KR102343181B1 - 뼈 대체재 및 독립적 주입 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 손실된 뼈 물질을 대체하여 뼈 공급을 복원하기 위해 인간에게 이식되는 생체 재흡수성 또는 비 생체 재흡수성 뼈 대체재의 분야에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 제조 및 사용이 간단하고 체온에서 단단하고 내구성이 있으면서 주입 온도에서 유체인 폴리머의 일회 사용량이 제공된 주사기를 포함하는 장치에 관한 것이다.

Description

뼈 대체재 및 독립적 주입 시스템
본 발명은 손실된 뼈 물질을 대체하여 뼈 공급을 복원하기 위해 인간에게 이식되는 생체 재흡수성 또는 비 생체 재흡수성 뼈 대체재의 분야에 관한 것이다.
본 발명은 더욱 구체적으로 기계적 응력하에서 뼈 충전의 분야에 관한 것이다.
골다공증은 주요한 의학적 문제이며 점점 더 중요한 경제적 문제이다. 50세 여성의 3분의 1 이상과 남성의 약 7분의 1은 생후 한 번 골다공증에 부수적인 골절을 나타낼 것이다.
척추체의 골절이 가장 흔하다. 첫 번째 경피적 척추 성형술은 1984년에 수행되었다. 갈리베르트 등은 경피적 천자 및 폴리메틸-메타크릴레이트(PMMA) 시멘트에 의한 척추체의 충전에 의해 자궁 경부 척추 혈관종을 치료하였다. 수년 동안, 척추 성형술은 골다공증성 척추 골절의 치료에 점점 더 많이 받아들여지고 있다.
척추 성형술은 형광 투시 및/또는 단층 촬영 모니터링하에 시멘트, 예를 들어, 아크릴을 척추에 속에 경피적으로 주입하는 것으로 이루어진다. 척추 성형술 방법은 일반적으로 쐐기 모양의 척추체를 원래 형태로 복원하는데 완벽하였다. 척추후굴복원술은 시멘트를 주입하기 전에 팽창식 풍선에 의해 척추체를 팽창 (즉, 감소)시키는 것으로 구성된다.
이러한 기술은 통증을 완화하고 진통제 사용을 줄이며 입원을 줄이는 것을 가능하게 한다. 척추 성형술 72시간 후, 골다공증성 척추 골절 환자의 85-90%는 통증이 현저한 감소하거나 완전히 제거된다.
아크릴 수지는 압축 강도에서 약 80 내지 90MPa의 높은 기계적 강도를 가지며 응력하에서 뼈 충전을 위한 이들 기술에서 사용된다. 그러나, PMMA 시멘트는 몇 가지 단점이 있다. PMMA 시멘트의 생체 내 경화가 자유 라디칼을 발생시키는 것으로 알려져 있다. 또한, 수술실에서 즉석에서 제조될 때 이런 재료의 중합 반응은 발열 반응이며 경화 과정에서 발생하는 열은 높고, 90℃를 초과하여 주변 조직을 손상시킬 수 있다. 인산 칼슘 세라믹, 바이오 유리와 같은 재흡수성 및 생체적합성 뼈 대체재 및 블럭 또는 펠렛 형태로 구입가능한 다른 이식 가능한 의료 장치는 기계적 강도가 충분하지 않다. 인산 칼슘 시멘트는, 현장에서 경화되고 최고 저항력을 위한 4 내지 20MPa의 기계적 강도를 가짐에도 불구하고, 응력하에서 뼈 충전 기술에 대한 규격을 충족하지 못한다. 또한, 이러한 폴리머의 경화는 비가역적이며 일단 개시되면, 외과 의사는 짧은 주입 시간을 가진다. 또한, 외과 의사가 한 가지 이유 또는 다른 이유로 주입을 중단해야 하고 충전될 공동이 충전되지 않으면, 외과 의사는 전부 다시 시작해야 하며 경화된 폴리머를 함유하는 주입 장비를 폐기해야 한다.
인산 칼슘 세라믹 또는 뼈 유형 제제와 하나 이상의 생체 재흡수성 폴리머를 결합시킨 뼈 대체재의 개발이 관찰되었다.
예를 들어, EP2395949는 70 내지 95℃의 온도로 가열될 때 액체 또는 페이스트 상이며 따라서 이식 위치로 압출 가능하고 주입 가능한 뼈 대체재 재료를 기술한다. 냉각 후, 재료는 고형화되고 재흡수되어, 뼈 조직을 위한 공간을 남긴다. EP2395949에 기술된 발명은 상기 가열된 재료를 투여하는데 사용되는 장치에 의해 고온에서 유체가 되는 뼈 대체재을 가열하는 원리에 기초하는 것이 추가로 기술된다.
뼈/폴리머 복합 재료, 미네랄/폴리머 복합 재료, 세라믹/폴리머 복합 재료와 같은 다양한 조합이 기술된다. 폴리머는 폴리카프로락톤, 폴리(락티드-코-글리코 리드) 또는 폴리우레탄일 수 있다. 복합 뼈 대체재 재료의 예는 문헌 US2005/0008672, WO04/53112, WO2007/084725, US2008/0069852 및 US2007/0191963을 참조하여 기술된다. 이들 문헌은 뼈 유도체와 관련된 다양한 기원과 화학적 성질의 폴리머의 조합, 무기 재료, 뼈 대체재 재료 또는 이의 조합을 포함하는 골임플란트를 기술한다.
WO2003/059409는 생체 흡수성 폴리머 및 인산 칼슘으로 보충된 무수 황산 칼슘을 포함하는 임플란트를 개시한다. 생체 재흡수성 폴리머는 락트산, 글리콜 산, 하이드록시부티레이트, 하이드록시발레이트, 폴리다이옥세인, 폴리카프로락톤, 폴리에틸렌 옥사이드 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 폴리머 또는 코폴리머일 수 있다. 그러나, 이 문헌은 뼈의 특정 지점에서 압출 및 투여를 가능하게 하도록 용융하거나 적어도 연화시키기 위해 약 60°의 온도로 가열하여 사용하기에 적합한 임플란트를 개시하지 않는다.
US2008/0003255는 뼈 재생을 위한 열가소성 재료를 기술한다. 지방족 폴리에스터 및 특히 폴리카프로락톤이 본 문헌에 적절한 재료로서 기술된다. 100,000 초과의 분자량을 갖는 폴리카프로락톤은 약 60℃의 융점을 가져서, 주입되는 것을 가능하게 하는 것으로 기술된다. 또한 이 재료는 저항성 히터 및 온도 제어 루프가 장착된 히트 건을 사용하여 가열되고 분사될 수 있음이 나타난다.
US8562619는 뼈 충전 및/ 또는 수리를 위한 상기 재료를 주입하기 위한 방법, 재료 및 장치를 기술한다. 기술된 방법은 조성물을 액체로 만들기 위해 뼈 시멘트 조성물을 가열한 다음, 이를 충전할 영역에 주입하여 거기서 응고되게 하는 것으로 이루어진다. 주입 온도는 괴사를 예방하기 위해 원래의 용융 온도보다 낮지 만, 유체 상태는 여전히 유지되는 것으로 나타난다. 뼈 시멘트 조성물은 인산 칼슘 이외에 융점이 70 내지 200℃인 열가소성 생체적합성 폴리머를 포함하는 것으로 나타난다. 기술된 열가소성 생체적합성 폴리머는 폴리(락트산-코-글리콜산), 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리하이드록시부티레이트, 폴리알킬렌 숙시네이트, 폴리부틸 렌 다이글리콜레이트, 폴리카프로락톤 및 이의 조합으로부터 선택될 수 있다. 개시된 유일한 예는 폴리락트산-글리콜산에 관한 것이며, 테스트된 혼합물의 융점은 100℃ 초과의 범위 내에 있다. 이 문서에 기술된 조성물은 유동성을 보장하기 위해 매우 고온의 사용을 필요로 한다.
WO2010/0030220은 상기 시멘트의 제조를 위한 시멘트 저장조를 형성하는 챔버, 바늘 형태의 주입기 및 저장조 챔버와 주입기 사이에 배치된 활성화 챔버를 포함하는 복수의 섹션을 포함하는 시스템을 개시한다. 활성화 챔버는 활성화 챔버에 상응하는 섹션에 포함된 가열 수단을 공급하는 전원에 연결된다. 시멘트는 두 가지 구성 요소와 촉매로 구성된다. 혼합물의 점도는 매우 가변적이며, 이 문헌은 활성화 챔버에 의해 조성물을 가열하는 것을 교시하고 매우 현저하나 안정한 점도는 중합이 진행될 때 혼합물의 온도 제어를 위한 루프를 통해 얻을 수 있다는 것을 기술한다. 이러한 시스템은 복잡하고 제조 비용이 비싸다.
특히, 상기 인용된 모든 문헌은 조성물의 가열 및 전달을 위해 복잡하고 값 비싼 장치의 사용을 필요로 한다는 것을 주목해야 한다.
일반적으로 이들은 뼈 대체재을 녹여서 유체를 유지하기에 충분한 열을 공급하는 통합 가열 및 온도 제어 시스템과 관련된 저장소 및 캐뉼러가 있는 건-유형 장치이다.
이런 장치에서, 열의 양은 재료를 유체로 유지하기 위해 사용자가 직접 또는 전자 피드백 시스템을 통해 제어된다. 이러한 전달 장치는 일반적으로 분배될 재료를 위한 핸들, 하우징 및 챔버를 포함한다. 이들 장치는 상기한 바와 같은 뼈 대체재 유형 재료를 수용하기 위한 저장조, 캐뉼러, 및 저장소에서 및 캐뉼러의 시작 부에서 이식 영역에 주입되기 전에 재료를 유체 형태로 유지하기 위해 재료의 온도(통합 또는 원격)를 가열 및 제어하기 위한 수단을 구비한 건과 유사하다.
이런 장치는 제조, 사용 및 유지 보수가 복잡하다. 이런 장치는 고가이고 외과 의사가 다루기에는 무겁다. 또한, 온도 제어를 보장하기 위해 유선 전기 연결 또는 배터리가 필요하며, 이것이 사용을 더욱 복잡하게 만들고 및/또는 환자에게 전기적인 위험을 일으킨다. 마지막으로, 이의 사용은 장치의 가열 및 압출 챔버를 "적재"하기 위해 뼈 대체재 유형 재료를 조작하는 단계를 포함한다. 이런 장비는 제조, 저장 및 가열이 다른 챔버 또는 섹션에서 수행되기 때문에 오지 ㄱ경화 폴리머의 즉석 제조와 함께 사용될 수 있다. 또한, 각각의 사용 후에, 이런 건-유형 장치는 폐기된다. 각각의 사용시에, 살균 건 유형 장치는 조립되고 제조되고, 가열되고, 온도 제어되는 살균 충전 재료의 양으로 적재되어야 한다. 모든 이런 작업은 무겁고 복잡한 장비의 경우 매우 어렵거나 매우 비용이 많이 드는 살균 및 무균을 유지하면서 수행되어야 한다. 상기한 바와 같이, 일단 사용되면 장치는 폐기된다. 또한, 외과 의사가 사용 중에 외과 수술을 중단해야 하는 경우, 중합은 비가역적이기 때문에 주입을 재개될 수 없다.
따라서, 높은 기계적 응력하에서 뼈 충전 기술의 맥락에서 조작 및 주입을 위한 새로운 장치와 관련된 새로운 형식/전달 시스템의 재료의 새로운 시스템에 대한 필요가 존재하며, 상기 시스템은 상기 문제점을 해결하면서 단순성, 인간 공학, 외과 의사의 사용 용이성뿐만 아니라 환자 안전 보장을 제공한다.
따라서, 본 발명의 제 1 목적은 적어도 하나의 재흡수성 또는 비재흡수성 열가소성 폴리머 재료를 포함하거나 또는 이들로 이루어지는 로드 또는 펠렛과 같은 일회 사용량으로 포장된 뼈 충전 재료를 제공하는 것이며, 상기 조성물은 40 내지 4000Pa.s, 특히 50 내지 3000Pa.s, 더욱 특히 80 내지 2500Pa.s, 더욱 더 특히 150 내지 2000Pa.s, 200 내지 1500Pa.s의 점도 및 약 50℃의 온도 및 37℃에서 0.5 내지 4GPa, 특히 1 내지 4GPa, 1.5 내지 3.5GPa, 더욱 더 특히 2 내지 3GPa의 영률을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 내용 중에 포함되어 있다.
본 발명의 내용에서, "일회 사용량"이란 용어는 조성물의 양이 뼈가 손실된 영역에 재료의 첨가를 필요로 하는 적어도 하나의 뼈 충전을 위한 환자의 수술 또는 임의의 다른 형태의 수술에 적합하다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 일회 사용량은 또한 연속적이고 일회 사용 형태이며 하기된 바와 같은 본 발명에 따른 장치에 사용하기에 적합하다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 이것은 폴리머 재료의 로드 또는 펠렛의 형태일 수 있다.
폴리머 재료는 의도된 표시에 따라 재흡수성 또는 비재흡수성일 수 있으며 열가소성이다. 폴리머 재료는 이미 중합되어 있으며 더 이상 모노머 반응물 및 촉매의 즉석 제조를 수행할 필요가 없다.
재흡수성 또는 비흡수성 폴리머 재료는 약 60℃ 내지 90℃일 융점에 따라 선택될 것이다.
이러한 용융 온도의 개념은 그 자체로 한계를 구성하지 않는다. 90℃보다 높은 융점을 가지나 여전히 60℃에서 가단성이 있는 재료가 적합할 수 있다. 실제로, 본 발명자들은 이런 재료를 포함하는 폴리머 또는 조성물이 융점에 근접하나 낮은 온도로 가열되는 경우, 이를 포함하는 폴리머 또는 조성물은 주사기로부터 밀려 나오고 캐뉼러와 주입 바늘을 통해 압출될 수 있다.
사실, 용융 온도에 가까워지면, 폴리머 사슬 간의 "약한 결합"은 열 교반의 영향으로 약해지고 폴리머는 부드러워지고 파괴없이 탄성적으로 또는 가소적으로 변형될 수 있다. 이 특성은 본 발명에 따른 대부분의 폴리머의 유용성을 부분적으로 정당화한다.
따라서 실제로 허용가능하고 환자 조직과 양립가능한 온도를 초과할 수 있는 융점(또는 그 이상)이 될 필요는 없다.
유리하게는, 재흡수성 또는 비재흡수성 폴리머 재료는 열가소성 폴리머이다.
폴리머 재료는 조성물이 약 50℃의 온도에서 40 내지 4000Pa.s, 더욱 특히 50 및 3000Pa.s, 더욱 더 특히 80 내지 2500Pa.s, 더욱 더 특히 150 내지 2000Pa.s, 200 내지 1500Pa.s의 점도를 갖도록 선택된다.
이 특징은 조성물이 그 온도에서 유동적 또는 가단적이어서 캐뉼러를 통해 쉽게 압출될 수 있고 환자의 조직의 연소 또는 괴사의 위험 없이 환자의 뼈 지점에 주입될 수 있다는 사실을 반영한다.
또한, 조성물의 폴리머 재료는 상기 조성물이 냉각 후 특히 약 37℃의 온도에서 경도를 가져서 상기 조성물의 영률이 약 37℃에서 0.5 내지 4GPa, 특히 1 내지 4GPa, 1.5 내지 3.5GPa, 더욱 더 특히 2 내지 3GPa인 것이다.
따라서, "유동적 또는 가단적"이라는 용어는 유동성 또는 연성이며, 약 50℃의 온도에서 상기 표시된 값 사이의 점도, 즉 40 내지 4000Pa.s의 점도를 가지며 따라서 압출 가능하고 주입 가능한 조성물을 의미하는 것으로 이해된다. 가열에 의해 "유동적 또는 가단적"으로 만들어진 조성물은 따라서 8 게이지 내지 15 게이지 사이의 직경의 캐뉼러를 통과할 수 있다. 조성물을 폴리머 융점 근처 또는 초과의 온도로 가열함으로써 상기 조성물의 유동화 또는 적어도 연화를 가능하게 하여, 조성물을 주입하기 위해 압력을 가함으로써 캐뉼러의 공동을 통해 전진시킬 수 있다.
50℃ 또는 60℃보다 높은 융점, 예를 들어 약 80, 90 또는 100℃를 갖는 일부 폴리머의 경우, 폴리머는 융점에 도달하거나 초과하기 위해 약 100 또는 120℃에서 가열된 후 약 50 또는 60℃로 천천히 냉각될 수 있고 과도한 노력 없이 압출 및 주사기로부터의 주입 및 바늘을 통한 주입을 가능하게 하는 가단성을 유지하는 것이 관찰되었다.
냉각 후, 특히 37℃에서 조성물의 영률은 유리하게는 2 내지 3GPa이다.
영률 또는 (세로) 탄성 모듈 또는 인장 모듈은 재료의 인장(또는 압축) 응력과 변형 시작 사이의 연관을 만드는 상수이다.
탄력성의 법칙은 훅 법칙이며, 즉, σ = E ε 여기서,
σ는 응력이다(압력 단위);
E는 영률이다(압력 단위):
ε는 상대 신장 또는 변형(무차원)이다.
영률은, 실제로 적용되는 경우, 재료의 원래 길이의 100% 신장(따라서 길이를 두 배로 늘림)을 유발할 수 있는 기계적 응력이다: 실제는, 재료는 이 값에 도달하기 훨씬 전에 영구 변형되거나 파괴된다. 영률은 응력-변형 곡선의 초기 기울기이다.
높은 영률을 갖는 재료는 단단하다고 얘기된다. 영률은 예를 들어 DIN/EN/ISO 527-2에 따라 측정될 수 있다.
이런 강성은 뼈 공동에 이식한 후에 조성물의 구성 요소의 성질 및 품질에 따라 영구적이거나 재흡수가능한 뼈 임플란트를 구성하는 조성물의 높은 기계적 강도를 보장한다.
재흡수성 또는 비재흡수성 열가소성 폴리머 재료의 선택은 공지되거나 역량 내에서 실험실 기술을 사용하여 측정가능한 물리 화학적 특성(예를 들어, 융점) 및 유동학적 특성에 기초하여, 당업자에게 통상적인 관행 및 측정에 속한다.
"뼈 임플란트"는 결함이 있는 뼈 형성을 돕거나 향상시키는데 사용된 임의의 재료를 의미하는 것으로 이해된다. 뼈 임플란트는 종종, 예를 들어, 상해, 기형, 기형, 결핍 또는 수술로 인한 뼈 손실을 채우고 보충하는데 적용된다. 뼈 임플란트는, 예를 들어, 정형 외과 수술이나 신경 외과 수술과 같은 다양한 수술에서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물의 폴리머 재료는 재흡수성 열가소성 폴리머일 수 있고, 단독 또는 혼합물로 사용된 폴리(락트산-코-글리콜산), 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PLGA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리하이드록시부티레이트, 폴리(글리세롤 세바케이트), 폴리다이옥사논으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 바람직하게는 본 발명에 따른 조성물의 폴리머 재료는, 단독 또는 혼합물로, 폴리(락트산-코-글리콜산), 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PLGA), 폴리카프로락톤(PCL)로부터 선택된다.
재흡수성 열가소성 폴리머는 상기 언급된 화합물의 물리적 혼합물 또는 화학적 혼합물일 수 있다. 따라서 화학적 혼합물은 PCL-PLA 또는 PCL-PGA 또는 PCL-PLGA 코폴리머를 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 물리적 혼합물은 폴리머를 포함하는 혼합물, 예를 들어 PCL PLA를 의미하나, 모노머 단위는 코폴리머의 경우와 같이 공유 결합에 의해 연결되지 않는다. 따라서, 다양한 비율의 PCL-PLA, PCL-PGA, PCL-PLGA 물리적 혼합물이 고려될 수 있다. PLA 또는 PGA 또는 PLGA를 함유하는 혼합물에 PCL을 통합하는 이점은 PLA 또는 PGA 또는 PLGA의 융점을 낮추고 혼합물이 냉각되면 강성을 유지하는 것이다.
본 발명에 따른 조성물의 폴리머는, 단독 또는 혼합물로, 아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 폴리머 및 코폴리머, 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 바람직하게는 아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 폴리머 및 코폴리머로 이루어진 그룹으로부터 선택된 비재흡수성 열가소성 폴리머일 수 있다.
아크릴레이트 및 메타크릴레이트의 폴리머 및 코폴리머 중에서, C6-C18 알킬 폴리메타크릴레이트 또는 이의 혼합물은, 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트보다 낮은 융점을 갖는 폴리스테아릴메타크릴레이트로 선택될 수 있다. 따라서, 다소간 긴 측쇄를 갖는 가변량의 폴리머를 갖는 C1-C18 알킬 폴리메타크릴레이트의 물리적 혼합물이 제조될 수 있다. 이러한 물리적 혼합물은 원하는 강성을 유지하면서 100℃에 근접한 융점을 갖는 열가소성 폴리머의 혼합물을 얻는 것을 가능하게 한다.
한 특정 실시태양에서, 폴리머는 재흡수성 열가소성 폴리머이고 폴리카프로 락톤 단독이거나 다른 재흡수성 열가소성 폴리머와 혼합된다.
한 특정 실시태양에서, 폴리머는 10,000 내지 100,000, 특히 30,000 내지 60,000, 더욱 특히 30,000 내지 50,000, 더욱 더 특히 약 40,000의 분자량을 갖는 폴리카프로락톤이다.
폴리카프로락톤의 분자량은 폴리머의 융점 및 따라서 조성물의 융점을 결정한다. 분자량이 높을수록 융점이 낮아진다. 그러나, 이 분자량은 또한 약 37℃의 온도, 즉 체온에서 재료의 강성을 결정한다. 따라서 저 분자량은 경화 재료의 취성을 일으키므로 허용될 수 없다. 한편, 융점을 초과하여 가열된 재료의 점도는 분자량에 따라 크게 결정된다. 또한 점도는 분자량에 비례한다.
약 50℃의 온도에서 과도한 노력 없이 조성물의 압출 및 주입을 가능하면서 환자의 생물학적 조직과 양립가능한 온도를 제공하는 용융 상태 또는 가단적 상태에서 점도를 갖는 폴리머가 선택될 수 있다.
마지막으로, 일단 제자리에 놓여지고 체온으로 냉각된 조성물의 기계적 강도 및 강성은 충전 재료로서의 역할을 수행하고 기계적 응력을 견딜만큼 충분히 높아야한다.
따라서, 폴리머는 용융 온도 및 관련 점도를 측정하고 약 50℃의 온도에서 위에 나타낸 점도를 갖는 조성물을 수득할 수 있게 하는 폴리머를 보유하는 것으로 이루어진 일상적 테스트를 사용하여 당업자에 의해 선택될 수 있다.
적합한 폴리머를 선택하기 위한 제 2 기준은 폴리머를 포함하거나 또는 폴리머로 구성되는 조성물의 영률을 측정하고 약 37℃에서 0.5 내지 4GPa, 특히 1 내지 4GPa, 특히 1.5 내지 3.5GPa, 더욱 더 특히 2 내지 3GPa의 조성물에 대한 영률을 얻는 것을 가능하게 하는 영률을 보유하는 것으로 이루어진다.
다른 실시태양에서, 본 발명에 따른 로드 또는 펠렛과 같은 일회 사용량의 형태의 조성물은 무기 재료, 특히 무기 바이오 재료, 더욱 특히 인산 칼슘 바이오 재료를 추가로 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 조성물의 폴리머/무기 재료의 중량비는 100/0 내지 40/60, 특히 90/10 내지 50/50, 더욱 특히 80/20 및 70/30일 수 있다.
이 비는 또한 주입 시점에서 조성물의 점도뿐만 아니라 충전된 공동에 배치된 뼈 임플란트를 의미하는 응고된 조성물의 강도에 영향을 미친다. 상기 비는 폴리머의 특성뿐만 아니라 상기 폴리머의 점도 및 이의 경도와 관련하여 결정될 것이어서 50℃에서의 조성물의 점도는 40Pa.s 내지 4000Pa.s이고 약 37℃에서의 조성물의 영률은 0.5 내지 4GPa, 특히 1 내지 4GPa, 1.5 내지 3.5GPa, 더욱 특히 2 내지 3GPa이다.
본 발명에 따른 조성물의 일회 사용량은 하나 이상의 뼈 충전에 상응하는 양으로 만들어지며, 2 내지 50ml, 바람직하게는 4 내지 12ml이다.
유리하게도, 일회 사용량은 치수가 약 4 내지 10cm 길이 및 1 내지 3cm 직경일 수 있는 원통 단면의 로드 형태이다. 이 형식은 하기 설명에서 추가로 논의되는 바와 같은 장치에서 이런 사용량의 사용을 허용한다.
다른 실시태양에서, 일회 사용량은 펠렛의 형태일 수 있고, 주사기 내에 존재하는 이들 펠렛의 양은 충전량에 상응한다.
한 실시태양에 따르면, 무기 재료의 인산 칼슘 바이오 재료 유형은 인산 칼슘 바이오 세라믹, 특히 스트론튬 함유 인산 칼슘 바이오 세라믹이다.
인산 칼슘 바이오 세라믹과 같은 인산 칼슘 재료는 생체 재흡수성이라는 장점을 제공한다.
바람직하게는, 상기 바이오 세라믹은 하이드록시아파타이트(HA), 알파- 및 베타-인산삼칼슘(α-TCP, β-TCP), 및 2상 인산 칼슘 재료(BCP) 또는 이들 혼합물의 하나로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 소결된 인산 칼슘 화합물을 포함하거나 이루어진다.
상기 바이오 세라믹은 약 80%의 HA 및 약 20%의 TCP 또는 약 20%의 HA 및 약 80%의 β-TCP를 포함하거나 이루어지는 2상 인산 칼슘 재료를 포함하는 것이 특히 바람직하다.
한 실시태양에서, 무기 재료는 재흡수성 인산 칼슘 바이오 재료이다. 특히, 인산 칼슘 바이오 재료는 하나 이상의 칼슘 원자를 스트론튬 원자로 대체함으로써 보충된다. 스트론튬 원자의 첨가는 비례적으로 최종 바이오 재료의 방사선 불투과도를 증가시킨다.
인산 칼슘 바이오 재료 유형의 무기 화합물은 비정질 인산 칼슘(ACP), Cax(PO4)y.H2O; 인산 일칼슘 일수화물(MCPH), CaH4(PO4)2.H2O; 인산 이칼슘 이수화물(DCPD), CaHPO4.2H2O; 무수 인산 이칼슘(DCPA), CaHPO4; 침전 또는 칼슘 결핍 아파타이트(CDA), (Ca, Na)10(PO4, HPO4)6(OH)2; 알파- 또는 베타-인산 삼칼슘(α-TCP, β-TCP), Ca3(PO4)2; 및 인산 사칼슘(TTCP), Ca4P2O9를 포함하는 그룹으로부터 선택될 수 있다.
보다 구체적으로는, 일회 사용량의 형태인 본 발명에 따른 조성물은 로드 또는 펠렛의 형태이고, 10,000 내지 100,000, 더욱 특히 30,000 내지 60,000의 분자량을 갖는 40 내지 100중량%의 폴리카프로락톤 폴리머 및 0 내지 60%의 인산 칼슘 바이오 재료, 특히 하이드록시아파타이트 및/또는 인산 삼칼슘을 포함하는 인산 칼슘 바이오 재료를 포함한다.
유리하게는, 폴리카프로락톤 폴리머는 재흡수성이다.
유리하게는, 인산 칼슘 바이오 재료 내의 하이드록시아파타이트/인산 삼칼슘의 중량비는 80/20 내지 20/80, 더욱 유리하게는 65/35 내지 35/65이다.
본 발명의 특히 유리한 실시태양에 따르면, 본 발명에 따른 인산 칼슘 바이오 재료는 65중량%의 하이드록시아파타이트 및 35중량%의 스트론튬 함유 인산 삼칼슘을 포함한다.
본 발명에 따른 조성물의 무기 재료는 또한 바이오 유리, 실리케이트, 특히 알루미노실리케이트, 황산 칼슘 및 황산 바륨으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 예를 들어 폴리사카라이드, 단백질 또는 펩타이드, 지질과 같은 유기 분자 및 화합물을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은, 예를 들어, 척추 성형술 또는 척추후굴복원술 또는 더욱 일반적으로는 골 형성술과 같이 사용이 증가하는 새로운 외과 기술에 큰 유용성을 갖는다.
이런 작업은 본질적으로 방사선 불투과성인 재료를 필요로 한다(경우에 따라 영구적이거나 아님). 이런 작업은 또한 어느 정도 골절된 척추에서 수행되며 척추 바깥쪽으로 재료가 누출되면 치명적일 수 있으며, 사망에 이를 수 있는 신경학적 및 혈관 합병증을 초래한다. 따라서, 외과 의사는 주사된 제품의 양, 척추에서 이의 분산을 관찰하고, 특히 척추의 내부에 재료가 남아 있는지 확인할 수 있는 것이 유리하다.
본 발명에 따르면, 의료용 X 선 촬영을 위한 방사선 불투과성 제제가 본 발명에 따른 조성물에 첨가될 수 있다. 이들은 Iomeron® 또는 Iopamidol®과 같은 요오드화, 이온성 또는 비이온성 화합물일 수 있다. 이런 요오드화 용액은 젤을 완전히 방사선 불투과성으로 만들어 X 선 촬영에 의해 검출되게 할 수 있다. 스트론튬-안정화 유도체는 또한 상기 언급된 바와 같이 예상될 수 있다.
재흡수성 생성물의 경우, 일단 주입되면, 조성물에 존재하는 방사선 불투과성 제제 및 화합물은 시간이 경과함에 따라 사라지는 추가적인 이점을 가지며, 이는 뼈 재건의 효능을 평가할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 따른 조성물은 가열 후에 탁월한 유변학적 성질을 갖는다.
본 발명에 따른 조성물은 상기 캐눌러의 출구에서 약 50℃의 온도에서 캐뉼러를 통해 주입 가능한 페이스트의 형태로 두꺼운 구조의 점성 생성물을 형성한다.
본 발명은 또한 척추 성형술을 위한 뼈 대체재로서의 본 발명에 따른 조성물의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 또한 상기 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 이런 방법은 다음과 같은 연속적인 단계를 포함한다:
- 재흡수성 또는 비재흡수성 열가소성 폴리머, 특히 10,000 내지 100,000의 분자량을 갖는 폴리카프로락톤 유형의 재흡수성 열가소성 폴리머 및 임의로 무기 재료를 포함하는 균질 혼합물을 제조하는 단계;
- 혼합물은 제어된 기계 또는 화학 공정에 의해 달성된다.
- 혼합물은 사출 프레스 통과 후 로드와 같은 형태를 얻을 수 있다. 선택적으로, 혼합물은 펠렛으로 제제화될 수 있다.
수득된 생성물의 살균은 당업자에게 공지된 수단, 예를 들어 에틸렌 옥사이드에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 뼈 충전을 수행하기 위해 상기 조성물을 골 지점 내로 주입하기 위한, 본 발명에 따른 조성물을 함유하는 주사기 유형 장치에 있다.
특히, 본 발명은 따라서 주사기 및 본 발명에 따른 조성물의 일회 사용량으로 구성된 어셈블리에 관한 것이며, 상기 주사기는 본 발명에 따른 상기 단일 투여 조성물로 미리 채워지며, 상기 주사기는 본 발명에 따른 상기 일회 사용량 조성물로 미리 충전되고, 상기 주사기는 상기 조성물의 저장 및 투여를 가능하게 하고, 상기 주사기는 두 개의 단부 각각에 개구부를 갖는 주사기 몸체를 더 포함하며, 제 1 개구부는 조성물을 폐쇄되게 밀봉하는 밀봉 수단, 특히 플러그 및/또는 상기 조성물의 투여 수단, 특히 캐뉼러를 보유하며, 제 2 개구부는 밀봉 수단, 특히 상기 활주 가능한 밀봉 수단에 연결된 특히 피스톤 로드에 의해, 주사기 몸체 내에서 활주 가능한 밀봉 수단, 특히 피스톤 씰에 의해 폐쇄되게 밀봉되고, 상기 주사기 몸체, 상기 밀봉 및/또는 투여 수단 및 상기 활주 가능한 밀봉 수단은 상기 조성물이 함유되는 부피를 형성한다.
따라서, 본 발명의 목적은 다음을 포함하는 장치이다:
- 로드 또는 펠렛과 같은 뼈 충전을 위한 일회 사용량의 조성물을 함유하는 미리 충전된 주사기로, 상기 조성물은 적어도 하나의 재흡수성 또는 비재흡수성 열가소성 폴리머 재료를 포함하며, 상기 조성물은 약 50℃의 온도에서 40 내지 4000Pa.s의 점도 및 약 37℃에서 0.5 내지 4GPa의 영률을 가지며, 상기 주사기는 상기 조성물의 저장 및 투여를 가능하게 하며, 상기 주사기는 두 개의 단부 각각에 개구부를 갖는 주사기 몸체를 포함하며, 원거리 제 1 개구부는 조성물을 폐쇄되게 밀봉하기 위한 밀봉 수단, 특히 플러그 및/또는 상기 조성물의 투여를 위한 수단, 특히 캐뉼러를 보유하며, 근거리 제 2 개구부는 특히 상기 활주 가능한 밀봉 수단에 연결되어, 원거리 개구부에 대해 이동하도록 만들어진 특히 피스톤 로드에 의해, 주사기 몸체 내에서 활주 가능한 밀봉 수단, 특히 피스톤 씰에 의해 폐쇄되게 밀봉되고, 상기 주사기 몸체, 상기 밀봉 및/또는 투여 수단 및 상기 활주 가능한 밀봉 수단은 상기 사용량이 함유되는 부피를 정의한다;
- 주사기로부터 구조적으로 분리되고 투여를 목적으로 뼈 충전용 조성물의 사용량을 가열하고 용해 또는 연화시키는 것을 가능하게 하는 외부 가열 수단.
본 발명에 따른 주사기 몸체는 80 내지 150℃ 또는 심지어 120℃의 온도에서 내열성인 임의의 재료로 제조될 수 있다; 특히 주사기 몸체는 금속으로 제조된다. 특히 적합한 금속은 가벼우며 열 관성이 우수하여 열 전도율이 좋기 때문에 알루미늄이다.
피스톤 로드는 가열 및 유동화 후에 상기 피스톤 로드를 나사로 돌림으로써 조성물을 전진시키는데 사용될 수 있는 나사형 로드일 수 있다. 이 경우, 피스톤 로드가 통과하는 단부에 피스톤 로드의 나사와 상보적인 나사가 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 미리 충전된 주사기의 사용은 실시자들이 충전 생성물의 즉각 제조 및 사용 편의성을 넘어서서 더 나은 생성물 살균성을 보장하는 전달 장치에 용기로부터의 충전 생성물을 전달하는 단계를 피할 수 있게 한다.
실제로, 미리 채워진 주사기를 사용하면 처분이 가능해져서, 취급이 쉬우며 부정확한 사용량의 위험을 감소시킨다.
하나의 유익한 실시태양에 따르면, 본 발명은 상기한 바와 같이 본 발명에 다른 어셈블리에 관한 것이며, 주사기에 저장된 조성물의 일회 사용량의 부피가 1 내지 50ml, 바람직하게는 2 내지 35ml, 더욱 바람직하게는 4 내지 20ml이다.
본 발명의 문맥에서 일회 사용량이라는 용어는 뼈가 손실되는 위치에서 재료의 첨가를 필요로 하는 적어도 하나의 뼈 충전 또는 임의의 유형의 수술을 위한 환자에게 적합하다는 것을 의미하는데 이해된다. 이 일회 사용량은 또한 연속적이고 일회용 형태로 이해되며 본 발명에 따른 장치에 사용하기에 적합한 것으로 이해된다. 이 사용량은 주사기의 내부 부피를 차지하는 재흡수성 폴리머 재료의 로드 형태일 수 있지만, 상기 재료의 비드 또는 펠렛일 수 있다.
조성물의 상기 일회 사용량의 부피는 상기 주사기가 함유할 수 있는 최대 부피보다 작거나 같다. 특히 유리한 실시태양에 따르면, 본 발명은 상기한 바와 같은 어셈블리에 관한 것이며 상기 주사기에 저장되는 상기 조성물의 일회 사용량의 부피는 1 내지 20ml, 바람직하게는 2 내지 10ml, 더욱 바람직하게는 4 및 10ml이다. 다른 특히 유익한 실시태양에 따르면, 본 발명은 장치에 관한 것이며 상기 주사기에 저장되는 상기 조성물의 일회 사용량의 부피는 10 내지 50ml, 바람직하게는 10 내지 35ml, 더욱 바람직하게는 10 및 20ml이다.
특히 유리한 실시태양에 따르면, 본 발명은 어셈블리에 관한 것이며 조성물의 투여를 위한 수단이 주사기 몸체의 단부에 결합되고 직경이 8게이지 내지 15게이지, 특히 10게이지 내지 14게이지인 캐뉼러를 포함하거나 이루어진다.
주사기의 부피는 말단의 원거리 제 1 개구부의 방향으로 몸체 내에서 상기 밀봉 수단을 활주시킴으로써 변경될 수 있으며, 상기 개구부는 특히 밀봉 수단이 없다. 원거리 제 1 개구부는 밀봉 수단, 특히 플러그 및 투여 수단, 특히 캐눌러를 보유하며, 처음에는 유체기밀인 상기 밀봉 수단은 상기 투여 수단이 위치될 때 관통된다. 이 경우, 상기 조성물을 투여하기 위해 상기 밀봉 수단을 상기 투여 수단으로 대체할 필요는 없다. 피스톤 로드는 상기 조성물의 투여를 허용하도록 상기 피스톤 씰에 적합하게 될 수 있고, 상기 투여는 수동이거나 자동 투여 수단에 의해 수행된다.
하나의 특정 실시태양에서, 투여 수단을 갖거나 갖지 않는 본 발명에 따른 미리 충전된 주사기는 주사기의 몸체에 함유된 골 충전용 조성물의 융점에 근접하거나 높은 온도로 가열된다.
이 가열은 주사기로부터 외부에 있고 구조적으로 분리된 당업자에게 공지된 임의의 적절한 수단에 의해 행해질 수 있다. 본 발명에 따른 장치의 이러한 특징은 조성물의 저장 및 저장을 위한 수단, 종래 기술로부터 공지된 임의의 집적된 전기 또는 전자 가열 시스템이 없는 주사기를 가질 수 있게 한다. 이 구성은 제조 및 사용에 간단하고 경제적이며 견고한 시스템을 가질 수 있게 한다. 특히, 사용하기 전에, 투여 수단을 구비하거나 구비하지 않는 미리 충전된 주사기는 80℃ 내지 150℃, 특히 80℃ 내지 120℃, 더욱 구체적으로 80 내지 90℃ 사이의 온도에서 온도 제어 열 챔버 내에 위치될 수 있다. 주입 캐뉼러를 구비하거나 구비하지 않는 주사기 몸체를 수용할 크기의 외장 또는 칼라(collar) 히터로 주사기를 가열하는 것도 가능하다.
이러한 가열은 열가소성 폴리머 재료의 융점에 접근, 도달 또는 초과할 수 있게 하고, 용이한 압출 및 주입을 위해 조성물을 충분히 가단성이게 또는 유체로 만들 수 있게 한다. 폴리머 또는 열가소성 폴리머를 함유하는 혼합물의 성질에 따라, 조성물을 충분히 유체로 만들기 위해 가열 시스템에 일정 시간 동안 장치를 방치할 수 있다. 일단 유동성 또는 가단성의 이러한 상태가 달성되면, 본 발명자는 냉각시 점도가 온도의 증가 동안 관찰되는 점도보다 소정의 온도보다 항상 낮아지는 히스테리시스를 주목하였다. 이는 90℃ 또는 100℃, 즉 폴리머의 융점에 근접하게 가열된 후 약 50℃에서 압출 가능하고 주사 가능한 가단성 조성물을 수득하게 한다.
따라서 주사기는 저장 매체 또는 열 전달 저장소로서 사용된다.
하나의 특정 실시태양에서, 주사기로부터 구조적으로 분리된 외부 가열 수단은 본 발명의 조성물을 함유하는 주사기의 온도를 조절하기에 적합한 오븐일 수 있고 주사기를 상기 오븐의 몸체에 삽입할 수 있게 하도록 주사기의 직경과 실질적으로 동일하지만 약간 큰 직경을 갖는 실린더의 형태이다. 유사하게, 이 실린더의 길이는 본 발명에 따른 어셈블리의 전체 길이와 실질적으로 동일하거나 약간 클 것이다. 어셈블리가 일 단부에 결합된 캐뉼러를 포함하거나 포함하지 않을 수 있기 때문에, 오븐의 실린더의 길이는 제공된 경우 상기 캐뉼러를 가열하기 위해서, 캐뉼러를 포함하는 주사기의 길이와 적어도 동일할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치를 제공하는 것이 본 발명의 목적이며 가열 수단은 주사기를 챔버의 몸체에 삽입할 수 있게 하도록 주사기의 직경과 실질적으로 동일하나 약간 더 큰 직경을 가지며 결합된 캐뉼러를 구비하거나 구비하지 않은 장치의 길이와 실질적으로 동일하거나 약간 긴 길이를 갖는 가열 실린더 형태인 오븐을 포함한다.
오븐의 가열 실린더는 온도의 증가를 보장하는 전기 가열 레지스터 또는 온도의 이러한 증가, 예를 들어 인덕션을 달성하기 위한 임의의 다른 수단을 구비할 수 있다.
실제로, 본 발명에 따른 뼈 충전용 조성물의 재흡수성 또는 비재흡수성 열가소성 폴리머 재료의 융점은, 폴리머의 성질, 폴리머, 더욱 특히 폴리카프로락톤의 흡수성 폴리머의 분자량뿐만 아니라 상기 조성물에서 이 폴리머의 양 또는 물리적 혼합물의 경우에 폴리머의 비율에 따라 50 내지 120℃, 특히 50℃ 내지 90℃, 더욱 특히 50 내지 70℃이다. 상기한 바와 같이, 분자량이 높을수록 용융 온도가 높아진다. 또한, 조성물 내에 인산 칼슘 바이오 재료 유형의 무기 화합물의 존재는 열가소성 폴리머를 포함하는 조성물의 용융 또는 연화 온도를 낮추는 경향이 있다. 이는 약 100℃ 또는 그 이상의 범위 내의 용융 온도를 갖는 폴리머를 사용할 수 있게 한다.
따라서, 본 발명에 따른 어셈블리, 즉 뼈 충진용 조성물의 일회 사용량을 함유하는 주사기의 조절된 온도는 상기 조성물의 부피 및 성질에 의해 결정된다.
상기한 바와 같이, 조성물의 일회 사용량의 코에서서 약 80℃의 온도를 가능하게 하는, 예를 들어, 약 3 내지 20분 동안 약 90℃의 본 발명에 따른 어셈블리의 조절된 온도는 따라서 적절한 튜브를 통해 특히 환자 척추체 속으로의 주사에 적합한 주사기 몸체를에 함유된 상기 조성물의 유동화를 가능하게 한다. 이 코어 온도는 물론 사용된 조성물의 성질에 적합하게 될 수 있다.
실제로, 이 온도(약 80℃)는 조직과 확실히 양립되지 않지만, 주입시 장치의 부품 내의 열 전달 및 손실뿐만 아니라 온도 구배를 고려할 때, 조직과 접촉하는 캐뉼러의 온도는 약 50℃일 것이고 바늘뿐만 아니라 주입 위치(예를 들어, 척추)에서 조성물의 온도는 이런 정도 크기여서, 조직 연소를 피할 것이다.
또한, 바늘에 포함된 조성물 내의 이 온도(약 50 내지 60℃)에서, 조성물은 유동적이어서 따라서 바늘은 어려움 없이 제거될 수 있다. 실제로, 상기한 바와 같이, 주사기 몸체의 제 1 단부에는 조성물를 분배하기 위한 수단, 특히 외과용 캐뉼러가 구비된다.
캐뉼러의 길이는 원하는 용도에 따라 선택될 수 있으며 약 100 내지 150mm일 것이다.
전형적으로, 피스톤 로드에 힘을 가함으로써 유동화된 조성물을 압출하는 동안, 환자의 신체에 이식된 캐뉼러를 따라 유체 조성물을 전진시키면 조성물이 냉각된다. 유사하게, 조성물이 충전될 공동에 도달하면, 온도 감소도 관찰된다.
따라서 주사기 몸체 내의 조성물의 적절한 온도를 예상하여, 투관침을 통해, 환자의 뼈 공동 내에 배치된 캐뉼러를 따라 전진한 후, 상기 공동의 입구에서, 조성물은 고형화되지 않을 것이다. 따라서, 주사의 몸체에서 약 80℃의 본 발명에 따른 조성물의 바람직한 온도는 150mm 캐뉼러의 단부에 이르렀을 때 온도가 40 내지 50℃가 되는 유체로 남아있는 유체 및 주사 가능한 조성물을 얻을 수 있게 한다.
뼈 공동 속 개구부에서, 환자의 내부 매질과 접촉하여, 조성물의 온도는 약 40 내지 45 ℃이며, 이는 상기 조성물을 여전히 다소 유체로 만들어 효과적으로 공극을 채울 수 있게 한다.
이러한 온도 프로파일은 효과적인 주입 및 전달을 조화시키고 환자의 조직을 임의의 괴사 위험으로부터 보호할 수 있게 한다.
본 발명의 목적은 또한 본 발명에 따른 어셈블리 및 조성물을 주입하기 위한 캐뉼러를 포함하는 키트에 관한 것이다.
본 발명에 따른 어셈블리 또는 키트가 제공되는 순간에, 주사기의 단부의 플러그가 제거되고, 특히 키트에 포함된 캐뉼러가 상기 단부에 부착되고, 어셈블리가 상기한 바와 같이 예를 들어 실린더와 같은 적절한 가열 장치에서 가열하도록 설정된다.
척추 성형술에서 조성물을 사용하는 경우, 어셈블리를 가열하는 동안, 외과 의사는 골절되거나 예를 들어 치료되어야 할 척추에 투관침을 위치시킬 수 있을 것이다. 이것은 수술 중에 방사선 사진을 지속적으로 모니터링하여 안전하게 수행될 수 있다. 그런 다음 풍선이 투관침을 통해 척추에 삽입되고 팽창될 수 있다. 따라서 이것이 척추를 회복시키며, 척추는 상승되어 공동을 형성한다. 풍선이 제거된 후, 주사기의 캐뉼러가 투관침에 삽입되고 조성물은 충전 조성물로 공동을 채우기 위해 압출된다.
이 조성물은 열가소성 폴리머의 성질과 양에 따라 수 분 또는 수십 분 후에 완전히 경화된다.
주사기 몸체는 바람직하게는 금속, 특히 내부로의 신속한 열 전달을 가능하게 하고 조성물을 용융 상태 및 압출을 위한 만족스러운 점도로 유지하기에 충분한 열 관성을 보장하면서 함유된 조성물의 액화를 가능하게 하는 알루미늄으로 제조된다.
또한, 외과 의사가 투여 중에 주사기 및/또는 캐뉼러에 함유된 조성물의 유동성을 증가시키기 원하는 경우, 분배를 목적으로 조성물을 액화시키기 위해 가열 수단에 재도입하는 것으로 충분하다.
한 특정 실시태양에서, 외과 의사에 의한 주사기의 취급을 용이하게 하기 위해, 주사기를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸는 절연 덮개와 조성물 투여 및/또는 밀봉 수단이 주사기 몸체 상에 배치된다.
이 덮개는 주사기 몸체와 일체형이거나 분리될 수 있다.
일체형 또는 분리식인 이 덮개는 주사기 몸체의 세로 방향 축을 따라 활주가능하며 상기 몸체를 완전히 또는 부분적으로 덮어서, 주사기 몸체를 제위치에 고정하고 유지하면서, 예를 들어 나사로 돌리거나 단순히 밀어서 피스톤 로드가 전진하게 한다. 이런 덮개는 주사기 몸체가 가열 장치를 나갈 때 주사기 몸체의 온도로 인한 화상으로부터 외과 의사 또는 주사기를 다루는 사람을 보호한다. 덮개는 또한 예를 들어 주사기 주위를 고정하고 이를 유지하는 힌지에 의해 연결된 2개의 절반 껍질 형태일 수 있다.
실제로, 가열 장치에 어셈블리를 도입할 때, 절연성 덮개는 활주되거나 분리되어, 더 이상 주사기 몸체를 덮지 않아서 상기 덮개와 독립적으로 가열된다. 일단 주사기 몸체가 원하는 온도에 도딜하면, 상기 덮개는 반대 방향으로 활주되어 주사기 몸체를 덮는다. 제거 가능한 덮개의 경우, 덮개는 주사기 몸체 상에 재배치된다. 이 덮개는 활주 위치의 하나 또는 모두, 바람직하게는 주사기 몸체를 완전히 덮는 위치에 고정되어 상기 몸체가 파지되고 함유된 조성물이 밀려나가는 것을 가능하게 한다. 고정은 예를 들어, 밀기 및 회전 운동을 통해 베이오넷 시스템을 통해 달성될 수 있다.
절연 보호 덮개는 열 전도성이 좋지 않거나 단열재인 한 임의의 재료로 구성될 수 있다. 이는 예를 들어 실리콘 수지 또는 폴리카보네이트 폴리머 또는 낮은 열 전도성의 임의의 다른 재료일 수 있다.
본 발명은 가열 건의 가열 챔버 내로 도입되는 펠렛 형태의 시멘트 또는 처리 재료의 즉석 제조 단계를 제거한다.
본 발명에 따른 어셈블리인 미리 충전진 주사기는 포장되고 살균될 수 있으며 필요한 처리를 최소화하면서 수술실에서 직접 사용될 수 있다.
또한, 가열 이후 및 처리 동안, 주사기 몸체에 포함되거나 또는 캐뉼러에 이미 존재하는 조성물이 고형화되면, 조성물을 다시 한번 유동화시키고 주사를 재개하도록 이를 재가열하기 위해 챔버 또는 가열 외장과 같은 외부 가열 수단에 어셈블리를 다시 위치시키는 것이 필요하다.
관련 캐뉼러가 가열되지 않기 때문에 이런 이점은 현존하는 가열 건 유형의 장치에 가능하지 않으며 그 안에 함유된 조성물이 고형화될 때, 이 캐뉼러는 제거되어야 하고 가열이 재시작되어야 한다.
본 발명에 따른 시스템은 일단 적절한 온도로 가열되면 임의의 가열 수단 또는 외부 에너지로부터 구조적으로 분리된 주사기를 포함하는 이점을 가지며, 이것이 상기 시스템을 자가 함유 열 전달 시스템을 가능하게 한다. 따라서 임의의 배터리, 전기 저항기, 외부 전원에 연결하기 위한 전선의 부존재는 외과 의사가 쉽게 조작하는 것을 가능하게 하며 환자의 전기 위험을 없앨 수 있습니다. 마지막으로, 본 발명에 따른 시스템의 기계적으로 간단한 설계는 경쟁 가격으로 대량 생산을 가능하게 한다.
따라서, 본 발명에 따른 시스템은 취급이 용이하고, 제조가 쉽고 저렴하며, 사용 후 폐기 가능하다는 이점을 갖는다.
실시예 1
유변학적 특성의 측정
사용된 장비는 다음으로 이루어진다:
- MCR51 유량계
- 3-EC-02 기후 챔버(SLH 100 - Secasi)
- RheoPlus 소프트웨어
폴리카프로락톤 폴리머의 점도를 측정하기 위한 테스트는 동적 전단 모드(1Hz)에서 Anton Paar MCR51 유량계/점도계를 사용하여 수행된다. 이 장치는 시간에 걸쳐 일정한 온도에서 복잡한 점도의 진전을 기록할 수 있게 한다. 가열 인젝터의 실제 사용 조건을 대략적으로 나타내기 위해, 폴리머를 장비에서 90℃에서 용융한 후 온도 설정점을 고정하였다(재료가 충전될 뼈 부위에 도달할 온도). 측정 획득은 보충물의 원하는 온도(50℃)가 안정되면 시작된다.
실시예 2
PCL + 스트론튬 함유 인산 칼슘의 조성물
분자량 Mn = 30,000 g/mol의 β-TCP 스트론튬을 가진 PCL
비율 PCL/인산 칼슘제
PCL/β-TCP(Sr) = 70/30
인산 칼슘제의 입자 크기
B-TCP(Sr) = 30㎛
주입 장치/주사기
본 발명에 따른 주입 장치는 10 게이지 투관침에 삽입가능한 11 게이지 캐뉼러에 연결된 PCL/TCP(Sr)의 로드로 충전된 금속 카트리지를 구비한다. 장치를 척추에 주입하기 위해 이동 전에 온도 조절 가열 챔버에서 90℃로 가열하였다.

Claims (15)

  1. - 로드 또는 펠렛의 형태인 뼈 충전을 위한 일회 사용량의 조성물을 함유하는 미리 충전된 주사기로, 상기 조성물은 30,000 내지 60,000의 분자량을 갖는 40 내지 100중량%의 폴리카프로락톤 폴리머 및 0 내지 60%의 인산 칼슘 바이오 재료를 포함하며, 상기 조성물은 50℃의 온도에서 40 내지 4000Pa.s의 점도 및 37℃에서 0.5 내지 4GPa의 영률을 가지며, 상기 주사기는 상기 조성물의 저장 및 투여를 가능하게 하며, 상기 주사기는 두 개의 단부 각각에 개구부를 갖는 주사기 몸체를 포함하며, 원거리 제 1 개구부는 조성물을 폐쇄되게 밀봉하기 위한 밀봉 수단, 또는 상기 조성물의 투여를 위한 수단을 보유하며, 근거리 제 2 개구부는 주사기 몸체 내에서 활주 가능한 밀봉 수단에 의해 폐쇄되게 밀봉되고, 상기 주사기 몸체, 상기 밀봉 또는 투여 수단, 및 상기 활주 가능한 밀봉 수단은 상기 사용량이 함유되는 부피를 정의한다;
    - 주사기로부터 구조적으로 분리되고 투여를 목적으로 뼈 충전용 조성물의 사용량을 가열하고 용해 또는 연화시키는 것을 가능하게 하는 외부 가열 수단을 포함하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    주사기 몸체는 금속으로 제조되는 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    주사기에 저장된 조성물의 일회 사용량의 부피는 1 내지 50ml인 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    조성물의 투여를 위한 수단이 주사기 몸체의 단부에 결합되고 직경이 8 게이지 내지 15 게이지인 캐뉼러를 포함하는 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    인산 칼슘 바이오 재료는 인산 칼슘 바이오 세라믹인 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    바이오 세라믹은 단독 또는 혼합물로 하이드록시아파타이트(HA), 알파- 및 베타-인산삼칼슘(α-TCP, β-TCP), 및 2상 인산 칼슘 재료(BCP)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 소결된 인산 칼슘 화합물을 포함하거나 또는 이들로 이루어지는 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    주사기를 완전히 또는 부분적으로 둘러싸는 절연 덮개와 조성물 투여 또는 밀봉 수단이 주사기 몸체 상에 배치되는 장치
  14. 제 1 항 내지 제 4 항, 제 9 항, 제 10 항 및 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열 수단은 상기 장치의 온도를 조절하는데 적합한 오븐을 포함하며, 상기 오븐은 주사기를 오븐의 몸체에 삽입할 수 있게 하도록 주사기의 직경과 실질적으로 동일하나 약간 더 큰 직경을 가지며 장치의 전체 길이와 실질적으로 동일하거나 약간 긴 길이를 갖는 가열 실린더 형태인 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    조성물의 투여를 위한 수단은 캐눌러이고, 밀봉 수단은 원거리 개구부에 대해 이동하도록 만들어지고 상기 활주 가능한 밀봉 수단에 연결된 피스톤 로드에 의해 주사기 몸체 내에서 활주 가능한 피스톤 씰인 장치.
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