JPS60168462A - 天然の骨を基材とする代用骨物質 - Google Patents

天然の骨を基材とする代用骨物質

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JPS60168462A
JPS60168462A JP59220297A JP22029784A JPS60168462A JP S60168462 A JPS60168462 A JP S60168462A JP 59220297 A JP59220297 A JP 59220297A JP 22029784 A JP22029784 A JP 22029784A JP S60168462 A JPS60168462 A JP S60168462A
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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】 本発明は天然の骨を基材とする代用骨物質およびその製
造方法、すなわち骨片を軟質部分を除去する予備処理に
付し、少なくとも１０％のＨ２Ｏ２する。このような代
用骨物質および再現できる適当な骨の製造方法はＤＥ−
Ａ、−９６１１６５４に記載されており、「キーラーノ
ツケンスパンＪ　ＫｉｅｌｅｒＫｎｏｃｈｅｎｓｐａｎ
　）の名称で知られている。この異種間（ｈｅｉθｒｏ
ｐｌａ、５ｔｉｃ　）代用骨物質は可溶性タンパク質、
脂質および水分を、最終的に骨のコラーデン基礎物質お
よび骨物質の無機質部分を含む骨の網状構造体だけが残
るような特別の化学的方法により除去して、修生および
若生から得られる。この代用骨物質は整形外科−外科で
要求される期待を満すことができず、広範な組織学的研
究は、この代用骨物質の表面に骨の沈積が部分的に生じ
るけれども、異種コラーゲンが依然として残存するため
による成る種の異物反応により明白な妨害を受けること
を示した。
過去２　ｉｌｌ紀の間に、金属、プラスチックからの身
体適応性実権材料用の異物を使用する、および骨セメン
トによる、内部補てつが強力に増大しており、これはこ
れらの材料が天然起源の骨の一部分により達成できない
関節の領域で比較的早く良好な結果を可能にしたことに
依存している。しかしながら、これらの技術的代用製品
は最終的に消耗し、特に固定に著しい問題があり、これ
らは自然再生が不可能であることからこの分野で限界を
有する。このことは特に、補てつブリッジが良好な結果
をもたらさない骨幹の領域で事実となり、従って、これ
らの材料は必要な場合に、悪性骨腫瘍を患っている予想
寿命の短い患者用の一時的軽減処置として役立つだけで
ある。
代用骨の理想的目的は常に、可能な場合に、さらに特に
長い予想寿命を有する若い人達のためには、天然の生体
の適合できる代用骨による古手を達成することにある。
この目的は有用なその可能性を有する内部補てつ材でも
満たすことはできていない。
過去２年間に、合成リン酸カルシウムまたはヒドロキシ
ルアパタイトから代用骨物質全製造する傾向がある。こ
の物質は形安定性を有する利点があり、骨再生用のマト
リックスをして役立つことができる。しかしながら、こ
のマトリックスにはあまり多くの負担をかけることがで
きない。従って、横断的骨欠損の場合に、前記の［キー
ラーノツケンスパン」の場合について前記したものと同
様の方法で、通常金属板ブリッジおよび残りの鈍い末端
部品を用いる追加の支持骨接合を行なう必要がある。こ
れらの代用骨物質の利点は合成アパタイトセラミックが
免疫原性アルブミン成分を含有していないことにある。
他方、合成アバタイ同様に皮質および海綿質と組合せる
と天然の骨組織と似ていないという欠点を有する。同一
の堅固度を達成するためには、キーラー　ノッケンスパ
ンの場合におけるよりも、回復中の組織および自然再生
による骨形成の発育による後続の発育を妨害する小さい
有孔率を伴なうさらに大きい密度が必要である。
天然基材を基礎とする代用骨物質または海綿状アパタイ
トセラミックの使用に付随する限界的障害を回避するた
めに、本発明者らは清浄な免疫原を含まないコラーゲン
が原則的に分布支持体として働く合成アパタイトと清浄
コラーデンフリース（羊毛状物）との混合物を用いるこ
とにより骨をの形成を迅速に導き、また骨空隙を満たす
に適し、さらにまたたとえば骨折、偽関節形成または背
柱を堅固にする手術の場合に、現存する内在骨上に配置
する異物として非常に良好な骨再生を示す。
しかしながら、これらの代用骨は、たとえば偽関節の欠
損または骨ｊ厘瘍の場合の骨の横断的切除において明白
なようなブリッジがない欠損部分にはあまりよく適合し
ない。
従って、従来技術において、既知の「キーラーノツケン
スパン」に反して、抗原を絶対的に含有しない、すなわ
ち有機物質を完全に含有しないものであって、できるだ
け自然の骨構造と一致しており、そしてたとえば天然の
人骨と同一であることができる骨再生用マトリックスと
して作動できる形安定性の代用骨物質が要求されている
。これは病気によって破解された、および外科手術によ
り切除された骨部品の自然の再生の達成を可能にするだ
ろう。前記したアパタイトセラミックは骨に似た構造を
達成できるが、この材料では、相当する小さい血管（ボ
ルフマンの小管）および天然の海綿質構造を有する濃密
で安定な皮質を備えており、および最適の生物学的構築
を示し、回復中の組織の発育および再生を促進する純粋
に天然の代用骨を製造することはまだできない。
これは既知の［キーラーノツケンスパン］に関するＤＥ
−Ａ−９６１，６５４による製造方法において骨基礎構
造中に依然として残るコラーデン物質を遊離させ、およ
び総体的に脱アルゾミン化して、天然の無機物質だけを
天然の骨の基礎構造の形で残すために天然の骨組織を処
理するという問題を導く。十分に脱アルブミン化された
清浄な「無機質骨」だけが信頼できる抗原を含有しない
ものであり、移植後のかく乱的免疫学的拒絶反応を示す
ことができないものである。このような物質はまたこの
天然骨組織から誘導される「無機質骨」がその化学的無
機質組成、無機質結晶および構造配置において多少の適
応限界もなく、自然の無機質骨構造に十分に相応するこ
とから、合成アパタイトセラミックよりも優れている。
しかしながら、化学的浸軟処理による充分な脱アルブミ
ン化を実現する試みは成功していない。
十分な脱アルブミン化およびそれによる免疫学的解放は
達成できていないか、または既知の方法はたとえば追加
の沸とう処理により、内部無機質構造体の破裂を付随す
るコラーデン繊維の膨潤を生じさせ、かくして骨破片が
機械的凝結性を失い、崩壊することになる。すでに１８
９５年以来、骨物質を燃焼させ、無炎燃焼させる試みが
、初期から繰返して行なわれている。それにもかかわら
ず、これらの方法は無炎燃焼が軟質部分を炭化させ、移
植後の組織の浸透性部分に対する化学的および機械的耐
性を与える骨の小管が防害を受けることが見い出されて
いることから満足な結果を導かなかった。重炭酸塩溶液
中で予め沸とうさせた骨は内部凝結性を失い、崩壊する
。骨片の無炎燃焼は炉上でブンゼン炎を用いて行なわれ
た。前記西ドイツ国特許に列記されている発明者の一人
であるポーアーマイスター（Ｂａｕｅｒｍｅｉｓｔｅｒ
　）は、この方法は無炎燃焼した骨片が最終的に機械的
強度を有しないために、理論的な手段にすぎず、実用手
段とはならないという結論に達した。
本発明の目的は抗原を完全に含有せず、しかも骨再生用
の形安定性マトリックスとして役立つに十分であって、
欠損部分がないブリッジ形成に十分である堅固度を示す
天然の骨を基材とする代用骨物質を実現することにある
。本発明のもう１つの目的は単純で迅速なその製造方法
を提供することにある。本発明による天然骨を基材とす
る代用骨物質は予備浸軟、熱分解および焼結によりアル
ブミンおよび抗原を完全に含有しないことおよびその基
礎構造が骨の天然無機質構造体だけから構成されている
ことを特徴としている。本発明にょる代用骨物質の製造
方法は骨片を予備処理して軟質部分を除去する工程、次
いで少なくとも１０％のＨ２Ｏ２溶液またはトリノシン
溶液を用いる脱アルプミン工程、次いでエーテルによる
脱脂工程を含み、これらの処理を施した骨片をストーブ
中で４００°Ｃ〜１５００℃で空気供給しながら燃焼さ
せ、次いで焼結することを特徴とする。
本発明を次の例によりさらに説明する。
要約すると、下記のとおりの方法であると言うことがで
きる：ヒトの、原則的には動物超厚の、さらに特に若い
豚および牛の骨組織を、先ず化学的または酵素的方法で
注意深く部分的に浸軟処理し、次いで無機物質を注意深
く燃焼させ、次いで残留する無機物質を無炎燃焼して焼
結させる。
全体的予備処理および浸軟の場合に、骨の自然の基礎構
造を凍結または沸とうさせることによる破裂的作用をで
きるだけ回避するように注意しなければならない。従っ
て、手術現場からの新鮮な人骨または畜殺場からの動物
骨を一般に新鮮な状態で、全ての場合に線点より僅かに
高い温度で知この先の処理は、骨物質を約４０°〜５０
°に加熱して、骨組織内の脂質組織を液状に維持して、
洗い出しを促進した後に、第１工程で行なう。この目的
には、骨を水浴中でこの温度に短時間加熱する。
次いで付着している軟質部分く筋肉、骨膜、関節、軟骨
）を除去し、次いで手術の要求に相応した形および大き
さに骨膜帯庖丁で切る。次に、骨髄組織および脂質を機
械的手段でかき取ることにより、および次いで熱水シャ
ワー流を、好ましくは篩上で、強く吹き付けることによ
り除去する。
次いで、まだ付着している軟質部分を水処理して洗い出
す。次いでデカンテーション処理し、できれば繰返し吹
き付は洗浄し、水処理し、次に約５０℃の湿度で注意し
て遠心脱水する。本発明による方法はＤＥ−Ａ−９６１
，６５４による方法に比較して必要時間を２〜６日間か
ら２〜３時間に節約できる。
第２工程では過酸化水素による精巧な浸軟を行なう。こ
のためには、容器に入れた骨物質を過ｔＷ化水素の１０
〜６０％溶液で注意深くすすぐ。この処理はサビ止め鋼
またはセラミック製のバスケット形篩に骨片を装入する
ことによって技術的に実施できる。骨片を過酸化水素の
溶液中に浸すと、過酸化水素が酸素を放出し、この酸素
がアルブミンおよび脂質組織を骨の表面および小管から
脱離させる。脱離された粒子は酸素ガスにより表面に出
てくる。同時に、骨組織は消港され、漂白される。
この処理は必要に応じて１回または２回、骨組織が全く
白色に清浄になるまで繰返す。次いで、骨片を中位の温
度（約５０°Ｃ）でデカンテーションにより採取し、熱
風乾燥させる。この第２工程で、第１工程と同じ時間の
節約ができる。
次いで、第６エ程で、乾燥した骨片をエチルエーテル中
に浸す精巧な脱脂処理をさらに行ない脂質組織を除去す
る。エーテルは次いで蒸留することによりＸ回収できる
。エーテルをデカンテーションにより除去するか、また
は骨片をその上に有するバスケット形篩を取り出し、先
ず通気乾燥させ、次いで燦発の危険を回避するためにエ
ーテルを完全に蒸発させた後に、約５０℃程で熱風乾燥
させる。前記処理によれば、最初の６エ程をＤＥ−Ａ−
９６１，６５４による方法の場合の６〜８日間に比較し
て約６時間以内に完了することができる。
次いで、第４工程として、骨基礎構造体の残留するコラ
ーデン物質を正確な温度調節器を具備したセラミックス
トープ中で燃焼させる処理を行なう。この後続の加熱は
空気供給しながら行ない、有機物質が適当に燃焼し、し
かも炭化が生じないようにする。この燃焼は温度をゆっ
くり上昇させながら行ない、コラーゲン物質をさらに乾
燥させることおよび水蒸気の発生が内部で起こらないよ
うにして、結晶構造を破裂させないことが必須である。
このゆっくりした温度上昇は燃焼ガスが強い蒸気圧を生
成することを回避させ、また燃焼ガスを注意深く散出可
能にする。従って、温度は約１／４時間後に４００℃に
、半時間後に８００℃に、最後に１時間後に１０００°
Ｃ〜１５００℃、好ましくは約１２５０℃に達するよう
にゆっくり上昇するように制御する。
この加熱が充分な脱アルブミン化の目的で行なわれるば
かりでなく、また長い持続的加熱が骨組織の天然の無機
質構造のガラス化またはセラミック的焼結の目的で行な
われるということを認識することが必須である。この処
理は内部コラーゲン繊維の結合が短時間燃焼処理の結果
として失なわれることから、非常に砕けやすい物質を焼
結により強化することを可能にする。
機械的に検査すると、同様に予備処理した海綿質が従来
性なわれていたような２時間までの比較的短い無炎燃焼
に付された後に低い堅固度を有すること、およびこれは
容易に砕くことができることを示す。従って、骨欠損部
の形成にはよくないように見える。他方、数時間持続す
るセラミック焼結を、燃焼処理を行なった後に行なうと
、さらに扁い堅固度を有する骨基礎構造体が得られる。
それにもかかわらず、このさらに高い堅固度もコラーデ
ン繊維の存在による非常に堅固に結合する物質に相当す
る新鮮な天然の骨組織には及ばない。
しかしながら、焼結によって、実用には充分であって、
コラーデン繊維の崩壊により生じる堅固度の損失を十分
に補う堅固度を得ることができる。
堅固度の測定を行なうと、焼結は約１２５０°Ｃで２〜
２０時間、好ましくは４．８または１０時間行なうべき
であることが判る。
骨片はセラミックストープから突然取り出し、冷却して
はならない。これは焼結した骨構造体の堅固度が失なわ
れる「デリックブリッジ」（ｃｈｌｌｌｌｎｇｂｒｌｄ
ｇｅｓ　）の形成を回避するためである。セラミックス
トープ内の湿度を減じることにより数時間の間に骨をゆ
っくり冷却させるとさらに好ましい。この冷却処理は好
ましくは２４時間まで持続すべきである。
骨組織はガラス化処理により病原体を含有しないように
され、このようにして殺菌される。次いで無菌用具を用
いて無菌容器中に入れ、使用に供することができる。
冷却した骨物質を照射透過性プラスチック容器で包装し
、照射によりさらに殺菌処理することもできる。
骨物質は焼結処理中に収縮される。この収縮は骨片の寸
法に影響を及ぼすばかりでなく、また特に、シュバイベ
ルガー（ｓｃａｗＥｘＢＥＲＧＥＲ）によれば回復中の
組織の発育に抵抗し、後続の骨組織の再形成に抵抗する
海綿状骨物質の壁格子状構造をさらにコード状の小さい
骨束に引き締める結果をもたらす。本発明の方法で製造
された骨基礎構造は従って小さい束の収縮を伴う、比較
的大きいメツシュ構造を示し、これは発育、すなわち回
復中の組織の骨基礎構造における発育および新しく形成
された生きている骨の再形成にとって好ましい。
残留する無機質物質の容積の収縮は弱化を生じさせず、
圧縮によりかえって機械的に強くする。従って、二重の
好ましい効果が得られる。
本発明の方法により製造された骨物質を電子走査顕微鏡
でさらに検査すると、骨組織の結晶配置が注意深い処理
により保存されていることを示す天然の骨物質の優勢成
分であるヒドロキシルアパタイトがまた化学的に保留さ
れる。これはレントゲン結晶写眞による検査が未変化の
明白なアパタイト構造を示すことから判る。
本発明の方法で製造された骨を蒸留水中に入れた後に、
弱アルカリ性反応が生じる。これは焼結処理によって、
若干の酸化カルシウムが水溶液中考えられる。このアル
カリ性ＰＨは、経験から骨の新たな形成が弱アルカリ性
媒質を要求することが知られていることからまた好まし
い。さらにまた、若干の溶解度の低いリン酸カルシウム
が多分生じ、これは体験から骨組織の化学的経路による
骨の形成を刺戟する。
微細Ｘ線写眞および組織学的検査では、本発明の方法に
より製造された骨物質を発育中で回復中の組織の欠損空
洞に移植した後に、異物反応が生じていないこと、およ
び回復中の組織が新しい骨の形成を迅速に刺戟すること
を示す。この新しい骨の形成は移植された骨物質の小さ
い束（ｂｅａｍ）に対しておよび骨髄空間のメツシュ構
造に対して網状構造の骨が骨形成細胞（遺骨細胞）を経
て即時に独立することにより生じる。生物体活動が異物
反応によりかく乱されないという事実によって、天然の
骨および骨髄構造体の再構築の速度が早められ、骨髄空
間は数週間後に造血性骨髄によりすでに部分的に充填さ
れる。
本発明の方法により製造された骨物質は骨欠損空洞の再
充填に適しているばかりでなく、また特に形安定性およ
びまた軽い機械的荷重が要求されるさらに大きい骨欠損
のブリッジ形成用にも適している。これはまた移植の物
質により自己刺戟される天然の骨構築用のマトリックス
としても役立つ。その容積が薄く小さい束の形に焼結さ
れている事実によって、新しく形成された骨組織が骨髄
空間でおよび表面で良好に広がることができ、部分的に
浸軟された骨副木の場合におけるように、比較的かさ高
の前条（、ｂｏｎθ５ｈａｌｖθＳ）による機能的荷重
をさらに早く受け入れることができる。
本発明による骨物質は粉砕された形で骨セメントの生体
内活性化に、関節内部補てつのプラスチ使用できる。
骨再生作用は同厚骨髄エキスの接権により強化させるこ
とができる。また手術前に、フィブリンまたは溶解コラ
ーゲンを、並びに種々の抗生物質を粉末の形で、または
抗生物質の溶液中に浸すことにより＼付加することもで
きる。
人骨（切断した骨または死体からの骨）による人骨の完
全置換によって、たとえば股関節に関節プロテーゼによ
る関節表面を、関節表面基質に部分的または全体的股関
節プロテーゼを固定する（セメンチージョン）ことによ
り付与できる可能性がある。
完全な骨の発育を促進するために、本発明の処理方法を
行なう前に直径約３簡の複数個の孔を約１ｃｍのラスタ
ー間隔でドリルであけておくと好ましく、かくして回復
中の組織（肉芽組織）の生育が促進される。
さらにまた、安定性を増大するために、骨に予め中心−
骨髄状突出部を付与するか、または安定化用レール（−
＃接合板）の表面にねじを付与することもできる。
この移植物には自然の骨再生が生じた後にだけ増加した
負荷をかけることができる。
本発明による代用骨物質は既定の骨または骨の一部分の
形とともに、またチップ、薄片、立方体または類似の形
状で提供できる。
代理人　浅　村　皓 手続補正書（帥） 昭和５９年１２月ｑ日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和５９　年特許願第２２０２９７　号２、発明の名称 天然の骨を基材とする代用骨物質 ３、補止をする者 事件との関係　特許出願人 住　所 氏　名 （名称）　オスコパル　アクチェンデゼルシャフト４、
代理人 昭和　年　月　日

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）天然の骨を基材とする代用骨物質であって、予備
    浸軟、熱分解および焼結によりアルブミンおよび抗原を
    全く含有せず、およびその基礎構造が骨の天然無機質構
    造体だけよりなることを特許とする代用骨物質。 （２）置換しようとする骨部分と同様の形状を有する特
    許請求の範囲第１項の代用骨物質。 （３）　ドリルであけた孔、好ましくは直径６闘および
    ラスター間隔ＩＱｓｇを有するドリルであけた孔を有す
    る特許請求の範囲第２項の代用骨物質。 （４）人工物品を具備している特許請求の範囲第６項の
    代用骨物質。 （５）骨髄空間レールまたは中心−骨−状突出部を有す
    るか、または骨接合板を有する特許請求の範囲第６項の
    代用骨物質。 （６）粉砕された形、チップ、薄片または立方体の形状
    を有する特許請求の範囲第１項の代用骨物質。 （７）同厚骨髄エキスが接種されているが、および（ま
    たは）抗生物質を含有する特許請求の範囲第１項の代用
    骨物質。 （８）骨片を軟質部分を除去するための予備処理に付し
    、次いで少なくとも１０％のＨ２Ｏ，溶液またはトリジ
    シンの溶液により脱アルゾミン化し、次いでエーテルに
    より脱脂することを含む特許請求の範囲第１項に記載の
    代用骨物質を製造する方法であって、これらの処理を施
    した骨片を次いで４００　’Ｏ〜１５００℃でストーブ
    中で空気供給しながら燃焼させ、次いで焼結させること
    を特徴とする方法。 （９）予備処理された骨片を装入した時点から、ストー
    ブ中の温度を、約１５分後に４００　℃および約３０分
    後に８００°Ｃの温度が達成されるように制御し、およ
    び焼結を少なくとも２時間行なう特許請求の範囲第８項
    の方法。 ００）１時間後に、ストーブの温度が１２００〜１６０
    ０℃の温度に達し、および焼結を４〜１８時間性なう特
    ｉｆｆ　請求の範囲第９項の方法。 （１１）焼結後の冷却相を２４時間まで持続する特許請
    求の範囲第８項の方法。 （ロ）予備処理が骨片を水浴中で４０°Ｃ〜５０°Ｃの
    温度で加熱し、軟質部分を機械的に除去し、強水流を吹
    付け、次いで５０℃で遠心脱水することよりなり、およ
    び脱アルブミン化を振盪機中で１０〜６０％Ｈ２Ｏ２溶
    液を用いて行ない、次いで温空気流中で乾燥させて行な
    う特許請求の範囲第８項の方法。 （１３）　代用骨物質を照射により殺菌する特許請求の
    範囲第８項の方法。 （１→　代用骨物質に溶解コラ−ｒンおよび（または）
    粉末状または溶解した形の抗生物質を付加する特許請求
    の範囲第８項の方法。 （→　燃焼および焼結処理の前に、代用骨部品の形の物
    質に孔をあける特許請求の範囲第８項の方法。
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