リン酸カルシウム組成物及びその用途
【課題】臨床現場で使用する際などにリン酸カルシウム組成物の硬化物の機械的強度が高いリン酸カルシウム組成物を提供すること。
【解決手段】リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）からなるリン酸カルシウム組成物であって、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径が１５〜４５μｍであり、かつリン酸四カルシウム粒子（Ａ）が５μｍ以下の粒径の粒子をリン酸四カルシウム粒子（Ａ）全体に対して１０重量％以下含有することを特徴とするリン酸カルシウム組成物とする。
【解決手段】リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）からなるリン酸カルシウム組成物であって、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径が１５〜４５μｍであり、かつリン酸四カルシウム粒子（Ａ）が５μｍ以下の粒径の粒子をリン酸四カルシウム粒子（Ａ）全体に対して１０重量％以下含有することを特徴とするリン酸カルシウム組成物とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リン酸カルシウム組成物に関する。特にリン酸四カルシウム粒子及びリン酸水素カルシウム粒子からなるリン酸カルシウム組成物及びその用途に関する。
【０００２】
リン酸カルシウム組成物を焼結して得られるヒドロキシアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２）は、骨や歯などの無機成分に近い組成を有し、骨と直接結合する性質である生体活性を有していることから、骨欠損部や骨空隙部の修復用材料としての利用が報告されている。しかし、このようなヒドロキシアパタイトからなる材料は、生体親和性は優れているが、複雑な形態を有する部位に応用するには、成形性という点で困難な場合があった。
【０００３】
一方、リン酸カルシウム組成物の中でもセメントタイプ、即ち硬化性を有するリン酸カルシウム組成物は、生体内や口腔内において生体吸収性のヒドロキシアパタイトへ徐々に転化し、さらに形態を保ったままで生体硬組織と一体化し得ることが知られている。このようなリン酸カルシウム組成物は、生体親和性が優れているだけではなく、成形性を有することから複雑な形態を有する部位への応用が容易であるとされている。
【０００４】
例えば、特許第３０１７５３６号公報（特許文献１）には、リン酸四カルシウムとリン酸水素カルシウム無水物の混合物が水の存在下で反応してヒドロキシアパタイトを生成することが記載されている。しかしながら、これらのリン酸カルシウム組成物は症例によっては十分な硬化物の機械的強度を示さないなど、臨床現場でさまざまな問題が発生していた。例えば、充填部位に大量の血液が存在する場合に、血液と接触した部分で血液凝固物を含有する不均一かつ脆弱なリン酸カルシウム硬化物が部分的に生成して、硬化物の機械的強度が低下するおそれがあり、血液との親和性の向上や血液凝固物を形成する前に速やかに血液成分をリン酸カルシウム硬化物中に吸収する特性の改善が望まれていた。
【０００５】
【特許文献１】特許第３０１７５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、臨床現場で使用する際に血液と接触しても硬化物の機械的強度が高いリン酸カルシウム組成物を提供することを目的とするものである。また、そのようなリン酸カルシウム組成物の好適な用途及び製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）からなるリン酸カルシウム組成物であって、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径が１５〜４５μｍであり、かつリン酸四カルシウム粒子（Ａ）における５μｍ以下の粒径の粒子の含有率が１０重量％以下であることを特徴とするリン酸カルシウム組成物を提供することによって解決される。
【０００８】
このとき、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径が０．１〜５μｍであることが好適である。また、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）とリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の配合割合（Ａ／Ｂ）がモル比で４０／６０〜６０／４０であることも好適である。このようなリン酸カルシウム組成物の好適な実施態様は医療用組成物であり、特に骨セメントに好適である。
【０００９】
また、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）が、ボールミル、ジェットミル及びライカイ機からなる群から選択される少なくとも１種を用いて調製されることを特徴とするリン酸カルシウム組成物の製造方法を提供することが好適である。また、前記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）が、分級などの操作により５μｍ以下の粒径の粒子を除去することによって調製されることも好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のリン酸カルシウム組成物は、臨床現場で使用する際に血液と接触してもその硬化物の機械的強度が高い。したがって、医療用材料及び骨セメントに適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のリン酸カルシウム組成物は、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）からなるものである。リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）を含有するリン酸カルシウム組成物は、水の存在下で混練すると熱力学的に安定なヒドロキシアパタイトを生成して硬化する。
【００１２】
本発明で用いられるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径は１５〜４５μｍである。平均粒径が１５μｍ未満の場合は、血液との親和性が悪くなるばかりか、大量の血液が充填部位に存在する場合に血液凝固物を含有する不均一かつ脆弱なリン酸カルシウム硬化物が生成するおそれがある。平均粒径は、より好適には２０μｍ以上であり、さらに好適には３０μｍ以上である。一方、平均粒径が４５μｍを超える場合は、水を主成分とする液剤との混合により得られるペーストが十分な粘性を示さない、あるいはざらつき感が大きくなるなどペースト性状が好ましくない。また、歯科用の根管充填剤などとして使用する場合、狭い移植箇所へシリンジを用いて注入する際にノズルの先端が詰まるおそれもある。平均粒径は、より好適には４０μｍ以下であり、さらに好適には３５μｍ以下である。ここで、本発明で使用するリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径とは、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定し、算出したものである。
【００１３】
また、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）における５μｍ以下の粒径の粒子の含有率が１０重量％以下であることにより、血液に接触したり血液が混入したりした場合であっても、得られるリン酸カルシウム組成物の硬化物の機械的強度が高いことが明らかになった。この理由は、必ずしも明らかではないが、以下のようなメカニズムが推定される。
【００１４】
すなわち、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）における５μｍ以下の粒径の粒子の含有率が一定割合以下であることによって、リン酸カルシウム組成物のペーストを骨などに充填した場合に、その周囲に血液が存在しても、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）相互の間隙に赤血球や血小板などの血液成分が血液凝固物を形成する前に速やかに吸収される特性をもつようである。その結果、血液に接触したり血液が混入したりした場合であっても、血液凝固物を含有する不均一かつ脆弱なリン酸カルシウム硬化物を生成することが無くなり、医療用材料、特に骨セメントに好適である。
【００１５】
本発明のリン酸カルシウム組成物は、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）が５μｍ以下の粒径の粒子をリン酸四カルシウム粒子（Ａ）全体に対して１０重量％以下含有する。５μｍ以下の粒径の粒子が０．１重量％未満の場合、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）が液剤へ溶解しにくくなるため水溶液のｐＨが低くなる。このことにより、ヒドロキシアパタイトの析出が円滑でなくなり、硬化物の機械的強度が低下するおそれがある。５μｍ以下の粒径の粒子は、より好適には０．２重量％以上であり、さらに好適には０．３重量％以上である。一方、５μｍ以下の粒径の粒子が１０重量％を超える場合は、血液との親和性が低下し、不均一かつ脆弱なリン酸カルシウム組成物の硬化物しか与えないばかりか、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の溶解が過度となり、水溶液のｐＨが高くなる。このことにより、ヒドロキシアパタイトの析出が円滑でなくなり、硬化物の機械的強度が低下するおそれがあり、より好適には８重量％以下であり、さらに好適には５重量％以下である。
【００１６】
本発明で使用されるリン酸四カルシウム［Ｃａ４（ＰＯ４）２Ｏ］粒子（Ａ）の製造方法は特に限定されず、市販品を入手できるのであればそれを使用してもよいが、市販品をさらに粉砕することが好ましい場合が多い。その場合、ボールミル、ライカイ機、ジェットミルなどの粉砕装置を使用することができる。また、リン酸水素カルシウム原料粉体と炭酸カルシウム原料粉体をアルコールなどの液体の媒体と共にライカイ機、ボールミル等を用いて粉砕してスラリーを調製し、得られたスラリーを乾燥させることによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を得ることもできる。このときの粉砕装置としては、ボールミルを用いることが好ましく、そのポット及びボールの材質としては、好適にはアルミナやジルコニアが採用される。また、本発明で使用されるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）は、公知の方法により分級を行って平均粒径や５μｍ以下の粒径の粒子の含有量を適宜調整することも好ましい。
【００１７】
本発明で使用されるリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）は、無水物［ＣａＨＰＯ４］であっても、２水和物［ＣａＨＰＯ４・２Ｈ２Ｏ］であっても良いが、好適には無水物が使用される。リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径は０．１〜５μｍであることが好ましい。平均粒径が０．１μｍ未満の場合、液剤との混合により得られるペーストの粘度が高くなり過ぎるおそれがあり、より好適には０．５μｍ以上である。一方、平均粒径が５μｍを超える場合は、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）が液剤へ溶解しにくくなるため、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の溶解が過度となり、水溶液のｐＨが高くなる。このことにより、ヒドロキシアパタイトの析出が円滑でなくなり、硬化物の機械的強度が低下するおそれがある。平均粒径は、より好適には２μｍ以下である。リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径は、上記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径と同様にして算出される。
【００１８】
このような平均粒径を有するリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の製造方法は特に限定されない。市販されているリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）をそのまま用いてもよいし、適宜粉砕して粒径を整えて使用してもよい。粉砕方法としては、上記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の粉砕方法と同様の方法が採用できる。
【００１９】
リン酸四カルシウム粒子（Ａ）とリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の配合割合（Ａ／Ｂ）は、特に限定されないが、モル比で４０／６０〜６０／４０の範囲となるような配合割合で使用されることが好ましい。これによって、硬化物の機械的強度が高いリン酸カルシウム組成物を得ることができる。上記配合割合（Ａ／Ｂ）は、より好適には４５／５５〜５５／４５であり、実質的に５０／５０であることが最適である。
【００２０】
本発明のリン酸カルシウム組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲でリン酸四カルシウム粒子（Ａ）、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）以外の成分を含有しても構わない。例えば必要に応じて増粘剤を配合することができる。これはリン酸カルシウム組成物ペーストの成形性又は均一な充填性を向上させるためである。増粘剤としては例えば、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、ポリグルタミン酸、ポリグルタミン酸塩、ポリアスパラギン酸、ポリアスパラギン酸塩、セルロース以外のデンプン、アルギン酸、ヒアルロン酸、ペクチン、キチン、キトサン等の多糖類、アルギン酸プロピレングリコールエステル等の酸性多糖類エステル、またコラーゲン、ゼラチン及びこれらの誘導体などのタンパク質類等の高分子などから選択される１つ又は２つ以上が挙げられるが、水への溶解性及び粘性の面からはカルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、アルギン酸、キトサン、ポリグルタミン酸、ポリグルタミン酸塩から選択される少なくとも１つが好ましい。増粘剤は、リン酸カルシウム組成物に配合したり、液剤に配合したり、又は混練中のペーストに配合することができる。
【００２１】
必要に応じてＸ線造影剤を含んでも良い。これはリン酸カルシウム組成物ペーストの充填操作のモニタリングや充填後の変化を追跡することができるからである。Ｘ線造影剤としては、例えば、硫酸バリウム、次炭酸ビスマス、酸化ビスマス、酸化ジルコニウム、フッ化イッテルビウム、ヨードホルム、バリウムアパタイト、チタン酸バリウム等から選択される１つ又は２つ以上が挙げられる。Ｘ線造影剤は、リン酸カルシウム組成物に配合したり、液剤に配合したり、又は混練中のペーストに配合することができる。
【００２２】
また、薬理学的に許容できるあらゆる薬剤等を配合することができ、消毒剤、抗癌剤、抗生物質、抗菌剤、アクトシン、ＰＥＧ１などの血行改善薬、ｂＦＧＦ、ＰＤＧＦ、ＢＭＰなどの増殖因子、骨芽細胞、象牙芽細胞、未分化な骨髄由来幹細胞など硬組織形成を促進させる細胞などを配合させることができる。
【００２３】
本発明のリン酸カルシウム組成物は、上記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）からなるものであるが、その混合方法は特に限定されない。例えば、ライカイ機、ボールミルなどの容器駆動型ミル、もしくは回転羽を底部に有する高速回転ミルなどを用いて混合することにより得ることができる。好適には高速回転ミルが使用される。このとき、アルコールなど水を含まない液体の媒体を存在させて混合することも可能である。
【００２４】
本発明のリン酸カルシウム組成物は、粉体組成物として販売され、医療現場で使用する際などに液剤と混練してリン酸カルシウム粉体組成物ペーストとなり、所望の部位に充填あるいは塗布されて使用することができる。このとき使用される液剤は、水以外の成分が溶解した水溶液、又は他の成分が分散した水分散液であってもよい。水に対して配合される成分としては、リン酸、リン酸二ナトリウム、リン酸一ナトリウム等のリン酸ナトリウム塩類ならびにこれらの混合物、リン酸カリウム塩類、リン酸アンモニウム塩類、Ｎ，Ｎ−ビス(２−ヒドロキシエチル)−２−アミノエタンスルホン酸、Ｎ−トリス(ヒドロキシメチル)メチル−２−アミノエタンスルホン酸などのｐＨ緩衝剤、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化アンモニウムなどのフッ化物塩、グリセリン、プロピレングリコールなどの水溶性多価アルコール、などが例示される。なかでも、安全性の面からはリン酸二ナトリウム、リン酸一ナトリウム等のリン酸ナトリウム塩類ならびにこれらの混合物を配合することが好ましい。
【００２５】
リン酸カルシウム組成物ペーストを調製する際の、リン酸カルシウム組成物と液剤との質量比（リン酸カルシウム組成物／液剤）は特に限定されないが、好適には１０／１０〜６０／１０であり、より好適には２５／１０〜４５／１０である。リン酸カルシウム組成物と液剤とが均一に混じるように、十分に混練してから、速やかに骨組織に充填あるいは塗布することができる。また、本発明のリン酸カルシウム組成物は組成物のみを骨組織に粉体のまま注入・充填し、生体中の水分により硬化させることも可能であり、組成物を充填の後に硬化を促進するため硬化用の液剤を後から充填箇所に適用する方法も好ましい態様として用いられる。
【００２６】
本発明のリン酸カルシウム組成物は、医療用の各種用途に好適に使用される。例えば、接着又は固着用の骨セメントとして好適に使用される。本発明のリン酸カルシウム組成物を上記用途に使用した場合、ペーストの充填性に優れており、複雑な形態をした部位の隅々にまで充填することができる。特に、充填部位に血液が存在する場合などには、血液と接触した部分であっても均一なリン酸カルシウム組成物の硬化物が生成され、硬化物の機械的強度が良好である。また、ペースト自体が生体内又は口腔内で短期間のうちにヒドロキシアパタイトに転化し、充填した部位で新生骨に置換され、生体硬組織との一体化が起こることから生体親和性に優れている。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。本実施例においてリン酸四カルシウム粒子（Ａ）、及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（株式会社島津製作所製「ＳＡＬＤ−２１００型」）を用いて測定し、測定の結果から算出されるメディアン径を平均粒径とした。
【００２８】
実施例１
（１）リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製
本実験に使用するリン酸四カルシウム粒子（Ａ）は、高木らの方法（S. Takagi and H. Chow, J. Mater. Sci. Mater. Med. 12: 135-139, 2001.）に準じて調製した。無水リン酸水素カルシウム粒子（太平化学産業株式会社製、平均粒径９．１５μｍ）１３６．０６ｇ（１ｍｏｌ）、炭酸カルシウム粒子（神島化学工業株式会社製「軽質炭酸カルシウムＥＣ」、平均粒径２．９９μｍ）１０９．０９ｇ（１ｍｏｌ）、９５％エタノール（和光純薬工業株式会社製「Ｅｔａｎｏｌ（９５）」）２２０ｇ、及び直径が１０ｍｍのジルコニアボール２４０ｇを１０００ｍｌのアルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中に加え２００ｒｐｍの回転速度で２時間混合した。得られたスラリーは１０００ｍｌのナス型フラスコに移し変え、ロータリーエバポレータを用いて減圧条件でエタノールを留去した。その後、６０℃で６時間乾燥させ、更に６０℃で２４時間真空乾燥した。得られた無水リン酸カルシウム粒子と炭酸カルシウム粒子の等モル混合物を、昇温速度５℃／分の条件で１４５０℃まで加熱し、同温度で２０時間保持した。炉内より直ちにデシケータ中に移し変え急冷させた後、得られたリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の塊を乾燥条件で粗く砕いた。さらに、その粗いリン酸四カルシウム粒子（Ａ）２００ｇ、及び直径が１０ｍｍのジルコニアボール５００ｇを１０００ｍｌのアルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中に加え２００ｒｐｍの回転速度で１時間粉砕を行った。得られたリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の粒径及び粒径分布をレーザー回折式粒度分布測定装置（株式会社島津製作所製「ＳＡＬＤ−２１００型」）を用いて測定したところ、平均粒径は３４．４０μｍ、５μｍ以下の粒子の重量比率は０．５７％であった。
【００２９】
（２）リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の調製
本実験に使用する無水リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）（平均粒径１．１４μｍ）は、市販の無水リン酸水素カルシウム粒子（太平化学産業株式会社製、平均粒径１０．１２μｍ）を５０ｇ、９５％エタノール（和光純薬工業株式会社製「Ｅｔｈａｎｏｌ（９５）」）を１２０ｇ、及び直径が１０ｍｍのジルコニアボール２４０ｇを４００ｍｌのアルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−３ ＨＤポットミル」）中に加え１２０ｒｐｍの回転速度で２４時間湿式粉砕を行なうことで得られたスラリーをロータリーエバポレータでエタノールを留去した後、６０℃で６時間乾燥させ、更に６０℃で２４時間真空乾燥することで得た。
【００３０】
（３）リン酸カルシウム組成物の調製
上記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）７２．９ｇ及び無水リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）２７．１ｇを小型粉砕機（アズワン株式会社製「ＳＭ−１」）中に加え、３０００ｒｐｍの回転羽速度で３分間混合することでリン酸カルシウム組成物を得た。このとき、混合前と混合後でのリン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径は実質的に変化していない。
【００３１】
（４）硬化用液剤の調製
牛頚動脈より採取した動脈血２００ｍｌに対して、血液保存液（ＣＰＤ液：クエン酸ナトリウム２６．３ｇ、クエン酸３．２７ｇ、ブドウ糖２３．２ｇ、リン酸二水素ナトリウム２．５１ｇに注射用水を加えて、全量を１０００ｍｌとした液）２８ｍｌを加えて素早く１０秒間攪拌した。この血液から５０ｍｌを採取し、０．２ＭのＮａ２ＨＰＯ４水溶液５０ｍｌに対して加え約１０秒間攪拌した後、直ちに下記の圧縮試験に使用した。
【００３２】
（５）圧縮強度の測定
上記で得たリン酸カルシウム組成物１．５ｇを精秤し、この上に上記で得た硬化用液剤０．４３ｇを加え混練することでリン酸カルシウム組成物ペーストを調製した（このときの粉／液混合重量比は３．５である）。直径が６ｍｍ、深さが３ｍｍの分割可能なステンレス製のモールドを平滑なガラス板上に乗せ、気体を含ませないように注意しながらリン酸カルシウム組成物ペーストを充填し、上部より平滑なガラス板で圧縮することでリン酸カルシウム組成物ペーストを成型した（ｎ＝９）。その後、３７℃、相対湿度１００％の環境で４時間インキュベートした後、上記モールドよりリン酸カルシウム組成物の硬化物を取り出し、同じく３７℃の蒸留水１５０ｍｌ中に浸漬し、さらに２０時間保持した。その後、リン酸カルシウム組成物の硬化物の圧縮強度を、Chowら（L. C. Chow, S. Hirayama, S Takagi, E. Parry, J. Biomed. Mater. Res. (Appl. Biomater.) 53: 511-517, 2000.）の方法に準じて、力学的強度測定装置（株式会社島津製作所製「ＡＧ−１ １００ｋＮ」）を使用し、円柱状の硬化物の軸方向に１ｍｍ／ｍｉｎの速度で荷重をかけて圧縮強度を測定した（ｎ＝９）。実施例１により得たリン酸カルシウム組成物の硬化物の圧縮強度は４８．８±３．１ＭＰａであった。
【００３３】
実施例２
実施例１において、アルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中で、２００ｒｐｍの回転速度で２時間粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行い、５μｍ以下の粒子を３．１０重量％含有し、平均粒径が２５．６１μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を用いた以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を調製し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００３４】
実施例３
実施例１において、アルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中で、２００ｒｐｍの回転速度で６時間粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行い、５μｍ以下の粒子をリン酸四カルシウム粒子（Ａ）全体に対して９．６３重量％含有し、平均粒径が１８．９７μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を用いた以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を調製し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００３５】
実施例４
実施例１において、アルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中で、２００ｒｐｍの回転速度で２時間粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行って、５μｍ以下の粒子を３．１０重量％含有し、平均粒径が２５．６１μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ１）を得た。上記方法において２００ｒｐｍの回転速度で１２時間粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行い、５μｍ以下の粒子を１４．２１重量％含有し、平均粒径が１１．８６μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ２）を得た。重量比率（Ａ１／Ａ２）が５０／５０となるように（Ａ１）と（Ａ２）を混合して用いた以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を調製し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００３６】
実施例５
実施例１において、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）と無水リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）のモル比（Ａ／Ｂ）を０．７とした以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を調製し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００３７】
比較例１
実施例１において、アルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中で、２００ｒｐｍの回転速度で２０分粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行い、５μｍ以下の粒子を０．１５重量％含有し、平均粒径が４８．３０μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を用いた以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を調製し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００３８】
比較例２
実施例１において、アルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中で、２００ｒｐｍの回転速度で１２時間粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行い、５μｍ以下の粒子を１４．２１重量％含有し、平均粒径が１１．８６μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を得た。得られたリン酸四カルシウム粒子（Ａ）に対してさらに分級操作を行い、５μｍ以下の粒子を８．９９重量％含有し、平均粒径が１２．７９μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を用いた以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を調製し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００３９】
比較例３
実施例１において、アルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中で、２００ｒｐｍの回転速度で１時間粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行い、５μｍ以下の粒子を０．５７重量％含有し、平均粒径が３４．４０μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ１）を得た。上記方法において２００ｒｐｍの回転速度で２４時間粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行い、５μｍ以下の粒子を４６．７０重量％含有し、平均粒径が７．２２μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ２）を得た。重量比率（Ａ１／Ａ２）が７５／２５となるように（Ａ１）と（Ａ２）を混合して用いた以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を調製し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１からわかるように、平均粒径が１５〜４５μｍであり、かつ５μｍ以下の粒径の粒子の含有率が１０重量％以下であるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を用いてリン酸カルシウム組成物を調製した実施例１〜５では、血液が混入した場合であっても圧縮強度が高いことがわかった。これに対し、使用したリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の、平均粒径が４５μｍを超える比較例１、平均粒径が１５μｍ未満である比較例２、及び５μｍ以下の粒径の粒子の含有量が１０重量％を超える比較例３では、いずれも硬化物の圧縮強度が大きく低下した。このことから、平均粒径が１５〜４５μｍであり、かつ５μｍ以下の粒径の粒子の含有率が１０重量％以下であるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を用いることによる効果は明らかである。
【００４２】
５μｍ以下の粒径の粒子を３．１０重量％含有し、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径が２５．６１μｍである実施例２では、０．５７重量％、３４．４０μｍのとき（実施例１）に比べてリン酸カルシウム組成物の硬化物の圧縮強度が若干劣った。これに対し、５μｍ以下の粒径の粒子を９．６３重量％含有し、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径が１８．９７μｍである実施例３では、０．５７重量％、３４．４０μｍのとき（実施例１）に比べてリン酸カルシウム組成物の硬化物の圧縮強度が少し劣った。また、平均粒径が２５．６１μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ１）と平均粒径が１１．８６μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ２）をそれぞれ重量比率（Ａ１／Ａ２）５０／５０で混合することにより、５μｍ以下の粒径の粒子を９．１９重量％含有し、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径が１８．８３μｍとなった実施例４では、０．５７重量％、３４．４０μｍのとき（実施例１）に比べてリン酸カルシウム組成物の硬化物の圧縮強度が少し劣った。また、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）と無水リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）のモル比（Ａ／Ｂ）を０．７とした実施例５では、モル比（Ａ／Ｂ）が１．０である実施例１に比べてリン酸カルシウム組成物の硬化物の圧縮強度が少し劣った。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リン酸カルシウム組成物に関する。特にリン酸四カルシウム粒子及びリン酸水素カルシウム粒子からなるリン酸カルシウム組成物及びその用途に関する。
【０００２】
リン酸カルシウム組成物を焼結して得られるヒドロキシアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２）は、骨や歯などの無機成分に近い組成を有し、骨と直接結合する性質である生体活性を有していることから、骨欠損部や骨空隙部の修復用材料としての利用が報告されている。しかし、このようなヒドロキシアパタイトからなる材料は、生体親和性は優れているが、複雑な形態を有する部位に応用するには、成形性という点で困難な場合があった。
【０００３】
一方、リン酸カルシウム組成物の中でもセメントタイプ、即ち硬化性を有するリン酸カルシウム組成物は、生体内や口腔内において生体吸収性のヒドロキシアパタイトへ徐々に転化し、さらに形態を保ったままで生体硬組織と一体化し得ることが知られている。このようなリン酸カルシウム組成物は、生体親和性が優れているだけではなく、成形性を有することから複雑な形態を有する部位への応用が容易であるとされている。
【０００４】
例えば、特許第３０１７５３６号公報（特許文献１）には、リン酸四カルシウムとリン酸水素カルシウム無水物の混合物が水の存在下で反応してヒドロキシアパタイトを生成することが記載されている。しかしながら、これらのリン酸カルシウム組成物は症例によっては十分な硬化物の機械的強度を示さないなど、臨床現場でさまざまな問題が発生していた。例えば、充填部位に大量の血液が存在する場合に、血液と接触した部分で血液凝固物を含有する不均一かつ脆弱なリン酸カルシウム硬化物が部分的に生成して、硬化物の機械的強度が低下するおそれがあり、血液との親和性の向上や血液凝固物を形成する前に速やかに血液成分をリン酸カルシウム硬化物中に吸収する特性の改善が望まれていた。
【０００５】
【特許文献１】特許第３０１７５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、臨床現場で使用する際に血液と接触しても硬化物の機械的強度が高いリン酸カルシウム組成物を提供することを目的とするものである。また、そのようなリン酸カルシウム組成物の好適な用途及び製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）からなるリン酸カルシウム組成物であって、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径が１５〜４５μｍであり、かつリン酸四カルシウム粒子（Ａ）における５μｍ以下の粒径の粒子の含有率が１０重量％以下であることを特徴とするリン酸カルシウム組成物を提供することによって解決される。
【０００８】
このとき、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径が０．１〜５μｍであることが好適である。また、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）とリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の配合割合（Ａ／Ｂ）がモル比で４０／６０〜６０／４０であることも好適である。このようなリン酸カルシウム組成物の好適な実施態様は医療用組成物であり、特に骨セメントに好適である。
【０００９】
また、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）が、ボールミル、ジェットミル及びライカイ機からなる群から選択される少なくとも１種を用いて調製されることを特徴とするリン酸カルシウム組成物の製造方法を提供することが好適である。また、前記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）が、分級などの操作により５μｍ以下の粒径の粒子を除去することによって調製されることも好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のリン酸カルシウム組成物は、臨床現場で使用する際に血液と接触してもその硬化物の機械的強度が高い。したがって、医療用材料及び骨セメントに適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のリン酸カルシウム組成物は、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）からなるものである。リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）を含有するリン酸カルシウム組成物は、水の存在下で混練すると熱力学的に安定なヒドロキシアパタイトを生成して硬化する。
【００１２】
本発明で用いられるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径は１５〜４５μｍである。平均粒径が１５μｍ未満の場合は、血液との親和性が悪くなるばかりか、大量の血液が充填部位に存在する場合に血液凝固物を含有する不均一かつ脆弱なリン酸カルシウム硬化物が生成するおそれがある。平均粒径は、より好適には２０μｍ以上であり、さらに好適には３０μｍ以上である。一方、平均粒径が４５μｍを超える場合は、水を主成分とする液剤との混合により得られるペーストが十分な粘性を示さない、あるいはざらつき感が大きくなるなどペースト性状が好ましくない。また、歯科用の根管充填剤などとして使用する場合、狭い移植箇所へシリンジを用いて注入する際にノズルの先端が詰まるおそれもある。平均粒径は、より好適には４０μｍ以下であり、さらに好適には３５μｍ以下である。ここで、本発明で使用するリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径とは、レーザー回折式粒度分布測定装置を用いて測定し、算出したものである。
【００１３】
また、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）における５μｍ以下の粒径の粒子の含有率が１０重量％以下であることにより、血液に接触したり血液が混入したりした場合であっても、得られるリン酸カルシウム組成物の硬化物の機械的強度が高いことが明らかになった。この理由は、必ずしも明らかではないが、以下のようなメカニズムが推定される。
【００１４】
すなわち、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）における５μｍ以下の粒径の粒子の含有率が一定割合以下であることによって、リン酸カルシウム組成物のペーストを骨などに充填した場合に、その周囲に血液が存在しても、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）相互の間隙に赤血球や血小板などの血液成分が血液凝固物を形成する前に速やかに吸収される特性をもつようである。その結果、血液に接触したり血液が混入したりした場合であっても、血液凝固物を含有する不均一かつ脆弱なリン酸カルシウム硬化物を生成することが無くなり、医療用材料、特に骨セメントに好適である。
【００１５】
本発明のリン酸カルシウム組成物は、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）が５μｍ以下の粒径の粒子をリン酸四カルシウム粒子（Ａ）全体に対して１０重量％以下含有する。５μｍ以下の粒径の粒子が０．１重量％未満の場合、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）が液剤へ溶解しにくくなるため水溶液のｐＨが低くなる。このことにより、ヒドロキシアパタイトの析出が円滑でなくなり、硬化物の機械的強度が低下するおそれがある。５μｍ以下の粒径の粒子は、より好適には０．２重量％以上であり、さらに好適には０．３重量％以上である。一方、５μｍ以下の粒径の粒子が１０重量％を超える場合は、血液との親和性が低下し、不均一かつ脆弱なリン酸カルシウム組成物の硬化物しか与えないばかりか、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の溶解が過度となり、水溶液のｐＨが高くなる。このことにより、ヒドロキシアパタイトの析出が円滑でなくなり、硬化物の機械的強度が低下するおそれがあり、より好適には８重量％以下であり、さらに好適には５重量％以下である。
【００１６】
本発明で使用されるリン酸四カルシウム［Ｃａ４（ＰＯ４）２Ｏ］粒子（Ａ）の製造方法は特に限定されず、市販品を入手できるのであればそれを使用してもよいが、市販品をさらに粉砕することが好ましい場合が多い。その場合、ボールミル、ライカイ機、ジェットミルなどの粉砕装置を使用することができる。また、リン酸水素カルシウム原料粉体と炭酸カルシウム原料粉体をアルコールなどの液体の媒体と共にライカイ機、ボールミル等を用いて粉砕してスラリーを調製し、得られたスラリーを乾燥させることによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を得ることもできる。このときの粉砕装置としては、ボールミルを用いることが好ましく、そのポット及びボールの材質としては、好適にはアルミナやジルコニアが採用される。また、本発明で使用されるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）は、公知の方法により分級を行って平均粒径や５μｍ以下の粒径の粒子の含有量を適宜調整することも好ましい。
【００１７】
本発明で使用されるリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）は、無水物［ＣａＨＰＯ４］であっても、２水和物［ＣａＨＰＯ４・２Ｈ２Ｏ］であっても良いが、好適には無水物が使用される。リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径は０．１〜５μｍであることが好ましい。平均粒径が０．１μｍ未満の場合、液剤との混合により得られるペーストの粘度が高くなり過ぎるおそれがあり、より好適には０．５μｍ以上である。一方、平均粒径が５μｍを超える場合は、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）が液剤へ溶解しにくくなるため、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の溶解が過度となり、水溶液のｐＨが高くなる。このことにより、ヒドロキシアパタイトの析出が円滑でなくなり、硬化物の機械的強度が低下するおそれがある。平均粒径は、より好適には２μｍ以下である。リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径は、上記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径と同様にして算出される。
【００１８】
このような平均粒径を有するリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の製造方法は特に限定されない。市販されているリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）をそのまま用いてもよいし、適宜粉砕して粒径を整えて使用してもよい。粉砕方法としては、上記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の粉砕方法と同様の方法が採用できる。
【００１９】
リン酸四カルシウム粒子（Ａ）とリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の配合割合（Ａ／Ｂ）は、特に限定されないが、モル比で４０／６０〜６０／４０の範囲となるような配合割合で使用されることが好ましい。これによって、硬化物の機械的強度が高いリン酸カルシウム組成物を得ることができる。上記配合割合（Ａ／Ｂ）は、より好適には４５／５５〜５５／４５であり、実質的に５０／５０であることが最適である。
【００２０】
本発明のリン酸カルシウム組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲でリン酸四カルシウム粒子（Ａ）、リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）以外の成分を含有しても構わない。例えば必要に応じて増粘剤を配合することができる。これはリン酸カルシウム組成物ペーストの成形性又は均一な充填性を向上させるためである。増粘剤としては例えば、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリアクリル酸、ポリグルタミン酸、ポリグルタミン酸塩、ポリアスパラギン酸、ポリアスパラギン酸塩、セルロース以外のデンプン、アルギン酸、ヒアルロン酸、ペクチン、キチン、キトサン等の多糖類、アルギン酸プロピレングリコールエステル等の酸性多糖類エステル、またコラーゲン、ゼラチン及びこれらの誘導体などのタンパク質類等の高分子などから選択される１つ又は２つ以上が挙げられるが、水への溶解性及び粘性の面からはカルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、アルギン酸、キトサン、ポリグルタミン酸、ポリグルタミン酸塩から選択される少なくとも１つが好ましい。増粘剤は、リン酸カルシウム組成物に配合したり、液剤に配合したり、又は混練中のペーストに配合することができる。
【００２１】
必要に応じてＸ線造影剤を含んでも良い。これはリン酸カルシウム組成物ペーストの充填操作のモニタリングや充填後の変化を追跡することができるからである。Ｘ線造影剤としては、例えば、硫酸バリウム、次炭酸ビスマス、酸化ビスマス、酸化ジルコニウム、フッ化イッテルビウム、ヨードホルム、バリウムアパタイト、チタン酸バリウム等から選択される１つ又は２つ以上が挙げられる。Ｘ線造影剤は、リン酸カルシウム組成物に配合したり、液剤に配合したり、又は混練中のペーストに配合することができる。
【００２２】
また、薬理学的に許容できるあらゆる薬剤等を配合することができ、消毒剤、抗癌剤、抗生物質、抗菌剤、アクトシン、ＰＥＧ１などの血行改善薬、ｂＦＧＦ、ＰＤＧＦ、ＢＭＰなどの増殖因子、骨芽細胞、象牙芽細胞、未分化な骨髄由来幹細胞など硬組織形成を促進させる細胞などを配合させることができる。
【００２３】
本発明のリン酸カルシウム組成物は、上記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）からなるものであるが、その混合方法は特に限定されない。例えば、ライカイ機、ボールミルなどの容器駆動型ミル、もしくは回転羽を底部に有する高速回転ミルなどを用いて混合することにより得ることができる。好適には高速回転ミルが使用される。このとき、アルコールなど水を含まない液体の媒体を存在させて混合することも可能である。
【００２４】
本発明のリン酸カルシウム組成物は、粉体組成物として販売され、医療現場で使用する際などに液剤と混練してリン酸カルシウム粉体組成物ペーストとなり、所望の部位に充填あるいは塗布されて使用することができる。このとき使用される液剤は、水以外の成分が溶解した水溶液、又は他の成分が分散した水分散液であってもよい。水に対して配合される成分としては、リン酸、リン酸二ナトリウム、リン酸一ナトリウム等のリン酸ナトリウム塩類ならびにこれらの混合物、リン酸カリウム塩類、リン酸アンモニウム塩類、Ｎ，Ｎ−ビス(２−ヒドロキシエチル)−２−アミノエタンスルホン酸、Ｎ−トリス(ヒドロキシメチル)メチル−２−アミノエタンスルホン酸などのｐＨ緩衝剤、フッ化ナトリウム、フッ化カリウム、フッ化アンモニウムなどのフッ化物塩、グリセリン、プロピレングリコールなどの水溶性多価アルコール、などが例示される。なかでも、安全性の面からはリン酸二ナトリウム、リン酸一ナトリウム等のリン酸ナトリウム塩類ならびにこれらの混合物を配合することが好ましい。
【００２５】
リン酸カルシウム組成物ペーストを調製する際の、リン酸カルシウム組成物と液剤との質量比（リン酸カルシウム組成物／液剤）は特に限定されないが、好適には１０／１０〜６０／１０であり、より好適には２５／１０〜４５／１０である。リン酸カルシウム組成物と液剤とが均一に混じるように、十分に混練してから、速やかに骨組織に充填あるいは塗布することができる。また、本発明のリン酸カルシウム組成物は組成物のみを骨組織に粉体のまま注入・充填し、生体中の水分により硬化させることも可能であり、組成物を充填の後に硬化を促進するため硬化用の液剤を後から充填箇所に適用する方法も好ましい態様として用いられる。
【００２６】
本発明のリン酸カルシウム組成物は、医療用の各種用途に好適に使用される。例えば、接着又は固着用の骨セメントとして好適に使用される。本発明のリン酸カルシウム組成物を上記用途に使用した場合、ペーストの充填性に優れており、複雑な形態をした部位の隅々にまで充填することができる。特に、充填部位に血液が存在する場合などには、血液と接触した部分であっても均一なリン酸カルシウム組成物の硬化物が生成され、硬化物の機械的強度が良好である。また、ペースト自体が生体内又は口腔内で短期間のうちにヒドロキシアパタイトに転化し、充填した部位で新生骨に置換され、生体硬組織との一体化が起こることから生体親和性に優れている。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。本実施例においてリン酸四カルシウム粒子（Ａ）、及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置（株式会社島津製作所製「ＳＡＬＤ−２１００型」）を用いて測定し、測定の結果から算出されるメディアン径を平均粒径とした。
【００２８】
実施例１
（１）リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製
本実験に使用するリン酸四カルシウム粒子（Ａ）は、高木らの方法（S. Takagi and H. Chow, J. Mater. Sci. Mater. Med. 12: 135-139, 2001.）に準じて調製した。無水リン酸水素カルシウム粒子（太平化学産業株式会社製、平均粒径９．１５μｍ）１３６．０６ｇ（１ｍｏｌ）、炭酸カルシウム粒子（神島化学工業株式会社製「軽質炭酸カルシウムＥＣ」、平均粒径２．９９μｍ）１０９．０９ｇ（１ｍｏｌ）、９５％エタノール（和光純薬工業株式会社製「Ｅｔａｎｏｌ（９５）」）２２０ｇ、及び直径が１０ｍｍのジルコニアボール２４０ｇを１０００ｍｌのアルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中に加え２００ｒｐｍの回転速度で２時間混合した。得られたスラリーは１０００ｍｌのナス型フラスコに移し変え、ロータリーエバポレータを用いて減圧条件でエタノールを留去した。その後、６０℃で６時間乾燥させ、更に６０℃で２４時間真空乾燥した。得られた無水リン酸カルシウム粒子と炭酸カルシウム粒子の等モル混合物を、昇温速度５℃／分の条件で１４５０℃まで加熱し、同温度で２０時間保持した。炉内より直ちにデシケータ中に移し変え急冷させた後、得られたリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の塊を乾燥条件で粗く砕いた。さらに、その粗いリン酸四カルシウム粒子（Ａ）２００ｇ、及び直径が１０ｍｍのジルコニアボール５００ｇを１０００ｍｌのアルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中に加え２００ｒｐｍの回転速度で１時間粉砕を行った。得られたリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の粒径及び粒径分布をレーザー回折式粒度分布測定装置（株式会社島津製作所製「ＳＡＬＤ−２１００型」）を用いて測定したところ、平均粒径は３４．４０μｍ、５μｍ以下の粒子の重量比率は０．５７％であった。
【００２９】
（２）リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の調製
本実験に使用する無水リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）（平均粒径１．１４μｍ）は、市販の無水リン酸水素カルシウム粒子（太平化学産業株式会社製、平均粒径１０．１２μｍ）を５０ｇ、９５％エタノール（和光純薬工業株式会社製「Ｅｔｈａｎｏｌ（９５）」）を１２０ｇ、及び直径が１０ｍｍのジルコニアボール２４０ｇを４００ｍｌのアルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−３ ＨＤポットミル」）中に加え１２０ｒｐｍの回転速度で２４時間湿式粉砕を行なうことで得られたスラリーをロータリーエバポレータでエタノールを留去した後、６０℃で６時間乾燥させ、更に６０℃で２４時間真空乾燥することで得た。
【００３０】
（３）リン酸カルシウム組成物の調製
上記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）７２．９ｇ及び無水リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）２７．１ｇを小型粉砕機（アズワン株式会社製「ＳＭ−１」）中に加え、３０００ｒｐｍの回転羽速度で３分間混合することでリン酸カルシウム組成物を得た。このとき、混合前と混合後でのリン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径は実質的に変化していない。
【００３１】
（４）硬化用液剤の調製
牛頚動脈より採取した動脈血２００ｍｌに対して、血液保存液（ＣＰＤ液：クエン酸ナトリウム２６．３ｇ、クエン酸３．２７ｇ、ブドウ糖２３．２ｇ、リン酸二水素ナトリウム２．５１ｇに注射用水を加えて、全量を１０００ｍｌとした液）２８ｍｌを加えて素早く１０秒間攪拌した。この血液から５０ｍｌを採取し、０．２ＭのＮａ２ＨＰＯ４水溶液５０ｍｌに対して加え約１０秒間攪拌した後、直ちに下記の圧縮試験に使用した。
【００３２】
（５）圧縮強度の測定
上記で得たリン酸カルシウム組成物１．５ｇを精秤し、この上に上記で得た硬化用液剤０．４３ｇを加え混練することでリン酸カルシウム組成物ペーストを調製した（このときの粉／液混合重量比は３．５である）。直径が６ｍｍ、深さが３ｍｍの分割可能なステンレス製のモールドを平滑なガラス板上に乗せ、気体を含ませないように注意しながらリン酸カルシウム組成物ペーストを充填し、上部より平滑なガラス板で圧縮することでリン酸カルシウム組成物ペーストを成型した（ｎ＝９）。その後、３７℃、相対湿度１００％の環境で４時間インキュベートした後、上記モールドよりリン酸カルシウム組成物の硬化物を取り出し、同じく３７℃の蒸留水１５０ｍｌ中に浸漬し、さらに２０時間保持した。その後、リン酸カルシウム組成物の硬化物の圧縮強度を、Chowら（L. C. Chow, S. Hirayama, S Takagi, E. Parry, J. Biomed. Mater. Res. (Appl. Biomater.) 53: 511-517, 2000.）の方法に準じて、力学的強度測定装置（株式会社島津製作所製「ＡＧ−１ １００ｋＮ」）を使用し、円柱状の硬化物の軸方向に１ｍｍ／ｍｉｎの速度で荷重をかけて圧縮強度を測定した（ｎ＝９）。実施例１により得たリン酸カルシウム組成物の硬化物の圧縮強度は４８．８±３．１ＭＰａであった。
【００３３】
実施例２
実施例１において、アルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中で、２００ｒｐｍの回転速度で２時間粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行い、５μｍ以下の粒子を３．１０重量％含有し、平均粒径が２５．６１μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を用いた以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を調製し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００３４】
実施例３
実施例１において、アルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中で、２００ｒｐｍの回転速度で６時間粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行い、５μｍ以下の粒子をリン酸四カルシウム粒子（Ａ）全体に対して９．６３重量％含有し、平均粒径が１８．９７μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を用いた以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を調製し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００３５】
実施例４
実施例１において、アルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中で、２００ｒｐｍの回転速度で２時間粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行って、５μｍ以下の粒子を３．１０重量％含有し、平均粒径が２５．６１μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ１）を得た。上記方法において２００ｒｐｍの回転速度で１２時間粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行い、５μｍ以下の粒子を１４．２１重量％含有し、平均粒径が１１．８６μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ２）を得た。重量比率（Ａ１／Ａ２）が５０／５０となるように（Ａ１）と（Ａ２）を混合して用いた以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を調製し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００３６】
実施例５
実施例１において、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）と無水リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）のモル比（Ａ／Ｂ）を０．７とした以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を調製し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００３７】
比較例１
実施例１において、アルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中で、２００ｒｐｍの回転速度で２０分粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行い、５μｍ以下の粒子を０．１５重量％含有し、平均粒径が４８．３０μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を用いた以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を調製し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００３８】
比較例２
実施例１において、アルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中で、２００ｒｐｍの回転速度で１２時間粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行い、５μｍ以下の粒子を１４．２１重量％含有し、平均粒径が１１．８６μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を得た。得られたリン酸四カルシウム粒子（Ａ）に対してさらに分級操作を行い、５μｍ以下の粒子を８．９９重量％含有し、平均粒径が１２．７９μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を用いた以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を調製し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００３９】
比較例３
実施例１において、アルミナ製粉砕ポット（株式会社ニッカトー製「Ｔｙｐｅ Ａ−４ ＨＤポットミル」）中で、２００ｒｐｍの回転速度で１時間粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行い、５μｍ以下の粒子を０．５７重量％含有し、平均粒径が３４．４０μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ１）を得た。上記方法において２００ｒｐｍの回転速度で２４時間粉砕することによりリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の調製を行い、５μｍ以下の粒子を４６．７０重量％含有し、平均粒径が７．２２μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ２）を得た。重量比率（Ａ１／Ａ２）が７５／２５となるように（Ａ１）と（Ａ２）を混合して用いた以外は実施例１と同様にしてリン酸カルシウム組成物を調製し、評価を行った。得られた結果を表１にまとめて示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
表１からわかるように、平均粒径が１５〜４５μｍであり、かつ５μｍ以下の粒径の粒子の含有率が１０重量％以下であるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を用いてリン酸カルシウム組成物を調製した実施例１〜５では、血液が混入した場合であっても圧縮強度が高いことがわかった。これに対し、使用したリン酸四カルシウム粒子（Ａ）の、平均粒径が４５μｍを超える比較例１、平均粒径が１５μｍ未満である比較例２、及び５μｍ以下の粒径の粒子の含有量が１０重量％を超える比較例３では、いずれも硬化物の圧縮強度が大きく低下した。このことから、平均粒径が１５〜４５μｍであり、かつ５μｍ以下の粒径の粒子の含有率が１０重量％以下であるリン酸四カルシウム粒子（Ａ）を用いることによる効果は明らかである。
【００４２】
５μｍ以下の粒径の粒子を３．１０重量％含有し、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径が２５．６１μｍである実施例２では、０．５７重量％、３４．４０μｍのとき（実施例１）に比べてリン酸カルシウム組成物の硬化物の圧縮強度が若干劣った。これに対し、５μｍ以下の粒径の粒子を９．６３重量％含有し、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径が１８．９７μｍである実施例３では、０．５７重量％、３４．４０μｍのとき（実施例１）に比べてリン酸カルシウム組成物の硬化物の圧縮強度が少し劣った。また、平均粒径が２５．６１μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ１）と平均粒径が１１．８６μｍであるリン酸四カルシウム粒子（Ａ２）をそれぞれ重量比率（Ａ１／Ａ２）５０／５０で混合することにより、５μｍ以下の粒径の粒子を９．１９重量％含有し、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径が１８．８３μｍとなった実施例４では、０．５７重量％、３４．４０μｍのとき（実施例１）に比べてリン酸カルシウム組成物の硬化物の圧縮強度が少し劣った。また、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）と無水リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）のモル比（Ａ／Ｂ）を０．７とした実施例５では、モル比（Ａ／Ｂ）が１．０である実施例１に比べてリン酸カルシウム組成物の硬化物の圧縮強度が少し劣った。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）からなるリン酸カルシウム組成物であって、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径が１５〜４５μｍであり、かつリン酸四カルシウム粒子（Ａ）における５μｍ以下の粒径の粒子の含有率が１０重量％以下であることを特徴とするリン酸カルシウム組成物。
【請求項２】
リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径が０．１〜５μｍである請求項１記載のリン酸カルシウム組成物。
【請求項３】
リン酸四カルシウム粒子（Ａ）とリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の配合割合（Ａ／Ｂ）がモル比で４０／６０〜６０／４０である請求項１又は２記載のリン酸カルシウム組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載のリン酸カルシウム組成物からなる医療用組成物。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか記載のリン酸カルシウム組成物からなる骨セメント。
【請求項６】
前記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）が、ボールミル、ジェットミル及びライカイ機からなる群から選択される少なくとも１種を用いて調製されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のリン酸カルシウム組成物の製造方法。
【請求項７】
前記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）が、分級によって調製されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のリン酸カルシウム組成物の製造方法。
【請求項１】
リン酸四カルシウム粒子（Ａ）及びリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）からなるリン酸カルシウム組成物であって、リン酸四カルシウム粒子（Ａ）の平均粒径が１５〜４５μｍであり、かつリン酸四カルシウム粒子（Ａ）における５μｍ以下の粒径の粒子の含有率が１０重量％以下であることを特徴とするリン酸カルシウム組成物。
【請求項２】
リン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の平均粒径が０．１〜５μｍである請求項１記載のリン酸カルシウム組成物。
【請求項３】
リン酸四カルシウム粒子（Ａ）とリン酸水素カルシウム粒子（Ｂ）の配合割合（Ａ／Ｂ）がモル比で４０／６０〜６０／４０である請求項１又は２記載のリン酸カルシウム組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか記載のリン酸カルシウム組成物からなる医療用組成物。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか記載のリン酸カルシウム組成物からなる骨セメント。
【請求項６】
前記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）が、ボールミル、ジェットミル及びライカイ機からなる群から選択される少なくとも１種を用いて調製されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のリン酸カルシウム組成物の製造方法。
【請求項７】
前記リン酸四カルシウム粒子（Ａ）が、分級によって調製されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のリン酸カルシウム組成物の製造方法。
【公開番号】特開２００７−１９１４２０（Ｐ２００７−１９１４２０Ａ）
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０７２６（Ｐ２００６−１０７２６）
【出願日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【出願人】（３０１０６９３８４）クラレメディカル株式会社 (110)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２日（２００７．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月１９日（２００６．１．１９）
【出願人】（３０１０６９３８４）クラレメディカル株式会社 (110)
【Ｆターム（参考）】
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