(57)【要約】【課題】骨補填部材自体が柔軟性を有し、欠損している骨の必要な箇所のみに人工骨を形成することが可能な骨補填部材を提供する。【解決手段】高密度ポリエチレンよりなる基材１１の表面の一部に、ブラスト処理またはバフ処理により凹部１２を形成し、この凹部１２内にヒドロキシアパタイト粉体１３を保持し、ヒドロキシアパタイト粉体１３を凹部１２内に圧着または溶着するか、凹部１２内に充填した接着剤１４に振りかけて形成される骨補填部材。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の骨欠損部における骨を補修する骨補填部材であって、樹脂によって基材を形成し、前記基材の表面の一部にアパタイト粉体を保持したことを特徴とする骨補填部材。
【請求項２】
前記基材が高密度ポリエチレンであることを特徴とする請求項１に記載の骨補填部材。
【請求項３】
前記アパタイト粉体が球状の形態を有するヒドロキシアパタイトであることを特徴とする請求項１に記載の骨補填部材。
【請求項４】
生体の骨欠損部における骨を補修する骨補填部材の製造方法であって、樹脂によって基材を形成し、前記基材の表面の一部に凹部を形成し、前記凹部にアパタイト粉体を圧着したことを特徴とする骨補填部材の製造方法。
【請求項５】
前記アパタイト粉末を超音波溶融によって凹部に圧着することを特徴とする請求項４に記載の骨補填部材の製造方法。
【請求項６】
前記アパタイト粉末をレーザによる溶融によって凹部に圧着することを特徴とする請求項４に記載の骨補填部材の製造方法。
【請求項７】
生体の骨欠損部における骨を補修する骨補填部材の製造方法であって、樹脂によって基材を形成し、前記基材の表面の一部に凹部を形成し、前記凹部に生体との親和性に富んだ接着剤を充填し、前記接着剤の充填後、アパタイト粉体を前記接着剤内に沈ませ、前記アパタイト粉体の一部が前記接着剤の表面に露出した状態で前記接着剤を硬化させることを特徴とする骨補填部材の製造方法。
【請求項８】
生体の骨欠損部における骨を補修する骨補填部材の製造方法であって、樹脂によって基材を形成し、前記基材の表面の一部に凹部を形成し、前記凹部にアパタイト粉体を充填し、充填した前記アパタイト粉体の表面を樹脂シートによって覆い、前記基材と前記樹脂シートとを超音波溶融することを特徴とする骨補填部材の製造方法。
【請求項９】
生体の骨欠損部における骨を補修する骨補填部材の製造方法であって、樹脂によって基材を形成し、前記基材の表面の一部を溶融してアパタイト粉体を充填し、前記アパタイト粉体の一部を前記基材の表面に露出させることを特徴とする骨補填部材の製造方法。
【請求項１０】
生体の骨欠損部における骨を補修する骨補填部材の製造方法であって、樹脂によって基材を形成し、前記基材の表面の一部にアパタイト粉体を埋め込み、前記アパタイト粉体の一部を前記基材の表面に露出させることを特徴とする骨補填部材の製造方法。
【請求項１１】
前記基材が高密度ポリエチレンであり、前記アパタイト粉体が球状の形態を有するヒドロキシアパタイトであることを特徴とする請求項４から請求項１０のいずれかに記載の骨補填部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の骨欠損部や骨折部における骨を補修する骨補填部材およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、骨腫瘍摘出や骨折、外傷等によって生じる骨の欠損部に骨補填材を補填して骨を修復させることが行われている。骨補填材としては、骨形成の足場を提供するものや、それ自体が骨に経時的に吸収されつつ新生骨の形成を促進するものが知られている。骨形成の足場を提供する骨補填材としては、骨組織との親和性に優れ、骨組識と介在物なしに直接結合するものが多く使用されている。このような骨補填材を骨欠損部に埋入することにより、骨補填材を足場として速やかに骨修復が行なわれる。一方、骨置換される骨補填材は、骨組識に埋入することによって骨組織の造骨作用を促進し、骨修復を容易にかつより速やかに行なわせることができる。
骨補填材の材料としては、従来、金属材料が使用されており、医療用無機材料の粉体を、ブラスト処理、バフ処理、バレル処理のいずれかにより、金属チタン板、金属ステンレス板、金属バイタリウム板、テフロン（登録商標）板、グラファイト板などの医療用材料板の表面に機械的に圧接して固着または個溶させた表面修飾医療用材料が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
しかし、金属材料は生体との親和性に問題があるので、近年、生体親和性の高いリン酸カルシウムなどのセラミックスを使用したインプラント材料が提案されている。たとえば、緻密質部とその表面に形成された多孔質部を有し、多孔質部が粒子連結構造間に存在する気孔を三次元的に連通させて空隙部を構成した気孔構造を有する構成とし、生体内に埋植した後に空隙部に体液を侵入させて新生骨を成長させる構成が提案されている。（たとえば特許文献２参照）。
また、生体吸収性高分子物質からなる基材シートの表面に、リン酸カルシウム系化合物の粒子を均一に分散させてプレスすることにより、粒子の一部を基材シートに埋入させた骨補填用シートが提案されている（たとえば特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第３４２７９０８号公報（（００１１）、（００２７）〜（００３１）、（００４５）〜（００５７）など）
【特許文献２】特開平９−２９９４７２号公報（（００１３）、（００２７）、）（００２９）および図１など）
【特許文献３】特開２０００−１２６２８０号公報（（００３０）および図１〜図３など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように、特許文献１による表面修飾医療用材料は、金属材料を主体として構成されているので、生体との親和性に問題がある。
特許文献２によるインプラント材料は、緻密質部とその表面に形成された多孔質部はセラミックス、リン酸カルシウム系化合物、水酸アパタイトと第三燐酸カルシウムの混合相などで構成されており、緻密質部は機械的強度が高い反面、柔軟性に欠けるので骨の曲面部の欠損部に適用することは困難である。また、緻密質部表面の全面に多孔質部が形成されているので、本来生体の骨が侵入してほしくない箇所である多孔質部内にも生体の骨が侵入してしまうおそれがある。たとえば、関節滑膜の周囲に不要な骨が付着するなどの問題が発生するおそれがある。さらに、製造時に焼成工程を必要とするなど製造が必ずしも簡単ではないという課題がある。
特許文献３による骨補填用シートは、柔軟性を有するので骨の曲面部の欠損部にも適用することができるが、この構成も基材シートの表面にリン酸カルシウム系化合物の粒子が均一に分散されているので、特許文献２と同様に、本来生体の骨が侵入してほしくない箇所である多孔質部内にも生体の骨が侵入してしまうおそれがある。
【０００４】
本発明はこのような課題を解決するもので、生体親和性の高い、しかも欠損している骨の必要な箇所のみに人工骨を形成することが可能な骨補填部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】
【０００５】
請求項１記載の本発明の骨補填部材は、生体の骨欠損部における骨を補修する骨補填部材であって、樹脂によって基材を形成し、前記基材の表面の一部にアパタイト粉体を保持したことを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の骨補填部材において、前記基材が高密度ポリエチレンであることを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項１に記載の骨補填部材において、前記アパタイト粉体が球状の形態を有するヒドロキシアパタイトであることを特徴とする。
請求項４記載の本発明の骨補填部材の製造方法は、生体の骨欠損部における骨を補修する骨補填部材の製造方法であって、樹脂によって基材を形成し、前記基材の表面の一部に凹部を形成し、前記凹部にアパタイト粉体を圧着したことを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の骨補填部材の製造方法において、前記アパタイト粉末を超音波溶融によって凹部に圧着することを特徴とする。
請求項６記載の本発明は、請求項４に記載の骨補填部材の製造方法において、前記アパタイト粉末をレーザによる溶融によって凹部に圧着することを特徴とする。
請求項７記載の本発明の骨補填部材の製造方法は、生体の骨欠損部における骨を補修する骨補填部材の製造方法であって、樹脂によって基材を形成し、前記基材の表面の一部に凹部を形成し、前記凹部に生体との親和性に富んだ接着剤を充填し、前記接着剤の充填後、アパタイト粉体を前記接着剤内に沈ませ、前記アパタイト粉体の一部が前記接着剤の表面に露出した状態で前記接着剤を硬化させることを特徴とする。
請求項８記載の本発明の骨補填部材の製造方法は、生体の骨欠損部における骨を補修する骨補填部材の製造方法であって、樹脂によって基材を形成し、前記基材の表面の一部に凹部を形成し、前記凹部にアパタイト粉体を充填し、充填した前記アパタイト粉体の表面を樹脂シートによって覆い、前記基材と前記樹脂シートとを超音波溶融することを特徴とする。
請求項９記載の本発明の骨補填部材の製造方法は、生体の骨欠損部における骨を補修する骨補填部材の製造方法であって、樹脂によって基材を形成し、前記基材の表面の一部を溶融してアパタイト粉体を充填し、前記アパタイト粉体の一部を前記基材の表面に露出させることを特徴とする。
請求項１０記載の本発明の骨補填部材の製造方法は、生体の骨欠損部における骨を補修する骨補填部材の製造方法であって、樹脂によって基材を形成し、前記基材の表面の一部にアパタイト粉体を埋め込み、前記アパタイト粉体の一部を前記基材の表面に露出させることを特徴とする。、
請求項１１記載の本発明は、請求項４から請求項１０のいずれかに記載の骨補填部材の製造方法において、前記基材が高密度ポリエチレンであり、前記アパタイト粉体が球状の形態を有するヒドロキシアパタイトであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、使用する骨補填材料の量が少なく、骨補填部材自体が柔軟性を有し、しかも欠損している骨の必要な箇所のみに人工骨を形成することが可能な骨補填部材を得ることができる。
また、使用する骨補填材料の量が少なく、骨補填部材自体が柔軟性を有し、しかも欠損している骨の必要な箇所のみに人工骨を形成することが可能な骨補填部材を、きわめて簡単な方法で製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の第１の実施の形態による骨補填部材は、樹脂によって基材を形成し、基材の表面の一部にアパタイト粉体を保持したものである。本実施の形態によれば、使用する骨補填材料の量が少なく、しかも欠損している骨の必要な箇所のみに人工骨を形成することが可能な骨補填部材を得ることができる。
本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による骨補填部材において、基材を高密度ポリエチレンで形成したものである。本実施の形態によれば、基材が生体との親和性が優れており、食細胞などにより侵食されにくく、また、強度およびヤング率が生体の骨に近いので、長期間にわたり安定して骨形成の足場を確保することができる。また、生体の修復すべき骨組織の形状に合わせて生体内に位置させることができるので、生体の修復すべき骨組織の形状にかかわらず、骨補填材料を確実に修復位置に接した位置に保持することができ、骨の修復を速やかに行わせることができる。
本発明の第３の実施の形態は、第１の実施の形態による骨補填部材において、アパタイト粉体を球状の形態を有するヒドロキシアパタイトとしたものである。本実施の形態によれば、骨補填材料の骨伝導能が高いので、骨補填材料が生体内で異物反応を起こさずに、骨と直接接触して強く結合し、骨組織に吸収されて確実に骨形成を促進することができる。
本発明の第４の実施の形態による骨補填部材の製造方法は、樹脂によって基材を形成し、基材の表面の一部に凹部を形成し、凹部にアパタイト粉体を圧着したものである。本実施の形態によれば、使用する骨補填材料の量が少なく、しかも欠損している骨の必要な箇所のみに人工骨を形成することが可能な骨補填部材を、きわめて簡単な方法で製造することができる。
本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態による骨補填部材の製造方法において、アパタイト粉末を超音波溶融によって凹部に圧着するものである。本実施の形態によれば、超音波によってアパタイト粉末を樹脂の凹部に圧着できる。
本発明の第６の実施の形態は、第４の実施の形態による骨補填部材の製造方法において、アパタイト粉末をレーザによる溶融によって凹部に圧着するものである。本実施の形態によれば、レーザによってアパタイト粉末を樹脂の凹部に圧着できる。
本発明の第７の実施の形態による骨補填部材の製造方法は、樹脂によって基材を形成し、基材の表面の一部に凹部を形成し、凹部に生体との親和性に富んだ接着剤を充填し、接着剤の充填後、アパタイト粉体を接着剤内に沈ませ、アパタイト粉体の一部が接着剤の表面に露出しｂた状態で接着剤を硬化させるものである。本実施の形態によれば、使用する骨補填材料の量が少なく、骨補填部材自体が柔軟性を有し、しかも欠損している骨の必要な箇所のみに人工骨を形成することが可能な骨補填部材を、きわめて簡単な方法で製造することができる。
本発明の第８の実施の形態による骨補填部材の製造方法は、樹脂によって基材を形成し、基材の表面の一部に凹部を形成し、凹部にアパタイト粉体を充填し、充填したアパタイト粉体の表面を樹脂シートによって覆い、基材と樹脂シートとを超音波溶融するものである。本実施の形態によれば、基材と樹脂シートとの超音波溶融によってアパタイト粉体を必要な箇所のみに充填することができる。
本発明の第９の実施の形態による骨補填部材の製造方法は、樹脂によって基材を形成し、基材の表面の一部を溶融してアパタイト粉体を充填し、アパタイト粉体の一部を基材の表面に露出させるものである。本実施の形態によれば、基材の表面の一部を溶融することでアパタイト粉体を必要な箇所のみに充填することができる。
本発明の第１０の実施の形態による骨補填部材の製造方法は、樹脂によって基材を形成し、基材の表面の一部にアパタイト粉体を埋め込み、アパタイト粉体の一部を基材の表面に露出させるものである。本実施の形態によれば、基材の表面の一部に埋め込むことでアパタイト粉体を必要な箇所のみに充填することができる。
本発明の第１１の実施の形態は、第４から第１０の実施の形態による骨補填部材の製造方法において、基材が高密度ポリエチレンであり、アパタイト粉体が球状の形態を有するヒドロキシアパタイトとしたものである。本実施の形態によれば、きわめて簡単な方法で、長期間にわたり安定して骨形成の足場を確保することができ、生体の修復すべき骨組織の形状にかかわらず、修復位置に確実に接した位置に保持することができ、生体内で異物反応を起こさずに、骨組織に吸収されて確実に骨形成を促進することができる骨補填部材を製造することができる。
【実施例１】
【０００８】
以下、本発明の実施例について、図面とともに詳細に説明する。
図１は本発明の実施例１にかかる骨補填部材の側断面を示す断面図である。基材１１として生体との親和性が優れている樹脂を使用する。同図（ａ）に示す基材１１の表面の一部に、同図（ｂ）に示すように、凹部１２を形成する。凹部１２は、基材１１の表面にガラスビーズやアルミナなどの粉体を空気流とともに吹き付けるブラスト処理や、基材１１の表面をガラスビーズやアルミナなどの粉体を支持したバフでこするバフ処理などにより形成する。凹部１２は、骨補填部材１０を生体の骨補填すべき位置に埋め込んだ際に、凹部１２の位置が生体の骨補填すべき位置に対応した位置となるように形成する。つぎに、同図（ｃ）に示すように、凹部１２内に、骨補填材料として、骨伝導能が高いヒドロキシアパタイト（Ｃａ10（ＰＯ4）6（ＯＨ）2）粉体１３を圧着させることで骨補填部材１０が製造される。凹部１２内へのヒドロキシアパタイト粉体１３の圧着は、空気流で吹き付けたり、真空注入するなどの方法で行う。このとき、ヒドロキシアパタイト粉体１３は、基材１１の表面に露出させ、かつ表面側に高密度に圧着させる。
このように、骨補填部材１０は、基材１１の凹部１２に、ヒドロキシアパタイト粉体１３を充填することで構成される。
本発明に最も適したヒドロキシアパタイト粉体１３は、溶媒に、カルシウムと塩または錯体を作っている化合物と、酸化剤と、少なくともリン化合物とを加える方法により製造される。ここで、ヒドロキシアパタイト粉体１３は、球状の形態を有することが好ましい。
また、基材１１としては、樹脂の中でもポリエチレン、特に高密度ポリエチレンが適している。
【０００９】
上述のような骨補填部材１０のヒドロキシアパタイト粉体１３を生体の修復すべき骨組織と接して生体内に位置させると、ヒドロキシアパタイト粉体１３は骨組織に吸収されて骨置換が起こり骨形成を促進することができる。さらに、基材１１は高密度ポリエチレンで形成されているので、生体との親和性が優れているにもかかわらず食細胞などにより侵食されにくく、また、強度およびヤング率が生体の骨に近いので、長期間にわたり安定して骨形成の足場を確保することができる。また、高密度ポリエチレンで構成された基材１１は柔軟性を有するので、生体の修復すべき骨組織の形状に合わせて生体内に位置させることができる。したがって、生体の修復すべき骨組織の形状にかかわらず、ヒドロキシアパタイト粉体１３を確実に修復位置に接した位置に保持することができるので、骨の修復を速やかに行わせることができる。
本実施例においては、骨補填部材１０を生体の骨補填すべき位置に埋め込んだ際に、ヒドロキシアパタイト粉体１３が生体の骨補填すべき位置にのみ確実に位置させることができる。したがって、ヒドロキシアパタイト粉体１３が吸収されてはいけない骨組織の位置に吸収されることを防止することができる。たとえば、関節滑膜の周辺にヒドロキシアパタイト粉体１３が吸収されて人工骨が形成されてしまうと、関節の伸縮が困難になってしまうおそれがあるが、本実施例によれば、人工骨を形成すべき位置にのみ人工骨が形成され、関節滑膜の周辺など人工骨を形成してはいけない位置に人工骨が形成されることはない。
なお、アパタイト粉末を圧着する方法として、超音波やレーザによる溶融によって行うこともできる。特に超音波溶融にあたっては、ホーンタイプの超音波装置が適している。
【実施例２】
【００１０】
図２は本発明の実施例２にかかる骨補填部材の側断面を示す断面図である。図１と同一部分には同一符号を付与する。実施例１と同様に、基材１１には高密度ポリエチレンを使用し、同図（ａ）に示す基材１１の表面の一部に、同図（ｂ）に示すように凹部１２を形成する。つぎに、同図（ｃ）に示すように凹部１２内に接着剤１４を塗布し、その後、同図（ｄ）に示すように接着剤１４内にヒドロキシアパタイト粉体１３を注入することで骨補填部材１０が製造される。接着剤としては、生体との親和性に富んだ接着剤、たとえば、歯科用の接着材料として知られているコンポジットレジン系接着材料、たとえば、ＰＭＭＡ／ＭＭＡ（ポリメチルメタクリエート／メチルメタクリエート）レジンやメタクリル酸モノマー含有レジンなどが使用される。ヒドロキシアパタイト粉体１３は、接着剤１４の表面側から振りかけることで、接着剤１４内に沈ませ、ヒドロキシアパタイト粉体１３の一部が接着剤１４の表面に露出した状態で接着剤１４を硬化させる。
【００１１】
本実施例による骨補填部材１０は、ヒドロキシアパタイト粉体１３が生体との親和性に富んだ接着剤１４により確実に保持されるので、骨補填部材１０の表面におけるヒドロキシアパタイト粉体１３の密着安定性に優れた骨補填部材１０を得ることができる。
本実施例による骨補填部材１０を生体の骨補填すべき位置に埋め込んだ際における作用、効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。
なお、凹部１２内に接着剤１４を塗布して接着剤１４にヒドロキシアパタイト粉体１３を注入する代わりに、あらかじめ接着剤１４にヒドロキシアパタイト粉体１３を混ぜた状態で、凹部１２内にその接着剤１４を塗布してもよい。
【実施例３】
【００１２】
図３は本発明の実施例３にかかる骨補填部材の側断面を示す断面図である。図１と同一部分には同一符号を付与する。実施例１と同様に、基材１１は高密度ポリエチレンを使用し、同図（ａ）に示す基材１１の表面の一部に、同図（ｂ）に示すように凹部１２を形成する。つぎに、同図（ｃ）に示すように凹部１２内にヒドロキシアパタイト粉体１３を配置する。そして、同図（ｄ）に示すように、凹部１２を覆うように樹脂シート１５を配置し、樹脂シート１５を超音波により基材１１に溶着することで骨補填部材１０が製造される（同図（ｅ））。この場合にも、ヒドロキシアパタイト粉体１３の一部が樹脂シート１５の表面に露出した状態とする。なお、樹脂シート１５は、基材１１と同じ高密度ポリエチレンを用いることが好ましい。その他の構成および作用、効果は実施例１と同様であるので説明を省略する。なお、本実施例においては、超音波を用いた場合で説明したが、レーザによる溶融でもよい。
【実施例４】
【００１３】
図４は本発明の実施例４にかかる骨補填部材の側断面を示す断面図である。図１と同一部分には同一符号を付与する。実施例１と同様に、基材１１は高密度ポリエチレンを使用し、同図（ａ）に示す基材１１の表面の一部に、同図（ｂ）に示すようにヒドロキシアパタイト粉体１３を埋め込むことで骨補填部材１０を製造する。
ヒドロキシアパタイト粉体１３を埋め込む際に、超音波又はレーザを照射することによって基材１１をあらかじめ溶融することで、ヒドロキシアパタイト粉体１３を、基材１１の深い位置まで埋め込むことができる。
【実施例５】
【００１４】
図５は本発明の実施例５にかかる骨補填部材の側断面を示す断面図である。図１と同一部分には同一符号を付与する。実施例１と同様に、基材１１は高密度ポリエチレンを使用し、同図（ａ）に示すように基材１１の表面にヒドロキシアパタイト粉体１３を載置し、このヒドロキシアパタイト粉体１３を覆うように樹脂シート１５を配置する。そして、樹脂シート１５を超音波又はレーザにより基材１１に溶着することで骨補填部材１０を製造する（同図（ｂ））。この場合にも、ヒドロキシアパタイト粉体１３の一部が樹脂シート１５の表面に露出した状態とする。なお、樹脂シート１５は、基材１１と同じ高密度ポリエチレンを用いることが好ましい。
【００１５】
以上のように、本発明によれば、人工骨を形成する骨補填としてのヒドロキシアパタイト粉体を表面に保持した高密度ポリエチレンよりなる骨補填部材を用いることで、欠損している骨の必要な箇所のみに人工骨を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明の骨補填部材は、骨腫瘍摘出や骨折、外傷等によって生じる骨の欠損部や骨折部における骨を治療、修復させるための人工骨を形成する骨補填部材として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１にかかる骨補填部材の側断面を示す断面図
【図２】本発明の実施例２にかかる骨補填部材の側断面を示す断面図
【図３】本発明の実施例３にかかる骨補填部材の側断面を示す断面図
【図４】本発明の実施例４にかかる骨補填部材の側断面を示す断面図
【図５】本発明の実施例５にかかる骨補填部材の側断面を示す断面図
【符号の説明】
【００１８】
１１  基材
１２  凹部
１３  ヒドロキシアパタイト粉体
１４  接着剤
【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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