[发明专利]用于形成三维支架的生物可吸收性陶瓷组合物

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2012年9月6日提交的美国临时申请序列61/697,356和2013年3月14日提交的美国临时申请序列61/781,638的优先权，上述专利的全文公开在此以引用方式并入。

技术领域

本公开涉及形成用于骨扩增的三维支架的生物可吸收性陶瓷组合物。

背景技术

合成陶瓷组合物已被熟知用于骨修复和骨间隙填充手术。陶瓷颗粒已被广泛用于此类手术。使用陶瓷颗粒诸如磷酸钙颗粒的一个有益效果是，一旦它们被包装放置在骨间隙中，便在颗粒与新的骨细胞之间建立孔隙的互连网络从而允许液体渗透，并且新的骨细胞可附接于颗粒的表面并且开始重塑和重吸收。使用陶瓷颗粒的一个缺点是与粒状混合物的非粘性性质相关联的迁移问题。

合成陶瓷粘固剂也已被广泛用于骨修复和骨间隙填充手术。通常，陶瓷粘固剂由基于硫酸钙和/或磷酸钙的粉末构成，该粉末可被混合到糊剂中并且被注入以在原位设定成或者可另选地预制成期望的形状并且然后放置在体内。使用陶瓷粘固剂的一个优点是陶瓷材料的相对高的体积可被置于骨间隙空间中。另外，一旦已被设定，粘固剂便具有从植入位点迁移的非常低的发生率。使用陶瓷粘固剂的一个缺点是，在植入时几乎无孔隙率，这避免了流体和新的骨细胞渗入到粘固剂构建体中，并且另外陶瓷粘固剂不为骨重塑提供最佳的骨传导支架。

例如，美国专利申请公开2010/0249794描述了包含半水硫酸钙(CSH)、磷酸一钙一水合物(MCPM)粉末和β-磷酸三钙(β-TCP)粉末的粘固剂系统，其在与水性溶液混合时形成可注射的骨移植替代粘固剂。然而，由于细粉的高百分比，当该系统被设置为体内粘固剂时，所述粘固剂不同时提供三维多孔结构。多孔结构仅仅在硫酸钙二水合物(CSD)重吸收时来发展。

已经尝试将陶瓷颗粒和陶瓷粘固剂两者组合为骨间隙填料。例如，美国专利No 7,754,246描述了陶瓷粘固剂和磷酸钙颗粒的整体混合物，其在与水性溶液混合时可设定为具有颗粒的无孔整体结构用作“网状框架”。该混合物可完成为期望的体外形状并且随后植入，或混合成糊剂并且注入/植入使得混合物可体内设置。在任一种情况下，在植入时没有多孔网络，直到硫酸钙开始重吸收。另外，相对于被植入其中的总体骨间隙空间，粘固剂对颗粒的相对高的百分比导致磷酸钙颗粒的低百分比。这呈现了用于新骨生长和重塑的骨传导支架搭建的欠佳条件。

发明内容

本公开描述了包括多个生物相容性陶瓷颗粒的生物可吸收性陶瓷组合物，颗粒中的每个具有多个含钙粒子的涂层，粒子的至少一部分被结合到颗粒中每个的外表面的至少一部分，其中生物可吸收性陶瓷组合物在干燥状态下是可流动的。根据一个实施例，含钙粒子是硫酸钙粒子，在另一个实施例中，它们是磷酸钙粒子，并且在某些实施例中，粒子可以是两者的共混物或组合物。本公开的生物相容性陶瓷颗粒可包括磷酸钙颗粒、硫酸钙颗粒、生物玻璃颗粒和其他基于硅酸盐的生物相容性陶瓷颗粒，以及它们的共混物和混合物。粒子、颗粒或两者还可包括另外的元素诸如硅、镁、锶、锌以及它们的混合物和衍生物，其可通过化学取代或加成或结合金属氧化物或包含该元素的盐或两者而与颗粒、粒子或两者混合。在一个实施例中，本公开的涂层可包括单个涂层，或者另选地可包括多个涂层例如至少两个涂层，并且在某些实施例中，包括三个或更多个涂层，例如多至约5个涂层。

本公开还描述了制造生物相容性陶瓷组合物的方法，该方法包括以下步骤：

混合多个含钙粒子和多个生物相容性陶瓷颗粒；

使含钙粒子和生物相容性陶瓷颗粒与含水介质反应；

在多个颗粒中每个的外表面的至少一部分上形成钙粒子涂层，以便形成包含多个带涂层颗粒的组合物，所述涂层被结合到外表面；以及

使带涂层颗粒脱水。

根据一个实施例，脱水的过程是部分脱水。根据另一个实施例，脱水的步骤是冻干步骤。根据另一个实施例，脱水步骤是包括高压消毒和冻干的多步方法。根据另一个实施例，脱水的步骤能够控制涂层的反应性程度，使得涂层的至少一部分对于后续的液压式粘固剂反应是反应性的。根据一个实施例，反应性的涂层部分是α-磷酸三钙(α-TCP)。根据另一个实施例，反应性的涂层部分是半水硫酸钙。