[发明专利]用于组织工程的装置及方法

说明书

技术领域

一般而言，本发明涉及多孔性纤维医药植入物的领域。具体而言，本发明涉及一种生物活性纤维植入物，当应用于活体内的环境中，其具有骨刺激性（osteostimulative）特性。

背景技术

在手术及矫形外科程序中通常需要人工替代装置以用于修复骨组织中的缺陷。在老化人口中，愈来愈需要人工替代物（prosthesis）以用于替换或修复患病或退化的骨组织，以及增进人体本身的机能以快速愈合因严重的外伤或退化性疾病所导致的肌肉与骨胳的伤害。

已发展自体移植术与异体移植术程序以修复骨缺陷。在自体移植术程序中，将得自一病患的供应部位的骨移植物（例如得自髂骨棱（iliac crest））移植至修复部位，以促进骨组织的再生。然而，自体移植术程序尤其具有侵入性，造成获取部位的感染及非必要的疼痛与不适的风险。在异体移植术程序中，使用来自相同物种的捐赠者的骨移植物，但使用这些材料会升高感染、疾病传播、及免疫反应的风险，以及宗教反对。因此，已寻找用于移植人造材料的人造材料及方法以作为自体移植术及异体移植术的替代方案。

已发展用于修复骨组织中的缺陷的人造的人工替代装置，以试图提供一种具有天然骨材料的机械特性的材料，同时促进骨组织生长以提供持续且永久的修复。对于骨的结构及生物机械特性的知识、以及骨治疗过程的了解，提供关于用于骨修复的理想的人造的人工替代装置所要求的特性及特性的指引。这些特性包括但不限于：生物可吸收性，以使装置有效地溶解于身体中而无有害的副作用；骨刺激性及/或骨传导性，以在伤口愈合时促进骨组织向内生长进入所述装置；以及荷重承载或重量分担以支撑修复部位，使伤口愈合时不移动组织，以促进持续的修复。

至今已成功发展出达到至少部份所要求特性的材料，但几乎所有材料折损了至少部份关于理想的硬组织支架的生物机械需求。

发明内容

本发明通过提供一种生物可吸收性、骨刺激性、及荷重承载的材料，达到用于修复骨缺陷的有效的人造骨的人工替代物的目的。本发明提供一种生物活性玻璃纤维的生物可吸收性（即，可吸收性）组织支架，具有连结至所述纤维的至少一部分以形成一种刚性三维多孔性基质的生物活性玻璃。所述多孔性基质具有互相连接的孔隙空间，其孔隙尺寸分布为约10微米至约500微米、孔隙度为40%至85%，以在一旦移植进骨组织后提供骨传导性。本发明的实施方案包括具有双模态的孔隙尺寸分布的孔隙空间。

根据本发明还提供一种制造一种人造骨的人工替代物的方法，包括混合一种玻璃纤维与一种连结剂、一种孔隙形成剂、及一种液体，以提供一种塑性可成形的批料。于此方法中，所述玻璃纤维和所述连结剂的组成皆为生物活性组成的前驱物。混合并揉捏所述可成形的批料，以均匀分散玻璃纤维和连结剂、孔隙形成剂及黏结剂,并形成一所要的形状。接着干燥所述成形的形状以去除液体,以及去除孔隙形成剂。再加热所述成形的形状,使玻璃纤维和连结剂反应,以形成一种具有生物活性组成的多孔性纤维支架。

根据本发明还提供另一种制造人造骨的人工替代物的方法,包括将前驱物材料施用于多孔性纤维支架,接着反应成形为一种生物活性组成。

本发明方法通常涉及一种生物活性组成的反应形成作用,使用包含纤维前驱物的生物活性组成的前驱物的原材料，但通常保持纤维前驱物的形式和相对位置。

本发明的这些及其它特征将参照以下描述而更清楚，且尤其可通过所附权利要求书中所指出的手段及组合而了解。

附图说明

本发明的前述及其它目的、特点、及优点将通过以下数个本发明的实施方案的详细描述而清楚；如所附附图中所示，其中相同的组件符号在不同视图中是指相同部分。附图并非一定按比例绘制，而是用以强调说明本发明的原则。

图1为根据背景技术的钠钙玻璃（soda-lime glass）的三相图（ternary phase diagram）。

图2为大约100X的放大倍率的扫描式电子显微镜图,显示根据本发明的生物活性组织支架的实施方案。

图3为本发明方法的用于形成图1的生物活性组织支架的实施方案的流程图。

图4为根据图3方法的固化步骤的实施方案的流程图。

图5为根据本发明方法而制造的对象的实施方案的示意图。

图6为图5的对象在完成本发明方法的挥发性组分去除步骤后的示意图。

图7为图6的对象在完成本发明方法的反应形成步骤后的示意图。