特許 5678361 人工骨材料

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5678361

(24)【登録日】2015年1月16日

(45)【発行日】2015年3月4日

(54)【発明の名称】人工骨材料

(51)【国際特許分類】

   A61L 27/00 20060101AFI20150212BHJP

【ＦＩ】

   A61L27/00 F

【請求項の数】3

【全頁数】6

(21)【出願番号】特願2010-115215(P2010-115215)

(22)【出願日】2010年5月19日

(65)【公開番号】特開2011-239978(P2011-239978A)

(43)【公開日】2011年12月1日

【審査請求日】2013年4月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】304050912

【氏名又は名称】オリンパステルモバイオマテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118913

【弁理士】

【氏名又は名称】上田 邦生

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(72)【発明者】

【氏名】本島 怜

(72)【発明者】

【氏名】井上 晃

(72)【発明者】

【氏名】高見 公彰

(72)【発明者】

【氏名】小松 希

【審査官】 牧野 晃久

(56)【参考文献】

【文献】 特表平０９−５０９５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２１１９７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Biomaterials, Vol.22 No.8 p.847-854 (2001)

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｌ １５／００− ３３／００

Ａ６１Ｆ ２／００− ２／９７

Ｃ０４Ｂ ３７／００− ３７／０４

ＣＡｐｌｕｓ（ＳＴＮ）

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）ＰｕｂＭｅｄ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カルシウム／ナトリウム比率が１／１以上３／１以下の範囲内のリン酸ナトリウムカルシウム粉末と、αリン酸三カルシウムと、βリン酸三カルシウムとを含み、
前記リン酸ナトリウムカルシウム粉末の平均粒径が、３００μｍ以下であり、
前記αリン酸三カルシウムが、平均粒径５以上１５μｍ未満の粉末である人工骨材料。

【請求項2】

前記リン酸ナトリウムカルシウム粉末の平均粒径が、３００μｍである請求項１に記載の人工骨材料。

【請求項3】

前記βリン酸三カルシウムが、平均粒径３００以上５００μｍ未満の粉末である請求項１または請求項２に記載の人工骨材料。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、人工骨材料に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、リン酸ナトリウムカルシウムとクエン酸塩硬化剤とを含むセメントが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このセメントによれば高い生体適合性を有し、硬化前に整形可能なペーストが形成され取り扱い容易である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表平９−５０９５８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１のセメントは、体液等の液中にて硬化させる用途においては十分な強度が得られないという不都合がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、液中で硬化させる用途においても高い強度を得ることができる人工骨材料を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、カルシウム／ナトリウム比率が１／１以上３／１以下の範囲内のリン酸ナトリウムカルシウム粉末と、αリン酸三カルシウムと、βリン酸三カルシウムとを含み、前記リン酸ナトリウムカルシウム粉末の平均粒径が、３００μｍ以下であり、前記αリン酸三カルシウムが、平均粒径５以上１５μｍ未満の粉末である人工骨材料を提供する。

【0006】

本発明によれば、適量の蒸留水とともに混練して整形可能なペーストを形成し、整形直後に生理食塩水等の液中に浸漬して養生した後においても、骨として必要とされる最低限の強度である５ＭＰａより大きな強度を得ることができる。すなわち、液中で硬化させる用途に適用しても骨として十分に機能させ得る高い強度を得ることができる。
特に、上記発明においては、リン酸ナトリウムカルシウム粉末の平均粒径を３００μｍとすることにより、上記カルシウム／ナトリウム比率が１／１以上３／１以下の範囲内において１５ＭＰａの圧縮強度を達成でき、液中においても皮質骨として十分に機能させ得る高い強度を得ることができる。

【0007】

上記発明においては、前記αリン酸三カルシウムが、平均粒径５以上１５μｍ未満の粉末である。
このようにすることで、上記カルシウム／ナトリウム比率が１／１以上３／１以下の範囲内において１５ＭＰａの圧縮強度を達成でき、液中においても皮質骨として十分に機能させ得る高い強度を得ることができる。

【0008】

また、上記発明においては、前記βリン酸三カルシウムが、平均粒径３００以上５００μｍ未満の粉末であることが好ましい。
このようにすることで、上記カルシウム／ナトリウム比率が１／１以上３／１以下の範囲内において１５ＭＰａの圧縮強度を達成でき、液中においても皮質骨として十分に機能させ得る高い強度を得ることができる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、液中で硬化させる用途においても高い強度を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る人工骨材料を構成するリン酸ナトリウムカルシウム粉末の平均粒径（目開き）をパラメータとした、カルシウム／ナトリウム比率と圧縮強度との関係のグラフを示す図である。

【図2】本発明の第２の実施形態に係る人工骨材料を構成するαリン酸三カルシウム粉末の平均粒径（目開き）をパラメータとした、カルシウム／ナトリウム比率と圧縮強度との関係のグラフを示す図である。

【図3】本発明の第３の実施形態に係る人工骨材料を構成するβリン酸三カルシウム粉末の平均粒径（目開き）をパラメータとした、カルシウム／ナトリウム比率と圧縮強度との関係のグラフを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の第１の実施形態に係る人工骨材料について、図１を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る人工骨材料は、カルシウム／ナトリウム比率が１／１以上３／１以下の範囲内のリン酸ナトリウムカルシウム粉末を含み、αリン酸三カルシウム（以下、α−ＴＣＰ）および、βリン酸三カルシウム（以下、β−ＴＣＰ）を含んでいる。また、本実施形態に係る人工骨材料は、リン酸ナトリウムカルシウム粉末の平均粒径が３００μｍである。

【0012】

図１は、メカノケミカル法を用いて合成されたリン酸カルシウムナトリウム（ＣＳＰ）におけるカルシウム／ナトリウム比率（Ｃａ／Ｎａ）を変化させたときの圧縮強度を、含有するリン酸ナトリウムカルシウム粉末の平均粒径をパラメータとして棒グラフで表示した図である。

【0013】

ここで、ＣＳＰ１〜７のカルシウム／ナトリウム比率は以下の通りである。
ＣＳＰ１ Ｃａ／Ｎａ＝４／１
ＣＳＰ２ Ｃａ／Ｎａ＝３／１
ＣＳＰ３ Ｃａ／Ｎａ＝５／２
ＣＳＰ４ Ｃａ／Ｎａ＝２／１
ＣＳＰ５ Ｃａ／Ｎａ＝７０２／４６５
ＣＳＰ６ Ｃａ／Ｎａ＝２３／２０
ＣＳＰ７ Ｃａ／Ｎａ＝１／１

【0014】

各ＣＳＰは、１１００℃で１０時間焼成し、得られたＣＳＰ粉末を粉砕し、目開き（平均粒径）が１０６μｍ、３００μｍ、５００μｍの３種類に篩い分けた。
各平均粒径のＣＳＰをそれぞれ０．７ｇ、α−ＴＣＰを０．３ｇ、β−ＴＣＰを０．１ｇ量り取り、さらに無水クエン酸を０．２ｇ加えて混合した。そして、０．２ｍＬの練和液（例えば、蒸留水）を添加して混練することによりセメントを作成し、作成後、５分以内にセメントを直径７ｍｍ、高さ１０ｍｍの円柱状に整形し、整形後、直ちに生理食塩水中に浸漬して１００時間養生させた。
圧縮強度の測定は、生理食塩水中での養生後に行った。

【0015】

図１によれば、カルシウム／ナトリウム比率が１／１以上３／１以下の範囲内であれば、平均粒径が３００μｍ以下の場合、すなわち、目開き１０６μｍおよび３００μｍの場合に、５ＭＰａ以上の圧縮強度を得ることができ、目開き３００μｍの場合に、１５ＭＰａ以上の圧縮強度を得ることができた。すなわち、これらの条件を満たす本実施形態に係る人工骨材料ＣＳＰ２〜ＣＳＰ７によれば、骨として機能させるための５ＭＰａ以上の圧縮強度および皮質骨として機能させるための１５ＭＰａ以上の圧縮強度を達成できるという利点がある。

【0016】

そして、このように構成された本実施形態に係る人工骨材料によれば、液中において硬化させる用途、例えば、体液で満たされている骨欠損部等に補填する場合においても、骨として機能し得る十分な圧縮強度を発揮することができるという利点がある。

【0017】

次に、本発明の第２の実施形態に係る人工骨材料について、図２を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る人工骨材料は、α−ＴＣＰ粉末の平均粒径が５μｍ以上１５μｍ未満である点で、第１の実施形態に係る人工骨材料と相違している。

【0018】

α−ＴＣＰ粉末として、平均粒径５μｍ未満、５μｍ以上１５μｍ未満および１５μｍ以上の３種類を用意し、上記と同様にして混練、整形したセメントの圧縮強度測定を行った。
その結果、図２に示されるように、α−ＴＣＰ粉末の平均粒径が５μｍ以上１５μｍ未満である本実施形態に係る人工骨材料によれば、カルシウム／ナトリウム比率が１／１以上３／１以下の範囲内であれば、１５ＭＰａ以上の圧縮強度を得ることができた。

【0019】

このように構成された本実施形態に係る人工骨材料によれば、液中において硬化させる用途、例えば、体液で満たされている骨欠損部等に補填する場合においても、皮質骨として機能し得る十分な圧縮強度を発揮することができるという利点がある。

【0020】

次に、本発明の第３の実施形態に係る人工骨材料について、図３を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る人工骨材料は、β−ＴＣＰ粉末の平均粒径が３００μｍ以上５００μｍ未満である点で、第１の実施形態に係る人工骨材料と相違している。

【0021】

β−ＴＣＰ粉末として、平均粒径３００μｍ未満、３００μｍ以上５００μｍ未満および５００μｍ以上の３種類を用意し、上記と同様にして混練、整形したセメントの圧縮強度測定を行った。
その結果、図３に示されるように、β−ＴＣＰ粉末の平均粒径が３００μｍ以上５００μｍ未満である本実施形態に係る人工骨材料によれば、カルシウム／ナトリウム比率が１／１以上３／１以下の範囲内であれば、１５ＭＰａ以上の圧縮強度を得ることができた。

【0022】

このように構成された本実施形態に係る人工骨材料によれば、液中において硬化させる用途、例えば、体液で満たされている骨欠損部等に補填する場合においても、皮質骨として機能し得る十分な圧縮強度を発揮することができるという利点がある。

【図1】

【図2】

【図3】