(57)【要約】【課題】公知のハイドロキシアパタイト組成物よりも硬化後の強度が十分大きい、骨や歯等の充填に利用可能な組成物を提供すること。【解決手段】組成物、(1)イノシトールリン酸処理したハイドロキシアパタイトと、(2)球状ハイドロキシアパタイト粒子とを含む。【効果】相対密度が公知のハイドロキシアパタイト組成物と同程度であり、それでいて、硬化後の強度が公知のハイドロキシアパタイト組成物よりも大きい、骨や歯の充填材として用いられる新規な組成物が提供された。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
(1)イノシトールリン酸処理したハイドロキシアパタイトと、(2)球状ハイドロキシアパタイト粒子とを含む組成物。
【請求項２】
前記球状ハイドロキシアパタイト粒子の粒径のメジアンが０．４μｍ〜３５μｍである請求項１記載の組成物。
【請求項３】
前記球状ハイドロキシアパタイト粒子の全組成物中の含量が0.3〜１２質量％である請求項１又は２記載の組成物。
【請求項４】
前記球状ハイドロキシアパタイト粒子の全組成物中の含量が0.9〜２質量％である請求項３記載の組成物。
【請求項５】
前記球状ハイドロキシアパタイト粒子も前記イノシトールリン酸で処理されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項６】
前記イノシトールリン酸がフィチン酸である請求項１〜５のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項７】
キトサンをさらに含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項８】
有機酸をさらに含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の組成物。
【請求項９】
前記有機酸がクエン酸である請求項８記載の組成物。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の組成物から成る骨又は歯充填材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイドロキシアパタイト状組成物及びそれから成る骨又は歯充填材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、我が国の高齢者人口は顕著な増加傾向を示している。これに伴い、近い将来において高齢者に発症が多く見られる骨粗鬆症の罹患率上昇が予想される。骨粗鬆症が発症すると骨の形成と吸収のバランスが崩れ、骨密度が低下する。そのため骨組織が荷重に対し脆弱になり、圧迫骨折が発症しやすくなる。例えば、上半身の姿勢を支える脊椎においては椎体圧迫骨折が発症した場合、脊椎の前彎化や背痛を引き起こし、QOL (Quality of Life)低下を引き起こす。
【０００３】
椎体圧迫骨折の治療法として骨セメントによる経皮的椎体形成術(Vertebroplasty, Kyphoplasty)が選択され、良好な術後成績が得られている。これまでは骨セメントとしてPoly(methyl methacrylate)(PMMA)が用いられてきたが、硬化反応時に発生する重合熱による周囲組織の壊死、新生骨との直接結合しないこと、隣接椎体骨折などが問題視され、それに代わる新たな骨セメントとしてリン酸カルシウムセメントの研究開発が進められている。
【０００４】
現在までに数々のリン酸カルシウムセメントが開発されてきた。そのほとんどはリン酸四カルシウムやリン酸水素カルシウムなどを主材とし、酸-塩基反応により硬化する。しかし、酸-塩基反応による炎症反応の恐れや硬化時間が長いことが問題点として挙げられている。
【０００５】
本願発明者らは、先にイノシトールリン酸のキレート能を応用したキレート硬化型アパタイトセメントの開発に成功している (特許文献１)。このセメントはイノシトールリン酸のキレート能により硬化するため、上記の問題の恐れがない。また、混練液へのデキストラン硫酸ナトリウムやアルギン酸ナトリウムのような多糖類添加による高強度化にも成功し、臨床応用に向け大きく前進している(特許文献２)。さらに、イノシトールリン酸で処理したリン酸三カルシウムを用いた骨セメントも開発している（特許文献３）。さらにカルシウム塩粉末の粒度分布を最適化することにより圧縮強度を高めることにも成功している（特許文献４）。また、特許文献４には、適用する疾患に応じて、でんぷん、グリコサミノグリカン、アルギン酸、キチン、キトサン、ヘパリン等の多糖類も添加可能であることが記載されている。さらに、イノシトールリン酸で処理したハイドロキシアパタイトと、キトサンと水とを含む、注入可能なハイドロキシアパタイト組成物も特許出願している（特許文献５）。さらに、ハイドロキシアパタイトナノ粒子の組成及び用途について特許出願されている（特許文献６）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2005-95346号公報
【特許文献２】特開2009-178225号公報
【特許文献３】特開2009-183498号公報
【特許文献４】特開2008-200476号公報
【特許文献５】特開2012-130672号公報
【特許文献６】特許第4076203号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、公知のハイドロキシアパタイト組成物よりも硬化後の強度が十分大きい、骨や歯等の充填に利用可能な組成物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者らは、鋭意研究の結果、イノシトールリン酸処理したハイドロキシアパタイトに、球状ハイドロキシアパタイト粒子を添加することにより、相対密度にはほとんど差がないにも関わらず、硬化後の強度を大きくすることができることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、(1)イノシトールリン酸処理したハイドロキシアパタイトと、(2)球状ハイドロキシアパタイト粒子とを含む組成物を提供する。本発明は、また、上記本発明の組成物から成る骨又は歯充填材を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、相対密度が公知のハイドロキシアパタイト組成物と同程度であり、それでいて、硬化後の強度が公知のハイドロキシアパタイト組成物よりも大きい、骨や歯の充填材として用いられる新規な組成物が提供された。本発明の組成物は、公知の組成物よりも硬化後の強度が大きいので、椎体形成術のような骨や歯等の治療に大いに貢献するものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】下記実施例で作製した各種組成物中の各成分の混合割合を示す図である。
【図２】下記実施例で用いた、ハイドロキシアパタイトと球状ハイドロキシアパタイト粒子の粒度分布を示す図である。
【図３】下記実施例で作製した各種ハイドロキシアパタイト組成物の、球状ハイドロキシアパタイト粒子の添加量と硬化後の圧縮強度との関係を示す図（左）及び同添加量と硬化後の相対密度との関係を示す図（右）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上記の通り、本発明の組成物は、イノシトールリン酸処理したハイドロキシアパタイトと、球状ハイドロキシアパタイト粒子とを含む。
【００１３】
ハイドロキシアパタイトをイノシトールリン酸で処理することは、特許文献２、特許文献３及び特許文献５に記載されており、本発明においてもこれらの文献に記載された公知の方法によりイノシトールリン酸処理を行うことができる。簡単に述べると、イノシトールリン酸としては、イノシトール６リン酸（すなわちフィチン酸）が好ましい。また、ここで、「イノシトールリン酸処理」は、イノシトールリン酸の塩による処理をも包含し、塩としては、ナトリウム塩やカリウム塩のようなアルカリ金属塩が好ましい。イノシトールリン酸（塩の形であってもよい。本明細書及び特許請求の範囲において同様）処理は、イノシトールリン酸の水溶液とハイドロキシアパタイト及び／又はリン酸カルシウム粉末を混合することにより行うことができる。この場合、イノシトールリン酸水溶液の濃度は特に限定されないが、通常、1000ppm〜10000ppm程度、好ましくは1000〜5000ppm程度、さらに好ましくは1000〜3000ppm程度である。また、イノシトールリン酸水溶液のpHは、中性域（６〜８程度）が好ましく、また、処理は常温で行うことができる。混合後の水溶液を凍結乾燥処理することにより、表面にイノシトールリン酸が吸着したハイドロキシアパタイト及び／又はリン酸三カルシウム粉末が得られる。
【００１４】
ハイドロキシアパタイト（ヒドロキシアパタイトや水酸アパタイトとも呼ばれる）は、骨セメントやクロマトグラフィー用担体等の種々の用途において用いられている周知の材料であり、その製造方法も周知である。ハイドロキシアパタイトは、水酸化カルシウム懸濁液にリン酸水溶液を滴下することによる湿式合成法により製造することができる（詳細は下記実施例に記載）。また、市販のハイドロキシアパタイト粉末をさらにボールミル等で粉砕した粉末も用いることができる。低粘度の組成物で強度の大きな硬化物を得る観点から、湿式合成法により製造したハイドロキシアパタイトが好ましい。
【００１５】
本発明の組成物は、さらに球状ハイドロキシアパタイト粒子を含む。球状ハイドロキシアパタイト粒子の粒度分布における粒径のメジアンは、０.４μm〜３５μmが好ましく、１μm〜５μmがさらに好ましい。球状ハイドロキシアパタイト粒子の全組成物中の含量は、0.3〜１２質量％が好ましく、さらに0.9〜２質量％が好ましい。また、「球状」とは、好ましくは球形であるが、球形から多少ずれていても問題はなく、長径に対する短径の割合が６０％以上程度の、球形に近い楕円球、さらにはそれらがややいびつに変形した粒子でも使用可能である。本明細書及び特許請求の範囲では、このような楕円球や変形したものも含めて「球状」と呼んでいる。また、球状ハイドロキシアパタイト粒子は、必ずしもイノシトールリン酸で処理する必要はないが、上記ハイドロキシアパタイトと同様にイノシトールリン酸で処理することが好ましい。
【００１６】
このような球状ハイドロキシアパタイト粒子の製造方法自体は公知であり、例えば、ハイドロキシアパタイト微粒子の製造方法としては、界面活性剤-水-無極性有機液体系、または界面活性剤-水-アルカノール無極性有機液体系W/Oマイクロエマルジョン相に、Ca(NO3)2/アンモニア水溶液および(NH4)2HPO4/アンモニア水溶液をそれぞれ可溶化させ、これら可溶化液を混合することにより製造することができる（文献名：特開平5-17111号公報）。また、このような球状ハイドロキシアパタイト粒子は市販されているので、市販品を用いることも可能である（下記実施例参照）。
【００１７】
好ましい態様では、本発明の組成物は、さらにキトサンを含む。キトサンとしてはその塩も使用することができ、その塩としては、ナトリウム塩やカリウム塩のようなアルカリ金属塩が好ましい。キトサンの分子量は、特に限定されないが、通常数十万〜数百万程度である。また、キトサンは、完全に脱アセチル化されている必要はなく、通常の市販品にみられるように、脱アセチル化度は、約７０％以上、好ましく約８０〜８５％以上あればよい。組成物中のキトサンの含有量は、通常、2.5〜10質量％程度、好ましくは、５〜１０質量％程度である。上記の通り、本発明の組成物は、必須成分として水も含むが、キトサンの水溶液が市販されている（例えば、大日精化工業社製のダイキトサンW-10やダイキトサンコートGL等）ので、市販のキトサン水溶液と、前記イノシトールリン酸処理したハイドロキシアパタイトと、球状ハイドロキシアパタイト粒子とを混合し、混練することにより本発明の組成物を簡便に得ることができ、好ましい。
【００１８】
好ましい態様では、本発明の組成物は、さらに有機酸を含む。好ましい有機酸の例として、常温で固体の有機酸が好ましく、さらには、クエン酸、リンゴ酸、乳酸、酒石酸等を挙げることができ、好ましくはクエン酸である。有機酸の組成物中の含有量は、通常、５〜４０質量％程度、好ましくは、８〜２０質量％程度である。単一種類のものを用いることもできるし、複数種類のものを組み合わせて用いることもできる。組成物中に有機酸を含めることにより、骨又は歯充填材を製造する際に、組成物と水を混合するときに、成形性が向上する。
【００１９】
本発明の組成物の媒体（上記した各成分を懸濁又は溶解する液体）としては、水が好ましい。本発明の組成物における固液比（ハイドロキシアパタイト（g）と水（他の成分を含まない水(cm3）との比）は、通常、1/0.3〜1/1.2程度、好ましくは1/0.4〜1/0.8程度、さらに好ましくは1/0.5〜1/0.7程度である。
【００２０】
本発明の組成物は、骨や歯の充填材として用いることができる。本発明の組成物は、本発明の有利な特徴を利用して、注射器により患部に経皮的に注入することができる。注入された組成物は、公知の骨充填材と同様、患部において硬化する。本発明の組成物によれば、注射器による経皮的な注入が可能であるので、低侵襲的な治療が可能であり、患者の負担が少なく、また、注射針を利用できるので、従来よりも精密な治療が可能になる。
【００２１】
以下、本発明を実施例に基づきより具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００２２】
実施例１  
1. 湿式合成ハイドロキシアパタイト(HAp)粉末の調製
0.5mol/dm3水酸化カルシウム懸濁液500cm3を調製し、それに0.3mol/dm3リン酸水溶液500 cm3を滴下した (滴下速度17ml/min)。水酸化カルシウムとリン酸の濃度はCa/P=1.67 (モル比)となるように調整した。また、反応槽中のpHが10 < pH < 11となるようにpH調整剤 (25 % NH4OH)で調整した。リン酸水溶液滴下が終了した後、さらに1時間撹拌してから37℃に設定したインキュベータ内に24時間静置し、熟成させた。熟成後、吸引濾過にてHApスラリーを回収し、-80℃のフリーザーで一晩凍結させた。凍結させたHApスラリーは凍結乾燥機(LABCONCO製Free Zone)を用いて48時間乾燥し、湿式合成HApとした。
【００２３】
得られたHApを遊星型ボールミル(FRITSCH製 P-6型)を用いて下記の条件で粉砕した。ジルコニア製ポットに、HAp10.0gとφ10mmジルコニアボール50個、精製水40mLを入れ、回転数300rpmで5分間湿式粉砕した。粉砕後、精製水を用いて容器から洗い流すように試料を回収し、吸引濾過にて粉砕HApを回収、乾燥して粉末を得た。
【００２４】
2. フィチン酸(IP6)処理HAp粉末の調製
50質量%IP6水溶液(和光純薬工業(株)製)を1.00g精秤し、精製水で300cm3程度に希釈した後、水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7.3に調整し、メスフラスコを用いて500cm3にメスアップすることで濃度1000ppmのIP6水溶液を調製した。
【００２５】
濃度1000ppmのIP6水溶液200cm3に、湿式合成HAp粉末10gを懸濁し、37℃、撹拌速度400rpmで5時間撹拌した。これを吸引濾過し、得られた濾過物を精製水で洗浄した後、-80℃で一晩凍結させた。凍結させたIP6-HApは凍結乾燥機(LABCONCO製Free Zone)を用いて24時間乾燥し、「湿式合成IP6-HAp粉末」を得た。
【００２６】
3.  球状ハイドロキシアパタイト粒子
球状ハイドロキシアパタイト粒子は、株式会社ソフセラから市販されているnano-SHAp (40nm)（商品名）（品名: MHS-00405）を購入した。
【００２７】
4. ペースト状組成物の作製
球状HAp粒子を500 ppmに調製したイノシトールリン酸(IP6; pH7.3)に0-40質量%分散させ、セメント混練液とした。1.0mol/dm3のクエン酸ナトリウムを用いてダイキトサンコートGL(大日精化製)を10倍に希釈した混練液(GL/1.0Mクエン酸)を調製した。IP6-HAp粉体に球状HAp粒子を含む混練液およびGL/1.0Mクエン酸をP/L=1/0.3[g/g]になるようにそれぞれ加えた。さらに液量を揃えるために図1に示す割合で適量の500ppm IP6を加え、混練後、スパチュラを用いて成形器(φ:6mm, h:12mm)に充填し作製した。各セメント試料片を室温で24h養生し、圧縮強度を測定した。また、セメント試料片の寸法から相対密度を算出した。セメントペースト1.6gあたりのIP6-HApおよび球状HAp粒子、液体の割合を図1に示す。
【００２８】
5.   ハイドロキシアパタイト及び球状ハイドロキシアパタイトの特徴付け
透過顕微鏡及び走査顕微鏡で観察した結果、球状ハイドロキシアパタイト粒子は、一次粒子が長軸が90-150nm程度の球状に近い粒子であった。SEM像から、球状HAp粒子は凝集していることがわかった。粒子径分布測定の結果を図２に示す。球状HAp粒子はピークがいくつか重なった分布であった。また、球状HAp粒子およびIP6-HApのメジアン径は、それぞれ3.2および10.9μmであった。IP6-HApは10-100μmにピークを持つため、3μm付近にピークを持つ球状HAp粒子が粒子間の隙間を充填するのに効果的であると考えられる。
【００２９】
6.   セメント強度に及ぼす球状HAp添加の影響
図３にセメントの圧縮強度(A)および相対密度(B)を示す。相対密度は球状HAp濃度によらず一定であるが、0.3-1.5質量%の球状HAp添加で圧縮強度が最大で2倍向上した。一方、3-12質量%添加では、圧縮強度はほぼ一定であった。0.3-1.5質量%の球状HApの添加がIP6-HApセメントの強度向上に有効であることが示された。
【図２】
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【図３】
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【図１】
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