JP2017520596A - インプラントの固定を補強する注入用骨代用材 - Google Patents
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Abstract
Description
a)30重量/重量%〜50重量/重量%の範囲の量のハイドロキシアパタイト、50重量/重量%〜70重量/重量%の範囲の量の硫酸カルシウム、及び環状糖ペプチドから本質的になる乾燥粉末組成物を水性液体と混合して注入用及び/又は成形用の組成物を形成することであって、環状糖ペプチドの量が注入用及び/又は成形用の組成物1ml当たり1mg〜600mgの範囲であることと、
b)工程a)から得られた組成物を骨空洞に挿入することと、
c)工程b)において上記組成物を挿入する前又はその後のいずれかに骨空洞にインプラントを導入することと、
d)上記注入用組成物をin vivoで硬化させることと、
を含む(又はそれらから本質的になる)、インプラントを固定する方法に更に関する。
「補強された」:本明細書でインプラントに関して使用される場合、骨組織における固定を改善するための硬化性骨代用セメントと共に移植されるインプラントを指す。
本発明は、インプラントを受ける哺乳動物の筋骨格障害の治療における使用に対する、インプラントの安定化のために骨再成長を高めるための組成物を提供する。PMMAセメントとは対照的に、本発明の組成物は、吸収されて新たな骨の内植を促進する、硫酸カルシウム成分及び/又はリン酸カルシウム成分を含む、二相性セラミック骨代用材で構成される(Zampelis et al.)。上記組成物の成分は、混合の後、インプラントが挿入される骨空洞へと注入又は成形され得る組成物又はペーストを形成する。上記治療における本発明の組成物の使用は、スクリュー、ピン、ネイル、ロッド、ワイヤ、プレート、人工関節のステム等の挿入されたインプラントの予想外に強固な初期固定を提供し、折れた骨の正確な整列又は置換関節を手術中及び手術後に維持することを確実にし、後の微小揺動を最小化する。インプラントの微小揺動はインプラント手術後の骨の再成長を妨害/中断することが知られており、哺乳動物における長期のインプラント安定性に重要であり、最小化されない場合には最終的にはインプラントの脱離をもたらす可能性がある。したがって、骨再成長の促進及びこの再成長の微小揺動による中断の予防の特性を併せ持つ本発明の組成物は、インプラント固定及びインプラント安定化の予想外の増強をもたらし、インプラントを受ける哺乳動物における長期に亘る筋骨格障害の治療に必須である。
CaSO4・0.5H2O+1.5H2O→CaSO4・2H2O+熱(1)
a)リン酸カルシウム成分(例えばハイドロキシアパタイト)及び/又は硫酸カルシウム、及び環状糖ペプチドから本質的になる乾燥粉末を水性液体成分と混合して注入用又は成形用の組成物を形成することであって、注入用又は成形用の組成物中の環状糖ペプチドの量が組成物1ml当たり1mg〜600mgの範囲であることと、
b)工程a)で得られた組成物を骨空洞へと挿入することと、
c)工程b)で上記組成物を挿入する前又はその後のいずれかに骨空洞へとインプラントを導入することと、
d)上記組成物をin vivoで硬化させることと、
を含む(それらから本質的になる)、インプラントを固定する方法を更に提供する。
実施例で使用した合成の硫酸カルシウム半水和物(CSH)及び硫酸カルシウム二水和物(CSD)の純度は、ヨーロッパ薬局方の研究書「Calcium Sulfate Dihydrate」01/2002:0982及び米国薬局方25/国民医薬品集20の「Official Monograph for Calcium Sulfate」の両方に述べられる試験必要条件を満たす。CSHの粒度分布は0.1μm〜80μmであった。促進剤CSDの粒度分布は0.1μm〜100μmであった。
実施例では、イオヘキソール溶液又は生理食塩水のいずれかを液相として使用した。
実施例において2つの成分、すなわち硫酸ゲンタマイシン及び塩酸バンコマイシンの添加を試験した。硫酸ゲンタマイシン[CAS 1405−41−0]は、ゲンタマイシンに感受性の生物、特にグラム陰性生物によって引き起こされる様々な感染症の治療に使用され得る放線菌に由来する薬効範囲の広いアミノグリコシド抗生物質として知られている。硫酸ゲンタマイシンは、Ph EPの硫酸ゲンタマイシンRSに述べられる要求を満たす。
HAとCSHとを合わせることにより、合成骨代用材の吸収速度と骨の内植速度との間の最適な均衡が達成される。CSHは硬化プロセスの間CSDに変換される。CSDは、HAに対して吸収性担体として作用する。HAは遅い吸収速度、骨の内植を促進する高い骨伝導性を有し、新たに形成された骨に対する長期の構造的支持を与える。
注入用二相性セラミック骨代用組成物の作製
本実施例では、3つの異なる種類の硬化性セラミック骨代用材料を作製した。3つの試料はいずれも59.6重量%のα−CSH、40.0重量%のHA、0.4重量%のCSD、及び同じ液体対粉末比(L/P=0.43mL/g)からなるものとしたが、液相及び添加される化合物の種類を変えた。以下の表を参照されたい。
11.6gのセラミック骨代用材を、イオヘキソール(180mg I/mL)を含有する5.0mLの液相と混合した(すなわちL/P比0.43mL/gを与える)。特別に設計された混合及び注入デバイスを使用して30秒間混合を行った(国際公開第2005/122971号)。得られたペーストを16G針で最大5分まで注入することができ、5分間〜7分間、手で成形することができた。ペーストの初期硬化時間は8分間であり、最終硬化時間は15分間であった(ギルモア針により評価した;ASTM C266)。最大硬化温度は38℃(ASTM F451)であった。高さ8mm及び直径4mmのバーの濡れ圧縮強度(リンゲル溶液中で24時間後)は6MPa〜11MPaであった。
9.3gのセラミック骨代用材を生理食塩水及び200mgの予め溶解した硫酸ゲンタマイシン(30mgゲンタマイシン/mL溶液に対応する)を含有する4.0mLの液相と混合し、17.5mgゲンタマイシン/mLペーストの濃度を得た。L/P比は0.43mL/gであった。
9.3gのセラミック骨代用材を、イオヘキソール溶液(180mg I/mL)及び予め溶解した塩酸バンコマイシン(125mgバンコマイシン/mL溶液に対応する)を含有する4.0mLの液相と混合し、66mgバンコマイシン/mLペーストの濃度を得た。L/P比は0.43mL/gであった。
バンコマイシンを含む注入用二相性セラミック骨代用組成物がインプラントの固定を増強することを実証するためのモデルシステムの使用
インプラントの固定に対する実施例1に従って作製された注入用組成物の効果を、注入用組成物によって補強された海綿骨モデルに挿入されたスクリューの引抜強度及びねじり力に対する抵抗を決定することによってモデルシステムにおいて決定した。
骨モデルは、発泡ブロック(Sawbones(商標))から切り出した81cm3のブロック(図1A)と、骨の緻密皮質層をシミュレートする2mmの厚さのプレキシガラスプレートを含んだ。プレートは、該プレートの中心を通って穿設された単一の穴によって穿孔されており、スクリューは該プレートを通過することができるが取り付けられてはいない(図1B)。また、2cmの深さの穴を3.5mmのドリルビットを使用してブロックに予め穿設した。ねじ式のガイドワイヤ(2.0mm×150mmの寸法を有する)を使用してカニューレ状のスクリューの後の正確な配置のため発泡ブロックにおける正しい位置に予め置いた。部分的にねじ状の5.0mm×60mmの長さの鋼製スクリューであるスクリュー、及びガイドワイヤ(Asnis(商標)III)はStryker(Footandanklefixation.com)によって供給された。実験準備における発泡ブロックに挿入されたスクリューの位置を図1Cに示す。
二相性セラミック骨代用組成物(「CSH/HA」、「CSH/HA+Genta」又は「CSH/Vanco」)を実施例1に記載されるように作製し、混合した。或る容量(約4mL)の混合した組成物を、プレキシガラスプレートの下に据え付けられた発泡ブロックの予め穿設した穴に注入した。16Gカニューレシリンジを使用して、組成物の成分の混合開始の3分後に該組成物をブロックに注入した。その後、ガイドワイヤを組成物の成分の混合開始後4分以内に発泡ブロック(注入した組成物と同じチャネルに従う)へと挿入した後、スクリューを置いた(図2)。スクリューが挿入された上記組成物を硬化させ、これは組成物成分の混合から20分に対応する。in vivo条件を模倣するため1つのブロックに対して300mLの脱イオン水を塗布することにより、スクリューが挿入された発泡ブロックを湿潤条件下37℃で維持した。
I.モデル発泡ブロックに挿入されたスクリューに対する引抜プロファイル
モデル発泡ブロックに挿入されたスクリューを抜き取るのに必要な引抜力をニュートン(N)の単位で測定し、距離(ミリメートル)の関数として記録する。スクリューを除去するのに必要な引張力のプロファイルは、スクリューがモデル発泡ブロック内に含まれるため初期の力の増加を示し、続いて一旦試料からスクリューが脱離すると力が減少した(図5A)。
全ての場合において骨代用組成物によるスクリューの挿入の補強は、骨代用組成物なしにスクリューが挿入された「対照試料」と比較した場合、モデル発泡ブロックから挿入されたスクリューを引き上げるのに必要な引張力を増加した(図5B対図5A、及び図6)。セラミック骨代用組成物へのゲンタマイシンの添加(「CSH/HA+Genta」)は、モデル発泡ブロックから挿入されたスクリューを引き上げるのに必要な引張力を更にわずかに増加した(図5C対図5A)。
バンコマイシン補足セラミック骨代用組成物の使用はまた、他のいずれの試験組成物と比較しても、湿潤条件下で維持されるモデル発泡ブロックから挿入されたスクリューを除去するのに必要な剪断力及びねじり力に対して著しく大きな抵抗を生じることが観察された。
バンコマイシンを含む注入用二相性セラミック骨代用組成物の硬化性能
以下の試験は、ペースト1mL当たり33mg〜132mgの範囲内の濃度のバンコマイシンにより、その硬化特性に対する注入用セラミック骨代用材のバンコマイシン含有量の効果を実証する。これらの試験では、セラミック骨代用材は、59.6%のCSH、40%のHA及び0.4%のCSDからなり、L/P比は0.43mL/gであった。3つの異なる種類の液相を調べた。硬化時間をギルモア針により分析した(ASTM C266)。結果は表1に見られる。
表1:種々の量のバンコマイシンを含むセラミック骨代用材の硬化特性
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Claims (16)
- 引張力、剪断力、及びねじり力の1又は複数に対して組成物の抵抗を高めるための環状糖ペプチドの使用であって、
前記組成物が粉末成分と水性液体成分と環状糖ペプチド成分とを含み、
前記粉末成分が硫酸カルシウム成分及び/又はリン酸カルシウム成分を含み、
前記粉末成分と前記水性液体成分と前記環状ペプチド成分とが混合によりin vivoで硬化が可能な注入用又は成形用の組成物を形成する、
環状糖ペプチドの使用。 - 前記環状糖ペプチド成分が乾燥成分であるか、又は前記水性液体成分の構成成分である、請求項1に記載の環状糖ペプチドの使用。
- 前記環状糖ペプチド成分が、バンコマイシン、エレモマイシン、リストセチンA、ブレオマイシン、ラモプラニン、テラバンシン、デカプラニン、及びテイコプラニンから選択される、請求項1又は2に記載の環状糖ペプチドの使用。
- 前記硫酸カルシウム成分が、α−硫酸カルシウム半水和物と、追加的に促進剤とを含み、前記促進剤が硫酸カルシウム二水和物及び塩化ナトリウムから選択される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の環状糖ペプチドの使用。
- 前記リン酸カルシウム成分がハイドロキシアパタイトであるか、又は前記リン酸カルシウム成分がリン酸三カルシウム及びリン酸塩若しくはリン酸カルシウム硬化体である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の環状糖ペプチドの使用。
- 前記粉末成分が硫酸カルシウム成分とリン酸カルシウム成分とを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の環状糖ペプチドの使用。
- 前記粉末成分が50重量/重量%〜70重量/重量%の硫酸カルシウム成分と30重量/重量%〜50重量/重量%のハイドロキシアパタイトとからなり、前記液体成分が溶液1ml当たり2mg〜1250mgのバンコマイシンを含む、請求項6に記載の環状糖ペプチドの使用。
- 前記組成物が、混合の際に粉末1グラム当たり0.1ml〜2ml、好ましくは0.2ml〜0.7mlの水性液体を含む、請求項7に記載の環状糖ペプチドの使用。
- 前記水性液体がX線造影剤を含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の環状糖ペプチドの使用。
- 前記組成物が、混合の際に注入用及び/又は成形用の組成物1ml当たり1mg〜600mgのバンコマイシンを含む、請求項8又は9に記載の環状糖ペプチドの使用。
- インプラントを受ける哺乳動物の筋骨格障害の治療における使用に対する、インプラントの安定化のために骨再成長を高めるための組成物であって、
該組成物が粉末成分と、水性液体成分と、環状糖ペプチドとを含み、
前記粉末成分が硫酸カルシウム成分及び/又はリン酸カルシウムを含み、
前記粉末成分と前記水性液体成分と前記環状糖ペプチド成分とが混合によりin vivoで硬化が可能な組成物を形成する、組成物。 - 前記環状糖ペプチド成分がバンコマイシン、エレモマイシン、リストセチンA、ブレオマイシン、ラモプラニン、テラバンシン、デカプラニン、及びテイコプラニンから選択される、請求項11に記載のインプラントを受ける哺乳動物の筋骨格障害の治療における使用に対する組成物。
- 前記硫酸カルシウム成分がα−硫酸カルシウム半水和物と、追加的に促進剤とを含み、前記促進剤がリン酸カルシウム二水和物及び塩化ナトリウムから選択される、請求項11又は12に記載のインプラントを受ける哺乳動物の筋骨格障害の治療における使用に対する組成物。
- 前記リン酸カルシウム成分がハイドロキシアパタイトであるか、又は前記リン酸カルシウム成分がリン酸三カルシウム及びリン酸塩若しくはリン酸カルシウム硬化体である、請求項11又は12に記載のインプラントを受ける哺乳動物の筋骨格障害の治療における使用に対する組成物。
- 前記粉末成分が50重量/重量%〜70重量/重量%の硫酸カルシウム成分と30重量/重量%〜50重量/重量%のハイドロキシアパタイトとからなり、該組成物が混合の際に注入用及び/又は成形用の組成物1ml当たり1mg〜600mgのバンコマイシンを含む、請求項11〜14に記載のインプラントを受ける哺乳動物の筋骨格障害の治療における使用に対する組成物。
- 前記インプラントがスクリュー、ピン、ネイル、ワイヤ、プレート、ロッド、及びプロテーゼの1又は複数から選択される、請求項11に記載のインプラントを受ける哺乳動物の筋骨格障害の治療における使用に対する組成物。
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