JPH11310540A - 薬物徐放材料 - Google Patents

薬物徐放材料

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JPH11310540A
JPH11310540A JP10134373A JP13437398A JPH11310540A JP H11310540 A JPH11310540 A JP H11310540A JP 10134373 A JP10134373 A JP 10134373A JP 13437398 A JP13437398 A JP 13437398A JP H11310540 A JPH11310540 A JP H11310540A
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JP
Japan
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drug
powder
methacrylate
release
weight
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JP10134373A
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English (en)
Inventor
Satoshi Yoshihara
聡 吉原
Yoshiaki Kitamura
嘉朗 北村
Ken Choju
研 長寿
Kiyoyuki Okunaga
清行 奥長
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Nippon Electric Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Electric Glass Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自然骨と直接結合することが可能であるとと
もに破壊しにくく、しかも作業性の良い薬物徐放材料を
提供する。 【解決手段】 Ca含有ガラス及び/又は結晶化ガラス
粉末と、ポリメタクリレート粉末と、メタクリレート系
モノマーと、薬剤からなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薬物徐放材料に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、整形外科分野や口腔外科分野等で
用いられるインプラント材料の接着固定や骨欠損部の充
填、脳神経外科分野における頭蓋欠損部の再建等に使用
されるセメント材料として、自然骨と直接結合する生体
活性セメントが提案されている。例えば、Caを含む無
機粉末(アパタイト、Ca含有ガラス等)とジメタクリ
レート系モノマーと重合開始剤と重合促進剤と重合抑制
剤とからなる生体活性セメントが知られている。
【0003】上記した生体活性セメントは、生体内で硬
化した後、Ca含有無機粉末からCaイオンが溶出する
ことによって自然骨と化学的に結合する。
【0004】ところで近年、腫瘍摘出後の摘出部位の治
療や骨炎、骨髄炎等の治療のために、この生体活性セメ
ントに薬剤を配合した薬物徐放材料が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】薬剤を配合したセメン
トは、インプラント材料を固定したり、骨欠損部等を修
復するとともに、薬剤を生体内で徐々に放出し、薬効を
発揮するものである。しかしながら上記材料は、硬化体
のヤング率が高くて破壊し易く、また作業性が悪いとい
う欠点を有している。
【0006】本発明の目的は、自然骨と直接結合するこ
とが可能であるとともに破壊しにくく、しかも作業性の
良い薬物徐放材料を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の薬物徐放材料
は、Ca含有ガラス及び/又は結晶化ガラス粉末と、ポ
リメタクリレート粉末と、メタクリレート系モノマー
と、薬剤からなることを特徴とする。
【0008】本発明において使用するCa含有ガラス又
は結晶化ガラス粉末は、体液と接触するとCa2+イオン
を溶出する性質を有するものであり、これによって硬化
体が自然骨と結合できる。このようなガラス又は結晶化
ガラスとしては、重量百分率でCaO 40〜50%、
SiO2 30〜40%、P2 O5 10〜20%、M
gO 0〜10%、CaF2 0〜2%の組成を有する
ものが好ましい。上記組成を有するガラスや結晶化ガラ
スは高い生体活性を示し、しかも機械的強度が高く、硬
化体の強度を高めることができる。ガラス又は結晶化ガ
ラス粉末の含有量は5〜80重量%の範囲にあることが
望ましい。ガラス粉末がこれより少ないと生体活性が小
さく、また樹脂成分が多くなりすぎて周囲組織に炎症反
応が起こりやすくなり、逆に多すぎると硬化できなくな
る。またその表面をシランカップリング処理しておく
と、メタクリレート系モノマーとの馴染みがよくなって
硬化体の強度が大きくなるとともに、粉末表面が疎水基
を持つために血液の阻害性がなくなって硬化し易くな
る。なおシランカップリング処理を施すに当たっては、
弱酸〜中性領域(pH5〜8程度)で行うことが好まし
い。これは、pHが5より低いとガラス表面が浸食され
て生体活性が低くなり、pHが8より高いとシランカッ
プリング処理が困難になるためである。
【0009】ポリメタクリレート系粉末は、メタクリレ
ート系モノマーの重合に必要な成分であり、その含有量
は5〜80重量%であることが好ましく、これより多く
なると相対的にCa含有ガラス又は結晶化ガラス粉末が
少なくなるために生体活性が低下し、逆に少なすぎると
操作性が悪くなるとともに、メタクリレート系モノマー
が重合し難くなって機械的強度が低下する。なおポリメ
タクリレート系粉末としては、ポリメチルメタクリレー
ト(PMMA)が好ましいが、これ以外にもメタクリル
酸ポリエステル等を使用することができる。
【0010】メタクリレート系モノマーは単官能性モノ
マーであり、ジメタクリレート系モノマーほど高い初期
強度は得られないものの、硬化時に急激に粘性が増大し
ないため操作性に優れる。また硬化後は弾力性のあるポ
リマーとなり、体内で長期にわたって安定し、機械的強
度が低下し難い。メタクリレート系モノマーとしては、
現在整形外科領域で使用されているメチルメタクリレー
ト(MMA)が最も好ましいが、これ以外にもハイドロ
キシエチルメタクリレート(HEMA)、メタクリル酸
エステル等が使用可能である。なおメタクリレート系モ
ノマーの含有量は10〜50重量%が好ましい。
【0011】なお、Caを含有するガラス又は結晶化ガ
ラス粉末、ポリメタクリレート系粉末等からなる粉末成
分と、メタクリレート系モノマーからなる液体成分の粉
液比は、重量比で粉末:液体が50:50〜90:10
であることが望ましい。
【0012】また硬化に際して、重合開始剤や重合促進
剤を必要とする。
【0013】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
り光重合型にすることもできる。これらの重合開始剤の
添加量はモノマー100重量部に対して0.1〜5重量
部であることが好ましい。重合開始剤の添加量が0.1
重量部より少ないとその効果に乏しく、5重量部より多
いと作業時間に対して硬化時間が短くなりすぎて実使用
が困難になる。
【0014】重合促進剤としては、ジメチル−P−トル
イジン等の第3級アミンを使用することができ、その添
加量はモノマー100重量部に対して0.1〜5重量部
であることが好ましい。重合促進剤が0.1重量部より
少ないとモノマーを重合させる際に100℃以上に加熱
しなければならない場合があり、実際の手術場での使用
が困難となる。また5重量部より多いと硬化時間が速く
なり過ぎて作業性が悪くなる。
【0015】本発明の薬物徐放材料は、上記成分に加
え、さらに薬剤を含有してなる。薬剤の含有量は薬剤の
種類によっても異なるが、生体活性セメント100重量
部に対して0.05〜10.0重量部程度が好ましい。
また使用する薬剤には特に制限はないが、セメントの適
用部位が骨、関節、歯根等であることから以下のような
薬剤が例示される。
【0016】(1)抗生物質 抗生物質の種類は特に制限されるものではないが、骨炎
や骨髄炎に対して有効なものを使用することが好まし
い。特にセファレキシン、セファゾリン、セファノリジ
ン、セファロチン、セファクロル等のセファム系抗生物
質、アンピシリン、カルベニシリン、スルベニシリン等
のペニシリン系抗生物質、ゲンタマイシン、ジベカシン
(パニマイシン)、カナマイシン、ベカナマイシン、
(カネンドマイシン)、トブラマイシン、シソマイシン
等のアミノグルコシド系抗生物質、エリスロマイシン等
のマクロライド系抗生物質、ミノサイクロン(ミノマイ
シン)等のテトラサイクリン系抗生物質、バシトラシ
ン、バンコマイシン、ポリミキシン等のペプチド系抗生
物質等が例示される。またリンコマイシン、クリンダマ
イシン、ノボビオシン、フシジン酸、リファンピシン、
ネオマイシン、リビドマイシン等も使用できる。
【0017】(2)抗癌剤 抗癌剤の種類は特に限定されるものではないが、骨癌、
骨腫瘍、骨髄腫、骨肉腫に有効なシクロホスファミド、
イホスファミド、メルファラン、ラニムスチン等が好適
に使用される。この他にもブスルファン、チオテパ等の
アルキル化剤、メトトレキサート、6−メルカプトプリ
ン、5−フルオロウラシル、シトシンアラビノシド、フ
ロクスウリジン(FUDR)、UFT等の代謝拮抗剤、
ダウノマイシン、アドリアマイシン、マイトマイシン、
ブレオマイシン、ネオカルチノスタチン、メソトレキセ
ート(MTX)等の抗癌性抗生物質、及びビンブラスチ
ン、ビンクリスチン等の植物アルカロイド、クレスチン
等の免疫強化剤等が挙げられる。
【0018】(3)抗炎症剤 抗炎症剤としては、特に抗リウマチ作用を有するものが
好適に使用される。
【0019】(3−i)ステロイド剤 コルチゾン、ヒドロコルチゾン、プレドニゾロン、トリ
アムシノロン、テキサメタゾン、ベタメタゾン及びこれ
らのエステル体が挙げられる。
【0020】(3−ii)非ステロイド抗炎症剤 サリチル酸ナトリウム、アスピリン、フルフェナム酸、
メフェナム酸、トルフェナム酸、ジクロフェナック、ア
ルクロフェナック、フェンブフェン、インドメタシン、
イブプロフェン、フルルビプロフェン、ケトプロフェ
ン、ナプロキセン、プロチジン酸、プラノプロフェン、
フェノプロフェン、チアプロフェン、オキサプロジン、
ロキソプロフェン、スプロフェン、アルミノプロフェ
ン、フェニルブタゾン、ピロキシカム、テノキシカム、
チアラミド、チノリジン、メピリゾール等が挙げられ
る。
【0021】(4)骨細胞代謝促進剤 カルシトニン、エルシトニン、サケカルシトニン等の甲
状腺ホルモン製剤が挙げられる。
【0022】(5)糖尿病用製剤 インスリン、プロタミンインスリン亜鉛、イソフェンイ
ンスリン亜鉛、トルブタミド、クロルプロパミド、アセ
トヘキサミド、塩酸メトホルミン、塩酸ブホルミン等が
挙げられる。
【0023】さらに本発明の薬物徐放材料は、必要に応
じてアパタイト粉末、溶融シリカ粉末、コロイダルシリ
カ、骨形成因子等種々の成分を添加することができる。
【0024】なお、本発明の薬物徐放材料の提供形態
は、粉末−液体系のセメントタイプであり、ユーザーは
粉末と液体を混合して使用すればよい。しかし場合によ
っては、予め所定の形状に加工した硬化体を用意し、こ
れを骨欠損部等に埋入してもよい。
【0025】
【作用】粉末−液体系で提供される本発明の薬物徐放材
料は、粉末と液体を混合すると重合反応がおこり、3〜
15分程度の時間で硬化が完了するが、メタクリレート
系モノマーを使用するために、ジメタクリレート系モノ
マーの場合に比べて重合時の粘性変化が緩やかに起こ
る。従って操作性がよく、硬化までの時間内に所望の形
状に自由に成形できる。しかもメタクリレート系モノマ
ーが単官能性モノマーであるため、その硬化体はヤング
率が低くて弾力性があり、破壊が生じにくい。
【0026】また生体内で硬化した後は、ガラス粉末や
結晶化ガラス粉末からCa2+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、硬化体表面に生体類似のアパタイト層を形成する。
これにより硬化体が自然骨と化学的に結合することがで
きる。
【0027】さらに硬化体中に薬剤が含まれているた
め、薬剤が生体内で早期に安定した状態で固定される。
そして、時間の経過に伴って薬剤が硬化体中から徐々に
放出され、所望の薬効が得られる。
【0028】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例に基づいて
詳細に説明する。
【0029】表1は本発明の実施例(試料No.1〜
4)、表2は比較例(試料No.5、6)を示すもので
ある。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】各試料は次のようにして調製した。
【0033】まずCa含有ガラス粉末、Ca含有結晶化
ガラス粉末、及びポリメタクリレート系粉末を用意し
た。
【0034】Ca含有ガラス粉末としては、重量%でC
aO 45%、SiO2 34%、P2 O5 16%、
MgO 4.5%、CaF2 0.5%の組成を有する
平均粒径4μmのものを使用し、またCa含有結晶化ガ
ラス粉末には、上記ガラス粉末を1050℃で5時間熱
処理して結晶化させたものを使用した。なおこれらの粉
末は、pH6に調製したシランカップリング剤を用いて
表面処理を施した。
【0035】ポリメタクリレート系粉末としては、PM
MA粉末(平均粒径30μm、平均分子量13000
0)を用意した。
【0036】次にCa含有ガラス粉末、Ca含有結晶化
ガラス粉末、及びポリメタクリレート系粉末を表に示す
割合で秤量し、さらに重合開始剤として過酸化ベンゾイ
ルを添加して混合した。
【0037】また、メタクリレート系モノマーとしてM
MAを、ジメタクリレート系モノマーとしてBis−G
MAとTEGDMAの混合物を用意した。
【0038】次に、MMA、Bis−GMA及びTEG
DMAを表に示す割合で秤量し、さらに重合促進剤とし
てジメチル−p−トルイジンを添加して混練した。
【0039】また抗癌剤としてメソトレキセート(MT
X)を用意した。
【0040】このようにして粉末−液体系の試料を得
た。
【0041】なお過酸化ベンゾイル、ジメチル−p−ト
ルイジンの添加量は、約7分で硬化するように、それぞ
れモノマーの総量100重量部に対して2重量部及び
1.4重量部とした。メソトレキセートの添加量は、セ
メント100重量部に対して0.25重量部とした。
【0042】次に作製した各試料を混練して硬化させ、
作業性、硬化体のヤング率及び曲げ強度、周囲骨との結
合の有無、周囲組織の炎症反応の有無及び薬剤の放出量
についてそれぞれ評価した。結果を各表に示す。なお試
料No.1、4及び6の薬剤放出試験の結果はグラフ
(図1)にも示した。
【0043】表1から明らかなように、実施例であるN
o.1〜4の試料は、作業性が良好であり、ヤング率が
5〜6GPa、曲げ強度が90〜100MPaであっ
た。また周囲骨との結合が認められ、周囲軟部組織の炎
症反応は何れの試料にも認められなかった。さらに試料
No.1が1週間に亙って1ml当たり3〜55μM、
試料No.2が3〜50μM、試料No.3が1〜45
μM、試料No.4が1〜40μMという高濃度の薬剤
放出特性が得られた。
【0044】一方、比較例である試料No.5は、ジメ
タクリレート系モノマーを使用しているために作業性が
悪く、またヤング率が高かった。試料No.6はCa含
有ガラス又は結晶化ガラスを含有していないために周囲
骨との結合が認められず、周囲軟部組織には炎症反応が
認められた。また硬化体表面が完全に樹脂で覆われてし
まうために薬剤放出量が1〜5μMと低かった。
【0045】なおヤング率及び曲げ強度は、各試料を混
練して硬化させ、3×4×20mmの試料片を作製して
3点曲げ試験を行い、応力歪曲線の傾きからヤング率
を、破壊荷重から曲げ強度を測定した。周囲骨との結合
の有無については、異所性骨形成を調査するためにラッ
トの皮下に混練後の各試料を充填し、硬化させた後、1
2週経過後に取り出して硬化体の周囲組織も含めた観察
を電子顕微鏡にて実施したものである。周囲組織の炎症
反応の有無については、上記と同様にして試料をラット
の皮下に埋入した後、試料周囲の軟部組織を取り出し、
電子顕微鏡及び電子線マイクロアナライザーにて組織の
壊死の有無を調査し、判定したものである。薬剤放出試
験は、各試料を箱型の容器に充填して硬化させ、取り出
して10mm角の立方体状に成型した後、37℃の生理
食塩水に試料を漬浸し、24時間毎に食塩水を全量交換
して薬剤の放出量を測定することにより行った。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の薬物徐放
材料は、生体組織に対して炎症反応を誘起することな
く、自然骨と直接結合することができる。さらに硬化体
は弾力性があるため破壊しにくく、しかも硬化体中から
薬剤を長期にわたって放出することが可能である。また
作業性がよいため、整形外科分野、脳神経外科分野、口
腔外科分野等の領域におけるインプラント材料の接着固
定用、骨欠損部の充填用、頭蓋欠損部の再建用等として
好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】薬剤放出試験の結果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥長 清行 滋賀県大津市晴嵐2丁目7番1号 日本電 気硝子株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Ca含有ガラス及び/又は結晶化ガラス
    粉末と、ポリメタクリレート粉末と、メタクリレート系
    モノマーと、薬剤からなることを特徴とする薬物徐放材
    料。
  2. 【請求項2】 Ca含有ガラス又は結晶化ガラス粉末
    が、重量百分率でCaO 40〜50%、SiO2 3
    0〜40%、P2 O5 10〜20%、MgO0〜10
    %、CaF2 0〜2%からなることを特徴とする請求
    項1の薬物徐放材料。
  3. 【請求項3】 ポリメタクリレート粉末が、ポリメチル
    メタクリレートからなることを特徴とする請求項1の薬
    物徐放材料。
  4. 【請求項4】 メタクリレート系モノマーが、メチルメ
    タクリレートからなることを特徴とする請求項1の薬物
    徐放材料。
JP10134373A 1998-04-28 1998-04-28 薬物徐放材料 Pending JPH11310540A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002519155A (ja) * 1998-07-02 2002-07-02 スティヒティング・スケルトル・ティシュー・エンジニアリング・グループ・アムステルダム 抗微生物性ペプチドを有する骨セメント
JP2006521859A (ja) * 2003-04-04 2006-09-28 ティーエー コントラスト エービー 骨セメント組成物

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