(57)【要約】弓形のバルーンおよび当該バルーンの中の硬化可能な材料を含む隣接している椎骨の間に移植するための整形外科装置。一部の実施形態において、前記バルーンは椎骨の終板の周囲に実質的に対応する足跡を有している。拡張時に、椎骨の間の自然な角度が少なくとも部分的に回復するように、膨張可能な装置がカニューレを通して椎骨間の間隔の中に挿入される。負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素から成る群から選択される少なくとも１種類の要素が流体伝達手段を通して前記膨張可能な装置の中に送り込まれる。
2006517842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接している椎骨の間に移植するための整形外科装置であって、
弓形のバルーンと、
前記バルーンの中の硬化可能な材料と、を備えている、整形外科装置。
【請求項２】
前記装置が、椎骨の終板の周縁部の少なくとも一部分に実質的に対応する足跡を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記バルーンが、上方の領域、下方の領域、前方の領域、および後方の領域を有していて、そのバルーンを充填すると、前記前方の領域が前記後方の領域に対して等しくなくなる、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記上方および下方の領域が、それぞれ椎骨の終板の縁に実質的に対応する足跡を有する、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記バルーンが円筒形であり、さらに、前記装置が椎骨の終板の中央部分に実質的に対応する足跡を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記バルーンがさらに金属線を含み、これにより造影可能な手段を与えている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１個の前記バルーンが複数の内孔部を定めている、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１個の前記バルーンが、多孔質および非多孔質のフィルム、布地（織布および不織布）、および発泡体から成る群から選択される吸収可能で半透過性の材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
少なくとも１個の前記バルーンが、ポリオレフィンのコポリマー、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエチレン・テレフタレート、エーテル−ケトンのポリマー、織られた繊維、不織繊維、布地および金属メッシュから成る群から選択される材料を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記バルーンが少なくとも１個の開口部を定めている、請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記上方および下方の領域の少なくとも一方が少なくとも１個の外側の突出部を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記外側の突出部がポリエーテルエーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記上方の領域が、ポリエーテル・ブロック・コポリマー（polyether block copolymer）（ＰＥＢＡＸ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（acrylonitrile butadiene styrene）（ＡＢＳ）、アクリロニトリル・スチレン（acrylonitrile stryrene）（ＡＮＳ）、デルリン・アセタール（delrin acetal）、塩化ポリビニル（polyvinyl chloride）（ＰＶＣ）、ポリエチレン・ナフタレート（polyethylene napthalate）（ＰＥＮ）、ポリブチレン・テレフタレート（polybutylene terephthalate）（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（polycarbonate）、ポリエーテルイミド（polyetherimide）（ＰＥＩ）、ポリエーテル・スルホン（polyether sulfone）（ＰＥＳ）、ポリエチレン・テレフタレート（polyethylene terephthalate）（ＰＥＴ）、ポリエチレン・テレフタレート・グリコール（polyethylene terephthalate glycol）（ＰＥＴＧ）、ポリアミド（polyamide）、芳香族ポリアミド（aromatic polyamide）、ポリエーテル（polyether）、ポリエステル（polyester）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）、ポリウレタン・コポリマー（polyurethane copolymer）、エチレン・ビニル・アセテート（ethylene vinyl acetate）（ＥＶＡ）、エチレン・ビニル・アルコール（ethylene vinyl alcohol）、ポリエチレン（polyethylene）、ラテックス・ゴム（latex rubber）、ＦＥＰ、ＴＦＥ、ＰＦＡ、ポリプロピレン（polypropylene）、ポリオレフィン（polyolefin）、ポリシロキサン（polysiloxane）、液晶ポリマー（liquid crystal polymer）、イオノマー（ionomer）、ポリ（エチレン−コ−メタクリル）酸（poly(ethylene-co-methacrylic)acid）、シリコーン・ゴム（silicone rubber）、スチレン・アクリロニトリル（styrene acrylonitrile）（ＳＡＮ）、ナイロン（nylon）、ポリエーテル・ブロック・アミド（polyether block amide）および熱可塑性エラストマー（thermoplastic elastomer）から成る群から選択される少なくとも１種類の材料を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記バルーンが負荷支持用の要素を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記負荷支持用の材料が支柱部である、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記負荷支持用の要素が、抗菌剤および抗真菌剤から成る群から選択される少なくとも１種類の化合物をさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記負荷支持用の要素が、結合組織先祖幹細胞に親和性を持つ少なくとも１種類の抗体をさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１８】
前記負荷支持用の要素が、ビタミン、ホルモン、糖タンパク質、フィブロネクチン、ペプチド、タンパク質、炭化水素、プロテオグリカン、抗血管形成原剤、オリゴヌクレオチド、骨形態発生タンパク質、鉱物質化骨基質、抗体および遺伝的に変性した細胞から成る群の少なくとも１種類の要素をさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記負荷支持用の要素が、骨−生物学的な要素をさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
前記負荷支持用の要素が
（ａ）約４０℃乃至８０℃において流動可能なポリマーと、
（ｂ）間葉幹細胞と、
（ｃ）骨形態発生タンパク質と、を含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記ポリマーが、線形の酸無水物およびフマレート（fumarate）から成る群から選択される、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記負荷支持用の要素が吸収可能である、請求項１４に記載の装置。
【請求項２３】
前記負荷支持用の要素が、
（ａ）約４０℃乃至約８０℃の温度において流動して５０％乃至７０容量％の量で存在しているポリマーと、
（ｂ）約１０％乃至約３０容量％の量で存在しているリン酸カルシウム化合物と、を含む、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記ポリマーがポリカプロラクトンであり、前記リン酸カルシウム化合物がヒドロキシアパタイトである、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記吸収可能な負荷支持用の材料および新しい骨の成長の合計の負荷支持の能力が、椎骨の間の脊椎の負荷を支持するために少なくとも十分である、請求項１４に記載の装置。
【請求項２６】
前記骨−生物学的な要素が吸収可能である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２７】
前記負荷支持用の要素がポリ（乳酸）（poly(lactic acid)）、ポリ（グリコール酸）（poly(glycolic acid)）、ｐ−ジオキサノン（p-dioxanone）の繊維、ポリアリールエチル（polyarylethyl）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）、ポリウレタン（）polyurethane、アミノ酸誘導型ポリカーボネート（amino-acid-derived polycarbonate）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、脂肪族ポリエステル（aliphatic polyesters）、リン酸カルシウム（calcium phosphate）、不飽和線形ポリエステル（unsaturated linear polyesters）、ビニル・ピロリドン（vinyl pyrrolidone）およびポリプロピレン・フマレート・ジアクリレート（polypropylene fumarate diacrylate）から成る群から選択される少なくとも１種類の化合物を含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項２８】
前記負荷支持用の要素が２種類の架橋可能なポリマーを含み、この場合に、少なくとも１種類の架橋剤に対する曝露時に、これらの架橋可能なポリマーのそれぞれがそれ自体で架橋することにより、浸透性の網状構造が形成される、請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】
前記負荷支持用の要素が第１の架橋可能なポリマーおよび第２の架橋可能なポリマーを含み、この場合に、少なくとも１種類の架橋剤に対する曝露時に、前記第１の架橋可能なポリマーがそれ自体で架橋するが、前記第２の架橋可能なポリマーは影響を受けない状態を維持することにより、半透過性の網状構造が形成される、請求項２７に記載の装置。
【請求項３０】
前記骨−生物学的な要素が、間葉幹細胞（mesenchymal stem cells）、増殖因子（growth factors）、海綿質骨チップ（cancellous bone chips）、ヒドロキシアパタイト（hydroxyapatite）、リン酸三カルシウム（tri-calcium phosphate）、ポリ乳酸（polylactic acid）、ポリグリコール酸（polyglycolic acid）、ポリガラクタン酸（polygalactic acid）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、ポリエチレン・オキシド（polyethylene oxide）、ポリプロピレン・オキシド（polypropylene oxide）、ポリスルホン（polysulfone）、ポリエチレン（polyethylene）、ポリプロピレン（polypropylene）、ヒアルロン酸（hyaluronic acid）、生体ガラス（bioglass）、ゼラチン、コラーゲンおよび高分子の繊維から成る群から選択される少なくとも１種類の要素を含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項３１】
前記間葉幹細胞が、ポリリジンおよびポリエチレンイミン架橋型のアルギネートの膜の中に包まれている哺乳類動物の間葉幹細胞である、請求項３０に記載の装置。
【請求項３２】
前記骨−生物学的な材料が、骨誘発性（osteoinductive）の要素および骨伝達性（osteoconductive）の要素から成る群から選択される少なくとも１種類の要素を含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項３３】
前記骨誘発性の要素が、線維芽細胞増殖因子−１（fibroblast growth factor-1）、線維芽細胞増殖因子−２（fibroblast growth factor-2）、線維芽細胞増殖因子−４（fibroblast growth factor-4）、血小板由来増殖因子−ＡＢ（platellet derived growth factor-AB）、血小板由来増殖因子−ＢＢ（platellet derived growth factor-BB）、血小板由来増殖因子−ＡＡ（platellet derived growth factor-AA）、上皮増殖因子（epithelial growth factors）、インスリン様増殖因子−Ｉ（insulin-like growth factor-I）、インスリン様増殖因子−ＩＩ、骨形成性タンパク質−１（osteogenic protein-1）、トランスホーミング増殖因子−β（transforming growthfactors-β）、トランスホーミング増殖因子−β１、トランスホーミング増殖因子−β２、トランスホーミング増殖因子−β３、骨誘発性因子（osteoid-inducing factor）（ＯＩＦ）、血管形成原因子（angiogenin）、エンドセリン（endothelin）、肝細胞増殖因子（hepatocyte growth factor）、ケラチノサイト増殖因子（keratinocyte growth factor）、骨形成原因子（osteogenin）、骨形態発生タンパク質−２（bone morphogenetic proteins-2）、骨形態発生タンパク質−２Ａ、骨形態発生タンパク質−２Ｂ、骨形態発生タンパク質−７、ヘパリン結合性増殖因子−１（heparin-binding growth factors-1）、ヘパリン−結合性増殖因子−２、血小板由来増殖因子のイソ体（isoform of platelet-derived growth factors）、線維芽細胞増殖因子のイソ体（isoform of fibroblast growth factors）、上皮増殖因子のイソ体（isoform of epithelial growth factors）、インスリン様増殖因子のイソ体（isoform of insulin-like growth factors）、骨形態発生タンパク質のイソ体（isoform of bone morphogenic proteins）、増殖分化因子のイソ体（isoform of growth differentiation factors）、インディアン・ヘッジホッグ（Indian hedgehog）、ソニック・ヘッジホッグ（sonic hedgehog）、デザート・ヘッジホッグ（desert hedgehog）、インターロイキン−１（interleukin-1）、インターロイキン−２、インターロイキン−３、インターロイキン−４、インターロイキン−５、インターロイキン−６、コロニー刺激因子−１（colony-stimulating factor-1）、顆粒球コロニー刺激因子（granulocyte-colony-stimulating factor）および顆粒球マクロファージ・コロニー刺激因子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor）から成る群から選択される少なくとも１種類の化合物を含む、請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
前記骨伝達性の要素が以下の化学式を有する化合物を含む、請求項３２に記載の装置。
Ｍ2+(10-n)Ｎ1+2n（ＺＯ4 3-）6 ｍＹX
この場合に、
ｎ＝１乃至１０、およびｍ＝２（ｘ＝１の時）および／またはｍ＝１（ｘ＝２の時）であり、
ＭおよびＮはアルカリまたはアルカリ土類金属であり、
ＺＯ4 は酸のラジカルであり、但し、Ｚはリン、ヒ素、バナジウム、イオウまたはシリコンであり、さらに
Ｙはハロゲン化物、水酸化物、または炭酸塩である。
【請求項３５】
前記骨伝達性の要素は、リン酸一カルシウム（mono-calcium phosphate）、リン酸二カルシウム（di-calcium phosphate）、リン酸八カルシウム（octa-calcium phosphate）、リン酸アルファ三カルシウム（alpha-tri-calcium phosphate）、リン酸ベータ三酸カルシウム（beta-tri-calcium phosphate）、またはリン酸四カルシウム（tetra-calcium phosphate）、ヒドロキシアパタイト（hydroxyapatite）、フルオロアパタイト（fluorapatite）、硫酸カルシウム（calcium sulfate）、フッ化カルシウム（calcium fluoride）、酸化カルシウム（calcium oxide）、二酸化ケイ素（silicon dioxide）、酸化ナトリウム（sodium oxide）、および五酸化リン（phosphorus pentoxide）から成る群から選択される少なくとも１種類の材料を含む、請求項３２に記載の装置。
【請求項３６】
前記負荷支持用または前記骨−生物学的な要素が、ゼラチン、塩、多糖類およびタンパク質から成る群から選択される少なくとも１種類の水溶性の材料をさらに含む、請求項１９に記載の装置。
【請求項３７】
前記水溶性の材料の分解時に、前記負荷支持用または骨−生物学的な要素の内の少なくとも一方が多孔質な基材を形成する、請求項３６に記載の装置。
【請求項３８】
前記多孔質な基材の中への付加的な骨−生物学的な要素の配給時に、この付加的な骨生物学的な材料が骨先祖細胞を含み、これらの細胞が前記多孔質な基材の気孔の内表面部に接着する、請求項３７に記載の装置。
【請求項３９】
前記バルーンを少なくとも部分的に充填すると、前記装置の少なくとも一部分が概ね円環体の形状を有し、これにより、所与の軸方向の寸法および所与の半径方向の寸法を有する開口したキャビティを定める、請求項１に記載の装置。
【請求項４０】
前記バルーンが少なくとも約２００度の弧を成す足跡を有する、請求項３９に記載の装置。
【請求項４１】
前記開口したキャビティが負荷支持用の材料により充填されている、請求項３９に記載の装置。
【請求項４２】
前記開口したキャビティを充填している負荷支持用の材料が、骨−生物学的な要素をさらに含む、請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】
椎骨間脊椎融合装置であって、
少なくとも１個の弓形の膨張可能なバルーンを含み、これによりこのバルーンを２個の隣接している椎骨の間で少なくとも部分的に充填してそれらの隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復することができ、前記非対称なバルーンが当該バルーンにより定められている内孔部の中に負荷支持用の要素を収容している、装置。
【請求項４４】
前記装置が、椎骨の終板の縁に実質的に対応する足跡を有している、請求項４３に記載の装置。
【請求項４５】
前記負荷支持用の要素が骨−生物学的な要素を含む、請求項４３に記載の装置。
【請求項４６】
前記負荷支持用の要素が、ポリ（乳酸）（poly (lactic acid)）、ポリ（グリコール酸）（poly (glycolic acid)）、ｐ−ジオキサノン（p-dioxanone）の繊維、ポリアリールエチル（polyarylethyl）、ポリメチルメタクリレート（polymethymethacrylate）、ポリウレタン（polyurethane）、アミノ酸誘導型ポリカーボネート（mino-acid-derived polycarbonate）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、脂肪族ポリエステル（aliphatic polyesters）、リン酸カルシウム（calcium phosphate）、不飽和の線形ポリエステル（unsaturated linear polyesters）、ビニル・ピロリドン（vinyl pyrrolidone）およびポリプロピレン・フマレート・ジアクリレート（polypropylene fumarate diacrylate）またはこれらの混合物から成る群から選択される少なくとも１種類の化合物を含む、請求項４５に記載の装置。
【請求項４７】
前記バルーンが化学的に活性である内表面部を有しており、これにより、前記負荷支持用の組成物がその重合の間に当該バルーンに化学的に結合する、請求項４６に記載の装置。
【請求項４８】
椎骨間脊椎融合装置であって、
（ａ）上方の膨張可能なリムおよび下方の膨張可能なリムを有する前方のフレームであって、当該前方のフレームが第１の流体伝達手段に着脱自在に接続されている、前記前方のフレームと、
（ｂ）前記前方のフレームの上方および下方の膨張可能なリムに取り付けられている剛性の膨張可能な後方のフレームであって、当該後方のフレームが第２の流体伝達手段に着脱自在に接続されている、後方のフレームと、を備え、
２個の隣接している椎骨の間に前記上方および下方の膨張可能なリムおよび前記後方のフレームを少なくとも部分的に充填すると、それらの椎骨の自然な角度が少なくとも部分的に回復する、装置。
【請求項４９】
前記前方のフレームが部分的に剛性である、請求項４８に記載の装置。
【請求項５０】
前記上方および下方の膨張可能なリムおよび前記後方のフレームを充填すると、当該上方および下方の膨張可能なリムの間の距離が前記後方のフレームの高さとは異なっている、請求項４８に記載の装置。
【請求項５１】
前記上方および下方の膨張可能なリムを少なくとも部分的に充填すると、これらのリムがそれぞれ椎骨の終板の縁に実質的に相当する足跡を有している、請求項４９に記載の装置。
【請求項５２】
前記上方および下方の膨張可能なリムおよび後方のフレームを少なくとも部分的に充填すると、前記装置が所与の軸方向および所与の半径方向の寸法を有する開口したキャビティを定める、請求項５１に記載の装置。
【請求項５３】
前記前方の部分の上方および下方のリムに接続している少なくとも１種類のメッシュ要素をさらに含む、請求項４８に記載の装置。
【請求項５４】
前記前方の部分の上方および下方のリムの少なくとも一方が、少なくとも１個の外側の突出部分を含む、請求項４８に記載の装置。
【請求項５５】
前記後方の部分が少なくとも１個の伸縮自在に膨張可能な支持要素をさらに含み、それぞれの支持要素が前記後方の部分の上方および下方のリムに接続されている、請求項４８に記載の装置。
【請求項５６】
椎骨間脊椎融合装置を移植する方法であって、
（ａ）外側の環状の外殻部分を保存しながら椎間板切除を行なう工程と、
（ｂ）椎骨間の間隙の中に収縮した弓形のバルーンを含む膨張可能な装置を挿入する工程と、
（ｃ）前記バルーンを膨張して椎間板の間隙を伸延するために十分な量で前記収縮した弓形のバルーンの中に硬化可能な材料を送り込む工程と、を含む、方法。
【請求項５７】
椎骨間脊椎融合装置を移植する方法であって、
（ａ）椎骨間の間隙の中にカニューレを通して膨張可能な装置を挿入する工程であって、この膨張可能な装置が少なくとも１個の流体伝達手段に接続している弓形のバルーンを含み、前記膨張可能な装置が２個の隣接している椎骨の間において膨張すると、これらの隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復させる、前記挿入する工程と、
（ｂ）前記膨張可能な装置をその拡張時に椎骨の間の自然な角度が少なくとも部分的に回復するように配向する工程と、
（ｃ）前記流体伝達手段を通して前記膨張可能な装置の中に負荷支持用の要素を送り込む工程と、を含む、方法。
【請求項５８】
前記負荷支持用の材料が吸収可能であり、当該吸収可能な負荷支持用の材料および新しい骨の成長の合計の負荷支持の能力が椎骨の間の脊椎の負荷を支持するために少なくとも十分である、請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記負荷支持用の材料が骨−生物学的な要素を含む、請求項５７に記載の方法。
【請求項６０】
前記バルーンは、膨張すると椎骨の終板の縁に実質的に対応する足跡を有する、請求項５７に記載の方法。
【請求項６１】
前記負荷支持用の要素が硬化可能な材料を含む、請求項５９に記載の方法。
【請求項６２】
前記膨張可能な装置が少なくとも１個の膨張可能なバルーンを含み、この装置が上方の領域、下方の領域、前方の領域および後方の領域を定めており、前記バルーンを充填すると、前記前方の領域が前記後方の領域とは等しくなく、前記上方および下方の領域はそれぞれ椎骨の終板の縁に実質的に相当する足跡を有する、請求項５９に記載の方法。
【請求項６３】
前記装置の前方の領域が椎骨の前方の面に対向するように配向され、前記装置の後方の領域がその椎骨の後方の面に対向するように配向される、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記負荷支持用の要素が前記流体伝達手段を通して当該要素を送り込むことにより前記バルーンの中に送り込まれ、これにより、そのバルーンが拡張してそれぞれの椎骨の終板に対してそのバルーンの上方の領域および下方の領域を送り出し、これにより、隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復する、請求項６２に記載の方法。
【請求項６５】
前記バルーンが複数の内孔部を定めている、請求項６２に記載の方法。
【請求項６６】
前記バルーンがポリ（乳酸）（poly (lactic acid)）、ポリ（グリコール酸）（poly (glycolic acid)）、ｐ−ジオキサノン（p-dioxanone）の繊維、ポリアリールエチル（polyarylethyl）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）、ポリウレタン（polyurethane）、アミノ酸誘導型ポリカーボネート（amino-acid-derived polycarbonate）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、脂肪族ポリエステル（aliphatic polyester）、リン酸カルシウム（calcium phosphate）、不飽和線形ポリエステル（unsaturated linear polyester）、ビニル・ピロリドン（vinyl pyrrolidone）およびポリプロピレン・フマレート・ジアクリレート（polypropylene fumarate diacrylate）から成る群から選択される吸収可能な材料を含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６７】
少なくとも１個のバルーンがポリオレフィン・コポリマー、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエチレン・テレフタレート、エーテル−ケトン・ポリマー、織り状の繊維、不織状の繊維、布地および金属メッシュから成る群から選択される少なくとも１種類の材料を含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６８】
前記上方および下方の領域の少なくとも一方が複数の外側の突出部分を有しており、さらに、これらの外側の突出部分がポリエーテルエーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）を含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６９】
前記上方の領域がポリエーテル・ブロック・コポリマー（polyether block copolymer）（ＰＥＢＡＸ）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）（acrylonitrile butadiene styrene）、ＡＮＳ（アクリロニトリル・スチレン）（acrylonitrile styrene）、デルリン・アセタール（delrin acetal）、ＰＶＣ（塩化ポリビニル）（polyvinyl chloride）、ＰＥＮ（ポリエチレン・ナフタレート）（polyethylene napthalate）、ＰＢＴ（ポリブチレン・テレフタレート）（polybutylene terephthalate）、ポリカーボネート（polycarbonate）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）（polyetherimide）、ＰＥＳ（ポリエーテル・スルホン）（polyether sulfone）、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）（polyethylene terephthalate）、ＰＥＴＧ（ポリエチレン・テレフタレート・グリコール）（polyethylene terephthalate glycol）、ポリアミド（polyamide）、芳香族ポリアミド（aromatic polyamide）、ポリエーテル（polyether）、ポリエステル（polyester）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）、ポリウレタン・コポリマー（polyurethane copolymer）、エチレン・ビニル・アセテート（ethylene vinyl acetate）（ＥＶＡ）、エチレン・ビニル・アルコール（ethylene vinyl alcohol）、ポリエチレン（polyethylene）、ラテックス・ゴム（latex rubber）、フッ素化エチレン・ポリマー（fluorinated ethylene polymer）（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene）（ＰＴＦＥ）、パーフルオロ−アルコキシアルカン（perfluoro-alkoxyalkane）（ＰＦＡ）、ポリプロピレン（polypropylene）、ポリオレフィン（polyolefin）、ポリシロキサン（polysiloxane）、液晶ポリマー（liquid crystal polymer）、イオノマー（ionomer,）、ポリ（エチレン−コ−メタクリル）酸（poly (ethylene-co-methacrylic) acid）、シリコーン・ゴム（silicone rubber）、ＳＡＮ（スチレン・アクリロニトリル）（styrene acrylonitrile）、ナイロン（nylon）、ポリエーテル・ブロック・アミド（polyether block amide）および熱可塑性エラストマー（thermoplastic elastomers）から成る群から選択される少なくとも１種類の材料により作成されている、請求項６２に記載の方法。
【請求項７０】
前記負荷支持用の要素がポリ（乳酸）（poly (lactic acid)）、ポリ（グリコール酸）（poly (glycolic acid)）、ｐ−ジオキサノン（p-dioxanone）の繊維、ポリアリールエチル（polyarylethyl）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）、ポリウレタン（polyurethane）、アミノ酸誘導型ポリカーボネート（amino-acid-derived polycarbonate）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、脂肪族ポリエステル（aliphatic polyester）、リン酸カルシウム（calcium phosphate）、不飽和の線形ポリエステル（unsaturated linear polyesters）、ビニル・ピロリドン（vinyl pyrrolidone）およびポリプロピレン・フマレート・ジアクリレート（polypropylene fumarate diacrylate）から成る群から選択される少なくとも１種類の化合物を含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項７１】
前記骨−生物学的な要素が間葉幹細胞（mesenchymal stem cells）、増殖因子（growth factor）、海綿質骨チップ（cancellous bone chips）、ヒドロキシアパタイト（hydroxyapatite）、リン酸三カルシウム（tri-calcium phosphate）、ポリ乳酸（polylactic acid）、ポリグリコール酸（polyglycolic acid）、ポリガラクタン酸（polygalactic acid）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、ポリエチレン・オキシド（polyethylene oxide）、ポリプロピレン・オキシド（polypropylene oxide）、ポリスルホン（polysulfone）、ポリエチレン（polyethylene）、ポリプロピレン（polypropylene）、ヒアルロン酸（hyaluronic acid）、生体ガラス材料（bioglass）、ゼラチン、コラーゲン、および高分子繊維から成る群から選択される少なくとも１種類の要素を含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項７２】
前記骨生物学的な要素がゼラチン、塩、多糖類およびタンパク質から成る群から選択される少なくとも１種類の水溶性の材料をさらに含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項７３】
水性の流体を前記負荷支持用の材料の中に送り込むことにより、前記少なくとも１種類の水溶性の材料を溶解して、多孔質な基材を形成する工程をさらに含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項７４】
前記骨誘発性の要素が線維芽細胞増殖因子−１（fibroblast growth factor-1）、線維芽細胞増殖因子−２、線維芽細胞増殖因子−４、血小板由来増殖因子−ＡＢ（platellet derived growth factor-AB）、血小板由来増殖因子−ＢＢ、血小板由来増殖因子−ＡＡ、上皮増殖因子（epithelial growth factors）、インスリン様増殖因子−Ｉ（insulin-like growth factor-I）、インスリン様増殖因子−ＩＩ、骨形成性タンパク質−１（osteogenic protein-1）、トランスホーミング増殖因子−β（transforming growth factors-β）、トランスホーミング増殖因子−β１、トランスホーミング増殖因子−β２、トランスホーミング増殖因子−β３、骨誘発性因子（osteoid-inducing factor）（ＯＩＦ）、血管形成原因子（angiogenin）、エンドセリン（endothelin）、肝細胞増殖因子（hepatocyte growth factor）、ケラチノサイト増殖因子（keratinocyte growth factor）、骨形成原因子（osteogenin）、骨形態発生タンパク質−２（bone morphogenetic proteins-2）、骨形態発生タンパク質−２Ａ、骨形態発生タンパク質−２Ｂ、骨形態発生タンパク質−７、ヘパリン結合性増殖因子−１（heparin-binding growth factors-1）、ヘパリン−結合性増殖因子−２、血小板由来増殖因子のイソ体（isoform of platelet-derived growth factors）、線維芽細胞増殖因子のイソ体（isoform of fibroblast growth factors）、上皮増殖因子のイソ体（isoform of epithelial growth factors）、インスリン様増殖因子のイソ体（isoform of insulin-like growth factors）、骨形態発生タンパク質のイソ体（isoform of bone morphogenic proteins）、増殖分化因子のイソ体（isoform of growth differentiation factors）、インディアン・ヘッジホッグ（Indian hedgehog）、ソニック・ヘッジホッグ（sonic hedgehog）、デザート・ヘッジホッグ（desert hedgehog）、インターロイキン−１（interleukin-1）、インターロイキン−２、インターロイキン−３、インターロイキン−４、インターロイキン−５、インターロイキン−６、コロニー刺激因子−１（colony-stimulating factor-1）、顆粒球コロニー刺激因子（granulocyte- colony-stimulating factor）および顆粒球マクロファージ・コロニー刺激因子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor）から成る群から選択される少なくとも１種類の化合物を含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項７５】
前記骨生物学的な要素が以下の化学式を有する、請求項６２に記載の方法。
Ｍ2+(10-n)Ｎ1+2n（ＺＯ4 3-）6 ｍＹX
この場合に、ｎ＝１乃至１０、およびｍ＝２（ｘ＝１の時）および／またはｍ＝１（ｘ＝２の時）であり、
ＭおよびＮはアルカリまたはアルカリ土類金属であり、
ＺＯ4 は酸のラジカルであり、但し、Ｚはリン、ヒ素、バナジウム、イオウまたはシリコンであり、さらに
Ｙはハロゲン化物、水酸化物、または炭酸塩である。
【請求項７６】
前記骨−生物学的な要素がリン酸一カルシウム（mono-calcium phosphate）、リン酸二カルシウム（di-calcium phosphate）、リン酸八カルシウム（octa-calcium phosphate）、リン酸アルファ三カルシウム（alpha-tri-calcium phosphate）、リン酸ベータ三酸カルシウム（beta-tri-calcium phosphate）、またはリン酸四カルシウム（tetra-calcium phosphate）、ヒドロキシアパタイト（hydroxyapatite）、フルオロアパタイト（fluorapatite）、硫酸カルシウム（calcium sulfate）、フッ化カルシウム（calcium fluoride）、酸化カルシウム（calcium oxide）、二酸化ケイ素（silicon dioxide）、酸化ナトリウム（sodium oxide）、および五酸化リン（phosphorus pentoxide）、またはこれらの混合物から成る群から選択される少なくとも１種類の材料を含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項７７】
前記装置の少なくとも一部分が拡張時に実質的に円環体の形状を有することにより、当該円環体の形状の外表面部により定められていて、所与の軸方向の寸法および所与の半径方向の寸法を有する開口したキャビティを形成している、請求項５７に記載の方法。
【請求項７８】
前記開口したキャビティの軸方向の寸法が、前記装置が移植されている患者の脊柱の主軸に対して実質的に平行になるように前記装置の少なくとも一部分が配向されている、請求項６２に記載の方法。
【請求項７９】
前記負荷支持用の材料が、前記拡張した装置により定められる開口したキャビティの中に送り込まれる、請求項７８に記載の方法。
【請求項８０】
前記負荷支持用の材料が骨−生物学的な材料を含む、請求項７８に記載の方法。
【請求項８１】
（ａ）膨張可能な装置をカニューレを通して椎骨間の間隙の中に挿入する工程と、
（ｂ）前記膨張可能な装置を当該装置の拡張時に椎骨の間の自然な角度が少なくとも部分的に回復するように配向する工程と、
（ｃ）前記膨張可能な装置の中に負荷支持用の要素を送り込むことによりその膨張可能な装置を拡張する工程と、を含む、２個の隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復する方法。
【請求項８２】
前記膨張可能な装置が少なくとも１個の弓形の膨張可能なバルーンおよび当該少なくとも１個のバルーンに取り付けられている流体伝達手段を含み、この少なくとも１個のバルーンが、２個の隣接している椎骨の間における拡張時にこれら２個の隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復する、請求項８０に記載の方法。
【請求項８３】
前記膨張可能なバルーン、前記装置が上方の領域、下方の領域、前方の領域および後方の領域を定めており、前記バルーンを充填すると、前記前方の領域が前記後方の領域とは等しくなく、前記上方および下方の領域がそれぞれ椎骨の終板の縁に対して実質的に対応する足跡を有する、請求項８１に記載の方法。
【請求項８４】
前記膨張可能な装置を配向する工程が、その装置の前方の領域を椎骨の前方の面に対向するように配向し、その装置の後方の領域をその椎骨の後方の面に対向するように配向する処理を含む、請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
前記膨張可能な装置を膨張させる工程が、前記流体伝達手段を通して少なくとも１種類の要素を送り込むことにより、前記装置の中に負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素の少なくとも一方を導入する処理を含み、これにより、その装置の下方の領域および上方の領域をそれぞれの終板に係合させて、その装置の前方の領域を当該装置の後方の領域よりも大きくし、これにより、隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復する処理を含む、請求項８３に記載の方法。
【請求項８６】
前記負荷支持用の材料が硬化可能な材料を含む、請求項８１に記載の方法。
【請求項８７】
前記装置の少なくとも一部分が拡張時に実質的に円環体の形状を有することにより、当該円環体の形状の所与の外表面部により定められていて所与の軸方向の寸法および所与の半径方向の寸法を有する開口したキャビティを形成している、請求項８２に記載の方法。
【請求項８８】
前記膨張可能な装置を配向する工程が、前記開口したキャビティの軸方向の寸法が前記装置が移植されている患者の脊柱の主軸に対して実質的に平行になるように、前記装置の少なくとも一部分を配向する処理を含む、請求項８７に記載の方法。
【請求項８９】
負荷支持用の材料を前記開口したキャビティの中に送り込む工程をさらに含む、請求項８１に記載の方法。
【請求項９０】
前記負荷支持用の材料が骨−生物学的な要素を含む、請求項８９に記載の方法。
【請求項９１】
前記負荷支持用の材料が硬化可能な材料を含む、請求項８９に記載の方法。
【請求項９２】
前記骨−生物学的な材料がゼラチン、塩、多糖類およびタンパク質から成る群から選択される少なくとも１種類の水溶性の材料をさらに含む、請求項９１に記載の方法。
【請求項９３】
前記膨張した装置により定められる開口したキャビティの中に水性の流体を送り込むことにより、前記少なくとも１種類の水溶性の材料を溶解して多孔質な基材を形成する工程をさらに含む、請求項９２に記載の方法。
【請求項９４】
（ａ）椎骨の間隙の中に膨張可能な装置を挿入する処理を含み、前記装置の少なくとも一部分が拡張時に実質的に円環体の形状を有することにより、当該円環体の形状の外表面部により定められていて所与の軸方向の寸法および所与の半径方向の寸法を有する開口したキャビティを形成しており、
（ｂ）前記開口したキャビティの軸方向の寸法が前記装置が移植されている患者の脊柱の主軸に対して実質的に平行になるように前記装置の少なくとも一部分を配向する処理と、
（ｃ）負荷支持用の要素を前記膨張可能な装置の中に送り込むことにより当該膨張可能な装置を膨張させる処理と、
（ｄ）前記開口したキャビティの中に骨−生物学的な材料を送り込む処理と、を含み、当該材料が少なくとも１種類の水溶性の材料を含む、
骨−生物学的な材料を配給する方法。
【請求項９５】
（ｅ）前記膨張した装置により定められる開口したキャビティの中に水性の流体を送り込むことにより、前記少なくとも１種類の水溶性の材料を溶解して、多孔質な基材を形成する工程と、
（ｆ）前記多孔質な基材の少なくとも９０容量％を充たすために十分な量で当該多孔質な基材の中に付加的な骨−生物学的な要素を配給する工程と、をさらに含む、請求項９４に記載の方法。
【請求項９６】
原位置形成型（in-situ formed）の骨−生物学的な要素を含む椎骨間融合装置であって、
（ａ）内部における骨の成長のために適している開口した多孔質構造を定めている内表面部を有する基材と、
（ｂ）前記開口した多孔質構造の中に存在している骨形成性の要素と、を備えている、装置。
【請求項９７】
椎間板の間隙を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置であって、
（ａ）上方の終板を支持するための上面部および下方の終板を支持するための下面部を有する原位置形成型の支柱部と、
（ｂ）原位置形成型の骨−生物学的な多孔質の基材と、を備えている、椎間板間隙装置。
【請求項９８】
原位置形成型の支柱部を備えている、椎間板の間隙を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置であって、前記支柱部は、
（ａ）上方の終板を支持するための上面部と、
（ｂ）下方の終板を支持するための下面部と、
（ｃ）前記上面部と下面部との間に配置されている注入可能な負荷支持用の組成物と、を含む、間隙装置。
【請求項９９】
内部における骨の成長に適している開口した多孔質構造を定めている内表面部を有する基材を含む椎骨間融合装置であって、前記基材が複数の原位置結合型のビーズにより形成されている、装置。
【請求項１００】
支柱部を備える椎骨間融合装置であって、
前記支柱部は、
（ａ）（ｉ）下方の終板を支持するために適合している下方の支持面部と、
（ｉｉ）前方の端部、傾斜した中間部分および後方の端部を有する上面部と、を有する第１の要素と、
（ｂ）（ｉ）上方の終板を支持するために適合している上方の支持面部と、
（ｉｉ）前方の端部、傾斜した中間部分および後方の端部を有する上面部と、を有する第２の要素と、を備え、
前記第１の要素の傾斜した部分が前記第２の要素の傾斜した部分に対して係合している、装置。
【請求項１０１】
椎間板の間隙を通して椎体間の融合を行なうためのキットであって、
（ａ）所与の内径を定めているカニューレと、
（ｂ）椎骨間の負荷を支持することのできる硬化可能な材料と、
（ｃ）流動可能な骨−生物学的な組成物と、
（ｄ）弓形のバルーンと、を含む、間隙キット。
【請求項１０２】
椎間板の間隙を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置であって、
（ａ）上方の終板を支持するための上面部および下方の終板を支持するための下面部を有している原位置形成型の支柱部であって、これらの上面部および下面部がその間に所与の高さを定めている、支柱部と、
（ｂ）原位置形成型の骨−生物学的な要素と、を備え、
前記支柱部の高さが前記椎間板の間隙の高さよりも高くない、装置。
【請求項１０３】
椎間板の間隙を通して椎体間の融合を行なう方法であって、
（ａ）所与の内径を定めているカニューレを供給する工程と、
（ｂ）前記カニューレを通して前記椎間板の間隙の中に負荷支持用の組成物を移動させることにより原位置形成型の負荷支持用の弓形の支柱部を形成する工程と、
（ｃ）前記カニューレを通して前記椎間板の間隙の中に骨−生物学的な組成物を移動させることにより原位置形成型の骨−生物学的な組成物を形成する工程と、を含む、方法。
【請求項１０４】
椎間板の間隙を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置であって、
弓形の支柱部を含み、
前記支柱部は、
（ａ）上方の終板を支持するための上面部と、
（ｂ）下方の終板を支持するための下面部と、を備えている弓形の支柱部を具備し、
前記支柱部が原位置形成型の負荷支持用の組成物を含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は椎骨間の脊椎融合のための装置およびその作成方法に関連している。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
背中の下方の痛みの主な原因は椎間板の断裂または劣化を含む腰部椎間板の病因により生じる。また、下端部における小根の痛みは、ふくらんだ椎間板による脊髄神経根の圧縮により生じる可能性がある。加えて、背中の下方の痛みは、椎間板の崩壊および不安定または変性した椎骨の関節突起間関節の関節異常により生じる可能性がある。これらの問題を管理する一例の方法は、その問題の椎間板を除去して、その椎間板の高さを回復し、隣接している椎骨の融合のためにその中を通る骨の成長を可能にする多孔質な装置と、その椎間板を置き換えることである。これらの装置は一般的に「融合装置（fusion devices）」と呼ばれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
椎間板の本体の融合装置は一般的に数ヶ月の期間にわたり、または融合が生じるまで極めて高い負荷（１乃至４ｋＮ程度）を担持する必要がある。従って、体内の別の場所における骨の融合（例えば、長骨の融合等）を促進するために設計されている融合装置または骨の移植置換物は、椎間板の本体の融合装置としての使用に適さない可能性がある。例えば、多くの骨の融合装置は、骨誘発性のまたは骨形成性の成分のための構造的なキャリヤとしてヒドロゲル等のようなゲルの使用を開示している。しかしながら、このようなゲルは一般的に腰部の椎骨間融合装置のために必要であることが分かっている丈夫さまたは機械的強度を有していない。
【０００４】
一般に、従来の椎骨間融合装置の配給は相当に侵襲性の高い移植処置を必要としてきた。すなわち、背部の移植片の切開式の外科移植は、安定化している種々の筋肉、靭帯、腱、および関節突起間関節等のような種々の骨の構造の切除を必要とする。従って、移植片はこの外科処置により生じる不安定化を解消するだけでなく、骨の融合を促進するために必要とされる余分の安定性も加える必要がある。一方、腰部の脊椎における切開式の腹側の手術は大動脈および大動脈の分枝部等のような敏感な脈管構造のすぐ近くであるために極めて危険である。さらに、この腹側の切開処置は脊椎に相当な瘢痕の形成を生じて、必要な場合に、その腹側の修復手術をさらに危険なものにする。
【０００５】
従って、前記の問題を軽減するために役立つ、侵襲性を最小限に抑えた処理が開発されている。しかしながら、現在の技法はかなりの外科の専門技術を必要として手術の時間を相当に増大する可能性がある。さらに、侵襲性を最小限に抑えた手段による椎体間融合用のケージの挿入は、大きな挿入の力を必要とする場合が多い。
【０００６】
多数の前記のようなプロテーゼ移植片が、適当な椎間板切除を行なうために必要とされるよりも大きくない、小さな直径のカニューレを通す種々のプロテーゼ材料の配給を含む椎間板、または髄核の置換用として使用できるよう説明されている。それゆえ、注入可能なプロテーゼ装置が一般的に第１の流体の形態で配給された後に、椎間板の間隔の中において第２の形態に硬化されて、その椎間板の間隔の高さにわたり広がり、好ましくは椎間板切除後にその椎間板の間隔を満たす。しかしながら、骨の融合システムのための必要条件は注入可能なプロテーゼ装置の条件とは極めて異なる。
【０００７】
すなわち、隣接している椎骨体の終板の間の好ましい間隔的な関係（曲率および伸延）を形成または維持すること、および２個の隣接している椎骨の間の骨の融合を促進するための骨形成性の成分を含むことのできる、椎間板の間隔の中に注入可能な椎骨間の支柱部材に対する要望が存在している。
【０００８】
発明の概要
本発明は椎骨間の脊椎融合のための装置およびその作成方法に関連している。
【０００９】
関連出願
本特許出願は２００３年２月１４日に出願されている米国仮特許出願第６０／４４８，２２１号の恩典を主張している。なお、前記特許出願の全体の教示は本明細書において参照により含まれる。
【００１０】
一例の実施形態において、本発明は概ね弓形のバルーンおよび当該バルーンの中における硬化可能な材料を含む、隣接している椎骨の間に移植するための整形外科装置である。
【００１１】
別の実施形態において、本発明は少なくとも１個の弓形の膨張可能なバルーンを含む椎骨間の脊椎融合装置であり、２個の隣接している椎骨の間の前記バルーンを少なくとも部分的に充填することにより、その２個の隣接している椎骨の間の自然な角度が少なくとも部分的に回復し、さらに、前記弓形のバルーンが当該バルーンにより定められている内孔部の中に負荷支持用の要素を収容している。
【００１２】
また、別の実施形態において、本発明は上方の膨張可能なリムおよび下方の膨張可能なリムを有する前方のフレーム、および当該前方のフレームにおける上方および下方の膨張可能なリムに取り付けられている剛性の膨張可能な後方のフレームを備えている椎骨間脊椎融合装置である。この前方のフレームは第１の流体伝達用の手段に着脱自在に接続されている。また、後方のフレームは第２の流体伝達用の手段に着脱自在に接続されている。この場合に、前記上方および下方の膨張可能なリムと後方のフレームとを、２個の隣接している椎骨の間に少なくとも部分的に充填することにより、これらの椎骨の間の自然な角度が少なくとも部分的に回復する。
【００１３】
また、別の実施形態において、本発明は椎骨間脊椎融合装置を移植する方法であり、（ａ）外側の環状の外殻部分を保存しながら椎間板切除を行なう工程と、（ｂ）椎骨間の間隔の中に収縮した弓形のバルーンを含む膨張可能な装置を挿入する工程と、および（ｃ）前記バルーンを膨張して椎間板の間隔を伸延するために十分な量で骨−生物学的な要素を前記収縮したバルーンの中に送り込む工程と、を含む。
【００１４】
また、別の実施形態において、本発明は椎骨間脊椎融合装置を移植する方法であり、（ａ）椎骨間の間隔の中にカニューレを通して膨張可能な装置を挿入する工程であって、この膨張可能な装置が少なくとも１つの流体伝達用の手段に接続されている弓形のバルーンを含み、この場合に、前記膨張可能な装置は２個の隣接している椎骨の間において膨張する時に、その隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復する工程と、（ｂ）膨張時に自然な角度が少なくとも部分的に回復するように前記膨張可能な装置を配向する工程と、（ｃ）前記流体伝達用の手段を通して前期膨張可能な装置の中に負荷支持用の要素を送り込む工程と、を含む。
【００１５】
また、別の実施形態において、本発明は２個の隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復する方法であり、（ａ）椎骨間の間隔の中にカニューレを通して膨張可能な装置を挿入する工程と、（ｂ）当該装置の膨張時に椎骨の間の自然な角度が少なくとも部分的に回復するようにその膨張可能な装置を配向する工程と、（ｃ）負荷支持用の要素を前記膨張可能な装置の中に送り込むことによりその膨張可能な装置を拡張する工程と、を含む。
【００１６】
また、別の実施形態において、本発明は骨−生物学的な材料を配給する方法であり、（ａ）椎骨間の間隔の中に膨張可能な装置を挿入する工程であって、この場合に、拡張時における装置の少なくとも一部分が実質的に円環体の形状を有することにより、その円環体の形状の外表面部により定められる開口したキャビティを形成して、所与の軸方向の寸法および所与の半径方向の寸法を有する工程と、（ｂ）前記開口したキャビティの軸方向の寸法が、前記装置を移植した患者の脊柱の主軸に対して実質的に平行になるようにその装置の少なくとも一部分を配向する工程と、（ｃ）前記膨張可能な装置の中に負荷支持用の要素を送り込むことによりその膨張可能な装置を膨張させる工程と、（ｄ）前記の開口したキャビティの中に骨−生物学的な材料を送り込む工程であって、この材料が少なくとも１種類の水溶性の材料を含む工程と、（ｅ）前記膨張した装置により定められる開口したキャビティの中に水性の流体を送り込むことにより、前記少なくとも１種類の水溶性の材料を溶解して、多孔質な基材を形成する工程と、（ｆ）前記多孔質な基材の少なくとも９０容量％を満たすために十分な量でその多孔質な基材の中に付加的な骨−生物学的な要素を配給する工程と、を含む。
【００１７】
また、別の実施形態において、本発明は薬剤組成物であり、この薬剤組成物は薬剤として許容可能なキャリヤまたは希釈剤および（ａ）ポリ（ε−カプロラクトン）（poly (ε-caprolactone)）、ポリ（ｐ−ジオキサノン）（poly (p-dioxanone)）、またはポリ（トリメチレン・カーボネート）（poly (trimethylene carbonate)）の種々のホモポリマーまたはこれらのコポリマーまたは混合物、またはｐ−ジオキサノン（p-dioxanone）またはトリメチレン・カーボネート（trimethylene carbonate）およびグリコリド（glycolide）またはラクチド（lactide）の種々のコポリエステルまたはこれらの混合物、特にｐ−ジオキサノン／グリコリド（p-dioxanone/glycolide）、ｐ−ジオキサノン／ラクチド（p-dioxanone/lactide）、トリメチレン・カーボネート／グリコリド（trimethylene carbonate/glycolide）およびトリメチレン・カーボネート／ラクチド（trimethylene carbonate/lactide）の種々のコポリマー、またはイプシロン−カプロラクトン（epsiloncaprolactone）およびグリコリドの種々のコポリエステルまたはこれらの混合物、またはε−カプロラクトンおよびラクチドの種々のホモポリマーの混合物から成る群から選択される３８℃乃至４５℃において流動可能な少なくとも１種類のポリマー、および（ｂ）種々の骨形態発生タンパク質から成る群から選択される約４５℃において変性に耐性を有する少なくとも１種類の増殖因子を含有している。
【００１８】
また、別の実施形態において、本発明は原位置形成型の骨−生物学的な要素を含む椎骨間融合装置であり、この要素は（ａ）内部における骨の増殖に適している開口状の多孔質を定めている内表面部を有する基材、および（ｂ）前記開口状の多孔質の中に存在している骨形成性の成分を含む。
【００１９】
また、別の実施形態において、本発明は椎間板の間隔を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置であり、この装置は（ａ）上方の終板を支持するための上面部および下方の終板を支持するための下面部を有する支柱部、および（ｂ）原位置形成型の骨−生物学的な要素を含む。
【００２０】
また、別の実施形態において、本発明は椎間板の間隔を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置であり、この装置は支柱部を含み、この支柱部は（ａ）上方の終板を支持するための上面部、（ｂ）下方の終板を支持するための下面部、および（ｃ）前記上面部および下面部の間に配置される注入可能な負荷支持用の組成物を含む。
【００２１】
また、別の実施形態において、本発明は椎骨間融合装置であり、この装置は内部における骨の増殖に適している開口状の多孔質を定めている内表面部を有する基材を含み、この場合に、その基材が複数の原位置結合型のビーズにより形成される。
【００２２】
また、別の実施形態において、本発明は支柱部を含む椎骨間融合装置であり、この支柱部は（ａ）（ｉ）下方の椎骨の終板を支持するために適合している下方の支持用の表面と、（ｉｉ）先端部、角度の付いた中間部分および後端部を含む上面部と、を有する第１の構成要素、および（ｂ）（ｉ）上方の椎骨の終板を支持するために適合している上方の支持用の表面と、（ｉｉ）先端部、角度の付いた中間部分および後端部を含む上面部と、を有する第２の構成要素を含む。この場合に、前記第１の構成要素の角度の付いた部分は前記第２の構成要素の角度の付いた部分に係合している。
【００２３】
また、別の実施形態において、本発明は椎間板の間隔を通して椎体間融合を行なうためのキットであり、このキットは（ａ）内径を定めているカニューレ、（ｂ）椎骨間の負荷を支持できる硬化可能な材料、および（ｃ）流動可能な骨−生物学的な組成物を含む。
【００２４】
また、別の実施形態において、本発明は椎間板の間隔を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置であり、この装置は（ａ）上方の終板を支持するための上面部および下方の終板を支持するための下面部を有する支柱部を含み、この上面部および下面部がこれらの間に所与の高さを定めており、さらに（ｂ）原位置形成型の骨−生物学的な要素を含む。この場合に、前記支柱部の高さは前記椎間板の間隔の高さよりも大きくない。
【００２５】
また、別の実施形態において、本発明は椎間板の間隔を通して椎体間融合を行なう方法であり、この方法は（ａ）内径を定めているカニューレを供給する工程、（ｂ）そのカニューレを通して前記椎間板の間隔の中に負荷支持用の組成物を移動して原位置形成型の負荷支持用の支柱部を形成する工程、および（ｃ）前記カニューレを通して前記椎間板の間隔の中に骨−生物学的な組成物を移動して原位置形成型の骨−生物学的な組成物を形成する工程を含む。
【００２６】
また、別の実施形態において、本発明は椎間板の間隔を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置であり、この装置は支柱部を含み、この支柱部は（ａ）上方の終板を支持するための上面部および（ｂ）下方の終板を支持するための下面部を有している。さらに、前記支柱部は原位置形成型の負荷支持用の組成物も含む。
【００２７】
また、別の実施形態において、本発明は椎間板の間隔を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置であり、この装置は支柱部を含み、この支柱部は（ａ）上方の終板を支持するための上面部、（ｂ）下方の終板を支持するための下面部、および（ｃ）前記上面部および下面部の間に配置される原位置形成型の負荷支持用の組成物を含む。
【００２８】
また、別の実施形態において、本発明は椎骨間融合装置であり、この装置は（ａ）形状記憶特性を有していて（ｉ）上方の終板を支持するための上面部と、（ｉｉ）下方の終板を支持するための下面部と、を有する支柱部、および（ｂ）原位置形成型の骨−生物学的な要素を含む。
【００２９】
また、別の実施形態において、本発明は椎骨間融合装置であり、この装置は（ａ）上方の終板を支持するための上面部および下方の終板を支持するための下面部を有する支柱部、および（ｂ）内部の骨の増殖のために適している開口状の多孔質を有する支持骨格を定めている内表面部を有する基材成分、およびその開口状の多孔質の中に存在している骨形成性の成分を含む、原位置形成型の骨−生物学的な要素を含む。
【００３０】
また、別の実施形態において、本発明は支柱部を含む椎骨間融合装置であり、この支柱部は、上方の終板を支持するための上面部および下方の終板を支持するための下面部、および注入可能な基材成分および当該基材の中に埋め込まれた骨誘発性の成分を含む原位置形成型の骨−生物学的な要素を含む。
【００３１】
また、別に実施形態において、本発明は支柱部を含む椎骨間融合装置であり、この支柱部は、上方の終板を支持するための上面部および下方の終板を支持するための下面部、および注入可能な基材成分および当該基材の中に埋め込まれたポロゲンまたは気孔形成因子を含む原位置形成型の骨−生物学的な要素を含む。
【００３２】
また、別の実施形態において、本発明は支柱部を含む椎骨間融合装置であり、この支柱部は、上方の終板を支持するための上面部および下方の終板を支持するための下面部、およびキャビティを定めている拡張可能な装置および前記キャビティの中に存在している注入可能な骨−生物学的な組成物を含む原位置形成型の骨−生物学的な要素を含む。
【００３３】
また、別の実施形態において、本発明は支柱部を含む椎骨間融合装置であり、この支柱部は、キャビティを有する拡張可能な装置、上方の終板を支持するための上面部、下方の終板を支持するための下面部、および貫通穴を定めている内壁部および前記キャビティの中に存在している注入可能な負荷支持用の組成物、および前記貫通穴の中に存在している骨−生物学的な要素を含む。
【００３４】
また、別の実施形態において、本発明は支柱部を含む椎骨間融合装置であり、この支柱部は、上方の終板を支持するための上面部および下方の終板を支持するための下面部、および実質的にモノマーを含まない注入可能な基材要素を含む原位置形成型の骨−生物学的な要素を含む。
【００３５】
また、別の実施形態において、本発明は椎間板の間隔を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置であり、この装置は支柱部を含み、この支柱部は（ａ）上方の終板を支持するための上面部、（ｂ）下方の終板を支持するための下面部、および（ｃ）前記上面部および下面部の間に配置されて架橋型の吸収可能なポリマーを含む材料により作成されている原位置形成型の負荷支持用の組成物を含む。
【００３６】
本発明の利点は多大である。一例の利点は本発明が２個の隣接している椎骨の間の自然な角度を回復してその椎間板の高さを増大するために、侵襲性を最小限に抑えた外科処置を可能にすることである。さらに、伸延／前弯を生じるために用いる同一の装置が、高さおよび自然な角度を維持するために必要とされる椎骨間移植装置として機能できる。また、別の利点は本発明が種々の骨誘発性の材料により充填されている構造的な支持骨格を原位置で形成するための、侵襲性を最小限に抑えた処置を可能にすることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明は、２個の隣接している椎骨体を伸延して、同時に椎間板の間隔の中に流動可能な材料を配給するための椎骨融合装置に関連している。本明細書において用いられているように、用語「椎骨融合（vertebral fusion）」は結果として椎骨の間の分離状態を維持する医療処置を意味する。一例の実施形態において、この椎骨融合は所望の、例えば、伸延および／または傾斜した位置に２個の隣接している椎骨を固定する、骨の内部成長を行なう。
【００３８】
好ましい実施形態において、２個の隣接している椎骨板の間の自然な角度が、これら２個の隣接している椎骨を融合することにより複製される。本明細書において用いられているように、前記の「自然な角度（natural angle）」は自然な前弯または自然な後弯のいずれかを意味する。すなわち、この角度は正、負またはゼロ（すなわち、隣接している椎骨の対向している表面部分が実質的に同一面状である場合）のいずれにすることもできる。一例の実施形態において、自然な前弯状態が複製または回復される。なお、本明細書において用いられているように、前記の「自然な前弯（状態）」は腰部または頸部の脊椎部分の中の２個の隣接している椎骨板の間の自然な角度を意味し、この場合に、これら２個の隣接している椎骨板の前方の各部分の間の距離が、当該２個の椎骨板の後方の各部分の間の距離よりも小さくない。また、別の実施形態において、自然な後弯状態が複製または回復されている。なお、本明細書において用いられているように、前記用語「自然な後弯（状態）」は胸部の脊椎部分の中の２個の隣接している椎骨板の間の自然な角度を意味し、この場合に、これら２個の隣接している椎骨板の前方の各部分の間の距離は、当該２個の隣接している椎骨板の後方の各部分の間の距離よりも大きくない。
【００３９】
前記椎骨融合の別の実施形態において、融合手段が椎骨の間の分離状態を維持している。好ましくは、この融合手段は、相対的な移動の自由度を可能にすると共に椎骨の間の分離状態を実質的に維持することにより、髄核の自然な機能を少なくとも部分的に回復する。
【００４０】
前記装置の構成要素は、負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素から成る群から選択される少なくとも１種類の要素を含む。好ましくは、これら両方の要素が用いられている。また、一部の実施形態において、負荷支持用の要素は骨−生物学的な要素を含む。なお、本明細書において用いられているように、用語「負荷支持用（load-bearing）」の要素または材料は、伸延した位置に各椎骨を支持できる任意の材料を意味する。この負荷支持用の要素は、硬化可能な材料または膨張可能なバルーンの中に収容されている非圧縮性の流体を含むことができる。また、用語「支柱部（strut）」は、流動可能な材料を含む前記装置の任意の部分、部品または要素を意味し、単独または当該装置の別の部分、部品または要素との組み合わせにおいて各椎骨を伸延した位置に支持できる。支柱部の例は、硬化した流動可能な材料、剛性の壁部を伴うバルーン、および硬化可能な材料または非圧縮性の流体により充填した膨張可能なバルーンまたはバッグを含む。この支柱部の目的は、高い脊椎の負荷を支持することである。加えて、この支柱部は椎間板の間隔の高さを増加し、さらに／または、融合している脊椎領域の自然な曲率を少なくとも部分的に回復または形成することができる。この椎間板の高さを増加することは、神経根を減圧するために重要である場合が多く、健康な脊椎の曲率を形成することは、隣接している椎間板の加速した変性を抑制するために重要である。なお、前記用語「弓形（arcuate）」は、椎骨の終板の周辺部に概ね相当する曲率を有する形状を意味するが、閉鎖したリングまたは概ね環状の構造を含まない。
【００４１】
本明細書において用いられているように、用語「骨−生物学的（osteobiologic）」な要素は、既存のまたは新しい骨の成長を誘発および／または支持することのできる任意の材料を意味する。一部の実施形態において、前記負荷支持用の材料はこの骨−生物学的な材料を含む。例えば、骨増殖因子または間葉幹細胞を含む材料は骨−生物学的な要素である。この骨−生物学的な要素はさらに、骨誘発性の要素および骨伝達性の要素のいずれか一方または両方を含むことができる。本明細書において用いられているように、この「骨誘発性（osteoinductive）」の要素または材料は、骨の成長を誘導または誘発できる任意の材料を意味する。好ましくは、この骨誘発性の要素は新しい骨を形成するための骨先祖細胞を誘発するために必要とされる種々の信号分子を含む。これらの骨誘発性の要素の例は種々の骨形態発生タンパク質（ＢＭＰ）、増殖分化因子（ＧＤＦ）、およびトランスホーミング増殖因子（ＴＧＦ）である。なお、本明細書において用いられているように、前記の「骨伝達性（osteoconductive）」の要素または材料は、誘発後の骨の増殖を支持できる任意の材料を意味する。このような骨伝達性の要素の例は、骨を含む種々の天然のコラーゲン基材の材料および合成の多孔質で吸収可能なポリマーおよびセラミックを含む。
【００４２】
一般に、本発明は原位置形成型の椎骨間融合装置に関連している。好ましくは、この原位置形成型の装置の各要素は（例えば、５ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍ以下の直径を有するカニューレにより）経皮的に配給できる。しかしながら、この原位置形成型の装置の前駆体の各要素をさらに大きな寸法のカニューレにおいて（例えば、１８ｍｍまでの、またはクレイグ（Craig）ニードルにより）配給することも可能である。さらに好ましくは、この原位置形成型の装置の各要素は注入可能な組成物の形態で椎間板の間隔部分の中に配給される。
【００４３】
本発明の目的のために、前記用語「原位置形成型（in situ formed）」は第１の形態で椎間板の間隔の中に配給されて、その椎間板の間隔の中に配置された後に異なる形態を採る任意の材料を意味する。一部の実施形態において、「原位置（の）形成（in situ formation）」は椎間板の間隔の中に粘性の流体を配給して、その流体を硬化する処理を含む。また、一部の実施形態において、この「原位置の形成」は椎間板の間隔の中に異なる要素を配給して（好ましくは、熱による結合かある反応により）これらの要素を結合する処理を含む。また、一部の実施形態において、前記「原位置の形成」は椎間板の間隔の中に配置した膨張可能な装置の開口部の中に異なる要素を配給して、その膨張可能な装置の開口部を塞ぐことにより、その膨張可能な装置からの前記の要素の漏出を阻止する処理を含む。また、一部の実施形態において、前記「原位置の形成」は椎間板の間隔の中に異なる要素を配給して、その椎間板の間隔の中におけるそれぞれの要素を集合させる処理を含む。
【００４４】
前記「原位置の形成」は、椎間板の間隔の中に自己移植片または同種移植片の粒子等のような粒子を単純に充填する処理ならびに椎間板の間隔の中にゲルを単純に配給する処理を排除する。
【００４５】
何らかの特別な理論に限定されずに、従来の種々の融合システムにおいて、その移植片の変性と骨の成長との間に競争が存在する場合が多いと考えられる。そこで、次に図１において、従来の吸収可能な移植片（点線）とその移植片に置き換わる骨（実線）の仮定の強度特性が示されている。この図１を説明するために、このシステムの強度は吸収可能な移植片の強度と治癒している骨の強度の内の弱い方として定められている。従って、外科処置の時間（Ｔ0 ）と完全な骨の治癒が生じるためにかかる時間（ＴF ）との間において、そのシステムに加えられる負荷は、点Ｃにおけるシステムの強度（ＳC として示されている）を超えてはならない。また、当業界において、日常的な生活における人間の腰部の脊椎に加えられる最大の生体内の負荷の平均は約４，０００Ｎ（ニュートン）であることが知られている。従って、この値が前記システムに加えられる最大の負荷であると仮定した場合に、このシステムの強度は４，０００Ｎ以下にならないことが必要である。
【００４６】
前記支柱部は比較的に丈夫に作成できるので（例えば、軸方向の圧縮において約１５ｋＮ（キロニュートン）を支持できる）、前記システムに加えられる負荷が比較的に高い場合であっても、そのシステムの強度は椎間板の間隔を支持するために依然として十分であり、融合が生じる。その後、前記骨−生物学的な要素により十分な骨の成長または増殖が生じると、前記支柱部がその椎間板の間隔の支持を危険にさらすことなく変性可能になる。
【００４７】
要するに、前記支柱が椎間板の間隔を支持する一方で、前記骨−生物学的な組成物が骨を増殖させる。
【００４８】
好ましい実施形態において、本発明の支柱部は椎骨体の皮質の縁に類似している様式で作用する。さらに、この支柱部における負荷支持用の組成物に対応する望ましい特徴は以下の通りである。
（ａ）各椎骨体により支持される前記の典型的な負荷を支持するために十分な強度
（ｂ）皮質の骨（または、比較的に厚い実施形態における皮質−海綿質の骨）の剛性に類似している剛性
（ｃ）少なくとも１年、好ましくは少なくとも１８ヶ月にわたる変性に対する耐性（例えば、少なくとも１５ＭＰａ、好ましくは少なくとも２５ＭＰａにおいて支持できる）
（ｄ）吸収可能性
【００４９】
従って、一例の実施形態において、本発明は吸収可能な負荷支持用の材料を含む椎骨間脊椎融合装置であり、前記吸収可能な負荷支持用の材料と新しい骨の成長との組み合わせが、その脊椎の負荷を支持するために少なくとも十分である負荷担持用の能力を生じさせる。好ましくは、前記負荷支持用の材料は骨−生物学的な要素を含むか、または補給されている。また、別の実施形態において、本発明は吸収可能な負荷支持用の材料を選択する処理を含む、椎骨間融合装置を作成する方法であり、その吸収可能な負荷支持用の材料と新しい骨の成長との組み合わせが、その脊椎の負荷を支持するために少なくとも十分である負荷担持用の能力を生じさせる。
【００５０】
一例の実施形態において、前記支柱部は対応する椎骨の終板の約３％乃至約４０％を被覆する足跡を形成するために十分な寸法を有することが必要である。好ましくは、この支柱部の足はその対応する椎骨の終板の約１０％乃至約３０％、さらに好ましくは約１０％乃至約２０％を被覆する。
【００５１】
前記骨−生物学的な要素が（ａ）増殖因子および（ｂ）例えば、細胞（幹細胞等）の供給源等の骨形成性の要素の、少なくとも一方を含有している一部の実施形態において、前記支柱部の足跡は椎間板の間隔の約１０％乃至約２０％の範囲内にできると考えられている。この理由は、支柱部の沈下の危険性が十分に低くなるように、前記の添加物が融合のための時間を十分に短縮すると考えられるからである。同様に、前記骨−生物学的な要素が（ａ）増殖因子および（ｂ）種々の幹細胞の、両方を含有している一部の実施形態において、前記支柱部の足跡は椎間板の間隔の約５％乃至約１０％の範囲内にできると考えられる。
【００５２】
さらに、（ａ）増殖因子および（ｂ）種々の幹細胞の、両方を伴う骨−生物学的な要素を供給することにより、さらに望ましい設計の選択が提供できると考えられる。すなわち、これらの添加物は後のまたは補足的な固定の必要性を減少するか無くすことができる。なお、現在において、後の固定は椎体間の間隔内において融合の効果を達成するために極めて望ましいと一般に考えられている。一部の実施形態において、前記のような添加物の有効量の供給は、融合の速度を高めてその後のまたは補足的な固定を不要のものにすることができるので、患者は融合のために必要とされる安定性を供給するためのさらに侵襲性の高い茎状ねじに耐える必要がなくなる。
【００５３】
一部の実施形態において、前記装置は半円形、円形、左右相称（２個以上のバルーンを含む）および概ね円環体の形状のバルーンを含むことができる。椎骨１０の終板８における本発明の装置の好ましい実施形態およびそれぞれの位置が図２Ａ乃至図２Ｅにおいて示されている。この図２Ａにおいて、前記の形状はバルーン１２が対応している椎骨の終板８の少なくとも前方の周縁部１４を実質的に被覆しており、これにより、その脊椎の負荷の実質的な部分を支持している。この形状は、さらに外科医が装置を最初に配置した後に、その椎間板の間隔の残りの部分を、例えば、骨−生物学的な要素により充填することを可能にしている。
【００５４】
また、図２Ｂにおけるような、別の実施形態において、バルーン１２は擬似的な円形の形状を有している。この装置は、図２Ａの実施形態よりもさらに多い負荷支持用の足跡を提供していると言う利点を有しており、同時に、バルーンの外表面部により定められる開口したキャビティのその後の充填中における骨−生物学的な要素の不所望な漏れを阻止する。
【００５５】
次に、図２Ｃに基づく、一部の実施形態において、前記装置は椎骨の負荷を支持するために使用できる２個のバルーン１２を備えている。このような２個のバルーンの使用は、外科医が終板８のそれぞれの側における負荷を均等に支持することを可能にする。
【００５６】
次に、図２Ｄに基づく、一部の実施形態において、バルーン１２は概ね円環体（「バナナ状の」）の形状を有している。このようなバナナの形状は、外科医が好ましくは椎間板の間隔の前半分１４に、単一の装置を配置することを可能にする。また、別の実施形態において、前記支柱部は代理人整理番号をＤＥＰ５０１２号とする、「ノーベル・バナナ・ケージ（Novel Banana Cage）」を発明の名称として、２００２年１２月３１日に出願されている、米国特許出願第１０／３３４５９９号において開示されているような、バナナ・ケージの足跡を有しており、この特許出願の明細書はその内容全体において本明細書において参考文献として含まれる。
【００５７】
次に、図２Ｅに基づく、一部の実施形態において、支柱部１２は横方向に導入されて、終板８を実質的に横切って伸びている単一のランプ（坂路）構造を形成している。このような設計は、後側方の手法の手術において用いる場合に有利であり、この理由は、この方法が、その処置の近くにおける筋肉の面が、移植片を侵襲性の低い様式で配給可能にするという事実を利用しているからである。
【００５８】
次に、図２Ｆに基づく、好ましい実施形態において、本発明の装置１２は実質的に半環状の足跡を有している。この装置１２は椎骨１０の終板８の前方の部分に配置されていて、この装置の前方部分の高さＤが、当該装置１２の後方部分の高さｈに等しいか、これよりも高くなっている。また、図２Ｇにおいて、装置１２は内側の半径ｒi 、外側の半径ｒe 、および厚さｔを定めている。さらに、図２Ｇにおいて示されている一例の実施形態において、前記のｒi は約２２ｍｍであり、ｒe は約２５ｍｍであり、ｔは約３ｍｍである。
【００５９】
好ましい実施形態において、前記支柱部の高さはその自然な椎間板の間隔の高さの少なくとも９０％、さらに好ましくはその高さに少なくとも等しい。なお、このことは外科医がその椎間板の間隔を伸延して、その椎間板の高さの少なくとも一部分を回復することを可能にする。さらに、一部の実施形態において、前記支柱部の高さはその自然な椎間板の間隔よりも大きい。
【００６０】
本明細書において用いられているように、用語「伸延（distraction）」は、結合している靭帯を破壊することなく、さらに位置ずれを生じることなく、連結しているそれぞれの表面を所望の程度に分離することを意味する。このような伸延は、例えば、機械的または静水圧式の手段等の任意の適当な手段により達成できる。さらに、機械的な手段は、例えば、骨の終板に種々のフックまたはジャックを取り付けて、その骨を分離するためにこれらのフックまたはジャックを使用する処理を含むことができる。随意的に、外科医は外部の牽引手段を使用できる。一例の実施形態において、原位置において発泡する材料が伸延装置として用いられている。さらに、別の手段は、例えば、前記生物材料自体の加圧注入による、静水圧式の手段を含む。このような伸延手段の使用により、前記椎間板の間隔は任意の所望の最終的な寸法および位置を達成するために十分に回復できる。随意的に、あるいは好ましくは、前記伸延を達成するために用いる手段はまた、前記の流動可能な負荷の支持用の支柱部の材料のための１個以上のバリヤ（例えば、バルーン）を形成するためにも役立つ。
【００６１】
前記椎間板の間隔は、椎間板切除術自体および／または流動可能な生物材料の配給の前および／またはその途中において伸延できる。収縮した状態の椎間板の間隔は一般に３乃至４ｍｍの程度の高さである。この場合に、適当な伸延手段がその間隔を８乃至１２ｍｍの高さに伸延するために、約３気圧乃至約４気圧の程度（または約４０ｐｓｉ乃至約６０ｐｓｉの程度）の圧力を供給できる。
【００６２】
一例の実施形態において、前記支柱部はくさび形の形状を有していて、その拡張した装置の前方の部分の高さが、その拡張した装置の後方の部分の高さよりも大きくなるようになっている。このことは外科医がその椎体間融合装置を脊椎の腰部または頸部の領域のいずれかに使用する場合に、前弯を回復することを可能にしている。好ましくは、このくさび形の形状は５乃至２０度、さらに好ましくは５乃至１５度の角度を形成する。
【００６３】
また、別の実施形態において、前記支柱部はくさび形の形状を有していて、その拡張した装置の前方の部分の高さが、その拡張した装置の後方の部分の高さよりも小さくなるようになっている。このことは外科医がその椎体間融合装置を脊椎の胸部の領域に使用する場合に、後弯を回復することを可能にしている。好ましくは、このくさび形の形状は５乃至２０度、さらに好ましくは５乃至１５度の角度を形成する。
【００６４】
さらに、好ましい実施形態において、前記支柱部の中間部分の高さは、その拡張した装置の側方の部分の高さよりも大きい。この形状は椎間板の間隔部分の自然なドーム構造に比較的に類似している。
【００６５】
本発明の注入可能な装置によれば、それぞれの患者の終板の解剖学的構造に対して形成した「あつらえ式の（custom）」移植片が提供できる。さらに、このような一致性を有する移植片の提供は、比較的に速く一貫している融合を提供できる。
【００６６】
一部の実施形態において、前記の線維輪はそれ自体で前記の流動可能な負荷支持用の材料（一例の実施形態において）または前記の骨−生物学的な要素（別の実施形態において）のいずれかの配給および固化のための適当な成形型として作用できる。さらに、自由な注入が、その注入可能な装置を椎間板の間隔の形状に一致させる程度を最適化することができ、これにより、後方突進に対する抵抗を高めることができる。また、随意的に、構造の完全性を高めて成形型として使用するために、前記線維輪の内表面部を適当な材料により処理または被覆することも可能である。
【００６７】
一部の実施形態において、前記の流動可能な材料の内の少なくとも一つが椎間板の間隔の中に既に配置されている膨張可能な装置（バルーン等）の中に配給される。
【００６８】
一部の実施形態において、前記負荷支持用の組成物は、椎間板の間隔の中に既に配置されている膨張可能な装置（バルーン等）の中に配給される。次に、図３Ａおよび図３（ｂ）に基づく、一例の好ましい方法において、６ｍｍ以下の内径を有するカニューレ１８が椎間板の間隔の中に挿入される。次に、図４Ａおよび図４Ｂにおいて、膨張可能な装置１２がカニューレ１８の出口開口部から配備されており、流動可能な負荷支持用の組成物が、前記の膨張可能な装置を拡張してその椎間板の間隔を伸延させるために適している圧力および容量で、その膨張可能な装置の中に導入される。
【００６９】
前記の拡張した装置の固定された形状は、外科医が前記流動可能な材料の形状を予め決定して、その装置にその流動可能な材料を簡単に充填することを可能にしている。さらに、この装置は前記材料の不所望な流動を実質的に阻止している。さらに、このような不所望な流動の阻止は、前記の材料が脊髄、大動脈および大静脈等のような重要な周囲の種々の構造を損傷することを好都合に防ぐ。また、前記の膨張可能な装置は椎間板の間隔のあらゆる部分を充填するためにあつらえることができる。
【００７０】
さらに、本発明者は、支柱部の中に膨張可能なバルーンを含むことにより、種々の生体吸収可能な材料の変性に対抗する傾向、および新しい骨の成長が、２個の隣接している椎骨の間の自然な角度に近い位置においてその椎骨の融合を生じることを、確実にできると考えている。例えば、前記のバルーンが吸収可能で、水に対して不透過性の材料により作成されていれば、このバルーンは融合の初期の各段階において前記負荷支持用の組成物を水から効果的に遮断し、これにより、その負荷支持用の材料の加水分解および変性の開始を遅らせることができる。さらに、好ましくは、このバルーンは前記の骨−生物学的な組成物の融合後の約１乃至２ヶ月以内に変性し始め、これにより、このバルーンが収容している負荷支持用の材料がゆっくりと変性して骨を成長させることが可能になる。
【００７１】
一部の好ましい実施形態において、前記椎間板の間隔の伸延は、膨張可能であるが剛性のバルーンまたは嚢により達成されている。このバルーンは前記環状体の内部に収縮した形態で配給され、この場所において膨張することにより椎間板の間隔を伸延して、生物材料の配給のための領域を形成することができる。このバルーンは前記の間隔を所望の程度に伸延して、前記生物材料を配給して、随意的に、硬化するために十分な期間にわたりその間隔を伸延した状態に維持するために十分な強度と適当な寸法を有していることが好ましい。
【００７２】
前記バルーンの主な機能の一つは、前記の硬化可能な材料をその中に注入した後にその材料の形状に影響を及ぼすか、これを制御することである。この移植可能なバルーンは、通常において延長された期間にわたり圧力を制限する必要はない。従って、従来の血管形成用またはその他の拡張用のバルーンに比べた場合に、設計における柔軟性が比較的に高くなる。例えば、このバルーンは上述したように薬物配給のために多孔質にすることができ、あるいは、骨の取り込みおよび／または骨の内部成長を可能にすることができる。
【００７３】
一例の特に好ましい実施形態において、椎間板の間隔を融合するための方法が提供されており、この方法は
（ａ）外側の環状の外殻部分を保存しながら椎間板切除を行なうための微細外科技法を採用する工程と、
（ｂ）前記椎間板の間隔の中に収縮したバルーンを挿入する工程と、
（ｃ）前記収縮したバルーンの中に流動可能な負荷支持用の組成物を（好ましくは、前記椎間板の間隔を伸延するために十分な量で）注入する工程と、
（ｄ）前記流動可能な支柱部の材料を固化する工程と、を含む。
【００７４】
一例の特に好ましい実施形態において、椎間板の間隔を融合するための方法が提供されており、この方法は
（ａ）外側の環状の外殻部分を保存しながら椎間板切除を行なうための微細外科技法を採用する工程と、
（ｂ）前記椎間板の間隔の中に、周縁部の支柱部を有する収縮したバルーンを挿入する工程と、
（ｃ）前記収縮したバルーンの中に、当該バルーンを膨張してそのバルーンにおける支柱部の要素により前記椎間板の間隔を伸延するために十分な量で骨−生物学的な要素を注入する工程と、を含む。
【００７５】
随意的に、さらに好ましくは、前記の間隔は、例えば、膨張可能なバルーンの形態で、１個以上の適当な挿入可能なまたは膨張可能な装置の使用により伸延される。膨張時に、前記のバルーンは前記の間隔を伸延するために十分に丈夫である（例えば、繊維により支持されている）剛性の壁部を備えている。十分な強度および寸法を与える膨張可能な装置は従来の種々の材料を用いて調製できる。一例の実施形態において、膨張していないバルーンが環状の外殻部分の中心に配給されて、その場所において膨張することによりその環状の外殻部分を拡張し、間隔を伸延することができる。また、別の実施形態において、前記の膨張していないバルーンが環状の外殻部分の前方の縁に配給されて、その場所において膨張することにより前記の負荷支持用の流動可能な材料の注入のためのキャビティを形成することができる。好ましくは、この負荷支持用の組成物は間隔を伸延するために十分な量で注入される。
【００７６】
前記の膨張可能な装置は、例えば、剛性または半剛性の棒材の端部の中またはその上に保持されている収縮した形態で、任意の適当な手段により椎間板の間隔に配給できる。この椎間板の中に配置されると、その環状の外殻部分の中の中央またはその環状の周縁部に沿って、適当なガス（例えば、窒素または二酸化炭素）または前記の流動可能な負荷支持用の材料を前記棒材の中を通して配給して、そのバルーンを、実質的に半径方向にまたは長手方向に、原位置において膨張することができる。一部の実施形態において、負荷支持用の支柱材料のビーズが単純に前記バルーンの中に詰められる。この場合に、前記バルーンが適正に配置された事実は、例えば、Ｃ型アーム、またはバルーン自体またはその配給装置の中において具体化されている自己作用式の手段等のような、種々の補助的な手段の使用により確認できる。
【００７７】
前記要素の各部分に関して、本発明の一例の好ましいバルーン式配給システムにおいて、膨張可能な装置、モーター駆動ユニット、および遠隔制御装置、付随のチューブ・セット、独立型の流体力学的な圧力および流量の調節装置を有する非スコープ型内流式配給カニューレ、流出のための付属品、減圧器、廃物キャニスター、およびオーバーフロー・ジャーが供給されている。
【００７８】
本発明のバルーンを調製するための適当な材料は、バルーン式血管形成術等の目的のために現在において用いられている材料を含むことができる。さらに、適当な材料は順応性、生体安定性および生体適合性等のような特性、および弾性および強度等のような機械的特性の最適な組み合わせを提供する。前記バルーンは複数の層を有する形態、および拡張時に複数の区画部分を有する形態を含む、任意の適当な形態で備えることができる。有用なバルーン装置は、配給カテーテル（随意的にその長手方向に延在している複数の内孔部を有している）および種々の流体圧または空気圧手段と共にバルーン自体を含む。
【００７９】
前記バルーンを作成するための適当な材料（例えば、樹脂）の例は、ポリオレフィン・コポリマー、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエチレン・テレフタレートおよびポリ（エーテルエーテルケトン）等のようなエーテル−ケトン・ポリマーを含むがこれらに限定されない。さらに、このような高分子材料は裏付無しの形態、または、例えば、ダクロン（Dacron）（商標）またはその他の繊維との一体化など、裏付型の形態のいずれの形態においても使用可能である。好ましくは、前記バルーンの構成材料は少なくとも８０℃、好ましくは少なくとも１００℃、さらに好ましくは少なくとも２５０℃の温度における軟化または溶融に対して耐性を有している。加えて、前記のバルーン（またはバルーン類似構造）は多様な織られた、または不織繊維、布地、織り状または編組状のワイヤ等のような金属メッシュ、およびカーボンの任意の物により作成できる。さらに、ｅＰＴＦＥおよびダクロン（Dacron）（商標）等のような生体適合性の布地またはシートも使用可能である。
【００８０】
前記のバルーンはまた、その生物材料が配給されて硬化される様式に応じて、幾つかの形態を採ることができる。例えば、残っている環状の材料の内表面部に接触してその表面に沿ってバリヤを形成するために、単一の薄肉型のバルーンが使用できる。さらに、位置決めが終わると、前記の流動可能な負荷支持用の要素がそのバルーンの中に配給されて固化されることにより、本発明の負荷支持用の支柱部として作用できるようになる。このような実施形態において、前記バルーンは前記環状の材料と固化した負荷支持用の要素との間に過度の有害な作用を伴わずにその位置を維持できる種類であることが好ましい。
【００８１】
随意的に、椎間板の間隔の実質的に中央の部分のみを充たすバルーンを供給できる。このような実施形態において、このバルーンは、例えば、シリンダーの形状にすることができる。このようなバルーンは、その上部および下部の壁部が対向している椎骨の本体部分に接触して配置できるように供給することができ、その側壁部は膨張時に間隔の伸延を生じるために十分な強度を備えている。その後、負荷支持用の要素がその環状の間隔の周縁部、すなわち、その環状の材料とバルーンとの間の間隔に配給され、その場所において固化される。随意的に、このバルーンは付加的な生物材料がその間隔の中に挿入されるのに従って徐々に収縮できる。その後、その負荷支持用の材料が安定に位置決めされると、その骨−生物学的な要素がバルーンの中に導入されて、そのバルーンを充たす。
【００８２】
一部の実施形態において、前記バルーンは種々の金属線またはその他の造影可能な手段をその中に組み込んでいる。Ｘ線透視により見ることのできる任意の材料が許容できる。可能性のある材料は、ポリマーと混合できると考えられる任意の金属、金属合金、またはセラミックを含む。また、この材料は前記バルーンまたはその表面に組み込まれる種々のワイヤ、メッシュ、または粒子の形態にすることができる。
【００８３】
一部の実施形態において、前記バルーンは、その重合時にバルーンの充填物に対して結合する、化学的に活性な内表面部を有している。なお、本明細書において用いられているように、化学的な「結合」とは、２種類の原子または種々の原子から成る基の間に作用している力が、独立している種々の物質として見なされるために十分な安定性を有する集合体の形成を生じるのに十分に強力である場合に、これらの原子または基の間に存在している結合である。また、本明細書において用いられているように、「化学的に活性な（chemically active）」とは、化学的な結合を形成できることを意味する。一例の実施形態において、前記の表面はプラズマ重合等のような手段により化学的に変性されている。この場合に、前記バルーンは真空チャンバーの中に置かれて、小分子（例えばアミン）を含むプラズマが形成される。この結果、そのバルーンの表面に小分子が衝突して、これらの小分子がその表面に化学的に結合する。その後、そのアミン基を伴うバルーンの表面がそのバルーンの中に注入されるポリマー（例えばエポキシ）と反応して、比較的に高い疲労特性を有する装置を形成する。すなわち、このバルーンとそのバルーン充填物との「複合物（composite」は互いに化学的に結合している。
【００８４】
所望量の本発明の負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素が、調製された部位に種々の侵襲性を最小限に抑えた手段により配給される。この配給の前に、これらの要素は、例えば、無菌のテフロン（登録商標）を内張りした金属容器等の適当な保管容器の中に保管できる。また、前記の流動可能な要素は必要に応じて配給カニューレに保管用キャニスターからポンプ等により配給できる。さらに、これらの要素は単一の組成物の形態で配給することができ、あるいは、複数の要素または成分の形態で配給することも可能である。
【００８５】
一部の実施形態において、前記の膨張可能な装置は、後に固化して前記支柱部または骨−生物学的な要素を形成する粘性材料により充填できる。この粘性材料は加熱ポリマー（ポリカプロラクトンを含有している組成物等）、またはポリマー前駆体成分（全体の教示が本明細書において参考文献として含まれるＡ．Ｋ．ブルコス，バイオマテリアルズ（Biomaterials），（２０００年），２１巻，ｐ．２３９５−２４０４により開示されている光重合可能な酸無水物等）とすることができる。
【００８６】
また、一部の実施形態において、約１００乃至約５００ｃｐｓの範囲内の粘度を得るような温度に加熱したポリカプロラクトン等のような、流動可能な負荷支持用の組成物が、その粘度、バルーンの強度およびその他の設計の考慮点に応じて、ポンプ等により約４気圧乃至約１０気圧またはそれ以上の範囲内の圧力下において、前記バルーンの中に注入されている。このポンプは前記ポリカプロラクトンが全てのｐ−ジオキサノンの繊維を濡らすことを確実にするために、十分な持続時間にわたり十分な圧力下において作動している。この時間は約１０分またはそれ以上乃至約１時間の範囲にすることができ、前記ポンプが約５気圧の圧力で作動する場合には、少なくとも約１時間を要する。なお、特定の方法のパラメータは、そのポリカプロラクトンの粘度、注入圧力、注入流量、充填繊維の密度、および本明細書の開示を考慮して当業者において明らかになるその他の種々の変数に応じて最適化できる。
【００８７】
椎間板の間隔の中に挿入したバルーンは後方突進の影響を受けやすいと文献に報告されている。それゆえ、本発明の一部の実施形態において、拡張時に、前記の膨張可能な装置は上面部から外側に突出している第１の複数の歯部を有する上面部を形成する。この場合に、その装置が拡張すると、前記歯部が上方の終板の方向に突出し、その装置の拡張の完了時に、その終板に係合して、その終板に安定な結合状態を形成することにより後方突進に対抗できるようになる。
【００８８】
好ましくは、前記歯部はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のような剛性の吸収可能な材料により作成されている。好ましくは、これらの歯部は０．５乃至１．５ｍｍの高さおよび三角形の断面を有している。
【００８９】
また、本発明の一部の実施形態において、拡張時に、前記の膨張可能な装置は高い摩擦係数を有する材料により形成されている上面部を形成する。この結果、その装置の拡張時に、その上面部および下面部の高い摩擦係数が、その上面部のあらゆる移動に対して引きずり作用を生じて、その装置の位置を保持することにより後方突進に対して抵抗する。
【００９０】
好ましくは、前記の膨張可能な装置の上面部および下面部は、ポリエーテル・ブロック・コポリマー（polyether block copolymer）（ＰＥＢＡＸ）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）（acrylonitrile butadiene styrene）、ＡＮＳ（アクリロニトリル・スチレン）（acrylonitrile styrene）、デルリン（Delrin）（登録商標）、ＰＶＣ（塩化ポリビニル）（polyvinyl chloride）、ＰＥＮ（ポリエチレン・ナフタレート）（polyethylene napthalate）、ＰＢＴ（ポリブチレン・テレフタレート）（polybutylene terephthalate）、ポリカーボネート（polycarbonate）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）（polyetherimide）、ＰＥＳ（ポリエーテル・スルホン）（polyether sulfone）、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）（polyethylene terephthalate）、ＰＥＴＧ（ポリエチレン・テレフタレート・グリコール）（polyethylene terephthalate glycol）（高融点および中程度の融点）、種々のポリアミド、芳香族ポリアミド（aromatic polyamide）、ポリエーテル（polyether）、ポリエステル（polyester）、ハイトレル（Hytrell）（登録商標）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）、ポリウレタン（polyurethane）（コポリマー）、ＥＶＡ（エチレン・ビニル・アセテート）（ethylene vinyl acetate）またはエチレン・ビニル・アルコール（ethylene vinyl alcohol）、低密度、線形の低密度、中程度の密度および高密度のポリエチレン、ラテックス・ゴム（latex rubber）、ＦＥＰ、ＴＦＥ、ＰＦＡ、ポリプロピレン（polypropylene）、ポリオレフィン（polyolefin）、ポリシロキサン（polysiloxane）、液晶ポリマー（liquid crystal polymer）、イオノマー（inomer）、サルリン（Surlins）、シリコーン・ゴム（silicone rubber）、ＳＡＮ（スチレン・アクリロニトリル）（styrene acrylonitrile）、ナイロン（６，６／６，６／６６，６／９，６／１０，６／１２，１１）、全てのペバックス１２（PEBAXs 12）、ポリエーテル・ブロック・アミド（polyether block amide）、熱可塑性エラストマー等から成る群から選択される材料により作成されている。
【００９１】
一部の実施形態において、前記椎間板の間隔において対向している椎骨の各終板は粗面化されている。この粗面処理は丘部および谷部を形成し、これらの谷部の中に流動可能なポリマーが流れて硬化することにより、前記装置と骨の表面との間の機械的な結合部分が形成されて後方突進に抵抗できるようになる。
【００９２】
前記粗面化は機械的に（キューレットによる等）、または化学的に（酸による等）、またはエネルギー伝達装置（好ましくは高張性の塩類溶液等のような超伝導性の流体により補助されているアブレーション装置等）により行なうことができる。
【００９３】
一部の実施形態において、前記の機械的な結合部分を形成する流動可能なポリマーは別の層にすることができる。また、別の実施形態において、この流動可能なポリマーは前記支柱部の要素とすることができる。さらに、別の実施形態において、この流動可能なポリマーは前記骨−生物学的な組成物の要素とすることができる。
【００９４】
一部の実施形態において、前記装置の支柱部分は速やかな骨の内部成長を生じてその支柱部の位置を効果的に係止するために、種々の骨形成性の因子および／または増殖因子により適当に接種されている支持骨格材料の外部層を有することができる。
【００９５】
一部の実施形態において、種々の骨形成性の因子および／または増殖因子により適当に接種されている支持骨格材料の外部層は、前記骨−生物学的な要素のバルーン要素に供給することも可能である。このような接種も速やかな骨の内部成長を生じて、その骨−生物学的な要素の位置を効果的に係止する。
【００９６】
本発明のバルーンは、バルーン式血管形成装置において使用する種々の材料および製造技法により作成できる。教示の全体が本明細書において参考文献として含まれるグリーン（Green）による米国特許第５，８０７，３２７号（以下「グリーン」）は本発明において使用できるバルーンを開示している。このバルーンの形成において前記グリーンにより開示されている材料は、丈夫な非順応性の層の材料（第８段、１８乃至３６行）および高い摩擦係数の材料（第８段、４２乃至５４行）を含む。
【００９７】
次に、図５Ａおよび図５Ｂに基づく、一部の実施形態において、前記負荷支持用の要素が膨張可能なバルーン１２を通して椎間板の間隔の中に配給されており、骨−生物学的な要素２０が自由に注入されている。このような実施形態は、バルーン１２が負荷支持用の要素の加水分解に対するバリヤとして作用してその負荷支持用の要素の寿命を延ばすことができるので望ましい。一方、骨−生物学的な要素を被覆しているバルーンが存在しないことは、骨の成長過程を即時に開始することが望まれる場合に望ましくなると考えられる。
【００９８】
前記の実施形態はまた、前記負荷支持用の要素が架橋可能な組成物を含み、外科医が種々の前駆体の反応中に患者の組織とそれぞれの前駆体との間にバリヤを供給することを望む場合にも望ましくなる可能性がある。
【００９９】
次に、図６Ａおよび図６Ｂにおいて、負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素の両方が、２個の分離している膨張可能なバルーンを含む装置により椎間板の間隔の中に配給されている。このような実施形態は、線維輪が機能的に破壊されている場合、また流動可能な流体が椎間板の間隔からその破壊された場所を通りその本体部分の残りの部分の中に流れ込むと言う問題が存在する場合に望ましい。さらに、このような実施形態において、骨−生物学的な材料を収容しているバルーンが種々の栄養素に対して少なくとも半透過性であり、好ましくは吸収可能であることが好ましい。なお、本明細書において用いられているように、用語「半透過性（semipermeable）」は、前記の流動可能な種々の材料に対して不透過性であるが、内部における骨の成長を支援するために重要な水および種々の栄養素に対しては透過性である材料を意味する。この場合に、適当な半透過性の材料は、種々のフィルム、布地（織布および不織布）および発泡体等のような多孔質および非多孔質の両方の高分子構造を含む。
【０１００】
一部の実施形態において、前記の負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素は共に同一の膨張可能な装置により椎間板の間隔の中に配給されている。
【０１０１】
次に、図７Ａおよび７Ｂにおいて、本発明の装置および方法の別の実施形態が示されており、その装置は少なくとも２個の膨張可能なバルーン１２を備えている。この実施形態において、負荷支持用の要素は少なくとも２個の膨張可能なバルーン１２により椎間板の間隔の中に配給されており、骨−生物学的な要素２０は各バルーンの間の間隔を用いてその椎間板の間隔の中に自由に注入されている。
【０１０２】
一部の実施形態において、前記骨−生物学的な要素は膨張可能な装置を通して椎間板の間隔の中に配置されており、負荷支持用の要素が自由に注入されている。このような実施形態は、その骨−生物学的な要素がカルシウム含有のセメント、またはポリ（プロピレン・フマレート）、ポリ酸無水物、またはポリオキサエステル等のような架橋可能なポリマーを含む、原位置において硬化可能な組成物を含み、外科医がそれぞれの前駆体の反応中にこれらの前駆体から患者を遮断することを望む場合に望ましくなる可能性がある。さらに、このような実施形態において、前記の骨−生物学的な材料を含むバルーンが種々の栄養素に対して少なくとも半透過性であり、好ましくは吸収可能であることが好ましい。また、このような実施形態は、負荷支持用の組成物が種々の増殖因子を含み、外科医がその負荷支持用の成分の中における骨の成長過程を速やかに開始することを望む場合に望ましいと考えられる。
【０１０３】
また、一部の実施形態において、前記負荷支持用の要素は膨張可能な装置を通して椎間板の間隔の中に配給されて、前記骨−生物学的な要素が自由に注入されている。このような実施形態もその線維輪が実質的に無傷であって、外科医が負荷支持用の要素の中における骨の成長過程を速やかに開始することを望む場合に望ましくなると考えられる。
【０１０４】
また、一部の実施形態において、前記の膨張可能な装置は、上面部および下面部を有する単一の周囲の壁部、上方および下方の壁部、およびこれらの間に形成されているキャビティを有している。本発明の目的のために、この実施形態の形状は「パック（puck）」として呼ばれている。このパックの周囲の壁部と、上方および下方の壁部は、０．５乃至１８ｍｍ、好ましくは４ｍｍ以下の内径を有するカニューレを通して経皮的に配給可能になるように設計することができる。
【０１０５】
一例の実施形態において、前記パックの周囲の壁部はその膨張可能な装置がその膨張した位置に配置される時に負荷支持用になるように設計されている。好ましくは、この周囲の壁部はニチノール等のような形状記憶金属、または薄いフィルムの合金により作成されている。
【０１０６】
一部の実施形態において、前記バルーンの周囲は繊維により補強されている。さらに、その一部の実施形態において、前記周囲の壁部はポリマー繊維を含む。これらの繊維はカニューレの中を通過して拡張状態に拡張するために（その繊維の長手方向において）十分に柔軟である織地にすることができる。一般的に、これらの繊維はバルーンの中間の環の中に収容されている骨−生物学的な要素から伝達される可能性のある、厄介なフープ状の応力に極めて効果的に適応できるように高い引張強さを有している。
【０１０７】
前記繊維による周囲の側壁部の補強の種々のパタンが考慮されている。一例の実施形態において、これらの繊維はＸ字形状の交差したハッチング・パタンを形成している。また、別の実施形態において、前記繊維はピーク部分と谷の部分を有する連続的な波状のパタンを形成しており、この場合に、これらのピーク部分および谷の部分は上面部および下面部に等しい。
【０１０８】
一例の実施形態において、前記装置の壁部は上面部、下面部および周囲の面部に各側面を有している多角形の構造を形成している内部フレームにより補強されている。
【０１０９】
また、一部の実施形態において、前記周囲の補強は吸収可能なポリマー繊維により作成されている。
【０１１０】
前記パックの実施形態における上方および下方の壁部は、そのパックのキャビティの中に流れ込む骨−生物学的な要素を初期的に受容するように設計されている。従って、これらの上方および下方の壁部は、骨−生物学的な要素を収容するために少なくとも半透過性である必要がある。好ましい実施形態において、前記の上方および下方の壁部は速やかに吸収される吸収可能な材料により作成されていて、収容されている骨−生物学的な材料がその除去された終板から流れ込む血液に対して曝されるようになっている。
【０１１１】
一部の実施形態において、前記の吸収可能な材料は弾性の品質を有している。このような弾性の品質は、前記の吸収可能な上方および下方の壁部がカニューレを通して配給されて、その装置の拡張時に平坦になることを可能にする。好ましい実施形態において、このような弾性のポリマーがベズワダ（Bezwada）による米国特許第６，１１３，６２４号において開示されている材料から選択されており、この文献の全体の教示は本明細書において参考文献として含まれる（以下、「ベズワダ」とする）。また、別の実施形態において、前記の吸収可能な材料は弾性ではなく、好ましくは、薄いフィルムの合金または編組状の合金により作成されている。
【０１１２】
次に、図８Ａおよび図８Ｂにおいて、弓形の膨張可能なバルーンを含む膨張可能な部分３２を有する本発明の装置３０が示されている。
【０１１３】
図８Ａの配備前の状態において、前記装置３０の膨張可能な部分３２はそれ自体が好都合に反復して折りたたまれていて、当該装置３０の大きさを減少していることにより、椎間板の間隔の中への侵襲性を最低限に抑えた挿入を可能にしている。この椎間板の間隔内への挿入中に、前記装置３０は好ましくは図８Ａにおいて示されているようなサンドイッチ型の配向状態で挿入され、その構造的な壁部３４はそれぞれの終板に対して実質的に平行に配置される。このようなサンドイッチ型の配向状態は、構造的な壁部３４の高さＨが椎間板の間隔の高さに一致するか、これを超えることを可能にすると共に、その折りたたまれた幅Ｗがその椎間板の間隔の高さを超えないようにしている。
【０１１４】
次に、図８Ｂにおいて、椎間板の間隔の中に挿入した後に、流体が装置３０の膨張可能な部分３２の中に流れこみ、装置３０が図示のような形態に拡張する。この場合に、構造的な壁部３４の高さＨは、その椎間板の間隔の自然な高さを回復するために十分である。さらに、装置３０が椎間板の間隔を伸延した後に、その拡張した部分３２により形成されたキャビティが骨−生物学的な要素により充たされる。この実施形態における構造的な壁部３４は、好ましくは接着剤により膨張可能な部分３２に対して取り付けられている。さらに、これらの構造的な壁部３４は、その幅Ｗおよびその構成材料の強度と弾性率が、前記椎間板の間隔部分の支持、および骨−生物学的な要素による骨の融合を可能にするように設計される必要がある。
【０１１５】
一部の実施形態において、前記構造的な壁部３４の高さＨは自然な椎間板の間隔の高さに対して少なくとも同等である。さらに、この状況は望ましくは前記の膨張可能な部分３２が拡張した時に椎間板の間隔の高さを回復する。さらに、一部の実施形態において、前記壁部３４の前方の部分の高さＨは、当該壁部３４の後方の部分の高さｈよりも大きい。このような状況は望ましくは前記膨張可能な部分３２の拡張時に前弯作用を生じる。
【０１１６】
一部の実施形態において、前記壁部３４は骨の同種移植片により作成されており、好ましくは皮質骨を含む。また、別の実施形態において、前記壁部は合成の吸収可能な高分子材料により作成されている。さらに、一部の実施形態において、前記壁部は有効な支持骨格を形成するために十分に多孔質にすることができ、これにより、その中における骨の融合を可能にしている。
【０１１７】
また、一部の実施形態において、前記実施形態の壁部の要素３４は骨の移植片により作成されている。さらに、別の実施形態において、この要素３４は付加的な膨張可能な部分を含む。この場合に、椎間板の間隔の中に挿入した後に、負荷支持用の組成物がこれらの付加的な膨張可能な部分のそれぞれのキャビティの中に流れ込んで、これらの付加的な膨張可能な部分を膨張して、最終的に各壁部３４の所望の寸法を形成する。
【０１１８】
一部の実施形態において、各壁部３４は拡張した装置の中において横方向に配向されている。この状況において、第１の壁部は対向している皮質の縁の前方の部分を実質的に支持し、第２の壁部は対向している皮質の縁の後方の部分を実質的に支持して、これらの壁部の内の一方が、曲げの間の全体の負荷を実質的に支持して、他方が、伸びの間の全体の負荷を実質的に支持する。好ましくは、これらの壁部は前記皮質の縁の前方および後方のそれぞれの態様に相当する長さＬを有している。
【０１１９】
前記の膨張可能な部分３２は、隣接している椎骨の終板にそれぞれ接触するための上面部３６および下面部３８、これら上方および下方の面部３６および３８を接続している周囲の側面４０、およびその周囲の側面４０の中の開口部４２を有している。この開口部４２を通してカニューレ１８から流体が流れる時に、膨張可能な部分３２は拡張して、その各面部３６，３８および４０は骨−生物学的な要素を収容するために適している内部キャビティを形成するために十分に押し離される。このキャビティの中に保持される骨−生物学的な要素は、好ましくは骨の融合を行なうために少なくとも半透過性であるので、前記の膨張可能な部分３２の上方および下方の各面部３６および３８は、骨の融合に対するバリヤとして作用しないことが好ましい。従って、これら上方および下方の面部３６および３８は多孔質（好ましくは、半透過性）であるか、速やかに吸収可能である。好ましくは、これら上方および下方の各面部３６および３８は７日以内、好ましくは３日以内、さらに好ましくは１日以内に吸収される材料により作成されている。このような即吸収性の材料の例は、変性コラーゲン、デンプンおよび酸化再生セルロース等のような多糖類基材型の材料、およびヒドロキシル化したラクチド−グリコリドのコポリマーを含む。また、一部の実施形態において、前記側面部４０における開口部は構造的な壁部３４のすぐ近くに形成されていて、椎骨の終板の前方に配置されている。
【０１２０】
一部の実施形態において、前記実施形態の膨張可能な装置３０は椎間板の間隔の形状に一致するように設計されていて、前腰部椎体間融合（ＡＬＩＦ）の形態、後腰部椎体間融合（ＰＬＩＦ）の形態、椎骨体置換（ＶＢＲ）の形態、および前頸部椎間板切除および融合（ＡＣＤＦ）の形態から成る群から選択される。
【０１２１】
前記装置３０の有効な寸法を減少させることにより、本発明の前記の実施形態は、種々の椎骨間装置の挿入のために必要なアクセス・ウインドウを望ましく最小にしている。解剖学的に適当な構造壁部３４を供給することにより、前記装置は種々の筋骨格増殖因子が発育するための安定な環境を提供する。
【０１２２】
次に、図９Ａおよび図９Ｂにおいて、本発明の一例の膨張可能な装置の実施形態が示されている。この装置６０は、外側壁部の要素６２、内側壁部の要素６４、およびこれらの内側および外側の壁部の要素の間においてこれらに取り付けられているバルーン６６を含む。このような内側および外側の壁部の短い頭側から尾側の高さは、この装置の挿入の前に、椎間板の間隔を伸延することを必要とせずにその椎間板の間隔の中にこの装置を挿入することを可能にしている。その後、原位置において硬化可能な負荷支持用の材料による前記バルーンの充填により、このバルーンが前記の各側壁部の頭側および尾側の縁部を越えて拡張して、前記椎間板の間隔の必要な伸延が行なわれる。さらに、前記の各側壁部は、前記装置の厚さが膨張時に最小化されるようにバルーンの拡張を抑制する。この場合に、隣接している椎骨の間の骨の成長（融合）のための領域を確実に最大にするために、壁部の厚さを最少にすることが重要である。一部の実施形態において、前記外側および内側の壁部の要素６２および６４のそれぞれの足跡は、２個の同心の円周の実質的に等しい弓形を現している。このことは、前記装置６０を椎骨の終板８の前方の部分１４の周囲に沿って配置して、その中のキャビティを負荷支持用の材料により充たすことを可能にしている。
【０１２３】
前記装置６０の一部の実施形態において、その外側および内側の壁部６２および６４はポリ（エチレンテレフタレート）等のような柔軟なプラスチック、ニチノール等のような超弾性な金属、または柔軟な材料／形状の組み合わせにより作成されており、これによりそれぞれの壁部がカニューレ１８の中を通して椎間板の間隔の中に配給するための比較的に細長い形状に変形可能になる。また、これらの側壁部は前記装置を椎間板の間隔の中の所望の位置に案内する程度に十分に剛性であるが、カニューレの中を通して配給することを可能にする程度に十分に柔軟でもある。図９Ｃにおいて、前記装置６０の挿入中に、カニューレ１８から放出されると、前記の各要素６２，６４は所望の弓形の形状を採ることができる。さらに、図９Ｄにおいて、挿入後に、前記装置６０は負荷支持用の要素、骨−生物学的な要素またはこれらの組み合わせを各要素６２，６４および６６により形成されているキャビティの中に注入することにより拡張される。この場合に、例えば、注入ポンプ７０等のような、任意の適当な注入手段が使用できる。
【０１２４】
前記の要素６２および６４の特性は、前記装置６０が椎間板の間隔を伸延すると共に、脊椎の健康な湾曲状態を形成または回復できるようにくさび形に形成して、これらの壁部６２，６４の間に形成されるキャビティを充填可能にすることを確実にしている。
【０１２５】
本発明の膨張可能な装置の一例の代替的な実施形態が図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて示されている。この装置２６０は膨張可能なバルーン２７０により連結している上方の壁部の要素２６６および下方の壁部の要素２６８を有している。一部の実施形態において、これら上方および下方の壁部の要素２６６および２６８の足跡は、２個の同心の円周の実質的に等しい弓形を現している。このことは、装置２６０を、椎骨の終板８の前方の部分１４の周囲に沿って配置して、その中のキャビティを負荷支持用の材料により充たすことを可能にしている。
【０１２６】
前記装置２６０の一部の実施形態において、その上方および下方の要素２６６および２６８はニチノール等のような超弾性の材料、または柔軟な材料／形状の組み合わせにより作成されており、これにより、それぞれの壁部はカニューレ１８の中を通して椎間板の間隔に配給するための比較的に細長い形状に変形できるようになる。動作において、この装置２６０は前記の装置６０に類似している。すなわち、この装置２６０の挿入は図９（ｃ）において示されている様式で達成できる。その後、カニューレ１８から放出されると、各要素２６６および２６８は所望の弓形の形状を採ることができるようになる。さらに、挿入後に、装置２６０は負荷支持用の要素、骨−生物学的な要素またはこれらの組み合わせをバルーン２７０の中に注入することにより膨張される。この場合に、例えば、注入ポンプ等のような、任意の適当な注入手段が使用できる。
【０１２７】
好ましくは、前記バルーン２７０は半透過性である。さらに、好ましい実施形態において、前記バルーン２７０は速やかに吸収する材料により作成されており、これにより、収容されている骨−生物学的な材料がその除去される各終板から流れ込む血液に対して曝される。
【０１２８】
一般に、前記の支柱部は３ｍｍ乃至１８ｍｍ、好ましくは４ｍｍ乃至１２ｍｍ、さらに好ましくは５ｍｍ乃至１０ｍｍの内径を有するカニューレの中を通して配給可能である。
【０１２９】
さらに、外科医が切開部分の大きさを最小にすることを望む一部の実施形態において、前記支柱部は好ましくは０．５ｍｍ乃至６ｍｍ、さらに好ましくは１ｍｍ乃至４ｍｍ、さらに好ましくは２ｍｍ乃至３ｍｍの内径を有するカニューレを通して配給可能である。
【０１３０】
好ましくは、前記の上方および下方の壁部における上方および下方の各面部はそれぞれ移植後の前記支柱部の過度の移動を阻止する歯部を有している。
【０１３１】
次に、図１１Ａおよび図１１Ｂにおいて、装置８０は４つのレール要素８２を備えており、それぞれのレール要素８２の足跡は２個の同心の円周の実質的に等しい弓形を示している。これらの要素８２は膨張可能なバルーン８４により結合していて、この装置は図１１Ｂにおいて示されているようなつぶれた形態で挿入された後に、負荷支持用の材料により充たされた後に椎間板の高さが増加して負荷支持のための厚さが備えられている図１１Ａにおいて示されている状態に拡張する。
【０１３２】
本発明の一例の実施形態において、装置８０が図１２Ａおよび図１２Ｂにおいて示されている。この実施形態において、装置８０は図１２Ａにおける平面図および図１２Ｂにおける側面図において示されているような概ねダイアモンド形状の形態で配給されている。この実施形態において、上方および下方のレール８２は椎骨体のわずかな沈降を生じ、これにより、移植した装置の安定を賦与している。
【０１３３】
次に、図１３Ａ乃至図１３Ｄにおいて、本発明の一例の好ましい実施形態が示されている。図１３Ａおよび図１３Ｂにおいて示されているように、カニューレ１８が椎骨間の間隔内に挿入されている。次に、概ね円環体の形状の膨張可能なバルーン１２がカニューレ１８を通して椎骨間の間隔の中に挿入されている。このバルーン１２は負荷支持用の要素をそのバルーンの中に送り込むことにより拡張する。次に、図１３Ｃにおいて、前記バルーンの拡張に続いて、骨−生物学的な要素２０がバルーン１２の外表面部により定められている開口したキャビティの中に注入される。好ましくは、この骨−生物学的な要素は水溶性の要素を含む。次に、この水溶性の要素が溶解して、図１３Ｄにおいて示されている多孔質な基材が形成される。
【０１３４】
本発明の一例の実施形態において、前記負荷支持用の要素はバルーンを通して配給されており、骨形成性用の要素が前記骨−生物学的な要素のヒドロゲルの相の中に供給されている。なお、適当なヒドロゲルの例が以下において記載されている。
【０１３５】
別の実施形態において、前記支柱部の固体の要素が経皮的に体内に挿入されて、原位置において組み合わされることによりその支柱部が形成されている。一部の原位置型の実施形態において、前記支柱部は２種類の結合可能な要素を結合することにより形成されている。好ましくは、これらの結合可能な要素はポリカプロラクトン等のような熱結合可能な材料、およびポリ（プロピレン・フマレート）等のような重合可能な材料、およびポリ酸無水物等のような光硬化可能な材料を含むポリオキサエステルから成る群から選択される。
【０１３６】
また、別の実施形態において、ビーズの形態の負荷支持用の材料が前記の膨張可能な装置の中に配給されて、その装置の中に充填されることにより、開口した隙間の多孔質性を有する安定な支柱部が形成されている。また、一部の実施形態において、前記ビーズは前記バルーンの開口部を閉じる以外の後続の安定化を伴わずに充填ことができる。これらの実施形態において、前記のビーズは好ましくはポリアリールエチル・ケトン（ＰＡＥＫ）、さらに好ましくは刻んだ炭素繊維を伴うポリエーテルエーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）である。
【０１３７】
一部の実施形態において、結合用の材料を、前記の隙間の多孔質の部分に続けて流し込むことにより、前記の充填したビーズをさらに安定化することができる。好ましくは、この結合用の材料はポリカプロラクトン（ＰＣＬ）等のような脂肪族ポリエステルを含む。さらに、この結合用の材料は吸収性にすることができ、種々の増殖因子および幹細胞等のような骨形成性の種々の添加物を含むこともできる。
【０１３８】
前記装置の一部のビーズの実施形態において、その負荷支持用の材料のビーズはポリカプロラクトン等のような熱結合可能な材料により作成されている。これらのビーズがこのように構成されている場合に、熱をその充填物に供給してそれぞれのビーズの接触している表面を軟化することができる。その後、体温まで冷却すると、その接触している表面が固化してその充填構造がさらに安定化する。一部の実施形態において、前記の熱は外因性の手段により供給されている。また、別の実施形態において、この熱は患者の体の熱（３７℃まで）により供給されている。
【０１３９】
次に、図１４Ａ乃至図１４Ｄにおいて、本発明の装置の別の実施形態３００は少なくとも２個の結合可能な要素３１０および３２０を含み、これらの要素は分離している形態で椎間板の間隔の中に配給されて、互いに隣接して配置された後に、好ましくは熱結合により、結合する。
【０１４０】
矢印Ａの方向から見た場合の図１４Ａの装置の側面図を示している図１４Ｂ、および前記装置３００の斜視図を示している図１４Ｄに基づく、一例の実施形態において、装置３００は第１および第２の部分３１０および３２０を有している。この第１の部分３１０は、下方の支持用の壁部３１２、上方の傾斜した壁部３１４、前方の壁部３１６および後方の壁部３１８を有している。また、第２の部分は、上方の支持用の壁部３２２、下方の傾斜した壁部３２４および前方の壁部３２６および後方の壁部３２８を有している。この場合に、組み立てられた部分の組み合わされた高さＨは椎間板の間隔部分の高さを超えている。また、それぞれの傾斜した壁部は同一の角度を形成していて、第２の部分の前方のエッジ部分は第１の部分の傾斜した壁部の上に乗り上がることができる。
【０１４１】
使用時において、前記第１の部分３１０が椎間板の間隔の中に配置される。この第１の部分の高さはその椎間板の間隔よりも小さいので、この第１の部分３１０はその椎間板の間隔の中のいずれの場所にも容易に位置決め可能である。次に、第２の部分３２０が前記椎間板の間隔の中に導入されて、前記第１の部分の傾斜した壁部の上に乗り上がる。この場合に、これらの第１および第２の部分のそれぞれの傾斜した壁部に対応するレールおよび溝部が設けられていて、当該第２の部分は第１の部分の壁部に沿って案内される（以下を参照されたい）。この結果、第２の部分が第１の部分の下方の部分にのみ接触しているので、この第２の部分３２０の上方の壁部３２２は、乗り上げている間に隣接している終板に接触しておらず、それゆえ、この乗り上げは容易である。その後、この乗り上げが実質的に完了した時にのみ、その第２の部分の上方の壁部が隣接している上方の終板に接触する。好ましくは、前記ランプ部分Ｈの全体の高さは椎間板の間隔よりもわずかに大きく、それゆえ、前記第２の部分の前方のエッジ部分が第１の部分の前方のエッジ部分に到達する時に伸延が達成される。
【０１４２】
次に、図１４Ｃに基づく一例の実施形態において、矢印Ｂに沿う図１４Ａの装置の断面が示されている。この図１４Ｃにおいて、第１の部分３１０の傾斜した壁部３１４は溝部３３０を有しており、第２の部分３２０の傾斜した壁部３２４は前記溝部３３０に対して摺動を伴って嵌合するように設計されている隆起部３３２を含んでいる。一部の実施形態において、この隆起部は金属フィラメント３３４をさらに含む。
【０１４３】
なお、前記の溝部３３０および隆起部３３２のそれぞれの場所は上方および下方のそれぞれの部分３１０および３２０の傾斜した壁部３１４および３２４の間で交換可能であることが理解されると考える。
【０１４４】
好ましくは、前記ランプ部分のレールおよび溝部の要素はモース（Morse）テーパー部分を有しており、第２の部分の前方のエッジ部分が第１の前方のエッジ部分に到達する時にそのランプ部分が組み合わされた形態で係止するようになっている。
【０１４５】
前記２個のランプ部分が配置されると、電流または熱が第１の部分のレールの長さ方向に沿って通過しているワイヤの中を通過する。この結果として生じる接触している領域における局在化した熱が、そのランプ部分の寸法を変化させることなくその領域を軟化する。さらに、冷却すると、高度に安定な熱結合ランプ部分が形成される。
【０１４６】
本実施形態のランプ部分は椎間板の間隔の中に流れ込まず、前記の加熱が極めて局在化しているので、極めて丈夫で高い融点のＰＥＥＫ等のような材料が前記の構成材料として使用できる。一部の実施形態において、前記のランプ部分は所与の高温で吸収性の材料により作成されている。また、一部の実施形態において、この高温で吸収性の材料は非晶質であり、１００℃よりも高いガラス転移温度を有している。好ましくは、この非晶質で吸収可能な材料はＰＬＡである。また、一部の実施形態において、前記高温で吸収性の材料は結晶質であり、１００℃よりも高い融点を有している。好ましくは、この結晶質で吸収可能な材料はｐ−ジオキサノンである。
【０１４７】
一部のランプ構造の実施形態において、ガイドワイヤがそのランプの案内部分の中心に延在している。このガイドワイヤは、前記の各ランプ部分をそのガイドワイヤの上に挿入することを可能にする。さらに、このガイドワイヤはＩＧＳまたはその等価物を介して遠隔により操縦して位置決めすることが可能であり、前記のランプ部分はそのガイドワイヤの上を移動して位置決めすることができる。これらのランプ部分は半剛性にすることができ、このことはこれらの部分が前記ガイドワイヤの上において、軟質組織の中をそのワイヤに沿って移動することを可能にする。
【０１４８】
また、別のランプ構造の実施形態において、「Ｉ」字型のビーム（梁）のランプ・ケージが備えられている。前記において論じられているこのランプ・ケージは、モジュール式の上部および下部を組み込むか、これらに係合することができる。例えば、これらの上部および下部はトラックを有していて、これらのトラックが各ランプ部分に固定されている案内部材の上に存在し（あるいは、それぞれの案内部材がモジュール式の上部にあって、各トラックが各ランプ部分にある）、これにより挿入が補助されて、それぞれのモジュール式の上部および下部に各ランプ部分が接続されることを確実にする。これらのモジュール式の上部および下部の表面は、各ランプとそれぞれの椎骨体との間を移動し、組み合わされると、これらのランプ部分／上部／下部組立体の断面が「Ｉ」字型のビームのようになる。このことは比較的に薄いランプ部分がＭＩＳ技法またはその等価物を介して容易に挿入されることを可能にしており、前記モジュール式の上部および下部は、移植片がそれぞれの椎骨体の中に沈降することを防ぐために十分な表面積を備えることになる。なお、これらのランプおよびモジュール式の上部は幾つかの形態で成形して、組み立てられた状態で挿入することができ、あるいは、椎間板の間隔の中において組み立てることもできる。
【０１４９】
また、別の実施形態において、長手方向に沿う貫通穴を有するリボン形状のランプ部分が備えられている。さらに、ねじ付きの棒材がそのリボンの中央に、当該ねじ付きの棒材が回転するにつれて、挿入されて、そのリボンがそれ自体で「アコーデオンのように開閉動作する」ことにより、椎間板の間隔の中においてその高さを増加する。なお、このような「アコーデオン式の動作」はばねまたはケーブル等のような別の方法により達成することも可能である。
【０１５０】
次に、図１５において、図１４Ａ乃至図１４Ｄにおいて示されている装置３００の使用方法の一例の実施形態が示されている。この実施形態において、第１および第２のランプ部分３１０および３２０は横方向に導入されていて、椎間板の間隔を実質的に横方向に渡って延在している単一のランプ部分が形成されている。このような設計は、後方から側方に向かう接近方法において用いられる場合に有利であり、この理由は、このような接近方法が、その接近部分の近くにおけるそれぞれの筋肉の面が、侵襲性の低い様式で移植片を配給可能にすると言う事実を利用しているからである。一部の実施形態において、前記ランプ部分の中間部分はその側方の各部分よりも高い所与の高さを有している。この特徴は椎体間の融合において有利なドーム形状を形成している。
【０１５１】
次に、図１６において、図１４Ａ乃至図１４Ｃにおいて示されている装置３００の使用方法の別の実施形態が示されている。この実施形態において、本発明のランプ部分はＰＬＩＦの処置において有利に使用できる。特に、２個のランプ部分を原位置で構成してステフィー（Steffee）支柱部に類似している左右相称の支柱部が形成できる。
【０１５２】
それゆえ、本発明によれば、支柱部を含む椎骨間融合装置が提供されており、この支柱部は
（ａ）第１の要素を含み、この第１の要素は
（ｉ）下方の椎骨の終板を支持するために適合している下方の支持面部と、
（ｉｉ）前方の端部、傾斜した中間部分、および後方の端部を有する上方の面部と、を含み、さらに
（ｂ）第２の要素を含み、この第２の要素は
（ｉ）上方の椎骨の終板を支持するために適合している上方の支持面部と、
（ｉｉ）前方の端部、傾斜した中間部分、および後方の端部を有する下方の面部と、を含み、
前記第１の要素の傾斜した部分が前記第２の要路の傾斜した部分に係合している。
【０１５３】
本発明の一部の実施形態において、前記支柱部は完全に緻密である。この特徴はその支柱部の強度を最大にするので、負荷支持用の材料として望ましい。別の実施形態において、前記支柱部は内部において骨の融合を可能にするように寸法付けられている開口部を有している。また、一部の実施形態において、上方および下方の壁部が上方の終板から下方の終板までの骨の融合を促進するように設計されている開口部を有している。また、別の実施形態において、前記支柱部の側壁部も前記のような開口部を有している。また、一部の実施形態において、前記の開口部は少なくとも２ｍｍの直径を有している。さらに、別の実施形態において、前記の開口部は５０乃至５００μｍ、さらに好ましくは１００乃至３００μｍ、好ましくは１００乃至２５０μｍの範囲内である。このような好ましい開口部の寸法は骨の成長に対して比較的に伝達性が高いと考えられる。
【０１５４】
本発明において使用するために適している材料および組成物
以下に示されている表は、本発明の負荷支持用の組成物および骨−生物学的な要素の種々の属性の表である。
【表１】
2006517842.tif 000003
【０１５５】
本明細書において用いられているように、用語「第２の相（second phase）」は材料の性能を高める添加物を意味し、例えば、炭素繊維は材料の強度を高め、リン酸カルシウムの粒子は材料の骨の伝達性を高める。また、本明細書において用いられているように、用語「水性の相（aqueous phase）」は、例えば、アルギネートのヒドロゲル等のように細胞の生活能力を維持できる材料の要素を意味する。
【０１５６】
前記の表を満たす負荷支持用の要素の例は、ポリ（乳酸）（poly (lactic acid)）、ポリ（グリコール酸）（poly (glycolic acid)）、ｐ−ジオキサノン（p-dioxanone）の繊維、ポリアリールエチル（polyarylethyl）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）、ポリウレタン（polyurethane）、アミノ酸誘導型ポリカーボネート（amino-acid-derived polycarbonate）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、脂肪族ポリエステル（aliphatic polyester）、リン酸カルシウム（calcium phosphate）、不飽和の線形ポリエステル（unsaturated linear polyester）、ビニル・ピロリドン（vinyl pyrrolidone）およびポリプロピレン・フマレート・ジアクリレート（polypropylene fumarate diacrylate）またはこれらの混合物から成る群から選択される少なくとも１種類の化合物を含む。
【０１５７】
また、前記の表を満たす骨−生物学的な要素の例は、種々の間葉幹細胞（mesenchymal stem cells）、増殖因子（growth factor）、海綿質骨チップ（cancellous bone chips）、ヒドロキシアパタイト（hydroxyapatite）、リン酸三カルシウム（tri-calcium phosphate）、ポリ乳酸（polylactic acid）、ポリグリコール酸（polyglycolic acid）、ポリガラクタン酸（polygalactic acid）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、ポリエチレン・オキシド（polyethylene oxide）、ポリプロピレン・オキシド（polypropylene oxide）、ポリスルホン（polysulfone）、ポリエチレン（polyethylene）、ポリプロピレン（polypropylene）、ヒアルロン酸（hyaluronic acid）、生体ガラス材料（bioglass）、ゼラチン、コラーゲン、および高分子繊維から成る群から選択される少なくとも１種類の材料を含む。
【０１５８】
前記の負荷支持用および骨−生物学的な要素の全体の機械特性は、種々の繊維、粒子、架橋剤および水性の相の添加の導入または排除により、相当に変化する可能性があるので、一部の要素を負荷支持用の要素のための基材として一部の場合において使用し、骨−生物学的な要素のための基材として別の場合において使用することが可能である。例えば、ポリカプロラクトンは負荷支持用の要素のための基材としてｐ−ジオキサノンの補強用の繊維と共に使用することができ、さらに、骨−生物学的な要素のための基材としてポリ乳酸およびヒドロキシアパタイトと共に使用することも可能である。
【０１５９】
本発明の目的のために、前記用語「硬化可能な（hardenable）」は所与の粘性の形態で前記椎間板の間隔の中にカニューレを通して配給できる材料を意味する。一例の実施形態において、カニューレを通して配給できる材料は少なくとも約６ｍｍの内径を有している。また、別の実施形態において、カニューレが約６ｍｍよりも小さい直径を有している。
【０１６０】
一般に、本発明の流動可能な負荷支持用の組成物および骨−生物学的な要素は流動可能であり、これらは約２ｍｍ乃至約６ｍｍ程度の内径、好ましくは約３ｍｍ乃至約５ｍｍの内径のカニューレの中を通す配給を可能にするために十分な粘度を有している。また、これらの生物材料は硬化可能であり、これらは所望の位置および形態を維持するために組織において原位置で固化できる。
【０１６１】
一部の場合において、前記の硬化可能な材料は単純に所与の融点（結晶質の材料の場合）または１００℃よりも低い所与のガラス転移温度（非晶質の材料の場合）を有する材料（低温ポリマー等）であり、体温（３７℃）において固化する。一部の実施形態において、これらの低温材料は、単純にこれらが粘性になり流動可能になって椎間板の間隔の中に注入される状態まで加熱される。その後、この粘性の材料の体温への冷却によりこれらが固化する。この場合に、これらの材料は原位置において反応する必要がないので、これらは互いに不活性であることが望まれる。従って、一部の実施形態において、これらの材料は保護用のバルーンを伴わずに椎間板の間隔の中に自由に注入できる。
【０１６２】
また、一部の場合において、前記の硬化可能な材料は架橋可能な要素（または「架橋剤（cross-linking agent）」）を含む。これらの材料は、架橋がその結果としての材料の強度を高めるので望ましい。従って、一部の実施形態において、前記負荷支持用の要素は架橋剤を含んでいる。このような実施形態において、その架橋剤がバルーンを通して椎間板の間隔の中に配給されて、そのバルーンが反応中にその反応性の要素から周囲の組織を保護できることが望ましい。
【０１６３】
また、一部の実施形態において、前記負荷支持用の要素は架橋剤を含んでいる。さらに、一部の実施形態において、前記骨−生物学的な要素が架橋剤を含んでいる。
【０１６４】
また、一部の実施形態において、前記の硬化可能な材料はポリマーおよび架橋剤を含む。さらに、一部の実施形態において、前記硬化可能な材料はモノマーをさらに含むことができる。一部の実施形態において、前記の硬化可能な材料は開始剤をさらに含むことができる。一部の実施形態において、前記硬化可能な材料は加速剤をさらに含むことができる。
【０１６５】
好ましくは、前記の架橋用の要素はモノマーおよび架橋剤を含む二液型の組成物により作成されている。
【０１６６】
一部の実施形態において、前記架橋可能な組成物は３７℃乃至４０℃の温度において流動可能である。
【０１６７】
さらに、好ましい実施形態において、前記の架橋可能な要素は吸収可能である。なお、本発明の目的において、吸収可能な材料は移植後の２年以内にその初期の強度の５０％を失う。
【０１６８】
吸収可能で架橋可能な要素を供給することは、当該要素が椎骨間融合の用途において椎間板の間隔を支持するために必要とされる高い初期的な強度を賦与するだけでなく、骨の融合により最終的に置換されることを可能にする点において望ましい。
【０１６９】
一部の好ましい実施形態において、前記の吸収可能で架橋可能な要素は、米国特許第６，０７１，９８２号においてワイズ（Wise）により開示されている架橋可能な要素を含み、この文献の教示の全体が本明細書において参考文献として含まれる。
【０１７０】
また、好ましい実施形態において、前記の架橋可能な要素はＵＶにより硬化できる。このようなＵＶ硬化可能で架橋可能な要素の例は、バイオマテリアルズ（Biomaterials），（２０００年），２１巻，ｐ．２３９５−２４０４、および米国特許第５，８３７，７５２号においてシャストリ（Shastri）により開示されており、これらの文献の教示の全体が本明細書において参考文献として含まれる。
【０１７１】
一部の実施形態において、前記の架橋可能な要素は水により硬化できる。このような場合に、その結果として得られる本体部分は一般的にいくぶん弱く、それゆえ、このような水硬化可能で架橋可能な化合物は骨−生物学的な要素のための基材として用いることが好ましい。
【０１７２】
一部の実施形態において、前記支柱部は非吸収性の材料により作成されている。この非吸収性の材料は経時的に変性または劣化しないので、このような非吸収性の材料を使用することは、外科医に安全の手段を与えて、前記の骨−生物学的な材料が融合を生じない場合にその椎間板の間隔の崩壊を防ぐことになる。
【０１７３】
好ましくは、前記非吸収性の材料はポリマーである。このようなポリマーの選択はその材料を所定位置まで流動可能にする。
【０１７４】
一部の実施形態において、前記負荷支持用のポリマーはポリアリールエチル・ケトン（ＰＡＥＫ）である。さらに好ましくは、このＰＡＥＫはポリエーテルエーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテル・ケトン・ケトン（ＰＥＫＫ）、およびポリエーテル・ケトン（ＰＥＫ）から成る群から選択される。さらに、好ましい実施形態において、前記ＰＡＥＫはポリエーテルエーテル・ケトンである。
【０１７５】
一般に、前記の材料は高い強度を有しているが、ＰＡＥＫ型のポリマーは極めて高い融点（例えば、２５０℃）を有しており、それゆえ、望ましい温度において流動し難い。従って、負荷支持用の組成物としてＰＡＥＫを用いている本発明の実施形態は、一般的にそのＰＡＥＫをビーズの形態等のような固形の形態、または予め構成されている要素として配給した後に、これらの要素を極めて高い温度（例えば、２５０℃）により椎間板の間隔の中において組み合わせて熱結合することになる。なお、このような高い温度は高度に絶縁された拡張型の装置の使用を必要とすることになる。
【０１７６】
一部の実施形態において、前記支柱部は、繊維、好ましくは炭素繊維を含む複合物である。このような炭素繊維を含む複合物の支柱部は、一般的にポリアリールエチル・ケトン（ＰＡＥＫ）等のような生のポリマー材料よりも優れている強度および剛性を持つという利点をを有する。
【０１７７】
一部の実施形態において、前記の繊維、好ましくは炭素繊維が、１容量パーセント乃至６０容量パーセント（容量％）を占めている。さらに好ましくは、この繊維は前記複合物の１０容量％乃至５０容量％を占めている。さらに、一部の実施形態において、前記のポリマーおよび炭素繊維は均質に混合されている。また、別の実施形態において、前記複合物の支柱部は積層体である。また、一部の実施形態において、前記炭素繊維は刻まれた状態で存在している。好ましくは、この刻まれた炭素繊維は１ｍｍ乃至１２ｍｍ、さらに好ましくは４．５ｍｍ乃至７．５ｍｍのメジアンの長さを有している。さらに、一部の実施形態において、前記炭素繊維は連続的なストランドとして存在している。
【０１７８】
特に好ましい実施形態において、前記複合物の支柱部は
（ａ）約４０％乃至９９％（さらに好ましくは、約６０％乃至約８０容量％）のポリアリールエチル・ケトンＰＡＥＫと、
（ｂ）約１％乃至約６０％（さらに好ましくは、約２０容量％乃至約４０容量％）の炭素繊維と、を含み、
前記ポリアリールエチル・ケトンＰＡＥＫはポリエーテルエーテル・ケトンＰＥＥＫ、ポリエーテル・ケトン・ケトンＰＥＫＫおよびポリエーテル・ケトンＰＥＫから成る群から選択される。
【０１７９】
一部の実施形態において、前記複合物の支柱部はＰＡＥＫおよび炭素繊維により実質的に構成されている。さらに好ましくは、前記複合物の支柱部は約６０重量％乃至約８０重量％のＰＡＥＫおよび約２０重量％乃至約４０重量％の炭素繊維を含む。さらに好ましくは、前記複合物の支柱部は約６５重量％乃至約７５重量％のＰＡＥＫおよび約２５重量％乃至約３５重量％の炭素繊維を含む。
【０１８０】
本発明の負荷支持用の組成物のための容器として使用する、弓形の形状の膨張可能な容器の状況において、その流動可能な負荷支持用の要素の物理的な必要条件は、その弓形の長さおよび直径、ならびにその移植部位により課される物理的な必要条件により決まる。特定の実施形態において、特定の負荷支持用の組成物が十分な物理的特性を示す場合もあり、示さないこともある。このような負荷支持用の要素の物理的な特性もまた、種々の炭素繊維、ケブラー（Kevlar）（商標）またはチタニウム・ロッド、織り状またはレーザー・エッチング処理した金属製の管状ステント、またはその他の当業界において理解される種々の強度向上剤等のような種々の補強剤の任意の物を添加して変更できる。
【０１８１】
ポリカプロラクトン等のような結合剤の中に埋め込んだ炭素繊維などのような、特定の複合材料は、本発明の負荷支持用の要素を形成することにおいて、特に有用であると考えられている。例えば、約０．００３乃至約０．００７インチの範囲内の直径を有するグラファイト（炭素繊維）が、約３，０００乃至約１２，０００本の繊維により構成されている束（タウ糸）に形成されている。前記の目的において有用な一例の典型的な繊維がユタ州、ソルトレイク・シティのヘキセル・カーボン・ファイバーズ社（Hexcel Carbon Fibers）（部品番号：ＨＳ／ＣＰ−５０００／ＩＭ７−ＧＰ・１２Ｋ）により製造されている。好ましくは、前記タウ糸の引張強さは約５，０００乃至約７，０００Ｍｐａの範囲内である。また、このタウ糸の引張弾性率は約２５０乃至約３５０Ｇｐａの範囲内である。約３０乃至６０本の束の範囲内の前記の炭素繊維が、随意的に８ｍｍの直径および８ｃｍの長さを有するＮｉ−Ｔｉ型ステントと共に、収縮しているバルーンの中に充填される。多様なステントの任意の物が利用可能であるが、一例の有用な構造はスマート・ステント（コーディス社（Cordis））に類似しており、その構造をそのまま維持することに役立ち、構造的な強度を移植した構造物に付加する。
【０１８２】
別の実施形態において、約１５乃至約４５度の範囲内の編組構造を有する炭素繊維が、前記負荷支持用の材料を補強するために前記の膨張可能な装置の中に利用されている。さらに、この編組構造は平織りの形態にすることができ、例えば、コンポジット・ストラクチャーズ・テクノロジー社（Composite Structures Technology）（カリフォルニア州、テハチャピ）から入手できる。この場合に、０．５インチの直径の４５度の編組状の炭素繊維のスリーブがバルーンの中心に配置される。この編組状のスリーブは、そのバルーンの内径に寸法において一致する。また、０．３インチの直径の編組状の炭素スリーブも前記バルーンの中において、前記の外側の編組状の炭素繊維のスリーブの中に同心に配置することができる。さらに、無配向の繊維が前記内側の炭素スリーブの内径部分の内側に導入される。また、この無配向の繊維は、前記２つの編組状のスリーブの間の環状の隙間の中にも導入される。この場合の、バルーンの容積に対する繊維の容積は、一般に約４０％乃至約５５％の範囲内である。その後、前記の構造体をねじの入口の中に配置した後に、約１００ｃｐｓ乃至約５００ｃｐｓの範囲内の所与の粘度を有する本発明の流動可能な負荷支持用の材料が、１０気圧の圧力下において前記バルーンの中に注入される。前記編組状のスリーブの使用は、種々のねじれの負荷、および常にバルーンの中に均一な様式で無配向の繊維を分布する能力の結果として、剪断応力に対する構造的な抵抗を高める。
【０１８３】
一部の実施形態において、前記ポリマーはポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を含む。また、好ましい実施形態において、前記基材は放射線不透過性の物質を含む。さらに、前記負荷支持用の支柱部に適しているジウレタン・ジメタクリレート（ＤＵＤＭＡ）およびトリエチレン・グリコール・ジメタクリレート（ＴＥＧＤＭＡ）の混合物が、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ０３／００５９３７号において開示されており、この文献の教示の全体が本明細書において参考文献として含まれる。
【０１８４】
一部の実施形態において、前記負荷支持用の組成物はポリウレタンを含む。また、一部の実施形態において、フェルト（Felt）（以下「フェルト」）により米国特許第６，３０６，１７７号において開示されているポリウレタン材料が選択されており、この明細書は本明細書の残りの部分に不一致でない範囲において本明細書において参考文献として含まれる。
【０１８５】
ポリウレタンは、そのポリマーの中の軟質のセグメントの比率と硬質のセグメントの比率を調節することにより最適の剛性を有するように調整できる。さらに、ポリウレタンは混合時に硬化する二液系として調製できる。例えば、熱可塑性のポリウレタン（「ＴＰＵ」）等のような好ましいポリウレタンは、一般的に以下の３種類の反応物質、すなわち、イソシアネート、長鎖のマクロジオール、および短鎖のジオール延長剤を用いて調製される。イソシアネートと長鎖のジオールは「軟質（soft）」のセグメントを形成し、イソシアネートと短鎖のジオールは「硬質（hard）」のセグメントを形成する。さらに、これらの硬質のセグメントは、水素結合により一緒に維持されている規則正しいドメインを形成する。これらのドメインは線形の鎖状構造に対する架橋部分として作用し、その材料を架橋したゴムと同様にする。この場合に、ポリマーにゴム様の特性を決定して与えるのは、前記の軟質および硬質のそれぞれのセグメントの相互作用である。
【０１８６】
一部の実施形態において、前記支柱部は光硬化可能な材料を含む。このような一部の光硬化可能な実施形態において、前記材料は種々の有機リン化合物を含む。これらの化合物は、結果として得られる生成物がリン酸カルシウムに基づいていて、それゆえ、生体適合性であり吸収可能であるために有利である。
【０１８７】
また、一部の実施形態において、前記支柱部は吸収可能な基質材料を有している。すなわち、吸収可能な基質材料は最終的に体内に吸収され、従って、最終的に骨により置き換わることができるので望ましい。
【０１８８】
一部の実施形態において、前記の吸収可能な支柱部は高温材料である。本発明の目的において、高温材料は１００℃よりも高い温度で流動する。このような場合において、前記のような高温で吸収可能な材料が、固体の形態の複数の要素として椎間板の間隔の中に入る。その後、これらの要素はその椎間板の間隔の中に接触し、熱が供給されてその組み合わされた形状を変形することなくそれぞれの要素が結合する。
【０１８９】
一部の実施形態において、前記負荷支持用の要素はアミノ酸誘導型のポリカーボネートを含む基材を含む。
【０１９０】
また、一部の実施形態において、前記骨−生物学的な要素は、生体分解性のポリウレタンを含む基材を含む。
【０１９１】
一部の実施形態において、前記骨−生物学的な要素は、非晶質のポリマーを含む基材を含み、１００℃よりも低いガラス転移点を有している。好ましくは、この非晶質で吸収可能な材料はＤ，Ｌ−ポリ乳酸（ＰＬＡ）である。
【０１９２】
一般に、ポリ乳酸ポリマー、はその乳酸残基のメチル基を除いてその側鎖に別の官能基が存在しないので、ほとんど変性または改質が可能でない。これらのポリマーの特性を変更するための一例の可能性は、例えば、リジン等のような、比較的に多様な側鎖を有する残基を伴うコポリマーを形成することである。
【０１９３】
アルギニン−グリシン−アスパルテート（ＲＧＤ）のシーケンスを含むペプチドにより官能基化したポリ（ラクチド−コ−リジン）が、そのリシル残基におけるベンゾイルオキシカルボニル保護基の除去およびペプチド・カップリングにより調製されている。このペプチドの濃度は約３．１ミリモル／ｇであることが分かっており、この値は３１０ｆモル／ｃｍ2 のペプチドの表面密度と考えることができる。ＲＧＤペプチドにおける１ｆモル／ｃｍ2 程度の表面密度が、未処理の無接着性の表面に対する細胞の接着を促進することが既に決定されている（マッシア（Massia）およびフッベル（Hubbel），１９９１年）。それゆえ、前記のコポリマーを注意深く処理することにより、細胞接着特性を有する種々の生体分解性のフィルムが前記ラクチドとリジンのコポリマーから調製できる。
【０１９４】
さらに、種々のポリラクチドの特性を広げるために別の手段も採用されている。例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）がアクリル系マクロモノマーとして合成された後に、極性のアクリル系モノマー（例えば、２−ヒドロキシエチルメタクリレート）により共重合化されている（バラカット（Barakat）他，１９９６年）。これらのポリマーは薬物配給の目的のための両親媒性の移植用コポリマーとして研究されている。これらのポリマーの表面特性は、ポリ乳酸移植片の長さとコポリマーの含有量の比率により制御することができ、薬物放出特性および生体分布を制御するために潜在的に使用可能である。また、この方法の別の例は、ポリ乳酸ブロックをゲラニオールおよびプレグネノロンにグラフト処理する方法を含む（クリケルドルフ（Kricheldorf）およびクライサー−サウンダー（Kreiser-Saunder），１９９６年）。
【０１９５】
一部の実施形態において、前記高温の吸収可能な材料は半結晶質であり、１００℃よりも高い融点を有している。好ましくは、この半結晶質の吸収可能な材料は、ｐ−ジオキサノン、Ｌ−ポリ乳酸およびポリ（グリコール酸）（ＰＧＡ）、およびこれらの種々の混合物から成る群から選択される。
【０１９６】
一部の実施形態において、前記支柱部は少なくとも９０重量％の一定の脂肪族ポリエステルを含む。好ましくは、この脂肪族ポリエステルはポリカプロラクトン（「ＰＣＬ」）である。
【０１９７】
前記のポリカプロラクトン（ＰＣＬ）は、そのモノマーのイプシロン−カプロラクトンの開環により形成される。このポリカプロラクトンは、半結晶質で熱可塑性の樹脂であり、適度な温度において容易に成形されて丈夫な半透明の製品を形成できる。この結晶質の融点は約６０℃であり、本発明における使用において理論的な高い温度の上限値を表す。さらに、前記の融点よりも高い温度において、この材料は高度な一致性および作業性により特徴付けられている。
【０１９８】
また、ポリ（ドデセン−１）およびトランスポリイソプレン等のような別のポリマーも本発明において有用である。これらのポリマーは、室温において結晶質であるが、約７０℃において非晶質であり、体温まで冷却される時に比較的に速やかな結晶化の速度を有することにより、特徴付けられている。なお、これらのポリマーは単純な化合物のように結晶化しないので、ポリマーが体温に到達してから結晶化が完了するまで相当な時間がかかる。このことは、そのポリマーがまだ柔軟な間に、その流動可能な組成物を椎間板の間隔の中に位置決めするための十分な時間を与えている。
【０１９９】
また、一部の実施形態において、ｐ−ジオキサノン（p-dioxanone）、トリメチレン・カーボネート（trimethylene carbonate）、ε−カプロラクトン（ε-caprolactone）、グリコリド（glycolide）、ラクチド（ｌ、ｄ、ｄｌ、メソ）（lactide(1,d,dl,meso)）、デルタ−バレロラクトン（delta-valerolactone）、ベータ−ブチロラクトン（beta-butyrolactone）、イプシロン−デカラクトン（epsilon-decalactone）、２，５−ジケトモルホリン（2,5-diketomorpholine）、ピバロラクトン（pivalolactone）、アルファ，アルファ−ジエチルプロピオラクトン（alpha, alpha-diethylpropiolactone）、エチレン・カーボネート（ethylene carbonate）、エチレン・オキサレート（ethylene oxalate）、３−メチル−１，４−ジオキサン−２，５−ジオン（3-methyl-1,4-dioxane-2,5-dione）、３，３−ジエチル−１，４−ジオキサン−２，５−ジオン（3,3-diethyl-1,4-dioxan-2,5-dione）、ガンマ−ブチロラクトン（gamma-butyrolactone）、１，４−ジオキセパン−２−オン（1,4-dioxepan-2-one）、１，５−ジオキセパン−２−オン（1,5-dioxepan-2-one）、１，４−ジオキサン−２−オン（1,4-dioxan-2-one）、６，８−ジオキサビシクロオクタン−７−オン（6,8-dioxabicycloctane-7-one）、およびこれらの組み合わせから成る群から選択される、種々の脂肪族ラクトン・モノマーにより形成されているポリマーを含む、吸収可能な要素が提供されている。
【０２００】
一例の好ましい実施形態において、前記支柱部はポリカプロラクトンにより実質的に構成されている負荷支持用の組成物を含む。ウォルシュ（Walsh），バイオマテリアルズ（Biomaterials），（２００１年），２２巻，ｐ．１２０５−１２１２によれば、実質的に固体のポリカプロラクトンの圧縮強度は約１５ＭＰａであり、その圧縮弾性率は約０．５ＧＰａである。
【０２０１】
一般に、高い分子量のポリカプロラクトン（ＰＣＬ）ほど高い強度を有してゆっくりと分解するので、好まれる。好ましくは、前記ポリカプロラクトンの分子量は少なくとも３０，０００ダルトンである。さらに好ましくは、前記ポリカプロラクトンの分子量は少なくとも４０，０００ダルトンである。
【０２０２】
一例の好ましい実施形態において、前記支柱部は架橋したポリカプロラクトンの負荷支持用の組成物を含む。このポリカプロラクトンの架橋はその強度を当然に高める。さらに好ましくは、この負荷支持用の組成物は、ホストまたは宿主のポリカプロラクトンおよび架橋したポリカプロラクトンの網状構造を含む、自己浸透性の網状構造（Ｓ−ＩＰＮ）を有している。教示の内容全体が本明細書において参考文献として含まれるハオ（Hao），バイオマテリアルズ（Biomaterials），（２００３年），２４巻，ｐ．１５３１−３９によれば、ポリカプロラクトンがＳ−ＩＰＮとして形成される場合に、そのポリカプロラクトンの特定の機械特性が約３倍だけ高まる。また、少なくとも１５重量％のＨＡＰを添加した場合に、その引張弾性率は従来のポリカプロラクトンよりも６倍に増加する。例えば、前記ハオにより報告されている特定の機械特性における３倍の増加が、圧縮強度および圧縮弾性率においても実現されれば、ポリカプロラクトンのＳ−ＩＰＮの圧縮強度は約４５ＭＰａとなり、その圧縮弾性率は約１．５ＧＰａになると考えられる。
【０２０３】
一部の実施形態において、前記のポリカプロラクトンは加熱処理されてその結晶度が高められており、これにより、分解に対する耐性がさらに高められている。
【０２０４】
本発明のさらに別の態様において、本発明の前記のポリマーは、光硬化可能な基を伴っていてもいなくてもよい、液体または低融点で低分子量のポリマーとすることができる。この液体または低融点のポリマーは十分に低い分子量を有していて、約０．０５乃至約０．５ｄＬ／ｇの固有粘度を有しており、機械的な補助、コーキング・ガン、軟質の面付きのチューブ等を伴うかまたは伴わずに、注射器またはカニューレ等のような小さな直径の配給装置を通して、熱の供給を伴うかまたは伴わずに容易に流動できる材料を生成する。
【０２０５】
本発明の実施において有用な脂肪族ポリエステルは、一般的に従来の種々の方法を用いて種々の従来技術により合成できる。例えば、開環重合において、前記のラクトン・モノマーは高められた温度において有機金属触媒および開始剤の存在下に重合する。この有機金属触媒は好ましくは、例えば、オクタン酸第一スズ等のようなスズを基材としており、前記モノマー混合物中において約１０，０００／１乃至約１００，０００／１の範囲のモノマー対触媒のモル比率で存在している。また、開始剤は一般的に、アルカノール、グリコール、ヒドロキシ酸、またはアミンであり、前記モノマー混合物中において約１００／１乃至約５０００／１の範囲のモノマー対開始剤のモル比率で存在している。さらに、前記の重合化は、所望の分子量および粘度が達成されるまで、一般的に約８０℃乃至約２２０℃、好ましくは約１６０℃乃至約２００℃の温度範囲において行なわれる。
【０２０６】
前記の条件下において、前記脂肪族ポリエステルのホモポリマーおよびコポリマーは、一般的に約５，０００グラム／モル乃至約２００，０００グラム／モル、さらに好ましくは約１０，０００グラム／モル乃至約１００，０００グラム／モルの重量平均分子量を有する。さらに、前記の分子量のポリマーは２５℃においてヘキサフルオロイソプロパノール（ＨＦＩＰ）またはクロロホルムの０．１ｇ／ｄＬの溶液中において測定した場合に、約０．０５乃至約３．０デシリットル／グラム（ｄＬ／ｇ）、さらに好ましくは約０．１乃至約２．５ｄＬ／ｇの固有粘度を示す。
【０２０７】
本発明の種々の基材中において使用する適当なラクトン・モノマーは、グリコリド（glycolide）、ラクチド（ｌ、ｄ、ｄｌ、メソ）（lactide(1,d,dl,meso）、ｐ−ジオキサノン（p-dioxanone）、トリメチレン・カーボネート（trimethylene carbonate）、ε−カプロラクトン（ε-caprolactone）、デルタ−バレロラクトン（delta-valerolactone）、ベータ−ブチロラクトン（beta-butyrolactone）、イプシロン−デカラクトン（epsilon-decalactone）、２，５−ジケトモルホリン（2,5-diketomorpholine）、ピバロラクトン（pivalolactone）、アルファ，アルファ−ジエチルプロピオラクトン（alpha,alpha-diethylpropiolactone）、エチレン・カーボネート（ethylene carbonate）、エチレン・オキサレート（ethylene oxalate）、３−メチル−１，４−ジオキサン−２，５−ジオン（3-methyl-1,4-dioxane-2,5-dione）、３，３−ジエチル−１，４−ジオキサン−２，５−ジオン（3,3-diethyl-1,4-dioxan-2,5-dione）、ガンマ−ブチロラクトン（gamma-butyrolactone）、１，４−ジオキセパン−２−オン（1,4-dioxepan-2-one）、１，５−ジオキセパン−２−オン（1,5-dioxepan-2-one）、１，４−ジオキサン−２−オン（1,4-dioxan-2-one）、６，８−ジオキサビシクロオクタン−７−オン（6,8-dioxabicycloctane-7-one）、およびこれらの２種類以上の組み合わせから成る群から選択できる。好ましいラクトン・モノマーは、グリコリド、ラクチド、ｐ−ジオキサノン、トリメチレン・カーボネート、およびε−カプロラクトンから成る群から選択できる。
【０２０８】
最も好ましくは、本発明の種々の基材中において使用する脂肪族ポリエステルは、ポリ（ε−カプロラクトン）のホモポリマー、ポリ（ｐ−ジオキサノン）、またはポリ（トリメチレン・カーボネート）またはこれらのコポリマーまたは混合物、またはｐ−ジオキサノンまたはトリメチレン・カーボネートのコポリエステルおよびこれらのグリコリドまたはラクチドまたは混合物、特に、ｐ−ジオキサノン／グリコリド、ｐ−ジオキサノン／ラクチド、トリメチレン・カーボネート／グリコリドおよびトリメチレン・カーボネート／ラクチドのコポリマー、またはイプシロン−カプロラクトンおよびグリコリドのコポリエステルまたはこれらの混合物、またはε−カプロラクトンのホモポリマーおよびラクチドの混合物により構成されている。
【０２０９】
本発明の特定の実施形態において、融点が約４５℃乃至約７５℃で約４２℃よりも低い体温において剛性の固体である生体適合性で非吸収性の流動可能なポリマーが、３５ｍｍの直径で約５０乃至１００ミリリットルの適当な容量を有する、標準的なツーメイ型の廃棄可能な注射器の中に配置されている。この充填された注射器を無菌配給用の剥がし分離型パッケージの中に配置して、コバルト放射線または熱により滅菌するが、前者の方が好ましい。あるいは、前記ポリマーをスリット・オリフィスを有する適当な容量のスクイーズ・ボトルの中に入れることもできる。
【０２１０】
一部の実施形態において、前記支柱部は少なくとも９０重量％のリン酸カルシウムを含む。教示の内容全体が本明細書において参考文献として含まれるヒッチョン（Hitchon）他，ジャーナル・オブ・ニューロサージェリー（スパイン２）（J. Neurosurg. (Spine 2)，（２００１年），９５巻，ｐ．２１５−２２０によれば、ヒドロキシアパタイトの圧縮強度は約６５ＭＰａであり、そのヒドロキシアパタイトの引張強さは約１０．６ＭＰａである。なお、本発明者はこれらの値が一般的な支柱部の負荷の必要条件を満たすであろう考えている。
【０２１１】
一部の実施形態において、前記基材は架橋可能な化合物により作成されている。一般に、これらの架橋可能な化合物は、原位置において架橋して、熱流動可能な種々のポリマー（一般的に１乃至２０ＭＰａの程度）よりも高い圧縮強度（一般的に２０乃至１２０ＭＰａの程度）を示す。
【０２１２】
一部の実施形態において、前記の架橋可能な化合物は不飽和な線形ポリエステルを含む。
【０２１３】
また、一部の実施形態において、前記の不飽和な線形ポリエステルはフマレート（fumarate）の二重結合を含み、さらに好ましくはポリプロピレン・フマレートを含む。
【０２１４】
また、一部の実施形態において、前記の架橋可能な化合物はモノマー、好ましくは、ビニル・モノマー、さらに好ましくはビニル・ピロリドンにより架橋する。
【０２１５】
一部の実施形態において、前記架橋剤により生じる連結は生体分解性である。さらに、これらの好ましい実施形態はポリプロピレン・フマレート−ジアクリレートである。
【０２１６】
一部の実施形態において、前記の架橋反応は開始剤により補助される。このような好ましい実施形態において、その開始剤は過酸化ベンゾイルである。また、別の実施形態において、光開始剤として光が用いられる。
【０２１７】
また、一部の実施形態において、前記の架橋反応は加速剤により補助される。このような好ましい実施形態において、その加速剤はＮ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジンである。
【０２１８】
末端の種々の官能基が、前記の架橋した基材の強度および分解に対する耐性に影響すると考えられる。一部の実施形態において、前記の架橋した化合物はジエポキシド、またはジアクリル型の官能基から成る群から選択される末端基を有している。さらに、好ましい実施形態において、これらの末端基はジエポキシドの官能基である。これらの末端の官能基はジビニル末端型のポリプロピレン・フマレート（ドーム（Domb），１９９６）よりも分解に対する耐性が高いことが示されている。
【０２１９】
一部の実施形態において、ＮａＣｌ等のようなポロゲンまたは発泡剤が前記の架橋可能な組成物に添加されている。好ましくは、このポロゲンは水溶性であり、さらに好ましくはこの物質は水溶性の塩またはスクロースである。
【０２２０】
一部の実施形態において、リン酸カルシウムを基材とする化合物、例えば、ヒドロキシアパタイトまたはリン酸三カルシウム等が前記の架橋可能な組成物に添加されている。これらの化合物は、これらが骨の成長のための骨伝達性の経路を形成でき、前記のポリマー基材の加水分解により生じるあらゆる酸を中和し、補強を行なうことができるので望ましい。好ましくは、前記のリン酸カルシウムはナノ・レベルの高いアスペクト値のヒドロキシアパタイトである。
【０２２１】
また、一部の実施形態において、本発明の支柱部はポリプロピレン・フマレート−ジアクリレート等のようなポリプロピレン・フマレートの単位を含む架橋剤により架橋されている、フマレート（fumarate）基材型のポリマー（例えば、ポリプロピレン・フマレート）を含む負荷支持用の組成物を含む。これらの例示的な組成物がチマー（Timmer），バイオマテリアルズ（Biomaterials），（２００３年），２４巻，ｐ．５７１−５７７において開示されており、この文献の教示の全体が本明細書において参考文献として含まれる。これらの組成物は、一般的に最初の１２週間にわたり増大する高い初期圧縮強度（約１０乃至３０ＭＰａ）、加水分解に対する高い耐性（５２週目において約２０乃至５０）、および支柱部としての使用における許容可能な弾性率（０．５乃至１．２ＧＰａ）により特徴づけられる。
【０２２２】
好ましい実施形態において、前記のポリプロピレン・フマレート：ポリプロピレン・フマレート−ジアクリレートの二重結合の比率は約０．１乃至約３である。さらに好ましい実施形態において、前記のポリプロピレン・フマレート−ジアクリレートの二重結合の比率は約０．２５乃至約１．５である。
【０２２３】
さらに好ましい実施形態において、前記のポリプロピレン・フマレート−ジアクリレートにより架橋されているポリプロピレン・フマレートを含む負荷支持用の組成物はさらに、好ましくは約０．１重量％乃至約１重量％の量でリン酸三カルシウム（ＴＣＰ）を含む。この組成物は、一般的に最初の１２週間にわたり増大する高い初期圧縮強度（約３０ＭＰａ）、加水分解に対する高い耐性（５２週目において約４５ＭＰａ）、および支柱部としての使用における許容可能な弾性率（５２週目において１．２ＧＰａ）により特徴づけられる。
【０２２４】
また、一部の実施形態において、前記の支柱部または負荷支持用の組成物は２種類の架橋可能なポリマー組成物を含む。適当な架橋剤に曝露すると、それぞれの架橋可能な組成物がそれ自体で架橋するが、他の架橋したポリマーとは架橋しない。これにより、２種類の架橋したポリマーを含む基材が得られる。これらの材料は「浸透性の網状構造（interpenetrating networks）」（「ＩＰＮ」）と呼ばれている。
【０２２５】
別の実施形態において、前記の支柱部または負荷支持用の組成物は、第１の架橋可能なポリマー組成物および第２の架橋不能なポリマー組成物を含む。適当な架橋剤に曝露されると、前記第１の架橋可能な化合物がそれ自体で架橋するが、第２のポリマーは無反応の状態を保つ。これにより、第１の架橋したポリマーおよび第２の無架橋状態のポリマーを含む基材が得られる。これらは「半浸透性の網状構造（「Ｓ−ＩＰＮ」）と呼ばれている。
【０２２６】
一部の実施形態において、前記Ｓ−ＩＰＮは加水分解時に酸性の生成物を生じることのできる第１の生体分解可能なポリマー、好ましくは架橋により生体ポリマーの支持または内部の補強を行なう第２の生体分解性のポリマー、および随意的に、前記酸性の生成物を所望のｐＨ領域内に緩衝する緩衝性の化合物を含む。一例の好ましい実施形態において、前記第２の生体分解性のポリマーはポリプロピレン・フマレート（ＰＰＦ）を含み、このポリマーは望ましくはビニル・ピロリドン（ＶＰ）等のようなビニル・モノマーにより架橋して生体ポリマーの支持骨格を形成し、この支持骨格が必要な寸法および形状の安定性を伴う前記の半−ＩＰＮ構造を構成する。この材料の有益的な最終用途は種々の骨の支持体、プレート、ピン、および／または本明細書において開示されている前記半−ＩＰＮの混合材料により形成されている骨修復用の骨のセメント材等のような種々の内部固定装置（ＩＦＤｓ）の形態である。
【０２２７】
一部の実施形態において、前記Ｓ−ＩＰＮ材料は、加水分解時に種々の酸性の生成物を生じることのできる第１の生体分解性のポリマー（ＰＬＧＡ等）、および生体ポリマーの支持または内部補強を行なう第２の生体分解性のポリマー（ポリプロピレン・フマレート等）を含む生体分解性の高分子の半−ＩＰＮ混合材料を含有する骨セメント材を含み、その第２の生体分解性のポリマーは生体内において重合して、硬化した半−ＩＰＮ混合物の骨セメント材が生じる。さらに、これらの本発明の開示における骨セメント材と、寸法および形状において安定なＩＦＤ装置は共に、例えば、当該骨セメント材またはＩＦＤ装置の存在下において骨の成長を能動的に助長して感染を防止するための、種々の骨修復タンパク質（ＢＲＰｓ）および抗生物質等のような別の物質も適宜に含有できる。
【０２２８】
また、一部の実施形態において、本発明のＳ−ＩＰＮ材料は少なくとも２種類の要素を含む。この第１の要素は線形で疎水性の生体分解可能なポリマー、好ましくは、ヒドロキシ酸および／または酸無水物の連結部分を含むホモポリマーまたはコポリマーであるか、あるいは、非生体分解性で親水性のポリマー、好ましくは、ポリエチレン・オキシドまたはポリエチレン・グリコールである。また、第２の要素は１種類以上の架橋可能なモノマーまたはマクロマーである。これらのモノマーまたはマクロマーの少なくとも一方は分解可能な連結部分、好ましくは酸無水物の連結部分を含む。前記線形のポリマーは好ましくは前記組成物の１０乃至９０重量％、さらに好ましくはその組成物の３０乃至７０％を占めている。前記の架橋したポリマーは好ましくは前記半浸透性の網状構造の組成物の約３０乃至７０重量％、さらに好ましくは当該組成物の４０乃至６０％を占めており、その残りの部分が種々の賦形剤、治療剤、およびその他の成分である。これらの組成はそれぞれの要素が混合される時に前記半浸透性のポリマーの網状構造を形成し、前記の架橋可能な要素が架橋する。これらの半浸透性の網状構造は、２種類の独立している要素を含む組成物として定義されており、一方の要素は架橋したポリマーであり、別の要素は無架橋型の（架橋していない）ポリマーである。
【０２２９】
架橋前の前記Ｓ−ＩＰＮの組成物は、注入に適している粘性の液体から、成形可能なペースト状のパテに到るいずれの状態の粘度を有することができる。この粘度は種々の反応性の希釈剤の添加により、さらに／または、種々の適当な溶媒の添加により調節できる。しかしながら、架橋すると、前記の組成物は固体の半浸透性の網状構造になり、これらは骨の成長および修復を支援できる。
【０２３０】
種々の線形のポリマーが、架橋していない種々のホモポリマーまたはブロック・コポリマーとして定義されている。疎水性の種々のポリマーが当業者において良く知られている。種々の生体分解性のポリマーは約２時間乃至１年、好ましくは６ヶ月以下、さらに好ましくは３ヶ月以下の種々の生理学的条件下における半減期を有するポリマーである。適当な生体分解性のポリマーの例は、種々のポリ酸無水物、ポリオルソエステル、ポリヒドロキシ酸、ポリジオキサノン、ポリカーボネート、およびポリアミノカーボネートを含む。さらに、好ましいポリマーはポリヒドロキシ酸およびポリ酸無水物である。ポリ酸無水物が最も好ましいポリマーである。
【０２３１】
線形で親水性のポリマーが当業者おいて良く知られている。また、非生体分解性のポリマーは種々の生理学的条件下において約１年よりも長い半減期を有するポリマーである。適当な親水性で非生体分解性のポリマーの例は、ポリ（エチレン・グリコール）、ポリ（エチレン・オキシド）、部分的または完全に加水分解したポリ（ビニル・アルコール）、ポリ（エチレン・オキシド）−コ−ポリ（プロピレン・オキシド）のブロック・コポリマー（ポロキサマーおよびメロキサポール）および種々のポロキサミンを含む。好ましいポリマーはポリ（エチレン・グリコール）、ポロキサミン、ポロキサマーおよびメロキサポールである。ポリ（エチレン・グリコール）が最も好ましいポリマーである。
【０２３２】
前記の組成物は１種類以上のモノマーまたはマクロマーを含む。しかしながら、これらのモノマーまたはマクロマーの内の少なくとも１種類は、酸無水物の連結部分を含んでいる。使用可能な別のモノマーまたはマクロマーは、生体適合性の種々のモノマーおよびマクロマーを含み、これらは少なくとも１個の遊離ラジカル重合可能な基を含む。例えば、テキサス・システム大学のボード・オブ・リージェンツ（Board of Reagents）によるＰＣＴ国際公開第ＷＯ９３／１７６６９号において開示されているような、光化学的に架橋できる種々のエチレン型の不飽和な基を含むポリマーが使用可能であり、前記の文献の教示全体が本明細書において参考文献として含まれる。
【０２３３】
また、一部の実施形態において、前記Ｓ−ＩＰＮにおける架橋可能なポリマーはフマレート（fumarate）、好ましくはポリプロピレン・フマレートを含む。
【０２３４】
本発明の目的のために、Ｓ−ＩＰＮ材料における前記の架橋不能なポリマーはまた、ホストまたは宿主のポリマーとして呼ぶこともできる。一部の実施形態において、このＳ−ＩＰＮ材料におけるホスト・ポリマーはポリ乳酸、ポリグリコール酸、およびこれらのコポリマーから成る群から選択される。
【０２３５】
本発明者は、前記のハオ（Hao）およびチマー（Timmer）が、前記のホスト・ポリマーと同一の反復単位を有するモノマーによりそのホスト・ポリマーを架橋する場合に、有意義に優れた機械特性および分解に対する耐性を報告していることに注目している。
【０２３６】
一部の実施形態において、前記Ｓ−ＩＰＮ材料における架橋可能な化合物はＮ−ビニル・ピロリドン、ポリエチレン・グリコール・ジメタクリレート（ＰＥＧ−ＤＭＡ）、エチレン・ジメタクリレート（ＥＤＭＡ）、２−ヒドロキシエチル・メタクリレート（ＨＥＭＡ）またはメチルメタクリレート（ＭＭＡ）により架橋される。
【０２３７】
一部の実施形態において、光重合した酸無水物がの基材として用いられている。これらの材料は丈夫であること（圧縮強度が３０乃至４０ＭＰａ）、および比較的に剛性であること（約６００ＭＰａ乃至約１４００ＭＰａの引張弾性率）を特徴としている。
【０２３８】
教示全体が本明細書において参考文献として含まれるＡ．Ｋ．ブルコス（A.K. Burkoth），バイオマテリアルズ（Biomaterials），（２０００年），２１巻，ｐ．２３９５−２４０４は、整形外科の用途に適している材料として多数の光重合可能な酸無水物を開示している。これらの酸無水物における反復単位は、加水分解しやすい酸無水物の結合部分により連結している一対の二酸分子を含む。これらの二酸分子が疎水性であるので、そのポリマーの中への水の分散が制限されて、そのポリマーが表面の分解作用のみを受ける（全体の分解を行なわない）。このことは、そのポリマーの強度が当該ポリマーの質量に実質的に対応するので有利である。
【０２３９】
一部の実施形態において、前記の光重合した酸無水物は、メタクリルレート化したセバシン酸（sebacic acid）（ＭＳＡ）、メタクリレート化した１，６−ビス（ｐ−カルボキシフェノキシ）ヘキサン（1,6-bis(p-carboxyphenoxy)hexane）（ＭＣＰＨ）、１，３−ビス（ｐ−カルボキシフェノキシ）プロパン（1,3-bis(p-carboxyphenoxy)propane）（ＣＰＰ）、メタクリレート化したコレステロール（cholesterol）（ＭＣ）、メタクリレート化したステアリン酸（stearic acid）（ＭｓｔＡ）およびこれらの種々のポリマーの混合物およびコポリマーから成る群から選択される。
【０２４０】
一部の実施形態において、前記の光重合は椎間板の間隔の中に入る配給カニューレの先端部に光源を適合させることにより行なわれている。別の実施形態において、光ケーブルが椎間板の間隔の中に配置されている前駆体の各要素に光エネルギーを伝達するために用いられている。別の実施形態において、光が皮膚を通して（すなわち経皮的に）、あるいは、線維輪を通して伝達される。また、一部の実施形態において、光ブリーチ用の開始システムが用いられている。
【０２４１】
一部の実施形態において、線形のポリ酸無水物を最初にモノマー中に溶解した後に、光重合して光重合した酸無水物のＳ−ＩＰＮ材料を形成する。これらの材料は、加水分解に対する高められた耐性が望まれる場合に特に望ましい。従って、一部の実施形態において、本発明の負荷支持用の組成物は光重合化した酸無水物を含有しているＳ−ＩＰＮ材料を含む。
【０２４２】
一部の実施形態において、ポリ（１，６−ビス（ｐ−カルボキシフェノキシ）ヘキサン（ＰＣＰＨ）が用いられている。このポリマーは約４９６日において分解状況を示し、それゆえ、本発明の支柱部における負荷支持用の組成物として望ましく使用できる。
【０２４３】
重合は光開始剤を用いて開始することが好ましい。このようなＵＶ光に対する曝露時に活性な物質を生じる種々の光開始剤が当業者において良く知られている。このような活性な物質はまた、特定の種々の色素および化合物の光子の吸収による比較的におだやかな様式で形成することも可能である。
【０２４４】
前記の基はＵＶ光に対する曝露時に、あるいは、好ましくは長波長の紫外光（ＬＷＵＶ）または可視光の使用により、種々の活性な物質を生じる光開始剤を用いて重合できる。前記のＬＷＵＶおよび可視光は、これらがＵＶ光に比べて組織およびその他の生体物質に与える損傷が少ないために好まれる。有用な光開始剤は、細胞毒性を伴わずにせいぜい数分の、最も好ましくは数秒の短い時間枠内に前記の種々のマクロマーの重合を開始するために使用できる物質である。
【０２４５】
種々の色素およびアミン類等の補助触媒の、可視光またはＬＷＵＶ光に対する曝露も、種々の活性な物質を発生できる。色素による光の吸収はその色素にトリプレット（三重項）の状態を採らせ、このトリプレットの状態がアミンと反応して重合を開始する活性な物質を形成する。前記の重合は、約２００乃至７００ｎｍの、さらに好ましくは長波長の紫外光域または可視光域である、３２０ｎｍまたはそれ以上の範囲内、最も好ましくは約３６５乃至５１４ｎｍの波長の光による照射により開始できる。
【０２４６】
多数の色素が前記の光重合のために使用できる。適当な色素が当業者において良く知られている。好ましい色素は、エリスロシン（erythrosin）、フロキシム（phloxime）、ローズ・ベンガル（rose bengal）、トニン（thonine）、カンファーキノン（camphorquinone）、エチル・エオシン（ethyl eosin）、エオシン（eosin）、メチレン・ブルー（methylene blue）、リボフラビン（riboflavin）、２，２−ジメチル−２−フェニルアセトフェノン（2,2-dimethyl-2-phenylacetophenone）、２−メトキシ−２−フェニルアセトフェノン（2-methoxy-2-phenylacetophenone）、２，２−ジメトキシ−２−フェニル・アセトフェノン（2,2-dimethoxy-2-phenyl acetophenone）、およびその他の種々のアセトフェノン誘導体、およびカンファーキノンを含む。適当な補助触媒は、Ｎ−メチル・ジエタノールアミン（N-methyl diethanolamine）、Ｎ，Ｎ−ジメチル・ベンジルアミン（N, N-dimethyl benzylamine）、トリエタノール・アミン（triethanol amine）、トリエチルアミン（triethylamine）、ジベンジル・アミン（dibenzyl amine）、Ｎ−ベンジルエタノールアミン（N-benzylethanolamine）、Ｎ−イソプロピル・ベンジルアミン（N-isopropyl benzylamine）等のような種々のアミンを含む。トリエタノール・アミンが好ましい補助触媒である。
【０２４７】
前記ポリマー溶液の光重合は、種々のポリマーおよび光開始剤の組み合わせ（０．１重量％以下、さらに好ましくは０．０５乃至０．０１重量％の開始剤の、無細胞毒性の濃度において）が、裸のマウスの皮膚に供給した１乃至３ワット／ｃｍ2に相当する光に対する曝露時に架橋すると言う発見に基づいている。
【０２４８】
一部の実施形態において、前記基材は形状記憶特性を有する補助ポリマーを含有している。さらに、好ましい実施形態において、この形状記憶特性のポリマーは第１の架橋可能なモノマー、および形状記憶特性を有する第２のモノマーを含む。好ましくは、前記の線形のポリエステルは少なくとも１０，０００の分子量を有している。好ましくは、前記第１のモノマーは線形のポリエステルである。好ましくは、前記第２の形状記憶特性のモノマーはｎ−ブチル・アクリレートである。好ましくは、架橋が開始剤を伴わずに誘発される。
【０２４９】
好ましくは、前記形状記憶特性のポリマーは約７０重量％乃至約９０重量％の第１の架橋可能なモノマー、および１０乃至３０重量％の形状記憶特性を有する第２のモノマーを含む。
【０２５０】
好ましくは、前記形状記憶特性のポリマー基材は少なくとも１５ＭＰａの圧縮強度を有している。このことは、この材料を本発明の支柱部における負荷支持用の組成物としての適当な候補にしていると考えられる。
【０２５１】
代表的な形状記憶特性の基材が、教示の全体が本明細書において参考文献として含まれるレンドレイン（Lendlein），ＰＮＡＳ（PNAS），９８（３）巻，１月３０日号，２００１年，ｐ．８４２−８４７において開示されており、この文献は前記第１の線形のポリエステルとしてポリカプロラクトンを開示している。また、別の実施形態において、ポリ乳酸が前記第１の線形のポリエステルである。このポリ乳酸は本発明の支柱部における負荷支持用の組成物として使用することにさらに適している、丈夫な剛性の基材を形成すると考えられる。
【０２５２】
一例の実施形態において、前記のＳ−ＩＰＮ材料は
（ａ）加水分解時に種々の酸性の生成物を生じることのできる第１の生体侵食性のポリマーを含む第１の部分と、
（ｂ）架橋時に前記Ｓ−ＩＰＮ材料のための生体ポリマーの支持または内部補強を行なう第２の生体侵食性で支持骨格用のポリマー、およびこの第２の生体侵食性で支持骨格用のポリマーのための架橋剤を含む第２の部分と、を含む。
【０２５３】
さらに好ましい実施形態において、前記Ｓ−ＩＰＮ材料は
（ａ）加水分解時に酸性の種々の生成物を生じることのできる第１の生体侵食性のポリマー、架橋開始剤、および好ましくは、治療に有効な量の生物活性であるか治療用の物質、およびクエン酸と炭酸水素ナトリウムの組み合わせを含む第１の部分と、
（ｂ）架橋時に前記Ｓ−ＩＰＮ材料のための生体ポリマーの支持または内部補強を行なう第２の生体侵食性で支持骨格用のポリマー、およびこの第２の生体侵食性で支持骨格用のポリマーのための架橋剤を含む第２の部分と、を含む。
【０２５４】
一般に、前記の吸収可能な材料の多くが適度な強度および剛性のみを有すると考えられている。それゆえ、前記の基材に補強を加えることにより前記支柱部の基材の材料の強度および剛性を高めることが望ましいと考えられる。前記の繊維は種々の吸収不能な材料（例えば、刻んだ炭素繊維等）により作成可能であるが、補強物は好ましくは吸収可能でもある種々の材料により作成されている。
【０２５５】
一部の実施形態において、前記の繊維は炭素繊維を含む。好ましくは、この炭素繊維は前記負荷支持用の組成物の約１容量％乃至約６０容量％（さらに好ましくは、約１０容量％乃至約５０容量％）を占める。一部の実施形態において、前記のポリマーおよび炭素繊維は均質に混合されている。別の実施形態において、前記材料は積層体である。一部の実施形態において、前記炭素繊維は刻まれている状態で存在している。好ましくは、この刻んだ炭素繊維は１ｍｍ乃至１２ｍｍ、さらに好ましくは約４．５ｍｍ乃至約７．５ｍｍのメジアンの長さを有している。一部の実施形態において、前記炭素繊維は連続的なストランドとして存在している。
【０２５６】
前記生体分解性のポリマーは既知であり市場において入手可能であるか、あるいは、既知の公開されている種々の方法により繊維に合成できる。本発明において有用なポリマーの例は、ポリ（Ｌ−乳酸）、ポリ（Ｄ，Ｌ−乳酸）、ポリ（Ｄ，Ｌ−乳酸−コ−グリコール酸）、ポリ（グリコール酸）、ポリ（イプシロン−カプロラクトン）、ポリオルソエステル、およびポリ酸無水物を含む。これらのポリマーは当業界において知られている種々の方法により、前記の基材ポリマーまたは予備成形用のポリマーとして役立つために必要とされる分子量および分子量分布で得ることができ、調製できる。適当な種々の溶媒系が知られており、標準的な教科書および刊行物において公表されている。例えば、教示の内容が本明細書において参考文献として含まれるランゲズ・ハンドブック・オブ・ケミストリー（Lange's Handbook of Chemistry），第１３版，ジョン・Ａ．ディーン（John A. Dean）編集，マグローヒル・ブック・カンパニー（McGraw-Hill Book Co.），ニュー・ヨーク，１９８５年を参照されたい。これらのポリマーは、溶融押出およびスピン・キャスティングを含む標準的な処理技法により種々の繊維およびウェブに形成することができ、織り状または不織状の形態で市場において入手可能である。
【０２５７】
一部の実施形態において、ｐ−ジオキサノン繊維が前記支柱部の補強用の相として用いられている。これらの繊維は、ｐ−ジオキサノンの高い融点が椎間板の間隔内への注入中の繊維の熱による分解に抵抗するので有利である。
【０２５８】
また、一部の好ましい実施形態において、前記支柱部の組成はｐ−ジオキサノン繊維により補強されている種々の脂肪族ポリエステルを含む。さらに好ましい実施形態において、明細書の内容全体が本明細書において参考文献として含まれる、ユアン（Yuan）による米国特許第６，１４７，１３５号（以下、「ユアン」）において開示されている組成物が選択されている。
【０２５９】
一部の実施形態において、前記骨−生物学的な組成物および支柱部の両方が生体吸収性である。このような生体吸収性の支柱部の選択は、その材料が体内に残される異物の両を減少するので有利である。
【０２６０】
一部の実施形態において、負荷支持用の要素が単独で用いられている。
【０２６１】
望まれる場合に、前記支柱部の材料は、その吸収可能な支柱部の最終的な吸収時に骨の成長または増殖を助長する種々の増殖因子および幹細胞等のような、骨の増殖材料も含むことができる。しかしながら、幹細胞は水性の相（ヒドロゲル等）の中に収容する必要があり、この幹細胞の導入は支柱部の中への多孔性の導入が必要になると考えられ、このことは、その支柱部の強度を相当に低下させる可能性がある。前記支柱部の主な目的が、前記骨形成性の組成物が融合を助長する一方で、椎間板の間隔を支持することであるため、支柱部の組成に幹細胞を加えることは、全ての状況において必ずしも望ましいとは限らないと考えられる。それゆえ、好ましい実施形態において、増殖因子のみが前記支柱部の組成に添加されている。
【０２６２】
一例の実施形態において、前記増殖因子が先ず水溶液中に供給され、前記吸収性の支柱部の材料の粒子がその溶液に添加される。これにより、増殖因子が各粒子の外表面部にまといつく。次に、これらの増殖因子が付着した粒子がその増殖因子の溶液から分離される。その後、これらの増殖因子が付着した粒子が種々の吸収可能な材料に添加される。
【０２６３】
一部の実施形態において、本発明の装置は以下の特性の少なくとも一つを有する。
【表２】
2006517842.tif 000004
【０２６４】
一部の実施形態において、本発明の支柱部を構成している材料は以下の固有の特性の内の少なくとも一つを有する。
【表３】
2006517842.tif 000005
【０２６５】
一部の実施形態において、本発明の支柱装置は以下の機械的な性能の特性の内の少なくとも一つを有する。
【表４】
2006517842.tif 000006
【０２６６】
図２Ｆおよび図２Ｇにおいて示されている実施形態の一例において、この弓形の形状は３ｍｍの厚さ（ｔ）、２２ｍｍの内側の半径（ｒi ）、２５ｍｍの外側の半径（ｒo ）および１５ｍｍの平均の高さを有している。この装置を３０ＭＰａの固有の圧縮強度および１ＧＰａの圧縮弾性率を有する光重合したポリ酸無水物により製造する場合に、その装置を破壊するために必要とされる静的な圧縮負荷は６．６ｋＮであり、圧縮剛性は１５ｋＮ／ｍｍになる。
【０２６７】
一部の実施形態において、本発明の新規な支柱部は、高濃度血小板血漿（ＰＲＰ）、同種移植片粒子（鉱物質除去した骨の基材（ＤＢＭ）および海綿質のチップ等）および自己移植片等のような従来の種々の骨−生物学的な材料と共に使用できる。
【０２６８】
好ましい実施形態において、本発明の骨−生物学的な要素は、椎骨体の海綿質のコアに類似している様式で作用する。このような支柱部における骨−生物学的な組成物において望ましい特徴は以下のようである。
（ａ）海綿質の骨の強度と同様の強度、
（ｂ）海綿質の骨（または、比較的に大きな足跡の実施形態において、皮質−海綿質の骨）の剛性と同様の剛性、
（ｃ）穏やかな変性の抵抗（例えば、内部における骨の成長を可能にする様式で変性する）、および
（ｄ）吸収可能（吸収性）。
【０２６９】
上述したように、好ましい実施形態において、前記の原位置型の骨−生物学的な組成物は以下の物を含む。
（ａ）基質材料（好ましくは、４０℃乃至８０℃において流動可能なポリマー、線形の酸無水物、またはフマレート（fumarate））、
（ｂ）骨形成性の要素（好ましくは、濃縮された量で存在している間葉幹細胞）、および
（ｃ）骨誘発性の因子（好ましくは、骨形態発生タンパク質）。
【０２７０】
前記の骨−生物学的な要素において使用できる基材の例は、例えば、ヒドロキシアパタイト（hydroxyapatite）またはリン酸三カルシウム（tri-calcium phosphate）等のようなリン酸カルシウムを含むセラミック、ポリ乳酸（polylactic acid）、ポリグリコール酸（polyglycolic acid）、ポリガラクタン酸（polygalactic acid）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、ポリエチレン・オキシド（polyethylene oxide）、ポリプロピレン・オキシド（polypropylene oxide）、ポリスルホン（polysulfone）、ポリエチレン（polyethylene）、およびポリプロピレン（polypropylene）、架橋により、またはよらずに精製可能なヒアルロン酸（hyaluronic acid）、生体ガラス（bioglass）、ゼラチンおよびコラーゲンを含む。
【０２７１】
好ましくは、前記基材は原位置での形成後の２乃至４ヶ月の期間内に吸収される吸収可能な組成物であり、以下の要素を含む。
（ａ）４０℃乃至８０℃の温度において流動または軟化して（さらに好ましくはポリカプロラクトン等のような脂肪族ポリエステルを含み）、好ましくは前記骨−生物学的な組成物の５０容量％乃至７０容量％の量で存在しているポリマーの相、および
（ｂ）好ましくは前記骨−生物学的な組成物の１０容量％乃至３０容量％の量で存在している骨誘発性のリン酸カルシウムの相（さらに好ましくはヒドロキシアパタイト）。
【０２７２】
随意的に、補強用の相（好ましくは、吸収可能な高分子の刻んだ繊維）も前記骨−生物学的な組成物の約１０容量％乃至約３０容量％の量で存在していることが好ましい。
【０２７３】
好ましくは、前記骨形成性の要素は、濃縮されている量でその中に存在している生存可能な骨先祖細胞（好ましくは間葉幹細胞）を有する水性の相（好ましくはヒドロゲルの相）を含む。好ましくは、この水性の相は前記骨−生物学的な組成物の全体にわたり相互連結している相として存在しており、当該骨−生物学的な組成物の約２５容量％乃至約３５容量％の量で存在していて、１００乃至２５０μｍの平均の直径を有している。
【０２７４】
好ましくは、前記骨誘発性の因子は骨形態発生タンパク質およびトランスホーミング増殖因子から成る群から選択される。さらに好ましくは、この骨誘発性の因子は骨形態発生タンパク質である。この骨形態発生性のタンパク質は前記骨−生物学的な組成物のあらゆる相に存在できる。この骨形態発生タンパク質の速やかな配給が望まれる場合には、この骨形態発生タンパク質は前記のヒドロゲルの相の中に存在している。また、この骨形態発生タンパク質の中程度の配給が望まれる場合には、この骨形態発生タンパク質は前記のポリマー相の中に存在している。さらに、この骨形態発生タンパク質の長期間の配給が望まれる場合には、この骨形態発生タンパク質は前記のセラミック相の中に存在している。好ましくは前記骨形態発生タンパク質の自己由来的な量の少なくとも２倍、さらに好ましくは当該骨形態発生性のタンパク質の自己由来的な量の１０倍を有する。
【０２７５】
一例の好ましい実施形態において、前記基材は約４２℃乃至約９５℃（好ましくは約４２℃乃至約９０℃）の融点を有する材料を含み、このことは、この材料が組織の壊死を生じることなく椎間板の間隔の中に流れた後に、原位置で固化して、必要とされる構造的な支持を行なうことを可能にしている。この支持骨格の材料はさらに従来の種々の溶出方法によりその材料を多孔質な支持骨格に作成可能にするポロゲンを含む。最終的に、種々の増殖因子および間葉幹細胞等のような骨先祖細胞を、その支持骨格の開口した気孔を通して流し込むことにより、その支持骨格の中に骨の増殖を誘発できる。
【０２７６】
別の好ましい実施形態において、間葉幹細胞が患者から採取した骨髄吸引物から単離されて、種々のヒドロゲル等のような細胞の生存能力を維持できる種々の生体吸収性の粒子の中に取り込まれている。好ましくは、これらのヒドロゲルは前記の細胞が放出されて骨を形成するために速やかに吸収される。その後、前記の粒子が移植時に固化する第１の液体の形態の支持骨格材料と共に混合される。好ましくは、この支持骨格材料は、その支持骨格が分解して消失する前に、骨がその気孔の中の全体に形成できるようにゆっくりと吸収される。好ましい支持骨格材料は、ジメチル・スルホキシド（ＤＭＳＯ）等のような細胞に優しい溶媒の中に溶解できるポリマーであり、これらのポリマーは移植された後に溶出し、溶液から析出されて支持骨格が形成される。好ましくは、骨を形成してその骨の形成過程を支持し続けるために、骨先祖細胞を誘発するための増殖／栄養の因子の混合物が、前記の細胞接種したヒドロゲルならびに支持骨格材料の中に組み込まれる。この椎間板の間隔の調製の後に、前記システムがその椎間板の間隔に注入され、別の外科的な工程は必要でなくなる。
【０２７７】
本発明の一部の態様において、原位置形成型の（好ましくは注入可能な）椎骨間誘導装置が提供されており、この装置は
（ａ）新しい骨の形成に適している多孔性を有する多孔質な支持骨格と、
（ｂ）生存可能な骨先祖細胞と、
（ｃ）新しい骨を形成するために前記骨先祖細胞に信号を送るために必要とされる骨伝達性因子と、を含む。
【０２７８】
侵襲性を最小限に抑えた外科処置を通して注入時に形成できる種々の多孔質な支持骨格が、架橋した天然および合成の種々のポリマー、低融点のポリマー、生体適合性の種々の溶媒に溶解しているポリマー、および凝結用のセラミックから成る群から選択される材料により作成できる。本発明において使用するために適している種々の多孔質な支持骨格が、米国特許第６，２８０，４７４号および同第６，２６４，６９５号（膨潤可能なポリマー）、同第５，８８８，２２０号（ポリカプロラクトン／ポリウレタン）、同第６，２２４，８９４号（吸収性のポリオキサエステル・ヒドロゲル）および同第６，０７１，９８２号において開示されており、これらの米国特許の教示の全体がそれぞれ本明細書において参考文献として含まれる。
【０２７９】
多くの実施形態において、その支柱部の説明において述べられている吸収性のポリマー、リン酸カルシウムおよび補強用の相は、前記の好ましい基材を形成するために使用できる。一般に、この基材は支柱部よりも実質的にもろく（開口した多孔性または相互連結しているヒドロゲルの相の存在による）、速やかに加水分解する。
【０２８０】
本発明の一例の態様において、前記基材は約１重量パーセント乃至約９９重量パーセントのε−カプロラクトン、ｐ−ジオキサノン、またはトリメチレン・カーボネートの脂肪族ホモポリマー、またはこれらの種々のコポリマーまたは混合物のいずれかの第１の吸収可能な相を有しており、残りの吸収可能な相は、非繊維状、粉末化した化合物、好ましくはヒドロキシアパタイト、三または四カルシウム・リン酸塩等のようなリン酸カルシウム、または生体活性なガラス材料、またはこれらの種々の混合物を含む骨誘発性または骨伝達性のカルシウムを含んでいる。
【０２８１】
本発明のさらに別の態様において、前記基材は約１重量パーセント乃至約９９重量パーセントのｐ−ジオキサノンまたはトリメチレン・カーボネートの脂肪族コポリエステル、およびグリコリドまたはラクチドまたはこれらの種々の混合物、特に、ｐ−ジオキサノン／グリコリド、ｐ−ジオキサノン／ラクチド、トリメチレン・カーボネート／グリコリドおよびトリメチレン・カーボネート／ラクチドの第１の吸収可能な相を有しており、残りの吸収可能な相は、非繊維状、粉末化した化合物、好ましくはヒドロキシアパタイト、三または四カルシウム・リン酸塩等のようなリン酸カルシウム、または生体活性なガラス材料、またはこれらの種々の混合物を含む、骨誘発性または骨伝達性のカルシウムを含んでいる。
【０２８２】
本発明のさらに別の態様において、前記基材は約１重量パーセント乃至約９９重量パーセントのε−カプロラクトンおよびグリコリドの脂肪族コポリエステルまたはこれらの種々の混合物、またはε−カプロラクトンおよびラクチドの種々のホモポリマーの混合物の第１の吸収可能な相を有しており、残りの吸収可能な相は非繊維状、粉末化した化合物、好ましくはヒドロキシアパタイト、三または四カルシウム・リン酸塩等のようなリン酸カルシウム、または生体活性なガラス材料、またはこれらの種々の混合物を含む、骨誘発性または骨伝達性のカルシウムを含んでいる。
【０２８３】
前記の基材は十分な量の吸収可能なポリマー相、および種々の骨セメント材または骨置換材として有効に機能する十分な量の吸収可能な第２の骨再生用の相を含む。一般的に、この複合物は約１乃至約９９重量％、さらに好ましくは約５乃至約９５重量％のポリマー相を含む。さらに、この複合物は一般的に約１乃至約９９重量％、さらに好ましくは約５乃至約９５重量％の骨再生用の相を含む。
【０２８４】
当業者において、前記基材中の第１の吸収可能な高分子の相の第２の吸収可能な相に対する相対的な量が、とりわけ、必要とされる、強度、剛性、およびその他の物理的および熱的な特性の程度、吸収および再吸収の速度、凝結および硬化の速度、配給能力等を含む種々のパラメータにより決まることが認識されると考える。さらに、本発明の前記複合物の所望の特性およびそれぞれの要求条件の程度は、骨のセメント材または置換材料が必要とされる体内構造の領域により決まる。従って、本発明の複合物は一般的に約１重量％乃至約９９重量％、さらに好ましくは約５重量％乃至約９５重量％の脂肪族ポリエステルのホモ−またはコ−ポリマー、またはこれらの混合物を含有している。
【０２８５】
本発明のさらに別の態様は、前記骨−生物学的な組成物の基材を調製する方法である。例えば、この基材は一工程または二工程の方法により調製可能であり、骨再生用の材料が形成した直後のポリマーと共にその反応容器の中において混合される（一工程の方法）か、別の容器の中の予め形成されているポリマーと共に混合される（二工程の方法）。
【０２８６】
本発明の前記の複合物は以下の二工程の方法において製造できる。この場合に、予め形成したポリマーおよび骨再生用の材料が、羽根車等のような従来の混合装置を内部に取り付けた従来の混合容器の中に個別に投入される。その後、これらのポリマーおよび骨置換材が約１５０℃乃至約２２０℃、さらに好ましくは約１６０℃乃至約２００℃の温度において、約５乃至約９０分間、さらに好ましくは約１０乃至約４５分間にわたり、均一に分散した複合物が得られるまで混合される。その後、この混合物はさらに前記の混合装置から取り出され、室温まで冷却され、研削され、一定時間の期間にわたり高温において大気圧よりも低い圧力下に乾燥される。
【０２８７】
前記の製造方法に加えて、前記複合物は骨再生用の材料を形成した直後のポリマーを入れた反応容器に投入することによる一工程の方法により調製できる。その後、これらのポリマーおよび置換材料が約１５０℃乃至約２２０℃、さらに好ましくは約１６０℃乃至約２００℃の温度において、約５乃至約９０分間、さらに好ましくは約１０乃至約４５分間にわたり、均一に分散した複合物が得られるまで混合される。その後、この混合物はさらに前記の混合装置から取り出され、室温まで冷却され、研削され、一定時間の期間にわたり高温において大気圧よりも低い圧力下に乾燥される。
【０２８８】
また、別の実施形態において、本発明の基材は骨移植材料を含み、この材料は約６０℃またはそれ以下の所定の温度において容易に成形できる。さらに、この材料は種々の硬質の充填材の粒子および約６０℃またはそれ以下の所定の温度において流動特性を有する生体適合性で生体分解性の熱可塑性ポリマーにより構成されている結合剤の、凝集性の混合物として形成されている。
【０２８９】
自原性の種々の骨チップを含む任意の硬質で生体適合性の充填剤の粒子が本発明において使用できる。しかしながら、ヒドロキシアパタイトがその耐久性および生物学的な特徴から好ましい充填剤である。また、リン酸三カルシウムおよびガラス体粒子も、特に、有る程度の吸収が充填剤において望まれる場合に、単独でまたはヒドロキシアパタイトとの組み合わせにおいて使用できる。
【０２９０】
前記結合剤は好ましくは前記の所定の温度において高度に粘性の流体とパテ状の半固体との間の流動性（流動可能性）の範囲内にある。この結合剤の粘度が過度に低ければ、その移植材料はゆるい粒子の移植片において見られるのと同様の問題を有し、成形後の不十分な形状の保持、不十分な凝集性が生じて、組織の内部成長の期間の前またはその最中に粒子の剥離が生じる。好ましい実施形態において、前記ポリマーは約４００乃至約５，０００ダルトンの分子量を有するポリ乳酸を含む。
【０２９１】
前記結合剤は好ましくは、組織の内部成長に適応できる材料中の気孔の隙間を残して、前記材料の全体の中実の容積の約１／３以下を占めている。この結合剤の最少量は容易な形成可能性を与えて、十分な粒子の凝集および組織の内部成長の期間中の形状の保持を行なうために必要な量である。
【０２９２】
同様の方法により、約２，０００乃至約５，０００ダルトンの漸進的に増加している分子量を有するポリ乳酸が調製されて、ヒドロキシアパタイト粒子と共に配合した場合の結合剤としての特性について試験されている。この結果、約２，０００ダルトンを超えると、その移植材料は極めて硬質になり、４０℃において手動により成形することが困難であり、さらに５，０００ダルトンにおいては、約６０℃までの温度が成形を可能にするために必要とされた。
【０２９３】
本発明の移植材料を形成するために、前記の結合剤はヒドロキシアパタイトの粒子と共に混ぜ合わされて、これらの要素は完全に混合されている。好ましくは、この材料はポリマーの気泡破壊とは無関係に組織の内部成長を可能にするために、ある程度の気泡を含んでいる。この質量の球形の粒子における間隔、がその粒子の質量の約１／３であるので、前記移植材料は好ましくは約１／３よりも少ない容積の結合剤を含む。この間隔を最適化するために、良好な粒子の凝集性を生じるために必要とされる結合剤の最少の量、一般的に前記材料の中実の容積の内の約５乃至２０％が添加される。一例の実施形態において、８０％のヒドロキシアパタイト粒子（約６５０ミクロンの平均粒度）および約１，１００ダルトンの平均のポリマー分子量を有するポリ乳酸ポリマーを含む移植材料が調製されている。この結果、この材料は５０℃において手動により容易に成形可能であり、３７℃において良好な凝集性および形状の保持を示している。
【０２９４】
本発明の実施において、成形可能なヒドロキシアパタイトの骨移植材料が提供されている。上述したように、材料中の組成物および結合剤の量を調節することにより、一定範囲の成形温度および生体分解性を有する移植材料が提供可能である。例えば、約４０℃乃至約６０℃の比較的に高い成形温度を有する材料は、一般にその移植剤が、例えば、相当な形状の変化を防ぐために、組織の内部成長の過程において比較的に剛性の状態にあることを必要とする場合に好ましい。この場合に、その材料は加熱された状態でその骨の部位に供給されて造形され、冷却後に、その所望の剛性の状態になる。
【０２９５】
前記材料は所定の成形温度、骨の部位内における剛性、および結合剤の破壊速度を達成するために種々の組成および分子量の熱可塑性のポリマー結合剤と共に配合できる。これらの結合剤および粒子の相対的な割合を変化させることにより、その材料の間隔および凝集性の選択的な変化が可能になる。
【０２９６】
前記基材の支持骨格ポリマーはまた、前記ポリマーを先ず生体適合性で水溶性の溶媒中に溶解し、その材料を椎間板の間隔の中に注入した後に、その溶媒をそのポリマーから体内に溶出させることにより、そのポリマーを生体内において固化させることによって製造できる。前記のような種々の溶媒に対して相溶性を有する適当なポリマーは、ポリ（乳酸）、ポリ（グリコール酸）およびこれらの種々のコポリマーを含むがこれらに限定されない。さらに、適当な生体適合性で水溶性の溶媒はジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を含む。好ましくは、前記ポリマーの溶媒に対する容積比率は少なくとも１：５であり、好ましくは少なくとも１：２である。このポリマー／溶媒の注入におけるポリマーの量を最大にすることにより、体内において固化する構造材料の量が最大になると共に、その身体により排出される溶媒の量が最少になる。
【０２９７】
また、注入可能なセラミックも前記骨−生物学的な要素の基材中の要素として使用できる。好ましい注入可能な吸収性のセラミックは、非晶質のリン酸カルシウムまたはヒドロキシアパタイトである。（例えば、教示内容の全体が本明細書において参考文献として含まれる米国特許第６，２１４，３６８号および同第６，３３１，３１２号を参照されたい。）
【０２９８】
本発明の一部の実施形態において、多孔質な支持骨格材料を製造するために気孔がその基材に形成されている。このような原位置型の気孔を前記の骨−生物学的な組成物に形成した後に、外科医は骨形成性の要素（間葉肝細胞等）または骨誘発性の要素（骨形態発生タンパク質等）をその気孔の中に注入して、その組成物の骨−生物学的な性質を高めることができる。
【０２９９】
前記のような原位置において気孔を形成する処理は、その骨−生物学的な組成物の基材が体温よりも十分に高い温度においてのみ流動するポリマー等のような種々の材料を含むことを可能にする。例えば、ポリカプロラクトン等の多くのポリマーが約６０℃以上で流動し、この温度はその流動可能なポリマーの中に含まれている種々の間葉幹細胞の生存能力を十分に破壊できる温度である。
【０３００】
それゆえ、本発明の一部の実施形態において、温度を少なくとも４５℃に上げることにより４５℃以上で流動可能になる高分子材料を最初に流動可能にした後に、その流動可能なポリマーを椎間板の間隔の中に注入し、その後にその原位置で形成した材料を多孔質にして、その多孔質の材料がさらに間葉幹細胞と共に注入される。
【０３０１】
本発明の一部の実施形態において、原位置型の気孔の形成が、基材の材料をビーズとして椎間板の間隔の中に配給した後に、その椎間板の間隔の中にビーズをきつく詰めることによりこれらのビーズを結合させて、好ましくは、加熱結合して安定な構造にすることにより達成されている。
【０３０２】
本発明の一部の実施形態において、前記気孔は前記基材の材料の中に発泡材を導入することによりその基材中に形成されている。
【０３０３】
また、別の実施形態によれば、多孔質で注入可能な移植材料が、分解可能な気体生成用の化合物の添加により随意的に作成されている。すなわち、気泡がこの気体生成用の化合物により生成されるので、気孔が骨様の材料の中に形成される。好ましくは、これらの気孔の大きさは気体生成用の化合物の量、および前記材料を混合するために用いる流体中の鉱物基質の粘度を調節することにより制御される。特定の実施形態において、炭酸水素ナトリウムおよび／または炭酸水素カルシウムが前記の流動可能な基材材料に添加されており、正確な量の酸（例えば、クエン酸、蟻酸、酢酸、リン酸、塩酸）がその混合流体に添加されている。この結果、この混合流体の酸性により、その炭酸水素ナトリウムから二酸化炭素が放出し、その二酸化炭素が最終的にその基材の材料中に気孔を形成する。また、別の実施形態において、過酸化水素が移植材料中においてペルオキシダーゼと共に混合される。この結果、このペルオキシダーゼが過酸化水素から酸素を放出し、このことは傷の部位を滅菌すると言う付加的な利点も有している。
【０３０４】
本発明の一部の実施形態において、原位置型の気孔は前記基材の材料にポロゲンを導入した後に、原位置においてそのポロゲンから溶出させることによりその基材材料の中に形成できる。好ましくは、ポロゲンは水溶性の材料である。種々の生体分解性の材料が自然な骨の特性と同様であるかこれを超える負荷支持用の特性を有する三次元の解剖構造学的な種々の形状で製造できる。前記の骨−生物学的な要素における基材要素は、多孔質になる能力を有していて、骨の融合を助長するために役立つ。これらの実施形態において、その骨−生物学的な組成物は最初にその多孔質な状態になることなく移植できる。すなわち、気孔の形成は、骨−生物学的な要素における基材の要素の分解の比較的に遅い速度に対する、その骨−生物学的な要素における気孔形成用の要素の分解の比較的に速い速度により、移植後に達成できる。このような多孔質の骨−生物学的な要素は、体がその骨−生物学的な要素の中にさらにその形状に新しい自然な骨を再生する所与の期間中において、骨置換用のプロテーゼとして作用するための十分な圧縮の強度および弾性率を有している。この結果、この骨−生物学的な要素は、その骨−生物学的な要素が分解して自然な過程により体内から除去または消失する時に自然な骨に置き換わる。
【０３０５】
前記のような実施形態において、前記骨−生物学的な組成物は少なくとも２種類の要素、すなわち、連続的な基材の要素および含有されている気孔形成用の要素を含む。さらに、この基材要素は所与の分解速度を有する生体分解性の材料を含み、この速度は、体が自然な骨の組織を再生する速度に少なくとも適合している。また、前記気孔形成用の要素は、前記基材の材料とは異なる材料であり、この基材要素とは区別可能であり、その異なる溶解性および生体分解性によりその基材要素から最終的に除去されて、移植の前またはその後にそのプロテーゼのテンプレートに対して気孔を形成する。
【０３０６】
移植前に前記移植片の基材ポリマーから完全に除去されない限り、前記気孔形成用のポリマーの分子量、分子量分布および結晶化の程度も相当に重要である。一般に、前記気孔形成用のポリマーは、前記基材ポリマーの生体分解および／または生体吸収の速度よりも少なくとも４倍速い速度で生体分解および／または生体吸収する必要がある。さらに、この気孔形成用のポリマーは、その分解副産物による許容できない局在化したｐＨ濃度を避けるための一定期間にわたる制御された分解を行なうために、少なくとも３の多分散係数を有する必要がある。
【０３０７】
前記の実施形態の骨−生物学的な組成物は、比較的に高い最終的な気孔形成能力を含むことができる。すなわち、この骨−生物学的な組成物は移植前に高度な多孔性を有することのできる骨−生物学的な要素を得る様式で製造されている。例えば、この基材は含有型の粒子または繊維により形成することができ、これらの粒子または繊維はその後に溶媒による溶解またはその他の分解の方法によりその基材から除去されて、高度に多孔性の基材の支持骨格構造が残る。あるいは、前記の形成した基材中に含まれている粒子または繊維は、移植後に原位置にて溶解または分解するためにその骨−生物学的な組成物の中に保持できる。加えて、前記の気孔形成用の材料の各部分を、その骨−生物学的な組成物の移植の前に除去して、その移植可能な骨−生物学的な要素における確実な範囲の最終的な気孔を形成することも可能である。
【０３０８】
前記の最終的な気孔形成の能力は、生体外または生体内のいずれかにおいて、前記気孔形成用の材料の内の少なくとも９０％が前記テンプレートから除去された後の前記基材の多孔質度のパーセント値として定義できる。本発明において、その生体分解性／生体吸収性の骨−生物学的な要素における最終的な気孔形成の能力は、当該骨−生物学的な要素の約２０％乃至約５０容量％の範囲内であることが好ましい。
【０３０９】
前記の負荷支持する骨の置換のために必要な高い機械的強度、内部における骨の融合を可能にする最終的な気孔形成能力、および新しい組織の成長速度に概ね適合する分解速度を含む、前記ポロゲンの特徴を有する本発明の生体分解性の骨−生物学的な組成物は、例えば、以下のような方法により形成できる。例えば、その最も単純な実施形態において、本発明の骨−生物学的な組成物は、気孔形成用の物質（または「ポロゲン（porogen）」）を高分子の基材の中に分布させることにより形成されている。この骨−生物学的な組成物を形成するために用いる特定の方法にかかわらず、その生成物はその基材中に分散している気孔形成用の物質の存在により、高い最終的な気孔形成能力を有する三次元の解剖構造学的な形状の骨−生物学的な組成物を含む。
【０３１０】
前記気孔形成用の物質は、例えば、種々の塩類、多糖類、タンパク質、前記基材ポリマー以外のポリマー、またはゼラチン等のような他の無毒性の材料により形成することができ、これらの材料は、例えば、前記基材ポリマーを溶解しない溶媒中に可溶であり、基材ポリマーよりも高いガラス転移温度（Ｔｇ）または溶融温度（Ｔｍ）において流体になり、さらに、これら以外の点において基材ポリマーとは異なっていて、当該基材ポリマーから独立している構造を保持している。これにより、その後に除去されると、所望の気孔がその基材中に形成される。
【０３１１】
前記のポリマーを液化するために必要な温度は、そのポリマー鎖の妨げられない流動を可能にする温度である。非晶質のポリマーの場合に、この「流動温度（flow temperature）」はガラス転移温度（Ｔｇ）である。しかしながら、半結晶質のポリマーの場合には、その「流動温度」は溶融温度（Ｔｍ）である。従って、本明細書において用いられているように、流動温度はポリマー鎖の妨げられない流動を可能にして、非晶質のポリマーにおいてＴｇおよび少なくとも半結晶質のポリマーにおいてＴｍを適宜に含む温度であることを意味している。
【０３１２】
前記気孔形成用の物質は塩類等のような粒子の形態にすることができ、これらの粒子が含まれている基材を形成した後に、これらの粒子が溶出またはその他の方法によりその基材から除去されて、高い多孔性を有する高分子の基材が残る。また、前記気孔形成用の物質は形成された高分子の基材中に分散している高分子の繊維またはウェブ等のような繊維の形態であってもよい。この場合に、その分散している繊維とその周囲の基材は異なる分解速度を有しており、その繊維は基材よりも速い速度で分解し、これにより、その骨−生物学的な組成物から除去されて、高度に多孔質な高分子の骨−生物学的な組成物が形成される。
【０３１３】
前記のポロゲン含有の骨−生物学的な組成物は、粉末化したポリマーの本体部分の中に前記気孔形成用の物質を分散することにより形成できる。好ましくは、この気孔形成用の物質は粉末化した第２のポリマーの本体部分の中に分散している繊維またはウェブの形態の第１のポリマーである。この場合に、前記第２のポリマーは所与の比較的に低い流動温度（Ｔｆ）を有していて、前記分散物がその粉末の流動温度よりも高く加熱されると、その粉末が流体になるが、分散されている繊維は流体にならない。さらに、例えば、その分散物を周囲温度に戻すことにより、その流体のポリマーが固化されて、内部に前記気孔形成用の物質を保持している高分子基材が得られる。
【０３１４】
一例の好ましい実施形態において、第１のポリマーが前記基材を形成するために用いられていて、第２のポリマーが前記第１のポリマーの中に分散している前記気孔形成用の物質を形成するために用いられている。これら第１および第２のポリマーは共に生体分解性であるが、第２のポリマーは第１のポリマーよりも、例えば、約２乃至８倍だけ速く、好ましくは約４倍の、速い速度で分解して、内部成長および細胞増殖のための望ましい多孔質な本体部分を形成する。例えば、ポリ（グリコール酸）（ＰＧＡ）繊維のメッシュをポリ（Ｌ−乳酸）（ＰＬＬＡ）の中に分散することができる。この場合に、このＰＬＬＡ基材の硬化時に、前記ＰＧＡ繊維のメッシュがそのＰＬＬＡ基材の中に埋め込まれる。さらに、これらのＰＧＡ繊維はＰＬＬＡよりも速い速度で生体分解するので、高い最終的な気孔形成能力を有するテンプレートが形成される。
【０３１５】
前記気孔形成用の物質は、低分子量のポリマーにより形成できるが、前記基材は高分子量のポリマーにより形成されている。低分子量のポリマーは高分子量のポリマーよりも高い速度で分解するので、前記気孔形成用の物質および基材のそれぞれの望ましい分解速度を有する移植片を形成することができる。
【０３１６】
例えば、分解するために２年以上かかる可能性のあるＰＬＬＡ基材中の移植において数ヶ月で分解するＰＧＡ繊維等のような、前記テンプレートの基材よりも速い速度における前記気孔形成用の物質の生体内における分解は、その気孔形成用の物質の増殖している骨細胞による漸進的な置換を可能にする。すなわち、この吸収性の気孔形成用の物質が、新しく形成される骨の組織により徐々に置き換わって、機械的に丈夫な骨のプロテーゼが維持される。その後、さらに遅く分解する高分子の基材が吸収されて、そのプロテーゼのテンプレートの中に既に存在している成長中の組織の網状構造から増殖している骨の組織に置き換わる。
【０３１７】
一部の実施形態において、前記基材は十分な数の気孔または通路を有しており、それゆえ、その表面における全体の接触可能な表面積は、同一の外側の寸法を有する中実の物体よりも少なくとも５倍である。従って、このような好ましい全体の表面積が、一塊の粉末、一塊の粒子、一塊の繊維、または高度に多孔質な基質材料のブロックを含む基材を用いることにより達成できる。好ましくは、前記基材中の平均の気孔の大きさは２０μｍ以上、さらに好ましくは５０μｍ以上、さらに好ましくは１００μｍ以上である。さらに、一部の実施形態において、前記気孔の大きさは約１００μｍ乃至２５０μｍである。
【０３１８】
本発明の骨−生物学的な組成物は高い最終的な気孔形成能力を有していて、均一に分布していて相互連結している気孔構造を含む、高度に多孔質な基材を形成している。この多孔質な骨−生物学的な組成物の気孔の容積は約２０％乃至９０％であり、その平均の気孔の直径は約５０乃至２５０μｍである。なお、これらの気孔の容積および直径はまた、組織の内部成長および基材の分解の速度に直接的に関係している。本発明の多孔質な基材は、その基材に接着する多数の細胞に適応しており、これらの細胞がそのテンプレートの内部に容易に分布されることを可能にして、種々の組織の構成要素の組織化した網状構造を形成可能にする。この基材は好ましくは細胞の接着を促進させ、それらの結合した細胞が分化した細胞の機能を保持することを可能にする。一部の実施形態において、前記の溶出物は２０μｍ乃至５００μｍ、好ましくは５０乃至２５０μｍの平均の気孔の大きさを有する開口した気孔を形成する。なお、この範囲は骨の成長のために好ましい。
【０３１９】
また、一部の実施形態において、前記骨−生物学的な要素の基材は、椎間板の間隔を支持するために適するように十分な機械的強度を維持しながら、組織の成長のために多孔質になることが可能である移植片を形成する種々のポリマーおよび方法により製造されている。例えば、それぞれの予備的な気孔状態において、本発明の骨−生物学的な組成物は、アメリカン・ソサイエテイ・フォー・テスティング・アンド・マテリアルズ（ＡＳＴＭ）（American Society for Testing and Materials (ASTM)）の基準Ｆ４５１−８６に従うインストロン・マテリアルズ・テスティング・マシン（Instron Materials Testing Machine）により試験した場合に、約５ＭＰａ乃至５０ＭＰａの圧縮強度および約５０ＭＰａ乃至５００ＭＰａの圧縮弾性率を有する。この場合に、５ＭＰａの圧縮強度および５０ＭＰａの圧縮弾性率のそれぞれの値は人間の骨梁における中間の値に相当する。
【０３２０】
本発明の生体分解性で生体吸収性の基材は、好ましくは種々の高分子材料により形成されており、この基材ポリマーは組織の内部成長の速度に適合する分解速度を有している。また、この基材の高分子材料は約５０，０００乃至２００，０００の重量平均分子量の範囲であることが好ましい。さらに、この移植片の基材ポリマーの結晶度は約０乃至２５％である。また、この基材ポリマーの分子量および分子量分布は、当該基材が分解する速度に関連している。基材ポリマーは、例えば、その材料よりも３フラクション以上である多分散性の指数（Ｍｗ／Ｍｎ）を有する、広い分子量分布の基材において、短いポリマー鎖から長いポリマー鎖として存在する。このような多様性は、狭い分子量分布を有する材料において生じる可能性のある、例えば、種々の分解産物によるｐＨの鋭い変化等を伴わずに、経時的に連続した分解を可能にする。なお、本発明において前記基材の多分散性の指数は好ましくは３乃至６の範囲である。
【０３２１】
原位置形成型の気孔を有する一部の実施形態において、間葉幹細胞（「ＭＳＣｓ」）がさらにその多孔質な基材の中に配給されている。
【０３２２】
また、一部の実施形態において、間葉幹細胞が、当該間葉幹細胞を含有している水溶液を支持骨格の中に単純に送り込むことにより、その支持骨格の気孔の中に配給されている。さらに、一部の実施形態において、付加的なカニューレを流体の出口用のカニューレとして作用するように前記の多孔質な基材の近くに配置できる。
【０３２３】
一部の実施形態において、ポリ乳酸等のような親水性の基材の材料が使用できる。これらの場合に、間葉幹細胞はそのポリ乳酸の表面に強固に付着しないことが分かっている。従って、一部の実施形態において、ヒドロキシアパタイト（ＨＡ）等のような内張り用の材料を用いて、間葉幹細胞がさらに強く接着するような材料により支持骨格の内表面部を内張りすることができる。一部の実施形態において、教示内容の全体が本明細書において参考文献として含まれるブレッケ（Brekke）による米国特許第５，１３３，７５５号（以下「ブレッケ」）において開示されている内張りが選択されている。
【０３２４】
一部の実施形態において、別の接着分子を前記基材の内表面部に結合させて、その支持骨格に対する間葉幹細胞の接着性を高めることも可能である。なお、この用語「細胞接着分子（cell adhesion molecules）」は集合的に種々のラミニン（laminin）、フィブロネクチン（fibronectin）、ビトロネクチン（vitronectin）、脈管細胞接着分子（vascular cell adhesion molecules）（Ｖ−ＣＡＭ）、細胞間接着分子（intercellular adhesion molecules）（Ｉ−ＣＡＭ）、テネイシン（tenascin）、トロンボスポンジン（thrombospondin）、オステオネクチン（osteonectin）、オステオポンチン（osteopontin）、骨唾液タンパク質（bone sialoprotein）、およびコラーゲンを意味する。
【０３２５】
好ましくは、前記の間葉幹細胞は注入等により圧力下において原位置で気孔の中に配給される。これらの場合において、その骨形成性の要素を原位置の気孔中に収容してその要素の骨−生物学的な組成物からの漏れを防ぐために、その多孔質な骨−生物学的な組成物を封入体により囲うことが役立つ。
【０３２６】
一部の実施形態において、前記の封入体は３６０度の広がりを有する前記支柱部の要素である。また、別の実施形態において、この封入体は前記骨−生物学的な組成物の膨張可能な装置の要素とすることができる。
【０３２７】
原位置型の気孔を形成することは有用であると考えられるが、通常の注入圧力下において原位置形成型の気孔の中全体に間葉幹細胞を均一に分布させることは困難である場合がある。そこで、本発明の一部の実施形態において、前記間葉幹細胞が原位置型の気孔の９０％を充填するために十分である比較的に高い圧力下においてその気孔の中に配給されている。好ましくは、この圧力はその気孔を完全に充填するために十分に高い。
【０３２８】
それゆえ、本発明によれば、骨形成性の要素を配給する方法が提供されており、この方法は
（ａ）骨−生物学的な組成物を椎間板の中に注入する工程と、
（ｂ）前記骨−生物学的な要素の中に原位置で多孔質構造を形成する工程と、
（ｃ）前記多孔質構造の少なくとも９０％を充填するために少なくとも十分である圧力下においてその原位置の多孔質構造の中に骨形成性の要素を配給する工程と、を含む。
【０３２９】
本発明の一部の実施形態において、本発明の骨−生物学的の要素はさらに、ゲル化した水性の相を含み、生存可能な間葉幹細胞はその水性の相の中に存在している。
【０３３０】
間葉幹細胞（および多くの増殖因子）は極めて熱の影響を受けやすいので、これらの間葉幹細胞および増殖因子を体温またはそれに近い温度において配給することが望ましい。しかしながら、多くの生体吸収性のポリマーは体温をかなり超えた温度において流動可能になる。同様に、多くの架橋したポリマーは１００℃を超えて発熱を生じる。間葉幹細胞および増殖因子がこれらの温度に対する長時間の曝露の後に生存の可能性を維持できるか否かについては知られていない。
【０３３１】
リン酸カルシウムは体温において流動可能にすることができるので、前記の骨−生物学的な組成物の基材要素の配給中に、種々の間葉幹細胞または増殖因子を椎間板の間隔に配給することを選択する場合に、リン酸カルシウムを含む基材を有する骨−生物学的な組成物を選択することが望ましい。
【０３３２】
それゆえ、一部の実施形態において、体温において流動可能な骨−生物学的な組成物が提供されており、この組成物はリン酸カルシウムおよび骨形成性の要素を含有している基材を含む。
【０３３３】
種々のヒドロゲルが、その内部に含まれている骨の増殖細胞を適当に保護できるために前記のことに関して有用である。
【０３３４】
「ヒドロゲル（hydrogel）」は有機ポリマー（天然または合成）が硬化または固化して水またはその他の溶液中の種々の分子を捕捉してゲルを形成する、三次元の開口した格子構造を形成する時に形成される物質である。この固化は、例えば、凝集、凝塊、種々の疎水性の相互作用、または架橋により生じる可能性がある。本発明において採用されているヒドロゲルは、速やかに固化してその細胞を適用部位に保持するので、ファゴサイトーシスまたは細胞死の問題を排除して、その適用部位における新しい細胞増殖を促進する。これらのヒドロゲルはまた生体適合性であり、例えば、ヒドロゲル中に懸濁している細胞に対して無毒性である。
【０３３５】
「ヒドロゲル−細胞の組成物（hydrogel-cell composition）」は、所望の組織前駆体細胞を含有しているヒドロゲルの懸濁物である。これらの細胞は組織供給源から直接的に単離可能であるか、細胞培養により得ることができる。また、「組織（tissue）」はその自然な基質の中に埋め込まれている特定の細胞の集合体または凝集物であり、この自然な基質は特定の生細胞により生成されている。
【０３３６】
前記のヒドロゲル−細胞の組成物は、十分に定められていて正確に制御可能な密度を有する細胞の均一の分布状態を形成している。さらに、このヒドロゲルは、例えば、５千万個の細胞／ｍｌの極めて大きな密度の細胞を支持できる。これらの因子は新しい組織の質および強度を改善する。加えて、このヒドロゲルは種々の栄養素および廃棄産物の、細胞への普及および細胞からの発散を可能にし、これらの細胞は組織の増殖を助長する。
【０３３７】
本発明の骨−生物学的な組成物中における使用に適しているヒドロゲルは含水性のゲル、すなわち、水中における親水性および不溶性により特徴付けられる種々のポリマーである。例えば、「ヒドロゲルズ（Hydrogels）」，ｐ．４５８−４５９，コンサイス・エンサイクロペディア・オブ・ポリマー・サイエンス・アンド・エンジニアリング（Concise Encyclopedia of Polymer Science and Engineering），マーク（Mark）他，編集者ワイリー・アンド・サンズ（Wiley and Sons），１９９０年を参照されたく、この文献の開示は本明細書において参考文献として含まれる。なお、これらの使用は本発明において随意的であるが、これらのヒドロゲルを含有することは、これらが多数の所望の品質に寄与する傾向があるので極めて好ましいと考えられる。さらに、これらの親水性および含水性の性質により、これらのヒドロゲルは一般に
（ａ）種々の間葉幹細胞を収容して、
（ｂ）硬化した複合物の負荷支持用の能力と共にその硬化した複合物を補助し、さらに
（ｃ）その複合物における摩擦力を減少して熱的な弾性を加える。
【０３３８】
適当なヒドロゲルは一般に、選択した基材ポリマーに対する相溶性および生体適合性等のような特性の最適な組み合わせを発揮する。
【０３３９】
前記の骨−生物学的な組成物が支柱部と共に配給され、脊椎の治療部位における負荷の大部分を支持する必要がなくなった場合、そのヒドロゲル相は好ましくは約５０乃至約９０容量％であり、さらに好ましくは約７０乃至約８５容量％である。
【０３４０】
前記骨−生物学的な組成物が独立型の要素である（すなわち、支柱部が実質的に無い）一部の実施形態において、その骨−生物学的な組成物は好ましくは、当該骨−生物学的な組成物の約１５乃至約５０容量％、好ましくは約２０乃至約３０容量％の濃度のヒドロゲル相を含む。また、このような比較的に少ない量のヒドロゲル相は、その骨−生物学的な要素の中に丈夫な基材を使用する付加的な機会を与える。
【０３４１】
前記ポリマー・ヒドロゲルの組成物は、特にそれぞれの形態の安定性、吸収特性、生体適合性、および、例えば、密度、厚さ、および表面の粗さ等のような物理特性を含む物理的性能、および負荷支持用の強度、引張強さ、静的剪断強さ、固定点の疲労、衝撃吸収、耐磨耗性、および表面の磨耗等のような機械的特性に関して、物理的／化学的な特性の最適な組み合わせを示している。
【０３４２】
一般に、不安定なヒドロゲルは融合の過程中に受ける高い脊椎の負荷に耐えるために十分に剛性または丈夫ではない。従って、本発明の多くの実施形態において、前記ヒドロゲルは本発明の支柱部の要素だけでなく、骨−生物学的な要素における基材の要素によっても支持される。これらの場合において、ヒドロゲルは基材の要素と共に椎間板の間隔の中に配給されるか（骨−生物学的な要素の基材の要素がＣａＰＯ4 を含む場合に好ましい）、その骨−生物学的な要素の基材の要素の中に原位置の多孔質構造が生成された後に配給される（流動可能なポリマーによる場合等）。
【０３４３】
しかしながら、一部の実施形態において、本発明の支柱部の要素は椎間板の間隔の十分に大きな部分に広がって、その骨−生物学的な要素の中に補足的な基材を必要とせずにその椎間板の間隔の中にヒドロゲルの相を適当に支持して収容するために十分な剛性を有することができる。これらの実施形態において、前記支柱部の要素は、前記椎間板の間隔の周囲において、好ましくは少なくとも約２００度の弧を描き、この弧は、さらに好ましくは少なくとも２７０度、さらに好ましくは３５０度、最も好ましくは約３６０度である。このような支柱部が図２Ａ乃至図２Ｅ、図４Ａおよび図４Ｂおよび図５Ａおよび図５Ｂにおいて示されている。
【０３４４】
それゆえ、本発明によれば、椎骨間骨融合装置が提供されており、この装置は
（ａ）少なくとも２００度で広がっている形状を有する原位置製造型の負荷支持用の支柱部と、
（ｂ）骨−生物学的な要素と、を含み、この骨−生物学的な要素は
骨形成性の要素を含む水性の相により実質的に構成されている。
【０３４５】
前記のヒドロゲルは以下の任意の物質、すなわち、種々の多糖類、タンパク質、ポリホスファゼン（polyphosphazene）、ポリ（オキシエチレン）−ポリ（オキシプロピレン）ブロック・ポリマー（poly(oxyethylene)-poly(oxypropylene)block polymers）、エチレン・ジアミン（ethylene diamine）のポリ（オキシエチレン）−ポリ（オキシプロピレン）ブロック・ポリマー（poly (oxyethylene)-poly (oxypropylene) block polymers）、ポリ（アクリル酸）（poly (acrylic acids)）、ポリ（メタクリル酸）（poly (methacrylic acids)）、アクリル酸およびメタクリル酸のコポリマー、ポリ（ビニル・アセテート）、およびスルホン化したポリマーを含むことができる。
【０３４６】
一般に、前記のポリマーは、例えば、水または荷電した側鎖の基またはその１価のイオン性の塩を有する水性アルコールの種々の溶液等の水性の溶液中において少なくとも部分的に溶解できる。例えば、ポリ（ホスファゼン）、ポリ（アクリル酸）、およびポリ（メタクリル酸）等のようなカチオンに対して反応できる酸性の側鎖の基を有するポリマーの多くの例が存在している。このような酸性の基の例は、カルボン酸の基、スルホン酸の基、およびハロゲン化（好ましくはフッ素化）アルコールの基を含む。また、種々のアニオンに対して反応できる塩基性の側鎖の基を伴うポリマーの例は、ポリ（ビニル・アミン）、ポリ（ビニル・ピリジン）、およびポリ（ビニル・イミダゾール）である。
【０３４７】
荷電した側鎖の基を伴う水溶性のポリマーは、そのポリマーが酸性の側鎖の基を有する場合に多価のカチオンであるか、そのポリマーが塩基性の側鎖の基を有する場合に多価のアニオンである、反対の電荷の多価のイオンを含む水性の溶液でそのポリマーを反応させることにより架橋される。この場合に、ヒドロゲルを形成するために酸性の側鎖の基に対して前記ポリマーを架橋するためのカチオンは、銅、カルシウム、アルミニウム、マグネシウム、およびストロンチウム等のような２価または３価のカチオンを含む。これらのカチオンの塩類の種々の水性溶液を前記ポリマーに添加することにより、軟質で膨潤性の高いヒドロゲルが形成される。
【０３４８】
また、ヒドロゲルを形成するために前記ポリマーを架橋するためのアニオンは、種々の低分子量のジカルボキシレート・イオン、テレフタレート・イオン、サルフェート・イオンおよびカーボネート・イオン等のような２価および３価のアニオンを含む。これらのアニオンの塩類の種々の水性溶液を前記ポリマーに添加することにより、前記カチオンについて説明されているような、軟質で膨潤性の高いヒドロゲルが形成される。
【０３４９】
前記のヒドロゲルの中への種々の抗体の侵入を防ぐと共に種々の栄養素の導入を可能にするために、そのヒドロゲルにおいて有用なポリマーの大きさは１０，０００Ｄ乃至１８，５００Ｄの範囲内である。この場合に、小形のポリマーほど、小さな気孔を伴う高い密度のゲルを形成する。
【０３５０】
種々のアルギネートまたはキトサン等のようなイオン性の多糖類は、生細胞を懸濁するために使用できる。一例において、前記ヒドロゲルはカルシウム・カチオン等のようなイオンにより、海草から単離される炭化水素型のポリマーであるアルギン酸のアニオン性の塩を架橋することにより生成されている。このヒドロゲルの強度は、カルシウム・イオンまたはアルギネートのいずれかの増加する濃度により高まる。例えば、米国特許第４，３５２，８８３号は、ヒドロゲルの基材を形成するために室温で水中における２価のカチオンによるアルギネートのイオン性の架橋を記載している。
【０３５１】
種々の組織前駆体細胞がアルギネート溶液と混合されて、その溶液が既に移植されている支持構造に配給された後に、生理学的な濃度のカルシウム・イオンの生体内おける存在により、短時間において固化する。あるいは、前記の溶液は移植前に前記の支持構造に配給されて、カルシウム・イオンを含有している外部の溶液中において固化する。
【０３５２】
一部の実施形態において、前記ヒドロゲルはアルギネートを含む。このアルギネートは穏やかな条件下にゲル化して、損傷をほとんど伴わずに細胞の固定を可能にすることができる。しかしながら、Ｍｇ2+および種々の１価のイオンをアルギネートに結合させることは水性溶液中におけるアルギネートのゲル化を誘発しない。一方、アルギネートの可溶性のカルシウムに対する曝露は、そのカルシウムの選択的な結合、およびこれに続くゲル化を生じる。これらの穏やかなゲル化の条件は、多くの材料における同様の相変化を誘発するために一般的に必要とされている大きな温度または溶媒の変化に対して対照的である。
【０３５３】
種々のアルギネートが細胞の固定用の基材として、種々の動物モデルにおける膀胱尿管の逆流を治療するための軟骨組織を工学処理するための注入可能な基材として、さらに、糖尿病の種々の動物モデルを治療するための島細胞を含む注入可能なマイクロカプセルとして利用されている。
【０３５４】
アルギン酸カルシウムまたはカルシウム・アルギネートにおける開口した格子構造および気孔寸法の広い分布は、これらの材料からの大形の分子（例えば、タンパク質）の制御された放出を妨げて、全体の細胞または細胞小器官の捕捉のための純粋なアルギネートの使用を制限している。しかしながら、このアルギネートの膜は別の高分子の要素（例えば、リジン、ポリ（エチレン・グリコール）、ポリ（ビニル・アルコール）またはキトサン）を組み込むことにより改質できる。これらの改質された組織は種々のアルギネート・ビーズからのタンパク質の放出を制御するために用いられている。アルギン酸カルシウムにより作成されている止血用の綿棒もまた、種々の外科処置中の血液の損失を減少させるために臨床的に利用されている。すなわち、このアルギネート中のカルシウム・イオンは血小板および凝固因子ＶＩＩを活性化することにより血液凝固過程を助長できる。
【０３５５】
本発明の基材に適している種々のコラーゲン−多糖類−ヒドロキシアパタイトの組成物が、教示の内容全体が本明細書において参考文献として含まれる米国特許第５，９７２，３８５号においてリウ（Liu）により開示されている。多糖類は酸化剤と反応してその多糖類における糖の環を開環してアルデヒド基を形成する。さらに、これらのアルデヒド基は反応してコラーゲンに対して抱合結合を形成する。
【０３５６】
使用可能な多糖類の種類は、ヒアルロン酸（hyaluronic acid）、硫酸コンドロイチン（chondroitin sulfate）、デルマタン硫酸（dermatan sulfate）、ケラタン硫酸（keratan sulfate）、ヘパラン（heparan）、ヘパラン硫酸（heparan sulfate,）、デキストラン（dextran）、デキストラン硫酸（dextran sulfate）、アルギネート（alginate）、およびその他の長鎖の多糖類を含む。好ましい実施形態において、前記の多糖類はヒアルロン酸である。
【０３５７】
本発明の架橋したコラーゲン−多糖類の基材は、組織の増殖を行なうために単独で、または組織の増殖を誘発するために増殖因子との組み合わせにおいて、または組織の欠損部位の中に当該基材を固定するためにフィブリンとの組み合わせにおいて、または増殖因子およびフィブリンの両方との組み合わせにおいて使用可能である。
【０３５８】
前記の本発明のコラーゲン−多糖類の基材を作成する方法は、アルデヒド基を有する改質した外因性の多糖類を形成するために外因性の多糖類を酸化する工程、およびその改質した外因性の多糖類を、そのアルデヒドの基がコラーゲンに対して抱合反応して架橋した基材を形成するための条件下においてコラーゲンに対して反応させる工程を含む。この方法はさらに増殖因子を前記の基材に添加する工程を含む。この場合に、増殖因子が前記の改質した多糖類をコラーゲンに対して反応させる工程の前または後のいずれかにおいて添加できる。
【０３５９】
また、本発明の架橋したコラーゲン−多糖類の基材において使用するフィブリンは、予備形成した基材をフィブリノゲンおよびトロンビンの供給源に対して接触させるか、そのフィブリノゲンおよびトロンビンを反応時に前記の改質した外因性の多糖類およびコラーゲンと共に混合することにより調製される。あるいは、コラーゲン−多糖類の基材の中のフィブリノゲンおよびトロンビンを、別の予備成形したコラーゲン−多糖類の基材に添加することも可能である。それゆえ、本発明はフィブリンを含む架橋したコラーゲン−多糖類の基材を調製するための方法も含む。
【０３６０】
別の実施形態において、前記ヒドロゲルは微生物多糖類を含む。これらの微生物多糖類は本質的に遍在しており、極めて豊富な生体ポリマーである。これらはそれぞれの特異で有用な機能的特性のために重要である。これらの特性の一部が以下のようにまとめられる。すなわち、（ｉ）皮膜形成およびゲル形成の能力、（ｉｉ）広い温度範囲にわたる安定性、（ｉｉｉ）生体適合性（天然の種々の生成物が種々の毒性の金属、残留の薬品、触媒または添加物の放出／溶出を防止する）、（ｉｖ）特異な流動学的な特性、（ｖ）生体分解性、（ｖｉ）本来の状態における水溶性または化学的に変性された場合の減少した溶解性、および（ｖｉｉ）これらのポリマーの一部における熱処理性である。なお、微生物多糖類の一例であるゲランが種々の酵素および細胞に対する固定化用の材料として研究されていることに注目することが有用である。
【０３６１】
一部の実施形態において、前記ヒドロゲルは合成ヒドロゲルである。一例の合成ヒドロゲルはポリホスファゼンである。これらのポリホスファゼンは他の種々のポリマーにおける炭素−炭素の主鎖と対照的に、窒素およびリンの原子の間に交互の一重および二重の結合を有する無機質の主鎖を含む。このようなポリホスファゼンの特異性は、その無機質の主鎖と異なる用途に対応して調整できる多様な側鎖の官能性との組み合わせに由来する。また、このようなポリホスファゼンの分解は、その側鎖の基と共にリン酸塩および種々のアンモニウム・イオンの放出を生じる。
【０３６２】
前記のポリホスファゼン等のような線形の架橋していないポリマーは（ＮＰＣｌ2 ）3 の熱開環重合、および加水分解に対して安定な高分子量のポリ（オルガノホスファゼン）を形成するために種々のアミン、アルコキシドまたは有機金属試薬により置き換わる塩素の基により調製できる。さらに、側鎖の基の特性により、これらのポリホスファゼンは疎水性、親水性または両親媒性にすることができる。さらに、これらのポリマーは架橋またはグラフト処理により種々の生体医療の用途のためのフィルム、膜およびヒドロゲルに仕上げることができる。さらに、種々の薬物配給装置のための生体侵食性のポリマーが、骨格組織の再生のためにイミダゾールの加水分解性の側鎖を組み込むことにより調製されている。
【０３６３】
ポリホスファゼンは、交互の一重および二重の結合により分離されている窒素およびリンの原子により構成されている主鎖を有するポリマーである。それぞれのリン原子は２個の側鎖に共役的に結合している。使用可能なポリホスファゼンは、酸性であり２価または３価のカチオンに対して塩の架橋部分を形成できる多数の側鎖を有している。これらの酸性の側鎖の例はカルボン酸基およびスルホン酸基である。
【０３６４】
生体侵食性のポリホスファゼンは少なくとも２個の異なる種類の側鎖、すなわち、多価のカチオンに対して塩の架橋部分を形成できる酸性の側鎖の基、および、例えば、イミダゾール基、アミノ酸のエステル、グリセロール、およびグルコシル等のような、生体内の条件下に加水分解する側鎖の基を有している。これらの生体侵食性または生体分解性のポリマー、すなわち、所望の用途（通常において生体内の治療）において許容可能である期間内に溶解または分解するポリマーは、約２５℃乃至３８℃の一定温度を有するｐＨ６乃至８の生理学的な溶液に曝露した後に、約５年以内、最も好ましくは約１年以内に分解する。さらに、この側鎖における加水分解はそのポリマーの侵食を生じる。このような加水分解性の側鎖の例は、無置換型および置換型のイミダゾールおよびアミノ酸エステルであり、これらの側鎖はアミノ結合によりリン原子に結合している。
【０３６５】
種々のポリホスファゼンの合成および分析のための方法が米国特許第４，４４０，９２１号、同第４，４９５，１７４号、および同第４，８８０，６２２号において記載されており、これらの教示の全体が本明細書において参考文献として含まれる。さらに、前記の別のポリマーの合成方法も当業者において知られている。例えば、コンサイス・エンサイクロペディア・オブ・ポリマー・サイエンス・アンド・エンジニアリング（Concise Encyclopedia of Polymer Science and Engineering），Ｊ．Ｉ．クロシュウィッツ（J. I. Kroshwitz），編集者ワイリー・アンド・サンズ（Wiley and Sons），ニューヨーク，ニューヨーク州，１９９０年を参照されたく、この文献の教示全体が本明細書において参考文献として含まれる。さらに、ポリ（アクリル酸）、アルギネート、およびプルロニクス（PLURONICS）（商標）等のような多くのポリマーが市場において入手可能である。
【０３６６】
別の合成ヒドロゲルはポリ（ビニル）アルコール（ＰＶＡ）である。このＰＶＡは直接的に合成されないが、ポリ（ビニル・アセテート）の脱アセチル化した生成物である。このポリビニル・アセテートは通常においてビニル・アセテートのラジカル重合（塊状重合、溶液重合またはエマルジョン重合）により調製される。さらに、ＰＶＡはポリ（ビニル・アセテート）のアルコール分解、加水分解またはアミノ分解のいずれかにより形成される。また、このＰＶＡの親水性および水溶性は、その加水分解および分子量の程度により容易に制御できる。また、ＰＶＡは増粘剤および湿潤剤として広く用いられている。
【０３６７】
ＰＶＡのゲルは、硫酸の存在下においてホルムアルデヒドによる架橋により調整できる。これらのホルムアルデヒド架橋型のＰＶＡ材料は、乳房増大、横隔膜置換および骨置換を含む種々の整形外科の用途においてプロテーゼとして使用されている。しかしながら、ＰＶＡの石灰化を含む種々の合併症が長期間の移植後に見られる。
【０３６８】
さらに最近において、ＰＶＡは物理的な架橋処理により不溶性のゲルに作られている。これらのゲルは反復型の凍結−解凍処理により調製されている。この処理は半結晶質の構造の形成によるヒドロゲルの構造的な高密度化を生じる。薬物配給用途におけるこのゲルの使用が報告されている。しかしながら、このＰＶＡはそのポリマー結合内の不安定な結合が欠けていることにより真に生体分解性ではない。従って、低分子量の材料のみが移植材料として用いることを薦めることができる。
【０３６９】
別の合成ヒドロゲルはポリエチレン・オキシド（ＰＥＯ）である。このＰＥＯは種々の開始剤の使用によるエチレン・オキシドのアニオン重合またはカチオン重合により製造できる。これらのＰＥＯは高度に親水性で生体適合性であり、生物学的に関連している種々の抱合体の調製、細胞膜融合の誘発および種々の生体材料の表面改質を含む、種々の生体医療用途において利用されている。さらに、異なるポリマー構造が合成されていて、医療におけるそれぞれの用途の一部が最近において見直されている。例えば、ＰＥＯはγ線または電子線の照射および化学的な架橋によりヒドロゲルにすることができる。これらのヒドロゲルは薬物配給および細胞接着の調査のための基材として使用されている。
【０３７０】
種々のプルロニック型のポリオールまたはポリオキサマーはＰＥＯおよびポリ（プロピレン・オキシド）のブロック・コポリマーであり、通常において二官能性の開始剤を用いてＡＢＡ型トリブロックの形態にアニオン重合により合成されている。例えば、７０重量％のエチレン・オキシドおよび３０重量％のプロピレン・オキシドを含有していて１１，５００の平均分子量を有するプルロニクス（Pluronics）Ｆ１２７は、種々のタンパク質を配給するために最も一般的に用いられているゲル形成用のポリマー基材である。
【０３７１】
前記のポリマーは２０％またはそれ以上の濃度における水性溶液中において可逆的な熱ゲル化を示す。従って、このポリマー溶液は室温において液体であるが、体内において速やかにゲル化する。また、このポリマーは体内において分解しないが、そのゲルは徐々に分解し、そのポリマーは最終的に除去される。このようなポリマーはタンパク質の配給および皮膚のやけどの治療において利用されている。
【０３７２】
ＰＧＡは水溶性ではないが、光重合したＰＧＡ−ＰＥＯコポリマーに基づく生体侵食性のヒドロゲルが合成されており、これらの生物学的な活性が研究されている。ポリ（エチレン・グリコール）の中央ブロックを有しており、アルファ−ヒドロキシ酸（例えば、オリゴ（ｄｌ−乳酸）またはオリゴ（グリコール酸）等）のオリゴマーにより延長されていて種々のアクリレート基を末端に有している、種々のマクロモノマーが合成されている。これらのヒドロゲルは光重合化の後に種々の組織またはタンパク質に対して直接的に接触して、バリヤとして作用するように設計されている。
【０３７３】
これらのゲルは前記のオリゴ（α−ヒドロキシ酸）の各領域がポリ（エチレン・グリコール）、アルファ−ヒドロキシ酸、およびオリゴ（アクリル酸）に加水分解する時に分解する。これらのゲルの分解速度はそのオリゴ（アルファ−ヒドロキシ酸）の適当な選択により１日以内乃至４ヶ月まで調整可能である。また、このマクロモノマーは過度の加熱または局在的な毒性を伴わずに、可視光により無毒性の種々の光開始剤を用いて重合できる。また、組織に接触した状態で重合されるヒドロゲルは、その下層の組織に強固に接着する。これに対して、このゲルは組織に対して接触する前に重合化される場合には非接着性である。このようなヒドロゲルは、術後の接着および血管の血栓症およびバルーン・カテーテル処理後の脈管内膜の肥厚化を防ぐために、種々の動物モデルにおいて利用されている。
【０３７４】
本明細書において記載されている脊椎組織の工学的な発明において使用できる、多数の合成の生体分解性のポリマーが存在することが分かる。確立されたポリマーの化学的性質が異なる（ｉ）官能基（主鎖または側鎖のいずれか）、（ｉｉ）ポリマー構造（線形、分枝状、くし形または星形）、および（ｉｉｉ）物理的に混合されているか（種々のポリマー混合物または浸透性の網状構造）化学的に結合している（種々のコポリマー）ポリマー状の物質の組み合わせを用いることにより、種々の合成ポリマーの特性を調整することが可能になる。今回のＰＧＡおよび関連のポリエステルの選択は、人間の適用において確立されている安全性および米国食品医薬品局の提示されている認可に部分的による。また、ＰＬＧＡも、そのポリマーに組み込まれている特定のペプチド・シーケンスと共に使用できる。さらに、例えば、種々の炭化水素およびペプチド等のＥＣＭの要素に類似しているブロックを構築することにより構成されている種々のポリマーも使用可能である。
【０３７５】
本発明の方法において使用可能な別のヒドロゲルは、可視光または紫外光のいずれかにより固化する。これらのヒドロゲルは米国特許第５，４１０，０１６号において記載されているように、水溶性の領域、生体分解性の領域、および少なくとも２種類の重合可能な領域を含むマクロマーにより作成されており、前記の文献の全体の教示が本明細書において参考文献として含まれる。例えば、このヒドロゲルはコア、当該コアの各端部における伸長部分、および各伸長部分における末端キャップ部分を含む、生体分解性で重合可能なマクロマーにより開始できる。このコアは親水性のポリマーであり、各伸長部分は生体分解性のポリマーであり、末端キャップ部分は、例えば、長波長の紫外光等の、可視光または紫外光に曝露した時に前記マクロマーを架橋できる種々のオリゴマーである。
【０３７６】
前記のような光固化型のヒドロゲルの例は、種々のポリエチレン・オキシド・ブロック・コポリマー、アクリレートの末端基を有するポリエチレン・グリコール・ポリ乳酸のコポリマー、および両端部においてアクリレートのキャップを有する１０Ｋのポリエチレン・グリコール−グリコリドのコポリマーを含む。前記プルロニック（PLURONIC）（商標）型のヒドロゲルの場合のように、これらのヒドロゲルを含むコポリマーは分解速度、結晶化度の差、および合成の程度等のような、それぞれの物理特性を変更するために標準的な種々の技法により操作できる。
【０３７７】
種々の幹細胞が体温よりも大幅に高い温度に対して相当に影響を受けやすいことが知られている。それゆえ、本発明の一部の実施形態において、その骨−生物学的な組成物は約３７℃乃至約６０℃、好ましくは約４０℃乃至約５０℃、さらに好ましくは約４０℃乃至約４５℃の温度において椎間板の間隔の中に配給されている。
【０３７８】
一部の実施形態において、半透過性の膜が内側の細胞を保護するために前記ヒドロゲルの周囲に形成されている。これらの場合に、教示の全体が本明細書において参考文献として含まれるリン（Lin）による米国特許第４，３５２，８８３号（以下「リン」）において開示されている技法が用いられている。
【０３７９】
一例の態様において、本発明は半透過性の膜の中に種々の増殖細胞または増殖因子を包むための方法を提供している。この基本的な方法は、水中において不溶性にすることのできる、すなわち、ゲル化されて組織に対して一時的に保護性の環境を形成する水溶性の物質を含む、生理学的に適合性を有する媒体の中に包まれる種々の骨の増殖細胞または増殖因子を懸濁する処理を含む。前記の媒体は次に前記骨の増殖細胞または増殖因子を含む液滴に形成されて、例えば、温度、ｐＨ、またはイオン性の環境の諸条件を変化することによりゲル化される。これにより、前記の「一時的なカプセル（temporary capsules）」が生成されて処理を受けるが、この処理は既知の処理とすることができ、前記形状保持用の一時的なカプセルの周囲において制御された透過性（不透過性を含む）の膜を形成する。
【０３８０】
前記の一時的なカプセルは任意の無毒性で水溶性の物質により製造可能であり、この物質はゲル化されてその物質が配置される媒体の中の諸条件の変化により形状保持用の塊を形成すると共に、容易にイオン化して種々のアニオン性またはカチオン性の基を形成する複数の基を含むことができる。ポリマーの中の前記のような基の存在は、前記カプセルの表面の層が、架橋して反対の電荷の多官能性を含む種々のポリマーに対する曝露時に「永久的な（permanent）」膜を形成することを可能にする。
【０３８１】
前記の一時的なカプセルを形成するために現在において好ましいと考えられる材料は（ａ）ゲル化してｐＨの変化等のような諸条件における変化に対して曝露することによるか、Ｃａ++等のような多価のカチオンに対して曝露することにより、形状保持用の塊を形成することのできる、さらに（ｂ）酸性の多糖類の種々の構成要素に対して反応できるアミンまたはイミンの基等のような反応性の種々の基を含むポリマーにより永久的に「架橋される（closslinked）」か硬質化できる種類の、天然または合成の多糖類のゴムである。現在において好ましいゴムはアルカリ金属のアルギネートである。使用可能な別の水溶性のゴムはグアー・ゴム、アラビア・ゴム、カラギーナン、ペクチン、トラガカント・ゴム、キサンタン・ゴムまたはこれらの酸性のフラクションを含む。耐熱性の材料を包む場合に、ゼラチンまたは寒天がゴムの代わりに使用できる。
【０３８２】
前記の液滴を形成する好ましい方法は、前記のゴム−栄養素−組織の懸濁物を多価カチオンの溶液を速やかに攪拌することにより形成される渦の中心に配置されている振動している毛細管の中に押し込むことである。これにより、その毛細管の先端から放出される液滴が溶液に接触して、球体としてゲル化する。
【０３８３】
前記の一時的なカプセルの周囲に永久的な半透過性の膜を形成する好ましい方法は、遊離の酸性の基を有する種類のゲル化したゴムの表面の層をアミンまたはイミンの基等のような酸に反応する基を含むポリマーにより「架橋（closslink）」することである。このことは一般的に選択されたポリマーの希釈溶液中において行なわれる。一般的に、そのポリマーの分子量が低いほど、その一時的なカプセルの表面の中への浸透が増加し、その浸透が増加するほど、得られる膜の透過性が低くなる。永久的な架橋は、前記架橋性のポリマーにおける酸に反応する基と前記多糖類のゴムの酸性の基との間の塩の形成の結果として生じる。種々の制限内において、半透過性が前記架橋性のポリマーの分子量、その濃度、および反応の継続時間を設定することにより制御できる。有効に用いられている架橋用のポリマーは、ポリエチレンイミンおよびポリリジンを含む。また、分子量は必要とされる透過性の程度に応じて約３，０００乃至約１００，０００またはそれ以上の範囲で変更可能である。さらに、約３５，０００の程度の平均分子量を有するポリマーを用いて良好な結果が得られている。
【０３８４】
前記カプセルは前記架橋性のポリマーの慎重な選択により選択された生体内において有用な寿命を有するように処理できる。例えば、ポリリジン等の種々のタンパク質またはポリペプチドの架橋剤が、容易に生体内において結合して、その膜の比較的に速やかな破壊が生じる。例えば、ポリエチレンイミン等のような哺乳類動物の体内において容易に分解しない架橋剤は比較的に長く継続する膜を形成する。従って、架橋性のポリマーの選択により、または２種類以上の前記のような材料により同時にまたは連続的に架橋することにより、移植した組織が保護される状態を維持する時間の長さを予め選択することが可能になる。
【０３８５】
随意的に、前記の一時的なカプセルを形成するために用いる特定の材料により、その材料が液体である条件を再設定することによって、例えば、多価のカチオンを除去することにより、前記の永久的な膜の形成後のカプセルの中の物質の移動性を改善することが可能になる。このことは、例えば、リン酸塩緩衝液化した塩水またはクエン酸緩衝液中における浸漬による、イオン交換により行なうことができる。また、例えば、包まれている組織を保存することが望まれる場合、または前記の一時的なゲル化したカプセルが透過性である等のような、一部の状況において、その包まれているゴムを架橋したゲルの状態に留めておくことが望ましい場合がある。
【０３８６】
前記膜の形成の別の方法は重付加の界面縮重合を含む。この方法は、ポリマーを形成できる一対の相補的なモノマーの水溶性の反応物質の水溶液中における一時的なカプセルの懸濁物を調製する処理を含む。その後、その水性の相が前記の相補的な反応物質が溶解可能である疎水性の液体中に懸濁される。さらに、第２の反応物質がその二相系に加えられると、その界面において重合が生じる。透過性は、前記疎水性の溶媒の構成および各反応物質の濃度を調整することにより制御できる。半透過性の膜を形成するためのさらに別の方法は、前記の一時的なカプセルの中に一定量のタンパク質を含むことであり、このタンパク質はその後にグルタルアルデヒド等のような架橋剤の溶液に対する曝露により各表面の層の中において架橋できる。
【０３８７】
前記の方法は生存可能な間葉幹細胞を包み込むために使用されており、これらの幹細胞は、生存能力を維持して生体外における組織の代謝を支持するために必要な、種々の栄養素およびその他の物質を含む媒体中において、骨の成長を提供する。
【０３８８】
また、別の態様において、本発明は外科手術を必要とせず、免疫拒絶の問題の多くを解消する組織移植法を提供している。本発明によれば、カプセルが哺乳類動物の体内の適当な部位に注入されて、その組織が死ぬまで、あるいは、自然な体内の過程がそれぞれのカプセルを単離して組織の生存能力のために必要とされる物質が利用不可能になるまで、正常に機能する。この時点において、外科手術が移植のために必要とされないので、新鮮な組織が別の注入により容易に供給できる。従って、その哺乳類動物の体は必要な期間、その組織の特別な機能を備えることができる。
【０３８９】
本発明の好ましい実施形態において、哺乳類動物の間葉幹細胞がポリリジンおよびポリエチレンイミンにより架橋したアルギネートの膜の中に包み込まれている。これらは前記の骨−生物学的な要素のポリマー基材の中に注入できる。
【０３９０】
従って、本発明の主たる目的は、維持および代謝のために必要とされる種々の栄養素およびその他の物質に対して透過性である一方、所定のレベルを超える分子量を有する前記ポリマー基材の物質に対して不透過性である、膜の中に生存している骨形成性の要素または種々の増殖因子を包み込む方法を提供することである。
【０３９１】
本発明の別の目的は、哺乳類動物に生存している組織を移植する方法を提供すること、および非外科的な組織の移植技法を提供することである。さらに別の目的は、容積比率に対して高い表面積を有するカプセル、および所定の生体内における存在時間を有する膜の製造を可能にする、生組織を包み込む方法を提供している。
【０３９２】
前記のＩＰＮおよびＳ−ＩＰＮ材料はそれぞれ、光開始等による無毒性の活性物質により架橋できるポリマーの溶液中に細胞が懸濁できるので極めて望ましい。一部の実施形態において、前記の活性物質および開始剤は、共に細胞に対して無毒性である量で存在している。また、別の実施形態において、前記の活性物質は細胞に対して無毒性である量で存在しており、前記の開始は光開始により行なわれている。
【０３９３】
細胞はドナーから直接的に、またはドナーからの細胞の細胞培養により、または確立された細胞培養系列から入手できる。好ましい実施形態において、細胞はドナーから直接的に入手して、洗浄し、前記の高分子材料との組み合わせにおいて直接的に移植される。また、前記の細胞は組織培養における技術分野の熟練者において知られている種々の技法により培養される。
【０３９４】
また、細胞の接着および生存能力は走査電子顕微鏡、組織学、および放射線同位体による定量的評価を用いて評価できる。また、移植した細胞の機能は、前記の技法および機能の評価の組み合わせにより決定できる。例えば、肝細胞の場合に、生体内の肝機能の調査をカニューレをその受容者の総胆管の中に配置することにより行なうことができる。これにより、一定量の胆汁が採取できる。胆汁色素が、非誘導型のテトラピロールを探索する高圧液体クロマトグラフィにより、またはＰ−グルクロニダーゼによる処理を伴って、または伴わずにジアゾ化したアゾジピロールによる反応によりアゾジピロールに変換した後における薄層クロマトグラフィにより、分析できる。また、二抱合型および単一抱合型のビリルビンも抱合した胆汁色素のアルカリメタノール分解後の薄層クロマトグラフィにより決定できる。一般に、機能している移植した肝細胞の数が増加するほど、抱合したビリルビンの量も増える。さらに、アルブミンの生成等のような、単純な肝機能試験も血液サンプルについて行なうことができる。また、類似の器官機能調査も、移植後の細胞の機能の程度を決定するために必要とされる場合に、当業者において知られている種々の技法を用いて行なうことができる。例えば、膵臓の島細胞を肝細胞の移植のために特別に用いる様式と類似している様式において配給することにより、糖尿病を治療するためのインスリンの適当な分泌によるグルコースの調整を達成できる。さらに、別の内分泌組織も移植可能である。また、前記ポリマーの支持骨格における細胞の質量を定量するために、標識したグルコースを用いる調査ならびにタンパク質アッセイを用いる調査を行なうことができる。その後、これらの細胞の質量の調査を、細胞の機能調査と相関して、適当な細胞の質量の程度を決定することができる。例えば、軟骨細胞の場合に、その周囲の付着している組織のための適当な構造的支持を行なう手段としてその機能が画定される。
【０３９５】
前記の技法は、多数の細胞の効率的な伝達および新しい細胞組織または組織の等価物を形成するための移植を促進するための三次元的な支持骨格の中に、遺伝的に変性した細胞を含む、多数の細胞型を供給するために使用できる。また、前記の技法は、細胞の移植の免疫保護のために使用することもでき、新しい組織または組織の等価物がその宿主の免疫系を排除することにより増殖する。
【０３９６】
本明細書において記載されているように、移植できる細胞の例は、種々の軟骨および軟骨から由来する他の細胞、骨芽細胞および骨から由来する他の細胞、筋細胞、線維芽細胞、および器官細胞を含む。さらに、本明細書において用いられているように、「器官細胞（organ cells）」は、肝細胞、島細胞、腸管起点の細胞、腎臓から由来した細胞、および主に種々の物質を合成および分泌または代謝するために作用する他の細胞を含む。
【０３９７】
一部の実施形態において、前記の骨−生物学的な要素は骨伝達性の相を含む。一部の実施形態において、この骨伝達性の相は、硬質の組織、骨伝達性または骨誘発性のカルシウムを含む非線維質で粉末化した化合物を含む粒子の相を含み、前記のカルシウムを含む化合物は以下の化学式の材料を含む。
Ｍ2+(10-n)Ｎ1+2n（ＺＯ4 3-）6 ｍＹXー
この場合に、ｎ＝１乃至１０、およびｍ＝２（ｘ＝１の時）および／またはｍ＝１（ｘ＝２の時）であり、
ＭおよびＮはアルカリまたはアルカリ土類金属であり、好ましくはカルシウム、マグネシウム、ナトリウム、亜鉛、およびカリウムである。ＺＯ4 は酸のラジカルであり、Ｚは好ましくはリン、ヒ素、バナジウム、イオウまたはシリコンであり、あるいは、炭酸イオン（ＣＯ3 2-）により完全にまたは部分的に置換されている。さらに、Ｙはアニオンであり、好ましくはハロゲン化物、水酸化物、または炭酸塩である。
【０３９８】
最も好ましくは、前記のカルシウムを含む化合物は、モノ−、ジ−、オクタ−、アルファ−トリ−、ベータ−トリ−、またはテトラ−型のリン酸カルシウム、ヒドロキシアパタイト、フルオロアパタイト、硫酸カルシウム、フッ化カルシウムおよびこれらの種々の混合物を含む。
【０３９９】
また、前記のカルシウムを含む骨再生用の化合物は、酸化カルシウム、酸化ケイ素、酸化ナトリウム、五酸化リン、およびこれらの種々の混合物等のような金属酸化物を含む生体ガラスも含むことができる。
【０４００】
好ましくは、本発明の複合物において用いるカルシウムを含有する化合物は約１０ミクロン乃至約１０００ミクロン、最も好ましくは約１００ミクロン乃至約５００ミクロンの粒度を有している。これらの粒子は粉砕、粉末化等のような従来の種々の方法により調製される。
【０４０１】
一部の実施形態において、ヒドロキシアパタイトの粒子は湿った柔らかい塊の移植片を形成する場合に使用するために供給されている、乾燥した流動性のヒドロキシアパタイトの粒子の種類であることが好ましく、オルソマトリクス・コーポレーション社（Orthomatrix Corporation）（カリフォルニア州、ダブリン）またはカルシテック社（Calcitek）（カリフォルニア州、サン・ディエゴ）から市場において入手可能である。さらに、約２５０乃至２０００ミクロンの粒度が好ましく、小さな粒子ほど組織の内部成長を可能にすることが難しくなり、大きな粒子ほど供給を容易にするための増加した量の結合剤を必要とする。
【０４０２】
一部の実施形態において、本発明の骨−生物学的な要素を含む材料は、以下の固有の特性の内の少なくとも一つを有している。
【表５】
2006517842.tif 000007
【０４０３】
一部の実施形態において、本発明の骨−生物学的な要素は、以下の機械的な性能の特性を有している。
【表６】
2006517842.tif 000008
【０４０４】
前記のような骨−生物学的な組成物の一例は、原位置形成型の多孔質のポリオキサエステルの支持骨格を含み、この支持骨格は図２Ｆおよび図２Ｇにおいて示されている支柱部により形成されている間隔を占めている。
【０４０５】
一部の実施形態において、前記ポリマーは約８０℃以下のＴｍを有している。このことは加熱用の流体として水または蒸気の使用を可能にしている。また、一部の実施形態において、前記ポリマーは１００℃以下のＴｍを有しており、それゆえ、周囲の組織を損傷する可能性が低い。
【０４０６】
特に、好ましい実施形態は、固化した形態において、海綿質の骨に近い機械的特性を示す。例えば、前記の骨−生物学的な組成物の好ましい実施形態は約５０乃至約２００ｐｓｉ（ポンド／平方インチ）、好ましくは約１００乃至約１５０ｐｓｉの負荷支持の強度を示す。また、この複合物は約１０および１００ｐｓｉ、好ましくは約３０乃至約５０ｐｓｉの剪断強度を示し、これらの値は自然な組織および関節の評価において一般的に決定される値である。
【０４０７】
本明細書において用いられているように、用語「増殖因子（growth factor）」は、他の細胞、特に結合組織の先祖細胞の増殖または分化を調節するあらゆる細胞の生成物を含む。さらに、本発明に従って使用できる増殖因子は、ＦＧＦ−１、ＦＧＦ−２、ＦＧＦ−４、種々のＰＤＧＦ、ＥＧＦ、ＩＧＦ、ＰＤＧＦ−ｂｂ、骨形態発生タンパク質−１、骨形態発生タンパク質−２、ＯＰ−１、トランスホーミング増殖因子−β、骨誘発因子（ＯＩＦ）、血管形成原、エンドセリン、肝細胞増殖因子およびケラチノサイト増殖因子、骨形成原（骨形態発生タンパク質−３）、骨形態発生タンパク質−２、ＯＰ−１、骨形態発生タンパク質−２Ａ、−２Ｂ、および−７、トランスホーミング増殖因子−β、ＨＢＧＦ−１および−２、血小板由来増殖因子（ＰＤＧＦ）のイソ体、線維芽細胞増殖因子、上皮増殖因子、トランスホーミング増殖因子−βのイソ体、インスリン様増殖因子、および骨形態発生タンパク質、およびＦＧＦ−１および４を含むがこれらに限らない。
【０４０８】
本発明の基材と共に使用できる増殖因子は、トランスホーミング増殖因子−β１，２および３を含むトランスホーミング増殖因子−βの上位系統群（superfamily）、骨形態発生タンパク質（ＢＭＰ）、増殖分化因子（ＧＤＦ）、およびＡＤＭＰの種々の要素、酸性および塩基性の線維芽増殖因子（ＦＧＦ−１および−２）を含む線維芽細胞増殖因子の系統群の種々の要素、インディアン、ソニックおよびデザート・ヘッジホッグを含むタンパク質のヘッジホッグ（hedgehog）系統群の種々の要素、ＩＧＦ−ＩおよびＩＩを含むインスリン様増殖因子（ＩＧＦ）の系統群の種々の要素、ＰＤＧＦ−ＡＢ、ＰＤＧＦ−ＢＢおよびＰＤＧＦ−ＡＡを含む血小板由来増殖因子（ＰＤＧＦ）の系統群の種々の要素、ＩＬ−１乃至−６を含むインターロイキン（ＩＬ）の系統群の要素、ＣＳＦ−１、Ｇ−ＣＳＦおよびＧＭ−ＣＳＦを含むコロニー刺激因子（ＣＳＦ）の系統群の種々の要素を含むがこれらに限定されない。
【０４０９】
上述したように、加熱したポリマー基材の中に種々の骨形成性の要素および種々の骨誘発性の要素を含むことが、これらの要素を生存不能にして変性する可能性があると言う問題がある。しかしながら、増殖因子の大部分のものよりも耐熱性の高い、当業者において知られている一部の増殖因子が存在している。このような骨−生物学的な組成物の中の高温の増殖因子は、体温乃至約４５℃の温度において椎間板の間隔の中に流れ込む種々の骨−生物学的な組成物の中に含むことができると考えられる。
【０４１０】
従って、一例の実施形態において、本発明は薬剤として許容可能なキャリヤまたは希釈剤、および（ａ）ポリ（ε−カプロラクトン）、ポリ（ｐ−ジオキサノン）、またはポリ（トリメチレン・カーボネート）の種々のホモポリマーまたはこれらの種々のコポリマーまたは混合物、またはｐ−ジオキサノンまたはトリメチレン・カーボネートおよびグリコリドまたはラクチドの種々のコポリエステルまたはこれらの種々の混合物、特に、ｐ−ジオキサノン／グリコリド、ｐ−ジオキサノン／ラクチド、トリメチレン・カーボネート／グリコリドおよびトリメチレン・カーボネート／ラクチドの種々のコポリマー、またはイプシロン−カプロラクトンおよびグリコリドの種々のコポリエステルまたはこれらの混合物、またはε−カプロラクトンおよびラクチドの種々のホモポリマーの混合物から成る群から選択される３８℃乃至４５℃において流動可能な少なくとも１種類のポリマーと、（ｂ）種々の骨形態発生性のタンパク質から成る群から選択される少なくとも約４５℃において変性に対して耐性を有する少なくとも１種類の増殖因子と、を含む薬剤組成物である。
【０４１１】
本明細書において用いられているように、「薬剤組成物（pharmaceutical composition）」は前記の開示されている種々の化合物および薬剤として許容可能な希釈剤またはキャリヤを被験体に投与するために適している形態で含む配合物である。この１回の用量の組成物における活性成分（例えば、増殖因子）の量は有効な量であり、特定の関連の治療に従って変更できる。また、本明細書において用いられているように、化合物の「有効（な）量（effective amount）」は、治療を必要としている被験体に対して投与する場合に、その被験体の予後を改善し、例えば、脊椎の損傷に関連するその被験体の症状の内の一つ以上の重症性を軽減する量である。なお、患者の年齢および状況に応じて投薬の日常的な変更を行なうことが必要になる可能性があることが認識できると考える。また、前記の被験体に投与する活性成分の量は、一般的な健康状態、または他の病気、年齢、性別、遺伝子型、体重および薬物に対する耐性等のような、その被験体の損傷の種類および特徴に応じて決まる。なお、当業者であれば前記およびその他の要因に応じて適当な投薬を決定できる。
【０４１２】
本明細書において記載されている化合物は、薬剤として許容可能なキャリヤまたは希釈剤との組み合わせにおいて種々の薬剤の製剤において使用できる。適当な薬剤として許容可能なキャリヤは、不活性な固体の充填剤または希釈剤、および無菌の水性または有機性の種々の溶液を含む。また、これらの化合物は、本明細書において記載されている範囲内の所望の投薬量を供給するために十分な量でそれぞれ前記のような薬剤組成物の中に存在する。なお、本発明の化合物の配合および投与のための技法は、レミントン（Remington），ザ・サイエンス・アンド・プラクティス・オブ・ファーマシー（the Science and Practice of Pharmacy），第１９版，マック・パブリッシング・カンパニー（Mack Publishing Co.），ペンシルベニア州イーストン，（１９９５年）において参照できる。
【０４１３】
好ましくは、前記基材の材料は少なくとも４０℃乃至５５℃の温度範囲内、さらに好ましくは少なくとも４５℃乃至５０℃の温度範囲内において流動可能になる。
【０４１４】
好ましくは、前記の増殖因子は少なくとも４０℃の温度において変性に対して耐性を有している。また、一部の実施形態において、前記の増殖因子は二量体である。さらに、一部の実施形態において、前記の増殖因子は骨形態発生性のタンパク質の二量体である。
【０４１５】
望まれる場合に、種々の抗生物質、抗菌剤、および抗真菌剤等のような物質も前記ポリマーに添加できる。使用できる抗菌剤の例は、テトラサイクリン（tetracycline）、オキシテトラサイクリン（oxytetracycline）、クロロテトラサイクリン（chlorotetracycline）、ネオマイシン（neomycin）、エリスロマイシン（erithromycin）およびその誘導体、バシトラシン（bacitracin）、ストレプトマイシン（streptomycin）、リファンピシン（rifampicin）およびＮ−ジメチルリファンピシン（N-dimethylrifampicin）等のようなその誘導体、カナマイシン（kanamycin）およびクロロマイセチン（chloromycetin）を含む。また、有用な抗真菌剤はグリセオフルビン（griseofulvin）、マイコスタチン（mycostatin）、ミコナゾール（miconazole）および教示の全体が本明細書において参考文献として含まれる米国特許第３，７１７，６５５号において記載されているその誘導体、クロルヘキシジン（chlorhexidine）等のようなビスジグアニド（bisdiguanides）、特に、臭化ドミフェン（domiphen bromide）、塩化ドミフェン（domiphen chloride）、フッ化ドミフェン（domiphen fluoride）、塩化ベンザルコニウム（benzalkonium chloride）、塩化セチル・ピリジニウム（cetyl pyridinium chloride）、塩化デクオリニウム（dequalinium chloride）、塩化１−（３−クロロアリル）−３，５，７−トリアザ−１−アゾニアアダマンタン（1- (3-chlorallyl)-3,5,7-triaza-1-azoniaadamantane chloride）のシス異性体（商標をダウイシル２００（Dowicil 200）としてダウ・ケミカル・カンパニー（Dow Chemical Company）から市場において入手可能）および教示の内容が本明細書において参考文献として含まれる米国特許第３，２２８，８２８号において記載されているようなその類似体、臭化セチル・トリメチル・アンモニウムならびに教示の内容が本明細書において参考文献として含まれる米国特許第２，１７０，１１１号、同第２，１１５，２５０号および同第２，２２９，０２４号において開示されているような塩化ベンゼトニウム（benzethonium chloride）および塩化メチルベンゼトニウム（methylbenzethonium chloride）等のような第四級アンモニウム化合物、３，４，４’−トリクロロカルバニリド（3,4,4'-trichlorocarbanilide）および３，４’５−トリブロモサリチルアニリド（3,4'5-tribromosalicylanilide）等のようなカルバニリド（carbanilide）およびサリチルアニリド（salicylanilide）、ジクロロフェン（dichlorophene）、テトラクロロフェン（tetrachlorophene）、ヘキサクロロフェン（hexachlorophene）、および２，４，４’−トリクロロ−２’−ヒドロキシジフェニルエーテル（2,4,4'-trichloro-2'-hydroxydiphenylether）等のようなヒドロキシジフェニル（hydroxydiphenyl）、およびジンク・ピリチオン（sinc pyrithione）、シルバー・サルファジアゾン（silver sulfadiazone）、シルバー・ウラシル（silver uracil）、ヨウ素、および教示の内容が本明細書において参考文献として含まれる米国特許第２，７１０，２７７号および同第２，９７７，３１５号において記載されているような非イオン性の表面活性剤から誘導されている、さらに教示の内容が本明細書において参考文献として含まれる米国特許第２，７０６，７０１号、同第２，８２６，５３２号および同第２，９００，３０５号において記載されているようなポリビニルピロリドン（polyvinylpyrrolidone）から誘導されている種々のヨードフォア（iodophore）等のような有機金属およびハロゲンの防腐薬を含む。
【０４１６】
随意的に、前記の基材はその表面に固定されている結合組織の先祖幹細胞に対して親和性を有する種々の抗体を有する。適当な抗体は、例えば、ＳＴＲＯ−１、ＳＨ−２、ＳＨ−３、ＳＨ−４、ＳＢ−１０、ＳＢ−２０、およびアルカリホスファターゼに対する種々の抗体を含む。これらの抗体はヘイネスワース（Haynesworth）他，ボーン（Bone），（１９９２年），１３巻，ｐ．６９−８０、ブルダー，Ｓ（Bruder, S）他，トランス・オルソ・リサーチ・ソサイエテイ（Trans Ortho Res Soc），（１９９６年），２１巻，ｐ．５７４、ヘイネスワース，Ｓ．Ｅ．（Heynesworth, S. E.）他，ボーン（Bone），（１９９２年），１３巻，ｐ．６９−８０、スチュワート，Ｋ（Stewart, K）他，ジャーナル・オブ・ボーン・ミネラル・リサーチ（J Bone Miner Res），（１９９６年），１１巻（別冊），Ｓ１４２、フレミング，Ｊ．Ｅ．（Flemming J. E.）他，「エンブリオニック・ヒューマン・スキン・デイベロプメンタル・ダイナミクス（Embryonic Human Skin Developmental Dynamics）」，２１２巻，ｐ．１１９−１３２，（１９９８年）、およびブルダー，Ｓ．Ｐ．（Bruder S. P.）他，ボーン（Bone），（１９９７年），２１（３）巻，ｐ．２２５−２３５において記載されており、これらの文献の教示の全体が本明細書において参考文献として含まれる。
【０４１７】
また、教示の全体が本明細書において参考文献として含まれる米国特許第６，１９７，３２５号において、マック・フィー（Mac Phee）はＤＢＭおよび種々の骨形態発生性のタンパク質を含む種々の薬物、ポリクローナルおよびモノクローナルの抗体およびその他の化合物が本発明の基材等のような基材に添加できることを開示している。これらは傷の治癒を加速して、感染、腫瘍および／またはその他の種々の病気の過程に対抗し、基材中の増殖因子の活性を媒介または向上して、その基材中の増殖因子の活性を阻害する基材の要素に対して干渉する。これらの薬物は、テトラサイクリン（tetracycline）およびシプロフロキサシン（ciprofloxacin）等のような抗生物質、５−フルオロウラシル（５−ＦＵ）（5-fluorouracil）、タクソール（taxol）および／またはタクソテレ（taxotere）等のような抗増殖性／細胞毒性の薬物、ギャングシクロビル（gangcyclovir）、ジドブジン（zidovudine）、アマンチジン（amantidine）、ビダラジン（vidarabine）、リバラビン（ribaravin）、トリフリジン（trifluridine）、アシクロビル（acyclovir）、ジデオキシウリジン（dideoxyuridine）および種々のウイルス成分または遺伝子産物に対する種々の抗体等のような抗ウイルス薬、α−またはβ−またはγ−インターフェロン、α−またはβ−腫瘍壊死因子、および種々のインターロイキン等のようなサイトカイン、コロニー刺激因子、エリスロポイエチン、ジフルカン、ケトコナゾールおよびナイスタチン等のような抗真菌薬、ペンタミジン等のような駆虫剤、α−１−抗トリプシンおよびα−１−抗キモトリプシン等のような抗炎症剤、ステロイド、麻酔薬、鎮痛薬、およびホルモンを含むことができるがこれらに限定されない。また、前記基材に添加できる別の化合物は、種々のビタミンおよびその他の栄養補給剤、ホルモン、糖タンパク質、フィブロネクチン、ペプチドおよびタンパク質、炭化水素（単純型および／または複合型の両方）、プロテオグリカン、抗血管形成原薬、抗原薬、オリゴヌクレオチド（センスおよびアンチセンスのＤＮＡおよび／またはＲＮＡ）、骨形態発生性のタンパク質、ＤＢＭ、抗体（例えば、種々の感染性の物質、腫瘍、薬物またはホルモンに対するもの）、および遺伝子療法薬を含むがこれらに限定されない。遺伝子組み換え細胞および／またはその他の細胞も、本発明の基材に含めることができる。
【０４１８】
望まれる場合に、種々の痛み止め薬および麻酔薬も椎間板の間隔に対する配給および放出のために前記ポリマーと共に添加できる。
【０４１９】
本発明の一部の実施形態において、前記の添加物は前記支持骨格の基材の材料の中に埋め込まれている。また、別の実施形態において、前記の添加物は溶出物の溶出により形成した開口している気孔の内表面部に存在している。さらに、別の実施形態において、前記の添加物は前記ヒドロゲルの相の中に存在している。
【０４２０】
前記の骨−生物学的な組成物が１種類以上の骨形態発生性のタンパク質を含む場合に、これらは細胞により母集団が形成される前に支持骨格が形成される場合に、開口した多孔質構造の内表面部に存在していることが好ましく、また、その支持骨格が配給されるのと同時にヒドロゲルが細胞を配給するために用いられる場合、にそのヒドロゲル相の中に配置されていることが好ましい。このことは、骨の形成過程を開始するために移植後に可能な限り速く骨形態発生性のタンパク質に細胞が接触するように行なわれる。さらに、骨の形態発生性のタンパク質が、骨を形成するために細胞を誘発することにおいて、活性である時間が制限されているので、それらの細胞をその骨形態発生性のタンパク質にできるだけ速やかに曝露してそれらの効力を最大に利用することが重要である。
【０４２１】
骨先祖細胞が前記の支持骨格の原位置の形成に続いてその支持骨格に接種される場合に、これらは好ましくはその支持骨格の内側の多孔質構造の表面に接着する。このことは、骨先祖細胞が骨を形成し始めるために支持体に接着する必要があるので重要である。同様に、骨先祖細胞がヒドロゲル中に包まれている状態で融合部位に配給される時に、これらはそのヒドロゲルの内側の多孔質構造に接着することが好ましい。
【０４２２】
一部の実施形態において、骨形態発生性のタンパク質が自己由来の濃度の少なくとも２倍の濃度で前記支持骨格の中に存在している。さらに好ましくは、その骨の形態発生性のタンパク質が自己由来の濃度の少なくとも１００倍の濃度で支持骨格の中に存在している。
【０４２３】
一部の実施形態において、間葉幹細胞が自己由来の濃度の少なくとも２倍の濃度で前記支持骨格の中に存在している。さらに好ましくは、その間葉幹細胞が自己由来の濃度の１０倍の濃度で支持骨格の中に存在しており、最も好ましくは、これらが自己由来の濃度の１００倍の濃度で存在している。
【０４２４】
一部の実施形態において、前記の骨−生物学的な組成物は十分に高い骨−生物学的な性質、および分解に対して十分に耐性である基材を有しており、これにより、その基材の相当な分解が存在する前に、骨の増殖がその骨−生物学的な組成物の支持骨格の全体の多孔質構造を実質的に充たす。このような場合に、その新しい骨は前記装置が強度における相当な損失を生じる前に、その装置により受けられる圧縮性の負荷を有意義に共有し始めることができる。
【０４２５】
好ましい実施形態において、骨の内部成長は前記基材がその重量の５０％を損失する前に、その移植片の中心までの距離の少なくとも５０％だけ侵入する。さらに好ましい実施形態において、骨の内部成長は前記基材がその重量の２５％を損失する前に、その移植片の中心までの距離の少なくとも７５％だけ侵入する。さらに好ましい実施形態において、骨の内部成長は前記基材がその重量の１０％を損失する前に、その移植片の中心までの距離の少なくとも９０％だけ侵入する。
【０４２６】
好ましい実施形態において、骨の内部成長は前記基材がその圧縮強度の５０％を損失する前に、その移植片の中心までの距離の少なくとも５０％だけ侵入する。さらに好ましい実施形態において、骨の内部成長は前記基材がその圧縮強度の２５％を損失する前に、その移植片の中心までの距離の少なくとも７５％だけ侵入する。さらに好ましい実施形態において、骨の内部成長は前記基材がその圧縮強度の１０％を損失する前に、その移植片の中心までの距離の少なくとも９０％だけ侵入する。
【０４２７】
本発明によれば、本発明の注入可能な移植片は、小関節面を融合して棘間の領域を融合するために使用できる。一部の実施形態において、本発明の移植片は棘間の領域を引っ張ることにより前弯の角度を補正するためにエラストマーを用いている。
【０４２８】
前記の骨−生物学的な組成物は、教示の全体が本明細書において参考文献として含まれる２００２年１１月２１日出願されている「メソッド・オブ・パーフォーミング・エンボリズム・フリー・バーテブロプラスティ・アンド・デバイス・ゼアフォー（Method of Performing Embolism Free Vertebroplasty and Device Therefore）」を発明の名称とするマーチン・レイノルズ（Martin Reynolds）による米国特許出願において開示されているように、特に椎骨体の中に形成した骨格の多孔質構造の中に配給される場合に、椎骨形成術において有利に使用できると考えられる。
【０４２９】
付加的な実施形態
一例の実施形態において、本発明は椎間板の間隔を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置である。この装置は支柱部を含む。さらに、この支柱部は上方の終板を支持するための上面部、下方の終板を支持するための下面部、およびこれら上方および下方の表面部分の間に配置されている原位置形成型の負荷支持用の組成物を含む。
【０４３０】
また、別の実施形態において、本発明は形状記憶を有する支柱部、および原位置形成型の骨−生物学的な要素を含む椎骨間融合装置である。この支柱部はさらに（ｉ）上方の終板を支持するための上面部と、（ｉｉ）下方の終板を支持するための下面部と、を含む。
【０４３１】
また、別の実施形態において、本発明は支柱部および原位形成型の骨−生物学的な要素を含む椎骨間融合装置である。この支柱部は上方の終板を支持するための上面部、および下方の終板を支持するための下面部を含む。また、前記の原位置形成型の骨−生物学的な要素は、内部における骨の増殖のために適している開口した多孔質構造を有する支持骨格を定めている内表面部を有する基材要素、および前記開口した多孔質構造の中に存在している骨形成性の要素を含む。
【０４３２】
また、別の実施形態において、本発明は支柱部および原位置形成型の骨−生物学的な要素を含む椎骨間融合装置である。この支柱部は、上方の終板を支持するための上面部、および下方の終板を支持するための下面部を含む。また、前記原位置形成型の骨−生物学的な要素は、注入可能な基材要素、および当該基材の中に埋め込まれている骨誘発性の要素を含む。
【０４３３】
また、別の実施形態において、本発明は支柱部および原位置形成型の骨−生物学的な要素を含む椎骨間融合装置である。この支柱部は、上方の終板を支持するための上面部、および下方の終板を支持するための下面部を含む。また、前記原位置形成型の骨−生物学的な要素は、注入可能な基材要素、および当該基材の中に埋め込まれているポロゲンを含む。
【０４３４】
さらに、別の実施形態において、本発明は支柱部および原位置形成型の骨−生物学的な要素を含む椎骨間融合装置である。この支柱部は上方の終板を支持するための上面部、および下方の終板を支持するための下面部を含む。また、前記原位置形成型の骨−生物学的な要素は、キャビティを定めている拡張可能な装置、および当該キャビティの中に存在している注入可能な骨−生物学的な組成物を含む。
【０４３５】
また、別の実施形態において、本発明はキャビティ、上方の終板を支持するための上面部、下方の終板を支持するための下面部、および貫通穴を定めている内壁部を有する拡張可能な装置を含む支柱部を備えている椎骨間融合装置である。前記支柱部はそのキャビティの中に存在している注入可能な負荷支持用の組成物をさらに含む。前記融合装置は前記貫通穴の中に存在している骨−生物学的な要素をさらに含む。
【０４３６】
また、別の実施形態において、本発明は支柱部および原位置形成型の骨−生物学的な要素を含む椎骨間融合装置である。この支柱部は、上方の終板を支持するための上面部および下方の終板を支持するための下面部を含む。好ましくは、前記原位置形成型の骨−生物学的な要素は実質的にモノマーを含まない注入可能な基材要素を含む。
【０４３７】
別の実施形態において、本発明は支柱部を含む、椎間板の間隔を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置である。この支柱部は上方の終板を支持するための上面部、下方の終板を支持するための下面部、これらの上方および下方の表面部分の間に配置されていて架橋した吸収性のポリマーを含む材料により作成されている原位置形成型の負荷支持用の組成物を含む。
【好ましい実施形態】
【０４３８】
本明細書において用いられているように、用語「円環体（toroid）」は平面の中に存在している閉じた曲線を、その平面に対して平行であってその曲線に交差していない軸の回りに、少なくとも部分的に回転することにより得られる表面を意味する。「円環体の外面により規定される開口キャビティ」の一例は、孔である。
【０４３９】
一例の好ましい実施形態において、本発明は２個の隣接している椎骨の間における拡張時に、それら２個の隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復する、少なくとも１個の弓形で膨張可能なバルーンを含む、椎骨間脊椎融合装置であり、この装置は椎骨の終板の周囲に実質的に対応する足跡を有している。
【０４４０】
好ましくは、前記椎骨間脊椎融合装置は、上方の領域、下方の領域、前方の領域および後方の領域を有している。膨張時に、前記装置は椎骨の終板の縁に実質的に相当する足跡を有することができ、その前方の領域の高さはその後方の領域の高さよりも大きい。さらに好ましくは、拡張時において、前記装置の少なくとも一部分が概ね円環体の形状を有することにより、軸方向の寸法および半径方向の寸法を有する開口したキャビティを定めている。一例の実施形態において、前記装置は複数の内孔部を含む少なくとも１個の拡張可能なバルーンを含む。
【０４４１】
特に好ましい実施形態において、前記装置は種々のポリオレフィンのコポリマー、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエチレン・テレフタレート、エーテル・ケトン・ポリマー、織られた繊維、不織繊維、布地および金属メッシュから成る群から選択される、吸収性で半透過性の材料を含む。
【０４４２】
好ましい実施形態において、前記バルーンは少なくとも１個の開口部を定めている。
【０４４３】
また、別の実施形態において、前記装置の上方および下方の領域は、複数の外側の突出部分を有している。これらの外側の突出部分は好ましくはポリエーテルエーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）を含む。
【０４４４】
前記装置の上方の領域は、ポリエーテル・ブロック・コポリマー（polyether block copolymer）（ＰＥＢＡＸ）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）（acrylonitrile butadiene styrene）、ＡＮＳ（acrylonitrile styrene）、デルリン・アセタール（delrin acetal）、ＰＶＣ（塩化ポリビニル）（polyvinyl chloride）、ＰＥＮ（ポリエチレン・ナフタレート）（polyethylene napthalate）、ＰＢＴ（ポリブチレン・テレフタレート）（polybutylene terephthalate）、ポリカーボネート（polycarbonate）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）（polyetherimide）、ＰＥＳ（ポリエーテル・スルホン）（polyether sulfone）、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）（polyethylene terephthalate）、ＰＥＴＧ（ポリエチレン・テレフタレート・グリコール）（polyethylene terephthalate glycol）、ポリアミド（polyamide）、芳香族ポリアミド（aromatic polyamide）、ポリエーテル（polyether）、ポリエステル（polyester）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）、ポリウレタン・コポリマー（polyurethane copolymer）、エチレン・ビニル・アセテート（ethylene vinyl acetate）（ＥＶＡ）、エチレン・ビニル・アルコール（ethylene vinyl alcohol）、ポリエチレン（polyethylene）、ラテックス・ゴム（latex rubber）、ＦＥＰ（フッ化エチレン・ポリマー）（fluorinated ethylene polymer）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）（polytetrafluoroethylene）、ＰＦＡ（パーフルオロ−アルコキシアルカン）（perfluoro-alkoxyalkane）、ポリプロピレン（polypropylene）、ポリオレフィン（polyolefin）、ポリシロキサン（polysiloxane）、液晶ポリマー（liquid crystal polymer）、イオノマー（ionomer）、ポリ（エチレン−コ−メタクリル）酸（poly(ethylene-co-methacrylic)acid）、シリコーン・ゴム（silicone rubber）、ＳＡＮ（スチレン・アクリロニトリル）（styrene acrylonitrile）、ナイロン（nylon）、ポリエーテル・ブロック・アミド（polyether block amide）および熱可塑性エラストマー（thermoplastic elastomer）から成る群から選択される少なくとも１種類の材料を含むことができる。
【０４４５】
一例の好ましい実施形態において、本発明の装置は、負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素から成る群の内の、少なくとも一つの要素を含む、少なくとも１個のバルーンを有している。この負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素は単独で、または組み合わせて使用できるが、組み合わせが好ましい。特に好ましい実施形態において、前記の負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素は吸収性または吸収可能である。
【０４４６】
前記の負荷支持用の要素は、ポリ（乳酸）（poly (lactic acid)）、ポリ（グリコール酸）（poly (glycolic acid)）、ｐ−ジオキサノン繊維（p- dioxanone fibers）、ポリアリールエチル（polyarylethyl）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）、ポリウレタン（polyurethane）、アミノ酸誘導型ポリカーボネート（amino-acid-derived polycarbonate）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、脂肪族ポリエステル（aliphatic polyester）、リン酸カルシウム（calcium phosphate）、不飽和な線形ポリエステル（unsaturated linear polyesters）、ビニル・ピロリドン（vinyl pyrrolidone）およびポリプロピレン・フマレート・ジアクリレート（polypropylene fumarate diacrylate）、またはこれらの混合物から成る群から選択される、少なくとも１種類の化合物を含むことができる。
【０４４７】
また、前記の骨−生物学的な要素は、種々の間葉幹細胞（mesenchymal stem cells）、増殖因子（growth factors）、海綿質骨のチップ（cancellous bone chips）、ヒドロキシアパタイト（hydroxyapatite）、リン酸三カルシウム（tri-calcium phosphate）、ポリ乳酸（polylactic acid）、ポリグリコール酸（polyglycolic acid）、ポリガラクタン酸（polygalactic acid）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、ポリエチレン・オキシド（polyethylene oxide）、ポリプロピレン・オキシド（polypropylene oxide）、ポリスルホン（polysulfone）、ポリエチレン（polyethylene）、ポリプロピレン（polypropylene）、ヒアルロン酸（hyaluronic acid）、生体ガラス（bioglass）、ゼラチン、コラーゲンおよび刻んだ高分子の繊維またはこれらの混合物を含むことができる。
【０４４８】
本明細書において用いられているように、用語「海綿質の（cancellous）」は多孔質な構造を有する骨を意味する。通常の種類の生育した哺乳類動物の骨は、海綿質または緻密な状態において、その前者の場合に平行なラメラ構造により構成されており、後者において同心のラメラ構造により構成されていて、このラメラ組織はコラーゲンの線維構造の繰り返しのパタンを反映している。長骨の端部において見られる骨等のような、生育した長骨の軸部のラメラ状の骨よりも、さらにゆるく組織化されている鉱物質化した、規則的に並んでいる平行なコラーゲン線維から成る成体の骨は「海綿質骨（cancellous bone）」として知られている。
【０４４９】
また、別の好ましい実施形態において、前記装置は骨誘発性の要素および骨伝達性の要素をさらに含む。
【０４５０】
前記骨誘発性の要素は、ＦＧＦ−１、ＦＧＦ−２およびＦＧＦ−４等のような線維芽増殖因子（ＦＧＦ）、ＰＤＧＦ−ＡＢ、ＰＤＧＦ−ＢＢ、ＰＤＧＦ−ＡＡ等のような血小板由来増殖因子（ＰＤＧＦ）、上皮増殖因子（ＥＧＦ）、ＩＧＦ−Ｉ、ＩＧＦ−ＩＩ等のようなインスリン様増殖因子（ＩＧＦ）、骨形成性タンパク質−１（ＯＰ−１）、トランスホーミング増殖因子−β、トランスホーミング増殖因子−β１、トランスホーミング増殖因子−β２、トランスホーミング増殖因子−β３等のようなトランスホーミング増殖因子（ＴＧＦ）、骨誘発性因子（ＯＩＦ）、血管形成原、エンドセリン、肝細胞増殖因子およびケラチノサイト増殖因子、骨形成原（骨形態発生タンパク質−３）、骨形態発生タンパク質−２等のような骨形態発生タンパク質（ＢＭＰ）、骨形態発生タンパク質−２Ａ、骨形態発生タンパク質−２Ｂ、骨形態発生タンパク質−７、ＨＢＧＦ−１、ＨＢＧＦ−２等のようなヘパリン結合性増殖因子（ＨＢＧＦ）、種々の血小板由来増殖因子、線維芽細胞増殖因子、上皮増殖因子、トランスホーミング増殖因子−β、インスリン様増殖因子、骨形態発生タンパク質、骨形態発生タンパク質および増殖分化因子（ＧＤＦ）、インディアン・ヘッジホッグ（Indian hedgehog）、ソニック・ヘッジホッグ（sonic hedgehog）、デザート・ヘッジホッグ（desert hedgehog）、ＩＬ−１、ＩＬ−２、ＩＬ−３、ＩＬ−４、ＩＬ−５、ＩＬ−６等のようなサイトカイン（cytokine）、ＣＳＦ−１、Ｇ−ＣＳＦまたはＧＭ−ＣＳＦ等のようなコロニー刺激因子（ＣＳＦ）、またはこれらの混合物から成る群から選択される、少なくとも１種類の化合物を含むことができる。
【０４５１】
前記骨伝達性の要素は以下の化学式を有する材料から成る群から選択される少なくとも１種類の化合物を含むことができる。
Ｍ2+(10-n)Ｎ1+2n（ＺＯ4 3-）6 ｍＹX
この場合に、ｎ＝１乃至１０、およびｍ＝２（ｘ＝１の時）および／またはｍ＝１（ｘ＝２の時）であり、
ＭおよびＮはアルカリまたはアルカリ土類金属であり、
ＺＯ4 は酸のラジカルであり、Ｚはリン、ヒ素、バナジウム、イオウまたはシリコンであり、
Ｙはアニオンであり、好ましくはハロゲン化物、水酸化物、または炭酸塩である。
【０４５２】
前記骨伝達性の要素はリン酸一カルシウム、リン酸二カルシウム、リン酸八カルシウム、リン酸アルファ三カルシウム、リン酸ベータ−酸カルシウム、またはリン酸四カルシウム、ヒドロキシアパタイト、フルオロアパタイト、硫酸カルシウム、フッ化カルシウム、酸化カルシウム、二酸化ケイ素、酸化ナトリウム、および五酸化リンまたはこれらの混合物から成る群から選択される少なくとも１種類の材料を含むことができる。
【０４５３】
また、別の好ましい実施形態において、前記の骨−生物学的な要素はさらにゼラチン、塩類、多糖類およびタンパク質から成る群から選択される少なくとも１種類の水溶性の材料を含むことができる。
【０４５４】
本発明の特に好ましい実施形態は図１７Ａ（つぶれた状態）および図１７Ｂ（拡張した状態）において示されている椎骨間脊椎融合装置である。この装置１００は（ａ）第１の流体伝達手段１２０に着脱自在に接続している部分的に剛性の前方フレーム１１０を含み、当該フレームが上方の膨張可能なリム１３０および下方の膨張可能なリム１４０を有しており、さらに前記実施形態は（ｂ）第２の流体伝達手段１２２に着脱自在に接続している剛性の後方の拡張可能なフレーム１５０を含み、当該フレームは前記前方のフレーム１１０の上方の膨張可能なリム１３０および下方の膨張可能なリム１４０にそれぞれ接続している剛性の上方のリム１６０および剛性の下方のリム１７０を有している。
【０４５５】
好ましくは、前記装置は前記前方フレーム１１０の上方および下方の膨張可能なリム１３０および１４０に接続している少なくとも１個のメッシュ要素１８０をさらに含む。前記装置１００の前方フレーム１１０における上方および下方の膨張可能なリム１３０および１４０の内の少なくとも１個は複数の外側の突出部分１９０を有することができる。
【０４５６】
最も好ましくは、前記後方フレーム１５０は少なくとも１個の伸縮自在に延伸可能な支持要素２００をさらに含み、この支持要素は後方のフレーム１５０における上方および下方の剛性のリム１６０および１７０に接続している。
【０４５７】
前記装置１００はつぶれた状態２１０の中の椎骨間の間隔の中に挿入できる。この装置１００は次に、この装置の前方フレーム１１０が椎骨の前方の面に対向して配置されて、当該装置の後方フレーム１５０がその椎骨の後方の面に対向して配置され、さらにそれぞれのフレームの上方および下方のリム１３０，１４０，１６０および１７０がそれぞれ上方および可能の椎骨の終板に対向するように配向できる。
【０４５８】
好ましい実施形態において、前記負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素の少なくとも一方が、前記第１および第２の流体伝達手段１２０および１２２の内の少なくとも一方の中を通して圧力下にその少なくとも一方の要素を送り込むことにより前記装置の中に送り込まれ、これにより、その装置を拡張して当該装置の前方フレームおよび後方フレーム１５０の上方の膨張可能なリム１３０および下方の膨張可能なリム１４０をそれぞれの椎骨の終板に向けて送り出し、これにより、その２個の隣接している椎骨の間の自然な角度が少なくとも部分的に回復される。
【０４５９】
特に好ましい実施形態において、２個の隣接している椎骨（図示されていない）の間に上方および下方の膨張可能なリム１３０および１４０と後方のフレーム１５０を少なくとも部分的に充填すると、それら２個の椎骨の間の自然な角度が少なくとも部分的に回復される。好ましくは、前記上方および下方の膨張可能なリム１３０および１４０および後方フレーム１５０を充填すると、それらの上方および下方の膨張可能なリムの間の距離Ｄは、上方フレームの高さｈとは異なる。また、一例の実施形態において、上方および下方の膨張可能なリム１３０および１４０を少なくとも部分的に充填すると、これらのリムはそれぞれ椎骨の終板の縁に実質的に対応する足跡を有する。好ましくは、前記上方および下方の膨張可能なリム１３０および１４０および後方のフレーム１５０を少なくとも部分的に充填すると、前記装置は軸方向の寸法および半径方向の寸法を有する開口したキャビティ２０５を定める。
【０４６０】
また、別の好ましい実施形態において、本発明は椎骨間脊椎融合装置を作成する方法であり、この方法は（ａ）椎骨間の間隔の中にカニューレの中を通して膨張可能な装置を挿入する処理、（ｂ）前記膨張可能な装置を、その拡張時に２個の隣接している椎骨の間の自然な角度が少なくとも部分的に回復されるように配向する処理、および（ｃ）負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素から成る群における少なくとも一方の要素を前記流体伝達手段を通して前記の膨張可能な装置の中に送り込む処理を含む。最も好ましくは、本発明の方法は前記負荷支持用の要素を硬化する工程をさらに含む。一例の実施形態において、前記の膨張可能な装置は少なくとも１個の流体伝達手段に接続している弓形のバルーンを含み、この膨張可能な装置は２個の隣接している椎骨の間において拡張すると、椎骨の終板の周囲に実質的に対応する足跡を有し、それらの２個の隣接している椎骨の間の角度を少なくとも部分的に回復する。また、別の実施形態において、前記の膨張可能な装置は少なくとも１個の膨張可能なバルーンを含み、この装置は上方の領域、下方の領域、前方の領域および後方の領域を含み、これらの上方および下方の領域のそれぞれの椎骨の終板に対する拡張時に、前記前方の領域が前記後方の領域の高さに対して等しくなくなり、前記装置の足跡が椎骨の終板の縁に実質的に対応する。この場合に、前記少なくとも１個のバルーンは複数の内孔部を含むことができる。
【０４６１】
好ましくは、前記の膨張可能な装置の前方の領域は、椎骨の前方の面に対向するように配向されており、前記装置の後方の領域はその椎骨の後方の面に対向するように配向されている。
【０４６２】
最も好ましくは、前記負荷支持用の要素および前記骨−生物学的な要素の少なくとも一方は、前記流体伝達手段を通して圧力下にその少なくとも一方の要素を送り出すことにより前記バルーンの中に送り込まれ、これにより、そのバルーンを拡張して前記装置の上方の領域および下方の領域をそれぞれの椎骨の終板に対して送り出し、これにより、前記２個の隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復する。
【０４６３】
別の好ましい実施形態において、本発明の方法を実施するために用いる装置の少なくとも一部分が、拡張時に、概ね円環体の形状を有しており、これにより、寸法および半径方向の寸法を有する円環体の形状における外表面部により定められている開口したキャビティを形成する。好ましくは、前記装置の少なくとも一部分は前記開口したキャビティの軸方向の寸法の方向が前記装置を移植している患者の脊柱の主軸に対して実質的に平行である。
【０４６４】
一例の実施形態において、負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素の少なくとも一方が、前記の拡張した装置により定められる開口したキャビティの中に送り込むことができる。
【０４６５】
本発明の方法は、少なくとも１種類の水溶性の材料を溶解する工程をさらに含、これにより、多孔質の材料が形成されている。
【０４６６】
好ましくは、本発明の方法は骨誘発性および／または骨伝達性の要素を前記の膨張可能な装置の中に送り込む工程をさらに含む。
【０４６７】
一例の好ましい実施形態において、本発明は２個の隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復する方法であり、この方法は（ａ）膨張可能な装置を椎骨の間隔の中にカニューレを通して挿入する処理、（ｂ）拡張時に２個の隣接している椎骨の間の自然な角度が少なくとも部分的に回復するように前記の膨張可能な装置を配向する処理、および（ｃ）負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素の少なくとも一方を前記の膨張可能な装置の中に送り込むことにより、その膨張可能な装置を拡張する処理を含む。なお、この本発明の方法を実施するために適している膨張可能な装置は前記において説明されている。
【０４６８】
好ましくは、本発明の方法は前記の膨張可能な装置を膨張する工程を含む。さらに、この膨張は、負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素の少なくとも一方を当該少なくとも一方の要素を、前記流体伝達手段を通して送り込むことにより前記装置の中に導入し、これにより、前記下方の領域および上方の領域をそれぞれの終板に係合させて、前記膨張可能な装置の前方の領域の高さを前記後方の領域の高さよりも大きくすることが可能になり、これにより、２個の隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復または形成する。最も好ましくは、この方法は前記の負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素の少なくとも一方を硬化する工程をさらに含む。
【０４６９】
好ましい実施形態において、前記装置はその拡張時に概ね円環体状の形状を有し、これにより、その円環体状の形状の外表面部により定められていて軸方向の寸法および半径方向の寸法を有する開口したキャビティを形成しており、前記膨張可能な装置を配向する工程が、その開口したキャビティの軸方向の寸法の方向がその装置を移植している患者の脊柱の主軸に対して実質的に平行になるようにその装置の少なくとも一部分を配向する処理を含む。一例の実施形態において、前記方法は前記キャビティの中に負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素の少なくとも一方を導入する工程、およびその負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素の少なくとも一方を硬化する工程をさらに含む。前記方法は、少なくとも１種類の水溶性の材料を溶解する工程をさらに含むことができ、これにより多孔質な基材を形成する。
【０４７０】
次に、本発明が限定することを何ら目的とすることなく以下の実施例によりさらに且つ具体的に説明されている。
【実施例１】
【０４７１】
実施例１：本発明の方法の使用
本発明の好ましい方法を行なう場合に、患者は前外科処理の領域に運ばれて準備が施される。その後、麻酔が引き起こされて脊椎の領域がさらに準備処置される。切開用の顕微鏡の可視化により筋肉を貫通する小さな切開部分が開かれる。この切開部分は可能な限り小さく作られ、脊椎の面内において縦方向である。その後、脊椎傍筋肉が閉塞性の切開により分離されて、鉗子およびディバイダーにより分離した状態で保持される。これにより、椎間板が可視化されて、その板まで内部が下方に曝される。さらに、その椎骨間の孔の位置における板の下方の領域も曝露できる。
【０４７２】
次に、椎間板が押し出されている物質について調べられて、その押し出されている物質が除去される。この場合に、その位置における線維輪の構造の完全性を決定するために磁気共鳴画像処理（「ＭＲＩ」）のデータが使用できる。さらに、その線維輪の内側を調べるためにその椎間板の中に関節鏡を挿入して使用する。随意的に、術中の椎間板記録がを行なうことができ、この場合に、色素材料が挿入されて、その線維輪の構造の完全性を実証するために可視化される。さらに、この線維輪における弱体化した部分または裂け目の位置が確認されて位置決めされ、生体吸収性の接着剤等のような適当な手段がこれらの裂け目を封鎖するために用いられる。なお、本発明において使用する流動可能な材料の全てを配給するためにバルーンが用いられる場合には、前記の裂け目をつくろう必要はない。
【０４７３】
次に、前記椎間板の間隔部分の伸延が、上述したように、収縮したバルーンを椎間板の間隔の中に挿入して流体（好ましくは、本発明の流動可能な負荷支持用の要素）をバルーンのキャビティの中に配給することにより達成できるようになる。
【０４７４】
次に、対向している椎骨体の各終板を、一般的にキューレットの使用により、部分的に除皮質処理して、椎間板の間隔の中への血流を可能にする。
【０４７５】
終板の除皮質処理後に、光ファイバー・スコープによる可視化の下に供給カニューレを関節または椎間板の間隔の中に挿入して、生物材料が配給される。この生物材料の流れは、ポリマー容器におけるポンプ送給機構に接続しているフット・ペダルを介してオペレータにより制御される。この結果、その生物材料は前記供給カニューレの先端部分から流れて、供給されている間隔を充たす。
【０４７６】
前記負荷支持用の要素が流動可能な要素を有している場合、この流動可能な要素は好ましくは３乃至５分以内、さらに好ましくは１乃至２分以内に固化する。この椎間板の間隔が適当に伸延した後に、本発明の骨−生物学的な要素がその伸延した間隔に導入され、これにより、その椎間板の間隔の残りの部分が充たされる。その後、関節鏡用のカニューレおよび供給用のカニューレが除去される。前記の流動可能な材料はさらに１５乃至２０分にわたり自然に硬化する。
【０４７７】
前記の配給された生物材料は自然に硬化するか、あるいは、侵襲性を最小限に抑えた手段により、硬化した生物材料が調製した部位に対して並置して保持される様式で硬化される。本明細書において記載されているように、前記の生物材料は単一の工程または配給される時の各段階において任意の適当な手段により硬化できる。さらに、硬化した後に、その生物材料の表面は、例えば、内視鏡または関節鏡等の、他の適当な器具により必要に応じてその外径を決定できる。その後、その関節が灌注されて、それぞれの器具がそれぞれの入口から除去される。
【０４７８】
この時点において、椎間板の間隔の保存を実証するために術中のＸ線図が得られる。この場合に、神経の小根を損傷しない椎骨間の孔の直接的な観察が可視化により具体化される。その後、後退している筋肉が元の位置に戻されて、その局所的な筋膜が断続的な吸収性の縫合糸により閉じられる。その後、皮下の筋膜および皮膚が通常の様式で閉じられる。さらに、その傷に包帯が施される。
【０４７９】
実施例２：本発明の方法および装置を使用する外科処置
本発明の方法および装置を用いて椎骨を融合するための外科処置は以下の工程を含むことができる。すなわち、
（ｉ）線維輪の中の皮弁を穿刺または切断してそのスリットの中に小さな直径のチューブを挿入し、
（ｉｉ）髄核を除去するために従来的な椎間板切除を行ない、
（ｉｉｉ）例えば、カニューレ等の小さな直径のチューブを前記スリットを通して椎間板の間隔の中に挿入し、
（ｉｖ）部分的に環状の形状を有するバルーンまたはランプ等の支柱部を前記チューブを通して前記椎間板の間隔の中に挿入し、
（ｖ）前記チューブを通して約７０℃において、前記の部分的に環状のバルーンまたはランプの外表面部により定められる容積を含む前記椎間板の間隔の中にグルコースを含有しているポリカプロラクトンを流し込む。３７℃に冷却すると、このポリカプロラクトンは固化して、前記支柱部の機械的な特性を補足する。
（ｖｉ）グルコースを溶出して、多孔質な基材を形成する。
（ｖｉｉ）骨−生物学的な材料が気孔の中に集合するようにその骨−生物学的な材料を含む溶液を前記多孔質な基材の中に流し込む。このチューブはまた溶出した溶液を集めるための真空ポートを有することができる。
（ｖｉｉｉ）前記チューブを除去し、皮弁を封じて、骨の成長を１ヶ月間待つ。
【０４８０】
前記の方法の結果は融合ケージの形成である。この処置は多数の利点を有する。第１に、この結果として生じるケージが椎間板の間隔全体を充たして支持するので、その椎間板が安定になり沈降しにくくなる。第２に、前記の線維輪の侵襲性を最小限に抑えた治療は、その結果として生じるケージがその保持される線維輪により保持されることを可能にする。第３に、支持骨格の原位置における形成が、高い詰め込みの力における必要を排除する。第４に、膨張可能な装置のその性質により、その装置は所望の椎間板の高さに適合するように調節される。
【０４８１】
実施例３：骨−生物学的な材料において使用するための先祖細胞の収穫
脊椎手術を行なう前に、約５ｃｃの骨髄が患者の腸骨稜からヘパリンを加えた注入管の中に吸引される。その後、このヘパリンを加えた骨髄は選択的な細胞接着フィルターを通される。このフィルターは間葉幹細胞および骨芽細胞等のような骨先祖細胞の選択的な接着のために設計されている。この選択的な細胞の接着に続いて、細胞がトリプシン処理されてフィルターから除去され、フラスコの中に集められる。その後、このフラスコは遠心分離処理されて細胞のペレットがそのフラスコの底に沈殿し、その上澄み液がそそぎ除かれる。その後、これらの細胞は注入可能な前駆体の形態のヒドロゲルと共に混合される。次に、この前駆体のヒドロゲルはあらゆる寸法において５０乃至２５０μｍである成形型の中に注ぎこまれる。その後、この前駆体のヒドロゲルは、例えば、光開始剤により、硬化されて、細胞を充填しているヒドロゲルの粒子が得られる。その後、これらの細胞−ヒドロゲルの粒子は粘性の形態の硬化可能な材料と共に混合されて骨−生物学的な組成物として注入される。
【０４８２】
実施例４：腰部融合装置のための望ましい仕様
腰部椎体間融合装置のための仕様が以下の特性を示すように処方される場合が多い。
（ａ）患者の各椎骨の終板が１５００ｍｍ2 の断面積を有する。
（ｂ）患者が受ける最大の体内の負荷が３．４ｋＮである。
（ｃ）椎骨体の極限強さが約８．２ｋＮである。
（ｄ）装置が初期的に最大の体内の負荷に対抗できる必要がある。
（ｅ）１年後に、装置が最大の体内の負荷の半分に対抗できる必要がある。
（ｆ）装置の支柱部分が椎間板の間隔の２０％の面積の足跡を有する。
【０４８３】
従って、前記装置に対する以下の基準が得られる。
負荷支持用の要素の強度
極限強さ        ＝８．２ｋＮ＝２７ＭＰａ
（１）    
３００ｍｍ2 
最大の体内の負荷＝３．４ｋＮ＝１１．３ＭＰａ
（２）
３００ｍｍ2
【０４８４】
前記の支柱部および骨生物学的な要素の両方が脊椎の軸方向の圧縮負荷を初期的に分担するので、装置により必要とされる初期的な最小の強度が減少できる。前記のＯＢ要素が海綿質骨によく似せるために少なくとも６乃至１２週間にわたり５ＭＰａの強度および０．０５ＧＰａの弾性率を示すように選択される場合に、そのＯＢ要素は前記支柱部の弾性率が２ＧＰａである（繊維輪無しと仮定する）場合に供給される圧縮負荷の約１０％を分担することができる。それゆえ、その支柱部の強度は約１０％下げることができる。
【０４８５】
負荷支持用の要素の弾性率
本発明の装置は少なくとも０．５ｋＮ／ｍｍの剛性を有することが好ましい。このような比較的に低い好ましい限界値は、従来の同種移植片のケージの剛性に相当する。しかしながら、このような同種移植片のケージの低い剛性が、再造形の過程において過度に多い微小破損部分を生じる場合が有り得ることが一部において考えられている。それゆえ、一部の実施形態において、本発明の装置の剛性は少なくとも５ｋＮ／ｍｍであることが好ましい。また、過剰な装置の剛性が、その骨−生物学的な組成物（および骨の吸収）の応力のシールドを不要に生じる可能性があると考えられるので、本発明の装置の剛性は５０ｋＮ／ｍｍ以下であることが望ましい。
【０４８６】
本発明の多くの実施形態において、本発明の装置の剛性は１０乃至２０ｋＮである。これらの値の範囲は従来の同種移植片のケージ（０．６乃至２．６ｋＮ／ｍｍ）およびＣＦＲＰケージ（２０乃至３０ｋＮ／ｍｍ）において見られる剛性の範囲内に適当に含まれている。従って、本発明の装置は椎間板の間隔の中の骨の融合の支持のために適している剛性を有すると考えられる。
【０４８７】
限定するためでなく、前記要素の剛性は以下のように計算できる。
圧縮弾性率（ＧＰａ）×面積（ｍｍ2 ）／椎間板の間隔の深さ（ｍｍ）＝剛性（ｋＮ／ｍｍ）（７）
【０４８８】
従って、１０ｍｍの椎間板の間隔の深さおよび３００ｍｍ2 の面積を仮定する場合に、以下の表が構成できる。
表  Ｉ
固有の材料                  装置
圧縮弾性率（ＧＰａ）        剛性（ｋＮ／ｍｍ）
０．１                          ３
０．５                        １５
１．０                        ３０
１．５                        ４５
【０４８９】
前記の支柱部および骨−生物学的な要素は共に脊柱の軸方向の圧縮負荷を初期的に分担するので、前記装置により必要とされる初期的な最小の弾性率が減少できる。前記のＯＢ要素が海綿質骨によく似せるために少なくとも６乃至１２週間にわたり５ＭＰａの強度および０．０５ＧＰａの弾性率を示すように選択される場合に、そのＯＢ要素は前記支柱部の弾性率が２ＧＰａである（繊維輪無しと仮定する）場合に供給される圧縮負荷の約１０％を分担することができる。それゆえ、その支柱部の弾性率は約１０％下げることができる。
【０４９０】
同様に、１５ｋＮ／ｍｍの初期的な装置の剛性が望まれる場合に、その支柱部の剛性は約１ＧＰａにする必要がある。上述したように、チマー（Timmer）により報告されている材料はこの必要条件を満たす。
【０４９１】
実施例５：材料および装置の組み合わせ
導入において、本発明において使用するために適している組成物および材料が以下において説明されている。
【０４９２】
ポリプロピレン・フマレート−ジアクリレート等のようなポリプロピレン・フマレートの単位を含む架橋剤により架橋されているフマレート（fumarate）基材型のポリマー（ポリプロピレン・フマレート等）を含む本発明の負荷支持用の要素として使用するために適している例示的な組成物がチマー（Timmer），バイオマテリアルズ（２００３年），２４巻，ｐ．５７１−５７７（以下、「チマー（Timmer）」）において開示されており、この文献の教示の全体が本明細書において参考文献として含まれる。これらの組成物は最初の１２週間にわたり一般的に増大する高い初期の圧縮強度（約１０乃至３０ＭＰａ）、加水分解に対する高い耐性（５２週間目において約２０乃至５０）、および支柱部としての使用において許容可能な弾性率（０．５乃至１．２ＧＰａ）により特徴づけられる。
【０４９３】
吸収可能で架橋可能な要素として使用するために適している例示的な組成物は米国特許第６，０７１，９８２号（以下、「ワイズ（Wise）」）においてワイズ（Wise）により開示されている架橋可能な要素を含み、この文献の教示の全体は本明細書において参考文献として含まれる。
【０４９４】
また、吸収可能な装置をカニューレを通して配給可能にする例示的な吸収性で弾性の材料がベズワダ（Bezwada）により米国特許第６，１１３，６２４号（以下、「ベズワダ（Bezwada）」）において開示されており、この文献の教示の全体は本明細書において参考文献として含まれる。
【０４９５】
また、本発明において使用するために適している例示的な注入可能で骨−生物学的なポリマー基材型の組成物がクーパー（Cooper）により米国特許第５，６７９，７２３号（以下、「クーパー（Cooper）」）において記載されており、この文献の教示の全体は本明細書において参考文献として含まれる。
【０４９６】
また、多孔質構造が原位置において製造されている例示的な骨−生物学的な組成物がミコス（Mikos）により米国特許第５，５２２，８９５号（以下、「ミコス（Mikos）」）において記載されており、この文献の教示の全体は本明細書において参考文献として含まれる。
【０４９７】
本明細書において用いられているように、「ＰＣＬ」はポリカプロラクトンであり、「ＰＬＡ」はポリ（乳酸）であり、「ＰＰＦ」はポリプロピレン・フマレートであり、「ＰＭＭＡ」はポリメチルメタクリレートである。
【０４９８】
本明細書において用いられているように、「ＩＰＮ」または「浸透性の網状構造（interpenetrating networks）」は２種類の架橋可能なポリマーを含む組成物であり、これらの２種類の架橋可能なポリマーは、適当な架橋剤に対する曝露時に、それ自体で架橋するが、別の架橋したポリマーとは架橋しない。また、「Ｓ−ＩＰＮ」または「半透過性の網状構造（Semi-interpenetrating networks）」は第１の架橋可能なポリマーおよび第２の架橋可能なポリマーを含む組成物であり、適当な架橋剤に対する曝露時に、この第１の架橋可能なポリマーはそれ自体で架橋するが、第２のポリマーは影響を受けない状態を維持する。
【０４９９】
教示の全体が本明細書において参考文献として含まれるハオ（Hao），バイオマテリアルズ（Biomaterials），（２００３年），２４巻，ｐ．１５３１−３９，（以下、ハオ（Hao））によれば、ポリカプロラクトンがＳ−ＩＰＮとして形成される場合にその特定の機械的特性が約３倍に高まる。少なくとも１５重量％のＨＡＰが添加される場合に、その引張弾性率は従来のカプロラクトンよりも６倍だけ高まる。
【０５００】
前記の実施例４において示されている仮定および基準を用いて、以下の表ＩＩに示されている、本発明の材料および装置の組み合わせが選択されている。
【表７】
2006517842.tif 000009
【０５０１】
組み合わせ１
前記の実施例において、チマー（Timmer）のＩＰＮ組成物が十分な初期および長期の強度、許容可能な弾性率を有していて、吸収可能であるので、支柱部の中の負荷支持用の組成物として選択されている。
【０５０２】
前記チマーの組成物は種々のモノマーを含有しているので、硬化中の膨張可能な装置の中に含むことが望ましい。このチマーの組成物は分解に対して比較的に耐性を有しているので、前記の膨張可能な装置は短い半減期を有する吸収可能な材料により作成できる。前記支柱部は伸延手段としても作用する必要があるので、バルーンは順応性でない必要がある。
【０５０３】
前記ワイズ（Wise）の組成物は海綿質骨の強度に実質的に類似している強度および弾性率を有する支持骨格を形成するので、前記の骨−生物学的な組成物として選択される。この材料は骨形成性および骨誘発性の増殖因子を含むヒドロゲルにより原位置で膨張できる。
【０５０４】
前記ワイズの組成物は種々のモノマーを含有しているので、硬化中の膨張可能な装置の中に含むことが望ましい。骨の内部成長がバルーンにより支配されている領域の中の中を通ることが望ましいので、前記の膨張可能な装置は極めて短い半減期（１日程度）を有する吸収性の材料により作成する必要がある。前記ワイズの組成物は２５％の拡張を気孔の形成中に生じるので、このワイズの組成物が椎間板の間隔の形状に一致することを可能にするために前記バルーンが順応性であることが望ましい。
【０５０５】
組み合わせ２
前記の実施例において、固体で生のポリカプロラクトンは十分な初期的な強度（１５ＭＰａ）を有していて、分解に対して極めて耐性を有しており、許容可能な弾性率（０．５ＧＰａ）を有しており、吸収可能であるので、前記支柱部における負荷支持用の組成物として選択されている。
【０５０６】
固体のポリカプロラクトンが分解に対して比較的に耐性を有しているので、前記の膨張可能な装置は分解に対して比較的に耐性を有する必要はなく、それゆえ、短い半減期を有する吸収可能な材料により作成できる。前記支柱部は伸延手段としても作用する必要があるので、前記バルーンは非順応性である必要がある。
【０５０７】
前記クーパー（Cooper）の組成物は４０℃において流動可能であり、数ヶ月以内に十分に分解してヒドロキシアパタイト基材型の支持骨格を形成するので前記の骨−生物学的な組成物として選択されている。その低い配給温度のために、特定の二量体の骨形態発生タンパク質もこの組成物の注入中に配給できる。
【０５０８】
前記クーパーの組成物は十分に分解可能であるので、この組成物を膨張可能な装置の中に含むことは実際には必要でない。
【０５０９】
しかしながら、前記クーパーの組成物が椎間板の間隔の形状に一致させるために十分にこれを注入することが望ましい場合に、この組成物を膨張可能な装置の中に収容することが望ましいと考えられる。骨の内部成長が前記骨−生物学的な組成物の中を通ることが望ましいので、前記の膨張可能な装置は極めて短い半減期（１日程度）を有する吸収可能な材料により作成する必要がある。
【０５１０】
組み合わせ３
この実施例において、ポリカプロラクトンのＳ−ＩＰＮ組成物（前記ハオ（Hao）において報告されている）が生のポリカプロラクトンよりも約３乃至６倍だけ高い機械特性を有することができ、吸収可能であるので、前記支柱部の中の負荷支持用の組成物として選択されている。
【０５１１】
前記のポリカプロラクトン−ポリカプロラクトンの組成物は種々のモノマーを含有しているので、硬化中に膨張可能な装置の中にその組成物を含むことが望ましい。このポリカプロラクトンの組成物は分解に対して比較的に耐性であるので、前記の膨張可能な装置は短い半減期を有する吸収可能な材料により作成できる。また、前記支柱部は伸延手段としても作用する必要があるので、前記バルーンは非順応性である必要がある。
【０５１２】
組み合わせ４
この実施例において、ＣａＰＯ4 が十分な初期および長期の強度、許容可能な弾性率を有していて吸収可能であるので、前記支柱部の中の負荷支持用の組成物として選択されている。
【０５１３】
このＣａＰＯ4 は分解の影響を極めて受けやすいので、前記の膨張可能な装置は分解に対して比較的に耐性である必要があり、それゆえ、少なくとも１年間にわたりＣａＰＯ4 を収容できる耐性の材料により作成する必要がある。この支柱部はまた伸延手段としても作用する必要があるので、前記バルーンは非順応性である必要がある。耐性であって非順応性である一例の材料はポリエーテルエーテル・ケトンである。
【０５１４】
前記ＣａＰＯ4 の組成物は体温において流動可能であり、数ヶ月以内に十分に分解してヒドロキシアパタイト基材型の支持骨格を形成するので、前記の骨−生物学的な組成物として選択されている。この材料の体温における配給のために、骨形成性の細胞および骨誘発性の要素（骨形態発生タンパク質）等のような、温度の影響を受けやすい添加物を含有している種々のヒドロゲルも前記組成物の注入中に配給できる。
【０５１５】
前記ＣａＰＯ4 の組成物は十分に分解可能であるので、この組成物を膨張可能な装置の中に含むことは実際には必要でない。
【０５１６】
組成物５
この実施例において、前記ワイズ（Wise）の組成物は十分な初期強度、許容可能な弾性率を有していて、吸収可能であるので、前記支柱部の中の負荷支持用の組成物として選択されている。
【０５１７】
このワイズの組成物は分解に対して極めて影響を受けやすいので、前記の膨張可能な装置は分解に対して比較的に耐性である必要があり、それゆえ、少なくとも１年間にわたりこのワイズの組成物を収容できる耐性の材料により作成する必要がある。前記支柱部はまた伸延手段としても作用する必要があるので、前記バルーンは非順応性である必要がある。耐性であり非順応性である一例の材料はポリエーテルエーテル・ケトンである。
【０５１８】
前記ミコス（Mikos）の組成物は体温において注入可能であり、骨形成性の細胞および骨誘発性の要素（骨形態発生タンパク質等）のような温度の影響を受けやすい添加物を含有しているヒドロゲルを配給できる原位置型の支持骨格を形成するので前記の骨−生物学的な組成物として選択されている。
【０５１９】
手術中にヒドロゲルを前記ミコスの組成物に注入する必要があるので、バルーンの補助無しにこのミコスの組成物を注入することが望ましい。
【０５２０】
組み合わせ６
メンデス（Mendez），ＪＢＭＲ，（２００２年），６１巻，ｐ．６６−７４において開示されていて、教示の全体が本明細書において参考文献として含まれる、この実施例において、ＣａＰＯ4 が十分な初期および長期の強度、許容可能な弾性率を有していて、吸収可能であるので、前記支柱部の中の負荷支持用の組成物として選択されている。
【０５２１】
このＣａＰＯ4 は分解に対して極めて影響を受けやすいので、前記の注入可能な装置は分解に対して比較的に耐性である必要があり、それゆえ、少なくとも１年間にわたりＣａＰＯ4 を含有できる耐性の材料により作成する必要がある。また、前記支柱部も伸延手段として作用する必要があるので、前記バルーンは非順応性である必要がある。このように耐性であり非順応性である一例の材料はポリエーテルエーテル・ケトンである。
【０５２２】
組み合わせ７
ポリ乳酸のビーズはこれらが体温において椎間板の間隔内に詰め込むことができ、熱水により結合して原位置形成型の支持骨格を形成するので前記の骨−生物学的な組成物の基材として選択されている。これらのビーズが２ｍｍの直径を有するように選択される場合に、その結果として得られる支持骨格の多孔度は約５００μｍの気孔寸法を伴って約４０容量％になる。その後、骨形成性の細胞および骨誘発性の要素（骨形態発生タンパク質）等のような温度の影響を受けやすい種々の添加物を含むヒドロゲルがその原位置型の支持骨格に配給できる。
【０５２３】
前記の詰め込まれたビーズは椎間板の間隔の中に詰め込まれた後に高温の流体により熱結合するので、これらのビーズおよび前記の熱流体をバルーンの中に収容することが望ましいと考えられる。
【０５２４】
さらに、ニチノール補強型のバルーンは、その補強によりそのバルーンが詰め込み中に必要とされる高圧に耐えることを補助できるので望ましい。
【０５２５】
前記のポリ乳酸ビーズは十分な短期および長期の強度、許容可能な弾性率を有するので、支柱部を必要としない。
【０５２６】
組み合わせ８
前記の５０容量％の多孔度（または埋め込み型のヒドロゲル相）を伴い、リン酸三カルシウムを伴うチマー（Timmer）のポリプロピレン・フマレート−ポリプロピレン・フマレート−ジアクリレート（実施形態Ｂ）は１年後に２５ＭＰａの圧縮強度を依然として有する。この材料が全体の椎間板の間隔を占める場合に、１１．３ＭＰａのみが必要とされ、２倍の安全係数になる。
【０５２７】
等価物
前記の発明がその好ましい実施形態に関連して特定的に図示および説明されているが、当業者により、形態および詳細の種々の変形が、添付の特許請求の各項により含まれる本発明の範囲から逸脱することなく行なえことが理解できるであろう。
【０５２８】
本発明の実施態様は以下の通りである。
（１）隣接している椎骨の間に移植するための整形外科装置であって、
弓形のバルーンと、
前記バルーンの中の硬化可能な材料と、を備えている、整形外科装置。
（２）前記装置が、椎骨の終板の周縁部の少なくとも一部分に実質的に対応する足跡を有する、実施態様（１）に記載の装置。
（３）前記バルーンが、上方の領域、下方の領域、前方の領域、および後方の領域を有していて、そのバルーンを充填すると、前記前方の領域が前記後方の領域に対して等しくなくなる、実施態様（１）に記載の装置。
（４）前記上方および下方の領域が、それぞれ椎骨の終板の縁に実質的に対応する足跡を有する、実施態様（３）に記載の装置。
（５）前記バルーンが円筒形であり、さらに、前記装置が椎骨の終板の中央部分に実質的に対応する足跡を有する、実施態様（１）に記載の装置。
【０５２９】
（６）前記バルーンがさらに金属線を含み、これにより造影可能な手段を与えている、実施態様（１）に記載の装置。
（７）少なくとも１個の前記バルーンが複数の内孔部を定めている、実施態様（１）に記載の装置。
（８）少なくとも１個の前記バルーンが、多孔質および非多孔質のフィルム、布地（織布および不織布）、および発泡体から成る群から選択される吸収可能で半透過性の材料を含む、実施態様（１）に記載の装置。
（９）少なくとも１個の前記バルーンが、ポリオレフィンのコポリマー、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエチレン・テレフタレート、エーテル−ケトンのポリマー、織られた繊維、不織繊維、布地および金属メッシュから成る群から選択される材料を含む、実施態様（１）に記載の装置。
（１０）前記バルーンが少なくとも１個の開口部を定めている、実施態様（１）に記載の装置。
【０５３０】
（１１）前記上方および下方の領域の少なくとも一方が少なくとも１個の外側の突出部を含む、実施態様（１）に記載の装置。
（１２）前記外側の突出部がポリエーテルエーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）を含む、実施態様（１１）に記載の装置。
（１３）前記上方の領域が、ポリエーテル・ブロック・コポリマー（polyether block copolymer）（ＰＥＢＡＸ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（acrylonitrile butadiene styrene）（ＡＢＳ）、アクリロニトリル・スチレン（acrylonitrile stryrene）（ＡＮＳ）、デルリン・アセタール（delrin acetal）、塩化ポリビニル（polyvinyl chloride）（ＰＶＣ）、ポリエチレン・ナフタレート（polyethylene napthalate）（ＰＥＮ）、ポリブチレン・テレフタレート（polybutylene terephthalate）（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（polycarbonate）、ポリエーテルイミド（polyetherimide）（ＰＥＩ）、ポリエーテル・スルホン（polyether sulfone）（ＰＥＳ）、ポリエチレン・テレフタレート（polyethylene terephthalate）（ＰＥＴ）、ポリエチレン・テレフタレート・グリコール（polyethylene terephthalate glycol）（ＰＥＴＧ）、ポリアミド（polyamide）、芳香族ポリアミド（aromatic polyamide）、ポリエーテル（polyether）、ポリエステル（polyester）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）、ポリウレタン・コポリマー（polyurethane copolymer）、エチレン・ビニル・アセテート（ethylene vinyl acetate）（ＥＶＡ）、エチレン・ビニル・アルコール（ethylene vinyl alcohol）、ポリエチレン（polyethylene）、ラテックス・ゴム（latex rubber）、ＦＥＰ、ＴＦＥ、ＰＦＡ、ポリプロピレン（polypropylene）、ポリオレフィン（polyolefin）、ポリシロキサン（polysiloxane）、液晶ポリマー（liquid crystal polymer）、イオノマー（ionomer）、ポリ（エチレン−コ−メタクリル）酸（poly(ethylene-co-methacrylic)acid）、シリコーン・ゴム（silicone rubber）、スチレン・アクリロニトリル（styrene acrylonitrile）（ＳＡＮ）、ナイロン（nylon）、ポリエーテル・ブロック・アミド（polyether block amide）および熱可塑性エラストマー（thermoplastic elastomer）から成る群から選択される少なくとも１種類の材料を含む、実施態様（１１）に記載の装置。
（１４）前記バルーンが負荷支持用の要素を含む、実施態様（１）に記載の装置。
（１５）前記負荷支持用の材料が支柱部である、実施態様（１４）に記載の装置。
【０５３１】
（１６）前記負荷支持用の要素が、抗菌剤および抗真菌剤から成る群から選択される少なくとも１種類の化合物をさらに含む、実施態様（１４）に記載の装置。
（１７）前記負荷支持用の要素が、結合組織先祖幹細胞に親和性を持つ少なくとも１種類の抗体をさらに含む、実施態様（１４）に記載の装置。  
（１８）前記負荷支持用の要素が、ビタミン、ホルモン、糖タンパク質、フィブロネクチン、ペプチド、タンパク質、炭化水素、プロテオグリカン、抗血管形成原剤、オリゴヌクレオチド、骨形態発生タンパク質、鉱物質化骨基質、抗体および遺伝的に変性した細胞から成る群の少なくとも１種類の要素をさらに含む、実施態様（１４）に記載の装置。
（１９）前記負荷支持用の要素が、骨−生物学的な要素をさらに含む、実施態様（１４）に記載の装置。
（２０）前記負荷支持用の要素が
（ａ）約４０℃乃至８０℃において流動可能なポリマーと、
（ｂ）間葉幹細胞と、
（ｃ）骨形態発生タンパク質と、を含む、実施態様（１９）に記載の装置。
【０５３２】
（２１）前記ポリマーが、線形の酸無水物およびフマル酸（fumarate）から成る群から選択される、実施態様（２０）に記載の装置。
（２２）前記負荷支持用の要素が吸収可能である、実施態様（１４）に記載の装置。
（２３）前記負荷支持用の要素が、
（ａ）約４０℃乃至約８０℃の温度において流動して５０％乃至７０容量％の量で存在しているポリマーと、
（ｂ）約１０％乃至約３０容量％の量で存在しているリン酸カルシウム化合物と、を含む、実施態様（２２）に記載の装置。
（２４）前記ポリマーがポリカプロラクトンであり、前記リン酸カルシウム化合物がヒドロキシアパタイトである、実施態様（２３）に記載の装置。
（２５）前記吸収可能な負荷支持用の材料および新しい骨の成長の合計の負荷支持の能力が、椎骨の間の脊椎の負荷を支持するために少なくとも十分である、実施態様（１４）に記載の装置。
【０５３３】
（２６）前記骨−生物学的な要素が吸収可能である、実施態様（１９）に記載の装置。
（２７）前記負荷支持用の要素がポリ（乳酸）（poly(lactic acid)）、ポリ（グリコール酸）（poly(glycolic acid)）、ｐ−ジオキサノン（p-dioxanone）の繊維、ポリアリールエチル（polyarylethyl）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）、ポリウレタン（）polyurethane、アミノ酸誘導型ポリカーボネート（amino-acid-derived polycarbonate）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、脂肪族ポリエステル（aliphatic polyesters）、リン酸カルシウム（calcium phosphate）、不飽和線形ポリエステル（unsaturated linear polyesters）、ビニル・ピロリドン（vinyl pyrrolidone）およびポリプロピレン・フマレート・ジアクリレート（polypropylene fumarate diacrylate）から成る群から選択される少なくとも１種類の化合物を含む、実施態様（１９）に記載の装置。
（２８）前記負荷支持用の要素が２種類の架橋可能なポリマーを含み、この場合に、少なくとも１種類の架橋剤に対する曝露時に、これらの架橋可能なポリマーのそれぞれがそれ自体で架橋することにより、浸透性の網状構造が形成される、実施態様（２７）に記載の装置。
（２９）前記負荷支持用の要素が第１の架橋可能なポリマーおよび第２の架橋可能なポリマーを含み、この場合に、少なくとも１種類の架橋剤に対する曝露時に、前記第１の架橋可能なポリマーがそれ自体で架橋するが、前記第２の架橋可能なポリマーは影響を受けない状態を維持することにより、半透過性の網状構造が形成される、実施態様（２７）に記載の装置。
（３０）前記骨−生物学的な要素が、間葉幹細胞（mesenchymal stem cells）、増殖因子（growth factors）、海綿質骨チップ（cancellous bone chips）、ヒドロキシアパタイト（hydroxyapatite）、リン酸三カルシウム（tri-calcium phosphate）、ポリ乳酸（polylactic acid）、ポリグリコール酸（polyglycolic acid）、ポリガラクタン酸（polygalactic acid）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、ポリエチレン・オキシド（polyethylene oxide）、ポリプロピレン・オキシド（polypropylene oxide）、ポリスルホン（polysulfone）、ポリエチレン（polyethylene）、ポリプロピレン（polypropylene）、ヒアルロン酸（hyaluronic acid）、生体ガラス（bioglass）、ゼラチン、コラーゲンおよび高分子の繊維から成る群から選択される少なくとも１種類の要素を含む、実施態様（１９）に記載の装置。
【０５３４】
（３１）前記間葉幹細胞が、ポリリジンおよびポリエチレンイミン架橋型のアルギネートの膜の中に包まれている哺乳類動物の間葉幹細胞である、実施態様（３０）に記載の装置。
（３２）前記骨−生物学的な材料が、骨誘発性（osteoinductive）の要素および骨伝達性（osteoconductive）の要素から成る群から選択される少なくとも１種類の要素を含む、実施態様（１９）に記載の装置。
（３３）前記骨誘発性の要素が、線維芽細胞増殖因子−１（fibroblast growth factor-1）、線維芽細胞増殖因子−２（fibroblast growth factor-2）、線維芽細胞増殖因子−４（fibroblast growth factor-4）、血小板由来増殖因子−ＡＢ（platellet derived growth factor-AB）、血小板由来増殖因子−ＢＢ（platellet derived growth factor-BB）、血小板由来増殖因子−ＡＡ（platellet derived growth factor-AA）、上皮増殖因子（epithelial growth factors）、インスリン様増殖因子−Ｉ（insulin-like growth factor-I）、インスリン様増殖因子−ＩＩ、骨形成性タンパク質−１（osteogenic protein-1）、トランスホーミング増殖因子−β（transforming growthfactors-β）、トランスホーミング増殖因子−β１、トランスホーミング増殖因子−β２、トランスホーミング増殖因子−β３、骨誘発性因子（osteoid-inducing factor）（ＯＩＦ）、血管形成原因子（angiogenin）、エンドセリン（endothelin）、肝細胞増殖因子（hepatocyte growth factor）、ケラチノサイト増殖因子（keratinocyte growth factor）、骨形成原因子（osteogenin）、骨形態発生タンパク質−２（bone morphogenetic proteins-2）、骨形態発生タンパク質−２Ａ、骨形態発生タンパク質−２Ｂ、骨形態発生タンパク質−７、ヘパリン結合性増殖因子−１（heparin-binding growth factors-1）、ヘパリン−結合性増殖因子−２、血小板由来増殖因子のイソ体（isoform of platelet-derived growth factors）、線維芽細胞増殖因子のイソ体（isoform of fibroblast growth factors）、上皮増殖因子のイソ体（isoform of epithelial growth factors）、インスリン様増殖因子のイソ体（isoform of insulin-like growth factors）、骨形態発生タンパク質のイソ体（isoform of bone morphogenic proteins）、増殖分化因子のイソ体（isoform of growth differentiation factors）、インディアン・ヘッジホッグ（Indian hedgehog）、ソニック・ヘッジホッグ（sonic hedgehog）、デザート・ヘッジホッグ（desert hedgehog）、インターロイキン−１（interleukin-1）、インターロイキン−２、インターロイキン−３、インターロイキン−４、インターロイキン−５、インターロイキン−６、コロニー刺激因子−１（colony-stimulating factor-1）、顆粒球コロニー刺激因子（granulocyte-colony-stimulating factor）および顆粒球マクロファージ・コロニー刺激因子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor）から成る群から選択される少なくとも１種類の化合物を含む、実施態様（３２）に記載の装置。
（３４）前記骨伝達性の要素が以下の化学式を有する化合物を含む、実施態様（３２）に記載の装置。
Ｍ2+(10-n)Ｎ1+2n（ＺＯ4 3-）6 ｍＹX
この場合に、
ｎ＝１乃至１０、およびｍ＝２（ｘ＝１の時）および／またはｍ＝１（ｘ＝２の時）であり、
ＭおよびＮはアルカリまたはアルカリ土類金属であり、
ＺＯ4 は酸のラジカルであり、但し、Ｚはリン、ヒ素、バナジウム、イオウまたはシリコンであり、さらに
Ｙはハロゲン化物、水酸化物、または炭酸塩である。
（３５）前記骨伝達性の要素は、リン酸一カルシウム（mono-calcium phosphate）、リン酸二カルシウム（di-calcium phosphate）、リン酸八カルシウム（octa-calcium phosphate）、リン酸アルファ三カルシウム（alpha-tri-calcium phosphate）、リン酸ベータ三酸カルシウム（beta-tri-calcium phosphate）、またはリン酸四カルシウム（tetra-calcium phosphate）、ヒドロキシアパタイト（hydroxyapatite）、フルオロアパタイト（fluorapatite）、硫酸カルシウム（calcium sulfate）、フッ化カルシウム（calcium fluoride）、酸化カルシウム（calcium oxide）、二酸化ケイ素（silicon dioxide）、酸化ナトリウム（sodium oxide）、および五酸化リン（phosphorus pentoxide）から成る群から選択される少なくとも１種類の材料を含む、実施態様（３２）に記載の装置。
【０５３５】
（３６）前記負荷支持用または前記骨−生物学的な要素が、ゼラチン、塩、多糖類およびタンパク質から成る群から選択される少なくとも１種類の水溶性の材料をさらに含む、実施態様（１９）に記載の装置。
（３７）前記水溶性の材料の分解時に、前記負荷支持用または骨−生物学的な要素の内の少なくとも一方が多孔質な基材を形成する、実施態様（３６）に記載の装置。
（３８）前記多孔質な基材の中への付加的な骨−生物学的な要素の配給時に、この付加的な骨生物学的な材料が骨先祖細胞を含み、これらの細胞が前記多孔質な基材の気孔の内表面部に接着する、実施態様（３７）に記載の装置。
（３９）前記バルーンを少なくとも部分的に充填すると、前記装置の少なくとも一部分が概ね円環体の形状を有し、これにより、軸方向の寸法および半径方向の寸法を有する開口したキャビティを定める、実施態様（１）に記載の装置。
（４０）前記バルーンが少なくとも約２００度の弧を成す足跡を有する、実施態様（３９）に記載の装置。
【０５３６】
（４１）前記開口したキャビティが負荷支持用の材料により充填されている、実施態様（３９）に記載の装置。
（４２）前記開口したキャビティを充填している負荷支持用の材料が、骨−生物学的な要素をさらに含む、実施態様（４１）に記載の装置。
（４３）椎骨間脊椎融合装置であって、
少なくとも１個の弓形の膨張可能なバルーンを含み、これによりこのバルーンを２個の隣接している椎骨の間で少なくとも部分的に充填してそれらの隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復することができ、前記非対称なバルーンが当該バルーンにより定められている内孔部の中に負荷支持用の要素を収容している、装置。
（４４）前記装置が、椎骨の終板の縁に実質的に対応する足跡を有している、実施態様（４３）に記載の装置。
（４５）前記負荷支持用の要素が骨−生物学的な要素を含む、実施態様（４３）に記載の装置。
【０５３７】
（４６）前記負荷支持用の要素が、ポリ（乳酸）（poly (lactic acid)）、ポリ（グリコール酸）（poly (glycolic acid)）、ｐ−ジオキサノン（p-dioxanone）の繊維、ポリアリールエチル（polyarylethyl）、ポリメチルメタクリレート（polymethymethacrylate）、ポリウレタン（polyurethane）、アミノ酸誘導型ポリカーボネート（mino-acid-derived polycarbonate）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、脂肪族ポリエステル（aliphatic polyesters）、リン酸カルシウム（calcium phosphate）、不飽和の線形ポリエステル（unsaturated linear polyesters）、ビニル・ピロリドン（vinyl pyrrolidone）およびポリプロピレン・フマレート・ジアクリレート（polypropylene fumarate diacrylate）またはこれらの混合物から成る群から選択される少なくとも１種類の化合物を含む、実施態様（４５）に記載の装置。
（４７）前記バルーンが化学的に活性である内表面部を有しており、これにより、前記負荷支持用の組成物がその重合の間に当該バルーンに化学的に結合する、実施態様（４６）に記載の装置。
（４８）椎骨間脊椎融合装置であって、
（ａ）上方の膨張可能なリムおよび下方の膨張可能なリムを有する前方のフレームであって、当該前方のフレームが第１の流体伝達手段に着脱自在に接続されている、前記前方のフレームと、
（ｂ）前記前方のフレームの上方および下方の膨張可能なリムに取り付けられている剛性の膨張可能な後方のフレームであって、当該後方のフレームが第２の流体伝達手段に着脱自在に接続されている、後方のフレームと、を備え、
２個の隣接している椎骨の間に前記上方および下方の膨張可能なリムおよび前記後方のフレームを少なくとも部分的に充填すると、それらの椎骨の自然な角度が少なくとも部分的に回復する、装置。
（４９）前記前方のフレームが部分的に剛性である、実施態様（４８）に記載の装置。
（５０）前記上方および下方の膨張可能なリムおよび前記後方のフレームを充填すると、当該上方および下方の膨張可能なリムの間の距離が前記後方のフレームの高さとは異なっている、実施態様（４８）に記載の装置。
【０５３８】
（５１）前記上方および下方の膨張可能なリムを少なくとも部分的に充填すると、これらのリムがそれぞれ椎骨の終板の縁に実質的に相当する足跡を有している、実施態様（４９）に記載の装置。
（５２）前記上方および下方の膨張可能なリムおよび後方のフレームを少なくとも部分的に充填すると、前記装置が軸方向および半径方向の寸法を有する開口したキャビティを定める、実施態様（５１）に記載の装置。
（５３）前記前方の部分の上方および下方のリムに接続している少なくとも１種類のメッシュ要素をさらに含む、実施態様（４８）に記載の装置。
（５４）前記前方の部分の上方および下方のリムの少なくとも一方が、少なくとも１個の外側の突出部分を含む、実施態様（４８）に記載の装置。
（５５）前記後方の部分が少なくとも１個の伸縮自在に膨張可能な支持要素をさらに含み、それぞれの支持要素が前記後方の部分の上方および下方のリムに接続されている、実施態様（４８）に記載の装置。
【０５３９】
（５６）椎骨間脊椎融合装置を移植する方法であって、
（ａ）外側の環状の外殻部分を保存しながら椎間板切除を行なう工程と、
（ｂ）椎骨間の間隙の中に収縮した弓形のバルーンを含む膨張可能な装置を挿入する工程と、
（ｃ）前記バルーンを膨張して椎間板の間隙を伸延するために十分な量で前記収縮した弓形のバルーンの中に硬化可能な材料を送り込む工程と、を含む、方法。
（５７）椎骨間脊椎融合装置を移植する方法であって、
（ａ）椎骨間の間隙の中にカニューレを通して膨張可能な装置を挿入する工程であって、この膨張可能な装置が少なくとも１個の流体伝達手段に接続している弓形のバルーンを含み、前記膨張可能な装置が２個の隣接している椎骨の間において膨張すると、これらの隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復させる、前記挿入する工程と、
（ｂ）前記膨張可能な装置をその拡張時に椎骨の間の自然な角度が少なくとも部分的に回復するように配向する工程と、
（ｃ）前記流体伝達手段を通して前記膨張可能な装置の中に負荷支持用の要素を送り込む工程と、を含む、方法。
（５８）前記負荷支持用の材料が吸収可能であり、当該吸収可能な負荷支持用の材料および新しい骨の成長の合計の負荷支持の能力が椎骨の間の脊椎の負荷を支持するために少なくとも十分である、実施態様（５７）に記載の方法。
（５９）前記負荷支持用の材料が骨−生物学的な要素を含む、実施態様（５７）に記載の方法。
（６０）前記バルーンは、膨張すると椎骨の終板の縁に実質的に対応する足跡を有する、実施態様（５７）に記載の方法。
【０５４０】
（６１）前記負荷支持用の要素が硬化可能な材料を含む、実施態様（５９）に記載の方法。
（６２）前記膨張可能な装置が少なくとも１個の膨張可能なバルーンを含み、この装置が上方の領域、下方の領域、前方の領域および後方の領域を定めており、前記バルーンを充填時すると、前記前方の領域が前記後方の領域とは等しくなく、前記上方および下方の領域はそれぞれ椎骨の終板の縁に実質的に相当する足跡を有する、実施態様（５９）に記載の方法。
（６３）前記装置の前方の領域が椎骨の前方の面に対向するように配向され、前記装置の後方の領域がその椎骨の後方の面に対向するように配向される、実施態様（６２）に記載の方法。
（６４）前記負荷支持用の要素が前記流体伝達手段を通して当該要素を送り込むことにより前記バルーンの中に送り込まれ、これにより、そのバルーンが拡張してそれぞれの椎骨の終板に対してそのバルーンの上方の領域および下方の領域を送り出し、これにより、隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復する、実施態様（６２）に記載の方法。
（６５）前記バルーンが複数の内孔部を定めている、実施態様（６２）に記載の方法。
【０５４１】
（６６）前記バルーンがポリ（乳酸）（poly (lactic acid)）、ポリ（グリコール酸）（poly (glycolic acid)）、ｐ−ジオキサノン（p-dioxanone）の繊維、ポリアリールエチル（polyarylethyl）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）、ポリウレタン（polyurethane）、アミノ酸誘導型ポリカーボネート（amino-acid-derived polycarbonate）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、脂肪族ポリエステル（aliphatic polyester）、リン酸カルシウム（calcium phosphate）、不飽和線形ポリエステル（unsaturated linear polyester）、ビニル・ピロリドン（vinyl pyrrolidone）およびポリプロピレン・フマレート・ジアクリレート（polypropylene fumarate diacrylate）から成る群から選択される吸収可能な材料を含む、実施態様（６２）に記載の方法。
（６７）少なくとも１個のバルーンがポリオレフィン・コポリマー、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエチレン・テレフタレート、エーテル−ケトン・ポリマー、織り状の繊維、不織状の繊維、布地および金属メッシュから成る群から選択される少なくとも１種類の材料を含む、実施態様（６２）に記載の方法。
（６８）前記上方および下方の領域の少なくとも一方が複数の外側の突出部分を有しており、さらに、これらの外側の突出部分がポリエーテルエーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）を含む、実施態様（６２）に記載の方法。
（６９）前記上方の領域がポリエーテル・ブロック・コポリマー（polyether block copolymer）（ＰＥＢＡＸ）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）（acrylonitrile butadiene styrene）、ＡＮＳ（アクリロニトリル・スチレン）（acrylonitrile styrene）、デルリン・アセタール（delrin acetal）、ＰＶＣ（塩化ポリビニル）（polyvinyl chloride）、ＰＥＮ（ポリエチレン・ナフタレート）（polyethylene napthalate）、ＰＢＴ（ポリブチレン・テレフタレート）（polybutylene terephthalate）、ポリカーボネート（polycarbonate）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）（polyetherimide）、ＰＥＳ（ポリエーテル・スルホン）（polyether sulfone）、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）（polyethylene terephthalate）、ＰＥＴＧ（ポリエチレン・テレフタレート・グリコール）（polyethylene terephthalate glycol）、ポリアミド（polyamide）、芳香族ポリアミド（aromatic polyamide）、ポリエーテル（polyether）、ポリエステル（polyester）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）、ポリウレタン・コポリマー（polyurethane copolymer）、エチレン・ビニル・アセテート（ethylene vinyl acetate）（ＥＶＡ）、エチレン・ビニル・アルコール（ethylene vinyl alcohol）、ポリエチレン（polyethylene）、ラテックス・ゴム（latex rubber）、フッ素化エチレン・ポリマー（fluorinated ethylene polymer）（ＦＥＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene）（ＰＴＦＥ）、パーフルオロ−アルコキシアルカン（perfluoro-alkoxyalkane）（ＰＦＡ）、ポリプロピレン（polypropylene）、ポリオレフィン（polyolefin）、ポリシロキサン（polysiloxane）、液晶ポリマー（liquid crystal polymer）、イオノマー（ionomer,）、ポリ（エチレン−コ−メタクリル）酸（poly (ethylene-co-methacrylic) acid）、シリコーン・ゴム（silicone rubber）、ＳＡＮ（スチレン・アクリロニトリル）（styrene acrylonitrile）、ナイロン（nylon）、ポリエーテル・ブロック・アミド（polyether block amide）および熱可塑性エラストマー（thermoplastic elastomers）から成る群から選択される少なくとも１種類の材料により作成されている、実施態様（６２）に記載の方法。
（７０）前記負荷支持用の要素がポリ（乳酸）（poly (lactic acid)）、ポリ（グリコール酸）（poly (glycolic acid)）、ｐ−ジオキサノン（p-dioxanone）の繊維、ポリアリールエチル（polyarylethyl）、ポリメチルメタクリレート（polymethylmethacrylate）、ポリウレタン（polyurethane）、アミノ酸誘導型ポリカーボネート（amino-acid-derived polycarbonate）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、脂肪族ポリエステル（aliphatic polyester）、リン酸カルシウム（calcium phosphate）、不飽和の線形ポリエステル（unsaturated linear polyesters）、ビニル・ピロリドン（vinyl pyrrolidone）およびポリプロピレン・フマレート・ジアクリレート（polypropylene fumarate diacrylate）から成る群から選択される少なくとも１種類の化合物を含む、実施態様（６２）に記載の方法。
【０５４２】
（７１）前記骨−生物学的な要素が間葉幹細胞（mesenchymal stem cells）、増殖因子（growth factor）、海綿質骨チップ（cancellous bone chips）、ヒドロキシアパタイト（hydroxyapatite）、リン酸三カルシウム（tri-calcium phosphate）、ポリ乳酸（polylactic acid）、ポリグリコール酸（polyglycolic acid）、ポリガラクタン酸（polygalactic acid）、ポリカプロラクトン（polycaprolactone）、ポリエチレン・オキシド（polyethylene oxide）、ポリプロピレン・オキシド（polypropylene oxide）、ポリスルホン（polysulfone）、ポリエチレン（polyethylene）、ポリプロピレン（polypropylene）、ヒアルロン酸（hyaluronic acid）、生体ガラス材料（bioglass）、ゼラチン、コラーゲン、および高分子繊維から成る群から選択される少なくとも１種類の要素を含む、実施態様（６２）に記載の方法。
（７２）前記骨生物学的な要素がさらにゼラチン、塩、多糖類およびタンパク質から成る群から選択される少なくとも１種類の水溶性の材料を含む、実施態様（６２）に記載の方法。
（７３）水性の流体を前記負荷支持用の材料の中に送り込むことにより、前記少なくとも１種類の水溶性の材料を溶解して、多孔質な基材を形成する工程をさらに含む、実施態様（４５）に記載の方法。
（７４）前記骨誘発性の要素が線維芽細胞増殖因子−１（fibroblast growth factor-1）、線維芽細胞増殖因子−２、線維芽細胞増殖因子−４、血小板由来増殖因子−ＡＢ（platellet derived growth factor-AB）、血小板由来増殖因子−ＢＢ、血小板由来増殖因子−ＡＡ、上皮増殖因子（epithelial growth factors）、インスリン様増殖因子−Ｉ（insulin-like growth factor-I）、インスリン様増殖因子−ＩＩ、骨形成性タンパク質−１（osteogenic protein-1）、トランスホーミング増殖因子−β（transforming growth factors-β）、トランスホーミング増殖因子−β１、トランスホーミング増殖因子−β２、トランスホーミング増殖因子−β３、骨誘発性因子（osteoid-inducing factor）（ＯＩＦ）、血管形成原因子（angiogenin）、エンドセリン（endothelin）、肝細胞増殖因子（hepatocyte growth factor）、ケラチノサイト増殖因子（keratinocyte growth factor）、骨形成原因子（osteogenin）、骨形態発生タンパク質−２（bone morphogenetic proteins-2）、骨形態発生タンパク質−２Ａ、骨形態発生タンパク質−２Ｂ、骨形態発生タンパク質−７、ヘパリン結合性増殖因子−１（heparin-binding growth factors-1）、ヘパリン−結合性増殖因子−２、血小板由来増殖因子のイソ体（isoform of platelet-derived growth factors）、線維芽細胞増殖因子のイソ体（isoform of fibroblast growth factors）、上皮増殖因子のイソ体（isoform of epithelial growth factors）、インスリン様増殖因子のイソ体（isoform of insulin-like growth factors）、骨形態発生タンパク質のイソ体（isoform of bone morphogenic proteins）、増殖分化因子のイソ体（isoform of growth differentiation factors）、インディアン・ヘッジホッグ（Indian hedgehog）、ソニック・ヘッジホッグ（sonic hedgehog）、デザート・ヘッジホッグ（desert hedgehog）、インターロイキン−１（interleukin-1）、インターロイキン−２、インターロイキン−３、インターロイキン−４、インターロイキン−５、インターロイキン−６、コロニー刺激因子−１（colony-stimulating factor-1）、顆粒球コロニー刺激因子（granulocyte- colony-stimulating factor）および顆粒球マクロファージ・コロニー刺激因子（granulocyte-macrophage colony-stimulating factor）から成る群から選択される少なくとも１種類の化合物を含む、実施態様（６２）に記載の方法。
（７５）前記骨生物学的な要素が以下の化学式を有する、実施態様（６２）に記載の方法。
Ｍ2+(10-n)Ｎ1+2n（ＺＯ4 3-）6 ｍＹX
この場合に、ｎ＝１乃至１０、およびｍ＝２（ｘ＝１の時）および／またはｍ＝１（ｘ＝２の時）であり、
ＭおよびＮはアルカリまたはアルカリ土類金属であり、
ＺＯ4 は酸のラジカルであり、但し、Ｚはリン、ヒ素、バナジウム、イオウまたはシリコンであり、さらに
Ｙはハロゲン化物、水酸化物、または炭酸塩である。
【０５４３】
（７６）前記骨−生物学的な要素がリン酸一カルシウム（mono-calcium phosphate）、リン酸二カルシウム（di-calcium phosphate）、リン酸八カルシウム（octa-calcium phosphate）、リン酸アルファ三カルシウム（alpha-tri-calcium phosphate）、リン酸ベータ三酸カルシウム（beta-tri-calcium phosphate）、またはリン酸四カルシウム（tetra-calcium phosphate）、ヒドロキシアパタイト（hydroxyapatite）、フルオロアパタイト（fluorapatite）、硫酸カルシウム（calcium sulfate）、フッ化カルシウム（calcium fluoride）、酸化カルシウム（calcium oxide）、二酸化ケイ素（silicon dioxide）、酸化ナトリウム（sodium oxide）、および五酸化リン（phosphorus pentoxide）、またはこれらの混合物から成る群から選択される少なくとも１種類の材料を含む、実施態様（６２）に記載の方法。
（７７）前記装置の少なくとも一部分が拡張時に実質的に円環体の形状を有することにより、当該円環体の形状の外表面部により定められていて、軸方向の寸法および半径方向の寸法を有する開口したキャビティを形成している、実施態様（５７）に記載の方法。
（７８）前記開口したキャビティの軸方向の寸法が、前記装置が移植されている患者の脊柱の主軸に対して実質的に平行になるように前記装置の少なくとも一部分が配向されている、実施態様（６２）に記載の方法。
（７９）前記負荷支持用の材料が、前記拡張した装置により定められる開口したキャビティの中に送り込まれる、実施態様（７８）に記載の方法。
（８０）前記負荷支持用の材料が骨−生物学的な材料を含む、実施態様（７８）に記載の方法。
【０５４４】
（８１）（ａ）膨張可能な装置をカニューレを通して椎骨間の間隙の中に挿入する工程と、
（ｂ）前記膨張可能な装置を当該装置の拡張時に椎骨の間の自然な角度が少なくとも部分的に回復するように配向する工程と、
（ｃ）前記膨張可能な装置の中に負荷支持用の要素を送り込むことによりその膨張可能な装置を拡張する工程と、を含む、２個の隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復する方法。
（８２）前記膨張可能な装置が少なくとも１個の弓形の膨張可能なバルーンおよび当該少なくとも１個のバルーンに取り付けられている流体伝達手段を含み、この少なくとも１個のバルーンが、２個の隣接している椎骨の間における拡張時にこれら２個の隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復する、実施態様（８０）に記載の方法。
（８３）前記膨張可能なバルーン、前記装置が上方の領域、下方の領域、前方の領域および後方の領域を定めており、前記バルーンを充填すると、前記前方の領域が前記後方の領域とは等しくなく、前記上方および下方の領域がそれぞれ椎骨の終板の縁に対して実質的に対応する足跡を有する、実施態様（８１）に記載の方法。
（８４）前記膨張可能な装置を配向する工程が、その装置の前方の領域を椎骨の前方の面に対向するように配向し、その装置の後方の領域をその椎骨の後方の面に対向するように配向する処理を含む、実施態様（８３）に記載の方法。
（８５）前記膨張可能な装置を膨張させる工程が前記流体伝達手段を通して少なくとも１種類の要素を送り込むことにより、前記装置の中に負荷支持用の要素および骨−生物学的な要素の少なくとも一方を導入する処理を含み、これにより、その装置の下方の領域および上方の領域をそれぞれの終板に係合させて、その装置の前方の領域を当該装置の後方の領域よりも大きくし、これにより、隣接している椎骨の間の自然な角度を少なくとも部分的に回復する処理を含む、実施態様（８３）に記載の方法。
【０５４５】
（８６）前記負荷支持用の材料が硬化可能な材料を含む、実施態様（８１）に記載の方法。
（８７）前記装置の少なくとも一部分が拡張時に実質的に円環体の形状を有することにより、当該円環体の形状の外表面部により定められていて軸方向の寸法および半径方向の寸法を有する開口したキャビティを形成している、実施態様（８２）に記載の方法。
（８８）前記膨張可能な装置を配向する工程が、前記開口したキャビティの軸方向の寸法が前記装置が移植されている患者の脊柱の主軸に対して実質的に平行になるように、前記装置の少なくとも一部分を配向する処理を含む、実施態様（８７）に記載の方法。
（８９）負荷支持用の材料を前記開口したキャビティの中に送り込む工程をさらに含む、実施態様（８１）に記載の方法。
（９０）前記負荷支持用の材料が骨−生物学的な要素を含む、実施態様（８９）に記載の方法。
【０５４６】
（９１）前記負荷支持用の材料が硬化可能な材料を含む、実施態様（８９）に記載の方法。
（９２）前記骨−生物学的な材料がさらにゼラチン、塩、多糖類およびタンパク質から成る群から選択される少なくとも１種類の水溶性の材料を含む、実施態様（９１）に記載の方法。
（９３）前記膨張した装置により定められる開口したキャビティの中に水性の流体を送り込むことにより、前記少なくとも１種類の水溶性の材料を溶解して多孔質な基材を形成する工程をさらに含む、実施態様（９２）に記載の方法。
（９４）（ａ）椎骨の間隙の中に膨張可能な装置を挿入する処理を含み、前記装置の少なくとも一部分が拡張時に実質的に円環体の形状を有することにより、当該円環体の形状の外表面部により定められていて軸方向の寸法および半径方向の寸法を有する開口したキャビティを形成しており、
（ｂ）前記開口したキャビティの軸方向の寸法が前記装置が移植されている患者の脊柱の主軸に対して実質的に平行になるように前記装置の少なくとも一部分を配向する処理と、
（ｃ）負荷支持用の要素を前記膨張可能な装置の中に送り込むことにより当該膨張可能な装置を膨張させる処理と、
（ｄ）前記開口したキャビティの中に骨−生物学的な材料を送り込む処理と、を含み、当該材料が少なくとも１種類の水溶性の材料を含む、
骨−生物学的な材料を配給する方法。
（９５）（ｅ）前記膨張した装置により定められる開口したキャビティの中に水性の流体を送り込むことにより、前記少なくとも１種類の水溶性の材料を溶解して、多孔質な基材を形成する工程と、
（ｆ）前記多孔質な基材の少なくとも９０容量％を充たすために十分な量で当該多孔質な基材の中に付加的な骨−生物学的な要素を配給する工程と、をさらに含む、実施態様（９４）に記載の方法。
【０５４７】
（９６）原位置形成型（in-situ formed）の骨−生物学的な要素を含む椎骨間融合装置であって、
（ａ）内部における骨の成長のために適している開口した多孔質構造を定めている内表面部を有する基材と、
（ｂ）前記開口した多孔質構造の中に存在している骨形成性の要素と、を備えている、装置。
（９７）椎間板の間隙を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置であって、
（ａ）上方の終板を支持するための上面部および下方の終板を支持するための下面部を有する原位置形成型の支柱部と、
（ｂ）原位置形成型の骨−生物学的な多孔質の基材と、を備えている、椎間板間隙装置。
（９８）原位置形成型の支柱部を備えている、椎間板の間隙を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置であって、前記支柱部は、
（ａ）上方の終板を支持するための上面部と、
（ｂ）下方の終板を支持するための下面部と、
（ｃ）前記上面部と下面部との間に配置されている注入可能な負荷支持用の組成物と、を含む、間隙装置。
（９９）内部における骨の成長に適している開口した多孔質構造を定めている内表面部を有する基材を含む椎骨間融合装置であって、前記基材が複数の原位置結合型のビーズにより形成されている、装置。
（１００）支柱部を備える椎骨間融合装置であって、
前記支柱部は、
（ａ）（ｉ）下方の終板を支持するために適合している下方の支持面部と、
（ｉｉ）前方の端部、傾斜した中間部分および後方の端部を有する上面部と、を有する第１の要素と、
（ｂ）（ｉ）上方の終板を支持するために適合している上方の支持面部と、
（ｉｉ）前方の端部、傾斜した中間部分および後方の端部を有する上面部と、を有する第２の要素と、を備え、
前記第１の要素の傾斜した部分が前記第２の要素の傾斜した部分に対して係合している、装置。
【０５４８】
（１０１）椎間板の間隙を通して椎体間の融合を行なうためのキットであって、
（ａ）所与の内径を定めているカニューレと、
（ｂ）椎骨間の負荷を支持することのできる硬化可能な材料と、
（ｃ）流動可能な骨−生物学的な組成物と、
（ｄ）弓形のバルーンと、を含む、間隙キット。
（１０２）椎間板の間隙を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置であって、
（ａ）上方の終板を支持するための上面部および下方の終板を支持するための下面部を有している原位置形成型の支柱部であって、これらの上面部および下面部がその間に高さを定めている、支柱部と、
（ｂ）原位置形成型の骨−生物学的な要素と、を備え、
前記支柱部の高さが前記椎間板の間隙の高さよりも高くない、装置。
（１０３）椎間板の間隙を通して椎体間の融合を行なう方法であって、
（ａ）所与の内径を定めているカニューレを供給する工程と、
（ｂ）前記カニューレを通して前記椎間板の間隙の中に負荷支持用の組成物を移動させることにより原位置形成型の負荷支持用の弓形の支柱部を形成する工程と、
（ｃ）前記カニューレを通して前記椎間板の間隙の中に骨−生物学的な組成物を移動させることにより原位置形成型の骨−生物学的な組成物を形成する工程と、を含む、方法。
（１０４）椎間板の間隙を通して骨の融合を行なうための椎骨間融合装置であって、
弓形の支柱部を含み、
前記支柱部は、
（ａ）上方の終板を支持するための上面部と、
（ｂ）下方の終板を支持するための下面部と、を備えている弓形の支柱部を具備し、
前記支柱部が原位置形成型の負荷支持用の組成物を含む、装置。
【図面の簡単な説明】
【０５４９】
【図１】吸収可能なポリマーおよび骨の増殖の強度対時間のプロット図である。
【図２Ａ】本発明の装置の半円形、円形、左右相称および概ね三日月形、弓形、または円環体の形状の好ましい実施形態の概略図である。
【図２Ｂ】本発明の装置の半円形、円形、左右相称および概ね三日月形、弓形、または円環体の形状の好ましい実施形態の概略図である。
【図２Ｃ】本発明の装置の半円形、円形、左右相称および概ね三日月形、弓形、または円環体の形状の好ましい実施形態の概略図である。
【図２Ｄ】本発明の装置の半円形、円形、左右相称および概ね三日月形、弓形、または円環体の形状の好ましい実施形態の概略図である。
【図２Ｅ】本発明の装置の半円形、円形、左右相称および概ね三日月形、弓形、または円環体の形状の好ましい実施形態の概略図である。
【図２Ｆ】本発明の装置の好ましい実施形態の斜視図および上面図を示している。
【図２Ｇ】本発明の装置の好ましい実施形態の斜視図および上面図を示している。
【図３】ＡおよびＢは、椎間板の間隔の中にカニューレを導入する好ましい方法の斜視図および上面図を示している。
【図４】ＡおよびＢは、カニューレを通して椎間板の間隔の中に膨張可能な装置を配備する好ましい方法の斜視図および上面図を示している。
【図５】ＡおよびＢは、この装置が概ね円環体のバルーンを備えており、骨−生物学的な要素がその概ね円環体のバルーンの外表面部により定められている開口状のキャビティの中に注入されている、本発明の実施形態の斜視図および上面図を示している。
【図６】ＡおよびＢは、２個以上のバルーンを有している本発明の実施形態の斜視図および上面図を示している。
【図７】ＡおよびＢは、２個以上のバルーンを有している本発明の別の実施形態の斜視図および上面図を示している。
【図８】ＡおよびＢは、補強した壁部を伴う弓形の膨張可能なバルーンを含む本発明の実施形態を示している。
【図９】Ａ乃至Ｄは、膨張可能な装置および椎間板の間隔の中に本発明の膨張可能な装置を挿入する方法の実施形態を示しており、この場合に、一対の半円形の柔軟な部材が前記装置を案内するために用いられている。
【図１０】ＡおよびＢは、前記装置を案内するために使用できる一対の半円形の柔軟な上壁部および下壁部の要素が膨張可能なバルーンにより連結されている、本発明の膨張可能な装置の実施形態の平面図および側面図を示している。
【図１１】ＡおよびＢは、前記装置が、椎間板の間隔の中にその膨張可能な装置を案内するための、４つの半円形の柔軟な要素を含む、本発明の実施形態を示している。
【図１２】ＡおよびＢは、案内部材を含む本発明の装置の別の実施形態を示している。
【図１３】Ａ乃至Ｄは、本発明の方法の好ましい実施形態を示している。ＡおよびＢは、カニューレを椎間板の間隔の中に挿入した後に、概ね円環体の形状の膨張可能なバルーンを前記カニューレを通して椎間板の間隔の中に挿入している状態を示している。このバルーンは当該バルーンの中に負荷支持用の要素を送り込むことにより膨張する。Ｃは前記バルーンの外表面部により定められている開口したキャビティの中に水溶性の要素を含む骨−生物学的な要素を注入している状態を示しており、Ｄは前記水溶性の要素を溶解する状態を示している。
【図１４Ａ】ランプを用いている本発明の装置の別の実施形態の上面図および側面図を示している。
【図１４Ｂ】ランプを用いている本発明の装置の別の実施形態の上面図および側面図を示している。
【図１４Ｃ】図１４Ａおよび図１４Ｂの装置の断面図である。
【図１４Ｄ】図１４Ａ乃至図１４Ｃの装置の斜視図である。
【図１５】図１４Ａ乃至図１４Ｄの装置の配備の方法の一例の実施形態を示している。
【図１６】図１４Ａ乃至図１４Ｄの装置の配備の方法の別の実施形態を示している。
【図１７】ＡおよびＢは、つぶれた形態および拡張した形態にある本発明の装置の特に好ましい実施形態を示している。
【図１】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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