KR101421750B1 - 주입가능한 골 결함 충전제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 골다공증, 외과수술, 골낭, 종양 제거 또는 외상성 골 손상에 의해 생길 수 있는 뼈의 공간 또는 결함내로 주입하기 위한 생분해성 피브린계 조성물에 관한 것이다.

골 결함 충전제, 피브린, 피브리노겐, 트롬빈, 가소제, 칼슘 함유 입자

Description

주입가능한 골 결함 충전제{INJECTABLE BONE VOID FILLER}

본 발명은 골다공증, 외과수술, 골낭(bone cysts), 종양 제거 또는 외상성 골 손상에 의해 생길 수 있는 뼈의 공간 또는 결함내로 주입하기 위한 생분해성 피브린계 조성물 (이하에서는 "골 결함 충전제 조성물" 또는 "골 결함 충전제"로도 명명함)에 관한 것이다.

문헌을 통해 몇가지 주입가능한 골 결함 충전제의 예들이 알려져 있다. WO 95/21634호는 골 조직의 재흡수 대체용 바이오 소재를 개시하고 있다. 상기 조성물은 주입가능하고, 카르복시메틸셀룰로오스를 포함하는 액체상 중의 인산칼슘 입자들을 포함한다. 미국 특허 제 6,287,341호는 뼈의 결함을 보수하는 방법을 자세히 설명하고 있는데, 이 방법은 2종의 인산칼슘을 완충제와 혼합하여 페이스트(paste) 또는 퍼티(putty)를 제공하고, 이것을 결함부에 도포한다. 상기 퍼티는 화학 반응에 의해 결함 부위에서 경화된다. WO 00/07639호는 뼈의 결함 내부로 주입하기 위한 칼슘 시멘트를 개시하고 있다. 상기 시멘트는 1염기성 인산칼슘 1수화물 및 베타인산3칼슘을 주성분으로 하며, 바이오 중합체를 더 포함할 수 있다. 인산칼슘 시멘트를 주입한 후에 고정시킬 필요가 있다. 미국 특허 제 2004 048947호는 생체내 체액중에서 경화될 수 있는 주입 가능한 골 무기물 대체 재료용 조성물을 개시하고 있으며, 이 조성물은 외과수술중에 경화된다. 미국 특허 제 2004 101960호는 연질 매트릭스를 포함하는 조성물 또는 응고재를 포함하는 조성물내에 생세포 혼합물을 포함하는 주입 가능한 골 대체 재료를 상세히 설명하고 있다. 상기 특허 공보에 열거된 상기 연질 재료로서는, 콜라겐 겔, 젤라틴, 알기네이트, 아가로스, 다당류, 히드로겔 및 점성 중합체를 들 수 있다. 또한, 시판되는 피브린 접착제, 예컨대 티수콜(TissuCol, 박스터(Baxter)) 또는 베리플라스트(Beriplast, 아벤티스(Aventis))를 사용할 수도 있다고 언급은 하였지만, 바람직한 것은 아니다. 최근에 다수의 주입 가능한 골 결함 충전제가 개발되어, FDA 510(k)승인을 받았다. 이들중에서, 작스-TCP(Jax-TCP, 스미스 앤 네퓨(Smith & Nephew)) 및 트리코스 T(Tricos T, 박스터)는 퍼티/페이스트 형태로 도포되는 바이오겔 중의 인산칼슘 입자들을 전달하는 것이다.

현재 실행되고 있는 방법은 골 이식재(자가이식 또는 동종이식), 골 이식 대체 재료, 골 시멘트, 예컨대 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 또는 주입 가능한 칼슘염 결함 충전재를 사용하여 골 결함을 충전하는 것이다. 자가이식은 이러한 목적으로는 최상의 선택이지만, 공여자 조직 제한, 외상, 감염 및 사망률과 관련된 문제점이 있다. 동종 이식에서 당면하게 되는 여러 가지 또 다른 문제점들이 있으며, 그러한 문제점으로는 질병 전염 및 면역반응 유발 가능성의 위험을 들 수 있다. 자가이식 및 동종이식은 둘다 부수적인 개보수에 기인한 생물학적 특성 및 기계적 특성의 손실을 나타낸다. 골 이식에 사용할 수 있는 대체 재료에 대한 관심을 증대시킨 것도 바로 이러한 문제점들이다 (문헌 [Parikh S.N., 2002, J. Postgrad. Med. 48: 142-148] 참조).

PMMA는 재흡수 불가능한 중합체 재료이다. PMMA를 중합하는 동안에, 미반응된 단량체, 촉매 및 저분자량 올리고머가 중합체내에 포획된다. 이러한 화학물질들은 재료로부터 용출될 가능성이 있으므로, 국부적인 세포독성 및 면역 반응을 유발한다. PMMA 중합 반응은 고도의 발열 반응이므로 열 괴사를 유발할 가능성이 있다. 이러한 발열성으로 인하여 PMMA에 약제 또는 화학 요법제를 도입할 수 있는 가능성도 제한된다. 결함으로부터 PMMA가 누출되면 인접한 구조의 압박(추가의 수술을 필요로 함) 및/또는 색전증을 비롯한 심각한 합병증이 일어날 수 있다.

전술한 바와 같이, 종래 기술을 통해 칼슘염을 주성분으로 하는 여러 가지 "주입 가능한 결함 충전제"가 알려져 있다. 그러나, 성형가능한 페이스트도 이러한 종류의 충전제에 포함된다. 퍼티와 페이스트는 수술을 통해 결함부에 처리할 필요가 있다. 실제로, 결함부를 수술에 의해 노출시킬 필요가 있다. 불행히도, 결함부가 클수록 수술 외상 부위도 커진다(미국 특허 제 2005 136038호 참조). 칼슘염과 관련된 또 다른 중요한 문제점은 이들을 생체내 응고시킬 필요가 있다는 점이다. 생체내 응고는 일반적으로 화학 반응에 의해서 이루어진다. 따라서, 충전제내에 혼입된 생물학적 물질 및 약제, 예를 들면 세포 및 약제가 손상될 가능성이 있다. 더욱이, 충전제가 지나치게 "유동성"일 경우, 충전제가 결함부로부터 인접한 공간내로 누출되어 구조를 압박하는 결과를 초래할 수도 있다. 관절에 근접한 결함으로부터 누출될 경우에는 관절 기능을 손상시킬 가능성도 있다.

피하 경로를 통해서 전달하기 위한 칼슘염 조성물에 대한 요건이 WO 95/21634호에 상세히 설명되어 있다. 이러한 요건으로서는, 당해 재료가 멸균 가능한 것이어야 하고, 시험관내에서 비독성이어야 하며, 주입 가능할 정도의 유동학적 특성을 가져야 하고, 사용하기 용이하며 강한 1차 석회화층(mineralization front)을 가져야 한다는 것이다.

따라서, 멸균 가능하고, 독성 유발 가능성이 낮으며, 유출 경향이 적고, 생분해 가능하며, 주입 가능한 유동학적 특성을 갖고 사용하기 용이한 새로운 주입 가능한 골 결함 충전제에 대한 필요성이 절실하다.

그러므로, 본 발명의 목적은, 예컨대 골다공증, 외과수술, 골낭, 종양 제거 또는 외상성 골 손상에 의해 생긴 뼈의 공간 또는 결함내로 주입하기 위한 신규의 주입 가능한 골 결함 충전제를 제공하는 것이다.

본 발명은 골 결함 충전제인 미소다공성의 주입 가능하고 완전 재흡수가능하며, 치유 과정에서 뼈에 재흡수되어 뼈를 대체하는 피브린계 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 골 결함 충전제 조성물은 엘라스토머에서 일반적으로 볼 수 있는 것과 같은 기계적 특성 및 피브린을 단독 사용한 경우에 비해 탁월한 기계적 안정성과 같은 특성들을 나타낸다. 본 발명에 의하면, 상기 골 결함 충전제 조성물에 함유된 입자들 및 가소제의 유형과 함량을 조절함으로써, 상기 골 결함 충전제의 다양한 특성들을 효과적으로 미세 조정할 수 있다.

본 발명은 주입 가능한 골 결함 충전제 조성물용 다성분 시스템에 관한 것이며, 본 발명의 다성분 시스템은, 피브리노겐을 포함하는 성분 (a); 트롬빈을 포함하는 성분 (b); 1종 이상의 가소제를 포함하는 성분 (c); 및 직경이 약 200㎛ 이하인 입자들을 포함하는 성분 (d)를 포함한다.

본 발명의 한 실시양태에 의하면, 상기 다성분 시스템의 성분 (a) 내지 (d)는 각각 용액 중에 존재하며, 적어도 상기 성분 (a)는 상기 성분 (b)로부터 공간적으로 분리되어 있다.

전술한 바와 같은 주입 가능한 골 결함 충전제 조성물용 다성분 시스템은, 예를 들면 골의 증강, 강화, 지지, 보수, 재건, 치유 또는 충전에 적합한 다른 성분, 예를 들면 골유도제, 성장 인자, 화학요법제 또는 약제, 생물학적 활성제, 경화성 및/또는 접착성 화합물 및 무기 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이러한 화합물들은 본 발명에 의한 다성분 시스템의 성분 (a) 내지 (d)중 어느 하나에 함유되거나, 추가의 성분으로서 포함될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에 의하면, 상기 다성분 시스템의 피브리노겐 성분 (a)는 1종 이상의 세포외 기질 단백질, 예컨대 피브로넥틴, 세포 관련 단백질, 기타 혈장 유래 단백질, 예컨대 혈액 응고 인자 XIII(FXIII)와 프로테아제 및 프로테아제 억제제, 및 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다. 본 발명에 의한 피브리노겐 용액은 과학용 및/또는 시판되는 피브리노겐 조성물, 예컨대 시판되는 피브리노겐 용액에 있어서 당해 기술 분야의 수준에서 포함되는 임의의 첨가제를 더 포함할 수도 있다.

본 명세서에서 "피브리노겐"이라는 용어는 피브리노겐 자체 뿐만 아니라 응고체(clot) 형성 물질, 예를 들면 피브리노겐의 응고체 형성 유도체, 예를 들면 "피브린 1"도 포함하는 의미를 갖는다.

상기 다성분 시스템의 성분 (a) 중의 피브리노겐의 양은 예컨대 약 10 내지 약 200 mg/ml 범위, 예를 들면 약 30 내지 약 150 mg/ml 또는 약 75 내지 약 115 mg/ml 범위이다.

본 발명에 의한 다성분 시스템의 트로빈 성분 (b)는 당분야에 알려진 추가의 화합물뿐만 아니라 성분 (c)와 (d)중 어느 하나 또는 둘다, 특히 가소제 성분 (c)를 더 포함할 수 있다. 트롬빈 사용량에 대한 특별한 제한은 없다. 본 발명의 한 실시예에서, 상기 트롬빈 성분 (b) 중의 트롬빈의 양은, 트롬빈이 최종 응고된 조성물 중에 약 1 IU/ml 이상으로, 예를 들면 약 30 IU/ml 이상으로 존재할 수 있을 정도의 양이다.

"트롬빈"이라는 용어는 트롬빈 자체 뿐만 아니라 상기 성분 (a)에 대한 겔화 유도 또는 응고 유도 물질, 예를 들면 생리학적으로 허용되는 알칼리 완충제 시스템도 포함하는 의미이다.

본 명세서에서 사용한 "가소제"라는 용어는 최종 응고된 조성물의 특성, 예를 들면 점도, 엘라스토머 양상 또는 기계적 안정성을 개질하는데 유용한 임의의 적합한 물질을 포함하는 의미이다. 본 발명의 한 실시양태에서, 전술한 바와 같은 다성분 시스템의 가소제는 낮은 오스몰 농도(osmolality)를 가지며, 적절한 수준으로 피브린 조립이 일어나도록 하는 물질이다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명에 의한 다성분 시스템의 적당한 가소제는 1종 이상의 생분해성 수용성 유기 화합물을 포함한다.

본 명세서에서 사용한, "생분해성 수용성 유기 화합물"이라는 표현은 추가로 생물학적 환경에서 분해될 수 있고, 예를 들면 약 10 내지 약 40℃ 범위의 온도에서 물에 적어도 충분하게 가용성인 모든 화합물을 포함한다.

전술한 바와 같은 다성분 시스템의 가소제의 예로서는, 수용성 조영제, 폴리에틸렌 글리콜, 다가 알코올, 예컨대 글리세롤, 단당류, 이당류, 삼당류 및 다당류, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 가소제를 들 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명에 의한 다성분 시스템의 적합한 조영제는 1종 이상의 요오드 함유 유기 화합물을 포함한다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 가돌리늄과 같은 희토류 원소를 함유하는 유기 화합물을 사용할 수 있다.

본 명세서에서 사용한, "요오드 함유 유기 화합물"이라는 용어는 물리적으로 또는 화학적으로 결합된, 예를 들면 공유 결합 또는 배위 결합된 하나 이상의 요오드 원자 및/또는 요오드 이온을 함유하는 모든 화합물을 포함한다. 동일한 정의가 전술한 희토류 원소 함유 유기 화합물에도 필요한 변경을 가하여 적용된다.

조영제의 예로서는, 디아트리조에이트(메글루민), 이오데콜, 이오딕산올, 이오프라톨, 이오굴라미드, 이오헥솔, 이오메프롤, 이오파미돌, 이오프로미드, 이오트롤, 이오베르솔, 이옥사글레이트 및 메트리자미드, 및 이들의 혼합물을 들 수 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 한 실시예에 의하면, 상기 성분 (c) 중의 가소제의 양은 최종 응고된 조성물에 가소제가 약 10 내지 약 80% w/v, 예를 들면 약 15 내지 약 60% w/v 또는 약 20 내지 약 40% w/v의 범위로 존재할 정도의 양이다.

"입자"라는 용어는 당분야에 알려진 임의의 유형의 입자 형상 또는 형태, 예를 들면 구형, 각형 또는 중공형을 포함하는 의미를 갖는다.

본 발명의 한 실시양태에서, 본 발명에 의한 다성분 시스템의 입자들은 생분해성이고/이거나 생체적합성이고, 비독성이며 비수용성인 무기 및/또는 유기 입자이다. 상기 입자들은, 예를 들면 칼슘염, 예컨대 인산3칼슘, 알파인산3칼슘, 베타인산3칼슘, 인산칼슘, 인산칼슘의 다형체, 히드록시아파타이트, 탄산칼슘, 황산칼슘, 중합체 화합물, 예컨대 폴리악타이드, 폴리글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리트리메틸렌 카보네이트, 폴리에틸렌 글리콜 및 이들의 랜덤 또는 규칙적 공중합체, 생분해성 또는 생체적합성 유리와 세라믹 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 물질을 포함한다. 한 실시예에서, 상기 입자들은 인산3칼슘, 알파인산3칼슘, 베타인산3칼슘 및 인산칼슘, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되고, 약 1.5 내지 약 2 범위의 Ca/P 비율을 갖는다. 본 발명의 입자들은 성분 (d)의 의미내에서 사용하고자 하는 당분야에 알려진 모든 시판되는 화합물 및/또는 혼합물을 더 포함한다. 다른 실시예에 의하면, 본 발명의 다성분 시스템의 상기 입자들은 약 100 ㎛ 미만, 예를 들면 약 50 ㎛ 미만의 직경을 갖는다. 본 발명의 한 구체적인 실시예에서, 성분 (d) 중의 상기 입자들의 양은 최종 응고된 조성물을 기준으로 하여 약 1 내지 약 50% w/w, 예를 들면 약 10 내지 약 45% w/w 또는 약 30 내지 약 40% w/w 범위이다.

본 발명의 한 실시양태에 의하면, 전술한 바와 같은 다성분 시스템의 성분 (a) 중의 피브리노겐의 양은 약 10 내지 약 200 mg/ml 범위이고, 성분 (b) 중의 트롬빈의 양은 최종 응고된 조성물 중에 트롬빈이 약 1 IU/ml 이상으로 존재할 정도의 양이며, 성분 (c)에 함유된 가소제의 양은 최종 응고된 조성물에 가소제가 약 10 내지 약 80% w/v의 범위로 존재할 정도의 양이고, 성분 (d) 중의 상기 입자들의 양은 최종 응고된 조성물을 기준으로 하여 약 1 내지 약 50% w/w 범위이다.

본 발명의 한 구체적인 실시예에 의하면, 전술한 바와 같은 다성분 시스템의 성분 (a) 중의 피브리노겐의 양은 약 75 내지 약 115 mg/ml 범위이고, 성분 (b)중의 트롬빈의 양은 최종 응고된 조성물 중에 트롬빈이 약 25 IU/ml 내지 약 50 IU/ml 범위로 존재할 정도의 양이며, 성분 (c)에 함유된 가소제의 양은 최종 응고된 조성물에 가소제가 약 30 내지 약 50% w/v의 범위로 존재할 정도의 양이고, 성분 (d) 중의 상기 입자들의 양은 최종 응고된 조성물을 기준으로 하여 약 30 내지 약 40% w/w 범위이다.

본 발명의 다른 실시양태에서, 주입 가능한 골 결함 충전제 조성물용 다성분 시스템은, 피브리노겐을 포함하는 성분 (a); 트롬빈을 포함하는 성분 (b); 1종 이상의 가소제를 포함하는 성분 (c); 및 직경이 약 200㎛ 이하인 입자들을 포함하는 성분 (d)를 포함하고, 상기 성분 (a) 내지 (d)중 1종 이상 또는 전부는 고형물 형태로 존재한다.

본 발명에 의한 다성분 시스템은 성분들을 용액, 분산액 또는 고형물, 예컨대 동결건조체, 또는 이들이 조합된 형태로 함유할 수 있다. 또한, 상기 다성분 시스템의 성분들은 상기 다성분 시스템을 보관, 운송 또는 사용하는데 적당한 용기에 존재할 수 있다. 본 발명에 의한 다성분 시스템에 사용할 수 있는 용기로서는 임의의 크기, 재료 또는 형상을 갖는 용기들, 예컨대 바이알(vial) 또는 시린지(syringe)를 들 수 있다.

더욱이, 상기 다성분 시스템의 성분들은, 예를 들면, 상이한 용기에 함유되거나 임의의 조합으로 동일한 용기에 존재할 수도 있는데, 예를 들자면 한 용기에 성분 (b)와 (c)가 함께 함유되고, 다른 용기들에 성분 (a)와 (d)가 각각 함유될 수 있다.

본 발명에 의하면, 상기 용기는 예컨대 고형물 형태의 1종 이상의 성분 및 상기 용기내의 분리 수단에 의해서 당해 성분으로부터 분리된 용매를 함유할 수 있으며, 여기서 1종 이상의 각각의 성분들의 용액은 상기 분리 수단을 파괴 또는 제거함으로써 제조될 수 있다. 본 발명의 다성분 시스템의 성분들 (a) 내지 (d)는 즉석에서 사용 가능한 혼합물 형태로 존재할 수도 있다.

또한, 하나 이상의 용기에 존재하는 상기 성분들 (a) 내지 (d)는 전술한 바와 같은 다성분 시스템을 포함하는 키트(kit)의 일부분이 될 수도 있다. 상기 키트는 본 발명의 다성분 시스템에 사용할 수 있는 추가의 화합물, 예를 들면 보조제, 완충 염류 또는 완충 용액을 더 포함할 수 있다. 전술한 바와 같은 키트는 성분들을 혼합하기 위한 수단, 예컨대 시린지, 루어 어댑터(Luer adapter), 튜브, 별도 용기 등을 함유할 수도 있다.

다른 측면에서, 본 발명은 피브린을 포함하는 성분 (a); 트롬빈을 포함하는 성분 (b); 1종 이상의 가소제를 포함하는 성분 (c); 및 직경이 약 200㎛ 이하인 입자들을 포함하는 성분 (d)를 포함하는 주입 가능한 골 결함 충전제 조성물에 관한 것이다.

본 발명의 한 실시예에 의하면, 상기 주입 가능한 골 결함 충전제 조성물은 전술한 바와 같은 다성분 시스템으로부터, 예를 들면 상기 다성분 시스템의 성분들을 함께 혼합하고/하거나 상기 성분들을 균질화시킴으로써 제조된다. 주입 가능한 골 결함 충전제 조성물의 제조 방법은 임의의 적당한 온도에서, 예를 들면 약 18 내지 약 37℃ 범위의 온도, 예컨대 25℃에서 수행할 수 있다.

또한, 전술한 바와 같은 주입 가능한 골 결함 충전제 조성물은 예를 들면 골의 증강, 강화, 지지, 보수, 재건, 치유 또는 충전에 적합한 다른 성분들, 예컨대 골유도제, 성장 인자, 화학요법제 또는 약제, 생물학적 활성제, 경화성 및/접착성 화합물 및 무기 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이러한 화합물들 및/또는 성분들은 매트릭스에 화학적으로 결합시키거나, 입자상 성분상에 (예를 들면 칼슘염 함유 입자상에) 흡착시키거나, 피브린 매트릭스에 포획시키거나, 또는 유리된 분자/약물 입자, 예를 들면 분말로서 함유될 수 있다.

본 발명에 의한 주입 가능한 골 결함 충전제 조성물의 성분들 (b) 내지 (d)는 앞에서 상기 다성분 시스템에 대하여 정의한 바와 같다.

"피브린"이라는 용어는 완전 응고된 피브리노겐만을 언급하는 것이 아니라 트롬빈을 사용하여 피브리노겐으로부터 피브린을 형성하는 동안에 발생할 수 있는 임의의 피브린과 피브리노겐의 혼합물도 언급하는 것이므로, 당해 혼합물이 뼈의 석회화되지 않거나 비어있는 부분내로 주입되는 최종 조성물에 나쁜 영향을 미치지 않는 한, 임의의 피브리노겐/피브린 비율과 겔화 및/또는 응고 정도를 갖는 혼합물을 포함하는 의미를 갖는다. 본 발명의 주입 가능한 골 결함 충전제 조성물의 피브린 성분 (a)는 피브린을 소량의 피브리노겐과 함께, 또는 피브린에 잔류하는 피브리노겐이 전혀 없는 상태로 포함한다. 더욱이, "피브린"이라는 용어는 전술한 바와 같은 성분 (a)의 부분 또는 완전 겔화 또는 응고된 어떠한 형태라도 모두 포함하는 의미를 갖는다.

본 발명의 한 실시예에 의하면, 상기 주입 가능한 골 결함 충전제 조성물의 피브린 성분 (a) 중의 피브린의 양은 최종 응고된 조성물에서 약 5 내지 약 100 mg/ml 범위, 예를 들면 약 15 내지 65 mg/ml 또는 약 30 내지 65 mg/ml 범위이다.

다른 한 실시예에 의하면, 본 발명의 주입 가능한 골 결함 충전제 조성물의 상기 피브린 성분 (a) 중의 피브린의 양은 최종 응고된 조성물 중에서 약 5 내지 약 100 mg/ml 범위이고, 성분 (b) 중의 트롬빈의 양은 최종 응고된 조성물 중에서 약 1 IU/ml 이상이며, 성분 (c)에 함유된 가소제의 양은 최종 응고된 조성물 중에서 약 10 내지 약 80% w/v 범위이고, 성분 (d) 중의 상기 입자들의 양은 최종 응고된 조성물을 기준으로 하여 약 1 내지 약 50% w/w 범위이다.

본 발명에 의하면, 전술한 바와 같은 주입 가능한 골 결함 충전제 조성물은 겔화되거나 응고된 상태로 존재하며, 뼈의 석회화되지 않거나 비어있는 부분내로 주입하기에 적합한 점도를 가지며, 응고되기 전의 액체 상태, 겔화된 상태 또는 응고된 상태로 사용될 수 있다.

본 명세서에서 사용한 "겔화된"이라는 용어는 초기 상태와 비교하여 보다 높은 임의의 점도를 갖는 상태를 의미한다. 예를 들면 피브리노겐으로부터 피브린이 형성될 때, 또는 1종 이상의 고체상과 1종 이상의 액체상의 미세 분산 시스템, 예컨대 콜로이드에서 겔화 현상이 관찰될 수 있다. 또한, "겔화된"이라는 용어는 당분야에 알려진 모든 겔화 상태를 포함한다.

"응고된"이라는 용어는, 예를 들면 피브린을 포함하는 겔을 언급한 것이며, 당분야에 알려진 어떠한 유형의 응고 상태도 모두 포함하는 의미를 갖는다.

본 발명에 의하면, 주입 가능한 골 결함 충전제 조성물의 점도는 용도, 즉, 치료하고자 하는 골 질환에 좌우되며, 당업자의 통상의 지식 범위내에서 조정 가능하다. 예를 들면, 골낭을 충전하기 위한 주입 가능한 조성물은 보다 낮은 함량의 피브린 및/또는 보다 낮은 함량의 칼슘 염 함유 입자들을 함유한다. 뼈의 석회화되지 않은 부분을 대체하기 위한 주입 가능한 조성물은 보다 많은 양의 피브린 및/또는 보다 많은 양의 칼슘 염 함유 입자들을 함유한다. 본 발명의 한 실시예에 의하면, 본 발명의 골 결함 충전제 조성물의 점도는 약 100 mPas 내지 약 1000 Pas 범위이다.

또 다른 측면에서, 본 발명은 골 질환을 앓는 환자에서 골 결함을 충전하는 방법에 관한 것이며, 본 발명의 방법은 상기 골의 석회화되지 않거나 비어있는 부분내로 전술한 바와 같은 주입 가능한 골 결함 충전제 조성물을 주입하는 것을 포함한다.

본 명세서에서 사용한 "환자"라는 용어는 골 질환을 앓는 피검체를 의미하며, 그 예로는 포유류, 특히 인간을 들 수 있다.

전술한 바와 같은 골 결함을 충전하는 방법은 특정한 치료 양태에 제한되지 않으며, 임의의 유형의 주입 기법, 예를 들면 피하 주사를 망라하는 것이다. 본 발명의 한 구체적인 실시예에 의하면, 상기 골 결함을 충전하는 방법은 경피 골 증강 방법이며, 척추체성형술(vertebroplasty) 및 풍선복원술(kyphoplasty)을 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 골 결함 충전 방법은 뼈를, 예를 들면 외상 또는 골절을 비롯한 골 질환을 앓는 인간의 뼈를 강화, 지지, 보수, 재건, 치유, 증강 또는 충전하기 위해 사용될 수 있다. 또 다른 적용 분야는, 예를 들면 척추골 융합술이다.

이와 같은 골 질환의 예로서는, 골다공증, 골다공증성 골절, 임의의 유형의 뼈의 외상성 골절, 양성 및 악성 병소 및 외과 수술로 인해 형성된 결함을 들 수 있다.

본 발명에 의한 골 결함 충전제 조성물은 골의 공간 또는 결함의 치료에 사용할 수 있는 조성물에 대한 모든 필요 조건을 충족한다. 본 발명의 골 결함 충전제 조성물은 멸균 가능하고, 사용하기 용이하며, 주입이 가능한 유동학적 특성을 갖는다. 놀랍게도, 상기 조성물에 입자 성분으로서 칼슘염을 사용한 경우, 강한 1차 석회화 층을 얻을 수 있으며, 이는 전술한 바와 같은 골 질환의 치유 과정에 매우 유리할 수 있다. 또한, 본 발명의 골 결함 충전제는 치유 과정에서 완전히 재흡수 가능하고 뼈를 대체한다. 유리하게도, 본 발명의 골 결함 충전제 조성물은 발열성을 거의 나타내지 않고, 피브린을 단독 사용한 경우보다 탁월한 기계적 특성, 예컨대 엘라스토머에서 일반적으로 볼 수 있는 기계적 양상을 나타낸다. 또한, 필수적인 모든 특성, 예를 들면 점도, 기계적 안정성, 재흡수 가능성 등은, 상기 골 결함 충전제 조성물에 함유된 입자 및 가소제의 유형과 함량을 첨부된 청구의 범위에 의해 정해지는 본 발명의 보호 범위내에서 조절함으로써, 효과적으로 미세 조정할 수 있다.

도 1은 30%의 가소제 이오딕산올 및 75 IU/ml의 트롬빈을 함유하는 조성물의 유동학적 특성을 분석한 결과를 나타낸 그래프이다. 조성물에서 인산칼슘을 증량시킴으로써 얻어지는 효과를 명확히 확인할 수 있다. 복합 점도를 1차원 그래프로 나타내었다.

도 2는 가소제의 농도 및/또는 입자 함량을 증가시킨 결과 복합 점도의 차이를 나타낸 그래프이다.

도 3은 토끼의 장골내의 골 결함부내로 본 발명에 의한 주입 가능한 골 결함 충전제를 전달하는 것을 도시한 도면이다. 카테터(catheter)를 삽입하여 결함부를 충전한다. 이와 같은 절차를 수행한 후에, 카테터는 용이하게 제거된다.

이하에서는 실시예에 의거하여 본 발명을 설명하고자 하나, 후술하는 실시예가 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것은 결코 아니다.

실시예 1: 피브린, 글리세롤 및 인산칼슘을 함유하는 골 결함 충전제 조성물의 제조

물질:

피브린 밀폐제 용액: 아프로티닌 용액을 사용해서 응고가능한 단백질 총 농도 91 mg/ml까지 재구성한 동결 건조된 피브리노겐 분말

이오딕산올: 5-[아세틸-[3-[아세틸-[3,5-비스(2,3-디히드록시프로필카르바모일)-2,4,6-트리요오도-페닐]-아미노]-2-히드록시프로필]-아미노]-N,N'-비스(2,3-디히드록시프로필)-2,4,6-트리요오도벤젠-1,3-디카르복사미드

이오헥솔: 5-(아세틸-(2,3-디히드록시프로필)아미노)-N,N'-비스(2,3-디히드록시프로필)-2,4,6-트리요오도벤젠-1,3-디카르복사미드

입자: 인산3칼슘 입자(TCP), 35㎛, 구형(플라즈마 바이오탈(Plasma Biotal), 더비(Derby), 영국)

트롬빈 500 IU/ml: 트롬빈 완충액 5 ml를 사용해서 농도 500 IU/ml까지 재구성한 동결 건조된 트롬빈 분말

트롬빈 완충액: H₂O 중의 40 mM CaCl₂

40% 가소제(글리세롤) 및 10 IU/ml의 트롬빈 용액을 트롬빈 희석 완충액(이중 증류수 중의 40 mM CaCl₂) 중에서 제조하였다. 이어서, 이 용액을 균질화하였다. 용액을 원심분리하여 기포를 제거하고 0.22 ㎛ 필터를 통해 여과함으로써 멸균하였다. 피브리노겐을 트롬빈/가소제와 1:1 비율로 혼합하였다(겔화된 응고체 중의 가소제 농도가 절반이 됨). 이를 위해서, 글리세롤/트롬빈 용액 2 ml를 5 ml 시린지로 옮겼다. 피브리노겐 2 ml(91 mg/ml)를 별도의 5 ml 시린지로 옮겼다. 입자들(약 2 ㎛)을 최종 응고체 부피에 대한 중량%(w/v)로서 혼입시켰다. 형성된 혼합물을 평량하여 또 다른 5 ml 시린지에 넣었다.

입자를 함유하는 시린지와 트롬빈을 함유하는 시린지를 루어 어댑터를 통해 연결하고, 내용물을 시린지에서 시린지로 충분히 전달함으로써 트롬빈/글리세롤 및 입자들을 균질화시켰다.

트롬빈/글리세롤/입자를 함유하는 시린지와 피브리노겐을 함유하는 시린지를 루어 어댑터를 통해 연결하고 내용물을 균질화시켰다.

상기 물질은 약 1 분 동안 액체로 유지되었다. 이 기간동안에, 이를 결함부내로 주입하거나, 다른 방법으로 수 분이 경과한 후에 이를 사전에 형성된 겔 형태로 전달할 수 있다.

실시예 2: 피브린, 조영제 및 인산칼슘을 함유하는 골 결함 충전제 조성물의 제조

80% 또는 60% 가소제(조영제 이오딕산올 또는 이오헥솔) 및 75 IU/ml의 트롬빈 용액을 트롬빈 희석 완충액(이중 증류수 중의 40 mM CaCl₂)중에서 제조하였다. 이어서, 이 용액을 균질화하였다. 용액을 원심분리하여 기포를 제거하고 0.22 ㎛ 필터를 통해 여과함으로써 멸균하였다. 피브리노겐을 트롬빈/조영제(CA)와 1:1 비율로 혼합하였다(겔화된 응고체 중의 가소제 농도가 40% 또는 30%로 절반이 됨). 이를 위해서, 트롬빈/조영제 용액 2 ml를 5 ml 시린지로 옮겼다. 피브리노겐 2 ml(91 mg/ml)를 별도의 5 ml 시린지로 옮겼다. 입자들(약 2 ㎛)을 최종 응고체 부피에 대한 중량%(w/v)로서 혼입시켰다. 이들을 평량하여 또 다른 5 ml 시린지에 넣었다.

삭제

입자를 함유하는 시린지와 트롬빈을 함유하는 시린지를 루어 어댑터를 통해 연결하고, 내용물을 시린지에서 시린지로 충분히 전달함으로써 트롬빈/CA 및 입자들을 균질화시켰다.

트롬빈/CA/입자를 함유하는 시린지와 피브리노겐을 함유하는 시린지를 루어 어댑터를 통해 연결하고 내용물을 균질화시켰다.

상기 물질은 약 1 분 동안 액체로 유지되었다. 이 기간동안에, 이를 결함부내로 주입하거나, 다른 방법으로 수 분이 경과한 후에 이를 사전에 형성된 겔 형태로 전달할 수 있다.

상이한 농도의 조영제와 TCP를 사용한 각각의 응고체의 점도를 도 1에 도시하였다. 이오딕산올을 가소제로서 함유하고 다량의 칼슘염을 함유하는 조성물의 유동학적 데이터를 도 2에 도시하였다.

실시예 3: 토끼의 장골내 골 결함부를 충전하는데 골 결함 충전제를 사용하는 용도

실시예 2에 따라서 주입 가능한 골 결함 충전제를 제조하였다.

토끼의 장골로부터 골수를 제거하여 비어있는 뼈를 형성하였다. 이어서, 주입 가능한 골 결함 충전제를 플라스틱 카테터를 사용해서 비어있는 뼈속으로 주입하였다. 이와 같은 절차 이후에, 플라스틱 카테터는 상기 뼈의 비어있는 부분으로부터 용이하게 제거된다(도 3 참조).

실시예 4: 양에서 주입가능한 골 결함 충전제 조성물의 생체내 연구

경골 간부의 중간 근막을 절제하여 경골을 노출시켰다. 상기 간부에 판을 두르고 스크루를 사용해서 뼈에 고정시켰다. 판을 다시 제거하여 표준화된 1 cm 총 두께의 결함부를 만들었다. 그 부분을 제거하고, 판을 재배치한 다음 스크루를 다시 삽입하였다. 그 후에, 주입 가능한 골 증강 조성물을 상기 결함부내로 충전시키고 외상을 봉합사로 봉합하였다.

동물을 4, 8 및 12주 동안 사후 관리하였다(X선 평가). 12주 시점에서 동물을 희생시키고 최종 분석을 위해 경골을 적출하였다(마이크로 CT 및 조직 분석).

본 발명에 의한 골 결함 충전제 조성물 및 그로부터 형성된 응고체는 탁월한 성질을 나타내는 것으로 밝혀졌다.

Claims (30)

1. 피브리노겐을 포함하는 성분 (a);

   트롬빈을 포함하는 성분 (b);

   1종 이상의 가소제를 포함하는 성분 (c); 및

   직경이 200㎛ 이하인 입자들을 포함하는 성분 (d)를 포함하는, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물을 포함하는 다성분 키트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 성분 (a) 내지 (d)는 용액 중에 존재하며, 상기 성분 (a)는 상기 성분 (b)로부터 공간적으로 분리되어 있는 것인 다성분 키트.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 가소제가 1종 이상의 생분해성 수용성 유기 화합물을 포함하는 것인 다성분 키트.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 가소제가 조영제, 폴리에틸렌 글리콜, 다가 알코올, 글리세롤, 단당류, 이당류, 삼당류 및 다당류, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인 다성분 키트.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 입자들이

   칼슘염,

   폴리악타이드, 폴리글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리트리메틸렌 카보네이트, 폴리에틸렌 글리콜 및 이들의 랜덤 또는 규칙적 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체 화합물,

   생분해성 또는 생체적합성 유리 및

   세라믹으로 이루어진 군 중에서 선택되는 물질을 포함하는 것인 다성분 키트.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 물질이 인산3칼슘, 알파인산3칼슘, 베타인산3칼슘, 인산칼슘, 인산칼슘의 다형체, 히드록시아파타이트, 탄산칼슘, 황산칼슘, 폴리악타이드, 폴리글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리트리메틸렌 카보네이트, 폴리에틸렌 글리콜 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인 다성분 키트.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 물질이 인산3칼슘, 알파인산3칼슘, 베타인산3칼슘 및 인산칼슘, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 것이고/이거나, 상기 입자들이 1.5 내지 2의 Ca/P 몰비를 갖는 것인 다성분 키트.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 성분 (a) 중의 피브리노겐의 양이 10 내지 200 mg/ml 범위인 다성분 키트.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 성분 (b) 중의 트롬빈의 양이 최종 응고된 조성물 중에 트롬빈이 1 IU/ml 이상으로 존재할 정도의 양인 다성분 키트.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 성분 (c) 중의 가소제의 양이 최종 응고된 조성물 중에 가소제가 10 내지 80% w/v의 범위로 존재할 정도의 양인 다성분 키트.
11. 제 1 항에 있어서, 상기 성분 (d)에 존재하는 입자들의 양이 최종 응고된 조성물을 기준으로 하여 1 내지 50% w/w 범위인 다성분 키트.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 성분 (a) 중의 피브리노겐의 양은 10 내지 200 mg/ml 범위이고, 상기 성분 (b) 중의 트롬빈의 양은 최종 응고된 조성물 중에 트롬빈이 1 IU/ml 이상으로 존재할 정도의 양이며, 상기 성분 (c)에 함유된 가소제의 양은 최종 응고된 조성물에 가소제가 10 내지 80% w/v의 범위로 존재할 정도의 양이고, 성분 (d) 중의 상기 입자들의 양은 최종 응고된 조성물을 기준으로 하여 1 내지 50% w/w 범위인 다성분 키트.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 입자들의 직경이 100 ㎛ 미만인 다성분 키트.
14. 제 12 항에 있어서, 상기 입자들의 직경이 50 ㎛ 미만인 다성분 키트.
15. 피브리노겐을 포함하는 성분 (a);

    트롬빈을 포함하는 성분 (b);

    1종 이상의 가소제를 포함하는 성분 (c); 및

    직경이 200㎛ 이하인 입자들을 포함하는 성분 (d)를 포함하고, 상기 성분 (a) 내지 (d)중 1종 이상 또는 모두는 고형물 형태로 존재하는 것인, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물을 포함하는 다성분 키트.
16. 피브린을 포함하는 성분 (a);

    트롬빈을 포함하는 성분 (b);

    1종 이상의 가소제를 포함하는 성분 (c); 및

    직경이 200㎛ 이하인 입자들을 포함하는 성분 (d)를 포함하는, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 가소제가 1종 이상의 생분해성 수용성 유기 화합물을 포함하는 것인, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물.
18. 제 16 항에 있어서, 상기 가소제가 조영제, 폴리에틸렌 글리콜, 다가 알코올, 단당류, 이당류, 삼당류 및 다당류, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물.
19. 제 16 항에 있어서, 상기 입자들이 인산3칼슘, 알파인산3칼슘, 베타인산3칼슘, 인산칼슘, 인산칼슘의 다형체, 히드록시아파타이트, 탄산칼슘, 황산칼슘, 폴리악타이드, 폴리글리콜라이드, 폴리카프로락톤, 폴리트리메틸렌 카보네이트, 폴리에틸렌 글리콜 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 입자들이 인산3칼슘, 알파인산3칼슘, 베타인산3칼슘 및 인산칼슘, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 것이고/이거나, 상기 입자들이 1.5 내지 2의 Ca/P 몰비를 갖는 것인, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물.
21. 제 16 항에 있어서, 상기 성분 (a) 중의 피브린의 양이 최종 응고된 조성물 중에서 5 내지 100 mg/ml 범위인, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물.
22. 제 16 항에 있어서, 상기 성분 (b) 중의 트롬빈의 양이 최종 응고된 조성물 중에서 1 IU/ml 이상인, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물.
23. 제 16 항에 있어서, 상기 성분 (c) 중의 가소제의 양이 최종 응고된 조성물 중에서 10 내지 80% w/v의 범위인, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물.
24. 제 16 항에 있어서, 상기 성분 (d)에 존재하는 입자들의 양이 최종 응고된 조성물을 기준으로 하여 1 내지 50% w/w 범위인, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물.
25. 제 16 항에 있어서, 상기 성분 (a) 중의 피브린의 양은 최종 응고된 조성물 중에서 5 내지 100 mg/ml 범위이고, 상기 성분 (b) 중의 트롬빈의 양은 최종 응고된 조성물 중에서 1 IU/ml 이상이며, 상기 성분 (c)에 함유된 가소제의 양은 최종 응고된 조성물에서 10 내지 80% w/v의 범위이고, 성분 (d) 중의 상기 입자들의 양은 최종 응고된 조성물을 기준으로 하여 1 내지 50% w/w 범위인, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물.
26. 제 16 항에 있어서, 상기 입자들의 직경이 100 ㎛ 미만인, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 입자들의 직경이 50 ㎛ 미만인, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물.
28. 제 16 항에 있어서, 겔화된 상태 또는 응고된 상태로 존재하고, 뼈의 석회화되지 않거나 비어있는 부분내로 주입하기 위해 사용되는, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물.
29. 제 16 항에 있어서, 골 질환을 앓는 환자의 뼈의 석회화되지 않거나 비어있는 부분내로 주입하는 데 사용되는, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물.
30. 제 29 항에 있어서, 상기 골 질환이 골다공증, 골다공증성 골절, 임의의 유형의 뼈의 외상성 골절, 양성 및 악성 병소 및 외과 수술로 인해 형성된 결함으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것인, 골 결함부 내로 주입되는 충전제 조성물.

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