[发明专利]用于修复、增强或替代骨的可植入材料及其制备方法

说明书

技术背景

本发明大体上涉及可植入材料及其制备方法。该材料例如可在整形外科应用中用于修复、增强或替代一种或多种骨的几乎全部或部分，或用作骨移植物的替代物。

发明背景

除非下文指明，否则术语‘丝心蛋白’用于一般性表示茧丝的主要结构蛋白，无论它们是来自桑蚕(家蚕Bombyx mori)、转基因蚕，还是来自任何野蚕，包括但不限于，生产蒙加丝、蓖麻蚕丝或柞蚕丝的那些。

此外，术语‘丝’用于表示蚕分泌的天然细纤维，其包含两种主要蛋白质，丝心蛋白和丝胶蛋白，丝心蛋白是丝中的主要结构材料，而丝胶蛋白是围绕丝心蛋白并在茧中将这些纤维粘结在一起的材料。

‘蚕茧’用于表示蚕幼虫纺成的在蛹期起保护作用的丝壳。

术语‘骨修复’表示用于修复骨的任何方法，包括使用作为替代物的材料用于骨移植的那些。

术语‘骨增强’表示用于增加或构建骨的任何方法的应用。

术语‘骨替代’表示用于替代现有的骨的任何方法的应用。

术语‘聚合物’用于表示所有包含一种或多种单体单元的链的大分子并包括高分子蛋白。

有大量损伤和病症需要手术干预，以修复、增强或替代一种或多种骨的几乎全部或部分。这些病症包括例如创伤性骨折、骨不连合、骨囊肿、临界性骨缺损、在骨/假肢接口上的假肢松动和骨上的恶性肿瘤。

在历史上，这些病症中的许多只能通过使用来自骨的材料的自体移植(将组织从同一个体身体的一部分移植到另一部分，也称为自身移植)，或同种异体移植(将器官或组织从一个个体移植到同种而不同基因型的另一个体，也称为异源移植(allogeneic graft)或同种移植)而得以修复。

自体移植是目前用于骨修复的受亲睐的选项。然而，自体移植存在若干相关问题，包括外科采集手术(surgical harvesting procedure)的高成本以及疼痛和采集部位经历的病态。例如，从髂嵴(患者髋骨的突出骨部分)采集移植物，对于采集操作和额外住院费用而言，每次手术可花费$1,000至$9,000。当在采集部位经历病态时，症状包括疼痛、感染、神经损伤和失血，后者常需要与血源性感染危险相关的输血。可采集的骨组织的数量是有限的并且可能质量差，尤其是在骨质疏松患者中。

采集自尸体的同种异体移植材料通过消除供区病态和供应受限的问题而避免了自体移植的某些缺陷，正如Burkuss, J. K. (2002)在他的论文New Bone Graft Techniques and Applications in the Spine (新的骨移植技术和在脊柱中的应用)载于Medscape today (http://www.medscape.com/viewarticle/443902)中所描述的。然而，采用同种异体移植存在着自体移植所没有的额外危险和问题。在同种异体移植中，因为组织得自供体，因此存在疾病从供体传播给受体的危险，并且已经证明HIV/肝炎可通过同种异体移植而传播。另外，同种异体移植物和同种异体植入物是非细胞的并且不如自体移植成功和可预测，其原因在于免疫原性和缺乏可成为成骨细胞的活细胞。

因为自体移植和同种异体移植的这些缺陷，所以一直在努力寻找合适的骨修复材料(BRM)用作自体移植物和同种异体移植物的替代物。然而，BRM尚不能取代自体移植物，因为在过去，它们一直无法完全达到5个主要标准：承重力；骨传导性(osteoconductivity)；骨诱导性(osteoinductivity)；再吸收能力(正如Rose, F. R. A. J.和Oreffo, R. O. C. (2002)在他们的论文Bone Tissue Engineering: Hope vs Hype.(骨组织工程：希望还是骗局) 发表于Biochem. Biophys. Res. Commun 292, 1-7中所述)；和在手术室中易于使用。在手术室中易于使用是相当重要的，许多人工BRM都无法满足这一点。

理想的是，需要BRM能够具有完全的和立即的承重。在本文中，承重可定义为BRM保持其机械完整性而没有过度变形的能力，当承受正常的日常生活过程中施加于其上的力，而不依靠第二支持结构(例如钉、板、外固定器和石膏模(cast))时。此外，立即承重(immediate load bearing)可定义为在患者从麻醉中恢复时修复承受满负荷的能力。