JPH0523388A

JPH0523388A - リン酸カルシウムポーラスセメント

Info

Publication number: JPH0523388A
Application number: JP3178380A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Hirano; 昌弘平野; Hiroyasu Takeuchi; 啓泰竹内; Taku Kurihara; 卓栗原
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1991-07-18
Filing date: 1991-07-18
Publication date: 1993-02-02

Abstract

(57)【要約】【構成】 α型第３リン酸カルシウムと第１リン酸カル
シウムとをＣａ／Ｐモル比１．４０〜１．４９８となる
ように混合した混合物を主成分とする粉材と、水を主成
分とする液材とからなり、前記粉材が更にポリ乳酸粉粒
体を含むことを特徴とするリン酸カルシウムポーラスセ
メント。【効果】本発明のリン酸カルシウムポーラスセメント
は、生体親和性に富む特定組成のリン酸カルシウムセメ
ント及びポリ乳酸粉粒体を含む粉材と液材とを基材とし
ているため、生体親和性に優れ、任意の形状の骨欠損部
及び骨空隙部等に容易に充填することができる。更に充
填されたセメントは、生体中においてポリ乳酸粉粒体が
比較的短時間で吸収され、ポーラスなセメント硬化体と
なるので、生体組織が該セメント硬化体中に容易に侵入
することができ、栄養の運搬等が容易となり治癒を促進
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、骨欠損部又は骨空隙部
充填材等の整形外科用セメント等として利用可能なリン
酸カルシウムポーラスセメントに関する。

【０００２】

【従来の技術】水硬性リン酸カルシウムは、凝結硬化に
よって生体内の歯及び骨の主成分に近似した化合物に転
化するために、歯及び骨の修復材料として有用であり、
更には生体高分子や生体中の有害な有機物又は無機質イ
オンの吸着剤として有用なものであることが知られてい
る。

【０００３】従来、前記水硬性リン酸カルシウムとして
は、特開昭５９−８８３５１号公報において硬化液とし
て、塩類及び希薄酸を組合せて使用するリン酸カルシウ
ムセメントが、また特開昭６０−２５３４５４号公報に
おいて、不飽和カルボン酸重合体を含有する酸性溶液を
使用するリン酸カルシウムセメントが開示されている。
しかしながら、前記水硬性リン酸カルシウムにおいて
は、セメントの硬化が終了するまでは、硬化液の酸性が
強く、生体にかなりの刺激を及ぼすという問題があり、
更には、セメントの硬化終了後も未反応の酸の溶出によ
りｐＨが低下し、その結果として生体に刺激を与えると
いう問題もある。

【０００４】そこでかかる問題の解決のため、水により
硬化する水硬性リン酸カルシウムセメントが開発されて
いる（例えば、ＦＣＲＥＰＯＲＴ，ｖｏｌ．６(１９
８８)，ｐ．４７５〜４８０「バイオセラミックスとし
ての水硬性アパタイト」）。前記水により硬化する水硬
性リン酸カルシウムとしては、特開昭６４−３７４４５
号公報において、単に水と練和するのみで３７℃にて、
１０分程度で硬化する水硬性リン酸カルシウムセメント
が提案されている。前記水硬性リン酸カルシウムはｐＨ
がほぼ中性であり、生体に対する刺激も少なく、従来の
水硬性リン酸カルシウムセメントの問題点を解消するも
のである。

【０００５】しかしながら、前記水硬性リン酸カルシウ
ムセメントの硬化体は、表面又は表層部分から硬化体内
部に連通するような気孔を有していないので、生態組織
や血管がセメント硬化体内に侵入することができず、栄
養分の運搬及び新生骨の形成が、該セメント硬化体によ
って阻害されるという欠点がある。従来このような気孔
をセメント硬化体に形成するには、骨欠損部及び骨空隙
部に充填する前にセメント硬化体を加工して行っている
ために、気孔を有する硬化体を骨欠損部及び骨空隙部に
充填するには、予めセメントを硬化させる必要があり、
セメント自体が有するペースト状にしてあらゆる形状に
充填することができるという利点が阻害されるという欠
点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、生体
に対する刺激がなく、任意形状の骨欠損部及び骨空隙部
に容易に充填し得るという利点を有しつつ、生体内にお
いて硬化後、短期間に栄養の運搬及び新生骨の形成等に
有利なポーラス体とすることが可能なリン酸カルシウム
ポーラスセメントを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、α型第
３リン酸カルシウムと第１リン酸カルシウムとをＣａ／
Ｐモル比１．４０〜１．４９８となるように混合した混
合物を主成分とする粉材と、水を主成分とする液材とか
らなり、前記粉材が更にポリ乳酸粉粒体を含むことを特
徴とするリン酸カルシウムポーラスセメントが提供され
る。

【０００８】以下本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明のリン酸カルシウムポーラスセメン
トは、特定の混合割合を有するα型第３リン酸カルシウ
ムと第１リン酸カルシウムとの混合物を主成分とする粉
材が、更にポリ乳酸粉粒体を含むことを特徴とする。

【００１０】本発明のリン酸カルシウムポーラスセメン
トにおいて、粉材の主成分として用いるα型第３リン酸
カルシウムと第１リン酸カルシウムとは、水の存在下に
て反応し、リン酸８カルシウムを生成し、硬化する成分
である。該リン酸８カルシウムは、生体内環境下におい
て比較的速やかにヒドロキシアパタイトに転化するた
め、得られる硬化体は、全体がヒドロキシアパタイトの
微細結晶の絡み合いにより構成されていると考えられ
る。前記第１リン酸カルシウムとしては、市販の第１リ
ン酸カルシウム１水和物等を好ましく挙げることができ
る。

【００１１】前記α型第３リン酸カルシウムと第１リン
酸カルシウムとの混合割合は、Ｃａ／Ｐモル比で１．４
０〜１．４９８の範囲とする必要があり、特に初期強度
を高くする場合には、Ｃａ／Ｐモル比で１．４０〜１．
４７とするのが好ましく、また特に最終強度をより高く
するためには、Ｃａ／Ｐモル比を１．４７〜１．４９８
とするのが好ましい。前記Ｃａ／Ｐモル比が１．４０未
満の場合には最終強度が低下し、また１．４９８を超え
る場合には、初期強度が低下するので前記範囲とする必
要がある。

【００１２】また前記粉材の主成分として、更に第２リ
ン酸カルシウムを含有させることもできる。該第２リン
酸カルシウムは、前記α型第３リン酸カルシウムと水の
存在下にて反応し、リン酸８カルシウムを生成し、硬化
する成分であり、得られるセメント硬化体の強度をより
向上させることができる成分である。該第２リン酸カル
シウムとしては、市販の第２リン酸カルシウム２水和物
等を好ましく挙げることができる。この際第２リン酸カ
ルシウムの混合割合は、粉材全体に対して１０重量％以
下とするのが好ましく、特に５重量％以下とするのが好
ましい。第２リン酸カルシウムの混合割合が１０重量％
を超える場合には、得られるセメント硬化体の強度が低
下するので好ましくない。

【００１３】本発明のリン酸カルシウムポーラスセメン
トにおいて、前記粉材が必須の成分として含有するポリ
乳酸粉粒体は、生体親和性に富み、生体中で比較的短期
間に分解して吸収される成分であって、例えば外科用の
縫合糸等に利用されている毒性の無い成分である。従っ
て該ポリ乳酸粉粒体は、粉剤成分中に含有され、液材と
練和して、ペースト状態で所望の骨欠損部及び骨空隙部
等に充填される。該充填されたセメントの硬化ととも
に、ポリ乳酸粉粒体は分解吸収されて、結果としてセメ
ント硬化体に空孔を形成してポーラスなセメント硬化体
を形成することができる成分である。この際得られる空
孔は、連通し、且つセメント硬化体を貫通していのが最
も好ましいが、セメント硬化体表層部のみに空孔ないし
凹凸が形成されていても、骨組織の侵入が生じセメント
硬化体と骨との機械的強度を向上させることができるの
で好ましい。

【００１４】前記ポリ乳酸粉粒体の含有割合は、粉材成
分全体に対して、１０〜７０体積％であるのが好まし
い。この際１０体積％未満の場合には、得られるセメン
ト硬化体が、充分なポーラス体を形成することができ
ず、また７０体積％を超える場合には、吸収量が多すぎ
て、充填材としての役割を果たさなくなるので好ましく
ない。またポリ乳酸粉粒体の粒径は、５０〜５００μｍ
であるのが好ましい。５０μｍ未満の場合には、空孔が
形成されるが、生体組織の侵入が困難となり、また５０
０μｍを超えると、練和時の操作性が損なわれたり狭い
場所への充填が困難になるので好ましくない。

【００１５】本発明に用いる前記ポリ乳酸粉粒体を製造
するには、例えば市販のポリ乳酸顆粒等を、クロロホル
ム等に溶解後、撹拌しながらメタノール等を徐々に添加
することにより得られるポリ乳酸の沈殿物を、減圧乾燥
後、好ましくは５０〜５００μｍ程度のふるいで分級す
る方法等により得ることができる。

【００１６】本発明のリン酸カルシウムポーラスセメン
トに用いる液材は、水のみでも充分であるが、より操作
性を向上させるために、ポリエチレングリコール、カル
ボキシメチルセルロース等の高分子化合物やコンドロイ
チン硫酸ナトリウム、ヒアルロン酸ナトリウム等のムコ
多糖類を、また硬化時間を短縮するためにコハク酸ナト
リウム、乳酸ナトリウム、塩化ナトリウム等の水溶性ナ
トリウム塩類等を添加して用いることもできる。

【００１７】本発明のリン酸カルシウムポーラスセメン
トを使用するには、α型第３リン酸カルシウム、第１リ
ン酸カルシウム及びポリ乳酸粉粒体、また必要に応じて
第２リン酸カルシウムを含む粉材と、液材とを練和し、
ペースト状等として所望の骨欠損部及び骨空隙部に流し
込むことにより行うことができる。この際前記粉材と液
材との配合割合は、重量比で１．０〜２．５：１の範囲
とするのが好ましい。前記粉材の配合割合が１．０未満
の場合には、硬化に長時間を要し、２．５を超えると練
和時の操作性が低下するので好ましくない。

【００１８】また本発明のリン酸カルシウムセメント
は、必要に応じて硫酸バリウム、次炭酸ビスマス、ヨ−
ドホルム等のＸ線造影剤；ヨ−ドホルム、クロルヘキシ
ジン等の抗菌剤等を添加して用いても良い。

【００１９】

【発明の効果】本発明のリン酸カルシウムポーラスセメ
ントは、生体親和性に富む特定組成のリン酸カルシウム
セメント及びポリ乳酸粉粒体を含む粉材と液材とを基材
としているため、生体親和性に優れ、任意の形状の骨欠
損部及び骨空隙部等に容易に充填することができる。更
に充填されたセメントは、生体中においてポリ乳酸粉粒
体が比較的短時間で吸収され、ポーラスなセメント硬化
体となるので、生体組織が該セメント硬化体中に容易に
侵入することができ、栄養の運搬等が容易となり治癒を
促進することができる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を更に
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。

【００２１】

【参考例１】α型第３リン酸カルシウムと第１リン酸カ
ルシウム１水和物（和光純薬工業株式会社製，食品添加
用）とをＣａ／Ｐモル比が１．４０、１．４５、１．４
８、１．４９８の割合となるようにそれぞれ混合し、セ
メント粉材を得た。次いで得られた粉材１００重量部と
液材として水６０重量部とを、練和し、硬化させた。硬
化時間及び得られたセメント硬化体の圧縮強度を測定し
た。結果を表１に示す。硬化時間はＪＩＳＲ５２０１
に準じ、また圧縮強度は、セメント硬化体（７mmφ，１
４mmＬ）を人工体液に３日間浸漬した後、取り出して濡
れた状態でインストロン社製万能試験機を使用して測定
した。

【００２２】

【参考例２】α型第３リン酸カルシウムと第１リン酸カ
ルシウムとをＣａ／Ｐモル比１．３３及び１．４９９と
した以外は、参考例１と同様にして硬化時間と圧縮強度
を測定した。結果を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【参考例３】参考例１で調製したＣａ／Ｐモル比が１．
４８のセメント粉材に、更に第２リン酸カルシウム２水
和物（和光純薬工業株式会社製，特級）を、粉材全体に
対して２、５、７、１０、１２重量％含有するようにそ
れぞれセメント粉材を調製した。次いで得られたこれら
の粉材を参考例１と同様にして硬化させ、硬化時間と圧
縮強度を測定した。その結果を表２に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】

【製造例１〜３】顆粒状ポリ乳酸（分子量３２万、バイ
オマテリアル・ユニバース社製）６０ｇを、クロロホル
ム（米山薬品工業株式会社製、特級）１０００ｍｌに溶
解した。次いでアセトン（米山薬品工業株式会社製、一
級）１０００ｍｌを添加し、撹拌しながら、メタノール
（純正化学株式会社製、一級）８００ｍｌを徐々に添加
することにより、ポリ乳酸の微細な沈殿物を得た。得ら
れた沈殿物を吸引濾過後、減圧下で乾燥し、得られた粉
粒体を標準ふるい５００μｍ、３５０μｍ、１４９μ
ｍ、５３μｍを用い、それぞれ、５００〜３５０μｍ
（製造例１）、３５０〜１４９μｍ（製造例２）、１４
９〜５３μｍ（製造例３）に分級した。

【００２７】

【実施例１】参考例１で使用したα型第３リン酸カルシ
ウムと第１リン酸カルシウム１水和物とをＣａ／Ｐモル
比が１．４８となるように混合し、次いで製造例１〜３
で調製した各ポリ乳酸の粉粒体を、それぞれ粉材全体の
５０体積％となるように混合し、セメント粉材を得た。
次いで得られたセメント粉材１００重量部に、水５０重
量部を添加して練和し、リン酸カルシウムセメントペー
ストを得た。得られたペーストを、家兎の大腿骨に予め
作製した直径４ｍｍ、深さ５ｍｍの穴に流し込んだ。２
か月後該家兎を屠殺してセメント埋入部位を観察したと
ころ、ポリ乳酸は全て吸収されており、製造例１〜３で
調製したポリ乳酸粉粒体を用いたセメントは、いずれも
良好なポーラス状のセメント硬化体が形成されており、
ポリ乳酸が吸収された空孔部には、旺盛な骨の新生が観
察できた。

【００２８】

【実施例２】参考例３で使用したα型第３リン酸カルシ
ウムと第１リン酸カルシウム１水和物とをＣａ／Ｐモル
比が１．４８となるように混合し、更に第２リン酸カル
シウム２水和物を混合した。次いで、製造例３で調製し
たポリ乳酸の粉粒体を、粉材全体の１０体積％、５０体
積％、７０体積％となるように混合し、セメント粉材を
得た。次いで得られたそれぞれのセメント粉材１００重
量部に、水５０重量部を添加して練和し、リン酸カルシ
ウムセメントペーストを得た。得られたペーストを、実
施例１と同様に家兎の大腿骨に流し込み、２か月後該家
兎を屠殺してセメント埋入部位を観察したところ、ポリ
乳酸は全て吸収されており、いずれも良好なポーラス状
のセメント硬化体が形成され、ポリ乳酸が吸収された空
孔部には、旺盛な骨の新生が観察できた。

フロントページの続き (72)発明者栗原卓埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地三菱マテリアル株式会社セラミツクス研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 α型第３リン酸カルシウムと第１リン酸
カルシウムとをＣａ／Ｐモル比１．４０〜１．４９８と
なるように混合した混合物を主成分とする粉材と、水を
主成分とする液材とからなり、前記粉材が更にポリ乳酸
粉粒体を含むことを特徴とするリン酸カルシウムポーラ
スセメント。
【請求項２】前記粉材が、更に第２リン酸カルシウム
を含むことを特徴とする請求項１記載のリン酸カルシウ
ムポーラスセメント。