Brevet FR2667309A1 — publié le 19920403

Arrière-plan technologique de l'invention La présente invention concerne une composition de ciment hydraulique au phosphate de calcium et une composition de ciment contenant un liquide de durcissement qui sont utiles comme charge de remplissage pour remplir un défaut ou une portion creuse d'un os ou une portion du canal de la racine dentaire. Il est connu qu'une composition de ciment hydraulique au phosphate de calcium est utile comme matériau de réparation pour les dents et les os d'un corps vivant car la composition de ciment au phosphate de calcium est convertie en composés ressemblant aux ingrédients principaux des dents et des os après prise et durcis- sement et qu'elle est également utile comme agent absorbant pour les polymères des tissus vivants et pour les substances organiques ou les ions inorganiques nuisibles dans le corps humain. Dans la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique n 59-88351, une composition de ciment hydraulique au phosphate de calcium utilisant un liquide de durcissement contenant des sels et des acides dilués en combinaison est décrite De plus, dans la demande de brevet japonais mise à l'inspection publique n 60-253454, une composition de ciment au phosphate de calcium utilisant une solution acide contenant un polymère d'acide carboxy- lique insaturé est décrite. Toutefois, la composition conventionnelle de ciment hydraulique au phosphate de calcium présente comme inconvénient le fait que le corps vivant est considérablement stimulé tant que le liquide de durcissement a une forte acidité jusqu'à ce que le dur- cissement des ciments soit complet En outre, même après que la composition de ciment ait durci utilisant le liquide de durcisse- ment, l'acide n'ayant pas réagi est élué dans le fluide du corps vivant pour en abaisser le p H, résultant en une stimulation du corps vivant. Pour résoudre ces problèmes, une composition de ciment hydraulique au phosphate de calcium durcissable par de l'eau est donc développée (par exemple, "FC REPORT", volume 6 ( 1988), pages 475-480 "Hydraulic Apatite as Bioceramics" (apatite hydraulique comme biocéramiques)) Plus particulièrement, la demande de brevet japonais mise à L'inspection pub Lique N O 64-37445 proposée concerne une composition de ciment hydraulique au phosphate de calcium dur- cissable par mélangeage et pétrissage avec seulement de l'eau à 370 C pendant environ 10 min Etant donné que cette composition de ciment a seulement un p H neutre, cette composition est moins stimu- lante pour le corps vivant, ce qui élimine les inconvénients associés aux compositions hydrauliques conventionnelles au phos- phate de calcium. Toutefois, cette composition de ciment pose un autre pro- blème selon Lequel il existe un risque très important de détério- ration et de dégradation du corps vivant car la composition de ciment contient du phosphate tertiaire calcique du type " et du dihydrate de phosphate secondaire ca Lcique dans un rapport molaire Ca/P de 1,20 à 1, 47 de sorte que lorsque la composition de ciment est laissée dans l'eau pendant longtemps, elle se dégrade forte- ment, entraînant la destruction du corps vivant. Sommaire de L'invention Un objet de la présente invention est de fournir une com- position de ciment hydraulique au phosphate de calcium et une com- position de ciment contenant un liquide de durcissement qui dur- cissent rapidement à un p H presque neutre pour obtenir une composi- tion de ciment durcie et qui donne un corps durci ayant une compa- tibilité excellente vis-à-vis des tissus vivants et une résistance à la dégradation pendant une longue période de temps. Les objets mentionnés ci-dessus et d'autres de l'inven- tion seront mis en évidence dans la description qui suit. Conformément à la présente invention, on fournit une com- position de ciment hydraulique au phosphate de calcium comprenant comme ingrédients principaux des poudres de phosphate tertiaire calcique et de phosphate secondaire calcique avec un rapport molaire Ca/P dans l'intervalle de 1,400 à 1,498, le phosphate tertiaire calcique contenant du phosphate tertiaire calcique du type " et du phosphate tertiaire calcique du type p. De plus, conformément à la présente invention, on fournit une composition de ciment contenant un liquide de durcissement com- prenant la composition de ciment hydraulique au phosphate de cal- cium mentionnée ci-dessus et un liquide de durcissement contenant de l'eau. Modes de réalisation préférés de l'invention La présente invention sera expliquée en plus ample détail ci-après. Une composition de ciment hydraulique au phosphate de calcium de la présente invention contient comme ingrédients princi- paux du phosphate secondaire calcique et du phosphate tertiaire calcique spécifique dans un rapport molaire spécifique Ca/P. Le phosphate tertiaire calcique employé sous forme de poudre dans la composition de ciment hydraulique au phosphate de calcium de la présente invention est un méLange contenant du phos- phate tertiaire calcique du type x et du phosphate tertiaire cal- cique du type P Lorsque le phosphate octacalcique est formé et durcit par réaction du phosphate tertiaire calcique du type c avec le phosphate secondaire calcique, le phosphate tertiaire calcique du type x réagit pour permettre à la composition de ciment durcie d'exhiber une forte résistance initiale Le phosphate tertiaire calcique du type p ayant une vitesse de réaction très retardée com- parativement au phosphate tertiaire calcique du type c, réagit gra- duellement pour permettre à la composition de ciment durcie d'exhi- ber une résistance croissante à mesure que le temps passe Ainsi, en utilisant le méLange de phosphate tertiaire calcique du type x et de phosphate tertiaire calcique du type p, la détérioration de la résistance de la composition de ciment durcie est empêchée. Il est préférable que le phosphate tertiaire calcique du type a et le phosphate tertiaire calcique du type p soient méLangés dans un rapport de méLangeage en poids compris entre 97: 3 et : 50 Lorsque le rapport de méLangeage du phosphate tertiaire calcique du type p est inférieur à 3, la détérioration de la résis- tance peut ne pas être empêchée Lorsque le rapport est supérieur à , la résistance initiale peut devenir inférieure Ainsi, le rapport de méLangeage mentionné ci-dessus est préférable. Pour préparer le phosphate tertiaire calcique du type a et le phosphate tertiaire calcique du type f, par exemp Le, un mé- lange d'un équivalent molaire de pyrophosphate de calcium et de carbonate de calcium peut être mis à réagir en phase solide par un procédé par voie sèche Dans le procédé, pour obtenir du phosphate tertiaire calcique du type a, la température de frittage est de préférence non inférieure à 1 200 O C et pour obtenir le phosphate calcique tertiaire du type f, la température de frittage peut être de préférence de 900 C à 1 100 C Alternativement, un procédé par voie humide peut être employé selon lequel après que chacune des bouillies de phosphate de calcium tertiaire, synthétisées par addi- tion d'acide phosphorique goutte à goutte à la chaux éteinte, est séchée, le phosphate de calcium tertiaire du type " et le phosphate de calcium tertiaire du type p peuvent être frittés dans les inter- va L Les de températures respectives mentionnés ci-dessus. Le phosphate tertiaire calcique synthétisé par le procédé par voie humide comparativement au procédé par voie sèche a une activité supérieure d'hydratation, un temps de durcissement plus court et une résistance supérieure de la composition de ciment durcie de sorte que le procédé par voie humide est préféré Dans un tel cas, le phosphate tertiaire calcique du type a et le phosphate tertiaire calcique du type p peuvent être synthétisés par le pro- cédé par voie humide Pour obtenir les effets mentionnés ci-dessus, toutefois, il est préférable qu'au moins le phosphate tertiaire calcique du type a soit synthétisé par le procédé par voie humide. Comme phosphate secondaire calcique utilisé sous la forme de poudre dans la présente invention, il n'est pas spécialement limité mais un dihydrate de phosphate secondaire calcique du com- merce peut être utilisé de préférence. De p Lus, le rapport molaire Ca/P de 1,400 à 1,498 est nécessaire lorsque le phosphate tertiaire calcique et le phosphate secondaire calcique sont méLangés Lorsque le rapport molaire Ca/P est inférieur à 1,400, le phosphate secondaire calcique n'ayant pas réagi reste en grande quantité après le méLangeage et le pé- trissage de sorte que la résistance de la composition de ciment durcie devient inférieure Lorsque le rapport molaire Ca/P est supérieur à 1,498, il faut une période de temps longue pour le durcissement. De plus, pour améliorer la compatibilité avec les tissus vivants et améliorer les propriétés de durcissement de la composi- tion de ciment hydraulique au phosphate de calcium de la présente invention, des poudres céramiques telles que le phosphate quater- naire calcique, l'hydroxyapatite ou L'alumine peuvent être ajoutés aux poudres contenant le phosphate tertiaire calcique et le phos- phate secondaire calcique. Conformément à la présente invention, le liquide de dur- cissement contenant de l'eau peut être ajouté à la composition de ciment hydraulique au phosphate de calcium pour obtenir une compo- sition de ciment contenant le liquide de durcissement Comme liquide de durcissement contenant de l'eau, seule l'eau peut suffir mais un sel de sodium soluble dans l'eau peut être contenu pour raccourcir le temps de durcissement et améliorer la résistance de la composition de ciment Comme sel de sodium soluble dans l'eau, le succinate de sodium, le lactate de sodium, l'acétate de sodium et le chlorure de sodium et analogues peuvent être énumérés Ils peuvent être employés seuls ou sous forme d'un méLange Il est par- ticulièrement préférable d'utiliser du succinate de sodium et du lactate de sodium car ils provoquent un durcissement remarquable et une conversion accélérée en apatite dans le corps vivant Il est encore plus préférable que le succinate de sodium soit employé car il peut augmenter la résistance de la composition de ciment durcie comparativement au cas o d'autres sels de sodium solubles dans l'eau ou aucun sel ne sont employés. Les effets de durcissement du sel de sodium soluble dans l'eau augmentent avec l'accroissement de la quantité ajoutée et atteignent un point de saturation à une quantité spécifique Etant donné que les quantités ajoutées de sels de sodium solubles dans l'eau varient selon le rapport de méLangeage du phosphate tertiaire calcique du type ", du phosphate tertiaire calcique du type P et du phosphate secondaire calcique et du type de sel, la quantité ajoutée n'est pas limitée spécifiquement Toutefois, il est préfé- rable que la quantité ajoutée ne dépasse pas 30 % en poids basée sur le liquide de durcissement total Par exemple, lorsque le liquide de durcissement contenant 20 % en poids de succinate de sodium est ajouté à la composition de ciment hydraulique au phosphate de cal- cium, contenant les poudres mixtes de phosphate tertiaire calcique et de phosphate secondaire calcique dans un rapport molaire Ca/P de 1,48 dans laque L Le le phosphate tertiaire calcique est synthé- tisé par le procédé par voie humide et contient du phosphate tertiaire calcique du type a et du phosphate tertiaire calcique du type p dans un rapport de méLangeage de 80: 20 en poids, la compo- sition de ciment peut être durcie au bout d'environ 10 min. Si nécessaire, pour améliorer davantage les propriétés de manutention, lors du méLangeage et du pétrissage et du mouillage de la composition de ciment, un polymère soluble dans l'eau peut être ajouté au liquide de durcissement contenant de l'eau Comme polymères solubles dans l'eau, les polysaccharides et les surfac- tants polymères peuvent être employés de préférence Les exemples spécifiques de polysaccharides peuvent comprendre la chitine, le chitosane, l'amidon soluble, le glycogène, la gomme arabique, l'acide alginique, l'acide hyaluronique, l'acide chondroîtine sul- furique et leurs sels Et des exemples spécifiques de surfactants polymères comprennent le polypropy Lèneglycol, le polyéthy Lènegly- col, l'alcool polyvinylique, la méthylcellulose, la carboxyméthyl- cellulose, l'hydroxypropylméthylcellulose, etc Ils peuvent être utilisés seuls ou sous la forme d'un méLange La teneur du polymère soluble dans l'eau peut être utilisée dans un intervalle allant d'une quantité minimale pour obtenir les objets mentionnés ci- dessus à une valeur maximale non néfaste aux propriétés de manuten- tion par un accroissement de la viscosité. La composition de ciment contenant le liquide de durcis- sement de la présente invention est méLangée et pétrie pour obtenir la composition de ciment durcie désirée Dans ce cas, il est préfé- rable que la composition de ciment hydraulique au phosphate de cal- cium et le liquide de durcissement contenant de l'eau soient méLan- gés dans un rapport de méLange de 1,0 à 2,5: 1,0 en poids Lorsque le rapport de méLangeage de la composition de ciment hydraulique au phosphate de calcium est inférieur à 1,0, il faut un temps long pour Le durcissement et La résistance devient inférieure Lorsque Le rapport est supérieur à 2,5, Les propriétés de manutention après mélangeage et pétrissage deviennent difficiles étant donné que Le mélange a trop durci. La composition de ciment hydraulique au phosphate de ca L- cium et La composition de ciment contenant Le Liquide de durcis- sement de La présente invention présentent l'avantage selon lequel La composition de ciment peut être durcie à un p H de La zone neutre et pendant une période de temps pratique, la composition de ciment durcie a une résistance élevée et sa résistance ne se détériore pas pendant une longue période de temps ainsi qu'une compatibilité supérieure avec les tissus vivants. Lorsqu'au moins le phosphate tertiaire calcique du type " synthétisé par le procédé par voie humide est contenu comme phos- phate tertiaire calcique, La composition de ciment durcie ayant un temps de durcissement p Lus court et une résistance supérieure peut être obtenue. La composition de ciment hydraulique au phosphate de ca L- cium et la composition de ciment contenant le liquide de durcisse- ment de la présente invention sont donc utilisables comme charges de remplissage pour remp Lir un défaut ou une portion creuse d'un os ou une portion du canal de racine dentaire. Exemp Les de L'invention La présente invention sera expliquée en plus amp Les détails en référence aux exemples et aux exemples comparatifs. Toutefois, i L est entendu que l'invention ne doit pas être limitée aux exemp Les qui suivent. Exemple 1 Le phosphate tertiaire ca Lcique du type " synthétisé à partir de la chaux éteinte et de l'acide phosphorique par un pro- cédé par voie humide et le phosphate tertiaire calcique du type P synthétisé à partir du pyrophosphate de calcium et du carbonate de calcium par un procédé par voie sèche sont mélangés pour préparer du phosphate tertiaire calcique ayant un rapport de mélangeage de : 20 en poids Ensuite, le phosphate tertiaire calcique ainsi préparé et le phosphate secondaire calcique (fabriqué par WAKO PURE CHEMICAL INDUSTRIES, LTD) sont méLangés pour préparer des composi- tions de ciment hydraulique au phosphate de calcium ayant respecti- vement des rapports molaires Ca/P de 1,40, 1,45, 1,48 et 1,498 A parties en poids de chacune des compositions de ciment hydrau- lique au calcium ainsi obtenues, 100 parties en poids d'un liquide de durcissement ou d'eau sont ajoutées et la masse est mélangée et pétrie pour obtenir une composition de ciment durcie Le temps de durcissement du mélange est mesuré d'une manière générale conformé- ment à la norme JIS T 6604 De plus, après avoir laissé les composi- tions de ciment durcies dans un fluide corporel artificiel pendant un jour, les pièces de ciment durcies (diamètre 7 mm, longueur 14 mm) sont séparées du fluide et mesurées pour déterminer la résistance à la compression à l'état humide avec un taux accéléré de compression de 1 mm/min en utilisant l'appareil à tester universel Instron "Model 1125 " Les résultats mesurés sont montrés dans le tableau 1. Exemple comparatif 1 En suivant les procédés de l'exemple 1, le phosphate ter- tiaire calcique obtenu conformément à l'exemple 1 et le dihydrate de phosphate secondaire calcique sont mélangés pour préparer des compositions de ciment hydraulique au phosphate de calcium ayant respectivement des rapports molaires Ca/P de 1,35 et de 1,499 En- suite, conformément à l'exemple 1, chaque composition de ciment est durcie et le temps de durcissement et la résistance à la compres- sion sont mesurés Les résultats sont montrés dans le tableau 1. Exemple 2 On répète les procédés de l'exemple 1 sauf que le phos- phate tertiaire calcique du type a est synthétisé à partir du py- rophosphate de calcium et du carbonate de calcium par un procédé par voie sèche Ensuite, de façon similaire à l'exemple 1, les com- positions de ciment hydraulique au phosphate de calcium sont pré- parées et durcies et le temps de durcissement et la résistance à la compression sont mesurés. tableau 1. Les résultats sont montrés dans le Tableau 1 Ex 1 Ex comp 1 Ex 2 Rapport molaire Ca/P 1, 40 1,45,48 1,498 1,35 1,488 1,40,45 1,48 1,498 Temps de dur- cissement (min)12 12 35 60 12 110 15 15 50 80 Résistance à la compression M Pa20 22,5 25,5 28,0 13,0 27,0 17,0 20,5 23,5 25,0 (kg/cm 2) ( 200)( 225) ( 255( 280)( 130)( 270) ( 170) ( 205) ( 235) ( 250) ( 25 ( 25 Exemple 3 Par rapport au phosphate tertiaire calcique contenant le phosphate tertiaire calcique du type a et le phosphate tertiaire calcique du type f, qui sont tous les deux synthétisés à partir de la chaux éteinte et de l'acide phosphorique par le procédé par voie humide, les teneurs en phosphate tertiaire calcique du type P sont changées pour avoir divers rapports de composition comme montré dans le tableau 2 Le phosphate tertiaire calcique mentionné ci- dessus et le phosphate secondaire calcique sont mélangés pour pré- parer des compositions de ciment hydraulique au phosphate de calcium ayant des rapports molaires Ca/P de 1,48 Ensuite, à 100 parties en poids de chacune des compositions de ciment obte- nues, 60 parties en poids d'une solution aqueuse à 20 % en poids d'hexahydrate de succinate de sodium (fabriqué par WAK O PURE CHE- MICAL INDUSTRIES, LTD) sont ajoutées comme liquide de durcissement et la masse est mélangée et pétrie Le temps de durcissement de chaque mélange est mesuré d'une manière générale conformément à la norme JIS T 6604 De plus, conformément à l'exemple 1, les résis- s 05 tances à La compression des pièces en ciment durcies sont mesurées après avoir Laissé Les pièces dans Le f Luide du corps artificie L pendant 1 jour, 3 jours, 7 jours, 30 jours, 60 jours et 90 jours respectivementt. Les résu Ltats sont montrés dans Le tab Leau 2. Exemple comparatif 2 En utilisant Le phosphate tertiaire ca Lcique ne contenant pas de phosphate tertiaire ca Lcique du type f, on prépare des com- positions de ciment hydraulique au phosphate de ca Lcium et on Les durcit et Le temps de durcissement et La résistance à La compres- sion des pièces obtenues sont mesurés conformément à L'exemp Le 3. Les résultats sont montrés dans Le tab Leau 2. Tableau '2 Rapport de compositions du phosphate tertiaire ca Lcique du type Ex coop 2 Exemp Le 3 0 M 3 % 10 '/ 20/ 40 % 50 % Temps de durcissement (min) 8 9 9 10 12 15 1 jour 35,1 32,2 31,0 29,6 22,2 20,5 ( 351) ( 322) ( 310) ( 296)( 222)( 205) Résistance à 3 jours 29,2 28,8 27,7 21,8 20,0 16,6 La compres ( 292) ( 288) ( 277)( 218)( 200)( 166) sion M Pa (kg/cm 2) 7 jours 23,9 23,4 24,0 21,4 20,9 18,7 ( 239) ( 234) ( 240)( 214) ( 209)( 187) jours 21,9 25,0 24,1 26,3 21,5 21,0 ( 219) ( 250) ( 241)( 263) ( 215)( 210) Tableau 2 (suite) Rapport de compositions du phosphate tertiaire calcique du type Ex comp 2 Exemple 3 0 % 3 % 10 % 20 % 40 % 50 % Temps de durcissement (min) 8 9 9 10 12 15 jours 20,4 27,6 28,2 30,7 26,4 24,5 Résistance à ( 204) ( 276) ( 282) ( 307) ( 264) ( 245) la compres- sion lI Pa 90 jours 18,6 29,0 30,5 29,5 31, 9 28,8 (kg/cm 2) ( 186) ( 290) ( 305) ( 295)( 319) ( 288) Présence ou absence de dé- gradation trouvée non non non non non REVENDICATIONS 1 Une composition de ciment hydraulique au phosphate de calcium caractérisée en ce qu'elle comprend comme ingrédients prin- cipaux des poudres de phosphate tertiaire calcique et de phosphate secondaire calcique dans le rapport molaire Ca/P de 1,400 à 1,498, ledit phosphate tertiaire calcique contenant du phosphate tertiaire calcique du type x et du phosphate tertiaire calcique du type p. 2 La composition de ciment hydraulique au phosphate de calcium selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit phosphoate tertiaire calcique du type a et ledit phosphate tertiaire calcique du type p sont mélangés dans un rapport de mélangeage de 97: 3 à 50: 50 en poids. 3 La composition de ciment hydraulique au phosphate de calcium selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins le phosphate tertiaire calcique du type a contenu dans ledit phosphate tertiaire calcique est synthétisé par un procédé par voie humide. 4 Une composition de ciment contenant un liquide de dur- cissement caractérisée en ce qu'elle comprend la composition de ciment hydraulique au phosphate de calcium selon la revendication 1 et un liquide de durcissement contenant de l'eau. Une composition de ciment contenant un liquide de durcissement selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un sel de sodium soluble dans l'eau. 6 La composition de ciment contenant un liquide de dur- cissement selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit liquide de durcissement contenant de l'eau contient en outre un polymère soluble dans l'eau. 7 La composition de ciment contenant un liquide de dur- cissement selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite composition de ciment hydraulique au phosphate de calcium et ledit liquide de durcissement contenant de l'eau sont mélangés dans un rapport de mélangeage de 1,0 à 2,5: 1,0 en poids.