JPS63242264A - 医用形成材料組成物 - 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、医用形成材料組成物に係り、特に人工軟骨
、人工硬骨あるいは人工補綴物等として有用な医用形成
材料組成物に関する。

［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
する試みが行われており、人体の骨格を構成する骨につ
いても、特に生体親、相性、自家骨誘導性を有する材料
としてアパタイト系材料が注目され、医用形成材料とし
て種々の提案が行われている。

ところで、このアパタイト系材料は、焼結体として医用
部Ｈに用いられる場合が多く、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。

しかしながら、このような焼結体は、一般に機械的強度
、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。しかも、この焼結体は
強度、生体親和性等を所望の値に制御することが難しい
等の問題点も有している。

そこでこれらの問題点を改善するため、一方では樹脂と
の複合化の検討が進められており、例えば焼結体の強度
を向上させる目的で、アパタイト焼結体に熱可塑性樹脂
あるいは熱硬化性樹脂等を含浸させて人工骨複合材を（
■る技術が開示されている（例えば、特開昭５３−１４
４．１９４号、特開昭５５−５１．７５１号及び特開昭
５６−１４９．３８９号の各公報）。

また、このような焼結体を使用しない例としては、例え
ば有ｌｊＩ高分子マトリックスに粉末状のヒドロキシア
パタイトを混合し、これらを加圧成形して山村用等の複
合材を得る技術が提案されている（特開昭５５−５０．
３４９号及び特願昭６１−１８０．０２９号公報等）。

しかしながら、前者の焼結体含浸方式では、焼結工程を
終了した後に改めて含浸を実施する必要があって工程が
煩雑になり、また、後者の混合方式では、製造工程は簡
略化されるものの、配合によっては成形体が塑性変形を
起し易くなり、安定した品質のものを得るのが難しいと
いう問題があり、より一層の改善が望まれていた。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので
あって、その目的とするところは、生体適合性無機物質
とシリコン樹脂との複合物からなる医用部材を製造する
に際し、広い組成範囲に亘って優れた生体親和性と安定
した物性とを兼ね備えた医用形成材料組成物を提供する
ことにある。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明は、生体適合性無別物７１３０〜９０
Ｉｆｆｉ％と残部が二液性架橋型シリコン樹脂とからな
り、このシリコン樹脂主剤に対する硬化剤の使用量が基
準使用■に比較して過剰である医用形成材料組成物であ
る。

本発明で使用する生体適合性無機物質としてはアパタイ
トバイオガラス、結晶化、ガラス等を挙げることができ
、その形状゛としては粉末状、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
体骨の成分と同じリンとカルシウムを主構成元素とする
ものであって、生体適合性に優れた材料である。

アパタイトとしては、ヒドロキシアパタイト又はリン酸
三カルシウム等を挙げることができ、特に粉末状又は繊
維状ヒドロキシアパタイトが好ましい。粉末状ヒドロキ
シアパタイトを用いる場合その粒度は通常０．１〜５０
０μｍ１好ましくは１〜５０μｍのものがよい。また、
ヒドロキシアパタイトの比表面積は４〜７ｍ／ｇのもの
を用いるのが望ましい。なあ、ヒドロキシアパタイトの
合成法等については特に制限するものではなく、従来公
知の方法を採用することができる。

また、本発明で使用する二液性架橋型シリコン樹脂は、
生体内で分解や強度低下を引起すことがなく、周囲組織
に炎症を引起すことがなく、異物反応やアレルギー反応
を引起すことがなく、発癌性がない等、生体内不活性物
質としてλ０られている。

そして、このような二液性架橋型シリコン樹脂は、硬化
反応別に分類すると綜合反応型と付加反応型の２種に分
類される。

縮合反応によるものは、シラノール間の脱水反応、シラ
ノールとアルコキシシロキザンとの脱アルコール反応及
び硅素原子に結合した水素とシラノール間の脱水素反応
があり、触媒として有機間金属塩、有機アミン、第四級
アンモニウム化合物等を使用するものである。なお、こ
のようにして得られる成形体中には触媒及び縮合副生成
物が残存する場合がある。

一方、付加反応によるものは、ビニル阜若しくはアリル
基等の不飽和基と硅素原子に結合した水素との反応によ
るものが主であり、反応時に０１生成物を含有すること
がなく、より望ましい樹脂といえる。

特に、ビニル基を有する主剤と硅素原子に結合した水素
を有する硬化剤との付加架橋反応によるものが好ましく
、これには加熱架橋型及び常温架橋型のものがあるが、
生体内不活性が認められれば、いずれの型式のものであ
ってもよい。

次に、生体適合性無機物質と二液性架橋型シリコン樹脂
の配合割合は、生体適合性無機物質の含有率が３０〜９
０重口％、好ましくは３０〜７０重硲％であり、残部が
二液性架橋型シリコン樹脂である。生体適合性無機物質
が３０重岳％より少ないと、生体適合性の発現が難しく
、９０重量％を越えると、賦形性に乏しくなり生体中で
形状を保持することが困難となる。

また、シリコン樹脂の主剤に対する硬化剤の使用量は通
常の基準使用量に比較して過剰である必要があり、特に
生体適合性物質とこのシリコン樹脂の主剤及び硬化剤の
割合が、下記関係式（１〉ｙ−ａχ２６χ＋１０　・・
・・・・・・・・・・（１）（但し、ｙは生体適合性物
質の配合割合を百分率で示す値であり、χは主剤１００
部に対する硬化剤の割合（ｐｈｒ）を示す値であり、ａ
、ｂはそれぞれ ａ＝０．００９４〜０．０１　’ｌ３ ｂ＝０．０６２５〜０．２２１６ であって、各々有効な成形体が得られる硬化剤配合割合
の許容幅を表す係数でおる。）の関係を満足するもので
あることが望ましい。

この場合、シリコン樹脂単体でおれば、その配合割合は
各々の主剤と硬化剤中の各反応基の但ににつて決まるも
のであるが、生体適合性を発現せしめる目的で例えばヒ
ドロキシアパタイトを添加すると、主剤に対する硬化剤
の使用けを通常の基準使用量、すなわち１０ｐｈｒ程度
に比較して過剰量とする必要が生じることになる。上記
関係式（１）は、このことを意味するものである。

もちろん、本発明においては、主剤と硬化剤の割合を上
記の関係にすることに代えて、主剤と硬化剤中の反応基
を予め変化せしめた硬化剤を使用し、結果として主剤と
硬化剤の割合が上記の関係を満足するものと同等にする
ことも可能であり、このようなものも本発明に含まれる
ものである。

いずれにしても、主剤に対する硬化剤の使用量が１０ｐ
ｈｒ　Ｐｉ度以下のような通常の使用量では充分な弾性
を発現させることが不可能な場合があり、そのため実際
の使用上不適当となることがあるので、主剤に対する硬
化剤、の使用量は通常の基準使用量に比較し、少くとも
１．５倍以−りの過剰とすることが望ましい。しかしな
がら、その過剰量が１０倍を超える程に過剰であると、
成形体から未硬化物が溶出するという問題が発生する。

いずれにしても、成形体の機能発現と毒性、特に生体属
人中の溶出毒性とが問題であり、生体適合性無機物質と
シリコン樹脂の主剤及び硬化剤の配合割合を適宜調整す
ることにより、安全性が高く、機能をコントロールでき
る成形体を１ｑることかできる。

なお、生体適合性無機物質と二液性架橋型シリコン樹脂
とを複合化して成形する方法としては従来公知の方法を
適用することができる。すなわち、シリコン樹脂の主剤
と硬化剤をニーダ−、ロール等で混練し、生体適合性無
機物質の必要量を添加して混練した後、圧縮成形、射出
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。

本発明の医用形成材料組成物は、人工軟骨あるいは人工
硬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、人工硬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、口器骨、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。

［実施例］ 以下、実施例に基づいて本発明の医用形成材料組成物を
具体的に説明する。

実施例１〜３及び比較例１〜３ 生体適合性無機物質として平均粒径２．７μｍ、比表面
積４．４ＴＩｔ／ｇのヒドロキシアパタイト（）−Ｉ　
Ａ　Ｐ、三井東圧化学（４４）″！Ａ商品名：１１Ｃ八
−１００Ｘ）を使用し、また、二液性架橋型シリコン樹
脂として二液性低温硬化型シリコンラバー（ＭＤＸ、ダ
ウコーニング■製商品名：　ＨＤＸ−４−４２１０）の
主剤及び硬化剤を使用し、先ず、二液性低温硬化型シリ
コンラバーの主剤と硬化剤とを第１表に示す割合で配合
して混練し、次にこれにヒドロキシアパタイトを第１表
に示す割合で配合して混練して実施例１〜３及び比較例
１〜３の医用形成材料組成物を調製した。

次に、（ｑられた各実施例及び比較例の医用形成材料組
成物を圧縮して１５０’Ｃで１時間保持し、１５０ｍＸ
　１２０ｍＸ　５簡の平板状に成形した。

このようにして得られた成形物からそれぞれの　　（試
験方法の規格に応じた試験片を作製し、硬度　　　−６
３０１、ダンベル３号、引張り速度５００ｓ／ｍｉｎ、
　）及び溶媒抽出Ｍ　（５／ｌ１ｆｆｉＸ　５０ｍｍＸ
　１　ｍのシートをＣＣＪ２Ｆ　−ＣＣｐ２Ｆで４７℃
／８時間抽出し、成形体中の樹脂量に対する抽出減量を
非出）をそれぞれ測定した。結果を第１表に示す。

試験例 次に、実施例３で１ｑられた成形物から直径５＃及び厚
さ３００〜５００μｍ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　（５ｐｅＣｉｒｉｃ　
ｐａｔｌｌｏｇｅｎ　ｆｒｅｅ）の状態のＷＫＡ雄ラフ
ラットｆｆ１２００１４５匹の皮下にそれぞれ無菌的に
埋め込み、２週、４週、１２週及び２４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（ｅ
ｎ　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（ｅｎｖｅｌ　ｏｐｅ
　）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７５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。

また、４週間後群では、第２図に示す倍率４５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週間後群では、第３図に示す倍率１９０倍
の顕微鏡写真から明らかなように、膠原ｌＡｕｌｆｆ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め
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。

さらに、２４週間後群では、第４図に示す倍率１９０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
からなる繊維性被膜の厚みは上記１２週間（多群と比較
して同等ないしやや厚い程度であり、異物反応も軽微で
あって、試験片の吸収像も認められなかった。

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組成物は、広い組成範囲に亘って
優れた生体適合性と満足すべき硬度、強度、可撓性等の
物性並びに安定した材質を示し、生体の必要な部位の骨
の性状にあった骨代替品を得ることができるので種々の
目的で優れた性能を有する医用形成部材として使用でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図はラットの皮下に埋め込まれた試験片とその
周辺組織から切出された標本であって生物の形態を示す
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３０〜９０重量％と残部が二
   液性架橋型シリコン樹脂とからなり、このシリコン樹脂
   主剤に対する硬化剤の使用量が基準使用量に比較して過
   剰であることを特徴とする医用形成材料組成物。
2. （２）硬化剤の使用量が基準使用量の１．５〜１０倍で
   ある特許請求の範囲第１項記載の医用形成材料組成物。
3. （３）生体適合性無機物質がヒドロキシアパタイト若し
   くはリン酸三カルシウム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組成物。
4. （４）二液性架橋型シリコン樹脂が不飽和基を含む主剤
   と硬化剤からなる特許請求の範囲第１項ないし第３項の
   いずれかに記載の医用形成材料組成物。