用于组织修复的纤维-水凝胶复合材料外科网片制造技术

提供本公开的组合物和方法以用于与外科支架或网片整合的水凝胶或纳米纤维‑水凝胶复合材料。公开一种包含层状复合材料的外科支架装置以用于减少异物反应、管理组织‑材料界面、以及改善所述外科网片与受试者的周围组织的整合的目的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于组织修复的纤维-水凝胶复合材料外科网片相关申请的交叉引用本申请是国际专利申请，其根据美国法典第35篇第119条(e)款要求2015年8月17日提交的标题为“CompositeMaterialforTissueRestoration”的美国临时申请号62/206,011的优先权益。本申请还涉及2015年8月17日提交并且标题为“CompositeMaterialforTissueRestoration”的国际专利申请PCT/US15/45494。这些相关申请的内容以引用的方式整体并入本文。背景
1.领域本公开涉及修复软组织缺损同时促进软组织再生的复合材料和方法。
技术介绍
2.相关技术描述由创伤、肿瘤切除或先天畸形引起的软组织缺损难以通过常规手段治疗。当前的疗法(包括组织重排或组织转移)导致供体部位缺损。其他疗法(诸如假体植入物)造成纤维化和包囊。促进组织向内生长的现有策略也不足以治疗软组织缺损。当前的无细胞基质引起平坦纤维化组织薄片，而不是理想重建所需的软的三维组织。最后，虽然脂肪移植术可使软组织缺损恢复，但是其更广泛的用途受到变化的移植物存活和受限的恢复体积的阻碍。软组织重建的理想方法助长体内软组织(诸如脂肪组织或筋膜)再生，接着植入所述组织以促进再生。然而，脂肪组织或筋膜再生长需要合适的基质以用于细胞进行附着、迁移、增殖、分化、以及组织成新组织。许多天然细胞外基质(ECM)在修复部位处缺失。因此，在使用基于脂肪或筋膜组织的重建修复软组织缺损时，重造不仅立即使损失的组织体积恢复、还调理微环境、支持宿主细胞浸润、并且助长软组织再生的合成基质成为重要任务。水凝胶作为用于软组织重建的材料提供若干优点。然而，为了实现足够的机械特性，通常需要更高的交联密度。然而，在这些条件下，宿主组织细胞(例如，脂肪祖细胞和内皮祖细胞)不能够穿透并生长到支架中。在可降解水凝胶的情况下，瘢痕和纤维组织形成是典型的，因为宿主组织的向内生长发生地太慢，或至少在慢于纤维材料的吸收的速率下发生。最近，已开发官能化纳米纤维来充当ECM模拟物以支持各种细胞活动。符合FDA的合成生物可降解聚α酯(诸如聚己内酯(PCL)或聚(丙交酯-共-乙交酯)(PLGA))可用于通过已知为电纺丝的过程生成纳米纤维。由这些聚合物制备的生物可降解缝合线和植入物由于其关于生物相容性的优异追踪记录而被广泛地临床使用。已开发用于干细胞工程应用的具有变化的直径和外形的各种纳米纤维。然而，这些纳米纤维不提供宏观结构，从而使其难以用作3D支架。鉴于与此类常规方法和系统相关联的各种问题，本领域仍然存在对于使软组织缺损愈合的改善解决方案的需要。本公开提供一种针对此需要的克服本领域指出的各种问题的解决方案。
技术实现思路
概述本专利技术至少地基于识别具有拥有改善的特性(例如，用于软组织重建的改善的质量，如下文进一步详述的)的聚合物纤维组分的支架复合物。在某些方面，本专利技术提供一种层状薄片支架，其由以互穿结构形成在外科网片薄片周围的纳米纤维-水凝胶复合材料构成，从而形成整合网络。在其他方面，本专利技术提供一种层状薄片支架，其由从表面官能化电纺丝纤维薄片和水凝胶制备的纳米纤维-水凝胶复合材料构成，但是在纤维与水凝胶网络之间引入界面结合，从而形成整合网络。在另外的方面，本专利技术提供一种层状薄片支架，其由外科网片薄片和水凝胶复合材料构成，但是在外科网片表面与水凝胶网络之间引入界面结合，从而形成整合网络。在一方面，本专利技术提供一种支架复合物，其包含共价连接到水凝胶材料的具有约100nm至约8000nm的平均直径的聚合物纤维，其中纤维与水凝胶材料的比率在组分-质量基础上是约1:10至约10:1，或者在浓度基础上是约1至50mg/mL。在一个实施方案中，所述聚合物纤维包括生物相容性生物可降解聚酯。任选地，所述聚合物纤维包括聚己内酯。在另一个实施方案中，所述水凝胶材料存在于呈功能性网络形式的复合物中。在另一个实施方案中，纤维与无水水凝胶材料的比率是约1:10至约10:1。在另一个实施方案中，所述聚合物纤维包括非织造聚合物纤维。在某些实施方案中，所述聚合物纤维包括电纺丝聚己内酯纤维。任选地，所述聚合物纤维包括合成聚合物材料，其包括聚(乳酸-共-羟基乙酸)、聚(乳酸)、和/或聚己内酯、或其组合。在一个实施方案中，所述复合物被配制成基本上生物相容的。任选地，所述聚合物纤维包括生物聚合物材料，其包括丝、胶原、壳聚糖、和/或其组合。在一个实施方案中，所述水凝胶材料包括透明质酸。任选地，所述水凝胶材料包括一种水凝胶材料，其包括聚(乙二醇)、胶原、葡聚糖、弹性蛋白、藻酸盐、血纤维蛋白、藻酸盐、透明质酸、聚(乙烯醇)、其衍生物、或其组合。在某些实施方案中，所述水凝胶材料包括处理的组织细胞外基质。在一个实施方案中，所述处理的组织细胞外基质可源自脂肪组织。在另一个实施方案中，所述支架复合物包含非织造聚己内酯纤维。在一个实施方案中，所述水凝胶材料包括透明质酸，其基本上覆盖所述聚己内酯纤维的外表面的至少一部分。在某些实施方案中，所述水凝胶材料结合到所述聚合物纤维的所述外表面。在另一个实施方案中，所述支架复合物还包含交联部分，其以在聚合物纤维与水凝胶材料之间引入结合的有效量存在。在某些实施方案中，所述支架复合物包括存在于所述支架复合物的表面上或表面内的多个孔，其中所述孔在所述表面的至少约50个孔/cm2的浓度下存在，并且其中所述孔的至少80％在所述表面上具有至少约5微米的平均孔直径。在另外的实施方案中，所述支架复合物还包含交联部分，其以在聚己内酯纤维与透明质酸之间诱导交联的有效量存在。任选地，当植入到存在于人类受试者中的靶标组织中时，所述支架复合物促进组织生长和细胞浸润。在某些实施方案中，当植入到人类组织中时，所述支架复合物是基本上生物可降解的。在一个实施方案中，当植入到人类组织中时，所述支架复合物是基本上非生物可降解的。在另一个实施方案中，所述支架复合物还包含治疗剂，其选自细胞、小分子、核酸、以及多肽。本专利技术的另一方面提供一种可植入生物材料，其包括本专利技术的支架复合物。在某些实施方案中，所述可植入材料基本上无细胞和/或基本上不含多肽。在一个实施方案中，所述可植入材料被配制用于通过注射进行施用。在另一个实施方案中，所述可植入材料被配制用于皮下施用。本专利技术的另一方面提供一种包含本专利技术的可植入材料的试剂盒。本专利技术的另一方面提供一种用于保持经历外科手术的受试者中的组织形状的医疗装置，其包含当施用到所述受试者时提供组织形状的保持的有效量的本专利技术的支架复合物和/或可植入材料。本专利技术的另一方面提供一种用于制备用于组织或软骨修复的植入物的方法，所述方法涉及以下步骤：提供包含取向成产生多个孔的聚合物纤维的无细胞三维支架，其中所述聚合物纤维的至少一部分交联到其他聚己内酯纤维；将包含水凝胶材料的组合物设置在所述聚合物纤维上以形成复合物；以及使所述复合物反应或稳定化以形成稳定化的植入物，从而制备所述植入物。任选地，所述组织包括软组织。本专利技术的另一方面提供一种用于制备用于组织或软骨修复的植入物的方法，所述方法涉及以下步骤：提供包含取向成产生多个孔的聚合物纤维的无细胞三维支架；将包含水凝胶材料的组合物设置在所述聚合物纤维上以形成复合物；以及使所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外科支架装置，其包含可操作地连接到水凝胶材料的层状支架复合物，其中所述支架复合物包含具有约100nm至约8000nm的平均直径的聚合物纤维。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.17 US 62/206,0111.一种外科支架装置，其包含可操作地连接到水凝胶材料的层状支架复合物，其中所述支架复合物包含具有约100nm至约8000nm的平均直径的聚合物纤维。2.如权利要求1所述的装置，其中所述装置被构造为适于植入在选自以下的器官或组织中的几何形状：皮肤、筋膜、胸膜、硬脑膜、心包膜、腱旁组织、骨膜、神经束膜、血管壁、以及淋巴管壁。3.如权利要求1所述的装置，其被构造为薄片，所述薄片的第一维度和第二维度的长度独立地是第三维度的至少约五倍大。4.如权利要求3所述的装置，其中所述第三维度小于约1cm。5.如权利要求3所述的装置，其中所述第三维度小于约9mm、8mm、7mm、6mm、5mm、4mm、3mm、2mm、1mm、或0.5mm。6.如权利要求3所述的装置，其中所述第一维度和所述第二维度独立地大于约1cm。7.如权利要求1所述的装置，其被构造为可植入在有需要的人类受试者中。8.如权利要求1所述的装置，其被构造为皮下可植入的。9.如权利要求1所述的装置，其包含多种线性排序的聚合物纤维。10.如权利要求1所述的装置，其包含多种聚合物纤维，所述聚合物纤维被设置来在其上提供线性细胞迁移。11.如权利要求1所述的装置，其中所述水凝胶材料与所述聚合物纤维共价缔合。12.如权利要求1所述的装置，其还包含将所述聚合物纤维可操作地连接到所述水凝胶材料的接头部分。13.一种外科装置，其包含：i)层状支架复合物，其包含可操作地连接到水凝胶材料的具有约100nm至约8000nm的平均直径的聚合物纤维；以及ii)外科网片材料。14.如权利要求13所述的装置，其中所述聚合物纤维是非织造的。15.如权利要求13或14所述的装置，其中所述聚合物纤维是电纺丝的。16.如权利要求13-15中任一项所述的装置，其中所述聚合物纤维以薄片布置。17.如权利要求13所述的装置，其包含无机外科网片材料。18.如权利要求13所述的装置，其包含有机外科网片材料。19.如权利要求13所述的装置，其中所述水凝胶材料包括源自或可源自选自以下的哺乳动物组织的生物材料：脂肪、肌肉、膀胱、肠、肌腱或软骨。20.如权利要求13所述的装置，其中所述支架复合物设置在所述外科网片材料的全部或相当大部分上。21.如权利要求13所述的装置，其包含第一层状支架复合物和第二层状支架复合物，其中所述外科网片材料设置在所述第一层状支架复合物与所述第二层状支架复合物之间。22.如权利要求13所述的装置，其包含第一层状支架复合物和第二层状支架复合物，其中所述外科网片材料插置在所述第一层状支架复合物与所述第二层状支架复合物之间。23.如权利要求1或权利要求13所述的装置，其还包含人类细胞或细胞提取物。24.如权利要求1或权利要求13所述的装置，其还包含人类干细胞或祖细胞干细胞。25.如权利要求1或权利要求13所述的装置，其中所述聚合物纤维包括生物相容性和生物可降解聚酯。26.如权利要求1或权利要求13所述的装置，其中所述聚合物纤维包括聚己内酯。27.如权利要求1或权利要求13所述的装置，其中所述水凝胶材料存在于呈功能性网络形式的所述复合物中。28.如权利要求1或权利要求13所述的装置，其中所述聚合物纤维包括非织造聚合物纤维。29.如权利要求1或权利要求13所述的装置，其包含基本上彼此平行取向的多种非织造聚合物纤维。30.如权利要求1或权利要求13所述的装置，其中所述聚合物纤维包括电纺丝聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·马丁，S·雷迪，J·萨克斯，X·李，B·H·丘，HQ·毛，
申请(专利权)人：约翰·霍普金斯大学，
类型：发明
国别省市：美国,US