專利名稱：骨再生材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種如權利要求1的前序部分所述的、用于制備骨替代材料的方法；如權利要求9的前序部分所述的、用于執(zhí)行該制備方法的裝置；以及，如權利要求11的前序部分所述的骨替代材料。
在專利文獻PCT/EP99/00684中披露的骨替代材料不會帶來生物排異反應，并具有骨傳導屬性。此處所用的術語“骨傳導”含義是指成骨細胞的生長，并是指在內(nèi)原性材料或所植入的外原性材料的表面上發(fā)生的、沒有形成中間層組織的骨再生，其中，所述外原性材料不會由于骨的生長而被替換掉。
這些現(xiàn)有材料的缺點在于它們?nèi)狈钦T導屬性。此處所用的詞語“骨誘導”的含義是指在人體中的組織分布方面基本上非生理性的干涉。骨誘導應被看作是在一個不具有任何骨組織的組織區(qū)中對骨生成的引發(fā)、刺激的過程，其中，不具有任何骨組織的組織區(qū)在當前的情況下也即是指生物材料中不具有相互連通的微孔結(jié)構。
根據(jù)本發(fā)明，通過權利要求1特征部分中描述的方法而實現(xiàn)了上述目的。
由此所獲得的優(yōu)點在于這樣的事實生物相容體的微孔中的體細胞(例如血液或更確切來講血液中所含的血纖維蛋白)能形成了一種網(wǎng)狀結(jié)構，其能誘使新的體細胞向內(nèi)生長到所述多孔體中。采用血液具有另外的有利之處可用血小板中所含的生長刺激素來激發(fā)骨細胞，使其向多孔體內(nèi)生產(chǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的方法具有優(yōu)點多孔體并不是被簡單地浸入到體細胞的懸浮液(例如血液中)，使微孔系統(tǒng)利用毛細作用來灌注懸浮液，而是使相互連通的微孔暴露到真空中，通過真空作用使自由流動狀態(tài)的體細胞(例如以血液的形式存在或以水性懸浮液的形式形式)被主動地吸入到多孔體中，使自由流動態(tài)的體細胞能均勻地散布到多孔體，甚至到達多孔體的最內(nèi)心部分。
本發(fā)明所能達到的優(yōu)點基本上在于根據(jù)本發(fā)明制備的骨替代材料具有相互連通的微孔結(jié)構，其在被植入到病變部位之前，已經(jīng)充入了適當?shù)捏w細胞，此體細胞例如為血液、血液成分、骨髓、或骨細胞(如為此目的所希望的那樣，所有這些體細胞都以流體的形態(tài)存在)，且該骨替代材料具有骨誘導屬性。類似于在骨折治愈中所觀察到的過程，結(jié)構內(nèi)的血液凝塊能被更好地組織成為富含體細胞和脈管的肉芽結(jié)締組織，該組織具有很低的纖維含量，其通常被稱為肉芽組織。各種細胞進入到該組織中，并開始形成一種軟骨基質(zhì)。該過程持續(xù)進行，直到整個肉芽組織被軟骨所取代為止，軟骨在后來再發(fā)生鈣化。如果不具有本發(fā)明所能達到的優(yōu)點，則部分微孔中只被空氣所填充，從而使所述的生物過程在總體上被放慢、甚至成為不可能的。
也可以不采用血液或血液復合制品，根據(jù)自由流動的定義，體細胞也可被懸浮在具有生物相容性的流體中一優(yōu)選地是在某種水性溶液中，以使其易于被多孔體中的連通微孔所吸收。
根據(jù)一種優(yōu)選的方法，是從如下的分組中來選擇體細胞的自體骨髓；從自體骨髓中提取出的濃縮分離細胞；培養(yǎng)出的自體干細胞；分化出的自體干細胞；或間葉細胞。
通過未成熟的造血細胞可連續(xù)地形成末稍血細胞的前驅(qū)細胞，其中的未成熟造血細胞通常被稱作干細胞。
優(yōu)選的是，所述體細胞是屬于自體同源性質(zhì)的，也就是說，體細胞的捐贈者和受體是同一個人。
在本發(fā)明一優(yōu)選實施例中，以自由流動形態(tài)存在的體細胞與多種可誘發(fā)骨形成的藥劑混合，這些藥劑例如為a)合成生長因子；b)重組細胞生長因子，優(yōu)選為β型生長因子(TGF-β)或FGF-2因子(成纖維細胞生長因子)；c)天然或人工合成的縮氨酸；d)血小板衍生生長因子(PDGF)；e)類胰島素生長因子(IGF)；f)作為血液凝結(jié)最終產(chǎn)物的血纖維蛋白；或g)人工合成的血纖維蛋白。
優(yōu)選的是，用于根據(jù)本發(fā)明方法的、帶有連通微孔的多孔體是由一種可被生物再吸收的材料組成的，優(yōu)選為羥磷灰石材料、三價磷酸鈣、聚合的丙交酯、或任何具有生物再吸收性的聚合材料或共聚材料。該多孔體的孔隙率至少應為25％，優(yōu)選為至少35％。這些微孔中應當有多于50％的微孔的直徑在200微米到500微米之間。各條微孔之間的連通點的直徑應當在10到300微米之間，優(yōu)選的是在200微米到400微米之間。
在附圖中

圖1是一個剖視圖，表示了一種適于制造根據(jù)本發(fā)明的骨替代材料的注射器。
在多孔體3被血液或血液成分(或以自由流動形態(tài)存在的其它體細胞)浸透之后，將頭部4從注射器上旋下，從而可利用活塞2將浸透的多孔體3從中空筒體1中推出。如果必要的話，還可將已被定形的多孔體3加工成特定的形狀，然后再插入到患者骨頭中一個已被準備好的孔腔中，或骨頭的一個病變部位處，其中，浸透多孔體所需的血液或其它體細胞就是從該患者抽取的。由于多孔體3具有相互連通的微孔結(jié)構，且在微孔系統(tǒng)中容納了自體血液(或血液成分或其它體細胞)，能顯著地有利于體細胞向多孔體3內(nèi)的生長。
權利要求
1.一種用于制備骨替代材料的方法，其特征在于將一種完全連通微孔的生物相容的多孔體(3)暴露于真空中，利用多孔體(3)的微孔中所形成的真空，將以自由流動形態(tài)存在的骨誘導和/或成骨物質(zhì)吸入到所述微孔中。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述骨誘導物質(zhì)容納在一種具有生物相容性的流體中，該流體優(yōu)選為水性溶液。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述骨誘導物質(zhì)懸浮在一種具有生物相容性的流體中，該流體優(yōu)選為水性溶液。
4.根據(jù)權利要求1至3所述的方法，其特征在于所述成骨物質(zhì)以可自由流動形態(tài)的體細胞形式存在。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于所述自由流動形態(tài)的體細胞是從如下的分組中選出的A)血液；B)血液成分；C)骨髓；或D)自由流動形態(tài)的骨細胞。
6.根據(jù)權利要求4或5所述的方法，其特征在于所述體細胞可從如下的分組中選擇a)自體骨髓；b)從自體骨髓中提取出的濃縮分離細胞；c)培養(yǎng)出的自體干細胞；d)分化出的自體干細胞；或e)間葉細胞。
7.根據(jù)權利要求4到6之一所述的方法，其特征在于所述體細胞是屬于自體同源性質(zhì)的。
8.根據(jù)權利要求1到7之一所述的方法，其特征在于所述骨誘導物質(zhì)是從如下的分組中選出的a)合成生長因子；b)重組細胞生長因子，優(yōu)選為β型生長因子(TGF-β)或FGF-2因子(成纖維細胞生長因子)；c)天然或人工合成的縮氨酸；d)血小板衍生生長因子(PDGF)；e)類胰島素生長因子(IGF)；f)作為血液凝結(jié)最終產(chǎn)物的血纖維蛋白；或g)人工合成的血纖維蛋白。
9.根據(jù)權利要求1到8之一所述的方法，其特征在于該方法是借助于一種注射器來執(zhí)行的，該注射器包括一中空筒體(1)和一活塞(2)，從而，利用該注射器來吸取自由流動形態(tài)的骨誘導物質(zhì)和/或成骨物質(zhì)，并使之流經(jīng)注射器中空筒體(1)中所容納的多孔體(3)的微孔。
10.一種裝置，用于執(zhí)行根據(jù)權利要求1到9之一所述的方法，其特征在于所述裝置包括一注射器，該注射器包括一中空筒體(1)和一活塞(2)，其中，在所述中空筒體(1)中放置一帶有完全連通微孔的生物相容多孔體(3)--其至少部分地密封了所述中空筒體(1)，從而迫使被注射器所吸取的、自由流動形態(tài)的骨誘導物質(zhì)和/或成骨物質(zhì)必然流經(jīng)所述多孔體(3)的微孔。
11.一種骨替代材料，其包括一種帶有完全連通微孔的生物相容多孔體(3)，其特征在于多孔體(3)的至少部分微孔中填充了不是基于血液的體細胞和/或骨誘導物質(zhì)。
12.一種骨替代材料，其是根據(jù)權利要求1到9之一所述方法制備而成的。
13.根據(jù)權利要求11或12所述的骨替代材料，其特征在于多孔體(3)至少部分地是由可被生物再吸收的材料組成的，該材料優(yōu)選為羥磷灰石或三價磷酸鈣。
14.根據(jù)權利要求11到13之一所述的骨替代材料，其特征在于所述多孔體(3)的孔隙率至少為25％，優(yōu)選為35％。
15.根據(jù)權利要求11到14之一所述的骨替代材料，其特征在于多于50％的微孔的直徑在200微米到500微米的范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權利要求11到15之一所述的骨替代材料，其特征在于各個微孔間連接點的直徑在10微米到300微米的范圍內(nèi)，優(yōu)選為在200微米到400微米的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制備骨再生材料的方法，根據(jù)所述方法，一種具有生物相容的、帶有通透微孔的多孔體(3)被暴露于真空中，并利用微孔中所形成的真空將自由流動形態(tài)的骨誘導物質(zhì)和/或成骨物質(zhì)吸入到多孔體(3)的微孔中。因而，就可以制備出這樣一種骨再生材料其在生物相容多孔體(3)的微孔中容納著骨誘導物質(zhì)和/或成骨物質(zhì)，所述物質(zhì)作為一種網(wǎng)格結(jié)構，可便于新的體細胞生長到多孔體(3)內(nèi)。
文檔編號A61L27/12GK1447702SQ01814482
公開日2003年10月8日 申請日期2001年8月13日 優(yōu)先權日2000年8月22日
發(fā)明者蒂埃里·斯托爾 申請人:庫爾斯恩蒂斯股份公司