專利名稱：使用氣體團(tuán)簇離子束技術(shù)改變生物材料表面濕潤(rùn)性和/或其他生物相容性特征的方法以 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于植入哺乳動(dòng)物體內(nèi)的生物材料，更具體地，涉及使用離子束技術(shù)，優(yōu)選氣體團(tuán)簇離子束技術(shù)，用于改變濕潤(rùn)性和/或改善經(jīng)改變的生物材料的性能的方法，使得所述經(jīng)改變的生物材料1)作為用于細(xì)胞在其表面上附著的宿主；幻促進(jìn)在其表面上或在材料內(nèi)部的細(xì)胞增殖；；3)促進(jìn)穿過(guò)此表面以及在該表面下的細(xì)胞滲透；和/或 4)促進(jìn)隨后的新組織形成。
背景技術(shù)：
氣體團(tuán)簇離子束(GCIB)照射已用于表面的納米級(jí)改變。在同時(shí)待決、共同擁有的專利申請(qǐng)?zhí)枮?2/210，018、名稱為“使用氣體團(tuán)簇離子束技術(shù)改變醫(yī)療裝置表面濕潤(rùn)性特征的方法和系統(tǒng)以及由此制備的醫(yī)療裝置”的美國(guó)專利中，已表明GCIB用于改變非生物材料表面的親水性。GCIB處理在半導(dǎo)體裝置和薄膜的制造中已經(jīng)得到了充分的證明。然而，迄今為止未知的是其在大部分哺乳動(dòng)物和鳥(niǎo)類器官系統(tǒng)內(nèi)用于改變包括肌肉骨骼系統(tǒng) (例如骨、韌帶、肌腱、肌腱套、軟骨等)的組織的生物材料表面，以及用于改變例如上皮組織和內(nèi)皮組織的其他結(jié)締組織的潛在應(yīng)用。GCIB處理在韌帶表面上產(chǎn)生的就其作為用于細(xì)胞附著的宿主結(jié)構(gòu)的性能的物理改變迄今為止是未知的。通常已知，例如成纖維細(xì)胞和成骨細(xì)胞的貼壁依賴性細(xì)胞受益于親水表面而附著、生長(zhǎng)或充分分化，它們還偏好帶電表面。 關(guān)于親水性，液滴接觸角(droplet contact angle)可用于測(cè)量濕潤(rùn)性，減小的接觸角通常意味著較親水的表面。先前已使用許多方法來(lái)增大非生物表面上的親水性或改變電荷，例如噴砂、酸蝕刻、等離子噴涂涂層、CO2激光整平以及多種形式的清洗，包括機(jī)械、超聲、等離子和化學(xué)清洗技術(shù)。其他方法包括加入表面活性劑或使用具有不同濕潤(rùn)性特征的膜或涂層。先前還未證明的是通過(guò)GCIB照射制備生物材料表面，用于通過(guò)增加表面的親水性或通過(guò)改變表面電荷狀態(tài)或表面化學(xué)性質(zhì)，或者通過(guò)其他機(jī)制的增強(qiáng)的細(xì)胞附著。高能常規(guī)離子束，加速的帶電原子或分子，廣泛用于形成半導(dǎo)體裝置結(jié)，通過(guò)濺射改變表面以及改變薄膜性質(zhì)。不同于常規(guī)離子，氣體團(tuán)簇離子由在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下為氣態(tài)的材料(例如通常地氧氣、氮?dú)饣蚶鐨鍤獾亩栊詺怏w，但任何可冷凝的氣體都可用來(lái)產(chǎn)生氣體團(tuán)簇離子)的大量(具有幾百到幾千平均值為數(shù)千的典型分布)弱結(jié)合的原子或分子團(tuán)形成，每個(gè)團(tuán)簇離子共用一或多個(gè)電荷，并通過(guò)高壓(依次從約3kV到約70kV或更高)共同加速以具有高的總能量。氣體團(tuán)簇離子形成并加速之后，它們的電荷狀態(tài)會(huì)改變或變得不同(甚至被中和)，它們可破裂成較小的團(tuán)簇離子和/或被中和的較小的團(tuán)簇，但它們傾向于保持由于先前已通過(guò)高壓加速而產(chǎn)生的相對(duì)高的總能量。氣體團(tuán)簇離子束已用于處理非生物材料的表面，以達(dá)到清洗、蝕刻、整平、膜生長(zhǎng)等目的。它們以其在多數(shù)固體材料表面上的整平效果而著稱，并且已用來(lái)整平例如鉆石、硅和金屬的材料。不同于常規(guī)(單體或分子的)離子的作用，由于每個(gè)氣體團(tuán)簇離子內(nèi)大量的原子和分子，并且由于它們微弱地結(jié)合，它們撞擊表面的作用非常淺。團(tuán)簇經(jīng)碰撞而分裂，相比加速的團(tuán)簇的總能量，每個(gè)原子或分子僅攜帶相對(duì)少量eV的能量。氣體團(tuán)簇離子碰撞處的瞬間溫度和壓力會(huì)非常高，可出現(xiàn)多種表面化學(xué)、刻蝕和其他作用。(例如)通過(guò)將表面的鍵暴露(從而改變表面電荷狀態(tài))和/或通過(guò)將來(lái)自氣體團(tuán)簇離子的活性原子或分子結(jié)合入表面(通過(guò)使用包含例如氧、氮、碳等活性原子或分子的氣體團(tuán)簇離子)，表面化學(xué)可由GCIB照射改變。然而，這些作用非常淺，即在碰撞處以下至多延伸數(shù)十埃，因此對(duì)位于淺層碰撞處以下較深部位的任何材料，沒(méi)有顯著損害。在此應(yīng)用的術(shù)語(yǔ)“GCIB”、“氣體團(tuán)簇離子束”和“氣體團(tuán)簇離子” 意為包括它們的電荷狀態(tài)隨其加速全部或部分改變(包括被中和)的加速的束和離子。術(shù)語(yǔ)“GCIB”和“氣體團(tuán)簇離子束”意為包括包含加速的氣體團(tuán)簇的所有束，盡管它們也可包含非團(tuán)簇粒子。由于滲透非常淺，具有深于數(shù)十埃(數(shù)納米)的可以忽略損害或改變的這一事實(shí)，GCIB是對(duì)于本發(fā)明而言優(yōu)選的離子束。一方面，本發(fā)明提供通過(guò)使用氣體團(tuán)簇離子束技術(shù)用于生物材料表面增加濕潤(rùn)性和/或改變化學(xué)性質(zhì)或電荷狀態(tài)和/或改變其他物理特性的方法。另一方面，本發(fā)明提供通過(guò)使用氣體團(tuán)簇離子束技術(shù)用于制備針對(duì)新的細(xì)胞生長(zhǎng)的附著、增殖、遷移等的生物材料表面的方法，可選地，用于刺激新的細(xì)胞分化成例如骨、纖維結(jié)締組織、上皮、內(nèi)皮等組織。再一方面，本發(fā)明提供通過(guò)使用氣體團(tuán)簇離子束技術(shù)，以可控方式用于增加生物材料表面的一部分的濕潤(rùn)性和/或用于制備針對(duì)新的細(xì)胞生長(zhǎng)的附著、增殖、遷移等生物材料表面的方法。又一方面，本發(fā)明提供通過(guò)使用氣體團(tuán)簇離子束技術(shù)的手術(shù)可移植的生物材料， 其含有具有增加的親水性的表面或表面部分和/或含有具有針對(duì)細(xì)胞滲透提高的性能的表面和/或作為用于新細(xì)胞附著、生長(zhǎng)和分化的宿主的表面，可選地，所述生物材料用于刺激新細(xì)胞分化為組織，例如骨、纖維結(jié)締組織、上皮、內(nèi)皮等。另一方面，本發(fā)明提供用于手術(shù)植入和/或移植物的生物材料，以及用于包含移植物中特定細(xì)胞材料的生物材料的制備和手術(shù)植入的方法，可選地，所述方法用于刺激特定的細(xì)胞材料分化為組織，例如骨、纖維結(jié)締組織、上皮、內(nèi)皮等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的前述方面以及另外和其他方面和優(yōu)勢(shì)通過(guò)以下描述的發(fā)明實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明在生物材料表面或表面一部分上應(yīng)用氣體團(tuán)簇離子束(GCIB)處理以改變其表面性質(zhì)，例如表面親水性或濕潤(rùn)性的程度和/或改善表面或表面一部分的適宜性，以作為新細(xì)胞生長(zhǎng)和/或附著到生物材料的宿主，所述生物材料包括肌肉骨骼系統(tǒng)的組織， 例如骨、韌帶、肌腱、肌腱套、軟骨等。通過(guò)使用掩蔽技術(shù)或通過(guò)控制GCIB在表面上的射入或通過(guò)控制GCIB處理的空間廣度的其他手段，可以可控的方式改變表面特性，改變期望的區(qū)域而不改變其他的區(qū)域。從而，在期望的區(qū)域促進(jìn)細(xì)胞附著于生物材料(當(dāng)手術(shù)植入時(shí))，而在不適于成功的手術(shù)結(jié)果的區(qū)域不促進(jìn)細(xì)胞附著。發(fā)明人已用GCIB技術(shù)處理了例如骨和韌帶(在自然和脫細(xì)胞兩種狀態(tài)下)的肌肉骨骼系統(tǒng)組織的表面，并且已發(fā)現(xiàn)某些類型的GCIB處理引起生物材料表面的親水性增加，用于細(xì)胞生長(zhǎng)和附著的表面適宜性改善。此處提供的實(shí)例是結(jié)構(gòu)性組織，但本發(fā)明并不限于結(jié)構(gòu)性組織。
為了產(chǎn)生圖形化的表面變化，可使用遮罩或束刻寫(xiě)(beam writing)技術(shù)或用于控制工件表面暴露于GCIB處理的多種其他方式，以此方式限制表面特定區(qū)域的處理或在工件不同區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生不同類型的GCIB處理。使用的遮罩可以是遮蔽工件一部分使其不受 GCIB處理的機(jī)械遮罩。實(shí)現(xiàn)圖形化的表面變化不限于使用機(jī)械遮罩。本發(fā)明提供了用于制備移植用生物材料的方法。所述方法包含下述步驟提供減壓室；在所述減壓室內(nèi)形成第一離子束；在所述減壓室內(nèi)提供用于支承生物材料的夾具； 將所述生物材料放置在所述減壓室內(nèi)的所述夾具中；以及用所述第一離子束照射所述生物材料表面的至少第一部分，其中所述生物材料經(jīng)歷性質(zhì)上的變化。本發(fā)明還提供了用于外科植入的生物材料。該材料包含表面，其中所述表面的至少一部分具有改變的濕潤(rùn)性或改變的表面電荷狀態(tài)。當(dāng)植入哺乳動(dòng)物內(nèi)，表面經(jīng)歷改善的細(xì)胞附著。本發(fā)明還提供了用于外科植入的生物復(fù)合物。該生物復(fù)合物由下述過(guò)程形成，該過(guò)程包含提供減壓室；在減壓室內(nèi)形成氣體團(tuán)簇離子束；在減壓室內(nèi)提供用于支承生物材料的夾具；將所述生物材料引到所述減壓室中的夾具上；以及用所述氣體團(tuán)簇離子束照射所述生物材料表面的至少一部分。為了更好地理解本發(fā)明，及其另外的和進(jìn)一步的目的，參考附圖以及詳細(xì)說(shuō)明，將在權(quán)利要求中指定其范圍。


圖1是在GCIB領(lǐng)域已知類型并且適于實(shí)施本發(fā)明的氣體團(tuán)簇離子束處理系統(tǒng)的示意圖；圖2是顯示工件夾具的氣體團(tuán)簇離子束處理系統(tǒng)的局部放大視圖；圖3是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的韌帶組織的GCIB照射從而測(cè)定的液滴接觸角下降的圖表；圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的骨組織的GCIB照射從而測(cè)定的液滴接觸角下降的圖表；圖5是顯示在對(duì)照韌帶樣本上細(xì)胞生長(zhǎng)的顯微照片；圖6是顯示在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例處理的韌帶樣本上提高的細(xì)胞生長(zhǎng)的顯微照片； 以及圖7是說(shuō)明有益使用本發(fā)明改善的生物材料的示例性實(shí)施例的膝關(guān)節(jié)示意圖。
具體實(shí)施例方式參考附圖中圖1，其顯示了用于表面處理的現(xiàn)有技術(shù)中已知類型的典型的氣體團(tuán)簇離子束(GCIB)處理器100。盡管不限于在此說(shuō)明的具體構(gòu)件，處理器100由分成三個(gè)連通室的真空容器102、源室104、離子化/加速室106以及在其中包括工件夾具150的處理室108組成，所述工件夾具能夠?yàn)榱擞蓺怏w團(tuán)簇離子束處理而固定工件10。在使用過(guò)程中，三個(gè)室分別被真空抽氣系統(tǒng)146a、146b和146c排空至合適的操作壓力。保存于氣缸111中的可冷凝源氣112(例如氬氣或隊(duì))在壓力下通過(guò)氣體計(jì)量閥113 和進(jìn)氣管114進(jìn)入滯止室116，并通過(guò)適當(dāng)成形的噴嘴110噴射入實(shí)質(zhì)上較低壓力的真空，生成超聲氣體射流118。射流中膨脹引起的冷卻使得氣體射流118的一部分冷凝成團(tuán)簇，多數(shù)由從數(shù)百至數(shù)千(或者甚至數(shù)萬(wàn))弱結(jié)合的原子或分子組成。氣體分離開(kāi)口 120部分地將還未冷凝成團(tuán)簇射流的氣體分子從團(tuán)簇射流中分離，從而使下游區(qū)域中的壓力最小化， 如此高壓力將會(huì)有害的(例如電離器122、高壓電極1 和處理室108)。合適的可冷凝的源氣體112包括但不必限于惰性氣體(例如氬氣)、氮?dú)?、二氧化碳和氧氣。含有氣體團(tuán)簇的超聲氣體射流118形成之后，團(tuán)簇在電離器122中被離子化。電離器122可以是從一個(gè)或多個(gè)白熱燈絲IM產(chǎn)生熱電子，并加速和引導(dǎo)電子引起它們與氣體射流118中的氣體團(tuán)簇碰撞的電子碰撞電離器，在氣體射流118中，射流穿過(guò)電離器122。 電子碰撞從團(tuán)簇中噴射出電子，引起部分團(tuán)簇成為正電離子化的(positively ionized) 0 一組適當(dāng)加偏壓的高壓電極126從電離器122中提取團(tuán)簇離子，形成束，然后以加速勢(shì) (通常從IkV至多達(dá)數(shù)十kV)加速團(tuán)簇離子并將它們集中形成具有初始軌跡(initial trajectory) 154的GCIB 128。燈絲電源136提供電壓Vf以加熱電離器燈絲124。陽(yáng)極電源134提供電壓Va以加速?gòu)臒艚zIM發(fā)射出的熱電子，使其攻擊含有氣體射流118的團(tuán)簇以產(chǎn)生離子。提取電源138提供電壓Ve以加偏壓于高壓電極，從電離器122的電離區(qū)域提取離子并形成GCIB 128。加速電源140提供電壓VA。。以相對(duì)于電離器122加偏壓于高壓電極，從而產(chǎn)生等同于Va。。伏特(V)的總GCIB加速勢(shì)?？商峁┮粋€(gè)或多個(gè)透鏡電源(例如 142和144)以電勢(shì)(例如Vu和ν 2)加偏壓于高壓電極來(lái)集中GCIB 128。要被GCIB處理器100處理的工件10由工件夾具150支承，布置在GCIB 128的路徑中?？墒褂每蛇x固定器12用于在工件夾具150的附著位置上固定工件10，該固定器可以是夾子或夾鉗或其他固定設(shè)備(retaining item)。為了均勻處理工件10，工件夾具150設(shè)計(jì)為以下述方式適當(dāng)?shù)夭倏v工件10，以符合均勻處理的要求。還參照?qǐng)D2，任何非平面的，可以是球形或杯形、圓形、不規(guī)則、或其他非平面形態(tài) (可在生物材料中遇到)的工件表面，可關(guān)于束的入射在一系列角度范圍內(nèi)取向以獲得工件表面的最佳GCIB處理。這用到工件夾具150，其具有充分鉸接(articulated)以使所有要被處理的非平面的表面以與GCIB適當(dāng)對(duì)齊而取向，以提供處理最佳化和均勻化的能力。 更具體地，當(dāng)正被處理的工件10是非平面時(shí)，工件夾具150可由位于GCIB處理器100末端的機(jī)構(gòu)152旋轉(zhuǎn)和鉸接。鉸接/旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)152優(yōu)選地允許參照長(zhǎng)軸155 (其可與GCIB 128 的初始軌跡154同軸)的360度的設(shè)備旋轉(zhuǎn)，以及參照垂直于軸155的軸157的充分鉸接， 以使工件表面保持在期望的束入射范圍內(nèi)。在某些情況下，取決于工件10的尺寸，需要掃描系統(tǒng)以產(chǎn)生大號(hào)工件的均勻照射。盡管對(duì)于GCIB處理是不必要的，可利用兩對(duì)正交取向的靜電掃描板130和132在廣大的處理區(qū)域上產(chǎn)生光柵或其他掃描圖樣。當(dāng)實(shí)施這樣的束掃描時(shí)，掃描發(fā)生器156分別通過(guò)一對(duì)導(dǎo)線158和160向一對(duì)掃描板130和132提供X-軸和Y-軸掃描信號(hào)電壓。所述掃描信號(hào)電壓是引起GCIB 1 轉(zhuǎn)化成掃描的GCIB 148的不同頻率的普通三角形波，GCIB 148掃描工件10的整個(gè)表面。當(dāng)不需要廣大區(qū)域上的束掃描時(shí)，處理通常局限在由束的直徑定義的區(qū)域。在工件表面的束的直徑可以通過(guò)選擇一或多個(gè)透鏡電源(例如顯示的142和144)的電壓(Vu 和/或U設(shè)置，以在工件處提供期望的束直徑。盡管沒(méi)有具體顯示，在圖1和圖2中，這樣的現(xiàn)有技術(shù)的GCIB處理系統(tǒng)典型地使用傳感器和電路用于測(cè)量和控制對(duì)于處理重要的
8GCIB參數(shù)(例如加速勢(shì)、束流、束斑(beam focus)、氣體流、施加到工件上的束劑量、工件操縱等)，還使用額外的控制與自動(dòng)控制用于自動(dòng)處理和處理配方管理、選擇和控制。盡管圖1和2顯示了適于支持和操縱某些類型的平面的和簡(jiǎn)單成形的非平面的工件的工件夾具以及操縱器，對(duì)于那些熟悉現(xiàn)有技術(shù)的來(lái)說(shuō)會(huì)理解的是其他類型的簡(jiǎn)單的和更加復(fù)雜的夾具和操縱器是已知的。例如，授予柯克帕特里克(Kirkpatrick)等的美國(guó)專利US6，676，989教導(dǎo)了優(yōu)化用于處理例如血管支架的管狀或圓柱狀工件的夾具和操縱器。 用于將生物材料的多個(gè)表面暴露給GCIB照射的操縱器對(duì)于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)是已知的和/或使用普通技術(shù)可容易構(gòu)造的。實(shí)施試驗(yàn)以確定對(duì)于生物材料的GCIB照射對(duì)液滴接觸角(作為親水性量度)的作用。使用小豬膝蓋獲取內(nèi)側(cè)副韌帶(MCL)和外側(cè)副韌帶(LCL)以及股骨干。仔細(xì)地將韌帶從其他疏松組織中解剖出來(lái)，在磷酸鹽緩沖液(PBS)中漂洗，切成約Icm長(zhǎng)乘它們約5mm 自然寬的塊。骨干切成約2cm長(zhǎng)的圓筒，并進(jìn)一步沿軸向下縱切成半圓形塊。通過(guò)使用鑷子脫下骨膜從所述塊除去骨膜，然后在PBS中漂洗。骨和韌帶組織樣本(包括對(duì)照)的隨后處理是一樣的。將組織在PBS中保存過(guò)夜。然后從PBS中移走組織樣本(骨和韌帶兩者)， 單獨(dú)地引入GCIB處理系統(tǒng)的處理室。處理室被排空至約100毫托(為了達(dá)到粗真空的排空時(shí)間對(duì)于骨樣本為約30分鐘，對(duì)于韌帶樣本約2分鐘)的粗真空。達(dá)到粗真空后，樣本隨后被引入高真空，以及暴露于高真空(約6X10_5托)。然后在高真空中用GCIB照射處理骨和韌帶組織的試驗(yàn)樣本。對(duì)照樣本沒(méi)有被照射但經(jīng)受同樣的真空條件和持續(xù)時(shí)間。GCIB 照射由在30kV加速勢(shì)下對(duì)照射的表面實(shí)施每cm25X IO14氬氣團(tuán)簇的表面劑量構(gòu)成。照射時(shí)間和相應(yīng)的高真空暴露持續(xù)時(shí)間對(duì)于骨和韌帶組織樣本兩者是約3分鐘和20秒。GCIB照射和/或真空暴露之后，在生物安全柜中過(guò)夜風(fēng)干組織樣本。通過(guò)使用液滴形狀分析系統(tǒng)(德國(guó)漢堡Krilss GmbH,型號(hào)DSA-10，具有Krilss DSA11.8版分析軟件)檢查樣本的濕潤(rùn)性，所述系統(tǒng)用于確定水滴在組織樣本上的表面接觸角。對(duì)于骨和韌帶組織，照射過(guò)的樣本和未照射的對(duì)照樣本兩者進(jìn)行同樣的測(cè)量。對(duì)于每次測(cè)量，將3微升去離子水液滴放置在每個(gè)表面(韌帶和骨，照射過(guò)的和未照射的對(duì)照) 上之后5秒獲取數(shù)據(jù)。所有測(cè)量在環(huán)境條件下實(shí)施，每次分析重復(fù)三次(每單個(gè)樣本上三次試驗(yàn))實(shí)施。相比未照射的對(duì)照樣本，結(jié)果顯示如由降低的接觸角所測(cè)量的對(duì)于GCIB照射過(guò)的韌帶和骨樣本親水性的增加。圖3是顯示對(duì)于GCIB照射過(guò)的和未照射過(guò)的對(duì)照樣本兩者，在韌帶組織樣本上三次測(cè)量中每次的液滴表面接觸角試驗(yàn)結(jié)果的圖表300。在韌帶組織上使用去離子水的液滴接觸角測(cè)量表明對(duì)應(yīng)GCIB處理在韌帶組織上增加的親水表面。液滴接觸角從未照射的對(duì)照韌帶中的平均值55. 59+/-9. 03下降到GCIB照射過(guò)的樣本中的36. 09+/-10. 93 (變化的統(tǒng)計(jì)顯著性，ρ < 0. 004)。圖4是顯示對(duì)于GCIB照射過(guò)的和未照射過(guò)的對(duì)照樣本在骨組織樣本上三次測(cè)量中每次的液滴表面接觸角試驗(yàn)結(jié)果的圖表400。在韌帶組織上使用去離子水的液滴接觸角測(cè)量表明對(duì)應(yīng)GCIB處理在韌帶組織上增加的親水表面。液滴接觸角從未照射的對(duì)照韌帶中的平均值72. 86+/-1. 47下降到GCIB照射過(guò)的樣本中的61. 42+/-1. 06 (變化的統(tǒng)計(jì)顯著性，ρ < 0. 015)。
由于生物表面的GCIB處理導(dǎo)致更加親水的表面，做了額外的試驗(yàn)以表明脫細(xì)胞韌帶的GCIB處理導(dǎo)致能被(例如)成纖維細(xì)胞更好地重新細(xì)胞化(re-cellularized) 的表面。使用豬的前交叉韌帶(ACL)塊，應(yīng)用公開(kāi)的體外培養(yǎng)方法(羅斯《SMOtoss SM)，喬什· R(Joshi R)和弗蘭克· CB(Frank CB) ；"Establishment and comparison of fibroblast cell lines from the medial collateral and anterior cruciate ligaments of the rabbit” In Vitro Cell Dev Biol 1990 ；26 :579-84.)獲取成纖維細(xì)胞。然后使用已建立方法的技術(shù)(伍德· T(WoodS T)，格拉澤· PF(Gratzer PF) ；"Effectiveness of three extraction techniques in the development of a decellularized bone-anterior cruciate ligament-bone graft", Biomaterials 2005, 26 :7339-7349.)將從小豬膝蓋新鮮分離的LCL和MCL脫細(xì)胞。除了 GCIB照射，韌帶組織樣本(試驗(yàn)樣本和對(duì)照兩者)隨后的處理是一樣的。脫細(xì)胞的組織在PBS中保存過(guò)夜。從PBS中移走脫細(xì)胞的組織樣本，單獨(dú)地引入GCIB處理系統(tǒng)的處理室。處理室被排空至約100毫托(為了達(dá)到粗真空的排空時(shí)間對(duì)于韌帶樣本為約 2分鐘)的粗真空。達(dá)到粗真空后，樣本隨后被引入高真空，以及暴露于高真空(約6X10—5 托)。然后在高真空中用GCIB照射處理脫細(xì)胞韌帶組織的試驗(yàn)樣本。對(duì)照樣本沒(méi)有被照射但經(jīng)受同樣的真空條件和持續(xù)時(shí)間。GCIB照射由在30kV加速電下對(duì)照射的表面實(shí)施每 cm25X1014氬氣團(tuán)簇的表面劑量構(gòu)成。照射時(shí)間和相應(yīng)的高真空暴露持續(xù)時(shí)間對(duì)于脫細(xì)胞韌帶組織樣本兩者(被照射的和對(duì)照)是約3分鐘和20秒。將懸浮于Sigma E1270細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)中的約2 X IO5成纖維細(xì)胞放置在韌帶樣本的任何一面(用新細(xì)胞種植脫細(xì)胞和照射過(guò)的組織)，置于含有適當(dāng)?shù)募?xì)胞生長(zhǎng)培養(yǎng)基(Dulbecco，s Modified Eagle Medium+10%胎牛血清+1 %青霉素/鏈霉素抗生素(由 ^witrogen提供))的管內(nèi)，允許生長(zhǎng)18天，每3天定期換液。然后在福爾馬林中固定韌帶樣本，組織學(xué)處理，用蘇木精和曙紅染色。韌帶的顯微檢驗(yàn)顯示了，相比那些沒(méi)有GCIB處理的對(duì)照，在接受GCIB處理的韌帶樣本上的高度提高的細(xì)胞附著和增殖。圖5顯示表明如上述處理的脫細(xì)胞豬韌帶組織504的未照射的對(duì)照樣本的表面區(qū)域502的顯微照片500，上述處理包括真空暴露，但沒(méi)有GCIB照射?？梢?jiàn)新生長(zhǎng)的成纖維細(xì)胞的1-至2-細(xì)胞層506附著于下面的韌帶組織504。圖6顯示表明如上述處理的脫細(xì)胞豬韌帶組織604GCIB照射過(guò)的樣本的表面區(qū)域 602的顯微照片600，上述處理包括真空暴露和GCIB照射。圖6中的放大倍率與圖5中的相同。在圖6中，可見(jiàn)新生長(zhǎng)的成纖維細(xì)胞的3-至7-細(xì)胞層606在照射表面附著于下面的韌帶組織604。此外，可見(jiàn)大量新的成纖維細(xì)胞(例如608A、608B和608C)更深地嵌入脫細(xì)胞韌帶組織。新生長(zhǎng)的成纖維細(xì)胞，除了已在GCIB照射表面上增殖，已開(kāi)始遷移進(jìn)入韌
市ο這些結(jié)果表明脫細(xì)胞韌帶表面的GCIB照射已產(chǎn)生對(duì)于成纖維細(xì)胞在外表面上附著、生長(zhǎng)或增殖較有利的環(huán)境，由此存在更加旺盛的表面生長(zhǎng)和增強(qiáng)的進(jìn)入韌帶的遷移。進(jìn)入韌帶的細(xì)胞遷移在用于手術(shù)移植的韌帶組織工程領(lǐng)域是重要的進(jìn)步。生物材料的GCIB 處理可引起對(duì)于手術(shù)操作(例如ACL重建)顯著改善的臨床結(jié)果。迄今，ACL重建手術(shù)(例如)隨時(shí)間推移具有有限的成功，部分由于移植的韌帶或肌腱組織相當(dāng)糟糕地整合入身體。GCIB處理的韌帶或肌腱會(huì)更加快速地整合，形成更加緊密結(jié)合的整合，其擴(kuò)大由傳統(tǒng)的ACL重建手術(shù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的益處。通常已知的是原代細(xì)胞在體外生長(zhǎng)時(shí)脫分化。在培養(yǎng)中可加入多種生長(zhǎng)和有絲分裂因子以保持細(xì)胞的初始基因型和形態(tài)。除了在anvitrogerODulbecco’ s Modified Eagle Medium+10%胎牛血清+1 %青霉素/鏈霉素抗生素中所發(fā)現(xiàn)的，原代人成骨細(xì)胞在沒(méi)有額外生長(zhǎng)或有絲分裂因子的情況下在組織培養(yǎng)板中生長(zhǎng)兩至四代。在對(duì)照狀態(tài)下或已被GCIB以每cm25X IO14氬氣團(tuán)簇照射的狀態(tài)下，將二至四代成骨細(xì)胞種植在鈦上，使得成骨細(xì)胞附著并增殖1、7或10天。隨后，使用TRIzol方法(Invitrogen)從細(xì)胞中提取RNA。 采用UV-分光光度法分析定量RNA之后，使用iScript cDNA合成試劑盒(Bio-Rad)將同等量的RNA(1微克)逆轉(zhuǎn)錄為cDNA。為了已知參與骨發(fā)生的多種基因的表達(dá)分析，用IOOpg 生成的cDNA執(zhí)行實(shí)時(shí)聚合鏈反應(yīng)(實(shí)時(shí)PCR)，所述基因包括已知在骨形成和礦化過(guò)程中參與的堿性磷酸酶-肝、骨、腎(ALPL)，以及已知產(chǎn)生叫做鈣素(Osteocalcin)的骨蛋白的骨 Y-羧基谷氨酸(gla)蛋白(BGLAP)，針對(duì)管家基因GAPDH進(jìn)行校正。所述分析在M^One 系統(tǒng)上，由TaqMan基因表達(dá)預(yù)混液和基因特異引物(所有的來(lái)自Applied Biosystems)實(shí)施，每種條件和時(shí)間點(diǎn)η = 3。使用Ct方法獲得相對(duì)于對(duì)照結(jié)果的倍數(shù)變化。我們已經(jīng)表明在第10天相比非GCIB-處理的鈦，生長(zhǎng)在氬氣GCIB-處理的鈦上的成骨細(xì)胞引起ALPL 中3. 41倍數(shù)的增加以及BGLAP中2. 66倍數(shù)的增加(變化的統(tǒng)計(jì)顯著性，ρ < 0. 05)，表明成骨細(xì)胞正在經(jīng)歷會(huì)引向骨發(fā)生的分化。從而單獨(dú)的表面的GCIB處理引起在GCIB處理的表面上增殖的細(xì)胞的分化。就生物材料來(lái)說(shuō)，經(jīng)常需要由GCIB照射處理材料材料僅預(yù)先選擇的部分，然而最好不照射其他部分。在這樣的情形下，控制GCIB橫截面面積以及控制GCIB的掃描和/或偏斜以限制其照射范圍至僅期望的面積可控制生物材料選擇的部分暴露于GCIB?？蛇x地， 可使用傳統(tǒng)的遮蔽技術(shù)控制生物材料的不需要照射的遮罩表面面積，以及暴露需要照射的表面面積。隨后，用散射或掃描GCIB照射遮罩以及通過(guò)遮罩暴露的生物材料。限制GCIB 照射至生物材料的選擇區(qū)域的多種其他方法對(duì)于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將是已知的，并且意為包括在本發(fā)明中。生物材料的某些第一選擇的部分可通過(guò)在那些選擇的部分上實(shí)施第一 GCIB照射而被處理。生物材料的額外選擇的部分可通過(guò)實(shí)施一或多次額外的GCIB照射過(guò)程而被處理。額外的GCIB照射處理可使用不同的GCIB和真空處理?xiàng)l件，例如不同的GCIB劑量、或在氣體團(tuán)簇離子中不同的組成氣體、或不同的束加速勢(shì)(引起不同的離子束能量和速度)。 額外選擇的部分可以是與第一選擇的部分不同的部分，或可以部分或完全對(duì)應(yīng)第一選擇的部分，或可以包括所有的第一選擇的部分加上額外的部分?？墒褂眠@樣的選擇性處理在細(xì)胞化和在手術(shù)移植(implant或grafting)之后隨后的整合入體內(nèi)方面引起不同期望的反應(yīng)。此外，任何提供的生物材料塊還可通過(guò)單獨(dú)的GCIB照射處理被均勻處理，隨后根據(jù)手術(shù)位置、其他藥劑或其他局部因子的使用以不同的積極方式響應(yīng)手術(shù)移植過(guò)程。例如， 用于ACL替代的肌腱可由單獨(dú)的GCIB照射處理被均勻處理。當(dāng)被手術(shù)移植，由于局部影響， 接觸骨的某些部分促進(jìn)成骨細(xì)胞提高的遷移、附著和分化，引起骨形成，其促進(jìn)肌腱整合入錨定的骨，然而其他類型的細(xì)胞優(yōu)先吸引到不接觸骨的移植肌腱的其他部分。最重要的是， 包括發(fā)現(xiàn)于滑膜囊部分(在此移植物用作替代韌帶)的韌帶成纖維細(xì)胞的成纖維細(xì)胞優(yōu)先吸引到、附著并且進(jìn)入移植物。通過(guò)直接使用適當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)和分化因子，或通過(guò)使用含有TGFii或該家族成員的去除礦物質(zhì)的骨粉，細(xì)胞再生長(zhǎng)可有利于期望的組織類型而分化，所述生長(zhǎng)和分化因子例如富血小板血漿(PRP)；反義導(dǎo)向分子(RGMa、RGMb和/或RGMc)；包括巨噬細(xì)胞集落刺激因子 (M-CSF)、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)，白細(xì)胞介素_1和_9(IL1、IL6)或腫瘤壞死因子α (TNFa)的細(xì)胞因子；包括TGFi^ _1、TGFi^ _2、TGFi^ _3和所有的骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMPs)、激活素Α、生長(zhǎng)分化因子(GDF)和Nodal的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGFi3超家族)成員；血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF-AA、-AB&-BB)；成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGFs)；類胰島素生長(zhǎng)因子(IGFs)；表皮生長(zhǎng)因子(EGFs)；或血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGFs)。可選地，例如通過(guò)在原位使用來(lái)自脂墊的間質(zhì)干細(xì)胞的濃縮物，所述脂墊在關(guān)節(jié)滑膜腔(joint synovial space) 中或在從受體的股骨或其他位置抽取的骨髓的白細(xì)胞層(buffy coat layer)中發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)自然地分化為局部合適組織的細(xì)胞的再生長(zhǎng)。圖7是說(shuō)明有益使用本發(fā)明改善的生物材料用于在損傷關(guān)節(jié)中韌帶替代的示例性實(shí)施例的膝關(guān)節(jié)示意圖700。為說(shuō)明目的顯示所述示意圖，其沒(méi)有必然地按照比例繪制。 膝關(guān)節(jié)的前交叉韌帶(ACL)斷裂是經(jīng)常需要替代損傷的ACL的手術(shù)移植的損傷。韌帶或肌腱或其一部分可作為替代移植物。移植物可以來(lái)于自體、同種異體或異種組織。存在多種傳統(tǒng)的手術(shù)修復(fù)技術(shù)。一種改善的方法使用脫細(xì)胞的、凍干的、GCIB照射過(guò)的圖7中標(biāo)示作為移植物718的肌腱或韌帶組織。示意圖700顯示了在膝關(guān)節(jié)中ACL替代移植物的截面圖。股骨702的下端具有股骨軟骨706。脛骨704的上端具有脛骨軟骨708。軟骨706和軟骨708形成膝關(guān)節(jié)的鉸接接觸表面。股骨702和脛骨704的斷面線區(qū)域分別表示股骨702 和脛骨704的切斷面(僅為說(shuō)明目的，非手術(shù)切斷)。為了方便，所述斷面顯示穿過(guò)替代移植物718所在的平面。通道710和712分別在股骨702和脛骨704中鉆出，還穿透骨之間的脛骨軟骨708和股骨軟骨706?？梢允褂枚喾N通道形態(tài)，通道710和712顯示的形態(tài)僅意為示例。為了簡(jiǎn)要沒(méi)有顯示膝蓋骨，并且二者都不是圍繞關(guān)節(jié)以及保留沐浴關(guān)節(jié)的所有內(nèi)部表面的滑液的滑膜囊。本發(fā)明的替代移植物718被放置進(jìn)通道710和712，分別由緊固件 714和716固定在股骨端和脛骨端?？梢允褂枚喾N緊固件和固定技術(shù)(包括金屬和生物可降解聚合物緊固件)的任何一個(gè)，緊固件714和716僅意為示例性的。移植物718具有插入和保留在股骨通道710中的股骨插入部分722以及具有插入和保留在脛骨通道中的脛骨插入部分720。在一實(shí)施例中，在手術(shù)放置和在關(guān)節(jié)中固定之前沒(méi)有重建脫細(xì)胞的、凍干的、GCIB 照射過(guò)的移植物718的組織。沐浴關(guān)節(jié)的滑液(未顯示)接觸包括股骨插入部分722和脛骨插入部分720的移植物718?；褐械某衫w維細(xì)胞(或存在于損傷和破壞的ACL的殘余纖維內(nèi))接觸移植物718，附著于移植物718，并在移植物718內(nèi)增殖。這些成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)，分化成適當(dāng)?shù)捻g帶成纖維細(xì)胞，并最終重建健康的組織。在移植物718的股骨插入部分 722和脛骨插入部分720，移植物在此接觸脛骨中通道712和股骨中通道710的骨，所述插入部分720和722接觸含有血和骨的成骨細(xì)胞前體的骨組織。成骨細(xì)胞在移植物718的插入部分720和722的表面上擴(kuò)展、附著、增殖，并分化成最終完全重塑和替代在移植物718 的插入部分720和722中的移植物結(jié)構(gòu)的骨組織。在另一實(shí)施例中，在手術(shù)放置移植物718之前，將成為插入部分720和722的移
12植物的部分和/或不和骨一起插入的移植物部分可由添加適當(dāng)?shù)纳L(zhǎng)和分化因子處理，所述生長(zhǎng)和分化因子例如富血小板血漿(PRP)；反義導(dǎo)向分子(RGMa、RGMb和/或RGMc)；包括巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)，白細(xì)胞介素-1和-9(IL1、IL6)或腫瘤壞死因子α (TNFa)的細(xì)胞因子；包括TGF0-1、TGF3 _2、 TGFii-3和所有的骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMPs)、激活素Α、生長(zhǎng)分化因子(⑶F)和Nodal的轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子(TGF β超家族)成員；血小板衍生生長(zhǎng)因子(PDGF-AA、-ΑΒ&-ΒΒ)；成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGFs)；類胰島素生長(zhǎng)因子(IGFs)；表皮生長(zhǎng)因子(EGFs)；或血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子 (VEGFs)。可選地，例如通過(guò)在原位使用來(lái)自脂墊的間質(zhì)干細(xì)胞的濃縮物，所述脂墊在關(guān)節(jié)滑膜腔(joint synovial space)中或在從受體的股骨或其他位置抽取的骨髓的白細(xì)胞層 (buffy coat layer)中發(fā)現(xiàn)，促進(jìn)自然地分化為局部合適組織的細(xì)胞的再生長(zhǎng)，例如促進(jìn)在插入部分720和722中附著和增殖的細(xì)胞趨向產(chǎn)生健康骨而分化。在另一實(shí)施例中，去除礦物質(zhì)的骨插入到通道710和712中，并與移植物718的插入部分722和720接觸以促進(jìn)在插入部分720和722中附著和增殖的細(xì)胞趨向產(chǎn)生健康骨而分化，所述去除礦物質(zhì)的骨包含骨膠原和骨的其他非礦物成分，并可選擇地包括TGF-β 或其家族成員。在另一實(shí)施例中，將來(lái)自脂墊的干細(xì)胞原位施加到移植物718的插入部分720和 722以促進(jìn)在插入部分720和722中附著和增殖的細(xì)胞趨向產(chǎn)生健康骨而分化，所述脂墊在關(guān)節(jié)滑膜腔(joint synovial space)中或在從受體的股骨或其他位置抽取的骨髓的白細(xì)胞層(buffy coat layer)中發(fā)現(xiàn)。盡管本發(fā)明為示例的目的已在此就包括骨、韌帶和肌腱的某些材料進(jìn)行了說(shuō)明， 可理解的是其他生物材料包括在本發(fā)明范圍內(nèi)。盡管示例性實(shí)施例已就ACL關(guān)節(jié)修復(fù)進(jìn)行了說(shuō)明，可理解的是多種其他的關(guān)節(jié)和軟組織移植物受益于本發(fā)明，并意為包括在本發(fā)明內(nèi)。盡管本發(fā)明實(shí)施例已就新鮮的豬組織進(jìn)行了教導(dǎo)，對(duì)于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)容易理解的是所使用的技術(shù)還可以常規(guī)變化其他組織進(jìn)行使用，所述其他組織包括來(lái)自鳥(niǎo)類和包括人的其他哺乳動(dòng)物的組織，并且發(fā)明人已通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)可用冰凍的和/或凍干的外植體組織以及新鮮的組織有益地使用本發(fā)明方法，具有相當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。使用對(duì)那些本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的傳統(tǒng)方法容易地凍干肌腱和韌帶組織。凍干的組織具有數(shù)個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因此在本發(fā)明技術(shù)的諸多潛在應(yīng)用中是優(yōu)選的。由于這樣凍干的組織比新鮮或冰凍的組織釋放更少的水汽，在制備方面和在處理的離子照射階段過(guò)程中，凍干的組織在離子束照射工具上呈現(xiàn)較小的裝載量。此外，凍干的組織可以針對(duì)照射之后的重要時(shí)期沒(méi)有降解地保存，能夠以低成本傳統(tǒng)的運(yùn)輸方法容易地運(yùn)送或運(yùn)輸至遠(yuǎn)的地點(diǎn)用于手術(shù)移植。凍干的、照射過(guò)的組織可稍后在手術(shù)移植之前不久在手術(shù)操作地點(diǎn)被重建(例如用生理鹽水或用受體的體液或其他合適的液體)。同樣地，凍干的、照射過(guò)的組織可在手術(shù)移植之前不久在手術(shù)操作地點(diǎn)用細(xì)胞進(jìn)行種植。甚至可以用來(lái)自受體身體的含有細(xì)胞的體液進(jìn)行重建和細(xì)胞種植以增加移植物的相容性?？蛇x地，凍干的、照射過(guò)的組織能夠在凍干狀態(tài)下手術(shù)移植進(jìn)受體，然后它們與受體的體液和細(xì)胞進(jìn)行接觸，引起移植組織在移植位置的原位重建和細(xì)胞種植。通常，凍干的、照射過(guò)的組織的長(zhǎng)保存期為移植組織的制備和成功移植的總體過(guò)程提供了相當(dāng)程度的靈活性和實(shí)用性。用于以本發(fā)明方法使用的體外培養(yǎng)的移植材料可取自多種鳥(niǎo)和哺乳動(dòng)物種類(包括人)，通過(guò)本發(fā)明方法制備的移植材料的手術(shù)移植可以在多種哺乳動(dòng)物種類(包括人)內(nèi)進(jìn)行，這樣的移植物可以是根據(jù)移植組織各自的供體和受體的同種異體移植物、自體移植物或異種移植物。根據(jù)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的技術(shù)，用于獲取、培養(yǎng)和在組織 (包括脫細(xì)胞組織和/或凍干的組織)上或內(nèi)種植新細(xì)胞的技術(shù)可使用來(lái)自預(yù)期移植受體或來(lái)自其他合適的供體源的細(xì)胞。在制備示例性豬的韌帶中使用的體外培養(yǎng)和脫細(xì)胞技術(shù)還可在肌腱組織上使用。因此，根據(jù)對(duì)于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)已知的技術(shù)，本發(fā)明方法可用于從供體(包括自體供體)或尸體移除肌腱、韌帶或其他組織，以脫細(xì)胞(當(dāng)需要時(shí))、 凍干(當(dāng)需要時(shí))、用特定的新細(xì)胞種植組織或?yàn)榻M織脫細(xì)胞用于細(xì)胞附著和增殖。通過(guò)使用照射技術(shù)，顯著提高了進(jìn)入移植材料的新細(xì)胞附著和增殖成功，有助于提高移植物成功整合進(jìn)受體的可能性，以及提高成功的整體醫(yī)學(xué)結(jié)果的可能性。 如在此使用，術(shù)語(yǔ)“生物材料”意為包括脫細(xì)胞的或自然細(xì)胞化狀態(tài) (ce 1 lularized state)下的、活的或死的、新鮮的、冰凍的、凍融的、凍干的、凍干后重建的 (lyophilized and reconstituted)、離子照射或沒(méi)有照射過(guò)的所有生物來(lái)源的組織材料， 包括但不限于包含肌腱、韌帶、骨、軟骨、軟組織和其他組織的材料。盡管本發(fā)明已就使用由特定加速勢(shì)形成和在特定劑量下實(shí)施的GCIBs進(jìn)行了說(shuō)明，對(duì)于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可理解的是可使用其他的劑量和加速勢(shì)，這樣的變化可在GCIB照射的作用程度上產(chǎn)生變化。盡管本發(fā)明已就使用具有由氬氣組成的氣體團(tuán)簇離子的GCIBs進(jìn)行了說(shuō)明，對(duì)于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)可理解的是還可有益地使用其他組分氣體和氣體混合物。這些包括惰性氣體、Ne、Ar、Xe和其他氣體，包括但不限于氣體氧氣、氮?dú)?、二氧化碳、其他有機(jī)和無(wú)機(jī)的含碳?xì)怏w，進(jìn)一步包括包含與其他氣體相混合的任何這些氣體的氣體混合物，這些變化可引起GCIB照射作用程度和類型上的變化。應(yīng)該理解的是本發(fā)明在前述說(shuō)明和權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)還可納入多種更多和其他實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于制備植入用生物材料的方法，其特征在于，所述方法包含 提供減壓室；在所述減壓室內(nèi)形成第一離子束；在所述減壓室內(nèi)提供用于支承生物材料的夾具；將所述生物組織放置在所述減壓室內(nèi)的所述夾具中；以及用所述第一離子束照射所述生物材料表面的至少第一部分，其中所述生物材料經(jīng)歷性質(zhì)上的改變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述性質(zhì)上的改變包含從下述組成的組中所選的改變所述表面的所述至少第一部分的增加的可濕潤(rùn)性； 所述表面的所述至少第一部分的增加的親水性； 所述表面的所述至少第一部分的改變的化學(xué)性質(zhì)；以及所述表面的所述至少第一部分的改變的電荷狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包含將所述生物組織暴露于活細(xì)胞，其中所述活細(xì)胞表現(xiàn)從下述組成的組中所選的行為對(duì)所述表面的所述至少第一部分的增強(qiáng)的附著；在所述表面的所述至少第一部分上增強(qiáng)的增殖； 穿過(guò)所述表面的所述至少第一部分或在其之下增強(qiáng)的滲透；以及在所述表面的所述至少第一部分之上或之下增強(qiáng)的形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物組織包含從下述組成的組中所選的組織肌肉骨骼系統(tǒng)組織； 結(jié)締組織； 骨組織； 肌腱組織； 韌帶組織； 軟骨組織； 上皮組織；以及內(nèi)皮組織。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物材料包含細(xì)胞組織或脫細(xì)胞組
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物材料包含哺乳動(dòng)物組織或鳥(niǎo)類組織。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一離子束是第一氣體團(tuán)簇離子束。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，還包含 在減壓室內(nèi)形成第二氣體團(tuán)簇離子束；以及用所述第二氣體團(tuán)簇離子束照射所述生物組織的所述表面的至少第二部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于第一氣體團(tuán)簇離子束具有第一氣體團(tuán)簇離子復(fù)合物和第一氣體團(tuán)簇離子束加速勢(shì)，第二氣體團(tuán)簇離子束具有第二體團(tuán)簇離子復(fù)合物和第二氣體團(tuán)簇離子束加速勢(shì)；以及照射所述表面的所述至少第一部分包含用第一氣體團(tuán)簇離子束劑量照射，以及照射所述表面的所述至少第二部分包含用第二氣體團(tuán)簇離子束劑量照射。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一氣體團(tuán)簇離子復(fù)合物和所述第二氣體團(tuán)簇離子復(fù)合物實(shí)質(zhì)上是相同的。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一氣體團(tuán)簇離子束加速勢(shì)與所述第二氣體團(tuán)簇離子勢(shì)實(shí)質(zhì)上是相同的。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一氣體團(tuán)簇離子束劑量與所述第二氣體團(tuán)簇離子束劑量實(shí)質(zhì)上是相同的。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一氣體團(tuán)簇離子束包含氣體團(tuán)簇離子，所述氣體團(tuán)簇離子包含從下述組成的組中所選的原子氬； 氖； 氙； 氮；碳；以及氧。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包含將所述生物組織暴露于活細(xì)胞， 其中所述表面的至少第三部分沒(méi)有被照射，以及其中所述暴露于所述至少第一部分的活細(xì)胞，相比暴露于所述至少第三部分的所述活細(xì)胞，表現(xiàn)不同的行為，所述行為包含從下述組成的組中所選的性質(zhì)表面附著； 細(xì)胞增殖； 細(xì)胞表面滲透；以及組織形成。
15.一種用于外科植入的生物材料，其特征在于，包含表面，其中所述表面的至少第一部分具有改變的濕潤(rùn)性或改變的表面電荷狀態(tài)；以及當(dāng)植入哺乳動(dòng)物時(shí)，所述表面經(jīng)歷改善的細(xì)胞附著。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的生物材料，其特征在于，所述生物材料包含從下述組成的組中所選的組織肌肉骨骼系統(tǒng)組織； 結(jié)締組織； 骨組織； 肌腱組織； 韌帶組織； 軟骨組織； 上皮組織；以及內(nèi)皮組織。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的生物材料，其特征在于，所述表面的所述至少第一部分在所述表面上圖樣化，并且促進(jìn)改善的細(xì)胞附著，所述細(xì)胞附著是外科植入優(yōu)選的結(jié)果。
18.一種用于外科植入的生物復(fù)合物，其特征在于，由下述過(guò)程形成，包含 提供減壓室；在所述減壓室內(nèi)形成第一氣體團(tuán)簇離子束；在所述減壓室內(nèi)提供用于支承生物材料的夾具；將生物材料引到所述減壓室中的所述夾具；以及用所述氣體團(tuán)簇離子束照射所述生物材料表面的至少一部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包含使所述活細(xì)胞分化以形成分化的組織類型。
全文摘要
本發(fā)明提供了用于制備移植用生物材料的方法。本發(fā)明還提供了用于外科植入的生物材料。本發(fā)明還提供了用于外科植入的生物復(fù)合物。
文檔編號(hào)A61K9/00GK102348453SQ201080011644
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者勞倫斯·B·泰倫特, 理查德·C·什夫盧加, 約瑟夫·庫(kù)利, 肖恩·R·柯克帕特里克 申請(qǐng)人:艾克索喬納斯公司