[发明专利]生物相容性复合物及其用途

说明书

本发明涉及复合材料，其包含生物相容性和生物可再吸收的玻璃、生物相容性和生物可再吸收的基质聚合物和能够形成共价键的偶联剂。本发明还涉及该复合材料的用途以及包含所述复合材料的装置。本发明还涉及制造根据本发明的复合材料的方法。

背景技术

医疗植入物可由合金、陶瓷或可降解且稳定的复合物制造。植入物材料选择的挑选往往是材料性质的需要、所需的固定类型、医生的知识和技能、患者的需求和期望的组合，并且有时必须在可用的材料和愈合过程的需要和创伤、固定等等之后的生活质量之间做出妥协。一般说来，市场中合适材料的缺乏限制了某些类型的可植入装置的开发和设计。

传统上，使用合金来制造骨针、螺钉和板，实际上对于某些应用来说，合金仍然很适于承载外部负载。然而，由于合金和骨骼相比的强度和刚度，常常观察到骨再吸收作用。除了该硬度问题之外，另一缺点是材料在体内缺乏可降解性。为避免愈合过程之后的骨再吸收作用，需要第二次手术来移除植入物，这往往对患者造成额外风险和发病率添加，占用临床可用性并增加总费用(Bradley et.al.Effects of flexural rigidity of plates on bone healing.J Bone Joint Surg 1979；61A：866-72)。

基于例如甲基丙烯酸酯、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚硅氧烷和丙烯酸聚合物的生物稳定性聚合物及其复合物在文献中是已知的(S.Dumitriu，Polymeric Biomaterials 2^nded.CRC Press，2001)，并且聚合物复合物已经用于制造医疗植入物。然而，它们既不是生物活性的，也不是可再吸收的，从而不会被天然骨骼所替换。虽然比合金植入物要好些，但它们仍面临与合金类似的问题，并且可能需要在植入物使用寿命的某一时间点进行第二次手术以替换或移除该植入物。

骨骼的生物和机械性能是由其微结构特征所致的。骨骼是由有机和无机组份组成的复合材料，其中无机或矿物相占总干燥骨重的60-70％。有机相是主要包含胶原的类粘胶材料，而矿物组份由晶体形式的磷酸钙组成，含有碳酸根离子、少量的钠、镁、磷酸氢根离子和其它痕量元素。

多种生物活性的玻璃组合物在本领域中是已知的。它们能够与骨骼和软组织结合，并且它们可以用于刺激哺乳动物体内的组织或骨骼生长。生物活性玻璃通常也引导新组织的形成，该新组织在所述玻璃内生长。当生物活性玻璃与生理环境接触时，在玻璃表面上形成一层硅胶。在此反应之后，磷酸钙沉积到这一层并且最终结晶成羟基碳酸磷灰石(hydroxyl-carbonate apatite)。由于该羟基碳酸磷灰石层，当生物活性玻璃被插入到哺乳动物体内时，生物活性玻璃的再吸收放慢。数十年来，已对生物活性玻璃用作可与骨骼结合甚至化学结合的骨骼填充材料进行了研究。近来对生物活性玻璃的优良品质的发现使得该材料对于这些应用更受关注。某些生物活性玻璃已经以例如BonAlive、Novabone和Biogran的商品名称商业销售。生物活性玻璃已经以不同形式用于医疗应用，例如以颗粒和板的形式用于整形外科和颅颌面骨腔填充和骨再建。某些生物活性玻璃的配方已经在现有技术中公开，例如在出版物EP 802 890和EP 1405 647中。已知生物活性玻璃的一些组合物具有抗菌作用，参见例如出版物US 6,190,643和US 6,342,207。

其他类型的可再吸收的玻璃组合物在本领域也是已知的。可再吸收的玻璃不必是生物活性的，即它们不在玻璃表面上形成羟基碳酸磷灰石层。可再吸收的玻璃组合物被用于玻璃纤维工业中以解决在玻璃纤维绝缘物安装期间玻璃纤维在例如肺中结束的问题。优选该纤维相对较快地消失，从而不对身体造成不利影响。文献EP 0 412 878中公开了一种可再吸收的玻璃组合物。该纤维在32天内降解。然而，此降解速度对大部分医疗应用来说过快，例如对用于修复骨缺损或骨折的螺钉或销钉来说。

文献EP 915 812和EP 1 484 292公开了用于改善职业健康和安全的生物可溶性玻璃组合物。文献WO 03/018496公开了抗炎的、愈合创伤的玻璃粉组合物。出版物US 6,482,444公开了可在植入材料中使用的含银的生物活性溶胶衍生的玻璃组合物，用于制备在体外和体内细胞培养中使用的装置。

文献EP 802 890公开了具有大工作范围的生物活性玻璃组合物。通过向玻璃添加钾和任选地添加镁，防止了透明消失的问题。