(57)【要約】【課題】歯科又は口腔外科領域において骨の欠損部又は損傷部に充填することにより骨の再生を促すことができる歯科又は口腔外科用骨再生材料を提供する。【解決手段】歯科又は口腔外科領域において骨の欠損部又は損傷部に充填することにより骨の再生を促すことができる歯科又は口腔外科用骨再生材料であって、架橋ゼラチン微粒子とリン酸カルシウム系化合物からなる微粒子とを５：９５〜１５：８５の重量比で含有する混合微粒子を水系媒体に混合してペースト状としたものである歯科又は口腔外科用骨再生材料。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯科又は口腔外科領域において骨の欠損部又は損傷部に充填することにより骨の再生を促すことができる歯科又は口腔外科用骨再生材料であって、
架橋ゼラチン微粒子とリン酸カルシウム系化合物からなる微粒子とを５：９５〜１５：８５の重量比で含有する混合微粒子を水系媒体に混合してペースト状としたものであることを特徴とする歯科又は口腔外科用骨再生材料。
【請求項２】
混合微粒子１００重量部に対して５〜６５重量部の水系媒体を混合することを特徴とする請求項１記載の歯科又は口腔外科用骨再生材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯科又は口腔外科領域において骨の欠損部又は損傷部に充填することにより骨の再生を促すことができる歯科又は口腔外科用骨再生材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯科又は口腔外科領域において骨の欠損部又は損傷部を再建する術式が行われている。例えば、う蝕（虫歯）や歯周病などで歯を喪失したあとに、チタン製又はチタン合金製の支柱を顎の骨に埋め込み、それを土台として歯を修復する、いわゆるデンタルインプラント治療を行うためには、ある程度の顎骨量が必要とされる。従って、顎骨に欠損部又は損傷部がある場合には、ある程度の骨量が確保できるように該欠損部又は損傷部を治療して再建することが、デンタルインプラント治療を行うための前提となる。
【０００３】
このような骨の欠損部又は損傷部の治療のために、リン酸カルシウム顆粒を水系媒体中に懸濁させたペースト状の骨補填材料が提案されている（例えば、特許文献１〜３）。これらの骨補填材料は、インジェクター等を用いて骨の欠損部又は損傷部に充填させることができ、充填後に硬化して骨の欠損部又は損傷部に固定される。骨補填材料を用いれば、複雑な欠損部又は損傷部であっても容易に治療を行うことができる。
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜３に記載されたペースト状骨補填材料を用いても、単に骨の欠損部又は損傷部を補うだけで、骨の再生を促進するわけではない。実際に、骨の再生は、充填した骨補填材料の表面に限られている。また、この骨補填材料は、力学強度はきわめて高いものの、骨組織の有するコラーゲン繊維等の有機成分を含有しないことから、弾性率と靭性に劣るという決定的な欠点もあった。特に、歯科又は口腔外科領域においては、咬合力の負荷による骨補填材の破壊や露出、口腔常在菌による感染と脱落等の問題もあった。従って、歯科又は口腔外科領域において、短期的には骨の欠損部又は損傷部を補って骨の力学的強度を確保できるとともに、長期的には患者自身の骨の再生を促すような歯科又は口腔外科用骨再生材料が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２６２６０９号公報
【特許文献２】特開２０００−２４５８２３号公報
【特許文献３】特開２００２−３５１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、歯科又は口腔外科領域において骨の欠損部又は損傷部に充填することにより骨の再生を促すことができる歯科又は口腔外科用骨再生材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、歯科又は口腔外科領域において骨の欠損部又は損傷部に充填することにより骨の再生を促すことができる歯科又は口腔外科用骨再生材料であって、架橋ゼラチン微粒子とリン酸カルシウム系化合物からなる微粒子とを５：９５〜１５：８５の重量比で含有する混合微粒子を水系媒体に混合してペースト状としたものである歯科又は口腔外科用骨再生材料である。
以下に本発明を詳述する。
【０００８】
本発明の歯科又は口腔外科用骨再生材料（以下、単に「骨再生材料」ともいう。）は、架橋ゼラチン微粒子とリン酸カルシウム系化合物からなる微粒子とを含有する混合微粒子を水系媒体に混合してペースト状としたものである。
本発明者らは、鋭意検討の結果、このようなペースト状の骨再生材料は、用手的又はインジェクターにより骨の欠損部又は損傷部に容易に充填でき体内で硬化させることができること、及び、該その硬化物によって短期的には骨の力学的強度を確保できるとともに、長期的には患者自身の骨の再生を促すことができることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
従来のリン酸カルシウム系化合物からなる微粒子と水系媒体とからなるペースト状の骨補填材料でも、充填して硬化させることにより、骨の力学的強度を確保することができる。しかしながら、硬化した骨補填材料を構成するリン酸カルシウム系化合物はほとんど生体内に吸収されない（生体内に吸収されるとしても、極めてゆっくりとした速度でしか吸収されない）ことから、骨芽細胞が侵入することができない。患者自身の骨を再生するためには、骨芽細胞等が人工骨内に侵入して増殖する必要がある。
これに対して本発明では、架橋ゼラチン微粒子を配合することにより、該架橋ゼラチン微粒子が生体吸収されることにより充填部に連続孔が生じる。このことから、該連続孔に骨芽細胞が侵入して増殖することができる。即ち、本発明の骨再生材料は、骨の欠損部を補う役割と同時に、骨芽細胞の増殖のための足場材料としての役割も果たすことができる。
【００１０】
本発明の骨再生材料において上記リン酸カルシウム系化合物からなる粒子は、水系媒体と混合することによりペースト状となり、体内で硬化して、骨の力学強度を補う役割を有する。
上記リン酸カルシウム系化合物は特に限定されず、例えば、リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸水素カルシウム、水酸アパタイト、炭素含有アパタイト、フッ素アパタイト、アモルファスリン酸カルシウム、リン酸オクタカルシウム等が挙げられる。これらのリン酸カルシウム系化合物は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１１】
上記リン酸カルシウム系化合物からなる微粒子の平均粒子径の好ましい下限は５μｍ、好ましい上限は１００μｍである。上記リン酸カルシウム系化合物からなる微粒子の平均粒子径が５μｍ未満であると、上記水系媒体と混合してペースト状にしたときに粘度が上昇してインジェクトが難しくなることがある。１００μｍを超えると、硬化物の強度が低く充分に骨の力学強度を補えないことがある。上記リン酸カルシウム系化合物からなる微粒子の平均粒子径のより好ましい上限は５０μｍである。
【００１２】
上記架橋ゼラチン微粒子は、施術後に徐々に生体内で吸収されて、充填部に骨芽細胞が侵入可能な連続孔を生じさせる役割を有する。また、上記架橋ゼラチン微粒子が生体内で膨潤することで、充填部分への密着性が向上するという効果も得られる。架橋ゼラチン微粒子が水分を含んで膨潤することにより、骨孔内に移植した後に体積を増し、骨孔に密着することも期待される。また、上記架橋ゼラチン微粒子を含むことにより、止血効果が期待でき、出血のある部位にも用いることができる。従来の無機材料のみを含む骨補填材料では、出血が止まらず、大量の血液を吸収して強度が低下してしまう、又は、崩壊して欠損部に流れ出てしまうということがあった。また、架橋ゼラチン微粒子を含有することにより、調製してから硬化するまでの時間のバラツキが小さくなるという効果も発揮される。更に、上記架橋ゼラチン微粒子を用いることにより、特に歯科又は口腔外科領域における骨の再生において、硬化した骨再生材料内部への骨再生が促進され、義歯の装用やインプラント手術までの待機期間を短縮するという効果を発揮することができる。
【００１３】
上記架橋ゼラチン微粒子は、未架橋のゼラチン微粒子に、熱脱水架橋、紫外線架橋、化学架橋、イオン架橋等の従来公知の架橋方法により架橋を施すことにより得ることができる。上記架橋の方法や程度により、吸水性や生体吸収性を制御することができる。好ましくは、上記架橋ゼラチン微粒子を上記リン酸カルシウム系化合物と水系媒体と混合してペースト状としたときに、該ペースト中で吸水して膨潤した上記架橋ゼラチン微粒子の平均粒子径が３０〜５００μｍ程度になるように架橋を施すことが好ましい。具体的には、例えば、未架橋のゼラチン微粒子に真空下で１１０〜１７０℃、５分〜４８時間程度の熱処理を行うことが考えられる。
【００１４】
上記架橋ゼラチン微粒子の平均粒子径の好ましい下限は１０μｍ、好ましい上限は４００μｍである。上記架橋ゼラチン微粒子の平均粒子径が１０μｍ未満であると、骨芽細胞が侵入可能な連続孔を形成できないことがあり、４００μｍを超えると、硬化物の強度が低く充分に骨の力学強度を補えないことがある。上記架橋ゼラチン微粒子の平均粒子径のより好ましい下限は２０μｍ、より好ましい上限は２００μｍである。
【００１５】
上記リン酸カルシウム系化合物からなる微粒子と架橋ゼラチン微粒子との配合比率を調整することによって、硬化物の空隙率を調整することができ、これにより硬化物の強度と骨の再生速度とを制御することができる。本発明の骨再生材料において、上記架橋ゼラチン微粒子とリン酸カルシウム系化合物からなる微粒子とからなる混合微粒子（以下、単に「混合微粒子」ともいう。）における架橋ゼラチン微粒子とリン酸カルシウム系化合物との重量比は５：９５〜１５：８５である。この範囲内であると、短期的な骨の力学的強度を確保と、長期的な骨の再生とを両立することができ、特に歯科又は口腔外科領域における骨の再生において、硬化した骨再生材料が完全に再生骨に置換されるまで咬合圧に耐えるという効果を発揮することができる。より好ましくは重量比で１０：９０〜１５：８５の範囲である。
【００１６】
上記水系媒体は、本発明の骨再生材料の媒体となるものである。
上記水系媒体は、注射用水等が挙げられる。上記水系媒体は、ｐＨを調整する目的で、バッファー成分を含有してもよい。また、上記水系媒体として、骨髄液や細胞懸濁液も使用することができる。
更に、上記水系媒体は、粘度を調整する目的で少量の水溶性高分子を含有したり、感染を予防する目的で抗菌剤を含有したり、骨再生を促進する目的で各種の成長因子等を含有してもよい。
上記水溶性高分子は、例えば、乳酸、グリコール酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、リンゴ酸等の重合体、コンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸、デキストラン硫酸、ヘパラン硫酸、コラーゲン、ゼラチン等が挙げられる。
【００１７】
本発明の骨再生材料は、更に各種細胞増殖因子、抗菌剤、抗生物質等の薬剤を有してもよい。これらを有する骨再生材料を用いれば、骨の欠損部又は損傷部に充填して硬化させた後、該硬化物が分解するとともに該薬剤が徐々に放出されることから、長期にわたって薬理効果を発揮することができる。例えば、細胞増殖因子の徐放により早期の骨再生が期待される。また、抗菌剤、抗生物質等の徐放は、骨欠損部近傍に細菌等が多く存在する口腔内での使用に特に有効である。更に、細胞増殖因子と骨髄間葉系細胞を含む骨髄細胞とを併用した場合には、骨修復部周囲に骨形成に必要な細胞が乏しい場合や、骨修復部中心部まで骨形成に有効な細胞侵入が期待できない場合でも、高い治癒効果の発揮を期待できる。なお、上記薬剤は、骨再生関連の薬剤のみに限定されない。
【００１８】
本発明の骨再生材料は、上記混合微粒子を上記水系媒体に混合してペースト状とすることにより製造することができる。
本発明の骨再生材料を調製するにあたって、上記混合微粒子と水系媒体とを配合する比率は特に限定されず、混練操作のしやすさ、インジェクターを用いたインジェクトのしやすさ、硬化までの時間、硬化物の強度等を考慮して決定すればよいが、上記混合微粒子１００重量部に対する上記水系媒体の配合量の好ましい下限は５重量部、好ましい上限は６５重量部である。上記水系媒体の含有量が５重量部未満であると、骨再生材料の粘度が高くインジェクトが困難となることがあり、６５重量部を超えると、硬化させたときに、収縮することがある。上記水系媒体の含有量のより好ましい下限は１５重量部、より好ましい上限は４５重量部である。
【００１９】
上記混合微粒子と水系媒体とを混合する方法は特に限定されないが、混合微粒子と水系媒体とをシリンジ中に入れ、練和混合する方法や、板状で混合微粒子と水系媒体とを練和混合する方法が好適である。
本発明の骨再生材料を調製するにあたって、上記混合微粒子と水系媒体とを配合する手順については特に限定されず、上記リン酸カルシウム系化合物からなる微粒子と架橋ゼラチン微粒子と水系媒体との全量を同時に混合してもかまわない。しかしながら、上記リン酸カルシウム系化合物からなる微粒子と架橋ゼラチン微粒子とを混合した後、この混合微粒子に上記水系媒体を加えていく方法や、上記リン酸カルシウム系化合物からなる微粒子に上記水系媒体の一部量を加え練和混合した後、上記架橋ゼラチン微粒子、上記水系媒体の残部量を加えて混合する方法が好ましい。このような方法で骨再生材料を調製することにより、より均一に調整することができ、強度の高い硬化物を得ることができる。
【００２０】
上記リン酸カルシウム系化合物からなる微粒子は、水系媒体と混合するとゾル化し、室温下でも時間の経過とともにゲル化し、最終的には硬化する。また、上記架橋ゼラチン微粒子は、水系媒体と混合すると、室温下でも時間の経過とともに溶解したり、膨潤したりする。従って、骨再生材料は、できる限り手術現場において施術の直前に調製することが好ましい。
【００２１】
本発明の骨再生材料は、用手的又は注射器等のインジェクターを用いて、容易に骨の欠損部又は損傷部に充填することができる。充填した骨再生材料は室温下でも硬化して、骨の力学的強度を補完する。更に、時間の経過に従って上記架橋ゼラチン微粒子が吸収されることにより連続孔が形成され、該連続孔に骨芽細胞が侵入することにより患者自身の骨が再生される。本発明の骨再生材料は、生体内で硬化するまで賦形成に優れ、複雑な骨形状に容易に対応することができること、及び、連続孔への骨芽細胞の侵入と骨再生材料の吸収より骨再生が促進されることから、特に歯科又は口腔外科領域において骨の欠損部又は損傷部の骨再生に高い効果を発揮することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、歯科又は口腔外科領域において骨の欠損部又は損傷部に充填することにより骨の再生を促すことができる歯科又は口腔外科用骨再生材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施例の評価においてビーグル成犬顎堤に作成したサドル型骨欠損の位置を示す模式図である。
【図２】実施例の評価において術後６か月経過後のビーグル成犬（Ｎｏ．１、２）下顎骨の軟エックス線撮影像である。
【図３】実施例の評価において術後６か月経過後のビーグル成犬（Ｎｏ．３、４）下顎骨の軟エックス線撮影像である。
【図４】実施例の評価において術後６か月経過後のビーグル成犬下顎骨のＡ部位の未脱灰研磨標本組織像である。
【図５】実施例の評価において術後６か月経過後のビーグル成犬下顎骨のＢ部位の未脱灰研磨標本組織像である。
【図６】実施例の評価において術後６か月経過後のビーグル成犬下顎骨のＣ部位の未脱灰研磨標本組織像である。
【図７】実施例の評価において術後６か月経過後のビーグル成犬下顎骨の各部位の顎堤体積の比較である。
【図８】実施例の評価において術後６か月経過後のビーグル成犬下顎骨の各部位の骨密度の比較である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に実施例を挙げて本発明の態様を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。
【００２５】
（実施例１）
平均粒子径が２００μｍの未架橋ゼラチン微粒子を、真空下で１４０℃１４時間熱処理し、熱架橋ゼラチン粒子を得た。
得られた熱架橋ゼラチン微粒子と、平均粒子径が８μｍのリン酸カルシウム系化合物からなる微粒子（α−ＴＣＰ含有量が７５重量％、リン酸四カルシウム含有量が１８重量％、リン酸水素カルシウム二水和物含有量が５重量％、ハイドロキシアパタイト含有量が２重量％）とを５：９５、１０：９０及び１５：８５の重量比となるように混合して混合微粒子を得た。次いで、得られた混合微粒子１００重量部に対して４５重量部の水系媒体（５．４％コンドロイチン硫酸ナトリウム、１３％コハク酸二ナトリウム無水物、０．３％亜硫酸水素ナトリウムを含む水溶液）を加えて１分間混合して、ペースト状の骨再生材料を得た。
【００２６】
（比較例１）
平均粒子径が８μｍのリン酸カルシウム系化合物からなる微粒子（α−ＴＣＰ含有量が７５重量％、リン酸四カルシウム含有量が１８重量％、リン酸水素カルシウム二水和物含有量が５重量％、ハイドロキシアパタイト含有量が２重量％）１００重量部に対して３０重量部の水系媒体（５．４％コンドロイチン硫酸ナトリウム、１３％コハク酸二ナトリウム無水物、０．３％亜硫酸水素ナトリウムを含む水溶液）を加えて１分間混合して、ペースト状の骨再生材料を得た。
【００２７】
（評価）
成犬下顎骨欠損モデルを用いて、以下の方法により本発明の骨再生材料の適用の有効性について検討を行った。
ビーグル成犬４頭（Ｎｏ．１〜４）の両側下顎の前臼歯（Ｐ３、４）、後臼歯（Ｍ１）を予め抜歯し、治癒後、当該顎堤（歯槽頂）左右２か所ずつに高さ（５ｍｍ）×近遠心幅（１０ｍｍ）のサドル型骨欠損を計４か所作製した（図１）。それぞれの部位にＡ群；比較例１で作製した熱架橋ゼラチン微粒子を含まない骨再生材料、Ｂ群；実施例で作製した熱架橋ゼラチン微粒子とリン酸カルシウム系化合物からなる微粒子との重量比が１０：９０である骨再生材料、Ｃ群；１５：８５である骨再生材料を充填した。各骨再生材料が硬化した後、創部を縫合閉鎖した。残りの１部位には、骨再生材料を注入せずに縫合閉鎖した（コントロール群）。
術後６か月経過後にビーグル成犬を安楽死させて下顎骨を摘出し、軟エックス線撮影を行った。軟エックス線撮影像を図２〜３に示した。
また、未脱灰研磨標本による組織学的観察を行った。各部位の未脱灰研磨標本組織像を図４〜６に示した。
更に、マイクロＣＴ撮影をもとに各部位における顎堤体積（材料と新生骨を含む）と骨密度の解析を行った。図７に各部位の顎堤体積の比較を、図８に各部位の骨密度の比較を示した。
【００２８】
上記評価より、実施例、比較例の骨再生材料を充填した場合、欠損部に何も注入せずに縫合閉鎖したコントロール群と比較して骨体積が大きくなることが示された。熱架橋ゼラチン微粒子を含まない骨再生材料Ａ群（比較例）が術後６か月後の欠損部顎堤体積が最も大きく、Ｂ群（ゼラチン微粒子とリン酸カルシウム系化合物との重量比１０：９０）、Ｃ群（ゼラチン微粒子とリン酸カルシウム系化合物との重量比１５：８５）とゼラチン粒子含有量が多くなるにつれて欠損部顎堤体積の平均値は減少する傾向を示した。一方、骨密度は全てにおいて隣接骨と同様であった。しかしながら、組織学的観察によれば、比較例の骨再生材料を用いた場合には移植体の辺縁部からのみ骨置換が起こり中央部では塊状の材料の残留が多くみられたのに対して、実施例の骨再生材料を用いた場合には全体的に骨置換が進んだことが判った。特に熱架橋ゼラチン微粒子とリン酸カルシウム系化合物からなる微粒子との重量比が１５：８５である骨再生材料を充填したＣ部位では、ほとんどの材料は吸収消失して骨に置換されていた。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、熱架橋ゼラチン微粒子とリン酸カルシウム系化合物からなる微粒子との重量比を調節することにより、骨の再生を促すことができるペースト注入型の歯科又は口腔外科用骨再生材料を提供することができる。
【図１】
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【図７】
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【図８】
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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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