JP2576404B2 - 骨欠損部、骨空隙部及び骨吸収部充填材の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、骨欠損部、骨空隙部及
び骨吸収部の充填箇所に固定され、かつ該充填箇所に早
期に新生骨の形成を促進し、生体の骨組織と一体化し得
る骨欠損部、骨空隙部及び骨吸収部充填材の製造法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来歯科治療又は整形外科治療におい
て、歯周病、抜歯後における歯槽骨の吸収、交通事故若
しくは骨腫瘍等の疾患により失なわれた骨を修復するた
めに患者自身の他部位の骨移植等が試みられているが、
前記修復法では、損傷箇所以外の骨組織を切除するた
め、患者の肉体的及び心理的負担が極めて大きく、また
広範囲な骨欠損部を充填する為に十分な量の自家骨を採
取できないという問題がある。 そこで、前述の問題を
解決するために、生体の硬組織代替物質として、各種金
属合金及び有機物質等が提案されている。しかしながら
前記各種金属合金及び有機物質等は、一般に生体環境下
において使用する場合、溶解劣下や生体に対する毒性等
の異物反応を伴うという問題がある。

【０００３】また最近では、生体との親和性に優れ、か
つ前記欠点のないアルミナ、リン酸三カルシウム又はヒ
ドロキシアパタイトの焼結体若しくは単結晶から成る充
填材等のセラミックス系材料が注目されている。中でも
ヒドロキシアパタイトは、充填後早期に骨の新生が期待
でき、更にアルミナのように結合組織を介することなく
新生骨と接する等の利点を有しているので、特に生体親
和性に優れた材料として知られている。該ヒドロキシア
パタイトを使用した充填材は、構造上の特徴から、表面
と内部とを結ぶ連通気孔を有する多孔質充填材と、内部
に殆んど気孔を持たない緻密質充填材とに大別される。
前記多孔質充填材は、顆粒状であっても、充填後容易に
移動することなく充填箇所に固定され、また早期骨形成
能に優れているものの、充填後若しくは縫合後充填箇所
に荷重を加えると、多孔質充填材が破壊され、充填箇所
が沈下するなど強度的に弱いという欠点がある。

【０００４】更に緻密質充填材は、強度においては優れ
るものの、顆粒状である場合、圧密充填をしないと充填
箇所より移動するという欠点が生じ、したがって優れた
生体親和性を有するにもかかわらず、骨形成が遅延する
という問題が生じる。

【０００５】更にまた、充填箇所に固定して充填し得る
充填材として、最短径０．１〜３．０mmであって、かつ
比表面積形状係数φが６．３〜１５の緻密質充填材（特
開昭６１−２０５５８号公報）が提案されている。しか
し該充填材においても、充填箇所への固定が未だ十分で
ないのが現状である。

【０００６】またヒドロキシアパタイト粒子の内部構造
が緻密質又は連続気孔を有する多孔質であって、表面に
複数の窪みを有する充填材が知られている。このような
表面に窪みを有する充填材は、充填部位における固定、
並びに新生骨形成能等に優れている。

【０００７】しかしながら、前記内部構造が連続気孔の
充填材の場合強度的に問題があり、一方緻密質の場合に
は、その製造が、緻密質部の形成と表面の窪み部形成と
の２段階で行う必要があり、製造が煩雑化するという欠
点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、生体親和性及び早期骨形成能に優れ、必らずしも
圧密充填等をしなくても充填箇所に確実に固定される窪
みを表面に有し、かつ内部構造が多孔質顆粒よりも高度
に緻密に形成され、実用上の強度も十分であり、しかも
手術をする際に弊害のない理想的な骨欠損部、骨空隙部
及び骨吸収部充填材を容易に得ることができる製造法を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ヒドロ
キシアパタイト粒子の最短径が０．１〜３．０ｍｍであ
り、かつ表面に孔径が数μｍ〜５００μｍの複数の窪み
を具備した骨欠損部、骨空隙部及び骨吸収部充填材の製
造法であって、ヒドロキシアパタイト微細粉末をスラリ
ーとし、該スラリー中に気泡を巻き込ませた直後、乾燥
し、次いで最短径０．１〜３．０ｍｍに粉砕して顆粒と
した後、焼成することを特徴とする骨欠損部、骨空隙部
ならびに骨吸収部充填材の製造法が提供される。

【００１０】以下本発明を更に詳細に説明する。本発明
の製造法では、まずヒドロキシアパタイト微細粉末をス
ラリーとする。該ヒドロキシアパタイト微細粉末の粒径
は、０．１〜９０μｍが好ましく、またスラリー中のヒ
ドロキシアパタイト微粒子の含有量は、６０〜７０重量
％であるのが好ましい。

【００１１】次に得られたスラリー中に気泡を巻き込ま
せた直後乾燥させる。該スラリー中に気泡を巻き込ませ
るには、スラリーをよく撹拌する方法等により行うこと
ができるが、スラリーがより気泡を巻き込みやすくする
目的で、スラリー１００重量部に対して、好ましくは１
〜１０重量部の可燃性有機物質を加えてもよい。該可燃
性有機物質としては焼成後窪みを形成するものであれば
良く、好ましくはポリビニルアルコール、ナフタリンス
ルホン酸アンモニウム又はポリカルボン酸アンモニウム
塩等を挙げることができる。また乾燥温度は通常の乾燥
温度であれば特に限定されるものではなく、例えば８０
℃程度で行うことができる。

【００１２】次いで得られた乾燥物を公知の方法により
最短径０．１〜３．０ｍｍに粉砕して顆粒とした後焼成
することによって、表面に所望の窪みを有し、かつ内部
が含浸法で得られる多孔質顆粒よりも高度に緻密に構成
された充填材粒子を得ることができる。即ち気泡を多く
含むスラリー乾燥物を粉砕することにより、強度の弱い
気泡部分から割れ、従って表面部分に所望の窪みを形成
することができ、また内部は前記粉砕によっても割れる
ことのない程度の強度を示す気泡が含有された構造、即
ち前記含浸法で得られる多孔質顆粒よりも高度に緻密に
構成された粒子となる。前記焼成温度は７００〜１２０
０℃が好ましく、充填材としての強度を更に高めるため
に、１０００〜１２００℃で焼成するのが特に好まし
い。

【００１３】更に前記充填材の表面は、窪みにより形成
される凹凸部にエッジが存在するが、該エッジが大量に
存在すると充填箇所周辺の生体組織に好ましくない影響
を与える恐れがあり、また充填時に注射筒等を利用して
充填する場合、該注射筒の押し出し口がつまり、充填操
作の妨げとなる恐れがあるので、該エッジは完全に除去
するか又は少なくすることが好ましい。該エッジの除去
は、ポットミル等により処理することにより行なうこと
ができる。

【００１４】本発明の製造法により得られる骨欠損部、
骨空隙部及び骨吸収部充填材は、骨形成促進能力に優れ
たヒドロキシアパタイトから成る粒子であって、該粒子
の表面に、充填材を充填箇所に固定し、また新生骨細胞
の付着・増殖を良好にする目的で、該粒子の表面に特定
の最短径を有する複数の窪みを具備する。

【００１５】前記製造された骨欠損部、骨空隙部及び骨
吸収部充填材、即ちヒドロキシアパタイトから成る粒子
の最短径は、０．１〜３．０mmの範囲である。前記粒子
の最短径が０．１mm未満の場合には骨欠損部及び骨空隙
部ならびに骨吸収部に充填した際、粒子同志が接して生
じる間隙が、体液成分を侵入させるのに不適当な大きさ
となり、また粒子が細かいために、充填後血液等の体液
によって縫合部より該粒子が体外に押し出されたり、体
内の他部位へ移動しやすくなり、充填を必要とする部位
への固定が困難となる。一方最短径が３．０mmを超える
場合には、骨欠損部及び骨空隙部ならびに骨吸収部への
充填量が少なくなり、また粒子間の間隙が大きすぎるた
めに、間隙内を骨組織で埋め尽くすまでに長時間を要
し、更には、歯科分野における使用において、抜歯窩な
どへ充填する場合、粘膜表面に顕著な凹凸が生じ外観上
及び機能上問題があるので前記範囲内とする必要があ
る。

【００１６】また前記充填材である粒子の表面に形成さ
れる窪みは、充填材を骨欠損部及び骨空隙部ならびに骨
吸収部へ充填した際に、隣接する充填材同志を係止させ
るように固定し、全体として、充填材を所望の充填箇所
に強固に固定させ、更には、窪みにより形成される凹凸
部が、新生骨細胞の付着、増殖を良好にするためのもの
であって、該窪みの孔径は、数μｍ〜５００μｍの範囲
とする必要があり、更に充填材としての強度を高くする
為には、孔径を数μｍ〜１００μｍの範囲とするのが好
ましい。前記孔径が数μｍに満たない場合には、隣接す
る充填材同志が係止せず、充填材が所望の充填箇所より
他部位へ移動しやすくなり、また５００μｍを超える
と、強度が低下するため前記範囲内とする必要がある。
また前記窪みの深さは数μｍ〜５０μｍの範囲であるの
が好ましい。前記窪みの深さが数μｍ未満の場合には、
隣接する充填材において、窪みにより形成される凹凸の
係わり合いが十分でなく、更には早期における新生骨細
胞の付着が期待できず、５０μｍを超えると、強度が低
下するので好ましくない。

【００１７】更に前記粒子表面に形成される窪みは、充
填材表面全体に対して、１０〜１００％具備されるのが
好ましく、また前記粒子の比表面積形状係数φは６．３
〜１５の範囲であるのが好ましい。前記比表面積形状係
数φが１５を超えると粒子の形状が針状となり、充填後
外力等により粒子が容易に破断粉化する恐れがあり、更
には粉化した細片が生体内の他部位へ流出する等、生体
に好ましくない影響を及ぼすので好ましくない。一方
６．３未満の場合には充填後、充填材が充填箇所より他
部位へ移動しやすくなり、充填材表面への骨組織の付着
生成が遅延するので好ましくない。

【００１８】

【発明の効果】本発明の製造法では、表面に数μｍ〜５
００μｍの窪みを複数具備し、所望の充填箇所に確実に
固定することができ、しかも早期における新生骨細胞の
付着・増殖を促進することができ、更には内部構造が含
浸法で得られる多孔質顆粒よりも高度に緻密に構成され
た強度的にも充分な骨欠損部、骨空隙部及び骨吸収部充
填材を容易に得ることができる。

【００１９】

【実施例】以下本発明を実施例及び比較例により詳細に
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

【００２０】

【実施例１、比較例１，２】湿式法で合成したヒドロキ
シアパタイト（以下ＨＡｐと称す）を焼成温度８００℃
で２時間仮焼したのち、ボールミルを用いて平均粒径９
０μｍ以下に粉砕し、ＨＡｐ微細粒子を得た。得られた
ＨＡｐ微細粒子を水と混合し、ＨＡｐの固形物濃度が７
０重量％のＨＡｐスラリー（以下ＨＡｐスラリーＡと称
す）を調製した。このスラリー化の際に、実施例１では
スラリー１００重量部に対し２重量部ポリカルボン酸ア
ンモニウム塩を添加し、気泡をよく巻き込むために、十
数分間よく撹拌混合した。次いで得られたＨＡｐスラリ
ーを８０℃で乾燥した後、焼成温度１２００℃にて１時
間焼成し粉砕して、粒子の全表面に複数の窪みを形成
し、次に最短径が０.５〜１.０mmの粒子を篩分けした。
最終にポットミルにてエッジ処理を行ない所望の充填材
を得た(実施例１)。得られた充填材表面に形成された窪
みの孔径を走査型電子顕微鏡により測定したところ、数
μｍ〜１００μｍの孔径を有しており、更に深さは数μ
ｍ〜５０μｍであった。

【００２１】得られた充填材粒子の拡大斜視図を図１に
示し、充填材粒子の表面を更に拡大した平面図を図１
（１ａ）及び（１ｂ）に示す。図１において１は、実施
例１で得られた充填材粒子であって、該粒状充填材１の
全表面には、孔径が小さい窪み１１及び孔径が大きい窪
み１２が、複数形成されている。粒状充填材１の表面に
は、（１ａ）及び（１ｂ）に示されるとおり、小さい孔
径１１が密集する部分と、大きい孔径１２の周辺に小さ
い孔径１１が密集する部分とが存在していた。

【００２２】また前記ＨＡｐスラリーＡを網目構造のウ
レタン樹脂に含浸して８０℃で乾燥した後、焼成温度１
２００℃にて１時間焼成し粉砕した後、前記と同様に篩
分けを行ない、最短径が０．５〜１．０mmの多孔質顆粒
状の充填材を得た（比較例１）。更に、ＨＡｐの乾燥物
をインペラーブレーカーにて粉砕した後、焼成温度１２
００℃にて１時間焼成し、次いで前記と同様に篩分け
し、ポットミルにてエッジ処理を行ない最短径が０．５
〜１．０mmの緻密質顆粒状の充填材を得た（比較例
２）。

【００２３】

【試験例】成犬の下顎骨に４mm×４mm×３mmの骨欠損部
を作製し、該骨欠損部に実施例１、比較例１，２で得ら
れた充填材を、それぞれ常法にしたがって滅菌処理した
後圧入により充填した。術後１週間に触診観察し、術後
４週間に成犬を屠殺して標本を作製し充填材部位の新生
骨組織の形成状態について観察した。実施例１で得られ
た充填材は、該骨欠損部への充填操作が容易に行え、術
後１週間の触診時において既に該骨欠損部に確実に固定
され、顎骨と同様の状態を示した。更に４週間後の組織
標本観察においては、骨に隣接した充填材顆粒周辺部位
に顕著に新生骨組織の形成が認められ、しかも充填材を
充填した部位の中心部まで骨組織の形成が認められた。
しかしながら比較例１で得られた多孔質顆粒状充填材に
おいては、該骨欠損部に充填する際の圧入により充填材
が砕けてしまい、充填が困難であった。またかろうじて
充填できた充填材も、術後１週間の触診の際や、通常の
咀嚼によって充填材が破壊され、標本作製前に該充填部
位より吐出し、組織標本観察には至らなかった。また比
較例２で得られた緻密質充填材においては、実施例１と
同様に充填操作を容易に行うことができ、術後４週間に
おいて、該骨欠損部に充填材を固定することができた
が、術後１週間の触診時においては、充填材が確実に固
定されていなかったために、組織標本観察における新生
骨組織の形成状態の観察においては、充填材を充填した
部位の中心部にまで新生骨組織が形成されておらず、し
たがって各々の充填材粒子は、早期に新生骨と一体化さ
せることはできなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例１により得られた骨欠損部、骨
空隙部及び骨吸収部充填材の拡大斜視図であり、（１
ａ）は図１の充填材表面一部を更に拡大した平面図、
（１ｂ）は、同じく表面の異なる部位を更に拡大した平
面図である。

【符号の説明】

１：充填材本体、 １１：小さな孔径の窪み、 １２：大きい孔径の窪み。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒドロキシアパタイト粒子の最短径が
   ０．１〜３．０ｍｍであり、かつ表面に孔径が数μｍ〜
   ５００μｍの複数の窪みを具備した骨欠損部、骨空隙部
   及び骨吸収部充填材の製造法であって、ヒドロキシアパ
   タイト微細粉末をスラリーとし、該スラリー中に気泡を
   巻き込ませた直後、乾燥し、次いで最短径０．１〜３．
   ０ｍｍに粉砕して顆粒とした後、焼成することを特徴と
   する骨欠損部、骨空隙部ならびに骨吸収部充填材の製造
   法。
2. 【請求項２】 前記スラリーが可燃性有機物質を含有す
   ることを特徴とする請求項１記載の骨欠損部、骨空隙部
   及び骨吸収部充填材の製造法。