用于预防和治疗组织病变的生物材料制造技术

本发明专利技术涉及无菌且干燥的生物材料，包含具有组织再生和/或修复特性的失活的分化细胞和颗粒材料，所述细胞和颗粒材料包埋在细胞外基质中。颗粒材料优选为明胶、陶瓷材料或脱矿骨基质(DBM)。基质(DBM)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于预防和治疗组织病变的生物材料


[0001]本专利技术涉及组织再生和组织修复领域，包括皮肤病、骨病和/或软骨病的预防和/或治疗。更具体地，本专利技术涉及无菌且干燥的生物材料，包含具有组织再生和/或修复特性的失活的分化细胞和颗粒材料，所述细胞和颗粒材料包埋在细胞外基质中。

技术介绍

[0002]组织重建包括骨重建、软骨重建，也包括皮肤(包括真皮和表皮)重建和肌肉重建。
[0003]骨缺损是指在正常情况下应该有骨的身体区域缺乏骨组织。骨缺损可以通过各种手术方法治疗。然而，通常有一些因素会影响骨愈合，如糖尿病、免疫抑制治疗、运动状态不佳以及计划手术时必须考虑的其他因素。骨缺损重建的手术方法包括骨皮质剥脱、切除和固定、松质骨移植和Ilizarov间隙骨转位术。然而，患者通常会出现长时间的行走障碍，功能和美学结果也都不理想。
[0004]组织工程涉及通过使用活细胞来恢复组织结构或功能。一般过程包括细胞分离和增殖，随后进行使用支架材料的再植入程序。间充质干细胞(MSC)提供了成熟组织细胞的良好替代品，并且作为皮肤、骨和软骨组织再生的细胞来源具有许多优势。根据定义，干细胞的特征在于其能够进行自我更新并且能够进行多向分化并形成终末分化细胞的能力。理想情况下，用于再生医学应用的干细胞应符合以下标准：(i)应大量存在(数百万至数十亿个细胞)；(ii)可通过微创手术收集和得到；(iii)可以沿着多种细胞谱系途径以可重复的方式分化；(iv)可以安全有效地移植到自体或同种异体宿主中。
[0005]研究表明，干细胞有能力分化为中胚层、内胚层和外胚层来源的细胞。MSC的可塑性通常是指保留在干细胞内的固有能力，以跨越谱系障碍并获得其他组织特有的细胞表型、生化和功能特性。例如，可以从骨髓和脂肪组织中分离成体间充质干细胞。
[0006]脂肪组织来源的干细胞是多能的，具有强大的再生能力。在多种临床前模型中，成骨分化型ASC在接种于各种支架上时显示出强大的愈合潜力，如β
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磷酸三钙(β
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TCP)、羟基磷灰石(HA)、I型胶原、聚乳酸
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羟基乙酸共聚物(PLGA)和藻酸盐。国际专利申请W02013/059089涉及一种骨糊剂，包含干细胞和磷酸钙黏固剂如三磷酸钙和羟基磷灰石的混合物。US2011/104230公开了包含支架材料的骨贴剂，所述支架材料包含合成陶瓷材料、间充质干细胞和信号分子。US2016/287753公开了一种骨再生剂，包含失活的细胞构建体，所述细胞构建体包含源自干细胞的细胞、矿物质和细胞外基质。
[0007]然而，尽管在小动物模型中取得了令人鼓舞的结果，但使用负载在支架上的ASC进行临界尺寸的骨重建仍然受到大尺寸骨缺损的限制，因此也受到待工程化植入物尺寸的限制。接种细胞的细胞移植入也受到氧气和营养物质不良扩散的限制。此外，细胞在支架内的位置是细胞体外和体内存活的主要限制。应用具有支架流动灌注的生物反应器旨在改善植入物内的细胞迁移，从而实现更均匀的细胞分布，通过向植入物核心输送氧气和营养物质来提高细胞存活率，并促进骨原细胞分化(通过流体剪切力)。尽管这些技术很有前景，但大型动物模型中相关的前期和临床数据仍然有限。
[0008]最近，WO2019/057861公开了一种生物材料，包含脂肪来源的干细胞(ASC)、生物相容性材料和细胞外基质，其中所述生物材料分泌OPG(护骨因子)。
[0009]此外，WO2019/057862公开了一种具有多维结构的生物材料，包含成骨分化型脂肪组织来源的干细胞(ASC)、陶瓷材料和细胞外基质，其中所述生物材料分泌护骨因子(OPG)，并且包含胰岛素样生长因子(IGF1)和基质细胞衍生因子1
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α(SDF
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Iα)。研究表明，该生物材料可用于治疗骨或软骨缺损。
[0010]此外，出版物WO2020/058511公开了一种具有多维结构的生物材料，所述多维结构包括分化的脂肪组织来源的干细胞(ASC)、细胞外基质和明胶。研究表明，所述生物材料可用于治疗组织病变，如骨、软骨、肌肉或皮肤病变。
[0011]尽管两种生物材料都适用于自体移植，但另一方面，不能进行同种异体或异种移植，因为它们可能引发免疫反应，从而导致移植物排斥，或者它们可能携带外来病原体，从而导致接受生物材料的受体感染。JP2004/305259公开了一种生物组织假体，其能够控制归因于植入的可能的免疫排斥，并且适于长期保存。
[0012]通常采用灭菌工艺来改善这些问题。然而，这些苛刻的条件通常会降低灭菌材料的生物学特性。
[0013]因此，在本领域中仍然需要用于组织重建和/或再生的组织工程材料，其是完全生物相容的，并且，即使用于广泛的组织，仍能为指定的应用提供适当的机械特性。
[0014]还亟需一种适于同种异体或异种移植物的用于组织重建和/或再生的生物材料，包括用于治疗皮肤、骨或软骨缺损的生物材料。同样亟需一种无菌生物材料，其与新鲜生物材料，即灭菌前的生物材料相比，保持生物特性。

技术实现思路

[0015]本专利技术的第一方面涉及无菌且干燥的生物材料，包含具有组织再生和/或修复特性的失活的分化细胞和颗粒材料，所述细胞和颗粒材料包埋在细胞外基质中。
[0016]在某些实施方案中，所述细胞选自原代细胞、干细胞、转基因细胞及其组合。在一些实施方案中，最多10％的所述细胞是有活力的，优选最多1％。
[0017]在某些实施方案中，所述颗粒材料选自以下组分或由以下组分组成：
[0018]‑
有机材料，包括脱矿骨基质(DBM)、明胶、琼脂/琼脂糖、藻酸盐壳聚糖、硫酸软骨素、胶原蛋白、弹性蛋白或弹性蛋白样肽(ELP)、纤维蛋白原、纤维蛋白、纤连蛋白、蛋白聚糖、硫酸乙酰肝素蛋白聚糖、透明质酸、多糖、层粘连蛋白和纤维素衍生物；
[0019]‑
陶瓷材料，包括磷酸钙(CaP)颗粒、碳酸钙(CaCO3)颗粒、硫酸钙(CaSO4)颗粒或氢氧化钙(Ca(OH)2)颗粒或其组合；
[0020]‑
聚合物，包括聚酸酐、聚乳酸(PLA)、聚乳酸
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羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚环氧乙烷/聚乙二醇(PEO/PEG)、聚(乙烯醇)(PVA)、富马酸酯基聚合物，例如富马酸聚丙烯酯(PPF)或聚富马酸丙二醇
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共
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乙二醇(P(PF
‑
co
‑
EG))、低聚乙二醇富马酸酯(OPF)、聚(n
‑
异丙基丙烯酰胺)(PNIPPAAm)、聚(醛古洛糖醛酸盐)(poly(aldehyde guluronate),PAG)、聚(N
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戊基吡咯烷酮)(PNVP)或其组合；
[0021]‑
凝胶，包括自组装寡肽凝胶、微凝胶、纳米凝胶、颗粒凝胶、水凝胶、触变凝胶、干凝胶、响应性凝胶或其组合；
[0022]‑
植脂末(creamer)；
[002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】1.一种无菌且干燥的生物材料，包括具有组织再生和/或修复特性的失活的分化细胞和颗粒材料，所述细胞和颗粒材料包埋在细胞外基质中。2.根据权利要求1所述的生物材料，其中所述细胞选自原代细胞、干细胞、转基因细胞及其组合。3.根据权利要求1或2所述的生物材料，其中最多10％的所述细胞是有活力的，优选最多1％。4.根据权利要求1至3中任一项所述的生物材料，其中所述颗粒材料选自以下组分或由以下组分组成：
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有机材料，包括脱矿骨基质(DBM)、明胶、琼脂/琼脂糖、藻酸盐壳聚糖、硫酸软骨素、胶原蛋白、弹性蛋白或弹性蛋白样肽(ELP)、纤维蛋白原、纤维蛋白、纤连蛋白、蛋白聚糖、硫酸乙酰肝素蛋白聚糖、透明质酸、多糖、层粘连蛋白和纤维素衍生物；
‑
陶瓷材料，包括磷酸钙(CaP)颗粒、碳酸钙(CaCO3)颗粒、硫酸钙(CaSO4)颗粒或氢氧化钙(Ca(OH)2)颗粒或其组合；
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聚合物，包括聚酸酐、聚乳酸(PLA)、聚乳酸
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羟基乙酸共聚物(PLGA)、聚环氧乙烷/聚乙二醇(PEO/PEG)、聚(乙烯醇)(PVA)、富马酸酯基聚合物，例如富马酸聚丙烯酯(PPF)或聚富马酸丙二醇
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共
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乙二醇(P(PF
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co
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EG))、低聚乙二醇富马酸酯(OPF)、聚(n
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异丙基丙烯酰胺)(PNIPPAAm)、聚(醛古洛糖醛酸盐)(PAG)、聚(N
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戊基吡咯烷酮)(PNVP)或其组合；
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凝胶，包括自组装寡肽凝胶、微凝胶、纳米凝胶、颗粒凝胶、水凝胶、触变凝胶、干凝胶、响应性凝胶或其组合；
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植脂末；以及它们的任意组合。5.根据权利要求1至4中任一项所述的生物材料，其中，与从相应的新鲜、非无菌、非干燥生物材料获得的因子成分相比，所述生物材料包含改变的因子成分。6.根据权利要求5所述的生物材料，其中所述因子成分包括生长因子和/或转录因子。7.根据权利要求5或6所述的生物材料，其中所述因子成分包括IGF
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1和/或VEGF和/或SDF
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1α和/或OPG。8.根据权利要求5所述的生物材料，其中所述因子成分包括RNA成分。9.根据权利要求8所述的生物材料，其中所述RNA成分包括选自表1、表2、表3、表4、表5、表6、表7、表8、表9、表10、表11或表12中任一项的至少一种miRNA。10.根据权利要求1至9中任一项所述的生物材料，其中所述干燥的生物材料通过冷冻干燥获得。11.根据权利要求1至10中任一项所述的生物材料，其中所述无菌生物材料通过γ
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辐照获得，优选在约7kGy至约45kGy的剂量下，更优选在室温下。12.一种用于制备无菌且干燥的生物材料的方法，所述生物材料包含失活的分化细胞和颗粒材料，所述细胞和颗粒材料包埋在细胞外基质中，所述方法包括以下步骤：
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【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼斯，
申请(专利权)人：诺瓦迪普生物科学股份公司，
类型：发明
国别省市：