(57)【要約】【課題】  本発明は、濃度勾配を有する生理活性物質を含有する、筋骨格の欠損部のためのインプラントに関する。【解決手段】  筋骨格の欠損部を修復するためのインプラントにおいて、中央領域、上部領域、下部領域および周辺領域を有するマトリックスと、前記マトリックス内に存在している生理活性物質と、を有し、前記マトリックス中における前記生理活性物質の存在が、制御された空間的濃度勾配によって特徴付けられている、インプラントを提供する。【選択図】  図３Ａ
2008511390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筋骨格の欠損部を修復するためのインプラントにおいて、
ａ）中央領域、上部領域、下部領域および周辺領域を有するマトリックスと、
ｂ）前記マトリックス内に存在している生理活性物質と、
を有し、
前記マトリックス中における前記生理活性物質の存在が、制御された空間的濃度勾配によって特徴付けられている、インプラント。
【請求項２】
請求項１に記載のインプラントにおいて、
前記生理活性物質が、走化性生理活性物質である、インプラント。
【請求項３】
請求項２に記載のインプラントにおいて、
前記空間的濃度勾配によって、前記欠損部に隣接する生来組織からの細胞移住が促進される、インプラント。
【請求項４】
請求項２に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記マトリックスの前記中央領域に最高濃度の生理活性物質が提供される、生理活性物質。
【請求項５】
請求項２に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記インプラントの前記周辺領域に最高濃度の生理活性物質が提供される、生理活性物質。
【請求項６】
請求項２に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記マトリックスの前記中央領域、前記上部領域および前記下部領域に高濃度の生理活性物質が提供され、かつ、前記インプラントの前記周辺領域に低濃度の生理活性物質が提供される、生理活性物質。
【請求項７】
請求項２に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記マトリックスの前記上部領域に最高濃度の生理活性物質が提供される、生理活性物質。
【請求項８】
請求項２に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記中央領域における生理活性物質濃度が、前記周辺領域における生理活性物質濃度の少なくとも１０倍となる、前記生理活性物質濃度が提供される、生理活性物質。
【請求項９】
請求項２に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記マトリックスの前記中央領域および前記周辺領域に高濃度の生理活性物質が提供され、かつ、前記インプラントの前記上部領域および前記下部領域に低濃度の生理活性物質が提供される、生理活性物質。
【請求項１０】
請求項２に記載のインプラントにおいて、
ｃ）分化因子
をさらに有している、インプラント。
【請求項１１】
筋骨格の欠損部を修復するためのインプラントにおいて、
ａ）マトリックスと、
ｂ）細胞環境に対して第１の濃度を提供するように構成されている、第１の生理活性物質を含有している第１の相と、
ｃ）細胞環境に対して第２の濃度を提供するように構成されている、第２の生理活性物質を含有している第２の相と、
を有し、
前記第１および第２の生理活性物質の少なくとも１種が、ｒｈＧＤＦ−５である、インプラント。
【請求項１２】
関節軟骨欠損部を修復するためのインプラントにおいて、
ａ）多孔質マトリックスと、
ｂ）前記マトリックス内に存在する、軟骨由来形態形成性タンパク質と、
ｃ）前記マトリックス内に存在する、抗血管新生因子と、
を有している、インプラント。
【発明の詳細な説明】
【開示の内容】
【０００１】
〔発明の分野〕
本発明は、組織損傷、器官の疾患状態、および／または、先天異常を修復するのに使用される生体適合性の組織インプラントデバイス(tissue implant devices)に関し、更に、そのような生体適合性の組織インプラントデバイスの製造方法および使用方法にも関する。
【０００２】
〔発明の背景〕
軟骨、半月、椎間板、皮膚、筋肉、骨、腱および靭帯のような組織の損傷であって、該組織が損傷しているか、または外傷を負っている損傷は、該損傷を修復し、回復を促進する外科的介入をしばしば必要とする。そのような外科的修復には、既知の医療用具を用いて損傷組織を縫合するか、さもなければ修復すること、インプラントまたはグラフト(graft)またはこれらの技術のいずれかの組合せを用いながら、損傷組織を他の組織で補強することが包含される。
【０００３】
１つの一般的な組織損傷には、軟骨の損傷が包含される。軟骨は、非血管系の可撓性弾性結合組織である。軟骨は典型的には、関節における「緩衝装置(shock-absorber)」の役割を果たすが、軟骨の種類によっては、管状構造物（例えば、喉頭の気道、および、耳）の支持を提供するものもある。軟骨組織は一般に、細胞外マトリックスの中に配置されている軟骨細胞(cartilage cells)であって軟骨細胞(chondrocytes)として知られているもので構成されており、コラーゲン、構造的な足場(structural scaffold)、および、アグリカン(aggrecan)、空間を充填するプロテオグリカン(space-filling proteoglycan)を含有する。ヒアリン軟骨(hyaline cartilage)、線維軟骨および弾性軟骨を包含する幾つかの種類の軟骨は、体の中に見出だすことができる。ヒアリン軟骨は、体の中では別個の片部であるように見える場合があり、あるいは、この種の軟骨は、骨の関節の端部と融合していることが分かる場合がある。ヒアリン軟骨は通常、体の中では通常、関節、肋軟骨および一過性軟骨（即ち、骨化の過程を経て、最終的に骨によって置換されている軟骨）であるように見える。線維軟骨は、典型的には、腱と骨との間、骨と骨との間、および／または、ヒアリン軟骨とヒアリン軟骨との間に配置されている移行組織(transitional tissue)である。弾性軟骨は、細胞外マトリックスの全体に渡って分布している弾性線維を含有するが、典型的には、喉頭蓋、耳および鼻の中に見出だされる。
【０００４】
ヒアリン軟骨損傷の１つの一般的例は、膝の外傷性病巣関節軟骨欠損(traumatic focal articular cartilage defect)である。関節に強い衝撃が加わると、結果的に様々な寸法および形状の軟骨の断片が完全にまたは部分的に除去される。損傷した関節軟骨は、関節の機能を厳しく制限することがあり、衰弱させる痛みを引き起こし、結果的に長期に渡る慢性病（例えば、変形性関節症）となることがある。変形性関節症は、軟骨と関節の基礎骨とを徐々に破壊する。関節軟骨組織の損傷は、自然治癒するものではなく、症候が現れてくれば、外科的介入が必要となる。処置の方法は、創面切除(debridement)と、部分的または完全に離れている組織断片の除去とから成る。更に、外科医は、剥離(abrasion)、穿孔(drilling)または微小破壊(microfractures)のような様々な方法をしばしば用いて、軟骨欠損部の中に出血を誘発し、血餅(clot)を形成する。骨髄由来の細胞は、瘢痕様組織(scar-like tissue)、線維軟骨(fibrocartilage)を形成する。線維軟骨は、幾つかの症状に対して苦痛を一時的に軽減することができる。線維軟骨は残念なことに、ヒアリン軟骨と同一の機械特性を有しておらず、消耗する結果として、時間が経てば劣化する。患者は典型的には、繰り返し外科的処置を受ける必要がある。このことによって、軟骨表面は完全に悪化することになる場合がある。もっと最近では、自己軟骨細胞移植を含む実験的アプローチが行われており、頻度が増大している。その方法には、第１の外科的処置において、関節軟骨の小片を採取する過程が包含される。その小片は、次いで、増殖を行うための細胞培養に専門化された実験室に運搬される。組織片は、マトリックスから軟骨細胞を放出する酵素で処理される。次いで、分離された該細胞は、標準的組織培養技術を用いて、３〜４週間の間、成長させられる。細胞の個体数が目標数に到達したら直ちに、外科医に送り戻されて、第２の外科的処置の間に移植が行われる。この、労力を使う労働集約的方法(labor-intensive process)は、著しく費用がかかり、時間がかかる。臨床データは、患者が長期に渡って利点を得ることを示唆しているものの、その手術の費用が著しく高いことは、膝に対する２回の外科的処置の外傷性衝撃と相まって、この技術が採用されることを妨げている。
【０００５】
米国特許第5,368,858号明細書（フンズィカー(Hunziker)）は、軟骨欠損部を処置し修復するための組成物を開示する。軟骨の形成を誘発させるため、修復細胞が該マトリックス中で存続するのを可能にするのに十分大きい空隙(pores)を有する生分解性マトリックスを軟骨欠損部に充填するか、さもなければ、該生分解性マトリックスを該軟骨欠損部に塗る。軟骨欠損部に充填される生分解性マトリックスは、修復細胞の増殖を刺激するのに十分な濃度の増殖剤と、該マトリックスおよび欠損部領域における修復細胞が軟骨産生性(cartilage-producing)軟骨細胞に転換するのに十分な濃度で形質転換因子を放出する適切な運搬装置に入っている該形質転換因子とを含有する。生分解性マトリックスは、修復細胞を誘引する走化性物質(chemotactic agent)を更に含有する場合がある。全ての処置は、単純な関節鏡視下外科的処置または開放性外科的処置で実施することができる。
【０００６】
フンズィカーは、外因性生理活性因子(exogenous bioactive agents)として、軟骨由来の形態形成性タンパク質(morphogenetic proteins)（ＣＤＭＰｓ）または成長分化因子(growth differentiation factors)を使用することを教示していない。
【０００７】
〔発明の概要〕
本発明者らは、従来技術のインプラントが通常、該インプラントの足場全体にわたって、生理活性物質を比較的均一な濃度で提供することを認識している。そのような従来のインプラントは、図１２に示される。時間Ｔ0において、生理活性物質の濃度は、該インプラントの端から端まで均一である。時間Ｔ1において、生理活性物質がインプラントから拡散することによって、インプラント中に濃度勾配が生じる。したがって、隣接する生来の組織の細胞Ｃは、走化性によってそのような勾配に反応するかもしれないが、いかなる勾配もインプラント内部では僅かとなるので、これらの細胞Ｃは、かなり大きい走化性環境には提供されず、インプラントの縁(edge)Ｅまでのみに提供されるであろう。したがって、結果的に、生理活性物質によって提供されるいかなる走化性作用によっても、十分な量の細胞はインプラントの本体の中に入らないであろう。したがって、均一に装填されたインプラントはおそらく、該インプラント全体にわたり不完全な浸潤のみを引き起こすであろう。
【０００８】
筋骨格の修復方法は、生理活性物質（例えば、ｒｈＧＤＦ−５）の特性（例えば、走化性）をより望ましいやり方で、より十分に利用する方法で、該生理活性物質をインプラントの細胞環境に与える該インプラントを提供することによって、更に改善することができるものと思われる。インプラント内部における生理活性物質の空間的濃度に勾配を付けることによって、生理活性物質の均一な濃度プロフィールを有するインプラントよりも優れているであろう、該生理活性物質の効果を提供することができることを更に信じる。
【０００９】
したがって、幾つかの具体例において、インプラントは、空間的勾配によって特徴付けられた濃度プロフィールで細胞環境に与えられる生理活性物質を有する。理論に縛られることを望む訳ではないが、インプラントの細胞環境の内部に、空間的に勾配を付けられた生理活性物質の濃度であって該生理活性物質の走化性を増大させる該濃度を提供することによって、筋骨格の修復方法を更に促進することができるか、または改善することができるものと思われる。
【００１０】
したがって、本発明によると、筋骨格の欠損部を修復するためのインプラントにおいて、
ａ）中央領域、上部領域、下部領域および周辺領域を有するマトリックスと、
ｂ）該マトリックス内に存在している生理活性物質と、
を有し、
該マトリックス中における前記生理活性物質の存在が、制御された空間的濃度勾配によって特徴付けられている、上記インプラントが提供される。
【００１１】
本発明のもう１つの面において、インプラントは、該インプラントの２つの異なるマトリックス相を通して、細胞環境に与えられる複数種の生理活性物質であって、該生理活性物質の少なくとも１種が、ＢＭＰスーパーファミリーのメンバー、好ましくはＧＤＦ、より好ましくはｒｈＧＤＦ−５である上記複数種の生理活性物質を有する。それの幾つかの具体例において、第１の相および第２の相はそれぞれ、ｒｈＧＤＦ−５および異なる生理活性物質を含有する。他の具体例において、２つの相は、同一のｒｈＧＤＦ−５生理活性物質を含有するが、異なる濃度または類似する濃度を含有する。２つの相は、細胞環境に対してそれらの生理活性物質を異なる時期に放出するように設計されていることが望ましく、そうされていることによって、それらの生理活性物質は、再生または修復の異なる相を刺激することが可能となる。インプラント内部における、１種または複数種の生理活性物質が放出されるタイミングを明確に調整することによって、単純な単一モードの放出プロフィールを有するインプラントよりも優れているであろう、生理活性物質による効果を提供することができるものと思われる。
【００１２】
したがって、本発明によると、筋骨格の欠損部を修復するためのインプラントにおいて、
ａ）マトリックスと、
ｂ）細胞環境に対して第１の濃度を提供するように構成されている第１の生理活性物質を含有している第１の相と、
ｃ）細胞環境に対して第２の濃度を提供するように構成されている第２の生理活性物質を含有している第２の相と、
を有し、
それらの生理活性物質の少なくとも１種がＧＤＦである、上記インプラントが提供される。
【００１３】
新規なインプラントの２重相の態様において、第１の相に結合している生理活性物質は走化性および増殖の少なくとも一方を増大させるのに対して、第２の相に結合している生理活性物質は、分化および細胞外マトリックス（ＥＣＭ）刺激の少なくとも一方を増大させることが好ましい。そのようなインプラントによって、生来の細胞は、それらの早期分化を引き起こすことなく、該インプラントの中に移住し増殖することが可能になるであろう。これらの生来の細胞の早期分化を回避することは好都合である。なぜなら、そのことによって、該細胞が移住することが可能となり、結果的にインプラントの端から端まで適切な細胞分布が得られるからである。
【００１４】
〔詳細な記述〕
本発明の目的上、「マトリックス(matrix)」は、「キャリヤ(carrier)」と置き替えることができる。「細胞環境に提供される(Presented to the cellular environment)」は、「隔離されない(not sequestered)」または「隔離され、次いで、放出される(sequestered, then released)」または「隔離される(sequestered)」を意味する。
【００１５】
「生理活性物質(bioactive agent)」または「作用物質(agent)」は、タンパク質［例えば、細胞外マトリックス（ＥＣＭ）分子、成長因子、シグナル伝達分子(signaling molecules)、等］、遺伝子、低分子、ＤＮＡ断片もしくはＲＮＡ断片、ペプチド、ウィルス、糖、または、鉱物(mineral)である。
【００１６】
用語「走化性(chemotaxis)」は、肝臓タキシック効果(hepatotaxic effects)および移動性(movements)を包含するように意図されている。
【００１７】
空間勾配のある(swpacially-graded)走化性因子の濃度プロフィールを有するようにインプラントを設計することは、２つの点で有利になり得ると思われる。第１に、結果として得られる走化性は、該インプラント内の生細胞の均一な分布をより均一にすることができるであろう。第２に、周囲の生来の組織との組織一体化(tissue integration)を改善することができるであろう。
【００１８】
インプラントが、いかなる細胞をも有していないか、または、該インプラントの外面のみに存在する細胞を有している場合が、しばしばある。そのような場合、インプラントの全体に渡って細胞の均一性(cellular homogeneity)が提供されるようなやり方で、インプラント本体への細胞の流入が確実に進行するように、走化性生理活性物質を使用することができる。
【００１９】
同様に、再生した筋骨格組織が近隣の成熟組織と融合することに、しばしば問題があることは、知られている。これらの２種類の組織の融合は、成熟組織からインプラント領域に移住する細胞の量を単に増大させることによって改善することができるものと思われる。したがって、幾つかの具体例において、走化性生理活性物質は、成熟組織からインプラント領域に隣接する領域の中に移住する細胞の量を増大させるように構成された空間的分布(spatial distribution)で、インプラントに提供される。
【００２０】
今度は図１に関連するが、走化性生理活性物質が、生体適合性インプラントの中央領域において比較的高い濃度（ＨＩ）で、細胞環境に与えられている該インプラントが提供される。これの条件の下、走化性物質の濃度勾配によって、近隣の成熟組織からの生細胞にシグナルが伝達され、それらの生細胞は該インプラントの中央部に向かって活発に移住し、そうすることによって、細胞の均一な分布が促進される。この具体例は、所望の走化性効果(chemotactic effect)が、あらゆる方向からインプラントの周辺部だけでなくインプラントの中心に向かって生細胞の進入を生じさせるという点で、比較的不活発な細胞または全く活発でない細胞と一緒に植え込まれるインプラントにおいて、とりわけ有用である。
【００２１】
図１の走化性のプロフィールは、先ず、多孔質球体（例えば、顆粒）であってその中に均一濃度の走化性因子を有する該球体を形成し、次いで、その球体を多孔質コーティングまたは気泡材料で被覆することによって作ることができる。
【００２２】
今度は図２Ａに関連するが、走化性生理活性物質が、生体適合性インプラントの周辺領域においてのみ比較的高い濃度で細胞環境に与えられている該インプラントが提供される。時間が経って、該生理活性物質が拡散し空間的に広がり始まるにつれて、その拡散によって、周辺領域に最大値を有する局所勾配が作り出される。これらの条件の下、走化性物質の濃度勾配は、近隣の成熟組織からの細胞にシグナルを発信し、それらの細胞は、生来の組織本体から生組織の端部領域に移住し、次いで、該インプラントの周辺領域の中に移住する。それらの細胞がこれらの近隣領域の中に移住してしまえば、直ちに、該細胞は刺激されて、細胞外マトリックスを排出し、そうすることによって、組織の融合が促進される。
【００２３】
この具体例はまた、インプラントが多量の生細胞を有するときでも有用である場合がある。幾つかの具体例において、インプラントの周辺においてのみ、高濃度の生理活性物質を提供すれば、該生理活性物質が近隣領域に拡散した後、該インプラントから近隣の生来の組織領域への細胞の部分的流出が促進される。近隣の生来の組織領域は、比較的不活発な細胞のみを有していることがあるので、該インプラントから生細胞が流出すれば、有益となる場合がある。そのような場合、それらの移住する細胞は、その隣接領域に細胞外マトリックス（ＥＣＭ）を産生することができ、そうすることによって、組織の融合が促進される。
【００２４】
今度は図２Ｂに関連するが、図２Ａの走化性のプロフィールは、多孔質足場の半径方向の端部を、コーティング内に高濃度の生理活性物質を含有する該コーティングで被覆することによって作ることができる。
【００２５】
今度は図２Ｃに関連するが、図１の走化性のプロフィールは、低濃度の生理活性物質を含有する円筒状栓の周囲に、高濃度（ＨＩ）の生理活性物質を含有する環状足場をぴったり取り付けることによって作ることができる。
【００２６】
今度は図３Ａに関連するが、生体適合性インプラントがＸ−方向に勾配を成すような具合に、細胞環境に与えられている走化性生理活性物質が、軸の中央領域で高濃度を有し、周辺領域で低濃度を有している該生体適合性インプラントが提供されている。これらの条件の下、走化性物質の濃度勾配によって、近隣の成熟軟骨組織からの細胞にシグナルが伝達され、それらの細胞は、該インプラントの中央の軸に向かって移住し、そうすることによって、細胞の均一性が促進される。この具体例は、走化性効果が、近隣の生来の組織の境界を横切って生じるという点で、比較的不活発な細胞または全く活発でない細胞と一緒に植え込まれるインプラントにおいて、とりわけ有用である。
【００２７】
図３Ａの走化性のプロフィールは、ａ）足場の複数の片であって、各々の片が細胞環境に対して、異なる濃度の走化性因子を与える該複数の片を提供する工程と、ｂ）これらの片を垂直に配列して、所望の空間的勾配を有する該足場を作る工程とによって作ることができる。幾つかの具体例において、低濃度、高濃度および低濃度の走化性生理活性物質を含有する、足場の連続片が一緒に接合される。
【００２８】
代替的に、今度は図３Ｂに関連するが、図３Ａの走化性のプロフィールは、高濃度（ＨＩ）の生理活性物質を含有する中央部のダウエルピン(dowel)と、中間濃度（ＭＥＤ）の生理活性物質を含有する中間部の環と、低濃度（ＬＯ）の生理活性物質を含有する外側の環とを組立てることによって作ることができる。
【００２９】
今度は図４Ａに関連するが、走化性生理活性物質が、生体適合性インプラントの頂部近辺、滑液の近辺では比較的高い濃度で細胞環境に与えられている該インプラントが提供される。これらの条件の下、走化性物質の濃度勾配によって、該インプラントの底部（Ｂ）近辺に存在する細胞にシグナルが伝達され、それらの細胞は、該インプラントの頂部（Ｔ）に向かって移住し、そうすることによって、該インプラントの全体に渡って細胞の均一な分布が促進される。
【００３０】
図４Ａの空間的勾配は、少なくとも２つの状況において有用である場合がある。第１の状況において、生体適合性インプラントの表面は、（領域Ｂに隣接する）細胞層で被覆されており、かつ、該インプラントは、細胞で被覆された該表面を軟骨下骨に隣接させながら、植え込まれる。
【００３１】
第２の状況において、生体適合性インプラントは、細胞を実質的に有しておらず、かつ、軟骨下骨は、該インプラントが植え込まれる直前に穿孔され、そうされることによって、幹細胞を含有する骨髄が該インプラントの中に流入することが可能となる。各々の状況において、空間的濃度勾配によって、生体適合性インプラントの底部（Ｂ）から細胞が上に向かって移住するのが助けられる。
【００３２】
足場の上部表面に走行性因子を含有する被覆を提供することによって、図４Ａの走化性のプロフィールを作ることができる。
【００３３】
次に、図４Ｂに関連するが、図４Ａの走化性のプロフィールはまた、生理活性物質の濃度が底部（ＬＯ）から頂部（ＨＩ）まで増大している、連続層の足場を提供することによって作ることができる。
【００３４】
今度は図４Ｃに関連するが、幾つかの具体例において、細胞の垂直的移住(vertical migration)と、周辺部組織の融合が増大することとが望ましい。したがって、図４Ｃの生体適合性インプラントは、これらの特性の各々を提供するように設計される場合がある。
【００３５】
したがって、今度は図４Ｄに関連するが、幾つかの具体例において、生体適合性インプラントは、高濃度（ＨＩ）の走化性因子を含有する外側の環(outer annulus)と、走化性物質の濃度が連続的に増大している、足場材料の水平方向の層を有する内側の円柱(inner cylinder)とを有することができる。
【００３６】
今度は図５Ａに関連するが、生体適合性インプラント中の走化性生理活性物質がＺ方向に傾斜している該インプラントが提供される。この具体例において、走化性生理活性物質は、該インプラントの中央水平面では濃度が比較的高く、かつ、該インプラントの頂部水平面および底部水平面の近辺では濃度がより低い。これらの条件の下、走化性物質の濃度勾配は、該インプラントの頂部近辺および底部近辺に存在する細胞にシグナルを発信し、それらの細胞は、該インプラントの中央水平面に向かって移住し、そうすることによって、細胞の均一性が促進される。
【００３７】
図５Ａの走化性のプロフィールは、足場の複数の片であって、各々の片が異なる濃度の走化性因子を有する該複数の片を提供する工程と、それらの片を水平に配列して該足場を作る工程とによって作ることができる。
【００３８】
今度は図５Ｂに関連するが、図５Ａの走化性のプロフィールはまた、生理活性物質の濃度が底部領域から中央領域まで増大し、次いで、生理活性物質の濃度が中央領域から頂部領域まで減少している、足場の連続層を提供することによって作ることができる。
【００３９】
幾つかの具体例において、走化性因子は、ＴＧＦ−β、ａ−ＦＧＦ、ｂ−ＦＧＦ、ＰＤＧＦ、ＴＮＦ−α、ＴＮＦ−β、ＢＭＰおよびＧＤＦｓから成る群から選定される。ＧＤＦは、ＧＤＦ−５であることが好ましく、ｒｈＧＤＦ−５であることが更に好ましい。
【００４０】
理論に縛られることを望む訳ではないが、走化性因子としてのｒｈＧＤＦ−５が、インプラントに１０ｎｇ／ｍｌ〜５．０ｍｇ／ｍｌの間の濃度を与えるのに有効な量で提供されれば、望ましい走化性効果(chemotactic effect)が提供されるものと思われる。
【００４１】
理論に縛られることを望む訳ではないが、走化性因子としてのＴＧＦ−βが、細胞環境に２ｎｇ／ｍｌ〜１ｍｇ／ｍｌの間の濃度を与えるのに有効な量で提供されれば、望ましい走化性効果が提供されるものと思われる。
【００４２】
走化性は、筋骨格の初期段階の事象であると考えられるので、該生理活性物質は、修復方法における非常に早期の走化性のために利用し得ることが好ましい。幾つかの具体例において、該生理活性物質は、植え込みが行われて１日以内に、より好ましくは１２時間以内に、更に好ましくは１時間以内に、最も好ましくは植え込みが行われて実質的にすぐに、細胞環境に与えられる。
【００４３】
走化性因子は細胞環境に対して初期に利用できることが望ましいので、好ましい具体例において、走化性因子は、該走化性因子が比較的迅速に放出されるように構成された第１の相の中に含有される。これらの相は、以下の、増殖因子について記述する項において、より詳細に記述される。
【００４４】
幾つかの例において、細胞の増殖を高めることは、生理活性物質の主要な利点である場合がある。例えば、インプラントが、多孔質マトリックスに隣接する、均一な分布の活発な細胞を既に有している場合、生来の走化性を、（より生存能力のある細胞のインプラントの中への流入を引き起こすであろう）強力な走化性エフェクター(chemotactic effector)で補う必要性は小さいようである。同様に、インプラントが、分化細胞（例えば、細断された軟骨細胞）を既に有している場合、細胞は既に方向付けられている(committed)ので、分化を提供する必要性は低いようである。
【００４５】
長期にわたるリハビリテーション計画は、患者が膝に十分な運動を与えて滑液からの栄養物の十分な流れをインプラントに提供するのをかえって妨げる恐れがあるので、それらの活発な細胞が、欠損部全体にわたって増殖する必要性はより大きいかもしれない。したがって、幾つかの具体例において、インプラントは、細胞の増殖を高めるのに有効な量で存在する生理活性物質（例えば、増殖因子）を有する。
【００４６】
幾つかの具体例において、増殖因子は、ＴＧＦ、ＩＧＦ−Ｉ、ａ−ＦＧＦ、ｂ−ＦＧＦ、ＰＤＧＦ、ＥＧＦ、ＩＬ−３、ＢＭＰｓおよびＧＤＦｓから成る群から選定される。
【００４７】
理論に縛られることを望む訳ではないが、増殖因子としてのｒｈＧＤＦ−５が、インプラントに１０ｎｇ／ｍｌ〜５．０ｍｇ／ｍｌの間の濃度を与えるのに有効な量で提供されれば、望ましい増殖効果(proliferative effect)が提供されるものと思われる。
【００４８】
理論に縛られることを望む訳ではないが、増殖因子としてのＴＧＦ−βが、インプラントに２ｎｇ／ｍｌ〜１０ｎｇ／ｍｌの間の濃度を与えるのに有効な量で提供されれば、望ましい増殖効果が提供されるであろう。
【００４９】
細胞の増殖は、筋骨格の初期段階の事象であると考えられるので、該生理活性物質は、かなり早期に増殖を増大させるために利用し得ることが好ましい。幾つかの具体例において、該生理活性物質は、植え込みが行われて１０日以内に、より好ましくは５日以内に、更に好ましくは１日以内に、第１の相に存在する。
【００５０】
増殖因子は初期に利用できることが望ましい場合があるので、好ましい具体例において、増殖因子は、該増殖因子が比較的迅速に放出されるように構成された第１の相の中に含有される。その迅速に放出する相(quick release phase)は、水性相である。
【００５１】
水性相は一般に、迅速に放出する。なぜなら、該増殖因子は、弱い引力（ファン・デル・ワールス力および水素結合）によって水性相に結合しているからである。
【００５２】
前記水性相は、ヒドロゲルを有することが、より好ましい。ヒドロゲルは、ポリアクリレート、コラーゲン、エラスチン(elastin)、ポリエチレングリコール、ヒアルロン酸、ポリエステル類またはポリ酸類を包含するが、それらに限定されない。ヒドロゲルは、増殖因子を早期に放出する、弱い引力の水素結合によって結合しているので、ヒドロゲルは望ましい。更に、ヒドロゲルは魅力的である。なぜなら、該ヒドロゲルは、インプラントを欠損部内部に保持するのを助ける接着特性を提供し、該ヒドロゲルは、生体内でヒドロゲルを架橋させて、該ヒドロゲルの強度を高めることが可能であり、更に、該ヒドロゲルの多孔性は容易に制御されるからである。ヒドロゲルの相は、発行日２００４年４月２２日（ビネット(Binette)等）、米国公開特許出願第2004,0078090号明細書「組織断片を有する生体適合性足場(Biocompatible Scaffolds with Tissue Fragments)」に開示されているものから選定することが、より好ましい。その明細書は、言及されることによってそっくりそのまま組み入れられる。
【００５３】
幾つかの具体例において、前記ヒドロゲルのゲル化は、生体内で成し遂げられる。また、ゲル化は、加熱活性化、光活性化、遊離基による架橋、酵素による架橋、もしくは、他の化学的な架橋によるか、または、２つの部分系(part system)の各々の部分を組み合わせることによって成し遂げられることが好ましい。幾つかの具体例において、ヒドロゲルの相は、足場材料の細孔の内部、または、顆粒の内部に含有される。
【００５４】
幾つかの具体例において、生理活性物質は、生細胞と一緒に、ヒドロゲルの複数のカプセルまたはミクロスフェア(microspheres)の中に包まれる。このことは、生体外で確立された方法を用いて細胞を被覆することによって成し遂げることができる。この具体例では、生理活性物質による細胞に対する適切な所望のシグナル伝達が、競合するシグナル(competing signals)の不存在下で起こるように、外因性生理活性物質に対する細胞の暴露が制御される。
【００５５】
幾つかの具体例において、ヒドロゲルからの生理活性物質の放出が制御されるのは、その場で(in situ)放出されるプロテアーゼ(protease)による、ヒドロゲルマトリックスの既知の劣化(degradation)に基づく。
【００５６】
幾つかの具体例において、第１の初期放出相として選定されるヒドロゲルは、コラーゲンを含有する。コラーゲンゲルは魅力的である。なぜなら、該コラーゲンゲルは典型的には、容易に配合して調合することが可能であり、該コラーゲンゲルは、生理活性物質を保持するのに必要な接着特性を有し、かつ、迅速に劣化するように設計することができるからである。好ましいコラーゲンゲルには、ビネット(Binette)等の米国公開特許出願明細書に開示されているものが包含される。その明細書は、言及されることによってそっくりそのまま組み入れられる。
【００５７】
幾つかの具体例において、前記の水性相は、ヒアルロン酸（ＨＡ）を含有する。ヒアルロン酸は望ましい。なぜなら、ヒアルロン酸は生理活性物質を迅速に放出するのに適したキャリヤであるだけでなく、ヒアルロン酸は、変形性関節症のための独立した治療利得（例えば、アグリカンの補給）をも有するからである。ヒアルロン酸は更に好都合である。なぜなら、ヒアルロン酸は、生来生じる衝撃の吸収剤および潤滑剤であるからである。
【００５８】
幾つかの具体例において、走化性因子または増殖因子を含有する第１の相は、足場材料上のコーティングとして提供される。これらの具体例において、コーティングは通常、ゲル、膜または劣化可能なポリマーで作られる。そのようなコーティングは好都合である。なぜなら、該コーティングは、足場の細孔に液体を浸潤させることによって容易に作ることができるからである。
【００５９】
幾種類かの増殖性生理活性物質（例えば、ｒｈＧＤＦ−５等の、幾種類かのＢＭＰファミリーメンバー）は、酸性条件下で、溶解度がより容易に高まることが知られているので、加水分解によって酸性環境を作り出す第１のキャリヤを、該キャリヤから該増殖因子の放出を高めるのに十分な量で使用することが望ましい場合がある。
【００６０】
理論に縛られることを望む訳ではないが、多くの種類の増殖因子は、走化性因子としても作用することがあるものと思われる。したがって、幾つかの具体例において、増殖因子を、細胞の増殖を増大させるのに有効な量で提供すれば、走化性も増大する。
【００６１】
幾つかの具体例において、生来の環境は、インプラント内部に内蔵された標的細胞にシグナルを十分に伝達し、外因性生理活性物質を用いることなく、それらの標的細胞自体の上に十分な量の分化因子を作り出す。したがって、幾つかの具体例において、細胞の増殖と走化性とを増大させるように作り上げられたインプラントを提供するだけで、所望の再生過程を作り出すのに十分となる場合がある。
【００６２】
例えば、ＣＡＩＳにおいて、軟骨細胞を含有する細断された軟骨組織が、軟骨の修復／再生を必要とする欠損部の中に配置される。これらの軟骨細胞は、細胞源としての役割を果たすことに加えて、欠損部の中に移住することのできる他の反応性細胞が分化するのを助ける自己分泌(autocrine)／近傍分泌(paracrine)軟骨形成因子(chondrogeneic factors)を提供することもある。したがって、この例において、欠損部の中への細胞の移住と増殖とを目的とすること、および、軟骨の断片の中の移植軟骨細胞によって産生されている軟骨形成因子、または、軟骨マトリックス内部に存在している軟骨形成因子に依存することが有益となる場合がある。
【００６３】
幾種類かのインプラントにおいては、細胞増殖を高める強い必要性が存在する場合がある。例えば、インプラントが軟骨細胞の細断された層を有する場合、分化細胞が、その細断された層から該インプラントの多孔質マトリックスの中へ移住することによって、それらの細胞の脱分化(de-differentiation)をもたらすことがあり、そのため、全ての先祖帰り細胞(reverted cells)が確実に軟骨細胞になるようにする必要性があるようである。他のインプラントにおいては、足場が、筋骨格細胞型(musculoskeletal cell types)以外の細胞型に分化する能力を有する（骨髄組織または脂肪組織から得られた）未分化幹細胞と一緒に内蔵されている場合がある。他の方法において、足場は、いかなる生細胞をも伴わないで植え込まれることが可能であり、また、筋骨格細胞型以外の細胞型に分化する能力を有する未分化幹細胞を得るために、近隣の軟骨下骨に割れ目を作ることができる。
【００６４】
したがって、幾つかの具体例において、インプラントは、所望のタイプの細胞増殖を高めるのに有効な量で存在する生理活性物質（例えば、増殖因子）を有する。
【００６５】
幾つかの具体例において、増殖因子は、ＴＧＦ−Ｂ、ＦＧＦｓ、ＢＭＰおよびＣＤＭＰｓから成る群から選定される。
【００６６】
ＣＤＭＰはｒｈＧＤＦ−５であることが好ましい。未分化細胞は、有効な量のｒｈＧＤＦ−５に暴露されるとき、筋骨格の組織に分化する。
【００６７】
理論に縛られることを望む訳ではないが、増殖因子としてのｒｈＧＤＦ−５が、インプラントに１０ｎｇ／ｍｌ〜５．０ｍｇ／ｍｌの間の濃度を与えるのに有効な量で提供されれば、望ましい増殖効果が提供されるものと思われる。
【００６８】
理論に縛られることを望む訳ではないが、増殖因子としてのＴＧＦ−βが、約２００ｎｇ／ｍｌの濃度で提供されれば、望ましい分化効果が提供されるであろう。
【００６９】
細胞の分化は、筋骨格のかなり後期の段階の事象であると考えられるので、分化因子は、修復過程のかなり後期に、分化を促進させるために利用し得ることが好ましい。幾つかの具体例において、分化因子は、植え込みの少なくとも１０日後に、より好ましくは少なくとも１５日後に、更に好ましくは少なくとも２１日後に、有効な量で存在する。
【００７０】
生理活性物質は後期に利用することが望ましい場合があるので、好ましい具体例において、生理活性物質は、該生理活性物質を比較的遅い時期に放出するように構成された第２の相に関連する。後期放出相(late release phase)は、非水性相であることが好ましい。非水性相は通常、後期放出を提供する。なぜなら、それらの因子は比較的強い力（例えば、共有結合）によって非水性相に結合されるからである。好ましい具体例において、第２の相の材料は、細胞の浸潤を可能にする足場でもある。
【００７１】
幾つかの具体例において、非水性相は、発泡体(foam)を包含する。植え込まれるとき、生理活性物質は、発泡体の表面に結合されており、非活性形態である場合がある。発泡体の孔径は細胞が浸潤するのに適しているため、発泡体は望ましい。発泡体は、ビネット(Binette)等の米国公開特許出願明細書に開示されているものから選定されることがより好ましい。その明細書は、言及されることによってそっくりそのまま組み入れられる。
【００７２】
非水性相は、複数のビーズ(beads)を有することが、より好ましい。ビーズは望ましい。なぜなら、ビーズは、注入することが可能であり、かつ、いかなる形状にも容易に成形されるが、個々のビーズの間に、細胞が移住するための開放気孔(open pores)を、依然として有するからである。生理活性物質がビーズ内部に埋め込まれる具体例もあれば、分化因子がビーズ表面上に与えられる具体例もある。更に他の具体例において、生理活性物質は、ビーズ内部に埋め込まれ、かつ、ビーズ表面上に与えられ、そうされることによって、分化因子の複数の放出プロフィール(release profiles)が提供される。ビーズ材料は、ビネット(Binette)等の米国公開特許出願明細書に開示されているものから選定されることがより好ましい。その明細書は、言及されることによってそっくりそのまま組み入れられる。
【００７３】
幾つかの具体例において、非水性相は、開放多孔質性(open porosity)を有する顆粒を含有する。開放多孔質性を有する顆粒は望ましい。なぜなら、生理活性物質は、（第１の放出プロフィールを提供する）顆粒の外部表面と、開放多孔質性により規定される、顆粒の内部表面であって、そうされることによって、第２の放出プロフィールを提供する該内部表面との両方に結合することができるからである。それらの顆粒は、ビネット(Binette)等の米国公開特許出願明細書に開示されているものから選定されることがより好ましい。その明細書は、言及されることによってそっくりそのまま組み入れられる。
【００７４】
幾つかの具体例において、第２の後期放出相として選定される材料は、粒状コラーゲンを有する。粒状コラーゲンは、長期間、生理活性物質を保持するのに必要な粘着性を有するので、粒状コラーゲンは魅力的である。好ましい（粒状）コラーゲン材料には、ビネット(Binette)等の米国公開特許出願明細書に開示されているものが包含される。その明細書は、言及されることによってそっくりそのまま組み入れられる。
【００７５】
幾つかの具体例において、非水性相はカプセル材料を有する。
【００７６】
細胞環境のｐＨが減少するにつれて、幾種類かの生理活性物質（例えば、ｒｈＧＤＦ−５）がより溶けやすくなることは、知られている。したがって、幾つかの具体例において、生理活性物質は、加水分解して酸を産生する合成マトリックスに結合する。合成マトリックスが劣化するにつれて、生理活性物質は徐放される。
【００７７】
理論に縛られることを望む訳ではないが、多くの種類の分化剤(differentiation agents)もまた、成熟した標的細胞を刺激して、細胞外マトリックス（ＥＣＭ）を産生するものと思われる。したがって、幾つかの具体例において、生理活性物質を、細胞分化を高めるのに有効な量で提供すれば、既に分化した細胞によって、細胞外マトリックスの産生も刺激される。
【００７８】
細胞外マトリックスの産生は、筋骨格の非常に後期の段階の事象であると考えられるので、分化因子は、徐放ベースで細胞外マトリックスを刺激するために利用し得ることが好ましい。幾つかの具体例において、分化因子は、植え込みの少なくとも３０日後に、より好ましくは少なくとも６０日後に、更に好ましくは少なくとも９０日後に、細胞外マトリックスの産生を刺激するのに有効な量で存在する。
【００７９】
所望の生理活性物質を所望の足場に有効に結合させて、所望の放出プロフィールを作ることは、ときどき問題となることがあるので、幾つかの具体例において、生理活性物質は、インプラントの他の要素と結合させられる場合がある。
【００８０】
幾つかの具体例において、生理活性物質は、生細胞のためのキャリヤとして作用するフィブリン糊と結合させられる場合がある。幾つかの具体例では、米国特許第6,054,122号明細書（マクフィー(MacPhee)）に開示される生理活性物質−フィブリン糊技術が使用される。この米国特許明細書は、言及されることによってそっくりそのまま組み入れられる。
【００８１】
幾つかの具体例において、生理活性物質は、足場を生来の組織に固定する取付けデバイス（例えば、ステープル）に結合させられる場合がある。幾つかの具体例において、生理活性物質は、ステープルの外部表面に取り付けられる場合がある。他の具体例において、生理活性物質は、ステープルの中に埋め込まれる。
【００８２】
生理活性物質の濃度に空間的かつ一時的変動(temporal variations)を与えることによって、筋骨格（より好ましくは、軟骨）の再生にとって望ましい環境が提供されるよう更にいっそう調整された好ましいインプラントが提供されるものと、本発明者らは信じる。
【００８３】
１つの好ましい具体例において、インプラントは、第１の期間において、走化性および増殖を増大させ、結果的に、インプラント全体にわたって比較的均一な濃度で存在する、高度に増殖した細胞を生じさせる初期濃度プロフィールを提供し、次いで、第２の期間にわたって分化を増大させて、結果的に、インプラント全体にわたって比較的均一な濃度を維持しながら、高度に分化した細胞を生じさせる第２の濃度プロフィールを提供するように調整することができる。
【００８４】
今度は図６Ａに関連するが、生体適合性インプラントであって、走化性物質の分布が、該インプラントの中央領域において中間濃度（ＭＥＤ1）であり、かつ、該インプラントの半径方向の周辺領域において比較的低い濃度（ＬＯ1）である該インプラントが提供される。これらの条件の下、走化性の濃度勾配によって、近隣の成熟組織からの細胞にシグナルが伝達され、それらの細胞は該インプラントの中央部に向かって移住し、そうすることによって、細胞の均一性が促進される。
【００８５】
走化性物質の中間濃度（ＭＥＤ1）は、所望の走化性を提供するだけでなく、細胞が増殖するのに十分な濃度をも提供する。しかし、中間濃度（ＭＥＤ1）は、細胞の分化を促進するほど高くない。
【００８６】
今度は図６Ｂに関連するが、細胞が増殖してしまい、幾分均一になると直ちに、以前隔離された生理活性物質が、均一な高濃度（ＨＩ1）でインプラント全体にわたって、均一に放出される。この高濃度（ＨＩ1）は、生存能力のある未分化細胞または先祖帰り細胞が成熟細胞に細胞分化するように調整されている。これらの標的細胞は、次いで、成熟細胞外マトリックスを産生する。
【００８７】
幾つかの具体例において、例えば、図６Ａおよび図６Ｂにおいて、初期段階において使用される走化性生理活性物質／増殖生理活性物質は、第２の段階で使用される分化因子と同一の物質であり、唯一の差異は、それの濃度である。しかし、所望の走化性期間／増殖期間と、後続の分化期間とは、異なる生理活性物質を用いて達成することも可能である。例えば、１つの具体例において、図６Ａに図示されるやり方と同一のやり方で、第１の生理活性物質を提供して、細胞の分化を引き起こし、かつ、細胞の空間的均一性を作り出すことができる。次に図６Ｃに関連するが、第２の段階において、第２の生理活性物質は、インプラントを通して、分化を促進することが知られている濃度（ＤＩＦＦ2）で放出することができる。
【００８８】
もう１つの具体例において、増殖生理活性物質および分化生理活性物質は、同一の分子として同一濃度で存在するが、全く異なる時期に放出される。
【００８９】
図６Ａおよび図６Ｂのインプラントは、走化性、増殖および分化をうまく引き起こすことができるが、分化細胞を刺激して細胞外マトリックス（ＥＣＭ）をも産生する必要がある場合がある。したがって、次に、幾つかの具体例において、図６Ｄに関連するが、生理活性物質は、細胞外マトリックスの産生をも刺激する濃度で提供される。
【００９０】
もう１つの具体例において、増殖生理活性物質および細胞外マトリックス刺激物質は、同一の分子として同一濃度で存在するが、全く異なる時期に放出される。
【００９１】
今度は図６Ｅに関連するが、図６Ａ〜図６Ｄに示される、空間的な一時的放出は、
ａ）足場材料で作られた中央のダウエルピン(dowel)であって、ｉ）該ダウエルピンの全体にわたって自由に利用することのできる中間濃度の生理活性物質と、ii）徐放性ミクロスフェア（Ｍ）中に隔離されている高濃度の生理活性物質とを含有している上記ダウエルピン、および、
ｂ）外側の環(outer annulus)の全体にわたって自由に利用することのできる低濃度の生理活性物質と、ii）徐放性ミクロスフェア（Ｍ）中に隔離されている高濃度の生理活性物質とを含有している上記環、
を有するインプラントを与えることによって提供することができる。
【００９２】
幾つかの状況において、外科医は、生細胞が、インプラントの底部から上部まで移動することを望むことがある。このことは、目的を持って軟骨下骨に割れ目が作られ、未分化幹細胞が流入することが可能になる場合、または、インプラントの底部表面が生細胞の層で被覆される場合に生じることがある。各々の場合、インプラント本体の中に移住した後、移動したこれらの細胞に分化性生理活性物質(differentiating bioactive agent)を与える必要がある場合がある。
【００９３】
同様に、今度は図６Ｆに関連するが、足場材料で作られた複数の水平層であって、各々の層が、ｉ）該層の全体にわたって自由に利用することのできる、連続的に増大する濃度の走化性生理活性物質と、ii）徐放性ミクロスフェア（Ｍ）中に隔離されている高濃度の分化性生理活性物質とを含有している上記複数の水平層を有するインプラントが提供される。
【００９４】
この場合、インプラントの全体にわたって自由に利用することのできる、連続的に増大する濃度の走化性生理活性物質は、インプラントの底部付近に存在する生細胞に対して上向き走化性シグナル(upward chemotactic signal)を与える。移住が起こった後、隔離された分化性生理活性物質が放出され、そうされることによって、未分化幹細胞または先祖帰り細胞は成熟細胞になる。
【００９５】
今度は図７に関連するが、単一の作用物質を用いる幾つかの具体例において、生理活性物質は、第１の期間（Ｔ1〜Ｔ2）の間、増殖を刺激する初期濃度で提供され、次いで、第２の期間（Ｔ2〜Ｔ3）の間、細胞外マトリックス（ＥＣＭ）の産生を刺激し、次いで、更に長い期間（Ｔ2〜Ｔ4）の間、分化を刺激する第２のより高い濃度で提供される。
【００９６】
図６Ａおよび図６Ｂのインプラントは、走化性、増殖、分化および幾らかの細胞外マトリックスの産生をうまく引き起こすことができるが、分化細胞を刺激して、徐放ベースで細胞外マトリックスを産生する必要がある場合がある。
【００９７】
したがって、今度は図８に関連するが、幾つかの好ましい具体例において、図６Ｂの分化性生理活性物質を放出する徐放性ビヒクルは、該生理活性物質の濃度が、徐放期間の間、ＣECMより高くなるように、その因子の持効性(sustained release)をも提供するように調整することができる。
【００９８】
幾つかの具体例において、徐放性ビヒクルは、少なくとも１ヶ月の間、好ましくは少なくとも２ヶ月の間、更に好ましくは少なくとも６ヶ月の間、細胞外マトリックスの産生を刺激する濃度を提供する。
【００９９】
今度は図９に関連するが、空間的濃度勾配は、同一の細胞に走化性と分化との両方を誘発する移動性フロント(moving front)を提供するように設計される。
【０１００】
今度は図９Ａに関連するが、走化性と分化特性との両方を有する生理活性物質の空間的勾配を有するインプラントが提供される。そのような生理活性物質の１つは、ｒｈＧＤＦ−５である。この図９Ａにおいて、インプラントの半径方向の中心部における比較的鋭利な突出部分(spike)は、その濃度を特徴付ける。半径方向の中心部における生理活性物質の濃度は、この高い濃度領域に存在する細胞が分化するのを誘発するような濃度である。したがって、分化領域Ｄが存在する。しかし、インプラントの半径方向の周辺部における生理活性物質の濃度は、細胞が分化するのを誘発するためには十分でないものの、走化性は誘発する。（走化性流入領域Ｃと呼ばれる）この領域において、細胞は、周辺部から内側に向かって移動し、そうすることによって、インプラント内部における細胞の均一性は増大する。
【０１０１】
今度は図９Ｂに関連するが、時間が経つにつれて、濃縮されている生理活性物質は拡散し、そうすることによって、分化領域Ｄは広くなる。したがって、図９Ａの走化性が活性である間、領域Ｃの内側部分に移動した細胞は、次には移住を停止し、分化する。
【０１０２】
今度は図９Ｃに関連するが、時間が更に進むにつれて、濃縮されている生理活性物質は、横這いになって、本質的にインプラントの全体が分化領域Ｄになる濃度になっている。したがって、図９Ｂの走化性が活性である間、領域Ｃの内側部分に移動した細胞は、次には移住を停止し、分化する。
【０１０３】
今度は図９Ｄに関連するが、図９〜図９Ｃの走化性プロフィールは、周辺領域から中央領域までしだいに増大する低い濃度の生理活性物質を有する、足場の連続層と、該中央領域における非常に高い濃度の生理活性物質を有する足場層とを提供することによって作り出すことができる。
【０１０４】
この項は、植え込み可能な医療用具のための生理活性勾配を作る方法と、該生理活性勾配を有する物質の放出を制御する方法とを記述する。
【０１０５】
１種類の生理活性物質、もしくは、複数種類の生理活性物質の混合物（Ｂ）の漸進的勾配または段階的勾配は、様々なマトリックス（Ｍ）で、様々な手段を用い、様々な濃度および勾配傾斜(gradient slopes)で作ることができる。例えば、当業者は、生体外で(in vitro)勾配を作り上げ、該勾配をマトリックスＭに固定し、次いで、結果的に様々な放出プロフィールが得られるデバイスを植え込むことができるであろう。当業者はまた、均一濃度の生理活性物質Ｂを有するデバイスを作り、次いで、勾配が生体内の(in vivo)機構によって形成されるようにすることも可能であろう。
【０１０６】
生体外で生理活性物質Ｂの勾配を作り上げるために、様々な勾配形成手段を利用することができる。１つの典型的な機構には、異なる濃度の生理活性物質ＢをマトリックスＭと選択的に混合することによって勾配を作る過程が包含される。これらの分離された混合物は、図１〜図６Ｆに図示されるように、段階的な方法で一緒に混合することができるであろう。これらの混合物はまた、「勾配メーカー(gradient maker)」を使用して、（段階的でない）漸進的な方法で作ることができるであろう。勾配メーカーは、市販されており、一般に、ｐＨ勾配電気泳動ゲル(pH gradient electrophoresis gels)を作るために使用されている。更に、漸進的勾配は、先ず、ボイデン・チャンバー(boyden chamber)（これも市販されている）で固定相マトリックスＭを作り、次いで、生理活性物質Ｂ（移動相）をマトリックスＭ全体に不活発に(passively)拡散させることによって作ることができる。適切な勾配プロフィールが達成されれば、所望により、拡散を停止させることができる。同様に、該勾配は、電界もしくは磁界を加えて、マトリックスＭ全体に生理活性物質Ｂを移動させることによるか、または、生理活性物質Ｂが混合物である場合、それらの分子を寸法と電荷とに基づいて分離することによって、作り出すことができる。最後に、勾配は、遠心力等の重力を用いることによって、マトリックスＭ全体に生理活性物質Ｂを分散させることによって作ることができる。上記の諸方法は全て、結果的に、所定のマトリックスＭの内側に勾配が形成されるであろう。前述の諸方法は全て、逆順で適用することができるであろう。その場合、マトリックスＭが移動相であり、生理活性物質Ｂが固定相であり、そうであることによって、結果的に、生理活性物質ＢをバックグラウンドとするマトリックスＭの勾配が得られる。更に、上記の諸方法は、生理活性物質ＢとマトリックスＭとの両方の勾配を、いかなる相対的配置(confguration)（例えば、生理活性物質Ｂが高濃度〜低濃度のプロフィールで存在し、マトリックスＭが低濃度〜高濃度のプロフィールで存在する相対的配置、または、生理活性物質ＢとマトリックスＭとの両方が低濃度〜高濃度のプロフィールで存在する相対的配置）ででも作り出すために使用することができるであろう。
【０１０７】
上記に概説される全ての場合において、生理活性物質Ｂは、生体外でマトリックスＭに添加することができる。様々な方法を用いてこれらの混合物を固定すること、例えば、生理活性物質ＢをマトリックスＭに固定することは、更に好都合である。生理活性物質ＢとマトリックスＭとの固定は、図１０〜図１０Ｅに示されるように、次に述べることによって達成することができる。
【０１０８】
今度は図１０Ａに関連するが、生理活性物質Ｂ１は、フィブリン等のヒドロゲルの中に存在することが可能であり、それゆえに、植え込まれる時に提供するために自由に利用することができるのに対して、生理活性物質Ｂ２は、生理活性物質Ｂ２がマトリックスＭ２の中の諸分子の間（例えば、ネットワークポリマー(networked polymer)のポリマー鎖の間）の空間の中に「包まれる(encapsulated)」ようなやり方で、物理的にマトリックスＭ２の中に取り込まれることが可能であろう。このように、生理活性物質Ｂ２は、物理的制約または立体障害に起因し、望まれるまではマトリックスＭ２から流出しないであろう。
【０１０９】
今度は図１０Ｂに関連するが、生理活性物質Ｂ１は自由に利用することができるのに対して、生理活性物質Ｂ２は、当該分野において周知である様々な化学架橋を用いて、共有結合力、イオン結合力、または、強力な水素結合力が用いられているマトリックスＭ２（例えば、アビジン(avidin)、ビオチン(biotin)）に化学的に結合することができるであろう。これらの化学結合は、上記のように所望の混合物が作り出された後、光、遊離基による開始、小分子の反応、温度、磁界または電界を用いて活性化することができるであろう。生理活性物質Ｂ２は、これらの化学力に起因し、望まれるまではマトリックスＭ２から流出しないであろう。
【０１１０】
今度は図１０Ｃに関連するが、生理活性物質Ｂ１は自由に利用することができるのに対して、生理活性物質Ｂ２は、おそらく球状形態のもう１つのマトリックスＭ３の内部に包まれて、ヒドロゲル全体にわたり所望の相対的配置で分散させられることが可能であろう。生理活性物質Ｂ２は、マトリックスＭ３の内部に物理的または化学的に包まれているので、望まれるまではマトリックスＭ３から流出しないであろう。
【０１１１】
今度は図１０Ｄに関連するが、生理活性物質Ｂ１は自由に利用することができるのに対して、生理活性物質Ｂ２もまた、マトリックスＭ３内部のビード(bead)または他のキャリヤの表面に化学的に結合されることが可能であろう。生理活性物質Ｂ２は、キャリヤに化学的に結合されていること、および、マトリックスＭ３に物理的に取り込まれていることに起因し、望まれるまではマトリックスＭ３から流出しないであろう。
【０１１２】
今度は図１０Ｅに関連するが、生理活性物質Ｂ２はマトリックスＭ３の内部に包まれて、持効性を提供する。
【０１１３】
生理活性物質Ｂ２とマトリックスＭとの混合物を作って固定した後、（所望により）様々な方法を用いて生理活性物質Ｂ２を該マトリックスから放出させることができる。先ず、生理活性物質Ｂ２が物理的に取り込まれている場合、マトリックスＭを劣化させるか、または、該生理活性物質Ｂ２を劣化させることによって、該生理活性物質Ｂ２がマトリックスＭの空間を通過してぴったり入るのに十分小さい地点まで、該生理活性物質Ｂ２を放出することができる。マトリックスＭもまた、外部の電界、磁界または機械的負荷（または、それらのいずれかの組合せ）に反応することができるであろう。外部の電界、磁界または機械的負荷（または、それらのいずれかの組合せ）は、マトリックスＭの物理的歪み(physical distortion)を生じさせ、そうさせることによって、生理活性物質Ｂを放出することができるであろう。第２に、生理活性物質Ｂが、マトリックスＭに化学的に結合している場合、化学的結合それら自体、劣化することが可能であり、そのことによって、次いで、生理活性物質Ｂは放出されるであろう。マトリックスＭもまた、劣化することがあり、そのことによって、マトリックスＭの一部に付着しているが、依然として生理活性である生理活性物質Ｂも放出されるであろう。これらの結合は、生来の加水分解、または、酵素加水分解を受けることができるであろう。更に、それらの結合は、もう１つの試薬を添加することによって、または、光、電界、磁界もしくは繰り返し負荷を加えることによって解除されることが可能であろう。第３に、生理活性物質ＢがマトリックスＭ２の内部に取り込まれている場合、生理活性物質Ｂは、上記に記述されるがマトリックスＭ２に適用される全ての機構によって放出されることが可能である。第４に、生理活性物質Ｂがキャリヤに付着されている場合、生理活性物質Ｂは、上述の全ての機構によって放出されることが可能であろう。
【０１１４】
今度は図１１に関連するが、幾つかの具体例において、空間的に勾配が付けられた生理活性物質の濃度を有する、足場の組立て品は、円錐ダウエルピンを使用することによって提供されることが可能である。この具体例において、該円錐も、空間的濃度勾配を提供することができる。
【０１１５】
他の具体例において、モールス・テーパー(Morse taper)を有するように前記円柱を部分的変更することによって、円錐ダウエルピンのロッキングが提供される。
【０１１６】
幾つかの具体例において、インプラントは、血管形成を増大させるのに有効な量で存在する生理活性物質（即ち、血管新生因子）を有する。
【０１１７】
理論に縛られることを望む訳ではないが、筋骨格を再生するためには、十分な細胞刺激とそれらの細胞のための十分な栄養摂取との両方とが必要であると思われる。更に、血管は、幹細胞とインプラントへの栄養摂取との両方を提供することができるものと思われる。更に、血管は、幹細胞、および、インプラントへの栄養摂取の各々を提供することができるものと思われる。加えて、白血球は、血管によって供給されることが可能であり、細胞分化を刺激するサイトカインを効果的に放出することができる。
【０１１８】
したがって、血管新生因子を提供することが望ましい場合がある。血管形成は初期段階の事象であるので、幾つかの具体例において、走化性および細胞分化を増大させるのに有効な量で生理活性物質を提供することによって、血管形成もまた刺激される。
【０１１９】
したがって、本発明によると、関節軟骨欠損部を修復するためのインプラントにおいて、
ａ）マトリックスと、
ｂ）該マトリックス内に存在する、軟骨由来形態形成性タンパク質（例えば、ｒｈＧＤＦ−５）と、
ｃ）前記マトリックス内に存在する血管新生因子と、
を有している、上記インプラントが提供される。
【０１２０】
幾つかの具体例において、インプラントは、血管形成を拮抗するのに有効な量で存在する生理活性物質（即ち、血管新生阻害剤）を有する。
【０１２１】
理論に縛られることを望む訳ではないが、血管形成は、安定した関節軟骨表現型にとって好都合ではないものと思われる。血管形成の間に新たな血管形成の誘導は、潜在的に、組織の石灰化と骨誘導とを引き起こすことができるであろう。関節軟骨によって正常に占められている空間に骨誘導を行えば、結果的に、骨増殖体(osteophyte)の形成、関節の変性(degeneration)および痛みが引き起こされるであろう。関節軟骨組織における骨誘導の抑制は、軟骨組織の適切な性能を得るためには決定的に重要であると思われる。
【０１２２】
したがって、抗血管新生因子を提供することが望ましい場合がある。血管形成は初期段階の事象であるので、幾つかの具体例において、この因子は、初期において自由に利用することができることが望ましい。
【０１２３】
したがって、本発明によると、関節軟骨欠損部を修復するためのインプラントにおいて、
ａ）多孔質マトリックスと、
ｂ）該マトリックス内に存在する、軟骨由来形態形成性タンパク質（例えば、ｒｈＧＤＦ−５）と、
ｃ）該マトリックス内に存在する抗血管新生因子と、
を有している、上記インプラントが提供される。
【０１２４】
ｒｈＧＤＦ−５は、２つの異なる経路、即ち、Ｉ型／II型ＢＭＰ受容体媒介経路およびＲＯＲ２経路、を経て細胞に作用することが報告されてきた。Ｉ型／II型ＢＭＰ受容体媒介経路は、主として、ＳＭＡＤシグナル伝達分子を通して作動し、細胞の活性化と分化とに影響を与えるのに対して、ＲＯＲ２経路は、ｐ３８キナーゼを包含するＭＡＰキナーゼシグナル伝達分子を通して作動する。
【０１２５】
理論に縛られることを望む訳ではないが、（抑制等による）ｐ３８経路に影響を及ぼすことによって、細胞の活性化と分化との経路の１つの型を活性低下させる(down regulating)効果、したがって、１つの細胞活性化および／または分化の経路を、もう１つの経路に優先して効果的に選択しながら、もう１つの経路を通してｒｈＧＤＦ−５活性化を強化する効果が得られる場合がある。
【０１２６】
したがって、本発明によると、関節軟骨欠損部を修復するためのインプラントにおいて、
ａ）多孔質マトリックスと、
ｂ）該マトリックス内に存在する、軟骨由来形態形成性タンパク質であるｒｈＧＤＦ−５と、
ｃ）該マトリックス内に存在するＰ３８阻害剤と、
を有している、上記インプラントが提供される。
【０１２７】
本発明らは、ｒｈＧＤＦ−５が生来の細胞によって自然に分泌される場合、ｒｈＧＤＦ−５は、本質的に直ちに、該細胞に隣接するコラーゲン粒子に結合されることに注目した。分泌時にｒｈＧＤＦ−５が直ちに結合されるにもかかわらず、隣接細胞はそれでもなお、この分泌され結合されたｒｈＧＤＦ−５に反応することが認められる。理論に縛られることを望む訳ではないが、コラーゲンによるｒｈＧＤＦ−５の結合は、その後ｒｈＧＤＦ−５が隣接細胞上の受容体に結合することを妨げないものと思われる。
【０１２８】
幾つかの具体例において、使用されている未分化幹細胞は、細胞源として使用することができる。外科医は意図的に、インプラントの部位に隣接する軟骨下骨の層を穿孔することがあり、そうすることによって、骨髄内部の幹細胞は、該インプラントのマトリックスの中に入ることが可能となる。そのような幹細胞がマトリックスの中に移住する過程は、かなり迅速に起こり、そうすることによって、その移住を内因性の走化性物質で補足する必要性は予め回避されるものと思われる。
【０１２９】
したがって、幾つかの具体例において、インプラントは、
ａ）生体適合性マトリックスと、
ｂ）分化因子を含有する第１の相と、
ｃ）増殖因子を含有する第２の相と、
を有する。
【０１３０】
幹細胞が成熟筋骨格細胞型の中に分化するのを促進させるために、分化因子は、第１の相から比較的迅速に放出されることが好ましい。次いで、持続的な増殖刺激を与えるために、分化因子は、追って第２の相から放出される。
【０１３１】
幾つかの具体例において、分化因子および増殖因子は、濃度が異なるか、または、時期が異なるという条件で、同一の成長因子である場合がある。
【０１３２】
幾つかの具体例において、グラフトは、分離境界(discrete boundary)（即ち、非勾配）によって特徴付けられる。足場中の分離境界は、所定濃度の第１の活性物質を含有する第１の領域と、第１の領域に直接隣接する第２の領域であって、いかなる活性物質をも含有していないか、または、第２の活性物質を含有する第２の領域とを有する。このように、分離境界は、ステップ関数(step function)、または、薬剤の量子(quantum of agent)に類似する。分離境界のグラフトは、互いに隣接する２つの型の組織を有するグラフトを得ることが望ましい場合、それらの組織を互いに融合させることなく、使用することができる。例えば、グラフト内の分離境界は、骨組織が神経に隣接している場合、または、血管が異なる型の組織に取り囲まれている場合、新たな組織を成長させるために使用することができる。これらの分離境界の潜在的配置(potential orientations)は、図１〜図５Ｂに図示される。
【０１３３】
今度は図１４に関連するが、グラフト材料であって、その中で、足場は、活性物質（Ａ１）を含有する薄い領域を有し、かつ、この領域は各々の側面において、足場がいかなる活性物質も含有していない領域によって境界が定められており、そうされることによって、それらの間に分離境界ＤＢが規定されている、上記グラフト材料が提供される。
【０１３４】
今度は図１５に関連するが、グラフト材料であって、その中で、足場は、第２の活性物質（Ａ２）に隣接する第１の活性物質（Ａ１）を含有し、そうすることによって、それらの間に分離境界ＤＢが規定されている、上記グラフト材料が提供される。
【０１３５】
今度は図１６に関連するが、グラフト材料であって、その中で、足場は、空の足場(empty scvaffold)に隣接する第２の活性物質（Ａ２）の薄い領域に隣接する第１の活性物質（Ａ１）を含有している、上記グラフト材料が提供される。
【０１３６】
今度は図１７に関連するが、グラフト材料であって、その中で、足場は、第２の活性物質（Ａ２）の薄い領域によって分離されている第１の活性物質（Ａ１）と第３の活性物質（Ａ３）とを含有している、上記グラフト材料が提供される。
【０１３７】
今度は図１８に関連するが、グラフト材料であって、その中で、足場は、空の足場に隣接する第１の活性物質（Ａ１）を含有している、上記グラフト材料が提供される。
【０１３８】
１つの足場における様々な活性物質の多数の勾配は、Ａ型組織とＢ型組織との間で移行する混合組織(intermingled tissues)を成長させるために利用することができる。複数種の活性物質のいかなる組合せも、組織の増殖および／または分化に影響を与え、組織の形態に影響を与えるために、ヒト組織工学のより細かい制御、組織−組織境界面の成長を可能にする様々な組合せで使用することができる。
【０１３９】
例えば、競合勾配(competing gradients)は、腱−骨の境界面、腱−筋肉の境界面、軟骨−骨の高さ(tidemark)、影響力のある軟骨層(influence cartilage layer)の形態、を巧みに処理するために使用することができる。この技術は、他の技術（例えば、修正細胞板密度(altered cell plating density)または機械的・化学的刺激）と併せて使用することができる。図６Ａ〜図１１は、これらの複数の勾配を得るための潜在的配置を示す。
【０１４０】
今度は図１９に関連するが、足場であって、その中で、活性物質１（Ａ１）は左から右に進むにつれて、濃度が減少し、かつ、この勾配は、活性物質２（Ａ２）と部分的に互いに重なり、活性物質２（Ａ２）は、それが右から左に進むにつれて濃度が減少する、上記足場が提供される。
【０１４１】
今度は図２０に関連するが、足場であって、その中で、活性物質１（Ａ１）および活性物質２（Ａ２）の各々は、それぞれ左から右に進むにつれて濃度が減少する、上記足場が提供される。
【０１４２】
今度は図２１に関連するが、足場であって、その中で、活性物質１（Ａ１）および活性物質２（Ａ２）の各々は、該グラフトの異なる部分の内部に排他的に存在し、かつ、これらの２つの部分は、第３の部分（Ａ１＋Ａ２）によって分離されており、しかも、活性物質１（Ａ１）は、それが左から右に進むにつれて濃度が減少し、かつ、この勾配は、活性物質２（Ａ２）と部分的に互いに重なり、活性物質２（Ａ２）は、それが右から左に進むにつれて濃度が減少する、上記足場が提供される。
【０１４３】
今度は図２２に関連するが、複数種の活性物質と阻害剤とを含有する足場であって、その中で、活性物質１（Ａ１）は骨の形成を促進し、活性物質２（Ａ２）は腱の形成を促進し、阻害剤１（Ｉ１）は腱の形成を抑制し、しかも、阻害剤２（Ｉ２）は骨の形成を抑制する、上記足場が提供される。
【０１４４】
今度は図２３に関連するが、複合パターンで配置された複数種の活性物質を含有する足場が提供される。
【０１４５】
〔実施の態様〕
（１）筋骨格の欠損部を修復するためのインプラントにおいて、
ａ）中央領域、上部領域、下部領域および周辺領域を有するマトリックスと、
ｂ）前記マトリックス内に存在している生理活性物質と、
を有し、
前記マトリックス中における前記生理活性物質の存在が、制御された空間的濃度勾配によって特徴付けられている、インプラント。
（２）実施態様１に記載のインプラントにおいて、
前記生理活性物質が、走化性生理活性物質である、インプラント。
（３）実施態様２に記載のインプラントにおいて、
前記空間的濃度勾配によって、前記欠損部に隣接する生来組織からの細胞移住(cellular migration)が促進される、インプラント。
（４）実施態様２に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記マトリックスの前記中央領域に最高濃度の生理活性物質が提供される、生理活性物質。
（５）実施態様２に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記インプラントの前記周辺領域に最高濃度の生理活性物質が提供される、生理活性物質。
（６）実施態様２に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記マトリックスの前記中央領域、前記上部領域および前記下部領域に高濃度の生理活性物質が提供され、かつ、前記インプラントの前記周辺領域に低濃度の生理活性物質が提供される、生理活性物質。
（７）実施態様２に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記マトリックスの前記上部領域に最高濃度の生理活性物質が提供される、生理活性物質。
（８）実施態様２に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記中央領域における生理活性物質濃度が、前記周辺領域における生理活性物質濃度の少なくとも１０倍となる、前記生理活性物質濃度が提供される、生理活性物質。
（９）実施態様２に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記マトリックスの前記中央領域および前記周辺領域に高濃度の生理活性物質が提供され、かつ、前記インプラントの前記上部領域および前記下部領域に低濃度の生理活性物質が提供される、生理活性物質。
（１０）実施態様２に記載のインプラントにおいて、
ｃ）分化因子
をさらに有している、インプラント。
【０１４６】
（１１）実施態様１０に記載のインプラントにおいて、
前記分化因子と前記生理活性物質とは、相違する生理活性物質である、インプラント。
（１２）実施態様１０に記載のインプラントにおいて、
前記分化因子は、前記走化性生理活性物質と同一の生理活性物質であり、かつ、第１の濃度を有しており、
前記走化性生理活性物質は、第２の濃度を有している、インプラント。
（１３）実施態様１２に記載のインプラントにおいて、
増殖因子が、分化を回避する濃度で存在しており、かつ、前記欠損部に隣接する生来の軟骨組織からの細胞移住を促進する濃度勾配を有している、インプラント。
（１４）実施態様１３に記載のインプラントにおいて、
前記分化因子は、前記走化性生理活性物質と同一の生理活性物質であり、かつ、遅延放出(delayed release)されるように隔離されている、インプラント。
（１５）実施態様１３に記載のインプラントにおいて、
前記分化因子は、前記走化性生理活性物質と異なる生理活性物質であり、かつ、遅延放出されるように隔離されている、インプラント。
（１６）実施態様１０に記載のインプラントにおいて、
前記分化因子は、細胞外マトリックスの産生を刺激する濃度で存在している、インプラント。
（１７）実施態様１０に記載のインプラントにおいて、
前記分化因子は、遅延放出されるように隔離されている、インプラント。
（１８）実施態様１０に記載のインプラントにおいて、
前記走化性因子は、迅速放出(quick release)されるように構成されている、インプラント。
（１９）実施態様２に記載のインプラントにおいて、
前記プロフィールは、同一の細胞に走化性および分化を提供する、インプラント。
（２０）実施態様２に記載のインプラントにおいて、
前記生理活性物質は、迅速放出ビヒクルおよび遅延放出ビヒクルの中に貯蔵されている、インプラント。
【０１４７】
（２１）実施態様１に記載のインプラントにおいて、
前記生理活性物質は、走化性生理活性物質である、インプラント。
（２２）実施態様２１に記載のインプラントにおいて、
前記空間的濃度勾配によって、前記欠損部に隣接する生来組織から細胞が移住するのが促進される、インプラント。
（２３）実施態様２１に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記マトリックスの前記中央領域に最高濃度の生理活性物質が提供される、生理活性物質。
（２４）実施態様２１に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記インプラントの前記周辺領域に最高濃度の生理活性物質が提供される、生理活性物質。
（２５）実施態様２１に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記マトリックスの前記中央領域、前記上部領域および前記下部領域に高濃度の生理活性物質が提供され、かつ、前記インプラントの前記周辺領域に低濃度の生理活性物質が提供される、生理活性物質。
（２６）実施態様２１に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記マトリックスの前記上部領域に最高濃度の生理活性物質が提供される、生理活性物質。
（２７）実施態様２１に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記中央領域における生理活性物質濃度が前記周辺領域における生理活性物質濃度の少なくとも１０倍となる、前記生理活性物質濃度が提供される、生理活性物質。
（２８）実施態様２１に記載の生理活性物質において、
前記空間的濃度勾配によって、前記マトリックスの前記中央領域および前記周辺領域に高濃度の生理活性物質が提供され、かつ、前記インプラントの前記上部領域および前記下部領域に低濃度の生理活性物質が提供される、生理活性物質。
（２９）筋骨格の欠損部を修復するためのインプラントにおいて、
ａ）マトリックスと、
ｂ）細胞環境に対して第１の濃度を提供するように構成されている、第１の生理活性物質を含有している第１の相と、
ｃ）細胞環境に対して第２の濃度を提供するように構成されている、第２の生理活性物質を含有している第２の相と、
を有し、
前記第１および第２の生理活性物質の少なくとも１種が、ｒｈＧＤＦ−５である、インプラント。
（３０）実施態様２９に記載のインプラントにおいて、
前記第１の濃度は、走化性を提供する、インプラント。
【０１４８】
（３１）実施態様２９に記載のインプラントにおいて、
前記第１の濃度は、増殖を提供する、インプラント。
（３２）実施態様２９に記載のインプラントにおいて、
前記第２の濃度は、分化を提供する、インプラント。
（３３）実施態様２９に記載のインプラントにおいて、
前記第２の濃度は、細胞外マトリックス刺激を提供する、インプラント。
（３４）実施態様２９に記載のインプラントにおいて、
前記第２の相は、遅延放出されるように隔離されている、インプラント。
（３５）実施態様２９に記載のインプラントにおいて、
前記第２の相は、徐放(sustained release)されるように隔離されている、インプラント。
（３６）実施態様２９に記載のインプラントにおいて、
前記第１の生理活性物質は、ｒｈＧＤＦ−５であり、
前記第２の生理活性物質は、異なる生理活性物質である、インプラント。
（３７）実施態様２９に記載のインプラントにおいて、
前記第２の生理活性物質は、ｒｈＧＤＦ−５であり、
前記第１の生理活性物質は、異なる生理活性物質である、インプラント。
（３８）実施態様２９に記載のインプラントにおいて、
各々の生理活性物質は、ｒｈＧＤＦ−５である、インプラント。
（３９）関節軟骨欠損部を修復するためのインプラントにおいて、
ａ）マトリックスと、
ｂ）前記マトリックス内に存在する、ｒｈＧＤＦ−５等の軟骨由来形態形成性タンパク質と、
ｃ）前記マトリックス内に存在する、血管新生因子と、
を有している、インプラント。
（４０）実施態様３９に記載のインプラントにおいて、
前記ｒｈＧＤＦ−５は、遅延放出されるように隔離されている、インプラント。
【０１４９】
（４１）実施態様３９に記載のインプラントにおいて、
前記血管新生因子は、迅速放出されるように構成されている、インプラント。
（４２）関節軟骨欠損部を修復するためのインプラントにおいて、
ａ）多孔質マトリックスと、
ｂ）前記マトリックス内に存在する、軟骨由来形態形成性タンパク質であるｒｈＧＤＦ−５と、
ｃ）前記マトリックス内に存在する、Ｐ３８阻害剤と、
を有している、インプラント。
（４３）実施態様４２に記載のインプラントにおいて、
前記ｒｈＧＤＦ−５は、遅延放出されるように隔離されている、インプラント。
（４４）実施態様４２に記載のインプラントにおいて、
前記Ｐ３８阻害剤は、迅速放出されるように構成されている、インプラント。
（４５）関節軟骨欠損部を修復するためのインプラントにおいて、
ａ）多孔質マトリックスと、
ｂ）前記マトリックス内に存在する、軟骨由来形態形成性タンパク質と、
ｃ）前記マトリックス内に存在する、抗血管新生因子(anti-angiogenic factor)と、
を有している、インプラント。
（４６）関節軟骨欠損部を修復するためのインプラントにおいて、
ａ）中央領域、上部領域、下部領域および周辺領域を有する多孔質マトリックスと、
ｂ）前記マトリックス内に存在する生理活性物質と、
を有し、
前記マトリックス内に前記生理活性物質が存在することによって、生細胞の走化性と分化との両方が誘発される、インプラント。
【図面の簡単な説明】
【０１５０】
【図１】筋骨格の欠損部に植え込まれた本発明のインプラントであって、生理活性因子の濃度勾配を有する該インプラントの断面図である。
【図２Ａ】筋骨格の欠損部に植え込まれた本発明のインプラントであって、生理活性因子の濃度勾配を有する該インプラントの断面図である。
【図２Ｂ】周辺において生理活性因子の空間的濃度勾配を有する、筋骨格の欠損部のためのインプラントを示す。
【図２Ｃ】周辺において生理活性因子の空間的濃度勾配を有する、筋骨格の欠損部のためのインプラントを示す。
【図３Ａ】筋骨格の欠損部に植え込まれた本発明のインプラントであって、生理活性因子の濃度勾配を有する該インプラントの断面図である。
【図３Ｂ】横方向に変化する、生理活性因子の空間的濃度勾配を有する、本発明のインプラントを示す。
【図４Ａ】筋骨格の欠損部に植え込まれた本発明のインプラントであって、生理活性因子の濃度勾配を有する該インプラントの断面図である。
【図４Ｂ】垂直方向に変化する、生理活性因子の空間的濃度勾配を有する、本発明のインプラントを示す。
【図４Ｃ】筋骨格の欠損部に植え込まれた本発明のインプラントであって、生理活性因子の濃度勾配を有する該インプラントの断面図である。
【図４Ｄ】垂直方向かつ横方向に変化する、生理活性因子の空間的濃度勾配を有する、本発明のインプラントを示す。
【図５Ａ】筋骨格の欠損部に植え込まれた本発明のインプラントであって、生理活性因子の濃度勾配を有する該インプラントの断面図である。
【図５Ｂ】垂直方向に変化する、生理活性因子の空間的濃度勾配を有する、本発明のインプラントを示す。
【図６Ａ】筋骨格の欠損部に植え込まれた本発明のインプラントであって、空間的濃度勾配を提供する第１の相と、分化または細胞外マトリックス（ＥＣＭ）刺激を提供する第２の相とを有している該インプラントを示す。
【図６Ｂ】筋骨格の欠損部に植え込まれた本発明のインプラントであって、空間的濃度勾配を提供する第１の相と、分化または細胞外マトリックス刺激を提供する第２の相とを有している該インプラントを示す。
【図６Ｃ】筋骨格の欠損部に植え込まれた本発明のインプラントであって、空間的濃度勾配を提供する第１の相と、分化または細胞外マトリックス刺激を提供する第２の相とを有している該インプラントを示す。
【図６Ｄ】筋骨格の欠損部に植え込まれた本発明のインプラントであって、空間的濃度勾配を提供する第１の相と、分化または細胞外マトリックス刺激を提供する第２の相とを有している該インプラントを示す。
【図６Ｅ】空間的濃度勾配を提供する第１の相と、分化または細胞外マトリックス刺激を提供する第２の封鎖相とを有している該インプラントを示す。
【図６Ｆ】空間的濃度勾配を提供する第１の相と、分化または細胞外マトリックス刺激を提供する第２の封鎖相とを有している該インプラントを示す。
【図７】時間が経過した、細胞環境内部における生理活性物質の相対濃度を示す。
【図８】時間が経過した、細胞環境内部における生理活性物質の相対濃度を示す。
【図９】成長している細胞に走化性と移動性フロント(moving front)とを提供する、空間的に勾配の付いた濃度プロフィールを有するインプラントを示す。
【図９Ａ】時間が経過した、図９のインプラントの移動性フロントを示す。
【図９Ｂ】時間が経過した、図９のインプラントの移動性フロントを示す。
【図９Ｃ】時間が経過した、図９のインプラントの移動性フロントを示す。
【図９Ｄ】移動性フロントを作り出すことのできる生理活性濃度勾配を有するインプラントを示す。
【図１０Ａ】２つの相に複数の生理活性物質が存在している様々なインプラントの部分を示す。
【図１０Ｂ】２つの相に複数の生理活性物質が存在している様々なインプラントの部分を示す。
【図１０Ｃ】２つの相に複数の生理活性物質が存在している様々なインプラントの部分を示す。
【図１０Ｄ】２つの相に複数の生理活性物質が存在している様々なインプラントの部分を示す。
【図１０Ｅ】２つの相に複数の生理活性物質が存在している様々なインプラントの部分を示す。
【図１１】円錐形濃度勾配を有するインプラントの分解図を示す。
【図１２】生理活性物質の均一な濃度プロフィールを有する従来技術のインプラントを示す。
【図１３】植え込まれるインプラントの内部における様々な位置および領域を記述するために用いられる用語を確認する図である。
【図１４】グラフト材料であって、その中で、足場は、活性物質（Ａ１）を含有する薄い領域を有し、かつ、この領域は各々の側面において、足場がいかなる活性物質も含有していない領域によって境界が定められており、そうされることによって、それらの間に分離境界ＤＢが規定されている、上記グラフト材料を開示する図である。
【図１５】グラフト材料であって、その中で、足場は、第２の活性物質（Ａ２）に隣接する第１の活性物質（Ａ１）を含有し、そうすることによって、それらの間に分離境界ＤＢが規定されている、上記グラフト材料を開示する図である。
【図１６】グラフト材料であって、その中で、足場は、空の足場(empty scvaffold)に隣接する第２の活性物質（Ａ２）の薄い領域に隣接する第１の活性物質（Ａ１）を含有している、上記グラフト材料を開示する図である。
【図１７】グラフト材料であって、その中で、足場は、第２の活性物質（Ａ２）の薄い領域によって分離されている第１の活性物質（Ａ１）、および第３の活性物質（Ａ３）を含有している、上記グラフト材料を開示する図である。
【図１８】グラフト材料であって、その中で、足場は、空の足場に隣接する第１の活性物質（Ａ１）を含有している、上記グラフト材料を開示する図である。
【図１９】足場であって、その中で、活性物質１（Ａ１）は左から右に進むにつれて、濃度が減少し、かつ、この勾配は、活性物質２（Ａ２）と互いに重なり、活性物質２（Ａ２）は、それが右から左に進むにつれて濃度が減少する、上記足場を開示する図である。
【図２０】足場であって、その中で、活性物質１（Ａ１）および活性物質２（Ａ２）の各々は、それぞれ左から右に進むにつれて濃度が減少する、上記足場を開示する図である。
【図２１】足場であって、その中で、活性物質１（Ａ１）および活性物質２（Ａ２）の各々は、該グラフトの異なる部分の内部に排他的に存在し、かつ、これらの２つの部分は、第３の部分（Ａ１＋Ａ２）によって分離されており、しかも、活性物質１（Ａ１）は、それが左から右に進むにつれて濃度が減少し、かつ、この勾配は、活性物質２（Ａ２）と互いに重なり、活性物質２（Ａ２）は、それが右から左に進むにつれて濃度が減少する、上記足場を開示する図である。
【図２２】複数種の活性物質と阻害剤とを含有する足場であって、その中で、活性物質１（Ａ１）は骨の形成を促進し、活性物質２（Ａ２）は腱の形成を促進し、阻害剤１（Ｉ１）は腱の形成を抑制し、しかも、阻害剤２（Ｉ２）は骨の形成を抑制する、上記足場を開示する図である。
【図２３】複合パターンで配置された複数種の活性物質を含有する足場を開示する図である。
【図１】
2008511390.tif 000003
【図２Ａ】
2008511390.tif 000004
【図２Ｂ】
2008511390.tif 000005
【図２Ｃ】
2008511390.tif 000006
【図３Ａ】
2008511390.tif 000007
【図３Ｂ】
2008511390.tif 000008
【図４Ａ】
2008511390.tif 000009
【図４Ｂ】
2008511390.tif 000010
【図４Ｃ】
2008511390.tif 000011
【図４Ｄ】
2008511390.tif 000012
【図５Ａ】
2008511390.tif 000013
【図５Ｂ】
2008511390.tif 000014
【図６Ａ】
2008511390.tif 000015
【図６Ｂ】
2008511390.tif 000016
【図６Ｃ】
2008511390.tif 000017
【図６Ｄ】
2008511390.tif 000018
【図６Ｅ】
2008511390.tif 000019
【図６Ｆ】
2008511390.tif 000020
【図７】
2008511390.tif 000021
【図８】
2008511390.tif 000022
【図９】
2008511390.tif 000023
【図９Ａ】
2008511390.tif 000024
【図９Ｂ】
2008511390.tif 000025
【図９Ｃ】
2008511390.tif 000026
【図９Ｄ】
2008511390.tif 000027
【図１０Ａ】
2008511390.tif 000028
【図１０Ｂ】
2008511390.tif 000029
【図１０Ｃ】
2008511390.tif 000030
【図１０Ｄ】
2008511390.tif 000031
【図１０Ｅ】
2008511390.tif 000032
【図１１】
2008511390.tif 000033
【図１２】
2008511390.tif 000034
【図１３】
2008511390.tif 000035
【図１４】
2008511390.tif 000036
【図１５】
2008511390.tif 000037
【図１６】
2008511390.tif 000038
【図１７】
2008511390.tif 000039
【図１８】
2008511390.tif 000040
【図１９】
2008511390.tif 000041
【図２０】
2008511390.tif 000042
【図２１】
2008511390.tif 000043
【図２２】
2008511390.tif 000044
【図２３】
2008511390.tif 000045
【国際調査報告】
2008511390.tif 000046
2008511390.tif 000047