JPS60256460A - フイブリン及びリン酸カルシウム化合物を含有する骨欠損部及び空隙部充てん用組成物 - 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】 ［産業上の利用分野〕 本発明は骨欠損部及び空隙部に充てんし、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に欠損部あるいは空隙部を生じ、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
隙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っていない。

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。このセラミッ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。

これらの焼結体若しくは単結晶を骨欠損部及び空隙部に
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
性ファイバーを成型時に加えて成型しこ１）　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
隙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１例えば
、セラミッ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
。

またさらにセラミックス原料粉末に可燃性ファイバーを
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ァ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。

このため新生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］ 従って、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
空隙部充てん用組成物を提　１　・・・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遺骨作用を促進し
、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隙部充てん用組成物を
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隙部充てん用組成物を提供するこ
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隙部充てん用組成物を
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。

［発明の構成コ 本発明によれば、フィブリン及びリン酸カルシウム化合
物を含有することを特徴とする骨欠損部及び空、隙部充
てん用組成物が提供される。

［発明の説明コ 以下本発明を更に詳述する。

本発明者らは、リン酸カルシウム化合物を骨欠損部及び
空隙部に充てんすると新生骨が当該個所に生成すること
から、リン酸カルシウム化合物の骨形成能力を利用する
ことにまず着目した。本発明に使用し得るリン酸カルシ
ウム化合物としてはリン酸三カルシウム、ヒドロキシア
パタイト、リン酸四カルシウム、オキシアパタイト、ビ
ロリン酸カルシウム、フッ素アパタイト、ヒドロキシア
パタイトの水酸基の１部がフッ素イオンで置換された化
合物及びこれらの混合物を挙げることができるが、これ
らのうちで新生骨の生成速度が速いもの、すなわちリン
酸三カルシウム、ヒドロキシアパタイト、フッ素アパタ
イト若しくはリン酸四カルシウムのうちから選ばれた１
種若しくは２種以上の混合物を用いることが好ましい。

中でも、ヒドロキシアパタイトは新生骨生成速度が最も
早いことから、最も好ましいものと言える。ヒドロキシ
アパタイトの中でも５００℃以上、特に好ましくは７０
０℃以上で熱処理して得たヒドロキシアパタイトが特に
新星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、ビト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っ
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ィブリンはヒト又は動物
の血漿から得られるフィブリノーゲンを原料として調製
される。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ィ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ィ
ブリノーゲンを原料として用いる方が好ましい。かよう
なフィ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）に従って
製造された医療用乾燥フィ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「フイブリノーゲンー
ミドリＪ　［［ミドリ十字コの粉末がある。これは乾燥
フィ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９）　ム及びグルコース、フルクトース
、マンニッ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（１，０１〜０．０
３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、溶解に際してフィ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ィブリノーゲンの粉末は約２
〜ＩＯＷ／Ｖ％の範囲内で溶ける。また、フィブリノー
ゲンは粉末のまま使用してもよい。フィブリノーゲンは
以下に詳述するように、本発明の骨欠損部及び空隙部充
てん用組成物を調製する際に同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、フィ
ブリンとなる。

本発明の骨欠損部及び空隙部充てん用組成物の調製にあ
たっては、前述のリン酸カルシウム化合物の粉末又は粒
状物（以下、粉粒体と総称する）又は粉末よりつくった
造粒物を用いる場合と前述のリン酸カルシウム化合物の
多孔体を用いる場合リン酸カルシウム化合物の粉粒体を
用いる誉せには、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濾過あるいは遠心分離などの手法に
より溶液から分離した後、乾燥し、次いで粉砕処理する
ことによりリン酸カルシウム化合物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。骨などの天然のリン酸カルシウム化合物を用いる場
合にも同様に粉砕処理を行なう。いずれの場合にも、粒
状物の場合には、最大寸度は欠損部の寸度にもよるが５
ＩＩ１１寸度までのものを用いるのが本発明の充てん組
成物を形成する上で好ましい。

かようにして得られるリン酸カルシウム化合物の粉粒体
を本発明の充てん用組成物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、湿式合成法によって得られたリン酸カルシウム化合
物の場合には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って
粉粒体となすことが好ましい。

以上各合成法によって得られた粉粒体、それを更に焼成
を行なって得た粉粒体には、更にまた、液体、たとえば
水又は生理食塩水を加え、転勤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０．１〜５ｍ程度が好ましい。

いずれの場合であってもフィブリノーゲン溶液又は粉末
と前述のリン酸カルシウム化合物の粉粒体又は造粒物と
の混合物を調製する。また別個にフィブリノーゲンを固
化してフィブリンにするための同化剤としてトロンビン
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１〜５０
ＯＮＩＨ単位／ｌ１ｌｌｌＱ及び塩化カルシウム１０〜
１００ｍｍｏｌ／ｍＱを含ませるのが好ましく、下限値
未満ではフィブリノーゲンの同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同化作用がさほど
変ることがない場合が多い。本発明の骨欠損部及び空隙
部充てん用組成物の充てん部位によってはフィブリンが
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限外剤を好ましく使
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、大豆トリプシン限
外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／ｍＱ
程度である。

次いで、前述のフィブリノーゲンとリン酸カルシウム化
合物との混合物と前記混合溶液とを混合攪拌すると、１
０〜３０分程度でトロンビン及び塩化カルシウムがフィ
ブリノーゲンを不溶化してフィブリンとなり、膠質のブ
イプリンにリン酸カルシウム化合物の粉粒体又は造粒物
が分散された状態の本発明の骨欠損部及び空隙部充てん
用組成吟　物が得られる。

フィブリノーゲンとトロンビン及び塩化カルシウムどの
同化には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ィブリノーゲン溶
液又は粉末に添加してからこれにリン酸カルシウム化合
物の粉粒体又は造粒物を添加し攪拌混合して本発明の骨
欠損部及び空隙部充てん用組成物を得ることもできる。

前述のように、本発明の骨欠損部及び空隙部充てん用組
成物はリン酸カルシウム化合物の多孔体を用いて調製す
ることもできる。この場合にはたとえば、前述のリン酸
カルシウム化合物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リン酸カル
シウム化合物を含浸させた後、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リン酸カルシ゛ウム
化合物の多孔体を調製することができる。次いで、リン
酸カルシウム化合物を前述のフィ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、フィブリノーゲンを固化させること
によりリン酸カルシウム化合物多孔体の連続空孔内にフ
ィブリンが充てんされた本発明の骨欠損部及び空隙部充
てん用組成物が得られる。前述のように、フィブリノー
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
む混合溶液をフィブリノーゲン溶液又は粉末に添加し、
直ちにリン酸カルシウム化合物多孔体を浸漬するか若し
くは該多孔体に滴下して本発明の骨欠損部及び空隙部充
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隙部充てん用組成物におけるリ
ン酸カルシウム化合物の含有量は最終製品組成物におい
て５〜９５ｖｏ１％で、残余がフィブリンを含むものか
らなるのが好ましい。リン酸カルシウム化合物が５ｖ０
１％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９５ｖｏ１％を越えるとフィブリンの含有
量が少なくなり血管の新生が少なくなってくる。

［効果］ リン酸カルシウム化合物は遺骨作用を有し、骨欠損部又
は空隙部に充てんすると新生骨が形成される。一方、フ
ィブリンはフィ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ゃかて
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、フィブリンの膠着作用
によりリン酸カルシウム化合物を固定した状態で保持し
、リン酸カルシウム化合物の遺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。

特に本発明の骨欠損部及び空隙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。

本発明の骨欠損部及び空隙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の低温濃度緩衝液、
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１ｍ〜１５印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隙部に充てんするこ
とができる。

［実施例コ 次に、本発明をその実施例につき説明する。

失胤槻よ ウサギの血液より抽出精製したフィブリノーゲン６０■
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／ｍＱ、アプロチニン３’０ＯＯ
ＫＩＥ単位／−を含む４０ｍ　Ｍ塩化カルシウム液１ｍ
Ｑを加えた組成物（以下フィブリン組成物と略す）を調
製した。次に、フィブリン組成物に各々ヒドロキシアパ
タイト粉末（９００℃焼成）、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（１３５
０°Ｃ焼成）を各々体積比１：１で混合し、固化させ本
発明の骨欠損部及び空隙部充てん用組成物を調製し、５
Ｘ４Ｘ３ｍｍの大きさに切り出し０．０１Ｍり９　エン
酸緩衝液に入れた。

次いで、家兎大腿骨に５Ｘ４Ｘ３＋ｉｎ＋の穴をあけ、
本発明の上記組成物を充てんル４週間後の経過、を観察
した。別に、フィブリン組成物のみ、ヒドロオキシアパ
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ｗＡ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、本発明の骨欠損部及び空隙部充てん用組成物
を充てんした場合には中心部にまで新生骨の生成がみと
められた。中でもフィブリン組成物とヒドロキシアパタ
イトを組合わせたものが最も新生骨の生成が多かった。

一方、フィ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
った。

ヒドロキシアパタイト、リン酸二カルシウム。

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った・ ヌ］１１圀 フィブリン組成物とヒドロキシアパタイト粉末（１２０
０℃焼成）を体積比４，０　：　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　Ｘ４　Ｘ　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　Ｘ　４　Ｘ　３　ｎｕｎ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４０：１及び１：４０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った。

実施例３ ヒト由来のフィブリノーゲンを用い、実施例１と同様に
フィ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　、０　＋ｎ
ｍ　）をフィブリン組成物：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５Ｘ５Ｘ
５＋＋ａ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。レント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った。一方、骨シンチグラ
ムからは術前ｃｏｌｄであった腫瘍部は術後ｈｏｔとな
り、旺盛な骨新生が起っていることが示唆された。

寒胤但ム 実施例１にて用いたフィ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隙部充てん用組成物を調
製した。この組成物を５Ｘ４Ｘ３ｍｍ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５Ｘ４Ｘ３ｍａ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。

特許出願人　株式会社ミドリ十字 第１頁の続き ＠発明者尾野　幹也 ＠発明者竹内　啓泰 ［相］発明者　大久保　義孝 飯能市大字中山３８旙地１ 埼玉県秩 秩父市大宇久那３９幡地 特許庁長官　志　賀　学　殿 １．事件の表示 昭和５９年特許願第１０９６９３号 ２、発明の名称 フィブリン及びリン酸カルシウム化合物を含有する骨欠
損部及び空隙部充てん用組成物 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 株式会社ミドリ十字 三菱鉱業セメント株式会社 ４、代　理　人 〒１０５　東京都港区虎ノ門１丁目１番２０号５、補正
の対象　− 埼　明細書の「発明の詳細な説明」の項６、補正の内容 別紙のとおり　Ｋ′糸イδ＼ 本願明細書中、下記の個所を次の通り、補正する。

１０　３　粉粒体には　粉粒体に １１　６　限外剤　阻害剤 １　９ １４１７〜１８　低温濃度緩衝液　低塩濃度緩衝液１：
（

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フィブリン及びリン酸カルシウム化合物を含有すること
   を特徴とする骨欠損部及び空隙部充てん用組成物。