JPH04501070A - 精製粒子状骨鉱質生成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 化学的化合物 本発明は、表面積比の大きい骨鉱質生成物における改良に関する。

屠殺動物の骨は、大量に入手可能な、安価な原料物質である。これらは、コラー ゲン組織によって結合された極微結晶ヒドロキシルアパタイト５０〜６０％を含 有し、またかなりの量の蛋白性物質およびその他の物質を含みさらに脂肪および 筋肉組織を伴っている。それが生物学的に形成された結晶構造をもつとの観点か ら、それは生体への適合性の高い人工骨置換体として考慮することもできる。そ の大きな表面積比により、それはまた、たとえば吸着剤または徐放性医薬の支持 体としても使用できる。

天然の骨鉱質は、特定の程度の結晶化度、晶癖およびサイズ（不規則な板状形態 、厚さ５〜１０ｎ■、長さ１０〜５０ｎ■）ならびにカルシウム対リン酸比（カ ルシウム３７．５〜３８．０％、リン１５．５〜１９．０％）から生じる表面の 化学的特性を有するヒドロキシアパタイト様りリスタリットからなる。天然の骨 鉱質中にはまた、少量の非結晶質と、鉱物質Ｂｒｕｓｈｉｔｅおよび１ｈｉｔｌ Ｏｃｋｉｔｅを含む他のリン酸カルシウム結晶相、ならびにリン酸オクタカルシ ウムも存在する。骨の無機相は、自然に生じまた有機相の除去によう′″ｃｃ生 成クリスタリット間の超微細構造空隙（１０〜１００ｎ■）を包含する多孔部、 ならびに骨細胞小高、細管、血管溝、フォルクマシ管、およびハヴアース管（１ ００〜５００ｒｖ）を包含する顕微鏡的空間（１〜２０ミクロン）を含んでいる 。多孔性の指標である表面積比は、水銀ボロジメトリーで測定して５０〜１００ 　翼”　／　９１１の範囲である。骨鉱質の結晶化度はＸ線回折によってまた多 孔度ならびにクリスタリットの形態およびサイズは電子顕微鏡によって特性づけ られることができる。少量の非アパタイト性りリスタリットは熱重量測定によっ て検出できる。

しかしながら、本発明者らは、天然の骨鉱質の組成および構造は、これまでに製 造されたｉｎ　ｖｉｔｒｏで形成される生成物または天然に存在するヒドロキシ アパタイトによっては再現できないことを見出した。天然の骨鉱質の精製には、 ２種類の方法、すなわち焼成および溶媒抽出が提案されている。

骨の有機構成成分の灰化のための焼成時に必要な温度はかなり高い。これは鉱質 部分の大規模な再結晶を招き、はるかに粗大な結晶が形成する。このようにして 形成された鉱質の表面積比は比較的小さい。すなわち、このような材質は移植時 に容易に改変して新しい骨を形成することがなく、これはある目的には容認でき るとしても移植体はいつまでも改変されないままになる。

抽出処理では、脱脂した骨から適当な溶媒で蛋白質が抽出される。得られた骨鉱 質はついで洗浄して溶媒を除去する。

いずれの場合も、天然の骨から有機不純物が除去されると骨鉱質のみが残り、鉱 質の強度は著しく低下し、その結果、精製された骨鉱質の個々の細片はきわめて もろくなる。これは、この材料の取扱いを困難にし、移植に対して望ましくない 影響を生じる。しかしながら本発明者らは、少なくともその表面に非抗原性で移 植時に吸収可能なゼラチンまたはコラーゲンのような巨大分子物質を供給するこ とにより、もろい骨鉱質に適当な強度を付与できることを発見した。

本発明は、医学的に使用するための精製粒子状骨鉱質生成物を提供するものであ り、その鉱質粒子は、すべての内因性有機物質を実質的に含有せず、少な（もそ の表面には吸収可能な、生理的に適合性のある天然または合成巨大分子物質を有 する。

巨大分子物質は、生成物の製造および使用時の処理性を改良するために、個々の 粒子それぞれに含浸させることもできる。その場合、巨大分子物質と精製前鉱質 の重量比は１：１０以上好ましくは１：８以上、４：１以下好ましくは１：２以 下とするのが有利である。巨大分子物質は骨鉱質の多孔性構造に浸透し、天然の 骨に以前存在した天然の蛋白性物質の一部を効果的に置換する。これは、強度を 付与するが、また骨鉱質の移植時に免疫組織学的反応を与えることにもなる。

巨大分子物質はゼラチンまたはコラーゲンのような蛋白質でもよく、またこれは さらに強度を付加し、抗原性から解放するために架橋することもできる。すなわ ち、たとえばゼラチン、好ましくは骨ゼラチンを０．２〜２重量％たとえば約０ ．６％のホルムアルデヒドで架橋できる。

他の架橋剤としては他のアルデヒドたとえばグリオキザールおよびグルタルアル デヒド、ならびに二官能性分子、たとえばヘキザメチレンジイソシアネートのよ うなジイソシアネート、ジエポキシドおよびペルオキシドを挙げることができる 。架橋剤は完全に反応して架橋生成物中にそのまま残らないものでなければなら ない。

巨大分子物質はまた、デキストランもしくはアガロースのような多糖類または乳 酸ポリエステルのような合成ポリマーであってもよい。

巨大分子物質はまた、それから整量品を形成できる粒子状骨鉱質のマトリックス を供給するために使用することもできる。この場合、繊維性巨大分子物質たとえ ば繊維性コラーゲンとくにＩ型またはＩ−Ｉ［［型をゲル形成巨大分子物質たと えばゼラチンとともに使用することがと（に好ましい。繊維性物質と骨鉱質の重 量比は、たとえば１：２０〜１：３２の範囲たとえば約１＝１０とする。ゲル相 の量は骨鉱質の２〜８重量％たとえば約５％とするのが有利である。ゲル相とし てゼラチンを用いる場合には、軽度に、たとえば約０．２％のホルムアルデヒド で架橋してもよい。

本発明によって処理された骨鉱質、とくにコラーゲンのような繊維性蛋白質で処 理した骨鉱質はコートしていない骨鉱質粒子に比べて粒子移動の問題がはるかに 起こりにくいことが明らかにされた。

本発明の骨鉱質生成物は、リモデリング移植組織または人工骨置換体として、た とえばヒップ修正、たとえば外傷による骨損失の復元、顎顔面補綴におけるリモ デリングまたは歯周欠損および抜歯ソケットの充填、鼻梁の隆起を包含する整形 外科手術に使用できる。すなわち、本発明の含浸粒子状物質は、骨の様々な窩洞 の充填に使用可能で、そのもろさの低減はその処理および充填操作に重要な手助 けとなる。

本発明の繊維性マトリックスの態様は、骨リモデリングのための塑造された型の 調製に適している。通常はシート状の形態の乾燥マトリックス物質を適当なサイ ズに切断し、湿らせてマトリックス物質を軟らか（して、所望の型を作ることが できる。

精製された骨鉱質は、たとえば国際特許出願１０８６１０７２６５　（ＰＣＴ／ ＧＢ　８６１００３１０）に記載されたような生成物であってよい。このような 生成物は、粒状の骨たとえばウシ大腿骨を厳密に脱脂し、アンモニアまたは有機 アミンで処理して残った蛋白質を分解し、ついで徹底的に水洗して製造できる。

このような骨鉱質は使用時にも吸収性を維持して、リモデリング過程を助ける。

精製前鉱質は、粒状海綿骨または皮質骨を、たとえば９００℃で２４時間焼成し て製造することも提案されている。

このような焼成前鉱質は、永久的な、非吸収性移植組織が必要な場合、たとえば 鼻梁の隆起時には有用である。

いずれの方法でも、有機物質の除去後には骨は極度にもろくなり、その強度は本 発明の処置によりて著しく改良される。

骨を上述の国際特許出願に指摘されているように、薬剤担体として使用しようと する場合には、骨組織には１種または２種以上の吸着された薬剤または他の生理 活性物質を支持させるのが便利である。

骨組織に吸着させることができる生理活性物質は、少なくとも一部分水に溶解す ることが好ましく、抗生物質のような抗細菌性物質、たとえばペニシリン類、セ ファロスポリン類、アミノグリコシド類等、スルホンアミド類およびとくに、ホ ルムアミドのタウリンアミドまたはＮ−置換タウリンアミドとの縮合生成物が包 含される。

後者の化合物は、式 〔式中、Ｒ１は水素または０１−４アルキル基であり、Ｒ１は水素または式 （式中、ＲＩは上述の意味を有する）で示される基である〕で表わすことができ る。

式（Ｉ）においてＲ１およびＨｚがいずれも水素である化合物はタウラルタムで あり、一方、Ｒ１が水素、Ｒ２が式（ｎ）である化合物はタウロリジンである。

これらの化合物はメチル転位剤として作用し、グラム陰性およびグラム陽性細菌 の両者の破壊に有効なだけではなく、細菌によって産生されるエンドトキシンお よびエキソトキシンの両者を不活性化するのに有効である。

他の有用な生理活性物質は、骨再生を補助することができる蛋白質およびポリペ プチド、とくに骨マトリックスおよび骨細胞から誘導される非コラーゲン性蛋白 質が包含される。これらには、有糸分裂誘導因子たとえば骨増殖因子および形態 発生または血管形成因子ならびに悪性化骨増殖因子が包含される。天然の骨マト リックスからの増殖因子たとえば骨素またはさらに好ましくはオステオボイエチ ンがとくに有利である。

生理活性物質は交互にまたは付加的に巨大分子物質たとえば含浸ゼラチン中に導 入させることも可能である。

これは上に掲げた骨増殖因子のような蛋白質の場合にと（、に適している。

骨鉱質は通常、平均直径が０．１〜１０１１の範囲の粒子の形態をしている。海 綿骨の細片は一般に上限のサイズ範囲、たとえば直径２〜ｌＱｍｍであり、整量 された挿入体を提供できる。このような海綿骨はその内部の孔部のサイズが大き いことからとくにもろく、本発明の処理による恩恵は著しい。コラーゲン繊維中 に導入するための粒子は一般に皮質骨から得られ、サイズ範囲は０．１〜０，３ ■、好ましくは０．２５〜２■である。骨鉱質粒子の緊密な充填には、２種もし くはそれ以上の粒子サイズたとえば０．２５〜１冨諺と１〜２１の粒子の混合物 、または広範囲のサイズたとえば０．２５〜・２１℃ｍの混合物を使用するのが 有利である。

精製前鉱質は、たとえば、上述の国際特許出願に記載された方法で得ることがで きる。すなわち、たとえば、脂肪は１種または２種以上の慣用の脂肪溶媒、エー テル類たとえばジエチルエーテル、ケトン類たとえばアセトン、炭化水素または ハロゲン化炭化水素たとえばヘプタンもしくはメチルシクロヘキサンまたはトル エンを用いて除去できる。

トルエンのような抽出溶媒は、さらに操作を進める前にエタノールのような水混 和性溶媒による中間抽出で除去するのが有利である。コラーゲン物質は蛋白分解 剤、たとえばグリセロール中水酸化カルシウムのような塩基、有機塩基たとえば エチレンジアミンのようなアミン、またはホルムアミドのようなアミドを、好ま しくは加温下に溶解させることができる。このような試剤は水洗による除去が容 易なように水混和性であることが好ましい。

還流エチレンジアミンで抽出した骨を用いて、とくに良好な結果が得られている 。

抽出は、各段階で必要に応じて溶媒を変更して、も早物質が抽出されなくなるま で、たとえば１もしくは２週間までの期間、続けるのが有利である。最初の蛋白 質除去後、この段階では抽出前よりも骨は容易に折れるので、さらに細粉化する のが有利である。塩基による処理後、過剰の溶媒は、たとえば蒸発および／また は適当ならば水洗によって厳重に除去する。水洗は、すべての溶媒と溶解した物 質が確実に除去されるように、たとえば１００℃で長時間にわたって行われる。

この物質は通常乾燥工程に付される。この段階でこの物質は、たとえば熱処理に よって滅菌するのが便利である。この処理ではさらに精製も行われる。生理活性 物質の吸収および／または吸着は、処理された骨鉱質をその水溶液中に、好まし くは滅菌条件下に浸漬して行うのが好ましい。活性物質の濃度は、吸収および／ または吸着を促進するために比較的高（するのが好ましいが、それは一部には活 性物質の溶解度に依存するものである。

以下の実施例は本発明を単に例示するものである。

準備段階 ウシ大腿骨を熱水中で澄明になるまで煮沸し、５〜１０■の粒子サイズに細末化 し、ソックスレー装置を用いてトルエンにより還流下に２４時間抽出した。この 物質をさらにエタノールで抽出してトルエンを除去し、ついでエチレンジアミン と水の共沸混合物（８５：１５）を用いて加熱下に８日間、この間溶媒を数回交 換して有機物質がも早実質的に抽出されなくなるまで抽出した。抽出後、物質を 熱水により１００℃で１０〜１４日間、頻回に水を交換しながら洗浄した。生成 物を次に１００℃で風乾１ノた。

乾燥生成物をさらに、０．２〜２　ｍｍの平均粒子サイズに細末化し、オートク レーブ中で滅菌した。

直径が通常１（１＋ｍのウシ大腿海綿骨の細片は、最後の顆粒化を省略するほか は、同じ方法で精製した。

実施例　１ ゼラチン（食用、８号メツシュー　２８０９．　Ｂｌｏｏｍ）を蒸留水４５．２ ９に６０℃で溶解した。３５％ｗ／ｗホルムアミド３．０ｇをこの溶液に加えた 。この溶液がまだ温い間に、上述のようにして精製した。比較的大きな細片の脱 蛋白海綿骨１００９を加え、真空を適用しついで解放した。このような排出／解 放のサイクルを５回反復した。次に、混合物を７日間室温に放置したのちゲルか ら分離し、真空中６０℃で乾燥した。処置した骨の細片はポリエチレン容器に充 填し、ガンマ−照射によって滅菌した。

結果は以下の表に示す。

１）脱脂海綿骨　６．４Ｎ／冒ｍ”　８．ＯＮ／＊＋１１２２）脱脂海綿骨（１ ）の脱蛋白物質　２．５　Ｎ／ｍｍ２０．８　Ｎ／胃戴２コラーゲン繊維フェル ト２．０ｇを、ブレングー中、蒸留水５００ｇとともに細末化した。この分散液 を遠心分離して、上澄水を除去した。得られたコラーゲン繊維スラリーに、上述 の操作で精製した顆粒化ウシ皮質骨１７．５９を加え、ついで完全に混合し、吸 引して（７０ｍｍ）水を除去した。

顆粒化骨の粒子サイズは０．５〜１．ＯＩであった。水の除去後、９％ｗ／ｗゼ ラチン水溶液５ｍｌを加え（３５％ホルムアルデヒド水溶液０．６％で架橋）、 混合物を再び吸引乾燥した。

スポンジ状の塊を細片に切断し、真空中６０℃で乾燥した。スポンジの細片をポ リエチレン容器に充填し、ガンマ−照射によって滅菌した。

実施例　３ ホルムアルデヒドの代わりニ３０％ｗ／ｗグリオキザール３９を用いるほかは実 施例１記載の操作を反復する。

実施例　４ サイズ１〜２ｃｍの脱蛋白、脱脂骨の細片を医用コラーゲンの１％ｗ／ｗ溶液に 浸漬する。真空の適用および解放を連続して５回（り返す。室温で１時間浸漬し たのち、骨の細片の水を切り、ついで真空下６０℃で乾燥する３、この物質をポ リスチレン容器に充填し、２５ｋＧｙガンマ−線照射によって滅菌する。

実施例　５ １％コラーゲン溶液に１１あたり２ｇの３５％Ｗ／Ｗホルムアルデヒド溶液を加 えこの溶液を用いて実施例４をくり返す。

さらに別の例では、ホルムアルデヒド溶液を同量の３゜％ｗ／ｗグリオキザール 水溶液によって置換した。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成３年２月１８日

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．医療用の精製粒子状骨鉱質生成物であってその鉱質の粒子はすべての内因性 有機物質を実質的に含有せず、少なくともその表面には吸収可能な生理的に適合 性のある天然または合成巨大分子物質を有する生成物。
2. ２．個々の粒子それぞれに巨大分子物質が含浸されている請求項１記載の生成物 。
3. ３．巨大分子物質と精製骨鉱質の重量比は１：１０〜４：１の範囲にある請求項 ２記載の生成物。
4. ４．巨大分子物質と精製骨鉱質の重量比は１：８〜１：２の範囲にある請求項２ 記載の生成物。
5. ５．巨大分子物質は蛋白質または多糖類である請求項１〜３のいずれかに記載の 生成物。
6. ６．巨大分子物質は骨ゼラチンである請求項５記載の生成物。
7. ７．巨大分子物質はデキストランである請求項５記載の生成物。
8. ８．巨大分子物質は０．２〜２重量％のホルムアルデヒドで架橋されたゼラチン である請求項５記載の生成物。
9. ９．巨大分子物質は粒子状骨鉱質に対するマトリックスを提供する請求項１記載 の生成物。
10. １０．巨大分子物質は繊維性である請求項９記載の生成物。
11. １１．繊維性巨大分子物質はコラーゲンである請求項１０記載の生成物。
12. １２．巨大分子物質はゲル形成巨大分子物質を包含する請求項９〜１１のいずれ かに記載の生成物。
13. １３．繊維性物質と骨鉱質の重量比は１：２０〜３：２０の範囲にある請求項１ ０〜１２のいずれかに記載の生成物。
14. １４．ゲル相の量は骨拡質の２〜８重量％である請求項１２または１０記載の生 成物。
15. １５．精製骨鉱質は粒子状の骨の厳密な脱脂およびそのアンモニアまたは有機ア ミン処理による残留した蛋白質の分解ついで徹底的な水洗によって製造される請 求項１〜１４のいずれかに記載の生成物。
16. １６．骨鉱質は１種または２種以上の吸着された薬剤または他の生理活性物質を 支持する請求項１〜１５のいずれかに記載の生成物。
17. １７．骨鉱質はタウロリジンおよび／またはタウラルタムを支持する請求項１６ 記載の生成物。
18. １８．骨鉱質または巨大分子物質は１種または２種以上の骨再生を補助できる蛋 白質またはポリペプチドを支持する請求項１６記載の生成物。
19. １９．蛋白質またはポリペプチドは、有糸分裂誘導因子、形態発生もしくは血管 形成増殖因子、悪性化骨増殖因子、骨素またはオステオポイエチンを包含する請 求項１６記載の生成物。
20. ２０．平均直径が０．１〜１０ｍｍの範囲にある粒子の形態である請求項１〜１ ９のいずれかに記載の生成物。
21. ２１．請求項１記載の骨鉱質生成物のリモデリング移植骨または人工骨置換体と しての使用。