セラミックおよびポリマー性充填剤に基づく多孔性複合性移植物
移植可能医学的デバイスを提供する。１つの態様において、デバイスには、デバイスの外部輪郭（ｏｕｔｅｒ ｐｒｏｆｉｌｅ）を規定する外表面（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｓｕｒｆａｃｅ）を有するボディが含まれる。ボディには、各々、中空の内部を含む、相互連結された複数の支柱（ｓｔｒｕｔ）によって規定される、相互連結された一連のマクロ孔（ｍａｃｒｏｐｏｒｅ）を含む多孔性マトリックスが含まれる。充填剤（ｆｉｌｌｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）は、相互連結された一連のマクロ孔の少なくとも一部を実質的に満たす。ボディの外表面には、相互連結された複数の支柱の少なくとも一部の中空の内部と連絡する、複数の開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）が含まれる。この態様のさらなる側面において、外表面には、暴露された開口部に加えて、充填剤および多孔性マトリックスの暴露された領域が含まれる。別の側面において、多孔性マトリックスは、生体吸収性セラミックから形成され、そして充填剤は、生物学的に安定なポリマー性材料である。さらに、この態様および他の態様に関連する他の側面もまた開示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移植可能医学的デバイス、ならびにこうしたデバイスを作製し、そして用いるための方法に関し、そして排他的ではないが、より具体的には、骨および／または組織内殖を促進し、破骨細胞および骨芽細胞活性を通じて天然骨リモデリングプロセスを補助するための、そして／または隣接する骨または骨性組織間の骨および／または組織融合を安定化させそして促進するためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者において隣接する骨または骨性組織間の骨および組織融合を安定化させ、そして促進するために、多様なタイプのデバイス、移植物および系が用いられてきている。１つの形式において、骨誘導および／または骨伝導特性を有することから、自家移植片（患者から取り除いた骨）または同種移植片（別のヒトから取り除いた骨）で形成された移植物またはデバイスが用いられてきている。しかし、自家移植片および同種移植片の使用には、多様な困難が伴ってきた。例えば、自家移植片は、ドナー部位罹患率（ｄｏｎｏｒ ｓｉｔｅ ｍｏｒｂｉｄｉｔｙ）が高率であり、痛みを伴う第二の「採取」手術が必要であり、そして移植のために利用可能な多量の骨が存在せず、一方、同種移植片は、病気の伝染に関連する問題を提示し、獲得およびプロセシングが困難であり、免疫応答が不確実であり、そして未成熟に吸収される。さらに、移植物またはデバイスを移植する解剖学的空間に関する多様な考慮、例えば圧迫性負荷などは、自家移植または同種移植を実行する際に困難を提示し、そして／または自家移植片または同種移植片を利用する場合、望ましくない副作用を引き起こす可能性もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
隣接する骨または骨性組織の安定化および融合における開発は、正しい方向へと段階を進めてきているが、技術のこの領域にはさらなる発展が必要であり続けている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本出願の１つの限定されない態様は、移植可能医学的デバイスに関する。この態様の１つの側面において、デバイスは、骨および／または組織内殖を促進し、破骨細胞および骨芽細胞活性を通じて天然骨リモデリングプロセスを補助するために、あるいは隣接する骨または骨性組織間の骨および／または組織融合を安定化させそして促進するために構成されるが、前述の特徴のいくつかまたはすべての組み合わせを提供するために構成されたデバイスが開示される。
【０００５】
別の態様において、移植可能医学的デバイスには、デバイスの外部輪郭（ｏｕｔｅｒ ｐｒｏｆｉｌｅ）を規定する外表面（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｓｕｒｆａｃｅ）を含むボディが含まれる。ボディにはまた、各々、中空の内部を含む、相互連結された複数の支柱（ｓｔｒｕｔ）によって規定される相互連結された一連のマクロ孔（ｍａｃｒｏｐｏｒｅ）を含む多孔性マトリックスも含まれる。充填剤（ｆｉｌｌｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）は、相互連結された一連のマクロ孔の少なくとも一部を実質的に満たす。複数の開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）は、外表面の少なくとも一部まで伸長し、そして相互連結された複数の支柱の少なくとも一部の中空の内部と連絡する。この態様のさらなる側面において、外表面は、複数の開口部、多孔性マトリックスの暴露された領域、および充填剤の暴露された領域によって規定される。この態様の別の側面において、多孔性マトリックスはセラミック材料で形成され、そして充填剤はポリマー性材料である。さらにさらなる側面において、セラミック材料は生体吸収性であり、そしてポリマー性材料は生物学的に安定である。さらに別の側面において、充填剤は、相互連結された一連のマクロ孔全体に注入され、そしてその各々を実質的に満たす。
【０００６】
さらに別の態様において、方法には、デバイスの外部輪郭を規定する外表面を含むボディを含む移植可能医学的デバイスを提供する工程が含まれる。ボディにはまた、各々、中空の内部を含む、相互連結された複数の支柱によって規定される相互連結された一連のマクロ孔を含む多孔性マトリックス；相互連結された一連のマクロ孔の少なくとも一部を実質的に満たす充填剤；および外表面の少なくとも一部まで伸長し、そして相互連結された複数の支柱の少なくとも一部の中空の内部と連絡する、複数の開口部が含まれる。該方法にはさらに、隣接する骨性部分間にデバイスを位置づける工程が含まれる。この態様のさらなる側面において、隣接する骨性部分間にデバイスを位置づける工程には、デバイスを、隣接する椎体間の椎間板空間内に挿入する工程が含まれる。
【０００７】
さらに別の態様において、移植可能医学的デバイスには、デバイスの外部輪郭を規定する外表面を含むボディが含まれる。ボディにはまた、相互連結された複数の支柱によって規定される、相互連結された一連のマクロ孔を含む、生体吸収性セラミックマトリックスも含まれ、該支柱は、相互連結された一連のマクロ孔から分離された、相互連結された複数の通路（ｐａｓｓａｇｅ）をさらに規定する。生物学的に安定なポリマー性材料は、相互連結された一連のマクロ孔全体に注入され、そしてこれを実質的に満たす一方、相互連結された複数の通路は、ポリマー性材料を実質的に含まない。この態様の１つの側面において、相互連結された複数の通路の少なくとも一部は、ボディの外表面まで伸長し、そして開口する。この態様の別の側面において、ボディは、隣接する骨または骨性組織の間に位置づけられるように配置され、そして外表面には反対の位置に位置づけられた骨結合部分が含まれ、該部分は各々、隣接する骨または骨性組織と結合するように構築された複数の骨結合突起を含む。
【０００８】
別の態様において、医学的移植物を産生するための方法には、相互連結された複数の支柱によって規定される、相互連結された一連のマクロ孔を含む、生体吸収性セラミックマトリックスを提供し、相互連結された支柱には、支柱内に位置づけられた、相互連結された複数の内部通路が含まれ；セラミックマトリックスに生物学的に安定なポリマー性材料を含浸させて、複合ブランク（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｌａｎｋ）を提供し；そして複合ブランクをプロセシングして、移植のために望ましい形状および外形の外部輪郭を規定する外表面を含む移植物ボディを提供する工程が含まれ、プロセシングには、外表面で、相互連結された内部通路の少なくとも一部を暴露する工程が含まれる。この態様のさらなる側面において、外表面にはさらに、ポリマー性材料の１またはそれより多い暴露された領域、およびセラミックマトリックスの１またはそれより多い暴露された領域が含まれる。
【０００９】
さらに別の態様において、移植可能医学的デバイスには、デバイスの外部輪郭を規定する外表面を有するボディが含まれる。外表面には、１またはそれより多い開口部を含むマトリックスの１またはそれより多い暴露された領域、および１またはそれより多い開口部の少なくとも一部を実質的に満たす生物学的に安定な充填剤が含まれる。移植後、マトリックスは、破骨細胞活性がマトリックスの部分を漸次、取り除き、そして骨芽細胞活性がマトリックスの取り除かれた部分を新規骨組織で漸次、置換する、リモデリングプロセスを経る。リモデリングプロセスの開始は、一般的に、マトリックスの１またはそれより多い暴露された領域に限定される。この態様の１つの側面において、リモデリングプロセスの開始は、デバイスの移植時または移植前に暴露されるマトリックスの領域に限定される。この態様の別の側面において、リモデリングプロセスは、外表面で始まって、そしてデバイス内部に、漸次、内向きに移動して、マトリックスのすべてまたは実質的にすべてが、新規骨組織によって置換されるまで、漸次、マトリックスを置換する。さらに別の側面において、マトリックスはＳｋｅｌｉｔｅ（登録商標）によって形成され、そして生物学的に安定な充填剤は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン強化ＰＥＥＫ、およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）より選択される。
【００１０】
本出願の別の態様は、隣接する骨または骨性組織の安定化のためのユニークなデバイスに向けられる。他の態様には、骨および／または組織内殖の促進、破骨細胞および骨芽細胞活性を補助することによる天然骨リモデリングプロセスの促進、ならびに／あるいは隣接する骨または骨性組織の安定化および融合に向けられる、ユニークな方法、系、デバイス、機器および／または装置が含まれる。さらに他の態様において、本発明の異なる形式および適用が想定される。
【００１１】
本発明のさらなる態様、形式、特徴、側面、利点、目的および利益は、本明細書とともに提供する詳細な説明および図から明らかとなるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、１つの態様の移植可能医学的デバイスの写真画像を示す。
【図２】図２は、図１の移植可能医学的デバイス中に含まれる多孔性マトリックスの写真画像を示す。
【図３】図３は、図２に例示する多孔性マトリックスの拡大写真画像を示す。
【図４】図４は、図２に例示する多孔性マトリックスの拡大写真画像を示す。
【図５】図５は、図１の移植可能医学的デバイスの外表面を代表する拡大写真家像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の原理の理解を促進する目的のため、図に例示する態様に言及し、そして特定の専門用語を用いて該態様を記載する。にもかかわらず、本発明の範囲の限定は本明細書にまったく意図されないことが理解されるであろう。例示するデバイスおよび記載する方法における任意のこうした改変およびさらなる修飾、ならびに本明細書に例示するような本発明の原理の任意のこうしたさらなる適用は、本発明が関連する技術分野の当業者に、通常、思い浮かぶであろうように、意図される。
【００１４】
移植可能医学的デバイス、移植物、ならびにこうしたデバイスおよび移植物を作製し、そして用いるための方法を提供する。より詳細には、１つの態様において、骨および／または組織内殖を促進し、破骨細胞および骨芽細胞活性を補助することによって天然骨リモデリングプロセスを促進し、隣接する骨または骨性組織を安定化させ、そして／または隣接する骨または骨性組織間の骨または組織融合を促進するデバイスを提供するが、前述の特徴のいくつかまたはすべての組み合わせを提供するために構成されたデバイスが開示される。この態様の１つの特定の側面において、デバイスには、骨を模倣し、そして選択した解剖学的部位で、例えば隣接する骨または骨性組織間の位置で、圧縮性負荷に耐えるのに適した機械的特性が含まれる。一般的に、この態様のデバイスには、骨伝導性および／または骨誘導性材料、例えば移植後、徐々に吸収されうる、カルシウムに基づくセラミックで形成された多孔性マトリックスが含まれる。１つの特定の形式において、マトリックスは、天然骨リモデリングプロセスの特定の側面に実質的に類似である側面を有するリモデリングプロセスを経るセラミック材料で形成される。より具体的には、この形式で、セラミック材料は、漸次、破骨細胞活性によって取り除かれ、セラミック材料の取り除かれた部分は、漸次、骨芽細胞活性を通じて形成される新規骨によって置換される。この特徴に関するさらなる詳細を以下に提供する。多孔性マトリックスにはまた、相互連結された複数の支柱によって規定される相互連結された一連のマクロ孔も含まれ、各支柱には、中空の内部が含まれ、そのさらなる詳細を以下に提供する。相互連結された一連のマクロ孔の少なくとも一部は、充填剤によって実質的に満たされるが、他の形式においては、相互連結された一連のマクロ孔の各々は、充填剤を注入され、そして実質的に充填剤で満たされ、一方、相互連結された支柱の中空の内部は実質的に開口しているかまたは充填剤を含まない。１つの形式において、充填剤は、生物学的に安定であってもよく、例えば生体安定性ポリマー性材料であってもよい。本明細書において、用語「生物学的に安定である」は、生物学的設定内への移植時、そして移植後、実質的に損なわれていない（ｉｎｔａｃｔ）かまたは吸収されないままである材料を指すのに用いられる。しかし、別の形式において、充填剤が生体吸収性であり、そして多孔性マトリックスが吸収されるのと同時に、または多孔性マトリックスが吸収され始めるようになった後、充填剤が吸収され始めることが意図される。１つの形式において、デバイスにはまた、外表面まで伸長し、そして複数の支柱の少なくとも一部の中空の内部（単数または複数）と連絡する複数の開口部を有する外表面も含まれる。
【００１５】
この方式で、支柱の少なくとも一部の中空の内部と連絡する、暴露された開口部に加えて、骨伝導性および／または骨誘導性材料で形成される多孔性マトリックスの１またはそれより多い暴露された領域、および充填剤の１またはそれより多い暴露された領域を含むように、デバイスの外表面のすべてまたは一部を配置する。いくつかある特徴の中で特に、この配置は、多孔性マトリックスの暴露された領域（単数または複数）での骨付着および結合、ならびに相互連結された支柱の少なくとも一部の中空の内部と連絡する開口部を通じたデバイス内への骨および／または組織内殖および浸透を提供する。これらの特徴は、とりわけ、隣接する骨または骨性組織間でのデバイスの連結増進を容易にし、隣接する骨または骨性組織間の融合を促進し、そして／または隣接する骨または骨性組織間の融合を達成するのに必要な時間を減少させることも可能である。さらに、相互連結された支柱の少なくとも一部の中空の内部と連絡する開口部は、一般的に、デバイス内への組織浸出をより迅速に可能にし、それによって移植後の治癒期間において、より早期にデバイス係留を提供するであろう。骨伝導性および／または骨誘導性材料が、移植後、徐々に吸収可能であるさらなる側面において、多孔性マトリックスが吸収可能であることによるデバイスの漸次の組込みは、デバイスの係留および連結レベルを増加させ、これは、支柱の中空の内部への早期の骨および／または組織浸出によって達成される。
【００１６】
さらに、多孔性マトリックスが、天然骨リモデリングプロセスの特定の側面と実質的に類似である側面を有するリモデリングプロセスを経るセラミック材料で形成される形式において、デバイスには、多孔性マトリックスの暴露された領域（単数または複数）で、そして支柱の中空の内部の内表面に沿って、骨結合および形成を可能にする破骨細胞活性を促進する表面化学構造が含まれる。より具体的には、破骨細胞活性は、デバイスの外表面で、ならびに中空の支柱の内表面に沿って、暴露された多孔性マトリックスの部分を、漸次、取り除くことも可能である。次いで、骨芽細胞活性は、対応して、そして漸次、多孔性マトリックスの取り除かれた部分を、新規骨組織で置換する。同様に、相互連結された支柱の中空の内部は、さらなる材料暴露を提供し、ここで、破骨細胞および対応する骨芽細胞活性が生じて、多孔性マトリックスの材料を新規骨組織で、漸次、置換することも可能である。同様に、隣接する骨または骨性組織間でのデバイスの連結が増進し、そして多孔性マトリックスの材料がリモデリングされるにつれて、中空の内部における組織内殖が拡大される。
【００１７】
上記に加えて、充填剤が、隣接する骨または骨性組織を支持可能な、安定な表面を提供することを認識しなければならない。充填剤はまた、多孔性マトリックスを強化しながら、デバイスに、骨に似た高い破壊靱性および弾性係数を提供し、したがって、デバイスは、多様な骨格部位で通常遭遇される負荷およびストレスに耐えうる。さらに、骨伝導性および／または骨誘導性材料が、移植後、徐々に吸収可能であり、そして充填剤が生物学的に安定である場合、多孔性マトリックスの吸収後、隣接する骨または骨性組織に対する支持を充填剤が提供し続けることも可能である。実際、この形式で、生物学的に安定な充填剤は、一般的に、多孔性マトリックスの吸収と同時に、または吸収後に、その内部に、そして全体に、骨および／または組織が浸出する多孔性マトリックスになりうる。本文書中に開示しそして記載するデバイスのこれらの詳細および他の詳細に関するさらなる詳細を以下に提供する。
【００１８】
別の態様において、１またはそれより多い開口部、および開口部の少なくとも一部を実質的に満たす生物学的に安定な充填剤を含むセラミックマトリックスによって形成されるボディを含むデバイスを提供するが、１またはそれより多い形式において、生物学的に安定な充填剤を全体に注入し、そして開口部のすべてを実質的に満たしてもよいことが意図される。この態様の１つの形式において、開口部は、相互に連結された一連のマクロ孔によって規定される。しかし、別の形式において、開口部は、ボディ内に部分的にまたはボディを通じて伸長するチャネルまたは通路によって規定される。さらに、別の形式において、セラミックボディには、開口部を規定するフレームワークの形式で、操作されたまたは構築された形状が含まれる。この態様の１つの形式において、デバイスには、デバイスの外部輪郭を規定する外表面が含まれ、そしてセラミックマトリックスおよび充填剤の１またはそれより多い暴露された領域が含まれるが、外表面の全体が、セラミックマトリックスおよび充填剤の暴露された領域によって規定されていてもよいことが認識されなければならない。セラミックマトリックスは、天然骨リモデリングプロセスの特定の側面に実質的に類似である側面を有するリモデリングプロセスを経るセラミック材料で形成される。より具体的には、この形式で、セラミック材料は、破骨細胞活性によって、漸次、取り除かれ、セラミック材料の取り除かれた部分は、骨芽細胞活性を通じて形成される新規骨によって、漸次、置換される。同様に、デバイス移植後、セラミックマトリックスは、破骨細胞活性がセラミックマトリックスの部分を漸次、取り除き、そして骨芽細胞活性がセラミックマトリックスの取り除かれた部分を新規骨組織で漸次、置換する、リモデリングプロセスを経る。この態様の１つの側面において、リモデリングプロセスの開始は、デバイスの外表面上で暴露されるセラミックマトリックスの領域に限定される。より具体的には、デバイスの外表面で始まって、そしてデバイス内部に向かって、または内部内に、漸次、続くプロセスによって、セラミックマトリックスが新規骨組織にリモデリングされることが認識されなければならない。同様に、この態様において、充填剤は生物学的に安定であるため、デバイス内部に向かうかまたは内部内へのリモデリングプロセスの進行は、デバイスの外表面上のセラミックマトリックスの暴露された領域で、またはそこからしか生じえない。別のより具体的な側面において、リモデリングプロセスの開始は、移植時または移植前に、デバイスの外表面上で暴露されるセラミックマトリックス領域に限定されうる。
【００１９】
先には論じていなかったが、この態様のセラミックマトリックスにはまた、開口部を規定する、相互連結された複数の支柱も含まれる。上記態様とは対照的に、この態様において、支柱各々は、固形のまたは満たされた横断面を伴って提供されてもよいことが意図されるが、各支柱が中空の内部を持つ形式もまた意図される。同様に、セラミックマトリックスの形式に応じて、１またはそれより多い形式において、外表面まで伸長し、そして複数の支柱の少なくとも一部の中空の内部（単数または複数）と連絡する開口部を含む、この態様のデバイスの外表面が提供可能であることが意図される。
【００２０】
上に論じる態様と同様、この態様のデバイスは、骨および／または組織内殖を促進し、破骨細胞および骨芽細胞活性を補助することによって天然骨リモデリングプロセスを促進し、隣接する骨または骨性組織を安定化させ、そして／または隣接する骨または骨性組織間の骨および／または組織融合を促進することも可能である。この態様の１つの特定の側面において、デバイスには、骨を模倣し、そして選択した解剖学的部位で、例えば隣接する骨または骨性組織間の位置で、圧縮性負荷に耐えるのに適した機械的特性が含まれる。さらに、この態様のデバイスの外表面には、骨結合および形成がセラミックマトリックスの暴露された領域（単数または複数）で始まり、そしてデバイスの内部部分に向かってまたは内部部分内に、暴露された領域から漸次、続くことを可能にする、表面化学構造が含まれる。同様に、隣接する骨または骨性組織間のデバイスの連結が増進され、そしてデバイス内への組織内殖が広がり、セラミックマトリックスがリモデリングされる。
【００２１】
さらに、この形式の生物学的に安定な材料は、隣接する骨または骨性組織を支持可能な安定な表面を提供する。充填剤はまた、セラミックマトリックスを強化しながら、デバイスに、骨に似た高い破壊靱性および弾性係数を提供し、したがって、デバイスは多様な骨格部位で通常遭遇される負荷およびストレスに耐えうる。さらに、セラミックマトリックスは、漸次、リモデリングされ、そして新規骨によって置換されるため、充填剤は、隣接する骨または骨性組織に対する支持を提供し続けることも可能である。本文書中に開示しそして記載するデバイスのこれらの詳細および他の詳細に関するさらなる詳細を以下に提供する。
【００２２】
骨または組織修復または増殖が必要であるかまたは望ましい、非常に多様な適用のいずれにおいても、任意の骨格部位で、上記デバイスを使用可能であることが意図される。１またはそれより多い特定のしかし限定されない形式において、デバイスを隣接する骨または骨性組織間に位置づけるよう構成して、骨または骨性組織の耐荷重軸に沿って支持を提供してもよいが、非耐荷重適用もまた意図される。例えば、ここで図１を参照すると、写真画像は、隣接する椎体間の融合を促進するように構築された椎体間移植デバイス１０の端面図を示す。デバイス１０には、一般的に、隣接する椎体間の椎間板空間中に位置づけられるために構築された「Ｄ型」ボディ１２が含まれる。ボディ１２はまた、外部輪郭周囲に広がり、そしてデバイス１０の形状にしたがう、外表面１４も有する。デバイス１０にはまた、中空チャンバー２２周囲に広がりそしてこれを封入する側壁１６も含まれ、該チャンバー内には、骨増殖増進材料、例えば骨チップ、骨形成タンパク質、ＬＩＭミネラル化タンパク質（ＬＭＰ）および他の増殖因子が位置づけられてもよい。外表面１４には、反対の位置に位置づけられた上部部分および下部部分１８、２０が含まれ、該部分は、隣接する椎体と結合し、そして椎間板空間からデバイス１０が排除されるのに抵抗するように構築された突起２４を持つよう形成される。１またはそれより多い形式において、上部部分および下部部分１８、２０は、互いに対して角度を付けて、デバイス１０が位置づけられるであろう隣接する椎体間に、前彎性の角度に相当する形状を提供してもよい。さらに、例示してはいないが、デバイス１０に１またはそれより多いツール結合部分を提供して、適切な装置を用いて、椎間板空間におけるデバイスの結合および配置を促進してもよい。デバイス１０に別の外部形状を提供してもよいこともまた意図され、その限定されない例が、米国特許第７，１９２，４４６号、第６，５９５，９９５号、第６，６１３，０９１号、第６，６４５，２０６号、第６，６９５，８５１号、第６，１７４，３１１号、第６，６１０，０６５号、第６，６１０，０８９号、第６，０９６，０３８号、第６，７４６，４８４号、第６，４７１，７２４号、第６，７６４，４９１号、第６，８３０，５７０号、第６，４４７，５４７号、第６，９９１，６５４号、第５，７９７，９０９号、第５，６６９，９０９号、第５，７８２，９１９号、第５，９８４，９６７号、第６，２０６，９２２号、第６，２４５，０７２号、および第６，３７５，６５５号、ならびに米国特許出願第２００８／０１６１９２号に開示される。
【００２３】
図１にやはり例示するように、デバイス１０には、マトリックス２６、およびマトリックス２６の開口部内およびその全体に注入されている充填剤４０が含まれる。より具体的には、例示した形式において、充填剤４０は、マトリックス２６のマクロ孔によって規定される開口部内およびその全体に注入される。しかし、別の形式において、マトリックス２６の開口部は、マトリックス内またはマトリックスを通じて部分的に伸長するチャネルまたは通路によって規定されてもよい。さらに、別の形式において、マトリックス２６には、開口部を規定するフレームワークの形式で操作されたまたは構築された形状が含まれる。しかし、他の例示しない形式において、充填剤４０は、マトリックス２６の開口部の一部のみを実質的に満たす。例示する形式において、ボディ１２には、外部輪郭および外表面１４の全体およびこれらに沿って、マトリックス２６および充填剤４０の暴露された部分が含まれる。より具体的には、外部輪郭周囲に広がる部分を含み、そしてデバイス１０の形状にしたがう（中空の内部２２を含む）外表面１４には、マトリックス２６および充填剤４０の暴露された領域が含まれる。さらに、図１には例示していないが、ボディ１２にはまた、外部輪郭および外表面１４の全体およびこれらに沿って位置づけられた、複数の開口部も含まれ、図５に関連して、このさらなる詳細を以下に提供する。開口部は、一般的に、マトリックス２６の暴露された領域の多様な位置内に位置づけられ、そしてマトリックス２６の支柱の中空の内部と連絡する。さらに、他の形式において、中空の内部を伴わずにマトリックス２６の支柱を提供してもよく、そして支柱には、固形のまたは満たされた横断面が含まれてもよい。同様に、この形式において、外表面１４には、外表面まで伸長するいかなる開口部も含まれない。しかし他の形式において、マトリックス２６の支柱が中空である一方、外表面１４には外表面まで伸長するいかなる開口部も含まれないか、または外表面１４の１またはそれより多い所望の領域にのみ、開口部が提供されてもよいことが意図される。他の例示しない形式において、外表面１４の１つの部分または特徴的な部分にのみ、マトリックス２６および充填剤４０の暴露された領域が提供されてもよいことが意図される。例えば、１つのこうした形式において、外表面１４には、上部位置および下部位置１８、２０に沿ってのみ、マトリックス２６および充填剤４０の暴露された領域が提供されてもよい。別の例において、外表面１４には、チャンバー２２に近接して位置づけられた側壁１６の一部に沿ってのみ、マトリックス２６および充填剤４０の暴露された領域が提供されてもよい。さらに、当業者に認識されるであろうように、外表面１４に沿ってマトリックス２６および充填剤４０の暴露された領域を位置づけるための別の形状が意図される。
【００２４】
図２において、充填剤４０が注入されてもよい足場を提供する、マトリックス２６の写真画像を提供するが、充填剤４０は、図２において、マトリックス２６に存在しない。マトリックス２６には、相互連結された一連の空隙またはマクロ孔３０を規定する、複数の支柱２８が含まれる。明確さを保持するため、図２においては、支柱２８およびマクロ孔３０の一部しか表示していない。図２に例示する形式において、マトリックス２６は、一般的に、中空の筒状の形状を有するが、デバイス１０のため、マトリックス２６の他の形状を利用してもよいことが意図される。マトリックス２６の支柱２８には、各々、中空の内部または通路３４が含まれ、これは、図３および４において、マトリックス２６の拡大写真画像中に見られうる。支柱２８の通路３４は、互いに液体連絡で相互連結され、それによって、支柱２８を通じて伸長する通路３４の中空マトリックスが形成される。同様に、通路３４は、一般的に、支柱２８の側壁によって、一連のマクロ孔３０から分離されるが、支柱２８上のマクロ孔３２（図４）を通じて、通路３４およびマクロ孔３０間の何らかの連絡が生じてもよいことが意図される。例示し、そして明確にする目的のため、通路３４の一部は、図３および図４において、暴露されているが、マトリックス２６を作製するための以下に記載するプロセスを考慮すると認識されるであろうように、支柱２８の末端は一般的に閉鎖されるため、通路３４は、一般的に、マトリックス２６の最初の製造に際して暴露されないであろうことが認識されなければならない。むしろ、さらなるプロセシングに際して、支柱２８の末端で材料の一部が除去されて、通路３４が暴露されてもよい。この方式で、通路３４が充填剤４０で満たされることなく、マトリックス２６の１またはそれより多い部分が充填剤４０に含浸されることも可能である。同様に、マトリックス２６の１またはそれより多い部分が充填剤４０に含浸される際、マイクロ孔３２、完全に閉鎖されていない支柱２８の末端、あるいは他の意図されない表面の亀裂または欠損いずれかを通じて生じうる意図されない漏出いずれかを除いて、通路３４は、充填剤４０を実質的に含まないままである。デバイス１０の場合、１つの形式において、マトリックス２６の１またはそれより多い部分に充填剤４０が浸潤した後、そしてデバイス１０を最終形状に成形した際に、通路３４が暴露されてもよく、このさらなる詳細を以下に提供する。
【００２５】
他の形式において、中空の内部を含まない支柱２８を含むマトリックス２６を提供してもよい。むしろ、これらの形式において、支柱２８は、マトリックス２６が形成される材料によって形成され、そして実質的に固形の横断面形状を含む。同様に、マトリックス２６の１またはそれより多い部分に、充填剤４０が浸潤し、そしてこれによって満たされる場合、一般的に、これは支柱２８のいかなる部分にも進入せず、またはこれらを満たさない。さらに、上に示唆するように、マトリックス２６はまた、ボディの内部にまたはボディを通じて部分的に伸長し、そしてマクロ孔３０の代わりに、マトリックス２６の開口部を規定する、１またはそれより多いチャネルまたは通路を含むように形成されてもよい。さらに、別の形式において、マトリックス２６には、マトリックス２６の開口部を規定するフレームワークの形式の、操作されたまたは構築された形状が含まれる。
【００２６】
マトリックス２６は、合成、天然、生体吸収性または非吸収性の焼結または非焼結複合セラミック材料で形成されてもよい。この形式の１つの側面において、放射線不透過性のセラミック材料は、マトリックス２６の１またはそれより多い部分が充填剤４０で満たされた後であっても、デバイス１０に望ましい画像化特性を提供する。１つの特定の形式において、骨伝導性および／または骨誘導性であり、そしてｉｎ ｖｉｖｏで生体吸収性または生体分解性である焼結セラミック材料から、マトリックス２６が形成される。言い換えると、セラミック材料は、表面で生物学的反応を誘発して、隣接する組織と結合形成を生じうる生物活性材料である。セラミック材料の限定されない例には、カルシウムに基づくセラミック、例えば硫酸カルシウム、炭酸カルシウムまたはリン酸カルシウム材料、例えばヒドロキシアパタイト、炭酸アパタイト、フルオロアパタイト、リン酸三カルシウム、例えばα型リン酸三カルシウムまたはβ型リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸八カルシウムおよびその混合物が含まれる。１つの特定の形式において、マトリックス２６は、天然骨リモデリングプロセスの特定の側面と実質的に類似の側面を有するリモデリングプロセスを経る生体吸収性または生体分解性セラミック材料で形成されてもよい。したがって、最初の骨性付着の構造的実行を蝕む、非特異的溶解を示す他のセラミック材料とは対照的に、この形式のセラミック材料は、細胞に基づくリモデリングを利用して、発展するがなお安定な宿主界面を提供し、これは骨置換プロセス全体の局所的構造性能を維持する。例えば、この形式において、セラミック材料は、漸次、破骨細胞活性によって除去され、ここで、セラミック材料の除去された部分の微小構造は、漸次、そして同調して、骨芽細胞活性を通じて形成される新規骨によって置換される。より具体的には、マトリックス表面は、続くミネラル化を通じて固形になる細胞外マトリックスを生成する骨細胞の活性から、界面結合を促進する。天然骨リモデリングプロセスの特定の側面に実質的に類似の側面を有するリモデリングプロセスを経るセラミック材料の１つの特定の形式は、Ｓｋｅｌｉｔｅ（登録商標）であり、Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ， Ｉｎｃ．、７１０ Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ Ｐａｒｋｗａｙ， Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ， ＭＮ ５５４３２−５６０４ ＵＳＡより商業的に入手可能な単離生体吸収性生物材料である。より具体的には、Ｓｋｅｌｉｔｅ（登録商標）は、カルシウム、酸素およびリンを含む化合物であり、ここで、これらの元素の少なくとも１つの一部は、およそ０．１〜０．６Åのイオン半径を有する元素で置換されている。これらの元素の限定されない例には、ケイ素およびホウ素が含まれるが、前述の基準を満たす他の元素の使用が意図される。特に、この生物材料化合物は、式：
（Ｃａ）ｉ｛（Ｐ１−ｘ−ｙ−ｚＢｘＣｙＤｚ）Ｏｊ｝２：
式中、Ｂ、ＣおよびＤは、およそ０．１〜０．４Åのイオン半径を有する元素より選択され；
ｘは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｙは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｚは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｘ＋ｙ＋ｚは、０より大きいが１未満であり；
ｉは、２より大きいかまたは２に等しいが４未満であるかまたは４に等しく；そして
ｊは４−δに等しい、式中、δは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であるかまたは１に等しい
を有する。
【００２７】
この化合物に関するさらなる詳細を、米国特許第６，３２３，１４６号に見出すことも可能であり、その内容は、その全体が本明細書に援用される。
マトリックス２６の例示する形式に関して、マトリックス２６は、相互連結された複数の空隙を有する有機的な網状の泡（ｆｏａｍ）構造から形成されてもよい。より具体的には、１つの形式において、ポリウレタンの泡をフラッシュフレーム処理（ｆｌａｓｈ−ｆｌａｍｅ）して、泡のウェブ中の気体バブル間の薄壁を破裂させそして除去し、孔が閉鎖されているのではなく相互連結されているスポンジを提供する。この形状を有する多孔泡構造は、望ましい場合、商業的に入手可能であるか、または調製可能であり、そして支柱２８の通路３４の形成を促進する。支柱２８が中空でない形式に関しては、マトリックス注入時に、セラミック材料と接触する、ポリマー性球体などの孔形成剤を用いて、マトリックス２６を形成し、そして次いで、マトリックスの焼成中に除去してもよい。泡構造にセラミック材料の水性スラリーを含浸して、泡の間膜（ｌｉｇａｍｅｎｔ）または支柱をコーティングし、そして空隙を実質的に満たす。孔から過剰なスラリーを取り除き、そしてコーティングされた構造を乾燥させて、典型的には緑色体（すなわち非焼成コーティング泡構造）と呼ばれるものを形成する。乾燥は、当業者によって認識されるであろうように、数分から数時間に渡って起こってもよい。スラリーのコーティングが泡構造全体で所望の厚みを達成するまで、このプロセスを反復する。コーティングの典型的な厚みは、約１０〜約１００ミクロンであってもよい。次いで、コーティングされた構造を加熱して、柔軟な有機性の泡をまず焼き切り、そして次いで焼成し、それによって、マクロ孔３０の形式の相互連結された複数の空隙を有する融合セラミック泡を提供する。加熱は、典型的には、約２５℃から最大約５００℃の温度で行われる。焼成は、典型的には、約９００℃〜約１５００℃の温度で行われる。温度が加熱温度から焼成温度まで傾斜するようにして、加熱および焼成を続けて行ってもよい。
【００２８】
セラミック材料のスラリーの調製は、セラミック材料を液体媒体、典型的には水、および分散剤と併せる工程を伴う。分散剤を用いて、セラミック粒子の凝集を防止してもよく、そして分散剤は有機でもまたは無機でもいずれであってもよい。有機分散剤の例には、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、クエン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウムおよびその混合物が含まれる。無機分散剤の例には、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、ピロリン酸四ナトリウムおよびその混合物が含まれる。添加される分散剤の量は、限定されるわけではないが、典型的には、体積約１〜３．５パーセントである。
【００２９】
セラミック材料の最初の粒子サイズが、最終のマトリックス２６の強度に影響を及ぼしうることが発見されてきている。それに加えて、粒子サイズはまた、固形耐荷力およびスラリーの生じる粘度の両方に影響を及ぼしうる。スラリーの一部を粉砕する（ｍｉｌｌ）と、所望の粒子サイズ分布を得る際に有用であることが見出されてきている。典型的には、不活性摩耗耐性粉砕媒体、例えばアルミナまたはジルコニアを用いて、スラリーの一部を粉砕して、最大約５０ミクロン（および約５０ミクロンまでの任意のサイズまたはサイズ範囲）のセラミック粒子を提供してもよい。スラリーのセラミック粒子を、泡支持体に、そして互いにの両方に接着させるためには、粒子サイズ減少後、スラリーが、事実上、チキソトロピックであることが望ましい。すなわち、スラリーの粘度は、剪断率が増加すると減少する。
【００３０】
また、網状泡ボディ内に含浸させる前に、セラミック材料のスラリーに添加物を添加してもよい。こうした添加物の限定されない例には、緑色体に強度を与える結合剤、泡全体へのスラリーの分布を改善する湿潤剤、およびスラリー中のバブルの形成を減少させる消泡剤が含まれる。これらの構成要素は、典型的には、限定されるわけではないが、結合剤に関しては体積約１０パーセント未満、ならびに湿潤剤および消泡剤に関しては体積約２パーセント未満を含めて、少量で、スラリーに添加される。
【００３１】
セラミック材料のスラリーのコーティングを何回か適用し、そして各コーティングの間に、含浸された構造を乾燥させることによって、約１０ＭＰａの圧縮強度を持つマトリックス２６を提供してもよい。後のコーティングが適用されるにつれて、泡の多孔構造が閉塞され始める可能性もあるが、最初の何回かのコーティングに関して、高い固形装填（体積最大約３０パーセント）を持つスラリーを用い、その後、より低い固形装填（体積約２０パーセント未満）を所持するスラリーを用いると、いかなる閉塞も回避が補助されることが見出されている。
【００３２】
１つの形式において、真空プロセスを用いて、泡ボディから過剰なスラリーを取り除いてもよい。この場合、含浸された泡を、垂直に搭載された真空ホース上に取り付けられたメッシュスクリーン上に置き、そして過剰なスラリーをホースから真空装置内に引き込む。あるいは、制御された気体ジェットを用いて、内部孔を閉塞させる過剰なスラリーを分散させてもよい。
【００３３】
泡構造を取り除くため、乾燥してコーティングされた構造を電気炉に移し、そして加熱して、そしてまず水を取り除くのに十分に高い温度（すなわち最大約２００℃）に維持し、そして次いで、より高い温度（例えば最大約５００℃）にして、下層にあるポリマー泡を熱分解してもよい。続いて、泡を熱分解するのに用いられる温度より有意に高い温度に加熱することによって、セラミック構造の焼成（最大約１５００℃、より好ましくは約１２００℃〜約１５００℃の温度）を行う。次いで、炉を室温に冷却させる。
【００３４】
先に記載していないが、デバイス１０の１またはそれより多い形式にとって望ましい構造的特徴をマトリックス２６に提供するため、泡構造の１またはそれより多い特性を修飾してもよいことが認識されなければならない。例えば、１つの形式において、特定の強度および係数特性のためにターゲットとされるマトリックス対充填剤比を最終的に生じるであろう形式で、マトリックス２６を提供するのに使用可能な多様な空隙比を、泡構造に提供してもよい。この形式の１つの側面において、例えば、泡構造のマクロ孔の寸法を修飾してもよく、これは、マトリックス２６の支柱２８の位置づけを対応して修飾するであろうことが意図される。別の形式において、最終的に異方性特性をマトリックス２６に与えるであろう異方性形状を泡構造に提供してもよいことが意図される。同様に、デバイス１０に、天然骨と同様に、１またはそれより多い選択された方向で望ましい機械的性能を提供する異方性特性が提供されるように、デバイス１０を、異方性特性を有するマトリックス２６で形成することも可能である。この形式の１つの側面において、勾配多孔度（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｐｏｒｏｓｉｔｙ）または伸長されたマクロ孔を含む泡構造を伴う異方性特性を得てもよい。例えば、泡構造を加熱するか、伸展させるか、または圧縮してマクロ孔を伸長させて、そして次いで、マクロ孔を伸長形状に保持したまま冷却してもよい。別の例において、異なるサイズのマクロ孔を有する２またはそれより多い泡構造をともに融合させることによって、勾配多孔度を得てもよいが、他の代替アプローチもまた意図される。
【００３５】
マトリックス２６および充填剤４０に取り巻かれた単一の材料によって形成されるデバイス１０の１またはそれより多い領域を生じる方式で、泡構造を修飾してもよいこともまた意図される。例えば、泡構造の部分を１またはそれより多い領域から取り除いてもよく、そして次いで、これらの領域に、続いて、セラミック材料、充填剤４０または別の代替材料を提供してもよい。１つの特定の形式において、単一の材料で形成される領域を、デバイス１０の移植中、置換デバイスによって糸状に（ｔｈｒｅａｄｉｎｇｌｙ）結合されるデバイス１０の領域中で利用してもよいが、単一の材料で形成される１またはそれより多い領域の他の使用が意図される。前述に加えて、間膜または支柱の組織化されたまたはランダムでない配置を含むよう、三次元プリンティングプロセスによって、泡構造を形成してもよいこともまた意図される。この形式において、マトリックス２６に、そして最終的にはデバイス１０に所望の機械的特性を与えるであろう形状を提供するように、間膜を配置してもよい、間膜に基づく開口セルネットワークで、泡構造を提供してもよい。
【００３６】
デバイス１０の例示する形式の調製において、マトリックス２６がひとたび調製されたならば、充填剤４０を一連のマクロ孔３０内にそして全体に注入する。しかし、上述のように、代替形式において、充填剤４０は、マトリックス２６のマクロ孔３０の一部のみに注入され、そしてこれを満たすように用いられる。この形状において、デバイス１０の１またはそれより多い部分に充填剤４０を含まないマトリックス２６の暴露された領域を提供し、それによって、マトリックス２６の暴露の増加および組織が増殖可能な開口されたネットワークが提供される。充填剤４０は、一般的に、マトリックス２６を強化し、したがって、デバイス１０は、多様な骨格部位で通常遭遇される負荷およびストレスに耐え、そしてマトリックス２６単独で達成されるよりも、天然骨をより緊密に模倣する機械的特性を有することも可能である。例えば、充填剤４０は、デバイス１０に、骨に似た高い破壊靱性および弾性係数を提供することも可能である。１つの形式において、充填剤４０は、生物学的に安定なポリマー性材料であるが、他のタイプの生物学的に安定な材料が意図される。生物学的に安定なポリマー性材料の限定されない例には、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、架橋ＵＨＭＷＰＥおよびポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）ファミリーメンバーが含まれ、これには、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン強化ＰＥＥＫ、およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）が含まれる。別の形式において、充填剤４０は、生体吸収性または生体分解性ポリマー性材料であってもよいことが意図されるが、他のタイプの生体吸収性または生体分解性材料が意図される。この形式の１つの側面において、生体吸収性または生体分解性材料から形成される場合、マトリックス２６の分解速度と同じかまたはそれより遅い、ｉｎ ｖｉｖｏでの分解速度を含む形式で、充填剤４０を提供してもよい。生体吸収性または生体分解性ポリマー性材料の限定されない例には、ポリ（Ｌ−ラクチド）、ポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド）、ポリ（Ｌ−コ−Ｄ，Ｌ−ラクチド）、ポリグリコリド、ポリ（ラクチド−コ−グリコリド）、ポリ（ヒドロキシルブチレート）、ポリ（ヒドロキシバレレート）、チロシン由来ポリカーボネート、ポリ無水物、ポリオルトエステル、ポリホスファゼン、ポリ（ジオキサノン）、ポリ（ε−カプロラクトン）、およびポリグリコネートが含まれる。
【００３７】
１またはそれより多い形式において、充填剤４０を、例えばポリマー性材料および１またはそれより多い骨誘導性および／または骨伝導性材料によって形成される複合材料として提供してもよい。例えば、１つの特定の形式において、ポリマー性材料、およびマトリックス２６を形成するセラミック材料の粒子の混合物によって、充填剤４０を形成してもよいが、セラミックまたは骨誘導性および／または骨伝導性材料の代替形式を利用してもよいことが意図される。この配置において、さらなる骨結合を促進し、そして／またはデバイス１０から溶出するミネラル要素の生物学的利用能を増加させるため、充填剤４０に骨誘導性および／または骨伝導性材料のさらなる暴露された領域を提供してもよい。さらに、１またはそれより多い形式において、充填剤４０中、骨誘導性および／または骨伝導性材料の粒子と接触した細胞を刺激して、骨修復プロセスが開始されるのを補助してもよいこともまた意図される。
【００３８】
任意の適切な方式で、マトリックス２６のマクロ孔３０内に充填剤４０を含浸し、そしてそのすべてまたは一部を満たしてもよいことが意図される。しかし、１つの特定の形式において、射出成形プロセスによって、マクロ孔３０を充填剤４０で満たしてもよい。例えば、マトリックス２６を適切な大きさのモールド内に位置づけてもよく、モールド内に充填剤を加圧下で注入してもよい。この形式の１つの側面において、マトリックス２６が充填剤４０内に覆い隠され始めるように、マトリックス２６より大きい内部チャンバーを、モールドに提供してもよい。上に論じるように、支柱２８が中空であるマトリックス２６の例示した形式において、通路３４の各々は対応する支柱２８の末端部分で閉鎖され、そして一般的に、相互連結された一連のマクロ孔３０から分離されているため、射出成形後、支柱２８の通路３４は充填剤４０を実質的に含まないままである。さらに、デバイス１０の１またはそれより多い部分に、充填剤４０を含まないマトリックス２６の暴露された領域を提供してもよい、上に論じる形式において、充填剤４０をマトリックス２６の残りの部分（単数または複数）に添加する前に、ポリエチレングリコール、ワックス、ヒドロゲル、またはアクリル性ラテックスなどの、除去可能な材料で、マトリックス２６の対応する領域を満たしてもよいことが意図される。同様に、ひとたび充填剤４０がマトリックス２６の所望の領域に添加されたならば、いくつかの可能性のみを提供すると、１またはそれより多い溶媒での溶解を通じて、および／または熱処理によって、除去可能材料を取り除いてもよい。さらに、先に記載していないが、界面化学結合を促進するかまたは改善するために、マトリックス２６および充填剤４０の一方または両方を処理してもよいことが認識されなければならない。例えば、１つの形式において、エーテルまたはエステルなどの１またはそれより多い極性官能基を充填剤４０に添加してもよいことが意図される。別の形式において、マトリックス２６をまず、水酸化アンモニウム、または表面で極性を改変しうるいくつかの他の溶液で洗浄してもよいことが意図される。さらに、別の形式において、表面活性剤または乳化剤を充填剤４０に添加してもよいことが意図される。例えば、この形式の１つの側面において、マトリックス２６の１つまたはそれより多い部分内に注入する前に、オレイン酸を充填剤４０に添加してもよいことが意図される。
【００３９】
射出成形プロセス後、マトリックス２６および充填剤４０は、大きさおよび形状が、射出成形プロセス中に利用されたモールドに実質的に対応する複合ブランクを提供し、そしてこれをさらにプロセシングして、望ましい形状のデバイス１０を提供することも可能である。例えば、いくつかの限定されない例のみを提供すると、機械加工、切断、レーザー成形、化学的分解、エッチング、粉砕、およびピーニングの１またはそれより多くのいずれかによって、複合ブランクをデバイス１０の所望の形状にプロセシングしてもよいことが意図される。
【００４０】
ブランクをデバイス１０の最終形状にプロセシングすると、充填剤４０の領域に加えて、マトリックス２６の領域が外表面１４で暴露され始める。マトリックス２６の支柱２８が通路３４を含む、例示する形状において、このプロセシング中に、支柱２８の少なくとも一部の末端部分および／またはさらなる部分が取り除かれ、それによって、デバイス１０の外表面１４の一部の代表的な例の拡大図を提供する図５の写真画像に例示するように、開口部３６が提供されて、対応する通路３４が暴露される。より具体的には、支柱２８は暴露されており、一般的に充填剤４０から分離されるように、開口部３６を取り巻くマトリックス２６の暴露された領域を提供する。したがって、開口部３６は、対応する支柱２８の通路３４内に増殖する骨および／または組織にアクセスポイントを提供する。さらに、通路３４の各々は相互連結されているため、１つの通路３４内への骨および／または組織増殖は、さらなる通路３４が外表面１４で開口部３６によって暴露されていない場合であってさえ、さらなる通路３４内に広がりうる。支柱２８の末端部分から除去された材料の量に応じて、対応する通路３４を暴露するいかなる開口部３６も含まないマトリックス２６の暴露された領域を提供することも可能であることがさらに認識されなければならない。さらに、開口部３６、およびある程度はマトリックス２６の暴露された領域は、一般的に、マトリックス２６および充填剤４０によって形成される複合ブランクから、デバイス１０の所望の形状を達成するため、射出成形プロセス後、さらなるプロセシングに供されるデバイス１０の領域に限定されてもよい。同様に、１つの形式において、デバイス１０の外表面１４には、多くの開口部３６および／またはマトリックス２６の暴露された領域が含まれてもよく、一方、別の形式において、外表面１４には、利用する射出成形後プロセシングの度合いに応じて、少数の開口部３６および／またはマトリックス２６の暴露された領域のみが含まれてもよい。さらに、支柱２８が中空でなく、そして通路３４を含まない他の形式において、開口部３６は外表面１４に存在しない。さらに、射出成形プロセス後にプロセシングされるブランク領域は、デバイス１０が移植されるであろう解剖学的位置に対して提供される考慮によって、少なくとも部分的に決定されるかまたは影響を受けるであろうこともまた意図される。
【００４１】
１またはそれより多い形式において、デバイス１０を利用して、薬理学的剤を送達してもよいこともまた意図される。例えば、マトリックス２６が生体吸収性材料で形成される１つの形式において、マクロ孔３０を充填剤４０で満たす前に、マトリックス２６の外表面上で薬理学的剤を提供してもよい。この形式において、薬理学的剤は、マトリックス２６が吸収されるにつれて、次第にｉｎ ｖｉｖｏで暴露され始めうる。しかし、別の形式において、通路３４中で薬理学的剤を提供してもよいことが意図されるが、薬理学的剤を提供するための他の変型が想定される。例えば、１つの代替形式において、充填剤４０をマトリックス２６のマクロ孔３０の少なくとも一部内に注入し、そして次いで、デバイス１０の移植後、充填剤４０からｉｎ ｖｉｖｏで送達する前に、充填剤４０内に薬学的剤を混合してもよいことが意図される。この形式の１つの側面において、充填剤４０を、生体分解性または生体吸収性材料、例えば生体分解性または生体吸収性ポリマー性材料として提供してもよく、そして療法剤は、充填剤４０が分解されるかまたは吸収されるにつれて、充填剤４０から、漸次、放出されうる。
【００４２】
別の代替形式として、充填剤４０をマトリックス２６のマクロ孔３０の少なくとも一部内に注入した後、薬学的剤を充填剤４０の暴露された領域上に提供し、そして次いで、デバイス１０の移植後に、充填剤４０の暴露された表面からｉｎ ｖｉｖｏで送達してもよいことが意図される。この形式の１つの側面において、充填剤４０中に薬学的剤が沈着可能な１またはそれより多い孔を提供するため、マトリックス２６のマクロ孔３０の少なくとも一部内に注入する際、充填剤４０中で、孔形性剤を用いてもよい。他の側面において、薬学的剤および充填剤４０の間の結合または接着を増進するため、薬学的剤を提供する前に、充填剤４０の暴露された領域を化学的または機械的プロセシングに供してもよいことが認識されなければならない。さらにまたはあるいは、薬学的剤および充填剤４０の間の結合または接着を増進するため、薬学的剤を化学的プロセシングに供してもよい。さらに、この形式の他の側面において、１またはそれより多いタイプの生体吸収性接着剤を用いて、充填剤４０の暴露された領域に、薬学的剤を付着させてもよいことが意図される。
【００４３】
含まれる場合、薬理学的剤には、融合速度を増加させうるか、または他の何らかの有益な効果を有しうる増殖因子が含まれてもよい。デバイス１０による送達のため、非常に多様な増殖因子が意図される。例えば、増殖因子には、骨形成タンパク質、ＬＩＭミネラル化タンパク質（ＬＭＰ）、トランスフォーミング増殖因子、例えばトランスフォーミング増殖因子−β（ＢＧＦ−β）、インスリン様増殖因子、血小板由来増殖因子、線維芽細胞増殖因子、または何らかの有益な効果を有する他の類似の増殖因子が含まれてもよい。含まれる場合、増殖因子、または他の薬理学的剤は、典型的には、療法的に有効な量で提供される。例えば、増殖因子は、融合を促進する際に有効な量で含まれてもよい。
【００４４】
１つの特定の形式において、増殖因子は、組換えヒト骨形成タンパク質（ｒｈＢＭＰ）を含む骨形成タンパク質である。例えば、１つの型において、骨形成タンパク質は、ｒｈＢＭＰ−２、ｒｈＢＭＰ−４またはそのヘテロ二量体である。しかし、ＢＭＰ−１〜ＢＭＰ−１８と称される骨形成タンパク質を含めて、任意の骨形成タンパク質が意図される。骨形成タンパク質は、Ｇｅｎｅｔｉｃｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｉｎｃ．、マサチューセッツ州ケンブリッジから入手可能であり、そしてまた、Ｗｏｚｎｅｙらに対する米国特許第５，１８７，０７６号；Ｗｏｚｎｅｙらに対する米国特許第５，３６６，８７５号；Ｗａｎｇらに対する米国特許第４，８７７，８６４号；Ｗａｎｇらに対する米国特許第５，１０８，９２２号；Ｗａｎｇらに対する米国特許第５，１１６，７３８号；Ｗａｎｇらに対する米国特許第５，０１３，６４９号；Ｗｏｚｎｅｙらに対する米国特許第５，１０６，７４８号；ならびにＷｏｚｎｅｙらに対するＰＣＴ出願第ＷＯ９３／００４３２号；Ｃｅｌｅｓｔｅらに対する第ＷＯ９４／２６８９３号；およびＣｅｌｅｓｔｅらに対する第ＷＯ９４／２６８９２号に記載されるように、当業者によって調製可能である。上記のように得られるかまたは骨から単離されるかいずれでもよいすべての骨形成タンパク質が意図される。骨から骨形成タンパク質を単離するための方法は、例えば、Ｕｒｉｓｔに対する米国特許第４，２９４，７５３号およびＵｒｉｓｔら， ８１ ＰＮＡＳ ３７１， １９８４に記載される。
【００４５】
他の形式において、薬理学的剤は、脊髄感染、癌性脊髄および骨粗鬆症を含む、多様な脊髄状態を治療するために用いるものであってもよい。こうした剤には、抗生剤、鎮痛剤、およびステロイドを含む抗炎症薬剤が含まれるが、他の例示的な剤が当業者に知られる。これらの剤はまた、多様な状態およびそれらが引き起こす症状を治療し、そして特定の症例に応じて、当業者によって決定可能である療法的有効量で用いられる。
【００４６】
別の例示しない態様において、移植物には、その外表面上に、骨伝導性または骨誘導性材料および生物学的に安定な材料の暴露された領域が含まれ、外表面上では、骨伝導性または骨誘導性物質が、生物学的に安定な材料中に懸濁されるかまたは生物学的に安定な材料全体に分散される。より具体的には、この態様の１つの形式において、生物活性セラミック材料、例えばＳｋｅｌｉｔｅ（登録商標）の粒子を、生物学的に安定な材料と均質に混合してもよく、生物学的材料には例えば、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）ファミリーのメンバー、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン強化ＰＥＥＫ、およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）を含む生体安定性ポリマー性材料などがある。次いで、いくつかの限定されない例のみを提供すると、機械加工、切断、化学的分解、エッチング、粉砕、およびピーニングのいずれか１つまたは組み合わせなどの、さらなるプロセシングを通じて、移植物の所望の形状が得られうる、移植物またはブランクの所望の形状内に、均質混合物を射出成形するか、押出すか、または圧縮成形してもよい。骨伝導性または骨誘導性材料の暴露された領域は、一般的に、融合速度加速を促進し、そして骨付着を通じて、早期の移植物固定を提供する一方、生物学的に安定な材料は、移植物を利用する解剖学的位置に必要な機械特性を提供し続ける。
【００４７】
別の態様において、移植可能医学的デバイスには、デバイスの外部輪郭を規定する外表面を有するボディが含まれる。外表面には、相互連結された一連のマクロ孔、および相互連結された一連のマクロ孔の少なくとも一部を実質的に満たす生物学的に安定な充填剤を示す、多孔性マトリックスの１またはそれより多い暴露された領域が含まれる。移植後、多孔性マトリックスは、破骨細胞活性が、多孔性マトリックスの部分を、漸次、取り除き、そして骨芽細胞活性が、多孔性マトリックスの取り除かれた部分を新規骨組織で、漸次、置換する、リモデリングプロセスを経る。この態様の１またはそれより多い側面において、リモデリングプロセスの開始は、デバイスの外表面上の多孔性マトリックスの１またはそれより多い暴露された領域に限定される。この態様の別の側面において、多孔性マトリックスはＳｋｅｌｉｔｅ（登録商標）によって形成され、そして生物学的に安定な材料は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン強化ＰＥＥＫ、およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）より選択される。
【００４８】
さらに別の態様において、移植物には、全体がまたは部分的に、生物学的に安定な充填剤で満たされている開口部を有する、セラミックマトリックスが含まれる。移植物にはまた、外部輪郭周囲に広がる、外表面も含まれる。この態様の１つの形式において、デバイスの全外部輪郭周囲の外表面は、マトリックスおよび生物学的に安定な充填剤の暴露された領域によって規定される。言い換えると、外表面は、マトリックスおよび生物学的に安定な充填剤の分散領域の不連続配置によって規定される。この態様の別の形式において、セラミックマトリックスはＳｋｅｌｉｔｅ（登録商標）によって形成され、そして生物学的に安定な材料は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン強化ＰＥＥＫ、およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）より選択されるが、セラミックマトリックスおよび充填剤のための代替材料が意図される。
【００４９】
別の態様において、耐荷重軸に沿って、隣接する骨または骨性部分間での融合を安定化させそして促進する方法を提供する。例えばこの態様の１つの形式において、方法には、移植物、好ましくは耐荷重移植物、例えば上記のデバイス１０を提供し、そして隣接する椎骨の間の椎間板空間に移植物を受け取るように、隣接する椎骨を調製する工程が含まれる。こうした調製法は当業者に周知であり、そしてこれには、線維輪（ａｎｎｕｌｕｓ ｆｉｂｒｏｓｉｓ）または髄核のすべてまたは一部を含む、椎間板のすべてまたは一部を取り除く工程が含まれうる。次いで、調製工程後、移植物を、隣接する椎骨間の椎間板空間中に位置づけてもよい。
【実施例】
【００５０】
以下の実施例は、例示目的のためであり、そしてこれらの実施例に開示する態様のみに、本文書中に開示する本発明を限定するとは見なされないものとする。
実施例１
生体吸収性セラミック材料および生物学的に安定なポリマー性材料で形成される多孔性マトリックスを含む複合ブランクであって、そこから例えばデバイス１０などの移植物を得られうる前記ブランクを、以下のように調製した。
【００５１】
２５ｍｍの直径および２５ｍｍの長さを有する筒状の開口孔ポリウレタン泡を前駆体網状テンプレートとして用いた。Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ， Ｉｎｃ．、７１０ Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ Ｐａｒｋｗａｙ， Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ， ＭＮ ５５４３２−５６０４， ＵＳＡから商業的に入手可能なＳｋｅｌｉｔｅ（登録商標）を利用して、２つの水性セラミックスラリーを提供した。一方のスラリーは２５体積％固形装填を有し、そしてもう一方は１７体積％固形装填を有した。どちらのスラリーも５時間ボールミルされた。泡材料を２５体積％固形スラリー内に浸し、そして攪拌して空気を取り除き、空隙を実質的にスラリーで満たし、そして泡の支柱をスラリーでコーティングした。生じた含浸泡をスラリーから取り除き、そして垂直に搭載された真空ホースに取り付けられたメッシュスクリーン上に置いた。真空装置を３〜５秒間作動させることによって、空隙から過剰なスラリーを取り除いた。これは、泡の支柱に接着したスラリーを破壊することなく、泡の空隙から過剰なスラリーを取り除くのに十分な時間であった。コーティングされた泡を１２０℃で１５分間乾燥させた。この全プロセスを、２５体積％固形スラリーで１〜２回またはそれより多く、そして１７体積％固形スラリーで４〜１０回またはそれより多く、反復した。
【００５２】
乾燥され、コーティングされた泡支持体を電気炉に移し、ここで、１℃／分の速度で５００℃の温度まで加熱して、水を取り除き、そして多孔性セラミックマトリックスをつぶすことなく、ポリウレタン泡が熱分解することを可能にした。泡を５００℃で４時間保持し、そして続いて、１℃／分の速度で、１５００℃の温度まで加熱した。この温度を２時間維持して、セラミック粒子がともに焼成されることを可能にし、それによって、元来のポリウレタン泡材料の物理的形態を所持する、開口したセルの多孔性セラミックマトリックスを提供した。続いて、２５℃の最終温度が達成されるまで、約３６℃／分の速度で、炉を冷却した。多孔性セラミックマトリックスの最終寸法は、直径約２０ｍｍおよび長さ約２０ｍｍであり、そして密度はおよそ２．９ｇ／ｃｍ３であった。
【００５３】
多孔性セラミックマトリックスに適合するサイズの射出キャビティを持つＰＥＥＫ射出成形装置を構成した。適所で、多孔性セラミックマトリックスでの均質でそして均一なキャビティの充填が生じることを確実にするように、モールドキャビティのゲート開閉を選択した。モールド温度をおよそ１２０〜２００℃に設定し、そしてバレル温度をおよそ３５０〜３８０℃に設定した。次いで、ＰＥＥＫペレットを射出成形装置のホッパー内に装填し、ここから要求に応じて、ヒーターを通じた錐（ａｕｇｅｒ）によって、そしてスプルーを通じてモールドキャビティ内に供給した。用いたＰＥＥＫ材料は、高性能非強化半結晶性熱可塑性の、Ｖｉｃｔｒｅｘ ＵＳＡ， Ｉｎｃ．、３００ Ｃｏｎｓｈｏｈｏｃｋｅｎ Ｓｔａｔｅ Ｒｏａｄ， Ｓｕｉｔｅ １２０， Ｗｅｓｔ Ｃｏｎｓｈｏｈｏｃｋｅｎ， ＰＡ １９４２８から商業的に入手可能なＶｉｃｔｒｅｘ（登録商標）ＰＥＥＫ １５０Ｇであった。
【００５４】
射出成形装置が、開口位置のモールドを伴って設定された場合、多孔性セラミックマトリックスがモールドキャビティ内に装填された。多孔性セラミックマトリックスは、モールドキャビティに直接装填されるか、またはモールド中に配置する前に、足場が約２３０℃の温度にあらかじめ加熱されているかいずれかであり、これは、あらかじめ加熱すると、多孔性セラミックマトリックスとの接触に際して、ＰＥＥＫ冷却が減少するためであった。多孔性セラミックマトリックス形状は、外部輪郭が実質的にモールドキャビティを満たすようなものである。次いで、射出成形装置のモールドを閉鎖し、それによって、多孔性セラミックマトリックスをモールドキャビティ内に実質的に封じ込める。
【００５５】
多孔性セラミックマトリックスの開口空間をＰＥＥＫ材料で含浸するため、約７分間の全時間に渡って、１１００ｐｓｉの射出圧で、モールドキャビティ内にＰＥＥＫを流入させる。高いモールド温度を維持して、射出中のＰＥＥＫ粘度を減少させ（Ｂｕｄｚａｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， ３８２４１ Ｗｉｌｌｏｕｇｈｂｙ Ｐａｒｋｗａｙ， Ｗｉｌｌｏｕｇｈｂｙ， ＯＨ， ４４０９４の熱油Ｔｈｅｒｍｏｌａｔｏｒを利用して達成）；多孔性セラミックマトリックス中央にＰＥＥＫを下向きに向ける中央スプルーを用い；多孔性セラミックマトリックスが中空のコアを有する場合、中空のコア内の流動指示装置を用いて、放射状パターンのＰＥＥＫの流動を指示して、多孔性セラミックマトリックスを均質に満たし；そして比較的低温の多孔性セラミックマトリックスに遭遇した際に、ＰＥＥＫの局在化冷却を回避するために、キャビティ内に挿入する前に、多孔性セラミックマトリックスをあらかじめ加熱して、したがって射出中のＰＥＥＫの粘度減少を維持することによって、射出中の多孔性セラミックマトリックス全体でのＰＥＥＫの浸潤を補助する。
【００５６】
射出成形ツールは、標準的な射出成形突き出しピンを用いることによって開口した際、キャビティから多孔性セラミックマトリックス／ＰＥＥＫ複合ブランクを自動的に排出する。複合ブランクは、ツールの下に位置する収集チャンバーに排出されて、オペレーターによって回収され、そして続いて、いくつかの可能性の中でも特に、冷却剤による化学的混入を回避する移植物機械加工実施を用いて、機械加工されて、成形されることも可能である。
【００５７】
本明細書で述べるいかなる理論、作動機構、証明、または発見も、本出願の理解をさらに増進することが意味され、そしていかなる点でも、こうした理論、作動機構、証明、または発見に依存して、本出願を作製することは意図されない。上記説明における、用語「好ましい」、「好ましくは」または「好まれる」の使用は、そのように記載する特徴が、より望ましい可能性もあることを示すと理解されなければならず、にもかかわらず、必要でない可能性もあり、そして該特徴を欠く態様が、以下の請求項によって規定される本発明の範囲内に属することが意図されうる。請求項に関して、「ａ」、「ａｎ」、「少なくとも１つ」、「少なくとも一部」などの用語が用いられる場合、逆に特に言及されない限り、請求項をただ１つの項目に限定する意図はないことが意図される。さらに、用語「少なくとも一部」および／または「一部」を用いる場合、逆に特に言及しない限り、項目には、一部および／または全項目が含まれうる。
【００５８】
図および前述の説明において、詳細に適用を例示し、そして記載してきているが、こうした適用は、性質上、例示的であり、そして限定的ではないと見なされるべきであり、選択した態様のみを示し、そして記載しており、そして本明細書に、または任意の以下の請求項いずれかによって規定するような、本発明の精神内に属するすべての変化、修飾および同等物が保護されることが望ましいことが理解される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移植可能医学的デバイス、ならびにこうしたデバイスを作製し、そして用いるための方法に関し、そして排他的ではないが、より具体的には、骨および／または組織内殖を促進し、破骨細胞および骨芽細胞活性を通じて天然骨リモデリングプロセスを補助するための、そして／または隣接する骨または骨性組織間の骨および／または組織融合を安定化させそして促進するためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者において隣接する骨または骨性組織間の骨および組織融合を安定化させ、そして促進するために、多様なタイプのデバイス、移植物および系が用いられてきている。１つの形式において、骨誘導および／または骨伝導特性を有することから、自家移植片（患者から取り除いた骨）または同種移植片（別のヒトから取り除いた骨）で形成された移植物またはデバイスが用いられてきている。しかし、自家移植片および同種移植片の使用には、多様な困難が伴ってきた。例えば、自家移植片は、ドナー部位罹患率（ｄｏｎｏｒ ｓｉｔｅ ｍｏｒｂｉｄｉｔｙ）が高率であり、痛みを伴う第二の「採取」手術が必要であり、そして移植のために利用可能な多量の骨が存在せず、一方、同種移植片は、病気の伝染に関連する問題を提示し、獲得およびプロセシングが困難であり、免疫応答が不確実であり、そして未成熟に吸収される。さらに、移植物またはデバイスを移植する解剖学的空間に関する多様な考慮、例えば圧迫性負荷などは、自家移植または同種移植を実行する際に困難を提示し、そして／または自家移植片または同種移植片を利用する場合、望ましくない副作用を引き起こす可能性もある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
隣接する骨または骨性組織の安定化および融合における開発は、正しい方向へと段階を進めてきているが、技術のこの領域にはさらなる発展が必要であり続けている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本出願の１つの限定されない態様は、移植可能医学的デバイスに関する。この態様の１つの側面において、デバイスは、骨および／または組織内殖を促進し、破骨細胞および骨芽細胞活性を通じて天然骨リモデリングプロセスを補助するために、あるいは隣接する骨または骨性組織間の骨および／または組織融合を安定化させそして促進するために構成されるが、前述の特徴のいくつかまたはすべての組み合わせを提供するために構成されたデバイスが開示される。
【０００５】
別の態様において、移植可能医学的デバイスには、デバイスの外部輪郭（ｏｕｔｅｒ ｐｒｏｆｉｌｅ）を規定する外表面（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｓｕｒｆａｃｅ）を含むボディが含まれる。ボディにはまた、各々、中空の内部を含む、相互連結された複数の支柱（ｓｔｒｕｔ）によって規定される相互連結された一連のマクロ孔（ｍａｃｒｏｐｏｒｅ）を含む多孔性マトリックスも含まれる。充填剤（ｆｉｌｌｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）は、相互連結された一連のマクロ孔の少なくとも一部を実質的に満たす。複数の開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）は、外表面の少なくとも一部まで伸長し、そして相互連結された複数の支柱の少なくとも一部の中空の内部と連絡する。この態様のさらなる側面において、外表面は、複数の開口部、多孔性マトリックスの暴露された領域、および充填剤の暴露された領域によって規定される。この態様の別の側面において、多孔性マトリックスはセラミック材料で形成され、そして充填剤はポリマー性材料である。さらにさらなる側面において、セラミック材料は生体吸収性であり、そしてポリマー性材料は生物学的に安定である。さらに別の側面において、充填剤は、相互連結された一連のマクロ孔全体に注入され、そしてその各々を実質的に満たす。
【０００６】
さらに別の態様において、方法には、デバイスの外部輪郭を規定する外表面を含むボディを含む移植可能医学的デバイスを提供する工程が含まれる。ボディにはまた、各々、中空の内部を含む、相互連結された複数の支柱によって規定される相互連結された一連のマクロ孔を含む多孔性マトリックス；相互連結された一連のマクロ孔の少なくとも一部を実質的に満たす充填剤；および外表面の少なくとも一部まで伸長し、そして相互連結された複数の支柱の少なくとも一部の中空の内部と連絡する、複数の開口部が含まれる。該方法にはさらに、隣接する骨性部分間にデバイスを位置づける工程が含まれる。この態様のさらなる側面において、隣接する骨性部分間にデバイスを位置づける工程には、デバイスを、隣接する椎体間の椎間板空間内に挿入する工程が含まれる。
【０００７】
さらに別の態様において、移植可能医学的デバイスには、デバイスの外部輪郭を規定する外表面を含むボディが含まれる。ボディにはまた、相互連結された複数の支柱によって規定される、相互連結された一連のマクロ孔を含む、生体吸収性セラミックマトリックスも含まれ、該支柱は、相互連結された一連のマクロ孔から分離された、相互連結された複数の通路（ｐａｓｓａｇｅ）をさらに規定する。生物学的に安定なポリマー性材料は、相互連結された一連のマクロ孔全体に注入され、そしてこれを実質的に満たす一方、相互連結された複数の通路は、ポリマー性材料を実質的に含まない。この態様の１つの側面において、相互連結された複数の通路の少なくとも一部は、ボディの外表面まで伸長し、そして開口する。この態様の別の側面において、ボディは、隣接する骨または骨性組織の間に位置づけられるように配置され、そして外表面には反対の位置に位置づけられた骨結合部分が含まれ、該部分は各々、隣接する骨または骨性組織と結合するように構築された複数の骨結合突起を含む。
【０００８】
別の態様において、医学的移植物を産生するための方法には、相互連結された複数の支柱によって規定される、相互連結された一連のマクロ孔を含む、生体吸収性セラミックマトリックスを提供し、相互連結された支柱には、支柱内に位置づけられた、相互連結された複数の内部通路が含まれ；セラミックマトリックスに生物学的に安定なポリマー性材料を含浸させて、複合ブランク（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｌａｎｋ）を提供し；そして複合ブランクをプロセシングして、移植のために望ましい形状および外形の外部輪郭を規定する外表面を含む移植物ボディを提供する工程が含まれ、プロセシングには、外表面で、相互連結された内部通路の少なくとも一部を暴露する工程が含まれる。この態様のさらなる側面において、外表面にはさらに、ポリマー性材料の１またはそれより多い暴露された領域、およびセラミックマトリックスの１またはそれより多い暴露された領域が含まれる。
【０００９】
さらに別の態様において、移植可能医学的デバイスには、デバイスの外部輪郭を規定する外表面を有するボディが含まれる。外表面には、１またはそれより多い開口部を含むマトリックスの１またはそれより多い暴露された領域、および１またはそれより多い開口部の少なくとも一部を実質的に満たす生物学的に安定な充填剤が含まれる。移植後、マトリックスは、破骨細胞活性がマトリックスの部分を漸次、取り除き、そして骨芽細胞活性がマトリックスの取り除かれた部分を新規骨組織で漸次、置換する、リモデリングプロセスを経る。リモデリングプロセスの開始は、一般的に、マトリックスの１またはそれより多い暴露された領域に限定される。この態様の１つの側面において、リモデリングプロセスの開始は、デバイスの移植時または移植前に暴露されるマトリックスの領域に限定される。この態様の別の側面において、リモデリングプロセスは、外表面で始まって、そしてデバイス内部に、漸次、内向きに移動して、マトリックスのすべてまたは実質的にすべてが、新規骨組織によって置換されるまで、漸次、マトリックスを置換する。さらに別の側面において、マトリックスはＳｋｅｌｉｔｅ（登録商標）によって形成され、そして生物学的に安定な充填剤は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン強化ＰＥＥＫ、およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）より選択される。
【００１０】
本出願の別の態様は、隣接する骨または骨性組織の安定化のためのユニークなデバイスに向けられる。他の態様には、骨および／または組織内殖の促進、破骨細胞および骨芽細胞活性を補助することによる天然骨リモデリングプロセスの促進、ならびに／あるいは隣接する骨または骨性組織の安定化および融合に向けられる、ユニークな方法、系、デバイス、機器および／または装置が含まれる。さらに他の態様において、本発明の異なる形式および適用が想定される。
【００１１】
本発明のさらなる態様、形式、特徴、側面、利点、目的および利益は、本明細書とともに提供する詳細な説明および図から明らかとなるはずである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、１つの態様の移植可能医学的デバイスの写真画像を示す。
【図２】図２は、図１の移植可能医学的デバイス中に含まれる多孔性マトリックスの写真画像を示す。
【図３】図３は、図２に例示する多孔性マトリックスの拡大写真画像を示す。
【図４】図４は、図２に例示する多孔性マトリックスの拡大写真画像を示す。
【図５】図５は、図１の移植可能医学的デバイスの外表面を代表する拡大写真家像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の原理の理解を促進する目的のため、図に例示する態様に言及し、そして特定の専門用語を用いて該態様を記載する。にもかかわらず、本発明の範囲の限定は本明細書にまったく意図されないことが理解されるであろう。例示するデバイスおよび記載する方法における任意のこうした改変およびさらなる修飾、ならびに本明細書に例示するような本発明の原理の任意のこうしたさらなる適用は、本発明が関連する技術分野の当業者に、通常、思い浮かぶであろうように、意図される。
【００１４】
移植可能医学的デバイス、移植物、ならびにこうしたデバイスおよび移植物を作製し、そして用いるための方法を提供する。より詳細には、１つの態様において、骨および／または組織内殖を促進し、破骨細胞および骨芽細胞活性を補助することによって天然骨リモデリングプロセスを促進し、隣接する骨または骨性組織を安定化させ、そして／または隣接する骨または骨性組織間の骨または組織融合を促進するデバイスを提供するが、前述の特徴のいくつかまたはすべての組み合わせを提供するために構成されたデバイスが開示される。この態様の１つの特定の側面において、デバイスには、骨を模倣し、そして選択した解剖学的部位で、例えば隣接する骨または骨性組織間の位置で、圧縮性負荷に耐えるのに適した機械的特性が含まれる。一般的に、この態様のデバイスには、骨伝導性および／または骨誘導性材料、例えば移植後、徐々に吸収されうる、カルシウムに基づくセラミックで形成された多孔性マトリックスが含まれる。１つの特定の形式において、マトリックスは、天然骨リモデリングプロセスの特定の側面に実質的に類似である側面を有するリモデリングプロセスを経るセラミック材料で形成される。より具体的には、この形式で、セラミック材料は、漸次、破骨細胞活性によって取り除かれ、セラミック材料の取り除かれた部分は、漸次、骨芽細胞活性を通じて形成される新規骨によって置換される。この特徴に関するさらなる詳細を以下に提供する。多孔性マトリックスにはまた、相互連結された複数の支柱によって規定される相互連結された一連のマクロ孔も含まれ、各支柱には、中空の内部が含まれ、そのさらなる詳細を以下に提供する。相互連結された一連のマクロ孔の少なくとも一部は、充填剤によって実質的に満たされるが、他の形式においては、相互連結された一連のマクロ孔の各々は、充填剤を注入され、そして実質的に充填剤で満たされ、一方、相互連結された支柱の中空の内部は実質的に開口しているかまたは充填剤を含まない。１つの形式において、充填剤は、生物学的に安定であってもよく、例えば生体安定性ポリマー性材料であってもよい。本明細書において、用語「生物学的に安定である」は、生物学的設定内への移植時、そして移植後、実質的に損なわれていない（ｉｎｔａｃｔ）かまたは吸収されないままである材料を指すのに用いられる。しかし、別の形式において、充填剤が生体吸収性であり、そして多孔性マトリックスが吸収されるのと同時に、または多孔性マトリックスが吸収され始めるようになった後、充填剤が吸収され始めることが意図される。１つの形式において、デバイスにはまた、外表面まで伸長し、そして複数の支柱の少なくとも一部の中空の内部（単数または複数）と連絡する複数の開口部を有する外表面も含まれる。
【００１５】
この方式で、支柱の少なくとも一部の中空の内部と連絡する、暴露された開口部に加えて、骨伝導性および／または骨誘導性材料で形成される多孔性マトリックスの１またはそれより多い暴露された領域、および充填剤の１またはそれより多い暴露された領域を含むように、デバイスの外表面のすべてまたは一部を配置する。いくつかある特徴の中で特に、この配置は、多孔性マトリックスの暴露された領域（単数または複数）での骨付着および結合、ならびに相互連結された支柱の少なくとも一部の中空の内部と連絡する開口部を通じたデバイス内への骨および／または組織内殖および浸透を提供する。これらの特徴は、とりわけ、隣接する骨または骨性組織間でのデバイスの連結増進を容易にし、隣接する骨または骨性組織間の融合を促進し、そして／または隣接する骨または骨性組織間の融合を達成するのに必要な時間を減少させることも可能である。さらに、相互連結された支柱の少なくとも一部の中空の内部と連絡する開口部は、一般的に、デバイス内への組織浸出をより迅速に可能にし、それによって移植後の治癒期間において、より早期にデバイス係留を提供するであろう。骨伝導性および／または骨誘導性材料が、移植後、徐々に吸収可能であるさらなる側面において、多孔性マトリックスが吸収可能であることによるデバイスの漸次の組込みは、デバイスの係留および連結レベルを増加させ、これは、支柱の中空の内部への早期の骨および／または組織浸出によって達成される。
【００１６】
さらに、多孔性マトリックスが、天然骨リモデリングプロセスの特定の側面と実質的に類似である側面を有するリモデリングプロセスを経るセラミック材料で形成される形式において、デバイスには、多孔性マトリックスの暴露された領域（単数または複数）で、そして支柱の中空の内部の内表面に沿って、骨結合および形成を可能にする破骨細胞活性を促進する表面化学構造が含まれる。より具体的には、破骨細胞活性は、デバイスの外表面で、ならびに中空の支柱の内表面に沿って、暴露された多孔性マトリックスの部分を、漸次、取り除くことも可能である。次いで、骨芽細胞活性は、対応して、そして漸次、多孔性マトリックスの取り除かれた部分を、新規骨組織で置換する。同様に、相互連結された支柱の中空の内部は、さらなる材料暴露を提供し、ここで、破骨細胞および対応する骨芽細胞活性が生じて、多孔性マトリックスの材料を新規骨組織で、漸次、置換することも可能である。同様に、隣接する骨または骨性組織間でのデバイスの連結が増進し、そして多孔性マトリックスの材料がリモデリングされるにつれて、中空の内部における組織内殖が拡大される。
【００１７】
上記に加えて、充填剤が、隣接する骨または骨性組織を支持可能な、安定な表面を提供することを認識しなければならない。充填剤はまた、多孔性マトリックスを強化しながら、デバイスに、骨に似た高い破壊靱性および弾性係数を提供し、したがって、デバイスは、多様な骨格部位で通常遭遇される負荷およびストレスに耐えうる。さらに、骨伝導性および／または骨誘導性材料が、移植後、徐々に吸収可能であり、そして充填剤が生物学的に安定である場合、多孔性マトリックスの吸収後、隣接する骨または骨性組織に対する支持を充填剤が提供し続けることも可能である。実際、この形式で、生物学的に安定な充填剤は、一般的に、多孔性マトリックスの吸収と同時に、または吸収後に、その内部に、そして全体に、骨および／または組織が浸出する多孔性マトリックスになりうる。本文書中に開示しそして記載するデバイスのこれらの詳細および他の詳細に関するさらなる詳細を以下に提供する。
【００１８】
別の態様において、１またはそれより多い開口部、および開口部の少なくとも一部を実質的に満たす生物学的に安定な充填剤を含むセラミックマトリックスによって形成されるボディを含むデバイスを提供するが、１またはそれより多い形式において、生物学的に安定な充填剤を全体に注入し、そして開口部のすべてを実質的に満たしてもよいことが意図される。この態様の１つの形式において、開口部は、相互に連結された一連のマクロ孔によって規定される。しかし、別の形式において、開口部は、ボディ内に部分的にまたはボディを通じて伸長するチャネルまたは通路によって規定される。さらに、別の形式において、セラミックボディには、開口部を規定するフレームワークの形式で、操作されたまたは構築された形状が含まれる。この態様の１つの形式において、デバイスには、デバイスの外部輪郭を規定する外表面が含まれ、そしてセラミックマトリックスおよび充填剤の１またはそれより多い暴露された領域が含まれるが、外表面の全体が、セラミックマトリックスおよび充填剤の暴露された領域によって規定されていてもよいことが認識されなければならない。セラミックマトリックスは、天然骨リモデリングプロセスの特定の側面に実質的に類似である側面を有するリモデリングプロセスを経るセラミック材料で形成される。より具体的には、この形式で、セラミック材料は、破骨細胞活性によって、漸次、取り除かれ、セラミック材料の取り除かれた部分は、骨芽細胞活性を通じて形成される新規骨によって、漸次、置換される。同様に、デバイス移植後、セラミックマトリックスは、破骨細胞活性がセラミックマトリックスの部分を漸次、取り除き、そして骨芽細胞活性がセラミックマトリックスの取り除かれた部分を新規骨組織で漸次、置換する、リモデリングプロセスを経る。この態様の１つの側面において、リモデリングプロセスの開始は、デバイスの外表面上で暴露されるセラミックマトリックスの領域に限定される。より具体的には、デバイスの外表面で始まって、そしてデバイス内部に向かって、または内部内に、漸次、続くプロセスによって、セラミックマトリックスが新規骨組織にリモデリングされることが認識されなければならない。同様に、この態様において、充填剤は生物学的に安定であるため、デバイス内部に向かうかまたは内部内へのリモデリングプロセスの進行は、デバイスの外表面上のセラミックマトリックスの暴露された領域で、またはそこからしか生じえない。別のより具体的な側面において、リモデリングプロセスの開始は、移植時または移植前に、デバイスの外表面上で暴露されるセラミックマトリックス領域に限定されうる。
【００１９】
先には論じていなかったが、この態様のセラミックマトリックスにはまた、開口部を規定する、相互連結された複数の支柱も含まれる。上記態様とは対照的に、この態様において、支柱各々は、固形のまたは満たされた横断面を伴って提供されてもよいことが意図されるが、各支柱が中空の内部を持つ形式もまた意図される。同様に、セラミックマトリックスの形式に応じて、１またはそれより多い形式において、外表面まで伸長し、そして複数の支柱の少なくとも一部の中空の内部（単数または複数）と連絡する開口部を含む、この態様のデバイスの外表面が提供可能であることが意図される。
【００２０】
上に論じる態様と同様、この態様のデバイスは、骨および／または組織内殖を促進し、破骨細胞および骨芽細胞活性を補助することによって天然骨リモデリングプロセスを促進し、隣接する骨または骨性組織を安定化させ、そして／または隣接する骨または骨性組織間の骨および／または組織融合を促進することも可能である。この態様の１つの特定の側面において、デバイスには、骨を模倣し、そして選択した解剖学的部位で、例えば隣接する骨または骨性組織間の位置で、圧縮性負荷に耐えるのに適した機械的特性が含まれる。さらに、この態様のデバイスの外表面には、骨結合および形成がセラミックマトリックスの暴露された領域（単数または複数）で始まり、そしてデバイスの内部部分に向かってまたは内部部分内に、暴露された領域から漸次、続くことを可能にする、表面化学構造が含まれる。同様に、隣接する骨または骨性組織間のデバイスの連結が増進され、そしてデバイス内への組織内殖が広がり、セラミックマトリックスがリモデリングされる。
【００２１】
さらに、この形式の生物学的に安定な材料は、隣接する骨または骨性組織を支持可能な安定な表面を提供する。充填剤はまた、セラミックマトリックスを強化しながら、デバイスに、骨に似た高い破壊靱性および弾性係数を提供し、したがって、デバイスは多様な骨格部位で通常遭遇される負荷およびストレスに耐えうる。さらに、セラミックマトリックスは、漸次、リモデリングされ、そして新規骨によって置換されるため、充填剤は、隣接する骨または骨性組織に対する支持を提供し続けることも可能である。本文書中に開示しそして記載するデバイスのこれらの詳細および他の詳細に関するさらなる詳細を以下に提供する。
【００２２】
骨または組織修復または増殖が必要であるかまたは望ましい、非常に多様な適用のいずれにおいても、任意の骨格部位で、上記デバイスを使用可能であることが意図される。１またはそれより多い特定のしかし限定されない形式において、デバイスを隣接する骨または骨性組織間に位置づけるよう構成して、骨または骨性組織の耐荷重軸に沿って支持を提供してもよいが、非耐荷重適用もまた意図される。例えば、ここで図１を参照すると、写真画像は、隣接する椎体間の融合を促進するように構築された椎体間移植デバイス１０の端面図を示す。デバイス１０には、一般的に、隣接する椎体間の椎間板空間中に位置づけられるために構築された「Ｄ型」ボディ１２が含まれる。ボディ１２はまた、外部輪郭周囲に広がり、そしてデバイス１０の形状にしたがう、外表面１４も有する。デバイス１０にはまた、中空チャンバー２２周囲に広がりそしてこれを封入する側壁１６も含まれ、該チャンバー内には、骨増殖増進材料、例えば骨チップ、骨形成タンパク質、ＬＩＭミネラル化タンパク質（ＬＭＰ）および他の増殖因子が位置づけられてもよい。外表面１４には、反対の位置に位置づけられた上部部分および下部部分１８、２０が含まれ、該部分は、隣接する椎体と結合し、そして椎間板空間からデバイス１０が排除されるのに抵抗するように構築された突起２４を持つよう形成される。１またはそれより多い形式において、上部部分および下部部分１８、２０は、互いに対して角度を付けて、デバイス１０が位置づけられるであろう隣接する椎体間に、前彎性の角度に相当する形状を提供してもよい。さらに、例示してはいないが、デバイス１０に１またはそれより多いツール結合部分を提供して、適切な装置を用いて、椎間板空間におけるデバイスの結合および配置を促進してもよい。デバイス１０に別の外部形状を提供してもよいこともまた意図され、その限定されない例が、米国特許第７，１９２，４４６号、第６，５９５，９９５号、第６，６１３，０９１号、第６，６４５，２０６号、第６，６９５，８５１号、第６，１７４，３１１号、第６，６１０，０６５号、第６，６１０，０８９号、第６，０９６，０３８号、第６，７４６，４８４号、第６，４７１，７２４号、第６，７６４，４９１号、第６，８３０，５７０号、第６，４４７，５４７号、第６，９９１，６５４号、第５，７９７，９０９号、第５，６６９，９０９号、第５，７８２，９１９号、第５，９８４，９６７号、第６，２０６，９２２号、第６，２４５，０７２号、および第６，３７５，６５５号、ならびに米国特許出願第２００８／０１６１９２号に開示される。
【００２３】
図１にやはり例示するように、デバイス１０には、マトリックス２６、およびマトリックス２６の開口部内およびその全体に注入されている充填剤４０が含まれる。より具体的には、例示した形式において、充填剤４０は、マトリックス２６のマクロ孔によって規定される開口部内およびその全体に注入される。しかし、別の形式において、マトリックス２６の開口部は、マトリックス内またはマトリックスを通じて部分的に伸長するチャネルまたは通路によって規定されてもよい。さらに、別の形式において、マトリックス２６には、開口部を規定するフレームワークの形式で操作されたまたは構築された形状が含まれる。しかし、他の例示しない形式において、充填剤４０は、マトリックス２６の開口部の一部のみを実質的に満たす。例示する形式において、ボディ１２には、外部輪郭および外表面１４の全体およびこれらに沿って、マトリックス２６および充填剤４０の暴露された部分が含まれる。より具体的には、外部輪郭周囲に広がる部分を含み、そしてデバイス１０の形状にしたがう（中空の内部２２を含む）外表面１４には、マトリックス２６および充填剤４０の暴露された領域が含まれる。さらに、図１には例示していないが、ボディ１２にはまた、外部輪郭および外表面１４の全体およびこれらに沿って位置づけられた、複数の開口部も含まれ、図５に関連して、このさらなる詳細を以下に提供する。開口部は、一般的に、マトリックス２６の暴露された領域の多様な位置内に位置づけられ、そしてマトリックス２６の支柱の中空の内部と連絡する。さらに、他の形式において、中空の内部を伴わずにマトリックス２６の支柱を提供してもよく、そして支柱には、固形のまたは満たされた横断面が含まれてもよい。同様に、この形式において、外表面１４には、外表面まで伸長するいかなる開口部も含まれない。しかし他の形式において、マトリックス２６の支柱が中空である一方、外表面１４には外表面まで伸長するいかなる開口部も含まれないか、または外表面１４の１またはそれより多い所望の領域にのみ、開口部が提供されてもよいことが意図される。他の例示しない形式において、外表面１４の１つの部分または特徴的な部分にのみ、マトリックス２６および充填剤４０の暴露された領域が提供されてもよいことが意図される。例えば、１つのこうした形式において、外表面１４には、上部位置および下部位置１８、２０に沿ってのみ、マトリックス２６および充填剤４０の暴露された領域が提供されてもよい。別の例において、外表面１４には、チャンバー２２に近接して位置づけられた側壁１６の一部に沿ってのみ、マトリックス２６および充填剤４０の暴露された領域が提供されてもよい。さらに、当業者に認識されるであろうように、外表面１４に沿ってマトリックス２６および充填剤４０の暴露された領域を位置づけるための別の形状が意図される。
【００２４】
図２において、充填剤４０が注入されてもよい足場を提供する、マトリックス２６の写真画像を提供するが、充填剤４０は、図２において、マトリックス２６に存在しない。マトリックス２６には、相互連結された一連の空隙またはマクロ孔３０を規定する、複数の支柱２８が含まれる。明確さを保持するため、図２においては、支柱２８およびマクロ孔３０の一部しか表示していない。図２に例示する形式において、マトリックス２６は、一般的に、中空の筒状の形状を有するが、デバイス１０のため、マトリックス２６の他の形状を利用してもよいことが意図される。マトリックス２６の支柱２８には、各々、中空の内部または通路３４が含まれ、これは、図３および４において、マトリックス２６の拡大写真画像中に見られうる。支柱２８の通路３４は、互いに液体連絡で相互連結され、それによって、支柱２８を通じて伸長する通路３４の中空マトリックスが形成される。同様に、通路３４は、一般的に、支柱２８の側壁によって、一連のマクロ孔３０から分離されるが、支柱２８上のマクロ孔３２（図４）を通じて、通路３４およびマクロ孔３０間の何らかの連絡が生じてもよいことが意図される。例示し、そして明確にする目的のため、通路３４の一部は、図３および図４において、暴露されているが、マトリックス２６を作製するための以下に記載するプロセスを考慮すると認識されるであろうように、支柱２８の末端は一般的に閉鎖されるため、通路３４は、一般的に、マトリックス２６の最初の製造に際して暴露されないであろうことが認識されなければならない。むしろ、さらなるプロセシングに際して、支柱２８の末端で材料の一部が除去されて、通路３４が暴露されてもよい。この方式で、通路３４が充填剤４０で満たされることなく、マトリックス２６の１またはそれより多い部分が充填剤４０に含浸されることも可能である。同様に、マトリックス２６の１またはそれより多い部分が充填剤４０に含浸される際、マイクロ孔３２、完全に閉鎖されていない支柱２８の末端、あるいは他の意図されない表面の亀裂または欠損いずれかを通じて生じうる意図されない漏出いずれかを除いて、通路３４は、充填剤４０を実質的に含まないままである。デバイス１０の場合、１つの形式において、マトリックス２６の１またはそれより多い部分に充填剤４０が浸潤した後、そしてデバイス１０を最終形状に成形した際に、通路３４が暴露されてもよく、このさらなる詳細を以下に提供する。
【００２５】
他の形式において、中空の内部を含まない支柱２８を含むマトリックス２６を提供してもよい。むしろ、これらの形式において、支柱２８は、マトリックス２６が形成される材料によって形成され、そして実質的に固形の横断面形状を含む。同様に、マトリックス２６の１またはそれより多い部分に、充填剤４０が浸潤し、そしてこれによって満たされる場合、一般的に、これは支柱２８のいかなる部分にも進入せず、またはこれらを満たさない。さらに、上に示唆するように、マトリックス２６はまた、ボディの内部にまたはボディを通じて部分的に伸長し、そしてマクロ孔３０の代わりに、マトリックス２６の開口部を規定する、１またはそれより多いチャネルまたは通路を含むように形成されてもよい。さらに、別の形式において、マトリックス２６には、マトリックス２６の開口部を規定するフレームワークの形式の、操作されたまたは構築された形状が含まれる。
【００２６】
マトリックス２６は、合成、天然、生体吸収性または非吸収性の焼結または非焼結複合セラミック材料で形成されてもよい。この形式の１つの側面において、放射線不透過性のセラミック材料は、マトリックス２６の１またはそれより多い部分が充填剤４０で満たされた後であっても、デバイス１０に望ましい画像化特性を提供する。１つの特定の形式において、骨伝導性および／または骨誘導性であり、そしてｉｎ ｖｉｖｏで生体吸収性または生体分解性である焼結セラミック材料から、マトリックス２６が形成される。言い換えると、セラミック材料は、表面で生物学的反応を誘発して、隣接する組織と結合形成を生じうる生物活性材料である。セラミック材料の限定されない例には、カルシウムに基づくセラミック、例えば硫酸カルシウム、炭酸カルシウムまたはリン酸カルシウム材料、例えばヒドロキシアパタイト、炭酸アパタイト、フルオロアパタイト、リン酸三カルシウム、例えばα型リン酸三カルシウムまたはβ型リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸八カルシウムおよびその混合物が含まれる。１つの特定の形式において、マトリックス２６は、天然骨リモデリングプロセスの特定の側面と実質的に類似の側面を有するリモデリングプロセスを経る生体吸収性または生体分解性セラミック材料で形成されてもよい。したがって、最初の骨性付着の構造的実行を蝕む、非特異的溶解を示す他のセラミック材料とは対照的に、この形式のセラミック材料は、細胞に基づくリモデリングを利用して、発展するがなお安定な宿主界面を提供し、これは骨置換プロセス全体の局所的構造性能を維持する。例えば、この形式において、セラミック材料は、漸次、破骨細胞活性によって除去され、ここで、セラミック材料の除去された部分の微小構造は、漸次、そして同調して、骨芽細胞活性を通じて形成される新規骨によって置換される。より具体的には、マトリックス表面は、続くミネラル化を通じて固形になる細胞外マトリックスを生成する骨細胞の活性から、界面結合を促進する。天然骨リモデリングプロセスの特定の側面に実質的に類似の側面を有するリモデリングプロセスを経るセラミック材料の１つの特定の形式は、Ｓｋｅｌｉｔｅ（登録商標）であり、Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ， Ｉｎｃ．、７１０ Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ Ｐａｒｋｗａｙ， Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ， ＭＮ ５５４３２−５６０４ ＵＳＡより商業的に入手可能な単離生体吸収性生物材料である。より具体的には、Ｓｋｅｌｉｔｅ（登録商標）は、カルシウム、酸素およびリンを含む化合物であり、ここで、これらの元素の少なくとも１つの一部は、およそ０．１〜０．６Åのイオン半径を有する元素で置換されている。これらの元素の限定されない例には、ケイ素およびホウ素が含まれるが、前述の基準を満たす他の元素の使用が意図される。特に、この生物材料化合物は、式：
（Ｃａ）ｉ｛（Ｐ１−ｘ−ｙ−ｚＢｘＣｙＤｚ）Ｏｊ｝２：
式中、Ｂ、ＣおよびＤは、およそ０．１〜０．４Åのイオン半径を有する元素より選択され；
ｘは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｙは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｚは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｘ＋ｙ＋ｚは、０より大きいが１未満であり；
ｉは、２より大きいかまたは２に等しいが４未満であるかまたは４に等しく；そして
ｊは４−δに等しい、式中、δは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であるかまたは１に等しい
を有する。
【００２７】
この化合物に関するさらなる詳細を、米国特許第６，３２３，１４６号に見出すことも可能であり、その内容は、その全体が本明細書に援用される。
マトリックス２６の例示する形式に関して、マトリックス２６は、相互連結された複数の空隙を有する有機的な網状の泡（ｆｏａｍ）構造から形成されてもよい。より具体的には、１つの形式において、ポリウレタンの泡をフラッシュフレーム処理（ｆｌａｓｈ−ｆｌａｍｅ）して、泡のウェブ中の気体バブル間の薄壁を破裂させそして除去し、孔が閉鎖されているのではなく相互連結されているスポンジを提供する。この形状を有する多孔泡構造は、望ましい場合、商業的に入手可能であるか、または調製可能であり、そして支柱２８の通路３４の形成を促進する。支柱２８が中空でない形式に関しては、マトリックス注入時に、セラミック材料と接触する、ポリマー性球体などの孔形成剤を用いて、マトリックス２６を形成し、そして次いで、マトリックスの焼成中に除去してもよい。泡構造にセラミック材料の水性スラリーを含浸して、泡の間膜（ｌｉｇａｍｅｎｔ）または支柱をコーティングし、そして空隙を実質的に満たす。孔から過剰なスラリーを取り除き、そしてコーティングされた構造を乾燥させて、典型的には緑色体（すなわち非焼成コーティング泡構造）と呼ばれるものを形成する。乾燥は、当業者によって認識されるであろうように、数分から数時間に渡って起こってもよい。スラリーのコーティングが泡構造全体で所望の厚みを達成するまで、このプロセスを反復する。コーティングの典型的な厚みは、約１０〜約１００ミクロンであってもよい。次いで、コーティングされた構造を加熱して、柔軟な有機性の泡をまず焼き切り、そして次いで焼成し、それによって、マクロ孔３０の形式の相互連結された複数の空隙を有する融合セラミック泡を提供する。加熱は、典型的には、約２５℃から最大約５００℃の温度で行われる。焼成は、典型的には、約９００℃〜約１５００℃の温度で行われる。温度が加熱温度から焼成温度まで傾斜するようにして、加熱および焼成を続けて行ってもよい。
【００２８】
セラミック材料のスラリーの調製は、セラミック材料を液体媒体、典型的には水、および分散剤と併せる工程を伴う。分散剤を用いて、セラミック粒子の凝集を防止してもよく、そして分散剤は有機でもまたは無機でもいずれであってもよい。有機分散剤の例には、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アンモニウム、クエン酸ナトリウム、酒石酸ナトリウムおよびその混合物が含まれる。無機分散剤の例には、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、ピロリン酸四ナトリウムおよびその混合物が含まれる。添加される分散剤の量は、限定されるわけではないが、典型的には、体積約１〜３．５パーセントである。
【００２９】
セラミック材料の最初の粒子サイズが、最終のマトリックス２６の強度に影響を及ぼしうることが発見されてきている。それに加えて、粒子サイズはまた、固形耐荷力およびスラリーの生じる粘度の両方に影響を及ぼしうる。スラリーの一部を粉砕する（ｍｉｌｌ）と、所望の粒子サイズ分布を得る際に有用であることが見出されてきている。典型的には、不活性摩耗耐性粉砕媒体、例えばアルミナまたはジルコニアを用いて、スラリーの一部を粉砕して、最大約５０ミクロン（および約５０ミクロンまでの任意のサイズまたはサイズ範囲）のセラミック粒子を提供してもよい。スラリーのセラミック粒子を、泡支持体に、そして互いにの両方に接着させるためには、粒子サイズ減少後、スラリーが、事実上、チキソトロピックであることが望ましい。すなわち、スラリーの粘度は、剪断率が増加すると減少する。
【００３０】
また、網状泡ボディ内に含浸させる前に、セラミック材料のスラリーに添加物を添加してもよい。こうした添加物の限定されない例には、緑色体に強度を与える結合剤、泡全体へのスラリーの分布を改善する湿潤剤、およびスラリー中のバブルの形成を減少させる消泡剤が含まれる。これらの構成要素は、典型的には、限定されるわけではないが、結合剤に関しては体積約１０パーセント未満、ならびに湿潤剤および消泡剤に関しては体積約２パーセント未満を含めて、少量で、スラリーに添加される。
【００３１】
セラミック材料のスラリーのコーティングを何回か適用し、そして各コーティングの間に、含浸された構造を乾燥させることによって、約１０ＭＰａの圧縮強度を持つマトリックス２６を提供してもよい。後のコーティングが適用されるにつれて、泡の多孔構造が閉塞され始める可能性もあるが、最初の何回かのコーティングに関して、高い固形装填（体積最大約３０パーセント）を持つスラリーを用い、その後、より低い固形装填（体積約２０パーセント未満）を所持するスラリーを用いると、いかなる閉塞も回避が補助されることが見出されている。
【００３２】
１つの形式において、真空プロセスを用いて、泡ボディから過剰なスラリーを取り除いてもよい。この場合、含浸された泡を、垂直に搭載された真空ホース上に取り付けられたメッシュスクリーン上に置き、そして過剰なスラリーをホースから真空装置内に引き込む。あるいは、制御された気体ジェットを用いて、内部孔を閉塞させる過剰なスラリーを分散させてもよい。
【００３３】
泡構造を取り除くため、乾燥してコーティングされた構造を電気炉に移し、そして加熱して、そしてまず水を取り除くのに十分に高い温度（すなわち最大約２００℃）に維持し、そして次いで、より高い温度（例えば最大約５００℃）にして、下層にあるポリマー泡を熱分解してもよい。続いて、泡を熱分解するのに用いられる温度より有意に高い温度に加熱することによって、セラミック構造の焼成（最大約１５００℃、より好ましくは約１２００℃〜約１５００℃の温度）を行う。次いで、炉を室温に冷却させる。
【００３４】
先に記載していないが、デバイス１０の１またはそれより多い形式にとって望ましい構造的特徴をマトリックス２６に提供するため、泡構造の１またはそれより多い特性を修飾してもよいことが認識されなければならない。例えば、１つの形式において、特定の強度および係数特性のためにターゲットとされるマトリックス対充填剤比を最終的に生じるであろう形式で、マトリックス２６を提供するのに使用可能な多様な空隙比を、泡構造に提供してもよい。この形式の１つの側面において、例えば、泡構造のマクロ孔の寸法を修飾してもよく、これは、マトリックス２６の支柱２８の位置づけを対応して修飾するであろうことが意図される。別の形式において、最終的に異方性特性をマトリックス２６に与えるであろう異方性形状を泡構造に提供してもよいことが意図される。同様に、デバイス１０に、天然骨と同様に、１またはそれより多い選択された方向で望ましい機械的性能を提供する異方性特性が提供されるように、デバイス１０を、異方性特性を有するマトリックス２６で形成することも可能である。この形式の１つの側面において、勾配多孔度（ｇｒａｄｉｅｎｔ ｐｏｒｏｓｉｔｙ）または伸長されたマクロ孔を含む泡構造を伴う異方性特性を得てもよい。例えば、泡構造を加熱するか、伸展させるか、または圧縮してマクロ孔を伸長させて、そして次いで、マクロ孔を伸長形状に保持したまま冷却してもよい。別の例において、異なるサイズのマクロ孔を有する２またはそれより多い泡構造をともに融合させることによって、勾配多孔度を得てもよいが、他の代替アプローチもまた意図される。
【００３５】
マトリックス２６および充填剤４０に取り巻かれた単一の材料によって形成されるデバイス１０の１またはそれより多い領域を生じる方式で、泡構造を修飾してもよいこともまた意図される。例えば、泡構造の部分を１またはそれより多い領域から取り除いてもよく、そして次いで、これらの領域に、続いて、セラミック材料、充填剤４０または別の代替材料を提供してもよい。１つの特定の形式において、単一の材料で形成される領域を、デバイス１０の移植中、置換デバイスによって糸状に（ｔｈｒｅａｄｉｎｇｌｙ）結合されるデバイス１０の領域中で利用してもよいが、単一の材料で形成される１またはそれより多い領域の他の使用が意図される。前述に加えて、間膜または支柱の組織化されたまたはランダムでない配置を含むよう、三次元プリンティングプロセスによって、泡構造を形成してもよいこともまた意図される。この形式において、マトリックス２６に、そして最終的にはデバイス１０に所望の機械的特性を与えるであろう形状を提供するように、間膜を配置してもよい、間膜に基づく開口セルネットワークで、泡構造を提供してもよい。
【００３６】
デバイス１０の例示する形式の調製において、マトリックス２６がひとたび調製されたならば、充填剤４０を一連のマクロ孔３０内にそして全体に注入する。しかし、上述のように、代替形式において、充填剤４０は、マトリックス２６のマクロ孔３０の一部のみに注入され、そしてこれを満たすように用いられる。この形状において、デバイス１０の１またはそれより多い部分に充填剤４０を含まないマトリックス２６の暴露された領域を提供し、それによって、マトリックス２６の暴露の増加および組織が増殖可能な開口されたネットワークが提供される。充填剤４０は、一般的に、マトリックス２６を強化し、したがって、デバイス１０は、多様な骨格部位で通常遭遇される負荷およびストレスに耐え、そしてマトリックス２６単独で達成されるよりも、天然骨をより緊密に模倣する機械的特性を有することも可能である。例えば、充填剤４０は、デバイス１０に、骨に似た高い破壊靱性および弾性係数を提供することも可能である。１つの形式において、充填剤４０は、生物学的に安定なポリマー性材料であるが、他のタイプの生物学的に安定な材料が意図される。生物学的に安定なポリマー性材料の限定されない例には、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）、架橋ＵＨＭＷＰＥおよびポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）ファミリーメンバーが含まれ、これには、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン強化ＰＥＥＫ、およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）が含まれる。別の形式において、充填剤４０は、生体吸収性または生体分解性ポリマー性材料であってもよいことが意図されるが、他のタイプの生体吸収性または生体分解性材料が意図される。この形式の１つの側面において、生体吸収性または生体分解性材料から形成される場合、マトリックス２６の分解速度と同じかまたはそれより遅い、ｉｎ ｖｉｖｏでの分解速度を含む形式で、充填剤４０を提供してもよい。生体吸収性または生体分解性ポリマー性材料の限定されない例には、ポリ（Ｌ−ラクチド）、ポリ（Ｄ，Ｌ−ラクチド）、ポリ（Ｌ−コ−Ｄ，Ｌ−ラクチド）、ポリグリコリド、ポリ（ラクチド−コ−グリコリド）、ポリ（ヒドロキシルブチレート）、ポリ（ヒドロキシバレレート）、チロシン由来ポリカーボネート、ポリ無水物、ポリオルトエステル、ポリホスファゼン、ポリ（ジオキサノン）、ポリ（ε−カプロラクトン）、およびポリグリコネートが含まれる。
【００３７】
１またはそれより多い形式において、充填剤４０を、例えばポリマー性材料および１またはそれより多い骨誘導性および／または骨伝導性材料によって形成される複合材料として提供してもよい。例えば、１つの特定の形式において、ポリマー性材料、およびマトリックス２６を形成するセラミック材料の粒子の混合物によって、充填剤４０を形成してもよいが、セラミックまたは骨誘導性および／または骨伝導性材料の代替形式を利用してもよいことが意図される。この配置において、さらなる骨結合を促進し、そして／またはデバイス１０から溶出するミネラル要素の生物学的利用能を増加させるため、充填剤４０に骨誘導性および／または骨伝導性材料のさらなる暴露された領域を提供してもよい。さらに、１またはそれより多い形式において、充填剤４０中、骨誘導性および／または骨伝導性材料の粒子と接触した細胞を刺激して、骨修復プロセスが開始されるのを補助してもよいこともまた意図される。
【００３８】
任意の適切な方式で、マトリックス２６のマクロ孔３０内に充填剤４０を含浸し、そしてそのすべてまたは一部を満たしてもよいことが意図される。しかし、１つの特定の形式において、射出成形プロセスによって、マクロ孔３０を充填剤４０で満たしてもよい。例えば、マトリックス２６を適切な大きさのモールド内に位置づけてもよく、モールド内に充填剤を加圧下で注入してもよい。この形式の１つの側面において、マトリックス２６が充填剤４０内に覆い隠され始めるように、マトリックス２６より大きい内部チャンバーを、モールドに提供してもよい。上に論じるように、支柱２８が中空であるマトリックス２６の例示した形式において、通路３４の各々は対応する支柱２８の末端部分で閉鎖され、そして一般的に、相互連結された一連のマクロ孔３０から分離されているため、射出成形後、支柱２８の通路３４は充填剤４０を実質的に含まないままである。さらに、デバイス１０の１またはそれより多い部分に、充填剤４０を含まないマトリックス２６の暴露された領域を提供してもよい、上に論じる形式において、充填剤４０をマトリックス２６の残りの部分（単数または複数）に添加する前に、ポリエチレングリコール、ワックス、ヒドロゲル、またはアクリル性ラテックスなどの、除去可能な材料で、マトリックス２６の対応する領域を満たしてもよいことが意図される。同様に、ひとたび充填剤４０がマトリックス２６の所望の領域に添加されたならば、いくつかの可能性のみを提供すると、１またはそれより多い溶媒での溶解を通じて、および／または熱処理によって、除去可能材料を取り除いてもよい。さらに、先に記載していないが、界面化学結合を促進するかまたは改善するために、マトリックス２６および充填剤４０の一方または両方を処理してもよいことが認識されなければならない。例えば、１つの形式において、エーテルまたはエステルなどの１またはそれより多い極性官能基を充填剤４０に添加してもよいことが意図される。別の形式において、マトリックス２６をまず、水酸化アンモニウム、または表面で極性を改変しうるいくつかの他の溶液で洗浄してもよいことが意図される。さらに、別の形式において、表面活性剤または乳化剤を充填剤４０に添加してもよいことが意図される。例えば、この形式の１つの側面において、マトリックス２６の１つまたはそれより多い部分内に注入する前に、オレイン酸を充填剤４０に添加してもよいことが意図される。
【００３９】
射出成形プロセス後、マトリックス２６および充填剤４０は、大きさおよび形状が、射出成形プロセス中に利用されたモールドに実質的に対応する複合ブランクを提供し、そしてこれをさらにプロセシングして、望ましい形状のデバイス１０を提供することも可能である。例えば、いくつかの限定されない例のみを提供すると、機械加工、切断、レーザー成形、化学的分解、エッチング、粉砕、およびピーニングの１またはそれより多くのいずれかによって、複合ブランクをデバイス１０の所望の形状にプロセシングしてもよいことが意図される。
【００４０】
ブランクをデバイス１０の最終形状にプロセシングすると、充填剤４０の領域に加えて、マトリックス２６の領域が外表面１４で暴露され始める。マトリックス２６の支柱２８が通路３４を含む、例示する形状において、このプロセシング中に、支柱２８の少なくとも一部の末端部分および／またはさらなる部分が取り除かれ、それによって、デバイス１０の外表面１４の一部の代表的な例の拡大図を提供する図５の写真画像に例示するように、開口部３６が提供されて、対応する通路３４が暴露される。より具体的には、支柱２８は暴露されており、一般的に充填剤４０から分離されるように、開口部３６を取り巻くマトリックス２６の暴露された領域を提供する。したがって、開口部３６は、対応する支柱２８の通路３４内に増殖する骨および／または組織にアクセスポイントを提供する。さらに、通路３４の各々は相互連結されているため、１つの通路３４内への骨および／または組織増殖は、さらなる通路３４が外表面１４で開口部３６によって暴露されていない場合であってさえ、さらなる通路３４内に広がりうる。支柱２８の末端部分から除去された材料の量に応じて、対応する通路３４を暴露するいかなる開口部３６も含まないマトリックス２６の暴露された領域を提供することも可能であることがさらに認識されなければならない。さらに、開口部３６、およびある程度はマトリックス２６の暴露された領域は、一般的に、マトリックス２６および充填剤４０によって形成される複合ブランクから、デバイス１０の所望の形状を達成するため、射出成形プロセス後、さらなるプロセシングに供されるデバイス１０の領域に限定されてもよい。同様に、１つの形式において、デバイス１０の外表面１４には、多くの開口部３６および／またはマトリックス２６の暴露された領域が含まれてもよく、一方、別の形式において、外表面１４には、利用する射出成形後プロセシングの度合いに応じて、少数の開口部３６および／またはマトリックス２６の暴露された領域のみが含まれてもよい。さらに、支柱２８が中空でなく、そして通路３４を含まない他の形式において、開口部３６は外表面１４に存在しない。さらに、射出成形プロセス後にプロセシングされるブランク領域は、デバイス１０が移植されるであろう解剖学的位置に対して提供される考慮によって、少なくとも部分的に決定されるかまたは影響を受けるであろうこともまた意図される。
【００４１】
１またはそれより多い形式において、デバイス１０を利用して、薬理学的剤を送達してもよいこともまた意図される。例えば、マトリックス２６が生体吸収性材料で形成される１つの形式において、マクロ孔３０を充填剤４０で満たす前に、マトリックス２６の外表面上で薬理学的剤を提供してもよい。この形式において、薬理学的剤は、マトリックス２６が吸収されるにつれて、次第にｉｎ ｖｉｖｏで暴露され始めうる。しかし、別の形式において、通路３４中で薬理学的剤を提供してもよいことが意図されるが、薬理学的剤を提供するための他の変型が想定される。例えば、１つの代替形式において、充填剤４０をマトリックス２６のマクロ孔３０の少なくとも一部内に注入し、そして次いで、デバイス１０の移植後、充填剤４０からｉｎ ｖｉｖｏで送達する前に、充填剤４０内に薬学的剤を混合してもよいことが意図される。この形式の１つの側面において、充填剤４０を、生体分解性または生体吸収性材料、例えば生体分解性または生体吸収性ポリマー性材料として提供してもよく、そして療法剤は、充填剤４０が分解されるかまたは吸収されるにつれて、充填剤４０から、漸次、放出されうる。
【００４２】
別の代替形式として、充填剤４０をマトリックス２６のマクロ孔３０の少なくとも一部内に注入した後、薬学的剤を充填剤４０の暴露された領域上に提供し、そして次いで、デバイス１０の移植後に、充填剤４０の暴露された表面からｉｎ ｖｉｖｏで送達してもよいことが意図される。この形式の１つの側面において、充填剤４０中に薬学的剤が沈着可能な１またはそれより多い孔を提供するため、マトリックス２６のマクロ孔３０の少なくとも一部内に注入する際、充填剤４０中で、孔形性剤を用いてもよい。他の側面において、薬学的剤および充填剤４０の間の結合または接着を増進するため、薬学的剤を提供する前に、充填剤４０の暴露された領域を化学的または機械的プロセシングに供してもよいことが認識されなければならない。さらにまたはあるいは、薬学的剤および充填剤４０の間の結合または接着を増進するため、薬学的剤を化学的プロセシングに供してもよい。さらに、この形式の他の側面において、１またはそれより多いタイプの生体吸収性接着剤を用いて、充填剤４０の暴露された領域に、薬学的剤を付着させてもよいことが意図される。
【００４３】
含まれる場合、薬理学的剤には、融合速度を増加させうるか、または他の何らかの有益な効果を有しうる増殖因子が含まれてもよい。デバイス１０による送達のため、非常に多様な増殖因子が意図される。例えば、増殖因子には、骨形成タンパク質、ＬＩＭミネラル化タンパク質（ＬＭＰ）、トランスフォーミング増殖因子、例えばトランスフォーミング増殖因子−β（ＢＧＦ−β）、インスリン様増殖因子、血小板由来増殖因子、線維芽細胞増殖因子、または何らかの有益な効果を有する他の類似の増殖因子が含まれてもよい。含まれる場合、増殖因子、または他の薬理学的剤は、典型的には、療法的に有効な量で提供される。例えば、増殖因子は、融合を促進する際に有効な量で含まれてもよい。
【００４４】
１つの特定の形式において、増殖因子は、組換えヒト骨形成タンパク質（ｒｈＢＭＰ）を含む骨形成タンパク質である。例えば、１つの型において、骨形成タンパク質は、ｒｈＢＭＰ−２、ｒｈＢＭＰ−４またはそのヘテロ二量体である。しかし、ＢＭＰ−１〜ＢＭＰ−１８と称される骨形成タンパク質を含めて、任意の骨形成タンパク質が意図される。骨形成タンパク質は、Ｇｅｎｅｔｉｃｓ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｉｎｃ．、マサチューセッツ州ケンブリッジから入手可能であり、そしてまた、Ｗｏｚｎｅｙらに対する米国特許第５，１８７，０７６号；Ｗｏｚｎｅｙらに対する米国特許第５，３６６，８７５号；Ｗａｎｇらに対する米国特許第４，８７７，８６４号；Ｗａｎｇらに対する米国特許第５，１０８，９２２号；Ｗａｎｇらに対する米国特許第５，１１６，７３８号；Ｗａｎｇらに対する米国特許第５，０１３，６４９号；Ｗｏｚｎｅｙらに対する米国特許第５，１０６，７４８号；ならびにＷｏｚｎｅｙらに対するＰＣＴ出願第ＷＯ９３／００４３２号；Ｃｅｌｅｓｔｅらに対する第ＷＯ９４／２６８９３号；およびＣｅｌｅｓｔｅらに対する第ＷＯ９４／２６８９２号に記載されるように、当業者によって調製可能である。上記のように得られるかまたは骨から単離されるかいずれでもよいすべての骨形成タンパク質が意図される。骨から骨形成タンパク質を単離するための方法は、例えば、Ｕｒｉｓｔに対する米国特許第４，２９４，７５３号およびＵｒｉｓｔら， ８１ ＰＮＡＳ ３７１， １９８４に記載される。
【００４５】
他の形式において、薬理学的剤は、脊髄感染、癌性脊髄および骨粗鬆症を含む、多様な脊髄状態を治療するために用いるものであってもよい。こうした剤には、抗生剤、鎮痛剤、およびステロイドを含む抗炎症薬剤が含まれるが、他の例示的な剤が当業者に知られる。これらの剤はまた、多様な状態およびそれらが引き起こす症状を治療し、そして特定の症例に応じて、当業者によって決定可能である療法的有効量で用いられる。
【００４６】
別の例示しない態様において、移植物には、その外表面上に、骨伝導性または骨誘導性材料および生物学的に安定な材料の暴露された領域が含まれ、外表面上では、骨伝導性または骨誘導性物質が、生物学的に安定な材料中に懸濁されるかまたは生物学的に安定な材料全体に分散される。より具体的には、この態様の１つの形式において、生物活性セラミック材料、例えばＳｋｅｌｉｔｅ（登録商標）の粒子を、生物学的に安定な材料と均質に混合してもよく、生物学的材料には例えば、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）ファミリーのメンバー、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン強化ＰＥＥＫ、およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）を含む生体安定性ポリマー性材料などがある。次いで、いくつかの限定されない例のみを提供すると、機械加工、切断、化学的分解、エッチング、粉砕、およびピーニングのいずれか１つまたは組み合わせなどの、さらなるプロセシングを通じて、移植物の所望の形状が得られうる、移植物またはブランクの所望の形状内に、均質混合物を射出成形するか、押出すか、または圧縮成形してもよい。骨伝導性または骨誘導性材料の暴露された領域は、一般的に、融合速度加速を促進し、そして骨付着を通じて、早期の移植物固定を提供する一方、生物学的に安定な材料は、移植物を利用する解剖学的位置に必要な機械特性を提供し続ける。
【００４７】
別の態様において、移植可能医学的デバイスには、デバイスの外部輪郭を規定する外表面を有するボディが含まれる。外表面には、相互連結された一連のマクロ孔、および相互連結された一連のマクロ孔の少なくとも一部を実質的に満たす生物学的に安定な充填剤を示す、多孔性マトリックスの１またはそれより多い暴露された領域が含まれる。移植後、多孔性マトリックスは、破骨細胞活性が、多孔性マトリックスの部分を、漸次、取り除き、そして骨芽細胞活性が、多孔性マトリックスの取り除かれた部分を新規骨組織で、漸次、置換する、リモデリングプロセスを経る。この態様の１またはそれより多い側面において、リモデリングプロセスの開始は、デバイスの外表面上の多孔性マトリックスの１またはそれより多い暴露された領域に限定される。この態様の別の側面において、多孔性マトリックスはＳｋｅｌｉｔｅ（登録商標）によって形成され、そして生物学的に安定な材料は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン強化ＰＥＥＫ、およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）より選択される。
【００４８】
さらに別の態様において、移植物には、全体がまたは部分的に、生物学的に安定な充填剤で満たされている開口部を有する、セラミックマトリックスが含まれる。移植物にはまた、外部輪郭周囲に広がる、外表面も含まれる。この態様の１つの形式において、デバイスの全外部輪郭周囲の外表面は、マトリックスおよび生物学的に安定な充填剤の暴露された領域によって規定される。言い換えると、外表面は、マトリックスおよび生物学的に安定な充填剤の分散領域の不連続配置によって規定される。この態様の別の形式において、セラミックマトリックスはＳｋｅｌｉｔｅ（登録商標）によって形成され、そして生物学的に安定な材料は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン強化ＰＥＥＫ、およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）より選択されるが、セラミックマトリックスおよび充填剤のための代替材料が意図される。
【００４９】
別の態様において、耐荷重軸に沿って、隣接する骨または骨性部分間での融合を安定化させそして促進する方法を提供する。例えばこの態様の１つの形式において、方法には、移植物、好ましくは耐荷重移植物、例えば上記のデバイス１０を提供し、そして隣接する椎骨の間の椎間板空間に移植物を受け取るように、隣接する椎骨を調製する工程が含まれる。こうした調製法は当業者に周知であり、そしてこれには、線維輪（ａｎｎｕｌｕｓ ｆｉｂｒｏｓｉｓ）または髄核のすべてまたは一部を含む、椎間板のすべてまたは一部を取り除く工程が含まれうる。次いで、調製工程後、移植物を、隣接する椎骨間の椎間板空間中に位置づけてもよい。
【実施例】
【００５０】
以下の実施例は、例示目的のためであり、そしてこれらの実施例に開示する態様のみに、本文書中に開示する本発明を限定するとは見なされないものとする。
実施例１
生体吸収性セラミック材料および生物学的に安定なポリマー性材料で形成される多孔性マトリックスを含む複合ブランクであって、そこから例えばデバイス１０などの移植物を得られうる前記ブランクを、以下のように調製した。
【００５１】
２５ｍｍの直径および２５ｍｍの長さを有する筒状の開口孔ポリウレタン泡を前駆体網状テンプレートとして用いた。Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ， Ｉｎｃ．、７１０ Ｍｅｄｔｒｏｎｉｃ Ｐａｒｋｗａｙ， Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ， ＭＮ ５５４３２−５６０４， ＵＳＡから商業的に入手可能なＳｋｅｌｉｔｅ（登録商標）を利用して、２つの水性セラミックスラリーを提供した。一方のスラリーは２５体積％固形装填を有し、そしてもう一方は１７体積％固形装填を有した。どちらのスラリーも５時間ボールミルされた。泡材料を２５体積％固形スラリー内に浸し、そして攪拌して空気を取り除き、空隙を実質的にスラリーで満たし、そして泡の支柱をスラリーでコーティングした。生じた含浸泡をスラリーから取り除き、そして垂直に搭載された真空ホースに取り付けられたメッシュスクリーン上に置いた。真空装置を３〜５秒間作動させることによって、空隙から過剰なスラリーを取り除いた。これは、泡の支柱に接着したスラリーを破壊することなく、泡の空隙から過剰なスラリーを取り除くのに十分な時間であった。コーティングされた泡を１２０℃で１５分間乾燥させた。この全プロセスを、２５体積％固形スラリーで１〜２回またはそれより多く、そして１７体積％固形スラリーで４〜１０回またはそれより多く、反復した。
【００５２】
乾燥され、コーティングされた泡支持体を電気炉に移し、ここで、１℃／分の速度で５００℃の温度まで加熱して、水を取り除き、そして多孔性セラミックマトリックスをつぶすことなく、ポリウレタン泡が熱分解することを可能にした。泡を５００℃で４時間保持し、そして続いて、１℃／分の速度で、１５００℃の温度まで加熱した。この温度を２時間維持して、セラミック粒子がともに焼成されることを可能にし、それによって、元来のポリウレタン泡材料の物理的形態を所持する、開口したセルの多孔性セラミックマトリックスを提供した。続いて、２５℃の最終温度が達成されるまで、約３６℃／分の速度で、炉を冷却した。多孔性セラミックマトリックスの最終寸法は、直径約２０ｍｍおよび長さ約２０ｍｍであり、そして密度はおよそ２．９ｇ／ｃｍ３であった。
【００５３】
多孔性セラミックマトリックスに適合するサイズの射出キャビティを持つＰＥＥＫ射出成形装置を構成した。適所で、多孔性セラミックマトリックスでの均質でそして均一なキャビティの充填が生じることを確実にするように、モールドキャビティのゲート開閉を選択した。モールド温度をおよそ１２０〜２００℃に設定し、そしてバレル温度をおよそ３５０〜３８０℃に設定した。次いで、ＰＥＥＫペレットを射出成形装置のホッパー内に装填し、ここから要求に応じて、ヒーターを通じた錐（ａｕｇｅｒ）によって、そしてスプルーを通じてモールドキャビティ内に供給した。用いたＰＥＥＫ材料は、高性能非強化半結晶性熱可塑性の、Ｖｉｃｔｒｅｘ ＵＳＡ， Ｉｎｃ．、３００ Ｃｏｎｓｈｏｈｏｃｋｅｎ Ｓｔａｔｅ Ｒｏａｄ， Ｓｕｉｔｅ １２０， Ｗｅｓｔ Ｃｏｎｓｈｏｈｏｃｋｅｎ， ＰＡ １９４２８から商業的に入手可能なＶｉｃｔｒｅｘ（登録商標）ＰＥＥＫ １５０Ｇであった。
【００５４】
射出成形装置が、開口位置のモールドを伴って設定された場合、多孔性セラミックマトリックスがモールドキャビティ内に装填された。多孔性セラミックマトリックスは、モールドキャビティに直接装填されるか、またはモールド中に配置する前に、足場が約２３０℃の温度にあらかじめ加熱されているかいずれかであり、これは、あらかじめ加熱すると、多孔性セラミックマトリックスとの接触に際して、ＰＥＥＫ冷却が減少するためであった。多孔性セラミックマトリックス形状は、外部輪郭が実質的にモールドキャビティを満たすようなものである。次いで、射出成形装置のモールドを閉鎖し、それによって、多孔性セラミックマトリックスをモールドキャビティ内に実質的に封じ込める。
【００５５】
多孔性セラミックマトリックスの開口空間をＰＥＥＫ材料で含浸するため、約７分間の全時間に渡って、１１００ｐｓｉの射出圧で、モールドキャビティ内にＰＥＥＫを流入させる。高いモールド温度を維持して、射出中のＰＥＥＫ粘度を減少させ（Ｂｕｄｚａｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ， ３８２４１ Ｗｉｌｌｏｕｇｈｂｙ Ｐａｒｋｗａｙ， Ｗｉｌｌｏｕｇｈｂｙ， ＯＨ， ４４０９４の熱油Ｔｈｅｒｍｏｌａｔｏｒを利用して達成）；多孔性セラミックマトリックス中央にＰＥＥＫを下向きに向ける中央スプルーを用い；多孔性セラミックマトリックスが中空のコアを有する場合、中空のコア内の流動指示装置を用いて、放射状パターンのＰＥＥＫの流動を指示して、多孔性セラミックマトリックスを均質に満たし；そして比較的低温の多孔性セラミックマトリックスに遭遇した際に、ＰＥＥＫの局在化冷却を回避するために、キャビティ内に挿入する前に、多孔性セラミックマトリックスをあらかじめ加熱して、したがって射出中のＰＥＥＫの粘度減少を維持することによって、射出中の多孔性セラミックマトリックス全体でのＰＥＥＫの浸潤を補助する。
【００５６】
射出成形ツールは、標準的な射出成形突き出しピンを用いることによって開口した際、キャビティから多孔性セラミックマトリックス／ＰＥＥＫ複合ブランクを自動的に排出する。複合ブランクは、ツールの下に位置する収集チャンバーに排出されて、オペレーターによって回収され、そして続いて、いくつかの可能性の中でも特に、冷却剤による化学的混入を回避する移植物機械加工実施を用いて、機械加工されて、成形されることも可能である。
【００５７】
本明細書で述べるいかなる理論、作動機構、証明、または発見も、本出願の理解をさらに増進することが意味され、そしていかなる点でも、こうした理論、作動機構、証明、または発見に依存して、本出願を作製することは意図されない。上記説明における、用語「好ましい」、「好ましくは」または「好まれる」の使用は、そのように記載する特徴が、より望ましい可能性もあることを示すと理解されなければならず、にもかかわらず、必要でない可能性もあり、そして該特徴を欠く態様が、以下の請求項によって規定される本発明の範囲内に属することが意図されうる。請求項に関して、「ａ」、「ａｎ」、「少なくとも１つ」、「少なくとも一部」などの用語が用いられる場合、逆に特に言及されない限り、請求項をただ１つの項目に限定する意図はないことが意図される。さらに、用語「少なくとも一部」および／または「一部」を用いる場合、逆に特に言及しない限り、項目には、一部および／または全項目が含まれうる。
【００５８】
図および前述の説明において、詳細に適用を例示し、そして記載してきているが、こうした適用は、性質上、例示的であり、そして限定的ではないと見なされるべきであり、選択した態様のみを示し、そして記載しており、そして本明細書に、または任意の以下の請求項いずれかによって規定するような、本発明の精神内に属するすべての変化、修飾および同等物が保護されることが望ましいことが理解される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移植可能医学的デバイスであって：
前記デバイスの外部輪郭（ｏｕｔｅｒ ｐｒｏｆｉｌｅ）を規定する外表面（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｓｕｒｆａｃｅ）を含むボディであって：
各々、中空の内部を含む、相互連結された複数の支柱（ｓｔｒｕｔ）によって規定される相互連結された一連のマクロ孔（ｍａｃｒｏｐｏｒｅ）を含む多孔性マトリックス；
前記の相互連結された一連のマクロ孔の少なくとも一部を実質的に満たす充填剤（ｆｉｌｌｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）；および
前記外表面の少なくとも一部まで伸長し、そして前記の相互連結された複数の支柱の少なくとも一部の前記の中空の内部と連絡する、複数の開口部
をさらに含む前記ボディ
を含む前記デバイス。
【請求項２】
前記の相互連結された複数の支柱の、前記の中空の内部が、相互連結され、そして互いに連絡している、請求項１のデバイス。
【請求項３】
前記の中空の内部が、前記の相互連結された一連のマクロ孔から分離されている、請求項２のデバイス。
【請求項４】
前記の相互連結された複数の支柱の、前記の中空の内部が、前記の充填剤を実質的に含まない、請求項１のデバイス。
【請求項５】
前記外表面の前記一部が、前記の複数の開口部、前記多孔性マトリックスの暴露された領域、および前記充填剤の暴露された領域によって規定される、請求項１のデバイス。
【請求項６】
前記外表面の前記一部が、前記デバイスの前記外部輪郭の周囲に広がる、請求項５のデバイス。
【請求項７】
前記多孔性マトリックスの１またはそれより多い前記の暴露された領域が、１またはそれより多い前記の複数の開口部を取り囲み、そして前記開口部を、前記充填剤の前記の暴露された領域の隣接するものから分離する、請求項５のデバイス。
【請求項８】
前記多孔性マトリックスがセラミック材料を含み、そして前記充填剤がポリマー性材料を含む、請求項５のデバイス。
【請求項９】
前記セラミック材料が生体吸収性であり、そして前記ポリマー性材料が生物学的に安定である、請求項８のデバイス。
【請求項１０】
セラミック材料がカルシウムに基づくセラミックを含む、請求項９のデバイス。
【請求項１１】
前記のカルシウムに基づくセラミックが、カルシウム、酸素およびリンを含む化合物によって規定され；そして
前記元素の少なくとも１つの一部が、約０．１〜約０．６Åのイオン半径を有する元素で置換されている
請求項１０のデバイス。
【請求項１２】
前記化合物が、式：
（Ｃａ）ｉ｛（Ｐ１−ｘ−ｙ−ｚＢｘＣｙＤｚ）Ｏｊ｝２：
式中、Ｂ、ＣおよびＤは、およそ０．１〜０．４Åのイオン半径を有する元素より選択され；
ｘは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｙは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｚは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｘ＋ｙ＋ｚは、０より大きいが１未満であり；
ｉは、２より大きいかまたは２に等しいが４未満であるかまたは４に等しく；そして
ｊは４−δに等しい、式中、δは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であるかまたは１に等しい
を有する、請求項１１のデバイス。
【請求項１３】
前記ポリマー性材料がポリエーテルエーテルケトンである、請求項１０のデバイス。
【請求項１４】
前記多孔性マトリックスの前記の暴露された領域が、前記の外表面で、細胞付着および骨伝導を促進し、そして前記の複数の開口部が、前記ボディ内への骨および組織内殖を促進する、請求項９のデバイス。
【請求項１５】
前記充填剤が前記の相互連結された一連のマクロ孔全体に注入され、そしてその各々を実質的に満たす、請求項１のデバイス。
【請求項１６】
移植可能医学的デバイスであって：
前記デバイスの外部輪郭を規定する外表面を含むボディであって：
相互連結された複数の支柱によって規定される相互連結された一連のマクロ孔を含み、前記の相互連結された支柱が、前記の相互連結された一連のマクロ孔から分離された、相互連結された複数の通路（ｐａｓｓａｇｅ）をさらに規定する、生体吸収性セラミックマトリックス；
前記の相互連結された一連のマクロ孔全体に注入され、そしてこれを実質的に満たす、生物学的に安定なポリマー性材料
をさらに含み；
前記の相互連結された複数の通路が、前記ポリマー性材料を実質的に含まない
前記ボディ
を含む前記デバイス。
【請求項１７】
前記の相互連結された複数の通路の少なくとも一部が、前記外表面まで伸長し、そして開口する、請求項１６のデバイス。
【請求項１８】
前記ボディが、隣接する骨または骨性組織の間に位置づけられるように構成され、そして前記外表面が反対の位置に位置づけられた骨結合部分を含み、該部分が各々、前記の隣接する骨または骨性組織と結合するように構築された複数の骨結合突起を含む、請求項１７のデバイス。
【請求項１９】
前記外表面の少なくとも一部が、前記ポリマー性材料の暴露された領域、および前記の相互連結された複数の支柱の少なくとも一部の１またはそれより多い暴露された領域によって規定され、前記の相互連結された複数の支柱の前記一部の前記の１またはそれより多い暴露された領域の少なくとも１つが、前記外表面まで伸長し、そして開口する、前記の相互連結された複数の通路の前記一部の少なくとも１つを取り囲む、請求項１８のデバイス。
【請求項２０】
前記ボディが隣接する骨または骨性組織の間に位置づけられた際に生じる生物学的活性が、前記の相互連結された複数の支柱の前記一部の、前記の１またはそれより多い暴露された領域を、漸次、取り除き、そして新規骨で置換し、そして前記外表面まで伸長し、そして開口する、前記の相互連結された複数の通路の前記一部内への骨および組織内殖を生成する、請求項１９のデバイス。
【請求項２１】
前記セラミックマトリックスが、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、ヒドロキシアパタイト、炭酸アパタイト、フルオロアパタイト、α型リン酸三カルシウム、β型リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸八カルシウムおよびＳｋｅｌｉｔｅ（登録商標）からなる群より選択される、カルシウムに基づくセラミックを含む、請求項１６のデバイス。
【請求項２２】
前記ポリマー性材料が、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン強化ＰＥＥＫ、およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）からなる群より選択される、請求項１６のデバイス。
【請求項２３】
移植可能医学的デバイスであって、前記デバイスの外部輪郭を規定する外表面を含むボディを含み、前記外表面が、１またはそれより多い開口部を含むマトリックスの１またはそれより多い暴露された領域、および前記の１またはそれより多い開口部の少なくとも一部を実質的に満たす生物学的に安定な充填剤を含み、移植後、破骨細胞活性が、前記マトリックスの部分を、漸次、取り除き、そして骨芽細胞活性が、前記マトリックスの前記部分を新規骨で、漸次、置換する、リモデリングプロセスを、前記マトリックスが経て、そして前記リモデリングプロセスの開始が、前記マトリックスの前記の１またはそれより多い暴露された領域に限定される、前記デバイス。
【請求項２４】
前記リモデリングプロセスの前記開始が、移植に際して暴露される前記マトリックスの前記の１またはそれより多い領域に限定される、請求項２３のデバイス。
【請求項２５】
前記の１またはそれより多い開口部が、相互連結された複数の支柱によって規定される、相互連結された一連のマクロ孔によって規定される、請求項２３のデバイス。
【請求項２６】
前記の相互連結された複数の支柱が各々、中空の内部を含む、請求項２５のデバイス。
【請求項２７】
前記の１またはそれより多い開口部が、前記マトリックスを少なくとも部分的に通じるチャネルによって規定される、請求項２３のデバイス。
【請求項２８】
前記の生物学的に安定な材料が、前記の１またはそれより多い開口部全体に注入され、そしてその各々を実質的に満たす、請求項２３のデバイス。
【請求項２９】
前記デバイスの前記外部輪郭を規定する前記外表面の実質的にすべてが、前記マトリックスの暴露された領域および前記の生物学的に安定な充填剤によって規定される、請求項２３のデバイス。
【請求項３０】
前記の生物学的に安定な充填剤が、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン強化ＰＥＥＫ、およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）からなる群より選択される、請求項２３のデバイス。
【請求項３１】
前記マトリックスが、カルシウム、酸素およびリンを含む化合物によって規定される、カルシウムに基づくセラミック材料によって形成され、前記元素の少なくとも１つの一部が、約０．１〜約０．６Åのイオン半径を有する元素で置換されている、請求項２３のデバイス。
【請求項３２】
前記化合物が、式：
（Ｃａ）ｉ｛（Ｐ１−ｘ−ｙ−ｚＢｘＣｙＤｚ）Ｏｊ｝２：
式中、Ｂ、ＣおよびＤは、およそ０．１〜０．４Åのイオン半径を有する元素より選択され；
ｘは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｙは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｚは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｘ＋ｙ＋ｚは、０より大きいが１未満であり；
ｉは、２より大きいかまたは２に等しいが４未満であるかまたは４に等しく；そして
ｊは４−δに等しい、式中、δは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であるかまたは１に等しい
を有する、請求項３１のデバイス。
【請求項３３】
前記マトリックスがＳｋｅｌｉｔｅ（登録商標）によって形成される、請求項２３のデバイス。
【請求項１】
移植可能医学的デバイスであって：
前記デバイスの外部輪郭（ｏｕｔｅｒ ｐｒｏｆｉｌｅ）を規定する外表面（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｓｕｒｆａｃｅ）を含むボディであって：
各々、中空の内部を含む、相互連結された複数の支柱（ｓｔｒｕｔ）によって規定される相互連結された一連のマクロ孔（ｍａｃｒｏｐｏｒｅ）を含む多孔性マトリックス；
前記の相互連結された一連のマクロ孔の少なくとも一部を実質的に満たす充填剤（ｆｉｌｌｅｒ ｍａｔｅｒｉａｌ）；および
前記外表面の少なくとも一部まで伸長し、そして前記の相互連結された複数の支柱の少なくとも一部の前記の中空の内部と連絡する、複数の開口部
をさらに含む前記ボディ
を含む前記デバイス。
【請求項２】
前記の相互連結された複数の支柱の、前記の中空の内部が、相互連結され、そして互いに連絡している、請求項１のデバイス。
【請求項３】
前記の中空の内部が、前記の相互連結された一連のマクロ孔から分離されている、請求項２のデバイス。
【請求項４】
前記の相互連結された複数の支柱の、前記の中空の内部が、前記の充填剤を実質的に含まない、請求項１のデバイス。
【請求項５】
前記外表面の前記一部が、前記の複数の開口部、前記多孔性マトリックスの暴露された領域、および前記充填剤の暴露された領域によって規定される、請求項１のデバイス。
【請求項６】
前記外表面の前記一部が、前記デバイスの前記外部輪郭の周囲に広がる、請求項５のデバイス。
【請求項７】
前記多孔性マトリックスの１またはそれより多い前記の暴露された領域が、１またはそれより多い前記の複数の開口部を取り囲み、そして前記開口部を、前記充填剤の前記の暴露された領域の隣接するものから分離する、請求項５のデバイス。
【請求項８】
前記多孔性マトリックスがセラミック材料を含み、そして前記充填剤がポリマー性材料を含む、請求項５のデバイス。
【請求項９】
前記セラミック材料が生体吸収性であり、そして前記ポリマー性材料が生物学的に安定である、請求項８のデバイス。
【請求項１０】
セラミック材料がカルシウムに基づくセラミックを含む、請求項９のデバイス。
【請求項１１】
前記のカルシウムに基づくセラミックが、カルシウム、酸素およびリンを含む化合物によって規定され；そして
前記元素の少なくとも１つの一部が、約０．１〜約０．６Åのイオン半径を有する元素で置換されている
請求項１０のデバイス。
【請求項１２】
前記化合物が、式：
（Ｃａ）ｉ｛（Ｐ１−ｘ−ｙ−ｚＢｘＣｙＤｚ）Ｏｊ｝２：
式中、Ｂ、ＣおよびＤは、およそ０．１〜０．４Åのイオン半径を有する元素より選択され；
ｘは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｙは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｚは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｘ＋ｙ＋ｚは、０より大きいが１未満であり；
ｉは、２より大きいかまたは２に等しいが４未満であるかまたは４に等しく；そして
ｊは４−δに等しい、式中、δは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であるかまたは１に等しい
を有する、請求項１１のデバイス。
【請求項１３】
前記ポリマー性材料がポリエーテルエーテルケトンである、請求項１０のデバイス。
【請求項１４】
前記多孔性マトリックスの前記の暴露された領域が、前記の外表面で、細胞付着および骨伝導を促進し、そして前記の複数の開口部が、前記ボディ内への骨および組織内殖を促進する、請求項９のデバイス。
【請求項１５】
前記充填剤が前記の相互連結された一連のマクロ孔全体に注入され、そしてその各々を実質的に満たす、請求項１のデバイス。
【請求項１６】
移植可能医学的デバイスであって：
前記デバイスの外部輪郭を規定する外表面を含むボディであって：
相互連結された複数の支柱によって規定される相互連結された一連のマクロ孔を含み、前記の相互連結された支柱が、前記の相互連結された一連のマクロ孔から分離された、相互連結された複数の通路（ｐａｓｓａｇｅ）をさらに規定する、生体吸収性セラミックマトリックス；
前記の相互連結された一連のマクロ孔全体に注入され、そしてこれを実質的に満たす、生物学的に安定なポリマー性材料
をさらに含み；
前記の相互連結された複数の通路が、前記ポリマー性材料を実質的に含まない
前記ボディ
を含む前記デバイス。
【請求項１７】
前記の相互連結された複数の通路の少なくとも一部が、前記外表面まで伸長し、そして開口する、請求項１６のデバイス。
【請求項１８】
前記ボディが、隣接する骨または骨性組織の間に位置づけられるように構成され、そして前記外表面が反対の位置に位置づけられた骨結合部分を含み、該部分が各々、前記の隣接する骨または骨性組織と結合するように構築された複数の骨結合突起を含む、請求項１７のデバイス。
【請求項１９】
前記外表面の少なくとも一部が、前記ポリマー性材料の暴露された領域、および前記の相互連結された複数の支柱の少なくとも一部の１またはそれより多い暴露された領域によって規定され、前記の相互連結された複数の支柱の前記一部の前記の１またはそれより多い暴露された領域の少なくとも１つが、前記外表面まで伸長し、そして開口する、前記の相互連結された複数の通路の前記一部の少なくとも１つを取り囲む、請求項１８のデバイス。
【請求項２０】
前記ボディが隣接する骨または骨性組織の間に位置づけられた際に生じる生物学的活性が、前記の相互連結された複数の支柱の前記一部の、前記の１またはそれより多い暴露された領域を、漸次、取り除き、そして新規骨で置換し、そして前記外表面まで伸長し、そして開口する、前記の相互連結された複数の通路の前記一部内への骨および組織内殖を生成する、請求項１９のデバイス。
【請求項２１】
前記セラミックマトリックスが、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、ヒドロキシアパタイト、炭酸アパタイト、フルオロアパタイト、α型リン酸三カルシウム、β型リン酸三カルシウム、リン酸四カルシウム、リン酸八カルシウムおよびＳｋｅｌｉｔｅ（登録商標）からなる群より選択される、カルシウムに基づくセラミックを含む、請求項１６のデバイス。
【請求項２２】
前記ポリマー性材料が、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン強化ＰＥＥＫ、およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）からなる群より選択される、請求項１６のデバイス。
【請求項２３】
移植可能医学的デバイスであって、前記デバイスの外部輪郭を規定する外表面を含むボディを含み、前記外表面が、１またはそれより多い開口部を含むマトリックスの１またはそれより多い暴露された領域、および前記の１またはそれより多い開口部の少なくとも一部を実質的に満たす生物学的に安定な充填剤を含み、移植後、破骨細胞活性が、前記マトリックスの部分を、漸次、取り除き、そして骨芽細胞活性が、前記マトリックスの前記部分を新規骨で、漸次、置換する、リモデリングプロセスを、前記マトリックスが経て、そして前記リモデリングプロセスの開始が、前記マトリックスの前記の１またはそれより多い暴露された領域に限定される、前記デバイス。
【請求項２４】
前記リモデリングプロセスの前記開始が、移植に際して暴露される前記マトリックスの前記の１またはそれより多い領域に限定される、請求項２３のデバイス。
【請求項２５】
前記の１またはそれより多い開口部が、相互連結された複数の支柱によって規定される、相互連結された一連のマクロ孔によって規定される、請求項２３のデバイス。
【請求項２６】
前記の相互連結された複数の支柱が各々、中空の内部を含む、請求項２５のデバイス。
【請求項２７】
前記の１またはそれより多い開口部が、前記マトリックスを少なくとも部分的に通じるチャネルによって規定される、請求項２３のデバイス。
【請求項２８】
前記の生物学的に安定な材料が、前記の１またはそれより多い開口部全体に注入され、そしてその各々を実質的に満たす、請求項２３のデバイス。
【請求項２９】
前記デバイスの前記外部輪郭を規定する前記外表面の実質的にすべてが、前記マトリックスの暴露された領域および前記の生物学的に安定な充填剤によって規定される、請求項２３のデバイス。
【請求項３０】
前記の生物学的に安定な充填剤が、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、カーボン強化ＰＥＥＫ、およびポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）からなる群より選択される、請求項２３のデバイス。
【請求項３１】
前記マトリックスが、カルシウム、酸素およびリンを含む化合物によって規定される、カルシウムに基づくセラミック材料によって形成され、前記元素の少なくとも１つの一部が、約０．１〜約０．６Åのイオン半径を有する元素で置換されている、請求項２３のデバイス。
【請求項３２】
前記化合物が、式：
（Ｃａ）ｉ｛（Ｐ１−ｘ−ｙ−ｚＢｘＣｙＤｚ）Ｏｊ｝２：
式中、Ｂ、ＣおよびＤは、およそ０．１〜０．４Åのイオン半径を有する元素より選択され；
ｘは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｙは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｚは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であり；
ｘ＋ｙ＋ｚは、０より大きいが１未満であり；
ｉは、２より大きいかまたは２に等しいが４未満であるかまたは４に等しく；そして
ｊは４−δに等しい、式中、δは、０より大きいかまたは０に等しいが１未満であるかまたは１に等しい
を有する、請求項３１のデバイス。
【請求項３３】
前記マトリックスがＳｋｅｌｉｔｅ（登録商標）によって形成される、請求項２３のデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１３−５０００８５（Ｐ２０１３−５０００８５Ａ）
【公表日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２１８７６（Ｐ２０１２−５２１８７６）
【出願日】平成２２年７月２６日（２０１０．７．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４３２４９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０１１７８５
【国際公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（５０６２９８７９２）ウォーソー・オーソペディック・インコーポレーテッド (366)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２６日（２０１０．７．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４３２４９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０１１７８５
【国際公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（５０６２９８７９２）ウォーソー・オーソペディック・インコーポレーテッド (366)
【Ｆターム（参考）】
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