容的骨移植植入物的示例性实施例的局部断面视图，其中涂布的植入物包括与涂布的颗粒组合的纤维基质。
[0030]图7A示出了包括纤维束的本公开内容的骨移植植入物的示例性实施例的局部断面视图。
[0031]图7B示出了包括熔化的纤维束的本公开内容的骨移植植入物的示例性实施例的局部断面视图。
[0032]图7C示出了包括烧结的多孔颗粒的本公开内容的骨移植植入物的示例性实施例的局部断面视图。
[0033]图8示出了包括带有颗粒和多孔涂层的纤维基质的本公开内容的骨移植植入物的示例性实施例的局部断面视图。
[0034]图9示出了包括带有颗粒层和外涂层的纤维基质的本公开内容的骨移植植入物的示例性实施例的截面视图。
[0035]图10示出了本公开内容的骨移植植入物的另一个示例性实施例的透视图，其中植入物包括纤维束和颗粒。
[0036]图11示出了本公开内容的骨移植植入物的另一个示例性实施例的局部视图，其中植入物包括与纤维束组合的纤维基质。
[0037]图12示出了本公开内容的骨移植植入物的另一示例性实施例的透视图，其中植入物包括带有纤维束和颗粒的纤维基质。
[0038]图13显示了本公开内容的纤维生物活性玻璃植入物的扫描电子显微照片(SEM)。
[0039]图14显示了包括带有颗粒的纤维基质的本公开内容的生物活性玻璃植入物的扫描电子显微照片(SEM)。
[0040]图15显示了本公开内容的纤维束的扫描电子显微照片(SEM)。
[0041]图16显示了图15的束内的纤维基质的扫描电子纤维照片(SEM)。
[0042]在考虑参照附图的示例性实施例的以下描述时，本公开内容的前述及其它特征将对于本公开内容所属领域的技术人员变得显而易见。
【具体实施方式】
[0043]本公开内容提供了由这些材料形成的骨移植材料和植入物，该材料设计有结构和功能特征的组合，它们协同作用来允许一定时间内的骨移植植入物支持细胞增殖和新组织生长。植入物提供所需的多孔性和孔径分布来允许适当的血管化、优化的细胞附着、转移、增殖和变异。植入物由合成材料形成，合成材料为生物相容的，且提供所需的机械完整性来在整个愈合过程中支持持续的细胞增殖。此外，材料构成为改善处理，且允许容易模拟和/或定制植入物的外部尺寸和形状，以产生解剖部位的定制植入物。
[0044]骨移植植入物可由生物相容和生物吸收或生物再吸收的合成材料形成。此外，合成材料可为生物活性的。在一个实施例中，材料可为生物活性的材料，且在植入时形成其表面上的磷酸钙层。在另一个实施例中，材料可包括生物活性玻璃("BAG")。适合的生物活性玻璃包括溶胶凝胶衍生的生物活性玻璃、熔化衍生的生物活性材料、基于二氧化硅的生物活性材料、例如基于硼酸酯的生物活性玻璃和基于磷酸盐的生物活性玻璃的无二氧化硅的生物活性玻璃、结晶的生物活性玻璃(部分地或完全地)，以及生物活性玻璃，其包含微量元素或金属，诸如铜、锌、锶、镁、锌、氟化物、矿物钙源等。溶胶凝胶衍生的生物活性玻璃的实例包括特征为70mol% Si02、30mol% CaO的总体植入物的S70C30。熔化衍生的生物活性玻璃的实例包括 45S5，其特征为 46.lmol% Si02、26.9mol% Ca0、24.4mol% Na20 和 2.5mol%卩205的总体植入物的45S5，以及特征为60mol% Si02、36mol% CaO和4mol% P205的总体植入物的S53P4和58S。另一适合的生物活性玻璃还也可为13-93的生物活性玻璃。
[0045]生物活性玻璃形成基础材料，本公开内容的加工的骨移植植入物由该材料构成。生物活性玻璃可采用纤维、颗粒或两者组合的形式。用语颗粒意思是具有非柱形形式(例如圆形、球形、小球形或无规则的本体)的材料的至少一个碎片或更多。
[0046]生物活性玻璃可以以材料纯净形式提供。此外，生物活性玻璃可与载体混合来更好地临床处理，诸如制作灰泥或泡沫植入物。灰泥形式的柔韧植入物可通过使生物活性玻璃与可流动或粘性的载体混合来提供。泡沫植入物可通过将生物活性玻璃嵌入例如胶原(源自人或动物)或多孔聚合物基质中的多孔基质来提供。泡沫植入物的一个优点在于多孔载体还可用作附着细胞和生长因素的部位，且可导致更好管理的治愈。
[0047]载体材料可为多孔的，且可有助于影响愈合。例如，载体材料可具有适当的多孔性，以创建毛细管效应将细胞和/或营养物带至植入部位。载体还可拥有化学物质来创建渗透或膨胀的压力来将营养物带至该部位，且在过程中很快再吸收。例如，载体材料可为具有较高与水的亲合力的聚乙二醇(PEG)。
[0048]为了一致性，生物活性玻璃可通过静电纺丝或通过激光纺丝制造。例如，在期望纤维形式的材料的情况下，激光纺丝将产生一致直径的纤维。此外，生物活性玻璃纤维可形成为将具有可变直径和/或截面形状，且甚至可作为中空管吸收。此外，纤维可为有网孔、织造的、缠绕的等以提供多种形状。
[0049]骨移植材料可加工成具有变化的再吸收率的纤维。纤维的再吸收率由其材料成分和其直径确定或控制。材料成分可导致慢反应对快反应的产品。类似地，较小直径的纤维可比相同植入物的较大直径纤维再吸收更快。另外，材料的总体空隙度可影响再吸收率。拥有较高多孔性的材料意思是存在较少用于细胞来移除的材料。相反，拥有较低多孔性的材料意思是细胞必须做更多工作，且再吸收较慢。因此，骨移植植入物可包含纤维，其具有适当的材料成分和针对最佳性能的直径。不同纤维的组合可包括在植入物中以便实现期望的结果。
[0050]与材料成分和直径同样重要的是开放多孔性的孔径分布，且具体是开放多孔性的表面面积。本骨移植植入物不但提供优于其它骨移植植入物的改善的孔径分布，而且提供了用于开放孔的较高表面面积。本植入物的开放多孔性的较大表面面积通过液体驱使了较快的再吸收，允许了流体更好地接近孔。
[0051]类似于生物活性玻璃纤维，包括生物活性玻璃颗粒可使用具有较宽范围的尺寸或构造的颗粒来实现，以包括粗糙表面、很大表面面积等。例如，颗粒可定制成包括带有穿孔的内腔，以允许露出颗粒内部的表面。此类颗粒将更快吸收，允许了特征为差异再吸收性的定制植入物。例如，穿孔或多孔颗粒可特征为一致的直径或一致的穿孔尺寸。由颗粒提供的多孔性可看作是与骨移植材料或由骨移植材料形成的植入物一致的多孔性的次级范围。通过改变生物活性玻璃纤维和颗粒的尺寸、横向直径、表面纹理和构造(如果包括)，制造者具有向生物活性玻璃骨移植植入物提供选择性的可变特征的能力，这些特征在植入患者之前和之后较大地影响植入物的功能。纳米和微米尺寸的孔提供优异的流体吸收和保持能力，这加强了生物活性，且因此修复过程。
[0052]由于该纤维移植材料的柔韧性，故这些相同的玻璃纤维相对容易地形成或定形为纤维束。这些束可用生物活性玻璃纤维材料的较小的机械搅拌来实现。所得的纤维束是极其多孔的，且可容易地吸取流体或其它营养物。因此，通过提供多孔纤维束形式的生物活性玻璃材料，可实现甚至更好的临床结构和较好的处理。
[0053]本公开的有或没有烧结的形成和定性的生物活性玻璃材料共有与有限密度材料的类似的性质，这由它的过程和导致成束构型的基础材料的纤维大小(例如，纤维的直径和长度)规定。超多孔束可在整个束的梯度上拥有纳米、微米、间隙多孔性和大多孔性。未限制的是纳米孔旨在代表具有低于大约1微米和小到100纳米或更小的直径的孔，微孔旨在表示具有大约1到10微米之间的直径的孔，间隙孔旨在表示具有大约10到100微米之间的直径的孔，而大孔旨在表示具有大于大约100微米且达到1_或甚至更大的直径的孔。在一致的制造过程下，形成的生物活性玻璃束可与定量剂量一起使用来填充骨缺陷。任何数目的不同尺寸的束可提供成用于各种临床应用。
[0054]以束形式提供超多孔生物活性玻璃材料的一个利益在于可改善材料的处理。在处理材料束的一个方式中，束可与载体一起装入注射器中，且容易地注射到骨缺陷中。另一个利益在于具有紧密装填在一起的多个纤维束的附加结构效应，这形成了材料的整个支架的附加的宏观结构。类似于筛，独立的束之间的开口可以有益的，诸如在期望过滤器用于血液或骨髓中的各种营养物来将某些期望的营养物集中于植入物位置时。
[0055]当然，应当理解的是，尽管用语束用于描述材料的形状，此用语不旨在将本发明限于球形。实际上，形成的束形状可包括任何圆形或不规则的形状，只要其不是柱形。在本公开内容中，用语纤维束代表一定尺寸和长度范围的无规则定向纤维的基质。附加的材料的颗粒或微粒可随机地置于该基质内以提供附加的优点。多种材料和结构可选用于控制再吸收、骨激发、成骨作用、抗压性、不透辐射、抗菌活性、药物洗脱率的比率，且对于特定应用提供了最佳的临床处理。
[0056]熔化或硬化的纤维束的使用可在一些情况中是有利的，因为熔化向束提供了相对硬度，由此使硬化的束机械上更强。其与玻璃颗粒的组合进一步提高了结构完整性、机械强度和植入物持久性。由于较大尺寸的颗粒或束将趋于具有更长的再吸收时间，故在之前的情况中，使用者必须牺牲强度来用于速度。然而，有可能提供较大尺寸的颗粒或束来实现机械强度，而不显著地牺牲再吸收速度。为此，超多孔束可仅用于描述基于纤维和基于玻璃的束。本公开内容提供了超多孔束，其具有整体较大尺寸的束连同允许再吸收速度的多孔性提供结构完整性，而不是使用实心球或珠。这些超多孔束将趋于吸收更多营养，再吸收更快，且导致更快的愈合和缺陷的重建。
[0057]在一些实施例中，纤维束可部分地或完全地熔化或硬化来提供较硬的束。当然，将构想出的是，熔化的纤维束(硬束)和未熔化或松散纤维束(软束)两者的组合可同时用于一个应用。同样，纤维移植材料的灰泥、泡沫、束和其它配方的组合可用于单个应用来创建甚至更复杂的多孔性梯度，且最终提供较好的治愈响应。在一些情况中，生物活性玻璃材料的实心多孔颗粒也可并入植入物中。
[0058]如前文所述，理想的骨移植植入物必须拥有协同作用来允许骨移植材料支持组织生长的生物活性和随时间前进的作用机理的特征组合。已知的是，多孔性和孔径分布在骨移植材料的临床成功中起到关键作用。更具体而言，骨移植植入物需要包括适合的孔径分布来提供优化的细胞附着、转移、增益和变异，且允许营养物和新陈代谢废物的流动输送。此外，