 B2 JP 6414949B2 JP 2014096045 A JP2014096045 A JP 2014096045A JP 2014096045 A JP2014096045 A JP 2014096045A JP 6414949 B2 JP6414949 B2 JP 6414949B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chitosan
composition
curing
self
calcium phosphate
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
JP2014096045A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2015211811A (en
Inventor
横川 善之
善之 横川
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.)
Osaka City University
Original Assignee
Osaka City University
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 Osaka City University filed Critical Osaka City University
Priority to JP2014096045A priority Critical patent/JP6414949B2/en
Publication of JP2015211811A publication Critical patent/JP2015211811A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6414949B2 publication Critical patent/JP6414949B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Materials For Medical Uses (AREA)

Description

本発明は、自己硬化型キトサン含有リン酸カルシウム組成物、該組成物を製造するためのキットおよび該組成物の製造方法に関する。   The present invention relates to a self-curing chitosan-containing calcium phosphate composition, a kit for producing the composition, and a method for producing the composition.

近年、疾患や事故などによる骨折や骨欠損の修復のために、生体内で水和硬化する骨補填材を用いることが一般に行われるようになっている。例えば、骨粗鬆症や骨腫瘍による椎体の圧迫骨折では、骨補填材としての骨セメントを穿刺針により経皮的に椎体内に注入して椎体を再建する経皮的椎体形成術が行われている。   In recent years, in order to repair fractures or bone defects due to diseases or accidents, it has become common to use bone filling materials that are hydrated and cured in vivo. For example, in compression fracture of the vertebral body due to osteoporosis or bone tumor, percutaneous vertebroplasty is performed in which bone cement as a bone replacement material is percutaneously injected into the vertebral body with a puncture needle and the vertebral body is reconstructed. It has been broken.

骨セメントとしては、現在、ポリメチルメタクリレート(PMMA)セメントまたはリン酸カルシウムセメント(CPC)が主に用いられている。PMMAセメントは、硬化速度および硬化後の強度に優れているが、骨伝導能がないため骨組織との親和性に乏しい。さらに、PMMAセメントには、未反応モノマーの毒性や、重合熱の発生による周辺組織の損傷などの問題もある。一方、CPCは、PMMAセメントに比べて硬化速度および硬化後の強度の点で劣るが、生体内で骨類似ハイドロキシアパタイトに転化するので骨伝導能に優れている。CPCの材料であるリン酸カルシウム系化合物には、生体内で分解・吸収されることによって自然に消滅し、自家骨と置換されるという性質を有するものが多いことから、骨置換型のCPCの開発も進んでいる。また、非特許文献1に開示されるような、生体適合性物質であるキトサンをCPCに配合することにより、機械的特性を改善したCPCも開発されている。   Currently, polymethyl methacrylate (PMMA) cement or calcium phosphate cement (CPC) is mainly used as bone cement. PMMA cement is excellent in curing speed and strength after curing, but lacks osteoconductivity and has poor affinity with bone tissue. Furthermore, PMMA cement has problems such as toxicity of unreacted monomers and damage of surrounding tissues due to generation of polymerization heat. On the other hand, CPC is inferior to PMMA cement in terms of curing speed and strength after curing, but is excellent in osteoconductivity because it is converted into bone-like hydroxyapatite in vivo. Since many calcium phosphate compounds, which are CPC materials, have the property of self-disappearing by being decomposed and absorbed in vivo and replaced with autologous bone, development of bone-replacement type CPC is also possible. Progressing. Moreover, CPC which improved the mechanical characteristic by mix | blending chitosan which is a biocompatible substance with CPC which is disclosed by the nonpatent literature 1 is also developed.

また、近年では、内部に気孔と呼ばれる微小な空隙を多数有する多孔質のCPCも開発されている。このような多孔体では、気孔内に骨芽細胞や新生骨などが進入することにより気孔内で骨形成がなされ、母床骨と一体化することが期待される。また、多孔質とすることにより表面積が増大するので、生体内での骨置換が起こりやすくなる。そのような多孔質のCPCとしては、例えば、特許文献1に記載の多孔質硬化体が挙げられる。また、特許文献2には、ハイドロキシアパタイトなどのリン酸カルシウム系化合物を主成分とし、生体内で分解・吸収される物質を含む補填材が記載されている。特許文献2の補填材は、生体内に用いられた後、上記の物質が生体内で分解・吸収されることにより多孔化する。   In recent years, porous CPCs having a large number of minute voids called pores have been developed. In such a porous body, it is expected that osteoblasts, new bones, and the like enter the pores to form bone in the pores and to be integrated with the mother bone. In addition, since the surface area is increased by using a porous material, bone replacement in a living body is likely to occur. As such porous CPC, for example, a porous cured body described in Patent Document 1 can be mentioned. Patent Document 2 describes a filling material containing a substance that is mainly composed of a calcium phosphate compound such as hydroxyapatite and is decomposed and absorbed in a living body. After the filling material of Patent Document 2 is used in a living body, the material is made porous by being decomposed and absorbed in the living body.

特開2004−269393号公報JP 2004-269393 A 特開2004−049589号公報JP 2004-049589 A

Sun L.ら、Fast setting calcium phosphate cement-chitosan composite: mechanical properties and dissolution rates, J. Biomater. Appl., vol. 21, p. 299-315 (2007)Sun L. et al., Fast setting calcium phosphate cement-chitosan composite: mechanical properties and dissolution rates, J. Biomater.Appl., Vol. 21, p. 299-315 (2007)

しかし、上記のような多孔質のCPCでは、その気孔内で骨形成がなされて強度が向上するまでには、通常2〜3ヶ月程度を要する。そのため、多孔質硬化体は、生体への移植直後の初期強度が十分とはいえない。また、経皮的椎体形成術においては、骨折部位に注入されたCPCは圧力に耐える必要があることから、CPCは、靱性の指標である破壊エネルギーが大きいことも重要である。   However, in the porous CPC as described above, it usually takes about 2 to 3 months for the bone formation in the pores to improve the strength. Therefore, the porous cured body cannot be said to have sufficient initial strength immediately after transplantation into a living body. In percutaneous vertebroplasty, the CPC injected into the fracture site must withstand pressure, so it is important that the CPC has a high fracture energy, which is an indicator of toughness.

そこで、本発明は、硬化後の機械的特性、特に靱性(破壊エネルギーの大きさ)に優れ、且つ、生体内で多孔化するとともに自家骨に置換される硬化体を得ることが可能な自己硬化型キトサン含有リン酸カルシウム組成物を提供することを目的とする。本発明は、そのような組成物を製造するためのキットおよび製造方法を提供することも目的とする。   Therefore, the present invention is self-curing that has excellent mechanical properties after curing, particularly toughness (magnification of fracture energy), and can obtain a cured body that is porous in vivo and replaced with autologous bone. An object of the present invention is to provide a type chitosan-containing calcium phosphate composition. The present invention also aims to provide a kit and a method for producing such a composition.

本発明者は、リン酸四カルシウムと、リン酸水素カルシウム二水和物と、平均分子量が10,000以上310,000以下のキトサンと、硬化液としてのリンゴ酸水溶液とを原料に用いてCPCを製造したところ、硬化後の機械的特性が良好であることを見出した。また、得られたCPCが擬似体液や酢酸緩衝液中で多孔化することを見出した。これらの知見に基づいて、本発明者は、本発明を完成した。   The present inventor has produced CPC using tetracalcium phosphate, calcium hydrogen phosphate dihydrate, chitosan having an average molecular weight of 10,000 to 310,000, and malic acid aqueous solution as a hardening liquid as raw materials. It was found that the mechanical properties after curing were good. It was also found that the obtained CPC becomes porous in simulated body fluid or acetate buffer. Based on these findings, the present inventor has completed the present invention.

よって、本発明は、リン酸四カルシウムと、リン酸水素カルシウム二水和物と、平均分子量が10,000以上310,000以下のキトサンと、硬化液としてのリンゴ酸水溶液とを混和してなる、自己硬化型キトサン含有リン酸カルシウム組成物を提供する。   Therefore, the present invention is a self-curing type obtained by mixing tetracalcium phosphate, calcium hydrogen phosphate dihydrate, chitosan having an average molecular weight of 10,000 or more and 310,000 or less, and malic acid aqueous solution as a hardening liquid. A chitosan-containing calcium phosphate composition is provided.

また、本発明は、リン酸四カルシウムおよびリン酸水素カルシウム二水和物を含む粉体と、平均分子量が10,000以上310,000以下のキトサンおよびリンゴ酸を含む硬化液とを含む、自己硬化型キトサン含有リン酸カルシウム組成物を製造するためのキットを提供する。   The present invention also includes a self-curing chitosan containing a powder containing tetracalcium phosphate and calcium hydrogen phosphate dihydrate, and a hardening liquid containing chitosan and malic acid having an average molecular weight of 10,000 to 310,000. A kit for producing a calcium phosphate composition is provided.

さらに、本発明は、リン酸四カルシウムと、リン酸水素カルシウム二水和物と、平均分子量が10,000〜310,000のキトサンと、硬化液としてのリンゴ酸水溶液とを混和する工程を含む、自己硬化型キトサン含有リン酸カルシウム組成物の製造方法を提供する。   Furthermore, the present invention includes a step of mixing tetracalcium phosphate, calcium hydrogen phosphate dihydrate, chitosan having an average molecular weight of 10,000 to 310,000, and an aqueous malic acid solution as a hardening solution. A method for producing a chitosan-containing calcium phosphate composition is provided.

本発明によれば、硬化後の機械的特性に優れた自己硬化型キトサン含有リン酸カルシウム組成物を得ることができる。また、該組成物の硬化体は、生体内で多孔化するとともに自家骨に置換されることが可能である。   According to the present invention, a self-curing chitosan-containing calcium phosphate composition excellent in mechanical properties after curing can be obtained. In addition, the cured product of the composition can be made porous in vivo and replaced with autologous bone.

種々の濃度でキトサンを含む組成物の硬化時間を示すグラフである。2 is a graph showing the cure time of compositions containing chitosan at various concentrations. 種々の濃度でキトサンを含む組成物から得た硬化体の圧縮強度を示すグラフである。It is a graph which shows the compressive strength of the hardening body obtained from the composition containing chitosan in various density | concentrations. 種々の濃度でキトサンを含む組成物から得た硬化体の破壊エネルギーを示すグラフである。It is a graph which shows the fracture energy of the hardening body obtained from the composition containing chitosan in various density | concentrations. 超純水中に浸漬して1日および7日後の硬化体の電子顕微鏡写真である。It is the electron micrograph of the hardening body after 1 day and 7 days after being immersed in ultrapure water. Tris-HCl(pH 7.4)中に浸漬して1日および7日後の硬化体の電子顕微鏡写真である。It is the electron micrograph of the hardening body after 1 day and 7 days after being immersed in Tris-HCl (pH 7.4). 疑似体液(SBF)中に浸漬して7日および7日後の硬化体の電子顕微鏡写真である。It is the electron micrograph of the hardening body after being immersed in the simulated body fluid (SBF) 7 days and 7 days. 硬化体を浸漬した酢酸/酢酸ナトリウム緩衝液中のカルシウムイオン濃度を示すグラフである。It is a graph which shows the calcium ion concentration in the acetic acid / sodium acetate buffer solution in which the hardening body was immersed. 酢酸/酢酸ナトリウム緩衝液中に浸漬する前後の硬化体の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the hardening body before and behind being immersed in an acetic acid / sodium acetate buffer.

[自己硬化型キトサン含有リン酸カルシウム組成物およびその製造方法]
本発明の自己硬化型キトサン含有リン酸カルシウム組成物(以下、単に「組成物」ともいう)は、リン酸四カルシウムと、リン酸水素カルシウム二水和物と、キトサンと、硬化液としてのリンゴ酸水溶液とを混和してなる、ペーストもしくはスラリーのような不定形混合物である。混和直後の本発明の組成物は、任意の形状に変えることやチューブへの充填などの操作が可能である。そして、本発明の組成物は、時間経過にしたがって自己硬化する。硬化した本発明の組成物は、水中または生体内で水和反応によりさらに硬化して、CPCの一種である硬化体になる。したがって、本発明の組成物は、骨補填材として好適に用いることが可能である。
[Self-curing chitosan-containing calcium phosphate composition and method for producing the same]
Self-curing chitosan-containing calcium phosphate composition of the present invention (hereinafter also simply referred to as “composition”) is tetracalcium phosphate, calcium hydrogen phosphate dihydrate, chitosan, and malic acid aqueous solution as a curing solution. Is an amorphous mixture such as paste or slurry. The composition of the present invention immediately after mixing can be changed into an arbitrary shape or filled into a tube. And the composition of this invention self-hardens with time passage. The cured composition of the present invention is further cured by a hydration reaction in water or in vivo to become a cured product which is a kind of CPC. Therefore, the composition of the present invention can be suitably used as a bone substitute material.

本発明において、リン酸四カルシウム(TeCP)は、市販のものを用いてもよいし、自ら製造したものを用いてもよい。TeCPの製造方法自体は公知であり、いずれの製造方法を用いてもよいが、例えば、次のようにして得ることができる。炭酸カルシウムの粉体とリン酸水素カルシウム二水和物の粉体とを、水を溶媒として湿式混合し、得られた混合物を1200〜1700℃で3〜6時間焼成する。そして、得られた焼成物を粉砕することで、TeCPの粉体を得ることができる。   In the present invention, tetracalcium phosphate (TeCP) may be a commercially available product or one produced by itself. The TeCP production method itself is known, and any production method may be used. For example, it can be obtained as follows. Calcium carbonate powder and calcium hydrogen phosphate dihydrate powder are wet-mixed using water as a solvent, and the resulting mixture is fired at 1200-1700 ° C. for 3-6 hours. Then, by pulverizing the obtained fired product, TeCP powder can be obtained.

本発明の実施形態において、TeCPの粒径は特に限定されないが、好ましくは150μm未満、より好ましくは75μm未満である。TeCP粉末から所望の粒径の粒子を選別する方法自体は公知であり、いずれの選別方法を用いてもよいが、ふるいによる選別が簡便で好ましい。   In the embodiment of the present invention, the particle size of TeCP is not particularly limited, but is preferably less than 150 μm, more preferably less than 75 μm. A method for selecting particles having a desired particle diameter from TeCP powder is known per se, and any method can be used, but selection by a sieve is simple and preferable.

本発明の組成物においては、リン酸水素カルシウム二水和物(DCPD)をTeCPとともに配合することで、自己硬化した組成物の水和反応による硬化が進むとともに、得られる硬化体においてTeCPとDCPDとが反応してハイドロキシアパタイトへと徐々に転化する。なお、本発明の実施形態においては、DCPDに替えて、その無水物であるリン酸水素カルシウム(DCPA)を用いることもできる。DCPDおよびDCPAは市販のものを用いることができる。   In the composition of the present invention, by blending calcium hydrogen phosphate dihydrate (DCPD) together with TeCP, curing by the hydration reaction of the self-cured composition proceeds, and TeCP and DCPD are obtained in the obtained cured product. Reacts gradually with hydroxyapatite. In the embodiment of the present invention, the anhydrous calcium calcium phosphate (DCPA) may be used instead of DCPD. Commercially available DCPD and DCPA can be used.

本発明の実施形態においては、DCPDの粒径は特に限定されないが、好ましくは0.2〜10μmであり、より好ましくは0.5〜5μmである。なお、市販のDCPDの粉体の粒径が好ましい大きさでない場合は、湿式粉砕などの公知の粉砕方法で粉砕して粒径を調節することができる。   In the embodiment of the present invention, the particle size of DCPD is not particularly limited, but is preferably 0.2 to 10 μm, more preferably 0.5 to 5 μm. In addition, when the particle size of commercially available DCPD powder is not a preferred size, the particle size can be adjusted by pulverization by a known pulverization method such as wet pulverization.

本発明の実施形態においては、TeCPおよびDCPTのそれぞれ等モル量を乾式混合して、セメント粉を得ることが好ましい。このようなセメント粉とすることにより、均一な組成物を得ることができる。   In the embodiment of the present invention, it is preferable to obtain a cement powder by dry mixing equimolar amounts of TeCP and DCPT. By using such cement powder, a uniform composition can be obtained.

本発明の組成物においては、硬化時間の短縮の観点から、硬化液としてリンゴ酸水溶液が好適に用いられる。本発明の組成物中のリンゴ酸の濃度は、硬化時間および硬化体の圧縮強度を考慮すると、1.0重量%以上2.5重量%以下の範囲、特に1.0重量%以上2.0重量%以下の範囲から選択されることが望ましい。なお、硬化液中のリンゴ酸濃度が2.0重量%以下であると、後述のキトサンを該硬化液に溶解することができないので、組成物中のリンゴ酸濃度を0.5重量%以下とすることは困難である。また、組成物中のリンゴ酸濃度が2.5重量%より大きい場合、組成物の硬化時間が短すぎて混和することができなくなる。   In the composition of the present invention, an aqueous malic acid solution is suitably used as the curing liquid from the viewpoint of shortening the curing time. The concentration of malic acid in the composition of the present invention is selected from the range of 1.0% by weight to 2.5% by weight, particularly 1.0% by weight to 2.0% by weight in consideration of the curing time and the compression strength of the cured product. It is desirable. When the malic acid concentration in the hardening liquid is 2.0% by weight or less, since chitosan described later cannot be dissolved in the hardening liquid, it is difficult to make the malic acid concentration in the composition 0.5% by weight or less. It is. On the other hand, when the malic acid concentration in the composition is larger than 2.5% by weight, the curing time of the composition is too short to be mixed.

本発明において、キトサンは、自己硬化型リン酸カルシウム組成物の硬化速度およびその硬化体の圧縮強度を向上させる目的で、また、硬化体を生体内に注入もしくは埋入した後に溶出させて該硬化体を多孔化させる目的で添加される。キトサンは、カニやエビなどの甲殻類の外骨格およびキノコなどの菌類の細胞壁に含まれるキチンを濃アルカリによって脱アセチル化することで得られる天然高分子として知られているが、本発明の実施形態においては、キトサンの由来は特に限定されない。   In the present invention, chitosan is used for the purpose of improving the curing rate of the self-curing calcium phosphate composition and the compressive strength of the cured product, and by eluting the cured product after injection or implantation into a living body, It is added for the purpose of making it porous. Chitosan is known as a natural polymer obtained by deacetylation of chitin contained in crustacean exoskeletons such as crabs and shrimps and fungal cell walls such as mushrooms with concentrated alkali. In the form, the origin of chitosan is not particularly limited.

本発明の実施形態においては、キトサンの形態は特に限定されず、粉体の形態であってもよいし、溶液の形態であってもよい。キトサンを溶液の形態で用いて本発明の組成物を調製する場合、キトサンは、硬化液としてのリンゴ酸水溶液に溶解していることが望ましい。   In the embodiment of the present invention, the form of chitosan is not particularly limited, and may be a powder form or a solution form. When preparing the composition of this invention using chitosan in the form of a solution, it is desirable for chitosan to melt | dissolve in malic acid aqueous solution as a hardening | curing liquid.

一般に、キトサンの分子量は、該キトサンの溶液の粘度に比例することが知られている。本発明に用いられるキトサンの平均分子量は、粘度に基づく分子量として10,000以上310,000以下である。本明細書においては、粘度は、1%酢酸水溶液にキトサンを1重量%となるように溶解させて得たキトサン溶液について、溶液温度20℃にてB型回転粘度計により測定するものとする。そして、測定した粘度に基づいてキトサンの固有粘度を算出し、Mark-Houwink-Sakuradaの式より、キトサンの分子量を算出する。   In general, the molecular weight of chitosan is known to be proportional to the viscosity of the chitosan solution. The average molecular weight of chitosan used in the present invention is 10,000 to 310,000 as a molecular weight based on viscosity. In the present specification, the viscosity is measured with a B-type rotational viscometer at a solution temperature of 20 ° C. with respect to a chitosan solution obtained by dissolving chitosan in a 1% aqueous acetic acid solution to 1% by weight. Then, the intrinsic viscosity of chitosan is calculated based on the measured viscosity, and the molecular weight of chitosan is calculated from the Mark-Houwink-Sakurada equation.

本発明の実施形態においては、キトサンの脱アセチル化度は特に限定されないが、好ましくは70〜100%である。   In the embodiment of the present invention, the degree of deacetylation of chitosan is not particularly limited, but is preferably 70 to 100%.

本発明においては、分子量が比較的中程度(190,000以上310,000以下)のキトサンを含む組成物は、分子量が比較的小さい(190,000未満)のキトサンを含む組成物よりも、水和反応により得られる硬化体の破壊エネルギーが大きくなる傾向にあり、好ましい。   In the present invention, a composition containing chitosan having a relatively medium molecular weight (190,000 or more and 310,000 or less) has a curing obtained by a hydration reaction than a composition containing chitosan having a relatively low molecular weight (less than 190,000). It tends to increase the destruction energy of the body, which is preferable.

本発明の実施形態においては、組成物中のキトサンの濃度は、該組成物の機械的強度および多孔化の観点から、1.0重量%以上10.0重量%以下の範囲、特に1.25重量%以上3.75重量%以下の範囲であることが望ましい。なお、硬化液中のキトサン濃度が20重量%以上であると、水分が少なくなり、該硬化液と上記のTeCPおよびDCPTのセメント粉との混和ができなくなるので、組成物中のキトサン濃度を11.0重量%以上とすることは困難である。   In an embodiment of the present invention, the concentration of chitosan in the composition ranges from 1.0% by weight to 10.0% by weight, particularly from 1.25% by weight to 3.75%, from the viewpoint of mechanical strength and porosity of the composition. It is desirable that the amount be in the range of weight percent or less. When the chitosan concentration in the hardening liquid is 20% by weight or more, the water content decreases, and the hardening liquid and the above-mentioned TeCP and DCPT cement powder cannot be mixed, so the chitosan concentration in the composition is 11.0%. It is difficult to make it more than% by weight.

本発明の実施形態においては、上記のTeCPおよびDCPTのセメント粉と、リンゴ酸およびキトサンを含む硬化液とを混合することにより組成物を得ることが好ましい。ここで、セメント粉と硬化液との混合の際の粉液比(粉(g)/液(g))は、通常0.8〜5であり、好ましくは2〜4であり、特に好ましくは3である。なお、混合手段は特に限定されず、混合量などに応じて公知の混合手段から適宜選択すればよい。   In the embodiment of the present invention, it is preferable to obtain a composition by mixing the above-mentioned cement powder of TeCP and DCPT with a hardening liquid containing malic acid and chitosan. Here, the powder-liquid ratio (powder (g) / liquid (g)) at the time of mixing cement powder and hardening liquid is 0.8-5 normally, Preferably it is 2-4, Most preferably, it is 3. is there. The mixing means is not particularly limited, and may be appropriately selected from known mixing means according to the mixing amount.

上記のセメント粉と硬化液との混合後、本発明の組成物は、通常3〜20分程度で自己硬化が完了する(初期硬化)。このときの温度および湿度の条件は、一般的なCPCの調製条件と特に変わるところはないが、通常、20〜40℃の温度且つ50〜100%の湿度であればよい。   After mixing the above cement powder and the curing liquid, the composition of the present invention usually completes self-curing in about 3 to 20 minutes (initial curing). The conditions of temperature and humidity at this time are not particularly different from general CPC preparation conditions, but are usually 20 to 40 ° C. and 50 to 100% humidity.

得られた本発明の組成物は、上述のとおり、骨補填材として生体に用いることが可能である。そして、本発明の組成物は、生体内で水和反応により硬化体となる。水和反応により本発明の組成物から得られる硬化体は、少なくとも15 MPa、好ましくは少なくとも20 MPa、より好ましくは25 MPaの圧縮強度を示す。また、水和反応により本発明の組成物から得られる硬化体は、少なくとも5.0 kJ/m2、好ましくは少なくとも8.0 kJ/m2、より好ましくは少なくとも10.0 kJ/m2の破壊エネルギーを示す。その後、硬化体に含まれるキトサンが生体内で溶出することにより、硬化体は多孔化する。なお、この多孔化は、硬化体を生理食塩水中に浸漬することによっても生じるので、多孔化の確認試験は、硬化体を生理食塩水中に浸漬した後、走査型電子顕微鏡などにより確認することができる。 The obtained composition of the present invention can be used in a living body as a bone grafting material as described above. And the composition of this invention turns into a hardening body by hydration reaction in the living body. The cured product obtained from the composition of the present invention by a hydration reaction exhibits a compressive strength of at least 15 MPa, preferably at least 20 MPa, more preferably 25 MPa. Further, the cured product obtained from the composition of the present invention by a hydration reaction exhibits a fracture energy of at least 5.0 kJ / m 2 , preferably at least 8.0 kJ / m 2 , more preferably at least 10.0 kJ / m 2 . Thereafter, chitosan contained in the cured body elutes in vivo to make the cured body porous. In addition, since this porosity occurs also by immersing a hardening body in physiological saline, after the hardening body is immersed in physiological saline, it can confirm with a scanning electron microscope etc. it can.

[自己硬化型リン酸カルシウム組成物を製造するためのキット]
本発明の自己硬化型リン酸カルシウム組成物を製造するためのキット(以下、単に「キット」ともいう)は、リン酸四カルシウムおよびリン酸水素カルシウム二水和物を含む粉体と、平均分子量が10,000〜310,000のキトサンおよびリンゴ酸を含む硬化液とを含む。
[Kit for producing self-curing calcium phosphate composition]
A kit for producing the self-curing calcium phosphate composition of the present invention (hereinafter also simply referred to as “kit”) includes a powder containing tetracalcium phosphate and calcium hydrogen phosphate dihydrate, and an average molecular weight of 10,000. A hardener containing ˜310,000 chitosan and malic acid.

本発明の実施形態において、互いに異なる粒径を有する2つの群のTeCP、およびDCPDを含む粉体は、上述した、TeCPおよびDCPTのそれぞれ等モル量を乾式混合して得られるセメント粉が好ましい。なお、TeCPおよびDCPTのそれぞれの詳細については、上記の本発明の組成物の説明において述べたことと同じである。   In the embodiment of the present invention, the powder containing two groups of TeCP and DCPD having different particle sizes is preferably a cement powder obtained by dry-mixing equimolar amounts of TeCP and DCPT described above. The details of TeCP and DCPT are the same as those described in the description of the composition of the present invention.

本発明の実施形態において、キトサンおよびリンゴ酸を含む硬化液は、上述した、キトサンが溶解したリンゴ酸水溶液が好ましい。なお、キトサンおよびリンゴ酸のそれぞれの詳細については、上記の本発明の組成物の説明において述べたことと同じである。また、硬化液中のリンゴ酸濃度やキトサン濃度についても、上記の本発明の組成物の説明において述べたことと同じである。   In the embodiment of the present invention, the hardening liquid containing chitosan and malic acid is preferably the above-described malic acid aqueous solution in which chitosan is dissolved. The details of each of chitosan and malic acid are the same as those described in the description of the composition of the present invention. Further, the malic acid concentration and chitosan concentration in the curable liquid are the same as those described in the description of the composition of the present invention.

本発明の実施形態において、キットは、TeCPおよびDCPDを含む粉体と、キトサンおよびリンゴ酸を含む硬化液とがそれぞれ別個の容器に収められた二試薬型のキットであることが好ましい。そのような容器の形状は特に限定されず、例えば、TeCPおよびDCPDを含む粉体は、硬化液との混和が可能な混練注入器に収め、硬化液も注入器に収めることなどが挙げられる。この場合、本発明のキットは、注入針をさらに含んでいてもよい。また、本発明のキットは、得られる組成物の粘度を調整するための水をさらに含んでいてもよい。   In the embodiment of the present invention, the kit is preferably a two-reagent kit in which a powder containing TeCP and DCPD and a hardening liquid containing chitosan and malic acid are contained in separate containers. The shape of such a container is not particularly limited, and for example, the powder containing TeCP and DCPD is stored in a kneading injector that can be mixed with the curable liquid, and the curable liquid is also stored in the injector. In this case, the kit of the present invention may further include an injection needle. Moreover, the kit of this invention may further contain the water for adjusting the viscosity of the composition obtained.

以下に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described in detail below by examples, but the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
本実施例では、本発明の組成物の硬化時間および該組成物から得られる硬化体の機械的特性を検討した。
(1)材料
・リン酸四カルシウム(TeCP)
炭酸カルシウム(11.032 g (0.110 mol)、和光純薬工業株式会社)と、リン酸水素カルシウム二水和物(18.968 g (0.110 mol)、和光純薬工業株式会社)と、超純水(180 mL)とを、ジルコニアボール(200 g、アズワン株式会社製)と共にポットミルHD-A-4(アズワン株式会社製)に入れ、室温にて110 rpmの回転速度で24時間湿式混合した。得られたスラリーをろ紙5C(桐山製作所製)にのせ、アスピレーターA-3S(EYELA社製)で吸引ろ過した。ろ過物をシャーレに入れ,定温乾燥機DOV-450P(アズワン株式会社製)で、50℃にて24時間乾燥した。乾燥物を粉砕し、得られた粉末を内径14 mmの熱プレス機用金型1-6002-18(アズワン株式会社製)に入れ、プレス(ジャスコエンジニアリング社製)を用いて1,100 kgf/cm2で一軸加圧して、高さ12 mm程度の円柱形状試料を得た。得られた試料をアルミナ製ボートSSA‐H2B(株式会社ニッカトー製)に入れ、電気炉(丸祥電器株式会社製)を用いて、大気中、1500℃にて5時間焼成した。昇降温速度は10℃/minとした。焼成後、試料を電気炉から取り出し、超硬質鋼乳鉢(WD型、伊藤製作所製)で粉砕し、さらにめのう乳鉢で微粉砕して、TeCPの粉体を得た。得られたTeCPの粉体を、ふるい振とう機MVS-1(アズワン株式会社製)を用いて分級して、平均粒径20.43μmのTeCPの粉体を得た。なお、ふるい振とう機の振動数は10 rpsであり、ふるいの目開きは75μmであった。
<Example 1>
In this example, the curing time of the composition of the present invention and the mechanical properties of the cured product obtained from the composition were examined.
(1) Materials: Tetracalcium phosphate (TeCP)
Calcium carbonate (11.032 g (0.110 mol), Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), calcium hydrogen phosphate dihydrate (18.968 g (0.110 mol), Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and ultrapure water (180 mL ) Together with zirconia balls (200 g, manufactured by ASONE CORPORATION) in a pot mill HD-A-4 (manufactured by ASONE CORPORATION) and wet-mixed at room temperature for 24 hours at a rotation speed of 110 rpm. The obtained slurry was placed on filter paper 5C (manufactured by Kiriyama Seisakusho) and suction filtered with an aspirator A-3S (manufactured by EYELA). The filtrate was put in a petri dish and dried at 50 ° C. for 24 hours with a constant temperature dryer DOV-450P (manufactured by ASONE Corporation). The dried product is pulverized, and the obtained powder is placed in a hot press machine mold 1-6002-18 (manufactured by ASONE Co., Ltd.) having an inner diameter of 14 mm, and 1,100 kgf / cm 2 using a press (manufactured by Jusco Engineering). A cylindrical sample having a height of about 12 mm was obtained. The obtained sample was placed in an alumina boat SSA-H2B (manufactured by Nikkato Co., Ltd.) and baked in the atmosphere at 1500 ° C. for 5 hours using an electric furnace (manufactured by Marusho Denki Co., Ltd.). The temperature raising / lowering rate was 10 ° C / min. After firing, the sample was taken out of the electric furnace, pulverized with a super hard steel mortar (WD type, manufactured by Ito Seisakusho), and further finely pulverized with an agate mortar to obtain TeCP powder. The obtained TeCP powder was classified using a sieve shaker MVS-1 (manufactured by ASONE Co., Ltd.) to obtain a TeCP powder having an average particle size of 20.43 μm. The frequency of the sieve shaker was 10 rps, and the sieve opening was 75 μm.

・リン酸水素カルシウム二水和物(DCPD)
リン酸水素カルシウム二水和物(15.00 g、和光純薬工業株式会社)と超純水(180 mL)とを、ジルコニアボール(500 g、アズワン株式会社製)と共にポットミルHD-A-4(アズワン株式会社製)に入れ、室温にて110 rpmの回転速度で48時間湿式粉砕した。得られたスラリーをろ紙5C(桐山製作所製)にのせ、アスピレーターA-3S(EYELA社製)で吸引ろ過した。ろ過物をシャーレに入れ,定温乾燥機DOV-450P(アズワン株式会社製)で、50℃にて24時間乾燥した。乾燥物を粉砕して、平均粒径1.76μmのDCPDの粉体を得た。
・ Calcium hydrogen phosphate dihydrate (DCPD)
Calcium hydrogen phosphate dihydrate (15.00 g, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and ultrapure water (180 mL) together with zirconia balls (500 g, manufactured by As One Corporation), Pot Mill HD-A-4 (As One And was wet-ground for 48 hours at a rotation speed of 110 rpm at room temperature. The obtained slurry was placed on filter paper 5C (manufactured by Kiriyama Seisakusho) and suction filtered with an aspirator A-3S (manufactured by EYELA). The filtrate was put in a petri dish and dried at 50 ° C. for 24 hours with a constant temperature dryer DOV-450P (manufactured by ASONE Corporation). The dried product was pulverized to obtain a DCPD powder having an average particle size of 1.76 μm.

・硬化液
硬化液として、リンゴ酸(和光純薬工業株式会社)を10重量%、およびキトサン(平均分子量50,000〜190,000、脱アセチル化度81.3%、ARDRICH Chemistry社)を5、10、15または20重量%含む水溶液と、リンゴ酸を10重量%、およびキトサン(平均分子量190,000〜310,000、脱アセチル化度約78.8%、ARDRICH Chemistry社)を5、10、15または20重量%含む水溶液とを用いた。なお、対照として、リンゴ酸(10重量%)のみを含む硬化液を用いた。
・ Curing solution As the curing solution, 10% by weight of malic acid (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 5, 10, 15 or 20 of chitosan (average molecular weight 50,000 to 190,000, deacetylation degree 81.3%, ARDICRH Chemistry) An aqueous solution containing 10% by weight of malic acid and an aqueous solution containing 5, 10, 15 or 20% by weight of malic acid and chitosan (average molecular weight 190,000-310,000, degree of deacetylation about 78.8%, ARDRICH Chemistry) were used. . As a control, a hardening solution containing only malic acid (10% by weight) was used.

(2)自己硬化型リン酸カルシウム組成物およびその硬化体の調製
TeCPの粉体(6.80 g(0.186 mol))とDCPDの粉体(3.20 g(0.186 mol))とを、50 mlネジ付試験管(アズワン株式会社製)に入れ,振とう機MALTI SHAKER MS-300(アズワン株式会社製)に設置し、1300 rpmの回転速度で100分間振とう混合した。得られた混合物を、さらにめのう乳鉢で5分間摩擦混合してセメント粉を得た。セメント粉の粒度分布をレーザー回折/散乱式粒度分布測定装置LA-920(株式会社堀場製作所製)で調べた。セメント粉と硬化液とを、粉液比(粉(g)/液(g))が3となるように90秒間混和して、自己硬化型リン酸カルシウム組成物(リンゴ酸2.5重量%、キトサン0、1.25、2.5または3.75重量%含有)を得た。しかし、キトサンを20重量%で含む硬化液を用いた場合は、水分が少なかったため混和することができなかった。各分子量のキトサンを2.5〜15重量%で含む硬化液を用いて得られた組成物の一部を取り、これを試料として硬化時間の測定に付した。また、残りの組成物をテフロン製割型(内径6mm、高さ12 mm)に注入し、37℃、湿度100%の環境下で1時間静置して、初期硬化体を得た。そして、初期硬化体を型から取り出し、超純水中に24時間浸漬して水和硬化させ、硬化体を得た。得られた硬化体を試料として機械的特性の測定に付した。
(2) Preparation of self-curing calcium phosphate composition and cured product thereof
Put TeCP powder (6.80 g (0.186 mol)) and DCPD powder (3.20 g (0.186 mol)) in a 50 ml threaded test tube (manufactured by ASONE Corporation), and shaker MALTI SHAKER MS- It was installed at 300 (manufactured by ASONE Co., Ltd.) and mixed with shaking at a rotational speed of 1300 rpm for 100 minutes. The obtained mixture was further frictionally mixed in an agate mortar for 5 minutes to obtain cement powder. The particle size distribution of the cement powder was examined with a laser diffraction / scattering type particle size distribution analyzer LA-920 (manufactured by Horiba, Ltd.). Cement powder and hardened liquid are mixed for 90 seconds so that the powder-liquid ratio (powder (g) / liquid (g)) is 3, self-setting calcium phosphate composition (malic acid 2.5 wt%, chitosan 0, 1.25, 2.5 or 3.75% by weight) was obtained. However, when a curable liquid containing 20% by weight of chitosan was used, it was not possible to mix due to the low water content. A part of the composition obtained using a curable liquid containing 2.5 to 15% by weight of chitosan of each molecular weight was taken, and this was used as a sample for measurement of the curing time. The remaining composition was poured into a Teflon split mold (inner diameter 6 mm, height 12 mm) and allowed to stand in an environment of 37 ° C. and 100% humidity for 1 hour to obtain an initial cured product. Then, the initial cured body was taken out of the mold and immersed in ultrapure water for 24 hours to be hydrated and cured to obtain a cured body. The obtained cured body was subjected to measurement of mechanical properties as a sample.

(3)試料の分析
(3-1)硬化時間の測定
上記のセメント粉と硬化液との混和開始から90秒以内に、各試料をテフロン型(内径10 mm、高さ5mm)に入れた。そして、混和開始の2分後から30秒おきにビカー針試験機(株式会社日本メック製)の針(300 g、先端断面積2mm2)を試料表面に落とし、該表面に圧痕が残らなくなるまでの時間を記録した。なお、ビカー針試験機による試験時以外は、各試料を、水を含んだスポンジを底部に備えた密閉容器内に37℃で保管した。本実施例では、密閉容器内の湿度を100%とみなした。測定は各試料について3回ずつ行い、測定値(分)に基づいて硬化時間の平均値および標準誤差を算出した。結果を図1に示す。なお、図1において、横軸は組成物中のキトサン濃度(重量%)を示し、縦軸は硬化時間(分)を示す。
(3) Sample analysis
(3-1) Measurement of curing time Each sample was placed in a Teflon mold (inner diameter: 10 mm, height: 5 mm) within 90 seconds from the start of mixing of the above cement powder and the curing liquid. Then, after 30 minutes from the start of mixing, the needle (300 g, tip cross-sectional area 2 mm 2 ) of the Vicat needle tester (manufactured by Nippon Mec Co., Ltd.) is dropped on the sample surface until no indentation remains on the surface. The time was recorded. In addition, except at the time of the test by a Vicat needle tester, each sample was stored at 37 ° C. in a closed container equipped with a sponge containing water at the bottom. In this example, the humidity in the sealed container was regarded as 100%. The measurement was performed three times for each sample, and the average value and standard error of the curing time were calculated based on the measured value (minute). The results are shown in FIG. In FIG. 1, the horizontal axis represents the chitosan concentration (% by weight) in the composition, and the vertical axis represents the curing time (minutes).

図1より、分子量が190,000以上310,000以下のキトサンを含む組成物は、分子量が50,000以上190,000未満のキトサンを含む組成物よりも、硬化時間が延長することがわかった。   From FIG. 1, it was found that a composition containing chitosan having a molecular weight of 190,000 or more and 310,000 or less has a longer curing time than a composition containing chitosan having a molecular weight of 50,000 or more and less than 190,000.

(3-2)圧縮強度および破壊エネルギーの測定
各試料の圧縮試験を、万能試験機AG-10(島津製作所製)を用いて、JIS規格(JIS T6602)に準拠して行った。なお、この試験では5kNロードセルを用い、試験速度は0.50 mm/秒とした。なお、試験は、各試料について6回ずつ行い、測定値に基づいて圧縮強度の平均値と標準誤差を算出した。また、測定値に基づいて応力−ひずみ曲線を作成し、該曲線に囲まれた面積から破壊エネルギーを算出した。結果を図2および3に示す。なお、図2において、横軸は組成物中のキトサン濃度(重量%)を示し、縦軸は圧縮強度(MPa)を示す。また、図3において、横軸は組成物中のキトサン濃度(重量%)を示し、縦軸は破壊エネルギー(kJm2)を示す。
(3-2) Measurement of Compressive Strength and Fracture Energy A compression test of each sample was performed according to JIS standard (JIS T6602) using a universal testing machine AG-10 (manufactured by Shimadzu Corporation). In this test, a 5 kN load cell was used, and the test speed was 0.50 mm / sec. The test was performed six times for each sample, and the average value and standard error of the compressive strength were calculated based on the measured values. In addition, a stress-strain curve was created based on the measured values, and the fracture energy was calculated from the area surrounded by the curve. The results are shown in FIGS. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the chitosan concentration (% by weight) in the composition, and the vertical axis indicates the compressive strength (MPa). In FIG. 3, the horizontal axis represents the chitosan concentration (% by weight) in the composition, and the vertical axis represents the fracture energy (kJm 2 ).

(4)結果および考察
図2および3より、リン酸カルシウム組成物にキトサンを含むことにより、水和反応により得られた硬化体の圧縮強度および破壊エネルギーが大きくなることがわかった。図2より、本実施例では、本発明の組成物から得られた硬化体は少なくとも17 MPaの圧縮強度を有していることがわかった。また、図3より、破壊エネルギーは、分子量が190,000以上310,000以下のキトサンを含む組成物の方が、分子量が50,000以上190,000未満のキトサンを含む組成物よりも大きいことがわかった。
(4) Results and Discussion From FIGS. 2 and 3, it was found that the inclusion of chitosan in the calcium phosphate composition increases the compressive strength and fracture energy of the cured product obtained by the hydration reaction. From FIG. 2, it was found that the cured product obtained from the composition of the present invention had a compressive strength of at least 17 MPa in this example. Further, FIG. 3 shows that the breaking energy of the composition containing chitosan having a molecular weight of 190,000 or more and 310,000 or less is larger than that of the composition containing chitosan having a molecular weight of 50,000 or more and less than 190,000.

<実施例2>
本実施例では、硬化体が多孔化するか否かを超純水、Tris-HCl(pH7.4)または疑似体液(SBF)中で試験した。
<Example 2>
In this example, whether or not the cured body became porous was tested in ultrapure water, Tris-HCl (pH 7.4) or simulated body fluid (SBF).

(1)材料
・TeCPおよびDCPD
TeCPおよびDCPDは、実施例1と同様にして得られたものを用いた。
・硬化液
硬化液として、リンゴ酸(和光純薬工業株式会社)を10重量%、およびキトサン(平均分子量190,000〜310,000、脱アセチル化度約78.8%、ARDRICH Chemistry社)を10重量%含む水溶液を用いた。
・疑似体液(SBF)
SBFは、Oyane A.ら, J. Biomed. Mater. Res., 65A, 188-195 (2003)の記載に従って調製した。
(1) Materials, TeCP and DCPD
TeCP and DCPD obtained in the same manner as in Example 1 were used.
・ Curing solution As the curing solution, an aqueous solution containing 10% by weight of malic acid (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 10% by weight of chitosan (average molecular weight 190,000-310,000, degree of deacetylation about 78.8%, ARDICRH Chemistry) Using.
-Simulated body fluid (SBF)
SBF was prepared as described in Oyane A. et al., J. Biomed. Mater. Res., 65A, 188-195 (2003).

(2)自己硬化型リン酸カルシウム組成物および硬化体の調製
実施例1と同様にして、TeCPおよびDCPDからセメント粉を調製した。得られたセメント粉と上記の硬化液とを用いて、粉液比(粉(g)/液(g))が3となるように90秒間混和して、自己硬化型リン酸カルシウム組成物(リンゴ酸2.5重量%、キトサン2.5重量%含有)を得た。この組成物をテフロン製型枠(内径10 mm、高さ2mm)に注入し、37℃、湿度100%の環境下で1時間静置して、初期硬化体を得た。
(2) Preparation of self-curing calcium phosphate composition and cured body Cement powder was prepared from TeCP and DCPD in the same manner as in Example 1. Using the obtained cement powder and the above-mentioned hardening liquid, the mixture is mixed for 90 seconds so that the powder-liquid ratio (powder (g) / liquid (g)) is 3, and the self-hardening calcium phosphate composition (malic acid 2.5% by weight and 2.5% by weight of chitosan). This composition was poured into a Teflon mold (inner diameter 10 mm, height 2 mm) and allowed to stand in an environment of 37 ° C. and 100% humidity for 1 hour to obtain an initial cured product.

(3)試料の分析
得られた硬化体を超純水、Tris-HCl(pH7.4)またはSBF中に37℃で浸漬して、1日後および7日後に、硬化体を電界放出型走査型電子顕微鏡JSM-6500F(日本電子株式会社製)で観察した。得られた電子顕微鏡写真を図4〜6に示す。図4〜6の電子顕微鏡写真より、本発明の組成物から得られた硬化体は、超純水、Tris-HCl(pH7.4)およびSBFのいずれに浸漬しても多孔化することが示された。
(3) Analysis of sample The obtained cured product was immersed in ultrapure water, Tris-HCl (pH 7.4) or SBF at 37 ° C, and the cured product was subjected to field emission scanning after 1 day and 7 days later. Observation was performed with an electron microscope JSM-6500F (manufactured by JEOL Ltd.). The obtained electron micrographs are shown in FIGS. 4 to 6 show that the cured product obtained from the composition of the present invention becomes porous even when immersed in any of ultrapure water, Tris-HCl (pH 7.4), and SBF. It was done.

<実施例3>
本実施例では、生体内での破骨細胞の存在下での環境と同じであるpH5.5の緩衝液中で、硬化体のカルシウムイオン溶出量と重量減少量との関係を検討した。
<Example 3>
In this example, the relationship between the calcium ion elution amount and the weight loss amount of the cured body was examined in a pH 5.5 buffer solution that is the same as the environment in the presence of osteoclasts in vivo.

(1)材料
・TeCPおよびDCPD
TeCPおよびDCPDは、実施例1と同様にして得られたものを用いた。
・硬化液
硬化液1として、リンゴ酸(和光純薬工業株式会社)を10重量%、およびキトサン(平均分子量190,000〜310,000、脱アセチル化度約78.8%、ARDRICH Chemistry社)を10重量%含む水溶液を用いた。また、硬化液2として、リンゴ酸(和光純薬工業株式会社)を10重量%、およびキトサン(平均分子量190,000〜310,000、脱アセチル化度約78.8%、ARDRICH Chemistry社)を18重量%含む水溶液を用いた。なお、対照として、超純水を硬化液として用いた。
(1) Materials, TeCP and DCPD
TeCP and DCPD obtained in the same manner as in Example 1 were used.
・ Curing solution As the curing solution 1, an aqueous solution containing 10% by weight of malic acid (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 10% by weight of chitosan (average molecular weight 190,000-310,000, degree of deacetylation about 78.8%, ARDICRH Chemistry) Was used. Further, as hardening solution 2, an aqueous solution containing 10% by weight of malic acid (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and 18% by weight of chitosan (average molecular weight 190,000-310,000, degree of deacetylation about 78.8%, ARDICRH Chemistry) Using. As a control, ultrapure water was used as a curable liquid.

・酢酸/酢酸ナトリウム緩衝液
酢酸(和光純薬工業株式会社)を超純水に加えて、酢酸水溶液(0.08 mol/L)を調製した。また、酢酸ナトリウム(和光純薬工業株式会社)を超純水に溶解して、酢酸ナトリウム水溶液(0.08 mol/L)を調製した。調製した酢酸水溶液(200 mL)と酢酸ナトリウム水溶液(1400 mL)とを混合して、酢酸/酢酸ナトリウム緩衝液を調製した。なお、この酢酸/酢酸ナトリウム緩衝液のpHは5.5であった。
Acetic acid / sodium acetate buffer solution Acetic acid (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to ultrapure water to prepare an acetic acid aqueous solution (0.08 mol / L). Also, sodium acetate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was dissolved in ultrapure water to prepare an aqueous sodium acetate solution (0.08 mol / L). The prepared acetic acid aqueous solution (200 mL) and sodium acetate aqueous solution (1400 mL) were mixed to prepare an acetic acid / sodium acetate buffer. The pH of this acetic acid / sodium acetate buffer was 5.5.

(2)自己硬化型リン酸カルシウム組成物および硬化体の調製
実施例1と同様にして、TeCPおよびDCPDからセメント粉を調製した。得られたセメント粉と上記の硬化液1とを用いて、粉液比(粉(g)/液(g))が3となるように90秒間混和して、自己硬化型リン酸カルシウム組成物(リンゴ酸2.5重量%、キトサン2.5重量%含有:以下、「CPCch2.5」と呼ぶ)を得た。また、上記のセメント粉と上記の硬化液2とを用いて、粉液比(粉(g)/液(g))が0.8となるように90秒間混和して、自己硬化型リン酸カルシウム組成物(リンゴ酸2.5重量%、キトサン10.0重量%含有:以下、「CPCch10」と呼ぶ)を得た。さらに、上記のセメント粉と上記の超純水とを用いて、粉液比(粉(g)/液(g))が3となるように90秒間混和して、自己硬化型リン酸カルシウム組成物(リンゴ酸およびキトサン不含:以下、「CPCcont」と呼ぶ)を得た。これらの組成物をテフロン製型枠(内径10 mm、高さ2mm)に注入し、37℃、湿度100%の環境下で1時間静置して、初期硬化体を得た。得られた初期硬化体を生理食塩水(37℃)に7日間浸漬して硬化体を得て、これを50℃で24時間乾燥させた。乾燥した硬化体を試料として用いた。なお、カルシウムイオン溶出量の測定を行う前に、各試料の重量を測定した。
(2) Preparation of self-curing calcium phosphate composition and cured body Cement powder was prepared from TeCP and DCPD in the same manner as in Example 1. Using the obtained cement powder and the above-mentioned hardening liquid 1, the mixture is mixed for 90 seconds so that the powder-liquid ratio (powder (g) / liquid (g)) is 3, and the self-hardening calcium phosphate composition (apple Acid 2.5% by weight and chitosan 2.5% by weight: hereinafter referred to as “CPCch2.5”). Further, using the above cement powder and the above hardening liquid 2, the mixture is mixed for 90 seconds so that the powder-liquid ratio (powder (g) / liquid (g)) is 0.8, and the self-curing calcium phosphate composition ( Containing 2.5% by weight of malic acid and 10.0% by weight of chitosan: hereinafter referred to as “CPCch10”). Further, using the above cement powder and the above-described ultrapure water, the mixture is mixed for 90 seconds so that the powder / liquid ratio (powder (g) / liquid (g)) is 3, and the self-curing calcium phosphate composition ( Malic acid and chitosan free: hereinafter referred to as “CPCcont”). These compositions were poured into a Teflon mold (inner diameter 10 mm, height 2 mm) and allowed to stand in an environment of 37 ° C. and 100% humidity for 1 hour to obtain an initial cured product. The obtained initial cured product was immersed in physiological saline (37 ° C.) for 7 days to obtain a cured product, which was dried at 50 ° C. for 24 hours. A dried cured body was used as a sample. In addition, before measuring the calcium ion elution amount, the weight of each sample was measured.

(3)試料の分析
(3-1)カルシウムイオン溶出量の測定
硬化体を酢酸/酢酸ナトリウム緩衝液(100 mL、37℃)に浸漬して、該硬化体から緩衝液中に溶出したカルシウムイオンの量を、浸漬後300分まで経時的に測定した。より具体的には、浸漬後20分までは2分おきに測定し、浸漬後20分から150分までは15分おきに測定し、浸漬後150分から300分までは30分おきに測定した。なお、測定には、カルシウムイオン電極(Metrohm社製)を用いた。結果を図7に示す。
(3) Sample analysis
(3-1) Measurement of calcium ion elution amount Immerse the cured body in acetic acid / sodium acetate buffer solution (100 mL, 37 ° C), and measure the amount of calcium ions eluted from the cured body in the buffer solution. Measurements were made over time up to 300 minutes. More specifically, measurement was performed every 2 minutes until 20 minutes after immersion, measurement was performed every 15 minutes from 20 minutes to 150 minutes after immersion, and measurement was performed every 30 minutes from 150 minutes to 300 minutes after immersion. For the measurement, a calcium ion electrode (manufactured by Metrohm) was used. The results are shown in FIG.

(3-2)重量減少量の測定
酢酸/酢酸ナトリウム緩衝液に300分浸漬した後の各硬化体を50℃で24時間乾燥させた。そして、乾燥した各硬化体の重量を測定した。そして、硬化体の重量減少量(浸漬前の重量−浸漬後の重量)および両者の差(重量減少量−カルシウムイオン溶出量)を算出した。なお、酢酸/酢酸ナトリウム緩衝液に浸漬する前および300分浸漬後のCPCch10を電界放出型走査型電子顕微鏡JSM-6500F(日本電子株式会社製)で撮影して得た電子顕微鏡写真を、図8に示す。
(3-2) Measurement of weight loss Each cured product after being immersed in an acetic acid / sodium acetate buffer solution for 300 minutes was dried at 50 ° C. for 24 hours. Then, the weight of each dried cured body was measured. And the weight reduction amount (weight before immersion-weight after immersion) and the difference (weight reduction amount-calcium ion elution amount) of both were computed. An electron micrograph obtained by photographing CPCch10 before immersion in acetic acid / sodium acetate buffer and after immersion for 300 minutes with a field emission scanning electron microscope JSM-6500F (manufactured by JEOL Ltd.) is shown in FIG. Shown in

(4)結果および考察
図7より、酢酸/酢酸ナトリウム緩衝液中のカルシウムイオン濃度、すなわち硬化体からのカルシウム溶出量は、時間経過に従って、CPCcontが最も高くなり、次いでCPCch2.5が高くなり、CPCch10が最も低くなることがわかった。他方で、各硬化体の重量減少量は、CPCch10が最も高く、次いでCPCch2.5が高く、CPCcontが最も低かった。これらのことから、キトサンを含む組成物から得た硬化体では、酢酸/酢酸ナトリウム緩衝液中でキトサンが優先的に溶出していることが示唆される。また、図8の電子顕微鏡写真より、キトサンを含む硬化体は、酢酸/酢酸ナトリウム緩衝液中で多孔化していることが示された。
(4) Results and Discussion From FIG. 7, the calcium ion concentration in the acetic acid / sodium acetate buffer solution, that is, the calcium elution amount from the cured product, CPCcont becomes the highest with time, and then CPCch2.5 becomes higher. CPCch10 was found to be the lowest. On the other hand, the weight loss of each cured product was highest for CPCch10, then higher for CPCch2.5, and lowest for CPCcont. These facts suggest that chitosan is preferentially eluted in an acetic acid / sodium acetate buffer in a cured product obtained from a composition containing chitosan. Moreover, the electron micrograph of FIG. 8 showed that the cured product containing chitosan was porous in an acetic acid / sodium acetate buffer.

Claims (5)

リン酸四カルシウムと、リン酸水素カルシウム二水和物と、平均分子量が10,000以上310,000以下のキトサンと、硬化液としてのリンゴ酸水溶液とを混和してなる、自己硬化型キトサン含有リン酸カルシウム組成物であって、
前記組成物中のキトサンの濃度が、1.0重量%以上3.75重量%以下であり、前記組成物中のリンゴ酸の濃度が、1.0重量%以上2.5重量%未満である、
自己硬化型キトサン含有リン酸カルシウム組成物。
A self-curing chitosan-containing calcium phosphate composition comprising tetracalcium phosphate, calcium hydrogen phosphate dihydrate, chitosan having an average molecular weight of 10,000 to 310,000, and malic acid aqueous solution as a hardening liquid. There,
The concentration of chitosan in the composition is 1.0 wt% or more and 3.75 wt% or less, and the concentration of malic acid in the composition is 1.0 wt% or more and less than 2.5 wt%,
Self-curing chitosan-containing calcium phosphate composition.
キトサンの平均分子量が、190,000以上310,000以下である請求項1に記載の自己硬化型キトサン含有リン酸カルシウム組成物。   The self-curing chitosan-containing calcium phosphate composition according to claim 1, wherein the average molecular weight of chitosan is 190,000 or more and 310,000 or less. キトサンが、硬化液としてのリンゴ酸水溶液に溶解している請求項1または2に記載の自己硬化型キトサン含有リン酸カルシウム組成物。   The self-hardening chitosan-containing calcium phosphate composition according to claim 1 or 2, wherein chitosan is dissolved in an aqueous malic acid solution as a hardening liquid. リン酸四カルシウムおよびリン酸水素カルシウム二水和物を含む粉体と、平均分子量が10,000〜310,000のキトサンおよびリンゴ酸を含む硬化液とを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の自己硬化型キトサン含有リン酸カルシウム組成物を製造するためのキット。   The powder containing tetracalcium phosphate and calcium hydrogenphosphate dihydrate, and the hardening liquid containing chitosan and malic acid having an average molecular weight of 10,000 to 310,000. A kit for producing a self-curing chitosan-containing calcium phosphate composition. リン酸四カルシウムと、リン酸水素カルシウム二水和物と、平均分子量が10,000〜310,000のキトサンと、硬化液としてのリンゴ酸水溶液とを混和する工程を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の自己硬化型キトサン含有リン酸カルシウム組成物の製造方法。   4. The method according to claim 1, comprising a step of mixing tetracalcium phosphate, calcium hydrogenphosphate dihydrate, chitosan having an average molecular weight of 10,000 to 310,000, and malic acid aqueous solution as a hardening solution. The manufacturing method of self-hardening type chitosan containing calcium phosphate composition as described in an item.
JP2014096045A 2014-05-07 2014-05-07 Self-curing chitosan-containing calcium phosphate composition, kit for producing the composition, and production method Active JP6414949B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014096045A JP6414949B2 (en) 2014-05-07 2014-05-07 Self-curing chitosan-containing calcium phosphate composition, kit for producing the composition, and production method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014096045A JP6414949B2 (en) 2014-05-07 2014-05-07 Self-curing chitosan-containing calcium phosphate composition, kit for producing the composition, and production method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015211811A JP2015211811A (en) 2015-11-26
JP6414949B2 true JP6414949B2 (en) 2018-10-31

Family

ID=54696485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014096045A Active JP6414949B2 (en) 2014-05-07 2014-05-07 Self-curing chitosan-containing calcium phosphate composition, kit for producing the composition, and production method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6414949B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6807099B2 (en) * 2016-09-07 2021-01-06 公立大学法人大阪 Kits for producing bioactive cement pastes and bioactive cements, bioactive cement pastes and methods for producing them
WO2020088577A1 (en) * 2018-11-02 2020-05-07 Volt14 Solutions Binder for battery electrode

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2435485B1 (en) * 2009-05-27 2019-01-09 Cellutech AB A polymer made of a primary amine functionalized polymer and a hemicellulose

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015211811A (en) 2015-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. Incorporation of chitosan-alginate complex into injectable calcium phosphate cement system as a bone graft material
Christel et al. Dual setting α-tricalcium phosphate cements
El-Fiqi et al. Novel bioactive nanocomposite cement formulations with potential properties: incorporation of the nanoparticle form of mesoporous bioactive glass into calcium phosphate cements
CN1826145A (en) Improved calcium phosphate bone cements
CN108635624B (en) Anti-collapsibility injectable magnesium phosphate-based bone cement
Sun et al. Fast setting calcium phosphate cement-chitosan composite: mechanical properties and dissolution rates
RU2407552C2 (en) Injectable composite applicable as bone filler
US8591645B2 (en) Hydraulic cements with optimized grain size distribution, methods, articles and kits
JPS6242625B2 (en)
CN104591679A (en) Modified magnesium oxychloride bone cement as well as preparation method and application thereof
JP6414949B2 (en) Self-curing chitosan-containing calcium phosphate composition, kit for producing the composition, and production method
Sha et al. A modified calcium silicate composite bone cement prepared from polyethylene glycol and graphene oxide for biomaterials
CN109331223B (en) Medicine-carrying bioactive glass composite calcium phosphate bone cement and application thereof
KR101654600B1 (en) Composition containing injectable self-hardened apatite cement
JP6152412B2 (en) Dental filling composition containing zirconia powder
Wang et al. Deriving fast setting properties of tetracalcium phosphate/dicalcium phosphate anhydrous bone cement with nanocrystallites on the reactant surfaces
JP2015211810A (en) Self-curable calcium phosphate composition, and kit and method for producing the same
Dagang et al. Physicochemical properties of TTCP/DCPA system cement formed in physiological saline solution and its cytotoxicity
Thürmer et al. Development of Dual‐Setting Calcium Phosphate Cement Using Absorbable Polymer
CN106075606B (en) Strontium apatite bone cement and preparation method thereof
JP6807099B2 (en) Kits for producing bioactive cement pastes and bioactive cements, bioactive cement pastes and methods for producing them
JP5936107B2 (en) Injectable paste-like composition and bone or tooth filler comprising the same
Teterina et al. Modification of bone cements in the calcium phosphate-chitosan systems by ceramic and alginate beads
JP6404062B2 (en) Bone filling material
JP5777141B2 (en) Composition and method for producing bone or tooth filler using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170324

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180206

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180326

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180821

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180829

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: 20180911

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181001

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6414949

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

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