JP2013542837A - 骨空隙充填剤 - Google Patents

Abstract

カルシウム源、及びリン酸塩又は硫酸塩源、又は低級アルキルカルボン酸塩源を含む酸性鉱物成分；脱灰骨を含む骨誘導成分；及びコラーゲン材料を含む、立体的な骨再生性の生物学的に許容される担体成分を含む骨空隙充填剤組成物、及び前記組成物の製造及び使用方法が記載されている。骨空隙充填剤組成物は、スポンジ又はいずれか所望の形状の形で、又はスポンジを形成するために使用されるペースト又はパテの形で存在することができ、又は粒状化されたスポンジ、又はスポンジが再水和化された後、形成するペース又はパテから得られる。カルシウム源及びリン酸塩源又は低級アルキルカルボン酸塩源を含む酸性鉱物成分；脱灰骨を含む骨誘導成分；及び液体担体を含む生物学的に許容される担体成分を含む予備混合された骨空隙充填剤組成物、及び前記組成物の製造及び使用方法もまた記載される。脱灰骨成分：酸性鉱物成分の比は、約０．５：１〜約８０：１の範囲である。

Description

発明の分野
本発明の分野は一般的に、骨空隙充填剤組成物、骨空隙充填剤組成物の調製、及び例えば骨成長の促進のためへの骨空隙充填剤組成物の使用に関する。

関連出願の相互参照
本願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９(e)の下、それぞれ２０１０年１１月１５日、及び２０１１年９月３０日に出願した、米国特許出願番号第６１／４１３，５０２号、及び第６１／５４１，６９０号の利益を請求し、そしてそれらの内容は参照により本明細書に完全に組み込まれる。

背景
整形外科（例えば、再建、外傷、脊椎及び歯科）の分野においては、疾病、外傷、創傷又は手術により引き起こされ得る骨欠損の効果的修復は長期目標であった。多くの材料及び組成物が考慮され、評価され、又は使用されて来た。骨成長を促進するそれらの能力以上に、それらの材料及び組成物の生物学的、物理的及び機械的特性が、中でも、種々の適用においてそれらの適合性及び性能に影響を及ぼす要因である。

骨移植が一般的に、様々な筋骨格障害の治療において治癒を増強するために使用されて来た。この分野における移植技法は、１００年以上にわたって実施されており、そして自己移植、同種移植及び異種移植材料を用いる方法を包含する。自己海綿骨は、他の治療法が評価され、それに対して標準と見なされる。骨空隙充填剤組成物は、非免疫原性であり、そして特定の受容者のために適切なすべての構造的及び機能的特性を有する。自己海綿骨は、天然の組織スカフォールド（ｓｃａｆｆｏｌｄ）及び骨誘導成長因子の両者を提供し、そしてまた、骨髄により得られる場合、骨形成成分（例えば、間葉系幹細胞）を含むことができる。しかしながら、自己海綿骨は、許容できず、又は他方では、すべての患者のためには利用できない。自己移植源及び同種移植源は、比較的制限され、そして入手するには高価であり又は苦痛を伴うかも知れない。自己移植及び同種移植のそれらの及び他の制限により、骨の欠損（例えば、空隙）を埋めるための移植片代替物として追及される他の組成物がもたらされて来た。骨誘導及び／又は骨再生性（osteoconductive）を有する多くの骨移植片代替物が調査されており、そして次のものを包含するが、但しそれらだけには限定されない：ヒドロキシアパタイト含有製品、リン酸三カルシウム、脂肪族ポリエステル（ポリ（乳）酸（ＰＬＡ）、ポリ（グリコール）酸（ＰＧＡ）及びポリカプロラクトン（ＰＣＬ））、ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）、海綿骨同種移植片、ヒトフィブリン、パリのプラスター（Plaster of Paris）、アパタイト、珪灰石（ケイ酸カルシウム）、生活性ガラス、セラミック、チタン、失活骨基質、非コラーゲン性タンパク質、コラーゲン及び自己消化された抗原抽出の同種骨。

スカフォールド、顆粒、粒状物及び／又は粉末の形での脱灰骨が、その骨誘導性質のために一定の骨移植片代替物に使用されて来た。骨誘導成分は、骨形成分化経路を幹細胞及び骨前駆体細胞が受けるようそれらの細胞を刺激することにより骨形成を誘発する。１９６０年代、脱灰骨は、異所に移植される場合、新しい軟骨及び骨の形成を誘発することが観察されている（Urist, 1965, Science 150:893-899）。脱灰骨は、骨を粉砕し、それを酸溶液により脱灰し、水又はリン酸緩衝溶液により洗浄し、エタノールにより洗浄し、そしてそれを乾燥することにより調製され得る。脱灰骨は、市販の骨又は組織バンク（例えば、AUoSource, Denver Colo.）などの源から得られる。

概要
本発明は、骨空隙充填剤組成物、骨空隙充填剤組成物の調製法、及び例えば骨成長の促進のためへの骨空隙充填剤組成物の使用に関する。例えば、１つの例によれば、本発明は、酸性鉱物成分、コラーゲン含有脱灰骨（DMB）を含む骨誘導成分、及び生物学的に許容される骨弾伝導性担体成分を含む骨空隙充填剤組成物を包含する。

本発明の１つの観点によれば、カルシウム源及びリン酸塩源又は低級アルキルカルボン酸塩源、例えばR−COO⁻（式中、Rは（CH₃）(CH₂)ｎであり、ｎは０,１，２，３又は４である）を含む酸性鉱物成分、例えば無機塩；コラーゲンを含む脱灰骨を含む骨誘導成分；及びコラーゲン材料を含む、立体的な生物学的に許容される骨伝導性担体を含む骨空隙充填剤組成物が提供される。１つの態様によれば、カルシウム源及びリン酸塩源を含む酸性鉱物成分、脱灰骨を含む骨誘導成分、及びコラーゲン材料を含む、立体的な生物学的に許容される骨伝導性担体を含む骨空隙充填剤組成物が提供される。組成物中の酸性鉱物成分は、酸性鉱物成分、及び担体に含まれるコラーゲン及び他の成分、例えば脱灰骨に見出されるいずれかのコラーゲンを考慮して、コラーゲンの全重量の組合された重量に対して、約１％〜約６０重量％の範囲で存在する。１つの態様によれば、前記酸性鉱物成分は、CaHPO₄・２H₂O又は酢酸カルシウムを含む。１つの態様によれば、前記酸性鉱物成分は、自硬性セメント、例えば本明細書に開示される他の成分と共に含まれる場合、自硬性骨空隙充填剤組成物を提供するブラッシュ石（リン酸水素カルシウム２水和物（CaHPO₄・２H₂O））セメントである。

骨空隙充填剤組成物は、スポンジの形で、又はペースト又はパテ、例えば粒状化されたスポンジ又は再水和化されたスポンジから得られるペースト又はパテの形で存在することができる。スポンジ、ペースト又はパテは、追加の成分、例えばその追加の成分なしでのスポンジ、ペースト又はパテに対して、脱灰骨の保持性を改善し、注射器から又はカニューレ装置を通しての押出性を改善し、水又は他の生理学的に適合できる液体担体における凝集性を改善し、灌注中に保形性を改善し、そして／又は構造保全性を改善し、又はそれらのいずれかの組合せを有する１又は２以上の成分を含むことができる。本発明のパテ又はペーストは、鋳型に注入されるか又は導入され得、又は装置なしでも操作され得る。ある態様によれば、ペースト又はパテは、スポンジよりもより動的な立体構造を有することができる。例えば、パテ又はペーストは、変更され得るが、しかし変更された形状をもたらす力にゆだねられた後、実質的に同じ体積を有する立体形状を有する。スポンジは、圧縮により変更され得るが、しかし形状及び体積を変更する力が除かれた後、同じ形状及び体積を有することができる立体形状及び体積を有する。

１つの態様によれば、骨空隙充填剤組成物は、組成物の約８重量％〜約１２重量％を占める酸性リン酸カルシウム成分；組成物の約７０重量％〜約８０重量％を占める骨誘導脱灰骨成分；及び組成物の約１０重量％〜約１６重量％を占める骨誘導コラーゲン担体成分を含み；ここで前記組成物は多孔性立体構造の形で存在する。１つの態様によれば、請求項１記載の骨空隙充填剤組成物が提供され、ここで酸性リン酸カルシウム成分は、リン酸一カルシウム一水和物［Ｃａ（Ｈ_２ＰＯ_４）_２Ｈ_２Ｏ］、リン酸水素カルシウム二水和物［ＣａＨＰＯ_４２Ｈ_２Ｏ］、無水リン酸カルシウム［Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２Ｈ_２Ｏ］、無水リン酸水素カルシウム［ＣａＨＰＯ_４］、部分脱水リン酸水素カルシウム［ＣａＨＰＯ_４ｘＨ_２Ｏ、式中ｘは０〜２である］、及び／又はピロリン酸カルシウム（Ｃａ_２Ｏ_７Ｐ_２）［２ＣａＯ_２Ｐ_２Ｏ_５］を包含する。１つの態様によれば、組成物は、約２〜約７のｐＨ、約３〜約５のｐＨを有する。１つの態様によれば、脱灰骨は粉末、粒子、顆粒、繊維及びそれらの組合せから選択された形で存在する。例えば、脱灰骨粒子又は顆粒サイズは、約１０５μｍ〜約８５０μｍであり得る。１つの態様によれば、脱灰骨成分は、ヒト脱灰骨を含む。１つの態様によれば、骨誘導コラーゲン担体成分は、非ヒト哺乳類コラーゲン、例えばウシコラーゲンを含む。１つの態様によれば、骨誘導コラーゲン担体成分は、タイプＩ及び／又はタイプIIIラーゲン、例えば約９０重量％以上のタイプＩコラーゲン及び約１０重量％以下のタイプIIIコラーゲンを含む。１つの態様においては、多孔性立体構造は、ストリップ、ディスク、シート、弾丸又は円柱の形で存在するか、又は歯科リッジ増強のために形状化される。１つの態様によれば、骨空隙充填剤組成物はさらに、同種移植片チップ、バイオセラミックス、バイオ複合材料、酸性リン酸カルシウム以外のカルシウム塩、酸性リン酸カルシウム以外のリン酸塩；及びそれらの組合せから成る群から選択された添加剤を含む。１つの態様によれば、骨空隙充填剤組成物はさらに、生物吸収性繊維、合成ポリマー及びそれらの組合せから成る群から選択された添加剤を含む。１つの態様によれば、骨空隙充填剤組成物はさらに、骨髄穿刺液、全血、血清及び／又は血漿から成る群から選択された体液；水生理食塩溶液及び／又は水性緩衝液から成る群から選択された液体担体を含む。１つの態様においては、液体担体は、骨髄穿刺液及び生理食塩水を含む。

１つの態様によれば、骨空隙充填剤組成物はさらに、生理学的に許容されるコラーゲン性担体成分又は生物適合性、生物吸収性繊維、例えばガラス繊維、合成ポリマー、例えば合成生物分解ポリマー、又は耐荷重特性を向上させる他の材料、例えば織布、不織布（例えば、エレクトロスプン（electrospun））、メッシュ又はストラット（但し、それらだけには限定されない）を含む。生物学的に許容されるコラーゲン性担体成分は、骨誘導成分又は骨伝導成分において、コラーゲン又はコラーゲン材料とは、源（例えば、ヒト又はウシコラーゲン、又は骨からのコラーゲン対皮膚からのコラーゲン）又はタイプ（例えば、繊維状コラーゲン又は変性されたコラーゲン）において異なることができる。１つの態様によれば、生物学的に許容されるコラーゲン性担体は、ゼラチン又は熱変性された溶解されたコラーゲンを含む。合成の生物分解性ポリマーは、次のものを包含するが、但しそれらだけには限定されない：ホモポリマー又はコポリマー形のいずれかにおけるポリビニルピロリドン、脂肪族ポリエステル（ポリ（乳）酸（ＰＬＡ）、ポリ（グリコール）酸（ＰＧＡ）、ポリ（ｄｌ−ラクチド−コ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ））、又はポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）。生物吸収性繊維は、他の成分を封入するためにメッシュの形で存在することができ、このメッシュは組成物の構造保全性を改善する。１つの態様によれば、骨空隙充填剤組成物中への生物適合性、生物吸収性繊維の含有は、例えばその繊維がまた、スカフォールドを提供する場合、より少ない量の生物学的に許容されるコラーゲン性担体成分の使用を可能にする。

本発明の１つの観点によれば、カルシウム源及びリン酸塩又は硫酸塩源を含む酸性鉱物成分、脱灰骨を含む骨誘導成分、コラーゲン材料を含む生物学的に許容される立体的な骨誘導担体成分、及び自硬性カルシウム含有セメントを含む自硬性骨空隙充填剤組成物が提供される。１つの態様によれば、自硬性カルシウム含有セメントは、リン酸カルシウムセメント、例えばブラッシュ石セメント、ヒドロキシアパタイトセメント又は硫酸カルシウムセメントを包含する。自硬性ブラッシュ石セメントは、β−リン酸三カルシウム（β−ＴＣＰ）とオルトリン酸とを混合することにより、又はβ−ＴＣＰとピロリン酸とを混合することにより、又はβ−ＴＣＰ及びリン酸一カルシウム（ＭＣＰ）と水とを混合することにより、又はβＴＣＰ及びＭＣＰとグリコール酸又はクエン酸とを混合することにより生成され得る。自硬性ヒドロキシアパタイトセメントは、リン酸四カルシウム（ＴＴＣＰ）及びリン酸ニカルシウム・２水和物（ＤＣＰＤ）と水又はリン酸水素ナトリウム（Ｎａ_２ＨＰＯ_４）とを混合することにより、又はα−ＴＣＰ、炭酸カルシウム及びリン酸一カルシウム１水和物（ＭＣＰＭ）と水とを混合することにより、又はα−ＴＣＰ及びＭＣＭＰを混合することにより、又はＭＣＰＭとＨＡとを混合することにより、又はβ−ＴＣＰとＭＣＭＰ及び水とを混合することにより生成され得る。硫酸カルシウムセメントは、硫酸カルシウム粉末と水とを混合することにより生成され得る。組成物中の自硬性カルシウム含有セメントは、酸性鉱物成分、及び担体に含まれるコラーゲン及び他の成分、例えば脱灰骨に見出されるいずれかのコラーゲンを考慮して、コラーゲンの合計重量の組合された重量に対して、約１０〜約６０重量％の範囲で存在する。例えば、組成物中の自硬性リン酸カルシウムは、酸性鉱物成分、及び担体に含まれるコラーゲン及び他の成分、例えば脱灰骨に見出されるいずれかのコラーゲンを考慮して、コラーゲンの合計重量の組合された重量に対して、約１０〜約６０重量％の範囲で存在する。

本発明の１つの観点によれば、カルシウム源及びリン酸塩源を含む酸性鉱物成分、脱灰骨を含む骨誘導成分、コラーゲン材料を含む生物学的に許容される立体的な骨誘導担体成分、及び自硬性ポリマーを含む自硬性骨空隙充填剤組成物が提供される。１つの態様によれば、自硬性ポリマーは、水溶液に又は室温以下で溶解し、そして骨空隙充填剤組成物が移植部位に適用される場合、体温でゲル相に移行する感温性生物分解性ブロックコポリマーである。感温性生物分解性ブロックコポリマーは次のものを包含するが、但しそれらだけには限定されない：ＰＥＧ／ＰＬＡ及びＰＥＧ／ＰＬＧＡジブロック及びトリブロックコポリマー、ポリエチレングリコールグラフトキトサン、又はポリ（ジメチル−β−リンゴ酸−コ−β−ブチロラクトン）／ポリ（乳酸）。１つの態様によれば、自硬性生物分解性ポリマー系は、４−アームポリエチレングリコールスクシンイミジルグルタレート及びアルブミン又は４−アームポリエチレングリコールスクシンイミジルグルタレート及び４−アームポリエチレングリコールアミンである。組成物中の自硬性生物分解性ポリマーは、酸性鉱物成分、及び担体に含まれるコラーゲン及び他の成分、例えば脱灰骨に見出されるいずれかのコラーゲンを考慮して、コラーゲンの合計重量の組合された重量に対して、約１０〜約５０重量％の範囲で存在する。１つの態様によれば、自硬性ポリマーは、非吸収性ポリマーであり、ポリ（メチルメタクリレート）ＰＭＭＡセメント、すなわちポリキシマーを包含するが、但しそれらだけには限定されない。１つの態様によれば、自硬性配合物をもたらす自硬性成分を有する骨空隙充填剤組成物は、特定の臨床状況、例えば洞リフト（sinus lift）、リッジ増強、抜歯ソケット、等において有用である。

本発明の別の観点によれば、カルシウム源及びリン酸塩又は低級アルキルカルボン酸塩源を含む酸性鉱物成分；脱灰骨を含む骨誘導成分；及び液体担体を含む生物学的に許容される担体成分を含む予備混合された骨空隙充填剤組成物が提供される。１つの態様によれば、カルシウム源及びリン酸塩源を含む酸性鉱物成分、脱灰骨を含む骨誘導成分、及び液体担体を含む生物学的に許容される担体成分を含む予備混合された骨空隙充填剤組成物が提供される。１つの態様によれば、酸性鉱物成分は、ＣａＨＰＯ_４又はその水和物形（例えば、ＣａＨＰＯ_４２Ｈ_２Ｏ）又は酢酸カルシウムを含む。脱灰骨成分：酸性鉱物成分の比は、約０．５〜１〜約８０：１の範囲である。予備混合されが骨空隙充填剤組成物は、可鍛性で押出でき、そして灌注の間又は水又は他の生理学的に適合する液体担体中での取り扱いの間、その形状を保持する、ペースト又はパテの形で存在することができる。ペースト又はパテは、追加の成分、例えば追加の成分を有さないペースト又はパテに比較して、脱灰骨粒子の保持性を改善し、注射器からの押出性を改善し、水又は他の生理学的に適合する液体担体における凝集性を改善し、成形性を改善し、そして／又は灌注の間、形状保持性を改善するか、又はそれらのいずれかの組合せを包含するそれらの成分を含む。本発明のペースト又はパテは、鋳型に注入されるか又は導入され得るか、又は装置を使用しないで操作され得る。ある態様によれば、ペースト又はパテは、スポンジよりもより動的立体構造を有することができる。

本発明の別の観点によれば、カルシウム源及びリン酸塩又は低級アルキルカルボン酸塩源を含む酸性鉱物成分；脱灰骨を含む骨誘導成分；及び液体担体を含む生物学的に許容される担体成分を含む予備混合された骨空隙充填剤組成物が提供される。１つの態様によれば、カルシウム源及びリン酸塩源を含む酸性鉱物成分、脱灰骨を含む骨誘導成分、及び液体担体を含む生物学的に許容される担体成分を含む予備混合された骨空隙充填剤組成物が提供される。１つの態様によれば、酸性鉱物成分は、ＣａＨＰＯ_４又はその水和物形（例えば、ＣａＨＰＯ_４２Ｈ_２Ｏ）又は酢酸カルシウムを含む。脱灰骨成分：酸性鉱物成分の比は、約０．５〜１〜約８０：１の範囲である。予備混合されが骨空隙充填剤組成物は、可鍛性で押出でき、そして灌注の間又は水又は他の生理学的に適合する液体担体中での取り扱いの間、その形状を保持する、ペースト又はパテの形で存在することができる。ペースト又はパテは、追加の成分、例えば追加の成分を有さないペースト又はパテに比較して、脱灰骨粒子の保持性を改善し、注射器からの押出性を改善し、水又は他の生理学的に適合する液体担体における凝集性を改善し、成形性を改善し、そして／又は灌注の間、形状保持性を改善するか、又はそれらのいずれかの組合せを包含するそれらの成分を含む。本発明のペースト又はパテは、鋳型に注入されるか又は導入され得るか、又は装置を使用しないで操作され得る。ある態様によれば、ペースト又はパテは、スポンジよりもより動的立体構造を有することができる。

本発明の別の観点によれば、欠損部位での骨成長を助けるための方法を包含する。前記方法は、本発明の種々の観点に従っての骨空隙充填剤組成物を、欠損部位に適用することを包含する。１つの態様によれば、本発明のスポンジ、ペースト又はパテは、単独で又は組合して使用され得、例えばスポンジは、欠損を再構築するか又は増強するために、パテと共に、又は他のインプラントと組合して使用され得る。例えば、前記方法に適用される骨空隙充填剤組成物は、スポンジであり得る。１つの態様によれば、前記方法に適用される骨空隙充填剤組成物は、粒状化されたスポンジと液体担体とを組合すことにより形成される。１つの態様によれば、前記方法に適用される骨空隙充填剤組成物は、本発明の再水和化スポンジと液体担体及び次に、生物学的に許容される担体とを組合すことにより形成されるペースト又はパテである。ペースト又はパテは、欠損部位に適用される前、所望する形状に成形され得、欠損部位に適用され、例えば注入される前、カニューレ装置に導入され得るか、又は欠損部位で手動的に形状化され得る。

カルシウム源及びリン酸塩源又は低級アルキルカルボン酸塩源、例えばＲ−ＣＯＯ⁻（式中、Ｒは（ＣＨ_３）（ＣＨ_２）ｎであり、ｎは０，１，２，３又は４である）を含む酸性鉱物成分を含む立体組成物；コラーゲン含有脱灰骨を含む骨誘導成分；及びパテを形成するために生物学的に許容されるコラーゲン性担体と共に混合される、コラーゲン材料を含む生理学的に許容される骨伝導担体を含む骨空隙充填剤組成物がさらに提供される。１つの態様によれば、カルシウム源、及びリン酸塩又は硫酸塩源、又は低級アルキルカルボン酸塩源を含む酸性鉱物成分；コラーゲン含有脱灰骨を含む骨誘導成分；及びコラーゲン材料を含む、立体骨伝導性の生物学的に許容される担体成分を含む骨空隙充填剤組成物；及びスポンジ、ペースト又はパテを調製し、そして/又は使用するための設明書を含むキットが提供される。キットはさらに、液体担体を含む、生物学的に許容される担体成分を含むことができる。

本発明の特徴及び利点は、当業者に容易に明らかであろう。多くの変更が当業者により行われ得るが、そのような変更は本発明の範囲内にある。

それらの図面は、本発明のいくつかの態様の一定の観点を示し、そして本発明を制限するか又は定義するために使用されるべきではない。

図１は、筋肉内インプラントの位置を示すラットの代表である。 図２は、無胸腺ラット中の筋肉内インプラントからの骨成長を評価する研究から得られたマイクロ−ＣＴスキャンを示す。 図３は、無胸腺ラット中の皮下インプラントからの骨成長を評価する研究に使用されるインプラント位置Ｑ１−Ｑ４を示すラットの腹側及び背側図の代表画像である。 図４は、無胸腺ラット中の皮下インプラントからの骨成長を評価する研究から得られたマイクロ−ＣＴスキャンを示す。 図５は、無胸腺ラット中の皮下インプラントからの骨成長を評価する研究から得られたマイクロ−ＣＴスキャンを示す。 図６は、無胸腺ラット中の皮下インプラントからの骨成長を評価する研究から得られたマイクロ−ＣＴスキャンを示す。 図７は、無胸腺ラット中の皮下インプラントからの骨成長を評価する研究から得られたマイクロ−ＣＴスキャンを示す。 図８は、無胸腺ラット中の皮下インプラントからの骨成長を評価する研究から得られたマイクロ−ＣＴスキャンを示す。 図９は、無胸腺ラット中の皮下インプラントからの骨成長を評価する研究から得られたマイクロ−ＣＴスキャンを示す。 図１０は、無胸腺ラット中の皮下インプラントからの骨成長を評価する研究から得られた組織学結果を示す。ＤＭ＝脱灰マトリックス；ＭＭ＝オリジナル移植片からの脱灰マトリックス；ＲＭ＝骨形成の指標である、破骨細胞（ＯＣ）を有する再脱灰マトリックス。 図１１は、無胸腺ラット中の皮下インプラントからの骨成長を評価する研究から得られた血管新生結果を示す。 図１２は、無胸腺ラット中の皮下インプラントからの骨成長を評価する研究から得られた鉱物密度結果を示す。 図１３は、本発明のスポンジ組成物（１００ｘ及び１０ｋｘ）に対する本発明の典型的なパテ組成物（１００ｘ及び１０ｋｘ）の構造の顕微鏡写真を示す。 図１４Ａは、本発明の骨空隙充填剤組成物により形成された立体インプラントの典型的な形状及び寸法を示す。Ａ）リップを有するインプラント。 図１４Ｂは、本発明の骨空隙充填剤組成物により形成された立体インプラントの典型的な形状及び寸法を示す。Ｂ）凹状レセプタクルを有するインプラント。 図１４Ｃは、本発明の骨空隙充填剤組成物により形成された立体インプラントの典型的な形状及び寸法を示す。Ｃ）カプセル、弾丸及びシート状のインプラント。 図１５は、凹状曲線を有する形状を示す（例えば、上下の歯リッジ増強への使用のための）。 図１６は、無胸腺ラット中の４週の皮下移植後に得られる、種々の塩と組合されたＤＢＭのインプラントの代表的Ｘ線写真を示す。 図１７は、種々の組成物により充填した４週後、ラット左大腿骨欠損のＸ線写真を示す。 図１８は、無胸腺ラット中の４週の皮下移植後に得られる、種々の組成物のスポンジ又はパテインプラントのＸ線写真を示す。 図１９は、マッソントリクロームにより染色された８週後の充填欠損部での８種のサンプルグループ（左上隅のグループ番号）からの代表的組織学を示す。ＢＭ＝骨髄；ＮＢ＝新規の骨；ＯＳ＝類骨（ｏｓｔｅｉｏｄ）(新たに鉱化する領域)。 図２０は、本発明の骨空隙充填剤組成物又はコラーゲン及びＢＭＰ−２を有する組成物を使用した８週後のラットの後外側脊椎融合部のＸ線写真を示す。 図２１は、本発明の骨空隙充填剤組成物又はコラーゲン及びＢＭＰ−２を有する組成物を使用した８週後のラットの後外側脊椎融合部からの切片を示す。 図２２は、本発明の骨空隙充填剤組成物又はコラーゲン及びＢＭＰ−２を有する組成物を使用した８週後のラットの後外側脊椎融合部からの蛍光色素染色された切片を示す。 図２３は、本発明の骨空隙充填剤組成物又はコラーゲン及びＢＭＰ−２を有する組成物を使用した８週後のラットの後外側脊椎融合部からの連続切片を示す。約４０ミクロン離れた連続断片が蛍光色素又はトリクロームにより染色された。

本発明は一般的に、骨空隙充填剤組成物、骨空隙充填剤組成物の調製、及び骨損失を妨げるか又は阻害し、そして／又は骨成長を促進することへの骨空隙充填剤組成物の使用に関する。例えば、本発明は、酸性鉱物成分、脱灰骨を含む骨誘導成分、及び生物学的に許容される担体成分を含む骨空隙充填剤組成物に関する。

本明細書に記載される場合、本発明の骨空隙充填剤組成物は、１つの（例えば、「第１の」（first））成分として、脱灰骨を含む骨誘導成分を有する。本発明の種々の態様に従って使用される場合、「脱灰骨（demineralized bone）」又はＤＭＢとは、内因性骨成長因子を解放する（アクセスしやすくする）」のに十分な量のリン酸カルシウム鉱物成分を除去するために処理されている骨を言及する。骨組織の脱灰のレベルは一般的に、見出される残留カルシウム量（重量％）により判断される。一般的に、「脱灰骨」とは、約８重量％以下の残留合計カルシウムを有する骨を言及する。本発明の組成物に有用なＤＭＢは、約８重量％以下の残留カルシウム、約４重量％以下の残留カルシウム、又は約０．５〜約４重量％の残留カルシウム、又は約０．５〜約２重量％の残留カルシウムを有するよう脱灰され得る。

当業界において公知のいずれかの脱灰工程が、本発明への使用のためのＤＭＢを調製するために使用され得る。脱灰は一般的に、哺乳類、例えばヒト源からの骨を、約４以下のｐＨを有する酸性溶液（例えば、ＨＣｌ、酢酸又はエチレンジアミン四酢酸）に暴露することにより実施される。骨組織の表面は、その無機鉱物、すなわちヒドロキシアパタイトの表面層を除去し、骨構造体の有機相の構造特性を実質的に未変化のままにするために処理される。いくつかの態様によれば、ＤＭＢは生理学的活性レベルの骨誘導因子（例えば、骨形成タンパク質（ＢＭＰ））を含むことができる。

骨灰骨は、粉末、粒状物、繊維又は他の形で提供され得るか、又はマトリックス組成物、すなわち「脱灰骨マトリックス（demineralized bone matrix）DMB」に提供され得、ここで粉末、粒子及び／又は繊維が組成物に流動性又は成形性を付与するために液体担体と共に組み合わされ得る。粒状形で、典型的な脱灰骨源は、約１０５ミクロン〜約４ｍｍ；約７１０ミクロン〜約２ｍｍ；約２００ミクロン〜約１ｍｍ；約１０５ミクロン〜約５００ミクロン；約１０５ミクロン〜約８５０ミクロン；又は約２５０ミクロン〜約７１０ミクロンの平均粒径を有することができる。繊維形で、典型的な脱灰骨源は、約０．５ｍｍ〜約１５ｍｍの平均厚さ及び約２ｍｍ〜３５ｍｍの平均幅を有することができる。繊維の長さは、約２ｍｍ〜約３００ｍｍの間である。

DBMを調製するために使用され得る液体担体は、血液、血液成分（例えば、血漿、血清又は血小板に富んでいる血漿）、骨髄穿刺液、正常又は緩衝生理食塩水、水、グリセロール、レシチン、ゼラチン、ヒアルロン酸、澱粉又はアルギン酸塩を含む生物適合性液体、及び／又は他の生物適合性液体を包含する。DBM中の脱灰骨の濃度は、約１０〜約９０重量％（担体を含む合計重量に基づく）であり得る。

DMB中の骨誘導成分は実質的に、DMBに存在する成長因子である。骨誘導因子のほとんどは、酸性pHで溶解性である。従って、成長因子は、酸脱灰工程の間、DMBから抽出されないことが所望される。皮質骨からのDMBは一般的に、同じ源からの海綿骨からのDMBよりもより骨誘導因子を有するであろう。さらに、骨は骨形成のインヒビター（たとえば、スクレロスチン）を含むことが知られている。

本発明の骨空隙充填剤組成物は、骨誘導活性を有する他の成分を含むことができる。血液、血液成分又は骨髄穿刺液は、組成物に使用される場合、骨誘導因子及び／又は骨形成細胞に寄与することができる。さらに、骨誘導因子、例えば組換え又は単離された骨形成タンパク質（例えば、BMP−２、BMP−７、GDF−５）は、本発明の骨空隙充填剤組成物に添加され得る。

本発明の一定の態様は、凍結乾燥された脱灰骨を包含することができる。いくつかの態様によれば、DMBは、凍結乾燥された骨が約１０重量％以下又は約５重量％以下の平均残留湿分を有するような点で凍結乾燥され得る。いくつかの態様によれば、凍結乾燥されたDMBは、本発明の骨空隙充填剤組成物の調製への使用の前、再水和化され得る。再水和化された、凍結乾燥されたDMBは、ある態様によれば、約８０重量％以下、約５０重量％以下、約２５重量％以下、又は約２５〜約１０重量％の残留含水量を有することができる。

DMBは、１以上のタイプの骨組織（例えば、海綿、皮質又は海綿皮質）を含むことができる。脱灰骨は、単一のドナー源又は複数のドナー源からの骨を包含する。脱灰骨は、自己、同種又は異種源（すなわち、DMB受容体に比較して）からの材料を包含する。

本明細書に記載される場合、本発明の骨空隙充填剤組成物は、別の（例えば、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」成分として、酸性鉱物成分を有する。本発明の種々の態様に従って使用される場合、「酸性鉱物成分（acidic mineral component）」とは、脱灰骨に存在するいずれかの残留酸性鉱物以外の酸性鉱物の追加の源を提供する、組成物中の１又は２以上の成分を言及する。酸性鉱物成分は、局所pHの制御を提供し、そして骨誘導タンパク質のインビトロ及び／又はインビボ効率を増強する。DMB又は他の源のコラーゲンと共に組み合わされる場合、酸性鉱物成分は、必須の骨成分、例えばコラーゲン、カルシウム及びリン酸塩の局部利用能を補足する。適度に酸性の微小環境がたぶん、タンパク質溶解化速度及びコラーゲンからのタンパク質解放を増強することによりタンパク質刺激された骨誘導を改善する。可溶性酸性鉱物源、例えばCa^2＋及びPO₄ ³⁻イオンの局部濃度の補充は、生成される骨の量及び質を増強し、そして血清及び他の体液からの必須イオン拡散への依存性を低めることにより、骨形成の速度を早める。

本発明の酸性鉱物成分は、カルシウム含有源、リン酸塩含有源又は低級アルキルカルボン酸塩源、セラミックプレフォーム及び／又は他の酸性鉱物を含むことができる。「含む（contains）」、「含む（comprise）」、「有する（has）」、「有する（having）」、又は「酸性鉱物成分」が最初に組成物に提供される形を言及する。

１つの態様によれば、酸性鉱物成分は、カルシウム含有源及びリン酸塩源又は低級アルキルカルボン酸塩含有源を有する。カルシウム源及びリン酸塩又は低級アルキルカルボン酸塩源は、単一の化合物として存在することができ（例えば、提供され得）、又は複数の化合物として存在することもできる。例えば、骨空隙充填剤組成物を製造するために使用される構成成分に存在する単一のリン酸カルシウムは、カルシウム源及びリン酸塩源の両者であり得る。他方では、複数の化合物が構成成分に存在することができ、ここで前記化合物はカルシウム、リン酸塩又はカルシウム及びリン酸塩を包含する。所望には、本発明の鉱物成分に使用され得るカルシウム及びリン酸塩源は、リン酸一カルシウム一水和物［Ｃａ（Ｈ_２ＰＯ_４）_２Ｈ_２Ｏ］、リン酸水素カルシウム二水和物［ＣａＨＰＯ_４２Ｈ_２Ｏ］、無水リン酸カルシウム［Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２Ｈ_２Ｏ］、無水リン酸水素カルシウム［ＣａＨＰＯ_４］、部分脱水リン酸水素カルシウム［ＣａＨＰＯ_４ｘＨ_２Ｏ、式中ｘは０〜２である］、リン酸三カルシウム、例えばα−及びβ−［Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２］、リン酸四カルシウム［Ｃａ_４（ＰＯ_４）_２Ｏ］、リン酸八カルシウム［Ｃａ_８Ｈ_２（ＰＯ_４）_６５Ｈ_２Ｏ］及び／又はピロリン酸カルシウム（Ｃａ_２Ｏ_７Ｐ_２）［２ＣａＯ_２Ｐ_２Ｏ_５］を包含する。１つの態様によれば、無水リン酸カルシウム［Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２Ｈ_２Ｏ］、無水リン酸水素カルシウム［ＣａＨＰＯ_４］、部分脱水リン酸水素カルシウム［ＣａＨＰＯ_４ｘＨ_２Ｏ、式中ｘは０〜２である］、及び/又はリン酸水素カルシウム二水和物［ＣａＨＰＯ_４２Ｈ_２Ｏ］（集合的には、「ＤｉＣａｌ」として本明細書においては言及される）が、本発明の組成物に使用される。ある態様によれば、リン酸カルシウム化合物が使用される場合、化合物中のリン酸塩に対するカルシウムの比率（すなわち、リン酸塩基に対するカルシウムカチオンの比率）は、約０．５〜約１の範囲である。ある態様によれば、リン酸カルシウム化合物が使用される場合、化合物のリン酸塩に対するカルシウムの比率（すなわち、リン酸塩基に対するカルシウムカチオンの比率）は、約０．５〜約２の範囲である。１つの態様によれば、カルシウム低級アルキルカルボン酸塩、例えば酢酸カルシウムもまた、本発明の可溶性鉱物化合物として使用され得る。例えば、酢酸カルシウムは単独で又は他のリン酸塩源と組合して使用され得、ここで前記リン酸塩源は次のものを包含するが、但しそれらだけには制限されない：リン酸水素カルシウム［ＣａＨＰＯ_４］、リン酸一カルシウム一水和物［Ｃａ（Ｈ_２ＰＯ_４）_２Ｈ_２Ｏ］、リン酸水素カルシウム二水和物［ＣａＨＰＯ_４２Ｈ_２Ｏ］、無水リン酸カルシウム［Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２Ｈ_２Ｏ］、無水リン酸水素カルシウム［ＣａＨＰＯ_４］、部分脱水リン酸水素カルシウム［ＣａＨＰＯ_４ｘＨ_２Ｏ、式中ｘは０〜２である］、リン酸三カルシウム、例えばα−及びβ−［Ｃａ_３（ＰＯ_４）_２］、リン酸四カルシウム［Ｃａ_４（ＰＯ_４）_２Ｏ］、リン酸八カルシウム［Ｃａ_８Ｈ_２（ＰＯ_４）_６５Ｈ_２Ｏ］及び／又はピロリン酸カルシウム（Ｃａ_２Ｏ_７Ｐ_２）［２ＣａＯ_２Ｐ_２Ｏ_５］；リン酸ニ水素ナトリウム（ＮａＨ_２ＰＯ_４）、リン酸水素二ナトリウム（Ｎａ_２ＨＰＯ_４）、リン酸三ナトリウム（Ｎａ_３ＰＯ_４）。１つの態様によれば、酢酸カルシウムは、本発明の組成物に使用される。１つの態様によれば、カルシウム低級アルキルカルボン酸塩、例えば無水リン酸水素カルシウム［ＣａＨＰＯ_４］、部分脱水リン酸水素カルシウム［ＣａＨＰＯ_４ｘＨ_２Ｏ、式中ｘは０〜２である］、及び/又はリン酸水素カルシウム二水和物［ＣａＨＰＯ_４２Ｈ_２Ｏ］（集合的には、「ＤｉＣａｌ」として本明細書においては言及される）と組合された酢酸カルシウムは、本発明の組成物に使用される。１つの態様によれば、カルシウム低級アルキルカルボン酸塩、例えばリン酸三ナトリウムと組合された酢酸カルシウムは、本発明の組成物に使用される。使用され得るカルシウム源は、塩化カルシウム［ＣａＣｌ_２］、炭酸カルシウム［ＣａＣＯ_３］、水酸化カルシウム［Ｃａ（ＯＨ）_２］及び同様のものを包含するが、但しそれらだけには限定されない。使用され得るリン酸塩源は、リン酸［Ｈ_３ＰＯ_４］、すべての可溶性リン酸塩、及び同様のものを包含するが、但しそれらだけには限定されない。酸性鉱物成分はまた、他の鉱物源、例えばストロンチウム、例えばＳｒＨＰＯ_４、亜鉛、珪素及び／又はマグネシウムも含むことができる。１つの態様によれば、酸性鉱物成分は、カルシウム以外（代わりの）の鉱物、例えばＳｒ、亜鉛、珪素又はマグネシウムを有することができる。

酸性鉱物成分の形（例えば、結晶、粒子、フレーク、等）及びサイズは、変化することができる。

本発明の種々の態様に従っての組成物は、鉱化を促進する追加の剤、例えば自己移植片、同種移植片又は異種移植片骨（例えば、皮質、海綿又は皮質海綿チップ）、バイオセラミックス、バイオ複合材料、タンパク質、脂質及びペプチドを含むことができる。

本発明の骨空隙充填剤組成物のある態様はまた、生物学的に許容される担体成分も含む。生物学的に許容される担体成分の選択は、骨空隙充填剤組成物のために所望される形に依存するであろう。１つの態様によれば、生物学的に許容される担体成分は、第１及び第２成分を含む立体構造を提供する。１つの態様によれば、生物学的に許容される担体成分は、立体的な骨伝導スカフォールドを提供する。１つの態様によれば、立体的な骨伝導スカフォールドは、コラーゲン材料を含み、例えばウシコラーゲンから形成されるスカフォールドは、他のコラーゲン材料を含むことができ、例えばＤＭＢ粒子は他のコラーゲン材料の源であり得る。１つの態様によれば、立体スカフォールドは、ポリマースカフォールド、例えばポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリ（Ｄ−、Ｌ−ラクチド）（ＰＬＡ）、ポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）、キトサン、又は例えばコラーゲン材料の代わりに又はその材料に加えて、本明細書に開示されるような生物適合性、生物吸収性繊維を織るか又はエレクトロスピニングすることにより調製されるものを含む。

１つの態様によれば、本発明の骨空隙充填剤組成物は、２種の異なった生物学的に許容される担体成分を含み、それらの少なくとも１種は、立体構造を提供する。１つの態様によれば、第１の生物学的に許容される担体成分及び第２の生物学的に許容される担体成分は、酸性鉱物成分と共に混合され、スラリーが形成され、そして次に、ＤＭＢ粒子がそのスラリーに添加され、その後、得られる組成物が鋳型に添加され、そして凍結及び凍結乾燥にゆだねられ、脱水されたスポンジが形成される。脱水されたスポンジは、再水和化され、パテが形成される。

続いてより詳細に記載される、本発明の態様の１つのグループによれば、組成物は、再水和化できる凍結乾燥された形、例えばスポンジ、膜、シート、フリース、プラグ、ロッド、ストリップ、等の形で使用され得る。そのようなスポンジは、パテを形成するために追加の成分と共に混合され得るか、又は再水和化に基づいて、パテを形成できる。スポンジ及びパテは２種の態様であり、そして他の形の代表、例えばペーストとして本明細書において使用される。スポンジは、凍結乾燥された形で、凍結された形で、又は１５℃〜約３０℃の温度で貯蔵され得る。パテ又はペーストは、約１５℃〜約２５℃の温度で貯蔵され得る。

続いてより詳細に記載される、本発明の態様の１つのグループによれば、組成物は、例えば鍛造できる形成可能形（動的立体構造）で、パテ又はペーストとして使用され得る。１つの態様によれば、本発明のパテは、１又は２以上の生物学的に許容される担体成分を添加することにより、スポンジから調製される。別の態様によれば、本発明のパテは、上記で論じられた第１、第２及び第３成分を組合すことにより形成される、凍結乾燥されたスポンジを、生物学的に許容されるコラーゲン担体成分により水和化することにより調製される。１つの態様によれば、例えば水により予備水和化されたスポンジが、調製され、供給され又は使用され得る。１つの態様によれば、本発明の骨空隙充填剤組成物は、コンシステンシー及び凝集性のようなパテを有し、ＤＭＢ粒子の封じ込めを改善できる線維状テクスチャを有し、水における改善された取り扱い性（例えば、低められた砕解傾向）を有し、そして／又は例えば、生物学的に許容されるコラーゲン性担体成分の存在の結果として、良好な骨治療を促進する立体構造を提供する。１つの態様によれば、生物学的に許容される担体成分、例えば変性コラーゲン又は熱変性脱灰骨マトリックス及び／又は線維状コラーゲンの組合せは本発明の骨空隙充填剤組成物に存在し、そして１つの態様によれば、コラーゲン源は同じである。

ある態様によれば、「スポンジ（sponge）」及び「パテ（putty）」組成物は、現場調製、例えば移植手順の時点で行われる調製に使用するために適合される。例えば、移植手順の時点で、スポンジは、適切な液体担体により再水和化され、そして次に折りたたまれ、形成されるか、又は他方では、修復部位での使用のために所望する形状に操作される。他方では、スポンジは、適切な液体担体により再水和化され、過剰の水分が除去され、そして生物学的に許容されるコラーゲン性担体成分が添加され、そしてスポンジと共にブレンドされ、凝集性で且つ可鍛性であるパテが形成され、このパテがカニューレ装置（例えば、注射器、針及び／カニューレ、及び／又は同様のもの）により、又は手段的に、修復部位に導入され得る。別の態様によれば、凍結乾燥されたスポンジは、適切な液体担体により再水和化され、ソーキングの後、パテにされる。他方では、スポンジは、移植手順の時点で又はその前、粒状化され得る。次に、粒状化された材料は、適切な液体担体と共に組み合わされ、ペースト又はパテのいずれかが形成される。スポンジを再水和化するために使用され得るか、又はペースト又はパテを形成するために粒状材料と組合され得る液体担体は、体液、例えば骨髄穿刺液、全血、血液成分（例えば、血清、血漿、血小板に富んでいる血漿）、等、又はヒト血清の生理学的pH値（pH７．１〜pH７．４）に組成物を所望には緩衝することができる緩衝液を含む他の液体担体であり得る。緩衝液の例は、当業者に知られており、そしてトリス及びリン酸緩衝生理食塩水を包含する。１つよりも多くの液体担体、例えば骨髄穿刺液及び緩衝溶液が使用され得る。液体担体は、水、生理食塩水、グリセリン、グリセロール、レシチン、ゼラチン、ヒアルロン酸、アルギネート、界面活性剤、カルボン酸、ジメチルスルホキシド又はテトラヒドロフラン、又はそれらのいずれかの組合せを包含することができる。さらに、ポリマー、例えば脂肪族ポリエステル、ポリエチレングリコール、ポリ無水物、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、多糖類、デキストランポリマー、高分子オルトホスフェート、又はそれらのいずれかの組合せが、液体担体として使用され得るか、又は組成物に含まれ得る。

本発明の種々の態様に従って使用される場合、「パテ（putty）」とは、ドウ様／クレー様組成物を言及する。「ペースト（paste）」とは、本発明の種々の態様に従って使用される場合、液体と固体との間のコンシステインシーを有する、柔軟で湿った物質を言及する。本発明のペーストは、パテよりも低い固形性であり、そしていくつかの態様によれば、ゲルよりも固形性であり、そして他の態様によれば、注入可能性であり得る。本発明の種々の態様に従って使用される場合、「注入できる（injectable）」とは、圧力下（注射器又は他のカニューレ装置を用いての導入による）で、修復部位での本発明のいずれかの骨空隙充填剤組成物の導入される能力を言及する。例えば、本発明の注入できる組成物は、エレメント間に又はインビボで限定空間（例えば、骨断片間）に又は人工器官と骨との間の界面中に、抜歯ソケット中に、歯槽リッジ／洞腔中に、天然又は外科的処理により創造された、外傷に起因するいずれかの幾何学的限定空間中に、脊椎の錐体間空間、脊椎融合部、関節及び外傷欠損部、骨折部中に導入され得る。注入できる組成物はまた、骨嚢胞、腫瘍及び他の十分に破損された空間を満たすためにも使用され得る。形状化された組成物は、脊椎融合部、洞リフト（sinus lift）、歯槽リッジ増強、又は骨空洞（例えば、円柱のような規則的な幾何学を伴って外科手術により創造された）において使用され得る。形状化された組成物はまた、臼蓋窩に使用される円形シート移植片又は主要及び補正股関節手術における髄内空間に使用される管状移植片として、又は骨折修復、ブリッジ骨キャップ又は断片、等に使用される移植片部位に輪郭をつけるシートとしても企画され得る。

適用の間、「パテ（putty）」物質は、ドウのコンシステンシーにビートされるか又は練られ得、そして修復部位の形状にほぼ近くまでその形状を操作され得る。ペースト及びパテは、製品製造の容易な使用及び経済性を提供する。ペースト及びパテは、それらは困難な手術部位に容易に供給され、そして所望する形状に現場成形され得るので、外科的骨修復のために所望される。それらの製品は、例えば脊椎、歯科及び／又は他の整形外科手術における骨格欠損の再構成のために所望される。

１つの態様によれば、本発明は、可鍛性パテ、及び骨欠損の骨移植（例えば、関節修復）及び外科的処置へのそのようなパテの使用を提供する。１つの態様によれば、パテは、ＤＭＢ粒子、線維状コラーゲン、酸性鉱物成分（例えば、リン酸カルシウム二塩基（Ｄｉｃａｌ））、及び熱変性されたコラーゲン又はゼラチンを、コラーゲン性担体として含む。パテは、線維状コラーゲン、酸性鉱物成分（例えば、リン酸カルシウム二塩基（Ｄｉｃａｌ））及び酸性溶液（例えば、塩酸含有溶液）とＤＭＢ粒子とを混合し、混合物を形成することにより調製され、次に凍結乾燥により、スポンジが形成される。次に、凍結乾燥された混合物は、水性液体、例えば水によりソーキングされ、次にセラチン又は熱変性されたコラーゲン又は熱処理されたＤＭＢ粒子含有溶液が再水和化されたスポンジに添加され（例えば、注入、拡散又はソーキングにより、そしてヘラにより又は手動的に軽くブレンドすることにより）、パテ様材料が形成される。例えば、熱変性されたコラーゲン溶液は、水又は生理食塩水（例えば、０．９％生理食塩水）溶液中、約５％〜約３０％（ｗ／ｖ）、例えば約５％〜約１５％又は約１２％〜約３０％（ｗ／ｖ）のコラーゲンを、約１２１℃で、約１〜約３時間、オートクレーブにおいて、部分的に又はほとんどコラーゲンを溶解するまで、加熱することにより調製され得る。得られる粘性コラーゲン溶液は、約３７℃〜約５０℃に冷却され、そして次に、パテを製造するために使用され得る。例えば、約５％〜約３０％（ｗ／ｖ）、例えば約５％〜約１５％（ｗ／ｖ）のゼラチンが加熱することにより溶解され得る。溶解されたゼラチンは、約３７℃〜約５０℃で維持され、そして次に、パテを製造するために使用され得る。同様に、ＤＭＢ粒子は、オートクレーブにおいて食塩水中で約１２１℃で約１〜約３時間、加熱され、ＤＭＢ粒子が一部溶解される。得られるＤＭＢ粒子溶液が約３７℃〜約５０℃に冷却され、そして次に、パテを調製するために使用され得る。１つの態様によれば、配合物は、線維状コラーゲン及び熱変性されたコラーゲン又はゼラチン、又は熱変性されたＤＭＢ粒子の組合せを、担体として包含し、パテ様流動性及び凝集性、及び異なった形状への成形を可能にする線維状立体構造を付与する。ゼラチン又は熱変性されたコラーゲンは、線維状コラーゲンと同じ源からであり得るか、又はゼラチンは線維状コラーゲンの調節された酸加水分解（希ＨＣｌ）により生成され、続いて凍結乾燥により酸を除去される。

続いてより詳細に記載される本発明の別の態様によれば、骨空隙充填剤組成物は、予備混合された形、例えばペースト又はパテの形で使用され得る。そのような予備混合された又はすぐに使用される配合物は、個々の臨床医又は外科医による最小限の準備を必要とするという利点を有する。ペースト又はパテの所望する成分が液体担体に分散され、所望するコンシステンシーの予備混合された組成物が得られる。この態様のグループのペースト又はパテを形成するために使用され得る液体担体は、骨空隙充填剤組成物の調製に使用するために上記に記載されるそれらの液体キャリから選択され得る。いくつかの態様によれば、液体担体は、体液、例えば骨髄穿刺液、全血、血液成分（例えば、血清、血漿、血小板に富んでいる血漿）、等を含む。

本発明の種々の態様によれば、骨空隙充填剤組成物はさらに、成長因子、例えば骨形成タンパク質（ＢＭＰ）源を含むことができる。この成長因子源は、骨誘導成分の脱灰骨に含まれ得るいずれかの残留成長因子に加えて存在する。それらの追加の成長因子は、担体として使用される血液、血液成分又は骨髄穿刺液からであり得る。

ＢＭＰは骨内に高濃度で包含され、そして多くの骨形成細胞型により分泌される。ＢＭＰの主要機能は細胞内シグナル伝達である。細胞内シグナル伝達は、特定細胞受容体部位への可溶性成長因子の結合を通して生じる。このシグナル経路は、いくつかの異なった及び重要な骨治療現象、例えば骨形成細胞の増殖、移動及び分化を刺激する。細胞は順に、骨組織形成の調節及び制御のために重要である他のタンパク質及び成長因子の合成を担当する。当業界において記載され、そして当業者に知られている莫大な数のＢＭＰが存在するが、ＢＭＰ−２、−４、−６及び−７は一般的に、最も骨誘導性であると思われる。ＴＧＦ−β１、ＴＧＦ−β３及びＰＤＧＦのような他の成長因子はまた、骨形成を刺激するために使用され得る。

ある態様によれば、ＤＭＢを含む骨誘導成分；酸性鉱物成分；及び立体的な多孔性骨伝導スカフィールドを有する生物学的に許容される担体成分を有する骨空隙充填剤組成物が提供される。多孔性スカフィールドは、開放性であり、相互連結され、同様のものであっても良い。一般的に、個々の成分の相対的量は、患者の年齢、性別、健康状態、全身の状態、習慣、解剖学的位置、等の差異に従って、変化することができる。しかしながら、本明細書においてより詳細に説明されるであろう場合、特に有用な骨空隙充填剤組成物は、特定範囲の成分の使用により得られる。

１つの態様によれば、立体的な骨伝導スカフォールドの使用は、骨空隙充填剤組成物のスポンジの形での製造を可能にする。生物学的に許容される立体的な多孔性スカフォールドは、新規の骨組織が復元し、そして／又は再生されるまで、細胞増殖及び細胞外マトリックス堆積、続く骨の内方成長のための一時的マトリックスを提供することにより機能を復元し、そして／又は骨を再生すると思われる。マトリックスはまた、この組織の血管新生のための鋳型も提供することができる。スカフォールドは、成長因子、鉱物及び／又は骨形成工程に有益な他の物質（そのようなものがスカフォールドに存在する場合）の放出を通して、再生工程に活動的に参加することができる。

スカフォールドのマクロ及びミクロ構造特性が、細胞の存在、シグナル伝達、成長、増殖及び再編に影響を及ぼす。それらはまた、細胞遺伝子発現及び表現型保存に影響を及ぼす。次のスカフォールド特性が骨形成に寄与する：細胞生体適合性；表面化学；生物分解性；多孔性；及び／又は細孔径。

ある態様によれば、組成物は、立体的な多孔性骨伝導スカフォールドとしてコラーゲン材料を含む。コラーゲンは動物における結合組織の主要タンパク質及び哺乳類における最も豊富なタンパク質である。骨は、ヒドロキシアパタイドの形で主にリン酸カルシウムを含む硬質マトリックス内に包まれたコラーゲンの強い線維束から構成される。コラーゲンはまた、軟骨、腱、靭帯及び他の結合組織における構成成分である。

コラーゲンタンパク質は、共通軸を中心にスーパーコイル巻きされ（supercoiled）、そして水素結合により連結された３本のポリペプチド鎖の独得の三重螺旋立体構造を有する。少なくとも１９の別個の分子がコラーゲンとして分類されており、そして特定の型が特定組織に関連付けられている。コラーゲンの溶解性は、そのコンホメーション及び結合の程度により影響され、それにより、新しく合成されたコラーゲン鎖は一般的に溶解できるが、しかし原線維の形成の後、それらは実質的に不溶性になる。

線維状コラーゲンとして言及されるコラーゲン原線維は、鎖を強くし、そして安定化する酵素機構により、スーパーコイル巻きされた鎖間の架橋共有結合に起因する。線維状コラーゲンは、ヒト又は動物の真皮、腱、軟骨又は骨のような天然の供給源から得られる。それは一般的に、トロポコラーゲンを生成するために天然コラーゲン架橋をタンパク質分解的に分解することにより回収される。トロポコラーゲンは酸性溶液（１つの態様によれば、pH３〜pH４）に溶解性である。それらの溶液は、pH中和によるコラーゲン線維再アセンブリーの前、清浄され、そして精製され得る。線維状コラーゲンは一般的に、非線維状コラーゲンよりも溶液において低密度で、低溶解性であり、そしてより膨潤する。線維状コラーゲンは、いずれかの方法、例えばRubin et al., Biochemistry, 4: 181 (1965); Helseth et al., Biol. Chem., 256:7118 (1981); Capaldi et al, Biopolymers, 21 :2291 (1982) 及び Gelman et al, J. Biol. Chem., 254: 11741 (1979)（それらは本明細書に引用により組込まれる）に開示されるそれらの方法により調製され得る。例えば、コラーゲンを有する組織源は、汚染物、例えば脂肪を機械的に除去し、そしてアルカリ溶液、例えば任意にはまた、抗菌剤も含む、コロンを生成する溶液により前記機械的に処理された材料を洗浄することにより反復的に処理され得る。洗浄された材料は、粉砕の前、凍結され、そして凍結乾燥され得る。１つの態様によれば、本発明の骨空隙充填剤組成物に有用な線維状コラーゲンは、生来の組織に見出される架橋を有し、これが生来の立体構造を提供する。１つの態様によれば、本発明の骨空隙充填剤組成物に有用な線維状コラーゲンは、約９０重量％以上のタイプIコラーゲン、例えば約９５重量％のタイプIコラーゲンであり、この線維状コラーゲン調製物は、約１０重量％以下のタイプIIIコラーゲン、例えば約５重量％以下のタイプIIIコラーゲンを含むことができる。

人体とのその高い程度の生物適合性のために、コラーゲンは、最小限の有害応答を伴って、長年にわたって種々の医薬及び歯科用途に都合よく使用されて来た。その製造の間、コラーゲン分子の潜在的な抗菌性部分が除去され、組織による高い生物適合性であり、且つ十分に許容される生成物（例えば、アテロペプチド（atellopeptide）コラーゲン）がもたらされる。コラーゲンはまた、線維芽細胞及び骨組織修復に関与する他の細胞に対して走化性でもある。コラーゲン生物適合性は、生成物が、免疫応答を誘発しないで宿主組織に十分に一体化されることを確証する。

本発明の骨空隙充填剤組成物に使用されるコラーゲン性材料は、それらが移植できる材料を形成するために使用され得る限り、いずれかの源からでもあり得る。それらは、天然のコラーゲン源、例えば組換え技法を用いて製造される、哺乳類、例えばヒト組織及び合成コラーゲン源を包含する。コラーゲン性材料はまた、ゼラチンも含むことができる。コラーゲンはいずれかのタイプ（例えば、コラーゲンタイプI、II、III又はX及び／又はゼラチン）のものでもあり得る。種々の態様によれば、コラーゲンは、ウシ、ブタ、ウマ又はヒツジ真皮又は結合組織から誘導され得る。Devro Medicalからのウシ真皮コラーゲン及びCollagen Matrixからのウシ腱コラーゲンは、ある態様によれば、許容されるコラーゲンである。腱、筋膜又は骨に由来するタイプIコラーゲンもまた使用され得る。それらの組織は、ウシ、ウマ、ブタ又はヒツジ源からの同種性又は異種性である。可溶性コラーゲン、不溶性コラーゲン、又は可溶性及び不溶性コラーゲンの組合せは、スポンジがまだ得られる限り、使用され得る。コラーゲンを可溶性にするために使用される酸は、本発明の最終骨空隙充填剤組成物から除去されない場合、組成物が含水性であるか又は湿っている時間にわたって、組成物の安定性に影響を及ぼすことができる。しかしながら、凍結乾燥が、コラーゲンを溶解するために使用される酸の完全な又は部分的除去をもたらし、ある態様によれば、いずれかの可能性である不安定性を非常に低める。それにもかかわらず、他の態様によれば、可溶性コラーゲンは、担体の一部として使用される場合、いずれかの残留酸を除去する段階、続いて再構成段階にゆだねられ得る。

スカフォールドの表面化学は、細胞付着を調節し、そしてそれに影響を及ぼすことができる。それはまた、細胞内シグナル伝達のために必須であるタンパク質の可溶性及び可用性にも影響を及ぼすことができる。細胞内シグナル伝達は、調節された細胞分化、増殖及び刺激を通して、骨誘導性を最大にする。

コラーゲンはまた、骨形成細胞、例えば骨芽細胞、破骨細胞、等のための好ましい細胞外マトリックスも提供する。コラーゲンマトリックスに対する骨形成細胞の天然の親和性は、正常細胞活性のため

スカフォールドの分解速度は所望には、骨形成速度に近い。より遅い分解速度ほど、改造された耐荷重性骨形成速度を妨げる。より早い分解は、治癒しない欠陥をもたらすことができる。コラーゲンの溶解性及び吸収性は、コラーゲンのそのコンホメーション及びコラーゲン架橋度により影響される。コラーゲンのインビボ溶解性及び吸収性はまた、部位でのタンパク質分解剤の局部濃度及び血管分布により影響される。

より安定したスポンジ構造を形成するために、いくつかの源からコラーゲンは、使用の前、架橋から利益を得ることができる。１つの態様によれば、骨誘発成分との組合せに続いて架橋を必要としないコラーゲンが使用される。架橋されたコラーゲンが使用される態様によれば、コラーゲンは、溶解性及びコラーゲン吸収の程度及び速度を調節し、そして機械的特性、例えば引張り強さ及び弾性を改善するために架橋され得る。コラーゲン架橋は、種々の方法、例えば脱水熱（ＤＨＴ）、ＵＶ光照射、及びアルデヒド（例えば、グリセルアルデヒド、ホルムアルデヒド及びグルタルアルデヒド）、カルボジイミド、及び種々のアミノ酸との化学的架橋により生じることができる。架橋条件は典型的には、１〜３週のインビボ寿命を有する架橋されていないコラーゲン含有組成物に比較して、約１２週までの間、骨空隙充填剤組成物にインビボ寿命を維持でき、骨治療のためにスカフォールドとしてのコラーゲンの機能を可能にする。コラーゲンは、周囲の組織内の宿主酵素により、最終的に分解される。

高い多孔性及び相互連結性を有するスカフォールドが一般的に所望される。スカフォールドは所望には、均等且つ急速な細胞内増殖を可能にするために、開放細孔、すなわち十分に相互連結された構造を有し、そして周囲組織からの構造体の血管新生を促進する。このために、スカフォールドの全細孔容積気孔率は所望には、海綿骨のその気孔率をシュミレートする。海綿骨は、枝分れ棒、プレート及び小柱と呼ばれる種々のサイズのロッドのハニカム（honeycomb）構造を有するスポンジ様形で配置された高い多孔性の構造体（約５０体積％〜約９０体積％）である。本発明の１つの態様によれば、スカフォールドは所望には、栄養物及びガスの拡散、及びスカフォールド内の細胞の活動に起因する代謝廃棄物の除去を可能にするめに細孔相互連結性を確かにする。より小さな細孔は閉塞し、そして細胞侵入、マトリックス構造及び組織血管新生を制限する。より大きな細孔は、構造的スカフォールドの機械特性に有害的に影響を及ぼすことができる。１つの態様によれば、孔サイズは、約１μｍ〜約５ｍｍの範囲であり得る。１つの態様によれば、孔サイズは、約１０μｍ〜約５ｍｍの範囲であり得る。１つの態様によれば、孔サイズは約１０μｍ〜約１ｍｍの範囲であり得る。１つの態様によれば、気孔率は約３０体積％〜約９０体積％である。

いくつかの態様によれば、ＤＭＢ源はまたコラーゲン性材料の源でもあり得る。脱灰骨の源でもあり得るそのようなコラーゲン性材料は、例えばAllosource Inc., RTI Biologies, Osteotech Inc.から一般的に入手できるＤＭＢ、例えば担体を含まないＤＭＢを包含する。そのような態様によれば、所望するコンシステンシーの組成物を得るために、液体担体を添加する必要がある。

本発明の態様に従って使用され得る他の許容される立体的な骨伝導スカフォールドは、（ｉ）生物学的に誘導された（例えば、絹、セルロース、澱粉）及び合成の生物分解性ポリマー／コポリマースカフォールド（例えば、ビース又は不織スカフォールドとして形成される、ＰＬＡ／ＰＧＡ、ＰＣＬ及び／又はＰＨＢ）；（ｉｉ）生物適合性、生物吸収性繊維、例えばガラス繊維；及び（ｉｉｉ）他の生物分解性マトリックス、例えば生物分解金属（Ｍｇ系プレフォーム）を包含する材料から調製され得る。

立体的な開放気孔率の骨再生（osteoconductive）スカフォールドを有する生物学的に許容される担体成分の他に、本発明の態様に従っての骨空隙充填剤組成物はまた、本明細書において以前に記載されている、ＤＭＢ含有骨誘導成分及び酸性鉱物成分も含む。この態様によれば、典型的な酸性鉱物成分はＤｉＣａｌを含む。

本発明のある態様によれば、ＤＭＢ含有骨誘導成分、酸性鉱物成分及び立体的な多孔性骨伝導スカフォールド成分の相対的濃度は、特定の臨床学的適用のために最適化され得る。上記にかかわらず、ある態様に従っての特に有用な骨空隙充填剤組成物が、特定範囲の成分を用いることにより得られる。特に、本発明者は、生物学的に許容される担体としてのコラーゲンの量に対する酸性鉱物成分の一定比率が骨成長の可能性における予想外の上昇を提供することを見出した。ある態様によれば、酸性鉱物成分（例えば、ＤｉＣａｌ）は、酸性鉱物成分、及び担体に含まれるコラーゲン及び他の成分、例えばＤＭＢに見出されるいずれかのコラーゲンを考慮して、コラーゲンの合計重量（９０重量％のコラーゲンであることが実験のためには推定される）の組合された重量に対して、約１〜約６０重量％の範囲で使用される。いくつかの態様によれば、酸性鉱物成分は、約１％〜約５０％、約１％〜約３０％、約１％〜約２０％及び約１％〜１０％の範囲で使用される。ある態様によれば、単独での鉱物成分としての酢酸カルシウム又はリン酸塩と組み合わされる酢酸カルシウム（例えば、リン酸水素カルシウム及びリン酸三ナトリウム）は、鉱物塩、及び担体に含まれるコラーゲン及び他の成分、例えばＤＭＢに見出されるいずれかのコラーゲンを考慮して、コラーゲンの合計重量（９０重量％のコラーゲンであることが実験のためには推定される）の組合された重量に対して、約１〜約６０重量％の範囲で使用される。いくつかの態様によれば、鉱物成分は、約１％〜約５０％、約１％〜約３０％、約１％〜約２０％及び約１％〜約１０％の範囲で使用される。

ラット異所アッセイにより決定される場合、ＤＭＢ成分：酸性鉱物成分の効果的質量比は、約０．５：１〜約８０：１の範囲である。いくつかの態様によれば、ＤＭＢ成分：酸性鉱物成分の効果的質量比は、約１：１〜約４０：１、約１：１〜約１６：１、約１：１〜約８：１、約５：１〜約９：１及び約１：１〜約４：１の範囲である。いくつかの態様によれば、酸性鉱物成分（例えば、ＤｉＣａｌ）の乾燥重量百分率は、約０．５％〜約６０％の範囲であり、骨誘導成分（例えば、ＤＭＢ）のその百分率は、約３５％〜約９０％の範囲であり、そして担体成分（例えば、コラーゲン）のその百分率約３．５％〜約３０％の範囲である。いくつかの態様によれば、酸性鉱物成分（例えば、ＤｉＣａｌ）の乾燥重量百分率は約９％〜約４０％の範囲であり、骨誘導成分（例えば、ＤＭＢ）のその百分率は約５５％〜約９０％の範囲であり、そして担体成分（例えばコラーゲン）のその百分率は約５％〜約３０％の範囲である。いくつかの態様によれば、酸性鉱物成分（例えば、ＤｉＣａｌ）の乾燥重量百分率は約９％〜約２５％の範囲であり、骨誘導成分（例えば、ＤＭＢ）のその百分率は約７０５％〜約９０％の範囲であり、そして担体成分（例えば、線維状コラーゲン）のその百分率は約５％〜約２０％の範囲である。１つの態様によれば、ＤｉＣａｌに対するＤＭＢの比率は約７〜約８である。１つの態様によれば、コラーゲンの質量（ｇ）当たりの酸性溶液、例えば３０ｍＭのＨＣｌの体積（ｍｌ）は、約３３〜約３５である。

スポンジの形での本発明の１つの態様に従っての骨空隙充填剤組成物の製造方法及び粒状化されたスポンジからのペースト又はパテの続く製造方法は、一般的に制限されず、そして当業界において知られているそれらの方法を包含する。１つの方法においては、酸性溶液、例えば塩酸含有溶液がコラーゲンに添加され、コラーゲンが湿潤される。酸性鉱物、例えばＤｉＣａｌが添加され、そしてその組合せがヘラにより十分に混合される。次に、その組合せが実験室規模のミキサーによりホイップされ、ゲル様コンシステンシーを有する組成物が得られる。本発明において使用される場合、用語「ゲル（gel）」とは一般的に、ゼリー状の厚く、軟質の、一部液体の物質を言及する。一般的に、ゲルは少なくとも１３ゲージの注射針を通して、実質的な機械的劣化を伴わないで押出され得る。次に、ＤＭＢ粉末がコラーゲン−酸性鉱物ゲルに添加され、そしてヘラにより混合され、コラーゲン−酸性鉱物−ＤＭＢ分散体が形成される。１つの態様によれば、ＤＭＢ粒子がコラーゲン、鉱物及び酸溶液と共に同時に添加される。スポンジは、コラーゲン−酢酸鉱物−ＤＭＢ分散体が所望する形状の鋳型に配置され、そしてその後、凍結され、そして凍結乾燥される方法により得られる。スポンジは、いずれかの所望する形状、例えばストリップ、ディスク、シート、弾丸、円柱、ウェッジ、トラフ、解剖額的形状、例えば歯茎、等に鋳造され得る。使用され得るコラーゲンのタイプは、上記に記載されており、そしてウシ真皮線維状コラーゲンを包含する。

１つの方法においては、コラーゲン（例えば、線維状）、酸性鉱物（例えば、ＤｉＣａｌ）及びＤＭＢ（例えば、粒子）が、酸性溶液（例えば、塩酸溶液）に同時に添加され、そして実験室規模のミキサーによりホイップされ、組成物が得られる。コラーゲン−酸性鉱物−ＤＭＢ組成物が所望する形状の鋳型に配置され、そしてその後、凍結され、そして凍結乾燥され、スポンジが形成される。スポンジは、ストリップ、ディスク、シート、弾丸、円柱、等の形状で鋳造され得る。使用され得るコラーゲンのタイプは、上記に記載されており、そしてウシ真皮線維状コラーゲンを包含する。

１つの方法においては、塩酸がコラーゲン及びゼラチンに添加される。酸性鉱物、例えばＤｉＣａｌが前記混合物に添加され、そしてその組合せがヘラにより十分に混合される。次に、前記組合せが実験室規模のミキサーによりホイップされ、１つの組成物が得られる。次に、ＣＭＢ粉末がコラーゲン−ゼラチン−酸性鉱物組成物に添加され、そしてヘラにより混合される。コラーゲン−ゼラチン−酸性鉱物−ＤＭＢ組成物が所望する形状の鋳型に配置され、そしてその後、凍結され、そして凍結乾燥され、スポンジが形成される。スポンジは、いずれかの所望する形状、例えばストリップ、ディスク、シート、弾丸、円柱、等に鋳造され得る。使用され得るコラーゲンのタイプは、上記に記載されており、そしてウシ真皮線維状コラーゲンを包含する。

示されるように、いくつかの態様に従っての骨空隙充填剤組成物の調製は、凍結及び凍結乾燥を包含する。そのような態様によれば、組成物は−２０〜−８０℃で約２時間、凍結され得る。凍結は単一又は複数段階で行われ得る。あるそのような態様によれば、組成物は少なくとも１６時間、凍結乾燥され得る。他の態様によれば、組成物は少なくとも約４８時間、凍結乾燥され得る。

凍結乾燥の後、現在、長方形スポンジ又は他の所望する形状の形での骨空隙充填剤組成物は、架橋にゆだねられ得る。架橋は、当業界において知られている種々の方法、例えば脱水熱（ＤＨＴ）架橋、ＵＶ光照射、アルデヒド（例えば、グリセルアルデヒド、ホルムアルデヒド及びグルタルアルデヒド）、カルボジイミド及び種々のアミノ酸による化学的架橋（但し、それらだけには限定されない）により達成され得る。ＤＨＴ架橋においては、組成物が真空オーブンチャンバーに配置され、チャンバーが排気され、真空が創造され、そして組成物が一定時間、加熱される。１つの態様によれば、組成物は約１１０℃に加熱される。１つの態様によれば、組成物は真空オーブン下で約４８時間、加熱される。

凍結、凍結乾燥及びいずれかの任意の架橋に続いて、固体組成物は、前に記載されたように、スポンジの形で存在することができる。スポンジは、前述のように、液体担体と共に組み合わされ、そして次に、操作され、例えば所望する形状に成形され、そして欠損部位に適用される。１つの態様によれば、スポンジは再水和化され、そして追加のコラーゲン性の生物学的に許容される担体がそれに添加され、所望するコンシステンシーのペースト又はパテが得られる。１つの態様によれば、担体はゼラチン、変性されたＤＭＢ／又はコラーゲンを含み、この担体は線維状コラーゲン構造体（例えば、再水和化されたスポンジに見出されるもの）に結合することができる。コラーゲン性担体は、コラーゲン、例えば約５％〜約１５％（ｗ／ｖ）又は約１０〜３０％（ｗ／ｖ）のコラーゲンを、水溶液、例えば生理食塩水（例えば、０．９％ｗ／ｖ）において、１００℃以上（例えば、約１２１℃）に約１時間、加熱することにより調節され得る。ゼラチン含有担体溶液は、水溶液（例えば、水）中ゼラチン粉末を、約５〜約１５％（ｗ／ｖ）のゼラチンまで溶解することにより調製され得る。溶解された又は一部溶解された担体は、パテ又はペースト形成の前、約３７℃〜約５０℃で維持され得る。例えば、スポンジは液体担体により再水和化され、そして過剰の湿気が除去され、次に担体が添加され、そしてブレンドされ、容器にパッケージされるか、又は供給装置（例えば、注射器）に導入されるか又は再水和化され得るパテが形成される。１つの態様によれば、再水和化されたスポンジに添加される担体は、スポンジにおけるコラーゲンと同じ源からであるが、但し熱変性されている。１つの態様によれば、スポンジにおける担体源及び続いて添加される担体は異なる。１つの態様によれば、本発明のパテは、複数タイプの担体、例えば線維状コラーゲン及びゼラチンの組合せを含む。

他方では、スポンジは、前述のように、粒状化され、細断されるか又は他方では、細分化され、そして次に、前述のように、液体担体と組合され、所望するコンシステンシーのペースト又はパテが得られる。粒子の形成方法は、当業者に知られており、そして細砕、粉砕、細切及び／又は成形を包含するが、但しそれらだけには制限されない。ある態様によれば、粒子は、固形組成物を粉砕することにより形成される。粉砕は、Wiley ミル (Thomas Scientific, Swedesboro N.J.)を用いて生じる。ミル上のメッシュサイズは、得られる粒子のサイズを指示する。１つの態様によれば、−２０／＋４０メッシュが使用され、このメッシュは約１００μｍ〜約８４０μｍの範囲の粒子を創造する。粒子は例えば、篩分けによりサイズ分けされ得る。工程中のいずれかの点で、追加の成分、例えば増量剤（例えば、骨チップ）が、上記のように組成物に添加され得る。

本発明の骨空隙充填剤組成物は、無菌条件下で、及び／又は無菌成分を用いて調製され、そして／又はスポンジ、ペースト又はパテが得られた後、殺菌され、微生物、例えば移植に基づくウィルスの導入が低められるか又は排除される。１つの態様によれば、本発明のスポンジ、ペースト又はパテ、又はそれらの個々の成分は、低温で及び／又は活性環境下で、照射、例えばγ照射、例えば３０ｋＧｙ照射に、又は例えば酸化エチレン又はガスプラズマを用いて、低用量電子ビーム（Ｅビーム）又は化学的滅菌にゆだねられる。

本発明の１つの態様に従って得られる現場調製は、所望する取り扱い特性を得るために骨空隙充填剤組成物（スポンジ又は粒状物）及び液体担体の濃度及び量の臨床医による変更を可能にする利点を有する。現物調製はまた、臨床医の判断で任意の成分の添加を可能にする。

ある態様に従っての骨空隙充填剤組成物は所望には、欠損部位に供給される場合、約２〜約７、例えば約３〜約５又は約５〜約７のpHを有する。pHが上記に定義される限界内にある場合、その材料は卓越した物性、例えば弾性であり、且つドウ様であるパテコンシステンシーを有する（例えば、引用により本明細書に組込まれる、アメリカ特許第２００８０２９３６１７号、 第２００６０２４６１５０号 、及び 第２００８０１５２６８７号を参照のこと）。より高いpHで、材料は、湿った砂のコンシステンシーを伴って、脆くなり得る。パテコンシステンシーは、それが多くの有益性、例えば増強された凝集性、容易な取り扱い及び成形性を提供するので、所望される。本発明の材料は凝集性であるので、それらはまた、低い凝集性の比較材料よりも長い、移植部位での活性化合物の維持性である利益を提供すると思われる。

骨空隙充填剤組成物は、キットとして提供され得る。許容されるキットは、１，２，３又は４個の受容−容器を含み、その１つが成分の組合せ及び／又は「水和化」のために適切である。１つのそのような態様によれば、キットは、上記の粒状化された骨空隙充填剤組成物を含む。キットはさらに、混合器具、例えばヘラ、撹拌棒、等、混合されたペーストを配置し、そして供給する、カニューレ拡張（例えば、針）の有無にかかわらず使い捨て注射器筒、組成物の移植のための１又は２以上の測定器、配合のための及び／又は組成物を使用するための説明書、等を有することができる。

本明細書において前で教授されたように、１つの態様によれば、骨空隙充填剤組成物は予備混合されたペースト又はパテの形で供給される。従って、この態様グループの骨空隙充填剤組成物は、ＤＭＢを含む骨誘導成分；酸性鉱物成分；及び生物学的に許容される担体成分としての液体担体を含む。個々の成分の相対的量は特定の臨床適用のために最適化され得、これは患者の年齢、性別、健康、全身状態、習慣、解剖学的位置、等の違いに応じて変化することができる。しかしながら、本明細書においてより詳細に説明されるように、本発明者は、特に有用な骨空隙充填剤組成物が特定範囲の成分の使用により得られることを見出した。

本発明の１つの態様の骨空隙充填剤組成物は、液体担体を用いて調製される。本発明のこの態様のペースト又はパテを形成するために使用され得る液体担体は、骨空隙充填剤組成物の調製への使用のための前に記載されたそれらの液体担体から選択され得る。前述のように、液体担体は所望には、体液、例えば骨盤穿刺液、全血、血液成分（例えば、血清、血漿、血小板に富んでいる血漿）、等である。他の液体担体は、酸性鉱物成分と組合す前、ヒト血清の生理学的pH値（pH７．１〜ｐH ７．４）に組成物を緩衝することが所望される緩衝液を包含することができる。緩衝液の例は、当業者に知られおり、そしてトリス及びリン酸緩衝生理食塩水を包含する。１つ以上の液体担体、例えば骨髄穿刺液及び緩衝溶液が使用され得る。液体担体は、水又は生理食塩水、及び成分、例えば溶解されたコラーゲン、グリセリン、グリセロール、レシチン、界面活性剤、カルボン酸、ジメチルスルホキシド、及び／又はテトラヒドロフランを包含する。コラーゲンは通常、酸処理を用いて溶解される。溶液されたコラーゲンが液体担体として使用される場合、コラーゲンに存在するいずれかの残留酸を除去することが所望される。さらに、天然及び合成ポリマー、例えば脂肪族ポリエステル、ポリエチレングリコール、ポリ無水物、デキストランポリマー及び／又は高分子オルトホスフェートが組成物に含まれ得る。担体はまた、他の材料、例えば生物学的に誘導された（例えば、絹、セルロース、澱粉）及び合成の生物分解性ポリマー／コポリマー（例えば、ＰＬＡ／ＰＧＡ、ＰＣＬ、ＰＨＢ）を用いて調製され得る。１つの態様によれば、液体担体は、細胞侵入を促進し、そして細胞毒性を伴わないで、欠損部位で組成物を保持することができる。液体担体は、細胞移動のために分子マトリックスを提供することにより、そのような細胞侵入を促進することができる。

この態様によれば、典型的な酸性鉱物成分は、ＤｉＣａｌを含む。特に有用な予備混合された骨空隙充填剤組成物は、特定範囲の成分の使用により得られる。特に、脱灰骨成分：酸性鉱物成分の効果的質量比は、約０．５：１〜約８０：１の範囲である。いくつかの態様によれば、脱灰骨成分：酸性鉱物成分の効果的質量比は、約１：１〜約４０：１、約１：１〜約１６：１、約１：１〜約８：１、約５：１〜約９：１の範囲である。いくつかの態様によれば、酸性鉱物成分：脱灰骨マトリックスコラーゲンの量の比は、約２．５：１〜約７．５：１の範囲であり、これが骨成長能力の予測できない上昇を提供する。

ペースト又はパテの形での本発明のこの態様による骨空隙充填剤組成物の製造方法は一般的に、制限されず、そして当業界において知られているそれらの方法を包含する。１つの態様によれば、多くの成分、例えばＤＭＢ及び酸性鉱物成分は、所望するコンシステンシー、例えばペースト又はパテの骨空隙充填剤組成物を達成するのに十分な量の液体担体と組合される。他方では、スポンジは、液体に懸濁されるか又は溶解されるコラーゲン性担体と組合され、所望するコンシステンシー、例えばペースト又はパテの骨空隙充填剤組成物が達成される。パテ又はペーストとして、前記組成物は所望には、アプリケーター、例えば大型ゲージアプリケーター、例えばカテーテル、又は注射器を通して、移植部位でほとんどが残存するよう、注入できるための適切なレオロジー特性（例えば、粘度）を有する。

この態様に従っての骨空隙充填剤組成物は所望には、欠損部位に供給される場合、約２〜約７、例えば約３〜約５又は約５〜約７のpHを有する。pHが上記で定義された範囲内にある場合、その材料は卓越した物性、例えば弾性であり、且つドウの様であるパテコンシステンシーを有することが見出された。より高いpHで、材料は湿った砂のコンシステンシーを伴って、脆くなる。パテコンシステンシーは、多くの利点、例えば増強された凝集性、容易な取り扱い性及び成形性を提供する。本発明の材料は凝集性であるので、それらはまた、低凝集性の比較材料よりも長く、移植部位で活性化合物を維持する利点を提供すると思われる。

本発明の骨空隙充填剤組成物によれば、骨成長を促進するために骨空隙充填剤組成物を用いる方法がまた提供される。そのような態様によれば、骨空隙充填剤組成物は所望する形で、患者の所望する解剖学的部位、例えば骨欠損部位に適用される。スポンジの形での本発明の骨空隙充填剤組成物は、液体担体と組合され、予備成形されるか又は成形され、又は他方では、欠損部位の形状及びサイズに一般的に合致する所望の形状に形成され、そして次に、手動的及び／又は計測器を用いて、欠損部位に隣接して位置決定されるか又は加圧される。粒状化されたスポンジ及び液体担体又は容易に使用できるパテの組合せに起因する、パテの形での本発明に従っての骨空隙充填剤組成物は、成形されるか、又は他方では、欠損部位の形状及びサイズに一般的に合致する所望する形状に形成され、そして次に、手動的に及び／又は計測器を用いて、欠損部位に隣接して位置決定されるか又は加圧される。液体担体又は容易に使用できるパテと共に組合された、粒状化されたスポンジの組合せに起因する、ペースト形での本発明に従っての骨空隙充填剤組成物は、欠損部位に適用される。ペーストが注入できる場合、ペーストは、結合されるカニューレ（例えば、針）を有するか又は有さない使い捨て注射器の筒中に充填され、そして所望する解剖学的部位に筒の開口部を通して押出される。

本発明の方法によれば、欠損部位が所望には、続いて骨成長を促進する健康出血骨を暴露するために調製される。前記方法は、当業者に知られている最小侵襲性手順を用いて実施され得る。前記方法は、骨格系の骨空隙及び／又はギャップを少なくとも部分的に充填することに使用され得る。そのような用途は、股関節置換操作、膝関節置換操作、脊椎固定法、歯欠損の修復、オステオポローシスの処置、骨腫瘍欠損の修復、歯科処置、頭蓋顎顔面欠損の修復及び骨折又は欠損の修復のための骨形成の誘発を包含する。それらの空隙及び／又はキャップは、天然の又は外科的創造による、進行性不良、変性又は外傷の結果であり得る。骨空隙充填剤組成物は、治療工程の間（数日、数週及び数ヶ月にわたって）、身体により吸収される。

本発明はさらに、次の非制限的実施例により記載されるであろう。

実施例１
筋肉内インプラント評価：
ＤｉＣａｌの添加が移植されるＤＢＭ含有組成物下で骨成長を促進するかどうかを決定するために、下記のような種々の試験サンプルを、無胸線ラットに筋肉内移植した。個々のラットに対する手術を次の通りに実施した。手術の前、ラットを、ケタミン／キシラジン溶液（７０ｍｇ／ｋｇのケタミン及び５ｍｇ／ｋｇのキシラジン）の腹腔内注入により麻酔した。全身麻酔は、つま先のピンチへの応答欠如により指摘される。麻酔は、必要とされる場合、イソフルレンにより維持された。

半腱様筋肉上の皮膚を、電気バリカンを用いて毛剃りし（必要なら）、そしてクロルヘキサジン及びアルコールスクラブにより調製した。ラットを側部臥床に配置した。メス又はハサミを用いて、１ｃｍの切開を、長骨に沿って皮膚に行った。２つの２ｍｍの切開を、半腱様筋肉に行い、そして鈍的切開を移植床を調製するために使用した。

無菌技法を用いて、筋肉内移植のために割り当てられた個々の試験サンプルを、半腱様筋肉に配置した。数滴の無菌生理食塩水を、必要な場合、移植部位上で使用し、その後、配置部位での試験サンプルの配置を助けるためにインプラントを挿入した。次に、ラットを反対側に再配置し、そしてその手順を反復した。個々の開口部を適切な縫合糸により閉じ、そして皮膚創傷の閉鎖を、ステンレス鋼創傷クリップを用いて完了した。図１は、筋肉内インプラントの位置を示すラットの表示である。

Ｐｕｒｏｓ（登録商標）ＤＢＭを担体として用い、そしてすべてのシステムについてのＤＭＢの源をこの実施例において評価した。次の４種の異なったシステムを評価した：Ｐｕｒｏｓ（登録商標）ＤＢＭ（２５ｍｇ）を含むシステム１（ａ）；Ｐｕｒｏｓ（登録商標）ＤＢＭ（２５ｍｇ）及びＢＭＰ−２（２μｇ）を含むシステム１（ｂ）；Ｐｕｒｏｓ（登録商標）ＤＢＭ（１２．５ｍｇ）及びＤｉＣａｌ（１２．５ｍｇ）を含むシステム１（ｃ）；及びＰｕｒｏｓ（登録商標）ＤＢＭ（１２．５ｍｇ）、ＤｉＣａｌ（１２．５ｍｇ）及びＢＭＰ−２（１０μｇ）を含むシステム１（ｄ）。ＤｉＣａｌを含むシステムに関しては、ＤｉＣａｌは、１：１の比（すなわち、ＤｉＣａｌ乾燥重量：Ｐｕｒｏｓ（登録商標）ＤＢＭの乾燥重量）及び２５００：１の比（すなわち、ＤｉＣａｌ乾燥重量：ＢＭＰ−２乾燥重量）で使用された。サンプルを一般的に、次の通りに調製した。成分を、ヘラを用いて、手動的に組合し（例えば、ＤｉＣａｌを湿ったＰｕｒｏｓ（登録商標）ＤＢＭパテと共に混合した）、成分を均等に分散した。次に、組成物を、−８０℃で３０分間、凍結にゆだねた。その後、組成物を、少なくとも２４時間、凍結乾燥にゆだねた。次に、２５ｍｇの個々のサンプルシステムを、ゼラチンカプセル中に入れ、そして上記のようにして、筋肉内移植した。

２８日後、個々のインプラントを含む組織を、評価、例えばマイクロ−ＣＴスキャンのために除いた。マイクロ−ＣＴ評価のために、それらの外植片をホルマリンにより固定した。マイクロ−ＣＴスキャンは、図２に示されており、そしてそれに由来するデータは表１にある。マイクロ−ＣＴスキャン及びそれに由来するデータは、ＤｉＣａｌの存在がＢＭＰを有するシステムにおいて骨形成を著しく増強した（例えば、合計の骨鉱物沈着において約８３％の上昇）ことを示す。

表１のデータは、骨体積、骨鉱物密度及び骨体積／４種のグループの合計体積を要約する。予測されるように、骨体積及び骨体積（鉱化）／合計体積の比率は、ＢＭＰ−２が添加される場合、上昇した（１（ａ）及び１（ｂ）、及び１（ｃ）及び１（ｄ）を比較する）。骨体積／合計体積の比率はまた、ＤｉＣａｌが添加される場合、上昇したが（約３倍；１（ｃ）に対する１（ａ）を比較する）、但し、ＢＭＰ−２含有組成物と同じ程度でない。わずか１つの濃度のＤｉＣａｌが試験されたが、表１の結果は、ＤｉＣａｌが外因性ＢＭＰ−２の不在下で鉱化された骨体積／合計体積の高められた比率を提供する。

実施例２
皮下インプラント評価：
種々のシステムを、下記のようにして、無胸腺ラットに皮下移植し、骨成長についてのそれらの有効性に関して組成物を評価した。研究の開始で、生後約７週の雄の無胸腺ラットを用いた。個々のラットに対する手術を、次の通りに実施した。手術の前、ラットを、ケタミン／キシラジン溶液（７０ｍｇ／ｋｇのケタミン及び５ｍｇ／ｋｇのキシラジン）の腹腔内注入により麻酔した。全身麻酔は、つま先のピンチに対する応答の欠如により示された。麻酔は、必要なら、イソフルランにより保持された。

個々のラットの腹側及び背側胸部領域を、クロルヘキサジエン及びアルコールスクラブにより拭き取った。メス又はハサミを用いて、１ｃｍの切開を、右側の皮膚に行った。この腹部切開は、胸郭の基部で行われた。切開の後、ポケットを、腋窩に向けた鈍的切開により、皮膚の下及び切開の上で調製した。大血管（頭蓋胸背静脈）はしばしば、皮膚／皮下組織に付着されたことが示されている。右腹部インプラントを、頭蓋胸背血管下の直接的な胸壁上の切開の約５ｍｍ前方の皮下組織のポケットに配置した。右腹側が移植される場合、左側は移植のために行われる同じ手順を有した。次に、ラットの位置を変え、背側胸部の皮膚に、さらに２つの小さな（１ｃｍ）の切開を行った。２つの背部インプラントを、胸郭の中央に向けて配置した。すべての創傷閉鎖を、ステンレス鋼創傷クリップ又は縫合糸のいずれかを用いて達成した。従って、個々のラットは、腹側及び背側胸部領域のそれぞれに試験製品（ｔｅｓｔ ａｒｔｉｃｌｅｓ）の双方の配置を有する４種の皮下インプラントを有した。図３は、皮下インプラント部位Ｑ１−Ｑ４を示すラット腹側及び背側図の代表的画像である。

次の３種の異なったタイプのシステムを評価した：コラーゲン及びＤＭＢを含むインプラント、コラーゲン、ＤＭＢ及びＢＭＰ−２を含むインプラント、及びコラーゲン、ＤＭＢ及び種々の量のＤｉＣａｌを含むインプラント。評価される基準ＤｉＣａｌ濃度は、酸性鉱物成分、及び担体に含まれるコラーゲン、及び他の成分、例えば脱灰骨に見出されるいずれかのコラーゲンを考慮して、コラーゲンの合計重量（９０重量％のコラーゲンであることが実験のために仮定される）の組合された重量に対して、１１、３３、５０及び６０重量％であった。同じＤＭＢの２つのロットが、RTI Biologics，Inc.により提供された。

インプラントを、一般的に次の通りに調製した。塩酸（３０ｍＭ）をコラーゲンに添加し、コラーゲンを湿潤した。次に、その組合せを、大規模ミキサーによりホイップし、ゲル様コンシステンシーを有する組成物を得た。適切な量のＤＭＢ粉末を添加し、そしてヘラにより十分に混合し、パテ様コンシステンシーを得た。ガラスプレート上に存在する所望の形状のディスクを、パテにより満たした。第２ガラスプレートを、ディスク上に配置し、そして所定の場所にクランプした。ガラスプレートアセンブリーを一般的に、−８０℃で最少１時間、凍結した。ディスクをフリーザーから除き、そして過剰の材料をディスク鋳型からトリミングした。ガラスプレートアセンブリーを、−８０℃で少なくとも１時間、すばやくフリーザーに再び戻した。次に、そのアッセンブリーを少なくとも１２時間、凍結乾燥にゆだねた。次に、現在スポンジである個々のインプラントを鋳型から回収した。

ＤｉＣａｌを含むよう意図されたインプラントに関しては、適切な量のＤｉＣａｌを、ホイッピング段階の前、塩酸及びコラーゲンの組合せに添加した。コラーゲン、塩酸及びＤｉＣａｌの組合せをまず、ヘラにより混合し、そして次に、ミキサーによりホイップした。

ＢＭＰ−２０を含むよう意図されたインプラントに関しては、２０μｌの再構成されたＢＭＰ−２を、凍結乾燥されたスポンジインプラントディスクの片側上に添加した。ＢＭＰ−２溶液を用いて、スポンジインプラントディスクのソーキングを可能にした。スポンジインプラントディスクを、−８０℃で１時間、凍結条件にゆだねた。次に、そのアセンブリーを、少なくとも１２時間、凍結乾燥にゆだねた。次に、個々の現在スポンジであるインプラントを回収した。次に、２０μｌの再構成されたＢＭＰ−２を、スポンジインプラントディスクの他の側に添加し、そしてこの手順を反復した。

２１日後、インプラントを、評価、例えばマイクロ−ＣＴ及び組織学的評価のために除いた。外植片を１０％ＮＢＦにより固定し、そして放射線検査した。Ｘ船撮影に続いて、サンプルをマイクロ−ＣＴにゆだねた。マイクロ−ＣＴスキャンは、図４−９に示されている。図４−９におけるマイクロ−ＣＴスキャンの個々のグループは、種々の試験対象の種々の位置Ｑ１−Ｑ４から取られた外植片を示す。ＣＴ−スキャンは、ＤｉＣａｌの存在が評価された個々の濃度で骨形成を増強したことを示す。組織学的分析は、ＤｉＣａｌの存在がまた、高められた血管新生をもたらしたことを示した。図１０は、代表であり、そしてコラーゲン、ＤＭＢ及び１１％のＤｉＣａｌを含むインプラントが、コラーゲン及びＤＭＢのみを含むインプラントに比較して、高められた血管新生、及び破骨細胞及び骨芽細胞の両者の活性化を示したことを示す。さらに、図１１は、１１％〜６０％の範囲のＤｉＣａｌ濃度での血管新生の著しい上昇を示す。さらに、図１２は、単純に調製されたサンプルに関して、１．２３％〜２０％の範囲の濃度のＤｉＣａｌの添加に関連する鉱物密度上昇を示す。

実施例３
典型的なパテ組成物の調製：
この実施例においては、ゼラチンを、線維状コラーゲン、カルシウム及びリン酸塩源、及びＤＭＢ粒子と共に組合し、パテを形成した。脱灰骨マトリックススポンジを、０．１８ｇのコラーゲン、７．３ｍｌの３０ｍＭの塩酸、０．２１ｇのリン酸カルシウム二塩基（ＤｉＣａｌ）及び１．６ｇの脱灰骨粒子をスラリーにホイップし、続いてそのスラリーを５ｃｍ×２ｃｍ×０．５ｃｍのスポンジに凍結乾燥することにより調製した。１２％ｗ／ｖのゼラチン溶液を、１．２ｇのゼラチンを、約３７℃〜約５０℃で１０ｍｌの水に添加することにより調製した。次に、調製されたスポンジを、水により約１０分〜約３０分間、ソーキングした。水を吸収した後、スポンジを圧縮し、過剰の水を除去した。次に、１．９ｍｌの１２％ゼラチン（約３７℃〜約５０℃で）を、スポンジに添加し、広げ、そしてヘラを用いてスポンジ共にブレンドした。１０分後、その混合物は、パテ様材料になった。このパテ材料は、凝集性且つ可鍛性であり、その形状を保持し、そして水へのソーキングの後、洗い流せなかった（崩壊しなかった）。ＳＥＭ画像（図１３）は、このパテ材料が線維状コラーゲン及び立体的な多孔性構造を有することを示した。

パテは、特に非体重負荷部位における筋肉骨格を修復するか又は再構成するために、骨空隙充填剤、脱灰骨マトリックス及び骨成長因子が使用されているいずれかの臨床的又は外科的用途に使用され得る。例えば、生成物は注射器から直接的に欠損部位に押出されるか、又は手術部位中に固定されるよう異なった輪郭又は形状に鋳造され得る。

実施例４
典型的なパテ組成物の調製：
この実施例においては、熱変性されたコラーゲンを、線維状コラーゲン、カルシウム及びリン酸塩源、及びＤＭＢ粒子と共に組合し、パテを形成した。ＤＭＢスポンジを、０．１２５ｇのコラーゲン、５．４ｍｌの３０ｍＭの塩酸、０．１５６ｇのリン酸カルシウム二塩基（ＤｉＣａｌ）及び１．２５ｇの脱灰骨粒子をスラリーにホイップし、続いてそのスラリーを１．２ｃｍ×０．３ｃｍ×１５ｃｍのスポンジに凍結乾燥することにより調製した。０．９％ｗ／ｖ生理食塩水又は水中、１２％ｗ／ｖのコラーゲンを、１２１℃に１〜２時間、加熱し、コラーゲンを変性し、そしてそのコラーゲンを溶液にした。次に、上記スポンジの１．２ｃｍ×０．３ｃｍ×４ｃｍ部分を、水により１０分間ソーキングした。水を吸収した後、スポンジを手動的に圧縮し、過剰の水を除去し、そして次に、０．８ｍｌの１２％熱変性されたコラーゲン溶液（約３７℃〜約５０℃で）を、スポンジに添加し、広げ、そしてヘラを用いてスポンジ共にブレンドした。１０分後、その混合物は、パテ様材料になり、このパテ材料は、凝集性且つ可鍛性であり、その形状を保持し、そして水へのソーキングの後、洗い流せなかった（崩壊しなかった）。

パテは、特に非体重負荷部位における筋肉骨格を修復するか又は再構成するために、骨空隙充填剤、脱灰骨マトリックス及び骨成長因子が使用されているいずれかの臨床的又は外科的用途に使用され得る。例えば、生成物は注射器から直接的に欠損部位に押出されるか、又は手術部位中に固定されるよう異なった輪郭又は形状に鋳造され得る。

実施例５
典型的なパテ組成物の調製：
この実施例においては、ゼラチン担体が、線維状コラーゲンＤＭＢスポンジに含まれた。スポンジを、０．１２５ｇのコラーゲン、０．００５ｇのゼラチン、５．４ｍｌの２０ｍＭの塩酸、０．１５６ｇのリン酸カルシウム二塩基（ＤｉＣａｌ）及び１．２５ｇのＤＭＢ粒子をスラリーにホイップし、続いてそのスラリーを１．２ｃｍ×１．５ｃｍのスポンジに凍結乾燥することにより調製した。水（中性pH、例えばpH７．０）によるスポンジの再水和化の後、スポンジは柔軟になり、そしてパテ様材料に形成される。このパテを異なった形状に鋳造し、そしてそのパテは水中でその形状を保持できた。

パテは、特に非体重負荷部位における筋肉骨格を修復するか又は再構成するために、骨空隙充填剤、脱灰骨マトリックス及び骨成長因子が使用されているいずれかの臨床的又は外科的用途に使用され得る。例えば、生成物は注射器から直接的に欠損部位に押出されるか、又は手術部位中に固定されるよう異なった輪郭又は形状に鋳造され得る。

実施例６
典型的なインプラント形状：
１つの態様によれば、スポンジは、次の寸法を有する棒状物として、脊椎欠損又は損傷に対して使用され得る：約１ｍｍ（W）×約２ｍｍ（L）×約４〜約５ｍｍ（T）、約１０ｍｍ（W）×約５０ｍｍ（L）×約４ｍｍ〜約５ｍｍ（T）又は約２ｍｍ（W）×約１００ｍｍ（L）×約４ｍｍ〜約５ｍｍ（T）。棒状物についての他の寸法は、約１０ｍｍ（W）×約２０ｍｍ（L）×約５ｍｍ（T）、約２０ｍｍ（W）×約５０ｍｍ（L）×約５ｍｍ（T）、又は約２０ｍｍ（W）×約１００ｍｍ（L）×約５ｍｍ（T）を包含する。１つの態様によれば、スポンジは、約１５ｍｍ（ｌ）×約５ｍｍ〜約６ｍｍ（ｈ）のリップを有する、約１２ｍｍ（W）×約１０ｍｍ（L）×約８ｍｍ〜約１０ｍｍ（T）の寸法、又は約１５ｍｍ（ｌ）×約５ｍｍ〜約６ｍｍ（ｈ）のリップを有する、約１２ｍｍ（ｗ）×約２０ｍｍ（L）×約８ｍｍ〜約１０ｍｍ（T）の寸法のストリップとして、脊柱側弯症における欠損のために使用され得る（図１４Ａ）。ストリップについての別の寸法は、約１５ｍｍ（ｌ）×約５ｍｍ〜約６ｍｍ（ｈ）のリップを有する、約１２ｍｍ（W）×約１００ｍｍ（L）×約１０ｍｍ（T）、又は約１５ｍｍ（ｌ）×約５ｍｍ〜約６ｍｍ（ｈ）のリップを有する、約１２ｍｍ（Ｗ）×約２００ｍｍ（L）×約１０ｍｍ（T）を包含する。１つの態様によれば、スポンジは、約２５ｍｍ（W）×約５０ｍｍ（L）×約１０ｍｍ（T）の寸法を有する容器として（ここで、容器中の凹面は、約４０ｍｍ（ｌ）×約１５ｍｍ（ｗ）×約５ｍｍ〜約７ｍｍ（ｈ）である）、又は約２５ｍｍ（Ｗ）×約１００ｍｍ（L）×約１０ｍｍ（T）の寸法を有する容器として（ここで、２つの凹面を有し、個々の凹面は、約４０ｍｍ（ｌ）×約１５ｍｍ（ｗ）×約５ｍｍ〜約７ｍｍ（ｈ）である）、使用され得る（図１４B）。容器についての他の寸法は、次のものを包含する：約２５ｍｍ（Ｗ）×約５０ｍｍ（L）×約１０ｍｍ（T）（約１５ｍｍ（ｗ）×約２０ｍｍ（ｌ）×約５ｍｍ（ｈ）の凹面を有する）、又は約２５ｍｍ（Ｗ）×約１００ｍｍ（L）×約１０ｍｍ（T）（約１５ｍｍ（ｗ）×約４０ｍｍ（ｌ）×約５ｍｍ（ｈ）の凹面を有する）。弾丸形状についての典型的な寸法は、約５．５ｍｍ（直径）×約１５ｍｍ（ｈ）、約７ｍｍ（直径）×約２０ｍｍ（ｈ）、又は約９ｍｍ（直径）×約２３ｍｍ（ｈ）を包含する。下部リッジについての典型的な寸法は、約６ｍｍ（ｗ）×約３２ｍｍ（ｌ）×約１２ｍｍ（ｈ）及び約３ｍｍのRを包含し、そして上部リッジについての寸法は、約１０ｍｍ（ｗ）×約３０ｍｍ（ｈ）×約１０ｍｍ（ｈ）及び約０．８ｍｍ、約１．８ｍｍ又は約２．８ｍｍのRを包含する。他の形状のサイズ、例えば寛骨臼又は延髄間領域中への導入のためのそれらの寸法は、当業者により決定され得る。

１つの態様によれば、スポンジは歯科用途に使用され得る。歯科用インプラントについての典型的な形状及び寸法は、表２−６に提供される（また、図１５も参照のこと）。

実施例７
鉱物成分として酢酸カルシウムを有するインプラントの骨形成活性：
下記に記載されるような種々の試験サンプル（表７）を、無胸腺ラットに皮下移植し、骨成長についてのそれらの効率について組成物を評価した。研究の開始で、生後約７週の雄の無胸腺ラットを用いた。個々のラットに対する手術を、次の通りに実施した。手術の前、ラットを、ケタミン／キシラジン溶液（７０ｍｇ／ｋｇのケタミン及び５ｍｇ／ｋｇのキシラジン）の腹腔内注入により麻酔した。全身麻酔は、つま先のピンチに対する応答の欠如により示された。麻酔は、必要なら、イソフルランにより保持された。

個々のラットの腹側及び背側胸部領域を、クロルヘキサジエン及びアルコールスクラブにより拭き取った。メス又はハサミを用いて、１ｃｍの切開を、右側の皮膚に行った。この腹部切開は、胸郭の基部で行われた。切開の後、ポケットを、腋窩に向けた鈍的切開により、皮膚の下及び切開の上で調製した。大血管（頭蓋胸背静脈）はしばしば、皮膚／皮下組織に付着されたことが示されている。右腹部インプラントを、頭蓋胸背血管下の直接的な胸壁上の切開の約５ｍｍ前方の皮下組織のポケットに配置した。右腹側が移植される場合、左側は移植のために行われる同じ手順を有した。次に、ラットの位置を変え、背側胸部の皮膚に、さらに２つの小さな（１ｃｍ）の切開を行った。２つの背部インプラントを、胸郭の中央に向けて配置した。すべての創傷閉鎖を、ステンレス鋼創傷クリップ又は縫合糸のいずれかを用いて達成した。従って、個々のラットは、腹側及び背側胸部領域のそれぞれに試験製品（test articles）の双方の配置を有する４種の皮下インプラントを有した。図３は、皮下インプラント部位Ｑ１−Ｑ４を示すラット腹側及び背側図の代表的画像である。

次の３種の異なったタイプのシステムを評価した：コラーゲン及びＤＭＢを含むインプラント、コラーゲン、ＤＭＢ及びＢＭＰ−２を含むインプラント、及びコラーゲン、ＤＭＢ及び種々の量及び組合せの塩（すなわち、酢酸カルシウム、ＤｉＣａｌ、リン酸三ナチリウム、又はヒドロキシアパタイト）を含むインプラント。評価される基準の合計塩濃度は、合計の塩成分、及び担体に含まれるコラーゲン、及び他の成分、例えば脱灰骨に見出されるいずれかのコラーゲンを考慮して、コラーゲンの合計重量（９０重量％のコラーゲンであることが実験のために仮定される）の組合された重量に対して、１０及び１９重量％であった。ＤＭＢ粒子は、AllSource, Inc.により提供される。

異なった組成物を有するインプラント（表８）を、一般的に次の通りに調製した。塩酸（３０ｍＭ）をコラーゲンに添加し、コラーゲンを湿潤した。次に、その組合せを、大規模ミキサーによりホイップし、ゲル様コンシステンシーを有する組成物を得た。適切な量のＤＭＢ粉末を添加し、そしてヘラにより十分に混合し、パテ様コンシステンシーを得た。ガラスプレート上に存在する所望の形状のディスクを、パテにより満たした。第２ガラスプレートを、ディスク上に配置し、そして所定の場所にクランプした。ガラスプレートアセンブリーを一般的に、−８０℃で最少１時間、凍結した。ディスクをフリーザーから除き、そして過剰の材料をディスク鋳型からトリミングした。ガラスプレートアセンブリーを、−８０℃で少なくとも１時間、すばやくフリーザーに再び戻した。次に、そのアッセンブリーを少なくとも１２時間、凍結乾燥にゆだねた。次に、得られるスポンジインプラントを鋳型から回収した。

種々の量の塩又は異なった塩の組合せを含むよう意図されたインプラントに関しては、適切な量の塩を、ホイッピング段階の前、塩酸及びコラーゲンの組合せに添加した。コラーゲン、塩酸及びＤｉＣａｌの組合せをまず、ヘラにより混合し、そして次に、ミキサーによりホイップした。

ＢＭＰ−２０を含むよう意図されたインプラントに関しては、２０μｌの再構成されたＢＭＰ−２（４ｍＭのＨＣｌ中、０．２５μｇ/μｌ）を、凍結乾燥されたスポンジインプラントディスクの片側上に添加し、続いて、別の再構成されたＢＭＰ−２を、凍結乾燥されたスポンジインプラントディスクの別の側に添加した。ＢＭＰ−２溶液を、スポンジインプラントディスクへのソーキングを可能にした。スポンジインプラントディスクを、−８０℃で１時間、凍結条件にゆだねた。次に、そのアセンブリーを、少なくとも１２時間、凍結乾燥にゆだねた。次に、得られるスポンジインプラント回収した。

２８日後、インプラントをX線評価のために除いた。外植片を１０％ＮＢＦに固定し、そしてX線写真を撮影した。個々の処理グループからの代表的なX線写真が図１６に示されている。X線写真は、ＤｉＣａｌ、酢酸カルシウム、又はＤｉＣａｌ又はリン酸三ナトリウムと組合される酢酸カルシウムの存在が評価される濃度で骨形成を増強したことを示した。

実施例８
欠損充填に続く融合活性：
ラットの左大腿骨における決定的サイズの欠損（５ｍｍ）を、約６ｍｍの長さ×約３ｍｍの直径の円柱状の形での次の４種の組成物（表９を参照のこと）の１つにより充填した：１）本発明の骨空隙充填剤組成物；２）コラーゲン及びＢＭＰ−２により形成された組成物；３）コラーゲン及びＤＢＭにより形成された組成物；又は４）Ｐｕｒｏｓ（登録商標）ＤＢＭ。充填された欠損部のＸ線写真を、充填後４〜８週で取り、そしてマイクロＣＴスキャンを、充填後８週で取った。

４週で取られたＸ線写真が図１７に示される。コラーゲン＋ＤＢＭ及びＰｕｒｏｓ（登録商標）ＤＢＭは、８つの欠損のいずれでも融合を誘発しなかったが、ところが本発明の骨空隙充填剤組成物及びコラーゲン及びＢＭＰ−２により形成された組成物は８つの欠損のうち６の欠損で融合をもたらした。コラーゲン及びＢＭＰ−２は、８週で、本発明の骨空隙充填剤組成物よりも良好な融合を示した。

実施例９
骨空隙充填剤組成物への使用のための生物分解線維：
時間にわたって吸収され、そして良好な品質の骨により置換される、空隙又は骨折の周囲又はその中に導入される材料における耐荷重能力及び従って、構造的完全性を創造するか又は高めるために、生物適合性及び生物分解性線維を、本発明の骨空隙充填剤組成物に添加する。線維の重量百分率は、所望する性質、例えば強度、生物学的性質、取り扱い特性に基づいて変化することができる。１つの態様によれば、線維の重量百分率は、約１０％〜約７０％であり得る。典型的には、線維長が上昇するにつれて、充填の百分率は、所望する長さを達成するために低下する。

例えば、生活性ガラス（a. k. a. Bioglass）線維は、骨空隙充填剤組成物中に組込まれる。生活性ガラス線維は、線維強化として作用し、そして材料の機械的性質を高め、そして／又はより強い取り扱い特性を提供する。生物適合性線維の１つの例は、鉱化された骨の必須要素である、カルシウム塩、リン、ナトリウム塩及びケイ酸塩から構成される４５Ｓ５（４５Ｓ５は、４６．１モル％のＳｉＯ_２、２6.９モル％のＣａＯ，２４．４モル％のＮａ_２Ｏ及び２．５モル％のＰ_２Ｏ_５である）である。他のバイオガラス組成物は次のものを包含するが、但しそれらだけには限定されない：５８Ｓ（６０ Ｓｉ０_２、 ３６ ＣａＯ 及び ４ Ｐ_２０_５ (モル％)である）、 Ｓ７０Ｃ３０ （７０ Ｓｉ０_２ 及び ３０ ＣａＯ (モル％)である）、 及び１３−９３ （６．０ Ｎａ_２０、 ７．９ Ｋ_２０、 ７．７ ＭｇＯ、 ２２．１ ＣａＯ、 １．７ Ｐ_２０_５、 ５４．６ Ｓｉ０_２ (モル％)である）。さらなる他の生物適合性線維は、ＳＳＳＥ （５４．１ Ｓｉ０_２、２２．３ ＣａＯ、１９．８ Ｎａ_２０、１．３ Ｐ_２０_５及び ８．７ ＣａＦ (モル％)である）及びＳＳ３Ｐ４ （５４．２ Ｓｉ０_２、２２ ＣａＯ、２２．９Ｎａ_２０ 及び０．９ Ｐ_２０_５ (モル％)である）を包含する。

生活性ガラスを組込み種々の組成物は、骨と結合し、そして身体により吸収される骨再生を促進することが示されている。生活性ガラスの分解が、一定の領域に必須鉱物要素を提供し、そして骨形成／治癒工程を遅延する所望しない局在化pHは創造しない。別の態様によれば、生活性ガラス、マット、例えば所望する形状に切断されるマットとして製造され、次に骨空隙充填剤組成物がそのマットに添加され、例えばその中にプレスされる。

実施例１０
脱灰骨パテインプラントの骨形性活性：
下記に記載されるような種々の試験サンプル（表１０）を、無胸腺ラットに皮下移植し、骨成長についてのそれらの効率について組成物を評価した。研究の開始で、生後約７週の雄の無胸腺ラットを用いた。個々のラットに対する手術を、次の通りに実施した。手術の前、ラットを、ケタミン／キシラジン溶液（７０ｍｇ／ｋｇのケタミン及び５ｍｇ／ｋｇのキシラジン）の腹腔内注入により麻酔した。全身麻酔は、つま先のピンチに対する応答の欠如により示された。麻酔は、必要なら、イソフルランにより保持された。

個々のラットの腹側及び背側胸部領域を、クロルヘキサジエン及びアルコールスクラブにより拭き取った。メス又はハサミを用いて、１ｃｍの切開を、右側の皮膚に行った。この腹部切開は、胸郭の基部で行われた。切開の後、ポケットを、腋窩に向けた鈍的切開により、皮膚の下及び切開の上で調製した。大血管（頭蓋胸背静脈）はしばしば、皮膚／皮下組織に付着されたことが示されている。右腹部インプラントを、頭蓋胸背血管下の直接的な胸壁上の切開の約５ｍｍ前方の皮下組織のポケットに配置した。右腹側が移植される場合、左側は移植のために行われる同じ手順を有した。次に、ラットの位置を変え、背側胸部の皮膚に、さらに２つの小さな（１ｃｍ）の切開を行った。２つの背部インプラントを、胸郭の中央に向けて配置した。すべての創傷閉鎖を、ステンレス鋼創傷クリップ又は縫合糸のいずれかを用いて達成した。従って、個々のラットは、腹側及び背側胸部領域のそれぞれに試験製品（test articles）の双方の配置を有する４種の皮下インプラントを有した。図３は、皮下インプラント部位Ｑ１−Ｑ４を示すラット腹側及び背側図の代表的画像である。

次の３種の異なったタイプのシステムを評価した：１）線維状コラーゲン及びＤＭＢを含むインプラント、２）線維状コラーゲン及びＢＭＰ−２を含むインプラント、及び３）線維状コラーゲン、ゲル化コラーゲン、ＤＭＢ（リン酸水素カルシウム（ＤｉＣａｌを含むか又は含まない）を含むインプラント（表１０を参照のこと）。ＤＭＢ粒子は、AllSource,Ｉｎｃ.により提供される。

インプラントを次の通りに調製した。スポンジインプラントを調製するためには、その手順は次の通りである。塩酸（３０ｍＭ）をコラーゲンに添加し、コラーゲンを湿潤した。次に、その組合せを、大規模ミキサーによりホイップし、ゲル様コンシステンシーを有する組成物を得た。適切な量のＤＭＢ粉末を添加し、そしてヘラにより十分に混合し、パテ様コンシステンシーを得た。ガラスプレート上に存在する所望の形状のディスクを、パテにより満たした。第２ガラスプレートを、ディスク上に配置し、そして所定の場所にクランプした。ガラスプレートアセンブリーを一般的に、−８０℃で最少１時間、凍結した。ディスクをフリーザーから除き、そして過剰の材料をディスク鋳型からトリミングした。ガラスプレートアセンブリーを、−８０℃で少なくとも１時間、すばやくフリーザーに再び戻した。次に、そのアッセンブリーを少なくとも１２時間、凍結乾燥にゆだねた。次に、得られるスポンジインプラントを鋳型から回収した。パテインプラントを調製するためには、その手順は次の通りである。調製されたDMB含有スポンジ（前述のような）を、２０ｍｌの脱イオン水により水和化し、そして１０分間、水和化した。水和化の後、過剰の水を搾り出すことにより除去した。次に、生理食塩溶液において１２％コラーゲンを１２１℃で１時間、加熱することにより調製された、０．６ｍｌのゲル化コラーゲンを、水和化されたスポンジに添加し、そして水和化されたスポンジと共に十分に混合した。１〜２分の混合の後、その材料はパテになった。約０．１ｇのこの材料を計量し、そしてラット中に移植した。

種々の量の塩又は異なった塩の組合せを含むよう意図されたインプラントに関しては、適切な量の塩を、ホイッピング段階の前、塩酸及びコラーゲンの組合せに添加した。コラーゲン、塩酸及びＤｉＣａｌの組合せをまず、ヘラにより混合し、そして次に、ミキサーによりホイップした。

ＢＭＰ−２０を含むよう意図されたインプラントに関しては、２０μｌの再構成されたＢＭＰ−２（０．２５μｇ/μｌ）を、凍結乾燥されたスポンジインプラントディスクの片側上に添加し、続いて、別の再構成されたＢＭＰ−２を、凍結乾燥されたスポンジインプラントディスクの別の側に添加した。ＢＭＰ−２溶液を、スポンジインプラントディスクへのソーキングを可能にした。スポンジインプラントディスクを、−８０℃で１時間、凍結条件にゆだねた。次に、そのアセンブリーを、少なくとも１２時間、凍結乾燥にゆだねた。次に、得られるスポンジインプラント回収した。

２８日後、インプラントをX線写真評価のために除いた。外植片を、１０％NBFに固定し、そしてX線写真を取った。個々の処理グループからのX線写真は、図１８に示される。X線写真は、ＤｉＣａｌを有するＤＢＭパテ（線維状コラーゲン及びゲル化コラーゲンにより配合される）が、ＤｉＣａｌ及びＤＭＢ個々を有さず、コラーゲンのみを有するＤＢＭパテに比較して、骨形成を増強したことを示した。

実施例１１
脊椎後外側融合に対する種々の量のリン酸カルシウムの効果：
材料及び方法
処理グループ：動物（雄）を、到着に従って集められた体重に基づいて、処理グループにランダムに分類した（表１１）。個々のグループについての平均体重を検計し、グループ平均及び標準偏差値が均質性の仮定を満足することを確かめた。グループ割り当てを研究記録に記録した。個々の動物は、左側及び右側の両側上に同じグループからのインプラントを受けた。

手術：麻酔を、通常の方法に従って、誘導し、そして維持した。全身麻酔は、つま先のピンチへの応答の欠如により指摘された。麻酔は、必要なら、イソフルレンにより維持された。麻酔の誘発の後、ラットを、前及び後脚を伸ばして、腹側横臥に配置した。標準の実験技術を用いて、脊椎領域を、適切な無菌手術技法に従って、クリップするか又は毛削し、清浄し、そして洗浄した。

Ｌ４−Ｌ５後外側融合を次の通りに実施した。脊椎に、単一の中間線皮膚切開を通して接近し、そして２つの別々の筋肉切開（１つは脊柱の左側へ及びもう１つは右側へ）を行い、脊椎に接近した。そのレベルは、骨盤から参照することにより、手術中に同定された。露出されると、両側上のＬ４及びＬ５の横断工程が分離された。次に、インプラント材料を、記載のように、後外側溝に配置した。

筋膜を縫合糸により閉じた。皮膚を縫合糸又はステープルにより閉じた。術後１４日で残存するいずれかのステープル又は縫合糸を、イソフルラン麻酔下で除去した。

インプラント材料の配置：横断工程に付着される背筋肉を持ち上げ、そしてインプラントをＬ４及びＬ５横断工程にまたがる筋肉下に配置し、所定の位置にインプラントを確保した。

オキシテトラサイクリン及びカルセインラベル：１用量のオキイシテトラサイクリン（３０ｍｇ／ｋｇ体重；Sigma05875）を、殺害する６日前、個々の動物に与え、そして１用量のカルセイン（１０ｍｇ／ｋｇ）を、殺害する２日前、個々の動物に与えた。

機械的安定性の試験：機械的安定性を、触診により、組織収集の直後、すべてのサンプルに対して評価した。処理のためのグループ割り当てに対してブラインドにされた２人の個人を、Qui et al. (J. Biomed. Mat. Res., 82B: 239 (2007))によって記載されるように、下記評点システムを用いて、個々の動物の安定性を評価した：
触診評点
０−空
１−いくつかの隆起
２−いくつかのキャップ
３−小さなギャップ
４−完全に連結された

組織学：研究から収穫された背骨セグメントを、脱灰された骨組織学のために処理した。個々のブロックからの２つの切片を調製し；１つは横断面又は断面平面からであり、そして他は、脊柱の個々の側上に融合塊状物を含む、脊柱に沿っての矢状面からである。断面をマッソンのトリクロームにより染色した（図１９、２１及び２３を参照のこと）。さらに、個々の面からの１つのスライドを、蛍光顕微鏡のために末染色のままにした。

結果：
到着に基づいて、生後３ヶ月の合計２６匹の雄の無胸腺ラット（Ｈｓｄ：ＲＨ−Ｆｏｘｎ１^ｒｕｎ）（負の対照グループにおけるそれらのラット（２匹の動物）を除く）は、Ｌ４とＬ５との間の左右の後外側溝における試験製品により移植された双方向手術を有した。負の対照グループは、剥離側上にいずれのインプラントも受けなかった。

移植に続いて、ラットは３日間、合併病の臨床的徴候について観察された。体重を研究の開始で及びその後、毎週、測定した。手術後４週で、グループ４のＰｕｒｏｓ（登録商標）ＤＢＭパテからの２匹の雄ラットを殺害し、そして融合塊状物を含む腰椎セグメントを除いた。手術後８週で、グループ４からの動物を除くすべてのラットを殺害し、そして融合塊状物を含む腰椎セグメントを除いた。個々の殺害の前、すべての動物は、殺害の６日前、１用量のオキシテトラサイクリン（３０ｍｇ／ｋｇ体積）を、及び殺害の２日前、１用量のカルセインを与えられた。

機械的安定性を、すべてのサンプルン対して触診により評価した。背骨サンプル（Ｔ１３−Ｓ１領域）を、１０％中性緩衝ホルマリンに配置し、そしてＸ線写真を取った。Ｘ線写真の評点を記録した。完全な融合は、架橋された骨が横断領域間で完全に示される場合、存在すると思われた。保持されたサンプルを、マイクロ−ＣＴ分析にゆだねた。

Ｘ線写真の結果は、ＤＢＭ１、ＤＢＭ１＋２．５％又は５％リン酸カルシウム混合物、ＤＢＭ１＋ＢＭＰ−２、及びコラーゲン＋ＢＭＰ−２による良好な背骨融合を示したが、しかしながら、コラーゲン＋ＢＭＰ−２における融合塊状物の密度はＤＢＭ１のその密度よりも有意に低かった。ＤＢＭ＋０．５リン酸カルシウム鉱物の混合物及びＤＢＭ２（Ｐｕｒｏｓ（登録商標）ＤＢＭパテは、ＤＢＭ１に比較して、有意に低い完全な融合及び密度を示した。負の対照グループにはいずれの動物においても融合塊状物は存在しなかった。

融合領域の機械的安定性についての結果を、ＤＢＭ１処理されたグループ（グループ１）と比較した。ＤＢＭ１処理された動物に比較して、ＤＢＭ１＋０．５％リン酸カルシウム鉱物及びコラーゲン＋ＢＭＰ−２により処理された動物における機械的安定性評価の有意な低下が存在した（表１３）。リン酸カルシウム鉱物の量の上昇と共に、増強された機械的安定性の正の傾向が存在した。

組織学的評点からのデータは、ＤＢＭ１とＰｕｒｏｓ（登録商標）ＤＢＭパテとの間の著しい差異を示し；前者は、この脊椎融合モデルにおける骨誘導性又は骨形成についての良好な全体的結果を促進した。合計評点から、良好な全体的融合が、ＤＢＭ１、又はＢＭＰ−２と組合されたＤＢＭ１により明白であり、又は１０％ＣａＰは、この組合せが２つの隣接する脊椎セグメントの脊椎工程間の空間を満たすのに必要とされるＤＢＭ１の多くの量を減じることができることを示唆する。全体的に、コラーゲン＋ＢＭＰ−２による融合に比較して、ＤＢＭ１＋１０％ＣａＰによる明白な融合塊状物がより存在した。添加されるＣａＰの割合は、脊椎セグメントの融合においてより高い百分率を有する利点を示唆することができる。

個々のパラメーターについての評点が、グループ中のすべての動物について合計され、そして矢状及び横断面における評点の平均がそれぞれ、表１４及び１５に示されている。グループ４（Ｐｕｒｏｓ（登録商標）ＤＢＭパテ）、７（コラーゲン＋ＢＭＰ−２）及び８（剥皮のみ）は、少なくとも融合活性を示し、そしてグループ１（ＤＢＭ１）、２（ＤＢＭ１＋ＢＭＰ−２）及び６（ＤＢＭ１＋１０％ＣａＰ）はかなり多くの形成される融合組織を有した。リン酸カルシウム量の上昇と共に融合及び骨形成の正の傾向が存在した。骨成長及び融合の多くの手段に関しては、リン酸カルシウム鉱物の添加が、特に試験される最高のリン酸カルシウム鉱物量で、外因性ＢＭＰ−２の添加に類似するか又はそれよりも良好な結果を提供した。さらに、インプラントに使用された最高のリン酸カルシウム鉱物量は、外因性ＢＭＰ−２を有するインプラントン対して矢状面において線維症又は炎症を任意に高い程度に誘発しなかった。最高のリン酸カルシウム量に関する線維症及び炎症の評点は、ＢＭＰ−２インプラントに関する横断面においては高かったが、観察された線維症及び炎症の量は、インプラントの許容される範囲内にあった。

要約すると、本発明の骨空隙充填剤組成物は、ＢＭＰ−２を有する組成物に類似する融合速度を有した。さらに、本発明の骨空隙充填剤組成物により処理された動物に関する融合塊状物は、ＢＭＰ−２を有する組成物により処理された動物に関してよりも有意に大きかった。また、小柱体積が本発明の骨空隙充填剤組成物により処理された動物において観察された。本発明の骨空隙充填剤組成物による処理は、増加された新規骨体積と一致する、より新規の骨形成領域をもたらした。

従って、本発明は、言及される目的及び利点、並びに本明細書に内在するそれらの目的及び利点を達成するのに十分に適合される。上記に開示される特定の態様は、本発明は本明細書における教示の利点を有することが当業者に明らかな、異なるが、しかし同等の態様で修飾され、そして実施され得るので、単なる例示である。例えば、本発明の組成物の主な使用目的は、骨空隙充填剤としての使用であるが、その組成物は他の目的のために使用され得ることが想定される。従って、上記に開示される特定の例示的態様は変更されるか又は修飾され得、そしてすべてのそのような変動は本発明の範囲内であると思われることは明白である。不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は、本請求項に使用される場合、それが導入する１又は１以上の要素を意味するものとして定義される。

値の範囲が提供される場合、個々の介入値は、その文脈が明確に指示しない限り、その範囲の上限と下限との間にあり、そしてその言及される範囲中のいずれか他の言及されるか又は介入する値は、本発明内に包含されることが理解される。それらのより狭い範囲の上限及び下限は、独立して、より狭い範囲に含まれても良いし、そしてそのような態様はまた、言及される範囲内の任意の特に除外された限界を受け、本発明に包含される。言及される範囲がその限界の１つ又は両者を包含する場合、それらの包含される限界のいずれか又は両者を排除する範囲もまた、本発明に包含される。

すべての出版物、特許及び特許出願は、参照により本明細書により組込まれる。前述の明細書中に、本発明はその特定の好ましい態様に関連して記載され、そして多くの詳細が例示目的のために記載されて来たが、本発明は、追加の態様を受けやすく、そして本明細書における一定の詳細は、本発明の基本的原理に逸脱することなく相当に変更されることが、当業者に明らかであろう。

Claims (34)

1. 骨空隙充填剤組成物であって、
   カルシウム源、及びリン酸塩又は硫酸塩源、又は低級アルキルカルボン酸塩源を含む酸性鉱物成分；
   コラーゲン含有脱灰骨を含む骨誘導成分；及び
   コラーゲン材料を含む、立体的な骨再生性（osteoconductive）の生物学的に許容される担体成分を含み；
   ここで前記酸性鉱物成分が、酸性鉱物成分又は無機塩、及び前記骨誘導成分及び担体成分の全コラーゲン重量の組合された重量に対して約１重量％〜約６０重量％の範囲で存在する、骨空隙充填剤組成物。
2. 前記骨空隙充填剤組成物が、スポンジの形で、又は粒状化されたスポンジから得られたペースト又はパテの形で存在する、請求項１記載の骨空隙充填剤組成物。
3. 前記骨空隙充填剤組成物が、所望するコンシステンシーのペースト又はパテの形で存在し、前記骨空隙充填剤組成物がさらに、所望するコンシステンシーを得るのに十分な量で液体担体を含む、請求項２記載の骨空隙充填剤組成物。
4. 前記液体担体が、ｉ）骨髄穿刺液、全血、血清及び血漿から成る群から選択された体液；ｉｉ）水、生理食塩水、緩衝液、及びグリセリン、グリセロール、レシチン、界面活性剤、カルボン酸、ジメチルスルホキシド又はテトラヒドロフランを含む液体から成る群から選択された生物適合性液体；ｉｉｉ）脂肪族ポリエステル、ポリエチレングリコール、ポリ無水物、デキストランポリマー及びポリマー性オルトホスフェートから成る群から選択された天然及び合成ポリマー；及びそれらの組合せから成る群から選択された１又は２以上の液体担体を含む、請求項３記載の骨空隙充填剤組成物。
5. 前記骨空隙充填剤組成物が注入できる、請求項１〜４のいずれか１項記載の骨空隙充填剤組成物。
6. 前記酸性鉱物成分が、無水リン酸水素カルシウム［ＣａＨＰＯ_４］、特に脱水リン酸水素カルシウム［ＣａＨＰＯ_４ｘＨ_２Ｏ、式中ｘは０〜２である］、リン酸水素カルシウム二水和物［ＣａＨＰＯ_４２Ｈ_２Ｏ］（ＤｉＣａｌ）、及び／又は酢酸カルシウムを含む、請求項１〜５のいずれか１項記載の骨空隙充填剤組成物。
7. 同種チップス、バイオセラミックス、バイオ複合体、ＤｉＣａｌ以外のカルシウム塩、ＤｉＣａｌ以外のリン酸塩、及びそれらの組合せから成る群から選択された添加剤をさらに含む、請求項６記載の骨空隙充填剤組成物。
8. 前記脱灰骨が、粉末、粒状物、顆粒、繊維及びそれらの組合せから選択された形で提供されている、請求項１〜７のいずれか１項記載の骨空隙充填剤組成物。
9. 前記骨空隙充填剤組成物が、骨成長因子成分をさらに含む、請求項１〜８のいずれか１項記載の骨空隙充填剤組成物。
10. 前記脱灰骨がヒト由来の脱灰骨を含む、請求項１〜９のいずれか１項記載の骨空隙充填剤組成物。
11. パテ又はペースであり、そして生物学的に許容されるコラーゲン性担体をさらに含む、請求項１〜１０のいずれか１項記載の骨空隙充填剤組成物。
12. 前記生物学的に許容されるコラーゲン性担体が、ゼラチン又は熱変性され且つ溶解されたコラーゲンを含む、請求項１１記載の骨空隙充填剤組成物。
13. 自硬性成分を含む、請求項１記載の骨空隙充填剤組成物。
14. 前記自硬性成分が自硬性セメントを含む、請求項１３記載の骨空隙充填剤組成物。
15. 前記自硬性セメントがリン酸カルシウムセメントである、請求項１４記載の骨空隙充填剤組成物。
16. 前記リン酸カルシウムセメントがブラッシュ石である、請求項１５記載の骨空隙充填剤組成物。
17. 前記自硬性成分が生物分解性ポリマーである、請求項１３記載の骨空隙充填剤組成物。
18. 骨空隙充填剤組成物であって、
    カルシウム源、及びリン酸塩又は硫酸塩源、又は低級アルキルカルボン酸塩源を含む酸性鉱物成分；
    脱灰骨を含む骨誘導成分；及び
    液体担体を含む、生物学的に許容される担体成分を含み；
    ここで脱灰骨成分：酸性鉱物成分の比が約０．５：１〜約８０：１の範囲であり、
    前記骨空隙充填剤組成物が予備混合されたペースト又はパテの形で存在する、骨空隙充填剤組成物。
19. 前記液体担体がペーストのコンシステンシーを得るのに十分な量で存在する、請求項１８記載の骨空隙充填剤組成物。
20. 前記酸性鉱物成分がＤｉＣａｌを含む、請求項１８又は１９記載の骨空隙充填剤組成物。
21. 前記骨空隙充填剤組成物が骨成長因子成分をさらに含む、請求項１８〜２０のいずれか１項記載の骨空隙充填剤組成物。
22. カルシウム源、及びリン酸塩又は硫酸塩源、又は低級アルキルカルボン酸塩源を含む酸性鉱物成分；
    脱灰骨を含む骨誘導成分；及び
    生物学的に許容される担体成分を含む骨空隙充填剤組成物を欠損部位に適用することを含んで成る骨成長を助けるための方法。
23. 前記生物学的に許容される担体成分が、コラーゲン材料を含む、立体的な骨再生性の生物学的に許容される担体成分を含み；
    ここで前記酸性鉱物成分が、酸性鉱物成分又は無機塩、及び前記骨誘導成分及び担体成分の全コラーゲン重量の組合された重量に対して約１重量％〜約６０重量％の範囲で存在し；そして
    前記骨空隙充填剤組成物が、スポンジの形で、又は粒状化されたスポンジから得られたペースト又はパテの形で存在する、請求項２２記載の方法。
24. 骨空隙充填剤組成物がスポンジの形で存在し、そして前記方法がさらに、液体担体により前記スポンジを再生和化し、前記再水和化されたスポンジを所望する形状に成形し、そして前記成形された再水和化スポンジを欠損部位に適用することを含んで成る、請求項２３記載の方法。
25. 前記骨空隙充填剤組成物が、粒状化されたスポンジから得られたペースト又はパテの形で存在する、請求項２３記載の方法。
26. 前記パテが、前記欠損部位に適用される前、所望する形状に成形される、請求項２５記載の方法。
27. 前記骨空隙充填剤組成物がペーストの形で存在し、そして前記ペーストがカニューレ装置を通して前記欠損部位に適用される、請求項２５記載の方法。
28. 前記骨空隙充填剤組成物がスポンジの形で存在し；そして
    前記方法が、前記スポンジを液体担体により再水和化し、前記再水和化されたスポンジと生物学的に許容される担体とをペースト又はパテを得るのに十分な量で組合し、そして前記ペースト又はパテを前記欠損部位に適用することをさらに含んで成る、請求項２３記載の方法。
29. 前記生物学的に許容される担体成分が液体担体を含み；
    前記脱灰骨成分；酸性鉱物成分の比が約０．５：１〜約８０：１の範囲であり；
    前記骨空隙充填剤組成物がペースト又はパテの形で存在し；そして
    前記方法が、前記酸性鉱物成分、骨誘導成分及び液体担体を組合し、ペースト又はパテを得、そして前記ペースト又はパテを前記欠損部位に適用することを含んで成る、請求項２２記載の方法。
30. 前記骨空隙充填剤組成物がパテの形で存在し、そして前記パテが、前記欠損部位に適用される前、所望する形状に形成される、請求項２９記載の方法。
31. 前記骨空隙充填剤組成物がペーストの形で存在し、そして前記ペーストがカニューレ装置を通して前記欠損部位に適用される、請求項２９記載の方法。
32. 骨空隙充填剤組成物であって、
    カルシウム源及びリン酸塩源を含む酸性鉱物成分を含む立体的組成物；
    コラーゲン含有脱灰骨を含む骨誘導成分；及び
    コラーゲン材料を含む骨再生性の生物学的に許容される担体
    を含み、ここで前記立体的組成物が生物学的に許容される担体と共に混合されて、パテを形成する、骨空隙充填剤組成物。
33. カルシウム源、及びリン酸塩又は硫酸塩源、又は低級アルキルカルボン酸塩源を含む酸性鉱物成分；
    コラーゲン含有脱灰骨を含む骨誘導成分；及び
    コラーゲン材料を含む、立体的な骨再生性の生物学的に許容される担体成分を含む骨空隙充填剤組成物；及びスポンジ、ペースト又はパテを調製するための設明書を含むキット。
34. 液体担体を含む生物学的に許容される担体成分をさらに含む、請求項３３記載のキット。

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