TWI444208B - Bone cement composition and bone cement composition sets and bone cement hardening body formation method - Google Patents
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Description
本發明係有關一種骨水泥組成物及骨水泥組成物套組以及骨水泥硬化體之製造方法。
以往,骨水泥組成物在世界上廣泛地使用作為骨之缺損部的填補劑、或使人工關節等之金屬製人工關節與周圍骨頭固定的黏合劑等,一般最為廣泛使用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)系骨水泥組成物作為該骨水泥組成物。
一般而言,PMMA系骨水泥組成物係含有聚甲基丙烯酸甲酯、聚合性單體之甲基丙烯酸甲酯單體與聚合引發劑,且甲基丙烯酸甲酯單體藉由在聚甲基丙烯酸甲酯存在下進行聚合,慢慢地提高黏度,最後形成硬化體。
近年來,習知使用的PMMA系骨水泥組成物,該組成物雖具有活體親和性,惟不為具有活體活性能力(即結合於骨頭之骨結合性能力)者,特別是使用作為使人工關節與周圍的骨頭固定的黏合劑時,於經過長時間使用後,黏合劑自周圍骨頭分離,導致在人工關節與骨頭之間產生鬆弛的問題,為解決該問題時,以賦予活體活性能力為目的時,提案添加二氧化鈦粒子所形成的組成物作為PMMA系骨水泥組成物(例如參照專利文獻1)。
通常,該骨水泥組成物藉由於手術中等之使用前進行混練處理,開始進行甲基丙烯酸甲酯系單體之聚合反應,放置該混練物等以形成一定程度的高黏度狀態,藉由處理作業使用於適合的使用對象部位等。
然而,於習知所使用的骨水泥組成物中,大多數(特別是手術中)於前述之處理作業中會產生例如附著於帶在手上之乳膠製外科用手套上等缺點的問題。
該問題係在骨水泥組成物之混練物變成具有充分黏度的狀態之前,成為使處理作業開始的起因者,故企求縮短稱為「停止時間」之具有為進行良好的處理作業時所必要的充分黏度之狀態時所需的時間。特別是於添加二氧化鈦粒子等之填料所成時,由於停止時間有變長的傾向,導致前述問題變得顯著,故強烈地企求縮短停止時間。
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本特開2007-54619號公報
本發明係基於前述情形而完成者,其目的以提供一種可縮短直至可進行良好的處理作業狀態為止時所需時間之停止時間,結果,藉由直至開始處理作業為止時所需的時間變為短時間,可得高作業效率之骨水泥組成物,及為製得骨水泥組成物時之骨水泥組成物套組,以及由骨水泥組成物硬化所形成的骨水泥硬化體之製造方法為目的。
本發明之骨水泥組成物,其特徵為含有平均粒徑為10~60μm之(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子、平均粒徑為0.1~2.0μm之(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子、(甲基)丙烯酸酯系單體與聚合引發劑,且前述(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例,相對於該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計量而言為5~30質量%。
於本發明之骨水泥組成物中,以含有填料較佳。
於該構成之本發明骨水泥組成物中,前述填料以至少含有二氧化鈦粒子較佳。
而且,前述二氧化鈦粒子以藉由雷射繞射/散射式粒度分布計所測定的中徑為0.5~7.0μm之球狀者較佳。
另外,前述填料以含有硫酸鋇及/或氧化鋯較佳。
於本發明之骨水泥組成物中,部分或全部的前述(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子,以平均粒徑30~50μm之凝聚物的形態含有較佳。
本發明之骨水泥組成物套組,其係為製得前述之骨水泥組成物時之骨水泥組成物套組,其特徵為含有含(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子、(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子及聚合引發劑之含聚合引發劑套組成份、與含有(甲基)丙烯酸酯系單體之含單體套組成份。
於本發明之骨水泥組成物套組中,前述含聚合引發劑之套組成份以含有至少含二氧化鈦粒子之填料較佳。
於本發明之骨水泥組成物套組中,部分或全部的前述(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子係以平均粒徑30~50μm之凝聚物的形態含有較佳。
本發明之骨水泥硬化體之製造方法,其特徵為具有在平均粒徑為10~60μm之(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子、與平均粒徑為0.1~2.0μm之(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子存在下,使(甲基)丙烯酸酯系單體與聚合引發劑進行混練,使該(甲基)丙烯酸酯系單體聚合的步驟,且前述(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子,相對於該(甲基)丙烯酸系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系大粒徑粒子之合計量而言使用5~30質量%。
於本發明之骨水泥硬化體之製造方法中,以藉由放置(甲基)丙烯酸酯系單體與聚合引發劑之混練物的步驟,使(甲基)丙烯酸酯系單體聚合較佳。
於本發明之骨水泥硬化體之製造方法中,(甲基)丙烯酸酯系單體與聚合引發劑之混練處理,以在(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子及(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子、與在至少含有二氧化鈦粒子之填料存在下進行較佳。
於本發明之骨水泥硬化體之製造方法中,部分或全部的前述(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子,以平均粒徑30~50μm之凝聚物的形態進行混練較佳。
本發明之骨水泥組成物,藉由同時含有特定比例之(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子與具有較該大粒徑粒子之粒徑更小的特定平均粒徑之(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子,由於可縮短直至進行處理作業時具有必要的充分黏度之狀態時所需的時間,故可縮短直至可進行良好的處理作業狀態為止時所需時間的停止時間,結果,藉由使直至開始處理作業為止所需的時間變為短時間,可得高的作業效率。該效果特別是於含有包含二氧化鈦粒子之填料時可被顯著地發揮,藉由添加該填料,可使需要長時間傾向之停止時間縮短化,故可改善作業效率。
本發明之骨水泥組成物套組,可藉由使套組成份簡單地進行混練處理,製得骨水泥組成物,故可容易地製造骨水泥組成物之硬化體,且由於(甲基)丙烯酸酯系單體與聚合引發劑為個別的套組成份,於使用前被保管或被搬運的狀態等時,可防止(甲基)丙烯酸酯系單體聚合。
本發明之骨水泥組成物硬化體的製造方法,為形成於形成骨水泥硬化體時之基材成份的(甲基)丙烯酸酯系單體的聚合反應,係藉由在(甲基)丙烯酸酯系單體大粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子同時存在下進行,於初期階段中快速進行,且縮短為進行良好的處理作業時具有必要的充分黏度之狀態時所需的時間,故可縮短直至可進行良好的處理作業之狀態時所需的時間之停止時間,結果,由於可縮短直至開始處理作業為止時所需的時間,可得高的作業效率。
於下述中,詳細說明有關本發明。
本發明之骨水泥組成物,係同時含有(甲基)丙烯酸酯系單體、聚合引發劑、平均粒徑為10~60μm(較佳者20~60μm)之(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子、與平均粒徑為0.1~2.0μm之(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子作為必須成份,且(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例,相對於該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計量而言為5~30質量%(較佳者為5~20質量%)。
該本發明之骨水泥組成物,係同時以(甲基)丙烯酸酯系單體及(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子、(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子作為基材形成用成份者,藉由使該基材形成用成份中聚合性單體之(甲基)丙烯酸酯系單體聚合,慢慢地使黏度變高而形成漿料狀,最後被硬化而形成硬化體。
此處,藉由使本發明之骨水泥組成物硬化所得的硬化體,該基材成份藉由(甲基)丙烯酸酯系單體聚合所形成的聚合物、該(甲基)丙烯酸酯系單體與構成基材形成用成份之(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子及(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子形成所成者。
本發明骨水泥組成物之必須成份的(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子,係具有作為使在骨水泥組成物硬化的步驟中可進行良好的處理作業之狀態、具體而言直至具有充分黏度的狀態為止時所需的時間之停止時間予以調整、縮短時的停止時間調整劑之作用。
此處,「停止時間」係於丙烯酸系外科用骨水泥之國際規格的ISO規格之測定法「ISO5833 Annex B」中,以開始混練後,該混練物沒有附著於手術用乳膠手套為止時所需的時間予以定義。
該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子,平均粒徑必須為0.1μm以上、2.0μm以下,較佳者為0.1~1.0μm,更佳者為0.1~0.7μm。
此處,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之平均粒徑係藉由雷射繞射/散射式粒度分布計所測定的中徑。
而且,雷射繞射/散射式粒度分布計,具體而言例如可使用粒度分布測定裝置「Microtrac」(日機裝股份有限公司製)。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之平均粒徑過大時,無法實用上充分地進行縮短停止時間。
而且,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子,藉由使該平均粒徑為2.0μm以下,具有縮短停止時間的作用,具體而言實用上較佳的停止時間為2.5~5分鐘之範圍,惟不容易製造平均粒徑未達0.1μm之粒子。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子,係由作為聚合性單體之(甲基)丙烯酸酯系單體聚合所形成者,其具體例如(A)甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸乙酯(EMA)、甲基丙烯酸丁酯等甲基丙烯酸烷酯單體的聚合物之聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基丙烯酸乙酯(PEMA)、聚甲基丙烯酸丁酯(PBMA)等之聚甲基丙烯酸烷酯、(B)甲基丙烯酸酯與至少一種選自苯乙烯、甲基丙烯酸乙酯及甲基丙烯酸酯所成群者一起共聚合所形成的共聚物、(C)雙酚A二環氧丙基二甲基丙烯酸酯(Bis-GMA)、2,2-雙[4-(3-甲基丙烯氧基-2-羥基丙氧基)苯基]丙烷、2,2-雙(4-甲基丙烯氧基乙氧基苯基)丙烷(Bis-MEPP)、三乙二醇二甲基丙烯酸酯(TEGDMA)、二乙二醇二甲基丙烯酸酯(DEGDMA)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)等之二甲基丙烯酸酯系單體的聚合物等。
構成本發明之骨水泥組成物的(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子、以與構成基材形成用成份之(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子相同或類似的材料所形成者較佳。具體而言,由(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系單體之關係可知,以使用甲基丙烯酸甲酯作為聚合性單體所形成的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或共聚物較佳,特別是以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)更佳。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子,重量平均分子量以使用100,000以上較佳,更佳者100,000~400,000,最佳者為150,000~400,000。
藉由使(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之重量平均分子量為100,000~400,000之範圍,期待停止時間充分之縮短化,且可使所得的硬化體為具有充分的機械強度者。
而且,重量平均分子量特別是以150,000~400,000最佳的理由,係(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之重量平均分子量為150,000以下時,由於對於縮短停止時間之作用變小,期待充分的停止時間縮短化時,必須使其含有比例變大,另外,重量平均分子量大於400,000時,雖可充分縮短停止時間,恐會使所得的硬化體無法得到充分的機械強度。
此外,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之一次粒子形狀,以球狀較佳。
藉由使(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之形狀為球狀,可得高的流動性,藉此可得組成物中均勻的分散性。
此處,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之粒子形狀,可藉由以電子顯微鏡照片觀察予以確認。
具有該構成之(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子,由於可容易製得小粒徑之球狀聚合物粒子,例如使聚合性單體之(甲基)丙烯酸酯系單體於水系媒體中進行聚合反應(例如利用乳化聚合或懸浮聚合等),視其所需使藉由該聚合反應所得的聚合物粒子進行撕碎為目的時,可藉由粉碎處理予以製造,具體而言可藉由下述習知的方法製造。
為製造本發明之骨水泥組成物所使用的(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子時之最適合的方法之具體例,如使用作為聚合性單體之(甲基)丙烯酸酯系單體、與作為聚合引發劑之過硫酸鉀與硫代硫酸鈉所形成的螯合觸媒,同時使用作為聚合促進劑之2價銅離子化合物,並藉由聚合溫度70℃以上之條件進行聚合反應的無鹼聚合的方法。
藉由該方法,可簡單地將所得的(甲基)丙烯酸酯系聚合物之平均粒徑調整於企求的範圍內。
然後,於本發明之骨水泥組成物中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子係由一次粒子所形成者,以部分或全部(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子以凝聚物的狀態含有較佳。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之凝聚物,以平均粒徑為30~50μm較佳,更佳者為30~45μm,最佳者為35~45μm。
此外,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之凝聚物的形態,以圓球狀、略球狀等之球狀較佳。
藉由使凝聚物之形狀為球狀,可得高的流動性,藉此可得組成物中均勻的分散性。
此處,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之凝聚物的形狀,可藉由電子顯微鏡照片觀察予以確認,而且,其平均粒徑係以電子顯微鏡(SEM)照片為基準所測定的中徑。
該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子,藉由以其平均粒徑為30~50μm之範圍的特定大小之凝聚物的狀態含有,由於其大小與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子同等或接近,於組成物進行混練處理時,可得均勻性高的狀態,故可大為發揮縮短停止時間之作用,可得使停止時間為更佳範圍之2.5~4分鐘之效果。
具有該構成之(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之凝聚物,可得(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之分散液,使該分散液藉由噴霧乾燥處理予以製造。
具體而言,藉由使用噴霧乾燥裝置,可使(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之分散液自噴霧乾燥裝置之噴嘴以微細的霧狀液滴噴射,於熱風中噴出、乾燥,製得其粒子形狀為球狀之乾燥造粒體。
噴霧乾燥裝置可使用一般的噴霧乾燥機等一般的噴霧乾燥機,而且,其噴霧方式可視(甲基)丙烯酸酯系聚合霧小粒徑粒子之分散液的性質形狀或噴霧乾燥機之處理能力等而定,例如可適當選擇如碟片式、壓力噴嘴式、二流體噴嘴式、四流體噴嘴式等。
於本發明之骨水泥組成物中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例,相對於該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計量而言,必須為5質量%以上、30質量%以下,較佳者為5~20質量%,更佳者為10~20質量%,最佳者為10~15質量%。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例過小時,無法使停止時間縮短至企求的範圍為止。
另外,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例過大時,由於停止時間變得較企求的範圍更短時,無法進行良好的處理作業。而且,由於含有比例過大,組成物之黏度變高、或導致硬化溫度上昇,而無法進行良好的處理作業。
此處,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例,相對於組成物全體而言以0.7~23.0質量%較佳,更佳者為1.5~15.0質量%。此外,對基材形成用成份全體而言,以1.5~24.0質量%較佳,以2.5~15.0質量%更佳。
本發明骨水泥組成物之必須成份的(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子,為構成基材形成用成份者。
該(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子,平均粒徑必須為10μm以上、60μm以下,較佳者為20~60μm,更佳者為30~50μm,最佳者為35~45μm。
此處,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之平均粒徑,係藉由雷射繞射/散射式粒度分布計所測定的中徑。
而且,雷射繞射/散射式粒度分布計,具體而言例如可使用粒度分布測定裝置「Microtrac」(日機裝股份有限公製)。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之平均粒徑過小時,伴隨硬化時間變短,由於與硬化時間的關係,變得無法得到企求的停止時間。
另外,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之平均粒徑過大時,為得企求的停止時間時,必須使(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例變大,藉由使該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例變大,由於會導致硬化時間上昇,故無法進行良好的處理作業。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子,與(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子相同地,由作為聚合物單體之(甲基)丙烯酸酯系單體聚合所形成者,其具體例如(A)聚甲基丙烯酸烷酯、(B)甲基丙烯酸甲酯、與選自苯乙烯、甲基丙烯酸乙酯及丙烯酸甲酯所成群者中至少一種予以共聚合所形成的共聚物、(C)二甲基丙烯酸酯系單體之聚合物等之(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子的聚合物所例示者。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子,以與由構成基材形成用成份之(甲基)丙烯酸酯系單體同質的聚合性單體一起聚合所形成者較佳,具體而言,由於與構成基材形成用成份之(甲基)丙烯酸酯系單體的關係,以使用甲基丙烯酸甲酯作為聚合性單體所形成的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或共聚物較佳,以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)更佳。
(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子,以使用重量平均分子量為100,000以上較佳,更佳者為130,000~170,000。
此外,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子,通常為由一次粒子所形成者,其粒子形狀以球狀較佳。
藉由使(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之形狀為球狀,可得高的流動性,藉此可得組成物中均勻的分散性。
此處,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之粒子形狀,與(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之粒子形狀相同地,可藉由電子顯微鏡照片觀察予以確認。
具有該構成之(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子,與(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子相同地,例如可使作為聚合性單體之(甲基)丙烯酸酯系單體在水系介質中進行聚合反應,具體例如利用乳化聚合或懸浮聚合等,視其所需使藉由該聚合反應所得的聚合物粒子進行撕碎處理予以製造。
於本發明之骨水泥組成物中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例,相對於組成物全體而言以10~70質量%較佳,以25~70質量%更佳。而且,對基材形成用成份全體而言以20~75質量%較佳,以40~75質量%更佳。
本發明之骨水泥組成物的必須成份之(甲基)丙烯酸酯系單體,為構成基材形成用成分者,藉由使該聚合性單體之(甲基)丙烯酸酯系單體聚合,使該骨水泥組成物硬化,結果可得硬化體。
(甲基)丙烯酸酯系單體之具體例,如作為為製得與甲基丙烯酸烷酯單體、二甲基丙烯酸酯系單體等一起構成基材形成用成份之(甲基)丙烯酸酯系聚合物時之聚合性單體所例示者。
(甲基)丙烯酸酯系單體之較佳具體例,如甲基丙烯酸甲酯(MMA)。
(甲基)丙烯酸酯系單體之含有比例,對組成物全體而言以19~35質量%較佳,更佳者為24~35質量%。而且,相對於基材形成用成份全體而言,以20~70質量%較佳,以25~50質量%更佳。
本發明之骨水泥組成物之必須成份的聚合引發劑,例如可使用過氧化苯甲醯基、過氧化第3-丁基、過氧化月桂醯基、偶氮雙異丁腈等。
於此等之中,為容易使(甲基)丙烯酸酯系單體之聚合反應快速地開始,且使該反應容易持續,以使用過氧化苯甲醯基較佳。
聚合引發劑之含有比例,相對於100質量份(甲基)丙烯酸酯系單體而言,以1~10質量份較佳,以2~9質量份更佳。
聚合引發劑之含有比例過小時,恐會有不易進行(甲基)丙烯酸酯系單體之聚合反應的情形。另外,聚合引發劑之含有比例過大時,藉由(甲基)丙烯酸酯系單體聚合所形成的硬化體中容易殘留有聚合引發劑的情形。
而且,於本發明之骨水泥組成物中,除由必須成份之(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子、(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子及(甲基)丙烯酸酯系單體所形成的基材形成用成份、聚合引發劑外,以賦予最終所得的硬化體具有視使用用途而定之功能為目的時,以含有填料較佳,而且,為使(甲基)丙烯酸酯系單體之聚合反應更為快速地進行時,以同時含有聚合引發劑與共聚合促進劑較佳。
聚合促進劑例如可使用N,N-二甲基-p-甲苯胺、2,4,6-參(二甲基胺基甲基)苯酚等。
於此等之中,為使(甲基)丙烯酸酯系單體之聚合反應快速地進行時,以使用N,N-二甲基-p-甲苯胺較佳。
聚合促進劑之含有比例,相對於100質量份(甲基)丙烯酸酯系單體而言,以0.4~5.0質量份較佳,以0.5~2.0質量份更佳。
聚合促進劑之含有比例過小時,恐會有不易進行(甲基)丙烯酸酯系單體之聚合反應。另外,聚合促進劑之含有比例過大時,會有於藉由(甲基)丙烯酸酯系單體聚合所形成的硬化體中容易殘留有聚合促進劑的情形。
填料係由二氧化鈦、磷酸鈣(羥基磷灰石、磷酸三鈣)、硫酸鋇、氧化矽(二氧化矽)、氧化鋁(氧化鋁)、氧化鋯(氧化鋯)等之無機物所形成,此等之無機物可單獨使用或使用適當選擇2種以上組合所形成者。於此等之中,以由二氧化鈦所形成者較佳。
其理由係由於二氧化鈦本身具有在體液環境下之磷灰石形成能力,藉由含有該由二氧化鈦所形成的填料,最終所得的硬化體具有高的活體活性能力。
而且,填料以前述由二氧化鈦所形成者較佳,亦可同時併用二氧化鈦與其他無機物(具體例如磷酸鈣(羥基磷灰石、磷酸三鈣)、硫酸鋇、氧化矽(二氧化矽)、氧化鋁(氧化鋁)、氧化鋯(氧化鋯)等所形成者。於此等之中,以併用具有X光造影效果之氧化鋯或硫酸鋇所形成者較佳。
填料之含有比例,相對於組成物全體而言以5質量%以上較佳。
此外,使用組合二氧化鈦與其他無機物所形成者作為填料時,可適當設定此等之混合比例,惟填料中所含的二氧化鈦之含有比例相對於組成物全體而言,以5~50質量%較佳,更佳者為5~40質量%,尤佳者為5~30質量%,最佳者為10~25質量%。
填料中所含的二氧化鈦之含有比例過小時,恐會不易得到充分的活體活性能力。
另外,填料中所含的二氧化鈦之含有比例過大時,恐會有藉由(甲基)丙烯酸酯系單體聚合所形成的硬化體之物理強度變小的情形。
而且,於填料中含有具X光造影效果之氧化鋯及/或硫酸鋇時,就造影性而言,其含有比例相對於組成物全體而言以5質量%以上較佳,以10質量%以上更佳,以15質量%以上最佳。
於本發明之骨水泥組成物中,填料以至少含有二氧化鈦粒子者較佳,構成該填料之二氧化鈦粒子藉由雷射繞射/散射式粒度分布計所測定的中徑,以0.5~7.0μm較佳、以1.5~7.0μm更佳、以2.0~7.0μm尤佳、以2.0~6.5μm最佳。
此處,雷射繞射/散射式粒度分布計算,具體例如可使用粒度分布測定裝置「LA-950」(堀場製作所股份有限公司製)。
二氧化鈦粒子之中徑過小時,恐會有藉由(甲基)丙烯酸酯系單體聚合所形成的硬化體之物理強度過小的情形。
另外,二氧化鈦粒子之中徑過大時,由於(甲基)丙烯酸酯系單體聚合所形成的硬化體之物理強度變得過大,恐會因該硬化體與組成物之使用部位的骨頭之物理強度的差變大,而導致容易產生骨折等的缺點。
此外,前述二氧化鈦粒子以藉由氮氣吸附法所測定的BET比表面積為0.5~7.0m2
/g較佳,以0.5~5.0m2
/g更佳,以0.5~4.0m2
/g尤佳,以0.5~3.0m2
/g最佳。
此處,藉由氮氣吸附法之BET比表面積之測定,例如可使用BET比表面積測定裝置「MONOSORB」(YUASA IONICS股份有限公司製)。
二氧化鈦粒子之BET比表面積過小時,中徑變大,結果藉由(甲基)丙烯酸酯系單體聚合所形成的硬化體之物理強度變得過大,恐會因該硬化體與組成物之使用部位的骨頭之物理強度的差變大,而導致容易產生骨折等的缺點。
此外,二氧化鈦粒子之BET比表面積過大時,中徑變得過小,而導致形成二氧化鈦凝聚的狀態、或多孔質狀態,藉由(甲基)丙烯酸酯系單體聚合所形成的硬化體無法得到實用上必要的物理強度(例如彎曲強度)。
構成本發明之骨水泥組成物之二氧化鈦粒子,以中徑為1.5~7.0μm、BET比表面積為0.5~5.0m2
/g較佳,以中徑為1.5~7.0μm、BET比表面積為0.5~4.0m2
/g更佳,以中徑為2.0~7.0μm、BET比表面積為0.5~4.0m2
/g尤佳,以中徑為2.0~6.5 μm、BET比表面積為0.5~3.0m2
/g最佳。
二氧化鈦粒子,可使用其粒子形狀為以一般的工業製法所得的粒狀或不定形狀,以及板狀、薄片狀、針狀、棒狀、纖維狀及柱狀等之習知的各種形狀者,惟以具有粒狀之粒子形狀者較佳,粒狀形狀的較佳具體例,如圓球狀、略球狀等之球狀。
藉由使二氧化鈦粒子之形狀為球狀,伴隨可得高的流動性,可得組成物中均勻分散性、及良好的填充性,結果,由於在該組成物所形成的硬化體中以均勻性高的狀態分散,故期待可得抑制二氧化鈦粒子自該硬化體脫離的效果。
而且,於本發明之骨水泥組成物中,以具有與構成該組成物之二氧化鈦粒子全部同等形狀者較佳。
此外,構成本發明之骨水泥組成物的二氧化鈦粒子,可為具有金紅石型、銳鈦礦型及板鈦礦型中任何一種結晶構造者,亦可為非晶型(Amophous)者,惟為具有更高的磷灰石形成能力(活體活性能力)者,以金紅石型二氧化矽粒子較佳。
另外,二氧化鈦粒子為可得更高的磷灰石形成能力(活體活性能力)時,在沒有伴隨對(甲基)丙烯酸酯系聚合物之親和性產生障害的範圍內,以其粒子表面具有親水性者較佳。
為使二氧化矽粒子之粒子表面具有更高的親水性的方法,例如酸洗淨處理。
此外,二氧化鈦粒子就使用的活體內之安全性及防止對人工關節之不良影響而言,以雜質少者較佳,具體而言以二氧化鈦之純度為99質量%以上較佳,更佳者為99.5質量%以上,另外,就與(甲基)丙烯酸酯系聚合物之親和性而言,伴隨不會對組成物之活體活性能力及物理強度產生障害之範圍內,可使用以少量的矽烷偶合劑等之有機物、或二氧化矽或氧化鋁等之無機物予以被覆處理所形成者。
具有該構成之二氧化鈦粒子,以藉由一般的方法製造,例如藉由使用鈦酸作為原料,使作為該原料之鈦酸的漿料視其所需進行濕式粉碎處理後,藉由噴霧乾燥處理製得乾燥造粒體,使該乾燥造粒體經由燒成處理的步驟,製得二氧化鈦粒子的方法予以製造為最佳。
藉由該方法,可簡單地使所得的二氧化鈦粒子之中徑等調整為企求的範圍。
作為二氧化鈦粒子之原料的鈦酸,具體而言可使用鄰鈦酸及間鈦酸。
此處,鄰鈦酸係藉由使四氯化鈦或硫酸鈦等之鈦化合物的水溶液,視其所需在晶種存在下予以鹼中和製得,亦稱為「氫氧化鈦」,以「Ti(OH)4
」或「TiO2
‧2H2
O」之示性式所表示的化合物。該鄰鈦酸由於為不定形者,於燒成處理時,即使藉由低的加熱溫度(燒成溫度)所得的二氧化鈦粒子為具有金紅石型結晶構造者,由於形成結晶轉位,以作為原料使用較佳。
間鈦酸係藉由使硫酸鈦等之鈦化合物於水溶液中,視其所需在晶種存在下進行熱水解製得,為以「TiO(OH)2
」或「TiO2
‧2H2
O」之示性式所示的化合物,具有磷灰石型之結晶構造者。
藉由使該原料之鈦酸藉由懸浮於如水等之溶劑中,調製成漿料。
然後,有關提供所得的鈦酸漿料之濕式粉碎處理、噴霧乾燥處理及燒成處理,於下述中詳細說明。
於該濕式粉碎處理時,藉由使作為原料之鈦酸的漿料進行粉碎處理,將該漿料中之鈦酸予以粉碎,且使該所粉碎的鈦酸分散於溶劑之狀態的粉碎鈦酸分散液。
該濕式粉碎處理由於可藉由使漿料中之鈦酸予以分散,經由繼後步驟之噴霧乾燥處理及燒成處理所得的二氧化鈦粒子之中徑調整為小值,為較佳的處理。
該濕式粉碎處理之粉碎方式,例如可使用藉由膠體磨等,使回轉的圓型砥石之間隙流通漿料,以賦予摩擦力、切變力予以粉碎的方式,或例如藉由球磨、DINO-MILL、砂硏磨機等,在插入有攪拌機之圓筒中同時填充漿料與剛體珠(例如硬質玻璃、陶瓷等)之球狀介質予以混合,藉由高速攪拌、震動之物理衝擊、切變力、摩擦等進行粉碎的方式等。而且,亦可使用藉由加壓乳化機型之裝置或高速攪拌裝置等之其他粉碎方式。
於藉由鈦酸漿料或濕式粉碎處理所得的粉碎鈦酸分散液中,以混合有金紅石轉位促進晶種較佳。
如此混合有金紅石轉位促進晶種時,於燒成處理中容易產生使所得的二氧化鈦粒子形成具有金紅石型結晶構造者時之結晶轉位。
此處,「金紅石轉位促進晶種」係具有金紅石結晶構造之微小核晶,為促進鈦酸之金紅石轉位者。
金紅石轉位促進晶種,具體而言於藉由習知的硫酸法製造金紅石型二氧化鈦白色顏料之方法中,可使用使原料之硫酸鈦進行水解時所添加的晶種等。
而且,金紅石轉位促進晶種之混合量,可予以適當設定,惟為可充分地產生金紅石轉位時,以鈦酸漿料或粉碎鈦酸分散液中存在的二氧化鈦之質量比(鈦酸中之二氧化鈦質量/金紅石轉位促進晶種中之二氧化鈦質量)為90/10~99/1之範圍的量較佳。
另外,混合金紅石轉位促進晶種之方法,例如可使用攪拌混合機、混合機等之一般的混合裝置,而且,該金紅石轉位促進晶種之混合,可於進行濕式粉碎處理之前後、或進行濕式粉碎處理時,即與濕式粉碎處理同時進行。
於該噴霧乾燥處理時,藉由使用噴霧乾燥裝置,使鈦酸漿料、或視其所需之濕式粉碎處理時所得的粉碎鈦酸分散液自噴霧乾燥裝置之噴嘴以微細的霧狀液滴噴射,在熱風中予以噴出、乾燥,製得該粒子形狀為球狀之乾燥造粒體。
噴霧乾燥裝置可使用一般的噴霧乾燥機等之一般噴霧乾燥機,而且,其噴霧方式係視鈦酸漿料或粉碎鈦酸分散液之性質形狀或噴霧乾燥機之處理能力等而定,可適當選擇例如碟片式、壓力噴嘴式、二流體噴嘴式、四流體噴嘴式等。
而且,霧狀液滴之乾燥條件(噴霧乾燥溫度),係以給氣溫度為150~250℃,排氣溫度為60~120℃較佳。
於該噴霧乾燥處理時,例如藉由調整鈦酸漿料或粉碎鈦酸分散液中之二氧化鈦濃度,選擇碟片式作為噴霧乾燥機之噴霧方式時、調整碟片之回轉數;或選擇壓力噴嘴式、二流體噴嘴式及四流體噴嘴式作為噴霧乾燥機之噴霧方式時,藉由調整噴霧壓等以控制所噴霧的液滴大小,可控制所得的乾燥造粒體之中徑及BET比表面積。
而且,藉由噴霧乾燥處理,可形成具有與所得的乾燥造粒體同等的球狀之粒子形狀者。
於該燒成處理時,使噴霧乾燥處理時所得的乾燥造立體,藉由較該噴霧乾燥處理之噴霧乾燥溫度更高的溫度條件(具體而言為250℃以上)進行燒成處理,製得由二氧化鈦所形成的燒成粒子。
藉由該燒成處理,可調整所得的燒成粒子之中徑及BET比表面積、以及該燒成粒子之結晶構造或硬度等。
燒成處理之燒成條件,係以燒成溫度為500~1200℃較佳,更佳者為700~1000℃,最佳者為800~950℃。
燒成溫度未達500℃時,恐會不易進行使所得的二氧化鈦粒子形成具有金紅石型結晶構造者之結晶轉位。另外,燒成溫度超過1200℃時,由於所得的二氧化鈦粒子之硬度變高,於組成物之使用部位中,恐在骨頭或人工關節中因二氧化鈦粒子而產生摩擦的情形。
此外,燒成時間可適當地設定,具體而言藉由進行30分鐘~10小時,可使所形成的燒成粒子藉由燒成而具有充分的效果(具體例如對金紅石之相轉位促進效果)。
而且,燒成氣體環境,沒有特別的限制,就經濟性而言以存在大氣等之氧氣的氣體環境較佳。
另外,燒成處理以均勻地賦予燒成負荷為目的時,亦可藉由500~800℃之燒成溫度進行第1燒成處理後,再藉由800~1200℃之燒成溫度進行第2燒成處理。
如此藉由濕式粉碎處理、噴霧乾燥處理及燒成處理所形成的燒成粒子,可在該狀態下直接使用作為本發明之骨水泥組成物之構成材料、即構成本發明之骨水泥組成物的二氧化鈦粒子(填料),視其所需以製得更高的磷灰石形成能力(活體活性能力)為目的時,對該粒子表面而言為賦予更高的親水性時,以於燒成處理中所得的燒成粒子進行酸洗淨處理較佳。
酸洗淨處理例如可藉由調製燒成粒子之漿料,混合該漿料與酸,且在室溫或加熱下進行攪拌予以進行,於該酸洗淨處理後,經由固液分離處理、洗淨處理及乾燥處理、視其所需之撕碎處理,製得二氧化鈦粒子。
酸例如鹽酸、硫酸、硝酸、氟酸等之無機酸、醋酸、檸檬酸、草酸等之有機酸,而且,漿料與酸之混合液的酸濃度,例如0.01~10mol/L。
在加熱下進行酸洗淨處理時,以在漿料與酸之混合液的溫度為30~105℃之條件下進行加熱較佳。
該酸洗淨處理,視其所需為使二氧化鈦粒子之表面具有更高的親水性時所進行的處理、除前述燒成粒子外,亦可使用藉由此等以外之方法所製造的二氧化鈦粒子。
此外,於二氧化鈦粒子之製造步驟中,除該酸洗淨處理外、視其所需使燒成處理時所得的燒成粒子中含有的凝聚物予以撕碎為目的,例如可使用離心粉碎機等進行亁式粉碎處理、或例如使用球磨、DYNO-MILL、砂硏磨機等進行濕式粉碎處理,以選擇具有企求的中徑者為目的,例如藉由靜置法等進行濕式分級處理、或經由混合中徑及/或BET比表面積不同的二氧化鈦粒子等之其他步驟。
另外,於本發明之骨水泥組成物中,除填料及聚合促進劑外,例如亦可含有色素、抗生物質、骨成長因子、其他藥學上可容許的任意成份。
如前述構成之本發明的骨水泥組成物,例如藉由於使用前進行混練處理,開始(甲基)丙烯酸酯系單體之聚合反應,藉由放置該混練物等,在形成黏度為一定高程度的狀態下,為適合於使用對象部位時進行處理作業,於該使用對象部位藉由形成硬化體予以使用。
而且,本發明之骨水泥組成物,藉由含有特定比例之具有特定平均粒徑的(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子作為基材形成用成份,具有縮短停止時間的作用,可藉由該作用,使直進行良好的處理作業時所必要的充分黏度之狀態所需的時間之停止時間變小,具體而言可為2.5~5分鐘。
因此,藉由本發明之骨水泥組成物,可縮短停止時間,藉由使至開始處理作業所需的時間變為短時間,可得高的作業效率。
此外,於本發明之骨水泥組成物中,可縮短停止時間,同時有硬化時間稍有延遲的傾向,故可提高經過停止時間至硬化的時間,即伴隨作業時間變長之作業提高性的可能性。
另外,於本發明之骨水泥組成物中,藉由含有至少含二氧化鈦粒子之填料,由於具有在該二氧化鈦粒子本身具有的體液環境下之磷灰石形成能力,故可得優異的活體活性能力。
而且,藉由使構成填料之二氧化鈦粒子具有特定的大小,可發揮視使用用途而定之良好強度,可得高的物理強度。
然後,於含有該至少含二氧化鈦粒子的填料中,為顯著發揮可縮短停止時間之效果時,藉由添加該填料,由於可縮短需要長時間之傾向的停止時間,故可改善作業效率。
本發明之骨水泥組成物,由於藉由縮短停止時間可得高的作業效率,特別是以手術中等需儘可能在短時間中進行作業為較佳時,可適合使用作為骨之缺損部之填補劑、或使人工關節等之金屬製人工關節與周圍的骨頭固定之黏合劑、人工關節之固定劑,另外,亦可使用作為形成人工骨時之人工骨形成材料等。此外,有關含有至少含二氧化鈦粒子之填料所形成者,可得活體活性能力,同時可得高的物理強度,故更為適合作為骨之缺損部的填補劑、使人工關節與周圍的骨固定的黏合劑、人工關節之固定劑及人工骨形成材料等。
該本發明之骨水泥組成物,可藉由混合由必須成份之(甲基)丙烯酸系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系單體所形成的基材形成用成份及聚合引發劑、及視其所需的成分予以製造者,就製造之簡便性等而言,例如亦可預先使各構成成份收容於個別的收容構件中,作為套組予以保管,視其所需予以調製。
本發明之骨水泥組成物套組,係為製得本發明之骨水泥組成物時之骨水泥組成物套組。
該本發明之骨水泥組成物套組,係含有形成本發明之骨水泥組成物的必須構成成份之(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子、(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子、(甲基)丙烯酸酯系單體及聚合引發劑中之至少含有(甲基)丙烯酸酯系單體之含單體的套組成份、與至少含有聚合引發劑之含聚合引發劑的套組成份者。
該本發明之骨水泥組成物套組,就為防止於使用前(甲基)丙烯酸酯系單體進行聚合反應而言,可各使(甲基)丙烯酸酯系單體、聚合引發劑形成個別的套組成份,例如可各使形成骨水泥組成物之構成成份形成個別的套組成份,惟就骨水泥組成物套組於搬運時之便利性及聚合反應操作的簡便性而言,以由含單體之套組成份、與含聚合引發劑之套組成份等2組套組成份所形成者較佳。
於由含單體之套組成份及含聚合引發劑之套組成份的2組套組成份所形成的骨水泥組成物套組中,於形成骨水泥組成物之必須構成成份中的(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子、(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子及聚合引發劑,通常為固體狀者,而且,(甲基)丙烯酸酯系單體由於通常為液體狀者,於含單體之套組成份中僅含有(甲基)丙烯酸酯系單體,於含聚合引發劑之套組成份中同時含有聚合引發劑與(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子及(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子較佳。此外,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子,其部分或全部以平均粒徑30~50μm之凝聚物的形態含有較佳。
另外,於本發明之骨水泥組成物套組中,所得的骨水泥組成物係含有必須構成成份、具體而言(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子、(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子、(甲基)丙烯酸酯系單體及聚合引發劑、以及至少含有二氧化鈦粒子之填料及/或聚合促進劑所形成者時,可使此等之填料及/或聚合促進劑各形成含單體之套組成份及含聚合引發劑之套組成份之不同個別的套組成分,惟就搬運時之便宜性及聚合反應操作之簡單性而言,以含有2組套組成份中任何一個較佳。
具體而言,由於填料一般為固體狀態者,故以含有2組套組成份中之含聚合引發劑之套組成份較佳,另外,聚合引發劑通常為液體狀態者,由於對(甲基)丙烯酸酯系單體而言不具反應性者,故以含有於2組套組成份中的含單體之套組成份較佳。
為收容骨水泥組成物套組之套組成份時的收容構件,只要是可保管及搬運套組成份者即可,例如由玻璃、金屬及塑膠所形成的容器,如可適當選擇由紙或塑膠所形成的包裝構件使用。
該本發明之骨水泥組成物套組,藉由簡單地使套組成份進行混練處理,可製得骨水泥組成物,故可容易地製造骨水泥硬化體,且由於(甲基)丙烯酸酯系單體、與聚合引發劑個別形成套組成份,故於使用前被保管的狀態或被搬運的狀態等時,可防止(甲基)丙烯酸酯系單體聚合的情形。
而且,本發明之骨水泥組成物套組由含單體之套組成份及含聚合引發劑之套組成份等2組套組成份所形成者時,由於套組成份之總數少,故可得優異的骨水泥組成物套組於搬運時之便宜性及聚合反應操作之簡單性。
本發明之骨水泥硬化體的製造方法,其特徵為具有在平均粒徑為10~60μm(較佳者為20~60μm)之(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子、與平均粒徑為0.1~2.0μm之(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子存在下,使(甲基)丙烯酸酯系單體與聚合引發劑進形混練,使該(甲基)丙烯酸酯系單體聚合的步驟,且使前述(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子相對於該(甲基)丙烯酸系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計量而言使用5~30質量%,較佳者為5~20質量%,更佳者為10~20質量%,最佳者為10~15質量%。
換言之,本發明之骨水泥硬化體的製造方法,係為以本發明之骨水泥組成物為材料,且藉由使構成該骨水泥組成物之基材形成用成份的(甲基)丙烯酸酯系單體聚合所形成的硬化體者。
於該本發明之骨水泥硬化體的製造方法中,使用其部分或全部以平均粒徑為30~50μm之凝聚物的形態者作為(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子較佳。而且,(甲基)丙烯酸酯系單體與聚合引發劑之混合及該(甲基)丙烯酸酯系單體之聚合,與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子及(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子同時在至少含有二氧化鈦粒子之填料存在下進行較佳。
具體而言,藉由該本發明之骨水泥硬化體的製造方法,首先在加入有(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子、(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子及聚合引發劑、視其所需二氧化鈦粒子等填料之容器內,添加(甲基)丙烯酸酯系單體進行混練處理,使(甲基)丙烯酸酯系單體與聚合引發劑接觸,藉此以開始(甲基)丙烯酸酯系單體之聚合反應。然後,藉由放置該混練物,進行(甲基)丙烯酸酯系單體之聚合反應。
於該(甲基)丙烯酸酯系單體之聚合反應的反應系中,視其所需亦可使用聚合促進劑。
此處,混練條件係視(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子、(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子、(甲基)丙烯酸酯系單體及聚合引發劑之各種類或使用量等而不同,例如藉由使用可進行真空脫氣的密閉容器等,以形成脫氣氣體環境,且於該脫氣氣體環境下,混練時間約為1分30秒。
其次,經由放置混練物之步驟。換言之,藉由經過停止時間,於形成黏度為一定高程度的狀態時進行為適用於使用對象部位時之處理作業,於該使用對象部位中形成骨水泥硬化體所成。
具體的處理作業,例如使黏度為一定高程度的狀態之混練物對使用對象部位而言,藉由手作業予以配置,或使用注入具予以注入的方法。注入具可使用各種道具及裝置,例如可使用具備量筒、分散器、柱塞、吐出口之所謂的水泥罐等。
此處,該所得的骨水泥硬化體,例如作為骨之缺損部的填補劑、或人工關節等之金屬製人工關節與周圍的骨頭固定的黏合劑、人工關節之固定劑等,適用於使用對象部位之骨水泥組成物,係於該使用對象部位中藉由硬化而發揮其功能者。
藉由該本發明之骨水泥硬化體的製造方法,為形成所形成的骨水泥硬化體之基材成份時的(甲基)丙烯酸酯系單體之聚合反應,藉由(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子存在下進行,形成具有為藉由該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之作用進行良好的處理作業時必要的充分黏度之狀態時所需的時間之停止時間約為2.5~5分鐘,藉由使用凝聚物之形態之(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子,可縮短至約2.5~4分鐘。
此處,於本發明之骨水泥硬化體之製造方法中,可使混練處理所需的時間約為1.5分鐘,停止時間為5分鐘以內,同時使自混練開始至硬化為止所需的時間約為10分鐘,藉由一般的處理作業,使混練物使用於適用對象部位為止時所需的時間約為3分鐘,故可確保充分的停止時間經過後至硬化為止之時間所成的作業時間。
此外,藉由本發明之骨水泥硬化體的製造方法,亦可製得如下述之人工骨。
換言之,例如製得(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子、(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子、聚合引發劑及(甲基)丙烯酸酯系單體、視其所需所添加的二氧化鈦粒子等填料及/或聚合促進劑等之混練物,使該混練物經過停止時間後,插入具有企求的形狀、且具有脫模性之容器內,藉由在該狀態下靜置予以硬化而成形,藉此可製得具有適合該容器形狀之形狀的成形體作為人工骨。
於作為該人工骨之骨水泥硬化體的製造方法中,該製造條件係視二氧化鈦粒子、(甲基)丙烯酸酯系聚合物、(甲基)丙烯酸酯系單體及聚合引發劑之各種類或使用量、形成的成形體之形狀等而不同,混練條件例如於脫氣氣體環境下混練時間為1.5分鐘,停止時間為2.5~5分鐘之範圍,且靜置條件為例如溫度30℃之環境下靜置時間為24小時以上。
於下述中,說明有關本發明之具體的實施例,惟本發明不受此等所限制。
而且,於下述之實施例及比較例中所進行的(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之平均粒徑及(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之平均粒子(一次粒徑)之測定方法、(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之凝聚物的平均粒徑之測定方法,如下所述。
平均粒徑係測定藉由雷射繞射/散射式粒度分布計所測定的中徑,且雷射繞射/散射式粒度分布計係使用粒度分布測定裝置「Microtrac」(日機裝股份有限公司製)。
換言之,藉由將測定平均粒徑之粉體粒子添加於50mL之由濃度0.2質量%之Tween 20(聚氧化乙烯(20)山梨糖醇酐單月桂酸酯、關東化學股份有限公司製)水溶液所形成的分散媒中,進行攪拌‧混合以調製懸浮液,使該懸浮液自試料投入口投入粒度分布測定裝置「Microtrac」(日機裝股份有限公司製)中,進行超音波處理3分鐘後,開始測定。
凝聚物之平均粒徑,係以電子顯微鏡(SEM)照片為基準所求得的中徑。
具體而言,使用電場放出型掃描電子顯微鏡「S-4800型」(Hitachi High techologies製),以加速電壓1.5kV、表面無蒸鍍、對物200倍之倍率條件進行測定。
而且,下述實施例及比較例中使用的二氧化鈦粒子之製造方法、與製造該二氧化鈦粒子時所進行的二氧化鈦粒子之中徑的測定方法及BET比表面積之測定方法、二氧化鈦濃度之測定方法,如下所述。
中徑係藉由雷射繞射/散射式粒度分布計所測定者,使用粒度分布測定裝置「LA-950」(堀場製作所股份有限公司製)作為雷射繞射/散射式粒度分布計進行。
換言之,使測定中徑之粉體粒子添加於50mL之由濃度0.2質量%之六偏磷酸鈉水溶液所形成的分散媒中,進行攪拌‧混合,調製懸浮液,使該懸浮液自試料投入口投入粒度分布測定裝置「LA-950」(堀場製作所股份有限公司製)中,進行超音波處理3分鐘後,開始測定。
BET比表面積係藉由氮氣吸附法所測定者,使用BET比表面積測定裝置「MONOSORB」(YUASA IONICS股份有限公司製)。
該BET比表面積測定裝置「MONOSORB」(YUASA IONICS股份有限公司製),係藉由BET一點法進行測定者。
二氧化鈦濃度,具體而言為鄰鈦酸漿料及金紅石轉位促進晶種漿料之二氧化鈦濃度,使漿料分散於坩堝中予以乾燥後,以溫度750℃之條件進行燒成處理予以測定。
使四氯化鈦水溶液藉由銨水予以中和後,進行過濾水洗,製得濕式糕餅狀鄰鈦酸。然後,藉由在混合機中加入所得的濕式糕餅狀鄰鈦酸、與純水,進行充分攪拌混合,製得鄰鈦酸漿料。
使用「DYNO-MILL」(Shinmaru Enterprises股份有限公司製),在該DYNO-MILL本體之容積約為600mL之內部填充480mL之平均粒徑0.6mm之氧化鈦珠(富山陶瓷股份有限公司製),同時使所得的鄰鈦酸漿料以流量160mL/分鐘之條件進行送液,且藉由使該本體內部所設置的回轉葉片進行回轉以進行DYNO-MILL處理,製得鄰鈦酸漿料(以下亦稱為「經粉碎處理完成的鈦酸漿料」)。
該經粉碎處理完成的鈦酸漿料之二氧化鈦濃度為10.39質量%。
首先,於濕式粉碎步驟中所得的經粉碎處理完成的鈦酸漿料中,以與經粉碎處理完成的鈦酸漿料中存在的二氧化鈦之質量比(鈦酸中之二氧化鈦質量/金紅石轉位促進晶種之二氧化鈦質量)為95/5之比例混合二氧化鈦濃度19.98質量%之金紅石轉位促進晶種漿料,對該混合物而言藉由添加純水,使二氧化鈦濃度調整為5.0質量%,調製混合漿料。使所得的混合漿料使用家庭用混合機進行攪拌混合後,藉由200篩目之篩網以除去粗粒子,製得噴霧乾燥處理用漿料(以下亦稱為「噴霧乾燥處理用漿料」)。
然後,使用噴霧乾燥機「MDL-050C」(藤崎電機股份有限公司製),對該噴霧乾燥機而言,藉由滾筒幫浦進行噴霧乾燥處理用漿料送液,且藉由滾筒幫浦之流量25mL/分鐘(使純水送液時之設定流量)、給氣溫度200℃、排氣溫度65~85℃、空氣量80L/分鐘之條件,進行噴霧乾燥處理。使該噴霧乾燥處理所得的乾燥造粒體,於噴霧乾燥機內所設置的由玻璃容器及袋濾器所形成的粉體回收部分中,在玻璃容器中回收中徑大者,在袋濾器中回收中徑小者。
此處,於噴霧乾燥機中,在玻璃容器內所回收者稱為「旋風品」,另外,在袋濾器內所回收者稱為「袋濾品」。
將於噴霧乾燥步驟中回收所得的乾燥造粒體中之旋風品加入燒成坩堝中,使用電爐「SK-3035F」(Motoyama股份有限公司製),藉由燒成溫度850℃(昇溫速度10℃/分鐘)、燒成時間6小時之燒成條件進行燒成處理後,藉由進行自然冷卻,製得燒成粒子。
首先,各將於燒成步驟中所得的燒成粒子200g、平均粒徑0.6mm之氧化鈦珠(富山陶瓷股份有限公司製)350mL及純水350mL投入0.87L容量之坩堝磨中,使用坩堝磨回轉台「ANZ-51S」(日陶科學股份有限公司製),藉由進行回轉處理6小時,製得使燒成粒子粉碎分散所成的二氧化鈦漿料。
然後,將所得的二氧化鈦膠料加入玻璃製燒杯後,使總液量為3L下投入純水,放置一晚,進行自然沉澱處理。其次,吸引除去上層澄清液,在殘留的殘渣中添加適當量之純水後,使用超音波洗淨機進行分散處理,藉此製得提供給酸洗淨處理時之二氧化鈦漿料。
於濕式粉碎步驟中所得的二氧化鈦漿料中,添加1規定濃度之量的鹽酸,藉由在室溫下使用攪拌馬達進行攪拌3小時,進行酸洗淨處理。然後,藉由傾析法以除去上層澄清液,且使殘渣使用布赫納漏斗,藉由純水進行過濾洗淨,確認濾液之比電阻為10kΩ‧m以上。然後,回收洗淨糕餅,使用恆溫乾燥機,以溫度110℃之條件進行乾燥處理,使用設置有篩目直徑1.5mm之篩網的離心粉碎機「ZM100」(日本精機製作所製),藉由回轉數14000rpm之條件進行亁式粉碎處理,製得中徑為2.7μm、BET比表面積為1.95m2
/g之二氧化鈦粒子(以下亦稱為「二氧化鈦粒子(a)」)。
所得的二氧化鈦粒子(a),由使用粉末X光繞射計「RINT1200」(Riguka股份有限公司製)之粉末X光繞射的結果,可確認為金紅石型二氧化鈦粒子,另外,藉由掃描型電子顯微鏡「S-3200N」(日立製作所股份有限公司製)觀察的結果,可確認其形狀為球狀。
藉由與二氧化鈦粒子之製造例1相同的方法,製得中徑為3.1μm、BET比表面積為2.1m2
/g之二氧化鈦粒子(以下亦稱為「二氧化鈦粒子(b)」)。
所得的二氧化鈦粒子(b),由使用粉末X光繞射計「RINT1200」(Riguka股份有限公司製)之粉末X光繞射的結果,可確認為金紅石型二氧化鈦粒子,另外,藉由掃描型電子顯微鏡「S-3200N」(日立製作所股份有限公司製)觀察的結果,可確認其形狀為球狀。
藉由與二氧化鈦粒子之製造例1相同的方法,製得中徑為2.9μm、BET比表面積為2.5m2
/g之二氧化鈦粒子(以下亦稱為「二氧化鈦粒子(c)」)。
所得的二氧化鈦粒子(c),由使用粉末X光繞射計「RINT1200」(Riguka股份有限公司製)之粉末X光繞射的結果,可確認為金紅石型二氧化鈦粒子,另外,藉由掃描型電子顯微鏡「S-3200N」(日立製作所股份有限公司製)觀察的結果,可確認其形狀為球狀。
藉由混合作為(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之聚甲基丙烯酸甲酯粉末(平均粒徑:39.77μm、重量平均分子量:167,000、粒子形狀:球狀;積水化成品工業股份有限公司製)44.885質量%、與作為(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之聚甲基丙烯酸甲酯粉末(平均粒徑:0.5μm、重量平均分子量:190,000、粒子形狀:球狀;積水化成品工業股份有限公司製)6.707質量%、作為填料之二氧化鈦粒子(a)19.654質量%、與作為聚合引發劑之過氧化苯甲醯基(川口藥品股份有限公司製)1.474質量%,製得混合粉體成份。
另外,在作為(甲基)丙烯酸酯系單體之甲基丙烯酸甲酯(和光純藥股份有限公司製)27.024質量%中,添加作為聚合引發劑之N,N-二甲基-p-甲苯胺(三星化學硏究所製)0.256質量%予以混合,製得混合液體成份。
然後,藉由將所得的混合粉體成份及混合液體成份個別收容於容器內,製作由該混合粉末成份所形成的含聚合引發劑之套組成份、與由該混合液體成份所形成的含單體之套組成份所構成的骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(1)」)。
於該骨水泥組成物套組(1)中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例,相對於基材形成用成份全體而言為57.094質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例,相對於該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計而言為13.0質量%。
而且,聚合引發劑對(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為5.454質量%,聚合促進劑對(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為0.947質量%。
其次,在聚四氟乙烯製之混練容器中加入骨水泥組成物套組(1)中之含聚合引發劑的套組成份後,藉由投入該骨水泥組成物套組(1)之含單體的套組成份,製得骨水泥組成物。
有關該骨水泥組成物,以ISO5833為基準之測定法,進行混練30秒後,再於脫氣氣體環境下進行混練1分鐘,然後,藉由帶無粉末之乳膠製外科用手套的手,處理混練物,藉由測定在沒有產生附著於該外科用手套的狀態之所需時間,確認停止時間。結果如表1所示。
此外,使確認停止時間後之混練物插入具備有外徑0.5mm之熱電對線圈的聚四氟乙烯製模具,且藉由該熱電對線圈、每5秒測定混練物之溫度所確認的最高溫度為基準,求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例1中,除使用平均粒徑為33.93μm、重量平均分子量:141,000、粒子形狀為球狀之聚甲基丙烯酸甲酯粉末(積水化成品工業股份有限公司製)作為(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子,該(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之使用量為45.401質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之使用量為6.191質量%外,與實施例1相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(2)」)。
於該骨水泥組成物套組(2)中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例,相對於基材形成用成份全體而言為57.750質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例,相對於該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計而言為12.0質量%。
而且,聚合引發劑相對於(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為5.454質量%,聚合促進劑對(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為0.947質量%。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(2),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例1中,除使(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子使用噴霧乾燥機形成平均粒徑40μm之凝聚物(粒子形狀:球狀)外,與實施例1相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(3)」)。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(3),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例2中,除使(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子使用噴霧乾燥機形成平均粒徑40μm之凝聚物(粒子形狀:球狀)外,與實施例2相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(4)」)。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(4),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例1中,除使用平均粒徑為45.58μm、重量平均分子量:141,000、粒子形狀為球狀之聚甲基丙烯酸甲酯粉末(積水化成品工業股份有限公司製)作為(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子,該(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之使用量為44.369質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之使用量為7.223質量%外,與實施例1相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(5)」)。
於該骨水泥組成物套組(5)中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例,相對於基材形成用成份全體而言為56.438質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例,相對於該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計而言為14.0質量%。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(5),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例5中,除使(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子使用噴霧乾燥機形成平均粒徑40μm之凝聚物(粒子形狀:球狀)外,與實施例1相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(6)」)。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(6),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例1中,除使用平均粒徑為31.11μm、重量平均分子量:148,900、粒子形狀為球狀之聚甲基丙烯酸甲酯粉末(積水化成品工業股份有限公司製)作為(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子,該(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之使用量為30.059質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之使用量為5.305質量%,且使(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子使用噴霧乾燥機形成平均粒徑40μm之凝聚物(粒子形狀:球狀),以及使用二氧化鈦粒子(b)取代二氧化鈦粒子(a)作為填料,其使用量為39.293質量%,過氧化苯甲醯基之使用量為1.473質量%,且甲基丙烯酸甲酯之使用量為23.575質量%,及N,N-二甲基-p-甲苯胺之使用量為0.295質量%外,與實施例1相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(7)」)。
於該骨水泥組成物套組(7)中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例,相對於基材形成用成份全體而言為51.000質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例,相對於該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計而言為15.0質量%。
而且,聚合引發劑相對於(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為6.248質量%,聚合促進劑對(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為1.251質量%。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(7),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例1中,除使用平均粒徑為12.93μm、重量平均分子量:139,600、粒子形狀為球狀之聚甲基丙烯酸甲酯粉末(積水化成品工業股份有限公司製)作為(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子,該(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之使用量為23.575質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之使用量為5.894質量%,且使(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子使用噴霧乾燥機形成平均粒徑40μm之凝聚物(粒子形狀:球狀),以及使用二氧化鈦粒子(b)取代二氧化鈦粒子(a)作為填料,其使用量為39.293質量%,過氧化苯甲醯基之使用量為1.473質量%,且甲基丙烯酸甲酯之使用量為29.470質量%,及N,N-二甲基-p-甲苯胺之使用量為0.295質量%外,與實施例1相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(8)」)。
於該骨水泥組成物套組(8)中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例相對於基材形成用成份全體而言為39.999質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例相對於該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計而言為20.0質量%。
而且,聚合引發劑相對於(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為5.000質量%,聚合促進劑對(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為1.000質量%。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(8),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例1中,除沒有使用二氧化鈦粒子,使用平均粒徑為30.00μm、重量平均分子量:135,000、粒子形狀為球狀之聚甲基丙烯酸甲酯粉末(積水化成品工業股份有限公司製)作為(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子,該(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之使用量為63.425質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之使用量為3.338質量%,且甲基丙烯酸甲酯之使用量為31.419質量%,及N,N-二甲基-p-甲苯胺之使用量為0.344質量%外,與實施例1相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(9)」)。
於該骨水泥組成物套組(9)中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例相對於基材形成用成份全體而言為64.599質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例相對於該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計而言為5.0質量%。
而且,聚合引發劑相對於(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為4.691質量%,聚合促進劑相對於(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為1.095質量%。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(9),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例9中,除(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之使用量為60.087質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之使用量為6.676質量%外,與實施例9相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(10)」)。
於該骨水泥組成物套組(10)中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例相對於基材形成用成份全體而言為61.200質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例相對於該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計而言為10.0質量%。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(10),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例9中,除使(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子使用噴霧乾燥機形成平均粒徑40μm之凝聚物(粒子形狀:球狀)外,與實施例9相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(11)」)。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(11),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例10中,除使(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子使用噴霧乾燥機形成平均粒徑40μm之凝聚物外,與實施例10相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(12)」)。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(12),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例3中,除使用平均粒徑為40.46μm、重量平均分子量:154,700、粒子形狀為球狀之聚甲基丙烯酸甲酯苯乙烯共聚物粉末(積水化成品工業股份有限公司製)作為(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子,該(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之使用量為43.867質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之使用量為7.440質量%,以及使用二氧化鈦粒子(c)取代二氧化鈦粒子(a)作為填料且其使用量為19.646質量%,過氧化苯甲醯基之使用量為1.473質量%,且甲基丙烯酸甲酯之使用量為27.279質量%,及N,N-二甲基-p-甲苯胺之使用量為0.295質量%外,與實施例3相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(13)」)。
於該骨水泥組成物套組(13)中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例相對於基材形成用成份全體而言為55.820質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例相對於該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計而言為14.5質量%。
而且,聚合引發劑相對於(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為5.400質量%,聚合促進劑相對於(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為1.081質量%。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(13),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例13中,除(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之使用量為35.904質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之使用量為6.336質量%,以及使用作為填料之二氧化鈦粒子(c)19.646質量%與硫酸鋇9.823質量%,且甲基丙烯酸甲酯之使用量為26.523質量%外,與實施例13相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(14)」)。
於該骨水泥組成物套組(14)中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例相對於基材形成用成份全體而言為52.214質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例相對於該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計而言為15.0質量%。
而且,聚合引發劑相對於(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為5.554質量%,聚合促進劑相對於(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為1.112質量%。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(14),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例14中,除(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之使用量為32.181質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之使用量為6.130質量%,硫酸鋇之使用量為14.735質量%作為填料,且甲基丙烯酸甲酯之使用量為25.540質量%外,與實施例14相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(15)」)。
於該骨水泥組成物套組(15)中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例相對於基材形成用成份全體而言為50.400質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例相對於該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計而言為16.0質量%。
而且,聚合引發劑相對於(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為5.767質量%,聚合促進劑相對於(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為1.155質量%。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(15),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例14中,除(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之使用量為28.536質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之使用量為5.846質量%,硫酸鋇之使用量為19.646質量%作為填料,且甲基丙烯酸甲酯之使用量為24.558質量%外,與實施例14相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(16)」)。
於該骨水泥組成物套組(16)中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例相對於基材形成用成份全體而言為48.415質量%,(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例相對於該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計而言為17.0質量%。
而且,聚合引發劑對(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為5.998質量%,聚合促進劑對(甲基)丙烯酸酯系單體而言之比例為1.201質量%。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(16),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例14中,除使用氧化鋯取代硫酸鋇外,與實施例14相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(17)」)。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(17),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例15中,除使用氧化鋯取代硫酸鋇外,與實施例15相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(18)」)。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(18),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例16中,除使用氧化鋯取代硫酸鋇外,與實施例16相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「骨水泥組成物套組(19)」)。
其次,有關所得的骨水泥組成物套組(19),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例1中,除(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之使用量為51.592質量%,且沒有使用(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子外,與實施例1相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「比較用骨水泥組成物套組(1)」)。
於該比較用骨水泥組成物套組(1)中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例相對於基材形成用成份全體而言為65.625質量%。
其次,有關所得的比較用骨水泥組成物套組(1),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例1中,除使用平均粒徑為4.0μm之聚甲基丙烯酸甲酯粉末取代(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子外,與實施例1相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「比較用骨水泥組成物套組(2)」)。
其次,有關所得的比較用骨水泥組成物套組(2),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例2中,除(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之使用量為51.592質量%,且沒有使用(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子外,與實施例2相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「比較用骨水泥組成物套組(3)」)。
於該比較用骨水泥組成物套組(3)中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例相對於基材形成用成份全體而言為65.625質量%。
其次,有關所得的比較用骨水泥組成物套組(3),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例2中,除使用平均粒徑為4.0μm之聚甲基丙烯酸甲酯粉末取代(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子外,與實施例2相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「比較用骨水泥組成物套組(4)」)。
其次,有關所得的比較用骨水泥組成物套組(4),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例7中,除(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之使用量為35.364質量%,且沒有使用(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子外,與實施例7相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「比較用骨水泥組成物套組(5)」)。
於該比較用骨水泥組成物套組(5)中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例相對於基材形成用成份全體而言為60.001質量%。
其次,有關所得的比較用骨水泥組成物套組(5),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於實施例8中,除(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之使用量為29.470質量%,且沒有使用(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子外,與實施例8相同地,製作骨水泥組成物套組(以下亦稱為「比較用骨水泥組成物套組(6)」)。
於該比較用骨水泥組成物套組(6)中,(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之含有比例相對於基材形成用成份全體而言為50.000質量%。
其次,有關所得的比較用骨水泥組成物套組(6),藉由與實施例1相同的方法,確認停止時間,同時求取硬化時間。結果如表1所示。
於表1中,「PMMA大粒徑粒子」係製作骨水泥組成物套組時使用的聚甲基丙烯酸甲酯粉末,製作該組成物套組時使用2種粒徑不同的聚甲基丙烯酸甲酯粉末時,係表示於此等中之粒徑大者,「PMMA大粒徑粒子之含有比例」,係表示相對於組成物中基材形成用成份全體而言之比例。而且,「MMA/Sty.大粒徑粒子」係表示製作骨水泥組成物套組時使用的聚甲基丙烯酸甲酯苯乙烯共聚物粉末,「MMA/Sty.大粒徑粒子之含有比例」係表示相對於組成物中基材形成用成份全體而言之比例。此外,「PMMA小粒徑粒子」係製作骨水泥組成物套組時使用的聚甲基丙烯酸甲酯粉末,製作該組成物套組時使用2種粒徑不同的聚甲基丙烯酸甲酯粉末時,係表示於此等中之粒徑小者,「PMMA小粒徑粒子之含有比例」,係表示相對於該PMMA小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計量而言之比例。
由前述結果可知,藉由實施例1~實施例19之骨水泥組成物,停止時間為2.5~5分鐘之範圍。
而且,特別是實施例3與實施例1、實施例4與實施例2、實施例6與實施例5、實施例11與實施例9、及實施例12及實施例10之各結果相比時,含有(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子作為凝聚物之組成物,與(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子不為凝聚物、以一次粒子含有的組成物相比時,可知停止時間變得更短。
另外,比較例1、比較例3、比較例5及比較例6之骨水泥組成物,由於為不含(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子者,可確認必須為5分鐘以上之停止時間,而且,比較例2及比較例4之骨水泥組成物,係由含有2種平均粒徑不同的(甲基)丙烯酸酯系聚合物粒子所形成者,惟由於小粒徑之聚合物的平均粒徑為4μm之過大值,必須為5分鐘以上之停止時間。
此外,於實施例1~實施例19之骨水泥組成物中,以縮短停止時間為基準,伴隨作業時間(具體而言係指自經過停止時間後至硬化為止之時間、「硬化時間(自混練開始至硬化為止之時間)」)減去「停止時間」的時間)之延長,可見作業性亦隨之提高。
而且,藉由實施例1~實施例8及實施例13~實施例19之組成物,由於為由含有二氧化鈦粒子所形成者,可確認具有優異的活體活性能力。特別是於實施例14~實施例19之組成物中,有關由組成物所得的骨水泥硬化體,使其表面、及在溫度36.5℃之條件經過14日後浸漬於假體液後之表面藉由電子顯微鏡(SEM)觀察時,同時含有二氧化鈦粒子與氧化鋯或硫酸鋇作為填料時,可確認添加該氧化鋯或硫酸鋇時不會危害來自二氧化鈦粒子的活體活性能力。具體而言,如第1圖~第8圖所示,可確認由實施例14~實施例19之組成物所得的骨水泥硬化體,皆如由僅含有二氧化鈦粒子作為填料所形成的實施例13之組成物所得的骨水泥硬化體,在浸漬於假體液後之表面上,形成羥基磷灰石(圖中以「HAp」之符號表示)。
此處,第1圖係表示由實施例13之組成物所得的骨水泥硬化體的表面(於浸漬假體液之前)之SEM照片。第2圖係表示由實施例13之組成物所得的骨水泥硬化體於浸漬假體液後的表面之SEM照片,而且,第3圖~第8圖係各表示由實施例14~實施例19之組成物所得的骨水泥硬化體於浸漬假體液前的表面之SEM照片。
藉由實施例14~電施例19之組成物,由於為含有氧化鋯或硫酸鋇所形成者,故由藉由測定下述X光造影性所得的第9圖及第10圖之結果可知,確認可得優異的造影性,該造影性伴隨氧化鋯或硫酸鋇之添加量變大而增高。
其中,於第9圖中,由上直至下順序為由實施例13之組成物(TiO2
:19.646質量%、BaSO4
:0質量%)所得的骨水泥硬化體、由實施例14之組成物(TiO2
:19.646質量%、BaSO4
:9.823質量%)所得的骨水泥硬化體、由實施例15之組成物(TiO2
:19.646質量%、BaSO4
:14.735質量%)所得的骨水泥硬化體及由實施例16之組成物(TiO2
:19.646質量%、BaSO4
:19.646質量%)所得的骨水泥硬化體之照片,各照片由上至下以硫酸鋇之含有比例變大予以排列者。而且,第10圖中,由上至下順序為由實施例13之組成物(TiO2
:19.646質量%、ZrO2
:0質量%)所得的骨水泥硬化體、由實施例17之組成物(TiO2
:19.646質量%、ZrO2
:9.823質量%)所得的骨水泥硬化體、由實施例18之組成物(TiO2
:19.646質量%、ZrO2
:14.735質量%)所得的骨水泥硬化體及由實施例19之組成物(TiO2
:19.646質量%、ZrO2
:19.646質量%)所得的骨水泥硬化體之照片,各照片由上至下以氧化鋯之含有比例變大予以排列者。
有關由骨水泥組成物所得的骨水泥硬化體,係使用直徑15mm、厚度5mm之試驗片,且有關該骨水泥硬化體之試驗片,係使用「小動物專用X光攝影裝置VPX-40B」(東芝醫療用品股份有限公司製),以管電壓42kV及攝影電流時間積1.60mAs之條件,使用「Medical film SRD」(Konica Minolta股份有限公司製)作為薄膜進行攝影。然後,以使薄膜藉由使用「自動顯影機AP500」(Daito股份有限公司製)進行顯影所得的照片為基準,確認其造影性。
[第1圖]係表示由實施例13之組成物所得的骨水泥硬化體的表面(於浸漬假體液之前)之SEM照片。
[第2圖]係表示由實施例13之組成物所得的骨水泥硬化體於浸漬假體液後的表面之SEM照片。
[第3圖]係表示由實施例14之組成物所得的骨水泥硬化體於浸漬假體液後的表面之SEM照片。
[第4圖]係表示由實施例15之組成物所得的骨水泥硬化體於浸漬假體液後的表面之SEM照片。
[第5圖]係表示由實施例16之組成物所得的骨水泥硬化體於浸漬假體液後的表面之SEM照片。
[第6圖]係表示由實施例17之組成物所得的骨水泥硬化體於浸漬假體液後的表面之SEM照片。
[第7圖]係表示由實施例18之組成物所得的骨水泥硬化體於浸漬假體液後的表面之SEM照片。
[第8圖]係表示由實施例19之組成物所得的骨水泥硬化體於浸漬假體液後的表面之SEM照片。
[第9圖]係表示藉由X光造影性之測定所得的由實施例13~實施例16之各組成物所得的骨水泥硬化體之照片,由上而下順序為實施例13之照片、實施例14之照片、實施例15之照片及實施例16之照片。
[第10圖]係表示藉由X光造影性之測定所得的由實施例13及實施例17~電施例19之各組成物所得的骨水泥硬化體之照片,由上而下順序為實施例13之照片、實施例17之照片、實施例18之照片及實施例19之照片。
Claims (13)
- 一種骨水泥組成物,其特徵為含有平均粒徑為10~60μm之(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子、平均粒徑為0.1~2.0μm之(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子、(甲基)丙烯酸酯系單體與聚合引發劑,且前述(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子之含有比例,相對於該(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計量而言為5~30質量%。
- 如申請專利範圍第1項之骨水泥組成物,其係含有填料。
- 如申請專利範圍第2項之骨水泥組成物,其中前述填料至少含有二氧化鈦粒子。
- 如申請專利範圍第3項之骨水泥組成物,其中前述二氧化鈦粒子係藉由雷射繞射/散射式粒度分布計所測定的中徑為0.5~7.0μm。
- 如申請專利範圍第2或3項之骨水泥組成物,其中前述填料含有硫酸鋇及/或氧化鋯。
- 如申請專利範圍第1或2項之骨水泥組成物,其中部分或全部的前述(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子係以平均粒徑30~50μm之凝聚物的形態含有。
- 一種骨水泥組成物套組,其係為製得如申請專利範圍第1項之骨水泥組成物時之骨水泥組成物套組,其特徵為含有包含(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子、(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子及聚合引發劑之含聚合引發劑套組成份、與含有(甲基)丙烯酸酯系單體之含單體套組成份。
- 如申請專利範圍第7項之骨水泥組成物套組,其中前述含聚合引發劑之套組成份為含有至少含二氧化鈦粒子之填料。
- 如申請專利範圍第7或8項之骨水泥組成物套組,其中部分或全部的前述(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子係以平均粒徑30~50μm之凝聚物的形態含有。
- 一種骨水泥硬化體之製造方法,其特徵為具有在平均粒徑為10~60μm之(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子、與平均粒徑為0.1~2.0μm之(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子存在下,使(甲基)丙烯酸酯系單體與聚合引發劑混練,使該(甲基)丙烯酸酯系單體聚合的步驟,且前述(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子相對於該(甲基)丙烯酸系聚合物小粒徑粒子與(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子之合計量而言使用5~30質量%。
- 如申請專利範圍第10項之骨水泥硬化體之製造方法,其中藉由經由(甲基)丙烯酸酯系單體與聚合引發劑之混練物放置的步驟,使(甲基)丙烯酸酯系單體聚合。
- 如申請專利範圍第10或11項之骨水泥硬化體之製造方法,其中(甲基)丙烯酸酯系單體與聚合引發劑之混練處理,係在(甲基)丙烯酸酯系聚合物大粒徑粒子及(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子一起、與至少含有二氧化鈦粒子之填料存在下進行。
- 如申請專利範圍第10或11項之骨水泥硬化體之製造方法,其中部分或全部的前述(甲基)丙烯酸酯系聚合物小粒徑粒子,係以平均粒徑30~50μm之凝聚物的形態進行混練。
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