[发明专利]包括含矿物质化合物的支架的生物材料及其作为骨替代物的用途

说明书

本发明涉及一种包括含有矿物质组分的支架的生物材料，其中，所述矿物质组分包含至少一种磷酸钙化合物，并且其中所述支架具有涂覆有由多层液滴制成的间断涂层的表面，所述多层液滴是由至少一个层对组成的液滴，所述层对由一层聚阴离子和一层聚阳离子组成。

技术领域

本发明涉及包括含矿物质化合物的支架和在支架表面上的纳米储层的生物材料及其特别是作为骨替代物的用途。

背景技术

骨替代材料是骨组织工程的一个领域，旨在替代和克服与自体骨移植相关的关键限制，目前被接受为骨科手术和创伤学的标准疗法(Campana V等人，骨科手术中的骨替代物：从基础科学到临床实践(Bone substitutes in orthopaedic surgery:from basicscience to clinical practice)，J Mater Sci Mater Med 25,2445-2461(2014)；KumarSaper等人，Korean J Intern Med，2015年5月；30(3)：279-293；Pryor LS等人，骨替代物综述(Review of bone substitutes)，Craniomaxillofac Trauma Reconstr 2,151-160(2009)；Roberts TT，Rosenbaum AJ，骨移植物、骨替代物和骨科生物制剂：骨折愈合基础科学与临床进步之间的桥梁(Bone grafts,bone substitutes and orthobiologics:thebridge between basic science and clinical advancements in fracture healing)，Organogenesis 8,114-124(2012))。近年来，基于双相仿生原理开发的创新骨替代物在骨科手术市场占据重要地位。模仿骨组织的天然组成，这些生物材料含有有机相(由胶原蛋白或聚合物组成)，以便为细胞提供最佳的增殖、浸润和分化条件(V.Campana,G.Milano,E.Pagano,M.Barba,C.Cicione,G.Salonna,W.Lattanzi和G.Logroscino，2014J Mater SciMater Med.，2014年；25(10):2445-2461；Kumar Saper等人，Korean J Intern Med.，2015年5月；30(3)：279-293；Pryor等人，Trauma Reconstr.，2009年10月；2(3)：151-160；Roberts等人，Organogenesis.，2012年10月1日；8(4)：114-124)。这种有机部分与矿物相(陶瓷、羟基磷灰石(Hap)、磷酸三钙(TCP))相关，允许填充骨缺损并替代骨组织在抵抗机械强度施加的约束方面的功能。组织工程构建的成功受到血管化的限制，因为它提供了组织的必需营养素和氧合(Kaully T,Kaufman-Francis K,Lesman A,Levenberg S.血管化-可行的工程组织通道(Vascularization--the conduit to viable engineered tissues)，Tissue Eng B部分综述15,159-169(2009)；Baiguera S,Ribatti D.可行工程组织的内皮化方法(Endothelialization approaches for viable engineered tissues)，Angiogenesis 16,1-14(2013)；Brennan MA等人，用人骨髓基质细胞和双相磷酸钙进行骨再生的临床前研究(Pre-clinical studies of bone regeneration with human bonemarrow stromal cells and biphasic calcium phosphate)，Stem Cell Res Ther 5,114(2014)；Mertsching H，Walles T，Hofmann M，Schanz J，Knapp WH，用于人工组织和器官生成的血管化支架的工程(Engineering of a vascularized scaffold for artificialtissue and organ generation)，Biomaterials 26,6610-6617(2005)；Khan OF,SeftonMV，用于体内组织工程应用的内皮化生物材料(Endothelialized biomaterials fortissue engineering applications in vivo.)，Trends Biotechnol 29,379-387(2011)；Mao AS，Mooney DJ，再生医学：当前疗法和未来方向(Regenerative medicine:Currenttherapies and future directions)，Proc Natl Acad Sci U S A 112,14452-14459(2015))。目前，由于未与宿主组织整合和坏死导致的骨替代物应用的失败与缺乏血管化有关，尤其是在大骨损伤的情况下(Mercado-Pagan AE,Stahl AM,Shanjani Y,Yang Y.骨组织工程结构中的血管化(Vascularization in bone tissue engineering constructs)，Ann Biomed Eng 43,718-729(2015)；Brennan等人，2013stem cell research；Baiguera等人，2013年；Boerckel JD，Uhrig BA，Willett NJ，Huebsch N，Guldberg RE，体内血管生长和组织再生的机械调节(Mechanical regulation of vascular growth and tissueregeneration in vivo)，Proc Natl Acad Sci U S A 108,E674-680(2011)；Tsigkou等人，Proc Natl Acad Sci U S A 107,3311-3316(2010))。这可以通过以下事实来解释：宿主血管系统以每天大约10μm的速度侵入植入物，然后可能需要数周才能使3-4mm的植入物血管化(Baiguera等人，2013)。如今，大骨缺损的治疗仍然是当前医生面临的挑战。