JPH06500718A - 多成分材料およびその製造方法 - 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】 多成分材料およびその製造方法 本発明は多成分材料、特に、例えば、充填剤粒子の形態の添加剤を含有する２成 分材料に関する。本発明は、さらに詳しくは、ポリマーおよび／またはコポリマ ー並びに充填剤粒子を含有するインブラント材料に関する。このようなインブラ ント材料は、補綴成分を骨内で固定し、がっ、骨を補強するのに使用され、さら に、例えば、複合骨接合の際に骨ネジの合釘または固定ネジ用インブラントとし て使用される。ポリマーとしては、ポリマーアクリレート、特にポリメチノげク リレートが用いられる。つぎに、このようなインブラント材料を用いて本発明を 説明するが、該インブラント材料は、また、少なくとも１つ以上のポリマー成分 および少なくとも１つ以上のモノマー成分並びに添加剤、特に、粒子形状の添加 剤からなる任意の多成分材料から構成される。

前記インブラント材料は骨セメントとして知られており、すでに臨床試験されて いる。インブラント材料は体内に吸収されないが生物学的に不活性であり、両系 と一体化される。公知の骨セメントは、一般に小球体の形態であってビードポリ マーと呼ばれるポリマー成分、七ツマー成分（および所望により重合触媒）、安 定剤および活性剤から構成される。それらを使用する前に、各成分はできる限る 均質に混合される。アクリレートベース上の骨セメントが、補綴成分用の有利な 固定材料であることが判明している。しかし、このような骨セメントの欠点は、 改良された混合および塗布方法にもかかわらず、材料強度および再現性がいまだ に確実に最適化されていないことである。骨セメントは臨床的使用の間に摩耗す ることがあり、骨吸収の結果として破損を増大する兆候を示し、インブラントの 回避できない転位を生じる。

一般に、充填剤粒子を前記インブラント材料に添加すると、特にある種のポロシ ティ−を形成することにより、インブラントおよび骨間の結合が改良され、その 結果、骨組織が再増殖する。

ドイツ特許第２９０５８７８号から公知であるように、いわゆる充填剤セメント である充填剤粒子を含有する骨セメントの問題点の１つは、充填剤粒子の細孔が 七ツマ−を吸収するため、この七ツマ−がポリマー粉末を埋封するのに利用でき ないことにある。この結果、重合が不完全となり、モノマーが患者の循環系統内 に浸透し得る。さらに、細孔が所望の方法で作成できず、骨セメントの強度がど うしても減少する。ドイツ特許第２９０５８７８号では、細孔容積を一時的に閉 じてモノマーの浸透を防ぐことにより、この問題を解消する試みがなされている 。しかし、充填剤粒子は、骨に対してできる限り自由に接近できるべきであり、 そうでなければ、充填剤粒子の自由表面が骨に対して接近できないため、骨セメ ント内に完全に埋封できない。

また、ドイツ特許第２９０５８７８号の前記充填剤粒子は、好ましくは、例えば 、一般的な意味で充填剤粒子と解される吸収性リン酸三石灰、Ｘ線撮影造影剤お よび抗生物質から構成される。したがって、本発明の範囲に含まれる「充填剤粒 子」なる用語は、例えば、Ｘ線撮影造影剤および抗生物質を含む。Ｘ線撮影造影 剤および抗生物質が骨セメントの強度を明らかに４〜２５％減少させることは、 すでに示されている［リー・エイ・ジエイ・ンー（Ｌｅｅ　Ａ、　Ｊ、　Ｃ，） 　、リング・７−ルー　ｘス−ｘム（Ｌｉｎｇ　Ｒ，Ｓ、　Ｍ、　）およびパン ガラ・ニス・ニス（Ｖａｎｇａｒａ　Ｓ、　Ｓ。

）、アーチブズ・オブ・オーツバエディック・アンド・トウラウマテイツク・サ ージエリ−（Ａｒｃｈ、　０ｒｔｈｏｐ、　Ｔｒａｕｍａｔ、　Ｓｕｒｇ、）　 ］　。同様番；、Ｘ線撮影造影剤が骨セメントの第２の重合性マトリックス中の 充填欠陥を示すことが明らかにされた［クラウス・ドラエナート（Ｋｌａｕｓ　 Ｄｒａｅｎｅｒｔ）　、セメント固定の実際に対する運動器官２の外科学的研究 および教育（Ｆｏｒｓｃｈｕｎｇ　ｕｎｄ　Ｆｏｒｔｂｉｌｄｕｎｇ　ｉｎ　ｄ ｅｒ　Ｃｈｉｒｕｒｇｉｅ　ｄｅｓ　Ｂｅｖｅｇｕｎｇｓａｐｐａｒａｔｓ　’ １．　ｚｕｒ　Ｐｒａｘｉｓ　ｄｅｒ　Ｚｅｍｅｎｔｖｅｒａｎｋｅｒｕｎｇj 　、アート・ ラント・サイエンス（Ａｒｔ　ｕｎｄ　５ｃｉｅｎｃｅ）　、ミュンヘン、３９ 頁、ｌ５ＤＮ３−９２３１１２−１１−４）］。

４０ｇのポリマー粉末を含有する骨セメントの通常の項八（ｐａｃｋｉｎｇ）に お（１て、通常は硫酸バリウムまたは二酸化ジルコニウムの形態の６ｇまでのＸ 線撮影造影剤が添加される。ビスマス化合物も使用できる。また、ドイツ特許第 ２９０５８７８号から公知であるが、ヒドロキシルアパタイトを適量添加すると 、骨セメントインブラントに十分なＸ線撮影コントラストを付与する。Ｘ線撮影 コンラスト剤は、骨セメント中に埋封されても、より狭い意味での多孔性充填剤 粒子とは随分異なるＸ線不浸透性材料としての機能を果たす。

骨セメントの強度の減少は別として、充填剤であるＸ線撮影造影剤の添加により 、この充填剤の添加、特に混合物の均質性の再現性によってポリマー粉末の工業 生産においてたいして重大でない問題が引き起こされるという問題を起こす。

ボールミルおよび種々の振盪機を用いる洗練された技術にもかかわらず、骨セメ ントのそれぞれの充填物は、Ｘ線撮影造影剤のいわゆる団塊を含有し、それによ り、モノマーが吸収された結果、この骨セメント素材の混合条件および粘度が通 常の骨セメントのそれとまったく異なるようになることが示された。例えば、種 々の製造業者のＸ線撮影造影剤、例えば、二酸化ジルコニアでも異なることがあ り、特に硫酸バリウムでは、いわゆる団塊が形成される傾向にある。

か（して、本発明の目的は、前記課題を解決し、粒子形状の添加剤が多成分材料 の強度を減少させたり、充填欠陥を引き起こしたりしない、添加剤を含有する多 成分材料、特に２成分材料を提供することである。

特に、本発明の目的は、前記課題を解決し、充填剤粒子がインブラント材料の強 度を減少させたり、充填欠陥を引き起こしたりしない、骨セメント等の充填剤粒 子を含有するインブラント材料を提供することである。本発明のさらに他の目的 は、充填剤粒子をインブラント材料中に均質でかつ再現可能に分布させることを 目的とする。本発明のさらに他の目的は、添加剤、特に粒子形状の添加剤を含有 する多成分材料の製造方法、さらに詳しくは、前記利点を有する充填剤粒子を含 有するインブラント材料を提供することを目的とする。

この目的は、多成分材料、特にインブラント材料および本発明の方法によって達 成される。本発明は、適当な手段を用いる見識に基づき、モノマーおよびポリマ ーの自己硬化性混合物を確実にする材料からなるポリマー成分は、実用的かつ所 望の時間内で硬化し、添加剤、例えば、充填剤粒子を理想的な方法で収容できる 。このため、材料を製造する間、充填剤粒子または他の添加剤はポリマー粒子に よって少なくとも部分的に包囲され、例えば、ポリマー粒子で被覆されるあるい はその中に埋封される。それにより、充填剤粒子または他の添加剤を配合する際 の問題が容易にかつニレガントな方法で解決される。

本明細書において、「ポリマー」なる用語は、コポリマーを包含することもある と解される。本発明によれば、ポリアクリレートまたはポリメタクリレートベー ス上のポリマー、アクリレートとメタクリレートのコポリマー、前記ポリマーと コポリマーの混合物、エポキシ樹脂またはインブラント材料として使用できる他 のプラスチックのポリマーが好ましく用いられる。

充填剤粒子、例えば、Ｘ線撮影造影剤は、好ましくは、粒径５〜１５μｍである 。一方、粉末成分のポリマー球体は大きく、例えば、通常のバラニスＲ（Ｐａｒ ａｃｏｓ　Ｒ，商品名）セメントでは１〜１４０μ厘の径分布を有し、最大径は ６０〜８０μｍである。粒子は略球状であり、前記径規格値は、この場合、球体 の径を指していう。粒子が球体でない場合、粒子の平均径は前記径規格値によっ て理解できる。充填剤粒子は粒径が２５０μｍまでであり、ポリマー粒子は粒径 が３００μｍまでである。

本発明の方法において、より小さい充填剤粒子、例えば、Ｘ線撮影造影剤粒子が ポリマー粒子の製造中に結晶化の核として埋封され、この方法では、骨セメント の通常の項八に必要な６ｇのＸ線撮影造影剤が、ポリマー粉末に対して自由に添 加される充填剤粒子を追加せずに、ポリマー成分によって収容できる。したがっ て、モノマー液体を収容できるポロシティ−がさらに形成されるのを防止するこ とができる。さらに、湿潤欠陥および間隙がＸ線撮影造影剤と七ツマ−の界面上 に生じるのを防ぐことができる。また、Ｘ線撮影造影剤を粉末成分のよりずっと 安定なポリマー中に配合し、最終重合中に添加上ツマ−の耐性に劣るマトリック ス中に配合しないことが保証される。

粒子、例えば、Ｘ線撮影造影剤をポリマー中に埋封しても、該Ｘ線撮影造影剤が Ｘ線不浸透性材料として機能するのを防止しない。Ｃｒｙ、、ＢａＳＯ４，５ｉ ２ｏ３、Ｂｉ（ＯＨ）ｓおよび／または固体ヨード含有（１ｏｄｉｆｅｒｏｕｓ ）造影剤は、好ましくは、Ｘ線撮影造影剤として使用される。

また、充填剤粒子は活性物質を含有することもできる。すなわち、活性物質、例 えば、抗生物質は、最初にポリマー粒子中に埋封されたあるいはこれで被覆され ても拡散によって放出されることが示された。したがって、本発明によれば、こ のような物質、例えば、抗生物質の少なくともほとんどをポリマー粉末成分によ って収容することもできる。好ましくは、ゲンタマイシンおよび／またはクリン ダマイシンが抗生物質として使用される。

また、拡散によってポリマーから徐放される他の活性物質を、充填材料としてポ リマーに埋封することもできる。

例えば、埋封可能な充填剤粒子であるヒドキシルアパタイト、リン酸三石灰ある いは他のリン酸カルシウムまたは炭酸カルシウム化合物、アルミニウムまたは酸 化アルミニウム化合物および／またはシリコン化合物を、ポリマー粒子中に埋封 するまたはこれらで被覆することができる。前記の充填剤粒子の組合せも可能で ある。

ドイツ特許第２９０５　８７８号によれば、リン酸三石灰の細孔容積は、好まし くは、Ｑ、１ｍｌ／ｇ未満である。本発明のインブラント材料において、充填剤 粒子はポリマー中に埋封されるまたはこれで被覆されるため、高ポロシティ−を 有することができる。充填剤粒子は、好ましくは、２０〜８０％のポロシティ− を有する。少なくとも５０％以上のポロシティ−を有する充填剤粒子を用いるこ ともできる。一方、単にミクロポロシティ−を有するほとんど０に近い細孔容積 を有す緻密な充填剤粒子を本発明のインブラント材料に配合することもできる。

本発明のインブラント材料を製造するため、充填剤粒子をポリマーで少なくとも 部分的に被覆できるまたはポリマー中に埋封できるすべての方法が好適である。

これには、種々の公知の通常方法が適している。例えば、噴霧法において、沈殿 溶液中でポリマーが充填剤粒子と共に形成されることにより、被覆を行うことが できる。充填剤粒子をポリマーに被覆または埋封することは、沈殿、静電被覆、 浸漬法による被覆またはペレット成形法による被覆あるいは他の公知の方法にょ って行うことができる。

充填剤、例えば、Ｘ線撮影造影剤の混入は、通常の骨セメント、好ましくはビー ドポリマーの形態の骨セメントを、充填剤、例えば、二酸化ジルコニアのＸ線撮 影造影剤と共に均質に混合し、次に、射出成形機を用いて高圧下で好適なノズル を通して沈殿浴内に押し出すことにより、特に単純で好ましい方法で達成できる 。一般に、約３００バールの圧力が加えられるが、圧力は２０００１く−ルまで である。沈殿粒子が小さい程、ノズルは細かく、加える圧力は高い。ｄラコスＲ セメント等の通常の骨セメントを用いる場合、ポリマーは２５０℃より僅かに高 い温度で焼成するため、温度は約１９０〜２５５℃である。粒径５〜１５μｍの 充填剤の不規則な表面により、充填剤をポリマー成分に確実に混入する大きい接 着面が得られる。また、沈殿浴においては、ポリマーは長時間にわたって充填剤 粒子に接着して、すべての充填剤粒子が取り込まれる。この製造方法は安価であ り、さらに、すでに臨床試験された出発材料をインブラント材料の製造に用いる ことができるという利点を付与する。

ポリマー材料を任意の形態のコンパクトブロックとして製造し、次に、それを適 当な寸法の粒体に破砕することもできる。この方法では、ポリマー球体は形成さ れないが、かなり不規則な粒子が形成される。このようにして得られたポリマー 成分を用いると明らかに改良された機械的性質を有する骨セメントが得られるこ とが判明した。すべてのポリマー成分がこのような粒体から構成される必要はな （、少な（とも１〜５０重量％以上であり、一方、良好な結果は５〜２０重量％ で得ることができる。

溶融素材に加工する、あるいは混合してモノマー液体とした後に重合することに よって充填剤粒子をポリマーブロックに配合すると、充填剤粒子が密閉された粒 子と密閉されない粒子が破砕中に得られる。このような粒体を直接用いることも できる。また、充填剤粒子を含有しない粒体を、別の方法で得られたポリマー被 覆充填剤粒子と共に使用することもできる。

破砕または加硫によってポリマーブロックから得られた不規則な粒体の使用は、 本願のポリマー被覆充填剤の使用と関係なく、非常に有利である。遊離充填剤粒 子が存在する通常の骨セメントでも、球状プレポリマーを少なくとも１〜５０重 量％の粒体に変えることによって良好な機械的性質が得られる。

本発明のインブラント材料は補綴成分を骨内で固定し、骨を補強するのに優れて いる。また、本発明のインブラント材料は複合骨接合の際に骨ネジの合釘または 固定ネジとして使用できる。

本発明のインブラント材料の利点は、例えば、インブラント材料を骨セメントと して用いる場合に混合挙動があまり影響を受けないことであり、それにより、均 質素材の再現性がかなり改良できる。さらに他の利点は、インブラント材料から のかなり均一な活性物質が高濃度で放出できることである。最後に、七ツマー消 費量が少ないためにインブラント材料を硬化する間の温度が減少し、材料の機械 的安定性を劇的に増大し、Ｘ線撮影コントラストがさらに均一に分散されるこ１ ０００ｇのポリメチルメタクリレート粒体を、Ｘ線撮影造影剤として機能する１ ５０ｇの二酸化ジルコニアと共に溶解し、溶融素材をノズルを通して沈澱浴中に 押し出した。二酸化ジルコニアが埋封されたポリマー球体が形成される。次に、 得られたポリマー球体を種々の篩を通して篩別し、乾燥し、最後に１〜１４０μ ｍの範囲で収集し、容器内に充填し、ベンジルペルオキシドで処理し、填実して 使用に供した。

酸化ジルコニアと共に、噴射ユニット内の沈殿洛中に押し出した。この方法にお いて、二酸化ジルコニアはポリメチルメタクリレートで被覆され、沈殿浴内で集 められた二酸化ジルコニアを含有するポリメチルメタクリレート球体は実施例１ と同様にして濾過され、添加されるベンジルペルオキシドで填大された。

１０００ｇの通常のポリメチルメタクリレートビードポリマーを、Ｘ線撮影造影 剤として機能する１５０ｇ二酸化ジルコニアと共に均質にブレンドし、チャンバ ー内で２５０℃に加熱しすることにより液化する。次に、溶融素材を、ノズルを 通して沈殿浴中に約３００バールで押し出す。二酸化ジルコニアが埋封されたポ リマーが形成される。得られたポリマー球体を種々の篩で篩別し、乾燥し、最終 的に１〜１４０μｍの範囲で収集し、容器内に充填し、ベンジルペルオキシドで 処理し、填実して使用に供する。図は、約８０μｍの粒径を有する、黒色のＸ線 撮影造影剤である埋封された二酸化ジルコニアを含有するポリマー球体を示す。

ｒ工Ｇ、１ 国際調査報告 国際調査報告 フロントベージの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、　ＥＳ、　ＦＲ，ＧＢ、　ＧＲ，ＩＴ、　ＬＵ、　ＮＬ、　ＳＥ）、ＪＰ 、　ＵＳ

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. １．ポリマーおよび／またはコポリマー並びに粒子形状の添加剤を含有してなり 、ポリマーおよび／またはコポリマー材料が最終重合前に粒子形状の添加剤を少 なくとも部分的に包囲することを特徴とする重合性多成分材料。
2. ２．ポリマーおよび／またはコポリマー並びに充填剤粒子を含有してなり、ポリ マーおよび／またはコポリマー材料が充填剤粒子を少なくとも部分的に包囲する ことを特徴とするインプラント材料。
3. ３．充填剤粒子が最終重合前にポリマーおよび／またはコポリマー材料中に埋封 される請求項２記載のインプラント材料。
4. ４．インプラント材料が、ポリカーボネートまたはポリメタクリレートベース上 のポリマー、アクリレートとメタクリレートのコポリマー、エポキシ樹脂および ／またはインプラント材料として使用できるプラスチックのポリマーを含有する 請求項２または３記載のインプラント材料。
5. ５．充填剤粒子を少なくとも部分的に包囲するポリマーおよび／またはコポリマ ー材料の粒子が粒径１〜３００μｍである請求項２〜４いずれか１項記載のイン プラント材料。
6. ６．充填剤粒子がＺｒＯ２、ＢａＳＯ４、Ｂｉ２Ｏ３、Ｂｉ（ＯＨ）３および／ または液体または固体のヨード含有造影剤を含有する、あるいはそれらから構成 される請求項２〜５いずれか１項記載のインプラント材料。
7. ７．充填剤粒子が少なくとも１つ以上の活性物質を含有する請求項２〜６いずれ か１項記載のインプラント材料。
8. ８．抗生物質を活性物質として添加する請求項７記載のインプラント材料。
9. ９．ゲンタマイシンおよび／またはクリンダマイシンを抗生物質として添加する 請求項８記載のインプラント材料。
10. １０．ヒドロキシルアパタイト、リン酸三石灰および／または他のリン酸カルシ ウムまたは炭酸カルシウム化合物、アルミニウムまたは酸化アルミニウム化合物 および／またはシリコン化合物を、ポリマーおよび／またはコポリマー材料の粒 子中に少なくとも部分的に埋封ずる請求項２〜９いずれか１項記載のインプラン ト材料。
11. １１．充填剤粒子が粒径１〜２５０μｍ、好ましくは５〜１５μｍである請求項 ２〜１０いずれか１項記載のインプラント材料。
12. １２．充填剤粒子が２０〜８０％のポロシティーを有する請求項２〜１１いずれ か１項記載のインプラント材料。
13. １３．充填剤粒子が稠密であり、その細孔容積が約０である請求項２〜１１いず れか１項記載のインプラント材料。
14. １４．粒子形状の添加剤が、最終重合前に、ポリマーおよび／またはコポリマー の粒子で被覆されることを特徴とする請求項１記載の多成分材料の製造方法。
15. １５．粒子形態の添加剤が、最終重合前に、ポリマーおよび／またはコポリマー の粒子中に埋封されることを特徴とする請求項１記載の多成分材料の製造方法。
16. １６．充填剤粒子がポリマーおよび／またはコポリマー材料で被覆されることを 特徴とする請求項２〜１３いずれか１項記載のインプラント材料の製造方法。
17. １７．充填剤粒子がポリマーおよび／またはコポリマー材料中に埋封されること を特徴とする請求項２〜１３いずれか１項記載のインプラント材料の製造方法。
18. １８．噴霧法によって被覆または埋封が行われる請求項１６または１７記載の方 法。
19. １９．沈澱によって被覆または埋封が行われる請求項１６または１７記載の方法 。
20. ２０．静電被覆、浸漬法による被覆あるいはペレット法による被覆によって被覆 または埋封が行われる請求項１６または１７記載の方法。
21. ２１．噴霧法において、ポリマーおよび／またはコポリマー材料が沈澱溶液中で 充填剤粒子と共に成形される請求項１６または１７記載の方法。
22. ２２．充填剤粒子が、ポリマーおよび／またはコポリマーのビードポリマー粉末 によって溶融素材中に収容され、該溶融素材がノズルを通して沈澱浴中に押し出 される請求項２〜１３いずれか１項記載のインプラント材料の製造方法。
23. ２３．補綴成分を骨内に固定し、骨を補強するための、あるいは骨ネジの合釘ま たは固定ネジ用インプラントとしての請求項２〜１３いずれか１項記載のインプ ラント材料の使用。