[发明专利]制造负载生长因子的颗粒的方法以及由此制得的颗粒

说明书

本发明涉及制造负载生长因子的颗粒材料(颗粒)的方法、由此制得的颗粒及其用于提高植入材料(尤其是金属或陶瓷材料)生长入骨质中的应用，这些植入材料用于诸如人造骨骼、关节、牙齿植入物以及微植入物的植入物中。

最近几年，植入人造关节或骨骼对于例如治疗关节发育异常或者脱臼以及因关节错位导致的关节磨损所产生的疾病越来越重要。植入物的功能以及用于制造它们的材料(包括金属，如钛或者金属合金；以及陶瓷或塑料，如特氟隆(Teflon)或者聚交酯)得到不断改进，使得植入物在90-95％的病例中能在成功的康复过程之后具有高达10年的使用寿命。

尽管有这些进步以及改进的手术方法，植入仍旧是一种艰难和有压力的介入措施，尤其是当这种植入关系到针对植入物的长期康复过程，包括长时间呆在具有康复检测的诊所和康复中心。除了疼痛之外，长时间的治疗以及与熟悉环境的分离也会给所涉及的患者带来沉重的压力。而且，由于需要精心的护理，长期康复过程要付出高昂的人力成本和治疗成本。

近年来，为满足植入物成功长入所需，对该方法在分子水平的理解越来越迫切。结构相容性和表面相容性对植入物的组织相容性来说是致关重要的。狭义上说，生物相容性仅取决于表面。蛋白质对所有水平的融合来说很重要。如下文所述，在植入手术过程中，由于起始吸附蛋白质层的形成(如首批生长在这一层的细胞)，它们已决定了植入物生长的进一步方法。

就植入物(也称为生物材料)与组织之间的分子相互作用而言，它们之间发生许多显示为极具分级结构的反应。作为第一生物反应，在生物材料表面上发生了蛋白质的吸附。在由此形成的蛋白质层中，单一蛋白质分子随后通过例如构象改变而转化为位于表面上的信号传导物质，或者蛋白质片段通过催化(蛋白质水解)反应作为信号传导物质(分子信号(cue))传递。

在分子信号的激发下，在下一阶段发生细胞沉积，该沉积包括许多类细胞，例如白细胞、巨噬细胞、免疫细胞和最终的组织细胞(成纤维细胞、纤维囊肿(fibrocyst)、成骨细胞和骨细胞)。在这一阶段，其它信号传导物质(也称为介质，如细胞因子、趋化因子、形态发生因子(morphogene)、组织激素和真激素(realhormone))发挥重要的作用。在生物相容的情况下，发生植入物与整个器官的整合，理想的是形成永久的植入物。

从近年来对骨生成分子水平的研究来看，化学信号传导物质(对骨骼生长有影响的所谓的“骨形态发生蛋白质”(BMP-1-BMP-15))变得越来越重要。BMP(尤其是BMP-2和BMP-4、BMP-5、BMP-6、BMP-7)是骨诱导性蛋白，通过影响前体细胞到成骨细胞的增殖和分化来刺激骨骼形成和骨骼康复。而且，它们有助于形成碱性磷酸酶、激素受体、骨骼特异性物质(如I型胶原质)、成骨素、骨桥蛋白(osteopontine)和最终的矿化作用。

BMP分子调节各前体细胞的三种关键的反应：趋化性、有丝分裂和分化。而且，BMP在胚胎形成、骨骼和其它组织的器官形成中起到重要作用，这样，已知成骨细胞、成软骨细胞、成肌细胞和血管平滑肌细胞为靶细胞(通过BMP-2阻断增殖)。

同时，已知包含15BMP的许多同种型。除了BMP-1外，所有BMP都是“转化生长因子β(TGF-β)超家族”的一部分，在各细胞的表面上已经找到它们的特异性受体。由于在鼠、狗、兔和猴子的缺损康复实验中已成功使用重组BMP-2和/或BMP-7，似乎没有任何物种出现特异性。

在现有技术中，已知许多关于用来促进骨质生长的负载材料和颗粒领域的实验。有关将BMP-2结合到羟基磷灰石(hydroxyl apatite，HAP)的报道又回到BMP研究的起始阶段，即Urist在1984年发现BMP可以通过在羟基磷灰石柱上色谱分离纯化。在那一年，Urist提到引起软骨在小鼠中形成的BMP和TCP聚集(US4,596,574)。在之后的20年中，发表了大量有关磷酸钙(羟基磷灰石、磷酸三钙)和BMP-2组合的应用的报道。此外，也提到将BMP-2与指定量的胶原或羟基磷灰石混合，然后立刻将混合物冻干，并在冻干之后使用。在另一报道中还研究了在变性剂(如脲)存在下，将变性的rh-BMP-2吸附到羟基磷灰石。即便在这种激烈的条件下，仅有少量的BMP-2结合到羟基磷灰石上。