(57)【要約】本発明は、硬組織を補強するための現場架橋性組成物に関する。該組成物は第一および第二の前駆成分を含んでなり、ここで第一の前駆成分は少くとも２つの求核基を有し、第二の前駆成分は少くとも２つの求電子基を有し、求核および求電子基が体の適用部位で互いに共有結合を形成するように第一および第二の前駆成分が選択される。本発明の組成物の好ましい使用は、椎体形成術の場合、ひいては脊柱の椎骨を補強するためである。
2005525851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬組織を補強するための生体材料の作製に関する、第一の前駆成分が少くともｍの求核基を有し、第二の前駆成分が少くともｎの求電子基を有し、ここでｍ＋ｎが少くとも５であり、求核および求電子基が生理的温度で互いに共有結合を形成するように第一および第二の前駆成分が選択される、少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなる組成物の使用。
【請求項２】
硬組織を補強するための医薬組成物または生体材料の作製に関する、第一の前駆成分が少くとも２つの求核基を有し、第二の前駆成分が少くとも２つの求電子基を有し、求核および求電子基が生理的温度で互いに共有結合を形成するように第一および第二の前駆成分が選択される、少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなる組成物の使用。
【請求項３】
硬組織が少くとも１つの椎骨である、請求項１または２に記載の組成物の使用。
【請求項４】
第一および第二の前駆成分が、モノマーおよびオリゴマーからなる群より選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項５】
第一の前駆成分の求核基および第二の前駆成分の求電子基が、それらがMichael付加反応により共有結合を形成するように選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項６】
第一の前駆成分の求核基が、チオール類またはアミン類からなる群より選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項７】
第二の前駆成分の求電子基が、共役不飽和基を含んでなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項８】
第一の前駆成分のｍが３、４または５である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項９】
第二の前駆成分のｎが３または４である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項１０】
ｎ＋ｍが７である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項１１】
第一の前駆成分が、シロキサン類およびその誘導体からなる群より選択される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項１２】
シロキサンまたはその誘導体が、下記式のシクロシロキサンである：
【化１】
2005525851.tif 000030
ｎ＝３〜６、好ましくは４；Ｒ１＝アルキル、好ましくはＣ１‐Ｃ６アルキル；Ｒ２＝アルキル、好ましくはＣ２‐Ｃ３アルキル；Ｘ＝‐ＳＨ，‐ＮＨ２
請求項１１に記載の使用向け組成物。
【請求項１３】
シクロシロキサンが、ｎ＝４；Ｒ１＝ＣＨ３；Ｒ２＝Ｃ２Ｈ４；Ｘ＝‐ＳＨの２，４，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサンである、請求項１２に記載の使用向け組成物。
【請求項１４】
共役不飽和基が、少くとも１つのアクリレート基を含んでなる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項１５】
第二の前駆成分が、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、ペンタエリトリトールおよびトリグリセロールの誘導体からなる群より選択される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項１６】
第二の前駆成分がトリメチロールプロパン  トリアクリレートである、請求項１４に記載の使用向け組成物。
【請求項１７】
組成物が、三級アルキルアミン塩基の群から選択される塩基を更に含んでなる、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項１８】
三級アルキルアミン塩基がトリブチルアミンである、請求項１７に記載の使用向け組成物。
【請求項１９】
第一の成分が少くともｍの求核基を有し、第二の成分が少くともｎの共役不飽和基を有し、ここでｍ＋ｎが少くとも５であり、第一の成分がシロキサン類またはその誘導体を含み、該シロキサン類が求核基としてチオール類を含み、共役不飽和基がアクリレート類を含んでなる、少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなる組成物から形成される生体材料。
【請求項２０】
第一の成分が少くとも２つの求核基を有し、第二の成分が少くとも２つの共役不飽和基を有し、該求核基がチオール類およびアミン類からなる群より選択され、共役不飽和基がイタコネート類、アクリレート類およびイタコンアミド類からなる群より選択される、少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなる組成物から形成される生体材料。
【請求項２１】
第一の成分がシロキサン類を含んでなる、請求項２０に記載の生体材料。
【請求項２２】
シロキサンが、下記式のシクロシロキサンである：
【化２】
2005525851.tif 000031
ｎ＝３〜６、好ましくは４；Ｒ１＝アルキル、好ましくはＣ１‐Ｃ６アルキル；Ｒ２＝アルキル、好ましくはＣ２‐Ｃ３アルキル；Ｘ＝‐ＳＨ，‐ＮＨ２
請求項１９または２１に記載の生体材料。
【請求項２３】
シクロシロキサンが、ｎ＝４；Ｒ１＝ＣＨ３；Ｒ２＝Ｃ２Ｈ４；Ｘ＝‐ＳＨの２，４，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサンである、請求項２１または２２に記載の生体材料。
【請求項２４】
第二の前駆成分が、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、ペンタエリトリトールおよびトリグリセロールの誘導体からなる群より選択される、請求項１９〜２３のいずれか一項に記載の生体材料。
【請求項２５】
第二の前駆成分がトリメチロールプロパン  トリアクリレートである、請求項２４に記載の生体材料。
【請求項２６】
現場硬化性生体材料として使用向けに、第一の前駆成分が少くともｍの求核基を有し、第二の前駆成分が少くともｎの求電子基を有し、ｍ＋ｎの合計が少くとも５であり、求核および求電子基が生理的温度でMichael型付加反応により互いに共有結合を形成するように第一および第二の前駆成分が選択される、互いに分けて少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなるパーツのキット。
【請求項２７】
現場硬化性生体材料として使用向けに、第一の前駆成分が少くとも２つの求核基を有し、第二の前駆成分が少くとも２つの求電子基を有し、求核および求電子基が生理的温度でMichael型付加反応により互いに共有結合を形成するように第一および第二の前駆成分が選択される、互いに分けて少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなるパーツのキット。
【請求項２８】
第一の前駆成分の求核基がチオール基である、請求項２６または２７に記載のパーツのキット。
【請求項２９】
第二の前駆成分の求電子基が、アクリレート類、イタコネート類またはイタコンアミド類の群から選択される、請求項２６〜２８のいずれか一項に記載のパーツのキット。
【請求項３０】
第一の前駆成分が、シロキサン類およびその誘導体からなる群より選択される、請求項２６〜２９のいずれか一項に記載のパーツのキット。
【請求項３１】
シロキサンが、下記式のシクロシロキサンである：
【化３】
2005525851.tif 000032
ｎ＝３〜６、好ましくは４；Ｒ１＝アルキル、好ましくはＣ１‐Ｃ６アルキル；Ｒ２＝アルキル、好ましくはＣ２‐Ｃ３アルキル；Ｘ＝‐ＳＨ，‐ＮＨ２
請求項３０に記載のパーツのキット。
【請求項３２】
シクロシロキサンが、ｎ＝４；Ｒ１＝ＣＨ３；Ｒ２＝Ｃ２Ｈ４；Ｘ＝‐ＳＨの２，４，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサンである、請求項３１に記載のパーツのキット。
【請求項３３】
第二の前駆成分が、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、ペンタエリトリトールおよびトリグリセロールの誘導体からなる群より選択される、請求項２６〜３２のいずれか一項に記載のパーツのキット。
【請求項３４】
医薬組成物として使用向けに、第一および第二の前駆成分がモノマーであり、該第一の前駆成分が少くともｍの求核基を有し、該第二の前駆成分が少くともｎの求電子基を有し、ｍ＋ｎが少くとも５であり、求核および求電子基が生理的温度で互いに共有結合を形成するように第一および第二の前駆成分が選択される、少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなる現場架橋性組成物。
【請求項３５】
医薬組成物として使用向けに、第一および第二の前駆成分がモノマーであり、該第一の前駆成分が少くとも２つの求核基を有し、該第二の前駆成分が少くとも２つの求電子基を有し、求核および求電子基が生理的温度で互いに共有結合を形成するように第一および第二の前駆成分が選択される、少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなる現場架橋性組成物。
【請求項３６】
第一の前駆成分が、シロキサン類からなる群より選択される、請求項３４または３５に記載の現場架橋性組成物。
【請求項３７】
シロキサンが、下記式のシクロシロキサンである：
【化４】
2005525851.tif 000033
ｎ＝３〜６、好ましくは４；Ｒ１＝アルキル、好ましくはＣ１‐Ｃ６アルキル；Ｒ２＝アルキル、好ましくはＣ２‐Ｃ３アルキル；Ｘ＝‐ＳＨ，‐ＮＨ２
請求項３６に記載の現場架橋性組成物。
【請求項３８】
シクロシロキサンが、ｎ＝４；Ｒ１＝ＣＨ３；Ｒ２＝Ｃ２Ｈ４；Ｘ＝‐ＳＨの２，４，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサンである、請求項３７に記載の現場架橋性組成物。
【請求項３９】
第二の前駆成分が、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、ペンタエリトリトールおよびトリグリセロールの誘導体からなる群より選択される、請求項３４〜３８のいずれか一項に記載の現場架橋性組成物。
【請求項４０】
第二の前駆成分がトリメチロールプロパン  トリアクリレートである、請求項３９に記載の現場架橋性組成物。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
本発明は、生体材料の現場形成、該生体材料を形成しうる前駆成分、および特に軟および硬組織用の補強材料として、組織工学でのこのような生体材料の使用に関する。
【０００２】
技術的進歩が手術法を著しく向上させた分野の１つでは、外科的復元および修復に役立つ体内埋込みのための合成材料の使用を伴う。体の上および／または中の必要部位において現位置のまま架橋して生体材料を形成する、液体として適用しうるポリマー系を開発する上で、多くの研究が行われてきた。合成ポリマー源の生体材料は、組織再生マトリックス、組織接着剤、薬物デリバリーマトリックスとして、術後癒着の防止において、合成インプラントのコーティング表面用に、および組織補強材料として、組織関連用途で現在広く受け入れられている。前駆成分の化学構造およびそれらの化学量論に応じて、生体材料は様々な物理的および化学的性質を有している。
【０００３】
整形外科
整形外科は、歴史的に生体材料に関して最も重要な分野であった。それは、筋骨格系の医学的事項と、その諸要素、特に骨、軟骨、靭帯および腱の疾患および障害の治療を扱う。筋骨格系は動きを生じ、力に応答するため、それは傷害およびストレス関連疾患を受け易く、運動性に大きな影響を与えることがある。これら組織のいかなる置換および強化も、同様の機械的環境下で行わねばならず、適当な機械的性能の獲得は取るに足らないことではない。更に、老化プロセスの一部として、組織はその形状および堅さを変化させる。特に、一部の組織はその形を失うため、そのような補強または回復が望まれる。骨粗鬆症の場合のように、骨質量および安定性の喪失は、個人にとり特に深刻である。他のいくつかの疾患も骨および関節機能を妨げて、痛み、動きの喪失、または生活機能の喪失に至る。１つのこのような顕著な例は骨関節炎、主として、関節における軟骨および基底骨の機械的破壊である。
【０００４】
硬組織補強
硬組織の補強に用いられる生体材料は様々な手法で適用されるが、特に好ましい手法は最小侵襲手術による。最小侵襲手術は、脊椎圧迫骨折または骨粗鬆椎骨を治療するえり抜きの手法、即ち椎体形成術という名称で知られる処置である。圧迫骨折は骨粗鬆症の女性で特に問題である。椎体形成術が開発される前、外科医は圧迫骨折を治療しなかったが、その理由は、これら患者の場合に介入が危険であり、不適当な器具が使えるにすぎなかったからである。椎体がポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）で経皮的に満たされる手法、椎体形成術は、治療ギャップを満たすために開発された。ＰＭＭＡは主に骨セメントとして知られており、この適応症でオフラベル使用されている。ＰＭＭＡは硬くて脆いポリマーであり、組織により許容され、通常耐分解性である。椎体形成術で用いられるようなＰＭＭＡは、手術室で粘稠ペーストに混合される粉末／液体系（ＰＭＭＡコポリマー／モノマーメチルメタクリレート）であり、椎骨への注入直前にシリンジへ吸引される。
【０００５】
椎体形成術は治療法自体として非常に有効である。椎骨内で海綿質組織構造の小さな動きの防止および現存する小骨折の機械的安定化のおかげで、それは大多数の場合で痛みを軽減する（Mathis J.et al.,Am.J.Neuroradiol.22,373-381,2001）。椎体形成術のリスクファクターおよび問題は、主にメチルメタクリレートの毒性と関連している。高毒性メチルメタクリレートは、それが十分に架橋される前に血流中へ浸出して、血圧降下と血管中への骨セメントの移動を引き起こし、最終的には肺へ到達するかまたは低血圧を生じる可能性がある。これはＰＭＭＡのあらゆる使用に共通したリスクであるが、ＰＭＭＡが折骨内の閉空間中へ加圧下で注入されて、そのことが漏出のリスクを更に一層増大させる、という事実のせいで、それは椎体形成術の場合に高められる。ＰＭＭＡの別な欠点、発熱重合プロセスは、周辺組織の実質的損傷をしばしば引き起こす。そのため、ＰＭＭＡは一般的に硬組織補強向け、特に椎体形成術での適用向けに、理想的な生体材料である、というわけにはいかない。
【０００６】
取扱い問題も改善しうる。ＰＭＭＡ混合物の最終調製は手術室で行なわれねばならない。個別の成分は計量してから均質混合物に混合されねばならず、適用に向いた器具、椎体形成術の場合にはシリンジの中へその混合物が充填されねばならない。この操作は時間がかかり、間違いを生じやすく、かきまぜ粉末および揮発性メチルメタクリレートの吸入により生じるヘルスハザードをＰＭＭＡを調製する人にもたらす。
【０００７】
注入および重合に成功した後でも、ＰＭＭＡは合併症を引き起こすことがある。ＰＭＭＡは非常に硬く、処置部位に隣接する椎骨の応力遮蔽および／または崩壊を起こして、骨折を招くこともある（Ferguson S.et.al,Transactions of the 47th Annual Meeting of the ORS,0280,2001）。
【０００８】
したがって、硬組織補強に用いうる新たな生体材料の一般的ニーズが存在している。椎体形成術は老齢人口の増大を考慮しても急速に成長している処置法であるため、椎体形成術でＰＭＭＡの代替物のニーズが特にある。
【０００９】
ヒトまたは動物体内の注入部位で生体材料を形成して、骨粗鬆椎骨を補強しなければならない組成物は、様々なニーズを満たさねばならない：治療は折れた椎骨に伴う痛みを減らすかまたは完全に除くため、患者はベッドを出て再び動ける。第二に、骨粗鬆椎骨の機械的性質が改善されねばならない。これは、若い健常椎骨（理想状態の椎骨）と骨粗鬆椎骨との圧縮強度およびヤング率Ｅを比較したときに明らかである。理想的椎骨の海綿質内側部分の圧縮強度は骨粗鬆椎骨の場合より８倍も大きいことがある；同様に、理想的椎骨の海綿質部分のヤング率Ｅは、骨粗鬆椎骨のヤング率Ｅより百倍も大きいことがある。理想的椎骨の機械的性質へはほとんど回復しないが、骨粗鬆症にかかった人々は主に高齢者であるため、理想的椎骨の存在を要する大きな身体的努力を行なおうとはしない、と考えられている。そのため、患者が痛みを有さず、実質的に運動性を回復しているかぎり、治療は成功といえる。
【００１０】
ポリマー親水系から得られる生体材料、例えばＰＥＧ誘導体は、ＵＳ５，６２６，８６３、ＵＳ６，１６６，１３０、ＵＳ６，０５１，６４８、ＵＳ５，８７４，５００、ＵＳ６，２５８，３５１またはＷＯ００／４４８０８のような先行技術で以前に記載されていた。それらは機械的性能、例えば強度および剛性の欠如、および過度な膨潤性のせいで、硬組織補強用には向かない。抑制しえない膨潤も、しかしながら、椎骨のような限定空間での生体材料の適用を許容しえないものにしている。材料は膨張し、神経、例えば骨髄を圧迫するか、または注入部位から未抑制のまま突び出すことがある。
【００１１】
したがって、従来技術の欠点を克服することが本発明の目的である。
【００１２】
組織補強用の生体材料を提供することが本発明の別な目的である。
【００１３】
本発明の別な目的において、硬組織補強用の生体材料は、好ましくはＰＭＭＡの代替品として提供される。
【００１４】
ＰＭＭＡの使用に伴う欠点およびリスクを有しない、椎体形成術で使用向けの補強材料を提供することが、別な目的である。
【００１５】
これらの目的は独立項の特徴により達成される。
【００１６】
特に、それらは硬組織を補強するための生体材料の作製に際して現場架橋性組成物の使用により達成され、その現場架橋性組成物は少くとも第一および第二の多機能性前駆成分を含んでなり、ここで第一の前駆成分は少くともｍの求核基を有し、第二の前駆成分は少くともｎの求電子基を有し、ここでｎ＋ｍが少くとも５であり、求核および求電子基が生理的温度で互いに共有結合を形成するように第一および第二の前駆成分が選択される。
【００１７】
特に好ましいものは、脊柱の少くとも１つの椎骨を補強するための上記組成物の使用である。
【発明の詳細な説明】
【００１８】
定義
本発明の関係において、ここで用いられている用語は以下の意味を有する。
【００１９】
“生体材料”は、体のあらゆる組織、器官または機能を評価、治療、補強または置換する上で生体系と界面を接することになる材料として定義される。生体材料とは、そのゲル化点に到達およびそれを通過したとき、およびその後における、材料全体（前駆成分＋すべての添加物、フィラー、ベースまたは溶媒）を称する。医薬組成物も同様の意味を有する。
【００２０】
“前駆成分の混合物”とは、混合された後、および混合物がそのゲル化点に達する前における前駆成分を意味する。
【００２１】
“生体適合性または生体適合”とは、特定の用途において適切な宿主応答で機能しうる材料の能力として定義される。最広義の意味において、これは、患者に対する材料および／または治療の効果を上回るような体への有害作用の欠如を意味する。
【００２２】
“現場形成”とは、注入前および時に実質的に架橋せずに、体の注入部位にて生理的温度で互いに共有結合を形成しうる、前駆成分の混合物の能力に関する。
【００２３】
“オリゴマーおよびポリマー”は、その用語の通常の意味で用いられる。オリゴマーは低分子量ポリマーである。それは少くとも２つのモノマー単位を含有する。オリゴマーおよび対応ポリマー間のサイズの相違は通常あいまいであるが、本発明の関係においてモノマー単位の上限は１０である。
【００２４】
“架橋”とは、分子量の増加をもたらすような、少くとも２種の前駆成分に属する求核および求電子基間の共有結合の形成を意味する。
【００２５】
“官能基数”とは、分子の反応部位の数を意味する。本発明の関係において、反応部位とは、少くとも但し排他的ではなく、ヒトまたは動物体内の条件下で、自己選択的反応で反応しうる求核および求電子基に関する。
【００２６】
“多官能性”とは、１分子（即ち、モノマー、オリゴ‐およびポリマー）当たり２以上の求電子および／または求核官能基を意味する。
【００２７】
“自己選択的反応”とは、組成物の第一前駆成分が、双方とも混合物または反応部位に存在する他の化合物よりも、組成物の第二の前駆成分と、逆の場合でも、かなり速く反応することを意味する。ここで用いられているように、求核剤は他の生体化合物よりもむしろ優先的に求電子剤と結合し、求電子剤は他の生体化合物よりもむしろ優先的に強求核剤と結合する。
【００２８】
“ポリマー網状構造”とは、ポリマー網状構造を形成するための実質的にすべてのモノマー、オリゴ‐またはポリマーがそれらの有効官能基を介して分子間共有結合で結合されて、１つの巨大分子になるプロセスの産物を意味する。
【００２９】
“生理的”とは、生きた脊椎動物でみられるような条件を意味する。特に、生理的条件とは、人体の条件、例えば温度、ｐＨなどに関する。生理的温度とは、特に３５〜４２℃の温度範囲、好ましくは約３７℃を意味する。
【００３０】
“軟組織”とは、非骨格組織、即ち骨、靭帯、軟骨、椎間板および繊維組織以外の組織を意味する。
【００３１】
“硬組織”とは、骨、軟骨および靭帯、特に骨を意味する。
【００３２】
“補強”とは、材料の添加および増量により、補強、増大する、特に強化する行為を意味する；更に、それは補強された状態を意味する；ここで用いられている補強とは、特に組織を強化する意味である；補強には、体内に人工股および膝のような人工関節のセメント接合も包含する。
【００３３】
“架橋密度”は、各分子の２架橋間の平均分子量（Ｍｃ）として定義される。
【００３４】
“当量”は、官能基のmmol／ｇ物質として定義される。
【００３５】
“各相対物”とは、分子の反応相手を意味する。求電子基の各相対物は求核基であり、その逆もある。
【００３６】
“ヒドロゲル”とは、水性媒体中で極度に膨潤するが、水に溶解しない、ポリマー材料の種類を意味する。
【００３７】
“膨潤”とは、生体材料で水の取込みによる容積および／または質量の増加を意味する。“水取込み”および“膨潤”という用語は、この出願全体にわたり同義で用いられる。
【００３８】
“圧縮強度”とは、材料が圧搾荷重下で耐えうる最大応力を意味する；圧縮強度は、圧縮試験において最大荷重を試料の原断面積で割ることにより計算される。
【００３９】
“チキソトロピー”チキソトロープ流体は剪断に対して時間依存性応答を示す。一定剪断速度に付されたとき、それらは経時的に粘度を減少させる。しばしばこれは大きな初期粘度低下としてみられ、次いで徐々に更に低下する。剪断が除かれると、チキソトロープ流体は粘度を回復する。これらの流体は通常擬塑性ともみなせるが、但しそれらが剪断速度の上昇に応じて粘度の減少を示す点のみである。擬塑性流体は単に剪断減粘性と一般的にみなせる。更に詳しくは、それらは剪断速度の上昇に応じて粘度の減少を示す。更に、剪断が除かれると、それらは非剪断粘度を直ちに回復する。
【００４０】
“剛性”は、プラスチックの耐曲げ性の尺度として定義される。それには塑性および弾性双方の挙動を含む。本発明の生体材料の剛性は、ヤング率Ｅの測定で調べられる。
【００４１】
“歪”は部分または試料の直線寸法の単位長さ当たりの変化であり、通常試料の原長に基づく歪％で表わされる。真のまたは自然な歪は瞬間長さに基づき、Ｉｎ×ｌｏに相当し、ここでＩは瞬間長さ、ｌｏは試料の原長である。剪断歪は、本来直角の２線間における角度の変化である。
【００４２】
“応力”は、作用する面積で割った、試料にかかる荷重として定義される。ほとんどの機械的試験で用いられているように、応力は、負荷荷重による面積の変化を考慮することなく、原断面積に基づいている。これは時には常用または工学応力と称される。真応力は、作用する瞬間断面積で割った荷重に相当する。
【００４３】
“弾性率／ヤング率Ｅ”は、応力の関数としての歪の変化率として定義される。応力‐歪図の直線部分の勾配。弾性の接線モジュラスは、いずれかの点における応力‐歪図の勾配である。応力‐歪図で表わされる荷重のタイプに依存する。モジュラス単独で用いられるときは、弾性の引張モジュラス（または引張に関する弾性のモジュラス）に通常関する。引張に関する弾性のモジュラスおよび圧縮に関する弾性のモジュラスはほぼ等しく、ヤング率として知られている。
【００４４】
“ゲル化点”は、粘稠モジュラスおよび複素モジュラスが互いに交差して、粘度が上昇する点である、として定義される。粘稠モジュラスは最後の方が最初よりも低く、複素モジュラスは最後の方が最初よりも高い。そのため、ゲル化点は、液体がゲルの半固体特性を呈し始める段階である。
【００４５】
硬組織補強向けの前駆成分
生体材料の要件は、体で適用の目的および部位に依存する。本発明の１つの好ましい態様において、生体材料は硬組織を補強するように働き、特に椎体形成術の場合に適している。これら目的の場合、生体材料はほとんど膨潤を受けやすくてはならず、適用後に許容しうる機械的安定性を補強の必要な組織へ付与しなければならない。生体材料の特性は、ポリマー網状構造と架橋する前駆成分の選択に主に依存する。ポリマー網状構造は生体材料の基礎を形成する。生体材料の機械的安定性はポリマー網状構造の架橋密度に本質的に依存するが、生体材料による水取込みはポリマー網状構造のａ）架橋密度およびｂ）疎水性の相互作用により影響される。生体材料による水取込みが少なくなるほど、架橋密度は高く、ポリマー網状構造は疎水性になる。生体材料の架橋密度および疎水性は、前駆成分の構造および比率により大部分決まる。結果的に、生体材料の水取込みおよび機械的性能は、前駆成分の適切な選択により主に制御および支配される。
【００４６】
そのため、椎体形成術で使用の場合、生体材料による水取込みが、水中または緩衝液中３７℃で１年の貯蔵期間に付される前における生体材料の重量の７重量％を超えないように、前駆成分が好ましくは選択される（前駆成分の混合から２４±２時間後にリン酸緩衝液（ＰＢＳ）中でＩＳＯ 10993-13:1995（Ｅ）に従い測定）。好ましくは、水取込みは５重量％以下、更に一層好ましくは３重量％以下である。好ましくは、本発明の前駆成分の各々が実質的に水に不溶性である。
【００４７】
ポリマー網状構造のヤング率Ｅの測定により、ポリマー網状構造の剛性に関する情報と、網状構造の架橋密度に関する相対的情報も得られる。ポリマー網状構造のヤング率Ｅが高くなるほど、網状構造内の架橋密度は高くなる。ポリマー網状構造のヤング率Ｅはフィラーのような添加物の添加により常に上昇しうるが、それにもかかわらずヤング率Ｅの基底値は前駆成分の化学構造およびそれら官能基の比率により定まる。架橋後、ポリマー網状構造内のある架橋密度に関与するのは、上記の構造と上記の比率である。ヤング率Ｅは、硬組織の補強用、特に椎体形成術用に適した既定値に達しなければならない。好ましくは、本発明の生体材料（＋添加物）のヤング率Ｅは、小柱骨の場合とおおよそ同じ範囲である。したがって、それに加えて、前駆成分は、それらが生体材料のポリマー網状構造のヤング率Ｅを、混合後１０日間で１０％歪のとき少くとも５０ＭＰａ、好ましくは少くとも８０ＭＰａ、更に一層好ましくは少くとも１１０ＭＰａとするように選択される。
【００４８】
本発明の好ましい態様において、ポリマー網状構造の極限圧縮強度（耐荷力の測定値）は３７℃の乾燥条件下で２日後に少くとも１０ＭＰａ、好ましくは１２ＭＰａであり、骨中への注入後最初の４時間以内で少くとも５ＭＰａに達する。
【００４９】
前駆成分は、多官能性モノマー、オリゴマーおよび／またはポリマーからなる群より選択される。好ましくは、前駆成分は多官能性モノマーおよびオリゴマーの群から選択される。好ましくは、第一および第二の前駆成分の分子量は１００〜９００ｇ／モル、好ましくは２００〜７００ｇ／モル、更に一層好ましくは４００〜５５０ｇ／モルの範囲である。
【００５０】
第一の前駆成分は少くともｍの官能基を有し、第二の前駆成分は少くともｍの官能基を有している。第一および第二の前駆成分の官能基の合計は少くとも５、好ましくは７である。好ましい態様において、第一の前駆成分は４の官能基数、第二の前駆成分は３の官能基数を有する。他の態様において、第一の前駆成分は３の官能基数、第二の前駆成分は４の官能基数を有する。しかしながら、３〜４の官能基数は椎体形成術に必要な機械的性質を得る上でポリマー網状構造にとり必要前提条件ではなく、その理由は機械的性能は分子の構造にも依存するからである。小さくてコンパクトな分子は拡張した分子よりも強度の大きなポリマー網状構造を形成するが、官能基数、分子量および反応相手は双方の分子とも同様である。
【００５１】
一般的ガイドラインとして、第一および第二の前駆成分の比率は、両成分の官能基の大部分が各相対物と反応するように選択される。そのため、求電子基（第二の前駆成分）および求核基（第一の前駆成分）の当量の比率は、０．７〜１．１、更に好ましくは０．８〜１．０の範囲、最も好ましくは１である。
【００５２】
求核基
第一の前駆成分の求核基は、共役不飽和基と反応しうる。有用な求核剤は、付加反応、特にそれらがヒトまたは動物体内の条件下における自己選択的求核付加反応で、共役不飽和基と反応性であるものである。求核剤の反応性は不飽和基のアイデンティティに依存するが、不飽和基のアイデンティティは生理的ｐＨで水との反応によりまず制限される。そのため、有用な求核剤は生理的ｐＨでＨ２Ｏよりも通常求核性である。好ましい求核剤は、毒性の理由から、生体系で通常みられるものだが、細胞外の生体系で通常遊離してみられないものである。そのため、アミン類が有効な求核剤として用いうる例であるが、最も好ましい求核剤はチオールである。
【００５３】
チオール類は、ジスルフィド結合として、対の形で細胞外の生体系に存在する。最高度の自己選択性が望まれる場合（例えば、ゲル化反応が組織の存在下で行われて、その組織の化学的修飾が望まれない場合）、チオールはえり抜きの強い求核剤である。
【００５４】
しかしながら、最高レベルの自己選択性が不要である他の状況も存在する。これらの場合には、アミンが適度な求核剤として働く。ここでは、脱プロトン化アミンがプロトン化アミンよりもかなり強い求核剤であるという点で、特別な注意がｐＨに払われる。そのため、例えば、典型的アミノ酸のαアミン（アスパラギンで８．８の低いｐＫ、プロリンを除く全２０種の一般アミノ酸で平均９．０）は、リジンの側鎖εアミンよりもかなり低いｐＫ（ｐＫ１０．８０）を有する。このように、強求核剤として用いられるアミンのｐＫに特別な注意が払われるならば、実質的自己選択性が得られる。低ｐＫのアミンの選択、次いでｐＨがそのｐＫ近くとなるような最終前駆成分の処方により、系に存在する他のアミンよりもむしろ、用意されたアミンと不飽和との反応を優先させられる。自己選択性が望まれない場合、求核剤として用いられるアミンのｐＫに注意をさほど払う必要はないが、しかしながら許容しうるほど速い反応速度を得るためには、適数のこれらアミンが脱プロトン化されるように最終前駆成分溶液のｐＨを調整しなければならない。
【００５５】
要約すると、前駆成分混合物でのｐＨおよび最大自己選択性の理由から、チオール類が本発明の好ましい強求核剤であるが、アミン類も有用な強求核剤として働く状況がある；具体的求核剤の有用性は、考えられる状況および望まれる自己選択性の程度に依存する。
【００５６】
求核基の概念はここでは拡大され、その用語は官能基自体（例えば、チオールまたはアミン）のみならず、官能基を含有した分子も含むように時々用いられる。
【００５７】
求核基は、全体構造で大きなフレキシビリティを有する分子に含有させてもよい。例えば、二官能性求核剤はＮｕｃ‐Ｐ‐Ｎｕｃの形で提供され、ここでＰはモノマー、オリゴマーまたはポリマーを表わすために用いられ、Ｎｕｃは求核基に関する。同様に、分岐ポリマーＰがいくつかの求核剤で誘導されて、Ｐ‐（Ｎｕｃ）ｉを作製しうる。ＮｕｃはＰの鎖末端に表れなくてもよく、例えば繰返し構造：（Ｐ‐Ｎｕｃ）ｉが考えられる。明らかに、このような構造におけるＰまたはＮｕｃのすべてが同一である必要はない。
【００５８】
求電子基
第二の前駆成分の求電子基は、好ましくは共役不飽和基から選択される。
【００５９】
上記で詳細に記載されたＰおよび共役不飽和基の類似構造も形成してよい。１つの共役不飽和前駆成分が２以上のこのような共役不飽和基を含有していることが、唯一必要である。
【００６０】
様々な共役不飽和化合物で、求核性付加反応、特にMichael付加反応を行うことが可能である。下記の構造において、モノマー、オリゴマーまたはポリマー構造はＰとして示されている。Ｐの特別なアイデンティティに関する様々な好ましい可能性が、更にここで記載されている。Ｐは、番号１〜２０と付された構造における反応性共役不飽和基とカップリングしうる。
【化１】
2005525851.tif 000003
2005525851.tif 000004
2005525851.tif 000005
【００６１】
反応性二重結合は、直鎖ケトン、エステルまたはアミド構造（１ａ，１ｂ，２）では１以上のカルボニル基、あるいはマレインまたはパラキノイド誘導体（３，４，５，６，７，８，９，１０）のような環系では２つと共役しうる。後者の場合、環は縮合してナフトキノン（６，７，１０）または４，７‐ベンゾイミダゾールジオン（８）を形成し、カルボニル基はオキシム（９，１０）に変換しうる。二重結合は、スルホン（１１）、スルホキシド（１２）、スルホネートまたはスルホンアミド（１３）、ホスホネートまたはホスホンアミド（１４）のようなヘテロ原子‐ヘテロ原子二重結合と共役しうる。最後に、二重結合は、４‐ビニルピリジニウムイオンのような電子不足芳香族系と共役することもある（１５）。三重結合もカルボニルまたはヘテロ原子ベース多重結合との共役に用いうる（１６，１７，１８，１９，２０）。
【００６２】
１ａ、１ｂおよび２のような構造は、炭素‐炭素二重結合と１または２の電子求引基との共役に基づいている。それらのうち１つは常にカルボニルであり、アミドからエステル、更にフェノン構造へと移るに従い反応性を増す。求核付加は、立体障害を減らすか、またはα位でＣＨ３＜Ｈ＜ＣＯＯＷ＜ＣＮのように電子求引力を増すと、容易である。
【００６３】
最後の２構造を用いることで得られる高い反応性は、求核攻撃が起きるβ位で置換基の嵩高さを変えることにより調節しうる；反応性はＰ＜Ｗ＜Ｐｈ＜Ｈの順序で減少する。そのため、Ｐの位置も反応性を求核方向へ向けるために用いうる。このファミリーには、毒性および医薬使用について多くのことが知られた、一部の化合物を含む。例えば、末端にアクリレート類およびメタクリレート類を有する水溶性ポリマーは、インビボで（ラジカルメカニズムにより）重合される。そのため、アクリレートおよびメタクリレート含有ポリマーは以前に臨床製品の本体でみられたが、劇的に異なる化学反応スキームでの使用である。
【００６４】
構造３〜１０は、二重結合のシス配置および２電子求引基の存在という双方のせいで、求核剤に対して非常に高い反応性を示す。
【００６５】
不飽和ケトン類は、これらのカルボニル基の強い電気陰性度のせいで、アミド類またはイミド類より速く反応する。そのため、シクロペンテンジオン誘導体はマレイミド誘導体（３）より速く反応し、ｐ‐キノン類はマレインヒドラジド類（４）より速く反応し、共役が更に伸びたせいでシクロヘキサノン類よりも速い。最高の反応性はナフトキノン類（７）により示される。Ｐは、不飽和基の反応性を減少させない位置、即ち環の反対側（３，５）、別な環（７，８）に置いても、またはｐ‐キノンモノオキシムとＯ結合（９，１０）させてもよい。求核付加速度が減少するようにしたいならば、Ｐは反応性二重結合へも結合させうる（６，８）。
【００６６】
求核付加に向けた二重結合の活性化は、ヘテロ原子ベース電子求引基を用いることでも得られる。事実、ケトン類（１１，１２）、エステル類およびアミド（１３，１４）のヘテロ原子含有アナログは、類似した電子挙動を呈する。求核付加に対する反応性は基の電気陰性度に従い、即ち１１＞１２＞１３＞１４の順序で増加し、芳香族環との結合により高められる。二重結合の強い活性化は、芳香族環に位置する電子求引基を用いることでも得られる。ピリジニウム様カチオンを含有したいかなる芳香族構造（例えば、キノリン、イミダゾール、ピラジン、ピリミジン、ピリダジンおよび類似ｓｐ２‐窒素含有化合物の誘導体）も二重結合を強く分極させて、速いMichael型付加を可能にする。
【００６７】
炭素‐またはヘテロ原子ベース電子求引基と共役した炭素‐炭素三重結合は、イオウ求核剤と容易に反応して、単および二重付加から生成物を生じうる。反応性は、二重結合含有類似化合物のように、置換基により影響される。
【００６８】
規則的凝集物（リポソーム、ミセル）の形成または水環境中の単純な相分離は、不飽和基の局所濃度、ひいては反応速度を増す。この場合、後者は求核剤の分配係数にも依存し、これは親油性の高い分子ほど大きい。
【００６９】
Michael付加
第一および第二の前駆成分は、好ましくは、それらの官能基を介してMichael付加反応により反応する。
【００７０】
共役不飽和系で求核剤の１，４付加反応は、Michael型反応と称される。付加メカニズムは純粋に極性であるか、またはラジカル様中間状態を経て進行する；ルイス酸もしくは塩基または適切にデザインされた水素結合種が触媒として作用しうる。共役という用語は、炭素‐炭素、炭素‐へテロ原子またはへテロ原子‐へテロ原子多重結合と単結合との交互の連なり、あるいは合成ポリマーまたはタンパク質のような大分子への官能基の連結の双方に関する。ＣＨまたはＣＨ２単位で配置された二重結合は、ホモ共役二重結合と称される。
【００７１】
共役不飽和基へのMichael型付加は、生理的温度、特に体温で、但しそれより低いおよび高い温度でも、実質的に定量的収率で生じうる。それらは様々な求核剤とマイルドな条件下で生じる。生成物のゲル形成動態と機械および輸送性は、適用のニーズに合わせられる。
【００７２】
好ましい第一の前駆成分
本発明の好ましい態様において、第一の前駆成分は、求核基としてチオールおよび／またはアミンを含むシロキサンおよびシロキサン誘導体、特に下記式のシクロシロキサンからなる群より選択される：
【化２】
2005525851.tif 000006
ｎ＝３〜６、好ましくは４；Ｒ１＝アルキル、好ましくはＣ１‐Ｃ６アルキル；Ｒ２″＝アルキル、好ましくはＣ２‐Ｃ３アルキル；Ｘ＝‐ＳＨ，‐ＮＨ２
【００７３】
これらの分子は、硬組織補強で意図した使用向けに望ましい、ほぼ理想的な組合せの特性を有している。それらは小さくてコンパクトな疎水性であり、高度の官能基数を有する。
【００７４】
特に好ましいものは、ｎ＝４；Ｒ１＝ＣＨ３；Ｒ２″＝Ｃ２Ｈ４；Ｘ＝‐ＳＨ（２１）の２，４，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサンである。
【００７５】
本発明の別な態様において、第一の前駆成分は、末端チオールおよび／またはアミン基を有する少くとも２つのアルキル鎖を含んだ、シクロヘキシル‐、ペンタエリトリトール‐、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐および１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパノール‐誘導体からなる群より選択される。
【００７６】
シクロヘキシルの誘導体は、好ましくは下記式の化合物から選択される：
【化３】
2005525851.tif 000007
ｎ＝６；Ｒ１＝Ｈ、アルキル、好ましくはＣ１‐Ｃ４；Ｒ２″＝アルキル、好ましくはＣ１‐Ｃ４アルキル；Ｘ＝‐ＳＨ
【００７７】
最も好ましいものは、ｎ＝６；Ｒ１＝Ｈ；Ｒ２″＝Ｃ２Ｈ４；Ｘ＝‐ＳＨ（２２）の１，２，４‐トリス（２‐メルカプトエチル）シクロヘキサンである。
【００７８】
好ましくは、ペンタエリトリトール、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパンおよび１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパノールは、末端チオール基を有する少くとも３つのアルキル鎖を含んだ、アルキルエーテルまたはアルキルエステル誘導体へ変換される。アルキル鎖の長さおよび官能基数は、各使用に合う疎水性、サイズおよび意図した架橋密度の要件により決まる。それは反応相手にも依存する。反応相手が小さくコンパクトで少くとも３の官能基数であるならば、ペンタエリトリトール、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパンおよび１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパノール誘導体のアルキル鎖は長くてもよい。
【００７９】
特に好ましいものは、３‐（３‐メルカプトプロポキシ）‐２，２‐ビス（３‐メルカプトプロポキシメチル）プロパン‐１‐オール（２３）、２‐〔２，２‐ビス（２‐メルカプトエトキシメチル）ブトキシ〕エタンチオール（２４）、トリ（３‐メルカプトプロピル）ＴＭＰ（２５）、ペンタエリトリトール  テトラキス（２‐メルカプトプロプリオネート）（２６）およびペンタエリトリトール  テトラキス（３‐メルカプトプロピル）エーテル（２７）である。
【化４】
2005525851.tif 000008
【００８０】
好ましい第二の前駆成分
別の好ましい態様において、第二の前駆分子は、共役不飽和基としてアクリレート類、イタコネート類およびイタコンアミド類を含む、モノマー、オリゴマーおよびポリマーから選択される。特に、第二の前駆成分は、少くとも２つ、好ましくは３つの共役不飽和基、特にアクリレート類、イタコネート類およびイタコンアミド類を含む、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、ペンタエリトリトールおよびトリグリセロールの誘導体の群から選択される。
【００８１】
好ましくは、トリメチロールプロパントリアクリレート（２８）、トリグリセロール‐ペンタ（１‐メチルイタコネート）（２９）、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐ｎ‐ブチルイタコネート）（３０）、ペンタエリトリトール‐テトラ（１‐ｎ‐ブチルイタコネート）（３１）、Ｎ，Ｎ′，Ｎ″，Ｎ″′‐テトラキス（１‐水素‐イタコニル）‐トリエチレンテトラアミン（３２）、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐メチルイタコネート）（３３）およびトリメチロールプロパントリス〔ポリ（プロピレングリコール），イタコンアミド末端〕エーテル（３４）である。
【化５】
2005525851.tif 000009
【００８２】
特に好ましいものは、硬組織補強、特に椎体形成術用の現場架橋性組成物における第二の前駆成分として、トリメチロールプロパントリアクリレート（２８）である。トリメチロールプロパントリアクリレートは、高純度で市販されている。
【００８３】
１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、ペンタエリトリトールおよびトリグリセロール分子の誘導体としてのイタコネート類は、３つの異なる手法に従い合成しうる。
【００８４】
（Ａ）塩素化反応による２ステップ合成：有機酸の存在下における１‐アルキル‐４‐水素イタコネートへのジアルキルイタコネートのケン化。例えばＳＯＣｌ２による、１‐メチルイタコニルクロリドへの４‐水素‐１‐メチルイタコネートの塩素化。Ｘ‐ＯＨのイタコニル誘導体へ至る、４‐水素‐１‐メチルイタコネートとＸ‐ＯＨ（Ｘ‐ＯＨ＝１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、ペンタエリトリトールおよびトリグリセロール）との反応
【００８５】
（Ｂ）カップリング剤による２ステップ反応：有機酸の存在下における１‐アルキル‐４‐水素イタコネートへのジアルキルイタコネートのケン化。Ｘ‐ＯＨのイタコニル誘導体へ至る、カップリング剤の存在下における、４‐水素‐１‐メチルイタコネートとＸ‐ＯＨ（Ｘ‐ＯＨ＝１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、ペンタエリトリトールおよびトリグリセロール）との反応
【００８６】
（Ｃ）エステル交換反応による１ステップ合成：Ｘ‐ＯＨのイタコニル誘導体へ至る、例えばトルエンスルホン酸の存在下における、ジアルキルイタコネートとＸ‐ＯＨ（Ｘ‐ＯＨ＝１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、ペンタエリトリトールおよびトリグリセロール）との反応
【００８７】
本発明の関係では、合成（Ｂ）が好ましい。
【００８８】
好ましい現場架橋性組成物
本発明の好ましい態様は、硬組織補強、特に脊柱の少くとも１つの椎骨の補強のための生体材料の作製用に、第一の前駆成分が、少くとも２つのチオール基、好ましくは３つのチオール基、更に一層好ましくは４つのチオール基を有するシクロシロキサン誘導体であり、第二の前駆成分が、少くとも２つ、好ましくは３つのアクリレート基を有する１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、ペンタエリトリトールおよびトリグリセロールの誘導体の群から選択される、少くとも第一および第二の成分を含んでなる現場架橋性組成物の使用である。
【００８９】
椎体形成術で使用上最も好ましいものは、第一の前駆成分として２，４，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）、および第二の前駆成分としてトリメチロールプロパントリアクリレート（２８）を含んでなる組成物である。求電子および／または求核基を有する別な成分が組成物の一部であってもよいが、上記の二成分が０．８〜１．１、好ましくは０．９〜１．０、最も好ましくは１．０の官能基の当量比で個別に用いられたならば、最良の結果が得られる。
【００９０】
別の好ましい態様において、硬組織補強および椎体形成術で使用の組成物は、約１の当量比で、第一の前駆分子としてペンタエリトリトール  テトラキス（２‐メルカプトプロプリオネート）（２６）、第二の前駆成分としてトリメチロールプロパントリアクリレート（２８）を含んでなる。
【００９１】
別の好ましい組成物は、第一の前駆成分としてチオール化シクロシロキサン誘導体、特に２，４，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）を含んでなり、第二の前駆成分はイタコネートまたはイタコンアミド基を含む分子、特にＮ，Ｎ′，Ｎ″，Ｎ″′‐テトラキス（１‐水素‐イタコニル）‐トリエチレンテトラアミン（３２）、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパンおよびトリグリセロール分子のイタコネート誘導体、およびそれらの混合物、特に１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐メチルイタコネート）（３３）、トリグリセロール‐ペンタ（１‐ｎ‐ブチルイタコネート）（２９）、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐ｎ‐ブチルイタコネート）（３０）およびペンタエリトリトール‐テトラ（１‐ｎ‐ブチルイタコネート）（３１）からなる群より選択される。
【００９２】
組成物は、生体材料／組成物の全重量の１〜７重量％、好ましくは１．５〜５重量％、更に一層好ましくは２〜４重量％の範囲で、少くとも１種のチキソトロープ剤を更に含んでなる。チキソトロープ剤は有機（例えば、ヒドロキシプロピルセルロース）でも、または無機種、例えば親水性または疎水性シリカ、スメクタイトおよびホルマイト粘土でもよい。好ましい態様では、親水性シリカがチキソトロープ剤として用いられる。
【００９３】
組成物は、適用の成果を追跡するため、および漏出の可能性を瞬時に検出するために、放射線不透過剤を更に含有しうる。漏出の検出は、特に椎体形成術の場合で、既に前記されたように重要である。放射線不透過剤は有機でもまたは無機の種類でもよい。好ましい態様では、硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）が、好ましくは生体材料／全組成物の重量の４〜３０重量％の範囲、好ましくは５〜２０重量％の範囲、更に一層好ましくは６〜１２重量％の範囲で、放射線不透過性Ｘ線造影剤として用いられる。好ましくは、ＢａＳＯ４は２５ｍ２／ｇ以上の比表面積および１００μｍ（ｄ５０）以下の粒径（直径）を有する。他の好ましい態様では、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）がＸ線造影剤として用いられる。当該重量％はＢａＳＯ４の場合と同範囲である。
【００９４】
生体材料／全組成物の重量の５〜３０重量％の量で平均直径１００μｍ以下の粒径の放射線不透過剤の添加は、Ｘ線照射下で均一な放射線不透過バックグラウンドを呈するが、均一な放射線不透過バックグラウンドに加えて、平均直径約２５０〜６００μｍの放射線不透過粒子の少量添加は、注入フロントのみならず、バルク物質内の注入挙動も検出しうる。これは動的画像化として知られている。これは漏出または異常注入挙動の即時検出を保証する別な手段として役立つ。本発明の好ましい態様では、平均直径約２５０〜６００μｍ、好ましくは５００μｍの放射線不透過粒子が生体材料に加えられる。好ましい粒子物質は金またはチタンである。
【００９５】
チキソトロープおよびＸ線造影剤としてのそれら機能とは別に、シリカ、酸化ジルコニウムおよび硫酸バリウムは組成物でフィラーとして働く。フィラーの添加は、ポリマー網状構造の機械的性質と比較して、生体材料の機械的性質（極限圧縮強度およびヤング率Ｅ）の向上をもたらす。例えば、当量（二重結合対チオール基の当量）比１の２，４，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサンおよび１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐メチルイタコネート）のポリマー網状構造のヤング率Ｅは、フィラー（ＳｉＯ２およびＢａＳＯ４および／またはＺｒＯ２）２５重量％の添加でほぼ倍になる。
【００９６】
第一および第二の前駆成分の現場架橋は塩基触媒下で生じる。様々な塩基が、生理的温度範囲で反応を触媒し、患者の体に有害でない、という要件を満たす。三級アルキル‐アミン塩基が、ゲル化時間（１０〜１５分間が好ましい）および量の逸脱の許容性の点で、最も適することがわかった。好ましくは、塩基はトリブチルアミン、トリエチルアミン、エチルジイソプロピルアミン、Ｎ，Ｎ‐ジメチルブチルアミンからなる群より選択される。硬組織補強および椎体形成術用の現場架橋性組成物の調製のために最も好ましいものは、トリブチルアミンである。所定の組成物では、ゲル化時間が塩基の量および／またはタイプに依存し、そのため組成物のゲル化時間は塩基濃度および塩基の種類の変更により適用のニーズに合わせて制御および調整しうる。例えばジエタノールアミンまたはエタノールアミンを用いると、ゲル化時間は約１〜５分間である。ピペリジン、モルホリン、トリエタノールアミンまたはＮ‐Ｂｏｃ‐エタノールアミンは遅いゲル化時間を示すが、それらは速いゲル化に至る塩基とそれらを混合することで用いてもよい。
【００９７】
ドナーおよびアクセプター分子の合計、即ち前駆成分の混合物の重量％は、好ましくは生体材料の全重量の６０〜９０％、更に一層好ましくは７０〜８５重量％の範囲である。
【００９８】
溶媒の存在を要しない組成物が好ましいが、それらの一部は、例えば良い混合のために、わずかな量の溶媒の添加を要する。その場合には、患者の体に有害でない溶媒および溶媒濃度が選択される。
【００９９】
第一および第二の前駆成分、塩基および場合により溶媒は、好ましくは単相系を形成する。
【０１００】
生体材料の極限圧縮強度は、７〜５０ＭＰａの範囲、好ましくは１０〜４０ＭＰａの範囲、更に一層好ましくは１５〜２５ＭＰａである。すべての上記測定は、０．３５ｍｍ／ｓの速度で３７℃１０日間にわたるサンプルの貯蔵後に行われる。
【０１０１】
０．３５ｍｍ／ｓおよび１０％歪にて３７℃で１０日間の貯蔵後に同じく測定される、生体材料のヤング率Ｅは、５０〜１８０ＭＰａ、好ましくは７０〜１５０ＭＰａ、更に一層好ましくは９０〜１３０ＭＰａの範囲である。
【０１０２】
注入された混合物は椎骨内で複合材を形成し、その複合材は生体材料および海綿質組織から構成される。比較的低いヤング率Ｅの生体材料でも、海綿質組織への注入後に、その目的を果たす。圧縮強度およびヤング率Ｅは、１０日後に３７℃で測定される；速度：０．３５ｍｍ／ｓ；最大力：９５０Ｎ；サンプルサイズ：１２ｍｍ高さ、６ｍｍ直径
【０１０３】
約２００ＭＰａのヤング率Ｅを示す生体材料も椎体形成術でなお用いうるが、しかしながら、例えば関節置換では、セメント接合材料として用いうる。
【０１０４】
本発明の生体材料の破断時伸びは、好ましくは２０〜６０％、更に好ましくは２５〜５５％、更に一層好ましくは３０〜４０％の範囲である（測定前に１０日間３７℃で生体材料の貯蔵）。
【０１０５】
前駆成分混合物はチキソトロピー性を有し、そのため加圧時に流動するが、圧力が除かれると、その粘性をほぼ即座に回復する。外科医が注入に際してＸ線検査で椎骨からの漏出を検出したとき、彼／彼女はシリンジのプランジャを押すことを直ちに止め、結果として混合物は流入を止める。注入は椎骨の別な部位で続けられる（通常数本の針が、注入前に１椎骨中へ挿入される）。材料は４Ｐａの圧力で、しかしながら好ましくは約１０Ｐａで注入し始める。
【０１０６】
混合物はゲル化点へ達する前は低粘度であるため、混合物は椎骨の海綿質部分内で容易かつ均一に流動、浸透および分布する。注入された後、患者が起立および歩行しうる程度の荷重に生体材料が耐えられるような程度まで、混合された前駆成分はその後で２〜４時間かけて架橋（ひいては硬化）させる。本発明の生体材料の粘度プロファイルは、前駆成分の混合後（ゲル化点に達する前）最初の８〜１５分間で粘度がわずかに上昇するのみであり、その後は幾何級数的に増加するという点で、これらの要件を考慮している。本発明の前駆混合物は、約８〜１５分間で、好ましくは約１２分間でそのゲル化点に達し、そのため手術に十分な時間を外科医に付与する。生体材料は混合後１０日間、好ましくは５日間以内でその極限強度に達する。
【０１０７】
適用部位における第一および第二の前駆成分の架橋は、ほんの軽度の発熱を伴う。適用部位の組織は、ＰＭＭＡの注入よりも、本発明の組成物の注入の方がはるかに害が少ない。
【０１０８】
本発明の生体材料はＩＳＯ 10993-13:1995（Ｅ）で記載されたような期間にわたり安定であり、即ちそれらは各測定の許容誤差範囲内で水中またはＰＢＳ中３７℃で１年間貯蔵されたとき分解しない。それより高い温度（約７０℃）のとき、生体材料の安定性は共役不飽和基の性質にある程度依存する。耐熱性は、アクリレート製の生体材料から、イタコネート製のもの、イタコンアミド製のものへと減少してゆく。
【０１０９】
硬組織補強および椎骨形成術以外の適応症
最広義の意味において、本発明の概念は、生理的温度で一定の補強要件に達するまで現場架橋しうる、多官能性前駆成分の選択および適合として定義しうる。そのため、生体材料は他のタイプの組織補強にも合わせられる。
【０１１０】
組織補強は、例えば、女性の失禁で可能な治療法の１つである。そこでは、尿道圧迫を高めることで括約筋を支えるために、生体材料は膀胱の底部に置かれる。
【０１１１】
その類の補強の場合、生体材料は硬組織補強の目的の場合よりも軟らかく弾性的でなければならない。ヤング率Ｅは、１０％歪および０．３５ｍｍ／ｓのとき、０．５〜４ＭＰａの理想的範囲を有する。膨潤の防止は硬組織補強の場合ほど厳格でなく、その理由は周辺組織が硬組織より伸張しうるからであるが、但し過度であれば許容しえない。生体材料による水の取込みは２０％を超えてはならない。
【０１１２】
単に、Ｘ線造影剤がもはや不要になる（手術がカメラ制御下で行われる）という事実のせいで、前記のような生体材料は剛性を多少失うが、上記前駆成分の組合せでは、なお堅すぎて硬質なポリマー網状構造および生体材料をやはりもたらす。
【０１１３】
したがって、第一または第二の前駆成分のうち少くとも一方は、その構造および官能基数により柔軟な生体材料をもたらす分子に置き換えられねばならない。本発明において、第二の前駆分子は泌尿器容積増大(urological bulking)ニーズを満たすように変更されたが、第一の前駆成分としては、硬組織補強に用いられるものがそのまま用いうる。しかしながら、第一の前駆成分も変更してよく、第二の前駆成分は前記のリストから選択される。
【０１１４】
好ましい態様において、第二の前駆成分は、好ましくは２つの共役不飽和基を含むポリプロピレンの誘導体から選択される。
【０１１５】
特に好ましいものは、ジアクリレートポリプロピレン、例えばｎ＝１２のポリプロピレンオキシドジアクリレート（３５）、ジイタコンアミドポリプロピレン、例えばｎ＝６または３００のポリプロピレン‐α，ω‐ビス（１‐プロピレンイタコンアミド）、アクリルアミドポリプロピレン、例えばポリプロピレンオキシド‐α，ω‐ビス（１‐プロピレンイタコンアミド）（３７）およびそれらの誘導体である。
【化６】
2005525851.tif 000010
【０１１６】
分子の分子量は、好ましくは、８００〜３０００ｇ／モル、好ましくは９００〜２６００ｇ／モル、更に一層好ましくは１２００〜２４００ｇ／モルの範囲である。
【０１１７】
本発明の好ましい態様は、軟組織の補強、特に泌尿器容積増大向け医薬組成物の製造用として、第一の前駆成分が多官能性チオール化シクロヘキサン誘導体、末端チオール基を有する少くとも３つのアルキルエーテル鎖を含んだペンタエリトリトール、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパンおよび１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパノールのメルカプトアルキルエーテルからなる群より選択され、第二の前駆成分がジアクリレート‐、ジアクリルアミド‐またはジイタコンアミドポリプロピレンおよびそれらの誘導体からなる群より選択される、少くとも第一および第二の成分を含んでなる組成物の使用である。
【０１１８】
組成物は、組成物の全重量の０．１〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％、更に一層好ましくは１．５〜３重量％の範囲で、漏出および未制御流動を防止するシリカのようなチキソトロープ剤を更に含んでなる。
【０１１９】
本発明のヤング率Ｅは０．５〜４ＭＰａ、ゲル化点は２０〜４０分間である。材料の注入が椎体形成術の場合ほど速く行えないことから、後者は重要である。生体材料は組成物の全重量の２０％以下の水取込み率を有する。生体材料は３７℃で少くとも１年間安定である。高温になるほど、イタコンアミド類およびイタコネート類はアクリレート類より安定になる傾向がある。
【０１２０】
他の補強適用は、例えば美容外科で可能である。例えば、前駆成分の一方のアルキル鎖を更に増やすか、または双方とも鎖長を増すことでシワ伸ばしに適合させた第一および第二の前駆成分を用いることにより、生体材料は柔らかくできる。
【０１２１】
本発明の組成物は、生体材料からゆっくり拡散することで組織の再生、治癒などを助けられる、生物活性因子を含有しうる。その場合、生体材料は補強材料組成物としてのみならず、１種の薬物デリバリーマトリックスとしても働く。それらの生物活性因子には、成長因子、好ましくはＴＧＦβスーパーファミリーに属するもの、ＰＴＨおよびＰＤＧＦがある。
【０１２２】
混合および適用方式
第一および第二の前駆成分は、使用前に官能基の分解を避けるために、好ましくは、除酸素下、低温、例えば約＋４℃で貯蔵される。好ましくは、各前駆成分の官能基分が使用直前に測定され、第一および第二の前駆成分（および、適切であれば、他の前駆成分）の比率が官能基の既定当量比に従い調整される。
【０１２３】
本発明の別な部分は、組織補強剤として使用の医薬組成物を製造するための方法であって、
ａ）少くともｍの求核基を有する少くとも１種の第一の多官能性前駆成分を用意する；
ｂ）生理的条件下でステップａ）の求核基と共有結合を形成しうる、少くともｎの求電子基を有する少くとも１種の第二の多官能性前駆成分を用意する：ここでｎ＋ｍの合成は少くとも５である；
ｃ）第一の前駆成分を少くとも１種のフィラーと混合する；
ｄ）第二の前駆成分を少くとも１種のフィラーと混合する；
ｅ）デリバリー器具、好ましくはシリンジに、ステップｃ）で得られた混合物を充填する；
ｆ）デリバリー器具、好ましくはシリンジに、ステップｄ）で得られた混合物を充填する
ステップからなる。
【０１２４】
第一および第二の前駆成分、フィラーおよび塩基は、前記のものから選択される。第一および第二の前駆成分、およびフィラーは、混合前に滅菌される。これは、好ましくは、前駆成分の滅菌およびフィラーのγ線照射により行われる。ステップｅ）およびｆ）で得られるような混合物は、好ましくは低温で、長期間にわたり貯蔵しうる。
【０１２５】
適用直前に、ステップｅ）およびｆ）で得られたデリバリー器具の内容物は、互いに、次いで既定量の滅菌された塩基と混合される。既定量の塩基も、デリバリー器具、好ましくはシリンジに充填される。諸成分を混合する方式にはいくつかある：
【０１２６】
１．３本のシリンジが三方コネクター器具で相互連結され、シリンジの内容物が三方コネクター器具の出口で静止混合物から押し出されることで混合される。混合された成分は、静止ミキサーを注入針へ接続することにより体の必要部位で直接注入されるか、または混合物は別なシリンジに押し出されて、それが注入針へ接続される。
【０１２７】
２．ステップｃ）またはｄ）で得られた混合物は塩基と混合される。これは、好ましくは、各内容物のシリンジ対シリンジ混合を行えるコネクター器具に、塩基を含有したシリンジおよびステップｅ）またはｆ）で得られたシリンジを接続することにより行われる。静止ミキサーはコネクター器具の一部でもよい。均一な混合が行われたときに混合は完了するが、場合により、塩基および／またはステップｄ）で得られた混合物へ生体適合性着色剤を加えることで目に見えるようにしてもよい。次のステップで、空のシリンジはコネクター器具から外され、ステップｅ）またはｆ）で得られたシリンジと置き換えられる。同様に、シリンジ対シリンジ混合は双方の内容物の均一な混合を果たすための１手法である。次いで、混合物を含有したシリンジが注入針へ接続され、混合物が体の必要部位で注入される。一方、両シリンジは出口に静止ミキサーを装備した二方コネクター器具により相互連結される。二方コネクター器具は二重区画シリンジでもよい。内容物は、静止ミキサーからシリンジの内容物を押し出すことにより混合される。静止混合物は注入針へ直接接続されるか、または混合物は別なシリンジに押し出されて、それが注入針へ接続される。
【０１２８】
本発明の別な部分は、現場硬化性生体材料としての使用向けに、第一の前駆成分が少くともｍの求核基を有し、第二の前駆成分が少くともｎの求電子基を有し、ｎ＋ｍの合計が少くとも５であって、求核および求電子基が生理的温度でMichael型付加反応により互いに共有結合を形成するように、第一および第二の前駆成分が選択される、互いに分けて少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなるパーツのキットである。第一の前駆分子の求核基はチオール基から選択される。第二の前駆分子の求電子基は、アクリレート類、イタコネート類またはイタコンアミド類の群から選択される。最も好ましいものはアクリレート類である。第一の前駆成分は、シロキサン類およびその誘導体からなる群より選択され、ここでシロキサンは下記式のシクロシロキサンである：
【化７】
2005525851.tif 000011
ｎ＝３〜６、好ましくは４；Ｒ１＝アルキル、好ましくはＣ１‐Ｃ６アルキル；Ｒ２＝アルキル、好ましくはＣ２‐Ｃ３アルキル；Ｘ＝‐ＳＨ，‐ＮＨ２
【０１２９】
好ましくは、シクロシロキサンは、ｎ＝４；Ｒ１＝ＣＨ３；Ｒ２＝Ｃ２Ｈ４；Ｘ＝‐ＳＨの２，４，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサンである。第二の前駆成分は、好ましくは、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、ペンタエリトリトールおよびトリグリセロールの誘導体からなる群より選択される。第二の前駆成分として最も好ましいものは、トリメチロールプロパントリアクリレートである。
【０１３０】
手術室におけるＰＭＭＡの調製と比較して、本発明の組成物の調製および処理は速やかで、再現性があり、正確で、混合物の調製にかかわる人々のヘルスハザードを避けられる。
【０１３１】
例
測定：
器  具 パラメーター
粘度：      Bohlin Instruments    応力傾斜：２５℃で０．１〜１００Ｐａ
CVO 120
ゲル化点：  Bohlin Instruments    振動数：１Ｈ；温度：３７℃；歪：０．１；
CVO 120               初期応力：０．１Ｐａ；ギャップ：１００μｍ；
連続振動
圧縮        ASTM F-451-99a；      別記されないかぎり：
強度＋：    MTS Synergie 100      速度：０．３５mm/s；最大力：９５０Ｎ；
(1kn-cell)            サンプルサイズ：１２ｍｍ高さ，６ｍｍ直径；
ヤング率Ｅ：                      力および変形の測定；
応力の計算＝力／面積，歪＝Δｌ／ｌ，
Ｅ＝応力／歪                                
【０１３２】
前駆成分の合成（市販されていない場合）：
例１：１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐メチルイタコネート）の合成
カップリング剤による２ステップ合成
ステップ１：４‐水素‐１‐メチルイタコネート（第一の可能性）
【化８】
2005525851.tif 000012
イタコン酸ジメチル５０．７ｇ（０．３２モル）およびトルエン‐４‐スルホン酸一水和物２５．０ｇ（０．１３モル）を、還流コンデンサーおよび磁気攪拌棒装備の５００ｍｌ丸底フラスコ中水２５ｍｌおよびギ酸１８０ｍｌに溶解した。フラスコを１２０℃の油浴に浸すことで溶液を軽い還流に付し、１５分間攪拌した。次いで、攪拌しながら氷水２００ｍｌ中へやや黄色の透明反応混合液を注ぐことにより、反応を停止させた。得られた透明水溶液を分液漏斗へ移し、生成物をジクロロメタン１００ｍｌずつで６回抽出した。合わせた有機層をＮａ２ＳＯ４で乾燥させ、溶媒を回転蒸発により除去して、粗生成物２２．２ｇ（４４．８％）を得、これを減圧下で蒸留して、透明無色油状物１１．７ｇを得た。１Ｈ  ＮＭＲ分析によると、生成物は９２％の４‐水素‐１‐メチルイタコネート、約３％の１‐水素‐４‐メチルイタコネートおよび約５％のイタコン酸ジメチルからなっていた。
参考文献：H.-Z.Pan,Y.Yan,L.Tang,Z.-Q.Wu,F.-M.Li,Macromol.Rapid Commun.21,567-573(2000)
【０１３３】
ステップ１：４‐水素‐１‐メチルイタコネート（第二の可能性）
イタコン酸ジメチル１０２．１ｇ（０．６５モル）およびトルエン‐４‐スルホン酸一水和物３５．０ｇ（０．１８モル）を、還流コンデンサー、温度計および磁気攪拌棒装備の１０００ｍｌ丸底フラスコ中水５０ｍｌおよびギ酸２５０ｍｌに溶解した。フラスコを１２０℃の油浴に浸すことで溶液を軽い還流に付し、４５分間攪拌した。次いで、攪拌しながら氷３００ｇ中へやや黄色の透明反応混合液を注ぐことにより、反応を停止させた。得られた透明水溶液を分液漏斗へ移し、生成物をジクロロメタン２００ｍｌずつで３回抽出した。合わせた有機層をＭｇＳＯ４で乾燥させ、溶媒を回転蒸発で除去して、粗生成物６４．５ｇを得た。ジクロロメタン２００ｍｌで水層をもう１回抽出して、更に粗生成物６．４ｇを得た。典型的酸性臭はフラクション中で少量のギ酸の存在を示していたため、合わせたフラクションをジクロロメタン１５０ｍｌに溶解して、飽和ＮａＣｌ水溶液５０ｍｌで２回洗浄することによりこれを除去した。有機層をＭｇＳＯ４で乾燥させ、溶媒を蒸発させて、透明無色油状物６０．１ｇを得、これを減圧下で蒸留して、透明無色油状物を５５．３ｇを得た。１Ｈ  ＮＭＲ分析によると、生成物は９１％の４‐水素‐１‐メチルイタコネート、約５％の１‐水素‐４‐メチルイタコネートおよび約４％のイタコン酸ジメチルからなっていた。
【０１３４】
ステップ１：４‐水素‐１‐メチルイタコネート（第三の可能性）
イタコン酸ジメチル１７６ｇ（１．１５モル）を水９０ｍｌおよびギ酸３１８ｍｌに溶解し、混合液を６０〜６５℃に加熱し、減圧下（３００〜２５０mbar）で４日間攪拌した。このときの後、ＧＣ分析では７１．５％の変換を示した。次いで、圧力を２００〜１００mbarに下げ、溶媒１７０ｍｌを留去した。反応混合液を２０℃に冷却し、水３５０ｍｌおよび飽和ＮａＣｌ水溶液７１０ｍｌで希釈し、ジクロロメタン３５０ｍｌずつで３回抽出した。合わせた有機層を原容積の１５％まで濃縮し、飽和ＮａＨＣＯ３水溶液１．０６Ｌを攪拌しながら加えた。未反応イタコン酸ジメチル２８．７ｇを含有した有機層を捨て、水層をジクロロメタン３５０ｍｌずつで３回抽出し、更に未反応イタコン酸ジメチル３．５ｇを除去した。水層を３２％水性ＨＣｌ  １４０ｍｌと反応させ、ジクロロメタン３５０ｍｌずつで３回抽出し、溶媒の蒸発時に、純度９８．３％（ＧＣ）で４‐水素‐１‐メチルイタコネート８９．８ｇ（５５％）を得た。
【０１３５】
ステップ２：１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐メチルイタコネート）（３３）
【化９】
2005525851.tif 000013
Ｎ‐（３‐ジメチルアミノプロピル）‐Ｎ′‐エチルカルボジイミド塩酸塩７５．０ｇ（０．３９モル）をジクロロメタン３００ｍｌに懸濁し、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン１０．４７ｇ（０．０７８モル）および４‐（ジメチルアミノ）ピリジン０．９５ｇ（７．８mmol）を加えた。反応器を排気し、窒素で流した後、懸濁液を２℃に冷却し、ジクロロメタン１００ｍｌに溶解された４‐水素‐１‐メチルイタコネート５６．０ｇ（０．３９モル）を、反応混合液の温度が＜５℃に留まるような速度で加えた。次いで、透明になった溶液を一夜攪拌し、飽和ＮａＨＣＯ３水溶液３００ｍｌずつで２回、１Ｍ塩酸３００ｍｌずつで２回および水３００ｍｌで抽出した。着色副産物をシリカゲル４０ｇのプラグ濾過により除去し、溶媒を蒸発させ、橙色油状物として望ましい生成物３７．２ｇを得た。シリカゲルのカラムクロマトグラフィーにより、淡黄色油状物として純粋な生成物を得た。分子量５１２．５４；５．８５ｍｅｑ／ｇ  Ｃ＝Ｃ
【０１３６】
塩素化による２ステップ合成
ステップ１：４‐水素‐１‐メチルイタコネート
前記のような合成
【０１３７】
ステップ２：１‐メチルイタコニルクロリド
【化１０】
2005525851.tif 000014
４‐水素‐１‐メチルイタコネート７．１４ｇ（４６mmol）を秤量して、還流コンデンサー、セプタムおよび磁気攪拌棒装備の５０ｍｌ二首丸底フラスコへ入れた。乾燥ジエチルエーテル５ｍｌ、ピリジン１滴および塩化チオニル５ｍｌ（６９mmol）を加えた。得られた溶液を還流に付し、１５分間攪拌した。次いで、油浴を取除き、ＨＣｌおよびＳＯ２を除去するために、軽いアルゴン流を反応混合液に通した。これらガスおよび溶媒の最終痕跡物を膜ポンプ真空下で留去した。得られた黄色油状物を減圧下で蒸留した。透明無色油状物は６６〜６８℃／８〜９mbarで留出した。ＩＲスペクトルでは、飽和酸クロリド（１８０４ｃｍ−１）および共役エステル（１７２４ｃｍ−１）のカルボニルバンドを示した。１Ｈ  ＮＭＲ分析では、生成物が８９％の１‐メチルイタコニルクロリド、約４％の４‐メチルイタコニルクロリドおよび約７％のイタコン酸ジメチルからなることを示した。
参考文献：H.-Z.Pan,Y.Yan,L.Tang,Z.-Q.Wu,F.-M.Li,Macromol.Rapid Commun.21,567-573(2000)
【０１３８】
ステップ３：１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐メチルイタコネート）（３３）
１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン２．６４ｇ（１９．７mmol）を乾燥１，４‐ジオキサン２０ｍｌに溶解し、乾燥ジクロロメタン５５ｍｌを加えた。溶液を氷浴で冷却し、乾燥ジクロロメタン５ｍｌ中１‐メチルイタコニルクロリド１０．４ｇ（６４．１mmol）を２分間で滴下し、混合液を１０分間攪拌した。次いで、乾燥ジクロロメタン２０ｍｌに溶解されたトリエチルアミン７．１０ｇ（７０．２mmol）を、反応混合液の温度が５℃以下に留まるような速度で加えた（約４５分間）。添加が終了した後、攪拌を１時間続け、その後氷浴を取除き、反応混合液をマイルドな還流に付し、更に１時間攪拌した。次いで、アンモニウム塩を約１ｃｍの中性Ａｌ２Ｏ３での濾過により除去し、溶媒を濾液から回転蒸発させた。油状物をジエチルエーテルに溶解し、３％水性ＨＣｌ  ５０ｍｌ、飽和水性ＮａＨＣＯ３  ５０ｍｌで２回および水５０ｍｌで１回洗浄した。有機層をＭｇＳＯ４で乾燥させ、溶媒を回転蒸発により除去し、ＭＥＨＱ１８ｍｇを加えた。得られた緑色様褐色透明油状物をシリカゲルのカラムクロマトグラフィー（カラム高さ約４５ｃｍ、φ５ｃｍ、溶離液ヘキサン／酢酸エチル１／１＠１６〜１８ｍｌ／min）により精製した。生成物を淡黄色油状物として回収した；収量５．４９ｇ（５５％）
【０１３９】
エステル交換による１ステップ合成；合成（Ｃ）
１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐メチルイタコネート）（３３）
１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン７．１４ｇ（０．０５３モル）、イタコン酸ジメチル３０．０３ｇ（０．１９０モル）、トルエン‐４‐スルホン酸一水和物９．１９ｇ（０．０４８モル）および２，６‐ジ‐tert‐ブチル‐ｐ‐クレゾール５６ｍｇを秤量して、Dean Starkトラップ装備の１００ｍｌ丸底フラスコへ入れた。フラスコを１００℃に加熱し、メタノールを減圧下で留去した。６時間後、反応混合液をトルエン２５ｍｌに溶解し、揮発性物質を回転蒸発により除去した。得られた透明琥珀色混合液を１Ｍ水性ＮａＨＣＯ３  ６０ｍｌ中へ注ぎ、ジエチルエーテル１００ｍｌを加えて生成物を溶解させた。有機層を１Ｍ水性ＮａＨＣＯ３  ６０ｍｌおよび水６０ｍｌで洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、溶媒を回転蒸発により除去して、粗生成物２７．５ｇ（８６％）を得た。粗生成物１４．３ｇを溶離液として２／１ヘキサン／酢酸エチルでSilicagel 60のカラムクロマトグラフィーにより精製した。過剰のイタコン酸ジメチルが溶出した後、溶離液を１／１ヘキサン／酢酸エチル混合液に変え、１，１，１‐トリス（１‐メチルイタコノキシメチル）プロパン４．４８ｇ（３１％）を回収した。
【０１４０】
例２：トリグリセロール‐ペンタ（１‐メチルイタコネート）（２９）
【化１１】
2005525851.tif 000015
トリグリセロール１．２５ｇ（５．２mmol）、４‐水素‐１‐メチルイタコネート５．４１ｇ（３６．０mmol）および４‐（ジメチルアミノ）ピリジン０．４５ｇ（３．６mmol）をＡｒ雰囲気下で乾燥クロロホルム２０ｍｌに溶解し、１℃に冷却した。Ｎ‐（３‐ジメチルアミノプロピル）‐Ｎ′‐エチルカルボジイミド塩酸塩７．０９ｇ（３６．９mmol）を乾燥クロロホルム４０ｍｌに溶解し、反応混合液の温度が＜５℃に留まるような速度で滴下した。次いで、反応混合液を室温までゆっくり加温し、一夜攪拌した。得られた透明黄色溶液を飽和ＮａＨＣＯ３水溶液５０ｍｌ、１Ｍ水性ＫＨＳＯ４５０ｍｌ、飽和ＮａＨＣＯ３水溶液５０ｍｌおよび飽和ＮａＣｌ水溶液５０ｍｌで洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥させ、約３ｃｍのシリカゲルおよびCelite 545で濾過した。溶媒の蒸発で、望ましい生成物２．５６ｇ（５７％）を得た。ＩＲ分析でＯＨ基の完全変換を確認した。Ｍ＝８７０．７８；５．７４ｍｅｑ／ｇ  Ｃ＝Ｃ
【０１４１】
例３：１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐ｎ‐ブチルイタコネート）の合成
ステップ１：４‐水素‐１‐ｎ‐ブチルイタコネート
【化１２】
2005525851.tif 000016
ジ‐ｎ‐ブチルイタコネート１０４．７ｇ（０．４３モル）およびトルエン‐４‐スルホン酸一水和物３．９３ｇ（０．０２１モル）を、還流コンデンサー、温度計および磁気攪拌棒装備の５００ｍｌ丸底フラスコ中ギ酸１４０ｍｌに溶解した。水３０ｍｌを加え、得られた溶液を７２℃の油浴へフラスコを浸すことで６６℃に加熱し、その温度で４８時間攪拌した。次いで、攪拌しながらやや黄色の透明反応混合液を氷水６００ｍｌ中へ注ぐことにより、反応を停止させた。得られた薄黄色エマルジョンを分液漏斗へ移し、生成物をジクロロメタン２００ｍｌで３回洗浄することにより抽出した。合わせた有機層を飽和ＮａＣｌ水溶液１００ｍｌで洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥させた。回転蒸発による溶媒の除去で、粗生成物７５．３ｇを得た。１Ｈ  ＮＭＲ分析によると、粗生成物は８１％の４‐水素‐１‐ｎ‐ブチルイタコネート、約４％の１‐水素‐４‐ｎ‐ブチルイタコネートおよび約１５％のジ‐ｎ‐ブチルイタコネートからなっていた。粗生成物に飽和ＮａＨＣＯ３水溶液２５０ｍｌおよびＮａＨＣＯ３１７．６ｇを加えて、濁った赤色溶液を得、これをジエチルエーテル１００ｍｌで３回洗浄した。透明赤色水層へ、ｐＨが８．５から３．０へ下がるまでＫＨＳＯ４を加え、それをジクロロメタン１００ｍｌで２回洗浄した。次いで、ｐＨ値が２．２になるまで更にＫＨＳＯ４を加え、溶液をジクロロメタン１００ｍｌで再び２回洗浄した。黄色有機層を飽和ＮａＣｌ水溶液５０ｍｌで洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥させた。溶媒の蒸発により、透明黄色油状物５３．６ｇ（６７％）を得たが、これは１Ｈ  ＮＭＲ分析によると、９５％の４‐水素‐１‐ｎ‐ブチルイタコネートおよび約５％の１‐水素‐４‐ｎ‐ブチルイタコネートからなっていた。
【０１４２】
ステップ２：１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐ｎ‐ブチルイタコネート）（３０）
【化１３】
2005525851.tif 000017
１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン２．００ｇ（１４．９mmol）、Ｎ‐（３‐ジメチルアミノプロピル）‐Ｎ′‐エチルカルボジイミド塩酸塩１１．３ｇ（５９．０mmol）および４‐（ジメチルアミノ）ピリジン０．４３ｇ（３．５mmol）をＡｒ雰囲気下で乾燥ジクロロメタン１５０ｍｌに懸濁した。懸濁液を１℃に冷却し、乾燥ジクロロメタン８０ｍｌに溶解された４‐水素‐１‐ｎ‐ブチルイタコネート９．６５ｇ（５１．８mmol）を、温度が２℃以下に留まるような速度で滴下した。滴下終了後、透明黄色反応混合液を室温まで加温し、更に１時間攪拌した。濾過および溶媒の除去後、ジエチルエーテル１００ｍｌを加え、溶液を飽和ＮａＨＣＯ３水溶液５０ｍｌ、３％塩酸５０ｍｌ、および水２５ｍｌと一緒に飽和ＮａＨＣＯ３水溶液２５ｍｌで洗浄した。ＭｇＳＯ４による有機層の乾燥および溶媒の蒸発により、赤色様褐色油状物として生成物７．９３ｇ（８０％）を得た。分子量６３８．７５ｇ／モル；４．７０ｍｅｑ／ｇ
【０１４３】
例４：ペンタエリトリトール‐テトラ（１‐ｎ‐ブチルイタコネート）（３１）の合成
【化１４】
2005525851.tif 000018
ペンタエリトリトール１．５３ｇ（１１．２mmol）、Ｎ‐（３‐ジメチルアミノプロピル）‐Ｎ′‐エチルカルボジイミド塩酸塩１２．０ｇ（６２．８mmol）および４‐（ジメチルアミノ）ピリジン０．４５ｇ（３．７mmol）をＡｒ雰囲気下で乾燥ジクロロメタン１００ｍｌに懸濁した。懸濁液を１℃に冷却し、乾燥ジクロロメタン４０ｍｌに溶解された４‐水素‐１‐ｎ‐ブチルイタコネート１０．０ｇ（５３．９mmol）を、温度が２℃以下に留まるような速度で滴下した。滴下終了後、透明黄色反応混合液を約１時間かけて室温まで加温した。次いで、溶媒を蒸発させ、ジエチルエーテル１００ｍｌを加え、溶液を飽和ＮａＨＣＯ３水溶液５０ｍｌ、１．０Ｍ  ＫＨＳＯ４水溶液５０ｍｌ、水１０ｍｌと一緒に飽和ＮａＨＣＯ３水溶液４０ｍｌ、および水５０ｍｌで洗浄した。Ｎａ２ＳＯ４による有機層の乾燥および溶媒の蒸発により、透明褐色油状物として望ましい生成物９．８１ｇ（１０３％）を得た。分子量＝８８０．９２ｇ／モル；４．５４ｍｅｑ／ｇ  Ｃ＝Ｃ
【０１４４】
例５：Ｎ，Ｎ′，Ｎ″，Ｎ″′‐テトラキス（１‐メチル‐イタコニル）‐トリエチレンテトラアミン（３２）の合成
ステップ１：Ｎ，Ｎ′，Ｎ″，Ｎ″′‐テトラキス（１‐水素‐イタコニル）‐トリエチレンテトラアミン
【化１５】
2005525851.tif 000019
トリエチレンテトラアミン３．３０ｇ（２２．６mmol）を水２００ｍｌに溶解し、溶液を氷浴で冷却した。激しい攪拌下で、ジクロロメタン５０ｍｌに溶解された無水イタコン酸１８．７３ｇ（１６７mmol）を、温度が４〜６℃に留まるような速度で、９０分間かけて滴下した。滴下中は、反応混合液のｐＨを４Ｍ水性ＮａＯＨの添加により９．５で保った。添加が終了した後、反応混合液を分液漏斗へ移し、各層を分離した。水層を濃塩酸（ｐＨ２）で酸性化し、ジクロロメタン１００ｍｌで洗浄し、４℃で放置して結晶化させた。結晶物質を濾取し、真空下で乾燥させた。収量：５．４６ｇ（４１％）
【０１４５】
ステップ２：Ｎ，Ｎ′，Ｎ″，Ｎ″′‐テトラキス（１‐メチル‐イタコニル）‐トリエチレンテトラアミン（３２）
【化１６】
2005525851.tif 000020
塩化チオニル５．４ｍｌ（７４mmol）を氷冷メタノール１００ｍｌへゆっくり加えた。この混合液をＮ，Ｎ′，Ｎ″，Ｎ″′‐テトラキス（１‐水素‐イタコニル）‐トリエチレンテトラアミン５．３９ｇ（９．１mmol）のスラリーへ加えた。得られた黄色懸濁液を還流に付し、４時間攪拌したところ、その間に反応混合液は透明になった。揮発性物質の蒸発により、ＩＲおよび１Ｈ  ＮＭＲで同定されるようなＮ，Ｎ′，Ｎ″，Ｎ″′‐テトラキス（１‐水素‐イタコニル）‐トリエチレンテトラアミン４．３０ｇ（７３％）を得た。分子量＝６５９．６８ｇ／モル；６．１５ｍｅｑ／ｇ  Ｃ＝Ｃ
【０１４６】
例６：トリメチロールプロパン  トリス〔ポリ（プロピレングリコール），イタコンアミド末端〕エーテル（３４）の合成
【化１７】
2005525851.tif 000021
Ｎ‐（３‐ジメチルアミノプロピル）‐Ｎ′‐エチルカルボジイミド塩酸塩１０．２ｇ（５３．１mmol）および４‐（ジメチルアミノ）ピリジン０．４０ｇ（３．３mmol）をＡｒ雰囲気下で乾燥ジクロロメタン５０ｍｌに懸濁した。懸濁液を氷浴で２℃に冷却し、乾燥ジクロロメタン５０ｍｌに溶解されたトリメチロールプロパン  トリス〔ポリ（プロピレングリコール），アミン末端〕エーテル６．０９ｇを加え、透明無色溶液を得た。乾燥ジクロロメタン４０ｍｌに溶解された４‐水素‐１‐メチルイタコネート７．１５ｇ（４９．６mmol）を、温度が４℃以下に留まるような速度で滴下した。滴下終了後、透明薄黄色反応混合液を２〜３℃で更に１時間攪拌し、次いで室温まで加温し、更に１時間攪拌した。溶液を分液漏斗に移し、飽和ＮａＨＣＯ３水溶液５０ｍｌ、１Ｍ  ＫＨＳＯ４水溶液５０ｍｌ、および飽和ＮａＣｌ水溶液５０ｍｌと一緒に飽和ＮａＨＣＯ３水溶液５０ｍｌで洗浄した。Ｎａ２ＳＯ４による有機層の乾燥および溶媒の蒸発により、透明赤色様褐色油状物として生成物１２．８ｇを得たが、その構造はＩＲ、１Ｈ  ＮＭＲおよび１３Ｃ  ＮＭＲ分光測定により確認される。
【０１４７】
例７：ペンタエリトリトール  テトラキス（３‐メルカプトプロピル）エーテル（２７）の合成
ステップ１：ペンタエリトリトール  テトラアリルエーテル
【化１８】
2005525851.tif 000022
ペンタエリトリトール  トリアリルエーテル３０．７ｇ（０．１２モル）を乾燥ＴＨＦ１００ｍｌに溶解し、ＮａＨ４．４ｇ（０．１８モル）を攪拌しながら少しずつ加えた。ガス発生が止んだ後、臭化アリル１６ｍｌ（０．１８モル）を加え、反応混合液を室温で一夜攪拌した。反応を完了させるために、それを引き続き還流に付し、１時間攪拌した。沈殿塩を約１ｃｍのCelite 545での濾過により除去し、溶媒および過剰の臭化アリルを蒸発させて、淡黄色油状物３５．３ｇ（９９．５％）を得た。粗生成物をジエチルエーテル１００ｍｌに溶解させ、次いで０．１Ｍ水性ＫＨＳＯ４５０ｍｌおよび飽和ＮａＨＣＯ３水溶液５０ｍｌで洗浄した。ＭｇＳＯ４による有機層の乾燥および溶媒の蒸発により、純粋生成物３４．４ｇ（９７％）を得た。
【０１４８】
ステップ２：ペンタエリトリトール  テトラキス（３‐チオアセトプロピル）エーテル
【化１９】
2005525851.tif 000023
ペンタエリトリトール  テトラアリルエーテル２４．８ｇ（８３．８mmol）、チオ酢酸２８．８ｇ（０．３７８モル）およびＡＩＢＮ１．０８ｇ（６．６mmol）をＴＨＦ１００ｍｌに溶解し、２℃に冷却し、３サイクルの排気およびＡｒパージにより脱気させた。溶液を還流に付し、１７時間攪拌した。次いで、更にチオ酢酸６．１２ｇ（８０．４mmol）およびＡＩＢＮ０．５１ｇ（３．１mmol）を加え、反応混合液を還流下で更に２２時間攪拌し、その後で溶媒を蒸発させた。収量：黄色油状物５５．５ｇ（１１０％）。１Ｈ  ＮＭＲ分析によると、アリル基の９８．４％が変換されていた。
【０１４９】
ステップ３：ペンタエリトリトール  テトラキス（３‐メルカプトプロピル）エーテル（２７）
【化２０】
2005525851.tif 000024
ペンタエリトリトール  テトラキス（３‐チオアセトプロピル）エーテル７．０２ｇ（０．０１１モル）をエタノール３０ｍｌに溶解した。溶液を３サイクルの排気およびＡｒパージにより脱気させ、６０℃油浴で加熱した。５０％ＫＯＨ水溶液３０．３ｇ（０．２７モル）を約３０分間かけて滴下した。更に３０分間の攪拌後、反応混合液を冷却させ、脱気１Ｍ  ＫＨＳＯ４水溶液１００ｍｌ中へ注ぎ、飽和ＫＨＳＯ４水溶液を加えることでｐＨ２にした。生成物をジエチルエーテル８０ｍｌずつで３回の抽出により回収した。合わせた有機層を飽和ＮａＨＣＯ３水溶液１００ｍｌおよび飽和ＮａＣｌ水溶液１００ｍｌで連続洗浄し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥させた。溶媒の蒸発により、琥珀色油状物４．１ｇ（８９％）を得た。ＩＲ分析では、１６８７ｃｍ−１でカルボニルシグナルの完全消失を示した。
【０１５０】
例８ａ：１，１，１‐トリメチロールプロパン  トリス（３‐メルカプトプロピル）エーテル
【化２１】
2005525851.tif 000025
反応は例７の３ステップと同様であったが、しかしながらステップ１で１，１，１‐トリメチロールプロパン  ジアリルエーテルから出発して、１，１，１‐トリメチロールプロパン  トリス（３‐メルカプトプロピル）エーテルを得た。
【０１５１】
例８ｂ：
別法の反応として、反応７のステップ１で１，１，１‐トリメチロールプロパンから出発したが、他のステップは同様に行った：
【化２２】
2005525851.tif 000026
【０１５２】
例９：１，２，４‐トリス（２‐メルカプトエチル）シクロヘキサン
【化２３】
2005525851.tif 000027
１，２，４‐トリビニルシクロヘキサン２２．２ｇ（０．１３７モル）、チオ酢酸３７．２ｇ（０．４９モル）およびＡＩＢＮ１．４ｇ（８．５mmol）をＡｒ雰囲気下でＴＨＦ１４０ｍｌに溶解した。溶液を還流に付し、１８時間攪拌した。冷却後、過剰のチオ酢酸を結合させるために、溶液をDowex WGR2樹脂と共に３０分間攪拌し、濾過した。溶媒を回転蒸発により除去し、生成物をＡｒ雰囲気下で水１７０ｍｌ中ＮａＯＨ７９．３ｇ（１．９８モル）の溶液に分散させた。分散液を８０℃に加熱し、その温度で４時間攪拌した。室温まで冷却後、濃塩酸をｐＨが１になるまでゆっくり加え、生成物をジクロロメタン１５０ｍｌずつで３回抽出した。合わせた有機層を５％ＮａＨＣＯ３水溶液１５０ｍｌおよび水１００ｍｌで洗浄し、ＭｇＳＯ４で乾燥させた。溶媒の蒸発により、望ましい生成物２７．３ｇ（７６％）を得た。
【０１５３】
例１０：２，４，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）の合成
【化２４】
2005525851.tif 000028
２，４，６，８‐テトラビニル‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン２３．７ｇ（０．０６９mmol）、チオ酢酸２５．２ｇ（０．３３１モル）およびＡＩＢＮ０．９１ｇ（５．５mmol）をＴＨＦ１１０ｍｌに溶解し、窒素で吹き流した。反応混合液を１５時間加熱還流させ、その後それを４０℃に冷却し、ＴＨＦを減圧下で留去した。得られた油状物をエタノール１００ｍｌに溶解し、室温で５０％水性ＮａＯＨ２９ｍｌを加えて、温度を４８℃に上昇させた。添加が終了した後、混合液を４時間加熱還流させ、混合液を減圧下でその原容積の２５％まで濃縮した。室温まで冷却後、水中３０％Ｈ２ＳＯ４１８７ｇをゆっくり加えた。生成物を混合物からジクロロメタン１００ｍｌずつで３回抽出した。合わせた有機層を飽和ＮａＨＣＯ３水溶液１８０ｍｌで２回洗浄した。溶媒を蒸発させ、回転蒸発器により１０mbarで５時間乾燥させて、粘稠黄色油状物３２．９ｇ（９９％）を得た。分子量＝４８０．９９ｇ／モル；８．８２ｍｅｑ／ｇ  ＳＨ
【０１５４】
例１１：テトラ（３‐メルカプトプロピル）シランの合成
【化２５】
2005525851.tif 000029
上記の操作を用いるが、但しテトラアリルシランから出発して、テトラ（３‐メルカプトプロピル）シランを収率９４％で合成した。
【０１５５】
例１２：トリ（３‐メルカプトプロピル）トリメチロールプロパン（２５）の合成
ステップ１：トリメチロールプロパン  トリアリルエーテル
トリメチロールプロパン  ジアリルエーテル４８ｍｌ（０．２２４モル）を５００ｍｌ丸底フラスコ中ＴＨＦ１２０ｍｌおよびＮａＨ６．５ｇ（０．２７１モル）へゆっくり加えた。ゆっくりした泡の発生は、Ｒ‐ＯＨとＮａとの酸化還元反応の開始を示した。溶液を一夜攪拌した。臭化アリル２３ｍｌ（０．０３２モル）を溶液へ滴下した。混合液は温かくなり乳白化し、懸濁液を一夜放置した。溶液を分液漏斗へ移し、生成物をＨ２Ｏ、ＫＨＳＯ４、再びＨ２ＯおよびＮａＣｌで洗浄した。有機層をＭｇＳＯ４で乾燥し、蒸発させた。
【０１５６】
ステップ２：アリル基へのチオ酢酸のラジカル付加
トリメチロールプロパン  トリアリルエーテル４１ｇ（０．１６４モル）、チオ酢酸３６．７ｍｌ（０．５９モル）およびＡＩＢＮ１．６７ｇを、還流コンデンサー、温度計および磁気攪拌棒装備の５００ｍｌ丸底フラスコ中のＴＨＦ１５０ｍｌに溶解した。溶液を６５℃で１８時間攪拌した。チオ酢酸を結合させるために、Dowex WGR-2  ３７ｇを加えた。３０〜４０分間の攪拌後、溶液を濾過し、ＭｇＳＯ４で乾燥させた。
【０１５７】
ステップ３：トリ（３‐メルカプトプロピル）トリメチロールプロパン
ＮａＯＨ９６ｇ（２．４モル）およびチオアセチルエステルを水２００ｍｌへ加え、８０℃で４時間攪拌した。ＨＣｌ  ２００ｍｌの添加により、懸濁液を酸性化した。クロロホルム２００ｍｌを加え、３０分間後に分液漏斗へ移した。溶液を水で４回および塩水で２回洗浄した。有機層をＭｇＳＯ４で乾燥し、溶媒を回転蒸発により除去して、３８．１ｇを得た。
【０１５８】
例１３：ポリプロピレンオキシド‐α，ω‐ビス（１‐プロピル‐イタコニルアミド）（３６）の合成
ステップ１：ポリプロピレンオキシド‐α，ω‐ビス（１‐プロピル‐イタコニルアミド）遊離酸
無水イタコン酸１５．５ｇ（０．１３８モル）をＣＨ２Ｃｌ２１００ｍｌに溶解した。溶液を濾過して痕跡量の不溶性イタコン酸を除去し、還流コンデンサー、温度計、磁気攪拌棒および滴下漏斗装備の１Ｌ丸底フラスコ中のホウ酸緩衝液（０．１Ｍ，ｐＨ９．５，ＮａＯＨ含有）４００ｍｌ中Jeffamine D-2000  ７５ｍｌ（０．０３７５モル）へゆっくり加えた。ｐＨをＮａＯＨの添加により９．５で保った。反応混合液を一夜攪拌した後、水２００ｍｌを加え、得られた懸濁液を分液漏斗へ移し、生成物をジエチルエーテル２５０ｍｌで５回洗浄および塩水２００ｍｌで２回洗浄することにより抽出した。有機層をＭｇＳＯ４で乾燥させ、溶媒を回転蒸発により除去し、生成物６３．１ｇ（７６％）を得た。
【０１５９】
ステップ２：ポリプロピレンオキシド‐α，ω‐ビス（１‐プロピル‐イタコニルアミド）（３６）
塩化チオニル８．２ｍｌ（０．１１２モル）を滴下漏斗から氷冷１‐プロパノール１００ｍｌへゆっくり加えた。一級アルコール２００ｍｌに溶解されたＰＰＯdiltＡｍ遊離酸６２ｇ（０．０２８モル）を加えた。次いで、溶液を軽い還流に付し、４時間攪拌した。溶液を回転蒸発により濃縮し、クロロホルム１００ｍｌを加えた。溶液を分液漏斗へ移し、生成物を飽和ＮａＨＣＯ３水溶液１５０ｍｌで２回および塩水１５０ｍｌで２回洗浄した。有機層をＭｇＳＯ４で乾燥させ、溶媒を回転蒸発により除去し、誘導生成物４９．８ｇ（８１％）を得た。
【０１６０】
例１４：ポリプロピレンオキシド‐α，ω‐ビス（１‐プロピル‐アクリルアミド）（３７）
Jeffamine D-2000  １００ｍｌ（０．０４９モル）およびＮａ２ＣＯ３１１．４ｇ（０．１０７モル）を還流コンデンサー、磁気スターラー、温度計および滴下漏斗装備の５００ｍｌ丸底フラスコ中のクロロホルム２００ｍｌへ加えた。クロロホルム２０ｍｌに溶解されたアクリロイルクロリド８．７ｍｌ（０．１０７モル）をその溶液へゆっくり加え、２日間攪拌した。溶液を濾過し、分液漏斗へ移し、生成物を濃ＮａＨＣＯ３水溶液で２回および塩水で２回洗浄した。有機層をＭｇＳＯ４で乾燥させ、溶媒を回転蒸発により除去し、やや黄色の油状物７２．３ｇ（６８％）を得た。
【０１６１】
椎体形成術で使用の組成物
用いられるシリカは、Cabot GmbHから商品名CAB-O-SIL M-5で市販されている；それは平均粒径１２ｎｍの親水性物質である。
１００μｍ  ＢａＳＯ４は、Riedl-de Haehne（Sigma AldrichカタログのＮｏ．１１４３２）またはSachtleben Chemie GmbHから、商品名Sachtoperse HP、HU-Nで市販されている。
トリメチロールプロパン  トリアクリレート（ＳＲ３５１Ｒ）は、Cray Valley（60870 Rieux,France）から市販されている。
【０１６２】
分散物／混合物（両用語は同義で用いられている）の混合は、Ｓ２５Ｎ‐１０Ｇ分散スティック装備のUltra-Turax T25ベーシックで行った。混合は、均一になるまで、レベル６で行った。
例えば“チオール成分”または“イタコネート成分”の場合のような用語“成分”とは、各種のチオールまたはイタコネート自体＋フィラー、Ｘ線剤、塩基、例えばＳｉＯ２、ＢａＳＯ４またはトリエチルアミンを示し、即ちそれは反応種およびあらかじめ加えられたあらゆる添加物を含んでいる。
重量％は組成物の全重量の重量パーセンテージを示す。
【０１６３】
例１５
バルク物質：
ＢａＳＯ４２ｇおよびＳｉＯ２０．７４ｇを均一になるまでトリメチロールプロパン  トリアクリレート（２８）２０ｇに分散した（“アクリレート成分”）。
ＢａＳＯ４２ｇおよびＳｉＯ２０．７４ｇを２，３，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）２０ｇに分散し、均一になるまで混合した（“チオール成分”）。
トリブチルアミン１５０ｍｇを“アクリレート成分”１．１６ｇへ加え、均一になるまで混合した。次いで、“チオール成分”１．５ｇを均一になるまで“アクリレート／トリブチルアミン成分”と混合する。
重量％ＳｉＯ２：３．１；重量％ＢａＳＯ４：８．３８
ゲル化時間：３７℃で約１０分；安定性：３７℃で＞１年；極限圧縮強度：２７ＭＰａ；ヤング率Ｅ：１０％歪および０．３５ｍｍ／ｓで１１０ＭＰａ；水取込み０．２％
【０１６４】
例１６
ＳｉＯ２３００ｍｇおよびＢａＳＯ４２０００ｍｇを２，３，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）６０００ｍｇ（４９．８６mmol  ‐ＳＨ）に分散した。次のステップでは、トリメチロールプロパン  トリス〔ポリ（プロピレングリコール），アミン末端〕エーテル（ＴＰＧＡ）６３７．３ｍｇ（３．９９モル‐ＮＨ２）を後の分散液へ加え、次いで完全に混合した（“チオール成分”）。
ＳｉＯ２１１０ｍｇおよびＢａＳＯ４１４０６ｍｇを１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐メチルイタコネート）（３３）８５３１ｍｇ（４９．８６mmol  Ｃ＝Ｃ）に分散した（“イタコネート成分”）。
次いで、“チオール成分”／ＴＰＧＡ混合物および“イタコネート成分”を合わせ、合わせた混合物の混合を均一になるまで続けた。
重量％ＳｉＯ２：２．１６；重量％ＢａＳＯ４：１７．９４；ドナーおよびアクセプターの合計の重量％：７６．５５；重量％塩基：３．３６
ゲル化時間：３７℃で約１３分；安定性：３７℃で＞１年；ヤング率Ｅ：１０％歪および０．３５ｍｍ／ｓで３５ＭＰａ；水取込み１．８％；粘度４００ｓまで３Ｐａ／ｓ
【０１６５】
例１７
市販トリメチロールプロパン  トリアクリレート（２８）２８００ｍｇ（２６．１１mmol  ‐Ｃ＝Ｃ‐）をトリエチルアミン１００ｍｇ（１．０６mmol  ‐ＮＨ２）と均一に混合した（“アクリレート成分”）。次のステップでは、２，３，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）３２００ｍｇ（２６．１１mmol  ‐ＳＨ）を“アクリレート成分”へ加え、分散液を均一になるまで混合した。
ゲル化時間：３７℃で約１０分；安定性：３７℃で＞１年；ヤング率Ｅ：１０％歪および０．３５ｍｍ／ｓで６０ＭＰａ；水取込み２％
【０１６６】
例１８
１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐メチルイタコネート）（３３）８００ｍｇ（６．６５３mmol  ‐Ｃ＝Ｃ‐）をトリエチルアミン３３ｍｇ（０．３３mmol  ‐ＮＨ２）と均一に混合した（“イタコネート成分”）。
次いで、２，３，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）１０００ｍｇ（８．３１６mmol  ‐ＳＨ）を“イタコネート成分”へ加え、混合を均一になるまで続けた。
ゲル化時間：３７℃で約１５分；安定性：３７℃で＞１年；ヤング率Ｅ：１０％歪および０．３５ｍｍ／ｓで１５ＭＰａ；水取込み２．３％
【０１６７】
例１９
１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐メチルイタコネート）（３３）３５７０ｍｇ（２３．５６mmol  ‐Ｃ＝Ｃ‐）をトリエチルアミン９２ｍｇ（０．９４mmol  ‐ＮＨ２）と均一に混合した（“イタコネート成分”）。
２，３，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）２８２９ｍｇ（２３．５６mmol  ‐ＳＨ）を“イタコネート成分”へ加え、混合を均一になるまで続けた。
ゲル化時間：３７℃で約１４分；安定性：３７℃で＞１年；ヤング率Ｅ：１０％歪および０．３５ｍｍ／ｓで２５ＭＰａ；水取込み２．４％
【０１６８】
例２０
トリエチルアミン２１ｍｇ（０．２１mmol  ‐ＮＨ２）をテトラキス（１‐メチル‐イタコニル）‐トリエチレンテトラアミン（３２）５６７ｍｇ（３．９４mmol  ‐Ｃ＝Ｃ‐）へ加えて混合した（“イタコンアミド成分”）。
２，３，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）４２０ｍｇ（３．９４mmol  ‐ＳＨ）を“イタコンアミド成分”へ加え、混合を均一になるまで続けた。
安定性：３７℃で＞１年；ヤング率Ｅ：１０％歪および０．３５ｍｍ／ｓで約２００ＭＰａ
【０１６９】
例２１
トリグリセロール‐ペンタ（１‐メチルイタコネート）（２９）４３４．５ｍｇ（２．９４５mmol  ‐Ｃ＝Ｃ‐）をトリエチルアミン１２．６ｍｇ（０．１２４mmol）と混合した（“イタコネート成分”）。２，３，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）３００ｍｇ（２．９４５mmol  ‐ＳＨ）を“イタコネート成分”へ加え、均一になるまで混合した。
ゲル化時間：３７℃で約３０分；ヤング率Ｅ：１０％歪および０．３５ｍｍ／ｓで３０ＭＰａ；安定性：３７℃で＞１年；
【０１７０】
例２２
ＳｉＯ２３４ｍｇおよびＢａＳＯ４２８９ｍｇを２，３，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）１２００ｍｇ（１１．０９mmol  ‐ＳＨ）へ均一に分散した。次いで、トリメチロールプロパン  トリス〔ポリ（プロピレングリコール），アミン末端〕エーテル（ＴＰＧＡ）８４ｍｇ（０．８３mmol  ‐ＮＨ２）を後者へ加え、分散液を完全に混合した（“チオール成分”）。
ＳｉＯ２６３ｍｇおよびＢａＳＯ４５３１ｍｇを１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐ｎ‐ブチルイタコネート）（３０）２３６０ｍｇ（１１．０９mmol  ‐Ｃ＝Ｃ‐）へ均一に分散した（“イタコネート成分”）。
“チオール成分”および“イタコネート成分”を合わせ、合わせた混合物の混合を均一になるまで続けた。
重量％ＳｉＯ２：２．１３；重量％ＢａＳＯ４：１７．９８；ドナーおよびアクセプターの合計の重量％：７８．０５；重量％塩基：１．８４
ゲル化時間：３７℃で１３分；安定性：３７℃で＞１年；ヤング率Ｅ：１０％歪および０．３５ｍｍ／ｓで３０ＭＰａ；水取込み２．０％
【０１７１】
例２３
ＳｉＯ２２０ｍｇおよびＢａＳＯ４１６９ｍｇを２，３，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）７００ｍｇ（６．４７mmol  ‐ＳＨ）へ均一に分散した。次のステップで、トリメチロールプロパン  トリス〔ポリ（プロピレングリコール），アミン末端〕エーテル（ＴＰＧＡ）４９ｍｇ（０．４９mmol  ‐ＮＨ２）を分散液へ加え、次いで完全に混合した（“チオール成分”）。
ＳｉＯ２４８ｍｇおよびＢａＳＯ４３９８ｍｇをトリメチロールプロパン  トリス〔ポリ（プロピレングリコール），イタコンアミド末端〕（３４）１７６７ｍｇ（６．４７mmol  ‐Ｃ＝Ｃ‐）へ均一に分散した（“イタコンアミド成分”）。
次のステップで、“チオール成分”および“イタコンアミド成分”を合わせ、合わせた混合物の混合を均一になるまで続けた。
重量％ＳｉＯ２：２．１６；重量％ＢａＳＯ４：１７．９９；ドナーおよびアクセプターの合計の重量％：７８．３；重量％塩基：１．５６
ゲル化時間：３７℃で１３分；安定性：３７℃で＞１年；ヤング率Ｅ：１０％歪および０．３５ｍｍ／ｓで２５ＭＰａ；水取込み５％
【０１７２】
例２４
ＳｉＯ２０．４０６ｇおよびＢａＳＯ４３．４５６ｍｇをペンタエリトリトール  テトラキス（２‐メルカプトプロプリオネート）（２６）１５ｇ（１１９．６２mmol  ‐ＳＨ）へ均一に分散した（“チオール成分”）。シリカ０．３８７ｇおよびＢａＳＯ４２．９ｇをトリメチロールプロパン  トリアクリレート（２８）１２．９１ｇ（１１９．６２mmol  Ｃ＝Ｃ）に分散した。次いで、トリエチルアミン０．３６２ｇ（３．５８mmol  ‐ＮＨ２）を加え、完全に混合した（“アクリレート成分”）。アクリレート成分およびチオール成分を合わせ、合わせた混合物を均一になるまで混合した。
重量％ＳｉＯ２：２．２４；重量％ＢａＳＯ４：１７．９４；ドナーおよびアクセプターの合計の重量％：７８．８；重量％塩基：１．０２
ヤング率Ｅ：１０％歪および０．３５ｍｍ／ｓで４３ＭＰａ；
０．３％歪および０．００５ｍｍ／ｓのヤング率Ｅ，一軸圧縮強度およびポアソン比：ヤング率Ｅ：３３．３ＭＰａ；ポアソン比：０．４７；一軸圧縮強度：１１．３ＭＰａ
【０１７３】
例２５
ＳｉＯ２１１７ｍｇおよびＢａＳＯ４９７８ｍｇを２，３，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）４０００ｍｇ（２８．２７mmol  ‐ＳＨ）へ均一に分散した。次いで、トリメチロールプロパン  トリス〔ポリ（プロピレングリコール），アミン末端〕エーテル（ＴＰＧＡ）３４９ｍｇ（２．２mmol  ‐ＮＨ２）を分散液へ加え、完全に混合した（“チオール成分”）。
ＳｉＯ２１１５ｍｇおよびＢａＳＯ４９６５ｍｇを１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐メチルイタコネート）（３３）４２８９ｍｇ（２２．６２mmol  ‐Ｃ＝Ｃ‐）へ均一に分散した（“イタコネート成分”）。
“チオール成分”を“イタコネート成分”へ加え、合わせた混合物の混合を均一になるまで続けた。
１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐メチルイタコネート）（３３）対２，３，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）の比率＝０．８
重量％ＳｉＯ２：２．１５；重量％ＢａＳＯ４：１７．９７；ドナーおよびアクセプターの合計の重量％：７６．６６；重量％塩基：３．２３
ゲル化時間：３７℃で１５分；ヤング率Ｅ：１０％歪および０．３５ｍｍ／ｓで３０ＭＰａ；安定性：３７℃で＞１年
【０１７４】
例２６
ＳｉＯ２１８７ｍｇおよびＢａＳＯ４９７８ｍｇを２，３，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）４０００ｍｇ（２８．２７mmol  ‐ＳＨ）へ均一に分散した。次いで、トリメチロールプロパン  トリス〔ポリ（プロピレングリコール），アミン末端〕エーテル（ＴＰＧＡ）３４９ｍｇ（２．２mmol  ‐ＮＨ２）を後者へ加え、分散液を完全に混合した（“チオール成分”）。
ＳｉＯ２１８４ｍｇおよびＢａＳＯ４９６５ｍｇを１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐メチルイタコネート）（３３）４２８９ｍｇ（２２．６２mmol  ‐Ｃ＝Ｃ‐）へ均一に分散した（“イタコネート成分”）。
“イタコネート成分”および“チオール成分”を合わせ、合わせた混合物の混合を均一になるまで続けた。
１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン‐トリス（１‐メチルイタコネート）（３３）対２，３，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサン（２１）の比率＝０．８
重量％ＳｉＯ２：３．３９；重量％ＢａＳＯ４：１７．７４；ドナーおよびアクセプターの合計の重量％：７５．６８；重量％塩基：３．１９
ゲル化時間：３７℃で１５分；ヤング率Ｅ：１０％歪および０．３５ｍｍ／ｓで３７ＭＰａ；安定性：３７℃で＞１年
【０１７５】
椎骨における補強効果の試験
Ａ．技術は、機械的性質を補強するために、罹患椎骨中へ経皮的に生体材料を注入することからなる。椎体形成術は、おそらく現存する小骨折の即時機械的安定化のおかげで、痛みからの急速な軽減を患者へもたらすことが報告された。この適用で最も常用される生体材料はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）である。ＰＭＭＡ剛性は、健常脊椎小柱骨の場合よりも有意に高い。したがって、ＰＭＭＡの注入は終板にかかる荷重分布を変え、隣接椎骨で骨折の頻度を増すことが示された。加えて、この新たな荷重分布に伴う改骨成の成果は未知のままである。
【０１７６】
この研究の目的は、コンプライアント生体材料を用いて、脊椎網目状骨の機械的性質の補強度を定量することであった。ヒト死体の骨粗鬆椎骨に注入し、椎骨を例２４の組成物で完全に満たした。
【０１７７】
材料および方法
新鮮椎体を５ドナーから死後に得、−２６℃で貯蔵した。軟組織から単離後、椎体をセメントで固定し、一対の８ｍｍ径円筒コアをダイヤモンド被覆コア取出器具で各椎骨から抜き取った。円筒の末端をダイヤモンド被覆帯ノコで面平行に切断し、１０mmの長さとした。次いで、滑らかな石鹸液の３連続浴を用いてサンプルの髄質を除去し、次いで水ですすぎ、超音波振盪した。予備研究では、網目状骨試料の形態および機械的性質がこの操作で変わらないことを確認した（ｎ＝１５、ｐ＞０．６３）。すべての試料を２０μｍ解像度のμＣＴシステム（μＣＴ４０，Scanco Medical，Switzerland）で画像化し、データセットを３Ｄ形態分析に付した。気泡の存在を最少化させたコア取出髄質抜取試料の小柱構造中へ生体材料を注入するために、型をデザインおよび構築した。握り易さのために、試料の両端を長さ１２ｍｍのＰＭＭＡ円筒中へ埋め込んだ。各対の１試料をランダムに割り当てて、補強した。弾性率、極限応力（強度）、極限歪および極限応力時の総エネルギーを、得られた応力‐歪曲線から計算した。
【０１７８】
コントロール試料の容積分率および組織密度をアルキメデス法により得た。スチューデントｔ検定を用いて、コントロールと補強試料群との形態および機械的性質を比較した。
【０１７９】
結果
骨容積分率の範囲は３．５から１９．５％へ伸びた。コントロールおよび補強群の平均容積分率は統計的に差がなかった（ｎ＝１５、ｐ＞０．４３）。構造モデル係数（ＳＭＩ）、異方性の程度および結合密度（connectivity density）もコントロールおよび補強群で比較できた（ｐ＞０．１）。形態的性質の分布は双峰性であったため、結果は１０．０％のカットオフ値で容積分率の２つの別々な範囲：低ＶＦ（ｎ＝５）および高ＶＦ範囲（ｎ＝１９）について示されている。図１ａで示されているように、補強試料の平均弾性率が低および高ＶＦの双方でコントロールの１つよりも有意に高いということはなかった（ｐ＞０．１３）。低ＶＦの場合、極限応力は補強のせいで０．６９±０．５０から１．９３±０．９９ＭＰａへ（＋１８０％）増加し、高ＶＦの場合、それは４．６３±０．７から５．７１±１．４ＭＰａへ（＋２３％）増加した。強度の増加は両範囲で有意であることがわかった（ｐ＜０．０３７）。他の降伏後性質、極限歪および総エネルギーも、補強群で高いことがわかった（図１ｂ）。
【０１８０】
考察
コンプライアント生体ポリマーの注入による脊椎小柱骨の機械的性質の補強をインビトロで評価した。３３ＭＰａの低いヤング率を有する、ほとんど圧縮不可能な生体材料の使用は、降伏後性質を有意に高めて、小柱構造の弾性を保存することが示された。生体ポリマーは約１ＭＰａの強度増をもたらすが、これは低ＶＦの骨で相対的補強の改善を意味する。実験条件下での無髄質円筒試料の注入は骨補強に関して再現性ある最良のシナリオを示し、臨床条件と比較しても改善された結果を示すことがある。それにもかかわらず、選択された生体ポリマーは罹患椎骨に存在する小骨折を安定化し、生理的荷重下で応力分布を有意に変えることなく、更なる障害の蓄積を防ぐ。経皮的椎体形成術により痛みを減少させる上でこのようなコンプライアント生体材料により成功するかどうかは、臨床分野でまだ実証されないでいる。
【０１８１】
Ｂ．ヒト死体の骨粗鬆椎骨に注入し、例１５の組成物で完全に満たした。
計８４個の円筒試料（φ８ｍｍ、Ｌ＝１０ｍｍ）を、年齢２９〜８６歳のヒト死体（男性３例および女性１例）の胸および腰椎骨から一定の水刺激下でコア取出した。試料の半分を例１５の組成物で補強した。ヒト小柱骨の疲労挙動を調べた以前の研究がないため、ウシ小柱骨に関する文献で記載されたプロトコールを採用した（Michel M.C.et al,1993,Compressive fatigue behaviour of bovine tarbecular bone,Journal of Biomechanics,26,453-463）。機械的試験に際して、試料を３７℃でハンクス平衡塩溶液に浸した。機械的試験のパラメーターは次のように選択した：振動数：２Ｈｚ；形状：正弦；コントロールチャンネル：力；力の選択：Ｓ静止（静止圧縮応力）はRapillard et al,2002,Vertebroplastie,Travail de diplome;EPFL Lausanne,Switzerlandから入手し、６ＭＰａの値を有した。Ｓmin＝０．１６Ｓ静止；Ｓmax＝ｃ＊Ｓ静止，到達するおおよそのサイクル数に依存して０．５５＜ｃ＞０．９
【０１８２】
結果は図２で表わされ、破壊までのサイクル数Ｎｆの関数として、容積分率ＦＶで割った最大適用応力Ｓmaxを示している。Ｓmaxは強くＦＶに依存するため、データを正規化するためにＳmaxをＦＶで割った。補強小柱骨（補強群）対非補強小柱骨（コントロール群）間の疲労結果の比較では、補強群における小柱骨の疲労寿命で実質的増加を示す。
【０１８３】
例２７
ヒト死体の骨粗鬆椎骨に注入し、椎骨を例１６の組成物で完全に満たした。
補強前における骨粗鬆椎骨（海綿質部分）の圧縮強度：０．０３％歪および０．０２７ｍｍ／ｓで０．７；
補強後における椎骨（海綿質部分）の圧縮強度：０．０３％歪および０．０２７ｍｍ／ｓで２．１ＭＰａ
【０１８４】
泌尿器容積増大に使用の組成物
例２８
ＳｉＯ２０．０９２ｇをトリス（３‐メルカプトプロピル）トリメチロールプロパン（２４）２．４ｇ（２０．１９mmol  ‐ＳＨ）へ均一に分散した。次いで、ジエタノールアミン０．６３６ｇ（６．０５モル  ‐ＮＨ２）をチオール／ＳｉＯ２分散液へ加え、完全に混合した（“チオール成分”）。ＳｉＯ２０．１８０ｇをポリプロピレンオキシド‐α，ω‐ビス（１‐プロピル‐イタコンアミド）（３６）７．０６７ｇ（２０．１９mmol  ‐Ｃ＝Ｃ‐）へ均一に分散した（“イタコンアミド成分”）。“チオール成分”および“イタコンアミド成分”を合わせ、均一になるまで混合する。
重量％ＳｉＯ２：２．６３；ゲル化時間：３７℃で約３０分；７０℃で組成物は６０日間安定である；ヤング率Ｅは０．１歪のとき約２ＭＰａである；水取込み：１５％
【０１８５】
例２９
ＳｉＯ２０．０７０ｇをペンタエリトリトール  テトラキス（２‐メルカプトプロピオネート）（２６）２．４００ｇ（１９．１４mmol  ‐ＳＨ）へ均一に分散した（“チオール成分”）。ＳｉＯ２０．４００ｇを市販ポリ（プロピレンオキシド）ジアクリレート（３５）（Sigma）１５．０７４ｇ（３３．４９mmol  ‐Ｃ＝Ｃ‐）へ均一に分散した。次いで、Jeffamine D-400  ０．１９１ｇ（０．９５７mmol  ‐ＮＨ２）をアクリレート／ＳｉＯ２分散液へ加え、完全に混合した（“アクリレート成分”）。“チオール成分”および“アクリレート成分”を合わせ、混合を均一になるまで続けた。
重量％ＳｉＯ２：２．５９；ゲル化時間：３７℃で約３０分；３７℃で組成物は２５０日間以上安定であった；０．１歪のヤング率Ｅ：０．２ＭＰａ；水取込み：１０％
【０１８６】
例３０
ＳｉＯ２０．０３０ｇを１，２，４‐トリス（２‐メルカプトエチル）シクロヘキサン（２２）１．１００ｇ（１１．６４mmol  ‐ＳＨ）へ均一に分散した（“チオール成分”）。ＳｉＯ２０．１３０ｇをポリプロピレンオキシド‐α，ω‐ビス（１‐プロピルイタコンアミド）（３６）４．８９１ｇ（１３．９７mmol  ‐Ｃ＝Ｃ‐）へ均一に分散した。次のステップで、Jeffamine D-400  ０．１１６ｇ（０．９５７mmol  ‐ＮＨ２）をイタコンアミド／ＳｉＯ２混合液へ加え、完全に混合した（“イタコンアミド成分”）。“イタコンアミド成分”および“チオール成分”を合わせ、混合を均一になるまで続けた。
重量％ＳｉＯ２：２．５５；ゲル化時間：３７℃で約３０分；安定性３７℃で＞１年；ヤング率Ｅは０．１歪のとき約１ＭＰａである；水取込み：１２％
【０１８７】
例３１
ＳｉＯ２０．０７０ｇをトリス（３‐メルカプトプロピル）トリメチロールプロパン（２４）２．２ｇ（１７．２７mmol  ‐ＳＨ）へ均一に分散した。次いで、ジエタノールアミン０．５４４ｇ（５．１８モル  ‐ＮＨ２）をチオール／ＳｉＯ２混合液へ加え、完全に混合した（“チオール成分”）。ＳｉＯ２０．１４０ｇをポリプロピレンオキシド‐α，ω‐ビス（アクリルアミド）（３７）５．１８２ｇ（１７．２７mmol  ‐Ｃ＝Ｃ‐）へ均一に分散した（“アクリルアミド成分”）。“チオール成分”および“アクリルアミド成分”を合わせ、混合を均一になるまで続ける。
重量％ＳｉＯ２：２．５８；ゲル化時間：３７℃で約３０分；７０℃で組成物は６０日間安定である；ヤング率Ｅは０．１歪のとき約２ＭＰａである；水取込み：１７％
【図面の簡単な説明】
【０１８８】
【図１ａ】（上図）は、低および高容積分率（ＶＦ）双方の椎骨のコントロールおよび補強群間におけるヤング率Ｅおよび強度の比較を示している（＊ｐ＜０．０５）。
【図１ｂ】（下図）は、低および高容積分率（ＶＦ）双方の椎骨のコントロールおよび補強群間における強度の比較を示している（ｐ＜０．０５）。
【図２】補強小柱骨（補強群）対非補強小柱骨（コントロール群）間の疲労結果の比較を示している。
【図１Ａ】
2005525851.tif 000034
【図１Ｂ】
2005525851.tif 000035
【図２】
2005525851.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成16年3月30日(2004.3.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬組織を補強するための生体材料の作製に関する、第一の前駆成分が少くともｍの求核基を有し、第二の前駆成分が少くともｎの求電子基を有し、ここでｍ＋ｎが少くとも５であり、求核および求電子基が生理的温度で互いに共有結合を形成するように第一および第二の前駆成分が選択される、少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなる組成物の使用。
【請求項２】
硬組織を補強するための医薬組成物または生体材料の作製に関する、第一の前駆成分が少くとも２つの求核基を有し、第二の前駆成分が少くとも２つの求電子基を有し、求核および求電子基が生理的温度で互いに共有結合を形成するように第一および第二の前駆成分が選択される、少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなる組成物の使用。
【請求項３】
硬組織が少くとも１つの椎骨である、請求項１または２に記載の組成物の使用。
【請求項４】
第一および第二の前駆成分が、モノマーおよびオリゴマーからなる群より選択される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項５】
第一の前駆成分の求核基および第二の前駆成分の求電子基が、それらがMichael付加反応により共有結合を形成するように選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項６】
第一の前駆成分の求核基が、チオール類またはアミン類からなる群より選択される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項７】
第二の前駆成分の求電子基が、共役不飽和基を含んでなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項８】
第一の前駆成分のｍが３、４または５である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項９】
第二の前駆成分のｎが３または４である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項１０】
ｎ＋ｍが７である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項１１】
第一の前駆成分が、シロキサン類およびその誘導体からなる群より選択される、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項１２】
シロキサンまたはその誘導体が、下記式のシクロシロキサンである：
【化１】
2005525851.tif 000037
ｎ＝３〜６、好ましくは４；Ｒ１＝アルキル、好ましくはＣ１‐Ｃ６アルキル；Ｒ２＝アルキル、好ましくはＣ２‐Ｃ３アルキル；Ｘ＝‐ＳＨ，‐ＮＨ２
請求項１１に記載の使用向け組成物。
【請求項１３】
シクロシロキサンが、ｎ＝４；Ｒ１＝ＣＨ３；Ｒ２＝Ｃ２Ｈ４；Ｘ＝‐ＳＨの２，４，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサンである、請求項１２に記載の使用向け組成物。
【請求項１４】
共役不飽和基が、少くとも１つのアクリレート基を含んでなる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項１５】
第二の前駆成分が、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、ペンタエリトリトールおよびトリグリセロールの誘導体からなる群より選択される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項１６】
第二の前駆成分がトリメチロールプロパン  トリアクリレートである、請求項１４に記載の使用向け組成物。
【請求項１７】
組成物が、三級アルキルアミン塩基の群から選択される塩基を更に含んでなる、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の使用向け組成物。
【請求項１８】
三級アルキルアミン塩基がトリブチルアミンである、請求項１７に記載の使用向け組成物。
【請求項１９】
第一の成分が少くともｍの求核基を有し、第二の成分が少くともｎの共役不飽和基を有し、ここでｍ＋ｎが少くとも５であり、第一の成分がシロキサン類またはその誘導体を含み、該シロキサン類が求核基としてチオール類を含み、共役不飽和基がアクリレート類を含んでなる、少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなる組成物から形成される、硬組織を補強するために適した生体材料。
【請求項２０】
第一の成分が少くとも２つの求核基を有し、第二の成分が少くとも２つの共役不飽和基を有し、該求核基がチオール類およびアミン類からなる群より選択され、共役不飽和基がイタコネート類、アクリレート類およびイタコンアミド類からなる群より選択される、少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなる組成物から形成される、硬組織を補強するために適した生体材料。
【請求項２１】
第一の成分がシロキサン類を含んでなる、請求項２０に記載の生体材料。
【請求項２２】
シロキサンが、下記式のシクロシロキサンである：
【化２】
2005525851.tif 000038
ｎ＝３〜６、好ましくは４；Ｒ１＝アルキル、好ましくはＣ１‐Ｃ６アルキル；Ｒ２＝アルキル、好ましくはＣ２‐Ｃ３アルキル；Ｘ＝‐ＳＨ，‐ＮＨ２
請求項１９または２１に記載の生体材料。
【請求項２３】
シクロシロキサンが、ｎ＝４；Ｒ１＝ＣＨ３；Ｒ２＝Ｃ２Ｈ４；Ｘ＝‐ＳＨの２，４，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサンである、請求項２１または２２に記載の生体材料。
【請求項２４】
第二の前駆成分が、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、ペンタエリトリトールおよびトリグリセロールの誘導体からなる群より選択される、請求項１９〜２３のいずれか一項に記載の生体材料。
【請求項２５】
第二の前駆成分がトリメチロールプロパン  トリアクリレートである、請求項２４に記載の生体材料。
【請求項２６】
硬組織補強用の生体材料を形成するために適したパーツのキットであって、
現場硬化性生体材料として使用向けに、第一の前駆成分が少くともｍの求核基を有し、第二の前駆成分が少くともｎの求電子基を有し、ｍ＋ｎの合計が少くとも５であり、求核および求電子基が生理的温度でMichael型付加反応により互いに共有結合を形成するように第一および第二の前駆成分が選択される、互いに分けて少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなるキット。
【請求項２７】
硬組織補強用の生体材料を形成するために適したパーツのキットであって、
現場硬化性生体材料として使用向けに、第一の前駆成分が少くとも２つの求核基を有し、第二の前駆成分が少くとも２つの求電子基を有し、求核および求電子基が生理的温度でMichael型付加反応により互いに共有結合を形成するように第一および第二の前駆成分が選択される、互いに分けて少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなるキット。
【請求項２８】
第一の前駆成分の求核基がチオール基である、請求項２６または２７に記載のパーツのキット。
【請求項２９】
第二の前駆成分の求電子基が、アクリレート類、イタコネート類またはイタコンアミド類の群から選択される、請求項２６〜２８のいずれか一項に記載のパーツのキット。
【請求項３０】
第一の前駆成分が、シロキサン類およびその誘導体からなる群より選択される、請求項２６〜２９のいずれか一項に記載のパーツのキット。
【請求項３１】
シロキサンが、下記式のシクロシロキサンである：
【化３】
2005525851.tif 000039
ｎ＝３〜６、好ましくは４；Ｒ１＝アルキル、好ましくはＣ１‐Ｃ６アルキル；Ｒ２＝アルキル、好ましくはＣ２‐Ｃ３アルキル；Ｘ＝‐ＳＨ，‐ＮＨ２
請求項３０に記載のパーツのキット。
【請求項３２】
シクロシロキサンが、ｎ＝４；Ｒ１＝ＣＨ３；Ｒ２＝Ｃ２Ｈ４；Ｘ＝‐ＳＨの２，４，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサンである、請求項３１に記載のパーツのキット。
【請求項３３】
第二の前駆成分が、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、ペンタエリトリトールおよびトリグリセロールの誘導体からなる群より選択される、請求項２６〜３２のいずれか一項に記載のパーツのキット。
【請求項３４】
硬組織補強用の生体材料を形成するために適した現場架橋性組成物であって、
医薬組成物として使用向けに、第一および第二の前駆成分がモノマーであり、該第一の前駆成分が少くともｍの求核基を有し、該第二の前駆成分が少くともｎの求電子基を有し、ｍ＋ｎが少くとも５であり、求核および求電子基が生理的温度で互いに共有結合を形成するように第一および第二の前駆成分が選択される、少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなる組成物。
【請求項３５】
硬組織補強用の生体材料を形成するために適した現場架橋性組成物であって、
医薬組成物として使用向けに、第一および第二の前駆成分がモノマーであり、該第一の前駆成分が少くとも２つの求核基を有し、該第二の前駆成分が少くとも２つの求電子基を有し、求核および求電子基が生理的温度で互いに共有結合を形成するように第一および第二の前駆成分が選択される、少くとも第一および第二の前駆成分を含んでなる組成物。
【請求項３６】
３７℃の乾燥条件下で２日間の貯蔵後に少くとも１０ＭＰａの極限圧縮強度を有する生体材料を形成するために適した、請求項３４または３５に記載の現場架橋性組成物。
【請求項３７】
第一の前駆成分が、シロキサン類からなる群より選択される、請求項３４〜３６のいずれか一項に記載の現場架橋性組成物。
【請求項３８】
シロキサンが、下記式のシクロシロキサンである：
【化４】
2005525851.tif 000040
ｎ＝３〜６、好ましくは４；Ｒ１＝アルキル、好ましくはＣ１‐Ｃ６アルキル；Ｒ２＝アルキル、好ましくはＣ２‐Ｃ３アルキル；Ｘ＝‐ＳＨ，‐ＮＨ２
請求項３７に記載の現場架橋性組成物。
【請求項３９】
シクロシロキサンが、ｎ＝４；Ｒ１＝ＣＨ３；Ｒ２＝Ｃ２Ｈ４；Ｘ＝‐ＳＨの２，４，６，８‐テトラ（２‐メルカプトエチル）‐２，４，６，８‐テトラメチルシクロテトラシロキサンである、請求項３８に記載の現場架橋性組成物。
【請求項４０】
第二の前駆成分が、１，１，１‐トリス（ヒドロキシメチル）プロパン、ペンタエリトリトールおよびトリグリセロールの誘導体からなる群より選択される、請求項３４〜３９のいずれか一項に記載の現場架橋性組成物。
【請求項４１】
第二の前駆成分がトリメチロールプロパン  トリアクリレートである、請求項４０に記載の現場架橋性組成物。
【国際調査報告】
2005525851.tif 000041
2005525851.tif 000042