JP2012529964A - 組織修復のための固形形態 - Google Patents
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Abstract
Description
外科的介入および移植は、時々、外傷、腫瘍または普通でない骨の発達の結果、骨および軟骨の機械的機能を修復するためおよび骨および軟骨の形態を再構築するために必要である。
・ 前記2相の第一相は、生体適合性ポリマーを含む固形サンゴ(coral)またはバイオラティス(biolattice)を含み、そして第一相は、さらに前記第一相についての縦軸に沿って一連の中空(hollow)を含み、そこで前記生体適合性ポリマーは実質的に前記一連の中空内に位置し;そして
・ 前記2相の第二相は、固形サンゴまたはバイオラティス(biolattice)を含む
からなる。
・ 少なくとも第一相が、約60‐160μmの範囲の平均直径を有する空間(void)を含み;そして
・ 少なくとも第二相が、約170‐850μmの範囲の平均直径を有する空間を含んでいる
を含む。
・ 少なくとも第一相が、約35‐55%の範囲の細孔容積(pore volume)(多孔度)を有する細孔を含み;そして
・ 少なくとも第二相が、約56‐95%の範囲の細孔容積(多孔度)を有する細孔を含んでいる
を含む。
・ 少なくとも第一相が、平均直径、細孔容積またはそれらの組み合わせを有する空間を含み、そしてそれは、前記固形形態が分離された天然のサンゴと一致し;そして
・ 少なくとも第二相が、平均直径、細孔容積またはそれらの組み合わせを有する空間を含み、そしてその平均空間直径、細孔容積またはそれらの組み合わせは、前記第一相のそれよりも約15‐100%より大きい
を含む。
・ アラゴナイトまたはカルサイトの固形形態の一部と、カルシウムキレート剤および酸を接触させて、前記固形形態の少なくとも一部に拡大された空間を含む固形形態を生成させ;および
・ 適用された陰圧下、前記固形形態を洗浄および乾燥すること
を含む。
・ 所望のサイズおよび形の固形アラゴナイトを、酸化剤を含む溶液と接触させ;そして
・ 前記固形アラゴナイトを洗浄および乾燥すること
を含み、それによって、前記ステップの一つまたはそれぞれは適用される陰圧下、実施される。
本発明は、とりわけ、対象の軟骨および/または骨組織の修復および/または形成のための足場、ツール、およびそれらの使用方法を提供する。本発明は、さらに対象の軟骨および/または骨組織の修復および/または形成のためのキットを提供する。
・ 前記2相の第一相が、ヒアルロン酸を含んでいる固形サンゴまたはバイオラティスを含み、そして前記第一相はさらに前記第一相において縦軸に沿って一連の中空を含み;そして
・ 前記2相の第二相が、固形サンゴおよびバイオラティスを含む
からなる。
・ 少なくとも第一相が、約60‐160μmの範囲の平均直径を有する空間を含み;そして
・ 少なくとも第二相が、約170‐850μmの範囲の平均直径を有する空間を含んでいる
を含む。
・ 所望するサイズおよび形の固形アラゴナイトを、酸化剤を含む溶液と接触させ;そして
・ 前記固体アラゴナイトを洗浄および乾燥すること
を含み、それによって前記ステップの一またはそれぞれは、適用された陰圧下行われる。
・ 少なくとも第一態様が、約35‐55%の細孔容積範囲を有する細孔を含んでおり;そして
・ 少なくとも第二態様が、約56‐95%の細孔容積範囲を有する細孔含んでいる
を含む。
・ 少なくとも第一態様が、平均直径、細孔容積、またはそれらの組み合わせを有する空間を含み、そしてそれは天然のサンゴから分離した前記固形形態に相当する;そして
・ 少なくとも第二相で、平均直径、細孔容積、またはそれらの組み合わせを有する空間を含み、そしてそれらの平均空間直径、細孔容積またはそれらの組み合わせは、前記第一相のそれよりも約15‐100%大きい
を含む。
・ 少なくとも第一態様で、平均直径、細孔容積またはそれらの組み合わせを有する空間を含み、そしてそれは、天然のサンゴから分離した前記固体形態に相当する;そして
・ 少なくとも第二態様で、平均直径、細孔容積、またはそれらの組み合わせを有する空間を含み、そしてそれらの平均空間直径、細孔容積またはそれらの組み合わせは、前記第一態様のそれよりも約15‐900%大きい
・ アラゴナイトまたはカルサイトの固形形態の一部のみと、カルシウムキレート剤および酸を接触させて、前記固形形態の少なくとも一部に拡大した空間を含む固形形態を生成させ;および
・ 適用された陰圧下で、前記固相を洗浄しおよび乾燥すること
を含む。
本発明のサンゴに基づく足場は、それを必要とする対象について、軟骨、骨またはそれらの組み合わせの中に挿入されてもよい。
骨軟骨欠損の復元は、成熟したヤギについて、直径6mmおよび長さ8mmの丸みを帯びたインプラントを使用することで行った。軟骨および骨組織の5.5×8mmコアは、それぞれのヤギの大腿骨内側顆の外に穴を開け(図2A)、そしてインプラントを軟骨および骨修復の部位の中に押し込んだ(図2Bおよび2C)。
それぞれの相の細孔容積(多孔度)に関して変化し、および/またはそれぞれの相に存在する空間の直径に関して変化する多相性の足場を作るために、直径5.2mmおよび長さ7.5mmのプラグを、シリコンホルダー内に配置し、それによってただ1mmのプラグが露出し、そしてプラグを有するホルダーを、反転された位置に配置し、そして反応混合物の中に浸漬し、プラグの上部1mmのみが、混合物と直接接触するようにした。
インプラントの軟骨相の軟骨形成の可能性を評価するため、アラゴナイトに基づく足場をヒアルロン酸を浸透させたアラゴナイトの足場と比較した。インビトロアッセイは、マウス間葉系幹細胞(MSCs)ATCC/CRL‐12424を使用して行い、そしてそれらの軟骨形成系列に向かった分化を評価した。MSCsを、ヒアルロン酸(NaHA 1%)を含むまたは含まないサンゴ(コブハマサンゴ類)に基づくアラゴナイトの1mgの小さい粒子(〜1mmのサイズ)の上に5000のMSCsを播種した。任意のインプラントも含まない1/3の群を、対象として利用した。足場浸透の方法は、本明細書に記載した。使用したヒアルロン酸(HA)は、Bio‐Technology General(Israel)LTD.Lot:RDO131Bのアースレース(商標)として市場に出される1%ヒアルロン酸ナトリウムの注射用ゲルである。
インプラントは、例えば、膝関節修復のための、任意の適当な配置であってもよく、インプラントは、大腿骨内側顆(MFC)、大腿骨外側顆(LFC)、膝蓋骨、滑車切痕(Trochlear Groove(TG))、および脛骨(Tibia)内であってもよい。
アラゴナイトコア足場の調製:100‐150μmの平均細孔サイズを有するコブハマサンゴ(hydrocoral Porites Lutea)由来のサンゴを、採取し、その外観、密度、多孔度について視覚的に評価し、そしてFTIR分析を行った。アミノ酸定量を、また決定した。サンゴは、その時、外部の有機組織の除去のため5%次亜塩素酸ナトリウム中に浸漬した。
Claims (104)
- 組織修復のための足場であって、前記足場が以下の2相:
前記2相の第一相が、生体適合性ポリマーを含む固形のサンゴまたはバイオラティス(biolattice)を含み、そして前記第一相がさらに、前記第一相において縦軸(longitudinal axis)に沿って一連の中空(hollow)を含み、そこで前記生体適合性ポリマーが、前記一連の中空内に実質的に位置し;および
前記2相の第二相が、固体のサンゴまたはバイオラティスを含む
から実質的になる、足場。 - 前記生体適合性ポリマーが、ヒアルロン酸、キトサンのヒアルロン酸ナトリウム、またはそれらの組み合わせである、請求項1に記載の足場。
- 前記サンゴが、ハマサンゴ種(Porites species)、サンゴモドキ種(Millepora species)、またはミドリイシ種(Acropora species)由来である、請求項1に記載の足場。
- 前記サンゴが、コブハマサンゴ(Porites Lutea)である、請求項3に記載の足場。
- 前記サンゴが、アナサンゴモドキ(Millepora dichotoma)である、請求項3に記載の足場。
- 前記サンゴが、クロマツミドリイシ(Acropora grandis)である、請求項3に記載の足場。
- 前記生体適合性ポリマーが、さらに抗炎症性化合物、抗感染性化合物、成長因子、キレート剤、抗生物質、細胞集団、血管新生促進因子、またはそれらの組み合わせを含む、請求項6に記載の足場。
- 前記第一相が、軟骨近位の領域の中に挿入され、そして前記第二相が、肋軟骨下の骨近位の領域の中に挿入される、請求項1に記載の足場。
- 軟骨、骨、またはそれらの組み合わせの修復、再生、または形成の増強のための足場であって、そしてその足場が、アラゴナイトまたはカルサイトの固形形態からなり、そしてさらに以下:
約60‐160μmの範囲の平均直径を有する空間(void)を含む少なくとも第一相;および
約170‐850μmの範囲の平均直径を有する空間を含む少なくとも第二相
を含む、足場。 - 約170‐300μmの範囲の平均直径を有する空間を含む第三相をさらに含んでおり、そして前記第二相が、約350‐850μmの範囲の平均直径を有する空間を含み、そして前記第三相が、前記第一および第二相の間に位置する、請求項9に記載の足場。
- 軟骨、骨、またはそれらの組み合わせの修復、再生、または形成の増強のための足場であって、そしてその足場が、アラゴナイトまたはカルサイトの固形形態からなり、そしてさらに以下:
約35‐55%の範囲の細孔容積(pore volume)を含んでいる少なくとも第一相;および
約56‐95%の範囲の細孔容積を含んでいる少なくとも第二相
を含む、足場。 - 第三相をさらに含んでおり、細孔が、約56‐80%の範囲の細孔容積を有し、そこで、前記第二相が、約81‐95%の範囲の平均細孔容積を有する空間を含み、そして前記第三相が、前記第一および第二相の間に位置する、請求項11に記載の足場。
- 前記固形形態が、ハマサンゴ種、サンゴモドキ種、またはミドリイシ種から分離される、請求項9‐12のいずれか一項に記載の足場。
- 前記固形形態が、コブハマサンゴから分離される、請求項13に記載の足場。
- 前記固形形態が、クロマツミドリイシから分離される、請求項13に記載の足場。
- 修復部位に適応する形状である、請求項1‐4のいずれか一項に記載の足場。
- 円柱、円錐、スクリュー、長方形棒(rectangular bar)、プレート、ディスク、ピラミッド、顆粒(granule)、ボール、またはキューブの形に近似する、請求項9‐12のいずれか一項に記載の足場。
- さらに中空または少なくとも前記第一相または少なくとも前記第二相における前記足場のデカルト座標軸に沿った中空を含む、請求項9‐12のいずれか一項に記載の足場。
- 生体適合性ポリマーを含む、請求項9‐12のいずれか一項に記載の足場。
- 前記生体適合性ポリマーが、前記第一相のみ、または前記第二相のみに組み込まれている、請求項19に記載の足場。
- 前記生体適合性ポリマーが、グルコサミノグリカンを含んでいる天然ポリマーを含む、請求項19に記載の足場。
- 前記グルコサミノグリカンが、ヒアルロン酸である、請求項19に記載の足場。
- さらにサイトカイン、骨形成タンパク質(BMP)、キレート剤、治療上の化合物、または抗生物質、またはそれらの任意の組み合わせを含む、請求項9‐12のいずれか一項に記載の足場。
- 前記治療上の化合物が、抗炎症化合物、抗感染性化合物、成長因子、血管新生促進因子、またはそれらの組み合わせを含む、請求項23に記載の足場。
- 細胞集団を播種され、そしてその集団が、間葉系幹細胞、骨芽細胞、骨細胞、破骨細胞、軟骨芽細胞、軟骨細胞、線維芽細胞、またはそれらの組み合わせを含む、請求項9‐12のいずれか一項に記載の足場。
- 円柱状の形で、約5‐15mmの直径を有し、および約5‐25mmの高さである、請求項9‐12のいずれか一項に記載の足場。
- 軟骨、骨、またはそれらの組み合わせの修復、再生、または形成の増強を誘導しまたは増強する方法であって、軟骨、骨、またはそれらの組み合わせの修復、再生、または形成の増強を必要とする部位内に、請求項1、または請求項9‐12のいずれか一項に記載の足場を、対象中に移植することを含む、方法。
- 軟骨修復の前記部位を露出することを含み、および場合により前記足場を移植する前に、前記対象中の軟骨修復の部位の近位に位置する骨組織を露出することを含む、請求項27に記載の方法。
- 軟骨修復の前記部位の近位に位置する骨内の前記足場の少なくとも一部を接着するためのステップをさらに含む、請求項28に記載の方法。
- 前記足場の細胞集団の接着、増殖、または分化、またはそれらの組み合わせを促進する、請求項29に記載の方法。
- 前記移植の前に、間葉系幹細胞で前記足場を播種することをさらに含む、請求項29に記載の方法。
- 前記対象が、軟骨および/または骨欠損、または障害、あるいは疾患に罹患している、請求項29に記載の方法。
- 前記対象がヒト対象である、請求項29に記載の方法。
- 前記対象が動物対象である、請求項29に記載の方法。
- 前記軟骨欠損および障害が、軟骨関節全および部分層欠損;骨軟骨欠損;骨関節炎、関節欠損または外傷、スポーツ、または反復性ストレスによる欠損を含む、請求項29に記載の方法。
- 前記足場が、少なくとも前記第二多孔性相が、軟骨組織内または近位に移植され、そして少なくとも第一多孔性相が、骨組織内または近位に移植されるように配置される、請求項29に記載の方法。
- 請求項1または請求項9‐12の足場;組織修復における前記足場の利用のための使用方法;および場合により前記足場の最適な挿入のためのツールを含む、軟骨の修復のためのキット。
- 異なるサイズ、形状、またはそれらの組み合わせの一連の足場を含む、請求項37に記載のキット。
- 軟骨の修復のための多相性の足場の製造方法であって、以下のステップ:
アラゴナイトまたはカルサイトの一部のみとカルシウムキレート剤および酸を接触させて、前記固形形態の少なくとも一部に拡大された空間を含む固形形態を生成させ;および
適用された陰圧下、前記固形形態を洗浄しおよび乾燥すること
を含む、方法。 - 前記カルシウムキレート剤がEDTAであり、前記酸がギ酸である、請求項39に記載の方法。
- 前記接触が、当該足場の所望の最終形状の結果として変動する期間および条件下で行われる、請求項39に記載の方法。
- 前記固形形態が、少なくとも2相を含む前記方法によって製造され、そしてそれらの相が、それらの細孔容積(多孔度)において異なり、またはそれらの相が、前記空間の平均径の点で異なる空間を含み、またはそれらの組み合わせである、請求項39に記載の方法。
- 請求項39に記載の方法に従って製造される足場。
- 請求項43に記載の足場、組織修復について前記足場を利用するための教示、および場合により前記足場の最適な挿入のためのツールを含む、キット。
- 異なるサイズ、形状、またはそれらの組み合わせの一連の足場を含む、請求項44に記載のキット。
- 軟骨または骨修復の誘導、増強、再生、形成の再生もしくは誘導、またはそれらの組み合わせの方法であって、軟骨または骨修復、再生もしくは形成の誘導、またはそれらの組み合わせを必要とする部位内に、請求項43に記載の足場を、対象中に移植することを含む、方法。
- 前記足場を移植する前に、軟骨修復、再生、もしくは形成の誘導、またはそれらの組み合わせを必要とする前記部位を露出すること、および場合によっては、前記対象中の前記部位の近位に位置する骨組織を露出することを含む、請求項46に記載の方法。
- 前記部位の近位に位置する骨内の前記足場の少なくとも一部を接着するステップをさらに含む、請求項47に記載の方法。
- 前記移植前に、間葉系幹細胞で前記足場を播種することをさらに含む、請求項48に記載の方法。
- 前記足場と自己のまたは同種の生物学的産物を接触させるステップをさらに含む、請求項46に記載の方法。
- 前記生物学的産物が、血液、血漿、血清、またはそれらから分離された材料である、請求項50に記載の方法。
- 前記対象が、軟骨もしくは骨欠損、障害、または疾患に罹患している、請求項47に記載の方法。
- 前記対象が、ヒト対象である、請求項47に記載の方法。
- 前記対象が、動物対象である、請求項47に記載の方法。
- 前記軟骨欠損、障害または疾患が、全もしくは部分層(full or partial thickness)関節軟骨欠損;骨軟骨欠損;骨関節炎、関節欠損、または外傷、スポーツ、もしくは反復性ストレスに起因する欠損を含む、請求項47に記載の方法。
- 前記足場が、円錐、鋲(tack)、スクリュー、円柱、長方形棒、プレート、ディスク、ピラミッド、顆粒、ボール、またはキューブを含んでいる形状を含む、請求項47に記載の方法。
- サンゴに基づく足場の精製のための方法であって、以下のステップ:
所望のサイズおよび形状の固形アラゴナイトを、酸化剤を含む溶液と接触させ;そして
前記固形アラゴナイトを洗浄しおよび乾燥すること
を含み、それによって一つまたはそれぞれの前記ステップが、陰圧下で行われる、方法。 - 穏やかな酸性条件下、前記接触を行うことを含む、請求項57に記載の方法。
- 前記溶液が、次亜塩素酸ナトリウムを含む、請求項58に記載の方法。
- 適用される陰圧下、固形アラゴナイトを少なくとも275℃の温度にさらすことを含む、請求項57に記載のプロセス。
- 前記適用される陰圧が、0.2‐0.00001バーの範囲にわたる、請求項57に記載の方法。
- 請求項57に記載の方法により製造される、サンゴに基づく足場。
- 軟骨、骨またはそれらの組み合わせの修復、再生または形成の増強のための足場であって、そしてその足場が、サンゴから分離されたアラゴナイトまたはカルサイトの固形形態からなり、そして以下:
少なくとも第一相が、平均直径、細孔容積、またはそれらの組み合わせを有する空間を含み、そしてそれが、当該天然サンゴ形態から分離された前記固形形態のそれに相当し;そして
少なくとも第二相が、平均直径、細孔容積、またはそれらの組み合わせを有する空間を含み、そしてその平均細孔直径、細孔容積、またはそれらの組み合わせが、前記第一相のそれよりも約15‐100%大きい
を含む、足場。 - 第三相をさらに含み、平均直径、細孔容積、またはそれらの組み合わせを有する空間を含み、そしてその平均細孔直径、細孔容積またはそれらの組み合わせが、前記第一相のそれよりも約15%‐35%大きく、そして前記第二相が、平均直径、細孔容積、またはそれらの組み合わせを有する空間を含み、そしてその平均細孔直径、細孔容積またはそれらの組み合わせが、第一相のそれよりも約40‐100%大きく、そして前記第三相が、前記第一および第二相の間に位置する、請求項63に記載の足場。
- 前記固形形態が、ハマサンゴ種、サンゴモドキ種、またはミドリイシ種から分離される、請求項63に記載の足場。
- 前記固形形態が、コブハマサンゴから分離される、請求項65に記載の足場。
- 修復部位に適応する形状である、請求項63に記載の足場。
- 円柱、円錐、スクリュー、長方形棒、プレート、ディスク、ピラミッド、顆粒、ボール、またはキューブの形に近似する、請求項63に記載の足場。
- 中空または前記足場のデカルト座標軸に沿った中空を含む、請求項63に記載の足場。
- 生体適合性ポリマーを含む、請求項63に記載の足場。
- 前記生体適合性ポリマーが、前記足場の少なくとも一部内に組み込まれる、請求項70に記載の足場。
- 細胞集団で播種され、そしてその集団が、間葉系幹細胞、骨芽細胞、骨細胞、破骨細胞、軟骨芽細胞、骨軟骨細胞、線維芽細胞、またはそれらの組み合わせを含む、請求項63に記載の足場。
- 骨、軟骨、またはそれらの組み合わせの修復、再生、または形成の増強を誘導しまたは増強する方法であって、軟骨、骨、またはそれらの組み合わせの修復、再生または形成の増強を必要とする部位内に、請求項63に記載の足場を、対象中に移植することを含む、方法。
- 前記足場を移植する前に、軟骨修復の部位を露出すること、および場合によって、対象の軟骨修復の部位の近位に位置する骨組織を露出することを含む、請求項73に記載の方法。
- 軟骨修復の前記部位の近位に位置する骨内に前記足場の少なくとも一部を接着するステップをさらに含んでいる、請求項74に記載の方法。
- 前記対象が、軟骨および/または骨欠損または障害または疾患に罹患している、請求項73に記載の方法。
- 前記軟骨欠損、または障害が、全もしくは部分層関節軟骨欠損;骨軟骨欠損;骨関節炎、関節欠損、または外傷、スポーツ、もしくは反復性ストレスに起因する欠損を含む、請求項73に記載の方法。
- 請求項63に記載の足場、組織修復において前記足場を利用するための教示、および場合により前記足場の最適な挿入のためのツールを含む、軟骨修復のためのキット。
- 異なるサイズ、形状、またはそれらの組み合わせの一連の足場を含む、請求項78に記載のキット。
- 軟骨の修復のための足場であって、軟骨修復の部位内に挿入することができる実質的にカルサイトからなるバイオラティスを含む、足場。
- 前記バイオラティスが、テトラクリタ ルホティンクタ(Tetraclita rufotincta)由来である、請求項80に記載の足場。
- 修復の部位に順応する形状である、請求項80に記載の足場。
- 円柱、円錐、スクリュー、長方形棒、またはキューブの形状に近似する、請求項80に記載の足場。
- 前記バイオラティスが、前記足場のデカルト座標軸に沿った中空を含む、請求項80に記載の足場。
- 前記軸が、前記足場の長軸である、請求項83に記載の足場。
- 前記バイオラティスが、生体適合性ポリマーを含む、請求項80に記載の足場。
- 前記ポリマーが、コラーゲン、エラスチン、シルク、ヒアルロン酸、キトサン、およびそれらの任意の組み合わせを含む、請求項86に記載の足場。
- 前記ポリマーが、生分解性合成ポリマーを含む、請求項86に記載の足場。
- 前記生分解性合成ポリマーが、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、それらの光学異性体、それらのコポリマー、ポリオルトエステル、それらの組み合わせを含んでいる、アルファヒドロキシ酸を含む、請求項88に記載の足場。
- サイトカイン、骨形成タンパク質(BMP)、キレート剤、細胞集団、治療上の化合物、もしくは抗生物質、またはそれらの組み合わせをさらに含む、請求項80に記載の足場。
- 前記細胞集合が、間葉系幹細胞および/または軟骨修復に関連する他の細胞を含む、請求項90に記載の足場。
- 前記治療上の化合物が、抗炎症性化合物、抗感染性化合物、成長因子、血管新生促進因子、またはそれらの組み合わせを含む、請求項90に記載の足場。
- 軟骨修復の誘導または増強方法であって、軟骨修復の部位内に請求項80に記載の足場を、対象中に移植することを含む、方法。
- 前記足場の細胞集団の接着、増殖、もしくは分化、またはそれらの組み合わせを促進する、請求項93に記載の方法。
- 前記細胞集団が、間葉系幹細胞を含む、請求項94に記載の方法。
- 前記対象が、軟骨欠損、および障害に罹患している、請求項93に記載の方法。
- 前記対象が、ヒト対象である、請求項93に記載の方法。
- 前記対象が、動物対象である、請求項93に記載の方法。
- 前記軟骨欠損、または障害が、全層関節軟骨欠損;骨関節炎、関節欠損、または外傷、スポーツ、もしくは反復性ストレスに起因する欠損を含む、請求項93に記載の方法。
- 前記足場が、円錐、鋲、またはスクリューを含んでいる形状を含む、請求項93に記載の方法。
- 請求項80に記載の当該足場、組織修復ついての前記足場、場合によって前記足場の最適な挿入のためのツール、間葉系幹細胞、またはそれらの組み合わせを利用するための教示を含む、軟骨修復のためのキット。
- 前記足場が、異なるサイズおよび形状を含む、請求項101に記載のキット。
- 前記足場、前記器具のセット、および軟骨修復の部位に依存した前記教示を含む、請求項101に記載したキット。
- 軟骨修復の誘導もしくは増強、または軟骨疾患もしくは障害の処置を必要とする対象の、当該誘導もしくは増強、または処置における請求項1、9、11、43、63または80またはそれらの組み合わせの足場の使用。
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