牙齿支架制造技术

本发明专利技术提供一种无细胞哺乳动物牙齿形支架，其包含趋化性、成骨性、成牙质性、成釉质性或成牙骨质性化合物。还提供一种在哺乳动物的嘴中代替牙齿的方法，其中牙齿缺失并且在嘴中在缺失牙齿的位置存在牙槽。所述方法包括在牙槽中植入具有丢失牙齿的形状的无细胞支架。此外，提供了一种制备牙齿支架的方法。所述方法包括合成哺乳动物牙齿形状的无细胞支架并加入至少一种趋化性、成骨性、成牙质性、成釉质性或成牙骨质性化合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】牙齿支架相关申请的交叉引用本申请要求2009年6月17日提交的美国临时申请号61/187,875和2010年6月11日提交的美国临时申请号61/354,164的权益；它们通过全文引用结合到本文中。专利技术背景本专利技术涉及组织工程支架。生物医学工程和牙齿再生。掉牙通常由各种口腔疾病和生理起因引起，包括龋齿、牙周病、损伤、遗传病和老龄化(Amar2003，Philstrom2005，Kim2006)。掉牙可导致身体和精神的痛苦，其可降低个体的自尊和生活品质(Amar2003，Philstrom2005，Kim2006)。许多形式的牙病和一些医学病况如不受控的糖尿病提高掉牙的风险。对于无牙症的治疗，目前的选择局限于使用牙齿移植物和/或常规的固定或可移动假体。近来，生物医学工程工具的出现和发展已导致在医学领域新的患者护理范围。例如，初步人临床实验已报道在成骨不全的儿童中在全身灌注骨髓基质干细胞(BMSSC)或骨髓细胞之后骨形成水平提高(Horwitz2001，Horwitz2002)。在牙齿组织工程、材料科学和干细胞生物学领域近来的进展提出，牙齿再生将是可能的(Duailibi2006)。此外，存在于牙齿或颅面组织的不同的间充质干细胞(MSC)的近来的鉴定扩展了在帮助牙齿组织(比如牙质、牙骨质和牙周韧带(PDL))再生中潜在的临床益处范围(Shi2005)。存在于乳牙和固齿的髓组织中的牙齿组织远祖细胞可用于使牙质和牙槽骨再生(Shi2005；Zhang2005)。此外，由大鼠和猪牙蕾二者分离的细胞可用于生物工程解剖学校正牙冠，但是具有有限的可预测性(Duailibi2004，Honda2005，Young2002，Young2005)。牙齿/牙周复合体通常称为个体器官。虽然认为该器官相对小，但是其结构和发育复杂性是公认的。牙齿结构由三种钙化的组织类型(牙釉质、牙质和牙骨质以及牙髓)组成。牙质占据牙齿的主体，而牙釉质和牙骨质分别覆盖牙冠和尖端部分。牙周组织具有对牙齿的支持作用，并且由牙骨质、牙周韧带、牙槽骨和牙龈组成。牙周韧带为通过贯穿纤维(Sharpey’sfiber)使牙骨质与牙槽骨连接的连接组织。牙周韧带能感知和缓冲咀嚼期间的机械力。尽管牙齿结构复杂，但是生物医学工程技术的进展已产生两种目前采用的牙齿再生方法。第一种方法基于组织工程，目标是通过在支架生物材料中接种干细胞使牙齿再生(Young2002，Duailibi2004，Honda2005)。该技术已显示牙周组织再生的有希望的结果(Nakahara2006)。第二种方法试图复制或模仿胚胎牙齿形成的发育过程(Nakahara2006)。该方法利用由小鼠胎儿采集的胚胎组织(牙齿上皮和牙齿间充质)并需要了解在胚胎中调节早期牙齿发育的原理(Ohazama2004，Hu2006，Nakao2007)。采用这些方法，在许多研究中，将生物工程化的牙胚移植到动物宿主的身体中，所述动物宿主通常为啮齿动物，其中存在足够的血流来提供必要的营养物和氧，以使组织形成最佳(Nakahara2006)。在组织再生中使用干细胞以及遇到的挑战。干细胞为存在于正常组织中的静止的细胞群，其呈现不对称的细胞分裂的不同的特性，形成两种子系细胞-新的远祖细胞/干细胞和能形成分化的组织的另一种子系细胞(Hawkins1998，Lin1998)。牙齿间充质远祖细胞已被鉴定并且特征为人乳牙和固齿两者的牙髓(Gronthos2000，Mooney1996，Shi2005)。如前面提及的，存在于未成熟的牙蕾中的这些后天的上皮和间充质牙齿干细胞/远祖细胞已证明能产生生物工程化的和解剖学的校正，但是使含有牙釉质、牙质、髓和牙槽骨的牙冠的大小微型化(Shi2005；Zhang2005)。已知牙周韧带细胞它们的再生潜能，以引起形成固有层、牙骨质、骨和牙周韧带(Melcher1985，McCulloh1985)。对于由牙周韧带的主要外植体衍生的细胞的亚群，已证明牙周韧带干细胞体外形成矿化的沉积物的能力(Arceo1991，Cho1992)。相信牙周韧带干细胞需要合适的支架来诱导体内形成骨、牙质和牙骨质(Gronthos2000，Krebsbach1998)。当将牙周韧带干细胞掺入到羟基磷灰石/磷酸三钙支架中并在小鼠背部的皮下区域中异位移植时，形成典型的牙骨质/牙周韧带样结构(Seo2004)。此外，已证明在移植物内的I型胶原蛋白-阳性牙周韧带样组织与新形成的牙骨质连接，它在形态上与贯穿纤维类似(Seo2004)。牙齿干细胞生物技术和细胞-介导的鼠科牙齿再生的近来的发展助长了研究者探究具有适当功能性质的活的牙齿再生的潜能(Duailibi2004，Ohazama2004，Shi2005)。可使用许多不同的干细胞使鼠科牙齿再生，以在体内协同形成牙齿结构(Duailibi2004，Ohazama2004，Young2005)。此外，当移植到免疫受损的小鼠中时，分别通过人牙髓干细胞(DPSC)和牙周韧带干细胞(PDLSC)使牙质/髓组织和牙骨质/牙周复合体再生(Gronthos2000，Seo2004)。然而，由于人牙齿生长和发育的复杂性，用目前可用的再生生物技术，整个牙齿结构(包括牙釉质、牙质/髓复合体和牙周组织)作为人的功能实体的再生是一个挑战(Sonomaya2006)。在先前的研究中已报道了在牙齿组织的再生中使用干细胞的挑战(Duailibi2004，Young2002，Young2005)。已公认，虽然在生物工程化的牙齿构造中形成多个微型牙冠是可能的，但是实际大小的整牙再生遇到许多挑战。这些挑战同样归结于牙齿发育的复杂性质(Duailibi2006，Tummers2003)。细胞归位的概念。已提出，在支架内干细胞-接种的常规方法的目的是模仿细胞结构和在体外或体内重新产生功能组织等价物。细胞衍生自终端器官或更加未分化的来源比如骨髓(Schantz2007)。这些方法受到问题的限制，比如来自细胞采集的供体部位发病率和在细胞-支架构造的移植部位的异质品质的组织形成(Schantz2007)。因此，细胞归位的概念目前引起较多的关注。细胞归位目的是诱导期望的细胞在特定的解剖学部位归位至充满细胞因子的支架(Schantz2007)。该方法试图体内组织再生，而无需细胞-接种。因此，细胞归位可为组织工程提供细胞方法的增强和为组织再生提供新型最小侵入的选择(Schantz2007)。基于上述讨论，需要牙齿支架的进一步开发。本专利技术解决该需求。概述在一些实施方案中，提供了一种无细胞哺乳动物牙齿形支架。所述支架包含趋化性、成骨性、成牙质性、成釉质性或成牙骨质性化合物。在其它实施方案中，提供了一种在哺乳动物的嘴中代替牙齿的方法。在这些实施方案中，牙齿缺失并且在嘴中在缺失牙齿的位置存在牙槽。所述方法包括在牙槽中植入具有丢失牙齿的形状的无细胞支架。此外，提供了制备牙齿支架的方法。所述方法包括合成哺乳动物牙齿形状的无细胞支架并加入至少一种趋化性、成骨性、成牙质性、成釉质性或成牙骨质性化合物。其它目的和特征部分是显而易见的，部分在下文中指出。附图简述本领域技术人员将理解以下描述的附图仅用于说明的目的。这些附图不旨在以任何方式限制本教导本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.17 US 61/187875;2010.06.11 US 61/3541641.一种无细胞哺乳动物牙齿形支架，所述支架包含基质材料；和组合物，其包含基质细胞衍生因子-1(SDF1)和骨形成蛋白-7(BMP-7)；其中，所述组合物是趋化性且成骨性、成牙质性、成釉质性或成牙骨质性的，所述组合物分布到牙齿形支架的基质材料内或上；当与包含祖细胞的牙齿组织接触时所述组合物诱使祖细胞迁移到牙齿形支架中；且在植入前牙齿形支架不包含活细胞。2.根据权利要求1的支架，其中所述支架具有人门牙、人犬牙、人双尖牙或人臼齿的形状。3.根据权利要求1的支架，其中所述组合物被包封在缓释包封载体中分布到牙齿形支架的基质材料内或上。4.根据权利要求1的支架，其中所述组合物还包括血小板-衍生的生长因子(PDGF)、内皮细胞生长因子(ECGF)、转换生长因子-βl(TGF-βl)、表皮生长因子(EGF)、肝细胞生长因子(HGF)、除BMP-7外的骨形态发生蛋白(BMP)、TGF-β、生长和分化因子(GDF)、胰岛素样生长因子-1(IGF1)、血管内皮生长因子(VEGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、牙质基质蛋白、牙质涎腺蛋白、骨涎腺蛋白、牙釉蛋白或整联蛋白。5.根据权利要求1的支架，其中趋化性生长因子为SDF1，并且成骨性、成牙质性、成釉质性或成牙骨质性生长因子为BMP-7。6.根据权利要求5的支架，其中：(i)BMP-7在支架中为10ng/g支架-1000μg/g支架，并且SDF1在支架中为10ng/g支架-1000μg/g支架；或(ii)BMP-7在支架中为约100μg/g支架，并且SDF1在支架中为约100μg/g支架。7.根据权利要求6的支架，其中所述基质材料包含骨传导材料。8.根据权利要求7的支架，其中所述基质材料包含ε-聚己内酯和羟基磷灰石的混合物。9.根据权利要求1的支架，所述支架包含：直径在50-500μm之间，或200μm的微通道；和凝胶，其中凝胶被引入微通道内，且所述趋化性和成骨性、成牙质性、成釉质性或成牙骨质性化合物嵌入该凝胶中。10.根据权利要求1的支架，所述支架包含无孔牙冠。11.根据权利要求1-10中任一项的支架，所述支架包含选自以下的两个或更多个特征：(i)所述支架具有人门牙、人犬牙、人双尖牙或人臼齿的形状；(ii)所述组合物包封在缓释包封载体中分布到牙齿形支架的基质材料内或上；(iii)所述组合物还包括血小板-衍生的生长因子(PDGF)、内皮细胞生长因子(ECGF)、转换生长因子-βl(TGF-βl)、表皮生长因子(EGF)、肝细胞生长因子(HGF)、除BMP-7外的骨形态发生蛋白(BMP)、TGF-β、生长和分化因子(GDF)、胰岛素样生长因子-1(IGF1)、血管内...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·毛，
申请(专利权)人：纽约市哥伦比亚大学信托人，
类型：发明
国别省市：