JP2003171218A - 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】 本発明は、充填性及び形態付与性等に優れ、
充填後は十分な速さで硬化させ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。 【解決手段】 本発明は、リン酸カルシウム系粉体（例
えば、リン酸四カルシウム及びリン酸水素カルシウム
等）と、水又は水を含む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であって、リン酸カルシ
ウム系粉体と、水又は水を含む硬化液との混練を開始し
てから２０分以内に、水和硬化型リン酸カルシウムペー
ストの変形率が２００％以下となる。また、この変形率
が２００％以下となってから、変形率が５０〜２００％
である状態が５〜２５分間維持される。更に、多糖類
（例えば、デキストラン及びデキストラン硫酸塩等）を
含有させることで、より充填性及び形態付与性に優れる
リン酸カルシウムペーストとすることができる。

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、充填性及び形態付与性等に優れ、充填後は
十分な速さで硬化させることができる水和硬化型リン酸
カルシウムペーストに関する。こ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できる。

【０００２】

【従来の技術】現在までに、水和硬化型リン酸カルシウ
ムペーストが多数提案されている。このリン酸カルシウ
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、それに伴い硬化
するものである。このように析出したリン酸カルシウム
系化合物の中でも、特に、体温に近い反応により得られ
るアパタイトは、結晶性が低く、成分や結晶性が生体骨
に類似している。そのため、生体親和性に優れると共
に、長期埋入により徐々に吸収され、更には焼結アパタ
イトと比べ非常に骨成形が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、生体内で同様な挙動を示す
ことが知られている。更に、リン酸水素カルシウム水和
物は、水酸アパタイトよりも溶解性が高いため、吸収性
に優れていることが知られている。また、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、骨欠損部のあらゆる形状に適用
することができ、骨折部に生じた複雑な骨欠損部への適
用も可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような水
和硬化型リン酸カルシウムペーストに、任意の形態を付
与するのには粘度が重要となる。即ち、ペーストの粘度
が高すぎる場合には、所望の形態を付与することが困難
であり、クラックを生じることがある。また、ペースト
の粘度が低すぎる場合には、形態を付与しても、その形
態を維持することができない。更に、リン酸カルシウム
ペーストは、時間が経過するにつれて粘度が上昇し、硬
化が進むものである。そのため、適した粘度を維持して
いる時間も重要となる。即ち、混練終了から成形終了
後、或いは、骨欠損部等への充填終了後までの間、十分
に操作を行うことができるだけの粘度を維持しているこ
とが必要である。混練直後においては、形態付与に適し
た粘度であっても、直ちに硬化してしまうような場合
は、形態を付与することが可能な時間、及び充填するこ
とが可能な時間が極端に短くなってしまい、作業上好ま
しくない。更に、形態付与後にクラックを生じる可能性
もある。また、混練直後は非常に粘度が低く、時間の経
過に伴い、形態付与に適した粘度になる場合は、必要な
時間にもよるが、極端に長時間を要する場合は作業上好
ましくない。このように、リン酸カルシウムペーストに
おいては、適度な粘度を有し、且つ混練終了から形態付
与終了後、或いは、骨欠損部等への充填終了後までの
間、その粘度を維持できるような、充填性及び形態付与
性等に優れるものが望ましい。

【０００４】本発明は、上記課題を解決するものであ
り、充填性及び形態付与性等に優れ、充填後は十分な速
さで硬化させ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。

【０００５】

【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、
水又は水を含む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、上記水又は水を含む硬化液との混練を開始し
てから２０分以内に、上記水和硬化型リン酸カルシウム
ペーストの変形率が２００％以下となることを特徴とす
る。

【０００６】また、上記変形率が２００％以下となって
から、該変形率が５０〜２００％である状態が５〜２５
分間維持され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、上記リン酸カルシウム系粉体
は、リン酸水素カルシウム粉体及びリン酸四カルシウム
粉体を主成分と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、上記硬化液に、多糖類を
含有させた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。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。上記「水和硬化型リン酸カルシウムペースト」
は、混練開始から２０分以内（好ましくは１５分以内、
より好ましくは１０分以内）に上記「変形率」が２００
％以下となる。この変形率が２００％以下となる時間が
２０分を超えると、形態付与等が可能となるまで、或い
は硬化するまでに長時間を要することになる。そのた
め、実際にペーストを使用した場合に、手術時間等の延
長に繋がる可能性があるため好ましくない。尚、混練直
後のペーストの変形率は２００％以下であってもよい。
この変形率が２００％以下となる時間は、ペーストが十
分に均一になっておれば、作業上、短い方が好ましい。
混練時間は、ペーストの必要量等により適宜調整される
ものであるが、通常２〜３分間である。尚、ここでいう
変形率（％）とは、混練して調製したリン酸カルシウム
ペーストを、ガラス板上に置かれた、左右に開閉可能で
ある円筒状の成形型（内径：９ｍｍ、高さ：７ｍｍ、材
質：例えば、ポリプロピレン製）に充填し、所定時間が
経過した後、脱型して、円柱状となったペーストを取り
出し、直ぐに、円盤状の錘（直径：８０ｍｍ、厚み：５
０ｍｍ）を、円柱状のペーストと錘の中心軸が重なるよ
うに載せ、０．１５ＭＰａの荷重をペーストの上部表面
に、２分間負荷した際、変形したペーストの最も拡がっ
た部分の直径を測定し、下式より算出したものである。 変形率（％）；［（変形後、最も拡がった部分の直径−
変形前の直径）／変形前の直径］×１００

【０００８】また、本発明の水和硬化型リン酸カルシウ
ムペーストは、上記変形率が２００％以下となってか
ら、この変形率が５０〜２００％である状態が５〜２５
分間（より好ましくは５〜２０分間、更に好ましくは５
〜１５分間）維持されるものが好ましい。この変形率を
維持できる時間が５分間未満の場合、形態を付与するこ
とが可能な時間、及び充填することが可能な時間が短く
なることがある。一方、この変形率を維持できる時間が
２５分間を超える場合、ペーストが完全に硬化するまで
に時間が掛かり、手術時間等の延長に繋がる可能性があ
る。

【０００９】上記「リン酸カルシウム系紛体」として
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、リン酸水素カルシウム水和物、リン酸二水
素カルシウム、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。

【００１０】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
粉体であることが好ましい。これら２種類の粉体の量比
は特に限定されないが、モル比で８／２〜２／８、特に
６／４〜４／６、更には等量程度とすることが好まし
い。この範囲の量比とすることで、より好ましい硬化速
度を有するペーストとすることができる。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
及び無水リン酸水素カルシウム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、リン酸水素カルシ
ウム紛体及びリン酸四カルシウム粉体が合計で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、適度な硬化速度を有し、充
填性及び形態付与性に優れ、充填後は十分な速さで硬化
するリン酸カルシウムペーストを容易に調製することが
できる。

【００１１】また、リン酸カルシウム系粉体の調製方法
は特に限定されず、どのような方法によって調製された
粉体も使用することができる。例えば、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等を混合して得
ることができる。このリン酸水素カルシウム粉体として
は、例えば、リン酸水素カルシウム、リン酸水素カルシ
ウム水和物として市販されているものをそのまま使用す
ることもできるし、水和物を１２０℃程度の温度で加熱
し、脱水したものを使用することもできる。また、リン
酸四カルシウム粉体としては、例えば、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１
００μｍ程度の粉体に整粒したもの等を用いることがで
きる。

【００１２】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。水又は水を含む硬化液と、リン
酸カルシウム系粉体との量比も限定されないが、この量
比は質量比（水又は水を含む硬化液／リン酸カルシウム
系粉体）で０．２〜０．４（より好ましくは０．２５〜
０．３５）とすることが好ましい。この量比が０．２未
満では、ペーストの粘度が高くなり、所定の形態を付与
することが容易ではない。一方、量比が０．４を越える
と、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。ペーストの硬化速度は、混練等の操作をす
る環境の温度により左右されるものであるが、実使用で
は、通常２０〜３０℃で操作が行われる。そのため、上
記液粉比とすることで、２０分以内に前記変形率が２０
０％以下となるリン酸カルシウムペーストを容易に得る
ことができる。

【００１３】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
体及び水の合計が８０質量％以上であることが好まし
く、この合計が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及び水の合計を８０質量
％以上とすることで、適度な硬化速度を有し、充填性及
び形態付与性等に優れ、充填後は十分な速さで硬化させ
ることができ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。

【００１４】本発明の水和硬化型リン酸カルシウムペー
ストには、上記リン酸カルシウム系粉体及び水以外に
も、ペーストの形態付与性の向上、生体内での崩壊の抑
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。これらは２種以上を併用してもよい。な
かでも、多糖類を含有させることが好ましい。この多糖
類としては、各種の単糖類がポリグリコシル化し、高分
子化したもの等を用いることができ、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く、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、水に易溶性
であるため、水に溶解し易く、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、混練前にリン酸カ
ルシウム系粉体及び水の少なくとも一方に予め配合して
もよいし、リン酸カルシウム系粉体と水との混練時に配
合してもよい。なかでも、予め水に配合し、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。

【００１５】多糖類の配合量は、水を１００質量部とし
た場合に、１〜１５０質量部（好ましくは５〜１３０質
量部、より好ましくは１０〜１００質量部）とすること
ができる。この場合、水に溶解した多糖類がリン酸カル
シウム系粉体の粒子間を接合するため、ペーストが適度
な粘性を有するものとなり、形態付与性に優れたペース
トとなる。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、効果が低減することがある。一方、含有量が１５
０質量部を越える場合、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。また、水の
量比を比較的高めにすることで、ペーストの粘度を適度
に下げ、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、それによって患者への負担を軽減する
こともできる。

【００１６】更に、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もできる。また、抗ガ
ン剤、抗生物質等の薬物を混ぜ合わせ、薬物徐放性を付
加させることもでき、タンパク質、ホルモン又は細胞等
と複合化させ、骨欠損部へ充填した際の骨形成を更に促
進させることもできる。尚、これらを混合させる操作
は、上記リン酸カルシウム系粉体と水又は水を含む硬化
液とを混練してペーストにする前、混練中及び混練後の
全ての工程において可能である。

【００１７】

【実施例】以下、実験例によって本発明を更に具体的に
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 実験例１ 等モル量のリン酸四カルシウム粉体及び無水リン酸水素
カルシウム粉体をライカイ器によって混合してリン酸カ
ルシウム系粉体を得た。その後、室温（約２５℃）に
て、得られた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、液粉
比［硬化液／リン酸カルシウム系粉体（質量比）］０．
１９で２分間混練し、リン酸カルシウムペーストを調製
した。次いで、左右に開閉可能な円柱状の成形型（内
径：９ｍｍ、高さ：７ｍｍ、材質：ポリプロピレン製）
内に充填し、混練開始から５分、１０分、１５分、２０
分、２５分及び３０分経過後、脱型し、ペーストの各々
の変形率を前記の条件により測定した。更に、各々のペ
ーストの形態付与性の評価は、ペーストに形態を付与し
た際の状態を目視により観察し判断した。その結果を表
１に併記する。尚、表１中の「良好」は形態付与が問題
なく可能。「クラック有」は形態付与した場合にクラッ
クが生じる。「難」はペーストが固く形態を付与するこ
とが難しいか、又は柔らかいため、形態を付与しても若
干その形状がくずれてしまう。「不可」はペーストがほ
とんど変形せず、形態を付与することが不可能である
か、又は柔らかすぎるため、形態を付与しても、その状
態を維持できず形態付与が不可能であることを示す。

【００１８】実験例２〜５ 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との液粉比を各々０．２１（実験例
２）、０．２５（実験例３）、０．３５（実験例４）、
０．４５（実験例５）とした以外は実験例１と同様に、
混練開始から５〜３０分後のペーストの変形率、及び形
態付与性をそれぞれ測定した。これらの結果を表１に併
記する。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１によれば、液粉比を０．１９とした実
験例１においては、混練終了後（混練開始から５分後）
の時点で既に変形率が３５％と低く、ペーストに形態付
与したところ、クラックが生じた。それ以降では、形態
付与することは困難であった。また、液粉比を０．４５
とした実験例５においては、混練開始から２０分後の変
形率が２２０％であり、混練開始から２０分以内に形態
付与等の操作をすることはできなかった。

【００２１】一方、液粉比を０．２１、０．２５及び
０．３５とした実験例２〜４においては、全て混練開始
から２０分以内にペーストの変形率が２００％以下とな
り、形態付与等の操作が良好であった。また、変形率が
５０〜２００％の状態を約８〜２５分間維持していた。
更に、実験例２〜４のペーストの変形率が５０〜２００
％であるときの充填性を次のように評価したところ、ク
ラック等は生じず、変形も認められなかった。評価方
法；ペーストを樹脂型に充填した際の充填具合を目視で
観察し、更にペーストが充填された樹脂型を３７℃の純
水中に入れ、２５分後に取り出して、指で押した際の変
形の有無により評価した。

【００２２】

【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、充填性及び形態付与性等に優れ、充填後は十
分な速さで硬化させることができる。また、リン酸カル
シウム系粉体として、リン酸四カルシウム及びリン酸水
素カルシウムを主成分とすることで、より充填性及び形
態付与性に優れ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、多糖類を含有させること
で、特には特定の多糖類を含有させることで、より充填
性及び形態付与性に優れ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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０４Ｂ 28/34 Ｃ０４Ｂ 28/34 (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） 4C059 AA01 4C081 AB03 AB04 AB05 BB07 BB08 CD032 CF011 DA01 DA14 EA02 4C089 AA02 AA06 BA03 BA14 BA16 CA03 CA06 4G012 PA14 PB39 PD01

Claims (5)

【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
   含む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、
   上記水又は水を含む硬化液との混練を開始してから２０
   分以内に、上記水和硬化型リン酸カルシウムペーストの
   変形率が２００％以下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】 上記変形率が２００％以下となってか
   ら、該変形率が５０〜２００％である状態が５〜２５分
   間維持される請求項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
   水素カルシウム粉体及びリン酸四カルシウム粉体を主成
   分とする請求項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】 上記硬化液に、多糖類を含有させた請求
   項１乃至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】 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４記載
   の水和硬化型リン酸カルシウムペースト。