组织修复基质制造技术

本发明专利技术提供了一种可生物降解的多孔三维组织修复基质。该基质优选由矿化胶原蛋白形成，所述矿质包括固定在基质中的磷酸钙微粒。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
本专利技术涉及用于骨组织修复的材料。迄今已研制出多种引发骨修复和/或储存或替代缺损骨的材料，以解决在特定部位刺激骨形成的问题。在用于解决此问题的方法中，有一种是借由植入材料的构造方法，这些植入材料通常由金属陶瓷或其它无机材料制成，模仿缺损骨的形状，植入在需要替换的骨的位置。此方法存在一种风险，即接受者会排斥这种材料，或者植入物质与正常骨组织整合失败。有些陶瓷材料，如磷酸三钙陶瓷，虽然对于受者和骨组织是生物相容的，但用作植入材料时，似乎缺少足够的骨骼作为一般用途的机械性能，而且骨骼不能始终如一地长入而与植入物合成一体。另一种办法包括用一种基质替换缺损骨组织，该基质起到支撑作用，使新骨在其中生长。原理是此基质吸引成骨路径的细胞，通过被称为骨骼传导的步骤，新骨在基质中生长或穿过基质生长。此方法使用异源的骨(非宿主自身的骨)移植物，然而这存在相当高的失败率。即使宿主接受了此移植的异源骨，与同源骨(宿主自身的骨)移植相比，与骨的结合和恢复机械应力的愈合时间长。使用异源骨还存在传入病毒的问题。第三种方法包括已知的骨诱导方法，此方法的进行是在一种材料的诱导下，在宿主未分化细胞或组织中生长新骨，这些骨通常围绕着临时性的基质生长。许多化合物被认为具有此种能力。参见以下美国专利4,440,750，专利权人Glowacki；4,294,753和4,455,256，专利权人Urist；4,434,094和4,627,982，专利权人Seyedin等。这些化合物中最有效的似乎是促进成骨作用的蛋白质。然而，如果用自然资源进行合成，由于其含量极低，需要大量的原料才能获得极少量的用于实验的材料。通过重组方法制备这样的蛋白质可使这些蛋白质本身具有更高的实际价值。然而，这样的蛋白质可能仍需要置于适当的基质中，以运送到所要求的位点。已公开包含胶原蛋白和多种形式的磷酸钙的组合物，其有助于愈合和骨生长。Bauer等人的专利5,338,772公开了一种复合材料，包含磷酸钙陶瓷微粒和一种生物可吸收聚合体，其中磷酸钙陶瓷按重量计算，含量至少为50％，这些微粒通过聚合体交联键相连。所公开的磷酸钙陶瓷微粒的大小约20微米到约5mm。Piez等人的专利4,795,467公开了一种组合物，其包括混合有atelopeptide重建的纤丝状胶原蛋白的磷酸钙矿质微粒。所公开的磷酸钙矿质微粒大小在100-2,000微米范围内。Sauk等人的专利4,780,450公开了一种用于骨修复的组合物，其包括有微粒多晶体的磷酸钙陶瓷、一种phosphophorin钙盐和一种I型胶原蛋白，重量比为775-15∶3-0.1∶1。公开的陶瓷微粒是致密的羟基磷灰石，直径大约1到10微米，或直径大于100微米的更大的致密羟基磷灰石陶瓷微粒。Ammann等人的PCT申请WO94/15653公开了配方，其包括磷酸三钙(TCP)、TGF-β和任选的胶原蛋白。公开的TCP作为TGF-β的运送载体，TCP的粒径大于5微米，优选大于大约75微米。所公开的最优选的TCP颗粒大小范围是125-250微米。PCT申请WO95/08304公开了羟基磷灰石与不溶性的胶原蛋白混合的多矿质的微粒前体。该多矿质微粒前体的粒径范围是0.5微米到5微米。通过水解，该前体矿质转变为羟基磷灰石。此过程被认为将矿质熔化形成整体的羟基磷灰石。FMC公司的英国专利说明书1,271,763公开了磷酸钙和胶原蛋白的复合物。专利技术概要提供了一种组织修复基质，该基质多孔、可生物降解、三维固定并具有形状记忆功能，植入后可在一定时间内保持结构完整性和多孔性，足以加强组织的替换过程。该基质包括矿化纤丝状不溶性胶原蛋白、胶原蛋白衍生物或改良的明胶，用一种粘合剂粘结。在一个实施方式中，该矿质包括在基质内部固定的磷酸钙。得到的产物经冻干、交联、干燥和灭菌，形成一种多孔基质。此基质可用作组织修复材料和/或生物活性因子的运送载体。此基质可移植，用于骨再生，并在植入后保持多孔性和物理性状完整的时间超过14天。 具体实施例方式的描述该基质用一种不溶于水的可生物降解的生物聚合体，如胶原蛋白、胶原蛋白衍生物或改良的明胶生产。如果用明胶，应将其改造为在水环境中不溶性的。所述胶原蛋白可以来自矿化或未矿化胶原蛋白来源，通常使用未矿化胶原蛋白来源。因此，胶原蛋白可以来自骨、腱、皮等，优选I型胶原蛋白，其包括两股α2和一股α1的胶原蛋白链的结合。该胶原蛋白可来源于幼年或成年的动物，如小牛或2岁及大于2岁的母牛。胶原蛋白的来源可以是任何易得的动物来源，哺乳动物或鸟类，并且可以包括牛，猪，马，小鸡，火鸡或其它驯养动物的胶原蛋白。所用不溶性胶原蛋白组织通常被分散在一种被提高了pH值的介质中，pH至少约为8，更常用的大约为pH11-12。虽然可以使用其它氢氧化物，如其它碱金属氢氧化物或氢氧化铵，但常用氢氧化钠。按本专利技术的方法，可用天然胶原蛋白。天然胶原蛋白的每一端含有无三联体甘氨酸序列的区域。这些区域(端肽)被认为是形成与大多数胶原蛋白制剂相关联的免疫原性的原因。通过用蛋白水解酶消化，如用胰蛋白酶和胃蛋白酶，除去这些区域可以减轻上述免疫原性，而生产出缺失肽-胶原蛋白。用于矿化胶原蛋白浓度通常在大约0.1-10％(重量百分数)范围之内，更常用的大约在1-5％(重量百分数)。胶原蛋白介质的碱浓度范围通常约为0.0001-0.1N。在反应过程中pH通常保持在约10-13，优选约12。优选用不溶性的纤丝状胶原蛋白，可用常规方法制备。典型方法是先与异丙醇(IPA)、乙醚、己烷、乙酸乙酯或其它适当的溶剂混合，然后分离胶原蛋白。pH通常降到大约3，然后冷却到约4℃，并且使其溶胀。得到的淤浆可以被均化，直到达到想要的粘度。将均化的匀浆加入溶剂搅拌，并且提升pH至大约7。分出纤丝状胶原蛋白，用去离子水冲洗，并且冻干。为了生产矿化纤丝状胶原蛋白，可将精制的不溶性胶原蛋白纤维放入反应器均化，在搅拌下控制速度向反应器中加入氯化钙(典型地为0.05m)和磷酸三钠(典型地为0.03m)。在这期间，根据需要用氢氧化钠调节pH至11.0±0.5。在矿化以后，用去离子水或磷酸盐缓冲液冲洗胶原蛋白，与粘合剂结合，并调节PH为8.0±2.0。加入磷酸盐和钙离子的方法参见美国专利5,231,169的描述。所述磷酸钙可以包含其它离子，比如碳酸盐、氯化物、氟化物、钠或铵。碳酸盐的存在导致产生一种具有碳酸磷灰石(碳酸羟基磷灰石)性质的产物，而氟化物产生氟化磷灰石性质的产物。碳酸盐的重量百分含量通常不超过10％，氟化物的重量百分含量通常不超过2％，优选在0至1之间。这些离子可以与钙和/或磷酸盐源结合而存在，只要这些离子相容，且不在试剂溶液中导致沉淀。钙和磷酸盐离子加入的速度通常是大约1小时并且不超过72小时，以使粒径达到约5微米或更小。通常，加入时间大约在2至18小时，更常用的约4至16小时。使用适度的温度，通常不超过40℃，优选范围在大约15℃到30℃。胶原蛋白与磷酸钙矿质的重量比通常约为20∶1-1∶1，典型地约为7∶3。其它添加剂如，非胶原蛋白样的蛋白质，因子或药物，如BMP′s、TGF-β、降钙素、抗生素均可包含在基质中，方法是在加入钙和磷酸盐之前或之后加到胶原蛋白浆中。这样的添加剂的用量通常是基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可移植的、多孔、可生物降解、三维固定的具有形状记忆功能的基质，其包括不溶于水的矿化生物聚合体纤维构成的网状结构、药物和通过交联可变为不溶性的水溶性粘合剂。

【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：RK亚马莫托，MK关，SD佩斯蒂，
申请(专利权)人：德普伊斯派尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]