(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気孔率が６０〜８０％、全気孔のうち気孔径５０〜１０００μｍの容積率が３０〜７０％、全気孔のうち気孔径１μｍ以下の容積率が１０〜４０％である多孔質β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）と、
前記多孔質β−リン酸三カルシウムと混合した骨誘導因子と、
を含有することを特徴とする骨形成を促進する骨補填材。
【請求項２】
アテロコラーゲン、ヒアルロン酸、フィブリン糊およびゼラチンからなる群から選ばれた少なくとも１種をさらに混合したことを特徴とする骨形成を促進する請求項１に記載の骨補填材。
【請求項３】
前記骨誘導因子は、ＢＭＰ、ＴＧＦ−β、ＦＧＦ、ＩＧＦおよびＰＤＧＦからなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２に記載の骨補填材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、骨補填材に係り、特に、優れた骨形成促進能を有する骨補填材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、整形外科などの領域において、様々な疾患により生じる骨欠損の修復に、人工骨を用いることが普及している。人工骨の材料としては、リン酸カルシウム系のセラミックスが多く用いられている。
【０００３】
しかし、リン酸カルシウム系セラミック材料は、生体適合性に優れ、良好な骨伝導能を有し、骨形成の足場として有効に作用するものの、骨欠損の重症度が大きい場合には、リン酸カルシウム系セラミック材料単独での修復は困難であるという問題がある。
【０００４】
従って、このような症例に対しては、自家骨を移植する選択肢しかなく、採骨量に限りがあるなどの場合には、骨欠損の修復は困難であった。
【０００５】
このような背景から、骨欠損の重症度が高い症例に対しては、より骨形成能の高い、すなわち骨誘導活性を有する材料が求められている。このような材料として、骨形成を誘導する細胞増殖因子と、セラミックス材料からなるキャリヤーとを複合した材料が提案されている。
【０００６】
例えば、特開平７−２６９１号公報には、形質転換成長因子（ＴＧＦ−β）とハイドロキシアパタイト（ＨＡＰ）／リン酸三カルシウム（ＴＣＰ）との複合材料、およびＴＧＦ−βと硫酸カルシウムとの複合材料が、特開平７−１７１２１１号公報には、繊維芽細胞成長因子（ＦＧＦ）と、ＨＡＰ、ＴＣＰ、またはリン酸四カルシウム（ＴｅＣＰ）との複合材料が、特開平７−２４６２３５号公報には、ＢＭＰとＨＡＰ／ＴＣＰとの複合材料が、特表平８−５０５５４８号公報には、ＴＧＦ−βとＴＣＰの複合材料よりなる移植材が骨形成を促進する、あるいは骨を誘導することが、それぞれ開示されている。
【０００７】
骨形成を促進するためには、骨誘導因子とそのキャリヤーを複合した材料が有効であるが、キャリヤーとする材料は、次のような条件を満たしていることが重要である。即ち、キャリヤーは骨誘導因子を保持するだけでなく、生体適合性が高く、かつ骨誘導因子の活性の妨げにならないものでなければならない。また、骨伝導能を有し、かつ移植部の骨の形成の進行とともにキャリヤー自身は吸収されることが必要である。
【０００８】
特開平７−８８１７４号公報には、ＢＭＰの担体として、コラーゲンやポリ乳酸グリコール酸を用いることが開示されている。コラーゲンやポリ乳酸グリコール酸などは生分解性であり、上述のキャリヤーとしての条件のうち、分解・吸収性は満たしているが、骨伝導能に乏しく、この点で不十分である。
【０００９】
一方、上述のリン酸カルシウム系セラミックスは、骨伝導能に優れており、この点では好ましいキャリヤーと言える。しかし、リン酸カルシウムの中で、人工骨としてもっとも一般的なＨＡＰは、生体内では吸収されにくく、この点では好ましくない。これに対し、β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）は、優れた吸収性を有しており、骨伝導能の性質と併せると、キャリヤーとしてはもっとも好ましい材料である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
β−ＴＣＰは、以前より単独で骨補填材として用いられている。しかし、アルタマット（Ａｌｔｅｒｍａｔｔ）らの報告（Ｅｕｒ．Ｊ．Ｐｅｄｉａｔｒ．Ｓｕｒｇ．２，１８０〜１８２）によると、多孔質β−ＴＣＰを骨嚢腫に適用して経過観察し、最長７年でも依然として材料が補填部に残存していることが確認されている。
【００１１】
β−ＴＣＰは、基本的には吸収される性質を有しているが、このように長期にわたり残存するケースがあることは、一義的にβ−ＴＣＰという物質であれば良いという訳でないことを示している。
【００１２】
実用上は、β−ＴＣＰの純度が問題になる。β−ＴＣＰは一般に、乾式で炭酸カルシウムとリン酸水素カルシウムを固相反応させる方法や、湿式でＣａイオンとＰイオンを反応させる方法により製造される。
【００１３】
しかし、乾式法では、反応が不均質で、未反応物が若干残ったり、一般に生成した粉末は焼結特性に乏しいという難点がある。湿式法では、温度やｐＨの微妙な調整が必要であり、ＣａとＰの比が化学量論値から若干ずれたり、微量な副生成物が含まれる場合がある。
【００１４】
また、素材の性質は、製造されるプロセスの影響を大きく受けると言うことが出来、製造プロセスに問題があれば、応用段階、実用段階において所望の結果が得られないことになる。従来技術に示した開示例では、この点が全く検討されていない。
【００１５】
本発明は、以上の事情を考慮してなされ、優れた骨形成促進能を有する骨補填材を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、β−ＴＣＰの性状、特に製造プロセスと気孔性状が、骨伝導能と吸収性に影響を与える因子であり、これらを踏まえたβ−ＴＣＰと骨誘導因子との複合により、骨形成を促進する理想的な骨補填材を提供することが出来ることを見出した。本発明は、このような知見に基づくものである。
【００１７】
即ち、本発明は、多孔質β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）と骨誘導因子とを含有することを特徴とする骨形成を促進する骨補填材を提供する。
【００１８】
このように構成される本発明に係る骨補填材は、優れた骨形成促進能を有している。
【００１９】
本発明の骨補填材に用いられるβ−ＴＣＰは、高純度で優れた骨伝導能と吸収性を有する、多孔質β−ＴＣＰである。多孔質β−ＴＣＰは、連通気孔を有し、気孔率が６０〜８０％、気孔径５０〜１０００μｍの全気孔の容積率が３０〜７０％、５μｍ以下の全気孔の容積率が１０〜４０％であるものが望ましい。
【００２０】
気孔率が６０％未満では、連通する気孔が充分に確保できず、８０％を越えると、強度が低下して取り扱いがしにくくなる傾向となり、好ましくない。
【００２１】
気孔径５０〜１０００μｍのマクロ気孔は、骨形成に関与する細胞の進入、血管新生などに寄与し、気孔径５μｍ以下のミクロ気孔は、吸収されやすさなど化学的な作用を促進するのに寄与する。マクロ気孔の気孔径は１００〜４００μｍ、ミクロ気孔の気孔径は１μｍ以下であることがさらに望ましい。
【００２２】
マクロ気孔の容積率が上記値より低く、ミクロ気孔の容積率が上記値より高いと、細胞が進入するエリアが減少し、マクロ気孔の容積率が上記値より高く、ミクロ気孔の容積率が上記値より低いと、微細部での吸収がされにくくなる傾向となり、好ましくない。
【００２３】
高純度のβ−ＴＣＰは、湿式粉砕法で作製するものが、骨組織の代替材料として用いる材料の成分として優れている。この湿式粉砕法は、炭酸カルシウムとリン酸水素カルシウム２水和物をＣａとＰのモル比が１．５となるように秤量し、これら粉末に純水を加えて１０重量％の水性スラリーとし、これをボールミルにて湿式粉砕し、例えば８０℃で乾燥し、その後７２０〜１１５０℃で、好ましくは７２０〜９００℃で１〜１０時間、またはそれ以上焼成して、β−ＴＣＰを得るものである。
【００２４】
この方法によれば、原料の秤量値によりＣａとＰの比を制御することができ、純度が高く、かつ焼結性に優れたβ−ＴＣＰが得られる。
【００２５】
優れた骨伝導能と吸収性を有する多孔質β−ＴＣＰは、例えば、特許第２５９７３５５号公報に記載されている方法により作製することが出来る。即ち、上述のように湿式粉砕法により得たβ−ＴＣＰ粉末に、解膠剤および起泡剤を加え、湿式発泡成形した後、乾燥し、９５０〜１０５０℃の温度で焼成して、多孔体を得るものである。
【００２６】
使用される解膠剤としては、例えばポリアクリル酸アンモニウム塩のようなポリアクリル酸誘導体からなる水溶性高分子化合物を用いることができる。
【００２７】
また、起泡剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、デカグリセリンモノラウレート、アルカノールアミド、およびポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール共重合体等の非イオン性界面活性剤、またはこれら非イオン性界面活性剤に酸化エチレンを添加したものを用いることが出来る。
【００２８】
乾燥は、４０℃前後の温度で１０〜２０時間行うことが望ましく、焼成は、１００〜３００℃／時間の昇温速度で１０００〜１３００℃まで昇温し、この温度で０．５〜１時間保持することにより行うことが望ましい。
【００２９】
以上のような方法により、連通気孔を有し、気孔率が６０〜８０％、気孔径５０〜１０００μｍの全気孔の容積率が３０〜７０％、５μｍ以下の全気孔の容積率が１０〜４０％である気孔性状を有する多孔質β−ＴＣＰを得ることができる。
【００３０】
一方、骨誘導因子としては、骨形成因子（ＢＭＰ）、形質転換成長因子（ＴＧＦ−β）、繊維芽細胞成長因子（ＦＧＦ）、インスリン様成長因子（ＩＧＦ）、血小板由来成長因子（ＰＤＧＦ）などを用いることができ、さらにこれらを２種以上組合せても良い。これらの細胞増殖因子は、間葉系細胞から骨芽細胞への分化、骨形成に至る過程における細胞の増殖、分化に強力に作用する。
【００３１】
ＢＭＰとしてはＢＭＰ−２、４、５、７が、ＦＧＦとしてｂＦＧＦが、いずれも高い骨誘導活性を示すので、これらを用いるのが特に望ましい。
このようなβ−ＴＣＰと骨誘導因子とを混合することにより複合化し、骨補填材とすることにより、良好に骨形成を促進する骨補填材を得ることができる。
【００３２】
なお、骨補填材中の骨誘導因子の量は、種により異なるが、通常、数μｇ／ｇ〜数１０ｍｇ／ｇ であることが望ましい。
【００３３】
また、β−ＴＣＰとこれらの骨誘導因子を複合する際、生体内で分解吸収されるアテロコラーゲン、ヒアルロン酸、フィブリン糊、およびゼラチンの少なくともいずれかを添加して複合すると、骨誘導因子の保持性が更に高まり、この点でより望ましい。これらの物質の添加量は、０．５ｍｌ／ｇ〜３ｍｌ／ｇが望ましい。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の種々の実施の形態について説明する。
【００３５】
（第１の実施の形態）
炭酸カルシウム粉末とリン酸水素カルシウム２水和物をモル比で１：２の割合で秤量し、純水とともにボールミルポットに入れ、約１日ボールミルにて混合粉砕した。得られたスラリーを約８０℃で乾燥し、その後７５０℃で焼成した。得られた粉末は、Ｘ線回折パターンでβ−ＴＣＰ単一相を示し、焼結性に優れた高純度なβ−ＴＣＰであった。
【００３６】
このβ−ＴＣＰ粉末に、純水、アクリル酸アンモニウム系の解膠剤、およびポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル系の界面活性剤を添加し、混合攪拌して、発泡スラリーを調製した。この発泡スラリーを乾燥させ、その後１０５０℃で焼成して、β−ＴＣＰ多孔体を得た。
【００３７】
この多孔体は、気孔率が７５％、気孔径は１００〜４００μｍおよび１〜０．１μｍの２つの領域に分布を有するものであった。
この多孔体１ｃｃに、緩衝液に溶解したｒｈＢＭＰ−２を１０〜１０００μｇを加え、凍結乾燥し、骨補填材とした。
【００３８】
このようにして製造された骨補填材は、骨形成を促進することが出来、ＢＭＰの骨芽細胞への分化の促進とβ−ＴＣＰの骨形成の足場となる作用により、骨の新生を早期に進行させるとともに、β−ＴＣＰは経時的に吸収されるという理想的な骨補填材としての性能を有していた。
【００３９】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態と同様にして、β−ＴＣＰ粉末を合成し、多孔体を作製した。この多孔体を０．５〜３ｍｍの粒径の顆粒に粉砕し、この顆粒１ｇ当たりｂＦＧＦを１０〜５００μｇ、３％のヒアルロン酸ナトリウム溶液１ｍｌを混合して、骨補填材とした。
【００４０】
このようにして製造された骨補填材は、骨形成を促進することが出来、ｂＦＧＦの骨誘導能とβ−ＴＣＰの骨形成の足場となる作用により、骨の新生を早期に進行させるとともに、β−ＴＣＰは経時的に吸収されるという理想的な骨補填材としての性能を有していた。
【００４１】
（第３の実施の形態）
第１の実施の形態と同様にして、β−ＴＣＰ粉末を合成し、多孔体を作製した。  この多孔体を１〜５ｍｍの顆粒に粉砕し、この顆粒１ｇ当たりＴＧＦ−βを１０〜５００μｇ、３％のアテロコラーゲン溶液１ｍｌを混合して、コラーゲンをゲル化させ、骨補填材とした。
【００４２】
このようにして製造された骨補填材は、骨形成を促進することが出来、ＴＧＦ−βの骨誘導能とβ−ＴＣＰの骨形成の足場となる作用により、骨の新生を早期に進行させるとともに、β−ＴＣＰは経時的に吸収されるという理想的な骨補填材としての性能を有していた。
【００４３】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、多孔質β−ＴＣＰと骨誘導因子とを複合してなる骨補填材において、骨誘導因子のキャリヤーであるβ−ＴＣＰが優れた骨伝導能を有しかつ生体吸収性を有することにより、優れた骨形成促進能を有する骨補填材を提供することができる。