WO2007094134A1 - 骨補填剤の製造方法,骨補填剤及び3次元細胞培養担体,クロマトグラフィー用分離担体 - Google Patents

骨補填剤の製造方法,骨補填剤及び3次元細胞培養担体,クロマトグラフィー用分離担体 Download PDF

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bone filling
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Yuichi Tei
Kay Teraoka
Shigeki Suzuki
Koutaro Shimizu
Katsuhisa Takane
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The University Of Tokyo
National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology
Next21 K.K.
Gauss K. K.
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    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2310/00Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
    • A61F2310/00005The prosthesis being constructed from a particular material
    • A61F2310/00179Ceramics or ceramic-like structures
    • A61F2310/00293Ceramics or ceramic-like structures containing a phosphorus-containing compound, e.g. apatite
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/02Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2220/00Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/50Aspects relating to the use of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/52Sorbents specially adapted for preparative chromatography
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/50Conditioning of the sorbent material or stationary liquid
    • G01N30/52Physical parameters
    • G01N2030/524Physical parameters structural properties
    • G01N2030/528Monolithic sorbent material

Definitions

  • Bone filler manufacturing method bone filler and three-dimensional cell culture carrier, chromatographic separation carrier
  • the present invention relates to a bone filling material using a powder injection molding method, a bone filling material, and a method for producing a three-dimensional cell culture carrier. More specifically, the present invention relates to a method for producing a minute bone filling material having a plurality of protrusions by applying a powder injection molding method, a bone filling material, a three-dimensional cell culture carrier, and the like.
  • Patent Document 1 discloses a bone filling material (bone fixation material) in the shape of a so-called Tetra-Bode (registered trademark). (For example, Figures 1 to 3 in the same publication).
  • Tetra-Bode registered trademark
  • As a method for producing Tetrapod (registered trademark) -shaped bone filler there is a method of melt molding using a split mold (step [0 0 1 4] and paragraph [0 0 2 5] in the same publication). It is disclosed.
  • bone fillers produced by melt molding using such split molds do not necessarily have sufficient strength.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-2 0 6 8 7 1 describes that a polyrod or hydroxypatite ⁇ is used to form a re-rod or A method for producing a sheet-like bone filling material is disclosed (paragraph [0 0 1 8] of the same publication).
  • the obtained bone filling material is a polymer such as polylactic acid, or a mixture of such a polymer and a calcium phosphate substance.
  • a sheet-like bone filling material is manufactured by extrusion (paragraph [0 0 2 3] of the publication). Extrusion molding cannot produce a bone filler with a complex shape, such as a tetrapod.
  • the powder injection molding method has been used to produce metals and ceramics.
  • the powder injection molding method uses a material with poor biocompatibility as a binder, etc., it is molded by the powder injection molding method that is buried in the living body and actively replaced in the living body. There was no idea to do.
  • a preferable bone filling material can be obtained by simply forming a bone filling material by a powder injection molding method using a powder such as a force-based material. Can't get.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2 0 4 _ 9 7 2 5 9
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 11-2 0 6 8 7 1
  • An object of the present invention is to provide a new method for producing a bone filling material.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a bone filling material with less variation in shape and density.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing a bone filling material that is easily separated from a mold during injection molding or the like.
  • An object of the present invention is to provide a bone filling material having a predetermined strength and a method for producing such a bone filling material.
  • An object of the present invention is to provide a bone filling material capable of obtaining a predetermined pharmacological effect, and a method for producing such a bone filling material.
  • Cell culture has been performed only two-dimensionally.
  • the present invention provides the The purpose is to provide a carrier that can cultivate cells in three dimensions.
  • An object of the present invention is to provide a use mode of the above-mentioned bone filling material which has not been considered so far. Specifically, it provides applications such as 3D cell culture carriers and chromatographic separation carriers.
  • a bone filling material having a minute and complicated shape is completed by various means in order to produce it preferably for mass production.
  • the present invention basically applies the powder injection molding method used for manufacturing metals and ceramics to those using calcium-based materials such as calcium phosphate-based materials as raw material powders.
  • the method for producing a bone filling material of the present invention basically includes a kneading step for kneading a raw material containing a calcium-based substance and a material containing a binder; and a kneaded product obtained in the kneading step A molding process for obtaining a molded body having a predetermined shape by injection molding using an injection molding machine having a mold; and a binder contained in the molded body obtained in the molding process. Removing the binder (degreasing) step to obtain a degreased body; heating the degreased body after the debinding step and sintering to obtain a sintered body And a method for producing a bone filling material comprising:
  • a method for producing a bone filling material of the present invention includes a calcium-based material containing either or both of a calcium phosphate-based material and a calcium carbonate-based material, and the calcium phosphate-based material includes water Acid patties
  • the bone filling material obtained by the production method of the present invention is generally very small, and it is necessary to obtain appropriate physical properties as a bone filling material. Therefore, a preferred aspect of the method for producing a bone filling material of the present invention is to obtain a preferred bone filling material by specifying the kind and amount of the binder to be added to the raw material. Specifically, the method for producing a bone filling material according to any one of the above, wherein the binder includes (meth) acrylic resin, wax lubricant, and lubricant. The method for producing a bone filling material according to claim 1, wherein the binder includes a wax lubricant, and the mouth lubricant includes a wax having a melting point of 40 ° C to 100 ° C.
  • the binder includes (meth) acrylic resin, ethylene vinyl acetate copolymer, paraffin wax, stearic acid, and dibutyl phthalate.
  • the (meth) acrylic The resin and the ethylene monoacetate copolymer are charged into a kneader, the raw materials, the paraffin wax and the stearic acid are charged into the kneader while kneading, and the dibutyl phthalate is charged into the kneader while kneading.
  • the method for producing a bone filling material according to any one of the above. Although it is not easy to produce a bone filling material, an optimal bone filling material can be produced by using a specific resin in this way.
  • a method for producing a bone filling material of the present invention according to an aspect includes a calcium-based substance.
  • the ability to control the strength of the bone filling material broadens the application of the bone filling material. And since it contains a glass component, it is possible to obtain a bone filler with high strength.
  • a method for producing a bone filling material of the present invention includes a raw material containing a calcium-based substance, and a binder or a salt content (preferably a salt content) in addition to a binder. It is a manufacturing method of a filler.
  • a bone filling material of the present invention since cells such as bone cells are scheduled to be cultured in vivo or in vitro (in vitro), it is desirable that the cells are as easily attached as possible. If a bone filling material is manufactured using a raw material containing salt or sugar, the porous material can be obtained by removing the salt or sugar by immersing in water later. Then, the portion from which salt or sugar is lost becomes pores and a physical shape preferable for cell culture can be obtained.
  • the bone filling material includes a plurality of bone filling materials.
  • the mold has a fixed mold provided with an injection port for injecting a material (for example, a kneaded material), and a material to be injected.
  • a material for example, a kneaded material
  • the injection port is positioned at the tip so that the material for injection molding is injected from the portion, and the assembly surface of the fixed mold and the movable mold is directed from the end surface toward the center.
  • each protrusion is molded and combined.
  • the bone filling material of the present invention is very small, and it is difficult to manufacture each protrusion separately and combine them. Therefore, by devising the mold during injection molding, an injection body with multiple protrusions can be obtained in a single injection molding.
  • the height of the wedge is a 1 m ⁇ 1 X 1 0 2 m . If the molded body is left behind in the fixed mold, it will not be possible to produce bone filler. Since this wedge part acts as a wedge for the movable mold, it is possible to prevent the molded body from being left behind in the fixed mold when the mold is removed.
  • a preferred embodiment used in the present invention is the bone filling agent according to any one of the above, wherein the movable side mold has one or a plurality of grooves having a depth of 1 m to 2 X 1 0 // m. It is a manufacturing method. If the molded body is left behind in the stationary mold, it will not be possible to produce bone filler. Since this groove increases the surface area of the movable mold part, it is possible to prevent the molded product from remaining on the fixed mold when the mold is removed.
  • the bone filling material has a shape having four protrusions (preferably four protrusions extending in the direction of each vertex of a regular tetrahedron in a so-called tetrapod shape.
  • the bone filling material has a shape having a plurality of protrusions
  • the mold includes a fixed-side mold and the fixing when a material is injected.
  • an inclined surface that inclines toward the center of the bone filling material as the alignment surface of the fixed mold and the movable mold move from the end face toward the center,
  • the binder removal step is performed at a temperature of 1 ° until the first maintenance period of 110 ° C to 300 ° C is achieved.
  • the method for producing a bone filling material as described above, further comprising a temperature raising step of raising the temperature from CZ time to 3 X 10 2 ° CZ time (preferably from 10 ° CZ time to 2 X 10 2 ° CZ time). is there.
  • the binder removal process for example, has multiple stages of temperature rise time and sustain period depending on the thermal decomposition temperature of the resin contained in the binder.
  • the binder Since the binder is removed by raising the temperature in multiple stages in this way, it can be effectively thermally decomposed from a resin having a low thermal decomposition temperature, and the binder can be effectively removed. Sinterability can be improved by effectively thermally decomposing a resin with a particularly low thermal decomposition temperature. In the present invention, since the temperature is raised as described above, a resin having a low thermal decomposition temperature can be effectively thermally decomposed.
  • a method for producing a bone filling material of the present invention includes the step of impregnating or applying a drug to the sintered body obtained in the sintering step. Is the method.
  • a preferable aspect of the present invention is that as the drug, a bone / cartilage formation promoting agent (including a chondrogenesis promoting factor), a joint disease treatment agent, a bone / cartilage disease prevention / treatment agent, a bone regeneration agent, a bone resorption inhibitory substance
  • the present invention also provides a bone filling material having a plurality of protrusions impregnated or coated with a drug on the surface and having a calcium-based substance.
  • a method for producing a bone filling material of the present invention includes a step of impregnating or applying an adhesion-imparting agent to the sintered body obtained in the sintering step.
  • This is a method for producing a bone filling material.
  • An example of the adhesiveness-imparting agent is thrombin.
  • an embodiment of the present invention provides a composition containing two types of adhesion promoters by producing a plurality of bone fillers (or sintered bodies) according to the method for producing bone fillers described above. Then, the first composition is impregnated or applied to a certain bone filler group to form a first bone filler group, and the second composition is impregnated or applied to a certain bone filler group. And a first bone filling agent group comprising the first bone filling material group and the second bone filling material group as a bone filling material, wherein the first composition has the following general formula (
  • a first compound containing one or more compounds represented by I) or (II) or a compound containing 3 to 8 repeating units represented by the following general formula (III), and a first diluent (Or a carrier), and the second composition has the following general formula (I) or (
  • a method for producing the bone filling material according to Item 1. X _ (OCH 2 CH 2 ) n -X 2 (I)
  • X and X 2 are the same or different, -R1C00NHS (R 1 represents a dC? Alkylene group), -C0R 1 C00NHS (R 1 represents an -alkylene group),- N0C0R 1 -R 2 (R 1 represents a CrC? Alkylene group, R 2 represents a maleimide group), -R 1 NH 2 (R 1 represents a -alkylene group), -R'SH (R 1 represents a dC? Alkylene group) or -C0 2 PhN0 2 (Ph represents an o-, m- or P-phenylene group), and n represents an integer of 80 to 1000 Show.)
  • X M represents -R'COONHS (R 1 represents an -alkylene group)), -C 0R 1 C00NHS, -N0C0R 1 -R 2 (R 1 represents -alkylene R 2 represents a maleimide group.), -R 1 NH 2 (R 1 represents a CfC? Alkylene group), -R'SH (R 1 represents a C-C 7 alkylene group) ) Or -C0 2 PhN0 2 (Ph represents o-, m-, or P-phenylene group), and n m represents an integer of 10 to 150).
  • the first compound has the general formula (or (II ) X, X 2 , or ⁇ ⁇ — ⁇ ⁇ , ⁇ is the same or different and contains one or more compounds of -N0C 0R 1 -R 2 or -R1NH 2 , the compounds of general formula (or (at I, X, X 2, or chi, Eta chi, Micromax is, their respective the same or different, -C0R 1 C00NHS, -R 1 SH, or - C0 2 PhN0 2 (Ph Is a method for producing a bone filling material containing one or more compounds which are 0-, 01- or -phenylene).
  • the bone filling material is intended to be administered to a living body. In vivo, it is desirable to maintain a three-dimensional structure by combining multiple bone fillers. In conventional bone filling materials, the three-dimensional composition collapses and follows quickly, and thus the strength is poor. However, by using the above-mentioned adhesiveness-imparting agent, the adhesion between bone fillers and the adhesion to bone can be improved and the three-dimensional structure can be maintained. In addition, when the adhesiveness-imparting agent is not easily denatured by heat, an adhesiveness-imparting agent may be mixed with the raw material powder to obtain a bone filling material in which the adhesiveness-imparting agent is mixed with the powder (in such a case).
  • an adhesion-imparting agent on the surface of the bone filling material, and an adhesion-imparting agent is also present on the surface that newly appears when the surface is replaced with bone.
  • the adhesion-imparting agent may be dispersed in powder form on the surface of the compact or sintered body.
  • a plurality of bone fillers and powder adhesion promoters may be mixed and mixed with powder by stirring, so that the adhesion promoters adhere to the surface of the bone filler. That is, the present invention also provides a bone filling material having a plurality of protrusions impregnated, coated or powder-mixed with an adhesion-imparting agent on the surface and having a calcium-based material.
  • the bone filling material having a plurality of protrusions has four protrusions extending in a direction from the center of the regular tetrahedron toward each vertex. It is a manufacturing method of the bone filling material as described in the above, wherein If the bone filling material has such a shape, a preferable communication hole can be formed, and cells and the like can be cultured easily.
  • a method of using the bone filling material of the present invention includes a three-dimensional cell culture support comprising any one of the above bone filling materials having a plurality of protrusions and a calcium-based substance. Is the body.
  • a preferred embodiment of the three-dimensional cell culture carrier is a three-dimensional cell culture carrier in which the bone filling material is a bone filling material impregnated, coated or powder-mixed with a drug or an adhesion-imparting agent.
  • the bone filling material is a bone filling material impregnated, coated or powder-mixed with a drug or an adhesion-imparting agent.
  • a method for using the bone filling material of the present invention according to a certain aspect is a chromatographic separation carrier including a bone filling material having a plurality of protrusions and a calcium-based material.
  • the bone filling material of the present invention has preferable adsorbability and the adsorbability can be controlled by adjusting the voids of the bone filling material. Therefore, multiple bone fillers can be used as separation carriers for chromatography.
  • the powder injection molding method adapted to the raw material powder using phosphate-based material is used, so that the shape accuracy is high.
  • the bone filling material of the present invention can function as a drug having a predetermined pharmacological effect by applying the drug to the surface of the molded body or the like, according to the present invention, a predetermined pharmacological effect can be obtained. And a method for producing such a bone filling material.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a mold used in the method for producing a bone filling material of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining an example of a tetrapod-shaped bone filling material.
  • Fig. 2 (A) is a side view
  • Fig. 2 (B) is a top view
  • Fig. 2 (C) is a perspective view.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining an example of a bone filling agent in the shape of a truncated tetrapod.
  • Figures 3 (A) and 3 (B) show side views
  • Figure 3 (C) shows a top view
  • Figure 3 (D) shows a perspective view.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining an example of a bone filling material having three protrusions.
  • Fig. 4 (A) shows a perspective view
  • Fig. 4 (B) shows a view from above.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining an example of a hemispherical bone filling material.
  • Fig. 5 (A) shows a perspective view
  • Fig. 5 (B) shows a view from the bottom.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining an example of a bone filling material having one or more holes on the lower surface.
  • Fig. 6 (A) shows a perspective view
  • Fig. 6 (B) shows a view from the bottom.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining an example of a double-headed bone filling material. Fig. 7 (
  • FIG. 7 (B) shows a perspective view
  • Fig. 7 (C) show side views.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram for explaining an example of a bone filling material having a protrusion on the trunk.
  • Fig. 8 (A) shows a perspective view
  • Fig. 8 (B) shows a side view.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining an example of a cruciform bone filling material. Fig. 9 (
  • FIG. 9 (B) shows a perspective view
  • Fig. 9 (C) shows a side view
  • Fig. 9 (D) shows a bottom view.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining an example of a substantially planar bone filling material.
  • Fig. 10 (A) shows a perspective view
  • Fig. 10 (B) shows a top view
  • Fig. 10 (C) Shows a side view.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining an example of a bone filling material having prominent portions at one or both ends of a plane.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram for explaining an example of a bone filling material having an inclined upper surface.
  • Figure 12 (A) shows a perspective view
  • Figure 12 (B) shows a side view.
  • Fig. 13 is a design drawing of bone filling material by CAD.
  • FIG. 14 is a photograph replacing the drawing of the bone filling material obtained in Example 1.
  • FIG. 15 is an electron microscope photograph replacing the drawing of the bone filling material obtained in Example 1.
  • FIG. 16 is an electron micrograph replacing the drawing of the bone filler obtained in Example 1 accumulated.
  • Fig. 17 shows the relationship between the sintering temperature and bending strength of the bone filling material obtained in Example 1.
  • Fig. 18 is a CT image of micro X-rays replacing the drawing showing the appearance of the bone filler obtained in Example 1 and the existing artificial bone products.
  • Figure 18 (A) shows how the bone filler of the present invention is assembled, and
  • Figure 18 (B) shows how conventional artificial bone granules are assembled.
  • Fig. 18 (C) shows the bone filling material of the present invention filled in the cryotube.
  • Figure 18 (D) shows the existing artificial bone product filled in the cryotube.
  • Fig. 19 is a photograph replacing a drawing for confirming the cell adhesion of the bone filling material.
  • Fig. 19 (A) shows a photograph after 4 days of culture without cultured cells
  • Fig. 19 (B) shows a photograph after flat culture of the osteoblast cell line MC 3 T 3 after 4 days.
  • Fig. 19 (C) shows a photograph of alkaline phosphatase (ALP) staining after 6 days of culturing, although Fig. 9 (0) shows an osteoblastic cell line!
  • Figure 19 (E) shows a photograph of an alkaline phosphatase stain after 6 days of culturing, and Fig.
  • the method for producing the bone filling material of the present invention basically comprises a kneading step for kneading a raw material containing a calcium-based substance and a material containing a binder; and using the kneaded material obtained in the kneading step, A molding process for obtaining a molded body having a predetermined shape by injection molding using an injection molding machine having a mold; and for obtaining a degreased body by removing the binder contained in the molded body obtained in the molding process.
  • a method for producing a bone filling material having a protrusion including: a debinding (degreasing) step; and a sintering step for heating and sintering the degreased body after the debinding step.
  • a known process such as a post-processing process for performing post-processing of the molded body may be included as appropriate.
  • the bone filling material obtained by the method for producing a bone filling material of the present invention is one by one. Since the size of the bone filling material is uniform, an appropriate amount of the drug can be administered even when the bone filling material contains the drug. Furthermore, since the density is uniform and the size can be controlled, an appropriate porosity can be obtained when multiple bone fillers are administered while maintaining the strength of each bone filler. Become. In the following, each step of the method for producing the bone filling material will be described.
  • the kneading process is a process for kneading raw materials containing calcium-based substances and materials containing binders. It is preferable to use powdered raw material. In the kneading process, the raw material powder and auxiliary materials such as a binder are mixed to make them suitable for injection molding.
  • the raw material powder includes calcium-based substances.
  • the calcium-based material include calcium phosphate-based materials, calcium carbonate-based materials, calcium lactate, and calcium dalconate. Among these, calcium phosphate-based materials or calcium carbonate-based materials are preferable.
  • calcium phosphate-based materials as raw material powders are: Hydroxyapatite, Carbonate apatite, Fluorine apatite, Chlorine apatite, ⁇ -TCP, Hiichi TCP, Calcium metaphosphate, Tetracalcium phosphate, Phosphorus
  • S_TCP or hydroxyapatite is preferable.
  • Calcium carbonate and calcium bicarbonate are examples of calcium carbonate-based substances, and among these, calcium carbonate is preferred.
  • the raw material powder is not particularly limited to these, and any known powder used as a raw material for bone filler can be used as appropriate.
  • the size of the raw material powder is, for example, 0.01 m to 100 m (0.01 m or more and 100 m or less, and so on). Preferably, it is 0.1 m to 20 m.
  • powder with a size of about 100 m is used.
  • Patent Document 1 hydroxide apatite powder having a particle size of 1500 m or less is used (paragraph [0025] of the same publication).
  • the bone filling material produced according to the present invention is expected to be eroded by osteoclasts and the like when it is implanted in a living body, although a certain level of strength is required.
  • the size of the powder is deliberately 0.1 m to 50 m, preferably 0.5 IT! It may be ⁇ 10 m.
  • materials other than raw materials such as binders are mixed with the raw materials.
  • a binder include (meth) acrylic resins, wax lubricants (preferably thermoplastic resins other than (meth) acrylic resins), and those containing lubricants.
  • the methacrylic resin or acrylic resin include methacrylic resin or acrylic resin. Specifically, a polymer of n_butyl methacrylate or methyl methacrylate, or a copolymer of n_butyl methacrylate ⁇ and methyl methacrylate ⁇ . can give.
  • the molecular weight of the methacrylic resin or acrylic resin is not particularly limited and may be adjusted as appropriate so as not to impair the physical properties of the obtained bone filling material.
  • the weight average molecular weight is 1 X 10 3 to 1 X 10 5 is given.
  • the content of the methacrylic resin or acrylic resin in the binder is not particularly limited, and may be appropriately adjusted so as not to impair the physical properties of the obtained bone filling material.
  • the content is 1% by weight to 50% by weight. I can get lost.
  • Wax lubricants include waxes having a melting point of 40 ° C to 100 ° C, preferably 40 ° C to 70 ° C.
  • the wax having such a melting point for example, a known paraffin wax can be appropriately used.
  • a cup with such a melting point the molded product can be removed from the mold during injection molding. If a wax lubricant with a melting point of 60 ° C to 65 ° C is used, the molded product can be taken out without much cooling of the mold, which is more preferable.
  • wax lubricants include hydrocarbon oils such as liquid paraffin, squalene, and squalane; higher fatty acids such as oleic acid, tall oil, and isostearic acid; lauryl alcohol, oleyl alcohol, isostearyl alcohol, and octyl Higher alcohols such as dodecanol ;, silicone oils such as methylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, methylhydropolysiloxane, and decamethylpolysiloxane; isopropyl myristate, isopropyl palmitate, hexyl laurate, oleic acid Esters such as oleyl, decyl oleate, octyldodecyl myristate, hexyldecyl dimethyloctanoate, decyl phthalate, and dibutyl phthalate; avocado oil, camellia oil,
  • wax molecular weight of the lubricant is not particularly limited, and may be bone filling agent properties impaired lest appropriate adjustments to be obtained, for example, 1 X 1 0 2 ⁇ 1 X 1 0 6 having a weight average molecular weight of can give.
  • the content of wax lubricant in the binder is not particularly limited It may be adjusted as appropriate so as not to impair the physical properties of the obtained bone filling material, for example, 1% to 50% by weight.
  • thermoplastic resin one or more of polyacetal resin, (meth) acrylic resin, polyolefin resin, ethylene monoacetate copolymer, or polyvinyl plastic can be used.
  • a thermoplastic resin having a resin other than (meth) acrylic resin and (meth) acrylic resin is preferable.
  • ethylene monoacetate copolymer is preferred.
  • the molecular weight of the thermoplastic resin is not particularly limited, and may be adjusted as appropriate so as not to impair the physical properties of the obtained bone filling material.
  • the weight average molecular weight is 1 X 10 3 to 1 X 10 5 is given.
  • the content of the wax lubricant in the binder is not particularly limited and may be adjusted as appropriate so as not to impair the physical properties of the obtained bone filling material. For example, it may be 1% to 50% by weight.
  • a lubricant (a lubricant other than wax lubricant), stearic acid, a salt of stearic acid, stearic acid or its hydrate, C ⁇ —C s alkyl stearic acid (C ⁇ —C 5 alkyl has carbon number) An alkyl group of 1 to 5. The same shall apply hereinafter); or any of these, and polyethylene glycol or polyglycene.
  • the lubricant content is not particularly limited, and may be adjusted as appropriate so as not to impair the physical properties of the obtained bone filling material. For example, it is 0.5 to 15% by weight. Since these lubricants are used, the molded product can be easily removed from the mold.
  • the lubricant may function as a dispersant.
  • phthalates include d-Cs alkyl phthalates such as dibutyl phthalate. As demonstrated in the examples to be described later, the use of such phthalates makes it possible to provide bone replacement with more favorable physical properties. The agent could be obtained.
  • the molecular weight of the phthalates is not particularly limited and may be adjusted as appropriate so as not to impair the physical properties of the obtained bone filling material.
  • the weight average molecular weight is 1 X 10 4 to 1 X 1 0 7 is given.
  • Phthalate esters are preferred because of their low volatility.
  • the content of phthalates in the binder is not particularly limited, and may be adjusted as appropriate so as not to impair the physical properties of the obtained bone filler. For example, 0 to 20% by weight is preferable, 0.5 wt% to 15 wt%.
  • the binder is removed by thermal decomposition in a subsequent binder removal process.
  • the part where the binder was present basically becomes a void. Therefore, the porosity and strength of the resulting bone filling material can be adjusted by controlling the amount of binder added to the raw materials.
  • a sufficient amount of binder is required to fill the gaps between the raw material particles. This is because if the added amount of the binder is small, appropriate fluidity cannot be obtained, which causes variations in molding defects such as short mold welds and the shape and density of the resulting molded product. Therefore, when the amount of the raw material is 100 parts by weight as the binder addition amount, the binder addition amount is 10 parts by weight to 100 parts by weight, and 20 parts by weight to 50 parts by weight. But you can.
  • the mixing ratio of the binder in the raw material and the binder is 25 to 70% by volume, preferably 30 to 55% 0 / o, more preferably 35 to 45% by volume. %.
  • a preferred embodiment of the method for producing a bone filling material of the present invention is a method for producing a bone filling material containing a glass component in “a raw material containing a calcium-based substance and a material containing a binder”.
  • glass component quartz glass as a main component silicon dioxide; B 2 0 3 5% to 2 0% content to Houkei acid glass; 5 wt lead% to 4 0% by weight content to lead glass; force tumefaciens Power containing 5% to 30% by weight Lithium glass; Sodium fluoride, Aluminum fluoride, and Fluoride outlet A glass of fluoroaluminosilicate containing indium; or those glasses appropriately mixed with one or more of boric acid, lanthanum oxide, gadolinium oxide, niobium oxide, zirconium oxide, or barium; Can be used as appropriate.
  • the glass component By adding a glass component, it is possible to darely lower the sinterability of the sintered body and to insert fine cracks and holes, and as a result, obtain a preferable bone filler for culturing cells. .
  • the glass component enhances the strength of the bone filling material, so it is considered that a bone filling material having a preferred strength can be obtained even if cracks or pores occur. Titanium, titanium alloy, cobalt-chromium alloy, stainless steel, alumina, zirconia may be used as the glass component, or appropriate amounts thereof may be mixed as appropriate.
  • calcium phosphate crystals such as or C a O- S i 0 2 - M g O- P 2 0 the calcium phosphate crystallizing glass such as 5 based crystallized glass may be used as appropriate
  • the addition amount of the glass component may be appropriately adjusted according to the required physical properties of the bone filler. For example, when the weight of the raw material is 100 parts by weight, 1 to 20 parts by weight may be mentioned, and 2 to 10 parts by weight may be used.
  • the mixing ratio of the glass component in the kneaded material is 1% by volume to 20% by volume, preferably 2% by volume to 10% by volume, and more preferably 3% by volume to 10% by volume.
  • a preferred embodiment of the method for producing a bone filling material of the present invention is a method for producing a bone filling material, wherein “a raw material containing a calcium-based substance and a material containing a binder” contain a salt content or a sugar content (preferably a salt content). .
  • a salt content or a sugar content preferably a salt content.
  • the sintered body can be lowered in its sinterability and fine cracks and pores can be inserted, and as a result, a preferable bone filler for culturing cells can be obtained. it can.
  • a preferred bone filling material for culturing cells can be obtained.
  • salt or sugar use known salt or sugar as appropriate.
  • sugar known sugars such as sucrose, glucose, and fructose can be used as appropriate.
  • a preferred embodiment of the present invention is one that contains a thermally decomposable component as appropriate in addition to salt or sugar or together with salt or sugar.
  • a pyrolyzable component means a component that does not thermally decompose in the mixing process, but decomposes at a temperature higher than the heating temperature in the molding process or sintering process, or in the molding process or sintering process. If such a pyrolytic component is appropriately contained, it can be pyrolyzed at any stage during molding, sintering, or after sintering, so that a bone filler having appropriate voids can be obtained.
  • the amount of salt or sugar added may be appropriately adjusted according to the required physical properties of the bone filler.
  • the amount of salt or sugar The added amount is 1 to 20 parts by weight, and may be 2 to 10 parts by weight.
  • the mixing ratio of salt or sugar in the kneaded material is 1 volume% to 30 volume%, preferably 2 volume% to 20 volume%, more preferably 3 volume% to 10 volume%.
  • the same amount as that of salt or sugar may be added.
  • the above-mentioned raw material powder and a binder are mixed.
  • a compound which is a material for injection molding is obtained.
  • the raw material powder is not mixed uniformly, problems such as deterioration of the shape and size of the molded product arise.
  • the bone filling material obtained by the production method of the present invention has a uniform shape from the viewpoint of making the dose of the drug constant, so that the raw materials should be mixed as uniformly as possible. Is desirable.
  • the temperature in the kneading process may be adjusted appropriately according to the type of binder, etc., but it does not mix when the temperature is low, and the binder is thermally decomposed when the temperature is high. Up to 240 ° C, preferably between 1300 ° C and 190 ° C. More preferably, it is 140 ° C to 160 ° C.
  • the time in the kneading process requires a long time to uniformly knead the raw materials, and if the time is too long, the binder may be thermally decomposed during the kneading, so depending on the type of binder, etc. It may be adjusted appropriately, but it can be 30 minutes to 5 hours, or 45 minutes to 1.5 hours.
  • a kneader in the kneading step for example, a pressure kneader, a uniaxial or biaxial extrusion kneader can be used as appropriate.
  • the bone filling material obtained by the present invention is a medical device that can be used for transplantation, it is preferable to avoid the situation where the blades of the kneader are worn and impurities are mixed. From this point of view, it is desirable to use high-hardness blades for the kneader. Use blades that have been surface-treated to form a surface protective layer such as TiN coating. Is preferred.
  • the kneading step may be performed, for example, as follows. After heating the kneader to a preset temperature, first add a binder with a high melting point to the kneader. Raw material powder is charged after the binder has been melted. After that, both the binder with low melting point and the raw material powder are put into the kneader, and the raw material of 1 Z 2 volume to 4 Z 5 volume is charged, and then low volatile components such as DBP (dibutyl phthalate) are charged. After that, the remaining raw materials are input. Thus, by kneading the high melting point binder (high viscosity) and the raw material powder first, the effect of dispersing the powder agglomeration could be obtained.
  • DBP dibutyl phthalate
  • the (meth) acrylic resin and the ethylene vinyl acetate copolymer are charged into a kneader, and the raw materials, the paraffin wax, and the stearic acid are charged into the kneader while kneading.
  • the dibutyl phthalate is charged into a kneader while kneading.
  • the obtained bone filling material since the obtained bone filling material will be replaced with bone in the future, it may intentionally introduce a minute crack in the molded article to promote the replacement with bone.
  • kneading time is 15 minutes ⁇ It may be 30 minutes.
  • the kneading temperature may be 80 ° C to 100 ° C.
  • the molding process is a process for obtaining a molded body with a predetermined shape by injection molding. Since the bone filler preferably has a shape having four protrusions extending in the direction from the center of the regular tetrahedron to each vertex, an example of a mold for manufacturing such a bone filler will be described below. .
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a mold used in the method for producing a bone filling material of the present invention. In the figure, 1 indicates the shape of the mold groove, 2 indicates the part corresponding to the inlet, 3 indicates the mating surface, and 4 indicates the wedge.
  • the mold is in contact with the fixed side mold provided with an injection port (gate) for injecting material, and the fixed side when injecting material, but is movable away from the fixed side after molding.
  • an injection port gate
  • One having a side mold is mentioned.
  • one end of the protrusion is positioned at the injection port for injecting the material, and the mating surface (parting surface) is positioned at the remaining three protrusions.
  • a protrusion pin is arranged inside the remaining three protrusions.
  • the inside of the remaining three protrusions means the direction from the bottom of Fig. 1 (A) toward the reference numeral 2.
  • the bone filling material has a shape having a plurality of (for example, four or more) protrusions, and the mold is a fixed mold provided with an injection port for injecting the material, and the material is injected.
  • the fixed-side mold is in contact with the fixed-side mold, but after the molding, the movable-side mold is separated from the fixed-side mold, and the fixed-side mold is a protruding portion of the plurality of protruding portions.
  • the injection port is positioned at the tip so that the material for injection molding is injected from the tip of the mold, and the facing surface of the fixed mold and the movable mold is centered from the end.
  • the bone filling material manufacturing method according to any one of the above, wherein the movable side mold has a dent portion for providing a predetermined wedge.
  • the mating surface provided at the site corresponding to the protrusion is not horizontal but is inclined toward the inlet as it approaches the center.
  • the height of the wedge (4) is 1 m to
  • the shape of the wedge is not particularly limited as long as it functions as a wedge, and a known shape can be adopted.
  • the number of wedges is three (in the part corresponding to the tip of each protrusion), but the number and position of the wedges are not particularly limited, and the part other than the tip of the protrusion (for example, the protrusion) Torso part). If the molded body is left behind in the stationary mold, it will not be possible to produce bone filler. Since this wedge part acts as a wedge for the movable mold, it is possible to prevent the molded body from being left behind in the fixed mold when the mold is removed.
  • the movable mold has a depth of 1 m to 2 x 10 m (preferably 5 m to 1 x 10 m).
  • This groove is the surface area of the movable mold part Therefore, when the mold is removed, it is possible to prevent the molded body from being left behind in the fixed mold. Examples of the groove include those provided in the body portion of the protrusion.
  • the bone filling material has a shape having four protrusions, and protrudes on the movable mold side so as to be positioned inside the protrusions. It is a manufacturing method of the bone filling material in any one of the above which arrange
  • the bone filling material has a shape having a plurality of protrusions
  • the mold includes a stationary mold and the stationary mold when injecting material.
  • An injection port for injecting a material for injection molding is formed between the fixed mold and the movable mold.
  • the movable die is positioned on a mating surface, and the mating surface of the fixed mold and the movable mold has an inclined surface that inclines toward the center of the bone filler as it goes from the end surface toward the center.
  • the method for producing a bone filling material according to any one of the above, wherein the side mold has a groove for providing a predetermined wedge.
  • injection molding is preferably performed using an injection molding machine.
  • the injection molding machine is not particularly limited, and a known injection molding machine can be used as appropriate.
  • Injection molding machines include vertical or horizontal type; high pressure type, medium pressure type or low pressure type; plunger type or screw type, etc.
  • this calcium phosphate material is used to produce bone filler with minute protrusions.
  • a horizontal and screw-type (preferably high-pressure) injection molding machine can be preferably used.
  • a wear protection layer such as a TiN coating layer on the screw surface.
  • the binder removal step is a step for removing the binder contained in the molded body obtained in the molding step to obtain a degreased body.
  • the debinding process is also called the degreasing process. If the binder is not removed sufficiently during this binder removal process, cracks or blisters may occur in the molded product during the subsequent sintering process.
  • the degreasing process is expected to complete the debinding without causing defects such as deformation and cracks. Examples of the method for removing the binder include a sublimation method, a natural drying method, a solvent extraction method, and a heat degreasing method, and a heat degreasing method is preferable.
  • the heat degreasing method includes a method performed in an air atmosphere, a reduced pressure atmosphere, a pressurized atmosphere, and a gas atmosphere.
  • degreasing is performed by heating in an air atmosphere.
  • the compact When the compact is put into the degreasing furnace, it is preferably placed on a ceramic setter (porous or dense). If the compact is large (thick), a porous setter such as alumina is preferred. In addition, if the setter is contaminated, it is desirable to make sure that the components coming from the setter material by heating do not become impurities.
  • the binder removal process has, for example, a plurality of stages of temperature rise time and sustain period depending on the thermal decomposition temperature of the resin contained in the binder.
  • sinterability can be improved by effectively thermally decomposing a resin with a particularly low thermal decomposition temperature.
  • the binder may contain a compound that is not excellent in biocompatibility even though the bone filling material is administered in vivo. Such compounds are often binders with a particularly low melting point.
  • the temperature raising process it is preferable to raise the temperature relatively slowly in order to reliably evaporate the binder having a low melting point.
  • the first temperature of 110 ° C to 300 ° C is preferred.
  • the temperature reaches 1 ° CZ time to 3 X 10 2 ° CZ time, preferably 1 X 10 ° CZ time to 2 X 10 2 ° CZ time More preferably, the temperature is increased from 2 X 10 ° CZ time to 5 X 10 ° CZ time, and the temperature is increased from 3 X 10 ° CZ time to 4 X 10 ° CZ time It may be a thing.
  • the maintenance step is, for example, 2 ⁇ 10 minutes to 5 hours, preferably 3 ⁇ 10 minutes to 2 hours.
  • the sintering process is a process for heating the compact after the binder removal process.
  • Patent Document 1 1250 is sintered for 1 hour (paragraph [0025] of the same publication).
  • heating is performed from an atmospheric atmosphere to a maximum temperature of 9 X 10 2 ° C to 1.1 X 10 3 ° C. This is because, for example, when raw materials such as Qf-TCP are used, they are effectively converted to S-TCP.
  • Hot holding time is, for example, is between at 5 X 1 0_ 1 hour to 3 and the like.
  • the sintering process is usually accompanied by a cooling process after the heating process (and maintenance process).
  • the sintering time including the cooling time is, for example, 6 hours to 5 X 10 hours, and preferably 1 X 10 hours to 3 X 10 hours.
  • the molding temperature is 1 X 10 2 ° C to 1.5 X 10 2 ° C.
  • the mold temperature ranges from 1 X 10 ° C to 3 X 10 ° C.
  • the post-treatment process is an optional process for post-treatment of the sintered compact. Specifically, it is possible to clean the ejector pin marks and to clean the molded body.
  • the addition of a known drug is a preferred embodiment of the present invention.
  • the bone filling material functions as an appropriate drug carrier.
  • the drug added in this way is preferably one that does not impair the activity even at high temperatures.
  • the manufactured bone filling material (or the sintered body obtained after the sintering step) is appropriately impregnated or coated with a drug.
  • a drug composition is obtained by dissolving the drug in a known pharmaceutically acceptable diluent (solvent), and dip coating, spray coating, or spin coating coating using the pharmaceutical composition. What to do. Of these, dipping is preferred.
  • the drug is dip coated, the drug impregnates the surface or inside of the bone filling material. That is, the present invention can also provide a bone filling material impregnated or coated with a predetermined drug.
  • a preferred embodiment of the bone filling material of the present invention includes, as the drug, bone, cartilage formation promoting agent (including chondrogenesis promoting factor), joint disease treatment agent, bone / cartilage disease prevention / treatment agent, bone regeneration agent
  • the bone filling agent according to the above comprising a bone resorption inhibitor, an angiogenesis promoter, an antibacterial agent, an antibiotic or an anticancer agent.
  • a preferred embodiment of the bone filling material of the present invention is the bone filling material as described above, which comprises a thienoindazole derivative represented by the following formula (I) as the drug.
  • a thienoindazole derivative represented by the formula (I) (4,5-dihydro_1_methyl-1H-thieno [3,4-g] indazole derivative) is described, for example, in JP-A-2002-356419 Can be manufactured according to the method of It should be noted that it is desirable that an effective amount for obtaining a predetermined medicinal effect is included in the bone filling material of the present invention. That is, in the present invention, since a known drug can be used, it is necessary to contain the drug so that an amount necessary for the drug to function effectively for a specific use (effective amount) can be administered. The amount may be adjusted appropriately.
  • R 1 is a carboxylamide group (—CH 2 (NH 2 ) (C 0 2 H)), —CH 2 (NH 2 ) (S 0 3 H), —CH 2 (NH 2 ) (S 0 2 NHR 11 ), -CH (NH 2 ) (PO (NH 2 ) OH), and-CH (NH 2 ) (PO (OR M ) OH) (wherein R 11 has 1 to 5 carbon atoms). ), Of these, the most preferred is a carboxamide group.
  • known agents can be appropriately used as long as they can promote the formation of bone or cartilage.
  • Osteogenesis-promoting factor is generally called BMP (Bone morphogenetic protein), and this BMP acts on undifferentiated mesenchymal cells from outside the cell to differentiate its genetic traits into chondrocytes and osteoblasts. It is a substance that induces cartilage and bone.
  • BMP 1 to 13 are examples of bone formation promoting factors.
  • BMP was obtained by gene recombination or isolation and purification from Dunn osteosarcoma (Takaoka, K., Bio Biomedical Research, 2 (5) 466-471 (1981)) Can get more.
  • P 3 8 MAP kinase inhibitor (thiazole compounds described in WO 0 0 Z 6 4 8 94 etc.); matrix meta-oral protease inhibitor (MMPI); prednisolone, hydrocortisone, methylpred Anti-inflammatory steroids such as nizolone, dexabetamethasone and betamethasone; and nonsteroidal anti-inflammatory analgesics such as indomethacin, diclofenac, loxoprofen, ibuprofen, piroxicam and sulindac.
  • MMPI matrix meta-oral protease inhibitor
  • prednisolone hydrocortisone
  • methylpred Anti-inflammatory steroids such as nizolone, dexabetamethasone and betamethasone
  • nonsteroidal anti-inflammatory analgesics such as indomethacin, diclofenac, loxoprofen, ibuprofen, piroxicam and sulindac.
  • prostaglandin A 1 derivative As an agent for the prevention and treatment of bone-cartilage disease, for example, prostaglandin A 1 derivative, vitamin D derivative, vitamin K 2 derivative, eicosapentaenoic acid derivative, benzylphosphonic acid, bisphosphonic acid derivative, sex hormone derivative, phenol sulfo Non-peptidic osteogenesis promoting substances such as phthalein derivatives, benzothipyran or benzochepine derivatives, thienoindazole derivatives, menatetrenone derivatives, helioxanthin derivatives, or one of the poorly soluble peptide osteogenesis promoting substances or The mixture of 2 or more types is mention
  • the preventive agent for bone and cartilage disease include either or both of an agent for preventing the occurrence of bone and soft bone disease and an agent for preventing the occurrence of bone / cartilage disease.
  • Bone regenerative agents include calmodulin, actinomycin D, cyclosporin A, darcosamine sulfate, darcosamine hydrochloride, bone marrow extract, calcium phosphate, lactate Z glycolate ⁇ ⁇ _ force prolactone copolymer, platelet-rich plasma, or Any one kind or a mixture of two or more kinds of rabbit bone marrow mesenchymal cells can be mentioned. Any of these can be obtained by known methods.
  • Bone resorption inhibitors include one or a mixture of two or more of estrogen, calcinine, and bisphosphones. These are all It can be obtained by a known method.
  • the fibroblast growth factor is preferably basic fibroblast growth factor (bFGF), and more specifically, trough ermin (genetical recombination). That is, one of the preferred embodiments of the bone filling material of the present invention is the bone filling material according to the above, comprising trough elmine, a salt thereof, a solvate thereof or a prodrug thereof as the drug.
  • bFGF basic fibroblast growth factor
  • trough ermin genetical recombination
  • the prodrug means a prodrug of trough elmin, which is an agent that is replaced by trafermin, its ionized substance (ion) or its salt in vivo after administration. Specifically, those having a protecting group such as an amino group and having the same function as rough elmine after removal of the protecting group in vivo.
  • antibacterial agents or antibiotics known antibacterial agents or antibiotics should be used as appropriate. it can.
  • Specific antibacterial agents or antibiotics include sulfacetamide (sulfaceta mide), sulfamethizol, sulfadimidine, sulfamerazine, sulfad iazine and other sulfa drugs; chloramphenicol (Chloramphenicol (CP)), tiamphenicol (ti amphen i co I), and other chloramphenicol antibacterial agents; ofloxacin (0FLX) ciprofloxacin (CPFX), enrofloki Sasine (enrof loxacin), lomefloxacin (LFLX), rufloxacin (rufloxacin), lepofloxacin (I evof loxacin: LVFX), fleroxacin (f leroxacin: FLRX), nadifloxacin (nordfloxacin: N
  • pro-power-in penicillin G pro-power-in salt, penici 11 in G procaine
  • benzylpenicillin benzathine (benzylpenicillin benzathine, benzathine penici) 11 in), phenoxymethy I pen ici 11 in
  • Pen ici 11 in V methicillin (methici 11 in), ampici 11 (ABPC), cloxaci 11 in (MCIPC), Carpenicillin (carbenici 11 in), pivampiciline 11 in (PVPC), amoxicillin (AMPC), tarampicil (Ta lampici 11 in: TAPC), / campicillin (bacamp ici 11 in: BAPC), ticarcillin (ticarci 11 in: TIPC), fazocillin (azloci 11 in), mezlocillin (me z loci 11 in), pivmecilinam (pivmeci 11 inam: PMPC), piperacillin (pip eraci 11 in: PIPC), amox
  • cefadroxi I cefamandole (CMD), cefuroxime (CXM), cefaclor (CCL), cefotaxime
  • Monobactam antibiotics Strengths such as oral lacarbef (loracarbef: LCBF) Rubasefem antibiotics: Powers such as panipenem (PAPM / betam i pron: BP), rubapenem antibiotics; Rithromycin ( Tel is a mixture of one or more ketolide antibiotics such as hromyc in (TEL) as appropriate.
  • Powers such as panipenem (PAPM / betam i pron: BP), rubapenem antibiotics; Rithromycin ( Tel is a mixture of one or more ketolide antibiotics such as hromyc in (TEL) as appropriate.
  • Anticancer drugs are drugs for treating or preventing cancer.
  • Known anticancer agents can be used as appropriate as anticancer agents.
  • anti-cancer streptococcal preparations such as OK-432 (trade name Pisibanil); anti-cancer polysaccharides such as krestin, lentinan, lentinan, schizophyllan, sonifiran; mitomycin C (trade name Mitomycin et al.), Actinomycin D Brand name Cosmegen), Breomycin hydrochloride (Brand name), Bleomycin sulfate (Brand name S), Daunorubicin hydrochloride (Brand name daunomycin), Doxorubicin hydrochloride (Brand name Adriacin), Neocartinostatin (Brand name Neocartinostatin) ), Aclarubicin hydrochloride (trade name Acracinone), or ebubirubicin hydrochloride (product) Antitumor antibiotics such as vinmorphine;
  • a drug containing a specific polypeptide or gene is impregnated into the bone filling material or applied to the surface. It may be.
  • polypeptides or genes include basic fibroblast growth factor (b FG F), platelet differentiation and growth factor (PDG F), insulin, insulin-like growth factor (IGF), hepatocyte growth factor (HG F), glia-induced neurotrophic factor (GDN F), neurotrophic factor (NF), hormone, site force-in, bone morphogenetic factor (BMP), transforming growth factor (TG F), vascular endothelial growth factor (VEG) F).
  • growth factors that promote angiogenesis and Z or bone formation are preferred.
  • Such growth factors include, for example, bone morphogenetic factor (BMP), bone growth factor (BG F), vascular endothelial growth factor (VEG F) and trans Forming growth factor (TG F).
  • BMP bone morphogenetic factor
  • BG F bone growth factor
  • VEG F vascular endothelial growth factor
  • TG F trans Forming growth factor
  • Specific examples include the force luponin gene disclosed in Japanese Patent No. 3713290.
  • the gene should be included in the bone filling material in an amount effective for gene therapy.
  • the gene may be included as it is (naked), in the form of a micelle, or in the form of a recombinant vector transformed into a known vector such as a viral vector.
  • the drug may be an antibody of a known gene.
  • the gene can be adjusted based on a known sequence according to a usual method.
  • RNA can be extracted from osteoblasts, primers can be prepared based on known sequences, and cloned by PCR to adjust the cDNA of the gene of interest.
  • primers can be prepared based on known sequences, and cloned by PCR to adjust the cDNA of the gene of interest.
  • Commercially available products may be purchased and used.
  • a preferred embodiment of the bone filling material of the present invention is the bone filling material described above containing a stabilizer.
  • a stabilizer known stabilizers used for polymers and the like, especially pharmaceutically acceptable stabilizers can be used as appropriate. It should be noted that the strength of the bone filling material of the present invention is maintained over a long period mainly in vivo. In addition, since enzymes such as proteases exist in the body, it is assumed that the bone filling material will be degraded early. Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, a stabilizer containing an inhibitor such as a protease inhibitor can be used. As such an inhibitor, a known enzyme inhibitor can be appropriately used.
  • protease inhibitors include 4- (2-aminoethyl) benzenesulfonyl fluoride, aprotinin, vestin, calpain inhibitor I, calpain inhibitor 11, chymostain, 3, 4- 3,4-Dichloroisocoumain, E-64, EDTA, EGTA, Lactacystin, Leupeptin, MG-115, MG-132, Pepstain A ), Phenylmethylsulfonyl fluoride, proteasome inhibitor I, p_ ⁇ ruluenesulfonyl mono-L-lysine chloromethyl ketone, p-toluenesulfonyl _ L-phenylalanine chloromethyl ketone, or tyrosine inhibitor 1 Species or two or more.
  • the bone filling material of the present invention preferably contains 2 to 100 times the dose of the protease inhibitor described above, preferably 2 to 50 times.
  • the specific amount of protease inhibitor varies depending on the type of protease inhibitor used, but it is preferable to include an amount that effectively functions as a protease inhibitor (effective amount). It may contain 0.1 g to 0.5 mg, and may contain 1 g to 0.1 mg, or 10 g to 0.1 mg. The specific dose increases almost in proportion to the volume of the site where the bone filler is administered.
  • the produced bone filling material (or the sintered body obtained after the sintering step) is appropriately impregnated or coated with an adhesion-imparting agent.
  • an adhesiveness-imparting agent may be mixed with the raw material powder to obtain a bone filling material in which the adhesiveness-imparting agent is mixed with powder (in such cases)
  • the adhesiveness can also be maintained because the adhesion-imparting agent also exists on the surface that appears after the surface is replaced with bone).
  • the adhesion-imparting agent may be sprayed in powder form on the surface of the compact or sintered body.
  • a plurality of bone fillers and powder adhesion promoters may be mixed and mixed with powder by stirring as appropriate, thereby attaching the adhesion promoter to the surface of the bone filler.
  • the adhesion-imparting agent may be impregnated or applied together with the aforementioned agent, or only the adhesion-imparting agent may be impregnated or applied.
  • the adhesion-imparting agent is an agent for increasing the adhesive cohesiveness between the bone fillers.
  • the adhesion-imparting agent alone does not have high adhesion, but adheres by contact with somatic cells in vivo.
  • thrombin solidifies blood It is a kind of enzyme that makes it easy to get stuck.
  • the function of thrombin in vivo is to produce fibrin, a blood clotting substance that solidifies blood.
  • fibrin produced by thrombin makes it easier for blood to clot. Therefore, if thrombin is used as an adhesion-imparting agent, the adhesive cohesiveness on the surface of the bone filling material will be increased, which will fix the bone filling materials together and increase the strength of the bone filling material as a whole. .
  • Thrombin can be impregnated or applied in the same amount as the above drug in the same way as the above drug.
  • a composition containing two types of adhesion-imparting agents was prepared, and the first composition was impregnated or applied to a certain bone filler group to form a first bone filler group.
  • the second composition is impregnated or applied to the agent group to form the second bone filler group, and the bone filler agent group including the first bone filler group and the second bone filler group is bone-filled.
  • Use as an agent is a preferred embodiment of the present invention.
  • the first composition has the following general formula (
  • X and X 2 are the same or different, -R1C00NHS (R 1 represents a dC? Alkylene group), -C0R 1 C00NHS (R 1 represents an -alkylene group),- N0C0R 1 -R 2 (R 1 represents a CrC? Alkylene group, R 2 represents a maleimide group), -R 1 NH 2 (R 1 represents a -alkylene group), -R'SH (R 1 represents a dC? Alkylene group) or -C0 2 PhN0 2 (Ph represents an o-, m- or P-phenylene group), and n represents an integer of 80 to 1000 Show.)
  • X m is -R'COONHS (R 1 is -alkylene group), -C 0R 1 C00NHS, -N0C0R 1 -R 2 (R 1 is -alkylene]
  • R 2 represents a maleimide group.
  • -R 1 NH 2 R 1 represents a CfC? Alkylene group
  • -R'SH R 1 represents a C-C 7 alkylene group
  • n m represents an integer of 10 to 150.
  • X and X 2 are the same or different in the formula (I). Becomes, -R 1 C00NHS, -C0R 1 C00NHS , -N0C0R 1 - R 2, -R 1 NH 2, -R 1 SH , or (R 2 represents a maleimide group.) - C0 2 PhN0 2 indicates, n Is a compound showing an integer of 80-1000. In general formula (, X and X 2 are preferably the same.
  • R 1 represents a ⁇ -alkylene group, preferably a d-Cs alkylene group, more preferably i ⁇ -Cz alkylene group or C 5 alkylene group
  • Ph represents o-, m- or P-phenylene group, preferably P-phenylene group.
  • n is an integer between 80 and 1000, preferably between 100 and 500.
  • Alkylene group preferably an i ⁇ -Cs alkylene group, more preferably a d-Cz alkylene group or a C 5 alkylene group.
  • ⁇ to ⁇ are preferably all the same, and Ph represents o-, m- or P-phenylene group, preferably P-phenylene group.
  • ⁇ , ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ represents an integer of 20 to 250, preferably an integer of 40 to 200.
  • a compound having a repeating unit represented by the general formula (III) is represented by the formula (III), where X m is -R 1 C00NHS, -C0R 1 C00NHS, -N0C0R 1 -R 2 (R 2 is shows a maleimide group), -. R 1 NH 2 , -R 1 SH , or - C0 2 PhN0 2 indicates, n m is an integer of 10 to 150. )
  • R 1 represents an i ⁇ -C? Alkylene group, preferably a d-Cs alkylene group, more preferably a d-Cz alkylene group or a C 5 alkylene group.
  • Ph represents an o-, m- or P-phenylene group, and preferably a P-phenylene group.
  • the compound represented by the general formula (II) is a compound having a repeating unit represented by II. number 3-5 is what is not more preferable a preferred tool 4.
  • the first compound has the general formula (I) or (wherein X, ⁇ 2 , or ⁇ ⁇ , ⁇ are the same or different, -N0C0R1-R 2 or - R1NH 2, compound containing one or more, the second compound has the general formula (or (at I, X, X 2, or chi, Eta chi ,, - 4 is the same or different, respectively, -C0R 1 C00NHS, -R 1 SH, or - C0 2 PhN0 2 (Ph is, o-m-or p- Fe shows a two lens group) of one or compounds wherein The adhesiveness-imparting agent as described above, which is contained above.
  • the first compound to be mixed in the first composition is a compound having -N0C0R 1 -R 2 or -R 1 NH 2 as a functional group (particularly a compound in which the functional group is -R 1 NH 2 ) ) Is preferred.
  • the second compound is mixed with the first compound, the bridging reaction is carried out rapidly, and the final compound has the prescribed strength (elasticity) and shape stability. It is preferable.
  • the combination of the first compound and the second compound is a compound in which the resulting compound forms a specific steric structure, so that the contained drug is continuously released in an appropriate amount.
  • the second compound is mixed with the second composition, as a functional group - C0R 1 C00NHS, -R 1 SH, or - C0 2 PhN0 2 (Ph is o-, m-or p
  • a compound having a -phenylene group is preferred.
  • the compound represented by the general formula (II) is preferable for both the first compound and the second compound.
  • a combination of the functional group of the first compound and the functional group of the second compound a combination of a propylamine group and a succinimidyl group is preferable.
  • the first compound has the general formula (or (wherein X, X 2 , or ⁇ , ⁇ ⁇ , ⁇ are the same or different, respectively).
  • -N0C0R1-R2 R1 represents a d-Cs alkyl group
  • -R 1 NH 2 R 1 represents an i ⁇ -Cs alkyl group
  • the compound of 2 is represented by the general formula (or (wherein X, X 2 , or ⁇ ⁇ to ⁇ ⁇ 4 in I is the same or different, and -C0R 1 C00NHS, -R 1 SH (R 1 is an -alkyl group ) Or -C0 2 PhN0 2 (Ph represents a P-phenylene group) and contains one or more compounds.
  • the molecular weight of the compound constituting the compound is not particularly limited, but even if a compound (compound) having a molecular weight (number average molecular weight) of 3x10 3 to 4x10 4 is used, a good compound can be obtained. If a compound containing a compound having a molecular weight of 1 ⁇ 10 4 to 3 ⁇ 10 4 is used, a good compound can be obtained.
  • the concentration of the compound is not particularly limited, but the concentration of the compound constituting the compound is in the range of 5 mM to 20 mM in the first composition or the second composition, respectively. If a compound with such a concentration is used, a particularly good compound can be produced. It is also speculated that a particularly effective compound can be obtained when the compound concentration is 6 mM to 30 mM in each composition.
  • the compound represented by the general formula (I) or (II) and the compound containing 3 to 8 repeating units represented by the general formula (III) are commercially available or can be obtained by a known synthesis method. Can be synthesized.
  • the compound represented by the general formula (I) or (II) and the compound containing 3 to 8 repeating units represented by the general formula (III) are each a salt or a solvate thereof. It may be.
  • Salt thereof means a salt of the above compound, particularly a pharmaceutically acceptable salt of the above compound.
  • pharmaceutically acceptable means not harmful to the recipient.
  • the polyphosphoric acid of the present invention can be converted into a salt according to a conventional method.
  • salts examples include alkali metal salts such as sodium salt, potassium salt and lithium salt; alkaline earth metal salts such as calcium salt and magnesium salt; aluminum salt, iron salt, zinc salt, copper salt, nickel salt, Metal salts such as cobalt salts; Inorganic salts such as ammonium salts; t-octylamine salts, dibenzylamine salts, morpholine salts, darcosamine salts, phenylglycine alkyl ester salts, ethylenediamine salts, N-methyl darcamamine salts, guanidine salts , Jetylamine salt, Liethylamine salt, Dicyclohexylamine salt, N, N '-Dibenzylethylenediamine salt, Black mouth pro-force salt, Pro-Force salt, Diethanolamine salt, N-Benzyl-N-phenethylamine salt, And amine salts such as organic salts such as piperazine salts, tetramethylammonium salts,
  • the alkali metal salt is preferred as the polyphosphate salt, and the sodium salt is more preferred.
  • the salt may include not only anhydrous salts but also hydrated salts. These salts, for example, ionize in vivo and function in the same way as the above compounds.
  • the solvate means a solvate of the above compound.
  • Solvates include hydrates.
  • the agent of the present invention may absorb moisture, adhere to adsorbed water, or become a hydrate when left in the atmosphere or by recrystallization. Such solvates are also included in “the solvate”. These solvates function like the above compounds by ionizing in vivo.
  • a preferred embodiment of the adhesion-imparting agent of the present invention uses a known pharmaceutically acceptable diluent as the diluent.
  • the diluent include water, a phosphate buffer solution, a citrate buffer solution, a phosphate buffered saline solution, or a solvent composed of a mixture of two or more of saline solutions. It is done.
  • the acidity of the diluent is not particularly limited, but is exemplified by ⁇ 3 to ⁇ 11. As demonstrated in Example 4 and the like described later, in order to increase the strength of the obtained compound to some extent. Is preferably ⁇ 5 to ⁇ 10, more preferably ⁇ 6 to ⁇ 9, and even more preferably ⁇ 7 to ⁇ 8.
  • the molar concentration ( ⁇ ) of the diluent is not particularly limited, but is 1 mM to 1 M. As demonstrated in Example 5 and the like described later, preferably 5 mM to 300 mM in order to increase the strength of the obtained compound to some extent. More preferably 10 mM to 200 mM, and even more preferably 15 mM to 100 mM.
  • a preferred embodiment of the adhesion-imparting agent of the present invention includes the first composition, and the first composition.
  • compositions of 2 contain a stabilizing agent as described above comprising a stabilizer. It is an agent.
  • a stabilizer known stabilizers used for polymers and the like, especially pharmaceutically acceptable stabilizers can be used as appropriate.
  • the compounds obtained by the adhesion-imparting agent of the present invention are expected to maintain strength mainly for a long period in vivo. And in the living body, enzymes such as protease are present, so it is assumed that the compound will be degraded. Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, a stabilizer containing an inhibitor such as protease inhibitor can be used. As such an inhibitor, a known enzyme inhibitor can be appropriately used.
  • protease inhibitors include 4- (2-aminoethyl) benzenesulfonyl fluoride, aprotinin, vestin, calpain inhibitor I, calpain inhibitor 11, cymostain, 3, 4 -Dichloroisocoumain, E-64, EDTA, EGTA, Lactacystin, Leupeptin (Leup sign tin), MG-115, MG-132, Pepstain A, Hue One or two of dimethyl sulfonyl fluoride, proteasome inhibitor I, p-toluenesulfonyl mono-L-lysine chloromethyl ketone, p-toluenesulfonyl _ L-phenylalanine chloromethyl ketone, or tyrosine inhibitor The above can be mentioned.
  • protease inhibitors are commercially available, and the inhibitory concentrations of these protease inhibitors are also known.
  • a preferred embodiment of the compound formed by the adhesiveness-imparting agent of the present invention is one that is maintained for a long time in vivo and has a sustained release property to the drug. Therefore, the adhesiveness-imparting agent of the present invention preferably contains 2 to 100 times the dose of the above protease inhibitor, more preferably 2 to 50 times. It is included.
  • the specific amount of protease inhibitor varies depending on the type of protease inhibitor used, but it is preferable to include an amount that effectively functions as a protease inhibitor (effective amount).
  • the compound composed of the adhesion-imparting agent takes in the drug and imparts an appropriate release property, thereby providing a bone with sustained release. It can also function as a filler.
  • the degradability of the compound can be controlled by controlling the amount of stabilizer added, thereby adjusting the drug release. That is, the present invention can also provide a method for controlling drug release by controlling the amount of stabilizer added to the adhesion-imparting agent.
  • the coating layer is provided on the surface of the bone filling material.
  • the thickness of such a coating layer may be adjusted as appropriate, for example, 1 m to 5 X 10 m.
  • the coating layer contains, for example, a compound having a hydrophilic group and excellent biocompatibility.
  • hydrophilic groups include OH group, COOH group, NH 3 group, C0 3 group, S0 3 H group, etc., and the coating layer is especially suitable for natural bone (Ca 10 (P0 4 ) 6 (OH ) Containing a compound having the same OH group as the hydrophilic group in 2) is preferable because it is well-familiar with bone and promotes bone regeneration.
  • Hydrochloric acid in water glass (N a 2 0 'S i 0 2' n H 2 0), nitric acid, a bone filling agent when it becomes so mixed with stirring with an aqueous acid solution such as sulfuric acid, shows a suitable viscosity
  • a silica gel layer can be formed on the surface of the bone filling material by pulverizing, pulling up, and then immersing in water to elute Na + ions.
  • tetraalkoxysilane titanate
  • tetraethoxysilane titanate
  • tetraproxysilane titanate
  • tetraisopropoxysilane titanate
  • tetrabutoxysilane titanate
  • acid solutions such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, acetic acid, or water containing ammonia were mixed as appropriate, and the hydrolysis and polymerization reaction of the alkoxide of silicon (titanium) proceeded to show an appropriate viscosity.
  • a silica gel layer may be formed on the surface of the bone filling material by pulverizing the bone filling material and pulling it up.
  • the bone filling material obtained as described above has high dimensional accuracy and little variation. And. It can also be mass-produced with fewer defective products.
  • the bone filling material of the present invention preferably has a shape having a plurality of protrusions, and more preferably, the plurality of protrusions are arranged so as to be line symmetric, plane symmetric, or spatially symmetric. .
  • the size of the bone filling material (the size of the diameter of the sphere that can contain the bone filling material) is 1 X 10_ 2 mm to 5 mm, preferably 5 X 10 0 2 mm to 3 mm. It is preferably 1 X 1 0 — 1 mm to 2 mm, more preferably 2 X 1 0 — 1 mm to 1.5 mm.
  • a bone filling material with a prescribed drug applied to its surface it is possible to effectively treat a given disease and provide an appropriate dose.
  • preferred shapes of the bone filling material of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining an example of a tetrapod-shaped bone filling material.
  • Fig. 2 (A) is a side view
  • Fig. 2 (B) is a top view
  • Fig. 2 (C) is a perspective view.
  • the bone filling material (11) shown in Fig. 2 is a tetrapod-like bone filling material (a shape having four protrusions (12) extending from the center of the regular tetrahedron toward each vertex).
  • the tip (13) of each projection (12) is preferably provided with a taper and a smooth shape (the same applies hereinafter). As shown in Fig.
  • each protrusion may have substantially the same shape, but one or two of them may have a small shape.
  • each protrusion has a truncated cone shape that becomes narrower as it approaches the tip (13).
  • the tip of each protrusion may be hemispherical (the same applies hereinafter)
  • FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining an example of a bone filler in the shape of a truncated tetrapod.
  • Figures 3 (A) and 3 (B) show side views
  • Figure 3 (C) shows a top view
  • Figure 3 (D) shows a perspective view.
  • the bone filling material according to this embodiment is shown in FIG.
  • the present invention relates to a bone filling material having a shape obtained by cutting one of the protrusions of a tetrapod-shaped bone filling material.
  • it is a bone filling material that has three protrusions extending in the direction from the center of the regular tetrahedron toward each vertex, and a shorter protrusion than the other protrusion toward the other vertex. Because of this shape, the size of the communication hole can be reduced compared to a tetrapod-like material when multiple bone fillers are used, and the overall strength of the bone filler can be increased.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining an example of a bone filling material having three protrusions.
  • Fig. 4 (A) shows a perspective view
  • Fig. 4 (B) shows a view from above.
  • the tip of each protrusion is hemispherical.
  • a bone filling material having a strong bond can be formed.
  • Fig. 5 is a conceptual diagram for explaining an example of a hemispherical bone filling material.
  • Fig. 5 (A) shows a perspective view
  • Fig. 5 (B) shows a view from the bottom.
  • the bone filling material according to this embodiment preferably has a hole (21) that passes downward from the top of the hemisphere. By having such a hole, when multiple bone fillers are gathered, it is possible to form a communication hole that allows cells to penetrate effectively.
  • the shape of the hole is not particularly limited, but it is preferably a cylindrical hollow as shown in Fig. 5 (A).
  • the radius of the circle in this cylindrical hollow is rZ10 ⁇ 2rZ3, preferably rZ5 ⁇ rZ2.
  • a favorable hole can be formed while maintaining the strength of the bone filling material.
  • the bone filling material according to this aspect further has a hollow portion (22) on the lower surface.
  • the thickness (23) of the bone filling material is rZ20 to rZ3, preferably rZ10 to rZ4.
  • Fig. 6 is a conceptual diagram for explaining an example of a bone filling material having one or more holes on the lower surface.
  • Fig. 6 (A) shows a perspective view
  • Fig. 6 (B) shows a view from the bottom.
  • the bone filling material according to this aspect has a half-cylinder-shaped punch on the lower surface of the hemisphere. This is an example of one or more punches. It is preferable that the lower surface of the hemisphere and the halved surface of the halved cylinder (planar part that is neither the bottom surface nor the upper surface) constitute the same plane.
  • a hole can be provided while maintaining the strength of the bone filling material, and favorable physical properties can be given for culturing cells.
  • the structure of the bone filling material shown in Fig. 5 can be adopted as appropriate.
  • r Z 10 0 to 2 r Z 3 can be given as the radius of the circle in the half cylindrical drill provided on the lower surface, and r Z 5 to r Z 2 are preferable.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram for explaining an example of a double-headed bone filling material.
  • Fig. 7 (A) shows a perspective view
  • Fig. 7 (B) and Fig. 7 (C) show side views.
  • the bone filling material according to this embodiment has a shape having two heads (32, 33) at both ends of the body part (31). Because of this shape, when multiple bone fillers are used, they can be tightly entangled and the size of the communication holes can be made appropriate, increasing the overall strength of the bone filler. .
  • the head and torso are T-shaped. However, the shape of the head may be a cross, and a large number of protrusions are provided at predetermined angles. May be used.
  • Figure 7 shows an example in which the two heads are 90 degrees apart, but the angle between the two heads may be 45 degrees, 0 degrees, or 30 degrees.
  • Fig. 8 is a conceptual diagram for explaining an example of a bone filling material having a protrusion on the trunk.
  • Fig. 8 (A) shows a perspective view and Fig. 8 (B) shows a side view.
  • the bone filling material according to this embodiment has a protrusion portion that penetrates the trunk portion in the trunk portion (31) of the bone filling material shown in FIG. Because of this shape, when multiple bone fillers are used, they can be tightly entangled and the size of the communication holes can be made appropriate, increasing the overall strength of the bone filler. it can.
  • the configuration described in FIG. 7 can be adopted as appropriate.
  • FIG. 9 is a conceptual diagram for explaining an example of a cruciform bone filling material.
  • Fig. 9 (A) shows a perspective view
  • Fig. 9 (B) shows a top view
  • Fig. 9 (C) shows a side view
  • Fig. 9 (D) shows a bottom view.
  • the bone filling material according to this embodiment is shown in Fig. 9 (C) and As shown in Fig. 9 (D), it is preferable that each has a foot at the bottom of the tip of the cross, and a gap is provided at the bottom of the center of the cross. Since it has such a shape, the size of the communication hole can be made appropriate.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram for explaining an example of a substantially planar bone filling material.
  • Figure 10 (A) shows a perspective view
  • Figure 10 (B) shows a top view
  • Figure 10 (C) shows a side view.
  • the bone filling material according to this aspect has a hole in the center and a groove on the side. Because of this shape, the size of the communication hole can be made appropriate.
  • Fig. 11 is a conceptual diagram for explaining an example of a bone filling material having prominent portions at one or both ends of a plane. Since the bone filling material according to this embodiment has a protrusion at the end of the flat trunk, it cannot simply be stacked. Because of this shape, the size of the communication hole can be made appropriate. Further, the bone filling material according to this embodiment preferably has a dent in the trunk as shown in FIG. Again, because of this shape, the size of the communication hole can be made appropriate.
  • Fig. 12 is a conceptual diagram for explaining an example of a bone filling material having an inclined upper surface.
  • Figure 12 (A) shows a perspective view
  • Figure 12 (B) shows a side view.
  • the bone filling material according to this aspect includes a foot portion (42) and a table portion (43) mounted on the foot portion (42), and the bottom surface of the foot portion (42). And the upper surface of the table part (43) is inclined. Since it has such a shape, the bone filling material according to this embodiment cannot be simply stacked because it has an inclined upper surface. As a result, communication holes can be secured.
  • the bone filling material produced by the production method of the present invention is injected into a bone defect site, an osteoporosis site, or a bone extension site. It can also be used as a carrier for certain drugs in addition to filling bone gaps such as bone defect sites with bone filler. In this way, it can be used for the treatment or prevention of various diseases as well as bone-related diseases. [0134] [Three-dimensional cell culture carrier used in vitro]
  • the three-dimensional cell culture carrier basically uses the above-mentioned bone filler as appropriate. That is, the three-dimensional cell culture carrier of the present invention is a three-dimensional cell culture carrier containing a bone filling material having a plurality of protrusions and a calcium-based substance. As demonstrated in the examples to be described later, the bone filling material of the present invention has a preferable void, and as a result, the cultured cells ascend each bone filling material, and therefore, the cells can be cultured three-dimensionally. Become. That is, according to the present invention, an in vitro cell culture system using a bone filling material can be provided.
  • the three-dimensional cell culture carrier preferably uses a plurality of the bone filling agents described above.
  • the height of the three-dimensional cell culture carrier may be appropriately adjusted according to the amount of cells to be obtained, but is 1 m or more and 1 m or less, preferably 3 m or more and 10 cm or less. More preferably, it is 10 m or more and 5 cm or less, and more preferably 50 m or more and 1 cm or less.
  • the bone filling material preferably contains, for example, the above-mentioned salt as appropriate.
  • Porous bone filler can be obtained by mixing salt components such as sodium chloride in the raw material and then dissolving the salt by placing the sintered body in water after sintering.
  • the cells can be taken into the bone filling material, so that the cells can be preferably cultured.
  • the sintering temperature can be lowered or the raw powder size can be increased.
  • a preferred embodiment of the three-dimensional cell culture carrier of the present invention is a three-dimensional cell culture carrier in which a drug or an adhesion-imparting agent is impregnated or applied on the surface of a bone filling material.
  • the three-dimensional cell culture carrier in which the adhesion-imparting agent is impregnated or coated on the surface of the bone filling material keeps the cells cultivated effectively because the bone filling material group continues to maintain a preferable three-dimensional structure for a long time. Will be able to.
  • the same adhesion-imparting agent as described above can be used in the same manner.
  • cultured cells may be administered in vivo, but the above-mentioned adhesion-imparting agent is excellent in biocompatibility, so it is dangerous to administer cultured cells directly in vivo. There will be little nature.
  • a method for using the bone filling material of the present invention is a chromatographic separation carrier including a bone filling material having a plurality of protrusions and having a calcium-based material.
  • the bone filling material of the present invention has preferable adsorbability and the adsorbability can be controlled by adjusting the voids of the bone filling material. Therefore, multiple bone fillers can be used as separation carriers for chromatography. As a specific method of chromatographic use, an appropriate amount of bone filler is packed into a chromatographic column and the solution is injected into the column.
  • Hiichi TCP made by Taihei Chemical Industry Co., Ltd., particle size 1 O zm
  • the binder was blended so as to be 24 parts by weight per 100 parts by weight of the raw material powder.
  • ethylene monoacetate copolymer, polybutyl methacrylate, paraffin wax, dibutyl phthalate and stearic acid were used in a mixing ratio of 30: 30: 30: 5: 5.
  • a 300 cc pressure kneader was heated to 150 ° C and charged in the order of a binder with a high melting point to a binder with a low melting point.
  • the obtained kneaded material was pulverized with a ceramic pot mill to obtain a molding material (compound or beret).
  • the mold was manufactured according to the CAD image after forming the bone filler image using CAD.
  • Fig. 13 is a design drawing of bone filling material by CAD. .
  • the mold was made of SKD 1 1 quenching material, and one with 2 molds was used.
  • the mold has one end face of the four protrusions as the gate port, and the fixed and movable mold parting surfaces are used as the deformed parts in the center line of the remaining three protrusions.
  • positions an ejector pin inside a projection part was used.
  • As the injection molding machine a 12-ton horizontal mold clamping machine was used.
  • the initial setting value for the injection pressure was 1 2 GPa.
  • the temperature of the molding machine cylinder was 130 ° C, and the mold temperature was 20 ° C.
  • FIGS. Figure 14 is a photograph replacing the drawing of the bone filling material obtained in Example 1.
  • Fig. 15 is an electron micrograph replacing the drawing of the bone filling material obtained in Example 1.
  • Fig. 16 is an electron micrograph that replaces the drawing of the bone filler obtained in Example 1 accumulated.
  • FIG. 17 shows the relationship between the sintering temperature and the bending strength of the bone filler obtained in Example 1.
  • Figure 17 shows that the higher the sintering temperature, the higher the bending strength of the resulting bone filling material. It can also be seen that the bending strength of the bone filling material obtained can be controlled by controlling the sintering temperature.
  • bone filling material multiple bone filling materials form appropriate communication holes in the living body, and living cells invade into the communication holes, so that bone regeneration is promoted. Therefore, it is preferable that the bone filling material forms an appropriate communication hole when administered in vivo. Therefore, in this test example, we examined how the bone filling material according to the present invention assembles in vivo. For comparison, we also verified whether existing artificial bone granules gathered. This artificial bone granule is obtained by pulverizing block-shaped bone filler (Olympus ospherion) into granules.
  • Fig. 18 is a CT image of micro X-rays that replaces the drawing showing the appearance of the bone filler obtained in Example 1 and the existing artificial bone product.
  • Figure 18 (A) shows how the bone filler of the present invention is assembled, and Figure 18 (B) shows how conventional artificial bone condyles are assembled.
  • Figure 18 (C) shows the bone filling material of the present invention filled in the cryotube.
  • Figure 18 (D) shows the existing artificial bone product filled in the cryotube.
  • Fig. 18 (A) From Fig. 18 (A), it can be seen that in the bone filling material of the present invention, the pods tend to settle at the joints of the pods in a self-organizing manner during accumulation. As a result, the accumulated bone fillers restrict each other's movement. It can also be seen that the void structure in which the above-described accumulation state is achieved forms a preferable communication hole. In addition, since the void structure reflects the pot length and angle of the bone filling material, it can be seen that the spatial structure can be adjusted by adjusting the pot length or angle. Therefore, it can be said that the bone filling material of the present invention not only has excellent shape retention, but can arbitrarily construct a bone conduction space.
  • the bone filling material of the present invention is filled along the cylindrical shape inside the cryotube and has excellent filling properties.
  • Fig. 18 (D) it can be seen that the existing artificial bone products are not filled along the cylinder shape inside the cryotube, resulting in poor filling (poid) (Fig. 18 ( See arrow D).
  • a void serves as a starting point for breaking stability when artificial bone cells are implanted.
  • the bone filling material of the present invention is desirably formed with appropriately sized holes and communication holes when a plurality of fillers are gathered, but excessively large holes such as poorly filled portions are formed. It is not preferred that it be formed. Therefore, it can be seen that the bone filling material of the present invention functions as a preferable bone filling material when a plurality of bone filling materials are administered.
  • the osteoblastic cell line MC 3 T 3 (MC 3 T 3-E 1 (an osteoblast-like cell line derived from the mouse calvaria)) was flattened and confluent, which was obtained in Example 1. Then, the bone filling agent unit was placed on top of it, and the culture was continued and observed with a microscope over time. Cell culture is performed on Dulbecco's Eagle modified medium (DEM medium). A medium supplemented with 10% FBS and 1% penicillin-one lebutomycin was used as a medium. The medium was changed once every 4 days. On the other hand, because of the target, bone filler was placed on the cells to which no cell line was added, and observations were made. On days 6 and 10, alkaline phosphatase (ALP) staining was performed, and osteoblasts were stained. It was confirmed that the bone filling material had good cell adhesion. The results are shown in Fig. 19.
  • Figure 19 is a photograph replacing the drawing for confirming the cell adhesion of the bone filling material.
  • Fig. 19 (A) shows a photograph after 4 days of culture without cultured cells
  • Fig. 19 (B) shows a photograph after flat culture of the osteoblast cell line MC 3 T 3 after 4 days.
  • Fig. 19 (C) shows a photograph of alkaline phosphatase (ALP) staining after 6 days of culturing, but Fig. 19 (D) shows a plane culture of the osteoblast cell line MC3T3.
  • Fig. 19 (E) shows a photograph of the alkaline phosphatase staining after 6 days of culture, and Fig.
  • FIG. 19 (F) shows a photograph of the alfa phosphatase staining after 10 days of culturing, although no cultured cells are present. Shows a photograph of the osteoblastic cell line MC 3 T 3 cultured in a plane, stained for 10 days after being cultured for 10 days.
  • Fig. 19 (A) and Fig. 19 (B) nothing was attached to the surface of the bone filling material without the cells, but in the case where the bone filling material was cultured on the cells, It can be seen that cells adhere to the surface.
  • Fig. 19 (D) From the photograph of ALP staining of a 6-day culture shown in Fig. 19 (D), it is possible to confirm that the osteoblasts are rising on the side of the bone filler.
  • Fig. 19 (F) it can be seen that the bone filling material cultured for 10 days has cells attached to the entire surface of the bone filling material. Therefore, it can be seen that the bone filling material of the present invention is also effective as a three-dimensional culture carrier.
  • the bone filling material produced by the production method of the present invention is injected into a bone defect site, an osteoporosis site or a bone extension site, or filled into a bone gap such as a bone defect site. It can be used as a carrier. Therefore, the bone filling material of the present invention is used in fields such as the pharmaceutical industry.
  • the three-dimensional culture carrier of the present invention has so far only been cultured in two dimensions, but this concept has been reversed and a carrier capable of culturing cells in three dimensions. Therefore, it can be used in the field of pharmaceutical / bioindustry using cell culture.

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Abstract

骨補填剤の新規製造方法を提供する。上記課題は,カルシウム系物質を含む原材料,及びバインダを含む材料を混練するための混練工程と;前記混練工程で得られた混練物を用いて,金型を有する射出成形機を用いた射出成形により所定の形状を持った成形体を得るための成形工程と;前記成形工程で得られた成形体に含まれるバインダを取り除き脱脂体を得るための脱バインダ(脱脂)工程と;前記脱バインダ工程後の脱脂体を加熱し,焼結し焼結体を得るための焼結工程と;を含む骨補填剤の製造方法などによって解決される。

Description

明 細 書
骨補填剤の製造方法, 骨補填剤及び 3次元細胞培養担体,クロマト グラフィー用分離担体
技術分野
[0001 ] 本発明は, 粉末射出成形法を応用した骨補填剤, 骨補填剤及び 3次元細胞 培養担体の製造方法などに関する。 より詳しく説明すると, 本発明は, 粉末 射出成形法を応用した, 複数の突起部を有する微小な骨補填剤の製造方法, 骨補填剤及び 3次元細胞培養担体などに関する。
背景技術
[0002] 従来, 事故や治療のために骨の一部を欠損した場合, 例えば欠損部に骨組 織に置換される骨補填剤を充填することにより, 欠損した骨が再生すること を促進していた。 このような骨補填剤の原料として, ハイド口キシァパタイ 卜や^— T C Pなどのリン酸カルシウム系物質や, ポリ乳酸などの生分解性 プラスチックなどが用いられていた。
[0003] 特開 2 0 0 4— 9 7 2 5 9号公報 (特許文献 1 ) には, いわゆるテトラボ ッド (登録商標) の形状をした骨補填剤 (骨固定材) が開示されている (例 えば, 同公報の図 1〜図 3 ) 。 そして, テトラポッド (登録商標) 形状の骨 補填剤を製造する方法として, 割型を用いて溶融成形する方法 (同公報の段 落 [ 0 0 1 4 ] 及び段落 [ 0 0 2 5 ] ) が開示されている。 しかしながら, このような割型を用いた溶融成形によって製造された骨補填剤は, 必ずしも 十分な強度を有さない。 また, リン酸カルシウム系物質や, 生体分解性ポリ マーを溶融成形によリ製造した場合は, 得られる骨補填剤の寸法精度や成形 密度が不ぞろいになるという問題がある。 また, 得られる骨補填剤の表面状 態がばらばらであるという問題がある。 また,同公報に記載の方法では, 量産 に向かないという問題もある。
[0004] 特開平 1 1—2 0 6 8 7 1号公報には, ポリ乳酸やハイドロキシァパタイ 卜を用いて, 射出成形した後に一軸延伸などをすることによリロッド状又は シート状の骨補填剤を製造する方法が開示されている (同公報の段落 [ 0 0 1 8 ] ) 。 ただし, 得られる骨補填剤は, ポリ乳酸などの高分子か, 又はそ のような高分子とリン酸カルシウム系物質の混合物である。 また, 同公報の 実施例では, 押出し成形によってシート状の骨補填剤を製造している (同公 報の段落 [ 0 0 2 3 ] ) 。 押出し成形では, 例えばテトラポッド状のような 複雑な形状を有する骨補填剤を製造することができない。
[0005] また, 粉末射出成形法は, 金属やセラミックスを製造するために用いられ ていた。 しかし, 粉末射出成形法は, バインダなどとして生体親和性に乏し いものを用いているので, 生体内に埋没させ, しかも積極的に生体内で置換 されるようなものを粉末射出成形法で成形するという発想はなかった。 また , 骨補填剤は, 生体内で置換されやすいものとする必要があるので, 単に力 ルシゥム系物質などの粉末を用いて粉末射出成形法により骨補填剤を成形し ても, 好ましい骨補填剤を得ることができない。
特許文献 1 :特開 2 0 0 4 _ 9 7 2 5 9号公報
特許文献 2:特開平 1 1—2 0 6 8 7 1号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0006] 本発明は, 骨補填剤を製造するための新たな方法を提供することを目的と する。
[0007] 本発明は, 形状や密度のばらつきが少ない骨補填剤の製造方法を提供する ことを目的とする。
[0008] 本発明は, 射出成形時などにおいて, 金型から離しやすい骨補填剤の製造 方法を提供することを目的とする。
[0009] 本発明は, 所定の強度を有する骨補填剤, 及びそのような骨補填剤の製造 方法を提供することを目的とする。
[0010] 本発明は, 所定の薬理効果を得ることができる骨補填剤, 及びそのような 骨補填剤の製造方法を提供することを目的とする。
[0011 ] 細胞培養は, これまで 2次元的にしか行われていなかった。 本発明は, その ような概念を覆し, 3次元的に細胞を培養できる担体を提供することを目的 とする。
[0012] 本発明は, 上記のような骨補填剤のこれまでに考えられていなかった利用 態様を提供することを目的とする。 具体的には, 3次元細胞培養担体や, ク ロマ卜グラフィー用分離担体などの用途を提供する。
課題を解決するための手段
[0013] 通常の方法に基づいて, 微小かつ複雑な形状を有する骨補填剤を粉末射出 成形法により得ようとしても, 例えば, 固定側金型に成形体が固着するなど してうまく製造することはできない。 本発明では, 好ましい物性を有する骨 補填剤を, 好ましくは量産できるように製造するため, 様々な工夫を行い完 成されたものである。 本発明は, 基本的には, 金属やセラミックスを製造す るために用いられていた粉末射出成形法を, 原料粉末としてリン酸カルシゥ ム系物質などのカルシウム系物質を用いるものに適応させて, 様々な工夫を こめて用いることにより, ひとつひとつの表面積や密度にばらつきが少なく , 骨補填剤として適切な硬度などの物性をそろえた骨補填剤を製造できると いう知見に基づくものである。 このように, ひとつひとつの骨補填剤の表面 積や密度が均一なので, 骨補填剤に薬剤を含有させた場合であっても, 適切 な量の薬剤を投与できることとなる。 さらには, 大きさが均一なので, それ ぞれの骨補填剤の強度を維持しつつも, 全体として適切な空隙率を得ること ができることとなる。 また, 所定の創作をこめた金型を用いることや, 所定 の原料を用いることで, 成形体が固定側金型に付着する事態を効果的に防止 できるという知見に基づくものである。
[0014] 本発明の骨補填剤の製造方法は, 基本的には, カルシウム系物質を含む原 材料, 及びバインダを含む材料を混練するための混練工程と;前記混練工程 で得られた混練物を用いて, 金型を有する射出成形機を用いた射出成形によ リ所定の形状を持った成形体を得るための成形工程と;前記成形工程で得ら れた成形体に含まれるバインダを取リ除き脱脂体を得るための脱バインダ ( 脱脂) 工程と;前記脱バインダ工程後の脱脂体を加熱し, 焼結し焼結体を得 るための焼結工程と; を含む骨補填剤の製造方法などに関する。
[0015] ある側面にかかる本発明の骨補填剤の製造方法は, カルシウム系物質とし て, リン酸カルシウム系物質又は炭酸カルシウム系物質のいずれか又は両方 を含むものがあげられ前記リン酸カルシウム系物質として, 水酸ァパタイ卜
, 炭酸アパタイト, フッ素アパタイト, 塩素アパタイト, β - T C P , (X - T C P , メタリン酸カルシウム, リン酸四カルシウム, リン酸水素カルシゥ ム, リン酸八カルシウム, リン酸二水素カルシウム, ピロリン酸カルシウム
, それらの塩, 又はそれら又はそれらの溶媒和物のうちいずれか 1種又は 2 種以上である, ものがあげられる。 これらを用いることで, 骨細胞と効果的 に置き換わり, 骨再生に寄与する骨補填剤を提供できる。
[0016] 本発明の製造方法により得られる骨補填剤は, 一般的に微小であり, 骨補 填剤としての適切な物性を得る必要がある。 そこで, 本発明の骨補填剤の製 造方法の好ましい側面は, 原料に加えるバインダの種類や量を特定のものと することにより, 好ましい骨補填剤を得るものである。 具体的には, 前記バ インダが, (メタ) アクリル系樹脂, ロウ滑剤, 及び滑剤を含む上記いずれか に記載の骨補填剤の製造方法があげられる。 また, バインダが, ロウ滑剤を 含み, 前記口ゥ滑剤が, 融点が 4 0 °C〜 1 0 0 °Cのワックスを含む請求項 1 に記載の骨補填剤の製造方法があげられる。 ロウ滑剤として融点の低いもの を用いるので, 金型からとりやすくなり, 効果的に骨補填剤を製造できるこ ととなる。 本発明の好ましい態様は, 前記バインダが, (メタ) アクリル系樹 脂, エチレン一酢酸ビニル共重合体, パラフィンワックス, ステアリン酸及 びジブチルフタレートを含み, 前記混練工程では, 前記(メタ) アクリル系樹 脂及び前記ェチレン一酢酸ビニル共重合体を混練機へ投入し, 混練しつつ前 記原材料, 前記パラフィンワックス及び前記ステアリン酸を混練機へ投入し , 混練しつつ前記ジブチルフタレートを混練機へ投入する, 上記いずれかに 記載の骨補填剤の製造方法である。 骨補填剤を製造することは容易ではない が, このように特定の樹脂を用いることで最適な骨補填剤を製造できる。
[0017] ある側面にかかる本発明の骨補填剤の製造方法は, カルシウム系物質を含 む原材料, 及びバインダの他にガラス成分を含む, 上記いずれかに記載の骨 補填剤の製造方法である。 骨補填剤の強度を制御できることは骨補填剤の応 用を広げることとなる。 そして, ガラス成分を含むので, 強度の高い骨補填 剤を得ることができる。
[0018] ある側面にかかる本発明の骨補填剤の製造方法は, カルシウム系物質を含 む原材料, 及びバインダの他に塩分又は糖分 (好ましくは塩分) を含む, 上 記いずれかに記載の骨補填剤の製造方法である。 本発明の骨補填剤は, 骨細 胞などの細胞を生体内又は生体外 (インビトロ) で培養することが予定され るので, できる限り細胞が付着しやすいものが望ましい。 そして, 塩分又は 糖分を含んだ原料を用いて骨補填剤を製造すれば, 後に水などに浸すことで 塩分又は糖分を取り除き, 多孔質の骨補填剤を得ることができる。 すると, 塩分又は糖分が抜けた部分が孔となり細胞の培養に好ましい物理的形状を得 ることができることとなる。
[0019] ある側面にかかる本発明の骨補填剤の製造方法は, 前記骨補填剤は, 複数
(たとえば 4つ以上) の突起部を有する形状であり, 前記金型は, 材料 (例え ば, 混練物など) を注入するための注入口が設けられる固定側金型と, 材料 を注入する際は前記固定側金型と接触するが, 成形後は前記固定側金型から 離れる可動側金型とを有し, 前記固定側金型は, 前記複数の突起部のうちあ る突起部の先端部から射出成形用の材料が注入されるように, 前記注入口を 前記先端部に位置するようにし, 前記固定側金型と前記可動側金型とのあわ せ面が端面から中心方向へ向かうにしたがって注入口方向へ傾斜する傾斜面 を有し, 前記可動側金型は所定のくさびを設けるためのへこみ部を有する上 記いずれかに記載の骨補填剤の製造方法である。 骨補填剤を製造することは 困難をともなう。 当業者であれば, 射出成形をするのであれば, 突起部ごと に成形してそれらを組み合わせる製造方法を考える。 しかし, 本発明の骨補 填剤は, 微小であり, 各突起部を別々に製造して, それらを組み合わせるこ とは困難である。 そこで, 射出成形時の金型を工夫することで, 1回の射出成 形で複数の突起部を有する射出体を得ることができるというものである。 た とえば, 前記固定側金型と前記可動側金型とのあわせ面が端面から中心方向 へ向かうにしたがって注入口方向へ傾斜する傾斜面を有するような三次元的 なあわせ面を有する金型を考案することで, 固定側金型から成形体をとりや すいものとした。 たとえば, あわせ面が平面な半割金型では, 固定側金型に 成形体が残る可能性が高くなリ, そのような場合, 成形体を金型から取り除 くことは困難となる。 そして, 金型に詰まった成形体をきれいに取り除くの は困難であった。 しかしながら, 上記の金型では, あわせ面に傾斜をつける ことで, 固定側金型に成形体が残る可能性を低くした。
[0020] 本発明に用いられる好ましい態様は, くさびの高さが, 1 m〜 1 X 1 0 2 mである。 成形体が固定側金型に取り残されると, 骨補填剤を製造できな くなる。 このくさびの部分が, 可動側金型へのくさびの役割をするので, 金 型を取り外した際に固定側金型に成形体がとり残される事態を防止できる。
[0021 ] 本発明に用いられる好ましい態様は, 前記可動側金型は, 深さが 1 m〜 2 X 1 0 // mである 1又は複数の溝を有する前記いずれかに記載の骨補填剤 の製造方法である。 成形体が固定側金型に取り残されると, 骨補填剤を製造 できなくなる。 この溝の部分が, 可動側金型部分の表面積を増やすことにな るので, 金型を取り外した際に固定側金型に成形体がとリ残される事態を防 止できる。
[0022] 本発明に用いられる好ましい態様は, 前記骨補填剤は, 4つの突起部を有 する形状であり (好ましくは 4つの突起が正四面体の各頂点の方向へ延びる いわゆるテトラポッド状である) , 前記可動側金型側には, 突起部の内側に 位置するように突き出しピンを配置する上記いずれかに記載の骨補填剤の製 造方法である。 金型から取り外すことは射出成形では非常に重要である。 こ の態様では, 突起部の内側に位置するように (ひとつの突起部の先端の反対 方向から, 中心やそのひとつの突起部の先端方向に向けて移動するように) 突き出しピンを配置するので, 効果的に成形体を取り外すことができる。
[0023] 本発明に用いられる好ましい態様は, 前記骨補填剤は, 複数の突起部を有 する形状であり, 前記金型は, 固定側金型と, 材料を注入する際は前記固定 側金型と接触するが, 成形後は前記固定側金型から離れる可動側金型とを有 し, 射出成形用の材料が注入される注入口を前記固定側金型と前記可動側金 型とのあわせ面に位置するようにし, 前記固定側金型と前記可動側金型との あわせ面が端面から中心方向へ向かうにしたがって前記骨補填剤の中心方向 へ傾斜する傾斜面を有し, 前記可動側金型は所定のくさびを設けるための溝 を有する, 上記いずれかに記載の骨補填剤の製造方法である。 射出成形時の 金型を工夫することで, 1回の射出成形で複数の突起部を有する射出体を得る ことができるというものである。
[0024] ある側面にかかる本発明の骨補填剤の製造方法は, 前記脱バインダ工程は , 1 1 0°C〜3 0 0°Cの第一の維持期間に達成するまでの間, 1 °CZ時間〜 3 X 1 0 2°CZ時間 (好ましくは 1 0°CZ時間〜 2 X 1 0 2°CZ時間) で昇温 する昇温工程を含む, 前記に記載の骨補填剤の製造方法である。 脱バインダ 工程は, たとえば, バインダに含まれる樹脂の熱分解温度に応じて, 複数段 階の昇温時間と維持期間を有する。 このように多段階に温度を上げて脱バイ ンダを行うので, 熱分解温度が低い樹脂から効果的に熱分解させることがで き, 効果的に脱バインダを行うことができる。 そして, 特に熱分解温度の低 い樹脂を効果的に熱分解させることで, 焼結性を上げることができる。 本発 明では, 上記のように温度を上げるので, 効果的に熱分解温度の低い樹脂を 熱分解させることができる。
[0025] ある側面にかかる本発明の骨補填剤の製造方法は, 前記焼結工程で得られ た焼結体に薬剤を含浸又は塗布する工程を含む上記いずれかに記載の骨補填 剤の製造方法である。 また, 本発明の好ましい態様は, 前記薬剤として, 骨 •軟骨形成促進剤 (軟骨形成促進因子を含む) , 関節疾患治療剤, 骨 ·軟骨 疾患予防 ·治療剤, 骨再生剤, 骨吸収抑制物質, 血管新生促進剤, 抗菌剤, 抗生物質又は抗癌剤の 1種又は 2種以上を用いる上記いずれかに記載の骨補 填剤の製造方法である。 従来骨補填剤は, 単に欠損部などに投与して骨を再 生することしか意図されていなかった。 本発明の骨補填剤では, その骨補填 剤に薬剤を塗布することで, 骨の再生を予防するほか, 感染などを予防する ことができるというものである。 すなわち, 本発明は, 表面に薬剤が含浸又 は塗布された複数の突起部を有し, カルシウム系物質を有する骨補填剤をも 提供する。
[0026] ある側面にかかる本発明の骨補填剤の製造方法は, 前記焼結工程で得られ た焼結体に接着性付与剤を含浸又は塗布する工程を含む, 上記いずれかに記 載の骨補填剤の製造方法である。 前記接着性付与剤としてトロンビンがあげ られる。 また, 本発明のある実施態様は, 上記に記載の骨補填剤の製造方法 に従って複数の骨補填剤 (または焼結体) を製造し, 2種類の接着性付与剤 を含有する組成物を用意し, ある骨補填剤群に第 1の組成物を含浸又は塗布 して第 1の骨補填剤群とし, ある骨補填剤群に第 2の組成物を含浸又は塗布 して第 2の骨補填剤群とし, 前記第 1の骨補填剤群と前記第 2の骨補填剤群 を含む骨補填剤群を骨補填剤として用い, 前記第 1の組成物は, 下記一般式(
I) 又は(I I)で示される化合物か, 下記一般式 (I I I) で示される繰返し単位 を 3〜 8個含む化合物を 1種又は 2種以上含有する第 1の化合物, 及び第 1 の希釈剤 (又は担体) を具備し, 前記第 2の組成物は, 下記一般式(I) 又は(
I I)で示される化合物か, 下記一般式 (I I I) で示される繰返し単位を 3〜8 個含む化合物を 1種又は 2種以上含有する第 2の化合物, 及び第 2の希釈剤 を具備する請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法である。 X _ (OCH2C H2) n-X2 (I)
(式(I)中, X 及び X2は同一又は異なり, -R1C00NHS (R1は, d-C?アルキレン 基を示す。 ) , -C0R1C00NHS (R1は, - アルキレン基を示す。 ) , -N0C0R1- R 2 (R1は, CrC?アルキレン基を示し, R2は, マレイミド基を示す。 ) , -R1NH2 ( R1は, - アルキレン基を示す。 ) , -R'SH (R1は, d-C?アルキレン基を示す o ) 又は- C02PhN02(Phは, o-,m-又は P-フエ二レン基を示す)を示し, nは, 80 〜1000の整数を示す。 )
[0027] [化 3]
Figure imgf000011_0001
[0028] (式 (I I) 中, X,ト ^Χ,Μは, それぞれ同一又は異なり, -R1C00NHS (R1は, C 广 アルキレン基を示す。 ) , -C0R1C00NHS (R1は, d-C?アルキレン基を示す。
) , -N0C0R1- R2 (R1は, i^-C?アルキレン基を示し, R2は, マレイミド基を示す 。 ) , -R1NH2 (R1は, CfC?アルキレン基を示す。 ) , -R'SH (R1は, C'-C?アルキ レン基を示す。 ) 又は- C02PhN02(Phは, o-,m-又は P-フエ二レン基を示す)を示 し, ^〜 ^は, それぞれ同一又は異なり, 20〜250の整数を示す。 )
[0029] [化 4]
Figure imgf000011_0002
[0030] (式 (I I I) 中, XMは, -R'COONHS (R1は, - アルキレン基を示す。 ) , -C 0R1C00NHS, -N0C0R1- R2 (R1は, - アルキレン基を示し, R2は, マレイミド 基を示す。 ) , -R1NH2 (R1は, CfC?アルキレン基を示す。 ) , -R'SH (R1は, C- C7アルキレン基を示す。 ) 又は- C02PhN02(Phは, o-,m-又は P-フエ二レン基を示 す。 )を示し, nmは 10〜150の整数を示す。 ) 。
[0031] 上記のさらに好ましい態様は, 前記第 1の化合物は, 一般式 ( 又は (I I ) において, X , X 2, 又は Χ Μ—^ Χ , Μが, それぞれ同一又は異なり, -N0C 0R1-R2又は- R1NH2である化合物を 1種又は 2種以上含有し, 前記第 2の化合物 は, 一般式 ( 又は (I において, X , X 2, 又は Χ , Η Χ , Μが, それ ぞれ同一又は異なり, -C0R1C00NHS, -R1SH又は- C02PhN02 (Phは, 0-, 01-又は -フ ェニレン基を示す)である化合物を 1種又は 2種以上含有する骨補填剤の製造 方法である。
[0032] 骨補填剤は, 生体に投与されることが意図される。 そして, 生体内で, 複 数の骨補填剤が結合しあって, 立体構造を維持することが望ましい。 従来の 骨補填剤では, 立体構図が崩れやすぐ 従って, 強度に乏しいものであった 。 しかし, 上記のような接着性付与剤を用いることで, 骨補填剤同士の接着 性や骨への接着性を高めて, 立体構造を維持できることとなる。 また, 接着 性付与剤が熱で変性しにくいものの場合は, 原料粉末に接着性付与剤を混ぜ ておき接着性付与剤が粉体混合された骨補填剤を得てもよい (このような場 合, 骨補填剤の表面にも接着性付与剤が存在するほか, 表面が骨と置換され 新たに現れる表面にも接着性付与剤が存在するので接着性を維持できること となる) 。 また, 接着性付与剤は, 成形体又は焼結体の表面に粉状のまま散 布してもよい。 さらに, 複数の骨補填剤と粉末の接着性付与剤とを混合し適 宜攪拌することにより粉体混合し, これにより骨補填剤の表面に接着性付与 剤を付着させてもよい。 すなわち, 本発明は, 表面に接着性付与剤が含浸, 塗布又は粉体混合された複数の突起部を有し, カルシウム系物質を有する骨 補填剤をも提供する。
[0033] ある側面にかかる本発明の骨補填剤の製造方法は, 前記複数の突起部を有 する骨補填剤は, 正四面体の中心から各頂点へ向けた方向に伸びる 4つの突 起部を有する形状である前記に記載の骨補填剤の製造方法である。 このよう な形状を有する骨補填剤であれば, 好ましい連通孔などを形成でき, 細胞な どを容易に培養できることとなる。
[0034] ある側面にかかる本発明の骨補填剤の利用方法は, 複数の突起部を有し, カルシウム系物質を有する上記いずれかの骨補填剤を含む 3次元細胞培養担 体である。 この 3次元細胞培養担体の好ましい態様は, 前記骨補填剤は, そ の表面に薬剤又は接着性付与剤が含浸, 塗布又は粉体混合された骨補填剤で ある 3次元細胞培養担体である。 従来, 細胞培養は, シャーレ内など 2次元的 に培養することのみが意図されていた, 本発明によれば, 効果的に 3次元で 細胞をインビトロ培養できることとなる。
[0035] ある側面にかかる本発明の骨補填剤の利用方法は, 複数の突起部を有し, カルシウム系物質を有する骨補填剤を含むクロマ卜グラフィー用分離担体で ある。 後述の試験例で実証されたとおり, 本発明の骨補填剤は, 好ましい吸 着性などを有するものであり, さらにその吸着性は, 骨補填剤の空隙などを 調整することにより制御できる。 したがって, 複数の骨補填剤を, クロマト グラフィー用の分離担体として用いることができる。
発明の効果
[0036] 本発明によれば, 骨補填剤を製造するに当たり, 原料粉末としてリン酸力 ルシゥム系物質を用いるものに適応させた粉末射出成形法を用いたので, 形 状の精度が高ぐ 体積のばらつきが少ない骨補填剤の製造方法を提供できる
[0037] 本発明によれば, バインダとして所定のワックスを含むものを用いたので , 金型から離しやすい骨補填剤の製造方法を提供できる。
[0038] 本発明によれば, 実施例で実証されたとおり, 所定の強度を有する骨補填 剤, 及びそのような骨補填剤の製造方法を提供できる。
[0039] さらに, 本発明の骨補填剤は, 成形体の表面などに薬剤を塗布することで , 所定の薬理効果を有する薬剤として機能しうるので, 本発明によれば, 所 定の薬理効果を得ることができる骨補填剤, 及びそのような骨補填剤の製造 方法を提供できる。
[0040] 細胞培養は, これまで 2次元的にしか行われていなかつたが, 本発明によれ ば, 後述の実施例で実証されたとおり, そのような概念を覆し, 複数の骨補 填剤を効果的に用いることで 3次元的に細胞を培養できる担体を提供できる [0041] 本発明は, 上記のような骨補填剤のこれまでに考えられていなかった利用 態様を提として 3次元細胞培養担体や, クロマ卜グラフィー用分離担体など の用途を提供できる。
図面の簡単な説明
[0042] [図 1]図 1は, 本発明の骨補填剤の製造方法において用いられる金型の例を示 す概念図である。
[図 2]図 2は, テトラポッド形状の骨補填剤の例を説明するための概念図であ る。 図 2 (A) は, 側面図, 図 2 (B) は上面図, 図 2 (C) は斜視図を示 す。
[図 3]図 3は, 頭切テトラポッド形状の骨補填剤の例を説明するための概念図 である。 図 3 (A) 及び図 3 (B) は, 側面図を示し, 図 3 (C) は上面図 を示し, 図 3 (D) は斜視図を示す。
[図 4]図 4は, 3つの突起部を有する骨補填剤の例を説明するための概念図で ある。 図 4 (A) は斜視図を示し, 図 4 (B) は上面から見た図を示す。
[図 5]図 5は, 半球状の骨補填剤の例を説明するための概念図である。 図 5 ( A) は斜視図を示し, 図 5 (B) は下面から見た図を示す。
[図 6]図 6は, 下面に 1または複数のくりぬきを有する骨補填剤の例を説明す るための概念図である。 図 6 (A) は斜視図を示し, 図 6 (B) は下面から 見た図を示す。
[図 7]図 7は, 双頭状の骨補填剤の例を説明するための概念図である。 図 7 (
A) は斜視図を示し, 図 7 (B) 及び図 7 (C) は側面図を示す。
[図 8]図 8は, 胴体部に突起部を有する骨補填剤の例を説明するための概念図 である。 図 8 (A) は斜視図を示し, 図 8 (B) は側面図を示す。
[図 9]図 9は, 十字状の骨補填剤の例を説明するための概念図である。 図 9 (
A) は斜視図を示し, 図 9 (B) は上面図を示し, 図 9 (C) は側面図を示 し, 図 9 (D) は底面図を示す。
[図 10]図 1 0は, 略平面状の骨補填剤の例を説明するための概念図である。 図 1 0 (A) は斜視図を示し, 図 1 0 (B) は上面図を示し, 図 1 0 (C) は側面図を示す。
[図 11 ]図 1 1は, 平面の一端または両端に突起部を有数する骨補填剤の例を 説明するための概念図である。
[図 12]図 1 2は, 傾斜する上面を有数する骨補填剤の例を説明するための概 念図である。 図 1 2 ( A) は斜視図を示し, 図 1 2 ( B ) は側面図を示す。
[図 13]図 1 3は, 骨補填剤の C A Dによる設計図である。
[図 14]図 1 4は, 実施例 1で得られた骨補填剤の図面に替わる写真である。
[図 15]図 1 5は, 実施例 1で得られた骨補填剤の図面に替わる電子顕微鏡写 真である。
[図 16]図 1 6は, 実施例 1で得られた骨補填剤が集積化したものの図面に替 わる電子顕微鏡写真である。
[図 17]図 1 7は, 実施例 1で得られた骨補填剤の焼結温度と曲げ強度の関係 である。
[図 18]図 1 8は, 実施例 1で得られた骨補填剤と, 既存の人工骨製品が集合 した様子を示す図面に替わるマイクロ X線による C T画像である。 図 1 8 (A) は, 本発明の骨補填剤が集合した様子を示し, 図 1 8 (B)は従来の人工骨顆粒 が集合した様子を示す。 図 1 8 (C) は, 本発明の骨補填剤がクライオチュー ブ内で充填された様子を示す。 図 1 8 (D) は, 既存の人工骨製品がクライオ チューブ内で充填された様子を示す。
[図 19]図 1 9は, 骨補填剤の細胞接着性を確認するための図面に替わる写真 である。 図 1 9 (A)は培養細胞がないものの 4日間培養後の写真を示し, 図 1 9 (B)は骨芽系細胞株 M C 3 T 3を平面培養し 4日間培養後の写真を示し, 図 1 9 (C)は培養細胞がないものの 6日間培養後にアルカリフォスターゼ (ALP) 染色したものの写真を示し, 図 1 9 (0)は骨芽系細胞株!\ 1〇3丁3を平面培養 し 6日間培養後にアルカリフォスターゼ染色したものの写真を示し, 図 1 9 (E )は培養細胞がないものの 10日間培養後にアル力リフォスターゼ染色したもの の写真を示し, 図 1 9 (F)は骨芽系細胞株 M C 3 T 3を平面培養し 10日間培養 後にアル力リフォスターゼ染色したものの写真を示す。 符号の説明
1 金型の溝を合わせた形状
2注入口に対応する部分
3 あわせ面
4 くさび
1 1 骨補填剤
12 突起部
13 先端部
21 穴部
22 <リぬき部
23 骨補填剤の厚さ
31 胴体部
32 頭部
33 頭部
42 足部
43 テーブル部
発明を実施するための最良の形態
[0044] [骨補填剤の製造方法]
以下, 本発明の骨補填剤の製造方法について説明する。 本発明の骨補填剤 の製造方法は, 基本的には, カルシウム系物質を含む原材料, 及びバインダ を含む材料を混練するための混練工程と;前記混練工程で得られた混練物を 用いて, 金型を有する射出成形機を用いた射出成形により所定の形状を持つ た成形体を得るための成形工程と;前記成形工程で得られた成形体に含まれ るバインダを取り除き脱脂体を得るための脱バインダ (脱脂) 工程と;前記 脱バインダ工程後の脱脂体を加熱し, 焼結し焼結体を得るための焼結工程と を含む突起部を有する骨補填剤の製造方法である。 なお, 成形体の後処理を 行うための後処理工程など公知の工程を適宜含んでもよい。
[0045] 本発明の骨補填剤の製造方法によって得られた骨補填剤は, ひとつひとつ の骨補填剤の大きさが均一なので, 骨補填剤に薬剤を含有させた場合であつ ても, 適切な量の薬剤を投与できることとなる。 さらには, 密度が均一であ リしかも大きさを制御できるので, それぞれの骨補填剤の強度を維持しつつ も, 複数の骨補填剤を投与した場合に適切な空隙率を得ることができること となる。 以下, 骨補填剤の製造方法の各工程について説明する。
[0046] [混練工程]
混練工程は, カルシウム系物質を含む原材料, 及びバインダを含む材料を 混練するための工程である。 原料として, 粉末の原料を用いることが好まし い。 混練工程では, 原料粉末とバインダなどの副素材とを混ぜ, 射出成形に 適した状態のものとする。
[0047] [原料粉末の種類]
原料粉末として, カルシウム系の物質があげられる。 前記カルシウム系物 質は, リン酸カルシウム系物質, 炭酸カルシウム系物質, 乳酸カルシウム及 びダルコン酸カルシウムがあげられ, これらの中ではリン酸カルシウム系物 質又は炭酸カルシウム系物質が好ましい。 原料粉末としてのリン酸カルシゥ ム系物質を, より具体的に説明すると, 水酸アパタイト, 炭酸アパタイト, フッ素アパタイト, 塩素アパタイト, β - T C P , ひ一 T C P , メタリン酸 カルシウム, リン酸四カルシウム, リン酸水素カルシウム, リン酸水素カル シゥムリン酸二水素カルシウム, ピロリン酸カルシウム, それらの塩, 又は それら又はそれらの溶媒和物二水和物などのいずれか 1種または 2種以上が あげられ, これらの中では )S _ T C P, 又は水酸アパタイトが好ましい。 ま た, 炭酸カルシウム系物質として, 炭酸カルシウム及び炭酸水素カルシウム があげられ, これらの中では炭酸カルシウムが好ましい。 ただし, 原料粉末 は, これらに特に限定されず, 骨補填剤の原料として用いられる公知のもの を適宜用いることができる。
[0048] [原料粉末の大きさ]
原料粉末は, 小さすぎると多くのバインダが必要となり, 得られる骨補填 剤の物性が悪くなる。 一方, 原料粉末が大きすぎると, 成形機のスクリュー とシリンダとの隙間に入り込んで嚙む場合や, 焼結が進まない場合がある。 本発明では, 基本的には粉末射出成形を行うが, 金属を原料粉末とするもの では必ずしも無い。 よって, 実験を行った結果, 原料粉末の大きさは, 例え ば, 0 . 0 1 m〜 1 0 0 m ( 0 . 0 1 m以上 1 0 0 m以下。 以下同 様。 ) があげられ, 好ましくは 0 . 1 m〜2 0 mである。 通常の粉末冶 金では, 例えば, 1 0 0 m程度の大きさの粉末を用いる。 例えば, 特開 200 4-97259号公報 (上記特許文献 1 ) では, 粒径が 1 5 0 m以下の水酸ァパタ イト粉を用いている (同公報の段落 [0025] ) 。 しかし, 本発明では, 原料粉 末をバインダと混合し, 混練したものの流動性をよくし, 焼結後の密度を向 上させるために比較的小さい粒径を有する粉末を用いることが好ましい。 一 方, 本発明によって製造される骨補填剤は, ある程度の強度が要求されるも のの, 生体内に埋め込んだ場合に破骨細胞などにより侵食されることが想定 される。 そのような観点からは, 粉末の大きさをあえて 0 . 1 m〜5 0 m, 好ましくは 0 . 5 IT!〜 1 0 mとしてもよい。
[副素材]
混練工程では, バインダなどの原材料以外の材料 (1又は複数種類の化合 物) を, 原材料に混ぜる。 このようなバインダとして, (メタ) アクリル系 樹脂, ロウ滑剤, (好ましくは(メタ)アクリル系樹脂以外の熱可塑性樹脂) , 及び滑剤を含むものがあげられる。 メタクリル系樹脂又はアクリル系樹脂 として, メタクリル樹脂又はアクリル樹脂があげられ, 具体的には n _プチ ルメタクリレート又はメチルメタクリレートの重合体, 又は n _ブチルメタ クリレー卜及びメチルメタクリレー卜の共重合体があげられる。 メタクリル 系樹脂又はアクリル系樹脂の分子量は, 特に限定されず, 得られる骨補填剤 の物性を損なわないよう適宜調整すればよいが, 例えば, 重量平均分子量で 1 X 1 0 3〜 1 X 1 0 5があげられる。 バインダにおけるメタクリル系樹脂又 はアクリル系樹脂の含有量は, 特に限定されず, 得られる骨補填剤の物性を 損なわないよう適宜調整すればよいが, 例えば, 1重量%〜5 0重量%があ げられる。 [0050] ロウ滑剤として, 融点が 4 0 °C〜 1 0 0 °Cのワックスがあげられ, 好まし くは 4 0 °C〜7 0 °Cである。 このような融点を有するワックスとして, 例え ば, 公知のパラフィンワックスを適宜用いることができる。 このような融点 を有するヮックスを用いることで, 射出成形時に成形体を金型からはずしゃ すくすることができる。 また, 融点が, 6 0 °C〜6 5 °Cであるロウ滑剤を用 いれば, 金型をそれほど冷却せずに成形体を取り出すことができるので, よ リ好ましい。
[0051 ] ロウ滑剤の例として, 流動パラフィン, スクワレン, スクヮランなどの炭 化水素油;ォレイン酸, トール油, 及びィソステアリン酸などの高級脂肪酸 ; ラウリルアルコール, ォレイルアルコール, イソステアリルアルコール, 及びォクチルドデカノールなどの高級アルコール;, メチルポリシロキサン , メチルフエ二ルポリシロキサン, メチルハイドロジエンポリシロキサン, 及びデカメチルポリシロキサンなどのシリコーン油; ミリスチン酸イソプロ ピル, パルミチン酸イソプロピル, ラウリン酸へキシル, ォレイン酸ォレイ ル, ォレイン酸デシル, ミリスチン酸ォクチルドデシル, ジメチルオクタン 酸へキシルデシル, フタル酸ジェチル, 及びフタル酸ジブチルなどのエステ ル; アボカド油, ツバキ油, タートル油, マカデミアナッツ油, トウモロコ シ油, ゴマ油, パーシック油, 小麦胚芽油, サザン力油, ヒマシ油, アマ二 油, サフラワー油, 綿実油, エノ油, 大豆油, 落花生油, 茶実油, カャ油, コメヌ力油, ホホバ油, キヨ一ニン油, ォリーブ油, 力ロット油, グレープ シード油, ナタネ油, ツバキ油, ホホバ油, 卵黄油, ラノリン油及びミンク 油などの動植物油類;及びグリセリン, ジグリセリン, トリグリセリン, 卜 リオクタン酸グリセリン, 及び卜リイソパルミチン酸グリセリンなどのグリ セリンの 1種又は 2種以上があげられる。 なお, ロウ滑剤の融点は, これら の原料の分子量や組成比を適宜調整することにより調整できる。
[0052] ロウ滑剤の分子量は, 特に限定されず, 得られる骨補填剤の物性を損なわ ないよう適宜調整すればよいが, 例えば, 重量平均分子量で 1 X 1 0 2〜 1 X 1 0 6があげられる。 バインダにおけるロウ滑剤の含有量は, 特に限定されず , 得られる骨補填剤の物性を損なわないよう適宜調整すればよいが, 例えば , 1重量%〜 5 0重量%があげられる。
[0053] 熱可塑性樹脂として, ポリアセタール樹脂, (メタ) アクリル樹脂, ポリ ォレフィン樹脂, エチレン一酢酸ビニル共重合体, 又はポリビニルプチラー ルのうちいずれか 1種又は 2種以上を用いることができる。 ただし, 本発明 では, 熱可塑性樹脂として (メタ) アクリル樹脂と (メタ) アクリル系樹脂 以外の樹脂を有するものが好ましい。 これらの中では, エチレン一酢酸ビニ ル共重合体が好ましい。
[0054] 熱可塑性樹脂の分子量は, 特に限定されず, 得られる骨補填剤の物性を損 なわないよう適宜調整すればよいが, 例えば, 重量平均分子量で 1 X 1 0 3〜 1 X 1 0 5があげられる。 バインダにおけるロウ滑剤の含有量は, 特に限定さ れず, 得られる骨補填剤の物性を損なわないよう適宜調整すればよいが, 例 えば, 1重量%〜 5 0重量%があげられる。
[0055] 滑剤 (ロウ滑剤以外の滑剤) として, ステアリン酸, ステアリン酸の塩, ステアリン酸又はその塩の水和物, C^—C sアルキルステアリン酸 (C^— C 5アルキルは炭素数が 1〜 5のアルキル基を示す。 以下同様である) ;又はこ れらのいずれかと,ポリエチレングリコール又はポリグリセンがあげられる。 滑剤含有量は, 特に限定されず, 得られる骨補填剤の物性を損なわないよう 適宜調整すればよいが, 例えば, 0 . 5重量%〜 1 5重量%があげられる。 これら滑剤を用いるので, 成形体を金型から容易に取り出すことができる。 なお, 滑剤は, 分散剤として機能してもよい。
[0056] そのほかバインダを構成する化合物として, フタル酸エステル類があげら れる。 フタル酸エステル類は, 生体への危険性が報告されているが, 本発明 の好ましい態様では, バインダをほぼ完全に熱分解させるので, このような 生体親和性に乏しい化合物をもバインダに含めることができる。 このような フタル酸エステル類として, ジブチルフタレー卜などの d—C sアルキルフ タレートがあげられる。 後述する実施例で実証されたように, このようなフ タル酸エステル類をあえて用いることで, より好ましい物性を有する骨補填 剤を得ることができた。
[0057] フタル酸エステル類の分子量は, 特に限定されず, 得られる骨補填剤の物 性を損なわないよう適宜調整すればよいが, 例えば, 重量平均分子量で 1 X 1 0 4〜 1 X 1 0 7があげられる。 フタル酸エステル類は, 揮発性に乏しいも のが好ましい。 バインダにおけるフタル酸エステル類の含有量は, 特に限定 されず, 得られる骨補填剤の物性を損なわないよう適宜調整すればよいが, 例えば, 0重量%〜 2 0重量%があげられ, 好ましくは 0 . 5重量%〜 1 5 重量%である。
[0058] [バインダの添加量]
バインダは, 後の脱バインダ工程などで, 熱分解することなどにより除去 される。 すなわち, バインダが存在した部分は, 基本的には空隙となる。 よ つて, 原材料に加えるバインダの量を制御することで, 得られる骨補填剤の 空隙率や強度を調整できる。 ただし, 一般的には, バインダは, 原材料の粒 子間を埋めるに十分なだけの量が必要とされる。 なぜなら, バインダの添加 量が少なければ, 適切な流動性を得ることができず, ショートモールドゃゥ エルドなどの成形欠陥や, 得られる成形体の形状や密度がばらつく原因とな る。 よって, バインダの添加量として, 原材料の重量を 1 0 0重量部とした とき, バインダの添加量として, 1 0重量部〜 1 0 0重量部があげられ, 2 0重量部〜 5 0重量部でもよい。 原材料とバインダにおけるバインダの配合 割合は, 2 5容積%〜 7 0容積%があげられ, 好ましくは 3 0容積%〜 5 5 容積0 /oであり, さらに好ましくは 3 5容積%〜 4 5容積%である。
[0059] [ガラス成分の添加]
本発明の骨補填剤の製造方法の好ましい態様は, "カルシウム系物質を含 む原材料, 及びバインダを含む材料" に, ガラス成分を含む骨補填剤の製造 方法である。 ガラス成分として, 二酸化ケイ素を主成分とする石英ガラス; B 2 03を 5重量%〜2 0重量%含有するホウケィ酸ガラス;鉛を 5重量%〜 4 0重量%含有する鉛ガラス;力リウムを 5重量%〜 3 0重量%含有する力 リウムガラス; フッ化ナトリウム, フッ化アルミニウム, 及びフッ化スト口 ンチウムを含むフルォロアルミノシリケ一卜ガラス;又はそれらのガラスに , ホウ酸, 酸化ランタン, 酸化ガドリニウム, 酸化ニオブ, 酸化ジルコニゥ ム, 又はバリウムの 1種又は 2種以上を適宜混入したもの; を適宜用いるこ とができる。 ガラス成分をあえて加えることで, 焼結体の焼結性をあえて低 めて, 微小なクラックゃ孔を入れることができ, その結果細胞を培養するた めに好ましい骨補填剤を得ることができる。 一方, ガラス成分は, 骨補填剤 の強度を高めるので, クラックゃ孔を生じても, 好ましい強度を有する骨補 填剤を得ることができると考えられる。 ガラス成分として, チタン, チタン 合金, コバルト一クロム合金, ステンレス, アルミナ, ジルコニァを用いて もよいし, それらの適量を適宜混合してもよい。 アパタイト (c a i。 (P O 4
) 6 0) などのリン酸カルシウム系結晶や C a O— S i 0 2— M g O— P 205 系結晶化ガラスなどのリン酸カルシウム系結晶化ガラスを適宜用いてもよい
[0060] ガラス成分の添加量は, 要求される骨補填剤の物性に応じて適宜調整すれ ばよいが, 例えば, 原材料の重量を 1 0 0重量部としたとき, ガラス成分の 添加量として, 1重量部〜 2 0重量部があげられ, 2重量部〜 1 0重量部で もよい。 混練材におけるガラス成分の配合割合は, 1容積%〜 2 0容積%が あげられ, 好ましくは 2容積%〜1 0容積%であり, さらに好ましくは 3容 積%〜1 0容積%である。
[0061] [塩分又は糖分の添加]
本発明の骨補填剤の製造方法の好ましい態様は, "カルシウム系物質を含 む原材料, 及びバインダを含む材料" に, 塩分又は糖分 (好ましくは塩分) を含む, 骨補填剤の製造方法である。 このような塩分又は糖分を含めば, 焼 結体の焼結性をあえて低めて, 微小なクラックゃ孔を入れることができ, そ の結果細胞を培養するために好ましい骨補填剤を得ることができる。 また, 骨補填剤を得た後に, 水などに浸漬することで, 塩分又は糖分を除去し, 多 孔質な骨補填剤を得ることができるので, 細胞を培養するために好ましい骨 補填剤を得ることができる。 塩分又は糖分は, 公知の塩分又は糖分を適宜用 いることができる。 塩分として, 水などで溶解し, バインダが熱分解される 温度で熱分解されないもの, 特に無機塩が好ましぐ 具体的には, 塩化ナト リウム, 塩化カリウム, 塩化カルシウム, 又は炭酸カルシウム, があげられ る。 糖分として, ショ糖, ブドウ糖, 果糖など公知の糖分を適宜用いること ができる。 なお, 塩分又は糖分とは別に, もしくは塩分又は糖分とともに熱 分解性成分を適宜含むものは本発明の好ましい態様である。 熱分解性成分と は, 混合工程では, 熱分解しないが, 成形工程や焼結工程, 又は成形工程や 焼結工程における加熱温度よリも高い温度において熱分解する成分を意味す る。 そのような熱分解成分を適宜含有すれば, 成形中, 焼結中, 焼結後のい ずれかの段階で熱分解されるので, 適切な空隙を有する骨補填剤を得ること ができる。
[0062] 塩分又は糖分の添加量は, 要求される骨補填剤の物性に応じて適宜調整す ればよいが, 例えば, 原材料の重量を 1 0 0重量部としたとき, 塩分又は糖 分の添加量として, 1重量部〜 2 0重量部があげられ, 2重量部〜 1 0重量 部でもよい。 混練材における塩分又は糖分の配合割合は, 1容積%〜3 0容 積%があげられ, 好ましくは 2容積%〜2 0容積%であり, さらに好ましく は 3容積%〜1 0容積%である。 なお, 熱分解性成分を添加する場合も塩分 又は糖分と同様の量を添加すればよい。
[0063] [混練]
混練工程では, 上記した原料粉末とバインダなどとを混合する。 これによ リ射出成形用の材料であるコンパウンドを得る。 原料粉末が均一に混合され ていなければ, 成形体の形状寸法が悪くなるなどの問題が生ずる。 特に, 本 発明の製造方法によリ得られる骨補填剤は, 薬物の投与量を一定にする観点 から, 一つ一つの形状が一定であることが望ましいので, できるだけ原料を 均一に混合することが望ましい。
[0064] 混練工程における温度は, バインダの種類などに応じて適宜調整すればよ いが, 温度が低いと混ざらないし, 温度が高いとバインダが熱分解してしま うので, 1 1 0 °C〜 2 4 0 °Cがあげられ, 好ましくは 1 3 0 °C〜 1 9 0 °Cで あり, より好ましくは 1 4 0°C〜 1 6 0°Cである。
[0065] 混練工程における時間は, 原料を均一に混練するためには長時間を必要と し, 時間が長すぎれば混練中にバインダが熱分解することがあるため, バイ ンダの種類などに応じて適宜調整すればよいが, 3 0分〜 5時間があげられ , 4 5分〜1 . 5時間でもよい。
[0066] 混練工程における混練機として, 例えば, 加圧式ニーダー, 一軸又は二軸 の押出式ニーダーを適宜使用できる。 本発明により得られる骨補填剤は, 移 植に用いることが考えれる医療機器であるから, 混練機の羽根が磨耗して不 純物が混入する事態を避けることが好ましい。 このような観点から, 混練機 の羽根は高硬度の高いものを用いることが望ましぐ T i Nコーティングな どの表面保護層が形成されるように表面処理が施されている羽根を用いるこ とが好ましい。
[0067] 混練工程は, 例えば以下のようにすればよい。 あらかじめ設定した温度に ニーダーを加熱した後, 融点が高いバインダをはじめに混練機へ投入する。 バインダの溶融が進んだ後に原料粉末を投入する。 その後, 融点が低いバイ ンダと原料粉末とをともに混練機へ投入し, 1 Z 2容積量〜 4 Z 5容積量の 原料を投入した後, D B P (ジブチルフタレート) などの低揮発分を投入し , その後, 残りの原材料を投入する。 このように, 高融点のバインダ (高粘 性) と原料粉末をはじめに混練することで, 粉末の凝集を分散させる効果を 得ることができた。
[0068] 具体的には, (メタ) アクリル系樹脂及び前記エチレン一酢酸ビニル共重合 体を混練機へ投入し, 混練しつつ前記原材料, 前記パラフィンワックス及び 前記ステアリン酸を混練機へ投入し, 混練しつつ前記ジブチルフタレートを 混練機へ投入するものがあげられる。 このように混練を行うことで, 射出成 形用の材料であるコンパウンドを得ることができる。
[0069] ただし, 本発明では, 得られる骨補填剤が, 将来的には骨と置き換わるも のであるから, あえて成形品に微小なクラックを入れて, 骨と置き換わるこ とを促進してもよい。 そのような観点からは, 例えば, 混練時間を 1 5分〜 3 0分としてもよぐ 混練温度を 8 0 °C〜 1 0 0 °Cとしてもよい。
[0070] [成形工程]
成形工程は, 射出成形により所定の形状を持った成形体を得るための工程 である。 骨補填剤は, 正四面体の中心から各頂点へ向けた方向に伸びる 4つ の突起部を有する形状が好ましいので, 以下このような骨補填剤を製造する ための金型の例を説明する。 図 1は, 本発明の骨補填剤の製造方法において 用いられる金型の例を示す概念図である。 図中 1は, 金型の溝を合わせた形状 を示し, 2は注入口に対応する部分を示し, 3はあわせ面を示し, 4はくさびを 示す。 前記金型は, 材料を注入するための注入口 (ゲート) が設けられる固 定側金型と, 材料を注入する際は前記固定側と接触するが, 成形後は前記固 定側から離れる可動側金型とを有するものがあげられる。 そして, 前記金型 は, 前記突起部のひとつの先端部が材料を注入するための注入口に位置する ようにし, あわせ面 (パーティング面) が残りの 3つの突起部に位置するよ うにし, 前記残りの 3つの突起部の内側に突き出しピン (ェジェクタピン) を配置するものがあげられる。 残りの 3つの突起部の内側とは, 図 1 (A)の下 方から符号 2の方に向かう方向を意味する。
[0071 ] 前記骨補填剤は, 複数 (たとえば 4つ以上) の突起部を有する形状であり, 前記金型は, 材料を注入するための注入口が設けられる固定側金型と, 材料 を注入する際は前記固定側金型と接触するが, 成形後は前記固定側金型から 離れる可動側金型とを有し, 前記固定側金型は, 前記複数の突起部のうちあ る突起部の先端部から射出成形用の材料が注入されるように, 前記注入口を 前記先端部に位置するようにし, 前記固定側金型と前記可動側金型とのあわ せ面が端面から中心方向へ向かうにしたがって注入口方向へ傾斜する傾斜面 を有し, 前記可動側金型は所定のくさびを設けるためのへこみ部を有する上 記いずれかに記載の骨補填剤の製造方法である。 図 1に示されるように, 突起 部に対応する部位に設けられるあわせ面は, 水平ではなく中心に近づくにつ れ注入口方向へ傾斜している。
[0072] 骨補填剤を 1回の成形で製造することは困難をともなう。 当業者であれば, 射出成形をするのであれば, 突起部ごとに成形してそれらを組み合わせる製 造方法を考える。 しかし, 本発明の骨補填剤は, 微小であり, 各突起部を別 々に製造して, それらを組み合わせることは困難である。 そこで, 射出成形 時の金型を工夫することで, 1回の射出成形で複数の突起部を有する射出体を 得ることができるというものである。 たとえば, 前記固定側金型と前記可動 側金型とのあわせ面が端面から中心方向へ向かうにしたがって注入口方向へ 傾斜する傾斜面を有するような三次元的なあわせ面を有する金型を考案する ことで, 固定側金型から成形体をとリやすいものとした。 たとえば, あわせ 面が平面な半割金型では, 固定側金型に成形体が残る可能性が高くなリ, そ のような場合, 成形体を金型から取り除くことは困難となる。 そして, 金型 に詰まった成形体をきれいに取り除くのは困難であった。 しかしながら, 上 記の金型では, あわせ面に傾斜をつけることで, 固定側金型に成形体が残る 可能性を低くした。
[0073] 本発明に用いられる金型の好ましい態様は, くさび (4)の高さが, 1 m〜
1 X X 1 0 2 m (好ましくは 5 IT!〜 2 X 1 0 m, 又は 5 rr!〜 1 X 1 0 m) である。 くさびの形状は, くさびとしての機能を奏するものであれば, 特に限定されるものではなぐ 公知の形状を採用できる。 図 1では, くさびの 数は 3つ設けられるが (各突起部の先端に対応する部位にある) , くさびの数 や位置は特に限定されず, 突起部の先端部以外の部分 (例えば, 突起部の胴 体部) に設けられてもよい。 成形体が固定側金型に取り残されると, 骨補填 剤を製造できなくなる。 このくさびの部分が, 可動側金型へのくさびの役割 をするので, 金型を取り外した際に固定型金型に成形体がとり残される事態 を防止できる。
[0074] 本発明に用いられる金型の好ましい態様は, 前記可動側金型は, 深さが 1 m〜2 x 1 0 m (好ましくは 5 m〜1 X 1 0 m) である 1又は複数 の溝 (好ましくは平行な溝, 又はスパイラル状の溝) を有する前記いずれか に記載の骨補填剤の製造方法である。 成形体が固定側金型に取り残されると , 骨補填剤を製造できなくなる。 この溝の部分が, 可動側金型部分の表面積 を増やすことになるので, 金型を取り外した際に固定型金型に成形体がとり 残される事態を防止できる。 前記溝は, 例えば, 突起部の胴体部分に設けら れるものがあげられる。
[0075] 本発明に用いられる好ましい態様は, 前記骨補填剤は, 4つの突起部を有 する形状であり, 前記可動側金型側には, 突起部の内側に位置するように突 き出しピンを配置する上記いずれかに記載の骨補填剤の製造方法である。 金 型から取り外すことは射出成形では非常に重要である。 この態様では, 突起 部の内側に位置するように (ひとつの突起部の先端の反対方向から, 中心や そのひとつの突起部の先端方向に向けて移動するように) 突き出しピンを配 置するので, 効果的に成形体を取り外すことができる。
[0076] 本発明に用いられる好ましい態様は, 前記骨補填剤は, 複数の突起部を有 する形状であり, 前記金型は, 固定側金型と, 材料を注入する際は前記固定 側金型と接触するが, 成形後は前記固定側金型から離れる可動側金型とを有 し, 射出成形用の材料が注入される注入口を前記固定側金型と前記可動側金 型とのあわせ面に位置するようにし, 前記固定側金型と前記可動側金型との あわせ面が端面から中心方向へ向かうにしたがって前記骨補填剤の中心方向 へ傾斜する傾斜面を有し, 前記可動側金型は所定のくさびを設けるための溝 を有する, 上記いずれかに記載の骨補填剤の製造方法である。 射出成形時の 金型を工夫することで, 1回の射出成形で複数の突起部を有する成形体を得る ことができるというものである。
[0077] 成形工程では, 好ましくは射出成形機を用いて射出成形を行う。 射出成形 機は, 特に限定されず公知の射出成形機を適宜用いることができる。 射出成 形機として, 縦型又は横型;高圧式, 中圧式又は低圧式; プランジャ式又は スクリュー式などがあげられる, ただし, このリン酸カルシウム系物質を用 いて微小な突起部を有する骨補填剤を製造するためには, 横型でスクリユー 式 (好ましくは高圧式) の射出成形機を好ましく用いることができる。 ただ し, スクリユー■シリンダが磨耗するなどして生ずる不純物が成形体へ混入 すると,通常の成形体であれば, 特に問題とならないが, 本発明の骨補填剤は 生体内に投与されることが意図されているので問題が生ずるおそれがある。 そこで, スクリューの表面に, T i Nコーティング層などの磨耗保護層を設 けることが好ましい。
[0078] [脱バインダ工程]
脱バインダ工程は, 前記成形工程で得られた成形体に含まれるバインダを 取り除き脱脂体を得るための工程である。 脱バインダ工程は, 脱脂工程とも よばれる。 この脱バインダ工程で, バインダを十分に取り除いておかなけれ ば, 後の焼結工程で, 成形体に亀裂が生じる場合や, ふくれが生ずる場合が ある。 脱脂工程では, 変形やクラックなどの欠陥を発生させずに脱バインダ を完了することが期待される。 バインダを除去するための方法には, 昇華法 , 自然乾燥法, 溶剤抽出法及び加熱脱脂法などがあげられ, 好ましくは加熱 脱脂法である。 加熱脱脂法には, 大気雰囲気, 減圧雰囲気, 加圧雰囲気, 及 びガス雰囲気で行う方法などがあるが, 好ましくは大気雰囲気下で加熱して 脱脂を行うものである。 脱脂炉に, 成形体を投入する際は, 好ましくはセラ ミックスセッター(多孔質, 緻密質)に載せる。 成形体が大きい場合(肉厚が厚 い), アルミナなどの多孔質であるセッターが好ましい。 また, セッターの汚 れゃ, 加熱によるセッタ一材質から来る成分が不純物にならないように配慮 することが望ましい。
[0079] 脱バインダ工程は, たとえば, バインダに含まれる樹脂の熱分解温度に応 じて, 複数段階の昇温時間と維持期間を有する。 そして, 特に熱分解温度の 低い樹脂を効果的に熱分解させることで焼結性を上げることができる。 本発 明では, 上記のように温度を上げるので, 効果的に熱分解温度の低い樹脂を 熱分解させることができる。 本発明の好ましい態様では, 骨補填剤が生体内 に投与されるにもかかわらず, 生体親和性に優れない化合物をバインダに含 めてもよい。 そのような化合物は特に融点が低いバインダであることが多い 。 そこで, 昇温工程では, 融点が低いバインダを確実に蒸発させるため, 比 較的緩やかに温度をあげることが好ましぐ 具体的には, 1 1 0 °C〜3 0 0 °Cの第一の維持期間に達成するまでの間 (好ましくは 2 3 0 °C〜 2 5 0 °Cに 達するまでの間) , 1°CZ時間〜 3 X 1 02°CZ時間で昇温するものがあげら れ, 好ましくは 1 X 1 0°CZ時間〜 2 X 1 02°CZ時間で昇温するものであり , さらに好ましくは 2 X 1 0°CZ時間〜 5 X 1 0°CZ時間で昇温するもので あり, 3 X 1 0°CZ時間〜 4 X 1 0°CZ時間で昇温するものであってもよい 。 維持工程は, 例えば 2 X 1 0分〜 5時間があげられ, 好ましくは 3 X 1 0 分〜 2時間である。
[0080] [焼結工程]
焼結工程は, 脱バインダ工程後の成形体を加熱するための工程である。 例 えば, 特開 2004-97259号公報 (上記特許文献 1 ) では, 1 250 で1時間焼 結している (同公報の段落 [0025]) 。 しかし, 本発明の好ましい態様では, 大気雰囲気から最高温度 9 X 1 02°C〜 1. 1 X 1 03°Cまで加熱する。 これ は, 例えば, Qf— TCPなどの原材料を用いた場合に, 効果的に) S—TCP に変換するためである。 高温の維持時間は, 例えば, 5 X 1 0_1時間〜 3時 間があげられる。 なお, 焼結工程には, 昇温工程 (及び維持工程) 後に, 通 常冷却工程をともなう。 冷却工程は, 公知の冷却方法を適宜用いればよい。 冷却時間を含んだ焼結時間は, 例えば 6時間〜 5 X 1 0時間があげられ, 好 ましくは 1 X 1 0時間〜 3 X 1 0時間である。 成形温度として 1 X 1 02°C〜 1. 5 X 1 02°Cがあげられる。 また, 金型温度として, 1 X 1 0°C〜3 X 1 0°Cがあげられる。
[0081] [後処理工程]
後処理工程は, 焼結後の成形体の後処理を行うための任意の工程である。 具体的には, ェジェクタピン跡をきれいにすることや, 成形体を洗浄するも のがあげられる。
[0082] 原料粉末の他に, 公知の薬剤を添加するものは, 本発明の好ましい態様で ある。 このようにすれば, 本発明により製造される骨補填剤の体積はほぼ一 様なので, 骨補填剤は適切な薬剤の担体として機能する。 このように添加さ れる薬剤は, 高温にしても活性を損なわないものが好ましい。
[0083] [薬剤の含浸又は塗布] 製造された骨補填剤 (又は, 焼結工程後に得られた焼結体) に, 適宜薬剤 を含浸又は塗布するものは, 本発明の別の好ましい実施態様である。 薬剤の 塗布方法として, 薬剤を公知の薬学的に許容される希釈剤 (溶媒) に溶解さ せて医薬組成物を得て, その医薬組成物を用いて浸漬塗布, スプレー塗布, 又はスピンコート塗布するものがあげられる。 これらの中では, 浸漬塗布が 好ましい。 薬剤を浸漬塗布すると薬剤が骨補填剤の表面又は内部に含浸する こととなる。 すなわち, 本発明では, 所定の薬剤を含浸又は塗布した骨補填 剤をも提供できる。
[0084] 本発明の骨補填剤の好ましい態様は, 前記薬剤として, 骨,軟骨形成促進 剤 (軟骨形成促進因子を含む) , 関節疾患治療剤, 骨 ·軟骨疾患予防 ·治療 剤, 骨再生剤, 骨吸収抑制物質, 血管新生促進剤, 抗菌剤, 抗生物質又は抗 癌剤を具備する上記に記載の骨補填剤である。 本発明の骨補填剤の好ましい 態様は, 前記薬剤として, 下記式(I )で示されるチエノインダゾール誘導体を 具備する, 上記に記載の骨補填剤である。 式(I )で示されるチエノインダゾー ル誘導体 (4 , 5 -ジヒロ ドロ _ 1 _メチル - 1 H—チエノ [ 3, 4 _ g ] イン ダゾール誘導体) は, 例えば, 特開 2002-356419号公報に記載の方法に従って 製造できる。 なお, 薬剤は, 所定の薬効を得るための有効量が, 本発明の骨 補填剤に含まれることが望ましい。 すわなち, 本発明では, 公知の薬剤を用 いることができるので, 薬剤が特定の用途に有効に機能するために必要な量 (有効量) を投与できることとなるように, その薬剤の含有量を適宜調整す ればよい。
[0085] [化 5]
Figure imgf000031_0001
(式(I)中, R1は, カルボキシアミド基 (-CH (NH2) (C02H) ) , -C H (NH2) (S03H) , -CH (NH2) (S02N H R11) , -CH (NH2 ) (PO (NH2) OH) , 及び- CH (NH2) (PO(ORM)OH) があげ られ (ただし, 式中 R11は炭素数が 1〜5の直鎖アルキル基を示す。 ) , これら の中でもっとも好ましいものは, カルボキシアミド基である。 )
[骨 ·軟骨形成促進剤]
骨■軟骨形成促進剤は, 骨又は軟骨の形成を促進できる剤であれば公知の 剤を適宜利用できる。 具体的な, 軟骨形成促進剤として, 国際公開公報 20 02年 087620号に開示される, 2-[1-(2,2-ジェトキシ-ェチル) -3-(3-p -卜リル-ゥレジド) -2, 3-ジヒドロ- 1H-ィンドール- 3-ィル] -N-P-卜リル-ァセ 卜アミド (2- [1 - (2, 2-D i ethoxy-ethy I ) -3-(3-p-tolyl-ureido) -2, 3-dihydr 0-1 H- i ndo I -3-y I ] -N-p-to I y I -acetam i de) があげられる。 軟骨形成促進剤と して, 骨形成促進因子があげられる。 骨形成促進因子は, 一般に BMP (Bone morphogenetic protein)と称され, この BM Pは未分化の間葉系細胞に細胞 外から作用し, その遺伝形質を軟骨細胞や骨芽細胞へと分化させ, 軟骨誘導 , 骨誘導する物質である。 骨形成促進因子として, BMP 1〜1 3があげら れる。 本発明において薬剤として BMPを用いる場合の BMPは, 遺伝子組 み換えあるいは Dunn骨肉腫から分離, 精製して得られたもの(Takaoka, K. , B i 0 med i ca I Research, 2 (5) 466-471 (1981 ) )のいずれでもよぐ 公知の製造方法に より得ることができる。
[0087] [関節疾患治療剤]
関節疾患治療剤として, p 3 8 M A Pキナーゼ阻害剤 (WO 0 0 Z 6 4 8 9 4などに記載のチアゾール系化合物等) ;マトリックスメタ口プロテア一 ゼ阻害剤 (M M P I ) ; プレドニゾロン, ヒドロコルチゾン, メチルプレド ニゾロン, デキサベタメタゾン, ベタメタゾン等の抗炎症ステロイド剤;及び インドメタシン, ジクロフエナク, ロキソプロフェン, イブプロフェン, ピ ロキシカム, スリンダク等の非ステロイド性消炎鎮痛剤があげられる。
[0088] [骨 ·軟骨疾患予防 ·治療剤]
骨 -軟骨疾患予防,治療剤として, 例えば, プロスタグランジン A 1誘導 体, ビタミン D誘導体, ビタミン K 2誘導体, エイコサペンタエン酸誘導体 , ベンジルホスホン酸, ビスホスホン酸誘導体, 性ホルモン誘導体, フエノ 一ルスルフォフタレイン誘導体, ベンゾチォピランまたはべンゾチェピン誘 導体, チエノインダゾール誘導体, メナテトレノン誘導体, ヘリォキサンチ ン誘導体などの非べプチド性骨形成促進作用物質, 難溶性のぺプチド性骨形 成促進物質のいずれか 1種又は 2種以上の混合物があげられる。 これらはい ずれも公知の方法により得ることができる。 骨,軟骨疾患予防剤は, 骨,軟 骨疾患に罹患する事態を予防する剤又は骨 ·軟骨疾患が発症する事態を防止 する剤のいずれか又は両方があげられる。
[0089] [骨再生剤]
骨再生剤として, カルモジュリン, ァクチノマイシン D, サイクロスポリ ン A, 硫酸ダルコサミン, 塩酸ダルコサミン, 骨髄エキス, リン酸カルシゥ ム, 乳酸 Zグリコール酸 Ζ ε _力プロラクトン共重合体, 多血小板血漿, 又 はヒ卜骨髄間葉細胞のいずれか 1種又は 2種以上の混合物があげられる。 こ れらはいずれも公知の方法により得ることができる。
[0090] [骨吸収抑制物質]
骨吸収抑制物質として, エストロゲン剤, カルシ卜ニン及びビスホスホネ 一卜のいずれか 1種又は 2種以上の混合物があげられる。 これらはいずれも 公知の方法により得ることができる。
[0091] [血管新生促進剤]
血管新生促進剤として, インジゴカルミン, 4_ [1\1_メチル_1\1_ (2 —フエニルェチル) ァミノ] _ 1 _ (3, 5—ジメチル一 4_プロピオニル ァミノべンゾィル) ピぺリジン, 4-(5H-7,8,9, 10-テトラヒドロ- 5, 7, 7, 10, 10 -ペンタメチルベンゾ [e]ナフ卜 [2, 3-b] [1,4]ジァゼピン- 13-ィル) 安息香酸 , 活性化プロテイン C, ゥロテンシン I I様ペプチド化合物, 繊維芽細胞成長 因子 (FG F) (塩基性 FG F及び酸性 FG Fを含む) , 血管内皮細胞成長 因子 (VEG F) (血小板由来が好ましい。 ) , 肝細胞成長因子 (HG F) , アンギオポェチン (アンギオポェチン一 1及びアンギオポェチン一 2を含 む。 ) , 血小板由来成長因子 (PDG F) ,インシュリン様成長因子 ( I G F ) , 又は胎児型平滑筋ミオシン重鎖 (SMemb) の 1種又は 2種以上の混 合物があげられる。 これらの中では, 繊維芽細胞成長因子が好ましい (Hocke I , M. et
a I■, Arch. Surg. , No.128, p.423, 1993) 。 繊維芽細胞成長因子として, 塩基性 繊維芽細胞成長因子 (bFGF) が好ましく, より具体的には, トラフエルミン (遺伝子組み換え) があげられる。 すなわち, 本発明の骨補填剤の好ましい 態様のひとつは, 前記薬剤として, トラフエルミン, その塩, その溶媒和物 又はそのプロドラッグを具備する, 上記に記載の骨補填剤である。 "その塩 " は, トラフエルミンの塩を意味し, 具体的な塩は, 先に説明した塩と同様 である。 "その溶媒和物" は, トラフエルミンの溶媒和物を意味し, 具体的 な溶媒和物は, 先に説明した溶媒和物と同様である。 "そのプロドラッグ" は, トラフエルミンのプロドラッグを意味し, 投与後, 生体内などでトラフ エルミン, その電離物(イオン)又はその塩などに替わる剤を意味する。 具体 的には, アミノ基などの保護基を有しており, 生体内で保護基が外れて, 卜 ラフエルミンと同様の機能を有するものがあげられる。
[0092] [抗菌剤又は抗生物質]
抗菌剤又は抗生物質として, 公知の抗菌剤や抗生物質を適宜用いることが できる。 具体的な抗菌剤又は抗生物質として, スルファセタミド (sulfaceta mide) , スルファメチゾール (sufamethizol) , スルフアジミジン (sulfadi midine) , スルファメラシン (sulfamerazine) , スルフアジアンン (sulfad iazine) などのサルファ剤; クロラムフエ二コール (chloramphenicol : CP) , チアムフエ二コール (t i amphen i co I ) , などのクロラムフエニコール系抗 菌剤;オフロキサシン (of loxacin: 0FLX) シプロフロキサシン (ciprofloxa cin: CPFX) , ェンロフロキサシン (enrof loxacin) , ロメフロキサシン (lo mef loxacin: LFLX) , ルフロキサシン (rufloxacin) , レポフロキサシン (I evof loxacin: LVFX) , フレロキサシン (f leroxacin: FLRX) , ナジフロキサ シン (nadif loxacin: NDFX) , ノルフロキサシン (norfloxacin: NFLX) , ス パフロキサシン (sparf loxacin: SPFX) , などのキノロン系抗菌剤; フシジ ン酸 (fusidic acid: FA) ; フサファンギン (fusafungine) ; フォスフォマ イシン (fosfomycin: F0M) ;ムピロシン (mupirocin: MUP) ; ブロデモプリ ム (brodimopr im) ; ンリスロマイシン (di r ithromycin) ;ベンシレぺニシ リン (benzylpenici 11 in: PCG) , ペニシリン G .プロ力イン (ペニシリン G プロ力イン塩、 penici 11 in G procaine) , ベンジルペニシリン■ベンザチン (ベンジルペニシリンベンザチン塩, benzathine penici 11 in) , フエノキシ メチ レペニシリン (phenoxymethy I pen i c i 11 i n | ; Pen i c i 11 i n V) , メチシリ ン (methici 11 in) , アンピシリン (ampici 11 in : ABPC) , クロキサシリン ( cloxaci 11 in: MCIPC) , カルペニシリン (carbenici 11 in) , ピヴアンピシリ ン (pivampici 11 in: PVPC) , ァモキシシリン (AMPC) , タランピシリン (ta lampici 11 in: TAPC) , / カンピシリン (bacamp i c i 11 i n: BAPC) , チカルシ リン (ticarci 11 in: TIPC) , ァゾシリン (azloci 11 in) , メズロシリン (me z loci 11 in) , ピブメシリナム (pivmeci 11 inam: PMPC) , ピぺラシリン (pip eraci 11 in: PIPC) , ァモキシシリン-クラブラン酸 (amoxici 11 in: AMPC/cla vu I an i c-ac i d: CVA; co-amox i c I av) ), ァパラシリン (apalci 11 in) , テモ シリン (temoci 11 in) , チカルシリン-クラブラン酸 (ticarci 11 in/clavulani c acid: CVA) , アンピシリン-スルバクタム (amp i c i 11 i n: ABPC/su I bactam : SBT) , スルタミシリン (suは amici 11 in: SBTPC) , ピぺラシリン-タゾバ クタム (piperaci 11 in: P I PC/tazobactam: TAZ) , などのぺニシリン系抗生 物質;ストレプトマイシン (str印 tomycin: SM) などのストレプトマイシン 系抗生物質; クロ口テトラサイクリン (chlortetracycl ine) , オーレォマイ シン (aureomycin) , クロラムフエニコ一レ (chloramphenicol : CP) , ォキ シテトラサイクリン (oxytetracycl ine: 0TC) , デメチルクロルテトラサイ クリン (demethy I chlortetracycl ine、 、 デメクロサイクリン、 レダマイシン &reg;) , ライムサイクリン (lymecycl ine) , ドキシサイクリン (doxycycl i ne: DOXY) , ミノサイクリン (minocycl ine: MIN0) , などのテトラサイクリ ン系抗生物質;ネオマイシン (neomycin) , スぺクチノマイシン (spectinom ycin: SPCM) , ゲンタマイシン (gentamycin: GM) , 卜ブラマイシン (tobra mycin: T0B) , アミカシン (amikacin: AMK) , ミクロノマイシン (micronom icin: MCR) , イセ/《シン (isepamicin: ISP) , アルべカシン (arbekacin: ABK) , などのアミノグリコシド系抗生物質; エリスロマイシン (erythromyc in: EM) , スピラマイシン (spiramycin: SPM) , ロキシスロマイシン (roxi thromycin: RXM) , ァジスロマイシン (azは hromycin: AZM) , ミデカマイシ ン (m i decamyc i n: MDM) , クラリスロマイシン (clar i thromycin: CAM) , な どのマクロライド系抗生物質;バンコマイシン (vancomycin: VCM) , ティコ ブラニン (teicoplanin: TEIC) , などのグリコペプチド系抗生物質; コリス チン (col istin: CL) などのポリペプチド系抗生物質;バージニアマイシン
(vi rginiamycin) , プリスチナマイシン (pr istinamycin) なとのス卜レプ トグラミン系抗生物質; クリンダマイシン (cl indamycin: CLDM) , などのリ ンコマイシン系抗生物質;セファレキシン (c印 halexin: CEX) , セファゾリ ン (cefazol in: CEZ) , セフラジン (cefradine: CED) , セフアド口キシル
(cefadroxi I : CDX) , セフアマンドール (cefamandole: CMD) , セフロキシ ム (cefuroxime: CXM) , セファクロル (cefaclor: CCL) , セフオタキシム
(cefotaxime: CTX) , セフスロジン (cefsulodin: CFS) , セフペラゾン (c efperazone) , セフォチアム (cefotiam: CTM) , セフトリアキソン (ceftri axone : CTRX) セフメノキシム (cefmenoxime: CMX) , セフタジジム (ceftaz idime: CAZ) , セフトロキシム (cefti roxime) , セフォニシド (cefonicid ) , セフピラミド (cefpiramide: CPM) , セフオペラゾン一スルバクタム (c efoperazone: CPZ/su I bactam: SBT) , セフポドキシム (cefpodoxime: CPDX ) , セフォジジム (cefozidime) , セフジニル (cef d i n i r: CFDN) , セフエ タメ ト (cefetamet: CEMT) , セフエピロム (cef p i rome: CPR) , セフエプロ ジレ (cefprozil) , セフェティブフェン (ceftibufen) , セフエヒム (cefe pime: CFPM) , などのセファロスポリン系抗生物質;セフォキシチン (cefox itin: CFX) , セフメタゾール (cefmetazole: CMZ) , セフォテタン (cefote tan: CTT) , などのセファマイシン系抗生物質; ラタモキセフ (latamoxef : LM0X) , フロモキセフ (f lomoxef : FM0X) , などのォキサセフエム系抗生物 質; イミぺネム-シラスタチン (imipenem: IPM/ci I astat i n: CS;チェナム &r eg;) などの力ルバぺネム系抗生物質; ァズトレオナム (aztreonam: AZT) な どのモノバクタム系抗生物質; 口ラカルべフ (loracarbef : LCBF) などの力 ルバセフエム系抗生物質;パニネム-ぺタミブロン (panipenem: PAPM/betam i pron: BP) , などの力ルバぺネム系抗生物質; リスロマイシン (telは hromyc in: TEL) などのケトライド系抗生物質のうち, 1種又は 2種以上を適宜混合 したものがあげられる。
[抗癌剤]
抗癌剤は, 癌を治療又は予防するための医薬である。 抗癌剤として公知の 抗癌剤を適宜用いることができる。 具体的には, OK—432 (商品名ピシ バニール) などの抗癌溶連菌製剤; クレスチン, レンチナン, レンチナン, シゾフィラン, ソニフイランなどの抗癌多糖体;マイトマイシン C (商品名 マイトマイシン他) , ァクチノマイシン D (商品名コスメゲン) , 塩酸ブレ ォマイシン (商品名ブレオ) , 硫酸ブレオマイシン (商品名ブレオ S) , 塩 酸ダウノルビシン (商品名ダウノマイシン) , 塩酸ドキソルビシン (商品名 アドリアシン) , ネオカルチノスタチン (商品名ネオカルチノスタチン) , 塩酸アクラルビシン (商品名ァクラシノン) , 又は塩酸ェビルビシン (商品 名フアルモルビシン) などの抗癌抗生物質; ビンブラスチンのような有糸分 裂阻害剤; シス一ブラチン, カルポプラチン及びシクロホスフアミドのよう なアルキル化剤;例えば 5 _フルォロウラシル, シトシンァラビノシド及び ォキシ尿素 (hydroxyurea) , N- {5 - [N- (3, 4—ジヒドロ一 2—メチ ル _4_ォキソキナゾリン一 6_ィルメチル) 一N—メチルァミノ] _2_ テノィル } _ L _ダルタミン酸のような抗代謝剤; アドリアマイシンゃブレ ォマイシンのような層間抗生物質;例えばァスパラギナーゼのような酵素; ェトポシドのようなトポイソメラーゼ阻害剤; インターフェロンのような生 物的反応修飾剤; "NOLVADEX" (タモキシフェン) のような抗エストロゲン剤 , "CAS0DEX"のような抗アンドロゲン物質; フルォロウラシル, テガフール , テガフール 'ゥラシル, 及びメ トトレキサー卜のような代謝拮抗剤; ビン クリスチンのような植物アル力ロイド;マイトマイシン C, ァクチノマイシ ン D, 塩酸ブレオマイシン, 硫酸ブレオマイシン, 塩酸ダウノルビシン, 塩 酸ドキソルビシン, ネオカルチノスタチン, 塩酸アクラルビシン, ァクラシ ノン, 及び塩酸ェピルビシンのような抗癌抗生物質; シクロトリホスファゼ ン一白金錯体複合体, シスブラチン一白金錯体複合体のような白金錯体があ げられる。
なお, 本発明の骨補填剤は, 生体内において骨と置き換わることを促進す ることが期待されるので, 特定のポリべプチド又は遺伝子を含む薬剤が骨補 填剤に含浸又は表面に塗布されていてもよい。 そのようなポリべプチド又は 遺伝子として, 塩基性線維芽細胞増殖因子 (b FG F) , 血小板分化増殖因 子 (PDG F) , インスリン, インスリン様増殖因子 ( I G F) , 肝細胞増 殖因子 (HG F) , グリア誘導神経栄養因子 (GDN F) , 神経栄養因子 ( N F) , ホルモン, サイト力イン, 骨形成因子 (BMP) , トランスフォー ミング増殖因子 (TG F) , 血管内皮細胞増殖因子 (VEG F) などがあげ られる。 これらのなかでは, 血管新生および Zまたは骨形成を促す増殖因子 が好ましい。 そのような増殖因子としては, 例えば骨形成因子 (BMP) , 骨増殖因子 (BG F) , 血管内皮細胞増殖因子 (VEG F) およびトランス フォーミング増殖因子 (TG F) があげられる。 具体的には, 特許 3713290号 に開示される力ルポニン遺伝子などがあげられる。 遺伝子は, 骨補填剤中に , 遺伝子治療に有効な量含まれていればよい。 遺伝子は, そのまま (ネィキ ッド) , ミセル状, 又はウィルスベクターなどの公知のベクターに形質転換 された組換えベクターの形で含まれればよい。 また, 薬剤は, 公知の遺伝子 の抗体であってもよい。
[0095] 遺伝子は, 通常の方法に従い, 公知の配列を基に調整することができる。
例えば, 骨芽細胞から RN Aを抽出し, 公知の配列を元にプライマーを作製 し, PCR法でクローニングすることにより目的とする遺伝子の c DN Aが 調整できる。 また, 市販のものを購入して用いても良い。
[0096] 本発明の骨補填剤の好ましい態様は, 安定化剤を含む上記に記載の骨補填 剤である。 安定化剤として, ポリマーなどに用いられる公知の安定化剤, 特 に薬学的に許容される安定化剤を適宜用いることができる。 なお, 本発明の 骨補填剤は, 主に生体内において長期間にわたって強度が維持される。 そし て, 生体内には, プロテアーゼなどの酵素が存在するので, 骨補填剤が早期 に分解される事態が想定される。 そこで, 本発明の好ましい態様では, 安定 化剤として, プロテアーゼインヒビターなどの阻害剤を含ませるものがあげ られる。 このような阻害剤として, 公知の酵素阻害剤を適宜用いることがで きる。 具体的な, プロテアーゼインヒビターとして, 4-(2-アミノエチル)ベ ンゼンスルフォニルフルオライド, ァプロチニン (Aprotinin) , ベスティン (Bestain) , カルパインインヒビター I, カルパインインヒビター 11, シモ スティン (Chymostain) , 3, 4-ジククロ口イソクマイン (3, 4-Dichloroisoco uma i n) , E-64, EDTA, EGTA, ラクタシスチン (Lactacystin) , ロイべプチ ン (Leup印 tin) , MG-115, MG-132, ぺプスティン A (PepstainA) , フエ二 ルメチルスルフォニルフルオライド, プロテアソームインヒビター I, p_卜 ルエンスルフォニル一L—リシン クロロメチルケトン, p—トルエンスル フォニル _ L—フエ二ルァラニン クロロメチルケトン, 又はチロシンイン ヒビターのいずれか 1種または 2種以上があげられる。 これらのプロテア一 ゼインヒビタ一は, 市販されており, これらのプロテアーゼインヒビターの 阻害濃度も公知である。 本発明の骨補填剤によって形成される化合物の好ま しい態様は, 生体内で長期間維持し, 薬剤に対して徐放性を有するものであ る。 したがって, 本発明の骨補填剤は, 好ましくは, 上記のプロテアーゼィ ンヒビターの 1回当リの投与量の 2倍〜 100倍の量を含むものであり, よリ好ま しくは 2倍〜 50倍の量を含むものである。 プロテアーゼインヒビターの具体的 な量は, 用いるプロテアーゼインヒビターの種類などによっても異なるが, プロテアーゼインヒビターとして有効に機能する量 (有効量) 含まれること が好ましぐ 一般的に, 骨補填剤 1 g当たり, 0. 1 g〜0. 5mg含まれるものがあ げられ, 1 g〜0. 1mg含まれるものでもよぐ 10 g〜0. 1mg含まれるものであ つてもよい。 具体的な投与量は, 骨補填剤を投与する部位の容積にほぼ比例 して増大することとなる。
[接着性付与剤]
製造された骨補填剤 (又は, 焼結工程後に得られた焼結体) に, 適宜接着 性付与剤を含浸又は塗布するものは, 本発明の別の好ましい実施態様である 。 また, 接着性付与剤が熱で変性しにくいものの場合は, 原料粉末に接着性 付与剤を混ぜておき接着性付与剤が粉体混合された骨補填剤を得てもよい ( このような場合, 骨補填剤の表面にも接着性付与剤が存在するほか, 表面が 骨と置換され新たに現れる表面にも接着性付与剤が存在するので接着性を維 持できることとなる) 。 また, 接着性付与剤は, 成形体又は焼結体の表面に 粉状のまま散布してもよい。 さらに, 複数の骨補填剤と粉末の接着性付与剤 とを混合し適宜攪拌することにより粉体混合し, これにより骨補填剤の表面 に接着性付与剤を付着させてもよい。 接着性付与剤は, 前記の薬剤とともに 含浸又は塗布されてもよいし, 接着性付与剤のみが含浸又は塗布されてもよ し、。 接着性付与剤は, 骨補填剤同士の接着凝集性を高めるための剤であり, 好ましくは接着性付与剤のみでは高い接着性を有しないが, 生体内において 体細胞などと接触することで接着凝集性が高くなる物質が好ましい。 具体的 な,接着性付与剤として, トロンビンがあげられる。 トロンビンは, 血液を固 まりやすくする酵素の一種である。 トロンビンの生体内での働きは, 血液を 固める血液凝固物質であるフイブリンを作り出すことである。 トロンビンに より生成されたフイブリンによって, 血液が固まりやすくなる。 よって, 接 着性付与剤としてトロンビンを用いれば,骨補填剤表面の接着凝集性が高まり , これによつて骨補填剤同士が固定され, 骨補填剤全体としての強度が高ま ることとなる。 トロンビンは, 上記の薬剤と同様の量を上記の薬剤と同様に して含浸又は塗布させることができる。
[0098] なお, 2種類の接着性付与剤を含有する組成物を用意し, ある骨補填剤群 に第 1の組成物を含浸又は塗布して第 1の骨補填剤群とし, ある骨補填剤群 に第 2の組成物を含浸又は塗布して第 2の骨補填剤群とし, 前記第 1の骨補 填剤群と前記第 2の骨補填剤群を含む骨補填剤群を骨補填剤として用いるこ とは, 本発明の好ましい実施態様である。 前記第 1の組成物は, 下記一般式(
I) 又は(I I)で示される化合物か, 下記一般式 (I I I) で示される繰返し単位 を 3〜 8個含む化合物を 1種又は 2種以上含有する第 1の化合物, 及び第 1 の希釈剤 (又は担体) を具備し, 前記第 2の組成物は, 下記一般式(I) 又は(
I I)で示される化合物か, 下記一般式 (I I I) で示される繰返し単位を 3〜8 個含む化合物を 1種又は 2種以上含有する第 2の化合物, 及び第 2の希釈剤 を具備するものがあげられる。
[0099] Χτ- (OCH2CH2) n-X2 (I)
(式(I)中, X 及び X2は同一又は異なり, -R1C00NHS (R1は, d-C?アルキレン 基を示す。 ) , -C0R1C00NHS (R1は, - アルキレン基を示す。 ) , -N0C0R1- R 2 (R1は, CrC?アルキレン基を示し, R2は, マレイミド基を示す。 ) , -R1NH2 ( R1は, - アルキレン基を示す。 ) , -R'SH (R1は, d-C?アルキレン基を示す o ) 又は- C02PhN02(Phは, o-,m-又は P-フエ二レン基を示す)を示し, nは, 80 〜1000の整数を示す。 )
[0100] [化 6]
Figure imgf000041_0001
[0101] (式 (I I) 中, X,ト ^Χ,Μは, それぞれ同一又は異なり, -R1C00NHS (R1は, C 广 アルキレン基を示す。 ) , -C0R1C00NHS (R1は, d-C?アルキレン基を示す。 ) , -N0C0R1- R2 (R1は, i^-C?アルキレン基を示し, R2は, マレイミド基を示す 。 ) , -R1NH2 (R1は, CfC?アルキレン基を示す。 ) , -R'SH (R1は, C'-C?アルキ レン基を示す。 ) 又は- C02PhN02(Phは, o-,m-又は P-フエ二レン基を示す)を示 し, ^〜 ^は, それぞれ同一又は異なり, 20〜250の整数を示す。 )
[0102] [化 7]
Figure imgf000041_0002
[0103] (式 (III) 中, Xmは, -R'COONHS (R1は, - アルキレン基を示す。 ) , -C 0R1C00NHS, -N0C0R1- R2 (R1は, - アルキレン基を示し, R2は, マレイミド 基を示す。 ) , -R1NH2 (R1は, CfC?アルキレン基を示す。 ) , -R'SH (R1は, C- C7アルキレン基を示す。 ) 又は- C02PhN02(Phは, o-,m-又は P-フエ二レン基を示 す。 )を示し, nmは 10〜150の整数を示す。 ) 。
[0104] 一般式(I)で示される化合物は, 式(I)において, X 及び X2は同一又は異 なり, -R1C00NHS, -C0R1C00NHS, -N0C0R1- R2 (R2は, マレイミド基を示す。 ) , -R1NH2, -R1SH又は- C02PhN02を示し, nは, 80〜1000の整数を示す化合物であ る。 一般式 ( において, X 及び X2は, 好ましくは同一である。 一般式 ( I) において, R1は, ^- アルキレン基を示し, 好ましくは d-Csアルキレン基 であり, より好ましくは i^-Czアルキレン基又は C5アルキレン基である。 一般式 (I) において, Phは, o-,m-又は P-フエ二レン基を示し, 好ましくは P-フエ 二レン基である。 一般式 ( において, nは, 80〜1000の整数を示し, 好ま しくは 100〜500である。
[0105] 一般式(I I)で示される化合物は, 式 (I I) において, X,ト,〜 XIMは, それ ぞれ同一又は異なり, -R1C00NHS, -C0R1C00NHS, -N0C0R1- R2 (R2は, マレイミ ド基を示す。 ) , -R1NH2, -R1SH又は- C02PhN02を示し, ^〜 ^は, それぞれ 同一又は異なり, 20〜250の整数を示す。 一般式 (I I) において, Χ,Η Χ,Μ は, 好ましくは全て同一である。 一般式 (I において, R1は, d-C?アルキレ ン基を示し, 好ましくは i^-Csアルキレン基であり, より好ましくは d-Czアル キレン基又は C5アルキレン基である。 一般式 (I I) において, Phは, o-,m-又 は P-フエ二レン基を示し, 好ましくは P-フエ二レン基である。 一般式 (I I) において, ^〜 ^は, 好ましくは全てが同一である。 一般式 (I I) におい て, η,Η η,Μは, 20〜250の整数を示し, 好ましくは 40〜200の整数である。
[0106] 一般式 (I I I) で示される繰り返し単位を有する化合物は, 式 (I I I) にお いて, Xmは, -R1C00NHS, -C0R1C00NHS, -N0C0R1- R2 (R2は, マレイミド基を 示す。 ) , - R1NH2, -R1SH又は- C02PhN02を示し, nmは 10〜150の整数を示す。 ) 。 一般式 (I I において, R1は, i^-C?アルキレン基を示し, 好ましくは d-Cs アルキレン基であり, より好ましくは d-Czアルキレン基又は C5アルキレン基で ある。 一般式 (I I において, Phは, o-,m-又は P-フエ二レン基を示し, 好 ましくは P-フエ二レン基である。 一般式 (I I で示される繰り返し単位を有 する化合物の繰返し単位の数は, 3〜5が好ましぐ 4であるものがより好まし い。 また, 一般式 (I I で示される化合物の末端にも, 一般式 (I I の Xm で示される官能基を有するものが好ましい。 より具体的には,両末端に, 式 Xm - (0CH2CH2) nM|-0-CH2-CH (-0- (CH具 0) nlll— Xm) -CH2-で示される基及び 式 X - (0CH2CH2) nM|-0-CH2-CH (-0- (CH2CH20) nlll— Xm) -CH2-0-で示され る基を有するものが好ましい。
[0107] 本発明の接着性付与剤の好ましい態様は, 前記第 1の化合物は, 一般式 (I ) 又は (I において, X , Χ 2, 又は ΧΜ Χ,Μが, それぞれ同一又は異 なり, -N0C0R1-R2又は- R1NH2である化合物を 1種又は 2種以上含有し, 前記第 2の化合物は, 一般式 ( 又は (I において, X , X 2, 又は Χ,Η Χ,,- 4が, それぞれ同一又は異なり, -C0R1C00NHS, -R1SH又は- C02PhN02(Phは, o- m- 又は p-フェ二レン基を示す)である化合物を 1種又は 2種以上含有する上記に 記載の接着性付与剤である。
[0108] 第 1の組成物に混合される第 1の化合物は, 官能基として, -N0C0R1-R2又は -R1NH2である化合物 (特に官能基が- R1NH2である化合物) を用いることが好ま しい。 また, 第 2の化合物として, 第 1の化合物と混合されることによリ架 橋反応が迅速に行われ, 最終的に得られる化合物が所定の強度 (弾力性) 及 び形状安定性を有するものであることが好ましい。 また, 第 1の化合物と第 2の化合物との組み合わせとして, 得られる化合物が特定の立体構造を形成 することで, 包含する薬剤を適切な量だけ放出し続ける化合物となるものが 望ましい。 そのような観点から, 第 2の組成物に混合される第 2の化合物は , 官能基として- C0R1C00NHS, -R1SH又は- C02PhN02(Phは, ο-, m-又は p-フエニレ ン基を示す)を有する化合物 (特に官能基が- C0R1C00NHSである化合物) が好ま しい。 また, 第 1の化合物及び第 2の化合物とも一般式(I I)で示される化合 物が好ましい。 第 1の化合物の官能基及び第 2の化合物の官能基の組み合わ せとして, プロピルアミン基とスクシンィミジル基の組み合わせが好ましい
[0109] 本発明の接着性付与剤の好ましい別の態様は, 前記第 1の化合物は, 一般 式 ( 又は (I において, X , X 2, 又は Χ,Η Χ,Μが, それぞれ同一 又は異なり, -N0C0R1-R2 (R1は, d-Csアルキル基を示す。 ) 又は- R1NH2 (R1は, i^-Csアルキル基を示す。 ) である化合物を 1種又は 2種以上含有し, 前記第 2の化合物は, 一般式 ( 又は (I において, X , X2, 又は ΧΙΜ〜Χιμ 4が, それぞれ同一又は異なり, -C0R1C00NHS, -R1SH (R1は, - アルキル基を 示す。 ) 又は- C02PhN02(Phは, P-フ 二レン基を示す) である化合物を 1種又 は 2種以上含有するものである。
[0110] 化合物を構成する化合物の分子量は, 特に限定されないが, 分子量 (数平 均分子量) が, 3x103〜4x104である化合物 (化合物) を用いても良好な化合 物を得ることができ, 分子量が 1 X 104〜3x 104の化合物を含む化合物を用いれ ばよリ良好な化合物を得ることができる。
[0111] 化合物の濃度は, 特に限定されないが, 化合物を構成する化合物の濃度が , 第 1の組成物又は第 2の組成物において, それぞれ 5mM〜20mMの範囲のもの である。 そのような濃度の化合物を用いれば, 特に良好な化合物を作成でき る。 また, 化合物の濃度が, 各組成物において 6mM〜30mMの場合に, 特に有効 な化合物を得ることができることが推測される。
[0112] 一般式(I) 又は(I I)で示される化合物及び, 一般式 (I I I) で示される繰返 し単位を 3〜 8個含む化合物は, 市販されている他, 公知の合成方法により 合成することができる。
[0113] 一般式(I) 又は(I I)で示される化合物及び, 一般式 (I I I) で示される繰返 し単位を 3〜 8個含む化合物は, それぞれ, その塩, 又はその溶媒和物であ つてもよい。
[0114] "その塩" とは, 上記化合物の塩, 特に薬学的に許容される上記化合物の 塩を意味する。 本明細書において "薬学的に許容される" とは, 受容者に有 害でないことを意味する。 本発明のポリリン酸は, 常法に従って塩にするこ とができる。 その塩としては, 例えば, ナトリウム塩, カリウム塩, リチウ ム塩などのアルカリ金属塩;カルシウム塩, マグネシウム塩などのアルカリ 土類金属塩;アルミニウム塩, 鉄塩, 亜鉛塩, 銅塩, ニッケル塩, コバルト 塩などの金属塩;アンモニゥム塩などの無機塩; t-ォクチルァミン塩, ジべ ンジルァミン塩, モルホリン塩, ダルコサミン塩, フエニルグリシンアルキ ルエステル塩, エチレンジァミン塩, N-メチルダルカミン塩, グァニジン塩 , ジェチルァミン塩, 卜リエチルァミン塩, ジシクロへキシルァミン塩, N , N ' -ジベンジルエチレンジァミン塩, クロ口プロ力イン塩, プロ力イン塩 , ジエタノールアミン塩, N -ベンジル - N -フエネチルァミン塩, ピぺラジン 塩, テトラメチルアンモニゥム塩, 卜リス(ヒドロキシメチル)ァミノメタン 塩などの有機塩などのアミン塩;があげられる。 これらのうちで, ポリリン 酸の塩として, アルカリ金属塩が好ましく, ナトリウム塩がより好ましい。 本明細書において, "その塩" には, 無水塩のみならず含水塩が含まれても 良い。 これらの塩は, 例えば, 生体内などで電離して上記の化合物と同様に 機能する。
[01 15] "その溶媒和物" とは, 上記化合物の溶媒和物を意味する。 溶媒和物とし て, 水和物があげられる。 また, 本発明の剤は, 大気中に放置したり, 再結 晶することにより, 水分を吸収し, 吸着水が付いたり, 水和物となる場合が ある。 そのような溶媒和物を形成する場合も, "その溶媒和物" に含む。 こ れらの溶媒和物は, 生体内などで電離して上記の化合物と同様に機能する。
[01 16] 本発明の接着性付与剤の好ましい態様は, 希釈剤として, 公知の薬学的に 許容される希釈剤を用いるものである。 具体的な希釈剤として, 水, リン酸 緩衝液, クェン酸緩衝液, リン酸緩衝生理食塩水, 又は生理食塩液のいずれ か 1種又は 2種以上の混合液からなる溶媒を用いるものがあげられる。
[01 17] 希釈剤 (又は溶媒) の酸性度は, 特に限定されないが, ρΗ3〜ρΗ1 1があげ られ, 後述の実施例 4などで実証されたとおり, 得られる化合物の強度をある 程度高めるために好ましくは ρΗ5〜ρΗ10であり, より好ましくは ρΗ6〜ρΗ9であ リ, さらに好ましくは ρΗ7〜ρΗ8である。 希釈剤のモル濃度 (Μ) は, 特に限定 されないが, 1mM〜1 Mがあげられ, 後述の実施例 5などで実証されたとおり, 得られる化合物の強度をある程度高めるために好ましくは 5mM〜300mMであり , より好ましくは 10mM〜200mMであり, さらに好ましくは 15mM〜100mMである
[01 18] 本発明の接着性付与剤の好ましい態様は, 前記第 1の組成物, 及び前記第
2の組成物のいずれか又は両方は, 安定化剤を含む上記に記載の接着性付与 剤である。 安定化剤として, ポリマーなどに用いられる公知の安定化剤, 特 に薬学的に許容される安定化剤を適宜用いることができる。 なお, 本発明の 接着性付与剤によって得られる化合物は, 主に生体内において長期間にわた つて強度が維持されることが期待される。 そして, 生体内には, プロテア一 ゼなどの酵素が存在するので, 化合物が分解される事態が想定される。 そこ で, 本発明の好ましい態様では, 安定化剤として, プロテアーゼインヒビタ 一などの阻害剤を含ませるものがあげられる。 このような阻害剤として, 公 知の酵素阻害剤を適宜用いることができる。 具体的な, プロテアーゼインヒ ビターとして, 4-(2-アミノエチル)ベンゼンスルフォニルフルオライド, ァ プロチニン (Aprotinin) , ベスティン (Bestain) , カルパインインヒビタ 一 I, カルパインインヒビター 11, シモスティン (Chymostain) , 3, 4-ジクク ロロイソクマイン (3, 4-Dichloroisocoumain) , E-64, EDTA, EGTA, ラクタ シスチン (Lactacystin) , ロイぺプチン (Leup印 tin) , MG-115, MG-132, ぺプスティン A (PepstainA) , フエ二ルメチルスルフォニルフルオライド, プロテアソームインヒビター I, p—トルエンスルフォニル一L—リシン ク ロロメチルケトン, p—トルエンスルフォニル _ L—フエ二ルァラニン ク ロロメチルケトン, 又はチロシンインヒビターのいずれか 1種または 2種以 上があげられる。 これらのプロテアーゼインヒビターは, 市販されており, これらのプロテアーゼインヒビターの阻害濃度も公知である。 本発明の接着 性付与剤によって形成される化合物の好ましい態様は, 生体内で長期間維持 し, 薬剤に対して徐放性を有するものである。 したがって, 本発明の接着性 付与剤は, 好ましくは, 上記のプロテアーゼインヒビターの 1回当りの投与量 の 2倍〜 100倍の量を含むものであり, より好ましくは 2倍〜 50倍の量を含むも のである。 プロテアーゼインヒビターの具体的な量は, 用いるプロテアーゼ インヒビターの種類などによっても異なるが, プロテアーゼインヒビターと して有効に機能する量 (有効量) 含まれることが好ましぐ 一般的に, 接着 性付与剤 1mL当たり, 0.1 g〜0.5mg含まれるものがあげられ, 1 g〜0.1mg含 まれるものでもよぐ 10 g〜0.1mg含まれるものであってもよい。 [0119] なお, 上記の接着性付与剤と薬剤とをともに用いた場合, 接着性付与剤に よって構成される化合物が薬剤を取り込み, 適切な放出性を与えることで, 徐放性を有する骨補填剤としても機能しうる。 そして, 接着性付与剤の構成 を制御するのみならず, 添加する安定化剤の量を制御することで, 化合物の 分解性を制御でき, これによつて薬剤の放出性を調整できる。 すなわち, 本 発明は, 接着性付与剤に添加する安定化剤の量を制御することによる薬剤の 放出性を制御する方法をも提供できる。
[0120] なお, 骨補填剤の表面に被覆層が設けられるものは, 本発明の好ましい態 様である。 このような被覆層の厚さは適宜調整すればよいが, たとえば 1 m 〜5 X 1 0 mがあげられる。 そして, 被覆層には, たとえば, 親水性の基 を有し, 生体親和性に優れた化合物が含有される。 親水性の基として, OH 基, COOH基, NH3 基, C03 基, S03 H基などがあげられ, 被覆層が 特に自然骨に含まれるァパタイ卜 (Ca10 (P04 ) 6 (OH) 2 ) の親水基と 同じ OH基を有している化合物を含有することは, 骨との馴染みが良く, 骨 再生反応が促進されるため好ましい。 水ガラス (N a20 ' S i 02 ' n H20 ) に塩酸, 硝酸, 硫酸などの酸水溶液を攪拌しながら混合し, 適当な粘度を 示すようになった時点で骨補填剤を浸潰し, 引き上げ, 更に水に浸潰して N a+イオンを溶出することによって, 骨補填剤表面にシリカゲル層を形成でき る。 ゲイ素 (又はチタン) のアルコキシドであるテトラメ トキシシラン (チ タネート) , テトラエトキシシラン (チタネート) , テトラプロキシシラン (チタネート) 、 テトライソプロボキシシラン (チタネート) 又はテトラブ トキシシラン (チタネート) のアルコール溶液に, 触媒として塩酸, 硝酸, 硫酸, 酢酸などの酸水溶液又はアンモニアを含む水を適宜混合し, ゲイ素 ( チタン) のアルコキシドの加水分解, 重合反応を進行させ, 適当な粘度を示 すようになった段階で骨補填剤を浸潰し, 引き上げることにより, 骨補填剤 の表面にシリカゲル層 (チタニアゲル層) を形成してもよい。
[0121] [骨補填剤]
上記のようにして得られた骨補填剤は, 寸法精度が高ぐ ばらつきが少な し、。 また, 欠陥品が少なぐ 量産することができる。 本発明の骨補填剤は, 好ましくは複数の突起部を有する形状であり, より好ましくは, 複数の突起 部が線対称, 面対称, 又は空間的に対称となるように配置されたものである 。 骨補填剤の好ましい具体的な形状として, テトラポッド状 (正四面体の中 心から各頂点へ向けた方向に伸びる 4つの突起部を有する形状) , 又は正 n 面体 (n = 6, 8, 1 2など) の中心から各頂点へ向けた方向に伸びる n個 の突起部を有する形状のものである。 骨補填剤の大きさ (骨補填剤を収容で きる球の直径の大きさ) として, 1 X 1 0_2mm〜5mmがあげられ, 好ま しくは 5 X 1 0_2mm〜3mmであり, さらに好ましくは 1 X 1 0_1mm〜 2mmであり, より好ましくは 2 X 1 0_1mm〜 1. 5mmである。 さらに , 所定の薬剤をその表面に塗布した骨補填剤を用いれば, 所定の疾患を有効 に治療できるほか, 適切な投与量を与えることができる。 以下, 図面を用い て, 本発明の骨補填剤の好ましい形状を説明する。
[0122] 図 2は, テトラポッド形状の骨補填剤の例を説明するための概念図である 。 図 2 (A) は, 側面図, 図 2 (B) は上面図, 図 2 (C) は斜視図を示す 。 なお, 図中, "Fig. " は "図" を意味する (以下同様である) 。 図 2に示 される骨補填剤(11)は, テトラポッド状 (正四面体の中心から各頂点へ向け た方向に伸びる 4つの突起部 (12)を有する形状) の骨補填剤である。 なお, 各突起部 (12)の先端部 (13)はテーパーが設けられておリ滑らかな形状とされ ているものが好ましい (以下同様である) 。 図 2に示されるように, 各突起 部(12)は, 実質的に同一の形状を有するものがあげられるが, そのひとつま たは二つが小さい形状であっても構わない。 また, 各突起部は, 先端部 (13) に近づくほど細くなる円錐台状の形状を有するものであるものがあげられる 。 各突起部の先端は, 半球状とされるものであってもよい (以下同様である
) o
[0123] 図 3は, 頭切テトラポッド形状の骨補填剤の例を説明するための概念図で ある。 図 3 (A) 及び図 3 (B) は, 側面図を示し, 図 3 (C) は上面図を 示し, 図 3 (D) は斜視図を示す。 この態様に係る骨補填剤は, 図 2に示す テトラポッド状の骨補填剤の突起部のひとつを途中から切断した形状を有す る骨補填剤に関する。 すなわち, 正四面体の中心から各頂点へ向けた方向に 伸びる 3つの突起部と, 残りの一頂点へ向けた他の突起部より短い突起部を 有する骨補填剤である。 このような形状を有するので, 複数の骨補填剤を用 いた場合に連通孔の大きさをテトラポッド状の物に比べて少なくでき, 骨補 填剤全体の強度を高めることができる。
[0124] 図 4は, 3つの突起部を有する骨補填剤の例を説明するための概念図であ る。 図 4 (A) は斜視図を示し, 図 4 ( B) は上面から見た図を示す。 例え ば, 正四面体の稜線を形成する位置に突起部を有しているものがあげられる 。 そして, 各突起部の先端は, 半球状とされるものがあげられる。 この態様 に係る骨補填剤は, 複数の骨補填剤が互に絡み合うので, 強固な結合を有す る骨補填剤を形成できる。
[0125] 図 5は, 半球状の骨補填剤の例を説明するための概念図である。 図 5 (A ) は斜視図を示し, 図 5 ( B) は下面から見た図を示す。 この態様に係る骨 補填剤は, 図 5 (A) に示されるように, 半球の頂点部分から下方へ抜けた 穴部 (21)を有するものが好ましい。 このような穴部を有するので, 複数の骨 補填剤が集まった場合に, 効果的に細胞が浸透できる連通孔を形成できるこ ととなる。 穴部の形状は特に限定されないが, 図 5 (A) に示されるように 円柱状のくりぬきであることが好ましい。 半球の半径を rとしたときに, こ の円柱状のくりぬきにおける円の半径として, r Z 1 0〜2 r Z 3があげら れ, r Z 5〜 r Z 2が好ましい。 この程度のくりぬきであれば, 骨補填剤の 強度を維持しつつ好ましい穴を形成できることとなる。 この態様に係る骨補 填剤は, 更に下面にくりぬき部 (22)が設けられるものが望ましい。 そして, 骨補填剤の厚さ(23)として, r Z 2 0〜 r Z 3があげられ, r Z 1 0〜 r Z 4が好ましい。
[0126] 図 6は, 下面に 1または複数のくりぬきを有する骨補填剤の例を説明するた めの概念図である。 図 6 (A) は斜視図を示し, 図 6 ( B) は下面から見た 図を示す。 この態様に係る骨補填剤は, 半球の下面に, 半割り円柱状のくり ぬきを 1つ又は複数有するものの例である。 半球の下面と, 半割り円柱の半割 リ面 (底面でも上面でもない平面部分) は, 同じ平面を構成するものが好ま しい。 このような半割り面のくりぬき部 (24)を有するので, 骨補填剤の強度 を保ちつつ, 穴を設けることができ, 細胞を培養等するために好ましい物性 を与えることができる。 なお, 図 6に記載する骨補填剤は, 図 5に記載する 骨補填剤の構成を適宜採用できる。 さらに, 下面に設けられる半割り円柱状 のくリぬきにおける円の半径として r Z 1 0〜2 r Z 3があげられ, r Z 5 〜 r Z 2が好ましい。
[0127] 図 7は, 双頭状の骨補填剤の例を説明するための概念図である。 図 7 ( A ) は斜視図を示し, 図 7 ( B ) 及び図 7 ( C) は側面図を示す。 この態様に 係る骨補填剤は, 胴体部 (31)の両端に, 2つの頭部 (32, 33)を具備する形状で ある。 このような形状を有するので, 複数の骨補填剤を用いた場合に, 強固 に絡み合い, また連通孔の大きさを適切なものとすることができ, 骨補填剤 全体の強度を高めることができる。 なお, 図 7では, 頭部と胴部が T字状と なるものの例をあげたが, 頭部の形状は十字状のものであってもよく, 更に 多数の突起が所定の角度ごとに設けられるものであってもよい。 また, 図 7 では, 2つの頭部が 90度ずれているものの例をあげたが, 2つの頭部のなす角 は, 45度でもよいし, 0度でもよいし, 30度でもよい。
[0128] 図 8は, 胴体部に突起部を有する骨補填剤の例を説明するための概念図で ある。 図 8 ( A) は斜視図を示し, 図 8 ( B ) は側面図を示す。 この態様に 係る骨補填剤は, 図 7に示される骨補填剤の胴体部 (31)にさらに胴体部を貫 く突起部を有するものである。 このような形状を有するので, 複数の骨補填 剤を用いた場合に, 強固に絡み合い, また連通孔の大きさを適切なものとす ることができ, 骨補填剤全体の強度を高めることができる。 この態様にかか る骨補填剤は, 図 7の説明においてした構成を適宜採用できる。
[0129] 図 9は, 十字状の骨補填剤の例を説明するための概念図である。 図 9 ( A ) は斜視図を示し, 図 9 ( B ) は上面図を示し, 図 9 ( C) は側面図を示し , 図 9 ( D ) は底面図を示す。 この態様に係る骨補填剤は, 図 9 ( C) 及び 図 9 ( D ) に示されるように, 十字の先端の底面部分にそれぞれ足部を有し ており, 十字の中央の下部には空隙が設けられるものが好ましい。 このよう な形状を有するので, 連通孔の大きさを適切なものとすることができる。
[0130] 図 1 0は, 略平面状の骨補填剤の例を説明するための概念図である。 図 1 0 ( A) は斜視図を示し, 図 1 0 ( B ) は上面図を示し, 図 1 0 ( C) は側 面図を示す。 この態様に係る骨補填剤は, 中央に穴部を有し, 側面にも溝部 を有する。 このような形状を有するので, 連通孔の大きさを適切なものとす ることができる。
[0131 ] 図 1 1は, 平面の一端または両端に突起部を有数する骨補填剤の例を説明 するための概念図である。 この態様に係る骨補填剤は, 扁平な胴体部の端部 に, 突起部を有するので, 単に積み重ねることができない。 このような形状 を有するので, 連通孔の大きさを適切なものとすることができる。 また, こ の態様にかかる骨補填剤は, 好ましくは図 11に示されるように胴体部にへこ み部分を有する。 やはり, このような形状を有するので, 連通孔の大きさを 適切なものとすることができる。
[0132] 図 1 2は, 傾斜する上面を有数する骨補填剤の例を説明するための概念図 である。 図 1 2 ( A) は斜視図を示し, 図 1 2 ( B ) は側面図を示す。 図 1 2に示すとおり, この態様に係る骨補填剤は, 足部 (42)と, 前記足部 (42)に 搭載されたテーブル部 (43)とを具備し, 足部 (42)の底面と, テーブル部 (43) の上面とは傾斜する構造を有するものである。 このような形状を有するので , この態様に係る骨補填剤は, 傾斜する上面を有するので単に積み重ねるこ とができない。 これにより, 連通孔を確保することができる。
[0133] [骨補填剤の使用方法]
本発明の製造方法により製造された骨補填剤は, 骨欠損部位, 骨粗鬆症部 位又は骨延長部位に注入する。 また, 骨欠損部位などの骨の間隙に骨補填剤 を充填する他, 所定の薬剤の担体として利用されうる。 このようにすれば, 骨関連の疾患のみならず, さまざまな疾患の治療又は予防に用いることがで さる。 [0134] [インビトロで用いられる 3次元細胞培養担体]
次に, 本発明の好ましい側面に係る 3次元細胞培養担体について説明する 。 3次元細胞培養担体は, 基本的には, 上記した骨補填剤を適宜用いるもの である。 すなわち, 本発明の 3次元細胞培養担体は, 複数の突起部を有し, カルシウム系物質を有する骨補填剤を含む 3次元細胞培養担体である。 後述 する実施例で実証されたとおり, 本発明の骨補填剤は, 好ましい空隙を有し ており, その結果培養細胞がそれぞれの骨補填剤を昇るので, 3次元的に細 胞を培養できることとなる。 すなわち, 本発明によれば, 骨補填剤を応用し たインビトロ細胞培養システムをも提供できることとなる。
[0135] なお, 3次元細胞培養担体は, 上記いずれかに記載の骨補填剤を複数用い るものが好ましい。 3次元細胞培養担体の高さは, 得ようとする細胞の量な どに応じて適宜調整すればよいが, 1 m以上 1 m以下があげられ, 好ましく は 3 m以上 1 0 c m以下であり, さらに好ましくは 10 m以上 5 c m以下 であり, さらに好ましくは 5 0 m以上 1 c m以下である。
[0136] 骨補填剤を多孔質にすると効果的に細胞を昇らせることができるので, 骨 補填剤としては, 例えば, 上記の塩分を適宜含むものが好ましい。 原料に塩 化ナトリウムなどの塩成分を混入し, 焼結後に焼結体を水につけて塩を溶解 させることで多孔質な骨補填剤を得ることができる。 また, 焼結性を悪くす ることで微小な亀裂などを設けると, 細胞を骨補填剤の内部に取リ込むこと ができるので, 細胞を好ましく培養できることとなる。 焼結性を悪くするた めには, 例えば, 焼結温度を低める, 原料粉末の大きさを大きくするものが あげられる。
[0137] 本発明の 3次元細胞培養担体の好ましい態様は, 骨補填剤の表面に薬剤又 は接着性付与剤が含浸又は塗布された 3次元細胞培養担体である。 特に骨補 填剤の表面に接着性付与剤が含浸又は塗布された 3次元細胞培養担体は, 長 期間骨補填剤群が好ましい立体構造を維持し続けるので, 効果的に細胞を培 養し続けることができることとなる。 ここで用いられる接着性付与剤は, 上 記に説明した接着性付与剤と同様のものを同様にして用いることができる。 例えば, 培養された細胞は, 生体内に投与されることもありうるが, 上記し た接着性付与剤は, 生体親和性に優れるので, 培養された細胞をそのまま生 体内に投与しても危険性が少ないこととなる。
[0138] ある側面にかかる本発明の骨補填剤の利用方法は, 複数の突起部を有し, カルシウム系物質を有する骨補填剤を含むクロマ卜グラフィー用分離担体で ある。 後述の試験例で実証されたとおり, 本発明の骨補填剤は, 好ましい吸 着性などを有するものであり, さらにその吸着性は, 骨補填剤の空隙などを 調整することにより制御できる。 したがって, 複数の骨補填剤を, クロマト グラフィー用の分離担体として用いることができる。 具体的なクロマトグラ フィ一の利用方法として, 適量の骨補填剤をクロマ卜グラフィー用のカラム に充填し, カラムに溶液を注入すればよい。
実施例 1
[0139] 以下, 実施例を用いて, 本発明の骨補填剤の製造方法を具体的に説明する 。 しかしながら, 本発明は, 実施例に限定されることなぐ 当業者が考えう る様々な変形例を含むものである。
[0140] (1 ) 混練工程
原料粉末として, ひ一 TCP (太平化学産業製, 粒径 1 O zm)を用いた。 バインダは, 原料粉末 1 00重量部に対して 24重量部となるように配合し た。 バインダとして, エチレン一酢酸ビニル共重合体, ポリブチルメタクリ レート, パラフィンワックス, ジブチルフタレート及びステアリン酸が 30 : 30 : 30 : 5 : 5の重量比の配合割合で用いた。 300 c c加圧式ニー ダーを, 1 50°Cに加熱し, 融点が高いバインダから融点が低いバインダの 順序で投入し, 投入完了後 60分間混練して冷却した。 得られた混練物を, セラミックス製のポッ卜ミルで粉砕して成形用の材料 (コンパウンド又はべ レツ卜) とした。
[0141] (2) 成形工程
金型は, C A Dを用いて骨補填剤のィメージを形成した後にその C A Dィ メージに従って製造した。 図 1 3は, 骨補填剤の CADによる設計図である 。 金型は SKD 1 1焼入れ材料を使用し, 1 2個取りのものを用いた。 金型 は, 4箇所の突起部のうち, 1つの端面をゲート口とし, 残り 3箇所の突起 部の中央ラインに固定側と可動側の金型パーティング面を変形パー卜として , 3箇所の突起部の内側にェジェクタピンを配置する構造のものを用いた。 射出成形機として, 型締カ 1 2トン横型のものを用いた。 射出圧力の初期設 定値を 1 2 G P aとした。 また, 成形機シリンダの温度を 1 30°Cとし, 金 型温度を 20°Cとした。
[0142] (3) 脱バインダ工程
大気脱脂炉にて, 大気雰囲気下最高温度 1 000°Cまで加熱し, 1時間保 持後に炉冷した。 脱バインダ工程は, 冷却時間を含んで 1 8時間であった。 セッターとして, 90%アルミナ(気孔率 20%)を用いた。
[0143] (4) 焼結工程
大気雰囲気から最高温度 1 000°Cまで加熱し, 1時間保持して冷却した 。 冷却時間を含み焼結時間は 1 8時間であった。 セッターは, 脱バインダェ 程のものをそのまま用いた。 得られた骨補填剤の曲げ強度は, 6. 1 MP a (n数 = 1 8) であった。 得られた骨補填剤を図 1 4〜図 1 6に示す。 図 1 4は, 実施例 1で得られた骨補填剤の図面に替わる写真である。 図 1 5は, 実施例 1で得られた骨補填剤の図面に替わる電子顕微鏡写真である。 図 1 6 は, 実施例 1で得られた骨補填剤が集積化したものの図面に替わる電子顕微 鏡写真である。
[0144] [試験例 1]
-骨補填剤の焼結温度と曲げ強度の検証一
骨補填剤を製造する際の焼結温度を変化させて複数種類の骨補填剤を製造し , JISの R1601に従って, 得られた骨補填剤の曲げ強度を検証した。 その結果 を図 1 7に示す。 図 1 7は, 実施例 1で得られた骨補填剤の焼結温度と曲げ 強度の関係である。 図 1 7から, 焼結温度が高いほど, 得られる骨補填剤の 曲げ強度が高くなることがわかる。 また, 焼結温度を制御することで得られ る骨補填剤の曲げ強度を制御できることがわかる。 さらに, 本発明によれば , 曲げ強度が, 2MPa〜1 OMPa (好ましくは 4MPa〜9MPa, さ らに好ましくは 6MPa〜9MPa) という強度を有する骨補填剤を得るこ とができることがわかる。
[0145] [試験例 2]
一骨補填剤の生体内での充填状況の検証一
骨補填剤は, 複数の骨補填剤が生体内で適切な連通孔を形成し, その連通孔 に生体細胞が侵入することで, 骨再生が促進される。 したがって, 骨補填剤 は, 生体内に投与された場合に, 適切な連通孔を形成するものが好ましい。 そこで, 本試験例では, 本発明による骨補填剤が生体内でどのように集合す るかについて検証した。 なお, 比較のために, 既存の人工骨顆粒が集合する かについても検証した。 この人工骨顆粒は, ブロック状の骨補填剤 (ォリン パス製ォスフエリオン) を顆粒状に粉砕したものである。 具体的には, 本発 明の骨補填剤, 及び既存人工骨顆粒を 2mlクライオチューブ内で集積した際に 構築される空隙構造をマイクロ X線 CTにより確認した。 その結果を図 1 8 に示す。 図 1 8は, 実施例 1で得られた骨補填剤と, 既存の人工骨製品が集 合した様子を示す図面に替わるマイクロ X線による CT画像である。 図 1 8 ( A)は, 本発明の骨補填剤が集合した様子を示し, 図 1 8 (B)は従来の人工骨顆 粒が集合した様子を示す。 図 1 8 (C) は, 本発明の骨補填剤がクライオチュ ーブ内で充填された様子を示す。 図 1 8 (D) は, 既存の人工骨製品がクライ ォチューブ内で充填された様子を示す。
[0146] 図 1 8 (A)から, 本発明の骨補填剤は, 集積時にポッドが自己組織化的にポ ッドの継ぎ目に落ち着く傾向があることがわかる。 その結果, 集積した骨補 填剤がお互いの移動を制限しあっている。 また, 上記のような集積状態が奏 する空隙構造は, 好ましい連通孔を形成することがわかる。 また, 空隙構造 は, 骨補填剤のポッ卜長さ及び角度を反映するので, ポッ卜長さ又は角度を 調整することで, 空間構造を調整できることがわかる。 よって, 本発明の骨 補填剤は, 形態保持性に優れるのみならず, 骨伝導空間を任意に構築できる といえる。 さらに, 骨補填剤の密度は, CT画像に関してほぼ均一であった [0147] 一方, 図 1 8 (B)に示されるとおり, 人工骨顆粒は, 集積時の粒子間距離の ばらつきが大きぐ 空隙構造の再現性と形態保持性に問題があると考えられ る。 特に, 新鮮な創傷等の液性成分に富む領域に, 人工骨顆粒が埋入された 場合, 液状化現象により, 粒子間隙構造が破綻する可能性が高いと考えられ る。 従って, 人工骨顆粒を用いても, 治療効果が得られない可能性が高い。 人工骨顆粒は, 顆粒の間隙構造よりも, 顆粒に内在する数百ミクロンの気泡 が存在する。 そして, 人工顆粒は, 生体内でその気泡に細胞などが入り込む と考えられる。 しかし, 気泡の形状は, 均一ではなぐ 骨形成を促進するた めには必ずしも好ましい形状ではない。 よって, この点からも, 人工骨顆粒 では, 望ましい骨再生効果を得ることはできないと考えられる。 また, 既存 の人工骨顆粒には, 低密度部位が存在し, 密度が均一ではない。
[0148] 図 1 8 (C) に示されるとおり, 本発明の骨補填剤は, クライオチューブ内 部の筒形状にそって充填されており, 充填性に優れることがわかる。 一方, 図 1 8 (D) に示されるとおり, 既存の人工骨製品は, クライオチューブ内部 の筒形状に沿って充填されておらず, 充填不良箇所 (ポイド) を生ずること がわかる (図 18 (D)の矢印を参照) 。 このようなポイドは, 人工骨細胞などが 埋入する際の安定性を破綻させる基点となる。 すなわち, 本発明の骨補填剤 は, 複数の充填剤が集まった際に, 適切な大きさの穴や連通孔が形成される ことが望ましいが, 充填不良箇所のように余リに大きな穴が形成されること は好ましくない。 よって, 本発明の骨補填剤は, 複数が投与された場合に, 好ましい骨補填剤として機能することがわかる。
[0149] [試験例 3]
一骨補填剤の 3次元細胞培養系としての検証一
骨芽系細胞株 M C 3 T 3 (M C 3 T 3 - E 1 (マウス頭蓋冠由来の骨芽細 胞様細胞株) ) を, 平面培養し, コンフルェントになったところで, 実施例 1で得られた骨補填剤ュニッ卜をその上におき, 培養を継続し経時的に顕微 鏡で観察した。 細胞培養は, ダルベッコイーグル改変培地 (D E M培地) に 1 0 % F B S及び 1 %ぺニシリン一ス卜レブトマイシンを添加したものを培 地として用いた。 培地は, 4日に一度変えた。 一方, 対象のため, 細胞株を 添加していないものにも骨補填剤をおき, 観察を行った。 また, 6, 10日目で アルカリフォスターゼ (ALP) 染色を施し, 骨芽細胞を染色した。 本骨補填剤 が良好な細胞接着性を有することが確認できた。 その結果を図 1 9に示す。
[0150] 図 1 9は, 骨補填剤の細胞接着性を確認するための図面に替わる写真であ る。 図 1 9 (A)は培養細胞がないものの 4日間培養後の写真を示し, 図 1 9 (B) は骨芽系細胞株 M C 3 T 3を平面培養し 4日間培養後の写真を示し, 図 1 9 (C )は培養細胞がないものの 6日間培養後にアルカリフォスターゼ (ALP) 染色し たものの写真を示し, 図 1 9 (D)は骨芽系細胞株 M C 3 T 3を平面培養し 6日 間培養後にアルカリフォスターゼ染色したものの写真を示し, 図 1 9 (E)は培 養細胞がないものの 10日間培養後にアル力リフォスターゼ染色したものの写 真を示し, 図 1 9 (F)は骨芽系細胞株 M C 3 T 3を平面培養し 10日間培養後に アル力リフォスターゼ染色したものの写真を示す。
[0151 ] 図 1 9 (A)及び図 1 9 (B)から, 細胞の無しでは骨補填剤の表面には何も付 着していないが, 細胞の上で骨補填剤を培養した方では, 表面に細胞が付着 することが分かる。 また, 図 1 9 (D)に示す 6日間培養したものを A L P染色 を施した写真から, 骨芽細胞が骨補填剤の側部の勾配を昇る状況が確認でき る。 図 1 9 (F)から, 10日間細胞培養した骨補填剤は骨補填剤の表面全体に細 胞が付着していることがわかる。 したがって, 本発明の骨補填剤は, 3次元 培養担体としても有効であることがわかる。
産業上の利用可能性
[0152] 本発明の製造方法により製造された骨補填剤は, 骨欠損部位, 骨粗鬆症部 位又は骨延長部位に注入し, 又は骨欠損部位などの骨の間隙に充填する他, 所定の薬剤の担体として利用されうる。 よって, 本発明の骨補填剤は, 医薬 産業などの分野で利用される。
[0153] また, 本発明の 3次元培養担体は, これまで 2次元でしか細胞培養が行われ ていなかったが, そのような概念を覆し, 3次元的に細胞を培養できる担体 を提供できるので, 細胞培養を用いる医薬■バイオ産業の分野で利用されう る。

Claims

請求の範囲
[1] カルシウム系物質を含む原材料, 及びバインダを含む材料を混練するため の混練工程と ;
前記混練工程で得られた混練物を用いて, 金型を有する射出成形機を用い た射出成形により所定の形状を持った成形体を得るための成形工程と ; 前記成形工程で得られた成形体に含まれるバインダを取り除き脱脂体を得 るための脱バインダ (脱脂) 工程と ;
前記脱バインダ工程後の脱脂体を加熱し, 焼結し焼結体を得るための焼結 工程と ;
を含む
骨補填剤の製造方法。
[2] 前記カルシウム系物質は, リン酸カルシウム系物質又は炭酸カルシウム系 物質のいずれか又は両方を含む請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法。
[3] 前記カルシウム系物質は, リン酸カルシウム系物質を含み,
前記リン酸カルシウム系物質が, 水酸アパタイト, 炭酸アパタイト, フッ 素アパタイト, 塩素アパタイト, β - T C P , ひ一 T C P , メタリン酸カル シゥム, リン酸四カルシウム, リン酸水素カルシウム, リン酸八カルシウム , リン酸二水素カルシウム, ピロリン酸カルシウム, それらの塩, 又はそれ ら又はそれらの溶媒和物のうちいずれか 1種又は 2種以上である, 請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法。
[4] 前記バインダが, (メタ) アクリル系樹脂, ロウ滑剤, 及び滑剤を含む 請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法。
[5] 前記バインダが, ロウ滑剤を含み,
前記ロウ滑剤が, 融点が 4 0 °C〜 1 0 0 °Cのワックスを含む請求項 1に記載 の骨補填剤の製造方法。
[6] 前記バインダが, (メタ) アクリル系樹脂, エチレン一酢酸ビニル共重合体 , パラフィンワックス, ステアリン酸及びジブチルフタレートを含み, 前記混練工程では, 前記(メタ) アクリル系樹脂及び前記エチレン一酢酸ビ ニル共重合体を混練機へ投入し, 混練しつつ前記原材料, 前記パラフィンヮ ックス及び前記ステアリン酸を混練機へ投入し, 混練しつつ前記ジブチルフ タレートを混練機へ投入する, 請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法。
[7] 前記 "カルシウム系物質を含む原材料, 及びバインダを含む材料" は, カルシウム系物質を含む原材料, 及びバインダの他にガラス成分を含む, 請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法。
[8] 前記 "カルシウム系物質を含む原材料, 及びバインダを含む材料" は, カルシウム系物質を含む原材料, 及びバインダの他に塩分又は糖分を含む , 請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法。
[9] 前記骨補填剤は, 複数の突起部を有する形状であり,
前記金型は, 材料を注入するための注入口が設けられる固定側金型と, 材 料を注入する際は前記固定側金型と接触するが, 成形後は前記固定側金型か ら離れる可動側金型とを有し,
前記固定側金型は, 前記複数の突起部のうちある突起部の先端部から射出成 形用の材料が注入されるように, 前記注入口を前記先端部に位置するように し,
前記固定側金型と前記可動側金型とのあわせ面が端面から中心方向へ向かう にしたがって注入口方向へ傾斜する傾斜面を有し,
前記可動側金型は所定のくさびを設けるためのへこみ部を有する
請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法。
[10] 前記くさびの高さは, 1 m〜 1 X 1 0 2 mである請求項 9に記載の骨補 填剤の製造方法。
[11 ] 前記可動側金型は, 深さが 1 m〜2 x 1 O Z mである 1又は複数の溝を有 する請求項 9に記載の骨補填剤の製造方法。
[12] 前記骨補填剤は, 4つの突起部を有する形状であり,
前記可動側金型側には, 突起部の内側に位置するように突き出しピンを配 置する請求項 9に記載の骨補填剤の製造方法。
[13] 前記骨補填剤は, 複数の突起部を有する形状であり, 前記金型は, 固定側金型と, 材料を注入する際は前記固定側金型と接触す るが, 成形後は前記固定側金型から離れる可動側金型とを有し,
射出成形用の材料が注入される注入口を前記固定側金型と前記可動側金型と のあわせ面に位置するようにし,
前記固定側金型と前記可動側金型とのあわせ面が端面から中心方向へ向か うにしたがって前記骨補填剤の中心方向へ傾斜する傾斜面を有し,
前記可動側金型は所定のくさびを設けるための溝を有する,
請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法。
[14] 前記脱バインダ工程は, 1 1 0 °C〜3 0 0 °Cの第一の維持期間に達成する までの間, 1 °CZ時間〜 3 X 1 0 2°CZ時間で昇温する昇温工程を含む, 請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法。
[15] 前記焼結工程で得られた焼結体に薬剤を含浸又は塗布する工程を含む 請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法。
[16] 前記焼結工程で得られた焼結体に薬剤を含浸又は塗布する工程を含み, 前記薬剤として, 骨 ·軟骨形成促進剤 (軟骨形成促進因子を含む) , 関節 疾患治療剤, 骨 ·軟骨疾患予防 ·治療剤, 骨再生剤, 骨吸収抑制物質, 血管 新生促進剤, 抗菌剤, 抗生物質又は抗癌剤の 1種又は 2種以上を用いる 請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法。
[17] 前記焼結工程で得られた焼結体に接着性付与剤を含浸又は塗布する工程を 含む,
請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法。
[18] 前記焼結工程で得られた焼結体に接着性付与剤を含浸又は塗布する工程を 含み,
前記接着性付与剤がトロンビンである,
請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法。
[19] 請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法に従って複数の骨補填剤を製造し,
2種類の接着性付与剤を含有する組成物を用意し, ある骨補填剤群に第 1の 組成物を含浸又は塗布して第 1の骨補填剤群とし, ある骨補填剤群に第 2の 組成物を含浸又は塗布して第 2の骨補填剤群とし, 前記第 1の骨補填剤群と 前記第 2の骨補填剤群を含む骨補填剤群を骨補填剤として用い,
前記第 1の組成物は, 下記一般式(I)
又は(I I)で示される化合物か, 下記一般式 (I I I) で示される繰返し単位を 3 8個含む化合物を 1種又は 2種以上含有する第 1の化合物, 及び第 1の希 釈剤 (又は担体) を具備し, 前記第 2の組成物は, 下記一般式(I) 又は(I I) で示される化合物か, 下記一般式 (I I I) で示される繰返し単位を 3 8個含 む化合物を 1種又は 2種以上含有する第 2の化合物, 及び第 2の希釈剤を具 備する請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法。
X - (OCH2CH2) n-X2 (I)
(式(I)中, X 及び X2は同一又は異なり, -R1C00NHS (R1は, d-C?アルキレン 基を示す。 ) , -C0R1C00NHS (R1は, ^- アルキレン基を示す。 ) , -N0C0R1- R 2 (R1は, d-C?アルキレン基を示し, R2は, マレイミド基を示す。 ) , -R1NH2 ( R1は, - アルキレン基を示す。 ) , -R1SH (R1は, d-C?アルキレン基を示す o ) 又は- C02PhN02(Phは, o-,m-又は P-フエ二レン基を示す。 )を示し, nは, 80 1000の整数を示す。 )
[化 1]
Figure imgf000062_0001
(式 (I I) 中, Χ,,-^Χ,Μは, それぞれ同一又は異なり, -R'COONHS (R1は, C 广 アルキレン基を示す。 ) , -C0R1C00NHS (R1は, d-C?アルキレン基を示す。 ) -N0C0R1- R2 (R1は, d-C?アルキレン基を示し, R2は, マレイミド基を示す 。 ) -R1NH2 (R1は, d-C?アルキレン基を示す。 ) , -R1SH (R1は, C「C7アルキ レン基を示す。 ) 又は- C02PhN02(Phは, o-,m-又は P-フエ二レン基を示す)を示 し, n,ト '〜 は, それぞれ同一又は異なり, 20〜250の整数を示す。 )
[化 2]
Figure imgf000063_0001
(式 (I I I) 中, Xmは, -R響 NHS (R1は, CfC?アルキレン基を示す。 ) , -C 0R1C00NHS, -N0C0R1- R2 (R1は, - アルキレン基を示し, R2は, マレイミド 基を示す。 ) , -R1NH2 (R1は, CfC?アルキレン基を示す。 ) , -R'SH (R1は, C- C7アルキレン基を示す。 ) 又は- C02PhN02(Phは, o-,m-又は P-フエ二レン基を示 す。 )を示し, nmは 10〜150の整数を示す。 ) 。
[20] 前記第 1の化合物は, 一般式 ( 又は (I において, X , Χ2, 又は X, Μ Χ ,Μが, それぞれ同一又は異なり, -N0C0R1-R2又は- R1NH2である化合物を 1種又は 2種以上含有し, 前記第 2の化合物は, 一般式 (I) 又は (I I) にお いて, X X 2, 又は Χ Μ-^ Χ ,Μが, それぞれ同一又は異なり, -C0R1C00NHS , -R1SH又は- C02PhN02(Phは, ο-, m-又は p-フエ二レン基を示す)である化合物を 1種又は 2種以上含有する
請求項 1 9に記載の骨補填剤の製造方法。
[21] 前記骨補填剤は, 正四面体の中心から各頂点へ向けた方向に伸びる 4つの 突起部を有する形状である
請求項 1に記載の骨補填剤の製造方法。
[22] 表面に薬剤が含浸又は塗布された複数の突起部を有し, カルシウム系物質 を有する骨補填剤。
[23] 表面に接着性付与剤が含浸, 塗布又は粉体混合された複数の突起部を有し , カルシウム系物質を有する骨補填剤。
[24] 複数の突起部を有し, カルシウム系物質を有する骨補填剤を含む 3次元細 胞培養担体。
[25] 前記骨補填剤は, その表面に薬剤又は接着性付与剤が含浸, 塗布又は粉体 混合された骨補填剤である請求項 2 4に記載の 3次元細胞培養担体。
[26] 複数の突起部を有し, カルシウム系物質を有する骨補填剤を含むクロマト グラフィー用分離担体。
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