JP2002541984A - 骨組織および／または結合組織の内成長および成長をもたらすためのボディ並びにこのようなボディを作る方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 骨組織および／または結合組織の内成長および成長をもたらすための、粒体のようなボディ。そのボディは可塑性または非本質的に弾性の生体適合性物質、好ましくは金属または金属合金からなる。それは多孔質であって、次の多孔質特徴を有している：（ａ）多孔性が連続的であり、（ｂ）それらをつなげる空洞／切れ込み／ポケットおよび導管の開口部が、骨組織用で＞約５０μｍおよび結合組織用で＞約１０μｍの幅を有している。このようなボディの製造方法において、そのボディは金属の溶融物にガスを吹き込んで生産された。本発明によるボディの有利な使用は、背骨インプラントのようなインプラントを作るために、開口部をつけて形成されたケーシングにそれを封入することである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 ＳＥ‐Ｂ‐４６２，６３８は、空洞を有する生体組織へ大腿骨人工器官のステ
ムのような細長い人工器官を固定するための手段について開示しており、１本の
人工器官がその空洞の境界部へ隙間をあけて入れられる。本質的に、その隙間全
体が、ゆったりしているがいっぱいに詰め込んだ生体適合性物質の粒体で満たさ
れ、その粒体は相互につながれている。粒体質の例としてチタンが挙げられ、そ
の粒体は不規則で、本質的に非弾性であり、好ましくは多孔質であると述べられ
ており、後者の性質が骨性壁から成長した骨組織の増殖部分を結合していると言
われている。多孔性は粒体物質の溶融物にガスを吹き込んで得られた。

【０００２】 ＵＳ‐Ａ‐５，２１７，４９６は、生体骨組織で使用に適し、多孔質外表面を
有するチタンの支持体と、粉砕された生体骨組織およびチタン粉末からなる混合
物の付着層とから構成される、インプラントについて開示している。その混合物
には栄養素が補充されるが、これは粉砕された骨組織を成長させて、粉砕された
生体骨組織およびチタン粉末を互いにおよび支持体と結びつける組織を形成させ
る。

【０００３】 ＵＳ‐Ａ‐５，６７６，７００は骨組織の修復、強化および置換のための生体
適合性構造材料について開示しており、その材料は骨組織空洞で骨接続性および
骨誘導性マトリックスを形成するように適用される。その材料物質はチタンでも
よく、材料は自然骨の内成長のために微孔質であることが有利と言われている。

【０００４】 上記すべての文献では、生体適合性物質として、チタンに加えて、特にヒドロ
キシルアパタイト、バイオセラミックス、バイオガラスを挙げている。 上記文献では、生体適合性物質の多孔性が骨組織の結合にとり好ましいものを
生じさせていると指摘している。

【０００５】 本発明によると、生体適合性物質の多孔性の既定尺度が骨組織の成長速度に関
する実際上の決定的要因であることが意外にもわかった。 ‐生体適合性物質の粒体のようなボディが連続的な多孔質であり、 ‐ボディの多孔性が最低限界値を有しているならば、 表面多孔性が確かに骨組織を結合させながら、骨組織の有意に高い成長速度およ
び多量の骨、ひいては生体適合性物質で骨組織の有意に改善されたアンカーリン
グ(anchoring)および強度が得られることがわかった。 本発明の追加利点は多孔質顆粒の強度により得られ、その強度は骨組織を内成
長させた方が骨を内成長させない場合よりも大きい。骨の内成長のおかげで、強
度が主に骨組織により得られるようになり、これはバイオメカニカルな観点から
は好ましい。

【０００６】 “連続的な多孔質”とは、生体適合性物質の粒体のような多孔質ボディ中に骨
組織を成長させるような多孔性を意味している。本発明によると、このような多
孔性は導管、通路で相互につながれた空洞をボディにもたらすため、そのボディ
の外表面の一部への骨組織の成長は、ボディ内を通って、ボディの外表面の他部
分から外部へと成長を続けさせる。空洞とは、任意形状の切れ込み、くぼみ、ポ
ケットを意味し、これらの空洞をつなげる導管、通路は任意形態を有して、空洞
の一部を構成することができる。このような構造の例は、サンゴまたは鍾乳洞で
自然にみられる。

【０００７】 最低限界値とは、＞約５０μｍの幅を有した切れ込み、くぼみ、ポケットおよ
び導管の開口部をここでは意味する。栄養素の供給が抑制されて、含有された材
料で骨の正常な構造に発育させることが妨げられることから、それより小さな開
口部寸法では骨組織の成長を制限または抑制してしまう。事実、ボディの多孔性
に上限はない。上限はむしろボディの強度により決められる。 本発明によると、互いに隣同士に位置して開いた表面孔を有するボディで表面
孔から空洞を形成させることができ、その結果あるボディの表面孔が他のボディ
の表面孔と一緒になって空洞または導管／通路を形成する。

【０００８】 本発明によると、ヒドロキシルアパタイトのような脆い生体適合性物質は、こ
のような物質が自然骨の修復、強化および置換に用いられたとき、本発明の目的
にとり最適ではないこともわかった。このような物質は、必然的に生じる負荷に
曝されたとき、例えば粒体のような生体適合性ボディが存在する人体または人体
の一部が例えば四肢を動かしたときに負荷に曝されたとき、容易に分解してしま
う。生体適合性物質のボディの分解部分は、骨の形成を妨げて骨吸収を多々もた
らすという、好ましくない炎症反応を生じる。

【０００９】 本発明によると、金属物質または非脆弱複合材が選択され、そこではヒドロキ
シルアパタイト、バイオセラミックスなどのような天然物質を多孔質ボディの物
質中の成分として含有させてもよく、プラスチックのような他成分も可塑性を保
証する。本発明によるボディ物質は事実上可塑性または非本質的に弾性にすべき
である。過度な弾性は骨組織に圧力をかけて、後でそれを壊してしまう。

【００１０】 チタン（二酸化チタン）が金属物質として有利に選択される。チタンボディの
多孔性はチタンの溶融物にガスを吹き込んで有利に得られる。こうして、ＳＥ‐
Ｂ‐４６２，６３８で記載されているように、チタン粒体を生産することができ
る。 しかしながら、上記のような多孔性に関する要件は、金属の溶融物にガスを吹
き込むことだけで、自動的に満たされるわけではない。本発明によると、こうし
て得られたボディ／粒体の多孔性をチェックして、それが要件を満たすかどうか
を確認する。チェックは、例えば、適切な波長での蛍光透視法、およびＴＶ受像
機、および上記要件を満たさない粒体の自動分離（例えば、コンベヤーベルトか
ら）により行うことができる。

【００１１】 ＞約５０μｍの上記限界値は骨組織に関する。結合組織の内成長が骨組織の代
わりにまたはそれを犠牲にして望まれるならば、限界値は＞約５０〜１０μｍと
なる。 本発明による粒体のような多孔質ボディは、インビボで骨組織の成長後に代替
物として骨空洞、失われた足（リウマチ、骨粗鬆症）を満たすため、またはＳＥ
‐Ｂ‐４６２，６３８に従い人工器官を固定するために、人体のような生体ボデ
ィに埋め込むことができる。本発明による多孔質ボディは、インビトロで骨組織
の前培養向けのベースとして機能することもあり、または後で生体組織へ埋め込
むためにインビトロで特に成長因子を含有した栄養溶液で満たしてもよい。骨空
洞を満たす場合には、ボディは粒状および不規則的で、＜１０ｍｍの大きさを有
していることが好ましく、こうすると複数／多数の粒体で骨空洞を最適に満たせ
る。

【００１２】 多孔質ボディは、例えば、天然物質のいわゆるマトリックスの分解性物質で満
たしてもよい。このような天然マトリックスの例は、コラーゲン、フィブリン、
デンプンおよびヒアルロン酸のゲルである。本発明によると、このマトリックス
は分解して内成長骨組織に置き換わる。骨組織の内成長は、成長刺激物質、特に
ＴＧＦβ（トランスフォーミング成長因子β）またはＢＧＦ（骨成長因子）のよ
うな成長因子が分解性物質へ加えられたならば、更に刺激される。本発明による
ボディの孔は、例えば吸引により、ゲル物質と共に動かしてから、その物質をゲ
ル化してもよい。

【００１３】 本発明による粒体で、小さなボディは、インプラントを生産するために、フレ
キシブルなまたは堅いケーシングに封入してもよい。例えば、本発明による粒体
は、スリーブ（例えばＵＳ‐Ａ‐５，０１５，２４７のスリーブ参照）と一緒に
して、背骨インプラントを形成するために、堅いスリーブに封入してもよい。ケ
ーシングに封入する他の可能性はＳＥ９８０３０７８‐６で開示されている。ケ
ーシングは、生物細胞物質の内成長および成長を、その粒体へおよびそこからそ
のケーシングへと行わせるための開口部を有している。本発明による粒体は、分
解した生物組織と混合してもよい。

【００１４】 本発明の態様は電子顕微鏡画像である添付図面で説明されており、図１は本発
明による多孔質構造を示し、図２はチタン粒体の外表面の本発明による別な多孔
質構造を示している。図３は本発明による多孔性を有したチタン粒体の薄片の画
像である。すべての画像は、ＳＥ‐Ｂ‐４６２，６３８で更に詳細に記載された
振動技術を用いて埋め込んだ後に人体の大腿骨から除去された、不規則な粒体ま
たは顆粒から作成されている。

【００１５】 図１は石の山の形態をした構造を示し、図２はサンゴ構造を示している。その
構造は、チタンの溶融物にガスを吹き込み、上記の品質チェックを行うことによ
り得られた。双方の画像は骨組織の前段階として生体物質の淡灰色皮膜を示して
おり、それは粒体の外表面を覆って、チタン粒体の孔における空洞および隙間中
へ浸透していた。図１は構造中の空洞／隙間を橋かけする骨細胞増殖も示してい
る。 図３は、本発明による粒体と交わってそこに浸透した骨組織を示している。

【００１６】 臨床分析では、図１〜３による粒体中の骨組織が９５〜９８％骨、２％骨髄お
よび０〜３％結合組織の組成を有しており、その粒体外でそれらの近くに存在す
る骨の組成と本質的に一致することを証明した。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による多孔質構造を示す電子顕微鏡画像である。

【図２】 チタン粒体の外表面の本発明による別な多孔質構造を示している電子顕微鏡画
像である。

【図３】 本発明による多孔性を有したチタン粒体の薄片の電子顕微鏡画像である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 骨組織および／または結合組織の内成長および成長をもたらすための、粒体の
   ようなボディであり、そのボディは可塑性または非本質的に弾性の生体適合性物
   質、好ましくは金属または金属合金から作製されており、 それが多孔質であって、下記の多孔質特徴を有している： ‐多孔性が連続的であり、 ‐それらをつなげる空洞／切れ込み／ポケットおよび導管／通路の開口部が、
   骨組織用で＞約５０μｍおよび結合組織用で＞約１０μｍの幅を有している、 ことを特徴とするボディ。
2. 【請求項２】 チタンから作製されている、請求項１に記載のボディ。
3. 【請求項３】 空洞が、分解性物質、例えばコラーゲン、フィブリン、デンプン、ヒアルロン
   酸のゲルのような天然物質のマトリックスで満たされている、請求項１または２
   に記載のボディ。
4. 【請求項４】 分解性物質が成長刺激物質を含有している、請求項１〜３のいずれか一項に記
   載のボディ。
5. 【請求項５】 サンゴ構造を有している、請求項１〜４のいずれか一項に記載のボディ。
6. 【請求項６】 ＜１０ｍｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のボディ。
7. 【請求項７】 類似ボディの凝集物として個別体からなる、請求項１〜６のいずれか一項に記
   載のボディ。
8. 【請求項８】 チタンのような金属からなるボディを作り、金属の溶融物にガスを吹き込み、
   それらをつなげる＜５０μｍの幅を有した空洞／切れ込み／ポケットおよび導管
   ／通路の開口部をもつボディを分離することからなる、請求項１〜７のいずれか
   一項に記載されたボディの製造方法。
9. 【請求項９】 インプラントを生産するための、開口部／孔をもうけたケーシングにおける、
   請求項７に記載されたボディの使用。
10. 【請求項１０】 ケーシングが、背骨インプラントを生産するための堅い円筒形スリーブである
    、請求項９に記載の使用。