KR20090033495A - 유동성 생체재료 조성물 - Google Patents

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KR20090033495A
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KR1020097004057A
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수잔 제이. 드라포우
캐시 엘. 챔니스
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워쏘우 오르쏘페딕 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 외과적 뼈 복원을 위하여 폴리하이드록시 화합물들, 액상 폴리하이드록시 화합물 에스테르, 고상 폴리하이드록시 화합물의 액상 용액, 고상 폴리하이드록시 화합물 에스테르의 액상 용액 단독으로 또는 이들 중 몇몇을 조합하여 첨가하여도 개선된 유동성 및 점착성을 가지는, 콜라겐 지지체 및 세라믹 과립들로 제조된 퍼티 형태 생체재료 조성물에 관한 것이다. 폴리에틸렌 글리콜 중합체 (PEG), PPO/PEO 블록 공중합체들 (즉, 폴록사머 NF 등급) 및 다당류 알기네이트 및 키토산을 포함한 특정 폴리하이드록시 화합물들이 이용될 수 있다.
퍼티 형태 생체재료 조성물, 생물학적 활성제, 폴리하이드록시 화합물, NF 19 규격

Description

유동성 생체재료 조성물{FLOWABLE BIOMATERIAL COMPOSITION}
본 발명은 유동가능하고 점착성이 있는 생체재료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외과적 뼈 복원에 사용되는 개선된 콜라겐/세라믹 퍼티(putty)에 관한 것이다.
인간 뼈대는 총 206개의 뼈로 구성된다. 뼈조직(osseous tissue)이라고도 하는 뼈는 인체 구조를 지지하고 내부 장기들을 보호하며, (근육과 연결되어) 운동을 용이하게 하는 일정한 타입의 단단한 내골격(endoskeletal) 결합조직이다. 불행하게도, 뼈는 신체적 외상으로 인하여 쉽게 균열 또는 분열되거나 갈라질 수 있다. 또한, 뼈 골절은 골다공증 또는 특정한 타입들의 암과 같은 뼈를 약화시키는 특정한 의료적 질환으로 인해 생길 수도 있다. 마지막으로, 사람의 인생을 통해, 뼈들은 재형성(remodeling), 즉 형태는 거의 변하지 않으면서 재흡수(resorption) 및 대체(replacement)가 차례로 이어지는 과정을 겪는다.
골절된 뼈들은 손상된 뼈 및 주위 조직들이 출혈되는 때에 개시되는 자연적인 과정에 의해 치유된다. 상기 혈액이 응고되어 깨진 조각들 사이에 혈병을 형성한 다. 수일 내로 혈병의 젤리형 기질(matrix) 속으로 혈관이 성장한다. 상기 새로운 혈관은 상기 영역으로 백혈구를 운반하여, 점차적으로 비-생물적 물질(non-viable material)을 제거한다. 또한 혈관은 혈관벽에 섬유모세포들을 운반하여 이들이 증식되어 콜라겐 섬유를 생성한다. 이러한 방식으로, 혈병은 콜라겐 기질로 대체된다. 콜라겐은 고무 같은 경도(rubbery consistency) 때문에 뼈 조각들은 심한 또는 지속적인 힘이 인가되지 않는 한, 약간의 운동은 가능하다.
이러한 단계에서, 몇몇 섬유모세포들은 불용성 결정 형태의 뼈 기질 (칼슘 하이드록시-아파타이트)을 만들기 시작한다. 이러한 콜라겐 기질의 무기질화(mineralization)를 통하여 상기 콜라겐 기질이 단단해지고 뼈로 전환된다. 실질적으로, 뼈는 무기질화된 콜라겐 기질이다; 무기질이 뼈에서 용해되면, 콜라겐 기질은 고무와 같다. 치유되는 뼈 가골(bone callus)은 평균적으로 성인의 경우 6주 이내, 아동의 경우 그 이전에 충분히 무기질화되어 X-선으로 관찰된다. 이러한 초기 "무층뼈(woven bone)"는 성숙한 뼈와 같은 강한 기계적 특성이 없다. 재형성 과정에 의해, 상기 무층뼈가 성숙한 "층판뼈(lamellar bone)"로 대체된다. 전 과정은 18개월까지 소요되나, 성인의 경우 치유되는 뼈의 강도는 통상적으로 손상 이후 3개월까지는 정상적인 수준의 80% 정도이다.
또한, 상기 뼈 치유 과정이 자연적이지만, 돌보지 않고 지지되지 않은 골절부위는 잘못 성장된 뼈(mis-grown bone)로 진행될 수 있다. 따라서, 뼈 골절은 통상적으로 골절된 뼈 조각들을 본래의 위치들로 회복시키고 (필요한 경우), 뼈가 치유되는 동안 이러한 위치를 유지하여 치료된다. 이러한 목적을 위하여, 골절된 팔다 리는 통상적으로 뼈를 제자리에 고정하고 골절부위 상하 관절을 움직이지 못하게 하는 석고 붕대 또는 섬유유리 붕대로 고정시킨다.
때때로 뼈들은 금속으로 보강되지만, 이러한 골절 임플란트는 세심하게 설계되고 장착되어야 한다. 예를 들어, 외과용 네일들(nail), 나사들, 플레이트들 및 와이어들은 골절된 뼈를 더욱 직접적으로 고정시키기 위하여 사용되는 몇몇의 금속부품들이다. 그러나, 플레이트들 또는 나사들이 상당 부분의 뼈 하중을 지탱하여 뼈를 위축시키는 소위 응력 방패(stress shielding)라고 불리는 문제가 발생한다. 이러한 문제는 제거되지는 않지만 티타늄 및 이의 합금을 포함한 낮은 탄성계수 재료들을 사용하면 줄일 수는 있다. 장착된 기구 마찰에 의해 발생된 열은 쉽게 축적되어 뼈 조직을 손상시킬 수 있고, 이는 연결강도를 감소시킨다. 이종금속들이 서로 접촉되게 장착되는 경우 (예를 들어, 코발트-크롬 합금 또는 스테인리스스틸 나사와 티타늄 플레이트), 갈바닉 부식(galvanic corrosion)이 초래될 것이다. 생성된 금속이온들은 뼈를 국부적으로 손상시킬 수 있을 뿐만 아니라 전신에 걸쳐 영향을 줄 수 있다.
따라서, 무층뼈가 대체되는 속도를 높이고 금속 사용에 따른 뼈 손상을 방지하기 위하여, 콜라겐/무기질(mineral) 임플란트가 필요하다.
[발명의 요약]
따라서, 본 발명은 양호한 점착성 및 유동성을 가지는 콜라겐/세라믹 퍼티에 관한 것이며, 이로 인하여 생물학적 성분들을 국소화시키고 수술 환경 및 환자의 해부학 구조에 기초하여 뼈 이식편(bone graft)을 형성하게 하는 유연성(malleable)있는 임플란트를 이용할 수 있다.
생체재료 조성물은 재흡수성 세라믹 과립들과 물리적으로 혼합되는 콜라겐으로 구성된 유연성/점착성의 골-전도성 지지체(osteo-conductive scaffold)이다. 상기 콜라겐/세라믹 퍼티는 골수천자액(bone marrow aspirate) 또는 멸균수와 결합되어 골격계 공극들(voids) 또는 간극들(gaps) 내로 서서히 채워질 수 있다.
생체재료 조성물은 유연성의 수성 콜라겐 캐리어 내에 분산된 과립성 이상 칼슘 포스페이트(biphasic calcium phosphate: BCP)를 포함한다. 상기 생체재료 조성물의 유동성 및/또는 점착성을 개선하기 위하여, 생체적합성 캐리어(biocompatible carrier)에 더하여 액상 폴리하이드록시 화합물, 액상 폴리하이드록시 화합물 유도체, 고상 폴리하이드록시 화합물의 액상 용액, 고상 폴리하이드록시 화합물 유도체의 액상 용액 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택된 성분이 첨가될 수 있다.
본 발명의 특징들 및 이점들을 포함하여 본 발명은 하기 상세한 설명으로부터 더욱 명백하여질 것이다.
본 발명은 뼈 결함 또는 뼈 외상에 의한 뼈 결함으로 생긴 골격계의 공극들 또는 간극들 내로 충전하는데 사용되는, 의료용(medical grade) 순수 콜라겐 및 이상 칼슘 포스페이트(BCP) 세라믹 과립들의 조합으로 제조된 개선된 퍼티 형태 생체재료 조성물에 관한 것이다.
상기 퍼티 형태 생체재료 조성물의 콜라겐 성분은 제1형 소 콜라겐(Type 1 bovine collagen)이다. 고순도 재흡수성 제1형 소 콜라겐은 두 가지 제형(formulations)의 콜라겐으로 구성되며, 즉 70% 불용성 섬유 콜라겐 및 30% 용해성 콜라겐으로 이루어진다. 이로 인해 상기 재료는 유연하고, 비-수용성이며, 이식편의 일체성(graft integrity)을 유지한다. 바람직하게는, 캐리어 내 콜라겐은 소 가죽(bovine hides)으로 제조되고 텔로펩타이드(telopeptides)를 포함하는 Semed F (불용성 콜라겐 섬유) 및 Semed S (산-용해성 콜라겐(acid-soluble collagen))의 혼합물이다. 따라서, 콜라겐 함량의 건조 중량비는 70%의 불용성 콜라겐 섬유 (Semed F 콜라겐) 대 30% 산-용해성 콜라겐 (Semed S 콜라겐)이며, 바람직하게는 10.5% 내지 17%의 질소 및 10.5% 내지 14%의 하이드록시프롤린 (콜라겐에 대한 평균 중량%)를 포함한다.
이상 세라믹부(biphasic ceramic portion)는 15%의 하이드록시아파타이트(HA) 및 85%의 베타-트리-칼슘 포스페이트(TCP) 제형으로 제공된다. 15%의 HA는 85%의 베타-TCP에 고루 분포된다. HA는 상기 재형성 과정에 필요한 시간을 확보하는 저속 재흡수성 무기물이며, 베타-TCP는 신속한 재흡수성 무기질이다. 따라서 재흡수성 세라믹 과립들이 최적화되어 뼈 성장(bony in-growth)과 지지체 구조물의 재흡수 사이의 균형을 맞춘다. 이러한 물리적 구조는 인간 해면뼈의 높은 골-전도성 다공 구조(osteo conductive porous structure)와 비슷하여, 장기간 안정성 및 완전한 재흡수를 가능하게 한다. 따라서 55% 내지 90%의 인간 해면뼈와 비교하여 조성물은 80% 다공성이다. 바람직하게는, 평균 공극 크기는 평균 500 마이크론이며 인간 해면뼈에 대한 500 마이크론과 같다. 과립들의 직경은 바람직하게는 0.5 내지 1.6 밀리미터이고, 80%의 무기질 함량 (3번 측정에 의한 중량%, 허용오차 ±3%)을 포함한다.
골수천자액(BMA), 멸균수 또는 기타 적절한 수화제들은 이식되기 전에 상기 생체재료 조성물에 첨가될 수 있다. 이러한 다른 수화제들은, 예를 들어 혈액, 식염수 또는 상기 재료가 제자리(in situ)에 설정되도록 설계된 다른 유체들일 수 있다. 바람직하게는, BMA 및/또는 멸균수 대 퍼티 형태 생체재료 조성물의 비율은 1:1 (예컨대, 1cc의 퍼티에 대하여 1ml의 멸균수)이다. 기능적으로는, 생체재료 조성물의 캐리어 경도가 광범위하게 변하는 유동성 재료를 제공한다. 본 명세서에서 용어 "유동성(flowable)"은 형상은 유지되나(shape-sustaining) 쉽게 변형될 수 있는 정도의 경도를 갖는 조성물, 예컨대 퍼티와 같이 거동하는 것으로부터 흐르는(runny) 것까지의 조성물들을 가리킨다. 유동성 생체재료 조성물의 특정 형태들은 케이크, 페이스트, 크림 및 필러를 포함한다.
또한, 유동성 및 점착성을 개선하기 위하여, 구조적(structural) 다당류 또는, 폴리하이드록시 화합물들, 액상 폴리하이드록시 화합물 에스테르, 고상 폴리하이드록시 화합물의 액상 용액, 고상 폴리하이드록시 화합물 에스테르의 액상 용액 단독으로 또는 이들 중 몇몇이 조합되어 첨가될 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어 "액상 폴리하이드록시 화합물(liquid polyhydroxy compound)" 및 "액상 폴리하이드록시 화합물 유도체(liquid polyhydroxy compound derivative)"는 순수 또는 고농도 상태 및 상온, 예컨대 15℃ 내지 40℃에서 유동성 액체가능한 액체인 화합물들을 포함한다. 본 명세서에 사용된 용어 "고상 폴리하이드록시 화합물(solid polyhydroxy compound)" 및 "고상 폴리하이드록시 화합물 유도체(solid polyhydroxy compound derivative)"는 순수 또는 농축된 상태 및 상온에서 통상적으로 고상 또는 반고상이나 적절한 용매, 예컨대 물, 생리식염수, 에탄올, 글리세롤, 포도당, 프로필렌 글리콜, 분자량 200-1000인 폴리에틸렌글리콜 또는 이들의 혼합물들에 용해되어 액체 조성물을 제공하는 화합물들을 포함하는 것으로 의도된다.
유용한 폴리하이드록시 화합물들은 2 내지 18개의 탄소들을 가지며, 비환형 다가알콜, 비-환원당, 당알콜, 당산(sugar acids), 단당류, 이당류, 수용성 또는 수분산성 올리고당, 다당류 및 이들의 공지된 유도체들을 포함한다. 특정한 폴리하이드록시 화합물등은 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,2-프로판다이올, 트리메틸올에탄, 트리메틸로프로판, 에리트리톨, 펜타에리트리톨, 폴리에틸렌 글리콜과 같은 폴리알킬렌 글리콜, 자이리톨, 솔비톨, 만니콜, 덜시톨(dulcitol), 아라비노스, 자일로스, 리보스, 아도니톨, 아라비톨, 라모스, 이노시톨, 프룩토스, 갈락토스, 글루코스, 만노스, 솔보스(sorbose), 수크로스, 말토스, 락토스, 말티톨, 락티톨, 스타키오스(stachyose), 말토펜타오스, 사이클로말토헥사오스, 카라기난(carrageenan), 한천, 알긴산, 구아검, 트라가칸트검(gum tragacanth), 로거스트빈검, 아라비아검(gum arabic), 잔탄검, 아밀로스, 이들의 혼합물들 등을 포함한다.
상기 폴리하이드록시 화합물들의 유도체들, 상세하게는 이들의 에스테르 유도체들 또한 유용하다. 예를 들어, 액상 및 고상의 글리세롤 모노에스테르 및 디에스테르가 양호한 효과를 위하여 사용될 수 있으며, 상기 고상 에스테르는 적절한 부형제, 예컨대 프로필렌 글리콜, 글리세롤, 분자량 200-1000의 폴리에틸렌 글리콜 등에 용해도 한계까지 용해된다. 액상 글리콜 에스테르는 모노아세틴 및 디아세틴을 포함하며, 고상 글리콜 에스테르는 글리세롤 모노라우레이트, 바람직하게는 글리세릴 모노팔미테이트, 글리세릴 모노스테아레이트 등과 같은 글리세롤의 지방산 에스테르를 포함한다. 본 명세서의 더욱 바람직한 캐리어는 글리세롤 또는 글리세롤 및 프로필렌 글리콜의 4:1 내지 1:4 혼합물에 용해된 글리세릴 모노라우레이트로 구성된다.
상기 폴리하이드록시 화합물들 중에서, 글리세롤 및 글리세롤의 액상 모노에스테르 및 디에스테르, 예컨대 모노아세틴 및 디아세틴, 프룩토스, 포도당 및 수크로스 및 이들의 혼합물이 바람직하다. 예를 들어 수크로스와 같이 폴리하이드록시 화합물이 고체인 경우, 물, 글리세롤, 평균분자량이 200-1000인 폴리에틸렌 글리콜 또는 이들의 혼합물과 같은 용매가 사용되어 화합물의 유동성 용액 또는 페이스트(paste)를 제공한다.
상술된 특정한 폴리하이드록시 화합물들에 추가하여, 폴리에틸렌 글리콜 중합체(PEG), PPO/PEO 블록 공중합체 (즉, 폴록사머 NF 등급) 및 다당류 알기네이트가 포함될 수 있고 키토산이 사용될 수 있다. PEG는 수용성의 왁스성 고상(waxy solid)이지만 저온 (예컨대, 0℃)에서 용해도가 상당히 감소되므로 이용될 수 있다. 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드의 합성 공중합체로 구성되는 폴록사머 블록 공중합체(poloxamer block copolymer)는 NF 19 규격(NF 19 specifications)에 일치되는 용해제 및 안정제가 필요한 경우에 이용될 수 있다. 갈조류(brown seaweeds)에서 생산되는 알기네이트는 이온들의 존재 하에서 열안정 상온경화(thermally stable cold setting)가 필요한 경우에 사용될 수 있다. 키토산은 키틴 (갑각류 외골격에서의 구조 성분)에서 제조되는 선형 다당류이며, 양으로 대전되고 산성 내지 중성용액에서 용해될 수 있는 물질이 필요한 경우 (예를 들어 점막과 같은 음으로 대전된 전하 표면에서) 이용될 수 있다.
또한, 본 발명에 사용되는 생체재료 조성물들은 하나 이상의 생체적합성 유체 윤활제(fluid lubricant) 예를 들어 히알루론산, 황산 덱스트란, 덱스트란, 숙시닐화 비가교성 콜라겐(succinylated noncrosslinked collagen), 메틸화 비가교성 콜라겐(methylated noncrosslinked collagen), 글리코겐, 글리세롤, 덱스트로스, 말토스, 지방산의 트리글리세리드 (옥수수기름, 콩기름 및 참기름과 같음) 및 난황인지질(egg yolk phospholipid)을 포함할 수 있다.
다양한 입자성 재료들도 본 발명에 사용되는 생체재료 조성물들에 포함될 수 있다. 적합한 입자성 재료들은 세라믹 입자들: 입자성 가교 또는 비가교 원섬유성 콜라겐(particulate crosslinked or non-crosslinked fibrillar collagen); 폴리락트산(PLA), 폴리글리콜산(PGA) 및 이들의 공중합체(PLGA); 탄산칼슘; 황산칼슘, 젤라틴 비드(gelatin beads); 폴리테트라플루오로에틸렌 비드; 실리콘고무 비드; 다양한 하이드로겔 폴리머 비드 (폴리아크릴로니트릴-폴리아크릴아마이드 하이드로겔과 같음); 실리콘 카바이드 비드(silicon carbide beads); 및 유리 비드를 포함하나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 사용되는 생체재료 조성물들은 하나 이상의 생물학적 활성제도 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어 "생물학적 활성제(biologically active agent)" 또는 "활성제(active agent)"는 생체 내에서 생물학적 효과를 발휘하는 유기분자들을 말한다. 활성제들의 예로는 효소들, 수용체 길항제들 또는 작용제들, 호르몬, 성장인자들, 자가골수, 항생제들, 항균물질들, 및 항체들을 포함하나, 반드시 이들로 제한되는 것은 아니다. 용어 "활성제(active agent)"는 본 발명의 조성물들 내로 통합될 수 있는 다양한 타입들의 세포들을 포함하는 것으로 의도된다. 용어 "활성제(active agent)"는 상기 정의된 바와 같이 둘 이상의 활성제들의 조합들 또는 혼합물들을 포함하는 것으로 의도된다.
본 발명의 방법에서 사용되는 바람직한 활성제들은 전환성장인자들(TGFs), 섬유모세포 성장인자들(EGFs), 혈소판유래 성장인자들(PDGFs), 표피성장인자들(EGFs), 결합조직 성장인자(CTAPs), 뼈 발생인자들, 및 생물학적 활성 유사체들 또는 단편들과 같은 성장인자들 및 이러한 성장인자들의 유도체들을 포함한다. 다기능 조절단백질(multifunctional regulatory protein)인 전환성장인자(TGF) 초유전자집단군(supergene family)에 속하는 것들이 특히 바람직하다. 상기 TGF 초유전자집단군의 구성원들은 베타전환성장인자들 (예를 들어, TGF-β1, TGF-β2, TGF-β3); 뼈 형태형성 단백질 (예를 들어, BMP-1, BMP-2, BMP-3, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9); 헤파린-결합 성장인자들 (예를 들어, 섬유모세포 성장인자(FGF), 표피성장인자(EGF), 혈소판유래 성장인자(PDGF), 인슐린유사 성장인자(IGF)); 인히빈들(Inhibins) (예를 들어, 인히빈 A, 인히빈 B); 성장 분화인자들 (예를 들어, GDF-1); 및 액티빈들(Activins) (예를 들어, 액티빈 A, 액티빈 B, 액티빈 AB)을 포함한다.
따라서, 상술될 수 있는 바와 같이, 상기 생체재료 조성물을 뼈 결함, 예컨대 손상, 감염, 암 또는 발생기형(developmental malformation)으로부터 초래되는 것의 자리에 도포하면, 골생성(osteogenesis), 골전도(osteoconduction), 및 골유도(osteoinduction)와 같은 하나 이상의 메커니즘에 의해 신속한 새로운 뼈 성장이 가능하다.
상기 설명에서, 본 발명의 방법 및 장치는 특정한 실시예에 대한 참조하여 설명되었다. 본 명세서에 개시된 방법 및 장치의 원리에 대한 변형은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 가능한 것으로 이해되고 기대되며 이러한 변경, 변화 및 대체는 첨부된 청구범위에 개시된 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 의도된다. 따라서 명세서 및 도면들은 제한적인 것이 아닌 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

Claims (26)

  1. 개선된 유동성 및 점착성을 가지는 퍼티 형태 생체재료 조성물(putty form biomaterial composition)로서, 상기 조성물이:
    불용성 섬유 콜라겐(insoluble fibrous collagen) 및 용해성 콜라겐(soluble collagen) 제형을 가지는 콜라겐 지지체(collagen scaffold);
    하이드록시아파타이트 및 베타-트리-칼슘 포스페이트 제형을 가지는 이상 세라믹 과립(biphasic ceramic granule); 및
    하나 이상의 구조 폴리하이드록시 화합물(structural polyhydroxy compound)을 포함하고,
    하나 이상의 수화제가 첨가되어 상기 조성물에 그의 퍼티 형태가 제공되나, 상기 하나 이상의 폴리하이드록시 화합물이 단독으로 또는 몇몇이 조합되어도 상기 퍼티 형태의 유동성 및 점착성을 유지하는 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 하나 이상의 구조 폴리하이드록시 화합물은 다당류, 액상 폴리하이드록시 화합물 에스테르(liquid polyhydroxy compound ester), 고상 폴리하이드록시 화합물의 액상 용액, 고상 폴리하이드록시 화합물 에스테르의 액상 용액, 폴리에틸렌 글리콜 중합체, 폴록사머 블록 공중합체(poloxamer block co-polymer), 알기네이트 및 키토산 중 하나 이상을 포함하는 퍼티 형태 생체재료 조성물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 액상 폴리하이드록시 화합물 및 액상 폴리하이드록시 화합물 에스테르 유도체는, 순수 또는 고농도 상태 및 상온에서 유동가능한 액체인 화합물들을 포함하는 퍼티 형태 생체재료 조성물.
  4. 제2항에 있어서, 상기 고상 폴리하이드록시 화합물 및 고상 폴리하이드록시 화합물 에스테르 유도체는, 순수 또는 농축된 상태 및 상온에서 통상적으로 고상 또는 반고상이나 적절한 용매에 용해되어 액상 조성물을 제공하는 화합물들을 포함하는 퍼티 형태 생체재료 조성물.
  5. 제2항에 있어서, 상기 폴리하이드록시 화합물들은 2 내지 18개의 탄소들을 가지며, 비환형 다가알콜, 비-환원당, 당알콜, 당산(sugar acids), 단당류, 이당류, 수용성 또는 수분산성 올리고당, 다당류 및 이들의 공지된 유도체들과 같은 군들의 화합물들을 포함하는 퍼티 형태 생체재료 조성물.
  6. 제2항에 있어서, 상기 폴리하이드록시 화합물 에스테르 유도체들은 액상 및 고상의 글리세롤 모노에스테르 및 디에스테르를 포함하는 퍼티 형태 생체재료 조성물.
  7. 제2항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 글리콜 중합체는 저온에서 매우 감소된 용해도가 필요한 경우에 사용되는 퍼티 형태 생체재료 조성물.
  8. 제2항에 있어서, 상기 폴록사머 블록 공중합체는 NF 19 규격(NF 19 specifications)와 일치되는 용해제 및 안정제가 필요한 경우에 사용되는 퍼티 형태 생체재료 조성물.
  9. 제2항에 있어서, 상기 알기네이트는 이온들의 존재 하에서 열안정 상온경화(thermally stable cold setting)가 요구되는 경우에 사용되는 퍼티 형태 생체재료 조성물.
  10. 제2항에 있어서, 상기 키토산은 양으로 대전되고 산성 내지 중성 용액에서 용해될 수 있는 물질이 필요한 경우에 사용되는 퍼티 형태 생체재료 조성물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 하나 이상의 생체적합성 유체 윤활제(biocompatible fluid lubricant)를 추가로 포함하는 퍼티 형태 생체재료 조성물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 하나 이상의 생물학적 활성제(biologically active agent)를 추가로 포함하는 퍼티 형태 생체재료 조성물.
  13. 뼈 이식편(bone graft)으로서의 이식을 위한 생체재료 조성물로서, 상기 조성물이:
    유연성(malleable)있는 수성 콜라겐;
    상기 콜라겐에 분산되는 과립성 이상 칼슘 포스페이트; 및
    상기 조성물의 유동성 및 점착성을 개선하기 위한 하나 이상의 폴리하이드록시 화합물을 포함하는 조성물.
  14. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 폴리하이드록시 화합물은 다당류, 액상 폴리하이드록시 화합물 에스테르, 고상 폴리하이드록시 화합물의 액상 용액, 고상 폴리하이드록시 화합물 에스테르의 액상 용액, 폴리에틸렌 글리콜 중합체, 폴록사머 블록 공중합체, 알기네이트 및 키토산 중 하나 이상을 포함하는 생체재료 조성물.
  15. 제14항에 있어서, 상기 액상 폴리하이드록시 화합물 및 액상 폴리하이드록시 화합물 에스테르 유도체는, 순수 또는 고농도 상태 및 상온에서 유동가능한 액체인 화합물들을 포함하는 생체재료 조성물.
  16. 제14항에 있어서, 상기 고상 폴리하이드록시 화합물 및 고상 폴리하이드록시 화합물 에스테르 유도체는, 순수 또는 농축된 상태 및 상온에서 통상적으로 고상 또는 반고상이나 적절한 용매에 용해되어 액상 조성물을 제공하는 화합물들을 포함 하는 생체재료 조성물.
  17. 제14항에 있어서, 상기 폴리하이드록시 화합물들은 2 내지 18개의 탄소들을 가지며, 비환형 다가알콜, 비-환원당, 당알콜, 당산(sugar acids), 단당류, 이당류, 수용성 또는 수분산성 올리고당, 다당류 및 이들의 공지된 유도체들과 같은 군들의 화합물들을 포함하는 생체재료 조성물.
  18. 제14항에 있어서, 상기 폴리하이드록시 화합물 에스테르 유도체들은 액상 및 고상의 글리세롤 모노에스테르 및 디에스테르를 포함하는 생체재료 조성물.
  19. 제14항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 글리콜 중합체는 저온에서 매우 감소된 용해도가 필요한 경우에 사용되는 생체재료 조성물.
  20. 제14항에 있어서, 상기 폴록사머 블록 공중합체는 NF 19 규격와 일치되는 용해제 및 안정제가 필요한 경우에 사용되는 생체재료 조성물.
  21. 제14항에 있어서, 상기 알기네이트는 이온들의 존재 하에서 열안정 상온경화가 요구되는 경우에 사용되는 생체재료 조성물.
  22. 제14항에 있어서, 상기 키토산은 양으로 대전되고 산성 내지 중성 용액에서 용해될 수 있는 물질이 필요한 경우에 사용되는 생체재료 조성물.
  23. 제13항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 하나 이상의 생체적합성 유체 윤활제를 추가로 포함하는 생체재료 조성물.
  24. 제13항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조성물이 하나 이상의 생물학적 활성제를 추가로 포함하는 생체재료 조성물.
  25. 환자의 뼈 골절 치료용 의약을 제조하기 위한 제1항 내지 제12항의 퍼티 형태 생체재료 조성물의 용도.
  26. 환자의 뼈 골절 치료용 의약을 제조하기 위한 제13항 내지 제24항의 생체재료 조성물의 용도.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8048857B2 (en) 2006-12-19 2011-11-01 Warsaw Orthopedic, Inc. Flowable carrier compositions and methods of use
US8653029B2 (en) * 2009-07-30 2014-02-18 Warsaw Orthopedic, Inc. Flowable paste and putty bone void filler
WO2011137231A1 (en) * 2010-04-29 2011-11-03 Warsaw Orthopedic, Inc. Flowable ceramic putty
US8716363B2 (en) * 2011-09-28 2014-05-06 Globus Medical, Inc. Biodegradable putty compositions and implant devices, methods, and kits relating to the same
NL2011195C2 (en) 2013-07-18 2015-01-21 Xpand Biotechnology B V Method for producing an osteoinductive calcium phosphate and products thus obtained.
EP3834816A1 (en) * 2015-06-17 2021-06-16 Warsaw Orthopedic, Inc. Implants including an oxysterol and methods of use
US9878070B2 (en) 2015-06-17 2018-01-30 Warsaw Orthopedic, Inc. Malleable implants including an oxysterol and methods of use
US10709814B2 (en) 2016-04-22 2020-07-14 Warsaw Orthopedic, Inc. Osteoimplant comprising an insoluble fibrous polymer
US10688222B2 (en) * 2016-11-21 2020-06-23 Warsaw Orthopedic, Inc. Lyophilized moldable implants containing an oxysterol
CN108187139B (zh) * 2018-02-09 2021-05-04 重庆医科大学附属永川医院 一种用于修复骨缺损的载药人工骨材料及其制备方法
US11311647B2 (en) * 2019-07-26 2022-04-26 Warsaw Orthopedic, Inc. Implantable calcium phosphate compositions and methods
US11498880B2 (en) 2019-07-26 2022-11-15 Warsaw Orthopedic, Inc. Calcium phosphate granules and methods of making them
US11433159B2 (en) * 2019-07-26 2022-09-06 Warsaw Orthopedic, Inc. Hydratable and flowable implantable compositions and methods of making and using them
CN111068101B (zh) * 2019-12-16 2021-10-26 天新福(北京)医疗器材股份有限公司 用于制备可吸收生物修复骨蜡的材料与方法及应用

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2585576B1 (fr) * 1985-07-30 1992-01-03 Bioetica Sa Produit de remplacement de la matrice osseuse favorisant l'osteogenese
JPS62221358A (ja) * 1986-03-20 1987-09-29 東燃株式会社 骨欠損部及び空隙部充填材
US4803075A (en) * 1986-06-25 1989-02-07 Collagen Corporation Injectable implant composition having improved intrudability
US4975526A (en) * 1989-02-23 1990-12-04 Creative Biomolecules, Inc. Bone collagen matrix for zenogenic implants
US5306500A (en) * 1988-11-21 1994-04-26 Collagen Corporation Method of augmenting tissue with collagen-polymer conjugates
US5290558A (en) * 1989-09-21 1994-03-01 Osteotech, Inc. Flowable demineralized bone powder composition and its use in bone repair
US7060287B1 (en) * 1992-02-11 2006-06-13 Bioform Inc. Tissue augmentation material and method
US6537574B1 (en) * 1992-02-11 2003-03-25 Bioform, Inc. Soft tissue augmentation material
US5571216A (en) * 1994-01-19 1996-11-05 The General Hospital Corporation Methods and apparatus for joining collagen-containing materials
CA2172917A1 (en) * 1995-06-07 1996-12-08 Hugh R. Mcmullin Moldable collagen compositions for hard tissue repair and augmentation
US5752974A (en) * 1995-12-18 1998-05-19 Collagen Corporation Injectable or implantable biomaterials for filling or blocking lumens and voids of the body
US6037519A (en) * 1997-10-20 2000-03-14 Sdgi Holdings, Inc. Ceramic fusion implants and compositions
EP1230902A1 (en) * 1996-11-15 2002-08-14 Advanced Bio Surfaces, Inc. Biomaterial system for in situ tissue repair
US5866165A (en) * 1997-01-15 1999-02-02 Orquest, Inc. Collagen-polysaccharide matrix for bone and cartilage repair
JP3360810B2 (ja) * 1998-04-14 2003-01-07 ペンタックス株式会社 骨補填材の製造方法
ES2242600T3 (es) * 1999-02-04 2005-11-16 Sdgi Holdings, Inc. Composiciones de pasta osteogenica y sus usos.
US6506217B1 (en) * 1999-03-29 2003-01-14 Arnett Facial Reconstruction Courses, Inc. Moldable post-implantation bone filler and method
US6949251B2 (en) * 2001-03-02 2005-09-27 Stryker Corporation Porous β-tricalcium phosphate granules for regeneration of bone tissue
JP5031367B2 (ja) * 2003-09-23 2012-09-19 オーソコン・インコーポレイテッド 吸収性のインプラントならびに止血および骨欠損の処置における、それらの使用
US20050186240A1 (en) * 2004-02-23 2005-08-25 Ringeisen Timothy A. Gel suitable for implantation and delivery system

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CN101495541A (zh) 2009-07-29
US20080031914A1 (en) 2008-02-07
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JP2009545403A (ja) 2009-12-24
WO2008016891A1 (en) 2008-02-07
EP2049585A1 (en) 2009-04-22

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