JPS6117409A

JPS6117409A - 非晶質リン酸カルシウムの製法およびこれを主成分とする生体適応性組成物

Info

Publication number: JPS6117409A
Application number: JP59137000A
Authority: JP
Inventors: Toshio Adachi; 足立　利夫
Original assignee: MEISHIN TORYO KK
Current assignee: MEISHIN TORYO KK
Priority date: 1984-07-02
Filing date: 1984-07-02
Publication date: 1986-01-25
Also published as: US4684673A; CA1270087A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は生体適応性に優れた医科用並びに歯科用の生体
材料に関する。更に詳しくは、生体材料用非晶質リン酸
カルシウムの製造方法およびこれを主成分とする生体適
応性組成物に関する。

従来の技術歯科治療の臨床分野において、生体親和性が要求される
組成物としては、歯科用セメント、裏装材、根管充填材
、歯牙充填材等があり、また骨再生性が要求される材料
としては歯槽骨代替材料がある。

公知のセメント材料としては、酸化亜鉛を濃度約７０％
の正リン酸水溶液で練和して得られるリン酸亜鉛セメン
ト、酸化珪素を同様な正リン酸水溶液で練和して使用さ
れる珪酸セメント、また上記の約７０％正リン酸水溶液
の代りに約５０％濃度の不飽和カルボン酸化合物の重合
体溶液で酸化亜鉛を練和して得られるポリカルボン酸セ
メント（ポリカルボキシレートセメント）、該重合体溶
液と酸化珪素とを練和するイオノマーセメント等がある
が、いずれも生体適応性の点でいまだ十分とはいえず、
歯髄に対する刺激性、象牙細管への侵入等、多くの問題
点を包含している。

更に、特開昭５８−８３６０５号公報発明では、酸化亜
鉛等の金属酸化物に、予め不飽和カルボン酸重合体の乾
燥粉末を混入した水硬性カルボン酸セメントに、水酸化
カルシウムアパタイトＣａ、、　（ＰＯ４）　６（叶）２を混入したものを開
示している。

また、裏装材、根管充填材料の原材料としては、水酸化
カルシウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、ニーシ
ノール等が多用されている。

歯牙充填材としては、珪石、窒化珪素等の硬度の高い無
機質粉末的８０％とビスグリシジルメタクリル系の重合
性樹脂的２０％とからなるペーストに、予め別々に添加
されたパーオキサイドとアミンとの触媒系により短時間
内に重合固化させて使用するものが知られている。

また、歯槽骨代替材としてはヒドロキシアパタイトや酸
化アルミニウムを結晶化または焼結させて成型し、埋入
する材料等が良く知られている。

しかしながら、上記原料素材のうちで、アパタイト系以
外のものについては十分な生体適応性が期待できない。

そこで、最近ではこのアパタイトを用いた人工歯根、人
工骨等に関する技術が多数報告されている。しかし、こ
のような技術も、人体内での長期的な臨床成果について
は今のところ全く得られておらず、今後の経過を待たな
ければならない状態にある。

ところで、天然の骨組酸物と、従来法による合成アパタ
イトのＸ−線回折図は著しく異り、天然の骨組酸物の回
折図がなだらかに変化するのに対して、従来法による合
成アパタイトは明白な結晶性を示す特徴的なピークを有
している。天然の骨組酸物に熱を加えずに該組成物中の
有機物のみを抽出した後もその回折図は同様になだらか
な変化を示し、一方焼入れ等の高温熱処理を施した後に
は該天然の骨組酸物も結晶化され、合成アパタイトと同
様の結晶に特徴的な鋭いピークを示す。

従って、天然の骨組酸物等に対してより親和性であり、
しかも確実な同化を期待する場合には、結晶性の低い非
晶質のものであることがより望ましいといえる。

発明が解決しようとする問題点従来から、医科用並びに歯科用の生体適応性に優れた材
料として、例えば歯科用セメント、裏装材、根管充填材
、歯牙充填材等並びに骨再生用材料例えば歯槽骨代替材
料等が開発され、利用されてきているが、アパクイト系
の材料以外については十分な生体適応性、親和性がある
とは認め難い。

更に、アパタイト系材料にあっても長期的な臨床効果は
今のところ確認されていていような情況にある。

そこで、本発明は前記の如く比較的生体適応性の期待出
来る結晶性アパタイトよりも、一層生体の骨組織に近い
物性を有する非晶質リン酸カルシウムの製造方法および
これらを主成分とする医科、歯科用の生体適応性組成物
を提供することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段本発明者等は生体適応性材料、特に歯科用並びに骨代替
用組成物の上記のような従来技術の現状に鑑みて、新た
な生体適応性材料の製法並びにこれを主成分きする組成
物を開発すべく鋭意検討、研究した結果、製造操作を低
温条件下で行うことが非晶質リン酸カルシウムを得るた
めに極めて有効であることを知り、本発明を完成した。

即ち、本発明の非晶質リン酸カルシウムの製造方法はカ
ルシウム塩とリン酸塩とを反応させ、得られる生成物を
低温条件下で濾別し、かつ乾燥することを特徴とする。

本発明において使用するカルシウム塩は硝酸カルシウム
等であり、またリン酸塩はリン酸アンモニウム等であり
、これらは一般に水溶液中で反応に付される。

本発明の方法においては前記反応は好ましくはｐＨ１０
〜１２の範囲内で行う。また、前記反応は従来より公知
の水酸化カルシウムアパタイトの湿式合成法と同様であ
り、本発明の特徴は該反応の後濾別分離操作並びに乾燥
、粉末化工程を低温度下で実施することにある。これは
生成するリン酸カルシウムを結晶化させずに非晶質の状
態に維持するために極めて重要な条件である。

本発明の方法において、濾別分離操作、乾燥操作及び粉
末化操作を低温条件、好ましくは一１Ｏ℃〜０℃の範囲
の温度下で実施する。この温度条件にふいて特に上限の
０℃は重要であり、反応生成物を非晶質の状態に維持す
る上で臨界的な条件となる。

該乾燥操作は、例えば凍結乾燥法を利用することができ
る。

かくして得られる非晶質リン酸カルシウムは水、食塩水
あるいはカルボキシル基含有化合物の重合体を含む水溶
液で練和し、塑性状態にし、歯牙や骨の欠損部あるいは
歯の根管等に充填する目的で使用することができる。

本発明はまた、前記非晶質リン酸カルシウムを使用して
、歯周病疾患および交通事故などによる外傷により発生
した歯骨溝の離間部分に充填する間隙充填材並びに退化
消失した歯槽骨を補充するための修復材、即ち生体適応
性組成物をも提供するものである。

即ち、本発明の生体適合性組成物は非晶質リン酸カルシ
ウ、ムと硬化剤とを含むことを特徴とする。

該非晶質リン酸カルシウムは一般に化学式：Ｃａ３（Ｐ
Ｏ４）２　　・ＸＨ２Ｏテ表され、コレハハイトロキシ
アパタイト化合物の前駆物質として注目されている化合
物である。

従来から、機能回復不可能とされるほど不安定な歯牙の
歯頚部の空隙に、適当なスペーサを充填することにより
、必要に応じて流動性のある結合剤を併用して密着性を
向上させたり、また、退化消失した歯槽骨の部分に適当
な形態の修復材を副え、必要により流動性のある結合剤
を併用する方法が知られている。

これらの修復法におけるスペーサの素材としては、水酸
化カルシウムアパタイトおよびその焼結体、アルミナ成
形体、Ｃｏ−Ｃｒ系合金、Ｔｌ系合金等のインブラント
用素材が考えられ、使用されてきたが、生体適合性、ヒ
トの骨との同化性等の条件から非晶質リン酸カルシウム
が最も適しているといえる。

また、該スペーサの形態としてはクサビ形、湾曲したク
サビ形（曲面を有するクサビ形）、鱗片状、薄片状等歯
肉離間の状態に適合した形状のスペーサまたは賦形自在
の塑性物質を用いることが有利である。

歯槽骨補充用修復材の素材にあっても、スペーサの場合
と同様に、非晶質リン酸カルシウムが最適であり、患部
の形態に容易に適合させ得るように粘土状にし得る材料
であることが望ましい。

一方、非晶質り′ン酸カルシウムを練和して粘土状とし
たり、成形したりする結合剤もしくは硬化剤としては上
述の水、食塩水の他、公知技術である多官能性メタクリ
レート樹脂類が考えられるが、これら樹脂は生体適合性
の点で問題が多く、特に残留モノマーの細胞に対する影
響を無視することができない。そこで、ヒトの骨等との
同化を期待する場合には、生体適応性の点で問題の少な
いグリコール酸、乳酸、グルタミン酸、パントテン酸、
アクリル酸、またはこれらの重合体の水溶液を硬化剤と
して使用することが適している。これらは単独でもしく
は２種以上の組合せとして使用される。

硬化は、これら有機酸のカルボキシル基が非晶質リン酸
カルシウムのカルシウム成分とキレート反応する結果と
して起こる。また、水の存在も重要であり、水成分が非
晶質リン酸カルシウムと永和反応し、反応媒体のｐｕに
依存して、水酸化カルシウムアパタイトあるいはリン酸
へカルシウムに転化することが知られている。

重合体以外のカルボン酸は本発明の組成物において、０
〜１０重量％（組成物全重量基準）の範囲の量で使用す
ることが好ましい。この範囲は組成物の所定の硬化速度
、耐圧強度等を達成する。ための必要条件である。

本発明の生体適応性組成物において、非晶質リン酸カル
シウムと配合される硬化剤としての有機酸の重合体は公
知の方法で製造することができ、これらの重合体は濃度
１０〜６０重量％の水溶液として使用され、その使用量
は全組成物重量に対し、１５〜６０重量％（固形物換算
）の範囲内であり、前記と同様な理由でこの範囲は好ま
しい条件である。

新月水酸化カルシウムアパタイトの従来の製造法においては
、通常湿式合成法により得られる低結晶質の粉末を、１
．０００℃以上の温度下で焼成して結晶成長させ、高結
晶質のものとして使用していた。

しかしながら、前述のように、天然の骨組酸物はＸ−線
回折図においてなだらかな変化のみを示す。

これは天然の骨組酸物が非晶質であることを示している
。

この事実は、より生体適応性に優れ、骨組織等とのより
一層確実な同化を達成するためには非晶質であることが
有利であることを意味している。

そこで、非晶質リン酸カルシウムを生成するために、本
発明の方法においては、カルシウム塩例えば硝酸カルシ
ウムの水溶液とリン酸塩、例えばリン酸二アンモニウム
の水溶液との反応後の、減圧下での反応生成物の濾別操
作並びに乾燥工程を低温条件下で実施し、結晶が成長で
きない状態のまま処理する。

か（して、本発明の方法によれば生体適応性に優れた非
晶質のリン酸カルシウムを有利に製造することができる
。

また、このように生体適応性に優れ、より確実性の高い
同化が期待できる非晶質リン酸カルシウムと、同様に生
体適応性の点でより問題の少ない硬化剤とを配合するこ
とにより、生体適応性の高い、歯骨溝の離間部分に充填
するための間隙充填材や歯槽骨を補充するための修復材
等を提供することができる。

実施例以下、実施例により本発明の非晶質リン酸カルシウムの
製造方法を更に具体的に説明する。しかしながら、本発
明の範囲はこれら実施例によって何隻制限されるもので
はない。

実施例１：非晶質リン酸カルシウムの合成室温の下で、
濃度０．５Ｍ／Ａの硝酸カルシウム水溶液３１と、濃度
０．５Ｍ／Ａのリン酸二アンモニウム水溶液２１とを、
窒素気流下でアンモニア水を用いてｐＨを１１に調節し
つつ、混合し、反応させた。

得られた白色沈澱物を　℃の下で濾別し、アンモニア水
で洗浄し、２４時間凍結乾燥した。凍結乾燥物を粉砕し
、脱気した後２００メツシユ以下の粒径に粒度調節した
。

Ｘ−線回折法により分析したところ、この生成物はなだ
らかな変化のみを示し、結晶に特徴的なピークを示さな
かった。

実施例２実施例１で製造した非晶質リン酸カルシウム粉末と、以
下に列記する硬化液ａ　−ｇとを配合して本発明の生体
適応性組成物を作製し、これらの試料につきｊ＋ｓ　Ｔ
６６０２の歯科用セメント試験法に従って物性を測定し
た。結果を以下の表に示す。

ａ　生理食塩水ｂ−１５ｗ　ｔ％グリコール酸水溶液ｃ−１０智ｔ％乳酸水溶液ｄ５０ｗｔ％アクリル酸重合体水溶液（平均分子量−１５０，０００）ｅ４０ｗｔ％乳酸重合体水溶液（平均分子量−５０，０００）ｆ−１０ｗｔ％グルタミン酸重合体水溶液（平均分子量
＝８０．０００　）ｇ４０ｗｔ％パントテン酸重合体水溶液（平均分子量−
１２０，０００）表発明の効果かくして、本発明の方法によれば、低温条件下で濾別分
離操作並びに乾燥操作を実施し、結晶成長が起こらない
ような状態で操作することにより、天然の骨組酸物と同
様に非晶質のリン酸カルシウムを得ることができる。こ
の非晶質リン酸カルシウムは天然の骨組織に近い物性を
有し、生体適応性に優れ、確実な生体との同化が期待で
きる材料であり２例えば歯骨溝の離間部分に充填するた
めの間隙充填材、歯槽骨を補充するための修復材等とし
て有利に使用することができるので、本発明は当分野に
おいて極めて有用な発明といえる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）カルシウム塩とリン酸塩とを反応させ、得られる
反応生成物を低温条件下で濾別し、かつ乾燥することを
特徴とする非晶質リン酸カルシウムの製造方法。
（２）前記カルシウム塩が硝酸カルシウムである特許請
求の範囲第１項記載の方法。
（３）前記リン酸塩がリン酸二アンモニウムである特許
請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。
（４）前記濾別および乾燥操作が−１０℃〜０℃の範囲
内の温度下で実施される特許請求の範囲第１〜３項のい
ずれか１項に記載の方法。
（５）前記反応が１０〜１２の範囲内のｐＨ条件下で実
施される特許請求の範囲第１〜４項のいずれか１項に記
載の方法。
（６）前記ｐＨの調節をアンモニア水によって行うこと
を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の方法。
（７）前記乾燥操作が凍結乾燥であることを特徴とする
特許請求の範囲第１〜６項のいずれか１項に記載の方法
。
（８）非晶質リン酸カルシウムと硬化剤とを含むことを
特徴とする生体適応性組成物。
（９）前記硬化剤がグリコール酸、乳酸、グルタミン酸
、パントテン酸、アクリル酸およびこれらの重合体並び
に共重合体からなる群から選ばれる少なくとも１種を含
む水溶液であることを特徴とする特許請求の範囲第８項
記載の組成物。
（１０）前記硬化剤としてのカルボン酸の量が該組成物
全重量基準で０〜１０重量％の範囲内である特許請求の
範囲第９項記載の組成物。
（１１）前記重合体または共重合体水溶液の濃度が１０
〜６０重量％であることを特徴とする特許請求の範囲第
９項記載の組成物。
（１２）前記硬化剤としての重合体または共重合体の量
が該組成物全重量基準で１５〜６０重量％の範囲内であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第９項または第１１
項記載の組成物。