KR20140023284A - 비재흡수형 중합체-세라믹 합성물 임플란트 물질 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코랄과 같은 상호 연결 지지대의 구조를 갖는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)와 같은 비재흡수성 폴리머를 포함하는 합성물, 구조물 및 임플란트에 관한 것이다. 합성물은 세라믹을 포함하는 제1상; 및 비재흡수성 중합체를 포함하는 제2상을 포함할 것이고, 상기 제1상 및 제2상 각각은 상호 연결 지지대 구조를 갖고, 합성물에서 실질적으로 연결된다. 본 발명에 따른 임플란트는 또한 코어의 표면, 다공성층(존재한다면)의 표면, 또는 양자와 인접하는 비재습수성 폴리머를 함유하는 비다공성 구성요소를 포함할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 다수의 상호 연결 채널을 갖는 다공성 세라믹 본체를 비재흡수성 폴리머로 주입하는 단계를 포함한다.

Description

비재흡수형 중합체-세라믹 합성물 임플란트 물질{NON-RESORBABLE POLYMER-CERAMIC COMPOSITE IMPLANT MATERIALS}

본 발명은 정형외과용 임플란트(orthopedic implant)을 포함하는 정형외과 수술에 유용한 물질에 관한 것이다.

인간 근골격계는 뼈, 인대, 연골, 근육 및 힘줄을 포함하는 다양한 조직으로 구성된다. 정신적 외상, 병리적 퇴행 또는 선천적 조건으로 인한 조직 상해 또는 변형은 종종 기능 복구를 위한 외과적 개입을 필요로 한다. 이러한 수술에서 외과의들은 자연 치유 과정을 용이하게 하고 그 부위의 기능을 복구하기 위한 정형외과 임플란트를 사용할 수 있다. 이식 부위 및 원하는 치료에 따라, 임플란트는 내하중성(load-bearing)(즉, 통상적 생리 조건하에서 상당한 변형없이 주위 구조를 지지할 수 있는 능력)을 보유할 수 있다. 또한, 임플란트 물질내로 자연 뼈의 내방성장에 의한 것과 같이 임플란트가 기존 자연 조직내로 통합되는 것이 바람직할 것이다.

다양한 중합체 및 세라믹 물질은 또한 임플란트 물질로 사용되어 왔다. 예컨대, 이러한 물질은 골절 고정, 뼈이식, 척추융합, 연조직회복, 및 변형교정에 사용되어 왔다. 특정 구조는 나사, 플레이트, 핀, 로드 및 추간 스페이서를 포함한다. 이 물질들의 특정 조성은 임플란트의 생리적 성질에 영향을 줄 수 있다. 다양한 응용을 위하여, 이러한 임플란트는 주변 천연 조직과 함께 통합될 수 있으면서 내하중성을 갖는 것이 바람직할 것이다. 그러나, 많은 물질들은 이러한 조합의 성질을 제공하지 못한다. 예컨대 뼈전도성을 가지면 내하중성이 떨어진다.

본 발명은 폴리에테르에테르케톤(PEEK)과 같은 비재흡수성 중합체(non-resorbable polymer)를 포함하는 합성물(composite)과 중합체 구조물(polymer constructs)에 관한 물질, 조성물, 장치 및 방법을 제공한다. 구조물 및 합성물은 코랄 구조(coralline structure)로 정의될 수 있는 상호 연결 지지대(interconnected strut)를 포함한다.

다양한 양태로서, 본 발명은 세라믹을 포함하는 제1상(first phase); 및 비재흡수성 중합체를 포함하는 제2상(second phase)을 포함하는 정형외과 임플란트 합성물을 제공하며, 여기서 각각의 제1상 및 제2상은 상호 연결 지지 구조(interconnected strut structure)를 가지며, 합성물에서 실질적으로 연속된다. 상기 세라믹은 칼슘 포스페이트, 칼슘 카보네이트, 또는 이것의 혼합물일 수 있다. 상기 합성물은 또한 펩티드, 사이토킨 및 항균제와 같은 생활성 물질을 함유할 수 있다. 일부 양태에서, 상기 임플란트는 합성물을 함유하는 코어(core), 및 상기 코어와 인접한 비재흡수성 중합체를 함유하는 다공성 층(porous layer)을 포함한다. 또한 상기 임플란트는 코어의 표면, 다공성 층의 표면(존재한다면) 또는 양자와 인접한 비재흡수성 중합체를 함유하는 비다공성 구성요소(non-porous component)를 포함할 것이다.

또한, 본 발명은 비재흡수성 중합체와 함께, 복수의 상호 연결 채널(interconnected channel)을 갖는, 다공성 세라믹 몸체(porous ceramic body)를 주입하는 단계를 포함하는, 뼈 이식 합성물을 제조하는 방법을 제공한다. 생성된 합성물은 세라믹의 제1상 및 비재흡수성 중합체의 제2상을 포함할 수 있으며, 여기서 제1상 및 제2상은 합성물에서 실질적으로 연속된다. 주입(infusing) 단계는 세라믹 몸체를 몰드에 위치시키는 단계, 및 하나 또는 그 이상의 채널을 충전시키기 위하여 상기 몰드내로 비재흡수성 중합체를 투입하는 단계를 포함한다. 일부 양태에서, 상기 세라믹 몸체는 몰드에서 보이드(void)를 정의하며, 상기 합성물은 2개의 구성요소를 포함하며, 제1 구성요소는 중합체로 충전된 하나 또는 그 이상의 채널을 갖는 세라믹 몸체를 포함하고, 상기 구성요소는 비다공성 중합체를 포함한다.

본 발명은 내하중성을 가지면서도 천연 뼈에 이식되어 기존 뼈와 통합되어 용이하게 성장 및 접합이 가능한 뼈 이식 합성물을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 다공성 구조에 대한 투시도이다.
도 2는 본 발명의 합성물에 대한 투시도이다.
도 3a은 본 발명의 합성물의 단면도의 현미경 사진이다. 도 3b는 본 발명의 합성물의 주사전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 척추 스페이서 임플란트의 사진이다.
도 5는 본 발명의 척추 스페이서 임플란트의 투시도이다.
도 6은 본 발명의 합성물과 고형 비다공성 성분을 포함하는 본 발명의 척추 스페이서 임플란트의 투시도이다.
도 7은 본 발명의 합성물과 고형 비다공성 성분을 포함하는 본 발명의 척추 스페이서 임플란트의 투시도이다.
도 8은 본 발명의 합성물과 고형 비다공성 성분을 포함하는 본 발명의 척추 스페이서 임플란트의 투시도이다.
도 9는 본 발명의 방법을 예시하는 공정 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 주형화된 임플란트 물질의 단면도 그림이다.
여기에 설명된 도면들은 특정 구체예를 설명하기 위하여 본 발명에 따른 물질, 조성물, 장치 및 방법의 일반적 성질을 예시하고자 하는 것이다. 이러한 도면들은 임의의 주어진 구체예의 특징을 자세히 반영하고 있지 않으며, 본 발명의 범위내에서 특정 구체예를 한정하거나 정의하도록 의도될 수 없다.

본 발명의 구체적 설명은 하나 또는 그 이상의 발명의 용도, 조성물, 제조물의 본질의 단순히 예시이며, 본 출원, 또는 본 출원이나 이것의 특허에 우선권을 주장하여 출원될 수 있는 다른 출원들에서 청구되는 임의의 특정 발명의 범위, 응용 또는 용도를 제한하는 것을 의도하지 않는다. 본 기술의 이해를 돕기 위한 의도로 용어 및 문구의 비한정적인 설명이 본 발명의 상세한 설명에서 제공될 것이다.

본 기술의 임플란트 구조물(implant construct)은 비재흡수성 중합체 및, 다양한 합성물 구체예에서, 세리믹을 포함한다. (일반적으로, 단일상(single-phase) 물질을 포함하는 본 발명의 구체예는 "구조물(construct)"이라고 언급되고, 다중상(multi-phase) 물질을 포함하는 본 발명의 구체예는 "합성물(composite)"이라고 언급된다. 그러나, 용어 "구조물" 및 "합성물"은 본 발명의 다양한 문맥에서 상호혼용되어 사용될 수 있으며, 임의의 자세한 구체예의 특정 조성 및 구조를 한정할 의도는 아니다.) 이하에서 설명하는 바와 같이, 임플란트 구조물, 합성물 및 장치는 인간 또는 다른 동물 대상체에서 뼈 또는 다른 조직 결함의 치료를 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 합성물과 구조물에 사용되는 특정 물질은 생체의학적으로 허용가능해야 한다. 이러한 "생체의학적으로 허용가능한“ 물질은 상당한 이익/위험 비율에 상응하는 부작용(예를 들면, 독성, 가려움 및 알러지 반응)없이 인간 및/또는 동물에 사용하는 것이 적절한 것이다.

물질 및 합성물

본원에서 사용가능한 것 중에서 비재흡수성 중합체는 전형적 생리적 조건에서 인간 또는 동물 대상에 이식후 실질적으로 재흡수, 용해 또는 분해되지 않는 중합체를 포함한다. 이러한 중합체는 폴리아릴 에테르 케톤(PAEK) 중합체(예를 들면, 폴리에테르케톤케톤(PEKK), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 및 폴리에테르케톤에테르케톤케톤(PEKEKK)), 폴리올레핀(예를 들면, 가교결합가능한 초고도 분자량 폴리에틸렌, 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTEE)와 같은 불화 폴리올레핀), 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리아크릴레이트(예를 들면, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)), 폴리케톤, 폴리에테르이미드, 폴리설폰, 폴리우레탄 및 폴리페놀설폰을 포함한다. 다양한 구체예에서, 바람직한 중합체는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)를 포함하거나 또는 이것으로 이루어진다. 상업적으로 시판되는 PEEK는 인비보사(미국, 펜실베니아주 웨스트 콘쇼호켄)에 의해서 PEEK OPTIMA ® LT3로 판매된다.

충전제는 중합체, 공중합체, 중합체 블렌드 또는 중합체 합성물에 첨가되어 중합체 물질을 강화할 수 있다. 충전제는 이러한 기계적 및 열적 성질을 변화시키기 위하여 추가된다. 예를 들면, 카본 파이버는 내하중 장치와 같이 특정 용도를 위해 강도를 증진하기 위하여 기계적으로 중합체를 강화하기 위하여 추가될 수 있다. 일부 구체예에서, 카본-강화된 PEEK가 사용될 수 있다. 카본-충전된 PEEK는 비충전된 PEEK에 비하여 더 낮은 팽창률을 갖고, 전체적으로 강도 및 강성이 향상된 것으로 알려져 있다. 카본-충전된 PEEK는 또한 내마모성 및 내하중성을 제공할 수 있다.

다양한 구체예에서, 본 발명은 칼슘-함유 세라믹과 같은 세라믹을 포함하는 합성물을 제공한다. 칼슘-함유 세라믹은 칼슘 카보네이트, 칼슘 설페이트, 칼슘 락토비오네이트, 칼슘 플루오라이트, 칼슘 플루오로포스페이트, 칼슘 클로로포스페이트, 칼슘 클로라이드, 칼슘 락테이트, 히드록시아파타이트, 세라믹, 칼슘 옥사이드, 칼슘 모노포스페이트, 칼슘 디포스페이트, 트리칼슘 포스페이트, 칼슘 실리케이트, 칼슘 메타실리케이트, 칼슘 실리사이드, 칼슘 아세테이트, 이상성 칼슘 포스페이트 및 이것의 혼합물을 포함하는 것 또는 이것으로 이루어지는 것을 포함한다. 바람직하게는, 상기 세라믹은 흡수성 또는 재흡수성이어서, 바람직하게는 이식후 약 6 내지 18 개월내에 세라믹의 실질적 부분이 인간 또는 동물 대상의 이식시 재흡수된다. 다양한 구체예에서, 세라믹은 코랄(coral)과 같은 칼슘의 천연원을 포함하거나 또는 이것으로부터 유래한다. 일부 구체예에서, 세라믹은 칼슘 카보네이트, 칼슘 포스페이트 및 이것의 조성물을 포함한다.

다양한 구체예에서, 본 기술은 비재흡수성 중합체를 포함하는 다공성 구조를 포함하는 합성물 및 구조물을 제공한다. 일부 구체예에서, 구조물은 비재흡수성 중합체, 즉, 세라믹 또는 기타 구조 물질이 없는 또는 거의 낮은 농도(예를 들면, 10% 이하, 5% 이하 또는 1% 이하)로 함유하는 것으로 실질적으로 이루어진다. 도 1에 예시된 바와 같이, 다공성 구조(10)는 상호연결 지지대 구조를 포함할 수 있고, 여기서 상기 지지대(예, 지지대(17))는 구조물에서 실질적으로 연속된다. 다공성 구조(10)는 본원에서 추가적으로 설명된 바와 같이, 다양한 구체예에서 비재흡수성 중합체 또는 세라믹을 포함할 수 있다. 지지대 구조는 다공성 구조(10)을 통하여 실질적으로 계속되는 상호 연결 채널을 포함하는 다공(pososity)을 정의한다. 그러나, 당업자는 이처럼 실질적으로 연결된 채널이 (예를 들면)구조물의 디자인 또는 제조 방법의 다양성에 의하여 구조물의 전체를 통해 연장될 수 없음을 이해할 것이다. 상호 연결 채널은 일반적으로 다공성 구조를 통해 연장되고, 경로(path)는 다공성 구조의 제1 면(face)(13) 상의 공극(12)으로부터 다공성 구조내로 추적될 수 있고, 다공성 구조의 제1 면(13) 또는 또다른 면(16) 상에서 하나 또는 그 이상의 제2 공극(14, 15)에서 배출될 수 있다.

다양한 구체예로서, 다공성 구조는 인간의 해면성 뼈와 동일한 공극 크기를 갖는 미세구조를 갖기 때문에, 다공성 구조는 체액 및 혈액의 다공성 구조내로의 투과를 가능하게 한다. 도1을 다시 참조하면, 다공성 구조(10)는 그 외부 표면(예, 면(13), (16))과 소통할 수 있는 적어도 수개의 대공극(macrophore)(12, 14, 15)을 포함할 수 있고, 그 충분한 크기로 인해 혈관 기타 조직과 영양분의 침투를 가능하게 한다. 다공성 구조(10)는 또한 지지대(17)의 물질 내부와 같이 미세공극을 포함할 수 있으며, 공극은 그 지름이 너무 작아서 석회화된 골조직의 내방성장이 불가능하다. 다공성 구조는 약 5 내지 약 1000 마이크론, 5 내지 약 800 마이크론 또는 약 100 내지 약 700 또는 약 400 내지 약 600 마이크론의 크기 또는 횡단 길이(transverse dimension)(즉, 채널의 축을 가로지르는 크기 또는 직경)을 갖는 공극 및 채널을 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 직경은 약 500 마이크론이다.

다공성 구조는 경산호 목(Scleractinia)의 카보네이트 골격 물질과 실질적으로 유사한 3차원 구조의 지지대를 갖는 코랄(coralline)일 수 있다. 이러한 코랄은 포리테스(Porites), 고니오포라(Goniopora), 알베오포라(Alveopora) 및 아크로포라(Acropora) 속(genus)을 포함한다. 또한 다공성 구조는 코랄 구조의 내부 채널 구조와 실질적으로 유사한 3차원 구조의 지지대를 갖는 “로스트-코랄(lost-coralline)”일 수 있다. 이러한 로스트-코랄 구조는 코랄 구조의 “음각”으로 특징화될 수 있고, 코랄 몰드를 사용한 캐스팅 유형“로스트 왁스(lost-wax)”에 의하여 생산되는 구조와 유사하다.

어떤 구체예에서, 상기 구조의 상호 연결 채널을 포함하는 상기 구조의 다공(porosity)의 적어도 일부는 세라믹으로 전체 또는 부분 충전된다. 이러한 구체예는 세라믹 및 비재흡수성 중합체를 포함하는 합성물을 포함한다. 상기 합성물은 다음을 포함할 수 있다:

a) 세라믹을 포함하는 제1상; 및

b) 비재흡수성 중합체를 포함하는 제2상;

c) 상기에서 제1상 및 제2상 각각은

i) 상호 연결 지지대 구조를 가지고;

ii) 합성물에서 실질적으로 연속된다.

상기 제1상 및 제2상은 상술된 다공성 구조, 예컨대 코랄 또는 로스트 코랄 구조를 가질 수 있다. 일부 구체예에서, 제1상(세라믹)은 코랄 구조를 갖고, 제2상(중합체)은 로스트-코랄 구조를 갖는다. 다른 구체예에서, 제1상은 로스크-코랄 구조를 갖고, 제2상은 코랄 구조를 갖는다. 상기 제1상은 세라믹 조성이 상이한 다중층 구조에서 둘 또는 그 이상의 세라믹을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1상은 칼슘 포스페이트의 층으로 코팅된 칼슘 카보네이트를 포함하는 상호 연결 지지대를 포함하는 다공성 구조일 수 있다. 칼슘 포스페이트의 층은 약 1 내지 약 15 마이크론, 또는 약 2 내지 약 10 마이크론, 또는 약 3 내지 약 8 마이크론의 깊이일 수 있다.

세라믹/중합체 합성물의 구조는 도 2 및 도 3a 및 도 3b의 현미경 사진에 의하여 예시될 수 있다. 도 2의 합성물(20)은 제1상을 포함하며, 이것은 세라믹, 다공(예, 공극 12, 14, 15) 및 비재흡수성 중합체(21)(예, PEEK)로 실질적으로 충전된 상호 연결 채널을 제2상으로 포함하며, 단결정(monolithic)의 실질적으로 비다공성의 2-상(two-phase) 합성물 블록으로서 합성물(20)을 성형한다. 다른 구체예로서, 제1상은 비재흡수성 중합체를 포함하고, 제2상은 세라믹을 포함한다. 일부 구체예에서, 제1상은 코랄 구조를 포함하고, 제2상은 로스트-코랄 구조를 포함한다. 다른 구체예로서, 제1상은 로스트-코랄 구조를 포함하고, 제2상은 코랄 구조를 포함한다.

도 3a는 제1상(36) 세라믹과 제2상(38) 비재흡수성 중합체를 갖는 합성물(30)의 단면에 대한 현미경 사진이다. 추가적 예시에 따르면, 합성물(30)은, 제1상(36) 세라믹과 제2상(38) 비재흡수성 중합체의 합성물을 포함하는 코어(34)의 표면상에, 제2상(38) 비재흡수성 중합체로부터 연장된 비재흡수성 중합체의 다공성 층(32)을 선택적으로 포함할 수 있다. 바람직하게는, 도3a에 도시된 바와 같이, 다공성 층(32) 및 합성물 코어(34)는 동일한 비재흡수성 중합체를 포함한다. 일부 구체예에서, 도3a에 도시된 바와 같이, 다공성 층(32)의 다공(porosity)은 코어(34)의 제2상(38) 비재흡수성 중합체의 상호 연결 채널과 연속되는 비재흡수성 중합체에서 채널로부터 형성된다. 다공성 층(32)의 깊이는 약 0.05 내지 약 5mm, 약 0.1 내지 약 3 mm, 또는 약 0.25 내지 약 1mm일 수 있다.

도 3b는 본 발명의 합성물의 2-상 부분을 보여주는 주사전자현미경 사진이다. 합성물(30)은 실질적으로 솔리드(solid)의 비다공성 형태인 제1상(36) 세라믹 및 제2상(38) 비재흡수성 중합체를 포함한다.

본 발명의 합성물(및 구조물)은 하나 또는 그 이상의 생활성(bioactive) 물질을 추가로 포함한다. 생활성 물질, 합성물의 조성, 합성물의 구조 및 합성물의 의도된 용도와 같은 요건에 따라, 생활성 물질은 합성물의 표면에 코팅될 수 있고, 또는 합성물의 공극(있다면)에 주입될 수 있고, 또는 합성물의 물질(예, 비다공성 중합체, 세라믹 또는 둘다)과 혼합될 수 있다. 생활성 물질은 국소 또는 전신의 치료적 효과를 제공하는 임의의 천연, 재조합 또는 합성 화합물 또는 조성물을 포함할 수 있다. 다양한 구체예에서, 상기 생활성 물질은 직접 또는 간접적으로 뼈 성장을 촉진한다. 본원에서 사용할 수 있는 것 중에 생활성 물질은 분리된 조직 물질, 성장 인자, 펩티드 및 기타 사이토카인 및 호르몬, 약학적 활성 및 이들의 조합을 포함한다. 분리된 조직 물질은, 예를 들면, 전혈 및 혈액 일부분(예를 들면, 적혈구 세포, 백혈구 세포, 혈소판-풍부 혈장 및 혈소판-부족 혈장), 골수 흡입물 및 골수 일부분, 지질 흡입물 및 지질-유래 물질, 분리된 세포 및 배양된 세포(예를 들면, 조혈줄기세포, 간충직 줄기세포, 내피 전구세포, 섬유아세포, 망상적혈구(reticulacytes), 지방세포 및 내피세포)를 포함한다. 본원에서 사용가능한 성장 인자 및 사이토카인은 5개의 상이한 서브타입(TGF-β1-5)을 포함하는 변형 성장 인자-베타(TGF-β); 골 형성인자(BMPs, 예를 들면 BMP-2, BMP-2a, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7 및 BMP-8); 혈소판-유래 성장인자(PDGFs); 인슐린-유사 성장인자(예, IGF I 및 II); 및 섬유아세포 성장인자(FGFs), 혈관내피성장인자(VEGF), 오스테오칼신, 오스테오폰틴 및 이들의 조합을 포함한다. 약학적 활성물질의 예는 항균제, 화학치료제 및 항염증제를 포함한다. 항균제의 예는 설폰아미드, 푸란, 마크로라이드, 퀴놀론, 테트라시클린, 반코마이신, 세팔로스포린, 리팜핀, 아미노글리코시드(예를 들면 토브람신 및 젠타미신) 및 이들의 혼합물을 포함한다.

임플란트 및 치료 방법

본 발명의 합성물, 구조물 및 임플란트는 임의의 다양한 조직 결함에서 사용될 수 있다. “조직 결함(Tissue defects)”은 생리적 또는 미용 목적으로 부적합한 조직과 관련된 임의의 상태를 포함한다. 이러한 결함은 선천적인 것, 정신적 외상 또는 질병(예, 퇴행적 질환)의 증상 또는 이것에서 기인한 것 및 외과적 또는 기타 의학적 처치로 인한 결과들을 포함한다. 이러한 결함은 인간 또는 다른 동물 대상에서 골격의 임의의 측면, 예를 들면 두개골(치아 및 턱 포함), 척추 및 신체말단부(팔, 다리, 손 및 발)에 존재할 수 있다. 조직 결함의 예는 두개골 또는 다른 골조직 결함, 예를 들면, 골다공증; 척추 고정 및 융합 수술; 둔부, 무릎, 팔꿈치 및 기타 관절의 성형술; 치과 및 두개상악안면(craniomaxilofacial) 질환, 정신적 외상; 상처 및 골절로부터 기인하는 것들을 포함한다. 따라서, 본 발명은 결함 부위에 본 발명의 합성물 또는 구조물을 이식함으로써 인간 또는 다른 동물의 조직 결함을 치료하는 방법을 제공한다.

본 발명의 임플란트는 본 발명의 합성물 또는 구조물로 실질적으로 이루어질 수 있거나(consist essentially of) 또는 의도된 용도에 따라 합성물 또는 구조물 및 기타 물질, 성분 또는 장비를 포함할 수 있다. 일부 구체예에서, 제조방법에 관한 이하의 설명에서와 같이, 본 발명은 둘 또는 그 이상의 구성요소(component)를 포함하는 임플란트를 제공하며, 합성물 또는 구성물에 포함되는 물질을 포함할 수 있는 또다른 성분과 함께 본 발명의 합성물 또는 구성물을 포함한다. 따라서, 예를 들면, 본 발명은 비재흡수성 중합체를 포함하는(또는 실질적으로 이루어지는) 골 이식 구조물을 포함하는 제1 구성요소; 및 비재흡수성 중합체를 포함하는 제2 비다공성 성분을 포함하는 임플란트를 제공하며, 여기서 제2 구성요소는 제1 구성요소의 표면에 인접한다. 일부 구체예에서, 본 발명은 세라믹과 비재흡수성 중합체를 포함하는 합성물, 및 비재흡수성 중합체를 포함하는(또는 실질적으로 이루어진) 비-다공성 구성요소를 포함하는 임플란트를 제공하고, 여기서 상기 비-다공성 구성요소는 합성물의 표면과 인접한다. 이러한 임플란트는 외부 표면을 갖고, 합성물을 포함하는 코어; 비재흡수성 중합체를 포함하고, 코어의 외부 표면으로 인접하는 다공성 층; 및 비재흡수성 중합체로 실질적으로 이루어진 비-다공성 구성요소를 포함하며, 여기서, 상기 비다공성 구성요소는 코어의 표면, 다공성 층 또는 양자와 인접한다. 이러한 임플란트는 이하에서 설명되는 도 5, 6 및 7로 예시된다.

본 발명의 합성물 및 구조물의 기능 또는 유용성을 제한하지 않으면서, 상기 합성물의 세라믹 성분은 이식후 점진적으로 재흡수되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 입자성 합성물에서와 같이, 일단 이식되면, 상기 합성물의 제1상(세라믹)은 파골세포에 의하여 점진적으로 재흡수되어 표면에 노출된 입자뿐 아니라 뼈와 혈관이 임플란트 벽의 중앙으로 침투하여, 이식후 합성물의 중합체 성분은 재흡수 될 수 있도록 한다.

바람직하게, 일단 임플란트가 되면, 비재흡수성 중합체 구성요소는 합성물에 내부하성(load-bearing properties)을 부여하여 다른 몸체 구조를 위한 지지를 제공하고, 세라믹 성분은 재흡수되면서 대상체(subject)의 원 뼈(native bone)와 결합을 허용한다. 세라믹 성분이 분해되면서 합성물에 가해지는 스트레스는 비재흡수성 중합체에 전달되고, 임플란트는 내부하 상태가 유지된다. 이러한 내부하 합성물은 약 30에서 약 170 Mpa, 약 50에서 약 150 Mpa, 또는 약 90에서 약 110 Mpa의 압축력(compressive strength)을 갖는다. 특히 비다공성 포스트(non-porous posts) 또는 솔리드 레진(solid regions)과 같이 비재흡수성 중합체의 고비율(high preparation)을 함유하는 합성물은 예를 들면 140-170MPa와 같이 더 큰 압축력을 가질 수 있다. 합성물과 인접한 비다공성 중합체를 갖는 임플란트는 추가적인 내부하력이 요구되는 경우, 또는 연결관절(articulating joint)의 재구성 과정에서 솔리드 중합체 영역은 지지표면(bearing surface)으로 사용되고 합성물은 뼈와 계면을 형성할 때에도 또한 유용하다.

본 기술의 합성물과 구조물을 포함하는 임플란트는 궁극적으로 의도된 용도에 따라 모든 다양한 형태로 제공될 수 있다. 예를 들면, 임플란트는 시트, 블록, 쐐기, 실린더와 같은 일반적인 기하학적 형상을 가질 수 있는데, 이들은 수술(procedure) 중 또는 그 전에 특정 외과 수술의 용도에 적합하도록 가공되거나 형상이 만들어 질 수 있다. 임플란트는 또한 고정 수술(fixation procedure)에 적합하도록 모양이 형성될 수 있다. 그러한 형상은 (간섭 나사와 같은) 나사, (경골이나 다른 골수내 고정, 관절 고정과 같은) 고정못, 앵커, 압정(tack), 선(wire)이나 핀을 포함한다. 임플란트는 또한 특정 수술에 유용한 부위-특이적 모양으로 성형될 수 있다. 부위-특이적 형상은 경추 스페이서, 요추 스페이서(예를 들면, 전측요추 인접마디 변성(interbody fusion) 이나 후측요추 인접마디 변성), 척추 케이지, 뼈 플레이트, (슬개골 임플란트와 같은) 연결 표면(articulating surface), 절골 쐐기(osteotomy wedges), 발목 인공 관절 고정술용 스페이서(spacers for replacing failed total ankle arthrodesis), 분절 회복용 실린더(cylinders for segmental defect repair),하악 스페이서, 두개안면(craniofacial) 스페이서, 그리고 손발가락 연장을 위한 지관절 스페이서를 포함한다.

도 4, 5, 6, 7과 8을 참고하여, 예를 들면 척추 임플란트(40, 50, 60, 70, 80)가 묘사되어 있다. 척추 임플란트(40, 50, 60, 70, 80)는 예를 들면 경추 유합(cervical fusion)을 위한 경추간 스페이서와 같이 어떠한 적절한 척추 적용을 위한 것이 될 수 있다. 척추 임플란트(40, 50, 60, 70, 80)는 링 또는 개방형 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이, 척추 임플란트(50)는 외부 벽(52)과 내부 벽(56)으로 정의되는 내부 보이드(void)(54)를 포함할 수 있다. 내부 보이드(54)는 자가 이식편(autograft) 또는 동종 이식편(allograft)과 같은 뼈 이식편(graft) 물질을 수용하도록 기능할 수 있다.

상술한 바와 같이, 임플란트는 둘 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 도 6, 7, 8에 도시되어 있듯이, 복수의 구성요소 척추 임플란트 (60, 70, 80)는 본 발명의 중합체/세라믹 합성물 (62, 72, 85)과 솔리드 중합체 구성요소(63, 75, 86)를 포함할 수 있다. 예를 들면 도 6에 도시된 바와 같이, 척추 임플란트 (60)는, 합성물을 포함하는 외부 원형 링(62) 내부에 솔리드 중합체로 실질적으로 이루어지는 내부 원형 링(63)을 포함할 수 있다. 내부 원형 링(63)은 보이드(65)를 정의하는 내부 벽(64)을 갖는다. 도 7에 도시된 바와 같이, 임플란트(70)은 합성물 구성요소(72) 내에서 솔리드 비재흡수성 중합체를 포함하는 플러그(plugs)(75)를 하나 또는 그 이상 포함할 수 있다. 나아가 도 8에 도시된 바와 같이, 척추 임플란트(80)는 합성물 구성요소(85)와 솔리드 비재흡수성 중합체 구성요소(86)를 포함할 수 있고, 이들은 함께 임플란트 (80)를 형성한다. 그러나, 위에서 논의된 척추 임플란트 (60, 70, 80)의 솔리드 구성요소(63, 75, 86)와 합성물 구성요소(62, 72, 85)는 바뀔 수 있다는 점에 주목할 필요가 있다. 예를 들면, 도 6에 도시된 척추 임플란트(60)는 중합체/세라믹 합성물 구성요소(63)와 솔리드 중합체 구성요소(62)를 포함할 수 있다.

제조 방법

본 기술의 합성물과 구조물은 다양한 적절한 방법으로 제조될 수 있는데, (a) 세라믹의 다공성 구조 또는 그 일부에 비재흡수성 중합체를 주입하는 단계 (infusing), 또는 (b) 비재흡수성 중합체의 다공성 구조 또는 그 일부에 세라믹을 주입하는 단계를 포함할 수 있다. 제1 상(first phase)의 다공을 제2 상으로 충전함으로써, 생성된 합성물은 둘 또는 그 이상의 상이하고 완전하며 연속적인 상으로 실질적으로 이루어지는데, 이는 실질적으로 비다공성이고 단결정(monolithic)의 구조를 형성한다.

도 9를 참조할 때, 예시적인 방법(900)은 비재흡수성 중합체를 다공성 세라믹 몸체에 주입하는 단계를 포함한다. 구체적으로, 이 방법은 세라믹 형성단계(902)를 포함하는데, 이 단계는 복수의 상호 연결 채널(interconnected channel)을 갖는 세라믹을 형성하는 단계를 포함한다. 이 방법은 또한 주입단계(914)를 포함하는데, 이 단계는 하나 또는 그 이상의 세라믹 몸체의 상호 연결 채널을 실질적으로 채우는 단계를 포함한다.

이상 논의된 바와 같이 세라믹 몸체는 코랄 구조(coralline structure)를 가질 수 있다. 이에 따라 다른 실시예에서 세라믹 형성단계(902)는 코랄 형성단계(904)를 포함하는데, 이 단계는 이 단계를 코랄을 처리하여 코랄 골격 물질(coral skeletal material)이거나 또는 이로부터 유도되는 세라믹 몸체를 형성한다. 위에서 논의한 바와 같이, 이러한 코랄은 포티에스(Porties), 고니오포라(Goniopora), 알베오포라(Alveopora)와 아크로포라(Acropora) 속을 포함한다.

코랄에서 유도되는 세라믹 몸체는 코랄에 있는 다른 미네랄이나 칼슘 카보네이트로 실질적으로 이루어지거나, 또는 코랄에 있는 원래 칼슘의 전부 또는 일부를 다른 칼슘 물질로 대체하도록 처리될 수 있다. 예를 들면, 코랄 가공 단계(904)는 칼슘 카보네이트의 전부 또는 일부를 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite)와 같은 칼슘 포스페이트로 화학적으로 변환하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 변환은 수열 화학 교환(hydrothermal chemical exchange)에 의해 포스페이트(phosphate)로 카보네이트를 교환하는 것으로 수행될 수 있는데, 과도한 포스포러스(phosphorous)와 산소를 코랄 물질에 제공하여 수행된다. 과도한 포스포러스는 포스포릭 산(phosphoric acid), 암모니움 포스페이트(ammonium phosphate), 유기 포스페이트(organic phosphate), 금속 포스페이트와 같은 포스페이트 염, 그 외에 바람직하게 수용성이며 휘발성의 포스페이트 화합물 등의 화학적 형태로 제공될 수 있다. 예를 들면, 코랄 가공 단계(904)는 암모니움 포스페이트 욕조에 칼슘 카보네이트를 담그는 단계와 가열 (예를 들면, 약 200℃에서 약 250℃에서 소정의 시간동안)하는 단계를 포함할 수 있는데, 수열 화학 교환이 일어나 칼슘 카보네이트 몸체가 칼슘 포스페이트로 변환한다.

다시 도 1을 참조하면, 칼슘 카보네이트에서 칼슘 포스페이트로의 변환은 단지 일부 변환을 일으키도록 제어될 수 있는데, 칼슘 포스페이트의 층(18)으로 덮힌 칼슘 카보네이트의 지지구조(struts)(17)를 포함하는 다공성 구조 (10) 세라믹을 형성한다. 칼슘 포스페이트 층(18)의 두께는 반응 조건에 의해 조절될 수 있다. 예를 들면, 반응시간이 약6 내지 약 12시간으로 제한되는 경우 다공성 구조(10)는 칼슘 카보네이트 코어를 덮는 칼슘 포스페이트의 층을 갖는 지지구조(17)를 포함한다. 칼슘 카보네이트의 상호 연결 지지구조 상에 생성된 칼슘 포스페이트 층(18)은 깊이 약 1 마이크론 내지 약 15 마이크론이거나 또는 약 2 마이크론 내지 약 10 마이크론, 또는 약 3 마이크론 내지 약 8 마이크론이다. 이와 달리 반응시간은 연장(예를 들면, 약 24 내지 약60시간)되어 칼슘 카보네이트가 칼슘 포스페이트로 완전히 변환된 다공성 칼슘 몸체를 만들 수 있다. 그러므로 도 1을 참고하여, 칼슘 포스페이트의 층(18)은 없고, 그 보다는 전체 구조가 칼슘 포스페이트를 포함하는 코팅되지 않는 지지구조(17)로 실질적으로 이루어져 있다. 하지만 예를 들면 설계 또는 제조 다양성으로 인하여, 칼슘 포스페이트의 코팅은 칼슘 카보네이트 몸체의 내부 구조까지 연속적이지 않을 수 있으므로, 생성된 몸체는 칼슘 포스페이트로 코팅되지 않은 지지구조를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다.

코랄의 칼슘 카보네이트를 포스페이트로 변환하는 방법은 미국특허 제3,929,971호 (로이, 1975년 12월 30일 발행), 미국 특허 제4,976,736호(화이트 등, 1990년 12월 11일 발행), 미국특허 제6,376,573호(화이트 등, 2002년 4월 23일 발행)에 기재되어 있다. 이 기술의 방법에서 세라믹 몸체로 유용한 이러한 물질들은 상업적으로 입수 가능한데, 프로 오스테온 500R과 프로오세테온 HA (미국 인디애나 와소에 있는 바이오멧 사에 의해 하나 이상의 자회사를 통해 판매됨)를 포함한다.

다시 도 9를 참고하면 상술한 바와 같이 이 방법은 비재흡수성 중합체를 세라믹 몸체의 다공(porosity)으로 주입시키는 단계(914)를 포함한다. “주입”은 제2 상의 물질(예를 들면, 도 9의 공정에서와 같은 비재흡수성 중합체)이 도입되고, 그렇지 않으면 제1 상의 물질(예를 들면 도 9의 공정에서 세라믹)의 다공성 구조의 상호연결 채널과 공극에 형성되는 어떤 방법도 포함한다. 설계나 (예를 들면) 제조 공정의 다양성으로 인하여, 제1 상 물질의 다공성 구조내에 제2 상 물질, 폴리머에 의해 주입되지 않은 영역이 있을 수 있다는 점을 이해해야 한다.

주입은 이 기술 분야에서 물질을 제2의 공극, 채널 또는 다른 간극(interstices)으로 도입하기 위해 알려진 다양한 방법을 포함할 수 있다. 주입은 인시츄(in-situ) 중합을 포함할 수 있는데, 여기서 (예를 들면) 단량체 또는 일부 중합된 단량체가 가교제, 개시제 또는 필요한 다른 물질과 함께 세라믹 다공으로 주입된 후, 중합 반응이 완성되어 비재흡수성 중합체를 형성한다.

도 9의 공정을 제한하지 않는 참고예에서, 주입 단계(914)는 세라믹 몸체의 공극에 재흡수성 중합체의 몰딩을 투입하는 것을 포함한다. 도 9에 예시되어 있듯이, 이 방법은 세라믹 몸체를 몰드에 위치시키는 위치시키는 단계(906)를 포함할 수 있다. 그러면 주입 단계(914)는 충분한 힘으로 몰드에 용융 중합체(molten polymer)를 주사하여 세라믹 몸체의 다공을 관통(penetrate)하는 단계를 포함한다.

다른 방법에서, 주입 단계(914)는 압축 몰딩(compression molding)을 포함할 수 있다. 진공 주입(vacuum impregnation)도 사용될 수 있는데, 상대적으로 낮은 압력이 세라믹 몸체에 형성되어 중합체를 다공화시킬 수 있다. 다른 실시예에서, 다공성 세라믹 몸체는 비재흡수성 중합체의 액체 매질(liquid medium)에 담겨지고, 그 후 경화(hardening) 또는 인시츄 중합이 수행된다. 주입 단계(914)의 다른 기술은 용액 임베딩(solution embedding)을 포함하는데, 중합체가 적절한 용제(solvent)에서 분해되고 몰드로 성형(cast)되어 세라믹 몸체의 다공을 채우게 된다.

다양한 실시예에서, 위치시키는 단계(906)는 보이드 형성 단계(910)를 포함할 수 있는데, 여기서 보이드는 세라믹 몸체의 표면과 몰드의 내부 표면에 의해 정의된다. 그러므로, 이 방법에서는, 몰드는 세라믹 몸체의 부피보다 더 큰 부피를 가지므로, 몸체는 몰드내의 세라믹 몸체 외부에서 보이드를 정의 한다. 이 방법에서, 주입 단계(914)는 비다공성 중합체를 몰드로 주사하거나 그렇지 않으면 주입하여 세라믹 몸체의 하나 또는 그 이상의 채널과 보이드를 실질적으로 채우게 된다. 보이드는 세라믹 몸체의 외부(즉, 몸체의 표층면의 외부)에 있거나, 또는 다른 방법에서 보이드 형성 단계(910)은 세라믹 몸체의 내부에 보이드를 형성하는 단계를 포함한다. 이러한 내부 보이드는 세라믹 몸체의 다공이나 상호 연결 채널과 구별되며, 동공(cavities)이나 채널과 같은 성질을 포함한다. 다른 실시예에서, 위치시키는 단계(906)는, 비다공성 중합체를 몰드에 주입시키는 단계(914) 이전에, 하나 또는 그 이상의 솔리드 블록 또는 다른 형태의 솔리드 비재흡수성 중합체를 보이드에 위치시키는 단계를 포함한다.

도 10에 예시되어 있듯이, 이 과정에 의해 만들어지는 임플란트(100)는 세라믹(즉, 세라믹 몸체의 세라믹)을 포함하는 제1 상, 및 비재흡수성 폴리머(즉, 세라믹 본체에 주입되는)를 포함하는 제2상을 포함할 수 있으며, 여기서 제1상 및 제2상 각각은 상호 연결 지지대 구조를 가지며 합성물에서 실질적으로 연속된다. 상술한 바와 같이, 임플란트는 비다공성 중합체를 포함하는(또는 실질적으로 이루어진) 추가적 구성요소를 갖는 세라믹/비재흡수성 중합체 합성물을 포함할 수 있다. 이러한 임플란트(100)는 비재흡수성 중합체를 포함하는 비다공성 구성요소(즉, 보이드에 형성된)를 추가로 포함하고, 여기서 비다공성 구성요소는 합성물의 표면과 인접한다. 도 9 및 도 10을 추가적으로 참조하면, 상술한 바와 같이 위치시키는 단계(906)동안 몰드내에 솔리드 중합체의 형태를 위치시키는 방법(900)에 의하여 제조된 임플란트(100)는 솔리드 중합체 폼(106)과 주입 단계(914) 동안 주입되는 비다공성 중합체를 포함하는 비다공성 구성요소(104)를 포함한다.

일부 구체예에서, 세라믹 몸체는 제1면(a first face) 및 제1면에 대향하는 제2면(a second face)을 포함하고, 보이드 형성 단계(910)는 제1면과 제2면을 연결하는 세라믹 본체에서 통로(passage)를 형성하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 통로 보이드는 세라믹 몸체의 상호 연결 채널의 횡단 길이(transverse dimension)(예, 직경)보다 적어도 10배 이상 큰 횡단 길이를 갖는다. 이러한 방법에 의하여 제조되는 합성물(916)을 포함하는 임플란트는 주입 단계 동안 통로에서 형성되는 제1면에서 제2면으로 연장되는 비재흡수성 중합체의 포스트를 포함하는 것을 포함한다. 상술한 바와 같이, 이러한 구체예는 도7에 예시되어 있다.

본 발명은 비재흡수성 중합체의 주입(914) 이후에 가공 단계(918)를 추가로 포함할 수 있다. 가공(918)은 인간 또는 다른 동물 대상내으로의 이식에 적절한 최종 형태로 합성물(916)을 머시닝하는 단계(920) 또는 임플란트를 제작하는 장치 또는 다른 물질과 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.

가공(918)은 또한 화학적 또는 물리적 구조를 변경하기 위하여 합성물(916)을 화학적으로 처리하는 단계(922)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 방법은 합성물(916)의 제1상(세라믹)이 용해가능하지만 합성물(916)의 제2상(비-재습수성 중합체)은 용해가능하지 않은 용매의 하나 또는 그 이상을를 사용하여, 합성물(916)에서 세라믹을 선택적으로 용해하는 것을 추가로 포함할 것이다. 이러한 용매는 포름산, 옥살산 및 아세트산과 같은 유기산, 염산 질산, 황산 및 인산과 같은 무기산을 포함한다. 노출시간과 산 배쓰의 pH를 조절함으로써 제1상은 원하는 깊이로 완전히 또는 부분적으로 용해할 수 있다.

도 3a 및 도 9를 추가적으로 참조하면, 일부 방법(900)에서 화학적 처리(922)는 세라믹을 부분적으로 용해하는 단계(294)를 포함함으로써, 세라믹 및 중합체의 코어(34)상에 다공성 비재흡수성 중합체의 표면층(32)을 갖는 최종 세라믹/중합체 합성물(926)을 형성한다. 합성물(916)(30)의 표면에 제1상 세라믹의 상호 연결 지지대 구조는 부분적 용해 단계(924) 동안 제거되어, 표면층(32)에 제2상 비재흡수성 중합체의 상호 연결 지지대 구조를 남겨둔다. 따라서 세라믹의 상호 연결 지지대의 제거에 의하여 생성되는 보이드는 표면층(32)의 비-다공성 중합체에서 상호 연결 채널을 형성한다. 예를 들면, 용매에서 약 10 내지 약 60분의 노출 시간은 합성물(916)의 표면에 제1상 세라믹을 부분적으로 용해할 것이다. 생성된 다공성 층(32)의 깊이는 약 0.05 내지 약 5 mm, 또는 약 0.1 내지 약 3mm, 또는 약 0.25 내지 약 1mm일 수 있다.

칼슘 포스페이트 층으로 코팅된 칼슘 카보네이트의 지지대를 포함하는, 이중-상 다공성 세라믹 몸체를 사용하여 만들어진 합성물은, 칼슘 포스페이트의 일부 또는 전부를 남기면서, 표면에 제1 상 세라믹으로부터 칼슘 카보네이트를 선택적으로 용해시키도록 처리할 수 있다. 아세트산과 같은 산의 선택, 및 반응시간 및 조건의 조절은 칼슘 카보네이트의 바람직한 용해를 허용할 것임을 당업자는 이해할 수 있을 것이다. 생성된 합성물(926)은 칼슘 포스페이트로 코팅된 상호 연결 지지대와 비재흡수성 중합체의 다공성 외층을 포함하고, 외층의 칼슘 카보네이트는 제거되어 상호 연결 채널을 형성한다. 이러한 구체예에서, 칼슘 포스페이트의 남아 있는 층은 약 1 내지 약 15 마이크론, 또는 약 2 내지 약 10 마이크론 또는 약 3 내지 약 8 마이크론 깊이일 수 있다.

몇몇 구체예에서, 화학적 처리는 제1상 세라믹의 전부 또는 실질적으로 전부 제거하기 위하여 세라믹을 완전히 용해시키는 단계(924)를 포함할 수 있다. 염산과 같은 강산을 세라믹의 제거를 가속시키는데 사용될 수 있다. 생성된 다공성 몸체(930)는 비재흡수성 중합체로 이루어지거나 또는 실질적으로 이루어진다. 이러한 구조물(930)은 로스트-코랄 구조를 갖는 비-재흡수? 중합체를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 구조물을 제조하는데 사용되는 상기 세라믹 몸체는 코랄 구조를 갖는다(비다공성 중합체를 포함하는 로스트-코랄 구조물을 제조하는데 다른 방법들이 사용될 수 있다고 이해되어야 한다).

용어에 대한 비제한적 설명

본원에 사용된 제목(예를 들면, “도입” 및 “요약”) 및 하위-제목들은 본 발명 안에서 주제의 일반적 정렬을 위한 의도이고, 본 발명의 공개 또는 임의의 다른 측면을 제한하고자 하는 의도가 아니다. 특히, “도입”에 개시된 발명의 대상은 신규한 기술을 포함할 것이며, 선행기술의 인용을 구성하는 것은 아닐 것이다. “요약”에 개시된 대상은 본 발명 또는 임의의 구체예의 완전한 범위의 개시는 아니다. 이 명세서의 부분에서 특정 용도를 갖는 것으로서 물질에 대한 분류 및 설명은 편이를 위한 것이고, 본원에서의 분류에 따라 그 물질이 임의의 주어진 조성물에서 사용되는 경우 그 물질의 기능을 반드시 또는 이것만을 갖는 것으로 추론되어서는 안된다.

본 발명을 인용하는 모든 특허 및 특허 출원의 공개는 본원에서 참조로 통합된다.

본 발명의 구체예를 표시하면서, 상세한 설명 및 특정 실시예는 단지 예시의 목적으로 의도한 것이고, 발명의 범위 한정을 의도하지는 않는다. 또한, 언급된 특징을 갖는 복수의 구체예에 대한 상세한 설명은 추가적 특징을 갖는 다른 구체예, 또는 언급된 특징의 다른 조합을 포함하는 기타 구체예의 배제를 의도하지 않는다. 특정 구체예는 본 발명의 조성물을 제조 및 사용하는 방법에 대한 예시적 목적을 제공하고, 명백히 다르게 언급하지 않았다면, 본 발명의 주어진 구체예가 갖는 또는 갖지 않는, 제조된 또는 테트스된 대표예임을 의도하는 것이 아니다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어 “바람직하다(prefer)” 또는 “바람직한(preferable)”은 특정 환경하에서 특정 이익을 주는 발명의 구체예를 언급한다. 그러나, 다른 구체예 또한 동일 환경 또는 다른 환경에서 바람직할 수 있다. 또한, 하나 또는 그 이상의 바람직한 구체예의 설명은 다른 구체예가 유용하지 않다는 것을 의미하는 것이 아니거나 또는 본 발명의 범위에서 다른 구체예를 배제하도록 의도한 것이 아니다.

본원에서 설명한 바와 같이, 용어 “포함하다(include)” 및 이것의 유사어들은 비제한적임을 의도하는 것이므로, 이 리스트에서 목록의 설명이 이 기술의 물질, 조성물, 장치 및 방법에서 융용할 수 있는 목록과 다른 것을 배제하는 것은 아니다. 유사하게, 용어 “할 수 있다(can, may)" 및 이것의 유사어들은 비제한적임을 의도하는 것이므로, 특정 성분 또는 특징을 포함할 수 있는 구체예에 대한 설명은 그들 성분 또는 특징을 함유하지 않는 본 발명의 기타 구체예를 배제하는 것이 아니다.

열린-어미인“포함하는(comprising)”은 포함하는(including, containing, having)과 같은 비제한적인 용어의 동의어로서 본 발명의 구체예를 설명하거나 주장하는데 본원에서 사용되지만, 구체예들은 “이루어지는(consisting of)” 또는 “실질적으로 이루어지는(consisting essentially of)”과 같은 더욱 제한적인 용어를 사용하여 선택적으로 설명될 수 있다. 따라서, 물질, 성분 또는 공정 단계를 언급하는 주어진 구체예에 있어서, 추가적 물질, 성분 또는 공정이 본 출원에서 명시적으로 언급되지는 않았지만, 본 발명은 또한 (“이루어지는”에 있어서) 추가적 물질, 성분 또는 공정을 배제하는, 그리고, (“실질적으로 이루어지는”에 있어서) 구체예의 상당한 성질에 영향을 주는 추가적 물질, 성분 또는 공정을 배제하는 이러한 물질, 성분 또는 공정으로 구성된 또는 실질적으로 구성된 구체예를 포함한다. 예를 들면, 성분 A, B 및 C를 언급하는 조성물 또는 공정에 대한설명은, 성분 D가 본원에서 배지되는 것으로 명백히 설명되어 있지 않음에도 불구하고, 공지기술에서 언급될 수 있는 성분 D를 배제하면서 A, B, 및 C로 구성되는 및 실질적으로 구성되는 구체예에 의하여 특이적으로 구체화된다. 또한, 본원에서 사용된 바와 같이, 언급된 물질 또는 성분으로 “실질적으로 이루어지는”은 언급된 물질 또는 성분으로 “이루어지는” 구체예를 구체화한다.

본원에서 언급된 바와 같이, 명백히 설명된 것이 아니라면, 범위는 종료점을 포함하고, 모든 특징적 값의 공개를 포함하고, 또한 전체 범위내에서 범위를 분할한다. 따라서, 예를 들면, “A 내지 B" 또는 ”약 A 내지 약 B"의 범위는 A 및 B를 포함한다. 특정 변수(예를 들면, 온도, 분자량, 중량백분률 등)에 대한 값 및 수치의 범위에 대한 공개는 본원에서 사용가능한 다른 값 및 값의 범위를 배제하지 않는다. 주어진 변수에 대하여 2개 또는 그 이상의 특정 예시 값은 변수에 대하여 청구할 수 있는 값의 범위에 대한 종말점을 정의할 수 있다. 예를 들면, 만일 변수 X가 본원에서 값 A를 갖는 것으로 예시되고 또한 값 Z를 갖는 것으로 예시된다면, 변수 Z는 약 A 내지 약 Z의 수치 범위를 가질 수 있는 것으로 구체화된다. 유사하게, 변수에 대한 값의 2개 또는 그 이상의 범위에 대한 공개는 공개된 범위의 종말점을 사용하여 청구할 수 있는 값에 대한 범위의 모든 가능한 조합을 포괄한다. 예를 들면, 본원에서 변수 X가 1-10, 또는 2-9, 또는 3-8의 범위에서 값을 갖는 것으로 예시된다면, 변수 X는 1-9, 1-8, 1-3, 1-2, 2-10, 2-8, 2-3, 3-10 및 3-9를 포함하는 값의 다른 범위를 가질 수 있다.

10: 다공성 구조(porous structure)
12, 14, 15: 공극(pore)
13, 16: 면(face)
17: 지지대(strut)
18: 칼슘 포스페이트 층
20, 30, 102: 합성물(composite)
21: 비재흡수성 중합체(non-resorbable polymer)
32: 표면 층(layer)
34: 코어(core)
36: 제1상(first phase)
38: 제2상(second phase)
40, 50, 60, 70, 80: 척추 임플란트(spinal implant)
52: 외부 벽(exterior wall)
54, 65: 보이드(void)
56, 64: 내부 벽(interior wall)
62, 72, 85: 중합체/세라믹 합성물(polymer/ceramic composite)
63, 75, 86: 솔리드 중합체 구성요소(solid polymer component)
100: 임플란트
104: 비다공성 구성요소(non-porous component)
106: 솔리드 중합체 폼(solid polymer form)

Claims (48)

1. 정형외과용 합성물로서, 상기 합성물은
   (a) 세라믹을 포함하는 제1상; 및
   (b) 비재흡수성 중합체를 포함하는 제2상을 포함하고,
   (c) 상기 제1상 및 제2상 각각은
   (i) 상호 연결 지지대 구조를 갖고;
   (ii) 상기 합성물에서 실질적으로 연속되는 정형외과용 합성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 중합체는 PEEK를 포함하는 정형외과용 합성물.
3. 제2항에 있어서, 상기 PEEK는 카본 강화된 정형외과용 합성물.
4. 제1항에 있어서, 상기 세라믹은 칼슘 포스페이트, 칼슘 카보네이트 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 정형외과용 합성물.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1상, 제2상 또는 양자는 코랄 구조(coralline structure)를 갖는 정형외과용 합성물.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1상은 코랄 구조를 갖고, 칼슘 포스페이트와 함께 칼슘 카보네이트를 포함하는 정형외과용 합성물.
7. 제1항에 있어서, 상기 비재흡수성 중합체는 상기 제1상의 코랄 구조 내로 주입되어 상기 제2상은 로스트-코랄 구조(lost-coralline structure)를 갖는 정형외과용 합성물.
8. 제1항에 있어서, 상기 합성물은 추가로 생활성(bioactive) 물질을 포함하는 정형외과용 합성물.
9. 제8항에 있어서, 상기 생활성 물질은 펩티드, 사이토킨, 항균제 및 이들의 조성물로 구성된 군에서 선택되는 정형외과용 합성물.
10. 제1항에 따른 정형외과용 합성물을 포함하는 정형외과용 임플란트.
11. 제10항에 있어서,
    (a) 정형외과용 합성물을 포함하는 코어; 및
    (b) 상기 코어의 표면 상에 상기 비재흡수성 중합체를 포함하는 다공성 층
    을 포함하는 정형외과용 임플란트.
12. 제11항에 있어서, 상기 다공성 층은 약 0.1 mm 내지 약 1 mm 깊이인 정형외과용 임플란트.
13. 제11항에 있어서, 상기 다공성 층에 생활성 물질이 주입되는 정형외과용 임플란트.
14. 제10항에 있어서, 상기 비재흡수성 중합체를 포함하는 비다공성 구성요소를 추가로 포함하고, 상기 비다공성 구성요소는 상기 합성물의 표면과 인접하는 정형외과용 임플란트.
15. 제14항에 있어서, 상기 비다공성 구성요소는 비재흡수성 중합체로 실질적으로 이루어지는 정형외과용 임플란트.
16. 제14항에 있어서, 상기 합성물은 제1면(a first face) 및 상기 제1면에 대향하는 제2면(a second face)를 갖고, 상기 합성물의 표면은 상기 제1면 및 제2면을 연결하는 상기 비재흡수성 중합체의 포스트(post)를 정의하는 정형외과용 임플란트.
17. 제14항에 있어서, 복수의 비다공성 구성요소를 포함하는 정형외과용 임플란트.
18. 제10항에 있어서,
    (a) 외부 표면을 갖고, 상기 합성물을 포함하는 코어;
    (b) 상기 코어의 상기 외부 표면과 인접하고, 상기 비재흡수성 중합체를 포함하는 다공성 층; 및
    (c) 상기 비재흡수성 중합체로 실질적으로 이루어진 비다공성 구성요소를 포함하고,
    상기 비다공성 구성요소는 상기 코어의 표면, 상기 다공성 층 또는 양자와 인접하는 정형외과용 임플란트.
19. 제10항에 있어서, 시트, 블록, 쐐기, 실린더, 나사, 고정못, 앵커, 압정, 선, 핀, 경추 스페이서, 요추 스페이서, 척추 케이지, 뼈 플레이트, 연결표면, 절골 쐐기, 발목 인공 관절 고정술용 스페이서(spacers for replacing failed total ankle arthrodesis), 분절 회복용 실린더(cylinders for segmental defect repair), 하악 스페이서, 두개안면(craniofacial) 스페이서, 및 지관절 스페이서(phalangeal spacer)로 구성된 군에서 선택되는 정형외과용 임플란트.
20. 제10항에 따른 정형외과용 임플란트를 이식하는 단계를 포함하는 뼈 결함을 치료하는 방법.
21. 상호 연결 채널을 포함하는 로스트-코랄 다공성 구조를 갖는 비재흡수성 중합체를 포함하는 뼈 이식 구조물.
22. 제21항에 있어서, 상기 중합체는 PEEK를 포함하는 뼈 이식 구조물.
23. 제21항에 있어서, 상기 상호 연결 채널의 하나 또는 그 이상의 상기 표면을 코팅하는 세라믹을 추가로 포함하는 뼈 이식 구조물.
24. 제23항에 있어서, 상기 세라믹은 칼슘 포스페이트를 포함하는 뼈 이식 구조물.
25. 제21항에 있어서, 생활성 물질을 추가로 포함하는 뼈 이식 구조물.
26. 제21항에 따른 뼈 이식 구조물을 포함하는 정형외과용 임플란트.
27. 제26항에 있어서,
    (a) 제21항에 따른 뼈 이식 구조물을 포함하는 제1 구성요소; 및
    (b) 상기 비재흡수성 중합체를 포함하는 제2 비다공성 구성요소를 포함하고,
    상기 제2 구성요소는 제1 구성요소의 표면과 인접하는 정형외과용 임플란트.
28. 제27항에 있어서, 상기 제2 비다공성 구성요소는 상기 비재흡수성 중합체로 실질적으로 이루어지는 정형외과용 임플란트.
29. 제27항에 있어서, 다수의 제2 비다공성 구성요소를 포함하는 정형외과용 임플란트.
30. 다수의 상호 연결 채널을 갖는 다공성 세라믹 몸체를 상기 비재흡수성 중합체로 주입하는 단계를 포함하는 정형외과용 합성물의 제조 방법.
31. 제30항에 있어서, 상기 합성물은
    (a) 상기 세라믹을 포함하는 제1상; 및
    (b) 상기 비재흡수성 중합체를 포함하는 제2상을 포함하고,
    (c) 상기 제1상 및 제2상은 합성물에서 실질적으로 연속되는 정형외과용 합성물의 제조방법.
32. 제30항에 있어서, 상기 비재흡수성 중합체는 PEEK를 포함하는 정형외과용 합성물의 제조방법.
33. 제30항에 있어서, 상기 세라믹은 코랄 구조를 갖는 정형외과용 합성물의 제조방법.
34. 제30항에 있어서, 상기 세라믹 물질의 적어도 일부를 용해하는 단계를 추가로 포함하는 정형외과용 합성물의 제조방법.
35. 제34항에 있어서, 상기 세라믹 물질은 실질적으로 완전히 용해되어, 상기 합성물은 다공성 중합체로 실질적으로 이루어지는 정형외과용 합성물의 제조방법.
36. 제34항에 있어서, 상기 세라믹 물질은 부분적으로 용해되는 정형외과용 합성물의 제조방법.
37. 제36항에 있어서, 상기 용해 단계는 상기 합성물의 표면에 상기 세라믹 물질을 약 0.1 내지 약 1 mm의 깊이로 제거하는 정형외과용 합성물의 제조방법.
38. 제34항에 있어서, 상기 비재흡수성 중합체는 PEEK이고, 상기 세라믹은 칼슘 포스페이트, 칼슘 카보네이트 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 정형외과용 합성물의 제조방법.
39. 제30항에 있어서, 상기 다공성 세라믹 몸체는 코랄 구조를 갖고, 상기 뼈 이식 합성물은 로스트-코랄 다공성 중합체 구조를 포함하는 정형외과용 합성물의 제조방법.
40. 제39항에 있어서, 상기 다공성 세라믹 몸체는 칼슘 카보네이트를 포함하고, 하나 또는 그 이상의 상기 채널은 칼슘 포스페이트로 코팅되는 정형외과용 합성물의 제조방법.
41. 제40항에 있어서, 상기 합성물의 표면에 상기 칼슘 카보네이트를 용해하는 단계를 추가로 포함하여, 칼슘 포스페이트의 코팅을 갖는 상호 연결 채널을 포함하는 상기 표면에 다공성 중합체 구조를 생성하는 정형외과용 합성물의 제조방법.
42. 제34항에 있어서, 상기 용해 단계 후 생활성 물질을 주입하는 단계를 추가로 포함하는 정형외과용 합성물의 제조방법
43. 제30항에 있어서, 상기 비재흡수성 중합체로 상기 세라믹 몸체의 외부 표면을 코팅하는 단계를 추가로 포함하는 정형외과용 합성물의 제조방법.
44. 제30항에 있어서, 상기 주입 단계는 상기 다공성 세라믹 몸체 내로 상기 중합체를 투입하여, 하나 또는 그 이상의 상기 상호 연결 채널을 실질적으로 충전하는 정형외과용 합성물의 제조방법.
45. 제44항에 따른 방법에 의하여 제조되는 합성물을 포함하는 임플란트의 제조방법으로서,
    (a) 상기 임플란트는 상기 합성물 및 상기 비재흡수성 중합체를 포함하는 제2 비다공성 구성요소를 포함하고,
    (b) 상기 제2 구성요소는 상기 제1 구성요소의 표면과 인접하고, 상기 투입 단계는 몰드내로 세라믹 몸체를 위치시키는 것을 포함하고,
    (c) 상기 다공성 세라믹 몸체는 상기 몰드 내에 상기 몸체의 외부 보이드를 정의하고; 및
    (d) 주입 단계는 상기 몰드내로 상기 비재흡수성 중합체를 투입하여 상기 다공성 세라믹 몸체의 하나 또는 그 이상의 채널 및 상기 보이드를 실질적으로 충전하는 것을 포함하는 것인 임플란트의 제조방법.
46. 제45항에 있어서, 상기 위치시키는 (placing) 단계는 상기 세라믹 몸체의 외부 표면에 형성되는 공동(cavity)을 형성하는 단계를 포함하는 임플란트의 제조방법.
47. 제45항에 있어서, 상기 세라믹 몸체는 제1면, 및 상기 제1면에 대향하는 제2면을 포함하고, 상기 보이드는 상기 제1면을 상기 제2면과 연결하는 상기 세라믹 몸체에 형성되는 통로(passage)를 포함하고, 상기 통로는 상기 상호 연결 채널의 횡단 길이(transverse dimension)보다 적어도 10배 이상 큰 횡단 길이를 갖는 임플란트의 제조방법.
48. 제46항에 있어서, 상기 합성물은 상기 제1면에서 상기 제2면으로 연장하는 상기 비재흡수성 중합체의 포스트를 포함하고, 상기 주입 동안 상기 통로에 형성되는 임플란트의 제조방법.

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