JPS62122670A - 医用形成材料 - 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］ この発明は、医用形成材料、特に人工骨、人工軟骨ある
いは軟骨補綴材として有用な医用形成材料に関する。

［従来の技術］ 近年、医療技術の発展や生体適合性に優れた無機材料や
高分子材料の開発に伴い、これらの無機材料や高分子材
料で人工臓器を作り、この人工臓器を生体内に埋め込ん
で種々の医用形成部材として使用する試みが行なわれて
おり、人体の骨格を構成する骨についても、例えば、ア
ルミナ製の人工骨や人工関節、ジルコニア製の人工関節
、セラミック製の人工骨や人工関節、ヒドロキシアパタ
イト製の人工骨等が知られているほか、ヒドロキシアパ
タイト焼結体に形成した開孔に熱可塑性又は熱硬化性樹
脂を充填若しくは含浸させて得られた複合材製の人工骨
が提案されている（特開昭５３−１４４，１９４号公報
）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前者におけるアルミナ製、ジルコニア製
あるいはセラミック製のものは、それ自体が生体にとっ
て異物であり、生体との親和性、すなわち生体適合性に
不足するという問題がある。

また、ヒドロキシアパタイト製のものは、生体の骨の組
成に近い組成を有して生体の骨と接合するとその細孔中
に骨の組織が成長して骨と一体化し易く、骨親和性が良
好であるという特長を有するものであるが、機械的強度
、特に横からの曲げに弱く、柔軟性や可撓性を要求され
る部位や体重負荷が大きい部位の医用形成部材としては
使用できないという問題がある。

また、後者の複合材で形成した人工骨においては、その
製造工程においてアパタイト焼結体に所望の開孔を形成
する必要があってその製造工程が複雑になるという問題
があった。

しかも、生体の骨は、その骨が位置する部位によってそ
の硬度、強度、可撓性等の性状が異なり、上記従来のも
のを人工骨や人工関節として使用できるのはこれら人工
骨や人工関節の性状に近い部位の骨の代替品としての使
用に限られてしまい、必要に応じて生体の骨の性状に近
い医用形成材料を形成し、所望の部位の骨の代替品とし
て使用できるようにすることが要請されている。

本発明者等は、かかる観点に鑑みて鋭意研究を重ねた結
果、生体適合性無機物質とオルガノシロキサン系高分子
物質とを複合することにより、生体適合性に優れ、しか
も、生体適合性無機物質とオルガノシロキリ−ン系高分
子物質の配合割合を調整することにより、硬度、強度、
可撓性等の性状がコントロールされ、これによって生体
の必要な部位の骨の代替品を任意に得ることができるこ
とを見出し、本発明に到達したものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明は、生体適合性無機物質とオルガノシ
ロキーリン系高分子物質との複合物からなる医用形成材
料である。

本発明で用いる生体適合性無機物質としては、アパタイ
ト、アルミナ、カーボン、バイオガラス、結晶化ガラス
、ジルコニア等が挙げられ、その形状は粉末状、繊維状
等いずれでもよい。これらの生体適合性無機物質のうち
アパタイトは生体骨の成分と同様にリンとカルシウムを
主構成元素とするものであって生体適合性に優れている
ので好ましい。アパタイトとしては、例えばヒドロキシ
アパタイト若しくはその焼結体又はリン酸トリカルシウ
ム若しくはその焼結体等を挙げることができるが、より
好ましくは粉末状又は繊維状ヒドロキシアパタイトであ
る。粉末状ヒドロキシアパタイトを使用する場合の粉末
度は製造される医用形成材料に要求される性状によって
適宜選択されるものであるが、通常０．１〜５００μｍ
１好ましくは１〜５０μｍのものがよい。

生体適合性無機物質としてのヒドロキシアパタイトの合
成法については、特に制限されるものでな〈従来公知の
方法を採用することができ、例えば、カルシウムイオン
とリン酸イオンをアルカリ性水溶液中１００℃以下の温
度で反応させる方法、カルシウム塩とリン酸塩とを空気
中又は水蒸気雰囲気中１，０００’Ｃ付近の高温で同相
反応させる方法、リン酸水素カルシウムを使用し、小さ
なヒドロキシアパタイト結晶を核として４００〜５００
℃で５００〜１，０００気圧の水熱条件下で約３０日間
育成する方法等があり、さらに、焼結法としては１，０
００〜１，２５０°Ｃで常圧焼結する方法、ホットプレ
ス焼結方法等がある。

また、本発明で使用するオルガノシロキサン系高分子物
質は、生体内で分解や強度低下を起さず、周囲組織に炎
症を起さず、異物反応やアレルギー反応を起さず、発癌
性がない等、生体内不活性物質として知られている。

このようなオルガノシロキサン系高分子物質としては、
例えば、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルシリ
コーンゴム、メチルビニルシリコーンゴム、メヂルフェ
ニルビニルシリコーンゴム等を挙げることができ、特に
臨床的にその安全性が認められているものとして、有機
基の主成分がメチル基であるものが好ましい。そして、
これらのシリコーンゴムには、加熱加硫型や常温加硫型
のものがあり、また、常温加硫型のものにも一液型のも
のと二液型のものとがあるが、生体内不活性が認められ
ているものであれば、どのような加硫型式のものであっ
てもよい。

本発明の医用形成材料は、生体適合性無機物質とオルガ
ノシロキサン系高分子物質との配合割合を調整すること
により、所望の硬度、強度、可撓性等を発揮する。この
生体適合性無機物質とオルガノシロキサン系高分子物質
との配合割合は、配合後のオルガノシロキサン系高分子
物質の含有率が５〜９０重量％の範囲内がよい。配合後
のオルガノシロキサン系高分子物質の含有率が高いと、
硬度は低いか強度は高くなり、可撓性も大きくなって人
工軟骨や軟骨補綴材として好適である。また、配合後の
オルガノシロキサン系高分子物質の含有率が低いと、硬
度が高くなり人工骨として好適な医用形成材料が得られ
る。なお、この配合割合の調整のほか、生体適合性無機
物質の種類や粉末度、オルガノシロキサン系高分子物質
の種類等を変えることにより、所望の性状の医用成形材
料とすることもできる。

生体適合性無機物質とオルガノシロキサン系高分子物質
とを複合化して成形する方法としては公知の方法を適用
することができる。

すなわち、オルガノシロ：１−リン系高分子物質が加熱
加硫型のシリコーンゴムである場合には、例えば、これ
に生体適合性無機物質及び加硫剤並びに必要に応じて適
当な可塑剤等を配合し、ゴム用ロール、ニーダ−等の適
当な混練機を使用して混練した後、圧縮成形、割出成形
、押出成形等の適当な方法により成形することができる
。オルガノシロキサン系高分子物質が常温加硫型のシリ
コーンゴムである場合には、例えば、これと生体適合性
無機物質とをニーダ−等の適当な混合機で均一に混練し
、真空脱泡した後、注型又は圧縮成形することにより成
形することができる。

ざらに、生体適合性無機物質とオルガノシロキサン系高
分子物質とを複合化して成形する方法としては、生体適
合性無機物質の存在下にオルガノシロキサン系モノマー
を手合することにより、両者の複合材料を得、これを成
形材料として使用する方法でもよく、また、従来公知の
カプセル化法（例えば、「エンサイクロペディア・オブ
・ボリマーリイエンス・アンド・テクノロジー」第８巻
、第７１８頁以降の記載）により生体適合性無機物質の
表面にオルガノシロキサン系高分子物質を沈着させ、得
られた複合粉末を成形材料として使用する方法でもよい
。

本発明の医用形成材料は、所望の形状に成形され、生体
適用部位の骨の形状に合った完成品としてもよいし、あ
るいはその骨の形状に合った完成品を加工形成するため
のブロック状、シート状、管状等の成形品としてもよい
。

また、本発明の医用形成材料は、人工軟骨や軟骨補綴材
としであるいは人工骨として使用することができる。人
工軟骨の適用例としては、例えば、耳介軟骨、外耳道軟
骨、鼻翼軟骨、鼻中隔軟骨、甲状軟骨、輪状軟骨、気管
・気管支軟骨等を挙げることができ、また、人工骨の適
用例としては、例えば、頭頂骨、前頭骨、鼻骨等の頭蓋
骨や、上顎骨、口蓋骨、頬骨、下顎骨等の顔面骨や、肋
骨や、胸骨や、自由上肢骨、肩甲骨、鎖骨等の上肢−〇
　− 骨や、自由下肢骨、寛骨、骨盤等の下肢骨等を挙げるこ
とができる。

１作用］ 本発明の医用形成材料は、生体適合性無機物質と生体内
不活性高分子物質であるオルガノシロキサン系高分子と
を複合したもので、生体適合性無機物質及びオルガノシ
ロキサン系高分子物質の配合割合を適宜調整することに
より硬度、強度、可撓性等の性状をコントロールするこ
とができる。

［実施例］ 以下、実施例及び試験例に基づいて、本発明の医用形成
材料を具体的に説明する。

実施例１ 平均粒径２．７μｍのヒドロキシアパタイトと一液性常
温硬化型シリコンラバー（有効成分５０重量％）を第１
表に示す割合で配合し、充分に混練した後、約１０分間
真空脱気した後、注型あるいは圧縮して成形した。

これを室温で１２時間、４０℃で１２時間及び１００℃
で１２時間それぞれ硬化させ、そのシリ−１０＝ コンラバー含有率、スプリング式硬さ試験Ａ型（ＪＩＳ
　Ｋ　Ｂ５０１＞及び圧縮弾性率を測定した。測定は温
度２３°Ｃ，湿［５０％の条件下で行った。また、圧縮
弾性率の測定は１０ｍＸ　１０ｍＸ　１０ｍｍの試験片
を０．５簡／ｍｉｎ、の速度で圧縮して測定した。結果
を第１表に示す。

第１表 実施例２ 実施例１で使用したと同じヒドロキシアパタイトと二液
性低温硬化型シリコンラバー（ダウコーニング（１１製
商品名：ＭＤＸ−１−４２１０メデイカルグレードエラ
ストマー）とを第２表に示す割合で配合し、充分に混練
した後、注型あるいは圧縮して１５０℃で１時間成形し
た。

＝　１１− 得られた成形物について、そのシリコンラバー含有率、
硬度（八ＳＴＭ　Ｄ−２２４０、５ＨＯＲＥ−Ａ　＞　
、引張り強度及び引張り破断伸率（ＪＩＳ　Ｋ　６３０
１、ダンベル３号、引張り速度５００Ｍ／ｍｉｎ、　）
並びに圧縮弾性率（実施例１と同じ方法による）を測定
した。

結果を第２表に示す。

試験例 次に、実施例２の実施Ｎｏ、５で得られた成形物から直
径５Ｍ及び厚さ３００〜５００μ雇の円形状試験片を切
出し、この試験片を生後６週齢のＳ　Ｐ　Ｆ　（５ｐｅ
ｃｉｆｉｃ　ｐａｔｈｏｇｅｎ　ｆｒｅｅ）の状態のＷ
ＫＡ雄ラフラット重２００ｇ＞’４５匹の皮下にそれぞ
れ無菌的に埋め込み、２週、４週及び１２週経過後の時
点で上記埋没試験片を埋没部位の周辺組織と共に一塊（
ｅｎ　ｂｌｏｃｋ）として切出し、試験片の最大割断面
が得られるように組織標本を作製し、ヘマトキシリン・
エオシン染色法並びにマラソントリクローム染色法によ
る染色を施し、病理組織学的に観察した。

埋没直後群では、試験片の周辺に膠原繊維の層が形成さ
れているが、明らかな繊維性被膜（ｅｎｖｅＩｏｐｅ）
の形成は認められず、また、炎症反応も明らかでなかっ
た。

また、２週間後群では、第１図に示す倍率４５倍の顕微
鏡写真から明らかなように、試験片の周辺に膠原繊維と
少数のリンパ球とからなる繊維性被膜の形成がみられ、
軽度の異物反応も認められた。なお、試験片の吸収像は
明らかでなかった。

さらに、４週間後群では、第２図に示す倍率１２６倍の
顕微鏡写真から明らかなように、少数の組織法が試験片
の表面に集属する像があり、膠原繊維とリンパ球とから
なる繊維性被膜の形成が認められた。なお、試験片の吸
収像は明らかでなかった。

そして、１２週問後群では、第３図に示す倍率５５倍の
顕微鏡写真から明らかなように、膠原繊維とリンパ球と
からなる繊維性被膜はやや厚くなる傾向にあったが、細
胞浸潤は軽微であり、異物反応も軽微であって、試験片
の吸収像はなかった。

この試験例における繊維性被膜の厚さの経時的変化は、 試験片埋没直後　０．９２４±０．８７５ｍ２週間後　
１．１４６±０．４８８＃２＃１４週間後　１．２２９
±０．５０５ｍ １２週間後　’１．６１１±０．５０９ｍであった。

結論として、試験片に対する周辺組織の異物反応は極め
て軽微であり、試験片は繊維性被膜に取囲まれ、吸収像
を示さず、極めて安定しているといえる。

［発明の効果］ 本発明の医用形成材料は、生体適合性無機物質とオルガ
ノシロキサン系高分子物質との複合物からなるもので、
生体親和性が良好である。また、生体適合性無機物質及
びオルガノシロキサン系高分子物質の配合割合を適宜調
整することにより、本発明の医用形成材料は硬度、強度
、可撓性等の性状をコントロールすることができ、生体
の必要な部位の骨の性状にあった骨代替品を自由に得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は試験片とその周辺組織から切出した組織標
本の顕微鏡写真である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）生体適合性無機物質とオルガノシロキサン系高分
   子物質との複合物からなることを特徴とする医用形成材
   料。
2. （２）生体適合性無機物質が、ヒドロキシアパタイト若
   しくはその焼結体又はリン酸トリカルシウムである特許
   請求の範囲第１項記載の医用形成材料。
3. （３）オルガノシロキサン系高分子物質が、有機基の主
   成分がメチル基からなるオルガノシロキサン系高分子物
   質である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の医用形
   成材料。
4. （４）生体適合性無機物質とオルガノシロキサン系高分
   子物質との配合割合は、配合後のオルガノシロキサン系
   高分子物質の含有率が５〜９０重量％である特許請求の
   範囲第１項ないし第３項記載の医用形成材料。