JP2006509539A - 形成可能かつ硬化可能なポリマー骨複合体およびその生成方法 - Google Patents

Abstract

複合体骨インプラント。より詳細には、生体内における本来の場所で、または移植の直前に形成され得るポリマー−骨複合体に関する。この骨インプラントは、ポリマーおよび骨由来粒子を含む。本複合体は、移植中または移植の直前に形成可能であり、最終的な外科的配置後に硬化されるように適合され、構築されている。本発明は、形成可能なインプラントの利点と固体インプラントの利点とを兼ね備える。本複合体は、硬質状態に硬化された直後に荷重および他の機械的な負荷に耐えることができる。

Description

本出願は、２００２年１２月１２日に出願された米国仮出願第６０／４３２，９６８号の優先権を主張するものである。

（発明の分野）
本発明はポリマー−骨複合体に関するものであり、より詳細には、生体内における本来の場所で（ｉｎ ｓｉｔｕ）、または移植の直前に形成され得る複合体に関するものである。

（発明の背景）
骨は、混在性のヒドロキシアパタイト、コラーゲンおよび様々な非コラーゲン性タンパク質、ならびに埋没細胞および付着細胞からなる複合材料である。骨は、例えば細胞を除去し、細胞外基質を残すように処理することにより、同種異系移植片などの移植可能な材料に加工することができる。加工された骨医用生体材料は、施された特定のプロセスおよび処理に依存して様々な特性を持つことができ、骨と他の医用生体材料との両方の特性を組み入れた複合体を形成すべく、他の医用生体材料と組み合わせることもできる。例えば、骨由来材料は、患者の骨を支え、患者の骨と一体化する耐荷重性鉱質化移植片に加工することができ、または、代替的に、細胞性治癒応答を誘発する能力を有する軟質の成形可能な、もしくは流動性の脱塩骨医用生体材料に加工することもできる。

整形外科医療における骨移植片および骨置換材料の使用は周知である。骨創傷は、瘢痕組織を形成することなく再生し得るが、骨折および他の整形外科損傷は、治癒に長い時間がかかり、この間、骨は、生理的負荷を支持し得ない。金属製のピン、ねじおよびメッシュが、しばしば、損傷した骨の機械的機能に取って代わるために必要とされる。しかし、金属は、骨よりもかなり固い。金属移植片の使用は、ストレス遮蔽物に起因して、移植片の周りの骨密度を減少させ得る。さらに、金属移植片は、耐久性であり、生理学的再構築に参加し得ない。

骨と協調する骨芽細胞による骨組織形成と破骨細胞による移植片の再吸収を使用する、骨の細胞治癒プロセスは、骨移植片および特定の骨置換材料が、オリジナルとほとんど区別できない内因性の骨へと再構築することを可能にする。しかし、骨移植片の使用は、移植片の利用可能な形状および大きさ、ならびに、機械的強度および再吸収の速度の両方を最適化することへの望みによって制限される。患者（およびドナー）間における骨のサイズおよび形状の変動もまた、骨移植片を、より最適でない置換材料としている。骨置換材料および骨チップは、急速に再構築されるが、即座には機械的支持を提供し得ない。対照的に、皮質性の骨移植片は、生理学的ストレスを支持し得るが、ゆっくりと再構築する。

従って、骨のみから導出される移植片よりも大量に製造することができ、始原組織の形状により制限されることなく、様々な形状に製作することができる構造を有する移植片のための骨置換材料を得ることが望ましい。

更に、移植中に所望の形状に適合させることができる骨置換材料を得ることが望ましい。

（発明の要旨）
本発明は、形成可能なインプラントの利点と固体インプラントの利点とを兼ね備える。本複合体は、硬質状態に硬化された直後に荷重および他の機械的な負荷に耐えることができる。移植中、本複合体は、インプラント部位の周りに配置された多孔質構造に浸潤し、これらの多孔質構造と機械的に相互にかみ合うことができる。形成可能な本複合体は、隣接した解剖学的および外科的構造（例えば、手術中に使用される他のストラット、プレートおよびインプラント）に合わせて成形および形成することができるが、望ましくない変形および移動を伴うことなく、硬直状態でインプラント部位に固着されたまま留まることができる。本複合体は、移植され、硬化された後、インプラントの表面を周辺組織の表面に更に合わせるため、または付加的なインプラントもしくは器具の挿入を容易化するため、機械加工されてよい。更に、本複合体は、移植前、移植中、または移植後、最終的なインプラントの変位、形状の変化、もしくは別な仕方での有害な修飾を伴うことなく、塩類溶液、水、または他の適切な液体で洗浄することができる。

一つの側面では、本発明はポリマーおよび骨由来粒子を含む複合体骨インプラントである。この複合体は、移植中または移植の直前に形成可能であり、予め定められた条件下において硬化されるべく適合され、構築されている。本複合体は室温で形成可能であってよい。代替的に、本複合体は、約３７℃では形成可能でないが、約４０℃よりも高い温度に加熱されたときに形成可能になるようにすることもできる。例えば、本複合体は、約４５℃、５０℃、５５℃、６０℃、７０℃、８０℃、または９０℃よりも高い温度に加熱されたときに形成可能になってよい。本複合体は、ポリマー成分の架橋密度を高めることにより一層硬化された状態になってよい。本複合体は、更にモノマーを含んでよく、このモノマーがポリマーに共有結合により組み込まれたときに硬化された状態になってよい。

本複合体は、更に、骨髄、生体分子、低分子、生物活性因子、リン酸カルシウム、炭酸カルシウムおよび細胞のうちの１つまたはそれ以上を含んでよい。例えば、本複合体は、核酸ベクター、間葉幹細胞、骨芽細胞、破骨細胞および線維芽細胞のうちの１つまたはそれ以上を含んでよい。核酸ベクターは、細胞に導入されたときに、細胞の骨形態形成タンパク質産生を高めることができる。本骨インプラントは、移植後、実質的な形状変化を伴うことなく、洗浄されるべく適合され、構築されてよい。骨由来粒子は、本複合体のうち重量で約１０％から約９９％までであってよく、例えば約２５％から約５０％までであってよい。

骨由来粒子の表面は、生体分子、低分子、生物活性因子および非生物学的に活性な材料のうちの１つまたはそれ以上で修飾されてよい。骨由来粒子の表面でコラーゲン線維が露出されていてよく、また、場合によって相互に部分的または完全に分離されていてよい。露出されたコラーゲン線維は、生体分子、低分子、生物活性因子および非生物学的に活性な材料のうちの１つまたはそれ以上と共に導出されていてよい。ポリマーは、生分解性であってもよいし、非生分解性であってもよく、また、生分解性ポリマー、非生分解性ポリマー、またはこれらの両者の混合物もしくはコ−ポリマーであってもよい。

本骨インプラントは、例えば接着剤、機械的固定剤および超音波接合のうちの１つまたはそれ以上で共に結合される複数の複合体部片を含んでいてよい。本複合体は型内で形成されるべく適合され、構築されていてよい。

本複合体における骨粒子の分布は、体積分率、サイズ、密度、粒度分布および形のうちの１つまたはそれ以上に関して、本複合体内において様々に変わっていてよい。本複合体における骨由来粒子の少なくとも一部は伸長されていてよく、本複合体内におけるこれらの粒子の配列は等方性であってもよいし、異方性であってもよい。本複合体におけるこれらの伸長された骨由来粒子の相対的な配列は、本複合体の第一部分、第二部分、及び／又はそれ以降の部分で異なっていてよい。骨由来粒子とポリマーはシランカップリング剤を用いて結合されてよい。別の側面では、本発明は骨インプラントを製作する方法である。本方法は、骨由来粒子およびポリマーを含む複合体を予め定められた形に形成する工程と、このポリマーを硬化状態にもたらす工程を包含する。本方法は、更に、本複合体を、自己移植骨を含めた自原性組織と組み合わせる工程も含んでよい。

上述の予め定められた形は骨の負傷部位の形であってよく、また、上述の形成する工程は、この負傷部位を本複合体でパッキングする工程を含んでよい。本複合体をある形状に形成する前に、本複合体は、形成可能になる温度に加熱されてよく、この温度を環境温度または体温にまで冷却可能に為すことにより、ポリマーが硬化されてよい。代替的に、ポリマーの架橋密度を高めることにより、ポリマーを硬化することもできる。本骨インプラントは、更に機械的固定剤を含んでよく、ポリマーが硬化された後、この機械的固定剤を保持するように本複合体が形成されてよい。

別の実施態様では、本発明は骨インプラントを製作するためのキットである。このキットは、予め定められた条件下において形成可能であり、本骨インプラントの最終的な外科的配置後に硬化されるべく適合され、構築されているポリマーおよび骨由来粒子を含む。予め定められた条件下において、これらのポリマーおよび骨由来粒子が組み合わせられ、予め定められた形状に形成することができる。この予め定められた条件は約４０℃より高い温度を含むことができる。ポリマーは、予め定められた時間の間、あるエネルギー源にポリマーを曝露することにより硬化されてよい。本骨インプラントは、移植後、その形状を実質的に変化させることなく洗浄されるべく適合され、構築されていてよい。この予め定められた形は型によって定められてよい。本複合体は、ある組織部位内において形成することにより移植されるべく適合され、構築されていてよい。

別の側面では、本発明は、骨インプラントにおいて使用するための複合体を製造する方法である。本方法は、予め定められた第一条件下において形成可能であり、予め定められた第二条件下において硬化されるべく適合され、構築されているポリマーを供給する工程、複数の骨由来粒子を提供する工程、ならびにこれらのポリマーおよび複数の骨由来粒子を上述の予め定められた第一条件下において組み合わせる工程を包含する。これらのポリマーおよび複数の骨由来粒子は更に自原性組織と組み合わせられてよい。組み合わせる工程の前に、ポリマーは、形成可能になる温度に加熱されてよい。複合後、本複合体は、環境温度または体温にまで冷却可能に為されてよい。機械的固定剤を本複合体に組み入れることもできる。

本方法は、更に、第二複合体を形成する工程、この第二複合体を硬化状態にもたらす工程を含んでよく、この後、これらの２つの複合体を共に結合し、一つの骨インプラントを形成することができる。本方法は、更に、形成工程前もしくは形成工程後、またはこれらのあらゆる組合せにおいて、本複合体をある形に機械加工する工程を含んでよい。

本方法は、更に、骨由来粒子およびポリマーを組み合わせて本複合体を生成する工程を含んでよい。これらの粒子およびポリマーは、ポリマーおよび骨由来粒子の混合物をプレスする工程、骨由来粒子を形成可能なポリマーへと手で混合する工程、ポリマーを加熱する工程、ポリマーおよび骨由来粒子を溶媒注型する工程、射出成形工程、押出成形工程、骨由来粒子のコーティングをポリマーのシートにプレスする工程、および溶媒を用いてポリマーを組み合わせる工程により組み合わせられてよい。本複合体は、型内において複合体からある形を作成することにより、または組織部位において本複合体を配列することにより形成されてよい。

本複合体は、骨における負傷部位の形に形成可能であるべく、または型内において成形されるべく適合されていてよい。本方法は、更に、第二複合体を製作する工程、ならびに、例えば接着剤、機械的固定剤および超音波接合のうちの１つまたはそれ以上を用いて、これらの複合体を共に結合し、一つの骨インプラントを形成する工程を含んでいてよい。

本複合体は、型内においてある形に形成されるべく、または予め定められた条件下において組織部位である形に形成されるべく適合され、構築されていてよい。本複合体は、ポリマーの架橋密度が高められることによって硬化された状態になってよい。モノマーが複数の骨粒子およびポリマーと組み合わせられてよく、本複合体は、このモノマーがポリマーに組み入れられたときに硬化された状態になってよい。本複合体は、ポリマーが形成可能になる温度未満の温度にもたらされたときに硬化された状態になってよい。

（定義）
「異方性」：本明細書で使用する場合、「異方性」という用語は、測定の軸と共に変動する材料の特性を表す。

「生体分子」：用語「生体分子」は、本明細書中で使用される場合、その分子自体が天然に存在するものであっても、（例えば、合成方法または組換え方法によって）人工的に作製されたものであっても、細胞および組織において通常見られる分子のクラス（例えば、タンパク質、アミノ酸、ペプチド、ポリヌクレオチド、ヌクレオチド、炭化水素、糖、脂質、核タンパク質、糖タンパク質、リポタンパク質、ステロイドなど）をいう。例えば、生体分子としては、酵素、レセプター、神経伝達物質、ホルモン、サイトカイン、細胞応答調節因子（例えば、増殖因子および化学走性因子）、抗体、ワクチン、ハプテン、毒素、インターフェロン、リボザイム、アンチセンス因子、プラスミド、ＤＮＡおよびＲＮＡが挙げられるがこれらに限定されない。

「生体適合性」：用語「生体適合性」は、本明細書中で使用される場合、インビボでの投与の際に、望ましくない長期の効果を誘導しない物質を記載することを意図する。

「生体分解性」：本明細書中で使用される場合、「生体分解性」材料は、生理的条件下で分解して、器官を損傷することなく、代謝または排泄され得る産物を形成する材料である。生体分解性材料は、必ずしも加水分解的に分解性でなく、完全に分解するために酵素の作用を必要とし得る。生体分解性材料としてはまた、細胞内で崩壊する材料も挙げられる。

「複合体」：本明細書で使用する場合、「複合体」という用語は、２つまたはそれ以上の別個な材料の一体化された組合せを表すべく使用される。

「形成可能な」：本明細書で使用する場合、「形成可能な」材料は機械的な変形により形作ることができる材料である。変形の例証的な方法は、これらに限定するものではないが、射出成形、押出成形、プレス、注型、圧延および成形を含む。一つの実施態様では、形成可能な材料は、芸術家が粘土を巧みに操るのと同じようにして、手操作で、または手持ち式のツールを用いて形作られてよい。

「ガラス転移温度」：本明細書で使用する場合、「ガラス転移温度」（Ｔ_ｇ）という用語は、非晶質または部分的に非晶質のポリマーが軟化し、おそらく流動可能になると考えられる最も低い温度を表す。本明細書で言及する場合、Ｔ_ｇの値は、ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｅ１３５６−９８「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｇｌａｓｓ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｂｙ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ ｏｒ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ」による示差熱測定法を用いて決定された値とする。

「等方性」：本明細書で使用する場合、「等方性」という用語は、測定の軸と共に変動しない材料の特性を表すべく使用される。

「融解温度」：本明細書で使用する場合、「融解温度」（Ｔ_ｍ）という用語は、大気圧においてポリマーの状態が固体から液体へ変わる温度として定義される。本明細書で言及する場合、Ｔ_ｍの値は、ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄ３４１８−９９「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｂｙ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ」により決定したときのＴｐｍｌの値である。

「骨誘導性」：本明細書で使用する場合、「骨誘導性」という用語は、新骨を形成して骨組織を修復する潜在的能力を有する宿主から細胞を補充する物質の能力を表すべく使用される。殆どの骨誘導性材料は、軟組織における異所性骨の形成を刺激することができる。

「骨伝導性」：本明細書で使用する場合、「骨伝導性」という用語は、これに沿って骨が成長し得るテンプレートまたは基体として機能する非骨誘導性物質の能力を表すべく使用される。

「骨インプラント」：本明細書で使用する場合、「骨インプラント」という用語は、このインプラントが特定の割合の骨を含んでいることや、特定の形、サイズ、形状、もしくは用途を有していることを意味するものではない。

「ポリヌクレオチド」、「核酸」または「オリゴヌクレオチド」：用語「ポリヌクレオチド」、「核酸」または「オリゴヌクレオチド」は、ヌクレオチドのポリマーを指す。用語「ポリヌクレオチド」、「核酸」および「オリゴヌクレオチド」は、交換可能に使用され得る。代表的に、ポリヌクレオチドは、少なくとも３つのヌクレオチドを含む。ＤＮＡおよびＲＮＡは、ポリヌクレオチドである。ポリマーとしては、天然のヌクレオシド（すなわち、アデノシン、チミジン、グアノシン、シチジン、ウリジン、デオキシアデノシン、デオキシチミジン、デオキシグアノシンおよびデオキシシチジン）、ヌクレオシドアナログ（例えば、２−アミノアデノシン、２−チオチミジン、イノシン、ピロロ−ピリミジン、３−メチルアデノシン、Ｃ５−プロピニルシチジン、Ｃ５−プロピニルウリジン、Ｃ５−ブロモウリジン、Ｃ５−フルオロウリジン、Ｃ５−ヨードウリジン、Ｃ５−メチルシチジン、７−デアザアデノシン、７−デアザグアノシン、８−オキソアデノシン、８−オキソグアノシン、Ｏ（６）−メチルグアニンおよび２−チオシチジン）、化学的に修飾した塩基、生物学的に修飾した塩基（例えば、メチル化塩基）、境界塩基、修飾糖（例えば、２’−フルオロリボース、リボース、２’−デオキシリボース、アラビノースおよびヘキソース）、または修飾リン酸基（例えば、ホスホロチオエートおよび５’−Ｎ−ホスホロアミダイド結合）が挙げられる。

「ポリペプチド」、「ペプチド」または「タンパク質」：本発明に従って、「ポリペプチド」、「ペプチド」または「タンパク質」は、ペプチド結合によって互いに結合された少なくとも３つのアミノ酸の鎖を含む。用語「ポリペプチド」、「ペプチド」および「タンパク質」は、交換可能に使用され得る。ペプチドは、個々のペプチドまたはペプチドのコレクションを指し得る。本発明のペプチドは、好ましくは、１つの天然アミノ酸を含むが、代替的に、非天然アミノ酸（すなわち、天然には存在しないが、ポリペプチド鎖に組み込まれ得る化合物；例えば、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｃｏ．ｃａｌｔｅｃｈ．ｅｄｕ／〜ｄａｄｇｒｐ／Ｕｎｎａｔｓｔｒｕｃｔ．ｇｉｆ（首尾よく機能的なイオンチャネル
に組み込まれた非天然アミノ酸の構造を示す）を参照のこと）および／または当該分野で公知のアミノ酸アナログが使用され得る。また、本発明のペプチドにおける１つ以上のアミノ酸は、例えば、化学実体（例えば、炭化水素基、リン酸基、ファルネシル基、イソファルネシル基、脂肪酸基、結合体化のためのリンカー）の付加、官能化、または他の改変などによって、改変され得る。好ましい実施形態において、ペプチドの改変は、より安定なペプチド（例えば、インビボでの半減期が長い）をもたらす。これらの改変としては、ペプチドの環化、Ｄアミノ酸の組込みなどが挙げられ得る。これらの改変のいずれもが、ペプチドの所望の生物学的活性と実質的に干渉しないはずである。

「多糖」、「炭水化物」または「オリゴ糖」：用語「多糖」、「炭水化物」、または「オリゴ糖」は、糖のポリマーを指す。用語「多糖」、「炭水化物」または「オリゴ糖」は、交換可能に使用され得る。代表的に、多糖は、少なくとも３つの糖を含む。ポリマーとしては、天然糖（例えば、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、アラビノース、リボースおよびキシロース）および／または修飾糖（例えば、２’−フルオロリボース、２’−デオキシリボースおよびヘキソース）が挙げられ得る。

「硬化可能な」：本明細書で使用する場合、「硬化可能な」という用語は、形成可能な状態に関して、機械的な変形に一層抵抗性を有する状態になり得る材料を表す。

「硬化」：本明細書で使用する場合、「硬化」という用語は、形成可能な状態に関して、機械的な変形に対して一層抵抗性を有する状態に為された材料の状態を表す。

「低分子」：本明細書で使用する場合、「低分子」という用語は、自然に生じた分子であるか人工的（例えば化学合成により）に創出された分子であるかにかかわらず、比較的低い分子量を有する分子を表すべく使用される。典型的には、低分子は約５０００ｇ／ｍｏｌ未満の分子量を有する。好適な低分子は、動物、好適には哺乳動物、より好適にはヒトに局所的または全身的な効果をもたらす生物学的な活性を有している。特定の好適な実施態様では、この低分子は薬剤である。必ずしもそうでなくてもよいが、好適には、この薬剤は、適切な政府機関または団体により、使用が安全であり且つ効果的であると既に判断されている薬剤である。例えば、参照により本明細書に組み入れられる、ＦＤＡにより２１Ｃ．Ｆ．Ｒ．§３３０．５、３３１から§３６１まで、および§４４０から§４６０までの下でリストアップされているヒト用の薬剤；ＦＤＡにより２１Ｃ．Ｆ．Ｒ．§５００から§５８９までの下でリストアップされている獣医学用の薬剤は、すべて、本発明に従って使用するのに許容可能であると考えられる。

「生物活性因子」：本明細書中で使用される場合、「生物活性因子」は、生物学的事象または化学的事象を変更、阻害、活性化または他の方法で影響を与える、化合物または実体を指すために使用される。例えば、生物活性因子としては、抗ＡＩＤＳ物質、抗癌物質、抗生物質、免疫抑制剤、抗ウイルス物質、酵素インヒビター（プロテアーゼおよび逆転者酵素インヒビターが挙げられるがこれらに限定されない）、融合インヒビター、神経毒、オピオイド、睡眠薬、抗ヒスタミン剤、潤滑剤、精神安定剤、抗痙攣剤（ａｎｔｉ−ｃｏｎｖｕｌｓａｎｔｓ）、筋肉弛緩剤および抗パーキンソン物質、抗痙攣剤（ａｎｔｉ−ｓｐａｓｍｏｄｉｃｓ）および筋肉収縮剤（チャネルブロッカーを含む）、縮瞳薬および抗コリン作動薬、抗緑内障化合物、抗寄生虫化合物および／または抗原虫化合物、細胞外マトリクス相互作用のモジュレーター（細胞増殖インヒビターおよび抗接着分子を含む）、血管拡張剤、ＤＮＡ、ＲＮＡまたはタンパク質合成のインヒビター、抗高血圧薬、鎮痛薬、抗発熱薬、ステロイド性および非ステロイド性の抗炎症剤、抗血管新生因子、抗分泌因子、抗凝集および／または抗血栓剤、局所麻酔薬、点眼剤、プロスタグランジン、抗鬱剤、抗精神病物質、抗催吐剤、ならびに造影剤が挙げられるがこれらに限定されない。特定の好ましい実施形態において、生物活性因子は薬物である。

本発明における使用に適した生物活性因子および特定の薬物のより完全な列挙は、Ａｘｅｌ ＫｌｅｅｍａｎｎおよびＪｕｒｇｅｎ Ｅｎｇｅｌによる「Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ．Ｓｙｎｔｈｅｓｅｓ，Ｐａｔｅｎｔｓ，Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」（Ｔｈｉｅｍｅ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ，１９９９）；「Ｍｅｒｃｋ Ｉｎｄｅｘ：Ａｎ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｓ，Ｄｒｕｇｓ，ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｓ」（Ｓｕｓａｎ Ｂｕｄａｖａｒｉら編、ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ，１９９６）ならびにＵｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｐｈａｒｍａｃｏｐｅｉａ−２５／Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｏｒｍｕｌａｒｙ−２０（Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ Ｐｈａｒｍｃｏｐｅｉａｌ Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．，Ｒｏｃｋｖｉｌｌｅ ＭＤ出版、２００１）に見出され得る（これらは全て、本明細書中に参考として援用される）。

（特定の好適な実施態様の詳細な説明）
本発明は、複合体を形成すべく、骨または他の充填材料および生体適合性ポリマーを提供することを含む。この複合体は、特定の条件下において形成可能であるべく適合され、構築されている。例えば、本複合体は、ある定められた温度またはそれ以上の温度に加熱した後に形成可能であってよい。形成後、本複合体は、例えば冷却または架橋により形成しにくく為される。

本複合体は、外科医師または他の熟練した操作者が、組織部位に移植する直前、組織部位に移植中、及び／又は組織部位へ移植した後のある期間の間のいずれかに成形することができる。従って、外科医師は、手術に先立って、組織部位の正確な形を有するインプラントを準備したり、組織部位を特定のインプラントの形状に合わせて準備する必要がない。その代わりに、本インプラントは生体内における本来の場所で形作ることができる。

（骨の調製）
本発明の骨粒子−含有組成物の調製において使用される骨粒子は、自原性、同種異系、遺伝形質転換性、及び／又は異種発生性起源のものであってよい皮質骨、海綿質骨、及び／又は皮質海綿質骨から得ることができる。好適には、骨粒子は同種異系起源の皮質骨から得られる。ブタおよびウシの骨は特に有利なタイプの異種発生性骨組織であり、これらの骨を骨粒子のソースとして個別に、または組み合わせて使用することができる。粒子は、線維を生成すべく全骨を摩砕することにより、全骨を細断することにより、全骨を切断することにより、液体窒素内において全骨を破壊することにより、または別な仕方で骨組織を砕解することにより形成される。特定のサイズ範囲の粒子を得るため、場合によって粒子を篩いに掛けることができる。

一つの実施態様では、骨粒子は、本複合体の巧みな取り扱いやすさを最適化するため、約５０μｍから約１ｍｍまでの間、例えば約１００μｍから約１ｍｍまでの間のサイズ（即ち、最大寸法）を有している。これより小さな粒子およびこれより大きな粒子も、どちらとも、本発明の複合体において使用されてよい。例えば、約４０μｍ、約３０μｍ、約２０μｍ、または約１０μｍより小さな最大寸法を有する骨粒子が使用されてよい。もっと大きな粒子、例えば差し渡しが約２−３ｍｍかそれ以上の粒子も使用されてよい。望ましい粒子のサイズおよび粒度分布は一部にはインプラントの部位、サイズおよび形に依存するであろう。大きな粒子は望ましい形の可能な分解能を低減させるであろう。例えば、大きな粒子を伴う複合体は、小さな隅または他の細部を有する形に形成するのが困難であり得る。また、粒子のサイズは、これらの粒子内に保持されている熱が周囲のポリマーに解放される速度にも影響を及ぼすであろう（以下を参照）。

代替的に、または組み合わせて、細長く、且つ、比較的高いメディアン長さとメディアン厚みの比を有することにより一般的に特徴付けられる骨粒子をここで使用することができる。このような細長い粒子は、幾つかの方法のうちのいずれか一つ、例えば全骨もしくは比較的大きな骨の切片の表面を摩砕することにより、または削ることにより容易に得ることができる。摩砕法を使用し、場合によってはこれに続いて長さ、直径、もしくはこれらの両方によって分類及び／又は分別を行うことにより、約２ｍｍから約２００ｍｍかそれ以上、例えば約１０ｍｍから約１００ｍｍまでのメディアン長さ、約０．０５ｍｍから約２ｍｍまで、例えば約０．２ｍｍから約１ｍｍまでのメディアン厚み、および約１ｍｍから約２０ｍｍまで、例えば約２ｍｍから約５ｍｍまでのメディアン幅を有する、細長い骨粒子を得ることができる。これらの細長い骨粒子は、少なくとも約５０：１から約５００：１かそれ以上、例えば約５０：１から約１００：１までのメディアン長さとメディアン厚みの比、および約１０：１から約２００：１まで、例えば約５０：１から約１００：１までのメディアン長さとメディアン幅の比を有することができる。摩砕プロセスは、骨粒子のサイズおよび粒度分布を調節すべく最適化されてよい。本インプラントの機械的な強度、弾性率および異方性は、本複合体において使用される骨粒子の様々な形（細長い形、微粒子形など）の重量パーセントを調節することにより適応させることができる。細長く、もっと均等に割り振られた寸法の粒子を単独で、または０％から１００％までの間のいずれかの比で細長い粒子と混ぜ合わせて使用することもできる。

細長骨粒子（特に、約１００ｍｍ長までの骨片に有用な骨粒子）を得るための別の手順は、同一人に譲渡された米国特許第５，６０７，２６９号（この文献の内容を本明細書中で参考として援用する）に記載される骨処理用ミルである。この骨用ミルを使用すれば、直ちに縦にカールし管状様骨粒子を提供する、長くて細いストリップが生成される。所望の場合、細長骨粒子は、異なるサイズに類別され、存在し得る任意の所望でないサイズの粒子が減少または排除される。全体的な見た目について、細長骨粒子は、フィラメント、線維、スレッド、スレンダーストリップ、または細いストリップ等と描写され得る。

必要に応じて、骨粒子は、それらの無機鉱物含量を減少させるために、公知の従来手順に従って脱塩される。脱塩法は、酸溶液を用いることにより、骨の無機鉱物成分を除去する。このような方法は、当該分野で周知である。例えば、Ｒｅｄｄｉら，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．，（１９７２），６９：１６０１−１６０５を参照のこと（この文献の内容を本明細書中で参考として援用する）。酸溶液の強度、骨粒子の形状、および脱塩処理の時間が、脱塩の程度を決定する。これに関して、Ｌｅｗａｎｄｒｏｗｓｋｉら，Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔｅｒ．Ｒｅｓ．，（１９９６），３１：３６５−３７２、および米国特許第５，２９０，５５８号が参照され得る（この両文献の内容を本明細書中で参考として援用する）。

一つの好適な脱塩手順では、これらの骨粒子は脱脂／消毒工程に掛けられ、続いて、酸脱塩工程に掛けられる。一つの好適な脱脂／消毒溶液はエタノール水溶液である。通常、脱脂／消毒溶液には、最短の時間内で脂質を除去し、骨粒子を消毒するため、重量で少なくとも１０パーセントから４０パーセントまでの水（即ち、約６０重量パーセントから約９０重量パーセントまでのアルコールなどの脱脂剤）が存在しなければならない。脱脂溶液の好適な濃度範囲は約６０重量パーセントから約８５重量パーセントまでのアルコールであり、最も好適には約７０重量パーセントのアルコールである。脱脂後、骨粒子は脱塩を果たすことができる時間にわたって酸に浸漬される。この酸溶液は、微生物およびウイルスを殺すことにより、骨の消毒も果たす。この工程で使用され得る酸は塩酸などの無機酸、および過酢酸などの有機酸を含む。酸処理後、脱塩された骨粒子は、残存する量の酸を除去するため、滅菌水ですすがれる。細長い骨粒子が使用される場合には、脱塩された骨粒子の幾分かの絡まりが生じるであろう。この後、脱塩された骨粒子は、直ちに何らかの所望の形状に形作られてよく、または後で処理するため、無菌条件下において、有利には凍結乾燥された状態で保管することもできる。無菌的な処理および保管に対する代替的な手段として、これらの粒子を所望の形状に形作り、当業者にとって既知の適切な方法を用いて滅菌することもできる。

本明細書中で使用される場合、骨粒子に適用されるフレーズ「表面的に脱塩された」は、それらの本来の無機鉱物含量の少なくとも約９０重量％を有する骨粒子をいう。表面的脱塩は、鉱化したコアを含む粒子を生成する。骨粒子に適用されるフレーズ「部分的に脱塩された」は、それらの本来の無機鉱物含量の約８〜約９０重量％を有する骨粒子をいい、骨粒子に適用されるフレーズ「十分に脱塩された」は、それらの本来の無機鉱物含量の約８重量％未満、好ましくは約１重量％未満を有する骨粒子をいう。骨粒子に適用される、修飾されていない用語「脱塩された」は、上記タイプの脱塩された骨粒子のいずれか１つまたは組み合わせを網羅することを意図している。

先に述べられている１つもしくはそれ以上のタイプの骨粒子の混合物または組合せも使用することができる。例えば、先に述べられている１つまたはそれ以上のタイプの脱塩された骨粒子を、脱塩されていない骨粒子、即ち、脱塩プロセスに掛けられていない骨粒子と組み合わせて使用することができる。脱塩されておらず、細長くない骨粒子も、セラミックを包含させた場合と非常によく似た機能を果たし、本複合体の圧縮強さを高めるであろう。部分的に脱塩された骨の脱塩されていない部分を含め、脱塩されていない骨はそれ自体が線維−強化複合体であり、曲げおよび引張り応力を高め、この複合体は骨粒子破壊によく耐えることができる。

この複合体中の骨粒子はまた、生物学的役割も果たす。脱塩されていない骨粒子は、骨の前面が粒子表面に結合する骨伝導（ｏｓｔｅｏｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ）による新規の骨の内部成長を誘発する。同様に、脱塩した骨粒子は、骨伝導による新規の骨の内部成長をもたらす上で生物学的役割を果たす。両方のタイプの骨粒子は、徐々に再モデル化され、そして複合体の分解が経時的に進行するのに伴い、新規の宿主の骨により置換される。

一方の部分的に脱塩された骨粒子および完全に脱塩された骨粒子と他方の脱塩されていない骨粒子および外面のみが脱塩された骨粒子との間の強度、骨原性および他の特性における相違を利用することができる。例えば、脱塩されていない骨粒子及び／又は外面のみが脱塩された骨粒子は、本骨インプラントのうち、移植中及び／又は移植後に直接的な負荷が掛かる領域に集中させることができる。脱塩されていない骨粒子及び／又は外面のみが脱塩された骨粒子と部分的または完全に脱塩された骨粒子との比は、骨インプラントの圧縮強さを高めるため、前者を優性にしてよく、また、その逆も成り立つ。従って、様々なタイプの骨粒子の使用を利用することにより、骨インプラントの全体的な機械的および生物学的特性、即ち、強度、骨伝導性及び／又は骨誘導性などを調節することができる。

使用される各個々のタイプの骨粒子の量は、所望の機械的および生物学的特性に依存して広範囲にわたって変えることができる。従って、様々な形、サイズ、及び／又は脱塩の程度を有する骨粒子の混合物を、複合体の所望の機械的、熱的および生物学的特性に基づいて組み立てることができる。これに加え、または代替的に、複合体は、単一のタイプの一つの粒子を有する状態で、または各区域が異なるタイプの骨粒子もしくは骨粒子の混合物を有する複数の区域を伴った状態で形成されてよい。種々の粒子タイプの適切な量は、当業者であれば、ルーチン的な実験により、個々別々に容易に決定することができる。

望ましい場合には、骨粒子は１つまたはそれ以上の仕方で修飾されてよく、例えば、これらの骨粒子のタンパク質含量を例えば米国特許第４，７４３，２５９号および第４，９０２，２９６号（これらの両特許の内容は、参照により本明細書に組み入れられる）に記載されているようにして増強または修飾することができる。

（ポリマーの選択）
事実上、あらゆる生体適合性ポリマーを本発明の複合体において使用することができる。コ−ポリマー及び／又はポリマーブレンドも利用することができる。選択されるポリマーは、好適には、特定の条件下において形成可能であり、硬化可能であるべきである。例えば、本複合体は、特定の温度かそれ以上の温度、例えばポリマー成分のガラス転移温度かそれ以上の温度に加熱されたときに一層形成可能になってよい。代替的に、本複合体は、ポリマー成分が特定の架橋密度を有しているときに一層形成可能になってよい。本複合体が所望の形に形成された後、本複合体を形成しにくくするため、本複合体のポリマー成分の架橋密度が高められる。別の実施態様では、少量のモノマーが本複合体のポリマー成分および骨成分と混合される。エネルギー源、例えばＵＶ光に晒されると、モノマーおよびポリマーは更に重合し、分子量、架橋密度、またはこれらの両方を増大させることになろう。

本複合体及び／又は本複合体のポリマー成分を形成可能に為すために熱が使用される場合、ポリマー成分のガラス転移温度または融解温度は、好適には、正常な体温より高く、例えば４０℃より高い。もっと高い温度、例えば４５゜、５０゜、または５５゜より高い温度で一層形成可能になるポリマーも使用することができる。本発明で使用するのに適したＴ_ｇを有する例証的なポリマーは、これらに限定するものではないが、デンプンポリ（カプロラクトン）、ポリ（カプロラクトン）、ポリ（ｌ−ラクチド）、ポリ（ｄｌ−ラクチド−コ−グリコリド）、ポリ（ｌ−ラクチド−コ−ｄｌ−ラクチド）、ならびにこれらの化合物のコ−ポリマー、混合物および鏡像異性体を含む。

ポリマーのガラス転移温度が体温よりも高いことはすべての実施態様にとって必ずしも必要ではない。非耐荷重性および幾分かの耐荷重性の用途では、ポリマーの粘度は、複合体がインプラント部位から流出しないことを保証するだけの充分な高さであれば事足りる。他の実施態様では、ポリマー成分は結晶性領域と非結晶性領域を有していてよい。結晶性材料と非結晶性材料の比に依存して、ポリマー成分は、ガラス転移温度と溶解温度との間で比較的硬直した状態を保持することができる。実際、幾つかのポリマーでは、ポリマー成分が形成可能になる時点は溶解温度により決まるであろう。

本複合体は移植の直前に形成可能に為すことができるため、生物学的材料の熱に対する感受性にもかかわらず、６０℃より高いガラス転移温度または溶解温度を有するポリマー成分も本発明で使用するのに適している。本複合体における骨及び／又は他の材料への潜在的な損傷は温度と処理時間の両方に依存する。複合体の生物学的成分への損傷を最小化するため、ポリマー成分のＴ_ｇまたはＴ_ｍが高ければ高いほど、短い時間で複合体を加熱すべきである。

ポリマーのＴ_ｇは、このポリマーの架橋密度および分子量を調節することにより巧みに手を加えることができる。従って、ガラス転移温度が充分に高くないポリマーの場合には、架橋密度または分子量を増大させることにより、Ｔ_ｇを、これらのポリマーを含有する複合体を加熱して形成可能に為し得るレベルにまで高めることができる。代替的に、ポリマーは結晶性領域を伴って製造されてよく、これにより、ガラス転移温度以上の温度でこのポリマーの剛さを高めることができる。更に、ポリマー成分のＴ_ｇは、結晶性成分の割合を調節することにより修飾することもできる。結晶性領域の体積分率を高めることによりＴ_ｇとＴ_ｍとの間のポリマーの形成能力を低減し、本発明で使用するために充分に形成可能な状態に為すためには本複合体を融点以上に加熱しなければならないようにすることもできる。

本発明による複合体を形成するためにあらゆる生体適合性ポリマーを使用することができる。上で述べられているように、所望のときにポリマーを形成および硬化できるように、ポリマーの架橋密度および分子量に巧みに手を加えることが必要になり得る。数多くの生分解性および非生分解性の生体適合性ポリマーが高分子医用生体材料、被制御薬剤放出および組織工学の分野において知られている（例えば、これらすべての内容が参照により本明細書に組み入れられる、Ｖａｃａｎｔｉに付与された米国特許第５，８０４，１７８号；第５，７７０，４１７号；第５，７３６，３７２号；第５，７１６，４０４号；Ｓｈａｓｔｒｉに付与された米国特許第６，０９５，１４８号；第５，８３７，７５２号；Ａｎｓｅｔｈに付与された米国特許第５，９０２，５９９号；Ｍｉｋｏｓに付与された米国特許第５，６９６，１７５号；第５，５１４，３７８号；第５，５１２，６００号；Ｂａｒｒｅｒａに付与された米国特許第５，３９９，６６５号；Ｄｏｍｂに付与された米国特許第５，０１９，３７９号；Ｒｏｎに付与された米国特許第５，０１０，１６７号；ｄ’Ａｍｏｒｅに付与された米国特許第４，９４６，９２９号；およびＫｏｈｎに付与された米国特許第４，８０６，６２１号；第４，６３８，０４５号を参照し；また、ＬａｎｇｅｒによるＡｃｃ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．３３：９４、２０００年；ＬａｎｇｅｒによるＪ．Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｒｅｌｅａｓｅ、６２：７、１９９９年；およびＵｈｒｉｃｈらによるＣｈｅｍ．Ｒｅｖ．９９：３１８１、１９９９年も参照のこと）。

好適には、ポリマーマトリックスは生分解性である。上でリストアップされている材料に加え、例証的な生分解性材料は、これらに限定するものではないが、ポリ（アリーレイト）、ポリ（無水物）、ポリ（ヒドロキシ酸）、ポリエステル、ポリ（オルトエステル）、ポリカーボネート、ポリ（プロピレンフメレート（ｆｕｍｅｒａｔｅ））、ポリ（アミドエステル）、ポリ（アミドカーボネート）、ポリアミド、ポリアミノ酸、ポリアセタール、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリ（ジオキサノン）、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシバリレート、ポリ（ビニルピロリドン）、生分解性ポリシアノアクリレート、生分解性ポリウレタン、ポリアルキレンオキシド、ポリミノカーボネート、ポリエステルアミド、ポリエステルイミド、アミノ酸ポリアリーレイト、アミノ酸ポリカーボネートおよび多糖類を含む。これらに限定するものではないが、ポリアリーレイトおよびポリカーボネートを含め、チロシンベースのポリマーも使用することができる（これら両文献の内容が参照により本明細書に組み入れられる、Ｐｕｌａｐｕｒａらによる「Ｔｙｒｏｓｉｎｅ−ｄｅｒｉｖｅｄ ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅｓ：Ｂａｃｋｂｏｎｅ−ｍｏｄｉｆｉｅｄ“ｐｓｅｕｄｏ”−ｐｏｌｙ（ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ） ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｆｏｒ ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」、Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒｓ、１９９２年、３２：４１１−４１７；Ｈｏｏｐｅｒらによる「Ｄｉｐｈｅｎｏｌｉｃ ｍｏｎｏｍｅｒｓ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ α−Ｌ−ｔｙｒｏｓｉｎｅ：ａｎ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｅｐｔｉｄｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ」、Ｊ．Ｂｉｏａｃｔｉｖｅ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ、１９９５年、１０：３２７−３４０を参照のこと）。

非生分解性ポリマーも同様に使用することができる。例えば、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェン、およびこれらのポリマーの誘導体も、内在性骨からインプラントへ電圧を伝えることができる有用な電気活性ポリマーである。生体適合性ではあるが非生分解性の他のポリマーは、ポリスチレン、非生分解性ポリウレタン、ポリ尿素、ポリ（エチレンビニルアセテート）、ポリプロピレン、ポリメタクリレート、ポリエチレンおよびポリ（エチレンオキシド）を含む。

これらのポリマーおよびこれらのいずれかのポリマーを製造するために使用されるモノマーは、Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ、Ｓｉｇｍａ、およびＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓなどの会社から容易に購入することができる。当業者であれば、これは生体内用途に適したポリマーの例証的なリストであり、総合的なリストではないことが認識されよう。ここで検討されているいずれかのポリマーのコ−ポリマー、付加体、及び／又は混合物も本発明の実践で使用することができる。

別の実施態様では、本複合体は形成可能なポリマーを伴って製造され、この後、生体内における本来の場所で硬化される。例えば、ポリマーをＵＶ光または代替的なエネルギー源に晒すことによりポリマーの架橋密度を高めることができる。代替的に、光活性架橋剤、化学的な架橋剤、付加的なモノマー、またはこれらの組合せを本複合体に混入することができる。本複合体をインプラント部位へ適用した後、ＵＶ光に曝露することにより、分子量および架橋密度のうちの一方または両方が高まり、ポリマーが硬化するであろう。また、本複合体のポリマー成分を溶媒、例えばエタノールで軟質化することもできる。生体適合性溶媒が使用される場合には、ポリマーを、例えば成形後、生体内における本来の場所で、または生体外（ｅｘ ｓｉｔｕ）で硬化させることができる。複合体が硬質化する際、本複合体から離脱する溶媒は、刺激などの望ましくない影響をもたらすことなく周辺組織へ解放されなければならない。もし非生体適合性溶媒が使用される場合には、患者に移植する前に、真空、重量測定、および化学的なサンプリングなどの標準的な技法を用いて、充分な量の溶媒が本複合体から取り除かれているかどうかを決定することができる。

（ポリマーと骨との組み合わせ）
ポリマーと骨は、当業者にとって既知のあらゆる方法により組み合わされてよい。例えば、ポリマーと骨粒子の均質な混合物を環境温度または高温で共にプレスすることができる。プレスされた複合体は形および相対的な粒子配置を維持するであろう。高温の場合には、加圧することなくこのプロセスを果たすこともできる。好適には、ポリマーは、本複合体の生物学的成分への熱的な損傷を防止するため、混合中、有意な時間の間、８０℃より高い温度に保持されない。骨粒子は形成可能なポリマーに様々な方法で組み込まれてよい。例えば、熱または溶媒により軟質化されたポリマーに骨粒子を混合または静かに混ぜ合わせることができる。代替的に、形成可能なポリマーをシートの形に形成し、この後、骨粒子の層で覆うこともできる。次いで、この骨は、圧力を用いてポリマーシートに押し込まれてよい。別の実施態様では、骨粒子が、もっと大量のポリマーと混合される前に、例えばタンブラー、スプレーコーター、または流動床を用いて、ポリマーで個別にコーティングされる。これは、骨粒子の均等なコーティングを促進し、骨粒子とポリマーの一体化を改善する。

骨粒子とポリマーを組み合わせるためにポリマー処理技術を使用することもできる。例えば、ポリマーを加熱することにより、または溶媒を用いることなどによって形成可能に為し、射出成形または押出成形により骨粒子と組み合わせることができる。代替的に、ポリマーと骨粒子を溶媒中において混合し、圧力を掛けて、または圧力を掛けずに注型することもできる。本複合体は、形成可能なポリマーと剛性ポリマーの両方から調製されてよい。例えば、形成可能なポリマーまたは剛性ポリマーに巧みに手を加えるべく、圧力を利用して押出成形を実行することができる。一旦、本複合体が混合された後には、異なる密度を有する骨粒子とポリマーの分離を防ぐため、静圧をもたらす容器内で本複合体を保管するのが望ましいであろう。

代替的に、ポリマーと骨は、例えばキットの形態で別々に供給され、移植または成形の直前に混合されてもよい。このキットは、特定のサイズ、形および脱塩レベルを有する骨由来粒子の予備硬化供給品を含むことができる。これらの骨由来粒子の表面は、本明細書で説明されている１つまたはそれ以上の技術を用いて修飾されていてよい。代替的に、このキットは、様々に異なるサイズ、形および脱塩レベルを有する幾つかの異なるタイプの骨由来粒子を提供することもでき、また、これらの粒子は種々の異なる仕方で化学的に修飾されていてよい。外科医師または他の専門家は、このキットの成分を手術中にもたらされる自己由来組織と組み合わせることもできる。例えば、外科医師は、自原性組織、例えばインプラント部位の準備中に発生した骨髄または骨薄片などを本複合体に含めるべく希望することが考えられる。

これらの技術を用いて、広範囲にわたる様々な形状を有する複合体を調製することができる。例えば、殆どの複合体は、ポリマーと骨の均質な混合物を使用するであろうが、この材料の外側部分または内側部分で骨がより高度に濃縮されている複合体を形成することが望ましい場合があり得る。更に、本複合体は等方性である必要はない。本複合体の異なる部分で種々の異なる骨粒子のサイズ、形、または体積分率を有する複合体を形成することもできる。例えば、外側部分に大きめの粒子を有し、内側部分に小さめの粒子を有する複合体を形成することができ、またはこれと逆の複合体を形成することもできる。また、粒子のタイプ、サイズ、粒度分布、形、密度、または体積分率が勾配を為した状態の複合体を形成することもできる。これらの粒子の分布は中心対称性であってよく、幾つかの他の対称性を反映したものであってよく、または非対称性であってもよい。本複合体が複数の区域、例えば粒子の異なる配列、密度、体積分率などを有する複数の区域に分けて形成される場合には、様々なポリマー接合技術、例えば接着剤または機械的固定剤などを用いて、これらの区域を単一のインプラントに一体化することができる。例えば、超音波接合は、これらの粒子の配列を有意に乱すことなく、区域間の境界におけるポリマーが粒子と混ざり合うことを可能にする。

伸長された粒子は様々な配列でポリマーに分配することができる。例えば、伸長された粒子は本複合体全体を通じて特定の方向に整列されてよい。代替的に、本複合体を層状に組み立て、各層における細長い粒子の配向をある角度、例えば９０゜または４５゜回転させて構築することもできる。螺旋状のパターンを形成すべく、もっと小さな角度を利用することもできる。代替的に、またはこれに加えて、伸長された粒子を本複合体の一部で使用し、一方、他の部分ではもっと規則的な寸法に為された粒子を使用することもできる。

伸長された粒子を整列させるため、本複合体は丸められ、押し出され、ねじられ、または別な仕方で機械的に整列されてよい。代替的に、伸長された粒子は、これらが製造されるときにポリマー内に沈積されてもよい。例えば、摩砕または製粉された骨粒子は、相互に大まかに整列された摩砕装置から出る傾向がある。収集する代わりに、これらの粒子は、軟質化されたポリマーに摩砕機から直接的に分配されてもよく、その際、これらの粒子は、平面おろし器具を通過するチーズの如くに、大まかに同じ配向でポリマー上へ降り注ぐであろう。骨粒子に与えられた静電荷も整列を促進することができる。製粉中（器具が水でコーティングされていない場合）または篩い分け中に発生する摩擦は整列をもたらすのに充分であろう。代替的に、付加電荷を与えるべく、篩いを差し渡して電場を創出することもできる。ランダムに配向された粒子をもたらすためには別の技術が必要である。機械的な攪拌は、通常、局所的な整列領域をもたらす。バブリングは僅かな上向きの配向をもたらし得るが、さもなければ、粒子の配向を効果的にランダム化することができる。揺動も、配向をランダム化するための効果的なプロセスである。

本複合体は実質的にあらゆる比のポリマーおよび骨を含むことができ、例えば約５重量％から約９０重量％までのポリマーを含んでよい。例えば、本複合体は、約２５％から約３０％までのポリマーを含んでよく、または略等しい重量のポリマーおよび骨を含んでよい。ポリマーおよび骨の割合は、本複合体の様々な特性、例えば疲労を含めた機械的な特性および劣化速度に影響を及ぼし得る。これに加え、本複合体に対する細胞応答もポリマーおよび骨の割合に応じて変わるであろう。当業者であれば、所望の用途に合わせて複合体を最適化すべく、標準的な実験技術を用いて、一連の組成に対してこれらの特性を試験し得ることが認識されよう。例えば、標準的な機械的試験機器を用いて本複合体の圧縮強さおよび剛さを試験することができる。

適切な期間、本複合体上で細胞が培養され、代謝生成物および増殖の量（例えば、播種された細胞の数との比較における細胞数）が分析され得る。本複合体の重量変化が塩類溶液または他の流体中におけるインキュベーション後に測定され得る。繰返し行われる分析は、劣化が直線的か否かを示し、また、インキュベーションされた材料の機械的な試験は、本複合体が劣化するときの機械的な特性の変化を示すであろう。このような試験を用いて、本複合体の酵素的な劣化と非酵素的な劣化を比較し、酵素的な劣化のレベルを決定することもできる。

（機械的な考察）
一つの好適な実施態様では、ポリマーマトリックスではなく、本複合体中の骨粒子が、加わる付加の大部分を担い、一方、ポリマーマトリックスはこれらの粒子を適所に保持する。例えば、形成前の状態において、骨の大きめの部片が互いの上に積み重ねられ、ポリマーは、これらの骨片の周りに流動可能に為され、この後、このポリマーが硬化可能な状態に為される。本複合体のポリマー成分は、本複合体を組織部位に移植すべく形成可能な状態に為すことができる。例えば、外科医師は、手術中に、特定の患者の部位に合わせるべく、形成可能な成分内において複合体に巧みに手を加えることができる。これは、不規則に形作られた骨の部片から、所望の形の構造的インプラントを製作することを可能にする。皮質骨は比較的高い圧縮強さを有している；しかし、骨片間のポリマー充填境界に及ぼされた力は剪断成分を有するであろう。

一つの代替的な実施態様では、骨粒子の表面が脱塩され、この後、隣接した骨粒子の露出したコラーゲンが、「Ｏｓｔｅｏｉｍｐｌａｎｔ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｉｔｓ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ」と題する我々の共有米国特許第６，１２３，７３１号（この特許の内容は、参照により本明細書に組み入れられる）の技術を用いて架橋される。例証的な架橋方法は、化学反応、照射、加熱、脱水熱処理、酵素処理などを含む。代替的に、またはこれに加えて、様々に異なる脱塩の程度を有する骨粒子が使用される場合には、骨粒子は、脱塩された粒子の露出されたコラーゲンを、カップリング剤、例えばシランカップリング剤を用いて、脱塩されていない骨粒子の無機成分に連結することにより、相互に結合されてよい。一つの更なる実施態様では、これらの粒子表面の鉱質含量は、リン酸を用いて、例えば容量で５−５０％の溶液中において１分から１５分間すすぐことにより高められてよい。代替的に、骨粒子は、ヒドロキシアパタイト、リン酸三カルシウム、多結晶性カルシウム、炭酸カルシウム、コラリンカルシウム、リン酸カルシウム、リン酸水素カルシウム、リンケイ酸カルシウム、第四リン酸カルシウム、硫酸コンドロイチンナトリウム、コハク酸ナトリウム無水物、硫酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、硫酸カルシウム二水和物、ポリビニルピロリドン、プロピレングリコール−コ−フマル酸、石灰化ポリウレタン、バリア−ボロアルミノ−ケイ酸塩ガラスのうちの１つまたはそれ以上の堆積を誘発すべく処理されてよく、及び／又は露出されたコラーゲン線維上へのポリラクチド−コ−グリコリドの堆積および結晶形成を誘発すべく処理されてよい。ポリマーはこれらの線維の周りで形を成し、界面領域を増大させ、本複合体の湿潤強さを改善するであろう。

（付加的な成分）
付加的な材料が本複合体に含まれていてよい。移植の直前に本複合体を形成するため、骨髄および骨粒子などの自己由来組織が、既に混合されている複合体と組み合わせられてよく、またはキットからのポリマーおよび骨粒子と混合されてよい。本複合体は、リン酸カルシウム炭酸カルシウムなどの付加的なカルシウムベースのセラミックスを含んでいてよい。非生物学的に活性な材料も本複合体に組み入れることができる。例えば、放射線不透過性、発光性、または磁気的に活性な粒子が、シラン化学または他のカップリング剤、例えばジルコニウム酸塩およびチタン酸塩などを用いて骨粒子に付着されてよく、または本複合体の一部としてポリマー中に混合されてよい。代替的に、またはこれに加えて、ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）が骨粒子に付着されてよい。生物学的に活性な分子、例えば低分子、生物活性因子、および脂質などの生体分子が、ポリシアル酸リンカー（例えば、米国特許第５，８４６，９５１号参照）を用いて、またはｍ−マレイミドベンゾイル−Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、ベータ−マレイミドプロピオン酸Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル、もしくはコハク酸無水物を用いて、シランＳＡＭｓを通じて骨粒子に連結されてよい。Ｅｑｕｉｓｔａｒ ｏｆ Ｈｏｕｓｔｏｎ Ｔｅｘａｓは、ＩＮＴＥＧＲＡＴＥＴＭ樹脂、ポリマー骨格に極性無水物官能性をもたらすべく化学的に修飾されたポリオレフィンを製造している。この極性官能性により、これらの生成物は、似ていない材料の混合物中においてカップリング剤として機能し、ポリマーブレンドの相容性を促進し、接着剤調合物における改善された結合能力を提供するすることが可能になる。本複合体の骨／ポリマー界面における結合を増強するため、骨とポリマー成分との間でカップリング剤を使用することができる。例えば、シラン基が、側鎖として、または重合後のポリマーを修飾することにより、ポリマーに組み込まれてよい。次いで、これらのシラン基を骨粒子に付着させることができる。代替的に、反応性の末端基を有するカップリング剤を骨粒子に付着させ、この後、ポリマーと反応させてもよい。

生体分子、低分子および生物活性因子を含め、生物学的に活性な材料も、例えば特定の代謝機能を刺激するため、細胞を補充するため、または炎症を軽減するため、ポリマーおよび骨と組み合わせられてよい。例えば、患者の細胞に導入され、骨形態形成タンパク質などの成長因子の産生をもたらすプラスミドおよびウイルスベクターを含む核酸ベクターが本複合体に含められてよい。ＲＮＡｉ、アンチセンスＲＮＡまたは他のテクノロジーを用いて様々な因子の産生を低減することができる。これらの材料は、本複合体のいずれかの成分に共有結合されている必要はない。上で説明されている層化技術を用いて、本複合体の表面または表面付近に材料を選択的に分配することができる。本複合体がインプラント部位において巧みに手を加えられているときに、本複合体の表面は幾分かは混合されるであろうが、表面層の厚みは、本複合体の表面層のうち少なくとも一部がインプラントの表面に留まることを保証するであろう。代替的に、またはこれに加えて、生物学的に活性な成分は、ポリマーと組み合わせられる前に、共有結合により骨粒子に連結されてもよい。例えば、アミン、カルボキシル、ヒドロキシル、またはメルカプト基を有するシランカップリング剤がシランを通じて骨粒子に付着され、次いで、生体分子、低分子、または生物活性因子の反応性基に付着されてよい。

また、本複合体は細胞と共に播種されてもよい。例えば、患者自身の細胞を収集し、増殖し、本複合体と混合することができる。代替的に、幹細胞または外原性細胞を使用することもできる。本発明で使用するための例証的な細胞は、骨芽細胞、破骨細胞および線維芽細胞を含め、間葉幹細胞および結合組織細胞を含む。

脱塩によって露出されるコラーゲン線維は、典型的には、化学的に比較的不活性である。コラーゲンは、個々のコラーゲンのストランドを相互に部分的または完全に分離すべくコラーゲンの三重らせん構造をほぐすことによりもっと反応性を高くされてよい。部分的に脱塩された骨粒子をアルカリ性溶液中においてすすぐことにより、コラーゲン原線維がほぐされるであろう。例えば、骨粒子を約１０のｐＨで水と約８時間混合した後、この溶液が中和されてよい。当業者であれば、ｐＨ、時間的期間、またはこれらの両方を調節することにより、ほぐれの程度を変えられることが認識されよう。例えば超音波浴中における揺動が処理時間を短縮し得る。代替的に、これらの粒子を、水、界面活性剤、アルコール、またはこれらのうちの幾つかの組合せを用いて音波処理することもできる。ほぐされたコラーゲン原線維とほぐされていないコラーゲン原線維のどちらも、生体分子、低分子、生物活性分子、生物学的に不活性な化合物、またはこれらのうちの幾つかの組合せを用いて誘導体化されてよい。これらの材料は、リジン、アルギニン、ヒドロキシリジン、プロリンおよびヒドロキシプロリンなどのコラーゲン原線維上の反応性アミノ酸を通じて、露出されたコラーゲンストランドに共有結合により、または非共有結合により連結されてよい。

（本複合体の移植）
本複合体は、組織部位に直接的に移植されてよく、または移植の直前に及び／又は移植後のある期間にある形に形成されてよい。代替的に、またはこれに加えて、本複合体の形は、移植前、移植中、もしくは移植後のある期間に巧みに手を加えられてよい。「直前」という用語は、手術手順の一部として、望ましい形が確認され、本複合体がその形に形成され、形作られた本複合体が患者に移植されることを指示すべく使用される。

本複合体は生体内における本来の場所で形成され、巧み手を加えることができるため、外科医師は、本複合体を充填する手順の計画を立てる前にインプラント部位の正確なサイズまたは形を知る必要がない。更に、外科医師は、移植前にインプラント部位の準備をするための付加的な手順の計画作成や手術時間の延長を必要としない。それより寧ろ、インプラント部位の特性が一旦分かりさえすれば、本複合体がそれに合わせて形作られる。

一つの実施態様では、外科医師は、手術中に、特定の骨または骨部分の一連の型を利用することができる。インプラント部位の寸法を決定した後、外科医師は、適切な型内において本複合体を形成し、この複合体を硬化可能に為し、このようにして新たに形成されたインプラントを患者に移植する。上で述べられているように、本複合体は、軟質化された状態のポリマー、または形成直前にユーザーにより軟質化されるポリマーと共に製作されてよい。次いで、ユーザーは、本複合体が形成された後、本複合体の硬化を開始することができる。一つの実施態様では、外科医師は、形成可能な複合体のパッケージを開け、手術中に、本複合体を患者の部位の正確な形に合わせて形作る。

一つの代替的な実施態様では、軟質化された複合体がインプラント部位において形成される。例えば、骨の欠損を形成可能な複合体で充填することができる。本複合体が欠損部位のすべての小さな空隙を確実に満たすように、本複合体が欠損部位に圧入される。本複合体が、インプラント部位内で形成するためにユーザーにより軟質化される場合には、本複合体は、好適には、熱または他のエネルギーによって軟質化されるが、生体適合性溶媒も使用することができる。一つの実施態様では、ポリマーは特定の波長の光を適用することにによって立体配座上の変化を受け、形成可能になる。ポリマーは単純に緩んで、時間を掛けて硬化状態になってよく、または異なる波長の光に晒されたときに硬化状態になってよい。

加熱されたときにポリマー成分が形成可能になる実施態様では、本複合体の骨粒子によって吸収された熱は、本複合体の冷却時間を増大させ、本複合体をインプラントの形態に形成するために利用できる時間を延ばすことができる。骨とポリマー成分の相対的な熱容量および骨粒子のサイズに依存して、骨は、ポリマーだけが冷却された状態となった時点以降も、周囲のポリマーに熱を放出し続けることができる。本複合体内における骨粒子のサイズおよび密度分布は、移植中および移植後に骨インプラントの部分に放出される熱の量を調節すべく最適化することができる。

本複合体は、様々な形に形成され、機械加工され、または形成と機械加工の両方が為されてよい。例証的な形は、これらに限定するものではないが、シート、プレート、粒子、球、半球形のストランド、コイル状のストランド、毛細管ネットワーク、フィルム、繊維、メッシュ、ディスク、円錐、円錐の一部、ピン、ネジ、チューブ、カップ、歯、歯根、支材、楔、楔の一部、シリンダー、ネジ切りされたシリンダー、ロッド、ヒンジ、リベット、アンカー、回転楕円体、楕円体、偏球回転楕円体、長形楕円体、または双曲放物面を含む。一つの実施態様では、本複合体は、所望のインプラントの形を有する型内で形成される。例えば、型は、置換される骨の一部として、または全骨として形作られてよい。本発明の技術を用いて置換され得る例証的な骨は、篩骨、前頭骨、鼻骨、後頭骨、頭頂骨、側頭骨、下顎骨、上顎骨、頬骨、頸椎骨、胸椎骨、腰椎骨、仙骨、肋骨、胸骨、鎖骨、肩胛骨、上腕骨、橈骨、尺骨、手根骨、中手骨、指節骨、砧骨、槌骨、鐙骨、腸骨、坐骨、恥骨、大腿骨、脛骨、腓骨、膝蓋骨、踵骨、足根骨および中足骨を含む。別の実施態様では、本複合体は、これらに限定するものではないが、骨内欠損用に歯間に配置されるＩ字形プレート、単一部位用の半月形エプロン、頬側歯槽隆線および舌側歯槽隆線の両方を含む欠損用の矩形ビブ、中立化プレート、スプーン形プレート、顆状プレート、クローバー葉状プレート、圧縮プレート、ブリッジプレート、波状プレートなどを含め、プレートまたは同様な支持体として形成される。平坦なプレートだけでなく、部分的にチューブ状のプレートも本発明の複合体を用いて製作することができる。代替的に、本複合体は、所望の形に機械加工されるブロックであってもよい。本複合体は、硬化状態または形成可能な状態のどちらで機械加工されてもよい。このような機械加工は、本複合体が形成可能な状態にある場合、外科医師などのエンドユーザーにとって一層簡単であろう。

望ましい場合には、インプラントの保持を改善するため、ネジ、リベット、または縫合糸などの機械的固定剤を使用することができる。一つの実施態様では、このような締結装置をインプラントに固定するのに穴開けを必要としない。それより寧ろ、本複合体がまだ柔軟なうちに、またはポリマーと骨粒子が混合されている間に、締結装置が本複合体に挿入される。勿論、望ましい場合には、剛性の複合体に穴を開けてもよい。最終的なインプラントの形が幾分不正確な場合には、加熱により軟質化される複合体は、再加熱し、形を再調整することができる。

デンプンポリ（カプロラクトン）のポリマーペレットを電子レンジに入れ、約１３０°Ｆ（５４．４℃）に加熱した。この後、これらのペレットを共に手で圧縮し、もっと大きなポリマーの塊を形成した。ポリマーが冷える前に、部分的に脱塩されたウシ骨粒子をポリマー中に静かに混ぜ合わせ、ポリマーが重量で約５０％の骨粒子を含有するまでこの操作を続けた。この後、本複合体を加熱し、所望の最終的な形に形成した。正常な体温にまで冷却すると、本複合体は、この望ましい形の剛性構造物を形成し始めた。本複合体は、加熱を繰返すことにより形を作り直すことができた。一旦形成された後、本複合体は、取り扱いまたは硬化特性の観測可能な劣化を伴うことなく、約１０回の加熱／冷却サイクルに掛けられた。

本発明の他の実施態様は、本明細書の考察またはここに開示されている本発明の実践から、当業者にとって明らかであろう。本発明の真の範囲および精神は以下の特許請求項で示されており、本明細書および実施例は単なる例証として考えられるべく意図されている。

Claims (121)

1. 複合体骨インプラントであって、以下：
   ポリマー；および
   骨由来粒子；
   を含み、ここで、
   該複合体が、移植中または移植の直前に形成可能であるように、かつ予め定められた条件下において硬化されるように、適合され、構築される、複合体骨インプラント。
2. 前記複合体が室温で形成可能である、請求項１に記載の骨インプラント。
3. 前記複合体が約３７℃では形成可能でなく、約４０℃より高い温度に加熱された場合に該複合体が形成可能になる、請求項１に記載の骨インプラント。
4. 前記複合体が約４５℃より高い温度に加熱された場合に形成可能になる、請求項３に記載の骨インプラント。
5. 前記複合体が約５０℃より高い温度に加熱された場合に形成可能になる、請求項４に記載の骨インプラント。
6. 前記複合体が約５５℃より高い温度に加熱された場合に形成可能になる、請求項５に記載の骨インプラント。
7. 前記複合体が約６０℃より高い温度に加熱された場合に形成可能になる、請求項６に記載の骨インプラント。
8. 前記複合体が約７０℃より高い温度に加熱された場合に形成可能になる、請求項７に記載の骨インプラント。
9. 前記複合体が約８０℃より高い温度に加熱された場合に形成可能になる、請求項８に記載の骨インプラント。
10. 前記複合体が約９０℃より高い温度に加熱された場合に形成可能になる、請求項９に記載の骨インプラント。
11. 前記複合体が前記ポリマー成分の架橋密度を増加されることによって硬化される、請求項１に記載の骨インプラント。
12. 前記複合体が更にモノマーを含み、該モノマーが前記ポリマーに共有結合性に組み込まれた場合に該複合体が硬化される、請求項１に記載の骨インプラント。
13. 前記複合体が、骨髄、生体分子、低分子、生物活性因子、リン酸カルシウム、炭酸カルシウムおよび細胞のうちの少なくとも１つのメンバーをさらに含む、請求項１に記載の骨インプラント。
14. 前記複合体が、核酸ベクター、間葉性幹細胞、骨芽細胞、破骨細胞および線維芽細胞のうちの少なくとも１つのメンバーをさらに含む、請求項１３に記載の骨インプラント。
15. 前記核酸ベクターが、細胞に導入される場合、該細胞の骨形態形成タンパク質産生を高める、請求項１４に記載の骨インプラント。
16. 前記骨インプラントが、移植後、該骨インプラントの形状を実質的に変えることなく洗浄されるように適合され、構築される、請求項１に記載の骨インプラント。
17. 前記骨由来粒子が、脱塩されていない骨粒子、部分的に脱塩された骨粒子、表面が脱塩された骨粒子、完全に脱塩された骨粒子、およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の骨インプラント。
18. 前記骨由来粒子が、皮質骨、海綿質骨、皮質−海綿質骨、およびそれらの混合物からなる群のメンバーより得られる、請求項１に記載の骨インプラント。
19. 前記骨由来粒子が、自原性骨、同種異系骨、異種骨、トランスジェニック骨、およびそれらの混合物からなる群のメンバーより得られる、請求項１に記載の骨インプラント。
20. 前記骨由来粒子が、前記複合体の約１０重量％〜約９９重量％である、請求項１に記載の骨インプラント。
21. 前記骨由来粒子が、前記複合体の約２５重量％〜約５０重量％である、請求項２０に記載の骨インプラント。
22. 前記骨由来粒子の表面が、生体分子、低分子、生物活性因子、生物学的に非活性な材料、および上記の任意の組合せのうちの１つのメンバーで改変される、請求項１に記載の骨インプラント。
23. 前記メンバーが、カップリング剤によって前記表面に連結される、請求項２２に記載の骨インプラント。
24. 前記骨由来粒子の少なくとも一部が、相互に共有結合される、請求項１に記載の骨インプラント。
25. 前記骨由来粒子の表面に、コラーゲン線維が露出される、請求項１に記載の骨インプラント。
26. 前記露出されたコラーゲン線維が、部分的または完全に相互に分離される、請求項２５に記載の骨インプラント。
27. 前記露出されたコラーゲン線維が、生体分子、低分子、生物活性因子、生物学的に非活性な材料、および上記の任意の組合せからなる群より選択される部分で誘導体化される、請求項２５に記載の骨インプラント。
28. 前記ポリマーが、生分解性ポリマー、非生分解性ポリマー、生分解性ポリマーのコ−ポリマー、非生分解性ポリマーのコ−ポリマー、および生分解性ポリマーと非生分解性ポリマーとのコ−ポリマー、ならびに上記のいずれかの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の骨インプラント。
29. 前記ポリマーが、デンプンポリ（カプロラクトン）、ポリ（カプロラクトン）、ポリ（ｌ−ラクチド）、ポリ（ｄｌ−ラクチド−コ−グリコリド）、ポリ（ｌ−ラクチド−コ−ｄｌ−ラクチド）、上記の鏡像異性体、上記のコ−ポリマー、および上記の混合物からなる群より選択される、請求項２５に記載の骨インプラント。
30. 請求項１に記載の骨インプラントであって、前記ポリマーがポリ（アリーレイト）、ポリ（無水物）、ポリ（ヒドロキシ酸）、ポリエステル、ポリ（オルトエステル）、ポリカーボネート、ポリ（プロピレンフメレート）、ポリ（アミドエステル）、ポリ（アミドカーボネート）、ポリ（カプロラクトン）、ポリアミド、ポリアミノ酸、ポリアセタール、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリ（ジオキサノン）、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシバリレート、ポリ（ビニルピロリドン）、生分解性ポリシアノアクリレート、生分解性ポリウレタン、多糖類、チロシンベースのポリマー、ポリアルキレンオキシド、ポリミノカーボネート、ポリエステルアミド、ポリエステルイミド、アミノ酸ポリアリーレイト、アミノ酸ポリカーボネート、ポリ（ピロール）、ポリ（アニリン）、ポリ（チオフェン）、ポリスチレン、非生分解性ポリウレタン、ポリ尿素、ポリ（エチレンビニルアセテート）、ポリプロピレン、ポリメタクリレート、ポリエチレン、ポリ（エチレンオキシド）、上記のコ−ポリマー、上記の付加体、および上記のいずれかの混合物からなる群より選択される、骨インプラント。
31. 前記骨由来粒子と前記ポリマーとが、カップリング剤を用いて連結される、請求項１に記載の骨インプラント。
32. 請求項１に記載の骨インプラントであって、該骨インプラントが、骨、骨の切片、シート、プレート、粒子、球、半球形のストランド、コイル状のストランド、毛細管ネットワーク、フィルム、繊維、メッシュ、ディスク、円錐、円錐の一部、ピン、ネジ、チューブ、カップ、歯、歯根、支材、楔、楔の一部、シリンダー、ネジ切りされたシリンダー、ロッド、ヒンジ、リベット、アンカー、回転楕円体、楕円体、偏球回転楕円体、長楕円体、または双曲放物面からなる群より選択される形状を有する、骨インプラント。
33. 前記骨インプラントが、複数の複合体小片を含み、該小片が共に結合されている、請求項１に記載の骨インプラント。
34. 前記小片が、接着剤、機械的固定剤、超音波接合、および上記の任意の組合せのうちの１つのメンバーを用いて、共に結合される、請求項３３に記載の骨インプラント。
35. 前記複合体が、鋳型内で形成されるように適合され、構築される、請求項１に記載の骨インプラント。
36. 前記複合体内における骨由来粒子の分布が、体積分率、サイズ、密度、形状、サイズ分布、および上記の任意の組合せのうちの１つのメンバーに関して一様でない、請求項１に記載の骨インプラント。
37. 前記複合体中の前記骨由来粒子の少なくとも一部が、細長く、そして該複合体における骨由来粒子の配列が、等方性または異方性である、請求項１に記載の骨インプラント。
38. 前記複合体中の前記骨由来粒子の少なくとも一部が、細長く、そして該複合体の第一部分における骨由来粒子の相対的な配列が、該複合体の第二部分における骨由来粒子の相対的な配列と異なる、請求項１に記載の骨インプラント。
39. 骨インプラントを調製する方法であって、以下：
    骨由来粒子とポリマーとを含む複合体を、予め定められた形状に形成する工程；および
    該ポリマーの硬化を引き起こす工程；
    を包含する、方法。
40. 前記複合体と自原性組織とを組み合わせる工程をさらに包含する、請求項３９に記載の方法。
41. 前記予め定められた形状が、骨における創傷部位の形状であり、前記形成する工程が、該創傷部位を前記複合体で充填する工程を包含する、請求項３９に記載の方法。
42. 前記形成する工程の前に、前記複合体がより形成可能になる温度に該複合体を加熱する工程をさらに包含する、請求項３９に記載の方法。
43. 前記引き起こす工程が、前記複合体を周囲温度へと冷却させる工程を包含する、請求項４２に記載の方法。
44. 前記引き起こす工程が、前記複合体を体温へと冷却させる工程を包含する、請求項４３に記載の方法。
45. 前記引き起こす工程が、前記ポリマーの架橋密度を高める工程を包含する、請求項３９に記載の方法。
46. 前記骨インプラントに機械的固定剤を添加する工程をさらに含み、前記形成する工程が、前記引き起こす工程の後に、該機械的固定剤を保持するように前記複合体を形成する工程を包含する、請求項３９に記載の方法。
47. 前記骨粒子が、前記複合体の約１０重量％〜約９９重量％である、請求項３９に記載の方法。
48. 前記複合体が、骨髄、生体分子、低分子、生物活性分子、リン酸カルシウム、炭酸カルシウムおよび細胞のうちの少なくとも１つのメンバーをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
49. 前記複合体が、核酸ベクター、間葉性幹細胞、骨芽細胞、破骨細胞および線維芽細胞のうちの１つのメンバーをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
50. 前記核酸ベクターが、細胞に導入される場合、該細胞の骨形態形成タンパク質産生を高める、請求項４９に記載の方法。
51. 前記ポリマーが、生分解性ポリマー、非生分解性ポリマー、生分解性ポリマーのコ−ポリマー、非生分解性ポリマーのコ−ポリマー、および生分解性ポリマーと非生分解性ポリマーとのコ−ポリマーからなる群より選択される、請求項３９に記載の方法。
52. 前記ポリマーが、デンプンポリ（カプロラクトン）、ポリ（カプロラクトン）、ポリ（ｌ−ラクチド）、ポリ（ｄｌ−ラクチド−コ−グリコリド）、ポリ（ｌ−ラクチド−コ−ｄｌ−ラクチド）、上記の鏡像異性体、上記のコ−ポリマー、および上記の混合物からなる群より選択される、請求項５１に記載の方法。
53. 前記骨由来粒子と前記ポリマーとが、カップリング剤を用いて連結される、請求項３９に記載の方法。
54. 請求項３９に記載の方法であって、前記予め定められた形状が、骨、骨の切片、シート、プレート、粒子、球、半球形のストランド、コイル状のストランド、毛細管ネットワーク、フィルム、繊維、メッシュ、ディスク、円錐、円錐の一部、ピン、ネジ、チューブ、カップ、歯、歯根、支材、楔、楔の一部、シリンダー、ネジ切りされたシリンダー、ロッド、ヒンジ、リベット、アンカー、回転楕円体、楕円体、偏球回転楕円体、長楕円体、または双曲放物面からなる群より選択される、方法。
55. 請求項３９に記載の方法であって、少なくとも第二の複合体を形成する工程、該第二の複合体中の前記ポリマーの硬化を引き起こす工程、および該複合体を共に結合して骨インプラントを形成する工程をさらに包含する、方法。
56. 請求項３９に記載の方法であって、前記複合体を所定の形状に機械加工する工程をさらに含み、該機械加工する工程が、前記形成する工程の前、該形成する工程の後、前記引き起こす工程の前、該引き起こす工程の後、または上記の任意の組合せにおいて実施される、方法。
57. 前記複合体を形成するために、骨由来粒子とポリマーとを組み合わせる工程をさらに包含する、請求項３９に記載の方法。
58. 請求項５７に記載の方法であって、前記組み合わせる工程が、ポリマーと骨由来粒子との混合物をプレスする工程、骨由来粒子を形成可能なポリマーへと手で混合する工程、該ポリマーを加熱する工程、ポリマーと骨由来粒子とを溶媒注型する工程、射出成形する工程、押出成形する工程、骨由来粒子のコーティングをポリマーのシートにプレスする工程、および該ポリマーと溶媒とを組み合わせる工程のうちの１つのメンバーを包含する、方法。
59. 前記形成する工程が、鋳型内において前記複合体を形作る工程、および該複合体を組織部位に配置する工程のうちの一つのメンバーを含む、請求項３９に記載の方法。
60. 前記複合体中の骨由来粒子の少なくとも一部が、細長く、該複合体における骨由来粒子の配列が等方性または異方性である、請求項３９に記載の方法。
61. 前記複合体中の骨由来粒子の少なくとも一部が、細長く、該複合体の第一部分における骨由来粒子の相対的な配列が該複合体の第二部分における骨粒子の相対的な配列と異なっている、請求項３９に記載の方法。
62. 前記骨由来粒子の少なくとも一部が相互に共有結合される、請求項３９に記載の方法。
63. 骨インプラントを作製するためのキットであって、以下：
    ポリマーであって、第一の予め定められた条件下で形成可能であるように、かつ第二の予め定められた条件下で硬化されるように、適合され、構築される、ポリマー；および
    骨由来粒子；
    を含み、ここで、
    該ポリマーおよび該骨由来粒子が、該第一の予め定められた条件下で、組み合わせられて、予め定められた形状に形成され得る、キット。
64. 前記予め定められた条件が、約４０℃より高い温度である、請求項６３に記載のキット。
65. 前記ポリマーが、該ポリマーを予め定められた時間の間、所定のエネルギー源に曝すことにより硬化される、請求項６３に記載のキット。
66. 前記骨インプラントが、移植後、該骨インプラントの形状を実質的に変えることなく洗浄されるように、適合され、構築される、請求項６３に記載のキット。
67. 前記骨粒子が、該複合体の約１０重量％〜約９９重量％である、請求項６３に記載のキット。
68. 前記複合体が、骨髄、生体分子、低分子、生物活性分子、リン酸カルシウム、炭酸カルシウムおよび細胞のうちの少なくとも１つのメンバーをさらに含む、請求項６３に記載のキット。
69. 前記複合体が、核酸ベクター、間葉性幹細胞、骨芽細胞、破骨細胞および線維芽細胞のうちの１つのメンバーをさらに含む、請求項６３に記載のキット。
70. 前記核酸ベクターが、細胞に導入される場合、該細胞の骨形態形成タンパク質産生を高める、請求項６８に記載のキット。
71. 前記ポリマーが、生分解性ポリマー、非生分解性ポリマー、生分解性ポリマーのコ−ポリマー、非生分解性ポリマーのコ−ポリマー、および生分解性ポリマーと非生分解性ポリマーとのコ−ポリマーからなる群より選択される、請求項６３に記載のキット。
72. 前記ポリマーが、デンプンポリ（カプロラクトン）、ポリ（カプロラクトン）、ポリ（ｌ−ラクチド）、ポリ（ｄｌ−ラクチド−コ−グリコリド）、ポリ（ｌ−ラクチド−コ−ｄｌ−ラクチド）、上記の鏡像異性体、上記のコ−ポリマー、および上記の混合物からなる群より選択される、請求項６８に記載のキット。
73. 前記骨由来粒子と前記ポリマーとが、カップリング剤を用いて連結される、請求項６３に記載のキット。
74. 請求項６３に記載のキットであって、前記骨インプラントが、骨、骨の切片、シート、プレート、粒子、球、半球形のストランド、コイル状のストランド、毛細管ネットワーク、フィルム、繊維、メッシュ、ディスク、円錐、円錐の一部、ピン、ネジ、チューブ、カップ、歯、歯根、支材、楔、楔の一部、シリンダー、ネジ切りされたシリンダー、ロッド、ヒンジ、リベット、アンカー、回転楕円体、楕円体、偏球回転楕円体、長楕円体、または双曲放物面からなる群より選択される形状を有する、キット。
75. 前記予め定められた形状が、鋳型により規定される、請求項６３に記載のキット。
76. 前記複合体が、組織部位内に該複合体を形成する工程によって移植されるように、適合され、構築される、請求項６３に記載のキット。
77. 骨インプラントにおいて使用するための複合体を生成する方法であって、以下：
    第一の予め定められた条件下において形成可能であるように、かつ第二の予め定められた条件下において硬化されるように、適合され、構築されるポリマーを提供する工程；
    複数の骨由来粒子を提供する工程；および
    該ポリマーと該複数の骨由来粒子とを、該第一の予め定められた条件下において組み合わせる工程；
    を包含する、方法。
78. 前記組み合わせる工程が、前記ポリマーと前記複数の骨由来粒子とを自原性組織に組み合わせる工程を包含する、請求項７７に記載の方法。
79. 前記組み合わせる工程の前に、前記ポリマーが形成可能な温度に該ポリマーを加熱する工程をさらに包含する、請求項７７に記載の方法。
80. 前記温度が、約４０℃より高い、請求項７９に記載の方法。
81. 前記温度が、約４５℃より高い、請求項８０に記載の方法。
82. 前記温度が、約５０℃より高い、請求項８１に記載の方法。
83. 前記温度が、約５５℃より高い、請求項８２に記載の方法。
84. 前記温度が、約６０℃より高い、請求項８３に記載の方法。
85. 前記温度が、約７０℃より高い、請求項８４に記載の方法。
86. 前記温度が、約８０℃より高い、請求項８５に記載の方法。
87. 前記温度が、約９０℃より高い、請求項８６に記載の方法。
88. 前記組み合わせる工程の後、前記複合体を周囲温度へと冷却させる工程をさらに包含する、請求項７９に記載の方法。
89. 前記組み合わせる工程の後、該複合体を体温へと冷却させる工程をさらに包含する、請求項７９に記載の方法。
90. 機械的固定剤を前記複合体に組み込む工程をさらに包含する、請求項７７に記載の方法。
91. 前記骨由来粒子が、脱塩されていない骨粒子、部分的に脱塩された骨粒子、表面が脱塩された骨粒子、完全に脱塩された骨粒子、およびそれらの混合物からなる群より選択される、請求項７７に記載の方法。
92. 前記骨由来粒子が、皮質骨、海綿質骨、皮質−海綿質骨、およびそれらの混合物からなる群のメンバーより得られる、請求項７７に記載の方法。
93. 前記骨由来粒子が、自原性骨、同種異系骨、異種骨、トランスジェニック骨、およびそれらの混合物からなる群のメンバーより得られる、請求項７７に記載の方法。
94. 前記骨由来粒子が、前記複合体の約１０重量％〜約９９重量％である、請求項７７に記載の方法。
95. 前記骨由来粒子が、前記複合体の約２５重量％〜約５０重量％である、請求項９４に記載の方法。
96. 前記骨由来粒子の表面を生体分子、低分子、生物活性因子、生物学的に非活性な材料、および上記の任意の組合せのうちの１つのメンバーで改変する工程をさらに包含する、請求項７７に記載の方法。
97. 生体分子、低分子、生物活性因子、生物学的に非活性な材料、および上記の任意の組合せのうちの１つのメンバーを、前記骨由来粒子の表面にカップリング剤を用いて連結させる工程をさらに包含する、請求項７７に記載の方法。
98. 前記骨由来粒子のうちの少なくとも一部を相互に共有結合させる工程をさらに包含する、請求項７７に記載の方法。
99. 前記組み合わせる工程が、前記骨由来粒子とポリマーとを、骨髄、生体分子、低分子、生物活性分子、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、および細胞のうちの少なくとも１つのメンバーに組み合わせる工程を包含する、請求項７７に記載の方法。
100. 前記組み合わせる工程が、前記骨由来粒子とポリマーとを、核酸ベクター、間葉性幹細胞、骨芽細胞、破骨細胞および線維芽細胞のうちの少なくとも１つのメンバーに組み合わせる工程を包含する、請求項９８に記載の方法。
101. 前記核酸ベクターが、細胞に導入される場合、前記細胞の骨形態形成タンパク質産生を高める、請求項１００に記載の方法。
102. 前記骨粒子の表面に、コラーゲン線維を露出させる工程をさらに包含する、請求項７７に記載の方法。
103. 前記露出されたコラーゲン線維の端部を、部分的または完全に、相互に分離させる工程をさらに包含する、請求項１０２に記載の方法。
104. 前記露出されたコラーゲン線維を、生体分子、低分子、生物活性因子、生物学的に非活性な材料、および上記のあらゆる組合せからなる群より選択される部分で誘導体化する工程をさらに包含する、請求項１０２に記載の方法。
105. 前記ポリマーが、生分解性ポリマー、非生分解性ポリマー、生分解性ポリマーのコ−ポリマー、非生分解性ポリマーのコ−ポリマー、および生分解性ポリマーと非生分解性ポリマーとのコ−ポリマーからなる群より選択される、請求項７７に記載の方法。
106. 前記ポリマーが、デンプンポリ（カプロラクトン）、ポリ（カプロラクトン）、ポリ（ｌ−ラクチド）、ポリ（ｄｌ−ラクチド−コ−グリコリド）、ポリ（ｌ−ラクチド−コ−ｄｌ−ラクチド）、上記の鏡像異性体、上記のコ−ポリマー、および上記の混合物からなる群より選択される、請求項１０５に記載の方法。
107. 請求項１０５に記載の方法であって、前記ポリマーがポリ（アリーレイト）、ポリ（無水物）、ポリ（ヒドロキシ酸）、ポリエステル、ポリ（オルトエステル）、ポリカーボネート、ポリ（プロピレンフメレート）、ポリ（アミドエステル）、ポリ（アミドカーボネート）、ポリ（カプロラクトン）、ポリアミド、ポリアミノ酸、ポリアセタール、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリ（ジオキサノン）、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシバリレート、ポリ（ビニルピロリドン）、生分解性ポリシアノアクリレート、生分解性ポリウレタン、多糖類、チロシンベースのポリマー、ポリアルキレンオキシド、ポリミノカーボネート、ポリエステルアミド、ポリエステルイミド、アミノ酸ポリアリーレイト、アミノ酸ポリカーボネート、ポリ（ピロール）、ポリ（アニリン）、ポリ（チオフェン）、ポリスチレン、非生分解性ポリウレタン、ポリ尿素、ポリ（エチレンビニルアセテート）、ポリプロピレン、ポリメタクリレート、ポリエチレン、ポリ（エチレンオキシド）、上記のコ−ポリマー、上記の付加体、および上記のいずれかの混合物からなる群より選択される、方法。
108. 前記骨由来粒子と前記ポリマーとが、カップリング剤を用いて連結される、請求項７７に記載の方法。
109. 請求項７７に記載の方法であって、前記複合体が、骨、骨の切片、シート、プレート、粒子、球、半球形のストランド、コイル状のストランド、毛細管ネットワーク、フィルム、繊維、メッシュ、ディスク、円錐、円錐の一部、ピン、ネジ、チューブ、カップ、歯、歯根、支材、楔、楔の一部、シリンダー、ネジ切りされたシリンダー、ロッド、ヒンジ、リベット、アンカー、回転楕円体、楕円体、偏球回転楕円体、長楕円体、または双曲放物面からなる群より選択される形状に形成可能であるように、適合され、構築される、方法。
110. 前記複合体が、骨における創傷部位の形状に形成可能であるように、適合され、構築される、請求項７７に記載の方法。
111. 前記複合体が、鋳型内において形作られるように適合され、構築される、請求項７７に記載の方法。
112. 請求項７７に記載の方法であって、少なくとも第二の複合体を生成する工程、および該複合体を共に結合して、骨インプラントを形成する工程をさらに包含する、方法。
113. 前記複合体が、接着剤、機械的固定剤、超音波接合、および上記の任意の組合せのうちの１つのメンバーと共に結合される、請求項１１２に記載の方法。
114. 前記複合体を所定の形状に機械加工する工程をさらに包含する、請求項７７に記載の方法。
115. 請求項７７に記載の方法であって、前記組み合わせる工程が、ポリマーと骨由来粒子との混合物をプレスする工程、骨由来粒子を形成可能なポリマーへと手で混合する工程、ポリマーを加熱する工程、ポリマーと骨由来粒子とを溶媒注型する工程、射出成形する工程、押出成形ずる工程、骨由来粒子のコーティングをポリマーのシートにプレスする工程、および該ポリマーと溶媒とを組み合わせる工程のうちの１つのメンバーを包含する、方法。
116. 前記複合体が、予め定められた条件下において、鋳型および組織部位のうちの１つのメンバーにおいて、所定の形状に形成されるように、適合され、構築される、請求項７７に記載の方法。
117. 前記複合体が、前記ポリマーの架橋密度を高めることによって硬化する、請求項７７に記載の方法。
118. 前記組み合わせる工程が、モノマーを前記複数の骨由来粒子および前記ポリマーと組み合わせる工程を包含し、該モノマーが該ポリマーに組み込まれる場合に前記複合体が硬化する、請求項７７に記載の方法。
119. 前記ポリマーが形成可能になる温度より低い温度に供される場合、該複合体が硬化する、請求項７７に記載の方法。
120. 前記複合体中の前記骨由来粒子の少なくとも一部が、細長く、該複合体中の骨由来粒子の配列が等方性または異方性である、請求項７７に記載の方法。
121. 前記複合体中の前記骨由来粒子の少なくとも一部が、細長く、該複合体の第一部分における骨由来粒子の相対的な配列が、該複合体の第二部分における骨由来粒子の相対的な配列と異なる、請求項７７に記載の方法。