專利名稱：牙齒支架的制作方法
牙齒支架相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2009年6月17日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/187，875和2010年6月11日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/354，164的權(quán)益；它們通過全文引用結(jié)合到本文中。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及組織工程支架。牛物醫(yī)學(xué)工稈和牙齒再牛。掉牙通常由各種口腔疾病和生理起因引起，包括齲齒、 牙周病、損傷、遺傳病和老齡化(Amar 2003, Philstrom2005, Kim 2006)。掉牙可導(dǎo)致身體和精神的痛苦，其可降低個(gè)體的自尊和生活品質(zhì)(Amar 2003，Philstrom 2005,Kim 2006)。許多形式的牙病和一些醫(yī)學(xué)病況如不受控的糖尿病提高掉牙的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于無(wú)牙癥的治療，目前的選擇局限于使用牙齒移植物和/或常規(guī)的固定或可移動(dòng)假體。近來(lái)，生物醫(yī)學(xué)工程工具的出現(xiàn)和發(fā)展已導(dǎo)致在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域新的患者護(hù)理范圍。例如，初步人臨床實(shí)驗(yàn)已報(bào)道在成骨不全的兒童中在全身灌注骨髓基質(zhì)干細(xì)胞(BMSSC)或骨髓細(xì)胞之后骨形成水平提高(Horwitz 2001, Horwitz 2002)。在牙齒組織工程、材料科學(xué)和干細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域近來(lái)的進(jìn)展提出，牙齒再生將是可能的(Duailibi 2006)。此外，存在于牙齒或顱面組織的不同的間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)的近來(lái)的鑒定擴(kuò)展了在幫助牙齒組織(比如牙質(zhì)、牙骨質(zhì)和牙周韌帶(PDL))再生中潛在的臨床益處范圍(Shi 2005)。存在于乳牙和固齒的髓組織中的牙齒組織遠(yuǎn)祖細(xì)胞可用于使牙質(zhì)和牙槽骨再生(Shi 2005 ；Zhang 2005)。此外，由大鼠和豬牙蕾二者分離的細(xì)胞可用于生物工程解剖學(xué)校正牙冠，但是具有有限的可預(yù)測(cè)性(Duailibi 2004，Honda 2005，Young 2002，Young 2005)。牙齒/牙周復(fù)合體通常稱為個(gè)體器官。雖然認(rèn)為該器官相對(duì)小，但是其結(jié)構(gòu)和發(fā)育復(fù)雜性是公認(rèn)的。牙齒結(jié)構(gòu)由三種鈣化的組織類型(牙釉質(zhì)、牙質(zhì)和牙骨質(zhì)以及牙髓)組成。牙質(zhì)占據(jù)牙齒的主體，而牙釉質(zhì)和牙骨質(zhì)分別覆蓋牙冠和尖端部分。牙周組織具有對(duì)牙齒的支持作用，并且由牙骨質(zhì)、牙周韌帶、牙槽骨和牙齦組成。牙周韌帶為通過貫穿纖維(Sharpey’s fiber)使牙骨質(zhì)與牙槽骨連接的連接組織。牙周韌帶能感知和緩沖咀嚼期間的機(jī)械力。盡管牙齒結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但是生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)的進(jìn)展已產(chǎn)生兩種目前采用的牙齒再生方法。第一種方法基于組織工程，目標(biāo)是通過在支架生物材料中接種干細(xì)胞使牙齒再生(Young 2002, Duailibi 2004, Honda 2005)。該技術(shù)已顯示牙周組織再生的有希望的結(jié)果(Nakahara2006)。第二種方法試圖復(fù)制或模仿胚胎牙齒形成的發(fā)育過程(Nakahara 2006)。該方法利用由小鼠胎兒采集的胚胎組織(牙齒上皮和牙齒間充質(zhì))并需要了解在胚胎中調(diào)節(jié)早期牙齒發(fā)育的原理(0hazama2004，Hu 2006,Nakao 2007)。采用這些方法，在許多研究中，將生物工程化的牙胚移植到動(dòng)物宿主的身體中，所述動(dòng)物宿主通常為嚙齒動(dòng)物，其中存在足夠的血流來(lái)提供必要的營(yíng)養(yǎng)物和氧，以使組織形成最佳(Nakahara 2006)。在組織再生中使用干細(xì)胞以及遇到的挑戰(zhàn)。干細(xì)胞為存在于正常組織中的靜止的細(xì)胞群，其呈現(xiàn)不對(duì)稱的細(xì)胞分裂的不同的特性，形成兩種子系細(xì)胞-新的遠(yuǎn)祖細(xì)胞/干細(xì)胞和能形成分化的組織的另一種子系細(xì)胞(Hawkins 1998, Lin 1998)。牙齒間充質(zhì)遠(yuǎn)祖細(xì)胞已被鑒定并且特征為人乳牙和固齒兩者的牙髓(Gronthos 2000, Mooney 1996，Shi2005)。如前面提及的，存在于未成熟的牙蕾中的這些后天的上皮和間充質(zhì)牙齒干細(xì)胞/遠(yuǎn)祖細(xì)胞已證明能產(chǎn)生生物工程化的和解剖學(xué)的校正，但是使含有牙釉質(zhì)、牙質(zhì)、髓和牙槽骨的牙冠的大小微型化(Shi 2005 ；Zhang 2005)。
已知牙周韌帶細(xì)胞它們的再生潛能，以引起形成固有層、牙骨質(zhì)、骨和牙周韌帶(Melcher 1985, McCulloh 1985)。對(duì)于由牙周韌帶的主要外植體衍生的細(xì)胞的亞群，已證明牙周韌帶干細(xì)胞體外形成礦化的沉積物的能力(Arceo 1991, Cho 1992)。相信牙周韌帶干細(xì)胞需要合適的支架來(lái)誘導(dǎo)體內(nèi)形成骨、牙質(zhì)和牙骨質(zhì)(Gronthos 2000，Krebsbachl998)。當(dāng)將牙周韌帶干細(xì)胞摻入到羥基磷灰石/磷酸三鈣支架中并在小鼠背部的皮下區(qū)域中異位移植時(shí)，形成典型的牙骨質(zhì)/牙周韌帶樣結(jié)構(gòu)(Seo 2004)。此外，已證明在移植物內(nèi)的I型膠原蛋白-陽(yáng)性牙周韌帶樣組織與新形成的牙骨質(zhì)連接，它在形態(tài)上與貫穿纖維類似(Seo2004)。牙齒干細(xì)胞生物技術(shù)和細(xì)胞-介導(dǎo)的鼠科牙齒再生的近來(lái)的發(fā)展助長(zhǎng)了研究者探究具有適當(dāng)功能性質(zhì)的活的牙齒再生的潛能(DuaiIibi2004,Ohazama 2004, Shi 2005)。可使用許多不同的干細(xì)胞使鼠科牙齒再生，以在體內(nèi)協(xié)同形成牙齒結(jié)構(gòu)(Duailibi 2004，Ohazama 2004,Young 2005)。此外，當(dāng)移植到免疫受損的小鼠中時(shí)，分別通過人牙髓干細(xì)胞(DPSC)和牙周韌帶干細(xì)胞(F1DLSC)使牙質(zhì)/髓組織和牙骨質(zhì)/牙周復(fù)合體再生(Gronthos2000，Seo 2004)。然而，由于人牙齒生長(zhǎng)和發(fā)育的復(fù)雜性，用目前可用的再生生物技術(shù)，整個(gè)牙齒結(jié)構(gòu)(包括牙釉質(zhì)、牙質(zhì)/髓復(fù)合體和牙周組織)作為人的功能實(shí)體的再生是一個(gè)挑戰(zhàn)(Sonomaya 2006)。在先前的研究中已報(bào)道了在牙齒組織的再生中使用干細(xì)胞的挑戰(zhàn)(Duailibi2004,Young 2002,Young 2005)。已公認(rèn)，雖然在生物工程化的牙齒構(gòu)造中形成多個(gè)微型牙冠是可能的，但是實(shí)際大小的整牙再生遇到許多挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)同樣歸結(jié)于牙齒發(fā)育的復(fù)雜性質(zhì)(Duailibi 2006, Tummers 2003)。細(xì)胞歸位的概念。已提出，在支架內(nèi)干細(xì)胞-接種的常規(guī)方法的目的是模仿細(xì)胞結(jié)構(gòu)和在體外或體內(nèi)重新產(chǎn)生功能組織等價(jià)物。細(xì)胞衍生自終端器官或更加未分化的來(lái)源比如骨髓(Schantz 2007)。這些方法受到問題的限制，比如來(lái)自細(xì)胞采集的供體部位發(fā)病率和在細(xì)胞-支架構(gòu)造的移植部位的異質(zhì)品質(zhì)的組織形成(Schantz 2007)。因此，細(xì)胞歸位的概念目前引起較多的關(guān)注。細(xì)胞歸位目的是誘導(dǎo)期望的細(xì)胞在特定的解剖學(xué)部位歸位至充滿細(xì)胞因子的支架(Schantz 2007)。該方法試圖體內(nèi)組織再生，而無(wú)需細(xì)胞-接種。因此，細(xì)胞歸位可為組織工程提供細(xì)胞方法的增強(qiáng)和為組織再生提供新型最小侵入的選擇(Schantz2007)?；谏鲜鲇懻摚枰例X支架的進(jìn)一步開發(fā)。本發(fā)明解決該需求。概述在一些實(shí)施方案中，提供了一種無(wú)細(xì)胞哺乳動(dòng)物牙齒形支架。所述支架包含趨化性、成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性化合物。在其它實(shí)施方案中，提供了一種在哺乳動(dòng)物的嘴中代替牙齒的方法。在這些實(shí)施方案中，牙齒缺失并且在嘴中在缺失牙齒的位置存在牙槽。所述方法包括在牙槽中植入具有丟失牙齒的形狀的無(wú)細(xì)胞支架。
此外，提供了制備牙齒支架的方法。所述方法包括合成哺乳動(dòng)物牙齒形狀的無(wú)細(xì)胞支架并加入至少一種趨化性、成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性化合物。其它目的和特征部分是顯而易見的，部分在下文中指出附圖簡(jiǎn)述本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解以下描述的附圖僅用于說明的目的。這些附圖不旨在以任何方式限制本教導(dǎo)的范圍。圖I為顯示在實(shí)施例中描述的研究的設(shè)計(jì)的流程圖。圖2為顯示使用3D印刷系統(tǒng)(Bioplotter )的支架制造的照片。圖A顯示用于產(chǎn)生支架的Bioplotter ;圖B顯示制造的大鼠下頜中央門牙根(左)和人臼齒形PCL-HA支架(右)；圖C顯示用于使支架滅菌的環(huán)氧乙烷滅菌器；圖D顯示用生長(zhǎng)因子(SDF1和BMP-7)處理的支架；圖E顯示在移植前用于在支架中膠原蛋白交聯(lián)的溫育的支架；圖F顯示被生長(zhǎng)因子和膠原蛋白凝膠負(fù)載的支架；圖G顯示在拔出槽和背部部位在大鼠中移植的支架。圖3為用于在大鼠背部移植的制造的人下頜臼齒形支架的照片。冠和根單獨(dú)制造并后來(lái)融合。微通道明顯。圖4為拔出下頜中央門牙然后在槽中移植根形支架的照片。圖A顯示下唇的回縮；圖B顯示牙齦瓣的切開和反射；圖(顯示左下頜中央門牙的無(wú)創(chuàng)傷拔出，顯示槽的保存的骨壁；圖D顯示拔出的門牙和根形支架的比較；圖E顯示在拔出槽中移植的支架；圖F顯示縫合的和主要封閉的牙齦瓣。圖5為在大鼠背部部位中皮下移植的人下頜臼齒形支架的照片。圖A顯示制造的
2-cm切口；圖B顯示產(chǎn)生皮下袋；圖C顯示將支架移植到袋中；圖D顯示主要閉合。圖6為顯示下頜中央門牙支架的整體采集的照片。圖A顯示在采集之前明顯的完全傷口愈合；圖B顯示為接近支架制造的切口 ；圖(顯示支架(右)和相鄰的門牙(左)的整體采集。圖7為顯示用于在背部部位移植的支架采集的程序的照片。圖A顯示在采集之前完全傷口愈合；圖B顯示為接近支架制造的切口；圖C顯示支架的筋膜包封；圖D顯示回收的支架。圖8為顯示選擇用于組織學(xué)分析的區(qū)域的染色的支架部分的顯微照片。圖A顯示在下頜中央門牙支架中選擇的三個(gè)區(qū)域；圖B顯示在人下頜白齒支架中選擇的四個(gè)區(qū)域。圖9為顯示在拔出槽內(nèi)的門牙根形支架的組織-支架界面的染色的支架部分的顯微照片(測(cè)試和對(duì)照組)。圖A顯示描述在界面骨向內(nèi)生長(zhǎng)的馮科薩氏(VK)-染色的載玻片；圖B顯示蘇木精和曙紅(H&E)-染色的部分，其顯示支架對(duì)槽壁的親密適應(yīng)和整合；圖〇顯示證明在PCL-HA線之間明顯的血管生成和軟組織向內(nèi)生長(zhǎng)的較高放大圖。

圖10為顯示來(lái)自背部部位的人下頜白齒形支架的組織-支架界面的染色的支架部分的顯微照片(測(cè)試和對(duì)照組)。圖A顯示在線周圍和在線之間的組織的血管生成和向內(nèi)生長(zhǎng)；圖B顯示說明在支架和包封組織之間的整合的較高放大圖。圖11為染色的支架部分的顯微照片，其顯示來(lái)自拔出槽的支架的代表性圖，其顯示測(cè)試支架(圖A)與不含生長(zhǎng)因子的對(duì)照支架(圖B)的細(xì)胞密度差異。圖12為染色的支架部分的顯微照片，其顯示來(lái)自背部部位的支架的代表性圖，其顯示測(cè)試支架(圖A)與不含生長(zhǎng)因子的對(duì)照支架(圖B)的細(xì)胞密度差異。圖13為顯示在實(shí)驗(yàn)組和移植部位之間的細(xì)胞密度差異的圖。GF+ :測(cè)試；GF_ :對(duì)照。p < 0. 05。圖14為染色的支架部分的顯微照片，其顯示來(lái)自拔出槽的支架的代表性圖，其顯示測(cè)試支架(圖A)與不含生長(zhǎng)因子的對(duì)照支架(圖B)的血管密度差異。圖15為染色的支架部分的顯微照片，其顯示來(lái)自背部部位的支架的代表性圖，其顯示測(cè)試支架(圖A)與不含生長(zhǎng)因子的對(duì)照支架(圖B)的細(xì)胞密度差異。圖16為顯示在實(shí)驗(yàn)組和移植部位之間的血管密度差異的圖。GF+ :測(cè)試；GF_ :對(duì)照。p < 0. 05。圖17為染色的支架部分的顯微照片，其顯示說明來(lái)自拔出槽(圖A)與背部部位 (圖B)的支架的血管直徑差異的代表性圖。圖18為顯示在實(shí)驗(yàn)組和移植部位之間的血管直徑差異的圖。GF+ :測(cè)試；GF-:對(duì)照?！?”:p < 0.05。圖19為VK-染色的支架部分的顯微照片，其顯示來(lái)自拔出槽的測(cè)試組支架的代表性圖，其顯示礦化。圖20為VK-染色的支架部分的顯微照片，其顯示來(lái)自背部部位的測(cè)試組支架的代表性圖，其顯示礦化。詳述本發(fā)明部分基于以下意外的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)移植到牙槽內(nèi)時(shí)，牙齒形支架將吸引移殖到支架的細(xì)胞以提供活的牙齒，即使沒有外源性地為支架提供細(xì)胞。因此，在一些實(shí)施方案中，提供了一種無(wú)細(xì)胞哺乳動(dòng)物牙齒形支架。所述支架包含趨化性、成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性化合物。因此移植這些支架,而沒有外源性施用的細(xì)胞。如在實(shí)施例中建立的，通過遷移進(jìn)入支架的本地細(xì)胞，移植的支架的移殖充分進(jìn)行。通過摻入到支架中的趨化性、成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性化合物，移殖得到進(jìn)一步助長(zhǎng)。所述化合物可具有任何結(jié)構(gòu)，包括但不限于蛋白、低聚肽、小的有機(jī)分子(即，小于約2000mw或約IOOOmw或約500mw)、含金屬離子的分子、碳水化合物或脂質(zhì)。本文使用的趨化性化合物為吸引細(xì)胞的化合物。成骨性化合物為助長(zhǎng)新骨合成的化合物。成牙質(zhì)性化合物為助長(zhǎng)新牙質(zhì)合成的化合物。成釉質(zhì)性化合物為助長(zhǎng)牙齒牙釉質(zhì)合成的化合物。成牙骨質(zhì)性化合物為助長(zhǎng)牙骨質(zhì)合成的化合物。本文使用的“支架”為對(duì)細(xì)胞的生長(zhǎng)和/或組織的形成提供基質(zhì)的結(jié)構(gòu)。支架的有用的性質(zhì)為多孔性、生物相容性和生物降解性、能支持細(xì)胞生長(zhǎng)及其作為受控的基因-和蛋白-遞送媒介物的用途(Murphyl999)。支架提供的三維大分子結(jié)構(gòu)引導(dǎo)生物工程化的組織的最終形狀(Murphy 1999)。這些實(shí)施方案的支架可具有任何哺乳動(dòng)物牙齒的形狀。在這些實(shí)施方案的一些中，支架具有人門牙、人犬牙、人雙尖牙或人白齒的形狀。在這些實(shí)施方案中的化合物可為趨化性、成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性的任何化合物。非限制性實(shí)例包括血小板-衍生的生長(zhǎng)因子(TOGF)、內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(ECGF)、轉(zhuǎn)換生長(zhǎng)因子UTGF-P I)、表皮生長(zhǎng)因子(EGF)、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)、基質(zhì)細(xì)胞-衍生的因子-I (SDFl)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP) >TGF-^、生長(zhǎng)和分化因子(OTF)、胰島素樣生長(zhǎng)因子-I (IGFl)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)、牙質(zhì)基質(zhì)蛋白、牙質(zhì)涎腺蛋白、骨涎腺蛋白、牙釉蛋白或整聯(lián)蛋白。在一些實(shí)施方案中，所述化合物為具有趨化性性質(zhì)的SDFl。SDFl為趨化因子，據(jù)信它對(duì)于創(chuàng)傷后組織修復(fù)在干細(xì)胞和遠(yuǎn)祖細(xì)胞補(bǔ)充(recruitment)中是必要的(Kollet2003)。SDFl還可誘導(dǎo)造血遠(yuǎn)祖細(xì)胞在化學(xué)趨化性室內(nèi)的遷移(Kim 1998)。此外，SDFl對(duì)于骨髓基質(zhì)細(xì)胞向骨髓遷移是重要的，如間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)響應(yīng)SDFl刺激的劑量-依賴性遷移所顯示(Win 2004)。SDFl還具有抗凋亡性質(zhì)，直接保護(hù)造血干細(xì)胞免受在其它生長(zhǎng)因子存在下Y-輻射的凋亡效應(yīng)(Herodin 2003)。此外，可引導(dǎo)衍生自骨髓的間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)朝向 SDFl 遷移(Schantz 2007)。在其它實(shí)施方案中，所述化合物為BMP。BMP2、6和9顯然是MSC成骨性分化的最有效的試劑，而其余的BMP在促進(jìn)交付(commit)的成骨細(xì)胞前體和成骨細(xì)胞的末端分化方 面更有效(Cheng 2003)。在這些實(shí)施方案的一些方面中，所述BMP為BMP-7。BMP-7在將間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為骨和軟骨中起到關(guān)鍵的作用。BMP-7處理足以誘導(dǎo)在各種細(xì)胞類型中成骨細(xì)胞分化的所有基因標(biāo)記物(Chen 2004)。注意到，BMP-7已得到食品和藥品管理局(FDA)的批準(zhǔn)用于人臨床使用。許多研究已調(diào)查了外源性生長(zhǎng)因子在將生長(zhǎng)因子遞送至移植部位的載體中的作用和行為。雖然載體可能不能貢獻(xiàn)組織形成所需的任何另外的因素，但仍可以是生長(zhǎng)過程的重要組分(Wozney 1990)。載體功能之一是保持移植部位的因子，并因此提高其局部濃度。載體還用作其中可形成組織并因此幫助限定其中可形成新組織的區(qū)域的環(huán)境(Whang1998)。膠原蛋白或合成載體已用作遞送媒介物，并且它們的物理化學(xué)性質(zhì)以及產(chǎn)生的微觀環(huán)境在誘導(dǎo)的結(jié)果中起作用。載體可為固體異種性(例如，輕基磷灰石)(Kuboki 1995,Murata 1998)、固體異源體性(聚乙烯聚合物)材料(Saito 1998, Isobe 1999)或自生的凝膠(Sweeney 1995, Schwartz 1998)、異源性(Bax 1999, Viljanen 1997)或異源體性來(lái)源(Santos 1998)以及上述的組合(Alpaslan 1996)。載體功能之一是在移植部位保持因子并因此提供其局部濃度。膠原蛋白基質(zhì)在初期浸潰期間保持至多65%的BMP，并在兩個(gè)階段中將它釋放在移植數(shù)小時(shí)內(nèi)的初期階段和取決于載體性質(zhì)及其幾何特性的第二階段(Uludag 1999)。相信BMP不與載體結(jié)合(Uludag 1999)，而是物理截留于它的結(jié)構(gòu)中，這使得某些設(shè)計(jì)與其它相比更有利于骨誘導(dǎo)(Tsuruga 1997)。在膠原蛋白海綿載體的情況下，大量的膠原蛋白交聯(lián)和滅菌方法影響B(tài)MP沉淀，和隨后膠原酶的海綿降解的抗性(FrieSS1999)。與聚合基質(zhì)相比，膠原蛋白載體還可導(dǎo)致再生骨密度提高(Cochran 1997)。BMP-7在將間充質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化為骨和軟骨中起到關(guān)鍵的作用。BMP-7處理足以誘導(dǎo)在各種細(xì)胞類型中成骨細(xì)胞分化的所有基因標(biāo)記物(Chen 2004)。還值得注意到，BMP-7已得到食品和藥品管理局(FDA)的批準(zhǔn)用于人臨床使用。在這些支架的一些中，存在趨化性生長(zhǎng)因子以及成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性生長(zhǎng)因子。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，所述趨化性生長(zhǎng)因子為SDFl，并且所述成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性生長(zhǎng)因子為BMP-7。
這些實(shí)施方案的支架可進(jìn)一步包含任何其它生物活性分子，例如抗生素或另外的趨化性生長(zhǎng)因子或另一種成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性生長(zhǎng)因子。在一些實(shí)施方案中，通過加入例如人血清白蛋白(HSA)、羥乙基淀粉、葡聚糖或它們的組合，將支架加強(qiáng)。用于本申請(qǐng)組合物的這些化合物的合適的濃度為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，或者無(wú)需過度實(shí)驗(yàn)可容易地確定。支架中化合物的濃度根據(jù)化合物的性質(zhì)、其生理作用和期望的治療或診斷效果而變。治療有效量通常為治療劑顯示期望的效果而無(wú)過度毒性的足夠的濃度。在一些實(shí)施方案中，支架包含約10ng/g-1000 ii g/g支架的BMP-7在支架中和約10ng/g-1000 y g/g支架的SDFl在支架中。在更具體的實(shí)施方案中，BMP-7以約IOOii g/g支架在支架中，并且SDFl以100 Ii g/g支架在支架中?？赏ㄟ^任何已知的方法將化合物摻入支架中。在一些實(shí)施方案中，將化合物嵌入凝膠(例如，摻入到支架的孔中的膠原蛋白凝膠)，如實(shí)施例所述。或者，化學(xué)改性方法可用于將化合物共價(jià)連接在支架的表面上。使用本領(lǐng)域公知的偶聯(lián)劑(比如醛化合物、碳二亞胺等)，可將支架的表面官能團(tuán)與化合物的反應(yīng)性官能團(tuán)偶聯(lián)，以形成共價(jià)鍵。此外，間隔分子可用于間隔表面反應(yīng)性基團(tuán)和生物分子的反應(yīng)性基團(tuán)，使得這些分子在基質(zhì)的表面上更柔性。將生物分子與基質(zhì)的內(nèi)部或外部連接的其它類似方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知。或者可通過基于載體的系統(tǒng)(比如包封媒介物)將化合物引入到基質(zhì)內(nèi)或基質(zhì)上。這些媒介物可用作緩釋組合物。例如，可將生長(zhǎng)因子微包封，以提供增強(qiáng)的穩(wěn)定性和/或延長(zhǎng)的遞送。包封媒介物包括但不限于微粒、脂質(zhì)體、微球體等，或任何上述的組合，以提供不同比例的期望的釋放分布。試劑的受控-釋放遞送的其它方法為專業(yè)技術(shù)人員已知。此外，可將這些和其它系統(tǒng)組合和/或修改，以使試劑在基質(zhì)內(nèi)的整合/釋放最佳。聚合微球體可使用天然存在或合成的聚合物生產(chǎn)，并且為尺寸在0. 1-500 iim范圍內(nèi)的顆粒系統(tǒng)。聚合膠束和聚合物泡囊(poIymeromes)為具有與微球體類似特性的聚合遞送媒介物，并且也能促進(jìn)本文描述的化合物的包封和基質(zhì)整合。對(duì)于各種有效載荷的微球體的制造、包封和穩(wěn)定在本領(lǐng)域技術(shù)范圍內(nèi)(例如參見，Varde&Pack(2004)ExpertOpin.Biol. 4(1)35-51)。通過聚合物的類型、聚合物分子量、共聚物組成、加入到微球體制劑的賦形劑和微球體尺寸，可調(diào)適微球體的釋放速率?？捎糜谛纬晌⑶蝮w的聚合物材料包括PLA、PLGA、涂有 DPPC 的 PLGA、DPPC, DSPC、EVAc、明膠、白蛋白、殼聚糖、葡聚糖、DL-PLG, SDLM、PEG(例如,ProMaxx)、透明質(zhì)酸鈉、二酮哌嗪衍生物(例如,Technosphere)、磷酸韓-PEG顆粒和/或寡糖衍生性DPPG(例如，Solidose)?？衫缡褂盟?油單乳液方法、水-油-水雙乳液方法或凍干實(shí)現(xiàn)包封。可利用幾種工業(yè)包封技術(shù)(例如，ProLease ，Alkerme)。脂質(zhì)體還可用于將化合物與支架整合。脂質(zhì)體的試劑攜帶能力和釋放速率可取決于脂質(zhì)組成、尺寸、電荷、藥物/脂質(zhì)比率和遞送方法。常規(guī)的脂質(zhì)體由中性或陰離子脂質(zhì)(天然或合成)組成。常用的脂質(zhì)為卵磷脂，比如磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺 、鞘磷脂、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇。脂質(zhì)體包封方法為本領(lǐng)域通常已知(Galovic等人(2002) Eur. J. Pharm. Sci. 15，441-448 ；ffagner 等人(2002) J. Liposome Res. 12，259-270)。靶向的脂質(zhì)體和反應(yīng)性脂質(zhì)體也可與試劑和基質(zhì)組合使用。靶向的脂質(zhì)體具有靶向配體，比如與它們的表面連接的單克隆抗體或外源凝集素，使得與特異性受體和/或細(xì)胞類型相互作用。反應(yīng)性或多形態(tài)脂質(zhì)體包括寬范圍的脂質(zhì)體，它們的共同性質(zhì)是當(dāng)特定的相互作用之后傾向于改變它們的相和結(jié)構(gòu)(例如，PH-敏感性脂質(zhì)體)。例如參見Lasic (1997)Liposomes in Gene Delivery (基因遞送中的脂質(zhì)體)，CRC Press, FL)。這些實(shí)施方案的支架可使用專業(yè)技術(shù)人員公認(rèn)有用的任何材料來(lái)制造。合適的基質(zhì)材料例如在以下討論Ma和Elisseeff編輯(2005) Scaffolding in TissueEngineering(在組織工程中支架化)，CRC, ISBN 1574445219 ；Saltzman(2004)TissueEngineering EngineeringPrinciples for the Design of Replacement Organs andTissues (組織工程代替器官和組織的設(shè)計(jì)的工程原理)，Oxford ISBN 019514130X。用于全部或部分支架的可能有用的材料的非限制性實(shí)例包括聚乙二醇、聚丙交酯、聚羥基乙酸、丙交酯-乙交酯共聚物、聚(己內(nèi)酯)、聚酸酐、polyglactin、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酸酐、聚氨基酸、聚原酸酯、聚乙縮醛、聚氰基丙烯酸酯、聚磷腈、可降解的聚氨酯、聚丙烯酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯聚合物和其它?；〈睦w維素乙酸鹽和它們的衍生物、聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯基批咯燒酮、聚(乙烯基咪唑)、氯磺化聚烯烴、聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯醇、特氟龍 、尼龍、瓊脂糖、藻酸鹽(例如，藻酸鈣凝膠)、纖維蛋白、纖維蛋白 原、纖維連接蛋白、膠原蛋白(例如，膠原蛋白凝膠)、明膠、透明質(zhì)酸、幾丁質(zhì)和其它合適的聚合物和生物聚合物，或以上的類似物、混合物、組合和衍生物。在一些實(shí)施方案中，支架由包含骨傳導(dǎo)(osteoconductive)材料的組合物制造。骨傳導(dǎo)材料的非限制性實(shí)例為羥基磷灰石(HA)。由于HA優(yōu)良的生物相容性和高生物活性，它已用作骨代用品許多年(Liao2006, Nebahat 2006, Lijun 2006, Wei 2003)。雖然HA具有良好的生物活性和骨傳導(dǎo)性，但是它非常脆并且固有拉伸性質(zhì)差。因此，在一些實(shí)施方案中，將HA與e -聚己內(nèi)酯(PCL)組合。由于PCL需要好幾年才在體內(nèi)降解并且為生物相容性、相對(duì)廉價(jià)和可大量得到，它是良好的骨支架材料(Rich 2002，Kim 2004)。PCL和HA的組合(PCL-HA)提供了生物活性、生物降解性和強(qiáng)度的期望的組合(Patcharaporn 2005, Rezwan 2006, Landis 1995, Ziv 1994)。認(rèn)為復(fù)合物 PCL-HA 的材料具有生物相容性、細(xì)胞-粘合、增殖和分化的最佳支架性質(zhì)(Zhao 2008)。在一些實(shí)施方案中，支架包含約80%重量聚己內(nèi)酯和約20%重量羥基磷灰石的混合物。在其它實(shí)施方案中，支架包含約60%重量聚己內(nèi)酯和約40%重量羥基磷灰石至約95%重量聚己內(nèi)酯和約5%重量輕基磷灰石的任何數(shù)量。例如,支架可包含約70%重量聚己內(nèi)酯和約30%重量輕基磷灰石。作為另一個(gè)實(shí)例，支架可包含約90%重量聚己內(nèi)酯和約10%重量羥基磷灰石。在一些實(shí)施方案中，支架具有高孔隙率。這種多孔結(jié)構(gòu)為新的骨組織的細(xì)胞遷移、粘合和向內(nèi)生長(zhǎng)提供空間(Gazdag 1995，Rezwan2006, Mano 2004，Shin 2003，Kim 2001，Leong 2003)。支架的孔和通道可被工程化，以具有各種直徑。例如，支架的孔可具有數(shù)微米到數(shù)毫米的直徑范圍。在一些實(shí)施方案中，基質(zhì)材料的孔包括微通道。微通道通常平均直徑為約 0. I u m-約 1，000 u m,例如，約 50 u m_ 約 500 u m(例如約 100 u m、150 u m、約 200 u m、約250 u m、約 300 u m、約 350 u m、約 400 u m、約 450 u m、約 500 u m 或約 550 u m)。本領(lǐng)域技術(shù)
人員將理解微通道直徑的分布可具有任何分布，包括正態(tài)分布或非正態(tài)分布。在一些實(shí)施方案中，微通道為基質(zhì)材料天然存在的特征。在其它實(shí)施方案中，將微通道工程化，以存在于基質(zhì)材料中。
在一些實(shí)施方案中，將所述化合物嵌入微通道中的凝膠中。任何凝膠可用于該目的。在一些實(shí)施方案中，所述凝膠為膠原蛋白凝膠。在各種實(shí)施方案中，支架進(jìn)一步包含無(wú)孔牙冠(cap)。這種牙冠為支架提供進(jìn)一步的強(qiáng)度和防止感染。所述無(wú)孔牙冠可簡(jiǎn)單地為與支架的其余部分相同的材料，除了沒有孔?；蛘撸鰺o(wú)孔牙冠可為不同的材料，例如，典型的牙齒牙冠材料，比如陶瓷或金。
本文還提供了在哺乳動(dòng)物的嘴中代替牙齒的方法。在這些實(shí)施方案中，牙齒缺失并且在嘴中在缺失牙齒的位置存在牙槽。所述方法包括在牙槽中植入具有丟失牙齒的形狀的無(wú)細(xì)胞支架。使用多種方法來(lái)制造多孔支架，包括顆粒浸出、氣體發(fā)泡、電自旋、冷凍干燥、由漿料使陶瓷發(fā)泡和形成聚合海綿(Mikos 1994,Mooney 1996, Qing 2002, Sylvain 2006)。然而，通過使用這些方法制備的支架在控制孔的結(jié)構(gòu)和互聯(lián)性方面具有一些缺點(diǎn)，這可限制它們?cè)诮M織工程中在細(xì)胞滲透方面的應(yīng)用(Yeong 2004，Tan 2003)。在一些實(shí)施方案中，所述方法進(jìn)一步包括通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)制備缺失的牙齒的模型，以及使用bioplotter合成所述支架。這種方法可提供具有高孔隙率和良好互聯(lián)性的支架。如在實(shí)施例中所描述的，可制備具有受控的和可再現(xiàn)的孔隙率和良好限定的3D微觀結(jié)構(gòu)的三維(3D)支架。已提出快速原型制造(RP)方法，比如融合沉積模型化、選擇性激光燒結(jié)、3D印刷、多階段噴射固化和3D繪圖(Hutmacher 2001，Moroni 2006)?？焖僭椭圃斓年P(guān)鍵特征為固體自由形態(tài)制造(SFF)方法將3D計(jì)算機(jī)模型切割成層的序列，其用于逐層構(gòu)造復(fù)雜的物體。通過熔體的固化、層光聚合或使用激光束誘導(dǎo)的燒結(jié)(選擇性激光燒結(jié))或特殊粘合劑之一使顆粒粘合來(lái)生產(chǎn)層(Landers 2002)。近來(lái)，已引入專門化的快速原型制造系統(tǒng)(Bioplotter , EnvisionTec,德國(guó))，使得能設(shè)計(jì)和制造具有不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的具有解剖學(xué)形狀的支架，從而能精確控制孔尺寸、孔隙率、滲透性和剛度(Landers 2002 ；Landers 2005)。使用 Bioplotter 用于制造組織-特異性 PCL-HA支架的原型制造方法需要目標(biāo)組織或組織缺陷的3D形態(tài)信息，這些可通過計(jì)算機(jī)斷層X射線照相法(CT)或磁共振成像(MRI)得到。當(dāng)缺失牙齒在嘴的另一側(cè)具有對(duì)應(yīng)物時(shí)，該對(duì)應(yīng)物可用作模型來(lái)為丟失的牙齒設(shè)計(jì)支架。以上得到的信息隨后用于通過CAD設(shè)計(jì)功能支架，并且轉(zhuǎn)移到Bioplotter 系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，Bioplotter 機(jī)器熔融支架材料，并在收集板上逐層分配支架材料(例如，PCL-HA)。作為設(shè)計(jì)的一部分，可產(chǎn)生孔，例如微通道。通過RP系統(tǒng)制造的3D支架導(dǎo)致顯著的細(xì)胞滲透，并因此具有理想支架的性質(zhì)(Heo 2007)。通過為患者提供組織-特異性解剖學(xué)形狀以及用于營(yíng)養(yǎng)物運(yùn)輸和血管形成的最佳化的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，這些3D支架可具有臨床應(yīng)用的可能。這些方法的其它細(xì)節(jié)在PCT公布W02009006558中提供，該公布通過引用
彡口口 此外，提供了一種制備牙齒支架的方法。所述方法包括合成哺乳動(dòng)物牙齒形狀的無(wú)細(xì)胞支架并加入至少一種趨化性、成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性化合物。在這些方法的一些實(shí)施方案中，所述牙齒的形狀像在哺乳動(dòng)物中缺失的牙齒，并且所述方法進(jìn)一步包括通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)制備缺失牙齒的模型、以及用bioplotter合成所述支架。當(dāng)缺失的牙齒在嘴中具有對(duì)應(yīng)物(例如，白齒)時(shí)，所述方法進(jìn)一步包括進(jìn)行類似的臼齒的CT掃描，例如在嘴的另一側(cè)，其中CAD利用第二臼齒的CT掃描數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)所述支架。
在這些方法的一些實(shí)施方案中，所述化合物為血小板-衍生的生長(zhǎng)因子(I3DGF)、內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(ECGF)、轉(zhuǎn)換生長(zhǎng)因子l(TGF-0 I)、表皮生長(zhǎng)因子(EGF)、肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)、基質(zhì)細(xì)胞-衍生的因子-I (SDFl)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP) ,TGF-^、生長(zhǎng)和分化因子(GDF)、胰島素樣生長(zhǎng)因子-I (IGFl)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)、牙質(zhì)基質(zhì)蛋白、牙質(zhì)涎腺蛋白、骨涎腺蛋白、牙釉蛋白或整聯(lián)蛋白。在其它實(shí)施方案中，所述支架由包含骨傳導(dǎo)材料的組合物制造。如以上所討論的，可用的骨傳導(dǎo)材料的實(shí)例為羥基磷灰石。其它實(shí)例為如以上所討論的e-聚己內(nèi)酯和羥基磷灰石的混合物。在這些方法的各種實(shí)施方案中，支架包含直徑在50-500 u m之間的微通道。在另外的實(shí)施方案中，支架進(jìn)一步包含無(wú)孔牙冠。在一些實(shí)施方案中，用于描述和要求保護(hù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案的表不成分的量、性質(zhì)比如分子量、反應(yīng)條件等的數(shù)字應(yīng)理解為在一些情況下被術(shù)語(yǔ)“約”修飾。在一些實(shí)施方案中，所述術(shù)語(yǔ)“約”用于說明該值包括用于測(cè)定該值的裝置或方法的平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。在一些實(shí)施方案中，在書面說明書和所附權(quán)利要求中描述的數(shù)值參數(shù)為近似值，其可根據(jù)尋求通過具體實(shí)施方案得到的期望的性質(zhì)而變。在一些實(shí)施方案中，應(yīng)考慮所報(bào)道的有效數(shù)的數(shù)字并應(yīng)用通常的四舍五入技術(shù)來(lái)解釋所述數(shù)值參數(shù)。盡管描述本發(fā)明的一些實(shí)施方案的寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)為近似值，但是在具體實(shí)施例中描述的數(shù)值盡可能精切地報(bào)道。在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中呈現(xiàn)的數(shù)值可包含由在它們相應(yīng)的測(cè)試測(cè)量中發(fā)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差必然引起的某些誤差。本文中數(shù)值范圍的引用僅旨在用作單獨(dú)提及落入該范圍的每個(gè)單獨(dú)值的簡(jiǎn)化方法。除非本文另外說明，否則將每個(gè)單獨(dú)的值并入說明書中，就好像本文中單獨(dú)引用了一樣。在一些實(shí)施方案中，除非另外說明，否則在描述具體實(shí)施方案的上下文中(特別是在某些權(quán)利要求的上下文中)使用的術(shù)語(yǔ)“一”和“該”及類似引用可解釋為覆蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)兩者。在一些實(shí)施方案中，本文(包括權(quán)利要求)使用的術(shù)語(yǔ)“或”用于指“和/或”，除非明確說明是僅指替代物或者替代物相互排他。術(shù)語(yǔ)“包含”、“具有”和“包括”為開放式連接動(dòng)詞。一個(gè)或多個(gè)這些動(dòng)詞的任何形式或時(shí)態(tài)，比如“包含”、“包含”、“具有”、“具有”、“包括”和“包括”也是開放式的。例如，“包含”、“具有”或“包括”一個(gè)或多個(gè)步驟的任何方法不局限于僅具有那些一個(gè)或多個(gè)步驟，并且還可覆蓋其它未列舉的步驟。類似地，“包含”、“具有”或“包括”一個(gè)或多個(gè)特征的任何組合物或裝置不局限于僅具有那些一個(gè)或多個(gè)特征，并且可覆蓋其它未列舉的特征。本文描述的所有的方法可采用任何合適的順序進(jìn)行，除非本文中另外說明或者上下文明確地否定。關(guān)于本文中某些實(shí)施方案提供的任何和所有實(shí)施例或示例性語(yǔ)言(例如“比如”)的使用僅旨在更好地闡明本發(fā)明，并且不對(duì)另外要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍產(chǎn)生限制。在說明書中沒有語(yǔ)言應(yīng)解釋為說明本發(fā)明的實(shí)施必要的任何未要求保護(hù)的要素。本文公開的本發(fā)明的供選要素或?qū)嵤┓桨傅姆纸M不應(yīng)解釋為限制。每個(gè)組成員可單獨(dú)涉及和要求保護(hù)或者與該組的其它成員或本文發(fā)現(xiàn)的其它要素進(jìn)行任何組合。出于方便或可專利性的原因，組中的一個(gè)或多個(gè)成員可包括在一個(gè)組中或從一個(gè)組中刪除。當(dāng)出現(xiàn)任何這種包括或刪除時(shí)，說明書在本文中可視為包含修改的組，從而實(shí)現(xiàn)在所附權(quán)利要求中使用的所有馬庫(kù)什組合的書面描述。
在本申請(qǐng)中引用的所有的出版物、專利、專利申請(qǐng)和其它參考文獻(xiàn)出于所有目的通過全文引用結(jié)合到本文中，和好像每個(gè)單獨(dú)的出版物、專利、專利申請(qǐng)或其它參考文獻(xiàn)具體和單獨(dú)地說明出于所有目的通過全文引用結(jié)合的程度相同。本文中參考文獻(xiàn)的引用不應(yīng)解釋為承認(rèn)該參考文獻(xiàn)為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，顯而易見的是，在不偏離所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍的情況下，修改、變化和等價(jià)實(shí)施方案是可能的。此外，應(yīng)理解，本公開中的所有實(shí)施例作為非限制性實(shí)施例提供。
實(shí)施例提供以下非限制性實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在以下實(shí)施例中公開的技術(shù)代表本發(fā)明發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明的實(shí)施中良好運(yùn)作的方法，因此可認(rèn)為構(gòu)成其實(shí)施方式的實(shí)施例。然而，鑒于本公開，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不偏離本發(fā)明 精神和范圍的情況下，在所公開的具體實(shí)施方案中可進(jìn)行許多改變且仍得到相似或類似的結(jié)果。實(shí)施例I :通過細(xì)胞歸位的解剖學(xué)校正牙齒的再生牙科學(xué)的基本使命之一為恢復(fù)患病的、丟失的和失去的牙齒結(jié)構(gòu)。目前，對(duì)掉牙的常規(guī)處理包括使用或不使用外科手術(shù)放置的牙齒移植物的假牙修復(fù)術(shù)治療。盡管已報(bào)道牙齒移植物的高成功率，但并不是沒有并發(fā)癥，比如疏松、感染和骨丟失。近來(lái)，在醫(yī)師和科學(xué)家中存在可使用生物醫(yī)學(xué)工程提示(cue)使單獨(dú)的牙齒結(jié)構(gòu)或整個(gè)牙齒再生的共同愿望。然而，該新興領(lǐng)域遇到了幾種障礙，其中最大的是再生和牙齒結(jié)構(gòu)形態(tài)的復(fù)雜性。本研究提出使用生物工程化的牙齒支架和通過遞送已知對(duì)牙齒發(fā)育重要的生長(zhǎng)因子來(lái)建立整個(gè)牙齒器官的再生。使用Bioplotter 機(jī)器，通過e-聚己內(nèi)酯和羥基磷灰石(PCL-HA)的結(jié)合體的層沉積的快速原型制造，首先制造全尺寸人牙齒支架。并行地，還以3D構(gòu)建SpragueDawley大鼠的下頜中央門牙根形狀的支架。該支架隨后用基質(zhì)細(xì)胞衍生的因子_1 (SDFl)和骨形態(tài)發(fā)生蛋白7 (BMP-7)灌注。有22只Spraque Dawley大鼠，測(cè)試組和對(duì)照組中各11只。在每只大鼠中，在背部部位皮下移植人下頜白齒形支架，并且在外科手術(shù)拔出兩個(gè)下頜中央門牙之一后在拔出槽內(nèi)移植大鼠下頜門牙根形支架。測(cè)試組支架用SDFl和BMP-7浸潰，而對(duì)照組支架不含生長(zhǎng)因子。在移植后9周時(shí)采集所有的移植的支架，并組織學(xué)評(píng)價(jià)組織向內(nèi)生長(zhǎng)、細(xì)胞滲透、血管生成和礦化。材料和方法。在開始該研究之前,得到哥倫比亞大學(xué)學(xué)會(huì)動(dòng)物護(hù)理和使用委員會(huì)(IACUC)的批準(zhǔn)。該研究使用12周齡雄性SpragueDawley大鼠的下頜中央門牙拔出槽和皮下背部部位(Charles River，NY)。所有的部位接受PCL-HA支架。共有22只SD大鼠，將它們隨機(jī)分成兩組測(cè)試組和對(duì)照組，兩組中的每一組中有11只大鼠。如圖I所示，分別為每只大鼠給予識(shí)別號(hào)_#1至#11和#12至#22-測(cè)試組和對(duì)照組。在購(gòu)買后，在一周適應(yīng)期期間，將大鼠成對(duì)保持在12小時(shí)亮/暗周期中，并且在支架移植的外科手術(shù)程序之前，隨意喂食大鼠食物(Rodent Laboratory Chow 5001, Ormond Veterinary Supply, Ontario,力口拿大)和水。表I概括了研究組和移植的支架數(shù)量。表I.研究組和移植的支架數(shù)量
權(quán)利要求
1.一種無(wú)細(xì)胞哺乳動(dòng)物牙齒形支架，所述支架包含趨化性、成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性化合物。
2.權(quán)利要求I的支架，所述支架具有人門牙、人犬牙、人雙尖牙或人白齒的形狀。
3.權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)的支架，所述支架具有人白齒的形狀。
4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的支架，其中所述化合物為血小板-衍生的生長(zhǎng)因子O3DGF)、內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(ECGF)、轉(zhuǎn)換生長(zhǎng)因子-β UTGF-β I)、表皮生長(zhǎng)因子(EGF)Jf細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)、基質(zhì)細(xì)胞-衍生的因子-I (SDFl)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、TGF-i3、生長(zhǎng)和分化因子(GDF)、胰島素樣生長(zhǎng)因子-I (IGFl)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)、牙質(zhì)基質(zhì)蛋白、牙質(zhì)涎腺蛋白、骨涎腺蛋白、牙釉蛋白或整聯(lián)蛋白。
5.權(quán)利要求3的支架，其中所述化合物為SDFl。
6.權(quán)利要求3的支架，其中所述化合物為BMP。
7.權(quán)利要求6的支架，其中所述BMP為BMP-7。
8.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的支架，所述支架包含趨化性生長(zhǎng)因子和成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性生長(zhǎng)因子。
9.權(quán)利要求8的支架，其中所述趨化性生長(zhǎng)因子為SDF1，并且所述成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性生長(zhǎng)因子為BMP-7。
10.權(quán)利要求9的支架，其中BMP-7在支架中為約lOng/g-lOOOyg/g支架，并且SDFl在支架中為約10ng/g-1000 μ g/g支架。
11.權(quán)利要求9的支架，其中BMP-7在支架中為約100μ g/g支架，并且SDFl在支架中為約100 μ g/g支架。
12.權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的支架，所述支架由包含骨傳導(dǎo)材料的組合物制造。
13.權(quán)利要求12的支架，其中所述骨傳導(dǎo)材料為羥基磷灰石。
14.權(quán)利要求12的支架，其中所述組合物為聚己內(nèi)酯和羥基磷灰石的混合物。
15.權(quán)利要求14的支架，其中所述混合物為約80%重量聚己內(nèi)酯和約20 %重量羥基磷灰石。
16.權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)的支架，所述支架包含直徑在50-500μ m之間的微通道。
17.權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)的支架，所述支架包含直徑為約200μ m的微通道。
18.權(quán)利要求16的支架，其中所述化合物嵌入微通道中的凝膠中。
19.權(quán)利要求18的支架，其中所述凝膠為膠原蛋白凝膠。
20.權(quán)利要求18的支架，所述支架進(jìn)一步包含無(wú)孔牙冠。
21.權(quán)利要求17的支架，所述支架包含 直徑為約200 μ m的微通道； 在微通道中以約100ng/ml凝膠的濃度嵌入膠原蛋白凝膠的BMP-7 ； 在微通道中以約100ng/ml凝膠的濃度嵌入膠原蛋白凝膠的SDFl ;和 無(wú)孔牙冠。
22.權(quán)利要求1-21中任一項(xiàng)的支架，其中所述化合物在緩釋制劑中。
23.一種在哺乳動(dòng)物的嘴中代替牙齒的方法，其中牙齒缺失并且在嘴中在缺失牙齒的位置存在牙槽，所述方法包括在牙槽中植入具有丟失牙齒的形狀的無(wú)細(xì)胞支架。
24.權(quán)利要求23的方法，所述方法進(jìn)一步包括通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)制備缺失的牙齒的模型，以及使用bioplotter合成所述支架。
25.權(quán)利要求24的方法，其中缺失的牙齒為來(lái)自人嘴的第一臼齒，并且對(duì)與第一臼齒類似但是在嘴的另一側(cè)的第二白齒進(jìn)行CT掃描，CAD利用第二白齒的CT掃描數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)所述支架。
26.權(quán)利要求23-25中任一項(xiàng)的方法，其中所述支架包含趨化性、成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性化合物。
27.權(quán)利要求23-26中任一項(xiàng)的方法，其中所述化合物為血小板-衍生的生長(zhǎng)因子O3DGF)、內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(ECGF)、轉(zhuǎn)換生長(zhǎng)因子-β I (TGF-β I)、表皮生長(zhǎng)因子(EGF)Jf細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)、基質(zhì)細(xì)胞-衍生的因子-I (SDFl)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、TGF-i3、生長(zhǎng)和分化因子(GDF)、胰島素樣生長(zhǎng)因子-I (IGFl)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)、牙質(zhì)基質(zhì)蛋白、牙質(zhì)涎腺蛋白、骨涎腺蛋白、牙釉蛋白或整聯(lián)蛋白。
28.權(quán)利要求27的方法，其中所述化合物為SDFl。
29.權(quán)利要求27的方法，其中所述化合物為BMP。
30.權(quán)利要求29的方法，其中所述BMP為BMP-7。
31.權(quán)利要求23-30中任一項(xiàng)的方法，其中所述支架由包含骨傳導(dǎo)材料的組合物制造。
32.權(quán)利要求31的方法，其中所述骨傳導(dǎo)材料為羥基磷灰石。
33.權(quán)利要求31的方法，其中所述組合物為ε-聚己內(nèi)酯和羥基磷灰石的混合物。
34.權(quán)利要求33的方法，其中所述混合物為約80%重量聚己內(nèi)酯和約20 %重量羥基磷灰石。
35.權(quán)利要求23-34中任一項(xiàng)的方法，其中所述支架包含直徑在約50-約500μ m之間的微通道。
36.權(quán)利要求23-35中任一項(xiàng)的方法，其中所述支架包含直徑為約200μ m的微通道。
37.權(quán)利要求23-36中任一項(xiàng)的方法，其中所述化合物在微通道中嵌入膠原蛋白凝膠中。
38.權(quán)利要求37的方法，其中所述化合物為濃度為約100ng/ml凝膠的SDF1，并且所述凝膠進(jìn)一步包含濃度為約100hg/ml凝膠的BMP-7。
39.權(quán)利要求23-38中任一項(xiàng)的方法，其中所述支架包含無(wú)孔牙冠。
40.一種制備牙齒支架的方法，所述方法包括合成哺乳動(dòng)物牙齒形狀的無(wú)細(xì)胞支架并加入至少一種趨化性、成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性化合物。
41.權(quán)利要求40的方法，其中所述牙齒的形狀像哺乳動(dòng)物缺失的牙齒，并且所述方法進(jìn)一步包括通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)制備缺失牙齒的模型，以及使用bioplotter合成所述支架。
42.權(quán)利要求41的方法,其中缺失的牙齒為來(lái)自人嘴的第一臼齒,并且對(duì)與第一臼齒類似但是在嘴的另一側(cè)的第二白齒進(jìn)行CT掃描，CAD利用第二白齒的CT掃描數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)所述支架。
43.權(quán)利要求40-42中任一項(xiàng)的方法，其中所述化合物為血小板-衍生的生長(zhǎng)因子O3DGF)、內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子(ECGF)、轉(zhuǎn)換生長(zhǎng)因子-β I (TGF-β I)、表皮生長(zhǎng)因子(EGF)Jf細(xì)胞生長(zhǎng)因子(HGF)、基質(zhì)細(xì)胞-衍生的因子-I (SDFl)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、TGF-i3、生長(zhǎng)和分化因子(GDF)、胰島素樣生長(zhǎng)因子-I (IGFl)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)、牙質(zhì)基質(zhì)蛋白、牙質(zhì)涎腺蛋白、骨涎腺蛋白、牙釉蛋白或整聯(lián)蛋白。
44.權(quán)利要求43的方法，其中所述化合物為SDF1。
45.權(quán)利要求43的方法，其中所述化合物為BMP。
46.權(quán)利要求45的支架，其中所述BMP為BMP-7。
47.權(quán)利要求40-46中任一項(xiàng)的方法，其中所述支架由包含骨傳導(dǎo)材料的組合物制造。
48.權(quán)利要求47的方法，其中所述骨傳導(dǎo)材料為羥基磷灰石。
49.權(quán)利要求47的方法，其中所述組合物為ε-聚己內(nèi)酯和羥基磷灰石的混合物。
50.權(quán)利要求40-49中任一項(xiàng)的方法，其中所述支架包含直徑在50-500μ m之間的微通道。
51.權(quán)利要求40-50中任一項(xiàng)的方法，其中所述支架進(jìn)一步包含無(wú)孔牙冠。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無(wú)細(xì)胞哺乳動(dòng)物牙齒形支架，其包含趨化性、成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性化合物。還提供一種在哺乳動(dòng)物的嘴中代替牙齒的方法，其中牙齒缺失并且在嘴中在缺失牙齒的位置存在牙槽。所述方法包括在牙槽中植入具有丟失牙齒的形狀的無(wú)細(xì)胞支架。此外，提供了一種制備牙齒支架的方法。所述方法包括合成哺乳動(dòng)物牙齒形狀的無(wú)細(xì)胞支架并加入至少一種趨化性、成骨性、成牙質(zhì)性、成釉質(zhì)性或成牙骨質(zhì)性化合物。
文檔編號(hào)A61C8/00GK102639081SQ201080037027
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月17日
發(fā)明者J·J·毛 申請(qǐng)人:紐約市哥倫比亞大學(xué)信托人