JPH03128059A - 生体用セメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は医科あるいは歯科の分野で用いられる人工骨や
人工歯根等の人工生体材料の接着材として、また骨、歯
の欠損部への充填材として使用する生体用セメントに関
するものである。

［従来の技術］ 整形外科分野において骨折や骨腫瘍などによって骨の一
部を欠損したりあるいは切除した場合、また歯科分野に
おいて抜歯や歯槽膿漏などによって顎骨に欠損を生じた
場合、このような部所を修復するために金属、セラミッ
ク、結晶化ガラス等からなる人工生体材料が使用されて
いる。

このような人工生体材料は、修復部に早期に適合性良く
埋入固定されることが望ましく、そのためには、修復部
の形状を人工生体材料の形状に合わせて切削するか、あ
るいは人工生体材料の形状を修復部の形状に合わせて加
工する必要があるが、このような研削や加工を正確に施
すことは非常に困難である。

このため一般に人工生体材料を使用する場合、それと生
体骨の両者を接着固定するために生体用セメントが使用
されており、例えば、整形外科分野では広＜　ＰＭＭＡ
　（ポリメチルメタクリレート）セメントが使用され、
歯科分野ではリン酸亜鉛セメントやカルボキシレートセ
メントが使用されている。またアパタイトやアルミナセ
ラミックの顆粒を直接修復部に充填することにより形状
の適合を図っている。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら上記の各種生体用セメントは人工生体材料
とは強固に接着するが、生体骨とは化学的に結合しない
ため、長期間使用すると生体骨と生体用セメントの間に
ゆるみが生じる恐れがある。

またアパタイトやアルミナセラミック顆粒は顆粒どうし
結合することがないため上記の生体用セメントなどで固
定する必要がある。

近年、上記事情に鑑み骨と化学的に結合する生体用セメ
ントが種々報告されている。この種のセメントは粉末と
してリン酸カルシウム等の結晶を単体あるいは混合体と
して用い、硬化液との反応によって水酸アパタイト等の
結晶を析出させるものであり、硬化液の種類によって２
つのタイプに分けることができる。ひとつはクエン酸、
リンゴ酸等の有機酸水溶液を硬化液として用いるタイプ
であり、もうひとつは水を硬化液として用いるタイプで
ある。しかしながら、前者のタイプのセメントは、硬化
時間が短くさらに初期強度が高いため、早期に且つ強固
に人工生体材料を接着固定することができるが、有機酸
水溶液を用いるため生体組織に対して炎症反応を引き起
こす可能性があると共に、崩壊率が高いため生保内で劣
化しやすいという問題を有する。また後者のタイプのセ
メントは酸を使用しないため、生体組織に対する炎症反
応はないものの硬化反応が遅いため初期強度が低く、実
用上必要な早期固定性は得られない。

本発明は生体組織に対して炎症反応を誘起することなく
早期に自己凝結硬化し人工生体材料を接着固定させるこ
とができ、さらに生体骨と化学結合し長期にわたって安
定な生体活性セメントを提供することを目的とするもの
である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の生体用セメントはＣａを構成成分とする結晶化
ガラス粉末とリン酸塩を主成分とする水溶液とからなる
ことを特徴とする。更に本発明は必要に応じてＣａを構
成成分とするガラス粉末を添加することを特徴とする。

結晶化ガラス粉末は、ガラス粉末を焼成することによっ
てその内部に結晶を析出させたものであり、本発明にお
いてこれを必須の構成材料としている理由はガラス粉末
単独では高い圧縮強度が得られ難＜、シかも硬化液への
イオンの溶出が速くなりすぎて早期に硬化し、その結果
操作性が悪くなりやすいためである。

結晶化ガラス粉末及びガラス粉末の好ましい組成は重量
％でＣａ０２０〜１１ｉ０．Ｓ１０゜２０”５０．Ｐ２
Ｏ，Ｏ〜３０、ＭｇＯＯ〜２０．ＣａＦ２０〜５であり
、結晶化ガラス粉末の場合はその内部にウオラストナイ
ト結晶やアパタイト結晶が析出する。粉末の粒径は小さ
いほど高強度のセメントが得られるので好ましく、具体
的には４４μｍ以下の粒径が好ましい。

またリン酸塩を主成分とする水溶液は、硬化液として用
いられるものであり、硬化物の強度を上げるためには含
有されるリン酸イオン濃度は高いほど望ましいが、正リ
ン酸の使用は液性を酸性にするため望ましくない。そこ
で、硬化液のリン酸源としてリン酸二水素アンモニウム
、リン酸水素ニアンモニウム、リン酸二水素ナトリウム
、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リ
ン酸水素二カリウム等を用いることによりその液性を中
性にし、生体組織に対して炎症反応を誘起させることを
防ぐ。

［作用コ 本発明では、Ｃａを構成成分とする結晶化ガラス粉末に
リン酸塩を主成分とする水溶液が混合されるため粉末の
表面あるいはその周辺に溶出するＣａ２＋（カルシウム
）イオンとリン酸塩を主成分とする硬化液中の■ＰＯ４
”−（リン酸）イオンが反応し、例えば非晶質リン酸カ
ルシウム物や第２リン酸水素カルシウム２水塩（ＣａＨ
ＰＯ４・２■２０）、第２リン酸アンモニウムカルシウ
ム（ＣａＮＨ４ＰＯ４・２Ｈ２０）　等の前駆体を経て
水酸アパタイトが生成することにより硬化する。水酸ア
パタイトは生体骨との化学結合性に優れ、生体内で安定
な物質となり得る。

また結晶化ガラス粉末及びガラス粉末は、Ｃａ２＋イオ
ンの溶出速度が異なり、ガラス粉末の方が結晶化ガラス
粉末よりも溶出速度が大きい。硬化液中のＨＰＯ４”−
イオン濃度との組合せに・より硬化時間も異なるが、使
用の必要に応じて適当なＣａ２＋イオン溶出速度を有す
るように結晶化ガラス粉末とガラス粉末の混合割合を選
択する。

［実施例コ 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

次表は本発明の生体用セメントの実施例（試料Ｎｒｈ　
１〜５）及び比較例（試料Ｎｕ　６〜８）を示すもので
ある。

以下余白 表中の結晶化ガラス粉末及びガラス粉末は以下のように
２種類作製した。

まず、重量％でＣａ０４７．０．５ｉｎ２３Ｇ、０１Ｐ
２０５１７．０の組成を有するガラスになるように調合
した原料を１５００°Ｃで２時間溶融し、ガラス化した
後、ロール成形し、次いでボールミルで粉砕し、ふるい
で３３０メツシユ以下のガラス粉末Ａを得た。また上記
溶融ガラスをロール成形し、この成形体を１０５０°Ｃ
で４時間焼成することによって結晶化させた後、ボール
ミルを用いて３３０メツシユ以下の結晶化ガラス粉末Ａ
を得た。また、重量％でＣａＯ４１゜０、Ｓ１０゜３７
．５、ＭｇＯ５，０、Ｐ２０！Ｓ　１［１ｉ、０、Ｃａ
Ｆ２０．５の組成を有するガラスになるように調合した
原料から先記と同様の方法によって結晶化ガラス粉末Ｂ
を得た。

硬化液はリン酸水素二アンモニウムとリン酸水素ニアン
モニウム、リン酸水素二ナトリウムとリン酸二水素ナト
リウムあるいはリン酸水素二カリウムとリン酸二水素カ
リウムを適量水に溶解し、ＰＨを７．４（２０℃）に調
節したものである。

表中の粉液比は各粉末と硬化液の割合であり、圧縮強度
が最大となる値を選んだ。

セメントの特性評価は、固定性を得るための圧縮強度と
生体骨あるいは組織との係わりを検討した。

圧縮強度はＪＩＳ　Ｔ　ＧＥｉ０２（歯科用リン酸亜鉛
セメントに関する規格）に準じて測定した。Ｎα１〜７
の試料は、粉末と硬化液を十分に練和後、所定の型に流
し込んで１時間放置して硬化させ、次いで型から取り出
し、擬似体液中に２４時間浸漬した後、濡れ圧縮強度を
測定した。

またラットの頚骨顕部に４■φの穴をあけ、ここに練和
後の各試料を適用し、４週間後に層殺し、セメントの周
囲組織を摘出して炎症反応の有無と周囲骨との結合性を
観察した。

その結果、本発明の実施例であるＮａ　１〜５の試料は
、５０ＭＰａ以上の圧縮強度を有しており、また周囲組
織との炎症反応も無く、さらに周囲骨との結合力を有し
ていた。

それに対しガラス粉末Ａを単独で使用した比較例のＮ［
Ｌ　８の試料は炎症反応が無く、生体骨との結合が認め
られ、圧縮強度も５０ＭＰａと良好な値を示したが、同
じ組成からなる結晶化ガラスＡを使用したＮｌ１４の試
料と比較した場合、圧縮強度が低かった。また硬化液と
して水を使用したＮａ　７の試料も炎症反応は無く、生
体骨との結合も認められたが、圧縮強度が１０ＭＰａと
低かった。さらに、ＰＭＭＡセメントのＮｌ１８の試料
は圧縮強度が８０ＭＰａと高い値を示したが、周囲組織
と炎症反応を起こし、且つ周囲骨との結合は認められな
かった。

尚、本発明の実施例の各試料の強度は擬似体液中に置か
れる時間と共に増大し、例えばＮ［Ｌ　Ｌの試料を擬似
体液中に７日間浸漬した後の圧縮強度は８０ＭＰａであ
った。

［発明の効果コ 以上のように本発明の生体用セメントは、生体組織に対
して炎症反応を誘起することなく、早期に且つ強固に生
体骨と人工生体材料を接着することができる。また生体
骨と化学結合するため長期間使用しても生体骨との緩み
が生じることはない。

さらにそれ自身を各種の形状にして骨や歯の欠損部の充
填材として用いることが可能である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｃａを構成成分とする結晶化ガラス粉末とリン酸
   塩を主成分とする水溶液とからなることを特徴とする生
   体用セメント。
2. （２）Ｃａを構成成分とするガラス粉末が添加されてな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の生体用
   セメント。