JPS60256461A - 骨欠損部及び空隙部充てん用組成物調製用キツト - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は骨欠損部及び空隙部に充てんし、充てん個所に
新生骨を生成させるための充てん用組成物を調製するた
めのキットに関する。

［従来技術］ 外科あるいは整形外科の分野においては、骨折や骨腫瘍
の切除などにより骨に欠損部あるいは空隙部を生じ、ま
た歯科の分野においても歯槽膿漏による顎骨の消耗欠損
等が起こり、当該個所の補綴を必要とする場合にしばし
ば遭遇する。従来かかる場合には患者本人の腸骨等を切
除し、骨欠損個所に充てんし、骨組織の欠損あるいは空
隙をうめるとともに当該組織の回復治癒を早めるという
方法が多くの場合用いられている。しかしながら、この
方法を用いるには損傷個所以外の正常な骨組織を切除す
る必要があることから、患者の苦痛は大きく、しかも手
術に当り、多大の労力を要する。

さらに、骨欠損部等が大きな場合には、それに埋込むだ
けの十分な量の自家骨を採取できるとは限らず、不足分
については何らかの代用物を用いることを余儀なくされ
る。この代用物としては、たとえば同種骨、異種骨があ
るが埋込んだ生体組織と拒絶反応を伴うことなどの点に
問題が残されており、手術後の経過は必ずしも良好とは
いえず、未だ実用段階には至っていない。

生体の硬組織代替物質としては、各種金属合金及び有機
物等が用いられてきたが、生体内における環境下での溶
解劣化若しくは生体に対し毒性を有し、異物反応を伴う
といわれており、現在では生体との親和性に優れ、かつ
上記の欠点のないセラミックス系材料が用いられつつあ
る。このセラミックス系材料の中でも生体親和性に優れ
たアルミナ、カーボン、リン酸三カルシウムあるいはヒ
ドロキシアパタイトの焼結体若しくは単結晶からなる人
工骨、人工歯などが開発されつつあり注目を集めている
。

これらの焼結体若しくは単結晶を骨欠損部及び空隙部に
充てんする試みもなされているが、実際治療を必要とす
る骨欠損部の形状は一定でなく、かつ、複雑な形状をし
ており、その形状に適合するようこれらの焼結体若しく
は単結晶を加工することは困難であり、さらにこれら焼
結体若しくは単結晶を充てんしたとしても、充てんした
周囲の骨組織よりも著しく硬いため充てん材周辺でその
刺激による骨吸収がおこり、ルーズニングなどの問題が
生じ、いまだ実用の域には達していない。

一方、焼結体を機械的方法により、若しくは粉末に可燃
性ファイバーを成型時に加えて成型しこれを焼結する方
法などにより多孔体とし、これを骨欠損部及び空隙部の
充てん材として使用する方法も考えられるが、これらの
方法により作成される多孔体の気孔率は、例えば、セラ
ミックス焼結体を機械的に加工して多孔体化しようとす
る場合には、その加工性が悪く、シかももろくて破損し
やすいところから多量に気孔導入は不可能であり、また
さらにセラミックス原料粉末に可燃性ファイバーを加え
成型ののち焼結せしめて多孔体を得る場合においても粉
末に多量に可燃性ファイバーを入れ成型することは困難
であることなどから高気孔率のものは得られない。この
ため新生骨の生成に必要な生体の骨形成成分の充てん材
中への進入が十分でなく充てん材と骨組織が一体化する
までに長期間を必要とするなどの欠点がある。

［発明の目的］ 従って、本発明の一つの目的は生体適合性にすぐれ、し
かも異物反応を伴わず特に短期間に骨組織を形成し、充
てん材自体が生体に吸収置換され、特に充てん組成物の
中心部に至るまで新生骨を生成し得る骨欠損部及び空隙
部充てん用組成物調製　ｉ　パ用キットを提供すること
にある。

本発明の他の目的は充てん部における遺骨作用を促進し
、骨組織欠損個所の構造及び機能を特に速やかに修復及
び回復せしめる骨欠損部及び空隙部充てん用組成物調製
用キットを提供することにある。

本発明の更に別の目的は新生骨の生成が特に速やかに行
われる骨欠損部及び空隙部充てん用組成物調製用キット
を提供することにある。

本発明の更に別の目的は充てん個所の形状に適合した形
状に成形しやすい骨欠損部及び空隙部充てん用組成物調
製用キットを提供することにある６本発明の上記及びそ
の他の目的は以下の記載から更に明白となる。

［発明の構成コ 本発明によれば、リン酸カルシウム化合物と、フィブリ
ノーゲンと、トロンビンと、塩化カルシウムとから少な
くとも構成されてなる骨欠損部及び空隙部充てん用組成
物調製用キットが提供される。

［発明の説明］ 以下本発明を更に詳述する。

本発明者らは、リン酸カルシウム化合物を骨欠損部及び
空隙部に充てんすると新生骨が当該個所に生成すること
から、リン酸カルシウム化合物の骨形成能力を利用する
ことにまず着目した。本発明に使用し得るリン酸カルシ
ウム化合物としてはリン酸三カルシウム、ヒドロキシア
パタイト、リン酸四カルシウム、オキシアパタイト、ピ
ロリン酸カルシウム、フッ素アパタイト、ヒドロキシア
パタイトの水酸基の１部がフッ素イオンで置換された化
合物及びこれらの混合物を挙げることができるが、これ
らのうちで新生骨の生成速度が速いもの、すなわちリン
酸三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、フッ素アパタ
イト若しくはリン酸四カルシウムのうちから選ばれた１
種若しくは２種以上の混合物を用いることが好ましい。

中でも、ヒドロキシアパタイトは新生骨生成速度が最も
早いことから、最も好ましいものと言える。ヒドロキシ
アパタイトの中でも５００℃以上、特に好ましくは７０
０℃以上で熱処理して得たヒドロキシアパタイトが特に
新生骨の生成が早く好ましい。

熱処理の上限温度については特に限定されるものではな
いが、ビトロキシアパタイトが分解を開始するので、分
解温度以下とすべきである。また本発明にて使用し得る
リン酸カルシウム化合物は湿式法、乾式法、水熱法など
公知の製造方法により、人工的に合成されたものであっ
ても又、骨などから得られる天然のものを用いてもよい
。

一方、本発明において用いるフィブリノーゲンはヒト又
は動物の血漿から得られる。生体適合性の観点からヒト
を対象とする場合にはヒトの血漿から得られるフィブリ
ノーゲンをまた動物を対象とする場合にはその動物の血
漿から得られるフィブリノーゲンを原料として用いる方
が好ましい。

パようなフィブリノーゲンとしては厚生省薬務局゛監修
の生物学的製剤基準（１９７９年第２０１〜２０３頁）
に従って製造された医療用乾燥フイブ啼　リノーゲンを
使用することができ、この市販品として商品名「フイブ
リノーゲンーミドリ」　［■ミドリ十字コの粉末がある
。これは乾燥フィブリノーゲンに凝固性蛋白質及び安定
化剤としてクエン酸ナトリウム及びグルコース、フルク
トース、マンニット等の単糖類を添加しており、使用に
際して注射用蒸留水又はｐＨ６〜７の低塩濃度緩衝液に
溶解させる。この低塩濃度緩衝液としては０．０１〜０
．０３モルのクエン酸緩衝液が好適である。溶解温度は
３２〜３６℃であり、溶解に際してフィブリノーゲンを
入れた瓶内を減圧状態に維持することが好ましい。この
ような溶解条件において乾燥フィブリノーゲンの粉末は
約２〜ＬＯＷ／Ｖ％の範囲内で溶ける。また、フィブリ
ノーゲンは粉末のまま使用してもよい。フィブリノーゲ
ンは以下に詳述するように、本発明のキットを用いて骨
欠損部及び空隙部充てん用組成物を調製する際に固化剤
としてのトロンビン及び塩化カルシウムを加えることに
より固化され、フィブリンとなる。

本発明のキットを用いて骨欠損部及び空隙部充てん用組
成物の調製にあたっては、前述のリン酸　１カルシウム
化合物の粉末又は粒状物（以下、粉粒　１□゛体と総称
する）又は粉末よりつくった造粒物を用いる場合と前述
のリン酸カルシウム化合物の多孔体を用いる場合とがあ
る。

リン酸カルシウム化合物の粉粒体を用いる場合には、た
とえば湿式法の一方法では、沈澱物として得られるので
濾過あるいは遠心分離などの手法により溶液から分離し
た後、乾燥し、次いで粉砕処理することによりリン酸カ
ルシウム化合物の粉粒体が得へれる。また、乾式法及び
水熱法の場合にも必要に応じ粉砕する。骨などの天然の
リン酸カルシウム化合物を用いる場合にも同様に粉砕処
理を行なう。いずれの場合にも、粒状物の場合には、最
大寸度は欠損部の寸度にもよるが５■寸度までのものを
用いるのが本発明のキットを用いて充てん組成物を形成
する上で好ましい。

かようにして得られるリン酸カルシウム化合物の粉粒体
を本発明の充てん用組成物調製用キットとしてそのまま
用いることもできるが、粒子の結晶性を高め生体適合性
を良好とし、かつ細菌による感染及び有機物による拒絶
反応を防止するため加熱滅菌を十分行うべきであること
などの理由から、湿式合成法によって得られたリン酸カ
ルシウム化合物の場合には５００℃以上、好ましくは７
００℃以上の温度で焼成ののち、必要あれば適宜粉砕処
理を行なって粉粒体となすことが好ましい。

以上各合成法によって得られた粉粒体、それを更に焼成
を行なって得た粉粒体には、更にまた、液体、たとえば
水又は生理食塩水を加え、転勤造粒機などを使用して造
粒物とすることもできる。

この造粒物の粒径は特に限定されるものではないが本発
明の充てん組成物を製造する上及び生体内で造粒物が他
部へ流出しないためには０．１〜５ＩＩＩ１１程度が好
ましい。

また、別個にフィブリノーゲンを固化してフィブリンに
するための同化剤としてトロンビン及び塩化カルシウム
を生理食塩水又はクエン酸緩衝液に溶解した混合溶液を
調製する。通常トロンビン１〜５０ＯＮＩＨ単位／ｍＱ
及び塩化カルシウム１０〜１００　ｍｍｏｌ／　ｍＱを
含ませるのが好ましく、下限値未満ではフィブリノーゲ
ンの同化が不十分となる場合があり、−右上限値を越え
て添加しても同化作用がさほど変ることがない場合が多
い。

骨欠損部及び空隙部充てん用組成物の；ゝ充てん部位に
よってはフィブリンが溶解されてしまうのを防止するた
め、前記混合溶液に蛋白分解酵素インヒビターを添加し
てもよい。蛋白分解酵素インヒビターとしてはプラスミ
ン限外剤を好ましく使用することができ、たとえばアプ
ロチニン、イプシロンアミノカプロン酸、プラネキサム
酸、大豆トリプシン限外剤などを挙げることができる。

蛋白分解酵素インヒビターの添加量は通常１００〜５゜
００ＫＩＥ単位／ｍＱ程度である。

次いで、前述のフィブリノーゲンとリン酸カルシウム化
合物との混合物と前記混合溶液とを混合攪拌すると、１
０〜３０分程度でトロンビン及び塩化カルシウムがフィ
ブリノーゲンを不溶化してフィブリンとなり、膠質のフ
ィブリンにリン酸カルシウム化合物の粉粒体又は造粒物
が分散された状態の骨欠損部及び空隙部充てん用組成物
が得られる。

フィブリノーゲンとトロンビン及び塩化カルシウムどの
同化には１０〜３０分程度の時間を要するのでトロンビ
ン及び塩化カルシウムの混合溶液をフィブリノーゲン溶
液又は粉末に添加してからこれにリン酸カルシウム化合
物の粉粒体又は造粒物を添加し攪拌混合して骨欠損部及
び空隙部充てん用組成物を得ることもできる。

本発明の骨欠損部及び空隙部充てん用組成物調製用キッ
！・はトロンビンとフィブリノーゲンとを容器にセット
しない限り、どのように組合せてもよい。例えば下記の
ような組合せを挙げることができる。

（ａ）　リン酸カルシウム化合物及びフィブリノーゲン
溶液又は粉末を含む容器と、トロンビン、塩化カルシウ
ム及び任意に蛋白分解酵素インヒビターからなる混合溶
液を含む容器の組合せキット。

（ｂ）リン酸カルシウム化合物を含む容器と、フィブリ
ノーゲン溶液又は粉末を含む容器と、トロ　□２１７、
よ（ｌ；　ｈ　）ｂ　’ｙつＡ＆’ｕ（Ｉ＝、ｍｌ：よ
、９□　１゛素インヒビターからなる混合溶液を含む容
器とからなる組合せキット。

（Ｃ）　リン酸カルシウム化合物を含む容器と、フィブ
リノーゲン溶液又は粉末含む容器と、トロンビンを含む
容器と、塩化カルシウム−・を含む容器と、蛋白分解酵
素インヒビターを含む容器とからなる組合せキット。

前述のように、本発明の骨欠損部及び空隙部充てん用組
成物調製用キットではリン酸カルシウム化合物の多孔体
を用いることもできる。この場合にはたとえば、前述の
リン酸カルシウム化合物の粉末を蒸留水などの液体に懸
濁してスラリー化させ、三次元の網状構造の連続した空
孔を有するスポンジ状有機質多孔体にスラリー状のリン
酸カルシウム化合物を含浸させた後、乾燥し、加熱して
有機質多孔体を燃焼消滅させることによりリン酸カルシ
ウム化合物の多孔体を調製することができる。次いで、
リン酸カルシウム化合物を前述のフィブリノーゲン溶液
又は粉末に浸漬した後、トロンビン及び塩化カルシウム
及び任意に蛋白分解酵素インヒビターを含む前記混合溶
液を滴下し、フィブリノーゲンを固化させることにより
リン酸カルシウム化合物多孔体の連続空孔内にフィブリ
ンが充てんされた骨欠損部及び空隙部充てん用組成物が
得られる。前述のように、フィブリノーゲンとトロンビ
ン及び塩化カルシウムとの反応には若干時間を要するの
で、トロンビン及び塩化カルシウムを含む混合溶液をフ
ィブリノーゲン溶液又は粉末に添加し、直ちにリン酸カ
ルシウム化合物多孔体を浸漬するか若しくは該多孔体に
滴下して骨欠損部及び空隙部充てん用組成物を得ること
もできる。

リン酸カルシウム化合物の粉粒体、造粒物または多孔体
のいずれを用いる場合であっても骨欠損部又は空隙部に
リン酸カルシウム化合物を充てんし、次いで前記混合溶
液にフィブリノーゲン溶液又は粉末を添加したものを流
し込んでもよいし。

逆に前記混合溶液にフィブリノーゲン溶液又は粉末を添
加したものを先に骨欠損部又は空隙部に流し込みあとか
らリン酸カルシウム化合物を充てんしてもよい。

本発明のキットを用いて調製される骨欠損部及び空隙部
充てん用組成物におけるリン酸カルシウム化合物の含有
量は最終製品組成物において５〜９５ｖｏ１％で、残余
がフィブリンを含むものからなるのが好ましい。リン酸
カルシウム化合物が５ｖｏ１％未満しか含まれないと新
生骨の形成が遅くなることがあり、一方９５ｖｏ１％を
越えるとフィブリンの含有量が少なくなり血管の新生が
少なくなってくる。

［効果コ リン酸カルシウム化合物は遺骨作用を有し、骨欠損部又
は空隙部に充てんすると新生骨が形成される。一方、フ
ィブリンはフィブリノーゲンとトロンビンとが作用して
得られる硬蛋白質で創傷面を膠着させる働きを有し、こ
の膠着作用により、創傷面に線維芽細胞が発生しゃかて
線維細胞となり組織が固定されると共に血管が組織内に
新生される。故に、本発明では、フィブリンの膠着作用
゛′）　によりリン酸カルシウム化合物を固定した状態
で保持し、リン酸カルシウム化合物の遺骨作用を促進す
ると共に、血管の新生を促進して新生骨の形成を行ない
生体組織の修復を速めることができる。

特に本発明のキットを用いて調製した骨欠損部及び空隙
部充てん用組成物を充てんした際当該組成物の中心部ま
で血管が新生延長し、速やかに新生骨が形成される。

本発明のキットを用いて調製した骨欠損部及び空隙部充
てん用組成物は無菌条件下、生理食塩水あるいはｐＨ６
〜７の低温濃度緩衝液、たとえば０．０１〜０．０３Ｍ
のクエン酸緩衝液中に保存しておき、必要に応じて骨欠
損部の形状にあわせたものまたはだとえば約１＋ｎｍ〜
１５■の切片として切断しておき必要な量を骨欠損部あ
るいは空隙部に充てんすることができる。

本発明のキットは容器から取り出し、混合攪拌するだけ
で容易に骨欠損部及び空隙部充てん用組成物を調製する
ことができるので甚だ便利である。

［実施例］ ヶ４ｏ、＊□□０よやＭ　＆：　−、Ｊ　ｅ！：　ｍ工
、。　１失胤鮭よ 本発明のキットを用いてウサギの血液より抽出精製した
フィブリノーゲン６０■を、クエン酸緩衝液（ｐＨ６）
にとかした９％溶液にトロンビン４ＮＩＨ単位／ｍＱ、
アプロチニン３０００ＫＩＥ単位／ｍＱを含む４０ｍＭ
塩化カルシウム液１ｍＱを加えた組成物（以下フィブリ
ン組成物と略す）を調製した。次に、フィブリン組成物
に各々ヒドロキシアパタイト粉末（９００℃焼成）、リ
ン酸三カルシウム粉末（１１５０℃焼成）、リン酸四カ
ルシウム粉末（１３５０℃焼成）を各々体積比１：１で
混合し、固化させ本発明の骨欠損部及び空隙部充てん用
組成物を調製し、５Ｘ４Ｘ３ｍｎの大きさに切り出し０
．０１Ｍクエン酸緩衝液に入れた。

次いで、家兎大腿骨に５Ｘ４Ｘ３ｍａの穴をあけ、本発
明の上記組成物を充てんし４週間後の経過をｉｏｎした
。別に、フィブリン組成物のみ、ヒドロオキシアパタイ
ト粉末のみ、リン酸三カルシウム粉末のみ、リン酸四カ
ルシウム粉末のみを上記穴に充てんし、４週後の経過を
観察した。この場合コントロールとして穴のみをあけ、
何も充てんしないものも経過を観察した。

この結果、本発明のキットにより調製した骨欠損部及び
空隙部充てん用組成物を充てんした場合には中心部にま
で新生骨の生成がみとめられた。

中でもフィブリン組成物とヒドロキシアパタイトを組合
わせたものが最も新生骨の生成が多かった。

一方、フィブリン組成物のみを充てんした場合及び穴の
みをあけた場合には、欠損部は軟組織でみたされており
、新生骨は欠損部周囲にわずかにみとめられるのみであ
った。

ヒドロキシアパタイト、リン酸三カルシウム。

リン酸四カルシウムのみを用いた場合には、充てん材内
部に新生骨の生成が認められるものの、充てん材の中心
部は新生骨がほとんど観察されなかった。

ヌ】０１４ フィブリン組成物とヒドロキシアパタイト粉末（１２０
０℃焼成）を体積比４０：１，２０：　ｉ。

１：１，１：２０．Ｌ：４０の割合で実施例１と同様に
して混合・固化させ、これを５Ｘ４Ｘ３ｍｎに切断し、
実施例１と同様の液に入れた各試料を作製し、家兎大腿
骨にあけた５Ｘ４Ｘ３ｎｗｎの穴に充てんし、４週後の
様子を観察した。

この結果、体積比１：２０，１：１，２０：１で混合し
たものは穴の中心部にまで新生骨の生成が認められたが
、体積比１：４０，４０：１で混合したものは穴の中心
部にまでは新生骨が生成していなかった。

去」Ｄ」灸 ヒト由来のフィブリノーゲンを用い、実施例１と同様に
フィブリン組成物をつくり、これにヒドロキシアパタイ
ト（８００℃焼焼成粉物、粒径２．０〜１．０ＩＩＩ１
１）をフィブリン組成物：ヒドロキシアパタイト＝１：
１０（体積比）にて添加し固化させ、これを５Ｘ５Ｘ５
ｎｉに切断して試料を作成し、実゛流側１と同様の液に
入れた。

ヒト大腿骨に生じた骨腫瘍部を切除し、前記試料を充て
んし充てん後の経過をレントゲン及び骨シンチグラムに
て観察した。レントゲン観察の結果は術後１週から新生
骨の生成が認められ、３〜４週後には充てんした試料と
生体の骨との境界は不明となった。一方、骨シンチグラ
ムからは術前ｃｏｌｄであった腫瘍部は術後ｈｏｔとな
り、旺盛な骨新生が起っていることが示唆された。

実施例４ 実施例１にて用いたフィブリノーゲンを含有するｍ液に
ヒドロキシアパタイト多孔体（１２００℃焼成、気孔率
８０％）を浸漬し取り出した後、実施例１にて用いたト
ロンビン及びアプロチニンを含む塩化カルシウム液を滴
下し、本発明の骨欠損部及び空隙部充てん用組成物を調
製した。この組成物を５　Ｘ４　Ｘ　３ｍｎの大きさに
切り出して試料を作成し、０．０１Ｍクエン酸緩衝液に
入れた。

次いで、家兎大腿骨に５Ｘ４Ｘ３ｍｍの穴をあけ、上記
試料を充てんし４週間後の経過を観察したところ、充て
んした試料の中心部にまで新生骨の生成が認められた。

１′ｉ 第１頁の続き ＠発明者竹内　啓泰。

＠発明者　大久保　義孝　１ 奇玉県秩父郡横瀬村大字横瀬１０１９Ｉ地久二 特許庁長官　志　賀　学　殿 １．事件の表示 昭和５９年特許願第１０９６９４号 ２、発明の名称 骨欠損部及び空隙部充てん用組成物調製用キット３、補
正をする者 事件との関係　特許出願人 株式会社ミドリ十字 三菱鉱業セメント株式会社 ４、代　理　人 〒１０５　東京都港区虎ノ門１丁目１番２０号本願明細
書中、下記の個所を次の通り、補正する。

頁　行　訂正前　訂正後 ７　１２　フィブリノーゲン　フィブリノーゲン１０　
６　粉粒体には　粉粒体に １１　６　限外剤　阻害剤 　９ １３　３　粉末含む　粉末を含む １６　９　低温濃度緩衝液　低塩濃度緩衝液１・１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. リン酸カルシウム化合物と、フィブリノーゲンと、トロ
   ンビンと、塩化カルシウムとから少なくとも構成されて
   なる骨欠損部及び空隙部充てん用組成物調製用キット。