JP2004121302A - Implant complex - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば頭蓋骨、顎、顔面部あるいは胸部などの多くの骨格部位の欠損や変形部分の整復、矯正あるいは増大を目的とする補綴、充填材等として使用される、生体内活性かつ分解吸収性のインプラント複合体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、頭蓋骨の欠損部分を整復する場合には、パンチングにより多数の孔が形成されたチタン等の金属製のパンチング(メッシュ状)プレートを使用し、このパンチングプレートで頭蓋骨の欠損部分を被覆することが多い。また、焼成したバイオセラミックス[例えばハイドロキシアパタイト(HA)、トリカルシウムフォスフェート(TCP)、オクタカルシウムフォスフェート(OCP)など]の緻密体や多孔体からなるメッシュ状の平板または凹凸板も用いられ、特に骨伝導能を有する多孔体を生体骨との置換を目的として使用することが近年多くなっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
チタン等の金属製のパンチングプレートは物理的な生体親和性が欠如し、また補填部分に異物として永久に残存するため、長期的埋入中に腐蝕や金属イオンの溶出等によって周囲の組織への為害性を発現する危惧があり、いつまでたっても欠損部分を骨組織により完全置換することができないという問題があった。
【0004】
また、焼成バイオセラミックスの多孔体は、セラミックス特有の性質から、硬いが脆くて割れ易く、使用中に衝撃を受けて破壊することが大いに危惧される。殊に、空隙率が大きい多孔体は、骨の内部侵入と骨伝導性に優れるが、容易に割れるという欠点がある。更に、補填すべき部位の立体形状に併せて、後成形できないという不都合も有する。
【0005】
また、別の観点からすると、後者のバイオセラミックス多孔体は、近年頓に研究が進んでいる細胞工学(Tissue Engineering)の硬組織再生のための足場として多くの種類が開発され、検討されている。
【0006】
本発明は、上述した問題を一挙に解決し得る、生体骨を代替する補綴、充填の為の生体内活性かつ生体内全吸収性のインプラント複合体を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のインプラント複合体は、生体活性なバイオセラミックス粉体を含んだ生体内分解吸収性ポリマーよりなる緻密質の高強度の網状体の網目に、内部に連続気孔を有し且つ生体活性なバイオセラミックス粉体を多量に含んだ生体内分解吸収性ポリマーよりなる、上記網状体よりもより生体活性な多孔体が充填されていることを特徴とするものである。
【0008】
この複合体は、海綿骨(内部)と皮質骨(表層部)の組合わせからなる生体骨を、それと同様の構造をもつインプラント複合体で代替するものであるが、皮質骨の役割を果たす部分を網状体とし、海綿骨の役目を果たす多孔体をできる限り高空隙率とすることによって、高面積且つ少ない材料の生体骨(allograft or autograft bone) の代替物を提供するものである。このものは、生体活性(骨伝導性、骨との置換性)と全吸収性を有し、多孔体が緻密質の網状体によって補強され、網状体と多孔体の組合わせであることから材料の総量が極力少量に制限されており、分解吸収過程において生体の処理する量が出来る限り少なくなるように設計された生体適合性に優れる複合体である。
【0009】
このインプラント複合体を例えば頭蓋骨の欠損部分に固定すると、網状体の網目に充填された多孔体には体液が連続気孔を通じて内部まで浸透し、加水分解が速やかに進行すると共に、バイオセラミックス粉体の骨伝導能により骨芽細胞が多孔体の内部に侵入して骨組織が伝導形成され、多孔体が比較的短期間のうちに骨組織に置換する。一方、網状体は多孔体よりも遅れて表面から加水分解が徐々に進行し、多孔体が骨組織とある程度置換されるまでの期間、十分な強度を維持して頭蓋骨の欠損部分を保護する役割を果たし、最終的には骨組織と置換して消失する。
【0010】
このように、本発明のインプラント複合体は、多孔体も網状体も分解吸収されて骨組織に置換され、異物として生体内に残ることがないため、従来の金属製のパンチングプレートに懸念されたような生体内での長期残存による為害性の発現の危惧を払拭することができ、置換された骨組織によって骨の欠損部分を修復、再建することができる。
【0011】
また、本発明のインプラント複合体における網状体は、バイオセラミックス粉体を含んでいるが、生体内分解吸収性のポリマーからなるものであるため、焼成された緻密なセラミックスのように硬すぎて脆いという欠点がなく、靱性を有して容易に割れることがないものであり、加熱変形も可能である。そして、多孔体もバイオセラミックス粉体を多量に含むが、生体内分解吸収性ポリマーをマトリクスとするものであるため、気孔率が高くても、高倍率の多孔質セラミックスのように非常に脆くて充填中にもポロポロと破片が脱落するようなことがなく、必要な場合には加熱変形も可能である。このように、本発明のインプラント複合体は脆さがなく充分な実用強度を有し、加熱変形等も可能で取扱い性に優れたものである。
【0012】
本発明のインプラント複合体においては、多孔体を網状体の網目に充填するだけでなく、網状体の片面又は両面にも多孔体を層状に設けた構造とするのも、一つの有力な実施形態である。このように構成すると、比較的短期間のうちに骨組織がインプラント複合体の片面又は両面にほぼ均等に形成される利点がある。また、層状に設けた多孔体がクッション材の役目を果たして骨欠損部分の周囲の骨に密着し、骨芽細胞が多孔体内部へ容易に侵入するため、早期に骨組織が多孔体の表層部に伝導形成されて、インプラント複合体が骨欠損部分の周囲の骨と直接結合し、強固に固定される利点がある。
【0013】
本発明のインプラント複合体は、その網状体を凹曲又は凸曲させ、網状体の内側にも多孔体を充填した構造としてもよく、また、網状体を折り重ね、その折り重ねた網状体の間にも多孔体を充填した構造としてもよい。このような構造のインプラント複合体は、事故や癌により失った生体骨の補填、再生を目的として、頭蓋骨、中顔面、上顎や下顎などの顎顔面の欠損部分は勿論のこと、整形外科の分野である他の大きな骨の欠損部分の修復、再建にも好適に使用することができる。
【0014】
本発明のインプラント複合体における多孔体としては、その気孔率が50〜90%であって、連続気孔が気孔全体の50〜90%を占め、連続気孔の孔径が略100〜略400μmであるものが、分解吸収性や骨組織の伝導置換性などの点から望ましい。そして、この多孔体におけるバイオセラミックス粉体の含有率は、60〜90重量%とすることが望ましく、かかる含有率にすると、骨伝導能が十分に発揮されて、比較的短期間のうちに多孔体が骨組織と置換される。また、骨伝導能を有しない分解吸収性ポリマーの加水分解により生ずる細片の周囲への異物反応がより回避される。
【0015】
本発明のインプラント複合体における網状体としては、バイオセラミックス粉体を含んだ生体内分解吸収性ポリマーの縦糸と横糸をその交点で融着したものや、バイオセラミックス粉体を含んだ生体内分解吸収性ポリマーのシート又はプレートに網目を形成したものなどが好ましく使用される。特に、生体内分解吸収性ポリマーのシート又はプレートとして、冷間で鍛造したのち更に機械方向を変えて冷間で鍛造したものを使用し、網目を形成して作製した網状体は、方向の異なる2回の鍛造によって生体内分解吸収性ポリマーの分子鎖や結晶などがあらゆる方向に多軸配向しているため、曲げ変形させるとその形状を保持して生体の温度では元の形状に戻りにくく、多数回曲げ変形させても白化や切断を生じないといった利点を有するので、このような網状体を用いると、術中においても曲げ加工性の良好なインプラント複合体を得ることができる。
【0016】
網状体におけるバイオセラミックス粉体の含有率は、10〜60重量%とすることが望ましく、かかる含有率にすると網状体を脆弱化させることなく十分な骨伝導能を発揮させることができる。
【0017】
本発明のもう一つのインプラント複合体は、内部に連続気孔を有し且つ生体活性なバイオセラミックス粉体を含んだ生体内分解吸収性ポリマーよりなる多孔体の両面に、上述したインプラント材料を重ねて一体に設けたことを特徴とするものである。このようなサンドイッチ構造のインプラント複合体は、既述の如く骨組織を厚く伝導形成して修復、再建する必要がある骨欠損部の補綴材等として好適に使用することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の具体的な実施形態を説明する。
【0019】
図1は本発明の一実施形態に係るインプラント複合体の斜視図、図2は同インプラント複合体の断面図、図3は同インプラント複合体の一使用例の説明図である。
【0020】
このインプラント複合体10は、例えば図3に示すように頭蓋骨20の欠損部分21を覆う補綴材等として使用されるものであり、図1,図2に示すように、網状体1と、この網状体1の各網目1aに充填された多孔体2とで構成されている。
【0021】
このインプラント複合体の網状体1は、生体活性なバイオセラミックス粉体を含んだ生体内分解吸収性ポリマーからなる緻密質な強度のある網状体であって、バイオセラミックス粉体を含んだ生体内分解吸収性ポリマーのシート又はプレートに方形の網目1aを打ち抜きや切削加工等の手段で形成することにより網状体としたものである。網目1aの形状は方形に限定されるものではなく、円形、菱形、その他の所望の形状とすることができる。
【0022】
網目1aの開口面積は0.1〜1.0cm2 程度であることが好ましく、網目1aが網状体1に占める面積比率は10〜80%程度であることが好ましい。また、網状体1の厚さは0.3〜1.5mm程度であることが好ましく、網状体1の縦糸相当部分1b及び横糸相当部分1cの幅は2〜10mm程度であることが好ましい。網目1aの面積比率が10%未満では、複合体全体の強度は大きいが、網目1aに充填される加水分解の速い多孔体2の充填量が少なくなり、加水分解の遅い網状体1の占める割合が大きくなるため、インプラント複合体が全て分解吸収されて骨組織と置換されるのに要する期間が長くなる。一方、網目1aの面積比率が80%を越え、網状体1の厚さが0.3mmより薄くなり、縦糸相当部分1b及び横糸相当部分1cの幅が2mmより狭くなると、網状体1の強度がかなり低下するため、強度の大きいインプラント複合体を得ることが難しくなる。
【0023】
曲げ加工性の良い網状体1を得たい場合は、材料となる上記のシート又はプレートとして、バイオセラミックス粉体を含有した生体内分解吸収性ポリマーの溶融成形体を冷間(ポリマーのガラス転移温度から溶融温度までの温度範囲)で一度鍛造したのち、更に方向(機械方向MD)を変えて冷間でもう一度鍛造したものを使用し、これに網目1aを打ち抜いたり切削加工等してて網状体を作製すればよい。このように方向を変えて二回鍛造した生体内分解吸収性ポリマーのシート又はプレートは、生体内分解吸収性ポリマーの分子鎖、分子鎖集合のドメイン、結晶などが多軸配向しているか、又は、多軸配向のクラスターが多数集合した構造となっているため、常温域で曲げ変形させると、その形状を維持して体温では元の形状に戻りにくく、多数回曲げ変形させても白化や切断を生じ難い。従って、このシート又はプレートに網目1aを形成した網状体1を用いて作製されるインプラント複合体10は曲げ加工性が良好であり、常温で頭蓋骨20の欠損部分21の曲面に合致するように曲げ加工して、該欠損部分21に固定することができる。なお、網状体1の材料となるシート又はプレートとして、一軸又は二軸延伸したものや、無延伸のものや、圧縮成形したものを使用しても勿論よい。
【0024】
網状体1の原料の生体内分解吸収性ポリマーとしては、生体内での安全性が確認されている結晶性のポリ−L−乳酸、ポリ−D−乳酸、ポリ−D/L−乳酸、ポリグリコール酸などが好適である。これらの生体分解吸収性ポリマーは、網状体1の強度や加水分解速度などを考慮すると、粘度平均分子量が15万以上、好ましくは20万〜60万程度のものが使用される。
【0025】
また、この網状体1の生体内分解吸収性ポリマーに含有させるバイオセラミックス粉体としては、生体活性があり、良好な骨伝導能と良好な生体親和性を有する、未仮焼、未焼成のハイドロキシアパタイト、ジカルシウムホスフェート、トリカルシウムホスフェート、テトラカルシウムホスフェート、オクタカルシウムホスフェート、カルサイト、セラバイタル、ジオプサイト、天然珊瑚等の粉体が使用される。バイオセラミックス粉体の含有率は10〜60重量%の範囲とすることが好ましく、10重量%未満ではバイオセラミックス粉体による骨伝導形成が不充分となり、60重量%を越えると網状体1が脆弱化するといった不都合を生じる。
【0026】
この実施形態のインプラント材料では、上述したように、網状体1として、バイオセラミックス粉体を含んだ生体内分解吸収性ポリマーのシート又はプレートに網目1aを形成して作製した網状体を使用しているが、バイオセラミックス粉体を含んだ生体内分解吸収性ポリマーの縦糸と横糸(糸としては丸状の他に帯状体も含む)をその交点で融着した網状体を使用してもよい。
【0027】
一方、上記網状体1の各網目1aに充填される多孔体2は、内部に連続気孔を有し且つ生体活性なバイオセラミックス粉体を含んだ生体内分解吸収性ポリマーからなるものであって、多孔体の表面や連続気孔の内面にはバイオセラミックス粉体が一部露出している。
【0028】
この多孔体2は、次の二つの方法のいずれかによって網状体1の網目1aに充填されている。
【0029】
第一の方法は、まず、揮発性溶媒に生体内分解吸収性ポリマーを溶解すると共にバイオセラミックス粉体を混合して懸濁液を調製し、この懸濁液をスプレー等の手段で繊維化して繊維の絡み合った繊維集合体を形成する。そして、この繊維集合体を加熱、加圧して、網目1aに合致した直方体形状の多孔質の繊維融着集合体となし、この繊維融着集合体を揮発性溶剤に浸漬して繊維を収縮、融合させ、実質的に繊維状の形態を消失させてマトリクス化することにより、繊維間空隙が丸みを有する連続気孔となった多孔体2に形態変化させてから、網状体1の網目1aに挿入、充填する。
【0030】
第二の方法は、上記の繊維集合体を網状体1の網目1aに詰め込んで、繊維の融着可能な温度に加熱することにより、繊維同士を部分的に融着して多孔質の繊維融着集合体となし、この繊維融着集合体を網状体1と一緒に揮発性溶剤に浸漬して多孔体2に形態変化させる。
【0031】
多孔体2は網状体1のような強度が要求されず、比較的速やかに分解して、バイオセラミックス粉体により伝導形成される骨組織と置き換わることが必要なものであるから、その原料となる生体内分解吸収性ポリマーとしては、安全で、分解が比較的速く、あまり脆くない、非晶質あるいは結晶と非晶の混在したポリ−D,L−乳酸、L−乳酸とD,L−乳酸の共重合体、乳酸とグリコール酸の共重合体、乳酸とカプロラクトンの共重合体、乳酸とエチレングリコールの共重合体、乳酸とパラ−ジオキサノンの共重合体などが適しており、これらは単独で、或は、2種以上混合して使用される。これらのポリマーは、繊維化による繊維集合体の形成のし易さや、生体内での分解吸収の期間などを考慮すると、5万〜100万程度の粘度平均分子量を有するものが好ましく使用される。
【0032】
また、多孔体2に含有されるバイオセラミックス粉体としては、前述の網状体1に含有されるバイオセラミックス粉体が全て使用されるが、その中でも生体内で全吸収され骨組織と完全に置換される生体内全吸収性のバイオセラミックス粉体が好ましく、特に、未仮焼、未焼成のハイドロキシアパタイト、トリカルシウムホスフェート、オクタカルシウムホスフェートは、生体活性が極めて高く、骨伝導能に優れ、為害性が低く、短期間で生体に吸収されるので、最適である。これらのバイオセラミックス粉体は、10μm以下の粒径を有するものが好ましく使用され、特に0.2〜5μm程度の粒径を有するものは、スプレー等の手段で繊維化して繊維集合体を形成する際に、繊維が短く切断されないので極めて好ましく使用される。
【0033】
多孔体2におけるバイオセラミックス粉体の含有率は、60〜90重量%とすることが望ましく、90重量%を越えると、スプレー等の手段で繊維化して繊維集合体を形成する際に繊維が短く切れるという不都合を生じ、一方、60重量%を下回ると、骨組織の伝導形成が遅くなって多孔体2が骨組織と置換するのに時間がかかるようになる。バイオセラミックス粉体の更に好ましい含有率は、60〜80重量%である。
【0034】
上記の多孔体2は、物理的な強度、骨芽細胞の侵入及び安定化などを考慮すると、その気孔率が50〜90%(好ましくは60〜80%)で、連続気孔が気孔全体の50〜90%(好ましくは70〜90%)を占め、連続気孔の孔径が略100〜略400μm(好ましくは150〜350μm)であることが望ましい。気孔率が90%を上回り、孔径が400μmより大きくなると、多孔体2の物理的な強度が低下して脆くなる。一方、気孔率が50%を下回ると共に、連続気孔が気孔全体の50%を下回り、孔径が100μmよりも小さくなると、体液や骨芽細胞の浸入が困難となり、多孔体2の加水分解や骨組織の成長が遅くなって、多孔体2が骨細胞と置換するのに要する時間が長くなる。
【0035】
この多孔体2には、各種の骨形成因子、成長因子、薬剤などを適量含有させることが好ましい。主な骨形成因子としてはBMP、主な成長因子としては、IL−1,TNF−α,TNF−β,IFN−γ等のモノカインやリンフォカイン、或は、コロニー刺激因子、或は、TGF−α,TGF−β,IGF−1,PDGF,FGF等のいわゆる生長分化因子が挙げられる。また、薬剤としては、骨の成長に係る薬物(ビタミンD,プロスタグランジン類、あるいは抗(制)癌剤など)、抗菌剤等が任意に選択できる。上記のような生長因子を多孔体2に含有させると、多孔体2の内部で骨形成が著しく促進され、早期に多孔体2が骨組織と置換されるようになり、更に、上記のような薬剤を含浸させると、薬剤が頭蓋骨20に吸収されて薬効が十分に発揮される。
【0036】
尚、多孔体2の表面(露出面)には、コロナ放電、プラズマ処理、過酸化水素処理などの酸化処理を施してもよく、かかる酸化処理を施すと、表面の生体内分解吸収性ポリマーの濡れ特性が改善され、骨芽細胞が多孔体2の内部に一層効果的に浸入して成長するようになる。また、網状体1の表面に同様の酸化処理を施してもよい。
【0037】
以上のような構成のインプラント複合体10は、例えば図3に示すごとく、頭蓋骨20の欠損部分21を覆うように頭蓋骨20に当てがわれ、その周縁部が生体内分解吸収性ポリマーよりなるネジ30で数箇所固定される。その際、好ましくは頭蓋骨20の欠損部分21の曲面に合致するように、インプラント複合体10が曲げ加工される。
【0038】
このように頭蓋骨20の欠損部分21をインプラント複合体10で被覆すると、網状体1は体液との接触によって表面から加水分解が徐々に進行し、多孔体2は連続気孔を通じて体液が内部まで浸透するため加水分解が速やかに進行する。そして、多孔体2に含まれるバイオセラミックス粉体の骨伝導能により骨芽細胞が多孔体2の内部に侵入して骨組織が伝導形成され、多孔体2が比較的短期間のうちに骨組織に置換する。一方、網状体1は多孔体2よりも遅れて加水分解が進行し、多孔体2が骨組織とある程度置換されるまでの期間、十分な強度を維持して頭蓋骨20の欠損部分21を保護する。そして、最終的には網状体1も骨組織と置換して消失する。
【0039】
本発明のインプラント複合体10は、上記のように多孔体2も網状体1も分解、吸収されて骨組織に置換され、異物として生体内に残ることがないため、従来の金属製のパンチングプレートに懸念されたような生体内での長期残存による為害性の発現の危惧を払拭することができると共に、置換された骨組織によって頭蓋骨20の欠損部分21を修復、再建することができる。
【0040】
尚、本発明のインプラント複合体10は、図3に示す使用例の他にも、中顔面の陥没骨折の補填や、骨腫瘍などの病巣の摘出後の補填など、比較的大きな骨欠損部分の修復、再建に使用され、また、骨延長のための基材などとしても使用される。
【0041】
図4は本発明の他の実施形態に係るインプラント複合体の断面図、図5は本発明の更に他の実施形態に係るインプラント複合体の断面図である。
【0042】
図4に示すインプラント複合体11は、前述したインプラント複合体10の片面に前述の多孔体2と同じ多孔体2を層状に設けたものであり、図5に示すインプラント複合体12は、前述したインプラント材料10の両面に前述の多孔体2と同じ多孔体2,2を層状に設けたものである。
【0043】
層状の多孔体2は、前述した繊維集合体を加熱、加圧してシート状の多孔質の繊維融着集合体となし、この繊維融着集合体を揮発性溶剤に浸漬して多孔体2に形態変化させたものであって、熱溶着などの手段によりインプラント複合体10の片面又は両面に積層されている。この層状の多孔体2の厚さは特に限定されないが、骨欠損部分の周囲の骨との密着性や、分解吸収及び骨組織との置換に要する期間などを考慮すると、0.5〜3mm程度の厚さに設定することが好ましい。
【0044】
このようなインプラント複合体11,12は、比較的短期間のうちに骨組織が片面又は両面にほぼ均等に形成されるので、骨欠損部分の表面的な修復、再建が速やかに行われる。また、層状に設けた多孔体2はクッション材としての役目を果たして骨欠損部分の周囲の骨に密着し、骨芽細胞が層状の多孔体2内部へ容易に侵入するため、早期に骨組織が多孔体2の表層部に伝導形成されて、インプラント複合体11,12と骨欠損部分の周囲の骨とが直接結合し、強固に固定される。
【0045】
図6は本発明の更に他の実施形態に係るインプラント複合体の断面図である。
【0046】
このインプラント材料13は、前述したインプラント複合体10の網状体1をU字形に凹曲し、その網目に充填された多孔体2と同じ多孔体2を網状体1の内側、即ち凹曲内部にも充填したものである。網状体1としては、機械方向を変えて二回鍛造した前述の曲げ加工性の良い生体内分解吸収性ポリマーのシート又はプレートに網目を形成して作製した網状体が、特に好ましく使用される。
【0047】
このようなインプラント複合体13は、例えば顎骨等の欠損部分に埋入、充填できる大きさに作製され、顎骨等の欠損部分の修復、再建に使用される。
【0048】
尚、図6に示すインプラント複合体13は、網状体1をU字形に凹曲しているが、再建すべき骨欠損部分に対応合致した形状に網状体1を凹曲又は凸曲し、その内側に多孔体2を充填してインプラント複合体13を作製すればよい。また、このインプラント複合体13の外側に多孔体2を層状に設けてもよい。
【0049】
図7は本発明の更に他の実施形態に係るインプラント複合体の断面図である。
【0050】
このインプラント複合体14は、前述したインプラント複合体10の網状体1を二つ折りにして折り重ね、この折り重ねた上下の網状体1,1の間にも、網目に充填された多孔体2と同じ多孔体2を層状に充填して、熱溶着等の手段により一体化したものである。網状体1としては、機械方向を変えて二回鍛造した前述の曲げ加工性の良い生体内分解吸収性ポリマーのシート又はプレートに網目を形成して作製した網状体が好ましく使用される。尚、網状体1を三つ折り以上に折り重ね、このように多重に折り重ねた網状体1の相互間に多孔体2を層状に充填してもよい。
【0051】
図8は本発明の更に他の実施形態に係るインプラント複合体の断面図である。
【0052】
このインプラント複合体15は、層状の多孔体2の両面に前述のインプラント材料10,10を重ね、熱溶着等の手段により一体化したサンドイッチ構造のものである。層状の多孔体2としては、網状体1の網目に充填される前述の多孔体2と同じものが使用される。
【0053】
このインプラント複合体15や上記のインプラント複合体14は、全体の厚みが大きいので、骨組織を厚く伝導形成して再建する必要がある骨欠損部分の補綴材として好適に使用される。
【0054】
尚、これらのインプラント複合体15,14においては、網状体1と網状体1の間に、多孔体2に代えて前述した繊維集合体、又は、繊維集合体を加熱、加圧した多孔質の繊維融着集合体(溶剤への浸漬により繊維状の形態を消失させてマトリクス化する前のもの)を挟んでもよい。
【0055】
以上、本発明のインプラント複合体について、頭蓋骨の欠損部分や顎骨の欠損部分を修復、再建する場合を例にとって説明したが、本発明のインプラント複合体はその他にも整形外科又は形成外科領域の比較的大きな骨欠損部分に対して用途が見込まれるものであり、その適用部位は特に限定されるものではない。
【0056】
【発明の効果】
本発明のインプラント複合体は、多孔体が速やかに分解吸収されて比較的短期間のうちに骨組織と置換され、全分解吸収までが比較的遅い網状体も再建部位の保護の役目を果たしたのち最終的に分解吸収されて骨組織と置換されるので、従来の金属製のパンチングプレートのように異物として体内に残存することによる為害性の発現の危惧を解消することができ、置換された骨組織によって確実に修復、再建を行うことができるといった顕著な効果を奏する。
【0057】
そして、片面又は両面に多孔体を層状に設けたインプラント複合体は、比較的短期間のうちに骨組織がインプラント材料の片面又は両面にほぼ均等に形成され、また、層状の多孔体がクッション材の役目を果たして骨欠損部分の周囲の骨に密着し、早期に周囲の骨と直接結合して強固に固定されるといった効果を併せて奏する。
【0058】
更に、網状体として、方向を変えて二回鍛造した生体内分解吸収性ポリマーのシート又はプレートに網目を形成して作製した網状体を用いたインプラント複合体は、曲げ加工性が良好であり、修復部位に合致した曲面状に曲げ加工できるといった効果を併せて奏する。
【0059】
また、網状体を凹曲又は凸曲してその内側にも多孔体を充填したインプラント複合体は、顎骨の欠損部分のように深くえぐられた骨欠損部分の修復、再建に好ましく使用でき、更に、網状体を折り重ねてその折り重ねた網状体の間にも多孔体を層状に充填したインプラント複合体や、層状の多孔体の両面にインプラント複合体を重ねて一体に設けたサンドイッチ構造のものは、骨組織を厚く形成して再建する必要がある骨欠損部分に好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るインプラント複合体の斜視図である。
【図2】同インプラント複合体の断面図である。
【図3】同インプラント複合体の一使用例の説明図である。
【図4】本発明の他の実施形態に係るインプラント複合体の断面図である。
【図5】本発明の更に他の実施形態に係るインプラント複合体の断面図である。
【図6】本発明の更に他の実施形態に係るインプラント複合体の断面図である。
【図7】本発明の更に他の実施形態に係るインプラント複合体の断面図である。
【図8】本発明の更に他の実施形態に係るインプラント複合体の断面図である。
【符号の説明】
10,11,12,13,14,15 インプラント材料
1 網状体
1a 網目
2 多孔体
20 頭蓋骨
21 骨欠損部分[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a bioactive and degradable absorbent used as a prosthesis, a filler and the like for the purpose of reducing, correcting or increasing many skeletal parts such as skull, jaw, face or chest. Implant complex.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when reducing a skull defect, a metal (such as titanium) punched (mesh-shaped) plate having a large number of holes formed by punching is used to cover the skull defect. Often. Further, a mesh-shaped flat plate or a concavo-convex plate made of a dense or porous body of fired bioceramics (eg, hydroxyapatite (HA), tricalcium phosphate (TCP), octacalcium phosphate (OCP), etc.) is also used. Particularly, in recent years, the use of porous bodies having osteoconductivity for the purpose of replacing living bones has increased.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Since punching plates made of metal such as titanium lack physical biocompatibility and remain permanently as foreign matter in the supplemented part, they may be corroded or eluted with metal ions during long-term implantation, causing damage to surrounding tissues. Therefore, there is a concern that harm may occur, and there is a problem that the defective portion cannot be completely replaced with bone tissue forever.
[0004]
In addition, the porous body of fired bioceramics is hard but brittle and easily cracked due to the properties specific to ceramics, and there is a great concern that the porous body will be damaged by impact during use. In particular, a porous body having a large porosity is excellent in penetration into bone and osteoconductivity, but has a disadvantage that it is easily broken. Furthermore, there is also a disadvantage that post-molding cannot be performed according to the three-dimensional shape of the portion to be compensated.
[0005]
From another viewpoint, many types of the latter bioceramic porous materials have been developed and studied as scaffolds for hard tissue regeneration in cell engineering (Tissue Engineering), which has been studied rapidly in recent years. .
[0006]
An object of the present invention is to provide a bioactive and bioabsorbable implant composite for filling and replacing a living bone, which can solve the above-mentioned problems at once.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the implant composite of the present invention has a dense high-strength reticulated network made of a biodegradable and absorbent polymer containing bioactive bioceramic powder, and has continuous pores therein. And a bioactive porous body made of a biodegradable and absorbable polymer containing a large amount of bioactive bioceramic powder, which is more bioactive than the network.
[0008]
This composite replaces living bone composed of a combination of trabecular bone (inside) and cortical bone (surface layer) with an implant composite having a similar structure, but the part that plays the role of cortical bone Is a reticulated body, and the porous body serving as a cancellous bone has a porosity as high as possible, thereby providing a substitute for a living bone (allograft or autograft bone) having a large area and a small material. This material has bioactivity (osteoconductivity, bone replacement) and total resorption, and the porous body is reinforced by a dense network, and the combination of the network and the porous material Is limited to as small as possible, and is a biocompatible complex designed to minimize the amount of biological treatment in the decomposition and absorption process.
[0009]
When this implant complex is fixed to, for example, a defective portion of the skull, the body fluid penetrates through the continuous pores to the inside of the porous body filled with the mesh of the reticulated body, hydrolysis proceeds rapidly, and the bioceramic powder is removed. Osteoblasts penetrate into the porous body due to osteoconductivity, and bone tissue is conductively formed, and the porous body replaces the bone tissue in a relatively short period of time. On the other hand, the reticulate body has a role to protect the skull defect by maintaining sufficient strength until the porous body is gradually replaced with bone tissue, with the hydrolysis gradually progressing from the surface later than the porous body. And eventually disappear by replacing bone tissue.
[0010]
As described above, the implant composite of the present invention degrades and absorbs both the porous body and the reticulated body and is replaced by bone tissue, and does not remain in the living body as a foreign substance. It is possible to eliminate the risk of harm due to such long-term survival in the living body, and it is possible to repair and reconstruct bone defects using the replaced bone tissue.
[0011]
In addition, the network in the implant composite of the present invention contains bioceramic powder, but is made of a biodegradable and absorptive polymer, so that it is too hard and brittle like fired dense ceramics. It has no toughness, has toughness and does not break easily, and can be deformed by heating. Although the porous body also contains a large amount of bioceramic powder, it uses a biodegradable and absorbable polymer as a matrix, so even if it has a high porosity, it is very brittle like a high-magnification porous ceramic. Even during the filling, the spoilers and debris do not fall off, and can be deformed by heating if necessary. As described above, the implant composite of the present invention is not brittle, has sufficient practical strength, can be deformed by heating, and is excellent in handleability.
[0012]
In the implant composite of the present invention, not only the porous body is filled in the mesh of the mesh body, but also a structure in which the porous body is provided in a layer on one or both sides of the mesh body is one powerful embodiment. It is. This configuration has the advantage that bone tissue is formed almost uniformly on one or both surfaces of the implant composite within a relatively short period of time. In addition, the porous body provided in a layered form serves as a cushion material and adheres to the bone around the bone defect, and osteoblasts easily enter the inside of the porous body. The implant composite is directly connected to the bone around the bone defect and is firmly fixed.
[0013]
The implant composite of the present invention may have a structure in which the mesh is concave or convex, and the inside of the mesh is filled with a porous body.Also, the mesh is folded, and the folded mesh is formed. A structure in which a porous body is filled between them may be used. Implant composites with such a structure are used in the field of orthopedic surgery, as well as the skull, mid-face, maxillary and mandibular deficit, for the purpose of supplementing and regenerating living bones lost due to accidents and cancer. It can also be suitably used for repair and reconstruction of other large bone defects.
[0014]
The porous body in the implant composite of the present invention has a porosity of 50 to 90%, continuous pores occupy 50 to 90% of the entire pores, and pores of continuous pores of about 100 to about 400 μm. However, it is desirable from the viewpoints of degradability and absorption and conduction replacement of bone tissue. The content of the bioceramics powder in the porous body is desirably 60 to 90% by weight. At such a content, the osteoconductive ability is sufficiently exhibited, and the porous ceramics can be produced in a relatively short period of time. The body is replaced with bone tissue. In addition, foreign body reaction around the strip caused by hydrolysis of the degradable and absorbable polymer having no osteoconductive ability is further avoided.
[0015]
The mesh in the implant composite of the present invention may be a biodegradable absorbent polymer containing bioceramics powder, a warp and a weft fused at the intersection, or a biodegradable absorbent containing bioceramics powder. A material in which a mesh is formed on a sheet or plate of a conductive polymer is preferably used. In particular, as a sheet or plate of a biodegradable and absorbable polymer, using a forged in the cold, and then further changing the machine direction and forging in the cold, the mesh body formed by forming a mesh has a different direction. Since the molecular chains and crystals of the biodegradable and absorbable polymer are multiaxially oriented in all directions by forging twice, it is difficult to return to the original shape at the temperature of the living body when it is bent and deformed, It has the advantage that it does not cause whitening or cutting even if it is bent and deformed many times. Therefore, by using such a net-like body, it is possible to obtain an implant composite having good bending workability even during surgery.
[0016]
The content of the bioceramics powder in the reticulated body is desirably 10 to 60% by weight. At such a content, sufficient osteoconductive ability can be exhibited without weakening the reticulated body.
[0017]
Another implant composite of the present invention is obtained by stacking the above-described implant material on both surfaces of a porous body made of a biodegradable and absorbent polymer containing continuous pores therein and containing a bioactive bioceramic powder. It is characterized by being provided integrally. Such an implant composite having a sandwich structure can be suitably used as a prosthetic material or the like for a bone defect that needs to be repaired and reconstructed by conducting a thick bone tissue as described above.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
FIG. 1 is a perspective view of an implant complex according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the implant complex, and FIG. 3 is an explanatory diagram of one use example of the implant complex.
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The opening area of the mesh 1a is 0.1 to 1.0 cm. 2 The area ratio of the mesh 1a to the net 1 is preferably about 10 to 80%. Further, the thickness of the
[0023]
When it is desired to obtain the
[0024]
Examples of the biodegradable and absorbable polymer as a raw material of the
[0025]
As the bioceramic powder to be contained in the biodegradable and absorbable polymer of the
[0026]
In the implant material of this embodiment, as described above, the
[0027]
On the other hand, the
[0028]
The
[0029]
In the first method, a suspension is prepared by dissolving the biodegradable and absorbable polymer in a volatile solvent and mixing the bioceramic powder, and the suspension is fiberized by means such as spraying. A fiber aggregate in which the fibers are intertwined is formed. Then, the fiber aggregate is heated and pressurized to form a rectangular parallelepiped porous fiber fusion aggregate that matches the mesh 1a, and the fiber fusion aggregate is immersed in a volatile solvent to shrink the fibers. By fusing and substantially eliminating the fibrous form to form a matrix, the inter-fiber space is changed into a
[0030]
In the second method, the above fiber aggregate is packed into the mesh 1a of the
[0031]
The
[0032]
Further, as the bioceramic powder contained in the
[0033]
The content of the bioceramics powder in the
[0034]
The
[0035]
It is preferable that the
[0036]
The surface (exposed surface) of the
[0037]
For example, as shown in FIG. 3, the
[0038]
When the
[0039]
As described above, the
[0040]
In addition, the
[0041]
FIG. 4 is a sectional view of an implant complex according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a sectional view of an implant complex according to still another embodiment of the present invention.
[0042]
The
[0043]
The layered
[0044]
In such an
[0045]
FIG. 6 is a sectional view of an implant complex according to still another embodiment of the present invention.
[0046]
The
[0047]
Such an
[0048]
In the
[0049]
FIG. 7 is a cross-sectional view of an implant complex according to still another embodiment of the present invention.
[0050]
The
[0051]
FIG. 8 is a sectional view of an implant composite according to still another embodiment of the present invention.
[0052]
The
[0053]
Since the
[0054]
In these
[0055]
As described above, the implant composite of the present invention has been described by taking as an example the case of repairing and reconstructing a defective portion of the skull and the defective portion of the jaw bone. However, the implant composite of the present invention can be used in comparison with orthopedic or plastic surgery. It is expected to be used for an extremely large bone defect, and its application site is not particularly limited.
[0056]
【The invention's effect】
In the implant composite of the present invention, the porous body is quickly decomposed and absorbed, and is replaced with bone tissue in a relatively short period of time. The reticulated body, which is relatively slow in total decomposition and absorption, also played a role in protecting the reconstruction site. After that, it is finally decomposed and absorbed and replaced with bone tissue, which eliminates the fear of developing harm because it remains in the body as a foreign substance like a conventional metal punching plate, and was replaced. It has a remarkable effect that the bone tissue can be reliably repaired and reconstructed.
[0057]
The implant composite in which the porous body is provided in a layer on one or both sides has a structure in which the bone tissue is formed substantially evenly on one or both sides of the implant material in a relatively short period of time, and the layered porous body is a cushion material. In addition, it has the effect of closely adhering to the bone around the bone defect portion and directly bonding to the surrounding bone early to be firmly fixed.
[0058]
Furthermore, as a network, an implant composite using a network formed by forming a mesh on a sheet or plate of a biodegradable absorbent polymer forged twice in a different direction has a good bending workability, It also has the effect of being able to bend into a curved shape that matches the repair site.
[0059]
In addition, the implant complex in which the reticulated body is concave or convex and the inside thereof is filled with a porous body can be preferably used for repairing and reconstructing a bone defect part deeply excavated such as a defective part of a jaw bone, and further, An implant composite in which a porous body is filled in a layer between the folded networks, or a sandwich structure in which an implant composite is provided integrally on both sides of a layered porous body. Can be suitably used for a bone defect where bone tissue needs to be formed thick and reconstructed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an implant complex according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the implant composite.
FIG. 3 is an explanatory diagram of one usage example of the implant complex.
FIG. 4 is a cross-sectional view of an implant complex according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of an implant composite according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of an implant composite according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of an implant composite according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of an implant complex according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10,11,12,13,14,15 Implant materials
1 reticulated body
1a mesh
2 porous body
20 skull
21 Bone defect
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