專利名稱：剛性骨移植替代品的制作方法
剛性骨移植替代品
背景技術(shù)：
在患者部位運(yùn)用促進(jìn)成骨的運(yùn)載基質(zhì)(carrier matrices)是熟知的，并且目前在 市場(chǎng)上可以得到相關(guān)的產(chǎn)品，諸如MastergraftePutty和Mastergraft Matrix，二者均由 Medtronic Sofamor Danek(Memphis, TN)可獲得。這些基質(zhì)一般為相對(duì)大的、柔軟的膠原 海綿或者干塊形式，其被潤(rùn)濕然后裝入骨缺損。當(dāng)使用這些基質(zhì)時(shí)，與骨再生相關(guān)的一個(gè)重要問題是缺少在康復(fù)過程期間能保持 其形狀并停留在骨缺損中還與身體相容的適當(dāng)?shù)闹Ъ懿牧?scaffolding material) 0因 而，有必要改進(jìn)用于骨缺損修復(fù)的骨移植替代品，當(dāng)在骨缺損內(nèi)生成足夠量的新骨時(shí)，該骨 移植替代品能夠保持其形狀。

發(fā)明內(nèi)容
因此，目的是提供一種植入物以及與其相關(guān)的制造方法，當(dāng)在骨缺損中生成足夠 量的新骨時(shí)該植入物能夠保持其形狀，特別是在植入物其自身中。不同的實(shí)施方式公開了骨移植替代品，其包括多孔基質(zhì)和覆蓋多孔基質(zhì)至少一部 分的增強(qiáng)外層。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，多孔基質(zhì)是膠原-陶瓷復(fù)合材料，其中陶瓷包括磷酸 鈣，并且增強(qiáng)外層是由高度交聯(lián)的膠原形成的分離材料。在另一個(gè)實(shí)施方式中，增強(qiáng)外層在 膠原中還可包含磷酸鈣微粒以提供附加的硬度。在某些具體的實(shí)施方式中，增強(qiáng)外層包括 至少一個(gè)暴露多孔基質(zhì)的開口。某些實(shí)施方式還包括至少一個(gè)增強(qiáng)肋(加強(qiáng)肋，reinforcement rib)。該增強(qiáng)肋 可至少部分地被多孔基質(zhì)和增強(qiáng)外層包圍。在一些實(shí)施方式中，增強(qiáng)肋包括孔或者中空的 區(qū)域。在具體的優(yōu)選實(shí)施方式中，增強(qiáng)肋由磷酸鈣或者致密膠原形成。增強(qiáng)肋也可以與增 強(qiáng)外層一體形成，所以增強(qiáng)肋和增強(qiáng)外層由相同材料并且任選地在同一時(shí)間形成。在不同的實(shí)施方式中，骨移植替代品還包括有效量的生物活性制劑。在具體的實(shí) 施方式中，生物活性制劑選自 BMP-2、rhBMP-2、BMP-4、rhBMP-4、BMP-6、rhBMP-6、BMP-7、 rhBMP-7、⑶F-5、rh⑶F_5、其功能片段及其組合的一個(gè)或多個(gè)。生物活性制劑優(yōu)選地布置在 多孔基質(zhì)中。在另一方面，形成植入物的實(shí)施方式方法包括獲得生物相容的外層，將包含膠原 和陶瓷材料的漿(slurry)與外層接觸，并然后冷凍干燥漿與外層接觸的組合。在不同的實(shí) 施方式方法中，將漿與外層接觸包括將漿布置在裝有外層的模具中。在其他的實(shí)施方式中， 將漿與外層接觸包括將漿布置在由外層形成的中空區(qū)域中。在其他的實(shí)施方式中，方法還 包括將生物相容的增強(qiáng)肋與外層接觸。


圖1是第一實(shí)施方式骨移植替代品的透視圖。圖2是置于植入靶區(qū)域附近的第二實(shí)施方式骨移植替代品的透視圖。圖3A是示出置于靶區(qū)域內(nèi)的圖2的骨移植替代品的透視圖。
圖;3B是示出置于靶區(qū)域內(nèi)的圖2的骨移植替代品的剖面圖。圖4是置于植入靶區(qū)域附近的第三實(shí)施方式骨移植替代品的透視圖。圖5是第四實(shí)施方式骨移植替代品的透視圖。圖6是第五實(shí)施方式骨移植替代品的透視圖。圖7是第六實(shí)施方式骨移植替代品的透視圖。圖8是第七實(shí)施方式骨移植替代品的透視圖。圖9是第八實(shí)施方式骨移植替代品的透視圖。圖10是第九實(shí)施方式骨移植替代品的透視圖。圖11是第十實(shí)施方式骨移植替代品的透視圖。圖12是第十一實(shí)施方式骨移植替代品的透視圖。
具體實(shí)施例方式公開了一種改進(jìn)的骨移植替代品，其實(shí)施方式包括致密外層包圍的基質(zhì)。具體地， 一個(gè)實(shí)施方式提供包括由增強(qiáng)外層覆蓋的膠原-陶瓷復(fù)合材料基質(zhì)的骨移植替代品。為幫助理解不同的公開的實(shí)施方式，提供如下非限定性的定義。術(shù)語(yǔ)“患者”指的是可被給予治療的生物系統(tǒng)。生物系統(tǒng)可包括，例如，單獨(dú)的細(xì) 胞、一組細(xì)胞(例如，細(xì)胞培養(yǎng)物)、器官或者組織。此外，術(shù)語(yǔ)“患者”可指動(dòng)物，其包括但 不限于人類。術(shù)語(yǔ)“處理”或者“治療”損傷或者疾病指執(zhí)行如此方案，其可包括為修復(fù)損傷或 者緩解疾病的癥候或者癥狀的目的給予患者一個(gè)或者多個(gè)藥物、植入物或者類似物。緩解 可發(fā)生在疾病的癥候或者癥狀出現(xiàn)之前，也在它們出現(xiàn)之后。因而，“處理”或者“治療”包 括疾病的“防止”或者“預(yù)防”。另外，“處理”或者“治療”不需要完全緩解癥候或者癥狀，不 需要治愈，并且具體地包括對(duì)患者僅具有少量效果的方案。請(qǐng)參考圖1，其是實(shí)施方式骨移植替代品10的透視圖。替代品10被設(shè)計(jì)成植入 患者內(nèi)的骨缺損中以治療骨缺損，并且替代品10包括被增強(qiáng)層14至少部分覆蓋的多孔基 質(zhì)12?；|(zhì)12的孔隙率允許骨快速地向內(nèi)生長(zhǎng)進(jìn)入其結(jié)構(gòu)中。在具體的實(shí)施方式中，基質(zhì) 12可具有尺寸是25至1000微米的大孔，并且也可具有尺寸是0. 1至5微米的微孔?？變?yōu) 選的是相互連接的。增強(qiáng)層14提供機(jī)械剛性、強(qiáng)化(reinforcement)或者優(yōu)選地提供二者 以幫助當(dāng)新骨在基質(zhì)12中形成時(shí)替代品10隨時(shí)間變化保持其形狀。具體地，增強(qiáng)外層14 抵抗軟組織的擠壓。在某些實(shí)施方式中，層14在Ipsi或者更小的壓力下抵抗變形。在優(yōu) 選的實(shí)施方式中，層14在上至20psi的壓力下抵抗變形。基質(zhì)12和層14 二者都由生物相 容的材料制成，并在優(yōu)選的實(shí)施方式中由生物可降解材料制成。層14可被提供與將要植入替代品10的靶區(qū)域形狀完全相同的形狀。但是，植入 之前，替代品10可被另外地成形，如通過雕刻或者切掉區(qū)域以提供滑動(dòng)配合。此外，一旦內(nèi) 部的多孔介質(zhì)12被水合，多孔介質(zhì)12沿其寬度是可變形的，這是因其在那個(gè)方向固有的較 小剛性，并且因此可滑動(dòng)地楔入位置。在某些優(yōu)選的實(shí)施方式中，層14由高度交聯(lián)的膠原制成，該膠原在患者內(nèi)經(jīng)過長(zhǎng) 期的時(shí)間段生物降解。這種交聯(lián)經(jīng)可減慢層14的再吸收上至大約6至8周。在具體的實(shí) 施方式中，例如通過示差掃描量熱法測(cè)量得到的高度交聯(lián)的膠原14的收縮溫度超過50°C。作為實(shí)例，通過第一機(jī)械形成和交聯(lián)膠原溶液首先可分別地制成層14。膠原溶液可以是，例 如，膠原、水和任選的賦形劑的混合物。機(jī)械形成膠原溶液可能是濃的或者粘性的流體，其 可涉及任何適當(dāng)?shù)牟襟E，諸如通過傾倒該溶液至平板盤中以形成平板(平片)，并且然后隨 后將該板形成需要的形狀，并然后交聯(lián)該板以便其保持需要的形狀。例如，可形成膠原的平 板和然后隨后將膠原的平板放在凸曲線模具上或者任意合適形狀的模具內(nèi)，以獲得需要的 最終形狀。一旦成形，成形的膠原板可然后被交聯(lián)以保持需要的形狀。作為另一個(gè)實(shí)例，可 擠壓膠原板通過輥或者用輥壓平膠原板，這樣可以從膠原溶液中除去水。所得板可然后被 形成和交聯(lián)以獲得和保持需要的形狀。例如化學(xué)或者熱學(xué)上進(jìn)行機(jī)械形成溶液的交聯(lián)。在 一些實(shí)施方式中，通過將機(jī)械形成的溶液與甲醛蒸汽重度化學(xué)交聯(lián)并然后脫氣終產(chǎn)品以除 去任何殘留的化學(xué)制品或者與EDC重度化學(xué)交聯(lián)，進(jìn)行層14的交聯(lián)?？赏ㄟ^將板置于烤箱 中預(yù)定的時(shí)間段進(jìn)行機(jī)械形成的溶液的熱交聯(lián)。然而，在優(yōu)選的實(shí)施方式中，形成的增強(qiáng)層 14大約Imm厚，其范圍為大約0.5到2. 0mm。但是，層14可由一個(gè)或者多個(gè)其他的生物相 容的材料制成，諸如殼聚糖、天然自體移植物、同種異體移植物或者異種移植物組織、合成 的可降解聚合物如PLA、PGA、PLGA或者POE或者磷酸鈣。在某些優(yōu)選的實(shí)施方式中，多孔基質(zhì)12由高度多孔的、膠原-陶瓷復(fù)合材料制成。 膠原-陶瓷材料可最初被制造為漿，該漿然后倒入具有層14的模具并然后冷凍干燥以在基 質(zhì)12內(nèi)制造多孔結(jié)構(gòu)。然而，其他的材料諸如以上指出的那些可適當(dāng)?shù)刈鳛榛|(zhì)12。在具體的實(shí)施方式中，基質(zhì)12由膠原(以干重計(jì)10%至30% )和磷酸鈣(以干 重計(jì)55%至89% )制成。優(yōu)選地，以具有直徑為0. 1至5mm，或者更優(yōu)選地直徑為0. 5至 1.6mm的顆粒提供磷酸鈣?？梢砸砸环N或者多種化學(xué)形式提供磷酸鈣。在一個(gè)實(shí)施方式中， 使用雙相的(biphasic)的磷酸鈣。任選地，磷酸鈣可包括羥基磷灰石。在一個(gè)實(shí)施方式 中，使用雙相的磷酸鈣(BCP)生物陶瓷。BCP包括羥基磷灰石(HA)——Caltl(PO4)6(OH)2和 β-磷酸三鈣(β-TCP)——Ca3(PO4)2的均質(zhì)混合物，其中包括不同的HA/β-TCP的比例。 在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，優(yōu)選的HA/β -TCP比例在大約15/85至大約25/75的范圍內(nèi)。在不同的實(shí)施方式中，膠原的組成也可不同。在一個(gè)實(shí)施方式中，膠原由腓骨 (fibular)膠原組成。腓骨膠原是在處理期間從消化的膠原供體組織如皮膚和腱進(jìn)入高度 組織的相對(duì)堅(jiān)固的腓骨束的沉淀膠原。在其他的實(shí)施方式中，膠原包括以重量計(jì)大約20%至40%的可溶膠原和以重量 計(jì)大約60%至80%的更組織化的不溶形式的腓骨膠原?？扇苣z原可增加所得漿的流動(dòng)性 和粘結(jié)性。與磷酸鈣和適當(dāng)?shù)牧黧w混合的膠原提供了能被布置在層14內(nèi)的漿，優(yōu)選地使用 裝載有層14的成形模具以提供需要形狀的基質(zhì)12。制造漿的適當(dāng)流體包括例如反滲透水。 用于制造漿的流體的量可以是層14內(nèi)體積的75%至99%，其余的為膠原/陶瓷材料?？?然后被冷凍干燥(即凍干)完整的替代品10以在基質(zhì)12中制造多孔結(jié)構(gòu)。除可能具有稍 高的HA/TCP的比例(例如15/85至25/75)外，優(yōu)選的基質(zhì)12的組成可與其他熟知的基質(zhì) 相同，諸如 Mastergraft Matrix (基質(zhì))?；|(zhì)12也慮及其最好用生物活性制劑裝載多孔結(jié)構(gòu)。適當(dāng)?shù)纳锘钚灾苿┌?但不限于，生長(zhǎng)因子(包括成骨質(zhì)和軟骨形成制劑)、抗炎劑、鎮(zhèn)痛制劑、抗生素、細(xì)胞、核酸 序列和其任意組合。適當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)因子包括但不限于骨形態(tài)發(fā)生蛋白，例如BMP-2、rhBMP-2、BMP-4、rhBMP-4、BMP-6、rhBMP-6、BMP_7
、rhBMP-7、GDF-5 和 rhGDF-5,例如在美國(guó)專利 號(hào) 4，877，864 ；5，013，649 ；5，661，007 ；5，688，678 ；6，177，406 ；6，432，919 ；6，534，268 和 6，858，431，以及在 Wozney，J. M.，et al. (1988) Science, 242 (4885) :15沘_1534 中所公開 的。在一個(gè)實(shí)施方式中，基質(zhì)12包含有效量的BMP-2蛋白質(zhì)、rhBMP-2蛋白質(zhì)、其功能片段或 者其組合。BMP-2的濃度范圍可以是大約1. 0至4. Omg/ml。⑶F_5的濃度可以是大約0. 25 至4. Omg/ml。盡管在制造期間可裝載基質(zhì)12，但是理想地是就在移植之前裝載基質(zhì)12。如 果在制造期間裝載基質(zhì)12，那么這些生物活性制劑可能在冷凍干燥之前加入到漿中。適當(dāng)?shù)目股匕?，但不限于，硝基咪唑抗生素、四環(huán)素類、青霉素類、頭孢菌素 類、碳青霉烯類、氨基糖甙類、大環(huán)內(nèi)酯類抗生素、林肯酰胺類抗生素、4-喹諾酮類、利福霉 素類和呋喃妥英。適當(dāng)?shù)木唧w化合物包括，但不限于，氨芐西林、阿莫西林、芐青霉素、苯 氧甲基青霉素、巴卡西林、匹氨西林、羧芐青霉素、氯唑西林、環(huán)青霉素、雙氯青霉素、甲氧 苯青霉素、苯唑西林、氧哌嗪青霉素、替卡西林、氟氯西林、頭孢呋辛、頭孢他美、頭孢特侖 (cefetrame)、頭孢克肟(cefixine)、頭孢西丁、頭孢他啶、頭孢唑肟、拉氧頭孢、頭孢哌酮、 頭孢三嗪、頭孢磺啶、氨噻肟頭孢菌素、頭孢氨芐、頭孢克洛、頭孢羥氨芐、頭孢噻吩、唑啉頭 孢菌素、頭孢泊肟、頭孢布坦、噻肟單酰胺菌素、替吉莫南、紅霉素、地紅霉素、羅紅霉素、阿 奇霉素、克拉霉素、氯林可霉素、帕地霉素、林肯霉素(Iincomycirl)、萬(wàn)古霉素、奇霉素、托 普霉素、巴龍霉素、甲硝噠唑、磺甲硝咪唑、奧硝唑、氨氟哌酸、西諾沙星、環(huán)丙沙星、二氟沙 星、依諾沙星、氟羅沙星、諾氟沙星、氧氟沙星、替馬氟沙星、強(qiáng)力霉素、二甲胺四環(huán)素、四環(huán) 素、氯四環(huán)素、氧四環(huán)素、甲烯土霉素、羅利環(huán)素、呋喃妥因、萘啶酸、慶大霉素、利福平、阿米 卡星、乙基西梭霉素、亞胺培南、西司他丁、氯霉素、呋喃唑酮、硝呋齊特、磺胺嘧啶、磺胺甲 基異唱唑(sulfametoxazol)，堿式水楊酸鉍、膠體次枸櫞酸鉍、短桿菌肽、甲亞胺青霉素、 氯羥喹、雙氯苯雙胍己烷、二氯芐醇、甲基-2-戊基苯酚或者其任意組合。適當(dāng)?shù)目寡谆衔锇惞檀?甾類)結(jié)構(gòu)和非類固醇結(jié)構(gòu)。類固醇抗炎化 合物的適當(dāng)?shù)姆窍拗菩缘睦邮瞧べ|(zhì)類固醇，諸如氫化可的松、皮質(zhì)醇、羥基氟羥氫化潑 尼松(hydroxyltriamcinolone)、α-甲基地塞米松、磷酸地塞米松、二丙酸倍氯米松、戊 酸氯倍他索、羥潑尼縮松、去氧米松、醋酸去氧皮質(zhì)酮、地塞米松、二氯松、雙醋二氟松、戊 酸二氟米松、fluadrenolone、氟氯奈德、氟氫可的松、特戊酸氟地塞米松、丙酮化氟新龍 (fluosinolone acetonide)、氟輕松醋酸酯、氟可丁(flucortine) 丁酯、氟可龍、醋酸氟 潑尼定(氟甲叉龍)、氟氫縮松、哈西縮松、醋酸氫化可的松、丁酸氫化可的松、甲基強(qiáng)的 松龍、丙酮化氟羥氫化潑尼松、可的松、可托多松、flucetonide、氟氫可的松、二乙酸二氟 拉松(difluorosone diacetate)、氟羥可舒松(fluradrenolone)、氟氫可的松、二乙酸二 氟拉松、氟輕松、丙酮化氟羥可舒松、甲羥松、amcinafel、安西非特、倍他米松和其余的為 其酯、氯潑尼松、醋酸氯潑尼松(chlorprednisone acetate)、氯可托龍(clocortelone)、 clescinolone、二氯松、二氟撥尼酉旨(diflurprednate)、氟二氯松、氟尼縮松、氟米龍、氟培 龍、氟潑尼龍、戊酸氫化可的松、氫化可的松環(huán)戊丙酸酯、氫可松氨酯、甲潑尼松、帕拉米松、 潑尼松龍、強(qiáng)的松、二丙酸倍氯米松、去炎松。也可使用以上類固醇抗炎化合物的混合物。非類固醇抗炎化合物的非限制性的例子包括萘普酮、塞來考昔、依托度酸、尼美 舒利、apasone、金；昔康類藥物諸吡羅昔康、異噴噻酰胺、美洛昔康、替諾昔康、舒多昔康 以及CP-14，304 ；水楊酸鹽諸如阿司匹林、雙水楊酯制劑、撲炎痛、三水楊酸膽堿鎂、痛熱寧、氯喹、二氟尼柳以及芬多沙；乙酸衍生物諸如雙氯芬酸、芬氯酸、吲哚美辛、舒林酸、托 美丁、伊索克酸、呋羅芬酸、噻庚乙酸、齊多美辛、阿西美辛(acematacin)、芬替酸、佐美酸、 clindanac、奧昔平酸、聯(lián)苯乙酸以及酮咯酸；滅酸酯類諸如甲滅酸、甲氯滅酸、氟滅酸、尼氟 滅酸以及托芬那酸等酸；丙酸衍生物諸如布洛芬、萘普生、苯噴洛芬、氟聯(lián)苯丙酸、苯酮苯丙 酸、非諾洛芬、芬布芬、噴哚洛芬、吡咯洛、卡洛芬、噴丙嗪、普拉洛芬、咪洛芬、硫τ 惡洛芬、舒 洛芬、阿明洛芬以及噻洛芬酸；和吡唑類諸如保泰松、羥基保泰松、非普拉宗、阿扎丙宗以及 三甲保泰松。抗炎藥包含的各種化合物是本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的。對(duì)于非類固醇抗 炎化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)、合成、副作用等的詳細(xì)公開，可對(duì)標(biāo)準(zhǔn)文本進(jìn)行參考，其包括 Anti-inflammatory and Anti-Rheumatic Drugs, K. D. Rainsford,Vol. I-III, CRC Press， Boca Raton， (1985)禾口 Anti-inflammatory Agents， Chemistry and Pharmacology 1， R. A. Scherrer,et al.，Academic Press，New York(1974)。也可使用此類非類固醇抗炎化合物的混合物，以及這些化合物的藥學(xué)可接受的鹽 和酯。此外，所謂的“天然的”抗炎化合物可能是有用的。這類化合物可從天然源(例 如，植物、真菌類、微生物的副產(chǎn)物)通過適當(dāng)?shù)奈锢砗?或化學(xué)分離作為提取物得到。這 類化合物的適當(dāng)?shù)姆窍拗菩缘睦影ㄐT樹蠟、α -沒藥醇、庫(kù)拉索蘆薈、Manjistha(從 在茜草屬植物，具體地從Rubia Cordifolia中提取的)以及Guggal (從沒藥屬植物，具體 地從印度穆庫(kù)爾沒藥(Commiphora Mukul)中提取的)、可樂樹提取物、甘菊、海鞭提取物、 Lic0rice(植物屬/種光果甘草)家族的化合物一包括甘草亭酸、甘草酸及其衍生物(例如 鹽和酯)。上述化合物適當(dāng)?shù)柠}包括金屬鹽和銨鹽。適當(dāng)?shù)孽グ–2-CM飽和酸的或者 不飽和酸的酯，優(yōu)選地C10-C24，更優(yōu)選C16-C24。上述具體的例子包括油可溶的甘草提取 物、甘草酸和甘草亭酸本身、甘草酸單銨鹽、甘草酸單鉀鹽、甘草酸二鉀鹽、ι-β-甘草亭酸、 硬脂基甘草亭酸酯以及3-硬脂氧基-甘草亭酸和3-琥珀酰氧-β -甘草亭酸二鈉。一般地，抗炎非固醇藥物包含在鎮(zhèn)痛制劑的定義中，這是因?yàn)榭寡追枪檀妓幬锾?供疼痛減輕。另外，適當(dāng)?shù)逆?zhèn)痛制劑包括其他類型的化合物，例如，諸如阿片樣物質(zhì)(例如， 諸如嗎啡和納洛酮)、局部麻醉劑(例如，諸如利多卡因)、谷氨酸受體拮抗劑、α-腎上腺素 受體激動(dòng)劑、腺苷、大麻素類、類乙酰膽堿能藥物以及GABA受體激動(dòng)劑和不同的神經(jīng)肽。不 同止痛劑的詳細(xì)討論提供在 Sawynok et al.，(2003) Pharmacological Reviews, 55 :1-20 中。適當(dāng)?shù)募?xì)胞包括但不限于干細(xì)胞，例如可方便地從患者的血液或者骨髓或者從異 源來源中得到的胚胎或者成人干細(xì)胞，所述異源來源優(yōu)選地與患者免疫生物相容。其他適 當(dāng)?shù)募?xì)胞可包括軟骨形成前體細(xì)胞或者成骨質(zhì)前體細(xì)胞。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解細(xì)胞 可被遺傳改造(例如，過表達(dá)某些蛋白或者抑制某些蛋白表達(dá))。制造這種可遺傳改造細(xì)胞 的方法是本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的知識(shí)和技能內(nèi)的。適當(dāng)?shù)暮怂嵝蛄邪ǖ幌抻诰幋a至少一種蛋白質(zhì)種類的生物活性因素的cDNA 序列。這些cDNA可被包括在各自的載體(例如，AAV)之內(nèi)。在另一個(gè)實(shí)施方式中，核酸序 列可以是siRNA或者shRNA或者編碼這些siRNA或者shRNA的核酸序列。這些siRNA和 shRNA可被用于如此實(shí)施方式中，其中需要抑制某些基因的表達(dá)，例如，諸如炎性蛋白基因諸如TNF、IL-U ILUn BMP抑制蛋白例如Noggin和Chordin，以及細(xì)胞內(nèi)的BMP抑制劑 SMADS0本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解這種基因的核苷酸序列在公共可進(jìn)入的數(shù)據(jù)庫(kù)是可獲 得的，其包括但不限于Genebank。另外，siRNA選擇的標(biāo)準(zhǔn)在本領(lǐng)域中也已被描述。因而， 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員制備這種siRNA或者shRNA，可有足夠的知識(shí)和技能。在本領(lǐng)域并入至少一種生物活性因素的方法也是已知的。在一個(gè)實(shí)施方式中，基 質(zhì)12在注入之前可被浸泡在至少一種生物活性因素的溶液中。在一些實(shí)施方式中，取決于 至少一種生物活性因素的性質(zhì)，基質(zhì)12在植入之前可在溶液中浸泡1至60分鐘。至少一 種生物活性因素也可被滴、刷或者噴射在基質(zhì)12上。在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，因?yàn)榇罅?體積的溶液在替代品10的植入期間可容易失去，替代品10與生物活性因素水合，所述生物 活性因素為基質(zhì)12體積的50%。如果至少一種生物活性因素包括細(xì)胞，那么細(xì)胞可被再懸浮在一定體積的培養(yǎng)基 中(例如，Dulbecco's Modified Eagle's Medium)和與基質(zhì)12—起培養(yǎng)。在優(yōu)選的實(shí)施 方式中，可在植入期間或者就在植入之前應(yīng)用細(xì)胞。在另一個(gè)實(shí)施方式中，在基質(zhì)上培養(yǎng)細(xì) 胞。由于基質(zhì)12表面的性質(zhì)和基質(zhì)12的性質(zhì)，細(xì)胞在基質(zhì)12的外表面和其內(nèi)部空間(孔) 中增殖。最佳的裝載條件(如果需要，例如培養(yǎng)基組成、搖動(dòng))可由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容 易地確定。此外，如果代替生物活性因素僅使用細(xì)胞，那么基質(zhì)12可用來自患者骨髓的抽 吸物潤(rùn)濕，因此允許骨髓細(xì)胞在替代品10內(nèi)的空間和孔中增殖。在此實(shí)施方式中，一旦基 質(zhì)12被水合，那么不再使用附加的溶液。如果細(xì)胞和生物活性因素二者都是需要的，則每 一個(gè)的總?cè)芤后w積不會(huì)超過基質(zhì)12的孔體積。如前所指出，形成基質(zhì)12的漿可被傾倒或者以其他方式置于增強(qiáng)層14內(nèi)并且隨 后被冷凍干燥以形成骨移植替代品10。可選地，基質(zhì)12可單獨(dú)地形成和然后隨后與層14 結(jié)合。優(yōu)選的基質(zhì)12與層14的結(jié)合過程提供有使用甲醛蒸汽的化學(xué)結(jié)合和熱結(jié)合。在該 過程中，基質(zhì)12的膠原與層14中的膠原(或者殼聚糖)結(jié)合?；蛘咴谶@種結(jié)合步驟之前 或者在這種結(jié)合步驟之后，基質(zhì)12可被裝載一個(gè)或者多個(gè)生物活性制劑，諸如rhBMP-2。增強(qiáng)層14給基質(zhì)12提供機(jī)械支撐，因此當(dāng)在基質(zhì)12中生成足夠體積的新骨時(shí)替 代品10保持其形狀。例如，參考圖2，在患者的顎骨20中存在骨缺損22。因此，骨缺損22 是靶部位，在該部位需要骨生長(zhǎng)以修復(fù)缺損22?？稍O(shè)計(jì)實(shí)施方式的骨移植替代品30以具有 與靶部位22完全相同的形狀，或者近似于靶部位22的形狀。例如，可提供多個(gè)體積尺寸的 植入物(lcc、2cc、5cc、10cc、15cc、20cc)用于骨缺損22尺寸的最佳匹配。選擇的植入物尺 寸可以是最匹配缺損22高度的一個(gè)植入物，如果需要切除底部以使植入物30更好地適合。 植入物30的寬度可然后被擠壓以適合骨缺損22底部的寬度。替代品30具有部分包圍多 孔基質(zhì)32的增強(qiáng)外層34。具體地，層34包圍基質(zhì)32的所有外表面，除去那些與靶部位22 的骨骼直接接近或者接觸的外表面32。例如，基質(zhì)32的端部36、38和底部39優(yōu)選地開放 (即，不被層34覆蓋，因此是暴露的)，以至宿主出血的骨表面能快速地生長(zhǎng)進(jìn)入基質(zhì)32。 因此，如圖3A所示，當(dāng)替代品30被置于靶部位22內(nèi)時(shí)，替代品30看似基本上完全被層34 所覆蓋，并且如圖3B所示，當(dāng)被布置在靶部位22內(nèi)時(shí)，基質(zhì)32的暴露區(qū)域被置于直接接近 或者接觸骨24?？蛇x實(shí)施方式的骨移植替代品40在圖4中示出。作為實(shí)例，示出相同的具有缺損 22的顎骨20。替代品40被形成以符合缺損22并具有完全被增強(qiáng)外層44包圍的多孔基質(zhì)(未示出)。如圖4所表示，替代品40可被至于缺損22內(nèi)以填充缺損22。因?yàn)橥鈱?4完 全地包圍相對(duì)順應(yīng)性的內(nèi)部基質(zhì)，替代品40比實(shí)施方式替代品30可提供更高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 和剛性(硬度)。外層不必是完全連續(xù)的。例如，如圖5所示，實(shí)施方式的植入物50可具有至少部 分包圍多孔基質(zhì)52的增強(qiáng)外層54，并且該增強(qiáng)外層具有進(jìn)一步暴露內(nèi)部基質(zhì)52的一個(gè)或 者多個(gè)開口。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，當(dāng)外層M形成時(shí)可形成開口 56。在可選的實(shí)施方式 中，開口 56可被隨后形成，如通過鉆、蝕刻或者任何其他適當(dāng)?shù)姆椒?。在層M中的一個(gè)或 者多個(gè)開口 56可提供流體、細(xì)胞、血管及其類似物進(jìn)入內(nèi)部基質(zhì)52的入口。某些實(shí)施方式 的骨移植替代品可具有完全包圍和圍繞內(nèi)部基質(zhì)的外層，但是該外層還包括部分地暴露內(nèi) 部基質(zhì)的開口。作為實(shí)例，對(duì)那些與靶部位處骨骼直接接近或者接觸的外層的區(qū)域，開口可 以是較大的或者間隔更接近，然而該層的其他的部分可具有較小的或者彼此間隔更遠(yuǎn)的開 口。例如，如圖6所示，實(shí)施方式的骨移植替代品60可具有外層64，在其表面65上具有開 口 66，其中表面65與靶部位處的骨骼直接接近或者接觸。開口 66暴露基質(zhì)62。與靶部位 處的骨骼不直接接近或者接觸的表面67是實(shí)心的，沒有任何開口 66。在可選的實(shí)施方式 中，表面67也可具有開口 66，但是這些開口可以更小或者更加寬地與彼此分開。在仍其他 實(shí)施方式中，在整個(gè)外層64，開口 66的尺寸和間隔可以是基本上相等的。為提供甚至更高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，實(shí)施方式的植入物可還包括增強(qiáng)肋。增強(qiáng)肋由生物 相容的材料制成，并且優(yōu)選地由可生物降解的材料制成。在某些優(yōu)選的實(shí)施方式中，增強(qiáng)肋 由磷酸鈣陶瓷制成，諸如磷酸三鈣(TCP)，或者HA/TCP的比例是15/85至25/75。在其他實(shí) 施方式中，增強(qiáng)肋有致密膠原制成。這種致密膠原優(yōu)選地具有相對(duì)地低孔隙率，諸如小于 65%孔隙率。在具體的實(shí)施方式中，膠原肋具有0至65%的孔隙率。膠原肋可以與外層一 體制成，例如通過傾倒膠原漿進(jìn)入其中具有肋的平板盤，平板盤中形成更厚的膠原肋。板可 然后被冷凍干燥或者風(fēng)干，并且在化學(xué)或者熱交聯(lián)成為最終形狀之前形成需要的形狀。但 是，其他材料——包括不可生物降解的材料——可以被用于增強(qiáng)肋。示例性的材料包括，但 不限于HA陶瓷、殼聚糖和不可降解的聚合物諸如聚乙烯、聚甲醛樹脂(delrin)和聚四氟乙 火布。如果不與表面一體形成，那么增強(qiáng)肋可以在外層形成期間或者外層形成之后被附 加到外層。然后附加多孔基質(zhì)到所得到的結(jié)構(gòu)以形成實(shí)施方式的植入物。例如，可首先形 成致密膠原外層，如通過模塑(molding)或者機(jī)械加工(machining)以提供至少部分的骨 移植替代品外表面的大體形狀。例如，TCP的增強(qiáng)肋然后可以附加到外層。作為實(shí)例，TCP 的增強(qiáng)肋可以就在運(yùn)用膠原-陶瓷漿之前被放置在層上需要的地方，這樣然后將肋固定在 適當(dāng)?shù)奈恢谩？蓪⒛z原-陶瓷漿倒入包含這種組合外層和增強(qiáng)肋的模具中。不管是否使用 增強(qiáng)肋，在某些實(shí)施方式中，取決于外層的形狀，當(dāng)將漿倒入外層時(shí)可以不需要模具。例如， 如果外層形成中空區(qū)域，可將漿倒入或注射入這個(gè)中空區(qū)域而不需要模具。隨后，組合被冷 凍干燥以提供骨移植替代品的多孔內(nèi)部基質(zhì)和最后的形狀。在圖7中示出具有肋78的實(shí)施方式的骨移植替代品70。替代品70可包括諸如 高度交聯(lián)的膠原的增強(qiáng)外層74，該增強(qiáng)外層至少部分地包圍諸如膠原-陶瓷材料的多孔內(nèi) 部基質(zhì)72。沿外層74的內(nèi)表面73布置的是諸如TCP的一個(gè)或者多個(gè)增強(qiáng)肋78。因此肋 78完全地被外層74和內(nèi)部基質(zhì)72包圍。肋78可沿著植入物70的整個(gè)長(zhǎng)度延伸，或者可以只沿著植入物70的部分長(zhǎng)度延伸。肋78可以全部沿著大體相同方位的軸延伸，可以每 個(gè)沿著垂直于該方位的軸延伸，或者每個(gè)具有自己的軸——沿著該軸其延伸。肋78的數(shù)目 和布置是在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的方法之內(nèi)良好的設(shè)計(jì)選擇。圖8示出另一個(gè)骨移植替代 品80，該移植替代品還包括在增強(qiáng)外層84中的開口 86以進(jìn)一步暴露內(nèi)部基質(zhì)82，也具有 增強(qiáng)肋88以向植入物80提供附加的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。為提供附加的骨向內(nèi)生長(zhǎng)進(jìn)入植入物，某些實(shí)施方式的骨移植替代品可以具有也 有孔、開口或者中空區(qū)域的增強(qiáng)肋?？稍诶邇?nèi)提供所述部分，而沒有顯著影響植入物的結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度。圖9示出具有中空區(qū)域99的肋98的實(shí)施方式的骨移植替代品90。中空區(qū)域可以延 伸肋98的整個(gè)長(zhǎng)度，或者可以只在肋98的一部分中。例如，肋98可以具有數(shù)個(gè)間隔的中空 區(qū)域99。這些中空區(qū)域的側(cè)壁也可以具有孔以進(jìn)一步暴露中空區(qū)域。在一些實(shí)施方式中， 可以用基質(zhì)材料92填充中空區(qū)域99。因此，增強(qiáng)肋可以表現(xiàn)為多孔結(jié)構(gòu)，通過該多孔結(jié)構(gòu) 可以獲得進(jìn)入內(nèi)部基質(zhì)。圖10示出又一實(shí)施方式的骨移植替代品100，該骨移植替代品具 有在增強(qiáng)外層104中的開口 106以進(jìn)一步暴露內(nèi)部基質(zhì)102。替代品100具有實(shí)心增強(qiáng)肋 108以給植入物100提供附加的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并且至少一些開口 106經(jīng)過肋108以暴露基質(zhì) 92。當(dāng)然，肋不限于簡(jiǎn)單地沿骨移植替代品的縱向長(zhǎng)度向下延伸，如前所指出。相反地，肋 可以沿任意軸或路徑延伸。例如，如圖11所示，實(shí)施方式110可以包括肋118，該肋118垂 直于植入物110的縱向軸對(duì)齊，并沿弓形路徑延伸。肋118仍舊置于多孔內(nèi)部基質(zhì)112和 增強(qiáng)外層114之間。在某些實(shí)施方式中，或者有或者沒有增強(qiáng)肋，增強(qiáng)外層中的開口表面可以是增強(qiáng) 外層本身的表面面積的大部分，或甚至超過增強(qiáng)外層本身的表面面積。例如，如圖12所示， 實(shí)施方式的替代品120具有由高度交聯(lián)的膠原制成的外層124，和多孔內(nèi)部基質(zhì)122。外層 IM具有數(shù)個(gè)大的暴露基質(zhì)122的開口 126。開口 1 的外表面面積可以等于或者超過外 層124的外表面面積。因此，外層124圍繞基質(zhì)122有效地形成了支架。應(yīng)當(dāng)理解不同實(shí)施方式的骨移植替代品不僅僅限于置于顎骨內(nèi)。實(shí)施方式的植入 物可以在需要任意機(jī)械強(qiáng)度、剛性或者二者的任何位置中是適合的，包括頭蓋骨缺損、節(jié)段 缺損以及骨干的和干骺端的骨缺損。而且，植入物可以被提供規(guī)則的和不規(guī)則的任意適合 的形狀。盡管優(yōu)選的是骨移植替代品的形狀基本上符合靶部位，以至在靶部位提供滑動(dòng)配 合以及最大限度地填充所有需要骨生長(zhǎng)的區(qū)域，但是應(yīng)當(dāng)理解到這種符合的配合不是實(shí)施 方式的骨移植替代品必需的。實(shí)施方式的植入物可以具有任意適當(dāng)?shù)男螤钪T如圓柱形。所有在說明書中引用的出版物——專利出版物和非專利出版物，都表示本發(fā)明所 屬領(lǐng)域的技術(shù)人員的技術(shù)水平。所有這些出版物在此通過引用全部并入，其程度如同每一 個(gè)單獨(dú)的出版物被具體地和單獨(dú)地指示引入作為參考。盡管通過參考具體地實(shí)施方式在此描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解這些實(shí)施方式僅 僅是說明本發(fā)明的原則和應(yīng)用。因此，應(yīng)該理解可對(duì)說明性的實(shí)施方式進(jìn)行眾多修改，并且 可設(shè)計(jì)其他布置，而不脫離如下列權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種骨移植替代品，包括 多孔基質(zhì)；和覆蓋至少一部分所述多孔基質(zhì)的增強(qiáng)外層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述骨移植替代品，其中所述多孔基質(zhì)是膠原-陶瓷復(fù)合材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述骨移植替代品，其中所述膠原-陶瓷復(fù)合材料還包括磷酸鈣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述骨移植替代品，其中所述增強(qiáng)外層由高度交聯(lián)的膠原形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述骨移植替代品，其中所述增強(qiáng)外層包括至少一個(gè)提供進(jìn)入多孔 基質(zhì)的開口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述骨移植替代品，還包括至少一個(gè)增強(qiáng)肋。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述骨移植替代品，其中所述增強(qiáng)肋至少部分被所述多孔基質(zhì)和所 述增強(qiáng)外層覆蓋。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述骨移植替代品，其中所述增強(qiáng)肋包括孔或中空區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述骨移植替代品，其中所述增強(qiáng)肋包括磷酸鈣或者致密膠原。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述骨移植替代品，還包括有效量的生物活性制劑，其中所述生物 活性制劑選自 BMP-2、rhBMP-2、BMP-4、rhBMP-4、BMP-6、rhBMP-6、BMP-7、rhBMP-7、GDF-5、 rh⑶F-5、其功能片段及其組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述骨移植替代品，其中所述生物活性制劑布置在所述多孔基質(zhì)內(nèi)。
12.一種用于形成植入物的方法，包括 獲得生物相容的外層；將包含膠原和陶瓷材料的漿與所述外層接觸；和 冷凍干燥所述外層與所述漿接觸的組合。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述方法，其中將所述漿與所述外層接觸包括將所述漿布置在裝 有所述外層的模具中。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述方法，其中將所述漿與所述外層接觸包括將所述漿布置在所 述外層形成的中空區(qū)域中。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述方法，還包括將生物相容的增強(qiáng)肋與所述外層接觸。
全文摘要
一種骨移植替代品，其包括至少部分被增強(qiáng)外層覆蓋的多孔基質(zhì)。多孔基質(zhì)可以是膠原-陶瓷復(fù)合材料，并且增強(qiáng)外層可以由高度交聯(lián)的膠原形成。植入物也可以包括一個(gè)或者多個(gè)由磷酸鈣或者致密膠原制成的增強(qiáng)肋。另外，骨移植替代品優(yōu)選地包括有效量的生物活性制劑，諸如BMP-2、rhBMP-2或者其功能片段。生物活性制劑優(yōu)選地布置在多孔基質(zhì)內(nèi)。
文檔編號(hào)A61L27/40GK102065916SQ200980114698
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月17日
發(fā)明者W·F·麥克凱 申請(qǐng)人:華沙整形外科股份有限公司