[发明专利]从角蛋白生物材料形成的涂料和生物医学植入物

说明书

相关专利申请

本申请要求2006年2月17日提交的美国临时专利申请序号60/774,442、2006年2月17日提交的美国临时专利申请序号60/774,587、和2006年2月17日提交的美国临时专利申请序号60/774,920的35U.S.C.§119(e)规定权益，这些临时专利申请每一份的公开文书都全文列为本文参考文献。

本申请涉及2005年8月17日提交的Mark E.Van Dyke美国专利申请序号11/205,800，题为Ambient Stored Blood Plasma Expanders；2007年2月9日提交的Mark E.Van Dyke美国专利申请(序号待定)，题为Nerve Regeneration Employing Keratin Biomaterials；和2007年2月16日提交的MarkE.Van Dyke美国专利申请和PCT申请(序号待定)，题为Clotting and Healing Compositions Containing Keratin Biomaterials。

政府支持

本发明是在政府支持下完成的，与美国陆军的合同号为W81XWH-04-1-0105。美国政府对本发明享有某些权利。

发明领域

本发明一般地涉及角蛋白生物材料及其在生物医学应用上的用途。

发明背景

最早文献记载的角蛋白医学用途来自一位名为李时珍的中草药医生(《本草纲目》(Materia Medica)，即一部由李时珍(1518-1593)著述的中草药辞典)。在为期38年里，他著述了一部以《本草纲目》闻名的800卷书文集。这些书出版于1596年，即他死后3年。在这些卷中所述的11000多种处方当中，有一种名为血余炭(又名CrinisCarbonisatus)的物质由来自热解人发的研磨灰分构成。所述血余炭指征是加速伤口愈合和血液凝固。

在1800年代初期，当蛋白质还被称为类清蛋白(清蛋白是当时一种众所周知的蛋白质)时，很多不同种类的蛋白质正在被发现。1849年左右，“角蛋白”(Keratin)这个词在文献上出现，以描述构成硬组织例如动物角和蹄的材料(keratin来自希腊语“kera”，系指角)。这种新蛋白质引起科学家相当大兴趣，因为它没有表现出与其它蛋白质一样的行为。例如，用于使蛋白质溶解的通常方法对角蛋白没有效果，尽管燃烧和研磨等方法已经知道了一段时间，但很多科学家和发明家对使发和角溶解更感兴趣，以期制造更好的产品。

这个不溶性问题的解决方案来自一个700多年历史的行业—制革工业。在第一次世界大战进行的岁月里，将石灰应用于角蛋白凝胶的制造。在1905年公布的一项美国专利中，John Hoffmeier描述了一种用石灰从动物角提取角蛋白的方法(德国专利No.184,915，1905年12月18日)。然后，他使用所提取的角蛋白制造可以通过添加甲醛增强的凝胶(甲醛“交联”是使这样的凝胶增强的一种普遍采用方法，而且今天仍用来“固定”含有角蛋白等结构蛋白和胶原蛋白的组织)。

在1905年～1935年期间，发展了利用氧化化学和还原化学提取角蛋白的很多方法(Breinl F and Baudisch O，Z physiol Chem1907；52：158-69；Neuberg C，U.S Pat.No.926,999，July 6，1909；Lissizin T，Biochem Bull 1915；4：18-23；Zdenko S，Z physiol Chem 1924；136：160-72；Lissizin T，Z physiol Chem 1928；173：309-11)。到1920年代晚期，已经发展了使发、角、蹄的结构破坏的很多技术，但科学家被其中一些精制蛋白质的行为弄混淆了。科学家们很快就断言，很多不同形式的角蛋白存在于这些提取物中，而且断言发纤维一定是一种复杂结构，而不只是一种蛋白质线材。1934年，发表了一篇关键研究论文，该论文描述了不同类型的角蛋白，其主要区别在于有不同分子量(Goddard DR andMichaelis L，J Biol Chem 1934；106：605-14)。这篇研讨会论文证实，有很多不同的角蛋白同系物，而且每一种都在毛囊的结构和功能方面发挥不同的作用。