JP5518745B2 - リン酸マグネシウムアンモニウムセメントのための調合物 - Google Patents

Description

本発明は、リン酸マグネシウムアンモニウムセメントのための調合物、そのようなセメントの製造方法、及びそのように製造されたセメントの使用に関する。

臨界的大きさを越える骨欠損（Ｃｒｉｔｉｃａｌ ｓｉｚｅ ｄｅｆｅｃｔｓ、ＣＳＤ）の回復には、結合組織が、その欠損中へ定着する（Ｅｉｎｗａｃｈｓｅｎ）のを防ぎ、そして失われた生体機能性を再び復元［１］するために、使用−位置特異的に（ａｎｗｅｎｄｕｎｇｓｏｒｔ−ｓｐｅｚｉｆｉｓｃｈ）移植又はインプラント（移植片）の使用が必要である。定着挙動及び機能性の再構築に関して、生体に適合した骨の自家移植は、“ゴールデンスタンダード（ｇｏｌｄｅｎｅｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ）”であるが、ただし、大きな欠損の場合には、利用できるものが不足しているという欠点、及び二回目の手術の危険性がある。それ故、過去何年もの間、合成の骨代替材料がますます研究されてきた。それら合成の骨代替材料は、臨床上の使用において様々な基準を満たしていなければならない。力が荷重される範囲内において、主として機械的特性が何よりも重要であり、そしてこの点で、例えば、チタン、チタン合金、高級鋼、及びＣｏＣｒ合金のようなとりわけ高強度の金属材料が使用されるが、力の荷重がないもしくはほんのわずかしかない範囲内での、自然の骨による、結合組織のない材料の定着、合目的な吸収、及び補充が重要視されている。そのような機能的に力が荷重されない欠損に対して臨床上使用される人工材料は、リン酸カルシウムセラミック［２、３］及び／又はリン酸カルシウムセメント［４］、バイオガラス［２、５］、コラーゲン［６、７］、又は凍結真空乾燥させた（ｌｙｏｐｈｉｌｉｓｉｅｒｔｅ）骨インプラントである。材料は、使用部位において制限された機械的荷重だけを受け入れなければならず、かつ、大部分が多孔質の誘導構造（Ｌｅｉｔｓｔｒｕｃｔｕｒ）として、新しい骨の定着を促進するべきである。

骨代替材料に対する中心的な臨床上の要求とは、生来の骨物質の新たな形成下における生理的環境中でのその材料の吸収性である。多くの知られている材料は、この要求を満たしていないか、あるいは部分的にしか満たしていない。例えば、ハイドロキシルアパタイトからなる焼結されたセラミック［８、９、１０、１１］、又はポリメチルメタクリレートからなるセメント［１２］は、生理学分解性を全く示さない。臨床上使用される分解可能な材料は、例えば、粉末又は顆粒としてのリン酸三カルシウムセラミック［１３］であるが、ただし、これは、骨の欠損部における支持機能の役割を担うことはできない。その他に、in situで成形、硬化可能な鉱物性セメントが知られており、これは、一方では、硬化してハイドロキシルアパタイトにすることができそして比較的長い時間にわたってしか吸収されず、あるいは硬化後に、リン酸水素カルシウム二水和物からなり（Ｂｒｕｓｃｈｉｔ）［１４］そしてその比較的高い可溶性によって約３〜６ヶ月の期間で中期間で吸収され得る組成物［１５、１６、１７］が知られている。このようなＢｒｕｓｈｉｔセメントの臨床上の広範にわたる使用に対する疑念は、比較的低い機械的強度、並びに周囲の組織中への酸性のリン酸イオンの遊離を招き得る、硬化工程の最中又はその後での材料の強い酸性ｐＨ値から生ずる［１８］。

更なる新規な代替物は、短時間内（＜５〜１０分）でリン酸マグネシウムアンモニウム六水和物（（ＮＨ_４）ＭｇＰＯ_４・６（Ｈ_２０）、Ｓｔｒｕｖｉｔ（ストラバイト））へと固まる、リン酸マグネシウムアンモニウムセメントである。ストラバイト（Ｓｔｒｕｖｉｔ）は、生物学的な石灰化成分であり、そして、例えば、細菌感染後の腎臓結石中に見られる［１９］。硬化生成物としてストラバイトを形成するセメント調合物は、たびたび文献中に記載されており［２０、２１、２２、２３、２４］、そして耐圧性＞５０ＭＰａ及び３〜１０分の硬化時間の非常に良好な機械的特性を示した。その際に、粉末成分（ＭｇＨＰＯ_４、Ｍｇ_３（ＰＯ_４）_２）も、液状のセメント相（（ＮＨ_４）_２ＨＰＯ_４）も、ほぼｐＨ中性であるため、セメントの硬化反応は、中性のｐＨ値範囲内で生じる。ストラバイトの溶解度積（ｐＨ範囲７．０１〜９．６２内で、ＬＰ＝５．２１×１０^-１５（ｐＫ（ｓｐ）＝１４．２８）〜ＬＰ＝２．１２×１０^-１３（ｐＫ（ｓｐ）＝１２．６７））［２５］は、例えば、ハイドロキシルアパタイト（ｐＫ＝５９）や、リン酸三カルシウム（ｐＫ＝２９）をベースとする材料と比べて、骨代替物の範囲内における本質的により良好な吸収性を期待できる。

ストラバイトセメントについての文献公知の研究は、それぞれ、第二リン酸マグネシウム（ＭｇＨＰＯ_４）及び第三リン酸マグネシウム（Ｍｇ_３（ＰＯ_４）_２）からなる多成分系の粉末混合物を、充填剤としてのオルトリン酸カルシウム（α−ＴＣＰ、β−ＴＣＰ、ＨＡ）と組み合わせて使用している。ドイツ国特許出願公開第１００３２２２０Ａ１号（特許文献１）からは、例えば、０＜Ｍｇ／Ｐ＜０．５０のＭｇ／Ｐモル比及び０＜Ｃａ／Ｐ＜１．５０のＣａ／Ｐモル比を有するセメント調合物が知られている。

ここで、多成分系の粉末混合物の使用が、粒径が様々である場合の均質な混合性に、あるいは材料の貯蔵及び輸送時の分離現象に関する問題を招く場合がある。

ドイツ国特許出願公開第１００３２２２０Ａ１号

Ａａｂｏｅ Ｍ．， Ｐｉｎｈｏｌｔ Ｅ．Ｍ．， Ｈｊｏｒｔｉｎｇｈａｎｓｅｎ Ｅ．： Ｈｅａｌｉｎｇ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ ｃｒｅａｔｅｄ ｄｅｆｅｃｔｓ - ａ ｒｅｖｉｅｗ， Ｂｒｉｔ． Ｊ． Ｏｒａｌ Ｍａｘｉｌｌｏｆａｃ． Ｓｕｒｇ． ３３ （５）： ３１２−３１８，１９９５． Ｈｅｎｃｈ Ｌ．Ｌ．， Ａｎｄｅｒｓｓａｎ ０．： Ｂｉｏａｃｔｉｖｅ ｇｌａｓｓｅｓ， Ａｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｂｉｏｃｅｒａｍｉｃｓ， Ｈｅｎｃｈ ＬＬ， Ｗｉｌｓｏｎ Ｊ （ｅｄ．）， Ｓｉｎｇａｐｏｒｅ： Ｗｏｒｌｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ， １９９３． Ｋａｙ Ｊ．Ｆ．： Ｂｉｏａｃｔｉｖｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｆｏｒ ｈａｒｄ ｔｉｓｓｕｅ ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ， ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｂｉｏａｃｔｉｖｅ Ｃｅｒａｍｉｃｓ ２： １１１−１２２， １９９０． Ｓｃｈｍｉｔｚ Ｊ．Ｐ．， Ｈｏｌｌｉｎｇｅｒ ＪＯ， Ｍｉｌａｍ Ｓ．Ｂ．： Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｂａｎｅ ｕｓｉｎｇ ｃａｌｃｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｂａｎｅ ｃｅｍｅｎｔｓ： ａ ｃｒｉｔｉｃａｌ ｒｅｖｉｅｗ， Ｊ． Ｏｒａｌ Ｍａｘｉｌｌｏｆａｃ． Ｓｕｒｇ． ５７（９）： １１２２−１１２６， １９９９． Ｈｅｎｃｈ Ｌ．Ｌ．： Ｃｅｒａｍｉｃｓ， ｇｌａｓｓｅｓ， ａｎｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｉｎ ｍｅｄｉｃｉｎｅ， Ｍｅｄ． Ｉｎｓｔｒｕｍ． ７（２）： １３６−１４４， １９７３． Ｚｉｔｚｍａｎｎ Ｎ．Ｕ．， Ｒａｔｅｉｔｓｃｈａｋ−Ｐｌｕｓｓ Ｅ．， ＭａｒｉｎｅＩｌａ ＣＦ： Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ａｎｇｕｌａｒ ｂａｎｅ ｄｅｆｅｃｔｓ ｗｉｔｈ ａ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂａｎｅ ｇｒａｆｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｎ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ａ ｃｏｌｌａｇｅｎ ｍｅｍｂｒａｎｅ， Ｊ． Ｐｅｒｉｏｄｏｎｔ． ７４ （５）： ６８７−６９４， ２００３． Ｒａｍｓｈａｗ ＪＡＭ．， Ｗｅｒｋｍｅｉｓｔｅｒ ＪＡ， Ｐｅｔｅｒｓ Ｄ．Ｅ．： Ｃｏｌｌａｇｅｎ ａｓ ａ ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌ， Ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ ｏｎ ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅ ｄｅｖｉｃｅｓ １９９０，２， Ｗｉｌｌｉａｍｓ Ｄ．Ｆ． （ｅｄ．）， Ｌａｎｄｏｎ： Ｊａｉ Ｐｒｅｓｓ Ｕｄ．， １５１−２２０． Ｆｒａｙｓｓｉｎｅｔ Ｐ， Ｒｏｕｑｕｅｔ Ｎ， Ｔｏｕｒｅｎｎｅ Ｆ， Ｆａｇｅｓ Ｊ， Ｈａｒｄｙ Ｄ， Ｂｏｎｅｌ Ｇ． Ｃｅｌｌ−ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｃｅｒａｍｉｃｓ， Ｃｅｌｌｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ １９９３； ３ （４）： ３８３−３９４． Ｇｒｏｓｓ ＫＡ， Ｂｅｒｎｄｔ ＣＣ． Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｐａｔｉｔｅｓ， ＲｅｖｉＧｗｓ Ｉｎ Ｍｉｎｅｒａｌｏｇｙ ＆ Ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ２００２； ４８： ６３１−６７２． Ｄｏｒｏｚｈｉｎ ＳＶ， Ｅｐｐｌｅ Ｍ． Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ ｍｅｄｉｃａｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅｓ， Ａｎｇｅｗ Ｃｈｅｍ Ｉｎｔ Ｅｄ ２００２； ４１ （１７） ３１３０−３１４６． Ｂｏｈｎｅｒ Ｍ． Ｃａｌｃｉｕｍ ｏｒｔｈｏｐｈｏｓｐｈａｔｅｓ ｉｎ ｍｅｄｉｃｉｎｅ： ｆｒｏｍ ｃｅｒａｍｉｃｓ ｔｏ ｃａｌｃｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｃｅｍｅｎｔｓ， Ｉｎｊｕｒｙ ２０００； ３１： Ｓ３７−！７． Ｂｒｅｕｓｃｈ ＳＪ， Ｋｕｈｎ ＫＤ． Ｂｏｎｅ ｃｅｍｅｎｔｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ， Ｏｒｔｈｏｐａｄｅ ７００３； ３２ （１）： ４１−５０． Ｂｏｈｎｅｒ Ｍ Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｓｐｉｎａｌ ｓｕｒｇｅｒｙ， Ｅｕｒｏｐ Ｓｐｉｎｅ Ｊ ２００１； １０ Ｓ１１４−Ｓ１２１ Ｐｉｔｔｅｔ Ｃ， Ｌｅｍａｉｔｒｅ Ｊ． Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｒｕｓｈｉｔｅ ｃｅｍｅｎｔｓ： Ａ Ｍｏｈｒ ｃｉｒｃｌｅｓ’ ａｐｐｒｏａｃｈ， Ｊ Ｂｉｏｍｅｄ Ｍａｔｅｒ Ｒｅｓ ２０００； ５３ （６） ７６９−７８０ Ｔｈｅｉｓｓ Ｆ， Ａｐｅｌｔ Ｄ， Ｂｒａｎｄ ＢＡ， Ｋｕｔｔｅｒ Ａ， Ｚｌｉｎｓｚｋｙ Ｋ， Ｂｏｈｎｅｒ Ｍ， Ｍａｔｔｅｒ Ｓ， Ｆｒｅｉ Ｃ， Ａｕｅｒ ＪＡ， ｖｏｎ Ｒｅｃｈｅｎｂｅｒｇ Ｂ． Ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｂｒｕｓｈｉｔｅ ｃａｌｃｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｃｅｍｅｎｔ， Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ２００５； ２６ （２１） ４３８３−４３９４． Ｏｂｅｒｌｅ Ａ， Ｔｈｅｉｓｓ Ｆ， Ｂｏｈｎｅｒ Ｍ， Ｍｕｌｌｅｒ Ｊ， Ｋａｓｔｎｅｒ ＳＢ， Ｆｒｅｉ Ｃ， Ｚｌｉｎｓｚｋｙ Ｋ， Ｗｕｎｄｅｒｌｉｎ Ｓ， Ａｕｅｒ ＪＡ， ｖｏｎ Ｒｅｃｈｅｎｂｅｒｇ Ｂ． Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｃｌｉｎｉｃａｌ ｕｓｅ ｏｆ ｂｒｕｓｈｉｔｅ−ａｎｄ ｈｙｄｒｏｘｙｌａｐａｔｉｔｅ−ｃｅｍｅｎｔ ｉｎ ｓｈｅｅｐ， Ｓｃｈｗｅｉｚｅｒ Ａｒｃｈｉｖ ｆuｒ Ｔｉｅｒｈｅｉｌｋｕｎｄｅ ２００５； １４７ （１１） ４８２−４９０． Ｋｕｅｍｍｅｒｌｅ ＪＭ， Ｏｂｅｒｌｅ Ａ， Ｏｅｃｈｓｌｉｎ Ｃ， Ｂｏｈｎｅｒ Ｍ， Ｆｒｅｉ Ｃ， Ｂｏｅｃｋｅｎ Ｉ， ｖｏｎ Ｒｅｃｈｅｎｂｅｒｇ Ｂ． Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａ ｎｅｗ ｂｒｕｓｈｉｔｅ ｃａｌｃｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｃｅｍｅｎｔ ｆｏｒ ｃｒａｎｉｏｐｌａｓｔｙ - ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｕｄｙ ｉｎ ｓｈｅｅｐ， Ｊ Ｃｒａｎｉｏ−Ｍａｘｉｌｌｏｆａｃ Ｓｕｒｇ ２００５； ３３ （１）： ３７−４４． Ｂｏｈｎｅｒ Ｍ． ｐＨ ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ ｏｆ ａ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ａｆｔｅｒ ｉｎｊｅｃｔｉｎｇ ｂｒｕｓｈｉｔｅ ｃｅｍｅｎｔｓ， Ｋｅｙ Ｅｎｇｉｎ Ｍａｔｅｒ ２０００； １９２−１： ８１３−８１６． Ｃｏｅ ＦＬ， Ｅｖａｎ Ａ， Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒ Ｅ． Ｋｉｄｎｅｙ ｓｔｏｎｅ ｄｉｓｅａｓｅ， Ｊ Ｃｌｉｎｉｃ Ｉｎｖｅｓｔ ２００５； １１５ （１０）： ２５９８−２６０８． Ｄｒｉｅｓｓｅｎｓ ＦＣＭ， Ｂｏｌｔｏｎｇ ＭＧ， Ｗｅｎｚ Ｒ， Ｍｅｙｅｒ Ｊ． Ｃａｌｃｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅｓ ａｓ ｆｉｌｌｅｒｓ ｉｎ ｓｔｒｕｖｉｔｅ ｃｅｍｅｎｔｓ， Ｋｅｙ Ｅｎｇｉｎ Ｍａｔｅｒ ２００５； ２８４−２８６： １６１−１６４． Ｈａｌｌ ＤＡ， Ｓｔｅｖｅｎｓ Ｒ， Ｅｌ Ｊａｚａｉｒｉ Ｂ． Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉａ−ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｃｅｍｅｎｔ ｍｏｒｔａｒ． Ｊ Ａｍ Ｃｅｒａｍ Ｓｏｃ １９９８； ８１（６）： １５５０−１５５６． Ｓａｒｋａｒ ＡＫ． Ｈｙｄｒａｔｉｏｎ ／ ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｔｒｕｖｉｔｅ ａｎｄ ｄｉｔｔｍａｒｉｔｅ ｐｅｒｔａｉｎｉｎｇ ｔｏ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｍｍｏｎｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｃｅｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍｓ． Ｊ Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ １９９１； ２６ ２５１４−２５１８． Ｈｉｐｅｄｉｎｇｅｒ ＮＥ， Ｓｃｉａｎ ＡＮ， Ａｇｌｉｅｔｔｉ ＥＦ． Ｍａｇｎｅｓｉａ−ａｍｍｏｎｉｕｍ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ−ｂｏｎｄｅｄ ｃｏｒｄｉｅｒｉｔｅ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｃａｓｔａｂｌｅｓ： ｐｈａｓｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｎ ｈｅａｔｉｎｇ ａｎｄ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ． Ｃｅｍｅｎｔ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｒｅｓ ２００４； ３４： １５７−１６４． Ｋｏｗａｌｃｚｙｋ Ｋ， Ｐａｌａｖｉｔ Ｇ． Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｒｔａｒｓ ｍａｄｅ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｍａｇｎｅｓｉａ ａｍｉｄｏｉｍｉｄｏｐｈｏｓｐｈａｔｅｓ ｓｙｓｔｅｍ． Ｊ Ｍａｔｅｒ Ｓｃｉ Ｌｅｔｔｅｒｓ １９９３； １２： １２７６−１２７８． Ｓｉｌｌｅｎ ＬＧ， Ｍａｒｔｅｌｌ ＡＥ． Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｎｓｔａｎｔｓ ｏｆ ｍｅｔａｌ−ｉｏｎ ｃｏｍｐｌｅｘｅｓ， １９６４， Ｌｏｎｄｏｎ Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ

本発明の課題は、従来技術による欠点を取り除くことである。本発明は、とりわけ、リン酸マグネシウムアンモニウムセメントを製造するための調合物を開示するものであり、該セメントは、一方で良好な機械的特性及び高い吸収性を有するが、他方で、一成分系のカルシウム源及びマグネシウム源が使用され、その結果、所定の硬化時間を有する、単純化された調合物が得られる。

上記の課題は、請求項１、１７及び２０の特徴によって解決される。本発明の有利な形態は、請求項２〜１６、１８、１９及び２１〜２５の特徴から明らかになる。

本発明の条件によれば、リン酸マグネシウムアンモニウムセメントのための調合物は次の通りである。
（ａ） 式Ｍｇ_ｘＣａ_ｙ（ＰＯ_４）_２Ｏ_ｚ（式中、ｘ＋ｙ≦４であり、ｘ＞１であり、ｙ＞０であり、ｚ＝ｘ＋ｙ−３、及びｚ≧０である。）で表されるリン酸カルシウムマグネシウム、
（ｂ） アンモニウム塩、及び
（ｃ） 水、
を含み、その際、上記のアンモニウム塩及び水は、その一部又は全部が、アンモニウム塩の水溶液として存在することができる。

ｘ＋ｙ＜３である場合、ｚは必然的に０である。ｘ＋ｙ≧３であれば、ｚは０〜１の範囲内にあり、その際、好ましくはｚ＝０である。特に好ましい形態の一つでは、ｘ＋ｙ＝３及びｚ＝０である。

リン酸カルシウムマグネシウムは、０．５＜Ｍｇ／Ｐ＜２の範囲内のＭｇ／Ｐモル比、及び０＜Ｃａ／Ｐ＜１の範囲内のＣａ／Ｐモル比を有する。

好ましくは、ｘ≧２である。さらに、２．０＜ｘ≦２．７５のリン酸カルシウムマグネシウム、又は２．０＜ｘ≦２．７５のリン酸カルシウムマグネシウム類の混合物が好ましい。

本発明は、水性のリン酸アンモニウム溶液によって固まってストラバイトになる、Ｍｇ_ｘＣａ_ｙ（ＰＯ_４）_２Ｏ_ｚタイプの化合物の合成時における、カルシウムイオンによるマグネシウムイオンの漸次的な置き換えが、硬化時間の一定の調節を可能にするという知見に基づくものである。

本発明の調合物を用いて製造された、硬化されたリン酸マグネシウムアンモニウムセメントは、高い強度、特に、３７℃で２４時間硬化後に、３０ＭＰａより大きい耐圧性を有する。リン酸マグネシウムアンモニウムセメントを製造するためには、均質な混合物、すなわちセメントペーストが得られるまで調合物の成分を混合する。硬化工程の間、上記のセメントペーストは中性もしくはほぼ中性のｐＨ値を有し、これは、調合物の生理学上の使用を容易にする。硬化されたリン酸マグネシウムアンモニウムセメントは、化学的に身体の電解質中に吸収可能であり、これは、硬化生成物であるストラバイトの比較的高い可溶性の故である。

リン酸カルシウムマグネシウムは、好ましくは、次の化合物、すなわちリン酸水素カルシウム（ＣａＨＰＯ_４）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、リン酸水素マグネシウム三水和物（ＭｇＨＰＯ_４・３Ｈ_２Ｏ）及び水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）_２）からなる混合物から製造される。あるいは、別のマグネシウム化合物又はカルシウム化合物、例えば、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）_２、ＣａＨＰＯ_４×２Ｈ_２Ｏ、Ｃａ（ＮＯ_３）_２、ＭｇＯ、ＭｇＣＯ_３、Ｍｇ（ＮＯ_３）_２等を使用することができる。そのために、粉末化された化合物が所与の化学量論的な比率で混合される。その際、混合比率は、式Ｍｇ_ｘＣａ_ｙ（ＰＯ_４）_２Ｏ_ｚ中のｘとｙとｚの条件を満たすように選択される。化合物の均質な混合後、そのようにして得られた混合物を焼結することによって、式Ｍｇ_ｘＣａ_ｙ（ＰＯ_４）_２Ｏ_ｚの生成物が得られる。とりわけ、焼結は、８００℃を超える温度で、（１〜１００時間）の期間行われる。焼結によって、一成分系の固体化合物としてリン酸カルシウムマグネシウムが得られる。ここで“一成分系の（ｅｉｎｋｏｍｐｏｎｅｎｔｉｇ）”とは、顕微鏡的な尺度においてさえも均質な組成であることを意味するが、その際、いくつかの、明らかには確認できない結晶性のリン酸カルシウム相とリン酸マグネシウム相とが単一の粒中に存在し得る。引き続いて、焼結ケークを細かく砕き、そして細かく砕いた生成物を、所与の初期粒度にまで粉砕する。粉砕後、０．１μｍ〜約１００μｍの粒度を有するべきであり、その際、異なる粒度のフラクションを的確に相互に組み合わせることが有利であり得る。特に好ましくは、粉末状のリン酸カルシウムマグネシウムの平均粒度は、０．５〜１０μｍの範囲内である。粉砕によって、粉末形態のリン酸カルシウムマグネシウムが得られる。ここで、粉砕によって、リン酸カルシウムマグネシウム粒子が細かく砕かれるだけでなく、一部がアモルファス化され（機械的活性化）、これは、粉砕によって得られたリン酸カルシウムマグネシウム粒子の可溶性及び反応性を高める。

好ましいリン酸カルシウムマグネシウムは、例えば、Ｍｇ_２．２５Ｃａ_０．７５（ＰＯ_４）_２、Ｍｇ_２．５Ｃａ_０．５（ＰＯ_４）_２及びＭｇ_２．７５Ｃａ_０．２５（ＰＯ_４）_２である。それら化合物の混合物も同様に使用することができる。しかしながら、例示的に上に挙げた組成は、結晶学的意味において一定の化合物ではないため、Ｍｇ、Ｃａ及び（ＰＯ_４）からなる、それらとは異なる組成も選択できる。特に好ましくは、次の式Ｍｇ_{２．０−２．９}Ｃａ_{０．１−１．０}（ＰＯ_４）_２による組成である。

特に、水溶液の形態のアンモニウム塩の調合が包含される。リン酸マグネシウムアンモニウムセメントを製造するためには、その際、水性のアンモニウム塩溶液を粉末化された固体のリン酸カルシウムマグネシウムと、均質な混合物が得られるまで混合する。均質な混合物は、以下のように、セメントペーストとも呼ばれる。粉末化された固体のリン酸カルシウムマグネシウムと、水性のアンモニウム塩溶液との比率（粉末／液体比）は、好ましくは１．０〜５．０ｇ／ｍｌ、より好ましくは２．５〜５．０ｇ／ｍｌ、特に好ましくは２．５〜３．５ｇ／ｍｌである。

しかしながら、そのほかにも、アンモニウム塩は、その一部又は全部を、粉末化された固体のアンモニウム塩として、粉末化されたリン酸カルシウムマグネシウムに混合することもできる。この処置は高い粉末／液体比を可能にし、その際、アンモニウム塩の溶液を単独で使用する場合には、限られたその可溶性のために、完全に硬化させるには、アンモニウムイオンが十分な濃度でなくなってしまうであろう。そのように得られた粉末状の固体物質混合物は、引き続いて、水と混合してセメントペーストを得る。リン酸カルシウムマグネシウムとアンモニウム塩からなる固体粉末状混合物と、水との比（粉末／液体比）は、好ましくは１．０〜５．０ｇ／ｍｌ、より好ましくは２．５〜５．０ｇ／ｍｌ、特に好ましくは２．５〜３．５ｇ／ｍｌである。

アンモニウム塩は、好ましくは、リン酸アンモニウム類、特に好ましくは、リン酸水素二アンモニウム類である。好ましくは、リン酸水素二アンモニウムは、３．５Ｍ水溶液として存在する。同様に、匹敵する総濃度での、リン酸水素二アンモニウムとリン酸二水素アンモニウムからなる混合物が特に好ましい。別のアンモニウム塩、例えば、とりわけ、クエン酸、酒石酸、硫酸及び酢酸のモノアンモニウム塩及び／又はジアンモニウム塩、又はそれらの混合物が同様に利用可能である。

本発明の調合物を使用したリン酸マグネシウムアンモニウムセメントの製造は、好ましくは以下の工程を含む。
（ａ） リン酸カルシウムマグネシウムを、アンモニウム塩及び水と及び／又はアンモニウム塩の水溶液と、均質な混合物（セメントペースト）が得られるまで混合する工程；
（ｂ） 上記の均質な混合物を、対象物上又は対象物中に塗布又は導入する工程；
（ｃ） 上記の均質な混合物を硬化して固まったリン酸マグネシウムアンモニウムセメントを得る工程。

好ましくは、工程（ａ）において、粉末化されたリン酸カルシウムマグネシウムを、アンモニウム塩の水溶液と均質に混合する。このアンモニウム塩は、好ましくは、リン酸水素二アンモニウム、又はリン酸水素二アンモニウムとリン酸二水素アンモニウムからなる混合物、又はリン酸二水素アンモニウムである。

セメントペーストの硬化時間は、様々なメカニズムによって調節することができる。硬化時間の短縮は、粉砕時間を延長することによって、及び／又は調合物中のアンモニウム塩の濃度を高めることによって、例えば、水溶液中のアンモニウム塩の濃度を高めることによって達成される。あるいは、（とりわけ、溶解限度到達時に）、アンモニウム塩の一部（又は全部）を粉末成分中へ混入させることができる。

セメントペーストの粘度は、粉末／溶液比を低めることによって、細いカニューレを通して注入できるように低下させることができ、この際、それよって、リン酸カルシウムセメントの場合に知られているような機械的特性の大きな低下は生じない。

本発明の調合物は、リン酸マグネシウムアンモニウムセメントを製造するのに使用される。リン酸マグネシウムアンモニウムセメントは、医療目的で、例えば、骨セメント、骨代替物、及び／又は骨充填物として又は骨接着剤として使用することができる。同様に、リン酸マグネシウムアンモニウムセメントは、予め形成されたインプラントを製造するのに使用することができる。そのようなインプラントは、例えば、３Ｄ粉末印刷（３Ｄ−Ｐｕｌｖｅｒｄｒｕｃｋ）によって製造することができる。

原理的には、鉱物性の骨セメントと様々な助剤との組み合わせは文献から既知である。このような助剤は、とりわけ、注入可能性、凝集性、ペーストコンシステンシー、多孔度、吸収性、骨に対する接着性、長期安定性、作用物質と相溶性及びその放出に、所望どおりに影響を及ぼすことのできるようなものである。これらの全ての助剤は、本明細書に記載のセメント組成物と組み合わせることができる。

薬理学的有効物質に関しても同じことが言える。有効物質の担体としては、本発明のリン酸マグネシウムアンモニウムセメントが、広範囲に及ぶｐＨ中性の成分から調合され、そして硬化生成物も中性に反応するため、特に適している。特に好ましくは、骨の形成を促進し、移植された材料周囲における炎症反応を抑制し、骨の吸収を抑制し、及び／又は微生物による感染や汚染を予防するのに適した有効物質と、セメントとの組み合わせである。

本発明の調合物又は本発明の調合物を用いて得られたセメントは、医薬有効物質と組み合わせることができる。例示的な医薬有効物質は、抗生剤、骨成長因子、細胞増殖抑制剤、及び炎症抑制作用物質であるが、これらに限定されるものではない。

医薬有効物質が水溶性である場合、これはとりわけ調合物の水性相に添加される。あるいは、医薬有効物質は、得られたセメントに添加することができる。その際、医薬有効物質は、例えば、粉末状のセメントに直接、あるいは分解可能なポリマー中に封入させて添加することができる。分解可能なポリマー中に封入することによって、医薬有効物質の放出速度を有利に制御することができる。

更に、本発明の調合物、又は本発明の調合物を用いて得られたセメントは、助剤と組み合わせることができる。助剤の例は、注射可能性並びにセメントペーストの凝集性を向上させるための粘度調整添加剤、例えば、水溶性ポリマー又はセメントの粒子を静電的に荷電させるための多価アニオン；セメントマトリックスを強化するための及び侵出後に造孔するための、粒子状又は繊維状セラミック又はポリマー物質であるが、これらに限定されるものではない。

本発明による調合物から得られたリン酸マグネシウムアンモニウムセメントは、人体内又は動物の体内で、高い耐圧性及び良好な吸収性を有する。

以下に述べる例に基づいて、本発明をより詳細に説明する。

例
本発明のリン酸カルシウムマグネシウムの製造は、表１に記載の化学量論を有する粉末混合物の１１００℃での、かつ５時間の焼結期間での焼結によって行った。焼結ケークは、引き続き、粒径＜３５５μｍまで手動で細かく砕き、そして、１０分〜２４時間の期間、遊星ボールミル中で粉砕した。得られたリン酸カルシウムマグネシウム粒子の平均の大きさを表２に示す。

そのようにして得られた粉末を、液体相として３．５Ｍの水性の（ＮＨ_４）_２ＨＰＯ_４溶液と混合してセメントペーストにした。この場合の粉末／液体比（Ｐ／Ｌ）は、１．０〜３．５ｇ／ｍｌの範囲内で変えた。セメントの硬化時間は、３７℃及び空気湿度＞９０％でのギルモア針試験（Ｇｉｌｍｏｒｅ−Ｎａｄｅｌｔｅｓｔ）に基づいて測定した。（表３及び表４）

本発明の調合物を用いて製造したリン酸マグネシウムアンモニウムセメントの耐圧性を測定するために、セメントペーストをシリコーン型中に充填し、３７℃で２４時間硬化させた。寸法１２×６×６ｍｍの直方体の試料片が結果として得られ、これに、ユニバーサル試験機を用いて、その長手軸に沿って破壊するまで負荷をかけた。破壊力及びその横断面から、耐圧性を算出した（表５及び表６）。

文献
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Claims (22)

1. （ａ） 式Ｍｇ_ｘＣａ_ｙ（ＰＯ_４）_２Ｏ_ｚ（式中、ｘ＋ｙ≦４であり、ｘ＞１であり、ｙ＞０であり、ｚ＝ｘ＋ｙ−３、及びｚ≧０である。）で表されるリン酸カルシウムマグネシウム、
   （ｂ） アンモニウム塩、及び
   （ｃ） 水、
   を含む、リン酸マグネシウムアンモニウムセメントのための調合物であり、その際、前記アンモニウム塩と水は、その一部もしくは全部を、アンモニウム塩の水溶液として存在させる、上記の調合物。
2. 前記リン酸カルシウムマグネシウムが、０．５＜Ｍｇ／Ｐ＜２の範囲内のＭｇ／Ｐモル比、及び０＜Ｃａ／Ｐ＜１の範囲内のＣａ／Ｐモル比を有することを特徴とする、請求項１に記載の調合物。
3. ｘ≧２であることを特徴とする、請求項１又は２のいずれかに記載の調合物。
4. 前記リン酸カルシウムマグネシウムが、式Ｍｇ_{２．０−２．９}Ｃａ_{０．１−１．０}（ＰＯ_４）_２で表されるリン酸カルシウムマグネシウムの一種であるか、又はその式で表されるリン酸カルシウムマグネシウムの混合物であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の調合物。
5. 前記リン酸カルシウムマグネシウムが、２．０＜ｘ≦２．７５のリン酸カルシウムマグネシウムの一種であるか、又は２．０＜ｘ≦２．７５のリン酸カルシウムマグネシウムの混合物であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載の調合物。
6. 前記リン酸カルシウムマグネシウムが、Ｍｇ_２．２５Ｃａ_０．７５（ＰＯ_４）_２、Ｍｇ_２．５Ｃａ_０．５（ＰＯ_４）_２、Ｍｇ_２．７５Ｃａ_０．２５（ＰＯ_４）_２及び／又はそれらの混合物を含む群から選択されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の調合物。
7. 前記リン酸カルシウムマグネシウムが、焼結されたリン酸カルシウムマグネシウムであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の調合物。
8. 前記リン酸カルシウムマグネシウムが粉末形状であり、０．５〜１０μｍの範囲内の平均粒度を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の調合物。
9. 前記アンモニウム塩が、リン酸、クエン酸、酒石酸、硫酸、及び酢酸のモノアンモニウム塩及び／又はジアンモニウム塩、又はそれらの混合物を含む群から選択されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一つに記載の調合物。
10. 前記アンモニウム塩が、リン酸水素二アンモニウム、リン酸二水素アンモニウム又はそれら二種の塩の混合物であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の調合物。
11. 前記アンモニウム塩が、３．５Ｍ水溶液として存在することを特徴とする、請求項１０に記載の調合物。
12. 前記アンモニウム塩が、その一部又は全てが固体状態で粉末として、粉末状リン酸カルシウムマグネシウムに混合されることを特徴とする、請求項５〜１１のいずれか一つに記載の調合物。
13. 前記リン酸カルシウムマグネシウムと、水及び／又は水溶液との比が１．０〜５．０ｇ／ｍｌであることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の調合物。
14. 医薬有効物質を更に含むことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の調合物。
15. 粘度に影響を及ぼす助剤を更に含むことを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の調合物。
16. 造孔助剤を更に含むことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一つに記載の調合物。
17. リン酸マグネシウムアンモニウムセメントを製造するための請求項１〜１６のいずれか一つに記載の調合物。
18. 医療目的のためのリン酸マグネシウムアンモニウムセメントを製造するための請求項１７に記載の調合物。
19. 骨を代替するための及び／又は骨充填剤としての及び／又は骨接着剤としてのリン酸マグネシウムアンモニウムセメントを製造するための、請求項１７又は１８に記載の調合物。
20. 予め製造されたインプラントのためのリン酸マグネシウムアンモニウムセメントを製造するための請求項１７〜１９のいずれか一つに記載の調合物。
21. 前記調合物又は前記リン酸マグネシウムアンモニウムセメントが、医薬有効物質の担体として機能することを特徴とする、請求項１７〜２０のいずれか一つに記載の調合物。
22. 前記調合物又は前記リン酸マグネシウムアンモニウムセメントが、粘度に影響を及ぼす助剤及び／又は造孔助剤を更に含むことを特徴とする、請求項１９〜２１のいずれか一つに記載の調合物。