JPH0411215B2

JPH0411215B2 -

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Publication number: JPH0411215B2
Application number: JP59200131A
Authority: JP
Priority date: 1984-09-25
Filing date: 1984-09-25
Publication date: 1992-02-27
Also published as: JPS6179464A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は歯科、口腔外科、整形外科などの治療
用として好適な人工骨材料に関し、さらに詳しく
は、生体の骨腫瘍その他によつて生じる骨欠損部
や空隙部に充てんして当該個所の新生骨の形成を
促進し、それ自体が生体の骨組織と一体化しうる
生体親和性に優れた顆粒状の多孔質水酸アパタイ
ト焼結体と生理食塩水とから成る人工骨材料用組
成物に関するものである。

従来の技術従来、歯科治療においては、抜歯後歯槽骨が吸
収されて、入れ歯などの固定が不十分になるとい
う問題があり、また口腔外科や整形外科治療にお
いては、例えば交通事故や骨腫瘍などの疾患によ
り、失なわれた骨を補綴するために、患者自身の
他の部分の骨すなわち自家骨の移植などが試みら
れているが、損傷個所以外の骨組織を切除するこ
とから、患者の肉体的及び心理的負担が極めて大
きいという問題や、広範な骨欠損部を充てんする
には十分な量の自家骨を採取できないという問題
などがあつた。

このような事情の下で、近年人工歯根や人工骨
材に関する研究が盛んに行われるようになつてき
ている。これらの人工骨の材料については、生体
内に埋入入するに際して、毒性がなく安全で、か
なりの機械的強度を有し、かつ生体組織と結合し
やすいものを選ぶことが必要とされ、さらに生体
内で自然に消失して新生骨と置換されるものが好
ましいとされている。

このような要件を満たす材料として、近年リン
酸カルシウム、水酸アパタイト又は特殊なアパタ
イト型結晶構造リン酸カルシウム化合物の焼結体
が注目されており、これらを用いた人工骨、人工
関節、人工歯根などの研究が盛んに行われてい
る。

ところで、人工骨や人工歯根を体内に埋入した
ときに、生体組織と結合しやすくするには、これ
を多孔質のものとして生体組織が細孔に入り込
み、これを固定しうるようにすることが必要であ
り、この目的を達成するために、例えば孔径0.03
〜1.2mm程度の気孔を有する多孔質リン酸カルシ
ウム系焼結体を用いることが提案されている（特
開昭56−149389号公報、特開昭57−7856号公報）。

しかしながら、この多孔質リン酸カルシウム系
焼結体から成る人工骨材は、硬くてもろいなど、
機械的強度が十分でないという欠点があり、また
素材がち密質であるため、生体内における吸収や
新生骨の置換などに関して必ずしも満足しうるも
のではない。

さらに、結晶粒径が50Å〜10μｍのアパタイト
型結晶構造リン酸カルシウム化合物の粉粒体に生
理食塩水などを加えて流動状態又は可塑状態とし
た骨欠損部充てん材が提案されている（特開昭56
−54841号公報）。しかしながら、この充てん材に
おいては、使用するリン酸カルシウム化合物が微
粉状であるため、このものを骨欠損部に充てんし
て、縫合る際に、該微粉状物が皮膚創傷面に付着
して縫合が困難であるという欠点がある。

発明が解決しようとする問題点本発明の目的は、このような欠点を改良し、骨
欠損部や空隙部に充てんして、当該個所の新生骨
の形成を促進し、それ自体が骨組織と一体化しう
る生体親和性に優れたものであり、その上手術の
際に何ら弊害を伴わないような人工骨材料用組成
物を提供することにある。

問題を解決するための手段本発明者らは、先に人工骨材として好適な孔径
10〜100μｍの連続気孔を有する水酸アパタイト
焼結体を開発したが（特願昭58−129087号）、さ
らに研究を重ねた結果、前記焼結体を用いて気孔
率20〜30％、粒径0.1〜2.0mmの顆粒状に造粒し、
このものに生理食塩水を加えて成る人工骨材料が
前記目的に適合しうることを見出し、この知見に
基づいて本発明を完成するに至つた。

孔径10〜100μｍの連続気孔を有し、かつ気孔
率が20〜30％、粒径0.1〜2.0mmの顆粒状の多孔質
水酸アパタイト焼結体と生理食塩水とから成り、
かつ該焼結体と生理食塩水との割合が重量比で
２：１ないし１：２の範囲にある人工骨材料用組
成物を提供するものである。

本発明の人工骨材料に用いる顆粒状の多孔質水
酸アパタイト焼結体は、例えば平均粒径0.1〜10μ
ｍの水酸アパタイト粉末100重量部に対し、平均
粒径10〜100μｍの熱分解性物質約25〜100重量部
を加え、公知の方法により粒径0.1〜3.0mmの顆粒
に造粒した後900〜1400℃の温度で焼成すること
によつて製造することができる。なお、焼成は加
圧せずに行うこともできるが、例えばホツトプレ
スを用いて300〜1000Kg／cm²の圧力を加えて行う
のが好ましい。

この際用いる水酸アパタイトは、乾式法又は湿
式法による合成アパタイトでもよいし、各種脊椎
動物の骨、歯から回収された生体アパタイトでも
よい。この原料の水酸アパタイトはできるだけ微
粉状に粉砕したものを用いるのが望ましいが、粉
砕機、分級機などの装置的制限や取扱い上の問題
もあるため、通常は、平均粒径0.1〜10μｍの範囲
のものが用いられる。

次に、熱分解性物質は、水酸アパタイトを焼結
する際に所望の孔径をもつ連続気孔を形成させる
ために配合させるものであるから、平均粒径10〜
100μｍを有するものでなければならない。この
熱分解性物質は、気孔率20〜30％のものを得るた
めに、水酸アパタイト粉末100重量部当り約25〜
100重量部の割合で加えることが望ましい。気孔
率が20％未満では十分な連続気孔が形成されない
し、また、人工骨としては、圧縮強度が少なくと
も50Kg／cm²の材料を用いるのが好ましいが、この
程度の強度を確保するには気孔率を30％以下にす
ることが必要である。この熱分解性物質として
は、結晶性セルロースのような有機化合物が好適
である。

水酸アパタイト粉末と結晶性セルロースとの混
合は、両者が均一に混合しうるような手段であれ
ばどのような手段を用いてもよい。例えば水酸ア
パタイト粉末と結晶性セルロースをそのまま適当
な混合機を用いて混合してもよいし、また水酸ア
パタイト粉末を、あらかじめ粒径20〜200μｍ顆
粒状に成形し、これと結晶性セルロースとを混合
してもよい。さらに、結晶性セルロースの表面を
水その他の溶媒で湿潤させ、これに水酸アパタイ
トを均一に付着させる方法をとることもできる。

このようにして調製した混合物に、必要に応じ
てポリビニルアルコールのようなバインダーを加
え、所望の形状に成形し900〜1400℃の温度にお
いて焼成する。焼成時間は、通常0.5〜３時間で
ある。

本発明においては、顆粒の粒径は0.1〜2.0mmの
範囲である。この粒径が0.1mm未満では、骨欠損
部などに充てんして縫合する際に、このものが皮
膚創傷面に付着して縫合が困難になり、また２mm
を超えると、このものに生理食塩水を加えた場
合、均一なスラリーが形成されず、手術の際の取
り扱いが困難となる。

本発明の人工骨材料用組成物は、このようにし
て得られた顆粒状の多孔質水酸アパタイト焼結体
に生理食塩水を加えて成る均一なスラリー状のも
のである。前記の水酸アパタイト焼結体と生理食
塩水との割合は、重量比で２：１ないし１：２の
範囲とする必要がある。水酸アパタイト焼結体の
割合がこれよりも多すぎると流動性を欠いて円滑
な充てんができないし、また生理食塩水の割合が
これよりも多すぎると焼結体の濃度が不足して流
出しやすくなり充てんが不完全になるのを免れな
い。

発明の効果本発明の人工骨材料は、孔径10〜100μｍの連
続気孔を有し、かつ気孔率が20〜30％である粒径
0.1〜2.0mmの顆粒状多孔質アバタイト焼結体を用
いているため、骨欠損部や空隙部に充てんした場
合、生体組織と結合しやすく、また生体内におい
て破骨細胞（50〜100μｍ）が気孔内に入り、そ
の作用を受けて迅速に溶解吸収され、骨芽細胞に
より新生骨と完全に置換されるという特徴があ
り、また縫合の際に、皮膚創傷面に付着すること
がないので、手術を容易に行うことができる。し
たがつて、本発明の人工骨材料は歯科、口腔外
科、整形外科などの治療に好適である。

実施例次に実施例によつて本発明をさらに詳細に説明
する。

例湿式法で合成した水酸アパタイトを900℃にお
いて１時間仮焼したのち、ボールミルを用いて平
均粒径0.5μｍに粉砕した。次いでこのもの100重
量部にポリビニルアルコール２重量部及び平均粒
径50μｍの結晶セルロース粉末50重量部を加え、
混合したのち、これを粒径0.5〜3.0mmの顆粒に造
粒し、昇温速度100℃／時で1350℃まで加熱し
1350℃において１時間焼結して、平均孔径50μｍ
の連続気孔を有する、気孔率26％の水酸アパタイ
トの顆粒状焼結体を得た。

このようにして得られた顆粒状の多孔質水酸ア
パタイト焼結体100重量部に生理食塩水100重量部
を加えスラリー状となして、本発明の人工骨材料
を得た。

比較例実施例と同様にして、粒径５〜10μｍの粉末状
の多孔質水酸アパタイト焼結物（実施例における
顆粒に造粒する前のもの）を作成し、このもの
100重量部に生理食塩水100重量部を加えスラリー
状となして、人工骨材料を得た。

適用例例で得た人工骨材料を、ウサギの下顎骨内の骨
欠損部に充てんする手術を行つたところ、皮膚創
傷面への付着は全く認められず、縫合は極めて容
易であつた。

この手術後の骨組織について12週後及び24週後
に顕微鏡で観察したところ、以下の知見を得た。

12週後において、水酸アパタイト顆粒の間隙に
形成された新生骨組織は、厚さと密度を増すとと
もに層板構造もはつきり認められる。また、一部
には破骨細胞が出現し、水酸アパタイト顆粒に接
して形成された層板構造の新生骨を新生骨を吸収
している状態も認められ、活発な骨改造機転の進
行がうかがわれる。さらに、嵌植された水酸アパ
タイト顆粒の占める割合も減少している。

他方、母床骨骨膜にほぼ正常となり、母床骨外
側面の新生骨は層板構造を示し、その縁辺に１層
の骨芽細胞の配列が認められる。

24週後において、水酸アパタイト顆粒の間隙に
形成された新生骨はいつそう厚く、ち密になり、
新生骨の間に水酸アパタイト顆粒が散在する状態
になつている。また、新生骨の骨小腔の配例が規
則的になり、層板は顎骨の長軸方向に配列してい
るのが分る。さらに、拡大したハバース管や骨髄
の形成が認められ、水酸アパタイト顆粒は消失
し、そのあとに網目状の骨組織や不規則な骨組織
の形成が認められる。

比較適用例比較例で得た人工骨材料を、適用例と同様にし
てウサギの下顎骨内の骨欠損部に充てんする手術
を行つたところ、材料が皮膚創傷面に付着して縫
合が困難であつた。

また、12週後及び24週後の骨組織の変化を顕微
鏡により観察したところ以下の知見を得た。

12週後において、母床骨骨膜の状態は、適用例
の場合と同様であり、外側に厚い層板骨が認めら
れる。すなわち、顆粒間隙の新生組織は、厚さと
密度を増し、ち密化している。新生骨組織には、
直接水酸アパタイト顆粒と結合しているものが多
くみられるのが顆粒の外形変化は認められない。

24週後において、顆粒間隙は、新生骨組織により
満たされているが、線維性結合組織が水酸アパタ
イト顆粒を取り囲んでいる状態も認められる。

適用例と比較して、線維結合組織が多いが、直
接水酸アパタイト顆粒と結合している部位では骨
組織の活性が低く、改造機転の進行はゆるやかで
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

１孔径10〜100μｍの連続気孔を有し、かつ気
孔率が20〜30％、粒径0.1〜2.0mmの顆粒状の多孔
質水酸アパタイト焼結体と生理食塩水とから成
り、かつ該焼結体と生理食塩水との割合が重量比
で２：１ないし１：２の範囲にある人工骨材料用
組成物。