生物材料的化学清洗制造技术

本发明专利技术涉及胶原组织，该胶原组织已进行过处理，以除去非胶原成分如细胞、细胞碎片和其它细胞外基质成分，如通常见于天然组织中的蛋白聚糖和葡糖胺聚糖。用碱、螯合剂、酸和盐处理组织，从胶原组织基质中除去非胶原成分，而同时控制膨胀量和溶解度，使用所得的胶原基质保留其结构组织、完整性和可生物改造性能。此方法不需要使用损害性地影响胶原基质的细胞相容性、强度和可生物改造性的洗涤剂和酶。该胶原组织基质用于植入、修补，或用在哺乳动物宿主中。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于组织工程领域。本专利技术涉及胶原组织，该胶原组织已进行过处理，除去非胶原成分如细胞、细胞碎片和其它细胞外基质成分，如通常见于天然组织中的蛋白聚糖和葡糖胺聚糖。用碱、螯合剂、酸和盐处理组织，从胶原组织基质中除去非胶原成分，而同时控制膨胀量和溶解度，使所得的胶原基质保留其结构组织、完整性和可生物改造性能。此方法不需要使用损害性地影响胶原基质的细胞相容性、强度和可生物改造性的洗涤剂和酶。该胶原组织基质用于植入、修补，或用在哺乳动物宿主中。
技术介绍
简述组织工程领域将工程方法与生命科学的原理结合，以了解正常和病理哺乳动物组织间中结构和功能的关系。组织工程的目标是开发和最终应用生物替代物来恢复、保持或改善组织功能。(Skalak，R.和Fox，C.F.，“组织工程”，Alan R.Liss Inc.N.Y.(1988))。胶原是体内的主要结构蛋白，其构成总的体内蛋白的大约三分之一。它包括皮肤、腱、骨和牙中的大部分有机物质，且作为纤维状包含物出现在许多其它身体结构物中。胶原的一部分性能是其高拉张强度；其离子交换能力，这点部分是由于电解质、代谢物和药物的结合；其低的抗原性，这点是由于通过螺旋结构遮盖蛋白抗原的决定体，和其低的伸长性、半渗透性和溶解性。再者，胶原是细胞粘合的天然物质。这些性能以及其它的性能使胶原适合作为可植入生物替代物和可生物改造假体的组织工程和生产的材料。由于胶原是这些生物替代物中占大多数的成分，因此需要一种方法来获得质量稳定的充分量的胶原。目前需要一种改进的方法来除去非胶原成分如细胞、细胞碎片和其它细胞外基质成分，如通常见于天然组织中的蛋白聚糖和葡糖胺聚糖，以产生基本上纯的天然胶原基质。一般认为，这些非胶原结构物中有一些是抗原，当植入宿主中时，将诱发慢性炎症反应。现有技术有许多清洗这些胶原组织的方法，然而，这些方法导致胶原成(composition)带有不同的特性。所用的方法应当是可保持适用于组织工程中的胶原和胶原组织的生物和物理性能的一种方法。在处理胶原组织，产生基本上是胶原基质的现有技术中，常规地使用洗涤剂和表面活性剂，将细胞和脂质体从组织中萃取出来。洗涤剂，如十二烷基硫酸钠(SDS)，是两亲分子，其中疏水区结合到蛋白上，并相信增加了此蛋白的负电荷。当植入时，由于电荷的增加导致由于有更多的水被此分子的亲水区结合而产生的组织膨胀和破坏氢键结合而产生的胶原的热稳定性降低。膨胀一则使胶原分子的结构打开，使之对细胞酶如胶原酶敏感，二则使胶原基质不稳定，造成构建(construction)弱化。(Courtman等，生物医学材料研究杂志，28655-666，1994)。再者，人们认为，SDS残留物仍结合在胶原上，并阻止细胞迁移入植入物中。(Wilson，G.J等，Ann Thorac Surg，60S353-8，1995；Bodnar E等，“Damage of aortic valvetissue caused by the surfactant sodium dodecyl sulfate，”Thorac cardixvascSurg，3482-85，1986)。由于用在化学清洗方法中的洗涤剂可以不良地结合上并改变在处理的组织中的胶原的可生物改造性，因此本专利技术者开发出一种不需要洗涤剂的方法。用酶如胰蛋白酶、胃蛋白酶和胶原酶化学清洗组织是本领域中已知的，但它的应用将导致天然胶原分子改性，并将不利地影响构建的结构完整性。胶原组织的酶处理在现有技术中已知用来除去和/或修饰与细胞外基质有关的蛋白。蛋白酶如胃蛋白酶、胰蛋白酶、分散酶或嗜热菌蛋白酶在除去胶原端肽中使用，产生非端肽胶原。胶原端肽是胶原分子的非三螺旋部分，被某些研究者认为是弱抗原性的，而另一些研究人员则认为其与胶原的强机械性能有关。胶原组织的有限消化将除去端肽，而不将组织的胶原基质解离，而长时间的消化将解离胶原原纤维成非端肽胶原单体。现有技术中同样已知，使用酶(它分别通过使用RNA酶和DNA酶来消化内源RNA和DNA)修饰和除去基质中的核酸。由于用酶处理可以影响胶原的结构完整性，本专利技术的方法包括它们的使用。从外植哺乳动物组织获得胶原组织和组织结构物的方法，和由此组织构建假体的工艺，已广泛用于外科修复或组织和器官的更换中。将此组织一般性地处理，除去有潜在细胞毒性作用的细胞成分和非胶原成分，留下天然组织基质。也进行过对进一步处理的研究，所述处理如交联、消毒或形成形状。处理胶原组织，从组织化的组织基质中除去组织成分的现有方法采用洗涤剂、酶或促进基质的无控制的膨胀。Jaffe等的WO 95/28183公开了降低或防止生物假体心脏瓣膜供给矿质后植入方法。此公开的方法提供由控制自溶的非细胞制成的生物材料。自溶是在预选的pH下，使用至少一种缓冲溶液控制进行的，使存在于组织中的自溶酶降解细胞结构成分。Stone的USP 5,007,934，以及Li等的USP 5,263,984均公开了化学清洗韧带组织的多步骤方法。该方法利用洗涤剂除去与细胞膜或胶原组织有关联的类脂。Janzen等的USP 5,523,291公开了一种粉碎的可注射植入物组合物，用于从项韧带得到的软组织增加。此韧带用氢氧化钠强碱性溶液，接着是盐酸溶液，之后是碳酸氢钠进行了一系列浸泡处理。Eckmayer等的USP 5,028,695公开了胶原膜的生产工艺，其中胶原组织是用强碱，随后用强酸处理一段时间来重复处理，之后再用无机盐处理来收缩该膜，之后用溶剂来干燥之。专利技术概述本专利技术公开了可生物改造的胶原组织基质和化学清洗天然组织产生此组织基质的方法。本专利技术克服了获得基本上是胶原的可生物改造的组织基质的困难。本专利技术提供可以用作假体用具或用在修复、增加或替代损害和有病的组织与器官的材料的组织基质。本专利技术的化学清洗方法使生物材料如天然组织和组织结构物基本上无细胞和基本上无非胶原成分，而同时保持胶原组织基质的结构完整性。由于在化学清洗过程中不用洗涤剂，因此不存在通常会结合于组织基质的洗涤剂残留物。由于不使用酶，胶原端肽仍留在胶原分子上。该方法包含将正常的细胞天然组织在碱性pH下与螯合物剂接触，将此组织在酸性pH下与盐溶液接触，并将此组织在生理pH下与盐溶液接触，最后淋洗所得的化学清洗后的组织基质。本专利技术涉及化学清洗后的由天然的正常细胞组织得到的组织基质。清洗的组织基质是基本上是完好无损地归还的胶原，它基本上无糖蛋白、糖胺聚糖、蛋白聚糖、类脂、非胶原蛋白和核酸如DNA和RNA。重要的是，由于没有对胶原可生物改造性有不利影响的结合着的洗涤剂残留物，从而保留了组织基质的可生物改造性。再者，由于在清洗过程中胶原未经受用酶处理或修饰，胶原分子的端肽区完好无损，因此胶原是端肽胶原。胶原材料通常保持组织得到时的总体形状，但它可能叠层和结合在一起，形成多层片、管或复杂的成形假体。本专利技术的结合的胶原层是结构上稳定、柔韧、半透和可缝合的。当此基质材料植入哺乳动物宿主时，经受生物降解，并伴随着足够的活细胞替代或新组织形成，这样原植入的材料最终被改造并由宿主产生的组织和细胞替代。因此，本专利技术的目的是提供一种清洗天然组织，产生不表现出与许多现有技术方法有关的许多缺点的组织基质。本专利技术方法不用洗涤剂或酶而有效地除去天本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从天然哺乳动物组织中除去非胶原成分以产生基本上是胶原组织基质的无洗涤剂和无酶的方法，包含（ａ）将组织与有效量的螯合剂的碱性溶液接触；（ｂ）将组织与有效量的含有盐的酸性溶液接触；（ｃ）将组织与有效量的缓冲到大致生理ｐＨ的盐溶液 接触；和（ｄ）将组织与有效量的淋洗剂接触。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金格尔A亚伯拉罕，小罗伯特M卡尔，保罗D肯普，瑞安默瑟，琳达贝克，
申请(专利权)人：奥加诺吉尼西斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]