掺入有干细胞或其它生物活性物质的外科缝合线制造技术

技术编号:7136455 阅读:212 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本文描述了在外科缝合线和其它组织支架装置中固定生物活性分子、干细胞和其它前体细胞以及其它有治疗价值的药剂的材料和方法。本发明专利技术一般涉及将生物活性物质整合并掺入到缝合线构件、组织支架和医疗装置中,所以在开发新型系统中特别有用,该新型系统使医务人员能够进行外科手术和其它医疗程序来利用从患者(或其同种异体等价物)中提取的生物活性物质并随后将其再引入到伤口或目标手术部位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在医疗装置,尤其是外科缝合线和组织支架中固定生物活性材料,如 干细胞、其它生物细胞、生物活性分子,尤其是生长因子和其它有治疗价值的材料,以及这 种缝合线和支架在将这些材料可控地输送到患者,更具体而言,需要其的目标组织部位中 的应用。因此,除了医疗装置构件(construct)、前体(precursor)、试剂盒和包装系统,本 专利技术还提供了制作和使用这些材料的方法,并具体包括这样的新材料和方法其使医务人 员能够在手术室或其它医疗程序环境下以有益的方式利用从患者中提取的生物活性材料 (例如,自体移植材料),这通过随后将这些移植材料(或它们的同种异体相等物)以治疗 构件的方式重新引入伤口或目标手术部位来进行。
技术介绍
外科缝合线通常但不是专门地广泛用于各种医疗程序中,以使人体的皮肤、内部 器官、血管和所有其它组织在被损伤或手术切断后保持在一起。除了用作组织紧固件,缝合 线和其它细长的线状医疗装置还可以用作目标组织部位的新组织生长如肌腱修复的组织 支架或结构支撑物,或者在目标组织部位的新组织生长如肌腱修复期间的组织支架或结构 支撑物。缝合线作为单独的线状材料或作为组合有针的整体件(one-piece unit)可以各 种形式获得,从单丝到复丝到编织和编制的长丝(filament)构造。它们可以由各种生物相 容性材料制成,范围从不可吸收材料,如纤维素(棉线、亚麻线)、蛋白质-纤维素(蚕丝)、 处理过的胶原蛋白(羊肠线)、尼龙、聚酯、聚丙烯、芳香族聚酰胺(“芳纶”)、聚四氟乙烯、 钢、铜、银、铝、各种合金及其类似物,包括许多专利聚合物和复合材料,到生物可吸收(或 生物可降解或生物易蚀)合成材料,如乙醇酸和乳酸的聚合物和共聚物1234。后者——生 物可吸收材料——的使用常常是优选的,因为它避免了对除去缝合线的额外外科程序(以 及与其相关的生物干扰)的需要。除了生物相容性,优选的缝合线材料还应该具有好的拉伸强度、与末端终止手段 (如捆系或打结)相容、并且能够在缝合过程中以最小的摩擦和磨损穿过组织。同样,在 缝合线穿过可能有液体渗出问题的皮肤或其它屏障的情况下,芯吸特性降低的缝合线,例 如具有疏水表面特性的缝合线是优选的。但除了这些期望的操作特性之外,也期望缝合 线——必然被免疫系统视为“外源”的材料——不引起炎症反应或促进感染。甚至更优选的 是积极地防止或抑制炎症和感染的缝合线,其不仅封闭伤口而且积极地促进充分愈合。例 如,除了为受伤的组织提供结构支持,也期望组织支架与粘附细胞和入侵细胞相互作用,并有效地引导细胞生长和新组织发育,例如,通过释放生物活性分子,如生长因子和细胞因子 [^jAL Tessmar, Joerg Matrices and Scaffolds for Protein Delivery in Tissue Engineering, Advanced Drug Delivery Reviews, 59 (4-5) :274-291 (May, 2007), ^Mxt 参考被并入本文]。当基体材料和具体构造的选择不提供所有期望的特性时,用实现额外益处,例如 但不限于抗微生物特性、摩擦学特性、生物相容性特性和促进组织生长或修复的特性的材 料涂布缝合线,是本领域已知的。特别感兴趣的是将生物活性分子如生长因子包含于缝合 线涂层中。例如,涂覆有各种生长因子分子的生物可降解基体的缝合线的使用已经显示,导 致应用部位的组织再生提高[Dines,Joshua等,Biologies in Shoulder Surgery :Suture Augmentation and Coating to Enhance tendon repair,Techniques in Orthopaedics Biologies in Shoulder Surgery, vol. 22(1) :20-25, (March 2007)]。然而,尽管从合成 生产中引入的选定的生长因子已经证明是有益的,但它们生产成本高,并且可能在患者中 产生不利反应。此外,组分的选定混合可能并不具有与内源组织和液体相关的需要范围的 治疗活性。对于内源性物质,移植材料,如骨髓和脂肪组织以及从其中分离的具体组分,如生 长因子和干细胞或祖细胞,也可用在缝合线和组织支架的背景下。与合成材料——其机制 和形式(modality)常常无法充分理解——相反,已知内源组织、细_1Middleton, John et al. , Synthetic Biodegradable Polymers as Medical Devices, Medical Plastics and Biomaterials Magazine(March,1998).2Shalaby, W et al. , Absorbable and biodegradable polymers,,,CRC Press, ISBN :0849314844(2003).3Kotwal VB et al. ,Biodegradable polymers :Which,when and why ? Indian J Pharm Sci,69 (5) :616-625(2007).4 美国专利 6,838,493,授予 Williams 等(2005).胞和分子的移植导致促进组织生长的共生、协同效应。尽管移植物和移植材料可 以从预期的受体(自体移植物)或匹配的供体(同种异体移植物)获得,但前者有几个明 显的优势,如内在的生物相容性、易得和可用性以及成本低。在移植材料的背景下,干细胞特别备受关注,其不但有能力分化成各种组织,而且 也有能力引发其它生物学过程,发送影响其它细胞分化、细胞向特定组织区域募集和/或 免疫调节系统调节的化学信号(因而促进快速愈合,并具有减少肿胀和减少瘢痕组织形成 的潜在的额外益处)。尽管本领域中有大量配置有这些治疗和/或生物活性物质的缝合线的例子(参 见,例如Brotz等的美国专利第6,264, 675号,以及Olmo等的美国专利公开2006/0047312、 Mopek等的美国专利公开2008/0171972,其全部通过引用被并入本文),但这些技术常常 关注的是^^,尤其是那些提供给缝合线表面抗微生物特性或有限量的预定类型的生 物活性分子,如特定生长因子的表面涂层,其常常通过重组技术在无菌生产环境中进行生 产。然而,由于感兴趣的涂层在插入过程中被基本上除去(例如,通过与邻近组织接触而被 擦去或剥去)或在引入后快速分散,这些预制的合成涂层系统在生物学环境的背景下常常表现欠佳。很少有足够浓度和密度的生物活性物质在缝合线(以及与其相关的生物活性物 质)发挥其有益效果所需的必要时间内维持在目标部位。尽管通过给缝合线表面提供过量 的生物活性物质这种结果可以逆转,但高局部浓度的生物活性物质可以导致有害、甚至有 毒的作用。此外,考虑到制备某些生物活性物质,尤其是天然和合成的生长因子的高成本, 这不是有成本效益的方案。除了如上所述的缺点,预制涂层系统也不会容易适于与移植物和移植材料一起使 用,不论移植物和移植材料是从预期受体(自体移植物)还是匹配的供体(同种异体移植 物)中提取的。输本文档来自技高网...

【技术保护点】
外科缝合线或细长的线性组织支架,其具有外表面和内芯,其中:(i)所述内芯由一个或多个同心内部区域组成,所述同心内部区域中的一个或多个含有一定浓度的分散在其中的生物活性物质,所述生物活性物质选自生物细胞和治疗剂;和(ii)所述外表面由一个或多个同心外部区域或层组成,其径向地布置在所述内芯周围,以控制所述生物活性物质从所述内芯向所述外表面的迁移。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US61/075,1222008年6月24日1.外科缝合线或细长的线性组织支架,其具有外表面和内芯,其中(i)所述内芯由一 个或多个同心内部区域组成,所述同心内部区域中的一个或多个含有一定浓度的分散在其 中的生物活性物质,所述生物活性物质选自生物细胞和治疗剂;和(ii)所述外表面由一个 或多个同心外部区域或层组成,其径向地布置在所述内芯周围,以控制所述生物活性物质 从所述内芯向所述外表面的迁移。2.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述外表面包含多孔结构。3.权利要求2所述的缝合线或支架,其中所述多孔结构包含编织鞘。4.权利要求3所述的缝合线或支架,其中所述编织鞘包含许多交织的长丝,所述长丝 具有不同的生物降解特性。5.权利要求2所述的缝合线或支架,其中所述外表面还包含具有足够高粘性或表面张 力的材料,以便当所述材料布置在其周围时,所述多孔结构的孔被阻塞。6.权利要求2所述的缝合线或支架,其中所述外表面还包含布置在所述多孔结构周围 并阻塞其孔的颗粒材料层。7.权利要求6所述的缝合线或支架,其中所述外表面还包含布置在所述颗粒材料层周 围的生物可降解材料层,其将所述颗粒材料保持在所述多孔结构的孔中。8.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述外表面包含一个或多个多孔或无孔薄膜层。9.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述外表面由布置在所述内芯周围的一个或 多个生物可降解材料层组成,所述生物可降解材料层最初削弱所述生物活性物质从所述内 芯并且穿过所述外表面的迁移,但是一旦插入到生物环境中,便降解到允许物质穿过所述 外表面迁移的程度。10.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述外表面包含一个或多个具有足够高粘 性或表面张力的材料层,所述材料阻塞多孔内芯的所述孔,并抑制所述生物活性物质从所 述内芯向外迁移。11.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述外表面包含布置在多孔内芯周围的一 个或多个颗粒材料层,所述颗粒材料层抑制所述生物活性物质从所述内芯向外迁移。12.权利要求11所述的缝合线或支架,其中所述颗粒材料通过阻塞所述内芯的所述孔 来抑制生物活性物质的迁移。13.权利要求12所述的缝合线或支架,其中所述外表面还包含生物可降解材料层,其 将材料中的所述颗粒保持在所述内芯的所述孔中。14.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述内芯包含多孔结构。15.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述内芯包含编织结构。16.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述内芯包含许多长丝。17.权利要求16所述的缝合线或支架,其中所述长丝中的一个或多个由结合所述生物 活性物质的材料制成。18.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述内芯结合、吸收、吸附或另外固定所述 生物活性物质。19.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述内芯夹带或俘获单独的结构,所述结构 本身结合、吸收、吸附或另外固定所述生物活性物质。20.权利要求19所述的缝合线或支架,其中所述单独的结构包含电纺材料、纳米线、涂 覆蛋白的芯纤维、嵌段共聚物或其组合。21.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述内芯由薄膜或带状材料的卷制层组成。22.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述内芯包含粘性材料。23.权利要求22所述的缝合线或支架,其中所述粘性材料选自水凝胶、乳液和泡沫材料。24.权利要求1所述的外科缝合线或纵向组织支架,其中所述外表面包含一个或多个 鞘材料层,进一步其中所述内芯和所述一个或多个鞘层当在张力下延伸时具有相似的长 度,进一步其中所述内芯的所述近端和所述一个或多个鞘层的所述近端是同心连接的。25.权利要求24所述的缝合线或支架,其中所述内芯的所述近端和所述一个或多个鞘 层的所述近端与缝合针连接,而所述内芯的远端游离于所述一个或多个鞘层。26.权利要求24所述的缝合线或支架,其中所述内芯和所述一个或多个鞘层在它们各 自的远端设置有配合止动组件,当所述一个或多个鞘层充分延伸覆盖暴露的内芯时,所述 止动组件配合并相互锁定,以便抑制所述两个远端随后的相对运动。27.权利要求26所述的缝合线或支架,其中所述相互锁定的止动组件通过其远端提供 抑制分散于所述内芯的所述生物活性物质迁移的液压密封。28.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述内芯包括一系列沿其纵轴以周期性间 隔布置的阻碍物,所述阻塞物削弱所述生物活性物质的所述纵向迁移。29.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述外表面沿所述纵轴以周期性间隔在所 述内芯周围收缩,以便将所述内芯分成多个分离的部分,所述收缩削弱所述生物活性物质 从一个内部部分向另一个内部部分的所述纵向迁移。30.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述内芯还包含前导材料部分,其促进所述 内芯相对于所述外鞘层的所述纵向移位。31.权利要求30所述的缝合线或支架,其中所述前导材料包含视觉识别,其将所述前 导材料与所述内芯的其余部分中区分开,所述视觉识别选自颜色、外形、质地和图案的差已32.权利要求1所述的缝合线或支架,其中所述缝合线的近端或远端利用(a)视觉识别 和(b) —种或多种物理特性的差异与所述缝合线或支架的其余部分区分开,所述视觉识别 选自颜色、外形、质地和图案的差异,以及所述物理特性选自生物活性物质的浓度、打结保 持特性和操作特性。33.一种能够组装成权利要求1所述的缝合线或支架的前体构件,所述前体构件包含 (i)固定长度的内芯,其能够保持一定浓度的生物活性物质,所述内芯包含近端部分和远端 部分;和(ii)处于压缩状态的编织鞘,其仅布置在所述内芯的所述近端周围,使所述内芯 的所述远端暴露,其中所述编织鞘可以转换成延伸状态,在所述延伸状态下,所述编织鞘同 时覆盖所述内芯的近端部分和远端部分,以...

【专利技术属性】
技术研发人员:R·斯皮登
申请(专利权)人:生物活性外科公司
类型:发明
国别省市:US

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