(57)【要約】特有の処理表面を有し、表面は、複数の層を含み得る、強化バイオコンポジット材料。少なくともいくつかの実施形態によれば、そのような強化生体吸収性材料で構成される新規構造、整列、配向および形態を組み入れた医療用インプラント、ならびにその処理法が提供される。【選択図】図２９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体吸収性鉱物およびポリマーの本体組成物を有するインプラントであって、前記本体組成物の１０−７０％ｗ／ｗは鉱物材料を含み、前記本体組成物は複数の繊維を含み、さらに、前記複数の繊維上にポリマー表面を含み；前記ポリマー表面は、制御された程度までアブレーションされ、そのため、前記繊維の構造が前記ポリマー表面のアブレーションで維持され；前記繊維構造が維持され、表面繊維の少なくとも５０、６５、８０、８５、９０、９５％がそれらの幾何学的構造を保持し、または、アブレーションされず、または繊維の一部が除去されない、インプラント。
【請求項２】
前記ポリマー表面の深さは、１−１００ミクロン、５−５０ミクロン、１０−３０ミクロンの範囲にある、請求項１に記載のインプラント。
【請求項３】
繊維直径は、２−４０ミクロン、より好ましくは４−２０ミクロン繊維直径の範囲にある、請求項１または２に記載のインプラント。
【請求項４】
前記ポリマー表面は前記医療用インプラントの異なる断面にわたって変動する、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項５】
前記ポリマー表面の深さは、前記インプラントの１つの断面では１−５０ミクロンの範囲にあり、別の断面では５０ミクロンを超える、請求項４に記載のインプラント。
【請求項６】
前記ポリマー表面の深さは、前記インプラントの１つの断面では５−５０ミクロンの範囲にあり、別の断面では１００ミクロンを超える、請求項４に記載のインプラント。
【請求項７】
複数のリブまたはスレッドをさらに含み、前記ポリマー表面は、前記リブ／スレッド上での前記ポリマー表面厚さと比べて、前記インプラント本体上でより厚くなる、請求項４−６のいずれかに記載のインプラント。
【請求項８】
前記リブ／スレッドは処理され、一方、前記インプラントの残りは未処理であり、またはその逆である、請求項７に記載のインプラント。
【請求項９】
前記医療用インプラント外面の１０−７０％はアブレーションにより表面処理される、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項１０】
前記医療用インプラント外面の３０−５５％が表面処理される、請求項９に記載のインプラント。
【請求項１１】
前記医療用インプラント外面の１５−４０％が表面処理される、請求項９に記載のインプラント。
【請求項１２】
前記アブレーションの深さは、外面から１〜１２０ミクロンの範囲である、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項１３】
前記アブレーションの前記深さは、５〜７０ミクロンの範囲である、請求項１２に記載のインプラント。
【請求項１４】
前記アブレーションの前記深さは、５〜４０ミクロンの範囲である、請求項１３に記載のインプラント。
【請求項１５】
前記繊維は層内に配列され、前記アブレーションの前記深さは、前記繊維の最上層中まで１〜５０ミクロンの範囲である、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項１６】
前記アブレーションの前記深さは、３〜２０ミクロンの範囲である、請求項１５に記載のインプラント。
【請求項１７】
前記アブレーション深さは、インプラント壁厚またはインプラント全厚の０．１％〜１０％の範囲にある、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項１８】
前記アブレーションの前記深さは、０．５％〜２．５％の範囲である、請求項１７に記載のインプラント。
【請求項１９】
前記外面の処理エリアの形状は、長方形、正方形、円形、円弧状、ひし形、平行四辺形、三角形、または前記形状の任意の組み合わせからなる群より選択される、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項２０】
前記外面の処理エリアの形状は特定幅の線形状を含み、前記表面処理された線幅は１００ミクロンまでである、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項２１】
前記線形状は連続実線、破線、点線、円周線、傾斜線（５〜８５°の任意の角度）、らせん線（５〜８５°のらせん角度）の１つ以上を含む、請求項２０に記載のインプラント。
【請求項２２】
前記幅は、５ミクロン〜１００の範囲にある、請求項２０または２１に記載のインプラント。
【請求項２３】
前記表面処理された線幅は、１０ミクロン〜７０ミクロンの範囲にある、請求項２２に記載のインプラント。
【請求項２４】
前記表面処理された線幅は、２０ミクロン〜４０ミクロンの範囲にある、請求項２３に記載のインプラント。
【請求項２５】
表面処理は、異なる配向の繊維を前記外面上で曝露させる、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項２６】
曝露繊維配向は前記医療用インプラント体軸に平行である、請求項２５に記載のインプラント。
【請求項２７】
前記曝露繊維配向は前記インプラント体軸に対して、５°−８５°である、請求項２５に記載のインプラント。
【請求項２８】
前記曝露繊維配向は前記インプラント体軸に対して、１５°−６５°である、請求項２７に記載のインプラント。
【請求項２９】
前記曝露繊維配向は前記インプラント体軸に対して、３０°−６０°である、請求項２８に記載のインプラント。
【請求項３０】
曝露繊維は前記処理表面上で１を超える方向を有する、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項３１】
繊維方向の１つのエリアと異なる繊維方向を有するその隣接エリアの間の角度は０°−９０°の間である、請求項３０に記載のインプラント。
【請求項３２】
繊維方向の１つのエリアと異なる繊維方向を有するその隣接エリアの間の角度は２５°−７５°の間である、請求項３１に記載のインプラント。
【請求項３３】
断面繊維曝露は、前記繊維軸に対して０−９０°である、請求項３０−３２のいずれかに記載のインプラント。
【請求項３４】
断面繊維曝露は、前記繊維軸に対して１５°−６５°である、請求項３３に記載のインプラント。
【請求項３５】
断面繊維曝露は、前記繊維軸に対して９０°である、請求項３３に記載のインプラント。
【請求項３６】
前記断面繊維曝露は１を超える繊維方向を含む、請求項３０−３５のいずれかに記載のインプラント。
【請求項３７】
表面最大粗さは、１０ミクロン超である、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項３８】
前記表面最大粗さは、８ミクロン超である、請求項３７に記載のインプラント。
【請求項３９】
前記表面最大粗さは、６ミクロン超である、請求項３８に記載のインプラント。
【請求項４０】
前記表面最大粗さは、４ミクロン超である、請求項３９に記載のインプラント。
【請求項４１】
前記表面最大粗さは、３ミクロン超である、請求項４０に記載のインプラント。
【請求項４２】
前記表面最大粗さは、１ミクロン超である、請求項４１に記載のインプラント。
【請求項４３】
前記表面最大粗さは、１−１０ミクロンである、請求項３７に記載のインプラント。
【請求項４４】
前記表面最大粗さは、３−８ミクロンである、請求項４３に記載のインプラント。
【請求項４５】
前記表面最大粗さは、４−６ミクロンである、請求項４３に記載のインプラント。
【請求項４６】
得られた表面形状は、前記アブレーションされた表面の一部を含む、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項４７】
前記曝露繊維は、前記アブレーションされた表面の２０−８０％を占める、請求項４６に記載のインプラント。
【請求項４８】
前記曝露繊維は、前記アブレーションされた表面の３５−６５％を占める、請求項４７に記載のインプラント。
【請求項４９】
前記曝露繊維は、前記アブレーションされた表面の５１−７０％を占める、請求項４８に記載のインプラント。
【請求項５０】
得られた表面形状は、前記アブレーションされた表面の全体を占める、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項５１】
得られた表面形状は、段階形状とされる、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項５２】
前記本体組成物の３０−５５％ｗ／ｗは鉱物材料を含む、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項５３】
前記本体組成物の４５−５５％ｗ／ｗは鉱物材料を含む、請求項５２に記載のインプラント。
【請求項５４】
前記複合物の平均密度は、１．１−３．０ｇ／ｃｍ３の範囲にある、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項５５】
前記複合物の平均密度は、１．２−２．２ｇ／ｃｍ３の範囲にある、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項５６】
前記複合物の平均密度は、１．４−１．８ｇ／ｃｍ３の範囲にある、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項５７】
前記本体組成物は生分解性ポリマーを含み；前記生分解性ポリマーはホモポリマーまたはコポリマーを含み；前記コポリマーはランダムコポリマー、ブロックコポリマー、またはグラフトコポリマーを含み；前記ポリマーは天然もしくは合成起源の直鎖ポリマー、分枝ポリマー、またはデンドリマーを含み；前記ポリマーは、ラクチド、グリコリド、カプロラクトン、バレロラクトン、カーボネート（例えば、トリメチレンカーボネート、テトラメチレンカーボネート、など）、ジオキサノン（例えば、１，４−ジオキサノン）、δ−バレロラクトン、１，ジオキセパノン（例えば、１，４−ジオキセパン−２−オンおよび１，５−ジオキセパン−２−オン）、エチレングリコール、エチレンオキシド、エステルアミド、γ−ヒドロキシバレレート、β−ヒドロキシプロピオネート、α−ヒドロキシ酸、ヒドロキシブテレート、ポリ（オルトエステル）、ヒドロキシアルカノエート、チロシンカーボネート、ポリイミドカーボネート、ポリイミノカーボネート、例えば、ポリ（ビスフェノールＡ−イミノカーボネート）およびポリ（ヒドロキノン−イミノカーボネート）、ポリウレタン、ポリ無水物、ポリマー薬物（例えば、ポリジフルニソル（ｐｏｌｙｄｉｆｌｕｎｉｓｏｌ）、ポリアスピリン、およびタンパク質治療薬）、糖；デンプン、セルロースおよびセルロース誘導体、多糖、コラーゲン、キトサン、フィブリン、ヒアルロン酸、ポリペプチド、タンパク質、ポリ（アミノ酸）、ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリ−Ｌ−ラクチド（ＰＬＬＡ）、ポリ−ＤＬ−ラクチド（ＰＤＬＬＡ）；ポリグリコリド（ＰＧＡ）；グリコリドのコポリマー、グリコリド／トリメチレンカーボネートコポリマー（ＰＧＡ／ＴＭＣ）；ＰＬＡの他のコポリマー、例えばラクチド／テトラメチルグリコリドコポリマー、ラクチド／トリメチレンカーボネートコポリマー、ラクチド／ｄ−バレロラクトンコポリマー、ラクチド／ε−カプロラクトンコポリマー、Ｌ−ラクチド／ＤＬ−ラクチドコポリマー、グリコリド／Ｌ−ラクチドコポリマー（ＰＧＡ／ＰＬＬＡ）、ポリラクチド−コ−グリコリド；ＰＬＡのターポリマー、例えばラクチド／グリコリド／トリメチレンカーボネートターポリマー、ラクチド／グリコリド／ε−カプロラクトンターポリマー、ＰＬＡ／ポリエチレンオキシドコポリマー；ポリデプシペプチド；非対称−３，６−置換ポリ−１，４−ジオキサン−２，５−ジオン；ポリヒドロキシアルカノエート；例えば、ポリヒドロキシブチラート（ＰＨＢ）；ＰＨＢ／ｂ−ヒドロキシバレレートコポリマー（ＰＨＢ／ＰＨＶ）；ポリ−ｂ−ヒドロキシプロピオネート（ＰＨＰＡ）；ポリ−ｐ−ジオキサノン（ＰＤＳ）；ポリ−ｄ−バレロラクトン−ポリ−ε−カプララクトン、ポリ（ε−カプロラクトン−ＤＬ−ラクチド）コポリマー；メチルメタクリレート−Ｎ−ビニルピロリドンコポリマー；ポリエステルアミド；シュウ酸のポリエステル；ポリジヒドロピラン；ポリアルキル−２−シアノアクリレート；ポリウレタン（ＰＵ）；ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）；ポリペプチド；ポリ−ｂ−リンゴ酸（ＰＭＬＡ）：ポリ−ｂ−アルカンビック酸（ａｌｋａｎｂｉｃ  ａｃｉｄ）；ポリカーボネート；ポリオルトエステル；ポリホスフェート；ポリ（エステル無水物）；およびそれらの混合物；ならびにそれらの誘導体、コポリマーおよび混合物を含む、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項５８】
前記ポリマーはポリマーマトリクスの形態であり；前記ポリマーマトリクスは、ＰＬＬＡ（ポリ−Ｌ−ラクチド）、ＰＤＬＬＡ（ポリ−ＤＬ−ラクチド）、ＰＬＤＬＡ、ＰＧＡ（ポリ−グリコール酸）、ＰＬＧＡ（ポリ−ラクチド−グリコール酸）、ＰＣＬ（ポリカプロラクトン）、ＰＬＬＡ−ＰＣＬおよびそれらの組み合わせからなる群より選択されるポリマーを含む、請求項５７に記載のインプラント。
【請求項５９】
ＰＬＬＡが使用される場合、前記マトリクスは少なくとも３０％、５０％、または少なくとも７０％のＰＬＬＡを含む、請求項５７または５８に記載のインプラント。
【請求項６０】
ＰＤＬＡが使用される場合、前記マトリクスは少なくとも５％、少なくとも１０％、または少なくとも２０％のＰＤＬＡを含む、請求項５７−５９のいずれかに記載のインプラント。
【請求項６１】
前記ポリマーマトリクス単独のインヘレント粘度（ＩＶ）は、０．２−６ｄｌ／ｇ、１．０〜３．０ｄｌ／ｇ、１．５〜２．４ｄｌ／ｇ、または１．６〜２．０ｄｌ／ｇの範囲にあり、ＩＶは、細管を通る純粋溶媒のフロー時間に対する狭い細管を通るポリマー溶液のフロー時間により測定される、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項６２】
前記アブレーションは浸食法、照射もしくはレーザーアブレーションにより実施される、上記請求項のいずれかに記載のインプラント。
【請求項６３】
前記アブレーションは照射もしくはレーザーアブレーションにより達成される、請求項６２に記載のインプラント。
【請求項６４】
前記アブレーションは機械的ブラッシング、切断、掻取またはチッピングにより達成される、請求項６２に記載のインプラント。
【請求項６５】
前記本体組成物の前記鉱物材料は下記要素の範囲を含み、全てｍｏｌ％である、上記請求項のいずれかに記載のインプラント：Ｎａ２Ｏ：１１．０−１９．０、ＣａＯ：９．０−１４．０、ＭｇＯ：１．５−８．０、Ｂ２Ｏ３：０．５−３．０、Ａｌ２Ｏ３：０−０．８、Ｐ２Ｏ３：０．１−０．８、ＳｉＯ２：６７−７３。
【請求項６６】
前記本体組成物の前記鉱物材料は下記要素の範囲を含み、全てｍｏｌ％である、上記請求項のいずれかに記載のインプラント：Ｎａ２Ｏ：１２．０−１３．０ｍｏｌ％、ＣａＯ：９．０−１０．０ｍｏｌ％，ＭｇＯ：７．０−８．０ｍｏｌ％、Ｂ２Ｏ３：１．４−２．０ｍｏｌ％、Ｐ２Ｏ３：０．５−０．８ｍｏｌ％、ＳｉＯ２：６８−７０ｍｏｌ％。
【請求項６７】
前記本体組成物の前記鉱物材料は下記要素の範囲を含み、全てｍｏｌ％である、上記請求項のいずれかに記載のインプラント：Ｎａ２Ｏ：１１．０−１９．０、ＣａＯ：８．０−１４．０、ＭｇＯ：２−８．０、Ｂ２Ｏ３：１−３．０、Ａｌ２Ｏ３：０−０．５、Ｐ２Ｏ３：１−２、ＳｉＯ２：６６−７０％ｍｏｌ％。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密表面処理されたバイオコンポジット材料、これを含む医療用インプラントおよびその処理法、特に医療用途を有するそのような材料、インプラントおよび処理法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非強化再吸収性（ｒｅｓｏｒｂａｂｌｅ）ポリマーの機械強度および係数（およそ３−５ＧＰａ）は、およそ１５−２０ＧＰａの範囲の弾性率を有する骨折した皮質骨を支持するには不十分である。例えば、ある論文では、ヒト脛骨の曲げ係数は、約１７．５ＧＰａであると測定された（Ｓｎｙｄｅｒ  ＳＭ  Ｓｃｈｎｅｉｄｅｒ  Ｅ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｏｒｔｈｏｐｅｄｉｃ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，  Ｖｏｌ．  ９，  １９９１，  ｐｐ．  ４２２−４３１）。そのため、再吸収性ポリマーから構築された既存の医療用インプラントの効能は限られており、それらの固定には、通常、運動または著しい負荷からの保護が必要とされる。これらの装置は、現在のところ、低応力エリアの固定が必要とされる時（すなわち非荷重負荷用途）、例えば、小児患者において、または、成人における内果骨折、靱帯結合固定、顎顔面、もしくは骨軟骨骨折においてのみ検討される。
【０００３】
新規クラスの強化複合生体材料（バイオコンポジット）が近年導入されており、この場合、生体吸収性および生体適合性ポリマーが、生体吸収性、生体適合性ガラス繊維により強化されている。これらの材料は、改善された機械的特性を達成することができる。これらの材料はまた、ポリマーを強化用繊維に結合させるための相溶化剤を含む。そのような材料の例は下記２つの特許出願において記載されており、それらは、本明細書で完全に明記されているかのように、参照により本明細書に完全に含まれる：
１．Ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ｕｓｅ（ＷＯ２０１０１２２０９８号）
２．Ｒｅｓｏｒｂａｂｌｅ  ａｎｄ  ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  ｆｉｂｅｒ  ｇｌａｓｓ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ｕｓｅｓ
（ＷＯ２０１０１２２０１９号）
これらの材料はさらに、下記を含むこれらの特許と関連する刊行物において記載され、特徴付けられている
１．Ｌｅｈｔｏｎｅｎ  ＴＪ  ｅｔ  ａｌ．  Ａｃｔａ  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｉａ  ９  （２０１３）  ４８６８−４８７７
２．Ｌｅｈｔｏｎｅｎ  ＴＪ  ｅｔ  ａｌ．  Ｊ  Ｍｅｃｈ  Ｂｅｈａｖｉｏｒ  ＢｉｏＭｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ．  ２０  （２０１３）  ３７６−３８６
【０００４】
背景技術において記載されるこのクラスの材料の開発は材料の組成に焦点が合わせられてきた：生体吸収性ポリマー、強化用鉱物繊維、相溶化剤、およびそれらの間の組み合わせ。これらの組成物は、生体吸収性ポリマー単独で前に達成された機械的特性より優れた機械的特性を達成することができることが証明されている。
【０００５】
しかしながら、材料組成物は、医療用インプラントの機械的特性にも影響する可能性のある１つのパラメータであるが、複合材料に関して言えば、材料組成物はそれ自体では、インプラントがその所望の生体力学機能を達成するのに十分な機械的特性を保証しない。実のところ、同一組成物および同一形状を有する強化複合医療用インプラントは大きく異なる機械的特性を有し得る。さらに、同じインプラント内であっても、機械的特性は、異なる機械軸間、および、異なる型の機械強度測定間で大きく変動する可能性がある。
【発明の概要】
【０００６】
背景技術は、１つ以上の望ましい機械特性を有するバイオコンポジット材料を教示または示唆していない。背景技術はまた、所望の生体力学機能を達成することができるような材料を教示または示唆していない。
【０００７】
「バイオコンポジット材料」により、生物学的に適合可能または好適である、および／または、生体組織と接触させることができる、および／または、生物学的材料中に埋め込むことができる、および／または、そのような埋め込み後に分解、再吸収または吸収する複合材料が意味される。
【０００８】
「生体適合性」により、生物学的に適合可能または好適である、および／または生体組織と接触させることができる、および／または、生物学的材料中に埋め込むことができる材料が意味される。
【０００９】
「表面処理された」バイオコンポジット材料により、少なくとも１つの表面層、任意で複数の表面層を特徴とする材料が意味される。
【００１０】
本発明は、少なくともいくつかの実施形態において、背景技術の欠点を克服する表面処理されたバイオコンポジット材料に関する。少なくともいくつかの実施形態によれば、そのような表面処理された生体吸収性材料で構成された新規構造、整列、配向および形態を組み込む医療用インプラントが提供される。
【００１１】
表面処理された生体吸収性材料は、本体組成物、および、本明細書で「表面」としても記載される表面層を特徴とする生物医学インプラントとして実行される。本体組成物は、好ましくは鉱物およびポリマーの組み合わせを特徴とするが、表面は任意で、インプラント本体とは異なる組成物を特徴とする。表面は、任意で、少なくとも１つの外面層および少なくとも１つの内面層を含む複数の表面層を含むことができる。
【００１２】
任意で、１０−７０％ｗ／ｗの本体組成物は鉱物材料を含む。また、任意で、３０−５５％ｗ／ｗの本体組成物は鉱物材料を含む。また、任意で、４５−５５％ｗ／ｗの本体組成物は鉱物材料を含む。
【００１３】
任意で、ポリマーはＰＬＤＬＡを含む。また、任意で、前記本体組成物の鉱物材料は下記要素の範囲を含み、全てｍｏｌ％である：Ｎａ２Ｏ：１１．０−１９．０、ＣａＯ：９．０−１４．０、ＭｇＯ：１．５−８．０、Ｂ２Ｏ３：０．５−３．０、Ａｌ２Ｏ３：０−０．８、Ｐ２Ｏ３：０．１−０．８、ＳｉＯ２：６７−７３。任意で、前記本体組成物の鉱物材料は下記要素の範囲を含み、全てｍｏｌ％である：Ｎａ２Ｏ：１２．０−１３．０ｍｏｌ％、ＣａＯ：９．０−１０．０ｍｏｌ％、ＭｇＯ：７．０−８．０ｍｏｌ％Ｂ２Ｏ３：１．４−２．０ｍｏｌ％、Ｐ２Ｏ３：０．５−０．８ｍｏｌ％，ＳｉＯ２：６８−７０ｍｏｌ％。任意で、前記本体組成物の鉱物材料は下記要素の範囲を含み、全てｍｏｌ％である：Ｎａ２Ｏ：１１．０−１９．０、ＣａＯ：８．０−１４．０、ＭｇＯ：２−８．０、Ｂ２Ｏ３：１−３．０、Ａｌ２Ｏ３：０−０．５、Ｐ２Ｏ３：１−２、ＳｉＯ２：６６−７０％ｍｏｌ％。
【００１４】
表面層は、任意で、本体組成物とは異なる組成物を有する表面エリアの様々な異なる部分を用いて実行され得る。例えば、制限はされないが、任意で、表面のエリアの１０％超は本体とは異なる組成物を有する。任意で表面積の３０％超は本体とは異なる組成物を有する。任意で表面積の５０％超は本体とは異なる組成物を有する。
【００１５】
任意で本体は、鉱物およびポリマーの散在組成物を含む。
【００１６】
任意で、表面層は様々な厚さを有することができ、その様々な非限定的な例が本明細書で与えられる。例えば、任意で、表面層は１００ミクロン深さまでの外層として規定される。任意で前記外層は５０ミクロン深さまでである。任意で前記外層は２０ミクロン深さまでである。任意で前記外層は５ミクロン深さまでである。任意で表面層は、均一なポリマーまたは内部組成物とは異なるバイオコンポジット組成物である。
【００１７】
表面層はまた、任意で、様々な濃度の様々な材料を特徴とすることができる。例えば、任意で、５ミクロンまでの表面層は増加したホスフェート濃度を含む。任意で前記外層は、１０％ｗ／ｗ超までのホスフェートの前記増加を特徴とする。任意で、外層は、本体組成物の５倍超までのカルシウムの増加を含む。任意で、カルシウムの前記増加は、本体組成物の１０倍超である。任意で、カルシウムの前記増加は本体組成物の１５倍超である。
【００１８】
様々な表面層構造もまた、任意で可能である。例えば、任意で前記表面層は、複数の別々の区別された層を含み、各々が異なる組成物を含む。
【００１９】
任意で、表面層は、少なくとも内層および外層を含み、外層は３ミクロンまでであり、５％ｗ／ｗ超までのホスフェートの増加を特徴とし、内層は２０ミクロンまでであり、ホスフェートを特徴としない。
【００２０】
任意で表面層の処理された部分は、未処理表面の５倍超だけ粗さ増加を有する。任意で表面層の処理された部分は未処理表面の１０倍超だけ粗さ増加を有する。任意で処理された表面エリアは、１５％超だけ表面積を増加させる。任意で、処理された表面エリアは、５０％超だけ表面積を増加させる。任意で、表面は、異なる鉱物組成物を有する。
【００２１】
本体組成物はまた、任意で、様々な量の鉱物および他の材料成分を特徴とすることができる。例えば、任意で、本体組成物は２０％ｗ／ｗ超の鉱物を含む。任意で、本体組成物は４０％ｗ／ｗ超の鉱物を含む。
【００２２】
任意で前記インプラントはカニューレ式であり、前記表面層は内面層および外面層を含み、内面層組成物は、外面層組成物とは異なる。
【００２３】
任意で、前記インプラントはカニューレ式であり、前記表面層は内面層および外面層を含み、内面層組成物は外面層組成物と同じである。
【００２４】
任意で、前記インプラントの表面は、内部組成物を部分的に曝露させるように処理される。
【００２５】
任意で表面最大粗さは、２ミクロン超である。
【００２６】
任意で表面最大粗さは、３ミクロン超である。
【００２７】
任意で、前記本体組成物は８％ｗ／ｗ超のシリカを含むが、前記表面組成物は４％ｗ／ｗ未満のシリカを含む。
【００２８】
任意で、インプラントは複数の穴を含む。任意で前記穴は、インプラントの前記表面とは異なる内面を含む。任意で前記内面は異なる組成物を含む。任意で、前記穴は、インプラントの前記表面の組成物を含む内面を含む。
【００２９】
任意で、本体組成物は、複数の強化用繊維として実行され得、これもまた、本明細書で記載される。
【００３０】
これらの医療用インプラントは、特有の機械的特性を有する。それらは、これらのインプラントが、現在のところ入手可能な生体吸収性ポリマーインプラントのものより著しく優れた機械的特性を有することができるという点で、大きな臨床的有用性を有する。「機械的特性」という用語は、本明細書では、任意で、弾性率、引張弾性率、圧縮係数、剛性率、曲げモーメント、慣性モーメント、曲げ強さ、ねじり強さ、剪断強度、衝撃強度、圧縮強度および／または引張強さの１つ以上を含み得る。
【００３１】
任意で、例えば、インプラント特性、インプラント構造またはインプラント表面処理のいずれか、または、その任意の観点の任意の組み合わせに関して、本明細書で記載される実施形態または従属実施形態のいずれも組み合わせることができる。
【００３２】
排他的なリストまたは単一仮説により制限されることは望まないが、本明細書で記載されるバイオコンポジットインプラントは、これを受けた被検体の身体により吸収可能であり、よって、インプラントは、埋め込み後体内で分解すると予想されるという点で、金属または他の永久インプラント（非吸収性ポリマーおよび強化ポリマーまたは複合インプラントを含む）を超える著しい利益を表す。再び、排他的なリストまたは単一仮説により制限されることは望まないが、それらはまた、従来の吸収性インプラントを超える著しい利益を表す。というのも、それらは、非強化吸収性ポリマーインプラントよりも、少なくとも１つの機械軸において強く、堅いからである。実のところ、これらの強化複合ポリマー材料は皮質骨の強度および剛度に到達することすら可能であり、これらを、荷重負荷整形外科的インプラント用途における使用のための第１の吸収性材料としている。
【００３３】
基本的レベルでは、強化バイオコンポジットインプラントと金属、プラスチック、および他の伝統的な医療用インプラント材料製の以前のインプラントの間には大きな違いがある。伝統的な医療用インプラント材料は等方性であり、そのため、それらの機械的特性は、全ての軸において同一である。これによりインプラント設計が簡単になる。というのも、インプラントの機械強度は、インプラントの形状および材料の固有の材料特性だけに基づいて決定されるからである。排他的なリストまたは単一仮説により制限されることは望まないが、強化バイオコンポジットインプラントについては、バイオコンポジット（すなわち、アモルファスまたは非整列形態のバイオコンポジット）の固有の材料特性は、実際にはかなり低く、ポリマー単独の機械的特性に近似する可能性がある。そのようなものとして、これらのバイオコンポジット材料から構築されたインプラントについてのインプラント形状は、本質的には、機械的に強い、または堅いインプラントを決定しない。
【００３４】
しかしながら、少なくともいくつかの実施形態における本発明の医療用インプラントは、以前のバイオコンポジットインプラントを含む以前の生体吸収性インプラントの機械的特性を、１つ以上の機械軸において、および、１つ以上の機械的パラメータにおいて、超えることができる。好ましくは、これらのインプラントは、これらの特性が生体力学的に必要とされる軸において、インプラント荷重負荷強度および剛度を提供するために、強化用繊維がインプラント内で整列される構造および形態を特徴とする。よって、インプラント全体またはインプラントのセグメントのいずれかは異方性である（すなわち、それらは、異なる軸において異なる機械的特性を有する）。これらの異方性インプラントを用いると、インプラント機械設計は、各部分の形状のみに頼ることができない。むしろ、インプラント内の強化用繊維の特定的な整列および得られる異方性機械的プロファイルがインプラントの生体力学機能の決定において重要なパラメータとなる。
【００３５】
異方性医療用インプラントに関連する機械的考察の他に、これらの強化バイオコンポジット材料を使用する医療用インプラントは、これらの複合材料からの部分の作製と関連する制限のために、既存のインプラント設計に従って設計することができないという点で、追加の制限が存在する。
【００３６】
例えば、金属インプラントまたは永久ポリマーインプラントは、機械加工により作製することができる。繊維強化永久ポリマーインプラントでさえ、機械的特性に悪影響を及ぼさずに機械加工することができる。しかしながら、吸収性、強化複合材料インプラントは下層の材料への損傷を引き起こさずに機械加工することができない。というのも、機械加工は強化用繊維をポリマーから曝露させ、よって、これにより、それらが埋め込み後、体液に直接曝露されるとすぐに、それらの強度が直ちに低下するからである。
【００３７】
一方、純粋ポリマーまたは超短（＜４ｍｍ）繊維強化ポリマーインプラントは、単純（ｓｔｒａｉｇｈｔｆｏｒｗａｒｄ）射出成形プロセスを用いて製造することができる。しかしながら、これらの材料の射出成形では、十分強いインプラントが得られない。そのため、前に記載された強化生体吸収性複合材料の優れた機械的特性から利益を得ることができるインプラントを設計および作製するためには、特殊な設計および作製方法が必要とされる。
【００３８】
「生分解性」という用語は、本明細書ではまた、体内で、分解性、再吸収性または吸収性である材料を示す。
【００３９】
「荷重負荷」という用語は任意でまた、部分的荷重負荷を含む。様々な実施形態によれば、装置（インプラント）の荷重負荷特質は、任意で、２００ＭＰａを超える、好ましくは３００ＭＰａを超える、より好ましくは４００ＭＰａ、５００ＭＰａを超える、最も好ましくは６００ＭＰａを超えるまたはその間の任意の整数値の曲げ強度を含むことができる。
【００４０】
本明細書で記載されるバイオコンポジット整形外科的インプラントは、鉱物組成物と生体吸収性ポリマーの複合物を特徴とする。任意で、インプラントの表面の大部分または全体は、生体吸収性ポリマーで構成される。これは、バイオコンポジットの下層組成物またはインプラントを作製するために使用される作製方法（例えば、射出または圧縮成形）から得られ得る。しかしながら、骨のインプラントの鉱物組成物成分への付着および取り込みは、一般に骨のポリマーへの付着よりも良好である。これは、ポリマー成分と比較した鉱物成分の相対的な親水性、ポリマー成分と比較した鉱物成分の増加した多孔度、または付加的因子を含む１つ以上の因子のためである可能性がある。
【００４１】
そのため、骨のバイオコンポジットインプラントへの付着を改善するために、本発明の少なくともいくつかの実施形態によれば、鉱物成分で構成されるインプラント表面のパーセンテージが最大化されるようなインプラントが提供される。任意で、かつ、好ましくは、そのような最大化は、粗さまたは多孔性をバイオコンポジットインプラントの表面に導入することにより実行され、さらに、バイオコンポジットインプラントへの骨付着が改善される。
【００４２】
そのような最大化は任意で、本明細書で記載されるそのようなインプラントだけでなく、鉱物組成物および生体吸収性ポリマーの組み合わせを特徴とする任意のバイオコンポジットインプラントを用いて実行することができることに注意すべきである。
【００４３】
少なくともいくつかの実施形態によれば、インプラントの表面からのポリマー材料の精密アブレーションの方法、およびそのようなアブレーションされた表面を有するインプラントが提供される。これが起こる深さは好ましくは制御される。また、好ましくは、表面ポリマーのみが除去されるように、繊維の構造は保存される。好ましくは少量の深さ変動および正方形エリア変動が存在する。
【００４４】
アブレーションは任意で、任意の好適な方法、例えば、限定はされないが、浸食法、例えば、機械的ブラッシング、切断もしくはチッピング、および／または照射もしくはレーザーアブレーションにより達成することができる。好ましくはアブレーションは、照射もしくはレーザーアブレーションにより達成される。
【００４５】
ポリマー材料は、インプラントの表面から、鉱物繊維を損傷せずに、かつ、それらを圧縮せずに、アブレーションされ、そのため、それらは構造を無傷で保持し、ボロボロにならない。繊維直径の観点から、好ましくは、繊維直径は、２−４０ミクロン、より好ましくは４−２０ミクロン繊維直径の範囲である。
【００４６】
好ましくは、ポリマー表面は、制御された程度までアブレーションされ、そのため、前記繊維の構造は、ポリマー表面のアブレーションで維持される。また、好ましくは繊維構造は維持され、表面繊維の少なくとも５０、６５、８０、８５、９０、９５％がそれらの幾何学的構造を保持し、または、アブレーションされず、または、繊維の一部が除去されない。例えば、任意で、ポリマー表面の深さは、１−１００ミクロン、５−５０ミクロン、または１０−３０ミクロンの範囲にある。任意で、繊維直径は、２−４０ミクロン、より好ましくは４−２０ミクロン繊維直径の範囲にある。
【００４７】
好ましくは、ポリマー表面は医療用インプラントの異なる断面にわたって変動する。任意でポリマー表面の深さは、インプラントの１つの断面では１−５０ミクロンの範囲にあり、別の断面では５０ミクロンを超える。
【００４８】
また、任意で、ポリマー表面の深さは、インプラントの１つの断面では５−５０ミクロンの範囲にあり、別の断面では１００ミクロンを超える。
【００４９】
好ましくはポリマー表面の深さは１００ミクロン、９０、８０、７０、６０、５０、４０、３０、２０またはその間の何か以下である。
【００５０】
様々な実施形態では、医療用インプラントの外面の異なる量が、アブレーションにより、表面処理され得る。例えば、医療用インプラント外面の１０−７０％が、アブレーションにより、表面処理され得る。任意で、医療用インプラント外面の３０−５５％が表面処理される。また、任意で、医療用インプラント外面の１５−４０％が表面処理される。
【００５１】
様々な実施形態は、インプラントの外面から測定される、アブレーションの異なる深さを特徴とすることができる。例えば、アブレーションの深さは、任意で、外面から、１〜１２０ミクロンの範囲である。任意で、アブレーションの深さは、５〜７０ミクロンの範囲である。また、任意で、アブレーションの深さは、５〜４０ミクロンの範囲である。
【００５２】
インプラントの様々な例示的な実行では、繊維は層内に配列される。任意で、アブレーションの深さは、繊維の最上層中へ１〜５０ミクロンの範囲である。好ましくは、アブレーションの深さは、３〜２０ミクロンの範囲である。
【００５３】
アブレーション深さは、インプラント壁厚および／または全体のインプラント厚さに関して考えることができる。例えば、アブレーション深さは、インプラント壁厚またはインプラント全厚の０．１％〜１０％の範囲にあってもよい。任意で、アブレーションの深さは、０．５％〜２．５％の範囲である。
【００５４】
任意で、外面の処理エリアの形状は、長方形、正方形、円形、円弧状、ひし形、平行四辺形、三角形または、前記形状の任意の組み合わせからなる群より選択される。
【００５５】
任意で、外面の処理エリアの形状は特定幅の線形状を含み、前記表面処理された線幅は１００ミクロンまでである。例えば、任意で、線形状は連続実線、破線、点線、円周線、傾斜線（５〜８５°の任意の角度）、らせん線（５〜８５°のらせん角度）の１つ以上を含む。好ましくは、幅は、５ミクロン〜１００の範囲にある。任意で、表面処理された線幅は、１０ミクロン〜７０ミクロンの範囲にある。好ましくは、表面処理された線幅は、２０ミクロン〜４０ミクロンの範囲にある。
【００５６】
様々な実施形態によれば、繊維は、インプラント内で異なる配向を有し得る。例えば、任意で、表面処理は、異なる配向の繊維を外面上で曝露させる。任意で曝露繊維配向は医療用インプラント体軸に平行である。また、任意で、曝露繊維配向はインプラント体軸に対して、５°−８５°である。好ましくは、曝露繊維配向は、インプラント体軸に対して、１５°−６５°である。より好ましくは、曝露繊維配向はインプラント体軸に対して、３０°−６０°である。
【００５７】
任意で、曝露繊維は、処理表面上で１を超える方向を有する。これらの異なる方向は、例えば、異なる繊維方向を有する隣接エリア間の角度に従い、実現され得る。任意で、繊維方向の１つのエリアと異なる繊維方向を有するその隣接エリアの間の角度は０°−９０°である。また、任意で、繊維方向の１つのエリアと異なる繊維方向を有するその隣接エリアの間の角度は２５°−７５°である。任意で、断面繊維曝露は繊維軸に対して９０°である。任意で、断面繊維曝露は繊維軸に対して１５°−６５°である。任意で、断面繊維曝露は１を超える繊維方向を含む。
【００５８】
表面最大粗さはまた、アブレーションにより制御することができる。表面最大粗さの制御は、排他的なリストにより制限されることは望まないが、組織のより良好な内殖、組織へのより良好な粘着性などの利益をもたらすことができる。任意で表面最大粗さは１−１０ミクロンを超える。好ましくは表面最大粗さは３−８ミクロンを超える。また、好ましくは、表面最大粗さは４−６ミクロンを超える。
【００５９】
アブレーション後、様々な得られた表面形状が、曝露繊維に関して起こり得る。例えば、表面は曝露繊維だけであってもよい。曝露繊維は、アブレーションされた表面の２０−８０％を占めてもよい。任意で、曝露繊維は、アブレーションされた表面の３５−６５％を占める。任意で、曝露繊維は、アブレーションされた表面の５１−７０％を占める。
【００６０】
アブレーション後、様々な表面形状にはまた、異なる外形が提供され得る。例えば、任意でアブレーション後、得られた表面形状は段階形状とされる。
【００６１】
任意で、インプラントは、複数のリブまたはスレッドを含むことができ、前記ポリマー表面は、リブ／スレッド上での前記ポリマー表面厚さと比べて、インプラント本体上でより厚くなる。例えば、リブ／スレッドは処理されてもよく、一方、インプラントの残りは未処理であり、またはその逆である。
【００６２】
別に規定されない限り、本明細書で使用される全ての技術および科学用語は、この発明が属する分野の当業者により普通に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で提供される材料、方法、および実施例は、例示にすぎず、制限することを意図しない。
【００６３】
本発明について、ほんの一例として、添付の図面を参照して、本明細書で記載する。以下、詳細について、特に図面に関連して、示される事項は例示であり、本発明の好ましい実施形態の説明的記載目的のためだけのものであり、本発明の原理および概念的見地の最も有用で、容易に理解される説明であると考えられるものを提供するために提示されることが強調される。この関連で、本発明の基本的理解に必要なものより詳細に、本発明の構造的詳細を示す試みはされておらず、記載は図面を用いてなされ、本発明のいくつかの形態が、実際にはどのように具体化され得るかが当業者に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】モールドから出てきた時（Ａ）および表面処理後（Ｂ）の、インプラントの表面を表す、ＳＥＭにより撮像された表面テクスチャを示す。表面粗さは増加し、小さなｎｍ（ナノメートル）およびミクロン穴が処理のために観察することができ、それらは細胞内殖および分解を促進する。
【図２】モールドから出てきた時（Ａ）および表面処理後（Ｂ）の、インプラントの表面を表す、ＳＥＭにより撮像された表面テクスチャを示す。表面粗さは増加する。画像は異なる倍率で撮られた。
【図３】処理前（Ａ）および表面処理後（Ｂ）に、ＳＥＭにより撮像された、部分的に曝露されたインプラント鉱物繊維を示す。繊維曝露は表面処理のために増加した。
【図４】モールドから出てきた時（Ａ）および表面処理後（Ｂ）の、インプラントの表面を表す、ＳＥＭにより撮像された表面テクスチャを示す。表面粗さは増加し、約２００ミクロンの穴が処理のために観察することができ、それらは細胞内殖および分解を促進する。
【図５】インプラント外面層の代表的な測定結果、この場合、１７．６±６．８ミクロンを示す、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（ＦＥＩ  Ｑｕａｎｔａ  ＦＥＧ  ２５０，オランダ）により撮像された表面断面を示す。参照番号：１０１、１０７、１１３、１１９は繊維を表し、１０３、１０９、１１１、１１５はポリマー縁を表し、１０５は、縁部から最接近繊維までの測定値を表す。
【図６Ａ−Ｂ】モールドから出てきた時（Ａ）および表面処理後（Ｂ）の、インプラントの表面を表す、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（ＦＥＩ  Ｑｕａｎｔａ  ＦＥＧ  ２５０，オランダ）により撮像された表面テクスチャを示す。表面粗さが増加し、小さなｎｍおよびミクロン穴が処理のために観察することができ、それらは細胞内殖および分解を促進する。
【図７Ａ−Ｂ】（Ａ）約１ミクロンの特徴を作製する処理後のインプラントの表面、および、（Ｂ）内部材料とは異なる組成物を有する４５ミクロン表面層の代表的な寸法を示す、ＦＩＢにより切断作製された断面を表す、集束イオンビームセットアップ（ＦＩＢ）（Ｈｅｌｉｏｓ  ６００，  ＦＥＩ）による画像を示す。表面は、この場合、約２．５ミクロンの厚い外層の組み合わせを含み、粗さは増加し、小さなｎｍおよびミクロン穴が処理のために観察することができ、これらが最初の細胞付着および約４０ミクロンのポリマーの層を促進する。２つの鉱物繊維の断面もまた画像において観察することができる。
【図８】円周の６０％未満（表面積の６０％未満を表す）は、インプラントの内部組成物とは組成が異なるインプラントを表す、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（ＦＥＩ  Ｑｕａｎｔａ  ＦＥＧ  ２５０，オランダ）により撮像されたインプラント断面を示す。
【図９】繊維束（白色矢印）を部分的に曝露させるＣＮＣ機械加工処理後のインプラントの表面を表す、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（ＦＥＩ  Ｑｕａｎｔａ  ＦＥＧ  ２５０，オランダ）により撮像された表面テクスチャを示す。曝露繊維が処理のために観察することができ、それらは細胞内殖および分解を促進する。
【図１０】連続繊維本体組成物を示す画像を示す。
【図１１】代表的なインプラント断面の概略図を示す。概略図は同じ縮尺ではないが、１つの組成物、７０５で構成されるインプラント本体、表面層（この場合、内面層７０３および外面層７０１の両方を含み、各々が異なる組成物を有する）を含む。
【図１２】層表面の断面図と共に、バイオコンポジット医療用インプラントを示す。
【図１３】層表面の断面図と共に、バイオコンポジット医療用インプラントを示す。
【図１４】未処理対処理表面の上面図と共に、バイオコンポジット医療用インプラントを示す。
【図１５】上面図と共に、バイオコンポジット医療用インプラントを示す；ｘ２００倍率の処理表面断面。
【図１６】バイオコンポジット医療用インプラントを示す；側面図；表面処理位置。
【図１７】バイオコンポジット医療用インプラントを示す；側面図；方向性繊維配向曝露。
【図１８】バイオコンポジット医療用インプラントを示す；側面図；処理表面境界線上での拡大と共に方向性繊維配向曝露。
【図１９】バイオコンポジット医療用インプラントを示す；側面図；同じ表面上での２つの異なる繊維配向。
【図２０】バイオコンポジット医療用インプラントを示す；側面図；同じ表面上での２つの異なる繊維配向。
【図２１】バイオコンポジット医療用インプラントを示す；断面図、繊維軸に垂直。
【図２２】バイオコンポジット医療用インプラントを示す；断面図、繊維軸に対して〜４５°。
【図２３】バイオコンポジット医療用インプラントを示す；断面図、繊維軸に対して〜１０°。
【図２４Ａ−Ｄ】バイオコンポジット医療用インプラントを示す；４つの異なる表面処理法により得られた異なる表面粗さおよび形状。
【図２５】バイオコンポジット医療用インプラントを示す；上面図；異なる表面処理の結果としての異なる外面組成物。
【図２６】六角形リブ付きピンインプラントを示す；側面図および正面図。
【図２７】レーザーアブレーションのためのインプラント位置の正面図を示す。
【図２８】アブレーションされた表面図を示す；アブレーション表面は黒色で示される。
【図２９】アブレーションされた六角形面上のレーザー焦点ライン位置を示す。
【図３０】ウェハ除去前の六角形リブ付きピンインプラントを示す；側面図および正面図。
【図３１】ウェハ除去後の六角形リブ付きピンインプラントを示す；側面図および正面図。
【図３２】レーザー繊維断面曝露のためのインプラント位置の側面図を示す。
【図３３】アブレーションされた表面の図を示す；アブレーション表面は黒色で示される。
【図３４】アブレーションされた六角形面上のレーザー焦点ライン位置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
本発明の少なくともいくつかの実施形態による医療用インプラントは、荷重負荷整形外科的インプラント用途に好適であり、１つ以上の生体吸収性材料を含み、この場合、持続した機械強度および剛度が適正なインプラント機能に重要である。
【００６６】
本発明の少なくともいくつかの実施形態によれば、強化生体吸収性複合材料から作られた、骨固定のためのものなどの、整形外科的インプラントが提供される。特定的には、少なくともいくつかの実施形態によるインプラントは、強化生体吸収性複合材料を用いてのみ達成することができる、または、特定的に、これらの型の材料、任意で、単一インプラントにおける両方の組み合わせで構成されるインプラントに有利である特性、特徴、または性質を取り入れる。
【００６７】
表面および本体組成物
少なくともいくつかの実施形態によれば、強化バイオコンポジット医療用インプラントは、内部組成物領域、または「本体」、および、インプラントの一部または全ての表面層を含む領域として規定される表面領域から構成される。
【００６８】
表面領域は、最外（外部）表面領域および最内（内部）表面領域にさらに分解することができ、その各々は異なる特性を有し得る。
【００６９】
表面領域は、インプラントの全表面を被覆することができるが、インプラントの表面のあるパーセンテージのみを被覆することもでき、残りの表面は内部組成物領域と同じ特性を有する。好ましくは、表面領域は、インプラントの全表面の少なくとも大部分を被覆する。
【００７０】
任意で、インプラントの内側に１つ以上のカニューレまたはねじ穴空隙が存在してもよく、これは、インプラント表面の計算に含まれても、含まれなくてもよい。
【００７１】
表面領域は、０．１−２００ミクロン、好ましくは１−１００ミクロン、より好ましくは２−７５ミクロン、最も好ましくは５−５０ミクロンの範囲の平均深さの層として規定することができる。
【００７２】
最外表面領域は、０．１−１００ミクロン、好ましくは０．５−５０ミクロン、より好ましくは１−２５ミクロン、最も好ましくは１−１０ミクロンの範囲の平均深さを有する表面領域の外層として規定することができる。
【００７３】
１つの実施形態では、インプラントは鉱物繊維−強化バイオコンポジットインプラントであり、内部組成物領域と比べて、全表面領域または最外表面領域のいずれかで、より少ない強化用繊維が存在する。好ましくは、表面領域内での繊維対ポリマー重量組成比は内部組成物領域内の繊維対ポリマー重量比の５０％未満である。より好ましくは３０％未満、最も好ましくは１０％未満である。任意で、表面領域または最外表面領域内では繊維は存在しない。
【００７４】
１つの実施形態では、最外表面領域は粗さおよび／または多孔度を増加させるように改変されている。
【００７５】
任意で粗さは、最外表面領域の深さ以下の高さを有するインプラントの表面上の突起、突出または隆起の存在により規定される。好ましくは、そのような突起、突出または隆起は、平均して、５ミクロン未満の直径である。より好ましくは、３ミクロン未満、２ミクロン未満、１ミクロン未満の平均直径である。任意で、そのような突起、突出または隆起は最外表面エリアに存在するが、最内表面エリアには存在しない。
【００７６】
任意で粗さはナノメートル（ｎｍ）で表されるＲａ量により規定される。好ましくは、改変最外表面エリアにおける粗さは１００ｎｍ超、より好ましくは２００ｎｍ超、最も好ましくは３００ｎｍ超である。好ましくは、未改変表面エリアにおける粗さは１００ｎｍ未満である。
【００７７】
任意で、多孔度は、全表面領域または最外表面層内の全層細孔（穴）として規定される。好ましくは、インプラントは鉱物繊維−強化インプラントであり、表面層内の多孔性は、鉱物繊維を曝露させる。
【００７８】
任意で、表面領域は、内部組成物領域よりも低い鉱物含量を有する。
【００７９】
任意で、内部組成物領域は下記を有する：
１−１０％、好ましくは２−８％、より好ましくは３−６％のナトリウム（Ｎａ）重量組成。
０．４−１．５％、好ましくは０．４−１．２％、より好ましくは０．８−１．２％のマグネシウム（Ｍｇ）重量組成。
１−２０％、好ましくは５−１５％、より好ましくは９−１３％のシリカ（Ｓｉ）重量組成。
３％未満、好ましくは１％未満のリン（Ｐ）重量組成。
１−２０％、好ましくは１−１０％、好ましくは１−３％のカルシウム（Ｃａ）重量組成。
【００８０】
任意で、最内表面領域は内部組成物領域より低い鉱物含量を有する。
【００８１】
任意で、最内表面領域は下記を有する：
１．９％未満、好ましくは１．５％未満のナトリウム（Ｎａ）重量組成。好ましくは、最内表面領域のナトリウム重量組成は内部組成物のナトリウム重量組成より５０％少なく、より好ましくは３０％少ない。
【００８２】
０．３％未満、好ましくは０．２％未満のマグネシウム（Ｍｇ）重量組成。好ましくは、最内表面領域のマグネシウム重量組成は内部組成物のマグネシウム重量組成より５０％少なく、より好ましくは３０％少ない。
【００８３】
６％未満、好ましくは４％未満のシリカ（Ｓｉ）重量組成。好ましくは、最内表面領域のシリカ重量組成は、内部組成物のシリカ重量組成より５０％少なく、より好ましくは３０％少ない。
【００８４】
３％未満、好ましくは１％未満のリン（Ｐ）重量組成。
【００８５】
１％未満、好ましくは０．５％未満のカルシウム（Ｃａ）重量組成。好ましくは、最内表面領域のカルシウム重量組成は、内部組成物のカルシウム重量組成より５０％少なく、より好ましくは３０％少ない。
【００８６】
任意で、最外表面領域は、最内表面領域より高い鉱物含量を有する。
【００８７】
任意で、最外表面領域は下記を有する：
１．９％未満、好ましくは１．５％未満のナトリウム（Ｎａ）重量組成。
【００８８】
１％未満、好ましくは０．５％未満のマグネシウム（Ｍｇ）重量組成。好ましくは、最外表面領域のマグネシウム重量組成は、最内表面領域のマグネシウム重量組成より大きい。
【００８９】
６％未満、好ましくは４％未満のシリカ（Ｓｉ）重量組成。好ましくは、最外表面領域のシリカ重量組成は、内部組成物のシリカ重量組成より５０％少なく、より好ましくは３０％少ない。
【００９０】
１−１５％、好ましくは３−１３％の範囲のリン（Ｐ）重量組成。好ましくは、最外表面領域のリン重量組成は、最内層のリン重量組成より、または内部組成物より、または両方より少なくとも５０％大きく；より好ましくは少なくとも７０％大きく、最も好ましくは少なくとも９０％大きい。
【００９１】
１５−５０％、好ましくは１５−３０％の範囲のカルシウム（Ｃａ）重量組成。好ましくは、最外表面領域のカルシウム重量組成は、最内層のカルシウム重量組成より少なくとも１００％大きく、より好ましくは少なくとも５００％大きく、最も好ましくは少なくとも１０００％大きい。
【００９２】
改変された表面エリアを有するバイオコンポジットインプラント
少なくともいくつかの実施形態によれば、改変された表面を有するバイオコンポジット医療用インプラントが提供され、この場合、インプラントの最外表面層は、生体吸収性ポリマーの大部分で構成されるが、表面は、インプラントの表面が、インプラントの最外表面層と比べて、増加した量の鉱物組成物が曝露されるような粗さ、テクスチャ、または多孔性を含むように改変されている。
【００９３】
本明細書で使用される最外表面層は、インプラントの最外１−１００μｍを規定することができる。好ましくはインプラントの最外１−２０μｍ、より好ましくは最外１−１０、最も好ましくは外側１−５である。
【００９４】
曝露された鉱物組成物は、バイオコンポジット組成物の一部である鉱物組成物を含み得る。鉱物組成物は、任意で、または加えて、ヒドロキシアパタイト、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム、リン酸二カルシウム、リン酸三カルシウムなどの別の鉱物を含み得る。
【００９５】
表面の粗さまたはテクスチャは、インプラントの最外１−１００μｍの深さまでのインプラントの内部組成物の曝露を含み得る。好ましくはインプラントの最外１−２０μｍ、より好ましくは最外１−１０、最も好ましくは外側１−５ミクロン。
【００９６】
好ましくは、インプラントの最外層は、少なくとも３０％のポリマー、より好ましくは少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも７０％、最も好ましくは少なくとも８０％を含む。
【００９７】
バイオコンポジットの組成物は、少なくとも２０％、好ましくは少なくとも３０％、より好ましくは少なくとも４０％、最も好ましくは少なくとも５０％の鉱物組成物で構成される。
【００９８】
好ましくは、インプラントの最外層の組成物は、インプラントの全体組成よりも大きなパーセンテージのポリマーを含む。好ましくは、少なくとも１０％、２０％、３０％、５０％多い。
【００９９】
任意で、インプラントの改変された表面はポリマー表面内に細孔を含む。平均細孔直径は、好ましくは１−５００μｍの範囲、より好ましくは１０−３００μｍの範囲、より好ましくは５０−２５０μｍの範囲にある。
【０１００】
好ましくは、表面は、グリットブラスチングを用いた表面処理により改変される。
【０１０１】
好ましくはグリットは、生体適合性材料で構成される。
【０１０２】
好ましくはグリットは、ヒドロキシアパタイト、リン酸カルシウム、硫酸カルシウム、リン酸二カルシウム、およびリン酸三カルシウムの組み合わせで構成される。
【０１０３】
好ましくはグリットは、１０−５００μｍの範囲の平均直径を有する。より好ましくは２０−１２０μｍの範囲。
【０１０４】
生体吸収性ポリマー
本発明の好ましい実施形態では、生分解性複合物は生体吸収性ポリマーを含む。
【０１０５】
本明細書で記載される医療用インプラントは、任意の生分解性ポリマーから作ることができる。生分解性ポリマーはホモポリマーまたはコポリマーとすることができ、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー、またはグラフトコポリマーが含まれる。生分解性ポリマーは、直鎖ポリマー、分枝ポリマー、またはデンドリマーとすることができる。生分解性ポリマーは天然または合成起源とすることができる。好適な生分解性ポリマーの例としては、下記から作られたものなどのポリマーが挙げられるが、それらに限定されない：ラクチド、グリコリド、カプロラクトン、バレロラクトン、カーボネート（例えば、トリメチレンカーボネート、テトラメチレンカーボネート、など）、ジオキサノン（例えば、１，４−ジオキサノン）、δ−バレロラクトン、１，ジオキセパノン（例えば、１，４−ジオキセパン−２−オンおよび１，５−ジオキセパン−２−オン）、エチレングリコール、エチレンオキシド、エステルアミド、γ−ヒドロキシバレレート、β−ヒドロキシプロピオネート、α−ヒドロキシ酸、ヒドロキシブテレート、ポリ（オルトエステル）、ヒドロキシアルカノエート、チロシンカーボネート、ポリイミドカーボネート、ポリイミノカーボネート、例えば、ポリ（ビスフェノールＡ−イミノカーボネート）およびポリ（ヒドロキノン−イミノカーボネート）、ポリウレタン、ポリ無水物、ポリマー薬物（例えば、ポリジフルニソル（ｐｏｌｙｄｉｆｌｕｎｉｓｏｌ）、ポリアスピリン、およびタンパク質治療薬（およびコポリマーならびにそれらの組み合わせ。好適な天然生分解性ポリマーとしては、下記から作られたものが挙げられる：コラーゲン、キチン、キトサン、セルロース、ポリ（アミノ酸）、多糖、ヒアルロン酸、ガット、コポリマーならびにそれらの誘導体および組み合わせ。
【０１０６】
本発明によれば、生分解性ポリマーはコポリマーまたはターポリマーであってもよく、例えば、下記である：ポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリ−Ｌ−ラクチド（ＰＬＬＡ）、ポリ−ＤＬ−ラクチド（ＰＤＬＬＡ）；ポリグリコリド（ＰＧＡ）；グリコリドのコポリマー、グリコリド／トリメチレンカーボネートコポリマー（ＰＧＡ／ＴＭＣ）；ＰＬＡの他のコポリマー、例えばラクチド／テトラメチルグリコリドコポリマー、ラクチド／トリメチレンカーボネートコポリマー、ラクチド／ｄ−バレロラクトンコポリマー、ラクチド／ε−カプロラクトンコポリマー、Ｌ−ラクチド／ＤＬ−ラクチドコポリマー、グリコリド／Ｌ−ラクチドコポリマー（ＰＧＡ／ＰＬＬＡ）、ポリラクチド−コ−グリコリド；ＰＬＡのターポリマー、例えばラクチド／グリコリド／トリメチレンカーボネートターポリマー、ラクチド／グリコリド／ε−カプロラクトンターポリマー、ＰＬＡ／ポリエチレンオキシドコポリマー；ポリデプシペプチド；非対称−３，６−置換ポリ−１，４−ジオキサン−２，５−ジオン；ポリヒドロキシアルカノエート；例えば、ポリヒドロキシブチラート（ＰＨＢ）；ＰＨＢ／ｂ−ヒドロキシバレレートコポリマー（ＰＨＢ／ＰＨＶ）；ポリ−ｂ−ヒドロキシプロピオネート（ＰＨＰＡ）；ポリ−ｐ−ジオキサノン（ＰＤＳ）；ポリ−ｄ−バレロラクトン−ポリ−ε−カプララクトン（ｃａｐｒａｌａｃｔｏｎｅ）、ポリ（ε−カプロラクトン−ＤＬ−ラクチド）コポリマー；メチルメタクリレート−Ｎ−ビニルピロリドンコポリマー；ポリエステルアミド；シュウ酸のポリエステル；ポリジヒドロピラン；ポリアルキル−２−シアノアクリレート；ポリウレタン（ＰＵ）；ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）；ポリペプチド；ポリ−ｂ−リンゴ酸（ＰＭＬＡ）：ポリ−ｂ−アルカンビック酸（ａｌｋａｎｂｉｃ  ａｃｉｄ）；ポリカーボネート；ポリオルトエステル；ポリホスフェート；ポリ（エステル無水物）；およびそれらの混合物；ならびに天然ポリマー、例えば、糖；デンプン、セルロースおよびセルロース誘導体、多糖、コラーゲン、キトサン、フィブリン、ヒアルロン酸（ｈｙａｌｙｒｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）、ポリペプチドおよびタンパク質。上記ポリマーのいずれかの混合物およびそれらの様々な形態もまた、使用され得る。
【０１０７】
生分解性複合物は好ましくは、ポリマーマトリクスにおいて具体化され、それは、任意で上記ポリマーのいずれかを含み得る。任意で、かつ、好ましくは、それは、生体吸収性ポリエステル、ＰＬＬＡ（ポリ−Ｌ−ラクチド）、ＰＤＬＬＡ（ポリ−ＤＬ−ラクチド）、ＰＬＤＬＡ、ＰＧＡ（ポリ−グリコール酸）、ＰＬＧＡ（ポリ−ラクチド−グリコール酸）、ＰＣＬ（ポリカプロラクトン）、ＰＬＬＡ−ＰＣＬおよびそれらの組み合わせからなる群より選択されるポリマーを含み得る。ＰＬＬＡが使用される場合、マトリクスは好ましくは、少なくとも３０％のＰＬＬＡ、より好ましくは５０％、最も好ましくは少なくとも７０％のＰＬＬＡを含む。ＰＤＬＡが使用される場合、マトリクスは好ましくは、少なくとも５％のＰＤＬＡ、より好ましくは少なくとも１０％、最も好ましくは少なくとも２０％のＰＤＬＡを含む。
【０１０８】
任意で、ポリマーマトリクスのインヘレント粘度（ＩＶ）（強化用繊維に関係なく）は、０．２−６ｄｌ／ｇの範囲、好ましくは１．０〜３．０ｄｌ／ｇ、より好ましくは１．５〜２．４ｄｌ／ｇの範囲、最も好ましくは１．６〜２．０ｄｌ／ｇの範囲にある。
【０１０９】
インヘレント粘度（ＩＶ）は分子サイズを測定するための粘度測定法である。ＩＶは、細管を通る純粋溶媒のフロー時間に対する狭い細管を通るポリマー溶液のフロー時間に基づく。
【０１１０】
強化バイオコンポジット
本発明の少なくともいくつかの実施形態によれば、医療用インプラントは強化バイオコンポジット（すなわち、前に記載されたポリマーを含み、また、ポリマーの機械強度を増加させるために、一般に繊維形態の強化用フィラーを組み入れる生体吸収性複合物）を含む。誤解を避けるために、「フィラー」および「繊維」という用語は、強化用材料構造を記載するために同じ意味で使用される。
【０１１１】
本発明のより好ましい実施形態では、強化生体吸収性ポリマーは、上記生体吸収性ポリマーのいずれかおよび好ましくは繊維形態の強化用フィラーで構成される強化ポリマー組成物である。強化用フィラーは、有機または無機（すなわち、天然または合成）材料で構成され得る。強化用フィラーは、生分解性ガラスまたはガラス様材料、セラミック、鉱物組成物（任意でヒドロキシアパタイト、リン酸三カルシウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウムの１つ以上を含む）、セルロース材料、ナノダイアモンド、または生体吸収性ポリマーの機械的特性を増加させる当技術分野で知られている任意の他のフィラーであってもよい。フィラーはまた、任意で、生体吸収性ポリマー自体の繊維であってもよい。好ましくは、強化用繊維は、生体吸収性ガラス、セラミック、または鉱物組成物で構成される。
【０１１２】
好ましくは、強化用繊維は、シリカ系鉱物化合物で構成され、そのため、強化用繊維は、バイオガラス繊維複合物とも呼ぶことができる生体吸収型ガラス繊維を含む。
【０１１３】
少なくともいくつかの実施形態によれば、生体吸収型ガラス繊維は、任意で、下記ｍｏｌ％範囲の酸化物組成物を有し得る（ガラス繊維組成物に関するパーセントとして）：
Ｎａ２Ｏ：１１．０−１９．０ｍｏｌ％
ＣａＯ：９．０−１４．０ｍｏｌ．％
ＭｇＯ：１．５−８．０ｍｏｌ．％
Ｂ２Ｏ３：０．５−３．０ｍｏｌ％
Ａｌ２Ｏ３：０−０．８ｍｏｌ％
Ｐ２Ｏ３：０．１−０．８ｍｏｌ％
ＳｉＯ２：６７−７３ｍｏｌ％
が、好ましくは下記ｍｏｌ％範囲である：
Ｎａ２Ｏ：１２．０−１３．０ｍｏｌ％
ＣａＯ：９．０−１０．０ｍｏｌ％
ＭｇＯ：７．０−８．０ｍｏｌ％
Ｂ２Ｏ３：１．４−２．０ｍｏｌ％
Ｐ２Ｏ３：０．５−０．８ｍｏｌ％
ＳｉＯ２：６８−７０ｍｏｌ％
【０１１４】
追加の任意的な生体吸収型ガラス組成物は下記特許出願において記載されており、それらはこれにより、本明細書で完全に明記されているかのように参照により組み込まれる：Ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ａｎｄ  ｉｔｓ  ｕｓｅ（ＷＯ２０１０１２２０９８号）；およびＲｅｓｏｒｂａｂｌｅ  ａｎｄ  ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ  ｆｉｂｒｅ  ｇｌａｓｓ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｔｈｅｉｒ  ｕｓｅｓ（ＷＯ２０１０１２２０１９号）。
【０１１５】
強化用繊維の引張強さは、好ましくは１２００−２８００ＭＰａの範囲、より好ましくは１６００−２４００ＭＰａの範囲、最も好ましくは１８００−２２００ＭＰａの範囲にある。
【０１１６】
強化用繊維の弾性率は、好ましくは３０−１００ＧＰａの範囲、より好ましくは５０−８０ＧＰａの範囲、最も好ましくは６０−７０ＧＰａの範囲にある。
【０１１７】
強化用フィラーは好ましくは、バイオコンポジットの生体吸収性ポリマーマトリクス中に繊維形態で組み入れられる。好ましくは、そのような繊維は連続繊維である。
【０１１８】
好ましくは連続繊維は、繊維の端がインプラントの表面で開いていないように、インプラント内で整列される。
【０１１９】
好ましくは、繊維はインプラント内で均一に分配される。
【０１２０】
特定的には、生体吸収性繊維強化複合物内で、多くの医療用インプラント用途のために必要とされる高い強度および剛度を達成するには、短もしくは長繊維強化ではなく、連続繊維強化の使用が要求される可能性がある。これにより、ポリマーまたは短もしくは長繊維強化ポリマーを含む複合物から作製される医療用インプラントと共に以前に使用されたインプラント構造、アーキテクチャ、設計、および作製技術とは著しく異なることとなる。それらのインプラントは、最も一般的には、射出成形、または時折、３−Ｄ印刷、作製技術を用いて作製される。これらのインプラントの作製には、一般に、インプラント全体の材料の均質性が関与し、すると、完成したインプラントは主に等方性材料で構成される。しかしながら、連続繊維−強化を用いると、繊維は、各繊維または繊維束が、複合材料内のある経路に沿って進むように注意深く整列されなければならず、そのため、それらはインプラント内の特定軸に沿って強化を提供し、そこで最も必要とされる応力抵抗性が提供される。
【０１２１】
本発明は、少なくともいくつかの実施形態において、それらは、持続的に高い、荷重負荷強度および剛度を達成することができるという点で、以前の生体吸収性インプラントから著しく前進した、連続繊維強化生体吸収性複合材料由来のインプラント組成物を提供する。加えて、本発明の多くの実施形態は、低体積の効率的なインプラントを用いて、これらの高い強度レベルをさらに促進する。というのも、インプラントの異方性により、インプラントは、それらの性質が必要とされる（例えば、剛軟度において）軸において高い機械的特性を達成することができるからであり、全ての他の軸において高い機械的特性を均一に提供するには必要とされるであろう追加の体積を必要とすることはない。
【０１２２】
少なくともいくつかの実施形態によれば、複数の複合層を含む医療用インプラントが提供され、前記層は、生分解性ポリマーおよび複数の一方向に整列された連続強化用繊維を含む。任意で、かつ、好ましくは、生分解性ポリマーは生分解性複合物に具体化されている。また、任意で、かつ、好ましくは、繊維は１つ以上の生体吸収性ポリマーを含むポリマーマトリクスに埋め込まれている。
【０１２３】
少なくともいくつかの実施形態によれば、複合層は各々、１つ以上の複合テープで構成され、前記テープは生分解性ポリマーおよび複数の一方向に整列された連続強化用繊維を含む。任意で、かつ、好ましくは、生分解性ポリマーは生分解性複合物に具体化されている。また、任意で、かつ、好ましくは、繊維は１つ以上の生体吸収性ポリマーを含むポリマーマトリクスに埋め込まれている。
【０１２４】
好ましくは、複合テープ層は、ポリマーで予め含浸されている強化用繊維を含む。
【０１２５】
好ましくは、各複合層は０．０５ｍｍ−０．５ｍｍ、より好ましくは０．１５−０．３５ｍｍ、最も好ましくは０．１−０．２５ｍｍの厚さを有する。
【０１２６】
好ましくは、各複合テープは２−３０ｍｍの幅を有し、より好ましくはテープは４−１６ｍｍの幅、最も好ましくは６−１２ｍｍの幅を有する。
【０１２７】
好ましくは、複合テープ内の強化用繊維含量は、複合テープ材料全体に対して２０−７０％の範囲、より好ましくは３０−６０％の範囲、より好ましくは４０−５０％の範囲、最も好ましくは４５−５０％にある。
【０１２８】
任意で、かつ、好ましくは、インプラント内の繊維強化生分解性複合物は１０ＧＰａを超える曲げ弾性率および１００ＭＰａを超える曲げ強度を有する。
【０１２９】
任意で、インプラント内の繊維強化生分解性複合物は２００−１０００ＭＰａ、好ましくは３００−８００ＭＰａの範囲、より好ましくは４００−８００ＭＰａの範囲、最も好ましくは５００−８００ＭＰａの範囲の曲げ強度を有する。
【０１３０】
任意で、インプラント内の繊維強化生分解性複合物は１０−３０ＧＰａ、好ましくは１２−２８ＧＰａの範囲、より好ましくは１６−２８ＧＰａの範囲、最も好ましくは２０−２６ＧＰａの範囲の弾性率を有する。
【０１３１】
任意で、繊維は、長手方向軸に対してある角度で整列され得（すなわち斜めに）、そのため、繊維の長さはインプラントの長さの１００％を超えても良い。任意で、かつ、好ましくは、強化用繊維の大部分は、長手方向軸から、９０°未満、あるいは６０°未満、または任意で４５°未満である角度で整列される。
【０１３２】
好ましくは、インプラントは２−２０の複合テープ層、より好ましくは２−１０の層、最も好ましくは２−６の層を好ましくは含み；各層は異なる方向で整列され得、または、層のいくつかは他の層と同じ方向で整列され得る。
【０１３３】
好ましくは、少なくともいくつかの層内の繊維間最大角度は、各層内の繊維と長手方向軸の間の角度より大きい。例えば、強化用繊維の１つの層は長手方向軸に対して右斜めに整列され得るが、別の層は長手方向軸に対して左斜めに整列され得る。
【０１３４】
任意で、かつ、好ましくは、複合組成物は加えて相溶化剤を含み、それは、例えば、ＷＯ２０１０１２２０９８号（これにより、本明細書で完全に明記されているかのように、参照により組み込まれる）に記載されるような薬剤である。
【０１３５】
強化用繊維直径は好ましくは、２−４０μｍ、好ましくは８−２０μｍ、最も好ましくは１２−１８μｍ（ミクロン）の範囲である。
【０１３６】
好ましくは、インプラントは、強化用繊維の１つの組成物のみを含む。
【０１３７】
好ましくは繊維はインプラントの表面で開いていない。
【０１３８】
強化ポリマー組成物の多くの例が以前に記述されている。例えば：生体適合性および再吸収性融解物由来ガラス組成物、ここで、ガラス繊維は連続ポリマーマトリクス中に埋め込むことができる（ＥＰ２２４３７４９Ａ１号）、生分解性ポリマーおよび２０−７０ｖｏｌ％のガラス繊維を含む生分解性複合物（ＷＯ２０１０１２８０３９Ａ１号）、ポリマーマトリクスに埋め込むことができる再吸収性および生体適合性繊維ガラス（ＵＳ２０１２／００４０００２Ａ１号）、生体適合性複合物およびその使用（ＵＳ２０１２／００４００１５Ａ１号）、ポリ［スクシンイミド］をフィラーとして含有する吸収性ポリマー（ＥＰ０６７１１７７Ｂ１号）。
【０１３９】
本発明のより好ましい実施形態では、強化用フィラーは、生体吸収性ポリマーに共有結合され、そのため、強化効果が長期間維持される。そのようなアプローチは、ＵＳ２０１２／００４０００２Ａ１号およびＥＰ２２４３５００Ｂ１号（これにより本明細書で完全に明記されているかのように参照により組み込まれる）に記載されており、それは、生体適合性ガラス、生体適合性マトリクスポリマーおよび共有結合を形成することができるカップリング剤を含む複合材料を記載している。
【０１４０】
インプラントの作製
上記生体吸収性ポリマーまたは強化生体吸収性ポリマーのいずれも、本発明と共に使用するための任意の所望の物理的形態に作製することができる。ポリマー基材は、例えば、圧縮成形、鋳造、射出成形、引抜成形、押出加工、フィラメントワインディング、複合物流し成形（ＣＦＭ）、機械加工、または当業者に知られている任意の他の作製技術により作製され得る。ポリマーは、例えば、プレート、ねじ、ネイル、繊維、シート、ロッド、ステープル、クリップ、ニードル、チューブ、フォーム、または医療装置に好適な任意の他の形状などの任意の形状に作ることができる。
【０１４１】
荷重負荷機械強度
本発明は特に、骨の剛度に比べて高い強度および剛度を必要とする医療用途において使用することができる生体吸収性複合材料に関する。これらの医療用途は、身体により、または身体に印加される荷重の全てまたは一部に耐える医療用インプラントを必要とし、そのため、一般に、「荷重負荷」用途と呼ぶことができる。これらとしては、骨固定、骨折固定、腱再付着、関節置換、脊柱固定、および脊椎ケージが挙げられる。
【０１４２】
荷重負荷医療用インプラントにおいて使用するのに生体吸収性複合物（例えば、強化生体吸収性ポリマー）からの好ましい曲げ強度は少なくとも２００Ｍｐａであり、好ましくは４００ＭＰａを超え、より好ましくは６００ＭＰａを超え、さらにいっそう好ましくは８００ＭＰａを超える。本発明と共に使用するための生体吸収性複合物の弾性率（またはヤング率）は好ましくは少なくとも１０Ｇｐａであり、より好ましくは１５ＧＰａを超え、さらにいっそう好ましくは２０ＧＰａを超えるが、１００ＧＰａを超えず、好ましくは６０ＧＰａを超えない。
【０１４３】
持続した機械強度
十分な骨治癒を可能にするために長期間それらの機械的特性（高い強度および剛度）を維持する本発明の生体吸収性荷重負荷医療用インプラントが必要である。強度および剛度は好ましくは、皮質骨の強度および剛度超え、それぞれ、およそ１５０−２５０ＭＰａおよび１５−２５ＧＰａを、少なくとも３ヶ月、好ましくは少なくとも６ヶ月、さらにいっそう好ましくは少なくとも９ヶ月の期間、インビボで（すなわち、生理環境において）維持する。
【０１４４】
より好ましくは、曲げ強度は４００ＭＰａ超えを維持し、さらにいっそう好ましくは６００ＭＰａ超えを維持する。
【０１４５】
本発明は以前のアプローチの限界を克服し、それらの高い機械強度および剛度を、骨再生およびリハビリテーションを完全にサポートするのに十分な長期間保持する、生分解性組成物で構成される医療用インプラントを提供する。
【０１４６】
「生分解性」は、本明細書では、インビボでの分散による分解のために崩壊する材料、例えばポリマーを含む一般化用語である。体内の生分解性材料の質量の減少は、宿主組織内の物理化学的条件（例えば湿度、ｐＨ値）により触媒される受動的過程の結果であり得る。生分解性の好ましい実施形態では、体内での生分解性材料の質量の減少はまた、分解副産物の単純濾過のため、または材料の代謝後のいずれかで、天然経路により排除され得る（「生体再吸収」または「生体吸収」）。どちらの場合にも、質量の減少は初期異物の部分または完全排除という結果となり得る。好ましい実施形態では、前記生分解性複合物は生分解性ポリマーを含み、これは、水性環境における高分子分解が原因の鎖開裂を受ける。
【０１４７】
ポリマーは、本明細書では、崩壊して、代謝され、または無事に身体から排除され得る小さな、無毒性セグメントになることができる場合、「吸収性」である。一般に、吸収性ポリマーは体組織への曝露で膨潤し、加水分解し、分解し、著しい重量減少という結果になる。加水分解反応は場合によっては酵素により触媒され得る。完全な生体吸収、すなわち完全な重量減少にはいくらかの時間がかかる可能性があるが、好ましくは完全な生体吸収は２４ヶ月以内、最も好ましくは１２ヶ月以内に起こる。
【０１４８】
「ポリマー分解」という用語は個々のポリマーの分子量の減少を意味する。好ましくは本発明の範囲内で使用されるポリマーに関しては、前記分解は、エステル結合の開裂が原因の自由水により誘導される。例えば、実施例で記載される生体材料において使用されるポリマーの分解はバルク浸食の原理に従う。よって、分子量の連続減少が非常に顕著な質量損失に先行する。そのような質量の損失は分解生成物の溶解性に起因する。分解生成物の滴定、粘度測定、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）などの水誘導ポリマー分解の決定のための方法は当技術分野でよく知られている。
【０１４９】
バルク分解は、インプラントの本体などの分解される材料を通る流体の少なくともいくらかの灌流が存在する分解の過程を示し、よって潜在的に、インプラントの材料の大半が分解する（外面だけとは対照的）。この過程は多くの効果を有する。排他的なリストに限定されることは望まないが、そのようなバルク分解は、単純にインプラントより大きく、またはより厚くしても、保持強度の改善という結果を得ることはできないことを意味する。
【０１５０】
表面分解は外面が分解を受ける分解の過程を示す。しかしながら、分解される材料を通る流体の灌流がほとんどない、またはない場合、表面上にないインプラントの部分は、そのような灌流が起こる、またはより広く起こるインプラントを超える改善された保持強度を有すると予想される。
【０１５１】
材料特異的設計利点
排他的なリストにより制限されることは望まないが、材料−特異的設計利点は、任意で、この材料から製造されたインプラントの下記特有の特性の１つ以上により提供される：
【０１５２】
１．強度および剛度特性が異方性である吸収性構造インプラント。これらのインプラントの剛軟度および他の機械的特性は、その部分およびその部分内での強化用繊維の整列の特異的設計に大きく依存する。そのため、必要な軸において十分なサポートを提供し（例えば、曲げ剛性）、残りの軸において等価のサポートを提供する（例えば、引張剛性）過剰量の材料を含むことのないように、そのようなインプラントを効率的に設計することが可能である。
【０１５３】
２．最小プロファイルで骨固定を達成するインプラントを作製するための強化吸収性複合材料の強度および剛度特性を利用する吸収性インプラントのための低プロファイル／最小侵襲性／材料効率的設計。「最小プロファイル」により、インプラントは、そのような複合材料から作られていない等価の現在のところ入手可能なインプラントと比べて、少なくとも１つの次元においてサイズが低減されることが意味される。
【０１５４】
３．皮質骨の剛度に達していなかった以前の吸収性インプラントとは対照的な、荷重負荷吸収性骨インプラント。
【０１５５】
４．機能的であるのに十分強くあるために強化が必要とされる小さな機能的特徴、例えばアンカー、リッジ、歯、など。以前の吸収性材料はそのような特徴に十分な強度を有していなかった可能性がある。
【０１５６】
５．繊維強化複合物特異的製造技術、例えば圧縮成形、引抜成形、などにより作製される能力。
【０１５７】
６．高弾性（例えば、金属）インプラントの使用から生じる可能性のある応力ライザーまたは応力遮蔽の外傷と比較した、軟部組織および骨組織の両方を含む周囲組織へのダメージの低減。
【０１５８】
本発明は、少なくともいくつかの実施形態によれば、よって、荷重負荷目的の構造固定として有用で、持続した機械的特性を示す医療用インプラントを提供する。
【０１５９】
本発明は、少なくともいくつかの実施形態によれば、先行技術材料の欠点が最小に抑えられ、または排除すらされ得る生分解性複合材料、すなわち、例えば、骨治癒に十分な期間の間、インビボでその強度および係数を保持する複合物をさらに含む。ここで使用される機械強度としては、曲げ強さ、ねじり強さ、衝撃強度、圧縮強度および引張強さが挙げられるが、それらに限定されない。
【０１６０】
ここで特許請求される発明は、少なくともいくつかの実施形態において、生体適合性ポリマーおよび複数の強化用繊維を含むバイオコンポジット材料に関し、前記強化用繊維は平行配向で配向される。
【０１６１】
バイオコンポジット材料は、非平行配向で配向された強化用繊維を有するそのような材料と比べて増加した程度または度合いを特徴とする１つ以上の機械的特性を有する。任意でそのような非平行配向は垂直またはアモルファス（非配向）配向弾性率、引張弾性率、圧縮係数、剛性率、曲げモーメント、慣性モーメント、曲げ強さ、ねじり強さ、剪断強度、衝撃強度、圧縮強度および／または引張強さである。増加した程度または度合いは、任意で少なくとも２倍大きく、少なくとも５倍大きく、少なくとも１０倍大きく、少なくとも２０倍大きく、少なくとも５０倍大きく、または少なくとも１００倍大きく、またはその間の任意の整数値であってもよい。
【０１６２】
任意で、機械的特性は曲げ強度、弾性率および最大荷重の、いずれか１つ、それらのいくつかまたは全ての任意の対を含むことができる。任意で密度および／または体積は変わらず、または５％以内、１０％以内、１５％以内、２０％以内、その間の任意の整数値または５０％までの任意の整数値で同様である。
【０１６３】
任意で、バイオコンポジットインプラントは本明細書では、膨潤性で、少なくとも０．５％膨潤性、少なくとも１％、２％膨潤性、および２０％未満膨潤性、好ましくは１０％未満またはその間の任意の整数値を有する。
【０１６４】
任意で、１つの機械軸における膨潤性は、第２の機械軸における膨潤性より大きい。好ましくは、軸間の膨潤パーセンテージ（％）の違いは、少なくとも１０％、少なくとも２５％、少なくとも５０％、または少なくとも１００％、またはその間の任意の整数値である。
【０１６５】
生物学的条件に１時間、１２時間、２４時間、４８時間、５日、１週間、１ヶ月、２ヶ月または６ヶ月またはその間の任意の時間値の間曝露した後、バイオコンポジット材料インプラントは好ましくは、曲げ強度、弾性率および／または最大荷重、および／または体積の少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも５０％、少なくとも６０％、少なくとも７５％、少なくとも８５％または１００％まで、またはその間の任意の整数値を保持する。「生物学的条件」により、温度は３０−４０Ｃであるが、好ましくは３７Ｃであることが意味される。任意で、流体条件は同様に体内でのそれを、「疑似体液」条件下で再現する。
【０１６６】
インプラントまたはインプラントのセグメントの曲げ強度は好ましくは少なくとも２００ＭＰＡ、少なくとも４００ｍＰａ、少なくとも６００ｍＰＡ、少なくとも１０００ｍＰＡまたはその間の任意の整数値である。
【０１６７】
関連インプラントは骨固定プレート、髄内釘、関節（股関節、膝、肘）インプラント、脊椎インプラント、および骨折固定、腱再付着、脊柱固定、および脊椎ケージのためなどのそのような適用のための他の装置を含み得る。
【０１６８】
少なくともいくつかの実施形態によれば、生分解性複合物を含む骨または軟部組織固定のための医療用インプラントが提供され、前記複合物は任意で、かつ、好ましくは下記特性を有する：
（ｉ）生分解性複合物は１つ以上の生分解性ポリマーおよび再吸収性、強化用繊維を含み；ならびに
（ｉｉ）医療用インプラントを構成する１つ以上のセグメントは６ＧＰａ〜３０ＧＰａの範囲の最大曲げ弾性率および１００ＭＰａ〜１０００ＭＰａの範囲の曲げ強度を有し；ならびに
（ｉｉｉ）複合物の平均密度は、１．１−３．０ｇ／ｃｍ３の範囲にある。
【０１６９】
好ましくは、複合物の平均密度は、１．２−２．０ｇ／ｃｍ３の範囲にある。
【０１７０】
より好ましくは、複合物の平均密度は、１．３−１．６ｇ／ｃｍ３の範囲にある。
【０１７１】
好ましくは、曲げ弾性率は、１０ＧＰａ〜２８ＧＰａの範囲、より好ましくは１５〜２５ＧＰａの範囲にある。
【０１７２】
好ましくは、曲げ強度は、２００−８００ＭＰａの範囲にある。より好ましくは、４００−８００ＭＰａ。
【０１７３】
本発明の好ましい実施形態では、弾性率の少なくとも５０％が、３日間の５０℃の疑似体液（ＳＢＦ）への曝露後、保持される。より好ましくは少なくとも７０％が保持され、さらにいっそう好ましくは少なくとも８０％が保持される。
【０１７４】
本発明の好ましい実施形態では、強度の少なくとも２０％が、３日間の５０℃の疑似体液（ＳＢＦ）への曝露後、保持される。より好ましくは少なくとも３０％が保持され、さらにいっそう好ましくは少なくとも４０％が保持される。
【０１７５】
本発明の好ましい実施形態では、弾性率の少なくとも５０％が、３日間の３７℃の疑似体液（ＳＢＦ）への曝露後、保持される。より好ましくは少なくとも７０％、さらにいっそう好ましくは少なくとも８５％が保持される。
【０１７６】
本発明の好ましい実施形態では、強度の少なくとも３０％が、３日間の３７℃の疑似体液（ＳＢＦ）への曝露後、保持される。より好ましくは少なくとも４５％、さらにいっそう好ましくは少なくとも６０％が保持される。
【０１７７】
特定的には、異方性とすることができる１つ以上のセグメントを含む本明細書で記載される医療用インプラントに関しては、この異方性は、医療用、特定的には整形外科用インプラントで以前に許容されたものから、異方性構造では、インプラントが構成される材料により達成され得る最適機械的特性より低い１つ以上の軸における機械的特性が存在するインプラントが得られるという点で、かなりの相違を反映する。対照的に、伝統的なインプラントは、それらが構成されている材料の均一な機械的特性に依存している。というのも、これは、いずれの軸においても損なわれることを要求しないからである。
【０１７８】
異方性アプローチは、他の軸とは対照的に、ある一定の軸でより大きなインプラント機械的特性が必要とされることを決定する生体力学的解析後にのみ適用することができる。例えば、インプラントは非常に高い曲げ力だが、名目上のみの張力に供されることがあり、そのため、曲げ力にずっとより大きな重点が要求される。医療用インプラントにおける他の関連する力軸としては、引張、圧縮、曲げ、ねじり、せん断、引き抜き（骨から）力、などが挙げられる。
【０１７９】
インプラントの機械的特性に影響するいくつかの因子が存在する。以上で記載される通り、材料組成物単独では、一般に均一な、または等方性の構造が得られる。排他的なリストまたは単一仮説により制限されることは望まないが、繊維強化バイオコンポジット医療用インプラント内では、異方性の構造が下記特性の１つ以上から得られ得る：
１．強化用繊維対生体高分子の重量比。好ましくはこの比は、１：１〜３：１、より好ましくは１．５：１〜２．５：１の範囲にある。
２．医療用インプラントの密度（この特性もまた、ある程度強化用繊維対ポリマーの比で決定される）
３．強化用繊維の直径。平均繊維直径は好ましくは５〜５０μｍである。より好ましくは１０−３０μｍ。
４．繊維（連続繊維、長繊維、短繊維）の長さ。好ましくは、インプラント全体を横断する繊維を用いた連続繊維強化を有する。
５．繊維または繊維層の整列。好ましくは、インプラントの各セグメントにおいて、繊維または繊維層の大部分が、最高曲げ力に曝露される軸と整列され、または部分的に整列される。部分的に整列される場合、好ましくは軸の４５°角度内である。
６．任意のある方向で整列された繊維または繊維層の数。好ましくは、繊維層は０．１〜１ｍｍの厚さ、より好ましくは０．１５〜０．２５ｍｍである。
７．繊維層の順序。
【０１８０】
本発明の１つの実施形態では、医療用インプラントはピン、ねじ、またはワイヤである。
【０１８１】
好ましくは、２ｍｍ外径のピンまたはワイヤは２００Ｎより大きな耐せん断荷重能力を有する。より好ましくは、２ｍｍピンの耐せん断荷重能力は４００Ｎを超え、最も好ましくは６００Ｎを超える。
【０１８２】
臨床応用
本明細書で議論される医療用インプラントは一般に骨折整復および固定のために使用され、解剖学的関係が回復される。そのような固定は任意で、かつ、好ましくは安定な固定、骨および周囲の軟部組織への血液供給の保存、ならびにその部分および患者の早期の活発な可動化の１つ以上、より好ましくは全てを含む。
【０１８３】
本発明の少なくともいくつかの実施形態により記載される材料および原理が関連し得るいくつかの例示的な、説明に役立つ、非限定的型の骨固定インプラントが存在し、下記の通りである：
【０１８４】
ねじ
ねじは内部骨固定のために使用され、骨折の型、および、どのようにねじが使用されるかに基づき異なる設計が存在する。ねじは異なるサイズの骨と共に使用するために異なるサイズで提供される。ねじは骨折部を保持するために単独で、ならびにプレート、ロッド、またはネイルと共に使用することができる。骨治癒後、ねじは定位置に残されてもよく、または除去されてもよい。
【０１８５】
ねじにはねじ切りされるが、ねじ切りは全部または一部とすることができる。ねじは、圧縮ねじ、刃止めねじ、および／またはカニューレ式ねじを含むことができる。ねじ外径は０．５または１．０ｍｍと小さくすることができるが、一般に、より小さな骨固定のためには３．０ｍｍ未満である。より大きな皮質骨ねじは５．０ｍｍまでとすることができ、海綿状ねじは、７−８ｍｍに到達することすらあり得る。いくつかのねじはセルフタッピンであり、他のものはねじの挿入前に穴あけを必要とする。カニューレ式ねじでは、真ん中の中空セクションは、ガイドワイヤを収容するために一般に１ｍｍ直径より大きい。
【０１８６】
ワイヤ／ピン
ワイヤはしばしば、骨を一緒にピン止めして戻すために使用される。それらはしばしば、ねじで固定するには小さすぎる骨片を一緒に保持するために使用される。それらは内固定の他の形態と併用して使用することができるが、それらは単独で使用することができ、手または足で見られるものなどの小さな骨の骨折が処置される。ワイヤまたはピンは、骨に挿入または穴あけするために１つの側または両側のいずれかに鋭い先端を有し得る。
【０１８７】
「Ｋ−ワイヤ」は、一般にステンレス鋼、チタン、またはニチノールから作られ、０．５−２．０ｍｍの直径および２−２５ｃｍの長さの範囲の寸法を有する特別な型のワイヤである。「スタインマンピン」は２．０−５．０ｍｍの直径および２−２５ｃｍの長さの範囲が一般的である。それにもかかわらず、骨固定のためのピンおよびワイヤという用語は本明細書で同じ意味で使用される。
【０１８８】
アンカー
アンカーおよび特に縫合糸アンカーは、腱および靱帯を骨に固定するための固定装置である。それらは骨に挿入されるアンカーメカニズム、縫合糸が通過するアンカー内の１つ以上の小穴、穴またはループで構成される。これにより、アンカーが縫合糸に連結される。骨に挿入されるアンカーはねじメカニズムまたは干渉メカニズムであってもよい。アンカーは一般に１．０−６．５ｍｍの直径の範囲にある。
【０１８９】
ケーブル、タイ、ワイヤタイ
ケーブル、タイ、またはワイヤタイ（ワイヤタイの１つの例はＳｙｎｔｈｅｓ  ＺｉｐＦｉｘ（商標）である）は、締結による固定、または骨を一緒に縛ることを実施するために使用することができる。そのようなインプラントは、任意で、骨の損傷または骨内のインプラントシャフトの存在のいずれかが原因の、貫通ねじまたはワイヤ／ピンを使用して固定することができない骨を団結させることができる。一般に、そのようなケーブルまたはタイインプラントの直径は任意で１．０ｍｍ−２．０ｍの範囲、好ましくは１．２５−１．７５ｍｍの範囲にある。ワイヤタイ幅は任意で１−１０ｍｍの範囲にあり得る。
【０１９０】
ネイルまたはロッド
長骨のいくつかの骨折では、骨片を一緒に保持する最良の医療は、通常、いくらかの骨髄を含む骨の中空中心を通るロッドまたはネイルの挿入によるものである。ロッドの各端のねじが、骨折が短くなる、または回転することがないように維持するために、また、骨折が治癒するまでロッドを定位置に保持するために使用される。ロッドおよびねじは、治癒の完了後骨内に残されてもよい。骨固定のためのネイルまたはロッドは一般に２０−５０ｃｍの長さおよび５−２０ｍｍの直径（好ましくは９−１６ｍｍ）である。ネイルまたはロッドの中央の中空セクションは、ガイドワイヤを収容するために一般に１ｍｍの直径より大きい。
【０１９１】
骨固定インプラントの他の非限定的な、例示的な例としては、任意で、プレート、プレートおよびねじシステム、ならびに創外固定器が挙げられる。
【０１９２】
上記骨固定インプラントのいずれも任意で、様々な骨折型、例えば、限定はされないが、粉砕骨折、分節骨折、偽関節骨折、骨量減少を伴う骨折、近位および遠位骨折、骨幹骨折、骨切り術部位、などを固定するために使用され得る。
【０１９３】
実施例１−改変された表面エリア
この非限定的な、例示的な実施例は、強化バイオコンポジット材料で構成される整形外科的インプラントのグリットブラスチングを用いた表面処理を記載する。この実施例は、記載される処理が原因の表面特性の変化を証明する。
【０１９４】
材料＆方法
ＡＣＬ干渉ねじ、９ｍｍの外径および３０ｍｍの長さ、を強化複合材料を用いて作製した。材料複合物は５０％ｗ／ｗ連続鉱物繊維で強化されたＰＬＤＬＡ７０／３０ポリマーで構成された。鉱物繊維組成物は、およそＮａ２Ｏ１４％、ＭｇＯ５．４％、ＣａＯ９％、Ｂ２Ｏ３２．３％、Ｐ２Ｏ５１．５％、およびＳｉＯ２６７．８％ｗ／ｗであった。検査試料を、複数の層の複合材料のねじモールド中への圧縮成形により製造した。各層は一方向に整列された連続繊維が埋め込まれたＰＬＤＬＡポリマーで構成された。インプラントの長手方向軸に対する層の配向は０°（インプラント長手方向軸に平行）、４５°、０°、−４５°、０°であり、インプラントにおける層の数により繰り返した。各層はおよそ０．１８ｍｍの厚さであった。
【０１９５】
表面を、インプラントの表面上へのヒドロキシアパタイトグリット（およそ７０μｍの平均直径）を用いたグリットブラスチングにより、完全なカバレッジのためにインプラントを回転させて処理した。
【０１９６】
走査型電子顕微鏡（ＦＥＩ  Ｈｅｌｉｏｓ  ６００，オランダ）を使用してインプラント表面を撮像した。画像をいくつかの倍率で、Ａｕスパッタリング後、ＥＤＴ検出器を使用して獲得した。
【０１９７】
結果
表面処理により、図１および２で見てわかるように、表面の粗さの増加が得られた。この粗さは細胞付着および骨結合の改善を促進することができる。圧縮成形製造技術のために、インプラントの外層は大部分は、滑らかなポリマーであり、生理活性材料成分を有する鉱物成分は細胞に曝露されない。この技術は形態学的な変化のために細胞のインプラント中への統合を促進し、ポリマーの外層の分解を増加させ、より速い速度で、生理活性鉱物を曝露させ、よって再び、後に、インプラントの骨伝導特性を増加させる。加えて、表面処理は、繊維がインプラント表面に近い特定の場所における鉱物繊維の曝露を増加させると考えられる（図３および４）。
【０１９８】
単一仮説により制限されることは望まないが、この実施例で見られる表面処理は骨結合の増加の著しい要因となる可能性があると考えられる。
【０１９９】
実施例２−プレート
下記実施例は、強化バイオコンポジット材料を用いた薄い整形外科的プレートの作製を記載する。この実施例は、表面処理による、強化バイオコンポジット材料で構成される医療用インプラントプレートの異なる表面特性を証明する。
【０２００】
材料＆方法
プレートインプラント、各々２ｍｍの厚さ、１２．８ｍｍの幅および６ｃｍの長さを有する、を強化複合材料を用いて作製した。材料複合物は５０％ｗ／ｗ連続鉱物繊維で強化されたＰＬＤＬＡ７０／３０ポリマーで構成された。鉱物繊維組成物は、およそＮａ２Ｏ１４％、ＭｇＯ５．４％、ＣａＯ９％、Ｂ２Ｏ３２．３％、Ｐ２Ｏ５１．５％、およびＳｉＯ２６７．８％ｗ／ｗであった。検査試料を複数の層の複合材料の長方形モールド中への圧縮成形により製造した。各層は一方向に整列された連続繊維が埋め込まれたＰＬＤＬＡポリマーで構成された。インプラントの長手方向軸に対する層の配向は０°（インプラント長手方向軸に平行）、４５°、０°、−４５°、０°であり、インプラントにおける層の数により繰り返した。各層はおよそ０．１５ｍｍの厚さであった。プレートは、３つの異なるブラスチング条件下、完全なカバレッジのためにインプラントを回転させる間、インプラントの表面上へのヒドロキシアパタイトグリットを用いたブラスチングにより処理しなかったか、または処理した。
【０２０１】
走査型電子顕微鏡（ＦＥＩ  Ｑｕａｎｔａ  ＦＥＧ  ２５０，オランダ）を使用してインプラント表面を撮像した。画像をいくつかの倍率で、ＥＤＴ＆ＢＳ検出器を用いて獲得した。試料を切断し、断面をＳＥＭにより撮像し、表面層厚さをＳＥＭプログラムにより、インプラント縁からの鉱物繊維の距離に基づき測定した。
【０２０２】
ＳＥＭ−ＥＤＳを元素分析のために使用し、データを条件間で、１５Ｋｖおよびｘ５００の倍率を使用して比較した。
【０２０３】
集束イオンビームセットアップ（ＦＩＢ）（Ｈｅｌｉｏｓ  ６００，  ＦＥＩ）をまた、使用して穴を彫り、カービング前にＡｕでコーティングした処理インプラントの断面を撮像した。
【０２０４】
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を使用して、表面粗さおよび表面積増加を特徴付けた。ＡＦＭ測定を、ＩＣＯＮ（Ｂｒｕｋｅｒ、ＵＳＡ）およびＢｉｏ  ＦａｓｔＳｃａｎ（Ｂｒｕｋｅｒ）タッピングモード、ケイ素プローブＴＥＳＰ（Ｂｒｕｋｅｒ）、ばね定数２０−８０Ｎ／ｍ、ｆｒｅｑ．２７９−３８９ｋＨｚを使用することにより実施した。
【０２０５】
結果
圧縮成形製造技術のために、インプラントの外層は大部分は、滑らかなポリマーであり、インプラントの本体を構成する生理活性材料成分を有する鉱物成分は、細胞に曝露されていない。そのようなインプラント例では、外側として規定される表面層、大部分はポリマー層を測定すると、１７．６±６．８ミクロンであった（図５）。表面処理により、図６Ａおよび６Ｂで見てわかるように、表面の粗さの増加が得られた。２０１では、表面は２０５および２０７と比べてかなり滑らかである。この粗さは細胞付着および骨結合の改善を促進することができる。このブラスチング技術は、形態学的な変化のために細胞のインプラント中への統合を促進し、ポリマーの外層の分解を増加させ、より速い速度で、生理活性鉱物を曝露させ、よって再び、後に、インプラントの骨伝導特性を増加させる。加えて、表面処理は表面積を、６４％までだけ増加させる（表１）。粗さおよび粗さ最大値がそれぞれ、処理のため、３５．８ｎｍから４３３ｎｍまで、０．３５７ミクロンから５．２ミクロンまで増加した。表１は３つの処理についての、増加した粗さパラメータ、Ｒａ、Ｒａ最大の両方および表面積を要約したものである。
【表１】
2021533899.tif 000003
【０２０６】
特定的には、表１は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）（ＩＣＯＮ（Ｂｒｕｋｅｒ、ＵＳＡ）およびＢｉｏ  ＦａｓｔＳｃａｎ（Ｂｒｕｋｅｒ、ＵＳＡ）を用いて実施した表面粗さ測定結果を示し、（Ａ）モールドから出てきた時のインプラントの表面（Ｂ、Ｃ、Ｄ）３つの異なる条件を用いたブラスチング後の表面を表す。ＡＦＭ測定を、ＩＣＯＮ（Ｂｒｕｋｅｒ、ＵＳＡ）およびＢｉｏ  ＦａｓｔＳｃａｎ（Ｂｒｕｋｅｒ）、タッピングモード、ケイ素プローブＴＥＳＰ（Ｂｒｕｋｅｒ）、ばね定数２０−８０Ｎ／ｍ、ｆｒｅｑ．２７９−３８９ｋＨｚを使用することにより実施した。
【０２０７】
穴を、インプラントにＦＩＢセットアップを使用して彫り、６０ミクロンを超える深さの内部断面を曝露させる（図７Ａおよび７Ｂ）。この場合、外面層を、およそ２．５ミクロン（３１１）として観察し、内面層を追加の４０ミクロン（３０５）として観察した。２つの重なる鉱物繊維の断面を、この画像において同様に見ることができる（３０１、３０３）。それらはインプラントの本体セクションの縁部を表す。３０７における表面上の粗さをズームインし、直径約１ミクロンの特徴を明らかにした（３１３）。
【０２０８】
インプラント本体、インプラント内面層および外面層の間の元素組成の違いに注目した（表２）。特定的には鉱物含量の減少が、インプラントの内面と本体の間で見ることができる。Ｓｉ含量の減少が、インプラントの外面対本体において見ることができる。この場合、ホスフェートおよびカルシウム濃度が外面層において著しく高く、内面層ならびにインプラント本体の両方においては観察されない。この場合、本体インプラント組成物はまた、表面エリア、内面および外面の両方よりも多くのナトリウムを有するとして特徴付けられた。
【表２】
2021533899.tif 000004
【０２０９】
表２は元素組成のエネルギー分散Ｘ線分光法（ＥＤＳ）測定結果を示し、（Ａ）インプラント断面の中心、（Ｂ）モールドから出てきた時のインプラントの表面（Ｃ、Ｄ、Ｅ）粗さを増加させ、小さなｎｍおよびミクロン穴を生成させる（それらは細胞内殖および分解を促進する）３つの異なる処理後の表面を表す。
【０２１０】
実施例３−小さな直径のピン
この実施例は強化バイオコンポジット材料を用いた小さな直径の整形外科的ピンの作製を記載する。この実施例は、どのように強化バイオコンポジット材料で構成される医療用インプラントピンが、いくつかの組成物の表面エリアを有することができるのかを証明する。
【０２１１】
材料＆方法
ピンインプラントは、それぞれ、外径２ｍｍおよび７ｃｍの長さを有し、強化複合材料を用いて作製された。材料複合物は５０％ｗ／ｗで強化されたＰＬＤＬＡ７０／３０ポリマーで構成された。鉱物繊維組成は、およそＮａ２Ｏ１４％、ＭｇＯ５．４％、ＣａＯ９％、Ｂ２Ｏ３２．３％、Ｐ２Ｏ５１．５％、およびＳｉＯ２６７．８％ｗ／ｗであった。検査試料を、複数の層の複合材料の多管式モールド中への圧縮成形により製造した。各モールドを、同時に１４のインプラントを作製するように設計した。各層は一方向に整列された連続繊維が埋め込まれたＰＬＤＬＡポリマーで構成された。インプラントの長手方向軸に対する層の配向は０°（インプラント長手方向軸に平行）、４５°、０°、−４５°、０°であり、インプラントにおける層の数により繰り返した。各層はおよそ０．１５ｍｍの厚さであった。ピンをモールドから抜き出した後コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械加工を使用して、１４のピンを分離し、角度のある先端を作製した。
【０２１２】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（ＦＥＩ  Ｑｕａｎｔａ  ＦＥＧ  ２５０，オランダ）画像を、インプラント試料の表面および断面に対していくつかの倍率で、ＥＤＴまたはＢＳＥ検出器のいずれかを使用して獲得した。ＩｍａｇｅＪ（商標）（ＮＩＨ  Ｉｍａｇｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ）を使用して、円周に基づく表面パーセンテージの違いを測定した。
【０２１３】
ＳＥＭ−ＥＤＳを元素分析のために使用し、データを条件間で、１５Ｋｖおよびｘ５００の倍率を使用して比較した。
【０２１４】
結果
ピンを分離するコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）機械加工を使用して、バイオコンポジットの内部内容物を曝露させ、内部本体とは異なる組成物を有する、６０％未満の表面層を有するピンインプラントを作製した（図８）。表３は図面の鍵を提供する。
【表３】
2021533899.tif 000005
【０２１５】
先端へのＣＮＣ機械加工処理（図９）により、部分的に曝露された繊維束が得られた（５０１−５０７）。曝露繊維が処理のために観察することができ、これらは細胞内殖を促進する。連続繊維本体組成物は図１０で見ることができ、６０１−６０２において見られる繊維直径および繊維間距離（６０３）の代表的な測定結果を含む。この本体組成物は約１：１鉱物対ポリマーｗ／ｗ比の一例である。図１１は、単管式モールド（上記多管式モールドとは異なる）中、続いて前の実施例において記載されるブラスチング処理により作製された時の代表的なピンインプラント断面の概略図を示す。概略図は同じ縮尺ではないが、１つの組成物、７０５で構成されるインプラント本体を含み、表面層は、この場合、内面層７０３および外面層７０１の両方を含み、各々が異なる組成物を有する。この方法により、完全に、内部本体とは異なる組成物を有する外面層が得られる。
【０２１６】
レーザーカットアブレーション
実施例４および５は表面処理されたインプラントに関し、この場合、表面は、精密レーザーカットアブレーションにより処理された。バイオコンポジット医療用インプラントの断面を検査すると、強化用繊維が存在しない均一な生体高分子（ＰＬＤＬＡ）の層が、様々厚さで測定され得る。
【０２１７】
図１２および１３は異なる医療用インプラント断面での異なる生体高分子層厚さを示す。
【０２１８】
バイオコンポジット医療用インプラントの性能は、外層表面特性により影響され得る。例えば、限定はされないが、外層表面のこれらの特性は下記である：
１．曝露繊維のパーセンテージ。
２．外層厚さ。
３．曝露繊維方向性／多方向性配向。
４．繊維曝露型−断面および／または円周
５．処理対未処理表面比。
６．表面処理パターン形状。
７．表面処理パターン繰り返し。
８．表面粗さ。
９．表面処理後に得られた表面形状。
１０．外層の材料組成物。
【０２１９】
医療用インプラント外層表面厚さ
医療用インプラントの断面を検査すると、強化用繊維が存在しない均一な生体高分子（ＰＬＤＬＡ）の層が、様々厚さで測定され得る。
【０２２０】
任意で、均一な生体高分子の外面層は医療用インプラントの異なる断面にわたって変動する。
【０２２１】
また、任意で、均一な生体高分子の外面層は、リブ／スレッド上の層厚さと比較してインプラント本体上でより厚くなる。
【０２２２】
また、任意で、均一な生体高分子の外面層は医療用インプラントの１つの側で反対の側と比べてより厚くなる。
【０２２３】
また、任意で、均一な生体高分子の外面層はインプラント本体上で、インプラント円周上の層厚さと比較してより厚くなる。
【０２２４】
外面層厚さはまた、設計および／または表面角度および／または表面の隅および裂け目の存在によって変化し得る。
【０２２５】
任意で、均一な生体高分子の外面層は、３ミクロン超である。
【０２２６】
また、任意で、均一な生体高分子の外面層は、１０ミクロン超である（実施例４を参照されたい）。
【０２２７】
また、任意で、均一な生体高分子の外面層は、２５ミクロン超である。
【０２２８】
図１２および１３は異なる医療用インプラント断面での異なる生体高分子層厚さを示す。
【０２２９】
処理表面物理的特性
図１４は未処理対処理表面層の上面図を示す。
【０２３０】
未処理表面層は生体高分子の均一な層であり、処理表面は曝露された視認可能な繊維を有する。図１５は表面処理されたセクションの拡大図を示し、曝露繊維およびいくらかの生体高分子残渣がはっきりと見える。
【０２３１】
処理／未処理表面位置
医療用インプラント設計によって、インプラントの異なる領域が表面処理を受け得る。任意で、医療用インプラント本体は完全に表面処理されるが、インプラントリブおよび／またはスレッドは未処理のままである（実施例４を参照されたい）。また、任意で、医療用インプラント本体は部分的に表面処理されるが、インプラントリブおよび／またはスレッドは未処理のままである。また、任意で、医療用インプラント本体は部分的に表面処理されるが、インプラント円周は未処理のままである。また、任意で、医療用インプラント本体は未処理のままであるが、インプラント円周は表面処理される（実施例５を参照されたい）。また、任意で、医療用インプラント本体表面は未処理のままであるが、インプラントリブおよび／またはスレッドは表面処理される。また、任意で、医療用インプラント本体は部分的に表面処理されるが、インプラントリブおよび／またはスレッドは未処理のままである。図１６は医療用インプラントの処理されたおよび未処理エリアの１つの例を示す。
【０２３２】
処理／未処理表面比
医療用インプラント設計によって、異なるサイズのセクションが表面処理を受ける場合がある。すなわち、処理表面積対全体の医療用インプラント表面積の間の比は変動し得る。
【０２３３】
任意で、医療用インプラント外面の１０−７０％が表面処理される（実施例５を参照されたい）。また、任意で、医療用インプラント外面の３０−５５％が表面処理される。また、任意で、医療用インプラント外面の２０−４５％が表面処理される（実施例４を参照されたい）。
【０２３４】
処理表面パターン形状
医療用インプラント設計によって、異なるセクション形状が表面処理される。医療用インプラント表面処理形状は下記とすることができる：長方形（実施例４を参照されたい）、円形、円弧状、ひし形、平行四辺形、三角形またはこれらの形状の任意の他の組み合わせ。
【０２３５】
表面処理形状はまた、特定幅の線形状としてもよい。線の型は下記とすることができる：連続実線、破線、点線、円周線（実施例５を参照されたい）、傾斜線（５〜８５°の任意の角度）、らせん線（５〜８５°のらせん角度）。表面処理された線幅は、任意で５ミクロン超とすることができる。また、任意で、表面処理された線幅は、任意で１０ミクロン超とすることができる。また、任意で、表面処理された線幅は、任意で２０ミクロン超とすることができる。
【０２３６】
処理表面パターン繰り返し
表面処理されたパターンは異なる繰り返し型で現れ得る（実施例４を参照されたい）。任意で、処理表面形状は医療用インプラント上の処理されたエリア全体にわたって繰り返される。また、任意で、医療用インプラントの表面処理された全エリアはライン処理パターンである。また、任意で、１を超える表面処理された形状が医療用インプラントの処理表面エリア上で現れるであろう。また、任意で、１を超えるライン処理パターンが医療用インプラントの処理表面エリア上で現れるであろう。また、任意で、１つ以上のライン処理パターンおよび１つ以上の形状表面処理パターンの組み合わせが現れ得る。
【０２３７】
方向性繊維曝露
表面処理は異なる配向の繊維を外層表面上で曝露させることができる。任意で、曝露繊維配向は医療用インプラント体軸に平行である（実施例４を参照されたい）。また、任意で、曝露繊維配向はインプラント体軸に対して、５°−８５°である。また、任意で、曝露繊維配向はインプラント体軸に対して、１５°−６５°である。また、任意で、曝露繊維配向はインプラント体軸に対して、３０°−６０°である。図１７および１８は２つの異なる試料の方向性繊維配向曝露を示す。
【０２３８】
多方向性繊維曝露
繊維曝露はまた、医療用インプラントの外面上の非平行繊維配向について達成することができる。同じ表面上での１を超える繊維方向曝露の組み合わせが意味される。任意で、処理表面上で１を超える曝露繊維方向が存在する。また、任意で、処理表面上で２を超える曝露繊維方向が存在する。また、任意で、繊維方向の１つのエリアと異なる繊維方向を有するその隣接エリアの間の角度は０°−９０°である。また、任意で、繊維方向の１つのエリアと異なる繊維方向を有するその隣接エリアの間の角度は２５°−７５°である。図１９および２０は、２つの異なる繊維方向を有する表面の繊維曝露のための表面処理を示す。
【０２３９】
繊維断面曝露
繊維曝露は、異なる角度での繊維の切断を意図的に作製する表面処理により達成することができる。これは、繊維断面を医療用インプラントの外層表面として曝露させ、潜在的に、インプラント性能を改善することができる。任意で、断面繊維曝露は繊維軸に対して９０°である。また、任意で、断面繊維曝露は繊維軸に対して１５°−６５°である（実施例５を参照されたい）。また、任意で、断面繊維曝露は１を超える繊維方向を含む。図２１、２２および２３は、繊維軸に対して、それぞれ、断面繊維曝露〜９０°、〜４５°および〜１０°を示す。
【０２４０】
外層表面形状／粗さ
表面処理前に、バイオコンポジット医療用インプラント外面形状は滑らかで得られ、曝露繊維はない。表面処理はアブレーション法、１表面あたりの処理の反復数によって、および、表面処理適用に対する表面角度によって、いくつかの異なる表面形状を達成することができる。
【０２４１】
図２４Ａ−Ｄは、バイオコンポジット医療用インプラント上での表面処理により得られた４つの異なる表面粗さおよび形状を示す。任意で前記インプラントの表面は処理され、内部組成物が部分的に曝露される。また、任意で、表面最大粗さは、２ミクロン超である。また、任意で、表面最大粗さは、３ミクロン超である。また、任意で、表面最大粗さは、５ミクロン超である。
【０２４２】
排他的なリストにより制限されることは望まないが、表面処理により、異なる種類の表面形状が得られ得る。任意で、得られた表面形状は円形凹部である。また、任意で、得られた表面形状は、曝露繊維のみで構成される。また、任意で、得られた表面形状は、曝露繊維および生体高分子残渣で構成される（実施例５を参照されたい）。また、任意で、得られた表面形状は段階形状とされる（実施例４を参照されたい）。
【０２４３】
外層材料組成物
外層表面材料組成物は表面処理を用いて制御することができる。図２５は、異なる表面処理の結果、異なる外面組成物を有する２つの隣接する領域の上面図を示す。上面領域はより高い生体高分子パーセンテージおよびより低い曝露繊維を有するが、底部セクションは高い曝露繊維を有し、ほとんど生体高分子は存在しない。どちらのセクションも方向性繊維曝露を有する。
【０２４４】
実施例４−六角形リブ付きピンインプラントの局所表面処理
下記実施例は強化バイオコンポジット材料から作製された六角形リブ付き整形外科的ピンインプラント上でのレーザーアブレーション法を使用した表面処理プロセスを記載する。この実施例はアブレーションの面積および形状、生体高分子層除去および方向性繊維曝露に対するアブレーションの効果を詳述する。
【０２４５】
材料＆準備
六角形リブ付きピンインプラントを強化複合材料を用いて作製した。ピンは２つの側面を有し、各々が異なる六角形コア断面サイズ、２．４ｍｍおよび２．６ｍｍを有する。ピンの全長は１９ｍｍである。インプラントリブもまた六角形形状であり、ピンコア表面からおよそ０．３ｍｍ突き出ている（図２６）。
【０２４６】
材料複合物は５０％ｗ／ｗ、７０％、または８５％ｗ／ｗ連続鉱物繊維で強化されたＰＬＤＬＡ７０／３０ポリマーで構成された。鉱物繊維組成物はおよそＮａ２Ｏ１４％、ＭｇＯ５．４％、ＣａＯ９％、Ｂ２Ｏ３２．３％、Ｐ２Ｏ５１．５％、およびＳｉＯ２６７．８％ｗ／ｗであった。検査試料を、複数の層の複合材料の指定された単一キャビティモールド中への圧縮成形により製造した。各層は一方向に整列された連続繊維が埋め込まれたＰＬＤＬＡポリマーで構成された。インプラントの長手方向軸に対する層の配向は０°であった。各層はおよそ０．１８ｍｍの厚さであった。
【０２４７】
インプラントを制御された環境下で成型し、プロセス段階を通して清浄な状態で維持した。インプラント表面のレーザーアブレーションは、高周波レーザー機を用いて実施した。レーザー機環境を層流フード内に制限し、全ての表面およびジグをアルコールを用いて清浄にした。レーザープロセスにより生成された粒子を、制御された領域から吸引した。
【０２４８】
方法
インプラント位置
インプラントを、下記図２７において示される位置で、指定されたジグの内側に置いた。ジグはインプラントをレーザー適用方向に対して所望の位置に維持する。レーザーアブレーションプロセス中、インプラントは静止しており、局所換気がアブレーション位置上に常に適用され、局所過加熱または焼け焦げた跡が生じないよう防止された。
【０２４９】
レーザーアブレーション位置、形状および繰り返し
レーザーアブレーションをインプラントの各六角形コアセクションの６つの（６）面のうちの４つ（４）に対して実施し、すなわち２つ（２）のコア面がインプラントの一位置につき１１回繰り返され、合計２２面（インプラントの上および底側）となった。図２８はこの表面アブレーション選択の図を示す。そのような局所表面処理の一例が図２６に示される。
【０２５０】
このインプラントについてのアブレーションされた合計表面積はおよそ４４．１ｍｍ＾２であった。規定されたレーザーアブレーション表面については、アブレーションされた表面積対総インプラント表面積の間の比は、およそ０．２２である。
【０２５１】
レーザーアブレーション適用−方向、レーザー焦点、反復
レーザーアブレーションをインプラント長手方向軸に平行に実施した。インプラントを０°の長手方向軸に対する層の配向を用いて成型した。インプラントコア表面上でのこのレーザーアブレーションの方法により、方向性繊維曝露が得られる。そのような方向性繊維曝露の一例が図１７および１８に示される。
【０２５２】
レーザー適用を１つのアブレーションされる表面につき１つのレーザーパスを用いて実施した。レーザー焦点を六角形面の対角線上の中間点で決定した。図２９における図を参照されたい。アブレーションされる六角形面上でのレーザーアブレーションはいくつかの平行な適用表面に等しく分けられ、分割は効果的に、アブレーションされる表面上で「階段」表面形状を作製した。図２４Ｄはそのような得られた表面形状の一例を示す。
【０２５３】
結果
インプラントコアで得られた結果は、高度に曝露された繊維を有し、外側生体高分子層が除去された表面である。インプラントリブはそれらの元々の形状および元々の外層を維持する。特定的にはこのインプラント表面アブレーションのために、コアサイズが０．０４ｍｍ、すなわちアブレーションの各側面から０．０２ｍｍの均一な生体高分子層だけ低減される。図１２は測定した試料と同様の厚さを有する均一な生体高分子外層の一例を示す。
【０２５４】
実施例５−六角形リブ付きピンインプラントの円周表面処理
下記実施例は強化バイオコンポジット材料から作製された六角形リブ付き整形外科的ピンインプラント上でのレーザーアブレーション法を使用した表面処理プロセスを記載する。この実施例はアブレーションの面積および形状、生体高分子層除去および繊維断面曝露に対するアブレーションの効果を詳述する。
【０２５５】
材料＆準備
六角形リブ付きピンインプラントを強化複合材料を用いて作製した。ピンは２つの側面を有し、各々が異なる六角形コア断面サイズ、２．４ｍｍおよび２．６ｍｍを有する。ピンの全長は１９ｍｍである。インプラントリブもまた六角形形状であり、ピンコア表面からおよそ０．３ｍｍ突き出ている（図３０）。このインプラント構造は、インプラントに付着された円周ウェハと共に成型され、ウェハは後に除去され、繊維がインプラント軸に対して所望の場所および方向で曝露される。ウェハ除去後のインプラントが図３１に示される。
【０２５６】
材料複合物は５０％ｗ／ｗ、７０％、または８５％ｗ／ｗ連続鉱物繊維で強化されたＰＬＤＬＡ７０／３０ポリマーで構成された。鉱物繊維組成物は、およそＮａ２Ｏ１４％、ＭｇＯ５．４％、ＣａＯ９％、Ｂ２Ｏ３２．３％、Ｐ２Ｏ５１．５％、およびＳｉＯ２６７．８％ｗ／ｗであった。検査試料を、複数の層の複合材料の指定された単一キャビティモールド中への圧縮成形により製造した。各層は一方向に整列された連続繊維が埋め込まれたＰＬＤＬＡポリマーで構成された。インプラントの長手方向軸に対する層の配向は０°および２５°であった。各層はおよそ０．１８ｍｍの厚さであった。
【０２５７】
インプラントを制御された環境下で成型し、プロセス段階を通して清浄な状態で維持した。インプラント円周のレーザーアブレーションは、高周波レーザー機を用いて実施した。レーザー機環境を層流フード内に制限し、全ての表面およびジグをアルコールを用いて清浄にした。レーザープロセスにより生成された粒子を、制御された領域から吸引した。
【０２５８】
方法
インプラント位置
インプラントを、下記図３２において示される位置で、指定されたジグの内側に置いた。ジグはインプラントをレーザー適用方向に対して所望の位置に維持する。レーザーアブレーションプロセス中、インプラントは静止しており、局所換気がアブレーション位置上に常に適用され、局所過加熱または焼け焦げた跡が生じないよう防止された。
【０２５９】
レーザーアブレーション位置
レーザーアブレーションを円周インプラント〜ウェハ接触ラインの全てについて実施した。図３３はこの表面アブレーションの図を示す。そのような表面処理の一例が図１９に示される。
【０２６０】
このインプラントについてのアブレーションされた合計表面積はおよそ２２．８ｍｍ＾２であった。規定されるレーザーアブレーション表面について、アブレーションされた表面積対総インプラント表面積の間の比は、およそ０．１２である。
【０２６１】
レーザーアブレーション適用−方向、焦点、反復
レーザーアブレーションをインプラント長手方向軸に垂直に実施した。インプラントを０°および２５°の長手方向軸に対する層の配向を用いて成型した。インプラントコア表面上でのこのレーザーアブレーションの方法により、繊維断面曝露が得られる。そのような方向性繊維曝露の一例が図２１および２２に示される。
【０２６２】
レーザーアブレーションを、インプラント円周線に対してウェハ上で複数のレーザーパスを使用して実施した。レーザー焦点を処理前のウェハのライン上の中間点で決定した。図３４における図を参照されたい。
【０２６３】
結果
インプラント円周上での結果は、繊維断面曝露を有し、外側生体高分子層が除去された表面である。他のインプラント表面は全て、それらの元々の形状および元々の外層を維持する。
【０２６４】
明確にするために、別々の実施形態との関連で記載される本発明の様々な特徴はまた、単一の実施形態において組み合わせて提供することができることが認識されるであろう。反対に、簡略して、単一実施形態との関連で記載される本発明の様々な特徴はまた、別々に、または任意の好適な部分的組み合わせで提供され得る。様々な従属実施形態は、本明細書で明確に記載されていないとしても、様々な組み合わせで組み合わせることができる。本発明は、以上で特定的に示され、記載されているものにより制限されないこともまた、当業者には認識されるであろう。
【０２６５】
本明細書で引用または記載される全ての参考文献は、本発明および／または添付の特許請求の範囲の記載を支持するのに必要とされる程度まで本明細書で明記されているかのように、これにより参照により組み込まれる。
【０２６６】
本発明について、その特定の実施形態と共に記載してきたが、多くの代替、改変および変更が当業者に明らかであることは明白である。したがって、加えて、添付の特許請求の範囲の精神およびその広い範囲内にあるそのような代替、改変および変更を全て包含することが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ−Ｂ】
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【図２４Ｃ−Ｄ】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【国際調査報告】
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