EA000309B1 - Материал для замещения кости и способ его получения - Google Patents

Description

Изобретение относится к синтетическому низкокристаллическому гидроксиапатиту, который может использоваться в качестве материала для замещения кости человека или животных и для других целей. Изобретение, кроме того, относятся к синтезу аморфных фосфатных соединений, которые могут применяться при образовании низкокристаллического гидроксиапатита при низких температурах.

Фосфаты кальция являются главными составляющими компонентами твердых тканей (кости, хряща, эмали и дентина зубов). Природный костный минерал состоит из низкокристаллического фосфата кальция с размером кристаллов, измеряемом нанометрами, и гидроксиапатитной структурой. Однако в отличие от идеального стехиометрического кристаллического гидроксиапатита Ca₂ (РО₄)б(ОН)₂ с соотношением атомов Са/Р, составляющим 1,67, состав костного минерала значительно отличается и может быть представлен следующими формулами:

Са₈.з(РО₄)₄,з (НРО₄,СОз)1,7 (ОН,СОз)о.з.

Отсутствие стехиометрии у костного минерала связано в первую очередь с присутствием двухвалентных ионов, таких как СО_з ^2- и НРО4^з-, которые замещены на трехвалентные ионы РО4^3-. Замещение ионами НРО3^3- и СОз²вызывает изменение соотношения Са/Р, что приводит к соотношению Са/Р, которое, в зависимости от возраста и расположения костного участка, может варьировать от 1,50 до 1,70. В целом, соотношение Са/Р возрастает во время старения кости, свидетельствуя о том, что в более старых костях количество видов карбонатов обычно возрастает.

Именно соотношение Са/Р в сочетании с нанокристаллическим размером и низкокристаллической природой придает костным минералам специфическую растворимость. И поскольку костные ткани подвергаются постоянной регенерации ткани с помощью клеток, рассасывающих минерал (остеокластов), и клеток, образующих минерал (остеобласты), растворимость минералов имеет большое значение для поддержания хрупкого метаболического равновесия между активностью этих клеток.

Синтетический материал костного трансплантата, изготовленный так, чтобы он имел близкое сходство с естественным костным минералом, может использоваться в качестве заместителя естественной кости. Приемлемая синтетическая кость может помочь избежать проблемы доступности и взятия аутогенной кости (собственной кости пациента), а также риска и осложнений, связанных с аллотрансплантатом кости (кости трупа), таких как риск передачи вирусов. Поэтому предпринимались многочисленные попытки синтезировать керамический материал, который имеет близкое сходство с естественной костью для применения в качестве имплантатов. Гидроксиапатит является предпочтительным, потому что несмотря на его стехиометрию, образующаяся кристаллическая структура в целом с более крупным размером кристаллов является химически самой близкой к естественной встречающемуся минералу в кости.

Идеальный синтетический костный трансплантат должен обладать минимум четырьмя следующими свойствами: (1) он должен быть химически биосовместим как гидроксиапатит; (2) от должен обеспечивать определенную степень структурного единства для удержания трансплантата на месте и в целости до тех пор, пока вокруг него не разрастет собственная костная ткань пациента; (3) от должен быть растворимым для его рассасывания с тем, чтобы собственная кость пациента заместила инородный гидроксиапатит; и (4) поскольку может быть необходимо включение в синтетический костный материал биомолекул, таких как белки костного роста, которые могут стимулировать образующие кость остеобластические клетки, желательно, чтобы способ получения минерала осуществлялся при низких температурах. Большинство белков костного роста (таких как костные морфогенетические белки) являются теплочувствительными и теряют свою биологическую активность при температурах, превышающих температуры тела.

Выполнение этих требований может быть соблюдено с помощью материалов, в которых регулируются такие параметры, как соотношение Са/Р, размер кристаллов, кристалличность, пористость, плотность, теплоустойчивость и чистота материала.

Из предшествующего уровня техники (LeGeros R.Z., in Calcium Phosphates in Ога1 Biology and Medicine, Karger Pub. Co., New York, 1991) известно, что высококристаллическая форма гидроксиапатита получается с помощью осаждения его из раствора с последующей агломерацией при высокой температуре (800-1200°С). Высокотемпературная обработка дает выход высокостехиометрического гидроксиапатита с размером кристаллов порядка нескольких микрон с соотношением Са/Р 1,67. Такой высококристаллический гидроксиапатит имеет крайне низкую растворимость, делающую его практически нерастворимым в ткани реципиента. Поэтому он не замещается живой костной тканью и остается у пациента интактный в течение нежелательно длительного периода.

Из предшествующего уровня техники, кроме того, известно, что гидроксиапатит образуется с помощью твердофазной кислотноосновной реакции первично кристаллических реагентов фосфата кальция. Такой подход приводит к получению материалов, которые иногда плохо вступают в реакцию, неоднородны и имеют значительное содержание кристаллического гидроксиапатита.

Constants в патенте США № 4,880,610 сообщает о получении минералов фосфата каль3 ция с помощью реакции высококонцентрированной фосфорной кислоты с источником кальция в присутствии основания и кристаллов гидроксиапатита. Полученный в результате продукт представляет собой поликристаллический материал, содержащий кристаллическую форму минералов гидроксиапатита. Аналогично, патент США № 5,053,212 (Constants et al.) раскрывает использование порошкообразного кислотного источника для улучшения возможности обработки и смешивания смеси кислоты/основания; однако сообщается о материале фосфата кальция смешанной фазы, аналогичного материалу по патенту США № 4,880,610. Недавно Constants et al. сообщили в Science (Vol. 267, pp. 1796-9 (24 марта 1995г.)) об образовании карбонированного апатита в результате реакции монокальция фосфата моногидрата. Бетатрикальция фосфата, альфа-трикальция фосфата и карбоната кальция в растворе фосфата натрия для получения материала фосфата кальция, который еще представляет собой по существу более кристаллический по характеру материал, чем природные костные минералы.

Аналогичным образом, Brown et al. в повторном выпуске U.S. № 33,221 сообщает о реакции кристаллического тетракальция фосфата (Са/Р 2,0) с гаслотными фосфатами кальция. Liu et al. в патенте США № 5,149,368 раскрывают реакцию кристаллических солей фосфата кальция с кислотным цитратом.

Все эти ссылки на уровень техники раскрывают химическую реакцию, приводящую к получению кристаллической формы твердых гидроксиапатитов, которая была получена с помощью реакции кристаллических твердых материалов фосфата кальция. Было мало сообщений об использовании аморфных фосфатов кальция (Са/Р приблизительно 1,5) в качестве одного из реагентов, потому что аморфные фосфаты кальция являются самыми малоисследованными твердыми материалами среди фосфатов кальция, и обычный аморфный фосфат кальция считается в значительной степени инертным и ареактивным твердым веществом.

Единственное упоминание о материале аморфного фосфата кальция в уровне техники направлено на использование аморфного фосфата кальция в качестве прямого предшественника образования высококристаллических соединений гидроксиапатита в условиях обычных способов высокотемпературной обработки. Такой высококристаллический материал не подходит для синтетической кости, потому что в физиологических условиях он крайне нерастворим.

Например, Palmer et al в патенте США № 4,849,193 сообщают об образовании порошка кристаллического гидроксиапатита с помощью реакции кислотного раствора фосфата кальция с раствором гидроокиси кальция почти при насыщении обоих растворов с тем, чтобы образовался осадок аморфного порошка гидроксиапатита. Затем аморфный порошок немедленно высушивается и агломерируется при высокой температуре 700-1100°С для получения очень высококристаллического гидроксиапатита. Brown , в повторной публикации заявки США сер. № 33,221 сообщает об образовании кристаллического гидроксиапатита для зубного цемента с помощью реакции аморфной фазы, специально ограниченной тетракальцием фосфатом (Са/Р 2,0), по меньшей мере с одним или более кислотных фосфатов кальция. Кроме того. Brown не раскрывает получение или свойства такого тетракальция фосфата в аморфном состоянии. Tung в патенте США № 5,037,639 раскрывает использование и применение стандартной пасты аморфного фосфата кальция для повторной минерализации зубов. Tung предлагает использование смешанного с жевательной резинкой раствором для полоскания полости рта или зубной пастой и доставленного с их помощью стандартного инертного аморфного фосфата кальция, который после попадания в жидкости полости рта превращается в кристаллический фторид, содержащий гидроксиапатит, который может применяться для повторной минерализации зубной эмали. Simkiss в PCT/GE 93/01519 описывает использование ингибиторов, таких как ионы Mg или пщюфосфат, смешанных с аморфным фосфатом кальция и имплантированных в живые ткани. После выщелачивания, например, ионов Mg в окружающие биологические жидкости аморфный фосфат кальция-магния превращается в кристаллический гидроксиапатит.

По-прежнему существует необходимость в новом синтетическом костном материале, который более близко имитирует свойства естественно встречающихся минералов в кости. В частности, остается необходимость получения синтетических костных материалов, которые являются полностью биорассасываемыми, низкокристаллическими кристаллами нанометрового размера, которые могут быть образованы при низких температурах.

Задачей настоящего изобретения является создание материала для замещения кости, который является биорассасываемым.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание материала для замещения кости, который может быть образован при низких температурах и который легко образуется и может инъецироваться.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание имеющих нанометровый размер кристаллов, низкокристаллических твердых материалов гидроксиапатита с соотношениями Са/Р, сравнимыми с естественно встречающимися костными минералами.

Задачей настоящего изобретения является создание способа превращения стандартного инертного аморфного фосфата кальция в реакционноспособный аморфный фосфат кальция.

Задачей настоящего изобретения также является создание реакционноспособного аморфного фосфата кальция с поверхностными свойствами, которые имитируют поверхностную реакционную способность естественно встречающегося костного минерала.

Еще одной задачей настоящего изобретения является создание реакционноспособного аморфного фосфата кальция, который способен образовывать низкокристаллический гидроксиапатит при низких температурах (при температуре тела 37°С).

Еще одной задачей настоящего изобретения является предоставление инъецируемой смеси фосфата кальция.

В одном аспекте, изобретение предлагает способ получения реакционноспособного аморфного фосфата кальция. Реакционноспособный аморфный фосфат кальция может быть получен с помощью реакции ионов кальция, ионов фосфата и третьего иона с тем, чтобы получить аморфный фосфат кальция и затем удаления, по меньшей мере, части третьего иона с тем, чтобы получить реакционноспособный аморфный фосфат кальция.

Под используемым здесь термином аморфный подразумевается материал по существу с аморфными свойствами. По существу аморфные свойства подразумевают содержание аморфного материала более 75% и предпочтительно более 90%, и характеризуется широкой, лишенной характерных особенностей, картиной дифракции рентгеновских лучей. Признано, что в материале может существовать небольшая степень кристалличности, однако предполагается, что в случае аморфных компонентов по изобретению такая кристалличность будет не больше, чем кристалличность, желательная в полученном низкокристаллическом гидроксиапатитном фосфате кальция.

Термин реакционная способность означает здесь способность аморфного фосфата кальция по изобретению вступать в реакцию с другими фосфатами кальция. Реакционная способность характеризуется способностью аморфного фосфата кальция затвердевать при 37°С менее чем за пять часов, и по существу отверждаться приблизительно за период от одного до пяти часов в присутствии фосфата кальция или стимулятора кристаллизации. Полнота реакции, скорость реакции, однородность конечного продукта и способность вступать в реакцию с инертными в остальном соединениями характерны для реакционноспособного аморфного фосфата кальция по изобретению.

В другом аспекте, изобретение касается материала реакционноспособного аморфного фосфата кальция, имеющего по, меньшей мере, на 90% аморфный характер, причем при получении его в виде смеси с дикальцийдифосфатом в воде в соотношении 1:1 при 37°С, смесь затвердевает за период от приблизительно до приблизительно 60 мин. Изобретение также касается реакционноспособного аморфного фосфата кальция, полученного с помощью удаления карбонатного предкомпонента аморфного фосфата кальция с помощью термического разложения предкомпонента на газообразные или парообразные побочные продукты. Кроме того, изобретение касается реакционноспособного аморфного фосфата кальция, полученного с помощью удаления неустойчивого компонента аморфного фосфата кальция с помощью термического разложения компонента на газообразные или парообразные побочные продукты. Кроме того, изобретение касается материала реакционноспособного аморфного фосфата кальция, имеющий, по меньшей мере, на 90% аморфный характер, причем при его получении в виде смеси с дикальций-дифосфатом в воде в соотношении 1:1 при 37°С, реакция по существу завершается за период приблизительно до 75 мин и предпочтительно за 40 мин.

В другом аспекте, изобретение касается способа получения низкокристаллического гидроксиапатита, в котором реакционноспособный аморфный фосфат кальция вступает в реакцию со вторым фосфатом кальция. Второй фосфат кальция и реакционноспособный аморфный фосфат кальция смешиваются в пропорции, обеспечивающей образование гидроксиапатитного фосфата кальция.

В другом аспекте, изобретение касается способа получения низкокристаллического гидроксиапатита, в котором реакционноспособный аморфный фосфат кальция вступает в реакцию с промотором. Выбирается промотор для превращения реакционноспособного аморфного фосфата кальция в гидроксиапатитный фосфат кальция.

Еще один аспект изобретения касается рассасываемого материала для замещения кости, содержащего низкокристаллический гидроксиапатит, имеющий тип дифракции рентгеновских лучей по существу такой, как показано на фиг.7с1. Изобретение также касается рассасываемого материала для замещения кости, содержащего низкокристаллический гидроксиапатит, имеющий тип дифракции рентгеновских лучей с широкими пиками, при 2® (2 тета) значениях, 26°, 28,5°, 32° и 33°. Изобретение, кроме того, касается рассасываемого материала для замещения кости, содержащего низкокристаллический гидроксиапатит, причем при помещении его во внутримышечный участок крыс рассасывание, по меньшей мере, 100 мг„ а предпочтительно 300 мг материала для замещения кости, завершается в пределах одного месяца.

Рассасываемый материал по изобретению, кроме того, характеризуется тем, что при получении в результате реакции аморфного фосфата кальция и второго фосфата в жидкости, реакционная смесь затвердевает за период более 60 мин приблизительно при 22°С, и за период при7 близительно от 10 до 60 мин при 37°С. В предпочтительных вариантах выполнения, смесь можно вводить в виде инъекций в течение периода времени более приблизительно 60 мин при 22°С. В других предпочтительных вариантах смесь можно формовать в течение периода времени более приблизительно 60 мин при 22°С.

Другой аспект изобретения касается формуемой пасты, подходящей для использования в качестве рассасываемого материала для замещения кости. Паста содержит смесь реакционноспособного аморфного фосфата кальция и порошкообразного второго фосфата кальция и жидкость в количестве, достаточном для обеспечения желательной консистенции, причем указанная смесь способна затвердевать приблизительно при 22°С.

Паста по изобретению может также содержать смесь реакционноспособного аморфного фосфата кальция по изобретению и промотора, причем промотор выбран для превращения реакционноспособного аморфного фосфата кальция в гидроксиапатитный фосфат кальция и жидкость в количестве, достаточном для обеспечения желательной консистенции, причем указанная смесь способна затвердевать приблизительно при 22°С. В предпочтительных вариантах смесь затвердевает в течение периода времени более 60 мин при 22°С и в течение приблизительно от 10 до 60 мин приблизительно при 37°С.

Далее изобретение описывается со ссылкой на фигуры.

На фиг. 1 изображена полученная с помощью высоко разрешающей трансмиссионной электронной микроскопии микрофотография реакционноспособного аморфного фосфата кальция, показывающая гранулы нанометрового размера в группах с относительно нечеткими границами и частично погруженные в бесформенное образование (стрелки);

на фиг. 2 - инфракрасный спектр реакционноспособного аморфного фосфата кальция по изобретению до (а) и после (Ь) нагревания. Обратите внимание на исчезновение группы Н-О-Н (~3,550^-1 см и 1,640^-1 см) и группы СО₃ ²(1420-1450 см^-1) после тепловой обработки;

на фиг. 3 - картина дифракции рентгеновских лучей реакционноспособного аморфного фосфата кальция по изобретению до (а) и после нагревания под вакуумом. Материал сохраняет аморфное состояние после обработки нагреванием под вакуумом. Он характеризуется отсутствием острых пиков и широким максимумом между углом дифракции 20° и 35°. Аморфное состояние твердых материалов сохраняется в течение всего способа по изобретению;

на фиг. 4 - энергетический дисперсионный электронный микрозондовый спектр реакционноспособного аморфного фосфата кальция по изобретению после его нагревания в вакууме с выходом Са/Р 1,58;

на фиг. 5 - кривая растворимости низкокристаллического гидроксиапатитного продукта, полученного из аморфного фосфата кальция по изобретению, в сравнении с кристаллическим гидроксиапатитом. Обратите внимание на относительно высокую растворимость материала по изобретению в сравнении с более кристаллической формой гидроксиапатита, по данным измерения по количеству ионов кальция, высвобождаемых в раствор при 37°С;

на фиг. 6 - картина дифракции рентгеновских лучей (а) ращионно-способного аморфного фосфата кальция и (Ь) дикальция фосфата, использованных при реакции для образования материала для замещения кости по изобретению;

на фиг. 7a-d - картина дифракции рентгеновских лучей, прослеживающие развитие реакции смеси реакционноспособного аморфного фосфата кальция и дикальция фосфата для образования материала для замещения кости по изобретению;

на фиг.8 - инфракрасные спектры дикальция фосфата дигидрата, (Ь) активированного аморфного фосфата кальция и (с) низкокристаллического гидроксиапатита по изобретению; и на фиг.9 - картина дифракции рентгеновских лучей естественно встречающейся кости.

Настоящее изобретение предлагает полностью рассасываемый и реоссифицуруемый низкокристаллический гидроксиапатит (ГА), который можно использовать в качестве материала для замещения кости (МЗК) для лечения заболеваний и травм костей и других видов биологического применения, требующих использование рассасываемого фосфата кальция. Низкокристаллический ГА по изобретению характеризуется биологической рассасываемостью и минимальной кристалличностью. Он может быть высокопористым и быстро рассасываемым или иметь пониженную пористость и медленную рассасываемость. Его кристаллический характер по существу такой же, как у естественной кости, без более высокой кристалличности, наблюдаемой у материалов для замещения кости, известных из уровня техники. Низкокристаллический ГА по изобретению также является биосовместимым и не оказывает повреждающего действия на реципиента.

В важном аспекте изобретения простота использования низко кристаллического ГА в хирургической клинике значительно улучшена по сравнению с другими материалами для замещения кости, известными из уровня техники. В частности, реакция инициируется вне организма и медленно протекает при комнатной температуре, сводя таким образом к минимуму любую возможность того, что схватывание материала произойдет до нанесения на оперируемый участок, и он станет непригодным к использованию. Реакция значительно ускоряется при температуре тела, и материал затвердевает на месте. Кроме того, консистенция и возможность формовки низкокристаллического Г А, а также скорость реакции могут изменяться в соответствии с лечебной необходимостью с помощью изменения нескольких простых параметров.

Рассасываемость материала для замещения кости по изобретению можно связать с сочетанием его пористости и в значительной степени аморфного характера. Материал для замещения кости по изобретению содержит низкокристаллический гидроксиапатитный фосфат кальция, по существу аналогичный обнаруживаемому в естественной кости. Отсутствие кристалличности в апатитах связано с несколько повышенной растворимостью в водных системах, по сравнению с другими более кристаллическими видами, таким образом, считается, что низкая кристалличность и/или присутствие стабильно аморфных апатитных доменов способствуют рассасываемое™ в биологических системах. Пористость облегчает и проникновение клеток и клеточных процессов в матрицу материала для замещения кости и диффузию веществ во внутрь матрицы и из нее. Соответственно, материалы для замещения кости более низкой пористости рассасываются in vivo медленнее, чем материалы более высокой пористости.

В предпочтительных вариантах выполнения реагенты смешивают вне организма, с получением формуемого материала для замещения кости, подходящего для нанесения на оперируемый участок. Реакция в целом завершается после нанесения на оперируемый участок. Материал для замещения кости по изобретению в целом затвердевает быстрее, чем через пять часов, а в физиологических условиях по существу затвердевает приблизительно через один-пять часов и предпочтительно приблизительно через 10-30 мин. В предпочтительном варианте выполнения, реакция инициируется с помощью добавления в смесь из двух сухих компонентов дистиллированной воды с образованием густой пасты, которая затвердевает приблизительно через полчаса. Другие водные агенты, такие как сыворотка или среда для культуры ткани, также могут использоваться вместо дистиллированной воды. Наиболее часто получаемый в результате рассасываемый низкокристаллический гидроксиапатит будет иметь недостаточное соотношение кальция и фосфата, составляющее менее 1,5, в сравнении с идеальным стехиометрическим значением, составляющем для гидроксиапатита 1,67.

Изобретение также предоставляет тест для идентификации подходящих материалов для замещения кости и реакционных предшественников. Тест предусматривает комбинирование компонентов, получение формуемого вещества и демонстрацию его способности затвердевать через подходящий период времени при температуре тела или около нее. Компоненты, которые затвердевают таким образом, могут затем размещаться внутри мышц испытуемого животного и проверяться на биологическую рассасываемость. Сто миллиграммов (100 мг) и предпочтительно триста миллиграммов (300 мг) материала для замещения кости по изобретению рассасываются в мышце крысы менее чем через 1 месяц. Некоторые медленнее рассасываемые материалы для замещения кости могут потребовать более года для полного рассасывания у грызунов.

В реакции образования материала для замещения кости задействуется, по меньшей мере, один предшественник аморфного фосфата кальция (АФК) и предпочтительно задействуется активированный АФК. В некоторых случаях, реакция может вовлекать только один предшественник АФК, который контролируемым образом частично или полностью превращается в низкокристаллический ГА по изобретению. Альтернативно, реакция может вовлекать один или более дополнительных предшественников, предпочтительно источник кальция и/или фосфата, которые комбинируют с АФК для получения выхода низкокристаллического гидроксиапатита по изобретению. В любом случае, в значительной степени предпочтительны реакции, которые могут инициироваться вне организма, проводятся в пастоподобной конфигурации и которые значительно ускоряются при 37°С и ведут к получению затвердевшего продукта фосфата кальция.

Только предшественники АФК.

Когда для получения рассасываемого материала для замещения кости в качестве единственного предшественника используется аморфный фосфат кальция, важно контролировать естественную тенденцию АФК превращаться в высококристаллический гидроксиапатит. С другой стороны, период превращения должен быть достаточно коротким для возможности хирургического применения. Один из подходов состоит в комбинировании предшественника АФК, содержащего ингибитор образования кристаллов (например, АФК примера 1) с АФК, не содержащим ингибитора образования кристаллов (например, промотора). Реагенты могут смешиваться в сухом состоянии с соответствующим размером частиц и избытком АФК, содержащего ингибитор. Затем реагенты могут подвергаться воздействию условий, образующих кристаллы, таких как добавление воды, с последующим повышением температуры, таким как то, которое происходит после внесения в организм, для превращения реагентов в низкокристаллический ГА по изобретению.

Предшественник АФК плюс дополнительные источники фосфата кальция.

АФК может вступать в реакцию со вторым источником кальция (включая второй АФК) с помощью любой методики активации реакции. Активируемая реакция представляет собой превращение аморфного фосфата кальция в нанокристаллический или низкокристаллический гидроксиапатит. Такие реакции включают реакции подкисления/подщелачивания, вытеснения, замещения и гидролиза, а также часто физические и механические реакции (например измельчение, смешивание). При любой схеме реакции важно, чтобы в течение всей реакции АФК сохранял в значительной степени аморфный характер. В частности, общая кристалличность исходного продукта не может превышать желательную кристалличность конечного продукта. Таким образом, определенные схемы реакции могут потребовать стабилизации аморфной природы АФК в течение всего периода реакции. Примеры подходящих ингибиторов образования кристаллов, известных из уровня техники, включают карбонат, фторид и магний.

Во многих формах выполнения изобретения, по меньшей мере, один го предшественников должен быть активирован с тем, чтобы вступить в реакцию с другими компонентами при физиологических условиях. В некоторых предпочтительных вариантах выполнения, компонент АФК активируется в условиях нагревания для облегчения реакции со вторым, содержащим кальций, реагентом. Примеры таких подходящих вторых реагентов включают дициклопентадиен, другие кристаллические или низкокристаллические фосфаты кальция, источники кальция или источники фосфата или второй АФК. Для активации реакции между заместителями могут также использоваться другие методы активации, известные из уровня техники, такие как катализ или применение ионных растворителей. Второй реагент фосфата кальция может иметь любую кристаллическую структуру и должен быть выбран с тем, чтобы вступать в реакцию с первым АФК непосредственно, или посредством использования активирующих реакцию носителей, таких как ионные растворители. Соответствующие условия реакции будут определяться с помощью выявления быстрого затвердевания при 37°С, последующего смешивания реагентов и добавления воды.

Реакция образования материала для замещения кости может также обеспечивать получение такого конечного продукта, который является пористым. В одном варианте выполнения, принципы кислотно/основной химии плюс использование сухой смеси реагентов с контролируемым размером частиц приводят к образованию пористого материала для замещения кости. Могут использоваться другие методы активации пористости, такие как химическое или физическое травление и выщелачивание.

Настоящее изобретение предлагает новый способ превращения осадка стандартного инертного аморфного фосфата кальция в высокореактивные аморфные твердые материалы.

Аморфные твердые материалы могут использоваться в описанных выше реакциях для образования низко- и нанокристаллического синтетического гидроксиапатита, который обеспечивает биологическую активность, биологическую рассасываемость и структурную целостность. Этот новый аморфный материал может вступать в реакцию с другими фосфатами кальция при 37°С или ниже для образования подобного кости материала, состоящего из низкокристаллического гидроксиапатита.

Аморфный фосфат кальция по изобретению является высоко реакционноспособным по отношению к другим кислотным или основным фосфатам кальция. Аморфный фосфат кальция по изобретению также считается реакционноспособным в том, что он способен вступать в реакцию при комнатной температуре со множеством соединений, несущих кальций или фосфор, которые обычно считаются инертными по отношению к АФК, например СаО, СаСО₃ и ацетатом кальция. Кислотно-щелочные реакции обычного кристаллического фосфата кальция из уровня техники приводят к получению низкореакционноспособных твердых материалов, имеющих продукты реакции, которые слишком кристалличны для того, чтобы иметь достаточную растворимость в живых тканях. Реакции из уровня техники в целом неполные, а продукты реакции неоднородные. Напротив, аморфный фосфат кальция по изобретению быстро и полно вступает в реакцию с широким разнообразием фосфатов кальция и другими содержащими кальций и фосфор материалами для получения однородного продукта.

Источник усиленной реакционной способности понятен не полностью, однако считается, что он связан с аморфностью (отсутствием кристалличности) и в некоторых вариантах выполнения со свободными участками и материалами, создаваемыми с помощью способа по изобретению. Свободные участки могут обеспечить реакционноспособные участки для последующей реакции. Эти наблюдения обсуждаются более полно ниже.

Способ по изобретению обеспечивает возможность первоначального образования частиц аморфного фосфата кальция менее 1000 А, предпочтительно 200-500 А и наиболее предпочтительно 300 А, дальнейший рост которых прекращается с помощью быстрого осаждения продукта из раствора. Во время реакции источников ионов кальция и фосфата для образования аморфного фосфата кальция в раствор вводится третий ион, так что эти ионы включаются в структуру аморфного осадка вместо трехвалентной группы (групп) РО₄ ^3-. Ввиду того, что некоторые РО4^3- замещаются третьим ионом, общее содержание РО4^3- уменьшается, увеличивая таким образом соотношение Са/Р аморфного преципитата (по сравнению со стандартным аморфным фосфатом кальция) и изменяя со13 стояние валентности или заряда фосфата кальция. Затем аморфные твердые материалы могут подвергаться быстрой лиофилизации для сохранения химических и физических свойств материала. Затем аморфные твердые материалы могут подвергаться обработке в особых условиях, выбранных для активации удаления, по меньшей мере, некоторого количества третьего иона. В случае карбоната особые условия температуры и давления приводят к уменьшению общего содержания углерода, предположительно, в виде газообразной двуокиси углерода и кислорода в аморфном твердом материале, сохраняя в то же время аморфность.

Полученный в результате материал представляет собой аморфный твердый материал с более высоким соотношением Са/Р, чем обычно обнаруживается в аморфных фосфатах кальция и, как сообщалось ранее, составляло 1,50. Далее, удаление углерода из материала приводит в результате к получению свободных мест в промежуточной структуре аморфного твердого материала, делая его высокореакционным. Может быть несколько возможных источников свободных мест. Материал обладает пористостью, которая активирует реакционную способность с помощью различных средств, таких как увеличение площади поверхности. Материал может также подвергаться изменению равновесия стехиометрии после удаления третьего иона. Изменение стехиометрии может привести к дисбалансу заряда, который ответственен за возросшую реакционную способность аморфного фосфат кальция.

Желательно сохранять аморфные свойства материала в течение всего процесса. Если кристалличность во всей массе (единичных кристаллических областях) или даже в локальных доменах (микрокристаллических областях) вводится в процессе получения или в конечный продукт, то, как было обнаружено, твердый материал теряет свою реакционную способность. Полученный в результате высокореакционноспособный фосфат кальция является аморфным по своей природе и имеет соотношение кальция и фосфора от 1,55 до 1,65. В предпочтительном варианте выполнения аморфный фосфат кальция имеет соотношение Са/Р около 1,58.

Аморфное состояние создают с помощью регулирования скорости и длительности процесса осаждения. Аморфный гидроксиапатит по изобретению осаждается в условиях, когда начальное осаждение происходит быстро. Быстрое осаждение приводит к образованию множества крайне мелких ядер фосфата кальция. Кроме того, быстрый рост кристалла или зерна ведет к образованию большего количества дефектов внутри каждого зерна, также увеличивая таким образом растворимость. В экстремуме диапазона рост зерна настолько быстрый, а дефектов так много, что в результате получается аморфный фосфат кальция. Аморфный фосфат кальция является гелеподобным и содержит растворы твердого материала с различными композициями. Эти гели не имеют структур длинного диапазона, а являются гомогенными при измерении по шкале Ангстрема. В физиологических условиях эти аморфные соединения имеют высокую растворимость и высокие скорости формирования и превращения в низкокристаллический гидроксиапатит.

Твердые материалы аморфного фосфата кальция, получаемые этим способом, сохраняют свою аморфную природу достаточно долго для того, чтобы вводить их в конечную реакцию в виде по существу аморфных твердых материалов. Они могут также смешиваться и вступать в реакцию с другими твердыми материалами или растворами, содержащими фосфаты, для получения твердых материалов, содержащих однородное распределение кристаллов нанометрового размера. Кроме того, потому, что аморфный фосфат кальция полностью реагирует с другими твердыми материалами, в предпочтительных вариантах Са/Р полученного в результате твердого материала будет включать весь кальция и фосфор из такой реакции, т.е. произойдет по существу полная реакция. Когда соответствующая молярная концентрация фосфата из раствора или твердых материалов вступает в реакцию с новым материалом аморфного фосфата кальция, получается низкокристаллический материал гидроксиапатита (Са/Р 1,1-1,9). Таким образом, настоящее изобретение позволяет конструировать и модифицировать химический состав итогового продукта, предоставляя таким образом еще один способ регулирования биологической активности конечного продукта, используемого в качестве материала для костного трансплантата.

В одном варианте выполнения изобретения получают раствор, который содержит ионы кальция и фосфора и третий ион в концентрации при pH и температуре, стимулирующих быстрое образование активных центров и осаждение фосфата кальция. Когда осаждение происходит достаточно быстро, образуется аморфный гелеподобный фосфат кальция. Поскольку термодинамически зависимая кристаллическая форма гидроксиапатита усиливается при снижении скорости реакции, то для гарантии получения аморфного соединения могут проводиться стадии определенной обработки для повышения скорости реакции. При составлении раствора для быстрого осаждения аморфного фосфата кальция по изобретению необходимо наряду с другими учитывать следующие факторы.

Предпочтительные условия.

Быстрое смешивание источников кальция и фосфата для повышения скорости реакции. Скорость реакции повышают для получения нестабильных фаз в качестве продукта. Обеспечение более длительного времени реакции для правильного расположения ионов с образовани15 ем твердого материала приведет к образованию более термодинамически благоприятной кристаллической и стабильной структуры.

Предпочтительные источники кальция и фосфата.

Использование высоко концентрированных или почти перенасыщенных растворов гарантирует, что произойдет более быстрая реакция.

Предпочтительная температура.

Хотя реакция может проводиться при комнатной температуре, температуры, близкие к точке кипения для увеличения концентрации одного реагента, являются возможным средством повышения скорости реакции.

В одном варианте выполнения, водный раствор ионов кальция, ионов фосфата и ионов карбоната быстро смешивают вместе для получения карбоната, содержащего твердый материал аморфного кальция. Относительные концентрации ионов выбирают для получения осадка, имеющего желательное соотношение Са/Р. В аморфном фосфате кальция ион карбоната замещается на ион фосфата. Карбонизированный аморфный фосфат кальция может быть получен с помощью осаждения из водного раствора карбоната. Подходящие водные растворы карбоната только в качестве примера включают раствор бикарбоната, раствор карбоната натрия, раствор карбоната калия. Кроме того, в объеме изобретения находится использование неводных растворов.

Желательно использовать карбонизированный материал, потому что он позволяет изменять соотношение Са/Р с помощью замещения РО₄ ^3- СО3^2-. Кроме того, известно, что присутствие СО3^2- задерживает развитие кристалличности в аморфном фосфате кальция. Однако признано, что при изменении соотношения Са/Р и при введении в аморфный фосфат кальция вместо иона карбоната или в дополнение к нему свободных реакционноспособных участков могут подойти другие ионы или смесь ионов, таких как, только в качестве примера, ионы нитрата, нитрита, Mg²⁺ и P₂O₇ ^4-.

Перед активацией осадок аморфного фосфата кальция может быть собран и профильтрован. Эту стадию предпочтительно выполнять в холодной комнате или при температурах ниже окружающей с тем, чтобы сохранить аморфное состояние собранного осадка. Сбор обычно может проводиться с помощью любого обычного средства, включая, но ни в коем случае не ограничиваясь гравитационную фильтрацию, вакуумную фильтрацию или центрифугирование. Собранный осадок является гелеобразным, и его промывают более одного раза дистиллированной водой.

Промытый осадок затем высушивают в любых условиях, которые сохраняют аморфный характер материала. Лиофилизация является подходящей, но не исключительной методикой.

После замораживания осадок, поддерживаемый в замороженном состоянии высушивается для удаления основного количества захваченной жидкости. Эта процедура может совершаться с помощью помещения замороженного осадка в вакуумную камеру на данный период времени. Лиофилизация обычно происходит при температурах жидкого азота в течение времени в диапазоне от 12 до 78 ч, предпочтительно приблизительно 24 ч и в условиях вакуума в диапазоне от 10^-1 до 10^-4, предпочтительно 10^-2 мм рт.ст. Предпочтительно, способ включает в себя лиофилизцию, потому что криогенные температуры, обычно используемые при лиофилизации, подавляют дальнейшую кристаллизацию материала. В результате аморфный фосфат кальция, полученный таким образом, представляет собой исключительно очищенный, свободно текучий порошок.

Затем высушенный АФК может быть активирован. В предпочтительном варианте, когда в АФК присутствует карбонат, порошок АФК нагревают для удаления остающейся свободной воды, гидратированной воды, а также для удаления углерода, предположительно посредством разложения СО₃ ^2- в СО₂ и кислород. Стадию нагревания проводят при температуре ниже 500°С, но выше 425°С с тем, чтобы предотвратить превращение аморфного фосфата кальция в кристаллический гидроксиапатит. Нагревание проводят предпочтительно в диапазоне от 450 до 460°С. В предпочтительном варианте, лиофилизированный порошок фосфата кальция нагревают под вакуумом. В вакуумной среде для получения такого же результата температура может быть значительно ниже, т.е. в диапазоне приблизительно от 175 до 225°С. Более низкие температуры желательны, потому что они снижают опасность кристаллизации аморфного порошка.

Наблюдаемая более высокая реакционная способность аморфного фосфата кальция по изобретению может быть отнесена на счет низкой кристалличности и свободных участков (пористость и/или стехиометрические изменения). Это иллюстрируется следующими наблюдениями. Установлено, что содержащий карбонат аморфный фосфат кальция, нагретый до 525°С, имеет повышенное образование кристаллического гидроксиопатита, что приводит к соответствующему снижению реакционной способности. Аморфный фосфат кальция, который нагрет только до 400°С, сохраняет свою аморфную характеристику, но проявляет пониженную реакционную способность. Предположительно, это снижение реакционной способности связано с более высоким содержанием карбоната (и меньшим количеством свободных участков), обнаруживаемым с помощью инфракрасного излучения в образцах, обработанных при такой более низкой температуре. Это свидетельствует о том, что и аморфность, и сниженное содержа17 ние углерода (свободные реакционноспособные участки) являются фактором, определяющим реакционную способность. Это ни в коей мере не является единственным фактором реакционной способности. В основе изобретения лежит другой фактор наблюдаемой активности. Полученный в результате порошок аморфного фосфата кальция представляет собой высокореакционный материал фосфата кальция с соотношением Са/Р от 1,1 до 1,9, предпочтительно приблизительно от 1,55 до 1,65 и наиболее предпочтительно около 1,58. Характеристики порошка определялись различными методами анализа.

Фиг.1 - микрофотография, полученная с помощью высоко разрешающей трансмиссионной электронной микроскопии, показана для иллюстрации морфологических характеристик и имеющей размеры в ангстремах природы предпочтительного реакционноспособного аморфного кальция по изобретению. Предпочтительные размеры составляют менее 1,000 А предпочтительно в диапазоне от 300 до 400 А. Обратите внимание на нечеткие границы, разделяющие сфероподобные скопления материала, не имеющие четких краев и поверхностей, в отличие от кристаллических материалов. Фиг. 2а и 2b иллюстрируют инфракрасные спектры аморфного фосфата кальция после процесса лиофилизации (а) и после последующей тепловой обработки при 450°С в течение 1ч (b). Инфракрасные пики, иллюстрирующие присутствие местных химических групп в материале, показывают, что присутствие группы Н-О-Н (приблизительно при 3,400 см^-1 и 1640 см^-1) и СО₃ ^2- (при 1420-1450 см^-1) значительно уменьшено после тепловой обработки. Однако типы дифракции рентгеновских лучей на фиг. 3 аналогичных материалов показывают, что аморфное состояние после лиофилизации (а) по существу не меняется после тепловой обработки (b). Аморфная природа материала по изобретению характеризуется широкими пиками и неопределенным фоном с отсутствием острых пиков в любом положении дифрактирующих углов, которые соответствуют известным кристаллическим фосфатам кальция. Измерение Са/Р того же материала, проведенное с использованием рентгеновского дисперсионного анализа длины волн на электронной микропробе после тепловой обработки, дает выход Са/Р, составляющий 1,58 (фиг.4).

Эти характеристики показывают, что хотя имеется изменение локальной части определенных групп в твердых материалах аморфного фосфата кальция, общая аморфность сохраняется в течение всего процесса. Таким образом, это позволяет интерпретировать, что материал содержит локальные свободные участки или дыры в аморфной структуре, которые могут активировать АФК.

В другом предпочтительном варианте выполнения высокореакционный аморфный фосфат кальция вступает в реакцию с кислотным или основным фосфатом кальция с получением низкокристаллического гидроксиапатита. Как раскрыто выше, гидроксиапатит представляет собой термодинамически предпочтительный продукт реакции, который легко кристаллизуется с получением продукта, который не является биологически совместимым вследствие его нерастворимости в физиологических условиях. Использование аморфного фосфата кальция, который может быстро и полно вступать в реакцию для получения гидроксиапатита без существенной кристаллизации, предоставляет новый путь получения низкокристаллического гидроксиапатита, который может рассасываться в физиологических условиях.

Порошок аморфного фосфата кальция по изобретению может смешиваться с множеством вторых компонентов для вступления таким образом в реакцию для образования низкокристаллической формы гидроксиапатита. Эта реакция происходит при комнатной температуре после смешивания порошка с множеством и кислых, и основных фосфатов кальция в присутствии жидкости, такой как вода, солевой раствор, буферный раствор, сыворотка или среда для тканевой культуры, но этим не ограничиваются. В зависимости от количества добавленной жидкости смесь аморфного фосфата кальция по изобретению и кислого фосфата кальция приводит в результате к получению пасты, обладающей высокой формовочной способностью и/или высокой инъецируемостью, с меняющейся степенью консистенции пасты.

Подходящие фосфаты кальция включают в себя и основные, и кислые фосфаты кальция, которые обеспечивают соответствующую стехиометрию реакции для получения гидроксиапатитного фосфата кальция. В предпочтительном варианте используется кислый (pH 5-7) фосфат кальция. Подходящие фосфаты кальция включают, но ни в коей мере этим не ограничиваются, метафосфат кальция, дикальций фосфат дигидрат, гептакальций фосфат, трикальций фосфат, кальций пирофосфат дигидрат, низкокристаллический ГА, пирофосфат кальция в октакальций фосфат. Подходящие основные фосфаты кальция включают дополнительные АФК. Другие твердые материалы, которые могли бы обеспечить источник фосфата или кальция, такие как приводимые только в качестве примера СаО, СаСО₃, ацетат кальция и Н₃РО₄, могут смешиваться для образования конечного продукта с получением желательного соотношения Са/Р, близкого к естественной кости. Может быть желательным также предоставить второй компонент в аморфном или низкокристаллическом состоянии.

Гидроксиапатит представляет собой термодинамически более благоприятную форму фосфата кальция. Поэтому в объем изобретения входит простая стимуляция превращения реакционноспособного АФК в низкокристаллический ГА с помощью добавления компонентов, которые способствуют превращению АФК в ГА без химической реакции. Подходящие промоторы включают воду и тепло, но не ограничиваются ими.

Второй фосфат кальция часто кристаллический, о чем свидетельствует присутствие острых дифракционных пиков, типичных для интересующего фосфата кальция, на образце дифракции рентгеновских лучей (фиг. 6а). Напротив, реакционноспособный АФК является аморфным и не дает идентифицируемых пиков с помощью дифракции рентгеновских лучей (фиг. 6Ь). Однако, несмотря на свою более высокую кристалличность, дикальций дифосфат расходуется в ходе реакции с реакционноспособным АФК, и полученный ГА имеет значительно более низкую кристалличность.

Вследствие того, что, по меньшей мере, один реагент является аморфным и высокореакционноспособным, реакция протекает при комнатной температуре с получением апатического материала, имеющего низкокристаллическую или микрокристаллическую микроструктуру. Реакция также по существу является полной, обеспечивая таким образом расход всего кальция и фосфата из смеси конечным гидроксиапатитным продуктом. Это позволяет организовать надежное производство гидроксиапатитных продуктов просто с помощью выбора относительных пропорций исходных аморфных и вторичных фосфатов кальция. Желательно поддерживать соотношение между кальцием и фосфатом на уровне приблизительно 1,2-1,68, предпочтительнее 1,5 и наиболее предпочтительно приблизительно 1,38.

Конечный гидроксиапатитный материал содержит неустойчивые среды, характерные для естественно встречающейся кости. В естественно встречающейся кости минералы характеризуются структурой нанометрического размера, обеспечивающей большие площади поверхности для взаимодействия с окружающей тканевой средой, что приводит к рассасыванию и перестройке тканей. Настоящее изобретение с его кристаллами нанометрического размера в качестве продукта близко имитирует естественно встречающиеся костные минералы. Кроме того, такие свойства, как кристалличность и соотношение Са/Р в настоящем изобретении придаются для близкой имитации свойства минералов, обнаруживаемые в живых тканях кости.

В другом предпочтительном варианте, может быть получена инъецируемая паста, которая может вводиться в участок регенерации кости. Паста в целом получается с помощью смешивания аморфного фосфата кальция по изобретению со вторым компонентом в количестве воды или буфера, достаточном для получения желательной консистенции для инъецирования. Чаще всего она будет насколько возможно густой, сохраняя в то же время способность проходить через иглу калибра 16-18. Ввиду аморфной природы твердых компонентных материалов в пасте, материал значительно улучшил характеристики текучести, в сравнении с композициями уровня техники. Характеристики текучести полученной в результате пасты подобны зубной пасте, тогда как материалам уровня техники свойственна гранулярная или подобная овсяной каше консистенция. Паста может приготавливаться перед использованием до периода в несколько часов, если она содержится при комнатной температуре и испарение сведено к минимуму. Время хранения может удлиняться с помощью содержания пасты при пониженных температурах в диапазоне от 1 до 10°С в холодильнике при условии, что приняты меры для сведения испарения к минимуму.

С помощью выбора соответствующего количества жидкости, которое предполагается добавить в реагенты, можно подобрать вязкость пасты материала для замещения кости в соответствии с необходимостью. Паста может быть получена с консистенцией, обеспечивающей возможность или инъецирования, или формовки. Инъецируемая консистенция значит, что паста насколько возможно густа, в то же время сохраняя способность прохождения через иглу калибра 16-18. Чаще всего это будет консистенция зубной пасты. Понятие формуемая относится к консистенции, которая позволяет материалу сохранять его форму. В крайнем случае формуемой консистенции, паста будет иметь консистенцию замазки или герметика. Паста также может быть получена с количеством жидкости, достаточным для одновременного обеспечения возможности и инъецирования, и формовки.

В некоторых предпочтительных вариантах (например, примеры 9-14, приведенные ниже) реакция происходит медленно при комнатной температуре, но значительно ускоряется при температуре тела. Это особенно применимо в хирургической ситуации, поскольку паста, образованная с помощью смешивания реагентов с водой, остается инъецируемой в течение значительного периода времени (до нескольких часов) хранения при комнатной температуре. Таким образом, при комнатной температуре (приблизительно 22°С) паста твердеет после периода времени больше одного часа и остается формируемой и/или инъецируемой в течение периода более 10 мин, и предпочтительнее более часа, и наиболее предпочтительно - более трех часов. После инъецирования в участок имплантата (приблизительно 37°С) паста твердеет менее, чем приблизительно через один час, предпочтительно приблизительно через 10-30 мин.

В другом варианте выполнения изобретения в смесь аморфного фосфата кальция и ки21 слого фосфата кальция включают костные регенерационные белки (КРБ). Было показано, что КРБ увеличивают скорость роста кости и ускоряют консолидацию костей. Как ожидается, костный трансплантат, включающий нанокристаллический или низкокристаллический гидроксиапатит и КРБ, будет способствовать даже более быстрой консолидации костей, чем костный трансплантат с использованием только гидроксиапатита по изобретению. Эффективность КРБ дополнительно усиливается с помощью регулирования растворимости нанокристаллического или низкокристаллического гидроксиапатита так, чтобы он растворялся со скоростью, при которой КРБ, кальций и фосфор доставляются в оптимальной дозировке для костного роста. Такой способ включения КРБ должен включать, но не ограничиваться этим, смешивание вместо дистиллированной воды с буферным раствором, содержащим КРБ при его оптимальном pH, который бы сохранял активность белка. Примеры КРБ включают, но ни в коей мере этим не ограничиваются, трансформирующий ростовой фактор-бета, факторы клеточного прикрепления, эндотелиальные ростовые факторы и костные морфогенетические белки. Такие КРБ в настоящее время разрабатываются Geneticas Institute, Cambridge, MA; Genetech, Palo Alto, CA и Creative Biomolecules, Hopkinton, MA. в другом варианте изобретения предполагается включение антибиотиков или их средств в аморфный фосфат кальция и их смесь. С клинической точки зрения одной из главных проблем, возникающих при операции трансплантации кости, является необходимость борьбы с послеоперационным воспалением или инфекцией. Ожидается, что костный трансплантат, включающий низкокристаллический гидроксиапатит и антибиотик(и), снижает вероятность местной инфекции в участке операции, способствуя лишенному инфекции, а следовательно, более быстрому процессу консолидации кости. Эффективность антибиотиков дополнительно усиливается с помощью регулирования высвобождения низкокристаллического гидроксиапатита таким образом, чтобы он растворялся со скоростью, обеспечивающей доставку пептидных антибиотиков или их активного компонента в наиболее эффективной дозе к участку регенерации ткани. Примеры антибиотиков включают, но ни в коей мере этим не ограничиваются, пенициллин, хлортетрациклин гидрохлорид (аурэомицин), хлорамфеникол и окситетрациклин (террамицин). И антибиотики, преимущественно полипептиды, и регенерирующие кость белки могут взаимно смешиваться с материалом низкокристаллического гидроксиапатита по изобретению для местной доставки всех или большинства необходимых компонентов при создании оптимальных условий для регенерации костной ткани.

Далее изобретение иллюстрируется со ссылкой на следующие примеры, которые представлены только с целью иллюстрации и не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение.

Пример 1. Этот пример постадиино описывает получение и способы превращения относительно инертных твердых материалов аморфного фосфата кальция в высокореакционноаморфный фосфат кальция по изобретению.

Раствор А приготавливают при комнатной температуре быстрым растворением 55 г Na₂HPO₄-7H₂O (фосфата натрия), 50 г NaOH (гидроокись натрия) в 1,3 л дистиллированной воды. Используют также объемы Н₂О в диапазоне от 0,7 до 1,3 мл. Раствор В приготавливают при комнатной температуре быстрым растворением 43 г Ca(NO₃)₂-4H₂O (кальция нитрат тетрагидрат) в 0,51 л дистиллированной воды.

Инертный карбонированный аморфный фосфат кальция затем получают при комнатной температуре с помощью быстрого добавления раствора В к быстро перемешиваемому раствору А. Образовавшийся таким образом осадок гелеподобного аморфного фосфата кальция сразу фильтруют с использованием фильтровальной бумаги (0,05 м²) при средней скорости фильтрации и вакуумном давлении приблизительно 10^-2 мм рт.ст. Материал образует тонкий слежавшийся осадок и его промывают приблизительно 4 л дистиллированной воды, добавляя воду в фильтровальную воронку. Промытый материал затем собирают шпателем и погружают в жидкий азот в контейнере емкостью 2,5 л. После образования твердых замороженных кусков контейнер переносят в вакуумную камеру на 24 ч (10^-1 - 10^-2 мм рт.ст.) до тех пор, пока не получат мелкий и сухой порошок.

Хотя описанную выше процедуру можно выполнять при комнатной температуре, весь процесс предпочтительно происходит при температуре, ниже температуры окружающей среды (4-5°С) с тем, чтобы дополнительно предотвратить превращение аморфного состояния в более устойчивую кристаллическую форму. Кроме того, в раствор в микроколичествах могут добавляться такие элементы или ионы, которые, как известно, действуют в качестве ингибиторов образования кристаллического гидроксиапатита. Это, например, могут быть ионы Mg в форме менее 1,0 MgCl₂-6H₂O (хлорида магния), ионов пирофосфата в форме менее 2 г Na₄P₂O₇-lOН₂О (пирофосфат натрия).

Инфракрасный спектр инертного аморфного материала в этой точке процесса показан на фиг. 2а. Этот спектр содержит пики, характерные для групп Р-О (600 и 1000 см^-1), группы СО₃ ^2- (1,420-1,450 см^-1) с относительно большим пиком группы О-Н (~ 3,550 см^-1). Тип дифракции рентгеновских лучей того же материала (фиг. За) показывает аморфную природу мате23 риала, о чем свидетельствует отсутствие любых острых пиков при измерении кристалличности, определяемой с помощью принятия за фон соотношения согласованных пиков.

Затем описанный выше инертный аморфный материал превращают в реакционноспособную форму с помощью нагревания в течение 60 чин при 450°С (±3°C). Инфракрасный спектр нагретого материала показан на фиг. 2Ь. Этот спектр показал уменьшение, в частности, групп О-Н и СО₃ ^2-, указывая на значительное уменьшение Н2О и СО3^2- в виде СО2, и O₂. В полученных аналогичным образом образцах наблюдалось падение содержания углерода приблизительно на 60% с уменьшением общего соотношения карбоната с 1,56% до 0,5%. Однако следует отметить, что во время этого процесса не была утрачена аморфная природа материала, что подтверждено с помощью типа дифракции рентгеновских лучей, показанных на фиг. 3(b). Путем определения с помощью способа количественного анализа с использованием электронного микрозонда было установлено, что соотношение Са/Р этого материала составило 1,575 (фиг.4). Картина общих морфологических и ультраструктурных свойств аморфного материала, полученная с помощью трансмиссионной электронной микроскопии, показана на фиг.1. Следует обратить внимание на аморфный внешний вид материала с отсутствием острых краев, разделяющих каждую гранулу с определенной частью материала, имеющей бесформенный вид (стрелки). В этом материале наблюдались крайне высокая удельная площадь поверхности, составляющая 120 м²/г со средним размером пор приблизительно 130 А.

Пример 2. По примеру 1, за исключением того, что растворы А и В получают следующими реакциями. Раствор А приготавливают при комнатной температуре быстрым растворением 90,68 г (CaNO₃)₂-4H₂O в 1,2 л насыщенной угольным ангидридом дистиллированной Н₂О. Раствор В приготавливают растворением 40,57 г К₂НРО₄ в 1,53 л дистиллированной Н₂О, содержащей 24 мл раствора 45 мас.% КОН. Химические и физические свойства полученного в результате этой процедуры продукта аморфного фосфата кальция аналогичны свойствам материала, полученного по примеру 1.

Пример 3. По примеру 1, за исключением того, что получение растворов А и В заменяют следующими реакциями. Раствор А приготавливают при комнатной температуре быстрым растворением 10,58 г (CaNO₃)₂-6H₂O в 0,15 л насыщенной угольным ангидридом дистиллированной Н₂О при pH выше 9,0, доводимом с помощью NaOH. Раствор В приготавливают растворением 7,8 г (NH^HXb в 0,35 л дистиллированной Н₂О. Химические и физические свойства полученного в результате этой процедуры продукта аморфного фосфата кальция были аналогичны свойствам материала, полученного в соответствии с примерами 1 и 2.

Пример 4. В этом примере описано получение материала для замещения кости по изобретению.

Дикальций фосфат дигидрат (ДКФД), используемый в этом примере, получают следующим образом. Раствор А приготавливают при комнатной температуре быстрым растворением 10 г H₉N₂O₄P (кислый ортофосфат диаммония) в 500 мл дистиллированной воды при pH 4,6-4,8. Раствор В приготавливают при комнатной температуре быстрым растворением 17,1 г Са (NO₃)₂. 4H₂O (кальций нитрат тетрагидрат) в 250 мл дистиллированной воды. Дикальций-фосфат дигидрат получают при комнатной температуре быстрым добавлением раствора В в перемешиваемый раствор А. Сразу после этого образец фильтруют с использованием фильтровальной бумаги (0,05 м²) при средней скорости фильтрации и вакуумном давлении приблизительно 10^-2 мм рт.ст. Материал образует тонкий слой осадка, который промывают приблизительно 2 л дистиллированной воды и затем высушивают при комнатной температуре в течение 24 - 72 ч.

Реакционноспособный материал аморфного фосфата кальция, полученный по примерам 1, 2 или 3, физически смешивают в сухом состоянии с дикальций-фосфат дигидратом (СаНО₄-2Н₂О) в соотношении 50:50 мас.% с использованием ступки и пестика в течение 3-5 мин. Затем в порошкообразную смесь добавляют воду (1 мл/г смешанного материала) для получения пастообразной консистенции. Количество добавляемой Н₂О меняют в зависимости от того, густая или жидкая паста желательна. Затем пастообразный материал помещают во влажную тканевую среду, где после достижения температуры тела (37°С) он отвердевает, превращаясь в твердую массу без экзотермической реакции. Процесс отвердения можно отложить на несколько часов с помощью помещения его в холодильник при температуре 4°С. Отвердевший материал составлен из имеющего нанометровый размер низкокристаллического гидроксиапатита со свойственным ему свойством растворимости, которая превышает растворимость синтетического гидроксиапатитного материала. Это иллюстрируется на фиг.5, где концентрация ионов кальция, высвобождаемых в буферный раствор с регулируемым pH в течение 24 ч при 37°С, значительно выше у низкокристаллического материала ГА по изобретению (кривая 50), чем у известного материала кристаллического гидроксиапатита (кривая 52).

Пример 5. В этом примере описано получение материалов для замещения кости с использованием материалов, имеющих выбранный размер частиц.

Реакционноспособный материал аморфного фосфата кальция, полученный по примерам 1, 2 или 3, физически смешивают в сухом со25 стоянии с дикальцием фосфатом дигидратом (СаНР0₄-2Н₂0) с размером частиц менее 100 мкм в соотношении 50:50 мас.% с использованием лабораторной мельницы SPEX 8510 в течение 2 мин с глиноземной керамической камерой для измельчения с последующим просеиванием до размера частиц менее 100 мкм. Затем в порошкообразную смесь добавляют воду (1 мг/г смешанного материала) для получения пастообразной консистенции.

Пример 6. Реакционноспособный материал аморфного фосфата кальция, полученный по примерам 1, 2 или 3, смешивают в сухом состоянии с другими соединениями фосфата кальция в соответствии со способом по примеру 4. Эти соединения включают: Ca(PO₃)₂ (метафосфаты кальция), Ca-(P₅O₁₆)₂ (гептакальций фосфат), Ca₂P₂O₇ (пирофосфат кальция), Са₃(Р0₄)₂ (трикальций фосфаты). Точно рассчитывают соотношение сухого материала и смеси, чтобы соотношение Са/Р было от 1,5 до 1,70 в зависимости от молярного соотношения Са/Р соединения, смешанного с реакционноспособным аморфным кальцием. Полученный в результате материал представляют собой твердые низкокристаллические гидроксиапатиты со свойствами растворимости, показанными на фиг. 5.

Пример 7. В этом примере описано получение инъецируемой пасты для образования твердого низкокристаллического гидроксиапатита.

Высушенные смешанные материалы, полученные по примерам 4 или 6, смешивают с дистиллированной Н₂О (2,3 мл/г). Получают пасту, которой можно легко придать форму вручную или которую можно инъецировать через наконечник шприца, имеющего минимальный внутренний диаметр 0,5 мм. Текучесть возрастает после хранения пасты в холодильнике при 4°С в течение 2-3 ч.

Материал может храниться в форме пасты в течение приблизительно 12 ч при 4°С в герметичном контейнере без отверждения.

Пример 8. Содержание кристаллического вещества в полученном материале для замещения кости контролируют с помощью дифракции рентгеновских лучей и инфракрасной спектрометрии.

Фиг. 7a-d представляют собой спектры дифракции рентгеновских лучей продукта реакции между ДКФД и реакционноспособным аморфным фосфатом кальция как описано в примере 4. Реакционную смесь помещают во влажную среду при 37°С и исследуют с помощью рентгеновской дифракционной спектрометрии в различное время. Условия рентгеновского сканирования следующие: (а) медный анод, (Ь) λ = 1,4540598 А и (с) диапазон сканирования 20-35° с шагом 0,02° и шаговым интервалом 2 с. Фиг. 8 иллюстрирует инфракрасные спектры дикальция фосфата дигидрата (а) .активированного

АФК по изобретению (Ь) и низкокристаллического ГА г о изобретению (с).

Образцы (фиг. 7a-7d) инкубируют в течение соответственно 0,20 мин, 75 мин и 5 ч. Образцы удаляют в указанное время и лиофилизируют для сохранения химических характеристик. Образец (фиг.7а), полученный в начале реакции, представляет комбинацию пиков, которые можно отнести к исходному АФК и дикальцию дифосфату (типы дифракции рентгеновских лучей компонентами показаны на фиг. 6). Отчетливо наблюдаются острые пики, соответствующие дикальцию дифосфату, приблизительно при 20,25°, 23,5°, 29,5°, 30,75° и 34,2°. С увеличением времени реакции острые пики кристаллического вещества уменьшаются и появляются широкие (аморфные) пики с центром при 26°, 28,5°, 32,0° и 33,0° Интересно отметить, что через 75 мин прекращаются изменения спектров, указывая на то, что реакция по существу завершается через период чуть более одного часа. Дифракция рентгеновских лучей материала для замещения кости по изобретению (фиг. 7d) сравнима с дифракцией естественной кости, показанной на фиг. 9. Два спектра почти идентичны, что указывает на близкую биомиметрию материала для замещения кости по изобретению.

Пример 9-14. Эти примеры демонстрируют влияние объема жидкости на консистенцию и реакционную способность инъецируемой пасты, использование которой предполагается при формировании материала для замещения кости. Каждую из паст получают как описано выше в примере 7 и определяют консистенцию и скорость реакции при комнатной температуре и при 37°С. Наблюдения представлены в таблице.

Формуемость, инъецируемость и реакционная способность одного грамма материала для замещения кости, полученного с различным объемом воды,

№ примера	Объем воды (мл)	Тип формуемости	Возмож- ность инъециро- вания	Время отверждения (мин) (4°С/ комнатная температура/ 37°С)
9	0,7	В виде крошек	-	-/-/-
10	0,8*	+++ В виде легко формуемой пасты	+	>60/>60/30
11	0,9*	++ В виде зубной пасты	++	>60/>60/30
12	1,0	+ В виде жидкой зубной пасты	+++	>60/>60/30

* В некоторых обстоятельствах (например, испарение) эти образцы могут несколько высыхать в течение одного часа при комнатной температуре. В таких случаях для восстановления исходной консистенции может добавляться дополнительная вода.

Пример 13. Целью этого исследования была оценка модели для анализа эффективности имплантированного материала из низкокристаллического гидроксиапатита кальция для замещения кости и фосфатного керамического материала по изобретению после имплантации в созданный хирургическим путем дефект в большеберцовой кости новозеландских белых кроликов.

I. Испытуемый продукт и животные.

Испытуемый продукт. Получают по примеру 7, за исключением того, что используют буферный раствор с оптимальным диапазоном pH (солевой раствор) для биологической активности белка или пептида.

Животные: Используют семь взрослых самцов и самок новозеландских белых кроликов (2,5-3,0 кг), полученных го кроличьего питомника/фермы Pine Acres. Перед началом исследования животных выдерживали в карантине и для акклиматизации минимум в течение 10 дней. Перед снятием карантина ветеринар оценивал общее состояние их здоровья. Животных содержали отдельно в подвешенных клетках из нержавеющей стали. В лотках для экспериментов под клетками использовали деревянную стружку. Животных идентифицировали с помощью пронумерованной ушной метки или татуировки и с помощью соответствующей клеточной карты. Все животные подвергались одинаковому воздействию - создавали дефект большеберцовой кости. Оценку проводили через 0, 2, 4 и 8 недель.

Операции. После получения достаточной анестезии с использованием асептической методики производят разрез над проксимальным отделом большеберцовой кости. Мягкую ткань отгибают и обнажают кость. С помощью 5миллиметрового трепана, насаживаемого в виде наконечника на низкоскоростную бормашину, отслаивают костный диск и участок готовят для имплантации. Форму пасты материала для замещения кости (МЗК), смешанную с солевым раствором, d-МЗК, помещают в дефект. С использованием этого способа применяют один образец на каждое животное. Затем мягкие ткани послойно ушивают шовным материалом 3-0. Животных наблюдали и после пробуждения им давали бупренорфин (0,02-0,05 мг/кг, подкожно) и цефалотин (20 мг/кг. подкожно). Анальгетик и антибиотик вводили 2 в течение пяти-семи дней после операции.

II. Экспериментальные наблюдения.

Клинические наблюдения и рентгенограммы.

Клинические наблюдения за общим состоянием здоровья и благополучием животных с обращением особого внимания на их способность передвигаться после операции проводили, по меньшей мере, еженедельно. Рентгенограммы большеберцовой кости получали через планируемые интервалы после операции и во время вскрытия.

Животным давали возможность восстановиться в течение запланированных периодов времени. Для получения рентгенограмм большеберцовой кости, которые в течение всего исследования выполняли один раз в 2 недели, у животных проводили анестезию. Рентгенограммы использовали для определения продолжительности исследования. Приблизительно каждые 2 недели забивали 2 животных и для гистологического исследования удаляли испытуемые участки. Животных контролировали ежедневно для выявления любых происходящих изменений рациона или поведения. В конце исследования проводили эвтаназию животных передозировкой назначенного раствора для эвтаназии (солянокислый кетамин и ксилазин с последующим введением насыщенного KCl).

Патоморфология: Участки имплантации готовили в виде не декальцифицированных и декальцифицированных срезов. Декальцифицированные слайды готовили в виде залитых пластиком слайдов толщиной 90 микрон, окрашенных светло-зеленым основным фусцином; не декальцифицированные слайды окрашивали гематоксилином и эозином и трихромом Masson. Слайды под микроскопом исследовал сертифицированный советом ветеринарный патологоанатом с опытом исследования патанатомии лабораторных животных.

III. Результаты.

Клинические наблюдения и рентгенограммы.

Рентгенограммы дефектов большеберцовой кости показали увеличивающуюся со временем рентгенологическую плотность.

Вскрытие. Оказалось, что со временем участки дефекта большеберцовой кости уменьшались. Макроскопически не наблюдалось никакого избыточного воспаления, кроме вызванного любой операцией.

Патоморфология: Через 2 недели в участке дефекта еще наблюдался фосфат кальция материала для замещения кости в виде кристаллов и в участке, и в локальных макрофагах. По краям дефекта и в участке дефекта были видны спикулы губчатой кости. К 4 неделе были видны несколько кристаллов материала, если они вообще были видны; во всем участке дефекта была видна более плотная губчатая кость. В образцах на 6 и 8 неделе не было данных о наличии материала; кость, водимая в участке дефекта, относилась к типу кости от очень плотной губчатой кости до кортикального слоя кости.

Пример 16. Этот пример сравнивает инфракрасные спектры кристаллических и аморфных предшественников, полученных в соответствии с примерами, и конечного низкокристаллического ГА, полученного с помощью вступления в реакцию аналогичных предшественников. Фиг. 8а представляет инфракрасный спектр

ДКФД, полученного как описано в примере 4, фиг. 8Ь представляет спектр АФК после тепловой обработки, полученный по примеру 1, и фиг. 8с представляет собой инфракрасный спектр низкокристаллического ГА, полученного по примеру 4.

Следует понимать, что среди целей, ставших очевидными из предшествующего описания, поставленные выше цели эффективно достигнуты и, поскольку в проведение указанного выше процесса и в установленную форму композиции могут вноситься определенные изменения без отхода от идеи и объема изобретения, подразумевается, что весь предмет, содержащийся в приведенном выше описании и проиллюстрированный в сопровождающих чертежах, должен рассматриваться как иллюстративный, а не в ограничивающем смысле.

Кроме того, следует понимать, что прилагаемая формула изобретения охватывает все родовые и индивидуальные признаки описанного изобретения и все другие признаки, находящиеся в объеме изобретения.

Claims (58)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Реакционноспособный аморфный фосфат кальция, имеющий, по меньшей мере, на 90% аморфный характер, отличающийся тем, что при получении в виде смеси с дикальцийфосфатом в воде в соотношении 1:1 при 37°С смесь затвердевает в течение от приблизительно 10 до приблизительно 60 мин.
2. 2. Реакционноспособный аморфный фосфат кальция по π. 1, отличающийся тем, что при получении в виде смеси с дикальцийфосфатом в воде в соотношении 1:1 при 37°С смесь способна инъецироваться или формоваться в течение более 60 мин при 22°С.
3. 3. Реакционноспособный аморфный фосфат кальция, имеющий, по меньшей мере, на 90% аморфный характер, полученный с помощью удаления карбонатного предкомпонента аморфного фосфата кальция с помощью термического разложения предкомпонента на газообразные или парообразные побочные продукты.
4. 4. Реакционноспособный аморфный фосфат кальция по п.З, отличающийся тем, что реакция по существу завершается в течение приблизительно 75 мин.
5. 5. Реакционноспособный аморфный фосфат кальция, имеющий, по меньшей мере, на 90% аморфный характер и отличающийся тем, что при получении в виде смеси с дикальцийфосфатом в воде в соотношении 1:1 при 37°С реакция, по существу, завершается в течение приблизительно 40 мин.
6. 6. Реакционноспособный аморфный фосфат кальция по одному из пп. 1, 3 или 5, отличающийся тем, что соотношение кальция и фосфата находится в диапазоне от приблизительно 1,1 до приблизительно 1,9.
7. 7. Реакционноспособный аморфный фосфат кальция по одному из пп. 1, 3 или 5, отличающийся тем, что соотношение Са/Р составляет около 1,58.
8. 8. Способ получения реакционноспособного аморфного фосфата кальция по пп.1, 3 или 5, предусматривающий реакцию в растворе ионов кальция, ионов фосфата и третьего иона, который является ионом, частично замещающим фосфатный ион в образующемся фосфате кальция, для получения аморфного фосфата кальция, и удаление, по меньшей мере, частично третьего иона в аморфном фосфате кальция.
9. 9. Способ по п.8, отличающийся тем, что третий ион представляет собой ион карбоната.
10. 10. Способ по п.8, отличающийся тем, что реакция ионов кальция, ионов фосфата и третьего иона включает осаждение аморфного фосфата кальция из раствора, содержащего ионы кальция, ионы фосфата и третий ион.
11. 11. Способ по и. 8, отличающийся тем, что раствор представляет собой водный раствор, а стадия удаления включает удаление части остаточной воды из аморфного фосфата кальция.
12. 12. Способ по п.8, отличающийся тем, что реакционноспособный фосфат кальция имеет соотношение кальция и фосфата в диапазоне от приблизительно 1,1 до приблизительно 1,9.
13. 13. Способ по и. 8, отличающийся тем, что третий ион выбирают так, чтобы изменить соотношение кальция и фосфата в продукте реакционноспособного аморфного фосфата кальция.
14. 14. Способ по п.8, отличающийся тем, что третий ион выбирают так, чтобы стабилизировать аморфный характер аморфного фосфата кальция.
15. 15. Способ по и.8, отличающийся тем, что он дополнительно включает стадию высушивания аморфного фосфата кальция перед удалением третьего иона в условиях, выбранных для поддержания аморфного характера фосфата кальция.
16. 16. Способ по п.8, отличающийся тем, что стадия удаления третьего иона включает нагревание в условиях, выбранных для поддержания аморфного характера фосфата кальция.
17. 17. Способ по п.8, отличающийся тем, что стадия удаления третьего иона включает стадию разложения третьего иона.
18. 18. Способ по п.8, отличающийся тем, что стадия удаления третьего иона включает растворение третьего иона, присутствующего в аморфном фосфате кальция.
19. 19. Способ по п.9, отличающийся тем, что стадия удаления карбоната включает удаление приблизительно до 60% карбоната, содержащегося в аморфном фосфате кальция.
20. 20. Способ по п.8, отличающийся тем, что реакционноспособные свободные участки вводят в аморфный фосфат кальция на стадии удаления.
21. 21. Способ по п.8, отличающийся тем, что он дополнительно предусматривает добавление костного регенерационного белка или антибиотика в аморфный фосфат кальция перед высушиванием.
22. 22. Способ получения низкокристаллического гидроксиапатита, предусматривающий реакцию реакционноспособного аморфного фосфата кальция по одному из пп. 1, 3 или 5 со вторым фосфатом кальция, причем второй фосфат кальция и реакционноспособный фосфат кальция смешивают в такой пропорции, чтобы получить гидроксиапатитный фосфат кальция.
23. 23. Способ по п.22, отличающийся тем, что низкокристаллический гидроксиапатитный фосфат кальция является биорассасываемым.
24. 24. Способ по п.22, отличающийся тем, что реакцию проводят в жидкости, причем жидкость выбирают из группы, состоящей из воды, физиологически приемлемого рН-буферного раствора, солевого раствора, сыворотки и тканевой культуральной среды.
25. 25. Способ по п.22, отличающийся тем, что стадия реакции включает смешивание аморфного фосфата кальция и второго фосфата кальция, и добавление водного раствора в смесь в количестве, достаточном для инициирования реакции.
26. 26. Способ по п.22, отличающийся тем, что реакционноспособный аморфный фосфат кальция получают реакцией ионов кальция, ионов фосфата и третьего иона так, чтобы получить аморфный фосфат кальция, и удалением, по меньшей мере, части третьего иона так, чтобы получить реакционноспособный аморфный фосфат кальция.
27. 27. Способ по п.22, отличающийся тем, что соотношение Са/Р в низкокристаллическом гидроксиапатите составляет менее приблизительно

    1,5.
28. 28. Способ по п.22, отличающийся тем, что второй фосфат кальция является аморфным или микрокристаллическим.
29. 29. Способ по п.22, отличающийся тем, что он дополнительно предусматривает добавление в смесь костного регенерационного белка или антибиотика.
30. 30. Способ получения низкокристаллического гидроксиапатита, предусматривающий реакцию реакционноспособного аморфного фосфата кальция по одному из пп. 1, 3 или 5 с промотором, выбранным для превращения реакционноспособного аморфного фосфата кальция в гидроксиапатитный фосфат кальция.
31. 31. Способ по п.30, отличающийся тем, что промотор включает аморфный фосфат кальция.
32. 32. Способ по п.30, отличающийся тем, что низкокристаллический гидроксиапатитный фосфат кальция является биорассасываемым.
33. 33. Способ по п.30, отличающийся тем, что реакцию проводят в жидкости, которую выбирают из группы, состоящей из воды, физиологически приемлемого pH-буферного раствора, солевого раствора, сыворотки и тканевой культуральной жидкости.
34. 34. Способ по п.30, отличающийся тем, что материал реакционноспособного аморфного фосфата кальция получают реакцией ионов кальция, ионов фосфата и третьего иона так, чтобы получить аморфный фосфат кальция, и удалением, по меньшей мере, части третьего иона так, чтобы получить реакционноспособный аморфный фосфат кальция.
35. 35. Способ по п.30, отличающийся тем, что соотношение Са/Р в низкокристаллическом гидроксиапатите составляет менее приблизительно

    1,5.
36. 36. Способ по п.30, отличающийся тем, что дополнительно предусматривает добавление в смесь костного регенерационного белка или антибиотика.
37. 37. Рассасываемый материал для замещения кости, содержащий низкокристаллический гидроксиапатит, имеющий тип дифракции рентгеновских лучей, по существу, такой, как показано на фиг.7с1.
38. 38. Рассасываемый материал для замещения кости, включающий низкокристаллический гидроксиапатит, имеющий тип дифракции рентгеновских лучей, включающий широкие пики при значениях 2Θ(2 Тета) 26°; 28,5°; 32° и 33°.
39. 39. Рассасываемый материал для замещения кости, включающий низкокристаллический гидроксиапатит, отличающийся тем, что при помещении его во внутримышечную ткань крысам, рассасывание, по меньшей мере, 100 мг материала для замещения кости завершается в пределах одного месяца.
40. 40. Материал по п.39, отличающийся тем, что рассасывание, по меньшей мере, 300 мг материала для замещения кости завершается в пределах одного месяца.
41. 41. Материал по одному из пп.37-39, отличающийся тем, что при получении в результате реакции аморфного фосфата кальция и второго фосфата в жидкости, реакционная смесь затвердевает в течение периода времени более 60 мин приблизительно при 22°С и в течение приблизительно 10-60 мин при 37°С.
42. 42. Материал по п.41, отличающийся тем, что смесь можно вводить в виде инъекций в течение периода времени более приблизительно 60 мин приблизительно при 22°С.
43. 43. Материал по п.41, отличающийся тем, что смесь можно формовать в течение периода времени более приблизительно 60 мин приблизительно при 22°С.
44. 44. Материал по одному из пп.37-39, отличающийся тем, что соотношение кальция и фосфора находится в диапазоне приблизительно от 1,1 до 1,9.
45. 45. Материал по одному из пп.37-39, отличающийся тем, что соотношение кальция и фосфора находится в диапазоне приблизительно от 1,3 до 1,5.
46. 46. Формуемая паста, пригодная для использования в качестве рассасываемого материала для замещения кости, содержащая смесь реакционноспособного аморфного фосфата кальция по одному из пп.1, 3, 5 и порошкообразного второго фосфата кальция, а также жидкость в количестве, достаточном для обеспечения желательной консистенции, причем указанная смесь остается формуемой и инъецируемой приблизительно при 22°С.
47. 47. Паста по и.46, отличающаяся тем, что остается формуемой и инъецируемой в течение периода времени более 60 мин приблизительно при 22°С и в течение приблизительно от 10 до 60 мин при 37°С.
48. 48. Паста по и.47, отличающаяся тем, что она способна инъецироваться в течение периода времени более приблизительно 60 мин приблизительно при 22°С.
49. 49. Паста по и.47, отличающаяся тем, что смесь способна формоваться в течение периода времени более приблизительно 60 мин приблизительно при 22°С
50. 50. Паста по и.46, отличающаяся тем, что жидкость выбрана из группы, состоящей из воды, физиологически приемлемого рН-буферного раствора, солевого раствора, сыворотки и тканевой культуральной среды.
51. 51. Паста по и.46, отличающаяся тем, что второй порошкообразный фосфат кальция является аморфным или микрокристаллическим.
52. 52. Паста по и.46, отличающаяся тем, что содержит костный регенерационный белок или антибиотик.
53. 53. Формуемая паста, пригодная для использования в качестве материала для замещения кости, содержащая смесь реакционноспособного аморфного фосфата кальция по одному из пп.1, 3, 5 и промотор, выбранный для превращения реакционноспособного аморфного фосфата кальция в гидроксиапатитный фосфат кальция, а также жидкость в количестве, достаточном для обеспечения желательной консистенции, причем указанная смесь остается формуемой и инъецируемой приблизительно при 22°С.
54. 54. Паста по и.53, отличающаяся тем, что остается формуемой и инъецируемой в течение периода времени более 60 мин приблизительно при 22°C в течение приблизительно 10-60 мин при 37°С.
55. 55. Паста по и.53, отличающаяся тем, что жидкость выбрана из группы, состоящей из воды, физиологически приемлемого рН-буферного раствора, солевого раствора, сыворотки и тканевой культуральной среды.
56. 56. Способ стимуляции роста кости, предусматривающий нанесение на участок, где требуется рост кости, смеси реакционноспособного аморфного фосфата кальция по одному из пп.1, 3, 5 и второго порошкообразного фосфата кальция в среде жидкости, взятой в количестве, достаточном для обеспечения желательной консистенции, и предоставление смеси возможности затвердеть.
57. 57. Способ по и.56, отличающийся тем, что он дополнительно предусматривает добавление костного регенерационного белка или антибиотика к смеси перед ее применением.
58. 58. Способ по и.56, отличающийся тем, что жидкость выбирают из группы, состоящей из воды, физиологически приемлемого рН-буферного раствора, солевого раствора, сыворотки и тканевой культуральной среды.