JPH0461864A - 骨欠損部及び骨空隙部充填材 - 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〉 本発明は、骨腫瘍等の疾患等によって生じる生体の骨欠
損部及び骨空隙部に充填した際において、新生骨の形成
を促進し、更には充填箇所が治癒後において自家骨化す
るヒドロキシアパタイトからなる骨欠損部及び骨空隙部
充填材に関する。

〈従来の技術〉 従来、整形外科、外科又は歯科等の医療分野において、
高度な粉砕骨折、骨腫瘍等の疾患又は歯周病等により、
生体の骨組織に欠損部及び空隙部が生じる場合において
は、患者本人の腸骨等から海綿状の自家骨を採取し、骨
欠損部及び骨空隙部に該自家骨を充填して、当該箇所の
骨組織の回復治癒を早める手法が用いられている。しか
しながら、前記手法では正常な骨組織を切除しなければ
ならないことから、患者の肉体的及び精神的な苦痛が大
きく、また手術にあたって多大な労力を必要とするとい
う問題がある。

更に広範囲な骨欠損部及び骨空隙部に前記自家骨を充填
する際においては、当該箇所を充填するのに十分な量の
前記自家骨を採取できるとは限らず、自家骨だけでは十
分ではない部分の充填に際して、自家骨以外の骨組織代
替材料の使用が必要となる。前記自家骨以外の骨組織代
替物質としては、同種骨及び異種骨がある。しかしなが
ら、同種骨においては冷凍保存骨、脱灰骨等が研究され
ているものの未だ実用化には至っておらず、また異種骨
としては、牛骨の蛋白を除去したキールボ−ンと称する
材料等が使用されているが、新生骨形成能が殆どなく、
拒絶反応を伴うという問題があり、術後の経過は必ずし
も良好ではない。

そこで骨欠損部及び骨空隙部に充填した際に、生体適合
性に優れ、該充填箇所並びにその周辺部において新生骨
形成能に優れ、該充填箇所の構造及び機能の修復、回復
する人工材料の開発が待望されている。人工の骨組織代
替材料としては、各種金属やプラスチック材料等が用い
られているが、前記各種金属やプラスチック材料等では
生体環境下において溶解劣下等の変化を生じ易く、また
毒性及び異物反応を伴うという欠点があり、最近では生
体との親和性に優れ、且つ前記欠点のないセラミックス
系材料が注目されている。前記セラミックス系材料の中
でも生体親和性に優れるアルミナ、リン酸カルシウム系
ガラス、リン酸三カルシウムあるいはヒドロキシアパタ
イトの焼結体若しくは単結晶からなる材料等が注目を集
めている。

しかしながら、アルミナは結合組織を介して新生骨と接
する為、骨組織と直接的な結合を示さないという欠点が
あり、またＣ　ａ　／　Ｐモル比が１．５程度と低いリ
ン酸三カルシウムは生体内での溶解が早く、生体内にお
いて早期に生体組織に置換されるという特徴を有するも
のの、異物反応がやや強く、新生骨形成能にやや劣ると
いう欠点がある。

そこで、前記セラミックス材料の中でも特に早期新生骨
形成能に優れ、また結合組織を介さずに新生骨と接する
ため、充填材と骨組織が直接的に結合するなど、特に生
体親和性に優れたヒドロキシアパタイトが注目されてい
る。前記ヒドロキシアパタイトを使用した骨欠損部及び
骨空隙部充填材としては、特開昭６１−２０５５８号公
報において最短径が０．１〜３．０ｍ＋であり、かつ比
表面積形状径数φが６．３〜１．５であることを特徴と
する充填材が提案されている。

ところで、前記ヒドロキシアパタイトからなる骨欠損部
及び骨空隙部充填材は、該充填材の比表面積の大きさに
よりその特徴も異なる。すなわちＣａ　／　Ｐモル比が
理論値の１．６６７に近く、かつ比表面積の比較的小さ
な、具体的には比表面積が１．０ｒｒｒ／ｇ未満のヒド
ロキシアパタイトは。

水に対する溶解度が小さく、生体組織との反応もそれほ
ど強くないため、生体中での溶解が遅く長期間にわたっ
て充填材として安定に機能するものの、骨欠損部及び骨
空隙部充填材の究極的目的である本来の生体組織による
経時的な置換は期待できないという欠点がある。

一方、比表面積が比較的大きな、具体的には比表面積が
１．Ｏｒｄ／ｇ以上のヒドロキシアパタイトは、比表面
積が１．０ｒｒｒ／ｇ未満のヒドロキシアパタイトに比
して生体組織との反応が活発であり、より早期に新生骨
を形成させる特徴があるものの、該ヒドロキシアパタイ
トを調製する際の焼成温度が低いため、一般に強度が低
いという欠点がある。

〈発明が解決しようとする課題〉 従って、本発明の目的は生体適合性及び早期新生骨形成
能に優れ、かつ長期間充填材として使用するのに十分な
強度を有する骨欠損部及び骨空隙部充填材を提供するこ
とにある。

また本発明の別な目的は、該充填材が生体組織と活発に
反応し、骨組織に置換されることにより充填箇所が自家
骨化する骨欠損部及び骨空隙部充填材を提供することに
ある。

〈課題を解決するための手段〉 本発明によればヒドロキシアパタイトからなる骨欠損部
及び骨空隙部充填材であって、該充填材が１．０ｍ／ｇ
未満の比表面積を有するヒドロキシアパタイトと、１．
ｏｒｒｒ／ｇ以上の比表面積を有するヒドロキシアパタ
イトとを、重量比で５：９５〜９５：５の混合割合で混
合してなることを特徴とする骨欠損部及び骨空隙部充填
材が提供される。

以下本発明を更に詳細に説明する。

本発明の骨欠損部及び骨空隙部充填材は、１、０ｍ２／
ｇ未満の比表面積を有するヒドロキシアパタイト及び１
．０ｒｒｒ／ｇ以上の比表面積を有するヒドロキシアパ
タイトの双方の欠点を補って、より優れた骨欠損部及び
骨空隙部充填材を得る目的で、前記１．０ｒｒｒ／ｇ未
満の比表面積を有するヒドロキシアパタイトと前記１．
０ｍ／ｇ以上の比表面積を有するヒドロキシアパタイト
とを、特定の混合割合で混合することを特徴とする。

本発明の充填材成分である１、０ｍ／ｇ未満の比表面積
を有するヒドロキシアパタイトは、生体中における溶解
が遅いため長期間安定に充填材としての作用を保つ成分
であって、例えば公知の湿式合成法又は乾式合成法を用
いてＣａ　／　Ｐモル比が、好ましくは１．６８５〜１
．６５０の範囲となるように合成したヒドロキシアパタ
イトを、好ましくは１０００〜１２５０℃の温度で焼成
することにより得ることができる。この際、前記Ｃａ７
２モル比が前記範囲外の場合には、前記温度範囲で焼成
する際にヒドロキシアパタイト型構造となり難いので好
ましくない。また前記焼成温度が１０００℃未満の場合
には、１．０ｒｒｒ／ｇ未満の比表面積を有するヒドロ
キシアパタイトが得られず、また１２５０℃を超えると
ヒドロキシアパタイトが分解する危険がある為好ましく
ない。

また本発明の充填材成分である１、０ｒｒｆ／ｇ以上の
比表面積を有するヒドロキシアパタイトは、比表面積が
大きいことから生体中での溶解が早く、生体組織との反
応が活発であるため、早期新生骨形成能に優れる成分で
ある。このようなヒドロキシアパタイトを調製するには
、公知湿式合成法又は乾式合成法により、Ｃａ　／　Ｐ
モル比が好ましくは１．６８５〜１．５００の範囲とな
るように合成したヒドロキシアパタイトを、好ましくは
７００〜１０００℃の焼成温度にて焼成することにより
得ることができる。この際Ｃａ　／　Ｐモル比が前記範
囲外の場合には、ヒドロキシアパタイト型構造となり難
いので好ましくない。更に、該充填材の生体組織との反
応を活発にし、骨組織に置換されやすくするためには、
Ｃａ　／　Ｐモル比を１．５０に近くすることが望まし
い、また前記焼成する際の焼成温度は、生体親和性を損
なわない為に、下限温度を７００’Ｃとするのが好まし
く。

また、比表面積を１．０ｒｒｒ／ｇ以上とするために焼
成の上限温度を、１０００℃とするのが好ましい。更に
ヒドロキシアパタイトのリン酸三カルシウムへの分解を
防ぎヒドロキシアパタイト構造を完全に維持するために
は、Ｃａ７２モル比に応じて上限温度を変えるのが望ま
しく、具体的にはＣａ　／　Ｐモル比が１．６０〜１．
５６の場合には９００℃、Ｃａ７２モル比が１．５５〜
１．５１の場合には８５０℃、またＣ　ａ　／　Ｐモル
比が１．５０の場合には８００℃とするのが特に好まし
い。

本発明における１、０ｒｒｒ／ｇ未満の比表面積を有す
るヒドロキシアパタイトと１．０ｒｒｒ／ｇ以上の比表
面積を有するヒドロキシアパタイトとの混合割合は、重
量比で５＝９５〜９５：５の範囲である。前記１．０ｒ
ｒｒ／ｇ未満の比表面積を有するヒドロキシアパタイト
の混合割合が５重量％未渦の場合には、充填材として十
分な強度が得られず、９５重量％を超えると早期骨形成
能が低下するため前記範囲とする必要がある。

ここで１．０ｒｒｒ／ｇ未満の比表面積を有するヒドロ
キシアパタイトの混合割合を増すことにより、歯科医療
における顎骨の再建等、長期間の使用に最適な充填材と
することができ、また１、０ｒｄ／ｇ以上の比表面積を
有するヒドロキシアパタイトの混合割合を増すことによ
り、あまり荷重が加わらない部分において、早期に充填
材を骨組織で置換させ、充填箇所を自家骨化するのに最
適な充填材とすることができる。

また本発明における骨欠損部及び骨空隙部充填材は、そ
の使用に際して、粉粒体、顆粒体、多孔質体、微密質体
のいずれの形態で用いてもよく、また該充填材の生体へ
の吸収を更に促進するために、該充填材表面にマイクロ
クラックやマイクロポアの如き空隙を付与して用いても
よい。

〈発明の効果〉 本発明の骨欠損部及び骨空隙部充填材は。

１．０ｒｒｒ／ｇ未満の比表面積を有するヒドロキシア
パタイトと１．Ｏｎｆ／ｇ以上の比表面積を有するヒド
ロキシアパタイトとを、特定の混合割合で混合してなる
充填材であるので、生体適合性及び早期骨形成能に優れ
、且つ充填材として長期間使用するのに十分な強度を有
する。また、生体組織と活発に反応するため、該充填材
が骨組織に置換され充填箇所を自家骨化することができ
るので骨欠損部及び骨空隙部充填材として有用である。

〈実施例〉 以下本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。

ｌｊＬ性 ０．２ｍｏｕ／Ｑの水酸カルシウム懸濁液２Ωに、３０
重量％のリン酸水溶液７８ｃｃ、　８２ｃｃ、　８４■
及び８７ｃｃをそれぞれ添加混合し、Ｃａ　／　Ｐモル
比がそれぞれ１．６７　（以下ＨＡＰスラリー１と称す
）、１．６０Ｃ以下ＨＡＰスラリー２と称す）、１．５
５（以下ＨＡＰスラリー３と称す）。

１．５０　（以下ＨＡＰスラリー４と称す）のヒドロキ
シアパタイト懸濁液を得た。得られた懸濁液をそれぞれ
遠心分離した後、１０５℃にて一昼夜乾燥した。次いで
得られたＨＡＰスラリー１の乾燥物を、焼成温度１２０
０℃（以下ＨＡＰＩと称す）、１０５０℃（以下ＨＡＰ
２と称す）、９５０℃（以下ＨＡＰ３と称す）、８００
℃（以下　ＨＡＰ４と称す）、７５０℃（以下ＨＡＰ５
と称す）にて、またＨＡＰスラリー２の乾燥物、ＨＡＰ
スラリー３の乾燥物、ＨＡＰスラリー４の乾燥物をそれ
ぞれ焼成温度７５０℃にて、それぞれ焼成・粉砕した後
、篩分けして最短径が０．５〜１．０ｍ＋の粉粒体を８
種類得た。

得られた粉粒体の比表面積をＢ、Ｅ、Ｔ式１点法を用い
て測定した結果、ＨＡＰＩがＯ，１ｍ／ｇ、ＨＡＰ２が
０．８％／ｇ、ＨＡＰ３が１．５ボ／ｇ、ＨＡＰ４が１
．４５ポ／ｇ、ＨＡＰ５゜ＨＡＰスラリー２の焼成物（
以下ＨＡＰ６と称す）。

ＨＡＰスラリー３の焼成物（以下ＨＡＰ７と称す）及び
ＨＡＰスラリー４の焼成物（以下ＨＡＰ８と称す）の比
表面積はそ九ぞ九１７．５ｒｒｌ’／ｇであった。

またＸ線回折法を用いて、得られた粉粒体の同定及び定
量をそれぞれ行なった結果、全てヒドロキシアパタイト
であった。

更にＨＡＰＩ、ＨＡＰ２．ＨＡＰ３及びＨＡＰ４の粉粒
体を破壊するのに必要な荷重を測定した結果、ＨＡＰＩ
が平均９．０ｋｇ、ＨＡＰ２が平均６．０ｋｇ、ＨＡＰ
３が平均４．’Ｏｋｇ、ＨＡＰ４が平均３．０ｋｇであ
り、焼成温度が高いほど強度も高かった。

ス】１岨Ｌ：」− 製造例で調製したＨＡＰＩとＨＡＰ４とを重量比で９５
：５（実施例１）−５０：５０　（実施例２）、５：９
５（実施例３）の混合割合で、またＨＡＰＩとＨＡＰ５
とを重量比で５０：５０（実施例４）、ＨＡＰｌとＨＡ
Ｐ６とを重量比で５０：５０（実施例５）、ＨＡＰＩと
ＨＡＰ７とを重量比で５０：５０（実施例６）、ＨＡＰ
ＩとＨＡＰ８とを重量比で５０：５０（実施例７）の混
合割合でそれぞれ混合し、充填材を調製した。次いで家
兎の大腿骨に直径５＋ｍ、深さ５閣の骨欠損部を作成し
、該骨欠損部に得られた充填材をそれぞれ充填した。次
に術後１週、２週、４週、１２週。

２４週に該充填部を取り出し、大腿骨長軸方向に切断し
た後、研磨して約１０μｍの薄切片を作製して、該薄切
片の新生骨の形成割合並びに充填材の溶解割合を観察し
た。

その結果、実施例１、実施例２及び実施例３はいずれも
２週〜４週にて新生骨の形成が認められ、１２週〜２４
週になると、充填箇所の中心部分にまで新生骨の形成が
認められた。また実施例４においては、２４週において
の充填材の溶解割合はわずかであったが、該充填箇所周
辺において顕著な新生骨形成が認められた。

更に実施例５、実施例６及び実施例７においては、１２
週で充填箇所における新生骨形成が認められ、しかも該
充填材の溶解も顕著に認められた６溶解割合は実施例７
〉実施例６〉実施例５の順に強く観察された。

よ１孤よ二± 充填材としてＨＡＰＩ　　１００重量％（比較例１）、
ＨＡＰ２　１００重量％（比較例２）、ＨＡＰ３　１０
０重量％（比較例３）　、ＨＡＰ４１００重量％（比較
例４）をそれぞれ用いた以外は、実施例１と同様にして
充填材の新生骨形成割合並びに充填材の溶解割合を観察
した。その結果。

比較例１においては２〜４週において、骨に隣接した充
填材周辺部に少量の新生骨の形成が認められるのみであ
って、実施例１〜３に比して新生骨の形成速度が著しく
遅いものであった。また、比較例２においても、新生骨
の生成速度は著しく遅いものであり、比較例３及び４に
おいてはいずれも１週の初期に充填箇所を指で押圧した
際に、充填材の変形又は破壊等が生じ充填部分が沈下し
たため、観察には紋らなかった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ヒドロキシアパタイトからなる骨欠損部及び骨空隙部充
   填材であって、該充填材が１．０ｍ＾２／ｇ未満の比表
   面積を有するヒドロキシアパタイトと、１、０ｍ＾２／
   ｇ以上の比表面積を有するヒドロキシアパタイトとを、
   重量比で５：９５〜９５：５の混合割合で混合してなる
   ことを特徴とする骨欠損部及び骨空隙部充填材。