JP2003507090A - ヒトおよび動物の身体内への移植のための組成物 - Google Patents
ヒトおよび動物の身体内への移植のための組成物Info
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Abstract
Description
して特に貢献する。これらは、歯科学の分野において(すなわち、歯および咀嚼
器官の骨格において)特に好ましく用いられ、従って歯科材料として用いられる
。この組成物は、特に粉末混合物および混合液体を含み、これらは使用(すなわ
ち、移植)前に直接混合され、硬化ペーストを形成する。粉末混合物の主要な部
分は、リン酸カルシウムを含む種々の組成物の粉末を含む。この混合液体は、例
えば、とりわけ、生物学的に分解性および/または組織統合の加速を改善するた
めの物質の添加を伴う脱塩水または水溶液である。抗生物質および/または消毒
薬もまた、感染を防ぐためにこの組成物に混入され得る。
益を避けることである。これらの不利益は、例えば、以下である: 以下は、骨移植物が固形材料から作製された物質を用いる場合の不利益である
: ・骨組織中の埋められる穴を完全に塞ぐために移植物または骨組織において、高
価な適応が必要である。
不利益は、生じないが、以下のような一連の他の不利益が存在する: ・混合されたペーストの硬化時間が、時折非常に短く、これは、複雑な手術の際
の主要な障害である。非常に長い硬化時間を伴うペーストもまた存在するが、こ
れもまた所望されない。 ・これらが骨組織へ導入された後かつ硬化する前、これらのペーストは、例えば
、血液のような液体に部分的に抵抗性ではない、すなわち、これらは液体を吸収
、そして柔らかくなる。 ・硬化されたペーストの強度値が、時折低い。特に、最初の強度が、多くの場合
において非常に低い。 ・ペーストに基づく公知の移植物材料において、組織の統合および再吸収が生じ
る割合は、非常に低い。 ・このような移植物は、生物学的な分解性が全くないかほんのわずかのいずれか
である。
アパタイト様の構造物から成り、ここで本質的に存在する元素は、カルシウムお
よびリンである。しかし、ナトリウム、カリウム、マグネシウムおよびバリウム
のような他の成分もまた、骨物質に生じる。
在する。これは、特に顎の外科において、炎害外科において、および整形外科に
おいて適用する。これらの問題は、自己の骨を用いる場合、自己の骨の限定され
た利用可能性もしくは莫大な費用に起因し、または同種異系の骨を用いる場合、
疾患の伝染の危険性と結びつく不十分な品質に起因する。
thacer(登録商標)または生体ガラスのような合成骨置換材料もまた、考
慮すべき不利益を有する。これら不利益には、例えば、前もって形成された、顆
粒性の構造に起因して、これらが骨の欠損へ移植するのに最適ではないことがあ
る。これは、口腔内のスペース不足の理由で特に歯科学においてあてはまる。こ
の場合、前もって形成された骨置換を位置決めすることは、非常に大きな困難を
伴う。これら部分的に焼結する材料のさらなる不利益は、これらが骨として統合
されるにもかかわらず、完全には分解されず、天然の骨によって完全には置換さ
れないことである。
は水性溶液と混合された後ペーストとして最初存在し、次いである時間の後硬化
する。硬化後、これらの材料は、X線の回析グラム(diffractogra
m)において天然の骨のミネラル相との構造的類似性を有する。従ってこれらは
、患者の骨欠損の適応に関してもはや問題ではない。なぜなら、ペーストが現存
の構造に正確に調和するからである。
化時間、外部から作用する液体への抵抗性、硬化後の強度、組織統合および生物
学的な分解性において生じる。これらの問題は、以下で(技術水準のさらなる記
述において)詳細に議論される。
にBrownおよびChowによって発明されたBoneSource(登録商
標)である。この中の粉末成分は、CaHPO4およびリン酸4カルシウムから
なる。水と混合した後、硬化セメントペーストは、1.67のカルシウム/リン
の比(Ca/P)(すなわち、1.67のカルシウム原子に対してリン原子が一
つ)のナノ結晶性のヒドロキシルアパタイトの硬化した最終産物を生じる。この
ようなリン酸カルシウムセメントの不利益は、相対的に長い硬化期間および液体
と直接接触する場合にその硬化物の液相において分解するという不利益となる特
性である。これは、出血する骨の傷への直接の導入の場合に特にあてはまる。
6、231〜234頁)において、非結晶性リン酸カルシウムセメントが記載さ
れ、このカルシウム/リンの比(Ca/P)は1未満である。これらのセメント
は、Ca(H2PO4)2・H2O=一カルシウムリン酸一水和物(MCPM)およ
びCaKPO4またはMCPMおよびCa2NaK(PO4)2の混合物からなる。
体液中での相対的に高い溶解性の結果、これらは、先に記載された高いCa/P
比を伴うセメントよりも低い圧力強度を有する。この減少した圧力強度は、これ
ら移植物材料の不利益である。
ぜなら次いで、この材料は、その場合がセメントであるときよりも体細胞による
方がより素早く広がり得るからである。ヒトまたは動物の体液中で不溶性であり
、そして本質的に骨変換可能として記載されなければならない。
む系はまた、その作用時間が3分未満であるという不利益を有する。
れたMCPMおよびCa2NaK(PO4)2(を含む)系は、さらに高い圧力強
度を有するが、その硬化期間は、MCPMおよびCaKPO4を含む系と比べて
明らかに非常に長過ぎる。
O4)2・H2O(=MCPM)、ヒドロキシルアパタイト Ca10(PO4)8(
OH)2など)産物は、米国特許第4,673,355号、同5,053,21
2号または欧州特許第0543765号により公知である。しかし、これらの材
料の再吸収能および硬化期間は、上述のように、まだ良好ではない。
ストが混合し得る新しい移植可能な組成物を開発することである。重要なことは
、患者への治療の成功のために改良された生物学的な特性であったが、処置する
医師にとってより有利な操作特性(例えば、硬化時間に関して)もまた重要であ
った。本発明による組成物は、理想的な様式においてこれらの条件を履行する。
に存在する骨構造に対して理想的な適合性がもたらされる。 ・組成物の改変を通じて、硬化時間は変化し得、これは使用の際に特に有利であ
る。 ・硬化の間、組成物は、例えば、出血する骨の傷とともに流出し得る血液のよう
な、外部から作用する液体に抵抗性である。 ・移植ペーストが硬化した後、移植物の高い最初の強度が非常に早く生じる。 ・組織統合が、添加剤によってかなり促進され得る。 ・特別な型の組成物が、良好な生物学的な分解性を導き、その速度は、加えられ
た添加剤によって影響を与えられ得る。
組合せに存在しない。したがって、本発明による移植可能な組成物は、かなりの
技術的進歩を示す。
末混合物の形において存在する。
性の溶液からなる混合液体を有するカルシウムおよびリン含有粉末の適切な混合
物である。
部分として、基本混合物として記載される、CaKPO4、Ca2NaK(PO4
)2およびCa(H2PO4)2・H2O(=MCPM)の特定の混合物を含むこと
である。この基本混合物には、好ましくは、さらなるリン酸カルシウム含有粉末
が添加される。しかし、他の物質の混入もまた、可能である。技術水準に対応す
るセメント系における前述の不利益は、本発明による組成物を用いて避けられる
。
たはCaCO3を加える基本混合物からなる。ここで、なおさらなる可変部には
、他のリン酸カルシウム含有物質および他の添加物が混入され得る。個々に指定
された成分の含量比の改変によって、本発明による組成物の特性は、広い範囲に
わたって変化し得、従って、それぞれの必要性に適応させ得る。
む。この液体を用いて、この組成物は、ペーストへと処理される。このペースト
は、処理するための基材の上にもたらされ、成形され、そして最終的に硬化され
る。
特性もまた同様に影響され得る添加剤を含み得る。これは、例えば、身体自身の
細胞に対する硬化セメントの生物学的な接近可能性に関してあてはまる。なぜな
ら、これによって組織統合が正に本質的に依存するからである。
P)の水溶液を含む。いくつかの処方において、サッカロース−8硫酸がこの混
合液体に添加されることもまた提供される。混合液体中のマンノース−6−リン
酸およびサッカロース−8硫酸の混合物もまた、提供される。しかし、2つの上
述の物質はまた、ある処方において粉末成分に添加され得る。好ましい処方にお
いて、サッカロース−8硫酸は、ナトリウムまたはカリウム錯塩として用いられ
る。
って、移植物が組織中でまだ統合されない限り、感染は、生じない。最初はまだ
非活性であるリン酸カルシウムセメントの移植物を通じて、細菌によるコロニー
化の危険性が常に存在する。なぜなら、セメントがまだ再吸収されないおよび/
または細胞性様式または血管性様式に広がらないからである。従って、物質(細
菌によるコロニー化を阻害する物質、もしくは移植物の周辺への細菌阻害活性物
質または細菌破壊活性物質の放出によって細菌によるコロニー化から移植物を防
御する物質)とともにこのような材料を提供するために、または薬物送達系もし
くは活性物質貯蔵の意味において、医薬の放出によって周辺を治療するために使
用者の側部に根拠のある要求が存在する。
のような)他の細菌阻害物質および/または細菌破壊物質をセメント粉末に添加
することによって達成される。しかし、この抗生物質および/または消毒剤はま
た、このセメント粉末を硬化するために用いられる混合液体に加えられ得る。
混合液体として使用することも可能である。これに関して、以下の物質が好まし
くは使用される。
cin 160(Durachemie製造)のようなゲンタマイシン含有注入
溶液、トブラマイシン溶液または例えば、Sobelin Solubile
300mg、600mgおよび900mgのようなクリンダマイシン含有溶液、
または例えば、Clont i.v.(Bayer製造)またはメトロニダゾー
ル i.v.(Braun製造)のようなメトロニダゾール含有溶液。NaCl
を用いて調製されたLavasept溶液(Fresenius製造)もまた、
消毒溶液として適切である。
式で、MCPMおよび、もし存在するならば、CaHPO4・H2Oと共に用いる
CaKPO4およびCa2NaK(PO4)2の量比の変動によって特に影響を受け
得るという長所を有する。CaKPO4およびMCPMの高い比率は、いくらか
低い圧力強度とともに短い硬化時間を生じる。逆に、より強い圧力強度は、Ca 2 NaK(PO4)2およびMCPMの高い比率によって達成され得、ここで、い
くらか長い硬化時間を生じる。
たはナノ粒子ヒドロキシルアパタイト(EP 0 664 133 A1に相当
する)の可変性の比率を加えることから生じる。ナノ粒子のヒドロキシルアパタ
イトのより高い比率は、患者の身体内で硬化した組成物の所望の良好な生物学的
な分解性を与える。CaCO3の高い比率は、硬化後の高い強度を導き、ここで
その硬化時間はいくらか延長される。
場合に対して最適な硬化速度を選択する可能性を有する。
し、骨芽細胞による骨の新生は、細胞内シグナル伝達によって刺激されることは
、Martinezらによる刊行物であるJ−Cell−Biochem、59
(2)、1995によって明らかにされている。サッカロース−8硫酸の投与を
通じるウサギにおける改善された骨折治療は、Youngら、Invest.R
adiol.26(5)、1991によって報告された。この場合、このサッカ
ロース−8硫酸は、EGFおよびFGFのような局所に存在する成長(増殖)因
子の結合(Szaboら、Scand−J−Gastroenterol、18
5、1991)および/または内在性のプロスタグランジン系の刺激(Ster
nら、Am−J−Med、83(3B)、1987)を介して作用すると言われ
ている。しかし、骨の成長に対するサッカロース−8硫酸の陽性な効果は、骨の
置換に関する反応系と関係する以前の文献にまだ述べられていない。この範囲ま
で、本発明による組成物への物質の添加は、好ましい実施形態である。
合わせた基本混合物(CaKPO4、Ca2NaK(PO4)2、MCPM)に対す
る添加物としてのM−6−Pとサッカロース−8硫酸との組合せに関係する。サ
ッカロース−8硫酸は、液体成分として水溶液の形態でセメントに導入され得、
また粉末形態でミネラル粉末成分に添加される。これにより、上記の使用者が最
適化した硬化特性および硬化後の良好な強度を伴うリン酸カルシウムセメントを
調製する課題が、達成される。このセメントは、同時に成長因子を結合する能力
を有する。
となる。さらに、新しい骨の形成のための骨芽細胞もまた、刺激される。
料の再吸収能もまた、達成される。例えば、血液のような液体に対する耐久性は
、使用した成分の接着から生じる。
・基本混合物全体中のCaKPO4およびCa2NaK(PO4)2の比は、80%
と65%との間にある。 ・MCPMの比は、従って20%〜35%である。 ・これら2つの物質の全体の質量に対して、CaKPO4のCa2NaK(PO4
)2に対する比率は、非常に広い境界内を変動し得る。従って、CaKPO4の比
率は、1%と99%との間にある。ここで、従ってCa2NaK(PO4)2の比
率は、99%と1%との間にある。
のCa2Na(PO4)2および1モルのMCPMで用いることは好ましい。
末混合物を、1000℃で約1時間焼く。700℃未満の温度への急激な冷却が
、焼成に続く。この冷却期間は、1分を超えてはならない。
プロセスパラメータを、焼成および冷却に用いる。焼成前の粉末混合物は、1モ
ルのK2CO3、1モルのNa2CO3および4モルのCaHPO4からなる。
)2を、1000℃で焼成し、次いで1分以内に700℃未満へと急激な冷却に
よって導くことが好ましい。
な生物学的に活性なタンパク質は、粉末混合物および混合液体の両方に添加し得
る。繊維芽細胞増殖因子(FGF)、骨形態形成タンパク質(BMP)、エナメ
ルアメロゲニンまたは例えば、AEBSF(Sigma製造のP2714)のよ
うなエラスターゼインヒビターは、例として考慮し得る。骨形態形成タンパク質
は、特定の構造クラス(ここでは、骨成長)に向かう新しい組織の合成に際する
タンパク質代謝に影響を与える物質である。エナメルアメロゲニンは、歯周器官
の成長を特異的に担う別の骨形態形成タンパク質である。
方で凝固する移植物ペーストを産生する。
を超え得る。それらは、使用者にとって広い範囲内で制御し得る硬化時間によっ
て特徴付けられる。特定の実施形態は、実施例2による粉末混合物の使用であり
、細胞の限界において最初は不活性な細胞性材料の開発が、ヒトまたは動物の身
体の細胞によって非常に陽性に影響を受ける。
の使用に関する。この場合特に、その組成物は、選択された基材上でペーストの
形態でもたらされ、成形され、そして硬化されることが生じる。
特に有利な処方のいくつかが、実施例1〜実施例10に記載される。しかし、他
の処方もまた、提供される。
つの物質の混合物の、個々に41.1重量%および58.9重量%に相当)なら
びに10.41g Ca(H2PO4)・H2O(=MCPM)(基本混合物の質
量全体の23.5重量%MCPMに相当)を含む基本混合物。
に混合する。ASTM C266−89(接着剤、セメントおよび硬膏剤の凝固
を確認するための標準)によると、2gの粉末および1mlの水を混合する後、
そのセメントの混合物の硬化特性の結果は、以下の通りである: 1.4分5秒後に軽いギルモア針を用いて測定した硬化時間(第一のAzt)。 2.8分40秒後に重いギルモア針を用いて測定した硬化時間(第二のAzt)
。
円柱状の試験片は、リンゲル溶液中で24時間インキュベートした後10.6M
Paの圧力強度に達する。
を与える。
対して、100μg/mlのサッカロース−8硫酸をさらに含む、5mM マン
ノース−6−リン酸(M−6−P)(Sigma)の水溶液1mlが、移植可能
なペーストの調製のための混合溶液として用い得る。
10秒である。
加えて、基本混合物(CaKPO4、Ca2NaK(PO4)2およびMCPM)な
らびにCaHPO4・H2O、CaCO3およびCaHPO4を含むさらなる混合物
を、提唱する。粉末含量全体に対して1〜60重量%のCaHPO4・H2Oを添
加した基本混合物、または粉末含量全体に比して1〜60重量%のCaCO3を
添加した基本混合物の組合せが、特に好適な粉末混合物であることが示された。
有利であり、混合物全体に対して、CaHPO4・H2Oの重量%の比は、1%と
30%との間で、そしてCaCO3の比は、30%と1%との間である。
92gのCaPO4、19.93gのCa2NaK(PO4)2および10.41g
のMCPMの基本混合物。
この粉末2gを混合するのに際して、4分30秒の第一のAztおよび11分1
5秒の第二のAztが、生じる。
PO4溶液と混合し得る。次いで第一のAztは、2分45秒であり、そして第
二のAztは、7分25秒である。
を参照)の圧力強度は、16MPaに上昇する。これは、実施例1で述べたもの
より明らかに高い値であり、この処方は、CaHPO4・H2Oなしに行われた。
ただし、CaHPO4・H2O(DCPD)の代わりに、無水物(CaHPO4)
を用い、他の組成物は同一のままである。
に際して、同一の硬化時間が、実施例4に記載されるように達成されるが、圧力
強度は、(実施例1に記載されるように測定して)6.9MPaに減少する。
混合物を含む。
は、リンゲル溶液中で37℃で24時間にわたってインキュベートした後、7.
3MPaである。
6gのCaHPO4および6gのCaCO3が添加されている。2gの粉末と1m
lの水を混合した後、6分30秒の第一のAztを生じ、および12分の第二の
Aztを生じる。
場合、3分30秒の第一のAztおよび9分15秒の第二のAztを得る。
のSobelin Solubile 600mg溶液と混合する。硬化時間は
、実施例1に示された時間と比べていくらか延長する。第一のAztは、6分3
0秒であり、そして第二のAztは、13分である。
のDuragentamicin 160mg溶液と混合する。この混合は、た
った15秒後に良い粘調度のペーストを生じ、これは、さらなる液体との接触に
際して、もはや、分離もせず、柔らかくもならない。硬化時間は、実施例1と比
べて変わらない。
のClont i.v.注入溶液(Bayer)と混合する。混合の開始たった
15秒後に、堅固に接着するペーストを得、これは、水との接触に際して決して
分散しない。硬化時間は、実施例1と比べていくらか短い。第一のAztは、3
分55秒であり、そして第二のAztは、8分である。
Claims (19)
- 【請求項1】 (a)CaKPO4、 (b)Ca2NaK(PO4)2および (c)Ca(H2PO4)2・H2O の基本混合物を含む、移植可能な組成物。
- 【請求項2】 前記基本混合物が、以下 80〜65重量%のCaKPO4(a)およびCa2NaK(PO4)2(b)の組
み合わせ、ならびに 20〜35重量%のCa(H2PO4)2・H2O(c) を含む、請求項1に記載の組成物。 - 【請求項3】 CaKPO4およびCa2NaK(PO4)2の総質量に対して
、CaPO4の重量による割合が、1%と99%との間にあり、そしてCa2Na
K(PO4)2の重量による割合が、99%と1%との間にある、請求項1または
2に記載の組成物。 - 【請求項4】 前記基本混合物が、粉末混合物の形態で存在する、請求項1
〜3のいずれか一つに記載の組成物。 - 【請求項5】 以下の成分、 CaHPO4・H2O、CaCO3、CaSO4、CaSO4・0.5H2O、CaS
O4・2H2O、CaHPO4、ナノ粒子状ヒドロキシルアパタイト、 の少なくとも一つをさらに含む、請求項1〜4のいずれか一つに記載の組成物。 - 【請求項6】 請求項1〜5のいずれか一つに記載の組成物であって、該組
成物は、CaHPO4・H2OおよびCaCO3のさらなる混合物を有する前記基
本混合物の粉末混合物を含み、そして該粉末混合物に対して、CaHPO4・H2 Oの重量による割合が、1%と30%との間にあり、かつCaCO3の重量によ
る割合が、30%と1%との間にある、組成物。 - 【請求項7】 請求項1〜6のいずれか一つに記載の組成物であって、該組
成物は、CaHPO4・H2Oのさらなる混合物を有する前記基本混合物の粉末混
合物を含み、そして該粉末混合物に対して、CaHPO4・H2Oの重量による割
合が、1%と60%との間にある、組成物。 - 【請求項8】 請求項1〜7のいずれか一つに記載の組成物であって、該組
成物は、CaCO3を加えた前記基本混合物の粉末混合物を含み、そして該粉末
混合物に対して、CaCO3の重量による割合が、1%と60%との間にある、
組成物。 - 【請求項9】 以下の成分、 マンノース−6−リン酸、サッカロース−8硫酸、ナトリウム錯塩またはカリウ
ム錯塩の形態のサッカロース−8硫酸、抗生物質および消毒薬、 の少なくとも一つをさらに含む、請求項1〜8のいずれか一つに記載の組成物。 - 【請求項10】 混合液体もまた含む、請求項1〜9のいずれか一つに記載
の組成物。 - 【請求項11】 前記混合液体が、水含有性である、請求項10に記載の組
成物。 - 【請求項12】 ペーストの形態で存在する、請求項10または11に記載
の組成物。 - 【請求項13】 前記混合液体が、マンノース−6−リン酸の水溶液、サッ
カロース−8硫酸の水溶液、またはこれらの混合物の水溶液を含む、請求項10
〜12のいずれか一つに記載の組成物。 - 【請求項14】 前記混合液体が、Na2HPO4の水溶液を含む、請求項1
0〜13のいずれか一つに記載の組成物。 - 【請求項15】 前記混合液体が以下の成分、 マンノース−6−リン酸、サッカロース−8硫酸、ナトリウム錯塩またはカリウ
ム錯塩の形態のサッカロース−8硫酸、Na2HPO4、抗生物質および消毒薬、
の少なくとも一つを含む、請求項10〜14のいずれか一つに記載の組成物。 - 【請求項16】 生物学的に活性なタンパク質をさらに含む、請求項1〜1
5のいずれか一つに記載の組成物。 - 【請求項17】 生物学的に活性なタンパク質として、成長因子、骨形態形
成タンパク質、エナメルアメルゲニンおよび/またはエラスターゼインヒビター
を含む、請求項16に記載の組成物。 - 【請求項18】 骨、歯またはそれらのペーストの修復または置換のための
、請求項1〜17のいずれか一つに記載の組成物の使用。 - 【請求項19】 前記組成物が、前記選択された基材上でペーストの形態に
変形され、成形され、そして硬化される、請求項18に記載の使用。
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