本发明专利技术提供了用于手术移植组织的方法。该方法包含体外培养来自供体的移植组织，用离子束照射移植组织的至少第一部分，以及将移植组织手术植入受体的步骤。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及用于植入哺乳动物体内的生物材料，更具体地，涉及使用离子束技术，优选气体团簇离子束技术，用于改变湿润性和/或改善经改变的生物材料的性能的方法，使得所述经改变的生物材料1)作为用于细胞在其表面上附着的宿主；幻促进在其表面上或在材料内部的细胞增殖；；3)促进穿过此表面以及在该表面下的细胞渗透；和/或 4)促进随后的新组织形成。
技术介绍
气体团簇离子束(GCIB)照射已用于表面的纳米级改变。在同时待决、共同拥有的专利申请号为12/210，018、名称为“使用气体团簇离子束技术改变医疗装置表面湿润性特征的方法和系统以及由此制备的医疗装置”的美国专利中，已表明GCIB用于改变非生物材料表面的亲水性。GCIB处理在半导体装置和薄膜的制造中已经得到了充分的证明。然而，迄今为止未知的是其在大部分哺乳动物和鸟类器官系统内用于改变包括肌肉骨骼系统 (例如骨、韧带、肌腱、肌腱套、软骨等)的组织的生物材料表面，以及用于改变例如上皮组织和内皮组织的其他结缔组织的潜在应用。GCIB处理在韧带表面上产生的就其作为用于细胞附着的宿主结构的性能的物理改变迄今为止是未知的。通常已知，例如成纤维细胞和成骨细胞的贴壁依赖性细胞受益于亲水表面而附着、生长或充分分化，它们还偏好带电表面。 关于亲水性，液滴接触角(droplet contact angle)可用于测量湿润性，减小的接触角通常意味着较亲水的表面。先前已使用许多方法来增大非生物表面上的亲水性或改变电荷，例如喷砂、酸蚀刻、等离子喷涂涂层、CO2激光整平以及多种形式的清洗，包括机械、超声、等离子和化学清洗技术。其他方法包括加入表面活性剂或使用具有不同湿润性特征的膜或涂层。先前还未证明的是通过GCIB照射制备生物材料表面，用于通过增加表面的亲水性或通过改变表面电荷状态或表面化学性质，或者通过其他机制的增强的细胞附着。高能常规离子束，加速的带电原子或分子，广泛用于形成半导体装置结，通过溅射改变表面以及改变薄膜性质。不同于常规离子，气体团簇离子由在标准温度和压力下为气态的材料(例如通常地氧气、氮气或例如氩气的惰性气体，但任何可冷凝的气体都可用来产生气体团簇离子)的大量(具有几百到几千平均值为数千的典型分布)弱结合的原子或分子团形成，每个团簇离子共用一或多个电荷，并通过高压(依次从约3kV到约70kV或更高)共同加速以具有高的总能量。气体团簇离子形成并加速之后，它们的电荷状态会改变或变得不同(甚至被中和)，它们可破裂成较小的团簇离子和/或被中和的较小的团簇，但它们倾向于保持由于先前已通过高压加速而产生的相对高的总能量。气体团簇离子束已用于处理非生物材料的表面，以达到清洗、蚀刻、整平、膜生长等目的。它们以其在多数固体材料表面上的整平效果而著称，并且已用来整平例如钻石、硅和金属的材料。不同于常规(单体或分子的)离子的作用，由于每个气体团簇离子内大量的原子和分子，并且由于它们微弱地结合，它们撞击表面的作用非常浅。团簇经碰撞而分裂，相比加速的团簇的总能量，每4个原子或分子仅携带相对少量eV的能量。气体团簇离子碰撞处的瞬间温度和压力会非常高，可出现多种表面化学、刻蚀和其他作用。(例如)通过将表面的键暴露(从而改变表面电荷状态)和/或通过将来自气体团簇离子的活性原子或分子结合入表面(通过使用包含例如氧、氮、碳等活性原子或分子的气体团簇离子)，表面化学可由GCIB照射改变。然而，这些作用非常浅，即在碰撞处以下至多延伸数十埃，因此对位于浅层碰撞处以下较深部位的任何材料，没有显著损害。在此应用的术语“GCIB”、“气体团簇离子束”和“气体团簇离子” 意为包括它们的电荷状态随其加速全部或部分改变(包括被中和)的加速的束和离子。术语“GCIB”和“气体团簇离子束”意为包括包含加速的气体团簇的所有束，尽管它们也可包含非团簇粒子。由于渗透非常浅，具有深于数十埃(数纳米)的可以忽略损害或改变的这一事实，GCIB是对于本专利技术而言优选的离子束。一方面，本专利技术提供通过使用气体团簇离子束技术用于生物材料表面增加湿润性和/或改变化学性质或电荷状态和/或改变其他物理特性的方法。另一方面，本专利技术提供通过使用气体团簇离子束技术用于制备针对新的细胞生长的附着、增殖、迁移等的生物材料表面的方法，可选地，用于刺激新的细胞分化成例如骨、纤维结缔组织、上皮、内皮等组织。再一方面，本专利技术提供通过使用气体团簇离子束技术，以可控方式用于增加生物材料表面的一部分的湿润性和/或用于制备针对新的细胞生长的附着、增殖、迁移等生物材料表面的方法。又一方面，本专利技术提供通过使用气体团簇离子束技术的手术可移植的生物材料， 其含有具有增加的亲水性的表面或表面部分和/或含有具有针对细胞渗透提高的性能的表面和/或作为用于新细胞附着、生长和分化的宿主的表面，可选地，所述生物材料用于刺激新细胞分化为组织，例如骨、纤维结缔组织、上皮、内皮等。另一方面，本专利技术提供用于手术植入和/或移植物的生物材料，以及用于包含移植物中特定细胞材料的生物材料的制备和手术植入的方法，可选地，所述方法用于刺激特定的细胞材料分化为组织，例如骨、纤维结缔组织、上皮、内皮等。
技术实现思路
本专利技术的前述方面以及另外和其他方面和优势通过以下描述的专利技术实现。本专利技术在生物材料表面或表面一部分上应用气体团簇离子束(GCIB)处理以改变其表面性质，例如表面亲水性或湿润性的程度和/或改善表面或表面一部分的适宜性，以作为新细胞生长和/或附着到生物材料的宿主，所述生物材料包括肌肉骨骼系统的组织， 例如骨、韧带、肌腱、肌腱套、软骨等。通过使用掩蔽技术或通过控制GCIB在表面上的射入或通过控制GCIB处理的空间广度的其他手段，可以可控的方式改变表面特性，改变期望的区域而不改变其他的区域。从而，在期望的区域促进细胞附着于生物材料(当手术植入时)，而在不适于成功的手术结果的区域不促进细胞附着。专利技术人已用GCIB技术处理了例如骨和韧带(在自然和脱细胞两种状态下)的肌肉骨骼系统组织的表面，并且已发现某些类型的GCIB处理引起生物材料表面的亲水性增加，用于细胞生长和附着的表面适宜性改善。此处提供的实例是结构性组织，但本专利技术并不限于结构性组织。为了产生图形化的表面变化，可使用遮罩或束刻写(beam writing)技术或用于控制工件表面暴露于GCIB处理的多种其他方式，以此方式限制表面特定区域的处理或在工件不同区域内产生不同类型的GCIB处理。使用的遮罩可以是遮蔽工件一部分使其不受 GCIB处理的机械遮罩。实现图形化的表面变化不限于使用机械遮罩。本专利技术提供了用于手术移植组织的方法。所述方法包含以下步骤体外培养来自供体的移植组织，用离子束照射移植组织的至少第一部分，以及将移植组织手术植入受体。本专利技术还提供了用于手术移植的另一种方法，所述方法包含以下步骤体外培养来自供体的移植组织，将移植组织的至少第一部分脱细胞，冻干移植组织的第一部分的至少第二部分，照射移植组织的第二部分的至少第三部分，以及将移植组织手术植入受体。所述方法还包含以下可选步骤保存移植物组织用于进一步使用，远程传输移植组织用于手术移植，在移植组织的至少第三部分的至少表面上接种细胞，以及允许细胞在移植组织表面或内部以期望的程度附着和增殖。为了更好地理解本专利技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于组织手术移植的方法，其特征在于，所述方法包含：体外培养来自供体的移植组织；使用离子束照射所述移植组织的至少第一部分；以及将所述移植组织手术植入受体。
【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：约瑟夫·库利，劳伦斯·B·泰伦特，肖恩·R·柯克帕特里克，理查德·C·什夫卢加，
申请(专利权)人：艾克索乔纳斯公司，
类型：发明
国别省市：US
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