骨诱导材料制造技术

提供了一种骨诱导材料，其包含：基底；和包含10个至12个碳原子的烃基的一层，所述烃基具有附接至基底的一端和在非附接端处的呈递胺基(-NH2)。烃基可以是11个碳长，并且可以以11-氨基十一烷基三乙氧基硅烷的形式被提供。基底可以是玻璃；金属；聚合物；陶瓷；塑料；或羟磷灰石。基底可以例如是选自由以下组成的组的金属：钛；钛合金；钴铬；和钢。骨诱导材料可以以医学植入物或其部分的形式被提供，例如，整形外科植入物或其部分或牙植入物或其部分。可选择地，基底可以为细胞培养容器的形式。还提供了一种制造这样的骨诱导材料的方法、这样的材料的医学用途、和利用所公开的材料制造骨或骨前体的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】骨诱导材料 本专利技术设及骨诱导材料，并且设及用于制造运样的骨诱导材料的方法。本专利技术还 设及所公开的骨诱导材料用于制造骨的用途，并且设及使用运样的骨诱导材料制造骨或骨 前体的方法。本专利技术的另一方面设及骨诱导材料的医学用途。 分化离体细胞的传统方法倾向于使用天然存在的生物活性物质，例如直接分化细 胞的生长因子。运样的生长因子倾向于是昂贵的，运些生长因子中的重组形式通常可W在 细胞培养应用中使用。它们也频繁地随时间经历降解，运导致它们具有短的保存期。 对其中材料可W影响与其接触的生物细胞的活性的方式的重要性存在越来越多 的认识，W及用于开发可制造所需效果的方式影响运些活性的材料的目的。 例如，已发现，通过附接至短控链（Ξ个碳的链长度）的-NH2基团的存在所功能 化的材料能够引起指示成骨分化的间充质干细胞基因表达谱的变化。因此，在细胞培养应用中使用生物活性材料W按允许离体产生所需细胞类型或组 织的方式引导细胞的分化方面存在逐渐增长的兴趣。 对运样的生物活性材料的兴趣不仅仅受限于离体应用。医学植入物表示高度合适 的环境，其中生物活性材料可W用于影响植入物的部位周围的患者的细胞的活性。 期望对医学植入物例如整形外科植入物的需求在可预见的未来有增长，因为老龄 化人群增长并且期望保持高度的移动性和生活质量。某些评估表明，在美国，初次全髓或全 膝关节置换术的数量在2005年和2030年之间可能分别增长了 174%达到572, 000个程序 和673 %达到3, 480, 000个程序。 尽管与整形外科植入物的引入相关的高的临床成功率，但是可能出现的问题是最 终危害植入物在原位的成功。在运些问题中，最常见的失败之一是植入物的材料和患者的 组织之间的不充分整合。运可能引起植入物的松散，所述松散可能需要矫正手术或除去植 入物W便被解决。 铁常常用于植入物的制造中，并且作为整形外科生物材料展现出优越的性质。然 而，铁植入物不是成骨的或骨诱导的。在处理运种失败的尝试中，大量的研究已调查了铁表 面的改性W便增强植入物生物活性并且因此优化骨-至-植入物的接触W提供完全整合和 紧密的骨沉积。在现有技术中报告的改性策略包括用生物活性介质冲击碱性表面、酸或碱 蚀刻、阳极氧化、和特异性生物功能分子的表面固定。 用于临床整形外科应用和牙科应用的常见商业化技术是将基于（生物活性的）憐 酸巧的涂层例如径憐灰石等离子喷涂至铁表面上W模拟骨组织的无机成分。运些技术已经 实现了一定水平的成功，并且表面改性的植入物已经在临床上应用。然而，骨长入的速度可 W是缓慢的，延迟患者充分利用植入物的能力。 径憐灰石当前表示用于涂覆整形外科装置的"金标准"，并且存在集中于径憐灰石 涂层的沉积的方法W及径憐灰石涂层的合适变化的周围的许多研究和开发。 鉴于W上，可W看到仍旧存在对新的骨诱导材料的需求。本专利技术设及骨诱导材料， 并且设及用于制造运样的骨诱导材料的方法。本专利技术还设及所公开的骨诱导材料用于制造 骨的用途，并且设及使用运样的骨诱导材料制造骨或骨前体的方法。本专利技术的另一方面设 及骨诱导材料的医学用途。在第一方面，本专利技术提供了一种骨诱导材料，包含： ?基底讯 ?包含10个至12个碳原子的控基的一层，该控基具有附接至基底的一端和在非附 接端处的呈递胺（presentingamine)(-畑2)基团。根据本专利技术的"骨诱导"材料是诱导具有成骨潜能的细胞发展成骨形成谱系的一 种材料。在合适的实施方案中，具有成骨潜能的细胞可W是干细胞。合适的干细胞的实例 在本申请中别处被描述，并且包括间充质干细胞。 用于本专利技术的骨诱导材料的合适的控基可W是直链的或支链的。在优选的实施方 案中，控基是直链的。在合适的实施方案中，控基是10个至12个碳的烷基链，并且在特别合适的实施方 案中，该控基是11个碳的烷基链。在合适的实施方案中，与本专利技术的各种方面结合提及的控基大体上是存在于本发 明的骨诱导材料的涂覆表面上的唯一的控。在合适的实施方案中，控基大体上是存在于本 专利技术的骨诱导材料上的唯一的控。 在合适的实施方案中，控基通过Si-0-Si键被附接至基底。 在本专利技术的骨诱导材料中采用的基底可W包括选自由W下组成的组的一种或更 多种成分：玻璃；金属；聚合物；陶瓷；和塑料。合适的基底可W参考骨诱导材料于其中将被 使用的应用来确定，如在下文另外讨论的。 为了本公开内容的目的，除了在上下文中另有需求，否则对"金属"的提及将认为 涵盖金属合金。因此，举例来说，根据本专利技术的骨诱导材料可W采用包括选自由W下组成的 组的金属的基底：钢；铁；铁合金；和钻铭。本专利技术的材料优选地包含控基的多层和呈递胺。运些多层倾向于被不均匀地分布 在材料的表面上，使得不同深度的各层出现在材料表面的不同区域上。结果，多层引起本发 明的骨诱导材料的表面上的大量纳米级特征。运些特征可W在本说明书中别处描述的附图 (特别地，在图1和图2中）中看到并且具有在约50皿和155皿之间的高度范围（特别地， 使用聚合物基底的本专利技术的材料可具有在50nm和155nm之间的高度的纳米级特征的 存在为特征；而使用玻璃基底的本专利技术的材料可具有在115nm和155nm之间的高度的 纳米级特征的存在为特征）。运与证明在35nm的区域内的最大高度的比较材料（使用具有 在关于本专利技术的材料指定的链长度之外的链长度的控基制造的）中发现的纳米级特征的 最大高度形成对照。本专利技术的材料的表面的原子力显微图像指示纳米级特征覆盖在微米级拓扑结构 (micrometer-scaletopography)上。在材料表面上的特征的布置也可W证明是本专利技术的成骨材料的特性。运些特征具 有"开放的蜂窝"布置，如从材料的显微图像中可W看到的。运种布置在细胞外基质组分中 也被观察到，生物细胞当在本专利技术的材料上被培养时沉积。 不希望被任何假设所束缚，本专利技术人相信，任选地与本说明书中别处描述的材料 的表面能和表面化学的特征组合的、本专利技术的骨诱导材料的表面的运种"拓扑结构"，控制 蛋白质至表面的吸附，运对通过本专利技术的骨诱导材料发挥的生物活性做出重要贡献。蛋白 质的运种吸附可w是选择性的，因为它表现出特别地喜好某些蛋白质的吸附，所述蛋白质 包括（但不限于）选自由纤连蛋白和玻连蛋白组成的组的蛋白质。 在合适的实施方案中，本专利技术的骨诱导材料具有至少40nm的最大"特征高度"。 在可选择的实施方案中，本专利技术的骨诱导材料具有至少60nm的最大特征高度。 在还另外的实施方案中，本专利技术的骨诱导材料具有至少90nm的最大特征高度。 在合适的实施方案中，本专利技术的骨诱导材料具有在约50nm和155nm之间的最大特 征高度。运对应于骨诱导材料的表面上的在约50皿至155皿之间的范围的控基的深度。 在合适的实施方案中，本专利技术的骨诱导材料具有在约90nm和150nm之间的最大特 征高度。运对应于骨诱导材料的表面上的在约90皿和150皿之间的范围的控基的深度。 在其中基底包含聚合物的本专利技术的材料的合适的实施方案中，最大特征高度可W 约是lOOnm。运对应于骨诱导材料的表面上的控基的约lOOnm的最大深度。 可选择地，其中基底包含聚合物的本专利技术的材料的实施方案可W具有约140nm的 最大特征高度。运对应于骨诱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种骨诱导材料，包含：·基底；和·包含10个至12个碳原子的烃基的一层，所述烃基具有附接至所述基底的一端和在非附接端处的呈递胺基(‑NH2)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱迪思·柯伦，约翰·亨特，
申请(专利权)人：利物浦大学，
类型：发明
国别省市：英国;GB