[发明专利]用于向椎间盘和脊椎供给生物制剂的远程致动压电泵

说明书

发明背景

技术领域

本发明涉及可移植的药供给系统领域，更具体地，涉及用于向椎间盘空间和脊椎受控地供给生物制剂的远程致动的压电泵。

背景技术

科学家和脊椎外科医生已经证明基因制造的蛋白质、重组的人类骨形态发生蛋白-2、或rhBMP-2具有刺激病人的自体细胞生成更多骨骼的能力。该发现对于许多骨折和骨缺陷的治疗具有明显的有利意义。但更重要的是，rhBMP-2能够对正在经历脊椎融合术（spinal fusion）的病人非常有利。RhBMP-2将免除从骨盆进行骨移植的需要。它还可更可靠以及更快速地形成脊椎骨的融合。它甚至可减少对移植脊椎杆和螺钉的需要。

背部疼痛是当今美国的15种最普遍的被治疗的医疗疾病之一，并且仅次于感冒，是拜访医生的第二大的最普遍理由。背部疼痛不仅对病人具有极大影响，它还具有非常高的社会成本。背部疼痛是疼痛病症引起的生产时间损失的第二大普遍原因，并且导致最大量的总损失时间。已表明，在所有的医疗疾病中，背部疼痛导致生产率的最大损失。据估计，仅在美国，与该病症相关联的直接和间接损失是每年大约500亿美元。尽管背部疼痛是多因素的，但退变性椎间盘疾病通常涉及背下部疼痛的发病以及接下来的蔓延。椎间盘空间由椎间盘和周围的环状纤维组成。随着椎间盘退变，导致肥大增加以便支承身体重量，最终导致背部疼痛。

实现骨性融合对于骨性再生和复原是必须的，并且对于许多整形外科手术的成功是关键的。仅在脊椎方面，估计在美国每年进行了超过300,000例脊椎融合手术。

传统地，脊椎融合通过如下方式进行，即，将宿主骨剥皮，以及将自体移植物从髂嵴（iliac crest）取下以实现骨性“原位”融合。随着用于脊椎融合的仪器（即，椎弓根螺钉）的出现和普及，相邻段现在可被保持在一起，使它们固定不动，因此提高融合速率。然而，即使使用髂嵴自体移植物以及脊椎固定，生物融合的进展——即，在融合位置的新骨形成——也不是一致的。脊椎固定允许短期机械稳定性，但是缺少产生一致的生物融合的能力。髂嵴自体移植物具有与收获（harvest）结果相关的关联疾病，包括在供体位置的疼痛。此外，收获的骨的一致性取决于病人的本身骨的质量以及医生的收获骨性融合所需的大量骨骼的能力。对于能够一致地实现骨性融合而不需要髂嵴自体移植物的骨移植物替代品的需要导致生产骨移植物替代品，诸如脱矿质的骨基质（DBM）。DBM是骨移植物增补剂，由同种异体移植物制成，其具有骨诱导的能力，即，用作在两个骨芯片之间的桥以便于融合。但是，DBM不能形成新骨（骨诱导）。

重组的人类骨形态发生蛋白-2（BMP-2）的商业化已经产生如下一种产品，其具有可用于一致地产生骨融合的骨诱导特性。目前，BMP-2被FDA批准作为使用前部融合器（cage）的前部腰部椎体间融合（ALIF）中的自体移植物的替代品。其被出售为Medtronics,Inc的INFUSE Bone Graft。INFUSE由重组的BMP-2以及可吸收的胶原海绵（ACS;源自牛跟腱）制成。在典型的操作中，在移植之前，BMP-2被添加至ACS长达最少15分钟以确保BMP-2的充分结合。一旦添加至ACS，BMP-2必须在两个小时内使用。移植之后BMP-2的平均留存时间已经在一个鼠股骨外置模型的移植模型中被测量为7.8天。在循环中检测到的BMP-2的最大水平是六个小时后的移植剂量的0.1%。在鼠长骨异位移植模型中，平均留存时间为3.6天到4.6天（McKay-p.72）。在人类病人中，BMP-2被估计为在移植位置存在3-4周，并且通过肝脏从血液中清除以及经由尿排泄出。来自动物模型的组织结构表明ACS在4-12周内被重新吸收。

尽管BMP-2仅被FDA批准用于前腰部融合，但是其已经被用于许多不同类型的脊椎融合手术，包括后外侧融合，以及前部颈融合。看起来使用BMP-2对后外侧融合是有效的（但是有这样的顾虑，即，其可能实际作用得太好，并导致脊椎狭窄）。从颈部融合的观点来看，前部颈融合是有效的，但是通常诱导气管-食道肿胀，导致一些病人紧急插管。用于人骨的BMP-2被使用的浓度是每1cc溶液1.5mg BMP-2。在典型的前部腰部融合中，融合器（cage）被注满4cc的胶原海绵，被4cc的1.5mg/cc BMP-2溶液所饱和。

BMP-2技术的目前限制如下：