技术背景
估计每年在美国进行超过五十万例骨骼移植，成本超过25亿美元。预期这些数字到2020年翻倍。天然骨骼和骨替代物都已被用作移植材料。天然骨骼可以是自体移植的或同种异体移植的。骨替代物包括天然或合成材料，如胶原、聚硅氧烷、丙烯酸类、磷酸钙、硫酸钙等。
存在至少三种骨移植物有助于修复骨缺损的方式。第一种是成骨，通过称为骨祖细胞的骨形成细胞的存在，在移植物内形成新骨。第二种是骨诱导，其中包含在移植物内的分子(例如骨形态发生蛋白和其他生长因子)将祖细胞转化成骨形成细胞的过程。第三种是骨传导，这是通常含有移植物材料的基质作为能够形成受体中的骨骼和细胞的支架的物理作用。支架促进骨细胞迁移、增殖和分化，用于骨再生。
用于植入的基于骨纤维的去矿化骨基质显示多项机械性能，包括粘结性、纤维长度、纤维直径或宽度、纤维纵横比或多个变量的组合的改善。
已经显示去矿化骨基质(dbm)表现出诱导和/或引导骨形成的能力。因此，希望在需要骨生长的部位植入并维持去矿化骨基质。一些dbm可以油灰、凝胶、糊剂、或某些特定形状，例如片状提供。在一些情况下，dbm片对于一些应用不具有足够的完整性，并且当植入不容易限制的骨缺损时可能会分开。通常，当制备dbm纤维时，它们缺乏粘合性并且在包装中或在加工期间倾向于分开或松弛。为了减少这种趋势，通常添加载体(例如，甘油)以将dbm纤维保持在一起。包含载体可能导致额外的制造费用，并进一步使监管审批流程复杂化。
因此，需要dbm组合物和方法，其允许成骨、骨诱导和/或骨传导，并且同时具有足够的完整性以包裹骨缺损，有助于包含其他同种异体移植物，自体移植物和/或合成移植材料，并且可以接受其中缝线而不用担心撕裂。可以通过不需要载体的可再吸收或不可再吸收的网来增强的dbm组合物和方法将是有益的。此外，易于使去矿化骨基质水合的增强的dbm组合物和方法也将是有益的。
技术实现要素：
提供了包含机械缠结成可植入网的去矿化骨纤维的可植入网。在一些实施方式中，可植入网包含与可生物降解的网纤维机械缠结的去矿化骨纤维；在其他实施方式中，可植入网包含多个互相机械缠结的可生物降解的网纤维，其然后与一个或多个去矿化骨纤维机械缠结；在其它实施方式中，可植入网包含与去矿化骨纤维机械缠结的可生物降解的纤维，以在可植入网中形成多个层。
在各种实施方式中，可植入网还包含骨诱导性和/或促骨生成的添加剂，其包括处于可生物降解的网纤维上的生长因子、骨髓抽吸物、血液、血液制品、骨形态发生蛋白。在某些实施方式中，可植入网还包括治疗剂或其混合物。在其他方面中，可植入网包括机械缠结在网中的胶原纤维。在某些实施方式中，可植入网可以包括非骨纤维，例如片、碎片、颗粒和/或碎屑，其构造足以与可生物降解或永久性网机械缠结。
在某些实施方式中，通过采用带倒钩的针针刺、采用水或空气射流的缠结、采用超声波的超声缠结，使骨纤维机械地缠结到可植入网中。在其它实施方式中，将含有机械缠结在其中的去矿化骨纤维的可植入网进一步经受水分、热和/或由压力辊提供的压力。在一些实施方式中，含有机械缠结的去矿化骨纤维的可植入网被冻干。
在各种实施方式中，包含机械缠结在其中的去矿化骨纤维的可植入网包括自体移植或同种异体移植骨骼。在一些实施方式中，包含机械缠结在其中的去矿化骨纤维的可植入网含有织造或非织造骨纤维。去矿化骨纤维可以具有约50∶1至约1000∶1，约50∶1至约950∶1，约50∶1至约750∶1，约50∶1至约500∶1，约50∶1至约250∶1，约50∶1至约100∶1，约10∶1至约50∶1，或约5∶1至约10∶1的纵横比。在一些实施方式中，去矿化骨纤维的直径为约100μm至约2mm。在其他实施方式中，去矿化骨纤维的长度为约0.5cm至约10cm。
在某些实施方式中，提供了一种制备可植入网的方法。该方法包括用非骨纤维机械缠结去矿化骨纤维以形成可植入网。在其他实施方式中，机械缠结包括将用倒钩针针刺、水刺(spunlancing)、采用水射流或空气射流的缠结法或采用超声波的超声缠结法应用于去矿化骨纤维和非骨纤维。在各个方面中，可植入网不含载体或粘合剂。
在一些实施方式中，提供了治疗目标骨骼组织部位的方法。该治疗方法包括使骨骼组织部位与可植入网接触，该可植入网包括机械缠结到可植入网中的去矿化骨纤维。在其它实施方式中，该治疗方法还包括使可植入网与液体接触并将机械缠结的去矿化骨材料模制成经设置以契合目标骨骼组织部位处、目标骨骼组织部位附近或目标骨骼组织部位中的形状。在其各方面中，可用于接触包含机械缠结于其中的去矿化骨纤维的可植入网的液体包括生理上可接受的水、生理盐水、氯化钠、葡萄糖、乳酸林格氏溶液、磷酸盐缓冲盐水、血液、骨髓抽吸物、骨髓组分或其组合，其量足以使可植入的成骨材料成型。在一些实施方式中，可植入网被配置成围绕目标骨骼组织部位缠绕。在其他实施方式中，可植入网可以用缝线固定到目标骨骼组织部位，而不会在移去时撕裂。
各种实施例的附加特征和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过实践各种实施例来了解。将通过在说明书和所附权利要求中特别指出的元件和组合来实现和获得各种实施例的目的和其它优点。
附图的简要说明
部分地，关于以下描述，所附权利要求和附图，实施例的其他方面，特征，益处和优点将是显而易见的，其中：
图1描述了用于针刺技术的两种带倒钩的针；
图2描述了针刺过程的示意图；
图3描述了喷网或水流缠结过程的示意图；和
图4a描述了dbm纤维的侧视图。图4b描述了加强网的侧视图。图4c是将图4a的dbm纤维机械缠结到图4b的网中所得的植入网的侧视图。
图5a描述了包含天然胶原纤维的dbm片/碎屑的实例。图5b描述了可用于加强图5a的dbm片/碎屑的网。图5c描述了通过将图5a的dbm片/碎屑机械缠绕到图5b的网中而产生的植入网。
应该理解的是，这些数字没有按比例绘制。此外，图中的对象之间的关系可能不是按比例的，并且实际上可能具有与尺寸相反的关系。附图旨在使所示出的每个对象的结构具有理解和清晰度，并且因此可能夸大一些特征以便说明结构的特定特征。
详述
为了促进理解本发明的原理，下面将述及某些实施方式以及用来描述附图的具体文字。然而，应当理解的是，这并非意在限制本发明的范围，诸如对所述骨材料的改造和进一步改进，进而对本文所示本发明原理的进一步应用，都应视为在构思范围之内，正如本发明相关领域的技术人员能正常想到的那样。
另外，除非另外定义或文中明确表示，否则，本文中所使用的所有技术和科学术语都具有本发明所属领域普通技术人员通常所理解的同样含义。
除非文中明确表示，以下术语是具有下文中提供的定义的短语：
定义
为了本说明书和所附权利要求书的目的，除非另有说明，表示数量成分，材料的百分比或比例，反应条件和本说明书和权利要求书中使用的其它数值的所有数字应被理解为全部修改“约”一词。类似地，用先行词“约”将数值表示为近似值时，应理解该具体值构成另一个实施方式，其是所示数值的+/-10％。因此，除非有相反指示，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是近似值，其可以根据本申请要求获得的期望性质而变化。丝毫不是为了将等同原则的应用限制在权利要求的范围，每个数值参数至少应根据所记录的有效数字的位数并考虑到运用了常用的四舍五入规则进行解释。同样，说明书和所附权利要求书中所用的单数形式“一个”、“一种”和“所述”包括复数含义，并且引用特定数值包括至少该特定值，除非上下文另有明确说明。范围可在本文中表示为从“约”或“大约”一个具体数值和/或至“约”或“大约”另一具体数值。表述这样的范围时，另一种实施方式包括自所述一个具体值始和/或至所述另一具体值止。
虽然限定本发明宽泛范围的数值范围和参数是近似值，但是具体实施例中列出的数值是尽可能准确记录的。然而，任何数值不可避免地包含由其各自的测量过程中存在的标准偏差所必然造成的某些误差。此外，本文公开的所有范围应理解为涵盖其中包含的任何和全部子范围。例如，“1至10”的范围包括在最小值1和最大值10之间(并包括)任何和全部子范围，也就是具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值的任何和全部子范围，例如，5.5至10。
应注意的是，如本说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一种”，“一个”和“所述”包括复数指示物，除非明确且毫不含糊地限于一个指示物。因此，例如，提及“一个同种异体移植物”包括一个，两个，三个或更多个同种异体移植物。
本文所用的术语“生物活性”组合物或“药物”组合物可以互换使用。两个术语是指可以给予对象的组合物。生物活性或药物组合物有时在本文中称作本发明的“药物组合物”或“生物活性组合物”。
术语“可生物降解”包括载体和/或植入物的全部或部分将通过酶的作用、通过水解作用和/或通过人体内的其他类似机制随着时间降解。在各种实施方式中，“可生物降解”包括载体和/或植入物可在体内分解或降解成无毒性组分，之后或同时已经或正在释放治疗剂。“生物可蚀解”是指由于至少部分地与周围组织，流体或细胞作用中存在的物质接触，所述载体和/或植入物将随时间而侵蚀或降解。
术语“哺乳动物”是指分类学类“哺乳动物”的生物，包括但不限于人类，其他灵长类动物如黑猩猩，猿猴，猩猩和猴，大鼠，小鼠，猫，狗，牛，马等。
“治疗有效量”或“有效量”是在给予时，药物(例如，生长因子)导致生物活性改变，例如，促进骨、软骨和/或其他组织(例如，血管组织)生长、抑制炎症、减小或缓解疼痛、通过抑制免疫应答改善病症等。给予患者的剂量可以根据多种因素，包括药物的药代动力学性质，给药途径，患者条件和特征(性别，年龄，体重，健康状况，体积等)症状程度，并发治疗，治疗频率和所需效果而变化为单剂量或多剂量。在一些实施方式中，植入物设计为即释。在一些实施方式中，植入物被设计为缓释。在其它实施方式中，植入物包含一个或多个即释表面和一个或多个缓释表面。
当与疾病或病症联用时，术语“治疗”和“处理”是指执行可包括骨修复过程的方案，其中向患者(人，或其他正常或其他哺乳动物)给予骨植入物和/或一种或多种药物，以缓解疾病或病症或免疫应答的症状或迹象。缓解可发生在疾病或病症的症状或迹象出现之前，以及它们出现之后。因此，治疗或处理包括预防或防止疾病或不希望的病症。因此，治疗、处理、预防或防止不需要完全缓解症状或迹象，不需要治愈，且具体包括仅对患者产生边际效果的方案。
本文所用术语“骨骼”是指皮质、松质、或皮髓质的自体、同种异体、异种或转基因来源的骨骼。
术语“同种异体移植物”是指获自与受体相同物种但具有不同遗传组成的供体的组织的移植物，如两个人之间的组织移植物。
术语“自体同种”是指衍生或转移自相同个体的身体，例如，自体同种骨髓移植物。
本文所用的术语“骨传导”是指非骨诱导的物质用作其上骨骼可生长的合适模板或物质的能力。
本文所用术语“骨诱导性”是指能够从具有刺激新骨形成的潜力的宿主招募细胞的能力。可在动物的软组织中诱导异位骨形成的任何材料都被认为是骨诱导的。
术语“骨诱导”是指刺激多能间充质干细胞(msc)的增殖和分化的能力。在软骨内骨形成中，干细胞分化成成软骨细胞和软骨细胞，放下软骨ecm，随后钙化并被重塑成层状骨。在膜内骨形成中，干细胞直接分化成成骨细胞，其通过直接机制形成骨。骨诱导可以通过成骨生长因子刺激，尽管一些ecm蛋白也可以驱动祖细胞向成骨表型发展。
术语“骨传导”是指刺激移植材料内血管和成骨细胞的附着、迁移和分布的能力。影响移植物骨传导活性的物理特征包括孔隙度、孔径和三维结构。此外，基质蛋白和细胞表面受体之间的直接生物化学相互作用在宿主对移植材料的反应中起主要作用。
在另一些情况下，骨诱导被认为是通过细胞募集和募集细胞向成骨表型的诱导而发生的。骨诱导性评分是指根据edwards等(1998)的方法或等效的校准测试测定的从0至4的评分。在edwards等的方法中，“0”的得分表示没有新骨形成；“1”代表1％-25％的植入物参与新骨形成；“2”代表26-50％的植入物参与新骨形成；“3”代表51％-75％的植入物参与新骨形成；而“4”代表超过75％的植入物参与新骨形成。在大多数情况下，植入后28天评估评分。然而，可以在较早时间点(例如，植入后7、14或21天)获得骨诱导性评分。在这些情况下，可能期望包括正常的dbm对照，例如，没有载体的dbm粉末，并且如果可能，包括阳性对照如bmp。偶尔也可以在较晚的时间点(例如，植入后40、60或甚至100天)对骨诱导性评分。成骨诱导性的百分比是指在给定时间点的表达为指定参考分数的活性百分比的骨诱导性评分。可以在无胸腺大鼠或人类中评估骨诱导性。通常，如本文所述，基于无胸腺大鼠中的骨诱导性评估骨诱导分数。
术语“成骨”是指移植材料独立产生骨骼的能力。为了具有直接成骨活性，移植物必须含有直接诱导骨形成的细胞成分。例如，用活化的msc接种的同种异体移植物将具有直接诱导骨形成的潜力，而不招募和激活宿主msc群。由于许多骨传导性同种异体移植物也具有结合和递送生物活性分子的能力，因此它们的骨诱导潜力将大大提高。
本文使用的术语“骨(样)植入物”是指根据本发明的实施方式制备的任何骨衍生植入物，因此旨在包括诸如骨膜或骨移植物的表述。在本文中最广泛的意义上使用骨植入物，并不意图限于任何特定形状、尺寸、构型、组合物或应用。骨植入物是指用于植入的任何装置或材料，其有助于或增强骨形成或愈合。通常将骨植入物应用于骨缺损部位或骨腔，例如由损伤引起的损伤，在手术、感染、恶性肿瘤、炎症或发育畸形过程中造成的缺陷。骨植入物可用于各种矫形，神经外科，牙科和口腔和颌面外科手术，如修复简单和复合性骨折和不愈合，外部和内部固定，关节重建如关节固定术，普通关节成形术，缺损填充，椎间盘切除术，椎板切除术，颈前和胸部手术或脊柱融合术。
术语“患者”是指可以给予治疗的生物系统。生物系统可包括例如单个细胞、一组细胞(例如，细胞培养物)、器官、或组织。此外，术语“患者”可以指动物，包括但不限于人类。
本文所用的术语“去矿化”是指通过从诸如骨骼组织的组织去除矿物物质而产生的任何材料。在某些实施方式中，本文所述的去矿化组合物包含含有小于5重量％，4重量％，3重量％，2重量％或1重量％钙的制备物。部分去矿化骨(例如，超过5重量％的钙但含有小于100％的原始起始钙量的制备物)也被认为在本公开的范围内。在一些实施方式中，部分去矿化骨包含具有大于5％，10％，15％，20％，25％，30％，35％，40％，45％，50％，55％，60％，65％，70％，75％，80％，85％，90％，95％，96％，97％，98％或99％的原始起始钙量的制备物。在一些实施方式中，去矿化骨具有小于其原始矿物质含量的95％的矿物质含量。在一些实施方式中，去矿化骨具有小于其原始矿物质含量的95％，90％，85％，80％，75％，70％，65％，60％，55％，50％，45％，40％，35％，30％，25％，20％，15％，10％或5％的矿物质含量。去矿化往往涵盖“基本去矿化”、“部分去矿化”和“完全去矿化”的表述。在一些实施方式中，骨的部分或整个表面可以去矿化。例如，同种异体移植物的部分或整个表面可以被去矿化至约100至约5000微米，或约150微米至约1000微米的深度。在一些实施方式中，同种异体移植物的表面的部分或全部可以被去矿化至约100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1050、1100、1150、1200、1250、1300、1350、1400、1450、1500、1550、1600、1650、1700、1750、1800、1850、1900、1950、2000、2050、2100、2150、2200、2250、2300、2350、2400、2450、2500、2550、2600、2650、2700、2750、2800、2850、2900、2950、3000、3050、3100、3150、3200、3250、3300、3350、3400、3450、3500、3550、3600、3650、3700、3750、3800、3850、3900、3950、4000、4050、4100、4150、4200、4250、4300、4350、4400、4450、4500、4550、4600、4650、4700、4750、4800、4850、4900、4950至约5000微米的深度。如果需要，椎间植入物的外表面可以用耐酸性涂层掩蔽或以其他方式处理以使该椎间植入物的外表面的未掩蔽部分选择性地去矿化，使得表面去矿化在该植入物上的离散位置发生。
本文所用的术语“去矿化骨基质(dbm)”是指通过从骨骼组织去除矿物物质产生的任何材料。在一些实施方式中，本文所述的dbm组合物包含含有小于5重量％、4重量％、3重量％、2重量％或1重量％钙的制备物。在其它实施方式中，dbm组合物包括部分去矿化骨(例如，大于5重量％的钙但含有小于100％的原始起始钙量的制备物)也被认为在本申请的范围内。dbm制剂已在骨科医学中多年使用，以促进骨形成。例如，dbm已经发现用于修复骨折，椎骨融合，关节置换手术以及治疗由于诸如骨肿瘤等潜在疾病造成的骨破坏。已经显示dbm通过骨传导和骨诱导过程在体内促进骨形成。植入的dbm组合物的骨诱导作用是由于存在于分离的胶原基质上的活性生长因子的存在。这些因子包括tgf-β、igf和bmp蛋白家族的成员。骨诱导因子的具体实例包括tgf-b、igf-1、igf-2、bmp-2、bmp-7、甲状旁腺素(pth)和血管生成因子。其他骨诱导因子如骨钙素和骨桥蛋白也可能存在于dbm制剂中。dbm中还可能存在其他未命名或未发现的骨诱导因子。
本文使用的术语“表面去矿化”是指具有其原始无机矿物质含量的至少约90、91、92、93、94、95、96、97、98或99重量％的骨衍生元件。本文所用的术语“部分去矿化”是指具有其原始无机矿物质含量的约8至约90重量％的骨衍生元件。在一些实施方式中，部分去矿化是指具有其原始无机矿物质含量的约8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、70、72、74、76、78、80、82、84、86、88至约90重量％的骨衍生元件。本文使用的术语“完全去矿化”是指含有小于其原始矿物物质的8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％或1％的骨骼。
本文所用的术语“粉碎骨”、“粉末骨”或“骨粉”是指从较细粉末到粗粒以及甚至更大的碎片的平均粒度的宽范围的骨颗粒。
同种异体移植物可包括骨纤维。纤维包括纤维的平均长度与平均厚度比或纵横比为约50∶1至约1000∶1的骨元件。在整体外观中，纤维状骨元件可以描述为拉长的骨纤维、丝线、窄条或薄片。通常，当生产薄片时，它们的边缘趋向于朝彼此卷曲。纤维骨元件的外观可以是基本上线性的，或者它们可以卷绕成类似于弹簧状。在一些实施方式中，拉长的骨纤维具有不规则形状，包括，例如，线形、蛇形或弯曲形状。拉长的骨纤维是去矿化的，然而，在一些实施方式中，当对于特定实施方式是期望的时，可以保留一些原始矿物质含量。纤维在潮湿时松弛，因为它们是多孔的，当它们干燥时，它们变得更加缠结，并且当纤维互连时可以机械缠结以形成相干团块。在一些实施方式中，即使纤维是湿的，它们仍然是内聚的。
本文所用的“非纤维”是指平均宽度显著小于纤维骨元件的平均厚度或纵横比小于约50∶1至约1000∶1的元件。例如，同种异体移植骨纤维将具有纤维形状，而非纤维材料将不具有纤维形状，而是具有诸如三角形棱柱，球体，立方体，圆柱体，正方形，三角形，颗粒，粉末和其他规则或不规则形状。
本文所用的“压制骨纤维”是指通过向骨料施加压力而形成的骨纤维。用作起始或原料的骨骼的尺寸范围可以从较小的骨块到大小可以被识别对应到其解剖学来源的骨骼。骨可以基本上完全去矿化，表面去矿化，部分去矿化或非去矿化。通常，整个骨原料(bonestock)的片段或部分的中值长度可以为约1至约400mm，约5至约100mm，中间厚度为约0.5至约20mm，或约2至约10mm，并且中值宽度为约1至约20mm，或约2至约10mm。通过压制形成骨纤维，导致比产生延长骨纤维的其它方法长度更长的完整骨纤维，其保留更多的天然胶原结构。骨纤维可以通过筒式研磨机制备。
本文所用的“高孔隙率”是指具有诱导细胞向内生长，以及促进细胞粘附、增殖和分化的能力的孔结构。
本文使用的“可再吸收”是指当放置在哺乳动物体内时呈现化学分解的材料。
本文使用的“生物活性剂”或“生物活性化合物”是指改变、抑制、激活或以其他方式影响生物或化学事件的化合物或实体。例如，生物活性剂可包括但不限于成骨或软骨形成蛋白质或肽、抗艾滋病物质、抗癌物质、抗生素、免疫抑制剂、抗病毒物质、酶抑制剂、激素、神经毒素、阿片样物质、催眠药抗组胺药、润滑剂、镇定剂、抗惊厥药、肌肉松弛剂和抗帕金森物质、抗痉挛剂和肌肉收缩剂，包括通道阻滞剂、微量元素和抗胆碱能药物、抗青光眼化合物、抗寄生虫和/原生动物化合物，包括细胞生长抑制剂和抗粘附分子的细胞-细胞外基质相互作用的调节剂、血管舒张剂、dna、rna或蛋白质合成抑制剂、抗高血压药、止痛剂、抗热解剂、甾体和非甾体抗炎剂、抗血管生成因子、血管生成因子、抗分泌因子、抗凝血剂和/或抗血栓形成剂、局部麻醉剂、眼科制剂、前列腺素、抗抑郁药、抗精神病药物、止吐药和成像剂。在某些实施方式中，生物活性剂是药物。在一些实施方式中，生物活性剂是生长因子、细胞因子、细胞外基质分子或其片段或衍生物，例如，细胞附着序列，例如rgd肽。
如本文所使用的，“相干团块”是指多个骨纤维，在一些实施方式中，通过纤维的机械缠结彼此结合。内聚团块可以是各种形状和尺寸，并且可植入到手术位置。内聚团块包括至少两种骨纤维，在一些方面，卷曲或部分卷曲的骨纤维彼此缠结以维持连接而不使用粘合剂或载体。在一些实施方式中，纤维在潮湿时松弛，因为它们是多孔的，当它们干燥时，它们变得更加缠结并在纤维互连时形成相干团块。
本文所用的术语“可植入”是指保持在哺乳动物内成功放置的潜力的生物相容性装置(例如，植入物)。本文所用的术语“可植入装置”和类似表达是指可通过手术，注射或其它适合的手段植入的物体，其主要功能可以通过其物理存在或机械性质实现。可植入装置的一个示例是骨植入物。
局部递送包括其中一种或多种植入物沉积在组织内，例如骨腔内或紧邻(例如，约0.1cm，或在一些方面中，在约10cm内)内的递送。
颗粒是指具有规则、不规则或随机几何形状的所有形状、尺寸、厚度和构造的物质的片段，例如，纤维，线，窄条，薄片，夹子，碎片等。应当理解，尺寸的一些变化将发生在颗粒的生产中，并且限制尺寸上的这种变化性的颗粒在本申请的范围内。例如，矿物颗粒(例如，陶瓷)可以为约0.5mm至约3.5mm。在一些实施方式中，矿物颗粒可以为约0.2mm至约1.6mm。
在一些实施方式中，机械缠结的去矿化骨纤维的相干团块形成基质。本申请的“基质”用作骨和/或软骨修复、再生和/或增强的支架。通常，基质提供互连孔的3-d基质，其充当细胞迁移的支架。基质的形态引导细胞迁移并且细胞能够分别迁移到基质中或上方。然后细胞能够增殖和合成新组织并形成骨和/或软骨。在一些实施方式中，基质是可再吸收的。
在一些实施方式中，基质可以是可塑的，内聚的，可流动的和/或可以成形为任何形状。术语“可塑”包括基质能够通过施加压力从第一形状转变为第二形状。
术语“内聚”在本文中是指机械缠结的去矿化骨纤维在移动时趋向于保持单一、连接的团块，包括显示在拉伸时基本上不会断裂的拉长能力。
术语“可模制的”包括可以通过手动或机器使基质成形或将其注射到目标组织部位(例如，骨缺损，骨折或空洞)中的各种构型。在一些实施方式中，基质可以形成为片，块，环，支柱，板，皿，圆锥，销，螺钉，管，齿，骨，骨的部分，楔形，圆柱体，带螺纹的圆柱体等，以及更复杂的几何构型。
一些参考实例及文献将在本发明中有选择性的在一些具体实例中体现并详细指出。本公开旨在涵盖由所附权利要求限定的可包括在本公开内的所有替代，修改和等同物。
以下标题并不意味着以任何方式限制本发明；任何一个标题下的实施方式可以与任何其他标题下的实施方式结合使用。
本领域的技术人员显而易见的是，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本文所述的实施方式进行各种修改和变动。因此，各种实施例旨在覆盖在本教导的范围内的各种实施例的其他修改和变化。
网材料
合适的网材料包括天然材料、合成聚合物可再吸收材料、合成聚合物不可再吸收材料和其它材料。天然网材料包括丝(silk)、细胞外基质(如dbm、胶原、韧带、肌腱组织等)，丝弹性蛋白、弹性蛋白、胶原和纤维素。合成聚合物可再吸收材料包括聚(乳酸)(pla)、聚(乙醇酸)(pga)，聚(乳酸-乙醇酸)(plga)、聚二噁烷酮、pva、聚氨酯、聚碳酸酯、聚羟基链烷酸酯(聚羟基丁酸酯和聚羟基戊酸酯和共聚物)、多糖、聚羟基链烷酸酯聚乙交酯-共-己内酯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷、聚乙交酯-共-三亚甲基碳酸酯、聚(乳酸-共-乙醇酸)等。参见chen和wu，“组织工程改造材料的应用(theapplicationoftissueengineeringmaterials)”，biomaterials，2005，26(33)：第6565-78页，其全部内容通过引用并入本文。其他合适的材料包括碳纤维、金属纤维、聚醚醚酮、不可再吸收的聚氨酯、各种类型的聚醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、特氟隆和各种其他网材。在其他实施方式中，网可以包括非织造材料，例如具有线圈形状或形状记忆合金的纺丝茧或形状记忆材料。
在一些实施方式中，织造材料和编织材料可以包括在可用于本申请的网中。例如，美国专利号8,740,987(其全部内容通过引用并入本文)公开了用于矫形再生的组织衍生的网。在其他实施方式中，网可以包括非织造材料、形状记忆材料、多孔材料和无孔材料。在其它实施方式中，外部颗粒可以用于包含内部颗粒，颗粒可以附着到材料的线上，和/或可以将多孔性加入到网纤维中。
在一些实施方式中，可以处理网纤维以赋予纤维多孔性。这可以，例如，对pla、plga、pga和其它纤维进行。可植入网是多孔的，具有约100至约200μm的孔。
处理网纤维的一种合适的方法包括超临界二氧化碳处理以使颗粒部分溶解。可进一步进行该处理用于病毒灭活。用于处理网纤维的另一种合适的方法包括爆炸性减压。爆炸性减压产生孔隙度并导致受控的渗透性。网材料还可以加载细胞、生长因子或生物活性剂。
在其他实施方式中，网材料的纤维可以通过将颗粒附着于其上来处理。该颗粒可以是，例如，骨颗粒。因此，在一个实施方式中，网可以包括形成织物的多根线。线可具有附着于其上的颗粒。例如，线可能具有串在线上的颗粒。在替代性实施方式中，网可以由材料形成，并且材料可以涂覆有颗粒。
在其它实施方式中，网可包括可以是可渗透的无孔材料。无孔材料可用于较晚(或延迟)递送其中提供的物质。这样的物质可包括，例如，细胞、生长因子或骨形态发生蛋白。因此，在一个实施方式中，提供了用于延迟递送细胞、生长因子或骨形态发生蛋白的递送系统，其包括无孔网。
具体地，在各种实施方式中，网可以包括生物可蚀解的、生物可吸收的和/或可生物降解的生物聚合物，其可以提供添加剂，在一些方面中，生物活性剂的即释或缓释。合适的缓释生物聚合物的实例包括但不限于聚(α-羟基酸)，聚(丙交酯-共-乙交酯)(plga)，聚丙交酯(pla)，聚乙交酯(pg)，聚(α-羟基酸)的聚乙二醇(peg)偶联物，聚(原酸酯)(poe)，多聚壳多糖，多磷酸酯，胶原，淀粉，预胶化淀粉，透明质酸，壳聚糖，明胶，藻酸盐，白蛋白，纤维蛋白，维生素e化合物，例如α-生育酚乙酸酯，d-α生育酚琥珀酸酯，d，l-丙交酯或l-丙交酯-己内酯，葡聚糖，乙烯基吡咯烷酮，聚乙烯醇(pva)，pva-g-plga，pegt-pbt共聚物(多活性)，peo-ppo-paa共聚物，plga-peo-plga，peg-plg，pla-plga，泊洛沙姆407，peg-plga-peg三嵌段共聚物，saib(异丁酸蔗糖酯)或其组合。可用的可生物降解的合成聚合物包括例如聚乳酸，聚乙交酯，聚乳酸聚乙醇酸共聚物(plga)，聚己内酯(pcl)，聚(二噁烷酮)，聚(碳酸亚丙基酯)共聚物，聚葡糖酸酯，聚(富马酸丙烯酯)对苯二甲酸酯)，聚(对苯二甲酸丁二醇酯)，聚乙二醇，聚己内酯共聚物，聚羟基丁酸酯，聚羟基戊酸酯，酪氨酸衍生的聚碳酸酯和任何无规或(多)嵌段共聚物，例如可以从与前述列出的均聚物和共聚物相关的单体聚合的二元共聚物，三元共聚物，四元共聚物。掺入网中的可用材料可包括，例如，天然聚合物如蛋白质和多肽，糖胺聚糖，蛋白聚糖，弹性蛋白，透明质酸，硫酸皮肤素，明胶或其混合物或复合材料。合成聚合物也可以纳入骨移植复合物中。
如普通技术人员所知，mpeg和/或peg可以用作plga的增塑剂，但是可以使用其它聚合物/赋形剂来实现相同的效果。mpeg赋予所得制剂可塑性。
在一些实施方式中，这些生物聚合物也可以涂覆在网上以提供所需的释放特性。在一些实施例中，涂层厚度可以是薄的，例如，从约5、10、15、20、25、30、35、40、45或50微米到较厚的涂层60、65、70、75、80、85、90、95、100微米，以延缓物质从医疗装置释放。在一些实施方案中，网的涂层的范围为约5微米至约250微米或5微米至约200微米，以延缓从该网的释放。在各种实施方式中，医疗装置包括聚(丙交酯-共-乙交酯)(plga)，聚丙交酯(pla)，聚乙交酯(pga)，d-丙交酯，d，l-丙交酯，l-丙交酯，d，l-丙交酯-共-ε-己内酯，d，l-丙交酯-共-乙交酯-共-ε-己内酯，l-丙交酯-共-ε-己内酯或其组合。
通常，网可以形成片状。在一些实施方式中，该材料可以是织物型材料。因此，例如，可以使用诸如编织、地毯制造或针织的纺织方法来形成网。这种形成可以通过机械或工业方法。在另一个实施方式中，可以形成基本上实心的片，并且可以将其处理成具有可被细胞、流体和蛋白质穿透的构型。例如，片材、可以是穿孔的，可以经扩张以产生开口，或以其它方式使其可透过细胞、流体和蛋白质。
在一个实施方式中，拉长骨源颗粒或小肠粘膜下层的片段可以纵向组合成三个小束，每个小束具有例如约1至约3个组织颗粒。然后可以编织三个束。各种编织方法和编织类型中任何一种可用于生产可用于本申请的网。编织组织衍生的颗粒的末端然后可以使用固定剂胶合在一起以防止它们的解开，或者它们可以与生物相容的聚合物或金属带保持在一起。
在替代实施方式中，骨衍生的颗粒与溶剂组合以形成可用于产生用于编织成网的线的材料。示例性溶剂包括水、低级链烷醇、酮和醚以及任何这些或其它材料的混合物。然后将材料在适当的温度和压力下挤出以产生线。线也可以通过从片或棒料进行纺丝，拉伸，轧制，溶剂挤出，切割或激光切割来生产。该材料可替代地被浇铸或模制成固体片或棒材，然后切割成细线。这些可以立即使用或编织成网。或者或另外，它们可以被拼接，包裹，合并，缆系，编织，纺织或这些的一些组合。该材料可以通过热或化学键合或者两者来成形。在一个实施方式中，在挤出之前将一部分溶剂从材料中除去。
或者或另外，材料可以作为浆料浇铸，挤出或模制。各种材料加工方法对于本领域技术人员而言是熟知的。例如，可以使用诸如carver压机的压力机将材料溶剂浇铸以将材料铺展成膜。溶剂蒸发将产生多孔膜。或者，材料可以被压塑成膜。薄膜的筛孔尺寸或孔隙率将取决于薄膜的厚度和前体的粘度，并且可以由本领域技术人员容易地操作。当在挤出聚集体中使用细长的颗粒时，它们将倾向于大致彼此平行地排列。
在替代实施方式中，生物相容性天然或合成材料(例如，聚丙交酯或胶原)的线可以用组织衍生的或其它元件涂覆，例如，通过加载(dubbing)。例如，聚合物纤维可以用粘合剂，例如卵磷脂和骨颗粒或允许粘附到线上的其它骨传导或骨诱导性原纤维进行包衣。然后线可以自身扭曲或与第二或多个类似处理的线扭绞。或者，或另外，线可以被编织。粘合剂可以是在室温下为蜡状的脂质，例如，在室温下为固体的甘油二酯或甘油三酯。或者或另外，粘合剂可以是磷酸胆碱或磷脂酰胆碱。在一些实施方式中，粘合剂是结合线和材料的材料，所述材料用于涂覆线(例如，骨颗粒)，但也不会降解。与水性粘合剂相比，非水性粘合剂可以提高最终聚集体的稳定性。
合适的纤维可以利用众所周知的技术形成，包括用于加工天然纤维，例如棉，丝和由合成的生物可吸收聚合物制成的合成纤维的编织、合股、编结、毡合，例如聚(乙交酯))和聚(乳酸)、尼龙、乙酸纤维素。在一些实施方式中，胶原线缠绕在圆柱形不锈钢线轴上。然后将线轴安装到编织转盘上，然后根据编织机提供的说明书组装胶原线。在一个特定的运行中，制备了四根胶原线的编织物，其由两条非交联胶原线和两条交联胶原线构成。本领域技术人员将认识到，这些技术可以应用于本文所述的其它纤维材料。
纤维和更均匀的尺寸的颗粒也可以使用与本领域技术人员已知的相同的方法和相同的机械合股到纱线中，以合股由其它材料(例如棉花或聚酯)制成的线。四条胶原线被扭绞在一起。然后将所得的4根股中的3根沿相反方向扭绞在一起，然后将所得的12根股中的5根沿相反方向扭绞。
通过使用本领域技术人员已知的制造由其它类型的线制造的织物的技术，可以将包括多股材料(例如，编织物，合股纱线或缆线)的拉长材料编织成管状或扁平织物。可以将各种生物活性物质纳入、或结合编织材料、编结材料或纺织材料。这些(包括多股材料)的颗粒和纤维和材料可以可选地或另外通过非织造方法(例如铺设，针刺和钩住(如地毯))组装成材料。例如，线可以附接到另一条线或压制膜。
无论组装方法如何，材料形状、网尺寸、缆厚度和其他结构特征(如架构)可根据需要的应用定制。例如，当使用二维聚集体将触变材料保持在间隙内时，在一些方面，使用紧密编织以防止渗漏。为了优化通过网孔的细胞或流体迁移，可以针对流体的粘度和表面张力或细胞的尺寸优化孔径。例如，如果细胞迁移通过可植入网，则可以使用约100μm至约200μm量级的孔径。通过控制前体材料中的溶剂与固体的比例，可通过物理编织材料股来控制网尺寸。
细胞可以接种到网上或包含在其中。在一个实施方式中，细胞可以包封在基质如藻酸盐或胶原凝胶中，并且将包封体置于材料上。接种的材料通常不需要在可部分溶解粘合剂的溶液中长时间孵育。相反，包封体可以在植入前不久放置在网上。在另一个实施方式中，将细胞与凝胶简单混合，然后将其与网组合。或者，可以在植入之前用细胞培养网。在一个实施方式中，较厚的材料用于培养以增加植入期间的机械完整性。任何类型的细胞，包括结缔组织细胞，器官细胞，肌肉细胞，神经细胞和干细胞，都可以接种在植入物上。在一个示例性实施方式中，使用结缔组织细胞如成骨细胞，破骨细胞，成纤维细胞，腱细胞，软骨细胞和韧带细胞以及部分分化的干细胞如间充质干细胞和骨髓基质细胞。
骨材料
提供允许成骨，骨诱导和/或骨传导的dbm组合物和方法。提供允许成骨，骨诱导和/或骨传导的dbm组合物和方法。在一些实施方式中，提供的dbm组合物和方法由骨材料制成，所述骨材料不包含或需要载体以在外科手术过程中保持在适当位置并且还具有耐冲洗性。还提供了易于允许去矿化骨基质水合的dbm组合物、装置和方法。
在去矿化之前或之后，骨可以被研磨成纤维、碎屑、片。去矿化骨也自然含有不同长度的胶原纤维，具体取决于研磨/切割过程。
在一些实施方式中，去矿化骨纤维可以被研磨并形成具有随机纤维取向的垫。随后，在其他方面，通过施加水分、热和由压力辊产生的压力使得去矿化骨纤维垫可以结合在一起，使得去矿化骨纤维形成非织造的缠结的纤维片。
在其他实施方式中，去矿化骨纤维可以通过额外的机械方式进一步机械缠结，例如针刺、纺丝法缠结或通过施加超声波。在一些实施方式中，刺针可以与去矿化骨纤维接合并机械地将它们缠结到网片中以将纤维束永久地输送到网片中，以产生机械缠结到可植入网中的去矿化骨纤维的相干纤维结构。
在各种实施方式中，刺针可以是叉形或带倒钩的，并且用于钩住纤维以执行纤维缠结功能。针设计、倒钩布置、倒钩角度和倒钩形状有许多变化。图1示出了带倒钩的针设计的两个实施方式。每个针10和12包括曲柄14，柄16，在一个方面，具有中间刀片18，尖端刀片24和点26。每个针可以具有相同或不同的倒钩布置。例如，针10具有与针12的倒钩22的角度不同且相反方向的角度的倒钩20。
图2是形成可植入网的方法的简化示意图，其包含通过利用传统的针刺或毡化装置由100机械地缠结到可生物降解的或不可生物降解的网中的去矿化骨纤维，基本由其组成，或由其组成。通常，针刺或毡化装置包括紧固到针梁的针板102或适于在由主驱动器105驱动的往复运动中上下移动的另一装置104。针板102包括多个毡或带倒钩的针103。带倒钩的针103穿过网117并将去矿化骨纤维116机械缠结到网117中。来自输入装置107的去矿化骨纤维106通过絮垫压缩过程108，其中一些方面，之后是通过日历辊(未显示)施加压力，并穿过穿孔的剥离板112到床板114，其中去矿化骨纤维116被进一步压制和/或针刺入网117以形成具有机械缠结在其中的去矿化骨纤维的可植入网118。所得到的dbm因此被机械缠结到其中的网加强，并且可以用作可以缝合而不会撕裂的手术包裹物。在去矿化骨纤维的非织造织物中，通过在随机网状物或垫中机械缠结将去矿化骨纤维的相干团块保持在一起。
图3显示了用于制造包含机械缠结在其中的去矿化骨纤维的可植入网的方法的另一实施方式。图3是用于制造包含机械缠结到网218中的去矿化骨纤维202的可植入网220的水刺法或缠结过程200的简化示意图。在该过程中，干202或湿204的一束去矿化骨纤维通过使用高速射流的水或空气206缠结成网218以形成可植入网220。在一些方面，可植入网220可以在离开水刺过程之前经历干燥过程208。水射流喷射器206的水压通常从第一喷水喷射器增加到最后喷水喷射器。在一些实施方式中，可以使用高达2200psi的压力将水射流引导到去矿化骨纤维的网状物上。
图4a是dbm纤维400的侧视图。图4b是生物可再吸收或永久性网410的侧视图。图4c是通过机械缠绕图4a的dbm纤维400与图4b的网410产生的可植入网420的侧视图。如图4c所示，骨纤维400沿着网的纵向轴线被机械缠结到网中并且骨纤维可以与网相连。如图4c所示，骨纤维可以延伸到网外部。在一些实施方式中，网的骨纤维可与聚合物网交替。因此，网可以包含一股聚合物，然后与一股纤维，然后一股聚合物，然后一股纤维交替，以形成构成网的交替股。
在一些实施方式中，网包含与骨纤维相同或更多的聚合物。在一些实施方式中，所述网包含构成该网的约10.0、10.5、11.0、11.5、12.0、12.5、13.0、13.5、14.0、14.5、15.0、15.5、16.0、16.5、17.0、17.5、18.0、18.5、19.0、19.5、20.0、20.5、21.0、21.5、22.0、22.5、23.0、23.5、24.0、24.5、25.0、25.5、26.0、26.5、27.0、27.5、28.0、28.5、29.0、29.5、30.0、30.5、31.0、31.5、32.0、32.5、33.0、33.5、34.0、34.5、35.0、35.5、36.0、36.5、37.0、37.5、38.0、38.5、39.0、39.5、40.0、40.5、41.0、41.5、42.0、42.5、43.0、43.5、44.0、44.5、45.0、45.5、46.0、46.5、47.0、47.5、48.0、48.5、49.0、49.5、50.0、50.5、51.0、51.5、52.0、52.5、53.0、53.5、54.0、54.5、55.0、55.5、56.0、56.5、57.0、57.5、58.0、58.5、59.0、59.5、60％、65％、70％、75％、80％、85％至约90％w/w的聚合物。
在一些实施方式中，所述网包含构成该网的约20.0、20.5、21.0、21.5、22.0、22.5、23.0、23.5、24.0、24.5、25.0、25.5、26.0、26.5、27.0、27.5、28.0、28.5、29.0、29.5、30.0、30.5、31.0、31.5、32.0、32.5、33.0、33.5、34.0、34.5、35.0、35.5、36.0、36.5、37.0、37.5、38.0、38.5、39.0、39.5、40.0、40.5、41.0、41.5、42.0、42.5、43.0、43.5、44.0、44.5、45.0、45.5、46.0、46.5、47.0、47.5、48.0、48.5、49.0、49.5、50.0、50.5、51.0、51.5、52.0、52.5、53.0、53.5、54.0、54.5、55.0、55.5、56.0、56.5、57.0、57.5、58.0、58.5、59.0、59.5，至约60％w/w的骨纤维。
在一些实施方式中，网的可生物降解的纤维可以与去矿化骨纤维缠结，以在可植入网中形成多个层(未显示)。例如，在其他方面，骨纤维可以与非骨纤维机械缠结，并进一步与可生物降解网机械缠结。
在一些实施方式中，dbm纤维可以被研磨，例如，筒式研磨。可以进行酸提取处理，以将纤维中的胶原、非胶原蛋白和生长因子一起留在固体中。图5a显示了包含天然胶原纤维的dbm片和/或碎屑500的实例。图5b显示了可用于加强包含图5a的胶原纤维的dbm片和/或碎屑500的网510的实例。当dbm片材/碎屑500与网510机械缠结时，获得图5c的可植入网520。在一些实施方式中，网的可生物降解纤维可与dbm片和/或含有胶原纤维的碎屑缠结以在可植入网(未显示)中形成多个层。
通过机械缠绕dbm纤维、片或碎屑成网，dbm纤维被加强并且可以比如果它们没有机械缠结的情况多10％，15％，20％，25％，30％，35％，40％，45％50％，55％，60％，65％，70％，75％，80％，85％，90％，95％，99％至100％地保持在一起，即使在润湿含机械缠结的dbm可植入网之后也是如此。
在一些实施方式中，含有机械缠结的dbm的可植入网不具有载体或粘合剂。因此，缠结之后，可植入网为99％或更高程度地不含载体或粘合剂，但仍保持在一起。在形成可植入网之后任选地包括的合适的结合剂或载体的实例包括但不限于甘油，聚甘油，多羟基化合物，例如以下类化合物如无环多元醇，非还原糖，糖醇，糖酸，单糖，二糖，水溶性或水分散性寡糖，多糖和上述物质的已知衍生物。特定的多羟基化合物包括1，2-丙二醇，甘油，1，4-丁二醇三羟甲基乙烷，三羟甲基丙烷，赤藓醇，季戊四醇，乙二醇，二甘醇，三甘醇，四甘醇，丙二醇，二丙二醇；聚氧乙烯-聚氧丙烯共聚物，例如已知的并以商品名
任选使用的载体或结合剂还可以包括水凝胶如透明质酸、葡聚糖、聚环氧乙烷和聚丙烯的嵌段共聚物等。合适的多羟基化合物包括以下类的化合物，诸如无环多元醇，非还原糖，糖醇，糖酸，单糖，二糖，水溶性或水分散性寡糖，多糖和前述的已知衍生物。实例载体包括溶于甘油的甘油单月桂酸酯或甘油和丙二醇的4∶1至1∶4的重量混合物。可以使用可设置的材料，并且它们可以在原位或在植入之前建立。任选地，异种骨粉载体也可以用蛋白酶如胰蛋白酶处理。异种载体可以用一种或多种原纤维改性剂处理以增加颗粒内孔容(孔隙率)和表面积。可用的试剂包括溶剂如二氯甲烷、三氯乙酸、乙腈和酸如三氟乙酸和氟化氢。载体的选择可以取决于组合物的期望特征。在一些实施方式中，可以加入润滑剂，例如水、甘油或聚乙二醇。
向组合物和方法提供含机械缠结的去矿化骨纤维的可植入网，用于与液体水合，所述可植入网没有设置在其中或其上的载体。在去矿化骨纤维被机械缠结到网中之后，在一些方面，所得到的可植入网可被冻干。在一些实施方式中，去矿化骨纤维被筒式研磨从而具有带状形状和增加的表面积。在一些实施方式中，在去矿化骨纤维经筒式研磨之后，如上所述，它们可以经历机械缠结的过程，并且随后可以将得到的可植入网冻干。
在一些实施方式中，研磨和冻干的机械缠结的去矿化骨纤维包括自体移植骨或同种异体移植骨。在一些实施方式中，骨纤维的直径为约100μm至约2mm。在一些实施方式中，骨纤维的长度为约0.5mm至约50mm。在一些实施方式中，骨纤维的平均长度为约0.5cm至约10cm。在一些实施方式中，纤维的纵横比为约50∶1至约1000∶1，约50∶1至约950∶1，约50∶1至约750∶1，约50∶1至约500∶1，约50∶1至约250∶1，约50∶1至约100∶1，约10∶1至约50∶1，或约5∶1至约10∶1。在一些实施方式中，用于水合纤维的液体包括血液、水、盐水或其组合。在一些实施方式中，用于水合纤维的液体与具有机械缠结在其中的经磨碎和去矿化骨纤维的可植入网混合以形成可模制的冻干的去矿化骨纤维可植入网。
在一些实施方式中，机械缠结到网中的经研磨的和冻干的去矿化骨纤维不含载体。在一些方面，去矿化骨纤维包括具有卷曲部分的筒式研磨的纤维。在一些实施方式中，研磨和冻干的去矿化骨纤维的可植入网包括自体移植骨或同种异体移植骨。在一些实施方式中，骨纤维的直径为约100μm至约2mm。在一些实施方式中，骨纤维的长度为约0.5mm至约50mm。在一些实施方式中，骨纤维的平均长度为约0.5cm至约10cm。在一些实施方式中，纤维的纵横比为约50∶1至约1000∶1，约50∶1至约950∶1，约50∶1至约750∶1，约50∶1至约500∶1，约50∶1至约250∶1，约50∶1至约100∶1，约10∶1至约50∶1，或约5∶1至约10∶1。在一些实施方式中，用于水合纤维的液体包括生理上可接受的水，生理盐水，氯化钠，葡萄糖，乳酸林格氏溶液，磷酸盐缓冲盐水(pbs)，血液，骨髓抽吸物，骨髓组分或其组合，其量足以使可植入的成骨材料成型。在一些实施方式中，将液体与含有机械缠结的去矿化骨纤维的冻干的可植入网混合以形成可模制的冻干的去矿化骨纤维。
在一些实施方式中，可植入网包括皮质骨，松质骨，皮质松质骨或其混合物。在一些实施方式中，可植入网中的骨材料是从自体骨、同种异体骨、异种骨或其混合物获得的。在一些实施方式中，可植入网被冻干和成型。在一些实施方式中，冻干的可植入网的形状是立方体，正方形，三角形，矩形，圆形，皿或圆柱形。在一些实施方式中，其中具有机械缠结的去矿化骨纤维的可植入网的形状是皿或圆柱形，并且皿或圆柱体具有构造成接触液体的储器。提供用于可植入骨移植物的组合物和方法，其包含从同种异体移植骨获得的纤维，所述纤维包括设置成与可生物降解或永久性网缠结以形成可植入网的钩形部分，其中所述组合物不包括粘合剂。
通常，当骨被加工成颗粒或纤维时，它是静电荷的，而不是相干或粘附的。经加工的骨通常包含在外部结构(即，袋或覆盖物)中或与载体或粘合剂混合以提供粘结结构。当植入时，该外部结构或载体一定会被患者的身体清除，这潜在地影响移植物的骨诱导潜力。
在一些实施方式中，本申请中描述的可植入网包含去矿化骨纤维，其通过针刺，缠结压力，水或空气喷射或超声机械缠结形成具有增强的纤维间内聚力的强化dbm，而不需要额外的容纳物、载体或粘合剂。
在一些实施方式中，如上所述，卷曲的骨纤维可以进一步受到机械缠结，使得所得到的可植入网感觉粘稠并且可以容易形成所需形状。此外，在一些方面，在干燥过程中磨碎的和/或卷曲的纤维形状被改变，这导致相邻纤维之间的物理缠结和表面与表面的相互作用。在一些实施方式中，磨碎的纤维经受上述机械缠结过程，即针刺或缠结。纤维的缠结/相互作用是最终可植入网的内聚的原因。
本申请所得的组合物用于有效的骨移植产品中。在愈合过程中骨移植材料被吸收和/或改造并被宿主骨替代。在一些实施方式中，本文公开的骨材料包括其他添加剂，例如合成陶瓷和/或生物可腐蚀聚合物，其产生高浓度的钙、磷酸盐和硅离子，其用作骨重新形成的起点，如本文所述。由于生物可蚀解聚合物的降解速度快于陶瓷，越来越多的骨诱导性dbm颗粒被暴露。较慢吸收的陶瓷可以作为干细胞和成骨细胞附着并开始铺设新骨的固体表面。
本公开的可植入网具有良好的柔性并具有抗压缩性。它还具有骨诱导性，去矿化骨基质保持活性。这些性质使其成为优异的骨移植替代物，因为植入体内时不会破裂、裂开或变形。
可植入网可以在其机械缠结的dbm中包括来自同种异体移植骨的骨基质的纤维和非同种异体移植骨材料的纤维的组合。非同种异体移植骨材料的纤维包含嵌入或分散在非同种异体移植骨材料的纤维上的非纤维去矿化骨基质颗粒。来自同种异体移植材料的去矿化骨基质的纤维与非同种异体移植材料的纤维的比例约为20∶80至约70∶30。在一个实施方式中，来自同种异体移植材料的纤维与非同种异体移植材料的纤维的比例为约40∶60至约60∶40。在一个实施方式中，来自同种异体移植材料的去矿化骨基质的纤维与非同种异体移植材料的纤维的比例为约50∶50。
在一些实施方式中，去矿化骨材料包括非纤维的颗粒。在一些实施方式中，颗粒是粉末、微球、海绵、糊剂、凝胶和/或颗粒。在一个实施方式中，颗粒是粉末。
在一些实施方式中，去矿化骨材料纤维包括约1至约70微米或约125至约250微米。在一些实施方式中，去矿化骨材料纤维包括约1、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30、32、34、36、38、40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、70、72、74、76、78、80、82、84、86、88、90、92、94、96、98、100、102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122、124、126、128、130、132、134、136、138、140、142、144、146、148、150、152、154、156、158、160、162、164、166、168、170、172、174、176、178、180、182、184、186、188、190、192、194、196、198、200、202、204、206、208、210、212、214、216、218、220、222、224、226、228、230、232、234、236、238、240、242、244、246、248和/或250微米。在一些实施方式中，骨纤维的长度为约100μm至约2mm。在一些实施方式中，骨纤维的长度为约0.5cm至约10cm，约1cm至约8cm，约3cm至约5cm，约0.5mm至约50mm，约1.0mm至约25mm，或约5mm至约10mm。纤维的直径为约100微米至约2mm。
纤维以这样的方式被研磨：提供紧凑形状和尺寸的增加的表面积。在一些实施方式中，纤维包括卷曲形状，使得卷曲纤维的直径在约50微米至约3mm之间，并且扁平构型中的纤维的直径为约125微米至约5mm。在一些实施方式中，纤维包括卷曲形状，使得卷曲纤维的直径在约100微米至约1mm之间，并且扁平构型中的纤维的直径为约250微米至约2mm。
在各种实施方式中，纤维的长宽纵横比为约50∶1至约1000∶1，约50∶1至约950∶1，约50∶1至约750∶1，约50∶1至约500∶1，约50∶1至约250∶1，约50∶1至约100∶1，约10∶1至约50∶1，或约5∶1至约10∶1。在其它实施方式中，纤维的长宽纵横比约为4∶1、17∶1或23∶1。
该组合物具有非常低的免疫原性和良好的相容性。
用于本公开的dbm纤维可以商业获得或可以通过已知技术制备。通常，有利的骨诱导性dbm材料可以通过皮质和/或松质骨纤维的脱钙来制备，通常通过酸提取来制备。纤维可以被研磨，例如，筒式研磨。可以进行酸提取过程，以将纤维中的胶原、非胶原蛋白和生长因子一起留在固体中。制备生物活性去矿化骨的方法描述于例如美国专利号5,073,373、5,484,601、和5,284,655。dbm产品也可从商业购得，包括例如，来自诸如再生技术公司(佛罗里达州阿拉楚阿(alachua，fla.))、美国红十字会(弗吉尼亚州阿灵顿(arlington，va))等的来源。可以使用已经被修饰或补充的类似的技术来制备仅骨传到的骨纤维，以去除或失活(例如，通过交联或以其它方式变性)导致骨诱导的骨基质中的组分。本公开中使用的骨诱导和/或骨传导性dbm材料可以衍生自人供体组织，特别是关于旨在用于人类对象的植入装置。
关于基于干重的可植入网的纤维含量，骨纤维材料可以构成组合物的约5％至约100％，约20％至约80％，或约25％至约75％，以重量计。
在一些实施方式中，同种异体移植骨的骨纤维具有约50∶1至约1000∶1的纤维的平均长度与平均厚度比或纵横比。在整体外观中，骨纤维可以是带状、线、窄条和/或薄片的形式。拉长的骨纤维的外观可以是基本上线性的，或者它们可以卷绕成类似于弹簧。在一些实施方式中，骨纤维具有线性部分和卷曲部分。在一些实施方式中，骨纤维具有不规则形状，包括，例如，线形、蛇形和/或弯曲形状。在一些实施方式中，纤维可以在边缘处卷曲以具有基本上为半圆形的横截面。在一些实施方式中，纤维可以是完全或部分螺旋的，环绕的或螺旋形的形状。拉长的骨纤维可以去矿化，然而当特定实施方式需要时，可以保留一些原始矿物质含量。骨移植纤维还可以包括矿化骨材料。
骨纤维的尺寸和形状可以多种方式产生，例如通过筒式研磨。合适的筒式研磨机的一个这样的例子是转让给华沙骨科公司的美国专利公开号2012/0160945中描述的osteobiologic研磨机，其全部内容通过引用并入本文。然而，可以预期骨纤维可以使用台钳、切割器、辊、旋转锉刀或往复式叶片磨机交替铣削。
非骨材料添加剂
在一些实施方式中，在去矿化和/或冻干之后和植入前，骨纤维可以与非骨材料添加剂组合。例如，骨纤维可以与生物可蚀解聚合物组合。生物可蚀解聚合物当置于哺乳动物体内时显示分解并且可以是亲水的(例如，胶原，透明质酸，聚乙二醇)。根据本公开内容，合成聚合物是合适的，因为它们是生物相容的并且可以在共聚物比例范围内获得以控制其降解。
在一些实施方式中，可以使用疏水性聚合物(例如，聚(丙交酯-共-乙交酯)，聚酐)。或者，亲水性和疏水性聚合物的组合可用于本公开的骨移植组合物中。
示例性材料可以包括生物聚合物和合成聚合物，例如，人皮肤，人毛发，骨，胶原，脂肪，含有纤维和/或纤维和切片的薄交联片，聚乙二醇(peg)，壳聚糖，藻酸盐片，纤维素片，透明质酸片，以及聚(丙交酯-共-乙交酯)plga的共聚物共混物。
可用的生物可蚀解聚合物可具有约1，000至约30,000道尔顿(da)的分子量。在各种实施方式中，聚合物可具有约2,000至约10,000da的分子量。在一些实施方式中，聚合物可具有约2,000至4,000da或约3,000至4,000da的分子量。在一些实施方式中，生物可蚀解聚合物可以具有1,000、2,000、3,000、4,000、5,000、6,000、7,000、8,000、9,000、10,000、11,000、12,000、13,000、14,000、15,000、16,000、17,000、18,000、19,000、20,000、21,000、22,000、23,000、24,000、25,000、26,000、27,000、28,000、29,000或约30,000da的分子量。
在一些实施方式中，生物可蚀解聚合物可以是胶原蛋白。胶原蛋白具有优异的组织相容性，无抗体形成或移植排斥反应。可以使用任何合适的胶原材料，包括已知的胶原材料或2008年2月12日提交的美国专利申请系列号12/030,181中公开的胶原材料，其全部内容通过引用并入本文。
可以单独使用各种胶原材料，或与本公开所述的可植入网中存在的其它材料组合使用。在一些实施方式中，包含机械缠结的去矿化骨纤维的可植入网包含可生物降解聚合物，例如，胶原。在一些实施方式中，可生物降解聚合物是交联的。示例性胶原包括人或非人(牛、羊、鱼和/或猪)，以及重组胶原蛋白或其组合。合适的胶原蛋白的实例包括但不限于，i型人胶原，ii型人胶原，iii型人胶原，iv型人胶原，v型人胶原，vi型人胶原，vii型人胶原，viii型人胶原，ix型人胶原，x型人胶原，xi型人胶原，xii型人胶原，xiii型人胶原，xiv型人胶原，xv型人胶原，xvi型人胶原，xvii型人胶原，xviii型人胶原，xix型人胶原，xx型人胶原，xxi型人胶原，xxii型人胶原，xxiii型人胶原，xxiv型人胶原，xxv型人胶原，xxvi型人胶原，xxvii型人胶原，和xxviii型人胶原，或其组合。胶原还可以包含任何上述胶原类型的异三聚体和同三聚体。在一些实施方式中，胶原蛋白包括i型人胶原，ii型人胶原，iii型人胶原或其组合的异三聚体或同三聚体。在各种实施方式中，胶原蛋白可以是交联的。
用于本公开的不溶性胶原材料可以衍生自天然组织来源(例如，异源，同种异体或相对于受体人或其他患者的自身基因)或重组制备。胶原可以根据其氨基酸序列、碳水化合物含量和二硫键交联的存在或不存在而分类为几种不同类型。i型和iii型胶原是两种最常见的胶原亚型，并可用于本公开。i型胶原蛋白存在于皮肤、肌腱和骨骼中，而iii型胶原主要存在于皮肤中。在本公开的组合物中使用的胶原蛋白可以从皮肤、骨骼、肌腱或软骨获得，并通过本领域和工业中熟知的方法纯化。或者，胶原可以从商业来源购买。
胶原蛋白可以是非端肽胶原和/或端肽胶原。此外，可以使用非纤维状和纤维状胶原中的任一种或两者。非纤维胶原蛋白是已被溶解并且未被重构成其天然纤维形式的胶原。
合适的胶原蛋白产品可商购获得，包括例如来自dsm生物医学公司(宾夕法尼亚州埃克斯顿(exton，pa.))，其由牛筋或牛皮生产称为semedf的纤维胶原。衍生自牛皮的胶原材料也由integra生命科学控股公司(新泽西州普莱恩斯伯勒(plainsboro，n.j.))制造。天然衍生或重组人胶原材料也适用于本公开。说明性地，重组人胶原蛋白产品可从fibrogen公司(加利福尼亚州旧金山(sanfrancisco，calif.))获得。
在一些实施方式中，纤维可以与有效提供用于骨生长的支架的合成陶瓷组合，并且其是完全生物可再吸收的和生物相容的。合成陶瓷应提供高局部浓度的钙、磷酸盐和硅离子，其作为骨重新形成的起点。使用这种可再吸收的陶瓷具有优于替代的常规材料的许多优势。例如，它消除了对治疗后用于移除的手术的需要，并在人体内降解成生物相容的生物可吸收的产物。
在一些实施方式中，本文公开的合成陶瓷可以选自包含磷酸钙陶瓷或硅陶瓷的一种或多种材料。可以使用诸如基于硅酸钙的生物玻璃，磷酸钙硅酸盐，磷酸三钙(tcp)，磷酸二钙，硫酸钙，羟基磷灰石，珊瑚羟基磷灰石，碳化硅，氮化硅(si3n4)和生物相容性陶瓷的生物玻璃。在一些实施方式中，陶瓷是磷酸三钙或磷酸二氢钙和硅陶瓷。在一些实施方式中，陶瓷是磷酸三钙。
在一些实施方式中，陶瓷是磷酸钙陶瓷和硅陶瓷的组合。在一些实施方式中，磷酸钙陶瓷是可再吸收的磷酸二钙(bcp)或可再吸收的磷酸三钙(tcp)，在一些方面，可再吸收的tcp。
磷酸二钙可以具有约50∶50至约95∶5，约70∶30至约95∶5，约80∶20至约90∶10，或约85∶15的磷酸三钙∶羟基磷灰石重量比。矿物材料可以是平均粒径在约0.2至5.0mm之间，约0.4至3.0mm之间或约0.4至2.0mm之间的颗粒状颗粒。
本公开的陶瓷也可以是氧化物陶瓷，例如氧化铝(al2o3)或氧化锆(zro2)或氧化物和非氧化物如氮化硅的复合物组合。
在一些实施方式中，含有纤维的组合物还可含有其它有益物质，包括例如，防腐剂，共溶剂，悬浮剂，粘度增强剂，离子强度和渗透压调节剂和/或其它赋形剂。合适的缓冲剂也可以使用并包括但不限于碱土金属碳酸盐，磷酸盐，碳酸氢盐，柠檬酸盐，硼酸盐，乙酸盐，琥珀酸盐等。示例性特异性缓冲剂包括例如，磷酸钠，柠檬酸钠，硼酸钠，乙酸钠，碳酸氢钠，碳酸钠和氨丁三醇钠(tris)。
在一些实施方式中，包含机械缠结的去矿化骨纤维的可植入网可以与致孔剂材料混合，其然后在制造过程中被去除以增强干燥的可植入网的孔隙率。合适的致孔剂材料可以由任何生物相容的可生物降解的物质制成，其可以形成为颗粒，并且能够在植入物的制造期间至少基本上保持其形状，但是当与水溶液或其它液体接触时可以被去除或降解或溶解。在一些实施方式中，致孔剂可以是无机的或有机的，例如，它们可以由明胶、有机聚合物(例如，聚乙烯醇)、聚氨酯、聚原酸酯、pla、pga和plga共聚物、糖、钙盐、氯化钠、磷酸钙或其混合物制成。致孔剂颗粒可以为约100至约500微米。
在一个实施方式中，给定形态的所有致孔剂颗粒可以具有约100至约500微米的至少一个平均轴向、横向或侧向尺寸。在一些实施方式中，所使用的所有致孔剂颗粒可独立地具有至少一个约100至约500微米的轴向、横向或侧向尺寸。在一些实施方式中，所使用的所有致孔剂颗粒可总共具有至少一个约100至约500微米的轴向、横向或侧向尺寸。在一些实施方式中，致孔剂颗粒的至少一个尺寸可以为约100微米或更大，或约120微米或更大，或约140微米或更大。在一些实施方式中，致孔剂颗粒的至少一个尺寸可以为约500微米或更小，约425微米或更小，约350微米或更小，约300微米或更小，或约250微米或更小。在一些实施方式中，致孔剂颗粒可具有约120至约400微米的至少一个尺寸。
在一些实施方式中，含有机械缠结在其中的去矿化骨纤维的可植入网可以含有单一或多个浓度的尺寸受控的纤维，以影响其稠度并影响水合后可植入网的操作。
在一些情况下，可以将多个可植入网包装在一起以改善其在水合之前和之后的操作。在其他情况下，在干燥之前，可植入网可以用极性或非极性溶液和/或盐溶液水合以增强稍后的再水合。
可以向所得组合物(例如，冻干骨纤维)中加入更多生物活性成分之一。这些活性成分可以或可以不与组合物的骨修复能力相关。合适的活性成分有止血剂、骨形态发生蛋白(bmp)、基因、生长分化因子(gdf)、或其他非胶原蛋白如tgf-β、pdgf、骨桥蛋白、骨连接素、细胞因子等。
在一个实施方式中，其中包含机械缠结的去矿化骨纤维的可植入网可以包括至少一种bmp，其是被认为在内源性骨骼组织上具有骨诱导或生长促进活性或用作前胶原前体的一类蛋白质。bmp家族的已知成员包括但不限于bmp-1，bmp-2，bmp-3，bmp-4，bmp-5，bmp-6，bmp-7，bmp-8，bmp-9，bmp-10，bmp-11，bmp-12，bmp-13，bmp-15，bmp-16，bmp-17，bmp-18以及其多核苷酸或多肽，以及成熟多肽或编码它们的多核苷酸。
用作骨诱导剂的bmp包含以下的一种或多种：bmp-1、bmp-2、bmp-3、bmp-4、bmp-5、bmp-6、bmp-7、bmp-8、bmp-9、bmp-10、bmp-11、bmp-12、bmp-13、bmp-15、bmp-16、bmp-17、或bmp-18；以及一种或多种这些bmp(包括全长bmp或其片段)的任何组合，或其组合，其以编码所有所述bmp的多肽片段的多核苷酸形式或多肽形式存在。分离的bmp骨诱导剂可以多核苷酸、多肽、全长蛋白质或其组合的形式给予。
在另一个实施方式中，包含机械缠结在其中的去矿化骨纤维的可植入网也可包括设置在其中的一种或多种生长分化因子(“gdf”)。已知的gdf包括但不限于gdf-1，gdf-2，gdf-3，gdf-7，gdf-10，gdf-11和gdf-15。例如，可用作分离的成骨诱导剂的gdf包括但不限于以下gdf：对应于genbank登录号m62302、aaa58501和aab94786的gdf-1多核苷酸或多肽，以及编码其的成熟gdf-1多肽或多核苷酸。对应于genbank登录号bc069643、bc074921、q9uk05、aah69643或aah74921的gdf-2多核苷酸或多肽，以及编码其的成熟gdf-2多肽或多核苷酸。对应于genbank登录号af263538、bco30959、aaf91389、aaq89234、或q9nr23的gdf-3多核苷酸或多肽，以及编码其的成熟gdf-3多肽或多核苷酸。对应于genbank登录号ab158468、af522369、aap97720、或q7z4p5的gdf-7多核苷酸或多肽，以及编码其的成熟gdf-7多肽或多核苷酸。对应于genbank登录号bc028237或aah28237的gdf-10多核苷酸或多肽，以及编码其的成熟gdf-10多肽或多核苷酸。
含有机械缠结在其中的去矿化骨纤维的可植入网也可包括：对应于genbank登录号af100907，np005802或095390的gdf-11多核苷酸或多肽，以及编码其的成熟gdf-11多肽或多核苷酸；对应于genbank登录号bc008962、bc000529、aah00529或np004855的gdf-15多核苷酸或多肽，以及编码其的成熟gdf-15多肽或多核苷酸。
在一些实施方式中，具有机械缠结在其中的去矿化骨纤维的可植入网含有可与其一起递送的其它生物活性剂。在某些实施方式中，生物活性剂是药物。这些生物活性剂可以包括，例如，抗微生物剂，抗生素，抗细菌剂，抗真菌剂，抗病毒剂，抗肿瘤剂，抗肿瘤剂，影响免疫应答的药剂，血钙调节剂，可用于葡萄糖调节剂，抗凝血剂，抗血栓药，抗高脂血症药，心脏药物，甲状腺功能和抗甲状腺药物，肾上腺素能药，抗高血压药，胆碱能药，抗胆碱能药，止痉药，抗溃疡剂，骨骼和平滑肌松弛剂，前列腺素，过敏反应的一般抑制剂，抗组胺药，局部麻醉药，镇痛药，麻醉拮抗剂，镇咳药，镇静催眠药，抗惊厥药，抗抑郁药，厌食剂，非甾族抗炎药，甾族抗炎药，抗氧化剂，血管活性剂，骨代谢剂，成骨因子，抗关节炎药和诊断剂。适用于本发明的生物活性剂和特定药物的更完整的列表可以在susanbudavari等编的“《默克索引：化学物、药物和生物产品词典》(themerckindex：anencyclopediaofchemicals，drugsandbiologicals”)；以及由马里兰州洛克维尔的美国药典公约公司出版的美国药典/国家处方药xxxvii/xxxii，2013中找到，其每一篇都通过引用并入本文。
生物活性剂也可以通过掺入其中具有机械缠结的去矿化骨纤维的可植入网来提供。生物活性剂如本文所述的那些可以通过简单的混合物或其它方式均匀地或局部地掺入到植入材料中。此外，它们可以单独引入或与另一种载体形式或介质例如微球或另一种微粒制剂结合使用。用于形成微粒的合适技术是本领域公知的，并且可用于夹带或包封生物活性剂，此后，微粒可以在其制备时或之后分散在骨移植复合物中。
应当理解，所用添加剂的量将根据添加剂的类型、所用特定添加剂制剂的比活性和组合物的预期用途而变化。所需量可易于由用户确定。
各种医学和/或手术可用物质中的任何一种可以在含有机械缠结的去矿化骨纤维的可植入网的制备之前、期间或之后并入或与其结合。因此，例如，当使用非同种异体移植骨材料时，可以将这些物质中的一种或多种引入骨纤维中，例如通过将这些骨纤维浸泡或浸入所需物质的溶液或分散体。
在一些实施方式中，包含机械缠结在其中的可生物降解纤维的可植入网可以与一种或多种生长因子(例如，bmp，gdf)，药物冻干，使其可以持续释放的方式从可植入网释放。
骨纤维形状
本公开还提供了用于使包含其中机械缠结的去矿化骨纤维的可植入网成形的方法。在一些方面，在可植入网中使用的纤维可以使用任何适当的装置，例如筒式研磨机从骨轴上研磨。纤维经研磨以包括具有磨损部分和/或钩形部分的卷曲形状，以促进纤维的机械缠结。可以调整同种异体移植物的形状以适应其所在的部位。例如，它可以是小块，塞，销，钉，圆筒，块，楔形，环或片的形状。在一些实施方式中，可植入网可以被成形为用于围绕骨缺损包裹的包裹物，并且包含其他同种异体移植物或合成材料，外科医生或其他医师可以在其中安全地放置缝合线，而不会松开。
在一个实施方式中，该方法包括在去矿化和/或冻干之前将具有机械缠结的去矿化骨纤维的可植入网放置在模具中。然后使可植入网中的骨纤维去矿化、灭菌和/或冻干，以产生包含机械缠结的去矿化骨纤维的成形网。机械缠结到可植入网中的骨纤维可以放置在模具中，然后进行去矿化和/或冻干以形成所需形状，或者可使骨纤维去矿化，机械缠结到可植入的网中和/或冻干，然后通过按压或冲压所需的形状成形。如本文所述，去矿化和冻干步骤改变了骨纤维的形状以促进机械缠结。机械缠结到可植入网中的骨纤维不需要使用粘合剂或载体来形成可植入网。
在一些实施方式中，机械缠结到网中的去矿化骨纤维可以放置在模具中并根据医疗程序的需要成形为一定范围的预定形状和尺寸。在一些实施方式中，同种异体移植物可以通过注塑，压塑，压模，滑移浇铸，激光切割，水刀加工，砂铸，壳模铸造，失去的组织支架浇铸，石膏模铸造，真空铸造，模铸，搪铸，压铸，压铸，离心铸造，挤压铸造，轧制，锻造，模锻，挤出，剪切，纺丝或其组合制造。例如，可植入网可以是矩形，金字塔形，三角形，五边形或其他多边形或不规则棱柱形状。
去矿化
在从供体获得骨后，其可以在其形成纤维之前或之后去矿化。在一些实施方式中，在骨从供体获得并研磨成纤维之后，使用本领域熟知的方法对其进行加工，即清洁、消毒和脱脂。然后，整个骨骼可以被去矿化，或者，如果需要，在去矿化之前可以将骨分割。然后将整个骨或其一个或多个部分进行去矿化，以将无机物含量降低到低水平，例如，在一些方面含有小于约10重量％，小于约5重量％，在其他方面，小于约1重量％的残余钙。
dbm可以以任何合适的方式制备。在一个实施方式中，通过从骨中酸提取矿物质来制备dbm。它包括骨的胶原基质和酸不溶性蛋白质，包括骨形态发生蛋白(bmp)和其他生长因子。它可以配制成用作颗粒、凝胶、海绵材料或油灰，并可以冷冻干燥储存。用于防止疾病传播的灭菌程序可能会降低dbm中有益生长因子的活性。dbm提供了一种初始的骨诱导基质，表现出一定程度的骨诱导能力，包括诱导骨祖细胞从周围组织的浸润和分化。如上所述，在从皮质长骨获取的骨颗粒的实施方式中，去矿化时骨颗粒的骨诱导潜力可以基于骨颗粒的来源而变化，不管是来自骨膜层、中间层或内膜层。
dbm制剂已在骨科医学中多年使用，以促进骨形成。例如，dbm已经发现用于修复骨折，椎骨融合，关节置换手术以及治疗由于诸如类风湿性关节炎等潜在疾病造成的骨破坏。dbm被认为通过骨传导和骨诱导过程在体内促进骨形成。植入的dbm组合物的骨诱导作用被认为是由于存在于分离的胶原基质上的活性生长因子的存在。这些因子包括tgf-β、igf和bmp蛋白家族的成员。骨诱导因子的具体实例包括tgf-β、igf-1、igf-2、bmp-2、bmp-7、甲状旁腺素(pth)和血管生成因子。其他骨诱导因子如骨钙素和骨桥蛋白也可能存在于dbm制剂中。dbm中还可能存在其他未命名或未发现的骨诱导因子。
在一个去矿化过程中，可植入网可以进行酸去矿化步骤，然后进行脱脂/消毒步骤。将含有机械缠结在其中的骨纤维的可植入网浸入酸中以进行去矿化。可以在该步骤中使用的酸包括无机酸如盐酸，以及有机酸如甲酸、乙酸、过乙酸、柠檬酸和/或丙酸。通过调节处理时间、去矿化溶液的温度、去矿化溶液的浓度和处理过程中的搅拌强度，可以控制进入骨表面的去矿化深度。因此，在各种实施方式中，dbm可以完全去矿化、部分去矿化、或表面去矿化。
用无菌水和/或缓冲溶液冲洗去矿化骨，以除去残留量的酸，从而提高ph。合适的脱脂/消毒溶液是乙醇的水溶液，乙醇是脂质的良好溶剂，水是良好的亲水载体，使得溶液能够更深地渗入骨颗粒中。乙醇水溶液也通过杀死营养微生物和病毒来对骨骼消毒。通常，在脱脂消毒溶液中存在至少约10至40重量％的水(即，约60至90重量％的脱脂剂，如醇)，以在给定的时间内产生最佳的脂质去除和消毒。脱脂溶液的合适浓度范围为约60至约85重量％的醇，或约70重量％的醇。
在一些实施方式中，可以进一步处理去矿化骨以实现骨的性质。例如，可以处理dbm以破坏dbm的胶原结构。这种处理可以包括胶原酶处理、热处理，机械处理等。参考美国临时专利申请60/944,408、60/944417、和60/957,614，通过引用并入本文，用于其他处理选项。
冻干
将骨纤维在模具中冻干成所需形状或在模具外，其中它可以成形(例如，印压，冲压，切割)。例如，含有骨骼和保存剂的瓶最初被冷冻至-76℃，骨骼和保存剂随后经过小于100毫托的真空，同时温度保持在或低于-35℃。冻干程序的终点是约5％的残留水分的测定值。一旦骨已被冻干，就将其在重建和使用之前储存在密封的真空容器中。
在一些实施方式中，去矿化和冻干步骤改变了纤维的形状以促进机械缠结。为了促进可植入网的现场准备和/或使用，在一些实施方式中，冻干或冷冻形式的去矿化纤维骨元件和非纤维骨元件，以及流体载体(后者含有一种或多种任选的成分，如上所述的那些)可以在无菌条件下存储在单独的包装或容器中，并在其即将采用任何合适的手段，如刮铲，镊子，注射器，捣固装置等应用于骨质缺损部位时将其混合在一起。或者，可以预先准备好可植入网，并在无菌条件下储存，直至使用为止。当预先准备好可植入网时，在一些方面，在包装储存之前将其冻干。在一些实施方式中，本文所述的可植入网在被置于缺损部位之前可以与自体移植骨髓抽吸物、自体移植骨、选择的自体移植细胞的制剂、含有编码骨促进作用的基因的自体移植细胞组合。在各种实施方式中，可植入网已经混合包装并在合适的容器中备用，例如，可重新密封的无毒瓶、网袋或袋，或以试剂盒提供，其可以在外科医生指示需要时制备。
植入物的水合
在一些实施方式中，含有其中机械缠结的去矿化骨纤维的可植入网用以下物质水合：生理上可接受的水、生理盐水、氯化钠、葡萄糖、乳酸林格氏溶液、磷酸盐缓冲盐水、血液、骨髓抽吸物、骨髓组分或其组合，其量足以使可植入的成骨材料成型。一旦水合，可植入网即被放置在由医生确定的地点处的外科手术部位。可植入网中的纤维保持它们的相干性和机械相互作用，使得当原位放置时，该网不需要结合剂或载体。在一些实施方式中，可植入网的纤维是疏水性的，并且内部或外部水合通道促进可植入网的水合。
在一些实施方式中，可植入网可以用pbs或其它生理上可接受的流体水合，并且以水合形式使用。可植入网可以直接放置在外科手术部位，随后水合。在一些实施方式中，可植入网可围绕骨缺损包裹，或可帮助包含其他同种异体移植物或合成材料。
在一些实施方式中，含有水的生理上可接受的液体可以在可植入网放入所述部位或者缠绕在骨缺损处之前加入到所述可植入网中。这种生理上可接受的液体包括上述那些，包括生理盐水或血液制品。血液制品包括全血和血液组分，如富血小板血浆和贫血小板血浆。
在一些实施方式中，可植入网用生理上可接受的液体和生物相容性载体水合。生理上可接受的液体的非限制性实例包括盐水，磷酸盐缓冲盐水(pbs)，透明质酸，纤维素醚(例如羧甲基纤维素)，胶原蛋白，明胶，高压灭菌的骨粉，骨传导载体，全血，血液组分，骨髓抽吸物，浓缩骨髓抽吸物及其混合物。血液组分的非限制性实例包括血清，血浆，富血小板血浆，浓缩富血小板血浆，贫血小板血浆和浓缩贫血小板血浆。在水合后，可植入网可以模制成预定的形状，或给予或缠绕在骨缺损处，并且以促进愈合的方式被操作以顺应骨缺损。例如，组合物可用每2.5g组合的dbm和骨膜粉末约2ml盐水水合。
处理方法
可用本公开的可植入网处理的说明性骨修复部位包括，例如，由损伤引起的那些，在手术，感染，恶性肿瘤或发育畸形过程中产生的缺陷。含有其中机械缠结的去矿化骨纤维的可植入网可用于各种矫形，牙周，神经外科和口腔和颌面外科手术，包括但不限于，简单和复合骨折和非联合体的修复；外部和内部固定；关节重建如关节固定术；一般关节成形术；髋关节的杯关节成形术；股骨和肱骨头置换；股骨头表面更换和全关节置换；修复椎体柱，包括脊柱融合和内固定；肿瘤手术，例如缺损填充；椎间盘切除术；椎板切除术；切除脊髓肿瘤；颈前路和胸部手术；修复脊柱损伤；脊柱侧弯、脊柱前凸和脊柱后凸治疗；骨折间隙固定；颏成形术；颞下颌关节置换术；牙槽嵴隆起和重建；镶嵌植骨；植入物放置和修复；窦底提升；整容；等。可用可植入网修复或置换的具体骨骼包括但不限于筛骨；额骨；鼻骨；枕骨；顶骨；颞骨；下颌骨；颌骨；颧骨；颈椎；胸椎；腰椎；骶骨；肋骨；胸骨；锁骨；肩胛骨；肱骨；桡骨；尺骨；腕骨；掌骨；指骨；髂骨；坐骨；耻骨；股骨；胫骨；腓骨；髌骨；跟骨；跗骨和跖骨。
根据本公开的某些方面，本公开的可植入网可以用作骨空隙填充物，或者可以纳入承载植入物内、其上或周围，例如脊柱植入物，髋关节植入物(例如植入物主干内或周围和/或在髋臼杯后面)，膝盖植入物(例如在主干内或周围)。在一些实施方式中，本公开的可植入网可以纳入具有至少约10000n的抗压强度的承载脊柱植入装置内、其上或周围，例如融合器、peek植入物、榫钉或其它装置，其潜在具有用于容纳骨诱导性组合物的口袋、腔室或其它空腔，并且用于脊椎融合例如椎体间融合。一个说明性的这种用途与含椎体间脊椎间隔物的承载结合以实现椎体间融合。在这些应用中，可植入网可以放置在间隔物中和/或缠绕在间隔物周围以便于融合。
制备dbm的方法是本领域公知的，例如，在美国专利号5,314,476、5507813、5073373、和5,405,390中，其各自通过引用并入本文。制备磷酸钙和/或羟基磷灰石的陶瓷粉末的方法描述于，例如，美国专利号4,202,055和4,713,076，各自通过引用并入本文。
在一些实施方式中，该方法包括通过在无菌条件下剃刮、研磨或挤压片或块来获得纤维。可以优化纤维的形状以通过纤维网络诱导新骨形成和操作性能。
在另一方面，本公开提供了在可植入组织再生支架处加速骨形成的方法。在另一方面，本公开提供了在有此需要的患者中再生骨的方法，包括用可植入网植入患者。
在另一方面，本公开提供了一种使用本公开的可植入网来治疗由损伤、疾病、伤口或手术引起的骨缺损的方法，其包括从同种异体移植骨获得的去矿化骨基质的纤维和非同种异体移植骨材料的纤维的组合，所述非同种异体移植骨材料的纤维包含嵌入在非同种异体移植骨材料的纤维内或设置在非同种异体移植骨材料的纤维上的非纤维去矿化骨颗粒，其全部机械缠结到可植入网中。
应当理解，前述内容涉及本公开的示例性实施方式，并且可以在不背离如所附权利要求中阐述的本发明的精神和范围的情况下进行修改。