JPH10179713A - Bioactive cement composition - Google Patents

Bioactive cement composition

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JPH10179713A
JPH10179713A JP8355997A JP35599796A JPH10179713A JP H10179713 A JPH10179713 A JP H10179713A JP 8355997 A JP8355997 A JP 8355997A JP 35599796 A JP35599796 A JP 35599796A JP H10179713 A JPH10179713 A JP H10179713A
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JP
Japan
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cement composition
powder
crystal
alumina
alumina powder
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JP8355997A
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Japanese (ja)
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Taketami Kikutani
武民 菊谷
Takehiro Shibuya
武宏 渋谷
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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Nippon Electric Glass Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a bioactive cement composition having no carcinogenicity and good affinity with an osteogenetic factor by using an alumina powder containing δ-Al2 O3 crystal, γ-Al2 O3 crystal or noncrystalline alumina together with dimethacrylate monomers, a polymn. initiator, a polymn. accelerator, a polymn. inhibitor and an osteogenetic factor. SOLUTION: A hardening material containing an alumina powder, dimethacrylate monomers, a polymn. initiator, a polymn. accelerator and a polymn inhibitor acts as a carrier for an osteogenetic factor. The alumina powder used is an active alumina containing at least δ-Al2 O3 crystal, γ-Al2 O3 crystal or noncrystalline alumina. The osteogenetic factor used is not specified, and for example, a single or plural kinds selected from Vg-DDP/BMP family containing BMP-1 to 7 in TGF-β super family, 1NH-βA in Inhibin/Activin family, and TGF-β1 to β3 in TGF-βfamily are added.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、整形外科、脳外科、口
腔外科、歯科等の分野において、骨欠損部の補填充填、
人工骨等のインプラント材料の接着固定等に利用される
生体活性セメント組成物に関するものである。
The present invention relates to the field of orthopedic surgery, neurosurgery, oral surgery, dentistry, etc.
The present invention relates to a bioactive cement composition used for bonding and fixing an implant material such as an artificial bone.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、整形外科、脳外科、口腔外科、歯
科等の分野において、骨欠損部の補填充填や、人工骨、
人工関節、人工歯根等のインプラント材料の接着固定を
行う材料として種々のものが提案されている。これらの
内、生体周囲骨との早急な結合を促す目的で利用される
骨形成因子(bone morphogenetic proteins: BMP)を含
む生体活性セメント組成物として、生体活性ガラス粉末
や結晶化ガラス粉末と、リン酸塩を主成分とする水溶液
との混合物をキャリヤー(支持体、又は担体とも呼ば
れ、骨形成因子と複合して埋植する材料のこと)に用い
たものが知られている。また、上記以外にも、不溶性骨
基質、コラーゲン、フィブリン糊、繊維状ガラス、各種
形状のハイドロキシアパタイト(HAP)やその複合物
をキャリヤーとして用いたものが知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the fields of orthopedic surgery, neurosurgery, oral surgery, dentistry, and the like, filling and filling of a bone defect, artificial bone,
Various materials have been proposed as materials for bonding and fixing implant materials such as artificial joints and artificial roots. Among them, as bioactive cement compositions containing bone morphogenetic proteins (BMP), which are used to promote rapid binding to bone around the body, bioactive glass powder or crystallized glass powder, phosphorus It is known to use a mixture with an aqueous solution containing an acid salt as a main component as a carrier (also referred to as a support or a carrier and implanted in combination with an osteogenic factor). In addition to the above, there have been known those using, as a carrier, insoluble bone matrix, collagen, fibrin glue, fibrous glass, hydroxyapatite (HAP) of various shapes, or a composite thereof.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】骨形成因子を含む生体
活性セメント組成物が具備すべき条件としては、(1)
毒性、発癌性のないこと、(2)抗原性、起炎性のない
こと(生体親和性があり、炎症反応の起こらないこ
と)、(3)キャリヤーが骨形成因子との親和性を有す
ること、(4)使用時の操作性、作業性が良好であるこ
と、(5)工業レベルの安定した量産性があること、
(6)生体内での負荷に耐えられるだけの機械的強度を
有すること等が必要である。
The conditions to be met by a bioactive cement composition containing an osteogenic factor include (1)
No toxicity, no carcinogenicity, (2) no antigenicity, no inflammation (having biocompatibility and no inflammatory response), (3) carrier having affinity for osteogenic factors (4) good operability and workability at the time of use; (5) stable mass productivity at an industrial level;
(6) It is necessary to have mechanical strength enough to withstand a load in a living body.

【0004】しかしながら、先記した種々の生体活性セ
メント組成物の中で上記条件を全て満たすものは存在し
ないのが現状である。例えば生体活性ガラス粉末や結晶
化ガラス粉末と、リン酸塩を主成分とする水溶液との混
合物をキャリヤーとして用いる材料は硬化後の機械的強
度が不十分である。また繊維状ガラスを用いる材料は、
使用時の操作性や作業性が良くないため、複雑な部位へ
の広範な応用を考慮する場合に問題が残る。
However, at present, none of the various bioactive cement compositions described above satisfy all of the above conditions. For example, a material using a mixture of a bioactive glass powder or a crystallized glass powder and an aqueous solution mainly containing a phosphate as a carrier has insufficient mechanical strength after curing. The material using fibrous glass is
Since the operability and workability at the time of use are not good, a problem remains when considering a wide application to a complicated part.

【0005】そこで操作性や作業性が良く、一定時間経
過後に硬化して機械的強度の高い硬化体となるPMMA
セメントをキャリヤーとして用いることも考えられる
が、PMMAセメントには生体活性がないため、骨形成
因子を添加しても十分な効果が得られない。
[0005] Therefore, PMMA which has good operability and workability and is cured after a certain period of time to form a cured product having high mechanical strength.
Although it is conceivable to use cement as a carrier, PMMA cement has no biological activity, so that adding a bone forming factor does not provide a sufficient effect.

【0006】本発明の目的は、上記した全ての要求特性
を満足する生体活性セメント組成物を提供することであ
る。
[0006] It is an object of the present invention to provide a bioactive cement composition which satisfies all the above-mentioned required properties.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の生体活性セメン
ト組成物は、アルミナ粉末とジメタクリレート系モノマ
ーと重合開始剤と重合促進剤と重合抑制剤と骨形成因子
からなり、アルミナ粉末は少なくともδ−Al23
晶、γ−Al23 結晶又は非結晶性アルミナを含むこ
とを特徴とする。
The bioactive cement composition of the present invention comprises alumina powder, a dimethacrylate monomer, a polymerization initiator, a polymerization accelerator, a polymerization inhibitor, and a bone forming factor, and the alumina powder has at least δ. -Al 2 O 3 crystal, γ-Al 2 O 3 crystal or amorphous alumina is included.

【0008】本発明の生体活性セメント組成物におい
て、使用する骨形成因子は特に限定されるものではない
が、TGF−βスーパーファミリーにおいてBMP−
1、BMP−2、BMP−3、BMP−4、BMP−
5、BMP−6、BMP−7等を含むVg/DPP/B
MPファミリー、インヒビン(Inhivin) /アクチビン(A
ctivin) ファミリーのINH−βA、TGF−βファミ
リーのTGF−β1、TGF−β2、TGF−β3等を
単独或は複数種添加する。また骨形成因子は、遺伝子操
作によって製造された、いわゆるクローニングによるも
のや、高度な精製技術により抽出され、発癌性等につい
て異常のないことを事前に確認されたものを使用する。
なお骨形成因子の添加量については、十分な効力を発揮
させるためにはセメント100g当り0.1μg以上で
あることが望ましい。
[0008] The bone forming factor used in the bioactive cement composition of the present invention is not particularly limited.
1, BMP-2, BMP-3, BMP-4, BMP-
5, Vg / DPP / B including BMP-6, BMP-7, etc.
MP family, Inhibin / Activin (A
ctivin) family INH-βA, TGF-β family TGF-β1, TGF-β2, TGF-β3, etc., alone or in combination. As the bone morphogenetic factor, use is made of what is called cloning, which is produced by genetic manipulation, or is extracted by an advanced purification technique, and is confirmed in advance to have no abnormality in carcinogenicity or the like.
The amount of the bone morphogenetic factor is preferably 0.1 μg or more per 100 g of cement in order to exert a sufficient effect.

【0009】また本発明において、アルミナ粉末とジメ
タクリレート系モノマーと重合開始剤と重合促進剤と重
合抑制剤を含む硬化性材料は、骨形成因子のキャリヤー
として作用する。
In the present invention, the curable material containing the alumina powder, the dimethacrylate monomer, the polymerization initiator, the polymerization accelerator, and the polymerization inhibitor acts as a carrier for the osteogenic factor.

【0010】本発明で使用するアルミナ粉末は、従来よ
り広く使用されている生体活性のないアルミナ粉末とは
異なるものである。即ち、従来のアルミナ粉末は、安定
なα−Al23 の結晶構造を有しているが、本発明で
使用するアルミナ粉末は少なくともδ−Al23
晶、γ−Al23 結晶又は非結晶性アルミナが存在す
る活性なアルミナである。なお生体活性の点から、アル
ミナ粉末中のδ−Al23 結晶、γ−Al23 結晶
及び非結晶性アルミナの占める割合が30重量%以上で
あることが望ましい。またアルミナ粉末は、小さいほど
高強度の硬化体が得られるので好ましく、具体的には1
0μm以下のものが好ましい。またその表面をシランカ
ップリング処理しておくと、ジメタクリレート系モノマ
ーとの馴染みがよくなってセメント硬化体の強度が大き
くなるとともに、粉末表面が疎水基を持つために血液の
阻害性がなくなり、硬化し易くなる。
The alumina powder used in the present invention is different from the non-bioactive alumina powder widely used in the past. That is, the conventional alumina powder has a stable α-Al 2 O 3 crystal structure, but the alumina powder used in the present invention has at least δ-Al 2 O 3 crystal and γ-Al 2 O 3 crystal. Or active alumina in which amorphous alumina exists. From the viewpoint of bioactivity, it is desirable that the ratio of the δ-Al 2 O 3 crystal, the γ-Al 2 O 3 crystal, and the amorphous alumina in the alumina powder be 30% by weight or more. The smaller the alumina powder is, the higher the strength of the cured product can be obtained.
Those having a thickness of 0 μm or less are preferred. In addition, if the surface is subjected to silane coupling treatment, familiarity with the dimethacrylate monomer is improved and the strength of the cured cement is increased, and the powder surface has a hydrophobic group so that blood inhibition is eliminated, It is easy to cure.

【0011】本発明において使用するアルミナ粉末は次
のようにして作製することができる。まず結晶構造がα
−Al23 である通常のアルミナ粉末を用意する。こ
のアルミナ粉末は平均粒径D50が10μm以下のものを
使用する。次いで、アルミナ粉末を1500℃以上、好
ましくは2000℃以上に急加熱して溶融、ガラス化し
た後、急冷する。このようにして少なくともδ−Al2
3 結晶、γ−Al23 結晶又は非結晶性アルミナを
含む化学的に不安定な、即ち生体活性のあるアルミナ粉
末を得ることができる。なおアルミナ粉末の粒径を10
μm以下としたのは、粒径が大きくなると急熱急冷が困
難になって安定なα−Al23 が析出し易くなり、1
0μmを超えるとα−Al23 結晶の析出量が30重
量%以上を占め、化学的に安定な、即ち生体活性の低い
アルミナ粉末となってしまうためである。
The alumina powder used in the present invention can be prepared as follows. First, the crystal structure is α
Providing a normal alumina powder is -Al 2 O 3. The alumina powder has an average particle diameter D 50 to use those of 10μm or less. Next, the alumina powder is rapidly heated to 1500 ° C. or more, preferably 2000 ° C. or more, melted and vitrified, and then rapidly cooled. Thus, at least δ-Al 2
A chemically unstable, that is, bioactive alumina powder containing O 3 crystal, γ-Al 2 O 3 crystal or amorphous alumina can be obtained. When the particle size of the alumina powder is 10
The reason why the particle diameter is set to be not more than μm is that if the particle size is large, rapid heating and quenching becomes difficult and stable α-Al 2 O 3 is easily deposited,
If it exceeds 0 μm, the precipitated amount of α-Al 2 O 3 crystals occupies 30% by weight or more, resulting in alumina powder which is chemically stable, that is, has low bioactivity.

【0012】ジメタクリレート系モノマーとしては、
2,2ビス[4−(3メタクリロキシ−2−ハイドロキ
シプロボキシ)フェニル]プロパン(Bis−GMA)
が特に望ましいが、これ以外に2,2−ビス(4−メタ
クリロキシフェニル)プロパン(BPDMA)、2,2
−ビス(4−メタクリロキシエトキシフェニル)プロパ
ン(Bis−MEPP)、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(Bis−MP
EPP)等を使用することができる。なおモノマーの粘
度が高い場合、トリエチレングリコールジメタクリレー
ト(TEGDMA)を添加することができる。希釈剤と
してはこれ以外にジエチレングリコールジメタクリレー
ト、エチレングリコールジメタクリレート等の重合性モ
ノマーを利用することが可能である。
The dimethacrylate monomers include
2,2bis [4- (3methacryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] propane (Bis-GMA)
Is particularly desirable, and in addition, 2,2-bis (4-methacryloxyphenyl) propane (BPDMA), 2,2
-Bis (4-methacryloxyethoxyphenyl) propane (Bis-MEPP), 2,2-bis (4-methacryloxypolyethoxyphenyl) propane (Bis-MP
EPP) or the like can be used. When the viscosity of the monomer is high, triethylene glycol dimethacrylate (TEGDMA) can be added. As the diluent, polymerizable monomers such as diethylene glycol dimethacrylate and ethylene glycol dimethacrylate can be used.

【0013】なお、粉末成分とモノマーとの粉液比は、
重量比で粉末:モノマーが50:50〜90:10であ
ることが望ましい。
The powder-liquid ratio between the powder component and the monomer is as follows:
It is desirable that the powder: monomer ratio be 50:50 to 90:10 by weight.

【0014】重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル、
トリ−n−ブチルボラン等を使用することができる。こ
れら重合開始剤の添加量は、モノマーが100重量部に
対して0.1〜5重量部であることが好ましい。これは
添加量が0.1重量部より少ないとその効果に乏しく、
5重量部を越えると作業時間に対して硬化時間が短くな
りすぎるため実使用が困難になる。
As the polymerization initiator, benzoyl peroxide,
Tri-n-butylborane or the like can be used. The amount of the polymerization initiator to be added is preferably 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer. This effect is poor if the addition amount is less than 0.1 part by weight,
When the amount exceeds 5 parts by weight, the curing time becomes too short with respect to the working time, so that actual use becomes difficult.

【0015】重合促進剤としては、ジメチル−P−トル
イジン等の第3級アミンを使用することができ、その添
加量はモノマー100重量部に対して0.1〜5重量部
であることが望ましい。なぜなら、0.1重量部より少
ないと硬化を促進するために100℃以上に加温しなけ
ればならない場合があり、実際の手術場での使用が困難
となる。一方、5重量部を越えると硬化時間が早くなり
過ぎることか多い。
As the polymerization accelerator, a tertiary amine such as dimethyl-P-toluidine can be used, and its addition amount is desirably 0.1 to 5 parts by weight based on 100 parts by weight of the monomer. . If the amount is less than 0.1 part by weight, it may be necessary to heat the mixture to 100 ° C. or more in order to promote the curing, and it is difficult to use the composition in an actual operation site. On the other hand, if it exceeds 5 parts by weight, the curing time is often too fast.

【0016】重合抑制剤としては、フェノチアジンやそ
の誘導体を添加することができる。フェノチアジンやそ
の誘導体は、生体に対する毒性が殆どなく、また比較的
少量で目的とする硬化時間に調整でき、しかも硬化時間
を長くしても作業時間が長くなるのみで、ゲル化開始か
ら硬化終了までの時間には殆ど影響を与えないため重合
抑制剤として好ましいものである。重合抑制剤の添加量
は、モノマー100重量部に対して10ppm〜0.2
重量部が適当である。
As a polymerization inhibitor, phenothiazine or a derivative thereof can be added. Phenothiazine and its derivatives have almost no toxicity to living organisms, and can be adjusted to the desired curing time with a relatively small amount. This is preferable as a polymerization inhibitor because it hardly affects the time. The addition amount of the polymerization inhibitor is 10 ppm to 0.2 parts per 100 parts by weight of the monomer.
Parts by weight are appropriate.

【0017】なお本発明においては、上記成分以外に例
えばCa含有無機粉末を添加することができる。
In the present invention, for example, a Ca-containing inorganic powder can be added in addition to the above components.

【0018】Ca含有無機粉末は、埋入初期の自然骨と
の接着性を向上させ、早期の結合を可能にするために添
加する成分であり、例えばCaを含有するガラスや結晶
化ガラス、燐酸カルシウム化合物、炭酸カルシウム等か
らなるものが使用できる。特にCaを含有するガラスや
結晶化ガラスは、生体内でCaイオンを溶出して高い生
体活性を示す。このようなガラスとして、特に重量百分
率でCaO 30〜70%、SiO2 30〜70%、
25 0〜40%、MgO 0〜20%、CaF2
0〜5%、特にCaO 40〜50%、SiO2
0〜40%、P25 10〜20%、MgO 0〜1
0%、CaF2 0〜2%の組成を有するガラス又は結
晶化ガラスが好ましい。また燐酸カルシウム化合物とし
ては、CaHPO4 、Ca3 (PO42 、Ca5 (P
43 OH、CaP411、Ca(PO32 、Ca
227 、Ca4 O(PO42 、Ca10(PO4
6(OH)2 、Ca(H2 PO42 ・H2 O等を主成
分とするものである。なおCa含有無機粉末は球状であ
ることが好ましい。またCa含有無機粉末を添加する場
合、粉末成分中に占める割合は、5〜75重量%の範囲
にあることが望ましい。
The Ca-containing inorganic powder is a component added to improve the adhesiveness to natural bone at the initial stage of implantation and to enable early bonding. Examples thereof include Ca-containing glass, crystallized glass, and phosphoric acid. What consists of a calcium compound, calcium carbonate, etc. can be used. In particular, Ca-containing glass and crystallized glass elute Ca ions in vivo and exhibit high bioactivity. As such a glass, in particular, in terms of weight percentage, CaO 30 to 70%, SiO 2 30 to 70%,
P 2 O 5 0~40%, 0~20 % MgO, CaF 2
0 to 5%, in particular CaO 40 to 50% SiO 2 3
0~40%, P 2 O 5 10~20 %, MgO 0~1
Glass or crystallized glass having a composition of 0% and CaF 2 of 0 to 2% is preferable. The calcium phosphate compounds include CaHPO 4 , Ca 3 (PO 4 ) 2 , Ca 5 (P
O 4 ) 3 OH, CaP 4 O 11 , Ca (PO 3 ) 2 , Ca
2 P 2 O 7 , Ca 4 O (PO 4 ) 2 , Ca 10 (PO 4 )
6 (OH) 2 , Ca (H 2 PO 4 ) 2 .H 2 O, etc. as a main component. The Ca-containing inorganic powder is preferably spherical. When Ca-containing inorganic powder is added, the proportion of the powder component in the powder component is preferably in the range of 5 to 75% by weight.

【0019】またCa含有無機粉末以外にも、溶融シリ
カ粉末、コロイダルシリカ、樹脂粉末等種々の成分を必
要に応じて適宜添加することができる。
In addition to the Ca-containing inorganic powder, various components such as fused silica powder, colloidal silica, and resin powder can be appropriately added as needed.

【0020】以上の構成成分からなるキャリヤーは、生
体活性があり、骨形成因子との親和性もある。また使用
時の操作性、作業性が良好であり、工業レベルの安定し
た量産性があり、硬化後は高い機械的強度を長期間に亙
って維持する。
The carrier composed of the above constituents is bioactive and has an affinity for osteogenic factors. It also has good operability and workability during use, has stable industrial mass production, and maintains high mechanical strength after curing for a long period of time.

【0021】さらに本発明の生体活性セメント組成物
は、上記した成分の他に、必要に応じて単独又は複数種
の薬剤を添加することが可能である。添加された薬剤は
生体内で放出され薬効をあらわす。添加することのでき
る薬剤はセファム系、ペニシリン系、アミノグルコシド
系、マクロライド系、テトラサイクリン系、ペプチド系
等の各種抗生物質、抗癌剤、抗炎症剤、甲状腺ホルモン
剤、糖尿病用製剤等を含むものである。この種の薬剤
は、最終的に生体活性セメント組成物を硬化させる際の
混練時に必要量添加すればよい。
Further, the bioactive cement composition of the present invention may contain one or more kinds of chemicals, if necessary, in addition to the above-mentioned components. The added drug is released in the living body and exhibits a medicinal effect. Drugs that can be added include various antibiotics such as cephams, penicillins, aminoglucosides, macrolides, tetracyclines, and peptides, anticancer agents, anti-inflammatory agents, thyroid hormone agents, diabetes preparations, and the like. This kind of agent may be added in a necessary amount at the time of kneading when finally curing the bioactive cement composition.

【0022】本発明の生体活性セメント組成物の提供形
態には、粉末−液体系、2ペースト系等があり、ユーザ
ーは各形態において粉末と液体とを、またペースト同士
を混合して使用すればよい。なお何れの形態を採用する
かは種々の条件を考慮して決定すればよいが、手術場で
の粉末と樹脂との混合性を考慮すれば2ペースト系の方
が好ましい。また何れの場合も薬剤は混合時に添加する
方がよいが、予め添加しておいても差し支えない。
The form of providing the bioactive cement composition of the present invention includes a powder-liquid system, a two-paste system, and the like. Good. It should be noted that which form to employ may be determined in consideration of various conditions, but a two-paste system is more preferable in consideration of the mixing property between the powder and the resin at the operating site. In any case, it is better to add the drug at the time of mixing, but it is also possible to add the drug in advance.

【0023】また本発明において、キャリヤーへの骨形
成因子の添加時期については、粉末系と液体系の混練時
(粉末−液体系)やペースト同士の混練時(2ペースト
系)といった最終的な混練時に添加する方法が最も好ま
しいが、これ以外にも例えばジメタクリレート系モノマ
ーを含む液体を調製する際に添加しておく方法やペース
ト調製時(2ペースト系)に添加する方法等がある。
In the present invention, the timing of adding the osteogenic factor to the carrier is determined by the final kneading, such as when kneading powder and liquid systems (powder-liquid system) or when kneading pastes (two paste systems). The method of adding at the time is most preferable, but other methods include, for example, a method of adding a liquid containing a dimethacrylate-based monomer and a method of adding the liquid at the time of preparing a paste (two paste systems).

【0024】[0024]

【作用】アルミナ粉末とジメタクリレート系モノマーと
重合開始剤と重合促進剤と重合抑制剤とを適量混合する
と、低温で重合反応がおこり、3〜15分程度の時間で
硬化が完了するが、この硬化までの時間内に所望の形状
に成形できる。また硬化した材料は機械的強度が高いだ
けでなく、アルミナ粉末が生体内でイオンを放出しない
ために粉末の劣化が起こらず、硬化体の強度が低下し難
い。しかも硬化体表面に露出したアルミナ粉末が新生骨
を誘導し、周囲骨と結合する。
When an appropriate amount of alumina powder, a dimethacrylate monomer, a polymerization initiator, a polymerization accelerator and a polymerization inhibitor are mixed in a proper amount, a polymerization reaction occurs at a low temperature, and curing is completed in about 3 to 15 minutes. It can be formed into a desired shape within the time until curing. In addition, the cured material not only has high mechanical strength, but also does not cause deterioration of the powder because the alumina powder does not release ions in a living body, and the strength of the cured body is not easily reduced. Moreover, the alumina powder exposed on the surface of the hardened body induces new bone and bonds with the surrounding bone.

【0025】本発明の生体活性セメント組成物は、この
ような材料を骨形成因子のキャリヤーとして使用するた
め、骨形成因子とアルミナ粉末の相互作用により、セメ
ント硬化体の表面に速やかに新生骨が成長して硬化体表
面を被覆し、周囲骨との強固な結合が早期に得られる。
In the bioactive cement composition of the present invention, since such a material is used as a carrier of an osteogenic factor, new bone is rapidly formed on the surface of a hardened cement by the interaction between the osteogenic factor and alumina powder. It grows and covers the surface of the cured body, and a strong bond with the surrounding bone can be obtained at an early stage.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて
詳細に説明する。
The present invention will be described below in detail based on examples and comparative examples.

【0027】表1は、本発明の実施例(試料No.1、
2)及び比較例(試料No.3〜5)を示すものであ
る。
Table 1 shows examples of the present invention (sample No. 1,
2) and Comparative Examples (Sample Nos. 3 to 5).

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】実施例の試料No.1は以下の手順にて調
製した。
In the sample No. of the embodiment, 1 was prepared by the following procedure.

【0030】まず結晶構造がα−Al23 である通常
のアルミナ粉末(平均粒径10μm)を用意した。次い
でこの粉末を2000℃以上の火炎中に供給して溶融し
ながら吹き飛ばした後、水中で急冷することによって、
δ−Al23 結晶、γ−Al23 結晶及び非結晶性
アルミナを含むアルミナ粉末を得た。このようにして得
られたアルミナ粉末は、表面張力により球状になってい
た。またX線回折の結果、粉末中にはさらにα−Al2
3 結晶が含まれていたが、その含有量は5〜10重量
%程度であった。
First, ordinary alumina powder (average particle size: 10 μm) having a crystal structure of α-Al 2 O 3 was prepared. Next, this powder is supplied into a flame of 2000 ° C. or more, blown off while melting, and then rapidly cooled in water,
An alumina powder containing δ-Al 2 O 3 crystal, γ-Al 2 O 3 crystal and amorphous alumina was obtained. The alumina powder thus obtained was spherical due to surface tension. As a result of X-ray diffraction, α-Al 2
O 3 crystals were contained, but the content was about 5 to 10% by weight.

【0031】またジメタクリレート系モノマーを所定の
割合で混合した。
Further, dimethacrylate monomers were mixed at a predetermined ratio.

【0032】次に、粉末及びジメタクリレート系モノマ
ー混合液をそれぞれ等分し、一方の粉末及び混合液に重
合開始剤として過酸化ベンゾイルを添加して混練し、ペ
ーストAを得た。また他方には重合促進剤としてジメチ
ル−P−トルイジン、重合抑制剤としてフェノチアジン
を添加してペーストBを得た。また骨形成因子として、
クローニングによるBMP−2を用意した。その後、両
ペースト(A、B)及び骨形成因子を実使用時と同様に
均質に混練して硬化性の生体活性セメントを作製した。
Next, the powder and the dimethacrylate monomer mixture were equally divided, and benzoyl peroxide as a polymerization initiator was added to one of the powder and the mixture, followed by kneading to obtain a paste A. On the other hand, dimethyl-P-toluidine as a polymerization accelerator and phenothiazine as a polymerization inhibitor were added to obtain a paste B. As bone formation factors,
BMP-2 by cloning was prepared. Thereafter, both pastes (A, B) and the osteogenic factor were homogeneously kneaded in the same manner as in actual use to prepare a hardenable bioactive cement.

【0033】なお、ジメタクリレート系モノマーの構成
比及びモノマーと粉末の混合割合はそれぞれ重量比で表
した。過酸化ベンゾイル、ジメチル−p−トルイジン、
フェノチアジンの添加量は、約7分で硬化するように、
それぞれモノマーの総量100重量部に対して2重量
部、1.4重量部、300ppmとした。さらに骨形成
因子の添加量については埋入試料100gに対する添加
量を示している。
The composition ratio of the dimethacrylate monomer and the mixing ratio of the monomer and the powder were represented by weight ratio. Benzoyl peroxide, dimethyl-p-toluidine,
The amount of phenothiazine added is such that it cures in about 7 minutes.
2 parts by weight, 1.4 parts by weight, and 300 ppm based on 100 parts by weight of the total amount of the monomers. Further, the addition amount of the bone morphogenetic factor is shown for 100 g of the implanted sample.

【0034】試料No.2は、アルミナ粉末の半分をC
a含有ガラス粉末で置換し、他は試料No.1と同様に
して調製した。なおCa含有ガラス粉末は、重量%でC
aO46.7%、SiO2 35.6%、P25
7.0%、CaF2 0.7%の組成を有し、平均粒径
4μmの球状のものを使用した。
Sample No. 2 is to use half of the alumina powder as C
a was replaced with a glass powder containing a. Prepared in the same manner as 1. Note that the Ca-containing glass powder is C
aO46.7%, SiO 2 35.6%, P 2 O 5 1
A spherical material having a composition of 7.0% and CaF 2 of 0.7% and an average particle size of 4 μm was used.

【0035】また比較例である試料No.3は、粉末成
分として通常のアルミナ粉末のみを使用し、他はNo.
1の試料と同様にして調製した。なおこのアルミナ粉末
についてX線回折を行ったところ、結晶の殆どはα−A
23 であり、δ−Al23 結晶やγ−Al23
結晶の存在は確認できなかった。
In addition, the sample No. No. 3 used only ordinary alumina powder as a powder component, and No. 3 used other powders.
It was prepared in the same manner as the sample No. 1. When this alumina powder was subjected to X-ray diffraction, most of the crystals were found to be α-A
l 2 O 3 , δ-Al 2 O 3 crystal and γ-Al 2 O 3
The presence of crystals could not be confirmed.

【0036】試料No.4は、骨形成因子を含まない他
は実施例の試料No.1と全く同様にして作製した。
Sample No. Sample No. 4 of Example except that no osteogenic factor was contained. It was prepared in exactly the same manner as in Example 1.

【0037】また試料No.5は市販のPMMAセメン
トを使用し、これに実施例と同様にして骨形成因子を添
加したものである。
Sample No. 5 is a commercially available PMMA cement to which an osteogenic factor was added in the same manner as in the example.

【0038】以上のような手順にて作製した各試料につ
いて、初期、生体内埋入後3ヵ月及び6ヵ月での曲げ強
度、周囲骨の状態、周囲組織の炎症反応の有無について
それぞれ評価した。
Each sample prepared by the above procedure was evaluated for the initial stage, the bending strength at 3 months and 6 months after implantation in the living body, the condition of the surrounding bone, and the presence or absence of an inflammatory reaction of the surrounding tissue.

【0039】表から明らかなように、実施例であるN
o.1及び2の試料は、曲げ強度は、初期強度が120
MPa以上、生体内埋入後3ヵ月で105MPa以上、
6ヵ月経過後で90MPa以上であり、強度劣化し難い
ことが分かった。また試料No.1は2週間経過した時
点で、試料No.2は1週間経過時点で周囲骨との結合
が認められ、周囲軟部組織の炎症反応は何れの試料にも
認められなかった。
As is clear from the table, the N
o. Samples 1 and 2 had a flexural strength of an initial strength of 120.
MPa or more, 105MPa or more 3 months after implantation in vivo,
It was 90 MPa or more after 6 months, and it was found that the strength was hardly deteriorated. Sample No. Sample No. 1 was obtained after 2 weeks had passed. Sample No. 2 showed binding to the surrounding bone at one week, and no inflammatory reaction of the surrounding soft tissue was observed in any of the samples.

【0040】一方、通常のアルミナ粉末を用いた試料N
o.3は、骨形成因子を含んでいるにも関わらず、8週
間経過した時点でようやく僅かに周囲骨との接触が認め
られた。骨形成因子を含まない試料No.4は周囲骨と
の結合が認められたのは4週間経過後であった。またP
MMAセメントをキャリヤーとして用いたNo.5の試
料については、8週間経過後も周囲骨との結合が認めら
れず、しかも硬化時の発熱反応によって周囲組織の壊死
が認められた。
On the other hand, sample N using ordinary alumina powder
o. Despite the fact that Sample No. 3 contained an osteogenic factor, only a slight contact with the surrounding bone was observed after 8 weeks. Sample No. containing no osteogenic factor. In No. 4, the connection to the surrounding bone was observed after 4 weeks. Also P
No. 3 using MMA cement as a carrier. Regarding the sample No. 5, no connection to the surrounding bone was observed even after the lapse of 8 weeks, and necrosis of the surrounding tissue was observed due to the exothermic reaction at the time of hardening.

【0041】なお曲げ強度は3点曲げ試験にて評価した
ものであり、各試料を混練して硬化させ、3×4×20
mmの試料片を作製して初期強度を測定し、さらにラッ
トの皮下に埋入した後、3ヵ月及び6ヵ月経過後に取り
出して測定を行った。周囲骨の状態については、異所性
骨形成を調査するためにラットの皮下に混練後の各試料
を充填し、硬化させた後、定期的に取り出して生体活性
セメントの周囲組織も含めた観察を電子顕微鏡にて実施
したものである。周囲組織の炎症反応の有無について
は、上記と同様にして試料をラットの皮下に埋入した
後、試料周囲の軟部組織を取り出し、電子顕微鏡及び電
子線マイクロアナライザーにて組織の壊死の有無を調査
し、判定したものである。
The bending strength was evaluated by a three-point bending test. Each sample was kneaded and hardened, and 3 × 4 × 20
The initial strength was measured by preparing a sample piece of mm, and after being implanted subcutaneously in a rat, it was taken out and measured after 3 and 6 months. For the condition of the surrounding bone, each sample after kneading was filled into the subcutaneous rat to investigate ectopic bone formation, and after hardening, it was periodically removed and observed including the surrounding tissue of the bioactive cement. Was performed with an electron microscope. As for the presence or absence of inflammatory reaction in surrounding tissues, samples were implanted under the skin of rats in the same manner as above, and the soft tissues around the samples were removed and examined for tissue necrosis using an electron microscope and an electron beam microanalyzer. Then, it is determined.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように、本発明の生体活性セメン
ト組成物は、要求される諸特性を全て満足するものであ
り、特に生体組織に炎症反応を起こすことなく、生体周
囲骨との結合を早急に促進させることができる。また本
発明のセメントは、複雑な形状を有する部位にも適用で
きるため、広範な利用が可能である。
As described above, the bioactive cement composition of the present invention satisfies all the required characteristics, and particularly, it does not cause an inflammatory reaction in the living tissue and binds to the bone around the living body. Can be promptly promoted. Further, the cement of the present invention can be applied to a site having a complicated shape, so that it can be widely used.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI //(C04B 26/06 111:00 14:30) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI // (C04B 26/06 111: 00 14:30)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 アルミナ粉末とジメタクリレート系モノ
マーと重合開始剤と重合促進剤と重合抑制剤と骨形成因
子からなり、アルミナ粉末は少なくともδ−Al23
結晶、γ−Al23 結晶又は非結晶性アルミナを含む
ことを特徴とする生体活性セメント組成物。
1. An alumina powder comprising a alumina powder, a dimethacrylate monomer, a polymerization initiator, a polymerization accelerator, a polymerization inhibitor and a bone forming factor, wherein the alumina powder comprises at least δ-Al 2 O 3
A bioactive cement composition comprising crystal, γ-Al 2 O 3 crystal or amorphous alumina.
【請求項2】 ジメタクリレート系モノマーが、2,2
ビス[4−(3メタクリロキシ−2−ハイドロキシプロ
ボキシ)フェニル]プロパンとトリエチレングリコール
ジメタクリレートからなることを特徴とする請求項1の
生体活性セメント組成物。
2. The dimethacrylate monomer is 2,2
The bioactive cement composition according to claim 1, comprising bis [4- (3 methacryloxy-2-hydroxypropoxy) phenyl] propane and triethylene glycol dimethacrylate.
【請求項3】 重合開始剤が、過酸化ベンゾイルである
ことを特徴とする請求項1の生体活性セメント組成物。
3. The bioactive cement composition according to claim 1, wherein the polymerization initiator is benzoyl peroxide.
【請求項4】 重合促進剤が、ジメチル−p−トルイジ
ンであることを特徴とする請求項1の生体活性セメント
組成物。
4. The bioactive cement composition according to claim 1, wherein the polymerization accelerator is dimethyl-p-toluidine.
【請求項5】 重合抑制剤が、フェノチアジンであるこ
とを特徴とする請求項1の生体活性セメント組成物。
5. The bioactive cement composition according to claim 1, wherein the polymerization inhibitor is phenothiazine.
【請求項6】 Ca含有無機粉末が添加されてなること
を特徴とする請求項1の生体活性セメント組成物。
6. The bioactive cement composition according to claim 1, wherein a Ca-containing inorganic powder is added.
【請求項7】 2ペースト系で提供されることを特徴と
する請求項1の生体活性セメント組成物。
7. The bioactive cement composition of claim 1, provided in a two paste system.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009528080A (en) * 2006-02-27 2009-08-06 エイジェンシー・フォー・サイエンス,テクノロジー・アンド・リサーチ Hardenable bone cement
FR3027522A1 (en) * 2014-10-27 2016-04-29 I Ceram POROUS COMPOSITION CHARGED AS ACTIVE

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