干细胞发生器制备骨缺损修复材料的新用途制造技术

本发明专利技术涉及干细胞发生器制备骨缺损修复材料的新用途，所述干细胞发生器由本身具有成骨诱导能力的生物材料或者负载活性物质和/或细胞的生物材料植入动物或人体内经发育后产生类器官而形成，所述活性物质为骨形态发生蛋白‑2、或骨形态发生蛋白‑7、其他具有诱导骨再生能力的生长因子/多肽、生长因子/多肽组合、或它们的组合,所述细胞为间充质干细胞，所述间充质干细胞为骨髓来源间充质干细胞、脂肪来源间充质干细胞或其他来源间充质干细胞；其他类型具有成骨分化能力的细胞；辅助间充质干细胞成骨分化的细胞，如血管内皮细胞等。本发明专利技术的干细胞发生器用于制备骨修复材料，用于治疗自发或创伤所致各类骨缺损或骨畸形。

【技术实现步骤摘要】
干细胞发生器制备骨缺损修复材料的新用途
本专利技术属于材料、生命和医学的交叉领域，涉及新型的体内干细胞发生器形成的类骨器官的应用方法，使用体内干细胞发生器产生的类骨器官，能够治疗自发或创伤所致骨缺损或骨畸形。
技术介绍
骨骼作为人体主要的力学承载体系，决定着人类的运动能力。同时骨骼还作为重要的内分泌器官参与调控许多生理过程。骨骼受到损伤，将严重影响个体的生活质量。尽管已研发出多种人工骨产品，但临床应用的人工骨产品大多活性仍不足，难以满足疾病或外伤所致的大段骨缺损的临床治疗。更为严峻的是，随着老龄化社会的到来，骨损伤的发生率持续上升。对于这类骨缺损的治疗，自体骨移植作为金标准能够取得良好的治疗效果，但自体骨取骨区域及取骨量有限，并且自体取骨会导致供区持续性疼痛，对于二次骨折或骨缺损的治疗效果不佳。此外，其他一些自发性的疾病，如四肢长短不一，颌面部骨缺失、股骨头坏死等也都需要进行骨移植治疗。为了应对自体骨移植的不利因素，各种有机、无机生物材料被开发用于骨缺损治疗。但绝大部分生物材料普遍不具有或仅具有很低的生物活性，对于大段骨缺损或缺血性骨坏死的治疗效果不佳，特别是在针对老年病人的治疗中尤为明显。而同种异体骨作为另一种具有较好治疗效果的自体骨替代物又存在着病原体污染、免疫原性的可能性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用构建的干细胞发生器产生的类骨器官治疗各类原因导致的骨缺损的新方法。本专利技术的第一方面，提供一种干细胞发生器，所述干细胞发生器由本身具有成骨诱导能力的生物材料或者负载活性物质和/或细胞的生物材料植入动物或人体内经发育后产生类器官而形成，所述活性物质为骨形态发生蛋白-2、或骨形态发生蛋白-7、其他具有诱导骨再生能力的生长因子/多肽、生长因子/多肽组合、或它们的组合,所述细胞为间充质干细胞，所述间充质干细胞为骨髓来源间充质干细胞、脂肪来源间充质干细胞或其他来源间充质干细胞；其他类型具有成骨分化能力的细胞；辅助间充质干细胞成骨分化的细胞，如血管内皮细胞等。在另一优选例中，所用的生物材料为胶原、明胶、壳聚糖、海藻酸、透明质酸、细菌纤维素、聚乳酸、聚乙交酯、聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、聚碳酸酯、聚己内酯、聚乙二醇、聚富马酸、羟基磷灰石、硫酸钙、磷酸三钙、磷酸四钙、磷酸八钙、偏磷酸钙、磷酸镁、焦磷酸盐、硅酸钙、生物玻璃、脱钙骨基质中的一种或其共聚/共混组合。所述本身具有成骨诱导能力的生物材料为自体骨或异体骨。在另一优选例中，所述类器官中包含多能干细胞、骨髓细胞。在另一优选例中，所述多能干细胞为造血干/祖细胞(HSC/HPC)、间充质干细胞(MSC)或其他种类多能干细胞。在另一优选例中，所述动物或人体内是指动物或人的肌袋、肌肉间隙、肌肉内、皮下、或腹腔背侧肌肉。在另一优选例中，所述活性物质与生物材料的质量比范围为0.0001-1:1。在另一优选例中，所用细胞的接种数量为每100-150mm3生物材料接种1×105-5×108个细胞。体内干细胞发生器是采用负载活性物质和/或细胞的生物材料或具有成骨诱导能力的生物材料，能在体内发育形成的类骨器官。该干细胞发生器能在体内生长发育形成具有类骨器官的组织，具有与正常骨相似的微观骨结构及血管化特征。本专利技术研究结果表明，使用体内干细胞发生器产生的类骨器官，能够修复临界尺寸的骨缺损，有望应用于严重骨缺损、骨不连、再生能力弱的老龄患者等的临床治疗。本专利技术的第二方面，提供第一方面所述的干细胞发生器的构建方法，包括以下步骤：(1)将生物材料植入动物或人体内；(2)经体内发育后产生类器官从而形成所述干细胞发生器，其中，所述生物材料为负载活性物质和/或细胞的生物材料、或本身具有成骨诱导能力的生物材料。在另一优选例中，所述活性物质为骨形态发生蛋白-2(BoneMorphogeneticProtein-2，BMP-2)、骨形态发生蛋白-7(BoneMorphogeneticProtein-7，BMP-7)、成骨多肽(Osteogenicpeptides)或其他具有诱导骨再生、血管生成能力的生长因子如VEGF，PDG、多肽或生长因子/多肽组合。在另一优选例中，所述骨形态发生蛋白-2为重组骨形态发生蛋白-2。在另一优选例中，所述骨形态发生蛋白-7为重组骨形态发生蛋白-7。在另一优选例中，所述生物材料选自：胶原、明胶、壳聚糖、海藻酸、透明质酸、细菌纤维素、聚乳酸、聚乙交酯、聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、聚碳酸酯、聚己内酯、聚乙二醇、聚富马酸、羟基磷灰石、硫酸钙、磷酸三钙、磷酸四钙、磷酸八钙、偏磷酸钙、磷酸镁、焦磷酸盐、硅酸钙、生物玻璃、脱钙骨基质等中的一种或其共聚/共混组合。在另一优选例中，所述活性物质与生物材料的质量比范围为0.0001-1:1。在另一优选例中，所述细胞为间充质干细胞，所述间充质干细胞为骨髓来源间充质干细胞、脂肪来源间充质干细胞或其他来源间充质干细胞；其他类型具有成骨分化能力的细胞；辅助间充质干细胞成骨分化的细胞，如血管内皮细胞等。在另一优选例中，所用细胞的接种数量为每100-150mm3生物材料接种1×105-5×108个细胞。在另一优选例中，所述动物或人体内是指动物或人的肌袋、肌肉间隙、肌肉内、皮下、或腹腔背侧肌肉。本专利技术中，所述的类器官具有与原位骨相似的结构与功能，包括完整的骨组织、骨髓样组织及各种功能干细胞。在另一优选例中，所述类器官中包含干细胞，所述干细胞为造血干/祖细胞、间充质干细胞、内皮祖细胞或其他种类多能干细胞。本专利技术的第三方面，提供一种制备骨移植物/填充物的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将生物材料植入动物或人体内；(2)经体内发育后产生类器官从而获得所述骨移植物/填充物，其中，所述生物材料为负载骨形态发生蛋白-2，或骨形态发生蛋白-7，或其他具有诱导骨再生能力的生长因子/多肽或生长因子/多肽组合的生物材料。在另一优选例中，所用的生物材料为胶原、明胶、壳聚糖、海藻酸、透明质酸、细菌纤维素、聚乳酸、聚乙交酯、聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、聚碳酸酯、聚己内酯、聚乙二醇、聚富马酸、羟基磷灰石、硫酸钙、磷酸三钙、磷酸四钙、磷酸八钙、偏磷酸钙、磷酸镁、焦磷酸盐、硅酸钙、生物玻璃、脱钙骨基质中的一种或其共聚/共混组合。在另一优选例中，所述活性物质与生物材料的质量比范围为0.0001-1:1。在另一优选例中，所述动物或人体内是指动物或人的肌袋、肌肉间隙、肌肉内、皮下、或腹腔背侧肌肉。本专利技术的第四方面，提供第一方面所述的干细胞发生器的用途，用于制备骨修复材料或用作骨修复材料。在另一优选例中，所述骨修复材料用于治疗自发或创伤所致骨缺损或骨畸形。在另一优选例中，所述骨修复材料用于以下场合或病症治疗：(1)用于创伤导致的骨损伤、骨不连、骨延迟愈合的植骨治疗；(2)用于骨肿瘤、骨质疏松、骨畸形等疾病产生的骨缺损和脊柱融合治疗；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种干细胞发生器，其特征在于，所述干细胞发生器由本身具有成骨诱导能力的生物材料或者负载活性物质和/或细胞的生物材料植入动物或人体内经发育后产生类器官而形成，所述活性物质为骨形态发生蛋白-2、或骨形态发生蛋白-7、其他具有诱导骨再生能力的生长因子/多肽、生长因子/多肽组合、或它们的组合,所述细胞为间充质干细胞，所述间充质干细胞为骨髓来源间充质干细胞、脂肪来源间充质干细胞或其他来源间充质干细胞；其他类型具有成骨分化能力的细胞；辅助间充质干细胞成骨分化的细胞，如血管内皮细胞等。/n

【技术特征摘要】
1.一种干细胞发生器，其特征在于，所述干细胞发生器由本身具有成骨诱导能力的生物材料或者负载活性物质和/或细胞的生物材料植入动物或人体内经发育后产生类器官而形成，所述活性物质为骨形态发生蛋白-2、或骨形态发生蛋白-7、其他具有诱导骨再生能力的生长因子/多肽、生长因子/多肽组合、或它们的组合,所述细胞为间充质干细胞，所述间充质干细胞为骨髓来源间充质干细胞、脂肪来源间充质干细胞或其他来源间充质干细胞；其他类型具有成骨分化能力的细胞；辅助间充质干细胞成骨分化的细胞，如血管内皮细胞等。


2.如权利要求1所述的干细胞发生器，其特征在于，所用的生物材料为胶原、明胶、壳聚糖、海藻酸、透明质酸、细菌纤维素、聚乳酸、聚乙交酯、聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、聚碳酸酯、聚己内酯、聚乙二醇、聚富马酸、羟基磷灰石、硫酸钙、磷酸三钙、磷酸四钙、磷酸八钙、偏磷酸钙、磷酸镁、焦磷酸盐、硅酸钙、生物玻璃、脱钙骨基质中的一种或其共聚/共混组合。


3.如权利要求1所述的干细胞发生器，其特征在于，所述类器官中包含多能干细胞、骨髓细胞。


4.如权利要求1所述的干细胞发生器，其特征在于，所述多能干细胞为造血干/祖细胞(HSC/HPC)、间充质干细胞(MSC)或其他种类多能干细胞。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昌胜，戴凯，王靖，邓顺书，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31