[發(fā)明專利]用于生物材料附著的改良表面

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680054062.4
• 申請(qǐng)日: 2006-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101410144A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 丹尼爾·M·斯托里;特倫斯·S·麥格拉思;亞歷山大·B·賴辛格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 變色龍科學(xué)公司
• 主分類號(hào): A61L27/40
• 分類號(hào): A61L27/40;A61L27/42
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 章社杲;張 英

相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考

本申請(qǐng)要求2006年3月27日提交的臨時(shí)申請(qǐng)序列第 60/786,118號(hào)的優(yōu)先權(quán)，將其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及為細(xì)胞以及其他生物材料提供粘附基質(zhì)的改良涂 層。選擇的納米構(gòu)造(nano-textured)的涂覆表面促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)和 增殖并且能夠在金屬或非金屬基體上沉積為穩(wěn)定的涂層。

背景技術(shù)

可植入裝置的排異反應(yīng)是一個(gè)主要的難題，因?yàn)闄C(jī)體自身并不 接受(recognize)外源異物。因此，目前使用的各種醫(yī)療裝置都不 能促進(jìn)康復(fù)并且可能常常導(dǎo)致高感染率。例如，在導(dǎo)管、關(guān)節(jié)置換、 軟組織修復(fù)以及牙種植中，常常發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題。理想狀態(tài)下植入物 應(yīng)促進(jìn)細(xì)胞附著從而將感染減至最少并提高治愈率。

形成植入裝置的材料通常是試圖促進(jìn)或改善細(xì)胞附著而進(jìn)行 改性的表面。遺憾的是，即使存在細(xì)胞附著，也還沒(méi)有可充分促進(jìn) 組織生長(zhǎng)的長(zhǎng)期留置的裝置。一些方案在裝置的表面上應(yīng)用生長(zhǎng)因 子來(lái)輔助組織連接，然而結(jié)果并不總讓人滿意，并且生長(zhǎng)因子不能 正常使用。幾乎還沒(méi)有成功的嘗試能夠改良植入物的表面以使得新 組織細(xì)胞容易地附著并生長(zhǎng)，而現(xiàn)有技術(shù)未能開(kāi)發(fā)出顯著增強(qiáng)組織 附著的表面。

可提高用于整形外科應(yīng)用的傳統(tǒng)鈦基材料性能的生物活性涂 層已經(jīng)得到了人們的關(guān)注。目前使用的裝置是通過(guò)傳統(tǒng)的冶金技術(shù) 而制造的，即通過(guò)在鈦上施加羥磷灰石作為表面涂層來(lái)增強(qiáng)骨附 著。商業(yè)上，通過(guò)高溫等離子體噴涂沉積工藝將羥磷灰石涂覆在鈦 基金屬上，該工藝將納米晶體羥磷灰石轉(zhuǎn)化為含較少晶體磷酸鈣基 質(zhì)的微米顆粒大小的羥磷灰石。羥磷灰石的等離子體噴涂沉積是一 種常用的涂覆方法；然而，這導(dǎo)致了相變，其可能引起高度可溶性 磷酸鈣的形成，這在臨床應(yīng)用的過(guò)程中可導(dǎo)致涂層脫層(Furlong，et al.，2001；Baker，et?al.，2006)。

最近，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種技術(shù)用于獲得納米級(jí)表面粗糙度，這些 技術(shù)包括使用諸如鈦的超細(xì)金屬涂層(Webster?et?al.，2004；Valiev，et al.，2004)。并且已使用陽(yáng)極氧化鈦以及沉積鈦的化學(xué)蝕刻來(lái)試圖產(chǎn) 生用于成骨細(xì)胞附著及隨后的骨形成的表面粘著力(Yao，et?al.， 2005)。

人們認(rèn)為具有納米表面特征的材料與具有微米級(jí)特征的材料 相比，可增強(qiáng)骨的形成(Sato，et?al.，2005；Popat，et?al.，2005)。遺憾 的是，對(duì)于目前使用的植入物，傳統(tǒng)的涂覆工藝不能提供有效骨再 生所需要的納米結(jié)構(gòu)表面。

目前旨在增強(qiáng)組織與可植入裝置的附著所作出的大部分努力 集中在開(kāi)發(fā)由納米粉末構(gòu)成的壓制金屬植入物以及具有納米構(gòu)造 的塑料。這兩種方法都具有的問(wèn)題是由于表面改良而使材料失去了 大量的強(qiáng)度。

近來(lái)，設(shè)計(jì)下一代外科整形植入物的方法集中在使合成的植入 物表面與在骨組織中發(fā)現(xiàn)的由天然細(xì)胞外基質(zhì)蛋白產(chǎn)生的特定納 米構(gòu)形相匹配。在骨組織中發(fā)現(xiàn)的納米結(jié)構(gòu)和分子表明，骨形成細(xì) 胞通常與具有納米粗糙度的表面相互作用，然而目前使用的傳統(tǒng)的 合成金屬具有微粗糙表面，而在納米級(jí)水平上卻是平滑的(Kaplan， et?al.，1994A；Kaplan，et?al.，1994B)。

編織(未成熟)骨具有的無(wú)機(jī)礦物顆粒(礦粒，mineral?grain) 平均大小為10-50nm。活性取代編織骨(woven?bone)的板層骨具 有的無(wú)機(jī)礦物顆粒平均大小為長(zhǎng)20-50nm且直徑為2-5nm。然而， 在納米級(jí)尺寸內(nèi)，目前使用的植入物表面，即使不是全部也是多數(shù) 都是平滑的。已經(jīng)表明這樣的平滑表面有利于“纖維愈合”(纖維 整合，fibrointegration)(細(xì)胞形成)，其最終利用分層(stratified) 的不期望的結(jié)締組織將置于骨中的植入物封裝起來(lái)(encapsulate) (Webster，et?al.，2004)。

除了努力開(kāi)發(fā)外科整形裝置上的細(xì)胞附著涂層之外，還需要諸 如用于牙種植的那些裝置上的附著涂層。羥磷灰石或ACTIPORE^TM涂層不易沉積在諸如CoCrMo的典型醫(yī)療裝置基體上。即使沉積是 可以的，但粘附卻常常較差并且可發(fā)生脫層。

目前存在兩種主要技術(shù)用于形成促進(jìn)組織附著的表面。一種方 法是將金屬納米粉末壓制成形，以便獲得一定的表面粗糙度；另一 種方法是通過(guò)成型工藝在塑料上產(chǎn)生納米粗糙表面。