(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸カルシウムとリン酸カルシウムとを、３０：７０以上１００：０未満の重量比で含み、
前記硫酸カルシウムが、硫酸カルシウム半水和物であり、
該硫酸カルシウム半水和物の、（１００）面の結晶子径が４７ｎｍ以上５３ｎｍ以下であり、（１１０）面の結晶子径が４６ｎｍ以上５１ｎｍ以下であり、（２００）面の結晶子径が４５ｎｍ以上５４ｎｍ以下であり、（１０２）面の結晶子径が４０ｎｍ以上４８ｎｍ以下であり、
前記硫酸カルシウム半水和物の、Ｘ線回折スペクトルにおける、（１０２）面に対応するピークの積分強度に対する（１１０）面に対応するピークの積分強度の比が、０．８０以上３．５以下であり、
前記硫酸カルシウム半水和物のモード径が、１５μｍ以上６０μｍ以下である骨補填材。
【請求項２】
前記リン酸カルシウムが、１００μｍ以上５００μｍ以下の粒径を有する顆粒状である請求項１に記載の骨補填材。
【請求項３】
前記硫酸カルシウム半水和物および前記リン酸カルシウムの合計重量に対して０．２０重量％以上０．６５重量％以下の増粘剤をさらに含む請求項１または請求項２に記載の骨補填材。
【請求項４】
前記硫酸カルシウム半水和物および前記リン酸カルシウムの合計重量に対して０．３６重量％以上０．５４重量％以下の硬化促進剤をさらに含む請求項１から請求項３のいずれかに記載の骨補填材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨補填材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高い骨伝導能を有する生体吸収性の骨補填材として、ハイドロキシアパタイト（ＨＡ）やβ−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）に代表されるリン酸カルシウム系のセラミックが広く使用されている（例えば、特許文献１参照。）。特に、自家骨へ置換される性質を有するβ−ＴＣＰは、多くの骨補填材製品に使用されている。
【０００３】
一方、高い生体親和性を有する硫酸カルシウムを主成分とする形状賦形型の骨補填材が知られている（例えば、特許文献２および非特許文献１参照。）。硫酸カルシウムは、水との練和によってスラリーを形成し、水和反応によって硬化体を形成する。硫酸カルシウムに、ハイドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）等の増粘剤を添加することで、スラリーの流動性を高め、中空針を介して体内の骨欠損部位へ容易に注入することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５２５０３号公報
【特許文献２】米国特許第７２１１２６６号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Juozas  Petruskevicius，外４名、”No  effect  of  Osteoset,  a  bone  graft  substitute,  on  bone  healing  in  humans”，Acta  Orthop  Scand，2002年，73(5)，p.575-578
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されているセラミック系の骨補填材は、ブロック状または顆粒状の固形であるため、骨欠損部の形状にぴったり適合するように骨欠損部に充填することが難しく、かつ、用手補填のため操作が煩雑であるという問題がある。一方、特許文献２および非特許文献１に記載されている硫酸カルシウムからなる骨補填材は、骨欠損部への充填時には可塑性および流動性を有するスラリーであるため、中空針を用いて容易に骨欠損部に充填することができるという利点がある。ただし、硫酸カルシウムは、生体内での吸収が速い。そのため、骨欠損部に形成された硬化体の強度が次第に低下したり、骨の再生前に硬化体が消失したりしてしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、生体内に移植後に骨内移植部位が高圧縮強度を発揮し続けることができる形状賦形型の吸収性骨補填材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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、硫酸カルシウムとリン酸カルシウムとを、３０：７０以上１００：０未満の重量比で含み、前記硫酸カルシウムが、硫酸カルシウム半水和物であり、該硫酸カルシウム半水和物の、（１００）面の結晶子径が４７ｎｍ以上５３ｎｍ以下であり、（１１０）面の結晶子径が４６ｎｍ以上５１ｎｍ以下であり、（２００）面の結晶子径が４５ｎｍ以上５４ｎｍ以下であり、（１０２）面の結晶子径が４０ｎｍ以上４８ｎｍ以下であり、前記硫酸カルシウム半水和物の、Ｘ線回折スペクトルにおける、（１０２）面に対応するピークの積分強度に対する（１１０）面に対応するピークの積分強度の比が、０．８０以上３．５以下であり、前記硫酸カルシウム半水和物のモード径が、１５μｍ以上６０μｍ以下である骨補填材を提供する。
本発明によれば、硫酸カルシウムおよびリン酸カルシウムを水と練和することによって形成したスラリーを生体内の骨欠損部に充填すると、スラリーは、該スラリー内の硫酸カルシウムが水和反応することによって、凝結硬化して硬化体を形成する。
【０００９】
この場合に、硬化体が骨の代替として機能するためには、２ＭＰａ以上の圧縮強度が必要である。上記の重量比の硫酸カルシウムおよびリン酸カルシウムから形成された硬化体は、水中で硬化した場合であっても、硬化直後において２ＭＰａ以上の高圧縮強度を有する。また、骨欠損部内の硬化体においては、硫酸カルシウムが生体に吸収される一方で、リン酸カルシウムによって骨形成が促進されるので、硬化体全体として圧縮強度が低下することがない。これにより、形状賦形型であり、かつ吸収性でありながら、骨内移植部位が高圧縮強度を発揮し続けることができる。
【００１０】
上記発明においては、前記リン酸カルシウムが、１００μｍ以上５００μｍ以下の粒径を有する顆粒状であることが好ましい。
このようにすることで、骨形成を担う細胞の足場としてリン酸カルシウムの必要な寸法を確保しつつ、スラリーの良好な流動性を確保することができる。
【００１１】
また、上記発明においては、前記硫酸カルシウム半水和物および前記リン酸カルシウムの合計重量に対して０．２０重量％以上０．６５重量％以下の増粘剤をさらに含むことが好ましい。
このようにすることで、増粘剤によって、練和後のスラリーに対して、注入操作に適した高い流動性を付与することができ、かつ、スラリーの水中における形状安定性を向上することができる。
【００１２】
また、上記発明においては、前記硫酸カルシウム半水和物および前記リン酸カルシウムの合計重量に対して０．３６重量％以上０．５４重量％以下の硬化促進剤をさらに含むことが好ましい。
このようにすることで、水中におけるスラリーの形状安定性を向上し、骨欠損部に注入されたスラリーを、崩壊することなく硬化させることができる。
【００１３】
また、上記発明においては、前記硫酸カルシウムが、硫酸カルシウム半水和物（ＣＳＨ）であり、該ＣＳＨの、（１００）面の結晶子径が４７ｎｍ以上５３ｎｍ以下であり、（１１０）面の結晶子径が４６ｎｍ以上５１ｎｍ以下であり、（２００）面の結晶子径が４５ｎｍ以上５４ｎｍ以下であり、（１０２）面の結晶子径が４０ｎｍ以上４８ｎｍ以下である。
【００１４】
各結晶面について上記範囲の結晶子径を有するＣＳＨは、水中で硬化した場合であっても、それ自身のみで、３ＭＰａ〜５ＭＰａまたはそれ以上の高圧縮強度を有する硬化体を形成する。このようなＣＳＨを含むことによって、硬化体の圧縮強度をさらに高めることができる。さらに、ＣＳＨの結晶特性、特に結晶子径と、硬化体の圧縮強度との間には密接な相関関係が存在するので、ＣＳＨの結晶子径に応じて硬化体の圧縮強度を正確に制御することができ、所望の高圧縮強度を有する硬化体を安定的に形成することができる。
【００１５】
また、上記発明においては、前記ＣＳＨの、Ｘ線回折スペクトルにおける、（１０２）面に対応するピークの積分強度に対する（１１０）面に対応するピークの積分強度の比が、０．８０以上３．５以下である。
上記２つのピークの積分強度の比は、ＣＳＨの結晶成長方向、すなわちＣＳＨの粒形を表しており、硬化体の圧縮強度と密接に関係している。上記範囲の積分強度の比を有するＣＳＨを用いることによって、さらに高い圧縮強度を有する硬化体を形成することができる。
【００１６】
また、上記発明においては、前記ＣＳＨのモード径が、１５μｍ以上６０μｍ以下である。
上記粒度分布を有するＣＳＨの粉末から調製したスラリーは、水中において、崩壊することなく形状を維持可能な良好な形状安定性を有する。したがって、生体内の骨欠損部において、所望の高圧縮強度を有する硬化体をさらに安定的に形成することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、生体内に移植後に骨内移植部位が高圧縮強度を発揮し続けることができる形状賦形型の吸収性骨補填材を提供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】
【００１８】
【図１】ＣＳＨとβ−ＴＣＰとの重量比と、硬化体の圧縮強度との関係を示す図表である。
【図２】ＨＰＣ（増粘剤）の添加量と硬化体の圧縮強度との関係を示す図表である。
【図３】ＮａＣｌ（硬化促進剤）の添加量と硬化体の圧縮強度との関係を示す図表である。
【図４】ＮａＣｌ（硬化促進剤）の添加量と硬化体の圧縮強度との関係を示す図表である。
【図５】ＣＳＨのサンプル１〜７のモード径、結晶子径および積分強度比と、硬化体の圧縮強度との関係を示す図表である。
【図６】図５の図表に基づいて理論的に算出した結晶子径と圧縮強度との関係を示す図表である。
【図７】図５の図表における積分強度比と圧縮強度との関係を示す散布図である。
【図８】ＣＳＨのサンプル８〜１２のモード径と、大気中または水中で形成された硬化体の圧縮強度との関係を示す散布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の一実施形態に係る骨補填材について説明する。
本実施形態に係る骨補填材は、水との練和によってスラリーを形成し、その後、空気中または水中において凝結硬化して硬化体を形成する形状賦形型のセメント材であり、硫酸カルシウムと、リン酸カルシウムと、増粘剤と、硬化促進剤とを含む。
【００２０】
硫酸カルシウムとリン酸カルシウムとの重量比は、硫酸カルシウム：リン酸カルシウム＝（１００−Ｘ）：Ｘと表したときに、Ｘは０を超え７０以下である。
硬化体の硬化直後の圧縮強度は硫酸カルシウムの含有比率に依存し、硫酸カルシウムの含有比率が高い程、硬化体の圧縮強度が高くなる。したがって、硫酸カルシウムの重量比率が３０重量％未満である（すなわち、Ｘ＞７０である）場合には、骨欠損部への移植初期において、硬化体の圧縮強度が不十分となる可能性がある。
【００２１】
リン酸カルシウムは、例えば、β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）の顆粒であり、１００μｍ以上５００μｍ以下の粒径を有している。
硬化体内のリン酸カルシウムは、骨芽細胞等による骨形成の足場として機能する。リン酸カルシウムの粒径が１００μｍ未満である場合には、リン酸カルシウムの寸法が細胞の足場としては小さ過ぎて、骨形成を十分に促進することができない。一方、リン酸カルシウムの粒径が５００μｍを超える場合には、後述するように、中空針によるスラリーの注入操作が困難になる。
【００２２】
増粘剤は、練和液に溶解し粘稠な液剤となり、粉剤と補填具との摩擦を低減することによってスラリーに流動性を付与するものである。増粘剤は、硫酸カルシウムとリン酸カルシウムとの合計重量に対して０．２０重量％以上０．６５重量％以下の含有率で含まれている。増粘剤としては、例えば、ハイドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ハイドロキシプロピルロース（ＨＰＣ）、ヒアルロン酸またはステアリン酸を用いることができ、複数種類の増粘剤を組み合わせて用いてもよい。
【００２３】
増粘剤の含有率が０．２０重量％未満である場合には、スラリーの流動性が不十分となり、中空針による注入操作が困難となる可能性がある。一方、増粘剤の含有率が０．６５重量％を超える場合には、硬化体の密度および圧縮強度が低下する可能性がある。
【００２４】
硬化促進剤は、硫酸カルシウムの硬化反応を促進するものである。硬化促進剤は、硫酸カルシウムとリン酸カルシウムとの合計重量に対して０．３６重量％以上０．５４重量％以下の含有率で含まれている。硬化促進剤としては、例えば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）や塩化カリウム等の塩化物、硫酸ナトリウムや硫酸カリウム、硫酸アンモニウム等の硫酸塩を用いることができ、複数種類の硬化促進剤を組み合わせて用いてもよい。
【００２５】
硬化促進剤の含有率が０．３６重量％未満である場合には、スラリーの硬化初期において硬化促進剤による硬化促進効果を十分に得ることができず、骨欠損部に注入されたスラリーが形状を維持できない可能性がある。一方、硬化促進剤の含有率が０．５４重量％を超える場合には、硫酸カルシウムの硬化が速過ぎるために、中空針による注入操作が困難となる可能性がある。
【００２６】
次に、このように構成された骨補填材の作用について説明する。
本実施形態に係る骨補填材は、まず、適量の水と練和されることによって、スラリーに調製される。調製されたスラリーは、注射器内に収容され、注射器に接続された中空針を介して生体内の骨欠損部へ注入される。骨欠損部に充填されたスラリーは、周囲の体液との反応によって凝結硬化し、硬化体を形成する。形成された硬化体は、骨欠損部が治癒するまでの期間、骨の代替として機能する。
【００２７】
この場合に、本実施形態によれば、増粘剤が添加されていることによって、スラリーは高い流動性を有するので、中空針の内部を円滑に流動する。したがって、大きな力を必要とせずに容易にスラリーを中空針を介して骨欠損部へ注入することができる。また、増粘剤と硬化促進剤とを上記範囲の含有率で含んでいるので、骨欠損部の形状にぴったりと適合するように充填されたスラリーは、十分に硬化するまでの間、その形状を安定的に維持することができる。
【００２８】
さらに、硫酸カルシウムとリン酸カルシウムとを上記範囲の重量比で含んでいるので、硬化体は、硬化直後には２ＭＰａ以上の高圧縮強度を有し、さらに、硬化体が全て自家骨に置換されるまでこの圧縮強度を維持し続けることができる。すなわち、骨欠損部においては、硬化体に含まれる硫酸カルシウムは生体に吸収されて消失する一方で、リン酸カルシウムの骨形成能によって自家骨が生成されるので、硬化体の圧縮強度が低下することがない。
【００２９】
なお、本実施形態においては、硫酸カルシウムとして、以下の粒度特性および結晶特性を有する硫酸カルシウム半水和物の粉末（ＣＳＨ粉末）を使用することが好ましい。
ＣＳＨ粉末のモード径は、１５μｍ以上６０μｍ以下である。
【００３０】
ＣＳＨ粉末は、下式（１）〜（４）を満たす結晶子径Ｄ１００，Ｄ１１０，Ｄ２００，Ｄ１０２を有する。Ｄ１００は（１００）面の結晶子径、Ｄ１１０は（１１０）面の結晶子径、Ｄ２００は（２００）面の結晶子径、Ｄ１０２は（１０２）面の結晶子径である。
（１）        ４７ｎｍ  ≦  Ｄ１００  ≦  ５３ｎｍ
（２）        ４６ｎｍ  ≦  Ｄ１１０  ≦  ５１ｎｍ
（３）        ４５ｎｍ  ≦  Ｄ２００  ≦  ５４ｎｍ
（４）        ４０ｎｍ  ≦  Ｄ１０２  ≦  ４８ｎｍ
なお、結晶子とは、単結晶と見なせる最大の集まりを意味し、ＣＳＨの個々の粉末は、単一または複数の結晶子から構成される。結晶子径は、各結晶面の最大径である。
【００３１】
さらに、ＣＳＨ粉末は、該ＣＳＨ粉末をＸＲＤ測定して得られたＸＲＤスペクトルにおいて、下式（５）を満たす。ここで、Ｓ１１０およびＳ１０２は、ＸＲＤスペクトルにおける、（１１０）面および（１０２）面にそれぞれ対応するピークの積分強度である。積分強度は、各ピークのラインと、ＸＲＤスペクトルのベースラインとで囲まれた面積に相当する。
（５）        ０．８７≦  Ｓ１１０／Ｓ１０２  ≦  ３．９５
【００３２】
硬化体の圧縮強度は結晶子径Ｄ１００，Ｄ１１０，Ｄ２００，Ｄ１０２と密接に関係しており、各結晶子径Ｄ１００，Ｄ１１０，Ｄ２００，Ｄ１０２が大きい程、硬化体の圧縮強度が高くなる。式（１）〜（４）を満たす結晶子径Ｄ１００，Ｄ１１０，Ｄ２００，Ｄ１０２を有するＣＳＨから生成された硫酸カルシウム二水和物（ＣＳＤ）は、水中で硬化した場合であっても、それ自身のみで、５ＭＰａ以上の高圧縮強度を有する硬化体を形成する。したがって、より高い圧縮強度を有する硬化体を形成することができる。また、結晶子径Ｄ１００，Ｄ１１０，Ｄ２００，Ｄ１０２に応じて硬化体の圧縮強度を正確に制御することができる。
【００３３】
また、硬化体の圧縮強度は、積分強度比Ｓ１１０／Ｓ１０２とも密接に関係しており、積分強度比Ｓ１１０／Ｓ１０２が小さい程、硬化体の圧縮強度が高くなる傾向がある。したがって、式（５）を満たす積分強度比Ｓ１１０／Ｓ１０２を有するＣＳＨ粉末を用いることによって、硬化体の圧縮強度をさらに高めることができる。
【００３４】
なお、積分強度比Ｓ１１０／Ｓ１０２は、六方格子構造（ａ＝ｂ≠ｃ、α＝β＝９０°、γ＝１２０°）を有する個々のＣＳＨ粉末の成長方向を示している。積分強度比Ｓ１１０／Ｓ１０２が０．８９よりも大きい場合には、ｃ軸方向の成長が進み、ＣＳＨ粉末が細長い形状であることを意味する。一方、積分強度比Ｓ１１０／Ｓ１０２が０．８９よりも小さい場合には、ａ軸方向およびｂ軸方向の成長が進み、ＣＳＨ粉末が立方体に近い形状であることを意味する。ａ軸方向およびｂ軸方向の成長が進んでいる程、ＣＳＨ粉末のカルシウムイオンの溶出速度が大きくなり、ＣＳＤの結晶核が多く析出することによって、全体の水和反応が早期に完了し、その結果圧縮強度が高くなると考えられる。
【００３５】
さらに、骨欠損部に充填されたスラリーは、鋳型等によって形状を固定することができない。したがって、スラリーには、水中において、それ自身で一定の形状を維持可能な形状安定性が求められる。ただし、ＣＳＨ粉末の粒径が小さ過ぎると、スラリーは水中において崩壊し易く、崩壊によってＣＳＨ粉末が周囲に飛散してしまった場合には硬化体の圧縮強度が低下してしまう。本実施形態によれば、１５μｍ以上６０μｍ以下のモード径を有するＣＳＨ粉末を用いることによって、水中で良好な形状安定性を発揮するスラリーを生成することができ、所望の高圧縮強度を有する硬化体を生体内においてさらに安定的に形成することができるという利点がある。
【００３６】
なお、このような粒度特性および結晶特性を有するＣＳＨ粉末は、以下の方法によって製造することができる。
まず、加圧水溶液法や加圧水蒸気法等の公知の方法によってＣＳＨを生成する。次に、生成されたＣＳＨを、モード径が１５μｍ以上６０μｍ以下となるように粉砕する。あるいは、ＣＳＨを粉砕し、得られたＣＳＨ粉末を粒径によって複数の区分に分級し、モード径が１５μｍ以上６０μｍ以下となるように、１以上の区分のＣＳＨ粉末を配合してもよい。
【００３７】
次に、粒度調節されたＣＳＨ粉末をＸＲＤ測定し、得られたＸＲＤスペクトルから、ＣＳＨ粉末の結晶子径Ｄ１００，Ｄ１１０，Ｄ２００，Ｄ１０２および積分強度比Ｓ１１０／Ｓ１０２を算出する。具体的には、ＸＲＤスペクトルから、該ＸＲＤスペクトルに現れる、（１００）面、（１１０）面、（２００）面、および（１０２）面に対応する４つのピークの半値幅を求める。次に、求めた半値幅とＳｃｈｅｒｒｅｒの式（６）とに基づいて、結晶子径Ｄ１００，Ｄ１１０，Ｄ２００，Ｄ１０２を算出する。下式（６）において、Ｄは結晶子径Ｄ１００，Ｄ１１０，Ｄ２００，Ｄ１０２、Ｋはシェラー定数、λはＸＲＤ測定に用いたＸ線の波長、θはブラッグ角、Ｂは回折線幅である。
（６）        Ｄ＝Ｋλ／Ｂｃｏｓθ
【００３８】
また、ＸＲＤスペクトルから、（１１０）面に対応するピークの積分強度Ｓ１１０と、（１０２）面に対応するピークの積分強度Ｓ１０２を求め、積分強度比Ｓ１１０／Ｓ１０２を算出する。
最後に、ＸＲＤ測定に供したＣＳＨ粉末のうち、結晶子径Ｄ１００，Ｄ１１０，Ｄ２００，Ｄ１０２および積分強度比Ｓ１１０／Ｓ１０２が式（１）〜（５）を満たすＣＳＨ粉末のみを選別する。
【実施例】
【００３９】
次に、上述した実施形態の実施例１から５について、図面を参照して以下に説明する。
（実施例１）
ＣＳＨおよびβ−ＴＣＰからなる骨補填材において、ＣＳＨとβ−ＴＣＰとの重量比と、硬化体の圧縮強度との関係を調べた。
硬化体は、合計１．０ｇのＣＳＨおよびβ−ＴＣＰに対して０．５ｍＬの精製水を添加し、これらを練和してスラリーを生成し、生成されたスラリーを水中に浸漬させることによって形成した。
【００４０】
図１に示されるように、硬化体の圧縮強度は、ＣＳＨとβ−ＴＣＰとの重量比に依存しており、ＣＳＨの含有率が大きい程、硬化体の圧縮強度が高くなるという知見が得られた。硬化体が生体内において骨の代替として機能するためには、海綿骨と同程度の２ＭＰａ以上の圧縮強度を有すればよい。すなわち、ＣＳＨとβ−ＴＣＰとの重量比（ＣＳＨ：β−ＴＣＰ）が３０：７０以上１００：０未満の範囲において、スラリーを水中で硬化させた場合においても、骨の代替として機能可能な高圧縮強度を有する硬化体を得られることが確認された。
【００４１】
（実施例２）
ＣＳＨ、β−ＴＣＰおよびＨＰＣ（増粘剤）からなる骨補填材において、ＣＳＨおよびβ−ＴＣＰに対するＨＰＣの重量比と、スラリーの注入操作性および水中における形状安定性との関係を調べた。
スラリーは、２．０ｇのＣＳＨ粉末、２．０ｇのβ−ＴＣＰ顆粒、および、０．００６〜０．０２８ｇのＨＰＣ粉末に対して、０．９重量％のＮａＣｌを含む１．８ｍＬの生理食塩水を添加し、これらを練和することによって生成した。生成されたスラリーを、８ゲージの中空針を装着した注射器を用いて水中へ注入し、そのときの注入操作が容易であったか否かを評価した。また、水中へ流入されたスラリーの形状が維持されたか否かを評価した。
【００４２】
図２に示されるように、注入操作性に関して、０．００８ｇ（０．２０重量％に相当）以上のＨＰＣを含むスラリーは、中空針の内部を滑らかに流動し、大きな力を必要とせずに容易に注入することができた。一方、０．００６ｇのＨＰＣを含むスラリーは、中空針による注入操作が困難であった。また、形状安定性に関して、０．０２６ｇ（０．６５重量％に相当）以下のＨＰＣを含むスラリーは、水中に注入後に形状を安定に維持していた。一方、０．０２８ｇのＨＰＣを含むスラリーは水中において崩壊し、形状が維持されなかった。
【００４３】
このように、増粘剤の添加量は、スラリーの流動性および水中における形状安定性に密接に関係しており、ＣＳＨおよびβ−ＴＣＰの合計重量に対するＨＰＣの重量比が、０．２０重量％以上０，６５重量％以下の範囲において、注入操作性と水中での形状安定性の両方が良好なスラリーを得られることが確認された。
【００４４】
（実施例３）
ＣＳＨ、β−ＴＣＰ、ＨＰＭＣ（増粘剤）およびＮａＣｌ（硬化促進剤）からなる骨補填材において、ＣＳＨおよびβ−ＴＣＰに対するＮａＣｌの重量比と、スラリーの注入操作性および水中における形状安定性との関係を調べた。
スラリーは、２．０ｇのＣＳＨ粉末、２．０ｇのβ−ＴＣＰ顆粒、０．００６ｇまたは０．０１８ｇのＨＰＭＣ粉末に対して、０．０１０８ｇ〜０．０２５２ｇのＮａＣｌを含む１．８ｍＬのＮａＣｌ水溶液を添加し、これらを練和することによって生成した。生成されたスラリーを、８ゲージの中空針を装着した注射器を用いて水中へ注入し、そのときの注入操作が容易であったか否かを評価した。また、水中へ流入されたスラリーの形状が維持されたか否かを評価した。
【００４５】
図３および図４に示されるように、注入操作性に関して、０．０２１６ｇ（０．５４重量％に相当）以下のＮａＣｌを含むスラリーは、中空針の内部を滑らかに流動し、大きな力を必要とせずに容易に注入することができた。一方、０．０２３４ｇ以上のＮａＣｌを含むスラリーは、ＨＰＭＣの含有量が０．００６ｇである場合には、中空針による注入操作が困難であった。
また、形状安定性に関して、０．０１４４ｇ（０．３６重量％に相当）以上のＮａＣｌを含むスラリーは、水中に注入後に形状を安定に維持していた。一方、０．０１２６ｇ以下のＨＰＭＣを含むスラリーは、ＨＰＭＣの含有量が０．０１８ｇである場合には、水中において崩壊し、形状が維持されなかった。
【００４６】
このように、硬化促進剤の添加量は、スラリーの流動性および水中における形状安定性に密接に関係しており、ＣＳＨおよびβ−ＴＣＰの合計重量に対するＮａＣｌの重量比が、０．３６重量％以上０．５４重量％以下の範囲において、注入操作性と水中での形状安定性の両方が良好なスラリーを得られることが確認された。
【００４７】
（実施例４）
ＣＳＨ粉末の結晶特性と硬化体の圧縮強度との関係を調べた。
まず、加圧水溶液法によってＣＳＤ（和光純薬）からＣＳＨを生成した。具体的には、０重量％を超え５重量％以下のコハク酸二ナトリウムをＣＳＤに添加してこれらのスラリーを生成し、生成されたスラリーを１２０℃の加圧下で処理することによってＣＳＤからＣＳＨを生成した。次に、生成されたＣＳＨを吸引ろ過し、１００℃の熱水で洗浄し、１００℃で乾燥した。次に、乾燥したＣＳＨを、メノウ乳鉢を用いてエタノール中で湿式粉砕した。以上の手順に従い、合計７つのＣＳＨ粉末のサンプル１〜７を製造した。
【００４８】
次に、サンプル１〜７の各々について、モード径、結晶子径、および積分強度比を算出した。
具体的には、サンプル１〜７のモード径を、レーザ回折散乱式粒度分布測定によって測定した。
また、サンプル１〜７をＸＲＤ測定してＸＲＤスペクトルを得た。ＸＲＤスペクトルにおいて、１４．７°／２θ付近に（１００）面に対応するピークが、２５．７°／２θ付近に（１１０）面に対応するピークが、２９．７°／２θ付近に（２００）面に対応するピークが、３１．９°／２θ付近に（１０２）面に対応するピークが、それぞれ確認された。
【００４９】
次に、上記４つのピークの各々の半値幅を算出し、算出された半値幅と、Ｓｃｈｅｒｒｅｒの式（６）とに基づいて、結晶子径Ｄ１００，Ｄ１１０，Ｄ２００，Ｄ１０２を算出した。また、ＸＲＤスペクトルから、（１１０）面に対応するピークと（１０２）面に対応するピークの各々の積分強度Ｓ１１０，Ｓ１０２を求め、積分強度比Ｓ１１０／Ｓ１０２を算出した。
【００５０】
また、サンプル１〜７の各々から形成した硬化体の圧縮強度を、ＪＩＳ  Ｔ６６０５の試験方法を参考として測定した。具体的には、混水比が４００μL／ｇとなるようにサンプル１〜７に水を添加し、サンプル１〜７および水を練和してスラリーを調製し、調製したスラリーを、直径６ｍｍ×高さ１５ｍｍの鋳型に流し入れ、大気中で７２時間硬化させた。圧縮強度は、圧縮試験機を用いて、クロスヘッド速度０．５ｍｍ／分で測定した。各サンプル１〜７について３個の硬化体を測定し、得られた３つの圧縮強度の平均値を各サンプル１〜７の圧縮強度とした。
サンプル１〜７のモード径、結晶子径および積分強度比と、硬化体の圧縮強度とを図５に示す。
【００５１】
次に、結晶子径Ｄ１００，Ｄ１１０，Ｄ２００，Ｄ１０２の各々に関して、結晶子径と圧縮強度とをプロットした散布図を作成し、作成された散布図において、結晶子径と圧縮強度との相関関係を線形近似することによって、結晶子径と圧縮強度とを変数とする一次関数を求めた。図６は、得られた一次関数から理論的に求めた、結晶子径Ｄ１００，Ｄ１１０，Ｄ２００，Ｄ１０２と圧縮強度との対応関係を示している。
【００５２】
水中で硬化させた硬化体の圧縮強度は、大気中で硬化させた硬化体の圧縮強度の２０％程度となる。したがって、本実験において形成した硬化体が３０ＭＰａ以上の圧縮強度を有すれば、サンプル１〜７は、生体内において５ＭＰａ以上の圧縮強度を有する硬化体を形成すると言える。図６から、結晶子径Ｄ１００，Ｄ１１０，Ｄ２００，Ｄ１０２が式（１）〜（４）を満たすＣＳＨ粉末は、生体内においても５ＭＰａ以上の高圧縮強度を有する硬化体を形成可能であることが確認された。なお、結晶子径Ｄ１００，Ｄ１１０，Ｄ２００，Ｄ１０２が式（１）〜（４）の上限値を超えるようなＣＳＨ粉末を製造することは技術的に難しい。
【００５３】
図７は、積分強度比Ｓ１１０／Ｓ１０２と圧縮強度との関係をプロットした散布図である。図７から、積分強度比Ｓ１１０／Ｓ１０２と圧縮強度との間には線形の関係が存在することが確認され、積分強度比Ｓ１１０／Ｓ１０２が小さい程、硬化体の圧縮強度が高くなる、という知見が得られた。これにより、積分強度比Ｓ１１０／Ｓ１０２が式（５）を満たすＣＳＨ粉末は、より高圧縮強度の硬化体を形成可能であることが確認された。
【００５４】
（実施例５）
ＣＳＨ粉末の粒度分布と硬化体の圧縮強度との関係を調べた。
まず、加圧水溶液法によってＣＳＤ（和光純薬）からＣＳＨを生成した。具体的には、０重量％を超え１重量％以下のコハク酸二ナトリウムをＣＳＤに添加してこれらのスラリーを生成し、生成されたスラリーを１２０〜１３５℃での加圧下で処理することによってＣＳＤからＣＳＨを生成した。次に、生成されたＣＳＨを吸引ろ過し、１００℃の熱水で洗浄し、１００℃で乾燥した。次に、乾燥したＣＳＨを、メノウ乳鉢を用いてエタノール中で湿式粉砕した。以上の手順に従い、合計５種類のＣＳＨ粉末のサンプル８〜１２を生成した。
【００５５】
次に、サンプル８〜１２の各々について、モード径をレーザ回折散乱式粒度分布測定によって測定した。
また、サンプル８〜１２の各々から形成した硬化体の圧縮強度を、ＪＩＳ  Ｔ６６０５の試験方法を参考として測定した。具体的には、混水比が４００μL／ｇとなるようにサンプル８〜１２に水を添加し、サンプル８〜１２および水を練和してスラリーを調製し、調製したスラリーを、直径６ｍｍ×高さ１５ｍｍの鋳型に流し入れ、１０分後に鋳型からスラリーを取り出し（初期硬化）、７２時間硬化させた。スラリーの硬化は、大気中および水中の２種類の環境条件の下で行った。具体的には、大気中硬化は、初期硬化したスラリーを温度３７℃、湿度５０％の大気中に７２時間静置することによって行った。水中硬化は、水温３７℃の水中に浸漬させた鋳型にスラリーを流し込み、初期硬化後のスラリーを水温３７℃の水中に７２時間静置することによって行った。圧縮強度は、圧縮試験機を用いて、クロスヘッド速度０．５ｍｍ／分で測定した。各サンプル８〜１２について３個の硬化体を測定し、得られた３つの圧縮強度の平均値を各サンプル８〜１２の圧縮強度とした。
【００５６】
図８は、モード径と圧縮強度との関係をプロットした散布図である。図８に示されるように、大気中で硬化させた硬化体と水中で硬化させた硬化体とは、モード径に対して同様の挙動を示した。さらに、１５μｍ以上６０μｍ以下のモード径においては、スラリーが水中においても形状を安定に維持し、５ＭＰａ以上の高圧縮強度を有する硬化体を水中で形成することが確認された。一方、１５μ未満のモード径においては、硬化体の圧縮強度が５ＭＰａ未満と小さかった。これは、ＣＳＨ粉末の粒径が小さ過ぎる場合には、スラリーを水中に浸漬させた際に、スラリーの崩壊によってＣＳＨ粉末が飛散し、周囲からスラリー内へ水を取り込み易くなるためである。
【図１】
0006404062.tif 000002
【図２】
0006404062.tif 000003
【図３】
0006404062.tif 000004
【図４】
0006404062.tif 000005
【図５】
0006404062.tif 000006
【図６】
0006404062.tif 000007
【図７】
0006404062.tif 000008
【図８】
0006404062.tif 000009