[發明專利]骨移植替代物及其制造方法

在審

• 申請號: 201980020743.6
• 申請日: 2019-03-21
• 公開（公告）號: CN111886030A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: Z·夏
• 申請（專利權）人: 斯旺西大學
• 主分類號: A61L27/02
• 分類號: A61L27/02;A61L27/12;A61L27/18;A61L27/22;A61L27/32;A61L27/30;A61L27/54;A61L27/56;A61L27/58;B33Y80/00;B33Y70/10;B33Y10/00
• 代理公司: 北京世峰知識產權代理有限公司 11713
• 代理人: 康健;王思琪

本發明涉及制備包含三維多孔結構的合成的生物可降解骨移植物的方法，用于所述方法的組分的配方，通過所述方法產生的合成的生物可降解骨移植物；以及包括使用所述骨移植物的手術方法。

技術領域

本發明涉及制備包含三維多孔結構的合成的生物可降解骨移植物的方法，用于所述方法的組分的配方，通過所述方法產生的合成的生物可降解骨移植物，以及包括使用所述骨移植物的治療/手術方法。

背景技術

由骨腫瘤、疾病和創傷引起的骨缺損對整形外科和材料科學家來說是巨大的挑戰。這類骨缺損導致骨結構中的空隙。骨通常可以完全再生，但是除非缺損空間很小，否則在生長過程中需要某些形式的支架來支撐它。因此，骨缺損的修復需要一種必須能夠支持缺損部位的骨再生的空隙填充材料。骨組織再生需要生物活性支架或骨移植替代物來引導沉積新的骨基質以形成骨的功能性成骨細胞。支架的多孔結構模仿骨結構，對骨再生的成功至關重要。

用于骨移植的最合適的材料是從患者自身收集的骨組織。這稱為自體(autologous)或自生(autogenous)骨移植物。然而，從患者收集自體骨移植物存在重大挑戰。首先，患者的可用來收獲自體骨移植物的可用供體部位是受限的。另外，自體骨移植物的收獲需要額外的手術。已經表明，這種手術可以在供體部位引起發病。

同種異體骨移植物代表了替代選項，它們可以存儲在骨庫中，供以后使用，但不幸的是，同種異體骨移植物的可用性不僅受到限制，而且還具有通過病毒或細菌傳播疾病的潛在風險。

已知通常在稱為異種骨移植的過程中使用生物來源的材料來產生骨移植替代物，作為自體骨移植物的替代選項。可以使用諸如牛多孔脫礦質骨或脫礦質骨基質(demineralized bone matrix,DBM)等基質。但是，這些材料在植入患者體內時也存在疾病轉移的風險以及免疫應答。已經采用去質子化和脫脂來降低抗原反應，但是已經證明這是以材料的骨誘導能力為代價的。

目前，可合成的鈣基骨移植替代物(bone graft substitutes,BGS)，例如生物活性玻璃陶瓷、磷酸鈣陶瓷(羥基磷灰石(HA)、β-磷酸三鈣(TCP)或雙相磷酸鈣)可用于臨床。這些材料具有生物相容性和骨傳導性。在使用中，盡管尚未實現這些材料在再生方面的全部成功率，但已證明該材料可將再生性骨組織從缺損的周圍引導向移植中心以填充并再生缺損。部分原因是連接孔和多孔結構對于有效的骨形成必不可少，但是陶瓷通常很脆，因此這些材料在不損害其機械性能的情況下不適合提供多孔結構。而且，有問題的是，這些材料有許多不是生物可降解的。例如，羥基磷灰石陶瓷不是生物可降解的：在臨床試驗中植入后的3-4年，β-磷酸三鈣(β-TCP)幾乎沒有表現出吸收。由于移植物與宿主骨組織之間機械性能的差異，生物不可降解或生物降解緩慢的骨移植物可能會有產生應力的風險，并可能導致骨折。此外，在感染的情況下，體內殘留的生物不可降解骨移植物可能是細菌生物膜形成的來源。

使用珊瑚作為骨移植替代物是眾所周知的。堅硬的珊瑚由無數個被其分泌的碳酸鈣“骨架”黏合在一起的珊瑚蟲形成。珊瑚的結構類似于松質骨的結構。珊瑚還具有生物相容性，并且具有骨傳導性和可吸收性，還可以使骨結構完全再生。然而，在世界許多地方，商業上可獲得的珊瑚受到限制，其供應有限，它的生長非常緩慢，因此非常昂貴。美國專利8,936,638使用了在特殊環境中養殖珊瑚的技術，該環境中添加了硅、硅酸鈣、鎂和磷酸鹽等營養物質，一旦珊瑚得以收獲和加工，就可以增強骨形成。但是，在養殖的珊瑚準備好使用之前，這是一個漫長的過程。

因此，顯而易見的是，由于以下因素之一或全部，當前的骨移植替代物不能完全令人滿意：(1)資源有限；(2)過敏或疾病傳播；(3)最佳孔徑和連接性多孔結構；(4)合適的機械性能和/或(5)可控制的生物降解性能。因此，用于骨損傷修復和重建的骨移植替代物的需求并未得到滿足，該替代物可以隨著時間的推移而生物降解，僅將再生的骨留在其位置。材料可以生物降解而不在患者體內留下任何有毒殘留物也很重要。同時，材料的結構必須在適當長的時期內保持存活以使骨完全再生。因此，除了生物可降解性本身之外，生物降解的時期也很重要。