[发明专利]多用途生物材料组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物材料组合物。更具体地说，本发明涉及一种可用作骨填料、生物粘合剂、骨接合剂和骨移植物的多用途磷酸盐基生物材料。特别是，本发明可用作骨、韧带和其它软组织的生物粘合剂，并且具有令人惊奇的骨增生作用。本发明的粘合剂组合物具有多种其它用途。

背景技术

越来越多的与运动和年龄有关的伤害，例如骨断裂、关节磨损和韧带撕裂，提高了对能够治疗矫形手术损伤的生物材料的需求。因此，各公司已经开发出用于将各种物体连接到骨上的骨接合剂、以及能够治疗骨折和其它骨缺损的骨填料。但是，现有的可吸收生物材料不足以辅助如韧带之类的软组织与骨的重新连接和刺激新骨生成。

大多数现有的生物材料是由磷酸钙或相对惰性的硬化聚合物构成的，例如聚甲基丙烯酸甲酯(“PMMA”)。

授予Ramp等人的美国专利5,968,999描述了可用于矫形程序的PMMA基骨接合剂组合物。不幸地是，PMMA基生物材料在固化过程中向周围的骨释放出相当大量的热，从而导致细胞死亡。所得到的材料在凝固时收缩，并且抗断裂性差。由于有毒单体释放到血流中，PMMA生物材料还具有缓慢的生物吸收率和差的生物相容性。几乎没有证据表明，PPMA基材料促进了显著的新骨生成。

近年来，人们已经开发出许多磷酸钙基组合物作为生物材料。例如，授予Lee等人的美国专利6,331,312公开了可用作骨填料和接合剂的可注射磷酸钙基复合材料。所公开的材料是可生物再吸收的，并且设计用于骨组织的修复和生长促进以及螺钉、钢板和其它固定装置的连接中。Lee的组合物在凝固时不会膨胀，并且不是非常适用于韧带之类的软组织与骨的连接。Lee所发明的组合物被认为不能促进显著的新骨生成。

许多现有的磷酸钙基填料和接合剂具有高的Ca/P摩尔比，这使它们具有差的可再吸收性。而且，最近，FDA针对在治疗脊柱压缩性骨折中使用现有磷酸钙基骨填料引起的严重并发症发出警告(FDAPublic Health Web Notification，“ Complication Related to the Use ofCement and Bone Void Fillers in Treating Compression Fractures of

除了混合物的化学粘着方面外，现有技术的生物复合材料或生物聚合物还提供了提高与骨和现有结构的粘合的装置。为此通常使用紧固件(例如，螺钉或夹板)来固定生理结构，直至该混合物固化。通常，这些紧固件不是可生物降解的，并且可能导致手术后并发症。已经开发出包括聚己内酯和各种磷酸钙玻璃增强物质在内的几种可吸收固定装置以减少手术后并发症。但是，这些材料在其初次使用之后表现出机械强度的迅速降低。

还已经开发出多种材料作为骨移植材料。传统的骨刺激方法包括同种异体移植和自体移植程序以及各种陶瓷和聚合物基骨移植替代物。近年来的发展包括使用重组生长因子(例如，骨形态发生蛋白(BMP))以促进骨生成。

尽管现有的商业生物材料可以填充骨缺损和/或将移植物连接到骨上，目前可用的材料中没有一种提供能够填充空隙(void)和裂痕、并且能够将软组织重新连接到骨上的生物粘合剂。而且，几乎没有(即使有也很少)已知的能够在不使用生长因子的情况下充当粘合剂和骨增生性骨移植物的生物材料。

存在对能够用作骨填料(骨移植物)和/或生物粘合剂的可再吸收的生物组合物。粘合剂应该包含典型的含钙部分以使成本最小和提高生物相容性。粘合剂应该保持其可加工性，并最终在包括温度、pH值和湿度在内的生理条件下“凝固”。该材料应该被吸收，并且被患者自身的骨所取代而不会有任何不适当的副作用。此外，粘合剂应该可用于骨、移植物、韧带和腱以提供空隙填充和骨折修复能力以及结构支撑。最后，生物粘合剂应该提供将结构在体内的适当位置上化学和机械地紧固就位的方法。

发明人已经花费数年开发克服现有技术的组合物的缺点的生物材料。授予本发明人的美国专利6,533,821教导了这样的多用途生物粘合剂。

仍然存在对下述改进的多用途生物材料的需要：其是骨增生性的，优选骨诱导性的，以充当多用途骨移植物、填料、胶粘剂、粘合剂、骨锚(anchor)和接合剂。该生物材料应该能够在大约50℃以下进行受控放热反应，应该易于操作，具有开放作业时间(open working time)，并且能够容易地使用注射器注入。

发明内容