[发明专利]组合物以及其在骨愈合中的用途

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2011年10月24提交的美国临时申请号61/550,706的权益，所述美国临时申请的全文通过参考并入本文中。

技术领域

本发明涉及基本上球形的生物活性玻璃颗粒在适用于骨愈合的材料中的用途。

背景技术

生物活性玻璃是熟知的已经用作骨移植物材料超过24年的手术材料。Hench发现了初始的45S5生物活性玻璃组合物并且所述组合物具有以下组成：45％SiO₂、24.5％Na₂O、24.5％CaO和6％P₂O₅[Hench,生物医学材料研究杂志专题讨论会(J.Biomed.Mater.Res.Symp.)117-141(1971)]。作为骨移植物材料，生物活性玻璃具有当体内植入时在玻璃表面上形成碳酸羟基磷灰石(HCA)层的独特性质。该层的形成与玻璃溶解、随后钙(Ca)和磷(P)离子的释放，以及在玻璃表面上形成富Ca-P的层有关。所述层最终结晶成碳酸羟基磷灰石并且在生物活性玻璃和骨之间产生界面结合，这会改善生物活性玻璃颗粒周围的骨愈合。

在Hench初始发现45S5配方之后，评价了其它组合物，但是发现仅小范围的CaO-SiO₂-Na₂O比率具有生物活性，其中45S5组合物提供最好的结果。Hench等，生命化学报道(Life Chem Rep)13:187(1996)。

还展开了确定最优粒度的工作。起初，这集中于改善手术期间湿玻璃的术中操作性(handling)。Low等(美国专利号4,851,046)考查了45S5生物活性玻璃粒度对玻璃的手术中粘聚性和操作的影响。试验显示宽的90-710μm粒度在灵长类动物牙周缺损中具有最好的术中操作性和体内骨形成情况。

Schepers和Ducheyne(U.S.5,204,106)也考查了45S5生物活性玻璃粒度的影响。进行此举是为了控制生物活性玻璃颗粒的崩解和溶解速率。显示在犬类颌骨中植入各种粒度会产生对玻璃的不同生物响应。结果显示280-425μm的尺寸范围在这个骨骼部位提供最好的骨形成响应。

虽然先前颌骨研究的结果发现较小颗粒的次优响应，但是这归因于颌中的较高流体流动和血管供应。这导致在可发生足够的骨生长之前玻璃被较快地再吸收。然而，与颌相比，附肢骨骼具有较低的血管供应和最小的流体流动。在其初始的牙科研究之后，Schepers和Ducheyne(U.S.5,658,332)发现植入附肢骨骼中的生物活性玻璃的较小颗粒(200-300μm)不会以颌中所见的快的速率再吸收。他们发现较小的尺寸范围通过为骨组织形成提供核心而提高骨形成速率。在兔髂嵴缺损中进行的试验显示200-300μm的粒度支持颗粒表面上的骨生长(骨传导)和颗粒中心区内的骨生长(开凿(excavation))。另外，对各种玻璃组合物的体内试验显示45S5玻璃具有最好的骨形成。

Yang(U.S.6,228,386)进一步做的工作解决了与制造小范围的生物活性玻璃相关的成本问题。Yang的工作将Schepers和Ducheyne的200-300μm扩展到200-400μm以降低生物活性玻璃颗粒的制造成本。在兔髂嵴的体内模型中试验了这个较宽的尺寸范围并且与Schepers和Ducheyne的200-300μm范围和Low所公开的初始90-710μm范围进行了比较。虽然结果是半定量的并且基于每组2个动物，但是数据确实显示了稍宽的200-400μm具有最好的性能。