(57)【要約】【課題】高められた衝撃強さおよび高められた耐疲労性を有し、同時に４点曲げ強さ、曲げ弾性率および圧縮強さに関する最低限の要求を満足するＰＭＭＡ骨セメントを提供する。【解決手段】粉末成分と液状成分とを含有する２成分ＰＭＭＡ骨セメントまたはペースト骨セメントが、少なくとも４５℃のガラス転移温度を有する少なくとも１のホモポリマーまたはコポリマー、および最大で３７℃のガラス転移温度を有し、アルキルメタクリレートおよび／またはアルキルジメタクリレートおよび／またはアルキルトリメタクリレートおよび／またはアルキルテトラメタクリレート中で可溶性であるか、または不溶性であり、最大で５％の残留モノマー含有率を有する少なくとも１の生体親和性エラストマーを含有する。【効果】４点曲げ強さ、曲げ弾性率および圧縮強さ、衝撃強さのような機械的要求が改善されたＰＭＭＡ骨セメントが得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末成分と液状成分とを含有する２成分ＰＭＭＡ骨セメントまたはペースト骨セメントであって、
Ａ  少なくとも４５℃のガラス転移温度を有する少なくとも１のホモポリマーまたはコポリマー、および
Ｂ  最大で３７℃のガラス転移温度を有し、アルキルメタクリレートおよび／またはアルキルジメタクリレートおよび／またはアルキルトリメタクリレートおよび／またはアルキルテトラメタクリレート中で可溶性であるか、または不溶性であり、最大で５％の残留モノマー含有率を有する少なくとも１の生体親和性エラストマー
を含有する、粉末成分と液状成分とを含有する２成分ＰＭＭＡ骨セメントまたはペースト骨セメント。
【請求項２】
前記エラストマーが、有利に５〜５００μｍの範囲の有利な粒径を有する粒子の形の粉末成分として存在していることを特徴とする、請求項１記載のＰＭＭＡ骨セメント。
【請求項３】
前記エラストマーが、モノマーまたはモノマー混合物中に溶解しているか、または膨潤した粒子の形でモノマーまたはモノマー混合物中に懸濁していることを特徴とする、請求項１または２記載のＰＭＭＡ骨セメント。
【請求項４】
前記エラストマーが、セメントペースト中に溶解しているか、または膨潤した粒子の形でセメントペースト中に懸濁していることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか１項記載のＰＭＭＡ骨セメント。
【請求項５】
前記エラストマーが、０℃より小さいガラス転移温度を有していることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のＰＭＭＡ骨セメント。
【請求項６】
前記エラストマーが、アクリレートゴム、エチレン・アクリレートゴム、エチレン・プロピレンターポリマー、エチレン・酢酸ビニルコポリマー、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ブチルゴム、天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴムおよびポリノルボルネンからなる群に由来することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載のＰＭＭＡ骨セメント。
【請求項７】
前記エラストマーが、ポリメチルメタクリレート骨セメント中に、０．１〜２０．０質量％まで存在していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載のＰＭＭＡ骨セメント。
【請求項８】
前記エラストマーが、ポリメチルメタクリレート骨セメント中に、２．０〜５．０質量％まで存在していることを特徴とする、請求項７記載のＰＭＭＡ骨セメント。
【請求項９】
一次全関節エンドプロテーゼおよび修正用全関節エンドプロテーゼを固定するための手段を製造するための、請求項１から８までのいずれか１項記載のＰＭＭＡ骨セメントの使用。
【請求項１０】
椎体形成術、亀背形成術または大腿骨頸部補強のための充填材料を製造するための、請求項１から７までのいずれか１項記載のＰＭＭＡ骨セメントの使用。
【請求項１１】
一時的なプレースホルダーを製造するための、請求項１から７までのいずれか１項記載のＰＭＭＡ骨セメントの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の対象は、慣用のＰＭＭＡ骨セメントと比較して高められた衝撃強さおよび耐疲労性を有するポリメチルメタクリレート骨セメント（ＰＭＭＡ骨セメント）、特に粉末成分と液状成分とを含有する２成分ＰＭＭＡ骨セメントまたはペースト骨セメントである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＭＭＡ骨セメントは数十年来公知であり、かつＣｈａｒｎｌｅｙ卿による基礎研究にさかのぼる［Ｃｈａｒｎｌｅｙ、Ｊ．、Ｊ．  Ｂｏｎｅ  Ｊｏｉｎｔ  Ｓｕｒｇ．４２（１９６０年）、第２８〜３０頁］。
【０００３】
ＰＭＭＡ骨セメントの基本構造は以来、原則として同一のままである。ＰＭＭＡ骨セメントは、液状のモノマー成分と粉末成分とからなる［Ｇ．Ｌｅｗｉｓ、Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．（Ａｐｐｌ．Ｂｉｏｍａｔｅｒ．）３８（１９９７年）、第１５５〜１８２頁］。モノマー成分は一般に、メチルメタクリレートモノマーと、その中に溶解している活性化剤（Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン）とを含有する。粉末成分は、メチルメタクリレートとコモノマー、たとえばスチレン、メチルアクリレートまたは類似のモノマーをベースとして重合により、有利には懸濁重合により製造される１もしくは複数のポリマー、Ｘ線不透過剤および開始剤であるジベンゾイルペルオキシドからなる。粉末成分をモノマー成分と混合する際に、メチルメタクリレート中で粉末成分のポリマーが膨潤することにより、可塑的に成形可能な生地が生じる。同時に活性化剤であるＮ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジンはジベンゾイルペルオキシドと反応して、ラジカルの形成下に分解される。形成されたラジカルは、メチルメタクリレートのラジカル重合を開始させる。メチルメタクリレートの重合が進行すると共に、セメント生地の粘度が上昇し、最終的に該セメント生地は凝固し、ひいては硬化される。
【０００４】
粉末−液体系に代えて、２成分ペーストセメントも公知となっている。
【０００５】
ＰＭＭＡ骨セメントに関する基本的な機械的要求、たとえば４点曲げ強さ、曲げ弾性率および圧縮強さは、ＩＳＯ５８３３に記載されている。その他に、衝撃強さはＰＭＭＡ骨セメントの重要な機械的特性パラメータである。この特性は、急激な機械的力の作用に対するＰＭＭＡ骨セメントの抵抗性を特徴付ける。ＰＭＭＡ骨セメントの適用分野を亀背形成術、椎体形成術および特に大腿骨頚部補強へと拡大する場合、ＰＭＭＡ骨セメントの衝撃強さは特に重要である。さらに、衝撃強さはＰＭＭＡ骨セメントの機械的な長期耐疲労性と密接に関連している。従って、急激な機械的力の作用に対して高められた抵抗性および改善された耐疲労性を有するＰＭＭＡ骨セメントが所望されている。
【非特許文献１】Ｃｈａｒｎｌｅｙ、Ｊ．、Ｊ．  Ｂｏｎｅ  Ｊｏｉｎｔ  Ｓｕｒｇ．４２（１９６０年）、第２８〜３０頁
【非特許文献２】Ｇ．Ｌｅｗｉｓ、Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．（Ａｐｐｌ．Ｂｉｏｍａｔｅｒ．）３８（１９９７年）、第１５５〜１８２頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の根底には、慣用のＰＭＭＡ骨セメントに対して高められた衝撃強さおよび高められた耐疲労性を有する一方で、同時に４点曲げ強さ、曲げ弾性率および圧縮強さに関する最低限の要求を満足するＰＭＭＡ骨セメントを開発するという課題が存在している。耐衝撃性のＰＭＭＡ骨セメントは必然的に生体親和性でなくてはならない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題は本発明により、
Ａ  少なくとも４５℃のガラス転移温度を有する少なくとも１のホモポリマーまたはコポリマー、および
Ｂ  最大で３７℃のガラス転移温度を有し、アルキルメタクリレートおよび／またはアルキルジメタクリレートおよび／またはアルキルトリメタクリレートおよび／またはアルキルテトラメタクリレート中で可溶性であるか、または不溶性であり、最大で５％の残留モノマー含有率を有する少なくとも１の生体親和性エラストマー
を含有する、粉末成分と液状成分とを含有する２成分ＰＭＭＡ骨セメントまたはペースト骨セメントによって解決された。これは粉末成分と液状成分とを含有する２成分ＰＭＭＡ骨セメントであるか、またはペースト骨セメントである。該骨セメントは、少なくとも４５℃のガラス転移温度を有する少なくとも１のホモポリマーまたはコポリマーと、アルキルメタクリレートおよび／またはアルキルジメタクリレートおよび／またはアルキルトリメタクリレートおよび／またはアルキルテトラメタクリレート中で可溶性であるか、もしくは膨潤可能であり、５パーセント未満の残留モノマー含有率を有し、最大で３７℃のガラス転移温度を有する少なくとも１の生体親和性エラストマーとが、ＰＭＭＡ骨セメント中に存在していることを特徴とする。少なくとも４５℃のガラス転移温度を有するホモポリマーまたはコポリマーと、最大で３７℃のガラス転移温度を有する少なくとも１のエラストマーとの組み合わせによって意外にも、一方ではＩＳＯ５８３３による機械的な最低限の要求を満足し、かつ他方では明らかに高められた衝撃強さを有する形状安定性のＰＭＭＡ骨セメントが得られる。ホモポリマーとして、ポリメチルメタクリレートが有利であり、かつコポリマーとして、ポリメチルメタクリレートコメチルアクリレートおよびポリメチルメタクリレートコスチレンが有利である。メチルメタクリレート以外にその他のアルキルメタクリレートからも構成されているコポリマーも本発明の範囲である。重要なことはさらに、該エラストマーは、ＰＭＭＡ骨セメントの毒性作用が拡散することができないよう、５パーセント未満の残留モノマー含有率を有していなくてはならないことである。
【０００８】
該エラストマーは、有利にはセメント粉末中で、有利には５〜５００μｍの範囲の粒径を有する粒子の形で存在している。本発明の範囲では、エラストマーが、ホモポリマーまたはコポリマーの粒子中に懸濁していることも可能である。
【０００９】
該エラストマーは有利にはモノマーまたはモノマー混合物中に溶解しているか、または膨潤した粒子の形で、モノマーまたはモノマー混合物中に懸濁している。
【００１０】
さらに、エラストマーがセメントペースト中に溶解しているか、または膨潤した粒子の形でセメントペースト中に懸濁していることが可能である。
【００１１】
０℃未満のガラス転移温度を有するエラストマーが有利である。
【００１２】
エラストマーとして、特にアクリレートゴム、エチレン・アクリレートゴム、エチレン・プロピレンターポリマー、エチレン・酢酸ビニルコポリマー、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ブチルゴム、天然ゴム、スチレン・ブタジエンゴムおよびポリノルボルネンが考えられる。
【００１３】
さらに、ポリメチルメタクリレート骨セメント中の有利なエラストマー含有率は、０．１〜２０．０質量％である。２．０〜５．０質量パーセントのエラストマー含有率は特に有利である。
【００１４】
本発明によるＰＭＭＡ骨セメントは、一次的な全関節エンドプロテーゼおよび修正用全関節エンドプロテーゼを固定するための自己硬化性のプラスチックとして使用される。
【００１５】
さらに、本発明によるＰＭＭＡ骨セメントは、椎体形成術、亀背形成術および大腿骨頚部補強のために使用される自己硬化性充填材料として使用される。
【００１６】
ＰＭＭＡ骨セメントは、本発明によれば、全関節エンドプロテーゼの二次的な(zweizeitig)修正のための一時的なプレースホルダーを製造するために使用することもできる。
【００１７】
本発明を以下の実施例により詳細に説明するが、これらの実施例は本発明を限定するものではない。部およびパーセントの記載は、その他の記載部分と同様に、その他の記載がない限り質量に対するものである。
【実施例】
【００１８】
参照例として、市販のＰＭＭＡ骨セメントであるＰａｌａｃｏｓ（登録商標）を使用した。
【００１９】
まず以下に記載されている成分を陶磁器性のボールミル中で２時間粉砕することによって、以下のセメント粉末混合物を製造した。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
ポリメチルメタクリレートコメチルアクリレートは、６５℃のガラス転移温度を有しており、かつ使用されたポリスチレンコブタジエン（ＢＡＹＭＯＮＤ）のガラス転移温度はは０℃未満であった。ポリスチレンコブタジエンは、ガスクロマトグラフィーにより測定して３％未満の残留モノマー含有率を有していた。これは粒子の形で存在しており、かつ６３〜２５０μｍの範囲の粒径を有していた。
【００２２】
その後、そのつどセメント粉末４０ｇを、その中にＮ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン１．０質量％が溶解していたメチルメタクリレート２０ｍｌと混合した。生地が形成され、これを方形の平坦な中空型（高さ３ｍｍ）に流し込み、ここで数分後に硬化させた。硬化したセメント板から、ストリップ（７５ｍｍ×１０ｍｍ×３ｍｍ）を切断した。該セメントストリップの曲げ強さおよび衝撃強さを、ダインスタット法により測定した。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
４点曲げ試験および曲げ弾性率を、ツビックのユニバーサル試験装置により測定した。圧縮強さの測定は、円柱形の試験体（高さ＝１２ｍｍ、直径＝６ｍｍ）を用いて行った。ＩＳＯ５８３３には、４点曲げ試験におけるＰＭＭＡ骨セメントに関して、５０ＭＰａ以上の最低強度および１８００ＭＰａ以上の曲げ弾性率ならびに７０ＭＰａ以上の最低圧縮強度が要求されている。
【００２５】
【表３】
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【００２６】
表に記載されている結果は、例１および例２のＰＭＭＡ骨セメントのＩＳＯ５８３３による機械的な最低限の要求が満足されたことを示している。例３では試験体の破壊が生じなかったにもかかわらず、これを出発点とすることもできる。
【００２７】
Ｐａｌａｃｏｓ（登録商標）Ｒと、例１および例２のセメントの円柱形の試験体を、インビトロ細胞毒性に関して、ＩＳＯ１０９９３−５に相応して試験した。該試験体は、適用された試験条件下で細胞毒性を示さなかった。
【００２８】
さらに、メタクリレート基末端のポリスチレンコブタジエン２．０ｇを、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン１．０％を含有するメチルメタクリレート２０ｍｌ中に溶解した。このモノマー溶液を、ジベンゾイルペルオキシド０．４ｇ、ポリメチルメタクリレートコメチルアクリレート３３．７ｇおよび二酸化ジルコニウム５．９ｇを含有していたセメント粉末４０．０ｇと混合した。セメント生地が形成され、これを約８分間硬化させた。衝撃強さは例２のものに匹敵していた。
【００２９】
さらに例１のＰＭＭＡ骨セメントの耐疲労性を試験した。このためにストリップ（７５ｍｍ×１０ｍｍ×３ｍｍ）を製造し、かつ４週間、蒸留水中３７℃で貯蔵した。引き続き、３つの荷重レベルで継続的な荷重変化に対する強度(Dauerlastwechselfestigkeit)を測定し、その際、周波数は５Ｈｚであった。以下の図面は、試験した例１のＰＭＭＡセメントのヴェーラー曲線であり、この場合、ＰセメントとしてＰａｌａｃｏｓ（登録商標）Ｒのヴェーラー曲線との比較が記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本願発明による骨セメントとＰａｌａｃｏｓ（登録商標）Ｒとの対比を示すグラフの図
【図１】
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