JP5404407B2 - Curable composition - Google Patents
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Description
本発明は、2007年9月20日出願の米国仮出願第60/960,218号に基づく優先権を主張しており、当該出願明細書の内容を、参照により本明細書の一部とする。また、本明細書中で言及されている全ての文献、特許公報、公開特許公報を、参照により本明細書の一部とする。 The present invention claims priority based on US Provisional Application No. 60 / 960,218 filed on September 20, 2007, the contents of which are hereby incorporated by reference. . In addition, all documents, patent publications, and published patent publications mentioned in this specification are incorporated herein by reference.
本発明は、新規な硬化性組成物、その製造法、その使用、およびそれを用いた治療的処置の方法に関する。本発明の硬化性組成物は、詳しくは医療用硬化性組成物、あるいは充填材料組成物、補填材料組成物または止血性組成物であり得る。より詳しくは、本発明の硬組織組成物は、生体硬組織の欠損空隙部の機能を補綴すると共に新生硬組織の発生を誘導することができる。 The present invention relates to a novel curable composition, a process for its production, its use, and a method of therapeutic treatment using it. Specifically, the curable composition of the present invention may be a medical curable composition, or a filling material composition, a filling material composition, or a hemostatic composition. More specifically, the hard tissue composition of the present invention can prosthetic the function of the defect void in the living hard tissue and induce the generation of new hard tissue.
硬化性組成物は、医科分野においては主に骨欠損部充填材または骨接合材などとして、歯科分野においては合着材、金属修復物の断熱材、暫間もしくは永久充填材、根管充填材または覆髄材などとして用いられている。現在用いられている医科用硬化性組成物である骨セメントは、例えば、メタアクリル酸メチル重合体を主成分として含む粉末部と、メタアクリル酸メチルモノマーを含む練和液部を混合練和することにより得られる、硬化性メタアクリル酸メチル重合体である。歯科用硬化性組成物は、例えば、酸化亜鉛を含む粉末とリン酸水溶液を含む練和液から得られるリン酸亜鉛セメント、酸化亜鉛を含む粉末とポリカルボン酸水溶液を含む練和液から得られるカルボキシレートセメント、酸化亜鉛を含む粉末とユージノールを含む練和液から得られるユージノールセメントなどがあり、いずれも粉末部を練和液で練和することにより所望の硬化性組成物を得る。これら現在の医療用硬化性組成物は粉末部を練和液で練和することにより所望の形態の硬化性組成物を得ることができるが、生成する硬化性組成物は生体組織とは異質なものであるから、これらの硬化性組成物は生体親和性を示さない。しかも、骨セメントの場合、残留モノマーおよび/または重合時の発熱のために、周辺組織に炎症が起きる。 In the medical field, the curable composition is mainly used as a bone defect filling material or a bone bonding material, and in the dental field, a bonding material, a heat insulating material for a metal restoration, a temporary or permanent filling material, and a root canal filling material. Or it is used as a capping material. Bone cement, which is a medically curable composition currently used, is kneaded, for example, by mixing a powder part containing methyl methacrylate polymer as a main component and a kneading liquid part containing methyl methacrylate monomer. It is a curable methyl methacrylate polymer obtained by this. The dental curable composition is obtained from, for example, a zinc phosphate cement obtained from a powder containing zinc oxide and a kneading liquid containing an aqueous phosphoric acid solution, or a kneading liquid containing a powder containing zinc oxide and an aqueous polycarboxylic acid solution. Examples thereof include a carboxylate cement, a Eugenol cement obtained from a powder containing zinc oxide and a kneading liquid containing Eugenol, and all of them obtain a desired curable composition by kneading the powder part with a kneading liquid. These current curable compositions for medical use can obtain a curable composition of a desired form by kneading the powder part with a kneading liquid, but the curable composition to be produced is different from biological tissue. Therefore, these curable compositions do not exhibit biocompatibility. Moreover, in the case of bone cement, inflammation occurs in the surrounding tissue due to residual monomers and / or heat generation during polymerization.
一方、生体硬組織、例えば骨または歯は、アパタイトを主成分とするリン酸カルシウムであり、アパタイトは優れた生体親和性および骨伝導性を示すことが知られている。そのため、硬化してアパタイトになるアパタイトセメントなどが開発され(非特許文献1、特許文献1および2)、臨床応用が始まっている。アパタイトセメントは優れた組織親和性と骨伝導性を示す生体セメントとして臨床応用されているが、その機械的強さは限定的であり、より大きな機械的強さを示すアパタイトセメントの開発が期待されている。また、生体材料としてのアパタイトの特徴は優れた組織親和性と骨伝導性であるが、組織親和性と骨伝導性が向上すれば、治療期間が短縮できる。そのため、より組織親和性および骨伝導性に優れるアパタイトセメントの開発が期待されている。さらに、より早い骨形成が臨床の場では求められる。いくつかの微量必須元素が骨形成に有効であることが知られており、例えば必須元素の一つであるシリコン(Si)が高等動物において骨形成の活発な部位に局在し、初期の骨形成に重要な役割を果たすことが知られている(非特許文献2)。また、あるバイオセラミックスにおいてケイ素の添加が間葉細胞と骨芽細胞の分化を促進することによって生体活性が促進さえることも報告されている(非特許文献3および4)。従って、アパタイトへのケイ素導入はアパタイトの骨伝導性を向上させると考えられている。
On the other hand, living hard tissues such as bones or teeth are calcium phosphates mainly composed of apatite, and apatite is known to exhibit excellent biocompatibility and osteoconductivity. Therefore, apatite cement that hardens to become apatite has been developed (Non-Patent
医療用硬化性組成物は、一般に、1)硬化性を示す、2)優れた組織親和性を示す、3)優れた骨伝導性を示す、4)優れた機械的性質を示すという複数の特性を兼備することが望まれる。硬化性を示すことは医療用硬化性組成物の必須要件であり、実際に硬化するか否かで判断される。組織親和性と骨伝導性は実験動物に形成した骨欠損部にインプラントして病理組織学的に検索することによって判断されるが、リン酸カルシウムを基材とする材料は粉末を遊離しない限り、優れた組織親和性と優れた骨伝導性を示すことが知られている。したがって、リン酸カルシウムを組成とする硬化性組成物が優れた組織親和性と優れた骨伝導性を示す必要条件は硬化前に崩れて粉末を遊離するか否かである。また、組織親和性をさらに確認するために細胞の接着性および増殖性を調べる場合もある。優れた機械的性質は、硬化体の機械的性質の測定によって判断される。
したがって、本発明の目的は、1)硬化性、2)組織親和性、3)骨伝導性、および4)機械的性質に優れた硬化性組成物を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a curable composition excellent in 1) sclerosis, 2) tissue affinity, 3) osteoconductivity, and 4) mechanical properties.
本発明者は、種々検討を重ねた結果、ケイ酸カルシウムを含有せしめたリン酸カルシウム含有セメントが、上記性質に優れていることを見出し、本発明を完成したものである。 As a result of various studies, the present inventor has found that a calcium phosphate-containing cement containing calcium silicate is excellent in the above properties, and has completed the present invention.
したがって、第1の態様において、本発明は、ケイ酸カルシウムおよびリン酸カルシウムを含む硬化性組成物(本発明の硬化性組成物)を提供する。 Accordingly, in the first aspect, the present invention provides a curable composition (the curable composition of the present invention) comprising calcium silicate and calcium phosphate.
また、第2の態様において、本発明は、粉末部がリン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含むことを特徴とする、硬化性組成物を提供する。ここで、本明細書において、前記粉末部は、リン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを共に含む混合物の形態であっても、あるいはリン酸カルシウムを含む第1の粉末部と、ケイ酸カルシウムを含む第2の粉末部を含んで成る組合せの形態であってもよい。好ましくは、前記粉末部は、リン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを共に含む混合物の形態である。 In the second aspect, the present invention provides a curable composition characterized in that the powder part contains calcium phosphate and calcium silicate. Here, in the present specification, the powder part may be in the form of a mixture containing both calcium phosphate and calcium silicate, or the first powder part containing calcium phosphate and the second powder part containing calcium silicate. It may be in the form of a combination comprising Preferably, the powder part is in the form of a mixture containing both calcium phosphate and calcium silicate.
さらなる態様において、本発明は、リン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含む粉末部と、練和液部とを混合する工程を含む、硬化性組成物の製造法を提供する。 In a further aspect, the present invention provides a method for producing a curable composition comprising the step of mixing a powder part containing calcium phosphate and calcium silicate and a kneading liquid part.
別の態様において本発明は、病的あるいは外的原因等により生じた生体硬組織の欠損および/または空隙、例えば骨折;骨形成不全症、骨粗鬆症、くる病、骨軟化症、上皮小体機能亢進症、あらゆる種類の骨髄炎、ぺージェット病、腫瘍(例えば骨腫、類骨骨腫、骨芽細胞腫、原発性および続発性骨肉腫を含む)、瘻もしくは他の疾患によって引き起こされる骨欠損もしくは空隙;またはあらゆる要素、例えば年齢、人工関節埋め込み等に起因する骨−関節間の空隙;または歯科治療における根管充填;の処置用硬化性組成物の製造のための、ケイ酸カルシウムの使用に関する。 In another aspect, the present invention relates to defects and / or voids in living hard tissue caused by pathological or external causes such as fractures; osteogenesis imperfecta, osteoporosis, rickets, osteomalacia, hyperparathyroidism Bone defects caused by allergic diseases, all types of osteomyelitis, Paget's disease, tumors (eg including osteoma, osteoid osteoma, osteoblastoma, primary and secondary osteosarcoma), epilepsy or other diseases Relates to the use of calcium silicate for the manufacture of a curable composition for the treatment of voids; or bone-joint voids due to age, artificial joint implantation, etc .; or root canal filling in dental care; .
さらに別の態様において本発明は、病的あるいは外的原因等により生じた生体硬組織の欠損および/または空隙、例えば骨折;骨形成不全症、骨粗鬆症、くる病、骨軟化症、上皮小体機能亢進症、あらゆる種類の骨髄炎、ぺージェット病、腫瘍(例えば骨腫、類骨骨腫、骨芽細胞腫、原発性および続発性骨肉腫を含む)、瘻もしくは他の疾患によって引き起こされる骨欠損もしくは空隙;またはあらゆる要素、例えば年齢、人工関節埋め込み等に起因する骨−関節間の空隙;または歯科治療における根管充填;を有する対象の処置法であって、当該対象に、本発明の硬化性組成物を適用することを含んで成る方法を提供する。 In yet another aspect, the present invention relates to a defect and / or void in a living hard tissue caused by a pathological or external cause, such as fracture; osteogenesis imperfecta, osteoporosis, rickets, osteomalacia, parathyroid function Bone defects caused by hypertension, all types of osteomyelitis, Paget's disease, tumors (including osteoma, osteoid osteoma, osteoblastoma, primary and secondary osteosarcoma), epilepsy or other diseases Or a void; or any element, such as age, bone-to-joint void due to artificial joint implantation, etc .; or root canal filling in dental treatment, wherein the subject is cured according to the present invention. A method comprising applying a sex composition is provided.
また、別の態様において本発明は、1)リン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含む粉末部、2)練和液部、および所望により3)本発明の硬化性組成物の使用のための指示書を含んで成るキットを提供する。 In another aspect, the invention also includes 1) a powder part comprising calcium phosphate and calcium silicate, 2) a kneading liquid part, and optionally 3) instructions for use of the curable composition of the invention. A kit consisting of
かくして本発明は、例えば、混合物の形態または組合せの形態でリン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含む粉末部と練和液部を、対象に適用する直前に混合し、混合物が硬化し終わる前に本発明の硬化性組成物を必要とする対象の部分、例えば患部に適用し、本発明の硬化性組成物を適当な形に成形し、本発明の硬化性組成物の硬化を終了させて用いる。あるいは例えば、予め対象が(個別に、または一般的に)必要とする本発明の硬化性組成物の形を取得した後、混合物の形態または組合せの形態でリン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含む粉末部と練和液部を混合し、所望の形に成形し、硬化させて、本発明の硬化性組成物を得ることができる。あるいは例えば、人工硬組織、例えば人工骨の一部として、本発明の硬化性組成物を用いることができる。 Thus, for example, the present invention is a method of mixing the powder part and the kneading liquid part containing calcium phosphate and calcium silicate, for example, in the form of a mixture or combination, immediately before application to the subject, and before the mixture is completely cured. The curable composition is applied to a target portion requiring the curable composition, for example, an affected part, the curable composition of the present invention is formed into an appropriate shape, and the curable composition of the present invention is cured to be used. Or, for example, after obtaining the form of the curable composition of the present invention that the subject needs (individually or generally) in advance, and then a powder part containing calcium phosphate and calcium silicate in the form of a mixture or combination The kneading liquid part is mixed, formed into a desired shape, and cured to obtain the curable composition of the present invention. Alternatively, for example, the curable composition of the present invention can be used as a part of an artificial hard tissue such as an artificial bone.
本発明は、リン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含むことを特徴とする医療用硬化性組成物を提供するものであり、当該硬化性組成物によって1)硬化性を示す、2)優れた組織親和性を示す、3)優れた骨伝導性を示す、4)優れた機械的性質の全ての特性を充足する医療用硬化性組成物が初めて具現化され得た。 The present invention provides a medical curable composition comprising calcium phosphate and calcium silicate, and 1) exhibits sclerosis by the curable composition, and 2) has excellent tissue affinity. A medical curable composition satisfying all the characteristics of 3) excellent osteoconductivity and 4) excellent mechanical properties could be realized for the first time.
一般的に、ある化合物とその塩または水和物等の溶媒和物は密接な関係を有しており、同様の性質を示すことが知られているため、本明細書における化合物に関する記載は、それが適当であるとき、その化合物のみならずその化合物の塩および水和物等の溶媒和物についても同様に言及しているものと理解される。 In general, a certain compound and a solvate such as a salt or hydrate thereof have a close relationship and are known to exhibit similar properties. Where appropriate, it is understood that reference is made not only to the compound but also to solvates such as salts and hydrates of the compound as well.
本発明でいう対象とは、脊椎動物、とりわけヒトを含む哺乳類を意味する。好ましい対象には、これらに限定されないが、ヒト、イヌ、ウシ、ブタ、ウマ、ヒツジ等が含まれる。とりわけ好ましい対象は、病的あるいは外的原因等により生じた生体硬組織の欠損および/または空隙、例えば骨折;骨形成不全症、骨粗鬆症、くる病、骨軟化症、上皮小体機能亢進症、あらゆる種類の骨髄炎、ぺージェット病、腫瘍(例えば骨腫、類骨骨腫、骨芽細胞腫、原発性および続発性骨肉腫を含む)、瘻もしくは他の疾患によって引き起こされる骨欠損もしくは空隙;またはあらゆる要素、例えば年齢、人工関節埋め込み等に起因する骨−関節間の空隙;または歯科治療における根管充填;を有する対象、とりわけ脊椎動物、とりわけヒトを含む哺乳類を意味する。 The term “subject” as used in the present invention means vertebrates, particularly mammals including humans. Preferred subjects include, but are not limited to, humans, dogs, cows, pigs, horses, sheep and the like. Particularly preferred subjects are biological hard tissue defects and / or voids caused by pathological or external causes such as fractures; osteogenesis imperfecta, osteoporosis, rickets, osteomalacia, hyperparathyroidism, any Bone defects or voids caused by types of osteomyelitis, Paget's disease, tumors (including osteoma, osteoid osteoma, osteoblastoma, primary and secondary osteosarcoma), epilepsy or other diseases; or It refers to subjects, especially vertebrates, especially mammals including humans, having any element, for example, bone-to-joint voids due to age, artificial joint implantation, etc .; or root canal filling in dental care.
1つの態様において本発明は、ケイ酸カルシウムとリン酸カルシウムを含む硬化性組成物を提供する。ケイ酸カルシウムとリン酸カルシウムの重量比は適宜当業者が、既知の実験、例えば実施例に示すような実験によって、容易に決定することができる。 In one aspect, the present invention provides a curable composition comprising calcium silicate and calcium phosphate. The weight ratio of calcium silicate to calcium phosphate can be easily determined by those skilled in the art as appropriate by known experiments, for example, experiments as shown in the Examples.
本明細書における用語「リン酸カルシウム」は、CaとPO4を有する化合物を指称する広義において使用され、リン酸一カルシウム、リン酸二カルシウム、リン酸三カルシウム(TCP、Ca3(PO4)2)、リン酸四カルシウム(TTCP、Ca4(PO4)2O)、リン酸八カルシウム(Ca8H2(PO4)6)、リン酸水素カルシウム(DCPA、CaHPO4)、リン酸二水素カルシウム(DCPD、Ca(H2PO4)2)、ヒドロキシアパタイト(HAP)、またはそれらの混合物などが例示される。特に好ましいリン酸カルシウムはリン酸三カルシウムである。また、リン酸カルシウムは、結晶質または非晶質であってよく、非晶質リン酸カルシウムは、カルシウム成分を含む溶液とリン酸成分を含む溶液を低温で混合するなどの公知の方法で合成できる。本発明においては非晶質リン酸カルシウムを主成分として、例えば相対重量比51%以上含有しているリン酸カルシウムが好ましく、マグネシウムあるいは炭酸イオンなどを含有しているものも非晶質リン酸カルシウムに含まれる。The term “calcium phosphate” as used herein is used in a broad sense to refer to compounds having Ca and PO 4 , monocalcium phosphate, dicalcium phosphate, tricalcium phosphate (TCP, Ca 3 (PO 4 ) 2 ). , Tetracalcium phosphate (TTCP, Ca 4 (PO 4 ) 2 O), octacalcium phosphate (Ca 8 H 2 (PO 4 ) 6 ), calcium hydrogen phosphate (DCPA, CaHPO 4 ), calcium dihydrogen phosphate (DCPD, Ca (H 2 PO 4 ) 2 ), hydroxyapatite (HAP), or a mixture thereof is exemplified. A particularly preferred calcium phosphate is tricalcium phosphate. The calcium phosphate may be crystalline or amorphous, and the amorphous calcium phosphate can be synthesized by a known method such as mixing a solution containing a calcium component and a solution containing a phosphate component at a low temperature. In the present invention, calcium phosphate containing amorphous calcium phosphate as a main component and containing, for example, a relative weight ratio of 51% or more is preferable, and amorphous calcium phosphate also contains magnesium or carbonate ions.
リン酸カルシウムは、当業者に既知の方法によって、または例えば、カルシウム源とリン酸源を所望のモル比、例えばリン酸四カルシウムの場合にはカルシウム源とリン酸源を2:1のモル比となるように混合し、適当な温度で、所望により窒素等の不活性雰囲気下で焼成することによって製造することができるか、あるいは化学薬品として購入可能である。あるいは、例えばリン酸四カルシウムとリン酸三カルシウムの混合物を得るために、カルシウムとリン酸のモル比を2:1より小さくすることも可能である。 Calcium phosphate is obtained by methods known to those skilled in the art or, for example, in the desired molar ratio of calcium source to phosphate source, for example in the case of tetracalcium phosphate, a 2: 1 molar ratio of calcium source to phosphate source. And can be produced by baking at an appropriate temperature and optionally under an inert atmosphere such as nitrogen, or can be purchased as a chemical. Alternatively, for example, to obtain a mixture of tetracalcium phosphate and tricalcium phosphate, the molar ratio of calcium to phosphoric acid can be less than 2: 1.
あるいは、リン酸カルシウム、例えばリン酸水素カルシウム(CaHPO4)を、リン酸源またはリン酸カルシウム源と所望のモル比となるように混合し、適当な温度で、所望により窒素等の不活性雰囲気下で焼成することによって、他のリン酸カルシウム、例えばリン酸三カルシウム(Ca3(PO4)2)を得ることができる。Alternatively, calcium phosphate such as calcium hydrogen phosphate (CaHPO 4 ) is mixed with the phosphate source or calcium phosphate source in a desired molar ratio and calcined at an appropriate temperature and optionally in an inert atmosphere such as nitrogen. Thus, other calcium phosphates such as tricalcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ) can be obtained.
カルシウム源としては、酸化カルシウム(CaO)、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)、炭酸カルシウム(CaCO3)などが例示され、これらはいずれも化学薬品として購入可能である。また、リン酸源としては、リン酸、(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4、Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4、K3PO4、K2HPO4、KH2PO4、リン酸亜鉛などのリン酸化合物が例示され、いずれも化学薬品として購入可能である。好ましくは、リン酸水素カルシウムやリン酸アンモニウム塩((NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4)を用いる。とりわけリン酸アンモニウム塩は、アンモニウムが焼成によって揮発して塩が残らないため好ましい。Examples of the calcium source include calcium oxide (CaO), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), calcium carbonate (CaCO 3 ) and the like, all of which can be purchased as chemicals. Examples of the phosphoric acid source include phosphoric acid, (NH 4 ) 3 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , NH 4 H 2 PO 4 , Na 3 PO 4 , Na 2 HPO 4 , NaH 2 PO 4 , K Examples include phosphoric compounds such as 3 PO 4 , K 2 HPO 4 , KH 2 PO 4 , and zinc phosphate, all of which can be purchased as chemicals. Preferably, calcium hydrogen phosphate or ammonium phosphate ((NH 4 ) 3 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , NH 4 H 2 PO 4 ) is used. In particular, ammonium phosphate is preferable because ammonium is volatilized by baking and no salt remains.
リン酸三カルシウムには、異なる結晶形であるα−Ca3(PO4)2やβ−Ca3(PO4)2が含まれてよい。α−Ca3(PO4)2がより迅速な硬化反応を与えるので好ましい。リン酸三カルシウムは、当業者に既知の方法によって、または例えばカルシウム源とリン酸源を3:2のモル比に混合し加熱することによって、製造することができる。1200℃以上で加熱するとα型リン酸三カルシウムが、1000℃以下で加熱するとβ型リン酸三カルシウムが主に生成することが知られている。好ましいα−Ca3(PO4)2を含む硬化性組成物は、例えばバイオペックス(BiopexまたはBiopex−R、登録商標、Pentax製)、セメンテック(Cementek、登録商標、Teknimed製)またはミミックス(Mimix、登録商標、Walter Lorenz Surgical製)の商品名で市販されている。Tricalcium phosphate may include α-Ca 3 (PO 4 ) 2 and β-Ca 3 (PO 4 ) 2 which are different crystal forms. α-Ca 3 (PO 4 ) 2 is preferred because it provides a more rapid curing reaction. Tricalcium phosphate can be produced by methods known to those skilled in the art or, for example, by mixing and heating a calcium source and a phosphate source in a molar ratio of 3: 2. It is known that α-type tricalcium phosphate is mainly generated when heated at 1200 ° C. or higher, and β-type tricalcium phosphate is mainly generated when heated at 1000 ° C. or lower. Preferred curable compositions comprising α-Ca 3 (PO 4 ) 2 are, for example, Biopex (Biopex or Biopex-R, registered trademark, manufactured by Pentax), Sementech (registered trademark, manufactured by Teknimed) or Mimix, It is commercially available under the trade name of registered trademark, Walter Lorenz Surgical.
ヒドロキシアパタイトとは、Ca10(PO4)6(OH)2の基本構造を有するものをいう。Ca欠損型のアパタイトCa10−x(HPO4)y(PO4)6−y(OH)2−zや、炭酸含有アパタイトCa10−x(HPO4)y(PO4)6−y(CO3)a(OH)2−zなど(ここで、xは1〜2、好ましくは1であり、yは0〜6、好ましくは1であり、zは0〜2、好ましくは1であり、aは1〜5である。)、あるいはCaが他の金属に一部あるいは全部置換した、例えば、Ca8Ba2(PO4)6(OH)2などもヒドロキシアパタイトに含まれる。例えばCa9(HPO4)(PO4)5OHを、α−TCPおよび水から得ることができる。Hydroxyapatite refers to one having a basic structure of Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 . Ca-deficient apatite Ca 10-x (HPO 4 ) y (PO 4 ) 6-y (OH) 2-z and carbonate-containing apatite Ca 10-x (HPO 4 ) y (PO 4 ) 6-y (CO 3 ) a (OH) 2-z and the like (where x is 1-2, preferably 1, y is 0-6, preferably 1, z is 0-2, preferably 1, a is 1 to 5.) Alternatively, Ca 8 Ba 2 (PO 4 ) 6 (OH) 2 or the like in which Ca is partially or completely substituted with another metal is also included in hydroxyapatite. For example, Ca 9 (HPO 4 ) (PO 4 ) 5 OH can be obtained from α-TCP and water.
本発明の硬化性組成物において用いるリン酸カルシウムは、リン酸三カルシウム、とりわけα−リン酸三カルシウムおよびリン酸水素カルシウムである。例えばリン酸三カルシウム、とりわけα−リン酸三カルシウムを用いる場合、本発明の硬化性組成物は、好ましくは、リン酸三カルシウム重量に対して約0.1〜20重量%、例えば約0.5〜18重量%、好ましくは2.5〜10重量%、最も好ましくは2.5〜5重量%のケイ酸カルシウムを含む。この場合、20重量%以上のケイ酸カルシウムを含む硬化性組成物は、初期硬化時間が遅延し、機械的強さが低下するため、好ましくない。また、0.1重量%未満のケイ酸カルシウムを含む硬化性組成物では、ケイ素による骨形成の促進が不十分であり得る。 The calcium phosphate used in the curable composition of the present invention is tricalcium phosphate, especially α-tricalcium phosphate and calcium hydrogen phosphate. For example, when using tricalcium phosphate, especially α-tricalcium phosphate, the curable composition of the present invention is preferably about 0.1 to 20% by weight, for example about 0.00, based on the weight of tricalcium phosphate. 5 to 18 wt%, preferably 2.5 to 10 wt%, most preferably 2.5 to 5 wt% calcium silicate. In this case, a curable composition containing 20% by weight or more of calcium silicate is not preferable because the initial curing time is delayed and the mechanical strength is lowered. Moreover, in the curable composition containing less than 0.1% by weight of calcium silicate, the promotion of bone formation by silicon may be insufficient.
また、例えばリン酸カルシウムとしてリン酸水素カルシウムを用いる場合、本発明の硬化性組成物は、好ましくは、リン酸水素カルシウムの重量に対して約10〜50重量%、例えば約20〜50重量%、最も好ましくは30〜40重量%のケイ酸カルシウムを含む。 For example, when calcium hydrogen phosphate is used as the calcium phosphate, the curable composition of the present invention is preferably about 10 to 50% by weight, for example, about 20 to 50% by weight, most preferably based on the weight of calcium hydrogen phosphate. Preferably it contains 30-40% by weight of calcium silicate.
本明細書における用語「ケイ酸カルシウム」は、酸化カルシウムと二酸化ケイが結合したような組成に対応する化合物を指称する広義において使用され、ケイ酸二カルシウム(ビーライト、2CaO・SiO2)、ケイ酸三カルシウム(エーライト、3CaO・SiO2)、またはそれらの混合物などが例示される。好ましいリン酸カルシウムはリン酸三カルシウムである。The term “calcium silicate” in this specification is used in a broad sense to refer to a compound corresponding to a composition in which calcium oxide and silicon dioxide are combined, and includes dicalcium silicate (belite, 2CaO · SiO 2 ), Examples include tricalcium acid (Alite, 3CaO · SiO 2 ), or a mixture thereof. A preferred calcium phosphate is tricalcium phosphate.
ケイ酸カルシウムは、当業者に既知の方法によって、または例えば、カルシウム源とケイ酸源を所望のモル比、例えばケイ酸三カルシウムの場合にはカルシウム源とケイ酸源を3:1のモル比となるように混合し、適当な温度で、所望により窒素等の不活性雰囲気下で焼成することによって、例えば実施例に記載の方法によって、製造することができる。 Calcium silicate can be obtained by methods known to those skilled in the art or, for example, in a desired molar ratio of calcium source to silicate source, eg, 3: 1 molar ratio of calcium source to silicate source in the case of tricalcium silicate. Can be produced by, for example, the method described in the Examples, by firing at an appropriate temperature, and optionally firing in an inert atmosphere such as nitrogen.
カルシウム源には例えば、これらに限定されないが、酸化カルシウム(CaO)、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)および炭酸カルシウム(CaCO3)が含まれ、いずれも化学薬品として購入可能である。また、ケイ酸源には例えば、これらに限定されないが、二酸化ケイ素(SiO2)およびテトラエトキシシラン(Si(OC2H5)4)が含まれ、いずれも化学薬品として購入可能である。好ましいケイ酸源は二酸化ケイ素(SiO2)である。Examples of calcium sources include, but are not limited to, calcium oxide (CaO), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), and calcium carbonate (CaCO 3 ), all of which can be purchased as chemicals. The silicic acid source includes, for example, but is not limited to, silicon dioxide (SiO 2 ) and tetraethoxysilane (Si (OC 2 H 5 ) 4 ), both of which can be purchased as chemicals. A preferred silicic acid source is silicon dioxide (SiO 2 ).
さらなる態様において、本発明の硬化性組成物は、ケイ酸カルシウムおよびリン酸カルシウムを含む粉末部と、練和液部を有する。 In a further embodiment, the curable composition of the present invention has a powder part containing calcium silicate and calcium phosphate and a kneading liquid part.
本発明でいう練和液とは、当該技術分野で用いることができるあらゆる練和液を含むが、とりわけ医学的に許容される非毒性の練和液が好ましい。好ましい練和液の例としては、蒸留水、カルボニル酸塩(カルボン酸または炭酸塩)水溶液、リン酸塩(例えば(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4、Na3PO4、Na2HPO4、NaH2PO4、K3PO4、K2HPO4、KH2PO4)水溶液、またはそれらの混合物を挙げることができ、特にリン酸水素ナトリウム水溶液、リン酸水素二ナトリウム水溶液、またはそれらの混合物が好ましい。The kneading liquid as used in the present invention includes all kneading liquids that can be used in the technical field, and medically acceptable non-toxic kneading liquids are particularly preferable. Examples of preferable kneading liquids include distilled water, carbonyl acid salt (carboxylic acid or carbonate) aqueous solution, phosphate salt (eg (NH 4 ) 3 PO 4 , (NH 4 ) 2 HPO 4 , NH 4 H 2 PO 4 , Na 3 PO 4 , Na 2 HPO 4 , NaH 2 PO 4 , K 3 PO 4 , K 2 HPO 4 , KH 2 PO 4 ) aqueous solution, or a mixture thereof, in particular, sodium hydrogen phosphate aqueous solution , Aqueous disodium hydrogen phosphate solution, or a mixture thereof is preferred.
練和液のpHを調節するため、複数の塩を混合することもできるし、あるいはpH調節剤を加えることもできる。好ましい練和液のpHは、一般的には約4〜10、好ましくは約5〜8、最も好ましくは約6.5〜7.5であり、例えばpHを低くすると粉末部と練和液部を混合したとき、十分に硬化せず、その結果、硬化体の機械的強さも低くなる可能性がある。またpHが高い練和液の場合、組織為害性が惹起され得る。しかし、本発明の硬化性組成物を適用する部位に応じて前記範囲以外のpHも選択され得る。例えば、歯髄保護材として用いる場合は高pHが好まれ、例えば水酸化カルシウムを練和液部に加えることができる。 In order to adjust the pH of the kneading liquid, a plurality of salts can be mixed, or a pH adjusting agent can be added. The pH of the preferred kneading liquid is generally about 4 to 10, preferably about 5 to 8, and most preferably about 6.5 to 7.5. For example, when the pH is lowered, the powder part and the kneading liquid part Is not sufficiently cured, and as a result, the mechanical strength of the cured body may be lowered. Further, in the case of a kneading liquid having a high pH, tissue damage can be caused. However, a pH other than the above range may be selected depending on the site to which the curable composition of the present invention is applied. For example, when used as a dental pulp protecting material, a high pH is preferred, and for example, calcium hydroxide can be added to the kneading liquid part.
好ましくは、本発明の硬化性組成物の練和液は、0.05〜1.0mol/L、好ましくは0.1〜0.5mol/L、より好ましくは0.25mol/Lのリン酸塩またはカルボニル酸塩水溶液である。 Preferably, the kneading liquid of the curable composition of the present invention is 0.05 to 1.0 mol / L, preferably 0.1 to 0.5 mol / L, more preferably 0.25 mol / L phosphate. Or a carbonyl salt aqueous solution.
また、本発明の硬化性組成物は、滅菌し得る。滅菌は、混合前の粉末部および練和液部について行ってもよいし、混合後の硬化体について行ってもよい。好ましくは、混合前の粉末部および練和液部について、常套の方法で滅菌を行うことができる。 Moreover, the curable composition of this invention can be sterilized. Sterilization may be performed on the powder part and the kneaded liquid part before mixing, or on the cured body after mixing. Preferably, the powder part and the kneading liquid part before mixing can be sterilized by a conventional method.
本発明の硬化性組成物は、リン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含む粉末部と練和液部を混合し、硬化させることによって成形することができる。混合する粉末部と練和液部の重量比は、成形を行う者、典型的には医師または獣医が、通常の知識技術に基づいて、適宜定めるまたは予測することができるが、典型的には例えば、粉末部1重量部に対して練和液部2重量部以下、好ましくは粉末部1重量部に対して練和液部0.1〜1重量部、最も好ましくは粉末部1重量部に対して練和液部0.5重量部の範囲で混合することができる。混合は、当業者が通常用いる方法で成され、例えば撹拌棒を用いて手動で攪拌する、または攪拌子や攪拌扇等を取り付けた攪拌装置、例えばスターラーを用いて攪拌することができる。 The curable composition of this invention can be shape | molded by mixing the powder part and kneading | mixing liquid part containing a calcium phosphate and a calcium silicate, and making it harden | cure. The weight ratio between the powder part to be mixed and the kneading liquid part can be appropriately determined or predicted by a person who performs molding, typically a doctor or veterinarian, based on ordinary knowledge techniques, but typically For example, 2 parts by weight or less of the kneading liquid part with respect to 1 part by weight of the powder part, preferably 0.1 to 1 part by weight of the kneading liquid part with respect to 1 part by weight of the powder part, most preferably 1 part by weight of the powder part. On the other hand, it can mix in the range of 0.5 weight part of kneading | mixing liquid parts. The mixing is performed by a method commonly used by those skilled in the art. For example, the stirring can be performed manually using a stirring bar, or can be performed using a stirring device equipped with a stirring bar, a stirring fan, or the like, for example, a stirrer.
硬化は、典型的には約15〜40℃、相対湿度約20〜100%の条件下で、例えば生理的条件下、例えば約37℃、相対湿度約100%の条件下で、または生体内、とりわけ本発明の硬化性組成物を適用する対象の患部で、あるいは外界条件下、例えば約25℃、相対湿度約50%の条件下で、所望により体液、例えば血液、唾液、リンパ液等の存在下で、行うことができる。 Curing is typically under conditions of about 15-40 ° C. and a relative humidity of about 20-100%, such as physiological conditions, eg, about 37 ° C., relative humidity of about 100%, or in vivo. In particular, in the affected area of the subject to which the curable composition of the present invention is applied, or under external conditions, for example, at about 25 ° C. and relative humidity of about 50%, and optionally in the presence of body fluids such as blood, saliva, lymph, etc. And you can do it.
硬化性は、典型的には硬化性組成物の初期硬化時間によって判断できる。初期硬化時間は、当業者が利用し得るあらゆる方法、例えばISO1566(参照により本明細書の一部とする)に規定されているビカー針法によって測定することができる。ビカー針法とは、簡単に説明すると、粉末部と練和液部の混合開始3分後に、練和物を温度37℃、相対湿度約100%の恒温器中に移し、質量300gのビカー針を練和物表面に静かに落とし、針跡がつくかどうかを調べ、針跡を残さなくなった時を混合開始時から起算して初期硬化時間とする方法である。ビカー針法による本発明の硬化性組成物の初期硬化時間は、好ましくは、例えば180分以内、好ましくは30分以内、より好ましくは20分以内である。初期硬化時間が短ければ、対象に本発明の硬化性組成物を適用した後速やかに適用部位に接着するため、処置を速やかに終了することができるので好ましい。なお、当業者には理解されることであるが、初期硬化時間を過ぎても硬化性組成物の硬化自体は進行し、さらに機械的強さが増大していく。 Curability is typically determined by the initial cure time of the curable composition. The initial cure time can be measured by any method available to those skilled in the art, such as the Vicat needle method as defined in ISO 1566 (which is hereby incorporated by reference). The Vicat needle method is simply explained. After 3 minutes from the start of mixing the powder part and the kneading liquid part, the kneaded product is transferred into a thermostat having a temperature of 37 ° C. and a relative humidity of about 100%, and a Vicat needle having a mass of 300 g. Is gently dropped on the surface of the kneaded product, and it is examined whether or not needle marks are formed, and the initial curing time is calculated from the start of mixing when no needle marks are left. The initial curing time of the curable composition of the present invention by the Vicat needle method is preferably, for example, within 180 minutes, preferably within 30 minutes, and more preferably within 20 minutes. If the initial curing time is short, it is preferable that the treatment can be completed quickly because it adheres to the application site immediately after the curable composition of the present invention is applied to the target. As will be understood by those skilled in the art, even after the initial curing time has elapsed, the curing of the curable composition proceeds and the mechanical strength further increases.
リン酸カルシウムセメントはリン酸カルシウムの溶解析出反応によって形成される針状結晶アパタイトの絡み合いによって硬化する。理論に縛られないが、添加したケイ酸カルシウムはリン酸カルシウムセメントの硬化反応において二つの役割を担うと考えられる。第1の役割は、リン酸カルシウムセメントの硬化時間の遅延である。これは、ケイ酸カルシウムが水に接触すると、アルカリ環境となることによって、リン酸カルシウムの溶解が抑制されるためである。一方、第2の役割は、リン酸カルシウムセメントの機械的強さの増大である。これは、ケイ酸カルシウムの溶解によってアパタイトの核形成を促進し、カルシウムシリケートゲルとして重合するシリケートイオンが形成されるためである。したがって、硬化性と機械的性質に優れた硬化性組成物を得るためには、適量の、例えば上記の通りのケイ酸カルシウムを添加することが好ましい。 Calcium phosphate cement is hardened by entanglement of acicular crystal apatite formed by dissolution and precipitation reaction of calcium phosphate. Without being bound by theory, it is believed that the added calcium silicate plays two roles in the hardening reaction of the calcium phosphate cement. The first role is to delay the setting time of the calcium phosphate cement. This is because when calcium silicate comes into contact with water, dissolution of calcium phosphate is suppressed due to an alkaline environment. On the other hand, the second role is to increase the mechanical strength of the calcium phosphate cement. This is because dissolution of calcium silicate promotes nucleation of apatite and forms silicate ions that polymerize as a calcium silicate gel. Therefore, in order to obtain a curable composition having excellent curability and mechanical properties, it is preferable to add an appropriate amount of, for example, calcium silicate as described above.
組織親和性と骨伝導性は、通常実験動物に形成した骨欠損部に硬化性組成物をインプラントして病理組織学的に検索することによって判断されるが、リン酸カルシウムを基材とする材料は粉末を遊離しない限り、優れた組織親和性と優れた骨伝導性を示すことが知られている。したがって、本発明の硬化性組成物のようにリン酸カルシウムを含む硬化性組成物が優れた組織親和性と優れた骨伝導性を示すことは、粉末部と練和液部の混合後、例えば37℃、相対湿度100%の条件下で硬化前に崩れて粉末を遊離しないことを肉眼観察することによって容易に判断することができる。好ましい本発明の硬化性組成物は、粉末部と練和液部の混合後、37℃、相対湿度100%の条件下で硬化し、粉末を遊離しないため、優れた組織親和性と優れた骨伝導性を有し得る。また、組織親和性をさらに確認するために細胞の接着性および増殖性を、例えば細胞実験によって、例えば実施例に記載の通りに、調べることもできる。 Tissue affinity and osteoconductivity are usually determined by implanting a curable composition into a bone defect formed in a laboratory animal and searching histopathologically. However, a material based on calcium phosphate is a powder. It is known that it exhibits excellent tissue affinity and excellent osteoconductivity unless it is released. Therefore, the curable composition containing calcium phosphate like the curable composition of the present invention exhibits excellent tissue affinity and excellent osteoconductivity after mixing the powder part and the kneading liquid part, for example, at 37 ° C. It can be easily determined by observing with the naked eye that the powder does not break apart before curing under the condition of 100% relative humidity. A preferable curable composition of the present invention is a mixture of a powder part and a kneading liquid part, which is cured under the conditions of 37 ° C. and a relative humidity of 100% and does not release the powder. Can have conductivity. In order to further confirm tissue affinity, cell adhesion and proliferation can also be examined, for example, by cell experiments, as described in the Examples.
機械的性質は、硬化体の機械的性質、例えば破砕抗力、圧縮強さ、剪断強さまたは間接引張強さを測定することによって判断される。破砕抗力の測定は、例えば日本工業規格T6602(参照により本明細書の一部とする)のリン酸亜鉛セメントの破砕抗力試験に準じて行うことができる。間接引張強さは、硬化体を万能試験機により破砕し、破砕に要した荷重P、硬化体の直径d、厚さlを間接引張強さ=2P/(πdl)に代入し算出することによって、または実施例に記載の通りに行うことができ、例えば本発明の硬化性組成物は、好ましくは混合6時間後に0.5〜10MPa、好ましくは混合12時間後に0.5〜15MPa、より好ましくは1〜12MPa、さらに好ましくは6〜12MPa、または好ましくは混合24時間後に0.5〜20MPa、より好ましくは1〜16MPa、最も好ましくは10〜15MPaの間接引張強さを有する。 Mechanical properties are determined by measuring the mechanical properties of the cured body, such as crush resistance, compressive strength, shear strength or indirect tensile strength. The crushing resistance can be measured, for example, according to the crushing resistance test of zinc phosphate cement of Japanese Industrial Standard T6602 (part of which is incorporated herein by reference). The indirect tensile strength is calculated by crushing the cured body with a universal testing machine and substituting the load P required for crushing, the diameter d and thickness l of the cured body into indirect tensile strength = 2P / (πdl). Or, for example, the curable composition of the present invention is preferably 0.5 to 10 MPa after 6 hours of mixing, preferably 0.5 to 15 MPa after 12 hours of mixing, more preferably Has an indirect tensile strength of 1 to 12 MPa, more preferably 6 to 12 MPa, or preferably 0.5 to 20 MPa after 24 hours of mixing, more preferably 1 to 16 MPa, and most preferably 10 to 15 MPa.
また、別の態様において、本発明の硬化性組成物は、さらなる他の成分を、粉末部および/または練和液部に、混合物の形態で、または別の粉末部または練和液部として組合せの形態で含んでいてもよい。組合せの形態とは、例えば、リン酸カルシウムとケイ酸カルシウムを含む第1の粉末部、さらなる他の成分を含む第2の粉末部、および練和液部を含んで成る硬化性組成物の形態、またはリン酸カルシウムを含む第1の粉末部、ケイ酸カルシウムおよびさらなる他の成分を含む第2の粉末部、および練和液部を含んで成る硬化性組成物の形態であり得る。 In another embodiment, the curable composition of the present invention combines further other components with the powder part and / or the kneading liquid part, in the form of a mixture, or as another powder part or kneading liquid part. It may be included in the form. The form of the combination is, for example, a form of a curable composition comprising a first powder part containing calcium phosphate and calcium silicate, a second powder part containing further other components, and a kneading liquid part, or It can be in the form of a curable composition comprising a first powder part comprising calcium phosphate, a second powder part comprising calcium silicate and further other ingredients, and a kneading liquid part.
かかる他の成分には、これらに限定されないが、賦形剤、有機もしくは無機担体、保存剤、抗酸化剤、滑沢剤、分散剤、湿潤剤、溶解補助剤、pH調節剤、ビタミン、アミノ酸、タンパク質、ケイ酸のようなケイ素含有化合物、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化鉄、酸化リン、酸化カリウム、酸化ナトリウムのような金属酸化物、水酸化カルシウムのような金属塩、鎮痛・抗炎症剤、骨形成促進剤、骨粗鬆症治療薬、骨代謝促進剤、抗がん剤、止血剤、痛風治療薬、抗生物質および抗菌剤等が含まれる。とりわけ医療用硬化性組成物においては、他の成分として医学的に許容される、すなわち生体に毒性を示さない成分が好ましい。医学的に許容される成分の例は、例えば医薬品添加物規格(薬事日報社、2003年、参照により本明細書の一部とする)に記載されている。 Such other ingredients include, but are not limited to, excipients, organic or inorganic carriers, preservatives, antioxidants, lubricants, dispersants, wetting agents, solubilizers, pH adjusters, vitamins, amino acids , Proteins, silicon-containing compounds such as silicic acid, magnesium oxide, calcium oxide, iron oxide, phosphorus oxide, potassium oxide, metal oxides such as sodium oxide, metal salts such as calcium hydroxide, analgesics / anti-inflammatory agents Bone formation promoters, osteoporosis therapeutic agents, bone metabolism promoters, anticancer agents, hemostatic agents, gout therapeutic agents, antibiotics and antibacterial agents, and the like. In particular, in a medical curable composition, a component that is medically acceptable as the other component, that is, a component that is not toxic to a living body is preferable. Examples of medically acceptable ingredients are described in, for example, Pharmaceutical Additive Standards (Pharmaceutical Daily, 2003, which is hereby incorporated by reference).
沈痛・抗炎症剤には、例えば、サリチル酸系抗炎症剤、例えばアセチルサリチル酸およびサリチル酸ナトリウム、フェナム酸系抗炎症剤、アリール酸系抗炎症剤、例えばジクロフェナクナトリウム、スリンダク、インドメタシンおよびアセメタシン、プロピオン酸系抗炎症剤、例えばイブプロフェン、ケトプロフェン、フルルビプロフェン、オキシカム系抗炎症剤、ならびにアスピリンおよびアセトアミノフェン等が含まれる。 Examples of analgesic / anti-inflammatory agents include salicylic acid anti-inflammatory agents such as acetylsalicylic acid and sodium salicylate, fenamic acid anti-inflammatory agents, aryl acid anti-inflammatory agents such as diclofenac sodium, sulindac, indomethacin and acemetacin, propionic acid Anti-inflammatory agents such as ibuprofen, ketoprofen, flurbiprofen, oxicam anti-inflammatory agents, and aspirin and acetaminophen are included.
骨形成促進剤、骨粗鬆症治療薬および骨代謝促進剤には、例えばアルファカルシドール、カルシトリオール、メナテトレノン、エルカトニン、サケカルシトニン、エチドロネート、アレンドロネート、リセドロネート、パミドロネート、インカドロネート、イプリフラボン等が含まれる。 Examples of osteogenesis promoters, osteoporosis therapeutic agents, and bone metabolism promoters include alphacalcidol, calcitriol, menatetrenone, elcatonin, salmon calcitonin, etidronate, alendronate, risedronate, pamidronate, incadronate, ipriflavone, etc. .
本発明を下記実施例によって説明するが、本発明および請求項の技術的範囲は実施例によって何ら限定されない。 The present invention will be explained by the following examples, but the technical scope of the present invention and claims is not limited by the examples.
α−リン酸三カルシウムとケイ酸三カルシウムを含む硬化性組成物の製造
ケイ酸三カルシウムを、炭酸カルシウム(CaCO3)と二酸化ケイ素(SiO2)から調製した。炭酸カルシウム(CaCO3)75gと二酸化ケイ素(SiO2)15gを混合し(モル比3:1)、1000℃で2時間仮焼し、空中で急冷し、粉砕した。粉砕粉を1500℃で24時間反応させ、空中で急冷した。α−リン酸三カルシウム(α−TCP B、太平化学製)30gと得られたケイ酸三カルシウムを、下記重量比で混合し、各サンプル組成物の粉末部を調製した。
粉末部1gを練和液(0.25mol/L NaH2PO4水溶液、0.5ml)と混合し、ステンレス製分割金型に入れ、相対湿度100%、37℃の条件で硬化させた。規定の硬化時間の後に全てのサンプルはアセトンに浸漬し、60℃で乾燥することによって硬化反応を停止させた。1 g of the powder part was mixed with a kneading liquid (0.25 mol / L NaH 2 PO 4 aqueous solution, 0.5 ml), placed in a stainless steel split mold, and cured under conditions of a relative humidity of 100% and 37 ° C. After the specified curing time, all samples were immersed in acetone and the curing reaction was stopped by drying at 60 ° C.
得られた24時間硬化体について、走査電子顕微(走査電子顕微鏡JSM-5400LV(日本電子株式会社)スパッタ法により金薄膜をコーティング後、加速電圧15kVで測定)で観察した。対照の場合、およびサンプル1および2の場合、ヒドロキシアパタイトに特有な葉様の結晶構造が観察された(写真は示さず)。一方、サンプル3および4の場合には、微細結晶に被覆された約直径5ミクロンの結晶が認められた(写真は示さず)。
The obtained 24-hour cured product was observed with a scanning electron microscope (measured at an acceleration voltage of 15 kV after coating a gold thin film by a scanning electron microscope JSM-5400LV (JEOL Ltd.) sputtering method). In the control case and in
また、各サンプルの混合前粉末部ならびに3、6、12、24および168時間硬化体について、X線回折分析(RINT 2500V(株式会社リガク)、X線源には40kV,100mAのCuKα線を用い、スキャンスピード2°/分で測定)を行った。結果を図1〜5に示す。図中、hは時間の意味であり、0hとは混合前の粉末部を意味する。混合前粉末には、いずれもリン酸三カルシウムに帰属されるピーク(典型的には、例えば約30.8度/2θのピーク)が観察される。対照の場合、経時的にリン酸三カルシウムに帰属されるピークが小さくなり、アパタイトに帰属される幅広いピーク(典型的には、例えば約31〜33度/2θのブロードなピーク)が増大する。つまり、リン酸三カルシウムからアパタイトへの組成変換反応は徐々に進行し、約168時間で終了する。一方、サンプル2の場合も同様の組成変換反応が認められたが、サンプル2の場合には、同様の組成変換反応は対照のものに比べて著明に早く進行することが特筆される。つまり、サンプル2ではアパタイトへの組成変換反応が6−12時間で急激に起こり、24時間で終了するが、対照では24時間時点でリン酸三カルシウムが未反応のまま残存している。サンプル3の場合は、168時間経過後もリン酸三カルシウムが未反応のまま残存しており、組成変換反応が極めて遅いことが理解される。サンプル4の場合は、168時間後においてもリン酸三カルシウムのピーク強度の変化は認められなかった。
Moreover, X-ray diffraction analysis (RINT 2500V (Rigaku Co., Ltd.) and 40 kV, 100 mA CuKα rays were used as the X-ray source for the powder part before mixing of each sample and the cured product for 3, 6, 12, 24 and 168 hours. , Measured at a scanning speed of 2 ° / min). The results are shown in FIGS. In the figure, h means time, and 0h means the powder part before mixing. A peak attributed to tricalcium phosphate (typically, for example, a peak of about 30.8 degrees / 2θ) is observed in the powder before mixing. In the case of the control, the peak attributed to tricalcium phosphate decreases with time, and a broad peak attributed to apatite (typically, for example, a broad peak of about 31 to 33 degrees / 2θ) increases. That is, the composition conversion reaction from tricalcium phosphate to apatite gradually proceeds and is completed in about 168 hours. On the other hand, in the case of
硬化性組成物の初期硬化時間測定
対照および各サンプルの初期硬化時間をビカー針法によって測定した(3連)。練和した上記各サンプルをテフロン(登録商標)製の型に充填し、37℃の相対湿度100%の雰囲気下でビカー針(荷重300g)を静かにサンプルに落下させ、針がペースト内に入らず針の跡がつかなくなるまでの時間を初期硬化時間とした。結果を図6に示す。対照の初期硬化時間は約7分である。ケイ酸三カルシウムの添加によって初期硬化時間は遅延し、サンプル1〜3の初期硬化時間は11−16分であった。一方、サンプル4の硬化時間は大きく遅延し、約180分であった。Measurement of initial curing time of curable composition The initial curing time of the control and each sample was measured by the Vicat needle method (triple). Each kneaded sample is filled in a Teflon (registered trademark) mold, and a Vicat needle (load 300 g) is gently dropped onto the sample in an atmosphere of 37 ° C. and 100% relative humidity, and the needle enters the paste. The time until the traces of the needles were not taken was defined as the initial curing time. The results are shown in FIG. The initial curing time for the control is about 7 minutes. The initial curing time was delayed by the addition of tricalcium silicate, and the initial curing times for Samples 1-3 were 11-16 minutes. On the other hand, the curing time of
硬化性組成物の間接引張強さ測定
対照および各サンプルの3、6、12、24および168時間硬化体について、間接引張強さを測定した(3連)。直径6mm、厚さ3mmのサンプルを万能試験機(SV−301型引張圧縮試験機、株式会社今田製作所)により破砕し、破砕に要した荷重P、セメント硬化体の直径d、厚さlを間接引張強さ=2P/(πdl)に代入し算出した。結果を図7に示す。対照の場合、混合後3時間で間接引張強さが増大し、6時間後に最終強度に達している。サンプル1および2の初期間接引張強さは、3〜6時間後は対照と比較して小さいが、その後急激な間接引張強さの増大が観測される。その結果、24時間後に得られる硬化性組成物の最終間接引張強さは12〜15MPaとなる。これは対照の9MPaと比較して顕著に大きい。サンプル3および4の場合は6時間で間接引張強さの増大が終了し、その間接引張強さが保持された。そのため、最終間接引張強さが他のサンプルより小さいものとなった。Indirect Tensile Strength Measurement of Curable Composition Indirect tensile strength was measured for the control and 3, 6, 12, 24 and 168 hour cured bodies of each sample (triple). A sample with a diameter of 6 mm and a thickness of 3 mm was crushed by a universal testing machine (SV-301 type tensile compression testing machine, Imada Seisakusho Co., Ltd.), and the load P required for crushing, the diameter d and thickness l of the hardened cement were indirectly The tensile strength was calculated by substituting for 2P / (πdl). The results are shown in FIG. In the control case, the indirect tensile strength increased 3 hours after mixing and reached the final strength after 6 hours. The initial indirect tensile strength of
インビトロ細胞実験
・骨髄細胞の初代培養
4週齢、雄のSDラット脛骨より骨髄細胞を採取し、20%ウシ胎仔血清(Fetal BovineSerum (FBS); Biowest, France)と1%抗生物質(Pennicillin-Streptomycin; Invitrogen Co., N.Y., U.S.A)を含むα−MEM(SIGMA-Aldrich Co., UK)中で、37℃、5%CO2、飽和水蒸気雰囲気下で5日間培養した。In vitro cell experiment ・ Primary culture of bone marrow cells Bone marrow cells were collected from 4 weeks old male SD rat tibia, 20% fetal bovine serum (FBS); Biowest, France and 1% antibiotic (Pennicillin-Streptomycin) Invitrogen Co., NY, USA) was cultured in α-MEM (SIGMA-Aldrich Co., UK) at 37 ° C., 5% CO 2 , saturated water vapor atmosphere for 5 days.
・細胞接着性、増殖性の評価
5日間培養した細胞をリン酸緩衝液(PBS)で3回洗浄し、浮遊細胞を除去後、細胞培養ディッシュに付着した細胞を0.25%トリプシンEDTAで剥離し、48ウェル培養プレート内で5000細胞/cm2となるように、対照またはサンプル1〜3およびケイ酸三カルシウムを7.5重量%含む以外サンプル1〜4と同じであるサンプル5の168時間硬化体上に播種し、培養した。細胞の初期接着性については、播種から7時間培養後に、試料に付着した細胞を0.25%トリプシンEDTAで剥離し、血球計を用いて接着細胞数を計数し、細胞接着率を算出した。結果を図8に示す。サンプル1、2および5では、対照よりも改善された細胞接着率を示した。・ Evaluation of cell adhesion and proliferation The cells cultured for 5 days were washed 3 times with phosphate buffered saline (PBS), the floating cells were removed, and the cells attached to the cell culture dish were detached with 0.25% trypsin EDTA. 168 hours of
細胞増殖性については、播種から3,5,7日間培養後に、試料に付着した細胞を剥離し、血球計を用いて接着細胞数を計数し、細胞増殖率を算出した。結果を図9に示す。3日間の培養では対照および各サンプル間の細胞数に有意な差はないが、5日間培養では、サンプル1〜3のいずれにおいても対照よりも有意に多くの細胞が測定される。また、7日間培養では、サンプル2および5において、対照よりも有意に多くの細胞が測定される。
As for cell proliferation, the cells attached to the sample were detached after culturing for 3, 5 and 7 days after seeding, and the number of adherent cells was counted using a hemocytometer to calculate the cell proliferation rate. The results are shown in FIG. There is no significant difference in the number of cells between the control and each sample in the 3-day culture, but significantly more cells are measured in any of samples 1-3 than the control in the 5-day culture. Also, in 7 days culture, significantly more cells are measured in
リン酸水素カルシウムとケイ酸三カルシウムを含む硬化性組成物の製造
ケイ酸三カルシウムを、実施例1に記載の通りに製造した。リン酸水素カルシウム(太平化学製)30gと得られたケイ酸三カルシウムを、下記重量比で混合し、各サンプル組成物の粉末部を調製した。
粉末部1gを練和液(0.25mol/L NaH2PO4水溶液、0.5ml)と混合し、ステンレス製分割金型に入れ、相対湿度100%、37℃の条件で硬化させた。規定の硬化時間の後に全てのサンプルはアセトンに浸漬し、60℃で乾燥することによって硬化反応を停止させた。1 g of the powder part was mixed with a kneading liquid (0.25 mol / L NaH 2 PO 4 aqueous solution, 0.5 ml), placed in a stainless steel split mold, and cured under conditions of a relative humidity of 100% and 37 ° C. After the specified curing time, all samples were immersed in acetone and the curing reaction was stopped by drying at 60 ° C.
対照および各サンプルの混合前粉末部ならびに3、6、12、24および168時間硬化体について、実施例1に記載の通りにX線回折分析を行った。結果を図10〜15に示す。図中、hは時間の意味であり、0hは混合前の粉末部の意味であり、DCPAはリン酸水素カルシウムの意味であり、HApはヒドロキシアパタイトの意味であり、Aliteはケイ酸三カルシウムの意味であり、%はリン酸水素カルシウム重量に対するケイ酸三カルシウムの重量%を意味する。混合前粉末には、いずれもリン酸三カルシウムに帰属されるピーク(典型的には、例えば約30.8度/2θのピーク)が観察される。対照およびサンプル6の場合、経時的にリン酸水素カルシウムに帰属されるピークがほぼ変化せず、ヒドロキシアパタイトが形成されなかったことが理解できる。一方、サンプル7〜10の場合には経時的にリン酸水素カルシウムに帰属されるピークが減少し、代わりにヒドロキシアパタイトに帰属される幅広いピーク(典型的には、例えば約31〜33度/2θのブロードなピーク)が増大する。つまり、リン酸三カルシウムからアパタイトへの組成変換反応が徐々に進行し、約168時間で終了する。したがって、リン酸カルシウムとしてリン酸水素カルシウムを用いる場合には、リン酸三カルシウムに対して約10重量%以上のケイ酸三カルシウムを加えなければ硬化しないことが理解できる。
X-ray diffraction analysis was performed as described in Example 1 for the control and the pre-mixing powder portion of each sample and the 3, 6, 12, 24 and 168 hour cured bodies. The results are shown in FIGS. In the figure, h means time, 0h means powder part before mixing, DCPA means calcium hydrogen phosphate, HAp means hydroxyapatite, and Alite is tricalcium silicate. Meaning,% means the weight percent of tricalcium silicate to the weight of calcium hydrogen phosphate. A peak attributed to tricalcium phosphate (typically, for example, a peak of about 30.8 degrees / 2θ) is observed in the powder before mixing. In the case of the control and
硬化性組成物の間接引張強さ測定
各サンプルの3、6、12、24および168時間硬化体について、実施例1に記載の通り間接引張強さを測定した。結果を図14に示す。対照の場合、経時的に間接引張強さが全く変化せず、硬化しない。サンプル6の場合、混合後3時間で間接引張強さが増大し、24時間後に最終強度に達しており、その後経時的に間接引張強さが低下している。サンプル7〜10の初期間接引張強さは、経時的な間接引張強さの増大が観測される。その結果、168時間後に得られる硬化性組成物の最終間接引張強さは1.5〜3MPaとなる。Measurement of Indirect Tensile Strength of Curable Composition As described in Example 1, the indirect tensile strength of each sample was measured for 3, 6, 12, 24 and 168 hours. The results are shown in FIG. In the case of the control, the indirect tensile strength does not change at all over time and does not cure. In the case of
Claims (9)
(A) 骨腫、類骨骨腫、骨芽細胞腫、原発性および続発性骨肉腫からなる群から選択される腫瘍、骨形成不全症、骨粗鬆症、くる病、骨軟化症、上皮小体機能亢進症、骨髄炎、ぺージェット病および瘻からなる群より選択される疾患に起因する骨欠損、(A) A tumor selected from the group consisting of osteoma, osteoid osteoma, osteoblastoma, primary and secondary osteosarcoma, osteogenesis imperfecta, osteoporosis, rickets, osteomalacia, parathyroid function Bone defects resulting from diseases selected from the group consisting of hypertension, osteomyelitis, Paget's disease and epilepsy,
(B) 骨折に起因する骨欠損、および(B) bone defects resulting from fractures, and
(C) 人工関節埋め込みに起因する骨−関節間の空隙、(C) Bone-joint gap due to artificial joint implantation,
からなる群から選択される硬化性組成物。A curable composition selected from the group consisting of:
2)0.1〜0.5mol/Lリン酸塩水溶液である練和液部
を含んでなる硬化性樹脂組成物調製用キット。 1) Powder part containing α-tricalcium phosphate and 2.5 to 7.5% by weight of tricalcium silicate based on the weight of α-tricalcium phosphate,
2) A curable resin composition preparation kit comprising a kneading liquid part that is a 0.1-0.5 mol / L phosphate aqueous solution.
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