專利名稱：三維的絲羥基磷灰石組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及絲素蛋白(silk fibroin)和羥基磷灰石的混合物。本發(fā)明還涉及骨 和牙齒的修復(fù)以及置換。
背景技術(shù)：
組織修復(fù)和再生的主要目標(biāo)是體外開發(fā)用于生產(chǎn)可植入結(jié)構(gòu)的生物替代品，所述 可植入結(jié)構(gòu)在缺損區(qū)域內(nèi)起到支撐的作用并加速體內(nèi)的再生性生長。近年來，生物可降解聚合物如聚(乙醇酸)、聚(L-乳酸)(PLLA)以及它們的共 聚物聚(L-乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)已經(jīng)在組織形成的研究中用作支架材料(Sofia等 人，Journal of Biomedical Materials Research 2001，54，139-148)。這些聚合物的優(yōu) 點(diǎn)包括其生物相容性和可降解性。然而，由于在水解期間產(chǎn)生酸性降解產(chǎn)物，PLGA可誘 發(fā)炎癥(Sofia 等人，Journal of Biomedical Materials Research 2001，54，139-148)。 使用可造成水解速率和組織響應(yīng)分布不一致的聚酯還存在加工難度。因此，需要具有更 可控的特征(例如水解速率、結(jié)構(gòu)和機(jī)械強(qiáng)度)且同時具有生物可再吸收性和生物相容 性的聚合物材料。生物聚合物材料經(jīng)常顯示出不能被合成聚合物材料再現(xiàn)的性質(zhì)的組 ^ (Perez-Rigueiro 等人，Science,1998,70 2439-2447 ；Hutmacher D. ， Biomaterials 2000，21，2529-2543)。骨組織是一個實(shí)例；用于骨組織再生的支架需要高的機(jī)械強(qiáng)度和孔 隙度，同時需要生物可降解性和生物相容性。若干研究表明，骨髓干細(xì)胞(BMSC)能夠沿著成骨細(xì)胞系分化，并形成三維的骨樣 組織(Holy 等人，J. Biomed. Mater. Res. (2003) 65A 447-453 ；Karp 等人，J. Craniofacial Surgery 14(3) :317_323)。然而，其存在著重大的局限性。一些磷酸鈣支架顯示出有限的降 角軍能力(Ohgushi 等人，1992,在 CRC Handbook of Bioactive Ceramics.中，Τ. Yamamuro, L. L. Hench 以及 J. Wilson，編者 Boca Raton, FL :CRC Press. 235-238)，或是降解作用過于 迅速(Petite等人，2000，Nat. Biotechnol. 18 :959_963)。難于將機(jī)械性能進(jìn)行匹配以支持 合乎需要的功能也仍舊是一個問題(Harris等人，J. Biomed. Mater. Res. 42 :396_402)。研究還表明，BMSC能夠沿著成軟骨細(xì)胞系分化，并在生物材料基板(例如聚(乳 酸-共-乙醇酸)或聚L-乳酸上形成三維的軟骨樣組織(Caterson等人，2001，J. Biomed. Mater. Res. 57 :94_403 ；Martin 等人，2001，J. Biomed. Mater. Res. 55 :29_235)。然而，這些
4用于軟骨形成的支架的應(yīng)用顯現(xiàn)出與其在骨工程學(xué)的應(yīng)用中所觀察到的相同局限性。需要新的生物相容性聚合物，特別是適用于支架形成的聚合物，所述支架用于機(jī) 械上堅(jiān)固的應(yīng)用，例如骨或軟骨。

發(fā)明內(nèi)容
對于牙科學(xué)和醫(yī)學(xué)中新生物材料的尋找已經(jīng)擴(kuò)展至天然材料，例如蛋白聚合物。 蠶絲(例如從家蠶(Bombyx mori)進(jìn)行處理的蠶絲)是一種用于牙科學(xué)應(yīng)用和醫(yī)學(xué)應(yīng)用的 候選方案，其范圍從修復(fù)材料到組織工程學(xué)支架。本文記載了方法和組合物，所述組合物包含絲聚合物和羥基磷灰石的混合物。本 文所述的方法可用于制備絲聚合物與羥基磷灰石的混合物，并還提供了可成形為所希望形 狀的混合物。本文所述的方法和組合物允許可植入結(jié)構(gòu)的形成，所述可植入結(jié)構(gòu)可被植入 例如以促進(jìn)骨愈合或牙齒結(jié)構(gòu)或支撐。在本文所述的一方面中，本發(fā)明者開發(fā)了 一種包含絲聚合物和羥基磷灰石顆粒的 混合物的制品，其中，絲在羥基磷灰石顆粒周圍形成不可溶狀態(tài)。在這一方面以及本文所述 的全部其他方面中，在形成所述絲的不可溶狀態(tài)之前，通過將絲聚合物和羥基磷灰石顆粒 混合可形成一種制品。在這一方面和本文所述的全部其他方面的一個實(shí)施方案中，絲聚合物和羥基磷灰 石顆粒混合在一起，從而形成基本上均勻的混合物。在這一方面和本文所述的全部其他方面的另一個實(shí)施方案中，絲聚合物和羥基磷 灰石顆粒的混合物可在具有所希望形狀/尺寸的器具中進(jìn)行固化，從而使得所得到的制品 基本上保持其形成時所在器具的形狀。在這一方面和本文所述的全部其他方面的在另一個實(shí)施方案中，絲聚合物和羥基 磷灰石顆粒的混合物可在組成方面由本領(lǐng)域技術(shù)人員自行進(jìn)行變化，從而使得所述制品包 含0. l_90wt%的羥基磷灰石(0. 1_90襯％羥基磷灰石范圍內(nèi)的全部組成)。在本文所述的這一方面和全部其他方面的其他實(shí)施方案中，用絲聚合物與羥基磷 灰石的混合物制成的制品還包含生物活性劑。作為替代或除此以外，所述制品可還包含生 絲纖維。本文所公開的本發(fā)明的另一方面為可植入結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)，所述可植入結(jié)構(gòu)包含絲聚 合物和羥基磷灰石顆粒的混合物，其中，所述絲聚合物基本上包圍所述羥基磷灰石顆粒。在 一個實(shí)施方案中，所述可植入結(jié)構(gòu)由基本上均勻的、絲聚合物和羥基磷灰石顆粒的混合物 形成。在本文所述的這一方面和全部其他方面的另一個實(shí)施方案中，絲聚合物和羥基磷 灰石顆粒的混合物可在具有所希望形狀/尺寸的器具中進(jìn)行固化，從而使得所得到的結(jié)構(gòu) 基本上保持其形成時所在器具的形狀。在本文所述的這一方面和全部其他方面的另一個實(shí)施方案中，絲和羥基磷灰石的 結(jié)構(gòu)提供了在植入后被生物再吸收的臨時支架，或者所述結(jié)構(gòu)在植入后整合入骨之中。本文所述的另一方面為制造可植入結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括將絲聚合物溶液與 羥基磷灰石顆?；旌弦约罢T導(dǎo)所述絲聚合物形成不可溶狀態(tài)，從而使得所述絲聚合物在所 述羥基磷灰石顆粒周圍形成不可溶狀態(tài)。
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本文還公開了用于生產(chǎn)可植入結(jié)構(gòu)的試劑盒，所述試劑盒或體系包含(a)凍干的 絲聚合物或絲聚合物和(b)羥基磷灰石顆粒、(c)它們用的包裝材料。在一個實(shí)施方案中， 所述試劑盒或體系還包含溶劑，例如HFIP。在另一個實(shí)施方案中，所述體系還包含用于使所 述絲聚合物形成不可溶狀態(tài)的器具。本文還描述了在個體體內(nèi)對骨進(jìn)行修復(fù)或強(qiáng)化的方法，所述方法包括以下步驟 (a)將絲聚合物溶液與羥基磷灰石顆?；旌希孕纬珊隣罱M合物；(b)將所述糊狀組合物施 用于個體體內(nèi)需要對骨進(jìn)行修復(fù)或強(qiáng)化的區(qū)域，所述個體患有骨損傷或骨缺損；以及(C) 使所述絲聚合物在所施用的糊狀組合物中形成不可溶狀態(tài)；其中，包含不可溶狀態(tài)絲聚合 物的所施用組合物提供用于被骨組織置換的支架。本文所使用的術(shù)語“絲聚合物”或“絲素蛋白”包括蠶絲心蛋白以及昆蟲或蜘蛛的 絲蛋白(Lucas等人，Adv. Protein Chem 13 107-242 (1958)) 絲心蛋白優(yōu)選從含有溶解 的蠶絲或蜘蛛絲的溶液中獲得。通常，對絲素蛋白的絲聚合物進(jìn)行處理以基本上除去絲膠。 例如從家蠶獲得蠶絲蛋白，例如從棒絡(luò)新婦蛛(N印hila clavipes)獲得蜘蛛絲。或者，適 用于本發(fā)明中的絲蛋白可從含有基因工程學(xué)絲的溶液獲得，例如從細(xì)菌、酵母、哺乳動物細(xì) 胞、轉(zhuǎn)基因動物或轉(zhuǎn)基因植物獲得。舉例來說，參見W097/08315和美國專利5，245,012。本 文所使用的術(shù)語“生絲”或“生絲纖維”是指尚未進(jìn)行處理以除去絲膠的絲纖維，并因而涵 蓋了例如直接取自繭的絲纖維。當(dāng)用于有關(guān)絲聚合物的情況時，本文所使用的術(shù)語“不可溶狀態(tài)”是指形成或處于 基本上無定形狀態(tài)，主要是片層構(gòu)象。術(shù)語“形成不可溶狀態(tài)”并不意味著反映出絲單 體聚合為絲聚合物。相反，其意味著反映出可溶性絲聚合物轉(zhuǎn)化為水不溶的狀態(tài)。如果本 文所使用的絲聚合物可通過離心作用制成小粒，或者如果其在37°C以下通過浸入水中或用 水沖洗不能溶解，則其處于“不可溶狀態(tài)”。本文所使用的術(shù)語“在所述羥基磷灰石顆粒周圍，，是指形成絲聚合物和羥基磷灰 石顆粒的基本上均勻的混合物，從而使得所述絲的固化或形成不可溶狀態(tài)在相同的器具中 基本上作為一個單元發(fā)生。因此，所述術(shù)語“在所述羥基磷灰石顆粒周圍”排除了例如羥基 磷灰石顆粒二次沉積至預(yù)形成的不可溶絲聚合物上的情形。術(shù)語“基本上均勻的”是指所 述絲聚合物和羥基磷灰石顆粒結(jié)合在一起以形成例如糊狀物，其中所述絲和羥基磷灰石作 為混合物完全相互分散。本文所使用的術(shù)語“經(jīng)生物再吸收的”或“生物再吸收”是指內(nèi)源性組織或細(xì)胞滲 入植入結(jié)構(gòu)，使得所述可植入結(jié)構(gòu)與組織進(jìn)行整合，其中所述植入結(jié)構(gòu)的一種或多種組分 被新的組織置換。本文所使用的術(shù)語“包括”或“包含”用于表示本發(fā)明必需的組合物、方法及其各 自的組成部分，其仍然為開放式的術(shù)語，包括未指定的元素，無論該元素是否必需。本文所使用的術(shù)語“主要由......組成”描述了其他元素的并入，所述其他元素
可包含于所述組合物、方法或其各自組成部分的說明中，并且限于那些不會實(shí)質(zhì)上對本發(fā) 明的基礎(chǔ)和新特征造成影響的元素。術(shù)語“由...組成”是指，本文所述的發(fā)明、組合物、方法及其各自的組成部分意在 排除任何對于所述組分、組合物或方法而言，不視為必要元素的元素。


圖1顯示了提取出絲膠前后的蠶繭。圖2顯示了用于本文所述的絲制備方法的透析技術(shù)。圖左側(cè)顯示了透析卡 (dialysis cassette)中的絲溶液，圖右側(cè)顯示了透析卡在低滲溶液中的透析作用。圖3顯示了在凍干作用后經(jīng)冷凍干燥的絲的代表性實(shí)例。圖4顯示了充滿絲溶液的器具的實(shí)例，還顯示了接下來將絲溶液浸在甲醇中以除 去HFIP并使得絲固化或形成不可溶狀態(tài)。圖5顯示了本文所使用的產(chǎn)生絲聚合物的一個實(shí)施方案的示意性描述，并顯示了 示例性描述用該方法制得的絲塊的照片。圖6顯示了示例性的30%羥基磷灰石_絲混合物，并顯示了將混合物包裝入示例 性器具的步驟。圖7顯示了具有各種形狀以及尺寸的絲聚合物結(jié)構(gòu)的一些實(shí)施方案的照片。圖8描述了生產(chǎn)絲纖維的示例性的方法，所述方法包括以下步驟(a)將絲纏繞在 托架(bracket)上；(b)提取絲膠；(c)將絲切斷；以及(d)將絲進(jìn)行干燥。圖9顯示了示例性的絲聚合物塊，所述絲聚合物塊在未溶解的絲纖維存在下在圓 柱形器具中形成。圖10為顯示數(shù)種示例性的未礦化的絲樣品和礦化的絲樣品的壓縮模量的圖。表1顯示了未礦化的絲聚合物、礦化的絲生物聚合物以及市售的牙科用復(fù)合樹脂 修復(fù)材料的壓縮模量值。表2顯示了復(fù)合物和礦化的絲聚合物與牙質(zhì)粘接的剪切粘接強(qiáng)度。
具體實(shí)施例方式絲聚合物的分離絲是一種被充分記載的由蠶、家蠶生產(chǎn)的天然纖維，其傳統(tǒng)上已經(jīng)以線的形式在 紡織品中使用了數(shù)千年。這種絲含有被稱為絲心蛋白的纖維狀蛋白(同時含有重鏈和 輕鏈)，其形成線的核心；以及被稱為絲膠的膠樣蛋白，其包圍所述絲心蛋白纖維以將其粘 合在一起。絲心蛋白是高度不溶的蛋白，其含有高達(dá)90%的氨基酸(甘氨酸、丙氨酸和絲 氨酸)，從而使得在纖維中形成β-片層(Asakura等人，Encyclopedia of Agricultural Science, Arntzen, C. J. , Ritter, Ε.M.著；Academic Press :New York, NY,1994 ；Vol. 4,pp 1-11)。由于具有可觀的機(jī)械性能、生物相容性和生物可降解性，絲為生物材料和組織工 程學(xué)提供了 一組重要的可選材料(Altman，G. H.等人，Biomaterials 2003，24，401-416 ； Cappello, J.等人，J. Control. Release 1998，53，105-117 ;Foo，C. W. P.等人，Adv.Drug Deliver. Rev. 2002,54,1131-1143 ；Dinerman, Α. Α.等 A, J. Control. Release 2002,82， 277-287 ；Megeed, Ζ.等人，Adv. Drug Deliver. Rev. 2002,54,1075-1091 ；Petrini, P.等 A, J. Mater. Sci-Mater. M. 2001,12,849-853 ；Altman, G. H.等人，Biomaterials 2002， 23,4131-4141 ；Panilaitis, B.等人，Biomaterials 2003，24，3079-3085)。再加工的 絲(例如絲心蛋白)的獨(dú)特機(jī)械性能及其生物相容性，使得絲纖維在生物技術(shù)材料和
7醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的用途格外引人注意。舉例來說，已經(jīng)有記載將三維的多孔絲支架用于組 織工程學(xué)(Meinel 等人，Ann. Biomed. Eng. 2004Jan ；32(1) 112-22 ；Nazarov, R.等人， Biomacromolecules (2004)，5，718-726)。此外，已經(jīng)探索將再生的絲素蛋白薄膜作為氧滲 透膜和藥物滲透膜、酶固定用的支持物以及細(xì)胞培養(yǎng)用的底物(MinounN.等人，Polymer 1990,31,265-269 ；Chen, J.等)κ, Minoura, N. ，Tanioka, Α. 1994,35,2853-2856 ；Tsukada, Μ.等人，Polym. Sci. Part B Polym. Physics 1994，32，961-968)。此外，絲水凝膠已經(jīng)在 組織工程學(xué)以及藥物輸送中發(fā)現(xiàn)了許多應(yīng)用(Megeed等人，Pharm. Res. 2002 Jul ；19(7) 954-9 ；Dinerman 等人，J. Control. Release. 2002 Aug 21 ；82 (2-3) :277_87)。本文記載了用于制備可植入結(jié)構(gòu)的方法和組合物，所述組合物包含絲和羥基磷灰 石。在這些結(jié)構(gòu)中，絲聚合物在羥基磷灰石顆粒周圍形成不可溶狀態(tài)。所述結(jié)構(gòu)用作植入 物，從而支撐骨修復(fù)或牙齒修復(fù)，或例如向植入部位輸送一種或多種生物活性劑。本文所述 的用于實(shí)施本發(fā)明的方法、材料和考慮的事項(xiàng)在下文中進(jìn)行描述。要進(jìn)行濃縮的絲素蛋白 溶液可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何方法制備。實(shí)施例中記載了一種使用下述步驟的方法通過將蠶繭在Na2CO3中煮沸提取絲 膠；然后在溴化鋰(LiBr)中溶解；凍干；重新溶解于有機(jī)溶劑六氟異丙醇(HFIP)；然后將 其加入用于形成制品的器具?；蛘撸溆欣幵谟诳杀苊馐褂糜袡C(jī)溶劑。當(dāng)經(jīng)處理的材料在體外或體內(nèi)暴露 于細(xì)胞時，這類溶劑可造成生物相容性問題。此外，在希望在將被植入的結(jié)構(gòu)中包含生物活 性劑(例如生長因子或其他生物活性分子)的情況下，其有利之處在于可使用全水性方法 以保持所述生物活性劑的活性。有機(jī)溶劑也可改變絲心蛋白材料的性質(zhì)。舉例來說，將絲素蛋白薄膜浸入有機(jī)溶 劑(例如甲醇)導(dǎo)致水合物或溶脹結(jié)構(gòu)的脫水，造成晶化并因而損失了水中的溶解度。此 外，就組織工程學(xué)支架而言，有機(jī)溶劑的使用會使得絲材料更不可降解。 舉例來說，制備用于制備礦化絲制品的絲的全水性方法記載于US20070187862 中，將其引入本文作為參考。礦物質(zhì)用于本文所述方法的礦物質(zhì)可包含人們希望使用的任何生物相容性礦物質(zhì)。優(yōu)選 的礦物質(zhì)為羥基磷灰石，就其與骨的兼容性而言，羥基磷灰石具有公知的特性。不同尺寸 的羥基磷灰石顆?？捎糜诤铣煽芍踩虢Y(jié)構(gòu)，并且可從商業(yè)來源獲得納米晶體、粉末、顆粒和 土夬，例如Berkeley Advanced Biomaterials (Berkeley，CA)。羥基磷灰石顆粒的尺寸可按 照絲的不溶化作用，依據(jù)材料的性質(zhì)進(jìn)行大范圍的變化。羥基磷灰石的顆?？蔀槔缂{米 顆粒；或者可非常大，例如500 μ m以及達(dá)到毫米尺寸。所用顆粒的尺寸會改變制品的性能， 例如壓縮模量、剪切粘接強(qiáng)度和孔隙度。本文預(yù)期了使用各種羥基磷灰石顆粒尺寸的方法。絲聚合物和羥基磷灰石顆粒的組合本文描述了與生產(chǎn)包含絲聚合物和羥基磷灰石顆粒的混合物的制品或可植入結(jié) 構(gòu)有關(guān)的方法。如上文所述，將所述絲聚合物進(jìn)行分離和處理。將絲聚合物和羥基磷灰石 顆?；旌蠟榛旧暇鶆虻幕旌衔?例如糊狀物)，并在存在羥基磷灰石顆粒且優(yōu)選包圍羥 基磷灰石顆粒的情況下，使得絲聚合物形成不可溶狀態(tài)。形成均勻混合物不包括羥基磷灰 石顆粒的溶解，而是所述顆粒與已溶解的絲相互混合，從而產(chǎn)生糊狀物質(zhì)。所產(chǎn)生的不可溶結(jié)構(gòu)可作為可植入結(jié)構(gòu)使用。羥基磷灰石顆粒的量可從0. Iwt %羥基磷灰石至90wt%的羥基磷灰石進(jìn)行變化。 優(yōu)選地，羥基磷灰石顆粒為至少Iwt%、至少2wt%、至少5wt%、至少IOwt%、至少20wt%、 至少30wt%、至少40wt%、至少50wt%、至少60wt%、至少70wt%、至少80wt%、達(dá)到且包 括至少90wt%，或該范圍內(nèi)羥基磷灰石的任意百分比。舉例來說，羥基磷灰石顆?？稍谙?述范圍內(nèi)0. 1% -90%,0. 1% -80%,0. 1% -70%,0. 1% -60%,0. 1% -50%,0. 1% -40%, 0. 1% -30%,0. 1% -20%,0. 1% -10%,0. 1% -5%,0. 1% -1%,90% -80%,90% -70%, 90 % -60 %,90 % -50 %,90 % -40 %,90 % -30 %,90 % -20 %,90 % -10 %,90 % -5
90 % -2 %,90 % -1 %,90 % -0. 1 %U0 % -50 %U5 % -45 %,20 % -40 %,30 % -70 30% -60%,30% -50%,30% -40%U0% -30%U5% -30%或 20% -30%。絲形成不可溶狀杰通常，再生的絲素蛋白可溶于水，需要浸入醇或其他適合的試劑以得到不可溶且 無定形的組合物，所述組合物主要包含作為β-片層結(jié)構(gòu)的絲聚合物(Sofia等人，Journal of Biomedical Materials Research 2001，54，139-148)。因此，在浸入水溶液之前，首先將 絲結(jié)構(gòu)浸在β-片層結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)劑(例如醇)中，以誘導(dǎo)向片層結(jié)構(gòu)的相變?？蓪ζ?層結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)劑的種類進(jìn)行選擇，以產(chǎn)生具有不同性質(zhì)的結(jié)構(gòu)。舉例來說，當(dāng)用甲醇和丙醇誘 導(dǎo)片層結(jié)構(gòu)時，所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)更結(jié)實(shí)但更脆，因此適用于骨的再生。本文預(yù)期了絲不溶 化作用(包括不依賴有機(jī)溶劑或醇的不溶化作用)的各種方法，并且基于本文所述的制品 或結(jié)構(gòu)需要的特性，來調(diào)節(jié)所述方法。US 20070187862記載了從溶解的絲素蛋白制備不可 溶絲結(jié)構(gòu)的全水性方法。魅本文所述的絲聚合物可在任意器具中形成不可溶狀態(tài)，只要能將絲從所述器具中 移出。器具為可將所述絲混合物倒入或裝入的包含空腔的任意容器，所述空腔具有在絲形 成不可溶狀態(tài)后所希望結(jié)構(gòu)的形狀。因此，在去除所述器具后，絲-羥基磷灰石結(jié)構(gòu)基本上 保持器具空腔的形狀。器具的體積可大于所希望結(jié)構(gòu)的體積，這是因?yàn)槔缃z形成不可溶 狀態(tài)時會伴有絲_羥基磷灰石混合物的收縮。此外，絲混合物可在其周圍形成不可溶狀態(tài) 的器具也在本文預(yù)期內(nèi)，從而使得已固化的絲保持器具外表面的形狀。器具可由例如塑料、玻璃、陶瓷或金屬構(gòu)成。在某些實(shí)施方案中，其有利之處在于 利用柔性器具，以允許在所產(chǎn)生的制品未結(jié)構(gòu)破壞下移出絲聚合物。用于本文所述方法的 器具可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在寬范圍內(nèi)自行改變。此外，可容易地改變器具的選擇以適應(yīng)特 定的需要。應(yīng)當(dāng)理解的是，作為選擇或除此以外，本文所述的可植入結(jié)構(gòu)可從塊或其他結(jié)構(gòu) 進(jìn)行碾磨，以產(chǎn)生最終的可植入結(jié)構(gòu)。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可使用在器具內(nèi)形成所希望的 形狀，或是可碾磨或切割成給定的形狀，以產(chǎn)生所希望的形狀?？芍踩虢Y(jié)構(gòu)“可植入結(jié)構(gòu)”通常為植入后在宿主生物體體內(nèi)不產(chǎn)生免疫應(yīng)答的任意結(jié)構(gòu)。因 此，舉例來說，可植入結(jié)構(gòu)不應(yīng)為刺激物或含有刺激物或含有LPS等。此外，在某些情況下， 可植入結(jié)構(gòu)優(yōu)選應(yīng)允許或不阻止細(xì)胞滲入、血管生長或者會抑制所述結(jié)構(gòu)被生物再吸收或 整合進(jìn)入組織的其他性能。對于這類情況，舉例來說，重要的是所述結(jié)構(gòu)并非簡單的固體三維形式，而是包含或逐漸形成一些孔隙度，使得細(xì)胞等能夠在再吸收過程中進(jìn)入(也就是 說，除非希望沒有生物再吸收作用)。雖然通常優(yōu)選可植入結(jié)構(gòu)不增加或引起免疫應(yīng)答(例 如，針對植入物組分的炎癥或抗體增加)，但在某些情況下有利的是所述結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)免疫應(yīng)答 (例如，生成針對特定抗原的抗體)或防止整合進(jìn)入組織。這些方面也在本文所述方法的預(yù) 期之內(nèi)。可植入結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)用于多種用途，然而，如本文所述，優(yōu)選將可植入結(jié)構(gòu)植入用于 骨結(jié)構(gòu)或牙齒結(jié)構(gòu)的修復(fù)或支撐?？芍踩虢z結(jié)構(gòu)可以用于例如為牙齒、斷骨、脆弱的骨提 供臨時支架；或加速骨折、骨裂、鈣化作用損失等的治愈。作為修復(fù)或支撐組織的主要用途 或次要用途，本文所述的結(jié)構(gòu)或制品也可用于輸送生物活性劑?？捎糜谶@些實(shí)施方案的生 物活性劑在下文進(jìn)行描述。通常，組織再生生長期的長度將取決于被植入絲結(jié)構(gòu)的特定組織。所述生長期可 延續(xù)至新的組織達(dá)到所希望的性能，例如直至再生的組織已經(jīng)達(dá)到特定的厚度、尺寸、強(qiáng) 度、蛋白組分的組成和/或特定的細(xì)胞密度。評價這些參數(shù)的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知 的?？芍踩虢Y(jié)構(gòu)應(yīng)以不超過組織生長期的速率進(jìn)行再吸收。因此，直至外圍組織發(fā)生足夠的 滲入(通過本領(lǐng)域已知的方法檢測)，所述結(jié)構(gòu)都應(yīng)基本上保持完整，并且可植入結(jié)構(gòu)不再 是組織強(qiáng)度或結(jié)構(gòu)(例如骨密度)所必需的。在原位(例如通過促進(jìn)所希望的生物過程) 或者例如通過在植入后浸出所述結(jié)構(gòu)，這類試劑可提供預(yù)防性或治療性的有益效果。生物活性劑在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，將添加劑(例如藥物/治療劑、或生物活性劑)并入 絲-羥基磷灰石混合物。舉例來說，在形成可植入結(jié)構(gòu)期間，可將生長因子、藥物或生物組 分并入所述混合物?？膳c本文所述方法共同使用的不同藥物/治療劑的種類廣泛，包括小分子、蛋白、 抗體、肽和核酸，但不限于此。通常，可通過本發(fā)明給予的生物活性劑包括但不限于抗感 染劑，例如抗菌劑和抗病毒劑；化療劑(即抗癌劑)；抗排異劑；止痛劑和止痛劑組合；消炎 劑；激素，例如類固醇；生長因子(骨形態(tài)發(fā)生蛋白(即BMP 1-7)、骨形態(tài)發(fā)生樣蛋白(即 GFD-5、GFD-7和GFD-8)、表皮生長因子(EGF)、成纖維細(xì)胞生長因子(即FGF 1-9)、血小板 源生長因子(PDGF)、胰島素樣生長因子(IGF-I和IGF-II)、轉(zhuǎn)化生長因子(TGF-β-ΙΙΙ)、 血管內(nèi)皮生長因子(VEGF))；抗血管生成蛋白，例如內(nèi)皮他丁(endostatin)；以及其他天然 來源的或基因工程學(xué)的蛋白、多糖、糖蛋白或脂蛋白。對于例如骨生長而言重要的生長因 子記載于"The Cellular and Molecular Basis of Bone Formation and Repair，，(Vicki Rosen和R. Scott Thies著，R. G. Landes公司出版)，本文將其引入作為參考。另外，本文所 述的混合物可用于輸送任意種類的分子化合物，例如藥理學(xué)材料、維生素、鎮(zhèn)靜劑、類固醇、 安眠劑、抗生素、化療劑、前列腺素和放射性藥物。本文所述的絲羥基磷灰石結(jié)構(gòu)適合于輸 送上述材料以及其他材料，包括但不限于蛋白、肽、核苷酸、碳水化合物、單糖、細(xì)胞、基因、 抗血栓劑、抗代謝劑、生長因子抑制劑、生長促進(jìn)劑、抗凝劑、抗有絲分裂劑、纖溶劑、抗炎類 固醇和單克隆抗體。盡管在一些方面制品本身可被認(rèn)為作為輸送生物活性劑的載體，但是本文所述制 品的生物活性劑/治療劑/藥物可通過與藥學(xué)上可接受的載體混合而進(jìn)行配制?？墒褂貌?溶解或不影響已固化的絲/羥基磷灰石結(jié)構(gòu)的任何藥物載體。生物活性劑或治療劑能夠以
10液體、充分磨碎的固體或任何其他適當(dāng)?shù)奈锢硇问郊拥浇z-羥基磷灰石混合物中。或者，可 通過將所述結(jié)構(gòu)浸在包含生物活性劑的溶液中，向預(yù)形成的本文所述絲_羥基磷灰石結(jié)構(gòu) 中加入生物活性劑。也就是說，當(dāng)絲_羥基磷灰石結(jié)構(gòu)形成時，并非必須存在生物活性劑。適用于本文所述方法的其他生物活性劑的實(shí)例包括但不限于已知影響細(xì)胞附著 的細(xì)胞附著介體或其變體，例如膠原、彈性蛋白、纖連蛋白、玻連蛋白、層粘連蛋白、蛋白聚 糖或含有已知的整聯(lián)蛋白結(jié)合區(qū)域(例如“RGD”整聯(lián)蛋白結(jié)合序列)的肽(Schaffner P & Dard, 2003, Cell Mol. Life Sci. Jan, 60(1) 119-32 ；Hersel U.等人，2003，Biomaterials Nov, 24 (24) =4385-415)；生物活性配體；以及增強(qiáng)或排除特定種類的細(xì)胞或組織向內(nèi)生長 的物質(zhì)。這類添加劑在組織工程學(xué)應(yīng)用方面特別有用，例如對結(jié)構(gòu)進(jìn)行體外設(shè)計(jì)以包含細(xì) 胞，所述細(xì)胞將有益特性給予將要植入的結(jié)構(gòu)。舉例來說，三維的絲_羥基磷灰石支架基質(zhì) 的細(xì)胞成群(celluar population)的步驟優(yōu)選在生長因子的存在下進(jìn)行，所述生長因子 對于促進(jìn)用于在基質(zhì)上成群的培養(yǎng)細(xì)胞增殖是有效的。促進(jìn)增殖的試劑將取決于所用的 細(xì)胞種類。舉例來說，當(dāng)使用成纖維細(xì)胞時，此處使用的生長因子可為成纖維細(xì)胞生長因 子(FGF)，最優(yōu)選堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)(人重組bFGF，UPSTATE Biotechnology, Inc.)。增強(qiáng)增殖或分化的添加劑的其他實(shí)例包括但不限于骨誘導(dǎo)性物質(zhì)，例如骨形態(tài)發(fā) 生蛋白(BMP)；細(xì)胞因子；生長因子，例如表皮生長因子(EGF)、血小板源生長因子(PDGF)、 胰島素樣生長因子(IGF-I和IGF-II)和TGF-α等。當(dāng)然，這類添加劑可用于激發(fā)宿主細(xì) 胞以滲入和/或置換體內(nèi)植入結(jié)構(gòu)的情形。可植入結(jié)構(gòu)可用于向細(xì)胞和組織輸送治療劑。在本文所述的結(jié)構(gòu)中摻入例如藥 劑、生長因子和其他生物調(diào)節(jié)劑、酶或可能的話甚至是細(xì)胞的能力保證了這些組分長期釋 放的穩(wěn)定性以及對于活性和釋放更好的控制。所述混合物中也可包含其他必要的試劑或表明用于輔助生物活性劑的穩(wěn)定性或 活性的其他試劑，從而將混合物用以產(chǎn)生含有本文所述生物活性劑的礦化的絲結(jié)構(gòu)。因此， 可根據(jù)需要加入必要的緩沖液、鹽或輔因子。壓縮結(jié)構(gòu)和壓縮模量試驗(yàn)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知并且有能力進(jìn)行壓縮模量試驗(yàn)。舉例來說，可以利用 Instron 3366試驗(yàn)儀，使用IOkN的負(fù)載傳感器進(jìn)行壓縮模量試驗(yàn)。在通常適用于對本文 所制備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)的方法中，在試驗(yàn)前1天，將樣品在0. 9% NaCl溶液中浸泡。試驗(yàn) 參數(shù)的改變根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)ASTM D695 用于硬質(zhì)塑料壓縮性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(卷03. 01， 444-476,2006 ；以及08. 01，78-85，2006)，將其引入本文作為參考?？稍谪?fù)載下使用Imm/ min的十字頭伸長速率，并可以按200樣品/min的采樣速率記錄位移。使用例如BlueHill 1. 9材料試驗(yàn)軟件，用區(qū)段模量的方法計(jì)算蠶絲材料的壓縮模量，所述方法將最小二乘法擬 合應(yīng)用于兩個負(fù)載邊界之間所記錄的數(shù)據(jù)點(diǎn)。使用在100N和300N、以及2500N和4500N的 負(fù)載范圍中記錄的應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù)，計(jì)算復(fù)合材料的壓縮模量。這些負(fù)載范圍被判斷位于 每種材料的負(fù)載變形曲線的直線部分之內(nèi)。剪切粘接強(qiáng)度測試剪切粘接應(yīng)力測試是測定在一定的剪切力下絲_羥基磷灰石結(jié)構(gòu)保持與牙質(zhì)粘 合的強(qiáng)度。首先，制備絲-羥基磷灰石結(jié)構(gòu)用于測試，并與用類似方式制備的、具有已知剪切粘接強(qiáng)度的復(fù)合物進(jìn)行對比。制備絲-羥基磷灰石結(jié)構(gòu)的一種方法如下所述。在一個實(shí)施 方案中，提取人牙并置于丙烯酸中。將牙齒進(jìn)行修整以露出平的牙質(zhì)表面，然后用240粒度 的砂紙磨光潤濕。以適當(dāng)?shù)某叽缰苽鋱A柱形的礦化絲生物聚合物結(jié)構(gòu)用于測試(例如約 6. 5mm的直徑，約4_6mm的高度)。將絲的粘接表面用9. 5%氫氟酸刻蝕，然后在適當(dāng)?shù)恼辰?壓力水平(例如約500g士 IOOg)下用樹脂水泥(Variolink II，Ivoclar Vivadent)接合至 牙質(zhì)表面。作為對照，可制備具有類似尺寸的已粘接的復(fù)合物-樹脂圓柱，并粘接至牙質(zhì)， 用于與絲-羥基磷灰石結(jié)構(gòu)比較?？蓪?fù)合物-樹脂^Seasons，Ivoclar Vivadent)裝入 塑料細(xì)管，以制造出均勻的復(fù)合物圓柱用于粘接(直徑約5. 8mm，高度約5mm)。用第五代單 組分粘合劑(Excite，Ivoclar Vivadent)將樹脂復(fù)合物圓柱粘接到牙質(zhì)表面上，然后光固 化20秒。將經(jīng)粘接的樣品在37°C的水中貯存24h?？捎肐nstron 4202以0. 5mm/min的十字頭速度得到剪切粘接強(qiáng)度。然后可將所 產(chǎn)生的絲-羥基磷灰石結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，與已知強(qiáng)度的復(fù)合物或不含羥基磷灰石的絲結(jié)構(gòu)的強(qiáng) 度進(jìn)行對比。體內(nèi)結(jié)構(gòu)形成除植入預(yù)形成的結(jié)構(gòu)外，本文還預(yù)期了所述結(jié)構(gòu)可以糊狀物的形式應(yīng)用，然后在 體內(nèi)固化為不可溶狀態(tài)。這種給予方法特別可用于為損傷的部位直接定制所述結(jié)構(gòu)的形狀 和尺寸，并且通過例如骨修復(fù)容易地進(jìn)行說明。通過將絲_羥基磷灰石混合物直接施用于 發(fā)病或損傷區(qū)域(即缺損部位)，然后混合物形成不可溶狀態(tài)，可將部分骨有效地置換或強(qiáng) 化。骨自身可開始修復(fù)，植入結(jié)構(gòu)隨時間降解，從而被個體自身的骨置換。因此，不需要除 去絲結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步過程。這種給予模式的主要優(yōu)點(diǎn)在于，植入物形狀可在要修復(fù)的部位成 形，不需要在缺損部位之外進(jìn)行設(shè)計(jì)和形成。體內(nèi)結(jié)構(gòu)形成的基本步驟包括使絲_羥基磷灰石形成混合物；將所述混合物置 入需要修復(fù)的部位；然后所述混合物在修復(fù)部位形成不可溶狀態(tài)(本文中也稱為“固化”)。為了使對修復(fù)部位周圍的組織的損害最小化，有必要使用全水性方法形成絲糊狀 物。在一個實(shí)施方案中，含有羥基磷灰石顆粒的絲溶液(水溶液)在濃縮的凝膠或漿液中 制備。該體系可被注入缺損部位，或成形至油灰狀的稠度并置入缺損。由于絲通過片 層的形成受到了穩(wěn)定化作用，因此所述材料會在應(yīng)用期間隨時間硬化。發(fā)生片層的形 成的原因在于在注入或成形油灰期間施加的剪切應(yīng)力；在傷口側(cè)的局部脫水作用；或這 兩種效應(yīng)的組合。絲-羥基磷灰石糊狀物固化為不可溶狀態(tài)也可通過在置入體內(nèi)以前將混合物預(yù) 熱然后冷卻來實(shí)現(xiàn)。此外，可使用生理上中性的加速劑，例如甘油。在一個實(shí)施方案中， 絲_羥基磷灰石混合物在置入缺損之前進(jìn)行超聲處理。應(yīng)當(dāng)理解的是，前述詳細(xì)說明以及下述實(shí)施例僅為說明性的，不應(yīng)被理解為對本 發(fā)明范圍的限定。對于所公開實(shí)施方案的各種變化和改進(jìn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將會是顯 而易見的，其并未脫離本發(fā)明的精神和范圍。此外，出于記載和公開的目的，在此以引用的 方式清楚地將本發(fā)明指明的所有專利、專利申請和出版物并入，例如，在這些出版物中描述 的可用于本發(fā)明的方法學(xué)。提供這些出版物僅僅是因?yàn)樗鼈兊墓_早于本申請的申請日。 在這一點(diǎn)上，不應(yīng)將任何事物視為本發(fā)明者無權(quán)根據(jù)在先發(fā)明或因任何其他原因使本發(fā)明 的內(nèi)容早于這些公開內(nèi)容的認(rèn)定。所有關(guān)于日期的陳述或關(guān)于此類文件內(nèi)容的表達(dá)均基于申請人可得的信息，不構(gòu)成對此類文件的日期或內(nèi)容的正確性的任何認(rèn)定。本發(fā)明可在下列已編號的段落中的任一項(xiàng)中進(jìn)行定義。1. 一種包含絲聚合物和羥基磷灰石顆粒的混合物的制品，其中，所述絲在所述羥 基磷灰石顆粒周圍形成不可溶狀態(tài)。2. 一種包含絲聚合物和羥基磷灰石顆粒的混合物的制品，其中，所述絲在所述羥 基磷灰石顆粒的存在下形成不可溶狀態(tài)。3.如段落1或2所述的制品，其中，所述絲聚合物和所述羥基磷灰石顆粒處于基本 上均勻的混合物中。4.如段落1、2或3所述的制品，其中，所述制品基本上保持其形成時所在器具的形 狀。5.如段落1-4中任一段所述的制品，其中，所述制品包含0. l_90wt%的羥基磷灰石。6.如前述段落中任一段所述的制品，所述制品還包含生物活性劑。7.如前述段落中任一段所述的制品，所述制品還包含生絲纖維。8. 一種包含絲聚合物和羥基磷灰石顆粒的混合物的可植入結(jié)構(gòu)，其中，所述絲聚 合物基本上包圍所述羥基磷灰石顆粒。9.如段落8所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述絲聚合物和所述羥基磷灰石顆粒處于基本上 均勻的混合物中。10.如段落8或9所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述結(jié)構(gòu)基本上保持其形成時所在器具的形 狀。11.如段落8、9或10所述的可植入結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)在植入后被生物再吸收。12.如段落8-11中任一段所述的可植入結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)在植入后被整合到骨之中。13. 一種用于制造可植入結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括將絲聚合物溶液與羥基磷灰 石顆?；旌弦约罢T導(dǎo)所述絲聚合物形成不可溶狀態(tài)，從而使得所述絲聚合物在所述羥基磷 灰石顆粒周圍形成不可溶狀態(tài)。14.如段落13所述的方法，其中，所述絲聚合物和所述羥基磷灰石顆粒處于基本 上均勻的混合物中。15.如段落13或14所述的方法，其中，所述可植入結(jié)構(gòu)包含0. 1_90襯％的羥基磷灰石。16.如段落13、14或15中所述的方法，其中，所述可植入結(jié)構(gòu)還包含生物活性劑。17.如段落13-16中任一段所述的方法，其中，所述可植入結(jié)構(gòu)還包含生絲纖維。18.如前述段落中任一段所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述可植入結(jié)構(gòu)基本上保持其形成時 所在器具的形狀。19.如前述段落中任一段所述的方法，其中，所述可植入結(jié)構(gòu)在植入后被生物再吸 收。20.如前述段落中任一段所述的方法，其中，所述可植入結(jié)構(gòu)在植入后被整合入骨中。21. 一種用于生產(chǎn)可植入結(jié)構(gòu)的試劑盒，所述試劑盒包含
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(a)凍干的絲聚合物；(b)羥基磷灰石顆粒；以及(c)它們用的包裝材料。22.如段落21所述的試劑盒，所述試劑盒還包含HFIP溶劑。23.如段落21或22所述的試劑盒，所述試劑盒還包含用于使絲聚合物形成不可溶 狀態(tài)的器具。24. 一種對個體體內(nèi)的骨進(jìn)行修復(fù)或強(qiáng)化的方法，所述方法包括以下步驟(a)將絲聚合物溶液與羥基磷灰石顆?；旌希孕纬珊隣罱M合物；(b)將所述糊狀組合物施用于個體體內(nèi)需要對骨進(jìn)行修復(fù)或強(qiáng)化的區(qū)域，所述個 體患有骨損傷或骨缺損；以及(c)使所述絲聚合物在所施用的糊狀組合物中形成不可溶狀態(tài)；其中，包含不可溶狀態(tài)絲聚合物的所施用組合物提供用于被骨組織置換的支架。實(shí)施例ι 〒吿/胃;saigffeil口口口禾ππτ禾首木勾白々力fe-白句一A.牛絲的提取和沖洗切開干繭并提取蠶的組織。為了促進(jìn)絲膠的提取，將繭切為若干塊，并將5g蠶繭 組織在0.02M Na2CO3溶液中煮沸30-45分鐘，以從絲繭中提取絲膠。將絲松散地浸入液 體，在煮沸時露出盡可能多的表面積。從溶液中將絲移出并絞擰，然后在燒杯內(nèi)的溫蒸餾水 (每5克使用1L)中浸泡20分鐘，不時攪拌。該步驟重復(fù)兩次經(jīng)上，在第三次洗滌后，將絲 控去水份，絞擰，攤平鋪開，在通風(fēng)櫥中干燥12-18h。干燥后絲的質(zhì)量為無絲膠的絲初始質(zhì) 量的約70-75%，如圖1所示。B.在溴化鋰溶液中溶解然后，將絲溶解于9. 3M的LiBr溶液，以絲質(zhì)量/LiBr計(jì)，絲濃度為20%重量/體 積比。使絲在60 V的箱內(nèi)溶解4h。C.絲溶液的透析用注射器將12mL等分的已溶解的絲溶液轉(zhuǎn)入12mL透析卡。將每個裝有絲溶液的 透析卡對于IL蒸餾水進(jìn)行透析。舉例來說，高達(dá)4個透析卡可包含在一個5L容量的塑料 桶中，并且會需要4L水，如圖2所示。在lh、4h后各換一次蒸餾水，然后在接下來的2天內(nèi) 每12h換一次蒸餾水，總計(jì)換水6次。P.離心用注射器從透析卡中采集絲溶液，并將其轉(zhuǎn)入45mL的Falcon 離心管。將絲溶液 冷藏，然后以9，000RPM離心30分鐘，以除去任何從最初的繭中殘留的雜質(zhì)/碎片(參見圖 3)。使離心作用在20分鐘的時間段內(nèi)減慢至平緩地停止。將絲溶液轉(zhuǎn)入新的管，冷藏后重 復(fù)第二次離心作用。E.將絲冷凍然后干燥將含有已純化的絲的離心管的上層除去，然后將管置于冰箱內(nèi)過夜。將冷凍的絲 凍干，以產(chǎn)生凍干的純絲。在干燥環(huán)境中，這種形式的絲可在室溫下貯藏幾個星期。F.將絲溶解于HFIP (六氟異丙醇)將凍干的絲稱重并溶解于HFIP，HFIP的體積為產(chǎn)生17%重量/體積絲的最終濃度
14所需體積的90%。在加入最終的10% HFIP前，使絲溶解約2天。在加入其余的HFIP后， 將溶液放置約4h，以使溶液適當(dāng)混合。絲溶解過程示于圖5。G.將絲的HFIP溶液倍丨入再聚合膠囊以及HFIP的去除用注射器將不連續(xù)體積的絲溶液(完全溶解后)轉(zhuǎn)入用于形成不可溶絲結(jié)構(gòu)的膠 囊。選擇膠囊緊密地密封，但具有任意形狀，使得最終的絲塊呈所用膠囊的形式(參見圖 6)。24h后，向絲膠囊中加入甲醇，以加速HFIP的蒸發(fā)。絲填料在甲醇的存在下隨著其 固化而顯著收縮。H.礦化的蠶絲聚合物處理及說明作為對17%絲聚合物制造工藝進(jìn)行的變化，向絲溶液中加入無機(jī)礦物質(zhì)(已經(jīng)溶 解于HFIP后)。制造負(fù)載有礦物質(zhì)的絲聚合物的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，從而例如改進(jìn)材料的機(jī)械性能。 所用的無機(jī)礦物質(zhì)為羥基磷灰石(HA = Ca10(PO4)6(OH)2)。合成含有高達(dá)30% HA的、負(fù)載有礦物的絲聚合物材料。如果希望的話，可制備更 高的比例，達(dá)到例如40%、50%、60%、70%、80%、90%或更高。在將必要量的HA粉末(在 這種情況下產(chǎn)生30質(zhì)量％ )加到絲-HFIP混合物后，所產(chǎn)生的材料具有面團(tuán)狀的稠度，如 圖8所示。負(fù)載礦物的絲材料的粘度高于純絲溶液的粘度，從而使得無法用注射器進(jìn)行等 分。然而，在足夠的壓力下，礦化的絲溶液混合物可注入具有任意幾何形狀和尺寸的空腔， 用于形成不可溶的絲_羥基磷灰石結(jié)構(gòu)。為制得礦化絲材料的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，將材料裝入例如 塑料吸管尖端和圓柱形塑料膠囊等物品。發(fā)現(xiàn)在被裝入材料的空腔遠(yuǎn)端的小開口使得空腔 被充入更少的空隙，取得了更大的成功。在分配入膠囊或成形不可溶的絲-羥基磷灰石結(jié)構(gòu)之后，還使用與本文所述未礦 化的絲材料同樣的步驟對礦化絲材料完成處理。具有各種形狀和尺寸的絲聚合物/羥基磷 灰石結(jié)構(gòu)如圖9所示。I.整合有生絲纖維的礦化蠶絲聚合物除加入羥基磷灰石之外，絲聚合材料的另一種變化是將未溶解的絲纖維加到混合 物中，以有助于在結(jié)構(gòu)上加強(qiáng)絲聚合物。舉例來說，如果纖維與所施加的壓力方向平行，這 種做法會特別有利。通過絲膠提取步驟對絲纖維進(jìn)行處理，然后將其切成長度約3mm的切片，如圖10 所示。制備含有約2質(zhì)量％未溶解絲纖維的礦化絲塊的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，并示于圖11。絲纖維并 未定向于任何特定的方向，而是在將其裝入膠囊時被插入到絲-礦物質(zhì)混合物中。T.為力D諫去除殘留HFIP而對完成后樣品講行 射由真空步驟從通風(fēng)櫥移出樣品后，發(fā)現(xiàn)全部形式的絲聚合物的完成樣品都具有HFIP的氣 味。額外的處理步驟是將完成樣品在真空箱(參見圖12)中放置約2天。將少數(shù)完成樣品 以-25atm置于真空泵中。經(jīng)此處理后，HFIP的氣味減弱，但并未完全消除。避免由殘余溶 劑所引起的潛在問題的另一種方法是使用避免使用有機(jī)溶劑的全水性方法。實(shí)施例2 絲/羥基磷灰石制品和結(jié)構(gòu)的機(jī)械性能將一批30% HA和未礦化的絲聚合物在處理期間裝入圓柱形幾何體，以測定這兩 種材料的壓縮模量。如表1所示，壓縮模量測試表明向絲聚合物中加入礦物質(zhì)相對有益的效果。
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所進(jìn)行的另一個研究是在基于礦化絲的生物聚合物與天然提取的牙齒的牙質(zhì)之 間，用樹脂水泥進(jìn)行剪切粘接強(qiáng)度試驗(yàn)(表2)。作為對照，還對粘接的牙科用復(fù)合物-樹脂 小塊的剪切粘接強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行評價，所述小塊具有類似的尺寸且粘接在牙質(zhì)上。表1 未礦化的絲生物聚合物、礦化絲生物聚合物以及市售的牙科用復(fù)合樹脂修 復(fù)材料的壓縮模量測試(η = 24，每組8個)，通過單因素方差分析(one-way AN0VA)進(jìn)行 分析。
權(quán)利要求
一種包含絲聚合物和羥基磷灰石顆粒的混合物的制品，其中，所述絲在所述羥基磷灰石顆粒周圍形成不可溶狀態(tài)。
2.一種包含絲聚合物和羥基磷灰石顆粒的混合物的制品，其中，所述絲在所述羥基磷 灰石顆粒的存在下形成不可溶狀態(tài)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的制品，其中，所述絲聚合物和所述羥基磷灰石顆粒處于基本 上均勻的混合物中。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的制品，其中，所述制品基本上保持其形成時所在器具的形狀。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的制品，其中，所述制品包含0.l_90wt%的羥基磷灰石。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制品，所述制品還包含生物活性劑。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的制品，所述制品還包含生絲纖維。
8.一種包含絲聚合物和羥基磷灰石顆粒的混合物的可植入結(jié)構(gòu)，其中，所述絲聚合物 基本上包圍所述羥基磷灰石顆粒。
9.如權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述絲聚合物和所述羥基磷灰石顆粒處于基本上 均勻的混合物中。
10.如權(quán)利要求8或9所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述結(jié)構(gòu)基本上保持其形成時所在器具的形狀。
11.如權(quán)利要求8、9或10所述的可植入結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)在植入后被生物再吸收。
12.
13.如權(quán)利要求8-11中任一項(xiàng)所述的可植入結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)在植入后被整合到骨之中。
14.一種用于制造可植入結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括將絲聚合物溶液與羥基磷灰石顆 ?；旌弦约罢T導(dǎo)所述絲聚合物形成不可溶狀態(tài)，從而使得所述絲聚合物在所述羥基磷灰石 顆粒周圍形成不可溶狀態(tài)。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述絲聚合物和所述羥基磷灰石顆粒處于基本 上均勻的混合物中。
16.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其中，所述可植入結(jié)構(gòu)包含0.1-90襯％的羥基磷灰石。
17.如權(quán)利要求13、14或15所述的方法，其中，所述可植入結(jié)構(gòu)還包含生物活性劑。
18.如權(quán)利要求13-16中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述可植入結(jié)構(gòu)還包含生絲纖維。
19.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述可植入結(jié)構(gòu)基本上保持其形成時 所在器具的形狀。
20.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述可植入結(jié)構(gòu)在植入后被生物再吸收。
21.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述可植入結(jié)構(gòu)在植入后被整合入骨中。
22.一種用于生產(chǎn)可植入結(jié)構(gòu)的試劑盒，所述試劑盒包含(a)凍干的絲聚合物；(b)羥基磷灰石顆粒；以及(C)它們用的包裝材料。
23.如權(quán)利要求21所述的試劑盒，所述試劑盒還包含HFIP溶劑。
24.如權(quán)利要求21或22所述的試劑盒，所述試劑盒還包含用于使絲聚合物形成不可溶 狀態(tài)的器具。
25.—種對個體體內(nèi)的骨進(jìn)行修復(fù)或強(qiáng)化的方法，所述方法包括以下步驟(a)將絲聚合物溶液與羥基磷灰石顆?；旌?，以形成糊狀組合物；(b)將所述糊狀組合物施用于個體體內(nèi)需要對骨進(jìn)行修復(fù)或強(qiáng)化的區(qū)域，所述個體患 有骨損傷或骨缺損；以及(c)使所述絲聚合物在所施用的糊狀組合物中形成不可溶狀態(tài)；其中，包含不可溶狀態(tài)絲聚合物的所施用組合物提供用于被骨組織置換的支架。
26.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的制品在對需要修復(fù)的骨進(jìn)行體內(nèi)修復(fù)或強(qiáng)化中的用途。
27.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的制品用于制備對需要修復(fù)的骨進(jìn)行體內(nèi)修復(fù)或強(qiáng)化 的藥物的用途。
28.權(quán)利要求8-13中任一項(xiàng)所述的可植入結(jié)構(gòu)在對需要修復(fù)的骨進(jìn)行修復(fù)或強(qiáng)化中 的用途。
29.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的可植入結(jié)構(gòu)用于制備對需要修復(fù)的骨進(jìn)行體內(nèi)修復(fù) 或強(qiáng)化的藥物的用途。
全文摘要
本文記載了方法和組合物，所述組合物包含絲聚合物和羥基磷灰石的混合物。本文所述的方法可用于制備絲聚合物與羥基磷灰石的混合物，并還提供了可成形為所希望形狀的混合物。本文還包括具有所希望形狀的、包含絲聚合物與羥基磷灰石混合物的組合物，所述組合物可進(jìn)一步植入例如以促進(jìn)骨愈合或牙齒結(jié)構(gòu)或支撐。所述組合物還可包含試劑(例如治療劑)或細(xì)胞。
文檔編號A61L27/12GK101970023SQ200980104363
公開日2011年2月9日 申請日期2009年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月7日
發(fā)明者戴維·L·卡普蘭, 杰拉德·庫格爾, 金賢珠 申請人:塔夫茨大學(xué)信托人