JP2015033615A - 新規の生分解性骨プレートおよび結合システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、概略的には、骨プレートなどの新規の内固定具に関し、より具体的には、新規の頭蓋顎顔面骨プレートおよびこれを結合するシステムに関する。さらに具体的には、本発明は、同様の材料からなる新規の熱溶解接着剤ポリマーと同じく、（ポリ）乳酸およびエコフレックスからなるポリマーブレンドでできた骨プレートに関する。【解決手段】本発明は、ＰＬＡを含む第１のポリマーと、ポリエステルベースのポリマーを含む第２のポリマーとを含む、ポリマーブレンドからなる内固定具である。【選択図】図１

Description

本発明は、「新規の生分解性骨プレートおよび結合システム（Ｎｏｖｅｌ Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ Ｂｏｎｅ Ｐｌａｔｅｓ ａｎｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ）」と題した、２００７年１月１７日に出願の米国特許仮出願第６０／８８５，３０３号、および「新規の生分解性骨プレートおよび結合システム（Ｎｏｖｅｌ Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ Ｂｏｎｅ Ｐｌａｔｅｓ ａｎｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ）」と題した、２００７年４月１３日に出願の米国特許出願第１１／７８７，０７６号に対する優先権を主張するものであり、これら特許は、参照によりそれら全体を援用するものとする。

本発明は、概略的には、骨プレートなどの新規の内固定具に関し、より具体的には、新規の頭蓋顎顔面骨プレートおよびこれを結合するシステムに関する。

頭蓋顎顔面外科などで使用される内固定具は、従来から、チタンなどの金属を含めた様々な材料で作られてきた。ポリ（乳酸）またはポリ乳酸ポリマーも、生体組織とのそれらの生体適合性、生体外および生体内での分解性、ならびに良好な機械特性によって、医療インプラントとしてうまく利用されてきた。ポリ（Ｌ乳酸）（ＰＬＬＡ）の形態的性質を理解した幾人かの研究者によって、広範な研究が行われてきた。特に、ＰＬＬＡの結晶構造（４）および結晶化動力学の解明においてかなりの進展があった。最近では、物理エージングがＰＬＬＡの粘弾性的挙動に及ぼす影響と、水収着がＰＬＬＡおよび他の関連ポリマーの内部運動に及ぼす作用とを調べるために、詳細な研究が行われた。形態（結晶質および非晶質）がＰＬＬＡの分解に及ぼす影響を最大２年の期間にわたって水媒体内で再現した。結晶性の高い残留物は、耐分解性が非常に高いと思われ、結晶質と非晶質の両方の試料に関して、表面よりも中心で分解が急速に進むことがこの研究から明らかになった（Ｓ・リー（Ｓ． Ｌｉ）、Ｓ・マッカーシ（Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ）、バイオマテリアルズ誌（Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ）、２０、３５、１９９９年、 Ｈ・カイ（Ｈ． Ｃａｉ）、Ｖ・デイブ（Ｖ． Ｄａｖｅ）、Ｒ・Ａ・グロス（Ｒ．Ａ． Ｇｒｏｓｓ）、Ｓ・マッカーシ（Ｓ．ＭｃＣａｒｔｈｙ）、ジャーナル・オブ・ポリマー・サイエンス（Ｊ． Ｐｏｌｙｍ． Ｓｃｉ．）、高分子物理学（Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｈｙｓｉｃｓ）、４０、ｐｇｓ． ２７０１−２７０８、１９９６年、 Ｓ・リー（Ｓ． Ｌｉ）、Ｈ・ガロウ（Ｈ． Ｇａｒｒｅａｕ）、Ｍ・バート（Ｍ． Ｖｅｒｔ）、ジャーナル・オブ・マテリアルズ・サイエンス：マテリアルズ・メディスン（Ｊ． Ｍａｔｅｒ． Ｓｃｉ． ： Ｍａｔｅｒ． Ｍｅｄ．）、 １（４）、 １９８、 １９９０年）。

最近では、乳酸−グリコール酸共重合体（ＰＬＧＡ）などの生分解性ポリマーから作られた内固定具が一般的になった。これらのタイプの材料で作られた固定具には、より古い金属製固定具に優る利点がある、すなわち、これらの材料は腐食せず、応力が発生しないように構築することができ、さらに、吸収性を有していてその固定具を取り外す必要がない。さらに、固定具の吸収性により、永久的なプレートが頭蓋顎顔面の成長および発育に及ぼす不利な抑制効果がなくなるので、これらの固定具は、特に小児科の患者用に設計される。

頭蓋顔面手術は、頭蓋骨に関係する様々な問題に対して、合衆国および世界中で日常的に行われている。これらには、頭蓋骨癒合症（頭蓋縫合の早期癒着）と、クルゾン症候群およびアベール症候群などの症候群に伴う頭蓋骨の変形と、良性および悪性両方の腫瘍の切除に起因する頭蓋骨の変形と、顔面の骨および頭蓋骨に関係する複雑な頭蓋顔面外傷とが含まれる。

吸収性のプレートおよびねじは、例えば、これらの各シナリオでの再建中に、骨を安定化させるために小児に日常的に使用されている。プレートを固定するのにねじを使用することで、手術室スタッフの訓練の追加および余分な費用のほかに、手術室のコストを上げ、麻酔時間および手術時間を増やすさらなる手術時間も必要とする、複雑な電動装置の増設が必要になる。ねじを不要にすることができるが、それにもかかわらず、頭蓋顔面の再建のための満足のいく骨の安定化を可能にする製品は、（１）プレートの頭蓋骨への術中応用を簡単にしてこれを促進し、（２）ねじを使用するための穴をあける電動装置を完全に不要にすることにより、頭蓋顔面外科および小児医療の分野に医学上の大きな進歩をもたらす。

現在のところ、幾つかのタイプの頭蓋顔面外科プレート固定システムが、一般に市販されている。ストライカー−ライビンガー社（Ｓｔｒｙｋｅｒ−Ｌｅｉｂｉｎｇｅｒ）およびシンセス社（Ｓｙｎｔｈｅｓ）によって作られた上記システムには、チタン系および吸収性のポリマーベース系がある。吸収システムは、吸収性のねじで固定する必要がある。これらのシステムで使用されるポリマーによれば、プレートおよびねじの吸収は、留置後約２年で起こる。ＫＬＳマーチン社（ＫＬＳ Ｍａｒｔｉｎ）によって製造された新たな製品は、固定用にそれ自体ねじを必要としない唯一の内固定製品である。製品「ソニックウェルド（Ｓｏｎｉｋ Ｗｅｌｄ）」（登録商標）では、ねじを使用する代わりに、ドリル穴に直接留め具を付けることが必要になる。次いで、超音波装置により、吸収性留め具を穴内で溶融する。したがって、実際にはねじ留めは行われないが、材料が穴内で溶融し、そのようにしてプレートを固定する。それでもなお、これらの留め具を留置するこれらの穴の加工を容易にするために、装置が必要とされる。この方法は、材料が骨梁に浸透する不明な作用を批判された。さらに、その方法は、手術中に電動装置を使用する必要がまだある。

さらに、成長因子または他の生物学的活性微粒子を投与することで骨治癒の質に寄与する内固定システムが、頭蓋顔面再建外科医の医療設備に加わると非常に貴重であろう。本明細書で説明される本発明は、利用する共連続ポリマーの、多孔質の生体活性プレートを形成するために実際のプレート構造に微細孔を設けることを可能にする性質により、そのような生態学的活性（生体活性）微粒子を含浸させることができる。さらに、この微細孔の孔径、ひいては多孔性度を選択的に調整して、様々な粒径の微粒子をこれらのプレート構造に含浸させることができる。したがって、本発明で説明する、生分解性、吸収性の骨プレートは、第１に、頭蓋顎顔面骨プレートとして使用される、かかる多孔質プレートとされる。

本発明で説明する吸収性プレート固定システムに微細孔を設けることで、プレートのより迅速な吸収が可能になる。先天性の変形かまたは骨折のいずれかの治療技術としての頭蓋顔面再建処置中に、骨固定後６週間以内に完全に骨治癒するので、固定システムは、この時点までしか必要とされない。プレートの多孔性により、他の吸収性プレート固定システムよりもかなり早い、留置後３〜６ヶ月以内の管理されたプレート吸収が可能になる。

一態様では、本発明は、ポリマーブレンドからなる内固定具を含み、ポリマーブレンドは、第１のポリマーおよび第２のポリマーを含む。第１のポリマーは、ポリ乳酸（ＰＬＡ）あるいはＰＬＡベースのポリマーまたはコポリマーを含み、第２のポリマーは、ポリエステルベースのポリマーまたはコポリマーを含む。本発明の一実施形態では、第２のポリマーは、ビオノーレ（Ｂｉｏｎｏｌｌｅ）、エコフレックス（Ｅｃｏｆｌｅｘ）、またはジオキサノン（Ｄｉｏｘａｎｏｎｅ）などの可撓性、相溶性、生分解性のポリマーからなる。

本発明の内固定具は、任意の数量の内医療具を含むことができるが、骨プレートが好ましい。好ましい実施形態では、内固定具は、頭蓋顎顔面外科用に使用される骨プレートである。代替の実施形態は、限定するものではないが、手の骨折を治療するのに使用する骨プレートと、骨切り術に関連して使用されるプレートとを含む。

内固定具を作るのに使用されるポリマーブレンドには、ＰＬＡが少なくとも約１０％あるのが好ましい。好ましい実施形態では、本発明の内固定具は、ＰＬＡが約８０％、エコフレックスが約２０％のポリマーブレンドからなる。

本発明の内固定具は、単一プレートとして作ることができ、ねじおよび接着剤を含めた、任意の数量の一般的な固定具または技術を使用して、人体組織に取り付けることができる。本発明の内固定具は、本明細書に開示され、特許請求の範囲に記載された熱溶解ポリマーブレンドを使用して、組織に貼り付けられるのが好ましい。

あるいは、本発明の内固定具は、複数の部品として作ることができ、次いで、内部インプラントの前か、または内部インプラント中のいずれかに、それらの部品を完全な固定具に組み立てることができる。これらの部品は、ねじおよびシアノアクリレートなどの接着剤を含めた、任意の数量の一般的な固定具または技術を使用して組み立てることができる。ただし、本発明の内固定具は、本明細書に開示され、特許請求の範囲に記載された熱溶解ポリマーブレンドを使用して、組織に貼り付けられるが好ましい。

本発明はまた、第１のポリマーおよび第２のポリマーを含む、ポリマーベースの新規の接着剤ブレンドを含み、第１のポリマーはＰＬＡを含み、第２のポリマーは、ポリエステルベースのポリマーを含む。好ましい実施形態では、本発明のポリマーベースの新規の接着剤ブレンドは、熱溶解接着剤である。さらに好ましい実施形態では、本発明のポリマーベースの新規の接着剤ブレンドは、ＰＬＡとエコフレックスからなるブレンドを含む。

本発明の一態様では、接着剤ブレンドには、ＰＬＡが少なくとも１０％含まれる。他の態様では、本発明の接着剤ブレンドには、ＰＬＡが少なくとも２０％、３０％、４０％、５０％、５０％、６０％、７０％、または８０％含まれる。一実施形態では、本発明のポリマーベースの接着剤ブレンドは、約５０％のＰＬＡと約５０％のポリマーベースのポリマーまたはコポリマーからなる。１つの好ましい実施形態では、ポリエステルベースのポリマーは、エコフレックスからなる。

本発明はまた、外科用の本発明の内固定具を処理する方法を含み、その方法は、内固定具を調達し、内固定具を消毒し、内固定具を無菌容器に保管することを含む。好ましい消毒の方法には、ガンマ線照射、エチレンオキサイド、電子ビーム、および紫外線がある。

本発明は、内固定具を人体組織に結合する方法も企図し、その方法は、上記のポリマーベースの接着剤ブレンドを人体組織か、または内固定具のいずれかに塗布し、ポリマーブレンドを加熱し、内固定具を人体組織に貼り付けることを含む。本発明の一態様では、内固定具は、ＰＬＡとポリエステルベースのポリマーとからなるポリマーブレンドで構成される上記の内固定具である。本発明の一実施形態では、内固定具は骨プレートである。

本発明はまた、多孔性を選択でき、その特質により、生物学的活性（生体活性）微粒子をプレートに含浸することが可能になり、一方で、既存の吸収性プレート固定システムと比較して、プレートをより早く吸収する助けにもなるプレートを構築する方法を企図する。

本発明はまた、外固定具を使用することなく、本明細書に開示する新規の接着剤ブレンドを対象部位に直接塗布し、接着剤が硬化するか、または相変化を受けて、骨折部または損傷部に確実に固着するのを可能にすることにより、対象部位の損傷や骨折を安定化させる方法を企図する。

本発明は、添付図面と連動してなされる以下の詳述から、より充分に理解される。
図１は、本発明の内固定具のサンプル設計である。 図２は、本発明の内固定具の他のサンプル設計である。 図３は、本発明の内固定具の他のサンプル設計である。 図４は、本発明の内固定具の他のサンプル設計である。 図５は、本発明の内固定具の他のサンプル設計である。 図６は、本発明の内固定具の他のサンプル設計である。 図７は、本発明の内固定具の他のサンプル設計である。

本明細書に開示する装置および方法の構造、機能、製造、および使用の原理を全体的に理解できるように、特定の例示的な実施形態について以下に説明する。これらの実施形態の１つまたは複数の例が、添付の図面に示される。本明細書で具体的に説明され、添付の図面に示された装置および方法は、非限定的で例示的な実施形態であり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ定義されることが、当業者には分かるであろう。１つの例示的な実施形態に関連して図解または説明された特徴は、他の実施形態の特徴と組み合わせることができる。そうした修正および変更は、本発明の範囲内に含まれることを意図される。

新規のインプラント
本発明は、新規の生分解性生体インプラントを企図する。本発明のインプラントは、任意のタイプの医療用インプラントとすることができる。好ましい実施形態では、本発明のインプラントには、骨プレート、より好ましくは、再建手術中に頭蓋顎顔面骨格の骨のセグメントを固定して安定化させる頭蓋顎顔面プレートが含まれる。別の実施形態では、本発明のインプラントには、手の骨折の治療で使用する骨プレートが含まれる。さらなる実施形態では、骨切り術に伴って使用される骨プレートが企図される。

本発明のインプラントは、例えば、射出成形によって全体を一体で作ることができるし、または、代替方法として、限定するものではないが、シアノアクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリ酢酸ビニルおよびシアノアクリレートの混合物、ならびに以下に説明する本発明の新規の熱溶解接着システムを含めた、本明細書に開示する結合システムを使用して組み立てられる部品として作られてもよい。

本発明の新規の生分解性インプラントは、ポリ乳酸（ＰＬＡ）ベースのポリマーまたはコポリマーと、ポリエステルポリマーまたはコポリマーとを使用して製造される。

より具体的には、本発明の新規のインプラントは、ＰＬＡベースの第１のポリマーまたはコポリマーと、１つまたは複数のポリエステル、例えば、脂肪族ポリエステルを含む第２のポリマーまたはコポリマーとを含む生分解性ブレンドを使用して製造される。

第２のポリマーまたはコポリマーは、例えば、ポリブチレンサクシネートホモポリマー、ポリブチレンアジペートホモポリマー、ホモブチレンサクシネート−アジペートコポリマー、ポリエチレンサクシネートホモポリマー、ポリエチレンアジペートホモポリマー、またはポリエチレンサクシネート−アジペートコポリマーとすることができ、あるいは、全コポリエステル（および第２のポリマー）が生分解性でありさえすれば、脂肪族ポリエステルと重量％が最大５０％のテレフタレートなどの芳香族ポリエステルとからなるコポリエステルとすることもできる。

第２のポリマーは、第１のポリマーとの共連続相として、新たな生分解性ブレンドに存在でき、少なくとも第１または第２のポリマーまたはコポリマーが、ブレンドの共連続相に存在する。

そのようなブレンドは、１９９６年３月１６日に登録された、マッカーシ（ＭｃＣａｒｔｈｙ）らによる米国特許第５，８８３，１９９号明細書に開示されており、この特許の開示は、参照によりその全体を本明細書に援用するものとする。

そのような材料で作られた生分解性インプラントは、例えば、顎顔面プレートに一般的に使用される材料であるＰＬＡと比較して、優れた生分解性およびエージング特性だけではなく、剛性、靱性、および破断までの伸びなどの優れた引張特性および機械特性も有する。

本発明の生分解性インプラントは、様々な製造ルートを使用して製造することができる。標準の大きさおよび形状を提供する、容易に入手できるインプラントシステムの場合、限定するものではないが、射出成形、圧縮成形、ブロー成形、熱成形、プレス加工、鋳込み成形、電解加工、レーザカット、ウオータジェット加工、電気泳動析出、粉末射出成形、砂型鋳造、シェル型鋳造、消失模型鋳造、石膏型鋳造、セラミック型鋳造、インベストメント鋳造、真空鋳造、永久型鋳造、スラッシュ鋳造、圧力鋳造、ダイカスト、遠心鋳造、スクイズ鋳造、圧延加工、鍛造、かしめ、押し出し加工、しごきスピニング、および粉末冶金圧縮加工を含めた従来の多様な加工技術を使用することができる。

インプラントはまた、ＭＲＩおよびＣＴスキャンなどの医療画像データから得られたＣＡＤモデルと、限定するものではないが、コンピュータ化した数値制御機械加工、（ＣＮＣ）、放電加工（ＥＤＭ）、薄膜積層法（ｌａｍｉｎａｔｅｄ ｏｂｊｅｃｔ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）（ＬＯＭ）、積層エンジニアリング材料のコンピュータ支援製造（ＣＡＭ−ＬＥＭ）、光造形法（ＳＬＡ）、選択的レーザ焼結（ＳＬＳ）、ソリッドグラウンド硬化（ＳＧＣ）、熱溶解積層法（ｆｕｓｅｄ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌｉｎｇ）（ＦＤＭ）、３次元印刷（３ＤＰ）、およびターボキャスティング（Ｔｕｒｂｏｃａｓｔｉｎｇ）などのコンピュータ制御の製造技術とに基づいて特別に設計することができる。予備成形体は、これらのＣＡＤベースのプロセスによって直接的にか、またはこれらのＣＡＤベースのプロセスで作られた機能しない雛形から間接的にかのいずれかで作ることができる。すなわち、通常の医療画像を拡張３Ｄレンダリングに変換して、手術前に視覚化し、計画を立てるために、すでに様々なソフトウェアパッケージを利用することができる。サービスビューロは、手術前の計画立案を容易にする、実物大の基準プロトタイプモデルを作るために、ファイルフォーマットに従って、レンダリングデータを使用することができる。

様々な結合システムを使用して、本発明の新規のインプラントを接着することができる。システムには、限定するものではないが、シアノアクリレート、ポリ酢酸ビニル、およびポリ酢酸ビニルとシアノアクリレートとの混合物を使用する接着剤ベースの結合システムのほかに、下記に説明する熱溶解システムを含めることができる。

本発明の新規のインプラントは、様々な形状で製造することができる。図１は、概ねアーチ形状の骨プレートを示している。図２は、概ね扁平ロッド状形状の骨プレートを示している。図３は、本発明の骨プレートのさらに別の実施形態を示し、プレートは、概ね細長い主軸を有し、一部が主軸から斜めに伸びている。図４は、略長方形形状の骨プレートを示している。図５は、ロッドを含む本発明の内固定具を示している。図６は、略正方形形状の骨プレートを示している。図７は、十字架形状の骨プレートを示している。

新規の結合システム
本発明はまた、上記した新規の生分解性インプラントを含めた様々な生分解性医療用インプラント（例えば、プレート）と併用できる新規の接着剤結合システムを企図している。新規の結合システムは、骨プレートの吸収特性を維持しながら、ねじ留め具を不要にし、ひいては骨セグメントの穴あけを不要にする。具体的には、本発明は、ＰＬＡまたはＰＬＡベースのポリマーもしくはコポリマーを含む第１のポリマーと、ポリエステルベースのポリマーまたはコポリマーを含む第２のポリマーとを含む溶解接着システムを企図している。

本発明の一態様では、この溶解接着（または結合）システムは、ポリ乳酸（ＰＬＡ）や、エコフレックス（登録商標、ＢＡＳＦ社から市販の生分解性ポリエステル）などのポリエステルベースのポリマーや、２つの化合物の混合物を含めたポリマーを含む。

溶解接着システムのポリエステルベースのポリマーまたはコポリマーは、例えば、ポリブチレンサクシネートホモポリマー、ポリブチレンアジペートホモポリマー、ホモブチレンサクシネート−アジペートコポリマー、ポリエチレンサクシネートホモポリマー、ポリエチレンアジペートホモポリマー、またはポリエチレンサクシネート−アジペートコポリマーとすることができ、あるいは、全コポリエステル（および第２のポリマー）が生分解性でありさえすれば、脂肪族ポリエステルと重量％が最大５０％のテレフタレートなどの芳香族ポリエステルとからなるコポリエステルとすることもできる。

本発明の結合システムの一実施形態では、ＰＬＡ／ポリエステルブレンドが企図され、このブレンドは、ＰＬＡが約１０％から約８０％とされる。別の実施形態では、結合システムは、約２０％から約７０％のＰＬＡを含む。さらなる実施形態では、結合システムは、約４０％から約６０％のＰＬＡを含む。本発明の別の実施形態では、ＰＬＡが約５０％とエコフレックスが約５０％のブレンドが企図される。

実施例で示すように、そのようなブレンドは、シアノアクリレートと通常の外科用接着剤の両方、またはＰＬＡ溶解物単独に匹敵する、高度に改良された特性を有する。

高温エアガン、小型溶接ガン、はんだごて、またはボビーチップ（Ｂｏｖｉｅ ｔｉｐ）などの任意で適切な熱発生装置を使用して材料を加熱し、軟化させるか、またはスポット溶接することができる。通常、手術室に備えてあるレーザも使用可能である。レーザは、正確であり、その使用の際に制御され、充分な熱をきわめて素速く発生させることができ、しかも、誤った方向に向けられる熱が少ないので熱壊死がほとんど起こらないことから特に望ましい。加熱作業は、アセンブリを形成するために手術前に行うことができるし、手術時にインプラントをカスタマイズするために、体外であるが、手術室内で行うことができるし、または接着剤が人体内で必要とされる場合に、手術中に体内で行うこともできる。

新規の結合システムの使用
本発明の結合システムは、従来の安定化システム（骨プレートおよびピン）の両方で結合剤として使用され、さらには本発明の新規の骨プレートと併用されるだけでなく、従来の安定化システムが使用できない様々な状況で役立つことができる。したがって、本発明は、本発明の接着剤ブレンドからなる、プレートのない結合システムを企図する。特に、本発明は、プレート、ピン、またはねじなどの他の固定手段を使用することなく、本発明の接着剤ブレンドを対象部位（通常は骨折部または骨切り部）に直接塗布することを企図する。

プレートのないそのような結合技術の使用には、プレートおよび器具類の不要化ならびに手術室スタッフのための技術の簡易化と、手の伸筋腱の機能や頭皮の下の触知性に対するプレートの妨害により、しばしば必要になるその後のプレート除去の不要化と、手術室時間の短縮とを含めた多くの利点がある。

例として、プレートを留置する空間が不充分な恐れのある関節面に近接した手の骨折、プレートを留置する空間が不充分である、子供の骨端成長板に近接した手の骨折、動かせないかまたはほとんど動かせない、安定化を必要とする手および頭蓋顔面の骨折、プレートの留置が不可能な位置にある骨折、（プレートのない）純結合による安定化が唯一の選択肢である重度の粉砕骨折、および他の方法を施すことができるボーンストックの不足などの当惑させる医療問題のために、プレート留置ができない恐れのある高齢患者の手の骨折など、骨プレートに禁忌を示すことがある特定のタイプの手および頭蓋顔面の骨折で、プレート、ピン、またはねじの代わりに本発明の結合システムを使用することができる。

圧縮成形した骨プレートの用意
使用材料
ａ）ポリ乳酸（市販の生分解性脂肪族ポリエステル）
ｂ）ビオノーレ（市販の脂肪族サクシネート−アジペートポリエステル）
ｃ）エコフレックス（市販のＢＡＳＦ社製生分解性ポリエステル）
ｄ）種々の厚さ（１ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ）の圧縮成形用アルミニウムシート
ｅ）市販の０．５ｍｍ厚鋼製金型

手順
成形：ポリ乳酸ポリマーペレットを真空オーブン内で、２４時間にわたって４０℃で乾燥させた。金型内で、ガラスを２５％充填した（表面を平滑にするための）テフロン（登録商標）コーティングシート間に、乾燥させたポリマーペレットを置いた。圧縮成形プレートを４５分間、１７５℃で予熱した。確実に、金型が圧縮プレートと同じ温度を共有するようにした。金型を圧縮成形機のプレート間に置き、５分間予熱した。全圧力をかける前に、金型を２〜３回減圧して、パレット間の混入空気またはガスを除去した。５ＭＰａの圧力を３分間加えた。このステップの後、成形プレートを取り出し、それらを空気中にて室温で冷却した。

比率が８０：２０および５０：５０のＰＬＡとエコフレックスのブレンドを溶解混合機（ＨＡＫＫＥ Ｒｈｅｏｃｏｒｄ、ＴＹＰ−５５７−００２９、容量は重量で６０グラム）内に用意した。レジンを真空オーブン内で６時間にわたり６０℃で乾燥させた。ブレンド温度については、レジンの溶融温度（１７５℃）を選択した。回転数を４０±０．５ｒｐｍに設定した。サイクル時間については、３分にセットした。

厚さが２ｍｍ（６８ｍｍ×１２８ｍｍ）の圧縮成形したプレートを用意した。ＰＬＡ圧縮成形骨プレートに対するのと同様の手順をたどった。次いで、接着技術を使用して新鮮な骨標本に取り付けられる７．５ｍｍ×６８ｍｍの帯状片に圧縮成形骨プレートを切断した。

骨標本の用意
新鮮なビーフの大腿部を特定の肉屋から調達した。用意された大腿部は、平均して、大きさが１８０ｍｍ×５３ｍｍ×６ｍｍであった。次いで、大腿部の皮をはがし、６２ｍｍ×９ｍｍ×４ｍｍの帯状片に切断した。この帯状片については、インストロン引張試験機への取り付けを容易にするために、非試験端部からばりをとった。鮮度を維持するために、帯状片を湿った環境に隔離した。

実験
２種類の接着実験を行った。
ａ）液体接着剤を使用した接着
ｂ）溶解接着剤を使用した接着

膠状の接着剤を使用した接着
使用材料
ｉ）シアノアクリレート
ｉｉ）ポリ酢酸ビニル
ｉｉｉ）シアノアクリレートとポリ酢酸ビニルとの混合物

シアノアクリレート用の手順
キムワイプ（Ｋｉｍｗｉｐｅｓ）（登録商標）を使用して骨標本を拭き、一滴のシアノアクリレートを骨の表面に塗布した。骨プレート標本を、シアノアクリレートを担持した骨部分と接触させた。骨と骨プレートとの間の接着部分に１分間にわたって親指で圧力をかけ続けた。次いで、引張試験を行った。

ポリ酢酸ビニル用の手順
ポリ酢酸ビニル液体接着剤に対して同様の接着技術を行った。
シアノアクリレートおよびポリ酢酸ビニル混合物用の手順
キムワイプ（登録商標）を使用して骨標本を拭き、一滴のシアノアクリレートを骨の表面に塗布した。一滴のポリ酢酸ビニルを骨プレート標本に塗布した。骨プレート標本と骨標本両方の、接着剤を担持した部分を互いに接触させ、親指で圧力を１分間かけた。

溶解物を使用した接着
使用材料
ｉ）ＰＬＡ溶解物
ｉｉ）エコフレックス溶解物
ｉｉｉ）ＰＬＡとエコフレックスからなる５０：５０ブレンド

ＰＬＡ溶解物用の手順
キムワイプ（登録商標）を使用して骨標本を拭き、ＰＬＡ溶解物を骨の表面に滴下した。骨プレート標本を（骨上の）溶解物と接触させ続け、最初の１分間に２〜３回加圧した。この後、接着したサンプルの引張試験を行った。サンプルの用意と試験の間の持続期間中に、室温と大気圧とでサンプルを物理エージングした。

エコフレックス溶解物およびＰＬＡ／エコフレックスブレンド用の手順
ＰＬＡ溶解物に対するのと同様の溶解結合手順をエコフレックスおよびブレンド溶解物を使用して行った。

試験手順
グリップ間隔とグリップ分離速度からサンプル長を修正して、ＡＳＴＭ Ｄ ８８２準拠の引張試験を行った。

具体的には、モデル番号６０２５の引張試験機を使用して、グリップ分離速度２．０インチ／分、ロードセル５０ｋＮで引張試験を行った。

試験機を引張モードで作動させた。サンプル作成後３０分および１時間で接着強度の引張特性を求めた。用意と試験の間のこの合間の期間中に、室温および大気圧でサンプルを物理エージングした。

骨プレートを骨から分離するのに必要な荷重から結合強度を求めた。応力−歪み曲線の最初の直線部分の傾きからブレンドの剛性を求めた。単位面積当たりの力と定義される公称応力として応力を評価した。歪みおよび伸びを同義語として使用し、サンプルの単位長さ当たりの長さ変化の割合として歪みおよび伸びを評価した。

ＡＳＴＭ Ｄ ８２２による破断引張エネルギと定義できるブレンドの靱性を、応力−歪み曲線の下の領域を積分することでＡＳＴＭ Ｄ ８２２に従って評価した。

記録する力を測定するために、インストロンテスタのロードセルを平衡させ、ゼロ点に合わせ、校正した。グリップを試験機に取り付けた場合にグリップ点をつなぐ架空線に標本の長軸を合致させるように注意しながら、長方形の試験標本をインストロン試験機のグリップに置いた。グリップを均一に、かつ試験中に標本のスリップを最小限にするのに必要な程度に堅く締め付けた。インストロン試験機を始動させ、応力対グリップ間隔を記録した。

荷重を荷重方向の元々の標本最小断面積で除することで引張応力（公称）を計算した。弾性率値は、応力−歪み曲線の最初の部分の勾配から求めた。破断時の引張強度（公称）については、破断時の荷重を最大荷重の代わりに使用することを除いて、引張応力と同じ方法で計算した。

接着剤と溶解物の様々な組み合わせに対する、破断時の引張応力および破断時のエネルギ曲線が、それぞれ表１および表２に示されている。時間が溶解特性に及ぼす影響を明らかにするために、これらのブレンドを物理エージングした。結合強度の増大が経時的に示されている。６０分サンプルの、破断時の引張応力および破断時のエネルギの増大から、結合のための硬化時間が約６０分であると分かる。

インストロン試験機での最大荷重を算出、記録した。

結果
すべての試験で使用した骨プレートは、８０：２０のＰＬＡ／エコフレックスブレンドで作った。引張試験中に、純粋なＰＬＡで作った骨プレートが非常に脆く、接着ボンドと比較して機械特性に劣ることが観察され、結果として、接着ボンドが機能しなくなる前にプレートが割れた。重量で２０％のエコフレックスにより、骨プレートの機械特性が向上し、試験中にその機械特性が接着ボンドより高くなった。

接着剤としてシアノアクリレートを使用した接着現象では、反応するのに（約）４５分を要した。したがって、３０分エージングしたサンプルと１時間エージングしたサンプルの間で、接着強度の増大が観察された。さらに、サンプルが自重で崩れる持続時間として説明される硬化時間は、１０分であることが認められた。

ポリ酢酸ビニルを使用した接着現象では、乾燥に２時間より多くを要した（サンプルによっては、接着剤塗布の２時間後でまだ湿っていた）。サンプルを３０分から１時間エージングした場合に、接着特性の向上が観察された。硬化時間は４０分よりも長いことが認められた。これは、３０分エージングしたサンプルの試験での異常な測定値を説明することができる。

シアノアクリレートとポリ酢酸ビニルとのブレンドを使用した接着現象では、１分未満の比較的短い硬化時間を要した。一方、３０分エージングしたサンプルと１時間エージングしたサンプルとの間での接着特性の向上により、接着剤の混合物に対する乾燥時間が、純粋なシアノアクリレートサンプルよりも長く、純粋なポリ酢酸ビニルサンプルよりも短いことが示された。

ＰＬＡ溶解物では、３分未満の硬化時間を要した。結合特性が経時的にほとんど向上しないことが観察され、ＰＬＡ溶解物の接着進展時間がシアノアクリレートより速いことを証明した。ＰＬＡ溶解物は、試験中にすべての他の接着剤と比較して最も高い破断時引張応力を示した。さらに、ＰＬＡ溶解物は、骨よりも骨プレートに良好に貼り付き、破断は骨表面で起こることが観測された。

エコフレックス溶解物では、ＰＬＡと同様に、３分未満の硬化時間を要した。この場合に、破断エネルギの減少が観察され、一方、引張弾性率が大きくなったのが観察された。さらに、エコフレックス溶解接着剤は、骨プレートよりも骨に良好に貼り付き、破断は骨プレート表面で起こることが観察された。

ＰＬＡ／エコフレックス溶解ブレンドを使用した接着現象では、上記の他の溶解物と同様に、３分未満の硬化時間を要することが観察された。この場合に、エコフレックスの存在を反映して、６０分での破断エネルギ値の減少が観察された。破断時の引張応力の経時的な増大については、ブレンド内のＰＬＡの存在が反映された。

引張試験結果
表１：試験中の接着剤の硬化時間が３０分および６０分経過した後の平均データ

表１は、２つの異なる硬化時間（３０分および６０分）での様々な接着剤の破断エネルギ（ｆｔ−ｌｂｓ）をともに示している。表はまた、様々な接着剤および時点に対する、接着剤破断点の引張応力を示している。

表２は、５〜６０分にわたって硬化させた後の様々な接着剤に対する、骨プレートを骨から分離するのに必要な（ニュートン単位の）最大荷重を示している。ＰＬＡおよびエコフレックスブレンド溶解物の優れた結果が示された。ＰＬＡ／エコフレックスブレンドは、単独のＰＬＡ溶解物またはエコフレックス溶解物に比べて明らかに優れており、シアノアクリレート相当であった。シアノアクリレートよりも優れた結果は、硬化時間５分に見られたが、この５分は、骨プレートが、実際の手術環境で硬化することを許される時間に近い。
表２：接着剤の最大荷重で評価した比較接着強度

Claims (1)

1. ＰＬＡを含む第１のポリマーと、ポリエステルベースのポリマーを含む第２のポリマーとを含む、ポリマーブレンドからなる内固定具。

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