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多孔質複合材料の製造方法

国内特許コード P110003416
整理番号 A122P161
掲載日 2011年6月21日
出願番号 特願2004-500941
登録番号 特許第3727059号
出願日 平成14年5月1日(2002.5.1)
登録日 平成17年10月7日(2005.10.7)
国際出願番号 JP2002004355
国際公開番号 WO2003092759
国際出願日 平成14年5月1日(2002.5.1)
国際公開日 平成15年11月13日(2003.11.13)
発明者
  • 早乙女 進一
  • 植村 寿公
  • 田中 順三
  • 菊池 正紀
  • 四宮 謙一
  • 伊藤 聰一郎
  • 立石 哲也
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 国立研究開発法人物質・材料研究機構
  • 国立研究開発法人産業技術総合研究所
発明の名称 多孔質複合材料の製造方法
発明の概要 本発明は、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、およびハイドロキシアパタイトから選ばれるいずれか1または2以上のカルシウム塩と、少なくとも一部がゼラチン化されているコラーゲンとを含む複合体を凍結した後、さらに凍結乾燥する工程を含む、多孔質複合材料の製造方法に関する。本発明の方法によって、提供される多孔質複合材料は、大きな気孔径と高い気孔率、ならびに適度な機械的強度特性と生体内分解性を有し、骨充填剤等のインプラント、薬物徐放担体等に適している。
従来技術、競合技術の概要


従来、骨欠損部の修復には、自家骨の一部を移植する手法や、人工インプラントにより補充・置換する手法が採用されている。こうした骨代替用インプラントには、生体骨類似の機械的特性に加えて、生体適合性や骨伝導性・骨誘導性(骨組織を呼び込み、骨形成を促す性質)といった性質が求められる。そのため、骨組織が侵入しやすく、良好な骨伝導性・骨誘導性が得られる、多孔質セラミックス等の多孔質材料が、骨代替用インプラントに好んで使用されてきた。
しかしながら、現在市販されている多孔質ハイドロキシアパタイトは非吸収性のため、多孔質といえども外部と連結のない気孔には細胞が侵入できず、最終的に得られる強度のあまり高くなかった。また、手術時に水分を吸収すると崩壊しやすくなるため、強度を必要とする手術での使用には困難があるという問題点もあった。
一方、生体吸収性で気孔率75%の多孔質β-TCPからなる骨充填剤(オスフェリオン▲R▼オリンパス社製(平均気孔径100~400μm))が市販されているが、このβ-TCPは操作時に非常に崩れやすいという問題がある。そのため、移植部位に合わせた成形が困難で、インプラントが移植部位から容易に脱落してしまうなど、扱い難い点も多かった。
他方、発明者らは、生体骨類似の構造を有するハイドロキシアパタイトとコラーゲンからなる複合材料を開発し、その性状を改良するために、これまで種々の検討を行ってきた。例えば、特開平7-101708号公報には、コラーゲン溶液とリン酸の混合溶液を水酸化カルシウムの懸濁液中に徐々に添加することで、生体骨類似のヤング率を有するアパタイト・有機物複合体の製造方法が開示されている。また、特開平11-199209号公報には、反応時のpHと温度を制御することで生体骨類似の構造を実現できることが開示されている。さらに、特開平2000-5298号公報には、有機酸を用いてコラーゲン表面へのアパタイト形成を向上させる技術が開示されている。
しかしながら、これらの努力にもかかわらず、従来の技術で得られるハイドロキシアパタイトとコラーゲンからなる複合体は気孔径が小さく(0~100μm程度)、また気孔率が低いもの(50%以下)も多かった。

産業上の利用分野


本発明は多孔質複合材料の製造方法に関する。さらに詳しくは、大きな気孔径と高い気孔率を有し、骨充填剤等のインプラントに適した機械的強度特性を備えた、多孔質複合材料の製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、およびハイドロキシアパタイトから選ばれるいずれか1または2以上のカルシウム塩と、少なくとも一部がゼラチン化されているコラーゲンとを含む複合体を冷却してゼラチンをゲル化させ、次いで凍結した後、さらに凍結乾燥する工程を含む、多孔質複合材料の製造方法。
【請求項2】請求の範囲第1項記載の方法によって得られる多孔質複合材料に、さらにコラーゲン間の表面架橋を導入する工程を含む、多孔質複合材料の製造方法。
【請求項3】表面架橋を導入する工程が、多孔質複合材料を架橋剤を含む溶液に浸漬することによって行われる、請求の範囲第2項記載の方法。
【請求項4】ゼラチン化されているコラーゲンに架橋剤を添加して、コラーゲン間の内部架橋を導入する工程を含む、請求の範囲第1項~第3項のいずれか1項に記載の方法。
【請求項5】カルシウム塩がハイドロキシアパタイトである、請求の範囲第1項~第4項のいずれか1項に記載の方法。
【請求項6】以下の工程を含む、多孔質複合材料の製造方法。
1)ハイドロキシアパタイトとコラーゲンを含む複合体において、該複合体を構成するコラーゲンの少なくとも一部をゼラチン化させる工程
2)上記複合体に架橋剤を添加し、コラーゲン間の内部架橋を導入する工程
3)上記複合体を冷却してゼラチンをゲル化させ、次いで凍結した後、さらに凍結乾燥して多孔質複合材料を得る工程
4)上記多孔質複合材料を架橋剤を含む溶液に浸漬して、コラーゲン間の表面架橋を導入する工程
【請求項7】コラーゲン間の内部架橋および/または表面架橋が、グルタールアルデヒドを架橋剤として導入される、請求の範囲第2項~第6項のいずれか1項に記載の方法。
【請求項8】コラーゲン間の表面架橋が、エタノールを溶媒とした架橋剤を含む溶液に多孔質複合材料を浸漬して導入される、請求の範囲第2項~第7項のいずれか1項に記載の方法。
【請求項9】得られる多孔質複合材料が気孔率80%以上を有する、請求の範囲第1項~第8項のいずれか1項に記載の方法。
【請求項10】ハイドロキシアパタイトのc軸がコラーゲン繊維に沿うように配向した複合体を用いることを特徴とする、請求の範囲第1項~第9項のいずれか1に記載の方法。
【請求項11】請求の範囲第1項~第10項のいずれか1項に記載の方法によって製造される気孔率80%以上の多孔質複合材料。
【請求項12】請求の範囲第11項記載の多孔質複合材料からなるインプラント。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004500941thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 分子複合系の構築と機能 領域
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