JPH08224294A - 硬組織補修用組成物およびその供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 骨セメントに必要な性能を満足し、生体適合
性と操作性に優れた硬組織補修用組成物の提供。 【解決手段】 リン酸カルシウム系無機粉末、重合性モ
ノマー混合物および重合開始剤を含有してなるペースト
（Ａ）と、リン酸カルシウム系無機粉末、重合性モノマ
ー混合物および重合促進剤を含有してなるペースト
（Ｂ）とからなり、各ペースト中の無機粉末の含有量
が、それぞれ７５〜８５重量％であり、上記重合性モノ
マ−混合物が、それぞれ一般式（１）： および一般式（２）： 〔式中、Ｒ^１，Ｒ^２，Ｒ^３，Ｒ^４は水素原子またはメチ
ル基であり、Ｐは１〜４の整数、ｍ，ｎは１〜５の整数
であって、ｍ＋ｎ＝２〜６である〕 で表されるモノマーを含有し、かつモノマー（１）の含
有量が、全重合性モノマー混合物の４０〜６５重量％で
あることを特徴とする硬組織補修用組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、骨セメント、骨補
填材、人工骨等として使用される硬組織補修用組成物、
および硬組織補修用組成物の供給方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、人工関節固定用にポリメチルメタ
クリレートと過酸化ベンゾイル（重合開始剤）よりなる
粉剤と、メチルメタクリレートとＮ，Ｎ−ジメチル−ｐ
−トルイジン等の３級アミン（促進剤）よりなる液剤と
の骨セメントが使用されてきた。この骨セメントは、手
術時、人工関節の固定を行う直前に粉剤と液剤とを混合
し、得られた混合物をセメントガンと称するディスペン
サーを用いて患部に充填し、硬化させて使用するもので
ある。しかしながら、かかる骨セメントにあっては、
メチルメタクリレートの毒性により手術中に患者の血圧
低下が起こる、重合硬化時の発熱により患者の組織に
傷害を与える、ポリメチルメタクリレートが硬組織と
接着しないため固定した人工関節が経時的に緩んでく
る、粉剤と液剤を使用直前に混合するためメチルメタ
クリレートの悪臭が手術室内に充満し有害である、粉
剤と液剤との混合を手早く行わないと混合物の硬化が始
まり、該混合物を骨セメントとして使用できなくなる、
粉剤と液剤との混合が不十分であると得られる硬化物
の強度が低く、人工関節を硬組織に強固に固定すること
ができない、という問題がある。

【０００３】骨セメントの生体適合性を向上させること
を目的として、特公昭５４−４２３８４号公報には、ポ
リメチルメタクリレートとメチルメタクリレートよりな
る組成物と生体親和性に優れたアパタイト結晶相を有す
る生体活性ガラスとからなる骨セメントが提案され、ま
た特表昭６２−５０３１４８号公報には、ジ（メタ）ア
クリレートと少なくとも一部が部分的に骨によって吸収
される無機質の充填材粒子よりなる骨セメントが提案さ
れている。

【０００４】上記の骨セメントは、いずれも生体親和性
を有する充填材を使用するところに特徴を有しており、
特に後者の骨セメントは、毒性および接着強度の面で問
題のあるメチルメタクリレートを使用しないという利点
がある。しかしながら、これらの骨セメントは、生体適
合性という観点からは良い結果が得られることもある
が、操作性の観点からは必ずしも満足できるものではな
い。

【０００５】すなわち操作性の面からは、特に上記問題
点といった、一見相反する問題を同時に解消するた
め、手早くかつ十分に混合を行うことが必要であり、さ
らに患部への充填を容易とするためには硬化前の骨セメ
ントが適度な流動性を有することも必要である。

【０００６】また、実用的な骨セメントとしては、硬化
物と硬組織との接着強度が十分であることに加え、生体
内で長期に適度な強度を保持するために、硬化物が十分
な耐水性を有していることが必要である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、実用的な骨
セメントに必要とされる上記の性能を満足し、生体適合
性および操作性に優れた硬組織補修用組成物を提供する
ことを目的とする。さらに本発明は、該硬組織補修用組
成物を供給する方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、生体適合
性に優れ、骨との接着性が良いリン酸カルシウム系無機
粉末と、硬化物に十分な機械的強度および耐水性を与え
る重合性モノマーとを、特定の割合で混合して得られる
ペーストから構成される硬組織補修用組成物が上記の目
的に合致するものであることを見出し、さらに検討した
結果、本発明を完成させるに至った。

【０００９】すなわち本発明は、リン酸カルシウム系無
機粉末（以下これを無機粉末と略称する）、重合性モノ
マー混合物（以下モノマー混合物と略称する）および重
合開始剤を含有してなるペースト（Ａ）と、無機粉末、
モノマー混合物および重合促進剤を含有してなるペース
ト（Ｂ）とからなり、各ペースト中の無機粉末の含有量
が、それぞれ７５〜８５重量％であり、上記重合性モノ
マ−混合物が、それぞれ一般式（１）：

【００１０】

【化３】

【００１１】（式中、Ｒ¹ およびＲ² は同一または異な
ってもよく、それぞれ水素原子またはメチル基を、ｐは
１〜４の整数を表わす）で表されるモノマー、および下
記一般式（２）：

【００１２】

【化４】

【００１３】（式中、Ｒ³ およびＲ⁴ は同一または異な
ってもよく、それぞれ水素原子またはメチル基を、ｍお
よびｎはそれぞれ１〜５の整数であって、ｍ＋ｎ＝２〜
６である）で表されるモノマーを含有し、かつ、一般式
（１）で表されるモノマーの組成物中の含有量が、全モ
ノマー混合物の４０〜６５重量％であることを特徴とす
る硬組織補修用組成物を提供する。

【００１４】さらに本発明は、上記硬組織補修用組成物
を供給する方法を提供する。

【００１５】本発明でいう「硬組織」とは、骨、軟骨、
関節、歯のような生体中の硬い組織をいう。

【００１６】本発明でいう「操作性に優れる」とは、硬
組織補修用組成物を構成する各ペースト（Ａ）および
（Ｂ）が適度な流動性、あるいは稠度を有していること
を意味する。

【００１７】ペーストの稠度は、一定量のペーストを２
枚のガラス板にはさんで、一定の圧力を加えた際に、一
定時間後に広がった直径（ｍｍ）で表現する。ペースト
の好ましい稠度は、２５℃で０．５ｍｌのペーストに４
０ｇの圧力を加えた時、３０秒後の直径が２０ｍｍ以
上、２７ｍｍ以下である。

【００１８】特に、ペーストの稠度をかかる範囲とする
と、ペーストの均一な混合ができ、得られた硬組織補修
用組成物の流動性が適度なものとなり、該組成物の患部
への充填を容易に行うことができ好ましい。特に、後述
のディスペンサーを用いると、上記の混合、充填という
２つの操作を同時に行うことができる。

【００１９】ペーストの流動性は、定量的には一定形状
の容器に充填した一定量のペーストを、一定の速度で押
し出すのに必要な力で定義される。具体的には、内径１
３ｍｍ、出口口径３．５ｍｍのシリンダーに材料を充填
し、２５℃で該シリンダーに挿入したピストンを５ｍｍ
／分の速度で押込むのに要する力で表される。適度な流
動性を有するペーストは、好ましくは２Ｎ以下、さらに
好ましくは１Ｎ以下の押出し力をもつ。ペーストの流動
性が上記の範囲にあれば、上記した混合、充填操作を行
う際に要する力が小さくてすみ、片手で簡単に操作を行
うことが可能となる。

【００２０】ペーストの流動性が高すぎるものはディス
ペンサーから垂れ落ち、また適用部位から流出し、流動
性の低すぎるものはディスペンサーからの押し出しが困
難で、また適用部位に充分注入することができず、いず
れも操作性が悪い。

【００２１】本発明で使用する無機粉末としては、例え
ば、第二リン酸カルシウム、リン酸八カルシウム、α−
リン酸三カルシウム、β−リン酸三カルシウム、リン酸
四カルシウム、ヒドロキシアパタイトなどが挙げられる
が、なかでもα−リン酸三カルシウム、β−リン酸三カ
ルシウムおよびヒドロキシアパタイトが生体適合性が優
れており好ましい。

【００２２】本発明にあっては、各ペースト（Ａ）およ
び（Ｂ）中の無機粉末の含有量が、それぞれペースト中
７５〜８５重量％の範囲内にあることが必要である。

【００２３】各ペースト中の無機粉末の含有量が７５重
量％未満であると、無機粉末表面がポリマーで覆われる
部分が多く、骨との接着が阻害されて良好な生体適合性
が発揮されない、硬組織補修用組成物を硬化させる時、
重合発熱量が大きくなり患者の組織に傷害を与える恐れ
が大きい、硬化物の強度が充分でないなどの欠点を生じ
る。一方各ペースト中の無機粉末の含有量が８５重量％
を越えると、ペーストの流動性が低くなり、場合によっ
ては均一な補修用組成物が得られず、本発明がその目的
とする優れた操作性が実現できない。

【００２４】なお、ペースト（Ａ）中の無機粉末の成分
および含有量と、ペースト（Ｂ）中の無機粉末の成分お
よび含有量は同一であることが望ましい。

【００２５】本発明で使用する無機粉末の粒径は、０．
１〜１００μｍが好ましく、さらに好ましくは０．１〜
５０μｍである。無機粉末の粒径をこのような幅広い分
布のものとすることにより、ペースト中の無機粉末の含
有量をより高めることができる。

【００２６】また、該無機粉末は緻密体であることが好
ましい。ここでいう緻密体とは、実質的に空孔を有さな
いもののことをいい、水銀圧入法による細孔容積が０．
１ｍｌ／ｇ以下であるものをいう。無機粉末として、細
孔容積が上記の範囲内のものを使用すれば、モノマー混
合物と混合した時に該モノマー混合物が無機粉末の空孔
内に吸収されることなく、上記のような無機粉末の含有
量の高い補修用組成物を得ることができる。

【００２７】本発明で用いるリン酸カルシウム系無機粉
末と有機物であるモノマー混合物とを均一に混合して安
定な補修用組成物を得るためには、無機粉末の表面に有
機基を導入するのが好ましい。その手段として、有機シ
ランカップリング剤で処理することが挙げられる。特
に、無機粉末を有機シランカップリング剤で一次処理し
た後に熱処理を行ない、さらに有機シランカップリング
剤で二次処理することにより、適度な流動性を有する補
修用組成物が得られ、かつ硬化物の強度が高くなる。こ
れは、ケイ素を含まないリン酸カルシウム系無機粉末に
有機シランカップリング処理、および熱処理を行うこと
により、無機粉末の表面にケイ素が導入され、これに第
２の有機シラン分子が結合するものと考えられる。

【００２８】有機シランカップリング剤としては、例え
ば、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、
γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−
メタクリロキシプロピル−トリス（β−メトキシエトキ
シ）シラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシランな
どが挙げられる。２回の有機シラン処理に用いるシラン
カップリング剤は、同一のものでも異なるものでも良い
が、２回目の処理にはγ−メタクリロキシプロピルトリ
メトキシシランのように重合性二重結合を有するシラン
カップリング剤を用いると、硬化物との結合がより強固
になるので更に好適である。２回のシラン処理の中間に
行なう熱処理は、１回目のシラン処理で導入された有機
シランカップリング剤を熱分解できる温度であれば良
く、高温では無機粉末の組成や構造が変化する場合があ
るので、熱処理温度は３００℃ないし８００℃が望まし
い。

【００２９】本発明で使用するモノマー混合物は、一般
式（１）：

【００３０】

【化５】

【００３１】（式中、Ｒ¹ およびＲ² は同一または異な
ってもよく、それぞれ水素原子またはメチル基を、ｐは
１〜４の整数を表わす）で表されるモノマー、および下
記一般式（２）：

【００３２】

【化６】

【００３３】（式中、Ｒ³ およびＲ⁴ は同一または異な
ってもよく、それぞれ水素原子またはメチル基を、ｍお
よびｎはそれぞれ１〜５の整数であって、ｍ＋ｎ＝２〜
６である）で表されるモノマーを含有する。

【００３４】一般式（１）で表されるモノマーは流動性
の高い液体で、他のモノマーを溶解し、かつ無機粉末と
均一に混合して安定な補修用組成物を形成するのに必要
な成分である。またこのモノマーは親水性で、周囲の酸
素の重合阻害作用によって、硬化物表面に僅かに残存
し、これが周囲の水に溶解することによって硬組織と親
和性のある無機粉末の粒子が周囲の硬組織と直接接触、
結合し、硬組織との接着性が強固になると考えられる。

【００３５】図１は、本発明の補修用組成物（後述する
実施例１の組成物）から造られた板状硬化物の表面走査
電子顕微鏡写真である。この写真からも明らかなよう
に、本発明の組成物から造られた硬化物の表面には、無
機粒子が露出している。一方図２は、欧州特許１２３３
２３号に開示される組成物（後述する比較例３の組成
物）から得た硬化物の表面走査電子顕微鏡写真である。
この組成物は本発明では必須成分である一般式（１）の
モノマーを含んでいない。そのため、硬化物の表面の無
機粒子は、ポリマーで覆われており、無機粒子は、体内
の硬組織と直接接着することができず、本発明の組成物
と比べてできた硬化物の硬組織への接着性が劣るものと
考えられる。

【００３６】一般式（１）で表されるモノマー（１）と
しては、例えばエチレングリコールジメタクリレート、
ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレン
グリコールジメタクリレート、プロピレングリコールジ
メタクリレートなどが挙げられるが、中でもトリエチレ
ングリコールジメタクリレートが好ましい。

【００３７】また、一般式（２）で表されるモノマー
は、流動性の低い液体であり、無機粉末を保持して安定
な補修用組成物を形成するために必要である。またこの
モノマーは疎水性で、硬化物の耐水性を向上させるため
にも必要な成分でもある。

【００３８】モノマー（２）としては、例えば２，２−
ビス（４−メタクリロキシエトキシフェニル）プロパ
ン、２，２−ビス（４−メタクリロキシポリエトキシフ
ェニル）プロパン、２，２−ビス（４−メタクリロキシ
ポリプロポキシフェニル）プロパンなどが挙げられる
が、なかでも２，２−ビス（４−メタクリロキシエトキ
シフェニル）プロパンが好ましい。

【００３９】本発明では、モノマー混合物の組成が、優
れた操作性を達成する上で重要な要件である。すなわ
ち、一般式（１）で表されるモノマーの含有量が、全モ
ノマー混合物の４０〜６５重量％であることが必要であ
り、４５〜６０重量％の範囲内にあることが好ましい。
一般式（１）で表されるモノマーの含有量が全モノマー
混合物の６５重量％を越えると、得られたペーストの安
定性が悪く、ペーストから無機粉末が分離してくる。一
方、一般式（１）で表されるモノマーの含有量が全モノ
マー混合物の４０重量％未満であると、ペーストの流動
性が低くなりすぎ、本発明がその目的とする優れた操作
性が実現できない。

【００４０】一般式（２）で表されるモノマーは、一般
式（１）で表されるモノマーおよび後述する第三成分と
の合計で１００重量％になるように添加される。

【００４１】上記モノマー混合物には、疎水性のジメタ
クリレート、例えば２，２−ビス〔４−（３−メタクリ
ロキシ−２−ヒドロキシプロポキシ）フェニル〕プロパ
ン（以下これをＢｉｓ−ＧＭＡと略称する）、２，２−
ビス（４−メタクリロキシフェニル）プロパンなどを第
三成分として添加することができる。ここでいう疎水性
とは、３７℃の生理食塩液に対する飽和溶解度が５００
ｐｐｍ以下のものをいう。

【００４２】かかる疎水性のジメタクリレートは、全モ
ノマー混合物の０〜３０重量％の範囲内で使用される。

【００４３】なお、ペースト（Ａ）を構成するモノマー
混合物と、ペースト（Ｂ）を構成するモノマー混合物
は、同一の組成であることが望ましい。

【００４４】本発明で使用する重合開始剤および重合促
進剤は、それ単独では常温で短時間では重合を開始しな
いが、両者を混合することによりラジカルが発生し、モ
ノマー混合物を硬化させる働きをするものである。

【００４５】重合開始剤としては、例えば有機過酸化物
を挙げることができ、ジアシルパーオキサイド類やパー
オキシエステル類が好ましく、ベンゾイルパーオキサイ
ド、２，４−ジクロルベンゾイルパーオキサイド、ｍ−
トリルパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエ
ート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシイソフタレート、２，
５−ジメチル−２，５−ジ（ベンゾイルパーオキシ）ヘ
キサン、２，５−ジメチル−２，５−ジ［（ｏ−ベンゾ
イル）ベンゾイルパーオキシ］ヘキサン、２，５−ジメ
チル−２，５−ジ［（ｏ−ベンゾイル）ベンゾイルパー
オキシ］ヘキシン−３、３，３’，４，４’−テトラ
（ｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノンな
どが用いられる。

【００４６】重合促進剤としては、芳香環に直接アミノ
基が結合している第３級アミンが好ましく、Ｎ，Ｎ−ジ
メチル−ｐ−トルイジン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、
Ｎ−メチル−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）アニリン、
Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシエチル）アニリン、Ｎ，Ｎ
−ジ（２−ヒドロキシエチル）−ｐ−トルイジン、Ｎ，
Ｎ−ジ（２−ヒドロキシプロピル）アニリン、Ｎ，Ｎ−
ジ（２−ヒドロキシプロピル）−ｐ−トルイジンなどが
用いられる。

【００４７】これらの重合開始剤および重合促進剤は、
モノマー混合物を十分に硬化させ得るだけの量を使用す
る必要があり、通常、それぞれ、モノマー混合物に対し
て０．１〜２重量％の範囲で使用される。

【００４８】本発明において、両ペーストを混合する
際、混合物の表面は空気中の酸素の影響によって硬化が
遅れる場合があり、これを防止するために、ペースト中
にさらに光重合開始剤を添加しておくと、光照射によっ
て表面からも硬化させることが可能になり、特に人工関
節固定用骨セメントの場合、固定を短時間で行うことが
できる。かかる光重合開始剤としては、カンファーキノ
ンおよびアミン類の組み合わせが使用できる。

【００４９】本発明の硬組織補修用組成物は滅菌されて
いることが好ましく、モノマー混合物と無機粉末を別々
に滅菌しておき、両者を混合してペーストを形成しても
よいし、ペーストを形成した後に滅菌してもよい。滅菌
方法は、ＥＯＧ滅菌や濾過法等公知の方法から適宜選択
すればよい。

【００５０】ペースト（Ａ）とペースト（Ｂ）の混合割
合は特に限定されないが、体積比で１：１０〜１０：１
が好ましく、最も好ましくは１：１である。

【００５１】本発明の硬組織補修用組成物においては、
重合開始剤を含むペースト（Ａ）と重合促進剤を含むペ
ースト（Ｂ）を均一に混合しないと硬化物の強度不良を
招くが、混合に時間をかけると患部に適用する前に硬化
が始まり、使用不能になる。また気泡の混入も強度不良
の原因になる。さらに混合中に空気中などから雑菌が混
入することや、モノマー蒸気が空気中に揮散することを
防止する必要もある。さらに両ペーストは混合すると硬
化が始まるので別々の容器に保存する必要があり、使用
時には容易に混合できることが望ましい。そのため、両
ペーストを別々に収容する２つの容器、該２つの容器か
らペーストを吐出するための押出機構、該容器の吐出
孔、該吐出孔から吐出された両ペーストを導入し均一に
混合するためのスタティックミキサー機構を有する供給
装置を用いることが、本発明の目的に最も適している。

【００５２】その具体的な方法としては、文献〔S.D.チ
ェンほか、「スタティック・ミキシング・ハンドブック
−静的混合プロセスのすべて−」（綜合化学研究所、１
９７３年発行）、第９〜１５頁〕に記載されたスタティ
ックミキサーを使用することが好ましい。この装置を用
いることにより、２つのペースト（Ａ）および（Ｂ）の
均一な混合と、得られた組成物の患部への無菌的な充填
が短時間で能率よく行なうことができる。

【００５３】また、このスタティック・ミキサーを用い
て硬組織補修用組成物を患部に適用する場合、ペースト
の流動性が低すぎるとミキサーからの吐出が困難とな
り、流動性が高すぎるとミキサーの先端からペーストが
垂れ落ちたりペーストの賦形性が不良となる。従って、
本発明の供給方法は適度な稠度を有するペースト組成
と、そのペーストを均一に混合し、患部に注入するため
の供給装置とを組み合わせたところに特徴がある。

【００５４】図３に、ペーストの混合に使用される装置
の一例を示す。かかる装置は、ディスペンサー１、ミキ
サー部２、ペースト（Ａ）を充填したシリンジ３、ペー
スト（Ｂ）を充填したシリンジ３’の一対のシリンジお
よびプランジャー４から構成されている。ディスペンサ
ー１の引金を引くことによりプランジャー４が押し込ま
れ、シリンジ３、３’内の各ペーストが共通の吐出孔５
を通ってミキサー部２へと押し出される。ミキサー部２
には分離と混合を連続的に行なうための羽根が内蔵され
ており、ペーストはミキサー部２を通過する際に完全に
混合され、ミキサー部２の出口から直接あるいは所望の
長さのチューブを介して患部に注入される。

【００５５】なお、かかる装置は患者の体内の組織に接
触して使用されるため、滅菌処理が施されていることが
好ましい。滅菌方法は、ＥＯＧ滅菌、オートクレーブ滅
菌等公知の方法から適宜選択すればよい。またミキサー
部２およびシリンジ３、３’は使い捨てとすることが望
ましい。

【００５６】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００５７】参考例１（ヒドロキシアパタイト粉末の製
造） 文献〔E.Hayek and H.Newesel, "Inorganic Synthesis
VII", McGraw-Hill, New York (1963)、第６３頁〕に記
載の方法に従ってＣａ／ＰＯ₄ のモル比が１．６７とな
るよう、リン酸一水素アンモニウム水溶液、硝酸カルシ
ウム水溶液およびアンモニア水を混合加熱してヒドロキ
シアパタイトを合成した。得られたヒドロキシアパタイ
トを遠心脱水し、８０℃にて乾燥した後、１１００℃で
２時間焼成し、次いでボールミルで粉砕して、平均粒径
４μｍ、粒径０．１〜５０μｍ、密度３．２７ｇ／ｍ
ｌ、細孔容積０．０５７ｍｌ／ｇのヒドロキシアパタイ
ト粉末を得た。

【００５８】得られたヒドロキシアパタイト粉末４００
ｇを、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
８ｇのアセトン溶液２４０ｍｌに加え、室温で１時間撹
拌し、アセトンを減圧留去した後、室温で乾燥し、さら
に７５０℃で２時間熱処理した。次いで本粉末をγ−メ
タクリロキシプロピルトリメトキシシラン８ｇのトルエ
ン溶液６００ｍｌに加え、３時間還流加熱し、トルエン
を減圧留去した後、室温で乾燥した。

【００５９】参考例２（重合性モノマー混合物の組成の
決定） 一般式（１）で表されるモノマーとしてトリエチレング
リコールジメタクリレート（以下これをＴＥＧＤＭＡと
略称する）を、一般式（２）で表されるモノマーとして
２，２−ビス（４−メタクリロキシエトキシフェニル）
プロパン（以下これをビス−ＭＥＰＰと略称する）を、
および第３のジメタクリレートとしてビス−ＧＭＡを使
用し、これらを表１に示す重量比で混合し、このモノマ
ー混合物２０重量部に対し過酸化ベンゾイル０．３重量
部および参考例１で得られたヒドロキシアパタイト粉末
８０重量部を加え、乳鉢でよく混和してペーストを調製
した。得られたペーストを内径１３ｍｍ、出口口径３．
５ｍｍのシリンダーに充填し、シリンダーに挿入したピ
ストンをインストロン万能試験機を用いて５ｍｍ／分の
速度で押込むのに要する力を測定した。結果を表１に併
せて示す。

【００６０】

【表１】

【００６１】表１中、−は、ヒドロキシアパタイト粉末
の沈降が見られたことを示す。なお、モノマー混合物中
のＴＥＧＤＭＡの含有量が２５重量％以下の場合にはモ
ノマー混合物の流動性が低く、モノマー混合物とヒドロ
キシアパタイト粉末を均一に混合することができなかっ
た。

【００６２】この結果、押出し力を２Ｎ以下として、操
作性に優れた硬組織補修用組成物を得るためには、全モ
ノマー混合物に対するＴＥＧＤＭＡの割合を４０〜６５
重量％とする必要があることがわかった。

【００６３】実施例１ （ペーストの調製）ＴＥＧＤＭＡ５０重量部、Ｂｉｓ−
ＭＥＰＰ２０重量部、Ｂｉｓ−ＧＭＡ３０重量部を混合
し、このモノマー混合物２０重量部に対し過酸化ベンゾ
イル０．３重量部および参考例１で得られたヒドロキシ
アパタイト粉末８０重量部を加え、乳鉢でよく混和して
ペースト（Ａ１）を調製した。また、上記と同じモノマ
ー混合物２０重量部に、Ｎ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシエ
チル）−ｐ−トルイジン０．４重量部およびヒドロキシ
アパタイト粉末８０重量部を混和してペースト（Ｂ１）
を調製した。

【００６４】（硬化物の耐水性の評価）上記で得られた
ペースト（Ａ１）およびペースト（Ｂ１）を図３に示す
ディスペンサーを用いて等量混合し、得られた組成物を
テフロンチューブ内に押出して硬化させ、直径３ｍｍ、
長さ２５ｍｍの丸棒の硬化物を得た。

【００６５】得られた硬化物を、３７℃の生理食塩液中
に浸漬し、一定時間保存した。保存前後での硬化物の重
量を測定し、吸水率を計算した。

【００６６】また硬化物の曲げ強度を、インストロン強
度試験機を用い、支点間距離２０ｍｍの３点支持法（ヘ
ッドスピード：１ｍｍ／分）により、室温、空気中で測
定した。

【００６７】結果を表２に示す。

【００６８】

【表２】

【００６９】表２に示されるように、硬化物の吸水率は
非常に低く、しかも生理食塩液に浸漬しても硬化物の機
械的強度は保持されており、硬化物が優れた耐水性を有
していることが明らかである。

【００７０】（硬化時の発熱量の測定）内容積２．８ｍ
ｌのガラス製サンプル瓶の外側にクロメルーアルメル熱
電対を固定した。該サンプル瓶の中に、得られたペース
ト（Ａ１）およびペースト（Ｂ１）を等量入れて混合
し、硬化時の発熱による最高到達温度を測定した。結果
は、混合開始後４．９分で４６℃となった。

【００７１】（モノマー（１）の効果）得られたペース
ト（Ａ１）および（Ｂ１）を等量混和した組成物を、２
枚のテフロンシートに挟んで室温で１０分重合させて板
状の硬化物とし、その後直ちに水で洗浄して表面の未硬
化層を除いた。

【００７２】得られた板状硬化物に、金を蒸着して表面
を走査電子顕微鏡で観察した。結果を図１に示す。

【００７３】図１で明らかなように、得られた硬化物の
表面にはヒドロキシアパタイトの粒子（写真で白色に見
える箇所）が多数観察された。

【００７４】（無機粒子表面処理の効果）得られたペー
スト（Ａ１）および（Ｂ１）を等量混合して硬化させ、
径３ｍｍ、長さ２８ｍｍの丸棒と、径４ｍｍ、長さ４ｍ
ｍの丸棒を得た。

【００７５】得られた試験片の前者について曲げ強度
（インストロン強度試験機を使用、支点間距離２０ｍｍ
の３点支持法、ヘッドスピード：１ｍｍ／分）を、後者
について圧縮強度（インストロン強度試験機を使用、ヘ
ッドスピード：２ｍｍ／分）を室温、空気中で測定した
（いずれも試料数１０）。

【００７６】結果は、曲げ強度が１１８．１±１０．６
ＭＰａ、圧縮強度が２３９±１３ＭＰａであった。

【００７７】比較例１ 市販のポリメチルメタクリレート骨セメント（重合性モ
ノマーの全組成物中の含有量３３重量％）を用いて、実
施例１と同様にして硬化時の発熱量の測定を行った。

【００７８】結果は、粉剤と液剤の混合開始後７．７分
で７６．３℃に達した。

【００７９】実施例２ （ペーストの調製）ＴＥＧＤＭＡ５０重量部、Ｂｉｓ−
ＭＥＰＰ２０重量部、Ｂｉｓ−ＧＭＡ３０重量部を混合
し、このモノマー混合物２５重量部に対し過酸化ベンゾ
イル０．３重量部および参考例１で得られたヒドロキシ
アパタイト粉末７５重量部を加え、乳鉢でよく混和して
ペースト（Ａ２）を調製した。また、上記と同じモノマ
ー混合物２５重量部にＮ，Ｎ−ジ（２−ヒドロキシエチ
ル）−ｐ−トルイジン０．５重量部およびヒドロキシア
パタイト粉末７５重量部を混和してペースト（Ｂ２）を
調製した。

【００８０】（無機粉末含量の影響）ペースト（Ａ２）
とペースト（Ｂ２）を等量混和して、黄銅製の型に入れ
て室温で硬化、次いで３７℃で一夜放置して、径４ｍ
ｍ、厚さ４ｍｍの丸棒を得た。

【００８１】得られた丸棒を、７０℃の水中に２４時間
浸漬し、その前後の重量から吸水率を測定した。また浸
漬後の空気中での圧縮強度を実施例１と同様にして測定
した。（試料数１０）

【００８２】結果を表３に示す。

【００８３】比較例２ 特表昭６２−５０３１４８号に従い、ＴＥＧＤＭＡ５０
重量部、Ｂｉｓ−ＧＭＡ５０重量部を混合し、このモノ
マー混合物３０重量部に過酸化ベンゾイル１重量部およ
びヒドロキシアパタイト粉末７０重量部を加え、乳鉢で
よく混和してペースト（Ｃ）を調製した。また、上記と
同じモノマー混合物３０重量部にＮ，Ｎ−ジ（２−ヒド
ロキシエチル）−ｐ−トルイジン０．６重量部およびヒ
ドロキシアパタイト粉末７０重量部を混和してペースト
（Ｄ）を調製した。

【００８４】ペースト（Ｃ）とペースト（Ｄ）を等量混
和し、実施例２と同様にして、円柱形試料を作り、吸水
率および吸水後の空気中での圧縮強度を測定した（試料
数１０）。

【００８５】結果を表３に示す。

【００８６】

【表３】

【００８７】表３から、実施例２と比較例２の間には、
ｔ検査の結果、吸水率、吸水後の圧縮強度とも危険率１
％以下で有意差が認められた。

【００８８】比較例３ 欧州特許１２３３２３号に従い、モノマーとしてＢｉｓ
−ＭＥＰＰのみを用い、その２０重量部に対し過酸化ベ
ンゾイル０．３重量部およびヒドロキシアパタイト粉末
８０重量部を加え、乳鉢でよく混和してペースト（Ｅ）
を調製した。また、同じモノマー２０重量部にＮ，Ｎ−
ジ（２−ヒドロキシエチル）−ｐ−トルイジン０．５重
量部およびヒドロキシアパタイト粉末８０重量部を混和
してペースト（Ｆ）を調製した。

【００８９】ペーストＥとペーストＦを等量混和して、
実施例１の（モノマー（１）の効果）と同様に板状の硬
化物を作成し、その表面の走査電子顕微鏡写真を得た
（図２）。図２から明らかなように、モノマー（１）を
用いなかった比較例３の組成物から得た硬化物は、ヒド
ロキシアパタイト粒子上にモノマーから形成されたポリ
マーの膜が形成されていた。

【００９０】比較例４ 米国特許４７７８８３４号に従い、ヒドロキシアパタイ
ト１０ｇをメタケイ酸ナトリウム９水塩の水溶液（０．
５ｇ／７０ｍｌ、１規定塩酸でｐＨ６．８に調整）中で
一夜室温で撹拌、洗浄乾燥後、γ−メタクリロキシプロ
ピルトリメトキシシランのトルエン溶液（０．２ｇ／１
５ｍｌ）中で３時間還流加熱し、ヒドロキシアパタイト
粒子を得た。無機粒子として、このようにして得られた
ヒドロキシアパタイト粒子を用いた他は、実施例１と同
様にしてペースト（Ｇ）、（Ｈ）を得た。

【００９１】得られたペースト（Ｇ）、（Ｈ）を、等量
混合して硬化させて実施例１の（無機粒子表面処理の効
果）と同様にして、試験片の曲げ強度及び圧縮強度を測
定した（試料数１０）。

【００９２】結果を表４に示す。参考のため実施例１の
結果も合わせて記載する。

【００９３】

【表４】

【００９４】実施例４と比較例３の間には、ｔ検査で曲
げ強度、圧縮強度とも危険率１％以下で有意差が認めら
れた。

【００９５】また、実施例１と比較例４のペーストの稠
度を測定した。すなわち、各ペースト０．５ｍｌに重量
４０ｇのガラス板を乗せ、３０秒後のペーストの直径を
測定た。

【００９６】結果を表５に示す。

【００９７】

【表５】

【００９８】実施例１のペースト（Ａ１）および（Ｂ
１）は、ディスペンサーからの押し出しに適した流動性
を有する硬組織補修用組成物を与えうることが認められ
た。

【００９９】

【発明の効果】本発明の硬組織補修用組成物は、骨との
接着性が高く、かつ十分な耐水性を有している。また、
硬化時の発熱量も小さく患者の組織に与える障害が小さ
い。さらに、硬組織補修用組成物を構成するペーストが
適度な稠度を有しているので、供給装置を用いることに
より、ペーストの均一な混合、および得られた混合物の
患部への充填が容易である。

【０１００】従って本発明の硬組織補修用組成物は、骨
セメントとして使用されるのみならず、骨の欠損部への
充填材、骨補填材または人工骨としても有効に使用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例１で得られた組成物から得た板
状硬化物の表面電子顕微鏡写真である。

【図２】図２は、比較例３で得られた組成物から得た板
状硬化物の表面電子顕微鏡写真である。

【図３】図３は、ペーストの混合に使用される装置の概
略図（縦断面図）であって、１はディスペンサー、２は
ミキサー部、３および３’はシリンジ、および４はプラ
ンジャーである。

【符号の説明】

１ ディスペンサー ２ ミキサー部 ３、３’ シリンジ ４ プランジャー ５ 吐出孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リン酸カルシウム系無機粉末、重合性モ
   ノマー混合物および重合開始剤を含有してなるペースト
   （Ａ）と、リン酸カルシウム系無機粉末、重合性モノマ
   ー混合物および重合促進剤を含有してなるペースト
   （Ｂ）とからなり、各ペースト中のリン酸カルシウム系
   無機粉末の含有量が、それぞれ７５〜８５重量％であ
   り、上記重合性モノマ−混合物が、それぞれ一般式
   （１）： 【化１】 （式中、Ｒ¹ およびＲ² は同一または異なってもよく、
   それぞれ水素原子またはメチル基を、ｐは１〜４の整数
   を表わす）で表されるモノマー、および下記一般式
   （２）： 【化２】 （式中、Ｒ³ およびＲ⁴ は同一または異なってもよく、
   それぞれ水素原子またはメチル基を、ｍおよびｎはそれ
   ぞれ１〜５の整数であって、ｍ＋ｎ＝２〜６である）で
   表されるモノマーを含有し、かつ、一般式（１）で表さ
   れるモノマーの含有量が、全モノマー混合物の４０〜６
   ５重量％であることを特徴とする硬組織補修用組成物。
2. 【請求項２】 ペースト（Ａ）およびペースト（Ｂ）の
   稠度がそれぞれ２０〜２７ｍｍであることを特徴とする
   請求項１記載の硬組織補修用組成物。
3. 【請求項３】 リン酸カルシウム系無機粉末が、有機シ
   ランカップリング剤で一次処理され、３００〜８００℃
   で熱処理され、次いで有機シランカップリング剤で二次
   処理されていることを特徴とする請求項１記載の硬組織
   補修用組成物。
4. 【請求項４】 一般式（１）で表されるモノマーが、ト
   リエチレングリコールジメタクリレートであり、一般式
   （２）で表されるモノマーが、２，２−ビス（４−メタ
   クリロキシエトキシフェニル）プロパンであることを特
   徴とする請求項１記載の硬組織補修用組成物。
5. 【請求項５】 請求項１記載のペーストＡおよびペース
   トＢが別々に収容された２つの容器、該２つの容器から
   ペーストを吐出するための押出機構、該２つの容器の吐
   出孔および該吐出孔から吐出された両ペーストを導入し
   均一に混合するためのスタティックミキサー機構を有す
   ることを特徴とする請求項１記載の硬組織補修用組成物
   の供給装置。