JP2004230174A - 生物剤含有セラミックコーティング及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 改善された信頼性の高い生物活性セラミックコーティングを有する移植可能物品とその製法とを提供する。
【解決手段】 本発明は、移植可能物品と、それの製造方法と、セラミック被覆済み移植可能物品を部分修正する方法とを提供する。移植可能物品は、生体親和性基体と、生物剤が組み込まれている生物活性セラミック表面コーティングとを有する。移植可能物品の製造方法及び部分修正方法は、（ｉ）生物剤と、（ｉｉ）カルシウムイオンと、（ｉｉｉ）リン酸塩イオンと、（ｉｖ）液体キャリヤとを含有する組成物であって、該組成物のｐＨが約３．５〜約９の間である組成物を用いて、生体親和性基体の表面、又はその上の先在セラミックコーティングを保温する工程を包含する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、移植可能物品と、それを製造する方法と、セラミック被覆済み物品を部分修正する方法とに関する。

種々の物品に無機物化コーティング及び／又はセラミックコーティングを付与することは望ましい。生体内インプラント（implants）（例えば、医療インプラント）は、そのようなコーティングがしばしば付与されているある物品の典型である。そのようなコーティングが付与されている物質は通常、金属又はプラスチックであるが、該コーティングは、セラミック、ケイ素等の他の物質に付与することもできる。

継手プロテーゼ、義歯等の生体内インプラントは通常、骨内部に永久的に固定されるか又は固着されなければならない。幾つかの例において、骨内部にプロテーゼ（prosthesis）を固定するために骨用セメントを使用することは容認されている。しかし、多くの継手プロテーゼの場合、継手プロテーゼの中及び周囲で自然な骨内方成長（bone ingrowth）を促すことによって該プロテーゼを固定することが、現在、一層一般的となっている。自然な骨内方成長によって生じる、骨−インプラントの界面は、時間が経てば、骨用セメントによるプロテーゼの接合に比べて、一層強固になり且つ一層半永久的になる傾向がある。

最良の骨内方成長は、移植されるべきプロテーゼの中及び周囲に自然の骨が成長することを必要とする。骨内方成長及びプロテーゼの固定は、インプラント上に凸凹の数珠形表面又は多細孔質表面を与えることによって強化することができる。チタン合金を包含する種々の材料に生体親和性があるが、これら材料は必ずしも生物活性（bioactive）ではない。なぜなら、それら材料は、骨を生成しないし、骨と化学結合を形成しないことがあるからである。

従って、骨内部におけるインプラントの固定強化は、生物活性な無機物化材料及び／又は生物活性なセラミック材料でインプラントを被覆することによって達成することができる。そのようなコーティングは、プロテーゼの中及びその周辺に一層迅速な骨内方成長を促すことが分かってきた。

無機物化コーティング及び／又はセラミックコーティングを生体移植可能な基体に付与するために、種々の技術が使用されている。これらのコーティングは典型的には、セラミックで造られており、比較的大きい結晶寸法を特徴とする傾向がある。これらのコーティングは、プラズマ溶射、イオン注入、及びゾルゲル法を包含する種々の技術によって付与することができる。これらのコーティング方法は、比較的広範囲に渡って使用されているが、幾つかの欠点を有している。例えば、付与されたコーティングは、ミクロ細孔とマクロ細孔とを持つ傾向があり、また、それらコーティングは、比較的厚くて脆い場合がある。これらのコーティングはまた、化学的欠陥（chemical defects）を有することがあり、また、それらコーティングは、基体に必ずしも良好に接着しない。最後に、そのようなコーティングは、複雑な構造（geometries）を有する諸表面（例えば、切り込みの入った領域を有する多孔質表面）に均一に且つむらなくは付与されない。更に、そのような複雑な構造を有する諸表面は、完全には被覆されない。

リン酸カルシウムセラミック（とりわけ、ヒドロキシアパタイト）は骨を形成することができないということが文書に詳細に記録されてきた。ヒドロキシアパタイトセラミックは、迅速で強固な固定を達成するために、セメントレス金属製インプラント上のコーティングとしてうまく付与されてきた。熱プラズマ溶射は、ヒドロキシアパタイトコーティングを生成するのに使用されている一層一般的な方法の一つである。しかし、結果として得られる熱プラズマ溶射済みヒドロキシアパタイトコーティングは、比較的小さい密度のものであり、構造又は組成が均一でない。そのコーティングと基体の間の接着力は一般的にあまり強くなく、とりわけ、体内に長期間晒した後はそうである。熱プラズマ溶射済みコーティングの劣化によって生じる硬質セラミック粒子の生成と、コーティングの剥離とは、大きな問題である。

諸低温プロセスもまた、水溶液を用いてアパタイトセラミックコーティングを生成するのに実施されてきた。水溶液はあらゆる開放空間に到達し得るので、複雑な表面構造を有する基体の場合、これらの低温プロセスは、効果的に使用することができる。これらの溶液から形成されるヒドロキシアパタイトコーティングは、高温プロセスによって生成されるプラズマ溶射済みヒドロキシアパタイトコーティングよりも、骨組織に対して生物学的に一層親和的である（friendly）。しかし、現在知られている低温プロセスは典型的には、基体の前処理が必要である。

水性系ベースの被覆技術の一例は、特許文献１に開示されている。この米国特許明細書において、生物活性なセラミックコーティングは基体上に電着される。非特許文献１は、クロロシラン等の物質で基体を表面処理した後、塩化カルシウムを含有する溶液に基体を浸漬することによって、基体上にリン酸八カルシウムを付与する技術を開示する。特許文献２に開示されるような他の技術は、圧力反応器中で基体をリン酸カルシウムに晒すことによって、ヒドロキシアパタイトを形成する。特許文献３は、ヒドロキシアパタイト粒子を含有する液体の流れを導いて、ヒドロキシアパタイトの繊維状結晶質コーティングを付与することによって、基体上にヒドロキシアパタイトコーティングを形成するための技術を開示する。

生物活性なセラミックコーティング（例えば、上述のもの）は、即ち、該セラミックコーティングの細孔の中に生物剤を組み込むことによって、骨形成を誘導する（induce）か又は伝導する（conduct）能力に関して改善されてきた。例えば、特許文献４は、組織接続表面（tissue-mating surface）を有する医療用具であって、その組織接続表面の細孔に薬学的に活性な物質と生体分解性キャリヤとから成る組成物が含浸されている該医療用具を開示する。更に、特許文献５は、骨形成タンパク質（ＢＭＰ）を送出するのに有用な、生体分解性多孔質セラミック製送出装置を記述する。特許文献６は、多孔質又は半多孔質のマトリックスと、骨形成性因子と、成長因子等の作用物質と、栄養因子と、薬物と、カルシウム含有化合物と、血液製剤と、タンパク質とを含有する骨形成性組成物を開示する。特許文献７も参照されたい。特許文献８には、バイオミメティックリン酸カルシウムコーティングに共有結合している成長因子を有する該コーティングであって、ヒドロゲルで被覆されている該コーティングが記述されている。非特許文献２には、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）、Ｃａ²⁺、及びＰＯ₄ ^3- をチタン基体の上にバイオミメティックに共沈させることが記述されている。特許文献９、非特許文献３、非特許文献４も参照されたい。非特許文献５は、セラミックコーティングの中に、抗生物質、バンコマイシンを組み込むことを開示する。
米国特許第５，２０５，９２１号明細書 特願平８−４０７１１号明細書 米国特許第５，１８８，６７０号明細書 米国特許第５，９４７，８９３号明細書 米国特許第４，５９６，５７４号明細書 米国特許第６，１８０，６０６号Ｂ１明細書 米国特許第５，２５８，０２９号明細書 米国特許第６，１２９，９２８号明細書 米国特許第６，１４３，９４８号明細書 バンカー（Bunker）等：サイエンス（Science）,２６４，第４８頁〜５５頁（１９９４年） リュー（Liu）等：バイオマテリアルズ（Biomaterials），２４，第６５頁〜７０頁（２００３年） リュー等：J. Biomed. Mat. Res.，５７，第３２７頁〜３３５頁（２００１年） ウェン（Wen）等：J. Biomed. Mat. Res.，４６，第２４５頁〜２５２頁（１９９９年） ラディン（Radin）等：バイオマテリアルズ，１８，第７７７頁〜７８２頁（１９９７年）

多数のセラミックコーティング、及びそのようなコーティングを生成するための種々の方法が存在しているにもかかわらず、改善された信頼性の高い生物活性セラミックコーティングを有する移植可能物品であって該コーティングの中に生物剤が組み込まれている該移植可能物品と、それを製造する方法との必要性が依然として存在する。

本発明は、そのような、改善されたセラミックコーティングを有する移植可能物品を提供する。本発明は更に、それの製造方法を提供する。本発明のこれらの利点及び他の利点、並びに発明の更なる特徴は、本明細書に与えられる、本発明に関する記述から明らかになるであろう。

（発明の概略）
本発明は、（ｉ）生体親和性（biocompatible）基体と、（ｉｉ）前記基体の少なくとも一部分の上の、基体表面に化学的に結合されている生物活性（bioactive）表面コーティングとを有する移植可能物品であって、該コーティングが、化学的吸着水を有する、非ヒドロキシル基含有炭酸化リン酸カルシウムの骨無機質ナノ結晶性アパタイト（non-hydroxyl containing carbonated calcium phosphate bone mineral nanocrystalline apatite）を含有し；該コーティングが、約１μｍ未満の結晶寸法（crystal size）と直径が１μｍ未満の細孔とを有し；しかも、前記細孔の中に生物剤が組み込まれている；上記移植可能物品を提供する。

本発明はまた、移植可能物品の製造方法を提供する。この方法は、（ａ）生体親和性基体を与える工程、（ｂ）（ｉ）生物剤と、（ｉｉ）約１ｍＭ〜約１０ｍＭの濃度のカルシウムイオンと、（ｉｉｉ）約１ｍＭ〜約１０ｍＭの濃度のリン酸塩イオンと、（ｉｖ）液体キャリヤとを含有する組成物を用いて前記生体親和性基体の表面の少なくとも一部分を保温する（incubating）工程であって、該組成物のｐＨが約３．５〜約９の間である該工程、及び（ｃ）前記生体親和性基体から前記液体キャリヤを除去して、基体表面に化学的に結合されている生物活性表面コーティングを、該基体の少なくとも一部分の上に有する移植可能物品を生成する工程であって、該コーティングが、化学的吸着水を有する、非ヒドロキシル基含有炭酸化リン酸カルシウムの骨無機質ナノ結晶性アパタイトを含有し；該コーティングが、約１μｍ未満の結晶寸法と直径が１μｍ未満の細孔とを有し；しかも、該細孔の中に生物剤を組み込む；該工程、を包含する。

本発明は更に、セラミック被覆済み移植可能物品を部分修正する方法を提供する。１つの方法は、（ａ）生体親和性基体の表面の少なくとも一部分の上に生物活性セラミックコーティングを有する該生体親和性基体を包含する移植可能物品を与える工程；（ｂ）（ｉ）生物剤と、（ｉｉ）約０．０１ｍＭ〜約１ｍＭの濃度のカルシウムイオンと、（ｉｉｉ）約０．０１ｍＭ〜約１ｍＭの濃度のリン酸塩イオンと、（ｉｖ）液体キャリヤとを含有する組成物を用いて、前記生物活性セラミックコーティングの少なくとも一部分を保温する工程であって、該組成物のｐＨが約３．５〜約９の間である該工程；及び（ｃ）前記生物活性セラミックコーティングから前記液体キャリヤを除去して、生物活性セラミックコーティングであってその中に前記生物剤が組み込まれている該生物活性セラミックコーティングを有する、部分修正済み移植可能物品を生成する工程；を包含する。もう１つの方法は、（ａ）生体親和性基体の表面の少なくとも一部分の上に生物活性セラミックコーティングを有する該生体親和性基体を有する移植可能物品を与える工程；（ｂ）（ｉ）生物剤と、（ｉｉ）約１ｍＭ〜約１０ｍＭの濃度のカルシウムイオンと、（ｉｉｉ）約１ｍＭ〜約１０ｍＭの濃度のリン酸塩イオンと、（ｉｖ）液体キャリヤとを含有する組成物を用いて、前記生物活性セラミックコーティングの少なくとも一部分を保温する工程であって、該組成物のｐＨが約３．５〜約９の間である該工程；及び（ｃ）前記生物活性セラミックコーティングから前記液体キャリヤを除去して、生物活性セラミックコーティングであってその中に前記生物剤が組み込まれている該生物活性セラミックコーティングを有する、部分修正済み移植可能物品を生成する工程であって、その部分修正済み移植可能物品の生物活性セラミックコーティングが、（ｉ）第１の形態とは相違する第２の形態を有し、且つ（ｉｉ）炭酸化ハイドロキシアパタイト（carbonated hydroxyapatite）を含有しない該工程；を包含する。これらの発明の方法のいずれかによって生成される部分修正済み移植可能物品もまた提供される。

（発明の詳細な記述）
本発明は、移植可能物品と、移植可能物品の製造方法と、セラミック被覆済み移植可能物品を部分修正する方法とを提供する。該移植可能物品は、生体親和性の基体と、該生体親和性基体の表面の少なくとも一部分の上に創り出されるか又は部分的に修正される、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングであって、その生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングが生物剤を組み入れているような該コーティングとを有している。

本発明は、（ｉ）生体親和性基体と、（ｉｉ）前記基体の少なくとも一部分の上の、基体表面に化学的に結合されている生物活性表面コーティングとを有する移植可能物品を提供する。このコーティングは、化学的吸着水を有する、非ヒドロキシル基含有炭酸化リン酸カルシウムの骨無機質ナノ結晶性アパタイトを含有している。このコーティングは、約１μｍ未満の結晶寸法と、直径が１μｍ未満の細孔とを有している。このコーティングの細孔の中には、生物剤が組み込まれている。

本発明はまた、移植可能物品の製造方法をも提供する。この方法は、
（ａ）生体親和性基体を与える工程、（ｂ）（ｉ）生物剤と、（ｉｉ）約１ｍＭ〜約１０ｍＭの濃度のカルシウムイオンと、（ｉｉｉ）約１ｍＭ〜約１０ｍＭの濃度のリン酸塩イオンと、（ｉｖ）液体キャリヤとを含有する組成物を用いて、前記生体親和性基体の表面の少なくとも一部分を保温する工程であって、該組成物のｐＨが約３．５〜約９の間である該工程、及び（ｃ）前記生体親和性基体から前記液体キャリヤを除去して、基体表面に化学的に結合されている生物活性セラミックコーティングを、該基体の少なくとも一部分の上に有する移植可能物品を生成する工程であって、該コーティングが、化学的吸着水を有する、非ヒドロキシル基含有炭酸化リン酸カルシウムの骨無機質ナノ結晶性アパタイトを含有し；該コーティングが、約１μｍ未満の結晶寸法と直径が１μｍ未満の細孔とを有し；しかも、該コーティングの細孔の中に生物剤を組み込む；該工程、を包含するか、又はそれら工程から本質的に成るか、又はそれら工程から成る。

本発明は更に、移植可能物品を部分修正する諸方法、及びそのような方法によって生成される（又は提供される）部分修正済み移植可能物品を提供する。これらの方法は、セラミック被覆済み移植可能物品を部分修正するのにとりわけ適している。

第１の方法は、（ａ）生体親和性基体の表面の少なくとも一部分の上に生物活性セラミックコーティングを有する該生体親和性基体を包含する移植可能物品を与える工程；（ｂ）（ｉ）生物剤と、（ｉｉ）約０．０１ｍＭ〜約１ｍＭの濃度のカルシウムイオンと、（ｉｉｉ）約０．０１ｍＭ〜約１ｍＭの濃度のリン酸塩イオンと、（ｉｖ）液体キャリヤとを含有する組成物を用いて、前記生物活性セラミックコーティングの少なくとも一部分を保温する工程であって、該組成物のｐＨが約３．５〜約９の間である該工程；及び（ｃ）前記生物活性セラミックコーティングから前記液体キャリヤを除去して、生物活性セラミックコーティングであってその中に前記生物剤が組み込まれている該生物活性セラミックコーティングを有する、部分修正済み移植可能物品を生成する工程；を包含する。

第２の方法は、（ａ）生体親和性基体の表面の少なくとも一部分の上に生物活性セラミックコーティングを有する該生体親和性基体を有する移植可能物品を与える工程；（ｂ）（ｉ）生物剤と、（ｉｉ）約１ｍＭ〜約１０ｍＭの濃度のカルシウムイオンと、（ｉｉｉ）約１ｍＭ〜約１０ｍＭの濃度のリン酸塩イオンと、（ｉｖ）液体キャリヤとを含有する組成物を用いて、前記生物活性セラミックコーティングの少なくとも一部分を保温する工程であって、該組成物のｐＨが約３．５〜約９の間である該工程；及び（ｃ）前記生物活性セラミックコーティングから前記液体キャリヤを除去して、生物活性セラミックコーティングであってその中に前記生物剤が組み込まれている該生物活性セラミックコーティングを有する、部分修正済み移植可能物品を生成する工程であって、その部分修正済み移植可能物品の生物活性セラミックコーティングが、（ｉ）第１の形態とは相違する第２の形態を有し、且つ（ｉｉ）炭酸化ハイドロキシアパタイトを含有しない該工程；を包含する。

本明細書で使用する用語「移植可能物品（implantable article）」とは、身体の中に挿入し得るか若しくは埋め込むことができるか、又は身体の上に移植することができ、しかも、生物医学的用途のために設計されているあらゆる物体又は装置をいう。移植可能物品は、例えば、骨代用品、継手プロテーゼ、人工歯根（義歯学）、上顎顔面インプラント、堆骨外科補助材（vertebral surgery aid）、経皮的装置（小孔（stoma）等）、又は他の医療用具若しくは装飾用具である場合がある。そのような移植可能物品は、特定の骨に装置（device）を固定する手段としてだけではなく、骨の代替品又は骨の補強材としても役に立つことがある。

「生体親和性基体（biocompatible substrate）」は、身体であってその中に物体若しくは装置（device）が挿入されているか若しくは埋め込まれている該身体と親和性がある（compatible）か、又は身体であってその上に物体若しくは装置が移植されている該身体と親和性があり、そのために、物体若しくは装置が身体内で逆免疫反応を引き起こさない、あらゆる物体又は装置を意味する。生体親和性基体は、ケイ素、金属、セラミックス、重合体等の適切な材料であれば如何なる材料をも含有することができる。生体親和性金属には、例えば、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、及びそれらの合金（例えば、チタン合金及びタンタル合金）の他に、コバルト・クロム合金、及びステンレス鋼が包含される。生体親和性重合体は、ポリエチレン（例えば、超高分子量ポリエチレン又は酸化ポリエチレン）、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、他の多糖類、及び前述のもののいずれかの共重合体（例えば、ポリ乳酸とポリグリコール酸の共重合体）のような、天然重合体又は合成重合体である場合がある。生体親和性基体は、生体親和性金属を含有するか、生体親和性金属から本質的に成るか、生体親和性金属から成るのが好ましい。生体親和性基体は、チタンを含有するか、チタンから本質的に成るか、チタンから成るのが一層好ましい。生体親和性基体は、生体親和性物品の適切な部分であれば如何なる部分であってもよく、プロテーゼ（とりわけ、継手プロテーゼ）の構成要素であるのが好ましい。

生体親和性基体は、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングで被覆する前、種々の方法で部分修正することができる。例えば、生体親和性基体は、該生体親和性基体に対する、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの密着性を助長するために、表面粗さについて部分修正することができる。生体親和性基体の表面粗さを部分修正する方法は、当該技術では知られており、例えば、酸エッチング、及びグリットブラスト（grit blasting）を包含する。生体親和性基体は典型的には、（例えば、表面粗さを部分修正した後）超音波清浄化等の清浄化プロセスにかける。そのような清浄化プロセスもまた当該技術では知られている。生体親和性基体は、グリットブラストで処理し、次いで、超音波で清浄化するのが好ましい。

生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングは、生体親和性基体の少なくとも一部分を被覆し、また、生体親和性基体の全表面を被覆することができる。「生物活性（bioactive）」は、例えば、局部的な骨形成を改善することによるか、又は微生物種の攻撃及び増殖を防ぐことによって、局部組織を活性化する能力を有することを意味する。生物活性表面コーティングは典型的には、セラミックコーティング（即ち、大部分が１種以上のセラミック材料から成るコーティング）であろう。生物活性セラミックコーティングは、適切なセラミック材料であれば如何なるものを含有しているか、本質的にその適切な如何なるものから成っているか、又はその適切な如何なるものから成っていてもよい。適切なセラミック材料には、リン酸カルシウム；アルミナ；生体ガラス；及び、生分解性のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩又は遷移金属塩の１種以上を含有する複合材料；が包含される。好ましいセラミック材料は、カルシウム及びリン酸塩を含有するもの（例えば、アパタイト、炭酸化アパタイト、炭酸化ヒドロキシアパタイト、リン酸三カルシウム、リン酸八カルシウム、及びβ−リン酸三カルシウム）である。

生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングは、複数の（即ち、２以上の）層を有することがある。これら層は、同一であっても相違していてもよい。生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングは、如何なる厚さであってもよい。生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングは、約０．００５μｍ以上（例えば、約０．０１μｍ以上、約０．１μｍ以上、若しくは約０．２μｍ以上）の厚さを有するのが望ましい。生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングは、約５０μｍ以下（例えば、約３０μｍ以下、約２０μｍ以下、約１０μｍ以下、若しくは約５μｍ以下）の厚さを有するのが望ましい。

生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングは、適切な成分、適切な物質、並びに適切な化学基及び化学イオンであれば如何なるものでも含有することがある。生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングは、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、硫酸塩、ケイ酸塩、塩化物、及びそれらの混合物から成る群から選ばれる１種以上の物質を含有するのが好ましい。生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングは、成分、物質、化学基及び化学イオンの適切な比であれば如何なる比のものでも含有することができる。生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングは、炭酸根及びリン酸根を含有するのが好ましい。そのような場合、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングは、約１：１００〜１：３の［炭酸根］対［リン酸根］のモル比を含有するのが望ましい。生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングはまた、マグネシウムを含有するのが好ましい。該コーティングがマグネシウムとカルシウムの両方を含有する場合、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中に存在するマグネシウム対カルシウムの原子比は、約１：５０００〜約１：４（例えば、約１：２５００〜約１：４、約１：１０００〜約１：５、約１：５００〜約１：５、約１：１００〜約１：４、約１：５０〜約１：１０、又は約１：３０〜約１：１０）である。

適切な生体親和性基体、適切な生物活性表面コーティング及び生物活性セラミックコーティング、並びに移植可能物品は、米国特許第６，１３９，５８５号及び同第６，１４３，９４８号明細書に記述されている。

生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングは、ナノ多孔質（nanoporous）セラミックコーティングであるのが好ましい。本明細書で使用する用語「ナノ多孔質」とは、直径が１μｍ未満の細孔を有するコーティングをいう。生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングはまた、ナノ結晶性（nanocrystalline）であるのが好ましい。本明細書で使用する用語「ナノ結晶性」は、１μｍ未満の結晶寸法を有することを意味する。ナノ多孔質でナノ結晶性のセラミック被覆済み移植可能物品は、インディアナ州ワーソーのデピュイ・オーソピーディックス社（DePuy Orthopaedics, Inc.）から市販されている。

生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングは、生体親和性基体の表面に化学的に結合するのが好ましい。生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングは、化学的吸着水を有する、非ヒドロキシル基含有炭酸化リン酸カルシウムの骨無機質ナノ結晶性アパタイトを含有し、しかも、約１μｍ未満の結晶寸法と直径が１μｍ未満の細孔とを有するのが好ましい。本明細書で使用する用語「非ヒドロキシル基含有」は、ヒドロキシル（ＯＨ）基が存在しないことをいう。用語「炭酸化リン酸カルシウムの骨無機質」とは、炭酸イオン、カルシウムイオン及びリン酸塩イオンを有する骨に類似するか、又はその骨と同一である物質をいう。本明細書で使用する用語「アパタイト」とは、六方晶系結晶として、又は顆粒集合体として、又は微粒子集合体の状態で様々に産出するリン酸カルシウム鉱物群のいずれかをいう。

用語「生物剤」とは、生物学的作用を有する、いずれかの天然産出作用物質又は合成作用物質をいう。適切な生物剤には、タンパク質、脂質、（リポ）多糖類、成長因子、細胞増殖剤、ホルモン、抗生物質、抗感染症薬、抗炎症薬、黄体ホルモン性剤、体液性剤、解熱剤及び栄養剤が包含される。生物剤は、骨誘導性物質（osteoinductive substance）、骨伝導性物質（osteoconductive substance）、又は骨誘導性と骨伝導性の両方の性質の物質であるのが好ましい。本明細書で使用する用語「骨誘導性」とは、新しい骨を形成する能力を有する骨前駆細胞の形成を引き起こす、未分化血管周囲間葉細胞（undifferentiated perivascular mesenchymal cells）の有糸分裂生起を助長する作用物質をいう。本明細書で使用する用語「骨伝導性」は、血管の侵入を促進し新しい骨を形成して、規定される受動的トレリス構造（passive trellis structure）になるのを助長することを意味する。換言すれば、「骨伝導性」は通常、新しい骨の成長と付着（apposition）とを行うための好ましい環境を創り出す因子をいうのに対し、「骨誘導性」とは、新しい骨成長を直接的又は間接的に刺激する因子をいう。本明細書で使用する用語「付着（apposition）」とは、生物活性表面上に直接的に骨が形成されることをいう。骨誘導性、骨伝導性、又は骨誘導性であり骨伝導性でもある生物剤は、タンパク質であるのが好ましい。骨誘導性タンパク質は、当該技術では知られており、例えば、ボーン・モルフォジェニック・プロテイン（Bone Morphogenic Protein）（ＢＭＰ）、及びオステオジェニック・プロテイン−１（Osteogenic Protein-1）（ＯＰ−１；ＢＭＰ−７）が包含される。骨伝導性タンパク質もまた、当該技術では知られており、例えば、コラーゲン等の細胞外マトリックスタンパク質、抗菌性及び抗炎症性タンパク質、並びに血液凝固因子が包含される。骨誘導性であり骨伝導性でもある生物剤には、例えば、ＢＭＰ及びＯＰ−１が包含される。このタンパク質は非コラーゲン性（non-collagenous）骨タンパク質であるのが好ましい。ここに、用語「非コラーゲン性」は、該タンパク質がコラーゲンでないことを意味する。非コラーゲン性骨タンパク質には、例えば、オステオネクチン、オステオポンテン（osteopontin）、オステオカルシン、及び骨唾液タンパク質（bone sialoprotein）が包含される。該タンパク質はまた、フィブロブラスト成長因子（Fibroblast Growth Factor）（ＦＧＦ）、トランスフォーミング成長因子−β（Transforming Growth Factor-β）（ＴＧＦ−β）、プレートレット−デライブド成長因子（Platelet-Derived Growth Factor）（ＰＤＧＦ）、インシュリン成長因子（Insulin Growth Factor）、及び前述の諸成長因子のいずれと同属の要素であるのが好ましい。適切な生物剤には更に、バンコマイシン、ペニシリン、テトラサイクリン、クロルテトラサイクリン、バシトラシン、ニスタチン、ストレプトマイシン、ネオマイシン、ポリミキシン、グラミシジン、オキシテトラサイクリン、クロラムフェニコール、エリスロマイシン等の抗生物質が包含される。

生物剤が組み込まれている生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングを（そのようなコーティングを創り出すことによるか、又は現行コーティングを部分修正することによって）、生体親和性基体上に形成するのに使用される組成物は、（ｉ）生物剤、（ｉｉ）カルシウムイオン、（ｉｉｉ）リン酸塩イオン、及び（ｉｖ）液体キャリヤを含有する。用語「カルシウムイオン」及び「リン酸塩イオン」とは、それぞれ、カルシウムを含有するイオン、及びリン酸根を含有するイオンをいう。それらイオンは、例えば、電荷に関し、１価、２価又は３価である場合がある。カルシウムイオンは、２価（即ち、Ｃａ²⁺）であるのが好ましい。リン酸塩イオンは、ＰＯ₄ ^3- 、ＨＰＯ₄ ^2- 又はＨ₂ ＰＯ₄ ^-であるのが好ましい。カルシウムイオン及びリン酸塩イオンの濃度は独立している、即ち、それらの濃度は同一であるか又は相違していることがある。本明細書に記述するセラミック被覆済み移植可能物品を部分修正する第１の方法の組成物における、カルシウムイオン及びリン酸塩イオンの濃度は、約０．０１ｍＭ〜約１ｍＭである。各々の濃度は、約０．５ｍＭ以下であるのが好ましい。各々の濃度は、約０．２ｍＭ以下であるのが一層好ましい。更に、カルシウムイオン及びリン酸塩イオンの各々の濃度は、約０．０５ｍＭ以上であるのが好ましい。本明細書に記述するセラミック被覆済み移植可能物品を部分修正する第２の方法の組成物における、カルシウムイオン及びリン酸塩イオンの各々の濃度は、約１ｍＭ〜約１０ｍＭである。各々の濃度は、約１ｍＭ〜約５ｍＭであるのが好ましい。カルシウムイオンの濃度は、約２ｍＭ〜約３ｍＭであるのが一層好ましいのに対して、リン酸塩イオンの濃度は、約３ｍＭ〜約４ｍＭであるのが一層好ましい。

その組成物は、追加成分、追加物質、並びに追加の化学基及び化学イオンを更に含有することがある。例えば、該組成物は、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、ケイ酸塩、塩化物、ＳＯ₄ ^2- 、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン、及びそれらの混合物から成る群から選ばれる１種以上の物質を更に含有することがある。

液体キャリヤは、適切な水性液又は非水性液であって、その液の中に少なくともカルシウムイオン、リン酸塩イオン及び生物剤が懸濁するか又は溶解していて、生体親和性基体及び／又は生物活性表面コーティング若しくは生物活性セラミックコーティングに対してこれらの成分が送り出される該液体であれば如何なるものでもよい。適切な液体キャリヤには、水、トリス−緩衝食塩水、リン酸塩−緩衝食塩水等が包含される。液体キャリヤは、生理的に親和性のあるキャリヤが好ましく、水（例えば、精製水又は滅菌水）が一層好ましい。

生物活性表面コーティング若しくは生物活性セラミックコーティングを形成するのに使用される組成物のｐＨは、約３．５〜約９の間である。ｐＨは、約５〜約８．５の間であるのが好ましい。ｐＨは、約６．５〜約８の間であるのが一層好ましい。

本発明の方法による組成物の保温時間は、約３０分以上である。適切な保温時間には、約１時間以上、約５時間以上、約１０時間以上、約２４時間以上、約４８時間以上、約７２時間以上、及び約１００時間以上が包含される。コーティングの保温時間は、約１２時間以上であるのが好ましい。その保温時間は、約７２時間以上であるのが一層好ましい。通常、保温時間が一層長いと、生物活性表面コーティング若しくは生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる生物剤の濃度が一層大きくなる。

組成物を保温する温度は、適切な温度であれば如何なる温度でもよい。保温温度は典型的には、約２０℃から、生物剤が不活性になるか又は変性される温度までである。生物剤が不活性になるか又は変性される温度は、具体的な生物剤によって決まる。生物剤がタンパク質である場合、不活性化又は変性化は一般的に約６５℃の温度で生じる。従って、保温温度は約３０℃〜約５０℃の間である。保温温度は約３７℃であるのが一層好ましい。

本発明の方法における液体キャリヤは、いずれかの適切な方法によって、生体親和性基体及び／又は生物活性表面コーティング若しくは生物活性セラミックコーティングから除去することができる。液体キャリヤは典型的には、生物剤が不活性になるか又は変性される温度より低い温度で乾燥することによって除去することができる。上述の通り、この温度は、生物剤の種類によって決まる。乾燥方法は、（凍結乾燥の温度及び作用が、生物剤にも生体親和性基体及び／又は生物活性表面コーティング若しくは生物活性セラミックコーティングにも悪影響を与えない限り）凍結乾燥法であってもよい。もう一つの方法として、その乾燥は、一層高い温度（例えば、約２０℃以上であるが、生物剤が不活性になるか又は変性される温度より低い温度）で起こることがある。乾燥温度は、約２０℃〜約５０℃（例えば、約３０℃及び約５０℃）であるのが望ましい。

液体キャリヤはまた、生体親和性基体及び／又は生物活性表面コーティング若しくは生物活性セラミックコーティングを、適切な液体（とりわけ、水溶液）で洗浄し、次いで、上述の通りに該セラミックコーティングを乾燥することによって除去することもできる。好ましい洗浄液は水（例えば、精製水又は滅菌水）である。

当業者は、生体親和性基体及び／又は生物活性表面コーティング若しくは生物活性セラミックコーティングから全ての液体キャリヤを除去する必要がない場合があることを理解する。しかし、生体親和性基体及び／又は生物活性表面コーティング若しくは生物活性セラミックコーティングから、液体キャリヤの全て又は少なくとも実質的に全てを除去するのが好ましい。

生物剤は、生物活性表面コーティング若しくは生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる。「組み込まれる（incorporated）」は、生物剤が、生物活性表面コーティング若しくは生物活性セラミックコーティングに化学的及び／又は静電気的に結合されるか；該コーティングに機械的に固定されるか；及び／又は該コーティング内部に含浸されるか若しくは閉じ込められる；ことを意味する。生物剤はまた、生物活性表面又は該セラミックコーティングの表面に結合するか又は付着することもある。

生物剤は、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中にいずれかの適切な濃度で存在することがある。生物剤が成長因子である場合、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる生物剤の濃度は、コーティング１ｍｇ当り生物剤約０．００１ｎｇ以上であるのが好ましい。生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる生物剤の濃度は、コーティング１ｍｇ当り約０．０１ｎｇ以上であるのが一層好ましい。生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる生物剤の濃度は、コーティング１ｍｇ当り生物剤約０．１ｎｇ以上（例えば、コーティング１ｍｇ当り生物剤１ｎｇ以上、又はコーティング１ｍｇ当り生物剤１０ｎｇ以上）であるのが最も好ましい。生物剤が成長因子でないタンパク質又は抗生物質である場合、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる生物剤の濃度は、コーティング１ｍｇ当り約１μｇであるのが好ましい。生物剤が成長因子でないタンパク質又は抗生物質である場合、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる生物剤の濃度は、コーティング１ｍｇ当り約１０μｇであるのが一層好ましい。生物剤が成長因子でないタンパク質又は抗生物質である場合、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる生物剤の濃度は、コーティング１ｍｇ当り約１００μｇであるのが最も好ましい。

生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる生物剤の全量は、いずれかの適切な量であることがある。生物剤が成長因子である場合、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる生物剤の全量は、少なくとも１ｎｇであるのが好ましい。生物剤が成長因子である場合、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる生物剤の全量は、少なくとも１０ｎｇであるのが一層好ましい。生物剤が成長因子である場合、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる生物剤の全量は、少なくとも１００ｎｇであるのが最も好ましい。生物剤が成長因子でないタンパク質又は抗生物質である場合、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる生物剤の全量は、少なくとも１μｇであるのが好ましい。生物剤が成長因子でないタンパク質又は抗生物質である場合、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる生物剤の全量は、少なくとも１０μｇであるのが一層好ましい。生物剤が成長因子でないタンパク質又は抗生物質である場合、生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる生物剤の全量は、少なくとも１００μｇであるのが最も好ましい。

生物活性表面コーティング又は生物活性セラミックコーティングの中に組み込まれる生物剤の濃度を測定する方法は、当該技術では知られている。適切な方法には、本明細書に開示する実施例で更に記述される、バイシンクノイン酸タンパク質分析（ＢＣＡ）が包含される。生物剤の濃度測定に使用するのに適しているＢＣＡキットは、ピアース社（Pierce Inc.）（イリノイ州ロックフォード）によって市販されている。

本発明の、移植可能物品を製造する方法によって、基体の少なくとも一部分の上の、基体表面に化学的に結合されている生物活性セラミックコーティングを有する移植可能物品であって、該コーティングが、化学的吸着水を有する、非ヒドロキシル基含有炭酸化リン酸カルシウムの骨無機質ナノ結晶性アパタイトを含有し；該コーティングが、約１μｍ未満の結晶寸法と直径が１μｍ未満の細孔とを有し；しかも、該コーティングの細孔の中に生物剤が組み込まれている；上記移植可能物品が生成される。

セラミック被覆済み移植可能物品を部分修正する、本発明の第１の方法において、このようにして生成された部分修正済み移植可能物品は、当初与えられる［即ち、上述の工程（ａ）で与えられる］、移植可能物品の生体親和性基体の上のセラミックコーティングが、炭酸化アパタイトを含有するナノ多孔質ナノ結晶性セラミックコーティングである場合、炭酸化ヒドロキシアパタイトを含有する。セラミック被覆済み移植可能物品を部分修正する、本発明の第２の方法において、このようにして生成された部分修正済み移植可能物品は、当初与えられる［即ち、上述の工程（ａ）で与えられる］、移植可能物品のセラミックコーティングの第１の形態とは相違する第２の形態を有することを特徴とする。換言すれば、本明細書に記述される、セラミック被覆済み移植可能物品を部分修正する第２の方法によって、当初与えられる［即ち、上述の工程（ａ）で与えられる］、生体親和性基体上の炭酸化アパタイトコーティングの形態と相違する形態を有する部分修正済み移植可能物品が生成される。セラミックコーティングの形態と構造とを分析する方法は、当該技術では既知である。適切な方法には、フーリエ変換赤外（ＦＴ−ＩＲ）分光法、Ｘ線回折（ＸＲＤ）結晶構造解析、及び走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）、及び逆相高性能液体クロマトグラフィ（ＲＰ−ＨＰＬＣ）が包含される。本明細書に記述される、セラミック被覆済み移植可能物品を部分修正する第２の方法によって生成される部分修正済み移植可能物品は、相違する形態を有することに加えて、ヒドロキシル基が欠如していることを更に特徴とする。この点で、該セラミックコーティングはヒドロキシアパタイトを含有していない。

本発明の、移植可能物品を製造する方法及び移植可能物品を部分修正する方法は、他の諸工程を包含することがある。例えば、本発明の方法は、保温工程の後の［即ち、上述の工程（ｂ）の後の］、液体キャリヤと、（ｉ）カルシウムイオン、（ｉｉ）リン酸塩イオン、及び（ｉｉｉ）生物剤の１種以上とを含有する第２の組成物（例えば、生物剤を含有しないか又は第１の組成物で使用した生物剤と異なる生物剤を含有する第２の組成物）に対する更なる保温工程を更に包含することがある。本質的に、生体親和性基体及び／又は生物活性表面コーティング若しくは生物活性セラミックコーティングは、種々の組成物と一緒に保温することができる。そのような追加の組成物は、例えば、生物剤の存在、不存在若しくは濃度；もう一つの生物剤の存在、不存在若しくは濃度；及び／又はリン酸塩イオン若しくはカルシウムイオンの濃度若しくは種類；に関して、同一であるか又は相違することがある。この点で、本発明の方法は、組成物中に使用する具体的な生物剤；組成物を構成する構成要素（即ち成分）の数；組成物の構成要素（即ち成分）の各々の濃度；組成物のｐＨ；保温時間；及び／又は保温が生じる温度；に関して、上述の保温工程［即ち、上述の工程（ｂ）］と異なる保温工程を更に含むことがある。

移植可能物品は、いずれかの適切な哺乳動物に移植することができ、本発明は、本明細書に記述されている移植可能物品を使用する方法を意図している。適切な哺乳動物には、マウス等のげっ歯目；及びラビット等のロゴモルファ（Logomorpha）目；が包含されるが、それらに限定されない。それら哺乳動物は、ネコ（Felines（cats））及びイヌ（Canines（dogs））を包含する食肉目からのものであるのが好ましい。それら哺乳動物は、ウシ（Bovines（cows））及びブタ（Swines（pigs））を包含する偶蹄目からのもの；又は、ウマ（Equines（horses））を包含する奇蹄目からのもの；であるのが一層好ましい。それら哺乳動物は、霊長目、サル（CeboidsまたはSimoids）目からのもの；又は類人亜目（ヒト及び類人猿）からのもの；であるのが最も好ましい。とりわけ好ましい哺乳動物は、ヒトである。

次の諸実施例は、本発明を更に例示するが、本発明の範囲を何ら限定しないものと解釈すべきである。

この実施例は、セラミック被覆済み移植可能物品を部分修正する方法を例示する。

直径２５．２ｍｍ、厚さ３ｍｍの複数のチタンディスクの上に、ナノ多孔質ナノ結晶性炭酸化アパタイト膜を形成した。アジ化ナトリウム０．０２％と混合したアルファ・カーフ・フラクション（Alpha Calf Fraction）［ユタ州ローガン、ハイクローン社（HyClone Inc.）；カルシウム濃度＜０．２５ｍＭ；リン酸塩濃度＜０．１６ｍＭ］を、１Ｎ ＨＣｌを用いてｐＨ６．９に調整した。この溶液は、１１８．３ｍｌガラス瓶の中に分取した（１アリコート当り１００ｍｌ）。炭酸化アパタイト被覆済みディスク及び非被覆ディスク（対照）を追加し（１瓶当り１ディスク）、しっかりと蓋をし、次いで、加湿済み保温器（incubator）中３７℃で保温した。諸ディスクは、１５時間、２３時間又は９４時間の後、保温器から取り去り、Ｈ₂ Ｏで徹底的に洗浄し、次いで、室温で乾燥した。

アルファ・カーフ・フラクション溶液を用いて保温したとき、炭酸化アパタイトは、炭酸化ヒドロキシアパタイトに転化した。このことは、フーリエ変換赤外（ＦＴ−ＩＲ）スペクトルにおける３５６８ｃｍ^-1のＯＨピークから明白である。Ｘ線回折法（ＸＲＤ）及び走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）分析によって、炭酸化ヒドロキシアパタイトは、一層大きい結晶寸法を有し且つ炭酸化アパタイトの形態と相違する形態を示すことが実証された。２８７４ｃｍ^-1〜２９６２ｃｍ^-1の範囲内に見出だされるピークと、１５３８ｃｍ^-1〜３３０７ｃｍ^-1の範囲内に見出だされるピークとから、アパタイト層の中にタンパク質が組み込まれたことが示唆される。このことは、エネルギー分散型Ｘ線分光（ＥＤＳ）分析によって更に支持される。このＥＤＳ分析によって、アルファ・カーフ・フラクション溶液中で保温した後のコーティング中にイオウと遥かに高い濃度の炭素とが存在することが示された。これらの結果によって、ナノ多孔質アパタイトのコーティングが、炭酸化ヒドロキシアパタイトから成るコーティングであってその中に諸タンパク質が組み込まれている該コーティングに転化していることが実証される。

ヒドロキシアパタイトから成るコーティングの中に組み込まれているタンパク質の全量は、バイシンクノイン酸（bicinchnoinic acid）（ＢＣＡ）タンパク質分析（イリノイ州ロックフォード、ピアース社）によって測定した。先ず、保温後のコーティング中のタンパク質は、該コーティングを５０ｍＭエチレンジアミントリ酢酸（ＥＤＴＡ）で溶解することによって回収した。非被覆ディスクは、１０％ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）に浸漬し、次いで、水中で煮沸して、吸着されたあらゆるタンパク質をも回収した。各々の試料の全タンパク質の量は、「ELX8081U 超ミクロ平板リーダー（ultra microplate reader）［バーモント州ウィヌースキ、バイオ・テク・インストルメンツ社(Bio-Tek Instruments Inc.）］」を使用して、ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ）の諸標準液に基づく検量線を用いて決定した。ＢＣＡ分析からの結果によって、保温時間（incubation time）が増大するにつれて、コーティング中の全タンパク質は増加することが分かる。とりわけ、１５時間、２３時間、及び９４時間の保温で吸着されるタンパク質の量は、それぞれ、３０．６８μｇ／ｃｍ² 、４１．５４μｇ／ｃｍ² 、及び５５．０８μｇ／ｃｍ² であった。タンパク質の吸着は、非被覆の対照ディスクでは検出されなかった。これらの結果は、１５３８ｃｍ^-1、２９６２ｃｍ^-1、及び３３０７ｃｍ^-1でピーク強度を示すＦＴ−ＩＲスペクトルと一致している。

コーティングの中に組み込まれた諸タンパク質を特徴付けるために、ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）を行った。タンパク質の試料は、エタノール７０％で沈降させ、遠心分離機にかけ、回収し、試料緩衝液と混合し、次いで、煮沸水で変性した。これら試料の等量（２０μｌ）を４％〜１５％トリス−ＨＣｌゲルの中に装填し、次いで、４％〜１５％トリス−ＨＣｌゲルによって分割した。クーマシー・ブルー染色（Coomassie Blue staining）を使用して、バンドを視覚化した。着色した諸ゲルによって、タンパク質はヒドロキシアパタイトのコーティングの中に存在するという、ＢＣＡ分析の結果が確認された。各々のバンドの強度は時間の関数として増大したものの、着色パターンは、全ての時点で類似した。それらバンドによって、１２０ｋＤ、６６ｋＤ、４２ｋＤ、３１ｋＤ、２０ｋＤ及び１８ｋＤのタンパク質はコーティング中に存在することを示した。４２ｋＤ、３１ｋＤ、２０ｋＤ及び１８ｋＤのタンパク質は、量が一層多かった。なぜなら、ゲル上のこれらの位置におけるバンドが１２０ｋＤ及び６６ｋＤのタンパク質のバンドよりも強かったからである。これらの結果は、アルファ・カーフ・フラクション溶液からの特定のタンパク質の選択的取り込み（selective uptake）を示す。

本実施例によって、タンパク質と比較的低い濃度のカルシウムイオン及びリン酸塩イオンとを含有する溶液中で基体を保温して、炭酸化ヒドロキシアパタイトと組み込まれたタンパク質とを含有するコーティングを有する基体を形成することによる、炭酸化アパタイト被覆済み基体を部分修正する方法が実証された。

本実施例は、炭酸化アパタイト被覆済みディスクを部分修正するもう１つの方法を例示する。

直径２５．２ｍｍ、厚さ３ｍｍの複数のチタンディスクにグリットブラストを行い、超音波で清浄化し、次いで、ナノ多孔質ナノ結晶性の炭酸化アパタイトコーティングで被覆した。アパタイト被覆済みディスク及び非被覆ディスクはそれぞれ、カルシウムイオン２．７２５ｍＭ及びリン酸イオン３．２２６ｍＭを含有する仔ウシ血清（bovine calf serum）（ｐＨ７．３；１００ｍｌ）の中で、３７℃で６８時間の間保温した。保温した後、諸試料は、逆浸透（ＲＯ）精製済みＨ₂ Ｏで徹底的に洗浄し、次いで、室温で乾燥した。

仔ウシ血清を用いた保温の前後、炭酸化アパタイトコーティングのＸ線回折パターンによって、アパタイトの回折ピークの強度が増大し、チタン基体の回折ピークの強度が減少したことが明らかになり、アパタイト膜の上に新たなアパタイトが形成されていることを示した。このことは、仔ウシ血清を用いた保温の前後における、炭酸化アパタイトコーティングのＦＴ−ＩＲスペクトルの結果（これらの結果によって、仔ウシ血清に浸漬した後、炭酸塩とリン酸塩の両方のバンドの強度は増大することが実証された）と一致した。これらの結果によって、アパタイトの表面に血清からの新たなアパタイトが成長したことが分かる。３５６３ｃｍ^-1にピークが存在しないことによって、新たに形成されたアパタイト層がヒドロキシアパタイトでないことが示された。約１５４０ｃｍ^-1のピークによって、新たに形成されたアパタイト層にタンパク質が存在することが示される。このことは、ＥＤＳ分析によって支持される。ＥＤＳ分析によって、仔ウシ血清溶液でディスクを保温した後に得られたコーティングの中に、かなり高いレベルの炭素が存在することが実証された。仔ウシ血清を用いた保温の前後の炭酸化アパタイトコーティングの走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭｓ）によって示されるように、新たに形成されたアパタイトは、アパタイトであってその上に新たに形成されたアパタイトが形成されている該アパタイトの形態と相違する形態を示す。非被覆対照試料の表面にアパタイトは検出されなかった。このことは、仔ウシ血清を用いた保温の前にナノ結晶性の炭酸化アパタイト膜が存在することは、保温によって新たに形成されるアパタイトの形成のために不可欠であることを示している。ＢＣＡタンパク質分析によって、コーティング１ｃｍ² 当り平均３７μｇのタンパク質が測定された。対照的に、諸非被覆対照試料に吸着されたタンパク質の量は、０μｇであった。被覆済み試料及び非被覆対照試料について行った染色ＳＤＳ−ＰＡＧＥゲルのパターンによって、９２ｋＤ、８１ｋＤ、７５ｋＤ、６６ｋＤ、４１ｋＤ、及び２７ｋＤのタンパク質はコーティングの中に組み込まれていることが実証された。

本実施例によって、タンパク質と比較的高い濃度のカルシウムイオン及びリン酸塩イオンとを含有する溶液を用いて基体を保温することによる、セラミック被覆済みチタン基体を部分修正する方法が実証された。

本実施例によって、タンパク質がコーティングの中に組み込まれるのに、コーティングのナノ結晶性及びナノ多孔質が重要であることを実証する。

複数のピナクル・セクター・アセタブラー・カップ［Pinnacle（商標）Sector Acetabular Cups］（インディアナ州ワーソーのデピュイ社）は、ヒドロキシアパタイトのコーティングを有するようにバイオミメティックに調製するか、又はプラズマ溶射を行った。プラズマ溶射するか、又はバイオミメティックに調製した複数のカップは、対照の複数のカップとして役立った。対照カップ、プラズマ溶射済みカップ、及びバイオミメティックに調製したカップはそれぞれ、仔ウシ血清（１００ｍｌ）中、３７℃で７０時間の間保温した。保温した後、諸試料は、ＲＯ精製済みＨ₂ Ｏで徹底的に洗浄し、次いで、室温で乾燥した。それらカップは、一晩中、５０ｍＭのＥＤＴＡ溶液に浸漬した。該溶液中に存在するタンパク質は、ＢＣＡ全タンパク質分析を行い、ＳＤＳ−ＰＡＧＥ、及び逆相高性能液体クロマトグラフィ（ＲＰ−ＨＰＬＣ）によって分析した。

ＢＣＡタンパク質分析の結果によって、プラズマ溶射済みコーティングに吸着されたタンパク質の量は約３５０μｇであり、この量は、コーティングを有さない対照カップによって吸着されたタンパク質の量と同一であることが実証された。バイオミメティックに調製したコーティングに吸着されたタンパク質は約１１００μｇであった。タンパク質の吸着量の増加は、一つには、プラズマ溶射済みコーティングとバイオミメティックに調製したコーティングの間のミクロ組織の差異に起因するようである。ＳＥＭ分析によって明らかなように、プラズマ溶射済みコーティングは緻密であり、他方、バイオミメティックに調製したコーティングはナノ多孔質であり遥かに大きい表面積を有している。

ＳＤＳ−ＰＡＧＥパターン
バイオミメティックに調製したカップの上に形成されたコーティングの中に組み込まれたタンパク質を示した。注目すべきことであるが、血清中の主なタンパク質であったアルブミン（６６ｋＤａ）の吸着に加えて、約３０ｋＤ、４３ｋＤ、及び６３ｋＤ分子量を有するタンパク質が選択的に吸着されていることが観察された。バイオミメティックに被覆したカップの上のコーティングの中に存在するタンパク質のＨＰＬＣの結果、仔ウシ血清からのタンパク質が選択的に吸着されていることが更に確認された。３３．５％及び３４％アセトニトリル（ＡＣＮ）で抽出された諸ピークは、当初、血清における非常に小さい２つのピークであったが、バイオミメティックに被覆したカップの上のコーティングの中に組み込まれた大部分のタンパク質になった。血清における、アルブミンを含む最も強い３つのピークは、バイオミメティックに被覆したカップの上のコーティングの中にかなり少ない量で存在するようであった。

本実施例によって、生体親和性基体の上のセラミックコーティングの中にタンパク質を組み込むためは、セラミックコーティングのナノ多孔性が重要であることが実証される。

本実施例は、セラミック被覆済み移植可能物品の製法を例示する。

約１３０ｍＭ〜約２００ｍＭのナトリウムイオンと、約３．５ｍＭ〜約７ｍＭのカリウムイオンと、約０．０５ｍＭ〜約５．０ｍＭのマグネシウムイオンと、約２ｍＭ〜約１０ｍＭのカルシウムイオンと、約９６ｍＭ〜約２５０ｍＭの塩化物イオンと、約１ｍＭ〜約６ｍＭのリン酸塩（ＨＰＯ₄ ^2- ＋Ｈ₂ ＰＯ₄ ^-＋ＰＯ₄ ^3- ）イオンと、約０．０５ｍＭ〜約５０ｍＭのＨＣＯ^3-イオンと、約０ｍＭ〜約１ｍＭのＳＯ₄ ^2- イオンと、約１ｍＭ〜約１００ｍＭのトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンとを含有する種々の水溶液中で、一連の生体親和性基体を保温した。３７℃でのそれら溶液のｐＨは、約５〜約９であった。複数の生体親和性基体は、種々の溶液の入った反応容器の中に置き、次いで、約２０℃〜約６０℃の温度で約０．１日〜約７日間保温した。保温は、ＣＯ₂ を含有する空気の中、及びＣＯ₂ を約０．００１モル％〜約１０モル％含有するＯ₂ の中で行った。如何なるリットルの溶液に対しても、空気がそれら溶液を通過する流量は約１０リットル／分であった。その後、諸生体親和性基体は、諸溶液及び諸反応容器から取り去った。

それら生体親和性基体のＳＥＭ顕微鏡写真によって、それら生体親和性基体上のコーティングは均一であり、且つ、溶液に晒された、生体親和性基体の表面の全て（窪んだ面、切れ込みを入れた面、平面、凹面、凸面、又は他のあらゆる形状若しくは位置（orientation）の面を包含する）を覆っていることが実証された。各々の生体親和性基体の上のコーティング厚さは、約０．５μｍ〜５０μｍであり、基体に対するコーティングの密着強さは３０ＭＰａ以上であった。それらコーティングに関するＦＴ−ＩＲスペクトルによって、それらコーティングは、炭酸根（１３５０ｃｍ^-1〜１７００ｃｍ^-1にピーク）を有するリン酸カルシウムアパタイトであることが実証された。０．００２ＮのＨＣｌに溶解したそれらコーティングの化学分析によって、それらコーティングは骨無機質に類似していることが確認された。［Ｃａ²⁺］対［ＰＯ^3-］のモル比は、約１．３〜１．７であった。［Ｃａ²⁺］対［Ｍｇ²⁺］のモル比は、６．３１以下であった。［ＣＯ^2-］対［ＰＯ₄ ^3- ］のモル比は、約０．０２５〜０．２５であった。それら生体親和性基体について行ったエネルギー分散形Ｘ線分析によって、それら基体上のコーティングはカルシウム、リン酸塩及びマグネシウムを含有することが確認された。

本実施例は、（ｉ）生体親和性基体と、（ｉｉ）前記基体の少なくとも一部分の上の、基体表面に化学的に結合されている生物活性表面コーティングとを有する移植可能物品であって、該コーティングが、化学的吸着水を有する、非ヒドロキシル基含有炭酸化リン酸カルシウムの骨無機質ナノ結晶性アパタイトを含有し；該コーティングが、約１μｍ未満の結晶寸法と直径が１μｍ未満の細孔とを有する；該移植可能物品を製造する方法を例示する。

本明細書に引用する、刊行物、特許出願書類及び特許を包含する参考文献は全て、言及することによって、各々の参考文献が個々に且つ具体的に記述されて言及によって組み入れられ、しかも、該参考文献の全体がそっくりそのまま本明細書に開示されているのと同じ程度に、本明細書に組み入れる。

本発明を記述する文脈における（とりわけ、特許請求の範囲の文脈における）用語「ある（a）」、「ある（an）」、「その（the）」及び類似の指示物は、本明細書及び特許請求の範囲で他に指摘しない限り、又は文脈によって明らかに否定されない限り、単数と複数の両方を包含しているものと解釈すべきである。用語「含有する（comprising）」、「有する（having）」、「包含する（including）」、及び「含有する（containing）」は、別に言及しない限り、制約・制限のない用語［即ち、…を含むが、それらに限定されない（including, but not limited to）を意味する用語］と解釈すべきである。本明細書及び特許請求の範囲における数値の範囲の列挙は、本明細書において別に指摘しない限り、その範囲に含まれる、離れた数値に個々に言及するという省略方法として役立つようにのみ意図されている。また、各々の離れた数値は、あたかもそれら数値が本明細書に個々に列挙されているかのように、本明細書の中に組み入れられている。本明細書又は特許請求の範囲に記述する全ての方法は、本明細書又は特許請求の範囲において別に指摘しない限り、又は文脈によって明らかに否定されない限り、適切な順序であれば如何なる順序ででも実施することができる。本明細書で用いるいずれかの事例及び全ての事例、又は例示的用語（例えば、「例えば…のような（such as）」）の使用は、単に、本発明を一層うまく明瞭に説明することを意図しており、別に主張していない限り、本発明の範囲について制限している訳ではない。本明細書における如何なる用語も、本発明を実施するのに不可欠な如何なる請求懈怠構成要素（nonclaimed element）を指摘していると解釈すべきではない。

本発明者らに知られている、本発明を実施するための最良の形態を包含する、本発明の好ましい諸具体例を、本明細書に記述する。それらの好ましい諸具体例を変形させることは、前記の記述を読めば、当業者には明白になるであろう。本発明者らは、当業者がそのような適切な変形を採用することを予想しており、また、本発明者らは、本発明が、本明細書に具体的に記述されているものと別のやり方で実施されることを意図している。従って、本発明は、準拠法によって認められる、特許請求の範囲に挙げている主題の部分修正及び該主題と同等のものの全てを包含する。更に、上述の諸構成要素の考えられる全ての変形の中で、それら構成要素の如何なる組み合せも、本明細書又は特許請求の範囲において別に指摘しない限り、又は文脈によって明らかにそうでないと否定されない限り、本発明に包含される。

この発明の具体的な実施態様は以下の通りである。
（１）工程（ａ）の生物活性セラミックコーティングが、生体親和性基体の表面に化学的に結合した生物活性表面コーティングであって、化学的吸着水を有する、非ヒドロキシル基含有炭酸化リン酸カルシウムの骨無機質ナノ結晶性アパタイトを含有し；しかも、約１μｍ未満の結晶寸法と直径が１μｍ未満の細孔とを有する；該生物活性表面コーティングである、請求項１又は請求項２に記載の方法。
（２）工程（ａ）で与える移植可能物品の生物活性セラミックコーティングは、約２０℃と生物剤が非活性化されるか又は変性される温度の間の温度で約３０分間以上の間、組成物を用いて保温する、請求項１、請求項２若しくは実施態様（１）に記載の方法。
（３）生物剤が非活性化されるか又は変性される温度より低い温度で生物活性セラミックコーティングを乾燥させることによって、液体キャリヤは移植可能物品の該生物活性セラミックコーティングから除去する、請求項１、請求項２、実施態様（１）、実施態様（２）のいずれか１項に記載の方法。
（４）水溶液で生物活性セラミックコーティングを洗浄し；次いで、生物剤が非活性化されるか又は変性される温度より低い温度で生物活性セラミックコーティングを乾燥させる；ことによって、液体キャリヤは移植可能物品上の該生物活性セラミックコーティングから除去する、請求項１、請求項２、実施態様（１）、実施態様（２）のいずれか１項に記載の方法。
（５）請求項１、請求項２又は実施態様（１）〜実施態様（４）のいずれか１項に記載の方法によって生成される、部分修正済み移植可能物品。
（６）基体が、継手プロテーゼの構成要素である、請求項３に記載の移植可能物品。
（７）請求項３又は実施態様（６）に記載の移植可能物品を製造する方法において、（ａ）生体親和性基体を与える工程、（ｂ）（ｉ）生物剤と、（ｉｉ）約１ｍＭ〜約１０ｍＭの濃度のカルシウムイオンと、（ｉｉｉ）約１ｍＭ〜約１０ｍＭの濃度のリン酸塩イオンと、（ｉｖ）液体キャリヤとを含有する組成物を用いて、前記生体親和性基体の表面の少なくとも一部分を保温する工程であって、該組成物のｐＨが約３．５〜約９の間である該工程、及び（ｃ）前記生体親和性基体から前記液体キャリヤを除去して、基体表面に化学的に結合されている生物活性表面コーティングを、該基体の少なくとも一部分の上に有する移植可能物品を生成する工程であって、該コーティングが、化学的吸着水を有する、非ヒドロキシル基含有炭酸化リン酸カルシウムの骨無機質ナノ結晶性アパタイトを含有し；該コーティングが、約１μｍ未満の結晶寸法と直径が１μｍ未満の細孔とを有し；しかも、該細孔の中に生物剤を組み込む；該工程、を包含する方法。

Claims (3)

1. セラミック被覆済み移植可能物品を部分修正する方法において、
   （ａ）生体親和性基体の表面の少なくとも一部分の上に生物活性セラミックコーティングを有する該生体親和性基体を包含する移植可能物品を与える工程；
   （ｂ）（ｉ）生物剤と、（ｉｉ）約０．０１ｍＭ〜約１ｍＭの濃度のカルシウムイオンと、（ｉｉｉ）約０．０１ｍＭ〜約１ｍＭの濃度のリン酸塩イオンと、（ｉｖ）液体キャリヤとを含有する組成物を用いて、前記生物活性セラミックコーティングの少なくとも一部分を保温する工程であって、該組成物のｐＨが約３．５〜約９の間である該工程；及び
   （ｃ）前記生物活性セラミックコーティングから前記液体キャリヤを除去して、生物活性セラミックコーティングであってその中に前記生物剤が組み込まれている該生物活性セラミックコーティングを有する、部分修正済み移植可能物品を生成する工程；
   を包含する上記部分修正方法。
2. （１）セラミック被覆済み移植可能物品を部分修正する方法において、
   （ａ）生体親和性基体の表面の少なくとも一部分の上に生物活性セラミックコーティングを有する該生体親和性基体を有する移植可能物品を与える工程；
   （ｂ）（ｉ）生物剤と、（ｉｉ）約１ｍＭ〜約１０ｍＭの濃度のカルシウムイオンと、（ｉｉｉ）約１ｍＭ〜約１０ｍＭの濃度のリン酸塩イオンと、（ｉｖ）液体キャリヤとを含有する組成物を用いて、前記生物活性セラミックコーティングの少なくとも一部分を保温する工程であって、該組成物のｐＨが約３．５〜約９の間である該工程；及び
   （ｃ）前記生物活性セラミックコーティングから前記液体キャリヤを除去して、生物活性セラミックコーティングであってその中に前記生物剤が組み込まれている該生物活性セラミックコーティングを有する、部分修正済み移植可能物品を生成する工程であって、その部分修正済み移植可能物品の生物活性セラミックコーティングが、（ｉ）第１の形態とは相違する第２の形態を有し、且つ（ｉｉ）炭酸化ハイドロキシアパタイトを含有しない該工程；を包含する上記部分修正方法。
3. （ｉ）生体親和性基体と、
   （ｉｉ）前記基体の少なくとも一部分の上の、基体表面に化学的に結合されている生物活性表面コーティングとを有する移植可能物品であって、該コーティングが、化学的吸着水を有する、非ヒドロキシル基含有炭酸化リン酸カルシウムの骨無機質ナノ結晶性アパタイトを含有し；該コーティングが、約１μｍ未満の結晶寸法と直径が１μｍ未満の細孔とを有し；しかも、該細孔の中に生物剤が組み込まれている；上記移植可能物品。