(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
α-リン酸三カルシウムと、α-リン酸三カルシウム重量に対して２．５〜７．５重量％のケイ酸三カルシウムを含む粉末部と、０．１〜０．５ｍｏｌ／Ｌリン酸塩水溶液である練和液部を有する硬化性組成物。
【請求項２】
α-リン酸三カルシウム重量に対して２．５〜５重量％のケイ酸三カルシウムを含む、請求項１に記載の硬化性組成物。
【請求項３】
練和液部が０．２５ｍｏｌ／Ｌのリン酸塩水溶液である、請求項１または２に記載の硬化性組成物。
【請求項４】
粉末部１重量部に対して練和液部０．１〜１重量部を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の硬化性組成物。
【請求項５】
粉末部１重量部に対して練和液部０．５〜１重量部を含む、請求項４に記載の硬化性組成物。
【請求項６】
粉末部と、練和液部とを混合する工程を含む、請求項１〜５のいずれかに記載の硬化性組成物の製造法。
【請求項７】
生体硬組織の欠損および／または空隙の処置のための請求項１〜5何れかに記載の硬化性組成物であって、該欠損および／または空隙が、
（A）  骨腫、類骨骨腫、骨芽細胞腫、原発性および続発性骨肉腫からなる群から選択される腫瘍、骨形成不全症、骨粗鬆症、くる病、骨軟化症、上皮小体機能亢進症、骨髄炎、ぺージェット病および瘻からなる群より選択される疾患に起因する骨欠損、
（B）  骨折に起因する骨欠損、および
（C）  人工関節埋め込みに起因する骨−関節間の空隙、
からなる群から選択される硬化性組成物。
【請求項８】
歯科治療における根管充填のための、請求項１〜５何れかに記載の硬化性組成物。
【請求項９】
１）α-リン酸三カルシウムと、α-リン酸三カルシウム重量に対して２．５〜７．５重量％のケイ酸三カルシウムを含む粉末部、
２）０．１〜０．５ｍｏｌ／Ｌリン酸塩水溶液である練和液部
を含んでなる硬化性樹脂組成物調製用キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２００７年９月２０日出願の米国仮出願第６０／９６０，２１８号に基づく優先権を主張しており、当該出願明細書の内容を、参照により本明細書の一部とする。また、本明細書中で言及されている全ての文献、特許公報、公開特許公報を、参照により本明細書の一部とする。【０００２】
本発明は、新規な硬化性組成物、その製造法、その使用、およびそれを用いた治療的処置の方法に関する。本発明の硬化性組成物は、詳しくは医療用硬化性組成物、あるいは充填材料組成物、補填材料組成物または止血性組成物であり得る。より詳しくは、本発明の硬組織組成物は、生体硬組織の欠損空隙部の機能を補綴すると共に新生硬組織の発生を誘導することができる。
【背景技術】
【０００３】
硬化性組成物は、医科分野においては主に骨欠損部充填材または骨接合材などとして、歯科分野においては合着材、金属修復物の断熱材、暫間もしくは永久充填材、根管充填材または覆髄材などとして用いられている。現在用いられている医科用硬化性組成物である骨セメントは、例えば、メタアクリル酸メチル重合体を主成分として含む粉末部と、メタアクリル酸メチルモノマーを含む練和液部を混合練和することにより得られる、硬化性メタアクリル酸メチル重合体である。歯科用硬化性組成物は、例えば、酸化亜鉛を含む粉末とリン酸水溶液を含む練和液から得られるリン酸亜鉛セメント、酸化亜鉛を含む粉末とポリカルボン酸水溶液を含む練和液から得られるカルボキシレートセメント、酸化亜鉛を含む粉末とユージノールを含む練和液から得られるユージノールセメントなどがあり、いずれも粉末部を練和液で練和することにより所望の硬化性組成物を得る。これら現在の医療用硬化性組成物は粉末部を練和液で練和することにより所望の形態の硬化性組成物を得ることができるが、生成する硬化性組成物は生体組織とは異質なものであるから、これらの硬化性組成物は生体親和性を示さない。しかも、骨セメントの場合、残留モノマーおよび／または重合時の発熱のために、周辺組織に炎症が起きる。【０００４】
一方、生体硬組織、例えば骨または歯は、アパタイトを主成分とするリン酸カルシウムであり、アパタイトは優れた生体親和性および骨伝導性を示すことが知られている。そのため、硬化してアパタイトになるアパタイトセメントなどが開発され（非特許文献１、特許文献１および２）、臨床応用が始まっている。アパタイトセメントは優れた組織親和性と骨伝導性を示す生体セメントとして臨床応用されているが、その機械的強さは限定的であり、より大きな機械的強さを示すアパタイトセメントの開発が期待されている。また、生体材料としてのアパタイトの特徴は優れた組織親和性と骨伝導性であるが、組織親和性と骨伝導性が向上すれば、治療期間が短縮できる。そのため、より組織親和性および骨伝導性に優れるアパタイトセメントの開発が期待されている。さらに、より早い骨形成が臨床の場では求められる。いくつかの微量必須元素が骨形成に有効であることが知られており、例えば必須元素の一つであるシリコン（Ｓｉ）が高等動物において骨形成の活発な部位に局在し、初期の骨形成に重要な役割を果たすことが知られている（非特許文献２）。また、あるバイオセラミックスにおいてケイ素の添加が間葉細胞と骨芽細胞の分化を促進することによって生体活性が促進さえることも報告されている（非特許文献３および４）。従って、アパタイトへのケイ素導入はアパタイトの骨伝導性を向上させると考えられている。【０００５】
医療用硬化性組成物は、一般に、１）硬化性を示す、２）優れた組織親和性を示す、３）優れた骨伝導性を示す、４）優れた機械的性質を示すという複数の特性を兼備することが望まれる。硬化性を示すことは医療用硬化性組成物の必須要件であり、実際に硬化するか否かで判断される。組織親和性と骨伝導性は実験動物に形成した骨欠損部にインプラントして病理組織学的に検索することによって判断されるが、リン酸カルシウムを基材とする材料は粉末を遊離しない限り、優れた組織親和性と優れた骨伝導性を示すことが知られている。したがって、リン酸カルシウムを組成とする硬化性組成物が優れた組織親和性と優れた骨伝導性を示す必要条件は硬化前に崩れて粉末を遊離するか否かである。また、組織親和性をさらに確認するために細胞の接着性および増殖性を調べる場合もある。優れた機械的性質は、硬化体の機械的性質の測定によって判断される。
【特許文献１】特許第２５３７１２１号公報
【特許文献２】特許第２８０８４１０号公報
【非特許文献１】H. Monma and T. Kanazawa: Yogyo-Kyokai-shi Vol. 84 (1976), p209
【非特許文献２】E. M. Carlisle: Science Vol. 167 (1970), p. 279
【非特許文献３】S. Langstaff, M. Sayer, T. J. N. Smith and S. M. Pugh: Biomaterials Vol. 22 (2001), p. 135
【非特許文献４】C. L Camire, S. J. Saint-Jean, C. Mochales, P. Nevsten, J. S. L. Lidgren and M. Ginebra: J. Biomed. Mater. Res. Part B: Appl Biomater. Vol. 76B (2006), p. 424
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、１）硬化性、２）組織親和性、３）骨伝導性、および４）機械的性質に優れた硬化性組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、種々検討を重ねた結果、ケイ酸カルシウムを含有せしめたリン酸カルシウム含有セメントが、上記性質に優れていることを見出し、本発明を完成したものである。【０００８】
したがって、第１の態様において、本発明は、ケイ酸カルシウムおよびリン酸カルシウムを含む硬化性組成物（本発明の硬化性組成物）を提供する。【０００９】
また、第２の態様において、本発明は、粉末部がリン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含むことを特徴とする、硬化性組成物を提供する。ここで、本明細書において、前記粉末部は、リン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを共に含む混合物の形態であっても、あるいはリン酸カルシウムを含む第１の粉末部と、ケイ酸カルシウムを含む第２の粉末部を含んで成る組合せの形態であってもよい。好ましくは、前記粉末部は、リン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを共に含む混合物の形態である。【００１０】
さらなる態様において、本発明は、リン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含む粉末部と、練和液部とを混合する工程を含む、硬化性組成物の製造法を提供する。【００１１】
別の態様において本発明は、病的あるいは外的原因等により生じた生体硬組織の欠損および／または空隙、例えば骨折；骨形成不全症、骨粗鬆症、くる病、骨軟化症、上皮小体機能亢進症、あらゆる種類の骨髄炎、ぺージェット病、腫瘍（例えば骨腫、類骨骨腫、骨芽細胞腫、原発性および続発性骨肉腫を含む）、瘻もしくは他の疾患によって引き起こされる骨欠損もしくは空隙；またはあらゆる要素、例えば年齢、人工関節埋め込み等に起因する骨−関節間の空隙；または歯科治療における根管充填；の処置用硬化性組成物の製造のための、ケイ酸カルシウムの使用に関する。【００１２】
さらに別の態様において本発明は、病的あるいは外的原因等により生じた生体硬組織の欠損および／または空隙、例えば骨折；骨形成不全症、骨粗鬆症、くる病、骨軟化症、上皮小体機能亢進症、あらゆる種類の骨髄炎、ぺージェット病、腫瘍（例えば骨腫、類骨骨腫、骨芽細胞腫、原発性および続発性骨肉腫を含む）、瘻もしくは他の疾患によって引き起こされる骨欠損もしくは空隙；またはあらゆる要素、例えば年齢、人工関節埋め込み等に起因する骨−関節間の空隙；または歯科治療における根管充填；を有する対象の処置法であって、当該対象に、本発明の硬化性組成物を適用することを含んで成る方法を提供する。【００１３】
また、別の態様において本発明は、１）リン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含む粉末部、２）練和液部、および所望により３）本発明の硬化性組成物の使用のための指示書を含んで成るキットを提供する。【００１４】
かくして本発明は、例えば、混合物の形態または組合せの形態でリン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含む粉末部と練和液部を、対象に適用する直前に混合し、混合物が硬化し終わる前に本発明の硬化性組成物を必要とする対象の部分、例えば患部に適用し、本発明の硬化性組成物を適当な形に成形し、本発明の硬化性組成物の硬化を終了させて用いる。あるいは例えば、予め対象が（個別に、または一般的に）必要とする本発明の硬化性組成物の形を取得した後、混合物の形態または組合せの形態でリン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含む粉末部と練和液部を混合し、所望の形に成形し、硬化させて、本発明の硬化性組成物を得ることができる。あるいは例えば、人工硬組織、例えば人工骨の一部として、本発明の硬化性組成物を用いることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、リン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含むことを特徴とする医療用硬化性組成物を提供するものであり、当該硬化性組成物によって１）硬化性を示す、２）優れた組織親和性を示す、３）優れた骨伝導性を示す、４）優れた機械的性質の全ての特性を充足する医療用硬化性組成物が初めて具現化され得た。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ケイ酸三カルシウムを含まないリン酸三カルシウムセメントの粉末状態（０ｈ）、３時間、６時間、１２時間、２４時間および１６８時間硬化後のＸ線回折像である。
【図２】ケイ酸三カルシウムを２．５重量％含むリン酸三カルシウムセメントの粉末状態（０ｈ）、３時間、６時間、１２時間、２４時間および１６８時間硬化後のＸ線回折像である。
【図３】ケイ酸三カルシウムを５重量％含むリン酸三カルシウムセメントの粉末状態（０ｈ）、３時間、６時間、１２時間、２４時間および１６８時間硬化後のＸ線回折像である。
【図４】ケイ酸三カルシウムを１０重量％含むリン酸三カルシウムセメントの粉末状態（０ｈ）、３時間、６時間、１２時間、２４時間および１６８時間硬化後のＸ線回折像である。
【図５】ケイ酸三カルシウムを２０重量％含むリン酸三カルシウムセメントの粉末状態（０ｈ）、３時間、６時間、１２時間、２４時間および１６８時間硬化後のＸ線回折像である。
【図６】０−２０重量％のケイ酸三カルシウムを含むリン酸三カルシウムセメントの初期硬化時間である。
【図７】０−２０重量％のケイ酸三カルシウムを含むリン酸三カルシウムセメントの間接引張強さ（ＤＴＳ、単位：ＭＰａ）の経時変化である。
【図８】０−１０重量％のケイ酸三カルシウムを含むリン酸三カルシウムセメントの細胞接着性である。
【図９】０−１０重量％のケイ酸三カルシウムを含むリン酸三カルシウムセメントの細胞増殖性である。
【図１０】ケイ酸三カルシウムを含まないリン酸水素カルシウムセメントの粉末状態（０ｈ）、３時間、６時間、１２時間、２４時間および１６８時間硬化後のＸ線回折像である。
【図１１】ケイ酸三カルシウムを１０重量％含むリン酸水素カルシウムセメントの粉末状態（０ｈ）、３時間、６時間、１２時間、２４時間および１６８時間硬化後のＸ線回折像である。
【図１２】ケイ酸三カルシウムを２０重量％含むリン酸水素カルシウムセメントの粉末状態（０ｈ）、３時間、６時間、１２時間、２４時間および１６８時間硬化後のＸ線回折像である。
【図１３】ケイ酸三カルシウムを３０重量％含むリン酸水素カルシウムセメントの粉末状態（０ｈ）、３時間、６時間、１２時間、２４時間および１６８時間硬化後のＸ線回折像である。
【図１４】ケイ酸三カルシウムを４０重量％含むリン酸水素カルシウムセメントの粉末状態（０ｈ）、３時間、６時間、１２時間、２４時間および１６８時間硬化後のＸ線回折像である。
【図１５】ケイ酸三カルシウムを５０重量％含むリン酸水素カルシウムセメントの粉末状態（０ｈ）、３時間、６時間、１２時間、２４時間および１６８時間硬化後のＸ線回折像である。
【図１６】０−５０重量％のケイ酸三カルシウムを含むリン酸水素カルシウムセメントの間接引張強さ（ＤＴＳ、単位：ＭＰａ）の経時変化である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
一般的に、ある化合物とその塩または水和物等の溶媒和物は密接な関係を有しており、同様の性質を示すことが知られているため、本明細書における化合物に関する記載は、それが適当であるとき、その化合物のみならずその化合物の塩および水和物等の溶媒和物についても同様に言及しているものと理解される。【００１８】
本発明でいう対象とは、脊椎動物、とりわけヒトを含む哺乳類を意味する。好ましい対象には、これらに限定されないが、ヒト、イヌ、ウシ、ブタ、ウマ、ヒツジ等が含まれる。とりわけ好ましい対象は、病的あるいは外的原因等により生じた生体硬組織の欠損および／または空隙、例えば骨折；骨形成不全症、骨粗鬆症、くる病、骨軟化症、上皮小体機能亢進症、あらゆる種類の骨髄炎、ぺージェット病、腫瘍（例えば骨腫、類骨骨腫、骨芽細胞腫、原発性および続発性骨肉腫を含む）、瘻もしくは他の疾患によって引き起こされる骨欠損もしくは空隙；またはあらゆる要素、例えば年齢、人工関節埋め込み等に起因する骨−関節間の空隙；または歯科治療における根管充填；を有する対象、とりわけ脊椎動物、とりわけヒトを含む哺乳類を意味する。【００１９】
１つの態様において本発明は、ケイ酸カルシウムとリン酸カルシウムを含む硬化性組成物を提供する。ケイ酸カルシウムとリン酸カルシウムの重量比は適宜当業者が、既知の実験、例えば実施例に示すような実験によって、容易に決定することができる。【００２０】
本明細書における用語「リン酸カルシウム」は、ＣａとＰＯ４を有する化合物を指称する広義において使用され、リン酸一カルシウム、リン酸二カルシウム、リン酸三カルシウム（ＴＣＰ、Ｃａ３（ＰＯ４）２）、リン酸四カルシウム（ＴＴＣＰ、Ｃａ４（ＰＯ４）２Ｏ）、リン酸八カルシウム（Ｃａ８Ｈ２（ＰＯ４）６）、リン酸水素カルシウム（ＤＣＰＡ、ＣａＨＰＯ４）、リン酸二水素カルシウム（ＤＣＰＤ、Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２）、ヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ）、またはそれらの混合物などが例示される。特に好ましいリン酸カルシウムはリン酸三カルシウムである。また、リン酸カルシウムは、結晶質または非晶質であってよく、非晶質リン酸カルシウムは、カルシウム成分を含む溶液とリン酸成分を含む溶液を低温で混合するなどの公知の方法で合成できる。本発明においては非晶質リン酸カルシウムを主成分として、例えば相対重量比５１％以上含有しているリン酸カルシウムが好ましく、マグネシウムあるいは炭酸イオンなどを含有しているものも非晶質リン酸カルシウムに含まれる。【００２１】
リン酸カルシウムは、当業者に既知の方法によって、または例えば、カルシウム源とリン酸源を所望のモル比、例えばリン酸四カルシウムの場合にはカルシウム源とリン酸源を２：１のモル比となるように混合し、適当な温度で、所望により窒素等の不活性雰囲気下で焼成することによって製造することができるか、あるいは化学薬品として購入可能である。あるいは、例えばリン酸四カルシウムとリン酸三カルシウムの混合物を得るために、カルシウムとリン酸のモル比を２：１より小さくすることも可能である。【００２２】
あるいは、リン酸カルシウム、例えばリン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ４）を、リン酸源またはリン酸カルシウム源と所望のモル比となるように混合し、適当な温度で、所望により窒素等の不活性雰囲気下で焼成することによって、他のリン酸カルシウム、例えばリン酸三カルシウム（Ｃａ３（ＰＯ４）２）を得ることができる。【００２３】
カルシウム源としては、酸化カルシウム（ＣａＯ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）などが例示され、これらはいずれも化学薬品として購入可能である。また、リン酸源としては、リン酸、（ＮＨ４）３ＰＯ４、（ＮＨ４）２ＨＰＯ４、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４、Ｎａ３ＰＯ４、Ｎａ２ＨＰＯ４、ＮａＨ２ＰＯ４、Ｋ３ＰＯ４、Ｋ２ＨＰＯ４、ＫＨ２ＰＯ４、リン酸亜鉛などのリン酸化合物が例示され、いずれも化学薬品として購入可能である。好ましくは、リン酸水素カルシウムやリン酸アンモニウム塩（（ＮＨ４）３ＰＯ４、（ＮＨ４）２ＨＰＯ４、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４）を用いる。とりわけリン酸アンモニウム塩は、アンモニウムが焼成によって揮発して塩が残らないため好ましい。【００２４】
リン酸三カルシウムには、異なる結晶形であるα−Ｃａ３（ＰＯ４）２やβ−Ｃａ３（ＰＯ４）２が含まれてよい。α−Ｃａ３（ＰＯ４）２がより迅速な硬化反応を与えるので好ましい。リン酸三カルシウムは、当業者に既知の方法によって、または例えばカルシウム源とリン酸源を３：２のモル比に混合し加熱することによって、製造することができる。１２００℃以上で加熱するとα型リン酸三カルシウムが、１０００℃以下で加熱するとβ型リン酸三カルシウムが主に生成することが知られている。好ましいα−Ｃａ３（ＰＯ４）２を含む硬化性組成物は、例えばバイオペックス（ＢｉｏｐｅｘまたはＢｉｏｐｅｘ−Ｒ、登録商標、Pentax製）、セメンテック（Ｃｅｍｅｎｔｅｋ、登録商標、Teknimed製）またはミミックス（Ｍｉｍｉｘ、登録商標、Walter Lorenz Surgical製）の商品名で市販されている。【００２５】
ヒドロキシアパタイトとは、Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２の基本構造を有するものをいう。Ｃａ欠損型のアパタイトＣａ１０−ｘ（ＨＰＯ４）ｙ（ＰＯ４）６−ｙ（ＯＨ）２−ｚや、炭酸含有アパタイトＣａ１０−ｘ（ＨＰＯ４）ｙ（ＰＯ４）６−ｙ（ＣＯ３）ａ（ＯＨ）２−ｚなど（ここで、ｘは１〜２、好ましくは１であり、ｙは０〜６、好ましくは１であり、ｚは０〜２、好ましくは１であり、ａは１〜５である。）、あるいはＣａが他の金属に一部あるいは全部置換した、例えば、Ｃａ８Ｂａ２（ＰＯ４）６（ＯＨ）２などもヒドロキシアパタイトに含まれる。例えばＣａ９（ＨＰＯ４）（ＰＯ４）５ＯＨを、α−ＴＣＰおよび水から得ることができる。【００２６】
本発明の硬化性組成物において用いるリン酸カルシウムは、リン酸三カルシウム、とりわけα−リン酸三カルシウムおよびリン酸水素カルシウムである。例えばリン酸三カルシウム、とりわけα−リン酸三カルシウムを用いる場合、本発明の硬化性組成物は、好ましくは、リン酸三カルシウム重量に対して約０．１〜２０重量％、例えば約０．５〜１８重量％、好ましくは２．５〜１０重量％、最も好ましくは２．５〜５重量％のケイ酸カルシウムを含む。この場合、２０重量％以上のケイ酸カルシウムを含む硬化性組成物は、初期硬化時間が遅延し、機械的強さが低下するため、好ましくない。また、０．１重量％未満のケイ酸カルシウムを含む硬化性組成物では、ケイ素による骨形成の促進が不十分であり得る。【００２７】
また、例えばリン酸カルシウムとしてリン酸水素カルシウムを用いる場合、本発明の硬化性組成物は、好ましくは、リン酸水素カルシウムの重量に対して約１０〜５０重量％、例えば約２０〜５０重量％、最も好ましくは３０〜４０重量％のケイ酸カルシウムを含む。【００２８】
本明細書における用語「ケイ酸カルシウム」は、酸化カルシウムと二酸化ケイが結合したような組成に対応する化合物を指称する広義において使用され、ケイ酸二カルシウム（ビーライト、２ＣａＯ・ＳｉＯ２）、ケイ酸三カルシウム（エーライト、３ＣａＯ・ＳｉＯ２）、またはそれらの混合物などが例示される。好ましいリン酸カルシウムはリン酸三カルシウムである。【００２９】
ケイ酸カルシウムは、当業者に既知の方法によって、または例えば、カルシウム源とケイ酸源を所望のモル比、例えばケイ酸三カルシウムの場合にはカルシウム源とケイ酸源を３：１のモル比となるように混合し、適当な温度で、所望により窒素等の不活性雰囲気下で焼成することによって、例えば実施例に記載の方法によって、製造することができる。【００３０】
カルシウム源には例えば、これらに限定されないが、酸化カルシウム（ＣａＯ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）および炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）が含まれ、いずれも化学薬品として購入可能である。また、ケイ酸源には例えば、これらに限定されないが、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）およびテトラエトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）が含まれ、いずれも化学薬品として購入可能である。好ましいケイ酸源は二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）である。【００３１】
さらなる態様において、本発明の硬化性組成物は、ケイ酸カルシウムおよびリン酸カルシウムを含む粉末部と、練和液部を有する。【００３２】
本発明でいう練和液とは、当該技術分野で用いることができるあらゆる練和液を含むが、とりわけ医学的に許容される非毒性の練和液が好ましい。好ましい練和液の例としては、蒸留水、カルボニル酸塩（カルボン酸または炭酸塩）水溶液、リン酸塩（例えば（ＮＨ４）３ＰＯ４、（ＮＨ４）２ＨＰＯ４、ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４、Ｎａ３ＰＯ４、Ｎａ２ＨＰＯ４、ＮａＨ２ＰＯ４、Ｋ３ＰＯ４、Ｋ２ＨＰＯ４、ＫＨ２ＰＯ４）水溶液、またはそれらの混合物を挙げることができ、特にリン酸水素ナトリウム水溶液、リン酸水素二ナトリウム水溶液、またはそれらの混合物が好ましい。【００３３】
練和液のｐＨを調節するため、複数の塩を混合することもできるし、あるいはｐＨ調節剤を加えることもできる。好ましい練和液のｐＨは、一般的には約４〜１０、好ましくは約５〜８、最も好ましくは約６．５〜７．５であり、例えばｐＨを低くすると粉末部と練和液部を混合したとき、十分に硬化せず、その結果、硬化体の機械的強さも低くなる可能性がある。またｐＨが高い練和液の場合、組織為害性が惹起され得る。しかし、本発明の硬化性組成物を適用する部位に応じて前記範囲以外のｐＨも選択され得る。例えば、歯髄保護材として用いる場合は高ｐＨが好まれ、例えば水酸化カルシウムを練和液部に加えることができる。【００３４】
好ましくは、本発明の硬化性組成物の練和液は、０．０５〜１．０ｍｏｌ／Ｌ、好ましくは０．１〜０．５ｍｏｌ／Ｌ、より好ましくは０．２５ｍｏｌ／Ｌのリン酸塩またはカルボニル酸塩水溶液である。【００３５】
また、本発明の硬化性組成物は、滅菌し得る。滅菌は、混合前の粉末部および練和液部について行ってもよいし、混合後の硬化体について行ってもよい。好ましくは、混合前の粉末部および練和液部について、常套の方法で滅菌を行うことができる。【００３６】
本発明の硬化性組成物は、リン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含む粉末部と練和液部を混合し、硬化させることによって成形することができる。混合する粉末部と練和液部の重量比は、成形を行う者、典型的には医師または獣医が、通常の知識技術に基づいて、適宜定めるまたは予測することができるが、典型的には例えば、粉末部１重量部に対して練和液部２重量部以下、好ましくは粉末部１重量部に対して練和液部０．１〜１重量部、最も好ましくは粉末部１重量部に対して練和液部０．５重量部の範囲で混合することができる。混合は、当業者が通常用いる方法で成され、例えば撹拌棒を用いて手動で攪拌する、または攪拌子や攪拌扇等を取り付けた攪拌装置、例えばスターラーを用いて攪拌することができる。【００３７】
硬化は、典型的には約１５〜４０℃、相対湿度約２０〜１００％の条件下で、例えば生理的条件下、例えば約３７℃、相対湿度約１００％の条件下で、または生体内、とりわけ本発明の硬化性組成物を適用する対象の患部で、あるいは外界条件下、例えば約２５℃、相対湿度約５０％の条件下で、所望により体液、例えば血液、唾液、リンパ液等の存在下で、行うことができる。【００３８】
硬化性は、典型的には硬化性組成物の初期硬化時間によって判断できる。初期硬化時間は、当業者が利用し得るあらゆる方法、例えばＩＳＯ１５６６（参照により本明細書の一部とする）に規定されているビカー針法によって測定することができる。ビカー針法とは、簡単に説明すると、粉末部と練和液部の混合開始３分後に、練和物を温度３７℃、相対湿度約１００％の恒温器中に移し、質量３００ｇのビカー針を練和物表面に静かに落とし、針跡がつくかどうかを調べ、針跡を残さなくなった時を混合開始時から起算して初期硬化時間とする方法である。ビカー針法による本発明の硬化性組成物の初期硬化時間は、好ましくは、例えば１８０分以内、好ましくは３０分以内、より好ましくは２０分以内である。初期硬化時間が短ければ、対象に本発明の硬化性組成物を適用した後速やかに適用部位に接着するため、処置を速やかに終了することができるので好ましい。なお、当業者には理解されることであるが、初期硬化時間を過ぎても硬化性組成物の硬化自体は進行し、さらに機械的強さが増大していく。【００３９】
リン酸カルシウムセメントはリン酸カルシウムの溶解析出反応によって形成される針状結晶アパタイトの絡み合いによって硬化する。理論に縛られないが、添加したケイ酸カルシウムはリン酸カルシウムセメントの硬化反応において二つの役割を担うと考えられる。第１の役割は、リン酸カルシウムセメントの硬化時間の遅延である。これは、ケイ酸カルシウムが水に接触すると、アルカリ環境となることによって、リン酸カルシウムの溶解が抑制されるためである。一方、第２の役割は、リン酸カルシウムセメントの機械的強さの増大である。これは、ケイ酸カルシウムの溶解によってアパタイトの核形成を促進し、カルシウムシリケートゲルとして重合するシリケートイオンが形成されるためである。したがって、硬化性と機械的性質に優れた硬化性組成物を得るためには、適量の、例えば上記の通りのケイ酸カルシウムを添加することが好ましい。【００４０】
組織親和性と骨伝導性は、通常実験動物に形成した骨欠損部に硬化性組成物をインプラントして病理組織学的に検索することによって判断されるが、リン酸カルシウムを基材とする材料は粉末を遊離しない限り、優れた組織親和性と優れた骨伝導性を示すことが知られている。したがって、本発明の硬化性組成物のようにリン酸カルシウムを含む硬化性組成物が優れた組織親和性と優れた骨伝導性を示すことは、粉末部と練和液部の混合後、例えば３７℃、相対湿度１００％の条件下で硬化前に崩れて粉末を遊離しないことを肉眼観察することによって容易に判断することができる。好ましい本発明の硬化性組成物は、粉末部と練和液部の混合後、３７℃、相対湿度１００％の条件下で硬化し、粉末を遊離しないため、優れた組織親和性と優れた骨伝導性を有し得る。また、組織親和性をさらに確認するために細胞の接着性および増殖性を、例えば細胞実験によって、例えば実施例に記載の通りに、調べることもできる。【００４１】
機械的性質は、硬化体の機械的性質、例えば破砕抗力、圧縮強さ、剪断強さまたは間接引張強さを測定することによって判断される。破砕抗力の測定は、例えば日本工業規格Ｔ６６０２（参照により本明細書の一部とする）のリン酸亜鉛セメントの破砕抗力試験に準じて行うことができる。間接引張強さは、硬化体を万能試験機により破砕し、破砕に要した荷重Ｐ、硬化体の直径ｄ、厚さｌを間接引張強さ＝２Ｐ／（πｄｌ）に代入し算出することによって、または実施例に記載の通りに行うことができ、例えば本発明の硬化性組成物は、好ましくは混合６時間後に０．５〜１０ＭＰａ、好ましくは混合１２時間後に０．５〜１５ＭＰａ、より好ましくは１〜１２ＭＰａ、さらに好ましくは６〜１２ＭＰａ、または好ましくは混合２４時間後に０．５〜２０ＭＰａ、より好ましくは１〜１６ＭＰａ、最も好ましくは１０〜１５ＭＰａの間接引張強さを有する。【００４２】
また、別の態様において、本発明の硬化性組成物は、さらなる他の成分を、粉末部および／または練和液部に、混合物の形態で、または別の粉末部または練和液部として組合せの形態で含んでいてもよい。組合せの形態とは、例えば、リン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含む第１の粉末部、さらなる他の成分を含む第２の粉末部、および練和液部を含んで成る硬化性組成物の形態、またはリン酸カルシウムを含む第１の粉末部、ケイ酸カルシウムおよびさらなる他の成分を含む第２の粉末部、および練和液部を含んで成る硬化性組成物の形態であり得る。【００４３】
かかる他の成分には、これらに限定されないが、賦形剤、有機もしくは無機担体、保存剤、抗酸化剤、滑沢剤、分散剤、湿潤剤、溶解補助剤、ｐＨ調節剤、ビタミン、アミノ酸、タンパク質、ケイ酸のようなケイ素含有化合物、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化鉄、酸化リン、酸化カリウム、酸化ナトリウムのような金属酸化物、水酸化カルシウムのような金属塩、鎮痛・抗炎症剤、骨形成促進剤、骨粗鬆症治療薬、骨代謝促進剤、抗がん剤、止血剤、痛風治療薬、抗生物質および抗菌剤等が含まれる。とりわけ医療用硬化性組成物においては、他の成分として医学的に許容される、すなわち生体に毒性を示さない成分が好ましい。医学的に許容される成分の例は、例えば医薬品添加物規格（薬事日報社、２００３年、参照により本明細書の一部とする）に記載されている。【００４４】
沈痛・抗炎症剤には、例えば、サリチル酸系抗炎症剤、例えばアセチルサリチル酸およびサリチル酸ナトリウム、フェナム酸系抗炎症剤、アリール酸系抗炎症剤、例えばジクロフェナクナトリウム、スリンダク、インドメタシンおよびアセメタシン、プロピオン酸系抗炎症剤、例えばイブプロフェン、ケトプロフェン、フルルビプロフェン、オキシカム系抗炎症剤、ならびにアスピリンおよびアセトアミノフェン等が含まれる。【００４５】
骨形成促進剤、骨粗鬆症治療薬および骨代謝促進剤には、例えばアルファカルシドール、カルシトリオール、メナテトレノン、エルカトニン、サケカルシトニン、エチドロネート、アレンドロネート、リセドロネート、パミドロネート、インカドロネート、イプリフラボン等が含まれる。【００４６】
本発明を下記実施例によって説明するが、本発明および請求項の技術的範囲は実施例によって何ら限定されない。
【実施例１】
【００４７】
α−リン酸三カルシウムとケイ酸三カルシウムを含む硬化性組成物の製造
ケイ酸三カルシウムを、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から調製した。炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）７５ｇと二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）１５ｇを混合し（モル比３：１）、１０００℃で２時間仮焼し、空中で急冷し、粉砕した。粉砕粉を１５００℃で２４時間反応させ、空中で急冷した。α−リン酸三カルシウム（α−ＴＣＰ  Ｂ、太平化学製）３０ｇと得られたケイ酸三カルシウムを、下記重量比で混合し、各サンプル組成物の粉末部を調製した。
【表１】
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【００４８】
粉末部１ｇを練和液（０．２５ｍｏｌ／Ｌ  ＮａＨ２ＰＯ４水溶液、０．５ｍｌ）と混合し、ステンレス製分割金型に入れ、相対湿度１００％、３７℃の条件で硬化させた。規定の硬化時間の後に全てのサンプルはアセトンに浸漬し、６０℃で乾燥することによって硬化反応を停止させた。【００４９】
得られた２４時間硬化体について、走査電子顕微（走査電子顕微鏡JSM-5400LV（日本電子株式会社）スパッタ法により金薄膜をコーティング後、加速電圧１５ｋＶで測定）で観察した。対照の場合、およびサンプル１および２の場合、ヒドロキシアパタイトに特有な葉様の結晶構造が観察された（写真は示さず）。一方、サンプル３および４の場合には、微細結晶に被覆された約直径５ミクロンの結晶が認められた（写真は示さず）。【００５０】
また、各サンプルの混合前粉末部ならびに３、６、１２、２４および１６８時間硬化体について、Ｘ線回折分析（RINT 2500V（株式会社リガク）、Ｘ線源には４０ｋＶ，１００ｍＡのＣｕＫα線を用い、スキャンスピード２°／分で測定）を行った。結果を図１〜５に示す。図中、ｈは時間の意味であり、０ｈとは混合前の粉末部を意味する。混合前粉末には、いずれもリン酸三カルシウムに帰属されるピーク（典型的には、例えば約３０．８度／２θのピーク）が観察される。対照の場合、経時的にリン酸三カルシウムに帰属されるピークが小さくなり、アパタイトに帰属される幅広いピーク（典型的には、例えば約３１〜３３度／２θのブロードなピーク）が増大する。つまり、リン酸三カルシウムからアパタイトへの組成変換反応は徐々に進行し、約１６８時間で終了する。一方、サンプル２の場合も同様の組成変換反応が認められたが、サンプル２の場合には、同様の組成変換反応は対照のものに比べて著明に早く進行することが特筆される。つまり、サンプル２ではアパタイトへの組成変換反応が６−１２時間で急激に起こり、２４時間で終了するが、対照では２４時間時点でリン酸三カルシウムが未反応のまま残存している。サンプル３の場合は、１６８時間経過後もリン酸三カルシウムが未反応のまま残存しており、組成変換反応が極めて遅いことが理解される。サンプル４の場合は、１６８時間後においてもリン酸三カルシウムのピーク強度の変化は認められなかった。【００５１】
硬化性組成物の初期硬化時間測定
対照および各サンプルの初期硬化時間をビカー針法によって測定した（３連）。練和した上記各サンプルをテフロン（登録商標）製の型に充填し、３７℃の相対湿度１００％の雰囲気下でビカー針（荷重３００ｇ）を静かにサンプルに落下させ、針がペースト内に入らず針の跡がつかなくなるまでの時間を初期硬化時間とした。結果を図６に示す。対照の初期硬化時間は約７分である。ケイ酸三カルシウムの添加によって初期硬化時間は遅延し、サンプル１〜３の初期硬化時間は１１−１６分であった。一方、サンプル４の硬化時間は大きく遅延し、約１８０分であった。【００５２】
硬化性組成物の間接引張強さ測定
対照および各サンプルの３、６、１２、２４および１６８時間硬化体について、間接引張強さを測定した（３連）。直径6ｍｍ、厚さ３ｍｍのサンプルを万能試験機（ＳＶ−３０１型引張圧縮試験機、株式会社今田製作所）により破砕し、破砕に要した荷重Ｐ、セメント硬化体の直径ｄ、厚さｌを間接引張強さ＝２Ｐ／（πｄｌ）に代入し算出した。結果を図７に示す。対照の場合、混合後３時間で間接引張強さが増大し、６時間後に最終強度に達している。サンプル１および２の初期間接引張強さは、３〜６時間後は対照と比較して小さいが、その後急激な間接引張強さの増大が観測される。その結果、２４時間後に得られる硬化性組成物の最終間接引張強さは１２〜１５ＭＰａとなる。これは対照の９ＭＰａと比較して顕著に大きい。サンプル３および４の場合は６時間で間接引張強さの増大が終了し、その間接引張強さが保持された。そのため、最終間接引張強さが他のサンプルより小さいものとなった。【００５３】
インビトロ細胞実験
・骨髄細胞の初代培養
４週齢、雄のＳＤラット脛骨より骨髄細胞を採取し、２０％ウシ胎仔血清（Fetal BovineSerum (FBS); Biowest, France）と１％抗生物質（Pennicillin-Streptomycin; Invitrogen Co., N.Y., U.S.A）を含むα−ＭＥＭ（SIGMA-Aldrich Co., UK）中で、３７℃、５％ＣＯ２、飽和水蒸気雰囲気下で５日間培養した。【００５４】
・細胞接着性、増殖性の評価
５日間培養した細胞をリン酸緩衝液（ＰＢＳ）で３回洗浄し、浮遊細胞を除去後、細胞培養ディッシュに付着した細胞を０．２５％トリプシンＥＤＴＡで剥離し、４８ウェル培養プレート内で５０００細胞／ｃｍ２となるように、対照またはサンプル１〜３およびケイ酸三カルシウムを７．５重量％含む以外サンプル１〜４と同じであるサンプル５の１６８時間硬化体上に播種し、培養した。細胞の初期接着性については、播種から７時間培養後に、試料に付着した細胞を０．２５％トリプシンＥＤＴＡで剥離し、血球計を用いて接着細胞数を計数し、細胞接着率を算出した。結果を図８に示す。サンプル１、２および５では、対照よりも改善された細胞接着率を示した。【００５５】
細胞増殖性については、播種から３，５，７日間培養後に、試料に付着した細胞を剥離し、血球計を用いて接着細胞数を計数し、細胞増殖率を算出した。結果を図９に示す。３日間の培養では対照および各サンプル間の細胞数に有意な差はないが、５日間培養では、サンプル１〜３のいずれにおいても対照よりも有意に多くの細胞が測定される。また、７日間培養では、サンプル２および５において、対照よりも有意に多くの細胞が測定される。
【実施例２】
【００５６】
リン酸水素カルシウムとケイ酸三カルシウムを含む硬化性組成物の製造
ケイ酸三カルシウムを、実施例１に記載の通りに製造した。リン酸水素カルシウム（太平化学製）３０ｇと得られたケイ酸三カルシウムを、下記重量比で混合し、各サンプル組成物の粉末部を調製した。
【表２】
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【００５７】
粉末部１ｇを練和液（０．２５ｍｏｌ／Ｌ  ＮａＨ２ＰＯ４水溶液、０．５ｍｌ）と混合し、ステンレス製分割金型に入れ、相対湿度１００％、３７℃の条件で硬化させた。規定の硬化時間の後に全てのサンプルはアセトンに浸漬し、６０℃で乾燥することによって硬化反応を停止させた。【００５８】
対照および各サンプルの混合前粉末部ならびに３、６、１２、２４および１６８時間硬化体について、実施例１に記載の通りにＸ線回折分析を行った。結果を図１０〜１５に示す。図中、ｈは時間の意味であり、０ｈは混合前の粉末部の意味であり、ＤＣＰＡはリン酸水素カルシウムの意味であり、ＨＡｐはヒドロキシアパタイトの意味であり、Ａｌｉｔｅはケイ酸三カルシウムの意味であり、％はリン酸水素カルシウム重量に対するケイ酸三カルシウムの重量％を意味する。混合前粉末には、いずれもリン酸三カルシウムに帰属されるピーク（典型的には、例えば約３０．８度／２θのピーク）が観察される。対照およびサンプル６の場合、経時的にリン酸水素カルシウムに帰属されるピークがほぼ変化せず、ヒドロキシアパタイトが形成されなかったことが理解できる。一方、サンプル７〜１０の場合には経時的にリン酸水素カルシウムに帰属されるピークが減少し、代わりにヒドロキシアパタイトに帰属される幅広いピーク（典型的には、例えば約３１〜３３度／２θのブロードなピーク）が増大する。つまり、リン酸三カルシウムからアパタイトへの組成変換反応が徐々に進行し、約１６８時間で終了する。したがって、リン酸カルシウムとしてリン酸水素カルシウムを用いる場合には、リン酸三カルシウムに対して約１０重量％以上のケイ酸三カルシウムを加えなければ硬化しないことが理解できる。【００５９】
硬化性組成物の間接引張強さ測定
各サンプルの３、６、１２、２４および１６８時間硬化体について、実施例１に記載の通り間接引張強さを測定した。結果を図１４に示す。対照の場合、経時的に間接引張強さが全く変化せず、硬化しない。サンプル６の場合、混合後３時間で間接引張強さが増大し、２４時間後に最終強度に達しており、その後経時的に間接引張強さが低下している。サンプル７〜１０の初期間接引張強さは、経時的な間接引張強さの増大が観測される。その結果、１６８時間後に得られる硬化性組成物の最終間接引張強さは１．５〜３ＭＰａとなる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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