用于生产胶原蛋白膜的方法及其应用_3

文档序号:8366675阅读:来源:国知局
科学术语)具有本领域普 通技术人员常规理解的相同的含义。将进一步理解的是,术语,诸如在常用的词典中定义的 术语,应解释为具有与在说明书和相关技术的上下文中相一致的含义,除非有明确定义,不 应以理想化或过于正式的观念进行解释。为了简洁和/或清楚,公知的功能或结构可能没 有详细地描述。
[0077] 应该理解的是,当一个元件涉及状态"在…上(on) "、"附着(attached) "至、"连接 (connected)"至、与…"偶联(coupled) "、"接触(contacting)"等,另一元件,它可以直接 在…上、附着至、连接至、与…偶联或接触其他元件或者中间元件也可以存在。相反,当一个 元件涉及状态例如,"直接在…上"、"直接附着"至、"直接连接"至、与…"直接偶联"或"直 接接触"另一元件时,不存在中间元件。本领域技术人员也将理解的是,涉及一种结构或特 征与另一特征设置为"相邻的",可以具有重叠或位于相邻特征之下的部分。
[0078] 应该理解的是,尽管在本文中使用术语第一、第二等来描述各种元件、组分、区域、 层和/或部分,但是这些元件、组分、区域、层和/或部分不应该限于这些术语。这些术语仅 用于从一种元件、组分、区域、层或部分中区分另一种元件、组分、区域、层或部分。因此,下 面讨论的第一元件、组分、区域、层或部分可以被称为第二元件、组分、区域、层或部分,而不 脱离本发明的教导。除非特别指明,操作(或步骤)的顺序不限于提交的权利要求或附图 中的顺序。
[0079] 术语"可植入的"是指可以插入、嵌入、移植或以其他方式急性或慢性附着或放置 在患者上或患者内的"含有胶原蛋白的组织"、"胶原蛋白膜"、"装置"或"支架"。术语"含 有胶原蛋白的组织"是指可以从含有胶原蛋白的哺乳动物身体中分离出来的皮肤、肌肉等。 术语"含有胶原蛋白的组织"还包括"合成"生产的组织,其中的胶原蛋白或含有胶原蛋白 的材料已在体外组装或制造。
[0080] 术语"胶原蛋白膜"在这方面应理解为主要基于胶原蛋白的膜。"膜"通常包括如 本文所述的组分。
[0081] 术语"慢性"是指"含有胶原蛋白的组织"、"胶原蛋白膜"、"装置"或"支架"被设定 为保持移植至少2个月,典型地至少6个月,且在一些实施方式中,1年或多年以上,同时保 留操作用于其预期的功能。术语"涂层"或"覆盖物"指的是在膜、装置或支架的目标表面 上的材料。该涂层可以是能够抑制底层膜、装置或支架的细胞和组织结垢的多孔涂层。该 涂层不能促进组织生长。该涂层可以是抵抗组织结垢和生物降解的薄的或厚的膜、泡沫或 其他屏障。术语"支架"指的是在其中的细胞、组织、血管等可以生长、繁殖和扩充的多孔材 料和/或结构。
[0082] 胶原蛋白束由胶原蛋白纤维组成。胶原蛋白纤维由缠绕以形成右旋三股螺旋的三 种多肽链组成。每种胶原蛋白多肽链被命名为α链且富含甘氨酸、脯氨酸和羟脯氨酸。有 许多不同α链和这些α链与对应的不同类型的胶原蛋白的不同组合。在一些实施方式中, 本发明的胶原蛋白膜包括I型胶原蛋白。I型胶原蛋白由两个α?链和一个α2链组成。
[0083] 在一些实施方式中,所述胶原蛋白纤维或纤维束是从分离自源(source)的致密 结缔组织提供的。在这里使用的术语"致密结缔组织"是指主要含有在所有哺乳动物的肌 腱、韧带和真皮中发现的I型胶原蛋白纤维或纤维束的基质。致密结缔组织与"疏松结缔 组织"明显不同。疏松结缔组织的特征在于松散排列的纤维和丰富的细胞,并且存在于,例 如,覆盖身体表面和线条内脏的上皮细胞的下方。
[0084] 致密结缔组织可以是规则的或不规则的。规则致密结缔组织在肌腱和韧带中被发 现,并在不同的组织之间提供紧密连接。在规则致密结缔组织中的胶原蛋白纤维以平行的 方式被捆绑。不规则致密结缔组织具有不像在规则致密结缔组织中平行捆绑排列的纤维, 并包括皮肤的大部分真皮层。本发明的胶原蛋白膜可以由规则致密结缔组织或不规则致密 结缔组织,或两者的组合组成。
[0085] 胶原蛋白"微纤维","原纤维","纤维"和"天然纤维"指的是在腱中发现的天然 存在的结构。微纤维的直径是约3. 5nm至50nm。原纤维的直径是约50nm至50 μπι。天然 纤维的直径为约50 μm以上。"合成纤维"指的是已形成和/或化学制造或物理制造或从 它的天然存在的状态被改变的任何纤维状材料。例如,从消化腱形成的原纤维的压纺纤维 (extruded fibre)是合成纤维,但从哺乳动物新形成的腱纤维是天然纤维。当然,合成的胶 原蛋白纤维能够包括非胶原成分,如羟基磷灰石或促进组织生长的药物。例如,该组合物能 够含有生长因子,如碱性成纤维细胞生长因子、肿瘤生长因子β、骨形态发生蛋白、血小板 源性生长因子和胰岛素类生长因子;趋化因子如纤维连接蛋白和透明质酸;以及细胞外基 质分子如聚集蛋白聚糖、二聚糖和核心蛋白多糖。当然,合成的胶原蛋白纤维能够包括非胶 原组分,如微粒、羟基磷灰石和其他矿物相,或促进组织生长的药物。例如,该组合物能够含 有碳纳米管、锌纳米线、纳米晶体金刚石或其它纳米级颗粒;较大的晶体和非晶体颗粒如磷 酸钙、硫酸钙、磷灰石矿物质。例如,该组合物能够含有治疗剂如二膦酸盐,抗炎类固醇,生 长因子如碱性成纤维细胞生长因子、肿瘤生长因子β、骨形态发生蛋白、血小板源性生长因 子和胰岛素类生长因子;趋化因子如纤维连接蛋白和透明质酸;以及细胞外基质分子如聚 集蛋白聚糖、二聚糖和核心蛋白多糖。
[0086] 本文所用的术语"源"是指含有任何哺乳动物中的致密结缔组织的任何胶原蛋白 组织。在一些实施方式中,含有致密结缔组织的组织是腱。腱是在哺乳动物中连接肌肉至 骨骼的组织。
[0087] 在一些实施方式中,所述含有胶原蛋白的组织可以分离自任何哺乳动物,包括,但 不限于羊、牛、猪或人。在其他实施方式中,所述含有胶原蛋白的组织分离自人。
[0088] 在一些实施方式中,所述含有胶原蛋白的组织是"自体移植的",即分离自需要治 疗的受试者的身体。
[0089] 在一些实施方式中,本发明提供了一种含有大于80%的I型胶原蛋白的胶原蛋白 膜。在其他实施方式中,所述胶原蛋白膜含有至少85%的I型胶原蛋白。在其他实施方式 中,所述胶原蛋白膜含有大于90%的I型胶原蛋白。
[0090] 所述胶原蛋白纤维或所述胶原蛋白膜的纤维束形成编织结构。本文所用的术语 "编织结构"是指一种包括纤维或纤维束的第一组和第二组的结构,其中在第一组中的纤维 或纤维束主要在第一方向上延伸,且在第二组中的纤维或纤维束主要在第二方向上延伸, 其中所述第一方向和第二方向是彼此不同的,而且在第一组中的纤维或纤维束插入或与在 所述第二组中的纤维或纤维束相编织。在方向上的差值可以是约90°。
[0091] 本文所用的术语"最大拉伸负荷强度"指的是所述胶原蛋白膜可以承受的最大拉 伸负荷。在负荷V延伸曲线上,这是通过在曲线上的最大负荷来表示。
[0092] 在一些实施方式中,所述胶原蛋白膜具有大于20N的最大拉伸负荷强度。在一些 实施方式中,本发明的所述胶原蛋白膜具有大于25N,40N,60N,80N,100N,120N或140N的最 大拉伸负荷强度。
[0093] 此外,可以认为所述胶原蛋白膜的实施方式的编织结构提供了在生物支架的最大 负荷上的减小的延伸,同时提供了在模量上的增加。
[0094] 本文所用的术语"模量"指杨氏模量且被确定为应力(stress)与应变(strain)之 间的比例。这提供了胶原蛋白膜的刚度的测量。
[0095] 在一些实施方式中,胶原蛋白膜具有大于IOOMPa的模量。在其他实施方式中,所 述胶原蛋白膜具有大于200MPa,300MPa,400MPa,或者500MPa的模量。
[0096] 本文所用的术语"在最大负荷上的延伸"是指参考在空载条件下的所述胶原蛋白 膜的原始长度,在最大拉伸负荷强度下的所述胶原蛋白膜的延伸。这是对比哪个具有更大 的最大延伸。
[0097] 在一些实施方式中,所述胶原蛋白膜具有小于原始长度85%的在最大负荷上的延 伸。
[0098] 装置的实施例能够从通过本发明的实施方式设想的所述胶原蛋白膜、胶原蛋 白涂层和/或支架中获益,包括但不限于,可植入的支架,包括心脏的、动脉的、神经的 (脑)、泌尿的和其它的支架,可植入的发电机(IPGs),心脏起搏器,除颤器,心律转变器 (cardioverters),刺激剂和/或用于脑的引线系统,中枢神经系统(CNS)或外周神经系统, 心脏的或其他生物的系统,心脏置换瓣膜,可植入的传感器包括葡萄糖传感器、心脏传感 器、身份或跟踪传感器(例如,射频识别),检测或测量〇 2、pH值、温度、离子等的传感器,骨 科植入物,包括组织植入物,诸如用于下巴、面颊、下颚骨和鼻子的面部植入物,可植入的皮 下或经皮进入端口,引流管如咽鼓管引流管,导管如尿导管,呼吸辅助管等。
[0099] 所述胶原蛋白膜、支架或纤维的覆盖物能够被设定为大体上包装目标可植入的装 置,或者可以仅覆盖其一部分。
[0100] 所述胶原蛋白膜、支架或覆盖物能够为结合在一起的或以任何合适的方式在设备 上的纤维或原纤维的三维阵列,该合适的方式包括经压缩或挤压通过它们的天然亲和力粘 附在一起,通过使用粘性涂层或粘合剂,如凝胶状涂层,或者通过其他方式连接纤维以形成 所述阵列。
[0101] 在本文中所描述的方法中使用的术语"同时发生的机械刺激"指的是在所述含有 胶原蛋白的组织的化学处理过程中拉伸胶原蛋白膜的过程。所述膜可以经历静态的和/或 周期的拉伸。因此,在一些实施方式中,同时发生的机械刺激可以包括:
[0102] (i)预设时间内所述膜的拉伸;
[0103] (ii)预设时间内所述膜的松弛;以及
[0104] (iii)重复步骤⑴和步骤(ii)n次,其中,η是大于或等于1的整数。
[0105] 如果机械刺激是通过拉伸所述膜实现的,优选地,所述膜沿其长轴被拉伸。
[0106] 在一些实施方式中,同时发生的机械刺激包括对含有胶原蛋白的组织周期地施加 张力,其中,所述张力的周期性包括约10秒至约20秒的拉伸期,和约10秒的松弛期,以及 由此产生的应变是大约10 %,并且继续进行机械刺激直到所述含有胶原蛋白的组织内的胶 原蛋白束如本文所述被对齐。
[0107] 本发明还涉及本发明的胶原蛋白膜或支架用于在体外或在体内生物活性化合物、 药物、生长因子、蛋白质、肽、核酸、有机或无机分子等的递送的应用。本发明的含有胶原蛋 白的组织或支架能够装载生物活性化合物等,然后该装载的支架可以被植入或与人或动物 的身体、组织、细胞等接触。然后允许该化合物从支架释放到身体、组织、细胞内等。所述胶 原蛋白膜或支架能够设置在可生物降解的或不可降解的支撑结构或基质上。
[0108] 本发明中使用的所述胶原蛋白能够是合成的或源自任何合适的动物物种。所述胶 原蛋白能够来自于脊椎
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