[发明专利]骨基质组合物和方法

说明书

背景

引言

已知哺乳动物骨组织含有一种或多种蛋白质物质(proteinaceous materials)，推测在生长和自然骨骼骨愈合期间有活性，所述蛋白质物质可以 诱导引起软骨内骨形成的细胞事件的发育级联。在文献中各种活性因子被称 作骨形态发生或生成蛋白(BMP)、骨诱导蛋白、骨生长或生长因子、成骨 蛋白或骨诱导蛋白。这些活性因子在此总称为骨诱导因子。

公知的是骨含有这些骨诱导因子。这些骨诱导因子存在于皮质骨的复合 结构之内，且以极低的浓度存在，例如0.003％。骨诱导因子指导多能间充 质细胞向骨祖细胞的分化，骨祖细胞形成成骨细胞。根据Marshall Urist在 1981年10月13日授予的美国专利4,294,753中所示的工作，皮质骨的适当 的脱矿质作用暴露了骨诱导因子，使得它是骨诱导性的，如以下更详细地讨 论。

骨移植物的概述

由损伤、疾病、创伤或手术引起的骨缺损的快速和有效的修复长期以来 是整形手术的目标。为此，许多组合物和材料已经使用或计划用于骨缺损的 修复。这些组合物和材料的生物学、物理学和机械性能是影响它们在各种整 形应用中的适用性和性能的主要因素。

自体的松质骨(“ACB”)长期以来被认为是骨移植物的黄金标准。ACB 是骨诱导性和非免疫原性的，并且，通过限定，它具有适合于特定接受者的 所有合适的结构和功能特点。遗憾的是，ACB仅在有限的情况中是可用的。 某些个体缺乏用于移植的合适尺寸和性质的ACB，且供体部位疼痛和发病 可能对患者和他们的医师造成严重的困难。

已经进行了大量努力来鉴定和开发可选择的骨移植材料。Urist公开了 骨诱导理论和使骨脱钙质、即，使骨基质(DBM)脱矿质的方法的基础性论 文。Urist M.R.，Bone Formation by Autoinduction，Science 1965；150 (698)：893-9；Urist M.R.等人，The Bone Induction Principle，Clin.Orthop.Rel. Res.53：243-283，1967。如上所述，DBM是骨诱导材料，因为当植入到啮齿 动物的异位位点时，由于包含在DBM内的骨诱导因子，它诱导骨生长。 Honsawek等人(2000)。现在已知的是，存在许多骨诱导因子，例如，BMP 1-15，它们是转化生长因子-β(TGF-β)超家族的一部分(Kawabata等人， 2000)。BMP-2已经成为蛋白质BMP家族最重要的且已被广泛研究。DBM 中还存在其他蛋白质，其单独不是骨诱导性的但仍然促进骨生长，包括成纤 维细胞生长因子-2(FGF-2)、胰岛素样生长因子I和II(IGF-I和IGF-II)、 血小板衍生的生长因子(PDGF)和转化生长因子-β-1(TGF-β1)。(Hauschka， 等人1986；Canalis，等人，1988；Mohan等人.1996)。

DBM植入物被报道是特别有用的(参见，例如，美国专利4,394,370、 4,440,750、4,485,097、4,678,470和4,743,259；Mulliken et al.，Calcif Tissue Int. 33：71，1981；Neigel等人，Opihal.Plast.Reconstr.Surg.12：108，1996； Whiteman等人，J.Hand.Surg.18B-.487，1993；Xiaobo等人，Clin.Orthop. 293：360，1993，在此引用作为参考)。DBM一般来自于尸体。无菌地移除骨 并处理杀死任何传染原。骨通过碾磨或磨削颗粒化，然后通过各种方法，例 如通过将骨浸泡在酸性溶液中来提取矿物成分。剩余的基质是可延展的，且 可以被进一步加工和/或成形和塑形用于植入接受者体内的特定位点。这样制 备的脱矿质的骨含有多种成分，包括蛋白质、糖蛋白、生长因子和蛋白多糖。 在植入之后，DBM的存在诱导向损伤位点的细胞募集。募集的细胞最终可 以分化成骨形成细胞。这种细胞募集引起伤口愈合速度的提高，因而，引起 患者的更快恢复。