[发明专利]用于组织工程的装置及方法

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及多孔医用植入体及假体装置的领域。更具体而言，本发明涉及一种具有性质梯度的组织工程支架。

背景技术

在外科及整形手术中常常需要用假体装置修复骨组织中的缺损。如今日益需要用假体来替换或修复老年人体内病变或恶化的骨组织，并用来增强身体的自身机制，以使由于严重创伤或变性疾病所引起的肌肉骨骼损伤快速愈合。

合成假体装置是用于在修复缺损时部分地或全部地替换骨关节或骨段。对骨的结构和生物机械性质的了解以及对自然骨愈合过程的理解，能够对用于此种骨修复的理想合成假体装置的所期望性质及特性提供指导。这些特性包括但不限于：骨激发性（osteostimulation）及/或骨传导性（osteoconductivity），用于在修复愈合时向促进自然骨组织内生长到装置中；以及承重能力或分担重量的能力，用于支撑修复部位并锻炼修复周围的组织，以促进耐久且健康的骨组织的生长。

迄今为止，所开发出的用于合成假体装置及组织工程支架的材料能够成功获得理想组织支架的至少一部分所期望特性，但是几乎所有材料均在生物机械要求的至少某些方面上存在不足，这导致所植入装置出现与固定相关的问题的可能性增大及/或出现过早损坏的可能性增大。

发明内容

本发明通过提供一种组织工程支架来实现提供一种用于修复骨缺损的有效合成骨假体的目的，所述组织工程支架具有互连及粘结的纤维的第一区域、以及互连及粘结的纤维的第二区域，所述第一区域具有表现为第一值的一种性质，所述第二区域具有表现为第二值的所述性质。所述第一区域与所述第二区域之间形成有第三区域界面，所述第三区域界面具有表现为梯度值的所述性质，所述梯度值介于所述第一值与所述第二值之间。本发明的实施例包括但不限于，其中所述性质是多孔性、弹性模量、强度、成分、及生物活性的组织工程支架。将阐述具体实施例，包括但不限于：髋臼杯（acetabular cup）、脊柱内装置（intravertebral device）、及截骨楔植入体（osteotomy wedge implant）。

本发明提供制造组织工程支架的方法，所述组织工程支架具有所期望性质，所述所期望性质具有在空间上分布于至少两个区域中的值。所述方法包括提供两批材料，第一批材料及第二批材料，其中每一批材料均包括纤维、粘结剂、及成孔剂，且所述两批材料分别具有相应的一组特性。使用所述第一批材料及所述第二批材料形成支架，其中所述第一批材料与第一区域相关联，且所述第二批材料与第二区域相关联，所述第一区域邻近所述第二区域。使所形成的支架固化，以首先移除粘结剂及成孔剂，随后加热所述支架，以在所述第一批材料的所述纤维与所述第二批材料的所述纤维之间形成粘结。在此过程中，具有第一值的所期望性质对应于所述第一区域，且具有第二值的所期望性质对应于所述第二区域。形成所述支架的具体实施例包括但不限于：共挤出、压轧（compression rolling）、模压成型（compression molding）、注射成型、快速原型成形（rapid prototype forming）、以及热等静压（hot isostatic pressing）。

附图说明

在阅读附图所示的本发明若干实施例的以下详细说明之后，本发明的上述及其他目的、特征、及优点将会变得显而易见，在所有这些不同的附图中，相同的参考编号指示相同的零件。附图未必按比例绘制，而是重点在于例示本发明的原理。

图1显示放大率约为100倍的光学显微照片，该光学显微照片显示根据本发明的组织支架的实施例。

图2是本发明的用于形成图1所示组织支架的方法的实施例的流程图。

图3是图2所示方法的制备步骤方法的实施例的流程图。

图4是根据图2所示方法的固化步骤的实施例的流程图。

图5是根据本发明方法所制造的物体的实施例的示意图。

图6是图5所示物体在完成本发明方法的挥发性组分移除步骤之后的示意图。

图7是图6所示物体在完成本发明方法的粘结形成步骤之后的示意图。

图8是本发明的两种材料组分的应力-应变关系的评估曲线图。

图9是根据本发明使用材料压缩成形的形成步骤的方法实施例的示意图。

图10是根据图9所示实施例而形成为髋臼杯的组织支架的示意图。

图11是根据图9所示实施例的组织支架的性质梯度的评估曲线图。