包含胞外基质组织材料和成骨蛋白的产品的制作方法_2

文档序号:9871805阅读:来源:国知局
(PFU)/克,更优选地低于约5PFU/克。美国专利N0.6,206,931或美国专利申请公开N0.US2008286268中教导的粘膜下层或其他ECM组织的这些和另外的特征可以是本发明中使用的任何ECM组织的特征。
[0026]在某些实施方案中,本文中使用的ECM组织材料将是膜状组织,具有从组织源分离的层结构。ECM组织当完全水合时可以如分离的具有从约50至约250微米范围的层厚度,更常见地为当完全水合时从约50至约200微米,尽管也可以获得和使用具有其他厚度的分离层。这些层厚度可以随着用作组织源的动物的类型和年龄而不同。同样,这些层厚度可以随着从动物源获得的组织源而不同。
[0027]利用的ECM组织材料理想地保留来自源组织的结构微结构,包括结构纤维蛋白,如胶原,以及还有可能的可以形成天然纤维的弹性蛋白。在某些实施方案中,这样的纤维可以是非随机定向的,与用于去细胞的ECM组织材料的源组织中出现的一样。这样的非随机胶原和/或其他结构蛋白纤维可以在某些实施方案中特定提供就抗张强度而言非同向性的ECM组织,因此其一个方向的抗张强度不同于至少一个其他方向的抗张强度。
[0028]去细胞的ECM组织材料可以包括一种或多种ECM组织材料来源天然的生物活性剂,并且通过加工保留在ECM组织材料中。例如,粘膜下层或其他ECM组织材料可以保留一种或多种天然生长因子,如但不限于碱性成纤维细胞生长因子(FGF-2)、转化生长因子iHTGF-β)、表皮生长因子(EGF)、软骨衍生的生长因子(⑶GF)和/或血小板衍生的生长因子(PDGF)。同样,粘膜下层或其他ECM材料当用于本发明中时可以保留其他天然生物活性剂,如但不限于蛋白、糖蛋白、蛋白聚糖和糖胺聚糖。例如,去细胞的ECM组织材料可以包括天然肝素、硫酸肝素、透明质酸、纤连蛋白、细胞因子等。因此,一般而言,粘膜下层或其他ECM组织材料可以保留来自源组织的一种或多种生物活性成分,其直接或间接地诱导细胞响应,如细胞形态、增殖、生长、蛋白或基因表达中的变化。
[0029]本发明中使用的含粘膜下层的ECM材料或其他ECM材料可以源自任何合适的器官或其他组织源,通常是含有结缔组织的软组织源(非骨、非软骨)。为了用于本发明中而加工的ECM材料通常将包括丰富的胶原,最常见地由至少约80%重量胶原(基于干重)构成。对于绝大部分而言,这样的天然衍生的ECM材料包括非随机定向的胶原纤维,例如作为通常单轴或多轴但规则定向的纤维出现。当加工以保留天然生物活性因子(例如,如上讨论的)时,ECM材料可以保留这些因子,作为固体散布在胶原纤维之间、之上和/或之内。用于本发明中的特别理想的天然衍生的ECM材料将包括相当大量的这样的散布的非胶原固体,其使用合适的染色在光学显微镜检查下可以容易地确定。在本发明某些实施方案中,这样的非胶原固体可以构成相当大百分比干重的ECM材料,例如,在本发明不同的实施方案中,至少约1%,至少约3%和至少约5%重量。
[0030]本发明中使用的含粘膜下层或其他ECM组织材料还可以呈现出血管生成特征并且因此能有效诱导移植了所述材料的宿主中的血管生成。在这点上,血管生成是身体通过其制造新血管来产生提高的组织血液供应的过程。因此,血管生成材料,当接触宿主组织时,促进或激励所述材料中新血管的形成。最近已经研发了用于测量响应生物材料植入的体内血管生成的方法。例如,一种这样的方法使用皮下植入物模型以确定材料的血管生成特征。参见,C.Heeschen等,Nature Medicine 7(2001),Νο.7,833_839。当与焚光微血管造影技术结合时,这种模型可以提供生物材料中血管生成的定量和定性测量。C.Johnson等,Circulat1n Research 94(2004),Νο.2,262_268。
[0031]去细胞的ECM组织层可以作为单层植入物用于本发明中,但在某些实施方案中将用于多层构建体中。在这点上,用于将层碾压在一起的多种技术是已知的并且可以用于制备用于本发明中的移植物的多层构建体。例如,多层(即,两层或更多层)胶原材料,例如,含粘膜下层或其他ECM材料,可以结合在一起形成多层结构。说明性地,两层至约两百层去细胞胶原ECM组织层可以结合在一起,来提供用于本发明中的多层构建体。在某些实施方案中,两层至八层去细胞的胶原ECM组织层结合在一起形成用于本文中的多层构建体。优选,含粘膜下层ECM组织层从肠组织分离,更优选,从小肠组织分离。为了这些目的,猪衍生的组织是优选的。ECM组织层可以以任何合适的方式结合在一起,所述方式包括加热、非加热或冻干条件下的脱水热粘合,使用粘合剂、胶水或其他结合剂,与化学试剂交联或辐射(包括UV辐射),或这些方法彼此组合或与其他合适的方法组合。关于可以用于本发明中的多层ECM构建体及其制备方法的其他信息,可以参考例如美国专利N0.5,711,969,5,755,791,5,855,619,5,955,110,5,968,096和2005年3月3日公开的美国专利公开N0.20050049638Α1。这些构建体可以是有孔的或无孔的,并且当有孔时可以包括基本上跨过构建体表面延伸的穿孔阵列,或可以包括只在选定区域穿孔。
[0032]本文中实施方案的成骨组合物可以掺入异种移植ECM组织材料(S卩,跨种材料,如来自非人供体至人受体的组织材料)、同种异体移植ECM材料(S卩,种间材料,使用来自与受体相同物种的供体的组织材料)和/或自体移植ECM材料(即,其中供体和受体是同一个体)。此外,掺入ECM材料中的BMP和/或其他外源性生物活性物质可以来自由此产生ECM材料的动物的相同物种(例如,相对于ECM材料是同种异体或自体的)或可以来自与ECM材料源不同的物种(相对于ECM材料是异种的)。在某些实施方案中,ECM组织材料相对于接受移植物的患者是异种的,并且任何添加的细胞或其他外源性材料都将来自与接受移植物的患者相同的物种(例如,同种异体或自体的)。说明性地,可以用已经用异源人BMP(如本文中描述的rhBMP)修饰的异种ECM材料(例如,猪_、牛-或绵羊-衍生的)来治疗人患者。
[0033]本文中实施方案中使用的ECM组织材料可以不含或基本上不含另外的、非天然交联,或可以含有另外的交联。这样的另外的交联可以通过光-交联技术、通过化学交联剂或通过由脱水或其他方式诱导的蛋白质交联来获得。然而,因为某些交联技术,某些交联剂和/或某些交联程度可以破坏可重建材料的可重建特性,在需要保留可重建特性的情况下,可以进行可重建ECM材料的任何交联至允许该材料保留至少一部分可重建特性的程度,或以允许该材料保留至少一部分可重建特性的方式来进行可重建ECM材料的任何交联。可以使用的化学交联剂包括例如醛类,如戊二醛,二酰亚胺类,如碳化二亚胺类,例如,盐酸1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺,核糖或其他糖类,酰基叠氮,硫-N-琥珀酰胺,或聚环氧化物化合物,包括例如聚缩水甘油醚,如乙烯甘油二聚缩水甘油醚,依据商品名DENACOL EX810可从Nagese Chemical C0.,0saka,日本获得,以及甘油聚甘油醚,依据商品名DENA⑶L EX 313也可从Nagese Chemical C0.获得。通常,当使用时,聚甘油醚或其他聚环氧化物化合物将具有每个分子2至约1个环氧化物基团。
[0034]在其他实施方案中,本文中的成骨组合物可以掺入已经接受了扩大组织材料处理的ECM组织材料。在某些形式中,这种扩大的材料可以通过ECM材料与变性剂的受控接触直至该材料扩大并分离扩大的材料来形成,所述变性剂如一种或多种碱性物质。说明性地,所述接触可以足以将ECM组织材料扩大至其初始毛体积的至少120% (S卩,1.2倍),或在一些形式中,扩大至其初始体积的至少约两倍。此后,可以任选地从碱性介质中分离出扩大的材料(例如,通过中和和/或冲洗)。收集的、扩大的材料可以以任何合适的方式用于给予患者的材料的制备中。扩大的材料可以富含生物活性成分,在所需形状或构造的可植入体的形成中研碎、干燥和/或模制等。在某些实施方案中,用扩大的ECM组织材料形成的干燥植入体是可压缩的。
[0035]用变性剂(如碱性材料)处理ECM组织材料会引起该材料物理结构的变化,这随后使其扩大。这样的变化可能包括该材料中胶原的变性。在某些实施方案中,优选将该材料扩大至其初始毛体积的至少约三倍,至少约四倍,至少约5倍,或至少约6倍,或甚至更多倍。本领域技术人员将清楚扩大的规模涉及几个因素,包括例如碱性介质的浓度或PH,碱性介质暴露于该材料的时间和待扩大材料处理中使用的温度等等。鉴于本文中的公开内容,这些因素可以通过常规实验来改变,以获得具有所需扩大水平的材料。
[0036]胶原小纤维是由原胶原分子的四分之一交错(quarter-staggered)阵列组成。原胶原分子自身由三个多肽链形成,所述多肽链通过共价分子内键和氢键连接在一起形成三股螺旋。另外,在胶原小纤维内的不同原胶原分子之间形成共价分子间键。常常,多个胶原小纤维彼此装配在一起形成胶原纤维。据认为可以进行如本文中所述的将碱性物质添加至该材料,使得没有显著破坏分子内和分子间键,但使该材料变性至给该材料提供提高的经过加工的厚度的程度(例如,天然产生厚度的至少两倍)。可以加工来制备用作基底的扩大材料的ECM材料可以包括本文中公开的那些中的任何一种或其他合适的ECM。典型的这样的ECM材料将包括具有天然产生的分子内交联和天然产生的分子间交联的胶原小纤维的网络。在如本文中所述的扩大处理时,天然产生的分子内交联和天然产生的分子间交联可以保留在加工过的胶原基质材料中,足以使该胶原基质材料保持为完整的胶原性板材;然而,胶原性板材中的胶原小纤维可以变性,并且胶原性板材可以具有大于起始材料厚度的碱性加工过的厚度,例如初始厚度的至少120%,或初始厚度的至少两倍。然后加工扩大的ECM材料,以提供用作移植体或移植体中的泡沫或海绵结构,例如,通过研碎、浇注和干燥加工过的材料。关于扩大的ECM材料及其制备的其他信息在2009年12月31日公开的美国专利申请公开%.1^20090326577,2009年6月22日提交的公开美国专利申请系列%.12/489,199中可以找到,将其全部按引用并入本文中。
[0037]在本文中的某些实施方案中,成骨组合物可以由或基本上由去细胞的ECM组织和BMP (优选rhBMP-2)组成。另外或可替换地,成骨组合物可以主要由去细胞的ECM组织和BMP(优选rhBMP-2)组成,例如,至少80 %重量,至少90 %重量,或至少95 %重量,基于干重。
[0038]在其他形式中,除了ECM组织材料,本文中的组合物可以包括其他有机载体材料。说明性的材料包括,例如,合成产生的由天然或合成聚合物组成的基底。说明性的合成聚合物优选的是生物可降解合成聚合物,如聚乳酸、聚乙醇酸或其共聚物,聚酐、聚己内酯、聚羟基-戊酸丁酸酯、聚羟基链烷酸酯或另一种生物可降解聚合物或其混合物。优选的由这些或其他材料(例如,如本文中讨论的ECM材料)组成的植入体可以是多孔基质材料,配制成允许细胞入侵和向内生长至基质中。
[0039]在本文中的组合物中还可以掺入无机支架材料。在某些实施方案中,组合物可以连同ECM组织材料和骨形态生成蛋白掺入一种或多种含矿物质材料。这样的矿物质材料可以用作支架来支持硬组织(如骨)的产生。许多用于该目的的含矿物质材料是已知的并且可以以例如微粒形式来使用。合适的材料包括例如羟磷灰石、磷酸三钙、生物玻璃、磷酸钙、硫酸钙、骨或其组合。
[0040]含矿物质材料和ECM组织材料可以以任
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