特開2023-33082骨癒着能に優れた多孔性生体インプラントおよびその製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023033082
(43)【公開日】2023-03-09
(54)【発明の名称】骨癒着能に優れた多孔性生体インプラントおよびその製造方法
(51)【国際特許分類】
A61L 27/18 20060101AFI20230302BHJP
A61L 27/24 20060101ALI20230302BHJP
A61L 27/16 20060101ALI20230302BHJP
A61K 6/891 20200101ALI20230302BHJP
【ＦＩ】
A61L27/18
A61L27/24
A61L27/16
A61K6/891
【審査請求】有
【請求項の数】12
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022046533
(22)【出願日】2022-03-23
(31)【優先権主張番号】10-2021-0113154
(32)【優先日】2021-08-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り ２０２１年３月２６日に開催された「２０２１年韓国生体材料学会：春季学術集会」において発表
(71)【出願人】
【識別番号】522116834
【氏名又は名称】ジェイル メディカル コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】110001612
【氏名又は名称】弁理士法人きさらぎ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】カン，イン・キュ
(72)【発明者】
【氏名】キム，フン
(72)【発明者】
【氏名】リー，ヤン・ホ
【テーマコード（参考）】
4C081
4C089
【Ｆターム（参考）】
4C081AB01
4C081AB02
4C081AB06
4C081BA13
4C081CA012
4C081CA181
4C081CB011
4C081CD121
4C081DB03
4C081EA05
4C081EA06
4C089AA02
4C089BE08
4C089CA08
(57)【要約】 （修正有）
【課題】骨癒着能に優れ、移植物との解離が発生せず、金属や細菌による炎症反応を最小化でき、骨形成を加速化できると同時に、無機化した骨形成性能に優れた多孔性生体インプラントおよびこれを製造する方法を提供する。
【解決手段】多孔性ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）インプラントの表面の少なくとも一部上に固定されたコラーゲン層を含み、前記コラーゲン層は、ポリドーパミンを介して前記ＰＥＥＫインプラントに固定され、前記ポリドーパミンにより固定されたコラーゲン層が形成された多孔性ＰＥＥＫインプラントは、表面に多数の気孔が単層で形成されていることを特徴とする骨癒着能に優れた多孔性生体インプラントである。
【選択図】図１
【解決手段】多孔性ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）インプラントの表面の少なくとも一部上に固定されたコラーゲン層を含み、前記コラーゲン層は、ポリドーパミンを介して前記ＰＥＥＫインプラントに固定され、前記ポリドーパミンにより固定されたコラーゲン層が形成された多孔性ＰＥＥＫインプラントは、表面に多数の気孔が単層で形成されていることを特徴とする骨癒着能に優れた多孔性生体インプラントである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
多孔性ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）インプラントの表面の少なくとも一部上に固定されたコラーゲン層を含み、
前記ポリドーパミンにより固定されたコラーゲン層が形成された多孔性ＰＥＥＫインプラントは、表面に多数の気孔が単層で形成されていることを特徴とする骨癒着能に優れた多孔性生体インプラント。
前記ポリドーパミンにより固定されたコラーゲン層が形成された多孔性ＰＥＥＫインプラントは、表面に多数の気孔が単層で形成されていることを特徴とする骨癒着能に優れた多孔性生体インプラント。
【請求項2】
前記多孔性ＰＥＥＫインプラントは、
表面から厚さ０．５μｍ～３．０μｍの単層の気孔層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラント。
表面から厚さ０．５μｍ～３．０μｍの単層の気孔層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラント。
【請求項3】
前記多孔性ＰＥＥＫインプラントは、集束イオンビーム（Ｆｏｃｕｓｅｄ ｉｏｎ ｂｅａｍ，ＦＩＢ）でインプラント表面をＶ字型にエッチング後、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で断面を観察したとき、表面に形成された気孔の直径が１０００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項２に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラント。
【請求項4】
前記コラーゲン層は、複数のコラーゲン分子が集まって形成された線維状の束を通して具現されることを特徴とする請求項１に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラント。
【請求項5】
前記コラーゲン層は、ポリドーパミンを介して前記ＰＥＥＫインプラントに固定されることを特徴とする請求項１に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラント。
【請求項6】
前記コラーゲン層は、豚皮由来の塩沈殿圧縮濃縮された液状コラーゲンを用いて形成されたものを含むことを特徴とする請求項１に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラント。
【請求項7】
前記多孔性ＰＥＥＫインプラント表面をＸ線光電子分光装置で測定時、表面の組成中、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）および硫黄（Ｓ）の組成の総和１００％のうち窒素（Ｎ）を４．００～６．００ａｔｏｍ％で含み、
前記多孔性生体インプラントの表面をＸ線光電子分光装置で測定時、表面の組成中、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）および硫黄（Ｓ）の組成の総和１００ａｔｏｍ％のうち窒素（Ｎ）を１５．５０ａｔｏｍ％以上で含むことを特徴とする請求項１に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラント。
前記多孔性生体インプラントの表面をＸ線光電子分光装置で測定時、表面の組成中、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）および硫黄（Ｓ）の組成の総和１００ａｔｏｍ％のうち窒素（Ｎ）を１５．５０ａｔｏｍ％以上で含むことを特徴とする請求項１に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラント。
【請求項8】
ＰＥＥＫインプラント表面に多数の気孔を形成して、多孔性ＰＥＥＫインプラントを製造する第１段階；
前記多孔性ＰＥＥＫインプラントをドーパミンコーティング液でコーティングおよび乾燥して、ポリドーパミンがコーティングされた多孔性ＰＥＥＫインプラントを製造する第２段階；および
ポリドーパミンがコーティングされた多孔性ＰＥＥＫインプラントの表面の少なくとも一部上に多孔性のコラーゲン層を固定する第３段階；を含む工程を行うことを特徴とする骨癒着能に優れた多孔性生体インプラントの製造方法。
前記多孔性ＰＥＥＫインプラントをドーパミンコーティング液でコーティングおよび乾燥して、ポリドーパミンがコーティングされた多孔性ＰＥＥＫインプラントを製造する第２段階；および
ポリドーパミンがコーティングされた多孔性ＰＥＥＫインプラントの表面の少なくとも一部上に多孔性のコラーゲン層を固定する第３段階；を含む工程を行うことを特徴とする骨癒着能に優れた多孔性生体インプラントの製造方法。
【請求項9】
前記第１段階の多孔性ＰＥＥＫインプラントは、
ＰＥＥＫインプラントを混合酸溶液に１分～５分間浸漬させて、浸漬工程を行う第１－１段階；
浸漬工程を行ったＰＥＥＫインプラントを蒸留水に投入した後、２００～５００ｒｐｍの速度で３分～１０分間撹拌を行う第１－２段階；
第１－２段階を行ったＰＥＥＫインプラントを高圧洗浄機で水圧１２０～１７０ｂａｒの水を１分～３０分間加えて洗浄する第１－３段階；および
第１－３段階を行ったＰＥＥＫインプラントを超音波強度１５～５０ＫＨｚ下で超音波洗浄を行った後、乾燥する第１－４段階；を行うことによって製造することを特徴とする請求項８に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラントの製造方法。
ＰＥＥＫインプラントを混合酸溶液に１分～５分間浸漬させて、浸漬工程を行う第１－１段階；
浸漬工程を行ったＰＥＥＫインプラントを蒸留水に投入した後、２００～５００ｒｐｍの速度で３分～１０分間撹拌を行う第１－２段階；
第１－２段階を行ったＰＥＥＫインプラントを高圧洗浄機で水圧１２０～１７０ｂａｒの水を１分～３０分間加えて洗浄する第１－３段階；および
第１－３段階を行ったＰＥＥＫインプラントを超音波強度１５～５０ＫＨｚ下で超音波洗浄を行った後、乾燥する第１－４段階；を行うことによって製造することを特徴とする請求項８に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラントの製造方法。
【請求項10】
前記第１段階の多孔性ＰＥＥＫインプラントは、
ＰＥＥＫインプラントを混合酸（ｍｉｘｅｄ ａｃｉｄ）溶液に１～５分間浸漬させて、超音波下で浸漬工程を行う第１－１段階；
浸漬工程を行ったＰＥＥＫインプラントを蒸留水に投入した後、２００～５００ｒｐｍの速度で３分～１０分間撹拌を行う第１－２段階；および
第１－２段階を行ったＰＥＥＫインプラントを超音波強度５０～８０ＫＨｚ下で洗浄を行った後、乾燥する第１－３段階；を行うことによって製造することを特徴とする請求項８に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラントの製造方法。
ＰＥＥＫインプラントを混合酸（ｍｉｘｅｄ ａｃｉｄ）溶液に１～５分間浸漬させて、超音波下で浸漬工程を行う第１－１段階；
浸漬工程を行ったＰＥＥＫインプラントを蒸留水に投入した後、２００～５００ｒｐｍの速度で３分～１０分間撹拌を行う第１－２段階；および
第１－２段階を行ったＰＥＥＫインプラントを超音波強度５０～８０ＫＨｚ下で洗浄を行った後、乾燥する第１－３段階；を行うことによって製造することを特徴とする請求項８に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラントの製造方法。
【請求項11】
前記ドーパミンコーティング液は、ドーパミン塩酸塩およびｐＨ８．０～９．０のトリスバッファー水溶液を含み、
前記ドーパミンコーティング液は、ドーパミン塩酸塩を０．２０～０．４０ｍｇ／ｍｌの濃度で含むことを特徴とする請求項８に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラントの製造方法。
前記ドーパミンコーティング液は、ドーパミン塩酸塩を０．２０～０．４０ｍｇ／ｍｌの濃度で含むことを特徴とする請求項８に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラントの製造方法。
【請求項12】
第３段階は、ポリドーパミンがコーティングされた多孔性ＰＥＥＫインプラントを液状コラーゲン溶液でコーティング、洗浄および乾燥して、コラーゲン層を形成し、
前記液状コラーゲン溶液は、コラーゲン０．０００５～０．０５００重量％、ＥＤＣ（（１－ｅｔｈｙｌ－３－（３－ｄｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ）０．１００～０．３００重量％、ＮＨＳ（Ｎ－ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ）０．１００～０．３００重量％および残量の水を含むことを特徴とする請求項８に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラントの製造方法。
前記液状コラーゲン溶液は、コラーゲン０．０００５～０．０５００重量％、ＥＤＣ（（１－ｅｔｈｙｌ－３－（３－ｄｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ）０．１００～０．３００重量％、ＮＨＳ（Ｎ－ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ）０．１００～０．３００重量％および残量の水を含むことを特徴とする請求項８に記載の骨癒着能に優れた多孔性生体インプラントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、歯科用および／または整形外科用インプラントに関し、より具体的には、骨癒着能に優れながらも、機械的物性に優れた多孔性インプラントおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的に、医療用生体インプラントは、脊椎固定補填材、椎間補正補填材、人工関節などを永久的に移植するために使用するものであり、ヒトの生体組織に対して非常に安定した生体親和的な材料を使用しなければならない。また、副作用やその他化学、生化学的反応性があってはならず、反復的な荷重および瞬間的な圧力の付加に対して変形および破壊されないように機械的強度が非常に高くなければならず、生体組織、特に骨組織との結合力が非常に高くなければならない医療用機構である。
【0003】
このようなインプラントは、骨組織に埋植された後、永久的に機能を発揮するようにしたり、または目的とする機能を行う期間の間のみで埋植された後、骨組織から除去され、埋植された間に、骨組織との結合力を高めるために、インプラント表面に様々な加工を行うことが一般的である。このような加工の例として、骨組織との比表面積を高めるための粗さ加工や、骨組織と類似した成分、例えば水酸化アパタイトのような成分をインプラント表面にコーティングする加工が挙げられる。
【0004】
しかしながら、このような骨組織との結合力が高くインプラント表面を加工した場合にも、インプラントが埋植された後、周辺組織で発生する炎症などの副作用に対する解決は 現状では不十分な状態である。特に歯科矯正用マイクロインプラントのように、埋植された後に矯正のためにインプラントを支持台で矯正用鉄線を引くなどの矯正力を発生させる行為は、インプラントと歯槽骨や周辺組織間の隙間を形成し、このような隙間に細菌などの炎症誘発原因が浸透して炎症を発生させ、そのため、インプラント埋植施術の失敗を引き起こすことができる。
【0005】
また、従来のインプラント材質は、一般的にチタンのような生体親和的な材料で具現して生体内副作用を最小化するが、商用化チタンインプラントの場合、組織炎症を誘発させ、このような組織炎症は、インプラントと埋植された骨および／または歯ぐき間の隙間を生成させ、隙間をさらに離隔させることによって、さらなる細菌浸透による炎症を誘発させる原因となる問題が発生した。しかも、従来のインプラントの場合、骨癒着能が低下するにつれて、手術後に患部から離脱する現象が発生したり、表面処理したインプラントの場合、移植物との解離などによって永久移植の観点から安全性が低下する問題があった。
【0006】
これより、骨癒着能に優れ、移植物との解離が発生せず、金属や細菌による炎症反応を最小化でき、骨形成を加速化できると同時に、無機化した骨形成性に優れた効果を全部発現できるインプラントに対する研究が急務である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】韓国公開特許第１０－２０２０－０１０４１２２号公報
【特許文献2】韓国公開特許第１０－２０１８－００２８９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、前述のような点に鑑みてなされたものであって、骨癒着能に優れ、移植物との解離が発生せず、金属や細菌による炎症反応を最小化でき、骨形成を加速化できると同時に、無機化した骨形成性に優れた効果を全部発現できる多孔性生体インプラントおよびその製造方法を提供することに目的がある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前述の課題を解決するための本発明は、多孔性生体インプラントに関し、多孔性ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）インプラントの表面の少なくとも一部上に固定されたコラーゲン層を含む。
【0010】
本発明の一実施例によれば、前記多孔性生体インプラントは、表面に多数の気孔が形成されている。
【0011】
本発明の一実施例によれば、前記多孔性生体インプラントは、表面から厚さ０．５μｍ～３μｍで単層の気孔層が形成されていてもよい。
【0012】
本発明の一実施例によれば、前記多孔性生体インプラントは、表面に形成された気孔の平均直径が１０００ｎｍ以内でありうる。
【0013】
本発明の一実施例によれば、前記コラーゲン層は、複数のコラーゲン分子が集まって形成された線維状の束を通して具現できる。
【0014】
本発明の一実施例によれば、前記コラーゲン層は、ポリドーパミンを介して前記多孔性生体インプラントに固定されてもよい。
【0015】
本発明の一実施例によれば、前記コラーゲン層は、前記ポリドーパミンのアミン基と置換結合されて、前記多孔性生体インプラントに固定されてもよい。
【0016】
本発明の一実施例によれば、前記コラーゲン層は、豚皮由来の塩沈殿圧縮濃縮された液状コラーゲンを用いて形成できる。
【0017】
本発明の一実施例によれば、コラーゲンおよびポリドーパミンが結合されていない前記多孔性生体インプラント表面をＸ線光電子分光装置で測定時、表面の組成中、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）および硫黄（Ｓ）の組成の総和１００％のうち窒素（Ｎ）を４．００～６．００ａｔｏｍ％で含んでもよい。
【0018】
本発明の一実施例によれば、前記多孔性生体インプラントの表面をＸ線光電子分光装置で測定時、表面の組成中、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）および硫黄（Ｓ）の総和１００％のうち窒素（Ｎ）を１５．５０ａｔｏｍ％以上で含んでもよい。
【0019】
また、本発明は、上記で説明した多孔性生体インプラントを製造する方法に関するものであって、ＰＥＥＫインプラント表面に多数の気孔を形成して、多孔性ＰＥＥＫインプラントを製造する第１段階；前記多孔性ＰＥＥＫインプラントをドーパミンコーティング液にコーティングおよび乾燥して、ポリドーパミンがコーティングされた多孔性ＰＥＥＫインプラントを製造する第２段階；およびポリドーパミンがコーティングされた多孔性ＰＥＥＫインプラントの表面の少なくとも一部上に多孔性のコラーゲン層を固定する第３段階；を含む工程を行うことによって製造できる。
【0020】
本発明の一実施例によれば、前記第１段階の多孔性ＰＥＥＫインプラントは、ＰＥＥＫインプラントを混合酸溶液に１分～５分間浸漬させて、浸漬工程を行う第１－１段階；浸漬工程を行ったＰＥＥＫインプラントを蒸留水に投入した後、２００～５００ｒｐｍの速度で３分～１０分間撹拌を行う第１－２段階；第１－２段階を行ったＰＥＥＫインプラントを高圧洗浄機で水圧１２０～１７０ｂａｒの水を１分～３０分間加えて洗浄する第１－３段階；および第１－３段階を行ったＰＥＥＫインプラントを超音波強度１５～５０ＫＨｚ下で超音波洗浄を行った後、乾燥する第１－４段階；を行うことによって製造したものでありうる（方法１）。
【0021】
本発明の一実施例によれば、前記第１段階の多孔性ＰＥＥＫインプラントは、ＰＥＥＫインプラントを超音波下で混合酸溶液に１分～５分間浸漬させて、浸漬工程を行う第１－１段階；浸漬工程を行ったＰＥＥＫインプラントを蒸留水に投入した後、２００～５００ｒｐｍの速度で３分～１０分間撹拌を行う第１－２段階；および第１－２段階を行ったＰＥＥＫインプラントを超音波強度５０～８０ＫＨｚ下で超音波洗浄を行った後、乾燥する第１－３段階を行うことによって製造したものでありうる（方法２）。
【0022】
本発明の一実施例によれば、前記ドーパミンコーティング液は、ドーパミン塩酸塩およびｐＨ８．０～９．０のトリスバッファー水溶液を含んでもよい。
【0023】
本発明の一実施例によれば、前記ドーパミンコーティング液は、ドーパミン塩酸塩を０．２０～０．４０ｍｇ／ｍｌの濃度で含んでもよい。
【0024】
本発明の一実施例によれば、第３段階は、ポリドーパミンがコーティングされた多孔性ＰＥＥＫインプラントを液状コラーゲン溶液でコーティング、洗浄および乾燥して、コラーゲン層を形成できる。
【0025】
本発明の一実施例によれば、前記コラーゲン溶液は、コラーゲン０．０００５～０．０５００重量％、ＥＤＣ（（１－ｅｔｈｙｌ－３－（３－ｄｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ）０．１００～０．３００重量％、ＮＨＳ（Ｎ－ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ）０．１００～０．３００重量％および残量の水を含んでもよい。
【発明の効果】
【0026】
本発明に多孔性生体インプラントは、インプラント表面に均一なサイズで気孔が形成されているところ、比表面積の増加によってコラーゲン層との接合力に優れていると共に、多量のコラーゲンを固定できるので、骨癒着能に優れ、移植物との解離が発生せず、金属や細菌による炎症反応を最小化でき、骨形成を加速化できると同時に、無機化した骨形成性に優れている。また、表面に形成された気孔が３次元に形成されておらず、２次元にインプラント表面の部分にのみ形成されているので、ＰＥＥＫインプラント自体の機械的物性にほとんど影響を及ぼすことなく、歯科用および／または整形外科用生体インプラントに広く使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【発明を実施するための形態】
【0028】
本発明において使用する用語「多孔性生体インプラント」は、ＰＥＥＫインプラント表面にポリドーパミンおよび前記ポリドーパミンによりインプラント表面に固定されたコラーゲン層を含むインプラントを意味する。
【0029】
以下、本発明をより具体的に説明する。
【0030】
本発明による多孔性生体インプラントは、多孔性ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）インプラントの表面の少なくとも一部上に固定されたコラーゲン層を含んで具現される。
【0031】
まず、前記多孔性ＰＥＥＫインプラントについて説明する。
【0032】
本発明によるインプラントは、ポリエーテルエーテルケトンで形成されたものであり、従来の金属系（例えば、チタンなど）インプラントの問題点である腐食および金属イオン放出などを解決できながらも、骨癒着能に優れ、骨形成を加速化できると同時に、無機化した骨形成性に優れた効果を全部発現できる。
【0033】
また、多孔性ＰＥＥＫインプラントは、ＰＥＥＫインプラント表面をエッチング（ｅｔｃｈｉｎｇ）処理して、２次元構造の複数の気孔が形成されたものであり、このように３次元構造で気孔を形成せず、インプラント表面にのみあたかも単層構造で気孔を形成することによって、インプラントの優れた機械的物性を維持しつつ、コラーゲン固定率および付着率を増大させることができる。好ましい一例として、前記多孔性ＰＥＥＫインプラントは、表面から厚さ（または深さ）０．５μｍ～３．０μｍで、好ましくは、１．０μｍ～２．５μｍで、より好ましくは、厚さ１．５μｍ～２．０μｍで気孔層が形成されていてもよい。この際、気孔層の厚さが０．５μｍ未満なら、気孔の形成によるコラーゲン付着率の増大および固定化率の増大効果が不十分であり、気孔層の厚さが３．０μｍを超過すると、機械的強度が減少する問題があり得るので、インプラント表面から前記範囲内の厚さ（または深さ）で気孔層が形成されることが好ましく、表面にコラーゲン層などが固定されていない多孔性ＰＥＥＫインプラントの表面には、気孔が均一に形成されており、表面に形成された気孔の直径は、１０００ｎｍ未満、好ましくは、３６０～９３０ｎｍ、さらに好ましくは、３８０～９００ｎｍ程度の範囲で形成されていてもよい。
【0034】
また、前記表面にコラーゲン層などが固定されていない多孔性ＰＥＥＫインプラントの表面は、Ｘ線光電子分光装置で測定時、表面の組成中、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）および硫黄（Ｓ）の組成の総和１００ａｔｏｍ％のうち窒素（Ｎ）を４．００～６．００ａｔｏｍ％、好ましくは、４．３０～６．００ａｔｏｍ％、より好ましくは、４．５０～５．５０ａｔｏｍ％で含んでもよく、このようなＮ含有量は、多孔性ＰＥＥＫインプラント表面にエッチング工程時にインプラント表面の一部にニトロ基が生成されたためである。
【0035】
次に、前記コラーゲン層について説明する。
【0036】
前記コラーゲン層は、骨癒着能に優れ、骨形成を加速化でき、無機化した骨形成性に優れた効果を発現する機能を行う。
【0037】
前記コラーゲン層は、前記ＰＥＥＫインプラント表面の少なくとも一部上に固定され、好ましくは、前記コラーゲン層は、前記ＰＥＥＫインプラント表面の全部上に固定されてもよい。
【0038】
また、前記コラーゲン層は、複数のコラーゲン分子が集まって形成された線維状の束を通して具現でき、このために、溶解性を高めた液状コラーゲンを用いて前記コラーゲン層を形成でき、好ましくは、豚皮由来の液状コラーゲンを用いて前記コラーゲン層を形成できる。
【0039】
また、前記コラーゲン層は、多孔性形態のコラーゲン層で形成できる。もし、固状コラーゲン、一例として、ラット尾（ｒａｔ ｔａｉｌ）由来の固状コラーゲンを用いて反応させる場合、コラーゲンの低い溶解性によって反応性が低くなって、一定濃度のコラーゲン層を形成しにくい。
【0040】
前記コラーゲン層は、ポリドーパミンを介して前記多孔性ＰＥＥＫインプラントに固定されてもよく、好ましくは、多孔性ＰＥＥＫインプラント表面にコーティングされたポリドーパミンを媒介としてコラーゲンとの相互結合を誘導して固定されてもよく、より好ましくは、図１に示されたように、前記コラーゲン層は、前記ドーパミンのアミン基と化学結合されることによって、ＰＥＥＫインプラントに固定されてもよい。
【0041】
もし、何らの処理もしない状態の多孔性ＰＥＥＫインプラントにコラーゲン層を結合して使用すると、ＰＥＥＫ表面にアミノ基のような反応性グループがないので、固定されたコラーゲン層の量が大きく制限されることによって、骨癒着能が低下し、骨形成を加速化できず、無機化した骨形成性が低下することがあり、移植物との解離が発生することがある。しかしながら、本発明によるＰＥＥＫインプラントは、ドーパミンを媒介として化学結合することによって、後述するコラーゲン層を高集積することかでき、これによって、骨癒着能に優れ、骨形成を加速化でき、無機化した骨形成性に優れ、移植物との解離が発生しない効果を全部同時に発現できる。
【0042】
ポリドーパミンにより固定されたコラーゲン層が形成された本発明の多孔性生体インプラントは、表面をＸ線光電子分光装置で測定したとき、表面の組成中、炭素（Ｃ）、酸素（Ｏ）、窒素（Ｎ）および硫黄（Ｓ）の組成の総和１００ａｔｏｍ％のうち窒素（Ｎ）を１５．５０ａｔｏｍ％以上で、好ましくは、１６．００～１８．００ａｔｏｍ％、より好ましくは、１６．３０～１７．４０ａｔｏｍ％で含んでもよい。
【0043】
前述の本発明の多孔性生体インプラントを製造する方法について説明すると、次の通りである。
【0044】
本発明の多孔性生体インプラントは、ＰＥＥＫインプラント表面に多数の気孔を形成して、多孔性ＰＥＥＫインプラントを製造する第１段階；前記多孔性ＰＥＥＫインプラントをドーパミンコーティング液にコーティングおよび乾燥して、ポリドーパミンがコーティングされた多孔性ＰＥＥＫインプラントを製造する第２段階；およびポリドーパミンがコーティングされた多孔性ＰＥＥＫインプラントの表面の少なくとも一部上に多孔性のコラーゲン層を固定する第３段階；を含む工程を行うことによって製造できる。
【0045】
第１段階の多孔性ＰＥＥＫインプラントは、エッチング工程を行うことで表面に多孔性を形成するが、次の二つの方法によって製造できる（方法１、方法２）。
【0046】
方法１：ＰＥＥＫインプラントを混合酸溶液に浸漬させて、浸漬工程を行う第１－１段階；浸漬工程を行ったＰＥＥＫインプラントを蒸留水に投入した後、撹拌を行う第１－２段階；第１－２段階を行ったＰＥＥＫインプラントを高圧洗浄機で洗浄する第１－３段階；および第１－３段階を行ったＰＥＥＫインプラントを超音波洗浄を行った後、乾燥する第１－４段階；を行うことによって製造できる。前記混合酸溶液は、８５．００～９９．９９体積％濃度の硫酸および６０～７０体積％濃度の硝酸を１：０．７～１．２重量比で混合した酸溶液を使用でき、好ましくは、９０．００～９９．９９体積％濃度の硫酸および６２．００～６９．００体積％濃度の硝酸を１：０．８～１．２重量比で、より好ましくは、９５．００～９９．９９体積％濃度の硫酸および６４．００～６８．００体積％濃度の硝酸を１：０．８～１．１重量比で混合した酸溶液を使用できる。この際、前記硫酸および／または硝酸の濃度が前記範囲を外れると、ＰＥＥＫインプラント表面に均一なサイズの気孔が形成されないことがある。また、混合酸溶液内硝酸の混合比が０．７重量比未満なら、気孔層が単層を維持しにくく、均一なサイズで気孔が形成されないことがあり、１．２重量比を超過すると、表面に気孔形成数が少ない。
【0047】
前記第１－１段階は、ＰＥＥＫインプラントを混合酸溶液に１分～５分間、好ましくは、１分～３分間浸漬させて、浸漬工程を行うことができ、浸漬時間が１～５分を外れると、ＰＥＥＫ表面に気孔形成数が少ないか、または非常に多く生じて、機械的強度が不足することがあるので、前記時間の間のみで浸漬工程を行った方がよい。
【0048】
また、方法１の第１－２段階は、酸除去のための洗浄工程であって、浸漬工程を行ったＰＥＥＫインプラントを蒸留水に浸漬させた後、２００～５００ｒｐｍの撹拌速度で、好ましくは、２００～３５０ｒｐｍの撹拌速度で３分～１０分間撹拌を行うことができる。
【0049】
また、方法１の第１－３段階は、第１－２段階を行った図２のように、ＰＥＥＫインプラント表面にひび割れた破片が存在し、これを除去するための工程であって、高圧洗浄機を用いて水圧１２０～１７０ｂａｒの水を０．５分～３０分間、好ましくは、高圧洗浄機を用いて水圧１３０～１６０ｂａｒの水を１分～５分間加えて高圧洗浄を行うことで、インプラント表面のひび割れた破片を剥がす工程である（図３のＡ、Ｂ参照）。この際、水圧が１２０ｂａｒ未満なら、ひび割れた破片除去がうまくいかないことがあり、１７０ｂａｒを超過すると、かえってインプラント表面に形成された気孔を破損させることができるので、前記範囲内の水圧で高圧洗浄を行った方がよい。
【0050】
また、方法１の第１－４段階は、ＰＥＥＫインプラント表面に存在する残余の破片および気孔を閉塞している異物などを除去するための超音波洗浄工程であって、前記方法１の超音波洗浄および第１－３段階を行ったＰＥＥＫインプラントを蒸留水に投入した後、超音波強度１５～８０ＫＨｚ、好ましくは、超音波強度１５～５０ＫＨｚを、より好ましくは、超音波強度１５～３０ＫＨｚを加えて５～１２０分間超音波洗浄を行うことができる。この際、超音波強度が１６ＫＨｚ未満なら、インプラント表面に閉塞された気孔が多量残存することがあり、超音波強度が８０ＫＨｚを超過すると、かえって第１－１～第１－３段階工程を通じて形成された気孔の周辺が破壊されて、気孔数が減少し、表面に気孔が不均一に形成されることがあるので、前記範囲内の超音波強度で超音波洗浄を行った方がよい（図３のＡ、Ｂ参照）。
【0051】
また、第１－４段階の前記乾燥は、当業界において使用する一般的な乾燥方法で行うことができ、好ましい一例として、自然乾燥させたり、５０～７０℃で熱乾燥を行うこともできる。
【0052】
方法２：多孔性ＰＥＥＫインプラントを製造する方法２は、高圧洗浄を省略した方法であって、ＰＥＥＫインプラントを混合酸溶液に浸漬させて、超音波処理する浸漬工程を行う第１－１段階；浸漬工程を行ったＰＥＥＫインプラントを蒸留水に投入した後、撹拌を行う第１－２段階；および第１－２段階を行ったＰＥＥＫインプラントを超音波洗浄を行った後、乾燥する第１－３段階；を行うことによって製造できる。
【0053】
方法２で、前記第１－１段階は、超音波下で混合酸を処理することが方法１の第１－１段階と異なっている。
【0054】
第１－２段階を行ったＰＥＥＫインプラントを蒸留水に投入した後、超音波強度１５～８０ＫＨｚ、好ましくは、超音波強度４０～８０ＫＨｚを、より好ましくは、５０～８０ＫＨｚを加えて５～１２０分間超音波洗浄を行うことができる。この際、超音波強度が３０ＫＨｚ未満なら、インプラント表面のひび割れた破片が不十分に除去され、閉塞された気孔が多量残存することがあり、超音波強度が８０ＫＨｚを超過すると、かえって第１－１～第１－２段階工程を通じて形成された気孔の周辺が破壊されて、気孔数が減少し、表面に気孔が不均一に形成されるので、前記範囲内の超音波強度で超音波洗浄を行った方がよい。
【0055】
また、第１－３段階の前記乾燥は、当業界において使用する一般的な乾燥方法で行うことができ、好ましい一例として、常温で自然乾燥させたり、５０～７０℃で熱乾燥を行うこともできる。
【0056】
第１段階の多孔性ＰＥＥＫインプラントは、混合酸（硫酸／硝酸）を用いてエッチング工程を行うことで表面に多孔性を形成する。一方、単一酸（硫酸）を用いてエッチング工程を行うことで表面に多孔性を形成することもできる。本発明において単一酸処理および混合酸処理表面の気孔層の厚さを比較するために、集束イオンビームを用いてＰＥＥＫインプラント表面にＶ字型にエッチングした後、走査電子顕微鏡で観察して、図６と図７に示した。
【0057】
図６は、単一酸（硫酸）処理して得られた表面断層写真である。単一酸処理して得られたＰＥＥＫインプラントの場合、図５のＤに示すように、大小の気孔が多層で深く形成されている。図６のエッチング後の断面を見ると、最下深さ１６μｍ以上の気孔層が形成され、エッチングされた周辺の組織が崩れたことが分かる。これは、硫酸が速い速度でＰＥＥＫの深い内部まで浸透したためであり、気孔の密度がかなり大きくて、集束アルゴンイオンビーム（ＦＩＢ）に耐えずに崩れたためである。
【0058】
図７は、集束イオンビームを用いて混合酸処理したＰＥＥＫインプラントのエッチング後のイメージを示したものである。気孔層の厚さは、約１．８３μｍの厚さで単層を構成していることが分かる。また、エッチングされた周辺の組織が良好に維持されていることが分かる。これらの結果から、ＰＥＥＫインプラントは、硫酸／硝酸の混合酸を用いることによって、気孔サイズが均一であり、単層で気孔が形成された多孔性ＰＥＥＫインプラントを製造できることが分かった。
【0059】
次に、本発明の多孔性生体インプラント製造方法の前記第２段階は、上記で説明した方法１または方法２によって第１段階で製造した多孔性ＰＥＥＫインプラントをドーパミンコーティング液でコーティングおよび乾燥して、ポリドーパミンがコーティングされた多孔性ＰＥＥＫインプラントを製造する工程を行う（図１参照）。
【0060】
第２段階の前記コーティング方法は、噴霧法、浸漬法、ローリング法など特に限定されないが、好ましい一例として、浸漬法を使用して多孔性ＰＥＥＫインプラントをポリドーパミンコーティング液に浸漬させた後、１０～３０時間、好ましくは、２０～２８時間程度ローラーミキサー（ｒｏｌｌｅｒ ｍｉｘｅｒ）を行うことでコーティングを行うことができる。
【0061】
また、前記ドーパミンコーティング液は、ドーパミン塩酸塩（ｄｏｐａｍｉｎｅ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）および溶媒を含み、前記溶媒は、ドーパミンを溶解させることができる公知の溶媒なら、制限なしで使用でき、好ましくは、ｐＨ８．０～９．０のトリスバッファー溶液（Ｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ａｍｉｎｏｍｅｔｈａｎｅ ｂｕｆｆｅｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を使用した方がよい。
【0062】
また、前記ドーパミンコーティング液は、前記ドーパミン塩酸塩を０．０５～０．４０ｍｇ／ｍｌの濃度で、好ましくは、０．２５～０．４０ｍｇ／ｍｌの濃度で含んだ方がよい。この際、ドーパミン塩酸塩の濃度が０．０５ｍｇ／ｍｌ未満なら、インプラント表面にコーティングされるポリドーパミン量が少ないため、次の工程でコラーゲン付着率、固定率が低いため、多孔性生体インプラントの骨癒着能の低下、骨形成性の低下、移植物との解離発生などの問題が生じ得、０．４０ｍｇ／ｍｌを超過しても、これ以上コラーゲン付着率、固定率が増大しないので、前記範囲内の濃度でドーパミン塩酸塩を含んだ方がよい。
【0063】
また、第２段階の前記乾燥は、当業界において使用する一般的な乾燥方法で行うことができ、好ましい一例として、常温で自然乾燥または真空オーブン下で乾燥を行うこともできる。
【0064】
次に、本発明の多孔性生体インプラント製造方法の前記第３段階は、ポリドーパミンがコーティングされた多孔性ＰＥＥＫインプラントの表面の少なくとも一部上に多孔性のコラーゲン層を固定する工程であって、ポリドーパミンがコーティングされた多孔性ＰＥＥＫインプラントを液状コラーゲン溶液でコーティング、洗浄および乾燥してコラーゲン層を形成できる。
【0065】
第３段階の前記コーティング方法は、噴霧法、浸漬法、ローリング法など特に限定されないが、好ましい一例として、浸漬法を使ってポリドーパミンがコーティングされた多孔性ＰＥＥＫインプラントを液状コラーゲンコーティング液に浸漬させた後、３０～６０時間、好ましくは、４０～５５時間程度ローラーミキサー（ｒｏｌｌｅｒ ｍｉｘｅｒ）を行うことでコーティングを行うことができる。
【0066】
また、前記液状コラーゲン溶液は、コラーゲン、ＥＤＣ（１－ｅｔｈｙｌ－３－（３－ｄｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ）、ＮＨＳ（Ｎ－ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ）および水を含んでもよい。
【0067】
前記液状コラーゲンは、商業的に購入可能な液状コラーゲンを使用でき、好ましい一例として、豚皮由来の塩沈殿圧縮濃縮された液状コラーゲンを使用できる。また、溶液内液状コラーゲン含有量は、０．０００５～０．０５００重量％、好ましくは、０．００１～０．０１０重量％を含んでもよい。この際、溶液全体重量のうち液状コラーゲン含有量が０．０００５重量％未満なら、固定化されるコラーゲンの量が顕著に低いため、目的とするレベルの効果を発現できず、液状コラーゲン含有量が０．０５００重量％を超過するとしても、導入されるコラーゲンの量が増加しない。
【0068】
また、前記ＥＤＣおよびＮＨＳは、液状コラーゲンのカルボキシ基を活性化するものであって、ＥＤＣおよびＮＨＳそれぞれは、溶液の全体重量中、０．１００～０．２００重量％を使用した方がよい。
【0069】
第３段階で、前記洗浄は、精製水または脱イオン水で液状コラーゲンがコーティングされたインプラントを１～３回洗浄を行うことができる。
【0070】
また、第３段階の乾燥は、当業界において使用する一般的な方法で乾燥を行うことができ、好ましくは、常温で自然乾燥または真空オーブン下で乾燥を行うこともできる。
【0071】
上記で説明した本発明の多孔性生体インプラントは、骨折固定用、人工脊椎、人工義手、歯科矯正用など治療、矯正など生体内埋植されるインプラントの場合、制限なしで使用でき、好ましくは、整形外科用インプラントに使用可能である。
【0072】
下記の実施例を通じて本発明をより具体的に説明するが、下記実施例が本発明の範囲を限定するものではなく、これは、本発明の理解を助けるためのものと解すべきである。
【0073】
［実施例］
比較準備例１：表面エッチング処理したＰＥＥＫインプラントの製造
ＰＥＥＫインプラント（ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ(R) ｉ４ Ｒ、製造社：Ｅｖｏｎｉｃ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ＧｍｂＨ）を用いて製造した椎間体癒合補填のための脊椎ケージを準備した。
比較準備例１：表面エッチング処理したＰＥＥＫインプラントの製造
ＰＥＥＫインプラント（ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ(R) ｉ４ Ｒ、製造社：Ｅｖｏｎｉｃ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ＧｍｂＨ）を用いて製造した椎間体癒合補填のための脊椎ケージを準備した。
【0074】
次に、前記ＰＥＥＫインプラントを混合酸溶液に浸漬させた後、２５０ｒｐｍ磁気撹拌機で撹拌を３０分間行った。この際、前記混合酸溶液は、９５体積％濃度の硫酸および６５体積％濃度の硝酸を１：１の重量比で混合して製造した。
【0075】
次に、混合酸からＰＥＥＫインプラントを取り出した後、これを蒸留水で１分３０秒間洗浄した後、これを１，５００ｍｌ蒸留水に浸漬させた後、２５０ｒｐｍの速度で５分間撹拌を行った。
【0076】
次に、蒸留水からＰＥＥＫインプラントを取り出した後、約２５～２６℃で２４時間の間乾燥して表面エッチング処理したＰＥＥＫインプラントを製造した。
【0077】
製造したＰＥＥＫインプラントのＳＥＭイメージを図２に示した。
【0078】
図２を参照すると、ＰＥＥＫインプラント表面に多くの亀裂が生じ、ひび割れた破片が剥がれていないことを確認できた。
【0079】
準備例１：多孔性ＰＥＥＫインプラントの製造１
（１）表面エッチング処理工程
ＰＥＥＫインプラントとして、比較準備例１と同じ椎間体癒合補填のための脊椎ケージを準備した。
（１）表面エッチング処理工程
ＰＥＥＫインプラントとして、比較準備例１と同じ椎間体癒合補填のための脊椎ケージを準備した。
【0080】
次に、前記ＰＥＥＫインプラントを混合酸溶液に浸漬させた後、２５０ｒｐｍ磁気撹拌機で撹拌を３０分間行った。この際、前記混合酸溶液は、９５体積％濃度の硫酸および６５体積％濃度の硝酸を１：１の重量比で混合して製造した。
【0081】
次に、混合酸からＰＥＥＫインプラントを取り出した後、これを蒸留水で１分３０秒間洗浄した後、これを１，５００ｍｌ蒸留水に浸漬させた後、２５０ｒｐｍの速度で５分間撹拌を行った。
【0082】
（２）高圧洗浄工程
次に、蒸留水からＰＥＥＫインプラントを取り出した後、高圧洗浄機を用いて圧力１５０ｂａｒ程度の水圧をＰＥＥＫインプラント表面に加えて１～５分間高圧洗浄を行った。
次に、蒸留水からＰＥＥＫインプラントを取り出した後、高圧洗浄機を用いて圧力１５０ｂａｒ程度の水圧をＰＥＥＫインプラント表面に加えて１～５分間高圧洗浄を行った。
【0083】
（３）超音波洗浄および乾燥工程
次に、高圧洗浄工程を行ったＰＥＥＫインプラントを蒸留水に投入した後、超音波強度３０ＫＨｚを加えて６０分間超音波洗浄を行った。
次に、高圧洗浄工程を行ったＰＥＥＫインプラントを蒸留水に投入した後、超音波強度３０ＫＨｚを加えて６０分間超音波洗浄を行った。
【0084】
次に、超音波洗浄を完了したＰＥＥＫインプラントを真空乾燥器に投入した後、６０℃で２４時間乾燥を行って、多孔性ＰＥＥＫインプラントを製造した。
【0085】
製造した多孔性ＰＥＥＫインプラントのＳＥＭイメージを図３のＡおよびＢに示した。
【0086】
図３を参照すると、比較準備例１とは異なって、表面に亀裂破片がなく、インプラント表面に２次元気孔構造が均質に形成されていることを確認できた。
【0087】
準備例２：多孔性ＰＥＥＫインプラントの製造２
前記準備例１と同じ方法で表面エッチング処理工程を行ったＰＥＥＫインプラントを製造した。
前記準備例１と同じ方法で表面エッチング処理工程を行ったＰＥＥＫインプラントを製造した。
【0088】
次に、前記ＰＥＥＫインプラントを蒸留水に投入した後、超音波強度６０ＫＨｚを加えて１～５分間超音波洗浄を行った。
【0089】
次に、超音波洗浄を完了したＰＥＥＫインプラントを真空乾燥器に投入した後、６０℃で２４時間乾燥を行って、多孔性ＰＥＥＫインプラントを製造した。
【0090】
製造した多孔性ＰＥＥＫインプラントのＳＥＭイメージを図４のＡ～Ｃに示した。
【0091】
図４を参照すると、比較準備例１とは異なって、表面に亀裂破片がなく、インプラント表面に２次元気孔構造が均質に形成されていることを確認できた。
【0092】
比較準備例２：多孔性ＰＥＥＫインプラントの製造
ＰＥＥＫインプラントとして、比較準備例１と同じ椎間体癒合補填のための脊椎ケージを準備した。
ＰＥＥＫインプラントとして、比較準備例１と同じ椎間体癒合補填のための脊椎ケージを準備した。
【0093】
次に、前記ＰＥＥＫインプラントを９９．５体積％濃度の硫酸溶液に浸漬させた後、３０分間沈積した後、アセトン、エタノールおよび蒸留水でそれぞれ１５分ずつ超音波洗浄を行った。
【0094】
その後、１２０℃で４時間の間乾燥を行って、エッチング処理した３次元構造のＰＥＥＫインプラントを製造した。
【0095】
製造した多孔性ＰＥＥＫインプラントのＳＥＭイメージを図５のＡ～Ｃに示した。図５のＡの低倍率およびＢの中倍率ＳＥＭイメージを見ると、表面が不均一に気孔が形成されており、井戸形態で凹設された部位が複数部位形成されることを確認できた。また、Ｃは、Ｂの左側凹設された部位のうち一部（赤色ボックス）部分を、Ｄは、右側部位の一部（白色ボックス）部分を高倍率で測定したＳＥＭイメージであるが、気孔サイズが不均一に形成され、気孔がＰＥＥＫインプラント表面から深く多層構造で気孔層が形成されていることを確認できた。
【0096】
実験例１：表面気孔サイズおよび気孔層の厚さの測定
前記準備例１～２および比較準備例２で製造した多孔性ＰＥＥＫインプラントに対して集束イオンビーム（ＦＩＢ）で表面をＶ字型にエッチングして、ＳＥＭで表面に形成された気孔の平均サイズおよび気孔層の厚さを測定し、その結果を下記表１に示した。
前記準備例１～２および比較準備例２で製造した多孔性ＰＥＥＫインプラントに対して集束イオンビーム（ＦＩＢ）で表面をＶ字型にエッチングして、ＳＥＭで表面に形成された気孔の平均サイズおよび気孔層の厚さを測定し、その結果を下記表１に示した。
【0097】
【0098】
【表1】
【0099】
準備例１および準備例２で製造した多孔性ＰＥＥＫインプラントは、図３および図４から確認できるように、ＰＥＥＫインプラント表面に気孔が均一かつ等しく形成されたが、このような特徴によって、図７に示すように、表面気孔層の厚さ範囲が０．５～３μｍで単層を示し、気孔サイズは、１０００ｎｍ未満、好ましくは、３６０～９３０ｎｍ程度を有することを確認できた。特に、準備例１～２は、表面から非常に低い厚さで単層構造の気孔層が形成されて２次元構造の気孔が形成された。
【0100】
これに対し、図５および図６から確認できるように、硫酸を用いて処理した比較準備例２は、不均一なサイズの気孔が多量形成され、３次元構造で気孔が表面から深い部分まで形成され、気孔層の厚さが準備例１～２に比べて非常に大きい平均厚さ約２２．５μｍを示した。また、比較準備例２の多孔性ＰＥＥＫインプラントは、準備例１～２に比べて気孔サイズが相対的に大きい１８０～２，３００ｎｍを示した。
【0101】
実験例２：引張および圧縮強度の測定
前記準備例１～準備例２、比較準備例２の多孔性ＰＥＥＫインプラントそれぞれに対する引張強度および圧縮強度を測定し、その結果をそれぞれ下記表２～表３に示した。
前記準備例１～準備例２、比較準備例２の多孔性ＰＥＥＫインプラントそれぞれに対する引張強度および圧縮強度を測定し、その結果をそれぞれ下記表２～表３に示した。
【0102】
引張強度の測定は、食品医薬品安全処の食品医薬品安全評価院で提示する整形用インプラントに使用するＰＥＥＫの引張強度測定方法（ＡＳＴＭ Ｄ６３８）によってマ項第５型によって標準ダンベル型試験片を製造して行った。引張強度測定機は、モデルＳＴ－１００２（製造社：ＳＡＬＴ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．）を使用して温度２４℃および湿度約３５％で行った。下記表１の対照群は、準備例１で使用した表面を酸でエッチング処理しないＰＥＥＫインプラントに対する引張強度の測定結果であり、それぞれサンプル１２個ずつ測定した後、測定平均値を下記表２に示したものである。
【0103】
【表2】
【0104】
前記表２の引張強度の測定結果を見ると、混合酸で表面をエッチング処理して製造した準備例１および準備例２、そして単一酸（硫酸）処理して製造した比較準備例２が、いずれも、酸処理しない対照群とほぼ類似した引張強度を有することを確認できた。
【0105】
【表3】
【0106】
前記表３は、混合酸と単一酸を処理して得られた多孔性ＰＥＥＫインプラントの圧縮強度を示している。混合酸で表面をエッチング処理して製造した準備例２および単一酸（硫酸）処理して製造した比較準備例２が、両方とも、酸処理しない対照群とほぼ類似した圧縮強度を有することを確認できた。このように酸を処理してＰＥＥＫインプラント表面に気孔を形成しても、試料の引張強度および圧縮強度に大きな影響を与えないことが分かった。
【0107】
実施例１：多孔性生体インプラントの製造
前記準備例２で製造した多孔性ＰＥＥＫインプラントを準備した。
これとは別途に、１．２１４ｇのトリズマヒドロクロリド（Ｔｒｉｚｍａ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）を１００ｍｌの蒸留水に溶解させて、１０ｍｍｏｌのトリスバッファー溶液（Ｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ａｍｉｎｏｍｅｔｈａｎｅ ｂｕｆｆｅｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎ））を製造した。また、前記トリスバッファー溶液をｐＨ８．５に調節した後、そこへ３０ｍｇのドーパミン塩酸塩（ｄｏｐａｍｉｎｅ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）を投入、撹拌して溶解させて、ドーパミン塩酸塩０．３０ｍｇ／ｍｌを含むドーパミンコーティング液を製造した。
前記準備例２で製造した多孔性ＰＥＥＫインプラントを準備した。
これとは別途に、１．２１４ｇのトリズマヒドロクロリド（Ｔｒｉｚｍａ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）を１００ｍｌの蒸留水に溶解させて、１０ｍｍｏｌのトリスバッファー溶液（Ｔｒｉｓ（ｈｙｄｒｏｘｙｍｅｔｈｙｌ）ａｍｉｎｏｍｅｔｈａｎｅ ｂｕｆｆｅｒ ｓｏｌｕｔｉｏｎ））を製造した。また、前記トリスバッファー溶液をｐＨ８．５に調節した後、そこへ３０ｍｇのドーパミン塩酸塩（ｄｏｐａｍｉｎｅ ｈｙｄｒｏｃｈｌｏｒｉｄｅ）を投入、撹拌して溶解させて、ドーパミン塩酸塩０．３０ｍｇ／ｍｌを含むドーパミンコーティング液を製造した。
【0108】
前記ドーパミンコーティング液に前記準備例２の多孔性ＰＥＥＫインプラントを担持した後、２４時間の間ローラーミックス（ｒｏｌｌｅｒ ｍｉｘ）を行って、インプラント表面にポリドーパミンをコーティングさせた。その後、水で洗浄した後、真空乾燥器に投入して約２５～２６℃で２４時間の間乾燥を行って、ポリドーパミンがコーティングされた多孔性ＰＥＥＫインプラント（多孔性ＰＥＥＫ－Ｄ）を製造した。製造した多孔性ＰＥＥＫ－ＤのＳＥＭ測定イメージを図８のＡに示した。
【0109】
次に、前記多孔性ＰＥＥＫ－Ｄをコラーゲン溶液に浸漬させた後、４８時間の間ローラーミキサー（ｒｏｌｌｅｒ ｍｉｘｅｒ）を行った。この際、前記コラーゲン溶液は、蒸留水１００ｇ（またはｍｌ）当たりＥＤＣ（１－ｅｔｈｙｌ－３－（３－ｄｉｍｅｔｈｙｌ ａｍｉｎｏｐｒｏｐｙｌ）ｃａｒｂｏｄｉｉｍｉｄｅ）０．１２５ｇおよびＮＨＳ（Ｎ－ｈｙｄｒｏｘｙｓｕｃｃｉｎｉｍｉｄｅ）０．１２５ｇを蒸留水に溶解させた後、豚皮由来の塩沈殿圧縮濃縮された液状コラーゲンを蒸留水に溶解させて、０．１重量％を含む溶液を製造したものを使用した。
【0110】
次に、コラーゲン溶液から多孔性ＰＥＥＫ－Ｄを取り出して、蒸留水で３回洗浄を行った後、真空乾燥器に投入し、約２５～２６℃で２４時間の間乾燥を行って、コラーゲン層が固定された多孔性生体インプラント（多孔性ＰＥＥＫ－ＤＣ）を製造した。
【0111】
また、製造した多孔性ＰＥＥＫ－ＤＣのＳＥＭ測定イメージを図８のＢに示した。
【0112】
図８のＡを参照すると、混合酸で表面エッチング処理して製造した多孔性ＰＥＥＫインプラント表面にポリドーパミンを重合コーティングした多孔性ＰＥＥＫ－Ｄは、気孔構造を良好に維持していることを確認できた。また、図８のＢを参照すると、ポリドーパミンを介してコラーゲンを結合した多孔性ＰＥＥＫ－ＤＣも、気孔の維持が良好に行われていることを確認できた。
【0113】
このように表面に２次元気孔を有する本発明の多孔性生体インプラントは、比表面積が大きく増加して、コラーゲン導入率が増加するだけでなく、比表面積が大きい気孔構造のＰＥＥＫは、骨組織との接触面積が増加して、高い結合力とコラーゲンによる生体親和性が増加することができる。
【0114】
比較例１
前記実施例１と同じ方法で生体インプラントを製造するが、準備例２の多孔性ＰＥＥＫインプラントの代わりに、表面が酸処理（エッチング処理）されない気孔がないＰＥＥＫインプラント（ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ(R) ｉ４ Ｒ、製造社：Ｅｖｏｎｉｃ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ＧｍｂＨ）を使用して、同じ方法および条件でＰＥＥＫインプラント表面にポリドーパミンコーティングおよびコラーゲンをコーティングして、生体インプラントを製造した。
前記実施例１と同じ方法で生体インプラントを製造するが、準備例２の多孔性ＰＥＥＫインプラントの代わりに、表面が酸処理（エッチング処理）されない気孔がないＰＥＥＫインプラント（ＶＥＳＴＡＫＥＥＰ(R) ｉ４ Ｒ、製造社：Ｅｖｏｎｉｃ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ ＧｍｂＨ）を使用して、同じ方法および条件でＰＥＥＫインプラント表面にポリドーパミンコーティングおよびコラーゲンをコーティングして、生体インプラントを製造した。
【0115】
実施例２～３および比較例２～３
準備例２と同じ方法で多孔性インプラントを製造した後、これを用いて実施例１と同じ方法で多孔性生体インプラントを製造した。ただし、ＰＥＥＫ－Ｄの製造時、ドーパミンコーティング液内ドーパミン塩酸塩の濃度を０．２０ｍｇ／ｍｌ（実施例２）および０．４０ｍｇ／ｍｌ（実施例３）で製造したものをそれぞれ使用して、多孔性生体インプラントをそれぞれ製造して、実施例２および実施例３を実施した。
準備例２と同じ方法で多孔性インプラントを製造した後、これを用いて実施例１と同じ方法で多孔性生体インプラントを製造した。ただし、ＰＥＥＫ－Ｄの製造時、ドーパミンコーティング液内ドーパミン塩酸塩の濃度を０．２０ｍｇ／ｍｌ（実施例２）および０．４０ｍｇ／ｍｌ（実施例３）で製造したものをそれぞれ使用して、多孔性生体インプラントをそれぞれ製造して、実施例２および実施例３を実施した。
【0116】
また、準備例２と同じ方法で多孔性インプラントを製造した後、これを用いて実施例１と同じ方法で多孔性生体インプラントを製造した。ただし、ＰＥＥＫ－Ｄの製造時、ドーパミンコーティング液内ドーパミン塩酸塩の濃度を０．１０ｍｇ／ｍｌ（比較例２）および０．５０ｍｇ／ｍｌ（比較例３）で製造したものをそれぞれ使用して、多孔性生体インプラントをそれぞれ製造して比較例２および比較例３をそれぞれ実施した。
【0117】
実施例４～６および比較例５
準備例２と同じ方法で多孔性インプラントを製造した後、これを用いて実施例１と同じ方法で多孔性生体インプラントを製造した。
準備例２と同じ方法で多孔性インプラントを製造した後、これを用いて実施例１と同じ方法で多孔性生体インプラントを製造した。
【0118】
ただし、ＰＥＥＫ－Ｄの製造時、ドーパミンコーティング液内ドーパミンの濃度を０．３ｍｇ／ｍｌに固定させ、ＰＥＥＫ－ＤＣの製造時、コラーゲンの濃度０．０１重量％（実施例４）、０．０５重量％（実施例５）、０．５重量％（比較例４）のコラーゲン溶液を使用して多孔性生体インプラントをそれぞれ製造して、実施例４～５および比較例４をそれぞれ実施した。
【0119】
実験例３：インプラント表面のＸＰＳ測定
前記実施例１の多孔性生体インプラントおよび比較例１の生体インプラントの製造時、各工程でのインプラントそれぞれに対するインプラント表面をＸ線光電子分光装置（Ｘ－ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＸＰＳ）で分析し、その結果を下記表４に示した。
前記実施例１の多孔性生体インプラントおよび比較例１の生体インプラントの製造時、各工程でのインプラントそれぞれに対するインプラント表面をＸ線光電子分光装置（Ｘ－ｒａｙ Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ，ＸＰＳ）で分析し、その結果を下記表４に示した。
【0120】
【表4】
【0121】
表４で、前記比較例１のＰＥＥＫおよび実施例１の多孔性ＰＥＥＫと比較するとき、ＰＥＥＫインプラント表面にＮが新しく現れることを確認できる。これは、表面気孔の形成のために硫酸／硝酸の混合酸を処理する間に、ＰＥＥＫのベンジルグループにおいてニトロ化反応（ｎｉｔｒａｔｉｏｎ）が起こったためである。
【0122】
また、比較例１のＰＥＥＫ－Ｄ、ＰＥＥＫ－ＤＣと実施例１の多孔性ＰＥＥＫ－ＤおよびＰＥＥＫ－ＤＣのＮ含有量を比較するとき、比較例１よりも実施例１のＮ含有量が相対的に顕著に増加する傾向を確認でき、これは、気孔の形成によるポリドーパミンコーティング量の増加およびこれによるコラーゲンコーティングの増加がなされたためである。一方、コラーゲン濃度を高めたり（比較例３、４）、低減した場合（比較例２）、表面Ｎ含有量の大きな変化は現れなかった。これは、表面にコラーゲンが結合できる反応サイトが限定されているので、コラーゲンの濃度にあまり影響を受けないものと言える。
【0123】
実験例４：インプラントの細胞適合性の評価（ｉｎ ｖｉｔｒｏ）
ＰＥＥＫインプラントの細胞適合性を評価するために、気孔を形成しない比較例１のＰＥＥＫ（非多孔性ＰＥＥＫ）、準備例１で製造した気孔が形成された多孔性ＰＥＥＫ、そして実施例１のコラーゲンが固定化されたＰＥＥＫインプラント（多孔性ＰＥＥＫ－ＤＣ）を準備した。
ＰＥＥＫインプラントの細胞適合性を評価するために、気孔を形成しない比較例１のＰＥＥＫ（非多孔性ＰＥＥＫ）、準備例１で製造した気孔が形成された多孔性ＰＥＥＫ、そして実施例１のコラーゲンが固定化されたＰＥＥＫインプラント（多孔性ＰＥＥＫ－ＤＣ）を準備した。
【0124】
骨芽細胞を５×１０３／ｍｌに調整して培養３時間後の接着細胞をホルマリン固定化して、ＳＥＭでイメージを観察し、その結果を図９のＡ～Ｃに示した。その結果、非多孔性ＰＥＥＫインプラント（Ａ）よりも多孔性ＰＥＥＫインプラント（Ｂ）において細胞がさらに多く付着したことが分かる。これより、表面のナノ気孔は、細胞付着率を促進させることが分かる。一方、多孔性ＰＥＥＫインプラントにコラーゲンを固定化した多孔性ＰＥＥＫ－ＤＣが、最も多い細胞が付着し、また、３時間の短い培養時間であるにもかかわらず、多くの細胞がスプレディング（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）を良好に行っていることが分かった。これは、表面に固定化されたコラーゲン分子内には、Ａｒｇ－Ｇｌｙ－Ａｓｐ（ＲＧＤ）配列があり、骨芽細胞膜に存在するインターグリーン（Ｉｎｔｅｇｒｉｎ）がコラーゲン中のＲＧＤ配列を認識することで行われる特異的なリガンド／レセプター（ｌｉｇａｎｄ／ｒｅｃｅｐｔｏｒ）の相互作用による結果である。
【0125】
実験例５：インプラントのカルシウム生成促進効果（ｉｎ ｖｉｔｒｏ）
ＰＥＥＫインプラントの細胞適合性を評価するために、気孔を形成しない比較例１のＰＥＥＫ（非多孔性ＰＥＥＫ）、準備例１で製造した気孔が形成された多孔性ＰＥＥＫ、そして実施例１のコラーゲンが固定化されたＰＥＥＫインプラント（多孔性ＰＥＥＫ－ＤＣ）を準備した。
ＰＥＥＫインプラントの細胞適合性を評価するために、気孔を形成しない比較例１のＰＥＥＫ（非多孔性ＰＥＥＫ）、準備例１で製造した気孔が形成された多孔性ＰＥＥＫ、そして実施例１のコラーゲンが固定化されたＰＥＥＫインプラント（多孔性ＰＥＥＫ－ＤＣ）を準備した。
【0126】
骨芽細胞を５×１０３／ｍｌに調整して７日間培養し、３日毎に培地を交換し、７日間培養した細胞をホルマリン固定化した後、ａｌｉｚａｒｉｎ Ｒｅｄ Ｓ溶液を入れ、室温で１時間静置した後、ＳＥＭで蛍光イメージを観察し、その結果を図１０のＡ～Ｃに示した。その結果、非多孔性ＰＥＥＫインプラント（Ａ）よりも多孔性ＰＥＥＫインプラント（Ｂ）においてｙｅｌｌｏｗｉｓｈ ｒｅｄ発色が多く、これは、非多孔性ＰＥＥＫよりも多孔性ＰＥＥＫにおいてカルシウム生成が相対的にさらに促進されることを意味する。また、このような傾向は、多孔性ＰＥＥＫ－ＤＣにおいて一層明確に現れることを確認でき、これからＰＥＥＫ表面のナノ気孔およびコラーゲン固定化は、骨形成のための細胞の分化能力に非常に肯定的な効果を示すことを確認できた。
【0127】
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明の思想は、本明細書に提示される実施例に制限されず、本発明の思想を理解する当業者は、同じ思想の範囲内で、構成要素の付加、変更、削除、追加などにより他の実施例を容易に提案でき、これも、本発明の思想範囲内に入ると言える。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
