JP6490050B2 - 二相性自発硬化型リン酸カルシウムの形状を賦形するための作業時間の制御方法 - Google Patents

二相性自発硬化型リン酸カルシウムの形状を賦形するための作業時間の制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、二相性自発硬化型リン酸カルシウム(Self-Setting Calcium Phosphate、以下「SSCP」という。)により産生される低温型ハイドロキシアパタイトの形状を賦形するための作業時間の制御方法に関し、さらには前記作業時間が制御された形状賦形性および形状維持性を備えた二相性SSCPに関する。
リン酸カルシウム化合物を硬化させる技術については下記のものが知られている。
例えば、リン酸四カルシウム(Tetracalcium Phosphate、以下「TTCPという。)およびα−リン酸三カルシウム(α-Tricalcium Phosphate、以下「α-TCP」という。)との混合物と、液剤とを混合することにより硬化物が得られることがこれまでに報告されている(特許文献1)。
既に公開されている第一の先行技術によれば、TTCPおよび/またはα-TCPを含有し、Ca/P比(カルシウムとリンとのモル比)が1.40〜2.0である原料粉末を使用し、前記原料粉末で構成された層を形成する第一の工程と、
前記層の少なくとも一部に、前記原料粉末と化学反応する反応液を接触させ、前記原料粉末を硬化させる第二の工程とを有し、
前記第一の工程と、前記第二の工程とを繰り返して行うことにより、複数の前記層を積層させた三次元的な形状を有する硬化物が得られることが記載されている(特許文献1の請求項1)。
しかしTTCPの構造式はCa4(PO4)2Oであり、そのCa/P比は2.00である。
またα-TCPの構造式はCa3(PO4)2であり、そのCa/P比は1.50である。
この通りであるから、TTCPおよびα-TCPのみを任意の比率で混合したとしても、その混合物のCa/P比が1.50未満の値になることはない。
ところが前記第一の先行技術により開示されているCa/P比の下限値は全て1.40であり、1.50を下限値としている記載がない。
前記混合物のCa/P比の下限値が1.50未満となる場合はTTCPおよびα-TCP以外の成分が含まれている場合に限られるから、TTCPおよびα-TCPからなる原料(以下、「二相性SSCP粉部」という。)を使用した場合にいかなる結果が得られるかは第一の先行技術からは不明である。
また前記第一の先行技術に使用する液剤として、水に対してクエン酸等の有機酸、前記有機酸のナトリウム塩、カリウム塩等の有機酸塩、リン酸等の無機酸、リン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、リン酸カリウム、炭酸カリウム等の無機酸塩、pH調整剤、増粘剤、X線造影剤、抗菌剤、グルコース、フルクトース等の単糖類、サッカロース、マルトース等の二糖類、セルロース、キチン、キトサン等の多糖類、BMP等の骨形成タンパク、プロスタグランジン等の各種製剤等を添加したものを使用できることも記載されている(特許文献1、段落[0077])。
しかし前記第一の先行技術には、前記混合物と前記液剤とを混合した際の硬化時間についての記載がない。
一方、第二の先行技術として、カルシウム供給原料およびリン供給原料を含む原料成分を湿式合成して原料スラリーを製造し、続いて前記原料スラリーを乾燥してから400〜1200℃で仮焼成し、更に1300〜1500℃にて本焼成するTTCPの製造方法が提案されている(特許文献2)。
この第二の先行技術によれば、単相のTTCPが得られることが記載されている。
さらに前記第二の先行技術によれば、得られた単相のTTCPと無水第二リン酸カルシウム(Dicalcium Phosphate Anhydrous:DCPA)とをモル比で1:1に混合するリン酸カルシウムセメント(Calcium Phosphate Cement:CPC)が記載されている。
さらに前記CPCを水と混合することにより硬化物が得られることも記載されている。
また第三の先行技術として、TTCPのペーストとDCPAのペーストとを練和することにより硬化させる方法についても記載されている(非特許文献1)。
第四の先行技術として、TTCP紛体、α‐TCP紛体およびβ‐TCP紛体を別々に準備しておき、それぞれを第二リン酸カルシウム二水和物(Dicalcium Phosphate Dihydrate、以下「DCPD」という。)の飽和水溶液と練和して硬化させる方法が記載されている(非特許文献2)。
第五の先行技術として、TTCP紛体と飽和MCPMリン酸溶液とを練和して硬化させる方法が記載されている(非特許文献3)。
しかし第一〜第五の先行技術では、二相性SSCP粉部を使用した場合に、二相性SSCP粉部を含む練和物の硬化時間がどの程度の時間になるかは不明である。
次にTTCP/α-TCP固溶体について開示した先行技術について説明する。
第六の先行技術によれば、炭酸カルシウム(以下「CaCO3」という。)とDCPDとをモル比5:6で機械混合したものを1500℃で5時間加熱し、得られた焼成塊を粉砕することによりセメント粉末が得られることが開示されている。
そして前記セメント粉末と液剤とを練和することにより、硬化物が得られることも開示されている(非特許文献4)。
さらに第七の先行技術によれば、CaCO3とDCPDを使用して、焼成塊に含まれるCa/P比を1.5〜2.0の範囲で調整できることも開示されている(非特許文献5)。
第六の先行技術に使用される前記液剤は、(1)1M正リン酸水溶液(粉液比1.5)、(2)1Mリン酸二水素ナトリウム水溶液(粉液比1.5)、(3)1Mリン酸二水素ナトリウム水溶液(粉液比2.0)、(4)2Mリン酸二水素ナトリウム水溶液(粉液比1.5)、(5)2Mリン酸二水素ナトリウム水溶液(粉液比2.0)、(6)1Mクエン酸水溶液(粉液比2.0)、(7)1Mクエン酸水溶液(粉液比2.5)または(8)2Mクエン酸水溶液(粉液比1.5)のいずれかである。
また第七の先行技術に使用される前記液剤は1Mリン酸二水素ナトリウム水溶液であり、TTCP/α-TCP固溶体95重量%ならびにアパタイト5重量%を含む粉部1.0gに対して液剤0.6mlを使用している。
前記第六の先行技術には上記の練和物の硬化時間も記載されている。
具体的には、前記セメント粉末と液剤とを練和することにより、前記液剤(8)を使用した場合に練和物の硬化時間が約2分となり、前記液剤(2)を使用した場合に練和物の硬化時間が約52分となることが記載されている。
しかし液剤として上記(1)〜(8)のいずれを選択した場合でも、練和開始から72時間までは原料由来の回折ピークが検出されることが記載されている。
また前記第七の先行技術によれば、得られる硬化物は28日間が経過した後であっても原料由来の回折ピークが検出されることが記載されている。
この通り、第六および第七の先行技術によれば、TTCP/α-TCP固溶体を使用した場合には硬化反応が完了するまで長期間を要することが記載されている。
また第八の先行技術によれば、(A)非化学量論的TTCPに2Mクエン酸三ナトリウム水溶液を粉液比2.5で混合した粉部と、(B)リン酸一カルシウム一水和物(Monocalcium Phospate Monohydrate、以下「MCPM」という。)をpHが2.1の1.05mol/Lリン酸水溶液に飽和させた液剤とを混合することにより、硬化物が得られることが開示されている(非特許文献8)。
しかし第八の先行技術では非化学量論的TTCPについてはCa/P比が1.81であること以外に具体的な開示がなく、非化学量論的TTCPがどのようにして得られたものであるかは第八の先行技術からは不明である。
また前記非化学量論的TTCPと、飽和MCPMリン酸水溶液とを混合したときに、どの程度の時間で硬化するのかについての情報が第八の先行技術には記載されていない。
この一方、第九の先行技術によれば、第一のペーストと、第二のペーストとを練和することにより硬化物が得られることが記載されている(特許文献3)。
ここで前記第一のペーストは無水リン酸水素カルシウム(Dicalcium Phospate Anhydrous、以下、「DCPA」という。)およびDCPDの少なくとも一方ならびに水を含むものであり、前記第二のペーストは非水ペーストでありTTCPを含むものである。
この第九の先行技術によれば、作業時間と硬化時間について記載されていて、前記第一のペーストと、前記第二のペーストとを練和して得られる硬化物の硬化時間が3分から26分の間に調整できること、作業時間が1.3分から10分の間に調整できることについても開示されている。
しかし第九の先行技術の場合は、それぞれ単一のTTCPならびに、DCPAおよびDCPDの少なくとも一方を使用していて、二相性SSCP粉部を使用した場合についての情報が開示されていない。
このため二相性SSCP粉部を使用した場合に前記作業時間および硬化時間がどの程度になるかについては不明である。
また第九の先行技術によれば、第一のペーストと第二のペーストとを練和することにより得られる硬化物が骨移植手術に使用できることも開示されている。
ところで骨の欠損部へ移植する目的に使用される骨移植材は、その材料が移植された生体に害を及ぼさない適合性と安全性が求められることはもちろんのこと、病原菌、ウイルス等に対して非感染性であることが求められる。また、骨の欠損部に移植された後に、骨の欠損部から骨移植材が流出、溶解、移動等し難い物理的な安定性と化学的な安定性を備えていることが要求される。
しかし骨移植材は、上記の適合性、安全性および非感染性ならびに物理的な安定性および化学的な安定性を備えるだけでは十分ではない。これらの性質に加えて、形状賦形性および形状維持性も必要とされる。
前記形状賦形性とは、骨の欠損部に対して理想な形状に材料を成形できる性質をいい、前記形状維持性とは、移植時に求められる物理的な負荷に耐えられる物性を有し、かつ、その硬化物が骨が再生されるまでの必要な一定期間形状を維持できる性質をいう。
さらに骨移植材には、材料そのものが時間の経過と共に生体内で骨そのものに置き換わる骨置換性を有することも求められる。
しかし先に説明した第一〜第九の先行技術に記載された硬化物に、仮にハイドロキシアパタイト(Hydroxyapatite、以下「HA」という。)以外のリン酸カルシウム化合物類、例えば未反応のTTCPおよびα-TCPが残存していた場合には、未反応のTTCPおよびα-TCPがそれぞれ生体内の体液に化学的に溶解する問題がある。
生体内の体液に対してHAは過飽和であるのに対し、前記リン酸カルシウム化合物類は、オクタカルシウムフォスフェート(Octacalcium Phospate、以下「OCP」という。)が生体内の体液に対して飽和を示す以外はすべて不飽和であり、HA以外の前記リン酸カルシウム化合物類は、OCPを除き生体内の体液に対して溶解するからである。
また骨置換の過程において、溶解によってイオン化したカルシウムイオンとリン酸イオンが結合する時に、生体内で最も安定したリン酸カルシウム化合物であるHAの微小結晶として再析出した部分に部分的な骨形成が生じるのであり、α-TCPまたはTTCP自体が直接骨置換することはないという根本的な問題も有している。
理想的な骨移植材の場合は、生体内に移植されると結合組織の介在なしに既存骨と直接結合する骨伝導性と呼ばれる性質を有する。
しかし第一の先行技術に記載された硬化物に代表される、焼成して得られる高温型HAは骨伝導性を有するものの、生体内で骨自体には置換されず、単に空間を埋めるスペースメーキング的な材料として骨欠損部を一定期間補填するにすぎない。
従って、経時的に生じる骨の再生過程の際に、周囲骨との結合は徐々に解除されて行き、いずれ異物として生体内から流出する危険性を有している。
また、未反応のTTCPおよびα-TCPが残存している硬化物の場合には、体液に対する溶解による喪失が伴うので、前記硬化物に空孔、間隙が必然的に発生し、結果的に前記硬化物の一部に新生骨が形成されたとしても最終的な形状の予想が困難である。
特開2003−52804号公報 特開平6−329405号公報 米国特許第8557038号公報
J RES Natl Inst Stand Technol. 2010 July; 115(4):233 - 241 Akiyoshi Sugawara, Kenji Fujikawa, Satoshi Hirayama, Shozo Takagi, and Lairence C,Chow:Single-solid-ingredient-based calcium phosphatecements, 39th IADR,2007. A. Mostafa, Shozo Takagi, and Laurence C. Chow:Rapid settingtetracalcium phosphate cements, 88th IADR, 2010. 日本歯科理工学会誌 31(5), 481, 2012-09-25 歯科材料・器械 22(2), 77, 2003-03-20 Akiyoshi Sugawara, Kenji Fujikawa, Makoto Hayashi, Hidehiro Ogata, Sakurako Iwata, Masumi Oki, Bunnai Ogiso, Shozo Takagi,and Laurence C Chow : Histopathological study of a rapid setting tetracalcium phosphate cements used for bone defect, 91th IADR, March 23, 2013.
ところで練和物の硬化時間に言及している第六の先行技術によれば、TTCP/α-TCP固溶体に対して2Mクエン酸水溶液を粉液比1.5の割合で使用することにより、練和開始から約2分で硬化物が得られるとされる。
本発明者が検討したところ、確かにTTCP/α-TCP固溶体とクエン酸水溶液とを練和した場合に短時間で硬化物が得られることを確認した。
しかしこの硬化物は、TTCP/α-TCP固溶体に含まれるカルシウム成分とクエン酸とが反応してキレート化合物を形成した結果、得られる可能性があることを本発明者は見出した。
クエン酸水溶液を使用することにより、TTCPおよびα-TCPがHAへ転化する反応が仮に促進されているとすれば、クエン酸水溶液を使用しても使用しなくても、TTCPおよびα-TCPがHAへ転化する反応に長期間を要することを報告している前記第六の先行技術の内容を理論的に説明することが難しい。
逆に、前記固溶体とクエン酸水溶液とを練和した際にクエン酸カルシウム等のキレート化合物が生成し、生成したキレート化合物が析出して練和物が硬化する反応(1)と、TTCPおよびα-TCPがHAへ転化する反応(2)との二つの反応が競合していると考えると簡単に前記現象を説明することができる。
クエン酸水溶液を使用した場合にはキレート化合物の生成反応が優先されるため、疑似硬化反応により硬化物が迅速に得られる。
これに対してTTCPおよびα-TCPがHAへ転化する反応は、キレート化合物が生成される反応とは異なる反応であるため、反応に長期間を必要とする。
前記固溶体はクエン酸水溶液には簡単には溶解しないため、前記固溶体とクエン酸水溶液とを練和すると、クエン酸カルシウム等のキレート化合物により前記固溶体の粒子の表面が覆われる。
そうすると前記粒子内部に残存するTTCPおよびα-TCPはクエン酸水溶液との接触が困難となるから、クエン酸水溶液を使用しても使用しなくてもTTCPおよびα-TCPがHAへ転化する反応時間が短縮されないとする前記第六の先行技術の報告内容に何ら矛盾点はない。
しかしTTCP/α-TCP固溶体とクエン酸水溶液とを練和することにより硬化物が得られたとしても、その硬化反応はクエン酸カルシウム等のキレート化合物が生成したことによる疑似的なものである。
またクエン酸カルシウム等のキレート化合物ならびに未反応のTTCPおよびα-TCPは直接既存骨に置換しないばかりか、体液に対して溶解する性質を有する。
このためクエン酸を使用して得られた硬化物を仮に骨に生じた欠損部に使用した場合には、骨に生じた欠損部に空孔が生じる危険性すらある。
一方、粉部と液部とを練和することによりリン酸カルシウム化合物を硬化させることができたとしても、得られる練和物の粘度が低すぎたり高すぎたりして前記練和物に形状を賦形することができなければ、前記練和物を硬組織再生材の用途へ応用することが困難である。
また前記練和物に形状を賦形することができるだけでは十分ではなく、前記練和物を成形することのできる作業時間を所望の範囲に収めることができなければ、前記練和物を骨移植手術の用途に応用する際に、通常骨移植手術に要する時間の範囲に収めることができなくなる。この結果、やはり前記練和物を硬組織再生材の用途へ応用することが難しい。
本発明の目的は、生体適合性、安全性、非感染性、非流出性に加えて、形状賦形性、形状維持性および骨置換性を有する硬組織再生材の用途に使用される二相性自発硬化型リン酸カルシウム(Self-setting Calcium Phosphate:SSCP)であって、二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部とを練和して得られる低温型HAの形状を賦形するための作業時間を制御することにある。
上記課題を解決すべく本発明者が鋭意検討した結果、二相性SSCP粉部が、TTCPおよびα-TCPからなり、二相性SSCP液部に含まれるカルシウム成分が、水酸化カルシウム(以下「Ca(OH)2」という。)、酸化カルシウム(以下「CaO」という。)およびCaCO3からなる群より選ばれる少なくとも一つからなり、前記二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部を10〜40℃の範囲で練和することにより、練和を開始してから練和物が硬化するまでの成形可能な作業時間を、10秒から600秒の範囲に調整する二相性SSCPに形状を賦形するための作業時間の制御方法が、本発明の目的に適うことを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、
[1]二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部の練和を開始してから二相性SSCPが硬化するまでの作業時間の制御方法であって、
前記二相性SSCP粉部が、TTCPおよびα-TCPからなり、
前記二相性SSCP液部が、カルシウム成分を含むリン酸水溶液からなり、
前記二相性SSCP液部に含まれるカルシウム成分が、Ca(OH)2、CaOおよびCaCO3からなる群より選ばれる少なくとも一つからなり、
前記二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部を10〜40℃の範囲で練和することにより、練和を開始してから練和物が硬化するまでの成形可能な作業時間を、10秒から600秒の範囲に調整することを特徴とする、二相性SSCPに形状を賦形するための作業時間の制御方法を提供するものである。
また本発明の一つは、
[2]クエン酸一ナトリウム、クエン酸二ナトリウムおよびクエン酸三ナトリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つからなるクエン酸ナトリウム化合物を含み、
前記クエン酸ナトリウム化合物が、前記二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部の少なくとも一つに添加されている、上記[1]に記載の二相性SSCPに形状を賦形するための作業時間の制御方法を提供するものである。
また本発明の一つは、
[3]前記二相性SSCP粉部が、CaCO3およびDCP類からなる混合物を1200〜1600℃の温度範囲で3〜12時間加熱して得られた加熱後の混合物を粉砕してなり、
前記CaCO3の重量および前記DCP類の重量の合計値に対する前記CaCO3の重量%が、26.9〜42.3重量%の範囲である、上記[1]または[2]に記載の二相性SSCPに形状を賦形するための作業時間の制御方法を提供するものである。
また本発明の一つは、
[4]前記二相性SSCP粉部が、TTCPおよびα-TCPからなる固溶体であり、前記固溶体におけるα-TCPの重量分率が10〜90%の範囲である、上記[1]または[2]に記載の二相性SSCPに形状を賦形するための作業時間の制御方法を提供するものである。
また本発明の一つは、
[5]前記二相性SSCP液部が、カルシウムを含むリン酸水溶液であり、前記水溶液のカルシウムの濃度が、1.0×10−3mol/L〜1.1mol/Lの範囲である、上記[1]〜[4]のいずれかに記載の二相性SSCPに形状を賦形するための作業時間の制御方法を提供するものである。
また本発明の一つは、
[6]前記二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部との粉液比が、前記液部に対する前記粉部の重量を基準に1.0〜5.0の範囲である、上記[1]〜[5]のいずれかに記載の二相性SSCPに形状を賦形するための作業時間の制御方法を提供するものである。
また本発明の一つは、
[7]前記二相性SSCP液部が、3〜45重量%のリン酸を含む水溶液である、上記[1]〜[6]のいずれかに記載の二相性SSCPに形状を賦形するための作業時間の制御方法を提供するものである。
また本発明の一つは、
[8]前記二相性SSCP液部のリン濃度(mol/L)をx軸にとり、前記二相性SSCP液部のカルシウム濃度(mol/L)をy軸に採ったときに、前記二相性SSCP液部のリン濃度およびカルシウム濃度の(x,y)の値が、それぞれ(2.96,1.09)、(0.592,0.218)および(7.38,0.25)の3点を直線で結んだ三角形の範囲に含まれる、上記[1]〜[7]のいずれかに記載の二相性SSCPに形状を賦形するための作業時間の制御方法を提供するものである。
また本発明は、
[9]二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部を練和して得られる練和物が硬化するまでの成形可能な作業時間が、10〜40℃の範囲において10秒から600秒の範囲である二相性SSCPであって、
前記二相性SSCP粉部が、TTCPおよびα-TCPからなり、
前記二相性SSCP液部が、カルシウム成分を含むリン酸水溶液からなり、
前記二相性SSCP液部に含まれるカルシウム成分が、Ca(OH)2、CaOおよびCaCO3からなる群より選ばれる少なくとも一つからなり、
二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部を練和してなる、二相性SSCPを提供するものである。
また本発明の一つは、
[10]クエン酸一ナトリウム、クエン酸二ナトリウムおよびクエン酸三ナトリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つからなるクエン酸ナトリウム化合物を含み、
前記クエン酸ナトリウム化合物が、前記二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部の少なくとも一方に添加されている、上記[9]に記載の二相性SSCPを提供するものである。
また本発明の一つは、
[11]前記二相性SSCP粉部が、TTCPおよびα-TCPからなる固溶体であり、前記固溶体におけるα-TCPの重量分率が10〜90%の範囲である、上記[9]または[10]に記載の二相性SSCPを提供するものである。
また本発明の一つは、
[12]前記二相性SSCP液部が、リン酸カルシウム水溶液であり、前記水溶液のカルシウムの濃度が、1.0×10−3mol/L〜1.1mol/Lの範囲である、上記[9]〜[11]のいずれかに記載の二相性SSCPを提供するものである。
また本発明の一つは、
[13]前記二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部との粉液比が、前記液部に対する前記粉部の重量を基準に1.0〜5.0の範囲である、上記[9]〜[12]のいずれかに記載の二相性SSCPを提供するものである。
また本発明の一つは、
[14]前記二相性SSCP液部が、3〜45重量%のリン酸を含む水溶液である、上記[9]〜[13]のいずれかに記載の二相性SSCPを提供するものである。
また本発明の一つは、
[15]前記二相性SSCP液部のリン濃度(mol/L)をx軸にとり、前記二相性SSCP液部のカルシウム濃度(mol/L)をy軸に採ったときに、前記二相性SSCP液部のリン濃度およびカルシウム濃度の(x,y)の値が、それぞれ(2.96,1.09)、(0.592,0.218)および(7.38,0.25)の3点を直線で結んだ三角形の範囲に含まれる、上記[9]〜[14]のいずれかに記載の二相性SSCPを提供するものである。
また本発明は、
[16]上記[9]〜[15]のいずれかに記載の二相性SSCPからなる、硬組織再生材を提供するものである。
また本発明の一つは、
[17]形状賦形剤を含み、前記形状賦形剤が、前記二相性SSCP100重量部に対して0.01〜3.0重量部の範囲である、上記[16]に記載の硬組織再生材を提供するものである。
また本発明の一つは、
[18]着色剤、防腐剤、殺菌剤、骨誘導性因子、血液製剤、賦孔剤、抗生物質、X線不透過性剤および強度強化繊維剤からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む、上記[16]または[17]に記載の硬組織再生材を提供するものである。
また本発明は、
[19]上記[9]〜[15]のいずれかに記載の二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部を含む硬組織再生材キットを提供するものである。
また本発明は、
[20]上記[9]〜[15]のいずれかに記載の二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部を含む歯に対する象牙質知覚過敏緩和用組成物を提供するものである。
また本発明は、
[21]上記[9]〜[15]のいずれかに記載の二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部を含む齲蝕部分充填用組成物を提供するものである。
また本発明は、
[22]上記[9]〜[15]のいずれかに記載の二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部を含む歯のエナメル質に対する再石灰化促進用組成物を提供するものである。
また本発明は、
[23]上記[9]〜[15]のいずれかに記載の二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部を含む歯髄の露出場所を被覆するための歯髄覆罩用組成物を提供するものである。
また本発明は、
[24]上記[9]〜[15]のいずれかに記載の二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部を含む歯牙穿孔部を被覆するための被覆用組成物を提供するものである。
また本発明は、
[25]上記[9]〜[15]のいずれかに記載の二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部を含む歯の根管充填用組成物を提供するものである。
本発明の制御方法によれば、前記二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部を10〜40℃の範囲で練和することにより、練和を開始してから練和物が硬化するまでの成形可能な作業時間を、10秒から600秒の範囲に調整することが可能である。
このため前記練和物が硬化する前に前記練和物を所望の形状に成形することができる。
しかも本発明の制御方法によれば比較的短時間で前記練和物を硬化させることができるから、前記二相性SSCPを骨移植材、歯科用材料等の硬組織再生材の用途に応用した場合に、前記二相性SSCPが硬化するまで患者を長時間待たせる必要がなく、患者の身体的苦痛および精神的苦痛を大幅に低減することができる。
また二相性SSCPを構成する前記二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部とを練和すると室温で硬化が始まり、一定時間経過後に硬化して硬組織再生材を形成する。
前記硬組織再生材は硬化する前はペースト状であり、簡単に一定の形状を形成することができることから形状賦形性に優れる。
本発明により得られる二相性SSCPを使用することにより、骨移植を受けた患者の体内で骨移植を受けた部分が患者の既存骨と事実上見分けが付かなくなるレベルで修復が可能となる。
また本発明の二相性SSCPは骨移植材、歯科用材料等の硬組織再生材の用途に使用されるものであるが、前記二相性SSCPは、硬化後は体液に近似する範囲の水素イオン濃度(pH)となることから生体親和性に優れる。
また製造工程において不純物、細菌、ウイルス等の混入を防ぐことができるから、安全性、非感染性に優れる。
本発明に係る二相性SSCPは練和によって硬化し、比較的短時間で低結晶性のHA結晶を産生するが、これは骨や歯の無機質主要構成成分であるHAと同じものである。一般にHAは体液に対して過飽和となっていることから、体液に対して自然には溶解しない。このため、前記二相性SSCPにより得られる生成物は体液に対して溶解しない。
これに対してHA以外のリン酸カルシウム、クエン酸カルシウム等は体液に対して不飽和であるため体内で溶解する。
従って、本発明の二相性SSCPは形状を賦形したままの状態で10秒から600秒の間に設定した作業時間を経て硬化することから体液に対する流失・喪失は生じず、かつ形状維持が可能である。
また硬化後の二相性SSCPは十分な強度を有し、骨の欠損部に対する外的な機械的強度に対応可能な物性を移植初期より維持可能であることから、日常生活の活動に要求される十分な形状維持性を示す特徴を有している。
さらに本発明の二相性SSCPを使用した前記硬組織再生材は、最初に賦形した形状を保ちながら、破骨細胞による吸収を起点とした骨芽細胞による置換性の骨形成がなされるという特徴を有する。
前記硬組織再生材が新生骨と置換した後は、前記新生骨は体内で異物として認識されることはなく、前記硬組織再生材により回復した欠損部は健全な既存周囲骨と同じ程度の状態までの回復が可能である。
上述の通り、本発明の二相性SSCPを使用した硬組織再生材を骨欠損部に移植・填入する用途に使用した際には、形状賦形性を有し、生体内で硬化してその形状を保持したまま自家骨へ吸収置換されるという極めて優れた性質を有する。
図1は、原料のCaCO3の質量%と、得られる二相性SSCPに含まれるTTCPの質量%との関係を示したグラフである。 図2は、実施例に使用した二相性SSCP液部について、リン濃度(mol/L)を横軸とし、カルシウム濃度(mol/L)を縦軸にとって表したものである。 図3は、得られた二相性SSCP粉部のX線回折の測定結果である。 図4は、参考例1に係る二相性SSCPの粒度分布を示すグラフである。 図5は、TTCP/α-TCP混合物の粒度分布を示すグラフである。 図6は、SSCP中のTTCP、α-TCPおよびHAの含量の経時的変化を示したグラフである。 図7は、ギルモア針の長手方向に対して垂直方向からギルモア針を観察した状態を示す模式図である。 図8は、ギルモア針の先端からギルモア針を観察した状態を示す模式図である。 図9は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に二相性SSCPを充填した直後の状態を示す図面代用写真である。 図10は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に二相性SSCPを充填してから3週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図11は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に二相性SSCPを充填してから8週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図12は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図13は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図14は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に二相性SSCPを充填した直後の状態を示す図面代用写真である。 図15は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に二相性SSCPを充填してから3週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図16は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に二相性SSCPを充填してから8週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図17は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図18は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図19は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に二相性SSCPを充填した直後の状態を示す図面代用写真である。 図20は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に二相性SSCPを充填してから3週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図21は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に二相性SSCPを充填してから8週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図22は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図23は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図24は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に二相性SSCPを充填した直後の状態を示す図面代用写真である。 図25は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に二相性SSCPを充填してから3週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図26は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に二相性SSCPを充填してから8週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図27は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図28は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図29は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に市販材料を充填した直後の状態を示す図面代用写真である。 図30は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に市販材料を充填してから3週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図31は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に市販材料を充填してから8週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図32は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図33は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図34は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に市販材料を充填した直後の状態を示す図面代用写真である。 図35は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に市販材料を充填してから3週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図36は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に市販材料を充填してから8週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図37は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図38は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図39は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に市販材料を充填した直後の状態を示す図面代用写真である。 図40は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に市販材料を充填してから3週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図41は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に市販材料を充填してから8週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図42は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図43は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図44は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に市販材料を充填した直後の状態を示す図面代用写真である。 図45は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に市販材料を充填してから3週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図46は、マウスの頭蓋骨に形成した空孔に市販材料を充填してから8週間が経過した後の状態を示す図面代用写真である。 図47は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図48は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。 図49は、実施例11と同様の操作で得られた硬化物を蒸留水に24時間37℃の条件で保存した後に、電子顕微鏡により50000倍に拡大された硬化物表面の図面代用写真である。 図50は、実施例11と同様の操作で得られた硬化物を蒸留水に24時間37℃の条件で保存した後に、電子顕微鏡により100000倍に拡大された硬化物表面の図面代用写真である。 図51は、マウスの頭蓋骨に空孔を形成した状態を示す図面代用写真である。 図52は、マウスの頭蓋骨に空孔を形成した状態を示す模式図である。 図53は、マウスの頭蓋骨に形成された空孔に二相性SSCPを充填した状態を示す図面代用写真である。 図54は、マウスの頭蓋骨に形成された空孔に二相性SSCPを充填した状態を示す模式図である。 図55は、二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部との練和状態を説明するための図面代用写真である。 図56は、二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部との練和状態を説明するための図面代用写真である。 図57は、二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部との練和状態を説明するための図面代用写真である。 図58は、二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部との練和状態を説明するための図面代用写真である。 図59は、二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部との練和状態を説明するための図面代用写真である。 図60は、市販品の硬化状態を説明するための図面代用写真である。 図61は、市販品の硬化状態を説明するための図面代用写真である。 図62は、クエン酸を使用した硬化物の表面を電子顕微鏡により5000倍に拡大した図面代用写真である。
最初に二相性SSCP粉部について説明する。
前記二相性SSCP粉部は、TTCPおよびα-TCPからなる。
前記二相性SSCP粉部は、TTCPおよびα-TCPの混合物(本発明において、「TTCP/α-TCP混合物」という。)、TTCPおよびα-TCPの固溶体(本発明において、「TTCP/α-TCP固溶体」という。)等を使用することができる。
本発明に使用する前記二相性SSCP粉部は、物性が均一な製品を供給する観点から、TTCP/α-TCP固溶体からなることが好ましい。
本発明に使用する、前記二相性SSCP粉部の原料としては、CaCO3とDCP類が挙げられる。
前記CaCO3としては、例えば、石灰石、貝殻等の天然素材を物理的に粉砕して粒径を選別した天然由来品、化学的に合成した化学合成品等を使用することができる。
本発明に使用するCaCO3は、純度の観点から化学合成品を使用することが好ましい。
また前記DCP類は第二リン酸カルシウム類を意味し、DCPAおよびDCPDの少なくとも一方であればよい。前記DCPAおよびDCPDは市販されていることから、市販品を適宜選択して使用することができる。
本発明に使用するCaCO3とDCP類は、それぞれ粉体状のものを使用することが好ましい。またそれぞれの粉体の形状については特に限定はない。
前記粉体の形状は、球状であっても、破砕状等であってもよい。
本発明に使用するCaCO3とDCP類は、両者をあらかじめ乾燥させておくことがより好ましい。
前記CaCO3とDCP類とをそれぞれ乾燥させる方法としては、例えば、汎用オーブンに入れて、100℃以上の温度で加熱処理する方法が挙げられる。
前記CaCO3とDCPAとをそれぞれ加熱する温度は、100〜120℃の範囲が好ましい。
また前記CaCO3とDCPAとをそれぞれ加熱する時間は、1〜10時間の範囲であることが好ましく、2〜3時間の範囲であればより好ましい。
本発明に使用するCaCO3とDCP類とをあらかじめ乾燥させておくことにより、前記CaCO3とDCP類との混合重量比を正確に測定することができるから、均質な品質の前記二相性SSCPを提供することが可能となる。
前記CaCO3とDCP類とを乾燥させる際には、前記CaCO3とDCP類とをそれぞれ独立に乾燥させてもよいし、両者を混合した後に乾燥させてもよい。
なお、両者を混合した後に乾燥させる場合には、乾燥前の前記CaCO3とDCP類とを少量ずつ取り分けておき、乾燥前と乾燥後の重量変化を測定することにより、前記CaCO3とDCP類とにそれぞれ含まれる水分の量を把握することができる。
この水分量を考慮することにより、前記CaCO3とDCP類との混合割合を正確に計算することができる。
本発明に使用するCaCO3とDCP類との混合割合については、前記CaCO3の重量およびDCPAの重量の合計値を基準として、前記CaCO3の重量%が、26.9〜42.3重量%の範囲である。
前記CaCO3の重量%が、26.9〜42.3重量%の範囲であれば、TTCP/α-TCP固溶体からなる二相性SSCP粉部を得ることができる。
前記CaCO3の重量%は、30.0〜40.0重量%の範囲であれば好ましい。
また本発明の製造方法により得られるTTCP/α-TCP固溶体に含まれるカルシウム(Ca)およびリン(P)のモル比は、Ca/Pを基準として、1.50を超え、2.00未満の範囲で任意に設定することができる。
前記Ca/Pは、分母にリンのモル数を記載し、分子にカルシウムのモル数を記載した割合を示すものである。
CaCO3とDCPAとの混合割合を変化させた際に、得られるTTCP/α-TCP固溶体に含まれる、α-TCPとTTCPとの混合割合は変化する。この変化についての関係を表1にまとめた。
本発明によれば、表1に示される通り、1.50を超え、2.00未満の範囲で所望のCa/Pの値を示すTTCP/α-TCP固溶体を得ることができる。
この範囲は、1.52〜1.97の範囲であることが好ましい。
Figure 0006490050
図1は、原料のCaCO3の重量%と、得られる二相性SSCP粉部に含まれるTTCPの重量%との関係を示したグラフである。
前記CaCO3の重量および前記DCPAの重量の合計値を基準として、前記CaCO3の重量%を決定すれば、得られるTTCP/α-TCP固溶体に含まれるカルシウムの重量%を決定することができる。
最初にCaCO3およびDCP類を混合する。
前記CaCO3およびDCP類を混合する方法としては、例えば、前記CaCO3およびDCP類を容器に入れ、前記容器を震蕩する方法、前記容器を回転させる方法、前記容器内に攪拌翼を設置して前記攪拌翼を回転させる方法等が挙げられる。
前記CaCO3およびDCP類を混合する場合は、固体のまま双方を混合する乾式混合法と、液体を入れて液体中で双方を混合する湿式混合法のいずれも採用できる。
前記CaCO3およびDCP類を混合する際の摩擦熱の制御を容易にし、より均一に双方を混合できることから、前記CaCO3およびDCP類を混合する際には湿式混合法を採用することが好ましい。
前記湿式混合法に使用する液体としては、前記CaCO3およびDCP類に対する溶解性が低いものを使用することが好ましい。
取り扱い性の観点から、かかる液体としては、例えば、アルコール等を挙げることができる。
前記液体は一種もしくは二種以上を使用することができる。
前記CaCO3およびDCP類を混合する時間は、混合量等に依存して変化するが、通常は1分〜24時間の範囲である。
混合工程が終了したら、湿式混合法の場合は濾過等の方法により、前記液体と、前記CaCO3およびDCP類の混合物とを分離する。
前記濾過の際には、濾紙、濾布等の濾材を使用することができる。
前記濾過を実施する際には、濾過容器に濾材を設置し、内部に前記液体と、前記CaCO3およびDCPAの混合物とを注入し、前記濾過容器の濾材の設置された箇所の反対側から前記濾過容器を減圧にする方法、
前記濾過容器を密閉構造とし、内部を空気、窒素等の気体により加圧する方法等が挙げられる。
また回転可能な濾過容器を準備しておき、袋状の濾布を前記回転可能な濾過容器の中に設置し、前記濾過容器を回転させて遠心力により濾過を実施することもできる。
前記濾過を実施した後は、アルコール等の揮発性溶剤により、前記CaCO3およびDCP類の混合物内部に浸透した液体を置換することが好ましい。
前記揮発性溶剤により前記液体を置換することにより、短時間で前記混合物を乾燥させることができる。
次に、必要に応じて前記CaCO3およびDCP類の混合物を細かく粉砕する。
前記混合物を粉砕する工程に使用する機器としては、例えば、ボールミル、ブレンダー等が挙げられる。
これらのボールミル、ブレンダー等は市販されているので、これの市販品を適宜選択して使用することができる。
次に前記CaCO3およびDCP類からなる混合物を加熱する。
前記混合物を、るつぼ等の容器に格納し加熱炉等の加熱手段を用いて加熱する。前記混合物を加熱する際には、空気の存在下に実施してもよいし、窒素、アルゴン等の不活性ガスの存在下に実施してもよい。
前記混合物を加熱する温度は、1200〜1600℃の範囲内である。
前記温度範囲は、1300〜1500℃の範囲であることが好ましく、1400〜1600℃の範囲であればより好ましい。
また前記混合物を加熱する時間は、1〜24時間の範囲である。
前記加熱時間は、2〜13時間の範囲であることこが好ましく、3〜9時間の範囲であればさらに好ましい。
また前記混合物は加熱開始から30分〜2時間の範囲で1200℃を超える温度に加熱されることが好ましい。
加熱終了後は、前記混合物を冷却する。
前記混合物を冷却する方法としては、室温の条件下に静置して徐冷する方法、温度の低い媒体と前記混合物を格納する容器とを接触させて温度を下げる方法、前記混合物に対して温度の低い気体にさらす方法等が挙げられる。
通常は、加熱終了後、5分〜1時間の範囲で空冷したのち、減圧デシケータ等の装置内で乾燥させる。
これらの工程により、TTCPおよびα-TCPからなるTTCP/α-TCP固溶体を得ることができる。
次に得られたTTCP/α-TCP固溶体を粉砕する。
前記TTCP/α-TCP固溶体を粉砕する方法としては、例えば、先に説明したボールミル、ブレンダー等の市販の粉砕機器を使用する方法等が挙げられる。
また前記TTCP/α-TCP固溶体を、乳鉢に入れて手動または機械的に乳棒等を用いてすり潰すこともできる。
粉砕されたTTCP/α-TCP固溶体をふるいに掛けて、粉末のTTCP/α-TCP固溶体と、粉砕が不十分なTTCP/α-TCP固溶体とを分離する。
前記粉砕されたTTCP/α-TCP固溶体をふるいに掛ける際には、前記ふるいを震蕩機等により震蕩して実施することができる。
前記粉砕が不十分なTTCP/α-TCP固溶体を、再度ボールミル、ブレンダー等の粉砕機器を使用して粉砕する。
前記粉砕工程と、ふるい分離工程を繰り返すことにより、所望の平均粒径を持つ、粉末のTTCP/α-TCP固溶体を得ることができる。
また得られたTTCP/α-TCP固溶体を粉砕する工程として、上記の乾式粉砕工程に代えて、湿式粉砕工程を採用することもできるし、前記乾式粉砕工程と湿式粉砕工程とを併用することもできる。
前記湿式粉砕工程は、例えば、前記TTCP/α-TCP固溶体をアルコール等の揮発性溶剤等の液体の存在下に、ボールミル、ブレンダー等の粉砕機器により粉砕することによって実施することができる。
先に説明した濾過工程と同様の操作により、粉砕されたTTCP/α-TCP固溶体と液体とを分離することができる。
濾過工程を実施することなく、前記液体を蒸発させる方法により、粉砕されたTTCP/α-TCP固溶体を得ることも可能である。
前記湿式粉砕工程を実施した際には、最終的に得られた粉末のTTCP/α-TCP固溶体に液体が残存することを防止するために、前記粉末のTTCP/α-TCP固溶体を乾燥することが好ましい。
前記粉末のTTCP/α-TCP固溶体を乾燥させる方法としては、例えば、汎用オーブンに入れて、前記液体の沸点以上の温度で加熱処理する方法が挙げられる。
前記粉末のTTCP/α-TCP固溶体を加熱する温度は、70〜100℃の範囲が好ましい。
また前記粉末のTTCP/α-TCP固溶体を加熱する時間は、1〜72時間の範囲であることが好ましく、12〜36時間の範囲であればより好ましい。
前記工程により、TTCP/α-TCP固溶体からなる二相性SSCP粉部を得ることができる。
前記二相性SSCP粉部はTTCPおよびα-TCPからなるが、前記二相性SSCP粉部におけるα-TCPの重量分率は10〜90%の範囲であることが好ましい。
また本発明に使用する前記二相性SSCP粉部の平均粒径は、1〜100μmの範囲であることが好ましく、5〜30μmの範囲であればさらに好ましい。
前記平均粒径が1〜100μmの範囲であれば、本発明に使用する二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部とを簡単に均一に練和することができ、安定した物性を示す二相性SSCPが得られる。
また前記二相性SSCP粉部の形状は特に限定はなく、例えば、不定形および球形の少なくとも一つが挙げられる。
次に本発明に使用する二相性SSCP粉部と、TTCPとα-TCPとをそれぞれ別々に製造して両者を混合して得られるTTCP/α-TCP混合物との違いについて説明する。
前記TTCP/α-TCP混合物の場合は、TTCPとα-TCPとを物理的手段により分離することが可能である。
これに対して本発明に使用する二相性SSCP粉部がTTCP/α-TCP固溶体からなる場合は、前記二相性SSCP粉部からTTCPとα-TCPとを物理的手段により分離することは事実上不可能である。
図4は後述する参考例1により得られる二相性SSCPの粒度分布を示すグラフである。また図5は、TTCP/α-TCP混合物の粒度分布を示すグラフである。
前記TTCP/α-TCP混合物として、市販のサンプルを使用した。また粒度分布の測定には、市販のレーザー型粒度分布計等を使用することができる。
本発明に使用する二相性SSCP粉部がTTCP/α-TCP固溶体の場合には、α-TCPとTTCPとが固溶体として均一に一段階で製造されている。このため図4に示す通り、前記二相性SSCP粉部の粒度分布は単峰性となっている。
これに対し前記TTCP/α-TCP混合物はTTCPとα-TCPをそれぞれ別々に製造して両者を混合して得られるため、TTCPとα-TCPとの粒度分布はそれぞれ異なる。このため異なる粒度分布のTTCPとα-TCPとを混合すると、前記TTCP/α-TCP混合物全体の粒度分布は二峰性となる。
なお、前記TTCP/α-TCP混合物をさらに細かく粉砕することにより、当初は二峰性の粒度分布であった前記TTCP/α-TCP混合物の粒度分布を単峰性に近づけることは可能である。
しかしながら前記TTCP/α-TCP混合物の場合は、TTCPの粒子とα-TCPの粒子とを物理的に混合しているため、TTCPとα-TCPとのそれぞれの比重の差を利用して両者を分離することができる。
具体的には、TTCPの比重は3.06g/cmであり、α-TCPの比重は、2.86g/cmであるから、両者の中間の比重をもち、かつTTCPおよびα-TCPのいずれも溶解しない液体を用いて比重の差により両者を分離することができる。
例えば、前記液体として1,1,2,2−テトラブロモエタン(比重2.97g/cm)を使用することができる。
前記液体よりも比重の小さいα-TCPは前記液体中で上層へ移動し、比重の大きいTTCPは下層へ移動する。
これに対し、前記二相性SSCP粉部は均一の固溶体であるから、液体に分散させたとしてもTTCPとα-TCPとを分離することができない。
この方法により、前記TTCP/α-TCP混合物であるか、あるいは前記TTCP/α-TCP固溶体であるかを簡単に判別することができる。
本発明に使用する二相性SSCP粉部は、前記TTCP/α-TCP混合物または前記TTCP/α-TCP固溶体のいずれであってもよいが、TTCPとα-TCPからなる固溶体であることが好ましい。
表1に示すように、前記二相性SSCP粉部は幅広い組成を持っている。そのカルシウムとリンのモル比は、1.52 から1.97の範囲であることが好ましい。
次に本発明に使用する二相性SSCP液部について説明する。
本発明に使用する二相性SSCP液部は、カルシウム成分を含むリン酸水溶液からなる。
また前記カルシウム成分は、Ca(OH)2、CaOおよびCaCO3からなる群より選ばれる少なくとも一つである。
前記カルシウム成分は、前記リン酸水溶液に対して1〜99重量%の範囲であるが、本発明に使用する二相性SSCP液部は、前記リン酸水溶液に対して前記カルシウム成分が不飽和の状態であれば好ましい。
前記二相性SSCP液部は、リン酸カルシウム化合物に対して不飽和であればさらに好ましい。
ここで前記リン酸カルシウム化合物としては、例えば、モノリン酸カルシウム一水和物(MCPM、Ca(H2PO4)H2O)、無水モノリン酸カルシウム(MCPA、Ca(H2PO4)2)、第二リン酸カルシウム二水和物(DCPD、CaHPO42H2O)、無水第二リン酸カルシウム(DCPA、CaHPO4)、アモルファスリン酸カルシウム(ACP、Ca3(PO4))、α−リン酸三カルシウム(α-TCP、α-Ca3(PO4)2)、β−リン酸三カルシウム(β-TCP、β-Ca3(PO4)2)、リン酸四カルシウム(TTCP、Ca4(PO4)2)等が挙げられる。これらのリン酸カルシウム化合物は、無水物であっても、結晶水を含むものであってもよい。
前記二相性SSCP液部の水素イオン濃度は0.1〜2.5の範囲であることが好ましい。
また前記二相性SSCP液部のカルシウムの濃度は、1,0×10-3moL/L〜1.1 moL/Lの範囲であることが好ましく、前記水溶液のリンの濃度は、0.5moL/L〜8moL/Lの範囲であればさらに好ましい。
前記二相性SSCP液部の製造方法の一例を示すと次の通りである。
微粒のCaCO3を水に分散させたCaCO3懸濁液を作製する。前記CaCO3懸濁液に攪拌しながらリン酸を加えると、二酸化炭素による発泡が始まる。前記発泡が収まると、透明な二相性SSCP液部が水溶液として得られる。
前記二相性SSCP液部に含まれるカルシウム濃度とリン濃度とは、使用するCaCO3およびリン酸の量を変化することによりそれぞれ制御することができる。
次に前記二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部とを練和して得られる練和物について説明する。
前記二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部とを練和すると、ペースト状または粘土状の練和物を得ることができる。
スパチュラ等の器具を用いて前記ペースト状または粘土状の練和物を骨、歯等の欠損部に充填したり、盛り上げたりして任意の形状に整形することができる。
また前記練和物はシリンジ等を利用して任意の場所に注入することも可能である。
本発明においては、前記練和物の作業時間を10秒〜600秒の範囲で制御することができる。
ここで作業時間とは、前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部との練和物を成形できる時間、または、前記二相性SSCPの硬化過程または前記二相性SSCPの硬化物の強度に悪影響与えることなく意のままに形作ることができる時間をいう。
前記作業時間を制御するためには、前記二相性SSCP液部の水素イオン濃度(pH)、前記二相性SSCP液部のカルシウム濃度およびリン濃度を変化させるとよい。この様に多様な前記二相性SSCP液部の組成を利用することが可能であるから、前記二相性SSCPが硬化するまでの作業時間を10秒〜600秒の範囲で自由にコントロールすることができる。
使用する前記二相性SSCP液部を水で希釈するとカルシウム濃度およびリン濃度が小さくなり、リン成分とカルシウム成分との反応が遅くなることから前記作業時間が長くなる。
逆に使用する前記二相性SSCP液部のカルシウム濃度およびリン濃度がそれぞれ大きいほど前記作業時間が短くなる。
前記二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部とを練和すると、上述した作業時間を経て前記練和物は室温で硬化する。
ここで室温とは、25℃プラスマイナス15℃の範囲をいう。
また硬化時間とは、練和が終了するように前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部との練和物を硬化させるために要求される時間をいう。
前記練和物が硬化したかどうかは、前記練和物をスパチュラ等の器具により押しても変形しなくなることにより判別することができる。
またビガー針またはギルモア針等の針器具を用いて前記練和物表面を押した場合に、前記練和物表面の圧痕に変化がなくなった時点を硬化した時点と判断することも可能である。
本発明において、前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部との練和物の作業時間は、前記練和物が示す注入可能時間と成形可能時間の合計である。
前記二相性SSCPは十分な作業時間を示した後に、比較的急速に硬化する。
硬化時間は、前記作業時間の後になる。このため前記練和物の硬化時間を短くする場合には、上述した通り前記作業時間を短くすればよいし、前記練和物の硬化時間を長くする場合には、前記作業時間を長くすればよい。
本発明の場合は、前記練和物を使用して簡単に一定の形状に成形することができることから、前記練和物が硬化する前の二相性SSCPは、形状賦形性を有する。
前記練和物は時間の経過と共に硬化が進む。硬化後の練和物が硬化した後の二相性SSCPは、縫合等の外科手術に十分対応可能な強度を有することから形状維持性を有する。
硬化した後の前記二相性SSCPは硬組織再生材の用途に適したものである。
次に本発明においては、使用する二相性SSCP粉部および前記二相性SSCP液部の少なくとも一つに対して、クエン酸ナトリウム化合物を添加することができる。
ここで前記クエン酸ナトリウム化合物とは、クエン酸一ナトリウム、クエン酸二ナトリウムおよびクエン酸三ナトリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つを意味する。
二相性SSCP粉部、二相性SSCP液部およびクエン酸ナトリウム化合物を練和することにより、クエン酸ナトリウム化合物によって二相性SSCP粉部表面が被覆される。
この被覆によって二相性SSCP粉部は電荷を有するようになり、二相性SSCP粉部の粒体が互いに静電反発するので、二相性SSCP粉部および前記二相性SSCP液部の練和操作がなめらかで容易になると共に、少量の二相性SSCP液部での練和が可能となるので、操作性と物性が向上する。
前記二相性SSCP粉部に添加されているクエン酸ナトリウム化合物は、二相性SSCP液部との練和で粉部の粒子同士が静電反発するので少量の液での練和が可能となる特徴を有する。
また二相性SSCPを骨移植材、歯科用材料等の硬組織再生材の用途に使用した場合には、前記二相性SSCPに含まれるクエン酸ナトリウム化合物は体内で酵素特異的、加水分解非特異的に分解されて無毒化されるものである。
従って、二相性SSCPがクエン酸ナトリウム化合物を含んでいても生体に為害作用を及ぼす可能性はほとんどないものである。
また前記クエン酸ナトリウム化合物は、前記二相性SSCP粉部および前記二相性SSCP液部のHAへの転化速度を遅延させる効果があるため、前記クエン酸ナトリウム化合物を使用することにより、前記二相性SSCP粉部および前記二相性SSCP液部を練和したときの硬化までの時間を遅延させることができる。
前記二相性SSCP粉部および前記二相性SSCP液部の少なくとも一つは、0.5〜5mol/Lの範囲のクエン酸ナトリウム化合物を含むことが好ましい。
この範囲は、1〜4mol/Lの範囲であればより好ましい。
また本発明に使用する二相性SSCP液部は、リン酸を含む水溶液であるが、前記二相性SSCP液部のリン酸濃度は、3〜45重量%の範囲であれば好ましい。
前記二相性SSCP液部のリン酸濃度が3重量%未満の場合は、得られる硬組織再生材の硬化に時間がかかる傾向があり、45重量%を超える場合には前記二相性SSCP液部と前記二相性SSCP粉部とを練和することが困難となる傾向がある。
前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部との混合比は、前記二相性SSCP粉部の単位重量に対して前記二相性SSCP液部の重量を0.1〜10倍の範囲に調整することにより、前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部との練和物の硬化時間、前記練和物の硬化前の性状を制御することができる。
本発明の製造方法により得られた二相性SSCP粉部を使用した硬組織再生材は、作業時間および硬化時間を調整することができる特徴を有するため、臨床に即した硬化時間の設定が可能となる。
また硬化前の前記硬組織再生材はペースト状、粘土状の形状を有することから、骨の欠損部に対して確実に形状を賦形することができる。
また得られた硬組織再生材は、生体内で破骨細胞による吸収が進むと共に骨芽細胞等の働きにより新生骨への置換が進むため、周囲既存骨と結合した状態のままで固有の骨へと短期間で置換されていく特徴を有する。
また前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部の少なくとも一つに対し、形状賦形剤を添加することができる。
前記形状賦形剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルピロリドン、カルボキシビニルポリマー、アルギン酸ナトリウム、ジェランガム、キサンタンガム、ポリアクリル酸ナトリウム、ペクチン、トラガントガム、アラビアガム、グアーガム、カラヤガム、ローカストビーンガム、タマリンドガム、サイリウムシードガム、ポリビニルアルコール、コンドロイチン硫酸ナトリウム、メトキシエチレン無水マレイン酸共重合体等が挙げられる。
前記形状賦形剤はカルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルピロリドン、カルボキシビニルポリマー、アルギン酸ナトリウム、ジェランガム、キサンタンガム等であれば好ましい。
前記形状賦形剤は一種もしくは二種以上を使用することができる。
前記形状賦形剤は、前記二相性SSCP粉部および前記二相性SSCP液部の合計重量を基準として、0.01〜3.0重量%の範囲で添加することが好ましく、0.1〜3.0重量%の範囲で添加することがより好ましく、0.5〜1.0重量%の範囲であればさらに好ましい。
前記二相性SSCP粉部および前記二相性SSCP液部の少なくとも一つに対し、必要に応じて、着色剤、防腐剤、殺菌剤、骨誘導性因子、血液製剤、賦孔剤、抗生剤、X線不透過性剤および強度強化繊維剤等の一種もしくは二種以上を添加することもできる。
前記着色剤としては、例えば、無機顔料等が挙げられる。
前記防腐剤としては、例えば、安息香酸ナトリウム、メチルパラベン、エチルパラベン、ブチルパラベン等のパラオキシ安息香酸エステル、エチレンジアミン四酢酸塩等が挙げられる。
前記殺菌剤としては、例えば、塩化セチルピリジニウム、塩化ベンゼトニウム、塩化ベンザルコニウム及びクロルヘキシジン等が挙げられる。
前記骨誘導性因子としては、例えば、デキサメタゾン、アスコルビン酸−2−ホスフェート、β−グリセロホスフェート、骨形成誘導タンパク質(bone morphogenetic protein)等が挙げられる。
前記血液製剤としては、例えば、エリスロポエチン、非経口鉄剤、ヘミン、ヘマトポルフィリン、およびこれらの誘導体等が挙げられる。
前記賦孔剤(ポロゲン(porogen))としては、例えば、エタノール、グリセリン、エチレングリコール等が挙げられる。
前記抗生剤としては、例えば、マイトマイシン、アドリアマイシン、ドキソルビシン、アクチノマイシン、ダウノルビシン、イダルビシン、ピラルビシン、アクラルビシン、エピルビシン、ペプロマイシン、ジノスタチンスチマラマー等が挙げられる。
前記X線不透過性剤としては、例えば、ZnO、亜鉛含有アルミノボレートガラス、アルカリ土類金属アルミノシリケートガラス等を挙げることができる。
前記強度強化繊維剤としては、例えば、シリカガラス繊維、アルミナ繊維、カーボン繊維等を挙げることができる。
本発明によれば、二相性SSCP粉部および二相性SSCP液部を練和して得られる練和物が硬化するまでの成形可能な作業時間が、10〜40℃の範囲において10秒から600秒の範囲である二相性SSCPを硬組織再生材等の用途に使用することができる。
具体的には前記二相性SSCP粉部と、前記二相性SSCP液部とを含む硬組織再生材キットを提供することも可能となる。
前記硬組織再生材キットは、前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部とを含むものであるが、前記二相性SSCP粉部および前記二相性SSCP液部に加えて、クエン酸ナトリウム化合物を含むことが好ましい。
また前記二相性SSCP液部の水素イオン濃度は、pH1.0〜6.5の範囲であればさらに好ましい。
前記硬組織再生材キットは、前記二相性SSCP粉部を入れる容器および前記二相性SSCP液部を入れる容器、前記二相性SSCP粉部および前記二相性SSCP液部を練和するためのガラス等の無機材、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂材、金属材等のプレートならびに前記無機材、前記合成樹脂材および前記金属材の少なくとも一つからなる攪拌棒等を含むものが好ましい。
前記クエン酸ナトリウム化合物は、前記二相性SSCP粉部および前記二相性SSCP液部の少なくとも一方にあらかじめ添加しておいてもよい。
また前記クエン酸ナトリウム化合物は、前記二相性SSCP粉部および前記二相性SSCP液部の少なくとも一方と混合するために容器に入れて、粉末等の固体または水溶液等の液体として提供してもよい。
次に前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部とを組み合わせてなる二相性SSCPを使用した歯科用材料への応用例について説明する。
[歯に対する象牙質知覚過敏緩和用組成物]
前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部とを含む組成物は、歯に対する象牙質知覚過敏緩和用組成物として使用することができる。
前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部とを練和した組成物を、象牙質知覚過敏の症状が生じている歯の表面に塗布する用途に使用することができる。
前記歯に対する象牙質知覚過敏緩和用組成物は、歯の表面で硬化して硬化物を形成し、歯の表面に露出した神経に通じる微細な孔を塞ぐことができる。
前記硬化物は生体材料と同様の成分を使用しているためヒトに対してアレルギー反応を起こすことがない。この点は以下の応用例の場合も同様である。
また前記硬化物はヒトの体液に溶解しないことから歯の表面から流出することを防ぐことができる。
さらに前記硬化物により歯の表面に形成された保護層は歯の表面と一体化するため、日常の咀嚼運動、歯磨き等の摩擦では剥離、摩耗、脱離することがなく長期に渡り歯に対する象牙質知覚過敏症状を緩和することができる。
また前記練和した組成物を数分間、象牙質知覚過敏症状を起こしている患部の歯の表面に塗布した後、水洗することにより、前記象牙質知覚過敏症状を緩和することができる。
[齲蝕部分充填用組成物]
前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部とを含む組成物は、齲蝕部分を除去した窩洞部分への充填用組成物として使用することができる。また前記組成物は齲蝕進行抑制用組成物としても使用することができる。
ミュータンス菌等の虫歯の原因となる細菌の活動により歯の表面のエナメル層が侵食されると、前記エナメル層のHAの結晶構造が部分的に破壊されるため光が直進せず、前記侵食部分が白っぽく見える、ホワイトスポットと呼ばれる現象が生じる。
この虫歯の初期状態の歯の表面に前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部とを練和した組成物を充填する用途、あるいは塗布する用途に使用することができる。
前記齲蝕進行防止用組成物は歯の表面で硬化してHA結晶を形成し、侵食されたエナメル層を再生することができる。
前記齲蝕進行防止用組成物を歯の表面に塗布することにより、虫歯の進行を抑制することが可能となる他、侵食を受けた歯の表面のHAのエナメル層が再生されることにより、いつも白く美しい歯を維持することができる。
また前記練和した組成物を数分間、ホワイトスポットの初期齲蝕部分に塗布した後、水洗することも可能である。
[歯のエナメル質に対する再石灰化促進用組成物]
前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部とを含む組成物は、歯の表面の再石灰化を促進する用途に使用することができる。
歯のエナメル質に対する再石灰化促進用組成物の応用例についてガムを一例に説明する。
前記二相性SSCP粉部が分散されたガムは、例えば、ポリ酢酸ビニル等のガムのベース樹脂を前記二相性SSCP粉部と共に練和し、板状に押し出すことにより得ることができる。
また前記二相性SSCP液部を含むガムは、例えば、ポリ酢酸ビニル等のガムのベース樹脂を前記二相性SSCP液部と共に練和し、板状に押し出すことにより得ることができる。
前記二相性SSCP粉部が分散されたガムと、前記二相性SSCP液部を含むガムの二つを同時に口内で噛むことにより、前記二相性SSCP粉部と、前記二相性SSCP液部とが反応し、硬化物が形成される。
前記再石灰化促進用ガムを口内で噛むことにより、前記硬化物が歯の表面に塗布されることから、歯の表面の再石灰化が促進されると共に、歯に対する象牙質知覚過敏の症状緩和、齲蝕進行の抑制、歯の表面のエナメル層再生の用途に再石灰化促進用ガムを使用することが可能となる。
次に歯のエナメル質に対する再石灰化促進用組成物の応用例について歯磨き用ペーストを一例として説明する。
前記二相性SSCP粉部が分散された歯磨き用ペーストは、例えば次の工程により製造することができる。
歯磨き用ペーストを、前記二相性SSCP粉部と共に練和して、前記二相性SSCP粉部を含む歯磨き用ペーストを製造する。
同様に歯磨き用ペーストを、前記二相性SSCP液部と共に練和して、前記二相性SSCP液部を含む歯磨き用ペーストを製造する。
内部が二つに分離された歯磨き用チューブに双方をそれぞれ充填する。前記歯磨き用チューブに圧力を加えると、前記二相性SSCP粉部を含む歯磨き用ペーストと前記二相性SSCP液部を含む歯磨き用ペーストとのそれぞれが前記歯磨き用チューブから押し出されて、前記歯磨き用チューブの出口で互いに接触して混和される。
前記歯磨き用チューブの出口部分のノズルをらせん構造にするとさらに前記二相性SSCP粉部を含む歯磨き用ペーストと前記二相性SSCP液部を含む歯磨き用ペーストとのそれぞれがさらに均一に混和される。
前記歯磨き用チューブから押し出された前記二相性SSCP粉部を含む歯磨き用ペーストと前記二相性SSCP液部を含む歯磨き用ペーストは、歯ブラシにより使用者の歯の上で練和される。
前記二相性SSCP粉部と、前記二相性SSCP液部とが反応し、硬化物が形成されて、歯の表面で硬化する。
前記硬化物が歯の表面に塗布されることから、歯の表面の再石灰化が促進されると共に、象牙質知覚過敏の症状緩和、齲蝕進行の抑制、歯の表面のエナメル層再生の用途に再石灰化促進用歯磨き用ペーストを使用することが可能となる。
次に歯のエナメル質に対する再石灰化促進用組成物の応用例についてマウスウオッシュを一例として説明する。
マウスウオッシュ用液体に前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部との練和物を分散させた分散液により洗口する。
前記二相性SSCP粉部と、前記二相性SSCP液部とが反応し、硬化物が形成されて、歯の表面で硬化する。
前記硬化物が歯の表面に付着することから、歯の表面の再石灰化が促進されると共に、象牙質知覚過敏の症状緩和、齲蝕進行の抑制、歯の表面のエナメル層再生の用途に再石灰化促進用マウスウオッシュを使用することが可能となる。
[歯髄の露出場所を被覆するための歯髄覆罩用組成物]
齲蝕の進行した患者の歯から齲蝕の進行した部分だけを削り取ることができればよいが、齲蝕の進行した部分を削り取る施術の過程で、切削した部分が歯の内部の歯髄に到達する場合がある。
上記施術により歯髄が露出した場合には患者の歯の痛みを軽減するために抜髄を施す必要がある。
しかし歯髄は歯を成長・成熟させる役割を果たすことから、年齢の低い患者に対して抜髄を施すと、患者の歯が十分に成長しない問題が生じる。
前記二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部とを練和してなる二相性SSCPを歯髄の露出場所で硬化させて、歯髄の露出場所を被覆することができる。この被覆により抜髄の必要がなくなから、歯髄が存在しないことを原因とする歯の成長停止の問題を解決することができる。
さらに従来の歯髄覆罩材を使用した場合は、前記歯髄覆罩材が患者の歯髄と接触した際に患者の歯に対して大きな刺激を与える問題があった。
これに対して前記二相性SSCPは、患者自身の歯とほぼ同じ組成であるHAを形成する性質を有するため歯髄と接触しても患者はほとんど痛みを感じることがないから患者の歯の痛みを軽減できる。
[歯牙穿孔部を被覆するための被覆用組成物]
患者の歯根を穿孔した場合に、穿孔した部分が歯周組織に到達する。穿孔部の周囲にある歯周組織露出部に対する感染を防ぐ目的で、前記穿孔部分を前記二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部とを練和してなる二相性SSCPにより被覆することができる。
前記穿孔部の象牙質は主にHAを無機質部分の主成分としており、また二相性SSCP硬化物もほぼHAであることから、前記穿孔部分を前記二相性SSCPにより被覆することにより感染を防ぐことができる。
また前記二相性SSCPは歯周組織とも良好な生体親和性・生体適合性を示すことから良好な被覆用組成物として機能する。
[歯の根管充填用組成物]
虫歯等の症状により細菌が感染した歯の内部の歯質および神経を除去した後に根管と呼ばれる空洞が生じる。
この空洞内部を充填する用途に前記歯の根管充填用組成物を使用することができる。
前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部とを練和してペースト状にした組成物をシリンジに装填し、プランジャーにより前記空洞内部に押し出すことにより、前記空洞の形状に合致する形状に前記組成物を充填することができる。
前記歯の根管充填用組成物は前記根管内部で硬化して硬化物を形成する。前記硬化物の主成分はHAであり、根管壁を形成する象牙質もHAを主要構成成分とすることから互いに結合して良好な適合性と封鎖性を得ることができる。
また根管の出口である根管孔から歯周組織に溢出した場合でも、前記硬化物は骨置換性を有するため、歯周組織と良好な生体親和性・生体適合性を示すことから良好な根管充填用組成物として機能する。
以下に実施例により、本発明について詳細に説明する。なお、以下の実施例により本発明は何ら限定されるものではない。
[参考例1]
[TTCP/α-TCP固溶体の製造方法]
汎用オーブンにCaCO3とDCPAを入れて、105℃の温度範囲で2〜3時間加熱して前記CaCO3とDCPAとを乾燥させる。
次に乾燥したCaCO3の粉末と、DCPAの粉末とを減圧デシケータの内部に静置して冷却する。
先に説明した表1に示される通り、CaCO3とDCPAとの混合重量比を調整することにより、得られるTTCP/α-TCPの混合割合を調整することができる。
実施例1の場合では、CaCO3を349g、DCPAを651g使用する場合について説明する。
この場合の前記CaCO3の重量および前記DCPAの重量の合計値に対する前記CaCO3の重量%は、34.9重量%である。
前記CaCO3とDCPAとを4000mLの目盛り付きビーカー(高さ252mm、直径161mm)に入れる。
次に前記目盛り付きビーカーに3000mLの蒸留水を加えてから、直径150mmの大型のアンカー型攪拌棒を付けたオーバーヘッド・スターラーを用いて、混合物分散液を毎分300回転前後の速度で6〜7時間攪拌する。
混合終了後、枝付き三角フラスコの上部に漏斗が設置されていて、前記漏斗内部にワットマン濾紙#1が設置された濾過器を使用して、前記枝付き三角フラスコの内部を減圧にして前記混合物分散液を濾過する。
得られた混合物を200mLのエタノールで濯いだ後、前記混合物を減圧デシケータの内部に静置して乾燥させる。
乾燥した混合物をブレンダーを使用して細かく粉砕する。
次にアルミナ製るつぼ(容量250mLの円錐るつぼ)を6〜9個準備し、得られた粉砕後の粉末をそれぞれのるつぼに160gずつ入れて、加熱炉に格納する。
前記加熱炉の内温を室温から徐々に昇温し、60分で1500℃に達するように設定し、1500℃で6時間維持する。
前記6時間が経過したら、前記るつぼを前記加熱炉から取り出し、煉瓦の上に並べる。煉瓦の上に並べてから15分間ほど空冷して速やかに温度を下げた後、前記るつぼを減圧デシケータの内部に静置して冷却する。
前記るつぼのうち、二つのるつぼの内容物を乳鉢と乳棒を用いて手作業によりすりつぶす。
前記つるぼの内容物のうち、粗粉末および小さな塊を、ブレンダーに入れて60秒間粉砕する。
前記ブレンダーの内容物を取り出し、28μmの開口幅を持つ直径8インチのステンレス製のふるいに移し、これをふるい震蕩機に入れる。ふるいに掛けられた内容物は10分間程度でふるい分けられる。
前記ふるい上に残った粉末を、再度前記ブレンダーに入れて60秒間粉砕した後にふるいに入れて、再度10分間ふるい震蕩機により震蕩する。
この工程をもう二回繰り返して行う。
ブレンダーを用いる粉砕工程とふるい分け工程を合計三回繰り返した後、手作業により粉砕したものと一つにまとめる。
上述の工程により、TTCP/α-TCP固溶体からなる二相性SSCP粉部が得られる。
得られた二相性SSCP粉部は、Ca/P(モル比)が1.73であり、TTCPとα-TCPとをそれぞれ50重量%ずつ含有する。
図3は、得られた二相性SSCP粉部のX線回折の測定結果である。実施例1の場合と全く同様の操作により得た二相性SSCP粉部のうち、Ca/Pのモル比を変化させた場合のX線回折の測定結果について図3に示した。Ca/Pモル比が1.50のものはα-TCP単体粒子である。またCa/Pモル比が2.00のものはTTCP単体粒子である。
[参考例2]
参考例1の場合は、得られたTTCP/α-TCP固溶体を乾式粉砕工程により粉砕して均一の粉末を得た。
これに対して参考例2の場合は、前記TTCP/α-TCP固溶体を湿式粉砕工程により粉砕して均一の粉末を得た点が異なる。
参考例1の場合と同様の操作により、前記つるぼの内容物のうち、粗粉末および小さな塊を、ブレンダー(Waring社製、実験室用ヘビーデューティー・ブレンダー、型番:38BL52(LBC10))に入れて20秒間粉砕する。
前記ブレンダーの内容物を取り出し、420μmの開口幅を持つ直径8インチのステンレス製のふるいに移し、これを手作業によりふるい分ける。
十分な量の粉末が得られるまで、前記ブレンダーを用いる粉砕工程とふるい分け工程を繰り返す。
次に直径10mmのメノウ製ボールが240個収められた容量350mLのメノウ製ジャーに、ふるいを通過した粉末100gを入れる。
エタノール(90%)を120g前記メノウ製ジャーに加える。
前記メノウ製ジャーを遊星型ボール・ミルに取付け、毎分200回転で前記遊星型ボール・ミルを24時間運転する。
前記遊星型ボール・ミルを24時間運転した後、前記メノウ製ジャーを開いて内部のエタノールを蒸発させる。
次に粉砕された粉末を回収して対流式オーブンに入れて70℃に維持して前記粉末を24時間乾燥させる。
上述の工程により、TTCP/α-TCP固溶体からなる二相性SSCP粉部が得られる。
水素イオン濃度がpH2.1のリン酸水溶液10gに対して蒸留水3.3gとCaO(和光純薬社より入手可能。以下同じ。)を添加し、二相性SSCP液部中のリンの濃度が2.96mol/Lとなり、カルシウムの濃度が1.09mol/Lとなるように二相性SSCP液部を調整した。
また1molのクエン酸三ナトリウムに前記二相性SSCP液部を加えて全体で1Lになる割合により、クエン酸三ナトリウムを前記二相性SSCP液部に添加した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を3.0g計りとり、前記二相性SSCP液部1.0gとスパチュラを用いて練和した。
なお、本発明において、粉液比とは、液剤の重量を分母、粉体の重量を分子とした粉体と液剤の重量比をいう。
得られた練和物は練和開始から10秒〜220秒の間は成形可能であり、得られた練和物の作業時間は、練和開始時点を基準として10秒〜220秒の間であった。
練和物は練和開始後4.2分(プラスマイナス30秒の範囲内)で、スパチュラで押しても混合物は変形しなくなった。
85重量%のリン酸水溶液を蒸留水で希釈し、43重量%のリン酸水溶液を調整した。
0.014gのCaOを前記43重量%のリン酸水溶液に溶かして1mlとする割合により、二相性SSCP液部を調整した。
また2molのクエン酸三ナトリウムに前記二相性SSCP液部を加えて全体が1Lになる割合により、クエン酸三ナトリウムを前記二相性SSCP液部に添加した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を3.0g計りとり、前記二相性SSCP液部1.0gとスパチュラを用いて練和した。
得られた練和物は練和開始から10秒〜270秒の間は成形可能であり、得られた練和物の作業時間は、練和開始時点を基準として10秒〜280秒の間であった。
練和物はやや水分がすくなく練和性はやや悪いが、練和開始後5分でスパチュラで練和物を押しても窪みはできなくなった。練和開始後5分30秒で、スパチュラで押しても混合物は変形しなくなった。
0.014gのCaOを85重量%リン酸水溶液および蒸留水に溶かして全体を1mlとする割合で混合して二相性SSCP液部を得た。前記二相性SSCP液部中のリンの濃度は7.38mol/Lであり、カルシウムの濃度は0.25mol/Lであった。
また2.5molのクエン酸三ナトリウムに前記二相性SSCP液部を加えて全体が1Lになる割合により、クエン酸三ナトリウムを前記二相性SSCP液部に添加した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を3.0g計りとり、前記二相性SSCP液部1.0gとスパチュラを用いて練和した。
得られた練和物は練和を開始してから10秒〜300秒の間は成形可能であり、得られた練和物の作業時間は、練和開始時点を基準として10秒〜320秒の間であった。
練和物を練和開始後5.8分(プラスマイナス12秒の範囲内)で、スパチュラで押しても混合物は変形しなくなった。
0.0504gのCaOを85重量%リン酸水溶液および蒸留水に溶かして全体を1mlとする割合で混合して二相性SSCP液部を得た。前記二相性SSCP液部中のリンの濃度は3.69mol/Lであり、カルシウムの濃度は0.90mol/Lであった。
また2molのクエン酸三ナトリウムに前記二相性SSCP液部を加えて全体が1Lになる割合により、クエン酸三ナトリウムを前記二相性SSCP液部に添加した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を3.0g計りとり、前記二相性SSCP液部1.0gとスパチュラを用いて練和した。
練和物は非常に柔らかい液状であり、練を開始してから10秒で注入可能となり、2分で成形可能となった。得られた練和物の作業時間は120秒〜340秒の間であった。
練和開始後6分でスパチュラで練和物を押しても窪みはできなくなった。練和開始後6分30秒で、スパチュラで押しても混合物は変形しなくなった。
CaOを85重量%リン酸水溶液および蒸留水に溶かして全体を1mlとする割合で混合して二相性SSCP液部を得た。前記二相性SSCP液部中のリンの濃度は1.97mol/Lであり、カルシウムの濃度は0.726mol/Lであった。
また1molのクエン酸三ナトリウムに前記二相性SSCP液部を加えて全体が1Lになる割合により、クエン酸三ナトリウムを前記二相性SSCP液部に添加した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を3.0g計りとり、前記二相性SSCP液部1.0gとスパチュラを用いて練和した。
得られた練和物は練和を開始してから10秒〜180秒の間は成形可能であり、得られた練和物の作業時間は、練和開始時点を基準として10秒〜180秒の間であった。
練和開始後3.5分(プラスマイナス24秒の範囲内)で、スパチュラで押しても混合物は変形しなくなった。
[DTSの測定]
直径方向の圧縮強度(diametral tensile strength、DTS)の測定は、ISO試験手順4049(1988)のADA(「American Dental Association(米国歯科医師協会)」)規格第9番およびADA規格第27番に従って、インストロン試験器5500モデル(ユナイテッドキャリブレーション社製、カナダ)を使用して実施した。試験片の直径と高さを最初にマイクロメーターで測定しておく。
試験片を濡れた紙層を設置した鉄製プレートの間に挟み、10mm/分の速度で圧力を加えて粉砕した。5個の試験片の測定結果の平均値は、4.7MPa(プラスマイナス0.4Mpaの範囲内)であった。
CaOを85重量%リン酸水溶液および蒸留水に溶かして全体を1mlとする割合で混合して二相性SSCP液部を得た。前記二相性SSCP液部中のリンの濃度は1.47mol/Lであり、カルシウムの濃度は0.448mol/Lであった。
また1molのクエン酸三ナトリウムに前記二相性SSCP液部を加えて全体が1Lになる割合により、クエン酸三ナトリウムを前記二相性SSCP液部に添加した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を3.0g計りとり、前記二相性SSCP液部1.0gとスパチュラを用いて練和した。
得られた練和物は、練和開始後10秒〜270秒の間は成形可能であり、得られた練和物の作業時間は、練和開始時点を基準として10秒〜280秒の間であった。
練和開始後5.3分(プラスマイナス12秒の範囲内)で、スパチュラで押しても混合物は変形しなくなった。また実施例5の場合と同様にDSTを測定したところ、測定値は5.3MPa(プラスマイナス0.3MPaの範囲内)であった。
CaOを85重量%リン酸水溶液および蒸留水に溶かして全体を1mlとする割合で混合して二相性SSCP液部を得た。前記二相性SSCP液部中のリンの濃度は1.10mol/Lであり、カルシウムの濃度は0.336mol/Lであった。
また1molのクエン酸三ナトリウムに前記二相性SSCP液部を加えて全体が1Lになる割合により、クエン酸三ナトリウムを前記二相性SSCP液部に添加した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を3.0g計りとり、前記二相性SSCP液部1.0gとスパチュラを用いて練和した。
得られた練和物は練和開始後10秒〜350秒の間は成形可能であり、得られた練和物の作業時間は、練和開始時点を基準として10秒〜340秒の間であった。
練和開始後6.2分(プラスマイナス18秒の範囲内)で、スパチュラで押しても混合物は変形しなくなった。また実施例5の場合と同様にDSTを測定したところ、測定値は4.6MPa(プラスマイナス0.5MPaの範囲内)であった。
水素イオン濃度がpH1.23のリン酸水溶液10gに対して、蒸留水3.3gとCaOを添加し、二相性SSCP液部中のリンの濃度が5.09mol/Lとなり、カルシウムの濃度が0.630mol/Lとなるように二相性SSCP液部を調整した。
また3molのクエン酸に前記リン酸水溶液を加えて全体が1Lになる割合により、クエン酸を前記リン酸水溶液に添加して二相性SSCP液部を調整した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を3.0g計りとり、前記二相性SSCP液部1.0gとスパチュラを用いて練和した。
練和物の練和を開始してから9.5分(プラスマイナス30秒の範囲内)で、スパチュラで押しても混合物は変形しなくなった。
水素イオン濃度がpH1.23のリン酸水溶液10gに対して蒸留水10gとCaOを添加し、二相性SSCP液部中のリンの濃度が3.39mol/Lとなり、カルシウムの濃度が0.420mol/Lとなるように二相性SSCP液部を調整した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を3.0g計りとり、前記二相性SSCP液部1.0gとスパチュラを用いて練和した。
練和物の練和を開始してから10.5分(プラスマイナス18秒の範囲内)で、スパチュラで押しても混合物は変形しなくなり、成形不能となった。この練和物の作業時間は10秒〜600秒の間であった。
また実施例5の場合と同様にDSTを測定したところ、測定値は4.0MPa(プラスマイナス0.6MPaの範囲内)であった。
[比較例1]
水素イオン濃度がpH2.1のリン酸水溶液10gに対して蒸留水を10g加えて希釈してリン酸水溶液を調整した。
また1molのクエン酸に前記リン酸水溶液を加えて全体で1Lになる割合により、クエン酸を前記リン酸水溶液に添加して二相性SSCP液部を調整した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を0.3g計りとり、前記二相性SSCP液部0.3gとスパチュラを用いて練和した。
練和物は練和した直後は成形不能であったが、練和開始後5分30秒でスパチュラで練和物を押しても窪みができなくなった。練和開始後6分で、スパチュラで押しても混合物は変形しなくなった。
しかしクエン酸を使用した場合は練和開始後短時間で練和物が硬化するものの、後述する比較例16に記載する通り、得られる硬化物は圧縮強度が小さい。また練和開始後24時間ではHAに十分転化しない。
[比較例2]
水素イオン濃度がpH2.1のリン酸水溶液10gに対して蒸留水を10g加えて希釈してリン酸水溶液を調整した。
また2molのクエン酸に前記リン酸水溶液を加えて全体で1Lになる割合により、クエン酸を前記リン酸水溶液に加えて二相性SSCP液部を調整した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を0.3g計りとり、前記二相性SSCP液部0.3gとスパチュラを用いて練和した。
練和物は練和に問題なく、練和開始後3分30秒でスパチュラで練和物を押しても窪みができなくなった。練和開始後4分で、スパチュラで押しても混合物は変形しなくなった。
しかしクエン酸を使用した場合は練和開始後短時間で練和物が硬化するものの、後述する比較例16に記載する通り、得られる硬化物は圧縮強度が小さい。また練和開始後24時間ではHAに十分転化しない。
[比較例3]
水素イオン濃度がpH2.1のリン酸水溶液10gに対して蒸留水を10g加えて希釈してリン酸水溶液を調整した。
また3molのクエン酸に前記リン酸水溶液を加えて全体で1Lになる割合により、クエン酸を前記リン酸水溶液に添加して二相性SSCP液部を調整した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を0.3g計りとり、前記二相性SSCP液部0.3gとスパチュラを用いて練和した。
練和物は練和に問題なく、練和開始後1分でスパチュラで練和物を押しても窪みができなくなった。練和開始後1分30秒で、スパチュラで押しても混合物は変形しなくなった。
しかしクエン酸を使用した場合は練和開始後短時間で練和物が硬化するものの、後述する比較例16に記載する通り、得られる硬化物は圧縮強度が小さい。また練和開始後24時間ではHAに十分転化しない。
[比較例4]
水素イオン濃度がpH2.1のリン酸水溶液10gに対して蒸留水を10g加えて希釈して二相性SSCP液部を調整した。また比較例4の場合はクエン酸を使用しなかった。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を0.3g計りとり、前記二相性SSCP液部0.3gとスパチュラを用いて練和した。
しかしクエン酸を使用した場合は練和開始後短時間で練和物が硬化するものの、後述する比較例16に記載する通り、得られる硬化物は圧縮強度が小さい。また練和開始後24時間ではHAに十分転化しない。
[比較例5]
85重量%のリン酸水溶液を蒸留水で希釈し、リン酸水溶液を調整した。
また1molのクエン酸三ナトリウムに前記リン酸水溶液を加えて全体が1Lになる割合により、クエン酸三ナトリウムを前記リン酸水溶液に添加して二相性SSCP液部を調整した。
前記二相性SSCP液部中のリンの濃度は0.922mol/Lであり、カルシウムを含まない。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を3.0g計りとり、前記二相性SSCP液部1.0gとスパチュラを用いて練和した。
練和物を練和開始後、10分以内に硬化しなかった。
練和開始後15.2分(プラスマイナス36秒の範囲内)の時点で、スパチュラで押しても混合物は変形しなくなった。
[比較例6]
85重量%リン酸水溶液からなる二相性SSCP液部を調整した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を0.3g計りとり、前記二相性SSCP液部0.3gとスパチュラを用いて練和した。
練和物は前記二相性SSCPがスパチュラに付着し、練和することができなかった。
[比較例7]
85重量%リン酸水溶液に蒸留水を加えて43重量%リン酸水溶液からなる二相性SSCP液部を調整した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を0.3g計りとり、前記二相性SSCP液部0.3gとスパチュラを用いて練和した。
練和物は前記二相性SSCPがスパチュラに付着し、練和することができなかった。
[比較例8]
85重量%リン酸水溶液に蒸留水を加えて21重量%リン酸水溶液からなる二相性SSCP液部を調整した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を0.3g計りとり、前記二相性SSCP液部0.3gとスパチュラを用いて練和した。
練和物を練和することは可能であるが、水分が少なく成形することができなかった。
[比較例9]
85重量%リン酸水溶液に蒸留水を加えて10重量%リン酸水溶液からなる二相性SSCP液部を調整した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を0.3g計りとり、前記二相性SSCP液部0.3gとスパチュラを用いて練和した。
練和物を練和することは可能であるが、成形することができなかった。練和開始後16分でスパチュラで練和物を押しても窪みができなくなった。
[比較例10]
85重量%リン酸水溶液に蒸留水を加えて5重量%リン酸水溶液からなる二相性SSCP液
部を調整した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を0.3g計りとり、前記二相性SSCP液部0.3gとスパチュラを用いて練和した。
練和物を練和することは可能であるが、成形することができなかった。練和開始後20分でスパチュラで練和物を押しても窪みができなくなった。
[比較例11]
85重量%リン酸水溶液に蒸留水を加えて2.5重量%リン酸水溶液からなる二相性SSCP液部を調整した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を0.3g計りとり、前記二相性SSCP液部0.3gとスパチュラを用いて練和した。
練和物を練和することは可能であるが、練和物は硬化しなかった。
[比較例12]
85重量%リン酸水溶液に蒸留水を加えて1.25重量%リン酸水溶液からなる二相性SSCP液部を調整した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を0.3g計りとり、前記二相性SSCP液部0.3gとスパチュラを用いて練和した。
練和物を練和することは可能であるが、練和物は硬化しなかった。
[比較例13]
85重量%リン酸水溶液に蒸留水を加えて2.5重量%リン酸水溶液を調整した。
また1molのクエン酸三ナトリウムに前記リン酸水溶液を加えて全体で1Lになる割合により、クエン酸三ナトリウムを前記リン酸水溶液に添加して二相性SSCP液部を調整した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を0.3g計りとり、前記二相性SSCP液部0.3gとスパチュラを用いて練和した。
練和物は練和しやすく成形可能であったが、練和開始後25分でスパチュラで練和物を押すと窪みができた。
[比較例14]
3molのクエン酸三ナトリウムに85重量%リン酸水溶液を加えて全体で1Lになる割合により、クエン酸三ナトリウムを前記85重量%リン酸水溶液に添加して二相性SSCP液部を調整した。
次に、参考例1と同様の製造方法によりえたカルシウムとリンのモル比(Ca/P)が1.81の二相性SSCP粉部を0.3g計りとり、二相性SSCP液部0.3gとスパチュラを用いて練和した。
練和物は練和しやすく成形可能であったが、練和開始後15分でスパチュラで練和物を押すと窪みができた。
図2は、参照符号1,3〜9,ならびに13〜15にそれぞれ対応する、実施例1,3〜9,ならびに13〜15に使用した二相性SSCP液部について、リン濃度(mol/L)を横軸とし、カルシウム濃度(mol/L)を縦軸にとって表したものである。
図2において前記二相性SSCP液部のリン濃度(mol/L)をx軸に採り、前記二相性SSCP液部のカルシウム濃度(mol/L)をy軸に採ったときに、前記二相性SSCP液部のリン濃度およびカルシウム濃度の(x,y)の値は、それぞれ参照符号aの(2.96,1.09)、参照符号bの(0.592,0.218)および参照符号cの(7.38,0.25)の3点を直線で結んだ三角形(直線部分を含む)の範囲に含まれることが好ましい。
本発明に使用する前記二相性SSCP液部のカルシウム濃度およびリン濃度がこの範囲内であれば、前記二相性SSCP粉部と前記二相性SSCP液部とを練和したときの作業時間が室温で10秒〜600秒の範囲となり、かつ、成形しやすい硬組織再生材が得られる。
前記二相性SSCPの硬化物は、Ca欠損の範囲を持つカルシウム欠損アパタイトである。
本発明では、図2に示した二相性SSCP液部が、特に満足する操作性を作りだす。二相性SSCP液部に対してクエン酸ナトリウム化合物を併用することにより、練和性に優れた硬組織再生材を提供することができる。
また、水素イオン濃度、リン濃度、カルシウム濃度を広い範囲で変えることができ、作業時間、硬化時間を、10秒から600秒の範囲にと、自由に制御する事が出来る特徴を有する。
[二相性SSCPのX線解析結果]
実施例1に使用した二相性SSCP液部1.0gに対して蒸留水3.0gの割合で加えて、前記二相性SSCP液部を希釈した。
実施例1に使用した二相性SSCP粉部0.18gと前記希釈された二相性SSCP液部0.06gを使用して、相対湿度50プラスマイナス10%、室温23プラスマイナス1℃で30秒間練和し、複数の練和物を得た。30秒間練和直後に前記練和物の全てを相対湿度100%、温度23℃の条件下に保存した。
保存開始後、4時間、8時間、24時間および72時間後にそれぞれ硬化物を取り出し、溶液をアセトンに置き換えて反応を停止させ、前記硬化物を十分乾燥させた状態でX線回折試験を実施した。
図6は、二相性SSCP中のTTCP、α-TCPおよびHAの含量の経時的変化を示したグラフである。図6において、参照符号100はHAを表し、参照符号110はTTCPを表し、参照符号120はα-TCPを表す。
X線回折試験において、TTCPは2θの値が29.8近傍および29.3近傍に表れるピークにより特定した。
同様にα-TCPは2θの値が30.8近傍および22.9近傍に表れるピークにより特定した。
同様にHAは2θの値が31.8近傍および25.9近傍に表れるピークにより特定した。
これらの値を表2にまとめた。
なお2θはX線解析試験における結晶の格子面のブラッグ角を示す。2θの単位は角度(度)である。
Figure 0006490050
図6においては、TTCPは2θの値が29.3近傍に表れるピークにより特定し、α-TCPは2θの値が30.8近傍に表れるピークにより特定し、およびHAは2θの値が25.9近傍に表れるピークにより特定した。
それぞれのピーク強度(相対強度)を4時間、8時間、24時間および72時間に測定し図6に記入した。
X線回折試験におけるこれらのTTCPのピーク強度、α-TCPのピーク強度およびHAのピーク強度の経時的変化を追跡することにより、TTCPおよびα-TCPが経時的にどの程度減少し、HAが経時的にどの程度増加したかを見積もることができる。
図6によれば、実施例10に使用した二相性SSCPは練和終了後、ほぼ24時間で反応が完結していることが分かる。
[二相性SSCPの物性試験]
実施例11に使用した二相性SSCPは実施例10に使用したものと全く同じである。
実施例1に使用した二相性SSCP粉部0.18gと前記希釈された二相性SSCP液部0.06gを使用して、相対湿度50プラスマイナス10%、室温23プラスマイナス1℃で2分30間練和してから、練和物をDTS試料作成用金型に填入した。DTS試料作成用金型に填入された練和物を相対湿度100%、温度37℃の条件下に4時間保存した。
次に硬化物を前記DTS試料作成用金型から取り出し、蒸留水15ml中、20時間37℃の条件で保存した。
練和開始より24時間経過後に前記硬化物を前記蒸留水から取り出して前記硬化物に含まれる水分をアセトンに置き換えて反応を停止させてから、前記硬化物のDTS(直径圧縮強さ試験)を測定した。
結果を表7に示した。
図49は、前記DTS試料作成用金型から取り出した硬化物を蒸留水に24時間37℃の条件で保存した後の電子顕微鏡により50000倍に拡大された図面代用写真である。
図50は、前記DTS試料作成用金型から取り出した硬化物を蒸留水に24時間37℃の条件で保存した後の電子顕微鏡により100000倍に拡大された図面代用写真である。
図49〜図50に示される通り、本発明により得られる二相性SSCPは、緻密な短繊維状のHA結晶により形成されていることが明りょうに分かる。
前記二相性SSCPからなる緻密な短繊維状結晶は、比較的容易に破骨細胞により吸収されると共に、骨芽細胞の働きにより、前記二相性SSCPの形状を維持したまま、既存骨へと置換される性質を持つ。
[二相性SSCPの作業時間の測定]
実施例12に使用した二相性SSCPは実施例10に使用したものと全く同じである。
実施例1に使用した二相性SSCP粉部0.18gと前記希釈された二相性SSCP液部0.06gを使用して、相対湿度50プラスマイナス10%、室温23プラスマイナス1℃で2分30秒秒間練和してから、練和物を測定用金型に填入した。
練和開始2分後より15秒間隔で前記測定用金型内部の練和物の表面より約5mmの高さからギルモア針の先端を前記練和物の表面に落下させて、前記練和物の変形の程度から実施例12に使用した二相性SSCPの硬化の程度を測定した。
図7および図8は、本発明に使用したギルモア針の模式図である。図7は、ギルモア針200の長手方向に対して垂直方向からギルモア針200を観察した状態を示す模式図であり、図8は、ギルモア針の先端210からギルモア針200を観察した状態を示す模式図である。
本発明に使用したギルモア針の先端210からギルモア針の後端220までの長さは185mmである。またギルモア針本体230の直径は24.5mmであり、ギルモア針先端210の直径は2.12mmである。
実施例12に使用した二相性SSCPは室温23プラスマイナス1℃の温度範囲で、練和開始30秒経過時点から2分15秒間は注射器を利用して注入可能な粘度を示した。練和開始30秒経過時点から4分〜4分45秒までは練和可能な状態を示し、硬化物の表面にギルモア針の圧痕が認められた。
練和開始から5分15秒以降は硬化物の表面に付くギルモア針の圧痕が同程度となり、成形ができなくなった。
練和開始より6分を経過した後は、硬化物の表面から液体に濡れたことを示す光沢がなくなった。また硬化物をスパチュラで叩くと、硬化前の打音とは明らかに異なる金属を叩いた場合と似た打音を確認することができた。
上記の通り、練和開始30秒経過時点から6分を経過した後に二相性SSCPの硬化が確認された。
[二相性SSCPの作業時間の測定]
実施例1に使用した二相性SSCP液部1.0gに対して蒸留水3.0gの割合で加えて、前記二相性SSCP液部を希釈した。
実施例1に使用した二相性SSCP粉部0.18gと、二相性SSCPに対して0.75重量%のPVP(ポリビニルピロリドン)と、前記希釈された二相性SSCP液部0.06gとを、相対湿度50プラスマイナス10%、室温23プラスマイナス1℃で30秒間練和して練和物を得た。
実施例12の場合と同様、練和開始2分後より15秒間隔で前記測定用金型内部の練和物の表面より5mmの高さからギルモア針の先端を前記練和物の表面に落下させて、前記練和物の変形の程度から実施例13に使用した二相性SSCPの硬化の程度を測定した。
この実験を4回繰り返した。結果を表3に示す。
Figure 0006490050
表3から分かる通り、練和開始30秒経過時点から平均で2分15秒までは二相性SSCPの練和物は注射器等により任意の場所に注入することのできる注入可能な状態を保った。
ここで注入可能な状態とは、前記練和物が流動性を有する状態をいい、前記練和物が一定の形状を示さないことをいう。本発明に係る二相性SSCPが注入可能な状態にあるときは、シリンジ等を用いて任意の場所に前記二相性SSCPを注入することができる。
また練和開始30秒経過時点から平均で5分18秒までの間は、前記練和物は成形可能な状態を保った。
ここで成形可能な状態とは、前記練和物が変形可能であり、一定の形状を示すことをいう。
表3に示す通り、注入可能時間は練和開始30秒経過時点から2分15秒間あり、成形可能時間は注入可能時間の練和開始30秒経過時点から2分15秒の後、約3分間ある。本発明においては注入可能時間と成形可能時間との合計が作業時間となる。
実施例13における平均の作業時間の終点は5分18秒であった。
練和開始30秒経過時点から平均で6分3秒を経過した段階で前記練和物は硬化した。
実施例13に係る二相性SSCPは前記二相性SSCPが成形可能な状態を示す時間が約3分間あることから、歯や骨の欠損部に余裕を持って充填することができる。
さらに実施例13に係る二相性SSCPは短時間で硬化することから、前記二相性SSCPを歯や骨の欠損部に充填した後、必要に応じて歯や骨の欠損部近傍の皮膚を縫合することが可能となり、短時間で手術を終了することができる。
[二相性SSCPの作業時間の測定]
実施例1に使用した二相性SSCP液部1.0gに対して蒸留水3.5gの割合で加えて、前記二相性SSCP液部を希釈した。
それ以外は実施例13の場合と全く同様に実験を行った。結果を表に示す。
Figure 0006490050
表4に示す通り、注入可能時間は平均で2分26秒間あり、成形可能時間は注入可能時間の2分26秒から約4分間ある。
実施例14における平均の作業時間の終点は6分11秒であった。
[二相性SSCPの作業時間の測定]
実施例1に使用した二相性SSCP液部1.0gに対して蒸留水4.0gの割合で加えて、前記二相性SSCP液部を希釈した。
それ以外は実施例13の場合と全く同様に実験を行った。結果を表に示す。
Figure 0006490050
表5に示す通り、注入可能時間は平均で3分0秒間あり、成形可能時間は注入可能時間の3分0秒を起点として4分間以上ある。
実施例15における平均の作業時間の終点は7分22秒であった。
[比較例15]
[二相性SSCPの作業時間の測定]
実施例1に使用した二相性SSCP液部に代えて、1mol/Lクエン酸水溶液を使用した。なおクエン酸水溶液は希釈せずに使用した。
それ以外は実施例13の場合と全く同様に実験を行った。結果を表6に示す。
Figure 0006490050
比較例15に係る練和物は練和しても一体にまとまらず、練和が困難であった。
実施例12の場合と同様、練和開始2分後より15秒間隔で前記測定用金型内部の練和物の表面より5mmの高さからギルモア針の先端を前記練和物の表面に落下させて、前記練和物の変形の程度から比較例15に使用した二相性SSCPの硬化の程度を測定した。
練和開始30秒経過時点から平均で5分40秒までは二相性SSCPの練和物には流動性がある。このため前記ギルモア針による圧痕を形成しても、前記練和物に流動性があるため前記圧痕が埋まる。しかし前記練和物は粘土状でありシリンジによる注入を行うことはできなかった。
練和開始30秒経過時点から平均で6分55秒までは、前記練和物は変形可能であった。
練和開始30秒経過時点から平均で7分25秒で前記練和物は変形しなくなった。
しかし練和開始30秒経過時点から10分間を経過した時点でも前記練和物からなる硬化物をスパチュラで叩いても金属に似た打音は聴くことができなかった。
比較例15に使用したクエン酸含有二相性SSCPの場合は、練和開始30秒経過時点から平均で5分40秒経過後に前記練和物の流動性がなくなるが、この流動性がなくなってから前記練和物が変形しなくなるまでの時間は平均で1分15秒である。このため前記クエン酸含有二相性SSCPを歯や骨の欠損部に充填する作業が極めて制限されることが判明した。
[二相性SSCPの物性試験]
実施例11の場合で使用した二相性SSCP粉部に代えて、実施例11に使用した二相性SSCP粉部と同じモル比となるようにα-TCP粉体とTTCP粉体とを混合したものを使用した。
それ以外は実施例11の場合と全く同様である。
得られた硬化物のDTSの結果を表8に示した。
[比較例16]
[二相性SSCPの物性試験]
実施例1に使用した二相性SSCP液部に代えて、1mol/Lクエン酸水溶液を使用した。なおクエン酸水溶液は希釈せずに使用した。
それ以外は実施例11の場合と同様である。
次に実施例11の場合と全く同様の条件によりDTS試験を実施した。
結果を表9に示す。
クエン酸を使用して硬化物を得た場合、その硬化物の強度は、クエン酸を使用しない硬化物の結果と比較して大幅に低下することが判明した。
次に実施例10と同様の操作により練和物を保存した。保存を開始してから24時間経過に硬化物を取り出し、溶液をアセトンに置き換えて反応を停止させ、前記硬化物を十分乾燥させた状態でX線回折試験を実施した。
結果を表10に示す。
クエン酸を使用した場合には、保存開始後24時間を経過した時点のHAのピーク強度(相対強度)は43であり、実施例10の場合と比較して1/3以下であることが分かる。
比較例16に示す通り、クエン酸を使用した場合には、二相性SSCPは短時間では既存骨への置換が進行しないことが判明した。
Figure 0006490050
Figure 0006490050
Figure 0006490050
Figure 0006490050
[マウスを用いた二相性SSCPによる骨形成]
マウスの頭蓋骨を覆う皮膚部分を切り頭蓋骨を露出させた。この頭蓋骨に外科用ドリルを用いて直径4mmの空孔を形成した。
なお前記空孔の直径を4mmとした理由は、骨による自然閉鎖が望めない臨界間隙の値が4mmだからである。
図51は、マウスの頭蓋骨に空孔を形成した状態を示す図面代用写真である。また図52は、マウスの頭蓋骨に空孔を形成した状態を示す模式図である。
マウス400の頭蓋骨410に空孔300が形成されている。マウス400の手術創420は、鉗子430と鉤440により広げられている。
次に実施例10に用いた二相性SSCPの練和物450を前記空孔300に充填した。
図53は、マウスの頭蓋骨に形成された空孔に二相性SSCPを充填した状態を示す図面代用写真である。また図54は、マウスの頭蓋骨に形成された空孔に二相性SSCPを充填した状態を示す模式図である。
図53および図54に示される様に、マウス400の頭蓋骨410に形成された空孔300に二相性SSCPの練和物450が充填されている。
続いて前記皮膚部分を元に戻して前記空孔を覆った。
この空孔を、前記二相性SSCPの充填直後、3週間後および8週間後にそれぞれ撮影した。
これらの図面代用写真をそれぞれ図9〜11に示す。
異なるマウス三匹について、前記二相性SSCPの充填8週間後における骨被覆率を評価した。結果を表11に示す。
表11は、前記空孔断面の骨欠損幅を基準とする、前記空孔内部に形成された骨伝導長さの割合を骨被覆率として百分率(%)で示したものである。
表12は、空孔を二相性SSCPにより充填しない場合に、どの程度骨被覆が進行するかを示すものであり、前記空孔断面の骨欠損幅を基準とする、前記空孔に形成された骨伝導長さの割合を骨被覆率として百分率(%)で示したものである。
Figure 0006490050
Figure 0006490050
本発明に係る二相性SSCPを使用した場合は、前記二相性SSCPの充填8週間後には、前記空孔内部壁面を形成する周囲既存骨より前記空孔内部に向かって7割以上に骨伝導性の骨形成がされている。
次に充填から8週間後、マウスの頭蓋骨を切断して前記空孔断面を含む組織をTB(Toluidine Blue)染色法により染色した。
図12は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。
同様に前記空孔断面を含む組織をHE(Hematoxylin and eosin)染色法により染色した。
図13は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。
図12および図13における参照符号300は空孔部分、参照符号310は線維性骨を示す。前記空孔300はギ酸により脱灰処理をしているため周囲の組織より白く見える。
図12および図13から分かる通り、空孔300内部に線維性骨310が形成されていることを確認することができる。
[マウスを用いた二相性SSCPによる骨形成]
マウスを異なる体のものに代えた他は、実施例17の場合と全く同様に実験を行った。
マウスの頭蓋骨に形成された空孔を、充填直後、充填後3週間後および充填後8週間後に撮影した。
これらの図面代用写真をそれぞれ図14〜16に示す。
図17は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。
図18は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用拡大写真である。
図17および図18から分かる通り、空孔300内部に線維性骨310が形成されていることを確認することができる。
[マウスを用いた二相性SSCPによる骨形成]
実施例17の場合で使用した二相性SSCP粉部に代えて、実施例16に使用した二相性SSCP粉部と同じモル比となるようにα-TCP粉体とTTCP粉体とを混合したものを使用した。
それ以外は実施例17の場合と全く同様である。
マウスの頭蓋骨に形成された空孔を、充填直後、充填後3週間後および充填後8週間後に撮影した。
これらの図面代用写真をそれぞれ図19〜21に示す。
異なるマウス三匹について、前記二相性SSCPの充填8週間後における骨形成の程度を評価した。結果を表13に示す。
表13は、前記空孔断面の骨欠損幅を基準とする、前記空孔に形成された骨伝導長さの割合を骨被覆率として百分率(%)で示したものである。
Figure 0006490050
本発明に係る二相性SSCPを使用した場合は、前記二相性SSCPの充填8週間後には、前記空孔内部壁面を形成する周囲既存骨より前記空孔内部に向かって約7割程度骨伝導性の骨形成がされている。
図22は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。
図23は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用拡大写真である。
図22および図23から分かる通り、空孔300内部に線維性骨310が形成されていることを確認することができる。
[マウスを用いた二相性SSCPによる骨形成]
マウスを異なる体のものに代えた他は、実施例19の場合と全く同様に実験を行った。
マウスの頭蓋骨に形成された空孔を、充填直後、充填後3週間後および充填後8週間後に撮影した。
これらの図面代用写真をそれぞれ図24〜26に示す。
図27は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。
図28は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用拡大写真である。
図27および図28から分かる通り、空孔300内部に線維性骨310が形成されていることを確認することができる。
[比較例17]
[マウスを用いた二相性SSCPによる骨形成]
実施例17に使用した二相性SSCPに代えて、市販のバイオペックス(登録商標。大正製薬社から入手可能)を使用した他は、実施例17の場合と全く同様に実験を行った。
マウスの頭蓋骨に形成された空孔を、充填直後、充填後3週間後および充填後8週間後に撮影した。
これらの図面代用写真をそれぞれ図29〜31に示す。
異なるマウス三匹について、前記二相性SSCPの充填8週間後における骨形成の程度を評価した。結果を表14に示す。
表14は、前記空孔断面の骨欠損幅を基準とする、前記空孔に形成された骨伝導長さの割合を骨被覆率として百分率(%)で示したものである。
Figure 0006490050
市販品を使用した場合は、前記二相性SSCPの充填8週間後に空孔内部に形成された骨は3割程度であることが判明した。
図32は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。
図33は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用拡大写真である。
市販品を用いた場合では、空孔を取り囲む線維性骨の明確な形成を確認することができなかった。
[比較例18]
[マウスを用いた二相性SSCPによる骨形成]
マウスを異なる固体のものに代えた他は、比較例17の場合と全く同様に実験を行った。
マウスの頭蓋骨に形成された空孔を、充填直後、充填後3週間後および充填後8週間後に撮影した。
これらの図面代用写真をそれぞれ図34〜36に示す。
図37は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。
図38は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用拡大写真である。
市販品を用いた場合では、空孔を取り囲む線維性骨の明確な形成を確認することができなかった。
[比較例19]
[マウスを用いた二相性SSCPによる骨形成]
実施例17に使用した二相性SSCPに代えて、市販のBoneSource(商品名。ストライカー社から入手可能)を使用した他は、実施例17の場合と全く同様に実験を行った。
マウスの頭蓋骨に形成された空孔を、充填直後、充填後3週間後および充填後8週間後に撮影した。
これらの図面代用写真をそれぞれ図39〜41に示す。
異なるマウス三匹について、前記二相性SSCPの充填8週間後における骨形成の程度を評価した。結果を表15に示す。
表15は、前記空孔断面の骨欠損幅を基準とする、前記空孔に形成された骨伝導長さの割合を骨被覆率として百分率(%)で示したものである。
Figure 0006490050
市販品を使用した場合は、前記二相性SSCPの充填8週間後に空孔内部に形成された骨は3割程度であることが判明した。
図42は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。
図43は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用拡大写真である。
市販品を用いた場合では、空孔を取り囲む線維性骨の明確な形成を確認することができなかった。
[比較例20]
[マウスを用いた二相性SSCPによる骨形成]
マウスを異なる体のものに代えた他は、比較例19の場合と全く同様に実験を行った。
マウスの頭蓋骨に形成された空孔を、充填直後、充填後3週間後および充填後8週間後に撮影した。
これらの図面代用写真をそれぞれ図44〜46に示す。
図47は、TB染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用写真である。
図48は、HE染色法により染色された、空孔を含む組織断面を拡大した図面代用拡大写真である。
市販品を用いた場合では、空孔を取り囲む線維性骨の形成を明確に確認することができなかった。
[二相性SSCPの作業時間と硬化状態との関係]
図55〜図59は、二相性SSCP粉部と二相性SSCP液部との練和状態を説明するための図面代用写真である。
実施例21に使用した二相性SSCPは実施例13に使用したものと同じである。
図55に示す通り、二相性SSCP粉部500と二相性SSCP液部510をガラス板520の上でスパチュラ530により練和を開始した。練和開始の時間は0分0秒である。
次に図56に示す通り、二相性SSCP粉部500と二相性SSCP液部510とを30秒間練和して均一の練和物560を得た。
次に図57に示す通り、前記練和物560は練和開始から2分36秒が経過した時点で注射器570により注入可能であった。
蒸留水を入れたディッシュ540に前記練和物560を注射器570から注入した。
次に図58に示す通り、練和開始から5分05秒が経過した時点で練和物560は外力を加えると変形し成形が可能であった。
次に図59に示す通り、練和開始から6分29秒を経過した時点で練和物560は硬化し、前記ディッシュ540の蒸留水の中から硬化物を取り出すことができた。
[比較例21]
実施例21に使用した二相性SSCPに代えて、市販のバイオペックス(登録商標。大正製薬社から入手可能)を使用した他は、実施例21の場合と全く同様に実験を行った。
図60は前記市販品の硬化状態を説明するための図面代用写真である。
図60に示す通り、練和開始から6分29秒を経過した時点で練和物600は硬化せず、前記ディッシュ540の蒸留水の中から硬化物を取り出すことができなかった。
実施例21に使用した二相性SSCPに代えて、市販のBoneSource(商品名。ストライカー社から入手可能)を使用した他は、実施例21の場合と全く同様に実験を行った。
図61は前記市販品の硬化状態を説明するための図面代用写真である。
図61に示す通り、練和開始から6分29秒を経過した時点で練和物610は硬化せず、前記ディッシュ540の蒸留水の中から硬化物を取り出すことができなかった。

[二相性SSCPの物性試験]
実施例14に使用した二相性SSCP液部1.0gに対して蒸留水3.5gの割合で加えて、前記二相性SSCP液部を希釈したサンプルを用いて、実施例11と同様の測定方法により硬化物のDTSを測定した。結果を表16に示す。
[二相性SSCPの物性試験]
実施例15に使用した二相性SSCP液部1.0gに対して蒸留水4.0gの割合で加えて、前記二相性SSCP液部を希釈したサンプルを用いて、実施例11と同様の測定方法により硬化物のDTSを測定した。結果を表17に示す。
Figure 0006490050
Figure 0006490050
[比較例23]
比較例15の場合と全く同様に、実施例1に使用した二相性SSCP液部に代えて、1mol/Lクエン酸水溶液を使用して得られたサンプルを使用した。
実施例11の場合と同じ条件により二相性SSCPの硬化物の電子顕微鏡写真を撮影した。
図62は、クエン酸を使用した硬化物の表面を電子顕微鏡により5000倍に拡大した図面代用写真である。
クエン酸を使用した場合には、図62に示される通り、HA結晶が析出している様子は観察することができない。
本発明によれば、10秒から600秒の範囲に二相性SSCPの作業時間を調整できるから、これまで骨形成が困難なため十分な治療を実施することができなかった患者の治療用途に有効に応用できる他、医療機関に対し、迅速かつ大量に硬組織再生材を供給することができることに加えて、知覚過敏、齲蝕防止等の用途に使用される歯科用材料を安定かつ大量に供給することが可能となる。
1 実施例1に使用した二相性SSCP液部
3 実施例3に使用した二相性SSCP液部
4 実施例4に使用した二相性SSCP液部
5 実施例5に使用した二相性SSCP液部
6 実施例6に使用した二相性SSCP液部
7 実施例7に使用した二相性SSCP液部
8 実施例8に使用した二相性SSCP液部
9 実施例9に使用した二相性SSCP液部
13 実施例13に使用した二相性SSCP液部
14 実施例14に使用した二相性SSCP液部
15 実施例15に使用した二相性SSCP液部
100 HA
110 TTCP
120 α-TCP
200 ギルモア針
210 ギルモア針の先端
220 ギルモア針の後端
230 ギルモア針本体
300 マウスの頭蓋骨の空孔
310 線維性骨
400 マウス
410 マウスの頭蓋骨
420 手術創
430 鉗子
440 鉤
450,560 二相性SSCPの練和物
500 二相性SSCP粉部
510 二相性SSCP液部
530 スパチュラ
540 ディッシュ
550 ストップウオッチ
570 注射器
600,610 市販品を使用した練和物
a (x,y)=(2.96,1.09)の点
b (x,y)=(0.592,0.218)の点
c (x,y)=(7.38,0.25)の点

Claims (19)

  1. 二相性自発硬化型リン酸カルシウム粉部および二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部の練和を開始してから二相性自発硬化型リン酸カルシウムが硬化するまでの作業時間の制御方法であって、
    前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム粉部が、リン酸四カルシウムおよびα-リン酸三カルシウムからなり、
    前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部が、カルシウム成分を含むリン酸水溶液からなり、
    前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部に含まれるカルシウム成分が、水酸化カルシウム、酸化カルシウムおよび炭酸カルシウムからなる群より選ばれる少なくとも一つからなり、
    前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム粉部および二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部を10〜40℃の範囲で練和することにより、練和を開始してから練和物が硬化するまでの成形可能な作業時間を、10秒から600秒の範囲に調整することを特徴とする、二相性自発硬化型リン酸カルシウムに形状を賦形するための作業時間の制御方法。
  2. クエン酸一ナトリウム、クエン酸二ナトリウムおよびクエン酸三ナトリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つからなるクエン酸ナトリウム化合物を含み、
    前記クエン酸ナトリウム化合物が、前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム粉部および二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部の少なくとも一方に添加されている、請求項1に記載の二相性自発硬化型リン酸カルシウムに形状を賦形するための作業時間の制御方法。
  3. 前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム粉部が、炭酸カルシウムおよび第二リン酸カルシウム類からなる混合物を1200〜1600℃の温度範囲で3〜12時間加熱して得られた加熱後の混合物を粉砕してなり、
    前記炭酸カルシウムの重量および前記第二リン酸カルシウム類の重量の合計値に対する前記炭酸カルシウムの重量%が、26.9〜42.3重量%の範囲である、請求項1または2に記載の二相性自発硬化型リン酸カルシウムに形状を賦形するための作業時間の制御方法。
  4. 前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム粉部が、リン酸四カルシウムおよびα-リン酸三カルシウムからなる固溶体であり、前記固溶体におけるα-リン酸三カルシウムの重量分率が10〜90%の範囲である、請求項1または2に記載の二相性自発硬化型リン酸カルシウムに形状を賦形するための作業時間の制御方法。
  5. 前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部が、カルシウムを含むリン酸水溶液であり、前記水溶液のカルシウムの濃度が、1.0×10−3mol/L〜1.1 mol/Lの範囲であり、前記水溶液のリンの濃度が、0.5〜8mol/Lの範囲である、請求項1〜4のいずれかに記載の二相性自発硬化型リン酸カルシウムに形状を賦形するための作業時間の制御方法。
  6. 前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム粉部と二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部との粉液比が、前記液部に対する前記粉部の重量を基準に1.0〜5.0の範囲である、請求項1〜5のいずれかに記載の二相性自発硬化型リン酸カルシウムに形状を賦形するための作業時間の制御方法。
  7. 前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部が、3〜45重量%のリン酸を含む水溶液である、請求項1〜6のいずれかに記載の二相性自発硬化型リン酸カルシウムに形状を賦形するための作業時間の制御方法。
  8. 前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部のリン濃度(mol/L)をx軸にとり、前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部のカルシウム濃度(mol/L)をy軸に採ったときに、前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部のリン濃度およびカルシウム濃度の(x,y)の値が、それぞれ、(2.96,1.09)、(0.592,0.218)、および(7.38,0.25)の3点を直線で結んだ三角形の範囲に含まれる、請求項1〜7のいずれかに記載の二相性自発硬化型リン酸カルシウムに形状を賦形するための作業時間の制御方法。
  9. 二相性自発硬化型リン酸カルシウム粉部および二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部を練和して得られる練和物が硬化するまでの成形可能な作業時間が、10〜40℃の範囲において10秒から600秒の範囲である二相性自発硬化型リン酸カルシウムであって、
    前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム粉部が、リン酸四カルシウムおよびα-リン酸三カルシウムからなり、
    前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部が、カルシウム成分を含むリン酸水溶液からなり、
    前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部に含まれるカルシウム成分が、水酸化カルシウム、酸化カルシウムおよび炭酸カルシウムからなる群より選ばれる少なくとも一つからなり、
    二相性自発硬化型リン酸カルシウム粉部および二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部を練和してなる、二相性自発硬化型リン酸カルシウム。
  10. クエン酸一ナトリウム、クエン酸二ナトリウムおよびクエン酸三ナトリウムからなる群より選ばれる少なくとも一つからなるクエン酸ナトリウム化合物を含み、
    前記クエン酸ナトリウム化合物が、前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム粉部および二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部の少なくとも一方に添加されている、請求項9に記載の二相性自発硬化型リン酸カルシウム。
  11. 前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム粉部が、リン酸四カルシウムおよびα-リン酸三カルシウムからなる固溶体であり、前記固溶体におけるα-リン酸三カルシウムの重量分率が10〜90%の範囲である、請求項9または10に記載の二相性自発硬化型リン酸カルシウム。
  12. 前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部が、リン酸カルシウム水溶液であり、前記水溶液のカルシウムの濃度が、1.0×10−3mol/L〜1.1 mol/Lの範囲であり、前記水溶液のリンの濃度が、0.5〜8mol/Lの範囲である、請求項9〜11のいずれかに記載の二相性自発硬化型リン酸カルシウム。
  13. 前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム粉部と二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部との粉液比が、前記液部に対する前記粉部の重量を基準に1.0〜5.0の範囲である、請求項9〜12のいずれかに記載の二相性自発硬化型リン酸カルシウム。
  14. 前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部が、3〜45重量%のリン酸を含む水溶液である、請求項9〜13のいずれかに記載の二相性自発硬化型リン酸カルシウム。
  15. 前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部のリン濃度(mol/L)をx軸にとり、前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部のカルシウム濃度(mol/L)をy軸に採ったときに、前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部のリン濃度およびカルシウム濃度の(x,y)の値が、それぞれ、(2.96,1.09)、(0.592,0.218)、および(7.38,0.25)の3点を直線で結んだ三角形の範囲に含まれる、請求項9〜14のいずれかに記載の二相性自発硬化型リン酸カルシウム。
  16. 請求項9〜15のいずれかに記載の二相性自発硬化型リン酸カルシウムからなる、硬組織再生材。
  17. 形状賦形剤を含み、前記形状賦形剤が、前記二相性自発硬化型リン酸カルシウム100重量部に対して0.01〜3.0重量部の範囲である、請求項16に記載の硬組織再生材。
  18. 着色剤、防腐剤、殺菌剤、骨誘導性因子、血液製剤、賦孔剤、抗生物質、X線不透過性剤および強度強化繊維剤からなる群より選ばれる少なくとも一つを含む、請求項16または17に記載の硬組織再生材。
  19. 請求項9〜15のいずれかに記載の二相性自発硬化型リン酸カルシウム粉部および二相性自発硬化型リン酸カルシウム液部を含む硬組織再生材キット。
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JPH01111762A (ja) * 1987-10-23 1989-04-28 Tokuyama Soda Co Ltd 硬化性組成物
JPH02250810A (ja) * 1989-03-24 1990-10-08 Showa:Kk 歯科用セメント組成物
JP2537121B2 (ja) * 1992-12-04 1996-09-25 光雄 近藤 硬化性組成物
JP3216324B2 (ja) 1993-05-20 2001-10-09 三菱マテリアル株式会社 第4リン酸カルシウムの製造方法
JP2001095913A (ja) * 1999-09-28 2001-04-10 Asahi Optical Co Ltd リン酸カルシウムセメントおよびリン酸カルシウム粉体
US7294187B2 (en) * 2001-01-24 2007-11-13 Ada Foundation Rapid-hardening calcium phosphate cement compositions
JP2003052804A (ja) 2001-08-09 2003-02-25 Ichiro Ono インプラントの製造方法およびインプラント
US9707024B2 (en) * 2004-03-09 2017-07-18 Skeletal Kinetics, Llc Use of vibration in composite fixation
EP1945233B1 (en) * 2005-10-21 2017-03-29 Ada Foundation Dual-phase cement precursor systems for bone repair
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