(57)【要約】本発明は、多孔質リン酸カルシウム顆粒の集合体からなる、骨の組織工学およびインプラント材料用担体としての構造複合体に関する。この顆粒材料は、粒経が０．５〜１０ｍｍであり、マクロ細孔とミクロ細孔とを有し、このマクロ細孔は平均直径が５０〜５００μｍであって、生体適合性の結合剤によって結合されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質リン酸カルシウム顆粒の集合体からなる、骨の組織工学およびインプラント材料用支持体としての構造複合体であって、前記顆粒は、粒経が０．５〜１０ｍｍであり、マクロ細孔とミクロ細孔とを有し、前記マクロ細孔は平均直径が５０〜５００μｍであって、生体適合性の結合剤によって結合されていることを特徴とする構造複合体。
【請求項２】
前記ミクロ細孔は、平均直径が０．５〜５μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の複合体。
【請求項３】
顆粒の粒子径が１〜４ｍｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の複合体。
【請求項４】
前記結合剤がコラーゲン、架橋ゼラチンまたはヒアルロン酸であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の複合体。
【請求項５】
前記複合体に対して０．２〜１０重量％の結合剤を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の複合体。
【請求項６】
前記複合体に対して０．２〜２重量％の結合剤を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の複合体。
【請求項７】
前記結合剤コラーゲンが、Ｉ型コラーゲンまたはＩ型とＩＩＩ型の混合物からなることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の複合体。
【請求項８】
前記結合剤が架橋されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の複合体。
【請求項９】
成長因子、血小板製剤、および／または自家細胞製剤(autologous cell preparation)、および／または細胞抽出物／タンパク質製剤などの自家因子(autologous factors)が配合されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の複合体。
【請求項１０】
成長因子、接着タンパク質、および／または接着ペプチドなどの組換え因子またはその断片が配合されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の複合体。
【請求項１１】
抗生物質が配合されていることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載の複合体。
【請求項１２】
骨の組織工学およびインプラント材料用支持体としての構造複合体の製造方法であって、
−結合剤の溶液または懸濁液に、粒経が０．５〜１０ｍｍであり、マクロ細孔とミクロ細孔とを有し、前記マクロ細孔の平均直径が５０〜５００μｍであるリン酸カルシウム顆粒を混合するステップと、
−引き続き、前記混合物を、標準条件下で深冷凍結と融解、ならびに凍結乾燥するステップとを有することを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記結合剤を次いで化学的に架橋することを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
脊椎、口腔、顔面手術の分野における充填材料としての、請求項１から１１のいずれか１項に記載の構造複合体の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔質リン酸カルシウム顆粒の集合体からなる、骨の組織工学およびインプラント材料用支持体（原位置および試験管内で）としての構造複合体を記載する。この顆粒は、粒経が０．５〜１０ｍｍであり、マクロ細孔とミクロ細孔とを有し、マクロ細孔は平均直径が５０〜５００μｍであって、生体適合性の結合剤によって結合されている。
【背景技術】
【０００２】
自家骨(autologous bone)または提供骨の合成代替品は、次第に重要性が高くなっている。何故なら、一方では、開発された材料の品質が患者の要求をより高く満足させるようになっており、他方では、生物学的な材料に伴う不利益、特に、利用可能性が限られていること、自家骨の場合の切除の問題、提供骨の場合の病気伝染の危険性などが回避されるからである。
【０００３】
合成材料の生物学的品質を高めるためのアプローチには、組換え成長因子、自家(autologous)成長因子（血小板製剤）、接着因子（ＲＧＤペプチド）、および／または自家細胞(autologous cell)製剤（骨髄吸引液）で代用骨を改善することが必要である。
【０００４】
具体的には、所望の特性を有する最適化された代用骨材料を得るためには、２つの開発優先事項がある。第１は、耐力用途および構造インプラント用の機械的な最適化であり、第２は、できるだけ短時間に全量の骨組織を完全に再生させることを目的とした生物学的な最適化である（その間、機械的機能は金属インプラントが引き受ける）。
【０００５】
生物学的に最適化された骨再生産物の目標は、長い間、組換え骨成長因子（特にＢＭＰ２およびＯＰ１／ＢＭＰ７）の開発、ならびにこれを種々の支持材料および機能性インプラントと組み合わせることに注力した。しかし、ほとんどの場合、適切な支持構造の開発は、組換えタンパク質の優先度より低い優先度で行われた。
【０００６】
近年、この目標は次第にシフトしているが、これは、とりわけ組換え成長因子が、臨床研究における高い期待を満足させることができなかったためでもある。
【０００７】
魅力的な選択肢は、特に、具体的には血小板製剤および骨形成活性を有する骨髄吸引液などの自家因子(autologous factors) の利用に見られるものである。自家骨の切除と比べると、これらの構成要素を得ることは比較的複雑でなく、その量にはほとんど限度がない。さらに、これらの因子は、腸骨稜海綿とは異なり、比較的速やかに再生し、したがって後の処置に再び利用することができる。
【０００８】
これらの自家因子を利用した場合は、支持材料の選択は非常に重要である。材料を使用する多くの分野用の、骨再生を促進する理想的な支持体は、具体的に以下の特性を有する。
・すべての構成要素が生体適合性を有する。
・すべての構成要素が骨伝導性である。即ち、すべての構成要素が、新たに形成される骨のためのガイドレールを形成する。
・すべての構成要素が、好ましくは、骨リモデリングも担っている細胞プロセスによって生分解性である。
・構成要素の生分解性が限定的であるかまたは無い場合は、構成要素は、形成される骨物質内にしっかりと組み込まれるべきである。
・毛管がマトリックス内に成長するための連続マクロ気泡系を有する多孔質構造。
・自家因子取込みのために総括気孔率が高いこと。
・十分な機械特性があり、その結果、細孔系が、隣接する結合組織からの圧力にさらされても保持され、この部位での組織の内殖に利用できること。
・支持材料には柔軟性があり、その結果、インプラントの外形によく適応し、可操作度が一般に良好であること。
・免疫原性が低いこと。
【０００９】
様々な代用骨材料が提供されているにもかかわらず、現在、このような理想的な支持材料を入手することはできない。特に、高い気孔率と柔軟性、同時に耐圧性の組み合わせは、今まで実現されたことがない。
【００１０】
国際公開特許第９７／１４３７６号（Ｏｒｑｕｅｓｔ  Ｉｎｃ．）は、代用骨として多孔質生分解性マトリックスを開示している。この代用骨は移植後７〜１４日間残存する。この複合体は、不溶性生体高分子の原線維、リン酸カルシウム無機質、および、とりわけ、３０〜８０重量％の無機質化コラーゲンの網目を形成する。リン酸カルシウム無機質の粒経は５μｍ以下である。
【００１１】
欧州特許第１９７６９３号、および欧州特許第２７０２５４号（Ｃｏｌｌａｇｅｎ  Ｃｏｒｐ．）は、生体適合性のコラーゲン／リン酸カルシウム混合物を記載している。この混合物は、本質的に、６０〜９８重量％のリン酸カルシウム無機質に、２〜４０重量％の再構成アテロペプチド原線維コラーゲン（ｒｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅｄ  ａｔｅｌｏｐｅｐｔｉｄｅ  ｆｉｂｒｉｌｌａｒ  ｃｏｌｌａｇｅｎ）を混合したものからなる。リン酸カルシウムの粒経は１００〜２０００μｍである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、既知の実証済みの構成要素をベースに、上記の特性を有する材料を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
驚くべきことに、リン酸カルシウムの多孔質顆粒が、生体適合性の結合剤、好ましくはコラーゲン懸濁液と混合できること、ならびに、要求性能に適合する複合体が、これらの懸濁液から凍結乾燥によって製造できることが見出された。
【００１４】
したがって、本発明は、多孔質リン酸カルシウム顆粒の集合体からなる、骨の組織工学およびインプラント材料用支持体としての構造複合体であって、この顆粒は、粒経が０．５〜１０ｍｍであり、マクロ細孔とミクロ細孔とを有し、マクロ細孔は平均直径が５０〜５００μｍであって、生体適合性の結合剤によって結合されていることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
ミクロ細孔は、平均直径が０．５〜５μｍであることが好ましい。
【００１６】
結合剤は、コラーゲンまたはヒアルロン酸からなることが好ましく、かつ架橋形態であることも好ましい。この複合体における個々の顆粒は、例えばコラーゲン構造中に均一に分布している。細孔系は、顆粒内とコラーゲン構造内に実現される。顆粒が耐圧性であるため、この複合体を圧縮することはできない。この特性は、材料を骨床に置いて、一方の側に軟組織を結びつけることにより、材料が軟組織の圧力にさらされるような用途で特に重要である。このようなケースは、特に脊椎手術の分野では非常に頻繁である。
【００１７】
本発明によれば、複合体は、顆粒の粒子サイズが０．５〜１０ｍｍ、好ましくは１〜４ｍｍの多孔質リン酸カルシウム顆粒からなる。当該複合体の顆粒のサイズが、例えば、粒経２．０〜３．２ｍｍに均一に分布していることがさらに好ましい。顆粒は、代用骨に使用されるリン酸カルシウムの１種からなる。Ｅｎｄｏｂｏｎ（登録商標）またはＣａｌｃｉｂｏｎ（登録商標）の顆粒を使用することが好ましい。しかし、ガラスセラミックス(glass ceramics)を使うことも可能である。特に、粗い顆粒、即ち粒経が２ｍｍを超える場合、個々の粒子の孔は連続(interconnecting)であるべきである。即ち、個々の粒子内部に存在する細孔は互いに接続していなければならない。
【００１８】
この複合体は、複合体に対して好ましくは０．２〜１０重量％、より好ましくは０．２〜２重量％の結合剤を含む。
【００１９】
結合剤は、顆粒の粒子を互いに結合させ、かつ海綿体のような自家因子を吸収して、利用に際してこれの最適な局在化を可能にするという特別な機能を有する。顕著な膨潤が起こらないので、可操作度(manipulability)が助長される。さらに、結合剤は、操作中およびその後約１週間の個々の粒子の転位を妨げることによって、粒状物質の操作(manipulation)を容易にする役割を果たす。
【００２０】
具体的に使用される結合剤は、当技術分野で、医療装置にまたは医療装置として、既に使用されているコラーゲン、特にＩ型コラーゲンおよびＩ型とＩＩＩ型の混合物である。起源は動物、ヒト、または組換え型のいずれでもよい。ウシ以外の動物起源の原線維コラーゲンが好ましい。
【００２１】
この複合体には、成長因子、血小板製剤、および／または自家細胞製剤、および／または細胞抽出物／タンパク質製剤などの自家因子を配合して、これらを骨に放出することができる。
【００２２】
複合体に、成長因子、接着タンパク質、および／または接着ペプチドなどの組換え因子またはその断片を配合することも好ましい。抗生物質を配合することはさらに好ましい。
【００２３】
コラーゲンの代わりに架橋ゼラチンを使用することも考えられる。
【００２４】
本発明はまた、骨の組織工学およびインプラント材料用支持体としての構造複合体の製造方法であって、
−結合剤の溶液または懸濁液に、粒経が０．５〜１０ｍｍであり、マクロ細孔とミクロ細孔とを有し、このマクロ細孔の平均直径が５０〜５００μｍであるリン酸カルシウム顆粒を混合するステップと、
−引き続き、この混合物を、標準条件下で深冷凍結と融解、ならびに凍結乾燥するステップとを有することを特徴とする方法にも関する。
【００２５】
引き続き化学的な架橋を行うことも好ましい。
【具体的な実施形態】
【００２６】
本発明はまた、脊椎、口腔、顔面手術の分野における充填材料として、本発明の構造複合体を使用することに関する。具体的な実施形態を用いて、以下、本発明をより詳細に説明する。
１．製造
複合体は様々なサイズに製造することができる。サイズが８×２ｃｍで厚みが０．７ｃｍの複合体が、コラーゲン懸濁液３０ｇとリン酸カルシウム顆粒７ｇの混合物から製造される。この混合物を一晩深冷凍結し、次いで手短に融解する。引き続き混合物を標準条件下で凍結乾燥する。標準条件とは、凍結段階（−４０℃、１〜３時間）、加温段階（０℃、１〜３時間）、乾燥段階（２０℃、１２〜１８時間）を意味する。
【００２７】
得られた製品は、９８〜９９重量％のリン酸カルシウムと、１〜２重量％のコラーゲンを含有する。
２．血液との混合物
得られた複合体は、血液との湿潤性が優れている。複合体は血液を完全に吸収する。複合体は膨潤や変形を示さない。
３．安定性
緩衝液中、１２日にわたる安定性を実証することができる。この１２日間、複合体は緻密性があり、顆粒は凝集性(coherent)がある。
【国際調査報告】
2005528144.tif 000002
2005528144.tif 000003
2005528144.tif 000004
2005528144.tif 000005
2005528144.tif 000006
2005528144.tif 000007
2005528144.tif 000008
2005528144.tif 000009