[发明专利]牙齿支架

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年6月17日提交的美国临时申请号61/187,875和2010年6月11日提交的美国临时申请号61/354,164的权益；它们通过全文引用结合到本文中。

发明背景

本发明涉及组织工程支架。

生物医学工程和牙齿再生。掉牙通常由各种口腔疾病和生理起因引起，包括龋齿、牙周病、损伤、遗传病和老龄化(Amar 2003，Philstrom2005，Kim 2006)。掉牙可导致身体和精神的痛苦，其可降低个体的自尊和生活品质(Amar 2003，Philstrom 2005，Kim 2006)。许多形式的牙病和一些医学病况如不受控的糖尿病提高掉牙的风险。对于无牙症的治疗，目前的选择局限于使用牙齿移植物和/或常规的固定或可移动假体。

近来，生物医学工程工具的出现和发展已导致在医学领域新的患者护理范围。例如，初步人临床实验已报道在成骨不全的儿童中在全身灌注骨髓基质干细胞(BMSSC)或骨髓细胞之后骨形成水平提高(Horwitz 2001，Horwitz 2002)。在牙齿组织工程、材料科学和干细胞生物学领域近来的进展提出，牙齿再生将是可能的(Duailibi 2006)。此外，存在于牙齿或颅面组织的不同的间充质干细胞(MSC)的近来的鉴定扩展了在帮助牙齿组织(比如牙质、牙骨质和牙周韧带(PDL))再生中潜在的临床益处范围(Shi 2005)。存在于乳牙和固齿的髓组织中的牙齿组织远祖细胞可用于使牙质和牙槽骨再生(Shi 2005；Zhang 2005)。此外，由大鼠和猪牙蕾二者分离的细胞可用于生物工程解剖学校正牙冠，但是具有有限的可预测性(Duailibi 2004，Honda 2005，Young 2002，Young 2005)。

牙齿/牙周复合体通常称为个体器官。虽然认为该器官相对小，但是其结构和发育复杂性是公认的。牙齿结构由三种钙化的组织类型(牙釉质、牙质和牙骨质以及牙髓)组成。牙质占据牙齿的主体，而牙釉质和牙骨质分别覆盖牙冠和尖端部分。牙周组织具有对牙齿的支持作用，并且由牙骨质、牙周韧带、牙槽骨和牙龈组成。牙周韧带为通过贯穿纤维(Sharpey’s fiber)使牙骨质与牙槽骨连接的连接组织。牙周韧带能感知和缓冲咀嚼期间的机械力。

尽管牙齿结构复杂，但是生物医学工程技术的进展已产生两种目前采用的牙齿再生方法。第一种方法基于组织工程，目标是通过在支架生物材料中接种干细胞使牙齿再生(Young 2002，Duailibi 2004，Honda 2005)。该技术已显示牙周组织再生的有希望的结果(Nakahara2006)。第二种方法试图复制或模仿胚胎牙齿形成的发育过程(Nakahara 2006)。该方法利用由小鼠胎儿采集的胚胎组织(牙齿上皮和牙齿间充质)并需要了解在胚胎中调节早期牙齿发育的原理(Ohazama2004，Hu 2006，Nakao 2007)。采用这些方法，在许多研究中，将生物工程化的牙胚移植到动物宿主的身体中，所述动物宿主通常为啮齿动物，其中存在足够的血流来提供必要的营养物和氧，以使组织形成最佳(Nakahara 2006)。

在组织再生中使用干细胞以及遇到的挑战。干细胞为存在于正常组织中的静止的细胞群，其呈现不对称的细胞分裂的不同的特性，形成两种子系细胞-新的远祖细胞/干细胞和能形成分化的组织的另一种子系细胞(Hawkins 1998，Lin 1998)。牙齿间充质远祖细胞已被鉴定并且特征为人乳牙和固齿两者的牙髓(Gronthos 2000，Mooney 1996，Shi 2005)。如前面提及的，存在于未成熟的牙蕾中的这些后天的上皮和间充质牙齿干细胞/远祖细胞已证明能产生生物工程化的和解剖学的校正，但是使含有牙釉质、牙质、髓和牙槽骨的牙冠的大小微型化(Shi 2005；Zhang 2005)。