KR20110014588A - 성장인자/양친매성 중합체 복합체, 가용성 양이온 염 및 유기 지지체를 포함하는 골형성 조성물 - Google Patents

성장인자/양친매성 중합체 복합체, 가용성 양이온 염 및 유기 지지체를 포함하는 골형성 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하기를 포함하는 골형성 조성물로 이루어진 개방 임플란트에 관한 것이다:
하나 이상의 골형성 성장인자/양친매성 음이온성 폴리사카라이드 복합체,
하나 이상의, 2가 이상인 양이온의 가용성 염, 및
하나 이상의 유기 지지체,
여기서, 상기 유기 지지체는 탈회골 매트릭스를 포함하지 않음.
일구현예에서, 상기 임플란트는 동결건조물의 형태이다.
또한, 본 발명은 상기 임플란트의 제조방법에 관한 것이다.

Description

성장인자/양친매성 중합체 복합체, 가용성 양이온 염 및 유기 지지체를 포함하는 골형성 조성물{OSTEOGENIC COMPOSITION INCLUDING A COMPLEX GROWTH FACTOR/AMPHIPHILIC POLYMER, A SOLUBLE CATION SALT, AND AN ORGANIC SUBSTRATE}
본 발명은 골형성 제제, 특히 골 형태형성 단백질(BMP) 패밀리에 속하는 골형성 단백질의 제제의 분야에 관한 것이다.
골 형태형성 단백질(BMP: bone morphogenetic protein)은 골유도 메카니즘에 관여하는 성장인자이다. 골형성 단백질(OP: osteogenic protein)이라고도 알려진 BMP는 1965년에 Urist에 의해 최초로 특징지어졌다 (Urist MR. Science 1965; 150, 893). 피질골로부터 분리된 상기 단백질은 다수의 동물에서 골 형성을 유도하는 능력을 갖는다 (Urist MR. Science 1965; 150, 893).
BMP는, 번역 후 성숙 이후에 104 내지 139개의 잔기의 길이를 갖는 프로펩티드의 형태로 발현된다. 이는 서로에 대해 큰 서열 상동성을 보유하며, 유사한 삼차원 구조를 갖는다. 특히, 이들은 "시스테인 노트(cysteine knot)"를 형성하는 분자내 디설피드 다리에 관여하는 6개의 시스테인 잔기를 갖는다 (Scheufler C. 2004 J. Mol. Biol. 1999; 287, 103; Schlunegger MP, J. Mol. Biol. 1993; 231, 445). 이들 중 일부는 또한 이량체 형성의 원인이 되는 분자간 디설피드 다리에 관여하는 제7의 시스테인을 갖는다 (Scheufler C. 2004 J. Mol. Biol. 1999; 287:103).
이들의 활성 형태에서, BMP는 Israel 등에 의해 기재된 바(Israel DI, Growth Factors. 1996; 13(3-4), 291)와 같은 동종이량체를, 또는 이종이량체조차도 결집시킨다. 이량체성 BMP는 BMPR 막관통 수용체와 상호작용한다 (Mundy et al. Growth Factors, 2004, 22 (4), 233). 이러한 인식은 특히 Smad 단백질을 포함하는 세포내 시그널 캐스케이드의 원인이 되며, 이에 따라 표적 유전자의 활성 또는 억제를 야기한다.
BMP 1 및 3을 제외한 BMP는 간엽세포의 분화에 대해 직접적 및 간접적 역할을 하며, 이는 후자가 골아세포로 분화되는 것을 야기한다 (Cheng H., J. Bone and Joint Surgery, 2003, 85A 1544-1552). 이는 또한 주화성 성질을 가지며, 증식과 분화를 유도한다.
일부 재조합 인간 BMP, 특히 rhBMP-2 및 rhBMP-7은 인간에서 생체내 골형성을 유도하는 능력을 분명하게 보여주며, 몇몇 의료적 사용에 대해 승인되었다. 따라서, 국제 일반명이 디보테르민 알파(dibotermin alpha)인 재조합 인간 BMP-2는 미국에서 상표명 InFUSE®으로, 유럽에서 상표명 InductOs®으로 시판되는 제품으로 제형화된다. 상기 제품은 "유착불능(nonunion)" 골절에 대해 경골에서 골 재생 및 요추골의 융합에 처방된다. 요추골의 융합을 위한 InFUSE®의 경우에, 수술 절차는 먼저 rhBMP-2의 용액으로 콜라겐 스폰지를 침지한 후, 척추골 사이에 이미 주입된 공동(hollow) 케이지, LT 케이지에 상기 스폰지를 위치시키는 것으로 이루어진다.
국제 일반명이 에프토테르민 알파(eptotermin alpha)인 재조합 인간 BMP-7은 BMP-2와 동일한 치료적 징후를 나타내며, 2개의 제품, 즉 경골의 개방골절용 OP-1 임플란트 및 요추골의 융합용 OP-1 퍼티(Putty)의 기초를 구성한다. OP-1 임플란트는 rhBMP-7 및 콜라겐을 함유하는 분말로 구성되며, 이는 0.9% 염류 용액에 포함된다. 그 후, 수득된 페이스트는 수술 과정 동안 골절에 적용된다. OP-1 퍼티(Putty)는 2개의 분말의 형태, 즉 rhBMP-7 및 콜라겐을 함유하는 형태와 카르복시메틸레이트셀룰로스(CMC)를 함유하는 형태가 있다. 수술하는 동안, CMC의 용액은 0.9% 염류 용액으로 재구성되며, rhBMP-7 및 콜라겐과 혼합된다. 생성된 페이스트는 치료될 부위에 적용된다.
특허출원 US2008/014197에는, 미네랄 세라믹을 포함하는 지지체(스캐폴드), 상기 지지체에 완전하게 결합된 고형 막, 및 골형성 제제로 이루어진 골유도 임플란트가 기재되어 있다. 지지체는 바람직하게는 콜라겐 스폰지이다. 미네랄 세라믹은 칼슘 유도체, 바람직하게는 불용성 미네랄 매트릭스, 예컨대 이상성 칼슘 포스페이트를 포함한다 (제2면의 [0024]). 임플란트에 완전하게 결합된 고형 막은, 주위의 연조직으로부터 세포의 진입을 제한하고 또한 염증세포의 진입을 방지하기 위해 불투과성이어야 한다 (제3면의 [0030]). 임플란트로 상기 세포의 진입은 골 성장의 감소 및 치료 실패를 야기할 수 있다고 기재되어 있다 (제1면의 [0007]).
이 발명은 골형성을 향상시키기 위하여 임플란트에 막을 첨가하는 것에 집중된다.
특허출원 US2007/0254041에는, 탈회골 매트릭스(또는 DBM), 콜라겐 입자 및 물리적으로 가교결합된 폴리사카라이드 매트릭스를 포함하는 시트 형태의 장치가 기재되어 있다. 상기 임플란트는 성장인자와 같은 골형성 물질을 또한 포함할 수 있다. 물리적으로 가교결합된 폴리사카라이드는 탈회골의 입자에 대한 안정화제로서 작용하며 (제3면의 [0026]), 상기 알기네이트-기재 폴리사카라이드는 염화칼슘의 첨가를 통해 가교결합된 것이다.
특허출원 WO96/39203에는 물리적 강도를 갖는 생체적합성, 골형성 복합 물질이 기재되어 있다. 이러한 골유도 물질은 탈회골로 구성되며, 이는 오직 탈회골의 존재하에서, 또는 탈회골의 단백질 추출물의 존재하에서, 또는 상기 2개의 성분의 존재하에서 골유도가 발생할 수 있게 한다 (제2면 제2-5행). 칼슘 염 또는 미네랄 염은 상기 물질에 첨가된다. 미네랄 염은 수산화나트륨, 염화나트륨, 염화마그네슘 또는 수산화마그네슘일 수 있다고 기재되어 있다 (제17면 제4-9행). 칼슘 염은 가용성 염일 수도 있고 아닐 수도 있으며 (제17면 제20-21행), 바람직하게는 수산화칼슘이다. 첨가되는 다양한 양이온, 특히 칼슘의 수산화물의 선택은, 매트릭스의 pH를 증가시키는 효과에 의해 정당화되며, 이는 이러한 환경에서 증가된 콜라겐 합성에 유리하다 (제15면 제7-11행).
이 발명은 신규한 탈회골계 임플란트의 형성, 임플란트의 pH를 증가시킴으로써 향상되는 물리적 및 골형성 성질에 관한 것이다.
또한, 성장인자와 중합체 사이에 복합체를 형성하는 것이 이의 안정화, 가용성 증가 및/또는 활성 증가의 목적에 있어서 특히 유리하다는 것이 입증되었다.
따라서, 본 출원인이 제출한 특허출원 FR0705536에서, BMP-2와 양친매성 중합체 사이에 복합체를 형성하는 것은 특히 생리학적 pH에서 상대적으로 불용성인, 이러한 매우 소수성인 단백질의 가용성을 증가시킬 수 있다는 점이 입증될 수 있었다.
특허출원 FR0705536에서, 출원인은 또한 소수성 치환기로 관능화된 덱스트란 유도체의 존재하에서 BMP-2의 생물학적 활성의 증가를 입증하였다. 시험관내에서, 이러한 BMP-2 복합체는 BMP-2 단독에 비해 모든 면에서 우수한 것으로 나타난다.
그러나, 예를 들어 투여량을 감소시킬 수 있기 위하여, 상기 BMP 성장인자의 효과를 향상시킬 수 있는 제제를 발견할 필요성이 근본적으로 남아있다.
상기 단백질은 일반적으로 생리학적 용량을 수십배 초과하는 용량으로 사용되기 때문에, 상기 문제점은 다수의 성장인자 제제에 공통된다.
본 출원인은 상기 성장인자를 포함하는 히드로겔에 2가 이상인 양이온의 가용성 염의 용액을 첨가함으로써, 상기 성장인자의 활성을 향상시킬 수 있는 성장인자 제제를 발견하였으며, 상기 2가 이상인 양이온의 가용성 염은 성장인자의 효과를 증가시킨다.
놀랍게도, 상기 신규한 제제는 더 적은 양의 성장인자로 골형성 효과를 동일하게 나타낼 수 있다.
본 발명은 하기를 포함하는 골형성 조성물로 이루어진 개방 임플란트에 관한 것이다:
하나 이상의 골형성 성장인자/양친매성 음이온성 폴리사카라이드 복합체,
하나 이상의, 2가 이상인 양이온의 가용성 염, 및
하나 이상의 유기 지지체,
여기서, 상기 유기 지지체는 탈회골 매트릭스를 포함하지 않음.
"개방 임플란트(open implant)"라는 용어는, 임플란트 주위의 조직으로 교환을 한정하거나 조절할 수 있는 막 또는 껍질을 포함하지 않으며, 그의 구성적인 측면에서 실질적으로 동질인 임플란트를 의미한다.
"탈회골 매트릭스(demineralized bone matrix: DBM)"라는 용어는, 광화 성분(mineralized component)의 다수를 손실시키지만 성장인자를 포함하는 콜라겐 단백질 또는 비콜라겐 단백질을 보존하는, 자가 골의 산 추출에 의해 수득되는 매트릭스를 의미한다. 상기 탈회 매트릭스는 또한 카오트로픽제(chaotropic agent)로 추출한 후에 불활성 형태에서 제조될 수 있다.
"유기 지지체"라는 용어는 유기 매트릭스 및/또는 히드로겔로 이루어진 지지체를 의미하는 것이다.
"유기 매트릭스"라는 용어는 가교결합된 히드로겔 및/또는 콜라겐으로 이루어진 매트릭스를 의미하는 것이다.
유기 매트릭스는 중합체 사슬의 화학적 가교결합에 의해 수득된 히드로겔이다. 사슬 사이의 공유결합은 유기 매트릭스를 나타낸다. 유기 매트릭스를 형성하기 위해 사용가능한 중합체는, 제목이 생물의학적 적용을 위한 히드로겔인 호프만(Hoffman)의 보고서(Adv. Drug Deliv. Rev, 2002, 43, 3-12)에 기재되어 있다.
일구현예에서, 매트릭스는 멸균되고 가교결합되고 정제된 천연 콜라겐에 기초한 매트릭스로부터 선택된다.
천연 중합체, 예컨대 콜라겐은 세포 부착, 이동 및 분화를 촉진하는 세포외 매트릭스 성분이다. 이는 매우 생체적합성인 점에서 이점을 가지며, 효소 소화 메카니즘에 의해 분해된다. 콜라겐-기재 매트릭스는 소 또는 돼지의 힘줄 또는 골로부터 추출된, 섬유성 콜라겐 유형 I 또는 IV로부터 수득된다. 상기 콜라겐은 먼저 정제된 후에, 가교결합되고, 이어서 멸균된다.
본 발명에 따른 유기 지지체는, 형상화되거나 또는 심지어 주형화되기에 충분한 기계적 성질을 갖는 물질의 형태, 또는 "퍼티(putty)" 또는 콜라겐 또는 히드로겔이 결합제 역할을 하는 형태일 수 있는 물질을 수득하기 위하여, 혼합물로서 사용될 수 있다.
혼합된 물질, 예를 들어 콜라겐과 무기 입자를 결합하고, 강화된 기계적 성질을 갖는 조성물질의 형태 또는 "퍼티" 또는 콜라겐이 결합제 역할을 하는 형태일 수 있는 매트릭스가 또한 사용될 수 있다.
사용가능한 무기 물질은 칼슘 포스페이트, 예컨대 히드록시아파타이트(HA), 트리칼슘 포스페이트(TCP), 이상성 칼슘 포스페이트(BCP) 또는 비결정성 칼슘 포스페이트(ACP)에 기초한 세라믹을 필수적으로 포함하며, 이의 주요 장점은 뼈의 조성에 매우 가까운 화학적 조성물이라는 점이다. 상기 물질은 기계적 성질이 우수하며, 면역학적으로 불활성이다. 상기 물질은 다양한 형태, 예컨대 분말, 과립 또는 덩어리일 수 있다. 상기 물질은 그의 조성물에 따라 분해 속도가 매우 상이하며; 따라서, 히드록시아파타이트는 매우 느리게(수 개월) 분해하는 반면, 트리칼슘 포스페이트는 매우 빠르게(수 주) 분해한다. 이상성 칼슘 포스페이트는 중간 정도의 재흡수 속도를 갖기 때문에, 이러한 목적을 위해 개발되었다. 상기 무기 물질은 주로 골전도성인 것으로 알려져 있다.
"히드로겔"이라는 용어는 다량의 물 또는 생물학적 유체를 흡착할 수 있는 중합체의 친수성 삼차원 망을 의미한다 (Peppas et al., Eur. J. Pharm. Biopharm. 2000, 50, 27-46). 상기 히드로겔은 물리적 상호작용으로 이루어지며, 따라서 중합체 사슬의 화학적 가교결합에 의해 수득되지 않는다.
상기 중합체 중에는 합성 중합체 및 천연 중합체가 있을 수 있다. 히드로겔을 형성하는 폴리사카라이드는 예를 들어 제목이 변형된 방출 제제를 위한 폴리사카라이드 히드로겔인 문헌(Coviello et al. J. Control. Release, 2007, 119, 5-24)에 기재되어 있다.
일구현예에서, 가교결합되거나 가교결합되지 않을 수 있는, 히드로겔을 형성하는 중합체는 에틸렌 글리콜/락트산 공중합체, 에틸렌 글리콜/글리콜산 공중합체, 폴리(N-비닐피롤리돈), 폴리비닐산, 폴리아크릴아미드 및 폴리아크릴산인 합성 중합체의 군으로부터 선택된다.
일구현예에서, 히드로겔을 형성하는 중합체는 히알루론산, 케라탄, 풀루란, 펙틴, 덱스트란, 셀룰로스 및 셀룰로스 유도체, 알긴산, 잔탄, 카라기닌, 키토산, 콘드로이틴, 콜라겐, 젤라틴, 폴리리신 및 피브린, 및 이의 생물학적으로 허용가능한 염인 천연 중합체의 군으로부터 선택된다.
일구현예에서, 천연 중합체는 히알루론산, 알긴산, 덱스트란, 펙틴, 셀룰로스 및 이의 유도체, 풀루란, 잔탄, 카라기닌, 키토산 및 콘드로이틴, 및 이의 생물학적으로 허용가능한 염인, 히드로겔을 형성하는 폴리사카라이드의 군으로부터 선택된다.
일구현예에서, 천연 중합체는 히알루론산 및 알긴산, 및 이의 생물학적으로 허용가능한 염인, 히드로겔을 형성하는 폴리사카라이드의 군으로부터 선택된다.
"양친매성 폴리사카라이드"라는 용어는 소수성 유도체로 관능화된 폴리사카라이드의 군으로부터 선택된 폴리사카라이드를 의미한다.
상기 폴리사카라이드는 주로 (1,4) 및/또는 (1,3) 및/또는 (1,2) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된다.
이는 중성, 즉 산 관능기를 운반하지 않는 것일 수 있으며, 또는 음이온성이고 산 관능기를 운반하는 것일 수 있다.
이는 Trp로 표시되는 하나 이상의 트립토판 유도체로 관능화된다:
● 상기 트립토판 유도체는 산 관능기와의 커플링에 의해 폴리사카라이드에 그래프트되거나 결합되며, 상기 산 관능기는 관능기 F에 의해 폴리사카라이드에 연결된 링커 암(linker arm) R에 의해 운반되는 음이온성 폴리사카라이드 및/또는 산 관능기의 산 관능기일 수 있으며, 상기 관능기 F는 중성 또는 음이온성 폴리사카라이드의 관능기 -OH와 링커 암 R 사이의 커플링으로부터 생성된 것임,
- F는 에스테르 관능기, 티오에스테르 관능기, 아미드 관능기, 카보네이트 관능기, 카바메이트 관능기, 에테르 관능기, 티오에테르 관능기 또는 아민 관능기임,
- R은 탄소수 1 내지 18이고, 하나 이상의 헤테로원자, 예컨대 O, N 및/또는 S를 포함하고, 하나 이상의 산 관능기를 갖는, 선택적으로 분지형 및/또는 불포화인 사슬임,
● Trp는 트립토판의 아민과 R 기에 의해 운반되는 하나 이상의 산 및/또는 음이온성 폴리사카라이드에 의해 운반되는 하나 이상의 산 사이의 커플링으로부터 생성되는, L- 또는 D-트립토판 유도체의 잔기임.
본 발명에 따르면, 하나 이상의 트립토판 유도체로 관능화된, (1,4), (1,3) 및/또는 (1,2) 유형의 글리코시드 결합을 주로 포함하는 폴리사카라이드는 하기의 일반식 I에 해당할 수 있다:
[식 I]
Figure pct00001
상기 식 중,
폴리사카라이드는 (1,4) 및/또는 (1,3) 및/또는 (1,2) 유형의 글리코시드 결합으로 주로 구성되며,
F는 중성 또는 음이온성 폴리사카라이드의 관능기 -OH와 링커 암 R 사이의 커플링으로부터 생성된 것이며, 에스테르 관능기, 티오에스테르 관능기, 아미드 관능기, 카보네이트 관능기, 카바메이트 관능기, 에테르 관능기, 티오에테르 관능기 또는 아민 관능기이며,
R은 탄소수 1 내지 18이고, 하나 이상의 헤테로원자, 예컨대 O, N 및/또는 S를 포함하고, 하나 이상의 산 관능기를 갖는, 선택적으로 분지형 및/또는 불포화인 사슬이며,
Trp는 트립토판 유도체의 아민과 R 기에 의해 운반되는 하나 이상의 산 및/또는 음이온성 폴리사카라이드에 의해 운반되는 하나 이상의 산 사이의 커플링으로부터 생성되는, L- 또는 D-트립토판 유도체의 잔기이며,
n은 Trp-치환된 R의 몰분율이고, 0.05 내지 0.7이며,
o는 Trp-치환된 폴리사카라이드의 산 관능기의 몰분율이고, 0.05 내지 0.7이며,
i는 사카라이드 단위 당 R 기에 의해 운반되는 산 관능기의 몰분율이고, 0 내지 2이며,
j는 사카라이드 단위 당 음이온성 폴리사카라이드에 의해 운반되는 산 관능기의 몰분율이고, 0 내지 1이며,
(i + j)는 사카라이드 단위 당 산 관능기의 몰분율이고, 0.1 내지 2이며,
- R이 Trp로 치환되지 않은 경우, R 기의 산(들)은 양이온 카르복실레이트 또는 양이온 카르복실레이트들이고, 상기 양이온은 알칼리금속, 바람직하게는 예컨대 Na 또는 K의 양이온임,
- 폴리사카라이드가 음이온성 폴리사카라이드인 경우, 폴리사카라이드의 하나 이상의 산 관능기(들)가 Trp로 치환되지 않은 경우, 이는 양이온으로 염화되며, 상기 양이온은 알칼리금속 양이온, 바람직하게는 예컨대 Na+ 또는 K+임,
상기 폴리사카라이드는 중성 pH에서 양친매성임.
일구현예에서, F는 에스테르, 카보네이트, 카바메이트 또는 에테르이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 주로 (1,4) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된다.
일구현예에서, 주로 (1,4) 유형의 글리코시드 결합으로 구성되는 폴리사카라이드는 풀루란, 알기네이트, 히알루로난, 크실란, 갈락투로난 또는 수용성 셀룰로스로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 풀루란이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 알기네이트이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 히알루로난이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 크실란(xylan)이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 갈락투로난(galacturonan)이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 수용성 셀룰로스이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 주로 (1,3) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된다.
일구현예에서, 주로 (1,3) 유형의 글리코시드 결합으로 구성되는 폴리사카라이드는 커들란(curdlan)이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 주로 (1,2) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된다.
일구현예에서, 주로 (1,2) 유형의 글리코시드 결합으로 구성되는 폴리사카라이드는 이눌린(inulin)이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 주로 (1,4) 및 (1,3) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된다.
일구현예에서, 주로 (1,4) 및 (1,3) 유형의 글리코시드 결합으로 구성되는 폴리사카라이드는 글루칸(glucan)이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 주로 (1,4) 및 (1,3) 및 (1,2) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된다.
일구현예에서, 주로 (1,4) 및 (1,3) 및 (1,2) 유형의 글리코시드 결합으로 구성되는 폴리사카라이드는 만난(mannan)이다.
일구현예에서, 본 발명에 따른 폴리사카라이드는 R 기가 하기의 군 또는 이의 알칼리금속 양이온 염으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다:
Figure pct00002
일구현예에서, 본 발명에 따른 폴리사카라이드는 트립토판 유도체가 트립토판, 트립토판올, 트립토판아미드 및 2-인돌 에틸아민, 및 이의 알칼리금속 양이온 염으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
일구현예에서, 본 발명에 따른 폴리사카라이드는 트립토판 유도체가 하기 식 II의 트립토판 에스테르로부터 선택되는 것을 특징으로 한다:
[식 II]
Figure pct00003
상기 식 중,
E는 하기의 군으로부터 선택될 수 있음:
선형 또는 분지형 (C1-C8) 알킬;
선형 또는 분지형 (C6-C20) 알킬아릴 또는 아릴알킬.
폴리사카라이드의 중합도 m은 10 내지 10000일 수 있다.
일구현예에서, 폴리사카라이드의 중합도 m은 10 내지 1000이다.
또다른 구현예에서, 폴리사카라이드의 중합도 m은 10 내지 500이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 출원 FR 07/02316에 기재된 트립토판 및 트립토판 유도체와 같은 소수성 아미노산으로 관능화된 덱스트란의 군으로부터 선택된다.
본 발명에 따르면, 관능화된 덱스트란은 하기 일반식 III에 해당할 수 있다:
[식 III]
Figure pct00004
상기 식 중,
R은 탄소수 1 내지 18이고, 하나 이상의 헤테로원자, 예컨대 O, N 및/또는 S를 포함하고, 하나 이상의 산 관능기를 갖는, 선택적으로 분지형 및/또는 불포화인 사슬이며,
F는 중성 또는 음이온성 폴리사카라이드의 관능기 -OH와 링커 암 R 사이의 커플링으로부터 생성된 것이며, 에스테르 관능기, 티오에스테르 관능기, 아미드 관능기, 카보네이트 관능기, 카바메이트 관능기, 에테르 관능기, 티오에테르 관능기 또는 아민 관능기이며,
AA는 아미노산의 아민과 R 기에 의해 운반되는 산 사이의 커플링으로부터 생성된 소수성 L- 또는 D-아미노산 잔기이며,
t는 글리코시드 단위 당 F-R-[AA]n 치환기의 몰분율이고, 0.1 내지 2이며,
p는 AA-치환된 R 기의 몰분율이고, 0.05 내지 1이며,
R이 AA로 치환되지 않은 경우, R 기의 산(들)은 양이온 카르복실레이트 또는 양이온 카르복실레이트들이고, 상기 양이온은 알칼리금속 양이온, 바람직하게는 예컨대 Na+ 또는 K+이며,
상기 덱스트란은 중성 pH에서 양친매성임.
일구현예에서, 알칼리금속 양이온은 Na+이다.
일구현예에서, F는 에스테르, 카보네이트, 카바메이트 또는 에테르이다.
일구현예에서, 본 발명에 따른 폴리사카라이드는 하기 식 IV의 카르복시메틸레이트 덱스트란 또는 이에 대응하는 산이다:
[식 IV]
Figure pct00005
일구현예에서, 본 발명에 따른 폴리사카라이드는 하기 식 V의 덱스트란의 모노숙신산(monosuccinic) 에스테르 또는 이에 대응하는 산이다:
[식 V]
Figure pct00006
일구현예에서, 본 발명에 따른 폴리사카라이드는 R 기가 하기 군 또는 이의 알칼리금속 양이온 염으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다:
Figure pct00007
일구현예에서, 본 발명에 따른 덱스트란은 소수성 아미노산이 트립토판 유도체, 예컨대 트립토판, 트립토판올, 트립토판아미드 및 2-인돌 에틸아민, 및 이의 알칼리금속 양이온 염으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
일구현예에서, 본 발명에 따른 덱스트란은 트립토판 유도체가 상기 화학식 II의 트립토판 에스테르로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
일구현예에서, 본 발명에 따른 덱스트란은 하기 식 VI의 트립토판-변형된 카르복시메틸레이트 덱스트란이다:
[식 VI]
Figure pct00008
일구현예에서, 본 발명에 따른 덱스트란은 하기 식 VII의 트립토판-변형된 덱스트란의 모노숙신산(monosuccinic) 에스테르이다:
[식 VII]
Figure pct00009
일구현예에서, 본 발명에 따른 덱스트란은 소수성 아미노산이 페닐알라닌, 류신, 이소류신 및 발린, 및 이의 알코올, 아미드 또는 탈카르복실화된 유도체로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
일구현예에서, 본 발명에 따른 덱스트란은 페닐알라닌, 류신, 이소류신 및 발린 유도체가 하기 식 VIII을 갖는, 상기 아미노산의 에스테르로부터 선택되는 것을 특징으로 한다:
[식 VIII]
Figure pct00010
상기 식 중,
E는 상기에서와 같이 정의됨.
일구현예에서, 본 발명에 따른 덱스트란은 소수성 아미노산이 페닐알라닌, 또는 이의 알코올, 아미드 또는 탈카르복실화된 유도체인 것을 특징으로 한다.
덱스트란의 중합도 m은 10 내지 10000일 수 있다.
일구현예에서, 덱스트란의 중합도 m은 10 내지 1000이다.
또다른 구현예에서, 덱스트란의 중합도 m은 10 내지 500이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 출원 FR 08/05506에 기재된 것과 같은 카르복실 관능기를 포함하는 폴리사카라이드의 군으로부터 선택되며, 이의 하나 이상은 Ah로 표시되는 소수성 알코올 유도체로 치환된다:
상기 소수성 알코올(Ah)은 커플링 암(coupling arm) R에 의해 음이온성 폴리사카라이드에 그래프트되거나 결합되며, 상기 커플링 암은 관능기 F'에 의해 음이온성 폴리사카라이드에 결합되며, 상기 관능기 F'은 링커 암(linker arm) R의 아민 관능기와 음이온성 폴리사카라이드의 카르복실 관능기 사이의 커플링으로부터 생성되며, 상기 커플링 암은 커플링 암의 카르복실, 이소시아네이트, 티오산 또는 알코올 관능기와 소수성 알코올의 관능기 사이의 커플링으로부터 생성되는 관능기 G에 의해 소수성 알코올에 결합되며, 음이온성 폴리사카라이드의 비치환된 카르복실 관능기는 양이온 카르복실레이트의 형태이고, 상기 양이온은 알칼리금속 양이온, 바람직하게는 예컨대 Na+ 또는 K+이며,
- F'는 아미드 관능기이며,
- G는 에스테르 관능기, 티오에스테르 관능기, 카보네이트 관능기 또는 카바메이트 관능기이며,
- R은 탄소수 1 내지 18이고, 선택적으로 하나 이상의 헤테로원자, 예컨대 O, N 및/또는 S를 포함하고, 하나 이상의 산 관능기를 갖는, 선택적으로 분지형 및/또는 불포화인 사슬이며,
Ah는 소수성 알코올의 히드록실 관능기와 R 기에 의해 운반되는 하나 이상의 친전자성 관능기 사이의 커플링으로부터 생성되는, 소수성 알코올의 잔기이며,
카르복실 관능기를 포함하는 상기 폴리사카라이드는 중성 pH에서 양친매성임.
소수성 알코올로 부분 치환된 카르복실 관능기를 포함하는 폴리사카라이드는 하기 일반식 IX의 카르복실 관능기를 포함하는 폴리사카라이드로부터 선택된다:
[식 IX]
Figure pct00011
상기 식 중,
- q는 폴리사카라이드의 F-R-G-Ah-치환된 카르복실 관능기의 몰분율이고, 0.01 내지 0.7이며,
- F', R, G 및 Ah는 상기 기재된 정의에 대응하며, 폴리사카라이드의 카르복실 관능기가 F'-R-G-Ah로 치환되지 않은 경우, 폴리사카라이드의 카르복실 관능기(들)는 양이온 카르복실레이트 또는 양이온 카르복실레이트들이고, 상기 양이온은 알칼리금속 양이온, 바람직하게는 예컨대 Na+ 또는 K+임.
일구현예에서, 카르복실 관능기를 포함하는 폴리사카라이드는, 천연적으로 카르복실 관능기를 운반하고 알기네이트, 히알루로난 및 갈락투로난으로 이루어진 군으로부터 선택되는 폴리사카라이드이다.
일구현예에서, 카르복실 관능기를 포함하는 폴리사카라이드는, 카르복실 관능기를 천연적으로 포함하는 폴리사카라이드로부터, 또는 하기 일반식 X의, 100개의 사카라이드 단위 당 15개 이상의 카르복실 관능기가 그래프트된 중성 폴리사카라이드로부터 수득되는 합성 폴리사카라이드이다:
[식 X]
Figure pct00012
상기 식 중,
- 천연 폴리사카라이드는 주로 (1,6) 및/또는 (1,4) 및/또는 (1,3) 및/또는 (1,2) 유형의 글리코시드 결합으로 구성되는 폴리사카라이드의 군으로부터 선택되며,
- L은 링커 암(linker arm) Q와 폴리사카라이드의 관능기 -OH 사이의 커플링으로부터 생성되는 연결이고, 에스테르 관능기, 티오에스테르 관능기, 카보네이트 관능기, 카바메이트 관능기 또는 에테르 관능기이며,
- r은 폴리사카라이드의 사카라이드 단위 당 치환체 L-Q의 몰분율이고,
Q는 탄소수 1 내지 18이고, 하나 이상의 헤테로원자, 예컨대 O, N 및/또는 S를 포함하고, 하나 이상의 카르복실 관능기, - CO2H를 포함하는, 선택적으로 분지형 및/또는 불포화인 사슬임.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 주로 (1,6) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된다.
일구현예에서, 주로 (1,6) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된 폴리사카라이드는 덱스트란이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 주로 (1,4) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된다.
일구현예에서, 주로 (1,4) 유형의 글리코시드 결합으로 구성되는 폴리사카라이드는 풀루란, 알기네이트, 히알루로난, 크실란, 갈락투로난 또는 수용성 셀룰로스로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 풀루란이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 알기네이트이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 히알루로난이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 크실란이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 갈락투로난이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 수용성 셀룰로스이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 주로 (1,3) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된다.
일구현예에서, 주로 (1,3) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된 폴리사카라이드는 커들란이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 주로 (1,2) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된다.
일구현예에서, 주로 (1,2) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된 폴리사카라이드는 이눌린이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 주로 (1,4) 및 (1,3) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된다.
일구현예에서, 주로 (1,4) 및 (1,3) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된 폴리사카라이드는 글루칸이다.
일구현예에서, 폴리사카라이드는 주로 (1,4) 및 (1,3) 및 (1,2) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된다.
일구현예에서, 주로 (1,4) 및 (1,3) 및 (1,2) 유형의 글리코시드 결합으로 구성된 폴리사카라이드는 만난이다.
일구현예에서, 본 발명에 따른 폴리사카라이드는 Q 기가 하기 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다:
Figure pct00013
일구현예에서, r은 0.1 내지 2이다.
일구현예에서, r은 0.2 내지 1.5이다.
일구현예에서, 본 발명에 따른 R 기는 아미노산으로부터 선택되는 것을 특징으로 한다.
일구현예에서, 아미노산은 알파-아미노산으로부터 선택된다.
일구현예에서, 알파-아미노산은 천연 알파-아미노산으로부터 선택된다.
일구현예에서, 천연 알파-아미노산은 류신, 알라닌, 이소류신, 글리신, 페닐알라닌, 트립토판 및 발린으로부터 선택된다.
일구현예에서, 소수성 알코올은 지방 알코올로부터 선택된다.
일구현예에서, 소수성 알코올은 4 내지 18개의 탄소를 포함하는 불포화 또는 포화 알킬쇄로 이루어진 알코올로부터 선택된다.
일구현예에서, 지방 알코올은 미리스틸 알코올, 세틸 알코올, 스테아릴 알코올, 세테아릴 알코올, 부틸 알코올, 올레일 알코올 및 라놀린으로부터 선택된다.
일구현예에서, 소수성 알코올은 콜레스테롤 유도체로부터 선택된다.
일구현예에서, 콜레스테롤 유도체는 콜레스테롤이다.
일구현예에서, 소수성 알코올 Ah는 토코페롤로부터 선택된다.
일구현예에서, 토코페롤은 알파-토코페롤이다.
일구현예에서, 알파-토코페롤은 알파-토코페롤의 라세미 혼합물이다.
일구현예에서, 소수성 알코올은 아릴기를 운반하는 알코올로부터 선택된다.
일구현예에서, 아릴기를 운반하는 알코올은 벤질 알코올 및 펜에틸 알코올로부터 선택된다.
폴리사카라이드의 중합도 m은 10 내지 10000일 수 있다.
일구현예에서, 폴리사카라이드의 중합도 m은 10 내지 1000이다.
또다른 구현예에서, 폴리사카라이드의 중합도 m은 10 내지 500이다.
일구현예에서, 상기 조성물은 동결건조물의 형태이다.
일구현예에서, 2가 이상인 양이온의 가용성 염은 칼슘, 마그네슘 또는 아연 양이온으로부터 선택되는 2가 양이온의 가용성 염이다.
일구현예에서, 2가 이상인 양이온의 가용성 염은 가용성 칼슘 염이다.
"2가 이상인 양이온의 가용성 염"이라는 용어는 가용성이 5 mg/ml 이상, 바람직하게는 10 mg/ml, 바람직하게는 20 mg/ml인 염을 의미한다.
일구현예에서, 가용성 2가 양이온 염은 칼슘 염이며, 이의 반대이온은 클로라이드, D-글루코네이트, 포르메이트, D-사카레이트, 아세테이트, L-락테이트, 글루타메이트, 아스파르테이트, 프로피오네이트, 푸마레이트, 소르베이트, 비카보네이트, 브로마이드 또는 아스코르베이트로부터 선택된다.
일구현예에서, 가용성 2가 양이온 염은 마그네슘 염이며, 이의 반대이온은 클로라이드, D-글루코네이트, 포르메이트, D-사카레이트, 아세테이트, L-락테이트, 글루타메이트, 아스파르테이트, 프로피오네이트, 푸마레이트, 소르베이트, 비카보네이트, 브로마이드 또는 아스코르베이트로부터 선택된다.
일구현예에서, 가용성 2가 양이온 염은 아연 염이며, 이의 반대이온은 클로라이드, D-글루코네이트, 포르메이트, D-사카레이트, 아세테이트, L-락테이트, 글루타메이트, 아스파르테이트, 프로피오네이트, 푸마레이트, 소르베이트, 비카보네이트, 브로마이드 또는 아스코르베이트로부터 선택된다.
일구현예에서, 가용성 2가 양이온 염은 염화칼슘이다.
일구현예에서, 가용성 양이온 염은 가용성 다가 양이온 염이다.
"다가 양이온"이라는 용어는 2보다 큰 양전하를 운반하는 종을 의미하는 것으로서, 예컨대 철, 알루미늄, 양이온성 중합체, 예컨대 폴리리신, 스페르민, 프로타민 또는 피브린이 있다.
"골형성 성장인자" 또는 "BMP"라는 용어는, 단독으로 또는 조합되어, 치료적으로 활성인 BMP(골 형태형성 단백질)의 군으로부터 선택된 BMP를 의미한다.
특히, 골형성 단백질은 BMP-2(디보테르민 알파), BMP-4, BMP-7 (에프토테르민 알파), BMP-14 및 GDF-5로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일구현예에서, 골형성 단백질은 BMP-2(디보테르민 알파)이다.
일구현예에서, 골형성 단백질은 GDF-5이다.
사용되는 BMP는, 당업자에게 알려진 기술에 따라 수득되거나 또는 예를 들어 Research Diagnostic Inc.(미국) 회사와 같은 공급자로부터 구입된 재조합 인간 BMP이다.
일구현예에서, 히드로겔은 이식하기 직전에 제조될 수 있다.
일구현예에서, 히드로겔은 제조되고 미리 제조된 주사기에 저장된 이후에 이식될 수 있다.
일구현예에서, 히드로겔은 이식 직전에 동결건조물의 재수화에 의해 제조될 수 있거나, 또는 건조된 형태로 이식될 수 있다.
동결건조는 조성물의 건조를 가능하게 하는 물 승화 기법이다. 상기 기법은 단백질의 저장 및 안정화에 통상적으로 사용된다.
동결건조물의 재수화는 매우 빠르며, 사용준비가 된 제제를 용이하게 수득할 수 있도록 하며, 이는 상기 제제가 이식 전에 재수화될 수 있도록 하거나 또는 그의 건조된 형태로 이식된 후에 생물학적 유체와의 접촉을 통해 재수화가 발생될 수 있도록 한다.
또한, 다른 단백질, 특히 혈관형성 성장인자, 예컨대 PDGF, VEGF 또는 FGF를 상기 골형성 성장인자에 첨가하는 것이 가능하다.
따라서, 본 발명은 PDGF, VEGF 또는 FGF로 이루어진 군으로부터 선택되는 혈관형성 성장인자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 본 발명에 따른 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 골형성 조성물은 예를 들어 골 결손을 충전하기 위해, 척추 융합 또는 악안면 재건을 수행하기 위해, 또는 골절 유합의 결손(가관절)을 치료하기 위해, 이식에 의해 사용된다.
이러한 다양한 치료적 용도에서, 매트릭스의 크기 및 골형성 성장인자의 양은 채워지는 부위의 부피에 의존한다.
일구현예에서, 음이온성 폴리사카라이드의 용액의 농도는 0.1 mg/ml 내지 100 mg/ml, 바람직하게는 1 mg/ml 내지 75 mg/ml, 더 바람직하게는 5 내지 50 mg/ml이다.
일구현예에서, 척추 임플란트에 대해, 골형성 성장인자의 양은 0.05 mg 내지 8 mg, 바람직하게는 0.1 mg 내지 4 mg, 더 바람직하게는 0.1 mg 내지 2 mg이 될 것이며, 반면에 문헌상 통상적으로 받아들여지는 양은 8 내지 12 mg이다.
일구현예에서, 척추 임플란트에 대해, 혈관형성 성장인자의 양은 0.05 mg 내지 8 mg, 바람직하게는 0.1 mg 내지 4 mg, 더 바람직하게는 0.1 mg 내지 2 mg이 될 것이다.
악안면의 재건 또는 가관절(pseudarthrosis)의 치료에서 사용과 관련하여, 예를 들어 투여되는 용량은 1 mg 미만이 될 것이다.
일구현예에서, 2가 양이온의 용액의 농도는 0.01 내지 1 M, 바람직하게는 0.05 내지 0.2 M이다.
일구현예에서, 음이온성 폴리사카라이드의 용액의 농도는 0.1 mg/ml 내지 100 mg/ml, 바람직하게는 1 mg/ml 내지 75 mg/ml, 더 바람직하게는 5 내지 50 mg/ml이다.
또한, 본 발명은 적어도 하기 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 임플란트의 제조방법에 관한 것이다:
a) 골형성 성장인자/음이온성 폴리사카라이드 복합체를 포함하는 용액, 및 유기 매트릭스 및/또는 히드로겔을 제공하는 단계,
b) 상기 복합체를 포함하는 용액을 유기 매트릭스 및/또는 히드로겔에 첨가하고, 선택적으로 상기 혼합물을 균질화하는 단계,
c) 상기 b) 단계에서 수득한 임플란트에 2가 이상인 양이온의 가용성 염의 용액을 첨가하는 단계,
d) 선택적으로 상기 c) 단계에서 수득한 임플란트의 동결건조를 수행하는 단계.
또한, 본 발명은 적어도 하기 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 임플란트의 제조방법에 관한 것이다:
a) 골형성 성장인자/양친매성 음이온성 폴리사카라이드 복합체를 포함하는 용액, 및 유기 매트릭스 및/또는 히드로겔을 제공하는 단계,
b) 2가 이상인 양이온의 가용성 염의 용액을 상기 a) 단계의 유기 매트릭스 및/또는 히드로겔에 첨가하는 단계,
c) 상기 성장인자를 포함하는 용액을 상기 b) 단계에서 수득한 유기 매트릭스 및/또는 히드로겔에 첨가하고, 선택적으로 상기 혼합물을 균질화하는 단계,
d) 선택적으로 상기 c) 단계에서 수득한 임플란트의 동결건조를 수행하는 단계.
일구현예에서, 유기 매트릭스는 가교결합된 히드로겔 및/또는 콜라겐으로 이루어진 매트릭스이다.
일구현예에서, 매트릭스는 멸균된, 바람직하게는 가교결합되고 정제된 천연 콜라겐에 기초한 매트릭스로부터 선택된다.
일구현예에서, a) 단계에서, 가교결합되거나 가교결합되지 않을 수 있는, 히드로겔을 형성하는 중합체는 에틸렌 글리콜/락트산 공중합체, 에틸렌 글리콜/글리콜산 공중합체, 폴리(N-비닐피롤리돈), 폴리비닐산, 폴리아크릴아미드 및 폴리아크릴산인 합성 중합체의 군으로부터 선택된다.
일구현예에서, a) 단계에서, 가교결합되거나 가교결합되지 않을 수 있는, 히드로겔을 형성하는 중합체는 히알루론산, 케라탄, 펙틴, 덱스트란, 셀룰로스 및 셀룰로스 유도체, 알긴산, 잔탄, 카라기닌, 키토산, 콘드로이틴, 콜라겐, 젤라틴, 폴리리신 및 피브린, 및 이의 생물학적으로 허용가능한 염인 천연 중합체의 군으로부터 선택된다.
일구현예에서, 천연 중합체는 히알루론산, 알긴산, 덱스트란, 펙틴, 셀룰로스 및 이의 유도체, 풀루란, 잔탄, 카라기닌, 키토산 및 콘드로이틴, 및 이의 생물학적으로 허용가능한 염인, 히드로겔을 형성하는 폴리사카라이드의 군으로부터 선택된다.
일구현예에서, a) 단계에서, 천연 중합체는 히알루론산 및 알긴산, 및 이의 생물학적으로 허용가능한 염인, 히드로겔을 형성하는 폴리사카라이드의 군으로부터 선택된다.
일구현예에서, b) 또는 c) 단계에서, 2가 이상인 양이온의 가용성 염의 용액은 2가 양이온 용액이다.
일구현예에서, 가용성 2가 양이온 염은 칼슘 염이며, 이의 반대이온은 클로라이드, D-글루코네이트, 포르메이트, D-사카레이트, 아세테이트, L-락테이트, 글루타메이트, 아스파르테이트, 프로피오네이트, 푸마레이트, 소르베이트, 비카보네이트, 브로마이드 또는 아스코르베이트로부터 선택된다.
일구현예에서, 가용성 2가 양이온 염은 염화칼슘이다.
일구현예에서, 가용성 2가 양이온 염은 마그네슘 염이며, 이의 반대이온은 클로라이드, D-글루코네이트, 포르메이트, D-사카레이트, 아세테이트, L-락테이트, 글루타메이트, 아스파르테이트, 프로피오네이트, 푸마레이트, 소르베이트, 비카보네이트, 브로마이드 또는 아스코르베이트로부터 선택된다.
일구현예에서, 가용성 2가 양이온 염은 아연 염이며, 이의 반대이온은 클로라이드, D-글루코네이트, 포르메이트, D-사카레이트, 아세테이트, L-락테이트, 글루타메이트, 아스파르테이트, 프로피오네이트, 푸마레이트, 소르베이트, 비카보네이트, 브로마이드 또는 아스코르베이트로부터 선택된다.
일구현예에서, b) 또는 c) 단계에서, 2가 이상인 양이온의 가용성 염의 용액은 다가 양이온 용액이다.
일구현예에서, 다가 양이온은 철, 알루미늄 또는 양이온성 중합체, 예컨대 폴리리신, 스페르민, 프로타민 또는 피브린의 다가 양이온으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일구현예에서, a) 단계에서, 비-골형성 성장인자의 용액이 또한 제공된다.
또한, 본 발명은 골 임플란트로서 본 발명에 따른 조성물의 사용에 관한 것이다.
일구현예에서, 상기 조성물은 척추 인공삽입물 또는 척추 융합 케이지 유형의 인공장치와 조합하여 사용될 수 있다.
이는 또한 골 재건에서 상기 조성물을 사용한 치료 및 수술 방법에 관한 것이다.
본 발명은 하기의 실시예에 의해 설명된다.
실시예 1: L-트립토판의 나트륨 염으로 변형된 카르복시메틸레이트 나트륨 덱스트란의 제조
중합체 1은, 특허출원 FR07.02316에 기재된 방법에 따라, 중량평균몰질량이 40 kg/mol, 즉 중합도가 154인 덱스트란(Pharmacosmos)으로부터 수득되는, L-트립토판의 나트륨 염으로 변형된 카르복시메틸레이트 나트륨 덱스트란이다. 트립토판으로 변형되거나 변형되지 않을 수 있는 카르복시메틸레이트 나트륨 유도체의 몰분율, 즉 식 I의 t는 1.03이다. 트립토판으로 변형된 카르복시메틸레이트 나트륨 유도체의 몰분율, 즉 식 III의 p는 0.36이다.
실시예 2: L-트립토판의 에틸 에스테르로 변형된 카르복시메틸레이트 나트륨 덱스트란의 제조
중합체 2는, 특허출원 FR07.02316에 기재된 방법에 따라, 중량평균몰질량이 40 kg/mol, 즉 중합도가 154인 덱스트란(Pharmacosmos)으로부터 수득되는, L-트립토판의 에틸 에스테르로 변형된 카르복시메틸레이트 나트륨 덱스트란이다. 트립토판의 에틸 에스테르로 변형되거나 변형되지 않을 수 있는 카르복시메틸레이트 나트륨의 몰분율, 즉 식 III의 t는 1.07이다. 트립토판의 에틸 에스테르로 변형된 카르복시메틸레이트 나트륨의 몰분율, 즉 식 III의 p는 0.49이다.
실시예 3: L-글리신의 데실 에스테르로 변형된 카르복시메틸레이트 나트륨 덱스트란의 제조
중합체 3은, 특허출원 FR08.05506에 기재된 방법에 따라, 중량평균몰질량이 40 kg/mol, 즉 중합도가 154인 덱스트란(Pharmacosmos)으로부터 수득되는, L-글리신의 데실 에스테르로 변형된 카르복시메틸레이트 나트륨 덱스트란이다. L-글리신의 데실 에스테르로 변형되거나 변형되지 않을 수 있는 카르복시메틸레이트 나트륨의 몰분율, 즉 식 X의 r은 1.04이다. L-글리신의 데실 에스테르로 변형된 카르복시메틸레이트 나트륨의 몰분율, 즉 식 IX의 q는 0.09이다.
실시예 4: L-페닐알라닌의 옥탄산 에스테르로 변형된 카르복시메틸레이트 나트륨 덱스트란의 제조
중합체 4는, 특허출원 FR08.05506에 기재된 방법에 따라, 중량평균몰질량이 40 kg/mol, 즉 중합도가 154인 덱스트란(Pharmacosmos)으로부터 수득되는, L-페닐알라닌의 옥탄산 에스테르로 변형된 카르복시메틸레이트 나트륨 덱스트란이다. L-페닐알라닌의 옥탄산 에스테르로 변형되거나 변형되지 않을 수 있는 카르복시메틸레이트 나트륨의 몰분율, 즉 식 X의 r은 1.07이다. L-페닐알라닌의 옥탄산 에스테르로 변형된 카르복시메틸레이트 나트륨의 몰분율, 즉 식 IX의 q는 0.08이다.
실시예 5: rhGDF-5/중합체 3 복합체의 제조
제제 1: 5 mM HCl 중 2.0 mg/ml의 rhGDF-5의 용액 50 μl가 61.1 mg/ml의 중합체 3의 용액 50 μl와 혼합된다. 중합체 용액은 20 mM의 포스페이트(pH 7.2)로 완충된다. GDF-5/중합체 3 복합체의 용액은 pH 6.4에 있으며, 10 mM의 포스페이트를 포함한다. GDF-5/중합체 3 몰비율은 1/20이다. 이 용액은 0.22 μm를 통해 최종적으로 여과된다. 최종 용액은 맑으며, 동적 광산란법에 의해 특징지어진다. 상기 대상체의 다수는 10 nm 미만의 값을 나타낸다.
실시예 6: rhGDF-5/중합체 4 복합체의 제조
제제 2: 10 mM HCl 중 3.7 mg/ml의 rhGDF-5의 용액 679 μl가 42.3 mg/ml의 중합체 4의 용액 1821 μl(pH of 7.3)와 혼합된다. GDF-5/중합체 4 복합체의 용액은 pH 6.5에 있으며, 1 mg/ml의 GDF-5 및 30.8 mg/ml의 중합체 4를 포함한다. GDF-5/중합체 4 몰비율은 1/20이다. 이 용액은 0.22 μm를 통해 최종적으로 여과된다. 최종 용액은 맑으며, 동적 광산란법에 의해 특징지어진다. 상기 대상체의 다수는 10 nm 미만의 값을 나타낸다.
실시예 7: 콜라겐 스폰지/rhBMP-2 임플란트의 제조
임플란트 1: 0.05 mg/ml의 rhBMP-2의 용액 40 μl가 Helistat 유형 멸균 200 mm3 가교결합된 콜라겐 스폰지(Integra LifeSciences, Plainsboro, New Jersey)로 무균적으로 도입된다. 상기 용액은 사용하기 전에 콜라겐 스폰지에서 30분 동안 인큐베이트되도록 놓아 둔다. BMP-2의 용량은 2 μg이다.
임플란트 2: 이는 0.5 mg/ml의 rhBMP-2의 용액 40 μl를 사용하여, 임플란트 1처럼 제조된다. BMP-2의 용량은 20 μg이다.
실시예 8: rhBMP-2/중합체 1 복합체의 제조
제제 3: 0.15 mg/ml의 rhBMP-2의 용액 50 μl가 37.5 mg/ml의 중합체 1의 용액 100 μl와 혼합된다. rhBMP-2 및 중합체 1의 용액은 pH 7.4에서 완충된다. 이 용액은 4℃에서 2시간 동안 인큐베이트되고, 0.22 μm를 통해 멸균 여과된다.
제제 4: 이는 1.5 mg/ml의 rhBMP-2의 용액 50 μl와 37.5 mg/ml의 중합체 1의 용액 100 μl를 혼합하여, 제제 3처럼 제조된다.
실시예 9: 동결건조된, 염화칼슘의 존재하에서 콜라겐 스폰지/BMP-2/중합체 1 복합체의 임플란트의 제조
임플란트 3: 40 μl의 제제 4가 Helistat 유형 멸균 200 mm3 가교결합된 콜라겐 스폰지(Integra LifeSciences, Plainsboro, New Jersey)에 도입된다. 상기 용액은, 18.3 mg/ml의 농도의 염화칼슘 용액 100 μl를 첨가하기 전에 콜라겐 스폰지에서 30분 동안 인큐베이트되도록 놓아 둔다. 15분 후에, 스폰지는 사용할 준비가 된다. BMP-2의 용량은 20 μg이다.
실시예 10: 동결건조된, 염화칼슘의 존재하에서 콜라겐 스폰지/BMP-2/중합체 1 복합체의 임플란트의 제조
임플란트 4: 40 μl의 제제 3이 Helistat 유형 멸균 200 mm3 가교결합된 콜라겐 스폰지(Integra LifeSciences, Plainsboro, New Jersey)에 도입된다. 상기 용액은, 18.3 mg/ml의 농도의 염화칼슘 용액 100 μl를 첨가하기 전에 콜라겐 스폰지에서 30분 동안 인큐베이트되도록 놓아 둔다. 그 후, 스폰지는 멸균적으로 동결건조된다. BMP-2의 용량은 2 μg이다.
임플란트 5: 이는 40 μl의 제제 4를 사용하여, 임플란트 4처럼 제조된다. BMP-2의 용량은 20 μg이다.
실시예 11: 다양한 제제의 골유도 능력의 평가
본 실험의 목적은 래트의 이소성(ectopic) 골 형성의 모델에서 다양한 제제의 골유도 능력을 입증하는 것이다. 체중이 150 내지 250 g인 수컷 래트(Sprague Dawley OFA-SD, Charles River Laboratories 프랑스, B.P. 109, 69592 l'Arbresle)가 본 실험에서 사용된다.
진통 치료제(buprenorphine, Temgesic®, Pfizer, 프랑스)가 수술 전에 투여된다. 래트는 O2-이소플루란 혼합물(1-4%)의 흡입에 의해 마취된다. 넓은 등 부위에 있는 털이 면도로 제거된다. 상기 등 부위의 피부는 포비돈-요오드 용액(Vetedine® 용액, Vetoquinol, 프랑스)으로 살균된다.
우측과 좌측의 등 척추주위 근육을 자유롭게 하기 위하여 약 1 cm의 척추주위 절개가 이루어진다. 경안면 절개에 의해 근육에 대한 접근이 이루어진다. 각각의 임플란트는 그에 대해 어떠한 압축도 가해질 수 없는 것과 같은 방식으로 포켓(pocket)에 위치된다. 래트마다 4개의 임플란트가 이식된다 (부위 당 2개의 임플란트). 그 후, 임플란트 개구는 폴리프로필렌 실(Prolene 4/0, Ethicon, 프랑스)을 사용하여 봉합된다. 피부는 비흡수성 봉합사를 사용하여 폐쇄된다. 그 후, 래트는 그의 각 케이지로 복귀하고, 회복하는 동안 관찰아래 놓여진다.
21일째에, 상기 동물은 틸레타민-졸라제팜(ZOLETIL® 25-50 mg/kg, IM, VIRBAC, 프랑스)의 주입에 의해 마취된다.
그 후, 상기 동물은 1회분의 펜토바르비탈(DOLETHAL® VETOQUINOL, 프랑스)의 주입에 의해 안락사된다. 이어서, 각 부위에 대해 육안 관찰이 실시된다; 국부적 불내성의 임의의 신호(염증, 괴사, 출혈) 및 골 및/또는 연골 조직의 존재가 기록되고, 하기 등급에 따라 분류된다: 0: 부재, 1: 약함, 2: 중간, 3: 뚜렷함, 4: 상당히 강함.
각각의 임플란트가 그의 이식 부위로부터 제거되고, 육안적 사진이 촬영된다. 그 후, 임플란트의 크기와 중량이 측정된다. 이어서, 각각의 임플란트는 완충된 10% 포르몰 용액에 저장된다.
결과:
이러한 생체내 실험은 래트의 등 근육에 임플란트를 위치시킴으로써 BMP-2의 골유도 효과를 측정할 수 있게 한다. 이러한 골 외의 부위(non-bone site)는 이소성(ectopic)으로 지칭된다.
외식편(explant)의 육안 관찰에 의해 골 조직의 존재 및 임플란트의 질량을 평가할 수 있다.
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콜라겐 스폰지에서 BMP-2의 2 μg의 용량(임플란트 1)은 21일 후에 콜라겐 임플란트를 발견할 수 있기에 충분한 골유도 능력을 갖지 않는다.
콜라겐 스폰지에서 BMP-2의 20 μg의 용량(임플란트 2)은 평균 질량이 38 mg인 골화된 임플란트를 21일 후에 수득할 수 있게 한다.
약 20 μg의 BMP-2의 동일한 용량에 대해, 콜라겐 스폰지에서 용액 중 CaCl2의 존재하에서 BMP-2/중합체 1 복합체(임플란트 3)는 BMP-2의 골형성 활성을 증가시킬 수 있게 한다. 임플란트 3의 평균 질량은 임플란트 2의 평균 질량보다 약 3배 더 크다.
콜라겐 스폰지에서 동결건조된 CaCl2의 존재하에서 중합체 1과의 복합체 형태의 BMP-2를 20 μg 포함하는 임플란트(임플란트 5)의 평균 질량은, CaCl2의 존재하에서 BMP-2/중합체 1 복합체가 용액 중에 있는 임플란트(임플란트 3)의 평균 질량보다 2배이기 때문에, 동결건조는 골형성 활성의 이러한 증가를 증폭시키는 것을 가능하게 한다.
BMP-2의 10배 더 낮은 용량에 대해, 콜라겐 스폰지에서 동결건조된 CaCl2의 존재하에서 BMP-2 복합체(임플란트 4)는 BMP-2 단독의 골 스코어(bone score)와 동등한 골 스코어를 가지면서, 질량이 2배인 골화된 임플란트를 생성시킬 수 있도록 한다. 이러한 신규 제제는 투여되는 BMP-2의 용량을 크게 감소시키는 동시에 상기 단백질의 골형성 활성을 유지시킬 수 있도록 한다.
실시예 12: rhBMP-2/중합체 1 복합체를 포함하는 제제의 제조
제제 5: 1.35 mg/ml의 rhBMP-2의 용액 552 μl가 60.0 mg/ml의 중합체 1의 용액 619 μl와 혼합된다. 제제 5의 부피는 멸균수의 첨가에 의해 1300 μl로 이루어진다. 이 용액은 4℃에서 2시간 동안 인큐베이트되고, 0.22 μm를 통해 멸균 여과된다. 제제 5에서 rhBMP-2의 농도는 0.571 mg/ml이고, 중합체 1의 농도는 28.6 mg/ml이다.
제제 6: 이는 1.47 mg/ml의 rhBMP-2의 용액 175 μl를 60.0 mg/ml의 중합체 1의 용액 1224 μl와 혼합하여, 제제 5처럼 제조된다. 제제 6의 부피는 멸균수의 첨가에 의해 1800 μl로 이루어진다. 제제 6에서 rhBMP-2의 농도는 0.14 mg/ml이고, 중합체 1의 농도는 40.8 mg/ml이다.
제제 7: 이는 1.46 mg/ml의 rhBMP-2의 용액 26.5 μl를 60.0 mg/ml의 중합체 1의 용액 321.7 μl와 혼합하여, 제제 5처럼 제조된다. 제제의 부피는 멸균수의 첨가에 의해 772 μl로 이루어진다. 제제 7에서 rhBMP-2의 농도는 0.05 mg/ml이고, 중합체 1의 농도는 25 mg/ml이다.
실시예 13: 염화칼슘을 포함하는 히알루론산 나트륨 겔의 제조
겔 1: 10.62 ml의 멸균수가 50 ml 팔콘 튜브에 도입된다. 0.44 g의 히알루론산 나트륨(Pharma grade 80, Kibun Food Chemifa, LTD)이 와류(vortex) 상에서 격렬한 교반과 함께 첨가된다. 그 후, 0.14 g의 염화칼슘이 또한 교반되면서 히알루론산 나트륨 겔에 첨가된다. 겔에서 염화칼슘의 농도는 13.1 mg/ml이다.
실시예 14: rhBMP-2/중합체 1 복합체 및 염화칼슘을 포함하는 히알루론산 나트륨 겔의 제조
겔 2: 1230 μl의 제제 5가 멸균 10 ml 주사기로 옮겨진다. 13.1 mg/ml 농도의 염화칼슘을 포함하는 4% 히알루론산 나트륨 겔 1의 5.8 ml가 멸균 10 ml 주사기로 옮겨진다. 2개의 주사기를 연결함으로써 제제 5의 용액이 겔 1에 첨가되고, 수득된 겔은 1개의 주사기로부터 다른 주사기로 여러 번 이동함으로써 균질화된다. 수득된 불투명한 겔은 50 ml 팔콘 튜브로 옮겨진다. 겔 2에서 rhBMP-2의 농도는 0.10 mg/ml이며, 중합체 1의 농도는 5.0 mg/ml이다.
200 μl의 겔 2가 이식 부위마다 주입된다. 이식된 rhBMP-2의 용량은 20 μg이다.
실시예 15: rhBMP-2/중합체 1 복합체 및 염화칼슘을 포함하는 히알루론산 나트륨 겔의 제조
겔 3: 이 겔은 1697 μl의 제제 6 및 15.8 mg/ml 농도의 염화칼슘을 포함하는 4% 히알루론산 나트륨 겔 1의 8 ml를 사용하여, 실시예 13에 기재된 바에 따라 제조된다. 겔 3에서 rhBMP-2의 농도는 0.025 mg/ml이며, 중합체 1의 농도는 7.14 mg/ml이다.
200 μl의 겔 3이 이식 부위마다 주입된다. 이식된 rhBMP-2의 용량은 5 μg이다.
실시예 16: rhBMP-2/중합체 1 복합체 및 염화칼슘을 포함하는 알긴산 나트륨 겔의 제조
겔 4: 이 겔은 772 μl의 제제 7 및 40 mg/ml의 알긴산 나트륨 겔 386 μl를 사용하여 제조된다. 45.5 mg/ml의 염화칼슘 용액 40 μl가 rhBMP-2/중합체 1 복합체를 포함하는 알긴산 나트륨 겔 60 μl에 첨가된다. 겔 4에서 rhBMP-2의 농도는 0.02 mg/ml이며, 중합체 1의 농도는 10.0 mg/ml이다.
100 μl의 겔 4가 이식 부위마다 주입된다. 이식된 rhBMP-2의 용량은 2 μg이다.
실시예 17: rhBMP-2/중합체 1 복합체 및 염화칼슘을 포함하는 알긴산 나트륨 겔을 포함하는 콜라겐 임플란트의 제조
임플란트 6: 겔 5가 645 μl의 제제 7 및 40 mg/ml의 알긴산 나트륨 겔 323 μl를 사용하여 제조된다. rhBMP-2/중합체 1 복합체를 포함하는 알긴산 나트륨 겔 60 μl가 Helistat 유형 멸균 200 mm3 가교결합된 콜라겐 스폰지(Integra LifeSciences, Plainsboro, New Jersey)에 첨가된다. 45.5 mg/ml의 염화칼슘 용액 40 μl가 또한 상기 스폰지에 첨가된다. 30분의 접촉 시간 후에, 스폰지는 동결 건조된다. 상기 스폰지는 래트에 직접 이식될 수 있다.
임플란트 1에서 rhBMP-2의 용량은 2 μg이며, 중합체 1의 용량은 1 mg이다.
실시예 18: 다양한 제제의 골유도 능력의 평가
골유도 능력은 실시예 11에 기재된 프로토콜에 따라 평가되었다.
결과:
이러한 생체내 실험은 래트의 등 근육에 위치한 rhBMP-2의 골유도 효과를 측정할 수 있게 한다. 이러한 골 외의 부위는 이소성으로 지칭된다. 다양한 실시예의 결과가 하기 표에 요약된다.
Figure pct00015
콜라겐 스폰지에서 rhBMP-2의 2 μg의 용량(임플란트 1)은 21일 후에 외식편을 발견할 수 있기에 충분한 골유도 능력을 갖지 않는다.
콜라겐 스폰지에서 rhBMP-2의 20 μg의 용량(임플란트 2)은 평균 질량이 38 mg인 골화된 외식편을 21일 후에 수득할 수 있게 한다.
약 20 μg의 rhBMP-2의 동일한 용량에 대해, 염화칼슘의 존재하에서 rhBMP-2/중합체 1 복합체를 포함하는 히알루론산 나트륨 겔(겔 2)은 rhBMP-2의 골형성 활성을 증가시킬 수 있게 한다. 겔 2에 의해 수득되는 외식편의 평균 질량은 20 μg의 rhBMP-2를 단독으로 포함하는 콜라겐 임플란트(임플란트 8)에 의해 수득되는 외식편의 평균 질량보다 약 6배 더 크다.
4배 더 낮은 rhBMP-2의 용량, 즉 5 μg의 rhBMP-2에 대해, 히알루론산 나트륨 겔에서 CaCl2의 존재하에서 rhBMP-2/중합체 1 복합체(겔 3)는, 20 μg의 rhBMP-2를 단독으로 포함하는 콜라겐 임플란트(임플란트 8)에 의해 수득되는 외식편과 동등한 골 스코어를 가지면서, 질량이 9배 더 큰 골화된 외식편을 생성시킬 수 있도록 한다. 이러한 신규 제제는 BMP-2의 용량을 크게 감소시키는 동시에 상기 단백질의 골형성 활성을 유지시킬 수 있도록 한다.
10배 더 낮은 rhBMP-2의 용량에 대해, 염화칼슘을 포함하는 알긴산 나트륨 겔(겔 4)에서 rhBMP-2/중합체 1 복합체는, 20 μg의 rhBMP-2를 단독으로 포함하는 콜라겐 임플란트(임플란트 8)에 의해 수득되는 외식편보다 약간 더 큰 질량을 갖는 골화된 외식편을 생성시킬 수 있도록 한다. 이러한 신규 제제는 rhBMP-2의 용량을 크게 감소시키는 동시에 상기 단백질의 골형성 활성을 유지시킬 수 있도록 한다.
rhBMP-2/중합체 1 복합체를 포함하는 알기네이트 겔은 또한 골 세포의 성장을 위한 지지체로서 주어지는 콜라겐 스폰지에 위치할 수 있다. 이 경우에도 역시, 2 μg의 rhBMP-2(임플란트 6)는 20 μg의 rhBMP-2를 단독으로 포함하는 콜라겐 임플란트(임플란트 8)에 의해 수득되는 외식편보다 더 큰 질량을 갖는 골화된 외식편을 수득할 수 있도록 한다.

Claims (34)

  1. 하기를 포함하는 골형성 조성물로 이루어진 개방 임플란트(open implant):
    하나 이상의 골형성 성장인자,
    하나 이상의, 2가 이상인 양이온의 가용성 염, 및
    하나 이상의 유기 지지체,
    여기서, 상기 유기 지지체는 탈회골 매트릭스를 포함하지 않음.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지지체가 유기 매트릭스 및/또는 히드로겔을 형성하는 중합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 임플란트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유기 매트릭스가 가교결합된 히드로겔 및/또는 콜라겐으로 이루어진 매트릭스인 것을 특징으로 하는 임플란트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 매트릭스가 멸균된, 바람직하게는 가교결합되고 정제된 천연 콜라겐에 기초한 매트릭스로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히드로겔을 형성하는 중합체가 가교결합되거나 가교결합되지 않을 수 있으며, 에틸렌 글리콜/락트산 공중합체, 에틸렌 글리콜/글리콜산 공중합체, 폴리(N-비닐피롤리돈), 폴리비닐산, 폴리아크릴아미드 및 폴리아크릴산인 합성 중합체의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히드로겔을 형성하는 중합체가 가교결합되거나 가교결합되지 않을 수 있으며, 히알루론산, 케라탄, 풀루란, 펙틴, 덱스트란, 셀룰로스 및 셀룰로스 유도체, 알긴산, 잔탄, 카라기닌, 키토산, 콘드로이틴, 콜라겐, 젤라틴, 폴리리신 및 피브린, 및 이의 생물학적으로 허용가능한 염인 천연 중합체의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 천연 중합체가 히알루론산, 알긴산, 덱스트란, 풀루란, 펙틴, 셀룰로스 및 이의 유도체, 잔탄, 카라기닌, 키토산 및 콘드로이틴, 및 이의 생물학적으로 허용가능한 염인, 히드로겔을 형성하는 폴리사카라이드의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 천연 중합체가 히알루론산 및 알긴산, 및 이의 생물학적으로 허용가능한 염인, 히드로겔을 형성하는 폴리사카라이드의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조성물이 동결건조물의 형태인 것을 특징으로 하는 임플란트.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 골형성 성장인자가 치료적으로 활성인 BMP(골 형태형성 단백질)의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 골형성 성장인자가 BMP-2(디보테르민 알파), BMP-4, BMP-7(에프토테르민 알파), BMP-14 및 GDF-5로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 골형성 단백질이 BMP-2(디보테르민 알파)인 것을 특징으로 하는 임플란트.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 골형성 단백질이 GDF-5인 것을 특징으로 하는 임플란트.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    PDGF, VEGF 및 FGF로 이루어진 군으로부터 선택되는 혈관형성 성장인자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2가 이상인 양이온이 칼슘, 마그네슘 및 아연 양이온으로 이루어진 군으로부터 선택되는 2가 양이온인 것을 특징으로 하는 임플란트.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가용성 2가 양이온 염이 칼슘 염이며, 이의 반대이온은 클로라이드, D-글루코네이트, 포르메이트, D-사카레이트, 아세테이트, L-락테이트, 글루타메이트, 아스파르테이트, 프로피오네이트, 푸마레이트, 소르베이트, 비카보네이트, 브로마이드 또는 아스코르베이트로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가용성 2가 양이온 염이 염화칼슘인 것을 특징으로 하는 임플란트.
  18. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2가 이상인 양이온이, 철, 알루미늄, 또는 폴리리신, 스페르민, 프로타민 및 피브린으로부터 선택되는 양이온성 중합체의 양이온이 단독으로 또는 조합되어 이루어진 군으로부터 선택되는 다가 양이온인 것을 특징으로 하는 임플란트.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양친매성(amphiphilic) 폴리사카라이드가 소수성 유도체로 관능화된 폴리사카라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 임플란트.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양친매성 폴리사카라이드가 하기 식 I에 해당하는, 하나 이상의 트립토판 유도체로 관능화된, (1,4), (1,3) 및/또는 (1,2) 유형의 글리코시드 결합을 주로 포함하는 음이온성 폴리사카라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 임플란트:
    [식 I]
    Figure pct00016

    상기 식 중,
    폴리사카라이드는 (1,4) 및/또는 (1,3) 및/또는 (1,2) 유형의 글리코시드 결합으로 주로 구성되며,
    F는 중성 또는 음이온성 폴리사카라이드의 관능기 -OH와 링커 암(linker arm) R 사이의 커플링으로부터 생성된 것이며, 에스테르 관능기, 티오에스테르 관능기, 아미드 관능기, 카보네이트 관능기, 카바메이트 관능기, 에테르 관능기, 티오에테르 관능기 또는 아민 관능기이며,
    R은 탄소수 1 내지 18이고, O, N 및/또는 S와 같은 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고, 하나 이상의 산 관능기를 갖는, 선택적으로 분지형 및/또는 불포화인 사슬이며,
    Trp는 트립토판 유도체의 아민과 R 기에 의해 운반되는 하나 이상의 산 및/또는 음이온성 폴리사카라이드에 의해 운반되는 하나 이상의 산 사이의 커플링으로부터 생성되는, L- 또는 D-트립토판 유도체의 잔기이며,
    n은 Trp-치환된 R의 몰분율이고, 0.05 내지 0.7이며,
    o는 Trp-치환된 폴리사카라이드의 산 관능기의 몰분율이고, 0.05 내지 0.7이며,
    i는 사카라이드 단위 당 R 기에 의해 운반되는 산 관능기의 몰분율이고, 0 내지 2이며,
    j는 사카라이드 단위 당 음이온성 폴리사카라이드에 의해 운반되는 산 관능기의 몰분율이고, 0 내지 1이며,
    (i + j)는 사카라이드 단위 당 산 관능기의 몰분율이고, 0.1 내지 2이며,
    - R이 Trp로 치환되지 않은 경우, R 기의 산은 카르복실레이트 양이온이고, 상기 양이온은 바람직하게는 Na 또는 K와 같은 알칼리금속의 양이온이며,
    - 폴리사카라이드가 음이온성 폴리사카라이드인 경우, 폴리사카라이드의 하나 이상의 산 관능기가 Trp로 치환되지 않은 경우, 이는 양이온으로 염화되며, 상기 양이온은 바람직하게는 Na+ 또는 K+와 같은 알칼리금속 양이온이며,
    상기 폴리사카라이드는 중성 pH에서 양친매성임.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양친매성 폴리사카라이드가 하기 식 III의 관능화된 음이온성 폴리사카라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 임플란트:
    [식 III]
    Figure pct00017

    상기 식 중,
    R은 탄소수 1 내지 18이고, O, N 및/또는 S와 같은 하나 이상의 헤테로원자를 포함하고, 하나 이상의 산 관능기를 갖는, 선택적으로 분지형 및/또는 불포화인 사슬이며,
    F는 중성 또는 음이온성 폴리사카라이드의 관능기 -OH와 링커 암 R 사이의 커플링으로부터 생성된 것이며, 에스테르 관능기, 티오에스테르 관능기, 아미드 관능기, 카보네이트 관능기, 카바메이트 관능기, 에테르 관능기, 티오에테르 관능기 또는 아민 관능기이며,
    AA는 아미노산의 아민과 R 기에 의해 운반되는 산 사이의 커플링으로부터 생성된 소수성 L- 또는 D-아미노산 잔기이며, 상기 소수성 아미노산은 트립토판, 트립토판올, 트립토판아미드 및 2-인돌 에틸아민, 및 이의 알칼리금속 양이온 염과 같은 트립토판 유도체로부터 선택되거나, 또는 페닐알라닌, 류신, 이소류신 및 발린, 및 이의 알코올, 아미드 또는 탈카르복실화된 유도체로부터 선택되며,
    t는 글리코시드 단위 당 F-R-[AA]n 치환기의 몰분율이고, 0.1 내지 2이며,
    p는 AA-치환된 R 기의 몰분율이고, 0.05 내지 1이며,
    - R이 AA로 치환되지 않은 경우, R 기의 산은 카르복실레이트 양이온이고, 상기 양이온은 바람직하게는 Na+ 또는 K+와 같은 알칼리금속 양이온이며,
    상기 덱스트란은 중성 pH에서 양친매성임.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양친매성 폴리사카라이드가 하기 식 IX의, 소수성 알코올로 부분 치환된 카르복실 관능기를 포함하는 폴리사카라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 임플란트:
    [식 IX]
    Figure pct00018

    상기 식 중,
    q는 폴리사카라이드의 F-R-G-Ah-치환된 카르복실 관능기의 몰분율이고, 0.01 내지 0.7이며,
    F'는 아미드 관능기이며,
    G는 에스테르 관능기, 티오에스테르 관능기, 카보네이트 관능기 또는 카바메이트 관능기이며,
    R은 탄소수 1 내지 18이고, O, N 및/또는 S와 같은 하나 이상의 헤테로원자를 선택적으로 포함하고, 하나 이상의 산 관능기를 갖는, 선택적으로 분지형 및/또는 불포화인 사슬이며,
    Ah는 소수성 알코올의 히드록실 관능기와 R 기에 의해 운반되는 하나 이상의 친전자성 관능기 사이의 커플링으로부터 생성되는, 소수성 알코올의 잔기이며,
    - 폴리사카라이드의 카르복실 관능기가 F'-R-G-Ah로 치환되지 않은 경우, 폴리사카라이드의 카르복실 관능기는 카르복실레이트 양이온이고, 상기 양이온은 바람직하게는 Na+ 또는 K+와 같은 알칼리금속 양이온이며,
    카르복실 관능기를 포함하는 상기 폴리사카라이드는 중성 pH에서 양친매성임.
  23. 적어도 하기 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 임플란트의 제조방법:
    a) 골형성 성장인자를 포함하는 용액을 제공하는 단계,
    b) 유기 매트릭스 및/또는 히드로겔을 형성하는 중합체를 제공하는 단계,
    c) 상기 성장인자를 포함하는 용액을 유기 매트릭스 및/또는 히드로겔에 첨가하고, 선택적으로 상기 혼합물을 균질화하는 단계,
    d) 상기 c) 단계에서 수득한 임플란트에 2가 이상인 양이온의 가용성 염의 용액을 첨가하는 단계,
    e) 선택적으로 상기 d) 단계에서 수득한 임플란트의 동결건조를 수행하는 단계.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 유기 매트릭스가 가교결합된 히드로겔 및/또는 콜라겐으로 이루어진 매트릭스인 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 매트릭스가 멸균된, 바람직하게는 가교결합되고 정제된 천연 콜라겐에 기초한 매트릭스로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 히드로겔을 형성하는 중합체가 가교결합되거나 가교결합되지 않을 수 있으며, 에틸렌 글리콜/락트산 공중합체, 에틸렌 글리콜/글리콜산 공중합체, 폴리(N-비닐피롤리돈), 폴리비닐산, 폴리아크릴아미드 및 폴리아크릴산인 합성 중합체의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 히드로겔을 형성하는 중합체가 가교결합되거나 가교결합되지 않을 수 있으며, 히알루론산, 케라탄, 펙틴, 덱스트란, 셀룰로스 및 셀룰로스 유도체, 알긴산, 잔탄, 카라기닌, 키토산, 콘드로이틴, 콜라겐, 젤라틴, 폴리리신 및 피브린, 및 이의 생물학적으로 허용가능한 염인 천연 중합체의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 천연 중합체가 히알루론산, 알긴산, 덱스트란, 펙틴, 셀룰로스 및 이의 유도체, 풀루란, 잔탄, 카라기닌, 키토산 및 콘드로이틴, 및 이의 생물학적으로 허용가능한 염으로 이루어진, 히드로겔을 형성하는 폴리사카라이드의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제23항에 있어서,
    상기 천연 중합체가 히알루론산 및 알긴산, 및 이의 생물학적으로 허용가능한 염으로 이루어진, 히드로겔을 형성하는 폴리사카라이드의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제23항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2가 이상인 양이온의 가용성 염의 용액이 2가 양이온 용액인 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 가용성 2가 양이온 염은, 반대이온이 클로라이드, D-글루코네이트, 포르메이트, D-사카레이트, 아세테이트, L-락테이트, 글루타메이트, 아스파르테이트, 프로피오네이트, 푸마레이트, 소르베이트, 비카보네이트, 브로마이드 또는 아스코르베이트인 마그네슘 염으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 가용성 2가 양이온 염이 클로라이드, D-글루코네이트, 포르메이트, D-사카레이트, 아세테이트, L-락테이트, 글루타메이트, 아스파르테이트, 프로피오네이트, 푸마레이트, 소르베이트, 비카보네이트, 브로마이드 또는 아스코르베이트로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제31항에 있어서,
    상기 d) 단계에서 가용성 2가 양이온 염이 염화칼슘인 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제23항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서 비(non)-골형성 성장인자의 용액이 또한 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
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