(57)【要約】  BET法で測定して0.8〜4 nmの範囲の平均細孔径を有するアモルファス状態または結晶状態のいずれかの酸化カルシム-シリカ複合材系生体材料であって、生体材料の酸化カルシウム-シリカ含量が少なくとも80重量%であり、残余が場合により1種以上のその他の材料であり、かつ、酸化カルシウムのシリカに対するモル比が少なくとも0.1である生体材料。【特許請求の範囲】
【請求項１】
BET法で測定して0.8〜4 nm、好ましくは、2〜4 nm、より好ましくは、2〜3.5 nm、特に好ましくは、2〜3 nmの範囲の平均細孔径を有する、アモルファス状態または結晶状態のいずれかの酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料。
【請求項２】
平均細孔径が、1〜2.7 nm、好ましくは、1.35〜2.45 nmの範囲である、請求項1に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料。
【請求項３】
リン酸イオンを実質的に含まない、請求項1または2に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料。
【請求項４】
粉末の形態である、請求項1から3のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料。
【請求項５】
BET法で測定して0.8〜4 nmの範囲の平均細孔径を有する、アモルファス状態または結晶状態のいずれかの酸化カルシム-シリカ複合材系生体材料の調製方法であって、
前記生体材料の酸化カルシウム-シリカ含量が少なくとも80重量%であり、残余が場合により1種以上のその他の材料であり、かつ、酸化カルシウムのシリカに対するモル比が少なくとも0.1であり、
(i) 水性溶媒の存在下で、カルシウム塩、有機または無機のシリカ前駆体（例えば、シリケートまたはテトラ(アルキル)シリケートなど）、および構造規定剤を溶液中で混合する工程であって、これによりテトラ(アルキル)シリケートの加水分解が起こり、ゾルが形成される工程と、
(ii) 前記ゾルから固体を単離する工程と、
(iii) 単離した前記固体をか焼する工程と
を含む方法。
【請求項６】
前記テトラ(アルキル)シリケートが、テトラメチルオルトシリケートおよびテトラエチルオルトシリケートから選択される、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記シリカ前駆体が、テトラエチルオルトシリケートの形態のテトラ(アルキル)シリケートである有機前駆体である、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記カルシウム塩が、硝酸カルシウム、フッ化カルシウム、および塩化カルシウムから選択される、請求項5〜7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記構造規定剤が、式CnH2n+1N(CH3)3Xの界面活性剤（式中、Xはブロモまたはクロロであり、nは、8、10、12、14、または16である）、式CmH2m+1NH2の界面活性剤（式中、mは8、10、12、14、16または18である）、Pluronic F88(登録商標)、およびTetronic 908(登録商標)、ならびにこれらの混合物から選択される、請求項5から8のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記構造規定剤が、臭化セチルトリメチルアンモニウム、Pluronic F88(登録商標)、Tetronic 908(登録商標)、およびドデシルアミンから選択される、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記水性溶媒が、水およびC1〜C4アルコールを含む、請求項5から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
工程(ii)において、前記固体をろ過によって単離する、請求項5から11のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
工程(ii)において、前記固体を蒸発によって単離する、請求項5から11のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
工程(iii)のか焼を、500〜800℃の範囲の温度で行う、請求項5から13のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
請求項5から14のいずれか一項に記載の方法によって得ることができる酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料。
【請求項１６】
ヒドロキシルアパタイトの形成を誘導するための、請求項1から4および15のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の使用。
【請求項１７】
請求項1から4および15のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を、5から10の範囲のpHでリン酸イオンと接触させる工程を含む、ヒドロキシルアパタイトの形成方法。
【請求項１８】
組織再生における、請求項1から4および15のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の使用。
【請求項１９】
歯および／または骨の再生における、請求項1から4および15のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の使用。
【請求項２０】
歯をホワイトニングするための、請求項1から4および15のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の使用。
【請求項２１】
歯の知覚過敏を治療および／または予防するための、請求項1から4および15のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の使用。
【請求項２２】
請求項1から4および15のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む組織再生用組成物。
【請求項２３】
請求項1から4および15のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む骨再生用組成物。
【請求項２４】
請求項1から4および15のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む歯再生用組成物。
【請求項２５】
請求項1から4および15のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む歯のホワイトニング用組成物。
【請求項２６】
請求項1から4および15のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む、歯の知覚過敏を治療および／または予防するための組成物。
【請求項２７】
例示の実施例を参照して本明細書全体で記載した通りの酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の平均細孔径を有する酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料、その調製方法、およびその使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
アパタイトは、生体系によって産生され、使用される無機質である。アパタイトという名称は、ヒドロキシルアパタイト、フッ素アパタイト、およびクロロアパタイト(結晶格子中にそれぞれ、高濃度のヒドロキシル陰イオン、フッ化物陰イオン、および塩化物陰イオンを含む)を含むリン酸塩鉱物群を指す。アパタイトの最も通常の3種の混合物を表す式は、Ca5(PO4)3(OH, F, Cl)である。
【０００３】
ヒドロキシルアパタイトは、歯のエナメル質の主成分であり、骨物質の多量成分である。これは、天然に産出する形態のアパタイトであり、式Ca5(PO4)3OH (通常、結晶の単位格子が2分子を含むことを示すためにCa10(PO4)6(OH)2と表記される)を有する。
【０００４】
典型的には、ヒドロキシルアパタイトは、幅約60nm、長さ数マイクロメートルのプリズム様の形状を有する。このプリズム結晶子は、通常、非常に規則正しく配列されている。
【０００５】
骨の置換材料として、および金属インプラント上のコーティング剤としてヒドロキシルアパタイトを使用して、骨の成長（例えば、歯科用インプラント内への骨の成長）を促進することは知られている。インプラント表面上に新たに形成されたヒドロキシルアパタイトは、細胞を刺激して成長因子の分泌を助け、かつ、新たな組織の成長を促進してインプラントとの良好な結合形成を助ける。再鉱化が必要とされる場合、例えば、歯のエナメル質および骨の再鉱化において、すなわち、骨粗しょう症の治療のために、ヒドロキシルアパタイトを使用することも知られている。「再鉱化」という用語は、無機質含量の消耗を修復することを意味する。
【０００６】
したがって、ヒドロキシルアパタイトの形成を誘導するための組成物、およびその方法の提供に大きな関心が持たれている。
【０００７】
結晶化したヒドロキシルアパタイトは、所与の比および600℃超の温度で多様なリン酸カルシウム化合物を焼結させることによって形成させることができる。次いで、この結晶化したヒドロキシルアパタイトを、歯科用インプラントとして、または骨用インプラントとして使用するために、粉砕して粉末にし、ポリマーマトリックスとブレンドすることができる。使用する際に、結晶化したヒドロキシルアパタイトは、体液中に溶解し、歯もしくは骨の上または中で新たなヒドロキシルアパタイトの形成を誘導する。しかし、このプロセスは、非常に遅く、新たなヒドロキシルアパタイトの形成には長時間を要し、数ヶ月から1年を要する場合が多い。
【０００８】
ヒドロキシルアパタイトの形成速度を加速させる試みの中で、新たな種類のセメント系が開発された。例えば、米国特許第4,612,053号には、リン酸四カルシウム(Ca4(PO4)2O)と、少なくとも1つの他の難溶性リン酸カルシウム固体（例えば、無水リン酸二カルシウム(CaHPO4)など）とを含むセメント系が記載されている。このセメントは、リン酸ナトリウム溶液と混合されると、ヒドロキシルアパタイトを形成する。しかし、このセメントは、ヒドロキシルアパタイトを形成する際に多量の熱を生成し、この熱によって周囲の組織が損傷する。加えて、このセメントは、コストが高く、製造が困難である。
【０００９】
生物活性を増強しおよび新たな骨の成長を促進する試みの中で、多孔質生体材料も開発された。
【００１０】
多孔質材料は、その径によって数種類に分類される。例えば、マイクロポーラス材料は、細孔径が2 nm未満であり、メソポーラス材料は、細孔径が2〜50 nmであり、マクロポーラス材料は、細孔径が50 nmより大きい。
【００１１】
多孔質生体材料の1種の例は、多孔質生物活性ガラスである。
【００１２】
生物活性ガラスは、SiO2、CaO、P2O5、Na2O、および少量のその他の酸化物を含む。生物活性ガラスは、典型的には、基本式CaO-P2O5-Na2O-SiO2を有する。生物活性ガラスは、溶融法またはゾルゲル法によって作製することができる(例えば、Hench、J. Am. Ceram. Soc.、81、7、1705〜28頁(1998)、およびHench、Biomaterials、19(1998)、1419〜1423頁を参照されたい)。
【００１３】
生物活性ガラスは、生きている骨に結合することが知られている。生物活性ガラスを体液中に浸漬すると、カルシウムイオンおよびリン酸イオンが生物活性ガラスから移動して、カルシウム-リン酸に富む表面層が形成されると考えられている。カルシウム-リン酸に富む表面の下の層は、カルシウムイオンが失われるため、益々シリカに富むようになる。水に曝露されると、シリカはSi-OH結合を形成する。このヒドロキシル基は、カルシウムイオンを引き寄せ、このカルシウムイオンがリン酸イオンを引き寄せることによって沈殿し、より安定なヒドロキシルアパタイトに変換される(Kokubo、「Apatite formation on surface of ceramics metals」、Acta mater.、46巻、7号、2519〜2527頁、1998で示唆されたように)。このようにして、生物活性ガラス上にヒドロキシルアパタイト層が形成される。次いで、細胞は、このヒドロキシルアパタイト層に接着し、生物活性ガラスに徐々に固く付着することによって細胞外マトリックスを構築する。このマトリックスは、鉱化することによって骨の組織と接合する。こうして骨は生物活性ガラスに結合する。
【００１４】
米国特許第6,338,751号には、40〜60%のSiO2、10〜30%のCaO、10〜35%のNa2O、2〜8%のP2O5、0〜25%のCaF2、および0〜10%のB2O3(%は重量%である)を含む、粒状の、生物活性であり且つ生体適合性であるガラスを含み、粒度範囲が90μm未満であり、象牙質細管を閉塞するのに有効な量の約10μm未満の粒子を含む生物活性ガラス組成物が記載されている。
【００１５】
米国特許出願公開第2004/0087429号には、30〜60モル%のCaO、40〜70モル%のSiO2、および20モル%以下のNa2Oを含む生物活性ガラス、ならびに骨修復材料におけるその使用が記載されている。
【００１６】
国際公開第2005/063185号には、生物活性ガラス粒子を含む非水性組成物が記載されている。この生物活性ガラスは、40〜86%のSiO2、0〜35%のNa2O、4〜46%のCaO、および1〜15%のP2O5(%は重量%である)を含むことができる。
【００１７】
CN-1554607には、界面活性剤およびポリマービーズを使用して、界面活性剤自己組織化およびゾルゲル法によって生成したメソポーラスおよびマクロポーラス生体ガラスが記載されている。この方法で使用される界面活性剤は、EO20PO70EO20(P123)、EO106PO70EO106(F127)、EO132PO50EO132(F108)、EO20PO30EO20(P65)、およびEO26PO39EO26(P85)であり、式中、EOはポリ(エチレン)オキシドであり、POは、ポリ(プロピレン)オキシドである。この方法で使用されるポリマービーズは、ポリスチレンおよびポリブチルメタクリレートである。生成されるガラスは、リン酸イオンを含む。界面活性剤P123、P65、およびP85を使用して生成されたガラスは、それぞれ、平均細孔径が4.6 nm、5.1 nm、および6.0 nmである。
【００１８】
Henchら(Journal of Sol-Gel Science and Technology、7、59〜68頁、1996)は、多様な細孔径を有するゲル-シリカガラスを記載しており、より大きい細孔径が好ましいことを教示している。
【００１９】
Yuら(Angew. Chem. Int. Ed.、2004、43、5980〜5984頁)は、規則性が高いメソポーラス生物活性ガラスを作製するための方法を記載している。この方法は、非イオン性ブロックコポリマー、テトラエチルオルトシリケート(TEOS)、硝酸カルシウム、リン酸トリエチル、および塩酸をエタノールに溶解させる工程と、室温でこの溶液を撹拌してゾルを生成させる工程とを含む。次いで、このゾルに、蒸発誘導型自己組織化(EISA)プロセスを受けさせ、乾燥させたゲルを、700℃でか焼することによってメソポーラス生物活性ガラスが得られる。非イオン性ブロックコポリマーを構造規定剤として使用して、所望の細孔径および構造が得られる。用いられている非イオン性ブロックコポリマーは、EO20PO70EO20(P123)、EO106PO70EO106(F127)、およびEO39BO47EO39(B50-6600)であり、式中、EOはポリ(エチレン)オキシドであり、POは、ポリ(プロピレン)オキシドであり、BOは、ポリ(ブチレン)オキシドである。この方法によって形成されたメソポーラスガラスは、外観上、均一であり、4〜7 nmの範囲の細孔径を有する。Yuらは、この方法によって形成されたメソポーラスガラスが、in vitroで優れた骨形成生物活性を有することを教示している。
【００２０】
メソポーラスおよびミクロポーラス材料を形成させるための構造規定剤としてその他の界面活性剤を使用することが知られている。
【００２１】
例えば、臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTAB)は、メソポーラスシリカのポロゲン分子(または構造規定剤)として知られている(S.Mannら、Adv. Mater.、2002、14、11号、6月5日、1〜14頁を参照されたい)。
【００２２】
Stuckyら(Science、279巻、1998、548〜552頁)は、2〜3 nmの均一な細孔径を有するMCM-41(六方晶系多孔質構造を有するメソポーラスシリカ)を作製するために陽イオン性セチルトリメチルアンモニウム界面活性剤を使用することを記載している。Stuckyらは、有機構造規定剤として両親媒性ブロックコポリマーを使用して、最大で30 nmまでの可変で大きく均一な細孔径を有する規則性のよい六方晶系メソポーラスシリカ構造を形成させることができることも教示している。
【００２３】
Holmbergら(Soft Matter.、2005、1、219〜226頁)は、メソポーラスシリカを作製するための構造規定剤として陽イオン性および非イオン性の界面活性剤を使用することを記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】米国特許第6338751号
【特許文献２】米国特許出願公開第2004/0087429号
【特許文献３】国際公開第2005/063185号
【特許文献４】CN-1554607
【非特許文献】
【００２５】
【非特許文献１】Hench、J.Am.Ceram.Soc.、81、7、1705〜28頁(1998)
【非特許文献２】Hench、Biomaterials、19(1998)、1419〜1423頁
【非特許文献３】Kokubo、「Apatite formation on surface of ceramics metals」、Acta mater.、46巻、7号、2519〜2527頁、1998
【非特許文献４】Henchら(Journal of Sol-Gel Science and Technology、7、59〜68頁、1996)
【非特許文献５】Yuら(Angew.Chem.Int.Ed.、2004、43、5980〜5984頁)
【非特許文献６】S.Mannら、Adv.Mater.、2002、14、11号、6月5日、1〜14頁
【非特許文献７】Stuckyら(Science、279巻、1998、548〜552頁)
【非特許文献８】Holmbergら(Soft Matter.、2005、1、219〜226頁)
【非特許文献９】Berggrenら、Soft Matter、2005、1、219〜226
【非特許文献１０】Advanced Materials、11巻、7号、579〜585頁
【非特許文献１１】Kresgeら、Nature、359巻、701〜712頁、1992
【非特許文献１２】Huoら、Nature、368巻、317〜321頁、1994
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
上述した従来技術の文書のいずれにも、0.8〜4 nmの範囲の平均細孔径を有する酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料、またはこのような酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の調製方法は、開示されていない。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明の第1の態様は、BET法で測定して0.8〜4 nmの範囲の平均細孔径を有するアモルファス状態または結晶状態のいずれかの酸化カルシム-シリカ複合材系生体材料であって、この生体材料の酸化カルシウム-シリカ含量が少なくとも80重量%であり、残余が場合により1種以上のその他の材料であり、かつ、酸化カルシウムのシリカに対するモル比が少なくとも0.1である生体材料を提供する。
【００２８】
本発明の第2の態様は、BET法で測定して0.8〜4 nmの範囲の平均細孔径を有するアモルファス状態または結晶状態のいずれかの酸化カルシム-シリカ複合材系生体材料の調製方法であって、この生体材料の酸化カルシウム-シリカ含量が少なくとも80重量%であり、残余が場合により1種以上のその他の材料であり、かつ、酸化カルシウムのシリカに対するモル比が少なくとも0.1であり、
(i)水性溶媒の存在下で、カルシウム塩、有機または無機シリカ前駆体（例えば、シリケートもしくはテトラ(アルキル)シリケートなど）、および構造規定剤を、溶液中で混合する工程であって、これによりテトラ(アルキル)シリケートの加水分解が起こり、ゾルが形成される工程と、
(ii)ゾルから固体を単離する工程と、
(iii)単離した固体をか焼する工程と
を含む方法を提供する。
【００２９】
本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、使用において非常に実際的な利点を提供する。例えば、この生体材料は、調製が容易であり、上述した従来技術の生体材料よりもはるかに短期間でヒドロキシルアパタイトの形成を誘導することができる。用途には、組織の再生、歯および／または骨の再生、歯のホワイトニング、ならびに歯の知覚過敏の治療および／または予防が含まれる。
【００３０】
［発明を実施するための形態］
別段の指示がない限り、本明細書で使用される技術用語および科学用語はすべて、当業者が通常理解するものと同じ意味を有する。
【００３１】
［酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料］
本発明によって、0.8 nm〜4 nmの範囲の平均細孔径を有する酸化カルシム(CaO)-シリカ(SiO2)複合材系生体材料が提供される。
【００３２】
いかなる疑念をも避けるために、「複合材」という用語は、少なくとも2つの異なる材料から形成される単一材料を意味する。本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、少なくとも酸化カルシウムとシリカとを含む。換言すれば、この酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、生体材料を形成するために、少なくとも一緒に結合したカルシウム原子、酸素原子、およびケイ素原子を含む。
【００３３】
当業者には理解されようが、本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、追加の成分(すなわち、酸化カルシウムおよびシリカに加えての成分)を含むことができる。任意のこのような追加の成分を含んでもよいが、その成分は、本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料が、以下でより詳細に議論するようにヒドロキシルアパタイトの形成を誘導することを、抑制または防止しないことを条件とする。換言すれば、追加の成分はいずれも、ヒドロキシルアパタイトの形成における酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の作用に関与せず、かつ／あるいは作用を抑制しないことが好ましい。これは、本発明者らが、リン酸イオンを含む溶液、例えば、体液または唾液中でのヒドロキシルアパタイトの形成の誘導において、酸化カルシウムおよびシリカだけが特に有効であると考えるからである。任意の追加の成分は、例えば、15重量%未満、より好ましくは、10重量%未満の量で含めることができる。
【００３４】
いかなる疑念をも避けるために、「生体材料」という用語は、ヒトおよび／または動物の組織〔生きている組織(骨組織および歯象牙質など)および生きていない組織(歯のエナメル質など)が含まれ、軟組織および硬組織も含まれる〕に結合することができる材料を意味する。
【００３５】
平均細孔径は、BET法を使用して測定される径である。これは、市販の機器を使用して実施することができる。
【００３６】
本発明の別の態様では、平均細孔径は、2〜4 nmの範囲、特に2〜4 nm未満の範囲、例えば2〜3.9 nmの範囲、特に2〜3.5 nmの範囲、より特に2〜3 nmの範囲である。
【００３７】
本発明の別の態様では、平均細孔径は、1〜2.7 nmの範囲であり、本発明のさらなる別の態様では、平均細孔径は、1.35〜2.45 nmの範囲である。
【００３８】
当業者には理解されようが、本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料が上記の利点を示すために細孔の100%が指定の細孔径であることは必須ではない。「平均細孔径」という用語は、当技術分野で広範囲に使用され、当業者には理解されよう。平均細孔径は、公知の統計法で算出される。
【００３９】
平均細孔径は、酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を形成する際に適切な構造規定剤を使用することによって、例えば、本明細書に記載の方法を使用して制御および選択される。換言すれば、構造規定剤は、所望の平均細孔径が提供されるように選択される。当業者には理解されようが、得られる特定の平均細孔径は、使用する特定の構造規定剤によって決まる。例えば、調製用の溶液のpHおよび温度、ならびに構造規定剤の濃度などのその他の要因も平均細孔径に影響し得る。
【００４０】
本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、アモルファス状態または結晶状態で存在する。両方の状態の生体材料の混合物もまた本発明の範囲内である。アモルファス状態にはガラス状態も含まれる。
【００４１】
本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、典型的には、シリカをベースとする材料である。換言すれば、この生体材料は、シリカ（すなわち、相互に結合したケイ素原子および酸素原子）の一次構造を含む。相互に結合したケイ素原子および酸素原子のネットワークによって形成される特定の構造は、任意の適切な構造であってよく、複合材系生体材料を調製するために使用する構造規定剤の性質を含むいくつかの要因によって決まる。例えば、構造規定剤がCTABである場合、典型的には、六方晶系の多孔質構造が形成され、構造規定剤がF127(登録商標)である場合、典型的には、立方晶系の多孔質構造が形成される。ケイ素-酸素ネットワークにおいて、カルシウム原子が酸素原子に共有結合することによって、ケイ素原子、酸素原子、およびカルシウム原子の緊密に結びついた連続的なミックスが形成される。複合材系生体材料は、典型的には、一旦形成されると球状の形状を有する。
【００４２】
典型的には、酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の細孔は、規則的な配列を有する。細孔の規則性は、例えば、小角X線回折、例えば、1〜8°の角度の回折によって(通常の結晶に対して使用される10〜80°の角度と比較して)検出することができる。細孔径が原子結晶格子より大きいので、小角X線回折が必要とされる。当業者には理解されようが、細孔が規則的な配列を有さない場合、小角X線回折パターン中にはピークがまったく観察されない。しかし、細孔が規則的な配列を有する場合、X線回折パターンに鋭いピークが観察される。
【００４３】
驚くべきことに、本発明者らは、本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料が、例えば、上述した従来技術の生体材料と比較して、ヒドロキシルアパタイトの形成を誘導するのに特に有効であることを見出した。
【００４４】
上述したように、ヒドロキシルアパタイトが形成されるためには、カルシウムイオンが適切な生体材料から放出されなければならないと考えられる。特に、ヒドロキシルアパタイトが生体材料の表面上に形成されるためには、カルシウムイオンが材料の表面まで移動しなければならない。いかなる理論にも拘泥するつもりはないが、多数の公知の生体材料と比較して小さい本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の平均細孔径により、より大きな内部表面積がもたらされ、これによってカルシウム原子が容易かつ効率的に溶解することが可能になると考えられる。典型的には、本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の内部表面積は、400〜1000 m2/gの範囲である。さらに、本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、細孔およびチャネルが非常に規則正しく配列されている。いかなる理論にも拘泥するつもりはないが、この規則正しい配列によって、生体材料の表面までカルシウムイオンを容易に輸送することが可能になり、ヒドロキシルアパタイトの形成が助けられると考えられる。加えて、小さい細孔径が細孔内でのヒドロキシルアパタイトの形成を防止または低減することによって、細孔チャネルの閉塞が回避され、したがって表面に形成される所望のヒドロキシルアパタイトの量が増加すると考えられる。
【００４５】
本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、酸化カルシウムのシリカに対するモル比が少なくとも0.1であることを条件として、任意の適切な比でカルシウムとケイ素とを含むことができる。例えば、カルシウムとケイ素のモル比は、1:10〜1:1の範囲、例えば、1:10〜1:2の範囲、特に、約1:10であってよい。このモル比が、複合材系生体材料からのカルシウム原子の放出速度の制御を助けると考えられ、当業者には理解されようが、最適のモル比は、特定の複合材系生体材料、およびそれが使用される条件によって決まることになる。
【００４６】
好ましくは、本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、実質的に、リン酸イオンを含まない。「実質的に含まない」という用語は、複合材系生体材料が、典型的には、5重量%未満、特に2.5重量%未満、より特に1重量%未満、さらにより特に0.5重量%未満のリン酸イオンしか含まないことを意味する。例えば、高純度の出発材料を使用して、例えば、China National Pharmaceutical Group Corporation(SINOPHARM)（Beijing、中国）によって供給される99%より高い純度の窒化カルシウムを使用して、0.005重量%未満のリン酸イオンを含む本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を調製することが可能である。
【００４７】
実質的にリン酸イオンを含まない本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、使用の際、生体材料の細孔内におけるリン酸カルシウムの形成(および沈殿)が低減するため、有利であると考えられる。代わりに、水溶液からのリン酸イオンと結合することによってリン酸カルシウムが形成される前に、カルシウムイオンが生体材料の表面まで移動することができる。これにより、生体材料の外表面でのヒドロキシルアパタイトの形成が助けられる。これらの生体材料は、その構造中にリン酸イオンを含んだ従来の生体材料とは対照的である。加えて、実質的にリン酸イオンを含まない本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、組成が簡単であり、かつ調製が容易であるので有利であると考えられる。
【００４８】
本発明の複合材系生体材料は、酸化カルシウム-シリカの含量が少なくとも80重量%であることを条件として、1種以上のその他の材料を含んでもよい。リン酸は、そうした他の材料のうちの好ましくないものであるが、その他の材料は、典型的には、生体ガラス中に普通に存在するものから選択される。
【００４９】
すでに議論したように、多くの用途では、生体材料の表面にヒドロキシルアパタイトが形成されることが好ましい。これにより、物理化学的な相互作用の次の段階に進むことが可能になる。次の段階は、組織への結合を形成するために必要な段階である。こうした用途の例として、金属インプラント、例えば、酸化チタンインプラント上のコーティングが挙げられる。
【００５０】
典型的には、本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、粉末の形態である。これにより、粉末を形成させる工程、例えば、粉砕して粉末形態にする工程を必要とすることなく、材料を粉末形態で使用することが可能になるので有利である。加えて、この粉末は、典型的には、簡単な粉砕プロセスによっては容易に得ることができない小さい径、例えば、サブミクロン径の粒子を含む。
【００５１】
本発明の一態様では、本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、ガラスの形態であってよい。ガラスを形成するためには、適切なか焼温度、例えば、少なくとも900℃のか焼温度を用いるべきである。
【００５２】
［方法］
本発明によれば、0.8〜4 nmの範囲の平均細孔径を有する酸化カルシム-シリカ複合材系生体材料の調製方法であって、
(i) 水性溶媒の存在下で、カルシウム塩、テトラ(アルキル)シリケート、および構造規定剤を溶液中で混合する工程であって、これにより、テトラ(アルキル)シリケートの加水分解が起こり、ゾルが形成される工程と、
(ii) ゾルから固体を単離する工程と、
(iii) 単離した固体をか焼する工程と
を含む方法を提供する。上述した方法を用いて、2〜4 nmの範囲、特に2〜4 nm未満の範囲、例えば、2〜3.9 nmの範囲、特に2〜3.5 nmの範囲、より特に2〜3 nmの範囲の平均細孔径を有する酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を生成させることも可能である。
【００５３】
上記の方法を用いて、1〜2.7 nmの平均細孔径を有する酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を調製することも可能であり、本発明のさらなる別の態様では、平均細孔径は、1.35〜2.45 nmの範囲である。
【００５４】
本発明の方法の工程(i)では、テトラ(アルキル)シリケート(例えば、TEOSなど)を加水分解させてシリカを形成させる。当業者には理解されようが、テトラ(アルキル)シリケートがすべて加水分解されることは必要ではない。典型的には、工程(i)では、少なくとも80重量%のテトラ(アルキル)シリケートが加水分解される。
【００５５】
当業者には理解されようが、任意の適切なテトラ(アルキル)シリケートを本発明の方法の工程(i)で使用することができる。適切なテトラ(アルキル)シリケートとしては、テトラエチルオルトシリケート（本明細書では、「TEOS」と呼ぶ）およびテトラメチルオルトシリケートが挙げられる。テトラメチルオルトシリケートは、加水分解反応中にメタノールを生成するので、テトラメチルオルトシリケートを使用することはあまり好ましくない。メタノールは、ヒトおよび動物に対して有害であることが知られている。また、メタノールは、ゾル中での規則的な構造の形成を妨害する潜在的な可能性もある。
【００５６】
本発明の方法の工程(i)では、任意の適切な濃度のテトラ(アルキル)シリケートを使用することができる。適切な濃度として、0.1〜1M、特に0.3〜0.6Mが挙げられる。
【００５７】
当業者には理解されようが、本発明の方法の工程(i)では、任意の適切なカルシウム塩を使用することができる。適切なカルシウム塩として、8〜10のpHを有する水溶液中に実質的に可溶性であるものが挙げられる。例えば、適切なカルシウム塩として、硝酸カルシウムおよび塩化カルシウムが挙げられる。一態様では、カルシウム塩は硝酸カルシウムである。
【００５８】
本発明の方法の工程(i)では、一部のカルシウム塩が加水分解して水酸化カルシウムを形成することが可能である。典型的には、これは8を超えるpH値でのみ起こるであろう。
【００５９】
任意の適切な濃度のカルシウム塩を、本発明の方法の工程(i)で用いることができる。上で議論したように、この濃度は、所望のカルシウムとケイ素の比がもたらされるように選択する。
【００６０】
当業者には理解されようが、指定した範囲の平均細孔径を有する酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を形成することができることを条件として、本発明の方法の工程(i)では、任意の適切な構造規定剤を使用することができる。例えば、構造規定剤は、陽イオン性界面活性剤であっても非イオン性界面活性剤であってもよく、有機性のものであるべきである。適切な構造規定剤は、Berggrenら、Soft Matter、2005、1、219〜226頁に開示されている。
【００６１】
適切な構造規定剤として、例えば、一般式CnH2n+1N(CH3)3X（式中、Xはブロモまたはクロロを表し、nは、8、10、12、14または16である）の陽イオン性界面活性剤が挙げられる。構造規定剤が、このような界面活性剤である場合、生成する酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、典型的には、約1.7〜2.7 nmの範囲の平均細孔径を有する。
【００６２】
このような陽イオン性界面活性剤の一例は、臭化セチルトリメチルアンモニウム(以下、「CTAB」と呼ぶ)であり、これは、式C16H33N(CH3)3Br(すなわち、nは16である)を有する。CTABは、市販されている(例えば、米国、New JerseyのAcros Organics製)。構造規定剤がCTABである場合、生成する酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、約2.7 nmの平均細孔径を有する。
【００６３】
さらなる適切な構造規定剤として、例えば、一般式CmH2m+1NH2（式中、mは、8、10、12、14、16または18である）の非イオン性界面活性剤が挙げられる。構造規定剤が、このような界面活性剤である場合、生成する酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、典型的には、約1.6〜2.4 nmの範囲の平均細孔径を有する。
【００６４】
このような非イオン性界面活性剤の一例は、ドデシルアミンであり、これは、式H2N(C12H25)(すなわち、mは12である)を有する。ドデシルアミンは、市販されている（例えば、日本のTokyo Kasei Kogyo Company Limited製）。構造規定剤が、ドデシルアミンである場合、生成する酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、約2.4 nmの平均細孔径を有する。
【００６５】
さらなる適切な構造規定剤は、Pluronic F88(登録商標)であり、これは、式EO100PO39EO100の非イオン性ブロックコポリマー界面活性剤であり、式中、EOはポリ(エチレン)オキシドを表し、POは、ポリ(プロピレン)オキシドを表す。Pluronic F88(登録商標)は、市販されている(例えば、BASF Corporation製)。構造規定剤が、Pluronic F88(登録商標)である場合、生成する酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、約3.5 nmの平均細孔径を有する。
【００６６】
さらなる適切な構造規定剤は、Tetronic 908(登録商標)であり、これは、式(EO113PO22)2N(CH2)2N(PO22EO113)2の非イオン性スター型コポリマー界面活性剤であり、式中、EOはポリ(エチレン)オキシドを表し、POは、ポリ(プロピレン)オキシドを表す。Tetronic 908(登録商標)は、平均分子量25000を有する。Tetronic 908(登録商標)は、市販されている(例えば、BASF Corporation製)。構造規定剤が、Tetronic 908(登録商標)である場合、生成する酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、約3.0 nmの平均細孔径を有する。
【００６７】
本発明の一態様では、構造規定剤は、臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTAB)、Pluronic F88(登録商標)、Tetronic 908(登録商標)、およびドデシルアミン、ならびにこれらの混合物から選択される。特に構造規定剤は、CTABであってよい。
【００６８】
本発明の方法の工程(i)では、任意の適切な濃度の構造規定剤を用いることができ、この濃度は、用いる特定の構造規定剤次第である。適切な濃度として、構造規定剤がCTABの場合の50〜100M、および構造規定剤がドデシルアミンの場合の4〜12mMが挙げられる。
【００６９】
当業者には理解されようが、本発明の方法の工程(i)では、1種以上のカルシウム塩、テトラ(アルキル)シリケート、および／または構造規定剤の混合物を使用することができる。しかし、1種だけの構造規定剤を使用することが好ましい。構造規定剤によって所望の径の細孔の形成が助けられるからである。
【００７０】
水性溶媒は、水とアルコールとを含むことができる。任意の適切なアルコール、例えば、C1〜C4アルコール、例えばメタノールまたはエタノール(特にエタノール)を使用することができる。エタノールの使用は、それが安価でかつ調製中に健康に有害でないため、有利である。
【００７１】
水性溶媒中の水は、上述した加水分解反応が起こるために必要とされる。したがって、水性溶媒は、加水分解反応が起こるために十分な量の水を含まなければならない。典型的には、水性溶媒は、40〜50重量%、例えば、約45重量%の水を含む。アルコールの量によって、加水分解反応の速度が制御される。アルコールの量の増加とともに、テトラ(アルキル)シリケートの加水分解速度が低下する。
【００７２】
本発明の方法の工程(i)では、加水分解反応の進行とともに、シリカおよびカルシウム塩が、典型的には、ゾルを形成する。加水分解されたテトラ(アルキル)シリケートは、典型的には、縮合反応を受け、ケイ素原子および酸素原子が相互に結合した所望のネットワークの形成がもたらす。いかなる疑念をも避けるために、「ゾル」という用語は、コロイド粒子の液体中の分散体を意味する。
【００７３】
いかなる理論にも拘泥するつもりはないが、ミセルが臨界濃度を超えると、構造規定剤は、ミセル、すなわち、疎水性部分をミセル内部に遮蔽しつつ、構造規定剤の親水性部分と水との接触を維持する、球状または円筒状の構造体を形成すると考えられる。次いで、このミセルは、自己組織化プロセスを起こすことによってゾル内に3次元構造を形成する。「自己組織化」という用語は、水素結合、ファンデルワールス力、静電気力、π-π相互作用などの非共有性相互作用を介するミセルの自発的な組織化を意味する(例えば、Advanced Materials、11巻、7号、579〜585頁を参照されたい)。
【００７４】
ミセルによって形成される特定の3次元構造は、ミセルと溶液の残部との界面張力エネルギーを含むいくつかの要因によって決まる。界面張力エネルギーは、界面の面積に直接関係する。最小の界面エネルギーは、最小の界面の面積を提供することによって、すなわち、密充填ミセルによって得られる。ミセルが規則的に充填した場合、密充填になる。したがって、ミセルが最も規則的に充填すると、最低のエネルギー状態または熱力学的に好ましい状態がもたらされる。
【００７５】
いかなる理論にも拘泥するつもりはないが、次いで、静電気力によって、カルシウム分子とシリカ分子がミセルの表面に引き寄せられると考えられる。例えば、おそらくは、無機材料と界面活性剤との界面における電荷密度の適合性に起因して、規則正しい界面活性剤ミセルの間および周囲にシリカ物質および酸化カルシウム物質が組織化する(例えば、Kresgeら、Nature、359巻、701〜712頁、1992、およびHuoら、Nature、368巻、317〜321頁、1994を参照されたい)。
【００７６】
本発明の方法の工程(i)の加水分解反応は、任意の適切なpHで起こり得る。適切なpHは、用いる構造規定剤の性質によって決まることになり、ミセル構造の形成を助けるように選択することになる。例えば、構造規定剤が、陽イオン性界面活性剤である場合、工程(i)は、典型的には、塩基性pH（例えば、8〜10の範囲のpH、特に約8のpHなど）で行う。構造規定剤が、非イオン性界面活性剤である場合、工程(i)は、典型的には、酸性pH（例えば、2未満のpH、特に1未満のpHなど）で行う。
【００７７】
好都合には、工程(i)は、例えば、20〜40℃の範囲、好都合には、25℃を含むその近傍の温度で行う。
【００７８】
工程(i)では、最初にカルシウム塩と構造規定剤とを水性溶媒に溶解させ、次いで、その溶液にテトラ(アルキル)シリケートを添加することが好ましい。
【００７９】
リン酸を含む生体材料を調製しようとする場合、工程(i)の反応混合物中にリン酸イオンを含ませることができる。しかし、工程(i)をリン酸イオンの存在しない状態で行うことによって、実質的にリン酸イオンを含まない酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を生成させることが好ましい。上で議論したように、これにより、生体材料の細孔内におけるリン酸カルシウムの形成(および沈殿)が最小化され、生体材料の外表面でのヒドロキシルアパタイトの形成が助けられるため有利であると考えられる。
【００８０】
当業者には理解されようが、工程(i)で形成されたゾルから固体を単離する工程(ii)は、任意の適切な方法または手段によって行うことができる。例えば、固体は、ゾルから水性溶媒を単にろ別することによって単離することができる。あるいは、固体は、水性溶媒をゾルから蒸発させることによって単離することもできる。
【００８１】
工程(ii)では、単離した固体を水で洗浄する工程を含ませることによって、工程(iii)を行う前に固体からいかなる遊離イオンをも除去することが好ましい。ゾルから水性溶媒を単にろ別することによって固体を単離する場合、これは特に好ましい。
【００８２】
本発明の方法の工程(iii)では、構造規定剤は、例えば、熱分解によって固体から除去される。こうした仕方で、構造規定剤は、3次元の規則性細孔構造の形成を誘導し、特定の径の細孔の形成を誘導すると考えられる。
【００８３】
酸性媒体中および塩基性媒体中それぞれにおいて、単位格子（unit cell）パラメータ(すなわち、細孔径と細孔壁の厚さの和)と構造規定剤の大きさ（例えば、界面活性剤の鎖中の炭素原子数）との間に直線関係が存在すると考えられる。典型的には、界面活性剤の炭素鎖が長いほど、得られる細孔径は大きい。
【００８４】
典型的には、工程(iii)では、カルシウム塩は、酸化カルシウムに変換される(例えば、工程(i)で添加するカルシウム塩が硝酸カルシウムである場合、酸化カルシウムと二酸化窒素に変換される)。構造規定剤を除去すると、3次元の規則性細孔構造が得られる。
【００８５】
当業者には理解されようが、か焼工程(iii)は、任意の適切な温度で行うことができる。か焼工程(iii)に適切な温度は、構造規定剤が熱分解され、カルシウム塩が実質的に酸化カルシウムに変換される温度である。典型的には、か焼工程(iii)では、カルシウム塩のすべてが酸化カルシウムに変換される。
【００８６】
当業者には理解されようが、好ましいか焼温度は、用いられる特定の構造規定剤によってさまざまである。典型的には、か焼工程(iii)は、例えば、500〜800℃、特に500〜700℃、さらにより特に500〜600℃、例えば、約550℃の温度で行う。こうした温度では、酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、典型的には、粉末として形成される。この生体材料は、ガラス状態またはモノリス(すなわち、材料の単一の塊)としては形成されない。しかし、当業者には理解されようが、ガラスまたはモノリスを形成させることが所望される場合、代替のか焼温度を選択することができる。
【００８７】
本発明によれば、上述した方法によって得ることができる酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料も提供される。上述した方法によって得られた酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料も提供される。
【００８８】
［使用］
本発明によれば、ヒドロキシルアパタイトの形成を誘導するための本明細書で規定した酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の使用も提供される。ヒドロキシルアパタイトは、典型的には、酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の表面上に形成される。
【００８９】
ヒドロキシルアパタイトの形成を誘導するためには、本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料をリン酸イオン、例えば、最小濃度約5mMのリン酸イオンを含有する水溶液と接触させるべきであると考える。適切な溶液として、例えば、リン酸緩衝液、人工唾液、模擬体液、および実際のヒトまたは動物の唾液が挙げられる。この溶液と接触すると、酸化カルシウムが溶解して溶液中にカルシウムイオンを放出する。このカルシウムイオンおよびリン酸イオンにより、短期間に系がヒドロキシルアパタイト過飽和濃度(およびヒドロキシルアパタイトの形成)に到達することが可能になる。
【００９０】
1リットル溶液中の模擬体液の組成は以下の通りである:
試薬                量(g)
NaCl                8.03618
NaHCO3              0.350
KCl                  0.224
K2HPO4・3H2O      0.2303
MgCl2・6H2O        0.31122
HCl(1mol/L)          40 ml
CaCl2                0.383476
Na2SO4              0.0717
(CH2OH)3CNH2      0.069138
【００９１】
人工唾液溶液では、カルシウムイオン濃度は、0.9 mMであり、リン酸イオン濃度は、7 mMであり、組成物の残りは、本研究の模擬体液と同じである。
【００９２】
本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、使用の際に、効果的かつ速やかな機構によってヒドロキシルアパタイトの形成を誘導するため有利であると考えられる。上で議論したように、本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、溶液中にカルシウムイオンを効果的に放出し、結晶化部位を制御することができると考えられる。本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、生体材料の表面におけるヒドロキシルアパタイトの形成を誘導すると考えられる。組織再生のほとんどの場合において、生体材料の表面におけるヒドロキシルアパタイトの形成は、組織を細胞に結合させる次の反応のための前提条件となる工程である。
【００９３】
典型的には、本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、従来技術の生体材料より速やかな時間でヒドロキシルアパタイトの形成を誘導することができる。例えば、本発明の生体材料は、典型的には、4時間未満の期間でヒドロキシルアパタイトの形成を誘導することができる。24時間後には、酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料のうちの典型的には約40重量%が、結晶性ヒドロキシルアパタイトに変換されてしまうことになる。
【００９４】
本発明の別の態様によれば、本明細書に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を、5〜10、特に6.8〜7.2の範囲のpH、例えば約7のpHでリン酸イオンと接触させる工程を含む、ヒドロキシルアパタイトの形成方法が提供される。好ましいpHは、特定の用途によって決まる。例えば、ヒドロキシルアパタイトのin vivo形成では、好ましいpHは、6.8〜7.2の範囲、例えば、約7である。
【００９５】
典型的には、ヒドロキシルアパタイトの少なくとも98重量%が、生体材料の表面上に形成される。これは、X線回折、走査型電子顕微鏡法(SEM)、および透過型電子顕微鏡法(TEM)によって確認することができる。形成されるヒドロキシルアパタイトは、好ましくは、結晶状態である。
【００９６】
例えば、リン酸イオンは、溶液で、例えば、リン酸緩衝液で、人工唾液で、模擬体液で、または実際のヒトもしくは動物の唾液で供給することができる。
【００９７】
本発明の別の態様によれば、本明細書に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の組織再生における使用が提供される。この態様では、組織は、軟質組織であっても硬質組織であってもよい。「再生」という用語には、修復および再鉱化が含まれる。
【００９８】
本発明の別の態様によれば、本明細書に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の歯および／または骨の再生における使用が提供される。例えば、歯象牙質および骨の修復、ならびに歯象牙質および歯のエナメル質の再鉱化が含まれる。再鉱化では、新たな歯または骨組織を形成させることが意図されるが、古い歯または骨を修復してその元の状態にすることは必ずしも意図されない。再鉱化プロセスでは、亀裂または損傷が存在する任意の部位において、ヒドロキシルアパタイトが基質(例えば、骨または歯など)上に堆積し、基質内に組み込まれる。ヒドロキシルアパタイトが堆積する前に、基質表面をエッチングすると、基質内部にヒドロキシルアパタイトを組み込む助けになる場合がある。
【００９９】
本発明の別の態様によれば、本明細書に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の歯をホワイトニングするための使用が提供される。
【０１００】
本発明の別の態様によれば、本明細書に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の、歯の知覚過敏を治療および／または予防するための使用が提供される。
【０１０１】
本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料は、単独でも使用することができるが、一般に、この酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料が許容できる担体と一緒に存在する組成物の形態で投与されることになる。典型的には、この組成物は、ペースト、ゲル、またはセメントの形態をとることになる。この組成物は、粉末の形態をとってもよく、この粉末は、ストリップ(例えば、Bondiストリップ)上で基質に施用することもでき、あるいはスプレー(例えば、シリカまたは炭酸カルシウム粉などの不活性粉末と組み合わせて)として施用することもできる。
【０１０２】
こうして、本発明の別の態様によれば、本明細書に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む組成物が提供される。
【０１０３】
本発明の別の態様によれば、本明細書に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む組織再生用組成物が提供される。
【０１０４】
本発明の別の態様によれば、本明細書に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む骨再生用組成物が提供される。
【０１０５】
本発明の別の態様によれば、本明細書に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む歯再生用組成物が提供される。
【０１０６】
本発明の別の態様によれば、本明細書に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む歯のホワイトニング用組成物が提供される。
【０１０７】
本発明のさらなる別の態様によれば、本明細書に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む、歯の知覚過敏を治療および／または予防するための組成物が提供される。
【０１０８】
本発明の組成物は、任意の適切な形態、例えば、セメント、ペースト、またはゲルの形態などであってよい。本発明の組成物は、任意の適切な担体、例えば、ポリマーゲル担体などを含んでよい。
【０１０９】
本発明の別の態様によれば、本明細書に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む歯科用ペーストが提供される。この歯科用ペーストは、任意の適切な追加の成分、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、界面活性剤、芳香剤、および水、ならびにこれらの混合物などを含んでよい。
【０１１０】
担体と組み合わされる酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の量は、それが施用される材料および領域の性質、ならびに特定の投与経路によって必然的にさまざまである。酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料と担体の適切な比は、例えば、1:100〜1:1の範囲である。
【０１１１】
本発明は、本明細書に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を、許容できる担体と混合する工程を含む、本発明の組成物の調製方法をさらに提供する。
【０１１２】
本発明はまた、本明細書に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の、ヒドロキシル炭酸アパタイトの形成を誘導するための使用を提供する。典型的には、このヒドロキシル炭酸アパタイトは、酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の表面上に形成される。
【０１１３】
ヒドロキシル炭酸アパタイトの形成を誘導するためには、二酸化炭素の存在下で本発明の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料をリン酸イオンと接触させるべきであると考えられる。リン酸イオンの適切な供給源は、上で議論した。
【０１１４】
本発明の別の態様によれば、二酸化炭素の存在下で、5〜10の範囲のpH(特に、6.8〜7.2、例えば、約7のpH)で、本明細書に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料をリン酸イオンと接触させる工程を含む、ヒドロキシル炭酸アパタイトの形成方法が提供される。ヒドロキシル炭酸アパタイトの形成は、骨組織の再生において望ましい。
【０１１５】
次に、例示のためのみでありかつ非限定的である以下の実施例をさらに参照して、本発明を説明することにする。
【０１１６】
実施例では、生体材料の平均細孔径は、BET窒素収着によって測定した。用いた装置は、Micromeritics Tristar 3000分析計(ドイツ、MonchengladbachのMicromeritics GmbH製)であった。窒素吸着測定は、粉末として0.1gの生体材料を使用して、窒素ガス中77Kで行った。粉末は、試験前に200℃で2時間予熱することによって水を除去した。
【０１１７】
BET比表面積は、TriStar 3000分析計を使用して測定した。この分析計では、物理吸着および毛細管凝縮原理を利用して固体材料の表面積および空隙率についての情報を得る。脱気した試料管内に収めた試料を低温まで冷却し、次いで、一連の精密に制御した圧力で分析ガスに曝露した。圧力を増加させる各増分に伴って、表面上に吸着したガス分子数が増加する。平衡圧力(P)を、飽和圧力(Po)と比較して、相対圧力比(P/Po)を各平衡圧力で試料によって吸着されたガス量とともに記録した。吸着の進行とともに、吸着膜の厚さが増加する。最初に表面内のすべての微細孔が充たされ、次いで、自由表面が完全に覆われ、最後に毛細管凝縮によってより大きい細孔が充たされる。このプロセスを分析ガスがバルク凝縮する点まで続けることができる。次いで、脱着プロセスを開始することができ、圧力を系統的に低下させると、吸着分子が遊離する。吸着プロセスの場合と同様に、減圧時の各平衡圧力において固体表面上のガスの変化量を定量的に求める。これら2組のデータによって吸着等温線および脱着等温線が記述される。等温線の形状を解析することによってその材料の表面および細孔の特徴についての情報が得られる。
【０１１８】
X線回折(XRD)測定用に使用した機器は、日本のRigaku、D/MAX、2500であった。この機器は、単色X線を利用して生体材料の面間隔(d-間隔)を求める。試料は、すべての結晶学的方向がビームによって確実に「検出される」ように配向がランダムである粒を含む粉末として分析した。
【０１１９】
走査型電子顕微鏡法(SEM)用に使用した機器は、JEOL、JSM-6700F Field emission(日本のJEOL製)であった。
【０１２０】
高分解能透過型電子顕微鏡法(HRTEM)用に使用した機器は、JEOL、2010F(日本のJEOL製)であった。この2010Fは、エネルギーフィルタ処理型電界放出分析TEM/STEMである。これは、200kVで操作され、ショットキー電界エミッタを使用する。
【０１２１】
ラマン分光分析法の測定用に使用した機器は、英国のLabRam-1B、HORIBA Jobin Yvon Ltdであった。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】図１は、本発明による材料および比較材料の細孔径分布を示す。
【図２】図２は、本発明による材料に対する小角X線回折パターンを示す。
【図３】図３は、か焼したCaO-SiO2複合材料のインキュベーション前後のSEM画像を示す。
【図４】図４は、本発明による別の材料、および比較例の別の材料のX線回折パターンを示す。
【図５】図５は、本発明によるか焼したCaO-SiO2複合材料、および比較例のSEM画像を示す (スケールバーは1μm)。
【図６】図６は、実施例3の材料のSEM画像を示す。
【図７】図７は、実施例4の材料のSEM画像を示す (スケールバーは1μm)。
【図８】図８は、本発明による材料で覆った歯のインキュベーション前後のSEM画像を示す。
【図９】図９は、実施例1の材料に対するインキュベーション後のHRTEM画像を示す。
【図１０】図１０は、図9に示した試料の大面積HRTEM画像を示す。
【図１１】図１１は、比較例1の材料から得られたHRTEM画像を示す。
【図１２】図１２は、比較例1の材料から得られたHRTEM画像を示す。
【図１３】図１３は、比較例1の材料から得られたHRTEM画像を示す。
【図１４】図１４は、エッチングした歯試料の、実施例1の材料を用いた処置の前後それぞれの、ラマンスペクトルを示す。
【実施例】
【０１２３】
ここで、以下の実施例により、および添付の図面を参照して、本発明をより詳細に説明することにする。
【０１２４】
［実施例1］
臭化セチルトリメチルアンモニウム(CTAB)粉末(1.3g)を、脱イオン水(25g)とエタノール(30g)との混合物に溶解させた。CTABと液体の重量比は0.02である。この溶液を25℃で10分間撹拌した。この時点ではCTABは溶解を完了し、溶液は透明に見えた。次いで、Ca(NO3)2(2.36g)をCTAB溶液に添加した。次いで、アンモニア溶液(25%、1.6g)を添加して約8のpHを得た。この溶液は依然として透明であった。このことによって、Ca(OH)2は未だ形成されておらず、カルシウムは遊離イオンの形態であることが分かった。次いで、激しく撹拌しながら、液状TEOS(6g)をこの塩基性溶液に滴下した。1時間後、透明溶液は曇った。これによってTEOSの加水分解が開始したことが分かった。撹拌を25℃で24時間続けると、溶液の大部分はゾルになった。
【０１２５】
次いで、ゾルの加水分解生成物を真空ろ過し、脱イオン水で2回洗浄した(溶液中の遊離イオンを除去するため)。次いで、ろ過によって集められた固体を100℃で12時間乾燥させた。最後に、乾燥固体を550℃で5時間か焼し、CTABを燃焼除去して細孔を形成させるためにオーブン中で放冷した。この温度で窒化カルシウムも、CaOおよびNO2に分解した。SiO2-CaO複合材は、ガラス状態を形成することなく、モノリスでもなかった。その代わりに、この複合材は、粉末であった。
【０１２６】
図1(a)は、BET窒素収着によって測定された材料の細孔径分布を示す。平均細孔径は、2.7 nmであることが分かった。BET比表面積の測定値は、880.1 m2/gであった。
【０１２７】
図2は、材料の小角X線回折パターンを示す。2.5°に上昇ピークが見られ、これは、メソポアの形成、および細孔の規則性を示している。
【０１２８】
次いで、この粉末を乳棒で粉砕し、この粉砕粉末(0.2g)をパイレックス（登録商標）ガラス瓶中のリン酸緩衝液(PBS、30ml)内に注いだ。PBSは、Na2HPO4(3.533g)およびKH2PO4(3.387g)を、脱イオン水(1リットル)中にpH6.8で溶解させることによって調製した。3つの異なる濃度のPBSを用いてリン酸濃度の影響を評価した。これらは、(1) リン酸濃度24.9 mMで調製された通常のPBS、(2) PBS-希釈5と呼ばれる5倍に希釈したもの、および(3) PBS-希釈10と呼ばれる10倍に希釈したものである。ガラス瓶の口を密封した。次いで、プラスチックをガラス瓶の口の周囲に巻付け、37℃(±0.1℃)で穏やかに撹拌しながらこの密封瓶(粉末試料およびPBS溶液を含む)を水浴インキュベーター(モデル:DKZ-Z;会社名:Shanghai Furna Experimental Equipment Co.Ltd.、Shanghai、中国)内に置いた。試料(2〜3ml)を1時間後、4時間後、8時間後、1日後、および12日後に取り出した。これらの試料は、冷凍のために冷凍室に速やかに移動させて元の状態に維持させておいた後、X線回折、SEM、およびTEMによって特性を明らかにした。
【０１２９】
図3は、インキュベーションの前(図3(a))および1日後(図3(b))の、か焼CaO-SiO2複合材料のSEM画像を示す。この試料によって、完全に結晶性のヒドロキシルアパタイトが1日後に形成されたことが分かった。
【０１３０】
［比較例1］
CTABの代わりにPluronic F127(登録商標)を使用して、実施例1の手順を反復した。60℃で撹拌しながら、Pluronic F127(登録商標)(6g)を脱イオン水(30g)に添加した。次いで、HCl(2M、112g)をこの溶液に添加した。液状TEOS(12g)をこの酸性溶液に滴下し、生成溶液を24時間激しく撹拌した。この溶液は12時間後に曇った。
【０１３１】
図1(b)は、BET窒素収着によって測定された材料の細孔径分布を示す。平均細孔径は、4.9 nmであることが分かった。BET比表面積の測定値は、400.1 m2/gであった。
【０１３２】
［実施例2］
実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料(0.1g)をpH6.8、リン酸緩衝液(PBS、25mM、30ml)中でインキュベーションした。インキュベーション温度を37℃に設定した。1日間インキュベーションした後、試料を取り出し、ろ過し、乾燥させた。
【０１３３】
X線回折(XRD)によって乾燥試料の特性を明らかにした。この試料のXRDスペクトルを、1日のインキュベーションの前および後双方について図4(a)および(b)に示す。インキュベーションの前には、鋭いピークは存在せず、それによってアモルファス相のみが存在する(図4(a))ことは明らかである。1日間のインキュベーション後は、XRDピークの全パターンが現れた。これらのピークは、Materials Data,Inc製のソフトウエアを使用して(このソフトウエアは、試料中の相を同定し、密度および格子定数の特性を明らかにすることができる)、三角印で示したヒドロキシルアパタイトを表すことが確認された(図4(b))。示したピークのすべてがヒドロキシルアパタイトに関連することにより、ヒドロキシルアパタイトが、インキュベーションされた試料の唯一の生成物であることが示された。その他の不純物も、リン酸カルシウムのその他の種類も、全く存在しなかった。ヒドロキシルアパタイトのXRDピークのよく発達したパターンによって、ヒドロキシルアパタイトの完全に成長した新たな相についての直接的な情報も得られた。
【０１３４】
走査型電子顕微鏡を使用して、試料の微視的な形態をインキュベーションの前後で観察した。図5は、インキュベーション前(図5(a))および1日後(図5(b))の実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料のSEM画像を示す。インキュベーション前では、材料は、球状形状であり、平滑な表面を有していた。粒子の球の径は、0.2〜0.5μmであり、その大部分は、凝集していた。37℃で1日間PBS溶液中でインキュベーションした後では、完全に結晶性のヒドロキシルアパタイトが球状の粒子基材から成長した。ヒドロキシルアパタイト結晶は、板状であり、1〜10μmの大きさであった(すなわち、その基材粒子よりはるかに大きい)。こうした板状ヒドロキシルアパタイト結晶は、か焼CaO-SiO2粉末のすべての基材表面を覆っており、完全であるが密でないヒドロキシルアパタイト層を形成した。
【０１３５】
［比較例2］
比較例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料を使用して、実施例2を反復した。
【０１３６】
X線回折(XRD)によって乾燥試料の特性を明らかにした。この試料のXRDスペクトルを、7日間のインキュベーションの前および後双方について図4(c)および(d)に示す。インキュベーションの前には、鋭いピークは存在せず、それによってアモルファス相のみが存在する(図4(c))ことは明らかである。7日間のインキュベーション後には、ヒドロキシルアパタイトに対応するXRDピークの弱いパターンが現れた(図4(d))。
【０１３７】
走査型電子顕微鏡法(SEM)を使用して、比較例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料の微視的な形態をインキュベーションの前後で観察した。図5は、インキュベーション前(図5(c))および7日後(図5(d))のか焼CaO-SiO2複合材料のSEM画像を示す。インキュベーション前では、比較例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料は、不規則であり、平滑な表面を有していた。37℃で7日間PBS溶液中でこうした粒子をインキュベーションした後では、図5(d)に示すように、星状のヒドロキシルアパタイト結晶子が元の平滑基質から成長した。ヒドロキシルアパタイト結晶板の平均径は、0.5μm未満であり、実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料の大きさよりはるかに小さい。
【０１３８】
［実施例2および比較例2についての議論］
実施例2と比較例2の比較から、実施例1のか焼CaO-SiO2材料は、比較例1のか焼CaO-SiO2複合材料より、より発達した結晶形態で(生成したヒドロキシルアパタイト結晶子ははるかに大きい径であるので)かつより大量にヒドロキシルアパタイトを生成することが分かる。驚くべきことには、ヒドロキシルアパタイトを形成するのに要した時間は、比較例1のか焼CaO-SiO2複合材料の場合よりも実施例1のか焼CaO-SiO2複合材料の場合がはるかに短い。上で議論したように、実施例1のか焼CaO-SiO2複合材料および比較例1のか焼CaO-SiO2複合材料は、実質的に同じ化学組成を有し、その細孔径のみが異なる。
【０１３９】
要約すれば、XRDおよびSEMの結果によって、実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料は、比較例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料よりはるかに大きいヒドロキシルアパタイト形成の誘導能を有することが実際に示された。前者は、より短いインキュベーション時間でより多量のヒドロキシルアパタイト結晶子を生成することができる。
【０１４０】
［実施例3］
実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料の試料についてはるかに短いインキュベーション時間で試験した。試料を1時間、4時間、および8時間のインキュベーション後に取り出すことを除いて実施例2の手順を反復した。次いで、走査型電子顕微鏡法(SEM)を使用して形態変化を観察した。結果を図6に示す。図は、(a)は、インキュベーション前の試料であり、(b)、(c)、(d)は、それぞれ、1時間、4時間、および8時間のインキュベーション後の試料である。インキュベーション前は、試料は、平滑な表面を有し、球状であった(図6(a)を参照されたい)。1時間のインキュベーション後では、板状の形状を有する完全な結晶性のヒドロキシルアパタイトが成長した(図6(b)を参照されたい)。4時間のインキュベーション後では、HA板は、さらに大きく成長し、徐々に基質のすべてを覆った(図6(c)を参照されたい)。8時間のインキュベーション後では、HA板は、完全に円形の形状になった(図6(d)を参照されたい)。
【０１４１】
［実施例4］
対照試料を含めたことを除いては、実施例3の手順を反復した。構造規定剤を含ませない(すなわち、CTABなし)ことを除いては、実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料と同じ仕方で対照試料を調製した。図7(a)〜(c)は、1、4、および8時間インキュベーションした後の実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料に対するSEM画像を示す。図7(d)は、24時間インキュベーションした後の対照試料に対するSEM画像を示す。1時間インキュベーションした後でも、実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料は、完全に結晶化したヒドロキシルアパタイト板を形成した(図7(a))。この板は、比較的小さく(端部寸法で約1μm)、成長して花弁状のパターンになったが、その花弁は、1つの部位から出発しており、横方向の寸法で5μmを超える大きなクラスターを形成した。4時間インキュベーションした後、実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料では、より高密度でより多量の花様ヒドロキシルアパタイトクラスターが生成した(図7(b))。8時間インキュベーションした後、実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料では、直径約10μmの十分成熟し、球状でシャクヤク様のヒドロキシルアパタイト結晶が生成した(図7(c))。比較では、24時間インキュベーションした後の対照試料に対するSEM画像は、非単結晶板が形成されたことを示す(図7(d))。非常に平滑な球状粒子が残留し、新たな相はまったく形成されていなかった。
【０１４２】
［実施例5］
実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料をゲルの形態で施用して、損傷したヒトの歯の処置をした。
【０１４３】
ゲルは、速やかに撹拌しながら60〜80℃の範囲の温度で、実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料(0.2g)を、担体材料(0.5g)およびリン酸緩衝液(pH7、50mM)と混合することによって調製した。次いで、この溶液を室温まで冷却すると、白色ゲルが形成された。
【０１４４】
次いで、このゲルをヒトの歯に施用し、模擬口腔液(カルシウム濃度が0.9 mM、リン酸濃度が7 mMである)中、37℃で1日間インキュベーションした。次いで、ゲルでコートされた歯を蒸留水で3回洗浄し、SEMを用いて観察した。図8は、SEMの結果を示す。インキュベーションの前は、歯のエナメル質の表面上に多数の微細径の亀裂が存在した(図8(a)を参照されたい)。ゲルとともにインキュベーションした後では、亀裂した歯の表面上に、ヒドロキシルアパタイトの均一な被覆層がコートされた(図8(b)を参照されたい)。
【０１４５】
［実施例6］
実施例1および比較例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料から形成したヒドロキシルアパタイトの核生成挙動を、高分解能透過型電子顕微鏡法(HRTEM)によって調べた。
【０１４６】
図9は、実施例2に記載した通りの1時間インキュベーション後の実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料のHRTEM画像を示す。萌芽期の結晶性ヒドロキシルアパタイトは、実施例1由来のアモルファスか焼CaO-SiO2複合材料の端部から面(112)で成長を開始する(図9を参照されたい)。ヒドロキシルアパタイトの萌芽は、非常に小さく、白色の長方形によって識別される。図10は、実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料から形成された新たなヒドロキシルアパタイト相の大面積図を示す。球状形の基質端部から、より多量の針状ヒドロキシルアパタイト結晶子が成長している。例えば、図7に示すように、こうした針状晶はさらに成長してより大きい板状形状になることになる。実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料をHRTEMによって観察する全時間中、この材料のマトリックス内部にはヒドロキシルアパタイト結晶子の核の生成は見られなかった。これにより、本材料中の細孔は核生成を抑制することが分かる。いかなる理論にも拘泥するつもりはないが、これは細孔の径のためであると考えられる。
【０１４７】
比較のために、図11〜13に示すように、比較例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料も、7日間のインキュベーション後にHRTEMによって観察した。ナノサイズのヒドロキシルアパタイト結晶が、比較例1由来のアモルファスか焼CaO-SiO2複合材料内で核生成を開始することが分かった(図11を参照されたい)。格子定数は、上部領域で8.160オングストロームという測定値であり、ヒドロキシルアパタイト(100)面を表し、下部領域で3.525オングストロームという測定値であり、ヒドロキシルアパタイト(201)面を表す。新たに形成されたヒドロキシルアパタイト領域の直径は約5 nmである(比較例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料のBET測定による平均径である4.9 nmに匹敵する)。したがって、ヒドロキシルアパタイトは、細孔の内側にその核を植え付け、次いで、その核は、ヒドロキシルアパタイトの小区域/領域によって示される隣接細孔間の細孔／チャネルを充填するサイズになるまで成長すると考えられる。図12は、母体マトリックスの表面から離れて約5nm径の結晶性のよいヒドロキシルアパタイトクラスターが形成されたことをさらに示す。しかし、アモルファスマトリックスの表面に近接して、直径が5nmを超える別のはるかに大きいヒドロキシルアパタイト結晶子が形成された。これは、その結晶子が、比較例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料の端部により近接して位置し、したがってそれは細孔径に拘束されないためであると考えられる。比較例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料からの結晶性ヒドロキシルアパタイトの大面積図を図13に示す。針状と板状双方のヒドロキシルアパタイト結晶が、アモルファス領域に隣接して示されている。これにより、ヒドロキシルアパタイトが、比較例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料の細孔の内側に核生成し得ることが示される。
【０１４８】
［実施例7］
37重量%リン酸を用いてin vitroでヒトの歯をエッチングした。この歯は、60秒間この酸溶液中に浸漬し、次いで、完全にすすぐことによってリン酸残分を洗い流した。
【０１４９】
この歯を、実施例1由来のか焼CaO-SiO2複合材料(0.15g)と、水(10g)と、ゲル担体(0.15g)とを含むゲルを用いて処理し、次いで、濃度50mMのリン酸緩衝液中で37℃で1週間インキュベーションした。
【０１５０】
図14(a)および(b)は、歯試料のSEM画像を示す。図14(a)は、酸エッチング後の歯を示し、図14(b)は、ゲルで処理した後の酸エッチングされた歯を示す。図14(b)から、新たな修復コーティングの薄い層が、酸エッチングされた歯試料上に形成されたことは明白である。
【０１５１】
ラマン分光分析法を使用することによって表面の化学性質を検出した。図14(c)は、ゲル処理なしの酸エッチングされた歯に対するラマンスペクトルを示し、図14(d)は、ゲルを用いての処理後の歯に対するラマンスペクトルを示す。図14(c)および(d)に示されたラマンスペクトルは、同一であり、これは、それらが同一の表面化学組成を有することを意味する。これによって、ゲルによって形成された修復層は、ヒドロキシルアパタイト、すなわち、歯のエナメル質と同じ材料であることが分かる。
【図１】
2010503614.tif 000002
【図２】
2010503614.tif 000003
【図３】
2010503614.tif 000004
【図４】
2010503614.tif 000005
【図５（ａ）】
2010503614.tif 000006
【図５（ｂ）】
2010503614.tif 000007
【図５（ｃ）】
2010503614.tif 000008
【図５（ｄ）】
2010503614.tif 000009
【図６（ａ）】
2010503614.tif 000010
【図６（ｂ）】
2010503614.tif 000011
【図６（ｃ）】
2010503614.tif 000012
【図６（ｄ）】
2010503614.tif 000013
【図７（ａ）】
2010503614.tif 000014
【図７（ｂ）】
2010503614.tif 000015
【図７（ｃ）】
2010503614.tif 000016
【図７（ｄ）】
2010503614.tif 000017
【図８（ａ）】
2010503614.tif 000018
【図８（ｂ）】
2010503614.tif 000019
【図９】
2010503614.tif 000020
【図１０】
2010503614.tif 000021
【図１１】
2010503614.tif 000022
【図１２】
2010503614.tif 000023
【図１３】
2010503614.tif 000024
【図１４】
2010503614.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月12日(2008.11.12)
【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】
BET法で測定して0.8〜4 nm、好ましくは、2〜4 nm、より好ましくは、2〜3.5 nm、特に好ましくは、2〜3 nmの範囲の平均細孔径を有する、アモルファス状態または結晶状態のいずれかの酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料であって、
前記生体材料の酸化カルシウム-シリカ含量が少なくとも80重量%であり、残余が場合により1種以上のその他の材料であり、かつ、酸化カルシウムのシリカに対するモル比が少なくとも0.1である、酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料。
【請求項２】
平均細孔径が、1〜2.7 nm、好ましくは、1.35〜2.45 nmの範囲である、請求項1に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料。
【請求項３】
リン酸イオンを実質的に含まない、請求項1または2に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料。
【請求項４】
粉末の形態である、請求項1から3のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料。
【請求項５】
請求項1に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料の調製方法であって、
(i) 水性溶媒の存在下で、カルシウム塩、有機または無機のシリカ前駆体（例えば、シリケートまたはテトラ(アルキル)シリケートなど）、および構造規定剤を溶液中で混合する工程であって、これによりテトラ(アルキル)シリケートの加水分解が起こり、ゾルが形成される工程と、
(ii) 前記ゾルから固体を単離する工程と、
(iii) 単離した前記固体をか焼する工程と
を含み、
前記構造規定剤が、式CnH2n+1N(CH3)3Xの界面活性剤（式中、Xはブロモまたはクロロであり、nは、8、10、12、14、または16である）、式CmH2m+1NH2の界面活性剤（式中、mは8、10、12、14、16または18である）、Pluronic F88(登録商標)、およびTetronic 908(登録商標)、ならびにこれらの混合物から選択される、方法。
【請求項６】
前記テトラ(アルキル)シリケートが、テトラメチルオルトシリケートおよびテトラエチルオルトシリケートから選択される、請求項5に記載の方法。
【請求項７】
前記シリカ前駆体が、テトラエチルオルトシリケートの形態のテトラ(アルキル)シリケートである有機前駆体である、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記カルシウム塩が、硝酸カルシウム、フッ化カルシウム、および塩化カルシウムから選択される、請求項5〜7のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記構造規定剤が、臭化セチルトリメチルアンモニウム、Pluronic F88(登録商標)、Tetronic 908(登録商標)、およびドデシルアミンから選択される、請求項5に記載の方法。
【請求項１０】
前記水性溶媒が、水およびC1〜C4アルコールを含む、請求項5から9のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
工程(ii)において、前記固体をろ過によって単離する、請求項5から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
工程(ii)において、前記固体を蒸発によって単離する、請求項5から10のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
工程(iii)のか焼を、500〜800℃の範囲の温度で行う、請求項5から12のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
請求項1から4のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を、5から10の範囲のpHでリン酸イオンと接触させる工程を含む、ヒドロキシルアパタイトの形成方法。
【請求項１５】
組織再生において使用するための、請求項1から4のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料。
【請求項１６】
歯および／または骨の再生において使用するための、請求項1から4のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料。
【請求項１７】
歯のホワイトニングにおいて使用するための、請求項1から4のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料。
【請求項１８】
歯の知覚過敏の治療および／または予防において使用するための、請求項1から4のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料。
【請求項１９】
請求項1から4のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む組織再生用組成物。
【請求項２０】
請求項1から4のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む骨再生用組成物。
【請求項２１】
請求項1から4のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む歯再生用組成物。
【請求項２２】
請求項1から4のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む歯のホワイトニング用組成物。
【請求項２３】
請求項1から4のいずれか一項に記載の酸化カルシウム-シリカ複合材系生体材料を含む、歯の知覚過敏を治療および／または予防するための組成物。
【国際調査報告】
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