(57)【要約】骨移植片代替物は、強化外層によって少なくとも部分的に覆われた多孔質マトリックスを含む。多孔質マトリックスは、コラーゲン−セラミック複合体であってもよく、強化外層は、高度に架橋したコラーゲンから形成することができる。インプラントは、リン酸カルシウムまたは密なコラーゲンから作製することができる１つまたは複数の強化リブも含んでもよい。さらに骨移植片代替物は、好ましくは、有効量の、ＢＭＰ−２、ｒｈＢＭＰ−２、またはこれらの機能性フラグメントなどの生物活性剤を含む。生物活性剤は、多孔質マトリックス中に好ましくは配置される。【選択図】なし
2011517993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質マトリックス；および
前記多孔質マトリックスの少なくとも一部を覆う強化外層
を含む、骨移植片代替物。
【請求項２】
前記多孔質マトリックスがコラーゲン−セラミック複合体である、請求項１に記載の骨移植片代替物。
【請求項３】
前記コラーゲン−セラミック複合体が、リン酸カルシウムをさらに含む、請求項２に記載の骨移植片代替物。
【請求項４】
前記強化外層が、高度に架橋したコラーゲンから形成される、請求項１に記載の骨移植片代替物。
【請求項５】
前記強化外層が、前記多孔質マトリックスへのアクセスをもたらす少なくとも１つの開口を含む、請求項１に記載の骨移植片代替物。
【請求項６】
少なくとも１つの強化リブをさらに含む、請求項１に記載の骨移植片代替物。
【請求項７】
前記強化リブが、多孔質マトリックスおよび強化外層によって少なくとも部分的に取り囲まれている、請求項６に記載の骨移植片代替物。
【請求項８】
前記強化リブが、穴または中空領域を含む、請求項６に記載の骨移植片代替物。
【請求項９】
前記強化リブが、リン酸カルシウムまたは密なコラーゲンを含む、請求項６に記載の骨移植片代替物。
【請求項１０】
有効量の生物活性剤をさらに含み、前記生物活性剤が、ＢＭＰ−２、ｒｈＢＭＰ−２、ＢＭＰ−４、ｒｈＢＭＰ−４、ＢＭＰ−６、ｒｈＢＭＰ−６、ＢＭＰ−７、ｒｈＢＭＰ−７、ＧＤＦ−５、ｒｈＧＤＦ−５、これらの機能性フラグメント、およびこれらの組合せから選択される、請求項１に記載の骨移植片代替物。
【請求項１１】
前記生物活性剤が、多孔質マトリックス内に配置される、請求項１０に記載の骨移植片代替物。
【請求項１２】
生体適合性外層を得る工程；
コラーゲンおよびセラミック材料を含むスラリーと前記外層とを接触させる工程；および
前記スラリーに前記外層を接触させた組合せを凍結乾燥する工程
を含む、インプラントを形成するための方法。
【請求項１３】
前記スラリーと前記外層とを接触させる工程が、前記外層を保持する型の内部に前記スラリーを置く工程を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記スラリーと前記外層とを接触させる工程が、前記外層によって形成された中空領域の内部に前記スラリーを置く工程を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
生体適合性強化リブと前記外層とを接触させる工程をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、骨移植片代替物に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者のある部位で骨の形成を促進させるための担体マトリックスの使用は、周知であり、共にＭｅｄｔｒｏｎｉｃ  Ｓｏｆａｍｏｒ  Ｄａｎｅｋ（Ｍｅｍｐｈｉｓ、ＴＮ）によるＭａｓｔｅｒｇｒａｆｔ（登録商標）ＰｕｔｔｙおよびＭａｓｔｅｒｇｒａｆｔ（登録商標）Ｍａｔｒｉｘなどの関連ある製品が、現在市場で入手可能である。これらのマトリックスは、典型的には、濡らして骨欠損部に充填される比較的大きな軟質コラーゲンスポンジまたはドライケーキの形をとる。
【０００３】
そのようなマトリックスを使用するときの、骨再生に関連する重大な問題とは、治癒過程中にその形状を保持し骨欠損部内に留まることができるが身体に適合可能でもある、適切な足場材料が欠如していることである。したがって、骨欠損部内に十分な体積の新しい骨が生成されたままの形状を保持することが可能な、骨欠損部修復のための改善された骨移植片代替物が求められている。
【発明の概要】
【０００４】
したがって１つの目的は、骨欠損部内に、特にインプラントそのものの内部に、十分な体積の新しい骨が生成されたままのその形状を保持することができる、インプラントおよびそれに関連した製造方法を提供することである。
【０００５】
様々な実施形態は、多孔質マトリックスと、この多孔質マトリックスの少なくとも一部を覆う強化外層とを含む、骨移植片代替物を開示する。好ましい実施形態では、多孔質マトリックスがコラーゲン−セラミック複合体であり、このセラミックはリン酸カルシウムを含むものであり、強化外層は、高度に架橋したコラーゲンから形成された別の材料である。別の実施形態では、強化外層は、さらなる剛性をもたらすためにコラーゲン中にリン酸カルシウム粒子を含有することができる。ある特定の実施形態では、強化外層は、多孔質マトリックスを露出させる少なくとも１つの開口を含む。
【０００６】
ある実施形態はさらに、少なくとも１つの強化リブを含む。強化リブは、多孔質マトリックスおよび強化外層によって少なくとも部分的に取り囲まれてもよい。いくつかの実施形態では、強化リブは、穴または中空領域を含む。特定の好ましい実施形態では、強化リブは、リン酸カルシウムまたは密なコラーゲンから形成される。強化リブは、強化外層と一体的に形成することができ、したがって強化リブおよび外層は、同じ材料から、任意選択で同時に形成される。
【０００７】
様々な実施形態では、骨移植片代替物はさらに、有効量の生物活性剤を含む。特定の実施形態では、生物活性剤が、ＢＭＰ−２、ｒｈＢＭＰ−２、ＢＭＰ−４、ｒｈＢＭＰ−４、ＢＭＰ−６、ｒｈＢＭＰ−６、ＢＰＭ−７、ｒｈＢＭＰ−７、ＧＤＦ−５、ｒｈＧＤＦ−５、これらの機能性フラグメント、およびこれらの組合せの１種または複数から選択される。生物活性剤は、好ましくは多孔質マトリックス内に配置される。
【０００８】
別の態様では、インプラントを形成するための実施形態の方法は、生体適合性外層を得る工程、コラーゲンおよびセラミック材料を含むスラリーを外層に接触させる工程、次いでスラリーに接触させた外層の組合せを凍結乾燥する工程を含む。様々な実施形態の方法では、スラリーを外層に接触させる工程は、外層を保持する型にスラリーを配置する工程を含む。その他の実施形態では、スラリーを外層に接触させる工程は、外層によって形成された中空領域にスラリーを配置する工程を含む。その他の実施形態では、方法はさらに、生体適合性強化リブを外層に接触させる工程を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態の骨移植片代替物を示す斜視図である。
【図２】インプランテーションの目標領域付近に位置決めされる、第２の実施形態の骨移植片代替物を示す斜視図である。
【図３Ａ】目標領域内に配置された、図２の骨移植片代替物を示す斜視図である。
【図３Ｂ】目標領域内に配置された、図２の骨移植片代替物を示す断面図である。
【図４】インプランテーションの目標領域付近に位置決めされる、第３の実施形態の骨移植片代替物を示す斜視図である。
【図５】第４の実施形態の骨移植片代替物を示す斜視図である。
【図６】第５の実施形態の骨移植片代替物を示す斜視図である。
【図７】第６の実施形態の骨移植片代替物を示す斜視図である。
【図８】第７の実施形態の骨移植片代替物を示す斜視図である。
【図９】第８の実施形態の骨移植片代替物を示す斜視図である。
【図１０】第９の実施形態の骨移植片代替物を示す斜視図である。
【図１１】第１０の実施形態の骨移植片代替物を示す斜視図である。
【図１２】第１１の実施形態の骨移植片代替物を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
改善された骨移植片代替物の、その一実施形態は、密な外層によって取り囲まれたマトリックスを含むものが開示される。特に、一実施形態は、強化外層によって覆われたコラーゲン−セラミック複合体マトリックスを含む骨移植片代替物を提供する。
【００１１】
様々な開示された実施形態の理解を助けるために、以下の非限定的な定義を提示する。
「患者」という用語は、治療を施すことができる生体系を指す。生体系は、例えば、個々の細胞、一組の細胞（例えば、細胞培養物）、器官、または組織を含むことができる。さらに、「患者」という用語は、ヒトを含むがこれに限定されない動物を指すことができる。
【００１２】
損傷または疾患を「治療する」または「治療」という用語は、損傷を修復しまたは疾患の徴候もしくは症状を緩和しようとするために、患者に１種または複数の薬物またはインプラントなどを投与する工程を含むことができるプロトコルを、実行する工程を指す。緩和は、疾患の徴候または症状が表れる前に、ならびにそれらが表れた後に、引き起こすことができる。したがって、「治療する」または「治療」には、疾患を「予防する」または「予防」が含まれる。さらに、「治療する」または「治療」は、徴候または症状の完全な緩和を必要とせず、治癒を必要とせず、特に、患者に対して限界効果のみ発揮するプロトコルを含む。
【００１３】
実施形態の骨移植片代替物１０の斜視図である、図１を参照されたい。代替物１０は、骨欠損を治療するために患者の骨欠損部にインプラントされるよう設計され、強化層１４によって少なくとも部分的に覆われた多孔質マトリックス１２を含む。マトリックス１２の多孔率により、その構造内への迅速な骨内殖が可能になる。特定の実施形態では、マトリックス１２は、サイズが２５から１０００ミクロンのマクロ孔を有することができ、サイズが０．１から５ミクロンのミクロ孔も有することができる。これらの孔は、好ましくは相互接続される。強化層１４は、新しい骨がマトリックス１２内に形成されたままの状態で代替物１０がその形状を経時的に保持するのを助けるため、機械的剛性、強化、または好ましくはその両方を提供する。特に、強化外層１４は、軟質組織の圧縮に抵抗する。ある実施形態では、層１４は、約６．８９ＫＰａ（１ｐｓｉ）以下の圧力下での変形に耐える。好ましい実施形態では、層１４は、約１３８ＫＰａ（２０ｐｓｉ）までの圧力下での変形に耐える。マトリックス１２および層１４は、生体適合性材料から作製され、好ましい実施形態では生物分解性材料から作製される。
【００１４】
層１４には、代替物１０がインプラントされる目標領域に一致した形状を与えることができる。しかし、インプランテーション前に、ぴたりと嵌まるように領域を彫ることによってまたは領域を切り取ることによって、代替物１０をさらに成形してもよい。さらに、内部多孔質マトリックス１２が水和すると、その幅の方向では本来それほど剛性ではないので、その幅に沿って変形することになり、したがって所定位置にぴたりと嵌めこむことができる。
【００１５】
ある好ましい実施形態では、層１４は、患者の体内で長期にわたり生分解する、高度に架橋したコラーゲンから作製される。そのような架橋は、層１４の再吸収を約６から８時間まで遅くすることができる。特定の実施形態では、例えば示差走査熱量測定によって測定された、高度に架橋したコラーゲン１４の収縮温度は、５０℃を超える。例として、層１４は、コラーゲン溶液をまず機械的に形成し架橋することによって、最初に別に作製することができる。コラーゲン溶液は、例えば、コラーゲン、水、および任意選択の賦形剤の混合物であってもよい。濃厚なまたは粘性のある流体であってもよいコラーゲン溶液を、機械的に形成する工程は、溶液を平らなシートのトレイに注いで平らなシートを形成し、次いで引き続きこのシートを所望の形状に成形し、次いで所望の形状が保持されるようにこのシートを架橋するなど、任意の適切な工程を含む。例えば、コラーゲンの平らなシートを形成し、次いで引き続き凸曲面状の型の上面にまたは任意の適切に成形された型の中に置いて、所望の最終的な形状を実現することができる。成形したら、次いで成形済みコラーゲンシートを架橋して、所望の形状を保持することができる。別の例として、コラーゲンシートをローラに通しまたはローラで平らにし、コラーゲン溶液から水を排出させてもよい。次いで得られたシートを、所望の形状が得られるようにかつ保たれるように形成し架橋することができる。機械的に形成された溶液の架橋は、例えば化学的にまたは熱的に行ってもよい。いくつかの実施形態では、層１４の架橋は、ホルムアルデヒド蒸気を用いて機械的に形成された溶液を大量に化学的に架橋し、次いで最終生成物の脱気を行って、残留する化学物質の全てを除去することによってまたはＥＤＣを用いて行われる。機械的に形成された溶液の熱架橋は、シートを炉内に所定の時間置くことによって、行うことができる。しかし形成された、好ましい実施形態における強化層１４は、厚さ約１ｍｍであり、その範囲は約０．５から２．０ｍｍである。しかし、層１４は、キトサン、天然の自家移植片、同種移植片、または異種移植片組織、ＰＬＡやＰＧＡ、ＰＬＧＡ、またはＰＯＥなどの合成分解性ポリマー、またはリン酸カルシウムなど、１種または複数のその他の生体適合性材料から作製してもよい。
【００１６】
ある好ましい実施形態では、多孔質マトリックス１２が、高多孔率のコラーゲン−セラミック複合体材料から作製される。コラーゲン−セラミック材料は、最初にスラリーとして生成され、次いで層１４を備えた型に注がれ、次いで凍結乾燥して、マトリックス１２内に多孔質構造が生成される。しかし、上述のようなその他の材料も、マトリックス１２に適切と考えられる。
【００１７】
特定の実施形態では、マトリックス１２は、コラーゲン（１０から３０乾燥重量％）およびリン酸カルシウム（５５から８９重量％）から作製される。好ましくは、リン酸カルシウムは、直径が０．１から５ｍｍの間、より好ましくは０．５から１．６ｍｍの間の顆粒として提供される。リン酸カルシウムは、１つまたは複数の化学形態で提供されてもよい。一実施形態では、２相性リン酸カルシウムが使用される。任意選択で、リン酸カルシウムはヒドロキシアパタイトを含有することができる。一実施形態では、２相性リン酸カルシウム（ＢＣＰ）バイオセラミックが使用される。ＢＣＰには、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）、Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２、およびβ型リン酸３カルシウム（β−ＴＣＰ）、Ｃａ３（ＰＯ４）２を、様々なＨＡ／β−ＴＣＰ比で有する密接な混合物が含まれる。特定の実施形態では、好ましいＨＡ／β−ＴＣＰ比が、約１５／８５から約２５／７５の範囲にある。
【００１８】
コラーゲンの組成は、種々の実施形態で異ならせてもよい。一実施形態では、コラーゲンは、腓骨（ｆｉｂｕｌａｒ）コラーゲンからなる。腓骨コラーゲンは、皮膚や腱などの消化コラーゲン供与体から加工する間の、高度に組織化された比較的強力な腓骨ストランドの内部への沈殿コラーゲンである。
【００１９】
その他の実施形態では、コラーゲンは、可溶性コラーゲンを約２０から４０重量％、および腓骨コラーゲンのより組織化された不溶性形態を約６０から８０重量％含む。可溶性コラーゲンは、得られたスラリーの流動性および凝集性を増大させることができる。リン酸カルシウムおよび適切な流体と混合したコラーゲンは、マトリックス１２の所望の形状をもたらすために、好ましくは層１４が投入された成形型を使用して、層１４内に配置され得るスラリーを提供する。スラリーを生成するのに適切な流体は、例えば逆浸透水を含む。スラリーを生成するのに使用される流体の体積は、層１４内の体積の７５から９９％でよく、残りはコラーゲン／セラミック材料でよい。次いで代替物１０の全体を凍結乾燥して（即ち、凍結乾燥して（ｌｙｏｐｈｉｌｉｚｅｄ））、マトリックス１２内に多孔質構造を生成してもよい。マトリックス１２の好ましい組成物は、おそらくはわずかに高い比のＨＡ／ＴＣＰ（１５／８５から２５／７５など）の場合を除き、Ｍａｓｔｅｒｇｒａｆｔ（登録商標）Ｍａｔｒｉｘなどのその他の知られているマトリックスと同じであってもよい。
【００２０】
マトリックス１２は、その多孔質構造への生物活性剤の最適な投入を可能にする。適切な生物活性剤には、成長因子（骨原性および軟骨原性剤）、抗炎症剤、疼痛軽減剤、抗生物質、細胞、核酸配列、およびこれらの任意の組合せが含まれるが、これらに限定するものではない。
【００２１】
適切な成長因子には、骨形態形成タンパク質、例えば、ＢＭＰ−２、ｒｈＢＭＰ−２、ＢＭＰ−４、ｒｈＢＭＰ−４、ＢＭＰ−６、ｒｈＢＭＰ−６、ＢＭＰ−７［ＯＰ−１］、ｒｈＢＭＰ−７、ＧＤＦ−５、およびｒｈＧＤＦ−５であって、例えば米国特許第４，８７７，８６４号；第５，０１３，６４９号；第５，６６１，００７号；第５，６８８，６７８号；第６，１７７，４０６号；第６，４３２，９１９号；第６，５３４，２６８号、および第６，８５８，４３１号と、Ｗｏｚｎｅｙ，Ｊ．Ｍ．，ら．（１９８８）Ｓｃｉｅｎｃｅ、２４２（４８８５）：１５２８〜１５３４に記載されているものが含まれるが、これらに限定するものではない。一実施形態では、マトリックス１２は、有効量のＢＭＰ−２タンパク質、ｒｈＢＭＰ−２タンパク質、これらの機能性フラグメント、またはこれらの組合せを含有する。ＢＭＰ−２の濃度の範囲は、約１．０から４．０ｍｇ／ｍｌであってもよい。ＧＤＦ−５濃度は、０．２５から４．０ｍｇ／ｍｌであってもよい。マトリックス１２は製造中に投入されてもよいが、理想的にはインプランテーション直前に投入される。マトリックス１２が製造中に投入される場合、そのような生物活性剤は、凍結乾燥前にスラリーに添加してもよい。
【００２２】
適切な抗生物質には、ニトロイミダゾール抗生物質、テトラサイクリン、ペニシリン、セファロスポリン、カルボペネム、アミノグリコシド、マクロライド抗生物質、リンコサミド抗生物質、４−キノロン、リファマイシン、およびニトロフラントインが含まれるが、これらに限定するものではない。適切な特定の化合物には、アムピシリン、アモキシリン、ベンジルペニシリン、フェノキシメチルペニシリン、バカムピシリン、ピバムピシリン、カルベニシリン、クロキサシリン、シクラシリン、ジクロキサシリン、メチシリン、オキサシリン、ピペラシリン、チカルシリン、フルクロキサシリン、セフロキシム、セフェタメト、セフェトラム、セフィキシン、セフォキシチン、セフタジジム、セフチゾキシム、ラタモキセフ、セフォペラゾン、セフトリアキソン、セフスロジン、セフォタキシム、セファレキシン、セファクロル、セファドロキシル、セファロシン、セファゾリン、セフポドキシム、セフチブテン、アズトレオナム、チゲモナム、エリスロマイシン、ジリスロマシン、ロキシスロマイシン、アジスロマイシン、クラリスロマイシン、クリンダマイシン、パルジマイシン、リンコマイシン（ｌｉｎｃｏｍｙｃｉｒｌ）、バンコマイシン、スペクチノマイシン、トブラマイシン、パロモマイシン、メトロニダゾール、チニダゾール、オルニダゾール、アミフロキサシン、シノキサシン、シプロフロキサシン、ジフロキサシン、エノキサシン、フレロキサシン、ノルフロキサシン、オフロキサシン、テマフロキサシン、ドキシサイクリン、ミノサイクリン、テトラサイクリン、クロルテトラサイクリン、オキシテトラサイクリン、メタサイクリン、ロリテトラサイクリン、ニトロフラントイン、ナリジクス酸、ゲンタマイシン、リファムピシン、アミカシン、ネチルマイシン、イミペネム、シラスタチン、クロラムフェニコール、フラゾリドン、ニフロキサジド、スルファジアジン、スルファメトキサゾール、次サリチル酸ビスマス、コロイド状次クエン酸ビスマス、グラミシジン、メシリナム、クロキシキン、クロルヘキシジン、ジクロロベンジルアルコール、メチル−２−ペンチルフェノール、またはこれらの任意の組合せが含まれるが、これらに限定するものではない。
【００２３】
適切な抗炎症化合物には、ステロイド系および非ステロイド系構造の両方が含まれる。ステロイド系抗炎症化合物の適切な非限定的な例は、コルチコステロイド、例えばヒドロコルチゾン、コルチゾール、ヒドロキシルトリアムシノロン、α−メチルデキサメタゾン、デキサメタゾン−ホスフェート、ベクロメタゾンジプロピオネート、クロベタゾールバレレート、デソニド、デソキシメタゾン、デソキシコルチコステロンアセテート、デキサメタゾン、ジクロリゾン、ジフロラゾンジアセテート、ジフルコルトロンバレレート、フルアドレノロン、フルクロロロンアセトニド、フルドロコルチゾン、フルメタゾンピバレート、フルオシノロンアセトニド、フルオシノニド、フルコルチンブチルエステル、フルオコルトロン、フルプレドニデン（フルプレドニリデン）アセテート、フルランドレノロン、ハルシノニド、ヒドロコルチゾンアセテート、ヒドロコルチゾンブチレート、メチルプレドニゾロン、トリアムシノロンアセトニド、コルチゾン、コルトドキソン、フルセトニド、フルドロコルチゾン、ジフルオロゾンジアセテート、フルラドレノロン、フルドロコルチゾン、ジフルオロゾンジアセテート、フルオシノロン、フルラドレノロンアセトニド、メドリゾン、アムシナフェル、アムシナフィド、ベタメタゾンおよび残部がそのエステル（ｔｈｅ  ｂａｌａｎｃｅ  ｏｆ  ｉｔｓ  ｅｓｔｅｒｓ）、クロロプレドニゾン、クロルプレドニゾンアセテート、クロコルテロン、クレシノロン、ジクロリゾン、ジフルルプレドネート、フルクロロニド、フルニゾリド、フルオロメタロン、フルペロロン、フルプレドニゾロン、ヒドロコルチゾンバレレート、ヒドロコルチゾンシクロペンチルプロピオネート、ヒドロコルタメート、メプレドニゾン、パラメタゾン、プレドニゾロン、プレドニゾン、ベクロメタゾンジプロピオネート、トリアムシノロンである。上記ステロイド系抗炎症化合物の混合物を使用してもよい。
【００２４】
非ステロイド系抗炎症化合物の非限定的な例には、ナブメトン、セレコキシブ、エトダラク、ニメスリド、アパゾン、金、オキシカム、例えばピロキシカムやイシキシカム、メロキシカム、テノキシカム、スドキシカム、およびＣＰ−１４，３０４など；サリチレート、例えばアスピリンやジサルシド、ベノリレート、トリリセート、サファプリン、ソルプリン、ジフルニザール、およびフェンドザールなど；酢酸誘導体、例えばジクロフェナクやフェンクロフェナク、インドメタシン、スリンダク、トルメチン、イソキセパク、フロフェナク、チオピナク、ジドメタシン、アセマタシン、フェンチアザク、ゾメピラク、クリンダナク、オキセピナク、フェルビナク、およびケトロラクなど；フェナメート、例えばメフェナムやメクロフェナム、フルフェナム、ニフルム、およびトルフェナム酸など；プロピオン酸誘導体、例えばイブプロフェンやナプロキセン、ベノキサプロフェン、フルルビプロフェン、ケトプロフェン、フェノプロフェン、フェンブフェン、インドプロプフェン、ピルプロフェン、カルプロフェン、オキサプロジン、プラノプロフェン、ミロプロフェン、チオキサプロフェン、スプロフェン、アルミノプロフェン、およびチアプロフェニクなど；およびピラゾール、例えばフェニルブタゾン、オキシフェンブタゾン、フェプラゾン、アザプロパゾン、およびトリメタゾンなどが含まれる。
【００２５】
抗炎症剤に包含される様々な化合物は、当業者に周知である。非ステロイド系抗炎症化合物の化学構造、合成、副作用などに関する詳細な開示については、Ａｎｔｉ−ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ  ａｎｄ  Ａｎｔｉ−Ｒｈｅｕｍａｔｉｃ  Ｄｒｕｇｓ、Ｋ．Ｄ．Ｒａｉｎｓｆｏｒｄ、Ｖｏｌ．Ｉ〜ＩＩＩ、ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ、Ｂｏｃａ  Ｒａｔｏｎ、（１９８５）、およびＡｎｔｉ−ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ  Ａｇｅｎｔｓ、Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｙ  １、Ｒ．Ａ．Ｓｃｈｅｒｒｅｒ，ら、Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ（１９７４）を含めた標準的な教科書を参照することができる。
【００２６】
これら非ステロイド系抗炎症化合物の混合物は、薬理学的に許容される塩およびこれらの化合物と同様に用いることができる。
さらに、いわゆる「天然の」抗炎症化合物も役立てることができる。そのような化合物は、天然資源（例えば植物、真菌、微生物の副産物）からの適切な物理的および／または化学的単離による抽出物として得てもよい。そのような化合物の、適切な非限定的な例には、カンデリラワックス、αビサボロール、アロエ、Ｍａｎｊｉｓｔｈａ（Ｒｕｂｉａ属の植物、特にＲｕｂｉａ  Ｃｏｒｄｉｆｏｌｉａから抽出された）、およびＧｕｇｇａｌ（Ｃｏｍｍｉｐｈｏｒａ属の植物、特にＣｏｍｍｉｐｈｏｒａ  Ｍｕｋｕｌから抽出された）、コーラ抽出物、カモミール、ムチヤギ、Ｌｉｃｏｒｉｃｅ（Ｇｌｙｃｙｒｒｈｉｚａ  ｇｌａｂｒａという植物族／種）科の化合物であって、グリシルレチン酸、グリシルリジン酸、およびこれらの誘導体（例えば、塩およびエステル）も含まれる。前述の化合物の適切な塩には、金属およびアンモニウム塩が含まれる。適切なエステルには、酸のＣ２〜Ｃ２４、好ましくはＣ１０〜Ｃ２４、より好ましくはＣ１６〜Ｃ２４飽和または不飽和エステルが含まれる。前述の特定の例には、油溶性カンゾウ抽出物、グリシリジンおよびグリシルレチン酸そのもの、グリシルリジン酸一アンモニウム、グリシルリジン酸一カリウム、グリシルリジン酸二カリウム、１−β−グリシリチン酸、グリシルレチン酸ステアリル、および３−ステアリルオキシ−グリシルレチン酸、および３−スクシニルオキシ−β−グリシルレチン酸二ナトリウムが含まれる。
【００２７】
一般に、抗炎症性非ステロイド系薬物は、疼痛の緩和をもたらすので、疼痛軽減剤の定義に含まれる。さらに、適切な疼痛軽減剤には、その他のタイプの化合物、例えばオピオイド（例えばモルヒネおよびナロキソンなど）、局所麻酔剤（例えばリドカインなど）、グルタメート受容体拮抗薬、α−アドレナリン受容体作動薬、アデノシン、カナビノイド、コリン作動性およびＧＡＢＡ受容体作動薬、および種々のニューロペプチドなどが含まれる。種々の鎮痛剤に関する詳細な考察は、Ｓａｗｙｎｏｋら、（２００３）Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗｓ、５５：１〜２０に示されている。
【００２８】
適切な細胞には、好ましくは患者に対して免疫学的に適合性のある、患者の血液もしくは骨髄からまたは同種異系供給源から都合よく得ることができる幹細胞、例えば胚性または成体幹細胞が含まれるが、これらに限定するものではない。その他の適切な細胞には、軟骨原性または骨原性前駆体細胞を含めてもよい。当業者なら、細胞を遺伝子組換えしてもよいことが理解されよう（例えば、あるタンパク質を過発現させ、またはあるタンパク質の発現を阻害させる）。そのような遺伝子組換え細胞を生成する方法は、当業者の知識および技術の範囲内である。
【００２９】
適切な核酸配列には、タンパク質様の性質の少なくとも１つの生物活性因子をコード化するｃＤＮＡ配列が含まれるが、これらに限定されない。これらのｃＤＮＡは、それぞれのベクター（例えば、ＡＡＶ）内に含めてもよい。別の実施形態では、核酸配列は、ｓｉＲＮＡもしくはｓｈＲＮＡ、またはそのようなｓｉＲＮＡもしくはｓｈＲＮＡをコード化する核酸配列であってもよい。これらのｓｉＲＮＡおよびｓｈＲＮＡは、ある遺伝子、例えば炎症性タンパク質遺伝子などであって、例えばＴＮＦ、ＩＬ−１、ＩＬ−６、およびＢＭＰ阻害剤タンパク質、例えばＮｏｇｇｉｎおよびＣｈｏｒｄｉｎと、細胞内ＢＭＰ阻害剤ＳＭＡＤＳなどの発現を、阻害することが望ましい実施形態で使用してもよい。当業者なら、そのような遺伝子のヌクレオチド配列は、Ｇｅｎｂａｎｋを含むがこれに限定されない公的にアクセス可能なデータベースから、入手可能であることが理解されよう。さらに、ｓｉＲＮＡ選択の基準も、当技術分野で記述されている。したがって、当業者なら、そのようなｓｉＲＮＡまたはｓｈＲＮＡを調製する十分な知識および技術を有することになる。
【００３０】
少なくとも１つの生物活性因子を組み込む方法も、当技術分野で知られている。一実施形態では、マトリックス１２を、インプランテーション前に少なくとも１種の生物活性因子の溶液に浸漬してもよい。いくつかの実施形態では、少なくとも１つの生物活性因子の性質に応じて、マトリックス１２を、インプランテーション前に１から６０分間、溶液に浸漬してもよい。少なくとも１つの生物活性因子は、マトリックス１２上に滴下し、ブラシし、または噴霧してもよい。１つの特定の実施形態では、代替物１０を、マトリックス１２の体積の５０％である生物活性因子で水和してもよいが、この溶液の体積がより大きい場合は、代替物１０のインプランテーション中に容易に失われる可能性があるのからである。
【００３１】
少なくとも１つの生物活性因子が細胞を含む場合、その細胞を、ある体積の培地（例えば、ダルベッコ変法イーグル培地）に再懸濁させ、マトリックス１２で培養してもよい。好ましい実施形態では、細胞を、インプランテーションの最中または直前に付着させる。別の実施形態では、細胞をマトリックス上で培養する。マトリックス１２の表面の性質およびマトリックス１２の多孔率により、細胞はマトリックス１２の外面およびその内部空隙（孔）を占めることになる。最適な投入条件（例えば、培地組成、振盪（必要に応じて））は、当業者によって容易に決定することができる。さらに、生物活性因子の代わりに細胞のみが使用される場合、マトリックス１２は、患者の骨髄から吸引により濡らすことができ、したがって骨髄細胞は、代替物１０の空隙および孔内を占めることが可能になる。この実施形態では、マトリックス１２を水和させたら、追加の溶液を加えない。細胞および生物活性因子の両方が望まれる場合、それぞれの合計溶液体積は、マトリックス１２の多孔質体積を超えるべきではない。
【００３２】
前述のように、マトリックス１２を形成するスラリーは、強化層１４内に注ぎまたはその他の方法で配置し、その後、凍結乾燥して骨移植片代替物１０を形成してもよい。あるいは、マトリックス１２を別に形成し、次いで引き続き層１４に結合してもよい。マトリックス１２と層１４の好ましい結合プロセスは、ホルムアルデヒド蒸気との化学的結合または熱結合をもたらす。このプロセスでは、マトリックス１２のコラーゲンが、層１４のコラーゲン（またはキトサン）に結合することになる。マトリックス１２には、ｒｈＢＭＰ−２などの１種または複数の生物活性剤を、そのような結合工程の前または後に投入してもよい。
【００３３】
強化層１４は、新しい骨がマトリックス１２内の十分な体積をなすままの状態で代替物１０がその形状を維持するように、マトリックス１２の機械的支持をもたらす。例えば、図２を参照すると、骨欠損部２２が患者の顎骨に存在する。したがって骨欠損部２２は、欠損部２２を修復するために骨の成長が望まれる、目標部位である。実施形態の骨移植片代替物３０は、目標部位２２に一致した形状を有するように、または目標部位２２の形状に近くなるように設計することができる。例えば、多数の体積サイズのインプラント（１ｃｃ、２ｃｃ、５ｃｃ、１０ｃｃ、１５ｃｃ、２０ｃｃ）を、骨欠損部２２のサイズに最も良く一致するよう使用するのに提供することができる。選択されたインプラントサイズは、インプラント３０をより良く適合させるため必要に応じて基部を切断して、欠損部２２の高さに最も良く一致させたものであってもよい。次いでインプラント３０の幅を圧縮して、骨欠損部２２の基部の幅に適合させることができる。代替物３０は、多孔質マトリックス３２を部分的に取り囲む強化外層３４を有する。特に、層３４は、目標部位２２の骨に直接隣接しまたは接触することになる外面３２を除き、マトリックス３２の外面全体を取り囲む。例えば、マトリックス３２の端部３６、３８、および底部３９は、好ましくは開放されており（即ち、層３４で覆われておらず、したがって露出している。）、したがって宿主の出血骨表面は、マトリックス３２内に素早く成長することができる。したがって、図３Ａに示されるように、代替物３０が目標部位２２に配置された場合、代替物３０は、目標部位２２内に配置されたときに層３４で実質的に完全に覆われたように見え、図３Ｂに示されるように、マトリックス３２の露出領域は、骨２４の直接隣接しまたは接触して配置される。
【００３４】
代替の実施形態である骨移植片代替物４０を、図４に示す。例として、欠損部２２を有する同じ顎骨２０が示されている。代替物４０は、欠損部２２に一致するよう成形され、強化外層４４で完全に取り囲まれた多孔質マトリックス（図示せず）を有する。図４に示されるように、代替物４０は、欠損部２２を満たすように欠損部２２内に配置してもよい。外層４４は、比較的曲げ易い内部マトリックスを完全に囲い込むので、代替物４０は、実施形態の代替物３０よりも大きな構造強度および剛性をもたらすことができる。
【００３５】
外層が完全に連続的であることは、必ずしも必要ではない。例えば、図５に示されるように、実施形態のインプラント５０は、多孔質マトリックス５２を少なくとも部分的に取り囲みかつ内部マトリックス５２をさらに露出させる１つまたは複数の開口５６を有する、強化外層５４を有することができる。好ましい実施形態では、開口５６は、外層５４が形成されるときに形成してもよい。代替の実施形態では、開口５６は、穿孔、エッチング、または任意のその他の適切な方法によって、後で形成してもよい。層５４内の１つまたは複数の開口５６は、流体、細胞、および血管などを内部マトリックス５２に移入するために設けてもよい。ある実施形態の骨移植片代替物は、内部マトリックスを完全に取り囲み囲い込むが内部マトリックスを部分的に露出させる開口をさらに含む、外層を有することができる。例として、開口は、目標部位の骨に直接隣接しまたは接触することになる外層のこれら領域間でより大きくまたはより密接に間隔を空けてもよく、それに対して層のこれらその他の部分は、より小さくまたはより離れて互いに間隔を空けた開口を有することができる。例えば、図６に示されるように、実施形態の骨移植片代替物６０は、表面６５に開口６６を有する外層６４を有することができ、この表面６５は、目標部位の骨に直接隣接しておりまたは接触することになるものである。開口６６は、内部マトリックス６２を露出させる。目標部位の骨に直接隣接しまたは接触することのない表面６７は、開口６６が全く無い中実面である。代替の実施形態では、表面６７は開口６６を有することができるが、これらの開口は、より小さくまたは互いにより広く間隔を空けてもよい。さらにその他の実施形態では、開口６６のサイズおよび間隔は、外層６４の全体にわたって実質的に等しくてもよい。
【００３６】
さらに大きな構造強度を得るために、実施形態のインプラントは、強化リブをさらに含むことができる。強化リブは、生体適合性材料から作製され、好ましくは生分解性材料から作製される。ある好ましい実施形態では、強化リブは、リン酸３カルシウム（ＴＣＰ）または比が１５／８５から２５／７５のＨＡ／ＴＣＰなどの、リン酸カルシウムセラミックから作製される。その他の実施形態では、強化リブが、密なコラーゲンから作製される。この密なコラーゲンは、好ましくは、６５％未満が多孔性であるような比較的低い多孔率を有する。特定の実施形態では、コラーゲンリブは、０から６５％の多孔率を有する。コラーゲンリブは、例えば内部にリブを有する平らなシートトレイにコラーゲンスラリーを注ぐなど、外層と一体的に作製してもよく、それによって、より太いコラーゲンのリブが形成される。次いでシートを凍結乾燥しまたは空気乾燥し、所望の形状に形成した後に、化学的にまたは熱的に架橋して最終的な形状にしてもよい。しかし、生分解性ではない材料を含めたその他の材料を、強化リブに使用してもよい。例示的な材料には、ＨＡセラミックス、キトサン、およびポリエチレンやデルリン、テフロンなどの非分解性ポリマーが含まれるが、これらに限定するものではない。
【００３７】
外層と一体的に形成されない場合、強化リブを、外層の形成中または後に外層に付加してもよい。次いで多孔質マトリックスを、得られた構造に添加して、実施形態のインプラントを形成してもよい。例えば、成型または機械加工によってコラーゲンの密な外層を最初に形成し、それによって、骨移植片代替物の外面の少なくとも一部の全体的形状を与えてもよい。次いで例えばＴＣＰの強化リブを、外層に付加してもよい。例としてＴＣＰの強化リブを、望みに応じて、コラーゲン−セラミックスラリーを付着させる直前に層上に配置してもよく、それによってリブが所定位置に保持されることになる。コラーゲン−セラミックスラリーは、この外層および強化リブを合わせたものを含有する型に注いでもよい。強化リブが使用されるか否かに関わらず、ある実施形態では、外層の形状に応じて、スラリーを外層に注ぐ場合には型を必要としなくてよい。例えば、外層が中空領域を形成する場合、スラリーは、型を必要とすることなくこの中空領域に注ぎまたは注入することができる。その後、組み合わせたものを凍結乾燥することにより、多孔質内部マトリックスおよび骨移植片代替物の最終的な形状が得られる。
【００３８】
リブ７８を有する実施形態の骨移植片代替物７０を、図７に示す。代替物７０は、コラーゲン−セラミック材料で作製されたような、多孔質内部マトリックス７２を少なくとも部分的に取り囲む、高度に架橋したコラーゲンなどの強化外層７４を含むことができる。外層７４の内面７３に沿って、ＴＣＰなどの１つまたは複数の強化リブ７８が配置されている。したがってリブ７８は、外層７４および内部マトリックス７２によって完全に囲い込まれている。リブ７８は、インプラント７０の全長に沿って延ばしてもよく、またはインプラント７０の長さの一部のみに沿って延ばしてもよい。リブ７８は全て、ほぼ同じ配向軸に沿って走らせることができ、それぞれをこの配向軸に直角に走らせることができ、またはそれぞれが走る方向に沿ってそれ自体の軸を有することができる。リブ７８の数および配置は、当業者の手段の範囲内に十分含まれる設計上の選択肢である。内部マトリックス８２をさらに露出させるため、強化外層８４に開口８６をさらに含み、それと共にインプラント８０にさらなる構造強度を与えるための強化リブ８８を有する、別の骨移植片代替物８０が図８に示されている。
【００３９】
インプラントに追加の骨内殖をもたらすため、ある実施形態の骨移植片代替物は、穴、開口、または中空領域も有する強化リブを有することができる。リブ内のこれらのセクションは、インプラントの構造強度に著しい影響を及ぼすことなく得ることができる。図９は、中空領域９９を備えたリブ９８を有する、実施形態の骨移植片代替物９０を示す。中空領域９９は、リブ９８の全長を走らせることができ、またはリブ９８の一部のみにあってもよい。例えばリブ９８は、間隔を空けて配置された複数の中空領域９９を有することができる。これら中空領域の側壁は、中空領域をさらに露出させる穴を有することができる。いくつかの実施形態では、中空領域９９に、マトリックス材料９２を充填してもよい。したがって強化リブは、内部マトリックスへのアクセスが得られる多孔質構造として存在させてもよい。内部マトリックス１０２をさらに露出させる強化外層１０４に開口１０６を有する、さらに別の実施形態の骨移植片代替物１００を、図１０に示す。代替物１００は、さらなる構造強度をインプラント１００に与えるために中実強化リブ１０８を有し、開口１０６の少なくともいくつかは、リブ１０８内を通過してマトリックス９２を露出させる。当然ながらリブは、既に述べたように、骨移植片代替物の長手方向の長さに沿って走らせることのみに限定されない。対照的にリブは、任意の軸または経路に沿って走らせてもよい。例えば、図１１に示されるように、実施形態１１０は、インプラント１１０の長軸に直角に並びかつ弓状経路に沿って走る、リブ１１８を含むことができる。リブ１１８は、多孔質内部マトリックス１１２と強化外層１１４との間に配置したままにしておく。
【００４０】
ある実施形態では、強化リブがあってもなくても、強化外層の開口の表面は、強化外層そのものの表面積の実質的な一部でありまたはその表面積をさらに超えるものにすることができる。例えば、図１２に示すように、実施形態の代替物１２０は、高度に架橋したコラーゲンで作製された外層１２４と、多孔質内部マトリックス１２２を有する。外層１２４は、マトリックス１２２を露出させるいくつかの大きな開口１２６を有する。開口１２６の外部表面積は、外層１２４の外部表面積に等しくまたはその面積を超えることができる。したがって、外層１２４は、マトリックス１２２の周りに足場を効果的に形成する。
【００４１】
様々な実施形態の骨移植片代替物は、顎骨への配置に単に限定するものではないことが理解されよう。実施形態のインプラントは、頭蓋欠損部、区域性欠損部、および骨幹および骨幹端骨欠損部を含め、機械的強度、剛性、または両方が必要とされる任意の部位で、適切なものにすることができる。さらにインプラントには、規則的なおよび不規則な任意の適切な形状を与えることができる。骨移植片代替物の形状は、目標部位にぴたりと嵌まるようにかつ骨成長が望まれる全ての領域を最大限に満たすように、目標部位に実質的に一致することが好ましいが、そのような共形的適合は、実施形態の骨移植片代替物に必ずしも必要ではないことが理解されよう。実施形態のインプラントは、円柱などの任意の適切な形状を有することができる。
【００４２】
本明細書に引用される全ての参考文献、特許文献および非特許文献は共に、本発明が関係する当業者のレベルを示す。これらの文献全ては、個々の文献それぞれが参照により組み込まれるよう具体的にかつ個々に示されるかのように、同じ程度まで、参照により本明細書に完全に組み込まれる。
【００４３】
本発明について、特定の実施形態を参照しながら述べてきたが、これらの実施形態は、本発明の原理および適用例の単なる例示であることを理解されたい。したがって、数多くの変更を例示的な実施形態に行うことができ、その他の配置構成が、下記の特許請求の範囲により定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく考えられることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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