[发明专利]生物可吸收性复合材料纤维

说明书

本发明涉及适合植入人体的生物可吸收性材料，和适合植入人体的生物可吸收性片状材料(piece material)。

在外科领域和组织工程新兴领域中，人们渴望拥有可植入器件，其支持和促进细胞的连接、分化和增殖以及功能性身体组织的生长。组织工程学是通过应用工程和生物科学的原理来寻求修补、再生或恢复遭受疾病的、受到损伤的或者机能失常的身体组织的形态和功能的实践。一种通过提供合适的物理和化学环境来支持细胞连接和新组织生长的临时框架被描述为支架(scaffold)。该支架能够用身体外的细胞预接种，其然后在植入前培养扩张，在即将植入前与自体血液、骨髓或培养扩张的自体细胞混合，或者作为无菌材料植入，其然后与体液和细胞一起注入，于是在新组织的再生中成为康复库(healing cascade)的一部分。

为充当有效的支架，要求该材料具有某些性能和特征。它必须具有进行细胞浸润的孔隙结构(porosity)和孔(pore)尺寸，并且提供能使细胞营养物进入和使细胞废物出去的高渗透性能。支架应具有高的内表面积，以使夹带细胞和提供新组织生长的空间的能力最大化。孔隙结构应当完全相互连接，而没有封闭的或者带凹腔(re-entrant)的孔。对于支架来说，必须具有足够的机械完整性以在体内或者体外保持形态特征直到再生长组织能够维持该功能时。支架材料应该是亲水性的，使得易于被体液和/或细胞培养介质湿润并且理想地是至少有益于新组织的生长并且优选地诱导新组织的生长。支架在与其被新组织替代所匹配的时间范围内应该是完全生物可吸收性的。支架材料的降解产物应该无毒，并且不会阻止或抑制细胞增殖和新组织的生长。

许多各种外形的不同材料已被提出并且试用作骨空腔填料和组织支架。通常，泡沫材料，抑或陶瓷抑或聚合物，经常包含高水平的封闭的或带凹腔的孔和具有狭窄互连通道的孔。这些阻碍了扩散和质量传递并限制了新组织生长的潜能。含生物活性的和骨传导性的磷酸钙的多孔性陶瓷是刚性、易碎和易脆的。所以当受到负载时，它们可能容易断裂。另外，在多孔但刚性材料中的应力防护环境将抑制新骨形成。

天然支架材料，如衍生于动物组织的胶原质，能够引起异物(foreign body)反应，此外，疾病传播的风险常常是要考虑的问题。胶原质当其湿润时变得很软，这样一旦植入就不提供任何阻力来抗压缩力。当被流体饱和时，其将在自身重力作用下而下垂。

一系列快速原型技术，包括选择性激光烧结、熔融沉积成型、层压物体制造和喷墨印刷，一直被用于制造用于体内植入物的聚合物和陶瓷材质的复杂成型3D多孔结构。然而这些技术不能达到大约100微米精细度水平，这是实现最佳细胞浸润所需考虑的。另外，它们的效用一般限于“定制的”植入物，而不是大量生产的组件。

根据本发明，提供一种适于植入人体的生物可吸收性材料，该材料包括人造生物可吸收性聚合物和生物活性填料的复合材料的纤维，该纤维具有非均一的截面(cross section)。

纤维优选还具有非均一的截面面积(cross sectional area)。

纤维优选长度为0.5-50mm。

纤维优选直径范围为3-300微米。

人造生物可吸收性聚合物可以是热塑性的，并且可以包括聚L-乳酸、聚DL-乳酸、聚乙交酯、聚己酸内酯、聚二噁烷酮(poly-dioxanone)、聚羟丁酸酯(polyhydroxybutyrate)、聚羟戊酸酯(poly hydroxyvalerate)、聚反丁烯二酸丙二醇酯、聚环氧乙烷、聚对苯二酸丁二醇酯和其混合物、共聚物或衍生物中的任一种。

纤维的长度与直径的比例优选为至少10∶1。

生物活性填料可以是骨传导性的，并且可包括以下单一的或其混合物的物质：羟基磷灰石、磷酸三钙、硫酸钙、碳酸钙、生物活性玻璃或其它骨诱导或软骨诱导的材料。

生物活性填料优选的形式是遍布聚合物纤维分布的离散颗粒，填料优选具有的颗粒尺寸为1-150微米。

纤维可以经过表面处理，并且可以经处理以赋予亲水性、表面电荷，或者被表面涂布以影响细胞行为。

优选地，该材料包括5-80wt％的填料，理想地，15-50wt％的填料。

本发明还提供一种片状材料，该材料是由以上10段中任一项的生物可吸收性材料形成。

该片状材料优选是非织造的，并且可以是支架(scaffold)、毛状物(fleece)或毡状物(felt)的形式。

本发明进一步提供一种骨粘固剂组合物，其包括以上12段中任一项的材料作为骨粘固剂的增强材料。