JP2003159320A - 水和硬化型リン酸カルシウムペースト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 混練開始から適度な時間で所定の圧縮強度に
達し、形態付与及び充填等の操作が容易な水和硬化型リ
ン酸カルシウムペーストを提供する。 【解決手段】 本発明の水和硬化型リン酸カルシウムペ
ーストは、リン酸水素カルシウム粉体、リン酸四カルシ
ウム粉体等のリン酸カルシウム系粉体と、水又は水を主
成分とする硬化液とを混練してなり、リン酸カルシウム
系粉体と、硬化液とを混練した後、２５℃で静置した場
合に、混練開始から３０分以内に圧縮強度が０．５ＭＰ
ａ以上、特に０．８ＭＰａ以上、更には１．０ＭＰａ以
上となることを特徴とする。リン酸カルシウム系粉体１
ｇに対する水又は硬化液の量が０．２〜０．４ｇ、特に
０．２５〜０．３５ｇであることが好ましい。また、こ
のペーストには、水溶性高分子、特に、デキストラン及
びデキストラン硫酸塩等の多糖類が含まれることが好ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、医科用或いは歯科
用の水和硬化型リン酸カルシウムペーストに関する。更
に詳しくは、混練開始から適度な時間で所定の圧縮強度
に達し、形態付与及び充填等の操作が容易な水和硬化型
リン酸カルシウムペーストに関する。本発明の水和硬化
型リン酸カルシウムペーストは、人工骨、人工関節及び
人工歯根等を形成する材料として幅広く利用することが
できる。

【０００２】

【従来の技術】現在までに、多数の水和硬化型リン酸カ
ルシウムペーストが提案されている。これらのリン酸カ
ルシウムペーストは、水和反応により、低結晶性のアパ
タイト、リン酸八カルシウム及びリン酸水素カルシウム
水和物等のリン酸カルシウム系化合物を析出し、それに
ともなって硬化する。これらの析出したリン酸カルシウ
ム系化合物のなかでも、特に、体温に近い温度における
反応により生成するアパタイトは、結晶性が低く、成分
及び結晶化度等が生体骨に類似している。従って、生体
親和性に優れ、生体への長期間の埋入により徐々に吸収
され、焼結アパタイトと比べ骨形成が極めて良好である
ことが確認されている。また、リン酸八カルシウムは水
酸アパタイトの前駆体として知られており、徐々に低結
晶性の水酸アパタイトに転移していくため、生体内で低
結晶性の水酸アパタイトと同様に挙動することが知られ
ている。

【０００３】これらの水和硬化型リン酸カルシウムペー
ストは、使用時に任意の形態を付与することができるた
め、あらゆる形状の骨欠損部等に適用することができ、
骨折部に生じた複雑な骨欠損部等に適用することもでき
る。そして、このようなペーストの実使用においては、
混練開始後、ペーストの操作可能時間（形態付与可能時
間）は長いほうが好ましく、これを体内に充填した後は
短時間で硬化することが望ましい。そのため、硬化時間
を調整する方法が検討されており、多くの調整方法が提
案されているが、そのほとんどが体温付近である３７℃
前後における硬化時間の短縮を図ったものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、実際にペース
トが使用される手術時には、出血を極力抑えるため止血
帯を使用し、骨欠損部及び切開部等の止血を行うことが
多く、この止血により骨欠損部等の近傍の温度（体温）
が低下する。そのため、形態付与された混練体等を充填
する際に、充填部の周囲の温度が体温付近の３７℃前後
であることは少ないのが現状である。また、このような
止血処置を施すことができない部位に充填する場合で
も、生体骨と接している部分は体温に近似の温度である
が、外気と接している部分は室温付近の２５℃前後とな
ってしまうことが多い。

【０００５】このように充填部が体温に比べて低温であ
る場合は、従来のように体温付近での硬化時間を短縮し
たリン酸カルシウムペーストでは硬化し難く、形態の維
持に必要な強度に達するまで十分に硬化させるには長時
間を要する。その結果、手術時間が長くなり、患者の負
担が大きくなり、好ましくない。更に、ペーストが十分
に硬化していない状態で、生理食塩水などにより術部を
洗浄した場合、過剰な水分との接触によって、形態の維
持が困難になることもある。従って、実使用時に、２５
℃前後から体温（約３７℃）付近までの温度範囲におい
て、適度な硬化速度を有し、形態付与のための十分な時
間が確保され、且つ充填後は短時間で硬化し、洗浄、縫
合等、その後の手術操作に速やかに移ることができるペ
ーストの開発が望まれている。

【０００６】本発明は、上記の従来技術の問題点を解決
するものであり、適度な時間で硬化して十分な圧縮強度
に達し、形態付与性等に優れ、充填後は十分な速度で硬
化させることができ、その結果として手術時間を短縮す
ることができ、患者の負担を軽減することができる水和
硬化型リン酸カルシウムペーストを提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の水和硬化型リン
酸カルシウムペーストは、リン酸カルシウム系粉体と、
水又は水を主成分とする硬化液とを混練してなる水和硬
化型リン酸カルシウムペーストにおいて、上記リン酸カ
ルシウム系粉体と、上記水又は上記硬化液とを混練した
後、２５℃で静置した場合に、混練開始から３０分以内
に圧縮強度が０．５ＭＰａ以上となることを特徴とす
る。

【０００８】本発明では、上記水又は水を主成分とする
硬化液の、上記リン酸カルシウム系粉体１ｇに対する量
が、０．２〜０．４ｇである水和硬化型リン酸カルシウ
ムペーストとすることができる。また、上記リン酸カル
シウム系粉体は、リン酸四カルシウム粉体を含む水和硬
化型リン酸カルシウムペーストとすることができ、上記
リン酸カルシウム系粉体の主成分が、リン酸四カルシウ
ム粉体及びリン酸水素カルシウム粉体である水和硬化型
リン酸カルシウムペーストとすることができる。更に、
多糖類を含む水和硬化型リン酸カルシウムペーストとす
ることができ、上記多糖類はデキストラン及びデキスト
ラン硫酸塩のうちの少なくとも一方である水和硬化型リ
ン酸カルシウムペーストとすることができる。

【０００９】

【発明の効果】本発明の水和硬化型リン酸カルシウムペ
ーストは、混練開始から適度な時間で所定の圧縮強度に
達するため、形態付与及び充填等の操作が容易である。
また、リン酸カルシウム系粉体と水との質量比を特定す
ることで、圧縮強度を調整することができ、より形態付
与及び充填等が容易な水和硬化型リン酸カルシウムペー
ストとすることができる。

【００１０】更に、リン酸カルシウム系粉体として、リ
ン酸四カルシウムを含有させることで、特に、リン酸カ
ルシウム系粉体の主成分をリン酸四カルシウム及びリン
酸水素カルシウムとすることで、適度な時間で、より確
実に所定の圧縮強度に達する水和硬化型リン酸カルシウ
ムペーストとすることができる。また、デキストラン及
びその硫酸塩等の多糖類を含有させることで、より優れ
た形態付与性及び充填性等を有する水和硬化型リン酸カ
ルシウムペーストとすることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
上記「リン酸カルシウム系粉体」と、上記「水」又は上
記「硬化液」とは、医科用或いは歯科用等のペーストの
調製において一般に使用される器具により混練すること
ができる。例えば、磁器製等の乳鉢と乳棒とを用いて混
練することができる。本発明では、上記「混練」は、磁
器製の乳鉢と乳棒とを使用し、約２５℃で、２分間、医
科或いは歯科のペーストの通常の調製手法によって行う
ものとする。

【００１２】本発明の水和硬化型リン酸カルシウムペー
スト（以下、「ペースト」ということもある。）では、
混練終了後、２５℃で静置した場合に、混練開始から３
０分以内に圧縮強度が０．５ＭＰａ以上となる。この圧
縮強度は、特に０．８ＭＰａ以上、更には１．０ＭＰａ
以上となることが好ましい。３０分以内に圧縮強度が
０．５ＭＰａに達しないペーストでは、充填後、外力が
加わった場合に、形態を維持することができない。ま
た、充填後、長時間そのままにしておけば所定の圧縮強
度に達するかもしれないが、患者に大きな負担をかける
ことになり、実用的ではない。

【００１３】水は特に限定されないが、純水、蒸留水等
を用いることができる。リン酸カルシウム系粉体と、水
との質量比も限定されないが、リン酸カルシウム系粉体
１ｇに対する水又は水を主成分とする硬化液の量が、
０．２〜０．４ｇ［液粉比（ｇ／ｇ）］、特に０．２５
〜０．３５ｇであることが好ましい。水又は水を主成分
とする硬化液が０．２ｇ未満であると、ペーストの粘度
が高く、操作性に劣り、形態付与後の成形体に亀裂が発
生することがある。その結果、圧縮強度が０．５ＭＰａ
未満になることもあり、好ましくない。一方、水又は水
を主成分とする硬化液が０．４ｇを越えると、圧縮強度
が０．５ＭＰａ以上となるのに、混練開始から３０分を
越える時間が必要となり、好ましくない。更に、ペース
トの粘度が低くなって取り扱い易くはなるが、ペースト
が、体液との接触によって崩壊し易くなる傾向にある。

【００１４】また、水和硬化型リン酸カルシウムペース
トを１００質量％とした場合に、リン酸カルシウム系粉
体と水との合計が８０質量％以上であることが好まし
い。この合計は８５質量％以上、特に９０質量％以上で
あってもよく、更には実質的に１００質量％であっても
よい。リン酸カルシウム系粉体と水との合計が８０質量
％以上であれば、適度な時間で硬化して十分な圧縮強度
に達し、優れた形態付与性及び充填性等を有するペース
トとすることができる。

【００１５】上記リン酸カルシウム系紛体は特に限定さ
れず、リン酸四カルシウム、リン酸水素カルシウム無水
物、リン酸水素カルシウム水和物、リン酸二水素カルシ
ウム無水物、リン酸二水素カルシウム水和物、α−リン
酸三カルシウム及びβ−リン酸三カルシウム等の粉体が
挙げられる。これらのうちで、リン酸水素カルシウム水
和物は、水酸アパタイトより溶解性が高く、吸収され易
い点で好ましい。更に、このリン酸カルシウム系粉体と
しては、２種以上を組み合わせることにより、リン酸水
素カルシウム水和物、或いはリン酸八カルシウム等を生
成するものを使用することもできる。これらのリン酸カ
ルシウム系粉体は１種のみであってもよいし、２種以上
が併含されていてもよい。また、炭酸カルシウム等のリ
ンを含まない化合物が含有されていてもよい。

【００１６】更に、リン酸カルシウム系粉体としては、
リン酸四カルシウム粉体が含有されていることが好まし
く、また更に、リン酸カルシウム系粉体の主成分が、リ
ン酸水素カルシウム粉体及びリン酸四カルシウム粉体で
あることがより好ましい。これら２種類の粉体の質量比
は特に限定されないが、モル比で８／２〜２／８、特に
６／４〜４／６、更には等量程度であることが好まし
い。この範囲の質量比であれば、適度な時間で硬化し、
十分な圧縮強度を有するペーストとすることができる。

【００１７】尚、リン酸水素カルシウム粉体とは、リン
酸水素カルシウム二水和物及びリン酸水素カルシウム無
水物のうちの少なくとも一方の粉体を意味する。更に、
主成分とは、リン酸カルシウム系粉体を１００質量％と
した場合に、リン酸四カルシウム粉体及びリン酸水素カ
ルシウム紛体が、合計で６０質量％以上、特に８０質量
％以上、更には実質的に１００質量％であることを意味
する。これら２種類の粉体が合計で６０質量％以上であ
れば、適度な時間で硬化して十分な圧縮強度に達し、優
れた形態付与性及び充填性等を有する水和硬化型リン酸
カルシウムペーストとすることができる。

【００１８】また、リン酸カルシウム系粉体の調製方法
は特に限定されない。例えば、リン酸水素カルシウム粉
体は、リン酸水素カルシウム二水和物又はリン酸水素カ
ルシウム無水物として市販されているものをそのまま使
用することができる。また、二水和物を１２０℃程度の
温度で加熱し、脱水した無水物を用いることもできる。
更に、リン酸四カルシウム粉体としては、炭酸カルシウ
ムとリン酸水素カルシウム二水和物との等モル混合物を
成形後、１４５０〜１５５０℃で焼成し、平均粒径が約
１００μｍ程度の粉体に整粒したもの等を使用すること
ができる。

【００１９】本発明の水和硬化型リン酸カルシウムペー
ストには、形態付与性の向上、充填後の崩壊の抑制等の
観点から、多糖類等の水溶性高分子を含有させることが
できる。この水溶性高分子は１種のみを含有させてもよ
いし、２種以上を併含させてもよい。更に、水溶性高分
子としては多糖類が好ましい。

【００２０】多糖類としては、各種の単糖類がポリグリ
コシル化し、高分子化したもの等を使用することがで
き、特に、デキストラン及びデキストラン硫酸塩のうち
の少なくとも一方を用いることが好ましい。デキストラ
ン硫酸塩としては、デキストラン硫酸ナトリウム及びデ
キストラン硫酸カリウム等のアルカリ金属塩が特に好ま
しい。これらは１種のみを使用してもよいし、２種以上
を併用することもできる。また、デキストランとその硫
酸塩とを併用することもできる。デキストラン及びその
硫酸塩は、いずれも水に易溶性であるため、容易に均質
なペーストとすることができる。尚、多糖類等は、混練
前に粉体及び水の少なくとも一方に予め配合することが
できる。更に、これらは粉体と水との混練時に配合する
こともできるが、予め水に溶解させ、水と多糖類等とを
含む硬化液として用いることが好ましい。

【００２１】多糖類の含有量は、水を１００質量部とし
た場合に、１〜１５０質量部であることが好ましく、特
に５〜１３０質量部、更には１０〜１００質量部である
ことがより好ましい。多糖類は水に溶解してリン酸カル
シウム系粉体の粒子間を接合する作用を有し、適度な粘
性を有し、より優れた形態付与性を備えるペーストとす
ることができる。多糖類の含有量が１質量部未満の場
合、形態付与のし易さ等、多糖類を含有させることによ
る特有の作用、効果が十分に得られないことがある。一
方、含有量が１５０質量部を越えると、ペーストの粘度
が高くなる傾向にあり、形態付与が困難になることがあ
る。

【００２２】尚、水の質量比を適度に高くすることによ
り、ペーストの粘度を低下させることができ、骨欠損部
等への注射器などによる充填を容易にすることができ、
患者への負担を軽減することもできる。

【００２３】本発明の水和硬化型リン酸カルシウムペー
ストには、用途に応じて硫酸バリウム、次炭酸ビスマス
等のＸ線造影剤を含有させることができる。更に、抗ガ
ン剤、抗生物質等の薬剤を配合し、薬剤徐放性を有する
ペーストとすることもでき、タンパク質、ホルモン又は
細胞等と複合化させ、骨欠損部等へ充填した場合に、骨
形成をより促進させることもできる。これらの各々の成
分は、リン酸カルシウム系粉体と水又は硬化液とを混練
してペーストにする以前、混練中或いは混練後の、いず
れにおいても配合することができる。

【００２４】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 （１）水和硬化型リン酸カルシウムペーストの調製 リン酸四カルシウム粉体とリン酸水素カルシウム粉体と
の等モル量をライカイ器によって混合し、リン酸カルシ
ウム系粉体を得た。その後、このリン酸カルシウム系粉
体と、５０質量％デキストラン硫酸ナトリウム水溶液
（硬化液）とを、水の質量比が表１のようになる量比で
磁器製の乳鉢に投入し、２５℃で２分間混練し、実験例
１〜５のリン酸カルシウムペーストを調製した。

【００２５】（２）性能評価 上記（１）で得られた実験例１〜５の各々のリン酸カル
シウムペーストの圧縮強度をＪＩＳ Ｔ ６６０２に準
拠し、混練開始から１０分、２０分、３０分及び６０分
後の各々の時点で測定した。また、混練開始から６０分
後の圧縮強度の測定に用いた試片について、亀裂の発生
の有無を目視により評価した。結果を表１に併記する。

【００２６】

【表１】

【００２７】（３）実施例の効果 表１の結果によれば、粉体に対する硬化液質量比が０．
２〜０．４の範囲にある実験例２〜４では、いずれも混
練開始から３０分後までには圧縮強度が０．７ＭＰａ以
上となっており、十分な圧縮強度に達していることが分
かる。一方、水の含有量が過多である実験例１では、混
練開始から６０分経過しても圧縮強度は０．３ＭＰａと
低い。更に、水の含有量が過少である実験例５では、圧
縮強度は大きいものの、試片に亀裂が発生しているのが
観察された。

【００２８】尚、ペーストを樹脂型に充填して２５℃の
純水中に静置し、混練開始から２５分後（実験例２）、
１８分後（実験例３）及び１３分後（実験例４）に、指
で押して硬化の程度を確認したところ、いずれの硬化体
もまったく変形することなく、形態が維持されることが
分かった。一方、実験例１のペーストでは４０分後に確
認したところ、硬化体がかなり変形し、形態が維持され
なかった。また、実験例５のペーストでは１６分後に確
認したところ、まったく変形することなく、形態は維持
されたが、硬化体に多数の亀裂が発生していた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠原 真二郎 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 岩元 孝一 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 (72)発明者 服部 昌晃 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特殊 陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 4C081 AB03 AB04 AB05 AB06 BB08 BC02 CD012 CD052 CF011 DA13 DA14 4C089 AA02 BA16 BE14 CA03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リン酸カルシウム系粉体と、水又は水を
   主成分とする硬化液とを混練してなる水和硬化型リン酸
   カルシウムペーストにおいて、上記リン酸カルシウム系
   粉体と、上記水又は上記硬化液とを混練した後、２５℃
   で静置した場合に、混練開始から３０分以内に圧縮強度
   が０．５ＭＰａ以上となることを特徴とする水和硬化型
   リン酸カルシウムペースト。
2. 【請求項２】 上記水又は水を主成分とする硬化液の、
   上記リン酸カルシウム系粉体１ｇに対する量が、０．２
   〜０．４ｇである請求項１記載の水和硬化型リン酸カル
   シウムペースト。
3. 【請求項３】 上記リン酸カルシウム系粉体は、リン酸
   四カルシウム粉体を含む請求項１又は２に記載の水和硬
   化型リン酸カルシウムペースト。
4. 【請求項４】 上記リン酸カルシウム系粉体の主成分
   が、リン酸四カルシウム粉体及びリン酸水素カルシウム
   粉体である請求項１乃至請求項３のうちのいずれか１項
   に記載の水和硬化型リン酸カルシウムペースト。
5. 【請求項５】 更に、多糖類を含む請求項１乃至４のう
   ちのいずれか１項に記載の水和硬化型リン酸カルシウム
   ペースト。
6. 【請求項６】 上記多糖類はデキストラン及びデキスト
   ラン硫酸塩のうちの少なくとも一方である請求項５記載
   の水和硬化型リン酸カルシウムペースト。