用于置换和再生生物组织的插塞形植入物以及用于制备所述植入物的方法技术

本发明专利技术描述了一种呈插塞的形状的用于置换和再生生物组织的非生物降解型植入物，所述非生物降解型植入物包括基部区段(2)、中部区段(3)和顶部区段(4)，所述基部区段被配置成锚固在骨组织中，所述中部区段被配置成置换软骨层的中深区域的软骨组织并且厚度为至少0.2mm，所述顶部区段被配置成使软骨组织生长到所述顶部区段上并生长到所述顶部区段中，因此再生所述软骨层的浅表区，其中所述中部区段和所述顶部区段包括同一热塑性弹性体材料，所述热塑性弹性体材料在所述顶部区段中是多孔的并且在所述中部区段中是无孔的，其中所述热塑性弹性体材料包括线性嵌段共聚物，所述线性嵌段共聚物包括氨基甲酸酯基团和脲基团，并且所述热塑性弹性体材料基本上不含具有软骨再生特性的额外肽化合物，并且其中基部区段材料包括以下之一：如钛或钛合金等生物相容性金属、如烧结的结晶羟基磷灰石等陶瓷、如磷酸盐矿物等矿物，和聚合物，任选地为水凝胶聚合物，以及其组合。以及其组合。以及其组合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于置换和再生生物组织的插塞形植入物以及用于制备所述植入物的方法


[0001]本专利技术涉及一种呈插塞的形状的用于置换和再生生物组织的植入物。具体地，本专利技术涉及一种呈插塞的形状的用于置换和再生骨软骨结构的植入物。本专利技术进一步涉及一种用于制备所述植入物的方法以及一种包括所述植入物的骨软骨结构。

技术介绍

[0002]骨软骨结构是指包括软骨和骨的结构。典型的骨软骨结构可以在大腿骨(股骨)、胫骨(shinbone)(胫骨(tibia))和膝盖骨(髌骨)中找到。因为骨表面覆盖有一层相对较厚的关节(透明)软骨，所以此类结构会紧密贴合在一起并平滑地移动。(骨)软骨缺损是对关节软骨和任选地为底层(软骨下)骨造成的任何类型的损伤。通常，(骨)软骨缺损出现在例如大腿骨和胫骨的末端以及膝盖骨的后部处的特定承重点上。(骨)软骨缺损的范围可以从软骨粗糙、小的骨头碎片和软骨碎片阻碍移动到软骨完全丧失。
[0003]关节表面的创伤在从事运动的有活力的年轻人中常见，或者是意外事故的后果。病变可能仅包括软骨层，但通常也包括底层的软骨下骨。关节软骨的愈合趋势非常低，并且修复组织在质量上次于原始组织。多年来，这总是会导致形成骨关节炎(OA)，骨关节炎是老年人残疾和生活质量下降的主要原因。这种病状的标准治疗最终是由人工关节置换关节。虽然在临床上有效，但是非生物植入物的使用寿命不会超过10
‑
20年，而且翻修外科手术的效果要差得多并且成本很高。出于这个原因，许多研究致力于开发终身持久的生物再生疗法。然而，尽管体外结果很有希望，但目前为止，在现实生活条件下，没有一个解决方案被证明在较长时间段内比目前的护理标准更加有效。
[0004]由于软骨层缺乏神经纤维，患者往往意识不到损伤的严重程度。在最后阶段期间，受影响的关节充斥着骨与骨摩擦，这会导致严重疼痛和活动能力受限。到患者寻求医学治疗时，可能需要外科手术干预以减轻疼痛并修复软骨损伤。为了避免或推迟此类外科手术干预，已经针对关节开发了植入物。这些植入物可以在软骨损伤的早期阶段植入骨结构中，并且因此可以提供预防性治疗，以避免关节在不知不觉中发生退化。
[0005]有许多治疗可用于治疗如膝关节等关节的关节软骨损伤，从最保守的、非侵入性的选择开始，并且如果损伤已经扩散到整个关节，则以全关节置换结束。目前可用的治疗包含早期阶段的抗炎药物。虽然这些抗炎药物可以缓解疼痛，但是所述抗炎药物对关节炎症状的影响有限，而且不能修复关节组织。如关节镜清理术等软骨修复方法试图至少延迟组织退化。然而，这些方法在修复软组织方面仅部分有效，并且不能恢复关节间距或改善关节稳定性。当所有其它缓解疼痛和恢复活动能力的选择都失败或不再有效时，关节置换(关节成形术)被视为最终解决方案。虽然关节成形术可能有效，但此程序极具侵入性，在技术上具有挑战性，并且可能会影响到将来的治疗选择。还尝试了软骨再生，更具体地通过组织工程技术。细胞、基因和生长因子与支架的结合使用在再生具有功能性和能生长发育的关节软骨中起着根本性作用。所有这些方法都基于在细胞水平上刺激身体的正常愈合或修复过
程。许多这些化合物在包含编织的基于聚乳酸的聚合物或胶原蛋白纤维的各种载体或基质上递送。尽管进行了各种尝试来再生软骨，但目前还不存在可靠的、经过证明的治疗方法以修复关节软骨的缺损。
[0006]另一种护理标准由以下组成：针对较小的病变(≤2cm2)，采用微骨折术(MFx)，并且针对较大的病变(>2cm2)，采用自体软骨细胞植入术(ACI)。然而，用这些技术再生的软骨组织无法承受关节中的生物力学挑战，并且已经在18个月内开始退化。因此，大幅度延迟由人工关节置换关节是不可能的，更不用说防止由人工关节置换关节。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种用于置换和再生生物组织的呈插塞的形状的植入物，所述植入物的负荷分布以及软骨再生特性有所改进。另一个目的是提供此种用于置换和再生骨软骨结构的插塞形植入物。又另一个目的是提供一种用于制备所述植入物的方法。本专利技术进一步旨在提供一种能够以经久耐用的方式修复关节软骨病变并且至少延迟并且优选地防止由人工关节置换关节的植入物。
[0008]上述和其它目的由根据权利要求1的插塞形植入物提供。所述插塞形非生物降解型植入物具体地包括基部区段、中部区段和顶部区段，所述基部区段被配置成锚固在骨组织中，所述中部区段被配置成置换软骨层的中深区的软骨组织并且厚度为至少0.2mm，所述顶部区段被配置成使软骨组织生长到所述顶部区段上并生长到所述顶部区段中，因此再生所述软骨层的浅表区，其中所述中部区段和所述顶部区段包括同一热塑性弹性体材料，所述热塑性弹性体材料在所述顶部区段中是多孔的并且在所述中部区段中是无孔的，其中所述热塑性弹性体材料包括线性嵌段共聚物，所述线性嵌段共聚物包括氨基甲酸酯基团和/或脲基团，并且所述热塑性弹性体材料基本上不含具有软骨再生特性的额外肽化合物，并且其中基部区段材料包括以下之一：生物相容性金属、陶瓷、如磷酸盐矿物等矿物，和聚合物，任选地为水凝胶聚合物，以及其组合。优选地，所述热塑性弹性体材料基本上不含具有软骨再生特性的任何额外化合物。
[0009]在软骨中，相对较薄的浅表(切向)区保护较深层免受剪切应力的影响，并且大约占关节软骨厚度的10％到20％。此区域的胶原蛋白纤维(主要是II型和IX型胶原蛋白)紧密堆积并与关节表面平行对准(图2)。浅表层含有相对大量的扁平软骨细胞，并且此层的完整性对于较深层的保护和维护是极为重要的。此区域与滑液接触，并且负责软骨的大部分拉伸特性，使所述软骨能够抵抗关节施加的剪切力、拉伸力和压缩力。
[0010]紧邻浅表区深处或下方的是中间(middle)(中间(intermediate)或过渡)区，所述中间区在浅表区和深区之间提供解剖和功能桥梁。中间区占软骨总体积的40％到60％，并且所述中间区含有蛋白聚糖和较厚的胶原蛋白纤维。在此层中，胶原蛋白倾斜组织，并且软骨细胞呈球形且密度低。在功能上，中间区是抵抗压缩力的第一线。
[0011]鉴于胶原蛋白纤维垂直于关节表面布置，软骨的深区负责提供对压缩力的最大抵抗。深区含有径向安置的最大直径的胶原蛋白纤维、最高的蛋白聚糖含量和最低的水浓度。软骨细胞通常平行于胶原蛋白纤维并垂直于关节线以柱状取向布置。深区大约占关节软骨体积的30％。
[0012]基部区段材料可以由对周围的骨提供适当水平的机械支撑并且优选地允许骨生
成的任何合适的材料形成。包含植入物的中部区段和顶部区段的热塑性弹性体材料在内的合适的材料是生物相容性的，这意指这些材料能够与活组织或生物体共存，而不会对所述活组织或所述生物体造成危害。进一步，根据本专利技术的植入物基本上是非生物降解型并且将软骨置换与软骨再生组合。在本专利技术的上下文中，非生物降解型材料意指不会被所植入的植入物的环境分解成较不复杂的化合物或具有较少碳原子的化合物的材料。相对于植入一年后的原始重均分子量，基本上非生物降解型材料的重均分子量降低至多20％，更优选地至多10％，仍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种呈插塞的形状的用于置换和再生生物组织的非生物降解型植入物，所述非生物降解型植入物包括基部区段、中部区段和顶部区段，所述基部区段被配置成锚固在骨组织中，所述中部区段被配置成置换软骨层的中深区的软骨组织并且厚度为至少0.2mm，所述顶部区段被配置成使软骨组织生长到所述顶部区段上并生长到所述顶部区段中，因此再生所述软骨层的浅表区，其中所述中部区段和所述顶部区段包括同一热塑性弹性体材料，所述热塑性弹性体材料在所述顶部区段中是多孔的并且在所述中部区段中是无孔的，其中所述热塑性弹性体材料包括线性嵌段共聚物，所述线性嵌段共聚物包括氨基甲酸酯基团和脲基团，并且所述热塑性弹性体材料基本上不含具有软骨再生特性的额外肽化合物，并且其中基部区段材料包括以下之一：如钛或钛合金等生物相容性金属、如烧结的结晶羟基磷灰石等陶瓷、如磷酸盐矿物等矿物，和聚合物，任选地为水凝胶聚合物，以及其组合。2.根据权利要求1所述的植入物，其中所述热塑性弹性体材料进一步包括碳酸酯基团。3.根据权利要求1或2所述的植入物，其中所述热塑性弹性体材料包括聚
‑
氨基甲酸酯
‑
双脲
‑
亚烷基碳酸酯。4.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其中所述热塑性弹性体材料是脂肪族的。5.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其中所述中部区段的所述弹性体材料在室温下的弹性模量小于10MPa，更优选地小于5MPa。6.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其中所述顶部区段的所述多孔弹性体材料在室温下的弹性模量小于所述中部区段的所述弹性体材料的所述弹性模量的80％。7.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其中所述基部区段包括由无孔基部区段材料构成的芯部以及由多孔基部区段材料构成的周向壳体，其中所述壳体的厚度小于所述基部区段的最大直径的10％。8.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其中所述基部区段在顶表面与底表面之间延伸并且包括由多孔基部区段材料构成的层，其中所述层邻近所述顶表面，并且所述层的厚度小于所述基部区段的最大高度的10％，并且其中所述层中的所述基部区段材料的孔包括生物相容性弹性体材料。9.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其中所述基部区段材料包括选自以下的金属：钛、锆、铬、铝、不锈钢、铪、钽或钼和前述各项的合金或其任何组合。10.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其中所述基部区段材料包括选自以下的陶瓷或矿物：氧化物、氮化物、碳化物和硼化物或其任何组合。11.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其中所述基部区段材料包括选自以下的(水凝胶)聚合物：胶原蛋白、乳酸
‑
羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酰胺、聚氨酯、聚乙二醇(PEG)、甲壳素、聚(甲基丙烯酸羟烷基酯)、水溶胀性N
‑
乙烯基内酰胺、淀粉接枝共聚物和其衍生物和组合。12.根据前述权利要求中任一项所述的植入物，其中所述基部区段材料包括非水凝胶聚合物，优选地包括聚芳醚酮聚合物，如聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：联合球体公司，
类型：发明
国别省市：