JP5008135B2 - アパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体及びその製造方法 - Google Patents
アパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5008135B2 JP5008135B2 JP2007145914A JP2007145914A JP5008135B2 JP 5008135 B2 JP5008135 B2 JP 5008135B2 JP 2007145914 A JP2007145914 A JP 2007145914A JP 2007145914 A JP2007145914 A JP 2007145914A JP 5008135 B2 JP5008135 B2 JP 5008135B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- apatite
- porous body
- collagen
- collagen composite
- producing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 title claims description 103
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 title claims description 103
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 title claims description 103
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 title claims description 88
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 title claims description 87
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims description 49
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 22
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 52
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 27
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 22
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 claims description 13
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical group [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 36
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 33
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 19
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 19
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 11
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 10
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 10
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 description 9
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 8
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 7
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 3
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 3
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 3
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H tricalcium bis(phosphate) Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O QORWJWZARLRLPR-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 2
- 241000269908 Platichthys flesus Species 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000389 calcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011010 calcium phosphates Nutrition 0.000 description 2
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 2
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- -1 etc.) Chemical compound 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 2
- 230000011164 ossification Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 2
- LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 1,2-diethoxyethane Chemical compound CCOCCOCC LZDKZFUFMNSQCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide Substances CCN=C=NCCCN(C)C LMDZBCPBFSXMTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 3-(dimethylamino)propyliminomethylidene-ethylazanium;chloride Chemical compound Cl.CCN=C=NCCCN(C)C FPQQSJJWHUJYPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241000972773 Aulopiformes Species 0.000 description 1
- 241000271566 Aves Species 0.000 description 1
- 241000283690 Bos taurus Species 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000251730 Chondrichthyes Species 0.000 description 1
- 102000004127 Cytokines Human genes 0.000 description 1
- 108090000695 Cytokines Proteins 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 241000283086 Equidae Species 0.000 description 1
- 241000276438 Gadus morhua Species 0.000 description 1
- 241000287828 Gallus gallus Species 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 239000005057 Hexamethylene diisocyanate Substances 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 241000699670 Mus sp. Species 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101710137510 Saimiri transformation-associated protein Proteins 0.000 description 1
- 241000277331 Salmonidae Species 0.000 description 1
- 241001125046 Sardina pilchardus Species 0.000 description 1
- 241000269821 Scombridae Species 0.000 description 1
- 241000282887 Suidae Species 0.000 description 1
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 1
- 102000004887 Transforming Growth Factor beta Human genes 0.000 description 1
- 108090001012 Transforming Growth Factor beta Proteins 0.000 description 1
- 108060008539 Transglutaminase Proteins 0.000 description 1
- 102000005789 Vascular Endothelial Growth Factors Human genes 0.000 description 1
- 108010019530 Vascular Endothelial Growth Factors Proteins 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000002246 antineoplastic agent Substances 0.000 description 1
- 108010045569 atelocollagen Proteins 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000002798 bone marrow cell Anatomy 0.000 description 1
- VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L calcium acetate Chemical compound [Ca+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001639 calcium acetate Substances 0.000 description 1
- 235000011092 calcium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 229960005147 calcium acetate Drugs 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L calcium hydrogenphosphate Chemical compound [Ca+2].OP([O-])([O-])=O FUFJGUQYACFECW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000001718 carbodiimides Chemical class 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 235000013330 chicken meat Nutrition 0.000 description 1
- DQLATGHUWYMOKM-UHFFFAOYSA-L cisplatin Chemical compound N[Pt](N)(Cl)Cl DQLATGHUWYMOKM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229960004316 cisplatin Drugs 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000002316 cosmetic surgery Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000004053 dental implant Substances 0.000 description 1
- 235000019700 dicalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L dipotassium hydrogen phosphate Chemical compound [K+].[K+].OP([O-])([O-])=O ZPWVASYFFYYZEW-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L disodium hydrogen phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].OP([O-])([O-])=O BNIILDVGGAEEIG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- 235000019688 fish Nutrition 0.000 description 1
- 229910052587 fluorapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940077441 fluorapatite Drugs 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 1
- RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N hexamethylene diisocyanate Chemical compound O=C=NCCCCCCN=C=O RRAMGCGOFNQTLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 1
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 1
- 238000003703 image analysis method Methods 0.000 description 1
- 230000005847 immunogenicity Effects 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 1
- 235000020640 mackerel Nutrition 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000403 monosodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000392 octacalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 229940085991 phosphate ion Drugs 0.000 description 1
- PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;potassium Chemical compound [K].OP(O)(O)=O PJNZPQUBCPKICU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001766 physiological effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000019515 salmon Nutrition 0.000 description 1
- 235000019512 sardine Nutrition 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 210000002435 tendon Anatomy 0.000 description 1
- YIGWVOWKHUSYER-UHFFFAOYSA-F tetracalcium;hydrogen phosphate;diphosphate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].OP([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O YIGWVOWKHUSYER-UHFFFAOYSA-F 0.000 description 1
- GBNXLQPMFAUCOI-UHFFFAOYSA-H tetracalcium;oxygen(2-);diphosphate Chemical compound [O-2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O GBNXLQPMFAUCOI-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 description 1
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 description 1
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 1
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 1
- ZRKFYGHZFMAOKI-QMGMOQQFSA-N tgfbeta Chemical compound C([C@H](NC(=O)[C@H](C(C)C)NC(=O)CNC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H](CCCNC(N)=N)NC(=O)[C@H](CC(N)=O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@H]([C@@H](C)O)NC(=O)[C@H](CCC(O)=O)NC(=O)[C@H]([C@@H](C)O)NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)CNC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](CO)NC(=O)[C@H](CCC(N)=O)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@H](C)NC(=O)[C@@H](NC(=O)[C@H](CC(C)C)NC(=O)[C@@H](N)CCSC)C(C)C)[C@@H](C)CC)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H]([C@@H](C)O)C(=O)N[C@@H](CC(N)=O)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](C)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CO)C(=O)N[C@@H](CCCNC(N)=N)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(O)=O)C1=CC=C(O)C=C1 ZRKFYGHZFMAOKI-QMGMOQQFSA-N 0.000 description 1
- 102000003601 transglutaminase Human genes 0.000 description 1
- 238000002054 transplantation Methods 0.000 description 1
- 229910000391 tricalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019731 tricalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 229940078499 tricalcium phosphate Drugs 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Prostheses (AREA)
- Dental Prosthetics (AREA)
Description
(1) 構造
本発明の多孔体はアパタイト/コラーゲン複合体からなる材料からなり、一方向に配向する気孔構造(以下、一軸構造とも言う)を有する。一方向に配向する気孔構造とは、図1に示すように、配向方向と垂直な面で切断したときの断面が網目状であり、配向方向と平行な面で切断したときの断面がストライプ状である構造である。
本発明の一軸構造を有する多孔体はアパタイト/コラーゲン複合体材料からなる。
アパタイト/コラーゲン複合体からなる一軸構造多孔体は、複合体を水に分散させてなるスラリーを成形型に入れ、凍結及び乾燥した後に、架橋することにより形成する。形成した後に所望の形状に切断して使用することができる。
以下にアパタイト/コラーゲン複合体の製造方法及び、それを用いた多孔体材料の製造方法を詳細に説明する。
アパタイトとコラーゲンは単に混合してもよいが、生体適合性及び骨形成性を向上させるために、アパタイトとコラーゲンが化学的に結合したアパタイト/コラーゲン複合体として用いるのが好ましい。この複合体の好ましい例は、アパタイトのC軸がコラーゲン繊維に沿って配向した自己組織化した構造(生体骨と類似の構造)を有するアパタイト/コラーゲン複合体である。アパタイトとしては、ヒドロキシアパタイトが特に好ましい。
アパタイト/コラーゲン複合体は、例えばコラーゲンを含む溶液中にリン酸又はその塩[以下単に「リン酸(塩)」という]の水溶液及びカルシウム塩の水溶液又は懸濁液を加えることにより製造する。リン酸(塩)としては、リン酸、リン酸水素二ナトリウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸二水素カリウム等が挙げられる。カルシウム塩としては、例えば炭酸カルシウム、酢酸カルシウム、水酸化カルシウム等が挙げられる。
コラーゲン/リン酸(塩)水溶液、及びカルシウム塩水溶液(又は懸濁液)を調製する。コラーゲン/リン酸(塩)水溶液はコラーゲンとリン酸(塩)を溶解した水溶液で、コラーゲンの濃度は0.1〜1.5質量%が好ましく、約0.85質量%が特に好ましい。またリン酸(塩)の濃度は15〜240 mMが好ましく、約120 mMが特に好ましい。カルシウム塩水溶液(又は懸濁液)の濃度は50〜800 mMが好ましく、約400 mMが特に好ましい。
添加するカルシウム塩水溶液又は懸濁液の量とほぼ同量の水に、約40℃でコラーゲンを含有するリン酸(塩)水溶液、及びカルシウム塩水溶液又は懸濁液を同時に滴下することにより、アパタイト/コラーゲン複合体が生成する。滴下条件を制御することにより、アパタイト/コラーゲン複合体の繊維長を制御できる。滴下速度は1〜60 mL/分が好ましく、約30 mL/分がより好ましい。攪拌速度は1〜400 rpmが好ましく、約200 rpmがより好ましい。リン酸(塩)及びカルシウム塩の混合比率は、1:1〜2:5が好ましく、3:5がより好ましい。またコラーゲンとアパタイト(リン酸塩とカルシウム塩の総量)の混合比率は、1:9〜4:6が好ましく、1.5:8.5〜3:7がより好ましい。
アパタイト/コラーゲン複合体の粉末に水、リン酸水溶液等を加えて撹拌し、ペースト状の分散物(スラリー)を調製する。水溶液等の添加量は、アパタイト/コラーゲン複合体の80〜99体積%であるのが好ましく、90〜97体積%であるのがより好ましい。多孔体の気孔率P(%)は分散物中のアパタイト/コラーゲン複合体と水溶液等との体積比に依存し、下記式(1):
P = B/(A+B)×100・・・(1)
(ただし、Aは分散物中のアパタイト/コラーゲン複合体の体積を示し、Bは分散物中の液体の体積を示す。)により表される。このため加える液体の量を制御することにより多孔体の気孔率Pを制御することができる。液体を加えた後で分散物を撹拌すると、アパタイト/コラーゲン複合体の繊維の一部が切断され繊維の長さの分布が大きくなる。撹拌条件を調節することにより、得られる多孔体の強度を向上させることができる。
分散物を成形型に入れた後、分散物の温度を35〜45℃に保持することにより、バインダーとして加えたコラーゲンが繊維化し、分散物がゲル状となる。ゲル化により、アパタイト/コラーゲン複合体が分散物中で沈降するのを防ぎ、均一な多孔体が得られる。より好ましい保持温度は35〜40℃である。保持時間は0.5〜3.5時間が好ましく、1〜3時間がより好ましい。
ゲル化した分散物は凍結工程と乾燥工程からなる凍結乾燥を行う。ゲル化した分散物を一方向から冷却し凍結することにより、一軸構造の多孔体を形成することがでる。
ゲル化した分散物を一方向から冷却し凍結するには、例えば図3(a)に示すような治具を備えた凍結装置1を用いて行うことができる。凍結装置1は、保温容器2中に、冷却加熱板3と、冷却加熱板3の上に設置された金属板4を具備する[図3(b)に斜視図を示す。]。冷却加熱板3は保温容器2の外部の冷却加熱装置5に熱的に接続されており、冷却加熱装置5により精度良く冷却又は加熱を行うことができる。上記のように一方向から冷却するには、例えば市販の棚式の凍結装置を用いて行うことができる。
凍結乾燥機を用いて、分散物を−10℃以下に凍結した状態で真空引きして乾燥する。分散物が十分に乾燥する限り、凍結乾燥時間は特に制限されないが、一般的には1〜3日程度とするのが好ましい。以上に述べた凍結乾燥により一軸構造を有するアパタイト/コラーゲン多孔体が得られる。
機械的強度を高めるとともに、体内に挿入された人工骨等の形状を所望の期間保持し得るようにするため、凍結乾燥したアパタイト/コラーゲン複合体はコラーゲンを架橋するのが好ましい。コラーゲンの架橋は、γ線、紫外線、電子線、熱脱水等を用いた物理的架橋、架橋剤や縮合剤を用いた化学的架橋等の方法を用いて行うことができる。化学的架橋は、例えば凍結乾燥後の多孔体を架橋剤の溶液に浸漬する方法、凍結乾燥後の多孔体に架橋剤を含有する蒸気を作用させる方法、又はアパタイト/コラーゲン複合体を製造する際に水溶液又は懸濁液中に架橋剤を添加する方法により行うことができる。
得られたアパタイト/コラーゲン架橋多孔体は、旋盤等で切削することにより成形する。得られた多孔体は紫外線、γ線、電子線、乾燥加熱等により滅菌処理してもよい。
一方向に配向した気孔構造を有するアパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体の製造を行った。
50 mlの水と410 g のコラーゲン/リン酸水溶液(コラーゲン:0.6質量%、リン酸:120 mM)を混合し溶液Aを調製した。230 mlの水に6 gの水酸化カルシウムを加え撹拌分散し分散液Bを調製した。200 mlの水を入れた容器に、pHコントローラでpHを9になるように速度を調整しながら溶液A及び溶液Bを同時に滴下し、ヒドロキシアパタイトとコラーゲンの複合体繊維の分散液を調製した。この分散液を凍結し減圧下で7日かけて凍結乾燥し、約1〜2mmの平均長を有する繊維状ヒドロキシアパタイト/コラーゲン複合体を得た。
得られた1gの繊維状ヒドロキシアパタイト/コラーゲン複合体に5.5 mLの水を加えて撹拌し、ペースト状の分散物を得た。さらに2 gのコラーゲン/リン酸水溶液(コラーゲン:0.6質量%、リン酸:20 mM)を加えて撹拌した後、1NのNaOHでpHを7に調節した。
一方向から凍結する際の金属板4の温度パターンをそれぞれ図4(b)及び(c)に示す様に変更した以外は実施例1と同様にして、実施例2及び比較例1の一方向に配向した気孔を有する多孔体を得た。
一軸構造を有する多孔体の平均気孔径は、配向する気孔の配向方向と平行な断面の走査電子顕微鏡(SEM)写真から画像分析法により求めた。図7に示すように、SEM断面図において、気孔の配向方向と垂直な補助線Lを引き、補助線と交わる各気孔のサイズ(図7中でAμm〜Eμmと記載されている部分)を測定した。実際には20カ所以上の気孔部分を測定し平均値を求めた。
多孔体の気孔率は下記式(2):
気孔率(%)={(見かけの体積)−(真の体積)}×100/(見かけの体積)・・・(2)
により求めた。ここで(真の体積)=(質量)/(密度)である。
例えばヒドロキシアパタイト及びコラーゲンからなる多孔体の場合、(真の体積)は下記式(3):
(真の体積)=VA+VC=mA/ρA+mC/ρC・・・(3)
(ρA,mA及びVAはそれぞれヒドロキシアパタイトの密度、質量及び体積を表し、ρC,mC及びVCはコラーゲンの密度、質量及び体積を表す。)により表される。
2・・・保温容器
3・・・冷却加熱板
4・・・金属板
5・・・冷却加熱装置
10・・・分散物
11・・・成形型
Claims (6)
- アパタイト/コラーゲン複合体からなる原料粉末を水に分散させてなるスラリーを、成形型に充填し、前記スラリーを前記成形型とともに予め冷蔵した後、前記冷蔵温度に保持した保温容器内で、前記成形型を所定の温度に冷却した板上に載置して、前記スラリーを前記板との接触面からのみ冷却して凍結し、乾燥することにより、一方向に配向する気孔構造を有する多孔体を製造する方法であって、前記冷却中に前記板の温度を徐々に下げる又は徐々に上げることにより気孔構造を制御することを特徴とするアパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体の製造方法。
- 請求項1に記載のアパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体の製造方法において、前記一方向に配向する気孔は同一径であることを特徴とするアパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体の製造方法。
- 請求項1に記載のアパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体の製造方法において、前記一方向に配向する気孔は部分的に径が異なることを特徴とするアパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のアパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体の製造方法において、前記一方向に配向する気孔構造を有する多孔体は、配向方向に気孔が貫通していることを特徴とするアパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載のアパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体の製造方法において、アパタイト/コラーゲン複合体が長さ1mm以下の繊維状であることを特徴とするアパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のアパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体の製造方法において、前記アパタイト/コラーゲン複合体中のアパタイトがヒドロキシアパタイトであることを特徴とするアパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007145914A JP5008135B2 (ja) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | アパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007145914A JP5008135B2 (ja) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | アパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008295795A JP2008295795A (ja) | 2008-12-11 |
JP5008135B2 true JP5008135B2 (ja) | 2012-08-22 |
Family
ID=40169890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007145914A Active JP5008135B2 (ja) | 2007-05-31 | 2007-05-31 | アパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5008135B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5458317B2 (ja) * | 2009-02-26 | 2014-04-02 | HOYA Technosurgical株式会社 | アパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体の製造方法 |
JP2010233911A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Olympus Terumo Biomaterials Corp | リン酸カルシウム/コラーゲン複合材とその製造方法 |
DE112010001628B4 (de) * | 2009-04-17 | 2018-01-18 | Hoya Corp. | Calciumphosphat-Zementzusammensetzung und deren Kit für eine Knochenprothese |
CN115887757A (zh) * | 2014-11-27 | 2023-04-04 | 东洋纺株式会社 | 多孔质复合体、骨再生材料以及多孔质复合体的制造方法 |
US10517993B2 (en) * | 2014-11-27 | 2019-12-31 | Toyobo Co., Ltd. | Porous composite, bone regeneration material, and method for producing porous composite |
FR3038896B1 (fr) * | 2015-07-17 | 2020-03-06 | Centre National De La Recherche Scientifique | Procede de fabrication d’un materiau monolithique poreux |
IL258392A (en) * | 2018-03-27 | 2018-05-31 | Datum Dental Ltd | A block of defined shape containing collagen |
CN114732949B (zh) * | 2022-03-25 | 2023-01-24 | 上海工程技术大学 | 具有取向结构的肩袖补片及其制备方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003010310A (ja) * | 2001-06-27 | 2003-01-14 | Olympus Optical Co Ltd | 頭蓋骨用骨補填材料および補填方法 |
DE10135275A1 (de) * | 2001-07-13 | 2003-01-30 | Jotec Gmbh | Implantat und Verfahren zu seiner Herstellung |
KR100872079B1 (ko) * | 2002-11-06 | 2008-12-05 | 도쿠리츠교세이호징 붓시쯔 자이료 겐큐키코 | 자기조직화된 아파타이트/콜라겐 복합체를 포함하는아파타이트/콜라겐 가교 다공체 및 그 제조방법 |
JP4228070B2 (ja) * | 2003-03-03 | 2009-02-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 貫通を有する多孔質リン酸カルシウム高分子ハイドロゲル複合体、その製造方法及びそれを用いた人工骨または薬剤徐放体 |
JP3858069B2 (ja) * | 2003-03-12 | 2006-12-13 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 多孔質セラミックスインプラント材料およびその製造方法 |
JP3940770B2 (ja) * | 2003-06-12 | 2007-07-04 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 多孔質セラミックスインプラント材料の製造方法及びその方法によって製造される多孔質セラミックスインプラント材料 |
JP4643166B2 (ja) * | 2004-03-30 | 2011-03-02 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | アパタイト/コラーゲン複合体繊維を含む多孔体の平均気孔径制御方法 |
JP2007098118A (ja) * | 2005-09-09 | 2007-04-19 | National Institute For Materials Science | 多孔質弾性複合材料の製造方法および多孔質弾性複合材料 |
JP5024780B2 (ja) * | 2005-09-09 | 2012-09-12 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 一方向性多孔質複合体の製造方法および一方向性多孔質複合体 |
JP4934773B2 (ja) * | 2007-05-31 | 2012-05-16 | Hoya株式会社 | アパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体及びその製造方法 |
-
2007
- 2007-05-31 JP JP2007145914A patent/JP5008135B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008295795A (ja) | 2008-12-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4680771B2 (ja) | リン酸カルシウム含有複合多孔体及びその製造方法 | |
JP4873555B2 (ja) | アパタイト/コラーゲン複合体繊維を含む多孔体の製造方法 | |
KR101155969B1 (ko) | 애퍼타이트/콜라겐 복합체 섬유를 포함하는 다공체의 평균기공 지름 제어 방법 | |
JP4699759B2 (ja) | 自己組織化したアパタイト/コラーゲン複合体を含むアパタイト/コラーゲン架橋多孔体及びその製造方法 | |
JP5008135B2 (ja) | アパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体及びその製造方法 | |
JP5945380B2 (ja) | 吸収置換型人工骨及びその製造方法 | |
US20110054630A1 (en) | Artificial bone coated with apatite/collagen composite, and its production method | |
JP4934773B2 (ja) | アパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体及びその製造方法 | |
JP5458237B2 (ja) | アパタイト/コラーゲン複合体からなる膨張性多孔体、及びその製造方法 | |
JP4968639B2 (ja) | リン酸カルシウム及びアパタイト/コラーゲン複合物からなる複合体 | |
JP4925315B2 (ja) | リン酸カルシウム含有複合多孔体及びその製造方法 | |
JP5236894B2 (ja) | アパタイト/コラーゲン複合体繊維を含む多孔体及びその製造方法 | |
JP5458317B2 (ja) | アパタイト/コラーゲン複合体からなる多孔体の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110713 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110905 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110921 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111216 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120111 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20120111 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20120206 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132 Effective date: 20120229 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120424 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120522 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120525 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5008135 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150608 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |