JPH0741467Y2 - Calcium phosphate hardened composite bone filling material - Google Patents
Calcium phosphate hardened composite bone filling materialInfo
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- JPH0741467Y2 JPH0741467Y2 JP1989053762U JP5376289U JPH0741467Y2 JP H0741467 Y2 JPH0741467 Y2 JP H0741467Y2 JP 1989053762 U JP1989053762 U JP 1989053762U JP 5376289 U JP5376289 U JP 5376289U JP H0741467 Y2 JPH0741467 Y2 JP H0741467Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 「利用分野」 本考案は、リン酸カルシウムの複合骨補填材に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Application] The present invention relates to a composite bone substitute material of calcium phosphate.
「従来技術及びその問題点」 近年、種々のリン酸カルシウム系セラミックスが生体適
合性に優れた材料として注目されており、既に数社が製
品化に成功し、盛んに臨床応用が行われている。これら
のリン酸カルシウム系セラミックスの製造方法として
は、原料粉末を乾式成形した後、焼結させ、機械加工す
る方法、乾式成形した後、機械加工し、焼結する方法、
あるいは原料粉末をスラリー化して湿式成形（鋳込成
形、押出成形、射出成形など）し、焼結する方法がとら
れている。これらの方法は、構造材料セラミックスのよ
うに一定形状のものを大量に生産する場合には、優れて
いるが、生体材料、特に骨の欠損部への補填を目的とし
た不定形状のものには適していない。“Prior art and its problems” In recent years, various calcium phosphate-based ceramics have been attracting attention as materials having excellent biocompatibility, and several companies have already succeeded in commercializing them and are actively being clinically applied. As a method for producing these calcium phosphate-based ceramics, a method of dry-molding the raw material powder, followed by sintering, a method of machining, a method of dry-molding, then machining and sintering,
Alternatively, a method is used in which the raw material powder is slurried, wet-molded (cast molding, extrusion molding, injection molding, etc.) and sintered. These methods are excellent in the case of mass-producing structural materials such as ceramics having a constant shape in large quantities, but are not suitable for biomaterials, especially those having an irregular shape for the purpose of filling a defect in bone. Not suitable.
ところで、ハイドロキシアパタイト以外のリン酸カルシ
ウムは、加水分解によりハイドロキシアパタイトに転化
すると言われているが、ある特定条件下においては、生
成したハイドロキシアパタイトを硬化させうることが判
明してから、この性質を利用して歯科用あるいは医科用
セメントとしてリン酸カルシウム粉末を用いることが盛
んに研究されている（例えば、特開昭62-12705号、特開
昭61-161206号、特開昭59-182263号、特開昭59-88351号
公報等）。By the way, calcium phosphates other than hydroxyapatite are said to be converted to hydroxyapatite by hydrolysis, but under certain specific conditions, it was found that the generated hydroxyapatite can be cured, and this property is utilized. The use of calcium phosphate powder as a dental or medical cement has been extensively studied (for example, JP-A-62-12705, JP-A-61-161206, JP-A-59-182263, and JP-A-59-182263). 59-88351 publication).
本考案者らは、特願昭63-332090号明細書（特公平6-775
98号公報）において、リン酸カルシウム系硬化体を多糖
類と複合化することによって成形性に優れ、高強度のリ
ン酸カルシウム系硬化体を製造できることを明らかにし
た。この硬化体の圧縮強度は約50MPaであり、従来市販
されている骨補填材のそれを上回るものであるが、それ
でも万一過負荷がかかり、破壊した場合、ばらばらにな
ってしまう。また、この硬化体には、数10μｍの気孔が
多数存在しているが、骨組織の侵入によるアンカリング
に有効であるとされている数100μｍ〜数mmの気孔は存
在していない。The inventors of the present invention have disclosed the specification of Japanese Patent Application No. 63-332090 (Japanese Patent Publication No. 6-775).
No. 98), it was clarified that a calcium phosphate-based cured product having excellent moldability and high strength can be produced by combining the calcium phosphate-based cured product with a polysaccharide. The compression strength of this hardened body is about 50 MPa, which is higher than that of the commercially available bone prosthesis material, but even if it is overloaded, it will fall apart when broken. Further, this cured body has a large number of pores of several tens of μm, but does not have pores of several hundreds of μm to several mm which are said to be effective for anchoring due to invasion of bone tissue.
「考案の目的」 本考案の目的は、高強度化を実現し、仮に破壊したとし
てもばらばらにならず、また、骨組織の侵入によるアン
カリングに有効な気孔を持つリン酸カルシウム系硬化体
複合材料から成る骨補填材を提供することにある。"Purpose of Invention" The purpose of the present invention is to realize a high strength, not to be separated even if it is destroyed, and to use a calcium phosphate-based hardened composite material having pores effective for anchoring due to invasion of bone tissue. To provide a bone substitute material.
「考案の構成」 本考案による骨補填材は、リン酸カルシウム系硬化体と
メッシュ材を組み合わせて複合体とすることによって高
強度化（破壊時の飛散防止）と多孔質化を図ったもので
ある。[Constitution of Device] The bone prosthesis material according to the present invention has a high strength (scattering prevention at breakage) and a porous structure by combining a calcium phosphate-based hardened material and a mesh material into a composite.
すなわち、本考案の複合骨補填材は、メッシュ材を構成
する線材又は繊維がリン酸カルシウム系硬化体で包囲さ
れていることを特徴とする。この複合骨補填材は多孔質
の状態となる。That is, the composite bone filling material of the present invention is characterized in that the wire or fiber constituting the mesh material is surrounded by the calcium phosphate-based hardened material. This composite bone filling material is in a porous state.
本考案に使用するメッシュ材としては、金属製、セラミ
ックスファイバー製又は天然若しくは合成繊維製メッシ
ュ材がある。金属製メッシュ材としては、生体適合性の
金属、例えばステンレス鋼、チタン、チタン合金、タン
タルなどから成るメッシュ材を使用することができる。
セラミックスファイバーとしては、アルミナ繊維、炭素
繊維などがある。また、天然又は合成繊維製メッシュ材
としては、絹、キチン、ポリ乳酸、ポリエステルなどか
ら成る生体適合性メッシュ材を使用することができる。
メッシュ材の目の開きは、目的に応じて適宜選択するこ
とができる。The mesh material used in the present invention includes metal, ceramic fiber, or natural or synthetic fiber mesh material. As the metal mesh material, a mesh material made of a biocompatible metal such as stainless steel, titanium, titanium alloy, or tantalum can be used.
As the ceramic fiber, there are alumina fiber, carbon fiber and the like. As the mesh material made of natural or synthetic fiber, a biocompatible mesh material made of silk, chitin, polylactic acid, polyester or the like can be used.
The openings of the mesh material can be appropriately selected according to the purpose.
また、リン酸カルシウム系硬化体は、α−リン酸三カル
シウム及び／又はリン酸四カルシウムを含む粉剤と酸水
溶液とを練和することによって得られるものであり、こ
の練和物が硬化する前にメッシュ材を練和物でくるむこ
とによって本考案の複合骨補填材を製造することができ
る。Further, the calcium phosphate-based cured product is obtained by kneading a powdery agent containing α-tricalcium phosphate and / or tetracalcium phosphate and an aqueous acid solution, and the kneaded product is a mesh before being hardened. The composite bone filling material of the present invention can be manufactured by wrapping the material with a kneaded product.
粉剤は、α−リン酸三カルシウム若しくはリン酸四カル
シウム又はこれらの混合物を必須成分として含むもので
あり、場合によりさらにハイドロキシアパタイトあるい
はβ−リン酸三カルシウムを含んでいてもよいが、α−
リン酸三カルシウム及び／又はリン酸四カルシウムを全
体の1/3以上含むことを必要とする。これらの成分が1/3
未満であると、組成物が充分に硬化しない。ハイドロキ
シアパタイトあるいはβ−リン酸三カルシウムを添加す
ると、硬化体の強度が改善されるため、これらを含む粉
剤を用いるのが好ましい。また、これらの粉剤成分は、
完全には純粋でなくてもよく、合成中に生じた少量の不
純物を含んでいてもよい。The powder agent contains α-tricalcium phosphate or tetracalcium phosphate or a mixture thereof as an essential component, and may further contain hydroxyapatite or β-tricalcium phosphate, but α-
It is necessary to contain 1/3 or more of tricalcium phosphate and / or tetracalcium phosphate. 1/3 of these ingredients
If it is less than the above range, the composition does not cure sufficiently. When hydroxyapatite or β-tricalcium phosphate is added, the strength of the cured product is improved, so it is preferable to use a powder agent containing these. Also, these powder components are
It may not be completely pure and may contain small amounts of impurities generated during the synthesis.
一方、硬化液として使用する酸水溶液は、無機及び有機
の各種の酸を溶解して含むものであってよい。酸として
は、例えばリン酸などの無機酸、又は酢酸、乳酸、クエ
ン酸、リンゴ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、酒
石酸、ポリアクリル酸などの有機酸が挙げられる。これ
らの酸を好ましくは25重量％以上、より好ましくは25〜
55重量％の酸濃度の水溶液として用いる。酸性水溶液の
酸濃度が25重量％未満であると、粉剤と混合することに
よって得られる硬化体が所望の強度を示さない。On the other hand, the aqueous acid solution used as the curing liquid may contain various inorganic and organic acids dissolved therein. Examples of the acid include inorganic acids such as phosphoric acid and organic acids such as acetic acid, lactic acid, citric acid, malic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, tartaric acid and polyacrylic acid. The amount of these acids is preferably 25% by weight or more, more preferably 25 to
Used as an aqueous solution with an acid concentration of 55% by weight. If the acid concentration of the acidic aqueous solution is less than 25% by weight, the cured product obtained by mixing with the powder does not exhibit the desired strength.
メッシュ材を構成する線材又は繊維がリン酸カルシウム
系硬化体で包囲されている形態の複合骨補填材を製造す
る場合には、メッシュ材の目が荒いものを用いるので、
粘度の低い練和物では流れ落ちてしまう。これを防止す
るには、液剤に増粘剤を添加するか、粉剤／液剤比を上
げるか、あるいは特願昭63-332090号明細書（特公平6-7
7598号公報）に記載した練和物を用いる。特に、上記明
細書に記載した練和物を用いるのが好ましい。この練和
物は、前記のような酸水溶液中に多糖類を添加・溶解さ
せた硬化液を粉剤と混練することによって得られる。使
用しうる多糖類としては、カルボキシメチルキチン、グ
リコールキチン、プルラン、ペクチン、高メトキシ化ペ
クチン、ヒアルロン酸及びキトサンが挙げられ、特にキ
トサンが好ましい。本明細書において、「キトサン」と
は、部分的又は完全に脱アセチル化されたキチンを意味
するものとする。キトサンの脱アセチル化度及びカルボ
キシメチルキチン及びグリコールキチンの置換度は、特
に制限されない。When the composite bone filling material in the form in which the wire or the fibers constituting the mesh material are surrounded by the calcium phosphate-based hardened material, since the mesh material has coarse mesh,
Kneaded products with low viscosity will run off. To prevent this, a thickener is added to the liquid agent, or the powder / liquid agent ratio is increased, or Japanese Patent Application No. 63-332090 (Japanese Patent Publication No. 6-7
The kneaded mixture described in JP 7598) is used. In particular, it is preferable to use the kneaded product described in the above specification. This kneaded product can be obtained by kneading a hardening liquid in which a polysaccharide is added and dissolved in the above-mentioned aqueous acid solution with a powder. Polysaccharides that can be used include carboxymethyl chitin, glycol chitin, pullulan, pectin, highly methoxylated pectin, hyaluronic acid and chitosan, with chitosan being particularly preferred. As used herein, "chitosan" shall mean partially or fully deacetylated chitin. The degree of deacetylation of chitosan and the degree of substitution of carboxymethyl chitin and glycol chitin are not particularly limited.
多糖類は、生じる硬化液が室温で15cp以上、好ましくは
100cp〜20000cp、さらに好ましくは500cp〜10000cpの粘
度を有するような量で酸水溶液に溶解する。硬化液の粘
度が15cpより低いと、展延性を有するガム状練和物が得
られない。Polysaccharides have a resulting curing liquid of 15 cp or more at room temperature, preferably
It is dissolved in an aqueous acid solution in an amount such that it has a viscosity of 100 cp to 20000 cp, more preferably 500 cp to 10000 cp. If the viscosity of the curing liquid is lower than 15 cp, a gum-like kneaded product having spreadability cannot be obtained.
多糖類を含有する酸水溶液を硬化液として用いることに
より、粉剤は中性領域で穏和に硬化することができ、練
和物は、ガム状となり、充分な展延性を有し、メッシュ
材の線材又は繊維を容易に包囲することができる。By using an aqueous acid solution containing a polysaccharide as a curing liquid, the powder can be gently cured in the neutral region, the kneaded product becomes a gum, and has sufficient spreadability, and is a wire rod of a mesh material. Alternatively, the fibers can be easily surrounded.
多糖類含有硬化液中にさらに単糖類、少糖類、糖アルコ
ール及び多価アルコールのうちの１種以上を添加・溶解
することによって、硬化反応をなお一層穏和に進行させ
ることもできる。By further adding and dissolving one or more kinds of monosaccharides, oligosaccharides, sugar alcohols and polyhydric alcohols in the polysaccharide-containing curing liquid, the curing reaction can be caused to proceed even more gently.
単糖類としては、例えばグルコース、フルクトース等が
挙げられ、これらを単独で又は混合して使用することが
できる。少糖類としては、例えばサッカロース、マルト
ース、ラクトース、ラフィノース等が挙げられ、これら
を単独で又は混合して用いることができる。また、糖ア
ルコールとしては、例えばソルビット、マンニット、キ
シリット等が挙げられ、これらを単独で又は混合して用
いることができる。また、多価アルコールとしては、例
えばグリコール（例えばエチレングリコール）、グリセ
リン等が挙げられ、これらを単独で又は混合して用いる
ことができる。単糖類、少糖類、糖アルコール及び多価
アルコールを単独で又は複数種を組み合わせて用いても
よい。Examples of monosaccharides include glucose and fructose, and these can be used alone or in combination. Examples of oligosaccharides include saccharose, maltose, lactose, raffinose and the like, and these can be used alone or in combination. Examples of sugar alcohols include sorbit, mannitol, xylit and the like, and these can be used alone or in combination. Examples of the polyhydric alcohol include glycol (for example, ethylene glycol), glycerin, and the like, and these can be used alone or in combination. You may use a monosaccharide, an oligosaccharide, sugar alcohol, and polyhydric alcohol individually or in combination of multiple types.
単糖類、少糖類、糖アルコール及び多価アルコールのう
ちの少なくとも１種を使用すると、高い活性を有する粉
剤、例えばα−リン酸三カルシウムとリン酸四カルシウ
ムとの混合物及びα−リン酸三カルシウムとハイドロキ
シアパタイトとの混合物（熱分解により製造される）を
使用した場合にも、硬化反応は、穏和に充分に進行する
ことができる。When at least one of monosaccharides, oligosaccharides, sugar alcohols and polyhydric alcohols is used, a powder having high activity, for example, a mixture of α-tricalcium phosphate and tetracalcium phosphate and α-tricalcium phosphate. The curing reaction can proceed mildly and sufficiently even when a mixture of and hydroxyapatite (produced by thermal decomposition) is used.
硬化液中の単糖類、少糖類、糖アルコール及び多価アル
コールの総濃度は、好ましくは約５〜40重量％、より好
ましくは約10〜30重量％である。これらの添加の濃度が
約40重量％を超えると、これらの添加物が酸水溶液に溶
解しにくくなる。The total concentration of monosaccharides, oligosaccharides, sugar alcohols and polyhydric alcohols in the curable liquid is preferably about 5-40% by weight, more preferably about 10-30% by weight. If the concentration of these additives exceeds about 40% by weight, it becomes difficult for these additives to dissolve in the aqueous acid solution.
上記のようにして調製された粉剤と硬化液とを、硬化液
に対する粉剤の比が重量比で約0.4〜2.7、より好ましく
は約0.4〜2.0となるように混練することが好ましい。硬
化液に対する粉剤の比が約0.4未満であると、固形分が
少ないため、得られる硬化体の強度が弱くなり、一方、
約2.7を超えると、粉剤と硬化液の均一な練和が困難と
なるためである。It is preferable to knead the powder agent and the curing liquid prepared as described above so that the weight ratio of the powder agent to the curing liquid is about 0.4 to 2.7, more preferably about 0.4 to 2.0. When the ratio of the powder to the curing liquid is less than about 0.4, the solid content is small, so that the strength of the resulting cured product becomes weak, while
This is because if it exceeds about 2.7, it becomes difficult to uniformly mix the powder and the curing liquid.
セラミックスファイバーやタンタル等、焼成温度に耐え
る材料から成るメッシュを用いた場合には、硬化体と複
合化した後にさらに焼成して機械的強度を改良すること
もできる。この場合には、発泡剤、例えば過酸化水素を
添加した練和物を用い、その複合体を焼成するか又はポ
リスチレンビーズなど、加熱により分解除去される粒子
を混合しておき、これを熱分解除去することによって、
最終的に得られる焼結体を多孔性とすることもできる。When a mesh made of a material that can withstand the firing temperature, such as ceramics fiber or tantalum, is used, the mechanical strength can be improved by further firing after compounding with the hardened body. In this case, a kneaded product added with a foaming agent, for example, hydrogen peroxide, is used to burn the complex or to mix particles such as polystyrene beads, which are decomposed and removed by heating, and thermally decomposed them. By removing
The finally obtained sintered body may be porous.
「考案の実施例」 次に、図面に示した実施態様について本考案をさらに説
明する。[Example of Device] Next, the present invention will be further described with reference to the embodiments shown in the drawings.
第１図は参考例としてのリン酸カルシウム系硬化体の複
合骨補填材の平面図、第２図は第１図に示した複合骨補
填材の断面図である。この複合骨補填材においては、リ
ン酸カルシウム系硬化体１の中にメッシュ材２が埋め込
まれている。この複合骨補填材では、リン酸カルシウム
系硬化体１が多孔質であっても、その気孔径は通常数10
μｍであり、骨組織が侵入して有効なアンカリングを生
じるのに充分な大きさではない。FIG. 1 is a plan view of a composite bone filling material of a calcium phosphate-based hardened body as a reference example, and FIG. 2 is a sectional view of the composite bone filling material shown in FIG. In this composite bone filling material, a mesh material 2 is embedded in a calcium phosphate-based hardened body 1. In this composite bone filling material, even if the calcium phosphate-based hardened material 1 is porous, its pore size is usually several tens.
μm, which is not large enough for bone tissue to penetrate and produce effective anchoring.
そこで、第３図に示したように、目の荒いメッシュ材４
を用い、そのメッシュ材４を構成する線材又は繊維がリ
ン酸カルシウム系硬化体３で包囲されている形態とする
ことにより、適切な大きさの孔５を形成すれば、骨組織
の侵入によるアンカリングに有効な気孔径の孔５を多数
存在させることができ、多孔質複合骨補填材を得ること
ができる。Therefore, as shown in FIG.
When the wire or fiber constituting the mesh material 4 is surrounded by the calcium phosphate-based hardened body 3, the hole 5 having an appropriate size is formed, so that anchoring due to invasion of bone tissue can be achieved. A large number of pores 5 having an effective pore diameter can be present, and a porous composite bone filling material can be obtained.
実施例１ リン酸水溶液と水酸化カルシウム懸濁液を公知の方法で
反応させ、乾燥させてハイドロキシアパタイト粉末を得
た。このハイドロキシアパタイト粉末を温度1200℃、圧
力1.3×10-4Paで１時間焼成し、α−リン酸三カルシウ
ムとリン酸四カルシウムの混合物を得た。このα−リン
酸三カルシウムとリン酸四カルシウムの混合物を粉剤と
し、この粉剤2gと40％クエン酸水溶液10gにキトサン
（商品名フローナックＮ、共和油脂工業（株）製）0.1g
とサッカロース3gを溶解した液剤1gを練和したところ、
展延性のあるチューイングガム状練和物となった。これ
を多数に分割し、ステンレス鋼製メッシュ（開口部約7m
m×7mm）を構成する金属線をくるみ、硬化させてリン酸
カルシウム系硬化体−金属の多孔性複合骨補填材を得
た。Example 1 An aqueous phosphoric acid solution and a calcium hydroxide suspension were reacted by a known method and dried to obtain a hydroxyapatite powder. This hydroxyapatite powder was calcined at a temperature of 1200 ° C. and a pressure of 1.3 × 10 −4 Pa for 1 hour to obtain a mixture of α-tricalcium phosphate and tetracalcium phosphate. This mixture of α-tricalcium phosphate and tetracalcium phosphate was used as a powder, and 2 g of this powder and 10 g of a 40% citric acid aqueous solution were added to 0.1 g of chitosan (trade name: Flownac N, manufactured by Kyowa Yushi Kogyo Co., Ltd.).
When kneading 1 g of liquid agent in which 3 g of saccharose was dissolved,
It became a chewing gum-like mixture with spreadability. Divide this into many and make stainless steel mesh (opening about 7m
A metal wire constituting m × 7 mm) was wrapped and hardened to obtain a calcium phosphate-based hardened body-metal porous composite bone substitute material.
「考案の効果」 本考案によるリン酸カルシウム系硬化体の複合骨補填材
は、高い強度を有し、万一、硬化体が破壊してもばらば
らにならない。また、メッシュ材の線材又は繊維を硬化
体で包囲した形態とすることにより、骨組織の侵入によ
るアンカリングに有効な孔径を有する孔を多数有する多
孔性複合骨補填材とすることができる。"Effect of the Invention" The composite bone filling material of the calcium phosphate-based hardened material according to the present invention has high strength and does not fall apart even if the hardened material breaks. In addition, the wire rod or the fiber of the mesh material is surrounded by the hardened body, whereby a porous composite bone filling material having a large number of pores having a pore diameter effective for anchoring due to invasion of bone tissue can be obtained.
さらに、メッシュ材料として、天然又は合成繊維を用い
たものは、CT撮影の際にハレーションを起こさず、正確
な診断を可能とする。Further, the mesh material using natural or synthetic fiber does not cause halation during CT imaging and enables accurate diagnosis.
第１図は参考例としてのリン酸カルシウム系硬化体の複
合骨補填材の平面図、第２図は第１図の複合骨補填材の
断面図、第３図は本考案の一実施態様を示すリン酸カル
シウム系硬化体の複合骨補填材の平面図である。 符号の説明 1,3……リン酸カルシウム系硬化体、2,4……メッシュ
材、５……孔FIG. 1 is a plan view of a composite bone filling material of a calcium phosphate-based hardened body as a reference example, FIG. 2 is a sectional view of the composite bone filling material of FIG. 1, and FIG. 3 is a calcium phosphate showing one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a plan view of a composite bone filling material of a hardened system. Explanation of code 1,3 …… Calcium phosphate hardened material, 2,4 …… Mesh material, 5 …… Hole
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−277966（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−294863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−137050（ＪＰ，Ａ) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-62-277966 (JP, A) JP-A-63-294863 (JP, A) JP-A-62-137050 (JP, A)
Claims (3)
酸カルシウム系硬化体で包囲されていることを特徴とす
るリン酸カルシウム系硬化体の複合骨補填材。1. A composite bone filling material for a calcium phosphate-based hardened material, wherein wires or fibers constituting a mesh material are surrounded by a calcium phosphate-based hardened material.
となっている請求項１記載のリン酸カルシウム系硬化体
の複合骨補填材。2. A composite bone filling material for a calcium phosphate-based hardened body according to claim 1, wherein the pores of the mesh material remain as pores and become porous.
バー又は天然若しくは合成繊維製のものである請求項１
又は２記載のリン酸カルシウム系硬化体の複合骨補填
材。3. The mesh material is made of metal, ceramic fiber or natural or synthetic fiber.
Or a composite bone filling material of the calcium phosphate-based hardened material according to 2.
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1989
- 1989-05-10 JP JP1989053762U patent/JPH0741467Y2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH02143945U (en) | 1990-12-06 |
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