KR20110081853A - 중합체 재료 - Google Patents

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KR20110081853A
KR20110081853A KR1020117011157A KR20117011157A KR20110081853A KR 20110081853 A KR20110081853 A KR 20110081853A KR 1020117011157 A KR1020117011157 A KR 1020117011157A KR 20117011157 A KR20117011157 A KR 20117011157A KR 20110081853 A KR20110081853 A KR 20110081853A
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앤드류 홀든
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인비비오 리미티드
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Abstract

폴리아릴에테르케톤과 같은 중합체 재료 및 세라믹 재료를 포함하는 과립 또는 펠렛이, 용융 공정에 의해, 제조되어 의료용 용도에 사용하기 위한 성분의 다양한 다른 부품을 제조하는데 사용될 수 있다. 세라믹 재료는 생활성 유리 및/또는 제어된 방출 유리일 수 있고, 20 몰% 미만의 산화나트륨을 포함할 수 있고 및/또는 수용성일 수 있다.

Description

중합체 재료{Polymeric materials}
본 발명은 중합체 재료 및 특히, 비록 배타적인 것은 아니지만, 예를 들어 의료용 임플란트 또는 이의 부품을 제조하는데 사용하기 위한 다공성 중합체 재료에 관한 것이다.
다공성 의료용 임플란트를 제조하는 것은 잘 알려져 있으며 많은 선행 기술의 제안들이 있다. 예를 들면, WO2007/051307은 폴리에테르에테르케톤 및 염(예를 들면, 염화나트륨) 성분들을 금형 캐비티(mould cavity)에 놓고, 압축 및 가열하여 염을 용융시키지 않고 폴리에테르에테르케톤을 용융시켜 성형품(moulded part)을 형성하는 제조방법으로 폴리에테르에테르케톤 및 염으로부터 제조된 다공성 의료용 임플란트를 개시한다. 이후, 냉각하여 상기 혼합물을 고화하고, 성형된 재료를 100℃의 수조(water bath)에 놓아 상기 성형품으로부터 염을 용해시켜 다공성 성형품을 형성한다.
US5969020는 의료용 응용 분야에 적합한 미세다공성 중합체 발포체(foam)와 미세조직화 표면(microtextured surface)을 개시한다. 상기 발포체의 제조시, 유기 결정질 중합체가 용융되고 선택된 고체 결정질 임시 화합물(fugitive compound)과 결합하여 실질적으로 등방성 용액(isotropic solution)을 생성한다. 상기 용액은 제어된 조건 하에 냉각되고, 상기 조건은 임시 화합물과 중합체의 동시 결정화에 의해 고체-고체상 분리를 촉진하여, 유기 중합체의 매트릭스 전체에 분산된 고화된 임시 화합물을 함유하는 발포체 전구체를 생성한다. 임시 화합물의 결정들은 이후 용매 추출 및/또는 승화 또는 유사한 공정에 의해 제거되어 또는 연속적이고, 개방된 셀 구조를 가지는 미세셀 발포체(microcellular foams)를 생성한다.
그러한 다공성 재료에서, 식재(implantation) 전에 다공성 재료가 모든 잠재적인 독성 작용제로 오염되어 있지 않은 것을 보장하기 위해 임시 재료는 적절한 공정으로 완전히 제거되어야 한다. 완전한 제거는 어려울 수 있으므로, 따라서, 여러 수준의 임시 재료가 심지어 (시도된)제거 이후에도 유지될 수 있는 위험이 있다.
임플란트로부터 침출하고 생체 내에서 유익한 효과를 갖는 활성 재료를 포함하는 재흡수 가능한 재료로부터 제조된 의료용 임플란트를 생산하는 것이 또한 알려져 있다.
또한, 에폭시와 생활성 유리를 압력 하에 경화하여 결합하는 것이 Trends Biomater. Artif. Organs, Vol 18(2), 225에 개시되어 있다. 제조된 시료들의 생활성이 연구되었다. 또한, 상기 논문은 보다 우수한 생활성 외에도 보다 우수한 기계적 특성을 주는 다양한 바이오세라믹을 가진 중합체 또는 금속을 함유하는 복합체를 개발하기 위한 시도에 관한 것이고 HDPE, PMMA, 에폭시, PEEK, 전분, 폴리술폰, 폴리락타이드가 바이오메티컬 연구에서 유용한 중합체인 것이 발견되었다는 것과 또한 복합체가 유리 세라믹 외에도 바이오글라스를 가진 이들 중합체를 사용하여 제조된다는 것을 제안한다.
비록 선행기술은 폴리에테르에테르케톤과 생활성 유리가 결합할 수 있다는 것을 제안하지만. 출원인은 폴리에테르에테르케톤와 생활성 유리가 성공적으로 용융가공된다는 어떠한 개시도 보지 못했고, 사실, 45S5로 언급되는, 가장 폭넓게 입수가능하고 사용되는 생활성 유리는 폴리에테르에테르케톤과 용융가공될 수 없고-상기 생활성 유리는 상기 중합체와 반응하는 것으로 나타나며 상기 중합체는 심지어 용융가공 온도에서도 고화된다.
사실 WO2008/039488은 콤베이트 유리-세라믹(combeite glass-ceramic)과 같은 생활성 유리를 PEEK와 결합시키는 것이 어렵다는 것을 인정하고, 2축 스크류 압출기를 사용한 조합이 PEEK와 상기 유리-세라믹 사이의 반응으로 이어지고 압출기 기능을 방해하는 재료를 형성한다고 기재되어 있다. 그 결과, 비록 WO2008/039488이 PEEK와 생활성 유리를 포함하는 복합체를 기술하지만, 그러한 복합체는 알코올과 같은 극성 유기 용매 중에 PEEK와 상기 유리를 혼합하는 단계를 포함하고, 이후 상기 용매를 제거하여 입자들의 균질한 블렌드를 형성하는 방법으로 제조된다.
본 발명의 구현예들의 목적은 특정 중합체 재료 중에, 유리, 예를 들어, 생활성 유리의 사용과 관련된 문제를 해결하는 것이다.
복합 재료 중 기공의 형성에서 유리, 예를 들어, 생활성 유리를 이용하는 것이 본 발명 구현예들의 또한 목적이다.
본 발명의 제 1 측면에 따르면, 중합체 재료와 세라믹 재료를 포함하는 재료 덩어리(a mass of material)가 제공되고, 여기서 상기 중합체 재료는 하기를 포함하는 타입이고:
(a) 페닐 모이어티;
(b) 케톤 모이어티; 및
(c) 에테르 모이어티;
상기 세라믹 재료는 생활성 유리(bioactive glass) 및/또는 제어된 방출 유리(controlled release glass)이고, 상기 세라믹 재료는 20 몰% 미만의 산화나트륨(sodium oxide)을 포함하고 및/또는 수용성이다.
상기 생활성 유리는 상기한 바와 같이 20 몰% 미만의 산화나트륨을 포함할 수 있고; 상기 제어된 방출 유리는 적합하게는 수용성이다. 20 몰% 미만의 산화나트륨을 포함하는 생활성 유리는 수용성일 수 있다.
상기 세라믹 재료는 유리 형성제(glass former)와 유리 개질제(glass modifier)를 적절히 포함할 수 있다.
유리 형성제는 이산화규소, 오산화인(phosphorous pentoxide) 또는 삼산화 붕소(boron trioxide)로부터 선택될 수 있다. 상기 유리 형성제는 바람직하게는 이산화규소 또는 오산화인을 포함할 수 있다.
상기 세라믹 재료는 85 몰% 이하, 바람직하게는 75 몰% 이하의 유리 형성제를 적합하게 포함한다.
유리 개질제는 산화물 또는 탄산염, 예를 들면 금속 산화물 또는 탄산염 또는 란타나이드 산화물 또는 탄산염일 수 있다. 상기 산화물 또는 탄산염의 금속은 알카리 또는 알칼리 토금속일 수 있다. 상기 세라믹 재료는 바람직하게는 Li2O, Na2O, K2O, MgO, ZnO 및 CaO로부터 선택된 유리 개질제를 포함한다.
상기 세라믹 재료에서 유리 형성제와 유리 개질제의 총함량은 80 몰% 이상, 바람직하게는 90 몰% 이상, 보다 바람직하게는 95 몰% 이상일 수 있다.
상기 세라믹 재료는 상기 유리 형성제 및 유리 개질제 외에 다른 화합물을 포함할 수 있다. 상기 세라믹 재료는 20 몰% 미만, 바람직하게는 10 몰% 미만, 보다 바람직하게는 5 몰% 미만의 다른 화합물을 포함할 수 있다.
상기와 같은 생활성 유리는 인체 내에 식재되었을 때 반응을 적합하게 일으킬 수 있다. 예를 들면, “생활성”은 생체 외의(in vitro) 주위 유체와 상기 세라믹 재료 사이의 이온교환을 통하여 인산 칼슘(calcium phosphate) 층(무정형, 부분적으로 결정질 또는 결정질)의 화학적 형성(chemical formation)을 의미할 수 있다. 상기 세라믹 재료의 생활성 여부의 생체 외 평가는 Kokubo에 의해 Biomaterials (2006) 27:2907-2915에 개시된 바와 같이 수행될 수 있다.
상기 세라믹 재료, 예를 들면 생활성 유리는, 15 몰% 미만의 산화나트륨, 적합하게는 13 몰% 미만의 산화나트륨, 바람직하게는 10 몰% 미만의 산화나트륨, 보다 바람직하게는 7 몰% 미만의 산화나트륨, 특히 3 몰% 미만의 산화나트륨을 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 상기 세라믹 재료는 1 몰% 미만의 산화나트륨, 바람직하게는 0 몰%의 산화나트륨을 포함할 수 있다.
상기 세라믹 재료, 예를 들면 생활성 유리 중 알카리 금속 산화물의 총 함량은 15 몰% 미만, 적합하게는 13 몰% 미만, 바람직하게는 10 몰% 미만, 보다 바람직하게는 7 몰% 미만, 특히 3 몰% 미만일 수 있다. 몇몇 경우에 총함량은 1 몰% 미만일 수 있고, 바람직하게는 0 몰%이다.
상기와 같은 생활성 유리는 유리 형성제로서 이산화규소를 포함할 수 있다. 그것은 10 몰% 이상, 적합하게는 20 몰% 이상, 바람직하게는 30 몰% 이상, 보다 바람직하게는 40 몰% 이상의 이산화규소를 포함할 수 있다. 이산화규소의 함량은 70 몰% 미만, 적합하게는 60 몰% 미만일 수 있다.
고 수준의 이산화규소를 포함하는 생활성 유리는 물에 불용성이거나 낮은 용해도를 가질 수 있다.
생활성 유리의 특성은 네트워크 연결도(network connectivity)에 의존할 수 있으며, Journal of Materials Science: Material in Medicine 10 (1999) 697-701 (Wallace)과 Journal of Materials Science Letters 15 (1996) 1 122-1125 (Hill)를 참조하라. 상기 생활성 유리는 2 이상, 바람직하게는 2.1 초과하는 네트워크 연결도를 가진다. 네트워크 연결도는 3.2 미만, 바람직하게는 2.5 미만일 수 있다. 상기 Hill 논문의 기술된 바와 같은 가교 밀도는 -0.10 초과, 바람직하게는 0 초과일 수 있다. 가교 밀도는 0.8 미만일 수 있다.
제어된 방출 유리는 생활성일 수 있지만 생활성 유리일 필요는 없다. 제어된 방출 유리는 바람직하게는 생체적합성이거나 및/또는 생물학적 불활성이다.
상기 제어된 방출 유리는 적합하게는 20 몰% 미만, 바람직하게는 10 몰% 미만, 보다 바람직하게는 5 몰% 미만, 특히 1 몰% 미만의 이산화규소를 포함한다.
상기 제어된 방출 유리는 유리 형성제로 오산화인을 포함할 수 있다. 그것은 10 몰% 이상, 바람직하게는 20 몰% 이상, 보다 바람직하게는 25 몰% 이상, 특히 30몰% 이상의 오산화인을 포함할 수 있다. 오산화인의 함량은 85 몰% 미만 또는 60 몰% 미만일 수 있다.
상기 제어된 방출 유리는 적합하게는 15 몰% 미만, 적합하게는 13 몰% 미만, 바람직하게는 10몰 % 미만, 보다 바람직하게는 7 몰% 미만, 특히 5 몰% 미만의 산화나트륨을 적합하게 포함할 수 있다.
상기 제어된 방출 유리 중 알카리 금속 산화물의 총 함량은 적합하게는 15 몰% 미만, 적합하게는 13 몰% 미만, 바람직하게는 10 몰% 미만, 보다 바람직하게는 7 몰 % 미만, 특히 5 몰% 미만의 알카리 금속 산화물이다.
상기 제어된 방출 유리는 알칼리 토금속 산화물 또는 탄산염 또는 란타나이드의 산화물 또는 탄산염를 포함할 수 있다. 상기 유리 중 그러한 산화물 또는 탄산염의 총 함량은 80 몰% 미만, 바람직하게는 75 몰% 미만, 보다 바람직하게는 70 몰% 미만, 특히 60 몰% 미만일 수 있다. 상기 유리 중 그러한 산화물 또는 탄산염의 총 함량은 5 몰% 이상, 바람직하게는 15 몰% 이상, 보다 바람직하게는 25 몰% 이상일 수 있다. 상기 유리 중 그와같은 산화물 또는 탄산염의 총 함량은 40 몰 % 이하일 수 있다.
상기 제어된 방출 유리는 바람직하게는 38℃에서 물에서 완전히 용해한다.
용해시(분리(isolation)시, 즉, 상기 재료 덩어리의 일부로서가 아닌), 상기 제어된 방출 유리는 7 미만, 적합하게는 6.8 미만, 바람직하게는 6.5 미만, 보다 바람직하게는 6 미만의 pH를 적합하게 가진다.
제 1 측면의 상기 재료 덩어리는 상기 중합체 재료와 상기 세라믹 재료의 단순 혼합물을 포함할 수 있고, 예를 들면 상기 두 재료는 융합 배열(fused arrangement)과 같이 서로에게 고정되어 있지 않고; 또는 상기 재료 덩어리는 예를 들어 상기 두 재료를 서로 용융 가공하여 생성된 융합 배열을 포함할 수 있다. 그러한 용융 가공은 압축 성형(compression moulding), 사출 성형, 압출 등에 의해서일 수 있다.
바람직한 일 구현예에서, 상기 재료 덩어리는 상기 중합체 재료와 상기 세라믹 재료를 포함하는 입자를 포함한다.
상기 재료 덩어리는 후속 공정 단계에서 사용되어 부품, 예를 들면 의료용 임플란트 또는 이의 부품 또는 비의료 용도의 부품을 제조할 수 있다. 상기 부품은 생활성이 되도록 배열될 수 있고 및/또는 상기 재료 덩어리를 통합하는 의료용 임플란트 또는 부품 내에서, 상에서 또는 주위에서 골(bone) 또는 다른 조직의 형성을 촉진할 수 있다. 몇몇 구현예에서, 상기 세라믹 재료는 임시 재료로서 작용하도록 배열될 수 있다. 이 경우에, 상기 세라믹 재료는 상기 부품의 사용 전에 또는 이후에 용해 공정(비수성 또는, 바람직하게는, 수성 용매를 사용)에서 제거될 수 있다. 상기 세라믹 재료가 임시 재료로서 작용하는 부품이 의료 또는 비의료 용도에서 사용될 수 있다. 상기 세라믹 재료가 부품의 사용 동안 제거되도록 배열될 때, 상기 세라믹 재료의 용해는 부품에 통합되었던 활성 재료를 방출하도록 배열될 수 있다. 이 경우에, 부품은 기능성 효과를 가질 수 있고 및/또는 활성 재료의 운반 수단(delivery vehicle)으로 작용할 수 있다. 의료 용도에서, 상기 세라믹 재료는 생체 내에서 제거되도록 배열될 수 있고, (또는 그것은 식재 전에 침출될 수 있고), 이에 의해 의료용 임플란트 또는 이들의 부품에서 기공을 형성할 수 있다.
세라믹 재료가 임시 재료로서 작용하는 경우, 그것은 수용성인 제어된 방출 유리를 바람직하게 포함한다.
상기 재료 덩어리는 0.1 내지 1 ml, 바람직하게는 0.3 내지 0.8ml, 보다 바람직하게는 0.4 내지 0.8ml의 범위의 부피를 가지는 입자를 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 재료 덩어리 중의 실질적으로 모든 입자는 상기와 같은 부피를 가진다.
평균 부피(재료 덩어리 중 입자의 총부피를 상기 입자의 총수로 나눔)는 0.1ml 이상, 바람직하게는 0.3ml 이상, 보다 바람직하게는 0.4ml 이상일 수 있다. (상기한)평균 부피는 0.8 ml 미만일 수 있다.
상기 재료 덩어리는 1mm 이상, 바람직하게는 2mm 이상의 직경을 가지는 입자를 포함할 수 있다. 상기 직경은 6mm 미만, 바람직하게는 5mm 미만, 보다 바람직하게는 4mm 미만일 수 있다. 바람직하게는, 상기 덩어리에서 실질적으로 모든 입자는 상기와 같은 직경을 가진다.
상기 입자의 평균 직경(모든 입자의 직경의 총합을 총수로 나눔)은 1mm 이상, 바람직하게는 2mm 이상일 수 있다. 평균 직경은 6mm 미만, 바람직하게는 5mm 미만, 보다 바람직하게는 4mm 미만일 수 있다.
상기 재료 덩어리는 0.01g 내지 0.1g의 범위, 적합하게는 0.02g 내지 0.08g의 범위, 바람직하게는 0.03g 내지 0.06g의 범위의 중량을 가지는 입자를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 덩어리에서 실질적으로 모든 입자는 상기와 같은 평균 중량을 가진다.
상기 재료 덩어리에서 입자의 평균 중량(즉, 모든 입자의 총중량을 전체 숫자로 나눔)은 0.01g 내지 0.1g의 범위, 적합하게는 0.02g 내지 0.08g의 범위, 바람직하게는 0.03g 내지 0.06g의 범위에 있을 수 있다. 바람직하게는, 상기 덩어리에서 실질적으로 모든 입자는 상기와 같은 평균 중량을 가진다.
상기 입자는 바람직하게는 펠렛 또는 과립(granules)이다.
상기 재료 덩어리는 1 kg 이상, 바람직하게는 5kg 이상의 입자를 포함할 수 있다.
상기 재료 덩어리는 10 내지 90 중량%, 적합하게는 20 내지 80 중량%, 바람직하게는 30 내지 80 중량%, 보다 바람직하게는 40 내지 80 중량%의 세라믹 재료를 포함하는 입자를 포함할 수 있다. 상기 재료 덩어리는, 몇몇 경우에는 50 내지 80 중량%, 60 내지 80 중량% 또는 심지어는 70 내지 80 중량%의 세라믹 재료를 포함할 수 있다.
상기 재료 덩어리는 10 내지 90 중량%, 적합하게는 20 내지 80 중량%, 바람직하게는 30 내지 80 중량%, 보다 바람직하게는 40 내지 80 중량%의 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 상기 재료 덩어리는, 몇몇 경우에는 50 내지 80 중량%, 60 내지 80 중량% 또는 심지어는 70 내지 80 중량%의 세라믹 재료를 포함할 수 있다.
상기 재료 덩어리는 바람직하게는 본질적으로 상기 중합체 재료와 세라믹 재료로 구성된다.
상기 재료 덩어리는 10 내지 90 중량%, 바람직하게는 20 내지 80 중량%, 보다 바람직하게는 20 내지 60 중량%의 상기 중합체 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 상기 재료 덩어리는 20 내지 50 중량%, 20 내지 40 중량% 또는 20 내지 30 중량%의 상기 중합체 재료를 포함할 수 있다.
상기 재료 덩어리 중 세라믹 재료에 대한 중합체 재료의 중량비는 0.1 이상, 바람직하게는 0.2 이상일 수 있다. 상기 비는 10 미만, 바람직하게는 8 이하, 보다 바람직하게는 5 이하일 수 있다. 몇몇 경우에, 상기 비는 0.25 내지 1의 범위에 있을 수 있다.
상기 세라믹 재료가 분산되는 매트릭스를 한정하기 위해 배열되는 1 종 이상의 중합체 재료를 상기 재료 덩어리가 포함하는 경우, 본 명세서에서 언급되는 상기 중합체 재료의 중량(또는 다른 양)은 상기 매트릭스를 한정하기 위해 배열되는 모든 중합체 재료의 총 중량의 합을 지칭하는 것일 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 매트릭스를 한정하기 위해 배열된 중합체 재료의 중량(또는 다른 양)은 단일 중합체 재료의 중량을 지칭한다. 바람직하게는, 상기 재료 덩어리 예를 들어 상기와 같은 입자는 세라믹 재료가 분산되는 매트릭스를 한정하기 위해 배열되는 단일 중합체 재료를 포함한다.
상기 재료 덩어리가 중합체 재료 내에 분산된 1종 이상의 세라믹 재료를 포함하므로, 본 명세서에서 언급된 상기 세라믹 재료의 중량(또는 다른 양)은 모든 세라믹 재료의 총중량의 합을 지칭하는 것일 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 세라믹 재료의 중량(또는 다른 양)은 단일 세라믹 재료의 중량을 지칭한다. 바람직하게는, 상기 재료 덩어리 예를 들어 상기와 같은 입자는 중합체 재료 내에 분산된 단일 세라믹 재료를 포함한다.
바람직하게는, 상기 재료 덩어리의 90 중량 % 이상, 보다 바람직하게는 95 중량 % 이상, 특히 약 100 중량%가 단일 중합체 재료와 세라믹 재료로 구성된다.
상기 재료 덩어리는 상기 중합체 재료와 세라믹 재료를 포함하는 균질한 덩어리, 예를 들면, 균질(homogenous)한 입자들을 적합하게 포함한다. 바람직하게, 상기 세라믹 재료는 중합체 재료 전체에 분산 및/또는 분포된다. 바람직하게, 세라믹 재료 입자의 많은 부분이 세라믹 재료의 다른 입자들과 접촉하도록 상기 세라믹 재료가 배열 및 분포되어 있다 - 즉, 바람직하게는 무시할 만한 숫자의 세라믹 재료의 입자가 상기 중합체 재료로 완전히 둘러싸여있다. 이것은 높은 수준의 세라믹 재료를 사용하고 중합체 재료와 세라믹 재료를 완전히 혼합하여 균질한 재료 덩어리를 생성하는 것을 보장함으로써 달성될 수 있다.
바람직하게는, 상기 재료 덩어리, 예를 들어 입자는 융합된 중합체 재료, 예를 들면 중합체 재료의 융합된 입자를 포함한다. 상기 융합된 중합체 재료는 상기 재료 덩어리 전체에, 예를 들어 이들 상기 입자의 전체에 걸쳐 적합하게는 실질적으로 연속적인 네트워크를 적합하게 한정한다. 상기 네트워크는 적합하게는 불규칙한 형상이다. 상기 덩어리 중, 예를 들어 입자 중 세라믹 재료는 상기 네트워크의 일부 사이에 배열되거나 및/또는 상기 네트워크와 접촉할 수 있다. 세라믹 재료는, 서로 접촉할 수 있지만 바람직하게는 서로 융합하지 않는 개별(discrete) 입자를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 재료 덩어리 중 80 중량% 이상의 입자, 보다 바람직하게는 90 중량% 이상의 입자, 특히 실질적으로는 모든 입자들이 상기와 같다.
상기 재료 덩어리, 예를 들어 입자는 중합체 재료와 임시 재료를 용융가공하는 단계, 예를 들어, 압출하는 단계를 포함하는 공정에서 바람직하게 얻어질 수 있다. 압출물은, 예를 들어 레이스 형태이며, 커팅, 예를 들어, 초핑(chopping)되어, 입자를 한정할 수 있다.
상기 중합체 재료는 4 KJm-2 이상, 바람직하게는 5 KJm-2 이상, 보다 바람직하게는 6 KJm-2 이상의 노치드 아이조드 충격 강도(컷 0.25mm 노치를 가진 80mm x 10mm x 4mm 시료(A 타입), ISO180에 따라 23℃에서 측정함)를 가질 수 있다. 상기와 같이 측정한, 노치드 아이조드 충격 강도(Notched Izod Impact Strength)는, 10 KJm-2 미만, 적합하게는 8 KJm-2 미만일 수 있다.
상기와 같이 측정된, 노치드 아이조드 충격 강도는, 3 KJm-2 이상, 적합하게는 4 KJm-2 이상, 바람직하게는 5 KJm-2 이상일 수 있다. 상기 충격 강도는 50 KJm-2 미만, 적합하게는 30 KJm-2 미만일 수 있다.
상기 중합체 재료는 적합하게는 0.06 kNsm-2 이상의 용융 점도(MV), 바람직하게는 0.09 kNsm-2 이상의 MV, 보다 바람직하게는 0.12 kNsm-2 이상, 특히 바람직하게는 0.15 kNsm-2 이상의 MV를 가진다.
MV는 0.5x3.175 mm 텅스텐 카바이드 다이(die)를 사용하여, 1000 s-1의 전단율(shear rate)로 400℃에서 작동하는 모세관 유동 분석법(capillary rheometry)을 사용하여 적합하게 측정된다.
상기 중합체 재료는 1.00 kNsm-2 미만, 바람직하게는 0.5 kNsm-2 미만의 MV를 가질 수 있다.
상기 중합체 재료는 0.09 내지 0.5 kNsm-2, 바람직하게는 0.14 내지 0.5 kNsm-2, 보다 바람직하게는 0.3 내지 0.5 kNsm-2의 MV를 가질 수 있다.
상기 중합체 재료는 ISO527(시료 타입 1b)에 따라 23℃에서 50 mm/분의 속도로 측정된 20 MPa 이상, 바람직하게는 60 MPa 이상, 보다 바람직하게는 80 MPa 이상의 인장 강도를 가질 수 있다. 상기 인장 강도는 바람직하게는 80-110 MPa의 범위, 보다 바람직하게는 80-100 MPa의 범위이다.
상기 중합체 재료는 ISO178(80mm x 10mm x 4mm 시료, 23℃에서 2mm/분의 속도로 3점 굽힘으로 측정함)에 따라 측정된 50 MPa 이상, 바람직하게는 100 MPa 이상, 보다 바람직하게는 145 MPa 이상의 굽힘 강도(flexural strength)를 가질 수 있다. 상기 굽힘 강도는 바람직하게는 145-180MPa의 범위, 보다 바람직하게는 145-164 MPa의 범위에 있다.
상기 중합체 재료는, ISO178 (80mm x 10mm x 4mm 시료, 23 ℃에서 2mm/분의 속도에서 3점 굽힙으로 측정됨)에 따라 측정된, 1 GPa 이상, 바람직하게는 2 GPa 이상, 바람직하게는 3 GPa 이상, 보다 바람직하게는 3.5 GPa 이상의 굽힘 모듈러스(flexural modulus)를 가질 수 있다. 상기 굽힘 모듈러스는 바람직하게는 3.5-4.5 GPa의 범위, 보다 바람직하게는 3.5-4.1 GPa의 범위이다.
상기 중합체 재료는 비정질이거나 반결정질일 수 있다. 상기 중합체 재료는 바람직하게는 반결정질이다.
중합체의 결정성(crystallinity)의 수준이나 정도는 광각 X-선 회절법(광각 X-선 산란법 또는 WAXS라고도 함)으로 바람직하게 측정되며, 예를 들면 Blundell 및 Osborn (Polymer 24, 953, 1983)에 의해 기술된 바와 같다. 또는, 결정성은 시차 주사 열량 측정법(DSC)에 의해 평가될 수 있다.
상기 중합체 재료의 결정성 수준은 1% 이상, 적합하게는 3% 이상, 바람직하게는 5% 이상, 보다 바람직하게는 10% 이상일 수 있다. 특히 바람직한 구현예에서, 결정성은 25% 초과일 수 있다.
상기 중합체 재료(결정질인 경우)의 용융 흡열(melting endotherm)의 주피크(Tm)는 300℃ 이상일 수 있다.
상기 중합체 재료는 하기 일반식 IV의 반복 단위
Figure pct00001
또는 하기 일반식 IV*의 반복 단위를 포함할 수 있고,
Figure pct00002
여기서 A와 B는 독립적으로 0 또는 1을 나타내고, E 및 E′는 독립적으로 산소 또는 황 원자 또는 직접 결합을 나타내고, G는 산소 또는 황 원자, 직접 결합 또는 -O-Ph-0- 모이어티를 나타내고 (여기서, Ph는 페닐기를 나타냄), m, r, s, t, v, w, 및 z는 0 또는 1이고 Ar은 하기의 모이어티 (i) 내지 (v) 중 하나로부터 선택되며, 이 모이어티는 하나 이상의 그것의 페닐 모이어티를 통하여 인접한 모이어티에 결합되어 있다.
Figure pct00003
본 명세서에서 달리 언급되지 않으면, 페닐 모이어티는 그것이 결합되어 있는 모이어티에 1,4-결합을 가진다.
상기 중합체 재료는 IV 또는 IV*의 반복 단위를 포함하는 단일중합체일 수 있다.
바람직하게는, 상기 중합체 재료는 일반식 IV의 반복 단위를 갖는 단일중합체일 수 있다.
바람직하게는 Ar은 하기의 모이어티 (vi) 내지 (x)로부터 선택된다
Figure pct00004
(vii)에서, 중간 페닐은 1,4- 또는 1,3-치환된 것일 수 있다. 바람직하게는 1,4-치환된 것이다.
적합한 모이어티 Ar은 모이어티 (ii), (iii), (iv) 및 (v)이고, 이들 중, 모이어티 (ii), (iii) 및 (v)가 바람직하다. 다른 바람직한 모이어티 Ar은 모이어티 (vii), (viii), (ix) 및 (x)이고, 이들 중, 모이어티 (vii), (viii) 및 (x)가 특히 바람직하다.
중합체 재료의 바람직한 부류는 특히 케톤 및/또는 에테르 모이어티와 결합한 페닐 모이어티로 본질적으로 이루어진 중합체(또는 공중합체)이다. 즉, 바람직한 부류에서, 중합체 재료는 -S-, -SO2- 또는 페닐 이외의 방향족 기를 포함하는 반복 단위를 포함하지 않는다. 상기 종류의 바람직한 생체 적합성 중합체 재료는 다음을 포함한다:
(a) 본질적으로 일반식 IV의 단위로 이루어진 중합체, 여기서 Ar이 모이어티 (v)를 나타내고, E 와 E'는 산소 원자를 나타내고, m은 0을 나타내며, w은 1을 나타내고, G는 직접 결합을 나타내며, s는 0을 나타내고, 및 A 및 B는 1을 나타냄(즉, 폴리에테르에테르케톤);
(b) 본질적으로 일반식 IV의 단위로 이루어진 중합체, 여기서 E는 산소 원자를 나타내고, E' 는 직접 결합을 나타내며, Ar은 구조 (ii)의 모이어티를 나타내고, m은 0을 나타내고, A는 1을 나타내고, B는 0을 나타냄(즉, 폴리에테르케톤);
(c) 본질적으로 일반식 IV의 단위로 이루어진 중합체, 여기서 E는 산소 원자를 나타내고, Ar은 모이어티 (ii)를 나타내고, m은 0을 나타내고, E′는 직접 결합을 나타내고, A는 1을 나타내고, B는 0을 나타냄(즉, 폴리에테르케톤케톤);
(d) 본질적으로 일반식 IV의 단위로 이루어진 중합체, 여기서 Ar은 모이어티 (ii)를 나타내고, E 및 E' 는 산소 원자를 나타내고, G는 직접 결합을 나타내고, m은 0을 나타내고, w은 1을 나타내고, r은 0을 나타내고, s는 1을 나타내고 A와 B는 1을 나타냄(즉, 폴리에테르케톤에테르케톤케톤);
(e) 본질적으로 일반식 IV의 단위로 이루어진 중합체, 여기서 Ar은 모이어티 (v)를 나타내고, E 및 E' 는 산소 원자를 나타내고, G는 직접 결합을 나타내고, m은 0을 나타내고, w은 0을 나타내고, s, r, A 및 B는 1을 나타냄(즉, 폴리에테르에테르케톤케톤);
(f) 일반식 IV의 단위를 포함하는 중합체, 여기서 Ar은 모이어티 (v)를 나타내고, E 및 E'는 산소 원자를 나타내고, m은 1을 나타내고, w은 1을 나타내고, A는 1은 나타내고, B는 1을 나타내고, r 및 s는 0을 나타내고 G는 직접 결합을 나타냄(즉, 폴리에테르-디페닐-에테르-페닐-케톤-페닐-).
상기 중합체 재료는 상기에서 정의한 (a) 내지 (f)의 단위 중 하나로 본질적으로 이루어질 수 있다. 또는, 상기 중합체 재료는 상기에서 정의한 (a) 내지 (f)로 부터 선택된 2 이상의 단위를 포함하는 공중합체를 포함할 수 있다. 바람직한 공중합체는 (a)단위를 포함한다. 예를 들어,공중합체는 (a) 단위 및 (f) 단위를 포함하거나 또는 (a) 단위 및 (e) 단위를 포함할 수 있다.
상기 중합체 재료는 일반식 (XX)의 반복 단위를 바람직하게 포함하고, 보다 바람직하게는 본질적으로 일반식 (XX)의 반복 단위로 구성된다,
Figure pct00005
여기서, t1 및 w1은 독립적으로 0 또는 1을 나타내고 v1은 0, 1 또는 2를 나타낸다. 바람직한 중합체 재료는 상기 반복 단위를 가질 수 있고 여기서 t1=1, v1=0 및 w1=0; t1=0, v1=0 및 w1=0; t1=0, w1=1, v1=2; 또는 t1=0, v1=1 및 w1=0이다. 보다 바람직한 경우는 t1 = 1, v1=0 및 w1=0; 또는 t1=0, v1=0 및 w1=0이다. 가장 바람직한 경우는 t1=1, v1=0 및 w1=0이다.
바람직한 구현예에서, 상기 중합체 재료는 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤, 폴리에테르케톤에테르케톤케톤 및 폴리에테르케톤케톤으로부터 선택된다. 보다 바람직한 일 구현예에서, 상기 중합체 재료는 폴리에테르케톤 및 폴리에테르에테르케톤으로부터 선택된다. 특히 바람직한 일 구현예에서, 상기 중합체 재료는 폴리에테르에테르케톤이다.
상기 세라믹 재료는 상기 중합체 재료의 용융점 보다 큰 용융점을 가질 수 있다. 상기 세라믹 재료의 용융점은 상기 중합체 재료의 용융점 보다 100℃ 이상, 적합하게는 200℃ 이상, 바람직하게는 300℃ 이상, 보다 바람직하게는 350℃ 이상일 수 있다. 상기 세라믹 재료의 용융점은 450℃ 이상, 바람직하게는 500℃ 이상, 보다 바람직하게는 600℃ 이상, 특히 바람직하게는 700℃ 이상일 수 있다.
상기 세라믹 재료는 상기 중합체 재료의 용융점 보다 큰, 예를 들면 10℃ 이상, 또는 50℃ 이상 또는 100℃ 이상인 유리 전이 온도를 바람직하게 가진다.
상기 재료 덩어리는 중합체 재료 중에 적절하게 분산된 세라믹 재료의 개별(discrete) 입자를 포함할 수 있다. 상기 재료 덩어리 중 입자로 분산된 상기 세라믹 재료는 1 내지 20000 ㎛의 범위의 D50을 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 D50은 10 내지 2000 ㎛일 수 있다. 예를 들어, 상기 재료 덩어리가 골전도능 (osseoconductive capacity)으로 사용될 다공성 부재를 생산하는데 사용되는 몇몇 구현예에서 D50은 10 내지 1200 ㎛ 범위에 있어 골 내성장(bone ingrowth)에 적합한 공극이 생성되게 할 수 있다. 다른 구현예에서는, 보다 낮은 다공성이 요구될 수 있다는데, 이 경우 D50이 10 내지 100 ㎛의 범위일 수 있다.
몇몇 구현예에서, 상기 세라믹 재료 또는 상기 세라믹 재료의 일부는 그것이 통합된 부품, 예를 들면 임플란트가 인체에서 인시투(in situ)일 때 임플란트로부터 침출되도록 배열될 수 있다. 상기 재료 덩어리는 방출될 때 유익한 효과를 가지도록 배열될 수 있는 활성 물질을 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 재료 덩어리로부터 제조된 부품, 예를 들어 임플란트로부터 용해될 수 있는 상기 활성 재료는 활성 재료, 예를 들어 항균제(예를 들어, 은 또는 항생 물질 함유), (예를 들어, 치료, 조사, 추적, 이미징, 활액막 절제술(synovectomy) 또는 미소선량 측정법(microdosimetry)를 위한 알파, 베타 또는 감마 방사를 방출하는)방사성 화합물 또는 골 융합(bone integration) 또는 골(bone)과 관련된 다른 공정을 용이하게 할 수 있는 활성제(예를 들어, 상기 활성제는 칼슘 포스페이트일 수 있음)를 포함할 수 있다.
상기 재료 덩어리는 다른 첨가제, 예를 들어, 재료 덩어리로부터 제조되는 성분의 기계적 특성을 향상시키기 위해 배열되는 첨가제를 포함할 수 있는 보강제(reinforcing agents)를 포함할 수 있다. 바람직한 보강제는 섬유(fibres)를 포함한다.
상기 섬유는 섬유상 충전제(fibrous filler) 또는 비섬유상 충전제를 포함할 수 있다. 상기 섬유는 섬유상 충전제(fibrous filler) 및 비섬유상 충전제(non-fibrous filler)를 모두 포함할 수 있다.
상기 섬유상 충전제는 연속 또는 불연속적일 수 있다. 바람직한 구현예에서, 상기 섬유상 충전제는 불연속적이다.
바람직하게는, 불연속적인 섬유는 10 mm 미만, 바람직하게는 7 mm 미만의 평균 길이를 가진다.
상기 섬유상 충전제는 무기 섬유상 재료, 고융점 유기 섬유상 재료 및 탄소섬유로부터 선택될 수 있다.
상기 섬유상 충전제는 무기 섬유상 재료, 비용융 및 고용융점 유기 섬유상 재료, 예를 들면 아라미드 섬유, 및 탄소 섬유로부터 선택될 수 있다.
상기 섬유상 충전제는 유리 섬유, 탄소 섬유, 석면(asbestos fiber), 실리카 섬유, 알루미나 섬유, 지르코니아 섬유, 질화 붕소 섬유, 질화 규소 섬유(silicon nitride fiber), 붕소 섬유, 불화 탄소 수지 섬유(fluorocarbon resin fibre) 및 티탄산 칼륨 섬유(potassium titanate fiber)로부터 선택될 수 있다. 바람직한 섬유상 충전제는 유리 섬유 및 탄소 섬유이다.
섬유상 충전제는 나노섬유를 포함할 수 있다.
상기 비섬유상 충전제는 운모(mica), 실리카, 활석(talc), 알루미나, 카올린(kaolin), 황산 칼슘(calcium sulfate), 탄산 칼슘(calcium carbonate), 산화 티타늄(titanium oxide), 페라이트(ferrite), 점토(clay), 유리 분말(glass powder), 산화 아연(zinc oxide), 탄산 니켈, 산화철(iron oxide), 석영 분말(quartz powder), 탄산 마그네슘(magnesium carbonate), 불화 탄소 수지 및 황산 바륨(barium sulfate)로부터 선택될 수 있다. 상기 비섬유상 충전제의 목록은 그라파이트, 탄소 분말 및 나노튜브를 더 포함할 수 있다. 비섬유상 충전제는 분말 또는 플레이크 입자(flaky particles)의 형태로 도입될 수 있다.
바람직한 보강제는 유리 섬유 및/또는 탄소 섬유이다.
다른 첨가제는 방사선 불투과제(radiopacifiers), 예를 들면 황산 바륨 및 동시 계류 중인 출원 PCT/GB2006/003947에서 기술된 모든 방사선 불투과제를 포함할 수 있다. 20 중량% 이하 또는 5 중량% 이하의 방사선 불투과제가 포함될 수 있다. 바람직하게는, 1 중량% 미만의 방사선 불투과제가 포함되거나, 보다 바람직하게는 방사선 불투과제가 포함되지 않는다.
다른 첨가제는 착색제(colourants), 예를 들어 이산화 티타늄을 포함할 수 있다. 3 중량 % 이하의 착색제가 포함될 수 있으나, 바람직하게는 1 중량 % 미만의 착색제가 포함되거나, 보다 바람직하게는 착색제가 포함되지 않는다.
상기 재료 덩어리는 15 중량% 이하, 예를 들면 10 중량 % 이하의 다른 재료 - 즉, 상기 중합체 재료 및 세라믹 재료 외의 재료를 포함할 수 있다. 따라서, 바람직한 일 구현예에서, 상기 재료 덩어리는 20 내지 80 중량%의 세라믹 재료(바람직하게는 단일형 세라믹 재료), 20 내지 80 중량 %의 중합체 재료(바람직하게는 단일형 중합체 재료) 및 15 중량 % 이하의 다른 재료(예를 들어 상술한 바와 같은 종류임)를 포함할 수 있다. 다른 바람직한 일 구현예에서, 상기 재료 덩어리는 40 내지 80 중량%의 세라믹 재료(바람직하게는 단일형 세라믹 재료), 20 내지 60 중량 %의 중합체 재료(바람직하게는 단일형 중합체 재료) 및 10 중량% 이하의 다른 재료(예를 들어 상술한 바와 같은 종류임)를 포함할 수 있다. 추가적인 바람직한 일 구현예에서, 상기 재료 덩어리는 55 내지 80 중량%의 세라믹 재료 (바람직하게는 단일형 세라믹 재료), 20 내지 45 중량%의 중합체 재료(바람직하게는 단일형 중합체 재료) 및 5 중량% 이하의 다른 재료(예를 들어 상술한 바와 같은 종류임)를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 재료 덩어리, 예를 들어 입자는 본질적으로 중합체 재료 및 세라믹 재료로 구성되고 보다 바람직하게는 단일형 중합체 재료 및 단일형 세라믹 재료로 본질적으로 구성된다.
본 발명의 제 2 측면에 따르면, 상기 제 1측면에 따른 재료 덩어리를 제조하는 방법이 제공되고, 상기 방법은:
(a) 상기 제 1 측면에 따라 기술된 바와 같은 중합체 재료와 세라믹 재료를 접촉하는 단계; 및
(b) 상기 혼합물을 재료 덩어리로 형성하는 단계를 포함한다.
상기 재료 덩어리, 입자, 중합체 재료 및 세라믹 재료는 상기 제 1 측면에 따른 모든 특징을 가질 수 있다.
단계 (a)의 종료시, 상기 혼합물은 바람직하게는 실질적으로는 균질하다. 단계 (a)에서, 최초 접촉은 주위 온도에서 일어날 수 있고; 예를 들면 중합체 재료 및 세라믹 재료가 건식 혼합될 수 있다. 대안적으로, 그리고 바람직하게는, 세라믹 재료는 주위 온도 초과에서 예를 들어 중합체 재료가 용융상일 때 중합체 재료와 최초로 접촉될 수 있다. 바람직한 일 구현예에서, 세라믹 재료는 컴파운더에서 예를 들어 컴파운더의 스크류에서 중합체 재료와 최초로 접촉할 수 있다.
바람직하게는, 상기 중합체 재료 및 세라믹 재료는 용융 가공된다. 이것은 성형(예를 들어, 압축 또는 사출) 또는 압출 등을 포함할 수 있다.
상기 재료 덩어리는 상기 제 1 측면에 따라 기술된 상기 다른 첨가제를 포함하는 경우, 상기 다른 첨가제는 용융 가공되는 혼합물 중에 포함될 수 있다. 제 2 측면의 제조방법에서 사용되는 가공 조건을 견딜 수 있는 첨가제가 선택되는 것이 바람직하다.
혼합물의 용융 가공(melt-processing)은 압출기에서 수행될 수 있다. 따라서, 중합체 재료와 세라믹 재료는 압출기에서 혼합되고 및/또는 용융 가공될 수 있다. 따라서, 중합체 재료 및 세라믹 재료는 긴 혼합물(a length of mixture)을 압출하고 상기 긴 혼합물을 분쇄함으로써, 입자를 한정하도록, 예를 들어 커팅, 초핑(chopping) 등에 의해 상기한 타입의 입자를 한정하도록 용융가공될 수 있다. 그러한 입자들은 상기 중합체 재료가 적합하게 네트워크를 한정하도록 용융 가공 단계에서 용융된 중합체 재료에 의해 적합하게 한정된 융합된 중합체 재료 및 상기 네트워트 내에 배열되어 있으며 상기 용융 가공에 의해 용융되지 않는 세라믹 재료를 적합하게 포함한다.
상기 혼합물은 적합하게 용융 가공되어 상술한 바와 같은 입자를 한정하고 이들은 적절하게 냉각된다.
본 발명의 제 3 측면에 따르면, 성분을 제조하는 방법이 제공되고, 상기 방법은:
(a) 제 1 측면에 따라 기술된 바와 같은, 중합체 재료 및 세라믹 재료를 용융 가공하여 상기 성분의 적어도 일부를 한정하는 단계;
(b) 선택적으로, 상기 세라믹 재료를 제거하는 단계를 포함한다.
상기 중합체 재료와 세라믹 재료는 제 1 측면에 따라 상술한 바와 같은 상기 재료 덩어리 중에 포함될 수 있고 및/또는 그러한 재료 덩어리는 제 2 측면에 따른 제조 방법으로 제조될 수 있다.
상기 제조 방법은 비의료 또는 의료 용도에서 사용될 수 있다. 비의료 용도는 필터, 메쉬(meshes), 경량 부품 및 활성 재료 예를 들어 윤활제를 용리하기 위해 배열된 부품의 제조를 포함한다.
상기 성분은 인체에 통합되거나 결합할 수 있는 장치의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 성분은 적합하게 의료용 임플란트의 일부 또는 전부일 수 있다. 의료용 임플란트는 연조직(soft tissue) 또는 경조직(hard tissue)을 대체 또는 보충하게 배열될 수 있다. 그것은 골(bone)을 대체하거나 보충할 수 있다. 그것은 외상 부상(trauma injury) 또는 두개턱 안면 부상(craniomaxillo facial injury) 치료에 사용될 수 있다. 그것은 관절 대체, 예를 들면 엉덩이의 일부 또는 손가락 관절 대체로서; 또는 척추 수술(spinal surgery)에서 사용될 수 있다.
상기 방법에서, 상기 재료 덩어리는 상기 재료 덩어리 중의 중합체 재료의 용융 온도 초과의 온도이지만 세라믹 재료의 용융 온도 미만의 온도에서 적합하게 용융 가공된다.
상기 재료 덩어리는 모든 공지의 방법으로 용융가공될 수 있다. 그것은 압출기 또는 성형기(moulder), 예를 들면 사출 성형기(injection moulder)에서 바람직하게 용융가공된다. 압출 및 성형이 상기 성분(또는 이의 일부)을 직접 생산하기 위해 사용될 수 있고; 또는 상기 성분(또는 이의 일부)을 한정하기 위해 추가적 공정, 예를 들면, 기계 가공이 가해질 수 있는 상기 성분(또는 이의 일부)의 전구체를 제조하는데 사용될 수 있다.
상기 재료 덩어리가 압출기에서 용융 가공되는 경우, 섬유, 로드, 튜브, 바, 플레이트 또는 필름이 제조될 수 있다. 로드, 튜브, 바 또는 플레이트는 예를 들어 기계 가공에 의해 더 가공될 수 있는 상기 성분(또는 이의 일부)의 전구체를 한정할 수 있다. 상기 필름은 그 자체가 직접 사용되거나 또는 다른 재료와 함께 사용되어 장치를 한정할 수 있다. 압출은 상이한 조성 및/또는 특성의 영역을 포함하는 성분들을 한정하는 공압출(co-extrusion)을 포함한다.
상기 성분은 중공(hollow) 또는 공동(void) 영역을 포함할 수 있다.
상기 재료 덩어리를 성형기에서 용융 가공하는 경우 어떠한 소망하는 형상이라도 생성될 수 있다. 유사 그물 형상 잉곳(near net-shaped ingots)을 추가적인 공정, 예를 들어 기계 가공을 위해 생성할 수 있고; 또는 사용 전에 어떠한 주요한 기계 가공도 요구하지 않는 성분을 생성할 수 있다. 사출 성형기가 바람직한 성형기이다. 성형은 상이한 조성 및/또는 특성의 영역을 포함하는 성분들을 한정하는 오버몰딩을 포함한다.
특히 유리한 방법은 상이한 조성의 영역들을 포함하는 성분(또는 이의 일부)을 제조하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 제 1 영역은 상기한 타입의 재료 덩어리를 성형하여 제조될 수 있고; 제 2 영역은 제 1 영역에 인접한 제 2 영역을 성형하여 제조될 수 있는데, 여기서 상기 제 2 영역은 상기 재료 덩어리의 조성과 상이한 제 2 조성물로부터 성형된다. 상기 제 2 조성물은 제 1 측면에 따라 기술된 바와 같은 재료 덩어리의 형태일 수 있고(예를 들면, 그것은 중합체 재료 및 세라믹 재료를 포함할 수 있음) 또는 제 1 측면에 따른 재료 덩어리가 아닐 수 있다(예를 들면 그것은 세라믹 재료를 포함하지 않음). 바람직한 일 구현예에서, 상기 제 1 및 제 2 영역은 동일한 중합체 재료, 예를 들면 폴리에테르에테르케톤을 포함할 수 있다. 상기 영역은 상기 영역의 제조에 사용된 세라믹(또는 다른) 재료의 양 또는 종류(identity)에 기초할 때 상이할 수 있다. 상기 성분(또는 이의 일부)은 하나 또는 복수의 추가적인 영역을 포함할 수 있다.
다른 방법에서, 다른 다공도 영역 또는 다른 수준의 세라믹 재료를 포함하는(및 이후에 다른 다공성의 영역을 한정할 수 있는) 영역을 포함하는 성분(또는 이의 일부)이 제조될 수 있다. 예를 들어 제 1 영역은 세라믹 재료의 제 1 함량을 포함하는 상기한 종류의 상기 재료 덩어리를 성형하여 제조될 수 있고; 및 제 2 영역은 세라믹 재료의 제 2 함량을 포함하는 상기한 종류의 상기 재료 덩어리를 성형하여 제조될 수 있고, 상기 제 1 및 제 2 함량은 다르다. 상기 성분은 하나 또는 복수의 추가적인 영역을 포함할 수 있다. 따라서, 상기 방법은 다른 수준의 세라믹 재료(또는 세라믹 재료가 제거되는 경우 다공도)를 포함하는 성분(또는 이의 일부)을 제조하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 한 성분(또는 이의 일부)은 한 위치로부터 다른 위치로 이동시 점진적으로 증가하거나 또는 단계적인 세라믹 재료(또는 다공도)의 수준을 포함할 수 있다.
제 1 구현예에서, 상기 제조방법으로 제조된 성분(또는 이의 일부)은 세라믹 재료가 상기 제조방법의 단계 (b)에서 제거된 이후에만, 예를 들어 인체에 통합될 수 있거나 또는 결합될 수 있는 장치의 일부 또는 전체로서 사용될 수 있다. 이 경우에, 상기 방법은 사용 전에 다공성인 성분(또는 이의 일부)을 한정하는데 사용될 수 있다. 상기 제조방법에서 세라믹 재료의 유일한 목적은 그러한 공극 형성을 용이하게 하기 위한 것일 수 있다.
제 2 구현예에서, 상기 제조방법으로 제조된 성분(또는 이의 일부)은, 세라믹 재료가 인체에 통합될 수 있거나 결합될 수 있는 장치와 결합되어 남아 있는 동안 및/또는 세라믹 재료의 제거 전에 예를 들어, 상기 인체에 통합될 수 있거나 또는 결합될 수 있는 장치의 일부 또는 전체로서 사용되기 위해 배열될 수 있다. 따라서, 상기 세라믹 재료는 적합하게는 인체 내에 존재할 때 해로운 효과를 가지지 않는 타입이다. 바람직하게는, 그러한 세라믹 재료는 생체 내에서(in vivo) 상기 성분(또는 이의 일부)으로부터 침출하도록 배열된다. 적합하게는, 상기 세라믹 재료의 침출은 생체 내에서 상기 성분(또는 이의 일부)의 다공성 수준을 증가시키기 위해 마련된다. 그러한 다공성은 또한 긍정적인 효과를 가지도록 마련될 수 있다.
제 3 측면의 방법은 기재(예를 들어 성형된 부분(moulded part))를 중합체 재료 및 세라믹 재료를 포함하는 혼합물로 오버몰딩하는데 사용될 수 있고 또는 기재를 중합체 재료와 세라믹 재료를 포함하는 혼합물로 코팅하는데 사용될 수 있다. 오버몰딩 또는 코팅 후, 세라믹 재료는 선택적으로 침출되거나 또는 사용 중에 침출될 수 있고, 선택적으로 오버 몰딩 또는 코팅을 위해 사용된 혼합물에 포함될 수 있는 활성 재료를 배달할 수 있다.
제 3 구현예에서, 상기 방법으로 제조된 성분(또는 이의 일부)은 제 1 구현예에 따라 기술된 세라믹 재료가 제거되도록 처리될 수 있다. 이 후에, 상기 성분(또는 이의 일부)의 다공성 영역은 다른 재료로 함침될 수 있다. 그러한 재료는 생체 내에서 상기 성분(또는 이의 일부)으로부터 침출되도록 배열될 수 있고 또는 상기 성분(또는 이의 일부)의 공극 내에 남아있도록 배열될 수 있고, 존재하는 경우, 효과, 예를 들어 생물학적 효과를 가질 수 있다. 상기한 바와 같이 함침될 수 있는 재료의 예는 콜라겐 또는 약품이 담지된 생흡수성 중합체이다.
제 4 구현예에서, 제 1, 제 2 또는 제 3 구현예의 성분(또는 이의 일부)은 제 3 구현예에서 기술된 바와 같은 다른 재료가 함침될 수 있는 중공 또는 공동 영역을 포함할 수 있다.
상기 방법이 단계 (b)에서 상기 세라믹 재료를 제거하는 단계를 포함하는 경우, 상기 방법은 단계 (a)에서의 용융 가공 이후에 형성된 생성물을 상기 세라믹재료를 제거하기 위한 수단과, 적합하게는 다공성을 한정하기 위해, 접촉하는 단계를 적합하게 수반한다. 접촉은 언제라도 일어날 수 있다. 그러나, 접촉은 예를 들어 인체로 통합될 수 있거나 또는 결합될 수 있는 장치의 일부 또는 전부로서 사용하기 위한, 성분(또는 이의 일부)을 제조하는 것과 관련될 수 있는 상기 생산품의 임의의 기계적 가공 또는 물리적 조작 단계 후에 적합하게 일어난다. 이것은 세라믹 재료가 인시투(in situ)인 동안에 생성물이 예를 들어 기계 가공에 견딜 수 있는 더 큰 강도를 가질 수 있기 때문이다.
세라믹 재료를 제거하기 위한 상기 수단은 상기 세라믹 재료를 용해하기 위해 배열될 수 있다. 상기 수단은 적합하게는 용매를 포함할 수 있다. 상기 용매는 비수성 또는 수성이다. 상기 용매는 바람직하게는 물을 포함하고 보다 바람직하게는 80 중량% 이상, 보다 바람직하게는 95 중량% 이상, 특히 바람직하게는 99 중량% 이상의 물을 포함한다. 상기 용매는 바람직하게는 본질적으로 물로 구성된다.
세라믹 재료를 제거하기 위한 수단은, 용융 가공 후에 형성된 상기 생성물을 100℃ 초과의 온도와 주위 압력(ambient pressure) 초과의 압력에서 용매 배합물(바람직하게는 상기한 바와 같이 물을 포함함)과 접촉시키고 이에 의해 상기 용매 배합물을 세라믹 재료에 충전하고 상기 생성물로부터 상기 충전된 용매를 분리하는 단계를 포함한다.
상기 방법에서, 상기 용매 배합물은 상기 생성물과 접촉할 때 150℃ 초과, 적합하게는 200℃ 초과의 온도에 있을 수 있다. 상기 용매 배합물은 상기 생성물과 접촉할 때 500 ℃ 미만, 적합하게는 450℃ 미만, 바람직하게는 400℃ 미만, 보다 바람직하게는 350 ℃ 미만일 수 있다.
용매 배합물은 상기 생성물과 접촉할 때 4 bar 이상, 적합하게는 8 bar 이상, 바람직하게는 10 bar 이상의 압력 하에 있을 수 있다. 압력은 300 bar 미만, 바람직하게는 200 bar 미만, 보다 바람직하게는 100 bar 미만, 특히 50 bar 미만일 수 있다. 상기 압력은 상기 생성물과 접촉할 때 용매의 배합물을 액체 상태로 유지하도록 바람직하게 선택될 수 있다.
바람직하게, 상기 방법에서, 용매 배합물은 제 1 영역에서 상기 생성물이 배열되는 제 2 영역을 경유하여 제 3 영역으로 흐르도록 배열된다.
제 4 측면에 따르면, 제 3 측면의 방법에서 얻어질 수 있는 성분 또는 이의 일부가 제공된다.
제 5 측면에 따르면, 인체에 식재하기 위한 의료용 임플란트가 제공되고, 상기 의료용 임플란트는 중합체 재료와 세라믹 재료를 포함하는 재료를 포함하고. 여기서 상기 중합체 재료는 하기를 포함하는 타입이고:
(a) 페닐 모이어티;
(b) 케톤 모이어티; 및
(c) 에테르 모이어티;
여기서 세라믹 재료는 생활성 유리 및/또는 제어된 방출 유리이고, 여기서 상기 세라믹 재료는 20 몰% 미만의 산화나트륨을 포함하고 및/또는 수용성이다.
제 5 측면의 재료는 제 1 측면의 재료 덩어리의 모든 특징을 가질 수 있다.
상기 의료용 임플란트는 연성 또는 강성 조직을 대체하거나 보충하도록 배열될 수 있다. 그것은 뼈를 대체하거나 보충할 수 있다.
바람직하게는, 상기 의료용 재료의 다공성은 인체 내에 식재 후 예를 들면 세라믹 재료의 용해에 의해 증가되도록 마련된다.
본 발명의 모든 측면 또는 본 명세서에서 기술된 구현예의 모든 특징은 필요한 수정을 가하여 본 발명의 모든 측면 또는 본 명세서에서 기술되는 구현예의 모든 특징과 결합될 수 있다.
본 발명의 특정 구현예들은 본보기로서 첨부된 도면을 참조하여 기술될 것이다.
도 1a 및 1b는 각각 오버몰드된 다공성 층을 가진 비구컵(acetabular cup)의 사시도 및 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 한 종류의 다공성 재료의 오버몰드된 영역과 다른 재료의 인접한 오버몰드된 영역을 가진 다른 비구컵의 사시도 및 단면도이다.
도 3은 다른 특성을 가지는 영역을 포함하는 임플란트 가능한 장치의 개략도이다.
초기 단계에서, 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 선택된 유리를 용융가공하려는 시도가 이루어졌고 이때 실시예 1에서 기술된 일반 절차 및 실시예 2 내지 5에서 기술된 특정 유리를 선택하였다. 선택된 유리는 하기와 같았다:
- 생활성 유리 45S5 - SiO2 (46몰%), Na2O (24몰%), CaO (27몰%), P2O5 (3몰%)를 포함하는 일반적이며 널리 상업적으로 입수가능한 생활성 유리.
- 생활성 유리 13-93 유리 분말 - SiO2 (53wt%), Na2O (6wt%), K2O (12wt%), CaO (20wt%), P2O5 (4wt%), MgO (5wt%)를 포함하는 생활성 유리.
- 생활성 유리 13-92- Na2O 0wt%를 가지는 유리 분말.
- 제어 방출된 유리 - Mo-Sci로 부터 얻어지고 Ag2O (1-30wt%), Li2O, Na2O, K2O (0-12wt%), Al2O3 (0-5wt%), P2O5 (0-70wt%) 및 B2O3 (40- 80wt%) (본 명세서에서 CRG-1으로 언급)의 공칭 조성을 가짐.
실시예 1 용융가공을 위한 일반 절차
컴파운딩하기 전에, 원료-중간 점도를 가진 미충전된 폴리에테르에테르케톤 (PEEK) 중합체(Invibio Limited, UK로부터 입수된 Invibio LT2) 및 선택된 유리를 준비하였다. 대기성 수분을 제거하는 것을 돕고 공정을 이롭게하기 위해, 선택된 유리를 200℃에서 5 시간 동안 건조 오븐에 두었다. 상기 공정을 PEEK가 흡수한 0.5%의 물을 제거하기 위해 PEEK에 대해 반복하였다.
스트랜드 다이(strand die)와 적합한 중합체 및 분말 계량 장치를 구비한 2축 스크류 컴파운더(twin-screw compounder)를 사용하였다. 선택된 유리 및 PEEK 원료를 수동으로 두개의 컴파운드 호퍼에 충전하였다. 아웃풋 말단(output end)에 스트랜드 컨베이어(strand conveyer), 펠렛타이저(pelletiser), 긴압출물(longs)을 분리하기 위한 분류기(classifier) 및 적합한 깨끗한 수집 용기(collection bin)를 위치시켰다. 적합한 크기의 기계가 과도한 중합체 체류 시간(residence time)을 감소시키기 위해 선택되었다. PEEK 중합체가 유체 상태(스크류에서 생성된 전단 및 온도에 기인함)일 때, PEEK 중합체에 압출기의 사이드 피더를 통해 유리를 첨가하였다. 저점도 PEEK 중합체(중간 점도 LT2)가 선택되어 고함량의 충전제의 첨가 결과인 점도 증가를 상쇄시켰다. 2 축 스크류 컴파운더를 360 내지 400℃의 온도에서 운전하였다. 45:1의 최소 L/D비를 갖는 스텐레스 강으로 제조된 일반 스크류 프로파일을 사용하였다. 압출 말단(extrusion end)에서 4mm 오리피스를 가진 2 홀 다이(twin hole die)를 사용하였다. 스크류를 따른 온도 분포는 360 내지 400℃에서 변화하였다.
주 스크류 회전 속도는 150-250 rpm(그러나 많이 로딩된 재료에 대해서는 더 높을 수 있음)이었다. 주 스크류 회전 속도는 긴 체류 시간과 잠재적인 중합체로 열화를 피하기 위해 상기 범위 내에서 유지되었다.
실시예 2 내지 5 - PEEK 와 선택된 유리의 컴파운딩
실시예 1의 절차에 따라, 다양한 유리를 컴파운딩하려고 시도하였다.
세부사항과 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 번호 PEEK의 양(wt%) 유리의 종류 유리의 양(wt%) 결과
2 50 45S5 50 재료를 접촉하였을 때 반응이 급속히 일어나 모든 추가적인 흐름을 방해하는 매우 고점도 혼합물을 생성함
3 50 13-93 50 (실시예 2와 달리)고점도 혼합물이 생성되지 않음
4 50 13-92 50 (실시예 2와 달리)고점도 혼합물이 생성되지 않음
5 50 제어된 방출 유리 CRG-1 50 (실시예 2와 달리)고점도 혼합물이 생성되지 않음
용융시 발생하는 매우 높은 점도 때문에 455S 유리는 용융 가공될 수 없고, 이것은 PEEK와 유리가 상용성이 아니라는 것을 보여주는 것이 이해될 것이다. 조사 결과는 유리와의 반응때문에 중합체가 불안정하다는 것을 시사한다. 특히 PEEK/유리 혼합물에 가해지는 용융가공 사이클의 횟수가 최소화된다면, 다른 유리는 용융가공되어 유용한 생성물을 생성할 수 있다. 그러나, 실시예 5는 많은 사이클을 통해, 쉽게 용융가공될 수 있다.
상용성이 있는 PEEK/유리 조합이 실시예 7의 일반 공정을 사용하여 과립을 제조하는데 사용될 수 있고, 다음으로 실시예 8 내지 13의 일반 공정을 사용하여 소정의 형상을 생성하기 위해, 상기 과립이 사용될 수 있다.
실시예 7- 과립의 제조
컴파운딩 전에, 원료-중간 점도를 가진 미충전된 (폴리에테르에테르케톤) PEEK 중합체(Invibio Limited, UK로부터 입수된 Invibio LT2) 및 선택된 유리를 준비하였다. 유리를, 필요하다면, 골전도도(osseoconductivity)를 위한 공극을 주기에 적합한 입자 크기(100-1000㎛의 직경의 입자범위)로 분류할 수 있다. 이것은 등급별 메쉬(graduated meshes)로 체질하여 달성할 수 있다. 대기성 수분의 제거를 돕고 공정을 이롭게하기 위해, 상기 PEEK와 유리를 사용 전에 건조 오븐에서 건조할 수 있다.
스트랜드 다이(strand die)와 적합한 중합체 및 분말 계량 장치를 구비한 2축 스크류 컴파운더를 사용하였다. 유리 및 PEEK 원료를 두개의 컴파운드 호퍼에 충진할 수 있다. 아웃풋 말단(output end)에 스트랜드 컨베이어, 펠렛타이저, 긴압출물을 분리하기 위한 분류기 및 적합한 깨끗한 수집 용기를 제공할 수 있다. 적합한 크기의 기계를 과도한 체류 시간(residence time)을 감소시키기 위해 선택할 수 있다. 유리와 PEEK를 적합한 비로 공급할 수 있는데, 상기 중합체가 유체 상태(스크류에서 생성된 전단 및 온도에 기인함)일 때 유리를 첨가하였다. 저점도 PEEK 중합체를 선택하여 고함량의 충전제의 첨가 결과인 점도 증가를 상쇄할 수 있다. 2 축 스크류 컴파운더를 360 내지 400℃의 온도에서 운전할 수 있다. 압출 말단(extrusion end)에서 4mm 오리피스를 가진 2 홀 다이를 사용할 수 있다.
주 스크류 회전 속도는 150-250 rpm(그러나, 많이 로딩된 재료에 대해서는 더 높을 수 있음)일 수 있다. 주 스크류 회전 속도는 긴 체류 시간을 피하기 위해 상기 범위 내에서 유지될 수 있다. 컴운드된 재료는 대략 3mm의 연속 레이스(lace)로 압출될 수 있다. 이것이 스트랜드 컨베이어 위에 포획될 때 공냉될 수 있다. 레이스를 펠렛으로 전환하기 위해 펠렛타이저를 사용할 수 있다.
실시예 8-과립을 유사 그물 형상 잉곳(near net shape ingots)으로 사출 성형
기계 가공에 적합하도록 20mm x 20mm x 100mm 치수의 잉곳을 실시예 1의 과립을 사용하여 사출 성형기에서 제조할 수 있다.
실시예 9 - 과립을 플라크( plagues )로 사출 성형
실시예 8에서 기술된 절차에 따라, 150mm x 75mm x 10mm 플라크를 제조할 수 있는데, 이는 다공성으로부터 유리할 수 있는 의료 장치용 대표 시료로 기계 가공될 수 있다.
실시예 10 - 부분적으로 다공성 영역의 형성
부분적으로 다공성 영역을 가지는 20mm x 20mm x 100mm 치수의 유사 그물 형상의 잉곳을 제조할 수 있다. 실시예 8에 기재된 기술을 사용하여 제조된, 예비성형(preformed) 잉곳을 금형 툴 캐비티(mould tool cavity) 내에 장착할 수 있으며, 이후 기계 가공하여 소정의 부피를 제거하여 절반 잉곳 및 나머지 부분 잉곳을 생성할 수 있다. 상기 절반 및 부분 잉곳은 이 잉곳이 상기 금형 툴 내에 재삽입될 때 새로운 중합체가 남아있는 금형 캐비티 공간 내에 흘러갈 수 있도록 충분한 부피를 제거하기 위해 기계 가공된 중실 잉곳(solid ingots)일 수 있다. 미충전된 PEEK(또는 중합체와 선택적인 충전제를 포함하는 대안 혼합물)를 사출 성형기로 충전하여 남아 있는 캐비티 공간으로 사출할 수 있다.
실시예 11 - 로드 스톡(rod stock)으로 압출
로드 스톡을 과립을 사용하여 압출하여 제조할 수 있다. 로드 스톡은 기계 가공되어 의료 장치 및 이어서 유리의 제거에 의해 생체 내에서 생성된 공극을 한정할 수 있다.
실시예 12 - 필름 형성
실시예 7의 과립으로부터 필름 및 박판(thin sheets) 재료를 생성하기 위해 함께 샌드위치된 몇몇 부품으로 구성된 템플릿을 사용하였다. 중앙 형상 절단부(central shape cut-out)(일반적으로 정사각형임)를 가지며, 두께가 1 mm인 금속판의 밑면에 탈착을 용이하게 하기 위해 눌러 붙지않게 하는 제제(non-stick agent)로 코팅된 얇은 알루미늄 호일 시트를 두었다. 중앙 절단부(central cut-out) 내에 과립을 충분히 위치시켜 상기 절단부 영역(cut-out area)을 대충 덮고 상기 툴을 과충전하여 수축시켰다.
실시예 13 - 필름 대량 생산
소정의 치수의 필름을 한정하는 슬릿 다이를 통해 과립을 압출하여 필름을 제조할 수 있다.
실시예 14 - 직접적인 장치( direct device ) 또는 성분 형상( component shape)으로의 사출 성형
상기 제조방법에 따라, 실시예 7의 과립을 기계 가공 없이 의료 장치의 일부 또는 전부를 한정하게 배열된 금형 캐비티가 있는 사출 성형기에 공급할 수 있다.
상기 실시예에서 기술된 공정 및/또는 생성물은 광범위한 용도를 가질 수 있다.
일반적으로 충전된 또는 미충전된 폴리에테르에테르케톤을 포함하는 표준 과립이 사용될 수 있는 모든 상황에서 상기 과립이 사용될 수 있다. 이것들은 압출, 공압출, 성형 또는 오버몰딩 공정을 포함한다.
연성 또는 경성 조직(tissues)을 대체하기 위해 필름이 제조될 수 있다. 그러한 배열(arrangement)은 얇은 지지층이 구조적 보강을 위해 요구될 수 있는 외상 부상 또는 두개턱 안면 부상(craniomaxillofacial injury)의 치료에 유용할 수 있다. 상기 재료에서 공극(생체 내에서 유리의 침출에 의해 형성될 수 있는)의 제공은 조직 정착(tissue anchorage) 및 내성장(in-growth)을 통한 조직 통합(tissue intergration)을 용이하게 한다.
튜빙(tubing)은 적합한 로딩량으로 적절한 입자 크기를 갖는 유리를 포함하는 과립을 사용하고, 과립을 용융시키고 다이를 통해 재료를 압출하여 튜브 형상으로 형성함으로써 제조될 수 있다. 이 형상은, 냉각(예를 들어, 컨베이어 라인상의 공기 중에서)되고 길이로 절단될 수 있다. 상기 튜브는 제안된 용도에 따라 강성 또는 얇은 벽으로 제조될 수 있고 성분 또는 기능성 부품으로서 용도를 가질 수 있다. 튜브의 루멘(lumen)은 빈공간으로 남을 수 있고, 미충전 또는 충전된 PEEK, 또는 다른 중합체, 또는 금속으로 충전될 수 있다. 루멘 내의 이 추가 재료는 용융 공정(예를 들어, 재료 상의 과압출(over extrusion))을 사용하여 삽입되고 영구적으로 결합될 수 있다. 상기 내부 재료는 유리가 용해되어 생성된 공극을 통해 통과하여 용도에 따라 1 내지 1000 ㎛의 범위의 공극 크기의 구조 다공성 PEEK 튜브 내에서 특정 활성을 전달하는 인자를 포함할 수 있다.
본보기로서, 미세 공극을 포함하는 소직경 튜빙/중공 섬유가 유리를 사용하여 제조되어 골 내성장 섬유로서 사용될 수 있다. 이 유리는 생체 내에서 재흡수되어 세포 내성장을 위한 공극을 남길 수 있다.
다른 구현예에서, 생체 내에서 의료용으로 사용된 스크류 또는 볼트는 상기한 과립을 사용하여 오버몰딩되어 삽입될 수 있지만, 유리의 용해에 의해 특정 다공성을 한정하여, 조직 내성장이 향상될 수 있다.
모노 또는 멀티 필라멘트 섬유가 상기 과립을 사용하여 압출하여 제조될 수 있다. 다공성은 생체 내에서 형성될 수 있다. 섬유는 이후 임플란트에 적합한 직물(textiles)로 제직(woven) 또는 편조(braided) 또는 편성(knitted) 또는 부직포화(non-woven) 될 수 있는 봉합사(sutures) 또는 방적사(yarns)로 사용될 수 있다.
과립은 보다 우수한 고착(fixation) 또는 조직 통합(tissue integration)을 요구하는 장치의 제조에 사용될 수 있다. 도 6을 참조하면, 중합성 비구(acetabular) 컵은 PEEK와 탄소 섬유를 포함하는 복합 재료로부터 제조될 수 있는 컵 본체(2) 및 중합체, 예를 들어 실시예 7에 개시된 바와 같이 제조된 과립으로부터 오버몰드될 수 있는 유리를 포함하는 PEEK를 포함하는 오버몰드된 외부층 (4)을 포함한다. 이 유리는 생체 내에서 층(4)로부터 침출되어 조직 통합을 용이하게 할 수 있는 다공성 층(4)을 남길 수 있다.
도 7a 및 7b에 기술된 다른 변형예에서, 비구컵은 컵 본체(2) 및 반구상 표면만 덮는 외각 층(4)을 포함한다. 다른 반구상 표면(6)은 다른 재료(예를 들어 대체 충전제를 가진 PEEK 또는 엘라스토머와 같은 성형가능한 재료)로 형성될 수 있다.
일반적으로, 상기한 과립은 다른 재료와 함께 사용되어 목적한 작용 영역을 가지는 조합 재료를 제공하여 특정 영역에서 유익한 특성을 제공할 수 있는 장치가 제조되게 할 수 있다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 영역 (10)은 미충전된 또는 탄소 섬유 충전된 PEEK 프레임을 포함할 수 있는데, 이는 골(bone)을 아주 비슷하게 모방한 주요 구조적 지지를 제공하게 마련된 것이다. 특정 영역, 예를 들어 말단 또는 한 특정 측면/영역상에 있을 수 있고 골(bone)과 접촉할 수 있고 내성장을 필요로 할 수 있는 영역 (12), (14)는 성형되어 임플란트 동안 재흡수되어 기공을 남길 수 있는 잠재적으로 다공성인 PEEK를 한정할 수 있고 및/또는 유리로 충전된 PEEK를 포함할 수 있다.

Claims (25)

  1. 중합체 재료 및 세라믹 재료를 포함하는 재료 덩어리(a mass of material)로서,
    여기서 상기 중합체 재료는 하기를 포함하는 타입이고:
    (a) 페닐 모이어티;
    (b) 케톤 모이어티; 및
    (c) 에테르 모이어티;
    여기서 상기 세라믹 재료는 생활성 유리(bioactive glass) 및/또는 제어된 방출 유리(controlled release glass)이고, 여기서 상기 세라믹 재료는 20 몰% 미만의 산화나트륨(sodium oxide)을 포함하고 및/또는 수용성인 재료 덩어리.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 세라믹 재료 중 알카리 금속 산화물의 총 함량은 20 몰% 미만이고 상기 세라믹 재료 중 알카리 금속 산화물의 총 함량은 10 몰% 미만인 중합체 재료.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 세라믹 재료는 2 이상 3.2 미만의 네트워크 연결도(network connectivity)를 가지는 생활성 유리를 포함하는 재료 덩어리.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 재료는 20 몰% 미만의 이산화 규소를 포함하고, 유리 형성제(glass former)로서 오산화인(phosphorous pentoxide)을 포함하고, 10 mol% 미만의 산화나트륨(sodium oxide)을 포함하는 제어된 방출 유리를 포함하고, 여기서 상기 제어된 방출 유리 중 알카리 금속 산화물의 총 함량은 10 mol% 미만이고 여기서 상기 제어된 방출 유리는 알칼리 토금속 산화물 또는 탄산염 또는 란타나이드의 산화물 또는 탄산염를 포함하는 재료 덩어리.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어된 방출 유리는 38℃의 물에서 완전히 용해되는 재료 덩어리
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 여기서, 용해시, 상기 제어된 방출 유리는 7 미만의 pH를 갖는 재료 덩어리.
  7. 제 항에 있어서, 상기 생활성 유리는 유리 형성제로서 30 몰% 이상의 이산화규소를 포함하는 재료 덩어리.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료 덩어리는 상기 중합체 재료와 상기 세라믹 재료를 포함하는 입자를 포함하고, 상기 입자는 0.1 내지 1 범위의 부피를 가지고 상기 재료 덩어리 중 상기 입자의 평균 중량은 0.01g 내지 0.1g의 범위에 있는 재료 덩어리.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료 덩어리는 40 내지 80 중량%의 상기 세라믹 재료와 20 내지 60 중량 %의 상기 중합체 재료를 포함하는 입자를 포함하는 재료 덩어리.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료 덩어리는 60 내지 80 중량%의 상기 세라믹 재료와 20 내지 40 중량 %의 상기 중합체 재료를 포함하는 재료 덩어리.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료 덩어리 중 상기 중합체 재료의 중량 대 상기 세라믹 재료의 중량의 비는 0.25 내지 1의 범위인 재료 덩어리.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 재료는 일반식 IV의 반복 단위
    Figure pct00006

    또는 일반식 IV*의 반복 단위를 포함하는 재료 덩어리:
    Figure pct00007

    여기서 A 및 B는 독립적으로 0 또는 1을 나타내고, E 및 E′는 독립적으로 산소 또는 황 원자 또는 직접 결합을 나타내며, G는 산소 또는 황 원자, 직접 결합 또는 -0-Ph-O- 모이어티를 나타내며(여기서, Ph는 페닐기를 나타냄), m,r,s,t v,w 및 z는 0 또는 1을 나타내고 Ar은 하기의 모이어티 (i) 내지 (v) 중 하나로부터 선택되며, 이 모이어티는 그의 하나 이상의 페닐 모이어티를 통해 인접한 모이어티에 결합되어 있다:
    Figure pct00008
    .
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 재료는 일반식 (XX)의 반복 단위를 바람직하게는 포함하고, 보다 바람직하게는 일반식 (XX)의 반복 단위로 본질적으로 이루어지는 재료 덩어리:
    Figure pct00009

    여기서 t1, 및 w1은 독립적으로 0 또는 1을 나타내고 v1은 0, 1 또는 2를 나타낸다.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 재료는 폴리에테르에테르케톤, 폴리에테르케톤, 폴리에테르케톤에테르케톤케톤 및 폴리에테르케톤케톤으로부터 선택되는 재료 덩어리.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 재료는 폴리에테르에테르케톤인 재료 덩어리.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 재료는 상기 중합체 재료의 용융점 보다 큰 유리전이 온도를 가지는 재료 덩어리.
  17. 제 1항 내지 제 16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 재료 덩어리는 단일 종류의 중합체 재료와 단일 종류의 세라믹 재료로 본질적으로 구성되는 재료 덩어리.
  18. 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 따른 재료 덩어리를 제조하는 방법으로서,
    (a) 제 1항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 따른 중합체 재료와 세라믹 재료를 접촉시키는 단계; 및
    (b) 상기 혼합물을 재료 덩어리로 형성하는 단계를 포함하는 제조방법.
  19. 제 항에 있어서, 상기 중합체 재료 및 세라믹 재료는 압출기(extruder)에서 용융가공되고 입자들이 긴 혼합물(a length of mixture)을 압출하고 상기 긴 혼합물을 분쇄하여 한정되는 제조방법.
  20. 성분을 제조하는 방법으로서, 상기 방법은:
    (a) 제 1항 내지 제 항 중 어느 한 항에 기술된 바와 같은, 중합체 재료와 세라믹 재료를 용융가공하여 상기 성분의 적어도 일부를 한정하는 단계,
    (b) 선택적으로, 상기 세라믹 재료를 제거하는 단계를 포함하는 제조방법.
  21. 제 항에 있어서, 상기 재료 덩어리가 용융 가공되어 섬유, 로드, 튜브, 바, 플레이트, 필름 또는 유사 망상 형상 잉곳(near net-shaped ingot)을 생성하는 제조방법.
  22. 제 항 내지 제 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기한 타입의 재료 덩어리를 성형하여 제 1 영역을 제조하는 단계; 및 상기 재료 덩어리의 조성과 상이한 제 2 조성물을 성형하여, 상기 제 1 영역에 인접한 제 2 영역을 성형하는 단계를 포함하는 공정으로 다른 조성의 영역들을 포함하는 성분을 제조하는데 사용되는 제조방법.
  23. 제 항 내지 제 항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 (b)에서 상기 세라믹 재료를 제거하는 단계를 포함하는 제조방법.
  24. 제 항 내지 제 항 중 어느 한 항에 따른 제조방법으로 얻을 수 있는 부품의 성분.
  25. 인체에 식재를 위한 의료용 임플란트로서, 상기 의료용 임플란트는 중합체 재료와 세라믹 재료를 포함하는 재료를 포함하고, 여기서 상기 중합체 재료는 하기를 포함하는 타입이고:
    (a) 페닐 모이어티
    (b) 케톤 모이어티; 및
    (c) 에테르 모이어티;
    여기서 상기 세라믹 재료는 생활성 유리 및/또는 제어된 방출 유리이고, 여기서 상기 세라믹 재료는 20 몰% 미만의 산화나트륨을 포함하고 및/또는 수용성인 의료용 임플란트.
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