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KR20160130221A - 골 접합 장치들을 생산하는 방법, 천연 해양 생체 물질의 성분들의 구조적인 변경으로 얻어지는 반합성 혼성 물질로 이루어진 골 접합 장치들 및 임플란트들 - Google Patents

골 접합 장치들을 생산하는 방법, 천연 해양 생체 물질의 성분들의 구조적인 변경으로 얻어지는 반합성 혼성 물질로 이루어진 골 접합 장치들 및 임플란트들 Download PDF

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KR20160130221A
KR20160130221A KR1020167021812A KR20167021812A KR20160130221A KR 20160130221 A KR20160130221 A KR 20160130221A KR 1020167021812 A KR1020167021812 A KR 1020167021812A KR 20167021812 A KR20167021812 A KR 20167021812A KR 20160130221 A KR20160130221 A KR 20160130221A
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plate
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osteosynthesis
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게오르게스 캄프라세
세르게 캄프라세
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엠비피(모리셔스) 리미티드
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Abstract

본 발명은 7 내지 7.4의 ph를 갖는, 무기 성분 및 유기 성분을 포함하는 반합성 혼성 물질에 관한 것으로서, 상기 유기 성분은 가교 결합되어 있으며, 또한, 상기 물질을 제조하는 방법 및 반합성 혼성 물질로 이루어진 골 접합 장치 또는 임플란트에 관한 것이다.

Description

골 접합 장치들을 생산하는 방법, 천연 해양 생체 물질의 성분들의 구조적인 변경으로 얻어지는 반합성 혼성 물질로 이루어진 골 접합 장치들 및 임플란트들 {METHOD FOR MANUFACTURING OSTEOSYNTHESIS DEVICES, OSTEOSYNTHESIS DEVICES AND IMPLANTS MADE OF SEMI-SYNTHETIC HYBRID MATERIAL OBTAINED BY STRUCTURAL MODIFICATION OF THE COMPONENTS OF A NATURAL MARINE BIOMATERIAL}
본 발명은 천연 해양 생체 물질의 성분들의 구조적인 변경으로 얻어지는 반합성 혼성 물질에 관한 것이며, 특히 백접패(Pinctada maxima), 흑접패(Pinctada margaritifera), 자이언트 클램(Tridacnae maxima), 대왕 조개(Tridacnae gigas) 및 기타의 진주조개(Pinctada) 종들과 같은 해양 연체 동물들의 판막의 진주 아라고나이트 층에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 반합성 혼성 물질로부터 골 접합 장치 또는 임플라트의 제조에 관한 것이다.
골절에 가장 흔하게 사용되는 방법은, 외적인 방법에 의해 그것의 리덕션(reduction)으로부터 떨어져 있는, 이것은 섬유 연골 캘러스(fibrocartilage callus)의 형성을 허용하도록 골절된 조각들을 고정하기 위해, 스테인리스 스틸(stainless steel) 또는 티타늄(titanium) 합금으로 이루어져 플레이트들(plates), 나사들(screws), 못들(nails) 및 외부의 픽사토르들(external fixators)을 이용함으로써 골절된 세그먼트들(fractured segments)을 재조정하는 것을 포함하는 골 접합술(osteosynthesis)이다.
첫째는 골 접합 물질이 뼈와 다른 기계적 및 물리적 특성을 가지고 있기 때문에, 정형 외과 물질의 존재는 강화(consolidation) 기간 동안에 영률(Young's modulus), 굴곡 강도, 탄성, 경도, 밀도를 포함하는 새로운 기계적 및 신진 대사 환경을 발생시키고, 둘째는 금속 미립자, 이온, 및 다양한 금속 염들을 방출하여 신체의 순환 유체들의 염 환경의 부식 작용을 겪게 한다.
이것은 섬유 엔벨로프(envelope)의 형성을 유발하는 염증 현상 또는 통증, 부종, 감염, 누공, 농양, 골 흡수 및 임플란트의 주변부에 부골을 발생시키며, 이러한 것은 물질의 이식 후 수개월 동안 나타날 수 있다.
따라서, 이전에 골 접합 물질이 이식된 지 아직 2년 미만인 어떤 환자들에 있어서, 플레이트들의 열화 및 코발트, 알루미늄 기타의 금속 이온의 방출에 의해 설명되는 상대적으로 높은 비율의 금속 함유율, 염증, 산화 환원 반응들, 갈바닉(galvanic) 부식, 섬유증, 중금속 중독증(metallosis) 또는 조직 괴사(tissue necrosis)는 골 접합 물질의 주위에서 가져온 조직 샘플에서 관찰이 가능하다.
골 접합 물질의 금속성의 관점에서, 금속은 본래 불투과성(impermeable)이기 때문에, 수술 위치의 감염은 일반적으로 다루기 어렵고, 따라서 치료제(therapeutic agent)의 확산을 막는다.
또한 이식 부위에서 골 형상의 지형에 맞게 플레이트를 절곡하는 동안에, 이것은 뼈와 금속의 물리적 및 화학적 특성의 차이로 인하여, 순환하는 유체들의 작용 및 기계적 스트레스에 의해 악화된 균열들(fissures) 및 초기 파단들(incipient breaks)이 야기된다.
이에 더하여, 수술 후 수개월 또는 심지어 수년 후에도, 금속의 마찰 특성은 그것의 성질의 관점에서 거의 변형될 수 없기 때문에, 플레이트들의 이동은 고정 나사들(fixing screws)의 이동에 기인한다.
실제로, 금속의 표면 상태의 어떤 변형은 부식에 취약할 수 있으며, 그 기계적 특성을 변경할 수 있다.
골 접합 물질 및 금속 임플란트들의 마찰 특성을 개선시키고, 뼈의 회복 동안 화생성(metaplasic) 뼈가 계면에 대한 접착력을 얻기 위해, 이들은 플라스마 토치를 사용하는 신터링(sintering)에 의해 하이드록시아파타이트(hydroxyapatite) 코팅으로 덮인다.
그러나, 대부분의 경우에, 코팅은 골 접합 물질 또는 임플란트들의 이동을 초래하는 느슨한 섬유조직을 형성한다.
원래, 골 접합 물질은 일단 균열의 응고가 임상적 및 방사선학적으로 확인되면, 제거되도록 의도되었다.
그러나, 상당수의 경우에서, 골 접합 물질은 제자리에 남아있어, 이것을 제거하기 위한 추가의 수술은 입원을 필요로 하게 만들고 또한 더구나 뼈 상의 보통의 합병증과 관련된 어떠한 외과 수술(surgical intervention)은 첫번째 수술과 거의 동등하다.
실제로, 골 접합 물질의 제거는 드릴 홀들(drill holes)이 있고 플레이트의 압력에 의해 야기된 혈관화(vascularization)의 부족으로 인하여 박형화된 피질(cortex)을 갖는 뼈를 남긴다.
이것은 이차적으로 균열의 가능성이 있는 수술 부위의 약화를 초래한다.
일부의 경우 다음과 같은 이유들로 골 절합 물질의 긴급한 제거가 필요하다: 환자에 의한 불만, 국소 통증, 물질의 돌출, 국소 감염, 위관절(pseudarthrosis), 이동 및 재료의 균열, 임플란트 주위의 골절, 독성 및 알레르기.
제거는 또한 피하 상황 및 혈관과 완신경총(brachial plexus) 및 쇄골하동맥(subclavian artery)과 같은 신경들의 존재, 평평한 뼈 상의 플레이트의 압력에 의해 야기된 허혈(ischemia)로 인한 위관절의 위험 때문에, 수술적 관리를 필요로 하는 쇄골(clavicle) 골절의 경우에는 거의 의무적이다.
제거는 또한 성인 수술에서와 동일한 규칙을 준수하지 않는 소아 정형 외과 수술에서는 필수적이다: 특히, 골절이 긴 뼈의 성장판-골간 영역을 포함하는 경우, 아이의 이 영역은 뼈의 성장에 대한 책임이 있는 접합 연결 부위인, 골간단(metaphysis)을 포함한다.
이 단계에서 매우 긴 기간 동안의 지속적인 골 접합 물질의 존재는 사지(limb)의 성장을 손상시킬 것이다.
이들은 아이들에게 있어서, 정형 외과 물질이 이러한 불이익을 피하기 위해 왜 초기 단계에서 제거되어야 하는지에 대한 이유들이다.
이렇게 함으로써, 간혹 뼈가 약화됨으로써 야기되는 위관절 및 골절이 관찰될 뿐만 아니라, 물질의 제거와 관련된 합병증들은 물론이다.
반면에, 골 접합에 의해 골절의 치료 동안, 뼈의 강화 과정이 변경되는 것으로 알려져 있다.
실제로, 금속, 합금 또는 다른 물질로 이루어진 플레이트들 및 나사를 이식할 때, 비록 모든 골 기능 세포들(osteo-competent cells)을 모두 포함하고 있더라도 혈종(hematoma), 또한 미토겐(mitogenic) 물질과 같은 분자들, 티지에프베타(TGFβ)와 같은 성장 인자들, 피디지에프(PDGF)와 같은 성장 조절 유비쿼터스(ubiquitous) 단백질들을 피하는 것이 필요하다.
이 혈종은 또한 골 유도 인자들(osteo-inductive factors)인 비엠피(BMP), 에프지에프(FGF), 아이지에프(IGF), 및 골절에 의해 손상된 모세 혈관(capillaries)의 내피(endothelium)의 기저 얇은 조각(lamina)으로부터 방출되어 혈관주위세포(pericytes)의 형성에 중요한 요소를 포함하고, 혈관 신생(angiogenesis), 콜라겐(collagen)의 합성, 프로테오글리칸(proteoglycans) 및 오스테오칼신(osteocalcin)의 합성을 자극하는 과정 및 식세포 작용(phagocytosis)의 개시에 참여한다.
이러한 모든 요소들의 부재는 뼈 캘러스(callus)의 제조 속도를 상당하게 저하시킨다.
또한, 주어진 사실로는, 골 합성 골절의 강화 중, 리모델링은 적어도 18개월 이상 지속되어야 하고, 어떠한 이유라고 하더라도, 이 날짜 전에는 정형 외과 물질이 제거되면, 골절, 위관절 또는 감염과 같은 합병증의 위험이 증가된다.
결론적으로, 이미 뼈 및 주위 조직에 첫번째 공격적인 수술 후에 외상을 겪은 부위에 새로운 수술을 필요로 하는, 골 접합 물질의 제거는, 원상 회복을 방해하는 반흔(cicatricial)을 생성시키고 해부학적 구조들의 탐지를 방해한다.
이 모든 결과 사회 경제적 영향에도 불구하고, 이 모든 것들은 골 접합의 정의인 임플란트의 실패 위험 없이, 해부학적 위치에 골절된 뼈를 강화시키는 전략에 위배된다.
따라서, 지속 가능한 방식으로 유지될 수 있고 독성 방출, 인공 삽입물 주위 조직의 중금속 중독증, 전신 작용 및 뼈의 약화와 같은 금속 골 접합 물질의 존재 및/또는 제거와 연관되어 있는 문제들에 대한 대안적인 해결책을 제공할 수 있고, 골절 부위에 가장 적응을 잘하는 골 접합 물질이 진정으로 요구된다.
발명자들은 백접패(Pinctada maxima), 흑접패(Pinctada margaritifera), 자이언트 클램(Tridacnae maxima), 대왕 조개(Tridacnae gigas) 및 기타의 진주조개(Pinctada) 종들로 이루어진 군으로부터 선택되는 쌍각 조개 연체 동물들(bivalve mollusks)의 진주 아라고나이트 층(nacreous aragonitic layer)인 천연 혼성 생체 물질(natural hybrid biomaterial)로부터 이러한 요구들을 만족시키는 물질을 얻을 수 있는 것을 보여주었다.
그들은 또한 이 생체 물질이 골 접합 장치들 및 임플란트들: 예를 들면, 골접합 플레이트(osteosynthesis plate) 및 나사(screws), 절골 웨지(osteotomy wedges); 디아볼로(diabolos); 체강 내 웨지(intersomatic wedges) 및 케이지(cages); 골수 내 나사(intramedullary nails); 상완골두 및 대퇴골두(humeral and femoral heads); 관절와(glenoid cavities); 경골 고평부(tibial plateaus); 대퇴부 관절구(femoral condyles); 척추체(vertebral bodies); 반상악골(semi-maxillaries); 이소골연쇄골(bones of the ossicular chain); 인대(ligament) 및/또는 건(tendon) 재삽입(reinsertion)용 수술 앵커들(surgical anchors); 미세 조각 분쇄 골절의 골접합 리덕션(osteosynthesized reduction)을 위한 부목들(splints) 및 멤브레인 고정 나사(retention screws) 및 영구 자가 이식 역할을 하는 치과용 임플란트를 제조하는데 사용될 수 있다는 것을 증명하였다.
백접패(Pinctada maxima), 흑접패(Pinctada margaritifera), 자이언트 클램(Tridacnae maxima), 대왕 조개(Tridacnae gigas) 및 기타의 진주조개(Pinctada) 종들로 이루어진 군으로부터 선택되는 쌍각 조개 연체 동물들(bivalve mollusks)의 진주 아라고나이트 층(nacreous aragonitic layer)은 생물학적 기원 및 혼성 구조의 무기 및 유기 조성물이다.
실제로, 상기 쌍각 조개 연체 동물들의 진주 아라고나이트 층은 사방 시스템에 결정화된 탄산 칼슘의 나노 결정들로 이루어진 미네랄 성분이 번갈아 적층된 구조의 형태이며, 시트들로 구성되어 있고, 유기 성분은 선형 입체 격자 구조의 생체 고분자(biopolymers)로 이루어져 있다.
이 어셈블리는 특히 생체 물질에게 파열에 반대하는 힘과 충격을 흡수 및 분산에 적합한 층상 구조를 제공한다.
라멜라(lamellar) 구조의 강성은 유기 성분 및 무기 성분의 강도에 결합되어 있는 것이 도시되어 있으며, 그리고 상기 중합체들(polymers)은 파단의 에너지를 흡수 및 소멸을 위한 이상적인 구조를 갖고 있다.
그러나, 특히 진주 아라고나이트 층을 포함하는 판막들(valves)의 성장 및 발달의 과정 때문에, 다른 연체 동물들과 상이한 생리학 및 생리 병리학과 같은, 내인성 인자뿐만 아니라, 서식지, 해양 환경의 변화, 수온, 동물성 플랑크톤 및 식물성 플랑크톤의 조성, 병원체의 공격 및 포식자들과 같은 외인성 인자에 기인하여 변형될 수 있다.
이것은 성분들의 거시적, 미시적 변형 및 나노 구조적 배열의 변형을 초래하고, 이에 따라, 아라고나이트의 특성에도 변형을 초래하고, 기계적 특성에 영향을 끼치는 바, 하나의 판막은 다시 재현되지 않는다.
10/1의 비율로 공학적 구조들의 배열을 보여줄 수 있으며, 말하자면, 40 나노미터의 유연한 구조물들에 대한 400 나노미터의 강성의 구조물의 비율이고, 혼성 라멜라(lamellar) 구조들의 생산을 위한 표준으로 구성되고, 아라고나이트 유형의 생체 모방(bioinspired) 합성 물질들의 생산을 증가시키고, 유기적-무기적 인터페이스(interfaces)의 교차 조직을 재생산하며, 전술한 해양 연체 동물의 아라고나이트와 같은 입체 물질을 얻는 것이 가능하다.
또한, 아라고나이트의 무기 시트들을 분리하고 통합하는 유기 격자의 특별한 성질은 그것의 두께의 전체에 걸쳐 통신하는 다른 직경의 기공들(pores)을 상호 연결하는 사실에 놓여있고, 이것은 연속적인 다공성 및 기공이 열린 개방 다공성을 제공한다.
뼈는 함침시키는 세포간질액(interstitial fluids)의 존재에 기인하여 점성이 있는 점탄성(viscoelastic) 물질이고, 특히 이 자체의 성분에 포함되어 있는 콜라겐, 글리오사미노글리칸(glyosaminoglycans) 및 프로테오글리칸(proteoglycans)과 같은 중합체이다.
상기 점탄성 특성은 건조한 뼈보다 세포간질액이 함침되어 있는 신선한 피질골(cortical bone)에 더 상당히 많다. 발명의 주제와 동일하게, 연체 동물의 진주 아라고나이트 층은, 건조할 때에도, 그것에 조성되어 있는 대부분의 생체 고분자 층에2 내지 3%의 수분을 함유한다.
프랑스 특허 09 54066 및 미국 특허 8 485 458은, 석회화 조직들의 성장 및 광물화를 포함하는 골 형성 특성을 갖는 확산성 및 수용성 분자들을 포함하는, 백접패(Pinctada maxima), 흑접패(Pinctada margaritifera), 자이언트 클램(Tridacnae maxima), 대왕 조개(Tridacnae gigas) 및 기타의 진주조개(Pinctada) 종들로 이루어진 군으로부터 선택되는 쌍각 조개 연체 동물들(bivalve mollusks)의 진주 아라고나이트 층(nacreous aragonitic layer)의 유기 성분에 대해 기술하고 있다.
이것은 또한 크게 성장 인자들, 사이토카인(cytokines) 및 뼈 및/또는 연골의 재생에 포함된 다른 골 기능 분자들과 관련되어 있는, I 및 II 형 콜라겐들, 저분자량 당단백질(glycoproteins)로 구성된 생체 고분자를 포함한다.
이 유기 성분은 또한 거의 모든 아미노산 및 특히 아르기닌(arginine), 글리신(glycine), 아스파르트산(aspartic acid), 세포 부착을 선호하는 화학적 특성을 갖는 분자들을 포함하고, 또한 금속 효소(metalloenzymes), 금속 포르피린(metalloporphyrins), 금속 단백질 및 골 형성 동안 수많은 물질 대사 작용에 관여되어 있는 분자들을 포함한다.
탄산 칼슘에 더하여, 미네랄 성분 역시 수많은 미네랄들을 포함하며, 또한 석회화 조직의 생합성(biosynthesis)에 관여하는 금속들을 포함한다.
발명자들은 생체 물질이 골내 부위에서 스스로 영속되어, 수용 골에 단단히 결합을 형성하는 것을 보여주었다. (C.R. Acad. Sc. Paris 1988, C.R. Acad. Sc. Paris 1989, CLINICAL MATERIAL 0267-6605/90/S03-50 1990)
또한, 전술한 연체 동물들의 아라고나이트 내에 포함되어 있는 활성 분자들은 독성 효과(cytotoxic effect), 돌연변이 효과(mutagenic effect) 및 전신 작용을 하지 않고, 상호 작용은 단지 충격을 증강시키고 반흔 및 골 재생의 국소 인자들을 자극시킨다.
즉, 뼈의 기계적 특성에 관한 연구는, 그들의 입체구조는, 자신의 해부학적 위치 및 그들의 기능 사이에 밀접한 관계가 있다는 것을 생체 역학(biomechanics) 내에서 설명이 가능하다.
시공간 응답은 이에 따라 내부 및 외부의 힘 및 응력에 적응되고, 뼈의 구조에 인가되는 부하는 그 기능 및 해부학적 위치에 따라 상이하다.
뼈의 기계적 특성은 그 모양, 그들의 기능 및 상이한 근골격계(musculoskeletal) 수준들의 관계에 따라 상이하다.
이와 같이, 영률(Young's modulus), 굴곡 또는 압축 파괴 강도, 연신율(elongation)과 같은 강도 측정의 다른 유형들의 값들은, 대퇴골(femur), 경골(tibia), 비골(fibula), 상완골(humerus), 요골(radius) 및 척골(cubitus)과 같이 긴 뼈에 적용되는지 여부에 의존하고, 손목(carpus), 손뼈(metacarpus), 척골(metatarsus)과 같이 짧은 뼈에 적용되는지 여부에 의존하며, 추체(vertebral bodies), 골반(pelvis)의 뼈와 같은 골격 질량에 의존하고, 안면 및 두개골(cranium), 및 또한 쇄골(clavicle) 및 견갑골(scapula)이 편평한지 여부에 의존한다.
또한, 뼈 및 골 접합 플레이트 또는 임플란트 사이의 계면의 행동(behavior)은 비선형이고, 인가되는 하중은 동적이라고 알려져 있다.
이것은 골 접합 장치의 동작이 뼈의 해부학적 위치에 따라 다를 수 있는 이유이다.
또한 언급된 연체 동물들의 판막의 아라고나이트는 기계적 특성을 갖는 것이 설명되고, 그러한 이유로 측정 파라미터(parameters)는 상당히 다양하고 지리적 원점에 명확하게 의존하는 비오톱(biotope), 해양 환경의 다양성, 수온, 및 동물성 및 식물성 플랑크톤의 조성값을 갖는다.
전술한 바와 같이, 이러한 파라미터 값의 다양성과 그 기능과 위치에 따라 뼈의 기계적 특성의 크기 사이에 대응됨이 있음을 관찰할 수 있다.
언급된 연체 동물의 판막으로부터의 아라고나이트로 이루어진 골 접합 장치 및/또는 임플란트의 생산을 위해, 본 발명자는 소망하는 골 접합 장치 및 임플란트의 목적에 맞고 호환성 있는 기계적 파라미터 값을 나타내는 개체군으로부터 그들의 기원 및 배양 조건에 따라 선택한다.
발명자는 파골 세포(osteoclast) 활성을 보여주며, 뼈의 재구성의 근원에서, 뼈와 생체 물질 사이의 계면에서, 생체 물질의 측면에서 동일한 방식으로 일어난다, 그러나 시간이 제한되어 있고 조골 세포에 의해 새롭게 형성된 뼈의 동격(apposition)의 부수적인 활동에 결합된다.
다시 말하면, 이 생물학적 현상은 생체 물질의 골 모방(osteomimetic) 성질을 확인하고, 골내(endosseous) 부위에서, 이것이 수용골로 결합되는 것을 설명합니다.
생리학적으로, 방출 및 자극은 호스트 조직의 재조직에 관여하는 생물학적 캐스케이드(cascade)의 유도에 필요한 모든 세포 신호들 및 분자들에서 관찰된다.
또한, 구강치과학(odontostomatology)의 분야에서, 물질의 손실은 추출 후에 일반적이고, 골 대체 사용이 제안되는 치주 질환, 고정 나사의 사용에 필요한 흡수성 또는 비흡수성 멤브레인(membranes)을 이루는 기술은 위치에 그들을 고정하고 멤브레인 아래 골 대체를 보호하기 위해 필요한 공간을 형성하기 위해, 대부분 티타늄 또는 스테인리스 스틸로 이루어진다.
특히 만약 과립(granules)의 형태라면, 그 위치에서 골 충전 물질을 유지하는 것이 어렵다고 알려져 있으며, 이는 절개선(incision line)이나 섬유질 점막(fibrous mucosa)을 통해 방출되기 때문이다.
충전 물질 및 멤브레인(membrane)을 제 위치에 유지시키기 위해, 충전될 구역 위의 공간을 형성하기 위해 티타늄으로 이루어진 소형-나사가 사용된다.
상기 프로토콜(protocol)은 비 흡수성의 막의 박리와 반흔 골 재생 후에 이들 나사를 제거하는 것을 포함한다.
유사하게, 구강 이식학(oral implantology)에서는, 산화 티타늄 및 지르코늄(zirconium)으로 이루어진 대부분의 임플라트들은, 전술한 신호와 동일한 생물학적 신호들이 골 접합 물질 및 고정 나사에서 관찰된다.
이러한 이유들로, 발명자는 골절 부위에서 제 위치로 영구적으로 유지되도록 만들어진 골 접합 물질 및 임플란트의 생산이 허용되는 신규한 반합성 혼성 물질을 개발하였다. 예를 들면: 골접합 플레이트(osteosynthesis plate) 및 나사(screws), 절골 웨지(osteotomy wedges); 디아볼로(diabolos); 체강 내 웨지(intersomatic wedges) 및 케이지(cages); 골수 내 나사(intramedullary nails); 상완골두와 대퇴골두(humeral and femoral heads); 관절와(glenoid cavities); 경골 고평부(tibial plateaus); 대퇴부 관절구(femoral condyles); 척추체(vertebral bodies); 반상악골(semi-maxillaries); 이소골연쇄골(bones of the ossicular chain); 인대(ligament) 및/또는 건(tendon) 재삽입(reinsertion)용 수술 앵커들(surgical anchors); 미세 조각 분쇄 골절의 골접합 리덕션(osteosynthesized reduction)을 위한 부목들(splints) 및 멤브레인 고정 나사(membrane retention screws) 및 영구 자가 이식 역할을 하는 치과용 임플란트.
따라서, 본 발명은 백접패(Pinctada maxima), 흑접패(Pinctada margaritifera), 자이언트 클램(Tridacnae maxima), 대왕 조개(Tridacnae gigas) 및 기타의 진주조개(Pinctada) 종들로 이루어진 군으로부터 선택되는 쌍각 조개 연체 동물들(bivalve mollusks)의 진주 아라고나이트 층(nacreous aragonitic layer)인 반합성 혼성 물질(semi-synthetic hybrid material)에 관한 것으로서, 상기 물질은 무기 성분(inorganic fraction) 및 가교 결합된 유기 성분(cross-linked organic fraction)을 포함하고 pH가 7 내지 7.4이다.
본 발명은 또한 천연 혼성 생체 물질의 구조적 변형에 의해 이 물질을 얻는 방법에 관한 것으로서, 상기 물질은 백접패(Pinctada maxima), 흑접패(Pinctada margaritifera), 자이언트 클램(Tridacnae maxima), 대왕 조개(Tridacnae gigas) 및 기타의 진주조개(Pinctada) 종들로 이루어진 군으로부터 선택되는 쌍각 조개 연체 동물들(bivalve mollusks)의 진주 아라고나이트 층(nacreous aragonitic layer)이다.
본 발명은 또한 골 접합 장치 및 임플란트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
지속 가능한 방식으로 유지될 수 있고 독성 방출, 인공 삽입물 주위 조직의 중금속 중독증, 전신 작용 및 뼈의 약화와 같은 금속 골 접합 물질의 존재 및/또는 제거와 연관되어 있는 문제들에 대한 대안적인 해결책을 제공할 수 있고, 골절 부위에 가장 적응을 잘하는 골 접합 물질이 진정으로 요구된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 백접패(Pinctada maxima), 흑접패(Pinctada margaritifera), 자이언트 클램(Tridacnae maxima), 대왕 조개(Tridacnae gigas) 및 기타의 진주조개(Pinctada) 종들로 이루어진 군으로부터 선택되는 쌍각 조개 연체 동물들(bivalve mollusks)의 진주 아라고나이트 층(nacreous aragonitic layer)인 반합성 혼성 물질(semi-synthetic hybrid material)로서, 상기 물질은 무기 성분(inorganic fraction) 및 가교 결합된 유기 성분(cross-linked organic fraction)을 포함하고 pH가 7 내지 7.4이다.
이러한 화학적 조성에 기인하여, 기원 및 배양의 위치의 특성들에 의존하는 다양한 구조적 특징이 있는데 반해, 본 발명의 반합성 혼성 물질은 특히 티타늄 또는 스틸, 피질골의 다른 종류에 적합한 호환성 있는 기계적 특징을 갖는다.
상기 반합성 혼성 물질은 층상 구조를 갖고 있으며, 즉, 무기 성분 및 유기 성분이 중첩되어 있다. 특히, 유기 성분은 미네랄 이물질(inclusions)을 포함하고 있지 않다.
상기 반합성 혼성 물질은 합성화된 것이 아니라, 백접패(Pinctada maxima), 흑접패(Pinctada margaritifera), 자이언트 클램(Tridacnae maxima), 대왕 조개(Tridacnae gigas) 및 기타의 진주조개(Pinctada) 종들로 이루어진 군으로부터 선택되는 쌍각 조개 연체 동물들(bivalve mollusks)의 진주 아라고나이트 층(nacreous aragonitic layer)의 조직적 및 구조적 특성의 변형에 의해 얻어지며, 특히 Ph 변형 및 유기 층의 가교 결합에 의해 얻어진다.
본 발명의 반합성 물질의 Ph는 가루로 분쇄된 물질의 표본(aliquot)이 물에 분산된 것에 의해 측정된다.
본 발명의 반합성 물질의 Ph는 생물학적 유체의 Ph 및 내부 환경 (대략 7.4)에 가깝고, 이것은 이 물질로부터 제조된 골 접합 장치들 및/또는 임플란트가 잘 견딜 수 있으며, 완전한 생물학적 동화(integration)를 겪는 것을 허용할 수 있다.
또한, 이와 같은 Ph는 혼성 물질의 유기 성분의 생체고분자 사슬들의 가교 결합의 유도에 유리한 환경을 생성한다.
상기 가교 결합은 상기 유기 성분을 구성하는 선형 가지 생체 고분자들의 사슬들의 다방향적인 연결에 의한 것을 특징으로 한다.
상기 가교 결합은 높은 결합 에너지, 표면 에너지의 증가를 유도하여, 이에 따라, 본 발명의 반합성 혼성 물질의 접착력 및 친수성을 증가시킨다.
또한, 용해도를 감소시키고 노화를 억제함으로써, 생체 물질에 작용하는 기계적 응력의 작용에 대항하여 생물학적 유체의 부식 작용에 대한 생체 물질의 유기 성분의 저항을 증가시키는 것을 목적으로 한다.
이러한 구조적 변형은 또한 생물학적 유체 및/또는 약학적 활성 물질들을 포함하는 조성물에 의해 본 발명에 의한 반합성 혼성 물질로부터 제조된 골 접합 장치 및/또는 임플란트의 함침에 유리한 조건을 생성한다.
본 발명은 또한 천연 혼성 생체 물질로부터 반합성 혼성 물질을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 무기 성분 및 유기 성분을 포함하고, 상기 방법은 pH를 변화(modify)시키는 과정과 상기 천연 혼성 생체 물질의 유기 성분을 가교 결합하는 과정을 포함한다.
본 발명의 방법에 따르면, 상기 천연 혼성 생체 물질은 백접패(Pinctada maxima), 흑접패(Pinctada margaritifera), 자이언트 클램(Tridacnae maxima), 대왕 조개(Tridacnae gigas) 및 기타의 진주조개(Pinctada) 종들로 이루어진 군으로부터 선택되는 쌍각 조개 연체 동물들(bivalve mollusks)의 진주 아라고나이트 층(nacreous aragonitic layer)이다.
영률 또는 인장 강도에 관련된 기계적 테스트는 쌍각 조개 연체 동물들의 아라고나이트의 샘플로 수행되며, 이 생체 물질은 지리학적 기원 및 이것의 배양 환경에 의존하고, 골 접합 물질 및 임플란트의 제조는 그 목적, 관련된 뼈의 종류에 따라 호환되는 광범위한 값을 갖는다.
기원 및 초기 선택 배양 조건에 의해 관찰된 상기 생체 물질의 기계적 특성은 골 접합 물질 및/또는 관련된 뼈의 종류의 사용에 따라 호환성 있는 평균 값 근처로 유지되고, 따라서, 그 본질적인 기계적 성질이 골 접합 장치 및/또는 임플란트의 제조 목적에 따라 균일하게 유지되도록 하는 생체 물질을 구조적으로 강화시킬 수 있는 방법을 발견하는 것이 필요했다.
앞서 전술한 연체 동물들의 아라고나이트의 층상화된 혼성 성질에 따르면, 발명자들은 이에 따라 아라고나이트의 구조를 변형하는 특정 중합체 처리의 생체 고분자 성분을 대상체에 제안하고, 이에 따라 그것의 기계적 특성이 강화된다.
실제로, 공학 및 특히 폴리머 플라스틱(polymer plastics)의 화학에서, 가교 결합은 기계적 특성을 강화시키는 것을 보여준다.
발명자가 특히 전술한 연체 동물들의 판막의 유기 성분의 리보플라빈(riboflavin), 콜라겐 성분(collagenic fractions), 프로테오글리칸(proteoglycans) 및 글리코사미노글리칸(glycosaminoglycans)의 가교 결합을 제안하는 이유는, 공유 결합(covalent bonds)에 의한 생화학적 섬유의 가교(bridging)이기 때문입니다.
골 접합 장치 및 / 또는 임플란트의 제조 천연 하이브리드 생체 물질을 사용하여 골 접합 장치 및 / 또는 임플란트의 제조하기 위하여, 본 발명자는 그것의 유기 분획을 구성하는 생체 고분자의 사슬을 가교하여 원래의 기계적 특성의 강화가 중요한 것을 발견하였다.
이를 위해, 먼저 일반적인 9내지 12 사이인 그것의 ph를 7 내지 7.4로 낮춰서, 순환하는 생물학적 유체들과 가깝게 하고, 이로써 골 접합 장치 및/또는 수용 부위에서 내성 및 생물학적 동화에 유리하도록 하는 것이 필수적이다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 pH를 변화시키는 과정은, 예를 들면, 소망하는 ph를 얻을 때까지, 미생물적으로 제어된 물의 등분의 혼합물인 미생물적으로 제어된 네트워크의 수조(bath)에 침지하고, 비등(boil)시킨다.
예를 들면, 상기 처리는 60 내지 180분 동안 지속되고, 바람직하게는 60 내지 120분 동안 지속된다. Ph는 가루로 분쇄된 물질의 표본이 물에 분산된 것에 의해 측정된다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가교 결합하는 과정은 리보플라빈(riboflavin)과 같은 가교제의 첨가, vitamin C, 만니톨(mannitol)과 같은 폴리올(polyol), 및/또는 이온화 방사선(ionizing radiation)과 같은 물리적 작용제들(physical agents)에 의해 수행된다.
본 발명은 앞서 정의한 것처럼, 반합성 혼성 물질로 이루어진 골 접합 장치 또는 임플란트의 제조 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 하기 과정을 포함한다:
a) 백접패, 흑접패, 자이언트 클램, 대왕 조개 및 기타의 진주조개 종들로 이루어진 군으로부터 선택되는 연체 동물들의 판막들(valves)로서, 이미 노광을 거친 진주 아라고나이트 층의 판막들을 선택하는 과정;
b) 디지털 모델링 후 적절한 경우에, 프리폼(pre-forms)을 잘라내어 골접합 물질(osteosynthesis material)를 제조하는 과정;
c) pH를 변화시키고 가교 결합시키는 과정; 및
d) 표면 상태를 개질(modify)하는 과정;
상기 과정b) 및 c)의 순서는 바뀔 수 있다.
과정 a)는 이것의 기원 및 배양 조건뿐만 아니라, 골 접합 물질의 목적에 따라, 허용하는 두께 및 이전에 노출된 진주 아라고 나이트 층으로부터 소망하는 장치의 크기에 맞게 절단하는 프리폼(pre-form)을 허용하는 물리적, 구조적 무결성의 판막을 갖는 연체 동물의 판막을 선택하는 것을 포함한다.
진주 아라고 나이트 층을 노출하기 위해, 외각층 및 외부 프리즘 방해석 층은 연마에 의해 분쇄되고, 특히 미립자(fine-grain) 다이아몬드 휠에 의해, 예를 들면 물줄기 하에 3000rpm의 속도로 연마된다.
상기 두께는 캘리퍼(calipers)에 의해 측정된다. 선택된 판막의 아라고나이트 층의 물리적 및 구조적인 무결성은 광학 챔버 내에서 체크되며, 예를 들면 500와트의 할로겐 광원에 의해 체크된다.
이 때, 상기 판막은 섭씨 55도의 미생물적으로 제어된 스트림(stream) 하에 닦이고, 세척된다.
절단 및 제조하는 과정 b)는, 전에 인쇄된 하나 이상의 판막의 면, 상기 장치들의 면적에 따라, 골 접합 장치를 제조하도록 프리폼을 절단하는 제 1 과정을 포함한다.
적합한 실시예에 따르면, 상기 절단 과정 b)는 연마제로 충전된 물 분사에 의해 수행된다.
상기 연마제로 충전된 물 분사 절단 과정은 진동을 일으키지 않고, 상기 혼성 물질을 분해할 수 있는 발열 반응을 유발하지 않으면서 미세 균열의 시작을 발생시키는 장점을 갖고 있다.
바람직하게는, 연마제는 아라고나이트의 입자들로 조성되며, 이에 따라, 다른 성질의 물질에 의한 오염을 방지할 수 있다.
예를 들어, 절단은 다음과 같은 방식으로 수행될 수 있다: 상기 판막은 연마제로 충전된 물 분사를 사용함으로써, 예를 들어, 5 축을 갖는 절단 장치의 벨트에 고정되는, 고정 프레임들에 적합하게 배치된다.
상기 연마제는 0.1 내지 200 ㎛사이의 크기를 갖는 아라고나이트 입자들로 조성될 수 있다. 상기 연마제로 충전된 물 분사 입자들은 4,000 내지 6,200 bar 의 압력으로 진동되고, 직경이 0.50 내지 1.2 mm를 갖는 포커싱 건(focusing guns) 및 직경이 0.12 내지 0.40 mm를 갖는 절단 노즐이 사용된다.
상기 과정b)의 제 2 과정은 골 접합 장치 및/또는 임플란트의 정밀 연삭(precision-grinding) 또는 선삭 가공에 의한 제조를 포함하고, 선택적으로 디지털 모델링(digital modeling) 후, 디지털 제어 공작 기계에 의해 이러한 데이터를 활용하는 것이 허용된다.
일 실시예에 따르면, 최종 삽입 영역이 해부학(anatomical) 성분들에 기초하여 디지털 방식으로 모델링되면, 골 접합 장치 또는 임플란트의 내면의 형상은 최대한 상기 영역의 형상에 근접하게 맞도록 제조된다.
이에 따라, 상기 골 접합 장치 또는 임플란트는 우측 또는 좌측의 둘레에 맞는 방식으로 제조된다.
다른 특정 실시예에 따르면, 상기 장치들의 도면들 및 스케치들은 정밀 연삭 또는 선삭 가공됨에 따라 그것의 제조가 허용되도록 디지털화되어 있다.
상기 과정 b)에서 정밀 연삭 또는 회전에 의한 제조 과정은, 일 실시예에 따라, 다이아몬드 팁 또는 세라믹 연마 회전 도구를 사용함으로써 디지털 제어 공작 기계의 도움으로 수행될 수 있다.
다른 특정 실시예에 따르면, 관련된 장치들을 위해, 과정 b)에서 표면을 정밀 연삭하는 과정은 물이 충전된 분산 기계 공구로 마이크로 절단하여 수행될 수 있다.
Ph 를 변화시키고 가교 결합시키는 과정 c)는 혼성 물질의 물리적 및 화학적 특성을 변형하는 것을 포함한다.
하나의 다른 실시예에 따르면, ph를 변화시키는 과정 c)는 예를 들면, 소망하는 ph를 얻을 때까지, 미생물적으로 제어된 물의 등분의 혼합물인 미생물적으로 제어된 네트워크의 수조(bath)에 침지하고, 비등(boil)시킨다.
예를 들면, 상기 처리는 60 내지 180분 동안 지속되고, 바람직하게는 60 내지 120분 동안 지속된다.
하나의 다른 실시예에 따르면, 상기 가교 결합하는 과정은 리보플라빈(riboflavin)과 같은 가교제의 첨가, vitamin C, 만니톨(mannitol)과 같은 폴리올(polyol)에 의해 수행된다.
규범적으로, 가교 결합은 섭씨 20도 이상에서 수행된다.
리보플라빈이 사용되는 경우, 리보플라빈에 혼성 생체 물질의 함침은 UVA에 화학적 노출된 이후에 하는 것이 유리하다.
상기 가교 결합은 또한 이온화 방사선과 같은 물리적 작용제들의 사용에 의해 얻어질 수 있다.
본 발명자는, 약학적, 생화학적 및 물리학적 특성의 장점에 의한 가교제로서, 리보플라빈, 비타민 B2의 작용을 선호하고 있다.
실제로, 리보플라빈은 쉽게 살균(sterilization) 및 프리징(freezing)을 견디며 세포 대사를 자극한다.
세포 성장 인자로 간주되는 것은, 단백질, 탄수화물 및 지질의 합성에 관여 및 가교 결합 중에 활성 작용에 의해 생성된 자유 라디칼(free radicals)의 작용에 반대하는, 강력한 항산화(antioxidant) 특성을 갖는 것이 포함된다.
따라서 수용성 하이드로 리보플라빈의 사용은 반합성 물질의 구조적 변형뿐만 아니라 골 재생 및 반흔에 이로운 새로운 약학적 특성을 부여한다.
상기 과정 d)는 샌드 블라스팅(sandblasting), 초음파에 의한 세척, 극저온(cryogenics), 및 나노 입자들(mechanically structured nanoparticles)의 인가(application)의 연속적인 4 개의 처리를 적용함으로써, 상기 골 접합 장치 또는 임플란트의 표면 상태를 개질하는 것을 포함한다.
상기 목적은, 첫째로, 특히 상기 수용 환경 및 나노 입자들의 응집 및 상호 작용을 일으키는 공유 형의 강한 결합을 포함하는 마찰(tribology) 특성을 개선시키는 것이고, 둘째로, 그것의 안정성을 보장하기 위해 장치 및 골절된 피질골의 접촉 면적/부피 비율을 증가시키는 것이며, 마지막으로 내부에 포함된 골 형성의 지역 인자를 활성화하여 가용성 골 전구(osteogenesis) 분자의 방출을 촉진시키는 것이다.
발명의 일 실시예에 따르면, 과정 d)의 샌드 블라스팅 처리는 뼈의 고정을 개선하기 위해 골 접합 장치 또는 임플란트의 표면 상태를 변형하는 것을 포함한다.
예를 들면, 이것은 다음과 같은 방법으로 수행될 수 있다: 상기 장치는 샌드 블라스터에 위치하고 과압 시스템의 도움으로 연속 분사 처리되며, 바람직하게는 0.8 mm의 원형 노즐의 도움으로 25 내지 70 ㎛의 아라고나이트 입자들이 나오게 되며, 6 bar의 압력에서, 1.2 mm의 원형 노즐의 도움으로 70 내지 250 ㎛의 아라고나이트 입자들이 나오게 된다.
처리의 특정 모드에 따르면, 과정 d)의 초음파에 의한 세척은 다음과 같은 방법으로 수행될 수 있다: 초음파 수조는 소망하는 물의 양을 나타내는 표시가 될 때까지, 미생물적으로 제어된 네트워크의 수조에 최대 효율의 온도인 섭씨 55도인 온수기 채워진다.
세척 및 소독액을 1:128로 희석시켜 부가하며, 즉, 1만큼의 용액에 127만큼의 물이다.
기포를 제거하기 위해, 탈기(degassing) 15분 후, 골 접합 장치 또는 임플라트는 최적의 입자 제거를 하는 캐비테이션(cavitation)을 위해 40 kHz의 주파수에서 30분 동안 위치된다.
이 때, 상기 장치는 미생물적으로 제어된 수조의 물 줄기 아래에서 20분 동안 헹궈지고, 그 후, 섭씨 90도의 탈염수의 욕조에 담궈지며, 30분 동안 2.6%의 활성 염화물(active chloride)에서 2%의 표백제가 첨가되고, 그 후, 섭씨 90도의 탈염수에서 다시 헹궈진다.
마지막으로, 상기 장치는 섭씨 50도의 탈염수에 침지되고, 액체 칼베늄(Calbenium®), 또는 기타 살균성(biocidal), 항바이러스(virucidal) 또는 계면-활성제를 첨가하여 30분 동안, 2%까지 희석시키고, 헹군 다음, 건조시킨다.
발명의 일 실시예에 따르면, 과정 d)의 비마모성 극저온 처리는, 상기 장치의 표면과 피질골이 접촉하는 것을 준비하도록 의도되며, -80°C에서 액체 질소에서 드라이 아이스의 1mm 직경을 갖는 작은 볼을 표면에 분사하는 것을 포함한다.
상기 목적은 그것의 충돌시 승화하는 동안, 처리되는 표면 및 액체 질소의 볼들 사이의 온도차 때문에 열 충격과 관련된 기계적 효과에 의해 상기 표면 상태가 최적화되는 것이다.
전용 공간 내에서, 건조 질소 얼음의 모스 경도 2인 낮은 경도에 의해 최적화되는 마모를 방지하는 것을 허용하는 압력에서, 압축 공기 및 아이스 볼의 혼합물은 이에 따라 처리되는 하나 이상의 표면에 분사된다.
본 발명에 따르면, 과정 d)의 표면 상태를 개질하기 위한 나노입자들의 인가 과정은, 프랑스 특허 제 09 54066 및 미국 특허 제 8 485 458에 따라 얻어지는 혼성 생체 물질인 기계적으로 구조화된 나노입자들을 코팅하는 것이다.
표면 상태를 개질하는 과정 d)는 상기 기계적으로 구조화된 나노입자들의 다양한 점성의 에멀전(emulsion)의 침지에 의해 수행될 수 있고, 바람직하게는, 원심 분리, 분사, 나노입자들이 그 표면 상에 이들의 전착(electro-deposition)을 개시하도록 골 접합 장치 및 임플란트가 전해조에 침지되어 전착(electro-deposition) 에 의해 수행된다.
본 발명의 방법에 따라 인가된 물리적 및 화학적 처리 후, 본 발명에 따라 장치를 구성하는 것에 관련된 연체 동물의 아라고나이트는, 반합성 혼성 물질로 변형되는 것으로 간주될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 골 접합 장치 및/또는 임플란트의 제조 방법은 추가적으로 생물학적 유체들 및/또는 약학적 활성 물질들을 포함하는 조성물들에 함침되는 과정 e)를 더 포함한다.
본 발명에 따라 제조된 골 접합 장치 및 임플란트의 점탄성을 표준화하기 위해, 이에 따라 발명자는 추가적으로 그들의 생물학적 수용성을 증가시키는 대기압 또는 진공 하에 침지 및/또는 함침시킴으로써, 조성물에 포함되는 생체 고분자가 상기 혈액 그룹의 다른 항원 시스템들의 플라즈마 또는 세럼에 함침되는 것을 제안한다.
바람직한 다른 실시예에 따르면, 장치 및 임플란트는 비스테로이드성 항염증제(anti-inflammatories), 진통제(analgesics), 항생제(antibiotic), 항진균제(antimitotics) 또는 치료 효과를 같은 다른 물질과 같은 의약 물질들에 의해 함침될 수 있다.
발명의 일 실시예에 따르면, 장치를 제조하는 방법은 포장하는 과정을 더 포함하며, 예를 들면, 이중 포장, 25 KGy의 이온화 방사선을 사용하여 형성되는 보호 환경에서의 멸균하는 것 및 체액을 흡수하지 않은 장치의 경우, 0° 내지 4°C의 온도 또는 -15°C로 냉각시키거나, 실온에 저장하는 저장 과정을 더 포함한다.
이 장치는 또한 수술시 즉석에서 전혈(whole blood) 또는 자가 플라즈마(autologous plasma)로 함침될 수 있다.
본 발명은 반합성 혼성 물질로 이루어진 장치, 또는 상기 장치를 제조하는 방법에 의해 제조된 장치에 관한 것이다.
상기 장치는 직선 골접합 플레이트(straight osteosynthesis plate), 골단-골간 골접합 플레이트(epiphyseal-diaphyseal osteosynthesis plate), 복사뼈 골절용 골접합 플레이트, 골단-골간 골접합 브레이크 플레이트(epiphyseal-diaphyseal osteosynthesis break plate); 골접합 나사; 멤브레인 고정 나사; 절골 웨지(osteotomy wedges); 디아볼로(diabolos); 체강 내 웨지(intersomatic wedges) 및 케이지(cages); 골수 내 나사(intramedullary nails); 상완골과 대퇴골두; 관절와(glenoid cavities); 경골 고평부(tibial plateaus); 대퇴부 관절구(femoral condyles); 척추체(vertebral bodies); 반상악골(semi-maxillaries); 이소골연쇄골(bones of the ossicular chain); 인대 및/또는 건(tendon) 재삽입(reinsertion)용 수술 앵커들(surgical anchors); 미세 조각 분쇄 골절의 골접합 리덕션(osteosynthesized reduction)을 위한 부목들(splints)과 같은 골 절합 장치들과, 치과용 임플란트로부터 선택된다.
일 실시예에 따르면, 상기 장치는 상기 장치를 위치시키는 동안에 장치의 변위(displacement)에 대향하는 적어도 하나의 보유 수단(retention means)을 포함하며, 상기 보유 수단은 핀, 노치, 키형의 편평한 하푼(keyed and flattened harpoon), 및 풀림 방지 나사산(thread)에서 선택된다.
보유 수단이 고정 핀(locking pins)에 의해 형성되어 있는 일 실시예에 따르면, 고정 핀들은, 정반대이며, 골절선의 각 측면의 골 조각에 상기 장치를 고정하는 것이 가능하게 하고, 제대로 삽입된 이후, 더미 플레이트(dummy plate)의 도움으로 피질골은 고정 핀에 형성되며, 이에 따라, 뼈 반흔이 일어난 후에 즉각적인 중요한 고정 및 이차 고정을 제공한다.
보유 수단이 계단 형상으로 가로지르는 직선 노치로 형성되어 있는 일 실시예에 따르면, 이러한 노치들은, 자신의 기하학적 장점에 의해, 상기 장치가 전방 또는 후방으로 슬라이딩하는 것을 억제한다.
보유 수단이 키형의 편평한 하푼(harpoon)으로 형성되어 있는 일 실시예에 따르면, 이것은 상기 장치의 슬라이딩 및 회전을 억제하는 특성이 있다.
보유 수단이 풀림 방지 나사산(thread)인 일 실시예에 따르면, 이것은 메트릭이 아닌, 풀림을 억제하는 형상을 갖고 있다.
바람직하게는, 풀림 방지 나사산은 새로 형성된 뼈 조직에 의해 감아서 채워지는 것을 선호한다.
본 발명의 적합한 실시예에 따르면, 상기 장치는 추가적으로 고정 홀들을 포함한다. 상기 고정 홀들의 개수, 크기 및 위치는 물론 상기 장치의 모양 및 면적에 따라 당업자가 조절 가능할 것이다.
상기 고정 홀들은 부분적으로 또는 완전히 분쇄될 수 있으며, 결국 ISO 표준 피치 또는 파인 피치로 탭 가공될 수 있다.
본 발명의 적합한 실시예에 따르면, 상기 고정 홀들은 원형 또는 직사각형일 수 있으며, 및/또한 수직의 예각을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 장치는 상기 장치를 위치시키는 동안에, 골절 부위의 형태에 최적으로 적응하도록 그것의 조정을 허용하는 수단을 추가적으로 포함한다.
본 발명의 적합한 실시예에 따르면, 상기 장치를 위치시키는 동안, 그 조정을 허용하는 수단은, 0.1 내지 0.5 mm 사이의 높이를 갖는 상기 장치의 내면 상에 위치되어 있는 돌출부(bulge)이며, 바람직하게는 0.15 내지 0.25 mm이다. 위치시키기 직전에 필요한 경우, 상기 돌출부는 연마하는 것이 가능할 것이다.
발명의 일 실시예에 따르면, 상기 장치는 상기 골단-골간 골접합 플레이트(epiphyseal-diaphyseal osteosynthesis plate)이고, 추가적으로 두개의 V 형상의 파열 노치를 포함하며, 이 중 하나는 외면 상에 있고, 나머지 하나는 내면 상에 있다.
상기 장치의 외면 상에 있는 파열 노치(notch)는 접촉하기 위해 쉽게 발견될 수 있으며, 피부 절개의 자리를 나타낸다.
이 때, 상기 장치는 망치 및 수술용 끌에 의해 파괴될 수 있으며, 가장자리가 계속 성장하는 것을 허용하기 위해, 상기 장치의 두 부분은 접합 연골이 발달함에 따라 서로 멀리 이동한다.
수술하는 동안, 본 발명에 따라 제조된 모든 골 접합 물질은 보조물의 도움으로 위치되며, 상기 골 접합 장치의 면적 및 특성에 따라 만들어진 가상(phantom) 플레이트를 포함하고, 그 중에서도 다음과 같은 보조물을 구비한다:
나사의 면적에 만들어진 하나 이상의 드릴 부시(drill bushes), 측심기(depth gauges), 고정기(holding gauges), 드릴 비트(drill bits) 및 나사 탭, 나사 홀더(screw holders) 및 플레이트 홀더(plate holders), 조각을 고정하는 겸자(forceps), 스크류드라이버(screwdrivers) 및 육각 나사 머리를 위한 키, 디스트랙터(distractors), 개방 웨지(opening wedges), 고정 웨지, 등
후술하는 실시예는 어떠한 제한을 암시하지 않고 설명하며, 당업자는 그가 골 접합 장치 또는 임플란트를 제조하고자 할 때마다, 본 발명의 모든 방법들을 구현할 수 있을 것이다.
본 발명의 반합성 혼성 물질은 특히 티타늄 또는 스틸, 피질골의 다른 종류에 적합한 호환성 있는 기계적 특징을 갖는다.
또한 골 접합 장치 및 / 또는 임플란트의 제조 천연 하이브리드 생체 물질을 사용하여 골 접합 장치 및 / 또는 임플란트의 제조하기 위하여, 본 발명자는 그것의 유기 분획을 구성하는 생체 고분자의 사슬을 가교하여 원래의 기계적 특성이 강화되는 효과가 있다.
도 1a, 1b 및 1c는 각각, 직선 골 접합 플레이트의 내면 및 측면을 도시하고 있다.
도 2a, 2b 및 2c는 각각, 골단-골간 골 접합 플레이트의 외면, 측면, 내면을 도시하고 있다.
도 3a, 3b 및 3c는 각각, 골단-골간 골접합 브레이크 플레이트의 외면, 측면 및 내면을 도시하고 있다.
도 4a, 4b 및 4c는 각각, 복사뼈 골절용 골접합 플레이트의 외면, 내면 및 측면을 도시하고 있다.
도 5a, 5b 및 5c는 각각, 하프-슬리브의 외면, 내면 및 2개의 하프-슬리브들로부터 조립된 전체 부목을 도시하고 있다.
도 6a는 골 접합 나사를 도시하고 있다.
도 7은 인대 및/또는 건(tendon) 재삽입(reinsertion)용 수술 앵커들(surgical anchors) 전반적으로 도시하고 있다.
도 8a, 8b 및 8c는 각각, 체강 내 웨지의 하부면, 단면 및 상부면을 도시하고 있다.
도 9a 및 9b는 각각, 골수 못의 전면 및 측면을 도시하고 있다.
도 10은 멤브레인 고정 나사의 전면을 도시하고 있다.
도 11a 및 11b는, 각각, 치과용 교체 임플란트의 단면도 및 분해도이다.
실시예 1: 골 접합 장치를 제조하는 방법(Method for producing osteosynthesis devices)
선택된 연체동물인, 본 실시예인 백접패(Pinctada maxima)의 판막은, 소망하는 골 접합 장치를 제조하기 위해 충분한 캘리퍼에 의해 측정된 두께를 갖는다.
진주 아라고 나이트 층을 노출하기 위해, 외각층 및 외부 프리즘 방해석 층은 연마에 의해 분쇄되고, 특히 미립자 다이아몬드 휠에 의해, 예를 들면 물줄기 하에 3000rpm의 속도로 연마된다.
선택된 판막들의 물리적 및 구조적인 무결성은 광학 챔버 내에서 500와트의 할로겐 광원에 의해 체크된다.
이 때, 상기 판막은 섭씨 55도의 미생물적으로 제어된 물줄기 하에 닦이고, 세척된다. 제조되는 골 접합 장치들에 따라 면적이 계산된 프리폼을 얻기 위해, 선택된 판막들의 하나 이상의 면에 윤곽들이 인쇄된다.
이 때, 상기 판막들은 그려진 윤곽들을 따라 절단된다. 이를 위해, 상기 판막은 연마제로 충전된 물 분사를 사용함으로써, 5 축을 갖는 절단 장치의 벨트에 고정되는, 고정 프레임들에 적합하게 배치되며, 예를 들면 아라고나이트의 입자들은 대략 150 ㎛의 크기를 갖는 입자이고, 4,135 내지 6,150 bar 의 압력으로 진동되고, 직경이 0.50 내지 1.2 mm를 갖는 포커싱 건, 및 직경이 0.20 내지 0.40 mm를 갖는 절단 노즐이 사용된다. 이에 따라 대략적인 프리폼이 얻어진다.
골 접합 장치의 내면의 형상이 최대한 최종 삽입된 영역의 형상에 근접하도록, 상기 최종 삽입된 영역의 형상은 해부학 성분들에 기초하여 디지털 모델링된 후, 골 접합 장치는 우측 또는 좌측의 둘레에 맞는 방식으로 제조될 수 있다.
골 접합 장치의 형상 및 면적은 또한 스케치들로부터 디지털적으로 모델링된다. 이 때, 이러한 디지털 정보는 디지털적으로 제어되는 기계의 도움으로 정밀-연삭 또는 회전됨으로써 골 접합 장치를 제조하는 것을 허용하기 위해 사용된다.
나사를 제외하고, 상기 골 접합 조각의 정밀-연삭은 흐르는 물 아래에서 연삭 과정을 적용하며, 다이아몬드 팁 또는 세라믹 연마 회전 도구를 사용함으로써 수행될 수 있다.
그들의 부분을 위한 상기 골 접합 나사는 흐르는 물 아래에서, 다이아몬드 팁 또는 세라믹 연마 회전 도구를 사용하여 회전하는 과정에 의해 얻어질 수 있다.
다음으로, 골 접합 장치는 예를 들어 60분 동안, 그들의 두께에 의존하는 가변 소요 시간 동안, 혼성 생체 물질의 성분의 ph를 7 내지 7.4로 만들기 위해, 미생물적으로 제어된 전원 물 및 삼투 물이 균등하게 있는 혼합물을 포함하는 수조에 침지되며, 100°C까지 비등시킨다.
그 다음에, 상기 골 접합 장치는, 혼성 생체 물질의 구성 성분의 유기 성분의 생체 고분자 사슬을 가교 결합하기 위해, 20°C초과의 온도에서, 5 %의 리보플라빈 용액에 48시간 동안 침지된다. 다음으로, 상기 장치는 헹궈지고 그 후, 2,300 μJ/cm²의 세기에서, 365 nm의 파장을 갖는 UVA 램프가 구비된 밀폐 용기에 20분 동안 위치된다.
정밀 전자 현미경은 구성 물질의 생체 고분자 격자의 네트워크의 고밀도화를 보여준다.
제조된 골 접합 장치의 정착을 촉진하기 위해, 뼈와 접촉하도록 의도되는 부분의 표면 상태는 변형된다.
첫번째 과정으로써, 과압 시스템(overpressure system)을 사용하여, 25 내지 70 ㎛로 측정된 아라고나이트의 입자에서는 0.8 mm의 원형 샌드 블라스팅 노즐로, 70 내지 250 ㎛로 측정된 아라고나이트의 입자에서는 1.2 mm의 노즐로, 샌드 블라스터로 상기 면들 및 모서리들은, 연속적으로 샌드 블라스팅된다.
그 다음에, 상기 골 접합 장치는 다음과 같이 초음파 처리가 된다. 초음파 수조는 소망하는 물의 양을 나타내는 표시가 될 때까지, 미생물적으로 제어된 네트워크의 수조에 최대 효율의 온도인 섭씨 55도인 온수기 채워진다.
세척 및 소독액을 1:128로 희석시켜 부가하며, 즉, 1만큼의 용액에 127만큼의 물이다. 기포를 제거하기 위해, 탈기(degassing) 15분 후, 골 접합 장치 또는 임플라트는 최적의 입자 제거를 하는 캐비테이션(cavitation)을 위해 40 kHz의 주파수에서 30분 동안 위치된다.
이 때, 상기 장치는 미생물적으로 제어된 수조의 물 줄기 아래에서 20분 동안 헹궈지고, 그 후, 섭씨 90도의 탈염수의 욕조에 담궈지며, 30분 동안 2.6%의 활성 염화물(active chloride)에서 2%의 표백제가 첨가되고, 그 후, 섭씨 90도의 탈염수에서 다시 헹궈진다.
마지막으로, 상기 장치는 섭씨 50도의 탈염수에 침지되고, 칼베늄(Calbenium®)이라는 상표명하의 액체, 또는 기타 항바이러스(virucidal) 또는 계면-활성제(surface-active agent)를 첨가하여 30분 동안, 2%까지 희석시키고, 헹군 다음, 건조시킨다.
이 때, 두 개의 연속적인 처리들은 골 접합 장치에서 수행된다.
상기 피질골에 접촉하도록 의도되는 상기 장치의 표면들은 비마모성 극저온 처리를 겪는다.
상기 처리는, 그것의 충돌시 승화하는 동안, 처리되는 표면 및 액체 질소의 볼들 사이의 온도차로 인한, 열 충격과 관련된 기계적 효과에 의해 상기 표면 상태가 최적화하기 위해, -80°C에서 액체 질소에서 드라이 아이스의 1mm 직경을 갖는 작은 볼을 이들의 표면에 분사하는 것으로 이루어진다.
이 기술에서는, 건조 질소 얼음의 모스 경도 2인 낮은 경도에 의해 최적화되는 비마모성 처리를 허용하는 압력에서, 압축 공기 및 아이스 볼의 혼합물은 이에 따라 처리되는 하나 이상의 표면에 분사된다.
이 때, 상기 장치들은 프랑스 특허 제 09 54066 및 미국 특허 제 8 485 458에 따라 얻어지는 혼성 생체 물질인 기계적으로 구조화된 나노입자들을 코팅하는 것이고, 예를 들면 원심 분리, 분사, 나노입자들이 그 표면 상에 이들의 전착(electro-deposition)을 개시하도록 골 접합 장치 및 임플란트가 전해조에 침지되어 전착(electro-deposition) 에 의해 수행된다.
그 다음에, 상기 골 접합 장치는 30분 동안 40°C의 뜨거운 공기의 흐름 아래에서 건조되고, 이중 포장되며, 25 KGy의 이온화 방사선을 사용하여 형성되는 보호 환경에서의 멸균되고, 실온에서 저장된다.
실시예 2: 직선 골 접합 플레이트(Straight osteosynthesis plate)
직선 골 접합 플레이트는 실시예 1에서 설명된 방법에 의해 얻어진다. 도 1a, 1b 및 1c는 각각, 직선 골 접합 플레이트(1)의 내면 및 측면을 도시하고 있다.
직선 골 접합 플레이트(1)는 다양한 길이, 너비 및 두께의 평행육면체의 형태이다. 그 전체 둘레 모두가 곡선화되어 있는 이것의 편평한 외면은, 다양한 직경을 같은 여러 개의 개방 고정 홀들(2, 3)이 관통되어 있으며, 정중앙에 있는 고정 홀(3)은 골절 부위의 형상에 따라 플레이트의 변형을 허용하기 위해 타원형이다.
고정 나사의 머리 아래의 나사산(thread)에 대응되는 상기 개방 고정 홀(2, 3)은, 표준 피치 또는 파인 피치의 ISO 미터 나사의 높이의 하부에 탭 가공되어 있고, 그들의 상부는 분쇄되어 있다.
상기 플레이트의 외주 가장자리는 전체 둘레가 곡선화되어 있다.
상기 뼈와 접촉하는 내면은, 그것의 전체 길이를 따라, 최대 0.2 mm의 두께를 갖고, 개방 고정 홀(2, 3)을 둘러싸는 원형의 돌출부(4)를 구비한다.
상기 돌출부는 플레이트가 삽입 부위의 해부학적 다양성에 최대한 가깝게 조정되는 것을 허용하도록 의도되어 있다.
실제로, 골 해부학은 골 구조는 개개의 하나로부터 다른 것이 재생산될 수 있음을 보여주고 있다; 형상들 및 볼륨들은 밀리미터의 십분의 일까지 달라질 수 있는 결정성(tuberosities), 결절(tubercles), 골단(apophyses), 그루브(grooves), 라인 및 뼈의 구멍(fossae)에 의해 나타내는 해부학적 구조(anatomy) 및 특징과 관련된 차이들.
또한, 본 발명에 따른 반합성 물질의 주어진 성질은, 뼈 및 플레이트의 사이의 계면이 최대한 가까운 것과 같이, 플레이트를 삽입 부위의 형상에 최대한 가깝게 하기 위해, 수술하는 동안 냉장한 멸균수의 흐름아래 다이아몬드 팁 장치의 도움으로 돌출부(bulge)의 표면을 재작업하는 것이 가능하다.
그것의 내면에서, 직선 골 접합 플레이트(1)는 또한, 최대 면적을 따라, 하나는 삼분의 일 상부에, 다른 하나는 삼분의 일 하부에, 상호 완전히 대향하는 사다리꼴 형상 및 가변 크기을 갖는 두 개의 잠금 핀(5)을 구비한다.
이러한 잠금 핀들의 기능은 뼈 조각들 상에 골절 라인의 양면으로 플레이트를 고정시키며 제대로 삽입된 이후, 더미 플레이트의 도움으로 피질골은 고정 핀에 형성되며, 이에 따라, 뼈 반흔이 일어난 후에 즉각적인 중요한 고정 및 이차 고정을 제공한다.
실시예 3: 골단 -골간 골 접합 플레이트( Epiphyseal - diaphyseal osteosynthesis plate)
골단-골간 골 접합 플레이트는 실시예 1에서 설명된 방법에 의해 얻어진다. 도 2a, 2b 및 2c는 각각, 골단-골간 골 접합 플레이트(6)의 외면, 측면, 내면을 도시하고 있다.
T자 형상의 골단-골간 골 접합 플레이트(6)는 가변 길이, 높이 및 두께를 갖는 수직 골단부를 구비하며, 메타-골단 형상과 일치하는 방식으로 전방 및 내측으로 만곡되어 있다.
가변 개수 및 직경을 갖는 개방 고정 홀(7, 8)이 관통되어 있으며(도 2a에서는 3개), 그것의 상부에 가공되어 있으며, 이들은 표준 또는 파인 ISO 나사산 피치를 갖으며 하부에 탭 가공되어 있다.
필요에 따라 변형을 허용하기 위해 상기 가변 크기의 중앙 고정 홀(8)은 직사각형이다.
골간 구조의 형상에 일치하도록, 가변 면적 및 하측 방향, 내측 방향 및 전방을 향해 약간의 볼록부를 구비하는 수직 골간 막대는, 필요한 경우, 나사를 체결하기 전에, 변형을 허용하기 위해 중앙 고정 홀(10)은 직사각형이며, 다양한 개수(도 2a에서는 3개) 및 직경을 갖는 개방 고정 홀(7, 8)이 관통되어 있다.
이러한 홀들은 그것의 상부에 가공되어 있으며, 이들은 표준 또는 파인 ISO 나사산 피치를 갖으며 하부에 탭 가공되어 있다. 상기 플레이트의 외주 가장자리는 전체 둘레가 방사상으로 되어 있다. 상기 골간 및 골단 막대의 외주 가장자리는 편평하다.
상기 내면은 최대 0.2 mm 및 고정 홀(7, 8, 9, 10)을 둘러싸는 원형의 돌출부(11)를 포함한다.
그들은 또한 피질골의 키로써 작용하는 두 개의 잠금 핀들(12, 13)을 구비하고, 이들은 상호 완전히 대향하는 사다리꼴 형상 및 다양한 면적을 갖으며, 하나(12)는 골간 막대의 수직 모서리 후면 상에 있으며, 다른 하나(13)는 골단 막대의 전면 모서리의 삼분의 일 하부에 있고, 이로써 골절된 뼈의 원위(distal) 및 근위(proximal) 조각들의 회전 및 이동을 억제한다.
실시예 4: 골단 -골간 골접합 브레이크 플레이트( Epiphyseal - diaphyseal osteosynthesis break plate)
골단-골간 골접합 브레이크 플레이트는 실시예 1에 설명된 방법에 의해 얻어진다. 도 3a, 3b 및 3c는 각각, 골단-골간 골접합 브레이크 플레이트(14)의 외면, 측면 및 내면을 도시하고 있다.
상기 브레이크 플레이트는 소아과 수술에 사용되도록 의도되었다.
골단-골간 골접합 브레이크 플레이트(14)는 가변 면적의 T자 형상이며, 실시예 3은 성인을 위한 플레이트의 모든 특징들과 유사하고, 또한 이것의 2면들을 구비하며, 수평 막대 및 수직 막대의 결합에서, 모서리에 영향을 미치는 2개의 V자 형상의 노치(15)를 구비한다.
상기 수평 및 수직 막대들은 가변 개수 및 직경의 개방 고정 홀(16, 17)이 관통되어 있으며, 이러한 홀들은 그것의 상부에 가공되어 있으며, 이들은 표준 또는 파인 ISO 나사산 피치를 갖으며 하부에 탭 가공되어 있다.
필요한 경우 변형을 허용하기 위해, 가변 크기의 상기 수평 및 수직 막대들의 중앙 고정 홀(17)은 직사각형이다.
상기 플레이트의 외주 가장자리는 전체 둘레가 방사상으로 되어 있다.
상기 수평 및 수직 막대의 외주 가장자리는 편평하다.
상기 수평 및 수직 막대의 내면은, 각각 최대 0.2 mm의 두께를 갖고, 개방 고정 홀(16, 17)을 둘러싸는 원형의 돌출부(18)를 구비한다.
그들은 또한 피질골의 키로써 작용하는 두 개의 잠금 핀들(19, 20)을 구비하고, 이들은 상호 완전히 대향하는 사다리꼴 형상 및 다양한 면적을 갖으며, 하나(19)는 수평 막대의 수직 모서리 후면 상에 있으며, 다른 하나(13)는 수직 막대의 전면 모서리의 삼분의 일 하부에 있고, 이로써 골절된 뼈의 원위 및 근위 조각들의 회전 및 이동을 억제한다.
수평 막대 및 수직 막대의 결합 위치에 있는 V자 형상의 노치(15)는 플레이트가 두 부분으로 파열되는 것을 허용한다. 상기 노치는 접촉에 의해 쉽게 발견될 수 있으며, 피부 절개가 이루어질 위치를 표시한다.
이 때, 상기 장치는 망치 및 수술용 끌에 의해 파괴될 수 있으며, 가장자리가 계속 성장하는 것을 허용하기 위해, 상기 골 접합 물질의 두 부분은 접합 연골이 발달함에 따라 서로 멀리 이동한다.
실시예 5: 복사뼈 골절용 골접합 플레이트( Osteosynthesis plate for malleolar fractures)
복사뼈 골절용 골접합 플레이트는 실시예 1에서 설명된 방법으로 얻어진다. 도 4a, 4b 및 4c는 각각, 복사뼈 골절용 골접합 플레이트(21)의 외면, 내면 및 측면을 도시하고 있다.
복사뼈 골절용 골접합 플레이트(21)는 가변 길이 및 폭을 갖는 일반적인 평행 육면체의 형상을 갖으며, 하단부는 그 길이의 절반을 따라 후방으로 상향 볼록하고 그것의 둘레는 모두 방사상이다.
각각의 단부에서 상기 내면은 전방으로 오목하고, 사다리꼴 형상의 가변 크기의 고정 핀(22)을 구비하고 있다. 하단부에 있는 잠금 핀은 골절이 감소되면 경상 돌기(styloid process)의 하단부에 그 자체를 고정하는 방식으로 배치된다.
상기 플레이트는 그것의 길이에 따라 다양한 개수의 고정 홀(23, 24, 25)이 관통되어 있으며, 그것의 둘레는 모두 방사상이다.
상기 중앙 홀(24)은 변형을 허용하기 위해 직사각형이다. 상기 마지막 하부 고정 홀(25)은 양방향 피질 지지의 비골의 말단부 상에 경상 돌기의 고정을 허용하기 위해 수직으로 15°의 각도로 형성한다.
실시예 6: 분쇄된 골간 골절의 골접합을 위한 부목(Splint for osteosynthesis of comminuted diaphyseal fractures)
분쇄된 골간 골절의 골접합을 위한 부목은 실시예 1에 설명된 방법에 의해 얻어진다.
이는 도 5a, 5b 및 5c에 도시되어 있다. 이것은 골 접합 장치의 삽입의 가능 영역의 모델링에 근거하여 가공되는 두 개의 하프-슬리브들(26, 27)인 두 부분으로 구성되어 있다.
하프-슬리브(26)의 외면은 도 5a에 도시되어 있으며, 그리고 하프 슬리브(27)의 내면은 도 5b에 도시되어 있다. 2개의 하프-슬리브들로부터 조립된 전체 부목은 도 5c에 도시되어 있다.
상기 하프-슬리브(26)은 가변 직경 및 길이의 반원통(semicylinder)의 형상이며, 이것의 외면은 전체의 높이에 걸쳐 볼록하며, 다양한 갯수 및 직경을 갖는 개방 고정 홀(28)이 관통되어 있으며 부목의 길이 방향 가장자리로 정렬되어 있으며, 상기 고정 나사가 교차하는 방식으로 서로에 대해 오프셋(offset)되어 있다.
상기 고정 홀(28)은 ISO 미터를 갖으며 그것의 높이의 절반의 내부 상에 탭 가공되어 있으며 나머지 절반 상에 가공되어 있다.
상기 내면은 그것의 전체의 높이에 걸쳐 오목하며; 이것은, 길이 방향 가장 자리를 따라, 두 개의 정반대의 노치들(29)을 구비하며, 하나는 상부의 삼분의 일에, 다른 하나는 하부의 삼분의 일에 있다.
상기 다른 하나의 하프-슬리브(27)는 상기 하프-슬리브(26)의 동일한 영역의 디지털 모델링에 기초하여 가공되며 해당 골간 영역의 골 형태에 적응하는, 일반적으로 단면이 삼각형이다.
이것은 상기 하프-슬리브(26)에 비슷한 길이 및 두께를 구비하며 상기 고정 나사의 단부의 나사산에 대응되는 ISO 미터를 갖는 그것의 전체 길이를 거쳐 탭 가공되어 있는 개방 고정 홀(30)이 관통되어 있다.
이러한 홀들은 상기 하프-슬리브(26)의 홀(28)들이 한 쌍으로 정반대에 있다. 이러한 길이 및 직경 방향으로 대향하는 가장자리를 따라, 상기 하프-슬리브(26)의 노치들(29)에 대응하는, 가변 면적의 두 개의 잠금 핀들(31)을 구비한다.
도 5c는 상호 접합되어 있는 두 개의 하프-슬리브들, 상기 하프-슬리브(26)의 노치들(29)에 고정되어 있는 하프-슬리브(27)의 잠금 핀들(31)이 도시되어 있다.
상기 두 개의 하프-슬리브(26, 27)은 골 접합 동안에 서로에 부합하는 방식으로 경사되며, 그리고 그들의 상부 및 하부의 가장자리들은 방사상이다.
실시예 7: 골 접합 나사( Osteosynthesis screw)
골 접합 나사는 실시예 1에 설명된 것과 동일한 방식으로 얻어진다. 도 6a는 골 접합 나사(32)를 도시하고 있다.
상기 골 접합 나사(32)는 나사산 및 머리로 구성되어 있는 전체적인 원통형 형상이며, 이들은 상이한 직경 및 가변 크기를 갖는다.
상기 나사의 상단부(39)는 원추형이고, 적합한 보조(ancillary) 기구를 사용함으로써 나사 고정되는 것을 허용하는 육각 장치에 의해 풀려진다.
상기 머리 아래 부분(33)은 상기 플레이트의 고정 홀의 내부의 피치에 대응되는 표준 또는 ISO 미터의 나사산으로 되어 있다.
ISO 미터의 나사산 아래의 나사 부분(34)은 특정 피치로 나사산되어 있고, 한편으로는 풀림을 억제하는 것에 적합한 기하학적 형태이고 그리고, 다른 한편으로는, 새롭게 형성된 뼈 조직에 의해 권선에 의한 완전한 충진을 촉진한다.
이러한 피치는 도 6B에 도시되어 있다. 0.40 mm의 깊이(35)를 갖으며, 나사산의 하부(37)의 상단부(36)로의 각도가 대략 135°로 형성한 내측 및 하측 방향으로 완만한 경사(36)이고, 그리고 나사산의 하부(37)의 상단부(38)로의 각도가 대략 80°로 형성한 내측 및 하측 방향으로 완만한 경사(36) 사다리꼴 형상을 갖는다.
실시예 8: 인대 및/또는 건 재삽입용 수술 앵커들(Surgical anchor for ligament and/or tendon reinsertion)
인대 및/또는 건(tendon) 재삽입(reinsertion)용 수술 앵커들(surgical anchors)은 실시예 1에 설명된 방법으로 얻어진다. 도 7은 인대 및/또는 건(tendon) 재삽입(reinsertion)용 수술 앵커들(surgical anchors) 전반적으로 도시하고 있다.
상기 인대 및/또는 건(tendon) 재삽입(reinsertion)용 수술 앵커들(surgical anchors)는 전체적으로 원통 형상을 갖고 그리고, 하부의 3분의 2는, 도 6b에 도시된 바와 같이, 나사 풀림을 억제하는 나사산(42)을 갖는다.
상기 나사산(42)의 상단으로부터 시작하여 상부 3분의 1은, 가변하는 깊이 및 높이의 원형의 압축부(43)를 구비하며, 가변 직경의 원형의 함몰부(45)가 네개의 면 상에 있는 방사상의 모서리를 갖는 사각형에 의해 풀려진다.
상기 사각형(44)은 그것의 범위에 포함되는, 가변하는 높이의 육각 구조에 의해 풀려진다.
실시예 9: 체강 내 웨지 ( Intersomatic cage)
체강 내 웨지는 실시예 1에 설명된 방법에 의해 얻어진다. 도 8a, 8b 및 8c는 각각, 체강 내 웨지(47)의 하부면, 단면 및 상부면을 도시하고 있다.
체강 내 웨치(47)는 사다리꼴에 기초하여 평행육면체의 일반적인 형상이며 가변하는 치수들을 갖고, 상기 중앙부는 가변하는 직경의 개방 오르피스(48)에 의해 관통되며, 횡방향으로 더브테일(dovetailed)된다.
상기 편평한 상부면은 계단형을 갖는 두 개의 횡방향 직선형 노치들(49, 50)을 갖으며, 하나(49)는 상기 중앙 오르피스의 전방 모서리의 앞으로부터 소정의 거리에 있으며, 다른 하나(50)는 후자의 후방 모서리의 뒤로부터 소정의 거리에 있다. 이러한 노치들은 케이지의 전방 슬라이딩을 억제한다.
상기 편평한 하부면은 또한 하부 및 후방으로 경사진 두 개의 노치들(51, 52)을 구비하며, 하나(51)은 중앙 오르피스의 전방 모서리로부터 소정의 거리에 있고, 다른 하나(52)는 후자의 후방 모서리로부터 소정의 거리에 있어 상기 케이지의 후방 슬라이딩을 억제한다.
상기 상부면은 추간판(diskectomy)의 위치에 따라 소정의 각도로 기계 가공되고, 그리고 경추(cervical) 또는 요추전만(lumbar lordosis)을 복원한다.
상기 편평한 전면은, 다양한 치수를 가지며, ISO 치수 피치로 탭 가공된 고정 홀(53)은 중앙에 관통되고, 가변의 깊이 및 직경을 갖고, 첫째로 케이지 고정 나사 드라이버를 수용하고 두번째는 골 접합 플레이트 용 고정 나사를 수용하도록 의도되었다.
상기 후면은, 가변의 높이를 가지며, 황색 인대 옆에 위치하도록 의도되는 원형의 중앙 함몰부(54)를 갖는다.
상기 체강 내 웨지(47)의 상부 및 하부 면들의 모든 가장자리 및 모서리들은 방사상이다.
실시예 10: 골수 못( Intramedullary nail)
골수 못은 실시예 1에서 설명된 방법에 의해 얻어진다. 도 9a 및 9b는 각각, 골수 못(55)의 전면 및 측면을 도시하고 있다.
상기 골수 못(55)는 가변의 직경 및 길이를 갖는 원통 형상이며, 양단부에는, 양방향 피질 지지 나사의 도움으로 키를 대신하도록 허용하는 두 개 이상의 관통-오르피스(56)를 구비한다.
상기 하단부(57)는 하푼 형상이며 그리고 두 개의 대향하는 플랫들(58)을 구비한다.
상기 상단부(59)는 박힘을 허용하기 위해 중앙은 원형이고 평탄하며, 그리고 이것은 그것의 직경에 걸쳐 방사상의 플렌지를 구비한다.
실시예 11: 멤브레인 고정 나사(Membrane retention screw)
멤브레인 고정 나사는 실시예 1 에서 설명된 방법에 의해 얻어진다. 도 10은 멤브레인 고정 나사(61)의 전면을 도시하고 있다.
상기 멤브레인 고정 나사(61)는 가변 길이 및 직경을 갖는 원통형 나사의 형태이며, 도 6b에 도시된 바와 같이 나사산(62)을 구비하고 그리고 가변의 높이 및 직경의 육각 머리(63)에 의해 풀려진다.
상기 나사 피치는 나사가 피질골 또는 치조골에 배치될 때 파단되는 것을 억제하는 것이 가능하다.
실시예 12: 치과용 교체 임플란트(Dental replacement implant)
치과용 교체 임플란트는 실시예 1에서 설명된 방법에 의해 얻어진다. 도 11a 및 11b는, 각각, 치과용 교체 임플란트(64)의 단면도 및 분해도이다.
상기 치과용 교체 임플란트(64)는 가변의 길이 및 직경의 원통형 몸체(65)를 포함하며, 도 6b에 도시된 바와 같이, 풀림을 억제하는 나사산을 구비한다.
상기 몸체(65)는 상부 3분의 1 내에 데크론(Dacron®)이라는 상표명하에 판매되는 링을 가지며, 섬유아세포(fibroblast) 군집화(colonization)를 촉진시키고 그것의 주변을 둘러싸는 진정한 잇몸을 생산하도록 의도되며, 이에 따라 구강 유체 및 음식 입자의 유입을 억제하기 위해, 잇몸 부착 부위 및 자유 치은 검(free pseudo-gingiva)을 구분한다.
이 장치는 또한 생체에 적합한 고분자로 이루어진 부재들인 탄성 디스크(67), 캡(68), 및 임시 보철 받침대(69)를 구비하고 보철 수복(prosthetic restoration)을 수용하도록 의도되었다.
실시예 13: 임상 결과(Clinical results)
상기 실시예 1의 방법은 실시예 6을 준비하기 위해 사용되며 T자 형상의 4개의 개방 홀이 있는 골단-골간 플레이트, 골단 막대는 15 mm x 8 mm x 3 mm 이고 골간 막대는 12 mm x 9 mm x 3 mm 이며, 실시예 7에 따른 고정 나사들은 길이 33 mm 및 직경 3 mm이고, 이중 포장 상태에서, 25 KGy의 이온화 방사선에 의해 멸균된다. 이러한 플레이트들은 성문화된 수술용 프로토콜에 따라 6가지 양의 정강뼈의 골단-골간 영역의 외면에 고정된다.
동물들은 다음과 같은 정상적인 프로토콜에 따라 마취되어 있다: 통증 단계 이전에 이소플루란(isoflurane) 1.7-6-1.8% 및 케타민(ketamine)이 유지된 상태에서, 나트륨 티오펜탈 IV(sodium thiopental (IV)) 약 1g/동물
피부 표면을 절개하고 절개 근육과 근막 골막 후, 피질골의 표면이 노출된다.
드릴 부싱을 구비하고, 선택된 삽입 영역에 배치된 더미 플레이트를 사용하여, 골 접합 물질의 나사용 고정 오르피스 및 고정 핀들이 드릴로 결합된다.
더미 플레이트의 제거 후, 고정 오르피스는 피질에서 피질로 개방되는 방식으로 탭 가공된다.
상기 플레이트는 지지 게이지에 의해 정위치에 배치 및 유지되며 지지 게이지의 방식에 의해 나사로 고정된다.
지혈 후, 깊은 층은 흡수성 봉합 실에 의해 봉합되고, 피부면은 비흡수성 실에 의해 봉합된다. 상기 후자는 치료 10일 후에 제거된다.
엑스레이는 D+30 및 D+60에서 촬영되고, 해부학상 조각들은 세가지 다른 양으로부터 D+60 및 세가지 다른 양으로부터 D+120에서 제거된다.
해부학적 조각의 임상 시험은 플레이트들 및 나사들이 골막(periosteum)에 의해 덮혀, 완벽하게 통합되는 것을 보여준다.
전좌(translocation) 후, 상기 플레이트 및 나사의 머리는 유백색으로 보이며, 플라즈마(plasma) 및 뼈의 피질골에 부착하여 흡수된다.
육안(Macroscopic) 검사는, 상기 플레이트의 단면 처리 동안, 골 접합 플레이트의 색상의 변경과, 그리고 또한 플라즈마와 유사한, 호박-황색 액체의 뒤덮인 상태를 보여준다.
이러한 관찰은, 상기 피질골이 있는 플레이트 및 순환 유체가 접촉하는 동안, 상기 생체 고분자 층은 반합성 혼성 물질의 상호 연결된 기공을 통해 함침되어 있음을 시사한다.
플레이트 및 피질골 사이와 나사 및 골내막(endosteum) 사이의 인터페이스들의 조직 형태 계측적(Histomorphometric) 검사는, 골아세포(osteoblasts)에 의해 대량 서식된 상기 플레이트 및 나사의 권선의 내면의 굴곡이 많은 세포 간극(lacunary)의 침식(erosion), 골막하(subperiosteal) 화생 골의 동격(apposition), 및 상기 골내막(endosteum)의 중요한 농축을 보여준다.
나사 및 피질골 사이와 나사 및 수강(medullary cavity) 사이의 계면은 동일한 이미지들을 보여주며, 상기 이미지들은 다시 말해 상기 나사의 권선을 따라 그것의 전체 길이에 걸친 표면에 있는 세포 간극의 침식은, 새롭게 형성된 신선한 뼈와 동격인, 골수(bone marrow)의 간엽성 줄기 세포(mesenchymatous strain cells)는 골 성장을 촉진하는 활동을 유도하는 원인을 시사한다.
이러한 모든 관찰은 본 발명에 따른 상기 반합성 혼성 물질 및 수용골 사이의 상호 작용하는 생물할적 활동을 나타낸다.
실제로, 상기 수강(medullary cavity) 내에 나사 근처에서 발견되는 파골 거대 세포(osteoclastic giant cells)의 초기 상태는, 융합에 의해 형성되고 100 ㎛까지 측정되며 단핵세포(monocytes)와 동일한 전구 세포(precursor cells)에서 파생되었음을 입증하고, 상기 나사의 표면에 틈새 형상의 골소강의 형태를 담당하는 것을 보여준다.
이러한 틈새는 파골 세포(osteoclastic) 활동의 특성 및 뼈재구성을 나타내는, 하우십와(Howship's lacunae)와 비교될 수 있다. 다시 말하면, 이러한 관찰들은 상기 플레이트 및 본 발명에 따른 골 접합 나사 또는 임플란트의 골 모방(osteomimetic) 특성을 설명한다.
본 발명에 따른 반합성 혼성 물질의 이러한 모든 특성은 골 접합 물질, 예를 들면 독소의 방출, 보철물(prosthesis) 주위 조직의 중금속 중독, 전신 작용, 뼈의 약화, 기타 등의 존재 및/또는 제거와 관련된 문제들에 대한 대안적인 해결책을 허용한다.
이것은 영구적인 골 절합 물질의 개념을 정당화하며, 더 이상 정형외과 상의 물질의 제거를 어떤 이유로든 필요로 하지 않는다.
1: 직선 골 접합 플레이트
2, 3, 7, 8, 16, 17: 개방 고정 홀
4, 11, 18: 원형의 돌출부
5, 12, 13, 19, 20, 31: 잠금 핀
6, 14: 골단-골간 골 접합 플레이트
15, 29: 노치
21: 복사뼈 골절용 골접합 플레이트
22: 고정 핀
23, 24, 25: 고정 홀
26, 27: 하프-슬리브
28: 고정 홀
32: 골 접합 나사
42: 나사산
43: 원형의 압축부
45: 원형의 함몰부
47: 체강 내 웨지
55: 골수 못
61: 멤브레인 고정 나사
64: 치과용 교체 임플란트

Claims (11)

  1. 백접패(Pinctada maxima), 흑접패(Pinctada margaritifera), 자이언트 클램(Tridacnae maxima), 대왕 조개(Tridacnae gigas) 및 기타의 진주조개(Pinctada) 종들로 이루어진 군으로부터 선택되는 쌍각 조개 연체 동물들(bivalve mollusks)의 진주 아라고나이트 층(nacreous aragonitic layer)인 반합성 혼성 물질(semi-synthetic hybrid material)로서,
    상기 물질은 무기 성분(inorganic fraction) 및 가교 결합된 유기 성분(cross-linked organic fraction)을 포함하고 pH가 7 내지 7.4인 것을 특징으로 하는 반합성 혼성 물질.
  2. 무기 성분 및 유기 성분을 포함하는 천연 혼성 생체 물질(natural hybrid biomaterial)로부터 반합성 혼성 물질을 제조하는 방법으로서,
    상기 천연 혼성 생체 물질은 백접패, 흑접패, 자이언트 클램, 대왕 조개 및 기타의 진주조개 종들로 이루어진 군으로부터 선택되는 쌍각 조개 연체 동물들의 진주 아라고나이트 층이고,
    상기 방법은 pH를 변화(modify)시키는 과정과 상기 천연 혼성 생체 물질의 유기 성분을 가교 결합하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 따른 반합성 혼성 물질로 이루어진 골 접합 장치(osteosynthesis device) 또는 임플란트(implant)를 제조하는 방법으로서,
    a) 백접패, 흑접패, 자이언트 클램, 대왕 조개 및 기타의 진주조개 종들로 이루어진 군으로부터 선택되는 연체 동물들의 판막들(valves)로서, 이미 노광을 거친 진주 아라고나이트 층의 판막들을 선택하는 과정;
    b) 디지털 모델링 후 적절한 경우에, 프리폼(pre-forms)을 잘라내어 골접합 물질(osteosynthesis material)를 제조하는 과정;
    c) pH를 변화시키고 가교 결합시키는 과정; 및
    d) 표면 상태를 개질(modify)하는 과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 pH를 변화시키는 과정은 미생물적으로 제어된 네트워크의 수조(bath)에 침지하고, 비등(boil)시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 가교 결합 과정은 리보플라빈(riboflavin)과 같은 가교제의 첨가, UVA에 대한 화학선 노출(actinic exposure), 또는 vitamin C, 만니톨(mannitol)과 같은 폴리올(polyol), 및/또는 이온화 방사선(ionizing radiation)과 같은 물리적 작용제들(physical agents), 바람직하게는, UVA에 대한 노출과 함께 리보플라민으로 수행되는 것을 특징으로 하는 골 접합 장치 또는 임플란트 제조 방법.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 하나에 있어서, 표면 상태를 개질하는 상기 과정 d)는, 샌드 블라스팅(sandblasting), 초음파에 의한 세척, 극저온(cryogenics), 및 상기 천연 혼성 물질의 기계적으로 구조화된 나노 입자들(mechanically structured nanoparticles)의 인가(application)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 과정 d) 이후에 얻어지는 장치는 생물학적 유체들 및/또는 약학적 활성 물질들을 포함하는 조성물들에 함침되는 과정 e)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항에 따른 반합성 혼성 물질로 이루어져 있거나 또는 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 하나에 따른 방법에 의해 얻어진 골 접합 장치 또는 임플란트로서,
    직선 골접합 플레이트(straight osteosynthesis plate), 골단-골간 골접합 플레이트(epiphyseal-diaphyseal osteosynthesis plate), 복사뼈 골절용 골접합 플레이트, 골단-골간 골접합 브레이크 플레이트(epiphyseal-diaphyseal osteosynthesis break plate); 골접합 나사; 멤브레인 고정 나사; 절골 웨지(osteotomy wedges); 디아볼로(diabolos); 체강 내 웨지(intersomatic wedges) 및 케이지(cages); 골수 내 나사(intramedullary nails); 상완골과 대퇴골두; 관절와(glenoid cavities); 경골 고평부(tibial plateaus); 대퇴부 관절구(femoral condyles); 척추체(vertebral bodies); 반상악골(semi-maxillaries); 이소골연쇄골(bones of the ossicular chain); 인대 및/또는 건(tendon) 재삽입(reinsertion)용 수술 앵커들(surgical anchors); 미세 조각 분쇄 골절의 골접합 리덕션(osteosynthesized reduction)을 위한 부목들(splints)과 같은 골 절합 장치들과, 치과용 임플란트로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 골 접합 장치 또는 임플란트.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 장치는 장치를 위치시키는 동안에 장치의 변위(displacement)에 대향하는 적어도 하나의 보유 수단(retention means)을 포함하며, 상기 보유 수단은 핀, 노치, 키형의 편평한 하푼(keyed and flattened harpoon), 및 풀림 방지 나사산(thread)에서 선택되는 것을 특징으로 하는 골 접합 장치 또는 임플란트.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 상기 장치는 장치를 위치시키는 동안에 접합(coaptation)을 가능하게 하는 조절 수단(adjustment means)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골 접합 장치 또는 임플란트.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치는 파열 노치(break notch)를 포함하는 골단-골간 골접합 브레이크 플레이트인 것을 특징으로 하는 골 접합 장치 또는 임플란트.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106421926A (zh) * 2016-09-28 2017-02-22 范玉梅 纯天然中药海洋生物活性免疫骨
CN107837131B (zh) * 2017-12-05 2024-04-16 运怡(北京)医疗器械有限公司 一种带袢固定板
FR3095947B1 (fr) * 2019-05-13 2022-05-13 Mbp Mauritius Ltd Procédé d'isolation des molécules contenues dans les couches organo-minérales des coquilles de mollusques marins bivalves
CN112807066B (zh) * 2020-12-30 2023-05-12 杨润松 桡骨头重建复位髓内髓外组合式固定装置
RU2758551C1 (ru) * 2021-01-13 2021-10-29 Общество с ограниченной ответственностью "Медлайн Компани" Способ определения адсорбционной ёмкости гранулированного остеокондуктивного костнопластического материала
RU2758570C1 (ru) * 2021-01-13 2021-10-29 Общество с ограниченной ответственностью "Медлайн Компани" Способ дегазации гранулированного остеокондуктивного костнопластического материала
CN112957161B (zh) * 2021-01-29 2023-03-31 四川大学华西医院 颈椎侧方植骨撑开翼状固定钛网

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5332475A (en) * 1989-08-02 1994-07-26 University Of North Carolina At Chapel Hill Cross-linking collagenous product
JPH08508655A (ja) * 1993-02-05 1996-09-17 カンラス、ジョルジュ 診療および外科学に使用し得る半合成材料
US6093530A (en) * 1998-02-06 2000-07-25 Sulzer Carbomedics Inc. Non-calcific biomaterial by glutaraldehyde followed by oxidative fixation
JP2009120449A (ja) * 2007-11-16 2009-06-04 Amino Up Chemical Co Ltd バイオアパタイトの製造方法及び生物学的な活性を有する物質の分離方法
JP2012529949A (ja) * 2009-06-17 2012-11-29 ジデ アンヴェストゥ メカノ合成によるメカノ構造化真珠層の調製方法、そのように得られたメカノ構造化真珠層およびその使用

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2647334A1 (fr) * 1989-05-23 1990-11-30 Cazprasse Serge Produits de remplacement de structures osseuses et radiculo-dentaires en nacre
US6630153B2 (en) * 2001-02-23 2003-10-07 Smith & Nephew, Inc. Manufacture of bone graft substitutes
FR2808657B1 (fr) * 2000-05-11 2003-06-13 Pharma Futura Composition commestible comprenant de la poudre de nacre micronisee
FR2827478B1 (fr) * 2001-07-18 2003-10-24 Jean Louis Montero Procede de preparation d'une poudre a base de nacre, proteine isolee de ladite poudre et leurs utilisations en chirurgie osseuse et dans diverses pathologies osteoarticulaires
CN101496908B (zh) * 2009-02-20 2012-10-31 杭州电子科技大学 一种具有多级微纳结构的珍珠粉人工骨支架材料及其生产工艺
CN101856515B (zh) * 2010-06-04 2013-03-13 西南大学 以壳聚糖和贝壳粉末为原料制备人工骨的方法
US20120207839A1 (en) * 2011-02-14 2012-08-16 Maxigen Biotech Inc. Mineralized Collagen/Bioceramic Composite and Manufacturing Method Thereof
CN102160900B (zh) * 2011-04-14 2014-06-04 暨南大学 一种骨生长因子控释型骨修复材料及其制备方法与应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5332475A (en) * 1989-08-02 1994-07-26 University Of North Carolina At Chapel Hill Cross-linking collagenous product
JPH08508655A (ja) * 1993-02-05 1996-09-17 カンラス、ジョルジュ 診療および外科学に使用し得る半合成材料
US6093530A (en) * 1998-02-06 2000-07-25 Sulzer Carbomedics Inc. Non-calcific biomaterial by glutaraldehyde followed by oxidative fixation
JP2009120449A (ja) * 2007-11-16 2009-06-04 Amino Up Chemical Co Ltd バイオアパタイトの製造方法及び生物学的な活性を有する物質の分離方法
JP2012529949A (ja) * 2009-06-17 2012-11-29 ジデ アンヴェストゥ メカノ合成によるメカノ構造化真珠層の調製方法、そのように得られたメカノ構造化真珠層およびその使用

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