反相結締組織修復組合物的製作方法

2023-06-05 03:09:26

專利名稱：反相結締組織修復組合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種修復材料。具體地，它涉及一種表現出反相行為的生物相容性材料。
背景技術：
本領域已知成骨的骨骼修復材料。該材料含有成骨的材料，如分散在一定載體(如甘油)中的脫礦質骨粉。見，例如在1994年3月1日O』Leary等公開的美國專利5，290，558，和在1994年2月8日Bogdansky等公開的美國專利5，284，655。
本領域骨材料的載體為液體，其粘度通常介於流體和糊狀物之間。「流體」骨修復組合物具有相對易於應用到和填充缺陷骨的優點，但是，它的缺點在於該材料也易於從缺陷部位流出。相反，具有「糊狀物」稠度的骨修復組合物更難應用於缺陷骨，然而它一旦應用到缺陷骨，就傾向於固定在缺陷部位。另外，當本領域任何的骨修復組合物放置在體內和溫度升高時，它們的粘度變小；是由於組合物中加入了熱能造成粘度下降。
因此，需要一種骨修復組合物，它易於應用到缺陷部位，並且一旦放置在缺陷部位可以固定在該部位。
發明公開本發明公開了一種有助於修復結締組織的、生物相容性組合物。本組合物可以包括脫礦質骨粉和載體，其中該載體包括當和骨粉混合後，用於得到反相熱力學特徵的物質。該組合物在0℃基本上為液體，在35℃顯著粘稠，如該組合物具有像糊狀地板蠟或像固體鞋蠟的粘度。用於得到反相特徵的物質可以包括嵌段共聚物，如聚氧化烯嵌段共聚物，其可以為聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物。三嵌段共聚物可以為下式的化合物 用於獲得反相特徵的物質可以包括泊洛沙姆(poloxamer)，如泊洛沙姆407(poloxamer 407)。嵌段共聚物可以為溶解於生物相容性溶劑(如無菌水)的固體。
優選地，該組合物含有的載體為25重量百分比的嵌段共聚物溶解於75重量百分比的生物相容性溶劑。為了改變組合物的粘度(consistency)，可以改變組合物中脫礦質骨粉或其它固體相對於載體的重量百分比。例如，糊狀型的組合物含有50重量百分比的骨粉和50重量百分比的載體溶液。凝膠狀實施方案的組合物含有70重量百分比的骨粉和30重量百分比的載體溶液。
組合物中的骨粉可以含有顆粒，其平均長度和平均厚度比大約為1．742∶1，平均長度為0．25-1mm(250-1，000微米)，平均厚度大約為0．5mm(500微米)。
還公開了便於骨組織生長的方法，所述的方法包括提供一種生物相容的結締組織修復組合物，其中包括脫礦質骨粉和載體(其中該載體包括當和骨粉混合後，用於得到反相熱力學特徵的物質)；和將組合物放置於哺乳動物骨缺陷部位。還可以將一個假體目標物放置於骨缺陷部位。本方法還可以包括將該生物相容性組合物塗布於部分假體目標物，並且在該實施方案中放置組合物的步驟和放置假體目標物的步驟可以同時進行。
實施本發明的方式定義「反相」或「反熱行為」指一種在加入熱能後，表現出變得更加粘稠或固化的物理特性的材料。並認為固化是由於除了蒸發和相關的液體損失以外的機制而發生的。
在本文使用的「室溫」為25℃，加或減5℃。
在本文使用的「體溫」為37℃，加或減5℃。
在本文使用的「骨缺陷」或「骨缺陷部位」為哺乳動物的骨環境，其中包括一些能生存的骨組織。缺陷可以為先天的，外傷引起的，或疾病引起的。
「骨誘導」材料引起未分化細胞分化形成骨細胞系。
「骨誘導」材料對骨細胞譜系的細胞提供支持，例如，允許骨細胞譜系的細胞沿著或通過基質或點陣生長。
優選方式在優選的實施方案中，本發明的組合物當應用於骨缺陷時，為可以流動的液體，當升溫至室溫時，組合物變得更加固化或粘稠，並且當它升溫至體溫時，它進一步固化。升溫至體溫時，本發明優選的組合物是固化的或者高度粘稠的流體。按照本發明的反相組合物原則上明顯不同於現有技術的骨修復材料，並且發生功能的方式也不一樣。
該組合物包括用於醫治一塊或更多結締組織的治療材料和載體。該治療材料可以為有助於修復結締組織的材料，即，「結締組織修復材料」。載體當和治療材料混合時，得到反向特徵。
治療材料可以為骨誘導的、骨傳導的或骨誘導和骨傳導的材料。治療材料可以為異種的、同種異體的或自體的。治療材料可以為異質成形的(alloplastic)。像本領域普通技術人員所理解的那樣，治療材料可以包括多種治療材料的組合。
骨誘導材料的實例包括但不僅限於骨粉(礦化的或脫礦質的)，組織生長因子β(TGF-β)1-13型，骨形態形成蛋白(BMP)1-15型，或它們的組合。
骨傳導材料的實例包括但不僅限於異種骨(礦化的或脫礦質的)；異種骨還可以進行去蛋白，現在優選的異種源為豬的和牛的。
骨誘導和骨傳導的治療材料包括顆粒的人體同種移植物，例如，脫礦質的骨。
異質成形的(alloplastic)材料的實例包括石膏，珊瑚的羥磷灰石，合成羥磷灰石，碳酸鈣，磷酸鈣，硫酸鈣，生物可降解的聚合材料，或它們的組合。
目前優選的組合物包括分散在載體中的脫礦質的異種骨；組合物可以應用於骨缺陷部位，以誘導新骨的生長。本發明的組合物包括分散在惰性生物相容性載體中的脫礦質的骨顆粒和細粒(在這裡指「脫礦質的骨粉」)。
在優選的實施方案中，該顆粒／細粒平均長度和平均厚度比大約為1．742∶1，平均長度為0．25-1mm(250-1，000微米)，平均厚度大約為0．5mm(500微米)。
本發明的組合物中目前優選的生物相容性載體為在組合物中具有反相熱力學性質的材料。在1996年4月2日公開的發明人為Cameron C．L．Clokie的美國專利5，503，558和PCT國際公開第WO95／13099號提出將PLURONICF127用作骨結合促進組合物中的成分。在目前優選的實施方案中，載體包括市售的BASF (Parsipanny，New Jersey)商品名為PLURONICF127的聚合物。PLURONICF127為聚氧化烯嵌段共聚物；具體為聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物；它是被稱為泊洛沙姆化合物族的一員(Schmolka，「嵌段共聚物表面活性劑綜述」，美國油化學家協會雜誌(J．Am．Oil Chemists Soc．)，54110-116(1997))。泊洛沙姆族的幾個化合物表現有反相熱力學特徵。已知PLURONICF127還被稱為「泊洛沙姆407」(Schmolka，「嵌段共聚物表面活性劑凝膠的比較」，美國油化學家協會雜誌(J．Am．Oil Chemists Soc．)，68206-209(1991))。PLURONICF127的平均分子量大約為12，500(Schmolka，「嵌段共聚物表面活性劑凝膠的比較」，美國油化學家協會雜誌(J．Am．Oil Chemists Soc．)，68206-209(1991))。聚合物PLURONICF127的結構如下所示
在本發明組合物的優選實施方案中，載體為液體(用溶劑稀釋)或固體(溶解於溶劑中)。在一個實施例中，PLURONICF127溶解於溶劑(如無菌水)中。PLURONICF127載體同現有技術的載體在大小、分子量和化學結構上明顯不同。按照功能性質，該載體和任何現有技術的骨修復材料的載體在本質上完全不同。
推薦的組合物具有獨特的物理性質，在冷藏溫度下可以流動，而在較高溫度下，如室溫或體溫，卻更加固化。該性質在現有技術中被稱為「反相」或「反熱行為」。由於組合物的反相性質，推薦的組合物通常在冷藏溫度下製備，如5℃。既然推薦的組合物含有PLURONICF127的水溶液，其在室溫下粘度增加，在體溫下更加粘稠和固化，因此在冷藏溫度下進行製備，以提高組合物中各成分的混合。通常，本發明的組合物在35℃的粘度是0℃的兩倍。
例如，本發明組合物的優選載體PLURONICF127(溶解於適量的無菌水中)，具有獨特的性質，其在室溫下為液體，溫度升高後更加固化，直至固體，不受蒸發和伴隨的水損失的影響。因為該性質和標準載體表現出的熱力學性質正好相反，它被稱為「反相」或「反熱行為」。
認為該反相性質是由於，或部分由於，PLURONICF127由離散的親水的(即，氧乙烯)和疏水的(即，氧丙烯)子單元嵌段組成的事實。(見例如，Schmolka，「嵌段共聚物表面活性劑凝膠的比較」，美國油化學家協會雜誌(J．Am．Oil Chemists Soc．)，68206-209(1991))。
相反，標準載體，以及所有的液體，表現出典型的物理性質，即在加入熱能後更加易於流動，如當液體加熱至體溫時會發生這種現象。然而，本發明組合物的優選載體當被加入能量時，不管是通過加熱還是振搖，變得更不易流動。
本發明組合物獨特的反相熱力學性質使該產品在本質上不同於，並且優於，其它可流動的骨修復產品。當應用於骨缺陷部位，優選的載體的反相性質，對在本質上不同於標準載體性質的組合物提供了性質支持。本發明的組合物提供了更好的支持。本發明組合物優選的載體PLURONICF127有助於提供性質支持，其不同於任何標準載體。這是因為組合物在室溫下是可流動的，因此有助於應用到骨缺陷部位，但是一旦該部位溫度升高，它就會變得更加粘稠和固化。本發明組合物的固化獲得幾種有益的效果。當固化後，組合物不會從缺陷部位流走，並且產物的很快固化提高和有助於在缺陷部位的結構支持。還有，因為本發明的異種組合物開始為液體，它有助於填充缺陷部位，然後固化並且骨生成增加。並且，本發明優選的組合物，含有作為載體的PLURONICF127無菌水溶液和脫礦質骨粉，在大約3天後，載體再吸收或溶解，在骨缺陷部位留下異種骨粉。認為載體溶解是有利的，因為它以後會提高結締或脈管組織的內生長。
在本發明的組合物中，治療材料和載體的重量百分比每一個都可以改變。例如，治療材料的重量百分比可以在組合物大約20-80重量百分比的範圍內變化，載體的重量百分比可以在組合物大約20-80重量百分比的範圍內變化。而且本發明的組合物中還可以存在一種或更多的添加成分，如抗生素、鎮痛藥、抗炎藥或促進結締組織或循環系統組織生長的藥物。
本發明的組合物可以以DynaGraftTM凝膠(GenSci RegenerationLaboratories，Inc．，Irvine，CA)的形式獲得；該產品為含有來自單一供體的脫礦質的同種骨移植物與惰性防腐劑混合和生物相容性載體的組合物。該組合物具有凝膠狀的稠度，可以提供無菌、患者使用的單劑量包裝。
用於骨修復組合物的組織通過美國組織庫，按照美國組織庫協會制定的標準，經過仔細篩選供體，來獲得的。所有這些組織在供體篩選和實驗室檢測中符合嚴格的標準，以減少傳播任何傳染性疾病的危險。
例如，對每一個供體檢測，對肝炎B表面抗原，人免疫缺陷病毒1和2抗體，HTLV-1抗體，肝炎C病毒抗體，和梅毒呈陰性(在最小值)。在CLIA批准的實驗室，應用FDA許可的檢測試劑盒，對其進行檢測。供體的病史和社會史顯示沒有HIV或肝炎感染的危險和臨床證據。
按照本發明的生物相容性組合物在應用嚴格潔淨、防腐、滅菌步驟控制的環境條件下，進行製備。所有的步驟按照本領域可接受的一套方法進行嚴格質量控制。
DynaGraftTM凝膠註明用於外科手術，其中需要骨生成、鈣化或骨融合以獲得或提高最終結果的質量。
因此，DynaGraftTM凝膠可以被用於整形外科、重構和牙骨移植等手術。再移植部位不需要移植物提供負重支持或空間完整性時，DynaGraftTM凝膠可以單獨作為骨移植物使用。如果需要移植物負荷重量，組合物應該和適當的固定物使用。因此DynaGraftTM凝膠可以作為肌肉骨骼移植物的補充物使用，如關節替代修補物、口內移植物和手術(其中使用脫礦質冷凍乾燥骨同種移植物)內部和外部固定裝置。
組合物通過靶向2．5兆拉德電子束照射滅菌作為最終滅菌。當移植組合物時，應該保持無菌技術，以減少術後併發症的危險。當在手術部位或附近存在活性或潛在感染時，組合物的使用和指示的相反。
組合物應該長期在乾淨、乾燥的場所室溫下保存。不應該直接暴露於日光下，並且不應冷凍。在使用前DynaGraftTM凝膠不需要再水合。
所有DynaGraftTM移植組合物的包裝都經過特殊設計，以方便外科手術領域使用。例如，組合物可以包裝在注射器內，該注射器保持無菌，包裝在一個或幾個金屬薄片容器中內。DynaGraftTM凝膠以1．0cc、5cc和10cc注射器的劑量形式提供。
當使用金屬薄片容器內注射器包裝的組合物時，通過剝開外層的金屬薄片打開外包裝，應用無菌技術，將整個內包裝轉移至無菌區。然後打開內包裝，取出注射器。使用前，打開蓋在注射器頂端的保護蓋。然後通過擠壓注射器的塞子，擠出所需量的組合物。合適的放置和／或固定是避免產品作用期內潛在的副作用的重要因素。
因此，DynaGraftTM凝膠在規定的保存期內、未打開或未破損的包裝中應是在細菌學上無菌的。產品必須在失效期前使用。未使用的產品應該採用適當的方法丟棄。
本發明的組合物可以以DynaGraftTMPutty(GenSci RegenerationLaboratories，Inc．，Irvine，CA)的形式獲得；該產品為含有與惰性防腐劑混合的來自單一供體的脫礦質的同種骨移植物和生物相容性載體的組合物。該組合物具有油灰(putty)狀的稠度，可以提供無菌、患者使用的單劑量包裝。
用於骨修復組合物的組織通過美國組織庫，按照美國組織庫協會制定的標準，經過仔細篩選供體，來獲得的。所有這些組織在供體篩選和實驗室檢測中符合嚴格的標準，以減少傳播任何傳染性疾病的危險。
例如，對每一個供體檢測，對肝炎B表面抗原，人免疫缺陷病毒1和2抗體，HTLV-1抗體，肝炎C病毒抗體，和梅毒呈陰性(在最小值)。在CLIA批准的實驗室，應用FDA許可的檢測試劑盒，對其進行檢測。供體的病史和社會史顯示沒有HIV或肝炎感染的危險和臨床證據。
按照本發明的生物相容性組合物在應用嚴格潔淨、防腐、滅菌步驟控制的環境條件下，進行製備。所有的步驟按照本領域可接受的一套方法進行嚴格質量控制。
DynaGraftTMPutty註明用於外科手術，其中需要骨生成、鈣化或骨融合以獲得或提高最終結果的質量。
因此，DynaGraftTMPutty可以被用於整形外科、重構和牙骨移植等手術。再移植部位不需要移植物提供負重支持或空間完整性時，DynaGraftTMPutty可以單獨作為骨移植物使用。如果需要移植物負荷重量，組合物應該和適當的固定物使用。因此DynaGraftTMPutty可以作為肌肉骨骼移植物的補充物使用，如關節替代修補物、口內移植物和手術(其中使用脫礦質冷凍乾燥骨同種移植物)內部和外部固定裝置。
組合物通過靶向2．5兆拉德電子束照射滅菌作為最終滅菌。當移植組合物時，應該保持無菌技術，以減少術後併發症的危險。當在手術部位或附近存在活性或潛在感染時，組合物的使用和指示的相反。
組合物應該長期在乾淨、乾燥的場所室溫下保存。不應該直接暴露於日光下，並且不應冷凍。在使用前DynaGraftTMPutty不需要再水合。
所有DynaGraftTM移植組合物的包裝都經過特殊設計，以方便外科手術領域使用。例如，組合物可以包裝在小瓶內，該小瓶保持無菌，包裝在一個或幾個金屬薄片容器中內。DynaGraftTMPutty以1．0cc、5cc和10cc小瓶的劑量形式提供。
當使用金屬薄片容器內包裝在小瓶內的組合物時，通過剝開外層的金屬薄片打開外包裝，應用無菌技術，將整個內包裝轉移至無菌區。然後打開內包裝，取出小瓶和軟膏刀。在無菌狀態下打開小瓶蓋，用軟膏刀或其它手持工具取出組合物Putty。
合適的放置和／或固定是避免產品作用期內潛在的副作用的重要因素。
因此，DynaGraftTMPutty在規定的保存期內、未打開或未破損的包裝中應是在細菌學上無菌的。產品必須在失效期前使用。未使用的產品應該採用適當的方法丟棄。結束應該指出的是在這裡和隨後的權利要求中使用的單數形式「一個」、「和」和「該」，包括複數指示物，除非文中另外明確指出。因此，例如，提到的「一個製劑」包括不同製劑的混合物，提到的「該處理方法」包括涉及本領域熟練技術人員已知的等同的步驟和方法，等等。
除非另有限定，在本文使用的技術和科學術語具有本發明所屬技術領域普通熟練技術人員通常所理解的含義。雖然和本文所描述相類似或等同的方法和材料可以用於實際應用或檢驗本發明，但是在這裡描述的是優選的方法和材料。所有本文中提到的公開物，全部引入本文作為參考。
權利要求
1．一種生物相容性結締組織修復組合物，包括脫礦質骨粉，和載體，其中該載體包括液體泊洛沙姆溶液或溶解在溶劑中的固體泊洛沙姆，其中所述的載體當和脫礦質骨粉混合時，獲得反相特徵。
2．如權利要求1的組合物，其中載體使組合物在0℃時基本為液體，在35℃時基本為固體。
3．如權利要求1的組合物，其中在0℃時具有第一粘度，在35℃時具有第二粘度，其中第二粘度至少是第一粘度的2倍。
4．如權利要求1的組合物，其中載體包括溶解在溶劑中的固體泊洛沙姆，泊洛沙姆為泊洛沙姆407。
5．如權利要求4的組合物，其中溶劑為無菌水。
6．如權利要求5的組合物，其中25重量百分比的泊洛沙姆407溶解在75重量百分比的無菌水中。
7．如權利要求1的組合物，其中30重量百分比的骨粉分散在70重量百分比的載體中。
8．如權利要求1的組合物，其中50重量百分比的骨粉分散在50重量百分比的載體中。
9．如權利要求1的組合物，其中骨粉含有顆粒，其平均長度和平均厚度比大約為1．742∶1，平均長度為0．25-1mm(250-1，000微米)，平均厚度大約為0．5mm(500微米)。
10．一種生物相容性結締組織修復組合物包括治療性材料，和載體，其中該載體包括用於獲得反相特徵的物質。
11．如權利要求10的組合物，其中治療性材料為骨誘導的、骨傳導的或骨誘導和骨傳導的。
12．如權利要求10的組合物，其中治療性材料為異質成形的(alloplastic)、異種的、同種異體的或自體的。
13．如權利要求10的組合物，其中用於獲得反相特徵的物質使組合物在0℃時基本為液體，在35℃時基本為固體。
14．如權利要求10的組合物，其在0℃時具有第一粘度，在35℃時具有第二粘度，其中第二粘度至少是第一粘度的2倍。
15．如權利要求10的組合物，其中用於獲得反相特徵的物質包括泊洛沙姆。
16．如權利要求15的組合物，其中用於獲得反相特徵的物質包括泊洛沙姆407。
17．如權利要求10的組合物，其中用於獲得反相特徵的物質包括嵌段共聚物。
18．如權利要求17的組合物，其中用於獲得反相特徵的物質包括聚氧化烯嵌段共聚物。
19．如權利要求18的組合物，其中用於獲得反相特徵的物質包括聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物。
20．如權利要求19的組合物，其中三嵌段共聚物含有通式
21．如權利要求17的組合物，其中嵌段共聚物為固體並且溶解在生物相容性溶劑中。
22．如權利要求21的組合物，其中溶劑為無菌水。
23．如權利要求21的組合物，其中30重量百分比的治療性材料分散在70重量百分比的載體中。
24．如權利要求21的組合物，其中50重量百分比的治療性材料分散在50重量百分比的載體中。
25．如權利要求10的組合物，其中治療性材料包括骨粉，骨粉含有顆粒，其平均長度和平均厚度比大約為1．742∶1，平均長度為0．25-1mm(250-1，000微米)，平均厚度大約為0．5mm(500微米)。
26．一種促進骨組織生長的方法，所述的方法包括提供權利要求10的組合物；將組合物置於哺乳動物的骨缺陷部位。
27．如權利要求26的方法，進一步包括將假體目標物放置於骨缺陷部位的步驟。
28．如權利要求27的方法，其中將組合物塗布於部分假體目標物，放置組合物的步驟和放置假體目標物的步驟是同時進行的。
全文摘要
一種生物相容性結締組織修復組合物包括治療性材料和載體,其中該載體包括用於獲得反相特徵的物質。治療性材料可以為脫礦質骨粉。載體可以為泊洛沙姆如泊洛沙姆407。
文檔編號A61K38/18GK1292712SQ98814003
公開日2001年4月25日 申請日期1998年9月1日 優先權日1997年9月2日
發明者卡梅倫·M·L·克洛克 申請人:基因科學再生實驗室有限公司