JPH0534020B2 - - Google Patents

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JPH0534020B2
JPH0534020B2 JP1331223A JP33122389A JPH0534020B2 JP H0534020 B2 JPH0534020 B2 JP H0534020B2 JP 1331223 A JP1331223 A JP 1331223A JP 33122389 A JP33122389 A JP 33122389A JP H0534020 B2 JPH0534020 B2 JP H0534020B2
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Japan
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pores
porous
calcium phosphate
bone
pore
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Takeshi Momotomi
Yoshitaka Ookubo
Hiroyasu Takeuchi
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Mitsubishi Materials Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
<産業上の利用分野> 本発明は、新生骨の形成を促進し、生体親和性
に優れ、且つ高強度を有するリン酸カルシウム質
多孔体骨補填材に関する。 <従来の技術> 従来骨欠損部及び骨空〓部等に充てんし、新生
骨を形成するための三次元網目構造を有する多孔
体は種々開発がなされており、例えば特開昭56−
166843号公報には、新生骨が生成しやすい凹凸部
を有する空孔チヤンネルを備えた三次元網目構造
の骨欠損部及び骨空〓部充てん材が提供されてい
る。またリン酸カルシウム原料スラリーに、過酸
化水素等の発泡剤を添加して発泡させる発泡法多
孔質骨補填材等も知られている。 しかしながら、前記骨欠損部及び骨空〓部充て
ん材は、均一な気孔径を有するものの強度が十分
でなく、また前記発泡法多孔質骨補填材では、気
孔が不連続であり、且つ気孔に方向性があるため
骨芽細胞ぎ侵入しにくいという欠点がある。 <発明が解決しようとする課題> 従つて本発明の目的は、生体親和性に優れ、新
生骨の形成を促進し得る高強度なリン酸カルシウ
ム質多孔体骨補填材を提供することにある。 <課題を解決するための手段> 本発明によれば、骨芽細胞が多孔体中心部まで
侵入し得る連通した空孔チヤンネルを有する三次
元網目構造のリン酸カルシウム質多孔体であつ
て、該多孔体骨格に、孔径0.5μm以下の細孔を有
し、且つ該細孔の気孔率が、前記空孔チヤンネル
及び細孔の気孔全体に対して、5〜50%であるリ
ン酸カルシウム質多孔体骨補填材が提供される。 以下本発明を更に詳細に説明する。 本発明のリン酸カルシウム質多孔体骨補填材
は、連通した空孔チヤンネルを有し、且つ特定の
気孔率を有する孔径0.5μm以下の細孔が、多孔体
骨格に形成されることを特徴とする。 本発明において、多孔体を形成するリン酸カル
シウム化合物としては、CaHPO4・2H2O若しく
はCaHPO4、Ca3(PO4)2、Ca5(PO4)3OH、Ca4O
(PO4)2、CaP4O11、Ca(PO3)2、Ca2P2O7、Ca
(H2PO4)2・H2O等を挙げることができ、単独若
しくは2種以上の混合物として用いることができ
る。これらの化合物のうち、リン酸三カルシウム
〔Ca3(PO4)2〕、ヒドロキシアパタイト〔Ca5
(PO4)3OH〕、リン酸四カルシウム〔Ca4O
(PO4)2〕を用いた場合に特に新生骨の生成が早
く、好ましい化合物であるといえる。最も好まし
い化合物はこれらの中でも特に新生骨の生成が早
いヒドロキシアパタイトであり、中でも500℃以
上、特に好ましくは700〜1250℃で熱処理して得
たヒドロキシアパタイトが特に新生骨と生成が早
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し得るリン酸カルシウ
ム化合物は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。 本発明では前記リン酸カルシウム化合物を多孔
体として用い、多孔体骨格に孔径0.5μm以下の細
孔を設ける。ここで第1図に示す本発明のリン酸
カルシウム質多孔体骨補填材1部拡大断面図によ
り空孔チヤンネルと細孔との関係を説明する。第
1図において、1はリン酸カルシウム化合物の焼
結体であつて、多孔体骨格を示し、2は多孔体内
において、連通する空孔チヤンネルを示す。前記
多孔体骨格1には、孔径0.5μm以下の細孔3が設
けられており、前記空孔チヤンネル2に侵入する
骨芽細胞が細孔3にも侵入し、従来にない優れた
生体親和性及び早い新生骨の形成を期待すること
ができる。尚第1図に表わされるリン酸カルシウ
ム質多孔体骨補填材1部拡大断面図は、説明のた
めに平面的に示されているが、実際には三次元網
目構造を有する多孔体である。前記細孔の孔径が
0.5μmを超える場合には、細胞の増殖性が低下す
るので好ましくない。また前記細孔の気孔率は、
空孔チヤンネル及び細孔の気孔全体に対して5〜
50%の範囲である。前記細孔の気孔率が5%未満
の場合には、細胞の初期付着性が悪くなり、また
50%を超える場合には、多孔体強度が低下し、実
用性に問題が生じるので前記範囲とする必要があ
る。また空孔チヤンネル及び細孔の合計気孔率
は、40〜97%であるのが好ましい。前記空孔チヤ
ンネルは、骨芽細胞が多孔体中心部まで侵入し得
るように連通しておれば、特に限定されるもので
はないが、骨芽細胞の侵入を更にスムーズにする
ために好ましくは孔径50μm以上であるのが望ま
しい。 本発明のリン酸カルシウム質多孔体骨補填材
は、前記連通した空孔チヤンネルを有し、且つ特
定の細孔を有するので、ほぼ均等な三次元方向か
らの強度を備え、好ましくは前記三次元方向から
の強度が夫々50Kg/cm2以上である多孔体骨補填材
であるのが望ましい。 本発明のリン酸カルシウム質多孔体骨補填材を
調製するには、例えば前記リン酸カルシウム化合
物をスラリーとし、該スラリーに、ポリビニルア
ルコール、メチルセルロース、デンプン、シヨ糖
等の可燃性有機物とリン酸カルシウム系微粉末と
を添加して混合した後、過酸化水素、尿素、ドラ
イアイス、硝酸アンモニウム等の発泡剤を加え
て、発泡リン酸カルシウム質スラリーを製造す
る。次いで該発泡リン酸カルシウム質スラリー
を、空孔チヤンネルが連続しており、三次元網状
構造を有するウレタンホーム等の多孔体有機質樹
脂に注入又は含浸させた後、乾燥し、該多孔体有
機質樹脂を除去するために加熱する方法等により
得ることができる。前記方法において、発泡リン
酸カルシウム質スラリーの平均粒径は好ましくは
0.1〜20μmであり、リン酸カルシウム系微粉末の
粒径は0.1〜30μmであるのが好ましい。また該ス
ラリーに添加するリン酸カルシウム系微粉末及び
可燃性有機物の配合割合は、発泡リン酸カルシウ
ム質スラリー全体に対して、夫々0.1〜50重量%
であるのが好ましく、また発泡剤を1.0〜20重量
%添加するのが好ましい。この際発泡リン酸カル
シウム質スラリー全体は、100重量%となるよう
に調整する。更に前記乾燥及び加熱は、各成分の
種類により異なるが、乾燥する場合30〜110℃に
て、12〜160時間行うのが好ましく、また加熱は
500〜1250℃にて行うのが望ましい。この際乾燥
及び加熱は、数回に分割して行うこともできる。
前記方法において、加熱工程を行うことにより、
多孔質有機質樹脂が焼失して、空孔チヤンネルが
連続気孔となり、しかも加熱の際に発泡剤により
発生する気孔が、スラリー内に拘束されるので、
均一な細孔を多孔質骨格に形成することができ
る。 <発明の効果> 本発明のリン酸カルシウム質多孔体骨補填材
は、骨芽細胞が多孔体中心部にまで侵入し得る連
通した空孔チヤンネル及び多孔体骨格に特定な細
孔を設けているので、生体親和性に優れており、
新生骨の形成を速やかに行うことができる。ま
た、三次元方向からの機械的強度もほぼ均等に優
れているので、今後従来の多孔体骨補填材に変つ
ての使用が期待される。 <実施例> 以下本発明を実施例及び比較例により更に詳細
に説明するが、本発明はこれらに限定されるもの
ではない。 実施例 1 平均粒径2μmのヒドロキシアパタイトスラリ
ー450gに、粒径1〜20μmのヒドロキシアパタ
イト微粉末150g及びポリビニルアルコール粉末
20gを添加して混合した後、30重量%過酸化水素
水24c.c.を加えて発泡リン酸カルシウム質スラリー
を調製した。次いで得られたスラリーをウレタン
ホームに注入し、乾燥機により110℃24時間の条
件で発泡、乾燥を行つた。次に得られた乾燥物
を、商品名「ボツクス炉」(光洋リンドバーグ(株)
製)の電気炉内に移し、室温〜500℃まで1℃/
分で昇温し、続いて500〜900℃まで2℃/分で昇
温した。その後900℃で3時間保持した後、5
℃/分で室温まで降温し、多孔体骨補填材を得
た。得られた多孔体骨補填材中の多孔体骨格に存
在する孔径0.5μm以下の細孔の気孔率をポロシメ
ータ(島津製作所株式会社製)により測定したと
ころ34.4%であつた。また全気孔(平均径100μm
の連続する空孔チヤンネルと細孔との合計)の気
孔率は55%であつた。更に得られた多孔体骨補填
材を10×10×10mmに切り出し、上部、下部及び横
部の3方向から力を加えた際の圧縮強度を測定し
たところ、上部162.2Kg/cm2、下部170.0Kg/cm2、
横部157.7Kg/cm2であつた。 実施例 2 孔径0.5μmの細孔が全気孔に対して、5%、35
%及び50%となるように調製した以外は、実施例
1と同様に多孔体骨補填材を製造した。次いで得
られた多孔体骨補填材を夫々0.5〜10mmに粉砕し、
1.4φcm×2.3Lcmのカラム(Pharmacia株式会社
製)に充填した後、該カラムに3T3−E1細胞
106/c.c.を3c.c.流し、通過した溶液中の細胞の残
存率を測定した。その結果を表1に示す。 比較例 1 孔径0.5μmの細孔が全気孔に対して、1%、70
%となるように調製した以外は実施例2と同様に
多孔体骨充填材を夫々製造し、試験を行つた。そ
の結果を表1に示す。
【表】 表1より、孔径0.5μmの細孔の全気孔に対する
気孔率が5〜50%の範囲では、細胞の付着性が良
好であることが判つた。 実施例 3 実施例1で製造した多孔体骨補填材を5×5×
5mmに切断し、ビーグル犬の脛骨に埋入した。4
週間後、多孔体骨補填材を取り出し、切断して、
切断面の新生骨量を観察したところ、良好に新生
骨が形成されていることが判つた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のリン酸カルシウム質多孔体
骨補填材の1部拡大断面図である。 1……多孔体骨格、2……空孔チヤンネル、3
……細孔。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 骨芽細胞が多孔体中心部まで侵入し得る連通
    した空孔チヤンネルを有する三次元網目構造のリ
    ン酸カルシウム質多孔体であつて、該多孔体骨格
    に、孔径0.5μm以下の細孔を有し、且つ該細孔の
    気孔率が、前記空孔チヤンネル及び細孔の気孔全
    体に対して、5〜50%であるリン酸カルシウム質
    多孔体骨補填材。
JP1331223A 1989-12-22 1989-12-22 リン酸カルシウム質多孔体骨補填材 Granted JPH03191963A (ja)

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