KR102024692B1

KR102024692B1 - 경화성 뼈 대체물의 향상된 세팅

Info

Publication number: KR102024692B1
Application number: KR1020157025650A
Authority: KR
Inventors: 크리스티나 캐롤라인 빅토리아 에흐렌보르그; 베로니카 레베카 샌델; 에바 크리스티나 리덴
Original assignee: 본 서포트 아베
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2019-11-04
Also published as: PT2958603T; CN105120908B; US10994998B2; AU2014220664B2; CN105120908A; WO2014128217A1; US10294107B2; US20180257939A1; JP2016513064A; CA2901528C; DK2958603T3; US20160015856A1; ES2671122T3; EP2958603A1; EP2958603B1; KR20150126626A; BR112015019981B8; US20140234435A1; BR112015019981A2; PL2958603T3

Abstract

본 발명은 향상된 세팅을 갖는 경화성 세라믹 뼈 대체물 조성물, 이러한 조성물을 위한 분말 및 그들의 제조방법 및 의학적 치료에의 사용에 관한 것이다. 더욱 구체적으로 본 발명은 향상된 세팅 특성을 갖는 경화성 뼈 대체물 분말 및 경화성 뼈 대체물 페이스트(paste)에 관한 것이고, 칼슘 설페이트 및 열처리된 수산화인회석(부동태화된 HA)를 포함하며, 뼈 대체물은 지지조직, 예컨대 뼈 손실, 골절, 뼈 외상 및 골수염의 치료에 적합하다.

Description

경화성 뼈 대체물의 향상된 세팅{IMPROVED SETTING OF HARDENABLE BONE SUBSTITUTE}

뼈는 혈액 다음으로 두번째로 매우 흔하게 이식되는 조직이다. 뼈 결함을 치료하는 가장 믿을 만한 방법은 자생의 뼈, 즉 신체의 다른 부위로부터 가져온 뼈를 사용하는 것이다. 그러나, 이식이 행해진 부위로부터 이차 수술 부위에서 문제가 발생한다. 이러한 추가적 외상을 피하기 위해, 동종 이식, 즉 동일 종의 개체 사이의 뼈 이식이 사용된다. 동종 이식은 자가 이식보다 적은 골형성 용량을 가지며 새로운 뼈 형성 비율이 더 낮을 수 있다. 그들은 또한 더 높은 흡수율, 더 큰 면역성 반응 및 이식받은 대상의 더 적은 혈관재생을 갖는다. 또한 동종 이식은 예를 들어 HIV 및 간염을 전이시킬 수 있기 때문에 그들은 바이러스를 위해 조절되어야 한다. 동종 이식의 사용은 현재 뼈 이식 및 뼈 결함 치료를 위한 가장 흔한 방법이다. 적용, 예측불가능한 강도 및 감염 위험의 문제를 해결하기 위해, 합성 뼈 대체물이 현실적인 대안이 되고 있다. 따라서, 합성 뼈 대체물의 요구 및 사용은 빠르게 증가하고있다.

세라믹 기반 합성 뼈 대체물은 두 가지 주요한 유형으로 나뉠 수 있다. 한가지 유형은 세팅 성분으로서 인산칼슘에 기반하며 이들은 칼슘 인산염 시멘트(calcium phosphate cements)로 지칭된다. 또다른 유형은 세팅 성분으로서 칼슘 설페이트에 기반한다. 칼슘 설페이트의 가장 중요한 장점은 뛰어난 생체 적합성이다. 순수한 칼슘 설페이트 뼈 대체물의 문제점은 빠른 흡수 및 낮은 강도이며, 이는 더 큰 결함 또는 비억제 결함에서 그리고 골절 치료가 4 내지 6주를 초과할 경우 그들을 덜 유용하게 만든다.

본 서포트 아베(Bone Support AB)는 약 40 wt%의 소결된 수산화인회석(HA)(Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) 및 약 60 wt%의 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트, CSH, (CaSo₄·½H₂O)이 포함된 경화성 및 주사가능한 분말 상의 칼슘 설페이트 기반 뼈 대체물을 개발해왔다. 상기 두 가지 성분 중, 오직 CSH가 세팅 과정동안 세팅될 것이다. HA 분말은 용해되지 않은 채로 유지될 것이다. 주사가능한 페이스트의 액체상은 물질의 방사선비투과성을 향상시키기 위해서 이오헥솔(iohexol) 분자를 포함하는 생성물 일부를 위한 수용액으로 구성된다(WO 2003/053488호). 만약 칼슘 설페이트만이 뼈 대체물에 존재한다면, 약 4-6주 이내에 완전한 물질 흡수가 일어날 수 있다. 그러나, 시료에 HA 또한 존재하므로, 칼슘 설페이트 흡수가 지연될 수 있다. 또한, 시료 내의 HA는 그것의 높은 결정화도 및 낮은 용해도 때문에 이식 부위에서 더 오래 남아있을 것이다.

페이스트 유래의 경화된 뼈 대체물의 세팅 시간은 뼈 대체물로서의 그들의 적용 가능성을 결정하기 위한 중요한 변수이다. 길모어 침(Gillmore needles, ASTM C266)이 시멘트(cements)의 초기 세팅 시간(initial setting time, IST) 및 최종 세팅 시간(final setting time, FST)을 측정하는 데 종종 사용된다. IST 및 FST의 임상학적 상황은 IST에 도달하기 전에 시멘트가 이식되어야하고 상처가 FST 이후에 봉합될 준비가 되어있어야 하는 것으로 이해될 수 있다. 5-25분 정도의 IST는 전형적으로 시멘트가 주사되거나 정형화되기 위해 충분한 시간을 허용하며, 10-40분 정도의 FST는 보통 임상학적 이용을 위해 허용된다. 5-15분, 예컨대 10분 미만의 IST를 갖는 것이 바람직하다. 다른 생성물은 그들이 다른 적용을 위해 사용되기 때문에 다른 특성을 갖는다. 경화성 뼈 대체물의 적용 가능성을 결정하는 다른 방법은 당업계에 알려져 있다.

다양한 적용을 위해서, 칼슘 설페이트가 세팅 성분인 경우에 뼈 대체물과 함께 다른 첨가물을 혼합하는 것이 바람직하다. 첨가물, 예컨대 항생제를 포함하는 뼈 대체물은 다른 질병, 예컨대 골수염(뼈 감염)을 치료 또는 예방할 수 있도록 하는 데 바람직하다. 그러나, 일부 생리활성 물질, 예컨대 항생제의 첨가가 세팅 시간이 임상학적으로 허용가능한 값을 초과하도록 하는 방식으로 뼈 대체물의 세팅을 지연시킴이 밝혀졌다. 또한 첨가물 뿐만 아니라 뼈 대체물의 기본적 성분, 예컨대 HA도 마찬가지로 세팅 특성에 부정적 영향을 줄 수 있음이 밝혀졌다. 놀랍게도, HA를 포함하는 칼슘 설페이트 기반 뼈 대체물에서 칼슘 설페이트의 세팅에 필요한 CSH 수화의 비율이 HA의 특성에 상당히 의존함이 밝혀졌다.

본 발명은 상기 기재된 선행 기술과 연관되어 관찰된 문제를 고려하여 완성되었고, 본 발명의 목적은 상기 문제의 해결책을 제공하는 것이며, 해결책은 다른 첨가물, 예컨대 항생제와 함께 또는 단독으로 칼슘 설페이트(CSH) 및 수산화인회석(HA) 기반의 경화성 뼈 대체물에 임상학적으로 좋지 않은 및/또는 허용가능하지 않은 세팅 시간을 부여하지 않는 HA의 제공이다.

CSH가 물과 혼합되는 경우, 그것은 하기의 반응식(1)에 따라 칼슘 설페이트 디하이드레이트(calcium sulfate dihydrate, CSD)로 수화된다.

CaSO₄·0.5 H₂O + 1.5 H₂O => CaSO₄·2 H₂O + Heat (1)

CSH의 수화 반응은 세 단계로 요약될 수 있다(N. B. Singh and B. Middendorf, Calcium sulfate hemihydrate hydration leading to gypsum crystallization, Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials 53 (2007) 57-77):

1) 도입 기간(introduction period)은 CSH 분말이 물과 혼합된 후 즉시 시작된다. CSH는 용해되고 용액은 칼슘 및 황산 이온에 대해 과포화된다. 이것은 적은 용해성을 갖는 칼슘 설페이트 디하이드레이트(CSD)의 침전을 유도한다. 초기 형성된 CSD 핵은 수화 반응이 진행할 수 있도록 "임계 반지름"보다 더 큰 반지름을 갖는 것이 필요하다(각각의 특정 시스템을 위해 결정되기 위해). 도입 기간은 수화 반응을 위해 필수적이며, 이 단계에서의 CSH의 용해도 또는 CSD 결정 성장에 있어 임의의 방해는 진행에 있어 이후의 단계에서 동일한 방해가 일어나는 것보다 더 큰 정도로 추가적 수화 반응을 지연시킬 것이다.

2) 촉진 또는 성장 기간(acceleration or growth period)은 충분한 수의 CSD 결정이 nucleating embryo로서 역할을 하기 위한 임계 크기에 도달할 때 시작된다. 이후 형성된 CSD 핵은 성장하고 큰 결정을 형성한다. 결정은 최종적으로 서로 맞물리도록 충분히 커지고 결정 사이의 마찰은 형성된 고형화된 물질의 강도에 기여한다.

3) 수화된 칼슘 설페이트의 부분을 시간의 함수로 나타낸 도식 형태로 도 1에 도시된 것처럼, 세 번째 단계는 비교적 느리며 CSH의 수화의 완결로 구성된다.

본 발명의 발명자들은 놀랍게도 임상학적으로 허용가능하지 않은 세팅 시간을 가장 자주 유도하는 CSH 및 HA로 구성된 경화성 뼈 대체물의(실시예 1) 예측불가능한 세팅 특성이 보통 경화성 뼈 대체물에 사용되는 소결되고 미분화된 HA 분말("raw HA 분말")을 온도 및 시간이 역으로 연관된 열처리, 예컨대 "부동태화된 HA 분말"(pHA)을 얻기 위한 500℃에서 2시간 열처리에 노출시킴으로써 CSH 수화 반응에 대해 HA를 실질적으로 불활성하게 만듦으로써 극복될 수 있음을 발견했다. 경화성 뼈 대체물에서 칼슘 설페이트의 세팅에 있어 raw HA의 부정적 효과는 소결 및 미분화된 raw HA("raw HA 분말"), 예컨대 상업적으로 얻을 수 있는 수산화인회석이 사용 전 열처리되는 경우에 유의적으로 낮아질 수 있다. 세팅 시간 지연의 감소는 HA 분말(raw 또는 부동태화된)이 CSH와 단독과 혼합된 경우, 그러나 특히 첨가물, 예컨대 항생제 형태로 추가적인 성분과 조합하여 CSH와 혼합되는 경우 발견된다. 소결 및 미분화된 raw HA를 실질적으로 불활성하도록 만들기 위한 이러한 열처리는 본 명세서에서 "부동태화(passivation)"로 표시되며 열처리된 소결 및 미분화된 HA는 "부동태화된 HA"(pHA)로 기술될 것이다.

HA 부동태화의 또다른 장점은 경화성 뼈 대체물의 세팅을 더 믿을 만하고 추가적 화학물질, 예컨대 촉진제의 첨가에 의한 뼈 대체물의 조성의 변화 없이 제어하게 된다는 것이다. 본 발명에서는 첨가물, 예컨대 항생제를 경화성 뼈 대체물에 첨가할 때 특별한 공정의 적용이 필요 없다. CSH의 수화 반응이 임의의 다른 첨가물, 예컨대 항생제를 그것의 페이스트 형태(WO 2011/098438)의 뼈 대체물에 첨가하기 전에 시작되도록 허용함으로써 의도되지 않은 세팅 시간의 지연을 예방하는 것을 본 서포트 아베(Bone Support AB)의 이전 시도에 대한 향상으로 볼 수 있다.

부동태화된 HA는 또한 오랜 시간 동안 보관 및 온도 변화 및 저장된 경화성 뼈 대체물 생성물 주변의 상대 습도에 더욱 저항성 있는 것으로 보인다(실시예 12 참조). 또한, 다른 부동태화된 HA 로트(lot)를 포함하지만 동일한 CSH/HA 비율을 가진 경화성 뼈 대체물의 세팅 시간은 비-부동태화된 raw HA를 사용하는 경우보다 훨씬 더 일정하고, 따라서 훨씬 더 예측가능하다. 놀랍게도 세팅 시간의 최소화된 분포는 부동태화 전의 동일한 raw HA 로트에 의해 유도된 지연의 정도와 관계없다.

수산화인회석

Raw HA는 몇 가지 방법으로 생산될 수 있다. HA를 합성하는 가장 흔한 방법은 오르토인산(orthophosphoric acid) 및 수산화칼슘을 원료로 사용는 습식 침전법(wet precipitation method) 이후 건조 및 열처리를 하는 것이다.

10 Ca(OH)₂ + 6 H₃PO₄ => Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ + 18 H₂O

상기 과정의 각 단계에서 침전된 입자의 형태 및 크기 변화가 관찰된다. 건조 후, 나노입자는 작은 덩어리(agglomerate)를 형성할 수 있다.

HA는 또한 Ca² ⁺및PO₄ ^3-가 건조 혼합된 후 고온으로 가열되는 고체상 반응으로 생산될 수 있다. Ca² ⁺및PO₄ ^3-를 혼합하기 위해서, 몇몇 조합의 염이 혼합될 수 있다. 다른 염 조합을 사용함으로써, 많은 다양한 침전/고체상 반응이 수행될 수 있다.

어떻게 HA가 생산되는가에 상관 없이, Ca² ⁺는 1.67의 비율로PO₄ ^3-와 혼합된다. HA가 침전된다면, Ca² ⁺및 PO₄ ^3-가 물 용액에 첨가되고 침전되는 동안 pH 및 온도가 HA가 조절된다.

침전 반응이 사용된다면, 액체는 제거되고 침전은 건조되기 전에 여과될 수 있으며 최종적으로 고온, 예컨대 900℃ 이상, 바람직하게는 900 내지 1350℃ 에서 소결된다. 다음으로 소결된 수산화인회석은 으깨지고 갈리고/제분될 필요가 있으며, 또한 raw HA 분말의 적절한 입자 크기 분포를 달성하기 위해 걸러질 수 있다. 도 4는 raw HA 생산의 하나의 방법에 있는 다른 단계들을 도시한다.

도 1은 수화된 CSH의 부분을 시간의 함수로 나타낸다. N. B. Singh and B. Middendorf, Calcium sulfate hemihydrate hydration leading to gypsum crystallization, Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials 53 (2007) 57-77로부터 가져옴.
도 2는 HA의 부동태화 이후 완충 용량의 변화를 나타낸다. 점선(및 비어있는 부호)는 부동태화 전 HA 로트(raw HA)의 pH/완충 결과를 나타낸다. 실선(및 채워진 부호)는 부동태화 이후 동일한 HA 로트의 결과를 나타낸다.
도 3은 반코마이신의 존재 하에서 완충 용량을 나타낸다. HA A는 부동태화 이전(raw HA)이고 HA B는 부동태화 이후이다. 위쪽 화살표는 HA가 첨가된 것을 지칭하고 아래쪽 화살표는 HCl의 첨가가 시작될 때를 지칭한다.
도 4는 습식 침전방법에 의해 수산화인회석을 생산하기 위한 절차의 도식을 나타낸다.

본 발명에 기술된 구현예에서, 특정 단어는 명확성을 위하여 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 선택된 특정 단어로 제한하고자 하는 것은 아니며, 각각의 특정 단어는 유사한 목적을 달성하기 위해 유사한 방법으로 작용하는 모든 기술적 동등물을 포함하는 것으로 이해된다.

본 발명자들은 비-세팅 성분 수산화인회석(HA)이 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트(calcium sulfate hemihydrate, CSH)와 같은 방법으로 재결정화를 겪지 않고, 따라서 칼슘 설페이트의 세팅 과정에서 불활성인 것으로 합리적으로 기대되며, 본원 및 하기의 실시예에 기술된것 처럼 분명히 일정 정도의 세팅 시간에 영향을 준다는 사실을 발견했다.

CSH 및 HA 분말 기반의 경화성 뼈 대체물이 선행 기술에 개시된것 처럼 생산되는 경우에, 유일한 차이점이 raw(소결된) HA 성분이 다른 배치(batches)/로트(lots)로부터 유래하는 것인 동일한 조성은, 상기 raw HA가 유사한 입자 크기 분포 및 비표면적을 가지는 경우라도, 완전히 다른 세팅 시간을 가져올 수 있다. 이러한 관찰의 한 예를 실시예 1에 나타내었다. 본 발명 이전에는, CSH와 HA를 혼합하는 경우 세팅 시간 결과에서의 분포 때문에, 적절한 세팅 특성을 갖는 특정 로트가 선택되기 전에 공급자로부터 얻은 모든 잠재적 HA 로트의 사전 시험이 수행되었고 더 많은 양을 구입하였다.

실제로, 실시예 1에 기술된 것과 같이, 이것은 동일 또는 다른 생산자로부터 얻은 이용가능한 수많은 HA 로트 중 적은 양이 CSH/HA 뼈 대체물 조성에 있어 그들의 세팅 특성을 위해 시험 되어야 함을 의미했고, 믿을 수 있는 뼈 대체물 생성물에 사용하기 위해 수행 요건(허용가능한 세팅 시간)을 충족시키는 유일한 로트를 많은 양으로 구입하였다. 이것은 또한 10개의 테스트된 raw HA 로트 중 3 내지 4개만이 허용가능한 정도로 사용될 수 있음을 의미했다, 그러나 여전히 첨가물 없는 뼈 대체물 조성은 세팅 시간이 변동하였다.

다른 물질들이 CSH/HA 조성에 첨가되었을 때, 예컨대 항생제가 첨가되었을 때 차이는 더욱 확연했다. 첨가물이 도입됨으로써, 첨가물이 없는 경우 거의 동일한 세팅 시간을 가지는 두 조성물이, 첨가물이 도입된 이후에는, 하나의 시스템은 임상학적으로 적절한 세팅 시간을 유지하고 다른 하나는 임상학적으로 허용가능하지 않을 정도로 너무 느린 세팅 시간을 나타내거나 완전히 CSH 수화가 배제되도록, 매우 다른 속도로 세팅되었다. 항생제, 반코마이신 하이드로클로라이드를 포함하는 시스템에서 세팅 시간의 변화에 대한 HA 로트 의존의 예를, 실시예 2에 나타내었다. 이러한 추가적인 첨가물, 예컨대 항생제가 뼈 대체물에 혼합되는 경우, 단지 적은 숫자의 HA 로트, 즉 단지 10개의 시험된 로트 중 오직 1 개 미만이 세팅 결과를 만족시키며 사용될 수 있었다. 첨가물, 예컨대 항생제가 칼슘 설페이트만을 포함하는 시스템에서 CSH 수화에 대해 지연 효과를 미치지 않음이 밝혀졌고, 수성 액체는 HA가 존재하는 경우 동일한 시스템에서 임상학적으로 허용되지 않는 긴 세팅 시간을 나타냄이 밝혀졌다. 이는 실시예 3에 설명되어있다. 칼슘 설페이트를 포함하는 뼈 대체물의 세팅 시간에 대한 HA의 결정적인 역할은 HA가 아니라 칼슘 설페이트가 세팅 성분이기 때문에 놀라웠다. 과거에, HA는 "불활성"한 것으로 생각되었고 따라서 상기에 기술된 CSH 수화 반응의 어떠한 단계에도 관여하지 않을 것이라고 생각되었다.

세팅 성분으로서 CSH 기반의 경화성 뼈 대체물 및 비-세팅 성분으로서 각각 부동태화된 HA 및 부동태화되지 않은 raw HA를 비교하는 경우, raw HA 대신에 부동태화된 HA가 사용될 경우에 이러한 경화성 뼈 대체물의 세팅 시간에 있어 유의적인 감소가 나타났다(실시예 4).

사용 전 HA의 부동태에서 유래한 세팅 시간의 감소는 첨가물, 예컨대 항생제가 CSH/HA 조성에 존재하는 경우에 확연히 나타났다. 이를 실시예 9-11에 나타내었다.

따라서, 본 발명은 두 주요한 성분으로서 부동태화된 결정형 HA 및 CSH를 포함하는 경화성 뼈 대체물에 관한 것이며, 뼈 대체물은 결정형 HA의 부동태화 이후에 더 빠른 세팅 시간을 나타낸다.

수산화인회석의 부동태화

본 발명의 분말에 존재하는 HA가 체내에서 느린 흡수율을 나타내는 것이 바람직하다. HA가 느린 흡수를 갖도록 하기 위해서 HA의 용해도는 가능한 한 낮아야 한다. 용해도는 화학량론 및 결정 크기에 의해서 주요하게 결정된다. HA를 CSH-기반의 경화성 뼈 대체물에 사용하기 위해 준비하는 경우, 천연적으로 생성된 또는 합성에 의해서 생산되는 수산화인회석 분말은 900℃ 이상, 예컨대 900 내지 1350℃의 온도에서 소결된다. 이러한 소결 과정 중 HA의 결정 크기는 증가할 것이고, 그것의 용해도는 감소할 것이다. 상기 소결 과정 이후에, 적절한 작용을 하는 페이스트에서의 사용을 위한 적절한 입자 크기 분포를 가지는 HA 분말을 얻기 위해 HA 물질의 기계적 처리(예컨대 임의의 적절한 유형의 미분화)가 종종 필요하다. 소결된 HA 분말은 > 90%, 바람직하게는 95% 또는 그 이상, 예컨대 99%의 결정형 HA를 포함해야 한다. 본 발명의 문맥에서 사용되는 경우 용어 "결정형 수산화인회석(crystalline hybroxyapatite)"은 따라서 > 90%의 결정형 HA, 바람직하게는 95% 또는 그 이상, 예컨대 99%의 결정형 HA로 구성된 소결된 HA를 의미한다.

CSH가 세팅 동안 수화 반응을 겪는 세팅 성분인 경우, 그리고 고체 비-세팅 성분으로서 사용된 분말 raw HA가 세팅 동안 수화 반응을 겪지 않는 경우, 놀랍게도 적절한 입자 크기 분포를 가지는 분말화된 raw HA를 얻기 위한 소결된 HA의 기계적 처리가 CSH-기반의 뼈 대체물 페이스트의 세팅 과정에 있어 지연 효과를 준다는 것을 발견했다. 이를 실시예 5에 나타내었다.

본 발명자들은 이제 놀랍게도 선택된 온도에 의존하는 특정 시간 동안의 가열에 의해 소결되고 기계적으로 처리된 결정형 HA(raw HA)의 "부동태화"가, 예컨대 실시예 5 처럼 기계적 처리의 효과를 제거함을 발견했다.

따라서, 본 발명의 일 태양에서, 부동태화되고 소결된 결정형 수산화인회석(pHA)의 제조방법 뿐만 아니라 이러한 방법에 의해 얻을 수 있는 생성물, 제1의 소결된 결정형 raw HA 분말(예를 들어 상업적으로 얻을 수 있는 HA 분말)을 제공하는 단계 및 상기 부동태화된 HA 분말을 얻기 위해서 약 900℃까지의 온도에서 5분 이상 상기 분말을 가열하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 바람직하게는, 상기 온도는 100℃에서 900℃ 까지 10분 내지 2주 동안, 300℃에서 900℃ 까지 10분 내지 10시간 동안, 300℃에서 600℃ 까지 1 내지 4시간 동안. 특정 구현예에서 열-처리는 450℃에서 550℃ 까지 1½ 내지 2½ 시간 동안, 예컨대 500℃에서 2시간 동안이다.

raw 또는 부동태화된, HA 분말은 900℃ 이상, 예컨대 900 내지 1350℃의 온도에서 일어나는 소결 과정 이후에 > 90%, 바람직하게는 > 95%, 예컨대 > 99%의 결정형 함량을 가진다. 미분화 이후에, 분말은 < 1000μm, 예컨대 < 200μm, 바람직하게는 < 100μm 그리고 더욱 바람직하게는 < 50μm, 예컨대 < 35μm의 D(v,0.99) 입자 크기를 가진다. 공지된 질량의 분말 시료의 표면에 흡착된 기체(보통 N₂)의 부피 측정에 의하여 시료의 질량 당 넓이의 단위(m²/g)로 표현된, 분말의 총 표면적을 결정하기 위한 방법인 BET (Brunauer, Emmett and Teller) 방법에 따라 측정되는 경우 분말의 비표면적은 바람직하게는 20 m²/g 이하, 그리고 더욱 바람직하게는 10 m²/g 이하가 되어야 한다. 표면적 결정의 다른 방법이 대안적으로 적용될 수 있다.

부동태화를 위해 필요한 온도 및 가열 단계의 기간은 상기의 소결 조건, 어떠한 기계적 처리 규모인지, 미분화의 유형 및 방법, 부동태화 가열 동안 사용된 도가니, 얼마나 많은 분말이 부동태화되었는지 및 오븐이 얼마나 빨리 그것의 부동태화 온도에 도달하고 얼마나 빨리 식는지 여부를 포함하지만 이에 제한되지 않는 몇몇의 변수에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 기계적 처리가 강하지 않다면 일부 경우에 있어 기간 및/또는 온도가 감소할 수 있다.

본 발명에 따라 기계적으로 처리된 HA 분말을 부동태화하기에 충분한 온도 및 가열 단계의 기간 결정이 반복 실험(routine experimentation)에 의해 가능하다. CSH/HA 뼈 대체물에 사용될 경우 임상학적으로 부적절한 세팅 시간을 나타내는 HA에 적용될 수 있는 이러한 반복 실험의 하나의 제안은 하기와 같다: 이러한 HA의 부분을 다른 온도 및 다른 시간으로 열-처리하며, 저온 및/또는 짧은 열-처리 시간으로 시작하고 점점 고온 및/또는 긴 처리 시간으로 향하는 것이다. 각각의 열-처리 이후에 세팅 시간을 측정함으로써, 언제 더 고온 및/또는 더 긴 처리가 더 이상 세팅 시간의 추가적 감소를 가져오지 않을지 또는 언제 HA가 적용되기에 적합한 세팅 시간을 가져오기에 충분할 정도로 부동태화되는지 판단하는 것은 용이하다.

부동태화에서 가열 단계의 최소 기간은 실험적으로 결정될 수 있고, 많은 인자, 예컨대 부동태화 동안의 온도, 소결 동안의 가열 온도 및 기계적 처리의 강도에 의존한다. 일부 구현예에서 부동태화 열-처리의 기간은 5분 이상, 예컨대 10분 이상, 및 바람직하게는 1시간 이상이다. 바람직하게, 가열 시간은 1 내지 4시간이다.

부동태화는 더 높은 온도에서 더 빨리 발생한다. 따라서 본 발명의 일부 구현예에서, 부동태화 시간을 감소시키기 위해, 열-처리 단계가 100℃ 이상, 예컨대 200℃ 이상, 300℃ 이상, 400℃ 이상, 또는 500℃ 이상에서 수행된다.

약 900-1000℃ 및 그 이상에서 raw HA의 지속된 열-처리가 HA 특성의 바람직하지 않은 변화, 예컨대 pH의 증가 및/또는 열-처리 이전에는 발견되지 않았던 액체 환경에서 부동태화된 HA의 알칼리성 완충 효과를 야기함이 발견되어왔다. 더욱이, 이러한 고온은 미분화 및 부동태화 단계의 재개 필요로 이어지는 결정의 덩어리화를 유도한다. 따라서, HA의 결정적 특성, 예컨대 부동태화 이후 수용액에서의 pH를 유지하기 위해서, 부동태화 열-처리는 바람직하게는 900℃ 이하, 예컨대 800℃ 이하 또는 700℃ 이하이다. 부동태화된 HA의 임의의 바람직하지 않은 특성을 피하기 위해서, 부적절하게 긴 가열 시간 없이 실질적으로 적용가능할 만큼 낮은 온도를 사용하는 것이 유리하다. 실시예 8은 부동태화에서의 가열 시간의 효과 및 pH/완충 특성에 대한 너무 높은 온도의 위험을 나타낸다. 바람직하게, 부동태화 온도는 300 내지 600℃이다.

HA 분말이 부동태화 이전보다 이후에 완충 작용을 적게함이 밝혀졌다. 실시예 6에 나타낸 첨가물의 존재 및 부존재시의 두 가지 실시예가 이를 보여준다. 이러한 효과는 열 처리의 부동태화 효과를 관찰하는 데 사용될 수 있다.

가열 시간 및 온도와 관련된 범위의 모든 치환은 본 발명의 명세서 뿐만 아니라 한번 이상의 가열 단계의 반복, 예컨대 1, 2, 3 또는 4번 이상의 가열 단계의 반복에 기초하여 예상될 수 있다.

가열 단계의 구체적인 예는 실시예 4, 7 및 8에 기술된다. 본 발명의 일부 구현예에서, 가열 단계는 예를 들어 100℃에서 900℃까지 10분 내지 2주, 예를 들어 200℃에서 800℃까지 10분 내지 1주, 예를 들어 300℃에서 700℃까지 10분 내지 1주, 예를 들어 400℃에서 600℃까지 10분 내지 1주, 예를 들어 450℃에서 550℃까지 10분 내지 1주이다.

일부 구현예에서, 가열 단계는 예를 들어 100℃에서 900℃까지 10분 내지 1주, 예를 들어 1시간 내지 24시간이다. 일부 구현예에서 가열 단계는 예를 들어 300℃에서 600℃까지 1시간 내지 4시간, 예를 들어 400℃에서 600℃까지 1시간 내지 4시간, 예를 들어 450℃에서 550℃까지 1½ 내지 2½ 시간, 예를 들어 500℃±10℃, 2시간±15분이다.

특정 구현예에서, 100μl 1 M HCl이 현탁액에 매 10초마다 첨가되는 경우 HA/물 용액의 pH가 어떻게 변하는지 연구함으로써 pH/완충 용량이 조사되는 방법에 의해 부동태화된 HA가 추가적으로 특징지어진다.

먼저 설명된 것처럼 약 900-1000℃ 및 더 높은 온도에서의 지속된 처리가, 완충 용량을 갖는 알칼리성 pH가 용혈 및/또는 단백질 변성을 야기할 수 있어 임상학적 적용에 있어 바람직하지 않은 것으로 나타났기 때문에 일부 적용에서 원하지 않는, 알칼리성 완충 효과를 야기할 수 있음이 밝혀졌다. 실시예 8 참조.

상기 논의된 것처럼, 소결되고 미분화된 소결된 raw HA의 다른 로트는 raw HA의 함량, 기원 및 처리에 의존하여 다른 특성을 갖고, 따라서 부동태화 절차에서 다른 온도/시간 처리 조건을 갖는다. 그러나, 실질적인 이유에서, 표준 최소화 처리가 도입될 수 있다. 부동태화 처리가 바람직하고 향상된 세팅; 즉 세팅 시간의 감소를 유도하는지 결정하기 위한 하나의 방법은, 두 개의 경화성 뼈 대체물의 세팅 시간, 즉 적어도 CSH, HA 및 액체상을 포함하는 두 개의 경화성 뼈 대체물 페이스트의 세팅 시간을 비교하는 것이다, 여기서 유일한 차이는 HA인데, 하나의 경화성 뼈 대체물은 제1의 raw HA이고, 다른 경화성 뼈 대체물은 동일한 raw HA이나, 예를 들어 2시간 동안 500℃에서 부동태화된 것이다. 비교는 동일한 조건 하에서 수행되어야 한다. 3분 이상의 세팅 시간의 감소는 비-부동태화된 raw HA와 비교하여 부동태화된 HA의 사용에 의해서 바람직하게 얻어질 수 있다. 세팅 시간을 결정하는 하나의 방법은 초기 세팅 시간(IST) 및 최종 세팅 시간(FST)이 결정된 경우에 길모어 침(Gillmore needles)을 사용하는 것이다. 3분 이하의 세팅 시간의 감소는 raw HA 로트의 부적절한 부동태화 처리의 결과 또는 raw HA 로트가 소결 및 미분화 과정 중 임의의 세팅 지연 특성이 도입되지 않고 실질적으로 불활성 상태로 남아있기 때문일 수 있다. raw HA 로트의 세팅 지연 특성의 강도 및 규모에 의존해서, 로트의 부동태화는 부동태화하지 않은 raw HA 로트의 사용과 비교해서 3분 이상, 예컨대 5분 또는 그 이상, 또는 10분 또는 그 이상 감소될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 구현예에서, 3분 이상, 예컨대 5분 또는 그 이상, 예컨대 10분 또는 그 이상의 동일한 조건 하에서, 동일한, 그러나 상기 부동태화된 HA 분말 대신 상기 제1의 raw HA 분말을 포함하는 페이스트의 세팅 시간과 비교해서 상기 제1의 (raw) HA 분말의 부동태화는 상기 부동태화된 수산화인회석(pHA) 분말, 칼슘 설페이트 분말 및 수성 액체로 이루어진 경화성 뼈 대체물 페이스트의 세팅 시간(예를 들어 길모어 침(Gillmore needles)에 의해 측정된 초기 세팅 시간(IST) 및 최종 세팅 시간(FST) 모두)이 감소하는 것을 야기한다.

경화성 뼈 대체물을 위한 분말

부동태화된 HA(pHA)는 경화성 뼈 대체물을 위한 분말로 사용될 수 있고, 따라서 본원에 기술된 것과 같은 부동태화된 결정형 HA(pHA) 및 CSH의 두 주요한 성분을 포함하는 경화성 뼈 대체물에 사용되기 위해 준비된 분말을 제공하는 것이 본 발명의 일 태양이다. 표현 "사용할 준비가 된(ready-to-use)"은, 수성 액체, 예컨대 물이 단지 임상학적 처리, 예컨대 전형적으로 수술을 포함하는 지지조직에서의 질병의 치료에 사용되기 전 첨가되는 것이 필요한, 분말이 부동태화된 HA(raw 부동태화되지 않은 HA와 대조적임, 따라서 허용가능한 세팅 시간으로 이어지는 높은 가능성을 가지면서 사용되기 위해 준비된다)를 포함하는 것을 의미한다.

사용할 준비가 된 분말은 액체상을 포함하지 않으며 건조한 분말이다. CSH는 알파-CSH 및 베타-CSH 형태로 존재할 수 있다. 일부 구현예에서 CSH는 알파-CSH이고, 액체상과 혼합될 경우 이러한 결정 형태는 종종 더 강한 상부구조(superstructure)를 형성한다. 바람직한 구현예에서, CSH는 수화에 의해 경화되는 분말에 존재하는 유일한 성분이다. CSH 및 부동태화된 결정형 HA(pHA)는 사용할 준비가 된 분말에 주요한 성분으로서 존재하고, 이는 중량 퍼센트(wt%)에 의해 측정되는 경우 이러한 성분이 가장 큰 두개의 성분임을 의미한다. 따라서, 일 구현예에서, 부동태화된 결정형 HA(pHA)는 분말 성분의 총 질량에 대해 20-80 wt% 범위로 존재하며 CSH는 분말 성분의 총 질량에 대해 80-20 wt% 범위로 존재한다.

본 발명의 다른 구현예에서, 하나 또는 그 이상의 촉진제가 사용할 준비가 된 분말에, 예컨대 분말 성분의 총 질량에 대해 10 wt% 까지의 양으로 존재하며, 여기서 촉진제(들)은 그들의 존재에 의해서 CSH의 세팅 반응 속도를 증가시킬 것이고 따라서 세팅 시간을 감소시킬 것이다. 하나의 이러한 촉진제는 칼슘 설페이트 디하이드레이트(CSD)이다. 다른 실시예는 적절한 염, 예를 들어 무기염, 예컨대 클로라이드 및 설페이트 염, 예를 들어 염화나트륨이다. 바람직하게, 칼슘 설페이트 디하이드레이트는 분말 성분의 총 질량에 대해 10 wt% 까지, 예컨대 5 wt%, 2 wt%, 또는 1 wt% 까지를 구성한다. 특정 구현예에서, 분말 성분은 59.6 wt% 알파-CSH, 40.0 wt% 부동태화된 결정형 HA 및 0.4 wt% 칼슘 설페이트 디하이드레이트로 이루어진다.

본 발명의 또다른 구현예에서, 사용할 준비가 된 분말은 분말 성분의 총 질량에 대해 35-45 wt%의 범위의 부동태화된 HA, 분말 성분의 총 질량에 대해 55-65 wt%의 범위의 CSH, 및 분말 성분의 총 질량에 대해 0-5 wt%, 바람직하게는 0-2 wt%의 범위의 칼슘 설페이트 디하이드레이트 및 선택적으로 10 wt% 까지의 다른 성분/첨가물로 이루어진다. 이러한 다른 성분/첨가물은 이에 제한되는 것은 아니나, 생리활성 물질, 유기 및 무기 점도 조절제, 예컨대 전분(starch), 알지네이트(alginate), 셀룰로오스 유도체, 등등 및/또는 칼슘 설페이트의 세팅을 촉진/지연시키기 위한 첨가물을 포함할 수 있다.

경화성 뼈 대체물

본 발명의 다른 태양에서, 본 발명에 따른 부동태화된 결정형 HA를 이용하는 경화성 뼈 대체물의 제조방법이 제공될 뿐만 아니라 본 발명에 따른 경화성 뼈 대체물의 준비에 있어 부동태화된 결정형 HA의 이용이 제공된다.

본 발명에 따른 부동태화된 결정형 HA 및 부동태화된 HA를 포함하는 본 발명에 따른 분말은 경화성 뼈 대체물 페이스트, 예컨대 비드의 제조 또는 지지조직의 질병 치료에 사용하기 위한 임의의 맞춤 형태의 제조에 사용될 수 있거나, 또는 예컨대 인간 또는 비-인간 환자의 지지조직의 질병 치료 부위에 주사 적용을 하기 위한 주사가능한 경화성 뼈 대체물 페이스트로서 사용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 다른 태양은 경화성 뼈 대체물 페이스트, 예컨대 수성 액체와 혼합된 본 발명에 따른 사용할 준비가 된 분말을 포함하는 경화성 뼈 대체물 페이스트와 관련된다.

본 발명에 따른 페이스트는, 가장 단순한 형태가 물인 수성 액체와 페이스트의 제조를 위해 사용할 준비가 된 분말의 혼합에 의해 제조된다. 일 구현예에서, 최종 페이스트는 다른 단계에서 하나 또는 그 이상의 첨가물의 첨가, 예컨대 본원에 참고 문헌으로 포함된 WO2011/098438호에 기술된 것처럼 분말과 혼합 전에 액체에 첨가물을 용해시킴으로써 및/또는 지연된 혼합에 의해서 제조된다.

분말 및 액체상을 위한 혼합 비율은 액체-대-분말 비율(L/P)로 불려진다. 본 발명의 일부 구현예에서, L/P는 0.2-0.6 ml/g의 범위, 예컨대 0.3 내지 0.5 ml/g이다. 특정 구현예에서, L/P 비율은 0.43 ml/g 또는 0.5 ml/g이다. 더 낮은 L/P 비율, 예컨대 0.2 내지 0.4 ml/g은 IST 및 FST의 추가적인 감소를 가능하게 하지만, 더낮은 L/P 비율은 일부 임상학적인 적용에는 부정적으로 페이스트의 주사가능성 또한 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 구현예에서, 수성 액체는 물이고, 다른 구현예에서 액체상은 하나 또는 그 이상의 적절한 염(들), 예컨대 클로라이드 또는 설페이트 염, 예컨대 염화나트륨, 수용성 비-이온성 엑스레이 조영제, 및/또는 하나 또는 그 이상의 생리활성 물질을 포함한다.

액체상에 염화나트륨의 첨가, 예컨대 0.9 mg 염화나트륨/ml 액체는 칼슘 설페이트 수화의 촉진제로서 작용하고, 그렇게 함으로써 IST/FST의 감소에 기여한다.

하나 또는 그 이상의 수용성 비-이온성 엑스레이 조영제의 첨가는 엑스레이에 의해서 수술 과정 동안 및 수술 직후에 페이스트를 관찰할 수 있는 가능성을 제공함으로써 유익하다. 적절한 엑스레이 조영제의 예는 WO 03/05388호에 기술된 것과 같은 이오헥솔 화합물이다. 추가적인 적합한 수용성 비-이온성 엑스레이 조영제뿐만 아니라 그들의 농도가 본원에 참고 문헌으로 포함된 WO 03/05388호에 제시되어 있다. 엑스레이 조영제는 예를 들어 완충액 및/또는 킬레이트제의 형태로 순수한 물에 단독으로 또는 적절한 첨가물과 함께 용해되어있다. 일 실시예에서, 액체는 엑스레이 시약, 예컨대 이오헥솔 외에도 트리스(Tris, tris(hydroxymethyl)aminomethane), HCl 및 칼슘 EDTA를 포함한다. 다른 유사한 엑스레이 시약 첨가물은 당업계에 공지되어있다. 본 발명에 따른 경화성 뼈 대체물 페이스트를 형성하는 키트는 사용할 준비가 된 분말에 더하여, 분리 용기에 있는 수용액, 예컨대 엑스레이 시약 및 적절한 첨가물을 포함하는 물을 포함할 수 있고 또는 선택적으로 첨가물은 사용 전 액체에 용해되기 위해 용기에 존재할 수 있다.

적절한 수용성 비-이온성 엑스레이 조영제는 이오헥솔(iohexol), 이오딕사놀(iodixanol), 이오베르솔(ioversol), 이오파미돌(iopamidol), 이오트롤레인(iotrolane), 메트리자미드(metrizamid), 이오데시몰(iodecimol), 이오글루콜(ioglucol), 이오글루카미드(ioglucamide), 이오글루나이드(ioglunide), 이오글루아미드(iogluamide), 이오메프롤(iomeprol), 이오펜톨(iopentol), 이오프로미드(iopromide), 이오사르콜(iosarcol), 이오시미드(iosimide), 이오투살(iotusal), 이옥실레인(ioxilane), 이오프로탈(iofrotal), 및 이오데콜(iodecol)로부터 선택될 수 있다.

수용성 비-이온성 엑스레이 조영제의 대안으로서, WO 2009/081169호에 개시된 것과 같은 생체적합성 및 생분해성 엑스레이 조영제를 포함하는 생분해성 입자가 본 발명의 뼈 대체물에 방사선비투과성을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 입자는 액체의 첨가 전에 세라믹 분말에 첨가된다.

생분해성 엑스레이 조영제 입자는 절단될 수 있고, 바람직하게는 효소로 쪼갤 수 있으며, 생리학적으로 수용적인 유기요오드 엑스레이 조영제의 유도체, 또는 생분해성 엑스레이 입자가 생체적합성이 있는, 유기요오드 엑스레이 화합물을 포함하는 생분해성 고분자로부터 준비될 수 있다. 절단(예컨대 인체의 에스터라제에 의해서)이 생리학적으로 수용적인 유기요오드 화합물을 방출한다는 의미에서 생분해성 엑스레이 조영제는 유기요오드 화합물에 해당하는 비수용성 유도체로 고려될 수 있다.

생체적합성 및 생분해성 엑스레이 조영제를 포함하는 생분해성 입자 사용의 일 태양은 본질적으로 입자성이며 유기요오드 화합물의 제한된 물 용해도이다. 초기에 뼈 대체물 재료의 세팅 이후에, 새로운 생분해성 엑스레이 조영제가 시멘트 구조에 온전한 입자로 남아있을 것이다. 그 이후에 조영제 입자의 수용성 생체적합성 유기요오드 화합물로의 분해가 뼈 대체물 재료의 유익한 골전도성, 골유도성, 및 흡수성 다공성 구조에 기여한다.

본 발명에 따른 이용을 위해 특별히 선호되는 생리학적으로 수용적인 유기요오드 화합물의 유도체는 이온성, 비-이온성, 단량체 또는 이량체의 유기요오드 엑스레이 조영제로 알려진 유사체를 포함하고, 가용화 카르복시기는 알코올로 에스터화되고, 히드록시기는 아실레이션(예컨대 아세틸레이션)되거나 2,4-다이옥사사이클로펜탄-1-일기로 형성된다.

생분해성 엑스레이 입자는 다이아트라이졸산(diatrizolic acid), 이오벤구안(iobenguane), 이오벤자민산(iobenzamic acid), 이오비트리올(iobitriol), 이오카르민산(iocarmic acid), 이오세타민산(iocetamic acid), 이오다미드(iodamide), 이오디파미드(iodipamide), 이오딕사놀(iodixanol), 요오드유(iodized oil), 이오도알피오닌산(iodoalphionic acid), p-이오디아닐린(p-iodianiline), o-이오도벤조산(o-iodobenzoic acid), 이오도클로로하이드록시퀸(iodochlorhydroxyquin), o-이오도히푸레이트 소듐(o-iodohippurate sodium), o-이오도페놀(o-iodophenol), p-이오도페놀(p-iodophenol), 이오도프탈레인 소듐(iodophthalein sodium), 이오돕신(iodopsin), 이오드피라세(iodpyracet), 이오도피롤(iodopyrrole), 이오도퀴놀(iodoquinol), 이오글리사민산(ioglycamic acid), 이오헥솔(iohexol), 이오메글라민산(iomeglamic acid), 이오메프롤(iomeprol), 이오파미돌(iopamidol), 이오파노익산(iopanoic acid), 이오펜톨(iopentol), 이오펜딜레이트(iophendylate), 이오페녹시산(iophenoxic acid), 이오프로미드(iopromide), 이오프론산(iopronic acsid), 이오피돌(iopydol), 이오피돈(iopydone), 이오탈라민산(iothalamic acid), 이오트롤란(iotrolan), 이오베르솔(ioversol), 이옥시글린산(ioxiglimic acid), 이옥살린산(ioxalic acid), 이옥실란(ioxilan) 및 이포데이트(ipodate)의 쪼갤 수 있는 유도체를 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다.

엑스레이 물질을 포함하는 적절한 생분해성 중합체의 예;는 폴리(락트산)(PLA), 폴리(ε카프로락톤)(PCL), 폴리(글리콜산)(PGA), 폴리(락타이드글라이콜라이드공중합체)(PGLA), 폴리(다이옥사논), 폴리(글라이콜라이드-코-트리메틸렌 카보네이트), 폴리(비닐 알콜)(PVA), 폴리(비닐피롤리딘), 폴리(하이드록시부타레이트), 폴리(하이드록시발레르산), 폴리(세바산-코-헥사데카다이오익 산무수물)(sebaic acid-co-hexadecandioic anhydride) , 폴리(트리메틸렌 카보네이트), 폴리(오쏘에스터), 폴리(카프로락탐), 폴리(아크릴아미드), 폴리(테레프탈레이트), 폴리에스터 블록 아미드(PEBA), 폴리(우레탄), 폴리사카라이드 예컨대 셀룰로오스 고분자, 메틸셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 하이드록시에틸셀룰로오스, 하이드록시프로필메틸셀룰로오스, 천연 고분자 예컨대 알지네이트(alginates), 키토산, 젤라틴 등등이다. 고분자 혼합, 합금, 단일중합체(homopolymer), 랜덤 공중합체(random copolymer), 블록 공중합체(block copolymer) 및 이식 공중합체(graft copolymer) 또한 적합할 것이다.

첨가물로서 생리활성 물질

분말 또는 액체상에 대한 생리활성 물질의 첨가는 경화성 뼈 대체물이 추가적으로 유익한 특성을 내도록 할 것이다. 본 발명의 일 구현예에서, 하나 또는 그 이상의 생리활성 물질(들)은 액체상에 첨가되고, 일부 구현예에서 이런 생리활성 물질:은 항생제(항진균성 약제 포함), 화학요법제, 비타민, 호르몬, 세포 분열 억제제(cytostatics), 비스포스포네이트, 성장 인자, 단백질, 펩타이드, 골수 천자액(bone marrow aspirate), 혈소판이 풍부한 혈장 및 탈회 뼈로 이루어진 군으로부터 선택된다. 실리카, 지르코늄, 스트론튬, 및 기타 등등이 뼈 치료를 촉진하기 위해 첨가될 수 있다. 경화성 뼈 대체물에 대한 생리활성 물질의 첨가는 생리활성이 시간이 지남에 따라 방출되는 국소 저장 제제(localized depot formulation)를 야기한다. 본 발명의 다른 구현예에서, 하나 또는 그 이상의 생리활성 물질(들)은 액체와 혼합 이전 또는 동시에 사용할 준비가 된 분말에 첨가된다. 다른 물질 또한 다른 상 및/또는 다른 시간에 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 경화성 뼈 대체물 페이스트를 형성하기 위한 키트는 사용할 준비가 된 분말에 더하여, 사용하기 전 액체 용액에 또는 사용하는 동안 페이스트에 대해 첨가되는 생리활성 물질(들)을 포함하는 하나 또는 그 이상의 용기를 포함할 수 있다.

생리활성 물질이 항생제인 경우, 경화성 뼈 대체물은 골수염의 예방 또는 치료에 효과적이다. 치료된 환자의 뼈 감염을 예방하기 위하여 뼈 대체물에 항생제를 첨가하는 것에 대해 대단한 흥미가 있다. 그러나 상기에서 논의된 것처럼, 실험실에서의 이전의 실험은 항생제의 첨가는 주로 지연된 세팅 시간으로서 유의적으로, 페이스트의 특성에 영향을 주는 것으로 나타났다. 이러한 페이스트의 세팅 시간을 줄이기 위해서, 본 발명에 따른 부동태화된 결정형 HA의 사용이 효과적임이 증명되었다.

따라서, 본 발명의 일부 구현예에서, 다음의 군에 속하는 항생제(들)은 유익하게 본 발명에 따른 경화성 뼈 대체물의 일부가 될 수 있다: 아미노글리코시드 항생제로 구성되는 군, 페니실린으로 구성되는 군, 세팔로스포린, 리팜피신, 클린다마이신 및 항진균성 약제로 구성되는 군. 바람직하게, 항생제(들)은 젠타마이신(gentamicin), 반코마이신(vancomycin), 토브라마이신(tobramycin), 세파졸린(cefazolin), 리팜피신(rifampicin), 클린다마이신(clindamycin), 나이스타틴(nystatin), 그리세오풀빈(griseofulvin), 암포테리신 B(amphotericin B), 케토코나졸(ketoconazole) 및 미코나졸(miconazole)로 구성된 목록으로부터 선택된다. 본 발명에 따른 경화성 뼈 대체물 페이스트에 항생제를 포함시키는 것의 하나의 이익은 동일한 항생제의 전신성 처리에 의한 것보다 항생제가 훨씬 더 높은 국소 농도로 국소 저장 제제가 형성된다는 점이다.

본 발명의 특정 구현예에서, 액체상은 항생제 젠타마이신 설페이트, 반코마이신 하이드로클로라이드 및/또는 세파졸린을 포함한다. 이러한 항생제에 대해, 본 발명에 따른 경화성 뼈 대체물(즉 부동태화된 HA와 함께)은 본 발명에 따른 부동태화된 HA가 없는 경화성 뼈 대체물에서 항생제를 적용하는 것과 비교하여 IST 및 FST의 감소를 나타내었다(실시예 9, 10 및 11 참조).

본 발명의 추가적인 태양에서 본 발명에 따른 부동태화된 HA는 본 발명에 따른 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말을 포함하고, 액체와 함께 혼합된 이후 분말은 손실된 뼈 조직을 재생시킴으로써 및/또는 뼈 감염을 치료함으로써 인간 또는 비-인간 개체에서 지지조직 질병을 치료하기 위해 임상학적 치료, 예컨대 수술 치료 일부에서의 사용을 위해 준비된다. 이러한 질병은 뼈 손실, 뼈 골절, 뼈 외상 및/또는 골수염일 수 있다.

경화성 뼈 대체물의 제조용 키트

본 발명에 따른 사용할 준비가 된 뼈 대체물 분말 뿐만 아니라 뼈 대체물 페이스트의 준비에 사용되기 위한 하나 또는 그 이상의 수성 액체는 키트로서 유익하게 제공될 수 있고, 키트는 사용할 준비가 되어 있으며 환자에게 주사가능한 페이스트 형태인 경화성 뼈 대체물에 적용하기 위한 최적의 시간 및 점성 창문(viscosity window)을 얻기 위해, 또한 주변으로부터 박테리아의 유입을 최소화하기 위해 다양한 성분의 최소한의 처리가 요구된다.

따라서, 본 발명은 본 발명의 다른 태양에서, 본 발명에 따른 혼합 및 주사 조합 장치에 있는 사용할 준비가 된 분말을 포함하는 경화성 뼈 대체물의 제조용 키트를 제공한다. 이러한 혼합 및 주사 조합 장치(CMI 장치)는 당분야에, 예컨대 WO 2005/122971호로부터 공지되어있다. 일 구현예에서, 키트는 추가적으로 하나 또는 그 이상의 분리 용기(들), 하나 또는 그 이상의 수용액(들)을 포함하고 선택적으로 하나 또는 그 이상의 촉진제 및/또는 하나 또는 그 이상의 생리활성 물질(들) 및/또는 하나 또는 그 이상의 비-이온성 엑스레이 조영제(들)을 포함하고; 선택적으로 상기 혼합 및 주사 장치의 사용을 위한 설명서를 포함한다. 촉진제(들), 생리활성 물질(들) 및/또는 비-이온성 엑스레이 조영제(들) 또는 생분해성 엑스레이 입자는 분리 용기에 있는 키트에 포함될 수 있다. 키트는 또한 혼합 및 주사 조합 장치를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 태양 및 구현예를 기술할 때, 이러한 구현예의 모든 가능한 조합 및 치환은 명백하게 기술되어있지 않다. 그럼에도 불구하고, 특정한 방법이 상호간 다른 독립 청구항에 인용되거나 다른 구현예에 기술된다는 단순한 사실은 이러한 방법의 임의의 다른 조합이 본 발명에 포함되지 않음을 의미하는 것은 아니다. 본 발명은 기술된 구현예의 모든 가능한 조합 및 치환을 예상한다.

실시예

재료 및 방법

표준에 따른 원료의 설명

분말

본 실시예에 사용된 모든 HA 시료는 침전 반응에 의해서 생산되었고 ASTM F 1185 "Standard Specification for Composition of Hydroxylapatite for Surgical Implants" 및 ISO 13779-1 "Implants for surgery -- Hydroxyapatite -- Part 1: Ceramic hydroxyapatite"의 설명을 충족시킨다.

본 실시예에 사용된 CSH 및 CSD의 순도는 "Calcium Sulfate Dihydrate" 0982, European Pharmacopoeia 및 "Official Monograph for Calcium Sulfate" U.S. Pharmacopoeia/National Formulary에 설명된 시험 요건을 충족시킨다.

액체상

본 실시예에서, 이오헥솔 용액(다른 농도의) 또는 식염수를 액체상으로서 사용하였다.

사용된 이오헥솔 용액은 주사용수(WFI), 이오헥솔, 완충액 트로메타몰 (Tris: tris(hydroxymethyl)aminomethane), 킬레이트제 에드테이트 칼슘 다이소듐(칼슘 EDTA) 및 염산(HCl)으로 이루어진다. 이오헥솔 용액은 이오헥솔 주사를 위한 US 약전(US Pharmacopoeia for Iohexol Injection)에 설명된 요건을 만족시킨다. 또한, 이오헥솔, 트로메타몰 및 소듐 칼슘 에드테이트의 함량은 표준에 따른 특정 요건을 충족시킨다.

식염수는 주사용수(WFI)내 0.9 wt% NaCl로 이루어진다. 단위는 Ph EP 0193 Sodium Chloride에 설명된 요건을 충족시킨다.

액체상으로서 이오헥솔 또는 유사한 엑스레이 물질을 포함하는 액체를 가지는 이유는 뼈 대체물 재료의 방사선비투과성을 증가시키기 위해서이다(WO 03/053488호 참조).

경화성 뼈 대체물을 위한 기준(reference) 분말

나타낸 실시예에서 경화성 뼈 대체물을 위한 분말은 59.6 wt% 알파-CSH, 0.4 wt% CSD 및 40.0　wt% HA로 이루어지지만, 시료의 혼합에 사용되는 L/P 비율 및 액체의 유형은 다양하다.

초기 및 최종 세팅 시간의 측정

세팅 시간은 ASTM C266에 기초한 방법에 따른 길모어 침(Gillmore needles)으로 측정된다. 경화성 뼈 대체물을 위한 페이스트가 준비된 후, 이것의 일부를 세개의 원형 몰드(φ= 10 mm, h = 5 mm)로 옮기고 표면을 평평하게 하였다. 길모어 침의 두 개의 침에 각각 0.3 및 5 MPa의 압력을 가하고 그것이 더 이상 흔적을 남기지 않을 때까지 0.3 MPa 침을 정기적으로(약 분당 1회) 시료 위에 두었다. 0.3 MPa 침이 몰드에 있는 재료의 표면에 흔적을 남기지 않는 시점을 초기 세팅 시간, IST로 표시하였다. 그 후에 동일한 과정을 5 MPa 침으로 반복하였고 이 침이 흔적을 남기지 않는 시점을 최종 세팅 시간, FST로 표시하였다.

pH 측정 및 완충 용량 시험

32 g 물에 있는 3.2 g HA 분말을 갖는 슬러리에 기초한 HA 분말의 완충 용량을 조사하기 위해 방법을 준비하였다. HA가 물과 혼합된 이후, 100μl 1M HCl을 첨가한 후 매 10초 마다 지속적으로 섞어주었다. pH를 측정하고 전체 과정 동안 기록하였으며 HCl 첨가가 시작되기 직전의 pH 값을 HA의 pH 값으로 표시하였다. HCl이 순수한 물에 첨가되는 경우, pH의 빠른 감소가 기대되지만 HA 분말의 존재는 차이가 있는 정도로 그 감소를 지연시킬 것이다.

실시예 1 - CSH /HA 뼈 대체물의 세팅 작용에 있어서 HA 로트 -대- 로트 변화에 의존하는 차이

본 연구에서 동일한 HA의 제조업자로부터 얻은 7개의 다른 HA 로트를 측정하였다. 모든 로트를 1275 ± 50℃에서 4 시간 동안의 소결에 의해서 생산하였고 그 이후 미분화하였다. 입자 크기 분포 및 비표면적은 7개의 HA 로트에서 유사하였다(평균 입자 크기: ~ 5μm 및 SSA: ~ 1.5-2 m2/g). 이들 다른 HA의 로트를 CSH/HA 뼈 대체물 재료를 제조하기 위해 사용하였다.

59.6 wt%의 합성에 의해 생산된 CSH(입자 크기 분포: 0.1 - 80μm 및 평균 입자 크기 ~ 9μm), 40.0 wt% raw HA(동일한 제조업자로부터 얻은 다른 로트, 상기 참조) 및 0.4 wt%의 촉진제 CSD(합성에 의한 것: 입자 크기 분포: 0.1-55μm)의 혼합물을 이오헥솔(180 mg l/mL)을 포함하는 액체상과 함께 혼합하였다. 30g의 세라믹 분말 혼합물을 15 mL 이오헥솔 용액과 함께 혼합하였다(즉 액체-대-분말 비율이 0.5 mL/g). 혼합은 특별히 설계된 혼합 및 주사 장치(WO 2005/122971호)를 이용하여 30초 동안 수행하였다. 얻어진 페이스트의 세팅 작용을 길모어 침(ASTM C266)을 이용하여 측정하였다.

하기 표의 결과는, 로트 사이의 차이가 보통 화학/물리적 분석에 의해서는 발견되지 않는다고 하더라도, CSH/HA 뼈 대체물의 세팅 작용이 사용된 HA 로트에 의존해서 매우 다양할 수 있다는 것을 보여준다. 보이는 것처럼, 뼈 대체물의 세팅 시간은 사용된 HA 로트에 의존하여 특정 HA 로트의 사용에 의해서 9분의 초기 세팅 시간(IST)에서 56분까지 유의적으로 지연된다.

실시예 2 - 항생제가 존재하는 경우 CSH /HA 뼈 대체물의 세팅 작용에 있어서 연장된 변화

본 연구에서 CSH/HA 뼈 대체물이 허용가능한 세팅 결과를 나타내었기 때문에, 실시예 1에 기술된 것과 같은 초기 사전-시험 이후 동일한 제조업자로부터 얻은 3개의 다른 raw HA 로트(A-C)를 선택했다. 모든 로트를 1275±50℃에서 4시간 동안 소결에 의해서 생산하였고 그 이후 미분화하였다. 입자 크기 분포 및 비표면적은 3 개의 HA 로트에 있어 유사했다(평균 입자 크기. ~5μm 및 SSA: ~ 1.5-2 m2/g).

본 연구의 목적은 항생제 반코마이신을 시스템에 추가하는 경우에, 다른 HA 로트를 포함하는 CSH/HA 뼈 대체물의 세팅 시간에 있어서의 영향력을 측정하는 것이다. 500 mg의 반코마이신(반코마이신 하이드로클로라이드로서)을 세라믹 분말과 함께 혼합하기 전에 액체상에 용해시켰다.

합성에 의해 생산된 CSH(입자 크기 분포: 0.1 - 80 μm 및 평균 입자 크기 ~9μm) 59.6 wt%, 40.0 wt% raw HA(동일한 제조업자로부터 얻은 다른 로트, 상기 참조) 및 0.4 wt%의 촉진제 CSD(합성에 의한 것: 입자 크기 분포: 0.1-55 μm)의 혼합물을 이오헥솔(180 mg l/mL)을 포함하는 액체상과 함께 혼합하였다. 18.5 g의 세라믹 분말 혼합물과 8 mL 액체(순수한 이오헥솔 용액 또는 반코마이신과 전혼합된 이오헥솔 용액 중 하나, 상기 참조)를 혼합하였고, 액체-대-분말 비율이 0.43 ml/g이 된다. 혼합은 특별히 설계된 혼합 및 주사 장치(WO 2005/122971호)를 이용하여 30초 동안 수행하였다. 얻어진 페이스트의 세팅 작용을 길모어 침 ASTM C266을 이용하여 측정하였다.

하기의 표는 세 개의 CSH/HA-조성에 안코마이신 하이드로클로라이드를 첨가 하거나 첨가하지 않은 경우에 세팅 시간을 보여준다.

* 1.7 wt%는 페이스트의 질량을 기초로 함. 2.7 wt% 반코마이신 HCl은 분말의 질량을 기초로 함.

보이는 것처럼, 어떠한 raw HA 로트가 사용되었는지에 의존하여 반코마이신 하이드로클로라이드가 첨가됨에 따라 CSH/HA 뼈 대체물의 세팅 시간에 있어 주요한 차이가 있다. 항생제가 첨가되지 않은 경우, 세 개의 다른 시스템(다른 raw HA 로트)는 유사한 세팅 작용을 갖는 것으로 나타났다. 실시예 1에 기술된 것과 같이 초기 사전-시험 이후에 선택된 세개의 raw HA 로트에 항생제가 첨가되지 않는 경우, 모든 세 개의 raw HA 로트가 허용가능한 결과를 나타냈다. 항생제가 존재하는 경우, 세 개의 raw HA 로트 중 단지 한 개만이 허용가능한 세팅 작용을 나타냈다. 두 개의 시스템에 있어 세팅은 강하게 지연되었고 초기 세팅 시간이 1시간 이내에 도달하지 않았다.

실시예 3 항생제를 포함하는 시스템에서 CSH 수화에 대해 HA가 미치는 영향

CSH의 세팅 작용에 대한 소결된 결정형 raw HA의 영향을 측정하기 위해서, 두 개의 다른 유형의 뼈 대체물을 제조하였다; 하나는 raw HA가 존재하는 경우이고 하나는 HA가 존재하지 않는 경우이다. 두 개의 유형의 뼈 대체물에 첨가된 항생제(반코마이신 또는 젠타마이신 설페이트)의 존재 및 부존재하에서 실험을 수행하였다. 실시예 1에 기술된 것과 같은 초기 사전-시험 이후에 HA 로트를 선택했고 첨가된 항생제 없이, HA 로트는 CSH/HA 뼈 대체물에 대해 허용가능한 세팅 결과를 나타내었다.

180 mg l/mL 농도의 요오드와 함께 18.5 g의 세라믹 분말을 8 mL 이오헥솔 용액과 혼합하였다(즉 액체-대-분말 비율이 0.43 mL/g). 세라믹 뼈 대체물의 첫번째 유형은 단지 99.3 wt%의 합성에 의해 생산된 CSH(입자 크기 분포: 0.1 - 80 μm 및 평균 입자 크기 ~ 7μm) 및 0.67 wt%의 촉진제 CSD(합성에 의한 것: 입자 크기 분포: 0.1-55μm)의 혼합물로 이루어진다. 뼈 대체물의 두번째 유형에 있어 raw HA가 또한 존재한다(59.6 wt % CSH, 40 wt % HA 및 0.4 wt % CSD). raw HA 분말을 상업적으로 구입하였고 1275±50℃에서 4시간 동안 소결하였으며 그 이후 미분화하였다. 입자 크기 분포는 0.1-40 μm이고 평균 입자 크기는 ~ 7μm이다.

액체상은 이오헥솔 단독 용액 또는 1 g의 항생제(반코마이신 또는 젠타마이신 설페이트 중 하나)가 용해된 이오헥솔 용액 중 하나를 포함한다.

세라믹 분말(HA를 포함하는 것 또는 HA를 포함하지 않는 것 중 하나) 및 이오헥솔 용액(항생제를 포함하는 것 또는 항생제를 포함하지 않는 것 중 하나)의 혼합을 특별히 설계된 혼합 및 주사 장치(WO 2005/122971호)를 이용하여 30초 동안 수행하였다. 얻어진 페이스트의 세팅 작용을 길모어 침을 이용하여 측정하였다.

다른 두 개의 유형의 항생제를 갖거나 갖지 않는 두 개의 뼈 대체물의 세팅 시간을 하기의 표에 나타내었다. 보이는 것처럼, 항생제가 HA를 포함하는 조성에 첨가되는 경우에만 임상학적으로 부적절한 세팅 시간이 달성되었다. 따라서, 실험된 첨가물은 단독으로가 아니라 raw HA 분말과 조합하여 CSH의 세팅 시간을 지연시킨다. 이 결과는 시스템에 항생제가 첨가된 경우 얻어진 지연된 세팅 시간은 결정형 수산화인회석의 존재와 관련되어 있음을 보여준다.

* 농도는 페이스트에 기초함. 분말에 기초한 농도는 5.4 wt%임.

실시예 4 부동태화 이전 및 이후에 HA를 포함하는 CSH /HA 페이스트의 세팅 시간에 있어서의 차이

본 연구에서 동일한 제조업자로부터 얻은 3 개의 다른 HA 로트(D-F)를 사용했다. 모든 로트를 1275±5℃에서 4시간 동안 소결에 의해서 생산하였고 그 이후에 미분화하였다. 입자 크기 분포 및 비표면적은 3 개의 HA 로트에서 유사하였다(평균 입자 크기. ~ 5μm 및 SSA: ~ 1.5-2 m2/g). 항생제를 처리하지 않은 경우에도 CSH/HA 뼈 대체물의 허용가능하지 않은 세팅 결과를 나타내는 세 개의 HA 로트를 실시예 1에 기술된 것처럼 초기의 사전-시험 이후에 선택하였다.

raw HA 또는 추가적으로 500℃에서 2시간 동안 가열된 raw HA(pHA) 중 하나인 HA 분말로 시험을 수행하였다.

세라믹 분말 혼합물은 59.6 wt% 합성에 의해서 생산된 CSH(입자 크기 분포: 0.1 - 80μm 및 평균 입자 크기 ~ 9μm), 40.0 wt% HA(raw 또는 부동태화된것 중 하나) 및 0.4 wt%의 촉진제 CSD(합성에 의한 것: 입자 크기 분포: 0.1-55μm)로 이루어진다. 세라믹 분말을 이오헥솔(180 mg l/mL)을 포함하는 액체상과 혼합하였다. 18.5 g의 세라믹 분말 혼합물을 8 mL의 이오헥솔 용액과 혼합하였다(즉 액체-대-분말 비율이 0.43 mL/g). 혼합은 특별히 설계된 혼합 및 주사 장치(WO 2005/122971호)를 이용하여 30초 동안 수행하였다. 얻어진 페이스트의 세팅 작용을 길모어 침을 이용하여 측정하였다.

하기의 표에서, 부동태화 이전 또는 이후에 다른 HA 로트를 포함하는 뼈 대체물의 세팅 시간을 나타내었다. 보이는 것처럼, 세 개의 HA 로트를 포함하는 CSH/HA 페이스트의 세팅 시간은 HA 분말이 부동태화되지 않은 경우에 27-39분의 범위에서 초기 세팅 시간을 나타내었고 따라서 임상학적으로 적절한 값을 초과하였다. 500℃에서 2시간 동안의 HA 부동태화 이후에, 초기 세팅 시간은 대략 10분으로 감소하였다, 즉 초기 값의 약 1/3이다. 모든 3 개의 HA 로트는 부동태화 이후에 동일한(임상학적으로 적절한) 뼈 대체물 페이스트의 작용을 나타냈다.

실시예 5 - CSH 세팅에 있어 HA의 지연 효과에 대한 미분화의 효과

수산화인회석의 지연 효과가 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트 세팅에 무엇을 야기하는지 추가적으로 이해하기 위해서, 상업적으로 얻을 수 있는 소결되지 않은 수산화인회석 분말(Riedel-de-Haen, Germany)을 이용하여 본 연구를 수행하였다. BONESUPPORT에서 HA 분말을 1250℃에서 3시간 동안 소결하였다. HA 분말의 소결 후, 이를 다른 방법으로 처리하였다.

· 조심히 부순다(몇 mm의 입자 크기)

· 보올 밀(Ball milled)(입자 크기 < 200μm?)

· 보올 밀 및 그 이후에 360℃에서 10시간 동안 가열(입자 크기 < 200μm)

· 360℃에서 10시간 동안 가열 및 최종적으로 보올 밀(입자 크기 < 200μm)

세라믹 분말 혼합물은 59.6 wt%의 합성에 의해 생산된 CSH(입자 크기 분포: 0.1 내지 80μm 및 평균 입자 크기 ~ 9μm), 40.0 wt% raw HA(상기 기술된 임의의 유형) 및 0.4 wt%의 촉진제 CSD(합성에 의한 것: 입자 크기 분포: 0.1-55μm)로 이루어진다. 세라믹 분말을 이오헥솔(300 mg l/mL)을 포함하는 액체상과 혼합하였다. 3.0g의 세라믹 분말을 1.5 mL의 이오헥솔 용액과 혼합하였다(즉 액체-대-분말 비율이 0.5 mL/g). 이러한 작은 시료의 혼합을 비이커 안에서 수저를 이용하여 60초 동안 수행했다. 얻어진 페이스트의 세팅 작용을 길모어 침 ASTM C266을 이용하여 측정하였다.

하기의 표에서 보이는 것처럼, 소결 이후 및 소결 및 가열 단계 이후에 분말이 된 HA는 분말이 되지 않은 HA 및 보올 밀 이후에 열-처리된 HA보다 칼슘 설페이트 세팅을 훨씬 더 지연시켰다. 이 결과는 HA의 보올 밀 단계가 그것의 CSH/HA 뼈 대체물에 대한 지연 효과를 야기함을 나타낸다. 이는 분말로 만드는(밀) 단계 동안에 HA에 적용되는 기계적인 힘이 칼슘 설페이트의 지연에 책임이 있다는 이론을 지지한다.

실시예 6 - HA의 부동태화 후 완충 용량에 있어서의 변화

raw HA 분말의 어떠한 특성이 부동태화 단계 동안 영향받는지를 동정하기 위해서 몇몇의 다른 분석 방법을 조사하였다. 부동태화 이전 및 이후에 동일한 HA 로트의 pH 및 완충 용량을 측정하였다. HA 분말의 가열 전 및 후를 조사할 때 "pH 및 완충 용량 시험" 방법은 차이를 나타냈다.

본 연구에서 부동태화(즉 500℃에서 2시간 동안 가열) 이전 및 이후에 상업적으로 얻을 수 있고 소결(1275℃에서 4시간 동안) 및 미분화된 raw HA 분말(입자 크기 분포: 0.1-40 μm, 평균 입자 크기 ~ 7μm)의 pH/완충 용량을 분석하였다.

도 2로부터 알 수 있듯, HCl을 첨가하는 경우, 부동태화된 HA를 가지는 시료 보다 부동태화 이전의 HA를 가지는 시료가 pH 변화에 있어서 더 큰 저항성을 가졌다.

부동태화 전에 CSH의 세팅에 있어 raw HA 분말이 가지는 지연 효과는, 특정 첨가물, 예컨대 항생제가 존재하는 경우에 더욱 분명하게 나타났다. 따라서, 반코마이신 하이드로클로라이드(13.5 mg/ml)의 존재 또는 부존재 하에서 완충 용량 시험을 반복하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었고, 결과는 부동태화 이후(HA B)보다 부동태화 이전(HA A) raw HA 분말에 대해서, HCl 첨가에 의해서 야기되는 pH 변화에 대한 저항성의 차이가 더 높음을 나타낸다.

동일한 HA 로트를 제시된 측정에 모두 사용하였으나, 첫번째로 HA 분말을 500℃에서 1시간 동안 부동태화하였고 두번째로 500℃에서 2시간 동안 부동태화하였다.

실시예 7 - 부동태화에 대한 온도의 효과

CSH 기반의 페이스트의 세팅에 있어서 효과를 측정하기 위하여 상업적으로 구입할 수 있는, 소결된(1275℃에서 4시간) 및 미분화된 raw HA 분말(입자 크기 분포 0.1-20 μm, 평균 입자 크기 ~ 3μm)를 다른 온도(400-600℃) 및 시간(1-3 시간)으로 가열하였고 이후 세라믹 분말 혼합물에서 혼합하였다.

세라믹 분말 혼합물은 59.6 wt%의 합성적으로 생산된 CSH(입자 크기 분포가 0.1 - 80 μm, 평균 입자 크기 ~ 9μm), 40.0 wt% HA(상기 기술된 것과 같은 가열에 의해 부동태화됨) 및 0.4 wt%의 촉진제 CSD(합성에 의한 것: 입자 크기 분포: 0.1-55μm)로 이루어진다. 18.5 g의 세라믹 분말 혼합물을 8 mL의 이오헥솔 용액(180 mg l/mL)과 혼합하였고, 즉 액체-대-분말 비율은 0.43 mL/g이다. 혼합을 특별히 설계된 혼합 및 주사 장치(WO 2005/122971호)를 이용하여 30초 동안 수행하였다. 얻어진 페이스트의 세팅 작용을 길모어 침을 이용하여 측정하였다.

하기의 표에서 결과는 동일한, 그러나 다른 열-처리가 된, HA 로트가 사용되는 경우 어떻게 칼슘 설페이트 기반의 뼈 대체물의 세팅 시간이 변화할 수 있는지를 보여준다. 온도 뿐만 아니라 열처리의 기간이 증가하는 경우 CSH 세팅 시간에 대한 HA 분말의 지연 효과는 감소했다.

실시예 8 - 부동태화 동안에 사용된 온도가 pH/완충 특성에 대해 미칠 수 있는 영향

상업적으로 얻을 수 있는, 소결된(1275℃에서 4시간) 및 미분화된 raw HA 분말(입자 크기 분포: 0.1-20 μm, 평균 입자 크기 ~ 5μm)을 다른 온도에서(120-900℃ 사이에서 10시간) 열처리했다. 로트는 실시예 1에 따른 실험에서 매우 긴 세팅 시간 특성을 가지는 것으로 동정된 것이다.

열처리 이후에 다른 pHA 시료를 pH/완충 시험으로 측정하였다. 또한 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트의 세팅에 대한 그들의 효과를 측정하기 위해서 다른 HA 로트를 세라믹 분말 혼합물에 혼합하였다.

pH/완충 시험은 360℃까지의 열처리가 이 실험에 사용된 로트에 대해서는 pH/완충 작용에 영향을 주지 않음을 보여주었다, 그러나 온도가 900℃(10시간 동안)까지 증가하는 경우 그것은 분말에 영향을 주었다. 900℃에서 10시간 동안 열처리된 HA 분말은 pH가 증가하였고 또한 더욱 높은 완충 용량을 가졌다(pH를 감소시키기 위해 더 많은 산이 첨가되었다).

59.6 wt%의 합성에 의해 생산된 SCH(입자 크기 분포: 0.1-80 μm 및 평균 입자 크기 ~ 9μm), 40.0 wt%의 HA(상기 기술된 것처럼 준비된) 및 0.4 wt%의 촉진제 CSD(합성에 의한 것: 입자 크기 분포: 0.1-55μm)의 혼합물을 이오헥솔(300 mg l/mL)을 포함하는 액체상과 혼합하였다. 3.0 g의 세라믹 분말 혼합물을 1.5 mL 이오헥솔 용액과 혼합하였다(즉 액체-대-분말 비율이 0.5 mL/g). 이러한 작은 시료의 혼합을 비이커에서 수저를 이용하여 60초 동안 수행하였다. 얻어진 페이스트의 세팅 작용을 길모어 침을 이용하여 측정하였다.

하기의 표는 어떻게 pH 및 완충 용량이 동일한 HA 로트의 120 에서 900℃까지의 열처리에 의해서 영향을 받았는지 나타낸다. 또한, 다른 온도에서 처리된 HA 로트과 함께 CSH/HA 뼈 대체물의 세팅 시간에 있어서의 변화를 표에 나타내었다. 이 결과는 raw HA의 열처리 단계에 사용된 온도가 증가한 경우에 칼슘 설페이트의 세팅 시간에 대한 raw HA 분말의 지연 효과가 감소함을 보여준다. 그러나 너무 높은 온도(및 너무 긴 시간)은 그것의 pH/완충 특성을 고려하는 경우 HA의 특성을 바람직하지 않게 만드는 결과를 낳을 수 있다.

실시예 9 - 부동태화 이전 및 이후에 HA 분말을 포함하는 CSH /HA 기반의 뼈 대체물에 항생제 세파졸린의 첨가

CSH/HA 뼈 대체물의 세팅 작용에 대한 raw HA의 효과를 측정하기 위해서, 두 가지 다른 유형의 뼈 대체물을 준비하였다. 두 가지 모두는 동일한 유형의 상업적으로 구입할 수 있는, 소결된(1275℃에서 4시간) 및 미분화된 raw HA 분말(입자 크기 분포: 0.1-40 μm, 평균 입자 크기 ~ 7μm)을 포함한다. CSH/HA 뼈 대체물이 허용가능한 세팅 결과를 나타냈기 때문에, 실시예 1에 기술된 것과 같은 초기 사전-시험 이후에 HA 로트를 선택하였다. HA 분말은 처리되지 않은(raw HA) 것, 및 500℃에서 2시간 동안 열처리된(즉 부동태화된) 것으로 사용하였다. 본 연구의 목적은 항생제 세파졸린이 CSH/HA 재료에 대해 가지는 지연 효과가 raw HA가 세파졸린과 함께 혼합되기 전 부동태화되는 경우 감소하는지 여부를 조사하기 위함이다.

세라믹 분말 혼합물은 59.6 wt%의 합성에 의해 생산된 SCH(입자 크기 분포: 0.1 - 80 μm 및 평균 입자 크기 ~ 9μm), 40.0 wt%의 HA(raw 또는 상기 기술된 것처럼 부동태화된 것 중 하나) 및 0.4 wt%의 촉진제 칼슘 설페이트 디하이드레이트(합성에 의한 것: 입자 크기 분포: 0.1-55μm)로 이루어진다. 세라믹 분말을 이오헥솔(180 mg l/mL) 및 1g의 세파졸린(5.4 wt%의 세라믹 분말상과 상응하는)을 포함하는 액체상과 혼합하였다. 18.5 g의 세라믹 분말 혼합물을 8 mL의 이오헥솔/세파졸린 용액과 혼합하였다(즉 액체-대-분말 비율이 0.43 mL/g). 혼합을 특별히 설계된 혼합 및 주사 장치(WO 2005/122971호)를 이용하여 30초 동안 수행하였다. 얻어진 페이스트의 세팅 작용을 길모어 침을 이용하여 측정하였다.

하기의 표는 HA가 부동태화되었는지 부동태화되지 않았는지 여부에 의존하여 항생제 세파졸린이 동일한 뼈 대체물 시스템에 대해 미치는 효과를 나타낸다. 결과는 raw HA의 부동태화가 항생제 세파졸린이 존재할 경우에 세팅 작용에 대해 큰 영향을 줌을 나타낸다. 부동태화 없이, 초기 세팅 시간은 한시간에 가까웠으나, raw HA 분말이 500℃에서 2시간 동안 부동태화된 경우에 < 10분으로 감소하였다.

실시예 10 - 항생제 젠타마이신이 CSH /HA 뼈 대체물에 첨가된 경우 raw HA의 부동태화가 세팅 작용에 대해 가지는 큰 효과

본 연구에서 동일한 제조업자로부터 얻은 9개의 다른 raw HA 로트(A-I)를 측정하였다. 모든 로트는 1275±50℃에서 4시간 동안 소결되고 그 이후에 미분화되어 제조되었다. 입자 크기 분포 및 비표면적은 9개의 raw HA 로트에 있어 유사했다(평균 입자 크기. ~ 5μm 및 SSA: ~ 1.5-2 m2/g). HA 분말은 raw HA 또는 500℃에서 2시간 동안 열처리된 이후(즉 부동태화된) 것 중 하나로 사용하였다. 본 연구의 목적은 항생제 젠타마이신이 CSH/HA 재료에 대해 가지는 지연 효과가 HA가 젠타마이신과 혼합되기 전 부동태화되는 경우에 감소하는지 여부를 조사하기 위한 것이다.

세라믹 분말 혼합물은 59.6 wt%의 합성에 의해 생산된 SCH(입자 크기 분포: 0.1 - 40 μm 및 평균 입자 크기 ~ 5μm), 40.0 wt%의 수산화인회석(raw 또는 상기 기술된 것처럼 부동태화된 것 중 하나) 및 0.4 wt%의 촉진제 CSD(합성에 의한 것: 입자 크기 분포: 0.1-55μm)로 이루어진다. 세라믹 분말을 식염수에 용해된 젠타마이신 설페이트를 포함하는 액체상과 혼합하였다. 6.3 g의 세라믹 분말 혼합물을 2.7 mL의 식염수/젠타마이신 용액과 혼합하였다(즉 액체-대-분말 비율은 0.43 mL/g). 128 mg의 젠타마이신 설페이트(페이스트에 기초하여 1.4 wt% 및 세라믹 분말에 기초하여 2.0 wt%)가 각 시료에 존재한다.

작은 시료의 혼합을 비이커에서 수저를 이용하여 30초 동안 수행하였다. 얻어진 페이스트의 세팅 작용을 길모어 침을 이용하여 측정하였다.

하기의 표는 동일한 로트 및 칼슘 설페이트, 액체 및 젠타마이신 설페이트의 비율을 포함하는, 하지만 500℃에서 2시간 동안의 부동태화 이전 및 이후인 다른 HA 로트를 가지는 조성에 있어서의 세팅 시간을 보여준다. 부동태화되지 않은 HA을 사용한 경우에 거의 모든 조성이 임상학적으로 부적절한 세팅 시간을 나타내었지만, 부동태화 이후에, 세팅 시간이 바람직한 값으로 감소하였고 여기에서 결과에 있어서의 작은 차이는 단지 어떠한 로트의 HA가 사용되었는지 여부이다. 이러한 실시예는 부동태화 없이는 9개 중 단지 하나의 HA가 젠타마이신이 첨가된 특정 시스템에서 허용가능한 세팅 특성을 나타낸 반면(초기 세팅의 허용가능한 기준 ≤ 15분), 부동태화 이후에는 9개의 모든 HA 시료가 사용 가능했음을 보여준다. 이러한 결과는, 젠타마이신을 포함하는 CSH/HA 시료 사이에서는 부동태화된 HA를 사용하지 않은 세팅 작용의 분포가 크나, 부동태화된 HA가 대신 사용되는 경우 결과는 거의 동일하고 모든 것이 임상학적으로 바람직함을 보여준다.

실시예 11 - 항생제 반코마이신이 CSH /HA 뼈 대체물에 첨가된 경우 HA의 부동태화가 세팅 작용에 대해 가지는 큰 효과

본 연구에서 HA의 동일한 제조업자로부터 구입한 3 개의 다른 raw HA 로트(A-C)를 측정하였다. 모든 로트는 1275±50℃에서 4시간 동안 소결에 의해서 생산되었고 그 이후에 미분화되었다. 입자 크기 분포 및 비표면적은 3 개의 raw HA 로트에서 유사하다(평균 입자 크기. ~ 5μm 및 SSA: ~ 1.5-2 m2/g), 그러나 반코마이신 및 이오헥솔 용액이 사용된다면 굉장히 긴 세팅 시간(> 1 시간)때문에 어떠한 raw HA 로트도 CSH/HA 뼈 대체물에 사용될 수 없었다. 본 연구에서 3개의 다른 raw HA 로트의 500℃에서 2시간 동안 열처리(즉 부동태화)가 반코마이신이 존재할 경우에 세라믹 뼈 대체물의 세팅 과정을 향상시킬 수 있는지 조사했다.

세라믹 분말 혼합물은 59.6 wt%의 합성에 의해 생산된 CSH(입자 크기 분포: 0.1 - 80 μm 및 평균 입자 크기 ~ 9μm), 40.0 wt%의 수산화인회석(raw 또는 상기 기술된 것처럼 부동태화된 것 중 하나) 및 0.4 wt%의 촉진제 CSD(합성에 의한 것: 입자 크기 분포: 0.1-55μm)로 이루어진다. 세라믹 분말을 항생제 반코마이신이 미리 용해되어있는 이오헥솔 용액(180 mg l/mL)를 포함하는 액체상과 혼합하였다(분말 질량의 2.7 wt%에 상응하는 500 mg 반코마이신).

18.5 g의 세라믹 분말 혼합물을 8 mL의 이오헥솔/반코마이신 용액과 혼합하였다(즉 액체-대-분말 비율이 0.43 mL/g). 혼합을 특별히 설계된 혼합 및 주사 장치(WO 2005/122971호)를 이용하여 30초 동안 수행하였다. 얻어진 페이스트의 세팅 작용을 길모어 침을 이용하여 측정하였다.

하기의 표는 동일한 로트 및 CSH, CSD, 액체 및 반코마이신 하이드로클로라이드 비율을 포함하는, 하지만 500℃에서 2시간 동안의 부동태화 이전 및 이후의 다른 HA 로트를 가지는 조성에 있어서의 세팅 시간을 보여준다. raw HA가 부동태화 이전에 사용되는 경우 모든 조성은 임상학적으로 부적절한 세팅 시간을 나타내었으나, 부동태화 이후, 세팅 시간이 적절한 값으로 감소하였다. 이 결과는 열-처리하지 않은 HA(raw HA)가 사용되는 경우 세팅은 매우 지연되는 반면, raw HA 분말이 열처리되는 경우, CSH/HA 페이스트의 세팅은 유의적으로 감소함을 나탄내다.

실시예 12 - "raw" 및 부동태화된 HA의 다른 저장 안정성

상업적으로 구입할 수 있는, 소결된(1275℃에서 4시간) 및 미분화된 raw HA 분말(입자 크기 분포: 0.1-40 μm, 평균 입자 크기 ~ 7μm)을 본 연구에 사용하였다. 분말은 raw HA 또는 500℃에서 2시간 동안 추가적인 열처리(즉 부동태화) 이후의 것 중 하나를 사용하였다. CSH/HA 뼈 대체물 결과가 허용가능한 세팅 결과를 나타내었기 때문에, 실시예 1에 기술된 것처럼 초기 사전-시험 이후에 raw HA를 선택하였다. 습도에 대한 안정성을 조사하기 위해 두 유형의 HA 분말을 상온에서 습한 환경(95-100 % RH)에 2주 동안 두었다. 그리고나서 그들을 CSH/HA 뼈 대체물에 사용했고 다른 페이스트의 세팅 작용을 측정하였다.

세라믹 분말 혼합물은 59.6 wt%의 합성적으로 생산된 CSH(입자 크기 분포: 0.1 - 80 μm 및 평균 입자 크기 ~ 9μm), 40.0 wt%의 수산화인회석(raw 또는 상기 기술된 것처럼 부동태화된 것 중 하나) 및 0.4 wt%의 촉진제 CSD(합성에 의한 것:입자 크기 0.1-55μm)로 구성된다. 세라믹 분말을 이오헥솔 용액을 포함하는 액체상과 혼합하였다. 11.6 g의 세라믹 분말 혼합물을 5 mL의 이오헥솔 용액(180 mg l/mL)와 혼합하였다, 즉 액체-대-분말 비율이 0.43 mL/g. 혼합을 특별히 설계된 혼합 및 주사 장치(WO 2005/122971호)를 이용하여 30초 동안 수행하였다. 얻어진 페이스트의 세팅 작용을 길모어 침을 이용하여 측정하였다.

하기 표는 HA가 습한 환경에 저장되기 이전 및 이후에 경화성 뼈 대체물에 대해 성취된 세팅 시간을 보여준다. 보이는 것처럼, 부동태화된 HA가 저장되고 사용된 경우에 비해서 습한 환경에서의 raw HA의 저장은 경화성 CSH/HA 뼈 대체물에 사용되는 경우에 더욱 지연된 세팅 시간을 가져온다. HA가 부동태화되지 않은 경우, CS/HA 페이스트의 세팅은 지연된다. 이러한 결과는 부동태화된 HA가 저장에 더욱 저항성이 있음을 나타낸다.

본 발명에 따른 구현예:

1

a) 제1의 수산화인회석 분말("raw HA")을 제공하는 단계;

b) 부동태화된 수산화인회석 분말("부동태화된 HA")를 얻기 위해서 약 900℃온도에서 5분 이상 상기 제1의 수산화인회석 분말("raw HA")을 가열하는 단계:

를 포함하는 부동태화된 결정형 수산화인회석 분말의 제조방법.

2

구현예 1에서, b) 단계에서 온도는 100℃에서 900℃까지의 10분 내지 2주 동안, 300℃에서 900℃까지 10분 내지 10시간 동안, 300℃에서 600℃까지 1 내지 4시간 동안, 바람직하게는 450℃에서 550℃까지 1½시간 내지 2½시간 동안인, 방법.

3

구현예 1 또는 구현예 2에서, 수산화인회석(HA)은 화학식 (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂)를 가지고, 물의 존재 하에서 수화되지 않으며, 상기 제1의 수산화인회석 분말("raw HA")은:

1) 900℃ 이상, 예를 들어 900 내지 1350℃의 온도에서 수산화인회석을 소결하는 단계, 및

2) 상기 제1의 수산화인회석 분말("raw HA")을 얻기 위해서 상기 소결된 수산화인회석을 미분화하는 단계

에 의해서 생산된다.

4

구현예 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 부동태화된 수산화인회석 분말은 입자 크기 D(v,0.99)<1000 μm, 바람직하게는 <200 μm 및 더욱 바람직하게는 100 μm, 예컨대 <50 μm, 및/또는 BET로 측정시에 비표면적 < 20 m²/g, 바람직하게는 <10 m²/g을 갖는 것인, 방법.

5

구현예 1 내지 4에 있어서, 부동태화된 수산화인회석은 >90%, 바람직하게는 >95%, 예컨대 >99%의 결정형 함량을 가지는 것인, 방법.

6

구현예 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 2시간 동안 500℃에서 상기 제1의 수산화인회석 분말("raw HA")의 열-처리 (즉 부동태화)는 상기 제1의 수산화인회석 분말("raw HA"), 상기 칼슘 설페이트 분말 및 상기 수성 액체가 동일한 양 및 동일한 조건 하에 있는 것을 포함하는 제2의 경화성 뼈 대체물 페이스트와 비교하여 상기 부동태화된 수산화인회석 분말, 칼슘 설페이트 분말 및 수성 액체를 포함하는 제1의 경화성 뼈 대체물 페이스트의 세팅 시간을 3분, 또는 그 이상(길모어 침으로 측정된 IST 및 FST 모두), 예컨대 5분 또는 그 이상, 또는 10 분 또는 그 이상을 감소시키는 것인, 방법.

7

구현예 6에 있어서, 제1의 경화성 뼈 대체물 페이스트를 위한 세팅 시간은 수술, 치료를 포함하는 임상학적인 사용을 위해 허용가능한 범위 이내에 있는 것인, 방법.

8

구현예 1 내지 7 중 어느 하나에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는 부동태화된 수산화인회석 분말.

9

칼슘 설페이트를 더 포함하는 경화성 뼈 대체물 조성물 조성에 사용되기 위한, 구현예 8에 따른 부동태화된 수산화인회석 분말.

10

구현예 9에 있어서, 칼슘 설페이트는 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트인, 부동태화된 수산화인회석 분말.

11

칼슘 설페이트 분말, 예컨대 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트 분말 및 수성 액체를 더 포함하는 경화성 뼈 대체물 페이스트에 사용되기 위한, 구현예 9 또는 구현예 10에 따른 부동태화된 수산화인회석 분말.

12

구현예 8 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 수산화인회석 (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂)은 물과 반응하지 않는 것인, 부동태화된 수산화인회석 분말.

13

칼슘 설페이트 분말, 예를 들어 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트 분말을 포함하는 경화성 뼈 대체물 조성에서 구현예 1 내지 7 중 어느 하나에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는 부동태화된 수산화인회석 분말의 용도.

14

칼슘 설페이트 분말, 예를 들어 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트 분말 및 수성 액체를 포함하는 경화성 뼈 대체물 페이스트에서 구현예 1 내지 7 중 어느 하나에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는 부동태화된 수산화인회석 분말의 용도.

15

a) 부동태화된 수산화인회석 분말을 제공하는 단계,

b) 칼슘 설페이트 분말을 제공하는 단계, 및

c) 적절한 비율로 두 분말을 혼합하는 단계:

를 포함하는, 수산화인회석 분말 및 칼슘 설페이트 분말을 포함하는 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말의 제조방법.

16

구현예 15에 있어서, 부동태화된 수산화인회석 분말은 구현예 8 내지 12 중 어느 하나에 따른 분말인, 방법.

17

구현예 15 또는 구현예 16에 있어서, 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말이 촉진제, 예컨대 칼슘 설페이트 디하이드레이트 및/또는 적절한 염, 예를 들어 무기염 예컨대 클로라이드 또는 설페이트 염, 예를 들어 염화나트륨을 더 포함하는, 방법.

18

구현예 15 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 상기 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말 및 수성 액체를 포함하는 제1의 경화성 뼈 대체물 페이스트의 세팅 시간이 수산화인회석 분말(동일한 로트의 제1의 수산화인회석 분말 유래)이 부동태화되지 않음("raw HA")을 제외하고는 제1의 경화성 뼈 대체물 페이스트와 동일한 제2의 경화성 뼈 대체물 페이스트의 세팅 시간과 비교해서 3분 또는 그 이상(길모어 침으로 측정된 IST 및 FST), 예컨대 5분 또는 그 이상, 또는 10분 또는 그 이상이 감소되는 것인, 방법.

19

구현예 18에 있어서, 상기 제1의 경화성 뼈 대체물 페이스트의 세팅 시간(IST 및 FST 모두)이 수술, 치료를 포함하는 임상학적인 용도를 위한 적절한 범위 이내인 것인, 방법.

20

구현예 8 내지 12의 어느 하나에 따른 부동태화된 수산화인회석 분말 및 칼슘 설페이트 분말을 포함하는 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말.

21

구현예 20에 있어서, 칼슘 설페이트 분말은 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트 분말인, 분말.

22

구현예 20 또는 구현예 21에 있어서, 부동태화된 수산화인회석 분말이 분말 성분의 총 질량에 대해서 20-80 wt%의 범위로 존재하고 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트는 분말 성분의 총 질량에 대해서 80-20 wt%의 범위로 존재하는 것인, 분말.

23

구현예 20 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 추가적으로 적절한 양의 촉진제, 예컨대 분말 성분의 총 질량에 대해서 10 wt% 까지, 예컨대 5 wt% 까지, 2 wt% 까지, 또는 1 wt% 까지의 칼슘 설페이트 디하이드레이트 분말을 포함하는, 분말.

24

a) 35-45 wt%의 부동태화된 수산화인회석

b) 55-65 wt%의 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트

c) 0-2 wt%의 칼슘 설페이트 디하이드레이트, 및

d) 0-10 wt%의 다른 성분:

으로 이루어지는, 구현예 23에 따른 분말.

25

수성 액체와 혼합된 구현예 20 내지 24 중 어느 하나에 따른 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말을 포함하는, 경화성 뼈 대체물 페이스트.

26

구현예 25에 있어서, 액체-대-분말 비율(L/P)이 0.2 내지 0.6 ml/g 범위, 예컨대 0.3 내지 0.5 ml/g의 범위 내인 것인, 경화성 뼈 대체물 페이스트.

27

구현예 25 또는 구현예 26에 있어서, 수성 액체는 물인, 뼈 대체물 페이스트.

28

구현예 25 내지 27 중 어느 하나에 있어서, 수성 액체는 적절한 염, 예를 들어 무기염 예컨대 클로라이드 또는 설페이트 염, 예를 들어 염화나트륨, 바람직하게는 0.9 w/v%의 염화나트륨을 포함하는, 뼈 대체물 페이스트.

29

구현예 25 내지 28에 있어서, 수성 액체는 수용성 비-이온성 엑스레이 조영제를 포함하는, 뼈 대체물 페이스트.

30

구현예 25 내지 29 중 어느 하나에 있어서, 페이스트는 항생제(항진균성 약제를 포함), 화학요법제, 비타민, 호르몬, 세포 분열 억제제(cytostatics), 비스포스포네이트, 성장 인자, 뼈 치료 촉진제, 단백질, 펩타이드, 골수 천자액(bone marrow aspirate), 혈소판이 풍부한 혈장 및 탈회 뼈로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 생리활성 물질(들)을 포함하는, 뼈 대체물 페이스트.

31

구현예 30에서, 하나 또는 그 이상의 항생제는 아미노글리코시드 항생제 군, 페니실린 군, 세팔로스포린 군, 항진균성 약제 군, 리팜피신 또는 클린다마이신에 속하는 것인, 뼈 대체물 페이스트.

32

구현예 31에 있어서, 항생제는 젠타마이신, 반코마이신, 토브라마이신, 세파졸린, 리팜피신, 클린다마이신, 나이스타틴, 그리세오풀빈, 암포테리신 B, 케토코나졸 및 미코나졸로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인, 뼈 대체물 페이스트.

33

구현예 30 내지 32 중 어느 하나에 있어서, 생리활성 물질이 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말이 수성 액체와 혼합되기 전에 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말 또는 수성 액체와 혼합되는 것, 또는 생리활성 물질이 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말이 수성 액체와 혼합된 이후에 첨가되는 것인, 뼈 대체물 페이스트.

34

구현예 25 내지 33 중 어느 하나에 있어서, 뼈 대체물 페이스트는 주사가능한 뼈 대체물 페이스트인, 뼈 대체물 페이스트.

35

구현예 25 내지 34 중 어느 하나에 있어서, 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말이 사용하기 전 수성 액체와 혼합되는 것인, 경화성 뼈 대체물 페이스트의 준비방법.

36

임상학적인 치료, 예를 들어 수술적 치료에 약제로서 사용되기 위한 용도인,구현예 20 내지 24 중 어느 하나에 따른 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말 또는 구현예 25 내지 34 중 어느 하나에 따른 경화성 뼈 대체물 페이스트.

37

손실된 뼈 조직의 재생 및/또는 뼈 감염의 치료에 의하여 인간 또는 비-인간 지지조직에 있는 질병을 치료하기 위한 용도인, 구현예 20 내지 24 중 어느 하나에 따른 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말 또는 구현예 25 내지 34 중 어느 하나에 따른 경화성 뼈 대체물 페이스트.

38

구현예 37에 있어서, 질병은 뼈 손실, 뼈 골절, 뼈 외상 및 골수염과 같은 병태로부터 선택된 것인, 사용할 준비가 된 뼈 대체물 분말.

39

구현예 20 내지 24 중 어느 하나에 따른 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말, 혼합 및 주사 조합 장치 및 선택적으로 적절한 수성 액체를 포함하는, 주사가능한 경화성 뼈 대체물 페이스트의 제조용 키트.

40

구현예 39에 있어서, 추가적으로 하나 또는 그 이상의 비-이온성 엑스레이 조영제(들), 하나 또는 그 이상의 생리활성 물질(들) 예컨대 항생제, 항진균성 약체, 화학요법제, 비타민, 호르몬, 세포 분열 억제제(cytostatics), 비스포스포네이트, 성장 인자, 뼈 치료 촉진제, 단백질, 펩타이드, 골수 천자액(bone marrow aspirate), 혈소판이 풍부한 혈장 및/또는 탈회 뼈로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나 이상의 아이템, 및 선택적으로 설명서를 포함하고, 상기 아이템은 하나 또는 그 이상의 분리 용기에 함유된 것인, 키트.

41

구현예 40에 있어서, 하나 또는 그 이상의 항생제는 아미노글리코시드 항생제 군, 페니실린 군 또는 세팔로스포린 군 또는 항진균성 약제 군, 또는 리팜피신 또는 클린다마이신에 속하며, 바람직하게는 젠타마이신, 반코마이신, 토프라마이신, 세파졸린, 리팜피신, 클린다마이신, 나이스타틴, 그리세오풀빈, 암포테리신 B, 케토코나졸 및 미코나졸에 속하는 것인, 키트.

42

적절한 시간을 세팅하기 위해서 구현예 25 내지 35 중 어느 하나에 따른 뼈 대체물 페이스트를 남겨두는 단계를 포함하는, 경화된 뼈 대체물의 생산방법.

43

구현예 42에 있어서, 경화된 뼈 대체물, 예컨대 비드 또는 맞춤 형태를 포함하는 더 큰 형태가 몰드에 세팅되거나 수동으로 조각되는 것인, 방법.

44

구현예 42 또는 구현예 43에 따른 방법에 의해 얻을 수 있는 경화된 뼈 대체물.

Claims

a) (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂)의 화학식을 갖는 소결 및 미분화된 결정형 수산화인회석(raw HA)의 분말을 제공하는 단계,
b) 부동태화되고 소결 및 미분화된 결정형 수산화인회석 분말(pHA)을 얻기 위해서 raw HA 분말을 300 내지 900℃의 온도에서 10분 내지 10시간 동안 가열하는 단계:
를 포함하는, 부동태화되고 소결 및 미분화된 결정형 수산화인회석 분말(pHA)의 제조방법.
제1항에 있어서, 소결 및 미분화된 결정형 수산화인회석(raw HA) 분말이 b) 단계에서 300 내지 600℃ 온도에서 1 내지 4시간 동안 가열되는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 소결 및 미분화된 결정형 수산화인회석(raw HA) 분말은
1) 900℃ 초과의 온도에서 수산화인회석을 소결하는 단계, 및
2) 200 μm 미만의 입자 크기(D(v,0.99)) 및 20 m²/g 미만의 비표면적(BET)을 갖는 상기 raw HA 분말을 얻기 위해서 소결된 수산화인회석(HA)을 미분화하는 단계:
에 의해서 생산되는 것인, 방법.
a) 제1항에 따른 방법으로 얻은 부동태화되고 소결 및 미분화된 결정형 수산화인회석(pHA) 분말을 제공하는 단계,
b) 칼슘 설페이트 분말을 제공하는 단계, 및
c) 분말 성분의 총 중량의 20 내지 80 중량%의 범위의 a)의 부동태화된 결정형 HA (pHA) 분말과 분말 성분의 총 중량의 80 내지 20 중량%의 범위의 b)의 칼슘 설페이트 분말을 혼합하는 단계:
를 포함하는, 세팅 성분으로서 칼슘 설페이트 분말 및 결정형 수산화인회석 분말을 포함하는 사용할 준비가 된(ready-to-use) 경화성 뼈 대체물 분말의 제조방법.
제4항에 있어서, 칼슘 설페이트 분말은 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트 분말인, 방법.
제5항에 있어서, 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말은 칼슘 설페이트 디하이드레이트로부터 선택된 칼슘 설페이트의 세팅을 위한 촉진제 및 클로라이드 또는 설페이트 염을 더 포함하는 것인, 방법.
제4항에 따른 방법으로 제조된, 세팅 성분으로서 칼슘 설페이트 분말 및 부동태화된 소결 및 미분화된 결정형 수산화인회석 분말(pHA)을 포함하는, 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말.
제7항에 있어서, 분말 성분의 총 중량에 대해서 35-45 wt%의 부동태화되고 소결 및 미분화된 수산화인회석(pHA) 분말, 55-65 wt%의 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트 분말 및 0 내지 5 wt%의 칼슘 설페이트의 세팅을 위한 촉진제를 포함하는, 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말.
a) 35-45 wt%의 부동태화되고 소결 및 미분화된 수산화인회석(pHA) 분말;
b) 55-65 wt%의 칼슘 설페이트 헤미하이드레이트 분말;
c) 0-5 wt%의 칼슘 설페이트 디하이드레이트 분말; 및
d) 0-10 wt%의 생리활성 물질, 유기 및 무기 점도 조절제 및 칼슘 설페이트의 세팅을 촉진 또는 지연시키기 위한 첨가물로 이루어진 군에서 선택된 다른 성분:
으로 구성되는, 제8항에 따른 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말.
항진균성 약제, 항생제, 화학요법제, 비타민, 호르몬, 세포 분열 억제제(cytostatics), 비스포스포네이트, 성장 인자, 뼈 치료 촉진제, 단백질, 펩타이드, 골수 천자액(bone marrow aspirate), 혈소판이 풍부한 혈장 및 탈회 뼈로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 생리활성 물질(들)을 포함하고,
상기 항생제는 아미노글리코시드 항생제 군, 페니실린 군, 세팔로스포린 군, 리팜피신 또는 클린다마이신에 속하는 것인,
제9항에 따른 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말.
제10항에 있어서, 항생제는 젠타마이신, 반코마이신, 토브라마이신, 세파졸린, 리팜피신, 클린다마이신을 포함하는 군으로부터 선택되고 항진균성 약제는 나이스타틴, 그리세오풀빈, 암포테리신 B, 케토코나졸 및 미코나졸을 포함하는 군으로부터 선택되는 것인, 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말.
수성 액체와 혼합된 제7항에 따른 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말을 포함하는, 경화성 뼈 대체물 페이스트.
제12항에 있어서, 수성 액체는 적어도 하나의 물; 또는 클로라이드 또는 설페이트 염 및 수용성 비-이온성 엑스레이 조영제로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하는 물인 것인, 경화성 뼈 대체물 페이스트.
제13항에 있어서, 수용성 비-이온성 엑스레이 조영제는 이오헥솔, 이오딕사놀, 이오베르솔, 이오파미돌, 이오트롤레인, 메트리자미드, 이오데시몰, 이오글루콜, 이오글루카미드, 이오글루나이드, 이오글루아미드, 이오메프롤, 이오펜톨, 이오프로미드, 이오사르콜, 이오시미드, 이오투살, 이옥실레인, 이오프로탈, 및 이오데콜로부터 선택된 것인, 경화성 뼈 대체물 페이스트.
제12항에 있어서, 액체-대-분말 비율(L/P)은 0.2 내지 0.6 ml/g의 범위 내에 존재하는 것인, 경화성 뼈 대체물 페이스트.
제12항에 있어서, 페이스트는 주사가능한 것인 경화성 뼈 대체물 페이스트.
손실된 뼈 조직의 재생 및 뼈 감염의 치료에 의하여 인간 또는 비-인간 개체의 지지조직 질병의 치료용 제12항에 따른 경화성 뼈 대체물 페이스트.
제17항에 있어서, 질병은 뼈 손실, 뼈 골절, 뼈 외상 및 골수염과 같은 병태로부터 선택된 것인, 경화성 뼈 대체물 페이스트.
제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 사용할 준비가 된 경화성 뼈 대체물 분말을 포함하는 주사가능한 경화성 뼈 대체물 페이스트의 제조용 키트.
경화성 뼈 대체물 분말과 혼합되는 액체를 포함하는 것으로, 액체는 분말로부터 분리되는 것인, 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 주사가능한 경화성 뼈 대체물 페이스트의 제조용 키트.
제19항에 있어서, 하나 이상의 분리 용기 내의 항생제, 항진균성 약제, 화학요법제, 비타민, 호르몬, 세포 분열 억제제(cytostatics), 비스포스포네이트, 성장 인자, 뼈 치료 촉진제, 단백질, 펩타이드, 골수 천자액(bone marrow aspirate), 혈소판이 풍부한 혈장 및 탈회 뼈로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 생리활성 물질(들)을 더 포함하는, 키트.
제20항에 있어서, 분리 용기 내 수성 액체를 더 포함하고, 상기 액체는 비-이온성 엑스레이 조영제의 존재 또는 부재하에 있는 것인, 키트.
제20항에 있어서, 혼합 및 주사 조합 장치 또는 혼합 및 주사 조합 장치 및 설명서의 조합을 더 포함하는, 키트.
제6항에 있어서, 촉진제가 염화나트륨인, 방법.
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