JPH1111997A

JPH1111997A - リン酸カルシウムセメント及びリン酸カルシウムセメント硬化体の製造方法

Info

Publication number: JPH1111997A
Application number: JP9182978A
Authority: JP
Inventors: Takenori Sawamura; 武憲澤村; Masaaki Hattori; 昌晃服部
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】水と混練した後、直ちに補填しても混練物が
崩壊し難いリン酸カルシウムセメント及びリン酸カルシ
ウムセメント硬化体の製造方法を提供する。【解決手段】リン酸四カルシウム粉末及びリン酸水素
カルシウム粉末のうちの少なくとも一方を主成分とする
リン酸カルシウム系粉末１００重量部と、ペクチン、ペ
クチン酸、ペクチニン酸等のペクチン質０．５〜５重量
部、特に１〜３重量部とからなるリン酸カルシウムセメ
ントを得る。このセメントの主成分としては、特に、リ
ン酸四カルシウム粉末とリン酸水素カルシウム粉末とを
等モル程度の量比で使用することが好ましい。このセメ
ントに純水を添加し、混練し、硬化させてリン酸カルシ
ウムセメント硬化体を得る。リン酸カルシウム系粉末と
しては、上記の主成分の他、α−リン酸三カルシウム、
β−リン酸三カルシウム及び水酸アパタイト等の粉末を
併用することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医科用或いは歯科
用のリン酸カルシウムセメント及びリン酸カルシウムセ
メント硬化体の製造方法に関する。本発明は、特に、セ
メントと水とを混練し、成形体とした後、直ちに水と接
触させてもセメントが水中に分散せず、また、成形体が
崩壊することのないリン酸カルシウムセメント及びこの
セメントを用いたリン酸カルシウムセメント硬化体の製
造方法に関する。本発明のリン酸カルシウムセメント
は、特に、優れた強度と生体活性とを併せ有する人工
骨、人工関節及び人工歯根等を形成するために用いるこ
とができる。

【０００２】

【従来の技術】生体に用いられる医療用セメントとして
は、現在までに各種の組成のものが数多く提案されてい
る。特に、リン酸カルシウム系の生体用セメントでは、
このセメントが硬化とともに生体活性な水酸アパタイト
に転化するため、生体親和性に優れた硬化体を得ること
ができる。

【０００３】このリン酸カルシウム系の生体用セメント
に純水を加えて混練したものは、空気中では１０〜２０
分間で硬化する。しかし、混練後、直ちに水と接触させ
ると、硬化する前にセメントが水中に分散し、所定の形
状に成形した成形体が崩壊してしまう。そのため、体液
が多量に存在する生体内に補填する場合、混練後、直ち
に補填せず、ある程度硬化したものを補填するか、或い
は補填部の体液を除去し、止血等をした後、補填するな
どの方法が採られている。

【０００４】しかし、ある程度硬化したものは取り扱い
難く、作業性に劣り、また、体液の除去、止血等は人手
と時間とを要する。これらを解決するため、セメントに
特定の硬化液を配合したものなどが提案されている。例
えば、米国特許明細書第４６１２０５３号には、崩壊を
より少なくするため、硬化液に酸を添加し、硬化時間の
短縮を図ったものが開示されている。また、特開平２−
７７２６１号公報には、硬化液にキトサン等を添加する
ことにより、セメントの分散、成形体の崩壊を更に抑制
する方法が記載されている。しかし、硬化液に酸を添加
し、混練したものを生体内に補填した場合、酸による生
体刺激が強く、補填部の周囲に炎症反応等を起こすこと
がある。また、キトサンを溶解させるためには水溶液の
ｐＨを１〜２にする必要があり、硬化液に酸を添加する
ことが避けられないため、上記と同様、炎症反応を起こ
す等の問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決するものであり、水を添加して混練した後、直ち
に補填しても、成形体が崩壊することのないリン酸カル
シウムセメントを提供することを目的とする。また、リ
ン酸カルシウム系粉末とペクチン質とからなるセメント
を先ず調製し、このセメントに水を添加し、混練し、硬
化させることにより、混練後、直ちに水と接触させて
も、所定の形状が維持されるリン酸カルシウムセメント
硬化体を提供することを目的とする。尚、本発明では、
水に酸を添加しｐＨを低くする必要がないため、炎症反
応等の問題を起こすことがない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１発明のリン酸カルシ
ウムセメントは、リン酸四カルシウム粉末及びリン酸水
素カルシウム粉末のうちの少なくとも一方を主成分とす
るリン酸カルシウム系粉末と、ペクチン質とからなるこ
とを特徴とする。

【０００７】また、第４発明のリン酸カルシウムセメン
ト硬化体の製造方法は、リン酸四カルシウム粉末及びリ
ン酸水素カルシウム粉末のうちの少なくとも一方を主成
分とするリン酸カルシウム系粉末と、ペクチン質とから
なるリン酸カルシウムセメントに、水を添加し、混練
し、硬化させることを特徴とする。

【０００８】上記「リン酸カルシウム系粉末」は、「リ
ン酸四カルシウム粉末」及び「リン酸水素カルシウム粉
末」のうちの少なくとも一方を主成分とする。また、特
に、これら２種類の粉末を併用することが好ましい。こ
れらを併用する場合、その量比は特に限定されないが、
モル比で８／２〜２／８、特に６／４〜４／６、更には
等量程度を使用することが好ましい。尚、この「主成
分」とは、粉末の全量を１００重量％とした場合に、上
記の２種類の粉末の合計量が６０重量％以上、特に好ま
しくは８０重量％以上であることを意味する。これら２
種類の粉末を主成分として併用することによって、成形
体は、より崩壊し難く、所定の形状が容易に維持され
る。

【０００９】リン酸水素カルシウム粉末としては、リン
酸水素カルシウム二水和物或いは無水物として市販され
ているものをそのまま使用することができる。また、こ
れらを１２０℃程度の温度で加熱し、脱水したものを用
いることもできるが、特にこれに限定されるものではな
い。更に、リン酸四カルシウム粉末も、その製法につい
ては特に限定されない。例えば、炭酸カルシウムとリン
酸水素カルシウムとの等モル混合物を所定形状に成形し
た後、１４５０〜１５５０℃の温度範囲で焼成し、これ
を平均粒径が約１００μｍ程度の粉末としたものなどを
使用することができる。

【００１０】リン酸カルシウム系の粉末としては、上記
の２種類の他、α−リン酸三カルシウム、β−リン酸三
カルシウム及び水酸アパタイト等の粉末を併用すること
もできる。これら併用することができる粉末は１種のみ
を用いてもよいし、２種以上を使用してもよい。また、
この粉末には、硫酸バリウム及び次炭酸ビスマス等のＸ
線造影剤を配合することができる。更に、硬化時間を短
縮するために水酸アパタイト及びフッ化物等を種結晶と
して添加することもできる。

【００１１】上記「ペクチン質」としては、ペクチン、
ペクチン酸、ペクチニン酸等を使用することができる。
ペクチン質は水溶性であるため、リン酸カルシウムセメ
ント中のペクチン質は混練時、容易に水に溶解する。こ
の水に溶解したペクチン質は、混練物を生体に補填した
場合、体液中のカルシウムイオン、マグネシウムイオン
等と結合してゲルを形成する。そのため、このリン酸カ
ルシウムセメントに水を添加し、混練した場合、得られ
る混練物は、体液に接触しても崩壊し難く、所定の形状
を維持したまま補填部に留めることができる。

【００１２】ペクチン質としては、第２発明のように、
その平均粒径が「０．１〜１００μｍ」、特に０．５〜
８０μｍの範囲のものを使用することが好ましい。この
平均粒径は１〜５０μｍ、更には１〜３０μｍの範囲の
ものがより好ましい。平均粒径が０．１μｍ未満では混
練物の粘度が低すぎ、所定の形状を付与することができ
ない。一方、平均粒径が１００μｍを越える場合は、ペ
クチン質をリン酸カルシウムセメントに均一に分散、含
有させることができず、水と接触した場合の混練物の崩
壊を十分に抑えることができない。尚、この平均粒径
は、堀場製レーザー回折式粒度分布測定装置（ＬＡ−５
００型）により、分散媒としてエタノールを用いて測定
したものである。

【００１３】ペクチン質は水に溶解し易く、酸を添加す
る必要がない。そのため、本発明では、セメントと水と
を混練する際に酸を併用し、混練、硬化時のｐＨを炎症
反応を起こすほどに低くする必要はない。このｐＨは３
〜５、特に３．２〜３．６程度とすることができる。こ
のようなｐＨ域において混練し、硬化させれば、硬化過
程において補填部周縁が炎症反応等を起こすことがな
い。また、生成する硬化体が生体組織に悪影響を及ぼす
こともない。更に、セメントに適量のペクチン質を含有
させることにより、水を添加し、混練する際、その粘度
が適度なものとなり、操作性に優れ、混練体に容易に所
定の形態を付与することができる。尚、この形態の付与
とは、初期形状の付与及び補填後などにおける形状の修
正、調整を併せ意味する。

【００１４】リン酸カルシウムセメント中のペクチン質
の含有量は、リン酸カルシウム系粉末を１００重量部と
した場合に、０．１〜１０重量部、特に、第３発明のよ
うに「０．１〜５重量部」とすることが好ましい。この
含有量は、０．５〜５重量部、更には１〜３重量部とす
ることが特に好ましい。ペクチン質の含有量が０．１重
量部未満では、成形体が体液と接触した場合に、粉剤が
分散し、成形体が崩壊してしまって、所定の形状が維持
されない。また、１０重量部を越える場合は、過剰のペ
クチン質のために硬化反応が阻害され、硬化に長時間を
要する。

【００１５】混練物の粘度は、セメントと水との量比に
よって調整することもできる。このセメントと水との量
比は、第５発明のように、リン酸カルシウムセメント１
００重量部に対して硬化液を「１５〜４０重量部」とす
ることが好ましい。この量比は、、特に１５〜３５重量
部、更には２０〜３０重量部とすることがより好まし
い。水の量比が低すぎる場合は、混練物の粘度が高くな
りすぎて所定の形態を付与することが難しくなる。ま
た、水の量比が高くなりすぎると、混練体の粘度が低く
なって取り扱い易くはなるが、体液との接触によってセ
メントが分散し、成形体が崩壊し易くなるため好ましく
ない。尚、この水の量比を高くして混練物の粘度を適度
に下げることにより、骨欠損部或いは骨折部等への注射
器による補填が可能となり、それによって患者への負担
を軽減することができる。

【００１６】更に、本発明のリン酸カルシウムセメント
を用いた混練物は、これのみを生体内に補填して人工
骨、人工歯根等の用途に用いることができるが、セメン
トと水とを混練する際に、骨形成因子、抗ガン剤及び抗
生物質等を添加し、薬物徐放のための担体として利用す
ることもできる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の具体的な実施例を
示す。実施例１リン酸四カルシウム粉末とリン酸水素カルシウム無水物
の粉末との等モル混合物１０ｇに、平均粒径２μｍのペ
クチン０．１ｇを配合し、含有させたリン酸カルシウム
セメントに、２．３ｇの純水を添加し、５分間混練し
た。得られた混練物はパテ状となり、容易に所定の形状
とすることができた。また、この混練物を内径６ｍｍ×
深さ５ｍｍのキャビティを有する金型に充填して成形し
た後、成形体を金型より取り出して疑似体液中に浸漬し
た。その結果、セメントの分散、成形体の崩壊はまった
くみられず、成形体の形状がそのまま維持されることが
確認された。また、この混練物は形態付与が容易であ
り、成形体は指で容易に所望の形状に調整することがで
きた。

【００１８】比較例１リン酸四カルシウム粉末とリン酸水素カルシウム無水物
の粉末との等モル混合物１ｇに、０．２３ｇの純水を添
加し、５分間混練した。その後、同様にして成形体を
得、疑似体液中に浸漬した。その結果、浸漬と同時に成
形体の表面から崩壊が起こり、形状が維持されなかっ
た。

【００１９】実施例２リン酸四カルシウム粉末とリン酸水素カルシウム無水物
の粉末との等モル混合物１０ｇに、平均粒径２０μｍの
ペクチン０．５ｇを配合し、含有させたリン酸カルシウ
ムセメントに、２．５ｇの純水を添加し、５分間混練し
た。得られた混練物はパテ状となり、容易に所定の形状
とすることができた。また、この混練物を用い、実施例
１と同様にして成形体を得、これを疑似体液中に２４時
間浸漬してリン酸カルシウムセメント硬化体を得た。こ
の硬化体の構成相をＸ線回折により確認したところ、水
酸アパタイトとリン酸四カルシウムであることが分かっ
た。

【００２０】実施例３平均粒径２００μｍのペクチンを使用し、純水の添加量
を２．１ｇとした他は、実施例１と同様にして成形体を
得た。この成形体を疑似体液中に浸漬したところ、セメ
ントが分散し、成形体が崩壊する傾向が見られた。これ
は、ペクチンの平均粒径が第２発明の上限を越えて大き
いためであると思われる。

【００２１】実施例４平均粒径５μｍのペクチンを使用し、純水の添加量を
０．２３ｇとした他は、実施例１と同様にして成形体を
得た。この成形体を疑似体液中に浸漬して硬化させ、そ
の硬化時間をＪＩＳＴ６６０２に従って測定したとこ
ろ１５分であった。尚、この実施例では、セメントに対
する水の量比が第５発明の下限を下回って低いため硬化
時間は短い。しかし、混練物の粘度が高くなり、形状の
付与がややし難くなる傾向にあった。実施例５ペクチンを１ｇ配合し、含有させた他は実施例４と同様
にして成形体を得た。その硬化時間をＪＩＳＴ６６０
２により測定したところ３２分であった。このように硬
化に要する時間が長くなったのは、リン酸カルシウム系
粉末に対するペクチンの含有量が１０重量部であって、
第３発明の上限を越えて多いためであると思われる。

【００２２】

【発明の効果】第１発明によれば、水を添加し、混練す
る際に、適度な粘度を有し、ｐＨを特に低くする必要も
なく、硬化反応の過程において炎症反応等、生体への悪
影響のないリン酸カルシウムセメントを得ることができ
る。また、第４発明によれば、第１発明のセメントを使
用し、生体への悪影響のないリン酸カルシウムセメント
硬化体を容易に得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リン酸四カルシウム及びリン酸水素カル
シウムのうちの少なくとも一方を主成分とするリン酸カ
ルシウム系粉末と、ペクチン質とからなることを特徴と
するリン酸カルシウムセメント。
【請求項２】ペクチン質の平均粒径が０．１〜１００
μｍである請求項１記載のリン酸カルシウムセメント。
【請求項３】上記リン酸カルシウム系粉末を１００重
量部とした場合に、上記ペクチン質は０．１〜５重量部
である請求項１又は２記載のリン酸カルシウムセメン
ト。
【請求項４】リン酸四カルシウム及びリン酸水素カル
シウムのうちの少なくとも一方を主成分とするリン酸カ
ルシウム系粉末と、ペクチン質とからなるリン酸カルシ
ウムセメントに、水を添加し、混練し、硬化させること
を特徴とするリン酸カルシウムセメント硬化体の製造方
法。
【請求項５】上記リン酸カルシウムセメントを１００
重量部とした場合に、上記水は１５〜４０重量部である
請求項４記載のリン酸カルシウムセメント硬化体の製造
方法。