JPH0414584B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は骨欠損部及び空〓部に充てんし、充て
ん個所に新生骨を生成させるための充てん用組成
物を調製するためのキツトに関する。

［従来技術］ 外科あるいは整形外科の分野においては、骨折
や骨腫瘍の切除などにより骨の欠損部あるいは空
〓部を生じ、また歯科の分野においても歯槽膿漏
による顎骨の消耗欠損等が起こり、当該個所の補
綴を必要とする場合にしばしば遭遇する。従来か
かる場合には患者本人の腸骨等を切除し、骨欠損
個所に充てんし、骨組織の欠損あるいは空〓をう
めるとともに当該組織の回復治癒を早めるという
方法が多くの場合用いられている。しかしなが
ら、この方法を用いるには損傷個所以外の正常な
骨組織を切除する必要があることから、患者の苦
痛は大きく、しかも手術に当り、多大の労力を要
する。さらに、骨欠損部等が大きな場合には、そ
れに埋込むだけの十分な量の自家骨を採取できる
とは限らず、不足分については何らかの代用物を
用いることを余儀なくされる。この代用物として
は、たとえば同種骨、異種骨があるが埋込んだ生
体組織と拒絶反応を伴うことなどの点に問題が残
されており、手術後の経過は必ずしも良好とはい
えず、未だ実用段階には至つていない。

生体の硬組織代替物質としては、各種金属合金
及び有機物等が用いられてきたが、生体内におけ
る環境下での溶解劣化若しくは生体に対し毒性を
有し、異物反応を伴うといわれており、現在では
生体との親和性に優れ、かつ上記の欠点のないセ
ラミツクス系材料が用いられつつある。このセラ
ミツクス系材料の中でも生体親和性に優れたアル
ミナ、カーボン、リン酸三カルシウムあるいはヒ
ドロキシアパタイトの焼結体若しくは単結晶から
なる人工骨、人工歯などが開発されつつあり注目
を集めている。

これらの燃焼体若しくは単結晶を骨欠損部及び
空〓部に充てんする試みもなされているが、実際
治療を必要とする骨欠損部の形状は一定でなく、
かつ、複雑な形状をしており、その形状に適合す
るようこれらの焼結体若しくは単結晶を加工する
ことは困難であり、さらにこれら焼結体若しくは
単結晶を充てんしたとしても、充てんした周囲の
骨組織よりも著しく硬いため充てん材周辺でその
刺激による骨吸収がおこり、ルーズニングなどの
問題が生じ、いまだ実用の域には達していない。

一方、焼結体を機械的方法により、若しくは粉
末に可燃性フアイバーを成型時に加えて成型しこ
れを焼結する方法などにより多孔体とし、これを
骨欠損部及び空〓部の充てん材として使用する方
法も考えられるが、これらの方法により作成され
る多孔体の気孔率は、例えば、セラミツクス焼結
体を機械的に加工して多孔体化しようとする場合
には、その加工性が悪く、しかももろくて破損し
やすいところから多量に気孔導入は不可能であ
り、またさらにセラミツクス原料粉末に可燃性フ
アイバーを加え成型ののち焼結せしめて多孔体を
得る場合においても粉末に多量に可燃性フアイバ
ーを入れ成型することは困難であることなどから
高気孔率のものは得られない。このため新性骨の
生成に必要な生体の骨形成成分の充てん材中への
進入が十分でなく充てん材と骨組織が一体化する
までに長期間を必要とするなどの欠点がある。

［発明の目的］ 従つて、本発明の一つの目的は生体適合性にす
ぐれ、しかも異物反応を伴わず特に短期間に骨組
織を形成し、充てん材自体が生体に吸収置換さ
れ、特に充てん組成物の中心部に至るまで新生骨
を生成し得る骨欠損部及び空〓部充てん用組成物
調整用キツトを提供することにある。

本発明の他の目的は充てん部における造骨作用
を促進し、骨組織欠損個所の構造及び機能を特に
速やかに修復及び回復せしめる骨欠損部及び空〓
部充てん用組成物調製用キツトを提供することに
ある。

本発明の更に別の目的は新生骨の生成が特に速
やかに行われる骨欠損部及び空〓部充てん用組成
物調製用キツトを提供することにある。

本発明の更に別の目的は充てん個所の形状に適
合した形状に成形しやすい骨欠損部及び空〓部充
てん用組成物調製用キツトを提供することにあ
る。

本発明の上記及びその他の目的は以下の記載か
ら更に明白となる。

［発明の構成］ 本発明によれば、500℃以上で熱処理したヒド
ロキシアパタイトと、フイブリノーゲンと、トロ
ンビンと、塩化カルシウムとから少なくとも構成
されてなる骨欠損部及び空〓部充てん用組成物調
製用キツトを提供される。

［発明の説明］ 以下本発明を更に詳述する。

本発明において使用するヒドロキシアパタイト
は、500℃以上で熱処理したヒドロキシアパタイ
トであり、特に好ましくは700℃以上で熱処理し
て得たヒドロキシアパタイトが特に新生骨の生成
が早く好ましい。熱処理の上限温度については特
に限定されるものではないが、ヒドロキシアパタ
イトが分解を開始するので、分解温度以下とすべ
きである。また本発明にて使用するヒドロキシア
パタイトは湿式法、乾式法、水熱法など公知の製
造方法により、人工的に合成されたものであつて
も又、骨などから得られる天然のものを用いても
よい。

一方、本発明において用いるフイブリノーゲン
はヒト又は動物の血漿から得られる。生体適合性
の観点からヒトを対象とする場合にはヒトの血漿
から得られるフイブリノーゲンをまた動物を対象
とする場合にはその動物の血漿から得られるフイ
ブリノーゲンを原料として用いる方が好ましい。
かようなフイブリノーゲンとしては厚生省薬務局
監修の生物学的製剤基準（1979年第201〜203頁）
に従つて製造された医療用乾燥フイブリノーゲン
を使用することができ、この市販品として商品名
「フイブリノゲンーミドリ」［(株)ミドリ十字］の粉
末がある。これは乾燥フイブリノーゲンに凝固性
蛋白質及び安定化剤としてクエン酸ナトリウム及
びグルコース、フルクトース、マンニツト等の単
糖類を添加しており、使用に際して注射用蒸留水
又はPH６〜７の低塩濃度緩衝液に溶解させる。こ
の低塩濃度緩衝液としては0.01〜0.03モルのクエ
ン酸緩衝液が好適である。溶解温度は32〜36℃で
あり、溶解に際してフイブリノーゲンを入れた瓶
内を減圧状態に維持することが好ましい。このよ
うな溶解条件において乾燥フイブリノーゲンの粉
末は約２〜10W／Ｖ％の範囲内で溶ける。また、
フイブリノーゲンは粉末のまま使用してもよい。
フイブリノーゲンは以下に詳述するように、本発
明のキツトを用いて骨欠損部及び空〓部充てん用
組成物を調製する際に固化剤としてのトロンビン
及び塩化カルシウムを加えることにより固化さ
れ、フイブリンとなる。

本発明のキツトを用いて骨欠損部及び空〓部充
てん用組成物の調製にあたつては、前述のヒドロ
キシアパタイトの粉末又は粒粒物（以下、粉粒体
と総称する）又は粉末よりつくつた造粒物を用い
る場合と前述のヒドロキシアパタイトの多孔体を
用いる場合とがある。

ヒドロキシアパタイトの粉粒体を用いる場合に
は、たとえば湿式法の一方法では、沈澱物として
得られるので過あるい遠心分離などの手法によ
り溶解から分離した後、乾燥し、次いで粉砕処理
することによりヒドロキシアパタイトの粉粒体が
得られる。また、乾式法及び水熱法の場合にも必
要に応じ粉砕する。骨などの天然のヒドロキシア
パタイトを用いる場合にも同様に粉砕処理を行な
う。いずれの場合にも、粉状物の場合には、最大
寸度は欠損部の寸度にもよるが５mm寸度までのも
のを用いるのが本発明のキツトを用いて充てん組
成物を形成する上で好ましい。

かようにして得られるヒドロキシアパタイトの
粉粒体を本発明の充てん用組成物調製用キツトと
してそのまま用いることもできるが、粒子の結晶
性を高め生体適合性を良好とし、かつ細菌による
感染及び有機物による拒絶反応を防止するため加
熱滅菌を十分行うべきであることなどの理由か
ら、湿式合成法によつて得られたヒドロキシアパ
タイトの場合には500℃以上、好ましくは700℃以
上の温度で焼成ののち、必要あれば適宜粉砕処理
を行なつて粉粒体となすことが好ましい。

以上各合成法によつて得られた粉粒体、それを
更に焼成を行なつて得た粉粒体に、更にまた、液
体、たとえば水又は生理食塩水を加え、転動造粒
機などを使用して造粒物とすることもできる。こ
の造粒物の粒径は特に限定されるものではないが
本発明の充てん組成物を製造する上及び生体内で
造粒物が他部へ流出しないためには0.1〜５mm程
度が好ましい。

また、別個にフイブリノーゲンを固化してフイ
ブリンにするための固化剤としてトロビン及び塩
化カルシウムを生理食塩水又はクエン酸緩衝液に
溶解した混合溶液を調製する。通常トロンビン１
〜500NIH単位／ml及び塩化カルシウム10〜100
ｍmol／mlを含ませるのが好ましく、下限値未満
ではフイブリノーゲンの固化が不十分となる場合
があり、一方上限値を越えて添加しても固化作用
がさほど変ることがない場合が多い。骨欠損部及
び空〓部充てん用組成物の充てん部位によつては
フイブリンが溶解されてしまうのを防止するた
め、前記混合溶液に蛋白分解酵素インヒビターを
添加してもよい。蛋白分解酵素インヒビターとし
てはプラスミン阻害剤を好ましく使用することが
でき、たとえばアプロチニン、イプシロンアミノ
カプロン酸、プラネキサム酸、大豆トリプシン阻
害剤などを挙げることができる。蛋白分解酵素イ
ンヒビターの添加量は通常100〜5000KIE単位／
ml程度である。

次いで、前述のフイブリノーゲンとヒドロキシ
アパタイトとの混合物と前記混合溶液とを混合撹
拌すると、10〜30分程度でトロンビン及び塩化カ
ルシウムがフイブリノーゲンを不溶化してフイブ
リンとなり、膠質のフイブリンにヒドロキシアパ
タイトの粉粒体又は造粒物が分散された状態の骨
欠損部及び空〓部充てん用組成物が得られる。

フイブリノーゲンとトロンビン及び塩化カルシ
ウムとの固化には10〜30分程度の時間を要するの
でトロンビン及び塩化カルシウムの混合溶液をフ
イブリノーゲン溶液又は粉末に添加してからこれ
にヒドロキシアパタイトの粉粒体又は造粒物を添
加し撹拌混合して骨欠損部及び空〓部充てん用組
成物を得ることもできる。

本発明の骨欠損部及び空〓部充てん用組成物調
製用キツトはトロンビンとフイブリノーゲンとを
容器にセツトしない限り、どのように組合せても
よい。例えば下記のような組合せを挙げることが
できる。

(a) ヒドロキシアパタイト及びフイブリノーゲン
溶液又は粉末を含む容器と、トロンビン、塩化
カルシウム及び任意に蛋白分解酵素インヒビタ
ーからなる混合溶液を含む容器の組合せキツ
ト。

(b) ヒドロキシアパタイトを含む容器と、フイブ
リノーゲン溶液又は粉末を含む容器と、トロン
ビン、塩化カルシウム及び任意に蛋白分解酵素
インヒビターからなる混合溶液を含む容器とか
らなる組合せキツト。

(c) ヒドロキシアパタイトを含む容器と、フイブ
リノーゲン溶液又は粉末を含む容器と、トロン
ビンを含む容器と、塩化カルシウムを含む容器
と、蛋白分解酵素インヒビターを含む容器とか
らなる組合せキツト。

前述のように、本発明の骨欠損部及び空〓部充
てん用組成物調製用キツトではヒドロキシアパタ
イトの多孔体を用いることもできる。この場合に
はたとえば、前述のヒドロキシアパタイトの粉末
を蒸留水などの液体に懸濁してスラリー化させ、
三次元の網状構造の連続した空孔を有するスポン
ジ状有機質多孔体にスラリー状のヒドロキシアパ
タイトを含浸させた後、乾燥し、加熱して有機質
多孔体を燃焼消滅させることによりヒドロキシア
パタイトの多孔体を調製することができる。次い
で、ヒドロキシアパタイトを前述のフイブリノー
ゲン溶液又は粉末に浸漬した後、トロンビン及び
塩化カルシウム及び任意に蛋白分解酵素インヒビ
ターを含む前記混合溶液を滴下し、フイブリノー
ゲンを固化させることによりヒドロキシアパタイ
ト多孔体の連続空孔内にフイブリンが充てんされ
た骨欠損部及び空〓部充てん用組成物が得られ
る。前述のように、フイブリノーゲンとトロンビ
ン及び塩化カルシウムとの反応には若干時間を要
するので、トロンビン及び塩化カルシウムを含む
混合溶液をフイブリノーゲン溶液又は粉末に添加
し、直ちにヒドロキシアパタイト多孔体を浸漬す
るか若しくは該多孔体に滴下して骨欠損部及び空
〓部充てん用組成物を得ることもできる。

ヒドロキシアパタイトの粉粒体、造粒物または
多孔体のいずれを用いる場合であつても骨欠損部
又は空〓部にヒドロキシアパタイトを充てんし、
次いで前記混合溶液にフイブリノーゲン溶液又は
粉末を添加したものを流し込んでもよいし、逆に
前記混合溶液にフイブリノーゲン溶液又は粉末を
添加したものを先に骨欠損部又は空〓部に流し込
みあとからヒドロキシアパタイトを充てんしても
よい。

本発明のキツトを用いて調製される骨欠損部及
び空〓部充てん用組成物におけるヒドロキシアパ
タイトの含有量は最終製品組成物において５〜
95vol％で、残余がフイブリンを含むものからな
るのが好ましい。ヒドロキシアパタイトが5vol％
未満しか含まれないと新生骨の形成が遅くなるこ
とがあり、一方95vol％を越えるとフイブリンの
含有量が少なくなり血管の新生が少なくなつてく
る。

［効果］ ヒドロキシアパタイトは造骨作用を有し、骨欠
損部又は空〓部に充てんすると新生骨が形成され
る。一方、フイブリンはフイブリノーゲンとトロ
ンビンとが作用して得られる硬蛋白質で創傷面を
膠着させる働きを有し、この膠着作用により、創
傷面に線維芽細胞が発生しやがて線維細胞となり
組織が固定されると共に血管が組織内に新生され
る。故に、本発明では、フイブリンの膠着作用に
よりヒドロキシアパタイトを固定した状態で保持
し、ヒドロキシアパタイトの造骨作用を促進する
と共に、血管の新生を促進して新生骨の形成を行
ない生体組織の修復を速めることができる。特に
本発明のキツトを用いて調製した骨欠損部及び空
〓部充てん用組成物を充てんした際当該組成物の
中心部まで血管が新生延長し、速やかに新生骨が
形成される。

本発明のキツトを用いて調製した骨欠損部及び
空〓部充てん用組成物は無菌条件下、生理食塩水
あるいはPH６〜７の低塩濃度緩衝液、たとえば
0.01〜0.03Mのクエン酸緩衝液中に保存してお
き、必要に応じて骨欠損部の形状にあわせたもの
またはたとえば約１mm〜15cmの切片として切断し
ておき必要な量を骨欠損部あるいは空〓部に充て
んすることができる。

本発明のキツトは容器から取り出し、混合撹拌
するだけで容易に骨欠損部及び空〓部充てん用組
成物を調製することができるので甚だ便利であ
る。

［実施例］ 次に、本発明をその実施例につき説明する。

実施例 １ 本発明のキツトを用いてウシギの血液より抽出
精製したフイブリノーゲン60mgを、クエン酸緩衝
液（PH６）にとかした９％溶液にトロンビン
4NIH単位／ml、アプロチニン3000KIE単位／ml
を含む40ｍＭ塩化カルシウム液１mlを加えた組成
物（以下フイブリン組成と略す）を調製した。次
に、フイブリン組成物にヒドロキシアパタイト粉
末（900℃焼成）を体積比１：１で混合し、固化
させ本発明の骨欠損部及び空〓部充てん用組成物
を調製し、５×４×３mmの大きさに切り出し
0.01Mクエン酸緩衝液に入れた。また前記フイブ
リン組成物に、リン酸三カルシウム粉末（1150℃
焼成）、リン酸四カルシウム粉末（1350℃焼成）
を各々体積比１：１で混合し、同様にして、５×
４×３mmの大きさに切り出し、0.01Mクエン酸緩
衝液に入れた。

次いで、家兎大腿骨に５×４×３mmの穴をあ
け、本発明の上記組成物を充てんし４週間後の経
過を観察した。別に、フイブリン組成物のみ、ヒ
ドロキシアパタイト粉末のみ、リン酸三カルシウ
ム粉末のみ、リン酸四カルシウム粉末のみを上記
穴に充てんし、４週後の経過を観察した。この場
合コントロールとして穴のみをあけ、何も充てん
しないものも経過を観察した。

この結果、本発明のキツトにより調製したフイ
ブリン組成物とヒドロキシアパタイトとを組合わ
せた骨欠損部及び空〓部充てん用組成物を充てん
した場合に中心部にまで新生骨の生成がみとめら
れ、フイブリン組成物とリン酸三カルシウムやリ
ン酸四カルシウムとを組み合わせたものに比して
最も新生骨の生成が多かつた。

一方、フイブリン組成物のみを充てんした場合
及び穴のみをあけた場合には、欠損部は軟組織で
みたされており、新生骨は欠損部周囲にわずかに
みとめられるのみであつた。

ヒドロキシアパタイト、リン酸三カルシウム、
リン酸四カルシウムのみを用いた場合には、充て
ん材内部に新生骨の生成が認められるものの、充
てん材の中心部は新生骨がほとんど観察されなか
つた。

実施例 ２ フイブリン組成物とヒドロキシアパタイト粉末
（1200℃焼成）を体積比40：１、20：１、１：１、
１：20、１：40の割合で実施例１と同様にして混
合・固化させ、これを５×４×３mmに切断し、実
施例１と同様の液に入れた各試料を作製し、家兎
大腿骨にあけた５×４×３mmの穴に充てんし、４
週後の様子を観察した。

この結果、体積比１：20、１：１、20：１で混
合したものは穴の中心部にまで新生骨の生成が認
められたが、体積比１：40、40：１で混合したも
のは穴の中心部にまでは新生骨が生成していなか
つた。

実施例 ３ ヒト由来のフイブリノーゲンを用い、実施例１
と同様にフイブリン組成物をつくり、これにヒド
ロキシアパタイト（800℃焼成造粒物、粒径2.0〜
1.0mm）をフイブリン組成物：ヒドロキシアパタ
イト＝１：10（体積比）にて添加し固化させ、こ
れを５×５×５mmに切断して試料を作成し、実施
例１と同様の液に入れた。

ヒト大腿骨に生じた骨腫瘍部を切除し、前記試
料を充てんし充てん後の経過をレントゲン及び骨
シンチグラムにて観察した。レンドゲン観察の結
果は術後１週から新生骨の生成が認められ、３〜
４週後には充てんした試料と生体の骨との境界は
不明となつた。一方、骨シンチグラムからは術前
coldであつた腫瘍部は術後hotとなり、旺盛な骨
新生が起つていることが示唆された。

実施例 ４ 実施例１に用いたフイブリノーゲンを含有する
溶液にヒドロキシアパタイト多孔体（1200℃焼
成、気孔率80％）を浸漬し取り出した後、実施例
１にて用いたトロンビン及びアプロチニンを含む
塩化カルシウム液を滴下し、本発明の骨欠損部及
び空〓部充てん用組成物を調製した。この組成物
を５×４×３mmの大きさに切り出して試料を作成
し、0.01Mクエン酸緩衝液に入れた。

次いで、家兎大腿骨に５×４×３mmの穴をあ
け、上記試料を充てんし４週間後の経過を観察し
たところ、充てんした試料の中心部にまで新生骨
の生成が認められた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 500℃以上で熱処理したヒドロキシアパタイ
   トと、フイブリノーゲンと、トロンビンと、塩化
   カルシウムとから少なくとも構成されてなる骨欠
   損部及び空〓部充てん用組成物調製用キツト。