(57)【要約】本発明は、多孔質かつ多結晶性のケイ素を含む整形用インプラント材料及びデバイスに関する。当該材料及びデバイスは、股関節骨折、股関節及び膝関節の関節症、脊椎骨折、脊髄固定、長骨骨折、軟組織修復及び骨粗鬆症の１つ以上の治療に使用されるだろう。【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質及び／又は多結晶質ケイ素を含む整形用インプラント材料。
【請求項２】
前記整形用インプラント材料が、股関節骨折、股関節及び膝関節の関節症、脊椎骨折、脊髄固定、長骨骨折、軟組織修復及び骨粗鬆症の１つ以上の状態の治療における使用に適するような構造及び組成を有している、請求項１記載の整形用インプラント材料。
【請求項３】
前記多孔質及び／又は多結晶質ケイ素が再吸収性の多孔質及び／又は多結晶質ケイ素である、請求項１記載の整形用インプラント材料。
【請求項４】
前記整形用インプラント材料が、３０〜１ＧＰａの弾性率を有するような構造及び組成を有している、請求項１記載の整形用インプラント材料。
【請求項５】
骨セメント及び／又はポリマーを更に含む、請求項１記載の整形用インプラント材料。
【請求項６】
形態形成タンパク質、抗菌剤、フルオライド、ビタミンＤ代謝物、カルシトニン、ラロキシフェン、エストロゲン、ホルモンの１種以上を含む、請求項１記載の整形用インプラント材料。
【請求項７】
Ｓｉ−Ｃ及び／又はＳｉ−Ｏ−Ｃ結合を有する誘導体化多孔質ケイ素を含む整形用インプラント材料。
【請求項８】
少なくとも一部分が多孔質及び／又は多結晶質ケイ素を含む整形用インプラント材料から形成される整形用インプラントデバイス。
【請求項９】
ピン、釘、ネジ、プレート、ステープル、鋲、アンカー及び固定ブロックの一種以上から選ばれるフィキシターを含む、請求項８記載の整形用インプラントデバイス。
【請求項１０】
前記デバイスが、股関節骨折、脊椎骨折、脊髄損傷、頭蓋顔面の損傷及び長骨骨折の１つ以上の治療における使用に適するような構造及び組成を有している、請求項８記載の整形用インプラントデバイス。
【請求項１１】
前記多孔質及び／又は多結晶質ケイ素が、前記整形用デバイス表面の少なくとも一部分を形成するように配置されている、請求項８記載の整形用インプラントデバイス。
【請求項１２】
更に動物及び／又はヒトの骨を含む、請求項８記載の整形用インプラントデバイス。
【請求項１３】
ミクロ機械加工されたコンポーネントを含む、請求項８記載の整形用インプラントデバイス。
【請求項１４】
整形用インプラント材料の製造方法であって、
ケイ素又はケイ素含有化合物のボディを取得する工程、及び
該ケイ素又はケイ素含有化合物を、ヒト又は動物の骨の治療及び／又は修復及び／又は置換に適する多孔質及び／又は多結晶質ケイ素へ形成する工程
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
整形用インプラントデバイスの製造方法であって、
多孔質及び／又は多結晶質ケイ素のボディを取得する工程、及び
該多孔質及び／又は多結晶質ケイ素から、ヒト又は動物の骨の治療及び／又は修復及び／又は置換に適する該デバイスの少なくとも一部分を形成する工程
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は新規な整形用インプラント材料、前記材料を含む整形用インプラントデバイス並びに前記材料及びデバイスの製造方法に関する。
整形用インプラント材料は、ヒト及び動物の骨の固定、融合、再構築、治療及び置換に関連する適用範囲に使用されている。この方法により治療される状態には外傷及び感染症等により引き起こされる骨折、骨変性及び骨空洞が含まれる。
最も一般的に使用されるインプラント材料はおそらくチタン及びステンレス鋼である。例えばこれらの材料を骨折治療に使用するとき、骨折した骨は、金属から形成したネジ及び／又はプレートにより前記材料と一緒に保持される。骨固定に使用する別の材料は自己強化ポリ（グリコール酸）（ＳＲ−ＰＧＡ）である。ＳＲ−ＰＧＡから形成したネジは海綿骨骨折の治療に使用される。ＳＲ−ＰＧＡの利点は再吸収性であることである。
股関節及び膝の関節症の治療に使用する置換関節等の置換骨は、置換骨において骨セメントとして使用される整形用インプラント材料、例えばポリメチルメタクリレートを含んでいる。外傷及び腫瘍の類により引き起こされる骨空洞は典型的には自己移植により治療される。しかしながら、自己移植片の収集は患者にかなりの不快感を生じさせる。この理由により、骨移植片代替物として作用することができる整形用インプラント材料を見出すための研究が行われている。コラーゲン、ヒドロキシルアパタイト及びリン酸三カルシウム等の材料は骨空洞の治療に使用されてきた。
用語「整形用インプラント材料」は、用語「生理活性材料」と混同されるべきではない。例えば英国特許ＧＢ２３１７８８５号は生理活性がありかつ骨に結合することができる特定タイプの多孔質ケイ素及び多結晶性ケイ素を開示している。整形用材料は、より厳格な基準を有意に満たさなければならない点で生理活性材料とは区別される。生理活性であるための材料は単純にヒト又は動物の組織へ結合するものでなければならない。整形用インプラントに適切である材料は、骨の治療、修復又は置換における使用に関連する一連の性質を有していなければならない。
【０００２】
整形用インプラントを骨に結合するインプラントの製造に使用する場合、当該材料と骨との間の良好な一体化はインプラントの弛緩を防ぐだろう。前記の弛緩は、感染症又は患者の身体中のインプラントへの応答により引き起こされることができる。したがって、多数の用途に対して、インプラント材料が感染又は副作用のリスクを最小化させることは有利である。弛緩のリスクは、骨の結合又は成長を促進すること及びインプラントを軟部組織に対して支持することにより減少させることができる。
整形用インプラント材料は、例えば負荷耐性骨（ｌｏａｄ ｂｅａｒｉｎｇ ｂｏｎｅ）の治療においては強くなければならず、更に患者自身の骨が成長して成熟することを許容する構造を有していなければならない。後者のファクターは、成長を続けている骨を有する若い患者の治療では特に重要である。インプラント材料の機械的性質は、当該材料が結合する骨の性質の維持においても重要である。当該材料の弾性率が骨の弾性率と異なる場合、骨が経験する負荷は減少するだろう。この現象は応力遮蔽として知られるが、望ましくない。なぜなら、生きている骨は健康を維持するために特定量の張力負荷の下に存在しなければならないからである。
骨の修復に使用する整形用インプラント材料は、修復期間中のみ必要とされるだろう。修復期間後に患者の身体により吸収される再吸収性材料の使用はこの要件に適合するためにいくらかの助けとなるだろう。インプラントが吸収されることにより、高価かつ時間のかかるインプラント除去手術を回避することができるだろう。例えば抗菌剤又は骨成長因子等の有益物質を再吸収性材料中に組み込んで、当該材料が腐蝕するときに放出させてもよい。これらの有利な性質にもかかわらず、先行技術の再吸収性材料の使用に関して多数の問題が見出された。例えば、前記の材料を含むインプラントは、十分な治癒が起こる前に分解してしまい失敗するか、又は分解の最終段階での小さい破片粒子が患部で痛みを引き起こすだろう。更に再吸収性材料は、負荷耐性用途における使用に対して機械的強度を欠くことが多い。
【０００３】
整形用インプラント材料の性質は、当該材料が使用される用途に依存するだろう。重要な更なる２つの性質は、Ｘ線吸収性及び骨との適合性である。整形用インプラント材料は骨の健康を損なうものであってはならない。例えば、ある骨セメントは、機械的強度の損失を伴う骨の死を引き起こすことが見出されている。骨の成長及び／又は修復は、標準的医用画像技術、例えばＸ線撮影等により典型的にモニターされるだろう。先行技術の整形用インプラント材料、特に金属は前記の画像技術に干渉することが見出されている。更に再吸収性ポリマーは周辺組織と同等の密度及び組成を有し、これが両者を識別することを困難にしている。
それゆえ、ある材料が整形用インプラントに対する要件を満たすか否かに影響する因子は複雑である。しかしながら、これらの要件を十分に満たす整形用インプラント材料及び整形用インプラントデバイスを提供することが本発明の目的である。本発明の更なる目的は、前記の材料及びデバイスの製造方法を提供することである。
第一の側面にしたがうと、本発明は多孔質及び／又は多結晶質ケイ素を含む整形用インプラント材料を提供する。
整形用インプラント材料とは、動物又はヒトの骨の治療及び／又は修復及び／又は置換に使用する材料のことである。損傷、病気又は遺伝的欠陥の結果として、骨は治療及び／又は修復及び／又は置換を要求するだろう。本明細書において用語「置換」とは、患者の身体に存在しなかった骨又はその一部の成長を含むことを意図する。本発明の整形用インプラント材料は動物又はヒトの体内での使用に適合しているだろう。更に動物又はヒトの体外での使用にも適しているだろう。例えば、骨修復は患者の体外で行われ、修復された骨は手術により患者の体内で置換されるだろう。整形用インプラント材料を骨又はその部分を一緒に固定するために使用してもよい。整形用インプラント材料はスカフォールド（ｓｃａｆｆｏｌｄ）の一部を形成して骨と骨との間の隙間をこえて骨が成長すること及び損傷した骨の再成長を促進するだろう。整形用インプラント材料をシールドとして使用して、骨又は骨の一部の間の空間における軟組織の内部成長（ｉｎｇｒｏｗｔｈ）を防止してもよい。
【０００４】
多孔質及び／又は多結晶質ケイ素の使用は石灰化、それゆえ骨の結合を促進する。多孔質及び／又は多結晶質ケイ素の半導体特性は、治療、修復又は置換工程を電気的に制御する方法を可能にする。
好ましくは、整形用インプラント材料は、以下の状態：股関節骨折、股関節及び膝関節の関節症、脊椎骨折、脊髄固定、長骨骨折、軟組織修復及び骨粗鬆症の１つ以上の治療における使用に適するような構造及び組成を有している。
好ましくは多孔質及び／又は多結晶質ケイ素は再吸収性の多孔質及び／又は多結晶質ケイ素である。
再吸収性の多孔質及び／又は多結晶質ケイ素の使用は、整形用インプラントを除去するための手術の必要性を回避することができるので有利である。多孔質及び／又は多結晶質ケイ素は、骨を置換する間に体内で腐蝕する。更に多孔質及び／又は多結晶質ケイ素は、整形用インプラント材料として使用されていた従来技術の再吸収性ポリマーよりも高い機械的強度を有しており、それゆえ負荷耐性用途により適している。多孔質ケイ素の腐蝕性は、当該材料の孔径を制御することにより特定のインプラントに必要な腐食性へと調節されるだろう。
再吸収性ケイ素の使用は、多孔質及び／又は多結晶質ケイ素の腐蝕がケイ酸（骨の成長を刺激することが示されている化学物質）の形成を起こすので有利である。
整形用インプラント材料は、当該材料が１６０〜０．１ＧＰａの弾性率を有するような構造及び組成を有しているだろう。本発明の整形用インプラント材料は、当該材料が３０〜１ＧＰａの弾性率を有するような構造及び組成を有しているだろう。
動物及びヒトの骨は様々な弾性率を有している。例えば、ヒトの皮質骨の弾性率は典型的には１５〜３０ＧＰａであり、ヒトの海綿骨の弾性率は０．０１〜２ＧＰａである。ｐ＋ウエハから製造され、６０％の空隙率を有するメソ細孔質（ｍｅｓｏｐｏｒｏｕｓ）ケイ素は、皮質骨と同等の２０ＧＰａの弾性率を有する。ｐ＋ウエハから製造され、９０％をこえる空隙率を有するメソ細孔質ケイ素は、海綿骨と同等の１ＧＰａの弾性率を有する。整形用インプラント材料の製造における多孔質ケイ素使用の利点は、当該材料の微細構造及び空隙率を変化させることにより弾性率をを制御できることである。実際、多孔質ケイ素のヤング率は（その構造及び組成に依存して）２ＧＰａ未満から５０ＧＰａ超まで変化するだろう。
有利には、整形用インプラント材料は骨セメント及び／又はポリマーを更に含んでいる。
【０００５】
好ましくは、整形用材料は、形態形成タンパク質、抗菌剤、フルオライド、ビタミンＤ代謝物、カルシトニン、ラロキシフェン、エストロゲン、ホルモンの１種以上を含んでいる。
有利には、整形用材料は誘導体化多孔質ケイ素を含んでいる。より有利には、誘導体化多孔質ケイ素はＳｉ−Ｃ及び／又はＳｉ−Ｏ−Ｃ結合を含んでいる。
再吸収性整形用インプラントに関連する誘導体化の使用には特別の価値がある。なぜなら、誘導体化により多孔質ケイ素の腐蝕性をインプラントに必要な性質へと調整することが許容されるからである。
第二の側面にしたがうと、本発明は、整形用インプラントデバイスであって、少なくともその一部分が多孔質及び／又は多結晶質ケイ素を含む整形用インプラント材料から形成されている整形用インプラントデバイスを提供する。
整形用インプラントデバイスとは、動物又はヒト患者における骨の治療及び／又は置換及び／又は修復に使用するデバイスである。
整形用インプラントデバイスはピン、釘、ネジ、プレート、ステープル、鋲、アンカー（ａｎｃｈｏｒ）及び固定ブロック（ｆｉｘａｔｉｏｎ ｂｌｏｃｋ）の一種以上から選ばれるフィキシター（ｆｉｘｉｔｏｒ）を含んでいてもよい。
好ましくは、整形用インプラントデバイスは、当該デバイスがヒトの皮質骨骨折の固定化に適するような構造及び組成を有している。より好ましくは、整形用インプラントデバイスは、当該デバイスが以下の状態：股関節骨折、脊椎骨折、脊髄損傷、頭蓋顔面の損傷及び長骨骨折の１つ以上の治療における使用に適するような構造及び組成を有している。
整形用インプラントデバイスは、多孔質及び／又は多結晶質ケイ素の少なくとも一部へ電気的にバイアスをかける（ｂｉａｓｉｎｇ）バイアス手段を含んでいてもよい。バイアス手段は整形用インプラントデバイスを通る電流フローを生じさせる手段を含んでいてもよい。バイアス手段は電池を含んでいてもよい。
【０００６】
フィキシターは、当該フィキシターが軟組織の骨への固定に適するような構造及び組成を有している。
代わりにフィキシターは、当該フィキシターが人工補装具としての使用に適するような構造及び組成を有していてもよい。
多孔質及び／又は多結晶質材料は、整形用デバイスの表面の少なくとも一部が多孔質及び／又は多結晶質ケイ素から形成されるように配置されるだろう。
整形用デバイスは動物及び／又はヒトの骨を更に含んでいてもよい。整形用デバイスは自家移植された動物又はヒトの骨を含んでいてもよい。
整形用デバイスは、当該デバイスが骨の治療及び／又は修復及び／又は置換の間に隣接する軟組織が介入（ｉｎｔｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ）することを実質的に防ぐような構成及び組成を有しているだろう。整形用デバイスは骨の修復又は置換を促進するスカフォールドを含んでいてもよい。スカフォールドはコラーゲンを含んでいるだろう。
有利には、整形用デバイスは、ミクロ機械加工されたコンポーネントを含んでいる。前記ミクロ機械加工されたコンポーネントは、整形用デバイスと周辺組織及び細胞との間の相互作用が、当該ミクロ機械加工されたコンポーネントを含まないデバイスの使用に対して増強されるような構造及び組成を有している。
第三の側面にしたがうと、本発明は、整形用インプラント材料の製造方法であって、
ケイ素又はケイ素含有化合物のボディ（ｂｏｄｙ）を取得（ｔａｋｅ）する工程、及び
該ケイ素又はケイ素含有化合物を、ヒト又は動物の骨の治療及び／又は修復及び／又は置換に適切な多孔質及び／又は多結晶質ケイ素へと形成する工程
を含むことを特徴とする方法を提供する。
第四の側面にしたがうと、本発明は、整形用インプラントデバイスの製造方法であって、
多数の多孔質及び／又は多結晶質ケイ素のボディを取得する工程、及び、
該多孔質及び／又は多結晶質ケイ素から、ヒト又は動物の骨の治療及び／又は修復及び／又は置換に適切な該デバイスの少なくとも一部分を形成する工程
を含むことを特徴とする方法を提供する。
【０００７】
本明細書において、用語「生理活性物質」とは、動物又はヒトの身体と接触したときに該物質と動物又はヒトの生組織との間の結合を誘発することができる物質である。
本明細書において、用語「生理不活性物質」とは、動物又はヒトの体と接触したときに該物質と動物又はヒトの生組織との間の結合を実質的に誘発することができない物質である。
第五の側面にしたがうと、本発明は、骨の治療及び／又は置換及び／又は修復及び／又は固定及び／又は再構築用薬剤の製造のためのケイ素の使用を提供する。
好ましくは、ケイ素は、生理活性ケイ素、再吸収性ケイ素、生体適合性ケイ素、多孔質ケイ素、多結晶質ケイ素、非晶質ケイ素及びバルク結晶質（ｂｕｌｋ ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ）ケイ素の一種以上から選ばれる。
多孔質ケイ素は誘導体化多孔質ケイ素であってもよい。誘導体化多孔質ケイ素はＳｉ−Ｃ又はＳｉ−Ｏ−Ｃ共有結合性連結を含んでいてもよい。誘導体化多孔質ケイ素は炭素鎖を含んでいてもよい。
第六の側面にしたがうと、本発明は、骨を治療及び／又は修復及び／又は置換及び／又は固定及び／又は再構築する方法であって、
（ａ）骨の治療及び／又は置換及び／又は修復及び／又は再構築及び／又は固定を必要とする動物又は人の身体領域へケイ素を移植する工程、及び、
（ｂ）該ケイ素の表面の少なくとも一部分へ骨を成長させる工程
を含むことを特徴とする方法を提供する。
ケイ素は、生理活性ケイ素、再吸収性ケイ素、生体適合性ケイ素、多孔質ケイ素、多結晶質ケイ素、非晶質ケイ素及びバルク結晶質ケイ素の一種以上から選ばれるだろう。
多孔質ケイ素は誘導体化多孔質ケイ素であってもよい。誘導体化多孔質ケイ素はＳｉ−Ｃ又はＳｉ−Ｏ−Ｃ共有結合性連結を含んでいてもよい。誘導体化多孔質ケイ素は炭素鎖を含んでいてもよい。
工程（ｂ）を工程（ａ）の前に行ってもよい。
【０００８】
第七の側面にしたがうと、本発明は、骨を治療及び／又は修復及び／又は置換及び／又は固定及び／又は再構築する方法であって、
（ａ）骨の治療及び／又は置換及び／又は修復及び／又は再構築及び／又は固定を補助するために、動物又は人の身体領域へケイ素を移植する工程、及び、
（ｂ）該ケイ素を再吸収させる工程
を含むことを特徴とする方法を提供する。
ケイ素は、生理活性ケイ素、再吸収性ケイ素、生体適合性ケイ素、多孔質ケイ素、多結晶質ケイ素、非晶質ケイ素、バルク結晶質ケイ素及び多孔質かつ非晶質であるケイ素の一種以上から選ばれるだろう。
多孔質ケイ素は誘導体化多孔質ケイ素であってもよい。誘導体化多孔質ケイ素はＳｉ−Ｃ又はＳｉ−Ｏ−Ｃ共有結合性連結を含んでいてもよい。誘導体化多孔質ケイ素は炭素鎖を含んでいてもよい。
工程（ｂ）を工程（ａ）の前に行ってもよい。
第八の側面にしたがうと、本発明は、ケイ素チャネル（ｃｈａｎｎｅｌ）及び／又は空洞（ｃａｖｉｔｙ）構造体であって、少なくとも１つのケイ素チャネル及び／又は空洞を含み、該ケイ素チャネル及び／又は空洞又は少なくともその一つが少なくとも部分的にケイ素から形成され、該ケイ素が、該チャネル及び／又は空洞又は少なくともその一つの内部表面の少なくとも一部分が生理活性であるような構造及び組成を有していることを特徴とする構造体を提供する。
ケイ素の生理活性形態が発見されているけれども、これらの先行技術のケイ素構造体は、その外部表面で生理活性を示すことのみが見出されていた。例えば、疑似体液（ＳＢＦ）中に浸漬した多孔質ケイ素ウエハについて実験を行った。多孔質ケイ素が生理活性であることを示すヒドロキシアパタイトの堆積が外部表面で起こった。一方、孔の内部表面では堆積が起こらなかったことが見出された。多孔質ケイ素の孔の内部に堆積物が存在しないことはＡｄｖ． Ｍａｔｅｒ． ８（１０） ｐ．８４７−８４９ （１９９６）に記載されている。
チャネル及び／又は空洞又は少なくともその一つの少なくとも一部を定義するケイ素表面はそれ自体が生理活性であってもよい。チャネル及び／又は空洞又は少なくともその一つの少なくとも一部を定義するケイ素表面は、チャネル及び／又は空洞又は少なくともその一つを部分的に定義する全ての物質において生理活性を誘導するものであってもよい。
【０００９】
好ましくは、チャネル及び／又は空洞又は少なくともその一つは１００μｍ〜３０ｍｍの最大断面寸法（ｌａｒｇｅｓｔ ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）を有している。より好ましくは、チャネル及び／又は空洞又は少なくともその一つは１００μｍ〜１０００μｍの最大断面寸法を有している。更に好ましくは、チャネル及び／又は空洞又は少なくともその一つは１００μｍ〜２５０μｍの最大断面寸法を有している。
チャネル及び／又は空洞又は少なくともその一つは１００００μｍ２〜９００ｍｍ２の平均断面積を有しているだろう。チャネル及び／又は空洞又は少なくともその一つは１００００μｍ２〜１０６μｍ２の平均断面積を有しているだろう。チャネル及び／又は空洞又は少なくともその一つは１００００μｍ２〜６２５００μｍ２の平均断面積を有しているだろう。
有利には、チャネル及び／又は空洞の長さは２００μｍよりも長いだろう。より有利には、チャネル及び／又は空洞の長さは１ｍｍよりも長いだろう。
多孔質ケイ素内に形成した孔、換言すればステインエッチング（ｓｔａｉｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）及び／又は陽極酸化（ａｎｏｄｉｓａｔｉｏｎ）により得られるケイ素は、１．５ｎｍから１５μｍの寸法を有する。
チャネル及び／又は空洞又は少なくともその１つの少なくとも一部分を定義するケイ素表面は、生理活性ケイ素、再吸収性ケイ素、生体適合性ケイ素、多孔質ケイ素、多結晶質ケイ素、非晶質ケイ素及びバルク結晶質ケイ素の１種以上から形成されるだろう。
ヒト又は動物の骨の治療等の用途に対して、骨の構造体への成長が望ましく、例えばチャネル及び／又は空洞であって、そこへ骨が成長することができるものを使用するだろう。各チャネル及び／又は空洞の内部表面が生理活性である場合、構造体への骨の成長が促進されるだろう。例えば、骨は、構造体の一方の面から、周辺の軟組織による内部成長（ｉｎｇｒｏｗｔｈ）からチャネル内空間を保護するチャネルを通して他方の面へと成長するだろう。更なる例では、チャネルは、構造体表面のスリット形状であって、そこへ骨が成長して骨の構造体への結合を補助するような形状で存在していてもよい。ケイ素構造体の内部又は表面に形成したチャネルは、骨の当該構造体への成長及び／又は骨の当該構造体への結合を促進するために相互接続されていてもよい。
【００１０】
好ましくは、ケイ素構造体は、当該構造体が骨の内部成長用スカフォールドとしての使用に適切であるような形状及び組成を有している。
ケイ素構造体は、ピン、釘、ネジ、プレート、ステープル、鋲、アンカー及び固定ブロックの一種以上としての使用に適切であるような形状及び組成を有していてもよい。
好ましくは、ケイ素チャネル及び／又は空洞構造体は、当該ケイ素チャネル及び／又は空洞にバイアスを適用するバイアス手段を更に含む骨成長デバイスの一部分を形成する。より好ましくは、骨成長デバイスは、構造体の少なくとも一部分を形成するケイ素の少なくとも一部分へバイアスを適用する手段を含む。
有利には、ケイ素チャネル及び／又は空洞構造体は、１以上のチャネル及び／又は空洞により当該構造体の外部表面上に形成した外部孔（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｏｐｅｎｉｎｇ）を少なくとも１つ含んでいる。より有利には、生理活性な内部表面の少なくとも一部分は外部孔又はその一つから少なくとも１０μｍの深さに位置している。更に有利には、生理活性な内部表面の少なくとも一部分は外部孔又はその一つから少なくとも１００μｍの深さに位置している。
第九の側面にしたがうと、本発明は、動物又はヒトの骨の治療及び／又は修復及び／又は置換及び／又は再構築及び／又は固定するための薬剤を製造するためのケイ素チャネル及び／又は空洞構造体の使用であって、前記チャネル及び／又は空洞構造体が少なくとも１つのケイ素チャネル及び／又は空洞を含み、前記ケイ素チャネル及び／又は空洞又は少なくともその１つが少なくとも部分的にケイ素から形成され、前記ケイ素が、前記チャネル及び／又は空洞又は少なくともその一つの内部表面の少なくとも一部分が生理活性であるような構造及び組成を有していることを特徴とする使用を提供する。
【００１１】
第十の側面にしたがうと、本発明は、骨を治療及び／又は修復及び／又は置換及び／又は固定及び／又は再構築する方法であって、
（ａ）動物又はヒトにおける骨の治療及び／又は置換及び／又は修復及び／又は再構築及び／又は固定を必要とする領域へ、ケイ素チャネル及び／又は空洞構造体を移植する工程であって、前記チャネル及び／又は空洞構造体が少なくとも１つのケイ素チャネル及び／又は空洞を含み、前記ケイ素チャネル及び／又は空洞又は少なくともその１つが少なくとも部分的にケイ素から形成される工程、及び、
（ｂ）前記ケイ素チャネル及び／又は空洞又は少なくともその一つの少なくとも一部分へ骨を成長させる工程
を含み、
前記チャネル及び／又は空洞又は少なくともその一つを少なくとも部分的に形成するケイ素が、前記チャネル及び／又は空洞又は少なくともその一つの内部表面の少なくとも一部分が生理活性であるような構造及び組成を有し、これにより前記チャネル及び／又は空洞又はその一つへの骨の成長を促進することを特徴とする方法を提供する。
工程（ｂ）は工程（ａ）に先行してもよい。
第十一の側面にしたがうと、本発明は、ケイ素及びキャリア材料を含むケイ素複合材料であって、前記キャリア材料及びケイ素が、ケイ素の少なくとも一部分がキャリア材料の少なくとも一部分と接触するように配置されており、前記ケイ素及びキャリア材料が、前記ケイ素の少なくとも一部分が前記キャリア材料の少なくとも一部分において生理活性を誘導するような構造及び組成を有していることを特徴とする複合材料を提供する。
好ましくは、ケイ素は、生理活性ケイ素、再吸収性ケイ素、生体適合性ケイ素、多孔質ケイ素、多結晶質ケイ素、非晶質ケイ素及びバルク結晶質の一種以上から選ばれる。
キャリア材料は、当該キャリア材料が再吸収性であるような構造及び組成を有していてもよい。
【００１２】
前記の多数の材料は生理不活性である。換言すれば、前記の材料は骨の成長を促進するものではなく、そのため整形用インプラント材料としての使用については比較的適していない。しかしながら、前記の材料は、例えば機械的性質及び再吸収性等の性質を有し、もし生理活性の欠如がなかったならば、骨の治療及び／又は置換及び／又は修復及び／又は再構築及び／又は固定にとって価値があるものであろう。それゆえ、ケイ素が前記の生理不活性材料において生理活性を誘導する能力は整形用途に対して有利であろう。
キャリア材料は有機化合物を含んでいてもよい。キャリア材料はポリマーを含んでいてもよい。キャリア材料はプラスチック材料を含んでいてもよい。キャリア材料は生理不活性である材料を含んでいていてもよい。キャリア材料は、生理不活性であるバルク結晶質ケイ素以外の材料を含んでいてもよい。
ケイ素複合材料は、整形用インプラント材料の少なくとも一部分を形成するだろう。ケイ素複合材料は骨セメントの少なくとも一部分を形成するだろう。
粒子又はその少なくとも一つは１００ｎｍ〜１ｍｍの最大寸法を有する。
好ましくは、粒子又はその少なくとも一つは１ｍｍ未満の最大寸法を有する。より好ましくは、粒子又はその少なくとも一つは１００μｍ未満の最大寸法を有する。
第十二の側面にしたがうと、本発明は、ケイ素及びキャリア材料を含むケイ素複合材料であって、前記キャリア材料及びケイ素が、前記ケイ素の少なくとも一部分が前記キャリア材料の少なくとも一部分と接触するように配置されており、前記ケイ素及びキャリア材料が、前記ケイ素の少なくとも一部分が前記キャリア材料の少なくとも一部分において生理活性を誘導するような構造及び組成を有していることを特徴とする複合材料を提供する。
第十二の側面にしたがうと、本発明は、生理活性を有し、多孔質かつ非晶質であるケイ素を提供する。
非晶質ケイ素は標準技術により多孔質化されるだろう。例えば、非晶質ケイ素は、水性又はエタン酸性（ｅｔｈａｎｏｌｉｃ）ＨＦ中での陽極酸化又はステインエッチングにより多孔質化されるだろう。
好ましくは、生理活性を有し、多孔質かつ非晶質であるケイ素は１〜９０％の空隙率を有している。より好ましくは、生理活性を有し、多孔質かつ非晶質であるケイ素は１０〜７０％の空隙率を有している。
【００１３】
生理活性を有し、多孔質かつ非晶質であるケイ素を含むケイ素構造体。
有利には、ケイ素構造体は、生理活性を有し、多孔質かつ非晶質であるケイ素並びにチタン及びステンレス鋼の１種以上を含んでいる。
好ましくは、多孔質かつ非晶質であるケイ素は、整形用インプラント材料の少なくとも一部分を形成する。
有利には、多孔質かつ非晶質であるケイ素は、整形用インプラントデバイスの一部分を形成する。
整形用インプラントデバイスは、多孔質かつ非晶質であるケイ素及び金属を含んでいてもよい。整形用インプラントデバイスは多孔質かつ非晶質であるケイ素及び生理不活性材料を含んでいてもよい。多孔質かつ非晶質であるケイ素は生理活性であってもよい。多孔質かつ非晶質であるケイ素は、整形用インプラントの表面の少なくとも一部分を形成していてもよい。
従来技術の整形用インプラントは、チタン又はステンレス鋼等の生理不活性材料を含んでいるだろう。多孔質かつ非晶質であるケイ素を含む整形用インプラントの使用は、骨の治療又は再構築にとって価値があるだろう。なぜなら、当該インプラントは非晶質ケイ素によって金属及びその他の材料を比較的単純に被覆するからである。インプラント表面に形成した非晶質ケイ素の多孔質化はインプラントへ生理活性を与え、骨又はその他の生組織への結合を許容するだろう。
第十三の側面にしたがうと、本発明は、生体材料として使用するための多孔質かつ非晶質であるケイ素を提供する。
本明細書において、生体材料とは、生きているヒト又は動物の身体中又はその表面上での使用に適した生きていない（ｎｏｎ−ｌｉｖｉｎｇ）材料として定義される。生体材料は当該生体材料が導入される生物環境と相互作用することが意図される。生体材料は、ヒト又は動物の身体の生組織との相互作用に依存して、生理不活性、生理活性又は再吸収性であることができる。
第十四の側面にしたがうと、本発明は、骨の治療及び／又は置換及び／又は修復及び／又は置換及び／又は固定用薬剤の製造のための多孔質かつ非晶質であるケイ素の使用を提供する。
【００１４】
第十五の側面にしたがうと、本発明は、骨を治療及び／又は修復及び／又は置換及び／又は固定及び／又は再構築する方法であって、
（ａ）多孔質かつ非晶質であるケイ素を、動物又はヒトの身体における骨の治療及び／又は置換及び／又は修復及び／又は置換及び／又は固定を必要とする領域へ移植する工程、及び、
（ｂ）前記多孔質かつ非晶質であるケイ素又はその一部分を骨へ固定する工程を含むことを特徴とする方法を提供する。
第十六の側面にしたがうと、本発明は、生体適合性、多孔質かつ非晶質であるケイ素を提供する。
本明細書において、「生体適合性材料」とは、特定用途に対して生物学的に許容される材料である。
第十七の側面にしたがうと、本発明は、骨の治療及び／又は修復及び／又は置換及び／又は再構築及び／又は固定の進行をＸ線撮影により決定するための薬剤の製造におけるケイ素の使用を提供する。
好ましくは、ケイ素は、生理活性ケイ素、再吸収性ケイ素、生体適合性ケイ素、多孔質ケイ素、多結晶質ケイ素、非晶質ケイ素及びバルク結晶質ケイ素の一種以上から選ばれる。
第十八の側面にしたがうと、本発明は、骨の治療及び／又は修復及び／又は置換及び／又は固定及び／又は再構築をモニターする方法であって、
（ａ）ケイ素を、動物又はヒトの身体の骨の治療及び／又は置換及び／又は修復及び／又は置換及び／又は固定を必要とする領域へ移植する工程、及び、
（ｂ）前記動物又はヒトの領域についてＸ線撮影分析を行う工程
を含むことを特徴とする方法を提供する。
好ましくは、ケイ素は、生理活性ケイ素、再吸収性ケイ素、生体適合性ケイ素、多孔質ケイ素、多結晶質ケイ素、非晶質ケイ素及びバルク結晶質ケイ素の一種以上から選ばれる。
ケイ素、特に再吸収性ケイ素の不透明度は、骨の修復のモニターにおいて価値があるだろう。ケイ素は再吸収されて、骨により置き換わるので、Ｘ線イメージは進行的により淡くなる。
第十九の側面にしたがうと、本発明は、再吸収性、多孔質かつ非晶質であるケイ素を提供する。
第二十の側面にしたがうと、本発明は、骨の治療及び／又は修復及び／又は置換及び／又は固定及び／又は再構築のための薬剤の製造のための多孔質かつ非晶質であるケイ素の使用を提供する。
多数の国が、手術又は治療によるヒト又は動物の治療方法への特許付与を認めていないけれども、認めている国（例えば、米国）もある。治療方法に特許付与を認める国における当該発明のパリ条約による優先権の資格についての疑義をなくすため、本発明は、整形用インプラント材料を移植して、当該材料が動物又はヒトの骨を治療及び／又は修復及び／又は置換することを許容することによる、ヒト又は動物の身体を処置、治療又は予防する方法を含んでいる。
【００１５】
本発明の態様を、添付図面を参照しながら実施例により説明する。
図１ａは、本発明の整形用インプラントデバイス（１１で一般的に示される）の説明図を示している。当該デバイスは、損傷した骨の修復を補助するためのスカフォールドであるケイ素チャネル構造体を含んでいる。スカフォールドは、空隙率が６０〜９０％であるメソ細孔性ケイ素１２を含み、そこには多数のチャネル１３が形成されている。チャネルはスカフォールド体積の６５％を占める。チャネル１３は１９０〜２３０μｍの直径を有している。スカフォールドは、将来置き換えられる失われた骨に近い大きさ及び形状を有している。スカフォールドは、周辺の骨がチャネル１３へと成長するように、失われた骨の領域に位置付けられるだろう。成長が起こると、メソ細孔性ケイ素１２は腐蝕し、骨が完全に置き換わることが許容される。代わりに、患者の体外で患者の骨を成長させるためにスカフォールドを使用し、次いで患者を手術して骨を置き換えてもよい。
スカフォールドは、バルク結晶質ケイ素のインゴットを取得し、所望の形状へと機械加工することにより製造されるだろう。チャネル１２は、ディープドライエッチング（ｄｅｅｐ ｄｒｙ ｅｔｃｈｉｎｇ）、サンドブラスト、集束イオンビーム機械加工又はマイクロドリリングによりインゴット中に形成する。チャネル形成に適合した技術は、スカフォールドの大きさ及びチャネル１３の直径に部分的に依存するだろう。成形したインゴットを次いでエタン酸ＨＦ溶液（ｅｔｈａｎｏｉｃ ａｃｉｄ ＨＦ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）中で１〜１０時間陽極酸化して、実質的にスカフォールド全体をメソ細孔性にする。
図１ｂは、多孔質ケイ素を含む第一のプロトタイプ（ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ）スカフォールドを示している。ケイ素チャネル構造体である第一のプロトタイプスカフォールドを、インゴットの切片から切り出した単結晶性ケイ素のキューブ（ｃｕｂｅ）から製造した。次いでキューブを超音波マイクロドリリングに付して図１ｂに示される構造体を生成した。切り出し及びドリリング操作による機械的損傷を除去するために、図１ｂで示される構造体に対して等方性化学エッチング（ｉｓｏｔｒｏｐｉｃ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｔｃｈ）を行った（２５ｍｌ　ＨＮＯ３＋５ｍｌ　ＨＦ＋５ｍｌ　酢酸中で２分間）。最後に、ステインエッチング（５０ｍｌの４０％ＨＦ及び１ｍｌの７０％ＨＮＯ３）により全ての表面をメソ細孔性にし、図１ｃの第一プロトタイプスカフォールドを得た。キューブの側面長さ（ｓｉｄｅｌｅｎｇｔｈ）は１〜２．５ｍｍであり、キューブへのドリリングによる各チャネルについてのチャネル直径は０．８ｍｍである。図１ｄは、図１ｃに示す空洞の内部表面の多孔質性を示している。
【００１６】
第一のプロトタイプスカフォールドを、ＷＯ９７／０６１０１に記載されるようにして、金のワイヤにより適用したマイナスの電気的バイアスと共にＳＢＦのメニスカス中に浸漬した。５Ｖのカソードバイアスで、６ｍＡ未満の平均電流をスカフォールドを通して１０時間流した。図１ｅは、図１ｅに示される空洞の内部表面上におけるヒドロキシルアパタイトの堆積を示している。この図は、スカフォールドの内部表面が生理活性であることを示している。図１ｆは、図１ｅに示される内部表面に形成したヒドロキシルアパタイトの拡大ＳＥＭ画像を示している。図１ｇは、図１ｅに示すチャネルの内部表面の一部について取得したＥＤＸプロットを示している。
図１ｈは、本発明のケイ素チャネル構造体である第二のプロトタイプスカフォールドの光学画像を示している。第二のプロトタイプスカフォールドを製造するために、側面長さが７０ｍｍの四角い切片を直径１００ｍｍの標準的円形ウエハから切り出した。四角い切片を、当該切片を横切る一連の平行スリットを切り出し、支持体として作用するように各スリットの端部でアンダーカットされた２ｍｍストリップを残すことにより、くし様構造体へと転換した。１．５４ｍｍのピッチを有する１４０μｍのカーフブレード（ｋｅｒｆ ｂｌａｄｅ）を使用して、幅１．４ｍｍ、厚さ０．５４ｍｍ、長さ６８ｍｍのケイ素の歯（ｔｅｅｔｈ）を定義した。
木杭（ｗｏｏｄ ｐｉｌｅ）構造体を、多数の切り出し切片を、各切片が隣接する切片に直交するように配向させつつ所望の厚さに積み重ねることにより形成する。通常のＳｉ−Ｓｉウエハ結合技術又はリン酸カルシウムの薄層等の生体適合性接着剤のいずれかにより切片同士を結合する。
木杭構造体を、標準ステインエッチング又は陽極酸化技術により多孔質化してもよい。図１ｉは、ＳＢＦ中、１０ｍＡｃｍ−２下で３０分間カソードバイアスを適用した結果としての第二のプロトタイプスカフォールド表面上におけるヒドロキシルアパタイトの形成を示している。
【００１７】
図２ａは、本発明の第一の整形用インプラント材料（図中、２３で一般的に示される）により結合した２つの骨部分２１及び２２の説明図を示している。第一のインプラント材料は骨セメント２４及び当該セメント２４中に分散した多孔質ケイ素粒子２５を含んでいる。多孔質ケイ素粒子２５は、多数のウエハを陽極酸化して、ウエハ表面上に多孔質ケイ素層を形成することにより製造する。多孔質ケイ素を超音波的にウエハから脱着し、得られた粉末を篩にかけて直径５〜２５０μｍに選別する。
篩にかけた多孔質ケイ素粒子２５を、６３％　α−ＴＣＰ（α−リン酸三カルシウム）、２８％　ＤＣＰ（リン酸二カルシウム）、９％ヒドロキシルアパタイトを含むカルシウムホスフェート粉末と組み合わせる。得られたケイ素／ホスフェート粉末は、用途に依存して５〜８０％のケイ素含量を有しているだろう。ケイ素／ホスフェート粉末をＮａＨＰＯ４の２．５％水溶液と組合せ、液体対粉末の比を粉末１ｇあたり０．３２ｃｍ３とする（水溶液、ケイ素及びホスフェート粉末についての組成の％は、含まれる成分の質量に基づく）。
水溶液とケイ素／ホスフェート粉末との組合せは、粘性のあるペーストの形成を生じる。このペーストは、必要な結合を形成するための硬化前に当該骨部分を接着するために使用してもよい。多孔質ケイ素粒子２５の存在は、材料２３の機械的強度を改善し、当該材料２３の骨部分２１、２２への結合を増強する。
図２ｂは、第二の整形用インプラント材料のＳＥＭ画像を示している。当該インプラント材料はケイ素複合材料タイプであり、多孔質ケイ素粒子及びポリマーを含んでいる。図２ｂはＳＢＦ中に２週間浸漬した後の複合材料を示している。
抵抗率が０．０８〜０．１２Ωｃｍのｐ型ケイ素ウエハを、２０％エタン酸性ＨＦ溶液中で陽極酸化し、空気乾燥の間に電解液を孔から蒸発させると、高度の多孔質な厚フィルムが、その下に存在するバルク基材から断片化又は部分的に脱着した。ウエハを反転して、その裏面を軽く叩いて多孔質ケイ素からなる約ｍｍ幅の褐色のフレークを下に引いた濾紙へ集めた。集めたフレークを２つの滑らかにガラスプレートとの間でひいて黄色の多孔質ケイ素粉末にした。８０ｍｇのポリカプロラクトン粉末及び半結晶性、生理不活性かつ再吸収性であるポリマーを１００ｍｇの多孔質ケイ素粉末と混合し、７０℃で加熱することにより複合材料を成形可能な形態へと軟化させた。手により５ｍｍの球を成形し、室温下でゆっくりと冷却することにより硬化させ、第二の成形用材料を得た。ケイ素複合材料をＳＢＦ中で２週間インキュベートした。図２ｂは、前述したインキュベート後の第二の成形用材料のＳＥＭ画像を示している。図２ｂは、ポリマーで被覆されたケイ素粒子の表面上でのヒドロキシルアパタイトの成長を示している。それゆえ多孔質ケイ素粒子の存在は以前は生理不活性であったポリマーへ生理活性を与えた。
【００１８】
図２ｃは、疑似体液中に２週間浸漬した後の図２ｂに示される第二のインプラント材料を形成するポリカプロラクトンについてのＥＤＸプロットを示している。ケイ素又はヒドロキシルアパタイトは存在せず、炭素及び酸素のピークのみがプロット中に存在している。
図２ｄは、疑似ヒト体液に２週間浸漬した後の第二のインプラント材料についてのＥＤＸプロットを示している。ケイ素の存在は、ケイ素及びポリマーの両方が存在していることを示し、その他のピークはヒドロキシルアパタイトの存在を示している。
図３は、本発明の整形用デバイスの説明図を示している。当該デバイスは、再吸収性ポリマー３２、例えばポリラクチドコグリコリド（ｐｏｌｙｌａｃｔｉｄｅ ｃｏ ｇｌｙｃｏｌｉｄｅ）（ＰＬＧＡ）から形成したフィキシター（図中、３１により一般的に示される）及びメソ細孔性ケイ素粉末３３を含んでいる。前記デバイスは軟組織を骨に固定することに適している。
多孔質ケイ素は、フィキシター３１のボディの全体に分散しているだろう。ＰＬＧＡを水冷ハンマーミル中でひいてＰＬＧＡの微粉化粉末を生成する。多孔質ケイ素粉末３３は、骨セメントの製造に関する前述の陽極酸化、超音波処理及び篩がけにより形成されるだろう。ＰＬＧＡ及びケイ素粉末を、得られる混合物が質量基準で４０〜９０％のケイ素を含むような割合で徹底的にブレンドする。得られた粉末を約８５℃下、１２ＭＰａで５分間圧縮成形してフィキシターを得る。多孔質ケイ素粉末の存在は、フィキシターの機械的性質を改善し、かつフィキシターへ半導体特性を付与する。
代わりに、多孔質ケイ素をフィキシター表面上へ実質的に分散してもよい。純粋なＰＬＧＡポリマーはフィキシターの形状へ成形され、多孔質ケイ素粒子は圧力２〜１０ＭＰａ、温度６０〜９０℃で２０秒〜２分間かけて埋め込まれる。フィキシター表面における多孔質ケイ素の存在は、当該フィキシターの生理活性を増強し、かつ、その表面へ半導体特性を付与する。
【００１９】
図４は、脊髄固定に適した本発明の整形用インプラントデバイスの説明図を示している。当該デバイスは多数の骨内部成長スロット４２及び血管新生開口部４３を有するシリンダ４１を含んでいる。シリンダ４１はバルク結晶質ケイ素及びメソ細孔性ケイ素を含み、当該メソ細孔性ケイ素はシリンダ４１表面の少なくとも一部分に形成されている。シリンダ４１の長さは２０〜３０ｍｍであり、その直径は１５〜２０ｍｍであり、血管新生開口部４３は約６×７ｍｍであり、骨内部成長スロット４２は直径２〜５ｍｍである。本発明の整形用インプラントデバイスは、骨内部成長スロット４２が上部及び下部脊椎端に面するような配向を有している。
ｐ＋又はｎ＋ドープされていてもよい円筒状インゴット切片にドリルで穴をあけ、ウェットエッチングして中心部から円筒状コアを除去する。骨内部成長スロット４２及び血管新生開口部４３を機械的にドリルで穴をあけ、ＨＦ：ＨＮＯ３研磨エッチング（ｐｏｌｉｓｈ ｅｔｃｈ）を適用して切断による損傷（ｓａｗ ｄａｍａｇｅ）を除去する。次いでＨＦのエタン酸性酸性溶液を使用してシリンダ４１全体を陽極酸化して、脊髄固定に適した本発明の整形用インプラントデバイスを得る。シリンダ４１を主として形成するバルク結晶質ケイ素は、脊髄固定及びその他の負荷耐性用途に適した高強度材料を提供する。例えば、バルク結晶質ケイ素の引張り強さはステンレス綱ワイヤよりも３倍高い。
図５は、頭蓋顔面損傷の治療に適した本発明の整形用インプラントデバイスの説明図を示している。当該デバイスは、損傷した骨へ固定されて修復を補助する骨合成（ｏｓｔｅｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ）プレート５１を含んでいる。プレート５１はＴ字形状であり、当該プレートにドリルで穴をあけてなる多数の孔５２を有し、かつ、２５〜３０ｍｍの２次元（Ｔ字のアームとボディに対応する）、０．１〜０．５ｍｍの３次元を有している。プレートは、標準的なケイ素ウエハをＴ字形状に切断し、必要な孔をドリルであけることにより製造される。切断及びドリリングによる損傷を等方性ウェットエッチング工程により除去する。更に等方性エッチングはプレートの縁を丸くする。次いでウエハのバルク結晶質ケイ素をエタン酸性酸性ＨＦ溶液中で陽極酸化して、プレート５１表面上に多孔質ケイ素層を形成するか又はプレート５１を完全に多孔質にする（多孔質化プレートを完全に腐食させるために完全に多孔質化する。部分的な多孔質化は生理活性を増強する）。
【００２０】
多孔質ケイ素のＸ線特性を決定するための実験を行った。Ｍ Ｓｅｒｉｅｓ Ｔｏｄｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｘ−Ｒａｙ ｕｎｉｔを使用して画像をポラロイド（登録商標）フィルムに記録した。このＸ線蛍光顕微鏡は、最大で６４×４６×１６ｃｍの対象を観察するための大容量引き出し（ｄｒａｗｅｒ）型試験チャンバーを有している。Ｘ線管は５０〜１００ｋＶの動作電圧、５ｍＡの出力電流、２ｍｍの焦点及び２０°のターゲット角を有している。１〜３秒の暴露時間について８０ｋＶのオペレーティングモードを使用して、ニワトリの死体の脚に埋め込んだ種々のケイ素構造体について画像を取得した。視野下で対象の上部にポラロイド（登録商標）フィルムを置き、観察チャンバー（ｖｉｅｗｉｎｇ ｃｈａｍｂｅｒ）の下から蛍光スクリーンの上部へ向かってＸ線照射ビームを生じさせた。外科用メスで切開後に材料を脚へ埋め込んだ。
図６は、Ｘ線吸収に関してケイ素ディスクとチタンディスクとを比較したＸ線像を示している。脚の軟組織及び骨構造が明らかであり、画像右側の識別可能な膝蓋骨において、薄い腓骨が太い脛骨から識別される。両方の骨は画像の左側をこえて足関節領域へのびている。脛骨上の中央の暗い円形領域はチタンディスクに相当する。チタンディスク左側の第二の円形像はケイ素ディスクに対応する。
図７は、前記の製造方法により製造した第二の整形用インプラント材料の複合材料粒子７１のＸ線像を示している。複合材料粒子は、位置７１から７２へのびる切断部（ｉｎｃｉｓｉｏｎ）の一端に位置している。切断部はＸ線像の２つの位置の間に薄い線を形成している。複合材料粒子７１とほぼ同じ大きさを有するポリマー粒子を、Ｘ線像を撮る前に位置７２に置いたが、図から理解されるように映像を全く形成しない。それゆえ、多孔質ケイ素の存在は複合材料へＸ線不透明性を与える。
従来技術の整形用インプラントは、ステンレス綱等の生理不活性金属をしばしば含んでいる。本発明の整形用インプラントはステンレス綱及び多孔質かつ非晶質であるケイ素を含んでいてもよい。インプラント表面の少なくとも一部分は、多孔質かつ非晶質であるケイ素により形成されるだろう。
【００２１】
デバイス品質（ｄｅｖｉｃｅ ｑｕａｌｉｔｙ）の非晶質ケイ素は、例えばＰｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒｓ Ｖｏｌ． ７７， ｐ１８８５−１８８８ （１９９６）に記載の標準技術によりステンレス綱上に堆積させてもよい。ｒｆプラズマを２５０℃で使用してシランを堆積させ、ジボランガスの添加によりホウ素をドープし、厚さ２μｍの非晶質ケイ素フィルムを得る。非晶質ケイ素が堆積する基材は、適宜磨かれたステンレス綱プレートである。
非晶質ケイ素を堆積させたあと、例えばＥＰ ９６９２５９０６．８に記載される標準技術により基材を再び磨いてもよい。プレートの円形領域をＨＦ溶液（容量でＨＦ／水／エタノール：５／９／６）中で選択的に陽極酸化する。
プレートを疑似体液（ＳＢＦ）中で約４週間インキュベートした。疑似体液は２週間後に新鮮なものと交換した。図８はステンレス綱プレート上に堆積した非晶質ケイ素のサンプルのＳＥＭ画像を示している。図９は同一プレートの別の部分に形成した非晶質かつ多孔質であるケイ素を示している。図８及び９のＳＥＭ画像は、４週間ＳＢＦ中に浸積した表面についてのものである。図８は多孔質ではないが非晶質であるケイ素基材上にはヒドロキシルアパタイトが実質的に堆積しないことを示している。腐食を示す証拠も存在しない。
図８は、ＳＢＦ処理の結果としてヒドロキシルアパタイト体積及び腐食が起きている点で図９とは対照的である。表面の腐食は、非晶質かつ多孔質であるケイ素が再吸収性であることを示し、ヒドロキシルアパタイトの堆積は、非晶質かつ多孔質であるケイ素が依然として生理活性でありかつ生体適合性であることを示している。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】図１ａは、スカフォールドを含む本発明の整形用インプラントデバイスの一部についての説明図を示している。
【図１ｂ】図１ｂは、ケイ素構造体のＳＥＭ画像を示している。
【図１ｃ】図１ｃは、本発明の第一のプロトタイプスカフォールドのＳＥＭ画像を示している。
【図１ｄ】図１ｄは、図１ｃに示す第一のプロトタイプスカフォールドの一部の拡大ＳＥＭ画像を示している。
【図１ｅ】図１ｅは、ＳＢＦ中に約１０時間浸漬した後の、約５Ｖのカソードバイアスを適用した第一のプロトタイプスカフォールドのＳＥＭ画像を示している。
【図１ｆ】図１ｆは、図１ｅに示すスカフォールド表面の拡大ＳＥＭ画像を示している。
【図１ｇ】図１ｇは、図１ｅに示す構造体のヒドロキシルアパタイト被覆表面についてのＥＤＸプロットを示している。
【図１ｈ】図１ｈは、ＳＢＦに浸漬後のケイ素構造体の光学画像を示している。
【図１ｉ】図１ｉは、ＳＢＦに浸漬後の図１ｈの構造体の一部のＳＥＭ画像を示している。
【図２ａ】図２ａは、骨セメントを含む本発明の整形用インプラント材料の説明図を示している。
【図２ｂ】図２ｂ（ｉ）及び（ｉｉ）は、多孔質ケイ素粉末及び生理不活性かつ再吸収性であるポリマーを含む整形用インプラント材料であって、疑似体液に２週間浸漬した材料の表面についてのＳＥＭ画像を示している。
【図２ｃ】図２ｃは、図２ｂのインプラント材料を形成する生理不活性かつ再吸収性であるポリマーについてのＥＤＸプロットを示している。
【図２ｄ】図２ｄは、図２ｂに示すインプラント材料についてのＥＤＸプロットを示している。
【図３】図３は、フィキシターを含む、本発明の整形用インプラントデバイスの説明図を示している。
【図４】図４は、脊髄固定に適した、本発明の整形用インプラントデバイスの説明図を示している。
【図５】図５は、頭蓋顔面損傷の治療に適した、本発明の整形用インプラントデバイスの説明図を示している。
【図６】図６は、ケイ素ディスクの吸収性を示すＸ線像を示している。
【図７】図７は、生理不活性かつ再吸収性であるポリマー及び多孔質ケイ素粒子を含む複合材料の吸収性を示すＸ線像を示している。
【図８】図８は、疑似体液（ＳＢＦ）中に４週間浸漬した後の非晶質ケイ素サンプルのＳＥＭ画像を示している。
【図９】図９は、ＳＢＦ中に４週間浸漬した後の多孔質かつ非晶質であるケイ素サンプルのＳＥＭ画像を示している。
【図１ｇ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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