(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルシウム供給物質と、ナトリウム供給物質と、リン酸供給物質とをメカノケミカル法により混練することによって、これら供給物質から合成されたリン酸ナトリウムカルシウムおよびβリン酸三カルシウムを含むスラリーを生成し、生成されたスラリーを乾燥させることによってリン酸ナトリウムカルシウムおよびβリン酸三カルシウムを含む粉末状の混合物を生成し、生成された混合物を焼結することにより製造される、リン酸ナトリウムカルシウム多孔体およびβリン酸三カルシウム多孔体を含む生体組織補填材。
【請求項２】
前記リン酸ナトリウムカルシウムと前記βリン酸三カルシウムとを、２５：７５以上７５：２５以下のモル比で含む請求項１に記載の生体組織補填材。
【請求項３】
カルシウム供給物質と、ナトリウム供給物質と、リン酸供給物質とをメカノケミカル法により混練することによって、これら供給物質から合成されたリン酸ナトリウムカルシウムおよびβリン酸三カルシウムを含むスラリーを生成し、生成されたスラリーを乾燥させることによってリン酸ナトリウムカルシウムおよびβリン酸三カルシウムを含む粉末状の混合物を得る混練ステップと、
該混練ステップにおいて得られた混合物を焼結する焼結ステップとを含む生体組織補填材の製造方法。
【請求項４】
前記混練ステップと前記焼結ステップとの間に、
前記混練ステップにおいて得られた混合物に純水および起泡剤を加えて混合し、スラリーを生成する混合ステップと、
該混合ステップにおいて生成されたスラリーを型に流し込んで成形する成形ステップとをさらに含む請求項３に記載の生体組織補填材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織補填材とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体内に補填されることにより、吸収される生体内吸収性の生体組織補填材として、種々のリン酸カルシウムセラミックスが開発されている。特に、β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）多孔体は、優れた骨伝導能を有し、骨組織と直接結合する上、骨組織中で経時的に吸収され、自家骨に置換されるという性能を有している（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００５−５１９８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のβ−ＴＣＰ多孔体からなる生体組織補填材では、生体内における吸収特性を制御しようとする場合、実質的には気孔率を異ならせる他なく、気孔率を異ならせると、生体組織補填材の初期強度が変化してしまうという不都合がある。すなわち、生体組織補填材の吸収特性は使用部位やホスト年齢等によって選択されることが好ましいが、従来のβ−ＴＣＰからなる生体組織補填材では、吸収特性を変化させると初期強度が変化し、補填時の取扱性が変化したり、置換される生体組織の強度が変化したりする不都合がある。特に、吸収特性を早める場合には気孔率を高くしなければならず、初期強度が極端に低下してしまい、補填時の取扱が困難になる。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、初期強度を変化させることなく、生体内における吸収特性を制御することができる生体組織補填材とその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、カルシウム供給物質と、ナトリウム供給物質と、リン酸供給物質とをメカノケミカル法により混練することによって、これら供給物質から合成されたリン酸ナトリウムカルシウムおよびβリン酸三カルシウムを含むスラリーを生成し、生成されたスラリーを乾燥させることによってリン酸ナトリウムカルシウムおよびβリン酸三カルシウムを含む粉末状の混合物を生成し、生成された混合物を焼結することにより製造される、リン酸ナトリウムカルシウム多孔体およびβリン酸三カルシウム多孔体を含む生体組織補填材を提供する。
【０００７】
本発明によれば、含有するナトリウムによって、β−ＴＣＰより溶解性が高く、生体内において吸収され易いので、気孔率を増加させることなく、吸収特性を向上することができる。気孔率を増加させずに済むので、初期強度の低下を防止することができ、含有されるリン酸ナトリウムカルシウムの比率を調節することにより、吸収特性を容易に調節することができる。すなわち、適用部位やホスト年齢等に応じて、用途に適した吸収特性を有する生体組織補填材を補填することにより、自家生体組織への置換を効率的に行うことができる。
【０００８】
また、本発明は、カルシウム供給物質と、ナトリウム供給物質と、リン酸供給物質とをメカノケミカル法により混練することによって、これら供給物質から合成されたリン酸ナトリウムカルシウムおよびβリン酸三カルシウムを含むスラリーを生成し、生成されたスラリーを乾燥させることによってリン酸ナトリウムカルシウムおよびβリン酸三カルシウムを含む粉末状の混合物を得る混練ステップと、該混練ステップにおいて得られた混合物を焼結する焼結ステップとを含む生体組織補填材の製造方法を提供する。
【０００９】
このようにすることで、含有するナトリウムによって、β−ＴＣＰより溶解性が高く、生体内において吸収され易い生体組織補填材を、その気孔率を増加させることなく、すなわち、初期強度の低下を防止しつつ製造することができる。これにより、適用部位やホスト年齢等に応じた吸収特性を選択することにより、自家生体組織への置換を効率的に行うことができる生体組織補填材を製造することができる。
【００１０】
上記発明においては、前記混練ステップと前記焼結ステップとの間に、前記混練ステップにおいて得られた混合物に純水および起泡剤を加えて混合し、スラリーを生成する混合ステップと、該混合ステップにおいて生成されたスラリーを型に流し込んで成形する成形ステップとを含んでいてもよい。
このようにすることで、成形ステップにより、ブロック状の生体組織補填材を容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、初期強度を変化させることなく、生体内における吸収特性を制御することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る生体組織補填材の構造を示す顕微鏡写真である。
【図２】図１の生体組織補填材の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】図２の生体組織補填材の製造方法により製造された生体組織補填材のＸ線結晶構造解析結果を示す図である。
【図４】図２の生体組織補填材の製造方法により製造された生体組織補填材の溶解性試験結果を示す図である。
【図５】図２の生体組織補填材の製造方法により製造された生体組織補填材の圧縮強度試験結果を示す図である。
【図６】図２の生体組織補填材の製造方法により製造された生体組織補填材の細胞の生着性の検証結果を示す顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態に係る生体組織補填材とその製造方法について、以下に説明する。
本実施形態に係る生体組織補填材は、例えば、骨欠損部等に補填される骨補填材であって、リン酸ナトリウムカルシウム多孔体により構成されている。
【００１４】
本実施形態に係る生体組織補填材の製造方法は、まず、カルシウム供給物質と、ナトリウム供給物質と、リン酸供給物質とを用意する。カルシウム供給物質としては、例えば、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）を挙げることができる。また、ナトリウム供給物質としては、例えば、リン酸ナトリウム２水和物（ＮａＨ２ＰＯ４・２Ｈ２Ｏ）を挙げることができる。また、リン酸供給物質としては、例えば、リン酸カルシウム２水和物（ＣａＨＰＯ４・２Ｈ２Ｏ）を挙げることができる。
【００１５】
次に、図２に示されるように、これらのカルシウム供給物質、ナトリウム供給物質、リン酸供給物質をメカノケミカル法により混練する（混練ステップＳ１）。これにより、β−ＴＣＰ（Ｃａ３（ＰＯ）４）およびリン酸ナトリウムカルシウム（ＣａＮａＰＯ４）を含むスラリー状の混合物が生成される。これを乾燥、粉砕、焼成することで粉末状の混合物が得られる。
【００１６】
次に、生成された粉末状の混合物に起泡剤、分散剤および純水を混合する（混合ステップＳ２）ことにより、スラリーを生成する。混合ステップＳ２により生成されたスラリーを型に流し込んで成形し（成形ステップＳ３）、型に充填されたスラリーを自然乾燥させることにより成形体を得る（乾燥ステップＳ４）。
【００１７】
その後、得られた成形体を焼結する（焼結ステップＳ５）。これにより、リン酸ナトリウムカルシウム多孔体を含む生体組織補填材が製造される。製造された本実施形態に係る生体組織補填材の結晶構造の顕微鏡写真を図１に示す。本実施形態に係る生体組織補填材もβ−ＴＣＰと同様の多孔質構造を有している。
【００１８】
このようにして製造された本実施形態に係る生体組織補填材は、ナトリウムを含むので、β−ＴＣＰのようなリン酸カルシウムと比較して吸収性が高いという利点がある。すなわち、同等の気孔率を有する多孔体からなる純粋なβ−ＴＣＰと比較して、初期強度を同等に維持しながら、吸収性を向上することができる。その結果、生体組織補填材の補填時の取り扱い性を低下させることなく、短時間で吸収されて骨組織に置換させることができるという利点がある。
【００１９】
さらに、本実施形態に係る生体組織補填材の製造方法によれば、β−ＴＣＰの製造方法と同様の方法によって簡易にリン酸ナトリウムカルシウム多孔体を含む生体組織補填材を製造することができるという利点がある。この場合に、ナトリウム供給物質の比率を調節することにより、吸収特性の異なる生体組織補填材を簡易に製造することができる。これにより、用途に合わせて、ナトリウム供給物質の比率を調節し、製造される生体組織補填材の吸収特性を制御することができるという利点がある。
【実施例】
【００２０】
次に、本発明の一実施形態に係る生体組織補填材の実施例について、図面を参照して説明する。
本実施例においては、カルシウム供給物質、ナトリウム供給物質およびリン酸供給物質の配合比率を調節することにより、β−ＴＣＰとリン酸ナトリウムカルシウム（ＣＳＰ）との比率の異なる複数の生体組織補填材を製造した。
【００２１】
本実施例においては、以下の比率の生体組織補填材を製造した。
β−ＴＣＰ：ＣＳＰ＝１００：  ０  …  β−ＴＣＰ
＝  ７５：２５  …  ＣＳＰ２５０
＝  ５０：５０  …  ＣＳＰ５００
＝  ２５：７５  …  ＣＳＰ７５０
＝    ９：９１  …  ＣＳＰ９１０
【００２２】
これらの生体組織補填材は、カルシウム供給物質、ナトリウム供給物質およびリン酸供給物質をメカノケミカル法により混練することによりスラリーを得た。これを乾燥し、粉砕し、７５０℃で1時間焼成することで、平均粒径１００μｍ以下のリン酸ナトリウムカルシウムを含む粉末状の混合物を生成し、起泡剤（セルナ）、分散剤（ＮＰ−１０）および純水を混合してスラリーを生成し、型に流し込んで成形し、乾燥後、１１００℃で１時間以上焼結することにより製造した。
【００２３】
その結果、得られた各生体組織補填材のＸ線結晶構造解析結果を図３に示す。
図３によれば、リン酸ナトリウムカルシウムの比率が高くなればなるほど、β−ＴＣＰの結晶構造とは異なる結晶構造となっていくことがわかる。
【００２４】
次に、このようにして得られた本実施形態に係る生体組織補填材の溶解性試験結果を図４に示す。
溶解性試験は、上記により得られたβ−ＴＣＰ、ＣＳＰ２５０、ＣＳＰ５００およびＣＳＰ７５０について行った。
【００２５】
溶解性試験は、上記生体組織補填材をTris-HCl bufferに浸漬させ、溶出するＣａ、Ｐ、Ｎａイオン濃度を誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）測定することにより行った。
試験用サンプルは以下のようにして作成した。
【００２６】
（試験用サンプル１ｈの作成）
まず、上記生体組織補填材を、それぞれ１００ｍｇ秤量し、ファルコンチューブ（５０ｍＬ）に投入後、Tris-HCl bufferを５０ｍＬ投入した。
次いで、３７℃、１２０ｓｐｍで１時間インキュベートした。
その後遠心分離することにより得られた上清を１０ｍＬ取り出し、ファルコンチューブ（１５ｍＬ）に投入した室温で保管することにより、試験用サンプル１ｈを作成した。
【００２７】
（試験用サンプル２４ｈの生成）
試験用サンプル１ｈの作成においてファルコンチューブ（５０ｍＬ）内に残ったTris-HCl bufferを捨て、新たなTris-HCl bufferを５０ｍＬ投入した。
次いで、３７℃、１２０ｓｐｍで２３時間インキュベートした。
その後遠心分離することにより得られた上清を１０ｍＬ取り出し、ファルコンチューブ（１５ｍＬ）に投入した室温で保管することにより、試験用サンプル２４ｈを作成した。
【００２８】
（試験用サンプル４８ｈの生成）
試験用サンプル２４ｈの作成においてファルコンチューブ（５０ｍＬ）内に残ったTris-HCl bufferを捨て、新たなTris-HCl bufferを５０ｍＬ投入した。
次いで、３７℃、１２０ｓｐｍで２４時間インキュベートした。
その後遠心分離することにより得られた上清を１０ｍＬ取り出し、ファルコンチューブ（１５ｍＬ）に投入した室温で保管することにより、試験用サンプル４８ｈを作成した。
【００２９】
（試験用サンプル７２ｈの生成）
試験用サンプル４８ｈの作成においてファルコンチューブ（５０ｍＬ）内に残ったTris-HCl bufferを捨て、新たなTris-HCl bufferを５０ｍＬ投入した。
次いで、３７℃、１２０ｓｐｍで２４時間インキュベートした。
その後遠心分離することにより得られた上清を１０ｍＬ取り出し、ファルコンチューブ（１５ｍＬ）に投入した室温で保管することにより、試験用サンプル７２ｈを作成した。
【００３０】
（ＩＣＰ測定）
得られた試験用サンプル１ｈ，２４ｈ，４８ｈ，７２ｈをそれぞれ１０倍希釈し、内部に溶出しているＣａイオン、ＮａイオンおよびＰイオンの濃度をＩＣＰ測定により測定した。
【００３１】
図４は、横軸を時間とし、縦軸を各イオン濃度の総量として示している。７２時間経過後の総イオン濃度は、試験用サンプル１ｈ、２４ｈ、４８ｈおよび７２ｈの総イオン濃度の総和である。
これによれば、溶解性はナトリウム含有量に依存しており、ナトリウム含有量が多いほど溶解性が高くなっていることがわかった。
【００３２】
次に、本実施形態に係る生体組織補填材の強度試験結果を図５に示す。
強度試験も、β−ＴＣＰ、ＣＳＰ２５０、ＣＳＰ５００およびＣＳＰ７５０について行った。
【００３３】
試験用サンプルは、混練ステップにおいて得られた各配合比率のβ−ＴＣＰとリン酸ナトリウムカルシウムとの混合物粉末を直径５ｍｍの成形器で圧縮成形し、１１００℃で１時間以上焼結することにより、円柱状の試験用サンプルを得た。
これらの試験用サンプルを圧縮強度試験機にかけることにより、圧縮強度を測定した。
【００３４】
図５に示されるように、ナトリウム含有量の増加とともに圧縮強度は低下しているが、２０％以内に収まっており、初期強度を大きく低下させることなく、溶解性の高い生体組織補填材が得られていることがわかった。
【００３５】
次に、本実施形態に係る生体組織補填材の細胞の生着性を検証した。
検証は、β−ＴＣＰ、ＣＳＰ２５０、ＣＳＰ５００、ＣＳＰ７５０およびＣＳＰ９１０について行った。
【００３６】
上記生体組織補填材の直径１０ｍｍのディスク型焼結体を作成し、２４ｗｅｌｌプレートに設置した。
次いで、細胞（ＭＣ３Ｔ３−Ｅ１）を１×１０４cells/diskの濃度で播種し、温度３７℃、湿度１００％、ＣＯ２濃度５％で２４時間培養した。
【００３７】
その後、各サンプルを取り出して、ＤＡＰＩ染色し、蛍光観察を行った結果を図６に示す。
これによれば、ナトリウムの含有量の異なる全ての生体組織補填材において、細胞が生着していることが検証された。
【００３８】
すなわち、上記実施例によれば、β−ＴＣＰと同様の製造方法によって、圧縮強度を低下させることなく、また、細胞の生着性も低下させることなく、溶解性の異なる生体組織補填材を製造することができる。
【００３９】
なお、本実施形態においては、生体組織補填材として骨補填材を例示したが、他の生体組織に補填される生体組織補填材に適用してもよい。
また、カルシウム供給物質、ナトリウム供給物質およびリン酸供給物質は、上記物質に限定されるものではない。
また、上記実施形態においては、気孔率を変更することなく溶解性を変化させる場合について説明したが、ナトリウムの含有量によって溶解性を変化させることに加えて、気孔率を変化させて溶解性を変化させることにしてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
Ｓ１  混練ステップ
Ｓ２  混合ステップ
Ｓ３  成形ステップ
Ｓ４  乾燥ステップ
Ｓ５  焼結ステップ
【図２】
0005704557.tif 000002
【図３】
0005704557.tif 000003
【図４】
0005704557.tif 000004
【図５】
0005704557.tif 000005
【図１】
0005704557.tif 000006
【図６】
0005704557.tif 000007