JPH06100410A

JPH06100410A - リン酸カルシウム系充填材

Info

Publication number: JPH06100410A
Application number: JP4252961A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Saito; 嘉宏斉藤; Masaaki Niihama; 正昭新浜; Masaki Tamura; 雅樹田村; Shigemi Une; 成実宇根
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1992-09-22
Filing date: 1992-09-22
Publication date: 1994-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】病的或いは外科的原因により生じた骨及び歯牙
の欠損部或いは空隙部に充填され、経時後、生体の硬組
織と一体化し得るリン酸カルシウム系充填材を得る。【構成】リン酸四カルシウム粉末、リン酸八カルシウム
粉末及び有機酸水溶液等の練和液からなり、硬化体中に
残存するリン酸四カルシウムに対して、約０．３３モル
％のリン酸八カルシウムを添加することにより、水酸化
カルシウムを含まない、しかも、実質的にハイドロキシ
アパタイトのみからなるリン酸カルシウム系充填材を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、病的或いは外科的原因
により生じた骨及び歯牙の欠損部或いは空隙部に充填さ
れ、新生骨の発生を容易とし、経時後、生体の硬組織と
容易に一体化するリン酸カルシウム系充填材に関する。

【０００２】

【従来の技術】歯科分野に於ける硬組織代替材として
は、従来より、リン酸亜鉛セメント、ポリカルボン酸セ
メント、グラスアイオノマーセメントなどが用いられて
いる。又、医科分野に於いては、合着充填材としてメタ
クリレート系のボーンセメントが使用されている。しか
し、これらの代替材は、何れも骨及び歯牙の成分とは異
なるものであるため生体適合性が充分ではない。そこ
で、この生体適合性が不良であるという問題を解決する
ため、生体との適合性が比較的良好であるアルミナ単結
晶もしくはアルミナ焼結体からなる人工骨、人工関節、
人工歯根或いはハイドロキシアパタイトの焼結体からな
る人工骨、人工歯根等が提案されている。

【０００３】また、ハイドロキシアパタイトの前駆体と
言われるα−リン酸三カルシウム粉末を無機塩もしくは
有機酸重合体の水溶液により練和することにより得られ
る硬化体（例えば、特開昭５９−１８２２６３号公報）
或いはリン酸四カルシウム粉末を酸類の水溶液により練
和することにより得られる硬化体（例えば、特開昭６２
−７２３６３号公報）なども知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、前記
した従来の技術には、それぞれ次のような欠点がある。
アルミナ単結晶もしくはアルミナ焼結体或いはハイドロ
キシアパタイトの焼結体からなる生体組織代替材は、イ
ンプラント材としての用途には適しているものの、骨及
び歯牙の欠損部或いは空隙部への練性充填材或いは合着
材としては使用できないという欠点がある。また、リン
酸三カルシウム粉末或いはリン酸四カルシウム粉末を、
酸類等の水溶液で練和することにより得られる硬化体
は、生体内で比較的短期間に硬化体の大部分がハイドロ
キシアパタイトに転化することにより、ある程度の生体
適合性が得られるものの、硬化体内に存在する未反応の
リン酸三カルシウム或いはリン酸四カルシウムが水と徐
々に反応してリン酸或いは水酸化カルシウムを生成し、
これが局所的に酸又はアルカリ性刺激を与えるため好ま
しくない。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】本発明は、リン酸四カ
ルシウム、リン酸八カルシウム及び練和液からなるリン
酸カルシウム系充填材であって、硬化体中に残存するリ
ン酸四カルシウムに対して約０．３３モル％のリン酸八
カルシウムを使用することを特徴とするリン酸カルシウ
ム系充填材に関する。リン酸四カルシウムと有機酸水溶
液或いは不飽和カルボン酸重合体の水溶液等の練和液か
らなる硬化体は既に良く知られている。この系では、通
常、硬化時間及び硬化体強度等の実用上の観点から、練
和液の濃度は２０〜６０重量％程度であり、粉液比は
１．０〜３．０の範囲である。これらの実用的な数値範
囲では、硬化剤である有機酸等の量に対してリン酸四カ
ルシウムが過剰量であり、過剰のリン酸四カルシウムは
水（練和液が水溶液でない場合でも、生体、特に、口中
では常に周辺に水が存在する）と反応し水酸化カルシウ
ムを生成する。この水酸化カルシウムの生成反応は水素
イオン濃度に左右される平衡反応であり、水酸化カルシ
ウムは段階的に生成していくが、最終的には、過剰のリ
ン酸四カルシウムは全て水と反応してハイドロキシアパ
タイトと水酸化カルシウムとに変化し、この水酸化カル
シウムは生成後逐次リン酸八カルシウムと反応してハイ
ドロキシアパタイトと水が生成する（これを化学式で考
えれば、３モルのリン酸四カルシウムと１モルのリン酸
八カルシウム及び１モルの水が反応して４モルのハイド
ロキシアパタイトが生成するということになる）。

【０００６】結局、本発明のリン酸カルシウム系充填材
は、硬化体中に残存する、硬化剤と反応しなかったリン
酸四カルシウムに対して約０．３３モル％量のリン酸八
カルシウムを添加、反応させることにより、実質的に水
酸化カルシウムを含まない、しかも、最終的に実質的に
ハイドロキシアパタイトのみからなるリン酸カルシウム
系硬化体を得るものである。本発明の硬化体が生成する
反応系は非常に複雑であり、生成する硬化体も純粋にハ
イドロキシアパタイトのみからなるものを得ることはで
きない。上記の実質的との言葉は、ハイドロキシアパタ
イトの理論的なカルシウムとリンとの原子比（以下、Ｃ
ａ／Ｐ比という）１．６７に対し、本発明により得られ
る硬化体の、元素分析によるＣａ／Ｐ比が１．５０〜
１．８０の範囲にあることを意味している。

【０００７】本発明に使用されるリン酸四カルシウム粉
末は、どのような方法で調製されたものであってもよい
が、例えば、リン酸水素カルシウム二水和物と炭酸カル
シウムとを、モル比１：１で均一に混合し、１２５０〜
１６５０℃の範囲、好ましくは１６００℃前後の温度で
約２時間焼成し、得られたリン酸四カルシウムをボール
ミル等で微粉砕し、粒径４４ミクロン以下の微粉末とす
ることにより得られる。また、リン酸八カルシウム粉末
は、例えば、リン酸水素カルシウム二水和物１モルに対
して、炭酸カルシウム０．３３〜０．４０モルを均一に
混合し、４０〜６０℃の温度の精製水中で、１２時間以
上反応させ、濾過、乾燥後、得られたリン酸八カルシウ
ムをボールミル等で微粉砕し、粒径４４ミクロン以下の
微粉末とすることにより得られる。

【０００８】一方、練和液としては、(1) クエン酸、リ
ンゴ酸、酒石酸、マロン酸、乳酸、グルタル酸、フィチ
ン酸、トリカルバリル酸、タンニン酸等の有機酸の水溶
液、(2) アクリル酸、イタコン酸、フマル酸、マレイン
酸等の不飽和有機酸の単独重合体或いは共重合体、(3)
正リン酸、ピロリン酸、塩酸等の無機酸の水溶液、(4)
パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール
酸、リノレイン酸等の高級脂肪酸、(5) エチレングリコ
ール、プロピレングリコール等のアルキルグリコール類
或いはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコ
ール等のポリアルキレングリコール類から選ばれる１種
或いは２種以上の混合液を用いることができる。これら
の中で好ましいのは有機酸の水溶液である。例えば、ク
エン酸の２５から５０重量％の水溶液が好ましく、又、
この水溶液中のクエン酸の約２０重量％以下を、リンゴ
酸、マロン酸、アクリル酸重合体等で置き換えてもよ
い。更に、必要に応じて、クロルヘキシジン酸塩、塩化
ベンザルコニウム等の抗菌剤を微量添加してもよい。

【０００９】本発明に於いて、例えば、練和液としてク
エン酸の水溶液を使用する場合、リン酸四カルシウムの
カルシウムイオンとクエン酸のカルボキシル基が１：１
で反応してクエン酸カルシウムが生成するが、余剰のリ
ン酸四カルシウムは水と反応して水酸化カルシウムを生
ずる。この余剰のリン酸四カルシウムの量を、リン酸四
カルシウムの使用量、練和液の濃度及び粉液比から算出
し、その量に対して約０．３３モル％量のリン酸八カル
シウムを使用する。このような量比によって練和硬化し
た硬化体のＣａ／Ｐは、通常、１．６５〜１．７０程度
の範囲となり、これは硬化体が実質的にハイドロキシア
パタイトのみからなることを裏付けている。

【００１０】

【実施例】以下に実施例及び比較例によって、本発明を
更に詳しく説明する。以下の実施例及び比較例に於いて
ハイドロキシアパタイトへの転換率は、ハイドロキシア
パタイトを含む粉末混合物に、一定量の標準物質（α−
アルミナ）を添加し、この混合物のＸ線回折強度を測定
し、粉末混合物中のハイドロキシアパタイトの含有量：Ｘハイドロキシアパタイトを含む粉末混合物の回折強度：Ｉ_HAp α−アルミナの回折強度：Ｉ_S として、Ｉ_HAp／Ｉ_Sの値を縦軸に、Ｘの値を横軸とし
た検量線を作成し、得られた硬化体の回折強度を測定し
て、この検量線から求めた。

【００１１】製造例１［リン酸四カルシウム粉末（以下、粉末Ｉとする）］リ
ン酸水素カルシウム二水和物と炭酸カルシウムとの等モ
ル混合物を均一になるように充分に混合し、１６００℃
の温度で２時間焼成した後、外気中に取り出して急冷し
た。焼成物をボールミルで粉砕し、径が４４ミクロン以
下の粉粒体とした。粉粒体のＸ線回折を測定し、リン酸
四カルシウムであることを確認した。製造例２［リン酸八カルシウム粉末（以下、粉末IIとする）］リ
ン酸水素カルシウム二水和物１モルと炭酸カルシウム
０．３６５モルとの混合物を均一になるように充分に混
合し、４０℃の精製水中で２４時間水和反応させ、濾過
後、数回水洗し乾燥した。生成物をボールミルで粉砕
し、径が４４ミクロン以下の粉粒体とした。粉粒体のＸ
線回折を測定し、リン酸八カルシウムであることを確認
した。

【００１２】実施例１から３表１に示す割合の粉末Ｉ及び粉末IIの混合物に、練和液
としてクエン酸の４５重量％水溶液を、粉液比１．５で
混合、練和し、得られた硬化体をＨＥＰＥＳ緩衝液（人
工唾液）中に浸漬した。硬化体を３日後、１０日後及び
３０日後に緩衝液から取り出し、Ｘ線内部標準法により
ハイドロキシアパタイトへの転換率を測定した。結果を
表１に示す。実施例１及び２では転換率は９９．６％、
実施例３では１００％であり、硬化体は実質的にハイド
ロキシアパタイトのみからなるものであることが確認さ
れた。

【００１３】

【表１】

【００１４】製造例３［β−リン酸三カルシウム（以下、粉末III とする）］
リン酸水素カルシウム二水和物を８５０℃で７時間焼成
して得られたβ−ピロリン酸カルシウム１モルと、炭酸
カルシウム１モルとの混合物を均一になるように充分に
混合し、１０５０℃の温度で２４時間焼成した後、焼成
物をボールミルで粉砕し、径が４４ミクロン以下の粉粒
体とした。粉粒体のＸ線回折を測定し、β−リン酸三カ
ルシウムであることを確認した。比較例１粉末Ｉ１モルと粉末III １．２５モルとの混合物に、練
和液としてクエン酸の４５重量％水溶液を、粉液比１．
５で混合、練和し、得られた硬化体について実施例と同
様にしてハイドロキシアパタイトへの転換率を測定し
た。その結果、転換率は３日後で２６．１％、１０日後
で３０．８％、３０日後で６６．６％と低いものであっ
た。

【００１５】比較例２比較例１に於いて、粉末III に替えてリン酸水素カルシ
ウム二水和物０．６５モルを使用した他は同様にして硬
化体を得、ハイドロキシアパタイトへの転換率を測定し
た。その結果、転換率は３日後で５２．９％、１０日後
で７９．６％、３０日後で８５．３％と低いものであっ
た。比較例３比較例１に於いて、粉末として粉末Ｉ１モルのみを用い
た他は同様にして硬化体を得、ハイドロキシアパタイト
への転換率を測定した。その結果、転換率は３日後で１
７．０％、１０日後で２２．１％、３０日後で８１．９
％と低いものであった。

【００１６】

【本発明の効果】本発明のリン酸カルシウム系充填剤
は、局所的刺激をもたらすアルカリ性物質の生成がな
く、又、硬化体は、実質的にハイドロキシアパタイトの
みからなるため、非常に生体適合性が優れている。しか
も、アルミナ焼結体などのように、インプラント材とし
て以外適用できないものと違い、骨及び歯牙の欠損部或
いは空隙部への練性充填材や合着材として使用できるも
のである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宇根成実大阪府枚方市中宮北町３番10号宇部興産株式会社枚方研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リン酸四カルシウム、リン酸八カルシウム
及び練和液からなるリン酸カルシウム系充填材であっ
て、硬化体中に残存するリン酸四カルシウムに対して約
０．３３モル％のリン酸八カルシウムを使用することを
特徴とするリン酸カルシウム系充填材。