用于组织工程的装置及方法
【专利摘要】本发明提供一种制造多孔性组织支架的方法。生物活性材料（bioactivematerials）具有一组成为表面活性玻璃、玻璃陶瓷、及陶瓷材料的群组的生物上的活性材料（biologicallyactivematerials），最常见的包括一系列以硅酸盐、硼酸盐、及磷酸盐为基质的玻璃系统。这些材料典型地存在一窄的工作范围，而需要在加工时利用孔隙形成剂的燃烧以控制热变化（thermalvariation）的加热方法。
【专利说明】用于组织工程的装置及方法
【技术领域】
[0001] 总体上，本发明涉及医药装置及植入物的领域。具体而言，本发明涉及一种制造 生物活性植入物的方法，所述生物活性植入物于活体内具有骨刺激性（osteostimulative) 特性。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 用作替换或修复骨组织的人工替代物的组织工程支架，在所述支架材料的物理特 性为具有生物相容性（brcompatible)及骨刺激性时，会促进骨组织在人体的自然愈合过 程中向内生长。当所述支架材料的机械特性与周围组织（即，天然骨材料）的机械特性密 切匹配时，向内生长的组织及植入位置周围的组织会变的健康且成熟。已发展了各种用于 人工替代装置的材料，来试图提供具有天然骨材料的物理特性及机械特性的材料。这些材 料已经发展成各种可达到至少郃分要求特性的组成及复合物（composite)，但几乎所有材 料都在部分理想组织工程支架需求上有所妥协。
【发明内容】
[0004] 本发明达到提供一种多孔性生物活性医疗植入物或装置的目的。
[0005]根据本发明的一个实施方案提供一种形成多孔性组织支架的方法。所述方法包括 以下步骤：将生物活性材料以纤维及/或微粒形式与一第一孔隙形成剂及一第二孔隙形成 剂混合，所述生物活性材料具有一不连续的（discrete)尺寸分布。黏结剂及一液体包含于 混合物中，以提供一可形成或成形为所要求的组态的生胚（g reen)混合物。干燥所成形的 (shaped)物件，然后去除所述黏结剂。接着将所形成的（formed)物件加热到所述第一孔隙 形成剂的引燃温度，以使第一孔隙形成剂的燃烧可用来加热所形成的物件内部。接着将所 形成的物件加热到所述第二孔隙形成剂的引燃温度，以使第二孔隙形成剂的引燃温度的燃 烧可用来加热所形成的物件内部。所形成的物件通过所述第一孔隙形成剂及所述第二孔隙 形成剂的燃烧的合作加热，是提高所述形成的物件的温度的一个热源，以使所述生物活性 材料产生一多孔性组织支架。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]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，其中相同的元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。
[0007]图1为描述本发明的流程图。
[0008] 图2为描述根据图1方法的固化步骤的流程图。
[0009] 图3显示本发明说明性实施方案的热重分析/差示热分析（ThermoGravimetric Analysis(TGA)/Differential Thermal Analysis(DTA))。
[0010] 如讨论中将注意到的，虽然上述【专利附图】
【附图说明】了目前揭露的实施方案，但亦可考虑其 它实施方案。本揭露提供这些实施方案是作为代表，而不是限制。本领域的技术人员可设 计很多落入目前所揭露的实施方案的原则的范围与精神内的其它变型及实施方案。
【具体实施方式】
[0011] 本发明提供一种修复组织缺陷的组织工程支架。已发展了各种类型的用于组织工 程应用的人造的植入物，以试图提供一种人造的人工替代装置，来促进组织向内生长及健 康骨组织的生长。这些人造的植入物典型是由一种生物相容性材料所组成，其具有一特定 的微结构可提供组织细胞暂时性支持，以导引细胞增生并整合到周围组织。
[0012] 装置植入活体组织时，会引起生物反应，此生物反应与许多因素相关，例如植入物 的组成。生物去活性材料通常以纤维组织封装（encapsulated),以隔离主体与所述植入 物。金属及大多数聚合物产生这类的介面反应，近惰性陶瓷（如氧化铝或氧化锆）也是如 此。生物上的活性材料（biologically active materials)或生物活性材料（bioactive materials)引发可产生使植入物材料牢固于活体组织的介面连接的生物反应，很像天然组 织自体修复时形成的介面。这种介面连接可造成一个可将支架或植入物稳定在骨床（bone bed)中的介面，提供由支架跨过连接介面传递至骨组织中的应力转移。当修复处承受重量 时，包括再生骨组织的骨组织受到应力，此限制了因应力遮罩所导致的骨组织再吸收。生物 可吸收性材料可引发与生物活性材料相同的反应，但亦可通过体液展现完全的化学分解。
[0013] 用于本文中的生物活性材料包括一由表面活性玻璃、玻璃陶瓷、及陶瓷材料所组 成的群组，最常见的包括一系列以硅酸盐、硼酸盐、及磷酸盐为基质的玻璃系统或玻璃陶瓷 系统。各种生物活性材料的组成包括显示在表1中的这些。
[0014] 表1 :生物活性玻璃材料组成
【权利要求】
1. 一种制造多孔性组织支架的方法，其特征在于包含： 提供一种生物活性材料，所述生物活性材料具有一不连续的（discrete)尺寸分布； 提供数种孔隙形成剂，包括至少一第一孔隙形成剂材料及一第二孔隙形成剂材料，所 述第一孔隙形成剂材料的引燃温度（ignition temperature)低于所述第二孔隙形成剂材 料的引燃温度； 提供一黏结剂（binder)及一液体； 将所述生物活性材料与所述第一孔隙形成剂、所述第二孔隙形成剂、所述黏结剂、及所 述液体混合，以提供一生胚（green)混合物； 将所述生胚混合物形成一物件； 加热所述物件以去除所述液体及所述黏结剂； 将所述物件加热到至少为所述第一孔隙形成剂的引燃温度的温度，以启动所述第一孔 隙形成剂的燃烧； 利用所述第一孔隙形成剂的燃烧将所述物件加热到至少为所述第二孔隙形成剂的引 燃温度的温度，以启动所述第二孔隙形成剂的燃烧；以及 利用所述第二孔隙形成剂的燃烧而连接所述物件中的生物活性材料，以提供所述多孔 性组织支架。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料为纤维形式，且所述不连 续的尺寸分布为纤维长度。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料为纤维形式及颗粒形式。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料为13-93玻璃。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料为硼酸盐玻璃。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料为磷酸盐玻璃。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料为玻璃陶瓷。
8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料为陶瓷。
9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一孔隙形成剂及所述第二孔隙形成 剂的至少一种为石墨颗粒。
10. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一孔隙形成剂及所述第二孔隙形成 剂的至少一种为聚甲基丙烯酸甲酯。
11. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一孔隙形成剂及所述第二孔隙形成 剂的至少一种的颗粒尺寸是所述生物活性材料的不连续尺寸分布的众数（mode)的约0. 1 至约100倍。
12. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一孔隙形成剂的引燃温度为约 350°C，且所述第二孔隙形成剂的引燃温度为约650°C。
【文档编号】A61L27/50GK104245005SQ201380021110
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年3月1日 优先权日:2012年3月2日
【发明者】J·J·刘, C·S·勒维思 申请人:百傲图科技有限公司