JPH06245990A - 生体活性セメント - Google Patents
生体活性セメントInfo
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- JPH06245990A JPH06245990A JP5321860A JP32186093A JPH06245990A JP H06245990 A JPH06245990 A JP H06245990A JP 5321860 A JP5321860 A JP 5321860A JP 32186093 A JP32186093 A JP 32186093A JP H06245990 A JPH06245990 A JP H06245990A
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- Dental Preparations (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 早期に自己硬化して人工生体材料を接着固定
することができる上に、生体骨と化学的に結合するとと
もに生体内で長期間に亙って安定性を有し、しかも機械
的強度が劣化することのない生体活性セメントを提供す
ること。 【構成】 Caを含む無アルカリガラス粉末から成るフ
ィラーと、親水性を有するジメタクリレートを含むモノ
マーと、重合開始剤と、重合促進剤とからなる生体活性
セメントであり、その硬化体が体液と接触すると、表面
に水酸アパタイト層を形成する性質を有している。
することができる上に、生体骨と化学的に結合するとと
もに生体内で長期間に亙って安定性を有し、しかも機械
的強度が劣化することのない生体活性セメントを提供す
ること。 【構成】 Caを含む無アルカリガラス粉末から成るフ
ィラーと、親水性を有するジメタクリレートを含むモノ
マーと、重合開始剤と、重合促進剤とからなる生体活性
セメントであり、その硬化体が体液と接触すると、表面
に水酸アパタイト層を形成する性質を有している。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、整形外科や歯科の分野
で用いられるインプラント材の固定等に使用される生体
活性セメントに関するものである。
で用いられるインプラント材の固定等に使用される生体
活性セメントに関するものである。
【0002】
【従来の技術】整形外科分野において、骨折や骨腫瘍に
よって部分的に骨が欠損し、また手術によって骨の一部
を削除する場合がある。一方、歯科の分野において、抜
歯や歯槽膿漏等によって顎骨に欠損を生じる場合もあ
る。これらの場合には、欠損しあるいは切除した部所を
修復するために、金属、セラミックス、結晶化ガラス等
からなるインプラント材が使用される。
よって部分的に骨が欠損し、また手術によって骨の一部
を削除する場合がある。一方、歯科の分野において、抜
歯や歯槽膿漏等によって顎骨に欠損を生じる場合もあ
る。これらの場合には、欠損しあるいは切除した部所を
修復するために、金属、セラミックス、結晶化ガラス等
からなるインプラント材が使用される。
【0003】このようなインプラント材は修復部に早期
に且つ適合性良く埋入固定されることが望ましい。この
ためにはインプラント材を修復部の形状に合わせて研削
し又は加工する必要がある。しかしながら、このような
研削や加工を精確に施すことは非常に困難である。
に且つ適合性良く埋入固定されることが望ましい。この
ためにはインプラント材を修復部の形状に合わせて研削
し又は加工する必要がある。しかしながら、このような
研削や加工を精確に施すことは非常に困難である。
【0004】このため、かかるインプラント材を使用す
る場合には、インプラント材と生体骨とを接着し固定す
るために、一般に生体用セメントが使用されている。こ
のような生体用セメントとしては、例えば、整形外科分
野では、ポリメチルメタクリレート(PMMA)セメン
トが広く使用されている。また、歯科分野では、リン酸
亜鉛セメントやカルボキシレートセメントが使用されて
いる。
る場合には、インプラント材と生体骨とを接着し固定す
るために、一般に生体用セメントが使用されている。こ
のような生体用セメントとしては、例えば、整形外科分
野では、ポリメチルメタクリレート(PMMA)セメン
トが広く使用されている。また、歯科分野では、リン酸
亜鉛セメントやカルボキシレートセメントが使用されて
いる。
【0005】上記した各種の生体用セメントは、インプ
ラント材とは強固に接着することができる。しかし、こ
れらの生体用セメントは、生体骨との間に緩みが生じた
り、周囲組織に炎症反応を引き起こす虞れがある。
ラント材とは強固に接着することができる。しかし、こ
れらの生体用セメントは、生体骨との間に緩みが生じた
り、周囲組織に炎症反応を引き起こす虞れがある。
【0006】このような事情の下、生体骨と化学的に結
合するように、生体活性材料をフィラーとして加えた生
体用セメントが種々提案されている。例えば、特公昭5
4−42384号には、ポリメチルメタクリレート(P
MMA)セメントにK2 O−Na2 O−CaO−MgO
−SiO2 −P2 O5 系結晶化ガラス粉末を加えてなる
セメントが開示されている。
合するように、生体活性材料をフィラーとして加えた生
体用セメントが種々提案されている。例えば、特公昭5
4−42384号には、ポリメチルメタクリレート(P
MMA)セメントにK2 O−Na2 O−CaO−MgO
−SiO2 −P2 O5 系結晶化ガラス粉末を加えてなる
セメントが開示されている。
【0007】また、特表昭62−503148号には、
2,2−ビス[4−(3メタクリロキシ−2−ハイドロ
キシプロポキシ)フェニル]プロパン(以下、Bis−
GMAと呼ぶ)をベースとするモノマーに、アパタイト
粉末を、あるいは必要に応じて更にバイオガラス粉末を
加えてなるセメントが開示されている。
2,2−ビス[4−(3メタクリロキシ−2−ハイドロ
キシプロポキシ)フェニル]プロパン(以下、Bis−
GMAと呼ぶ)をベースとするモノマーに、アパタイト
粉末を、あるいは必要に応じて更にバイオガラス粉末を
加えてなるセメントが開示されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したよ
うな従来の生体用セメントは、生体骨との結合の度合
い、結合強度、硬化後のセメント硬化体自体の強度及び
/又は硬化体の化学的安定性等において未だ充分に満足
のいくものではなかった。
うな従来の生体用セメントは、生体骨との結合の度合
い、結合強度、硬化後のセメント硬化体自体の強度及び
/又は硬化体の化学的安定性等において未だ充分に満足
のいくものではなかった。
【0009】例えば、特公昭54−42384号に開示
された生体用セメントは、生体骨との結合強度が充分で
はないとの欠点がある。本発明者等はその原因を究明し
たところ、セメントが硬化すると、硬化体内部に髄液、
リンパ液、唾液等の体液が浸入しないため、結晶化ガラ
ス粉末が生体活性を示すことができないことによるもの
であった。更に、このことは、モノマー(メチルメタク
リレート、以下MMAと呼ぶ)に殆ど親水性がないこと
によるものであることも判明した。
された生体用セメントは、生体骨との結合強度が充分で
はないとの欠点がある。本発明者等はその原因を究明し
たところ、セメントが硬化すると、硬化体内部に髄液、
リンパ液、唾液等の体液が浸入しないため、結晶化ガラ
ス粉末が生体活性を示すことができないことによるもの
であった。更に、このことは、モノマー(メチルメタク
リレート、以下MMAと呼ぶ)に殆ど親水性がないこと
によるものであることも判明した。
【0010】この他にも、上記MMAは線状重合するた
め、硬化体自身の強度も低くなるという欠点もある。
め、硬化体自身の強度も低くなるという欠点もある。
【0011】更にまた、この特公昭54−42384号
に開示された生体用セメントがフィラーとして用いてい
る結晶化ガラスは、Na2 OやK2 Oのアルカリ成分を
含んでいるために、化学的耐久性も良好とはいえず、生
体活性も不充分なものであった。
に開示された生体用セメントがフィラーとして用いてい
る結晶化ガラスは、Na2 OやK2 Oのアルカリ成分を
含んでいるために、化学的耐久性も良好とはいえず、生
体活性も不充分なものであった。
【0012】これに対して、特表昭62−50314号
に開示された生体用セメントが硬化剤として使用してい
るBis−GMAは、親水性が高いものである。従っ
て、上述した我々の知見によれば、この生体用セメント
は硬化体内部に体液が浸入し易いものであり、生体骨と
も化学的に結合し得るはずである。しかしながら、本発
明者等が検討したところでは、充分な結合強度は得られ
ていなかった。これは、この生体用セメントがフィラー
として使用しているアパタイトの生体活性が低いため、
アパタイト粉末を単独で用いている場合には、生体骨と
の結合速度が遅く、結合力も弱いものとなるからであ
る。また、バイオガラス粉末を併用した場合には、生体
骨との結合速度は速くなるが、ガラス中に含まれるNa
2 Oが溶出し易いために、バイオガラス粉末表面に厚く
脆いシリカゲル層が形成される結果、生体骨と強固に結
合することが難しくなる。加えて、バイオガラスは化学
的耐久性が低いため、溶出したNa+ イオンによって体
液のpHが上がり、周辺組織に悪影響を及ぼすおそれが
ある。また体液に触れる状態で長期間埋入れしておくと
ガラス粉末が崩壊してしまい、セメント硬化体自身が強
度劣化をきたすという問題もある。
に開示された生体用セメントが硬化剤として使用してい
るBis−GMAは、親水性が高いものである。従っ
て、上述した我々の知見によれば、この生体用セメント
は硬化体内部に体液が浸入し易いものであり、生体骨と
も化学的に結合し得るはずである。しかしながら、本発
明者等が検討したところでは、充分な結合強度は得られ
ていなかった。これは、この生体用セメントがフィラー
として使用しているアパタイトの生体活性が低いため、
アパタイト粉末を単独で用いている場合には、生体骨と
の結合速度が遅く、結合力も弱いものとなるからであ
る。また、バイオガラス粉末を併用した場合には、生体
骨との結合速度は速くなるが、ガラス中に含まれるNa
2 Oが溶出し易いために、バイオガラス粉末表面に厚く
脆いシリカゲル層が形成される結果、生体骨と強固に結
合することが難しくなる。加えて、バイオガラスは化学
的耐久性が低いため、溶出したNa+ イオンによって体
液のpHが上がり、周辺組織に悪影響を及ぼすおそれが
ある。また体液に触れる状態で長期間埋入れしておくと
ガラス粉末が崩壊してしまい、セメント硬化体自身が強
度劣化をきたすという問題もある。
【0013】本発明の目的は、早期に自己硬化して人工
生体材料を接着固定することができる上に、生体骨と化
学的に結合するとともに生体内で長期間に亙って安定性
を有し、しかも機械的強度が劣化することのない生体活
性セメントを提供することにある。
生体材料を接着固定することができる上に、生体骨と化
学的に結合するとともに生体内で長期間に亙って安定性
を有し、しかも機械的強度が劣化することのない生体活
性セメントを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、種々の研
究を行った結果、Caを含有する無アルカリガラス粉末
及び/又は結晶化ガラス粉末と、親水性を有するジメタ
クリレートとを組み合わせることにより、上記目的を達
成できることを見いだした。
究を行った結果、Caを含有する無アルカリガラス粉末
及び/又は結晶化ガラス粉末と、親水性を有するジメタ
クリレートとを組み合わせることにより、上記目的を達
成できることを見いだした。
【0015】即ち、本発明の生体活性セメントは、Ca
を含む無アルカリガラス粉末及び/又は結晶化ガラス粉
末から成るフィラーと、親水性を有するジメタクリレー
トを含むモノマーと、重合開始剤と、重合促進剤とから
なり、その硬化体が体液と接触すると、表面に水酸アパ
タイト層を形成する性質を有することを特徴とする。
を含む無アルカリガラス粉末及び/又は結晶化ガラス粉
末から成るフィラーと、親水性を有するジメタクリレー
トを含むモノマーと、重合開始剤と、重合促進剤とから
なり、その硬化体が体液と接触すると、表面に水酸アパ
タイト層を形成する性質を有することを特徴とする。
【0016】Caを含む無アルカリガラス粉末や結晶化
ガラス粉末は、生体内でCa2+イオンを溶出することが
できるものであることを要する。従って、重量百分率で
CaO 20−60重量%、SiO2 20−50重量
%、P2 O5 0−30重量%、MgO 0−20重量
%、CaF2 0−5%の組成を有するガラス粉末及び
結晶化ガラス粉末、特に重量百分率でCaO 40−5
0重量%、SiO2 30−40重量%、P2 O5 10
−20重量%、MgO 0−10重量%、CaF2 0
−2%を有するガラス粉末や結晶化ガラス粉末を使用す
ることが望ましい。
ガラス粉末は、生体内でCa2+イオンを溶出することが
できるものであることを要する。従って、重量百分率で
CaO 20−60重量%、SiO2 20−50重量
%、P2 O5 0−30重量%、MgO 0−20重量
%、CaF2 0−5%の組成を有するガラス粉末及び
結晶化ガラス粉末、特に重量百分率でCaO 40−5
0重量%、SiO2 30−40重量%、P2 O5 10
−20重量%、MgO 0−10重量%、CaF2 0
−2%を有するガラス粉末や結晶化ガラス粉末を使用す
ることが望ましい。
【0017】ガラス組成を上記の通り限定したのは次の
理由による。CaOが20%より少ないとCa2+イオン
が溶出し難くなって生体活性が低下し、60%より多い
と化学的耐久性が低下する。SiO2 が20%より少な
いと化学的耐久性が低下し、50%より多いと均質なガ
ラスが得難くなる。P2 O5 が30%より、MgOが2
0%よりそれぞれ多いと化学的耐久性が低下する。Ca
F2 が5%より多いと失透性が著しくなり、均質なガラ
スが得難くなる。
理由による。CaOが20%より少ないとCa2+イオン
が溶出し難くなって生体活性が低下し、60%より多い
と化学的耐久性が低下する。SiO2 が20%より少な
いと化学的耐久性が低下し、50%より多いと均質なガ
ラスが得難くなる。P2 O5 が30%より、MgOが2
0%よりそれぞれ多いと化学的耐久性が低下する。Ca
F2 が5%より多いと失透性が著しくなり、均質なガラ
スが得難くなる。
【0018】また、高強度のセメント硬化体を得るた
め、及び高い生体活性を得るためにガラス粉末や結晶化
ガラス粉末の粒径は小さいほど好ましく、具体的には6
5μm以下のものが好ましい。
め、及び高い生体活性を得るためにガラス粉末や結晶化
ガラス粉末の粒径は小さいほど好ましく、具体的には6
5μm以下のものが好ましい。
【0019】ガラス粉末や結晶化ガラス粉末をアルカリ
成分を含まないものに限定したのは以下の理由による。
即ち、ガラス粉末や結晶化ガラス粉末がアルカリ成分を
含むと、ガラスの化学的耐久性は著しく低下してしま
い、生体内への長期間に亙る埋入中に崩壊してしまう。
この結果、セメント硬化体そのものの強度も劣化してし
まうからである。加えて溶出したアルカリ成分によって
体液のpHが上昇し、周辺組織に悪影響を及ぼすおそれ
もある。また、アルカリ成分を含むと、これが溶出して
ガラス粉末表面に厚く脆いシリカゲル層が生じる結果、
生体骨と強固に結合することができなくなるという不都
合が生じる。
成分を含まないものに限定したのは以下の理由による。
即ち、ガラス粉末や結晶化ガラス粉末がアルカリ成分を
含むと、ガラスの化学的耐久性は著しく低下してしま
い、生体内への長期間に亙る埋入中に崩壊してしまう。
この結果、セメント硬化体そのものの強度も劣化してし
まうからである。加えて溶出したアルカリ成分によって
体液のpHが上昇し、周辺組織に悪影響を及ぼすおそれ
もある。また、アルカリ成分を含むと、これが溶出して
ガラス粉末表面に厚く脆いシリカゲル層が生じる結果、
生体骨と強固に結合することができなくなるという不都
合が生じる。
【0020】なお、ポリマーとの結合をより強固にでき
るので、ガラス粉末や結晶化ガラス粉末の表面をシラン
カップリング処理しておくのが好ましい。このために使
用できるシランカップリング剤としては、3−メタクリ
ルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−アミノエチ
ルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン等がある。
るので、ガラス粉末や結晶化ガラス粉末の表面をシラン
カップリング処理しておくのが好ましい。このために使
用できるシランカップリング剤としては、3−メタクリ
ルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−アミノエチ
ルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン等がある。
【0021】本発明において使用するモノマーには、親
水性を有するジタクリレートが含まれる。ジメタクリレ
ートは多官能性モノマーであり、重合すると架橋重合す
るため非常に機械的強度の高いポリマーとなる。なお、
親水性を有するモノマーとは、例えばOH基等の親水基
を有し、体液が材料内部に容易に入り込むことが可能で
あるものを意味している。かかる親水性を有するジメタ
クリレートの好適な例としてBis−GMAが挙げられ
る。Bis−GMAは入手が容易である点や生体為害性
が無い点からも生体用材料として好ましいモノマーであ
る。しかし、上述したように、OH基等の親水基を有
し、体液が材料内部に容易に入り込むことが可能なモノ
マーであれば、Bis−GMA以外のものでも良い。
水性を有するジタクリレートが含まれる。ジメタクリレ
ートは多官能性モノマーであり、重合すると架橋重合す
るため非常に機械的強度の高いポリマーとなる。なお、
親水性を有するモノマーとは、例えばOH基等の親水基
を有し、体液が材料内部に容易に入り込むことが可能で
あるものを意味している。かかる親水性を有するジメタ
クリレートの好適な例としてBis−GMAが挙げられ
る。Bis−GMAは入手が容易である点や生体為害性
が無い点からも生体用材料として好ましいモノマーであ
る。しかし、上述したように、OH基等の親水基を有
し、体液が材料内部に容易に入り込むことが可能なモノ
マーであれば、Bis−GMA以外のものでも良い。
【0022】なお、上記親水性を有するジメタクリレー
トの他に、必要に応じて他のモノマーを含んでもよい。
上記したBis−GMAを単独で使用すると、粘性が高
くて取扱いにくい場合がある。このため、例えば、トリ
エチレングリコールジメタクリレート(TEGDM
A)、ジエチレングリコールジメタクリレート(DEG
DMA)、エチレングリコールジメタクリレート(EG
DMA)等のモノマーを併用することが好ましい。ま
た、必要に応じて親水性が殆んどないモノマーを含んで
いても良い。親水性が殆んどないモノマーを併用して、
セメント硬化体表面の親水性をコントロールするためで
ある。かかるコントロール剤としては、具体的には、
2,2−ビス(4−メタクリロキシフェニル)プロパン
(BPDMA)、2,2−ビス(4−メタクリロキシエ
トキシフェニル)プロパン(Bis−MEPP)、及び
2,2−ビス(4−メタクリロキシポリエトキシフェニ
ル)プロパン(Bis−MPEPP)等が挙げられる。
トの他に、必要に応じて他のモノマーを含んでもよい。
上記したBis−GMAを単独で使用すると、粘性が高
くて取扱いにくい場合がある。このため、例えば、トリ
エチレングリコールジメタクリレート(TEGDM
A)、ジエチレングリコールジメタクリレート(DEG
DMA)、エチレングリコールジメタクリレート(EG
DMA)等のモノマーを併用することが好ましい。ま
た、必要に応じて親水性が殆んどないモノマーを含んで
いても良い。親水性が殆んどないモノマーを併用して、
セメント硬化体表面の親水性をコントロールするためで
ある。かかるコントロール剤としては、具体的には、
2,2−ビス(4−メタクリロキシフェニル)プロパン
(BPDMA)、2,2−ビス(4−メタクリロキシエ
トキシフェニル)プロパン(Bis−MEPP)、及び
2,2−ビス(4−メタクリロキシポリエトキシフェニ
ル)プロパン(Bis−MPEPP)等が挙げられる。
【0023】なおガラス粉末及び結晶化ガラス粉末とモ
ノマーとの混合比はいかなる割合でも可能である。但
し、セメント混練等の作業性の面からは、粉末とモノマ
ーの混合比は重量比にして30:70〜90:10の範
囲が望ましい。
ノマーとの混合比はいかなる割合でも可能である。但
し、セメント混練等の作業性の面からは、粉末とモノマ
ーの混合比は重量比にして30:70〜90:10の範
囲が望ましい。
【0024】上記重合開始剤としては、過酸化ベンゾイ
ル、トリ−n−ブチルボラン等を使用することができ
る。また、dl−カンファーキノン等の増感剤を用いる
ことにより光重合により硬化させることも可能である。
これらの重合開始剤が含まれる形態は種々考えられる
が、その添加量はセメント全体を100重量%として
0.01−2重量%が適当である。その添加量が0.0
1重量%より少ないと重合反応が進まないため硬化時間
が長くなり、セメントを混練する作業性が低下するから
である。また、2重量%より多いとモノマーの重合反応
が急速に起こるため硬化時間が短くなりすぎ、やはりセ
メントを混練する作業性が低下してしまうからである。
ル、トリ−n−ブチルボラン等を使用することができ
る。また、dl−カンファーキノン等の増感剤を用いる
ことにより光重合により硬化させることも可能である。
これらの重合開始剤が含まれる形態は種々考えられる
が、その添加量はセメント全体を100重量%として
0.01−2重量%が適当である。その添加量が0.0
1重量%より少ないと重合反応が進まないため硬化時間
が長くなり、セメントを混練する作業性が低下するから
である。また、2重量%より多いとモノマーの重合反応
が急速に起こるため硬化時間が短くなりすぎ、やはりセ
メントを混練する作業性が低下してしまうからである。
【0025】重合促進剤としては、ジメチル−p−トル
イジン、ジエチル−p−トルイジン、ジメチルアニリン
等の第3級アミンを使用することが可能である。これら
重合促進剤が含まれる形態は種々考えられるが、その添
加量はセメント全体を100重量%として0.01−2
重量%が適当である。重合促進剤が0.01重量%より
少ないと重合反応が進まないため硬化時間が長くなり、
上述した重合開始剤の場合と同様に、セメントを混練す
る作業性が低下するからである。また、2重量%より多
いとモノマーの重合反応が急速に起こるため硬化時間が
短くなり過ぎ、やはりセメントを混練する作業性が低下
してしまうからである。
イジン、ジエチル−p−トルイジン、ジメチルアニリン
等の第3級アミンを使用することが可能である。これら
重合促進剤が含まれる形態は種々考えられるが、その添
加量はセメント全体を100重量%として0.01−2
重量%が適当である。重合促進剤が0.01重量%より
少ないと重合反応が進まないため硬化時間が長くなり、
上述した重合開始剤の場合と同様に、セメントを混練す
る作業性が低下するからである。また、2重量%より多
いとモノマーの重合反応が急速に起こるため硬化時間が
短くなり過ぎ、やはりセメントを混練する作業性が低下
してしまうからである。
【0026】なお、本発明の生体活性セメントがユーザ
ーに提供される形態には、粉末−液体系(粉末系がガラ
ス粉末や結晶化ガラス粉末と重合開始剤、液体系がモノ
マーと重合促進剤)や、2ペースト系(一方のペースト
がガラス粉末や結晶化ガラス粉末とモノマーと重合開始
剤、他方がガラス粉末や結晶化ガラス粉末とモノマーと
重合促進剤)がある。ユーザーは各形態において粉末と
液体とを又は2つのペーストを相互に混合して使用す
る。どのような提供形態とするかは種々の条件を考慮し
て決定すべきである。一般的には粉末量が多い場合には
粉末と硬化液の練和作業性が悪くなるため、あらかじめ
2つのペーストを用意する提供形態が好ましい。本願発
明の生体活性セメントの場合、粉末量が80重量%以上
の場合には、2ペースト系の提供形態が望ましいことが
判明している。
ーに提供される形態には、粉末−液体系(粉末系がガラ
ス粉末や結晶化ガラス粉末と重合開始剤、液体系がモノ
マーと重合促進剤)や、2ペースト系(一方のペースト
がガラス粉末や結晶化ガラス粉末とモノマーと重合開始
剤、他方がガラス粉末や結晶化ガラス粉末とモノマーと
重合促進剤)がある。ユーザーは各形態において粉末と
液体とを又は2つのペーストを相互に混合して使用す
る。どのような提供形態とするかは種々の条件を考慮し
て決定すべきである。一般的には粉末量が多い場合には
粉末と硬化液の練和作業性が悪くなるため、あらかじめ
2つのペーストを用意する提供形態が好ましい。本願発
明の生体活性セメントの場合、粉末量が80重量%以上
の場合には、2ペースト系の提供形態が望ましいことが
判明している。
【0027】
【作用】Caを含む無アリカリガラス粉末及び/又は結
晶化ガラス粉末から成るフィラーと、親水性を有するジ
メタクリレートを含むモノマーと、重合開始剤と、重合
促進剤とを適当な割合で混合すると、重合反応が起こり
3−15分程度の短時間で硬化する。
晶化ガラス粉末から成るフィラーと、親水性を有するジ
メタクリレートを含むモノマーと、重合開始剤と、重合
促進剤とを適当な割合で混合すると、重合反応が起こり
3−15分程度の短時間で硬化する。
【0028】この結果、機械的強度の高いセメント硬化
体が得られる。
体が得られる。
【0029】このセメント硬化体は、硬化体表面から浸
入する水分によってガラス粉末や結晶化ガラスからCa
2+イオンを溶出する。溶出したCa2+イオンは体液中の
PO4-イオンと反応する結果、硬化体表面に生体骨の成
分と類似の水酸アパタイト層を形成する。これにより、
セメント硬化体は生体骨と強固且つ用意に結合すること
ができる。また、Na+ イオン等アルカリイオンの溶出
がないため、表面に厚く脆いシリカゲル層ができない。
従って、生体骨との結合力が低下することもない。
入する水分によってガラス粉末や結晶化ガラスからCa
2+イオンを溶出する。溶出したCa2+イオンは体液中の
PO4-イオンと反応する結果、硬化体表面に生体骨の成
分と類似の水酸アパタイト層を形成する。これにより、
セメント硬化体は生体骨と強固且つ用意に結合すること
ができる。また、Na+ イオン等アルカリイオンの溶出
がないため、表面に厚く脆いシリカゲル層ができない。
従って、生体骨との結合力が低下することもない。
【0030】
【実施例】以下、本発明の生体活性セメントを実施例に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【0031】表1及び表2は本発明の実施例(試料N
o.1〜16)を、また表3は比較例(試料No.17
〜24)をそれぞれ表している。
o.1〜16)を、また表3は比較例(試料No.17
〜24)をそれぞれ表している。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】
【表3】
【0035】各試料は次のようにして調製した。
【0036】まず、重量百分率でCaO 44.7%、
MgO 4.6%、SiO2 34.0%、P2 O5
16.2%、CaF2 0.5%の組成になるように調
合した原料を1500℃で2時間溶融してガラス化した
後、ロール成形した。次いでこのガラス成形体をボール
ミルで粉砕した後、分級して最大粒径が65μm以下の
ガラス粉末を得た。また上記と同様にして作製したガラ
ス成形体を1050℃で4時間焼成することによって結
晶化させた後、ボールミルにて粉砕し、分級して最大粒
径65μmの結晶化ガラス粉末を得た。さらにこれらの
ガラス粉末及び結晶化ガラス粉末をそれぞれ3−メタク
リルオキシプロピルトリメトキシシランを1重量%含む
酢酸水溶液に入れて加熱撹拌し、その後120℃で2時
間乾燥させることにより、シランカップリング処理を施
したガラス粉末A及び結晶化ガラス粉末Aを得た。
MgO 4.6%、SiO2 34.0%、P2 O5
16.2%、CaF2 0.5%の組成になるように調
合した原料を1500℃で2時間溶融してガラス化した
後、ロール成形した。次いでこのガラス成形体をボール
ミルで粉砕した後、分級して最大粒径が65μm以下の
ガラス粉末を得た。また上記と同様にして作製したガラ
ス成形体を1050℃で4時間焼成することによって結
晶化させた後、ボールミルにて粉砕し、分級して最大粒
径65μmの結晶化ガラス粉末を得た。さらにこれらの
ガラス粉末及び結晶化ガラス粉末をそれぞれ3−メタク
リルオキシプロピルトリメトキシシランを1重量%含む
酢酸水溶液に入れて加熱撹拌し、その後120℃で2時
間乾燥させることにより、シランカップリング処理を施
したガラス粉末A及び結晶化ガラス粉末Aを得た。
【0037】また上記と同様にして、重量百分率でCa
O 46.5%、SiO2 36.0%、P2 O5 1
7.0%、CaF2 0.5%の組成を有し、シランカ
ップリング処理を施したガラス粉末B及び結晶化ガラス
粉末Bを得た。
O 46.5%、SiO2 36.0%、P2 O5 1
7.0%、CaF2 0.5%の組成を有し、シランカ
ップリング処理を施したガラス粉末B及び結晶化ガラス
粉末Bを得た。
【0038】更に、重量百分率でNa2 O 25.0
%、CaO 25.0%、SiO2 45.0%、P2 O
5 5.0%の組成になるように調合した原料を用い、
ガラス粉末Aと同様にして、ガラス粉末を作製し、シラ
ンカップリング処理することによってガラス粉末Cを得
た。
%、CaO 25.0%、SiO2 45.0%、P2 O
5 5.0%の組成になるように調合した原料を用い、
ガラス粉末Aと同様にして、ガラス粉末を作製し、シラ
ンカップリング処理することによってガラス粉末Cを得
た。
【0039】更にまた、重量百分率でNa2 O 5.0
%、K2 O 0.5%、MgO 3.0%、CaO 3
4.0%、SiO2 46.0%、P2 O5 11.5
%の組成になるように調合した原料を用い、結晶化ガラ
ス粉末Aと同様にして、結晶化ガラス粉末を作製し、シ
ランカップリング処理を施した結晶化ガラス粉末Dを得
た。
%、K2 O 0.5%、MgO 3.0%、CaO 3
4.0%、SiO2 46.0%、P2 O5 11.5
%の組成になるように調合した原料を用い、結晶化ガラ
ス粉末Aと同様にして、結晶化ガラス粉末を作製し、シ
ランカップリング処理を施した結晶化ガラス粉末Dを得
た。
【0040】水酸アパタイト粉末は、最大粒径が65μ
m以下のものを使用した。
m以下のものを使用した。
【0041】次にこのようにして得られたガラス粉末や
結晶化ガラス粉末を用いて各試料を用意した。なお試料
の提供形態、実施例の試料No.2〜10及び13と比
較例である試料No.17〜24にいては粉末−液体系
とし、また実施例の試料No.1,11〜12及び14
〜16については2ペースト系を採用した。
結晶化ガラス粉末を用いて各試料を用意した。なお試料
の提供形態、実施例の試料No.2〜10及び13と比
較例である試料No.17〜24にいては粉末−液体系
とし、また実施例の試料No.1,11〜12及び14
〜16については2ペースト系を採用した。
【0042】粉末−液体系の場合、ガラス粉末及び結晶
化ガラス粉末100重量%に対して過酸化ベンゾイルを
0.4重量%添加し、またモノマー100重量%に対し
てジメチル−p−トルイジンを0.2重量%添加した。
このようにして得られた粉末及び液体を表に示す割合で
混練して試料を得た。
化ガラス粉末100重量%に対して過酸化ベンゾイルを
0.4重量%添加し、またモノマー100重量%に対し
てジメチル−p−トルイジンを0.2重量%添加した。
このようにして得られた粉末及び液体を表に示す割合で
混練して試料を得た。
【0043】2ペースト系の場合、ガラス粉末や結晶化
ガラス粉末とモノマーとを表に示す割合で混練してペー
ストとした後、これを等量ずつ2つのペーストに分け
た。次に一方のペーストにペースト100重量%に対し
て過酸化ベンゾイルを0.6重量%添加し、また他方の
ペーストにはペースト100重量%に対してジメチル−
p−トルイジンを0.2重量%添加した。さらに得られ
た2つのペーストを混練して試料を得た。
ガラス粉末とモノマーとを表に示す割合で混練してペー
ストとした後、これを等量ずつ2つのペーストに分け
た。次に一方のペーストにペースト100重量%に対し
て過酸化ベンゾイルを0.6重量%添加し、また他方の
ペーストにはペースト100重量%に対してジメチル−
p−トルイジンを0.2重量%添加した。さらに得られ
た2つのペーストを混練して試料を得た。
【0044】このようにして得られた各試料について、
固定性を得るための圧縮強度と、生体骨との係わりを検
討した。結果を表中に示す。
固定性を得るための圧縮強度と、生体骨との係わりを検
討した。結果を表中に示す。
【0045】なお圧縮強度はJIS−T6602(歯科
用リン酸亜鉛セメント)に準じて測定したものであり、
各試料を十分に混練した後、混練物を所定の型に流し込
んで1時間放置して硬化させ、次いで型から取り出し
た。さらにこの硬化体を疑似体液中に24時間浸漬した
後、濡れ圧縮強度を測定した。
用リン酸亜鉛セメント)に準じて測定したものであり、
各試料を十分に混練した後、混練物を所定の型に流し込
んで1時間放置して硬化させ、次いで型から取り出し
た。さらにこの硬化体を疑似体液中に24時間浸漬した
後、濡れ圧縮強度を測定した。
【0046】また生体骨との係わりは兎の脛骨顆部に5
×12mmの穴を明け、混練硬化した10×15×2m
mの試料を埋入した。10週間後に兎を屠殺し、セメン
ト硬化体及びその周囲組織を摘出した後、両者の引き剥
がしを試みた。この結果、手では引き剥がせないものを
結合強度が“高”と表示し、結合しているが手で引き剥
がせたものを“低”とし、結合が認められなかったもの
を“無”と表した。
×12mmの穴を明け、混練硬化した10×15×2m
mの試料を埋入した。10週間後に兎を屠殺し、セメン
ト硬化体及びその周囲組織を摘出した後、両者の引き剥
がしを試みた。この結果、手では引き剥がせないものを
結合強度が“高”と表示し、結合しているが手で引き剥
がせたものを“低”とし、結合が認められなかったもの
を“無”と表した。
【0047】硬化時間は、JIS−T6602に準じて
測定したものであり、混練物に重さ300g、断面積1
mm2 の針を落とし、針跡がつかなくなる時間によって
求めた。
測定したものであり、混練物に重さ300g、断面積1
mm2 の針を落とし、針跡がつかなくなる時間によって
求めた。
【0048】この結果、本発明の実施例である試料N
o.1〜16は、圧縮強度が160〜190MPaと高
い値を示した。しかも周囲の生体組織に炎症を与えるこ
となく、手では容易に引き剥がすことができないほど強
固に周囲骨と結合していた。また4〜10分という短時
間で自己凝固硬化した。
o.1〜16は、圧縮強度が160〜190MPaと高
い値を示した。しかも周囲の生体組織に炎症を与えるこ
となく、手では容易に引き剥がすことができないほど強
固に周囲骨と結合していた。また4〜10分という短時
間で自己凝固硬化した。
【0049】これに対し、比較例である試料No17〜
24は、6〜10分という短時間で硬化したものの、圧
縮強度が115MPa以下であり、また生体骨との結合
強度については全く結合が認められないか、或は結合が
認められても手で容易に引き剥がすことができるものば
かりであった。これらの結果をさらに詳述すると、モノ
マーとメチルメタクリレート(MMA)を用いた試料N
o.17,19,22及び24は、圧縮強度が40〜6
0MPaと非常に低く、また周囲骨との結合については
アルカリ成分を含まないガラス粉末Aを使用した試料N
o.17においても全く認められなかった。一方、モノ
マーとしてBis−GMAを用いた試料No.18,2
0,21及び23については、MMAを用いた試料より
は好ましい結果が得られたが、アルカリ成分を含まない
ガラス粉末や結晶化ガラス粉末を使用する実施例の各試
料と比較すると、圧縮強度や生体骨との結合強度が明ら
かに劣っていることがわかった。
24は、6〜10分という短時間で硬化したものの、圧
縮強度が115MPa以下であり、また生体骨との結合
強度については全く結合が認められないか、或は結合が
認められても手で容易に引き剥がすことができるものば
かりであった。これらの結果をさらに詳述すると、モノ
マーとメチルメタクリレート(MMA)を用いた試料N
o.17,19,22及び24は、圧縮強度が40〜6
0MPaと非常に低く、また周囲骨との結合については
アルカリ成分を含まないガラス粉末Aを使用した試料N
o.17においても全く認められなかった。一方、モノ
マーとしてBis−GMAを用いた試料No.18,2
0,21及び23については、MMAを用いた試料より
は好ましい結果が得られたが、アルカリ成分を含まない
ガラス粉末や結晶化ガラス粉末を使用する実施例の各試
料と比較すると、圧縮強度や生体骨との結合強度が明ら
かに劣っていることがわかった。
【0050】これらの事実は、無アルカリガラス粉末又
は結晶化ガラス粉末と、親水性を有するジメタクリレー
トの両者を組み合わせることによってのみ、高強度で、
且つ、高い生体活性を示すセメントが得られることを示
している。
は結晶化ガラス粉末と、親水性を有するジメタクリレー
トの両者を組み合わせることによってのみ、高強度で、
且つ、高い生体活性を示すセメントが得られることを示
している。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の生体活性
セメントは、生体組織に対して炎症反応を誘起すること
なく、早期に自己硬化してインプラント材を接着固定さ
せることができる。しかも、生体骨と化学的に結合する
とともに機械的強度が高いため、長期間使用しても安定
である。
セメントは、生体組織に対して炎症反応を誘起すること
なく、早期に自己硬化してインプラント材を接着固定さ
せることができる。しかも、生体骨と化学的に結合する
とともに機械的強度が高いため、長期間使用しても安定
である。
【0052】また、インプラント材の接着固定用の他、
骨欠損部の充填用としても使用できる。
骨欠損部の充填用としても使用できる。
【0053】更に、本発明の生体活性セメントは、あら
かじめ硬化させておくことにより、研磨や切削等を施す
ことが可能なインプラント材としても使用可能である。
かじめ硬化させておくことにより、研磨や切削等を施す
ことが可能なインプラント材としても使用可能である。
Claims (14)
- 【請求項1】 Caを含む無アルカリガラス粉末から成
るフィラーと、親水性を有するジメタクリレートを含む
モノマーと、重合開始剤と、重合促進剤とからなり、そ
の硬化体が体液と接触すると、表面に水酸アパタイト層
を形成する性質を有することを特徴とする生体活性セメ
ント。 - 【請求項2】 請求項1記載の生体活性セメントにおい
て、前記Caを含む無アルカリガラス粉末が、重量百分
率でCaO 20−60重量%、SiO2 20−50重
量%、P2 O5 0−30重量%、MgO 0−20重
量%、CaF2 0−5%の組成を有することを特徴と
する生体活性セメント。 - 【請求項3】 請求項1記載の生体活性セメントにおい
て、前記Caを含む無アルカリガラス粉末が、重量百分
率でCaO 40−50重量%、SiO2 30−40重
量%、P2 O5 10−20重量%、MgO 0−10
重量%、CaF2 0−2%の組成を有することを特徴
とする生体活性セメント。 - 【請求項4】 請求項1記載の生体活性セメントにおい
て、前記Caを含む無アルカリガラス粉末が、シランカ
ップリング処理されてなることを特徴とする生体活性セ
メント。 - 【請求項5】 請求項1記載の生体活性セメントにおい
て、前記親水性を有するジメタクリレートが、2,2ビ
ス[4−(3メタクリロキシ−2−ハイドロキシプロポ
キシ)フェニル]プロパンであることを特徴とする生体
活性セメント。 - 【請求項6】 請求項5記載の生体活性セメントにおい
て、前記モノマーが、前記親水性を有するジメタクリレ
ートの他に、トリエチレングリコールジメタクリレート
(TEGDMA)、ジエチレングリコールジメタクリレ
ート(DEGDMA)、又はエチレングリコールジメタ
クリレート(EGDMA)のうち少なくとも一種を含ん
でいることを特徴とする生体活性セメント。 - 【請求項7】 請求項5記載の生体活性セメントにおい
て、前記モノマーが、前記親水性を有するジメタクリレ
ートの他に、2,2−ビス(4−メタクリロキシフェニ
ル)プロパン(BPDMA)、2,2−ビス(4−メタ
クリロキシエトキシフェニル)プロパン(Bis−ME
PP)、又は2,2−ビス(4−メタクリロキシポリエ
トキシフェニル)プロパン(Bis−MPEPP)のう
ち少なくとも一種を含んでいることを特徴とする生体活
性セメント。 - 【請求項8】 Caを含む無アルカリ結晶化ガラス粉末
から成るフィラーと、親水性を有するジメタクリレート
を含むモノマーと、重合開始剤と、重合促進剤とからな
り、その硬化体が体液と接触すると、表面に水酸アパタ
イト層を形成する性質を有することを特徴とする生体活
性セメント。 - 【請求項9】 請求項8記載の生体活性セメントにおい
て、前記Caを含む無アルカリ結晶化ガラス粉末が、重
量百分率でCaO 20−60重量%、SiO2 20
−50重量%、P2 O5 0−30重量%、MgO 0
−20重量%、CaF2 0−5%の組成を有すること
を特徴とする生体活性セメント。 - 【請求項10】 請求項8記載の生体活性セメントにお
いて、前記Caを含む無アルカリ結晶化ガラス粉末が、
重量百分率CaO 40−50重量%、SiO2 30
−40重量%、P2 O5 10−20重量%、MgO
0−10重量%、CaF2 0−2%の組成を有するこ
とを特徴とする生体活性セメント。 - 【請求項11】 請求項8記載の生体活性セメントにお
いて、前記Caを含む無アルカリ結晶化ガラス粉末が、
シランカップリング処理されてなることを特徴とする生
体活性セメント。 - 【請求項12】 請求項8記載の生体活性セメントにお
いて、前記親水性を有するジメタクリレートが、2,2
ビス[4−(3メタクリロキシ−2−ハイドロキシプロ
ポキシ)フェニル]プロパンであることを特徴とする生
体活性セメント。 - 【請求項13】 請求項12記載の生体活性セメントに
おいて、前記モノマーが、前記親水性を有するジメタク
リレートの他に、トリエチレングリコールジメタクリレ
ート(TEGDMA)、ジエチレングリコールジメタク
リレート(DEGDMA)、又はエチレングリコールジ
メタクリレート(EGDMA)のうち少なくとも一種を
含んでいることを特徴とする生体活性セメント。 - 【請求項14】 請求項12記載の生体活性セメントに
おいて、前記モノマーが、前記親水性を有するジメタク
リレートの他に、2,2−ビス(4−メタクリロキシフ
ェニル)プロパン(BPDMA)、2,2−ビス(4−
メタクリロキシエトキシフェニル)プロパン(Bis−
MEPP)、又は2,2−ビス(4−メタクリロキシポ
リエトキシフェニル)プロパン(Bis−MPEPP)
のうち少なくとも一種を含んでいることを特徴とする生
体活性セメント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5321860A JP3015896B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-12-21 | 生体活性セメント |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP1993/000249 WO1993016738A1 (en) | 1992-02-28 | 1993-02-26 | Bioactive cement |
| US93/00249 | 1993-02-26 | ||
| JP5321860A JP3015896B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-12-21 | 生体活性セメント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06245990A true JPH06245990A (ja) | 1994-09-06 |
| JP3015896B2 JP3015896B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=26434377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5321860A Expired - Lifetime JP3015896B2 (ja) | 1993-02-26 | 1993-12-21 | 生体活性セメント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3015896B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007126417A (ja) * | 2005-11-07 | 2007-05-24 | Tokuyama Corp | 歯科用硬化性組成物 |
-
1993
- 1993-12-21 JP JP5321860A patent/JP3015896B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007126417A (ja) * | 2005-11-07 | 2007-05-24 | Tokuyama Corp | 歯科用硬化性組成物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3015896B2 (ja) | 2000-03-06 |
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|---|---|---|---|
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