KR102204763B1

KR102204763B1 - 인산 칼슘 성형체의 제조 방법, 인산 칼슘 성형체 및 이식용 재료

Info

Publication number: KR102204763B1
Application number: KR1020187034917A
Authority: KR
Inventors: 히로시 오타; 마나부 가츠무라; 가즈야 가와사키; 요시오 이시이; 히데오 후시미; 다카히로 히라츠카; 아이 오카무라; 마모루 니시타니; 마사유키 에즈미
Original assignee: 후지필름 가부시키가이샤
Priority date: 2016-05-30
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2021-01-19
Also published as: EP3466905A1; US20190167841A1; US10953131B2; CN109219587A; CN109219587B; JP2020168426A; EP3466905A4; KR20190004760A; JP6728350B2; WO2017209136A1; EP3974403A1; EP3466905B1; JPWO2017209136A1

Abstract

본 발명의 과제는, 높은 강도를 갖는 인산 칼슘 성형체를, 신속하고 높은 조형 정밀도로 제조하는 방법, 상기 방법으로 제조되는 인산 칼슘 성형체, 및 이식용 재료를 제공하는 것이다. 본 발명에 의하면, Ca/P의 원자수의 비가 1.4~1.8인 인산 칼슘 분말을 함유하는 층을 기판 상에 형성하는 공정 a; 및 유기산의 칼슘염의 물에 대한 용해도가 1g/100mL 이하이며, 또한 pH3.5 이하인 유기산 용액을 노즐부로부터 액적 상태로 토출시켜, 상기 유기산 용액을 상기 공정 a에서 형성한 인산 칼슘 분말을 함유하는 층에 대하여 적하시킴으로써 인산 칼슘 성형체를 제조하는 공정 b를 포함하는, 인산 칼슘 성형체의 제조 방법이 제공된다.

Description

인산 칼슘 성형체의 제조 방법, 인산 칼슘 성형체 및 이식용 재료

본 발명은, 유기산 용액을 노즐부로부터 액적 상태로 토출시켜, 인산 칼슘 분말을 함유하는 층에 대하여 적하시킴으로써, 인산 칼슘 성형체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 인산 칼슘 성형체에 관한 것이다. 본 발명은 나아가서 이식용 재료에 관한 것이다.

기능 장애 또는 기능 부전에 빠진 생체 조직 또는 장기의 재생을 도모하는 재생 의료의 실용화가 진행되고 있다. 재생 의료는, 생체가 갖고 있는 자연 치유 능력만으로는 회복할 수 없게 된 생체 조직에 있어서, 세포, 스캐폴드 및 성장 인자의 1종 이상을 사용하여 원래 조직과 같은 형태 및 기능을 재생하는 의료 기술이다. 재생 의료에 있어서는, 인산 칼슘 성형체를 사용하는 경우가 있다.

특허문헌 1에는, 의과용, 치과용으로 이용되는 인산 칼슘 시멘트 및 인산 칼슘 분체가 기재되어 있다. 특허문헌 1에는, 구체적으로는, 인산 칼슘의 분체와, 경화용 액제를 연화하여 이루어지는 인산 칼슘 시멘트이며, 분체와 액제의 분액비를 1.5~3.5의 범위에서 변경했을 때, JIS T6602에서 규정되는 조도가 2~100mm인 인산 칼슘 시멘트가 기재되어 있다. 특허문헌 2에는, a) 인산 칼슘 등의 무기 성분과 그 외의 골(骨) 성분으로 이루어지는 분말 골재를 평면 형상의 분말층에 형성하는 분말층 형성 스텝과, b) 분말층의 일부에 생체 적합성을 갖는 수용액을 분사하고, 분사 부분을 경화시키는 부분 경화 스텝과, c) a)와 b)의 스텝을 반복하여 적층하여, 경화 부분이 연결된 원하는 3차원 구조의 인공 골을 성형하는 인공 골 성형 스텝을 갖는 분말 적층법에 의한 인공 골 성형 방법이 기재되어 있다. 특허문헌 3에는, 칼슘 용액과 인산 용액을 포함하는 혼합액을 조제하고, 그때 혼합액 중에 인산 칼슘으로 이루어지는 모재(母材)가 존재하도록 하며, 따라서 모재에 인산 칼슘을 석출시켜, 얻어진 복합체를 열처리하는 인산 칼슘계 골 보충재의 제조 방법이 기재되어 있다.

특허문헌 4에는, 사이토카인과 인산 칼슘을 함유하는 생분해성 수지막을 포함하는 조직 재생용 부재이며, 사이토카인과 인산 칼슘의 비율이 두께 방향으로 연속적으로 증가 또는 감소하는 경사 구조를 갖는, 조직 재생용 부재를, 잉크젯 방법에 의하여 형성하는 것이 기재되어 있다. 또, 특허문헌 5에는, 인산 칼슘 분말을 함유하여 이루어지는 적층 조형용 분말 재료이며, 인산 칼슘 분말 표면에 인산기 혹은 카복실기를 갖는 유기 화합물이 소정의 양으로 부여되고, 인산기 혹은 카복실기를 갖는 유기 화합물로 이루어지는 분말을 소정의 양으로 포함하며, 또한 적층 조형용 분말 재료를 경화시켜 이루어지는 경화물의 하이드록시 아파타이트(HAp) 전이율이 1% 이하인 적층 조형용 분말 재료가 기재되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2001-095913호 특허문헌 2: 국제 공개공보 WO2005/011536호 특허문헌 3: 일본 공개특허공보 2006-025915호 특허문헌 4: 일본 공개특허공보 2013-106721호 특허문헌 5: 일본 공개특허공보 2015-187058호

상기한 바와 같이, 인산 칼슘을 포함하는 재료를 골 보충재 또는 조직 재생용 부재로서 사용하는 것은 알려져 있지만, 높은 강도를 갖는 인산 칼슘 성형체를, 신속하고 높은 조형 정밀도로 제조하는 방법의 개발이 요망되고 있다.

본 발명은, 높은 강도를 갖는 인산 칼슘 성형체를, 신속하고 높은 조형 정밀도로 제조하는 방법, 인산 칼슘 성형체, 및 이식용 재료를 제공하는 것을 해결해야 할 과제로 했다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, Ca/P(칼슘/인)의 원자수의 비가 1.4~1.8인 인산 칼슘 분말을 함유하는 층을 기판 상에 형성한 후에, 유기산의 칼슘염의 물에 대한 용해도가 1g/100mL 이하이며, 또한 pH3.5 이하인 유기산 용액을 노즐부로부터 액적 상태로 토출시켜, 상기의 인산 칼슘 분말을 함유하는 층에 대하여 적하시킴으로써, 높은 강도를 갖는 인산 칼슘 성형체를, 신속하고 높은 조형 정밀도로 제조할 수 있는 것을 발견했다. 본 발명은 이들 발견에 근거하여 완성한 것이다.

즉, 본 발명에 의하면, 이하의 발명이 제공된다.

<1> Ca/P의 원자수의 비가 1.4~1.8인 인산 칼슘 분말을 함유하는 층을 기판 상에 형성하는 공정 a; 및

유기산의 칼슘염의 물에 대한 용해도가 1g/100mL 이하이며, 또한 pH3.5 이하인 유기산 용액을 노즐부로부터 액적 상태로 토출시켜, 상기 유기산 용액을 상기 공정 a에서 형성한 인산 칼슘 분말을 함유하는 층에 대하여 적하시킴으로써 인산 칼슘 성형체를 제조하는 공정 b를 포함하는, 인산 칼슘 성형체의 제조 방법.

<2> 상기 공정 b에서 사용하는 유기산이, 시트르산, 옥살산, 타타르산, 말론산 및 말산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, <1>에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법.

<3> 상기 공정 b 후에,

Ca/P의 원자수의 비가 1.4~1.8인 인산 칼슘 분말을 함유하는 층을, 상기 공정 a에서 형성한 인산 칼슘 분말을 함유하는 층 상에 형성하는 공정 c; 및

유기산의 칼슘염의 물에 대한 용해도가 1g/100mL 이하이며, 또한 pH3.5 이하인 유기산 용액을 노즐부로부터 액적 상태로 토출시켜, 상기 유기산 용액을 상기 공정 c에서 형성한 인산 칼슘 분말을 함유하는 층에 대하여 적하시킴으로써 인산 칼슘 성형체를 제조하는 공정 d를 더 포함하는, <1> 또는 <2>에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법.

<4> 상기 공정 d에서 사용하는 유기산이, 시트르산, 옥살산, 타타르산, 말론산 및 말산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인, <3>에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법.

<5> 상기 인산 칼슘 분말은, 제1 인산 칼슘 분말과 제2 인산 칼슘 분말을 포함하고, 제1 인산 칼슘 분말의 상기 유기산에 대한 용해성이, 제2 인산 칼슘 분말의 상기 유기산에 대한 용해성보다 높으며,

제1 인산 칼슘 분말과 제2 인산 칼슘 분말을 포함하는 상기 인산 칼슘 분말은, 입자경 5~15μm의 입자와, 입자경 25~100μm의 입자를 적어도 포함하고, 입자경 25μm 이상의 입자를 체적 기준으로 20% 이상 포함하는, <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법.

<6> 제1 인산 칼슘 분말의 플로 함수가 4.00 미만이며,

제1 인산 칼슘 분말과 제2 인산 칼슘 분말을 포함하는 상기 인산 칼슘 분말의 플로 함수가 4.00 이상인, <5>에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법: 단, 플로 함수는, 파괴 강도를 fc, 최대 주응력(主應力)을 σ1로 했을 때, σ1/fc로 나타난다.

<7> 공정 b 및/또는 공정 d에 있어서의 유기산 용액의 농도가 1.1mol/L 이상 1.4mol/L 이하인, <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법.

<8> 공정 b 및/또는 공정 d에 있어서의 유기산이, 시트르산인, <7>에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법.

<9> 공정 b 및/또는 공정 d에 있어서의 유기산 용액의 도포량이, 0.20g/cm³ 이상 0.30g/cm³ 이하인, <7> 또는 <8>에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법.

<10> 공정 b 및/또는 공정 d에 있어서의 유기산 용액의 pH가, 2.5 이상 3.5 이하인, <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법.

<11> 성형체의 형성에 사용되지 않았던, 인산 칼슘 분말을 제거하는 공정 e를 더 포함하는, <1> 내지 <10> 중 어느 하나에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법.

<12> 상기 공정 e 후, 성형체를 수용액에 침지함으로써 성형체를 경화시키는 공정 f, 및/또는 성형체를 가열함으로써 성형체를 경화시키는 공정 g를 포함하는, <11>에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법.

<13> 성형체에 생체 친화성 고분자를 피복하는 공정 h를 더 포함하는, <1> 내지 <12> 중 어느 하나에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법.

<14> 상기 생체 친화성 고분자가, 재조합 젤라틴인, <13>에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법.

<15> 상기 공정 h 후에, 상기 생체 친화성 고분자에 세포를 파종하는 공정 i를 더 포함하는, <13> 또는 <14>에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법.

<16> 인산 칼슘 성형체가, 재생 의료용 스캐폴드재 또는 조직 수복재인, <1> 내지 <15> 중 어느 하나에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법.

<17> <1> 내지 <16> 중 어느 하나에 기재된 인산 칼슘 성형체의 제조 방법에 의하여 제조되는 인산 칼슘 성형체.

<18> 재생 의료용 스캐폴드재 또는 조직 수복재인, <17>에 기재된 인산 칼슘 성형체.

<19> 외부 공간과 연통하고 있는 구멍을 갖고 있는, <17> 또는 <18>에 기재된 인산 칼슘 성형체.

<20> 외부 공간과 연통하고 있는 구멍이, 성형체의 내부를 관통하고, 구멍의 양단에 있어서 외부 공간과 연통하고 있는, <19>에 기재된 인산 칼슘 성형체.

<21> 외부 공간과 연통하고 있는 구멍의 평균 직경이 200μm~2000μm인, <19> 또는 <20>에 기재된 인산 칼슘 성형체.

<22> Ca/P의 원자수의 비가 1.4~1.8인 인산 칼슘으로 형성되는 인산 칼슘 성형체로서, 외부 공간과 연통하고 있는 제1 구멍 및 당해 제1 구멍보다 평균 직경이 큰 제2 구멍을 갖는, 인산 칼슘 성형체.

<23> 외부 공간과 연통하고 있는 제1 구멍의 평균 직경이 200μm~2000μm인, <22>에 기재된 인산 칼슘 성형체.

<24> 외부 공간과 연통하고 있는 제1 구멍의 수가, 제1 구멍보다 평균 직경이 큰 제2 구멍의 수보다 많은, <22> 또는 <23>에 기재된 인산 칼슘 성형체.

<25> 표면의 일부 또는 전부가 재조합 젤라틴으로 코팅되어 있는 인산 칼슘 성형체를 포함하는, 이식용 재료.

<26> 상기 인산 칼슘의 Ca/P의 원자수의 비가 1.4~1.8인, <25>에 기재된 이식용 재료.

<27> 재조합 젤라틴이, 열가교 또는 화학 가교되어 있는, <25> 또는 <26>에 기재된 이식용 재료.

<28> 재조합 젤라틴으로 코팅되어 있는 인산 칼슘 성형체의 표면이, 이식용 재료의 표면 및 내부에 존재하는, <25> 내지 <27> 중 어느 하나에 기재된 이식용 재료.

<29> 인산 칼슘 성형체가, 블록 형상인, <25> 내지 <28> 중 어느 하나에 기재된 이식용 재료.

<30> 인산 칼슘 성형체가, 과립 형상인, <25> 내지 <28> 중 어느 하나에 기재된 이식용 재료.

<31> 인산 칼슘으로 형성되는 인산 칼슘 성형체로서,

외부 공간과 연통하고 있는 구멍을 갖고,

밀도가 0.7g/mL 이상이거나, 및/또는 수은 압입법에 의한 기공률이 75% 이하이며,

흡수 침투 속도가, 0.05mm/초 이상인,

인산 칼슘 성형체;

단, 흡수 침투 속도란, 이하의 조건으로 측정한 것이다. 직경 8mm 높이 20mm의 인산 칼슘 성형체에, 내경 2mm의 플라스틱통의 일단(一端)을 연결하고, 상기 플라스틱통의 타단(他端)을 길이 100mm의 튜브의 일단에 연결하며, 상기 튜브의 타단을 10mL의 시린지에 연결한 실험계를 구축한다. 인산 칼슘 성형체와 플라스틱통이 접하는 높이와, 시린지 내의 잉크의 수위의 높이가 흡수 침투의 개시부터 종료까지 동일하게 되도록 조정한 조건하에 있어서, 시린지 내의 잉크를 인산 칼슘 성형체에 흡수 침투시킨다. 잉크가 침투한 인산 칼슘 성형체의 영역의 높이가 5분 이내에 15mm가 되었을 때는, 15mm를 침투에 필요로 한 시간으로 나눈 값을 흡수 침투 속도로 하고, 잉크가 침투한 인산 칼슘 성형체의 영역의 높이가 5분 이내에 15mm가 되지 않는 경우는, 5분의 시점에 있어서 잉크가 침투한 인산 칼슘 성형체의 영역의 높이를, 침투에 필요로 한 시간인 5분으로 나눈 값을, 흡수 침투 속도로 한다.

<32> 상기 인산 칼슘의 Ca/P의 원자수의 비가 1.4~1.8인, <31>에 기재된 인산 칼슘 성형체.

<33> 나노 포커스 X선 CT 또는 마이크로 포커스 X선 CT에 의한 측정에 의하여 판별되는 상대적으로 조밀한 층과 상대적으로 성긴 층이 교대로 적층된 구조를 갖고 있는, <31> 또는 <32>에 기재된 인산 칼슘 성형체.

<34> 적어도 5층 이상의 상대적으로 조밀한 층과, 적어도 5층 이상의 상대적으로 성긴 층이 교대로 적층되어 있는, <33>에 기재된 인산 칼슘 성형체.

<35> 제1의 상대적으로 조밀한 층과, 상기 제1의 상대적으로 조밀한 층과 인접하는 제2의 상대적으로 조밀한 층과의 피치가 50~300μm인, <33> 또는 <34>에 기재된 인산 칼슘 성형체.

<36> 인산 칼슘 성형체의 나노 포커스 X선 CT 화상에 근거하여, 성형체의 일 방향의 거리를 가로축에, 상대 CT 강도를 세로축에 표시한 파형도에 있어서, 산(山)의 피크와 골(谷)의 피크를 교대로 갖는, <31> 또는 <32>에 기재된 인산 칼슘 성형체.

<37> 적어도 5개 이상의 산의 피크를 갖는, <36>에 기재된 인산 칼슘 성형체.

<38> 제1의 산의 피크와, 상기 제1의 산의 피크와 인접하는 제2의 산의 피크와의 피치가 50~300μm인, <36> 또는 <37>에 기재된 인산 칼슘 성형체.

본 발명에 의한 인산 칼슘 성형체의 제조 방법에 의하면, 높은 강도를 갖는 인산 칼슘 성형체를, 신속하고 높은 조형 정밀도로 제조할 수 있다. 본 발명의 인산 칼슘 성형체는, 높은 강도를 갖는다. 본 발명의 이식 재료는, 세포 접착성이 우수하고, 골 형성능이 높다.

도 1은, 제1 구멍의 X 연통 구멍, Y 연통 구멍 및 Z 연통 구멍을 갖는 성형체를 나타낸다.
도 2는, 구조 강화 영역을 갖는 성형체를 나타낸다.
도 3은, 3D 프린터에 의한 성형체의 제작의 설계도를 나타낸다.
도 4는, 제작한 성형체를 나타낸다.
도 5는, β-TCP 입자에 대한 재조합 젤라틴 수식 효과(세포 접착성)를 확인한 결과를 나타낸다.
도 6은, β-TCP 입자에 대한 재조합 젤라틴 수식 효과(골 형성)를 확인한 결과를 나타낸다.
도 7은, 흡수 침투 속도의 측정에 이용한 실험계를 나타낸다.
도 8은, 소밀 적층 구조의 해석에 이용한 대상물의 구조를 나타낸다.
도 9는, 나노 포커스 X선 CT 해석에 있어서, 밀층(상대적으로 조밀한 층)과 소층(상대적으로 성긴 층)을 시인할 수 있도록 보이는 방법을 조정한 결과를 나타낸다.
도 10은, 나노 포커스 X선 CT 해석에 있어서, Z 축 방향으로 3.14mm, X 축 방향으로 3.14mm의 영역을 선택한 무늬를 나타낸다.
도 11은, 도 10에 있어서 선택한 영역을 흑백의 정도에 맞추어, 파형화한 것을 나타낸다.
도 12는, 나노 포커스 X선 CT 해석에 있어서, Z 축 방향으로 3.12mm, Y 축 방향으로 3.12mm의 영역을 선택한 무늬를 나타낸다.
도 13은, 도 12에 있어서 선택한 영역을 흑백의 정도에 맞추어, 파형화한 것을 나타낸다.
도 14는, 혼합 분체의 입도 분포의 측정 결과를 나타낸다.
도 15는, TTCP 분체의 입도 분포의 측정 결과를 나타낸다.
도 16은, DCPD 분체의 입도 분포의 측정 결과를 나타낸다.
도 17은, 래트 시험에 이용한 인산 칼슘 성형체의 모식도를 나타낸다.
도 18은, 시험 A(컨트롤: 결손만)에 대하여, 마이크로 포커스 CT 해석의 결과를 나타낸다.
도 19는, 성형체 B의 래트 이식 후 8주간의 마이크로 CT 해석의 결과를 나타낸다.
도 20은, 이식한 성형체 B의 0주부터 2주간마다의 마이크로 CT 해석의 결과를 나타낸다.
도 21은, 이식한 성형체 B의 8주간 후의 마이크로 CT 해석의 결과를 나타낸다.
도 22는, 이식한 성형체 B의 8주간 후의 병리 표본, H&E 염색의 결과를 나타낸다.
도 23은, 이식한 성형체 B에 대하여 래트(2마리째)의 8주간 후의 병리 표본, H&E 염색의 결과를 나타낸다.
도 24는, 이식한 성형체 B에 대하여 래트(2마리째)의 8주간 후의 병리 표본, H&E 염색의 결과를 나타낸다.
도 25는, 이식한 성형체 B에 대하여 래트(3마리째)의 8주간 후의 병리 표본, von Kossa 염색의 결과를 나타낸다.
도 26은, 바닥면의 휨의 평가에 있어서의 클래스 1부터 5의 견본을 나타낸다.
도 27은, 인산 칼슘 성형체에 대하여 도포량과 압축 강도의 관계를 나타낸다.
도 28은, 인산 칼슘 성형체에 대하여 도포량과 바닥면의 휨의 관계를 나타낸다.
도 29는, 인산 칼슘 성형체에 대하여 압축 강도와 바닥면의 휨의 관계를 나타낸다.
도 30은, 3단계의 연통 구멍을 갖는 인산 칼슘 성형체의 모식도를 나타낸다.
도 31은, 3단계의 연통 구멍을 갖는 인산 칼슘 성형체의 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope; SEM) 이미지를 나타낸다.

이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

이하에 기재하는 구성 요건의 설명은, 본 발명의 대표적인 실시형태에 근거하여 이루어지는 경우가 있지만, 본 발명은 그와 같은 실시형태에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 명세서에 있어서, "~"를 이용하여 나타나는 수치 범위는, "~"의 전후에 기재되는 수치를 하한값 및 상한값으로서 포함하는 범위를 의미한다.

[1] 인산 칼슘 성형체의 제조 방법

본 발명에 의한 인산 칼슘 성형체의 제조 방법은,

Ca/P의 원자수의 비가 1.4~1.8인 인산 칼슘 분말을 함유하는 층을 기판 상에 형성하는 공정 a; 및

유기산의 칼슘염의 물에 대한 용해도가 1g/100mL 이하이며, 또한 pH3.5 이하인 유기산 용액을 노즐부로부터 액적 상태로 토출시켜, 상기 유기산 용액을 상기 공정 a에서 형성한 인산 칼슘 분말을 함유하는 층에 대하여 적하시킴으로써 인산 칼슘 성형체를 제조하는 공정 b를 포함한다.

본 발명에 있어서는, Ca/P의 원자수의 비가 1.4~1.8인 인산 칼슘 분말을 사용하는 것과, 유기산의 칼슘염의 물에 대한 용해도가 1g/100mL 이하이며, 또한 pH3.5 이하인 유기산 용액을 사용함으로써, 높은 강도를 갖는 인산 칼슘 성형체를, 신속하고 높은 조형 정밀도(액적의 번짐 방지성이 높음)로 제조할 수 있다. 본 발명의 효과가 얻어지는 메커니즘으로서는 이하의 메커니즘이 상정되지만, 이하의 메커니즘에 의하여 본 발명의 범위는 한정되는 것은 아니다.

인산 칼슘은 pH4 이하에서는 Ca/P의 원자수의 비가 1인 인산 수소 칼슘(CaHPO₄: DCPA라고도 함)으로서 석출된다. 본 발명에서는, pH3.5 이하인 유기산 용액을 사용하지만, 이것은, 토출 후의 pH 변화, 구체적으로는, Ca/P의 원자수의 비가 1인 DCPA로서 석출되므로 Ca가 남아, pH는 알칼리 측으로 시프트하기 때문이다. 이때, 여분이 되는 Ca가 용해도가 작은 염으로서 고화되어, "높은 경화 속도", "성형체의 높은 강도"와, "액적의 번짐 방지에 의한 성형체의 정밀도 향상"이라는 효과가 달성되는 것이 상정된다.

본 명세서에서 말하는 "높은 강도를 갖는 인산 칼슘 성형체"란, 인산 칼슘 성형체가, 성형 후의 취급(예를 들면, 성형체를 장치로부터 취출하는 조작 등)에 견딜 수 있는 정도의 강도를 갖고 있는 것을 의미한다.

<1> 인산 칼슘 분말

본 발명에서 사용하는 인산 칼슘 분말에 있어서의 인산 칼슘에 있어서는, Ca/P의 원자수의 비가 1.4~1.8이다. Ca/P의 원자수의 비는, 바람직하게는 1.45~1.79이며, 보다 바람직하게는 1.50~1.70이다.

Ca/P의 원자수의 비가 1.4~1.8인 인산 칼슘 분말의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 Ca/P의 원자수의 비가 기존인 2종류 이상의 인산 칼슘 분말을 원료로서 사용하고, Ca/P의 원자수의 비가 1.4~1.8이 되도록, 상기 2종류 이상의 인산 칼슘 분말을 소정의 비율로 혼합함으로써, Ca/P의 원자수의 비가 1.4~1.8인 인산 칼슘 분말을 제조할 수 있다. 일례로서는, 인산 칼슘 분말의 원료로서, Ca₄(PO₄)₂O(인산 사칼슘: TTCP라고도 함: Ca/P의 원자수의 비는 2.0)와, CaHPO₄·2H₂O(인산 수소 칼슘 이수화물: DCPD라고도 함: Ca/P의 원자수의 비는 1.0)를 이용하여, TTCP와 DCPD의 혼합 비율을 변화시킴으로써, Ca/P의 원자수의 비가 1.4~1.8인 인산 칼슘 분말을 제조할 수 있다.

분말의 입경은, 반응성의 점에서는 작은 편이 우수하지만, 분말층을 형성하기 쉽게 하는 점에서는, 입경은 바람직하게는 1μm~100μm이고, 보다 바람직하게는 5μm~50μm이며, 더 바람직하게는 10μm~30μm이다. 또한, 입경은 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정법으로 측정할 수 있고, 구체적으로는 레이저 회절 산란식 입도 분포 측정 장치/호리바 세이사쿠쇼제/LA-920이나 가부시키가이샤 세이신 기교제의 LMS-2000e에 의하여 측정할 수 있다.

바람직하게는, 인산 칼슘 분말은, 제1 인산 칼슘 분말과 제2 인산 칼슘 분말을 포함하고, 제1 인산 칼슘 분말의 유기산(하기함)에 대한 용해성이, 제2 인산 칼슘 분말의 유기산(하기함)에 대한 용해성보다 높다.

바람직하게는, 제1 인산 칼슘 분말과 제2 인산 칼슘 분말을 포함하는 상기의 인산 칼슘 분말은, 입자경 5~15μm의 입자와, 입자경 25~100μm의 입자를 적어도 포함하고, 입자경 5~15μm의 입자를 체적 기준으로 5.0% 이상(보다 바람직하게는10% 이상, 더 바람직하게는15% 이상 포함함), 입자경 25μm 이상의 입자를 체적 기준으로 20% 이상(보다 바람직하게는 25% 이상, 더 바람직하게는 30% 이상) 포함한다.

바람직하게는, 제1 인산 칼슘 분말의 플로 함수가 4.00 미만이며, 제1 인산 칼슘 분말과 제2 인산 칼슘 분말을 포함하는 인산 칼슘 분말의 플로 함수가 4.00 이상이다. 여기에서, 플로 함수는, 파괴 강도를 fc, 최대 주응력을 σ1로 했을 때, σ1/fc로 나타난다. 플로 함수는, 블룩필드제의 "파우더 플로 테스터, PFT" 등의 측정 장치를 이용하여 하기하는 실시예의 기재에 준하여 측정할 수 있다.

<2> 인산 칼슘 분말을 함유하는 층을 기판 상에 형성하는 공정 a

본 발명에 있어서의 공정 a는, 인산 칼슘 분말을 함유하는 층을 기판 상에 형성하는 공정이다.

기판의 재질, 형상, 및 크기는, 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절한 기판을 사용할 수 있다. 기판으로서는, 소정의 면적의 평면을 갖는 기판이 바람직하다. 기판의 표면적은 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 5~200cm²이며, 보다 바람직하게는 20~100cm²이다.

기판의 재질로서는, 아크릴, 메타크릴(폴리메타크릴산 메틸 수지 등), 폴리스타이렌, 및 폴리프로필렌 등의 플라스틱 소재, 유리 등의 무기 소재와, 구리, 알루미늄 및 스테인리스강 등의 금속 소재 등을 들 수 있다.

인산 칼슘 분말을 함유하는 층을 기판 상에 형성하는 공정은, 임의의 방법으로 행할 수 있고, 그 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 3D 프린터(3차원 프린터)를 이용하여 행할 수 있다. 3D 프린터의 일례로서는, Z-Printer310 Plus(3D Systems Corporation(구(舊) Z Corporation)) 등을 사용할 수 있지만, 특별히 한정되지 않는다.

<3> 유기산 용액

본 발명에 있어서는, 유기산의 칼슘염의 물에 대한 용해도가 1g/100mL 이하이며, 또한 pH3.5 이하인 유기산 용액을 사용한다. 유기산의 칼슘염의 용해도는, 온도 25℃에 있어서의 용해도를 의미한다.

유기산 용액에 대하여, 유기산의 칼슘염의 물에 대한 용해도가 1g/100mL 이하이면 되지만, 바람직하게는 0.5g/100mL 이하이며, 보다 바람직하게는 0.1g/100mL 이하이다.

상기의 용해도를 충족시키는 유기산으로서는, 시트르산, 옥살산, 타타르산, 말론산 및 말산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하고, 시트르산, 옥살산 또는 타타르산이 보다 바람직하며, 시트르산이 더 바람직하다.

유기산 용액의 pH는 5 이하이고, 바람직하게는 1.0~3.5이며, 보다 바람직하게는 2.5 이상 3.5 이하이고, 더 바람직하게는 3.0 이상 3.5 이하이다.

pH3.5 이하인 유기산 용액은, 유기산 및 유기산의 염(유기산의 나트륨염 등)의 혼합비를 조정함으로써, 제조할 수 있다.

유기산 용액에 있어서의 유기산의 농도는, 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 0.1mol/L 이상 5.0mol/L 이하이고, 바람직하게는 0.5mol/L 이상 3.0mol/L 이하이며, 보다 바람직하게는 1.0mol/L 이상 2.0mol/L 이하이고, 더 바람직하게는 1.1mol/L 이상 1.4mol/L 이하이다.

<4> 유기산 용액의 토출을 포함하는 인산 칼슘 성형체를 제조하는 공정 b

본 발명에 있어서는, 유기산 용액을 노즐부로부터 액적 상태로 토출시켜, 상기 유기산 용액을 공정 a에서 형성한 인산 칼슘 분말을 함유하는 층에 대하여 적하시킴으로써, 인산 칼슘 성형체를 제조한다.

본 발명에 있어서는, 유기산 용액을 액적 상태로 토출시킨다. 액적 상태란, 노즐부로부터 토출한 유기산 용액이, 노즐부와 기판 상의 인산 칼슘 분말을 함유하는 층 중 어느 것에도 접촉하지 않고, 공간 중을 이동하는 상태이다.

본 발명에 있어서는, 유기산 용액을 액적 상태로 토출시킬 때의 온도는 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 15℃ 이상 50℃ 이하이고, 바람직하게는 20℃ 이상 40℃ 이하이며, 예를 들면 실온이다.

유기산 용액의 토출은, 노즐부를 갖는 잉크젯 헤드를 이용하여 행할 수 있다. 잉크 액적을 피에조 소자의 액추에이터 등에 의하여 노즐부로부터 토출하고, 매체에 착탄시켜 매체 상에 화상을 형성하는 잉크젯 기록 장치가 알려져 있다. 잉크젯 기록 장치에서는, 노즐부의 배열 피치가 고밀도화됨과 함께, 수 피코리터~100피코리터의 미소한 잉크 액적을 토출하는 것이 가능하다. 일본 공개특허공보 2012-004555호에는, 잉크젯 방식에 의한 기능 재료의 제조 방법 및 장치가 기재되어 있지만, 유기산 용액의 토출은, 일본 공개특허공보 2012-004555호에 기재되어 있는 바와 같은 잉크젯 헤드를 이용하여 행할 수 있다. 일본 공개특허공보 2012-004555호에 기재된 내용은 모두 본 명세서에 인용되는 것으로 한다.

잉크젯 헤드는 수평 방향에 대하여 자유롭게 이동 가능하게 구성되어 있는 것이 바람직하다. 고정된 기판에 대하여 잉크젯 헤드를 이동시켜도 되고, 잉크젯 헤드 및 기판의 양쪽 모두를 이동시켜도 된다. 잉크젯 헤드는, 잉크 탱크로부터 공급되는 잉크(즉, 유기산 용액)를 기판 상의 분말을 함유하는 층의 원하는 위치에 대하여 토출하는 것이다.

잉크젯의 방식으로서는, 컨티뉴어스형, 온디맨드형 중 어느 것이어도 되지만, 수 평방 10cm 이상의 대면적에 토출하는 경우에는, 노즐이 복수 있는 온디맨드형이 바람직하다. 온디맨드형의 토출 방식을 특징짓는 액추에이터는, 피에조 방식, 서멀 방식, 솔리드 방식, 정전 흡인 방식 등의 다양한 방식을 이용할 수 있다. 피에조 방식은, 수계 이외에, 유기 용제계를 토출하는 것도 가능하다. 노즐의 배열에 대해서도, 단열(單列)로 배치, 복수 열로 배치, 교번(交番)격자 형상으로 배치 중 어느 것이어도 상관없다.

상기의 유기산 용액의 토출을 포함하는 인산 칼슘 성형체를 제조하는 공정 b는, 예를 들면 잉크젯 헤드를 구비한 3D 프린터(3차원 프린터)를 이용하여 행할 수 있다. 3D 프린터의 일례로서는, Z-Printer310 Plus(3D Systems Corporation(구 Z Corporation) 등을 사용할 수 있지만, 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 방법으로 제조되는 인산 칼슘 성형체의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 인산 칼슘 성형체를 직육면체에 근사한 경우에서, 직육면체의 세로, 가로 및 높이는 각각, 바람직하게는 0.1mm~200mm이며, 보다 바람직하게는 1mm~100mm이다.

<5> 적층

본 발명에 의한 인산 칼슘 성형체의 제조 방법은, 상기의 공정 b 후에,

Ca/P의 원자수의 비가 1.4~1.8인 인산 칼슘 분말을 함유하는 층을, 공정 a에서 형성한 인산 칼슘 분말을 함유하는 층 상에 형성하는 공정 c; 및 유기산의 칼슘염의 물에 대한 용해도가 1g/100mL 이하이며, 또한 pH3.5 이하인 유기산 용액을 노즐부로부터 액적 상태로 토출시켜, 상기의 유기산 용액을 공정 c에서 형성한 인산 칼슘 분말을 함유하는 층에 대하여 적하시킴으로써 인산 칼슘 성형체를 제조하는 공정 d를 더 포함하고 있어도 된다.

상기의 공정 c는, 공정 a와 동일하게 행할 수 있다. 공정 c에서 사용하는 재료의 종류는, 공정 a와 동일해도 되고, 달라도 되지만, 바람직하게는 동일하다.

상기의 공정 d는, 공정 b와 동일하게 행할 수 있다. 공정 d에서 사용하는 재료의 종류는, 공정 b와 동일해도 되고, 달라도 되지만, 바람직하게는 동일하다.

공정 d에서 사용하는 유기산은, 공정 b의 경우와 동일하게, 시트르산, 옥살산, 타타르산, 말론산 및 말산으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하고, 시트르산, 옥살산 또는 타타르산이 보다 바람직하며, 시트르산이 더 바람직하다.

공정 c 및 공정 d를 행하는 경우, 그 횟수는 특별히 한정되지 않고, 1회 이상의 임의의 횟수로 행할 수 있으며, 예를 들면, 1회~1000회 행할 수 있다.

공정 b 및/또는 공정 d에 있어서의 유기산 용액의 도포량은, 일반적으로는 0.10g/cm³ 이상 0.40g/cm³ 이하이며, 바람직하게는, 0.20g/cm³ 이상 0.30g/cm³ 이하이다.

<6> 인산 칼슘 분말을 제거하는 공정

본 발명에 있어서는, 성형체의 형성에 사용되지 않았던 인산 칼슘 분말을 제거하는 공정 e를 더 마련할 수 있다. 인산 칼슘 분말을 제거하는이란, 인산 칼슘 분말을, 성형체의 표면으로부터 제거하는 것이다.

성형체의 형성에 사용되지 않았던 인산 칼슘 분말을 제거함으로써, 원하는 형상으로 성형된 성형체를 회수할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서는, 형성된 성형체가 소정의 강도를 갖고 있음으로써, 성형체를 파손하지 않고, 성형체의 형성에 사용되지 않았던 인산 칼슘 분말을 제거할 수 있다.

성형체의 형성에 사용되지 않았던 인산 칼슘 분말을 제거하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 압축 공기를 이용하여 행해도 된다.

<7> 성형체를 경화시키는 공정

본 발명에 있어서는, 성형체의 형성에 사용되지 않았던 인산 칼슘 분말을 제거하는 공정 e 후에, 성형체를 수용액에 침지함으로써 성형체를 경화시키는 공정 f, 및/또는 성형체를 가열함으로써 성형체를 경화시키는 공정 g를 더 마련할 수 있다. 단, 공정 f 및 공정 g는 각각 마련해도 되고, 마련하지 않아도 된다.

상기의 공정 f 및/또는 공정 g를 행함으로써, 첨가한 유기산을 제거할 수 있어, 성형체의 강도를 더 높일 수 있다.

또, 상기의 공정 c 및 공정 d를 행하는 경우(즉, 인산 칼슘 분말을 함유하는 층을 적층하는 경우)에는, 공정 f에 의하여 성형체를 경화시킴으로써, 성형체의 강도를 보다 높일 수 있다. 인산 칼슘 분말을 함유하는 층의 사이의 강도의 향상에 기인하여, 성형체의 강도가 보다 높여지는 것으로 추정된다. 즉, 본 발명의 바람직한 양태에 있어서는, 공정 a 및 공정 b를 행한 후에, 공정 c 및 공정 d를 행하고, 그 후, 성형체의 형성에 사용되지 않았던 인산 칼슘 분말을 제거하는 공정 e를 행하며, 추가로 공정 e 후에, 성형체를 수용액에 침지함으로써 성형체를 경화시키는 공정 f를 행할 수 있다.

성형체를 수용액에 침지함으로써 성형체를 경화시키는 공정 f에 있어서 사용하는 수용액의 종류는, 성형체를 경화할 수 있는 한 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 인산 수용액 등을 들 수 있으며, 보다 구체적으로는, 0.1mol/L~1.0mol/L의 인산 이수소 나트륨 용액 등을 사용할 수 있다. 상기 수용액의 pH는 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 pH3~11이고, 바람직하게는 pH3~10이며, 보다 바람직하게는 pH4~9이다.

성형체를 수용액에 침지하는 시간은, 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 1시간부터 48시간이고, 바람직하게는 2시간부터 24시간이며, 보다 바람직하게는 4시간부터 24시간이다.

성형체를 가열함으로써 성형체를 경화시키는 공정 g는, 성형체를, 일반적으로는 100℃~2000℃, 바람직하게는 200℃~1500℃이며, 보다 바람직하게는 500℃~1500℃, 더 바람직하게는 1000℃~1300℃, 특히 바람직하게는 1100℃~1200℃의 온도로 가열함으로써 행할 수 있다. 단, T〔켈빈: K〕=t〔셀시우스도: ℃〕+273.15이다.

가열 시간은, 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 1시간부터 48시간이고, 바람직하게는 1시간부터 24시간이며, 보다 바람직하게는 2시간부터 12시간이고, 더 바람직하게는 2시간부터 6시간이다.

가열은, 머플로 등을 이용하여 통상의 방법에 의하여 행할 수 있다.

상기한 성형체를 경화시키는 공정 f 및/또는 공정 g를 행함으로써, 성형체의 압축 강도를 높일 수 있다. 공정 f 및/또는 공정 g를 행한 성형체의 압축 강도는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 2.5MPa 이상이고, 보다 바람직하게는 3.0MPa 이상이며, 더 바람직하게는 3.5MPa 이상이고, 압축 강도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 10MPa 이하이다.

<8> 생체 친화성 고분자를 피복하는 공정

본 발명에 있어서는, 성형체에 생체 친화성 고분자를 피복하는 공정 h를 더 마련할 수 있다. 단, 공정 h는 마련해도 되고, 마련하지 않아도 된다. 성형체를 생체 친화성 고분자로 피복함으로써, 세포를 흡착시키기 쉽게 할 수 있다. 바람직하게는, 본 명세서에서 상기한 바와 같은 성형체를 경화시키는 공정 f 및/또는 공정 g를 행함으로써 산을 성형체로부터 제거한 후에, 성형체에 생체 친화성 고분자(바람직하게는, 하기하는 재조합 젤라틴)를 피복함으로써, 생체 친화성 고분자와 산의 반응을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명의 바람직한 양태에 있어서는, 성형체를 경화시키는 공정 f 및/또는 공정 g를 행한 후에, 성형체에 생체 친화성 고분자를 피복하는 공정 h를 행할 수 있다.

(8-1) 생체 친화성 고분자

생체 친화성이란, 생체에 접촉했을 때에, 장기적 또한 만성적인 염증 반응 등과 같이 현저한 유해 반응을 야기하지 않는 것을 의미한다. 생체 친화성 고분자는, 생체에 친화성을 갖는 것이면, 생체 내에서 분해되는지 여부는 특별히 한정되지 않지만, 생분해성 고분자인 것이 바람직하다. 비생분해성 재료로서 구체적으로는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리유레테인, 폴리프로필렌, 폴리에스터, 염화 바이닐, 폴리카보네이트, 아크릴, 스테인리스, 타이타늄, 실리콘, 및 MPC(2-메타크릴로일옥시에틸포스포릴콜린) 등을 들 수 있다. 생분해성 재료로서는, 구체적으로는, 천연 유래의 펩타이드, 재조합 펩타이드(RCP) 또는 화학 합성 펩타이드 등의 폴리펩타이드(예를 들면, 이하에 설명하는 젤라틴 등), 폴리락트산, 폴리글라이콜산, 락트산·글라이콜산 코폴리머(PLGA), 히알루론산, 글리코스아미노글라이칸, 프로테오글라이칸, 콘드로이틴, 셀룰로스, 아가로스, 카복시메틸셀룰로스, 키틴, 및 키토산 등을 들 수 있다. 상기 중에서도, 재조합 펩타이드가 특히 바람직하다. 이들 생체 친화성 고분자에는 세포 접착성을 향상시키는 고안이 이루어져 있어도 된다. 구체적으로는, "기재 표면에 대한 세포 접착 기질(비프로넥틴, 비트로넥틴, 라미닌)이나 세포 접착 배열(아미노산 한 글자 표기로 나타나는, RGD 배열, LDV 배열, REDV 배열, YIGSR 배열, PDSGR 배열, RYVVLPR 배열, LGTIPG 배열, RNIAEIIKDI 배열, IKVAV 배열, LRE 배열, DGEA 배열, 및 HAV 배열) 펩타이드에 의한 코팅", "기재 표면의 아미노화, 양이온화", 또는 "기재 표면의 플라즈마 처리, 코로나 방전에 의한 친수성 처리"와 같은 방법을 사용할 수 있다.

재조합 펩타이드 또는 화학 합성 펩타이드를 포함하는 폴리펩타이드의 종류는, 생체 친화성을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 젤라틴, 콜라겐, 엘라스틴, 비프로넥틴, 프로넥틴, 라미닌, 테나신, 피브린, 피브로인, 엔탁틴, 트롬보스폰딘, 레트로넥틴이 바람직하고, 가장 바람직하게는 젤라틴, 콜라겐, 아테로콜라겐이다.

본 발명에서 이용하는 젤라틴으로서는, 바람직하게는, 천연 젤라틴, 재조합 젤라틴 또는 화학 합성 젤라틴이며, 더 바람직하게는 재조합 젤라틴이다. 천연 젤라틴이란 천연 유래의 콜라겐으로부터 만들어진 젤라틴을 의미한다. 젤라틴이 유래하는 생물은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 동물(포유류, 어류 등) 유래의 젤라틴을 사용할 수 있다.

화학 합성 펩타이드 또는 화학 합성 젤라틴이란, 인공적으로 합성한 펩타이드 또는 젤라틴을 의미한다. 젤라틴 등의 펩타이드의 합성은, 고상(固相) 합성이어도 되고, 액상(液相) 합성이어도 되지만, 바람직하게는 고상 합성이다. 펩타이드의 고상 합성은 당업자에게 공지이며, 예를 들면 아미노기의 보호로서 Fmoc기(Fluorenyl-Methoxy-Carbonyl기)를 사용하는 Fmoc기 합성법과, 아미노기의 보호로서 Boc기(tert-Butyl Oxy Carbonyl기)를 사용하는 Boc기 합성법 등을 들 수 있다. 또한, 화학 합성 젤라틴의 바람직한 양태는, 본 명세서 중 하기의 재조합 젤라틴에 기재한 내용을 적용시킬 수 있다.

재조합 젤라틴에 대해서는, 본 명세서 중 하기한다.

생체 친화성 고분자의 친수성 값 "1/IOB"값은, 0에서부터 1.0이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0에서부터 0.6이며, 더 바람직하게는 0에서부터 0.4이다. IOB란, 후지타 아쓰시에 의하여 제안된 유기 화합물의 극성/비극성을 나타내는 유기 개념도에 근거하는, 친소수성의 지표이며, 그 상세는, 예를 들면 "Pharmaceutical Bulletin", vol. 2, 2, pp. 163-173(1954), "화학의 영역" vol. 11, 10, pp. 719-725(1957), "프래그런스 저널", vol. 50, pp. 79-82(1981) 등에서 설명되어 있다. 간결하게 말하면, 모든 유기 화합물의 근원을 메테인(CH₄)으로 하고, 다른 화합물은 모두 메테인의 유도체로 간주하며, 그 탄소수, 치환기, 변태부, 환 등에 각각 일정한 수치를 설정하고, 그 스코어를 가산하여 유기성 값(OV), 무기성 값(IV)을 구하고, 이 값을, 유기성 값을 X 축, 무기성 값을 Y 축에 취한 도 상에 플롯해 나가는 것이다. 유기 개념도에 있어서의 IOB란, 유기 개념도에 있어서의 유기성 값(OV)에 대한 무기성 값(IV)의 비, 즉 "무기성 값(IV)/유기성 값(OV)"를 말한다. 유기 개념도의 상세에 대해서는, "신판 유기 개념도-기초와 응용-"(고다 요시오 등 저, 산쿄 슛판, 2008)을 참조하기 바란다. 본 명세서 중에서는, IOB의 역수를 취한 "1/IOB"값으로 친소수성을 나타내고 있다. "1/IOB"값이 작을(0에 가까워질) 수록, 친수성인 것을 나타내는 표기이다.

본 발명에서 이용하는 생체 친화성 고분자가 폴리펩타이드인 경우는, Grand average of hydropathicity(GRAVY) 값으로 나타나는 친소수성 지표에 있어서, 0.3 이하, 마이너스 9.0 이상인 것이 바람직하고, 0.0 이하, 마이너스 7.0 이상인 것이 더 바람직하다. Grand average of hydropathicity(GRAVY) 값은, "Gasteiger E., Hoogland C., Gattiker A., Duvaud S., Wilkins M.R., Appel R.D., Bairoch A. ; Protein Identification and Analysis Tools on the ExPASy Server; (In) John M. Walker (ed): The Proteomics Protocols Handbook, Humana Press (2005). pp. 571-607" 및 "Gasteiger E., Gattiker A., Hoogland C., Ivanyi I., Appel R.D., Bairoch A. ; ExPASy: the proteomics server for in-depth protein knowledge and analysis. ; Nucleic Acids Res. 31:3784-3788(2003)."의 방법에 의하여 얻을 수 있다.

(8-2) 가교

생체 친화성 고분자는, 가교되어 있는 것이어도 되고, 가교되어 있지 않은 것이어도 된다. 일반적인 가교 방법으로서는, 열가교, 알데하이드류(예를 들면, 폼알데하이드, 글루타르알데하이드 등)에 의한 가교, 축합제(카보다이이미드, 사이안아마이드 등)에 의한 가교, 효소 가교, 광가교, 자외선 가교, 소수성 상호 작용, 수소 결합, 이온성 상호 작용 등이 알려져 있으며, 본 발명에 있어서도 상기의 가교 방법을 사용할 수 있다. 본 발명에서 사용하는 가교 방법으로서는, 더 바람직하게는 열가교, 자외선 가교, 또는 효소 가교이며, 특히 바람직하게는 열가교이다.

효소에 의한 가교를 행하는 경우, 효소로서는, 고분자 재료 간의 가교 작용을 갖는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 트랜스글루타미나제 및 라카제, 가장 바람직하게는 트랜스글루타미나제를 이용하여 가교를 행할 수 있다. 트랜스글루타미나제로 효소 가교하는 단백질의 구체예로서는, 라이신 잔기 및 글루타민 잔기를 갖는 단백질이면 특별히 제한되지 않는다. 트랜스글루타미나제는, 포유류 유래의 것이어도 되고, 미생물 유래의 것이어도 되며, 구체적으로는, 아지노모토(주)제 액티바 시리즈, 시약으로서 판매되고 있는 포유류 유래의 트랜스글루타미나제, 예를 들면 오리엔탈 고보 고교(주)제, Upstate USA Inc. 제, Biodesign International제 등의 모르모트 간 유래 트랜스글루타미나제, 염소 유래 트랜스글루타미나제, 토끼 유래 트랜스글루타미나제 등, 인간 유래의 혈액 응고 인자(Factor XIIIa, Haematologic Technologies, Inc.사) 등을 들 수 있다.

가교(예를 들면, 열가교)를 행할 때의 반응 온도는, 가교가 가능한 한 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는, -100℃~500℃이고, 보다 바람직하게는 0℃~300℃이며, 더 바람직하게는 50℃~300℃이고, 특히 바람직하게는 100℃~250℃이며, 가장 바람직하게는 120℃~200℃이다.

(8-3) 재조합 젤라틴

본 발명에서 이용하는 젤라틴으로서는, 재조합 젤라틴이 바람직하다.

재조합 젤라틴이란, 유전자 조작 기술에 의하여 만들어진 젤라틴과 유사한 아미노산 배열을 갖는 폴리펩타이드 혹은 단백질 유사 물질을 의미한다. 본 발명에서 이용할 수 있는 재조합 젤라틴은, 콜라겐에 특징적인 Gly-X-Y로 나타나는 배열(X 및 Y는 각각 독립적으로 아미노산 중 어느 것을 나타냄)의 반복을 갖는 것이 바람직하다. 여기에서, 복수 개의 Gly-X-Y는 각각 동일해도 되고 달라도 된다. 바람직하게는, 세포 접착 시그널이 1분자 중에 2배열 이상 포함되어 있다. 본 발명에서 이용하는 재조합 젤라틴으로서는, 콜라겐의 부분 아미노산 배열에서 유래하는 아미노산 배열을 갖는 재조합 젤라틴을 이용할 수 있다. 예를 들면 EP1014176, 미국 특허 6992172호, 국제 공개공보 WO2004/085473, 국제 공개공보 WO2008/103041 등에 기재된 것을 이용할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 이용하는 재조합 젤라틴으로서 바람직한 것은, 이하의 양태의 재조합 젤라틴이다.

재조합 젤라틴은, 천연의 젤라틴 본래의 성능으로부터, 생체 친화성이 우수하고, 또한 천연 유래가 아닌 것으로 소해면상뇌증(BSE) 등의 염려가 없으며, 비감염성이 우수하다. 또, 재조합 젤라틴은 천연 젤라틴과 비교하여 균일하며, 배열이 결정되어 있으므로, 강도 및 분해성에 있어서도 가교 등에 의하여 변동이 적고 정밀하게 설계하는 것이 가능하다.

재조합 젤라틴의 분자량은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 2000 이상 100000 이하(2kDa(킬로 돌턴) 이상 100kDa 이하)이고, 보다 바람직하게는 2500 이상 95000 이하(2.5kDa 이상 95kDa 이하)이며, 더 바람직하게는 5000 이상 90000 이하(5kDa 이상 90kDa 이하)이고, 가장 바람직하게는 10000 이상 90000 이하(10kDa 이상 90kDa 이하)이다.

재조합 젤라틴은, 콜라겐에 특징적인 Gly-X-Y로 나타나는 배열의 반복을 갖는 것이 바람직하다. 여기에서, 복수 개의 Gly-X-Y는 각각 동일해도 되고 달라도 된다. Gly-X-Y에 있어서, Gly는 글라이신을 나타내고, X 및 Y는, 임의의 아미노산(바람직하게는, 글라이신 이외의 임의의 아미노산)을 나타낸다. 콜라겐에 특징적인 Gly-X-Y로 나타나는 배열이란, 젤라틴 및 콜라겐의 아미노산 조성 및 배열에 있어서의, 다른 단백질과 비교하여 매우 특이적인 부분 구조이다. 이 부분에 있어서는 글라이신이 전체의 약 3분의 1을 차지하고, 아미노산 배열에서는 3개에 1개의 반복으로 되어 있다. 글라이신은 가장 간단한 아미노산이며, 분자쇄의 배치에 대한 속박도 적고, 젤화 시에 헬릭스 구조의 재생에 크게 기여하고 있다. X 및 Y로 나타나는 아미노산은 이미노산(프롤린, 옥시프롤린)이 많이 포함되어, 전체의 10%~45%를 차지하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 재조합 젤라틴의 배열의 80% 이상, 더 바람직하게는 95% 이상, 가장 바람직하게는 99% 이상의 아미노산이, Gly-X-Y의 반복 구조이다.

일반적인 젤라틴은, 극성 아미노산 중 전하를 갖는 것과 무전하인 것이 1:1로 존재한다. 여기에서, 극성 아미노산이란 구체적으로 시스테인, 아스파라긴산, 글루탐산, 히스티딘, 라이신, 아스파라긴, 글루타민, 세린, 트레오닌, 타이로신 및 아르지닌을 가리키고, 이 중 극성 무전하 아미노산이란 시스테인, 아스파라긴, 글루타민, 세린, 트레오닌 및 타이로신을 가리킨다. 본 발명에서 이용하는 재조합 젤라틴에 있어서는, 구성하는 전체 아미노산 중, 극성 아미노산의 비율이 10~40%이며, 바람직하게는 20~30%이다. 상기 극성 아미노산 중의 무전하 아미노산의 비율이 바람직하게는 5% 이상 20% 미만이며, 보다 바람직하게는 5% 이상 10% 미만이다. 또한, 세린, 트레오닌, 아스파라긴, 타이로신 및 시스테인 중 어느 1 아미노산을 배열 상에 포함하지 않는 것이 바람직하고, 세린, 트레오닌, 아스파라긴, 타이로신 및 시스테인 중 2 이상의 아미노산을 배열 상에 포함하지 않는 것이 보다 바람직하다.

일반적으로 폴리펩타이드에 있어서, 세포 접착 시그널로서 작용하는 최소 아미노산 배열이 알려져 있다(예를 들면, 가부시키가이샤 나가이 슛판 발행 "병태 생리" Vol. 9, No. 7(1990년) 527페이지). 본 발명에서 이용하는 재조합 젤라틴은, 이들 세포 접착 시그널을 1분자 중에 2 이상 갖는 것이 바람직하다. 구체적인 배열로서는, 접착하는 세포의 종류가 많다는 점에서, 아미노산 한 글자 표기로 나타나는, RGD 배열, LDV 배열, REDV 배열, YIGSR 배열, PDSGR 배열, RYVVLPR 배열, LGTIPG 배열, RNIAEIIKDI 배열, IKVAV 배열, LRE 배열, DGEA 배열, 및 HAV 배열의 배열이 바람직하다. 더 바람직하게는 RGD 배열, YIGSR 배열, PDSGR 배열, LGTIPG 배열, IKVAV 배열 및 HAV 배열, 특히 바람직하게는 RGD 배열이다. RGD 배열 중, 바람직하게는 ERGD 배열이다. 세포 접착 시그널을 갖는 재조합 젤라틴을 이용함으로써, 세포의 기질(基質) 생산량을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 이용하는 재조합 젤라틴에 있어서의 RGD 배열의 배치로서는, RGD 간의 아미노산수가 0~100의 사이에서 균일하지 않은 것이 바람직하고, RGD 간의 아미노산수가 25~60의 사이에서 균일하지 않은 것이 보다 바람직하다.

이 최소 아미노산 배열의 함유량은, 세포 접착 및 증식성의 관점에서, 단백질 1분자 중 3~50개가 바람직하고, 더 바람직하게는 4~30개, 특히 바람직하게는 5~20개이다. 가장 바람직하게는 12개이다.

본 발명에서 이용하는 재조합 젤라틴에 있어서, 아미노산 총 수에 대한 RGD 모티프의 비율은 적어도 0.4%인 것이 바람직하다. 재조합 젤라틴이 350 이상의 아미노산을 포함하는 경우, 350의 아미노산의 각 스트레치가 적어도 1개의 RGD 모티프를 포함하는 것이 바람직하다. 아미노산 총 수에 대한 RGD 모티프의 비율은, 보다 바람직하게는 적어도 0.6%이고, 더 바람직하게는 적어도 0.8%이며, 더욱 보다 더 바람직하게는 적어도 1.0%이고, 특히 바람직하게는 적어도 1.2%이며, 가장 바람직하게는 적어도 1.5%이다. 재조합 펩타이드 내의 RGD 모티프의 수는, 250의 아미노산당, 바람직하게는 적어도 4, 보다 바람직하게는 6, 더 바람직하게는 8, 특히 바람직하게는 12 이상 16 이하이다. RGD 모티프의 0.4%라는 비율은, 250의 아미노산당, 적어도 1개의 RGD 배열에 대응한다. RGD 모티프의 수는 정수이므로, 0.4%의 특징을 충족시키려면, 251의 아미노산으로 이루어지는 젤라틴은, 적어도 2개의 RGD 배열을 포함하지 않으면 안 된다. 바람직하게는, 본 발명의 재조합 젤라틴은, 250의 아미노산당, 적어도 2개의 RGD 배열을 포함하고, 보다 바람직하게는 250의 아미노산당, 적어도 3개의 RGD 배열을 포함하며, 더 바람직하게는 250의 아미노산당, 적어도 4개의 RGD 배열을 포함한다. 본 발명의 재조합 젤라틴의 새로운 양태로서는, 적어도 4개의 RGD 모티프, 바람직하게는 6개, 보다 바람직하게는 8개, 더 바람직하게는 12 이상 16 이하의 RGD 모티프를 포함한다.

재조합 젤라틴은 부분적으로 가수분해되어 있어도 된다.

바람직하게는, 본 발명에서 이용하는 재조합 젤라틴은, A-[(Gly-X-Y)_n]_m-B로 나타나는 것이다. n개의 X는 각각 독립적으로 아미노산 중 어느 것을 나타내고, n개의 Y는 각각 독립적으로 아미노산 중 어느 것을 나타낸다. m은 바람직하게는 2~10의 정수를 나타내고, 보다 바람직하게는 3~5의 정수를 나타낸다. n은 3~100의 정수가 바람직하고, 15~70의 정수가 더 바람직하며, 50~65의 정수가 가장 바람직하다. A는 임의의 아미노산 또는 아미노산 배열을 나타내고, B는 임의의 아미노산 또는 아미노산 배열을 나타낸다. 또한, n개의 Gly-X-Y는 각각 동일해도 되고 달라도 된다.

보다 바람직하게는, 본 발명에서 이용하는 재조합 젤라틴은, Gly-Ala-Pro-[(Gly-X-Y)₆₃]₃-Gly(식 중, 63개의 X는 각각 독립적으로 아미노산 중 어느 것을 나타내고, 63개의 Y는 각각 독립적으로 아미노산 중 어느 것을 나타낸다. 또한, 63개의 Gly-X-Y는 각각 동일해도 되고 달라도 됨)로 나타나는 것이다.

반복 단위에는 천연에 존재하는 콜라겐의 배열 단위를 복수 결합하는 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 천연에 존재하는 콜라겐이란 천연에 존재하는 것이면 어느 것이어도 상관없지만, 바람직하게는 I형, II형, III형, IV형, 또는 V형 콜라겐이다. 보다 바람직하게는, I형, II형, 또는 III형 콜라겐이다. 다른 형태에 의하면, 상기 콜라겐의 유래는 바람직하게는, 인간, 소, 돼지, 마우스 또는 래트이며, 보다 바람직하게는 인간이다.

본 발명에서 이용하는 재조합 젤라틴의 등전점(等電點)은, 바람직하게는 5~10이고, 보다 바람직하게는 6~10이며, 더 바람직하게는 7~9.5이다. 재조합 젤라틴의 등전점의 측정은, 등전점 전기 영동법(泳動法)((Maxey, C. R. (1976); Phitogr. Gelatin 2, Editor Cox, P. J. Academic, London, Engl. 참조)에 기재된 바와 같이, 1질량% 젤라틴 용액을 양이온 및 음이온 교환 수지의 혼상 칼럼에 통과시킨 후의 pH를 측정함으로써 실시할 수 있다.

바람직하게는, 재조합 젤라틴은 탈아민화되어 있지 않다.

바람직하게는, 재조합 젤라틴은 테로펩타이드를 갖지 않는다.

바람직하게는, 재조합 젤라틴은, 아미노산 배열을 코드하는 핵산에 의하여 조제된 실질적으로 순수한 폴리펩타이드이다.

본 발명에서 이용하는 재조합 젤라틴으로서 특히 바람직하게는,

(1) 배열번호 1에 기재된 아미노산 배열로 이루어지는 펩타이드;

(2) 배열번호 1에 기재된 아미노산 배열에 있어서 1 혹은 수 개의 아미노산이 결실(缺失), 치환 혹은 부가된 아미노산 배열로 이루어지고, 또한 생체 친화성을 갖는 펩타이드; 또는

(3) 배열번호 1에 기재된 아미노산 배열과 80% 이상(더 바람직하게는 90% 이상, 특히 바람직하게는 95% 이상, 가장 바람직하게는 98% 이상)의 배열 동일성을 갖는 아미노산 배열로 이루어지고, 또한 생체 친화성을 갖는 펩타이드 중 어느 하나이다.

본 발명에 있어서의 배열 동일성은, 이하의 식으로 계산되는 값을 가리킨다.

%배열 동일성=[(동일 잔기수)/(얼라인먼트 길이)]×100

2개의 아미노산 배열에 있어서의 배열 동일성은 당업자에게 공지인 임의의 방법으로 결정할 수 있고, BLAST((Basic Local Alignment Search Tool)) 프로그램(J. Mol. Biol. 215: 403-410, 1990) 등을 사용하여 결정할 수 있다.

"1 혹은 수 개의 아미노산이 결실, 치환 혹은 부가된 아미노산 배열"에 있어서의 "1 혹은 수 개"란, 바람직하게는 1~20개, 보다 바람직하게는 1~10개, 더 바람직하게는 1~5개, 특히 바람직하게는 1~3개를 의미한다.

본 발명에서 이용하는 재조합 젤라틴은, 당업자에게 공지인 유전자 조작 기술에 의하여 제조할 수 있고, 예를 들면 EP1014176A2호, 미국 특허공보 제6992172호, 국제 공개공보 WO2004/085473호, 국제 공개공보 WO2008/103041호 등에 기재된 방법에 준하여 제조할 수 있다. 구체적으로는, 소정의 재조합 젤라틴의 아미노산 배열을 코드하는 유전자를 취득하고, 이것을 발현 벡터에 도입하여, 재편성 발현 벡터를 제작하고, 이것을 적절한 숙주에 도입하여 형질 전환체를 제작한다. 얻어진 형질 전환체를 적절한 배지에서 배양함으로써, 재조합 젤라틴이 생산되므로, 배양물로부터 생산된 재조합 젤라틴을 회수함으로써, 본 발명에서 이용하는 재조합 젤라틴을 조제할 수 있다.

(8-4) 생체 친화성 고분자에 의한 피복

성형체에 생체 친화성 고분자를 피복하는 방법은, 특별히 한정되지 않지만, 생체 친화성 고분자 용액을 사용할 수 있다. 생체 친화성 고분자 용액에 사용하는 용매는, 생체 친화성 고분자를 용해할 수 있는 용매이면, 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는, 물, 유기 용매, 또는 물과 유기 용매의 혼합물이며, 바람직하게는 물, 또는 물과 유기 용매의 혼합물 등의 수성 매체이다. 유기 용매로서는, 예를 들면 아세톤, 에탄올 등을 들 수 있다. 젤라틴 용액의 경우에는, 바람직하게는, 젤라틴 수용액을 사용할 수 있다.

생체 친화성 고분자 용액에 있어서의 생체 친화성 고분자의 농도는 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로는 1질량%~50질량%이고, 바람직하게는 2~40질량%이며, 보다 바람직하게는 3~30질량%이다.

상기의 생체 친화성 고분자 용액으로 성형체를 처리함으로써, 성형체에 생체 친화성 고분자를 피복할 수 있다. 구체적으로는, 성형체를 생체 친화성 고분자 용액에 담그고, 건조시킴으로써, 성형체에 생체 친화성 고분자를 피복할 수 있다.

<9> 생체 친화성 고분자에 세포를 파종하는 공정

본 발명에 있어서는, 상기한 성형체에 생체 친화성 고분자를 피복하는 공정 h 후에, 생체 친화성 고분자에 세포를 파종하는 공정 i를 더 마련할 수 있다.

본 발명에 있어서의 성형체의 용도는, 하기와 같이, 재생 의료용 스캐폴드재 또는 조직 수복재 등이 의도되지만, 성형체에 세포를 파종하여 사용하는 경우와, 성형체에 세포를 파종하지 않고 사용하는 경우가 상정된다.

파종하는 세포의 종류는 특별히 한정되지 않고, 사용 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다.

사용하는 세포로서, 바람직하게는 동물 세포이며, 보다 바람직하게는 척추 동물 유래 세포, 특히 바람직하게는 인간 유래 세포이다. 척추 동물 유래 세포(특히, 인간 유래 세포)의 종류는, 만능 세포, 체성(體性) 줄기 세포, 전구 세포, 또는 성숙 세포 중 어느 것이어도 된다. 만능 세포로서는, 예를 들면 배성(胚性) 줄기(ES) 세포, 생식 줄기(GS) 세포, 또는 인공 다능성 줄기(iPS) 세포를 사용할 수 있다. 체성 줄기 세포로서는, 예를 들면 간엽계 줄기 세포(MSC), 조혈 줄기 세포, 양막 세포, 제대혈 세포, 골수 유래 세포, 심근 줄기 세포, 지방 유래 줄기 세포, 또는 신경 줄기 세포를 사용할 수 있다. 전구 세포 및 성숙 세포로서는, 예를 들면 피부, 진피, 표피, 근육, 심근, 신경, 골, 연골, 내피, 뇌, 상피, 심장, 신장, 간, 췌장, 비장, 구강 내, 각막, 골수, 제대혈, 양막, 또는 털에서 유래하는 세포를 사용할 수 있다. 인간 유래 세포로서는, 예를 들면 ES 세포, iPS 세포, MSC, 연골 세포, 골아 세포, 골아 전구 세포, 간충직 세포, 근아 세포, 심근 세포, 심근아 세포, 신경 세포, 줄기 세포, 베타 세포, 섬유아 세포, 각막 내피 세포, 혈관 내피 세포, 각막 상피 세포, 양막 세포, 제대혈 세포, 골수 유래 세포, 또는 조혈 줄기 세포를 사용할 수 있다. 또, 세포의 유래는, 자가 세포 또는 타가 세포 중 어느 것이어도 상관없다.

<10> 본 발명의 방법으로 제조되는 인산 칼슘 성형체의 용도

본 발명에 의한 인산 칼슘 성형체의 제조 방법으로 제조되는 인산 칼슘 성형체의 용도는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 재생 의료용 스캐폴드재 또는 조직 수복재이다. 인산 칼슘 성형체의 용도에 대해서는 본 명세서 중에 있어서 하기한다.

[2] 인산 칼슘 성형체

본 발명은 또한, 상기 [1]에 기재한 본 발명에 의한 인산 칼슘 성형체의 제조 방법에 의하여 제조되는 인산 칼슘 성형체를 제공한다.

본 발명의 인산 칼슘 성형체는, 높은 강도를 갖고, 또한 신속하고 높은 조형 정밀도로 제조할 수 있다.

본 발명은 또한, 인산 칼슘으로 형성되는 인산 칼슘 성형체이며, 외부 공간과 연통하고 있는 구멍을 갖고,

밀도가 0.7g/mL 이상이거나, 및/또는 수은 압입법에 의한 기공률이 75% 이하이며, 흡수 침투 속도가, 0.05mm/초 이상인, 인산 칼슘 성형체를 제공한다.

인산 칼슘 성형체의 밀도는 0.7g/mL 이상이고, 바람직하게는 0.75g/mL 이상이며, 보다 바람직하게는 0.85g/mL 이상이다.

인산 칼슘 성형체의 수은 압입법에 의한 기공률은 75% 이하이고, 보다 바람직하게는 70% 이하이며, 더 바람직하게는 67% 이하이고, 특히 바람직하게는 65% 이하이다.

수은 압입법이란, 수은의 표면 장력이 큰 것을 이용하여 분체의 미세 구멍에 수은을 침입시키기 위하여 압력을 가하고, 압력과 압입된 수은량으로부터 비표면적이나 미세 구멍 분포를 구하는 방법이며, 기공률은 POREMASTER 60GT(Quantachrome사제) 등의 장치를 사용하여 측정할 수 있다.

인산 칼슘 성형체의 흡수 침투 속도는, 0.05mm/초 이상이고, 바람직하게는 0.10mm/초 이상이며, 보다 바람직하게는 0.30mm/초 이상이고, 보다 더 바람직하게는 0.50mm/초 이상이며, 더 바람직하게는 0.70mm/초 이상이고, 한층 더 바람직하게는 0.80mm/초 이상이며, 특히 바람직하게는 0.90mm/초 이상이다.

인산 칼슘 성형체의 흡수 침투 속도는, X 방향(묘화 방향), Y 방향(리코팅 주사 방향) 및 Z 방향(적층 방향) 중 적어도 하나의 방향에 있어서, 상기의 흡수 침투 속도를 충족시키면 되지만, 바람직하게는 상기 중의 어느 2개의 방향에 있어서 상기의 흡수 침투 속도를 충족시키고, 보다 바람직하게는 상기의 전체 방향(3방향)에 있어서 상기의 흡수 침투 속도를 충족시키고 있다.

본 발명에 있어서의 흡수 침투 속도란, 이하의 조건으로 측정한 것이다. 측정 중의 실험실의 온도를 20~25℃, 습도를 25~40%로 유지하고, 직경 8mm 높이 20mm의 인산 칼슘 성형체에, 내경 2mm의 플라스틱통의 일단을 연결하며, 상기 플라스틱통의 타단을 길이 100mm의 튜브의 일단에 연결하고, 상기 튜브의 타단을 10mL의 시린지에 연결한 실험계를 구축한다. 인산 칼슘 성형체와 플라스틱통이 접하는 높이와, 시린지 내의 잉크의 수위의 높이가 흡수 침투의 개시부터 종료까지 동일하게 되도록 조정한 조건하에 있어서, 시린지 내의 잉크를 인산 칼슘 성형체에 흡수 침투시킨다. 잉크가 침투한 인산 칼슘 성형체의 영역의 높이가 5분 이내에 15mm가 되었을 때는, 15mm를, 침투에 필요로 한 시간으로 나눈 값을, 흡수 침투 속도로 한다. 잉크가 침투한 인산 칼슘 성형체의 영역의 높이가 5분 이내에 15mm가 되지 않는 경우는, 5분의 시점에 있어서 잉크가 침투한 인산 칼슘 성형체의 영역의 높이를 자로 측정하고, 침투에 필요로 한 시간으로 나눈 값을, 흡수 침투 속도로 한다.

상기의 인산 칼슘 성형체에 있어서의 인산 칼슘에 있어서는, Ca/P의 원자수의 비가, 바람직하게는 1.4~1.8이고, 보다 바람직하게는 1.45~1.79이며, 더 바람직하게는 1.50~1.70이다.

본 발명의 인산 칼슘 성형체는, 바람직하게는, 상대적으로 조밀한 층과 상대적으로 성긴 층이 교대로 적층된 구조를 갖고 있다. 상대적으로 조밀한 층 및 상대적으로 성긴 층이란, 나노 포커스 X선 CT 또는 마이크로 포커스 X선 CT에 의한 측정에 의하여, 상대적으로 조밀한 층 및 상대적으로 성긴 층이라고 판별할 수 있는 층을 의미한다. 상대적으로 조밀한 층이란, 상대적으로 성긴 층보다 조밀한 것을 의미하고, 상대적으로 성긴 층이란, 상대적으로 조밀한 층보다, 성긴 것을 의미한다.

하기하는 실시예에 기재와 같이, 인산 칼슘 성형체의 CT 측정을 행한 후에, 소프트웨어를 이용함으로써, 인산 칼슘 성형체의 내부 구조의 무늬가 보이도록, 또한, 상대적으로 조밀한 층과 상대적으로 성긴 층을 시인할 수 있도록, 백색, 회색, 흑색의 보이는 방법을 조정한다. 백색과 흑색의 스트라이프 무늬가 보이도록, 인산 Ca의 방향을 조정하고, 백색과 흑색의 스트라이프 무늬에 대하여, 직교하는 방향을 Z 축으로 하며, Z 축과 직교하는 방향을, XY 평면으로 한다(X 축과 Y 축도 직교하는 방향으로 한다). Z 축을 포함하는, ZX 평면 혹은 YZ 평면에서, Z 축 방향으로 0.5mm로부터 5.0mm의 범위, X 축 방향으로 0.5mm로부터 5.0mm의 범위의 영역을 선택한다. 소프트웨어를 이용하여, 선택 영역의 Z 축 방향의 거리를 가로축으로, 선택 영역의 흑백의 정도를 세로축으로서, 파형화할 수 있다. 얻어진 파형으로부터, 층의 수, 및 상대적으로 조밀한 층과 상대적으로 성긴 층의 피치를 분석할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 바람직하게는 적어도 5층 이상(보다 바람직하게는 적어도 7층 이상, 더 바람직하게는 적어도 10층 이상)의 상대적으로 조밀한 층과, 적어도 5층 이상(보다 바람직하게는 적어도 7층 이상, 더 바람직하게는 적어도 10층 이상)의 상대적으로 성긴 층이 교대로 적층되어 있다.

제1의 상대적으로 조밀한 층과, 상기 제1의 상대적으로 조밀한 층과 인접하는 제2의 상대적으로 조밀한 층과의 피치는, 바람직하게는 50~300μm이고, 보다 바람직하게는 60~200μm이며, 더 바람직하게는 70~150μm이다.

상대적으로 조밀한 층이 존재함으로써, 외형과 내부 구조를 형성할 수 있는, 세포에 흡수되면서 치환되므로 전체 형상을 유지할 수 있다. 상대적으로 성긴 층이 존재함으로써, 세포가, 보다 빨리, 보다 광범위하게, 또한 보다 많이 침윤할 수 있다. 따라서, 상대적으로 조밀한 층과 상대적으로 성긴 층이 교대로 적층된 구조를 가짐으로써, 상대적으로 조밀한 층과 상대적으로 성긴 층이 교대로 적층된 구조를 갖지 않는 인산 칼슘 성형체보다, 세포 침윤이 용이해지는, 조직 재생이 빠르다는 이점이 있다.

본 발명의 인산 칼슘 성형체의 내부 구조에는, 약 800μm의 연통 구멍(대: 제1 연통 구멍이라고도 함)과, 약 20~ 약 80μm의 연통 구멍(중: 제2 연통 구멍이라고도 함)과, 약 1~10μm의 연통 구멍(소: 제3 연통 구멍이라고도 함)이 존재하는 것이 바람직하다. 상기한 3단계의 연통 구멍을 갖는 인산 칼슘 성형체의 모식도를 도 30에, SEM 이미지를 도 31에 나타낸다. 제1 연통 구멍은, 3D 프린터의 설계에 의하여 형성되고, 제2 연통 구멍은, 분체의 응집을 남기면서 유동성을 향상시킨 것에 의한 것이며, 제3 연통 구멍은 분체의 간극에 의하는 것이다. 제2 연통 구멍은 상대적으로 조밀한 층과 상대적으로 성긴 층과 관계되어 있다.

본 발명의 인산 칼슘 성형체는, 바람직하게는, 인산 칼슘 성형체의 나노 포커스 X선 CT 화상에 근거하여, 성형체의 일 방향의 거리를 가로축에, 상대 CT 강도를 세로축에 표시한 파형도에 있어서, 산의 피크와 골의 피크를 교대로 갖는다.

바람직하게는, 적어도 5개 이상(보다 바람직하게는 적어도 7개 이상, 더 바람직하게는 적어도 10개 이상)의 산의 피크를 갖는다.

제1의 산의 피크와, 상기 제1의 산의 피크와 인접하는 제2의 산의 피크와의 피치는, 바람직하게는 50~300μm이고, 보다 바람직하게는 60~200μm이며, 더 바람직하게는 70~150μm이다.

본 발명의 인산 칼슘 성형체의 용도는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 재생 의료용 스캐폴드재, 재생 의료 등 제품(체외에서 조직 배양 하는 것), 또는 조직 수복재로서 사용할 수 있고, 바람직하게는, 재생 의료용 스캐폴드재, 또는 조직 수복재로서 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서의 조직 수복재란, 생체 내에 매식(埋植)됨으로써, 이 매식된 부위에 있어서의 조직의 형성에 기여하는 재료인 것을 말하며, 세포를 포함하고 있어도 되고 포함하지 않아도 된다. 또, 본 발명의 인산 칼슘 성형체는, 증식 인자나 약제와 같은 생체의 반응을 재촉하는 성분을 포함하고 있어도 되고 포함하지 않아도 된다. 또한 본 발명의 인산 칼슘 성형체는, 하이드록시 아파타이트 등의 무기 재료와 혼합하여 사용해도 되고, 상기 무기 재료와의 콤퍼짓으로서 사용해도 된다. 본 발명에 있어서의 조직 수복재란, 매식 부위에 통상 존재하는 정상 조직의 형성에 기여하는 것뿐만 아니라, 반흔 조직 등을 포함하는 비정상 조직의 형성을 촉진하는 재료도 포함하는 것이다.

조직 수복재의 구체예로서는, 특별히 한정되지 않지만, 연골, 반월판, 피부 또는 골의 수복재를 들 수 있다. 즉, 본 발명의 인산 칼슘 성형체는, 연골, 반월판, 피부 또는 골의 재생을 위한 치료제로서 사용할 수 있다. 상기한 재생이 필요한 한, 질환은 한정되는 것은 아니지만, 일례로서, 연골 결손을 수반하는 질환으로서는, 변형성 관절증, 골연골 결손, 이단성 골연골염, 외상성 연골 손상, 골관절염, 재발성 다발 연골염, 연골 무형성증, 추간판 손상, 추간판 헤르니아 등을 들 수 있다.

본 발명의 인산 칼슘 성형체는, 이식 세포나 골유도 약제와 병용함으로써도 골 재생 치료제로서 이용할 수도 있다. 골유도 약제로서는, 예를 들면 BMP(골 형성 인자)나 bFGF(염기성 섬유아 세포 증식 인자)를 들 수 있지만, 특별히 한정은 되지 않는다.

본 발명의 인산 칼슘 성형체는, 조직 수복재로서 사용할 수 있는 점에서, 조직의 수복 방법이나, 조직의 손상을 수반하는 질환 등의 치료 방법도 본 발명에 포함된다. 본 발명에 있어서의 조직의 수복 방법은, 대상 조직이 결손 또는 손상된 부위에, 인산 칼슘 성형체인 조직 수복재를 적용하는 것을 포함하고, 필요에 따라서 다른 공정을 포함하고 있어도 된다. 다른 공정으로서는, 예를 들면 이식 세포 및/또는 골 유도제를, 조직 수복재의 적용의 전후, 또는 동시에, 조직 수복재를 적용하는 부위에 적용하는 것을 들 수 있다.

대상 조직이 결손 또는 손상된 부위에, 인산 칼슘 성형체를 적용하는 방법으로서는, 절개, 주사, 관절 거울, 내시경 등이 사용 가능하다.

본 발명의 인산 칼슘 성형체는, 외부 공간과 연통하고 있는 구멍(제1 구멍)을 갖고 있는 것이 바람직하다. 상기 구멍을 갖는 인산 칼슘 성형체를 생체에 이식한 경우, 세포가 인산 칼슘 성형체의 내부에 들어가기 쉬워진다. 외부 공간과 연통하고 있는 구멍은, 성형체의 내부를 관통하고, 구멍의 양단에 있어서 외부 공간과 연통하고 있는 것이 보다 바람직하다. 외부 공간과 연통하고 있는 구멍의 평균 직경은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 200μm~2000μm이다.

외부 공간과 연통하고 있는 구멍(제1 구멍)이란, 구멍이, 성형체의 1개소의 표면으로부터 성형체의 내부의 공간에 형성되어 있는 것을 나타낸다. 즉, 구멍의 내부의 공간이, 외부 공간과 연통하게 된다. "외부 공간과 연통하고 있는 구멍이, 성형체의 내부를 관통하고, 구멍의 양단에 있어서 외부 공간과 연통하고 있다"란, 구멍이, 성형체가 있는 개소의 표면으로부터 성형체의 내부의 공간에 형성되고, 추가로 성형체의 다른 개소의 표면을 통하여 외부 공간과 연통하고 있는 것을 나타낸다.

성형체는, 예를 들면 이식 전에 세포를 주입하기 위한 구멍으로서, 제1 구멍보다 평균 직경이 큰 제2 구멍을 갖는 것이 바람직하다.

제2 구멍으로부터, 주입된 세포 등은, 제1 구멍을 통과하여 성형체 전체에 침윤한다.

제1 구멍 및 제2 구멍의 형상은, 원형, 정방형, 직사각형, 육각형, 팔각형, 십자형, 타원 중 어느 것이어도 된다.

성형체가 입방체 또는 장방체인 경우, 제1 구멍은, 도 1과 같이 각 방향에 따라, 각각 X 연통 구멍, Y 연통 구멍, Z 연통 구멍을 마련할 수 있다. 각 연통 구멍은, 서로 교차해도 되고, 교차하지 않아도 된다. 각 연통 구멍의 평균 직경은 200μm~2000μm의 범위가 바람직하고, 세포의 침윤의 용이성으로부터 200μm~1200μm가 보다 바람직하다. 평균 직경은, 예를 들면 키엔스사제 VHX-D510으로 측정할 수 있다. 직경이란, 구멍이 관통하여 성형체의 외표면 상에 있을 때의 구멍의 외주 상에 있어서 어느 2점을 취했을 때에, 2점 사이의 거리가 가장 커지는 2점 사이의 거리이며, 구멍의 형상이 원형이면 직경을 의미하고, 사각형이면, 대각선 중의 긴 쪽을 의미한다. 또 그 평균 직경이란, 구멍의 수가 1~4개일 때에는, 각각의 직경의 합을 구멍의 수로 나눈 것을 가리키고, 5개 이상일 때에는, 4개의 직경의 합을 4로 나눈 것을 가리키는 것으로 한다.

외부 공간과 연통하고 있는 제1 구멍의 수는, 제1 구멍보다 평균 직경이 큰 제2 구멍의 수보다 많은 것이 바람직하다.

성형체는, 성형되어 있으면, 입방체 또는 장방체, 원주, 삼각 기둥, 원추 등 어느 형상이어도 된다.

또, 성형체는, 예를 들면 이식 후에 체내에서의 변형 응력에 견딜 수 있도록, 구멍을 갖지 않는 구조체의 외연부의 두께를 1.3mm 이상으로 하는 것이 바람직하다(도 2의 구조 강화 영역). 다양한 외관 형상이나 제1 구멍과 제2 구멍을 갖는 복잡한 성형체의 형상은, 컴퓨터 상의 각종 3차원 CAD 소프트 상에서 구축되어, 고유의 오더 메이드품으로서 작성해도 되고, 형태와 형상이 정해진 정형품으로서 작성해도 된다.

[3] 이식용 재료

본 발명은, 표면의 일부 또는 전부가 재조합 젤라틴으로 코팅되어 있는 인산 칼슘 성형체를 포함하는, 이식용 재료를 제공한다.

인산 칼슘 성형체는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는, 본 명세서 중에 상기한 형태의 인산 칼슘 성형체를 사용할 수 있다. 이식용 재료에 이용하는 인산 칼슘의 Ca/P의 원자수의 비는, 바람직하게는 1.4~1.8이고, 보다 바람직하게는 1.45~1.79이며, 더 바람직하게는 1.50~1.70이다.

재조합 젤라틴의 상세는 본 명세서 중 상기한 바와 같다. 재조합 젤라틴은, 바람직하게는 열가교 또는 화학 가교되어 있다.

재조합 젤라틴으로 코팅되어 있는 인산 칼슘 성형체의 표면은, 바람직하게는, 이식용 재료의 표면 및 내부에 존재한다.

재조합 젤라틴으로 코팅되어 있는 인산 칼슘 성형체의 표면이, 이식용 재료의 표면에 존재한다란, 이식용 재료의 표면이, 재조합 젤라틴으로 코팅되어 있는 것을 의미한다.

재조합 젤라틴으로 코팅되어 있는 인산 칼슘 성형체의 표면이, 이식용 재료의 내부에 존재한다란, 이식용 재료, 즉, 인산 칼슘 성형체가, 다공질이며, 인산 칼슘 성형체의 내부에 존재하는 구멍을 형성하는 표면이, 재조합 젤라틴으로 코팅되어 있는 것을 의미한다.

인산 칼슘 성형체는, 바람직하게는, 블록 형상 또는 과립 형상이다.

블록 형상이란, 평면만으로 구성된 입체 형상에 한정하지 않고, 곡면을 갖는 곡면 입체를 포함한다. 블록 형상의 일례로서는, 세로 2.0~100.0mm, 가로 2.0~100.0mm, 및 높이 2.0~100.0mm를 갖는 직육면체 형상을 들 수 있다.

과립 형상이란, 입경이 약 0.5~2.0mm정도인 입자의 집합을 말한다.

이하의 실시예에 의하여 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시예 1:

(1) 인산 칼슘 분말의 제작 방법

인산 칼슘 분말의 원료로서, Ca₄(PO₄)₂O(인산 사칼슘: TTCP)와, CaHPO₄·2H₂O(인산 수소 칼슘 이수화물: DCPD)를 이용했다. TTCP의 Ca/P의 원자수의 비는 2.0이며, DCPD의 Ca/P의 원자수의 비는 1.0이다. TTCP와 DCPD의 혼합 비율을 변화시킴으로써, 전체의 Ca/P의 원자수의 비가 다른 혼합 분말을 제작했다. TTCP와 DCPD의 혼합 비율(몰비)과 그때의 혼합 분말의 Ca/P의 원자수의 비를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

(2) 유기산 용액의 제작 방법

유기산 및 유기산의 나트륨염의 혼합비를 조정함으로써, 포함되는 유기산 이온의 양을 일정하게 하면서 pH가 다른 용액을 제작했다. 구체적으로는, 예를 들면 시트르산의 경우, 1mol/L의 시트르산 용액과 1mol/L의 시트르산 삼나트륨 용액을 혼합함으로써, 원하는 pH의 용액을 제작했다.

(3) 평가 방법

상기 (1)에서 제작한 인산 칼슘 분말에 대하여, 상기 (2)에서 제작한 유기산 용액을 토출에 의하여 적하시켰다. 분말 및 유기산 용액을, Z-Printer310 Plus(3D Systems Corporation(구 Z Corporation))에 도입하고, 20×20×5mm의 직육면체에, 2×2mm의 구멍이 두께 방향으로 5개소 뚫린 샘플을 제작했다. 분말 단위 체적에 공급되는 유기산 용액 체적의 비율은 42%로 하고, 인산 칼슘 분말의 적층 피치는 100μm로 했다. Z-Printer310 Plus에 의한 성형체의 제작에 있어서는, 인산 칼슘 분말을 함유하는 층을 기판 상에 형성하는 공정과, 유기산 용액을 노즐부로부터 액적 상태로 토출시켜, 인산 칼슘 분말을 함유하는 층에 대하여 적하시킴으로써 인산 칼슘 성형체를 제조하는 공정을 반복함으로써, 상기의 성형체가 제작된다.

인산 칼슘 분말과 유기산 용액의 종류에 대해서는 표 2 및 표 3에 나타내는 바와 같다. 유기산 용액을 적하한 인산 칼슘 분말을 약 40℃에서 보온하면서 30분간 방치한 후, 압축 공기에 의하여, 불요 부분의 인산 칼슘 분말(유기산 용액에 의한 성형이 이루어지지 않은 인산 칼슘 분말)의 제거를 행했다. 불요 부분의 인산 칼슘 분말의 제거에 대하여 이하의 기준으로 평가하고, 인산 칼슘 분말의 강도를 평가했다. 평가 A는, 인산 칼슘 성형체가 충분한 강도를 갖고 있는 것을 나타낸다.

평가 A: 불요 부분을 문제 없이 제거할 수 있었을 경우

평가 B: 유기산 용액을 적하한 인산 칼슘 분말에 대하여 일부 파손이 있었을 경우

평가 C: 유기산 용액을 적하한 인산 칼슘 분말이 붕괴된 경우

(4) 평가의 결과

Ca/P의 원자수의 비를 변화시킨 인산 칼슘 분말에, pH가 다른 시트르산 용액을 적하시킨 경우의 평가의 결과를 표 2에 나타낸다.

[표 2]

Ca/P의 원자수의 비가 1.67인 인산 칼슘 분말에 대하여, 각종 유기산의 pH3 용액을 적하시킨 경우의 평가의 결과를 표 3에 나타낸다. 말산(칼슘염의 물에 대한 용해도가 0.92g/100mL)보다 용해도가 작은 산(시트르산, 옥살산, 타타르산, 말론산)에 대해서는 평가가 A인 것에 대하여, 석신산(용해도 1.27)에서는 평가가 B이며, 보다 용해도가 큰 락트산, 아세트산 및 글루콘산에서는 평가가 C였다.

[표 3]

[정밀도와 경화 속도에 관한 평가]

평방 2mm의 구멍을 갖는 3D(3차원) 조형물 데이터를 실제로 조형하고, 조형물의 구멍의 크기를 측정했다. 실측값은 항상 설계값보다 작고, 유기산 용액이 번짐으로써, 설계 시에 상정하지 않은 부분까지 경화되어 버린다고 생각된다. 또 번짐은 경화 속도가 빠를 수록 작아진다고 생각된다. 따라서, (실측값)/(설계값)×100을 지표로 하고, 75% 이상을 A, 50% 이상 75% 미만을 B, 25% 이상 50% 미만을 C, 측정 불능인 경우를 D로 하는 평가를 행했다. 이 지표는 100%에 가까울 수록, 설계값을 재현할 수 있는 것을 의미한다.

그 결과, 칼슘염의 물에 대한 용해도(g/100mL)가 1.0 이하인 산, 글루콘산은 샘플 붕괴 때문에 측정하지 못하고 D판정이 되었다.

상기의 결과로부터, Ca/P의 원자수의 비가 1.4~1.8인 인산 칼슘 분말에 대하여, 유기산의 칼슘염의 물에 대한 용해도가 1g/100mL 이하이며, 또한 pH3.5 이하인 유기산 용액을 토출시켜 적하시킴으로써, 양호한 평가 결과를 달성할 수 있는 것이 나타났다.

<인산 칼슘 성형체의 제조 방법>

잉크로서, 시트르산 1.0mol/L:시트르산 삼나트륨 이수화물 1.0mol/L=3:1의 체적비로 혼합하고, pH3.15로 조정한 시트르산 나트륨 수용액을 조제했다. 이 조제한 시트르산 나트륨 수용액을 시트르산 Na 잉크라고 칭한다.

분체로서, 미세 측으로부터 누적 10%일 때의 입경(μm)을 d10, 미세 측으로부터 누적 25%일 때의 입경(μm)을 d25, 미세 측으로부터 누적 50%일 때의 입경(μm)을 d50, 미세 측으로부터 누적 75%일 때의 입경(μm)을 d75, 미세 측으로부터 누적 90%일 때의 입경(μm)을 d90으로 나타냈을 때, TTCP는 메디안 직경에 해당하는 d50=7.4μm, DCPD는 d50=19.5μm가 된다. 최종적으로 Ca/P의 원자수의 비가 1.5가 되도록 혼합한, 보다 구체적으로는, 몰비로 TTCP:DCPD=1:2, TTCP:DCPD=219.8g:206.5g으로 혼합한, 이 혼합물을 인산 Ca 분체로 한다.

혼합한 인산 칼슘 분체는, d50=17.0μm이며, 입자경 5~15μm의 입자를 체적 기준으로 약 35% 포함하고, 입자경 25~100μm의 입자를 32% 포함한다. 레이저 회절식 입도 분포 측정의 장치로서, 가부시키가이샤 세이신 기교제의 LMS-2000e에서, 분산매는 에탄올로 측정했다.

3D 프린터(Zprinter310plus)를 이용하여, 잉크와 분체를 시트르산 Na 잉크, 인산 Ca 분체로 치환하고, 적층 두께를 100μm로 하여, 도 3과 같이 설계했다. 이때의 사이즈는, X=21.5mm, Y=17mm, Z=21mm로 했다. 또, 직경 2mm의 원형의 편측 관통의 제2 구멍을 4개 마련하고, 비관통 말단을 외표면으로부터 9mm의 곳으로 했다. 제1 구멍은, 정방형의 평균 직경 900μm의 구멍을 X, Y, Z 방향에 직교하도록 설계하고, 각각 제1 구멍의 X 연통 구멍, Y 연통 구멍, Z 연통 구멍으로 하며, X 연통 구멍을 64개, Y 연통 구멍을 51개, Z 연통 구멍을 51개 마련했다. 또, 성형체를 봉합 고정하기 위하여, 봉합 구멍을 설계했다. 3D 프린터로 성형한 후, 35℃의 3D 프린터 내에서 1시간, 건조시켜, 잉여인 분체를 압공(에어 건으로부터 0.15MPa로 조정한 압축 공기를 내는 에어 블로류)으로 제거했다. 이 성형체를 머플로에서, 1시간에 대하여 100℃씩 승온시킨 후, 1100℃에서 2시간 소결하고, 소결을 위한 가열을 off로 하여, 머플로의 덮개는 열지 않은 상태에서, 8시간 정치한다. 머플로가 100℃ 이하의 온도가 된 후, 소결이 끝난 성형체를 취출하여, 성형체(도 4)를 얻었다.

<평가>

성형체 전체역에 대한 침투성을 평가하기 위하여, PBS+(본 건에서는, SIGMA-ALDORICH사제, D8662를 사용했다. PBS란, 인산 완충 생리 식염수이며, 생화학 등의 실험에서 사용되는 완충액이다. 생체 내에 보편적으로 있는 이온으로 구성되어 있고, 조성으로서는 pH 7.4이며, NaCl, KCl, Na₂HPO₄, KH₂PO₄ 등이 들어가 있다. PBS+는, PBS에 칼슘과 마그네슘도 들어간 것임)에 1.0질량% 염료 잉크(파일럿 코퍼레이션제, 만년필용의 Blue_Black, INK-30-BB)를 첨가한 혼합액 10mL를 이용하여, 구멍이 없는 성형체, 제2 구멍만을 가진 성형체, 제1 구멍과 제2 구멍을 가진 성형체의 침투성을 조사했다.

이하와 같이 침투성을 측정했다. 직경 55mm의 플라스틱 용기에, 염료들이 PBS+ 용액을 10mL 넣어, 약 3mm 깊이로 한다. 거기에 성형체를 침지하고, 침지 직후부터 몇 초에서, 성형체의 전체역이 착색되었는지를 측정했다. 그 결과, 성형체 전체역에 침투하는데 필요로 한 시간은, 구멍이 없는 성형체에서는 1시간 이상 경과해도, 상면의 절반 이상이 착색되는 경우는 없다. 제2 구멍만을 가진 성형체에서는 10분, 제1 구멍과 제2 구멍을 가진 성형체에서는 5초 이내에서 성형체 전체역에 착색이 보여졌다. 이 결과로부터, 성형체의 침투성은, 제1 구멍과 제2 구멍을 가진 성형체에서 현저하게 높은 것이 나타났다.

실시예 2: 침지에 의한 성형체를 경화하는 공정

실시예 1의 (1)에서 제작한 Ca/P의 원자수의 비가 1.67인 인산 칼슘 분말을, Z-Printer310 Plus(3D Systems Corporation(구 Z Corporation))에 도입하고, pH3의 시트르산 용액을 이용하여, 5×5×12mm의 성형체를 제작했다. 분말 단위 체적에 공급되는 유기산 용액 체적의 비율은 42%로 하고, 인산 칼슘 분말의 적층 피치는 100μm로 했다. Z-Printer310 Plus에 의한 성형체의 제작에 있어서는, 인산 칼슘 분말을 함유하는 층을 기판 상에 형성하는 공정과, 시트르산 용액을 노즐부로부터 액적 상태로 토출시켜, 인산 칼슘 분말을 함유하는 층에 대하여 적하시킴으로써 인산 칼슘 성형체를 제조하는 공정을 반복함으로써, 5×5×12mm의 성형체가 제작된다.

상기에서 제작한 성형체를, 이하의 용액 A, 용액 B 또는 용액 C 중 어느 하나에 12시간 침지하고, 침지 전후에 있어서의 압축 강도를 측정했다.

용액 A: 0.5mol/L 인산 이수소 나트륨 용액(pH4.3)

용액 B: 0.5mol/L 인산 수소 이나트륨 용액(pH9)

용액 C: 용액 A와 용액 B의 1:1 혼합 용액(pH6.6)

압축 강도의 측정은, TA 인스트루먼츠사의 Electroforce5500를 이용하여 행했다. 5×5×12mm 샘플의 길이 방향에, 0.17mm/초의 속도에서 하중을 가하고, 샘플 파괴 시의 최대 하중(N)을 단면적으로 나눔으로써 압축 강도(MPa)를 구했다.

침지 전은 2.2MPa였던 압축 강도가, 용액 A에 침지한 경우에는 4.2MPa, 용액 B에 침지한 경우에는 3.5MPa, 용액 C에 침지한 경우에는 3.9MPa가 되었다. 성형체를 용액에 침지함으로써 성형체의 경화가 진행되어, 강도가 커지는 것이 확인되었다.

실시예 3: 가열에 의한 성형체 경화 공정

실시예 2와 동일하게 하여 제작한 인산 칼슘 성형체를, 머플로를 이용하여 1100℃ 또는 1200℃에서 4시간 가열했다. 가열 전후에 있어서의 압축 강도를 실시예 2와 동일하게 측정했다. 가열 전은 2.2MPa였던 압축 강도가, 1100℃에서의 가열의 경우에는 3.5MPa, 1200℃에서의 가열의 경우에는 6.1MPa가 되었다. 성형체의 가열에 의하여, 강도가 커지는 것이 확인되었다. 또, 조형에 이용한 유기산도 열분해에 의하여 제거할 수 있다.

실시예 4: 세포 접착성에 있어서의 RCP 수식의 효과 확인

(조작 1) β-TCP 입자로서 골 보충재 오스페리온(올림푸스 테루모 바이오매터리얼스 가부시키가이샤제)을 37℃에서, 7.5%(배열번호 1의 아미노산 배열로 이루어지는 RCP) 용액에 3시간, 진탕하면서 침지시켰다. 그 후, 50℃에서 12시간, 건조시켰다. 추가로 160℃에서 20시간의 열가교 처리를 가하여 제제를 얻었다.

(조작 2) 제작한 제제를 10mg/well이 되도록 24well 초저접착 플레이트(코닝사제)에 넣고, 세포(NIH-3T3)를 50000cells/well이 되도록 파종했다.

(조작 3) 파종 후, 24시간에서, 카르세인 염색 후, 형광 관찰 및 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope; SEM)으로 관찰을 행했다.

비교예 4:

실시예 4에 있어서, 조작 1을 실시하지 않은 것 이외에는, 실시예 4와 동일한 조작을 실시한 예를 비교예 4로 했다.

실시예 4와 비교예 4의 결과를 도 5에 나타낸다. 비교예 4에 대하여 실시예 4에서는, 세포 접착성의 향상이 확인되었다(도 5).

실시예 5: 래트 두정골 결손부에 있어서의 골 재생 유도 시험에 의한 RCP 수식의 효과 확인

실험 동물로서, SD 래트(수컷, 10-12주령, 0.3-0.5kg)를 이용하여, 래트의 두정골을 노출시켜, 직경 5mm의 원형의 골 결손부를 제작했다. 실시예 4의 제제, 약 10mg을 제작한 골 결손부에 충전한 후, 피부를 봉합했다.

매식 후 8주째에 방혈 치사시켜 두부를 적출했다. 매입부를 포함하는 두정골을 HE 염색에서 조직학적 관찰을 행했다.

비교예 5:

실시예 5에 있어서, 실시예 4의 제제 대신에 비교예 4의 제제를 이용하는 것 이외에는, 동일한 조작을 실시한 예를 비교예 5로 했다.

실시예 5 및 비교예 5의 결과를 도 6에 나타낸다. 비교예 5에 대하여 실시예 5에서는, 골 형성의 향상이 확인되었다(도 6).

실시예 6: 인산 칼슘 성형체의 기공률, 밀도 및 흡수 침투 속도

인산 칼슘 성형체를 이하와 같이 제작했다.

<인산 칼슘 성형체의 제조 방법>

잉크로서, 시트르산 1.2mol/L:시트르산 삼나트륨 이수화물 1.2mol/L=3:1의 체적비로 혼합하고, pH3.15로 조정한 시트르산 나트륨 수용액을 조제했다. 이 조제한 시트르산 나트륨 수용액을 시트르산 Na 잉크라고 칭한다.

분체로서, 미세 측으로부터 누적 10%일 때의 입경(μm)을 d10, 미세 측으로부터 누적 25%일 때의 입경(μm)을 d25, 미세 측으로부터 누적 50%일 때의 입경(μm)을 d50, 미세 측으로부터 누적 75%일 때의 입경(μm)을 d75, 미세 측으로부터 누적 90%일 때의 입경(μm)을 d90으로 나타냈을 때, 메디안 직경에 해당하는 d50=7.4μm의 TTCP, d50=19.5μm의 DCPD 분체를 준비하고, 최종적으로 Ca/P의 원자수의 비가 1.5가 되도록 혼합했다. 보다 구체적으로는, 몰비로 TTCP:DCPD=1:2, TTCP:DCPD=219.8g:206.5g으로 혼합했다. 이 혼합물을 인산 Ca 분체로 한다.

혼합한 인산 Ca 분체는, 입자경 5~15μm의 입자를 체적 기준으로 약 35% 포함하고, 입자경 25~100μm의 입자를 32% 포함한다. 레이저 회절식 입도 분포 측정의 장치로서, 가부시키가이샤 세이신 기교제의 LMS-2000e에서, 분산매는 에탄올로 측정했다.

3D 프린터(Zprinter310plus)를 이용하여, 잉크와 분체를 시트르산 Na 잉크, 인산 Ca 분체로 치환하고, 적층 두께를 100μm로 했다.

·구조물은 원주 형상이며, 소결하면 10% 수축하는 것을 생각하여, 직경 Φ8.8mm, 높이 22mm로 조형했다.

3D 프린터로 성형한 후, 35℃의 3D 프린터 내에서 1시간, 건조시켜, 잉여인 분체를 압공(에어 건으로부터 0.15MPa로 조정한 압축 공기를 내는 에어 블로류)으로 제거했다. 이 성형체를 머플로에서, 1시간에 대하여 100℃씩 승온시킨 후, 1100℃에서 2시간 소결하고, 소결을 위한 가열을 off로 하여, 머플로의 덮개는 열지 않은 상태에서, 8시간 이상 정치한다. 머플로가 100℃ 이하의 온도가 된 후, 소결이 끝난 성형체를 취출하여, 직경 Φ8mm, 높이 20mm의 원주 형상의 성형체를 얻었다.

상기에서 제작한 인산 칼슘 성형체와, 시판품(하기 3종)에 대하여, 이하의 방법으로 기공률, 밀도, 및 흡수 침투 속도를 측정했다.

슈퍼포어(펜탁스사제) 상품 번호 KB-6-1, 직경 8×길이 20mm

슈퍼포어(펜탁스사제) 상품 번호 HB-50-0820, 직경 8×길이 20mm

슈퍼포어 EX(펜탁스사제) 상품 번호 XC-0820, 직경 8×L20mm

상기 3종의 슈퍼포어는, β형 인산 삼칼슘으로 이루어지는 백색 다공체이다.

<기공률의 측정법>

기공률은, 수은 압입법으로 측정했다. 수은 압입법이란, 수은의 표면 장력이 큰 것을 이용하여 분체의 미세 구멍에 수은을 침입시키기 위하여 압력을 가하고, 압력과 압입된 수은량으로부터 비표면적이나 미세 구멍 분포를 구하는 방법이다. POREMASTER 60GT(Quantachrome사제)를 사용하여 측정했다. 이하의 표준적인 조건으로 측정했다.

Hg Surface Tension 480.00erg/cm²

Hg Contact Angle (I) 141.30°, (E) 141.30°

온도 20.00[℃]

샘플 사이즈는, 직경 0.462mm, 높이 0.959mm의 원주 형상이다.

<밀도의 측정>

상기에서 제작한 인산 칼슘 성형체의 중량을 1/1000g까지 측정 가능한 전자 천칭으로 측정하고, 직경과 높이를 1/100mm까지 측정 가능한 노니우스로, 측정하여 체적을 구했다. 다음으로, 중량을 체적으로 나누어, 밀도를 구했다.

<흡수 침투 속도의 측정법>

흡수 침투 속도를 구하는 실험계를 구축했다.

실험실의 온도를 23℃, 습도를 30%로 하여 실험 측정했다. 만년필 잉크로서, 파일럿 코퍼레이션제의 INK-30-BB를 사용했다.

내경 2mm의 플라스틱통과 튜브와 시린지에 의하여, 도 7에 나타내는 실험계를 구축했다. 구조물의 바닥면에 성형체와, 메니스커스면을 만들고 거기로부터 침투시켰다. 메니스커스 높이는, 육안, 수동으로 조정했다. 인산 칼슘 성형체(21)은, 직경 8mm×20mm 높이로 했다. 플라스틱통(22)의 내경은 2mm이다. 튜브(23)의 길이는 100mm이다. 수위(24)에 대해서는, 플라스틱통(22)와 인산 칼슘 성형체(21)이 접하는 높이에, 흡수 침투의 개시부터 종료까지 조정했다. 시린지(25)는, 10mL의 시린지를 사용했다. 인산 칼슘 성형체(21)보다 내경을 크게 했다.

도 7에 나타내는 실험계에 있어서, 상기한 바와 같이, 인산 칼슘 성형체와 플라스틱통이 접하는 높이와, 시린지 내의 잉크의 수위의 높이가 흡수 침투의 개시부터 종료까지 동일하게 되도록 조정한 조건하에 있어서, 시린지 내의 잉크를 인산 칼슘 성형체에 흡수 침투시켰다. 잉크가 침투한 인산 칼슘 성형체의 영역의 높이가 5분 이내에 15mm가 되었을 때는, 15mm를 침투에 필요로 한 시간으로 나눈 값을, 흡수 침투 속도로 하고, 잉크가 침투한 인산 칼슘 성형체의 영역의 높이가 5분 이내에 15mm가 되지 않는 경우는, 5분의 시점에 있어서 잉크가 침투한 인산 칼슘 성형체의 영역의 높이를 자로 측정하여, 침투에 필요로 한 시간인 5분으로 나눈 값을, 흡수 침투 속도로 한다.

기공률, 밀도, 및 흡수 침투 속도의 측정 결과를 하기 표에 나타낸다.

[표 4]

실시예 7: 인산 칼슘 성형체의 소밀 적층 구조

<인산 칼슘 성형체의 제조 방법>

분체로서, 메디안 직경(이하 d50와 표기) 7.4μm의 TTCP, d50=19.5μm의 DCPD 분체를 준비하고, 최종적으로 Ca/P의 원자수의 비가 1.5가 되도록 혼합했다.

보다 구체적으로는, 몰비로 TTCP:DCPD=1:2, TTCP:DCPD=219.8g:206.5g으로 혼합했다. 이 혼합물을 인산 Ca 분체로 한다. 혼합한 인산 Ca 분체는, 입자경 5~15μm의 입자를 체적 기준으로 약 35% 포함하고, 입자경 25~100μm의 입자를 32% 포함한다.

구조물은 원반을 3개 겹친 구조이며, 제일 큰 원반은 직경 14.4mm이며, 전체 높이 7.8mm의 원반 형상이다.

3D 프린터로 성형한 후, 35℃의 3D 프린터 내에서 1시간, 건조시켜, 잉여인 분체를 압공(에어 건으로부터 0.15MPa로 조정한 압축 공기를 내는 에어 블로류)으로 제거했다. 이 성형체를 머플로에서, 1시간에 대하여 100℃씩 승온시킨 후, 1100℃에서 2시간 소결하고, 소결을 위한 가열을 off로 하여, 머플로의 덮개는 열지 않은 상태에서, 8시간 이상 정치한다. 머플로가 100℃ 이하의 온도가 된 후, 소결이 끝난 성형체를 취출하여, 성형체를 얻었다.

<나노 포커스 X선 CT 해석>

소밀 적층 구조의 해석에 이용한 대상물의 구조를 도 8에 나타낸다.

제네럴 일렉트로닉스사제의 phoenix nanotom m에 의하여 이하의 측정 조건에 있어서 관찰 및 해석을 행했다.

관전압: 120kV

관전류: 90μA

X선원으로부터 검출기까지의 거리 (FDD): 600mm

X선원으로부터 대상 샘플의 회전 중심까지의 거리(FOD): 400mm

해상도: X 축, Y 축, Z 축 모두 6.66μm

상기와 같은 조건으로 측정한 후, 장치와 연계되어 있는 CT 화상을 해석할 수 있는 소프트웨어, VGStudio Max 3. 0. 3 64bit에 의하여, 인산 칼슘 성형체의 내부 구조의 무늬가 보이도록, 또한, 밀층(상대적으로 조밀한 층)과 소층(상대적으로 성긴 층)을 시인할 수 있도록, 백색, 회색, 흑색의 보이는 방법을 조정했다(도 9).

백색, 회색, 흑색의 보이는 방법을 조정하는 것은, 도 9의 우측 하단의 렌더링 기능의 화면이다. 백색으로 표시될수록 상대적으로 물질의 밀도가 높아지고, 흑색으로 될수록 상대적으로 물질의 밀도가 낮아지는 것을 나타내며, 본 건에서는 백색일수록, 인산 칼슘이 많아지고, 흑색일수록 인산 칼슘이 적어져 공극에 가깝게 된다.

기하학적으로 서로 직교하는 XY 평면, YZ 평면, ZX 평면을, 도 9의 XY 평면의 도, YZ 평면의 도, ZX 평면의 도로서, VGStudio Max 3. 0. 3 64bit 화면 내의 영역에 표시한다.

화면 내의 YZ 평면의 도와, XZ 평면의 도에서, 백색과 흑색의 스트라이프 무늬가 보이도록 렌더링 기능의 화면에서 조정한다.

또한, YZ 평면의 도와 XZ 평면의 도의 백색과 흑색의 스트라이프 무늬가 동일한 방향을 향하도록, 추가로, 백색의 줄기와 백색의 줄기의 간격이, 가능한 한 일치하도록, VGStudio Max 3. 0. 3 64bit에서의 인산 칼슘 성형체의 방향을 조정한다. 이 조작에 의하여, 인산 칼슘 성형체의 소밀 적층 구조의 소층과 밀층은, XY 평면과 평행이 된다.

도 9와 같이, 인산 칼슘 성형체의 방향을 조정하고, 백색과 흑색의 스트라이프 무늬에 대하여, 직교하는 방향을 인산 칼슘 성형체의 Z 축으로 한다.

Z 축을 포함하는, ZX 평면의 도를 TIFF 형식으로 컴퓨터 상에서 보존하고, 생물학의 이미징 분야에서는 디팩토 스탠더드한 화상 해석, ImageJ 1.50i(ImageJ란, 미국 국립 위생 연구소(NIH)에서 개발된 오픈 소스로 퍼블릭 도메인의 화상 처리 소프트웨어임)에서 TIFF 화상 데이터를 연다.

ImageJ 1.50i에서, Z 축 방향으로 3.14mm, X 축 방향으로 3.14mm의 영역을 선택한다(도 10). ZX 평면의 화상은, Z 방향에 밀층과 소층을 횡단하도록 교대로 되어 있고, X 방향은 밀층이 거의 직선적으로 뻗으며, 소층도 거의 직선적으로 뻗어 있다.

Z 축 방향의 영역을 선택할 때는, Z 축 방향으로, 0.5mm로부터 5.0mm의 거리 범위가 바람직하고, 2.0mm에서 4.0mm의 거리가 보다 바람직하다.

2.0mm 이상의 보다 넓은 영역을 선택하는 것이, 인산 칼슘 성형체의 국소성에 영향을 받지 않으므로 바람직하지만, 인산 칼슘 성형체가 작은 경우는 실시할 수 없기 때문에 적절히 조정한다. 과도하게 크면 후작업이 힘들어지므로, 5.0mm를 상한으로 하고, 4.0mm까지가 보다 바람직하다.

ImageJ 1.50i의 플롯 프로파일 기능에 의하여, 선택 영역의 Z 축 방향의 거리를 가로축에, 선택 영역의 흑백의 정도를 Gray Value값으로서 세로축에, 파형으로서 표시할 수 있다(도 11).

표시되어 있는 Gray Value값은, Z 축의 거리에 따라, X 축의 3.14mm 내에 있는 각 픽셀의 Gray Value값을 평균한 값으로 되어 있다. 본 건에서는, 3.14mm의 사이에 153픽셀이 되어 있다.

X 축 방향의 영역을 선택할 때는, X 축 방향으로, 0.5mm로부터 5.0mm의 거리 범위가 바람직하고, 2.0mm로부터 4.0mm의 거리가 보다 바람직하다.

2.0mm 이상의 보다 넓은 영역을 선택하는 것이 인산 칼슘 성형체의 국소성으로부터의 영향과 픽셀의 분해능에 영향을 받지 않으므로 바람직하지만, 인산 칼슘 성형체가 작은 경우는 실시할 수 없기 때문에 적절히 조정한다. 과도하게 크면, 인산 칼슘 성형체의 소층과 밀층의 방향과 VGStudio Max 3. 0. 3 64bit 내에서 구축하는 X 축, Y 축, Z 축 방향의 일치성의 영향이 나타나므로, 5.0mm를 상한으로 하고, 4.0mm까지로 하는 것이 보다 바람직하다.

얻어진 파형으로부터, 층의 수, 및 상대적으로 밀층과 상대적으로 소층의 피치를 분석한다.

밀층의 정점의 수를 센다. 밀층의 정점이란, 상대적으로 그 주변보다 물질 밀도가 높아지는, 파형의 기울기의 계수가 플러스에서 마이너스로 바뀌는 곳이다. 소층의 정점이란, 상대적으로 그 주변보다 물질 밀도가 작아지는 곳이며, 파형의 기울기의 계수가 마이너스에서 플러스로 바뀌는 곳이다.

본 케이스에서는, Z 축의 선택 거리는 3.14mm이며, 플롯 프로파일 기능에서 형성한 파형 그래프 내의 3.0mm의 사이에 밀층의 정점은 34개 존재했다.

(Z 축의 거리/밀층의 정점의 수)=인산 칼슘 성형체의 소밀 적층 구조의 ZX 평면의 피치로 한다. 본 건은 3.0mm/34개에서 88.2μm가 피치가 된다(도 11).

YZ 평면의 도로부터도(도 12), XZ 평면의 도와 동일한 처리로, 인산 칼슘 성형체의 소밀 적층 구조의 YZ 평면의 피치(도 12)를 도출했다.

(Z 축의 거리/밀층의 정점의 수)=인산 칼슘 성형체의 소밀 적층 구조의 YZ 평면의 피치로 한다. 본 건은 3.0mm/32개에서 93.8μm가 피치가 된다(도 13)

인산 칼슘 성형체의 소밀 적층 구조의 ZX 평면의 피치와 인산 칼슘 성형체의 소밀 적층 구조의 YZ 평면의 피치의 평균을, 인산 칼슘 성형체의 소밀 적층 구조의 피치로 한다. 본 건에서 h(88.2μm+93.8μm)/2=90.3μm가 인산 칼슘 성형체의 소밀 적층 구조의 피치가 된다.

인산 칼슘 성형체의 흡수 침투 속도가 빠른 것과, 소밀 적층 구조와의 사이에는 관계가 있다고 생각된다. X 방향과 Y 방향의 흡수 침투 속도를 측정할 때, 인산 칼슘 성형체의 외관을 육안이나 확대경으로 관찰해도, XY 평면과 평행에 있는 소층을 통하여 침투하는 모습을 확인할 수 있다. 또, Z 방향의 흡수 침투 속도를 측정할 때에도, Z 방향과 직교하는 소층과 밀층에서, 소층에서 빨리, 밀층에서 늦어지면서, 1층마다 Z 방향으로 침투하는 모습을 알 수 있다.

소층의 공극이 수 mm에서부터 수 10mm에 걸쳐, 절곡된 3차원적인 연결이 아닌, 심플하고 스트레이트한 평면적인 연결을 하고 있고, 또한 인산 칼슘 성형체의 한쪽의 표면으로부터 다른 대향하는 다른 표면까지 양측으로 통하고 있음으로써, 침투한 잉크가 공기의 저항을 받지 않고 침투하기 때문이라고 생각된다.

실시예 8: 인산 칼슘 분말의 레이저 회절식 입도 분포 측정

인산 칼슘 분말로서, Ca₄(PO₄)₂O(인산 사칼슘: TTCP), CaHPO₄·2H₂O(인산 수소 칼슘 이수화물: DCPD), 및 TTCP와 DCPD의 혼합 분체(Ca/P의 원자수의 비는 1.5)를 이용하여, 이하의 방법 및 조건으로 입도 분포를 측정했다.

장치: 가부시키가이샤 세이신 기교제의 LMS-2000e

측정 원리: 물이나 에탄올 등의 분산매에 분산된 입자에 레이저광 조사하고, 입자로부터의 산란광 강도의 각도 의존성을 측정함으로써, 샘플에 포함되는 입자의 입자경 분포를 구한다.

측정 범위: 0.02~2000μm

레이저 광원: 헬륨 네온 레이저

분산매: 에탄올

측정 방법: 분산매만으로 블랭크 측정을 행한 후, 1분간의 초음파 분산에 의하여 시료를 분산시켜, 초음파 분산한 시료를 분산조에 넣고 순환식으로 입도 분포 측정을 행한다.

입도 분포: 체적 기준으로 표시.

혼합 분체의 측정 결과를 도 14에 나타내고, TTCP 분체의 측정 결과를 도 15에 나타내며, DCPD 분체의 측정 결과를 도 16에 나타낸다.

혼합한 인산 칼슘 분체는, d50=17.0μm이며, 입자경 5~15μm의 입자를 체적 기준으로 약 35% 포함하고, 입자경 25~100μm의 입자를 32% 포함한다.

[표 5]

실시예 9: 인산 칼슘 분체의 유동성 시험

분체로서, 평균 입자경 7μm의 TTCP, 평균 입자경 60μm의 DCPD와, TTCP와 DCPD의 혼합물(Ca/P의 원자수의 비가 1.5가 되도록 혼합한 것)을 준비했다. TTCP와 DCPD의 혼합물로서는, 보다 구체적으로는, 몰비로 TTCP:DCPD=1:2, TTCP:DCPD=219.8g:206.5g으로 혼합했다.

상기의 분체의 유동성(플로 함수)을 이하의 방법으로 측정했다. 측정 장치로서는, 블룩필드제의 "파우더 플로 테스터, PFT"를 이용하여, 스탠다드 플로 함수를 선택하여 측정한, 플로 함수는, 파괴 강도를 fc, 최대 주응력을 σ1로 했을 때, σ1/fc로 나타나는 값이다. 플로 함수값은, 이하의 기준으로 평가했다.

[표 6]

플로 함수값과 평가 결과를 하기 표에 나타낸다. 혼합한 TTCP와 DCPD는 중량과 체적도 크게 변하지 않음에도 불구하고, TTCP의 영향은 크게 받고 있지 않은 것 같으며, TTCP와 DCPD의 중간적인 값이 아닌, DCPD에 가까운 값이었다.

[표 7]

TTCP는 플로 함수의 값이 나타내는 바와 같이, 유동성이 나쁘고, TTCP만으로 분체를 리코팅하면, 롤러에 TTCP가 부착하거나, 본래, 평평하게 되어야 할 TTCP 분체의 표층면에 눈으로 보이는 수 mm 이상의 요철이 생긴다. DCPD를 혼합하면 롤러에 혼합 분체가 부착되지 않고, 혼합 분체의 표층면이 요철이 되지 않고 리코팅할 수 있다.

TTCP 분체는, 유기산 용액에 대한 반응성은 높고, 반응성의 관점에서는 3D 분체 적층 프린터 조형에 적합하지만, 유동성은 플로 함수로 4.0 미만에서 리코팅 불량이 발생한다.

일반적으로, 유동성은 입자경과 관계되며, 입자경이 작으면 유동성이 나빠진다. 입자경이 작을 수록, 비표면적이 커져, 질량과 비례하는 체적보다, 표면의 영향이 나타나, 어느 분체 입자의 표면과 인접하는 분체 입자의 표면에 작용하는, 판데르발스의 힘, 정전기력 등, 입자를 끌어당기는 인력의 영향이 크게 나타난다.

TTCP는 입자경의 대표 사이즈라고 할 수 있는 d50에 있어서 Φ7.4μm이며, DCPD의 d50=Φ19.5μm보다 작고, 입자경 분포가 큰 측인 d90에서도 16.0μm와 DCPD의 d90=47.1μm보다 작으며, 대입자도 혼합하고 있지 않다.

TTCP와 DCPD를 소정의 몰비로 혼합하면 d50=17.0μm가 되어, 입자경 5~15μm의 입자를 체적 기준으로 약 35% 포함하고 있어도, 입자경 25~100μm의 입자를 32% 포함하는 영향이 나타나, 유동성이 TTCP만에서는 3.34라는 플로 함수값이었던 것이, 혼합 분체에서는 4.87로, DCPD만에서의 5.13이라는 값에 가까워진다. 이로써 리코팅 불량도 발생하지 않고, 3D 분체 적층 프린트하는 것이 가능해진다.

실시예 10: 래트 시험

CBE3(배열번호 1의 아미노산 배열로 이루어지는 재조합 젤라틴)을 피복한 인산 칼슘 성형체를 이용하여 골 재생의 평가 시험을 행했다.

인산 칼슘 성형체를 이하와 같이 제작했다.

<인산 칼슘 성형체의 제조 방법>

혼합한 인산 Ca 분체는, 입자경 5~15μm의 입자를 체적 기준으로 약 35% 포함하고, 입자경 25~100μm의 입자를 32% 포함한다.

3D 프린터(Zprinter310plus)를 이용하여, 잉크와 분체를 시트르산 Na 잉크, 인산 Ca 분체로 치환하고, 적층 두께를 100μm 설정으로 했다.

3D 프린터로 성형한 후, 35℃의 3D 프린터 내에서 1시간, 건조시켜, 잉여인 분체를 압공(에어 건으로부터 0.15MPa로 조정한 압축 공기를 내는 에어 블로류)으로 제거했다. 이 성형체를 머플로에서, 1시간에 대하여 100℃씩 승온시킨 후, 1100℃에서 2시간 소결하고, 소결을 위한 가열을 off로 하여, 머플로의 덮개는 열지 않은 상태에서, 8시간 이상 정치한다. 머플로가 100℃ 이하의 온도가 된 후, 소결이 끝난 성형체를 취출하여, 성형체를 얻었다. 인산 칼슘 성형체의 모식도를 도 17에 나타낸다.

·구조물은 직경 Φ5mm, 높이 1.9mm의 원반 형상이다.

·원반의 바닥면과 평행에, 원반의 중간만한 높이에, X 방향과 Y 방향에, 0.7×1.0mm의 연통 구멍이 십자 형상으로 형성되어 있다.

·십자 형상의 중심을 관통하도록 Z 축 방향으로 Φ1.1mm의 연통 구멍이 형성되어 있다.

·원반의 상면 측에도, 연통 구멍의 상측에, X 방향과 Y 방향에, 폭 1.8mm이며 높이 0.4mm의 볼록부가 형성되어 있다.

성형체에 CBE3을 피복한다. CBE3 수용액의 작성 방법, 인산 Ca의 CBE3의 피복은 이하와 같다.

히사미쓰 가부시키가이샤제의 주사(注射) 수용액에 7질량%의 CBE3을 용해시켜, 45℃의 오븐에서 30분 가열하고, 용해하여, CBE3 수용액을 제작했다.

CBE3 수용액에, 인산 칼슘 성형체를 침지하고, 데시케이터 내에서, 대기압으로부터 -0.09MPa까지 진공 탈기 처리하고, 수용액에 용해하고 있는 공기나 인산 Ca 성형체의 내부에 있는 공극으로부터 공기를 제거하면서, 10분간 방치한다. 대기 상태에 되돌린 후 2회 동일한 조작을 행한 후, 취출하고, 인산 Ca 성형체에 부착되어 있는 잉여인 CBE3 수용액을 제거하여, 50℃의 오븐에서 3시간 건조한다.

CBE3의 열가교는 이하와 같이 행했다. 진공 배기와 질소 치환이 가능한 오븐에서, 2hPa 정도까지 진공 배기와 질소 치환을 수 차례 반복한 후, 1013hPa의 질소 분위기하에서 약 150℃의 4시간 정도로 가열한다.

래트의 두정골에, 골막을 박리 후 직경 5mm의 결손을 마련하고 시험 재료를 설치 후, 박리한 골막을 첩부한 후 피부를 봉합했다.

(병리 표본의 제작)

시험 기간 종료 후, 방혈사시킨 래트로부터 두부를 회수하고, 안구, 뇌 등의 연조직을 제거한 후, 얻어진 표본으로부터 매식부를 트리밍하고, 수지 포매했다. 동 포매 표본으로부터 마이크로톰에 의하여 5μm 두께의 절편을 잘라내고, 헤마톡실린&에오신 염색(H&E)과 von Kossa 염색을 행했다.

(마이크로 CT 해석)

시험 A(컨트롤: 결손만)에 대하여, 마이크로 포커스 CT 해석을 행했다. 마이크로 포커스 CT는 가부시키가이샤 리가쿠제의 R-mCT이며, 관전압은 90kV, 관전류는 100μA, X선 초점-검출기의 거리(FDD)는 292mm, X선 초점-회전 중심의 거리(FOD)는 73mm이다. 마이크로 포커스 CT의 해석 결과를 도 18에 나타낸다. 마이크로 포커스 CT 해석에 있어서, 컨트롤(결손만)은, 기존 골의 외주부로부터의 골 재생은 보이지만, 래트 머리 부분의 결손을 보충하는 재생은 보이지 않는다.

시험 B(CBE3을 피복한 인산 Ca 성형체(성형체 B))의 래트 이식 후 8주간의 마이크로 CT 해석의 결과를 도 19에 나타낸다. 성형체 B와 래트 자골(自骨)이 접촉하고 있는 곳에서, 충분한 골 유합을 확인할 수 있다. 성형체 B의 외관 형상, 3D 프린터에 의하여 형성한 내부 구조 모두 형상 유지되고 있다.

이식한 성형체 B의 0주부터 2주간마다의 마이크로 CT 해석의 결과를 도 20에 나타낸다. 4주간 후에, 설계하여 작성한 약 0.7×1.0mm의 십자 형상의 연통 구멍에 골이 신생하여, 6주간 후에 성장하고 있는 모습을 확인할 수 있다.

이식한 성형체 B의 8주간 후의 마이크로 CT 해석의 결과를 도 21에 나타낸다. 해석 조건은 상기의 시험 A와 동일하다. 설계하여 작성한 약 0.7×1.0mm의 연통 구멍에 골이 신생하여, 긴 곳으로 3.5mm까지 성장하고 있다. 또, 병리 표본, von Kossa 염색에 의하여, 연통 구멍의 내부에 생긴 것이, 틀림없이 골인 것도 확인할 수 있다.

이식한 성형체 B의 8주간 후의 병리 표본, H&E 염색의 결과를 도 22에 나타낸다. 도 22의 병리 표본은, 도 21의 병리 표본의 근처이다. 3D 프린트 설계에 의하여 작성한, 0.7×1.0mm의 십자 형상의 연통 구멍 내부에서, 골이 신생하고 있는 근처에서도, 세포가 침윤하여, 연조직이 되어 있는 것을 알 수 있다. 3D 프린트 분체 적층 시에, 자율 형성된 소밀 적층 구조의 소층(20~80um 정도)에도, 세포가 침윤하여, 연조직이 되어 있다.

이식한 성형체 B에 대하여, 상기와는 다른 래트(2마리째)의 8주간 후의 병리 표본, H&E 염색의 결과를 도 23과 도 24에 나타낸다. 3D 프린트 설계에 의하여 작성한, 0.7×1.0mm의 연통 구멍 내부에서 혈관의 신생을 확인했다. 3D 분체 적층 프린트 시에 자율 형성된 소밀 적층 구조의 소층(20~80um 정도)에도, 혈관의 신생을 확인했다.

이식한 성형체 B에 대하여, 상기와는 다른 래트(3마리째)의 8주간 후의 병리 표본, von Kossa 염색의 결과를 도 25에 나타낸다. 인산 칼슘이 흡수 치환되어, 골에 치환되어 있는 모습을 확인할 수 있다.

실시예 11: 유기산 용액의 농도의 영향

<인산 칼슘 성형체의 제조 방법>

시트르산 1.0mol/L:시트르산 삼나트륨 이수화물 1.0mol/L=3:1의 체적비로 혼합하고, pH3.15로 조정한 1.0mol/L의 시트르산 나트륨 수용액을 조제했다.

시트르산 1.2mol/L:시트르산 삼나트륨 이수화물 1.2mol/L=3:1의 체적비로 혼합하고, pH3.15로 조정한 1.2mol/L 시트르산 나트륨 수용액을 조제했다.

상기의 인산 Ca 분체에 대하여, 1.0mol/L 시트르산 나트륨 수용액 또는 1.2mol/L 시트르산 나트륨 수용액을 토출에 의하여 적하시켰다.

유기산 용액의 도포량은, 3D 프린터로부터 인산 칼슘 분체를 제거하고, 중량을 측정해 둔 플라스틱 용기를, 본래, 인산 칼슘 성형체가 형성되는 장소에 있어서, 플라스틱 용기에 대하여, 1cm³ 설계의 입체물을 조형하도록 유기산 용액을 토출하고, 유기산 용액이 오른 상태에서 플라스틱 용기의 중량을 측정하며, 토출된 유기산 용액의 중량을 측정한다. 1cm³ 설계의 입체물을 조형하는데 필요로 한 유기산 용액의 중량을 유기산 용액의 도포량으로서, g/1cm³이라고 하는 단위로 나타낸다.

1.0mol/L 시트르산 나트륨 수용액은 0.12g/1cm³에서부터 0.38g/1cm³의 범위에서 시험하고, 1.2mol/L 시트르산 나트륨 수용액은 0.215g/1cm³에서부터 0.29g/1cm³의 범위에서 시험했다.

분말 및 시트르산 나트륨 수용액을, Z-Printer310 Plus(3D Systems Corporation(구 Z Corporation))에 도입하고, 20×20×8mm의 직육면체를 작성했다.

3D 프린터로 성형한 후, 35℃의 3D 프린터 내에서 1시간, 건조시켜, 잉여인 분체를 압공(에어 건으로부터 0.15MPa로 조정한 압축 공기를 내는 에어 블로류)으로 제거했다. 이 성형체를 머플로에서, 1시간에 대하여 100℃씩 승온시킨 후, 1100℃에서 2시간 소결하고, 소결을 위한 가열을 off로 하여, 머플로의 덮개는 열지 않은 상태에서, 8시간 이상 정치한다. 머플로가 100℃ 이하의 온도가 된 후, 소결이 끝난 성형체를 취출하여, 성형체를 얻었다. 성형체는 소결 후에 각 방향으로 약 1할 수축하기 때문에 약 18×18×7.2mm가 되었다.

제작한 인산 칼슘 성형체에 대하여, 압축 강도의 측정 및 바닥면의 휨의 평가를 행했다.

압축 강도의 측정은, 가부시키가이샤 이마다제의 횡형 전동 계측 스탠드 MX2와 동일하게 가부시키가이샤 이마다제의 디지털 포스 게이지 ZTA-1000N를 이용하여 행했다. 약 18×18×7.2mm 샘플의 길이 방향에, 0.17mm/초의 속도에서 하중을 가하고, 샘플의 형상은 정확하게 노니우스에 의하여 측정하고, 샘플 파괴 시의 최대 하중(N)을 단면적으로 나눔으로써 압축 강도(MPa)를 구했다.

바닥면의 휨의 평가는, 이하의 기준으로 행했다. 클래스 1부터 5의 견본을 도 26에 나타낸다.

[표 8]

1.0mol/L 시트르산 나트륨 수용액 또는 1.2mol/L 시트르산 나트륨 수용액을 이용하여 제작한 인산 칼슘 성형체에 대하여, 도포량과 압축 강도의 관계를 도 27에 나타내고, 도포량과 바닥면의 휨의 관계를 도 28에 나타내며, 압축 강도와, 바닥면의 휨의 관계를 도 29에 나타낸다.

도 27로부터, 설계 사항으로서 도포량을 늘리면, 압축 강도도 커져 조형물로서의 강도가 높아지는 것을 알 수 있다. 도 28로부터, 설계 사항으로서 도포량을 늘리면 휨이 커져 형상 정밀도가 상실되는 것을 알 수 있다. 도 29는, 도 27의 도포량과 압축 강도의 관계와, 도 28의 도포량과 바닥면의 휨의 관계를 통합한, 압축 강도와 바닥면의 휨의 관계이며, 압축 강도와 바닥면의 휨이 트레이드 오프의 관계가 되어 있는 것을 명료하게 알 수 있다.

1.0mol/L 시트르산 나트륨 수용액의 결과로부터는, 압축 강도 2.0MPa 이상에서, 바닥면의 휨의 클래스가 4 이상이 되는 영역은 없다. 그러나, 1.2mol/L 시트르산 나트륨 수용액을 이용하여 작성한 인산 칼슘 성형체에 대하여, 압축 강도 2.0MPa 이상에서, 바닥면의 휨의 클래스가 4 이상이 되는 영역이 발견된다.

pH3.15와 동일해도, 1.2mol/L 시트르산 나트륨 수용액을 이용한 쪽이, 압축 강도 및 바닥면의 휨의 트레이드 오프는 해소되어, 보다 양호한 결과가 얻어진다. 즉, 1.2mol/L 시트르산 나트륨 수용액을 이용함으로써, 높은 압축 강도와, 바닥면의 휨의 억제를 양립할 수 있다.

11 제1 구멍의 X 연통 구멍
12 제1 구멍의 Y 연통 구멍
13 제1 구멍의 Z 연통 구멍
14 제1 구멍의 XYZ 연통 구멍
15,06 봉합 구멍
16, 02 제2 구멍
17 구조 강화 영역
04 제1 구멍
21 인산 칼슘 성형체
22 플라스틱통
23 튜브
24 수위
25 시린지
배열표
국제 접수 특허 협력 조약에 근거하는 국제 출원원 17F00641 인산 칼슘 성형체의 제조 방법 JP17020130 20170530----00390912951701148128정상 20170530164122201705010936554940_P1AP101__17_8.app

SEQUENCE LISTING <110> FUJIFILM Corporation <120> A method for production of calcium phosphate compact and a calcium phosphate compact <130>?@17F00641 <160> 10 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 571 <212> PRT <213> Recombinant <400> 1 Gly Ala Pro Gly Ala Pro Gly Leu Gln Gly Ala Pro Gly Leu Gln Gly 1 5 10 15 Met Pro Gly Glu Arg Gly Ala Ala Gly Leu Pro Gly Pro Lys Gly Glu 20 25 30 Arg Gly Asp Ala Gly Pro Lys Gly Ala Asp Gly Ala Pro Gly Ala Pro 35 40 45 Gly Leu Gln Gly Met Pro Gly Glu Arg Gly Ala Ala Gly Leu Pro Gly 50 55 60 Pro Lys Gly Glu Arg Gly Asp Ala Gly Pro Lys Gly Ala Asp Gly Ala 65 70 75 80 Pro Gly Lys Asp Gly Val Arg Gly Leu Ala Gly Pro Ile Gly Pro Pro 85 90 95 Gly Glu Arg Gly Ala Ala Gly Leu Pro Gly Pro Lys Gly Glu Arg Gly 100 105 110 Asp Ala Gly Pro Lys Gly Ala Asp Gly Ala Pro Gly Lys Asp Gly Val 115 120 125 Arg Gly Leu Ala Gly Pro Ile Gly Pro Pro Gly Pro Ala Gly Ala Pro 130 135 140 Gly Ala Pro Gly Leu Gln Gly Met Pro Gly Glu Arg Gly Ala Ala Gly 145 150 155 160 Leu Pro Gly Pro Lys Gly Glu Arg Gly Asp Ala Gly Pro Lys Gly Ala 165 170 175 Asp Gly Ala Pro Gly Lys Asp Gly Val Arg Gly Leu Ala Gly Pro Pro 180 185 190 Gly Ala Pro Gly Leu Gln Gly Ala Pro Gly Leu Gln Gly Met Pro Gly 195 200 205 Glu Arg Gly Ala Ala Gly Leu Pro Gly Pro Lys Gly Glu Arg Gly Asp 210 215 220 Ala Gly Pro Lys Gly Ala Asp Gly Ala Pro Gly Ala Pro Gly Leu Gln 225 230 235 240 Gly Met Pro Gly Glu Arg Gly Ala Ala Gly Leu Pro Gly Pro Lys Gly 245 250 255 Glu Arg Gly Asp Ala Gly Pro Lys Gly Ala Asp Gly Ala Pro Gly Lys 260 265 270 Asp Gly Val Arg Gly Leu Ala Gly Pro Ile Gly Pro Pro Gly Glu Arg 275 280 285 Gly Ala Ala Gly Leu Pro Gly Pro Lys Gly Glu Arg Gly Asp Ala Gly 290 295 300 Pro Lys Gly Ala Asp Gly Ala Pro Gly Lys Asp Gly Val Arg Gly Leu 305 310 315 320 Ala Gly Pro Ile Gly Pro Pro Gly Pro Ala Gly Ala Pro Gly Ala Pro 325 330 335 Gly Leu Gln Gly Met Pro Gly Glu Arg Gly Ala Ala Gly Leu Pro Gly 340 345 350 Pro Lys Gly Glu Arg Gly Asp Ala Gly Pro Lys Gly Ala Asp Gly Ala 355 360 365 Pro Gly Lys Asp Gly Val Arg Gly Leu Ala Gly Pro Pro Gly Ala Pro 370 375 380 Gly Leu Gln Gly Ala Pro Gly Leu Gln Gly Met Pro Gly Glu Arg Gly 385 390 395 400 Ala Ala Gly Leu Pro Gly Pro Lys Gly Glu Arg Gly Asp Ala Gly Pro 405 410 415 Lys Gly Ala Asp Gly Ala Pro Gly Ala Pro Gly Leu Gln Gly Met Pro 420 425 430 Gly Glu Arg Gly Ala Ala Gly Leu Pro Gly Pro Lys Gly Glu Arg Gly 435 440 445 Asp Ala Gly Pro Lys Gly Ala Asp Gly Ala Pro Gly Lys Asp Gly Val 450 455 460 Arg Gly Leu Ala Gly Pro Ile Gly Pro Pro Gly Glu Arg Gly Ala Ala 465 470 475 480 Gly Leu Pro Gly Pro Lys Gly Glu Arg Gly Asp Ala Gly Pro Lys Gly 485 490 495 Ala Asp Gly Ala Pro Gly Lys Asp Gly Val Arg Gly Leu Ala Gly Pro 500 505 510 Ile Gly Pro Pro Gly Pro Ala Gly Ala Pro Gly Ala Pro Gly Leu Gln 515 520 525 Gly Met Pro Gly Glu Arg Gly Ala Ala Gly Leu Pro Gly Pro Lys Gly 530 535 540 Glu Arg Gly Asp Ala Gly Pro Lys Gly Ala Asp Gly Ala Pro Gly Lys 545 550 555 560 Asp Gly Val Arg Gly Leu Ala Gly Pro Pro Gly 565 570 <210> 2 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: adhesive sequence <400> 2 Arg Glu Asp Val 1 <210> 3 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: adhesive sequence <400> 3 Tyr Ile Gly Ser Arg 1 5 <210> 4 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: adhesive sequence <400> 4 Pro Asp Ser Gly Arg 1 5 <210> 5 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: adhesive sequence <400> 5 Arg Tyr Val Val Leu Pro Arg 1 5 <210> 6 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: adhesive sequence <400> 6 Leu Gly Thr Ile Pro Gly 1 5 <210> 7 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: adhesive sequence <400> 7 Arg Asn Ile Ala Glu Ile Ile Lys Asp Ile 1 5 10 <210> 8 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: adhesive sequence <400> 8 Ile Lys Val Ala Val 1 5 <210> 9 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: adhesive sequence <400> 9 Asp Gly Glu Ala 1 <210> 10 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Description of Artificial Sequence: adhesive sequence <400> 10 Glu Arg Gly Asp 1

Claims

인산 칼슘 분말을 함유하는 층을 기판 상에 형성한 후에, 유기산 용액을 노즐부로부터 액적 상태로 토출시켜, 상기 인산 칼슘 분말을 함유하는 층에 대하여 적하시킴으로써, 제조되는 인산 칼슘 성형체로서,
상기 인산 칼슘 분말의 Ca/P 의 원자수의 비가 1.4~1.8이고,
상기 인산 칼슘 분말은, 제1 인산 칼슘 분말과 제2 인산 칼슘 분말을 포함하고, 제1 인산 칼슘 분말의 유기산에 대한 용해성이, 제2 인산 칼슘 분말의 유기산에 대한 용해성보다 높고,
상기 인산 칼슘 분말은, 입자경 5~15μm의 입자와, 입자경 25~100μm의 입자를 적어도 포함하고, 입자경 25μm 이상의 입자를 체적 기준으로 20% 이상 포함하고,
상기 유기산 용액은, pH가 3.5 이하이고, 또한 유기산의 칼슘염의 물에 대한 용해도가 1g/100mL 이하이고,
상기 인산 칼슘 성형체는 외부 공간과 연통하고 있는 구멍을 갖고,
밀도가 0.7g/mL 이상이거나, 및/또는 수은 압입법에 의한 기공률이 75% 이하이며,
흡수 침투 속도가, 0.05mm/초 이상인,
인산 칼슘 성형체;
단, 흡수 침투 속도란, 이하의 조건으로 측정한 것이다. 직경 8mm 높이 20mm의 측정용 인산 칼슘 성형체에, 내경 2mm의 플라스틱통의 일단을 연결하며, 상기 플라스틱통의 타단을 길이 100mm의 튜브의 일단에 연결하고, 상기 튜브의 타단을 10mL의 시린지에 연결한 실험계를 구축한다. 측정용 인산 칼슘 성형체와 플라스틱통이 접하는 높이와, 시린지 내의 잉크의 수위의 높이가 흡수 침투의 개시부터 종료까지 동일하게 되도록 조정한 조건하에 있어서, 시린지 내의 잉크를 측정용 인산 칼슘 성형체에 흡수 침투시킨다. 잉크가 침투한 측정용 인산 칼슘 성형체의 영역의 높이가 5분 이내에 15mm가 되었을 때는, 15mm를 침투에 필요로 한 시간으로 나눈 값을 흡수 침투 속도로 하고, 잉크가 침투한 측정용 인산 칼슘 성형체의 영역의 높이가 5분 이내에 15mm가 되지 않는 경우는, 5분의 시점에 있어서 잉크가 침투한 측정용 인산 칼슘 성형체의 영역의 높이를, 침투에 필요로 한 시간인 5분으로 나눈 값을, 흡수 침투 속도로 한다.
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청구항 1에 있어서,
관전압이 120kV,
관전류가 90μA,
X선원으로부터 검출기까지의 거리가 600mm,
X선원으로부터 대상 샘플의 회전중심까지의 거리가 400mm,
해상도가 X축, Y축, Z축 모두 6.66μm 라고 하는 측정 조건 하에서,
나노 포커스 X선 CT에 의한 측정에 의하여 CT 화상을 취득하여, 취득한 CT 화상에서 상대적으로 조밀한 층과 상대적으로 성긴 층을 시인할 수 있도록 백색, 회색, 흑색의 보이는 방법을 최적화한 경우에 상대적으로 조밀한 층과 상대적으로 성긴 층이 교대로 적층된 구조를 갖고 있는, 인산 칼슘 성형체.
청구항 3에 있어서,
적어도 5층 이상의 상대적으로 조밀한 층과, 적어도 5층 이상의 상대적으로 성긴 층이 교대로 적층되어 있는, 인산 칼슘 성형체.
청구항 3에 있어서,
제1의 상대적으로 조밀한 층과, 상기 제1의 상대적으로 조밀한 층과 인접하는 제2의 상대적으로 조밀한 층과의 피치가 50~300μm인, 인산 칼슘 성형체.
청구항 1에 있어서,
관전압이 120kV,
관전류가 90μA,
X선원으로부터 검출기까지의 거리가 600mm,
X선원으로부터 대상 샘플의 회전중심까지의 거리가 400mm,
해상도가 X축, Y축, Z축 모두 6.66μm,
Z축 방향의 영역을 선택할 때는, Z축 방향으로 2.0mm 에서 4.0mm의 거리로하는 측정 조건 하에서,
인산 칼슘 성형체의 나노 포커스 X선 CT 화상에 근거하여, 성형체의 일 방향의 거리를 가로축에, 상대 CT 강도를 세로축에 표시한 파형도에 있어서, 산의 피크와 골의 피크를 교대로 갖는, 인산 칼슘 성형체.
청구항 6에 있어서,
적어도 5개 이상의 산의 피크를 갖는, 인산 칼슘 성형체.
청구항 6에 있어서,
제1의 산의 피크와, 상기 제1의 산의 피크와 인접하는 제2의 산의 피크와의 피치가 50~300μm인, 인산 칼슘 성형체.
표면의 일부 또는 전부가 재조합 젤라틴으로 코팅되어 있는 청구항 1에 기재된 인산 칼슘 성형체를 포함하는, 이식용 재료.
삭제
청구항 9에 있어서,
재조합 젤라틴이, 열가교 또는 화학 가교되어 있는, 이식용 재료.
청구항 9에 있어서,
재조합 젤라틴으로 코팅되어 있는 인산 칼슘 성형체의 표면이, 이식용 재료의 표면 및 내부에 존재하는, 이식용 재료.
청구항 9에 있어서,
인산 칼슘 성형체가, 블록 형상인, 이식용 재료.
청구항 9에 있어서,
인산 칼슘 성형체가, 과립 형상인, 이식용 재료.
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