JPH03164411A - 新規焼成アパタイト - 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Ｊ 本発明は，骨充填材などの生体材料に適した天然物由奉
の新規焼成アバタイトに関するものである． ［従来の技術１ 脊椎動物の骨や歯は，ヒドロキシアバタイトを主要成分
として構成される生体硬組織である．このヒドロキシア
バタイトは，カルシウム塩とリン酸塩を原料として、ｉ
ｌｌ必要に応じて水蒸気雰囲気中で，約ｔ　ｏｏｏ℃の
高温で反応させる（乾式法），《２）特定ｐＨの溶液中
で約１００℃の温度で反応させる（湿式法）．（３１約
４００℃の高温，数千気圧以上の高圧下に水蒸気中で反
応させる（水蒸気法）などで合成することができる．こ
のようにして合成されたヒドロキシアバタイトは，合成
生体用セラミックスの中でも．極めて生体親和性が優れ
ているので、人工骨，人工歯根，人工歯，骨充填材など
への応用が活発に進められている． これらの合成ヒドロキシアバタイトは極めて純粋である
為，人骨に含まれるカルシウム及びリン以外の微量金属
を含んでいない．それ故，生体中での微妙な生体適合性
を欠き、異なる挙動を示すという欠点があった．また，
合成アバタイトは非常に緻密質あることから，生体活性
に劣るという欠点もあった．この欠点を解消する目的で
、合成時に起泡剤を使用して多孔質アパタイトを製造す
る試みがなされているが、得られるアバタイトの気孔率
は満足できるものではむく．精々３０％程度迄であった
． 一方，天然物由来の７バタイトも開発が進められている
．しかしながら、噛乳動物，魚などの骨を原料とする為
，それらの骨が含有している血液、髄液その他の有機物
及びそれらの骨に付着している種々の有機物を完全に除
去して、生体異物反応を起こさない，しか６治療に適す
る生体活性及び生体適合性を有し機械的強度に優れた天
然物由来のアバタイトは，未だ開発されていない．［発
明が解決しようとする課題］ 本発明は，このような事情に鑑みてなされたもので、本
発明の目的は，生体適合性及び生体活性の優れた、即ち
，人骨に近い化学組成を有し治療に適する機械的強度，
気孔率及び比表面積を有する焼成アバタイトを提供する
ことである．［課題を解決するための手段】 即ち，本発明は、気孔率が３０〜７０％、比表面積が０
．５　〜４０ｒｎ”／ｇ及び主細孔径が０．　０４〜０
．３０μｍである天然物由来の生体適合性新規焼成アパ
タイトを提供する． 本発明のアバタイトは，動物骨，特に魚骨を原料にした
人骨と近似組成を有する天然物由来の焼成ヒドロキシア
パタイトである． 本発明の天然物由来の焼成アバタイトは３０乃至７０％
の高い気孔率を有する多孔質で、高い生体活性を有する
．気孔率が３０％未満であると，生体活性が低く，本発
明の目的を達することができず．一方．気孔率が７０％
を越えると，機械的強度が低下し、生体への埋め込みな
どの作業性が劣る． また、本発明の焼成アパタイトは，０．５乃至４０ｒｎ
”／Ｈの比表面積を有する．比表面積が０．５ｒｒ？／
ｇ未満の場合は生体活性が低くなり、一方．４０ｒｎ”
／ｇを越えると機械的強度が低下して好ましくない． 本発明の焼成アバタイトは．０．０４〜０．　３０μｍ
の主細孔径を有している．市販の合成アバタイトは．多
孔性のものでもその上細孔径は３μｍもあり，上記範囲
の主細孔径゛を有するものはない． また，本発明の焼成アバタイトは、燐酸三カルシウムを
実質的に含んでいない．すなわち、本発明の焼成アバタ
イトの燐酸三カルシウムの含有量は通常１５％以下、好
ましくは１０％以下，更に好ましくは５％以下である．
ｔμｍ三カルシウム含有量が高いと．焼成アバタイトの
生体適合性が低下し，また，生体中で異物反応を起こす
危険性があるが、従来知られている天然物由来の焼成ア
バタイトは、この燐酸三カルシウムを多く含有していた
． 本発明の焼成アバタイトは，生体に埋め込んでも異物反
応を示さず，骨形成を促し，生体との適合性を有する新
規な焼，成アパタイトである．本発明の焼成アバタイト
は，例えば、次の様にして製造することができる．すな
わち，魚肉を分離した後の魚骨を濃度０．０１％〜０．
５％の蛋白質分解酵素液に浸漬し、液纒を２０℃〜７０
℃に保って魚骨と付着する魚肉が分離するまで静置また
は撹拌し、更に１０分〜３０分間煮沸して魚骨を分離し
洗浄する．次いで魚骨を０．５％〜３．０％濃度の過酸
化水素水に浸漬して２０分〜１８０分間煮沸して取出し
水洗した後７０’Ｃ〜１１０℃でｌ２燈して精製魚骨を
得る．このようにして得られた精製魚骨は，有機物含有
量が約３０％以下、含水量約５％以下で，一般生菌数も
約１００個／ｇ以下で保存性が良好である．次に．この
精製魚骨を更に純水に分散して竜沸し，次に５０℃〜７
０℃に温度を下げ，この中に精製魚骨中の全蛋白質量の
０．１〜２．０重量％の蛋白質分解酵素を添加し，更に
水酸化ナトリウム水溶液を加えてｐＨを７．０〜９．０
に保持して残存蛋白質のべブチド結合を分解せしめ，該
分解反応が進む過程で再度水酸化ナトリウムを加えて反
応液中の水酸化ナトリウム濃度を１％〜４％とし，液温
を９０℃〜９８℃に上昇させて処理した後，固形分を分
離し，必要に応じて洗浄乾燥したものを酸化雰囲気中で
６５０℃〜１２００℃で焼成して得ることができる． 動物骨として魚骨を用いることは骨構成成分の安定性及
び原料供給の安定性の点で望ましい．他の動物，例えば
豚，牛などの噛乳動物は成育環境が必ずしも清浄である
とは言い難＜，これらの噛乳動物の骨を原料として用い
た場合，有害な重金属類が混入していることが危惧され
，また、工業的な生産においてこれらの補乳動物の骨を
安定に供給することは難しいなどの理由による．魚骨の
中でち特に原料供給量が多く，かつ，安定しているスケ
トウダラ、イワシ，サバ、サンマなどの骨が好適に用い
られる． 蛋白質分解酵素としてはバンクレアチン、ブロナーゼ、
アルカラーゼなどが好ましく用いられる．精製魚骨を再
度酵素処理するにより、残存有機物量をｌＯ％以下，好
ましくは５％以下にする．残存有機物量が多すぎると，
次ぎに行なう焼成工程で適切な温度制御が不可能となり
，過昇温する事故が多発するので好ましくない． 酵素処理後のアルカリ処理は，酵素の失活及び残存有機
物の分解ばかりでなく，次に行なわれる焼成工程中に燐
酸三カルシウムが生成するのを抑制する効果がある．こ
のアルカリ処理により焼成アバタイトの燐酸三カルシウ
ム含有量を１５％以下，好ましくは１０％以下、更に好
ましくは５％以下に減少させることができる． 焼成処理は，酸化雰囲気，即ち、酸素ガスを多量に含む
雰囲気中で行なわれる．酸素濃度は，焼成工程の全ての
段階で，５％以上、好ましくは１５％以上である．酸素
濃度が５％未満であると，焼成時に残存有機物を完全に
焼却することができず．未燃焼有機物や炭素が残留する
ので好ましくない． 焼成工程は．上記の残存有機物の焼却ばかりでな＜，焼
結現象による気孔率，比表面積，機械的強度などを制御
する重要な役割を果たす．焼成温度は通常６５０℃〜１
２００℃，好ましくは８００℃〜１　０００℃である．
焼成温度が６５０℃未満であると，境結度が低く、一方
．１２００℃を越えると，気孔率及び比表面積が小さく
なり，生体活性が低下するので好ましくない．焼成工程
の前段階、即ち，所定の焼成温度に達する前の約５００
℃までの温度領域を緩やかに昇温する，所謂，脱脂工程
を設けると，有機物の焼却が完全に達成できて好ましい
． 本発明の天然物由来の焼成アパタイトは，分級した顆粒
状物として，そのまま歯槽骨充填材などに用いることが
できる．更に，そのまま又は微粉砕した後，通常のセラ
ミックスの成形方法２例えば，ｉ＃込成形法、プレス成
形法、押出成形法などにより賦形し、次いで脱脂填結し
てｗ１密体あるいは多孔体に成形し，人工骨，人工歯，
人工歯根などに使用することができる． 本究明の天然物由来の焼成アパタイトは，実用に耐える
機械的強度を有し，気孔率が高く比表面積が大きく生体
活性のみならず撓結活性にも富むので，易填結セラミッ
クス原科として産業上広く利用できる． 〔発明の効果Ｊ 上記のように、本発明の天然物由来の焼成アパタイトは
優れた生体適合性，生体活性及び機械的強度を有するの
で，生体骨質材料として治療用に用いるのに好適である
ばかりでなく、優れた焼結活性も有するので易境結セラ
ミックス原料としても広く利用することができる． ［実施例】 次に，実施例により本発明を更に詳細に説明する． なお、実施例中の中央細孔径は水銀圧大法により測定し
た値，比表面積はＢＥＴ法により測定した値および結晶
子径は扮宋ｘＩｌｇ回折図よりシエラーの式に基づき算
出した値である。

実旅例 若干魚肉が付着しているスケトウダラの中骨３κｇを０
．１％蛋白質分解酵素溶液１　０Ｋｇに添加し、液温を
６５℃に保って魚骨と魚肉が分離するまで約１時間緩慢
に撹拌し，更に１０分間煮沸した後，骨分を取出し水洗
した．次いで，これを１．７５％濃度の過酸化水素水溶
液に浸漬して６０分間煮沸して中骨を取出し十分に水洗
した後１１０℃で３０分間乾燥してＷ４製魚骨２７０ｇ
を得た．この精製魚骨の含水量は３％，有機物含有量は
２６％であった． 得られた精製魚骨をチョッパーで扮砕し，得られた粉末
ｔ　ＯＯｇを再び純水１４２に分敢して撹拌しながら加
熱し３０分間沸騰させ、次に液温を６０℃に下げた．Ｎ
−ＮａＯＨを用いてｐＨスタットで反応液のｐＨを８．
０にセットした．撹拌しながら．Ｏ．１５ｇの蛋白質分
解酵素（ＮＯＶＯ製アルカラーゼ２．４Ｌ）を添加して
液温６０℃で１時間反応させた．その後，更にＮ−Ｎａ
ＯＨを加えて反応液中の水酸化ナトリウム濃度を２％と
し，液温を９５℃上昇させた．これにより酵素は失活し
，アルカリの作用により僅かに残存する有機物は更に分
解された．液温９５℃で３０分間反応させた後、反応液
を冷却して固形分を分離し純水で十分に洗浄して１０５
℃で５時間乾燥し、粗製アパタイトを得た．得られた粗
製アパタイトの残存有機物量は２．３％であった． この粗製アパタイトをガス炉中で第ｌ表に示す焼成温度
で２時間焼成した．この昇温の際、炉温か５００℃に達
したところで、２時間この温度を維持し，有ＩＩ物の完
全焼却を計った．加熱操作の間中空気をガス炉内に強制
送大して雰囲気中の酸素濃度を１８％以上に保った．焼
成処理完了後、｛９られた焼成温度の異なる３種類の焼
成アパタイトを２０〜６０メッシュの範囲に分級して顆
粒状の焼成アパタイトＡ．Ｂ及びＣを得た．これらの焼
成アバタイトの比表面積、気孔率、主細孔径，結晶子径
及び燐酸三カルシウムの有無を第１表に示す．なお．燐
酸三カルシウムの有無の判定は，Ｘ線回折図に燗酸三カ
ルシウムのピークが明確に認められるものを＋，僅かに
認められるものを士、認められないものを一とした． 第１表 Ａ　　　　Ｂ　　　　Ｃ 焼成点度（℃）８００　　　　９４０　　　　１２００
比表面積（ｓ”／ｇ）　　　１３　　　　　６　　　　
　　０．６気孔率　（％）　　　　６６　　　　　５６
　　　　　１５主細孔率（μｍ）　　　０．０？　　　
　０．１７　　　　０．３０結晶子径（＾）　　　　５
１１　　　　６２：ｌ　　　　７０３＃４酸三カルシウ
ム　　ー　　　　士　　　　士これらの顆粒状焼成アパ
タイトについて動物実験を行ない、免疫反応の有無、感
染症の有無．及び組織学的検索を行なった． 実験動物には成熟家兎を使用し，その両下顎骨下縁に長
方形の骨欠ｔ日を作成し，その骨欠損部に顆粒状焼成ア
バクイトを嵌稙した．なおコントロール側にはアパタイ
トの嵌植を行なわず骨欠損のみを作成した．施術後ｌ、
２．４．８．１２及び２４週後に屠殺し、通法に従い厚
さ３ミクロンのバラフィン切片を作製し，組織学的検索
を行なったところ、全実験群とも経過良好で，強い免疫
反応所見を示さず，感染などにより嵌植アパタイトの排
出を見たちの６なかった．また，顆粒状焼成アバタイト
の嵌植を行なった群ではコントロールに比較して．施術
後早期より多量の骨形成が見られ，骨欠損部の硬組織に
より形態回復は廁術後２週例で認められた．また，試料
Ａ及びＢについては一部生体中への溶解が認められたが
何ら生体の異常は認められず、むしろ骨形成は良好との
所見を得た．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 気孔率が３０〜７０％、比表面積が０．５〜４０ｍ＾２
   ／ｇ及び主細孔径が０．０４〜０．３０μｍである天然
   物由来の生体適合性新規焼成アパタイト。