炭酸アパタイト人工骨補填材（2018 年～現在）

失われた骨を回復させる目的で，骨の足りない部分を補うための材料として患者自身の骨（自家骨）が使用されてきた．しかし，自家骨採取は患者負担が大きいため，骨の無機成分と同じ炭酸アパタイトを主成分とする完全化学合成の人工骨が開発された．炭酸アパタイトは体内に埋植すると，骨に置き換わり骨を再建することができる．その有効性や安全性が認められ，炭酸アパタイトは歯科領域で使用可能な人工骨として承認され，臨床の現場で使用されている．炭酸アパタイトの実用化により自家骨採取の負担がKey-words： 炭 酸 ア
パタイト，人工骨，骨補填材

減り，効果的な治療を受けられることが期待できる．今後，臨床での使用が拡大され患者さんの QOL の向上に寄与することが期待される．
1．製品適用分野

そこで我々は，骨の無機成分と同じ炭酸アパタイト

人工骨を主成分とする人工骨の開発に取り組んだ．

2．適用分野の背景

3．セラミックスの特徴

事故や病気により失われた骨を回復させる骨再建

炭酸アパタイトは骨の無機成分と同組成であるこ術において，患者本人の骨（自家骨）を治療に使用とが最大の特徴である．体内では古くなった骨は吸することが最も効果が高く安全である．しかし，自収され，新しい骨が形成される「リモデリング」と家骨は採取時に健全部位へ侵襲が加わるため，患者言う代謝が日々繰返されている．骨を吸収する破骨にかかる負担が大きい．さらに採取できる自家骨の細胞は炭酸基含有量の高い材料ほど吸収するとの報量に限りもある．そこで自家骨に代わる機能性の高告があり 1），炭酸アパタイトは効率的に吸収，骨置い人工骨が望まれている．自家骨に代わる材料は他換されると考えられる．リモデリングの時以外は，

家骨（他人の骨），異種骨（動物由来の骨），合成骨

炭酸アパタイトは安定であり，容易に溶解すること（化学合成された骨）の 3 種類に分類される．他家は無い．つまり，炭酸アパタイトは骨と同じく通常骨や異種骨は生物由来原料を用いているため，安全時は構造を維持しつつ，リモデリングの際には代謝性への懸念が課題とされ，また合成骨は安全性を確（溶解）され骨に置換されるという特徴をもつ．

保しやすい反面，治療効果の面で課題があるとされ4．製品ている．
合成骨は水酸アパタイト，β-リン酸三カルシウ

体内に埋植される材料は 2 μm 以下となると組成ムが広く知られており，どちらもリン酸とカルシウに関わらずマクロファージ等の細胞により貪食され，ムから成り立っている．しかし骨の無機成分は，水炎症を引き起こすことが報告されている 2）．そのた酸アパタイトのリン酸基の一部が炭酸基に置換されめ，臨床で用いられる製品は粉末状ではなく，顆粒た炭酸アパタイトであり，同一成分ではない（図 1）．

状の形態を用いる（図 2）．顆粒状の炭酸アパタイ

図1

骨の組成

骨の約 70％は無機成分であり，無機成分は炭酸基を含む炭酸アパタイトである．

© 日本セラミックス協会
セラミックス58（2023）No. 10695

図3
図2

形状の異なる炭酸アパタイト

溶解析出反応により，ブロックや顆粒状の炭酸アパタイトを合成できる．

顆粒状の炭酸アパタイト

粉末状炭酸アパタイトは，体内に埋植した際に炎症を引き起こす可能性があるため，臨床では顆粒状の炭酸アパタイトを使用する．

炭酸イオンは局所的に過飽和になると炭酸アパタイトとして析出する．この溶解析出反応によって，前トは，臨床試験（治験）の結果，生体内において骨駆体の炭酸カルシウムの形状を変えることなく，炭に置換されることが示され，医療機器としての有効酸アパタイトブロックや顆粒を作製することができ性および安全性が実証された．これらの成果により，る（図 3）．

炭酸アパタイトは，歯科領域では国内初となる歯科用インプラントの周囲を含む歯科全般で使用が可能な人工骨として，厚生労働省の薬事承認を得た．

6．製品性能・スペック
製品化された顆粒状の炭酸アパタイトは，各種試験において効率的に骨に置換されるという結果を示

5．製法

注1 前駆体と生成物の力学的安定性（溶解度など）の差を利用する反応の総称．

した．ウサギの大腿骨に炭酸アパタイトを埋植し，顆粒状もしくはブロック状の炭酸アパタイトは，経時的な変化を X 線写真と組織標本で評価した．X

前駆体である炭酸カルシウムの成形体を溶解析出反線写真では，炭酸アパタイトが徐々に骨に置換され，

応

注1）3）によって組成変換することで得られる ．圧術後 2 年には完全に骨に置き換わっている様子が粉等の処理をした炭酸カルシウムはリン酸ナトリウ観察できた（図 4）．組織標本でも，炭酸アパタイ

ム水溶液中では，溶解性が低い．リン酸ナトリウムトが吸収され骨に置換されていく様子が観察できた水溶液中にわずかに溶けだしたカルシウムイオンと（図 5）．

図4

ウサギ大腿骨に埋植した炭酸アパタイトの X 線画像

埋植した炭酸アパタイトが徐々に骨に置換され，術後 2 年後には完全に骨に置き換わっている．

図5

ウサギ大腿骨の組織学的評価

炭酸アパタイトが吸収され骨に置換されている．

696

セラミックス58（2023）No. 10

図6

上顎洞底挙上術を適用した症例の結果骨が不足した部分に埋植した炭酸アパタイト顆粒により骨の厚みが増している．

臨床試験では，上顎の奥歯（臼歯部）に歯科用インプラントを埋入する際，上顎洞底挙上術注2） を行

注2 上顎洞（上顎の臼歯部の上部に存在する空洞）が歯槽頂に近接している場合に，上顎洞底にスペースを作り，インプラント埋入に必要な骨を増大させる方法．

う治療において，炭酸アパタイトが使用された．その結果，人工骨として十分な強度，安全性，骨再生能力を示すことが確認された．術後 7 ヶ月の CT 画像では炭酸アパタイトの骨置換が確認できた．炭酸アパタイトを埋植した部位では骨が 3 mm 程度と薄かったところが 7 mm 以上も厚くなり，インプラント埋入が可能となった（図 6）．術後 8 ヶ月の組織写真では，炭酸アパタイトの周囲に隙間なく新しい

図7

術後 8 ヶ月の骨生検の病理組織像子が観察された（図 7）．

病理組織像では炭酸アパタイト顆粒（白色）の周囲に隙間なく新しい骨（緑色）や未成熟な骨（赤紫色）が観察された．

7．現在・将来展望

イトは，緻密構造の炭酸アパタイトよりも骨の形成骨（緑色）や未成熟な骨（赤紫色）ができている様

現在，炭酸アパタイトは，歯科領域で使用可能なが早く，骨の形成量も多いという結果を得ている．

人工骨として厚生労働省より承認されている．種々

今後，炭酸アパタイトの普及が進むことで，より多の検討の結果，炭酸アパタイトは自家骨と類似の性

くの人々の QOL（Quality of life）向上に寄与する能を示すことが確認され，自家骨に代わる治療材料ことが期待される．になり得る可能性が示されている．これにより，患者への負担が減少することが期待される．
人工骨が体内で代謝される際は，表面積が高いほ
ど早く吸収されて骨に置換されることが分かってい文
献1）G. Spence, J. Biomed. Mater. Res A., 92, 1292-1300（2010）．
2）F. Watari, J. R. Soc. Interface., 6, S371-S388（2009）．
3）K. Ishikawa, J. Ceram. Soc. Jpn., 118, 341-344（2010）．

る．そのため，吸収・骨置換の効率を改善するために，細胞が入り込める多孔質構造の炭酸アパタイトを合成できれば，飛躍的な機能向上が予想される．
ウサギを用いた試験では，多孔質構造の炭酸アパタ

セラミックス58（2023）No. 10［連絡先］ 松本 淑京（まつもと きよか）山中 克之（やまなか かつゆき）
株式会社ジーシー 研究所〒 174-8585 東京都板橋区蓮沼町 76-1697