KR100834109B1 - 뼈 대체 재료 - Google Patents

Abstract

뼈 대체 재료를 제조하는 방법은 완전 상호 연결 기공을 갖춘 생체 적합 몸체(3)를 진공 상태에 두는 단계와, 자유 유동 형태로 존재하는 체세포를 이들 기공 내에 생성된 진공에 의해 몸체(3)의 기공 내로 흡인하는 단계로 구성된다. 따라서, 다공성 몸체(3) 내에서의 새로운 체세포의 안으로의 성장을 촉진하는 그물 모양 구조로서 기능을 하는 생체 적합 몸체(3)의 기공 내에 위치하는 체세포를 함유하는 뼈 대체 재료를 제조할 수 있다.

Description

뼈 대체 재료{BONE-REGENERATION MATERIAL}

본 발명은 청구의 범위 제 1 항의 전제부에 따른 뼈 대체 재료의 제조 방법과, 청구의 범위 제 9 항의 전제부에 따른 뼈 대체 재료의 제조 방법을 수행하기 위한 장치와, 청구의 범위 제 11 항의 전제부에 따른 뼈 대체 재료에 관한 것이다.

물, 염화 나트륨 수용액, 혈액, 합성 혈액 플라즈마를 함유하는 다공성 하이드록시아파타이트 몸체는 수미토모 시멘트 컴퍼니(SUMITOMO CEMENT CO.)를 출원인으로 하는 일본 특허 출원 제 60 142857 호를 통해 공지되어 있다. 이 특허 출원서에서는 몸체가 완전 상호 연결 기공을 갖춘 것인지는 분명치 않다.

생체 적합성이 있고 골조직 생성유도성이 있는 뼈 대체 재료는 PCT/EP99/00684를 통해 공지되어 있다. "골조직 생성유도성"이라는 용어는 골아세포의 성장에 관계되고, 내생조직이나, 뼈 성장에 의한 변형을 수반하지 않는 이식된 외생조직의 표면에 중간생성물 층의 생성이 없는 뼈 재생에 관계된 것이다.

이들 공지된 재료가 갖는 결점은 골조직 생성유도성의 결여이다. "골조직 생성 유도"라는 용어는 기본적으로 체내 조직 분포의 비생리학적 간섭에 관련이 있다. 골조직 생성유도는 뼈조직이 없는, 이 경우에는 생체 적합 물질의 상호 연결된 기공 구조를 함유하지 않는 조직 영역 내에서 뼈 형성을 야기하고 촉진시키는 과정 으로서 이해되어야 한다.

본 발명은 상기한 결점을 해소하기 위하여 창안된 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 뼈 대체 재료, 특히 향상된 골조직 생성유발능을 가진 재료를 제조하는 간단하고도 확실한 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은 향상된 뼈 대체 재료를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 상기한 목적은 청구의 범위 제 1 항의 특징부에 따른 방법에 의해 달성된다.

상기의 방법으로 얻어지는 이점은 생체에 적합한 몸체(예를 들어, 혈액, 바람직하게는 혈액 안에 함유된 섬유소)의 기공 내에 존재하는 체세포가 망상구조를 형성하여 새로운 체세포가 다공성 물질 안에서 자라도록 유도할 수 있다는 데에 있다. 혈액을 사용하게 되면 다공성 몸체 안으로의 뼈 세포의 성장이 혈액 혈소판 내에 함유된 성장 인자에 의해 촉진된다는 부가적인 장점을 얻게 된다.

본 발명에 따른 방법은 모세관 현상의 결과로서 주입되어지는 기공 시스템의 체세포(예를 들어, 혈액)의 용액 내에 다공성 몸체가 단순히 잠기는 것이 아니라 자유 유동 형태로 (예를 들어 혈액이나 수용현탁액의 형태로) 존재하는 체세포가 다공성 몸체 내로 적극적으로 흡인되어서 다공성 몸체에 균질하게 분포될 수 있고 가장 안쪽에 있는 부분에까지 미칠 수 있다는 장점을 갖는다.

본 발명에 의해 달성되는 장점은 기본적으로 다음과 같다. 본 발명에 따라 제조되는 뼈 대체 재료는 결함 부위에 삽입되었을 때 혈액, 혈액 구성 물질, 골수, 또는 뼈 세포 (본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 이들은 모두 유체 형태를 취하는 것이 바람직하다) 등의 적절한 체세포로 이미 채워져 있고 골세포 생성유발성을 갖는 상호 연결 기공 구조를 갖는다. 골절 치료에서 관찰되는 프로세스와 유사하게, 구조 내부의 혈액 덩어리는 세포 및 혈관 내에 풍부하며 일반적으로 과립 조직으로 불리는 저섬유 함유량을 갖는 과립상 연결조직에 더 잘 배열될 것이다. 여러가지 세포들을 이 조직에 채울 수 있고 연골 조직 생성을 야기시킬 수 있다. 이러한 프로세스는 전체 과립 조직이 연골 조직으로 대체될 때까지 계속된다. 연골 조직은 나중에 석회화된다. 본 발명에 의해 달성되는 장점이 없다면, 기공은 부분적으로 단지 물로 채워짐으로써, 상기한 생물학적 프로세스는 늦추어지거나 아예 일어나지 않을 수도 있다.

몸체의 상호 연결 기공에 의해 흡수될 수 있도록, 당연히 자유 유동하는 혈액 또는 혈액 성분을 사용하는 대신에, 생체 적합 용액에, 더 바람직하게는 수용액에 체세포를 부유시킬 수도 있다.

본 발명의 바람직한 방법에 따라, 체세포는 자가 골수, 자가 골수로부터 취해진 분리된 농축 세포, 배양된 자가 줄기 세포, 파생된 자기 줄기 세포, 또는 장간막 세포 중에서 선택된다.

주변 혈액 세포의 전구 세포는 줄기 세포로 불리는 미숙한 조혈 세포에 의해 지속적으로 형성된다.

바람직하게는, 체세포는 기증자와 수여자가 같은 자가조직성인 것이 좋다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 자유 유동 형태로 존재하는 체세포는 다음과 같은 뼈 형성을 유도하는 여러가지 시약들과 혼합된다.

a) 합성 성장 인자,

b) 재조합형 성장 인자, 바람직하게는 성장 인자 β(TGF-β) 또는 FGF-2 (섬유아 세포 성장 인자),

c) 천연 또는 합성 단백질,

d) 혈소판 파생 성장 인자 (PDGF),

e) 유사인슐린 성장 인자 (IGF),

f) 혈액 응고의 최종 산물로서의 섬유소, 또는

g) 합성 섬유소

바람직하게는, 본 발명에 따른 방법에 사용되는 상호 연결 기공을 갖춘 몸체는 생물학적으로 재흡수 가능한 재료로 구성되며, 바람직하게는 수산화아파타이트, 3염기 인산 칼슘, 폴리락티드, 또는 생분해성 중합체 또는 혼성중합체로 구성된다. 이 몸체의 기공 비율은 적어도 25%, 바람직하게는 적어도 35%인 것이 좋다. 50%을 초과하는 기공이 200 내지 500 미크론의 직경을 갖는 것이 좋다. 개개의 기공 사이의 연결 부위는 10 내지 300 미크론의 직경, 바람직하게는 200 내지 400 미크론의 직경을 갖는 것이 좋다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 뼈 대체 재료를 제조하는데 적합한 주사기의 단면도이다.

도 1에 도시한 주사기는 본 발명에 따른 뼈 대체 재료를 제조하는데 사용된다. 주사기는 중공 실린더(1)와, 중공 실린더 내에 이동 가능하게 배열된 피스톤(2)과, 중공 실린더(1)의 전방 단부로부터 분리가 가능하도록 나사부가 제공된 머리부(4)로 구성되어 있다. 이 머리부(4)에는 멤브레인(5)이 장착되어 있는데, 이 멤브레인(5)은 혈액 제공자의 혈액을 채취하기 위하여 상기 멤브레인을 관통하는 바늘(7)이 장착된 어댑터(6)에 의해 관통된다. 머리부(4)에 어댑터(6)를 사용하여, 표준 캐뉼러 시스템(예를 들어, 루어-시스템 피하 주사용 바늘, 카테테르, 나비꼴 부재 등)을 주사기에 연결하기 용이하게 하였다. 중공 실린더(1) 내에는 주사기의 앞부분 안으로 밀봉상태로 끼워 맞춤되는 상호 연결을 위한 기공을 갖춘 생체 적합 몸체(3)가 수용됨으로써, 환자의 혈액 또는 혈액 성분이 몸체(3)를 통해 흐를 수 있게 된다. 몸체(3)는 생분해성 물질로 구성되며, 바람직하게는 수산화아파타이트, 3염기 인산 칼슘, 또는 폴리락티드로 구성된다. 혈액 제공자로부터 혈액을 취한 후에, 머리부(4)의 멤브레인(5)이 불침투성을 회복하고 주사기의 중공 실린더(1)의 내용물이 다시 기밀 상태로 밀봉될 수 있도록 어댑터(6)가 제거된다. 피스톤(2)이 주사기의 중공 실린더(1) 내에서 더욱 뒤쪽으로 잡아 당겨짐에 따라 진공이 생성되고, 이에 의해 혈액이 몸체에 완전히 배어들며 가장 안쪽의 부분까지 침투해 들어감으로써 그 안에 함유된 공기를 강제로 퇴거시킨다.

몸체(3)에 혈액 또는 혈액 성분이 (또는 자유 유동 형태로 존재하는 다른 체세포가) 주입된 후에, 머리부(4)가 주사기로부터 나사 결합의 분리에 의해 제거됨 으로써 혈액 또는 혈액 성분이 주입된 몸체(3)는 피스톤(2)에 의해 중공 실린더(1) 밖으로 밀어내어진다. 몸체(3)는, 필요하다면 특정 형태로 만들어진 이후에, 주입에 필요한 혈액 또는 다른 체세포가 취해진 환자의 뼈 또는 결함 부위 내에 준비된 구멍 내에 삽입될 수 있다. 몸체(3)의 상호 연결을 위한 기공과 기공 시스템 내에 함유된 자가조직 혈액(또는 혈액 성분이나 기타 체세포)으로 인해, 몸체(3) 내에 까지 채워지기에 아주 용이하다.

Claims (16)

1. 골조직 생성 유발성 물질 또는 골형성 물질 중 적어도 어느 하나로 이루어진 뼈 대체 재료를 제조하는 방법에 있어서,

   A) 완전 상호 연결 기공을 갖춘 생체 적합 몸체(3)가 진공 상태에 놓이고,

   B) 몸체(3)의 기공 내에 생성된 진공에 의해 자유 유동 형태로 존재하는 골조직 생성 유발성 물질 또는 골형성 물질 중 적어도 어느 하나가 이들 기공 내로 흡인되고,

   C) 중공 실린더(1) 및 피스톤(2)을 포함하는 주사기의 도움으로 수행되며, 자유 유동 형태로 존재하는 골조직 생성 유발성 물질 또는 골형성 물질 중 적어도 어느 하나가 주사기에 의해 흡수되고, 주사기의 중공 실린더(1) 내에 수용된 몸체(3)의 기공을 통해 흡인되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 골형성 물질은 자유 유동 형태의 체세포 형태로 존재하며, 체세포는 a) 자가조직 골수, b) 자가조직 골수로부터 취해진 분리된 농축 세포, c) 배양된 자가조직 간세포, d) 파생된 자가조직 간세포, 또는 e) 장간막 세포 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 골조직 생성유발 물질은 생체 적합 유체 내에 함유되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 골조직 생성유발 물질은 생체 적합 유체 내에 부유되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 2 항에 있어서, 자유 유동 형태의 체세포는 A) 혈액 혹은 혈액성분, B) 골수, 또는 C) 자유 유동 형태의 뼈 세포 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 2 항에 있어서, 체세포는 자가 조직 속성을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 골조직 생성 유발물질은

   a) 합성 성장 인자,

   b) 재조합형 성장 인자

   c) 천연 또는 합성 단백질,

   d) 혈소판 파생 성장 인자 (PDGF),

   e) 유사인슐린 성장 인자 (IGF),

   f) 혈액 응고의 최종 산물로서의 섬유소, 또는

   g) 합성 섬유소

   중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 삭제
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치에 있어서, 상기 장치가 중공 실린더(1)와 피스톤(2)을 포함하는 주사기로 구성되며, 완전 상호 연결 기공을 갖춘 생체 적합 몸체(3)가 중공 실린더(1) 내에서 적어도 그 길이의 일부에 걸쳐 중공 실린더(1)를 밀봉할 수 있도록 위치함으로써, 주사기에 의해 흡수되는 자유 유동 형태로 존재하는 골조직 생성 유발성 물질 또는 골형성 물질 중 적어도 어느 하나가 몸체(3)의 기공을 통해 유동하는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제 9 항에 있어서, 주사기는 중공 실린더(1)의 전방 단부에서 멤브레인을 구비한 머리부(4)를 포함함으로써, 멤브레인(5)이 밀봉되고 피스톤(2)이 후방으로 당겨진 후에 진공에 의해 자유 유동 형태로 존재하는 골조직 생성 유발성 물질 또는 골형성 물질 중 적어도 어느 하나가 몸체(3)의 기공을 통해 유동하는 것을 특징으로 하는 장치.
11. 삭제
12. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 뼈 대체 재료.
13. 제 12 항에 있어서, 몸체(3)는 적어도 부분적으로는 생분해성 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 뼈 대체 재료.
14. 제 12 항에 있어서, 몸체(3)의 기공 비율은 적어도 25%인 것을 특징으로 하는 뼈 대체 재료.
15. 제 12 항에 있어서, 50%을 초과하는 기공이 200 내지 500 미크론의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 뼈 대체 재료.
16. 제 12 항에 있어서, 개개의 기공 사이의 연결 부위는 10 내지 300 미크론의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 뼈 대체 재료.

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