[發明專利]將細胞粘著強化劑從媒介物均勻涂敷到多孔骨架或管道孔壁表面的方法

有效

• 申請號: 200610107999.5
• 申請日: 2006-08-02
• 公開（公告）號: CN101116755A
• 公開（公告）日: 2008-02-06
• 發明（設計）人: 李加深;麥福達
• 申請（專利權）人: 香港理工大學
• 主分類號: A61L27/28
• 分類號: A61L27/28
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 吳小瑛

技術領域

本發明涉及將細胞粘著強化劑均勻涂敷在作為組織代用品(如骨代用品和關節軟骨代用品)的多孔可生物降解聚合物的骨架或管道內的方法。

背景技術

修復和替換患病的組織結構和器官需要耗費巨大的健康保健資源。最普遍的辦法是自體移植，然而，自體移植物(autograft)甚至同種異體移植物(allograft)的供應都是非常有限的。相對而言，使用包含哺乳動物細胞和骨架材料的工程化組織(engineering?tissue)和器官來治療器官功能障礙或缺失具有廣泛的應用前景。見Langer，R.S.and?J.P.Vacanti，”Tissueengineering：the?challenges?ahead，”Scientific?American?280(4)，86(1999)。在這種方法中，需要用一個臨時骨架作為植入細胞的附著基質和引導器官形成的載體。因此，該骨架材料必須滿足所要置換的特定組織或器官的生物力學、生物化學以及生物學的需要。移植的細胞附著在骨架材料上，繁殖，分泌自己的胞外基質(extracellular?matrices，ECM)，并刺激新組織的形成。見Langer，R.and?J.Vacanti，”Tissue?engineering，”Science?260(5110)，920-926(1993)；Hubbell，J.A.，“Biomaterials?in?Tissue?Engineering，”Bio/Technology?13，565(1995)；和Saltzman，W.M.，“Cell?Interactions?withPolymers，”Principles?of?Tissue?Engineering，R.Lanza，R.Langer?and?W.Chick，Editors，(1997)Academic?Press，R.G.Landes?Company，Austin，Tex.，225。在該過程中，該骨架必須逐漸發生降解并被除去，最終消失。因此，除了促進細胞粘著、生長，以及保持分化細胞的功能外，該骨架還應該是生物相容的、可生物降解的、高度多孔性(表面/體積比值高)、機械強度高，且可制成預定形狀。生物材料骨架的生物物理和生物力學性質對組織工程學的結果是至關重要的。在很多情況下，材料的選擇要兼顧物理和生物學的要求。合成的可生物降解聚合物是一種頗具吸引力的骨架材料，因為當新組織形成時，這種聚合物則發生降解，最終在體內不留下任何異物。而且合成的可生物降解聚合物的物理和生物學性質可通過不同的合成條件和方法得到控制和調整。

可生物降解聚合物包括合成的脂肪族聚酯，例如聚羥基乙酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、及其PLA/PGA共聚物(PLGA)。PLA、PGA和PLGA已被美國食品及藥物管理局(FDA)批準用于某些人類臨床應用中，例如用作外科縫合線和可植入設備中。這些物質的一個潛在優點是它們的降解速度可得到調節以配合新組織的再生速度。由于具有足夠的機械強度，它們可以保持框架結構直到新組織的形成。這些物質還可被制成與待置換組織或器官相同的復雜形狀或結構。

盡管合成材料得到廣泛應用，但它們仍具有很多缺陷，例如具有疏水性和缺乏細胞識別信號。這些性質導致聚合物材料表面沒有足夠的細胞粘著能力。因此，材料與寄主環境的相互作用還有很大的改進空間。如何改進生物材料/細胞間的相互作用以得到可控的細胞粘著并保持不同的表型表達已經成為在組織工程學領域中主要的挑戰之一。

為了克服合成的可生物降解聚合物材料的相關缺陷，在這些聚合物材料表面上涂敷細胞粘著強化劑成為人們關注的焦點，一般的細胞粘著強化劑包括：膠原、類骨磷灰石和羥基磷灰石。

膠原作為一類蛋白質是動物組織中最重要的蛋白之一，作為骨架材料廣泛分布在體內。它是大多數胞外基質的主要結構單元，因而，是大多數組織至關重要的結構單元。膠原以多種形式存在于不同的組織和器官中。

對膠原進行的大多數研究集中在膠原凝膠或固體膠原構成物如薄膜的應用中。然而，這些構成物的問題是缺少結構強度(膠原凝膠也有同樣的問題)，或者植入后失去強度，而且不易用于形成具有移植特定形狀的組織結構。因為它們的結構和定向性與天然組織不同，較硬的膠原移植物易于折斷。

Kokubo和同事們在1990年最先用仿生工藝通過將板材浸在模擬體液(SBF)中形成類骨磷灰石涂層。該磷灰石涂層可以減少纖維包裹，促進骨骼內生，促進直接的骨接觸，而且促進骨髓基質細胞分化為成骨細胞。研究者試圖在整形外科和齒科植入材料的表面涂敷磷灰石，這些植入材料可包括生物陶瓷、金屬和聚合物。