KR101161784B1

KR101161784B1 - 골 유도성 골 물질

Info

Publication number: KR101161784B1
Application number: KR1020057019292A
Authority: KR
Inventors: 아론 디. 로젠버그; 로렌트 디. 길레스 드 필리키; 다니엘 에간; 알리아스그하 엔. 토피기히; 두석 디. 이
Original assignee: 에텍스 코포레이션
Priority date: 2003-04-11
Filing date: 2004-04-12
Publication date: 2012-07-05
Also published as: EP1615596A4; US20050084542A1; JP2006522670A; AU2004229502B2; US20080188946A1; EP1615596B1; JP5189763B2; KR20050123154A; AU2004229502A1; US8221781B2; WO2004091435A3; US8454988B2; AU2004229502C1; CA2521623A1; EP1615596A2; CA2521623C; EP3254710A1; WO2004091435A2; EP3254710B1

Abstract

본 발명은 천연 골의 화학적 조성에 근접한 골원성 골 이식 조성물을 제공한다. 본 발명의 이식 조성물의 유기 성분은 무기성분의 존재에도 불구하고 골 유도적이며, 또한, 성형성과 기계적 강도의 손상 없이 이식물의 재생능력을 최대화하기에 충분한 양으로 존재한다. 상기 조성물은 탈미네랄화 골 매트릭스(DBM)입자, 칼슘 포스페이트 파우더 및 선택적으로 생 적합성 응집제를 포함하는 골 유도성 파우더일 수 있다. 상기 파우더는 상당한 압축강도를 가지는 불완전 결정 아파타이트(PCA) 칼슘 포스페이트를 형성하도록 스스로 경화되는 성형성, 골 유도성 페이스트를 생성하기 위하여 생리학적으로 적용가능한 액체와 결합할 수 있다. 상기 골 이식물질은 이식부위에 도입되었을 때 응집성을 유지하며 생체 내의 골 내로 리모델링된다. 또한 본 발명은 손상된 골을 수선하기 위하여 상기 이식물질을 사용하는 방법 및 골 이식물질에 존재하는 DBM 입자의 양을 중량으로 분석하는 방법을 제공한다.

골 유도성, 파우더, 탈미네랄화 골 매트릭스, 칼슘 포스페이트

Description

골 유도성 골 물질{Osteoinductive Bone Material}

본 발명은 골(bone) 수선과 대체에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 소망하는 취급 특성과 기계적 특질을 가지는 자경성(self-hardening) 골생성 조성물에 관한 것이다.

자연 발생의 골은 유기물과 무기물 두 가지로 이루어져 있다. 유기물은 성장인자, 연골조직, 콜라겐 및 다른 단백질을 포함한다. 골의 무기 성분은 Ca/P 비율이 1.45-1.75인 비화학양론적 불완전 결정 아파타이트(poorly crystalline apatitic: PCA) 칼슘 포스페이트를 포함한다(Besic et al. (1969) J: Dental Res. 48(1):131). 이러한 무기 골 미네랄은 생체 내에서 파골세포와 골모세포에 의해 계속적으로 재흡수되고 재생된다.

골 이식물은 골에 결함이나 상처가 있을 때 자연적인 재생과정을 증대시키기 위하여 종종 이용된다. 이러한 골 이식물은 생 적합성이 있어야 한다. 또한, 이상적인 골 이식물은 골형성적, 즉 골전도적임과 동시에 골 유도적이어야 하며, 이식에 앞서 외과의사에 의해 쉽게 조작될 수 있어야 하고, 이식 후에 강도와 성질이 생체내에서 그대로 유지될 수 있어야 한다.

소정의 재생 능력면에서 천연 골은 잠재적인 이식물질이다. 그러나 자가(autogenic), 동종(allogenic) 및 이종(xenogeneic)의 골 이용은 부수적 질환 전이, 면역적 이식 거부, 환자 이환율 및 복잡한 외과적 절차에 의해 복잡해진다. 따라서 합성의 골 이식물질에 대한 관심이 집중되었다.

금속이식 장치들이 나오게 되었고 그들의 고 강도와 안정성으로 인해 꾸준히 사용되고 있다. 이러한 장점이 있음에도 불구하고 금속 장치들은 천연의 골 무기물에 재흡수되지 못하고 한번 이식되면 영구히 외래 물질로 남는다는 점에서 선호되지 못하고 있다. 이러한 금속이식의 폐해를 극복하기 위하여 천연의 골에 더욱 가까운 성분들이 개발되었다. 유기의 골 유도성 물질이야말로 이러한 성분의 바람직한 요소라 할 수 있다. 일반적으로 널리 이용되는 골 유도성 물질은 DBM(demineralized bone matrix)과 재조합된 인간 골형성 단백질들(rh-BMPs)을 포함한다(rh-BMPs; 참조, 미국 특허 제6,030,635호; 유럽 특허출원 제0 419 275호; PCT/US00/03024; PCT/US99/01677; 및 PCT/US98/04904). 이러한 유기의 골 유도성 물질들은 전형적으로 액체 또는 젤라틴 캐리어와 함께 이식 부위로 운반된다(참조, 미국 특허 제6,030,635호; 미국 특허 제5,290,558호; 미국 특허 제5,073,373호; 및 PCT/US98/04904). 이상적인 골 이식물은 재생능력을 최대화하기 위하여 풍부한 양의 골 유도성 물질들을 포함한다.

이러한 유기의 골 유도성 물질들은 인공의 골 조합을 형성하기 위하여 하이드록시에퍼타이트 및/또는 트라이칼슘 포스페이트와 결합 되어있다. 이러한 인공 골 이식물의 유용성은 유기 성분의 골 유도성을 방해하는 하이드록시에퍼타이트 및/또는 트라이칼슘 포스페이트의 성향에 의해 상쇄된다 (참조, Redondo, L.M. et al. (1995) Int . J. Oral Maxillofac . Surg . 24(6):445-448; Lindholm, T.C. et al. (1993) Ann. Chir . Gynaecol . Suppl . 207:91-98; Alper, G. et al. (1989) Ant. J. Med . Sci. 298(6):371-376). 더욱 최근에, 유기, 골 유도성 물질은 재흡수 칼슘 포스페이트 조성물, 예컨대, 무정형 칼슘 포스페이트와 PCA 칼슘 포스페이트를 포함하는 조성물과 결합 되어있다(참조, 미국 특허 제6,027,742호; PCT/US00/20630; 및 PCT/US00/03024). 그러나 결합된 골 유도성 물질의 양이 많아짐에 따라 골 이식물의 기계적 강도는 약해진다. 더구나 바람직한 양의 골 유도성 물질을 포함하고 있는 이식이라 할지라도 조작하기 어렵고 생체 내에서 부착력과 형상을 상실하기 쉽다. 따라서, 칼슘 포스페이트 성분과 고압축강도의 DBM 분자를 포함하는 개선된 골 이식물질의 개발이 요청된다.

본 발명은 천연 골의 화학적 조성과 유사한 골원성 골 이식 조성물을 제공한다. 이러한 골 이식 조성물의 유기성분은, 무기성분의 존재에도 불구하고 골 유도성이 있으며, 또한 성형성이나 기계적 강도의 손상 없이 이식물의 재생력을 최대화시키기에 충분한 양으로 존재한다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 탈미네랄화 골 매트릭스(DBM) 입자, 칼슘 포스페이트 파우더 및 선택적으로 생 적합성 응집제를 포함하는 골 유도성 파우더 조성물을 제공한다. 상기 DBM 입자는 다양한 크기와 형상을 가진다. 바람직한 구현예에 따르면, 상기 칼슘 포스페이트 파우더는 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원을 포함한다. 어떤 구현예에 따르면, 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원은 100 nm 이하의 평균 결정 도메인 크기를 가진다. 그러한 결정 도메인 크기는, 예를 들자면 고 에너지 밀링 공정에 의해 얻어질 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 2차 칼슘 포스페이트 공급원은 산성 칼슘 포스페이트이다. 또 다른 구현예에 따르면, 생리학적으로 허용되는 액체로 수화되는 골원성 파우더는 불완전 결정 아파타이트(PCA) 칼슘 포스페이트를 형성함으로써 스스로 경화된다. 다른 구현예에 따르면, PCA 칼슘 포스페이트는 Ca/P 비율이 1.67 이하이다. 특히 바람직한 골원성 파우더는 탈미네랄화 골 매트릭스(DBM)입자, 칼슘 포스페이트 파우더의 조합 그리고 선택적으로 생 적합성 응집제를 포함하는데, 상기 칼슘 포스페이트 파우더의 조합은 전체 Ca/P 비율이 1.0-1.67, 바람직하게는 1.3-1.65, 보다 바람직하게는 1.4-1.6, 가장 바람직하게는 천연골의 상태에 가까운 1.45-1.67인 PCA 칼슘 포스페이트를 형성하는 반응을 한다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기한 바와 같이 골 유도성 파우더와 생리학적으로 허용되는 액체를 포함하는 성형성의 자경성 PCA 칼슘포스페이트 페이스트 조성물을 제공한다. 상기 페이스트는 생체내의 이식 부위로 도입되었을 때 응집성을 유지한다. 적어도 어떤 구현예에 따르면 상기 페이스트는 상당한 강도를 가진 PCA 칼슘 포스페이트를 형성함으로써 경화된다. 본 발명의 조성물은 페이스트 상태 또는 PCA 칼슘 포스페이트로 경화된 상태로 손상된 골을 수선하기 위하여 생체 내로 이식될 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 성형성의 자경성 골 유도성 페이스트는 PCA 칼슘 포스페이트를 형성함으로써 경화된다. 또 다른 구현예에 따르면, PCA 칼슘 포스페이트는 1.67 이하의 Ca/P 비율을 가진다. 특히 바람직한 구현예에 따르면, 성형성의 자경성 골 유도성 페이스트는 전체 Ca/P 비율이 1.0-1.67, 바람직하게는 1.3-1.65, 보다 바람직하게는 1.4-1.6, 가장 바람직하게는 천연골의 상태에 가까운 1.45-1.67인 PCA 칼슘 포스페이트를 형성함으로써 경화된다. 바람직한 구현예에 따르면 PCA 칼슘 포스페이트는 1.5 또는 그 이하의 Ca/P 비율을 갖는다. 바람직한 구현예에 따르면 성형성의 자경성 PCA 칼슘 포스페이트 페이스트는 부가적으로 응집제를 포함한다. 바람직한 응집제는 다당류, 핵산, 탄수화물, 단백질, 폴리펩티드, 폴리(α-하이드록시산), 폴리(락톤), 폴리(아미노산), 폴리(언하이드라이드), 폴리(오르토에스터), 폴리(언하이드라이드-co-이미드), 폴리(오르토카르보네이트), 폴리(α-하이드록시 알카노에이트), 폴리(다이옥사논), 폴리(포스포에스터), 폴리(L-락타이드)(PLLA), 폴리(D,L-락타이드)(PDLLA), 폴리글리콜리드(PGA), 폴리(락타이드-co-글리콜리드)(PLGA), 폴리(L-락타이드-co-D,L-락타이드), 폴리(D,L-락타이드-co-트라이메틸렌 카르보네이트), 폴리하이드록시부틸레이트(PHB), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(δ-발레오락톤), 폴리(γ-부티로락톤), 폴리(카프로락톤), 폴리아크릴산, 폴리카르복시산, 폴리(알릴아민 하이드로클로라이드), 폴리(다이알릴다이메틸 암모늄클로라이드), 폴리(에틸렌이민), 폴리에틸렌 푸마레이트, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌, 폴리메틸 메쓰아크릴레이트, 카르본 화이버, 폴리(에틸렌글리콜), 폴리 (에틸렌 옥사이드), 폴리 (비닐알코올), 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(에틸옥사졸린), 폴리(에틸렌 옥사이드)-co-폴리(프로필렌 옥사이드)블록 공중합체, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)폴리아미드 및 그들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 중합체를 포함한다. 바람직한 응집제는 또한 알긴산, 아라빅 검(arabic gum), 구아 검(guar gum), 잔탄 검(xantham gum), 젤라틴, 키틴, 키토산, 키토산 아세테이트, 키토산 락테이트, 콘드로이친 설페이트, N,O-카르복시메틸 키토산, 덱스트란(α-사이클로덱스트린, β-사이클로덱스트린, γ-사이클로덱스트린 또는 소듐 덱스트란 설페이트), 피브린 글루, 글리세롤, 히알루론산, 소듐 히알루로네이트, 셀룰로오스(메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 또는 하이드록시에틸셀룰로오스), 글루코사민, 프로테오글리칸, 전분(하이드록시에틸전분 또는 가용성전분), 락트산, 플루로닉, 소듐 글리세로포스페이트, 콜라겐, 글리코겐, 케라틴, 실크 및 그들의 혼합물로부터 선택되는 것을 포함한다.

어떤 구현예에 따르면, 본 발명의 조성물은 생물학적 활성제를 부가적으로 포함한다. 상기 생물학적 활성제는 상술한 본 조성물과 방법에 포함된 항체, 항생제, 폴리뉴클레오티드, 폴리펩티드, 단백질(골원성 단백질), 항암제, 성장인자 및 백신 중에서 어떠한 것도 사용가능하다. 상기 골원성 단백질은 BMP-2, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-10, BMP- 12, BMP-13 및 BMP-14 중에서 제한없이 사용가능하다. 상기 항암제는 알킬화제, 플래티넘제, 항대사물, 토포이소머라제 저해제, 항종양성 항생제, 항분열제, 아로마타제 저해제, 티미딜레이트 씬타제 저해제, DNA 길항제, 파네실 전이효소 저해제, 펌프 저해제, 히스톤 아세틸전이효소 저해제, 메탈로프로티나제 저해제, 리보뉴클레오티드 환원효소 저해제, TNF α 촉진제, TNF α 길항제, 엔도테린 A 수용체 길항제, 레티노산 수용체 촉진제, 면역-조절제, 호르몬제, 항호르몬제, 포토다이나믹제 및 티로신 키나아제 저해제로 이루어진 군으로부터 선택적으로 포함할 수 있다.

조성물은 비등제를 선택적으로 포함할 수 있다. 바람직한 비등제로는 소듐바이카르보네이트, 이산화탄소, 공기, 질소, 헬륨, 산소 및 아르곤이며, 조성물은 예를 들자면 1-40 wt%의 비등제를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 DBM과 칼슘 포스페이트 파우더를 포함하는 혼합물에서 탈미네랄화 골 매트릭스(DBM) 입자의 양을 중량으로 분석하는 방법을 제공한다. 53-125 ㎛의 작은 크기 DBM 입자(DBM 미세입자)들과 DBM 입자(예를 들어, 125-850 ㎛)들은 캐리어 없이 이식되었을 때 상당한 골 유도성을 지닌다는 것을 입증했다. 또한 모든 크기 범위의 DBM 입자보다, DBM 미세입자들이 이소성(ectopic, 무흉선 쥐) 모델에서 더 많은 골 생성을 유도한다는 것을 발견하였고, 한편으로는 DBM 미세입자들을 캐리어 없이 양 체간 융합 모델(sheep interbody fusion model)에서 테스트하였을 때 100%의 융합률을 보인다는 것을 관찰하였다. 상업적 DBM 공급자 및 조직 은행 (tissue banks)은 정형외과 시술시 골이식 증량제(bone graft extender) 또는 골이식 대체물로서 125-180 ㎛의 범위 내에서 DBM을 제공한다. 53-125 ㎛의 DBM은 외과시술에서 사용되고 있지 않다. 53-125 ㎛의 DBM 사용은 DBM을 이용한 외과 시술에 대한 새로운 접근을 가능하게 할 것이라고 본다.

본 명세서에서 사용한 "대략" 이라는 용어는 언급한 값의 ±10%를 의미한다.

본 명세서에서 칼슘 포스페이트 언급시에 사용한 "무정형" 이라는 용어는 칼슘 포스페이트가 결정을 가지지 않거나 단지 좁은 범위의 결정학적인 차수 (order), 즉 결정학적 차수가 100 ㎚ 이하인 것을 말한다.

본 명세서에서 DBM 입자에 적용한 용어인 "종횡비(aspect ratio)"는 가장 짧은 치수 입자에 대한 가장 큰 치수 입자의 비율을 말한다.

본 명세서에서 사용한 "생 적합성 있는" 물질은 무독성이고, 수용체에서 면역반응과 같은 부적절한 생리적 반응을 일으키지 않는 것을 의미한다.

본 명세서의 조성물에 사용한 "응집성"이란 용어는 생 적합성 있는 액체와 혼합되었을 때 질량손실 없이 그 형상을 유지하는 조성물의 능력을 의미한다. 조성물이 수성 상태에서 적어도 10분간 최초 형상 수치의 범위 내에서 최초 질량과 부피의 90%보다 큰 상태로 유지된다면 응집성이 있다고 본다.

본 명세서의 "응집제"란 본 발명의 칼슘 포스페이트 조성물에 포함되었을 때 칼슘 포스페이트 조성물의 응집성을 유지하는 능력을 증대시키는 첨가제를 의미한다. 바람직한 응집제는 다당류, 핵산, 탄수화물, 단백질, 폴리펩티드, 폴리(α-하이드록시산), 폴리(락톤), 폴리(아미노산), 폴리(언하이드라이드), 폴리(오르토에스터), 폴리(언하이드라이드-co-이미드), 폴리(오르토카르보네이트), 폴리(α-하이드록시 알카노에이트), 폴리(다이옥사논), 폴리(포스포에스터), 폴리(L-락타이드)(PLLA), 폴리(D,L-락타이드)(PDLLA), 폴리글리콜리드(PGA), 폴리(락타이드-co-글리콜리드)(PLGA), 폴리(L-락타이드-co-D,L-락타이드), 폴리(D,L-락타이드-co-트라이메틸렌 카르보네이트), 폴리하이드록시부틸레이트(PHB), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(δ-발레오락톤), 폴리(γ-부티로락톤), 폴리(카프로락톤), 폴리아크릴산, 폴리카르복시산, 폴리(알릴아민 하이드로클로라이드), 폴리(다이알릴다이메틸 암모늄클로라이드), 폴리(에틸렌이민), 폴리에틸렌 푸마레이트, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌, 폴리메틸 메쓰아크릴레이트, 카르본 화이버, 폴리(에틸렌글리콜), 폴리 (에틸렌 옥사이드), 폴리 (비닐알코올), 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(에틸옥사졸린), 폴리(에틸렌 옥사이드)-co-폴리(프로필렌 옥사이드)블록 공중합체, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)폴리아미드 및 그들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 중합체를 포함한다. 바람직한 응집제는 또한 알긴산, 아라빅 검, 구아 검, 잔탄 검, 젤라틴, 키틴, 키토산, 키토산 아세테이트, 키토산 락테이트, 콘드로이친 설페이트, N,O-카르복시메틸 키토산, 덱스트란(α-사이클로덱스트린, β-사이클로덱스트린, γ-사이클로덱스트린 또는 소듐 덱스트란 설페이트), 피브린 글루, 글리세롤, 히알루론산, 소듐 히알루로네이트, 셀룰로오스(메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 또는 하이드록시에틸셀룰로오스), 글루코사민, 프로테오글리칸, 전분(하이드록시에틸전분 또는 가용성전분), 락트산, 플루로닉, 소듐 글리세로포스페이트, 콜라겐, 글리코겐, 케라틴, 실크 및 그들의 혼합물 군으로부터 선택된 것을 포함한다.

본 명세서의 "불완전 결정 아파타이트(PCA) 칼슘 포스페이트"는 자연 발생의 골에서 발견되는 도메인의 차수가 작은 결정 도메인을 가지는 합성의 칼슘 포스페이트 물질을 말하는데, 광범위의 불완전-확정의 X-선 회절 패턴과 1.67 이하의 Ca/P 비율로 특징지워질 수 있다. 상기 PCA 칼슘 포스페이트는, 이 물질이 아파타이트 광물의 X-선 회절 패턴 특징을 나타낸다면, 즉 26°과 32°에서 중심 피크를 가지는 20-35°사이의 넓은 영역의 두 피크를 나타낸다면, 한 종류의 칼슘 포스페이트 상으로 제한되지 않는다.

본 발명은 천연골과 유사한 화학적 조성을 가지며, 생체내의 이식 부위에 도입되었을 때 응집력을 유지하는 성형성의 자경성 골원성 골 이식물을 제공한다. 이러한 골 이식물질은 그 화학적 조성에도 불구하고 매우 골 유도적이다. 또한, 경화된 후 이러한 골 이식물질은 상당한 압축강도를 나타낸다.

상기 골 이식물질은 탈미네랄화 골 매트릭스(DBM) 입자를 포함한다. DBM 입자는 무정형의 칼슘포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원을 포함하는 칼슘 포스페이트와 혼합되어 골 유도성 파우더를 형성한다. 골 유도성 파우더는 추가적으로 생 적합성 응집제(예를 들어, 접착제)를 포함할 수 있다. 생리학적으로 허용되는 액체와 결합한 후, 골 유도성 파우더는 경화되고 불완전 결정 아파타이트(PCA) 칼슘포스페이트를 형성하는 반응을 하는 성형성 페이스트를 형성한다. 바람직한 PCA 칼슘 포스페이트의 Ca/P 비율은 1.67 이하이다. 예를 들자면 PCA 칼슘 포스페이트의 전체 Ca/P 비율로 소망하는 값은 1.0-1.67이고, 바람직하게는 1.3-1.65, 보다 바람직하게는 1.4-1.6, 가장 바람직하게는 1.45-1.67(천연골의 상태와 유사함)이다. 바람직하게는 PCA 칼슘 포스페이트의 Ca/P 비율은 1.5이다. 상기 PCA 칼슘 포스페이트는 생체 내에서 골 내로 리모델링 된다. 칼슘 포스페이트 파우더의 특성 및/또는 생 적합성 응집제의 존재는 골 이식물질의 성형성과 압축강도의 손상 없이 골 이식물질에 상당한 양의 DBM 입자가 포함되는 것을 가능하게 한다. 따라서, 이식물질은 생체 내의 이식 부위에 이식되었을 때 응집력을 유지하고 경화된 후에 상당한 압축강도를 나타낸다. 놀랍게도 적어도 어떤 구현예에서, 이식물질은 무기의 칼슘 포스페이트 공급원의 존재에도 불구하고 높은 골 유도성을 나타낸다.

DBM은 산 처리에 의해 탈미네랄화된 장골(long bone) 조각으로부터 쉽게 얻을 수 있는 유기의 골 유도성 물질이다. 산 처리는 골에 존재하는 무기 미네랄 성분과 산-용해성 단백질들을 용해시키고, 산-불용성 단백질들과 성장인자들뿐만 아니라 콜라겐 매트릭스는 잔여케 한다(참조, Glowacki et al. (1985) Clin . Plast . Surg 12(2):233-241; Covey et al. (1989) Orthop . Rev. 17(8):857-863). 잔여물 중에서 산-불용성 단백질들과 성장인자들은 골형성 단백질들(BMPs)과 변형 성장인자들(TGFs)과 같이 골 유도성 인자들이다. 따라서, DBM은 골 유도적이고 충분히 재흡수될 수 있으며, 본 명세서에 개시된 칼슘 포스페이트 파우더와 결합 되었을 때, 천연골의 화학적 조성과 상당히 유사하여 매우 생적합적인 골 이식물질을 생성한다. 다행스럽게도, 유리된 BMPs와 같이 다른 많은 이용가능한 유기의 골 조성물 부가물에 비해 DBM은 비용이 적게 든다.

골 이식물질로 이용되는 DBM은 되도록 자가의(autogenic) 또는 동종의(allogenic) 공급원으로부터 기원한다. 상기한 바와 같이, DBM은 장골(long bone)의 산 처리에 의해 얻을 수 있으며, 그 과정은 당업자에게 자명하다. 택일적으로 상업적으로 이용가능한 DBM (Allosource, American Red Cross, Musculoskeletal Transplant Foundation, Regeneration Technologies, Inc., and Osteotech, Inc.)을 사용해도 무방하다.

적어도 어떤 구현예에서, 골 이식물질내의 DBM양은 파우더 성분의 10-70 wt%로 존재한다. 특정 구현예에서 DBM은 파우더 성분의 약 60 wt%와 동일한 양으로 존재한다. 다른 구현예에서는 파우더 성분의 1-50 wt%의 양으로 DBM이 존재한다. 또 다른 구현예에서 DBM은 파우더 성분의 20 wt%와 동등하거나 또는 그 이하의 양으로 존재한다. 바람직하게는 DBM은 파우더 성분의 15 wt%와 동등하거나 그 이하의 양으로 존재한다.

상기 조성물에서 DBM의 양은 골 이식물질이 의도하는 용도와 특성 및 생 적합성 응집제의 유무에 따라서 변화될 수 있다. 특정 구현예에 따르면, 골 유도성 파우더에 존재하는 생 적합성 응집제의 양은 파우더 성분의 0.5-20 wt%이다. 바람직한 구현예에 따르면, 응집제는 5 wt% 또는 그 이하의 양으로 존재한다.

당업자는 원하는 특별한 적용을 위하여 DBM, 칼슘 포스페이트 및 응집제의 양을 결정할 수 있다. 예를 들어, 바람직한 골 유도성 파우더 조성물은 약 15 wt%의 DBM과 약 85 wt%의 칼슘 포스페이트 파우더를 포함한다. 또 다른 바람직한 골 유도성 파우더는 약 50 wt%의 DBM, 약 45 wt%의 칼슘 포스페이트 파우더 및 5 wt%의 생 적합성 응집제를 포함한다.

DBM 입자는 다양한 크기와 물리적 형태를 가질 수 있다. DBM의 양과 같이, DBM 입자의 크기와 형상 또한 골 이식물질이 의도하는 용도에 따라 다양화할 수 있다. 어떤 구현예에 따르면, DBM 입자는 약 35 ㎛-850 ㎛로 측정되는 넓은 범위 내의 길이를 가지며, 종횡비(aspect ratio) 또한 5 이하의 값을 가진다. 다른 구현예에 따르면, DBM 입자는 자연의 섬유상태이다. 어떤 구현예에 따르면, 상기 DBM 섬유는 50 ㎛-3 mm의 길이를 가진다. 다른 구현예에 따르면, 상기 DBM 섬유는 250 ㎛-2 mm의 길이를 가진다. 어떤 구현예에 따르면, DBM 섬유의 종횡비는 4 이상이다. 다른 구현예에 따르면, DBM 섬유의 종횡비는 10 이상이다. DBM 섬유는 두께에 대한 길이의 비가 5 이하인 바늘형태일 수 있다. 다양한 크기의 DBM 입자를 제조하는 방법은 당업자에게 자명하며, 예를 들자면, 본 발명과 함께 절차진행 중이며 본 명세서에서 참고 문헌으로 삽입된 2002년 11월 15일에 출원된 "응집성 있는 탈미네랄화 골 조성물(Cohesive Demineralized Bone Compositions)"이란 명칭의 미국 특허출원 제10/298,112호에 개시되어있다. 장골의 조각이나 절단생성물로부터 얻어지는 본 명세서의 바늘 모양의 섬유 DBM은 본 발명의 골 이식 조성물에 첨가되었을 때 그라운드 골(ground bone)로부터 얻어진 DBM에 비해 증가된 응집력을 제공한다.

이식물질이 도입되었을 때 그 기계적 강도를 감소시키는 DBM의 경향 때문에, 칼슘 포스페이트-기초 골 이식물질에 DBM을 첨가하는 것은 지금까지 제한되었다. 따라서, 골 유도성을 최대화하기 위한 양의 DBM을 포함하는 이식물질은 조작하기 어렵고, 성형성 결여 및 생체 내 이식 후에 응집력과 형태를 상실하기 쉽다. 경화된 칼슘 포스페이트 제품 또한 골 유도성을 매우 약화시킨다. 또한, 칼슘 포스페이트와 같은 무기의 골전도성 성분을 포함하는 골 이식물질에서 DBM의 효능은 상기의 무기 성분이 DBM의 골 유도성을 저해하기 때문에 지금까지 성공적이지 못하였다.

본 명세서에 개시된 골 이식물질은 이와 같이 여러 방면에 걸쳐 존재하는 공지의 문제점들을 극복한다. 어떤 구현예에 따르면, 상기 본 발명의 골 이식물질은 이식물의 기계적 강도를 증가시키는 특질을 가진 칼슘 포스페이트 파우더를 포함한다. 상기 칼슘 포스페이트 파우더는 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트를 포함한다. 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트는 모두 100 nm이하의 평균 결정 도메인 크기를 가진다. 상기 칼슘 포스페이트 파우더는, 자경성의 페이스트를 형성하기 위하여 생리학적으로 수용가능한 액체와 결합되었을 때 DBM을 상당량 포함하는 이식물질에 성형성과 응집성을 부여한다. 또한, 상기 칼슘 포스페이트 파우더는 DBM의 골 유도성을 저해하지 않는다: 사실, 본 명세서에서 개시된 이식물질로서의 어떠한 제제도 DBM 그 차제의 골 유도성과 비교할 때 보다 높은 골 유도성을 나타낸다. 이러한 우월성은 칼슘 포스페이트 파우더를 제조하기 위해 사용된 칼슘 포스페이트 공급원의 결정성, 크기 및 반응성에서 기인한다. 본 명세서에서 개시한 바와 같이 적절한 DBM 입자의 양, 크기 및 형상의 선택 또한 상기한 바와 같은 본 발명의 골 이식물질의 유리한 특성에 기여한다.

상기한 바와 같이 칼슘 포스페이트 파우더는 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트를 포함한다. 넓고 분산된 X-선 회절 패턴을 가진 무정형의 칼슘 포스페이트는 A(Angstrom) 단위로 측정시 균일하게 나타나며, 칼슘 및 포스페이트 이온 공급원을 포함하는 용액으로부터 급속한 침천으로 형성된 젤과 같은 물질이다. 급속한 침전은 칼슘 포스페이트 핵에 많은 결점을 야기한다. 생리학적 상태에서 무정형의 칼슘 포스페이트는 높은 용해성, 높은 성형율 및 PCA 칼슘 포스페이트로의 높은 전환율을 가진다.

무정형의 칼슘 포스페이트는 1.1-1.9 의 Ca/P 몰비를 가진다. 본 발명의 적어도 어떤 구현예에서, 무정형의 칼슘 포스페이트는 1.5 이하의 Ca/P 몰비를 가진다. 특정 구현예에서, 무정형의 칼슘 포스페이트는 1.35-1.49의 Ca/P 몰비를 가진다. 무정형 칼슘 포스페이트의 Ca/P 몰비는 칼슘 및 포스페이트 이온을 포함한 용액에 추가적 이온을 첨가함으로써 조절가능하다. 이러한 추가적 이온에는 제한이 없으며, 탄산이온(CO₃ ² ^-), 마그네슘이온(Mg² ⁺), 헵타옥사이드다이포스페이트이온(P₂O₇ ^4-), 질산이온(NO₃ ^-), 아질산이온(NO₂ ^-) 및 아세테이트이온을 포함한다. 무정형 칼슘 포스페이트의 제조와 특성은 본 명세서에서 참고문헌으로 삽입된 미국 특허 제5,650,176호 및 미국 특허 제6,214,368호에 개시되어 있다.

적어도 어떤 구현예에서, 무정형 칼슘 포스페이트의 양은 파우더 성분의 약 20 wt% 이상이거나 그와 동등한 양을 차지한다. 특정 구현예에 따르면, 무정형 칼슘 포스페이트의 양은 파우더 성분의 약 30 wt% 이상이거나 그와 동등한 양을 차지한다.

2차 칼슘 포스페이트 공급원도 칼슘 포스페이트 파우더의 성분으로 포함된다. 2차 칼슘 포스페이트 공급원은 결정형이거나 무정형인 것 모두 가능하다. 본 발명의 용도로서 적합한 2차 칼슘 포스페이트 공급원은 무정형의 칼슘 포스페이트와 반응한 후에 아파타이트 칼슘 포스페이트와 같은 화학량론을 가지는 산성 또는 중성의 칼슘 포스페이트를 포함한다. 산성 칼슘 포스페이트로 적당한 예에는 제한이 없으며, 칼슘메타포스페이트, 다이칼슘포스페이트 디하이드레이트, 헵타칼슘포스페이트, 트라이칼슘포스페이트, 칼슘파이로포스페이트 디하이드레이트, 불완전 결정 하이드록시에퍼타이트, 칼슘 파이로포스페이트 및 옥타칼슘 포스페이트를 포함한다. 특정 구현예에 따르면, 상기 2차 칼슘 포스페이트 공급원은 다이칼슘 포스페이트 디하이드레이트(DCPD)이다.

무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원은 바람직한 전체 Ca/P 몰비를 가지는 칼슘 포스페이트 파우더를 생성할 수 있는 것들로부터 선택되는 것이 바람직하다. 따라서 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원은 1:10 내지 10:1, 또는 1:5 내지 5:1, 또는 약 1:1의 비율로 사용될 수 있다. 적어도 어떤 구현예에서, 바람직한 칼슘 포스페이트 산물은 PCA 칼슘 포스페이트이다. 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원으로부터 PCA 칼슘 포스페이트가 생성되는 반응은 실질적으로 반응 종료시까지 진행되기 때문에, 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원의 Ca/P 몰비는 생성물의 몰비와 균등한 것이 바람직하다. PCA 칼슘 포스페이트는 약 1.1-1.9의 Ca/P 몰비를 가진다. 따라서, 본 발명의 적어도 어떤 구현예에 따르면, 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원은 약 1.1-1.9의 Ca/P 몰비를 가지는 것이 바람직하다. 어떤 구현예에서, 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원은 약 1.1-1.7의 Ca/P 몰비를 가진다. 바람직하게는, 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원은 결합되었을 때 1.67 이하의 Ca/P 몰비를 가지는 PCA 칼슘 포스페이트를 생성하여야 한다. 바람직한 PCA 칼슘 포스페이트 조성물은 본 명세서에 참조문헌으로 삽입된 미국 특허 제6,027,742호, 미국 특허 제6,214,368호, 미국 특허 제6,287,341호, 미국 특허 제6,331,312호 및 미국 특허 제6,541,037호에 개시되어 있다.

저온 및 높은 기계적 강도의 칼슘 포스페이트 조성물은 DBM 입자 및 선택적으로 응집제와 결합하여 본 발명에 따른 이식물질을 제조하는데 사용될 수 있다. 상기 저온 및 높은 기계적 강도의 칼슘 포스페이트 조성물은 본 명세서에 참조문헌으로 삽입된 미국 특허 제 5,783,217호에 개시되어 있다.

무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원은 칼슘 포스페이트 파우더를 형성하기 위하여, 고 에너지 밀링과 같은 고 에너지 혼합 공정을 통해 혼합될 수 있다. 그러한 고 에너지 밀링 공정은 칼슘 포스페이트 공급원 입자의 결정화 지수를 감소시키기 때문에 무결정화(amorphization) 공정으로 언급되기도 한다. 무결정화(amorphization) 공정이 진행되는 동안 칼슘 포스페이트 공급원 입자들 간에는 다중 충돌이 발생하며, 이러한 충돌은 칼슘 포스페이트 공급원 입자를 매우 특정한 표면적을 가지는 아주 작은 입자로 분해한다. 이러한 충돌과 무결정화 공정이 진행되는 동안 이에 상응하는 칼슘 포스페이트 공급원 입자로 유입된 에너지의 전이는 칼슘 포스페이트 공급원 입자의 구조 및/또는 조성에 변화를 초래할 수 있다. 그 결과로 생성된 칼슘 포스페이트 공급원 입자는 그들의 작은 입자 크기로 인해 고 밀도로 압축되고, 그리하여 본 발명의 골 이식물질의 성형성과 응집성은 개선된다. 또한, 칼슘 포스페이트 공급원 입자 결과물은 생체 내에서 PCA 칼슘 포스페이트를 형성하기 위하여 보다 효율적으로 반응한다.

고 에너지 볼 밀링에서, 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원을 용기에 담고, 축 또는 아암의 회전으로 교반되는 불규칙하게 움직이는 볼에서 연마되도록 한다. 밀링기로는 Attritor Model O1HD, Fritch Pulverisette 4, ASI Uni-Ball Mill II 및 Zoz Simoloyer®라는 상표로 판매되는 것들을 사용할 수 있다. 고 에너지 밀링은 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원을 약 50-150 ㎡/g의 비표면적을 가지는 약 100 nm 이하 차수의 나노구조 입자로 분해한다. 나노구조의 입자는 균일하게 혼합되어서 고밀도의 균질한 파우더를 형성하는데, 상기 파우더는 장거리 결정 규칙도 (long-range crystalline order)를 결여한다. 고 에너지 볼 밀을 포함한 고 에너지 밀링 공정과 칼슘 포스페이트 공급원에 대한 그 효과는 2002년 8월 16일 출원되어 현재 함께 절차 진행중인 "메카노-케미컬 공정에 의한 칼슘 포스페이트의 합성(Synthesis of Calcium Phosphates by Mechano-Chen1ical Process)"이란 명칭의 미국 특허출원 제10/222,670호에 상세하게 개시되어 있다.

적어도 어떤 구현예에서, 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원을 약 24시간 또는 그 이하의 시간 동안 분쇄하였다. 어떤 구현예에서, 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원을 약 15시간 동안 분쇄하였다. 또 다른 구현예에서는, 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원을 약 3시간 동안 분쇄하였다. 고 에너지 밀링 공정시간이 길어짐에 따라 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원의 무결정화는 증대되었고, 그들의 X-선 회절 패턴도 더 넓어지고 분산되었다(도 1).

그 후에 DBM과 칼슘 포스페이트 파우더를 결합하였다. DBM 입자와 칼슘 포스페이트 파우더의 완벽하고 영구적인 혼합을 위한 어떠한 혼합 방법도 적용가능하다. 그러한 기법은 당업자에게 자명하다. 예를 들자면, DBM 입자와 칼슘 포스페이트 파우더를 튜브형 믹스기(Turbula mixer)로 혼합할 수 있다.

칼슘 포스페이트 파우더의 양은 본 발명의 이식물질이 의도하는 용도와 소망하는 특성에 따라 변화될 수 있다. 어떤 구현예에서, 칼슘 포스페이트 파우더는 전체 파우더 성분의 약 20-90 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 다른 구현예에서는, 칼슘 포스페이트 파우더는 전체 파우더 성분의 약 50-99 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 또 다른 구현예에서는, 칼슘 포스페이트 파우더는 전체 파우더 성분의 약 30 wt%의 양으로 존재할 수 있다. 바람직한 구현예에 따르면, 칼슘 포스페이트 파우더는 전체 파우더 성분의 약 85 wt%이며 DBM은 약 15 wt%를 차지한다.

어떤 구현예에 따르면, 본 발명의 골 이식물질은 부가적으로 생 적합성 응집제(예를 들면, 바인더)를 추가적으로 포함한다. 어떤 구현예에서 골 이식물질의 DBM 함량이 너무 높아서, 고 에너지 밀링된 칼슘 포스페이트 파우더의 성형성과 응집성에도 불구하고, 이식시 골 이식물질의 기계적 강도를 더욱 증가시키기 위해 응집제의 추가가 필요하다. 또한 응집제의 사용은, 이식물질의 기계적 강도를 현저히 감소시키지 않으면서, 상기한 칼슘 포스페이트 파우더 이외의 다른 칼슘 포스페이트 파우더를 이용하는 것을 가능하게 한다. 이러한 택일적인 칼슘 포스페이트 파우더는 고 에너지 밀링 공정을 거칠 필요가 없다. 따라서, 예를 들어 어떤 구현예에서, 고 에너지 밀링 공정을 거칠 필요가 없는 무정형의 칼슘 포스페이스 파우더와 산성의 2차 칼슘 포스페이트 파우더 공급원을 포함하는 칼슘 포스페이트를 사용할 수 있다. 이러한 물질들은 본 명세서에 참조문헌으로 삽입된 미국 특허 제6,214,368호에 개시되어 있다.

생 적합성 응집제로 사용가능한 것들에는 제한이 없으며, 다당류, 핵산, 탄수화물, 단백질, 폴리펩티드, 폴리(α-하이드록시산), 폴리(락톤), 폴리(아미노산), 폴리(언하이드라이드), 폴리(오르토에스터), 폴리(언하이드라이드-co-이미드), 폴리(오르토카르보네이트), 폴리(α-하이드록시 알카노에이트), 폴리(다이옥사논), 폴리(포스포에스터), 폴리(L-락타이드)(PLLA), 폴리(D,L-락타이드)(PDLLA), 폴리글리콜리드(PGA), 폴리(락타이드-co-글리콜리드)(PLGA), 폴리(L-락타이드-co-D,L-락타이드), 폴리(D,L-락타이드-co-트라이메틸렌 카르보네이트), 폴리하이드록시부틸레이트(PHB), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(δ-발레오락톤), 폴리(γ-부티로락톤), 폴리(카프로락톤), 폴리아크릴산, 폴리카르복시산, 폴리(알릴아민 하이드로클로라이드), 폴리(다이알릴다이메틸 암모늄클로라이드), 폴리(에틸렌이민), 폴리에틸렌 푸마레이트, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌, 폴리메틸 메쓰아크릴레이트, 카르본 화이버, 폴리(에틸렌글리콜), 폴리 (에틸렌 옥사이드), 폴리 (비닐알코올), 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(에틸옥사졸린), 폴리(에틸렌 옥사이드)-co-폴리(프로필렌 옥사이드)블록 공중합체, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)폴리아미드 및 그들의 공중합체로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나의 중합체를 포함한다. 바람직한 응집제는 또한 알긴산, 아라빅 검, 구아 검, 잔탄 검, 젤라틴, 키틴, 키토산, 키토산 아세테이트, 키토산 락테이트, 콘드로이친 설페이트, N,O-카르복시메틸 키토산, 덱스트란(예, α-사이클로덱스트린, β-사이클로덱스트린, γ-사이클로덱스트린 또는 소듐 덱스트란 설페이트), 피브린 글루, 글리세롤, 히알루론산, 소듐 히알루로네이트, 셀룰로오스(예, 메틸셀룰로오스, 카르복시 메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 또는 하이드록시에틸셀룰로오스), 글루코사민, 프로테오글리칸, 전분(예, 하이드록시에틸전분 또는 가용성전분), 락트산, 플루로닉, 소듐 글리세로포스페이트, 콜라겐, 글리코겐, 케라틴, 실크 및 그들의 혼합물로부터 선택된 것을 포함한다. 어떤 구현예에서, 상기 생 적합성 응집제는 수용성인 것을 특징으로 한다. 수용성 응집제는 생체 내로 이식된 직후 이식물질로부터 용해되어 나오는데, 그리하여 골 이식물질이 큰 공극률(macroporosity)을 가지게 된다. 큰 공극률은 이식물질의 접근을 높이고 그 결과로서 이식 부위에서의 골세포와 골모세포의 변화 활성을 높임으로써 골 이식물질의 골전도성을 증가시킨다.

생 적합성 응집제는 파우더 성분이 제조되는 동안의 각 단계에서 다양한 양으로 골 이식물질에 첨가될 수 있다. 응집제가 첨가된다면 그 양은 파우더 성분의 20 wt% 이거나 그 이하의 양으로 첨가된다. 특정 구현예에 따르면, 생 적합성 응집제는 파우더 성분의 약 10 wt%로 존재한다. 바람직한 구현예에 따르면, 골 이식물질은 45 wt%의 DBM, 45 wt%의 칼슘 포스페이트 성분 및 5 wt%의 응집제를 포함한다. 상기 생 적합성 응집제는 고 에너지 밀링 전후에 칼슘 포스페이트 공급원에 첨가될 수 있다. 생 적합성 응집제는, 상기 응집제가 DBM 입자를 코팅할 수 있도록 용액 형태로 DBM 입자에 첨가될 수 있다. 생 적합성 응집제는 DBM 입자와 칼슘 포스페이트 파우더를 포함하는 골 유도성 파우더에 첨가될 수 있다. 당업자는 상기 적용을 위해 요구되는 응집제의 양과 첨가방법을 결정할 수 있다.

본 발명의 칼슘 포스페이트 조성물은 또한 생물학적 활성제를 포함할 수 있다. 일반적으로, 구조화시에 페이스트 내에서 활성을 유지하기 위해서나, 계속적으로 활성 또는 불활성 되도록 하기 위해서는, 자경성 페이스트를 숙주에 도입하는 이식 당시 또는 37℃의 수성상태의 매개물이 경화된 후에 생물학적 활성제를 첨가하는 것이 유일한 방법이다.

본 발명의 조성물에 첨가될 수 있는 생물학적 활성제는 제한이 없으며, 유기분자, 무기물질, 단백질, 펩티드, 핵산(예, 유전자, 유전자 단편, 유전자 조절 시퀀스 및 안티 센스 분자), 핵 단백질, 다당류, 당단백질 및 지질단백질 등을 포함한다. 본 발명의 조성물에 첨가될 수 있는 생물학적 활성화합물에는 제한이 없으며, 항암제, 항생제, 진통제, 소염제, 면역억제제, 효소 저해제(enzyme inhibitors), 항히스타민제, 항경련제(anti-convulsants), 호르몬, 근육 이완제, 항발작제(anti spasmodics), 안질환제(ophthalmic agents), 프로스타글란딘, 항우울제, 항정신병제(anti-psychotic substances), 영양 인자(trophic factors), 골 유도성 단백질, 성장인자 및 백신 등을 포함한다.

항암제는 알킬화제, 플래티넘제, 항대사물, 토포이소머라제 저해제, 항종양성 항생제, 항분열제, 아로마타제 저해제, 티미딜레이트 합성효소 저해제, DNA 길항제, 파네실 전이효소 저해제, 펌프 저해제, 히스톤 아세틸전이효소 저해제, 메탈로프로티나아제 저해제, 리보뉴클레오티드 환원효소저해제, TNF α 촉진제, TNF α 길항제, 엔도테린 A 수용체 길항제, 레티노산 수용체 촉진제, 면역-조절제, 호르몬제, 항호르몬제, 포토다이나믹제 및 티로신 키나아제 저해제를 포함한다.

표 1에 기재된 어떠한 생물학적 활성제도 사용가능하다.

표 1

알킬화제	사이클로포스파미드 부술판 이포스파미드 멜파란 헥사메틸멜라민 티오테파 클로람부실 다카르바진 카르무스틴	로무스틴 프로카르바진 알트레타민 에스트라무스틴 포스페이트 메클로레타민 스트렙토조신 테모졸로미드 세무스틴

플래티넘제	시스플라틴 옥살리플라틴 스피로플라티넘 카르복시프탈라토플라티넘 테트라플라틴 오르미플라틴 이프로플라틴	카르보플라티넘 ZD-0473 (AnorMED) 로바플라틴(Aeterna) 사트라플라틴(Johnson Matthey) BBR-3464 (Hoffmann-La Roche) SM-11355 (Sumitomo) AP-5280 (Access)

항대사물	아자사이티딘 젬시타빈 카페시타빈 5-플루오르우라실 프록스우리딘 2-클로로데옥시아데노신 6-메르캅토퓨린 6-티오구아닌 사이타라빈 2-클로로데옥시사이티딘 메토트레자테 이다트레자테	토무덱스 트라이메트레자테 데옥시코포르마이신 플루다라빈 펜토스타틴 랄티트레제드 하이드록시우레아 데시타빈 (SuperGen) 클로파라빈 (Bioenvision) 이로풀벤 (MGI Pharma) DMDC (Hoffmann-La Roche) 에티닐사이티딘 (Taiho)

토포이소머라제 저해제	암사크린 에피루비신 에토포시드 테니포시드 또는 미토잔트론 이리노테칸 (CPT-ll) 7-에틸-10-하이드록시-캄프토테신 토포테칸 덱스라조자넷 (TopoTarget) 픽스안트론 (Novuspharma) 레베카마이신 유사체 (Exelixis) BBR-3464 (Novuspharma)	루비테칸 (SuperGen) 엑사테칸 메실레이트 (Daiichi) 퀴나메드 (ChemGenex) 짐마테칸 (Sigma-Tau) 디플로모테칸 (Beaufour-Ipsen) TAS- 103 (Taiho) 엘사미트루신 (Spectrum) J-107088 (Merck & Co) BNP-1350 (BioNumerik) CKD- 602 (Chong Kun Dang) KW-2170 (Kyowa Hakko)

항종양성 항생제	닥티노마이신(악티노마이신D) 독소루비신(아드리아마이신) 데옥시루비신 발루비신 다우노루비신(다우노마이신) 에피루비신 테라루비신 이다루비신 루비다존 플리카마이신프 포르피로마이신 시아노모르폴리노독소루비신 미토잔트론(novantrone)	아모나피드 아조나피드 안트라피라졸 옥산트라졸 로소잔트론 블레오마이신설페이트(블레노잔) 블레오마이신 산 블레오마이신 A 블레오마이신 B 미토마이신 C MEN-10755 (Menarini) GPX-100 (Gem Pharmaceuticals)

항분열제	파클리타셀 도세타셀 콜치신 빈블라스틴 빈크리스틴 비노렐빈 빈데신 돌라스타틴 10 (NCI) 라이조신 (Fujisawa) 미보불린 (Warner-Lambert) 세마도틴 (BASF) RPR 109881A (Aventis) TXD 258 (Aventis) 에포틸론 B (Novartis) T 900607 (Tularik) T 138067 (Tularik) 크립토피신 52 (Eli Lilly) 빈플루닌 (Fabre) 오리스타틴 PE (Teikoku Hormone) BMS 247550 (BMS) BMS 184476 (BMS) BMS 188797 (BMS) 탁소프레신 (Protarga)	SB 408075 (GlaxoSmithKline) E7010 (Abbott) PG-TXL (Cell Therapeutics) IDN 5109 (Bayer) A 105972 (Abbott) A 204197 (Abbott) LU 223651 (BASF) D 24851 (ASTAMedica) ER-86526 (Eisai) 콤브레타스타틴 A4 (BMS) 이소호모할릭콘드린-B (PharmaMar) ZD 6126 (AstraZeneca) PEG-파클리타셀 (Enzon) AZ10992 (Asahi) IDN-5109 (Indena) AVLB (Prescient NeuroPharma) 아자에포틸론 B (BMS) BNP-7787 (BioNumerik) CA-4 프로드럭 (OXiGENE) 돌라스타틴-10 (NIH) CA-4 (OXiGENE)

아로마타제 저해제	아미노글루테티마이드 레트로졸 아나스트라졸 포르메스탄	엑세메스탄 아타메스탄 (BioMedicines) YM-511 (Yamanouchi)

티미딜레이트합성효소저해제	페메트레세드 (Eli Lilly) ZD-9331 (BTG)	노라트레세드 (Eximias) 코펙터™ (BioKeys)

DNA 길항제	트라벡테딘 (PharmaMar) 글루포스파마이드(Baxter International) 알부민+32P (Isotope Solutions) 티멕타신 (NewBiotics) 에도트레오티드 (Novartis)	마포스파미드 (Baxter International) 아파지퀴논(Spectrum Pharmaceuticals) O6 벤질 구아닌 (Paligent)

파네실 전이효소 저해제	아르글라빈 (NuOncology Labs) 로나파르닙 (Schering-Plough) 베이-43-9006 (Bayer)	티피파르닙 (Johnson & Johnson) 페릴릴 알코올 (DOR BioPharma)

펌프 저해제	CBT-1 (CBA Pharma) 타리퀴다르 (Xenova) MS-209 (Schering AG)	조수퀴다르 트리하이드로클로라이드 (Eli Lilly) 비리코다르 디시트레이트 (Vertex)

히스톤 아세틸전이효소 저해제	타세디날린 (Pfizer) SAHA (Aton Pharma) MS-275 (Schering AG)	피발로일옥시메틸부티레이트 (Titan) 뎁시펩타이드 (Fujisawa)

메탈로프로티나아제 저해제	네오바스타트(Aeterna Laboratories) 마리마스타트 (British Biotech)	CMT-3 (CollaGenex) BMS-275291 (Celltech)

리보뉴클레오티드 환원효소저해제	갈리움 말토레이트 (Titan) 트리아핀 (Vion)	테자사이타빈 (Aventis) 디독스 (Molecules for Health)

TNF α 촉진제/길항제	비룰리진 (Lorus Therapeutics) CDC-394 (Celgene)	레비미드 (Celgene)

엔도테린 A 수용체 길항제	아트라센탄 (Abbott) ZD-4054 (AstraZeneca)	YM-598 (Yamanouchi)

레티노산 수용체 촉진제	펜레티니드 (Johnson & Johnson) LGD-1550 (Ligand)	알리트레티노인 (Ligand)

면역-조절제	인터페론 온코파지 (Antigenics) GMK (Progenics) 아데노카르시노마 백신 (Biomira) CTP-37 (AVI BioPharma) IRX-2 (Immuno-Rx) PEP-005 (PeplinBiotech) 신크로박스 백신 (CTL Immuno) 멜라노마 백신 (CTL Immuno) p21 RAS 백신 (GemVax)	덱소솜 테라피 (Anosys) 펜트릭스(Australian Cancer Technology) ISF-154 (Tragen) 암 백신 (Intercell) 노렐린 (Biostar) BLP-25 (Biomira) MGV (Progenics) β-알레틴 (Dovetail) CLL 테라피 (Vasogen)

호르몬 및 항호르몬제	에스트로겐 접합 에스트로겐 에티닐 에스트라디올 클로르트리아니센 이데네스트롤 하이드록시프로게스테론 카프로에이트 메드로옥시프로게스테론 테스토스테론 테스토스테론 프로피오네이트 플루옥시메스테론 메틸테스토스테론 다이에틸스틸베스트롤 메제스트롤 타모시펜 토레모파인 덱사메타손	프레드니손 메틸프레드니솔론 프레드니솔론 아미노글루테티마이드 레우프롤리드 고세렐린 레우포렐린 비칼루타미드 플루타미드 옥트레오티드 니루타미드 미토탄 P-04 (Novogen) 2-메트옥시에스트라디올 (EntreMed) 아르조시펜 (Eli Lilly)

포토다이나믹제	타라포르핀 (Light Sciences) 테라룩스 (Theratechnologies) 모테사핀가돌리니움 (Pharmacyclics)	Pd-박테리오페오포르바이드 (Yeda) 루테티움 텍사피린 (Pharmacyclics) 하이페리신

티로신 키나아제 저해제	이마티닙 (Novartis) 레플루노미드 (Sugen/Pharmacia) ZD1839 (AstraZeneca) 에르노티닙 (Oncogene Science) 카네르티닙 (Pfizer) 스쿠알라민 (Genaera) SU5416 (Pharmacia) SU6668 (Pharmacia) ZD4190 (AstraZeneca) ZD6474 (AstraZeneca) 바탈라닙 (Novartis) PKI166 (Novartis) GW2016 (GlaxoSmithKline) EKB-509 (Wyeth) EKB-569 (Wyeth)	카할리드 F (PharmaMar) CEP-701 (Cephalon) CEP-751 (Cephalon) MLN518 (Millenium) PKC412 (Novartis) 페녹소디올 () 트라스투주마브 (Genentech) C225 (ImClone) 류-마브 (Genentech) MDX-H210 (Medarex) 2C4 (Genentech) MDX-447 (Medarex) ABX-EGF (Abgenix) IMC-lCll (ImClone)

항생제는 아미노글리코시드(예,젠타마이신, 토브라마이신, 네틸마이신, 스트렙토마이신, 아미카신, 네오마이신), 바시트라신, 코르바페넴(예, 아즈트레오남), 페니실린(예, 페니실린 G, 페니실린 V, 메티실린, 나트실린, 옥사실린, 클록사실린, 다이클록사실린, 암피실린, 아모시실린, 카르베니실린, 티카르실린, 피페라실린, 메즐로실린, 아졸로실린), 폴리마이신 B, 퀴놀론 및 반코마이신; 그리고 클로람페니콜, 클린다니안, 마크로리드 (예, 에리트로마이신, 아지트로마이신, 클라리트로마이신), 린코미안, 니트로푸란토인, 술폰아마이드, 테트라사이클린계(예, 테트라사이클린, 독시사이클린, 미노사이클린, 데메클로사이클린) 및 트라이메토프림 등과 같은 정균제(bacteriostatic agents)를 포함한다. 또한 메트로니다졸, 플루오로퀴놀론 및 리탐핀도 포함한다.

효소 저해제는 효소작용을 방해하는 물질이다. 예를 들어 효소 저해제는 에드로포늄 클로라이드, N-메틸피소스티그마인(N-methylphysostigmine), 네오스티그마인 브로마이드, 피소스티그마인 설페이트, 타크린, 1-하이드록시 말레이트, 아이오도투베르시딘(iodotubercidin), p-브로모테트라미졸, 10-(α-다이에틸아미노프로피오닐)-페노티아진 하이드로클로라이드, 칼미다졸리움 클로라이드, 헤미클로리니움-3,3,5-다이니트로카테콜, 다이아실글리세롤 키나아제 저해제 I, 다이아실글리세롤 키나아제 저해제 II, 3-페닐프로파질아민(phenylpropargylamine), N⁶-모노메틸-L-아르기닌 아세테이트, 카르비도파, 3-하이드록시벤질하이드라진, 하이드랄라진, 클로르길린(clorgyline), 데프레닐, 하이드록실아민, 이프로니아자이드 포스페이트(iproniazid phosphate), 6-메오-테트라하이드로-9H-파이리도-인돌, 니알아마이드, 파르길린(pargyline), 퀴나크린, 세미카르바자이드, 트라닐사이프로민, N,N-다이에틸아미노에틸-2,2-다이페닐발레레이트 하이드로클로라이드, 3-이소부틸-1-메틸잔튼(3-isobutyl-1-methylxanthne), 파파베린, 인도메타신드, 2-사이클로옥틸-2-하이드록시에틸아민 하이드로클로라이드, 2,3-다이클로로-a-메틸벤질아민(DCMB), 8,9-다이클로로-2,3,4,5-테트라하이드로-1H-2-벤자제핀 하이드로클로라이드, p-아미노글루테티마이드, p-아미노글루테티마이드 타르트레이트, 3-아이도티로신, α-메틸티로신, 아세트아졸아마이드, 다이클로르펜아마이드, 6-하이드록시-2-벤조티아졸술폰아마이드 및 알로푸리놀 등이 있다.

항히스타민제는 피릴아민, 클로르페니르아민 및 테트라하이드라졸린 등을 포함한다.

소염제(항염증제)는 코르티코스테로이드, 비스테로이드성 소염제(예, 아스피린, 페닐부타존, 인도메타신, 설린닥 ,톨메틴, 이부프로펜, 피록시캄(piroxicam) 및 페나메이트), 아세트아미노펜, 페나세틴, 금소금(gold salts), 클로로퀴논, D-페니실아민, 메토트랙세이트 콜치신(methotrexate colchicine), 알로푸리놀, 프로베네시드 및 설핀피라존(sulfnpyrazone)을 포함한다.

근육 이완제는 메페네신, 메토카르보말, 사이클로벤자피린, 하이드로클로라이드, 트라이헥실페니딜 하이드로클로라이드, 레보도파/카르비도파 및 비페리덴을 포함한다.

항발작제(Anti-spasmodics)는 아트로핀, 스코폴아민, 옥시페노니움 및 파파벤(papavenne)을 포함한다.

진통제는 아스피린, 페닐부타존, 아이도메타신, 설린닥, 톨메틱, 이부푸로펜, 피록시캄, 페나메이트, 아세트아미노펜, 페나세틴, 모르핀 설페이트, 코데인 설페이트, 메페리딘, 날로르핀, 오피오이드(예, 코데인 설페이트, 펜타닐 시트레이트, 하이드로코돈 바이타르트레이트, 로페라미드, 모르핀 설페이트, 노스카핀, 노르코데인, 노르모르핀, 테바인, 노르-바이날토르피민(nor-binaltorphimine), 부프레노르핀, 클로르날트렉사민, 푸날트렉사미온(funaltexamione), 날부핀, 날오르핀, 날옥손, 날옥소나진, 날트렉손 및 날트린돌), 프로카인, 리도카인, 테트라카인 및 다이부카인을 포함한다.

안질환제(Ophthalmic agents)는 소듐 플루오레세인, 로즈 벵갈, 메타콜린, 아드레날린, 코카인, 아트로핀, α-키모트립신, 히알루로니다아제, β잘롤(betaxalol), 필로카르핀, 티모롤, 티모롤 소금(timolol salts) 및 그들의 결합물을 포함한다.

프로스타글란딘은 당업계에 잘 알려져 있으며, 다양한 생물학적 효과를 가지는 자연 발생의 화학적으로 연관된 장쇄의 하이드록시 지방산들의 한 클래스이다.

항우울제(anti-depressant)는 우울증을 예방하고 완화시키는 효과를 가진물질이다. 항우울제의 예로는 이미프라민, 아미트립틸린, 노르트립틸린, 프로트립틸린, 데시프라민, 아목사핀, 도세핀, 마프로틸린, 트라닐사이프로민, 페넬진 및 이소카르복사지드 등을 들 수 있다.

영양 인자(trophic factors)는 그것의 계속된 존재가 세포의 생존력을 높이거나 수명을 연장시키는 역할을 하는 인자이다. 영양 인자로 사용가능한 물질에는 제한이 없으며, 플라텔렛-유래 성장인자(PDGP), 뉴트로필-활성 단백질, 단핵세포 화학유인 단백질, 매크로파지-염증성 단백질, 필라텔렛 인자, 필라텔렛 기초 단백질 및 멜라노마 발육촉진 인자; 표피 성장인자, 변형 성장인자(α), 섬유 아세포 성장인자, 필라텔렛-유래 내피세포 성장인자, 인슐린-유사(insulin-like) 성장인자, 아교세포(glial) 유래 성장 신경성 인자, 섬모 신경성 인자, 신경 성장인자, 골 성장/연골-유도성 인자(α 및 β), 골형성 단백질, 인터루킨(예, 인터루킨 1 내지 인터루킨 10 을 포함하는 인터루킨 저해제 또는 인터루킨 수용체), 인터페론(예, 인터페론 α, β 및 γ), 적혈구 생성 촉진 인자를 포함하는 조혈 인자, 과립성 백혈구 콜로니 자극 인자, 매크로파지 콜로니 자극 인자 및 과립성 백혈구-매크로파지 콜로니 자극 인자; 종양 괴사 인자, β-1, β-2, β-3를 포함하는 변형 성장인자(β) 및 악티빈; 및 OP-1, BMP-2 및 BMP-7 와 같은 골 형성 단백질을 포함한다.

호르몬은 에스트로겐(예, 에스트라디올, 에스트론, 에스트리올, 다이에틸스티베스트롤, 퀴네스트롤, 클로로트라이아니센, 에티닐에스트라디올, 메스트라놀), 항에스트로겐(예, 클로미펜, 타목시펜), 프로게스틴(예, 메드록시프로게스테론, 노르에틴드론, 하이드록시프로게스테론, 노르게스트렐), 항프로게스틴(예, 미페프리스톤), 안드로겐(예, 테스토스테론, 사이피오네이트, 플루옥시메스테론, 다나졸, 테스토락톤), 항안드로겐(예, 사이프로테론 아세테이트, 플루타미드), 티로이드 호르몬(예, 트라이아이오도티론, 티록신, 프로핀티오우라실, 메티마졸 및 아이오딕소드(iodixode)) 및 피투이타리(pituitary) 호르몬(예, 코르티코트로핀, 수무토트로핀, 옥시토신 및 바소프레신)을 포함한다. 호르몬은 호르몬 대체 요법 및/또는 출산조절 목적으로 흔히 사용된다. 프레드니손과 같은 스테로이드 호르몬 역시 면역억제제 및 소염제로 사용된다.

골원성 단백질

바람직한 생물학적 활성제는 액티빈, 인히빈 및 골형성 단백질(BMPs)을 포함하는 변형 생장 인자-β(TGF-β) 단백질 슈퍼패밀리로 알려진 단백질패밀리로부터 선택 가능하다.

가장 바람직하게는 상기 활성제는 골원성 활성, 다른 성장 및 분화 타입 활성을 가지는 것으로 개시된바 있는, 일반적으로 BMPs로 알려진 단백질의 하위클래스로부터 선택된 적어도 하나의 단백질을 포함한다. 상기 BMPs는 BMP 단백질인 BMP-2, BMP-3, BMP-4, BMP-5, BMP-6 및 본 명세서의 참조문헌으로 삽입된 미국 특허 제5,108,922호, 제5,013,649호, 제5,116,738호, 제5,106,748호 및 제5,187,076호에 개시된 BMP-7, PCT공고 WO91/18098에서 개시된 BMP-8, PCT공고 W093/00432에서 개시된 BMP-9, PCT출원 W094/26893에서 개시된 BMP-10, PCT출원 W094/26892에서 개시된 BMP-11, PCT출원 WO 95/16035에서 개시된 BMP-12 또는 BMP-13, 미국 특허 제5,635,372호에서 개시된 BMP-14 또는 BMP-15, 미국 특허 제5,965,403호에서 개시된 BMP-16을 포함한다. 본 발명의 칼슘 포스페이트 조성물에서 활성제로 사용가능한 다른 TGF-β 단백질은 Vgr-2 (Jones et al., Mol . Endocrinol. 6:1961 (1992)) 및 PCT출원 WO94/15965; WO94/15949; WO95/01801; WO95/01802; WO94/21681; WO94/15966; WO95/10539; WO96/01845; W096/02559 및 다른 것들에 개시된 어떠한 성장 및 분화 인자들(GDFs)도 포함한다. 또한, 본 발명에서 유용한 물질은 WO94/01557에서 개시한 BIP; 일본 공고 번호 제7-250688에서 개시한 HP00269; 및 PCT출원 WO93/16099에서 개시한 MP52이다. 상기의 모든 적용에 대한 개시는 본 명세서에 참조문헌으로 삽입되어 있다. 본 발명의 효능을 위하여 선호되는 BMPs의 서브세트는 BMP-2, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-10, BMP-12, BMP-13, BMP-14 및 MP52를 포함한다. 활성제로서 가장 바람직한 것은 BMP-2이며, 그 서열은 미국 특허 제5,013,649호에 개시되어있고, 그러한 개시는 본 명세서에 참조문헌으로 삽입되어 있다. 다른 골원성제는 당업계에 알려진 어떠한 것도 사용될 수 있으며, 가령 테리파라티드(포르테오™), 크리살린®, 프로스타글란딘 E2 또는 LIM 단백질 등이 사용될 수 있다.

생 적합성 활성제는 재조합으로 생성되거나 단백질 조성물로부터 정제될 수 있다. 활성제로서 BMP 또는 다른 이합체 단백질과 같은 TGF-β라면, 호모이합체이거나 다른 BMPs(예, BMP-2 와 BMP-6의 각각 하나의 단량체들의 결합으로 생성된 헤테로이합체) 또는 액티빈, 인히빈 및 TGF-β1(예, 하나의 BMP 단위체와 하나의 TGF-β슈퍼패밀리 연관 단위체의 결합으로 생성된 헤테로이합체)과 같은 TGF-β슈퍼패밀리의 다른 단위체로 구성된 헤테로이합체일 수 있다. 상기의 헤테로이합체 단백질들은 본 명세서에 참조문헌으로 삽입되어 있는 공개된 PCT 특허출원 WO 93/09229에 예로써 개시되어 있다.

생물학적 활성제는 헤제호그, 프라질레드, 코르딘, 노긴, 세르베루스 및 폴리스타틴 단백질 등을 추가적으로 포함할 수 있다. 상기 단백질 패밀리들은 Sasai et al., Cell 79:779-790 (1994) (코르딘); PCT 특허 공개 W094/05800 (노긴); 및 Fukui et al., Devel. Biol. 159:131 (1993) (폴리스타틴)등에 일반적으로 개시되어 있다. 헤제호그 단백질은 WO96/16668; WO96/17924; 및 W095/18856에 개시되어 있다. 프라질레드 단백질 패밀리는, 프리즐레드로 알려진 단백질 패밀리 수용체의 도메인에 세포 외 결합할 수 있도록 높은 상동성을 지닌 단백질로서 최근에 발견되었다. 프리즐레드 유전자 패밀리와 단백질 패밀리는 Wang et al., J. Biol . Chem. 271:4468-4476 (1996)에 개시되어 있다. 상기 활성제는 PCT 특허공개 WO95/07982에 개시된 절단형(truncated) 수용성 단백질과 같은 다른 수용성 단백질들을 포함할 수 있다. WO95/07982의 교시사항으로부터 당업자는 절단형 수용성 수용체들은 많은 다른 수용체 단백질들로 제조될 수 있다는 것을 알 수 있다. 상기 간행물은 본 명세서에 참조문헌으로 삽입되어 있다.

현재의 또는 침윤하는 원종(progenitor) 또는 다른 세포의 향상된 골원성 활성을 자극하는 데 유효한 골원성 단백질의 양은, 사용되는 캐리어뿐만 아니라 치료를 받는 결손의 크기 및 특성에 의해 결정된다. 일반적으로 전달될 수 있는 단백질의 양은 약 0.1-100 mg이며, 바람직하게는 약 1-100 mg, 가장 바람직하게는 10-80 mg이다.

생물학적 활성제는 본 발명의 칼슘 포스페이트 조성물 또는 그 조성물의 제조 후에 첨가될 수 있다. 활성제는 세팅에 앞서 조성물에 적당하게 혼합될 수 있다. 택일적으로, 부형제는 형상을 유지하거나 경화되고 그 후에 용액에서 치료제로 노출된다. 이러한 상세한 접근은 아파타이트 물질에 대한 친화성을 가진다고 알려진 단백질들에 특히 잘 적용된다. 물 대신에 생물학적 활성제가 첨가된 완충 용액을, 이식에 앞서 관주된 자경성 페이스트가 들어있는 수용액으로 사용할 수 있다. 완충액은 어떠한 pH 범위 내에서도 사용가능하지만 바람직한 구현예에서는 5.0-8.0의 범위 내에서 가장 많이 사용되며, 상기 pH는 바람직한 치료제의 안정성과 효능을 증대시킬 수 있으며, 가장 바람직한 구현예에서는 5.5-7.4의 범위가 바람직하다. 적절한 완충제는 카르보네이트, 포스페이트(예컨대 포스페이트 완충 염) 및 Tris, HEPES 및 MOPS와 같은 유기 완충제를 포함하나 상기에 제한되지는 않는다. 대체로 숙주세포에 대한 생 적합성 또는 치료제에 대한 생 적합성으로 완충제를 선택한다. 핵산, 펩티드 또는 항생제들에 대부분 적용되는 것으로는 포스페이트 완충 염이 적절하다.

상술한 약제들의 전달을 위한 표준 프로토콜 및 레지멘은 당업계에 알려져 있다. 전형적으로, 상기 프로토콜은 경구 또는 정맥 내 전달에 기초한다. 생물학적 활성제는 이식 부위로 적정 투여량을 전달할 수 있을 정도의 양으로 부형제에 도입된다. 대부분, 전문가들에게 알려져 있고 문제의 특별한 제제에 적용가능한 지침을 이용하여 투여량을 결정한다. 본 발명의 페이스트에 포함되거나 경화된 전달 부형제에 첨가되는 생물학적 활성제의 예시적인 양은, 병적상태의 종류와 정도, 환자의 건강상태, 활성제의 제제 및 사용되는 전달 부형제의 생 재흡수성(bioresorbability)과 같은 변수에 의해 정해진다. 특정 생물학적 활성제의 투여량과 투여 횟수를 최적화하기 위하여 표준 임상 시험을 행할 수 있다.

본 발명은 또한 다공성 조성을 가지는 칼슘 포스페이트 조성물을 제공한다. 상기 칼슘 포스페이트 조성물의 다공성은 칼슘 포스페이트 조성물 내로 세포의 이동과 침투를 촉진시켜서 상기 세포들이 세포 외 골 매트릭스로 분비하도록 하는 바람직한 특성이다. 다공성은 또한 혈관생성을 용이하게 한다. 또한 다공성은 세포-매트릭스의 상호작용을 증진시킬 뿐만 아니라 재흡수를 증대시키고 활성 물질들을 방출시키기 위해 넓은 표면적을 제공한다.

칼슘 포스페이트 조성물에 비등제를 첨가하여 다공성이 큰 이식물을 생산할 수 있다. 상기 비등제는 이식되기에 앞서 칼슘 포스페이트 조성물에 용해되는 기체를 사용할 수 있다. 압력하에서, 즉, 고형화 반응에 불활성인 상기 기체의 가압 대기에 조성물 물질을 처리함으로써 상기 기체를 칼슘 포스페이트 조성물을 용해시킬 수 있다. 온도가 증가하면 기체의 용해도는 감소 되기 때문에, 상기 기체는 생리적인 온도(즉, 주입이나 이식 후)에 노출되면 즉시 유리된다. 이런 상황하에서는 기체 용해와 그 결과로 발생하는 공극조성은 투여 전에 발생하지 않고 생체 내에서 경화되는 동안에만 발생한다. 실온의 주사기 내에서 일어나는 공극형성은 바람직하지 않기 때문에 이와 같은 사실은 매우 흥미를 끈다. 상기의 기체로 사용되기 적절한 것으로는 제한이 없으며, 이산화탄소, 공기, 질소, 헬륨, 산소 및 아르곤을 포함한다. 택일적으로, 상기 비등제는 용해 후 기체를 방출시키는 고체 물질이다. 예를 들어, 소듐바이카르보네이트는 불안정한 탄산 중간체로 전환되면서 이산화탄소 기체를 방출하며, 중간체는 계속해서 이산화탄소와 물을 방출한다. 바람직하게는, 소듐바이카르보네이트는 칼슘 포스페이트 조성물에 0.5-40 wt%로 존재한다. 비등제의 효용에 관한 보다 상세한 설시는 2002년 5월 31일에 출원된 "골 유도성 단백질로 적합한 칼슘 포스페이트 전달 부형제"란 명칭의 U.S.S.N. 10/160,607에 나타나있다.

적어도 몇몇 구현예에서, 생리학적으로 적용가능한 액체의 양은 자경성 페이스트나 퍼티(putty)를 생산하기 위한 파우더 성분을 포함한다. 생리학적으로 적용가능한 액체의 예로는 제한이 없으며, 물, 식염수 및 인산 완충액 등을 포함한다. 이러한 페이스트 조성물은 지금까지 가장 잘 알려진 골 이식물질들과 비교하여볼 때 개선된 유동 특성을 지니는데, 이것은 무정형 칼슘 포스페이트의 첨가와 칼슘 포스페이트 파우더의 성질에서 기인한다. 바람직한 특성을 지니는 페이스트를 생성하기 위하여, 다양한 양의 액체를 파우더에 첨가할 수 있다. 예를 들어, 적어도 몇몇 구현예에서, 성형성의, 즉, 주조가능한, 형상을 유지할 수 있는 페이스트를 생성하기 위하여 파우더 1 g당 0.5-2.0 cc의 액체가 사용될 수 있다. 적어도 몇몇 구현예에서, 상기 페이스트는 주사가능한, 즉 16-18 게이지 주사기를 통과할 수 있다.

생리학적으로 적용가능한 액체의 첨가 후에 상기 페이스트는 이식 부위로 이동된다. 상기 페이스트는 이식 부위로 주사될 수 있고 바람직한 형상을 형성하며 이식 부위로 밀집된다. 상기 페이스트는 바람직한 형상을 형성할 수 있고 이식 부위에 배치되기 전에 경화될 수 있도록 한다. 전-성형된 디바이스는 손으로 형성될 수 있고, 주형화 되거나 기계로 생성될 수 있다. 당업자는 특정 적용에 적합한 이식 절차를 이해할 수 있다.

분리된 DBM 만으로 된 것과 비교할 때 이식물질은 생체 내에서 우수한 골 유도성을 나타낸다. 예를 들어, (a) 60 wt%의 DBM 입자, 30 wt%의 칼슘 포스페이트 파우더 및 카르보메틸셀룰로오스, 폴리비닐피롤리돈 또는 그들의 혼합물로부터 선택된 10 wt%의 생 적합성 응집제를 포함하는 파우더 성분과 (b) 파우더 성분 1g 당 1 cc의 생리적으로 적용가능한 액체를 포함하는 페이스트는, DBM 자체만으로 이루어진 것보다 이식 후 더욱 골 유도적이다. 지금까지 당업계에서 DBM의 골 유도성을 저해하는 것으로 알려진 몇몇의 무기 칼슘 포스페이트의 함유에도 불구하고, 상기의 이러한 우수한 골 유도성이 관찰된다는 사실은 주목할 만하다. 또한, 고 에너지 밀링된 칼슘 포스페이트 파우더 및/또는 생 적합성 응집제의 첨가로 인해 상기 페이스트는 생체 내에서 응집력을 유지한다.

상기 골 이식물질의 페이스트는 생체 외, 즉 이식 전 또는 생체 내, 즉 이식 후에 PCA 칼슘 포스페이트를 형성하는 반응을 한다. 결과로서 생기는 PCA 칼슘 포스페이트는 천연 골의 결정구조와 유사한 나노미터-규모의 결정구조를 가진다. 예를 들어, 천연 골의 결정구조가 약 23-32 nm의 길이와 약 6-8 nm의 폭을 가지는데 비해, 본 발명 골 이식물질의 PCA 칼슘 포스페이트 결정은 약 26 nm의 길이와 약 8 nm의 폭을 가진다. 골 이식물질의 PCA 칼슘 포스페이트 나노미터-규모의 결정구조는 파골세포와 같은 골 형성 세포와의 친화력을 높이는 표면적을 제공한다. 파골세포는 칼슘 포스페이트 기질에 부착하고 그곳에서 증식할 수 있는데, 그럼으로써 파골세포가 생체 내에서 골 유도성 물질로서의 역할을 할 수 있게 된다.

상기 PCA 칼슘 포스페이트 산물의 Ca/P 몰비는 천연 골의 값에 유사하다. Ca/P 몰비는 약 1.1-1.9의 값을 가진다. 몇몇 구현예에서, Ca/P 몰비는 1.2-1.67의 값을 가진다. 바람직하게는 Ca/P 몰비는 1.67 이하이며, 1.5 이하의 값을 가질 수도 있다. 상기한 바와 같이 PCA 칼슘 포스페이트 형성반응은 실질적으로 완결될 때까지 수행된다; 이와 상응하게, 골 유도성 파우더의 칼슘 포스페이트 공급원에 포함되어 있는 모든 또는 실질적으로 모든 칼슘 및 포스페이트는, PCA 칼슘 포스페이트 산물의 일부가 된다. 따라서, PCA 칼슘 포스페이트 산물의 Ca/P 몰비는 칼슘 포스페이트 공급원의 선택에 따라 조절가능하다.

상기 페이스트의 PCA 칼슘 페이스트로의 전환은 주위온도 또는 체온에서 발생하며, 페이스트 물질의 경화를 동반한다. 상기 경화 과정은 DBM 또는 추가적인 생 적합성 응집제의 첨가에 의해 불리한 영향을 받지 않는다. 상기의 "자경화" 또는 "자기 경화" 반응은 주위온도, 즉 약 20-25℃에서 느리게 일어나며, 체온, 즉 약 32-37℃에서 상당히 가속화된다. 따라서, 예를 들어 체온에서 약 3-15분 후에 페이스트가 경화되는 것과는 달리, 주위온도에서는 약 20-60분 후에 경화된다. PCA 칼슘 포스페이트의 형성과 특징은 본 명세서에 참조 문헌으로 삽입된 미국 특허 제6,214,368호, 제6,O27,742호, 및 제5,65O,176호에 보다 상세하게 개시되어 있다.

경화된 PCA 칼슘 포스페이트 이식물질은 상당한 양의 DBM(즉, 상기 파우더 성분의 약 50 wt%까지 차지하는)을 포함함에도 불구하고 상당한 압축강도를 나타낸다. 압축강도는 척추 이식물과 같은 특정한 형태의 골 이식물이 지녀야하는 특히 바람직한 특성이다. 몇몇 구현예에 따르면 PCA 칼슘 포스페이트 골 이식물질은 약 1 MPa 이상의 압축강도를 가진다. 특정 구현예에서는 1-20 MPa의 압축강도를 가진다. 다른 특정한 구현예에서는 2-10 MPa의 압축강도를 가진다.

일단 페이스트가 PCA 칼슘 페이스트로 전환되면, PCA 칼슘 포스페이트는 생체 내에서 골 내로 리모델링된다. 상기한 바와 같이, PCA 칼슘 포스페이트는 천연 골의 화학적 조성 및 결정 구조와 유사하며 생물학적 환경에서 재흡수될 수 있다. 리모델링은 PCA 칼슘 포스페이트의 느린 분해 및 분해에 의해 생성된 칼슘과 포스페이트가 인체에서 새로운 골을 생성하는 과정을 포함한다. 본 발명의 하나 또는 그 이상의 구현예에 따라 제조된 골 이식물질의 리모델링은 일반적으로 달 내지 년의 시간 스케일로 발생하는 장기에 걸친 과정이다. 골 이식물질의 밀도가 높을수록 보다 장기간의 리모델링 기간을 필요로 하며, 이는 이식물의 고밀도와 저공극률이 세포 및 생물학적 물질에 의한 투과를 느리게 하며 이러한 느린 투과는 리모델링 과정을 장기간의 내부 확산 과정화 한다.

본 발명의 하나 또는 그 이상의 구현예에 따르면, 본 발명은 또한 골 이식물질의 주어진 시료 내에 존재하는 DBM 함량을 중량으로 측정하는 방법을 제공한다. DBM의 양이 골 이식물질의 특성에 영향을 미치다고 가정하면, 주어진 시료 내에 존재하는 DBM의 양을 정량하는 방법은 소망스럽다. 골 이식물질의 주어진 시료내에 존재하는 DBM 중량은 DBM 추출 분석법으로 측정될 수 있다. 상기 분석법은 골 이식물질에 존재하는 칼슘 포스페이트 파우더를 다이제스트 하기 위해 염산을 사용한다. 염산을 첨가한 후, 염산-골 이식물질 혼합물을 교반 및 원심분리한 후 추출된 DBM 펠릿을 형성하기 위하여 재현탁한 다음 DBM 펠릿을 건조시키고 중량을 측정한다.

본 발명은 하기의 실시예에 의해 명확히 설명되지만, 본 발명의 범위가 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.

본 발명은 다음의 도면에 관하여 설명되는데, 도면은 단지 본 발명을 구체화하기 위함이 목적이며 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 무정형의 칼슘 포스페이트와 다이칼슘 포스페이트 디하이드레이트(DCPD)를 포함하는 칼슘 포스페이트 파우더의 고 에너지 밀링 전과 고 에너지 볼밀에서 3, 10, 15 및 24 시간 고 에너지 밀링 후 X-선 회절(XRD) 패턴을 나타낸다.

실시예 1. DBM (demineralized bone matrix) 섬유의 제조

본 실시예는 자연계에 섬유상태로 존재하는 DBM 입자의 제조과정을 개시한다.

장골(long bones)의 모든 부착된 조직을 제거하기 위하여 장골을 세척하였다. 장골의 피질골(cortical bone)을 분리하기 위하여 경판(end plates)을 제거하였고 또한 골수도 제거하였다. 지방을 제거하고 더욱 청결하게 되도록 내부가 빈 장골을 알코올에서 세척하였다. 그런 다음 장골을 선반 위에 올려놓았다. 일자형의 실리콘 카바이드 절단기구로 압력을 가하여 골의 표면을 깎아내었다. 일정 길이의 골 절단을 위해 절단기구를 골의 길이를 따라 전진시켰다. 절단기구의 동작 속도와 연동된 골의 회전 속도는 재료의 이동속도를 조절하기 위한 프로세스에 정통한 자들에 의해 조절될 수 있다. 절단 생성물의 두께는 50-250 ㎛, 너비는 2-10 ㎜, 그리고 랜덤한 길이도 이러한 프로세스에 의해 얻어졌다. 절단이 끝난 후 남아있는 지방을 제거하기 위하여 절단 생성물을 세척하였다. 절단된 골을 0.5 몰의 염산 (HCl)에서 한 시간 동안 교반하면서 탈미네랄화(Demineralization)를 행하였다. 탈미네랄화 후에 과도한 산이 제거될 때까지 섬유조직을 탈이온수로 세척하였다. 그 후에 섬유조직을 알코올과 에테르 용액으로 세척하고, 에테르가 증발되도록 함으로써 건조시켰다. 섬유조직의 평균 길이는 약 250 ㎛-2 ㎜, 평균 두께는 50-250 ㎛로 랜덤하게 분포되어 있는 상태를 보였다.

실시예 2. 무정형 칼슘 포스페이트의 제조

본 실시예는 무정형의 칼슘 포스페이트 파우더의 제조과정을 설명한다.

증류수 14.4 ㎖ 내의 디소듐 하이드로겐 포스페이트 헵타하이드레이트(Na₂HPO₄·7H₂O) 1000 g 용액을 준비하고 교반하였다. 이 용액에 소듐 하이드록사이드 (NaOH) 555 g, 소듐 바이카보네이트 (NaHCO₃) 333 g 및 소듐 파이로포스페이트데카하이드레이트 (Na₄P₂O₇ _·10H₂O) 2.2 g를 순차적으로 첨가하여 용액 1을 만들었다. 208 g의 Ca(NO₃)_2·4H₂O를 5.6 ℓ의 증류수에 첨가하고 교반하였다. 이 용액에 11 g의 MgCl₂ _·6H₂O을 첨가하여 용액 2를 만들었다. 용액 2를 신속하게 용액 1에 붓고 실온에서 1분간 교반하였다. 무정형의 칼슘 포스페이트가 신속하게 실질적으로 완전하게 침전되었다. 현탁액의 pH는 13±0.5이며, 이 pH를 유지시켜 상기 침전물이 아파타이트 또는 다른 결정성 칼슘 포스페이트로 전환되는 것을 피하였다. 그 후 침전물을 바스켓 원심분리 필터링을 통해 모용액 (mother solution)에서 즉시 분리한 후, 100 ℓ증류수로 세척하였다. 세척과정은 이온 전도성이 300 ㎲ 이하가 될 때까지 마지막 세척을 함으로써 완료되었다. 이 과정을 통해 500 g의 무정형 칼슘 포스페이트 젤 케이크를 얻을 수 있다. 건조 과정에서 무정형의 구조를 유지할 수 있도록 습윤의 케이크를 냉동 건조시켰다. 대략 80%의 수분이 제거되었다. 약 100 g의 냉동건조 파우더를 450℃에서 1시간 동안 하소하였다. 무정형의 칼슘 포스페이트 산물은 Ca/P가 1.5 이하이며, 전형적으로 1.35-1.49 사이의 값을 가졌다.

실시예 3. 다이칼슘 포스페이트 디하이드레이트 ( DCPD )의 제조

본 실시예는 DCPD 파우더의 제조과정을 설명한다.

20 g의 다이암모늄 하이드로젠 포스페이트((NH₄)₂HPO₄)를 1ℓ의 증류수에 용해하여 0.300 ㏖/ℓ의 용액 3을 제조하였다. 용액 3의 pH는 7.0-9.0로 확인되었다. 35.5 g의 칼슘 나이트레이트 테트라하이드레이트 (Ca(NO₃)₂·4H₂O)를 0.5ℓ의 증류수에 용해하여 0.300 ㏖/ℓ의 용액 4를 제조하였다. pH는 5.0-8.0으로 확인되었다. 용액 4를 용액 3에 붓고 약 2분간 교반하였다. 결과로 나온 현탁액의 pH는 5.2-6.2로 확인되었다. 현탁액을 진공 필터링을 하여 균일한 케이크를 형성시켰다. 케이크를 750 ㎖의 증류수로 세 차례(총 2.25 ℓ) 세척하였다. 세척이 끝난 후 케이크를 여과지를 통해 분리한 후 라미나 플로우 후드(laminar flow hood)에서 24시간 건조하였다. 건조된 파우더를 120 ㎛의 정규 동공크기 스크린을 통해 밀링분쇄시켰다.

실시예 4. 칼슘 포스페이트 파우더의 제조

본 실시예는 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트 공급원을 포함하는 칼슘 포스페이트 파우더의 제조과정을 나타낸다.

실시예 2를 통해 제조한 무정형의 칼슘 포스페이트와 실시예 3을 통해 제조한 결정성 DCPD를 1:1의 중량비 (예컨대, 각각 25 g)로 배합하였다. 배합된 파우더를 100 RPM의 볼밀에서 3시간 동안 고 에너지 밀링시켰다. 생성된 파우더의 평균 결정형 도메인 크기는 약 100 ㎚ 이하였다.

실시예 5. DBM /칼슘 포스페이트 파우더의 제조

본 실시예는 DBM 입자와 칼슘 포스페이트 파우더를 포함하는 파우더의 제조과정을 나타낸다.

실시예 1을 통해 제조된 0.4 g의 섬유성 DBM 입자와 실시예 4를 통해 제조된 0.6 g의 칼슘 포스페이트 파우더를 튜브형 믹서기(Turbula mixer)를 이용하여 배합하였다.

실시예 6. DBM/칼슘 포스페이트 /응집제 파우더의 제조

본 실시예는 DBM 입자, 칼슘포스페이트 파우더 및 생 적합성 응집제를 포함 하는 파우더의 제조방법을 나타낸다.

실시예 1에서 제조한 0.5 g의 DBM 입자, 실시예 4에서 제조한 0.45 g의 칼슘 포스페이트 파우더 및 0.05 g의 헤르컬스 7(Hercules 7) HFPH 카르복시메틸셀룰로오스를 실리콘 믹싱구(mixing bulb)에서 배합하였다. 생성된 파우더는 50 wt%의 DBM입자, 50 wt%의 칼슘 포스페이트 파우더 및 5 wt%의 카르복시메틸셀룰로오스를 함유한다.

실시예 7. 성형성의 자경성 페이스트 제조

본 실시예는 DBM/칼슘 포스페이트/응집제 파우더로부터 성형성의 자경성 페이스트의 제조를 나타낸다.

실시예 6의 l.O g 파우더를 g당 0.6 ㏄의 생리식염수로 수화시켜서 파우더를 페이스트 형태로 만들었다. 그 결과로 형성되는 페이스트는 성형력이 있고 주사기로 주입될 수 있으며 37℃에서 20분 이내에 경화되었다. 0.1 ㏄의 페이스트 실린더를 형성하도록 하는 컷-오프 팁(cut-off tip)을 가지는 1 ㏄ 벡톤 디킨슨 슬립 팁 주사기(Becton Dickinson slip tip syringe)를 통하여 0.10 ㏄의 페이스트를 사출시켰다.

실시예 8. 성형성의 자경성 페이스트의 응집성

본 실시예는 본 발명에 따라 제조된 성형성의 자경성 페이스트의 응집성을 평가한 결과를 설명한다.

실시예 7에 따라 제조한 1.0 g의 페이스트 시료를 1.0 ㎝ 직경의 구 형태로 만든 후 상기 구를 비이커의 물에 떨어뜨렸다. 구는 적어도 10분 동안 특별하게 눈에 띄는 뒤틀림, 팽윤 또는 질량 손실 없이 처음의 형태를 유지하였다. 시료를 물로부터 제거하고, 시료가 함침된 후의 질량손실 정도를 측정하기 위하여, 물을 필터링하였다. 질량손실이 전혀 관찰되지 않았다.

실시예 9. CaP /DBM 조성물의 압축강도

본 실시예는 본 발명에 따라 제조된 성형성의 자경성 페이스트의 압축강도 측정을 나타낸다.

125-850 ㎛ 크기의 DBM 입자 0.3 g과 실시예 4에서 제조된 1.7 g의 칼슘 포스페이트 파우더를 포함하는 전체 2 g의 파우더를 g당 0.5 ㏄의 생리식염수로 수화시켜서 페이스트로 만들었다. 페이스트를 직경 6 ㎜, 높이 12 ㎜의 5개의 원통형의 스테인레스 스틸 금형에 똑같이 분주하여 로딩하였다. 이후 금형을 37℃의 생리식염수 용액에 2 시간 동안 함침시켰다. 5개의 경화된 CaP/DBM 시료를 금형에서 분리하고 크로스헤드 속도가 5 mm/min인 유니버설 시험기(universal testing machine; Instron, Canton, MA)를 이용하여 압축강도를 측정하였다. 평균 압축강도는 12±1 MPa로 측정되었다.

실시예 10. 골 이식물의 경화 시간

표 1은 본 발명에 따라 제조된 다양한 골 이식물의 경화 시간에 관한 데이터 를 나타낸다.

Ca/P조성물에서의 DBM %	생리학적으로 허용되는 액체	온도(℃)	세팅시간(min)	경화시간(min)
HCS-24 125-850㎛ DBM(25%)	식염수	37	7	9
HCS-24 125-850㎛ DBM(25%)	PBS 1:30	37	6	7
HCS-24 125-850㎛ DBM(25%)	식염수	35	7	9
HCS-24 125-850㎛ DBM(25%)	PBS 1:30	35	6	7
HCS-24 125-850㎛ DBM(25%)	식염수	33	8	10
HCS-24 125-850㎛ DBM(25%)	PBS 1:30	33	7	8
HCS-24 50-250㎛ DBM(25%)	식염수	37	6	8
HCS-24 50-250㎛ DBM(25%)	PBS 1:30	37	5	6
HCS-24 50-250㎛ DBM(25%)	식염수	35	6	8
HCS-24 50-250㎛ DBM(25%)	PBS 1:30	35	5	6
HCS-24 50-250㎛ DBM(25%)	식염수	33	7	9
HCS-24 50-250㎛ DBM(25%)	PBS 1:30	33	6	9
HCS-24 ＜125㎛ DBM(25%)	식염수	37	8	9
HCS-24 ＜125㎛ DBM(25%)	PBS 1:30	37	6	7
HCS-24 ＜125㎛ DBM(25%)	식염수	35	10	15
HCS-24 ＜125㎛ DBM(25%)	PBS 1:30	35	7	10
HCS-24 ＜125㎛ DBM(25%)	식염수	33	9	10
HCS-24 ＜125㎛ DBM(25%)	PBS 1:30	33	8	9

"HCS-24"는 24 시간 동안 균질하게 혼합된 칼슘 포스페이트 공급원(sources)의 고 압축강도를 나타낸다.

"PBS 1:30"은 포스페이트 완충 용액을 나타낸다.

실시예 11. 골 이식물의 이식

무흉선(athymic) 래트의 근육내 또는 피하의 포켓에 이식된 후에 이소성(ectopic) 골 형성 평가는 골 유도성 물질의 특성을 나타내는 데 현재 많이 이용되는 지표이다. 본 실시예는 본 명세서에 기재된 바대로 제조된 골 이식물을 평가하고, 본 발명에 따른 골 이식물과 다른 DBM 제제를 비교하기 위하여 무흉선 래트 모델을 이용하는 것을 보여준다.

6주 내지 7주된 수컷 무흉선 래트 (Rattus nowegicus, Crl: NIH- rnu nudes, Charles River Laboratories)를 격리기 또는 마이크로격리기에서 "Guide for the Care and Use of Laboratory Animals" (National Research Council, 1996)에서 적용한 바와 같은 조건으로 사육하였다. 래트에게 감마선-조사된 설치류 음식물과 수돗물을 자유롭게 섭취하도록 하였다.

표 2는 본 명세서에서 상술한 여러 이식물 조성물들을 테스트한 결과를 나타낸다. 이러한 이식물 조성물의 골 유도성을 당업계에 공지된 여러 이식물의 골 유도성과 비교하였다: GRAFTON®DBM Putty (Osteotech, TIC.), GRAFTON®DBM Flex (Osteotech, TIC.), GRAFTON®DBM Matrix (Osteotech, Inc.) 및 Osteofil® (Regeneration Technologies, Inc.)). 모든 이식물들을 5 mm 직경의 0.1 cc 원주형으로 이식시켰다. 35 마리의 동물들에 대하여 네 가지의 다른 테스트 이식물로 무작위적으로 이식시켰고, 두 이식물을 흉부 근육조직(pectoris major muscle)에, 나머지 두 이식물을 뒷다리 (대퇴부)에 이식시켰다. 각각의 동물들에 100 mg/kg의 케타민과 10 mg/kg의 크실라진(xylazine)을 복강내(IP) 주입하였다. 완벽한 마취를 시킨 후에, 메스로 첫 임플란트 부위에서 작은 절개부를 만들고, 피부, 피하조직 및 근막을 가위로 나누었다. 원하는 근육을 주입하기 위하여 날카로운 가위를 이용하여 근육내 파우치를 형성하였다. 첫 번째 절개는 근육 섬유와 같은 방향으로 행해졌고, 가위를 뻗쳐 개봉된 작은 홈(pocket)을 만들었으며, 0.1 ㎖의 실험 물질을 핀셋으로 주입하였다. 실험 물질이 고형화되었을 때 (최소 6분), 근육 홈을 봉합하였다. 수술은 남아있는 세 곳의 이식 부위에서 반복되었다. 완벽한 이식절차를 위한 충분한 마취상태를 유지하기 위해 필요한 경우, 케타민/크실라진 추가 절반 투여량을 투여하였다.

이식 후 7일 동안 매일 각각의 동물들을 임상 관찰하였다. 그 후에는 격주로 관찰하였다.

실험 물질은 이식 6주 후에 회수하였다. 회수되기 직전 이산화탄소 과잉투여로 동물들을 안락사시켰다. 조직 수집은 이식물, 골격근의 0.5 ㎝ 정도의 가장자리 부위 및/또는 결합조직에 한정되어 실시하였다. 조직 표본을 10% 중성 완충 포르말린에서 최소 12시간 동안 고정시킨 후, 조직학적 등급의 알코올로 옮겼다. 조직 표본의 이식 중앙부를 횡으로 갈라서 파라핀 포매하고 이를 절단하여 유리 글라스에 올려놓은 다음, 헤마토자일린 및 에오신 염색 후 커버글라스로 덮었다. 필요에 따라, 조직 표본을 조직 분석에 앞서 탈회시켰다.

각각 다른 근육내 이식 부위를 나타내는 랜덤화 조직 슬라이드를 투여한 이식물에 대한 맹검 방식으로 병리학자에게 제시하였다. 골형성 양은 0-4 등급으로 나타내는데, 0은 골형성이 전혀 되지 않은 것, 1은 25% 이하, 2는 26-50%, 3은 51-75%, 4는 75% 이상의 골형성이 이식표면에서 발견된 것을 나타낸다. 골모세포로 라이닝되어 있고 및/또는 골소강(lacunae) 내에 골세포를 포함하며, 기질을 가지는 골수연골세포(cartilaginous cells)를 포함하는 새로운 골, 그리고 새로운 골의 골소주(trabeculae)로 둘러싸인 골수는, 모두 골신생 과정의 일부로 간주하였다. 이식물의 형상과 크기(처음 5 mm 원통형과의 상대값), 이식 부위에서 새로운 골의 분포, 이식물질의 특징을 또한 기록하였다. 일단 슬라이드의 평가를 완성한 다음, 결과를 정리하기 위하여 그룹 할당을 위한 키를 평가자들에게 제공하였고, 실험 결과는 표 2에 나타나 있다.

선택된 DBM-칼슘 포스페이트 제제에 대한 골 유도성 등급
DBM의 양	DBM의 형상, 크기(㎛)	응집제의 양	응집제의 종류	칼슘포스페이트파우더의 양	골 유도성 등급(0-4)
30	입자, 125-850	15	CMC 파우더	55	0.6
50	입자, 125-850	15	CMC 파우더	35	0.8
40	섬유, 250-2 mm	0	-	60	0.8
50	입자, 53-125	5	CMC 파우더	45	1.0
50	입자, 125-850	5	CMC 파우더	45	1.6
50	입자, 500-850	5	CMC 파우더	45	1.8
50	입자, 125-850	0	-	50	1.0
50	입자, 125-850	5	CMC 파우더	45	1.0
60	CMC코팅입자, 125-850	0	-	40	1.0
60	CMC코팅입자, 125-850	10	CMC 파우더	30	1.0
40	섬유, 250-2 mm	5	CMC 파우더	55	1.3
70	입자, 125-850	5	CMC 파우더	25	2.0
60	입자, 125-850	10	PVP	30	2.0
60	입자, 53-125	10	CMC 파우더	30	3.0
60	입자, 125-850	10	CMC 파우더	30	2.0
GRAFTON®DBM 퍼티					2.7
GRAFTON®DBM 플렉스					0.8
GRAFTON®DBM 매트릭스					0.5
Osteofil®					0.8

DBM, 응집제 및 칼슘포스페이트 파우더의 양은 이식물질의 파우더 성분의 중량 퍼센트로 표시되어 있다.

CMC는 카르복시메틸셀룰로오스를 의미한다.

PVP는 폴리비닐피롤리돈을 의미한다.

실시예 12. DBM 추출 분석

실시예 5에서 기재된 방법으로 준비된 1.00 g의 DBM/칼슘포스페이트 파우더 시료를 50 cc의 원심관에 넣었다. 5 N 염산 20 ℓ를 시료에 첨가하였다. 칼슘포스페이트물질을 다이제스션 하기 위하여 시료를 20분간 천천히 교반하였다. 이후 DBM 펠릿을 형성하도록 시료를 5분간 원심분리하고 상청액을 조심스럽게 따라 내었다. DBM 펠릿은 15 ㎖의 DI-H₂O와 15 ㎖의 에탄올로 2번 재현탁시킨 후, DBM을 분리하기 위하여 매번 10분간 원심분리하였다. 잔여 에탄올을 하룻밤 동안 증발시키고 시료를 진공 건조기에서 24시간 동안 건조시켰다. 추출된 DBM을 정량한 결과 0.39 g이 나왔다.

다른 구현예

각각의 개별 간행물 또는 특허출원은 구체적이고 개별적으로 참고문헌으로서 삽입되는 것으로 지적한 것과 동일한 정도로, 본 명세서에서 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허 출원들은 본 명세서에 참고문헌으로 삽입된다.

본 발명은 그것의 구체적인 구현예와 관련되어 기재되어 있지만, 또 다른 변형이 가능하며, 본 특허출원은 어떠한 변형, 용도, 또는 적용을 포괄하는 것으로 해석되며, 상기 변형은 일반적으로 본 발명의 원칙을 따르는 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서의 공지된 또는 통상적인 기술 내에 있고 전술한 본 발명의 필수적인 특징에 적용되는 본 발명으로부터의 이탈 사항을 포함하며, 본 발명은 특허청구범위 내에 있음을 당업자는 인식할 수 있다.

다른 구현예는 특허청구범위 내에 있다.

Claims

다음을 포함하는 골 유도성 파우더:

(a) 850μm 이하 크기의 입자를 포함하는 40 내지 70 wt%의 탈미네랄화 골 매트릭스(demineralized bone matrix: DBM), 및

(b) 25 내지 60 wt%의 칼슘 포스페이트 파우더, 상기 골 유도성 파우더는 생리학적으로 허용되는 액체와 혼합되었을 때, 성형성의, 자경성의 불완전 결정 아파타이트(PCA) 칼슘 포스페이트 페이스트를 형성하고, 상기 페이스트는 1 MPa 이상의 압축강도를 가지는 PCA 칼슘 포스페이스트를 형성하도록 경화될 수 있다.
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제 1항에 있어서, 상기 DBM는 상기 골유도성 파우더의 60wt%인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 3항에 있어서, 상기 DBM는 상기 골유도성 파우더의 50wt%인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
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제 1항에 있어서, 상기 DBM는 125 내지 850 ㎛의 입자 크기를 가지는 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 1항에 있어서, 상기 DBM는 53 내지 125 ㎛의 입자 크기를 가지는 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 1항에 있어서, 상기 DBM는 125 ㎛ 이하의 입자 크기를 가지는 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 1항에 있어서, 상기 칼슘 포스페이트 파우더는 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 11항에 있어서, 상기 2차 칼슘 포스페이트는 산성 또는 중성의 칼슘 포스페이트인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 12항에 있어서, 상기 산성 칼슘 포스페이트는 칼슘 메타포스페이트, 다이칼슘 포스페이트 디하이드레이트, 헵타칼슘 포스페이트, 트리칼슘 포스페이트, 칼슘 파이로포스페이트 디하이드레이트, 불완전 결정 하이드록시에퍼타이트, 칼슘 파이로포스페이트 또는 옥타칼슘 포스페이트인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 13항에 있어서, 상기 산성 칼슘 포스페이트는 다이칼슘 포스페이트 디하이드레이트(DCPD)인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 11항에 있어서, 상기 무정형의 칼슘 포스페이트와 2차 칼슘 포스페이트는 100 nm 이하의 평균 결정성 도메인 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 1항에 있어서, 상기 칼슘 포스페이트 파우더는 DBM입자와 혼합되기에 앞서 고 에너지 밀링 공정을 거치는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 1항에 있어서, 상기 골 유도성 파우더는 응집제, 생물학적 활성제 및 비등제로 구성된 군으로부터 선택된 적어도 하나의 추가물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 17항에 있어서, 상기 응집제는 상기 골유도성 파우더의 0.5-20 wt% 인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 17항에 있어서, 상기 응집제는 상기 골유도성 파우더의 20 wt% 이하인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 19항에 있어서, 상기 응집제는 상기 골유도성 파우더의 10 wt% 이하인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 20항에 있어서, 상기 응집제는 상기 골유도성 파우더의 5 wt% 이하인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 21항에 있어서, 상기 응집제는 상기 골유도성 파우더의 1 wt% 이하인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 17항에 있어서, 상기 응집제는 다당류, 핵산, 탄수화물, 단백질, 폴리펩티드, 폴리(α-하이드록시산), 폴리(락톤), 폴리(아미노산), 폴리(언하이드라이드), 폴리(오르토에스터), 폴리(언하이드라이드-co-이미드), 폴리(오르토카르보네이트), 폴리(α-하이드록시 알카노에이트), 폴리(다이옥사논), 폴리(포스포에스터), 폴리(L-락타이드)(PLLA), 폴리(D,L-락타이드)(PDLLA), 폴리글리콜리드(PGA), 폴리(락타이드-co-글리콜리드)(PLGA), 폴리(L-락타이드-co-D,L-락타이드), 폴리(D,L-락타이드-co-트라이메틸렌 카르보네이트), 폴리하이드록시부틸레이트(PHB), 폴리(ε-카프로락톤), 폴리(δ-발레오락톤), 폴리(γ-부티로락톤), 폴리(카프로락톤), 폴리아크릴산, 폴리카르복시산, 폴리(알릴아민 하이드로클로라이드), 폴리(다이알릴다이메틸 암모늄클로라이드), 폴리(에틸렌이민), 폴리에틸렌 푸마레이트, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌, 폴리메틸 메쓰아크릴레이트, 카르본 화이버, 폴리(에틸렌글리콜), 폴리 (에틸렌 옥사이드), 폴리 (비닐알코올), 폴리(비닐피롤리돈), 폴리(에틸옥사졸린), 폴리(에틸렌 옥사이드)-co-폴리(프로필렌 옥사이드)블록 공중합체, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)폴리아미드 및 그들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 17항에 있어서, 상기 응집제는 알긴산, 아라빅 검, 구아 검, 잔탄 검, 젤라틴, 키틴, 키토산, 키토산 아세테이트, 키토산 락테이트, 콘드로이친 설페이트, N,O-카르복시메틸 키토산, 덱스트란, 피브린 글루, 글리세롤, 히알루론산, 소듐 히알루로네이트, 셀룰로오스, 글루코사민, 프로테오글리칸, 전분, 락트산, 플루로닉, 소듐 글리세로포스페이트, 콜라겐, 글리코겐, 케라틴, 실크 및 그들의 혼합물로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 24항에 있어서, 상기 셀룰로오스는 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스, 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스 또는 하이드록시에틸셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 24항에 있어서, 상기 덱스트란은 α-사이클로덱스트린, β-사이클로덱스트린, γ-사이클로덱스트린 또는 소듐 덱스트란 설페이트인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 24항에 있어서, 상기 전분은 하이드록시에틸전분 또는 가용성전분인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 17항에 있어서, 상기 생물학적 활성제는 항체, 항생제, 폴리뉴클레오티드, 폴리펩티드, 단백질, 항암제, 성장인자 및 백신으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 28항에 있어서, 상기 단백질은 골원성 단백질인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 29항에 있어서, 상기 골원성 단백질은 BMP-2, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-10, BMP- 12, BMP-13 및 BMP-14로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 28항에 있어서, 상기 항암제는 알킬화제, 플래티넘제, 항대사물, 토포이소머라제 저해제, 항종양성 항생제, 항분열제, 아로마타제 저해제, 티미딜레이트 씬타제 저해제, DNA 길항제, 파네실 전이효소 저해제, 펌프 저해제, 히스톤 아세틸전이효소 저해제, 메탈로프로티나제 저해제, 리보뉴클레오티드 환원효소 저해제, TNF α 촉진제, TNF α 길항제, 엔도테린 A 수용체 길항제, 레티노산 수용체 촉진제, 면역-조절제, 호르몬제, 항호르몬제, 포토다이나믹제 및 티로신 키나아제 저해 제로 이루어진 군으로부터 선택되어진 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 17항에 있어서, 상기 비등제는 소듐바이카르보네이트, 이산화탄소, 공기, 질소, 헬륨, 산소 또는 아르곤인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 32항에 있어서, 상기 비등제는 상기 골유도성 파우더의 1-40 wt%인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 1항에 있어서, 상기 페이스트는 전체 Ca/P 비율이 1.67 이하인 PCA 칼슘 포스페이트를 형성하도록 경화될 수 있는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 34항에 있어서, 상기 페이스트는 전체 Ca/P 비율이 1.5 이하인 PCA 칼슘 포스페이트를 형성하도록 경화될 수 있는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 1항에 있어서, 상기 페이스트는 전체 Ca/P 비율이 1.0-1.67인 PCA 칼슘 포스페이트를 형성하도록 경화될 수 있는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
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생리학적으로 허용되는 액체와 혼합된 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 8 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항의 골유도성 파우더를 포함하는 골 이식물로서 적합한 성형성의 자경성 불완전 결정 아파타이트(PCA) 칼슘 포스페이트 페이스트: 상기 페이스트는 생체내의 이식 부위로 도입되었을 때 자체의 응집성을 유지하고, 1 MPa 이상의 압축 강도를 가진 불완전 결정 아파타이트 (PCA) 칼슘 포스페이트를 형성하도록 경화된다.
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제 38항에 있어서, 상기 페이스트는 압축강도가 1-20 MPa인 PCA 칼슘 포스페이트를 형성하도록 경화될 수 있는 것을 특징으로 하는 페이스트.
제 74항에 있어서, 상기 페이스트는 압축강도가 2-10 MPa인 PCA 칼슘 포스페이트를 형성함으로써 견고해지는 것을 특징으로 하는 페이스트.
제 38항에 있어서, 상기 페이스트는 압축강도가 2 MPa인 PCA 칼슘 포스페이트를 형성함으로써 견고해지는 것을 특징으로 하는 페이스트.
제 38항에 있어서, 상기 페이스트는 생 적합성 응집제를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 페이스트.
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자경성 불완전 결정 아파타이트(PCA) 칼슘 포스페이트 페이스트를 포함하는 골 이식물: 상기 골 이식물은 제 1 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 8 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항의 골 유도성 파우더 및 생리학적으로 허용되는 액체가 결합하여 생성된 페이스트가 경화되어 생성되며, 상기 골 이식물은 1-20 MPa의 압축 강도를 가진다.
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제 1 항에 있어서, 상기 페이스트는 경화되어 1-20 MPa의 압축 강도를 가지는 PCA 칼슘 포스페이트를 형성하는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 1 항에 있어서, 상기 페이스트는 경화되어 2-10 MPa의 압축 강도를 가지는 PCA 칼슘 포스페이트를 형성하는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 1 항에 있어서, 상기 DBM은 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 86 항에 있어서, 상기 DBM 섬유는 50 μm - 3 mm 길이를 가지며, 가로세로의 비(aspect ratio)가 4 이상인 것을 특징으로 하는 골 유도성 파우더.
제 1 항, 제 3 항, 제 4 항, 제 8 항 내지 제 36 항 중 어느 한 항의 파우더를 포함하는 골 치료용 조성물.
제 38 항의 페이스트를 포함하는 골 치료용 조성물.
제 80 항의 골 이식물을 포함하는 골 치료용 조성물.
제 80항에 있어서, 상기 페이스트는 경화되어 2-10 MPa의 압축 강도를 가지는 PCA 칼슘 포스페이트를 형성하는 것을 특징으로 하는 골 이식물.