JP3360810B2 - 骨補填材の製造方法 - Google Patents

骨補填材の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、骨補填材及びその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】骨関連の病気、怪我などにより骨欠損部
が生じた場合、その欠損部を補填するため、人工の補填
物を利用するようになってきた。使用部位も、頭蓋、脊
椎、関節など、多岐にわたる。また、材料の種類として
は、アルミナ、ハイドロキシアパタイト等のセラミック
ス系、Ｔｉ、Ｃｏ−Ｃｒ合金等の金属系、ポリメチルメ
タクリレート、高密度ポリエチレンなどの樹脂系があ
る。これらのうち、アルミナ、ハイドロキシアパタイト
等のセラミックス系の骨補填材は、セラミックスである
が故に、実際の骨より柔軟性がない。そのため、挿入部
位の骨量が少ない場合には、外部から力学的負荷が身体
に加わった際に、補填材の周囲の骨が破壊されてしまう
ことがある。この問題点を解決するために、セラミック
スと樹脂を混合した骨補填材が提案されてきた。例え
ば、特開平５−２３７１８０号公報には、ハイドロキシ
アパタイトと生分解性ポリマーとの混合物から押出成形
した芯材を溶融押出したポリ乳酸で被覆した骨接合用デ
バイスが開示されている。しかし、このデバイスは多孔
質ではないので、連通性がなく、生体親和性には問題が
ある。また、特開平７−８５４７号公報には、リン酸カ
ルシウム系化合物の多孔質焼結体ブロックの内部及び表
面に生体吸収性高分子物質を含浸させた骨補填材が開示
されているが、この骨補填材も連通性がなく、力学的特
性は大部分セラミックスに依存してしまう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、柔軟性を有
するとともに、生体親和性に優れた骨補填材及びその製
造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の骨補填材は、粒
子同士が高分子物質によって互いに結合された生体材料
用セラミックス粒子からなり、各粒子間の間隙による連
通気孔を有することを特徴とする。また、本発明の骨補
填材の製造方法は、生体材料用セラミックス粒子を互い
に高分子物質で結合するに当たり、高分子物質を２回に
分けて投入することを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の骨補填材は、前記のよう
に、粒子同士が高分子物質によって互いに結合された生
体材料用セラミックス粒子からなり、各粒子間の間隙に
よる連通気孔を有するものであり、多孔体となってい
る。ここで、セラミックスとしては、アルミナ、リン酸
カルシウム系化合物、ジルコニア、炭酸カルシウムなど
が挙げられ、これらを単独で又は２種類以上を組み合わ
せて使用することができる。これらのうち、生体親和性
が良いことから、リン酸カルシウム系化合物が好まし
い。リン酸カルシウム系化合物としては、Ｃａ／Ｐ比が
１．０〜２．０のリン酸カルシウム系化合物であればよ
く、例えば、ハイドロキシアパタイト、リン酸三カルシ
ウム、リン酸四カルシウム、リン酸水素カルシウムなど
が挙げられ、これらを単独で又は２種類以上を組み合わ
せて使用することができる。
【０００６】これらのセラミックスは、その種類によっ
て異なるが、リン酸カルシウム系化合物の場合、７００
〜１２００℃の温度で熱処理したものが好ましい。ま
た、生体材料用セラミックス粒子の粒径範囲は、特に制
限はないが、通常、１０〜１０００μｍであるのが好ま
しい。セラミックス粒子の粒径が１０μｍ未満である
と、生体が異物反応を示すことがあり、１０００μｍを
超えると、多孔体を形成したとき、粒子同士の連結数が
減り、強度が下がってしまう。
【０００７】また、上記の生体材料用セラミックス粒子
を結合する高分子物質としては、生体用のものであれば
よく、特に制限はないが、生体非吸収性のものと吸収性
のものとがある。生体非吸収性のものとしては、例え
ば、ポリメチルメタクリレート、高密度ポリエチレン、
ポリテトラフルオロエチレンなどが挙げられる。また、
生体吸収性のものとしては、ポリε−カプロラクトン、
ポリ乳酸、ポリグリコール酸及びそれらの共重合体等の
合成物、フィブリン、コラーゲン、キチン等の天然物が
挙げられる。
【０００８】さらに、本発明の骨補填材においては、生
体材料用セラミックス粒子を結合する高分子物質層が少
なくとも部分的に、前記生体材料用セラミックス粒子よ
り粒径が小さいセラミックス粒子を含有するのが生体親
和性の点で好ましい。
【０００９】本発明の骨補填材を製造するには、生体材
料用セラミックス粒子を互いに高分子物質で結合するた
め、セラミックス粒子に高分子物質を２回に分けて投入
する。高分子物質は、１回目と２回目で異なる種類のも
のであってもよい。セラミックス粒子と高分子物質との
配合割合は、１回目の投入時には１回目の高分子物質／
セラミックスの体積比で０．０５〜１．０とするのが好
ましい。１回目投入の高分子物質／セラミックスの体積
比が０．０５未満になると、高分子物質がセラミックス
粒子全てに行き渡らなくなり、１．０より大きい場合に
は高分子物資がセラミックス粒子の全面を覆ってしま
い、セラミックスの生体親和性が活かされなくなってし
まう。また、２回目の投入時には２回目の高分子物質／
セラミックスの体積比を０．１〜１．４とするのが好ま
しい。２回目投入の高分子物質／セラミックスの体積比
が０．１未満になると、高分子物質がセラミックス全体
に行き渡らなくなり、１．４より大きい場合には出来上
がった成形物の連通性がなくなってしまい、多孔質によ
る生体親和性がなくなってしまう。
【００１０】本発明の方法では、１回目に投入する高分
子物質は、加熱して粘着性にした後にセラミックス粒子
と混合し、２回目に投入する高分子物質は固形粒子とし
て添加し、混合後に加熱するのが好ましい。また、１回
目に投入する高分子物質を加熱して粘着性にした後、セ
ラミックス粒子と混合する際に、高分子物質がセラミッ
クス粒子と接触したときに急激に冷やされて固化してし
まうのを防止するため、セラミックス粒子も加熱してお
くのが好ましい。
【００１１】投入する高分子物質粒子の大きさは、多孔
体になったときの連通性や強度に影響がある。１回目に
投入する高分子物質の粒径は、セラミックス粒子の粒度
の最大径の１／２以下であり、かつ２回目に投入する高
分子物質の粒径がセラミックス粒子の粒度の最小径の２
倍以上であるのが好ましい。１回目に投入する高分子物
質の粒径は、セラミックス粒子の粒度の最大径の１／２
を超える場合は、セラミックス粒子に高分子物質が均一
に付着しなくなるおそれがある。また、２回目に投入す
る高分子物質の粒径がセラミックス粒子の粒度の最小径
の２倍未満であると、セラミックス粒子の間隙が埋まっ
てしまい、連通性がなくなるおそれがある。
【００１２】さらに、２回目に投入する高分子物質に、
結合すべき生体材料用セラミックス粒子の粒度より微細
なセラミックス粒子を添加することにより、高分子物質
層の生体親和性を向上することができ、したがって、骨
補填材全体の生体親和性を向上することができる。この
場合、微細なセラミックス粒子と混合する高分子物質に
対して、微細なセラミックス粒子が体積比で２５〜５０
％となるように配合するのが好ましい。セラミックス粒
子が２５％より少ないと、高分子物質に埋没している粒
子が多くなり、生体親和性の向上効果が発揮されにくく
なり、５０％を超えると、結合すべき生体材料用セラミ
ックス粒子同士の高分子物質による結合を阻害するおそ
れがある。
【００１３】
【実施例】次に、実施例に基づいて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれによって制限されるもので
はない。
【００１４】実施例１ ハイドロキシアパタイトを共沈法で湿式合成し、噴霧乾
燥して平均粒径１００μｍのハイドロキシアパタイト粒
子を得た。このハイドロキシアパタイト粒子と純水を
１：３の重量比で混合し、型に流し込み、乾燥後、粉砕
機にかけ、約１０〜５０００μｍの粒子を得た。その
後、１時間に１００℃の速度で１２００℃まで昇温し、
この温度に４時間保持し、再び１時間に１００℃の速度
で室温まで降温することにより熱処理し、ふるいにより
１００〜３００μｍの粒子に分級した。一方、ポリ乳酸
（島津製作所製、商品名ラクティ）を粉砕機で５０〜２
０００μｍに粉砕し、粒径２１０μｍ以下のものと、粒
径２１０〜４２０μｍのものに分級した。粒径２１０〜
４２０μｍのポリ乳酸には粒径１０〜３０μｍのハイド
ロキシアパタイト粒子（配合割合：ポリ乳酸：ハイドロ
キシアパタイトの体積比＝３：１）を混合しておいた。
次に、ハイドロキシアパタイト粒子（粒径１００〜３０
０μｍ；以下、ＨＡＰ粒子と略記することがある）を２
００℃に、粒径２１０μｍ以下のポリ乳酸は１００℃に
加温し、それぞれその温度に１時間保持した後、ＨＡＰ
粒子をポリ乳酸の入った容器に入れ（配合割合；ポリ乳
酸／ＨＡＰ粒子の体積比＝０．２５）、容器を振盪する
ことにより混合し、ＨＡＰ粒子の表面にポリ乳酸を付着
させた。こうして、ポリ乳酸で被覆されたＨＡＰ粒子の
温度が１００℃以下になったら、粒径１０〜３０μｍの
ハイドロキシアパタイト粒子と粒径２１０〜４２０μｍ
のポリ乳酸の混合物を投入し〔ポリ乳酸の配合割合；ポ
リ乳酸／ＨＡＰ粒子（微粉は除く）の体積比＝０．２
８〕、振盪して混合した。その後、型に入れ、１９５℃
に加熱し、２時間保持し、自然冷却させた。これによ
り、連通性を有するハイドロキシアパタイト多孔体が得
られた。この多孔体を寸法２×５×５ｍｍの直方体に加
工した。各サンプルの下面を気圧差７５０ｍｍＨｇで陰
圧にして純水をサンプル上部から滴下し、１分間にサン
プルを通過した液量を測定したところ、２９ｍｌであ
り、得られた多孔体が連通性を有するものであることが
証明された。また、得られた多孔体における粒子の結合
状態を示す多孔体の断面の光学顕微鏡写真（倍率２６
倍）を図１に示す。
【００１５】
【発明の効果】本発明の骨補填材の製造方法によれば、
生体材料用セラミックス粒子が高分子物質によって粒子
間隙を保有した状態で互いに結合された多孔質の骨補填
材を効率よく製造することができる。また、本発明の骨
補填材は、セラミックス粒子が高分子物質によって粒子
間隙を保有した状態で互いに結合されているため、強度
及び連通性を有すると共に、生体親和性に優れ、セラミ
ックス材料のみから成るものに比べて高い柔軟性を有す
る。殊に、本発明の骨補填材において、生体材料用セラ
ミックス粒子を結合する高分子物質層が少なくとも部分
的にセラミックス粒子を含有するものは、より優れた生
体親和性を有する。さらに、高分子物質として生体吸収
性のものを用いることにより、その部分を骨組織に置換
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で得られた多孔体の断面の光学顕微鏡
写真（倍率２６倍）である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 粒子同士が高分子物質によって互いに結
    合された生体材料用セラミックス粒子からなり、各粒子
    間の間隙による連通気孔を有する骨補填材を製造するに
    当たり、生体材料用セラミックス粒子に高分子物質を２
    回に分けて投入し、その際１回目に投入する高分子物質
    の粒径をセラミックス粒子の粒度の最大径の１／２以下
    とし、かつ２回目に投入する高分子物質の粒径をセラミ
    ックス粒子の粒度の最小径の２倍以上とすることを特徴
    とする骨補填材の製造方法。
  2. 【請求項２】 ２回目に投入する高分子物質に、結合す
    べき生体材料用セラミックス粒子の粒度より微細なセラ
    ミックス粒子を添加する請求項１記載の骨補填材の製造
    方法。
  3. 【請求項３】 高分子物質が生体吸収性のものである請
    求項１記載の骨補填材の製造方法。
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