(57)【要約】【課題】本発明は、硬化速度および硬化後の機械的強度に優れ、且つ、生体内で多孔化するとともに自家骨に置換される硬化体を得ることが可能な自己硬化型リン酸カルシウム組成物を提供することを課題とする。【解決手段】互いに異なる粒径を有する２つの群のリン酸四カルシウムと、リン酸水素カルシウム二水和物と、キトサンと、硬化液としてのリンゴ酸水溶液とを混和してなる自己硬化型リン酸カルシウム組成物により、上記の課題を解決する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる粒径を有する２つの群のリン酸四カルシウムと、リン酸水素カルシウム二水和物と、キトサンと、硬化液としてのリンゴ酸水溶液とを混和してなり、
前記リン酸四カルシウムの２つの群が、分級により得られた、300μm未満の粒径を有する少なくとも３つの群から選択されたものである、
自己硬化型リン酸カルシウム組成物。
【請求項２】
前記リン酸四カルシウムの互いに異なる粒径を有する２つの群が、45μm未満の粒径の群、45μm以上且つ75μm未満の粒径の群および75μm以上且つ300μm未満の粒径の群から選択された２つである請求項１に記載の自己硬化型リン酸カルシウム組成物。
【請求項３】
前記45μm未満の粒径の群が、25μm未満の粒径の群および25μm以上且つ45μm未満の粒径の群のいずれか１つであり、
前記75μm以上且つ300μm未満の粒径の群が、75μm以上且つ150μm未満の粒径の群および150μm以上且つ300μm未満の粒径の群のいずれか１つである
請求項２に記載の自己硬化型リン酸カルシウム組成物。
【請求項４】
キトサンが、硬化液としてのリンゴ酸水溶液に溶解している請求項１〜３のいずれか１項に記載の自己硬化型リン酸カルシウム組成物。
【請求項５】
組成物中のリンゴ酸の濃度が、1.0重量％以上2.5重量％以下の範囲から選択される請求項１〜４のいずれか１項に記載の自己硬化型リン酸カルシウム組成物。
【請求項６】
組成物中のキトサンの濃度が、1.0重量％以上10.0重量％以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の自己硬化型リン酸カルシウム組成物。
【請求項７】
キトサンの平均分子量が、10,000〜310,000である請求項１〜６のいずれか１項に記載の自己硬化型リン酸カルシウム組成物。
【請求項８】
互いに異なる粒径を有する２つの群のリン酸四カルシウム、およびリン酸水素カルシウム二水和物を含む粉体と、キトサンおよびリンゴ酸を含む硬化液とを含み、
前記リン酸四カルシウムの２つの群が、分級により得られた、300μm未満の粒径を有する少なくとも３つの群から選択されたものである、
自己硬化型リン酸カルシウム組成物を製造するためのキット。
【請求項９】
互いに異なる粒径を有する２つの群のリン酸四カルシウムと、リン酸水素カルシウム二水和物と、キトサンと、硬化液としてのリンゴ酸水溶液とを混和する工程を含み、
前記リン酸四カルシウムの２つの群が、分級により得られた、300μm未満の粒径を有する少なくとも３つの群から選択されたものである、
自己硬化型リン酸カルシウム組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自己硬化型リン酸カルシウム組成物、該組成物を製造するためのキットおよび該組成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、疾患や事故などによる骨折や骨欠損の修復のために、生体内で水和硬化する骨補填材を用いることが一般に行われるようになっている。例えば、骨粗鬆症や骨腫瘍による椎体の圧迫骨折では、骨補填材としての骨セメントを穿刺針により経皮的に椎体内に注入して椎体を再建する経皮的椎体形成術が行われている。
【０００３】
骨セメントとしては、現在、ポリメチルメタクリレート(PMMA)セメントまたはリン酸カルシウムセメント(CPC)が主に用いられている。PMMAセメントは、硬化速度および硬化後の強度に優れているが、骨伝導能がないため骨組織との親和性に乏しい。さらに、PMMAセメントには、未反応モノマーの毒性や、重合熱の発生による周辺組織の損傷などの問題もある。一方、CPCは、PMMAセメントに比べて硬化速度および硬化後の強度の点で劣るが、生体内で骨類似ハイドロキシアパタイトに転化するので骨伝導能に優れている。CPCの材料であるリン酸カルシウム系化合物には、生体内で分解・吸収されることによって自然に消滅し、自家骨と置換されるという性質を有するものが多いことから、骨置換型のCPCの開発も進んでいる。また、非特許文献１に開示されるような、生体適合性物質であるキトサンをCPCに配合することにより、機械的特性を改善したCPCも開発されている。
【０００４】
また、近年では、内部に気孔と呼ばれる微小な空隙を多数有する多孔質のCPCも開発されている。このような多孔体では、気孔内に骨芽細胞や新生骨などが進入することにより気孔内で骨形成がなされ、母床骨と一体化することが期待される。また、多孔質とすることにより表面積が増大するので、生体内での骨置換が起こりやすくなる。そのような多孔質のCPCとしては、例えば、特許文献１に記載の多孔質硬化体が挙げられる。また、特許文献２には、ハイドロキシアパタイトなどのリン酸カルシウム系化合物を主成分とし、生体内で分解・吸収される物質を含む補填材が記載されている。特許文献２の補填材は、生体内に用いられた後、上記の物質が生体内で分解・吸収されることにより多孔化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２６９３９３号公報
【特許文献２】特開２００４−０４９５８９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Sun L.ら、Fast setting calcium phosphate cement-chitosan composite: mechanical properties and dissolution rates, J. Biomater. Appl., vol. 21, p. 299-315 (2007)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記のような多孔質のCPCでは、その気孔内で骨形成がなされて強度が向上するまでには、通常２〜３ヶ月程度を要する。そのため、特許文献１の多孔質硬化体は、生体への移植直後の初期強度が十分とはいえない。また、特許文献１では、セメント粉末と硬化液とを混合してから40分かけて多孔質硬化体を得ており、硬化速度も満足できるものではない。特許文献２に記載の補填材についても、人工体液中で３日間の水和硬化後の圧縮強度は約５〜13 MPaであり、改善の余地がある。
【０００８】
そこで、本発明は、硬化速度および硬化後の強度に優れ、且つ、生体内で多孔化するとともに自家骨に置換される硬化体を得ることが可能な自己硬化型リン酸カルシウム組成物を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような組成物を製造するためのキットおよび製造方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、分級によって得た、互いに異なる粒径を有する２つの群のリン酸四カルシウムと、リン酸水素カルシウムと、キトサンと、硬化液としてのリンゴ酸水溶液とを原料に用いてCPCを製造したところ、比較的短時間で硬化し、硬化後の強度も良好であることを見出した。また、得られたCPCが生理食塩水中で多孔化することを見出した。これらの知見に基づいて、本発明者は、本発明を完成した。
【００１０】
よって、本発明は、互いに異なる粒径を有する２つの群のリン酸四カルシウムと、リン酸水素カルシウム二水和物と、キトサンと、硬化液としてのリンゴ酸水溶液とを混和してなり、該リン酸四カルシウムの２つの群が、分級により得られた、300μm未満の粒径を有する少なくとも３つの群から選択されたものである、自己硬化型リン酸カルシウム組成物を提供する。
【００１１】
また、本発明は、互いに異なる粒径を有する２つの群のリン酸四カルシウム、およびリン酸水素カルシウム二水和物を含む粉体と、キトサンおよびリンゴ酸を含む硬化液とを含み、該リン酸四カルシウムの２つの群が、分級により得られた、300μm未満の粒径を有する少なくとも３つの群から選択されたものである、自己硬化型リン酸カルシウム組成物を製造するためのキットを提供する。
【００１２】
さらに、本発明は、互いに異なる粒径を有する２つの群のリン酸四カルシウムと、リン酸水素カルシウム二水和物と、キトサンと、硬化液としてのリンゴ酸水溶液とを混和する工程を含み、
上記のリン酸四カルシウムの２つの群が、分級により得られた、300μm未満の粒径を有する少なくとも３つの群から選択されたものである、
自己硬化型リン酸カルシウム組成物の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、硬化速度および硬化後の強度に優れた自己硬化型リン酸カルシウム組成物を得ることができる。また、該組成物の硬化体は、生体内で多孔化するとともに自家骨に置換されることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】硬化体を浸漬した生理食塩水中のカルシウムイオン濃度を示すグラフである。
【図２Ａ】生理食塩水中に浸漬して１日後の硬化体の電子顕微鏡写真である。
【図２Ｂ】生理食塩水中に浸漬して７日後の硬化体の電子顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[自己硬化型リン酸カルシウム組成物およびその製造方法]
本発明の自己硬化型リン酸カルシウム組成物(以下、単に「組成物」ともいう)は、リン酸四カルシウムと、リン酸水素カルシウム二水和物と、キトサンと、硬化液としてのリンゴ酸水溶液とを混和してなる、ペーストもしくはスラリーのような不定形混合物である。混和直後の本発明の組成物は、任意の形状に変えることやチューブへの充填などの操作が可能である。そして、本発明の組成物は、時間経過にしたがって自己硬化する。硬化した本発明の組成物は、水中または生体内で水和反応によりさらに硬化して、CPCの一種である硬化体になる。したがって、本発明の組成物は、骨補填材として好適に用いることが可能である。
【００１６】
本発明において、リン酸四カルシウム(TeCP)は、互いに異なる粒径を有する２つの群の粉体を用いる。そのような２つの群のTeCPは、分級により得られた、300μm未満の粒径を有する少なくとも３つの群から選択される。ここで、分級の方法は特に限定されず、公知の分級装置を用いてもよいし、ふるいにより分級してもよい。本発明の実施形態においては、ふるい分級が好ましい。
【００１７】
分級により得られた、300μm未満の粒径を有する少なくとも３つの群としては、例えば、45μm未満の粒径の群、45μm以上且つ75μm未満の粒径の群および75μm以上且つ300μm未満の粒径の群が挙げられる。これらの３つの群のTeCP粉体から２つを選択して組み合わせることにより、本発明の組成物から得られる硬化体の圧縮強度が向上する。
【００１８】
本発明の実施形態においては、上記の45μm未満の粒径の群が、25μm未満の粒径の群および25μm以上且つ45μm未満の粒径の群のいずれか１つであり、また、上記の75μm以上且つ300μm未満の粒径の群が、75μm以上且つ150μm未満の粒径の群および150μm以上且つ300μm未満の粒径の群のいずれか１つであることがより好ましい。この場合、TeCPの２つ群の組み合わせとしては、硬化体の圧縮強度を向上させる観点から、以下の組み合わせが特に好ましい：
25μm未満の粒径の群と75μm以上且つ150μm未満の粒径の群との組み合わせ；
25μm未満の粒径の群と150μm以上且つ300μm未満の粒径の群との組み合わせ；
25μm以上且つ45μm未満の粒径の群と45μm以上且つ75μm未満の粒径の群との組み合わせ；
25μm以上且つ45μm未満の粒径の群と75μm以上且つ150μm未満の粒径の群との組み合わせ；
25μm以上且つ45μm未満の粒径の群と150μm以上且つ300μm未満の粒径の群との組み合わせ；
45μm以上且つ75μm未満の粒径の群と75μm以上且つ150μm未満の粒径の群との組み合わせ；および
45μm以上且つ75μm未満の粒径の群と150μm以上且つ300μm未満の粒径の群との組み合わせ。
【００１９】
本発明の組成物に用いられるTeCPは、市販のものを用いてもよいし、自ら製造したものを用いてもよい。TeCPの製造方法自体は公知であり、いずれの製造方法を用いてもよいが、例えば、次のようにして得ることができる。炭酸カルシウムの粉体とリン酸水素カルシウム二水和物の粉体とを、水を溶媒として湿式混合し、得られた混合物を1200〜1700℃で３〜６時間焼成する。そして、得られた焼成物を粉砕することで、TeCPの粉体を得ることができる。このTeCPの粉体を分級することにより、互いに異なる粒径を有する２つの群のTeCPの粉体を得ることができる。
【００２０】
本発明の組成物においては、リン酸水素カルシウム二水和物(DCPD)をTeCPとともに配合することで、自己硬化した組成物の水和反応による硬化が進むとともに、得られる硬化体においてTeCPとDCPDとが反応してハイドロキシアパタイトへと徐々に転化する。なお、本発明の実施形態においては、DCPDに替えて、その無水物であるリン酸水素カルシウム(DCPA)を用いることもできる。DCPDおよびDCPAは市販のものを用いることができる。
【００２１】
本発明の実施形態においては、DCPDの粒径は特に限定されないが、好ましくは0.2〜10μmであり、より好ましくは0.5〜５μmである。なお、市販のDCPDの粉体の粒径が好ましい大きさでない場合は、湿式粉砕などの公知の粉砕方法で粉砕して粒径を調節することができる。
【００２２】
本発明の実施形態においては、TeCPおよびDCPTのそれぞれ等モル量を乾式混合して、セメント粉を得ることが好ましい。このようなセメント粉とすることにより、均一な組成物を得ることができる。
【００２３】
本発明の組成物においては、硬化時間の短縮の観点から、硬化液としてリンゴ酸水溶液が好適に用いられる。本発明の組成物中のリンゴ酸の濃度は、硬化時間および硬化体の圧縮強度を考慮すると、1.0重量％以上2.5重量％以下の範囲、特に1.0重量％以上2.0重量％以下の範囲から選択されることが望ましい。なお、硬化液中のリンゴ酸濃度が2.0重量％以下であると、後述のキトサンを該硬化液に溶解することができないので、組成物中のリンゴ酸濃度を0.5重量％以下とすることは困難である。また、組成物中のリンゴ酸濃度が2.5重量％より大きい場合、組成物の硬化時間が短すぎて混和することができなくなる。
【００２４】
本発明において、キトサンは、自己硬化型リン酸カルシウム組成物の硬化速度およびその硬化体の圧縮強度を向上させる目的で、また、硬化体を生体内に注入もしくは埋入した後に溶出させて該硬化体を多孔化させる目的で添加される。キトサンは、カニやエビなどの甲殻類の外骨格およびキノコなどの菌類の細胞壁に含まれるキチンを濃アルカリによって脱アセチル化することで得られる天然高分子として知られているが、本発明の実施形態においては、キトサンの由来は特に限定されない。
【００２５】
本発明の実施形態においては、キトサンの形態は特に限定されず、粉体の形態であってもよいし、溶液の形態であってもよい。キトサンを溶液の形態で用いて本発明の組成物を調製する場合、キトサンは、硬化液としてのリンゴ酸水溶液に溶解していることが望ましい。
【００２６】
本発明に用いられるキトサンの平均分子量は、上記のTeCPおよびDCPTのセメント粉と硬化液との混和が可能な範囲であればよいが、好ましくは、粘度に基づく分子量として10,000以上310,000以下である。なお、キトサンの分子量は、該キトサンの溶液の粘度に比例することが知られている。本明細書においては、粘度は、１％酢酸水溶液にキトサンを１重量％となるように溶解させて得たキトサン溶液について、溶液温度20℃にてＢ型回転粘度計により測定するものとする。そして、測定した粘度に基づいてキトサンの固有粘度を算出し、Mark-Houwink-Sakuradaの式より、キトサンの分子量を算出する。
【００２７】
本発明の実施形態においては、キトサンの脱アセチル化度は特に限定されないが、好ましくは70〜100％である。
【００２８】
本発明の実施形態においては、組成物中のキトサンの濃度は、該組成物の機械的強度および多孔化の観点から、1.0重量％以上10.0重量％以下の範囲、特に1.25重量％以上3．75重量％以下の範囲であることが望ましい。なお、硬化液中のキトサン濃度が20重量％以上であると、水分が少なくなり、該硬化液と上記のTeCPおよびDCPTのセメント粉との混和ができなくなるので、組成物中のキトサン濃度を11.0重量％以上とすることは困難である。
【００２９】
本発明の実施形態においては、上記のTeCPおよびDCPTのセメント粉と、リンゴ酸水溶液およびキトサンを含む硬化液とを混合することにより組成物を得ることが好ましい。ここで、セメント粉と硬化液との混合の際の粉液比(粉(g)/液(g))は、通常0.8〜５であり、好ましくは２〜４であり、特に好ましくは３である。なお、混合手段は特に限定されず、混合量などに応じて公知の混合手段から適宜選択すればよい。
【００３０】
上記のセメント粉と硬化液との混合後、本発明の組成物は、通常３〜20分程度で自己硬化が完了する(初期硬化)。このときの温度および湿度の条件は、一般的なCPCの調製条件と特に変わるところはないが、通常、20〜40℃の温度且つ50〜100％の湿度であればよい。
【００３１】
得られた本発明の組成物は、上述のとおり、骨補填材として生体に用いることが可能である。そして、本発明の組成物は、生体内で水和反応により硬化体となる。水和反応により本発明の組成物から得られる硬化体は、少なくとも15 MPa、好ましくは少なくとも17 MPa、より好ましくは少なくとも20 MPaの圧縮強度を示す。その後、硬化体に含まれるキトサンが生体内で溶出することにより、硬化体は多孔化する。なお、この多孔化は、硬化体を生理食塩水中に浸漬することによっても生じるので、多孔化の確認試験は、硬化体を生理食塩水中に浸漬した後、走査型電子顕微鏡などにより確認することができる。
【００３２】
[自己硬化型リン酸カルシウム組成物を製造するためのキット]
本発明の自己硬化型リン酸カルシウム組成物を製造するためのキット(以下、単に「キット」ともいう)は、互いに異なる粒径を有する２つの群のTeCP、およびDCPDを含む粉体と、キトサンおよびリンゴ酸を含む硬化液とを含む。
【００３３】
互いに異なる粒径を有する２つの群のTeCPは、上記の本発明の組成物の説明において述べたことと同じである。すなわち、分級により得られた、300μm未満の粒径を有する少なくとも３つの群から選択された２つの群であればよい。本発明の実施形態において、互いに異なる粒径を有する２つの群のTeCP、およびDCPDを含む粉体は、上述した、TeCPおよびDCPTのそれぞれ等モル量を乾式混合して得られるセメント粉が好ましい。なお、TeCPおよびDCPTのそれぞれの詳細については、上記の本発明の組成物の説明において述べたことと同じである。
【００３４】
本発明の実施形態において、キトサンおよびリンゴ酸を含む硬化液は、上述した、キトサンが溶解したリンゴ酸水溶液が好ましい。なお、キトサンおよびリンゴ酸のそれぞれの詳細については、上記の本発明の組成物の説明において述べたことと同じである。また、硬化液中のリンゴ酸濃度やキトサン濃度についても、上記の本発明の組成物の説明において述べたことと同じである。
【００３５】
本発明の実施形態において、キットは、TeCPおよびDCPDを含む粉体と、キトサンおよびリンゴ酸を含む硬化液とがそれぞれ別個の容器に収められた二試薬型のキットであることが好ましい。そのような容器の形状は特に限定されず、例えば、TeCPおよびDCPDを含む粉体は、硬化液との混和が可能な混練注入器に収め、硬化液も注入器に収めることなどが挙げられる。この場合、本発明のキットは、注入針をさらに含んでいてもよい。また、本発明のキットは、得られる組成物の粘度を調整するための水をさらに含んでいてもよい。
【００３６】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００３７】
＜実施例１＞
本実施例では、セメント粉の粒径と硬化体の圧縮強度との関連を検討した。
(１)材料
・リン酸四カルシウム(TeCP)
炭酸カルシウム(11.032 g (0.110 mol)、和光純薬工業株式会社)と、リン酸水素カルシウム二水和物(18.968 g (0.110 mol)、和光純薬工業株式会社)と、超純水(180 mL)とを、ジルコニアボール(200 g、アズワン株式会社製)と共にポットミルHD-A-4(アズワン株式会社製)に入れ、室温にて110 rpmの回転速度で24時間湿式混合した。得られたスラリーをろ紙5C(桐山製作所製)にのせ、アスピレーターA-3S(EYELA社製)で吸引ろ過した。ろ過物をシャーレに入れ，定温乾燥機DOV-450P(アズワン株式会社製)で、50℃にて24時間乾燥した。乾燥物を粉砕し、得られた粉末を内径14 mmの熱プレス機用金型1-6002-18(アズワン株式会社製)に入れ、プレス(ジャスコエンジニアリング社製)を用いて1,100 kgf/cm2で一軸加圧して、高さ12 mm程度の円柱形状試料を得た。得られた試料をアルミナ製ボートSSA‐H2B(株式会社ニッカトー製)に入れ、電気炉(丸祥電器株式会社製)を用いて、大気中、1500℃にて５時間焼成した。昇降温速度は10℃/minとした。焼成後、試料を電気炉から取り出し、超硬質鋼乳鉢(WD型、伊藤製作所製)で粉砕し、さらにめのう乳鉢で微粉砕して、TeCPの粉体を得た。得られたTeCPの粉体を、５つのふるいを備えたふるい振とう機MVS-1(アズワン株式会社製)を用いて分級した。なお、ふるい振とう機の振動数は10 rpsとした。また、各ふるいの目開きは、25μm、45μm、75μm、150μmおよび300μmであった。分級により、次の５つの群のTeCPを得た：25μm未満の群、25μm以上且つ45μm未満の群、45μm以上且つ75μm未満の群、75μm以上且つ150μm未満の群、および150μm以上且つ300μm未満の群。
【００３８】
・リン酸水素カルシウム二水和物(DCPD)
リン酸水素カルシウム二水和物(15.00 g、和光純薬工業株式会社)と超純水(180 mL)とを、ジルコニアボール(500 g、アズワン株式会社製)と共にポットミルHD-A-4(アズワン株式会社製)に入れ、室温にて110 rpmの回転速度で48時間湿式粉砕した。得られたスラリーをろ紙5C(桐山製作所製)にのせ、アスピレーターA-3S(EYELA社製)で吸引ろ過した。ろ過物をシャーレに入れ，定温乾燥機DOV-450P(アズワン株式会社製)で、50℃にて24時間乾燥した。乾燥物を粉砕して、平均粒径2.5±2.2μmのDCPDの粉体を得た。
【００３９】
・硬化液
硬化液として、リンゴ酸(和光純薬工業株式会社)を10重量％、およびキトサン(平均分子量50,000〜190,000、脱アセチル化度約81.3％、ARDRICH Chemistry社)を10重量％含む水溶液を用いた。
【００４０】
(２)自己硬化型リン酸カルシウム組成物およびその硬化体の調製
TeCPの粉体として、上記の各群を単独で、または所定の２つの群を組み合わせたものを用いた。TeCPの粉体(6.80 g(0.186 mol))とDCPDの粉体(3.20 g(0.186 mol))とを、Mini Blender (メリタ社製)を用いて１分間混合してセメント粉を得た。セメント粉の粒度分布をレーザー回折／散乱式粒度分布測定装置LA-920(株式会社堀場製作所製)で調べた。セメント粉と硬化液とを、粉液比(粉(g)/液(g))が３となるように90秒間混和して、自己硬化型リン酸カルシウム組成物(リンゴ酸2.5重量％、キトサン2.5重量％含有)を得た。この組成物をテフロン製割型(内径６mm、高さ12 mm)に注入し、37℃、湿度100％の環境下で１時間静置して、初期硬化体を得た。そして、初期硬化体を型から取り出し、超純水中に24時間浸漬して水和硬化させ、硬化体を得た。以降、得られた硬化体を試料として圧縮強度の測定に付した。なお、各試料について、TeCPの２つの群を組み合わせ、並びにセメント粉の平均直径および平均高さは、以下の表１に示した。
【００４１】
(３)試料の分析
得られた試料の圧縮強度を、万能試験機AG-10(島津製作所製)を用いて、JIS規格(JIS T6602)に準拠して測定した。なお、この測定では５kNロードセルを用い、試験速度は0.50 mm/秒とした。なお、測定は、各試料について６回ずつ行い、測定値に基づいて圧縮強度の平均値と標準誤差を算出した。結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
2015211810.tif 000002
【００４３】
(４)結果および考察
表１より、いずれのセメント粉においても粒子の平均直径および平均高さに大きな差は認められず、ほぼ均一なサイズであった。一方、得られた試料の圧縮強度は、セメント粉に用いたTeCPの粒径によって差が認められた。ふるいにより分級した各群を単独で用いた場合は、150μm以上且つ300μm未満の粒径の群では圧縮強度が約４MPaと比較的小さく、それ以外の群では約10〜18 MPaの圧縮強度の試料が得られた(表１のNo.１〜５参照)。
【００４４】
表１より、互いに粒径の異なる２つの群を組み合わせた場合では、25μm未満の粒径の群と、25μm以上且つ45μm未満の粒径の群または45μm以上且つ75μm未満の粒径の群との組み合わせ、あるいは、45μm以上且つ75μm未満の粒径の群と、150μm以上且つ300μm未満の粒径の群との組み合わせを用いたときに、約15〜18 MPaの圧縮強度の試料が得られた(表１のNo.６、７および14参照)。一方、75μm以上且つ150μm未満の粒径の群と、150μm以上且つ300μm未満の粒径の群との組み合わせでは、得られた試料の圧縮強度は約４MPaと比較的小さかった(表１のNo.15参照)。
【００４５】
以下の組み合わせを用いた場合では、得られた硬化体の圧縮強度が20 MPa以上と特に良好な値であった(表１のNo.８〜13参照)：
25μm未満の粒径の群と75μm以上且つ150μm未満の粒径の群との組み合わせ、
25μm未満の粒径の群と150μm以上且つ300μm未満の粒径の群との組み合わせ、
25μm以上且つ45μm未満の粒径の群と45μm以上且つ75μm未満の粒径の群との組み合わせ、
25μm以上且つ45μm未満の粒径の群と75μm以上且つ150μm未満の粒径の群との組み合わせ、
25μm以上且つ45μm未満の粒径の群と150μm以上且つ300μm未満の粒径の群との組み合わせ、
45μm以上且つ75μm未満の粒径の群と75μm以上且つ150μm未満の粒径の群との組み合わせ、および
45μm以上且つ75μm未満の粒径の群と150μm以上且つ300μm未満の粒径の群との組み合わせ。
【００４６】
以上のことから、TeCPの互いに異なる粒径を有する２つの群としては、ふるいにより分級された、粒径が45μm未満の比較的小さい粒子の群、粒径が45μm以上且つ75μm未満の比較的中程度の粒子の群、および粒径が75μm以上且つ300μm未満の比較的大きい粒子の群から選択される２つの群を組み合わせれば、良好な圧縮強度の硬化体となる自己硬化型リン酸カルシウム組成物が得られると考えられる。
【００４７】
＜実施例２＞
本実施例では、硬化体が多孔化するか否かを生理食塩水中で試験した。
【００４８】
(１)材料
・TeCPおよびDCPD
TeCPおよびDCPDは、実施例１と同様にして得られたものを用いた。なお、TeCPの粉体として、75μm未満の粒径の群を用いた。
【００４９】
・硬化液
硬化液として、リンゴ酸(和光純薬工業株式会社)を10重量％、およびキトサン(平均分子量190,000〜310,000、脱アセチル化度約78.8％、ARDRICH Chemistry社)を10重量％含む水溶液を用いた。また、陰性対照として、キトサンを含まない硬化液(10重量％リンゴ酸水溶液)を用いた。
【００５０】
(２)自己硬化型リン酸カルシウム組成物および硬化体の調製
実施例１と同様にして、TeCPおよびDCPDからセメント粉を調製した。得られたセメント粉と上記の硬化液とを用いて、粉液比(粉(g)/液(g))が３となるように90秒間混和して、自己硬化型リン酸カルシウム組成物(リンゴ酸2.5重量％、キトサン2.5重量％含有)を得た。この組成物をテフロン製型枠(内径10 mm、高さ２mm)に注入し、37℃、湿度100％の環境下で１時間静置して、初期硬化体を得た。
【００５１】
(３)試料の分析
得られた硬化体を生理食塩水(37℃)に浸漬して、該硬化体から生理食塩水中に溶出したカルシウムイオンの量を、浸漬後300分まで経時的に測定した。より具体的には、浸漬後60分までは５分おきに測定し、浸漬後60分から150分までは15分おきに測定し、浸漬後150分から300分までは30分おきに測定した。なお、測定には、カルシウムイオン電極(Metrohm社製)を用いた。結果を図１に示す。また、生理食塩水に浸漬して１日後および７日後に、硬化体を電界放出型走査型電子顕微鏡JSM-6500F(日本電子株式会社製)で観察した。得られた電子顕微鏡写真を図２ＡおよびＢに示す。
【００５２】
(４)結果および考察
図１より、生理食塩水中のカルシウムイオン濃度、すなわち硬化体からのカルシウム溶出量は、時間経過に従って、キトサンを含まない硬化液を用いて得た硬化体の方が、キトサンを含む硬化液を用いて得た硬化体よりも高くなっていくことがわかった。他方で、各硬化体の浸漬前後の重量を測定して、重量減少量(浸漬前の重量−浸漬後の重量)を算出したところ、キトサンを含む硬化液を用いて得た硬化体の重量減少量の方が、キトサンを含まない硬化液を用いて得た硬化体の重量減少量よりも大きかった。これらのことから、キトサンを含む硬化液を用いて得た硬化体では、生理食塩水中でキトサンが優先的に溶出していることが示唆される。また、図２ＡおよびＢの電子顕微鏡写真より、キトサンを含む硬化液を用いて得た硬化体は、生理食塩水中で多孔化していることが示された。
【００５３】
＜実施例３＞
本実施例では、硬化液中のリンゴ酸濃度と、硬化時間との関連を検討した。
【００５４】
(１)材料
・TeCPおよびDCPD
TeCPおよびDCPDは、実施例１と同様にして得られたものを用いた。なお、TeCPの粉体として、75μm未満の粒径の群を用いた。
【００５５】
・硬化液
硬化液として、リンゴ酸を４、６、８、10または12重量％、およびキトサン(平均分子量50,000〜190,000、脱アセチル化度約81.3％、ARDRICH Chemistry社)を10重量％含む水溶液を用いた。なお、本実施例では、リンゴ酸濃度が２重量％の硬化液の調製も試みたが、この濃度のリンゴ酸水溶液ではキトサンを溶解させることができかった。
【００５６】
(２)自己硬化型リン酸カルシウム組成物および硬化体の調製
実施例１と同様にして、TeCPおよびDCPDからセメント粉を調製した。得られたセメント粉に各硬化液を、粉液比(粉(g)/液(g))が３となるように添加した。ここで、リンゴ酸を４〜10重量％で含む硬化液を用いた場合は、セメント粉と70秒間混和して自己硬化型リン酸カルシウム組成物が得られた。しかし、リンゴ酸を12重量％で含む硬化液を用いた場合は、硬化時間が極めて短かったため混和することができなかった。以降、リンゴ酸を1.0〜10重量％で含む組成物を試料として、硬化時間の測定に付した。
【００５７】
(３)硬化時間の測定
混和開始から90秒以内に、各試料をテフロン型(内径10 mm、高さ５mm)に入れた。そして、混和開始の２分後から30秒おきにビカー針試験機(株式会社日本メック製)の針(300 g、先端断面積２mm2)を試料表面に落とし、該表面に圧痕が残らなくなるまでの時間を記録した。なお、ビカー針試験機による試験時以外は、各試料を、水を含んだスポンジを底部に備えた密閉容器内に37℃で保管した。本実施例では、密閉容器内の湿度を100％とみなした。測定は各試料について３回ずつ行い、測定値(分)に基づいて硬化時間の平均値および標準誤差を算出した。結果を表２に示す。
【００５８】
【表２】
2015211810.tif 000003
【００５９】
(４)結果および考察
表２より、硬化時間は、硬化液に含まれるリンゴ酸濃度が増加するにつれて短くなる傾向を示した。臨床現場では、CPCを用いる場合、一般に５分程度の操作時間を要するとされていることから、本発明の組成物に含まれるリンゴ酸濃度としては、1.0〜2.0重量％の範囲内が特に好ましいと考えられる。
【図１】
2015211810.tif 000004
【図２Ａ】
2015211810.tif 000005
【図２Ｂ】
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