[发明专利]功能化钛种植体及相关的再生材料

说明书

相互参照

本申请要求2008年11月25日提交的美国临时申请号为：61/117,831的优先权，该申请讲授的内容被整体引为参考。

技术领域

本发明一般涉及用于生物医学用途的医疗种植体。

背景技术

骨质疏松性股骨颈骨骨折(femoral neck fracture)、以及膝关节和髋关节的退行性病变是相当常见的问题。美国每年做五十余万例的髋关节和膝关节再造手术，手术中利用钛种植体作为锚固(anchor)已经成为一种基本的处理治疗方式。这些区域的骨折的性质和位置不允许骨头固定(例如，铸造夹板固定)，手术后，种植体经常马上受到由于重力和日常生活活动，像行走所造成的经常和/或周期性负载的影响。这样治疗结果的问题主要包括相当大程度的残疾、持久依赖性、死亡率、范围在5％-40％的较高的修正手术比率、以及生活质量的大幅下降。另一个不利因素是，为了这些目的种植体布置遇到了骨头的再生潜能受损以及代谢活动像骨质疏松和老年性的特点，它们阻碍了骨头在种植体周围的愈合。因此利用骨内种植体(endosseous implants)，骨与关节支抗(joint anchorage)的迅速且牢固的建立是一种持久的努力，以使发病率降到最低，使功能恢复和长期预后最大化。

同时，利用牙齿钛种植体对掉落的牙齿进行修复治疗被普遍地接受。但是，口腔医学中种植体疗法的应用有各种风险因素，包括宿主骨头的质量和尺寸、全身状况和年龄。更重要的是，钛种植体需要延长的愈合时间(4-6个月)以及骨头整合以忍耐咬合的负荷(occlusal load)，实际地限制了这种有利疗法的应用。具有改善的骨形成(bone-forming，osteoconductive)能力的种植体能给患者和牙医带来很大的益处。

除骨头之外，不同于骨、关节、和牙齿再造疗法，现有组织再生疗法遇到了许多挑战。例如，目前所采取的对受伤和退行性病变后骨头缺损的治疗需要使用生物分子，例如生长因子来刺激组织再生。生物分子的效力以及能被再生的骨体积(volume)仍然存在限制。生物分子的有害效应和治疗的费用都值得注意。

当与载体生物材料一起传递的种植体的生物活性提高时，其可能具有用来增强组织再生所需要的生物反应的潜能。

发明综述

这里提供的是一种医疗种植体，它包含金属的表面，其特征在于，该金属表面包含带正电荷的金属氧化物。该金属可以是钛、金、铂、钽、铌、镍、铁、铬、钴、锆、铝和钯。在一个实施例中，该种植体包含一种载体材料，它可以是金属或者非金属的。

在一个实施例中，该医疗种植体包含钛表面。该钛表面包含TiO₂。在一个实施例中，该钛表面实质上不含烃。

该种植体表面能够以增强的速率吸引蛋白质和/或者细胞。该蛋白质可以是牛血清白蛋白(bovine serum albumin)、第五组分(fraction V)、和牛血浆纤连蛋白(bovine plasma fibronectin)。该细胞可以是人体间充质干细胞和成骨细胞。该蛋白质或者细胞可以直接附着在该经过处理的种植体表面，例如，不通过二价的桥连(bridging)阳离子。

该种植体表面可以导致和改善组织-种植体的整合和/或骨-种植体的整合。该种植体表面能够实现以下的任意一项功能或者它们的组合：增加蛋白质的吸附；增加成骨细胞的迁移；增加成骨细胞的附着；增加成骨细胞的铺开；增加成骨细胞的增殖；以及促进成骨细胞的分化。

这里提供的是一种使医疗种植体实现功能化的方法，它包含(1)提供一个金属的种植体表面，以及(2)对该种植体的表面进行处理从而使该表面带正电荷或者增加表面的正电荷。在某些实施例中，该方法使该表面再生理条件下带上正电荷。该生理条件下的pH值可以为7左右。在某些实施例中，该方法使该表面在pH值小于7或者pH值大于7的条件下带上正电荷。

在一个实施例中，与未经处理过的表面相比，该经过处理的表面能够以增强的速率吸引蛋白质和/或细胞。

在一个实施例中，该种植体具有钛表面。在一个实施例中，该钛表面包含二氧化钛。

在一个实施例中，该种植体表面用紫外线照射处理。该紫外线能用紫外灯来提供。该紫外线的波长可以为约10nm至400nm。在某些实施例中，该紫外线的波长可以为约170nm至约270nm，或者约340nm至约380nm。在某些实施例中，该表面用波长为约170nm至约270nm的紫外线与约340nm至约380nm的紫外线的组合照射处理。