(57)【要約】整形外科用のアクリル放射線不透過性骨セメントは、少なくとも１種のポリ（メタクリル酸メチル）系ポリマーと、１種のフリーラジカル重合開始剤と、１種または複数のＸ線不透過性物質との混合物から構成される固相、ならびに、少なくとも１種のモノマーと、１種の促進剤と、１種の安定剤との混合物から実質的に構成される液相を含む。放射線不透過性物質は、前記骨セメントと相容性のポリマーコーティングで被覆された金属タングステンおよびタンタル粉末、それらの化合物、または混合物を含む。放射線不透過性物質の粒子のコーティング層は、ポリ（メタクリル酸メチル）を主成分とするアクリルポリマーである。放射線不透化元素の量は、固相に対して１重量％と２０重量％、好ましくは２重量％と５重量％の間である。固相は、１種または複数の薬理活性物質を追加的に含むことができる。放射線不透過性骨セメントを調製する方法は、ポリマー層の酸素バリヤ性を少なくとも一部変化させずに保持するように、前記層が液相中に完全には溶解されないような、マトリックスと相容性であって酸素バリヤ性を示すポリマー層で、金属粒子を被覆することによって、放射線不透化材料を調製することである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
整形外科用の放射線不透過性アクリル放射線不透過性骨セメントであって、少なくとも１種のポリ（アクリル酸メチル）系ポリマー（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ  ａｃｒｙｌａｔｅ）−ｂａｓｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ）と、１種のフリーラジカル重合開始剤と、１種の放射線不透化材料との粉末から本質的に構成される固相、ならびに、少なくとも１種のモノマーと、１種の促進剤と、１種の安定剤との混合物から実質的に構成される液相を含み、前記固相が骨セメントマトリックスを生成するように、前記液相と混合される際に重合し、かつ硬化することが可能である骨セメントであって、前記放射線不透化材料が、前記マトリックスと互換性があり、かつ酸素バリヤ性を示すポリマーのコーティング層で被覆された、高分子量の金属粒子、金属粒子の混合物、合金、または化合物を含み、ポリマーのコーティング層の酸素バリヤ性を少なくとも一部変化させずに保持するように、前記コーティング層が前記液相中に完全には溶解しないことを特徴とする骨セメント。
【請求項２】
前記高分子量の金属が、１３０ダルトンを超える分子量を有することを特徴とする請求項１に記載のアクリル骨セメント。
【請求項３】
前記高分子量の金属が、タンタルおよびタングステンであることを特徴とする請求項２に記載のアクリル骨セメント。
【請求項４】
前記高分子量の金属が、重量で３００ｐｐｍ未満の酸素含量を有するように選択されることを特徴とする請求項２に記載のアクリル骨セメント。
【請求項５】
前記金属粒子の前記コーティング層が、ポリ（メタクリル酸メチル）系ポリマーであることを特徴とする請求項１に記載のアクリル骨セメント。
【請求項６】
被覆されていない各単一金属粒子が、約１μｍと約１００μｍの間の平均粒径を有することを特徴とする請求項１に記載のアクリル骨セメント。
【請求項７】
被覆されている各単一金属粒子が、約１μｍと約１５０μｍの間の平均粒径を有することを特徴とする請求項１に記載のアクリル骨セメント。
【請求項８】
前記アクリルポリマーコーティング層が、各単一金属粒子を覆っていることを特徴とする請求項１に記載のアクリル骨セメント。
【請求項９】
前記アクリルポリマーコーティング層が、あらかじめ合成されたナノメートルの大きさの金属粒子の集合体を覆っていることを特徴とする請求項１に記載のアクリル骨セメント。
【請求項１０】
前記集合体の前記金属粒子が、約２５ｎｍと約１０００ｎｍの間の平均粒径を有することを特徴とする請求項９に記載のアクリル骨セメント。
【請求項１１】
粉末に高い流動能を与え、かつ硬化前のセメントを流動性にするように、前記被覆金属粒子が比較的小さい標準偏差の粒径分布を有することを特徴とする請求項６から１０に記載のアクリル骨セメント。
【請求項１２】
前記骨セメントと互換性がある、前記粒子のコーティングポリマーの分子量が、約２０，０００と約８００，０００ダルトンの間にあることを特徴とする請求項２に記載のアクリル骨セメント。
【請求項１３】
前記骨セメントと互換性がある、前記粒子のコーティングポリマーの分子量が、約３００，０００と約８００，０００ダルトンの間にあることを特徴とする請求項２に記載のアクリル骨セメント。
【請求項１４】
前記粒子中に含まれる金属と、そのコーティングポリマーとの間の重量比が、約９５：５と約７０：３０の間にあることを特徴とする請求項２に記載のアクリル骨セメント。
【請求項１５】
放射線不透化剤の量が、固相に対して約１重量％と約２０重量％の間にあることを特徴とする前記請求項の一項または複数項に記載のアクリル骨セメント。
【請求項１６】
放射線不透化剤の量が、固相に対して約２重量％と約５重量％の間にあるのが好ましいことを特徴とする請求項１５に記載のアクリル骨セメント。
【請求項１７】
前記固相が、１種または複数の薬理学的に活性な物質をさらに含むことを特徴とする前記請求項の一項または複数項に記載のアクリル骨セメント。
【請求項１８】
前記固相と、前記被覆された放射線不透過性粒子とが、同一の包装内に納められることを特徴とする前記請求項の一項または複数項に記載のアクリル骨セメント。
【請求項１９】
前記固相と、前記被覆された放射線不透過性粒子とが、別個の包装内に納められることを特徴とする前記請求項の一項または複数項に記載のアクリル骨セメント。
【請求項２０】
前記固相が、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリ（メタクリル酸メチル／スチレン）、ポリ（メタクリル酸ブチル）、およびこれらのコポリマーを含むことを特徴とする前記請求項の一項または複数項に記載のアクリル骨セメント。
【請求項２１】
整形外科用の放射線不透過性アクリル骨セメントを調製する方法であって、
−少なくとも１種のフリーラジカルによるポリ（メタクリル酸メチル）系ポリマーと、１種の重合開始剤と、１種の放射線不透化材料との粉末から本質的に構成される固相を調製する工程と、
−少なくとも１種のモノマーと、１種の促進剤と、１種の安定剤との混合物から構成される液相を調製する工程と
−骨セメントマトリックスが得られるように重合を行うために、前記固相を前記液相と混合する工程と
を含む方法において、
−放射線不透化材料は、高分子量の金属粒子、金属粒子の混合物、合金、または化合物の粉末を調製し、かつ、前記マトリックスと互換性があって酸素バリヤ性を示すポリマーの層で、前記粒子を被覆することによって得られ、前記被覆層の酸素バリヤ性を少なくとも一部変化させずに保持するように、前記被覆層が前記液相中に完全には溶解しない方法。
【請求項２２】
前記金属粒子の前記被覆層が、水混和性有機溶媒に溶解した前記ポリマーを、前記放射線不透過性金属粒子の水性分散液に添加し、続いて前記溶媒を蒸発させ、乾燥することによって得られることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
被覆する前に、前記金属粒子を表面層の除去工程にかけることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
セメントの経皮的なその場注入（ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓ  ｉｎ−ｓｉｔｕ  ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）による外科的脊椎形成介入を行うための、請求項１から２０の一項または複数項に記載の骨セメントの使用。
【請求項２５】
優れた放射線不透過性および機械的性質が必要な外科的骨縫合介入を行うための、請求項１から２０の一項または複数項に記載の骨セメントの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨セメント（ｂｏｎｅ  ｃｅｍｅｎｔｓ）の分野に関し、具体的には、改良された機械的特性を有する、放射線不透過性アクリル骨セメント（ａ  ｒａｄｉｏｐａｑｕｅ  ａｃｒｙｌｉｃ  ｂｏｎｅ  ｃｅｍｅｎｔ）、およびその調製方法に関する。
【０００２】
したがって、本発明による骨セメントは、高度な放射線不透過性と顕著な機械的強度とを組み合わせたものが要求される外科において、有利に使用するのに適している。
【０００３】
より具体的には、本発明は、脊椎形成術、頭蓋形成術、顎顔面外科における用途、ならびに整形外科における補綴（ｐｒｏｓｔｈｅｓｅｓ）を固定する用途に特に適合した骨セメントに関する。
【背景技術】
【０００４】
整形外科分野では、骨組織との生物学的適合性（ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ）がある樹脂混合物からなる骨セメントが知られており、骨格上の広範囲の部位に異なった型の補綴を安定的に固定するのに、または組織の連続性を回復するのに一般に使用されている。
【０００５】
最も一般に使用されている樹脂は、アクリル材料に属する。より広く使用されている骨セメントは２相からなる。すなわち、促進剤としてＮ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジンを、また安定剤としてヒドロキノンを添加したメタクリル酸メチルから実質的に構成される液相と、重合開始剤として過酸化物、通常は過酸化ベンゾイルを有するポリ（メタクリル酸メチル）から実質的に構成される乾燥粉末である固相とからなる。使用の瞬間に、２相が混合され、固相を示しているポリマー粉末が、液相として存在するモノマー中に溶解され、液体の粘稠な溶液を生じる。一方、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジンが、フリーラジカルを生成する過酸化物の分解をもたらし、フリーラジカルが重合反応を開始させ、その結果混合物の硬化をもたらす。
【０００６】
ポリ（メタクリル酸メチル）のほかに、アクリル樹脂の部類に属する、ポリ（メタクリル酸エチル）、ポリ（メタクリル酸ブチル）、ポリ（メタクリル酸メチル／スチレン）型、および／またはこれらのコポリマーの樹脂を含有する固相を含む骨セメントが知られている。
【０００７】
骨セメントの効果は、骨の埋込みにおける機械的固定と、完全な適合とを確実にするように、補綴と、補綴を埋め込むために用意した骨空洞との間に存在する空隙を、完全に充たす点にある。
【０００８】
このようにして得られたセメント硬化体の機械的強度は、元の骨組織の機械的強度ほど高くはない。実際、若干の荷重の結果として、あるいは高サイクル数における疲労応力の結果として、骨セメント充てん物は、折損し、破壊される恐れがある。したがって、時間と共にこのような充てん物が変性すること、すなわち、究極的な薄片脱落、および機械的脆弱化を、例えば、標準的な放射線および断層撮影技術を用いて検出し、かつ監視することができなければならない。
【０００９】
基材合成樹脂がＸ線透過性なので、適切な無機質生物学的適合性物質を添加することにより、骨セメントを不透過性にしなければならない。
【００１０】
元素のＸ線不透過性は、それらの原子量に実質的に比例して増加する。一般に、特により重い元素については、それらの毒性も増加する。薬剤では、知られている、かつ最も通常使用される造影剤は、元素状か、または結合された形かのいずれかのヨウ素、炭酸塩の形のビスマス、および硫酸塩の形のバリウムである。
【００１１】
塩または酸化物などの化合物を用いると、放射線不透過性の元素は、添加剤の一部を構成するに過ぎない。例えば、バリウム金属は、硫酸バリウムの５８％となるに過ぎない。残りの材料は、実質的にＸ線透過性である。
【００１２】
知られている骨セメントでは、このような放射線不透化材料は通常、乾燥ポリマーに対して約１０重量％の硫酸バリウム、または酸化ジルコニウム添加剤から構成される。
【００１３】
ポリマーの不連続性を招くこのような添加剤は、セメント硬化体の機械的性質をさらに弱め、破壊の危険性を増し、かつ破損または薄片脱落の頻度を増加させるものである。
【００１４】
このような不利点を低減することを目指して、米国特許ＵＳ−Ａ−５７９５９２２号の教示は、互換性ポリマー材料のマイクロカプセルによる、この場合、バリウム塩、酸化ジルコニウム、およびビスマスガラスからなるグループから選択される放射線不透過性化物質のカプセル化を提案している。骨セメントを形成している間に、ポリマー材料が液相中に完全に溶解して、その内容物、すなわち放射性不透過性物質を放出し、放射性不透過性物質が形成されるポリマーに包み込まれる。
【００１５】
これらの知られている骨セメントは、例えば脊椎形成術の場合における、ある種の障害の処置には適していない。
【００１６】
実際、一般的な腫瘍の型の障害の場合、脊椎構造体の空洞化が起こり、脊椎構造体がその機械的強度を失い、体重のもとで崩壊して、神経終末の圧潰をもたらし、患者の激しい苦痛、および運動機能の一部喪失の原因となる。
【００１７】
現在の時点において、これまでの従来技術に従い、このような障害には、補綴、金属プレート、または鎮痛薬を投与することによって処置されている。
【００１８】
このような障害について、さらに知られている技術は、脊椎を切開し、上述の型の骨セメントを挿入し、かつ再び脊椎を縫合することにある。硬化した骨セメントは、脊椎の失われた部分を置き換える。
【００１９】
最近、脊椎内側に針によって液体の骨セメントを注入し、したがって上記において参照した、侵襲性外科的介入（ｔｈｅ  ｉｎｖａｓｉｖｅ  ｓｕｒｇｉｃａｌ  ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ）を回避することにある新技術が提示されている。
【００２０】
この技術では、直径２ｍｍ未満の針によっても容易に注入できるように、低粘度の液体骨セメントを使用することが必要である。
【００２１】
この手術は複雑であり、セメントの位置決めにおける誤差によって、樹脂が脊柱の神経終末に接触する結果を招き、突出部分の挿入によって、脊柱を通る神経中枢に直接接触することにより患者の麻痺を招く、または実質的な痛みの増大を招く危険性を免れない。
【００２２】
絶対的な安全性をもってこの手術を実施するために、Ｘ線によって実時間で制御されている、注入の進行状態について、外科医は十分に情報がなければならない。監視を行わなければならない時間は非常に長く、通常数時間なので、放射線に対する曝露強度は極めて低くなければならない。したがって、著しい放射線量を伴う放射線的または断層撮影技術を用いることが不可能となり、その代わり、患者が低強度Ｘ線を受ける蛍光透視技術を用いなければならない。
【００２３】
補綴の固定に特に適している、上述の知られている骨セメントは、低強度Ｘ線に対して十分に不透過性ではなく、可視性が乏しく、ほとんど透明に近く、したがって、十分な安全性をもって注入を行うには、実質的に不適切であることが判明している。
【００２４】
医科学文献は、使用したセメントを充分に放射線不透過性にするように、外科医が、かなりの量の放射線不透過性化造影剤、最高３０から４０重量％までの硫酸バリウムを添加している、いくつかの場合を報告している。
【００２５】
一方、塩の形で金属を使用することは、導入される材料の僅か５８重量％しか実際の放射線不透過性化効果を有しないという結果になる。
【００２６】
アクリルマトリックス中に大量の粉末状放射線不透化剤が存在すると、破損が始まり、したがって構造体の統合性が蝕まれ、長期にわたる材料の機械的強度（疲労強度）を危うくする可能性を増大させる。この現象は、静的性能が国際標準化機構（ＩＳＯ）規格５８３３の最低要求条件に合致する場合ですら確認されている。
【００２７】
いずれにせよ、この骨セメントは患者の利益になるが、補強する構造体が極めて弱体なので、介入により、長期間にわたって期待される結果が維持されるであろうことを保証することができない。
【００２８】
医科学文献は、他の場合であり、乾燥ポリマーに対してほぼ１０重量％の硫酸バリウムまたは乾燥ポリマーに対してほぼ１５重量％の酸化ジルコニウムを含有する、上述の型の骨セメントに対して、外科医が、さらなる放射線不透化剤として約２重量％に及ぶ量の粉末状タングステンを添加している場合を記述している。
【００２９】
放射線不透化剤を全く含まない骨セメントに対する、約９重量％のタンタル粉末の添加が、同様に知られている。
【００３０】
全ての上述の場合において、介入の直前に、外科医の責任のもとに、かつ、非認証の材料を用い、外科医によって直接、添加が行われている。このことが、結果として得られるアクリルセメントの機械的性質を過度に低下させることなく、放射線不透過性化効果を向上させることを可能にしている。
【００３１】
しかし、後者のアクリル骨セメントに、欠点がないわけではないことも判明している。
【００３２】
第１の不利点は、粉末状タンタルが、プラークの形のタンタルとは異なり、現在の規制により生物学的適合性とみなされていない点である。タンタルの生物学的適合性は、酸素吸着性に関連している。酸素吸着性は、アクリルセメントの効率的な分散に必要な、微粉砕された形態のかなりの比表面積によって増加する現象である。使用直前にセメントを調製しても、金属が酸素を吸着するのを防止し、現在の規制（ＩＳＯ１３７８２）によって要求される、３００ｐｐｍ未満の値に酸素レベルを保つことはほとんど不可能であり、酸化タンタルの使用は薬局方により禁止されている。
【００３３】
第２の欠点は、上述の、滅菌性および生物学的適合性の要求条件によって、市場において滅菌の形のタンタル粉末を購入することはほとんど不可能なので、タンタル粉末を使用する瞬間に、外科医がそれを調製しなければならないという事実にある。
【００３４】
さらなる欠点は、注射器による注入に適した微粉末を形成させる、粒子の粒径分布を得ることが困難であるという事実にある。
【００３５】
さらなる欠点は、タンタル粉末の分散相は、骨セメント中に空気封入体を形成する傾向があるという事実にある。
【００３６】
さらなる欠点は、ポリマーマトリックス内に、粉末が均一に分散されたものを得ることが、極めて困難であるという事実にある。
【特許文献１】
米国特許ＵＳ−Ａ−５７９５９２２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
本発明の一般的な目的は、改良された放射線不透過性、および機械的強度性状を示すアクリル骨セメントを提供することにより、上述の従来技術の欠点をなくする点にある。
【００３８】
特定の目的は、過去の知られている骨セメントと比較して、改良された機械的強度性状、詳細にはより良好な疲労挙動を有するアクリル骨セメントを提供することである。
【００３９】
特定の目的は、添加剤の添加がなく、一部放射線不透化剤から構成されるだけで、改良された放射線不透過性性状を有するアクリル骨セメントを提供することである。
【００４０】
本発明の他の特定の目的は、生物学的適合性を有する材料で、生物学的適合性の低下がなく調製した液体のアクリル骨セメントを提供することである。
【００４１】
本発明の他の目的は、滅菌したか、または容易に滅菌可能な材料を使用して、滅菌の形で調製した液体アクリル骨セメントを提供することである。
【００４２】
本発明の他の目的は、脊椎形成術に特に適したアクリル骨セメントを提供することである。
【００４３】
本発明の他の目的は、外科医にとって実行するのが比較的容易なアクリル骨セメントの調製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４４】
前述の目的は、本明細書において以後、より明瞭となるであろう他の目的と共に、請求項１に従った、整形外科的使用向けの放射線不透過性アクリル骨セメントであって、少なくとも１種の、ポリ（メタクリル酸メチル）系ポリマーと、１種のフリーラジカル重合開始剤（ｏｎｅ  ｆｒｅｅ−ｒａｄｉｃａｌ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）と、１種の放射線不透化材料との粉末から本質的に構成される固相、ならびに、少なくとも１種のモノマーと、１種の促進剤と、１種の安定剤との混合物からなる液相を含み、骨セメントマトリックスを生成するように、前記固相が、前記液相との混合の時点で重合し、かつ硬化することが可能である骨セメントであり、前記放射線不透化材料が、前記マトリックスと互換性でありかつ酸素バリヤ特性を示すポリマーのコーティング層で被覆された、高分子量の金属粒子、それらの混合物、合金、または化合物を含み、ポリマーのコーティング層の酸素バリヤ特性を少なくとも一部変化させずに保持するように、前記コーティング層が前記液相中に完全には溶解されないことを特徴とする骨セメントによって達成される。
【００４５】
このような組成の結果として、骨セメントは、限定された量の放射線不透過性造影剤を添加することにより達成される、かなりの放射線不透過性を示す。
【００４６】
その上、骨セメントは、従来技術の骨セメントよりもかなり良好である機械的性質を有する。従来技術では、骨セメント中に造影元素を添加しているが、それがポリマーマトリクスに結合されておらず、重合物を破壊する開始要素を構成している。
【００４７】
骨セメントの調製方法において、金属におけるポリマーコーティング層が、重合の瞬間に、形成されるポリマー鎖と、金属粒子との間の化学的接着の領域を画定する。それにより、複合体の機械的性質における増加が決定されるが、複合体において、金属粒子は、ポリマーマトリックスに結合されない構成要素ではもはやない。
【００４８】
このことにより、ポリマー材料の脆性と比較して、より高い金属材料の延性を生かし、複合体に全体としてより良好な機械的性質、特により良好な靭性および疲労強度を付与することが可能になる。
【００４９】
本発明による骨セメントのさらなる利点は、生物学的適合性のある、かつ滅菌化可能なポリマーコーティング層が、混合物中に含まれるそれぞれの単一タンタルまたはタングステン金属粒子を、酸素への曝露から保護するという事実にある。これによって、酸素が吸着されるのを防止し、したがって、酸化物の生成を回避し、酸素の存在と結び付いた欠点および薬理学的限界を克服している。
【００５０】
液相に固相を添加した後も、このコーティングは、それが完全には溶解されないという事実によって、その中に存在する金属のバリヤおよび保護物としての機能を保持している。
【００５１】
さらに、骨セメントは、造影剤と同一の包装で配送し、また所望される用途について、滅菌の医用治療薬として、製造業者が直接、固相に、最適の量および粒径分布で添加することができる。
【００５２】
本発明のさらなる利点は、可能性のある障害について処置するため、その場で放出されると思われる活性物質を骨セメントに添加することが可能である点である。
【００５３】
本発明による骨セメントのさらなる利点は、２ｍｍ未満の内径を有するカニューレを通して投与することができるような流動性を有する配合とすることができる点である。
【００５４】
本発明による装具は、侵襲性の限られた手術によって、例えば、経皮法（ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）を用い、深いかつ臨界的な骨の穴を充てんするのに有利に使用することができる。さらに、知られている骨セメントにより満たされない、高い放射線不透過性および機械的性質が要求される領域に、使用を拡大することができる。
【００５５】
本発明による放射線不透過性アクリル骨セメントを使用して、患者に対し限定された量のＸ線を適用することにより、また、歩行中誘発される応力に関しかなりの機械的強度を有する、支持硬化体が得られることにより、手術の連続的な監視を伴いながら、絶対的に安全な状況のもとで、例えば、脊椎形成術介入を実行することが可能である。
【００５６】
本発明のさらなる特徴および利点は、添付する図面を参照して、非限定的な例によって提示している、いくつかの好ましい、しかし排他的ではない放射線不透過性アクリル骨セメントの実施形態の詳細な説明から、より明瞭に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
本発明による整形外科用の放射線不透過性アクリル骨セメントは、液相中に溶解された固相を本質的に含む。
【００５８】
固相は、例えば、ポリ（メタクリル酸メチル）を主成分とする、少なくとも１種のアクリルポリマーと、少なくとも１種のフリーラジカル重合開始剤と、少なくとも１種、または複数のＸ線不透過性である物質との混合物から本質的に構成される。より具体的には、混合物は、ポリ（メタクリル酸メチル）、ポリ（メタクリル酸メチル／スチレン）、ポリ（メタクリル酸ブチル）、およびこれらのコポリマー、ならびに開始剤としての過酸化ベンゾイルを含有することができる。その上、固相混合物は、１種または複数の薬理学的に活性な物質を含有できる。
【００５９】
液相は、モノマーと、少なくとも１種の促進剤と、少なくとも１種の安定剤との混合物から本質的に構成される。より具体的には、モノマーはメタクリル酸モノメチルからなることができ、また促進剤は、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジンからなることができる。
【００６０】
図１を参照すると、１により全体的に示している骨セメント硬化体は、ポリマーマトリックス２からなり、ポリマーマトリックス２内では、ポリマーマトリックス２と互換性のポリマーで被覆された、放射線不透過性元素４からなる不規則な形状の粒子３が均一に分散されている。
【００６１】
図２に概略的に示す、不規則な形状の粒子３は、マトリックス２と互換性のポリマー層５であり、かつ、重合の間、液相中に完全には溶解しないような厚さ６を有するポリマー層５で、完全に被覆された放射線不透過性元素４からなる。
【００６２】
本発明の特有な特性は、１３０ダルトン（原子質量単位）を超える高分子量の放射線不透過性元素を、金属、金属の混合物、または合金などの金属化合物の形で添加する点にある。実際、例えば１２５ダルトンを超える、高原子量の多くの元素は、高度に放射線不透過性であり、したがって、それらの元素が無毒性である限り使用に適しており、または無毒性の形で使用することができる。
【００６３】
固相中に含有される放射線不透過性物質は、金属、化合物、またはそれらの混合物の形でタングステンおよび／またはタンタル粒子を含むのが好ましく、それらの粒子は、前記骨セメントと互換性のポリマーのコーティング層で被覆されている。タンタルまたはタングステンの代わりに、金、白金、ビスマス、または鉛などの高原子量の他の金属を使用することも可能である。
【００６４】
粒子のコーティング層は、ポリ（メタクリル酸メチル）を主成分とするアクリルポリマーであるのが理想的である。
【００６５】
コーティング層は、水混和性溶媒に溶解させた、ポリ（メタクリル酸メチル）系ポリマーを、表面層を前もって除去しておいた、金属粒子の水性分散物に添加し、続いて溶媒を蒸発させ、前記層を乾燥することにより、得ることができるのが有利である。
【００６６】
タンタル金属の酸素含量は、約３００ｐｐｍ未満であるのが好ましい。
【００６７】
ポリ（メタクリル酸メチル）で被覆している放射線不透過性粒子の粒径は、約１μｍと約１５０μｍの間とすることができる。
【００６８】
コーティングを付着させる前に、放射線不透過性化金属粒子の粒径は、約１μｍと約１００μｍの間とすることができる。
【００６９】
コーティングの付着前には、放射線不透過性化粒子は、ナノメートルの大きさ、例えば、約２５ナノメートルと約１０００ナノメートルの間の粒径を有することができる。このやり方で複数の、または集合体のナノメートルの大きさの金属粒子を有する、被覆された放射線不透過性化粒子の粒径は約２０μｍと約６０μｍの間とすることができ、それはポリマー粉末内に前記粒子がより均一に、かつ容易に分散される、注目すべき利点を伴う。
【００７０】
前記ナノメートルの大きさの金属粒子は、予備焼結化しておくことができるのが理想的である。
【００７１】
粒子における、タンタルまたはタングステンの、ポリ（メタクリル酸メチル）に対する重量比は、約９５／５と約７０／３０の間とするのが好ましい。
【００７２】
粒子を被覆するポリマーの分子量は、有利に約２０，０００と約８００，０００ダルトンの間とすることができる。
【００７３】
放射線不透過性化元素の量は、固相に対して約１重量％と約２０重量％の間で有利に変動させることができ、固相に対して約２重量％と約５重量％の間とするのが好ましい。
【００７４】
固相と、被覆された放射線不透過性粒子とは、同一の包装内に納めることができるのが有利である。別法として、固相と、被覆された放射線不透過性粒子とを、異なった包装内に納めることができる。
【００７５】
単一の包装の場合、包装は、固相と液相の両方を納めているシェルから構成することができる。臨床上の使用では、セメントを納めたシェルを開き、粉末を納めた封筒と、液相を納めたガラス瓶とからなるその内容物を滅菌の棚に載せて滅菌的に手術室に運ぶ。
【００７６】
セメントを調製する場合、アンプルを開き、液体全部を混合ボウルに入れ、全ての粉末を液体中に投入する。気泡が内蔵されるのを最小限とするため、ボウルの外側から中心にへらを動かすことにより、セメントを混合しなければならない。全体の粉末に液体をしみ込ませなければならないので、液体がしみ込んでいないどんな固体残渣も、へらを使用して注意深く湿った塊に浸漬させる。
【００７７】
この時点で、流動性の塊を、その場で注入するように、注射器中に移すことができる。
【００７８】
本発明による放射線不透過性化粉末を、骨セメント系の固相と混合することができる。
【００７９】
表１は、好ましい配合の例示的ではあるが、網羅的ではないいくつかの例を示している。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
上述の方法論、および表１に掲げている配合によって調製した骨セメントを用いて、ＩＳＯ規格５８３３、アメリカ材料試験協会（ＡＳＴＭ）規格Ｆ４５１−９９、およびＩＳＯ規格５２７に従って、圧縮強度、引張り強度、曲げ強度、および破断仕事を測定するために、いくつかの試料を調製した。後者の破断仕事は、ＭＪ／ｍ3で表し、曲げ試験において得られる応力／ひずみ曲線の積分値として計算している。
【００８２】
表２、３および４は、試料で得られた値をＭＰａで表し、掲げている。
【００８３】
【表２】
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【００８４】
【表３】
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【００８５】
【表４】
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【００８６】
周囲温度および湿度で試験を実施した。ＩＳＯ５８３３により調製した試料を、水中において３７℃で４８時間保持し、試験の２、３分前に取り出し、圧縮測定について２０ｍｍ／分、引張り測定について１０ｍｍ／分、および、曲げ応力測定について５ｍｍ／分の設定速度で変形させた。
【００８７】
本発明による骨セメントの破断仕事は、従来の骨セメントの値に対して２６％の増加を示し、また、大量（３０％）の硫酸バリウム添加によって放射線不透過性とした骨セメントと比較して、４０％の増加を示している。
【００８８】
上述の方法論、および表１に掲げている配合によって調製した骨セメントを用いて、ＩＳＯ規格５８３３：９２、およびＡＳＴＭ規格Ｆ４５１−９９により、粘度、フロー挙動、ドウ化時間、硬化時間、および最高重合温度などの化学的および物理性状の値を測定した。得られた値を表５および６に掲げている。
【００８９】
【表５】
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【００９０】
２２℃および湿度３２％で測定した、混合から４分における見掛け動粘度η’4の値を、材料のレオロジ挙動を説明するパラメータとして通例的に採取している。
【００９１】
ＤＴ、ＳＴおよび最高重合温度の測定は、２３℃±１に温度調節し、４０％を超える相対湿度にある実験室で、やはり同一条件下の恒温槽中に、少なくとも１６時間入れておいた材料を用い、実施した。
【００９２】
【表６】
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【００９３】
フロー挙動は、混合開始から１分および３０秒後に、傾斜させた混合ボウルから、９０℃で６０秒間に流出するセメントの量を、グラムで示し、表している。
【００９４】
本発明による骨セメントは、全ての応力方向において非常に高い性状を示し、詳細には、金属の添加物により圧縮強度が向上している。
【００９５】
全ての場合に、材料は、規制により要求される限界値を上回っており、したがって、力学的観点から、骨セメントの等級の範囲内に完全に該当している。
【００９６】
規格により要求される値を実質的にまだ下回っているが、タンタル材料では重合温度が上昇している。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明による骨セメントは、経皮的なその場でのセメント注入による、脊椎形成術における外科的介入向けに、さもなければ、優れた放射線不透過性と機械的性質とが要求される、骨縫合術の外科的介入向けに、有利に使用することができる点を指摘しなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】骨セメントを図式的に示す図である。
【図２】ポリ（メタクリル酸メチル）を主成分とする保護ポリマーで被覆された、放射線不透過性金属粒子を示す部分断面図である。
【図３】保護ポリマーで被覆する前に得られている放射線不透過性タンタル金属粒子を示す、倍率１０００×のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。
【図４】保護ポリマーで被覆する前に得られている放射線不透過性タンタル金属粒子を示す、倍率３０００×のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。
【図５】保護ポリマーで被覆する前に得られている放射線不透過性タンタル金属粒子を示す、倍率１００００×のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。
【図６】保護ポリマーで被覆された放射線不透過性タンタル金属粒子を示す、倍率３０００×のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。
【図７】保護ポリマーで被覆された放射線不透過性タンタル金属粒子を示す、倍率１００００×のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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