PL216040B1 - Kompozycja do stosowania w leczeniu ssaka z ubytkiem kosci - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy kompozycji do stosowania w leczeniu ssaka z ubytkiem kości.

Biologicznie złożone materiały osteoindukcyjne można stosować do regeneracji kości i wzmacniania kości, a także do naprawy i wzmocnienia tkanki przy złamaniach kości, implantach dentystycznych, implantach i protezach kości i tym podobnych.

Wiele badań w dziedzinie biofarmaceutyków ma na celu rozwój skutecznych, implantowalnych nośników do dostarczania leków i innych zastosowań chirurgicznych. Takie nośniki muszą być zgodne biologicznie i muszą również być zdolne do zabezpieczenia aktywności dowolnego czynnika aktywnego biologicznie, który mają dostarczać. Liczne czynniki aktywne biologicznie są labilne, łatwo tracąc aktywność, gdy włącza sie je do materiału nośnika. Zachowywanie aktywności białka stwarza szczególnie poważne problemy.

W dziedzinie dostarczania leków badano, jako potencjalne środki dostarczania, materiały ceramiczne z fosforanu wapnia, ze względu na ich dobrze znaną zgodność biologiczną i ich powinowactwo do substancji białkowych (patrz np. Ijntema i wsp., Int. J. Pharm. 112:215 (1994); Itokazu i wsp., J. Orth. Res. 10:440 (1992); Shinto i wsp., J. Bone Joint Surg. 74-B:60Q (1992) i Uchida i wsp., J. Orth. Res. 10:440 (1992)). Zdecydowana większość tych materiałów miała postać prefabrykowanego, spiekanego hydroksyapatytu w postaci albo granul albo bloków. Te preparaty miały kilka wad, w tym ograniczoną zdolność dostosowywania się do ubytków szkieletowych, szczególnie w przypadku bloków; nieodpowiednią integralność strukturalną granul (które nie wiążą się ze sobą) oraz trudności przy modelowaniu implantu do kształtu ubytku tkanki szkieletowej, dotyczące zarówno bloków, jak i granul. Postać blokowa hydroksyapatytu zapewnia wytrzymałość strukturalną ale, pośród innych komplikacji, musi być utrzymywana w miejscu za pomocą środków mechanicznych, które wielce ograniczają jej zastosowanie oraz jej efekty kosmetyczne. Jest również bardzo trudno wypiłować z bloku hydroksyapatytu kształt, który pasuje do ubytku u danego pacjenta. Postać granularna daje lepsze wyniki kosmetyczne, ale ma bardzo ograniczoną wytrzymałość strukturalną i trudno utrzymać ją w miejscu podczas i po zabiegu chirurgicznym. Ogólnie, wszystkie te produkty są materiałami ceramicznymi, wytwarzanymi przez spiekanie w wysokiej temperaturze i nie są indywidualnie krystaliczne, zamiast tego mają postapiane granice kryształów. Większość materiałów typu ceramicznego jest, ogólnie rzecz biorąc, funkcjonalnie nieabsorbowalna biologicznie (posiadając szybkości absorpcji nieprzekraczające z reguły poziomu 1% na rok).

Porowaty, nieresorbowalny materiał oparty na koralu pozwala na wrastanie kości, ale w efekcie _® staje się kością jedynie w około 20%, a pozostałe 80% przeistacza się w bliznę. HA RESORB^® wytwarzany przez Osteogen jest formą absorbowalnego hydroksyapatytu, ale nie jest cementem. Jest gra_® nularny i nieprzylegający. HA RESORB^® układa się w miejscu w sposób raczej luźny niż przylegający. Jest zastępowany przez kość zbyt szybko dla zastosowań w dużej skali. Na rynku materiałów dentystycznych HAPSET® jest kompozycją granul fosforanu wapnia i klejącego gipsu (siarczanu wapnia). Ten materiał nie jest naprawdę hydroksyapatytem i zawiera zbyt wiele siarczanu wapnia dla większości zastosowań biologicznych. Siarczan wapnia, jako składnik takiej kompozycji, jest resorbowalny, ale granule fosforanu wapnia nie.

Kompozycje co najmniej jednej klasy fosforanów wapnia są prekursorami dla tworzenia hydroksyapatytu, są zgodne biologicznie i mają dwie unikalne właściwości, które nie są osiągalne dla innych materiałów z fosforanu wapnia: (I) samoutwardzalność, prowadząca do tworzenia masy o wytrzymałości wystarczającej dla wielu zastosowań medycznych i dentystycznych i (2) po zaimplantowaniu do kości materiał resorbuje się powoli, ulegając całkowitemu zastąpieniu przez powstawanie nowej kości, bez utraty objętości lub integralności tkanki, która otrzymuje implant. Patrz opisy patentowe USA nr Re.33221 i Re. 33161, przyznane Brown'owi i Chow, które ujawniają wytwarzanie kompozycji remineralizacyjnych fosforanu wapnia i drobnokrystalicznego, nieceramicznego, resorbującego się stopniowo materiału z hydroksyapatytu, opartego na tej samej kompozycji fosforanu wapnia.

Właściwie taki sam system fosforanu wapnia, który składa się z fosforanu tetrawapniowego (TTCP) i fosforanu monowapniowego (MCP) lub jego formy monohydratowej (MCPM) został opisany przez Constantza i wsp. (opisy patentowe USA nr 5053212 i 5129905). Ten system, jak doniesiono, obejmuje przekształcenie MCP do fosforanu diwapniowego, który reaguje z TTCP, tworząc jako produkt końcowy hydroksyapatyt (HA), główny składnik mineralny zębów i kości.

Inny typ kompozycji fosforanu wapnia zawiera amorficzny, apatytowy fosforan wapnia jako reagent oraz promotor i wodną ciecz, które tworzą utwardzalną pastę. Zobacz np. opisy patentowe USA

PL 216 040 B1 nr 5650176; 5676976; 5683461; 6027742 i 6117456 dla Lee i wsp. Ten system dostarcza bioaktywnego materiału ceramicznego, który jest zgodny biologicznie, bioresorbowalny i nadający się do obróbki przez długi okres w temperaturze pokojowej. Bioaktywny materiał ceramiczny może powstawać w niskich temperaturach, można go łatwo formować i/lub wstrzykiwać, a pomimo to może utwardzić się do wysokiej wytrzymałości, w wyniku dalszej reakcji. Bioaktywny materiał ceramiczny zawiera ciała lite, będące niskokrystalicznym, apatytowym fosforanem wapnia, o stosunku wapń-fosforan (Ca/P) porównywalnym z występującymi naturalnie minerałami kości i posiadającym sztywność i odporność na pękanie podobną do naturalnej kości. Bioaktywny materiał ceramiczny mocno się bioresorbuje, a jego zdolność do biosorpcji i reaktywność można dobrać tak, by spełnić wymagania danej terapii i/lub miejsca implantu. Materiał można wykonać w postaci płytek do kości, śrub do kości oraz innych rodzajów elementów i urządzeń medycznych, w tym zastosowań weterynaryjnych, które mocno się bioresorbują i/lub kostnieją.

Jednym z celów chirurgii odtwórczej jest uzyskanie zdolności zastępowania tkanki uszkodzonej tkanką nową, z użyciem albo własnych komórek pacjenta albo białek wzmagających wzrost. Na przykład, badacze podjęli się rozwoju systemów regeneracji tkanki łącznej, w których wyizolowane chondrocyty wstrzykuje się do uszkodzonego obszaru w obecności rusztowania polimerowego (zobacz np. Atala i wsp., J. Uroi. 150:747 (1993); Freed i wsp., 17. Cell Biochem. 51:257 (1993) oraz cytowane tam odnośniki). Podobne systemy rusztowań z posiewem badano w kontekście naprawy kości, gdzie stosuje się osteoblasty w połączeniu z rusztowaniem polimerowym lub ceramicznym (zobacz np. Elgendy i wsd., Biomater. 14:263 (1993); Ishaug i wsp., J. Biomed. Mater. Res. 28: 1445 (1994)). Szczególne zainteresowanie budzą materiały osteoindukcyjne, takie jak białka morfogenetyczne kości (np. rekombinowane ludzkie BMP-2), zdemineralizowana macierz międzykomórkowa kości; transformujące czynniki wzrostu (np. TGF-p) i inne różnorodne związki organiczne, znane ze swoich zdolności wywoływania tworzenia kości.

Specjalnie dla zastosowania w kompozycjach z posiewem zaprojektowano trzy zasadnicze rodzaje materiałów rusztowaniowych na bazie fosforanu wapnia. Jeden z typów materiału rusztowaniowego składa się z gotowych granul na bazie fosforanu wapnia, z substancją bioaktywną związaną na ich zewnętrznej powierzchni. Ogólnie rzecz biorąc, wymagane są duże granule (idealnie 100-1000 μm), by uniknąć wywołania odpowiedzi zapalnych. Niełatwe jest jednak wstrzykiwanie takich dużych, wstępnie utworzonych granul za pomocą igieł o małym kalibrze, wymaganych do zastrzyków przezskórnych. W dodatku czynniki można jedynie domieszać do prefabrykowanych granul, wynikiem czego jest pokrywanie powierzchni, a nie osadzenie lub rozproszenie czynnika w macierzy międzykomórkowej. Osadzenie czynnika pozwala na lepszą kontrolę uwalniania biomolekuł, gdy macierz międzykomórkowa resorbuje się. Wstępnie utworzone granule są na ogół trudne w manipulacjach i stosowaniu. Ponadto większość wstępnie utworzonych granul hydroksyapatytu wytwarza sie w procesie spiekania, który sprawia, że są one zasadniczo nieresorbowalne.

Drugi rodzaj typów materiału rusztowaniowego dla kompozycji z posiewem składa się z implantowalnych bloków porowatego hydroksyapatytu lub fosforanu triwapniowego. Można wytworzyć implantowalne bloki porowate o różnych stopniach porowatości, stosując zazwyczaj suchą mieszaninę odczynników o kontrolowanych rozmiarach cząstek. Inne sposoby wywoływania porowatości obejmują trawienie chemiczne lub fizyczne i ługowanie. Choć ogólnie zapewniają wystarczającą wytrzymałość, to bloki porowate mają kilka znaczących wad. Po pierwsze, tak jak opisane wyżej wstępnie utworzone granule, rusztowania blokowe nie zawierają substancji osteoindukcyjnej, osadzonej w ich objętości, a zatem uniemożliwiają kontrolowane uwalnianie substancji aktywnej. Po drugie, bloków implantowalnych nie można wstrzykiwać, wymagają więc bardziej inwazyjnej procedury implantowania. W końcu, co najważniejsze, bloki monolityczne mogą spowalniać prędkość tworzenia kości w zastosowaniach klinicznych, gdzie pożądane jest przyspieszenie leczenia w stosunku do normalnego przebiegu leczenia. To opóźnienie może być spowodowane powolną resorpcją nośnika stałego i związanego z tym opóźnienia uwalniania substancji aktywnej. Obecność macierzy monolitycznej może również przeszkadzać migracji i infiltracji komórek do miejsca złamania. Przyjmując, że macierz blokowa zawiera łączące kanały pomiędzy porami, tworzenie nowej kości będzie zależne od porów i granic ścian w rusztowaniu, ograniczając w ten sposób tworzenie nowej kości.

Do trzeciego typu materiałów rusztowania zalicza się cementy z fosforanu wapnia. W przeciwieństwie do prefabrykowanych granul i bloków monolitycznych, cementy można z łatwością wstrzykiwać, można też osadzać w ich objętości substancję osteoindukcyjną. Te cementy mają jednak tendencję do tworzenia agregatów monolitycznych, które są w sposób naturalny mikroporowate. Choć

PL 216 040 B1 opisano odmiany makroporowate, stosujące biodegradowalne substancje tworzące pory (patrz np. publikacja PCT nr WO 98/16209, którą włącza się jako odnośnik), to te cementy tworzą rusztowania monolityczne, które zawierają zamiast mikroporowatych granul kanały, co, jak przedyskutowano wyżej, znacząco ogranicza wzrost nowej kości.

Zgodnie z tym, pomimo znaczących dokonań na tym polu, wciąż potrzebny jest nośnik dostarczania leku, który jest zgodny biologicznie, łatwo się resorbuje i nie jest szkodliwy dla aktywności leku. W sytuacji idealnej środek powinien być wstrzykiwalny; ciągliwy, by umożliwić wstrzyknięcie lub implantację do złamań lub ubytków o różnych rozmiarach; powinien promować homogenną dystrybucję materiałów bioaktywnych w macierzy, pozwalając w ten sposób na kontrolowane uwalnianie substancji aktywnej; a także tworzyć odrębne makrogranule, przy podawaniu do miejsca zabiegu lub defektu. Granulacja jest pożądana dla ułatwienia migracji i infiltracji komórek, dla wydzielania macierzy pozakomórkowej kości i umożliwienia dostępu dla waskularyzacji. Granule zapewniają również wysokie rozwinięcie powierzchni, które ułatwia resorpcję i uwalnianie substancji aktywnej, a także zwiększa oddziaływanie komórki-macierz kostna. Obecny wynalazek spełnia te potrzeby, dostarczając materiałów i kompozycji przydatnych w dostarczaniu leków i naprawie tkanki.

Wynalazek rozwiązuje problem kompozycji do zastosowania w leczeniu ssaka z ubytkiem kości. Kompozycja taka obejmuje materiał z fosforanu wapnia, skuteczną ilość czynnika musującego i czynnik aktywny biologicznie. Materiałem z fosforanu wapnia może być amorficzny apatytowy fosforan wapnia, hydroksyapatyt, fosforan triwapniowy lub fluoroapatyt. W korzystnej realizacji materiałem z fosforanu wapnia jest amorficzny apatytowy fosforan wapnia, na przykład niskokrystaliczny apatytowy fosforan wapnia. Niskokrystaliczny apatytowy fosforan wapnia może mieć stosunek wapń-fosforan (Ca:P) porównywalny z występującymi naturalnie minerałami kości. W korzystnych wykonaniach stosunek Ca:P wynosi mniej niż 1:1,50, korzystnie około 1:1,40. Białko osteogenne może być członkiem rodziny białek morfogenezy kości (BMP), w tym ΒΜΡ-2, ΒΜΡ-4, BMP-5, BMP-6, 5MP-7, BMP-10, BMP-12 i BMP-13. W korzystnej realizacji białkiem osteogennym jest BMP-2 lub ΒΜΡ-6. Czynnikiem musującym może być gaz, wybrany z grupy składającej sie z dwutlenku węgla, powietrza, azotu, helu, tlenu i argonu. W korzystnej realizacji czynnikiem musującym jest kwaśny węglan sodu. Kwaśny węglan sodu może być obecny w stężeniu pomiędzy około 10 i około 40 procent (wag./wag.). Kompozycja może ponadto zawierać jeden lub większą liczbę materiałów dodatkowych, takich jak akceptowalne farmaceutycznie sole, polisacharydy, peptydy, białka, aminokwasy, polimery syntetyczne, polimery naturalne i środki powierzchniowo czynne; struktury lite, takie jak gąbki, sita, błony, włókna, żele, włókna ciągłe, mikrocząstki i nanocząstki; polimery erodujące biologicznie, takie jak kolagen, glikogen, chityna, celulozy, skrobia, keratyny, jedwab, kwasy nukleinowe, zdemineralizowana macierz kostna, zderywatyzowany kwas hialuronowy, polibezwodniki, poliortoestry, kwas poliglikolowy, kwas polimlekowy oraz ich kopolimery i pochodne; kwasy α-hydroksykarboksylowe, takie jak poli(L-laktyd) (PLLA), poli(D,L-laktyd)(PDLLA), poliglikolid(PGA), poli(laktyd-ko-glikolid)(PLGA), poli(D,L-laktyd-ko-trimetylenowęglan) i polihydroksymaślan (PHB) oraz polibezwodniki i ich kopolimery i pochodne; SiO2, Na2O, CaO, P2O5, Al2O3 i CaF2 oraz polisacharydy, peptydy i kwasy tłuszczowe. Kompozycja może również zawierać drugi czynnik aktywny, taki jak białko Hedgehog, Frazzled, Chordin, Noggin, Ceroerus i Follistatin.

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja do zastosowania w leczeniu ssaka z ubytkiem kości, zawierająca białko z rodziny białek morfogennych kości (BMP), materiał z fosforanu wapnia jako nośnik i skuteczną ilość czynnika musującego w ilości wystarczającej do wspomagania tworzenia makrogranul podczas ekspozycji na warunki fizjologiczne in vivo.

Białko morfogenne wybiera się z grupy składającej się z BMP-2, BM P-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-10, BMP-12 i BMP-13; korzystnie białkiem morfogennym jest BMP-2 lub BMP-6.

Korzystnie materiał z fosforanu wapnia wybiera się z grupy fosforanów wapnia, składającej się z amorficznego apatytowego fosforanu wapnia, hydroksyapatytu, fosforanu triwapniowego i fluoroapatytu; korzystnie materiałem z fosforanu wapnia jest amorficzny apatytowy fosforan wapnia;

Korzystnie materiałem z fosforanu wapnia jest niskokrystaliczny apatytowy fosforan wapnia; korzystnie niskokrystaliczny apatytowy fosforan wapnia ma stosunek wapń-fosforan porównywalny z występującymi naturalnie minerałami kości;

korzystnie niskokrystaliczny apatytowy fosforan wapnia ma stosunek wapń-fosforan mniejszy niż 1:1,50;

niskokrystaliczny apatytowy fosforan wapnia ma stosunek wapń-fosforan około 1:1,40.

PL 216 040 B1

W kompozycji według wynalazku, korzystnie czynnikiem musującym jest gaz, wybrany z grupy składającej się z dwutlenku węgla, powietrza, azotu, helu, tlenu i argonu;

czynnikiem musującym jest kwaśny węglan sodu a korzystnie kwaśny węglan sodu jest obecny w stężeniu pomiędzy około 10 i około 40 procent (wag./wag.).

Obecny wynalazek dotyczy więc kompozycji osteoindukcyjnych, przystosowanych do użycia w naprawie, regeneracji i wzmacnianiu tkanki kostnej. Kompozycja obejmuje zgodny biologicznie i bioresorbowalny materiał z fosforanu wapnia, czynnik musujący i czynnik aktywny biologicznie. Po utwardzeniu materiał z fosforanu wapnia zapewnia resorbowalne rusztowanie dla wzrostu nowej kości. Czynnik musujący zapobiega tworzeniu przez fosforan wapnia jednolitej struktury monolitycznej, przez ułatwienie tworzenia odrębnych makrogranul, które rozpraszają się podczas utwardzania fosforanu wapnia. Czynnik aktywny biologicznie stymuluje zwiększenie aktywności osteogennej obecnych lub infiltrujących komórek rodzicielskich lub innych. Kompozycje osteoindukcyjne są przydatne do wzmacniania kości i regeneracji tkanki kostnej, na przykład w kości z osteopenią, a także do naprawy i wzmacniania tkanki przy złamaniach kości, implantach dentystycznych, implantach i protezach kości i tym podobnych.

Użyte w opisie określenie „materiał z fosforanu wapnia oznacza syntetyczny materiał zastępujący kość, zawierający jako główny składnik fosforan wapnia. Stosowne materiały na bazie fosforanu wapnia są dobrze znane w tej dziedzinie wiedzy, obejmując, bez ograniczania, amorficzny apatytowy fosforan wapnia, hydroksyapatyt, fosforan triwapniowy i fluoroapatyt. W korzystnym wykonaniu materiałem z fosforanu wapnia jest niskokrystaliczny apatytowy fosforan wapnia, mający stosunek wapń-fosforan (Ca/P) porównywalny z występującymi naturalnie minerałami kości. Takie materiały można wytwarzać, stosując kombinację amorficznego apatytowego fosforanu wapnia jako reagenta, promotora i wodnej cieczy, które tworzą utwardzalną pastę. W alternatywnym wykonaniu materiał z fosforanu wapnia jest wytwarzany w reakcji kwasowo-zasadowej w ciele stałym krystalicznych fosforanów wapnia jako reagentów, dającej stały, krystaliczny hydroksyapatyt.

Określenie „czynnik musujący odnosi się do substancji gazowej lub substancji, która powoduje tworzenie bąbelków, pienienie lub uwalnianie gazu.

Użyty w opisie zwrot „amorficzny oznacza materiał o znaczącym charakterze amorficznym. Znaczący charakter amorficzny oznacza zawartość postaci amorficznej większą niż 75%, korzystne jest gdy zawartość postaci amorficznej jest większa niż 90%, co charakteryzuje się szerokim, pozbawionym cech indywidualnych obrazem dyfrakcji rentgenowskiej.

Określenie „bioaktywny dotyczy materiału, który indukuje tworzenie tkanki twardej wewnątrz i wokół implantu. Gdy nastąpi zaimplantowanie do tkanki miękkiej, to bioaktywność może również wymagać obecności czynnika wzrostu lub troficznego, lub wykonania posiewu implanta komórkami typu tworzącego tkankę twardą.

Użyty w opisie termin „zgodny biologicznie, oznacza, że materiał nie wywołuje znaczącej szkodliwej odpowiedzi u gospodarza. Zawsze, gdy wprowadzi się do żywego organizmu obcy element, można się obawiać, że ten element wywoła reakcję immunologiczną, taką jak odpowiedź zapalna, która będzie miała ujemne skutki dla gospodarza. Na przykład, choć hydroksyapatyt jest uważany ogólnie za „zgodny biologicznie, to obserwuje się znaczący stan zapalny i nekrozę tkanki, gdy krystaliczne mikronośniki z hydroksyapatytu wszczepia się domięśniowo zwierzętom (patrz, np. IJntema i wsp., Int. J. Pharm. 112:215 (1994)).

Określenie „bioresorbowalny dotyczy zdolności materiału do ulegania resorpcji in vivo. Proces resorpcji obejmuje eliminację oryginalnych materiałów implantu przez działanie płynów ustrojowych, enzymów lub komórek. Resorbowany fosforan wapnia może, na przykład, zostać ponownie odłożony jako minerał kości, wykorzystany ponownie wewnątrz ciała w inny sposób albo wydalony. Użyty tu termin „silnie bioresorbowalny, oznacza, że przynajmniej 80% masy całkowitej materiału, zaimplantowanego domięśniowo lub podskórnie, ulega resorpcji w ciągu roku. W korzystnych zastosowaniach materiał ulega resorpcji w ciągu dziewięciu miesięcy, sześciu miesięcy, trzech miesięcy, a idealnie jednego miesiąca.

„Skuteczna ilość czynnika musującego oznacza ilość wystarczającą do spowodowania powstania makrogranul podczas utwardzania, uzależnioną od stosowanego materiału z fosforanu wapnia. Ogólnie, ilość dodawanego czynnika musującego mieści się w zakresie od około 1 do 90 procent wagowo, korzystne jest, gdy około 1 do 50 procent wagowo, a bardziej korzystne, gdy około 1 do 40 procent wagowo.

PL 216 040 B1

Określenie „makrogranula oznacza granulę lub cząstkę o średnicy pomiędzy około 100 mikronami i 1 milimetrem. Materiał makrogranularny, tworzący się podczas utwardzania wynalazczej kompozycji fosforanu wapnia, jest zgodny biologicznie (tj. makrogranule mają rozmiar wystarczający, by uniknąć wywołania reakcji zapalnej) i makroporowaty, jak opisano niżej.

Termin „makroporowaty odnosi się do utwardzonego materiału z fosforanu wapnia, posiadającego pory o średnicy wystarczającej, by umożliwić migrację i infiltrację komórek. W korzystnym wykonaniu materiał makroporowaty, powstający w zgodności z wynalazkiem, ma średnicę porów większą niż 30 mikronów, bardziej korzystne jest, pomiędzy około 30 i 200 mikronów, a najbardziej korzystnie pomiędzy około 50 i 100 mikronów średnicy. Materiał makroporowaty stosowany w wynalazku ułatwia migrację i infiltrację komórek, dla wydzielania pozakomórkowej macierzy kostnej, a także wzmacniania oddziaływań komórka-macierz.

„Skuteczna ilość czynnika aktywnego biologicznie jest ilością wystarczającą dla stymulacji zwiększenia aktywności osteogennej obecnych, lub infiltrujących komórek rodzicielskich lub innych. Ilość będzie zależeć od rozmiaru i natury leczonego ubytku, a także od stosowanej kompozycji materiału z fosforanu wapnia. Ogólnie, ilość dostarczanego czynnika aktywnego biologicznie jest w zakresie od około 0,1 do około 100 mg, korzystne jest, około 1 do około 100 mg; a najbardziej korzystne, około 10 do około 80 mg.

„Skuteczna ilość materiału dodatkowego jest ilością wystarczającą dla nadania materiałowi złożonemu pożądanej właściwości mechanicznej lub chemicznej.

„Utwardzanie odnosi się do procesu, w którym ciągliwa kompozycja fosforanu wapnia jest przekształcana w utwardzony materiał z fosforanu wapnia. Materiał z fosforanu wapnia uważa się za „utwardzony, gdy jest zasadniczo nie dającym się formować ciałem litym. Taki utwardzony materiał z fosforanu wapnia ma minimalną ściśliwość i raczej ulega odkształceniom plastycznym, niż sprężystym.

Termin „niskokrystaliczny apatytowy fosforan wapnia, „fosforan wapnia PCA i „materiał PCA, opisują syntetyczny niskokrystaliczny apatytowy fosforan wapnia. Niskokrystaliczny materiał apatytowy (PCA) niekoniecznie jest ograniczony do pojedynczej fazy fosforanu wapnia, o ile wykazuje charakterystyczny obraz dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) i FTIR. Fosforan wapnia PCA ma widmo XRD istotnie takie same, jak kość. Widmo charakteryzuje się zasadniczo tylko dwoma szerokimi maksima-1 mi w zakresie 20-35°, jednym przy 26° i drugim przy 32°, a maksima FTIR znajdują się przy 563 cm^-1, -1 -1 -1 -1 -1 -1

1034 cm^-1, 1638 cm^-1 i 3432 cm^-1 (+2 cm^-1). Ostre przegięcia obserwuje się przy 603 cm^-1 i 875 cm^-1, -1 -1 z dubletem, posiadającym maksima przy 1422 cm^-1 i 1457 cm^-1.

Użyty w opisie termin „uwodniony prekursor, odnosi się do pasty lub kitu, tworzonej przez uwodnienie suchych prekursorów PCA w obecności ograniczonej ilości roztworu wodnego (tj. mniej niż w przybliżeniu 1 ml roztworu wodnego/1 g proszku prekursora). Uwodniony prekursor może zawierać zarówno reagenty, jak i produkty, w różnych kombinacjach, w zależności od stopnia zaawansowania przemiany. Zarówno „wstrzykiwalne, jak i „formowalne pasty prekursorów PCA, opisane tutaj, są uwodnionymi prekursorami. Korzystne jest, gdy „wstrzykiwalne uwodnione prekursory mają konsystencję odpowiednią dla podawania przez igłę podskórną kalibru 18.

Termin „promotor, opisuje materiał lub procedurę, która promuje utwardzanie uwodnionego prekursora i może wzmagać przemianę amorficznego fosforanu wapnia (ACP) w fosforan wapnia PCA. Niektóre promotory biorą udział w przemianie i ulegają włączeniu do materiału PCA; inne, znane jako promotory „pasywne nie są zaangażowane w przemianę.

Określenie „reaktywny używany jest jako odnoszący się do zdolności fosforanu wapnia, gdy jest mieszany z cieczą, do tworzenia uwodnionego prekursora, do ulegania przemianie w materiał PCA w obecności promotora, w powiązaniu z utwardzaniem materiałów prekursorowych. Korzystne ACP cechują się zdolnością do całkowitej przemiany, zdolnością do przemiany szybkiej, z utwardzaniem, zdolnością do ulegania przemianie ze związkami skądinąd biernymi i/lub zdolnością do przemiany w materiał PCA zasadniczo homogenny. Tam, gdzie ACP reaguje z drugim fosforanem wapnia, „przemiana może obejmować przemianę zarówno ACP, jak i drugiego fosforanu wapnia. Stopień utwardzenia i kinetyka procesu utwardzania są również ważnymi elementami reaktywności. Niektóre ACP są bardziej reaktywne niż inne. ACP jest uważany za „wysoce reaktywny, jeśli ulega przemianie i utwardzeniu do materiału PCA w obecności słabego promotora, takiego jak dihydrat fosforanu diwapniowego (DCPD). Korzystne wysoce reaktywne ACP dają utwardzony materiał ACP w obecności słabo promującego DCPD i wody w temperaturze 37°C w ciągu mniej niż dwunastu godzin, z utwardzeniem zasadniczo pełnym w ciągu około jednej do pięciu godzin, a idealnie w 10-30 minut.

PL 216 040 B1

Materiał z fosforanu wapnia.

Fosforan wapnia, jako składnik stosowany w obecnym wynalazku, może być dowolnym zgodnym biologicznie materiałem z fosforanu wapnia, znanym w tej dziedzinie wiedzy. Materiał z fosforanu wapnia może być wytwarzany za pomocą dowolnego spośród różnorodnych sposobów i z użyciem dowolnych odpowiednich składników wyjściowych. Na przykład materiał z fosforanu wapnia może być wytwarzany z użyciem kombinacji amorficznego apatytowego fosforanu wapnia jako reagenta, promotora i cieczy wodnej, tworzących utwardzalną pastę. Alternatywnie, materiał z fosforanu wapnia może być wytwarzany w reakcji kwasowo-zasadowej w ciele stałym krystalicznych fosforanów wapnia, jako reagentów, dającej stały, krystaliczny hydroksyapatyt. Inne sposoby wytwarzania materiałów macierzowych z fosforanu wapnia są znane w tej dziedzinie wiedzy.

Niskokrystaliczny apatytowy (PCA) fosforan wapnia

W jednej z realizacji, materiałem z fosforanu wapnia jest niskokrystaliczny apatytowy (PCA) fosforan wapnia. Materiał PCA jest opisany w zgłoszeniu USSN 08/650764 i opisie patentowym USA nr 5650176, obydwa które zostają włączone tu w całości jako odnośniki. Materiał jest również opisany w zespole pokrewnych zgłoszeń, zatytułowanych „Nośnik dostarczania, „Przemiana amorficznego fosforanu wapnia, dająca nowy materiał bioceramiczny, „Ceramiczne implanty ortopedyczne i dentystyczne i „Bioaktywne ceramiczne materiały złożone, każdy z nich został złożony 16 października 1997, przypisany ETEX Corporation (Cambridge, MA) i zostaje włączony jako odnośnik. W świetle szerokiego zakresu ujawnień w każdym z tych pokrewnych zgłoszeń, szczegóły materiałów PCA nie będą tutaj omawiane. Wystarczy podsumowanie ich cech.

Materiał PCA cechuje się zdolnością do resorpcji biologicznej i minimalną krystalicznością. Jego charakter krystaliczny jest zasadniczo taki sam, jak kości naturalnej. Materiał PCA jest również zgodny biologicznie i nie jest szkodliwy dla gospodarza.

Materiał PCA może zostać zaimplantowany pacjentowi w postaci pasty lub kitu (tj. jako uwodniony prekursor). Jako że reakcja wynalazcza, która daje homogenny, makroporowaty materiał z fosforanu wapnia, może zostać zainicjowana poza organizmem i postępuje powoli w temperaturze pokojowej, możliwość, że materiał „stężeje przed zastosowaniem w miejscu zabiegu i stanie się niemożliwy do użycia, została zminimalizowana. Reakcja przyspiesza znacząco w warunkach fizjologicznych (tj. temperatura i ciśnienie w organizmie) i materiał utwardza się w miejscu. Ta cecha jest szczególnie przydatna przy zabiegu chirurgicznym, gdzie na ogół jest konieczne indywidualne dopasowywanie obiektu do umiejscowienia implantu. Na przykład pasta PCA, zawierająca czynnik musujący i czynnik aktywny biologicznie, może zostać podana i zastosowana do wypełnienia miejsca złamania.

Alternatywnie, materiał PCA może zostać uprzednio utwardzony poza organizmem, wypełniony pożądanym czynnikiem aktywnym biologicznie i czynnikiem musującym oraz zaimplantowany później. To podejście jest przydatne w takich sytuacjach, gdy indywidualne kształty nie są. istotne i gdzie pożądane jest wytwarzanie dużych ilości implantów.

Zasadniczo reakcja tworzenia ulega zakończeniu po wprowadzeniu materiału w miejsce zabiegu. Materiał utwardza się na ogól w ciągu mniej niż pięciu godzin, a zasadniczo w ciągu około jednej do pięciu godzin, w warunkach fizjologicznych. Korzystne jest, gdy materiał utwardza się zasadniczo w ciągu około 10 do 30 minut. Spójność i formowalność materiału PCA, a także szybkość reakcji tworzenia, można zmienić, w zależności od wymogów terapeutycznych, przez modyfikację kilku prostych parametrów (patrz np. opis patentowy USA nr 6027742 przyznany Lee i wsp., który zostaje włączony w całości jako odnośnik).

Reakcja przemiany, która daje materiał PCA, może zostać zainicjowana przez dodanie wody destylowanej do mieszaniny suchych składników prekursorowych, by utworzyć gęsty uwodniony prekursor, w postaci pasty lub kitu. Zamiast wody destylowanej można użyć innych środków wodnych, takich jak bufory, roztwór soli fizjologicznej, surowica, lub pożywka hodowli tkankowej. W innych wykonaniach można dodać do proszku prekursorów ilość wody wystarczającą do utworzenia pasty, którą, po dodaniu innych składników wynalazku, można łatwo wstrzyknąć za pomocą igły o kalibrze 18. Najczęściej powstały bioresorbowalny materiał z fosforanu wapnia będzie mieć „niedobór wapnia, ze stosunkiem wapń-fosforan mniejszym niż 1,5, w porównaniu z idealną wartością stechiometryczną około 1,67 dla hydroksyapatytu.

Odpowiednie materiały PCA można zidentyfikować przez zmieszanie prekursorów PCA, uwodnienie ograniczoną ilością wody (tak, by utworzyć pastę lub kit) i umożliwienie utwardzenia do materiału PCA. Pożądane prekursory mogą ulec utwardzeniu w środowisku wilgotnym, w lub blisko temperatury ciała, w ciągu mniej niż 5 godzin, a korzystne jest, gdy w ciągu 10-30 minut. Składniki, które ule8

PL 216 040 B1 gają utwardzeniu w ten sposób, można następnie umieścić domięśniowo lub podskórnie w zwierzęciu doświadczalnym i sprawdzić pod względem resorbowalności biologicznej. Pożądanymi materiałami są te, które, gdy zaimplantuje się je jako pastylki 1-5 g, ulegają resorpcji przynajmniej w 80% w ciągu roku. Korzystne jest, gdy materiał może ulec pełnej resorpcji. Zasadniczo łatwiej jest badać resorpcję gramowych ilości materiału podskórnie.

Materiał PCA można utworzyć w reakcji, która wykorzystuje przynajmniej jeden prekursor z amorficznego fosforanu wapnia (ACP), korzystne jest gdy wykorzystuje zaktywowany lub reaktywny ACP (patrz np. zgłoszenie PCT nr WO 98/16209; przykłady 1-4). W pewnych przypadkach reakcja może wykorzystywać tylko jeden prekursor ACP, który ulega przemianie w sposób kontrolowany częściowo lub całkowicie w materiał PCA. Dla ułatwienia przemiany zaktywowanego ACP w materiał PCA może również zostać wykorzystany promotor nieuczestniczący. W każdym razie, ogromnie korzystne są reakcje, które mogą zostać zainicjowane poza organizmem, które mogą zostać przeprowadzone w układzie typu pasty i które przyspieszają znacząco w temperaturze 37°C, prowadząc do utwardzonego produktu z fosforanu wapnia.

Przemiana ACP w materiał PCA jest promowana w obecności wody. Na ogół ACP jest dostarczany jako proszek, łączony z wszelkimi innymi reagentami (np. z drugim fosforanem wapnia), a następnie eksponowany na wodę w ograniczonej ilości, tak by utworzyć pastę lub kit. Uwodniony prekursor ulega wówczas utwardzeniu, a utwardzenie związane jest z tworzeniem materiału PCA. Przemiana ACP w fosforan wapnia PCA zachodzi w sposób kontrolowany, jako pasta lub kit, która ulega utwardzeniu w sposób przewidywalny i którą można używać w zastosowaniach dentystycznych, ortopedycznych i innych leczniczych.

Gdy jako jedyny prekursor w wytwarzaniu resorbowalnego materiału PCA używany jest amorficzny fosforan wapnia, ważne jest, by kontrolować naturalną tendencję ACP do przemiany w wysokokrystaliczny hydroksyapatyt. Z drugiej strony przebieg czasowy przemiany powinien być wystarczająco szybki, by zapewnić użyteczność dla chirurgii. Jednym z podejść jest zmieszanie prekursorowego ACP, zawierającego inhibitor tworzenia kryształów (patrz np. WO 98/16209; przykład 1) z ACP, który nie zawiera inhibitora tworzenia kryształów (np. promotor). Reagenty mogą zostać zmieszane w stanie suchym, o odpowiednim rozmiarze cząstek i z nadmiarem ACP, zawierającego inhibitor. Reagenty można następnie uwodnić przez dodanie wody, a następnie podniesienie temperatury (np. tak, jak zachodzi to w następstwie wprowadzenia do organizmu), by przekształcić reagenty w materiał PCA. Inne sposoby przemiany kontrolowanej obejmują zastosowanie katalizatorów.

Krystaliczny hydroksyapatyt

W drugiej realizacji, materiałem z fosforanu wapnia jest krystaliczny hydroksyapatyt (HA). Krystaliczny HA jest opisany na przykład w opisach patentowych USA nr Re. 33221 i Re.33161 przyznanych Brownowi i Chow, obydwa które zostają włączone jako odnośniki. Opisy patentowe Browna i Chow podają wytwarzanie kompozycji remineralizujących z fosforanu wapnia i drobnokrystalicznego, nieceramicznego, stopniowo resorbowalnego hydroksyapatytowego materiału nośnikowego, opartego na tej samej kompozycji z fosforanu wapnia. Podobny system fosforanu wapnia, który składa się z fosforanu tetrawapniowego (TTCP) i fosforanu monowapniowego (MCP) lub jego formy monohydratowej (MCPM) został opisany przez Constantza i wsp. w opisach patentowych USA nr 5053212 i 5129905), obydwa które zostają włączone jako odnośniki. W tej realizacji materiał z fosforanu wapnia jest wytwarzany w reakcji kwasowo-zasadowej w ciele stałym krystalicznych reagentów z fosforanu wapnia, dającej krystaliczny hydroksyapatyt jako ciało stałe.

Krystaliczne materiały HA (znane potocznie jako dahlit) można otrzymywać tak, by były płynne, formowalne i utwardzalne in situ (patrz opis patentowy USA nr 5962028 przyznany Constantzowi). Te materiały HA (znane potocznie jako hydroksyapatyt karbonizowany) można formować przez połączenie reagentów mokrych i suchych, by dostarczyć mieszaninę zasadniczo jednorodną, nadanie mieszaninie kształtu wedle potrzeby i umożliwienie utwardzenia mieszaniny. Alternatywnie, mieszaniny reakcyjne prekursorów można podawać do miejsca zabiegu i utwardzać i/lub kształtować in situ. Podczas utwardzania mieszanina krystalizuje jako lita i zasadniczo monolityczna struktura apatytowa.

Reagenty składają się ogólnie ze źródła kwasu fosforowego, zasadniczo wolnego od niezwiązanej wody, źródła metalu ziem alkalicznych, szczególnie wapnia, ewentualnie zarodków krystalizacji, szczególnie kryształów hydroksyapatytu lub fosforanu wapnia, węglanu wapnia i akceptowalnej fizjologicznie substancji obniżającej tarcie, takiej jak woda, która może zawierać różne substancje rozpuszczone. Składniki suche mogą zostać uprzednio przygotowane jako mieszanina, a następnie

PL 216 040 B1 zmieszane ze składnikami płynnymi w warunkach, w których zachodzi zasadniczo jednolite zmieszanie.

Źródłem kwasu fosforowego może być dowolny częściowo zobojętniony kwas fosforowy, szczególnie poniżej lub łącznie z całkowitym zobojętnieniem pierwszego protonu, tak jak w ortofosforanie monowapniowym. Alternatywnie lub dodatkowo może nim być kwas ortofosforowy, o ile możliwe w postaci krystalicznej, który jest zasadniczo wolny od niezwiązanej wody. Źródła wapnia zasadniczo zawierają przeciwjony, takie jak węglany, fosforany i tym podobne, szczególnie źródła podwójne fosforanu wapnia i fosforanu, takiego jak fosforan tetrawapniowy lub fosforan triwapniowy.

Rozmaite składniki suche mogą zostać połączone przed dodaniem składników mokrych. Mieszanie łączy składniki i może zostać zastosowane do regulacji stopnia przereagowania składników. Każdy lub wszystkie spośród składników suchych można dodać przed rozpoczęciem mieszania lub przed zakończeniem mieszania mechanicznego. Po zmieszaniu pozwala się na odprężenie mieszaniny w spoczynku, po czym następuje dłuższy okres czasu, w którym mieszanina ulega utwardzeniu.

Czynnik musujący

Materiałem z fosforanu wapnia może być każdy zgodny biologicznie materiał z fosforanu wapnia, znany w tej dziedzinie wiedzy, taki jak materiał z fosforanu wapnia PCA i krystaliczny hydroksyapatyt, opisane wyżej. Niespodziewanie, wynalazcy stwierdzili, że dodatek czynnika musującego do tych materiałów z fosforanu wapnia zasadniczo zmienia właściwości biologiczne, chemiczne i mechaniczne materiału, tym samym znacząco podnosząc jego przydatność w leczeniu. Czynnikiem musującym zgodnie z wynalazkiem może być każda substancja akceptowalna farmaceutycznie, która powoduje tworzenie bąbelków lub uwalnianie gazu w temperaturach i/lub ciśnieniach fizjologicznych.

Wszystkie dostępne obecnie sposoby wytwarzania materiałów z fosforanu wapnia, dla zastosowania w kompozycjach z posiewem, mają pewne nieodłączne wady, w tym ograniczoną wstrzykiwalność, z powodu tworzenia granul podczas wytwarzania lub przygotowania do podania za pomocą strzykawki. Wstępnie wytworzone granule fosforanu wapnia, do których przylega substancja bioaktywna, muszą być duże (idealnie 100-1000 pm) by uniknąć wywoływania reakcji zapalnych. Jednakże takie duże wstępnie wytworzone granule niełatwo wstrzykiwać przez igły o małym kalibrze, wymagane do wstrzyknięć podskórnych. Ponadto te granule sprawiają na ogół trudności przy manipulacjach i stosowaniu, wiele ich wytwarza się w procesie spiekania, który sprawia, że są one zasadniczo nieresorbowalne. W dodatku czynnik aktywny można jedynie domieszać do wstępnie wytworzonych granul, czego wynikiem jest pokrycie powierzchni, a nie równomierne osadzenie lub rozproszenie w materiale. Rozproszenie umożliwia większą kontrolę uwalniania biomolekuł podczas resorpcji macierzy.

W ważnym aspekcie wynalazku, łatwość stosowania materiału bioceramicznego przy zabiegu chirurgicznym jest znacznie podwyższona, w stosunku do innych materiałów złożonych, zastępujących kości, znanych w tej dziedzinie wiedzy. Precyzując, czynnik musujący jest dodawany do innych składników kompozycji (np. materiału z fosforanu wapnia i wszelkich materiałów dodatkowych), w celu wywołania pienienia lub bąbelków gazu w danych warunkach (tj. temperatury i/lub ciśnienia fizjologicznego). Tworzenie bąbelków lub musowanie wywołuje granulację i rozpraszanie materiału z fosforanu wapnia przy wstrzyknięciu lub implantacji in vivo. Podczas postępu reakcji utwardzania i/lub tworzenia cementu, jednocześnie zachodzi granulacja, a czynnik aktywny (który może być zmieszany z innymi składnikami lub dodany do mieszaniny tuż przed jej podaniem) zostaje rozproszony homogennie w objętości poszczególnych granul.

Czynnik musujący jest dodawany w ilości odpowiedniej dla zapobiegania tworzeniu monolitycznej masy fosforanu wapnia. Czynnik musujący reaguje szybko i całkowicie z szeroką gamą fosforanów wapnia i innych materiałów zawierających wapń lub fosfor, dając homogenny, wstrzykiwalny środek dostarczania. W zależności od danego materiału z fosforanu wapnia, wybiera się czynnik musujący, zakłócający proces utwardzania lub cementowania w stopniu wystarczającym dla umożliwienia tworzenia granul względnie jednorodnych, ale nie w stopniu, który uczyniłby cement z fosforanu wapnia „niereaktywnym. Dodatek czynnika musującego sprawia, że granulacja zachodzi w znaczącym stopniu tylko po wstrzyknięciu lub implantacji in vivo. W wyniku tego granulacja nie zachodzi podczas wytwarzania materiału z fosforanu wapnia i/lub komponowania cementu, przed wstrzyknięciem lub implantacją. Granule powstające w obecności czynnika musującego są wystarczająco duże, by nie doszło do reakcji zapalnej (zazwyczaj większe niż 30 ąm), ale wystarczająco małe, by zapewnić znaczący stosunek powierzchni do objętości. Duży stosunek powierzchni do objętości umożliwia szybką resorpcję materiału z fosforanu wapnia przy odtwarzaniu nowej kości. Duże rozwinięcie powierzchni ułatwia również uwalnianie czynnika aktywnego biologicznie, jednocześnie zatrzymując czynnik

PL 216 040 B1 w miejscu zabiegu przez odpowiedni okres, wymagany dla indukcji kości. Dodatkowo, duży stosunek powierzchni do objętości ułatwia migrację i infiltrację komórek do macierzy, co wywołuje wydzielanie macierzy kostnej i umożliwia dostęp dla waskularyzacji. Granule, tworzone in vivo z zastosowaniem kompozycji według wynalazku mieszczą się w zakresie 1-2000 ąm korzystnie w zakresie 30-1000 ąm, bardziej korzystnie, w zakresie 30-500 ąm, a najbardziej korzystnie, w zakresie 50-100 ąm.

W jednej z realizacji czynnik musujący jest gazem, który jest rozpuszczony w uwodnionym materiale z fosforanu wapnia. Gaz może zostać rozpuszczony w materiale pod ciśnieniem, tj. przez poddanie materiału złożonego działaniu podwyższonego ciśnienia gazu, który jest obojętny dla reakcji cementowania. Gaz jest następnie uwalniany przy ekspozycji na temperatury fizjologiczne (tj. przy wstrzyknięciu lub implantacji), z powodu obniżenia rozpuszczalności gazu w podwyższonej temperaturze. W tych okolicznościach rozpuszczanie gazu i następująca po nim granulacja zachodzą jedynie podczas utwardzania in vivo, a nie przed podaniem. Jest to szczególnie korzystne, gdyż niepożądane jest zajście granulacji w temperaturze pokojowej w strzykawce. Jedynie tytułem przykładu, do odpowiednich gazów zalicza się dwutlenek węgla, powietrze, azot, hel, tlen i argon.

W innej realizacji, czynnikiem musującym jest lotna ciecz, która paruje w temperaturach fizjologicznych.

W jeszcze innej realizacji, czynnikiem musującym jest materiał stały, który uwalnia gaz przy rozpuszczaniu. Na przykład kwaśny węglan sodu uwalnia gazowy dwutlenek węgla, gdyż przekształca się w nietrwały, przejściowy kwas węglowy, który następnie uwalnia dwutlenek węgla i wodę.

Czynniki aktywne biologicznie

Za pomocą opracowanego materiału z fosforanu wapnia można dostarczać dowolne czynniki użyteczne biologicznie, które ułatwiają lub stymulują wzrost nowej kości. Szczególnie interesujące są materiały osteoindukcyjne, takie jak białka morfogenezy kości (np. rekombinowane ludzkie BMP-2), zdemineralizowana macierz kostna, transformujące czynniki wzrostu (np. TGF-β) i inne rozmaite związki organiczne, znane ze swoich zdolności indukcji tworzenia kości. Alternatywnie lub dodatkowo, by zoptymalizować kostnienie, środek dostarczania może zostać posiany komórkami tworzącymi kości.

Białka osteoindukcyjne

Korzystne jest, gdy czynnik aktywny biologicznie wybierany jest z rodziny białek, znanych jako nadrodzina białek transformujących czynników wzrostu (TGF-β), która obejmuje aktywiny, inhibiny i białka morfogenezy kości (BMP). Najbardziej korzystne jest, gdy czynnik aktywny zawiera przynajmniej jedno białko, wybrane z podgrupy białek, znanych ogólnie jako BMP, dla których ujawniono aktywność osteogenną i inne rodzaje aktywności, typu wzrostu i różnicowania. Te BMP obejmują BMP proteiny BMP-2, BMP-3, BMP-4, BMP-5, BMP-6 i BMP-7, ujawnione na przykład w opisach patentowych USA nr 5108922; 5013649; 5116738; 5106748; 5187076 i 5141905; BMP-8, ujawnione w publikacji PCT W091/18098 i BMP-9, ujawnione w publikacji PCT W093/00432, BMP-10, ujawnione w zgłoszeniu PCT W094/26893; BMP-11, ujawnione w zgłoszeniu PCT W094/26892, lub BMP-12 lub BMP-13, ujawnione w zgłoszeniu PCT W095/16035; BMP-15, ujawnione w opisie patentowym USA 5635372; lub BMP-16, ujawnione w opisie patentowym USA 5965403. Inne białka TGF-β, które mogą być przydatne jako czynniki aktywne w obecnym wynalazku, obejmują Vgr-2, Jones i wsp., Mol. Endocrinol. 6:1961-1968 (1992) i każdy z czynników wzrostu i różnicowania [GDF], włączając te, które opisano w zgłoszeniach PCT W094/15965; W094/15949; W095/01801; W095/01802; W094/21681; W094/15966; W095/10539; W096/01845; W096/02559 i inne. Również przydatne w wynalazku mogą być BIP, ujawnione w W094/01557; HP00269, ujawnione w publikacji JP numer 7-250688 i MP52, ujawnione w zgłoszeniu PCT W093/16099. Ujawnienia ze wszystkich powyższych zgłoszeń zostają włączone jako odnośniki. Podzbiór BMP, który jest obecnie uważany za korzystny dla zastosowania w obecnym wynalazku, obejmuje BMP-2, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-10, BMP-12 i BMP-13. Najbardziej korzystnym czynnikiem aktywnym jest BMP-2, którego sekwencję ujawnia opis patentowy USA 5013649, to ujawnienie zostaje włączone jako odnośnik. Można zastosować inne białka BMP i TGF- β, znane w tej dziedzinie wiedzy.

Czynnik aktywny można otrzymać przez rekombinację lub oczyścić z kompozycji białkowej. Czynnik aktywny, jeśli jest nim TGF-β, taki jak BMP lub inne białko dimeryczne, może być homodimerem lub może być heterodimerem z innymi BMP (np. heterodimerem, w skład którego wchodzi po jednym monomerze BMP-2 i BMP-6) lub z innymi członkami nadrodziny TGF-β, takimi jak aktywiny, inhibiny i TGF^1 (np. heterodimerem, w skład którego wchodzi po jednym monomerze BMP i pokrePL 216 040 B1 wnego członka nadrodziny TGF-β). Przykłady takich białek heterodimerycznych opisano na przykład w opublikowanym zgłoszeniu patentowym PCT W093/09229, specyfikacje którego zostają włączone jako odnośnik.

Czynnik aktywny może ponadto zawierać dodatkowe czynniki, takie jak białka Hedgehog, Frazzled, Chordin, Noggin, Cerberus i Follistatin. Te rodziny białek zostały opisane ogólnie w Sasai i wsp., Celi 79:779-790 (1994) (Chordin); publikacji patentowej PCT W094/05800 (Noggin) oraz Fukui i wsp., Devel. Biol. 159:131-139 (1993) (Follistatin). Białka Hedgehog zostały opisane w W096/16668; W096/17924 i W095/18856. Rodzina białek Frazzled jest odkrytą niedawno rodziną białek o dużej homologii do pozakomórkowej domeny wiążącej rodziny białek receptorowych, znanych jako Frizzled. Rodzina genów i białek Frizzled została opisana w Wang i wsp., J. Biol. Chem. 2 71:4468-4476 (1996). Czynnik aktywny może również obejmować inne receptory rozpuszczalne, takie jak obcięte receptory rozpuszczalne, ujawnione w publikacji patentowej PCT W095/07982. Na podstawie W095/07982 osoba biegła w tej dziedzinie wiedzy stwierdzi, że dla wielu innych białek receptorowych można otrzymać obcięte receptory rozpuszczalne. One również znalazłyby się w zasięgu wynalazku. Powyższe publikacje zostają włączone tu jako odnośnik.

Ilość przydatnego tu czynnika aktywnego jest ilością skuteczną dla stymulacji zwiększenia aktywności osteogennej obecnych lub infiltrujących komórek rodzicielskich lub innych, która będzie zależeć od wielkości i natury leczonego ubytku, a także od stosowanego nośnika. Ilość podawanego białka znajduje się ogólnie w zakresie od około 0,1 do około 100 mg; korzystne jest, gdy około 1 do około 100 mg; najbardziej korzystne około 10 do około 80 mg.

Komórki tworzące kości

W jednym z wykonań, dla optymalizacji kostnienia, kompozycję fosforanu wapnia można posiać komórkami tworzącymi kości, takimi jak komórki rodzicielskie, komórki macierzyste krwi i/lub osteoblasty. Najłatwiej to osiągnąć przez umieszczenie kompozycji fosforanu wapnia w kontakcie ze źródłem własnych komórek tworzących kości pacjenta. Takie komórki można znaleźć w tkance związanej z kością, we krwi lub płynach, włączając płyny pochodzenia zewnętrznego, które miały kontakt z kością, materiałem kostnym lub obszarem kości, w tym okostną, kością gąbczastą lub szpikiem. Przy zastosowaniach w powiązaniu z przyrządami, takimi jak śruby i szpilki, wprowadzeniu których do kości towarzyszy przerwanie okostnej i/lub krwawienie, niepotrzebny jest dodatkowy posiew. Dla płytek, które mają kontakt tylko z warstwą korową kości, zalecane jest wywołanie ubytku okostnej w miejscu przylegającym do elementu. W jeszcze innych zastosowaniach przydatne będzie chirurgiczne utworzenie gniazda w kości, przez usunięcie części warstwy korowej kości w miejscu implantu. Dla wzmożenia kostnienia można wprowadzić do implantu komórki tworzące kości, pobrane od pacjenta. Nieautologiczne komórki kości znajdują również zastosowanie w wynalazku, jeśli przed odrzuceniem przez gospodarza komórek tworzących kości nastąpi pożądany stopień regeneracji kości. Komórki lub tkanki, otrzymane ze źródeł pierwotnych, linii komórkowych lub banków komórek, mogą być zatem przydatne w pewnych wykonaniach. Zobacz opis patentowy USA nr 6132463 przyznany Lee i wsp., który zostaje włączony jako odnośnik.

Materiał dodatkowy

Materiał złożony według wynalazku można sporządzić przez połączenie materiału z fosforanu wapnia, czynnika musującego i czynnika aktywnego biologicznie z wybranym materiałem dodatkowym. Fosforan wapnia może służyć jako materiał wzmacniający, macierz lub jedno i drugie. Materiał z fosforanu wapnia w wyjściowej postaci uwodnionej zazwyczaj posiada pH około 6-7, jest zatem zgodny z szeroką gamą substancji dodatkowych, nie powodując efektu szkodliwego. Materiał dodatkowy wybierany jest na podstawie jego zgodności z fosforanem wapnia i innymi składnikami oraz zdolności do przekazania materiałowi złożonemu właściwości (biologicznych, chemicznych lub mechanicznych), które są pożądane dla konkretnego celu terapeutycznego. Materiał dodatkowy można dobrać na przykład tak, by poprawić wytrzymałość na naprężenia i twardość, zwiększyć odporność na złamania, zapewnić możliwość obrazowania i/lub zmienić właściwości płynne i czas tężenia materiału z fosforanu wapnia.

Materiał dodatkowy można dodać do kompozycji fosforanu wapnia w zmiennych ilościach i pod różnymi postaciami fizycznymi, w zależności od przewidywanego zastosowania terapeutycznego. Materiał dodatkowy może mieć na przykład postać struktur ciała stałego, takich jak gąbki, sita, błony, włókna, żele, włókna ciągłe lub cząstki, w tym mikrocząstki i nanocząstki. Sam materiał dodatkowy może być materiałem złożonym. Materiał dodatkowy może być czynnikiem dodatkowym lub domieszkowym, złożonym z cząstek lub płynem, który zostaje dokładnie zmieszany z resorbowalnym fosfora12

PL 216 040 B1 nem wapnia. Przy dokładnym mieszaniu z materiałem z fosforanu wapnia PCA, materiał dodatkowy może zaburzać reakcję cementowania na poziomie makroskopowym. Może to zajść, gdy materiał dodatkowy okryje cześć cząstek cementu, pozwalając na zajście słabej reakcji cementowania z cząstkami okrytymi. Alternatywnie, ciecz lub ciało stałe może spowodować fizyczne rozdzielenie form reaktywnych, powodując tworzenie ognisk tworzenia cementu (lub granul). Materiał dodatkowy może służyć jako macierz dla fosforanu wapnia, który jest osadzony lub rozproszony w macierzy. Fosforan wapnia może alternatywnie służyć jako macierz dla materiału dodatkowego, który jest w nim rozproszony. Materiał dodatkowy można zastosować jako okrycie dla bryły fosforanu wapnia, na przykład jako okrycie końcowe dla opóźnienia czasu resorpcji lub zmian innych właściwości materiału bioceramicznego. Wreszcie, materiał dodatkowy można okryć kompozycją fosforanu wapnia.

Pożądane jest, by materiały dodatkowe były zgodne biologicznie, to jest, by materiał nie wywoływał szkodliwej reakcji przy wprowadzaniu do gospodarza. W wielu przypadkach pożądane jest, by materiał dodatkowy był również bioresorbowalny. Materiał dodatkowy może mieć powinowactwo do wapnia, fosforanu lub fosforanów wapnia, które podniesie wytrzymałość powierzchni styku fosforan wapnia/materiał dodatkowy. Powinowactwo może być swoiste lub przenoszone przez nieswoiste oddziaływania jonowe. Jedynie dla przykładu, odpowiednie polimery erodujące biologicznie, które mogą zostać użyte jako macierz w materiale złożonym obejmują, lecz nie są ograniczone do kolagenu, glikogenu, chityny, celuloz, skrobi, keratyn, jedwabiu, kwasów nukleinowych, zdemineralizowanej macierzy kostnej, zderywatyzowanego kwasu hialuronowego, polibezwodników, poliortoestrów, kwasu poliglikolowego, kwasu polimlekowego oraz ich kopolimerów. W szczególności wiadomo, że poliestry kwasów α-hydroksykarboksylowych, takie jak poli(L-Iaktyd)(PLLA), poli(D,L-laktyd)(PDLLA), poliglikolid(PGA), poli(laktyd-ko-glikolid) (PLGA), poli(D,L-laktyd-ko-tri-metylenowęglan) i polihydroksymaślan (PHB) i polibezwodniki, takie jak poli(bezwodnik-ko-imid) i ich kopolimery są znane jako erodujące biologicznie i są odpowiednie do użycia w obecnym wynalazku.

Dodatkowo, w połączeniu z kompozycją fosforanu wapnia można zastosować bioaktywne kompozycje szkieł, takie jak kompozycje, zawierające SiO2, Na2O, CaO, P2O5, Al2O3 i/lub CaF2. Inne przydatne polimery erodujące biologicznie obejmują polisacharydy, peptydy i kwasy tłuszczowe.

Korzystne jest użycie polimerów erodujących biologicznie do wykonywania elementów bioresorbowalnych, takich jak, lecz nie ograniczonych do gwoździ śródszpikowych, szpilek, śrub, płytek i kotwic, służących do implantacji do kości. Włókno bioresorbowalne może mieć postać nici, które oddziaływują z fosforanem wapnia, zgodnie z zasadami projektowania i wytwarzania materiałów złożonych, znanymi w tej dziedzinie wiedzy. Takie elementy można formować przez prasowanie mieszaniny proszków cząstek fosforanu wapnia i polimeru. Alternatywnie można wzmocnić macierz fosforanu wapnia za pomocą włókien PLLA, stosując włókna PLLA podobne do tych opisanych przez Tormala i wsp., co zostaje tu włączone jako odnośnik, dotyczący wytwarzania degradowalnych biologicznie, samowzmacniających materiałów złożonych (Clin. Mater. 10:29-34 (1992)).

Polimery bioresorbowalne można również zastosować w produkcji klejów do kości lub kitu, do użycia w sytuacjach związanych z przenoszeniem obciążeń. Materiały dodatkowe można dodać do materiałów złożonych, by zwiększyć ściśliwość i zdolność do przenoszenia obciążeń kleju do kości. Do materiału złożonego można dodać w szczególności włókna węglowe lub inne włókna wzmacniające. W wytwarzaniu klejów zastępujących kości, wzmocnionych włóknami, może być korzystne trawienie plazmowe włókien, dla poprawy jakości i wytrzymałości powierzchni styku fosforan wapnia/włókno. Fosforan wapnia można również utwardzać w temperaturze 37°C, sproszkować lub rozdrobnić w inny sposób i zmieszać ze znanymi substancjami wiążącymi, takimi jak cementy klejów do kości, wypełniacze, gipsy, epoksydy, inne fosforany wapnia lub żele, takie jak, lecz nie ograniczone do siarczanu wapnia, alginianu, kolagenu lub produktów dostępnych w handlu, takich jak Endobone® (Merck), Hapset (Lifecore Biomedical), SRS® (Norian), Bonesource® (Leibinger), Collograft® (Zimmer), Osteograf® (CereMed) i Simplex® (Howmedica). Dla zastosowań, w których utwardzony fosforan wapnia zostanie rozproszony w substancji wiążącej, substancja wiążąca jest najczęściej wytwarzana sposobami znanymi w danej dziedzinie i mieszana z fosforanem wapnia w postaci cząstek, w objętościach w przybliżeniu równych, chociaż rzeczywiste proporcje będą się zmieniać w sposób znany w tej dziedzinie wiedzy, by utworzyć kompozycje o pożądanej spoistości, obrabialności i przyleganiu.

W jeszcze innej realizacji, kompozycją fosforanu wapnia według wynalazku można okryć splecione nici chirurgiczne, wykonane zazwyczaj z poliestru, dla poprawy ich zgodności biologicznej. Okryte nici chirurgiczne można wykonać przez zanurzenie nici w zawiesinie, zawierającej materiał z fosforanu wapnia. Przyleganie okrycia z fosforanu wapnia do nici można poprawić przez obróbkę poPL 216 040 B1 wierzchniową albo nici, albo cząstek fosforanu wapnia, albo jednych i drugich. Obróbka powierzchni obejmuje trawienie plazmowe i/lub wytrawianie chemiczne.

W innych realizacjach dostarczany jest materiał złożony, składający się z materiału z fosforanu wapnia i materiału nieresorbowalnego lub trudnoresorbowalnego. Do odpowiednich materiałów nieresorbowalnych lub trudnoresorbowalnych zalicza się dekstrany, polietylen, polimetakrylan metylu (PMMA), włókna węglowe, alkohol poliwinylowy (PVA), poliamid poli(tereftalan etylenu), szkła biologiczne i związki, wyliczone wyżej w związku z zastosowaniem w klejach lub kitach do kości.

Innym zastosowaniem jest stałe zamocowanie przydatnego obiektu, takiego jak szpilka lub siatka wzmacniająca, w samej kości. Obiekt służy jako kotwica dla trwałego przytwierdzenia do naturalnej kości. Jest to szczególnie przydatne w przyczepianiu do kości więzadeł i ścięgien. Obiekty, składające się z bioresorbowalnego i kostniejącego fosforanu wapnia i odpowiedniego elementu nieresorbowalnego można umieścić w kości i zamocować dodatkowo za pomocą dodatkowego materiału z fosforanu wapnia, lub materiału złożonego w preparacie kleju do kości. Element zostaje osadzony w kości w wyniku kostnienia materiału z fosforanu wapnia.

W jeszcze innej realizacji wynalazku wykonuje się kompozycję przez mieszanie fosforanu wapnia lub materiału złożonego z dodatkiem, który zmienia zdolność do resorpcji, czas tężenia i/lub właściwości płynne materiału złożonego. Do materiału złożonego można na przykład dodać olej silikonowy lub inne polimery lub ciecze, zmniejszające tarcie, by poprawić właściwości płynne materiału złożonego, ze względu na podawanie gospodarzowi za pomocą strzykawki. Korzystne jest, gdy substancja zmniejszająca tarcie jest zgodna biologicznie i zdolna do szybkiego wyciekania z materiału złożonego, zastępującego kość, po zestaleniu kompozycji fosforanu wapnia in vivo. Do odpowiednich substancji zmniejszających tarcie zalicza się, jedynie tytułem przykładu, woski polimerowe, lipidy i kwasy tłuszczowe. Substancje zmniejszające tarcie można stosować w stężeniach około 0,1 do około 30% wag.

Następujące przykłady szczegółowo wyjaśniają korzystne realizacje wynalazku. Przewiduje się, że biegli w tej dziedzinie wiedzy, biorąc pod uwagę te opisy, dokonają podczas praktykowania go licznych modyfikacji i zmian. Uważa się, że te modyfikacje i zmiany mieszczą się w zakresie dołączonych tu zastrzeżeń. Przykłady nie ograniczają w żadnej mierze wynalazku.

Cała zawartość wszystkich odnośników, patentów i opublikowanych zgłoszeń patentowych, cytowanych w tym zgłoszeniu, zostaje włączona jako odnośniki.

P r z y k ł a d y

Wszystkie składniki, wykorzystane w tych przykładach mają czystość farmaceutyczną. Składnik fosforan wapnia to dostępny handlowo materiał zastępczy kości, sprzedawany pod nazwą handlową CEREDEX® przez Etex Corporation, 38 Sydney Street, Cambridge, MA 02139. Wykorzystany czynnik aktywny biologicznie to rekombinowane białko 2 morfogenezy kości człowieka (rhBMP-2). Wytwarzanie i cechy BMP-2 opisano szczegółowo w opisie patentowym USA nr 5013649.

P r z y k ł a d 1: Wytwarzanie kompozycji fosforanu wapnia.

Pastę apatytową niskokrystalicznego amorficznego fosforanu wapnia wykonano zgodnie z opisem w opisie patentowym USA nr 5650176, z wyjątkiem tego, że do sproszkowanego prekursora amorficznego fosforanu wapnia (ACP) dodano 20% wagowo kwaśnego węglanu sodu. Następnie uwodniono ACP za pomocą ograniczonej ilości wody, sporządzając pastę, która pozostała zdatna do obróbki w temperaturze pokojowej przez 20-30 minut.

P r z y k ł a d 2: Analiza implantu in vitro.

Kompozycję fosforanu wapnia wykonano tak, jak opisano w przykładzie 1. Następnie wstrzyknięto uwodnioną pastę do łaźni z roztworem soli fizjologicznej o temperaturze ciała. Materiał z fosforanu wapnia uległ utwardzeniu do makrogranul w symulowanych warunkach in vivo (tj. w temperaturze 37°C).

P r z y k ł a d 3: Wstrzyknięcie domięśniowe.

Pierwszą kompozycję fosforanu wapnia, zawierającą 20% wagowo kwaśnego węglanu sodu wykonano jak opisano w przykładzie 1. Drugą pastę z fosforanu wapnia wykonano zgodnie z opisem patentowym USA nr 5650176, z wyjątkiem tego, że do sproszkowanego prekursora amorficznego fosforanu wapnia (ACP) dodano 29% wagowo glikolu polietylenowego. Następnie obydwie kompozycje ACP uwodniono za pomocą ograniczonej ilości wody, by wytworzyć dwie pasty, obydwie tworzące makrogranule około 100-1000 mikronowe, przy eksplantacji kilka godzin po wstrzyknięciu. Ponadto (danych nie pokazano) granulacja zaszła po wstrzyknięciu 20 μg rhBMP-2, dostarczonego albo w tężejącym cemencie monolitycznym z fosforanu wapnia, albo w samogranulującej kompozycji fosfo14

PL 216 040 B1 ranu wapnia. Ilość tkanki kostnej, wyindukowanej po 21 dniach przy zastosowaniu rhBMP-2, dostarczonego w kompozycji makrogranularnej (fosforan wapnia) była znacząco większa, niż dla materiału kontrolnego (cement monolityczny); danych nie pokazano. Ponadto, retencja miejscowa rhBMP-2, dostarczonego przy zastosowaniu makrogranularnych materiałów z fosforanu wapnia, była znacząco mniejsza, niż dla materiału kontrolnego (tj. w przybliżeniu 307; w stosunku do 75%; danych nie pokazano). Opracowana kompozycja makrogranularna zapewnia szybsze uwalnianie białka osteoindukcyjnego, dzięki zwiększeniu powierzchni dostępnej dla resorpcji macierzy przez osteoklasty. Natomiast ta resorpcja macierzy uwalnia z materiału z fosforanu wapnia rozpuszczalne rhBMP-2.

P r z y k ł a d 4: Wstrzyknięcie do nacięcia kości strzałkowej

Kompozycję fosforanu wapnia, zawierającą 20% wagowo kwaśnego węglanu sodu wykonano jak opisano w przykładzie 1. 20 ąg rhBMP-2 dodano do powstałej kompozycji ACP, którą następnie uwodniono ograniczoną ilością wody, tworząc pastę. Do nacięcia kości strzałkowej ssaka naczelnego, ₃ niebędącego człowiekiem, wstrzyknięto 0,5 cm³. materiału uwodnionego. Granulacja i rozproszenie makrogranul uwidoczniły się po jednym dniu. W przeciwieństwie do tego, po tygodniu od wstrzyknięcia, standardowy materiał z fosforanu wapnia, bez kwaśnego węglanu sodu (kontrola) pozostał w litej masie monolitycznej (danych nie pokazano).

P r z y k ł a d 5: Nacięcie kości strzałkowej ssaka naczelnego, niebędącego człowiekiem

Kompozycję fosforanu wapnia, zawierającą 20% wagowo kwaśnego węglanu sodu (rhBMP-2 -/NaBSM20) wykonano jak opisano w przykładzie 4. Celem tego badania było określenie skuteczności pojedynczego zastrzyku podskórnego rhBMP-2/NaBSM20, podawanego 7 dni po zabiegu chirurgicznym, by przyspieszyć gojenie nacięcia kości strzałkowej u dorosłych samców mangaby rudoczelnej. Wyniki porównano z poprzednim badaniem, gdzie zastrzyk wykonano 3 godziny po zabiegu (danych nie pokazano). U 12 zwierząt wykonano obustronne nacięcia kości strzałkowej, ustabilizowane za pomocą małego gwoździa śródszpikowego. Do jednego nacięcia u sześciu zwierząt wstrzyknięto 0,5 ml roztworu 1,5 mg/ml rhBMP-2 na ml NaBSM20, siedem dni po wykonaniu nacięcia. Przeciwległe nacięcie kości pozostawiono bez leczenia, jako kontrolę chirurgiczną. U pozostałych sześciu zwierząt do jednego nacięcia wstrzyknięto bufor/NaBSM20 bez rhBMP-2, co posłużyło jako kontrola nośnika. Również tu przeciwległe nacięcie kości pozostawiono bez leczenia, jako kontrolę chirurgiczną.

Kolejne radiogramy, wykonane w odstępach tygodniowych od zabiegu wykazały tworzenie zmineralizowanej kości w nacięciach kości, leczonych rhBMP-2/NaBSM20, już w tydzień od wstrzyknięcia. W ciągu dwóch tygodni od wstrzyknięcia uwidoczniło się istotne radiograficznie tworzenie nowej kości. Mostkowanie nacięcia kości przez nową kostninę było obecne już po 3-5 tygodniach od leczenia (4-6 tygodni od nacięcia kości). Nacięcia kości zagoiły się, z punktu widzenia radiografii, w ciągu 7 tygodni od leczeniu (3 tygodni od nacięcia kości). W tym punkcie czasowym nie było dowodów obecności pozostałości materiału nośnikowego NaBSM. Dowody obecności tworzenia nowej kości w przeciwległych nacięciach kontrolnych nie pojawiły się przed 3-4 tygodniem od leczenia (4-5 tygodni od nacięcia kości). W przeciwległych nacięciach kontrolnych z grupy leczonej rhBMP-2/NaBSM20 nie było danych radiograficznych co do kostniny mostkującej lub gojenia nacięcia kości po 7 tygodniach od leczenia (8 tygodni od nacięcia kości). Obraz radiograficzny nacięć kości, leczonych buforem/NaBSM i przeciwległych nacięć kontrolnych w drugiej grupie zwierząt był podobny do otrzymanego dla przeciwległych nacięć kontrolnych w grupie leczonej rhBMP-2/NaBSM20 po 7 tygodniach od leczenia (8 tygodni od nacięcia kości) wciąż widoczna była pozostałość nośnika w nacięciach kości, leczonych buforem/NaBSM20.

Wytrzymałość mechaniczna na skręcanie nacięć kości, leczonych rhBMP-2/NaBSM2O w 8 tygodniu po nacięciu kości, była znacząco większa, niż wytrzymałość i sztywność normalnej kości (1,58 ± 0,40 wobec 1,24 + 0,26 Nm). Wytrzymałość na skręcanie w tej grupie była również znacząco większa w porównaniu z przeciwległymi nacięciami kontrolnymi (0,72 ± 0,19 Nm) oraz z nacięciami kości, leczonymi buforem/NaBSM20 i przeciwległymi nacięciami kontrolnymi tej grupy (0,87 ± 0,29 i 0,74 ± 0,21 Nm). Nie było znaczących różnic pomiędzy wytrzymałością mechaniczną na skręcanie nacięć kości, leczonych buforem/NaBSM20, w porównaniu z przeciwległymi nacięciami kontrolnymi u tych samych zwierząt i w porównaniu z przeciwległymi nacięciami kontrolnymi u zwierząt z grupy rhBMP-2/NaBSM20. Nieleczone kontrolne nacięcia kości uzyskują wytrzymałość mechaniczną normalnej kości po około 14-16 tygodniach. Podobne wyniki otrzymano dla sztywności nacięcia kości.

To badanie wykazuje przyspieszenie o ponad 50% leczenia nacięcia kości, w odpowiedzi na wstrzyknięcie rhBMP-2/NaBSM20 po 7 dniach od wykonania nacięcia kości. Pojawienie się tworzenia nowej kości było znacznie szybsze od tego, które zaobserwowano w nacięciach kości, leczonych

PL 216 040 B1 w poprzednich badaniach rhBMP-2/NaBSM i rhBMP-2/NaBSM po 3 godzinach i 1 dniu od wykonania nacięcia kości. Również wytrzymałość mechaniczna na skręcanie była większa u zwierząt leczonych po 7 dniach od wykonania nacięcia kości, w porównaniu z leczeniem po 3 godzinach i 1 dniu. Przyspieszenie leczenia nacięcia kości wynosiło około 30-40%, gdy leczenie zastosowano w tych dwóch punktach czasowych. Wstępne wyniki wskazują, że przyspieszenie leczenia nacięcia kości można również uzyskać dla leczenia, zastosowanego po 2 tygodniach od wykonania nacięcia kości. Wyniki tych badań wskazują, że kombinacja rhBMP-2/NaBSM znacząco przyspiesza leczenie nacięcia kości, przy podaniu pomiędzy 3 godzinami i 7 dniami po wykonaniu nacięcia kości.

Claims (12)

1. Kompozycja do zastosowania w leczeniu ssaka z ubytkiem kości, znamienna tym, że zawiera białko z rodziny białek morfogennych kości (BMP), materiał z fosforanu wapnia jako nośnik i skuteczną ilość czynnika musującego w ilości wystarczającej do wspomagania tworzenia makrogranul podczas ekspozycji na warunki fizjologiczne in vivo.

2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że białko morfogenne wybiera się z grupy składającej się z BMP-2, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-10, BMP-12 i BMP-13.

3. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że białkiem morfogennym jest BMP-2 lub BMP-6.

4. Kompozycja według dowolnego z zastrz. 1-3, znamienna tym, że materiał z fosforanu wapnia wybiera się z grupy fosforanów wapnia, składającej się z amorficznego apatytowego fosforanu wapnia, hydroksyapatytu, fosforanu triwapniowego i fluoroapatytu.

5. Kompozycja według dowolnego z zastrz. 1-3, znamienna tym, że materiałem z fosforanu wapnia jest amorficzny apatytowy fosforan wapnia.

6. Kompozycja według dowolnego z zastrz. 1-3, znamienna tym, że materiałem z fosforanu wapnia jest niskokrystaliczny apatytowy fosforan wapnia.

7. Kompozycja według zastrz. 6, znamienna tym, że niskokrystaliczny apatytowy fosforan wapnia ma stosunek wapń-fosforan porównywalny z występującymi naturalnie minerałami kości.

8. Kompozycja według zastrz. 6 albo 7, znamienna tym, że niskokrystaliczny apatytowy fosforan wapnia ma stosunek wapń-fosforan mniejszy niż 1:1,50.

9. Kompozycja według dowolnego z zastrz. 6-8, znamienna tym, że niskokrystaliczny apatytowy fosforan wapnia ma stosunek wapń-fosforan około 1:1,40.

10. Kompozycja według dowolnego z zastrz. 1-9, znamienna tym, że czynnikiem musującym jest gaz, wybrany z grupy składającej się z dwutlenku węgla, powietrza, azotu, helu, tlenu i argonu.

11. Kompozycja według dowolnego z zastrz. 1-9, znamienna tym, że czynnikiem musującym jest kwaśny węglan sodu.

12. Kompozycja według zastrz. 11, znamienna tym, że kwaśny węglan sodu jest obecny w stężeniu pomiędzy około 10 i około 40 procent (wag./wag.).