專利名稱：：可吸收的植入式裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及基于多聚(丙氨酸)野生絲的可吸收的植入式裝置和生產(chǎn)此類裝置的方法以及用于生產(chǎn)該裝置的原料。特別是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例提供了可吸收的縫合線。
背景技術(shù)：
：制備用于植入人或動(dòng)物身體的可吸收物質(zhì)和裝置的能力具有相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)。首先，植入的物質(zhì)或裝置在體內(nèi)可慢慢分解并慢慢被正常組織所替代，此正常組織在愈傷組織中的功能和機(jī)械性能很可能優(yōu)于植入物質(zhì)，這就減少了可能發(fā)生機(jī)械故障的風(fēng)險(xiǎn)，而機(jī)械故障是不可吸收的整形外科植入物所具有的一個(gè)嚴(yán)重問題。第二，人造的不可吸收物質(zhì)的特性以及它們需要長時(shí)間與組織保持接觸的情況增加了不良反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。第三，可吸收物質(zhì)避免了發(fā)病和疼痛的風(fēng)險(xiǎn)，同樣也避免了因?yàn)樾枰〕鍪〉幕虿粷M意的不可吸收物質(zhì)或裝置而必須進(jìn)行的外科手術(shù)所帶來的感染的風(fēng)險(xiǎn)。生物相容的和可吸收的纖維材料將因此非常利于廣泛使用于植入式材料和裝置中，其中可吸收的縫合線是最簡單的。已知從古時(shí)候(Galen175AD)人們就使用動(dòng)物的腸作為可吸收的縫合線以使傷口閉合。用動(dòng)物腸制備無菌的可吸收縫合線的方法在1909年由B.BraunMedicallnc公司提出。在20世紀(jì)60年代由于聚合物化學(xué)的發(fā)展而生產(chǎn)出人造的可吸收縫合線以前，人們使用了多種有可能成為可吸收縫合線的物質(zhì)，包括動(dòng)物腸、皮革和馬鬃。最佳的天然可吸收縫合線最初是由來源于綿羊小腸或牛小腸的"腸線"、粘膜下層或粘膜膠原所制備?？紤]到疾病的傳播和不相容炎癥反應(yīng)，以上材料被建議停止使用。第一個(gè)人造可吸收縫合線是由聚乙醇酸或聚乳酸9構(gòu)成。接下來發(fā)展出的一系列人造可吸收縫合線包括Dexon(聚乙醇酸)；Vicryl(90/10聚(乙交酯-L-丙交酯));Pa雄ryl(5/95聚(乙交酯-L-丙交酯))；USSCC(Ts乙交酯-碳酸環(huán)丙烷共聚合物；PDSII(聚對二氧雜環(huán)己酮)；Maxon(聚(乙交酯-共-碳酸環(huán)丙烷))；Monocryl(聚(乙交酯-己內(nèi)酯共聚合物))；Biosyn(乙交酯-碳酸環(huán)丙烷共聚合物)；Monosyn(乙交酯-碳酸環(huán)丙烷-己內(nèi)酯三混合共聚合物)；以及丙交酯-己內(nèi)酯共聚合物。一般認(rèn)為，與不可吸收縫合線相比可吸收縫合線具有以下優(yōu)點(diǎn)1、不可降解物質(zhì)的使用通常伴隨著封裝或免疫排斥反應(yīng)。雖然可吸收材料的吸收過程常伴隨著材料周圍的組織中的炎癥反應(yīng)，但是與不可吸收縫合線相比，再吸收被認(rèn)為可以減少組織暴露在物理的、化學(xué)的和免疫原性刺激物中的長度和強(qiáng)度。大家公認(rèn)一般情況下與不可吸收縫合線相比，可吸收縫合線減少了對組織的有害反應(yīng)。2、一般來說可吸收材料的縫合感染率通常低于不可吸收材料，盡管并不總是這樣。3、使用可吸收縫合線可以減少不舒適感、感染風(fēng)險(xiǎn)以及其他費(fèi)用，包括因需要取出不可吸收縫合線而導(dǎo)致的附加過程或者其他用于傷口閉合的方法。4、在牙周手術(shù)中4吏用可吸收縫合線(腸線和Vicryl)^ci人為比用不可吸收縫合線減少菌斑產(chǎn)生。相比膠原的可吸收縫合線，合成的可吸收縫合線被認(rèn)為有以下優(yōu)點(diǎn)1、通常機(jī)械性能較好，而且標(biāo)準(zhǔn)化的生產(chǎn)過程使其批次間的一致性更好。2、腸線降解的不可預(yù)知性是個(gè)問題。3、與腸線相比聚乙醇酸的降解速度更慢。4、通常認(rèn)為人造縫合線的組織反應(yīng)低于腸線。5、腸線在感染位點(diǎn)的降解更快，而合成縫合線所受影響要小的多。6、腸縫合線似乎感染的可能性更大。7、膠原縫合線具有潛在的，但是到目前未知還沒有確定的引發(fā)朊病毒病的風(fēng)險(xiǎn)。8、放射療法引起的吸收延遲可能使膠原縫合線材料有鈣化的時(shí)間。這可能會(huì)成為乳房攝影檢查的一個(gè)麻煩。9、普通腸縫合線和鉻腸縫合線在人的胃液、膽汁、胰液以及以上的混合物中會(huì)很快降解，這使得他們不適用于在胃腸中使用。桑蠶絲縫合線則沒有這些缺點(diǎn)。與膠原可吸收縫合線相比合成的可吸收縫合線材料可能存在的不足1、主觀上認(rèn)為打結(jié)強(qiáng)度降低而且更易滑脫。2、編織的合成縫合線可能更加易于割裂水腫或易碎的組織或?qū)嶓w器官，而且更容易割破醫(yī)生的手套。3、他們可能有明顯的毒性。4、在對一定范圍內(nèi)的材料研究中發(fā)現(xiàn)聚L-丙交酯/乙醇酸酯表現(xiàn)出最高的肉芽組織和感染的發(fā)病率，而另一種長吸收時(shí)間縫合線材料聚二氧六環(huán)酮也會(huì)導(dǎo)致某些肉芽組織和顯著的感染率。無論是天然蛋白還是合成聚合物制備得到的可吸收縫合線都可以通過酶水解作用降解掉。然后部分水解的片段通過吞噬作用被吸收并且最后在吞噬小體中被降解為單體。因此可吸收縫合線的吸收速度被認(rèn)為主要依賴于他們被組織中的酶水解作用降解的速度。吸收速度最好定量為吸收時(shí)間的一半，例如將縫合線材料的臨界拉伸強(qiáng)度減少到一半所需要的時(shí)間。此性能通過在適當(dāng)主體和主體的適當(dāng)位置使用代表性樣品并且用所述裝置進(jìn)行體內(nèi)實(shí)驗(yàn)來測量，所采用主體及位置根據(jù)對所述裝置的預(yù)期使用來確定。半數(shù)吸收時(shí)間是可吸收縫合線設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的參數(shù)；最理想的是讓再吸收導(dǎo)致的縫合線拉伸強(qiáng)度衰減率和傷口愈合導(dǎo)致的傷口或吻合部位組織強(qiáng)度的增長率大致匹配。在基本上由可吸收材料組成的假體中也必須考慮到再吸收率和組織愈合的速度之間的相似匹配。被縫合的傷口、切口或吻合部位的拉伸強(qiáng)度的增長率依次是依賴于傷口的位置和尺寸和愈合速度。傷口的愈合速度又依次是依賴于一系列因素，包括生理?xiàng)l件、發(fā)炎程度、感染的存在和嚴(yán)重性、營養(yǎng)狀態(tài)、性別、年齡等等。因此一個(gè)給定的縫合線的半數(shù)再吸收時(shí)間將限定該縫合線的應(yīng)用。用做縫合線的合成聚合物的半數(shù)再吸收時(shí)間的范圍很大程度上依賴于該聚合物的結(jié)晶度。單聚合物的更加致密的晶體結(jié)構(gòu)，例如聚對二氧雜環(huán)己酮或者Panacryl(主要由聚丙交酯組成)，既排斥水解酶也排斥延遲水解。因此這些縫合線材料具有大約6個(gè)月的半數(shù)再吸收時(shí)間。另一方面共聚合物，例如乙交酯-環(huán)丙烷碳酸鹽-己內(nèi)酯三混合共聚合物聚(乙交酯-共-環(huán)丙烷碳酸鹽)缺少結(jié)晶區(qū)并因此具有很短的僅有兩周的半數(shù)再吸收時(shí)間。合成聚合物的分子量、疏水性和形狀也將影響水解速度具有較大分子量的聚合物被再吸收的時(shí)間長于較小分子量的聚合物。具有較高疏水性的聚合物在水中可抗膨脹而這使得水解酶的進(jìn)入減少，因此減慢再吸收時(shí)間。直徑較小，具有較大比表面積的纖維被再吸收的過程比直徑較大的纖維快得多。來源于家蠶的絲被作為不可吸收縫合線使用了許多年。與此相反，就像V0LLRATHF等在文章"蜘^Mi和蛋白聚合物在體內(nèi)的局部耐受，，(InVivo，2002,Vo116，229-234頁)中所指出的，蜘蟲朱的拖絲顯示出在3皮植入豬的真皮中15天內(nèi)被快速再吸收。因?yàn)橹┲虢z比蠶絲的結(jié)晶度低得多所以與蠶絲相比蜘蛛拖絲的再吸收也快得多。蜘蛛拉絲蛋白的較低疏水性也可能是其快速再吸收的原因，這一點(diǎn)由我們以已公布序列SpidroinI(蜘蛛拖絲的基本結(jié)構(gòu)成分)進(jìn)行的實(shí)馬全來證實(shí)。這說明SpidroinI重復(fù)中心部分的疏水性顯著的低于蠶絲重鏈絲心蛋白的重復(fù)區(qū)，即蠶絲的主要結(jié)構(gòu)成分。影響可吸收縫合線再吸收速度的兩個(gè)一般的方法已在專利和科學(xué)文獻(xiàn)中被描述應(yīng)用疏水性包被來延緩水解酶的進(jìn)入；還有在絲中摻入過渡元素，例如鉻、鎳或鈷。過渡元素可能通過抑制吞噬或降低縫合線材料附近的白血球數(shù)量來降低能夠水解絲的蛋白水解酶的釋放以延緩再吸收。后一條途徑的潛在缺點(diǎn)是這些過渡元素有潛在的致癌性。此外，鉻腸線中的鉻可能產(chǎn)生某些神經(jīng)病變。專利US6616687(GUNZEKK)2003.09.09公開了應(yīng)用疏水包被材料延緩可吸收縫合線的再吸收時(shí)間的實(shí)例，該專利指導(dǎo)了用己內(nèi)酯和丙交酯和硬脂酸鈣進(jìn)行疏水包被的方法。D.Bichon,W.Borloz和A.L.Cassano-Zoppi發(fā)表了類似的文章，這個(gè)1984年發(fā)表在Biomaterials，5,255頁的文章標(biāo)題為"一種新的聚氨基甲酸酯包被腸縫合線的體內(nèi)評價(jià)"。美國專利4，364，393指出了使單羧基纖維素縫合線的崩解時(shí)間與傷口愈合時(shí)間相匹配的方法，該方法是將從含有鐵、鎳、鈷、鉍、錳或這些的混合物基團(tuán)中提取過渡元素加入到所述單^A基纖維素縫合線中。因此在改進(jìn)可吸收縫合線的性能上還有非常大的空間。雖然Panacry一和PDS具有最好的再吸收速率和不4晉的機(jī)械強(qiáng)度，但是Panacryl已被其生產(chǎn)商Ethicon召回，而PDS與高感染率相關(guān)并且具有不希望的組織反應(yīng)。需要新的方法和材料用于制備可吸收縫合線材料，該材料需要具有低毒性、可調(diào)的再吸收性和低感染率。國際專利申ffrWO01/56620(NexiaBiotechnologies)7>開了佳_用由蜘妹絲組成的外科縫合線或者由含有蜘蛛絲和非蜘蛛絲結(jié)構(gòu)成分的復(fù)合材料組成的外科縫合線，其中所述非蜘蛛絲素是透明質(zhì)酸、彈性蛋白或膠原。國際專利W02004/016651(York大學(xué))提供了利用基因工程制備含有來源于蜘蛛的AGRGQGGYGQAAG基因序列和至少兩個(gè)富含多聚丙氨酸基序的多肽的方法，其中所述多聚丙氨酸基序由至少6個(gè)氨基酸殘基組成。專利W02004/016651還提供了基于上述序列基序的其它變體多肽序列。此外還提供了利用基于這些序列的絲多肽制備材料的方法。美國專利200401G2614和2005005483(^是供了紡重組蜘蟲朱絲或重組蠶絲蛋白的方法，重組蠶絲蛋白的序列來源于Bombyxmori之類的昆蟲。此外還提供了所述細(xì)絲的一系列不同用法，包括醫(yī)用縫合線、皮膚移植代用品、置換韌帶、醫(yī)用橡皮膏條、心臟修補(bǔ)網(wǎng)。美國專利4，818,291提供了使用含有人血纖蛋白原和絲心蛋白的液體膠粘劑的方法，該膠粘劑可用于外科手術(shù)。絲心蛋白從家蠶或野蠶中獲得，或者是二者的混合物。此專利蛋白只適用于作為縫合表面粘附體的賦形物。Tsukada，M.,Arai，T.,Colorma,G.M.，Boschi,A"Freddi，G.在他們發(fā)表在應(yīng)用聚合物科學(xué)雜志2003,89，638-644的文章"含金屬蛋白纖維的制備及其抗菌特性"中介紹了將蠶和蜘蛛絲衍生化引入螯合基后結(jié)合過渡元素離子Ag+,Cu2+,Co&從而使之具有顯著的抗菌特性。Brunet,P.C.J和ColesB.在他們于1974年發(fā)表在Proc.Roy.Soc.SerB.187，133-170的題為"精致的絲，，的文章中敘述了蜘蛛絲有種以過氧化物酶為基礎(chǔ)的津會(huì)制系統(tǒng)。Raven,J.、EarlandC.和LiUle，M.在他們發(fā)表于1971年的Biochim.Biophys.Acta251，96-99上的題為"蜘蛛絲心蛋白和角蛋白中二酪氨酸的存在"的文章中注意到蜘蛛絲中存在的二酪氨酸。似乎后來由Raven等人鑒定的二酪氨酸是出自于Brunet等Ai又述的結(jié)合過氧化物酶的在蜘^朱絲心蛋白重《連上存在的酪氨酸殘基的作用所致。Leksophee,T.、Supansomboon，S.和Sombatsompop，N.在他們發(fā)表在JournalofAppliedPolymerScience91(2)1000-1007(2004)上的題為"交聯(lián)劑、干燥溫度和pH值對絲素機(jī)械性能和白化的影響"中公開了在含有檸檬酸鹽離子作為非毒性物質(zhì)的溶液中加熱處理的方法以硬化桑絲。甲酸已被相當(dāng)廣泛的用于做絲蛋白和絲樣肽的溶劑。下述文章顯示，當(dāng)從溶解在甲酸中的絲蛋白或肽溶液中制備蛋白片層或電纖維時(shí)使用曱酸可以促進(jìn)P片層的形成Asakura，T.、Tanaka，C.、Yang,M.Y.、Yao,J.M.和Kurokawa,M."基于Samiacynthiaricini絲心蛋白的多聚丙氨酸區(qū)和纖連蛋白來源的細(xì)胞粘附區(qū)的絲樣雜合蛋白的制備和表征"來自Biomaterials25(4)617-624(2004)。Chopra,S.和Gulrajani,M.L.在他們發(fā)表在雜志IndianJournalofFibreandTextileResearch1976—83(1994)上的題為"絲脫月交的不同方法的比較評價(jià)"的文章中敘述了使用熱稀釋酒石酸溶液作為絲脫膠的方法。L.Kreplak,J.Doucet,P.Duraas和F.Briki在他們發(fā)表在BiophysicalJournalVolume87July2004640-647的題為"被拉伸的硬角蛋白纖維中cc螺旋向(3片層轉(zhuǎn)換的新觀點(diǎn)"中說明，慢慢的把馬鬃角蛋白纖維在水中或者濕度大于30%的條件下拉伸到靜止長度的40-60%可以產(chǎn)生的晶狀P片層成分的增加相比慢慢拉伸馬鬃至其長度的100°/。然后再用10(TC的蒸汽處理1小時(shí)得到的同類效應(yīng)有所增加。本發(fā)明的目的是提供可吸收裝置，如縫合線，該裝置避免了一些或者所有上述討論過的現(xiàn)有可吸收縫合線所固有的不足。使用野生絲被認(rèn)為可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)方面包括一種植入式裝置，所述植入式裝置包括一種由一個(gè)或多個(gè)至少部分地由(多聚)丙氨酸野生絲蛋白制成的絲素所形成的結(jié)構(gòu)。所述植入式裝置特別優(yōu)選的形式是縫合線或者假體。(多聚)丙氨酸野生絲的使用提供了一種材料，所述材料可以被身體再吸收并且能夠在保持良好機(jī)械性能的同時(shí)調(diào)節(jié)此裝置的再吸收速率。名詞"植入式裝置"指的是一種在外科手術(shù)中被植入到人或者動(dòng)物身體內(nèi)的裝置，而名詞"野生絲"指的是天蠶蛾產(chǎn)生的絲。天蠶蛾的物種拃香(Antheraeapernyi),天蠶(Antheraeayamamai),印度拃蠶(Antheraeamilitta)，號(hào)沃白香(Antheraeaassama),荒麻要(PhilosamiaCynthiaricini)禾口曰樗蠶(PhilosamiaCynthiapryeri)現(xiàn)在都被用于野生絲的商業(yè)生產(chǎn)。為此應(yīng)用目的，名詞"生物相容性，，的意思是所述材料不會(huì)在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中引起有害的細(xì)胞反應(yīng)。這可以用一系列的體外方法來評定，包括在細(xì)胞培養(yǎng)中不能殺死哺乳動(dòng)物細(xì)胞；不會(huì)誘導(dǎo)活的哺乳動(dòng)物細(xì)胞釋放細(xì)胞因子；并且不會(huì)對培養(yǎng)的細(xì)胞的增殖有延纟爰作用。此外本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種用于做植入式裝置的材料，其強(qiáng)度和韌性很好而且其再吸收速率可被調(diào)節(jié)以使得半數(shù)再吸收時(shí)間范圍從2周到9個(gè)月。絲素既可以來源于野生絲蛾繭也可來源于再生蠶絲溶液。此絲素的半數(shù)再吸收時(shí)間可以被控制在2周到9個(gè)月的范圍內(nèi)變化，這使植入式裝置可以適應(yīng)任何組織的自然愈合速度。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的具體實(shí)施例中，過氧化物酶被結(jié)合到絲蛋白上。所述過氧化物酶具有抗菌特性而這有助于傷口愈合。絲素可以從再生絲溶液中產(chǎn)生。絲素之間可以給出一些絲蛋白基質(zhì)。優(yōu)選的所述植入式裝置是用一個(gè)或多個(gè)絲素間的蛋白基質(zhì)生產(chǎn)的。此蛋白基質(zhì)可以全部或者部分的由來源于一種或者多種蠶或蛾蟲的天然或者再生的絲蛋白組成。本發(fā)明還提供了一種用于生產(chǎn)植入式裝置的方法。第一步中(多聚)丙氨酸野生絲被提供，第二步中絲素從絲蛋白中被生產(chǎn)。在一個(gè)具體實(shí)施例中絲素被擠出來。提供多聚(丙氨酸)野生絲的步驟可以包含從蠶野生絲繭中回巻絲?？蛇x擇的天然絲蛋白溶液可以直接從多聚(丙氨酸)野生蠶中獲得。多聚(丙氨酸)野生絲蛋白也能通過溶解脫膠絲以形成再生絲溶液被提供。優(yōu)選的，本方法此外含有絲素的不同程度的結(jié)晶或交聯(lián)，例如把絲素暴露在曱酸、曱醇、熱的二或三羧基酸(例如檸檬酸)，或者二醛(例如戊二醛)，或者其中一種或多種的混合物中。本方法還可包含將絲素暴露在水蒸氣中并將其拉伸。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，絲素在暴露于二醛中之后再暴露在還原劑中。絲素還可以在放入二醛以后，放入還原劑中以前暴露在含有一種或多種氨基酸的溶液中。還原劑可以是硼氫化鈉或硼氫化氰。本方法還可以包含將過氧化物酶結(jié)合在絲素上。另一個(gè)實(shí)施例包含將絲素放入體積百分比30%-60%的曱醇溶液中。植入式裝置可以做成縫合線、假體或者其他醫(yī)用裝置。圖1顯示了按照本發(fā)明方法制備的絲素的典型應(yīng)力/拉伸圖。具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明得到的兩個(gè)典型的植入式裝置的例子包括縫合線和踝韌帶假體。兩種植入式裝置都全部地或部分地由以下將要描述的絲素組成。所述絲素含有多聚丙氨酸絲蛋白。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)植入式裝置，比如縫合線，全部或者部分地由一種或多種絲素組成。所述絲素可以通過多種方法從野生絲繭中獲得。第一種方法是直接從蠶繭中解旋絲素以獲得所述絲素。蠶繭可以來自于Antheraea,Anaphe，Philosamia,Perisomena，Atacus,Cricula，Archaeatacus，Satumia，Caligula,Loepa,Copiopteryx，Colaradia，Hemileuca,Memareia，Opodiphthera，Coscinocera,Gonometa，Pseudohazis，Rothschildia，Anisota，Actias,lo，Bunaea,Henochia:Pseudobimae，Lepa，Argena，Coscinocera，Cecropi或者Gynanisa.屬。另一種方法是從蠶繭的絲蛋白(絲心蛋白)溶液中紡出絲素。從絲蛋白溶液中紡絲素的方法是本領(lǐng)域已知的，例如在國際專利W001/38614中。絲心蛋白即可以直接從蠶中獲得又可以從再生的絲溶液中獲得。再生的絲溶液通過用一種或者多種離液序列高的試劑(例如11.6摩爾的溴化鋰)溶解絲來制備。與那些其他亞科相比，許多種的蠶繭蛹很大，而且經(jīng)常持續(xù)在蛹期很長時(shí)間。因此他們是其他生物體的具有潛在價(jià)值的食物來源。保護(hù)絲繭不受鳥類、真菌、細(xì)菌和其他生物體攻擊的化學(xué)防御機(jī)制具有很大的選擇性優(yōu)勢。因此，某些絲繭含有結(jié)合的過氧化物酶和酪氨酸酶，這些酶既具有抗菌效應(yīng)又可作為交聯(lián)劑。絲繭優(yōu)選的含有結(jié)合的過氧化物酶。因此其在植入式裝置中的應(yīng)用可能在植入人或動(dòng)物體后通過產(chǎn)生自由基而提供長期持續(xù)的光譜抗菌反應(yīng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，人或重組的人過氧化物酶可以人工結(jié)合到絲上以提高絲素的抗菌性能從而提高植入式裝置的抗菌性能。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，縫合線通過捻、織或編根據(jù)上述方法得到的脫膠絲素而得到。優(yōu)選的實(shí)施例是用由4到10股輕輕纏繞在一起的絲所構(gòu)成的生絲制成的脫膠絲，每條絲都從繭中巻出的并含有兩條絲素(液絲)。在優(yōu)選的實(shí)施例中，液絲有扁平的帶狀，最小厚度10.2士2.2)jm而最大厚度31.9±4.2iam。此縫合線也可是擠出的單纖絲或者是從蠶絲蛋白或蠶絲蛋白類似物生產(chǎn)的。優(yōu)質(zhì)的雙股纖維可以通過從單個(gè)繭中巻出單絲來得到。單纖絲和優(yōu)質(zhì)雙股纖維都可以直接使用并且對生產(chǎn)非常優(yōu)質(zhì)和強(qiáng)韌的纖維非常有用，此纖維可以用于顯^:外科手術(shù)或整合進(jìn)其他植入式裝置。在一個(gè)實(shí)施例中絲素可以纏繞在成形器上以形成纖維片而用于植入式設(shè)備中。這些纖維片可直接使用或者可以在纏繞過程中縫合或者在纖維片纏繞完畢后使用。在另一個(gè)實(shí)施例中，細(xì)絲或捻絲或條帶或編帶的編織都可用于生產(chǎn)用于植入式裝置的纖維片。所述絲可以在絲素?fù)饺氲娇p合線或其他植入式裝置之前或之后用化學(xué)處理的方法加強(qiáng)和加韌。已知有三種化學(xué)處理方法是有效的。第一種方法是用戊二醛或其他二醛溶液在3-50。C處理；第二種是用熱的二或三或多聚羧酸，例如檸檬酸，來處理；第三種是用冷的甲酸和或甲醇處理。后一種處理方法是出于增加絲蛋白(3片層成分并由此提高蛋白結(jié)晶度的目的而設(shè)計(jì)的。要注意的是用此方法增加蛋白的結(jié)晶度可以增加縫合線或植入式裝置中所述絲的再吸收時(shí)間。使用戊二醛或其他二醛處理以加強(qiáng)和加韌絲時(shí)，結(jié)果產(chǎn)生的醛亞胺(希夫堿)在酪基和蛋白的自由氨基之間的交聯(lián)相對較弱，趨向于隨時(shí)間或因機(jī)械拉伸而水解。這導(dǎo)致交聯(lián)的斷裂和有潛在毒性的自由醛基的釋放。此外，因?yàn)槎┲械囊粋€(gè)醛基沒有與蛋白反應(yīng)而在蛋白中引入了有毒的醛基。醛亞胺的弱交聯(lián)作用和因?yàn)槎┨幚矶鴰淼娜┗拘詥栴}可以通過在用二醛稀釋液處理之后使用適當(dāng)?shù)倪€原劑處理絲來克服。一個(gè)優(yōu)選的還原劑有液態(tài)硼氫化鈉。此還原劑可以化學(xué)的將醛亞胺的弱交聯(lián)還原為穩(wěn)定的多的二級(jí)氨交聯(lián)并將自由醛基還原為相應(yīng)的無毒的醇?？赡茉谶€原前讓自由氨基和諸如甘氨酸、纈氨酸或賴氨酸之類的氨基酸的一級(jí)氨基進(jìn)行反應(yīng)會(huì)更加有利?？梢岳斫獾氖前被岬倪x擇可以調(diào)節(jié)所述絲的疏水性。因此，例如自由醛基與賴氨酸的反應(yīng)可能導(dǎo)致自由氨基和狻基的增加，而自由醛基和甘氨酸的反應(yīng)將只導(dǎo)致自由羧基的增力口。在戊二醛之后用硼氳化物或氰化硼氪化物處理可由此完全或基本上去除由于醛亞胺交聯(lián)所致的毒性效應(yīng)。在對選擇性的氨基酸進(jìn)行或者不進(jìn)行預(yù)處理的情況下用硼氫化物進(jìn)行處理還可用于改變縫合線或植入式裝置中絲的再吸收時(shí)間。硼氫化物處理可以用于任何絲材料(比如1^旦不只局限于野生絲)以降低上述化學(xué)處理所致的醛亞胺交聯(lián)帶來的毒性效應(yīng)。根據(jù)英國專利0516846.3所述，縫合線和植入式裝置可以通過用烷化劑處理絲蛋白而具有更高的疏水性。由此途徑增加的疏水性可以延長縫合線或植入式裝置中所述絲的再吸收時(shí)間。因此，縫合線或植入式裝置中所述絲的可吸收時(shí)間可以通過改變以下三個(gè)因素來控制疏水性；共價(jià)交聯(lián)的程度和性質(zhì)；以及P片層結(jié)晶度的程度。其他細(xì)絲或纖維可以加入到蠶絲或蠶絲類似物制成的絲素中生產(chǎn)縫合線。在一個(gè)實(shí)施例中，通過溶解一種或多種蠶或天蠶或其混合的絲而制備的再生絲蛋白可用于加強(qiáng)和加韌縫合線或者改善手感，這是通過在縫合線的絲素中加入再生絲蛋白基質(zhì)而達(dá)到的。所述再生絲蛋白基質(zhì)可通過醛、冷甲酸蒸汽或甲醇處理而變?yōu)椴豢扇堋４送?，一系列的填充、包被或修飾可?yīng)用于絲縫合線和其他植入式裝置以改善其性能。實(shí)施例1:通過用熱檸檬酸處理以提高縫合線的強(qiáng)度和韌度絲素和絲素制備的縫合線的拉伸性能可以通過按以下方法用熱檸檬酸處理而顯著改善A制備5%檸檬酸溶液并用濃或淡的氫氧化鈉調(diào)到pH5.5。絲素在80。C用檸檬酸溶液處理1小時(shí)。從檸檬酸溶液中取出絲素并用蒸餾水徹底沖洗(3*30分鐘)然后在空氣中干燥。根據(jù)以下描述在Instr。n機(jī)械測試儀上檢測發(fā)現(xiàn)本處理使得臨界拉伸強(qiáng)度增加大約5%并使延伸率增加10-15%。所以本處理使絲素和絲素制成的縫合線的韌度發(fā)生了很大的增力口。實(shí)施例2:縫合線吸收時(shí)間的延長通過按照如下方式在絲蛋白賦形劑加入之前或之后用甲酸和甲醇處理本發(fā)明中絲素使其再吸收時(shí)間有所增加絲素(或由絲素制成的縫合線)浸入10-95%曱酸溶液或室溫條件下暴露在甲酸溶液的蒸汽中l(wèi)-5小時(shí)。洗滌絲素并使之在空氣中干燥。此處理使得絲素晶體程度增加，由X射線晶體學(xué)鑒定或用不同的掃描熱量測量法測量徹底干燥纖維的玻璃態(tài)化溫度來確定。通過以下方法可以使晶度進(jìn)一步增加額外將絲素浸入30-100%的甲醇溶液或?qū)⒔z素暴露在此溶液的蒸汽中1小時(shí)。此絲素洗滌后空氣中干燥。在40%的甲醇溶液中可得到較好的結(jié)果。這些處理增加了絲素的晶度并且延長了絲素的再吸收時(shí)間。這些處理還4吏來源于液體絲溶液的包^皮不可溶。例2a在另一個(gè)實(shí)施例中，在用甲酸溶液處理以前絲素(或縫合線)被涂布或浸入再生的蠶再生絲溶液中。實(shí)施例3:將過氧化物酶結(jié)合到絲蛋白上1.16mg-束才艮過氧化物酶(HRP)溶解在4ml無離子水和0.8ml高碘酸納中。混合物在室溫下攪拌20分鐘。混合物中加入6滴乙二醇然后再在室溫下攪拌5分鐘以形成氧化的HRP溶液。2.25mg絲素浸泡在蒸餾水中30分鐘并將pHil用1M碳酸鈉溶液調(diào)到9.0-9.5。加入氧化的HRP溶液,得到的溶液在室溫下攪拌2小時(shí)。3.0.4ml新鮮制備的0.4%w/v的四硼酸鈉溶液加入到得到的溶液中，然后絲素在2-8。C條件下在溶液中孵育2小時(shí)。4.最后絲素徹底洗滌并空氣千燥。結(jié)合反應(yīng)的效用可以通過用二氨基聯(lián)苯對過氧化物酶染色的方法評估。必須有未結(jié)合的對照，因?yàn)樾Q絲具有明顯的內(nèi)源性過氧化物酶活性。其他將過氧化物酶結(jié)合到絲素上的方法是本
技術(shù)領(lǐng)域：
中技術(shù)人員所已知的。在另一個(gè)實(shí)施例中，在巰基乙醇還原步驟后跟隨隨一個(gè)氧化步驟，此方法可以將過氧化物酶交聯(lián)到野生絲心蛋白多聚(丙氨酸)中半胱氨酸的N和C端。顯示試劑對蠶絲拉伸性能影響的方法。a.甲酸處理生絲(7絲)以微小的壓力纏繞到玻璃片上。環(huán)氧膠用在片子的兩端使之堅(jiān)硬以將絲固定在位置上。片子放在含有98°/。曱酸飽和氣體的500ml密封的瓶子。樣品沒有直接與曱酸接觸在室溫中放60分鐘然后取出并用去離子水徹底洗滌。b.甲酸和甲醇處理甲酸處理后，室溫下將樣品浸入無水曱醇再過60分鐘。c.檸檬酸處理樣品在8(TC浸入液體5%質(zhì)量體積比并用氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為5.5的檸檬酸中1小時(shí)，然后用蒸餾水徹底洗滌。d.才幾械測試樣品在沒有前負(fù)荷情況下安裝在卡紙板支架上。所有樣品在室溫下浸入蒸餾水1小時(shí)以確保完全水化，并在室溫相對濕度100%在Instron綜合材料測試一f義上以50%/分鐘的拉伸速率用1牛頓測力計(jì)進(jìn)行測量?？煽康臋M斷面區(qū)目前無法得到，所有樣品來自于相同的群，標(biāo)準(zhǔn)化的橫斷層面面積全部用7854um2,因此所有報(bào)告的值都是正常的。壓力應(yīng)力曲線用Excel.Sigmastat3.1繪圖作為統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。其他比較用OneWayANOVA,相對對照組的多重比較使用Holm-Sidak方法。表1.處理和未處理過的柞蠶14股絲素的機(jī)械性能，用平均值土標(biāo)準(zhǔn)偏差來表示。顯著的大于對照的結(jié)果用下述方式標(biāo)記*p=<0.01;**p=<0.001;***p=<0.0001;****p=<0.00001;*****p=<0.000001表l<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>甲酸/100°/。甲醇處理的14股絲素濕測的典型壓力/應(yīng)力圖顯示在圖1中。這些結(jié)果顯示用甲酸和甲醇聯(lián)合處理使拉斷的應(yīng)力平均增加了21%，臨界拉伸強(qiáng)度增加18%而且與未處理對照組相比韌度增加了57%。以N印hilaedulis蜘蛛拖絲為基準(zhǔn)進(jìn)行比較，增強(qiáng)的野生絲素具有相似的平均拉斷值和不錯(cuò)的臨界拉伸強(qiáng)度是蜘蛛拖絲的40%,而且因此拉伸強(qiáng)度是等重的高度拉伸鋼的兩倍以上。圖1中顯示的典型的纖維具有干燥Nephilaedulis蜘蛛拖絲韌性的70%。因?yàn)榧姿岷蜁醮级家阎梢蕴岣遼3片層成分的增加程度，這些結(jié)果強(qiáng)烈的提示絲心蛋白中此構(gòu)象的形成不完全存在于從蠶中紡出的絲中，而且這種伴隨這晶度增加的更多分子間(3片層的形成也可以通過適當(dāng)?shù)奶幚韥懋a(chǎn)生。此外，三種可能的機(jī)理可以解釋檸檬酸處理對絲臨界拉伸的影響1.通過加熱增加(3片層成分；2.檸檬酸增加P片層成分的途徑與甲酸增加P片層的途徑類似；3.正如Leksophee等于2004年提出的那樣(見上)，形成分子間賴氨酸-檸檬酸鹽-賴氨酸二氨基交聯(lián)把上述結(jié)果放在一起強(qiáng)烈的提示絲的拉伸特性可以通過針對增加e片層成分而設(shè)計(jì)的適當(dāng)?shù)奈锢?化學(xué)處理來增強(qiáng)和調(diào)節(jié)。此外，結(jié)晶程度對可吸收縫合線材料的再吸收時(shí)間有著重要的決定作用，這些觀察強(qiáng)烈的提示野生絲的再吸收時(shí)間可以通過能修改結(jié)晶程度的適當(dāng)處理進(jìn)行調(diào)整。實(shí)施例4:通過甲酸和曱醇處理的野生絲素制備標(biāo)準(zhǔn)韌帶假體和植入式片層材料1.如上述方法IB所述，脫膠的野生絲用甲酸和曱醇處理。洗滌和干燥之后絲素以大約30。交聯(lián)角纏繞在扁平硬質(zhì)的尼龍片上。45。矩形纖維片可以用做植入式片層材料。2.12g商品化絲心蛋白^分溶解在60ml的9.5M液態(tài)溴化鋰中室溫連續(xù)攪拌。最后溶液轉(zhuǎn)到稱過重的透析管中，末端打結(jié)并再次稱重以確定溶液重量。在4。C下透析2-3天，期間更換若干次蒸餾水。此后把透析管轉(zhuǎn)移到干燥空氣中直到絲心蛋白溶液的重量減少到透析開始前透析管中成分的原始濕重的一半。因此最后儲(chǔ)存在4。C的絲心蛋白溶液含有質(zhì)量體積比大約40%的絲心蛋白。此溶液自由的涂在纖維片層上，然后使其在周圍環(huán)境中干燥。3.步驟2中制備的絲/絲素接下來放在覆蓋著2g用0.2ml蒸餾水濕潤過的干燥多聚甲醛的濾紙片上然后放進(jìn)0.5升的瓶子中。將瓶子封閉后通過在IO(TC加熱2小時(shí)后冷卻的方法來將絲/絲素進(jìn)行交聯(lián)，并用溫水徹底洗滌。圖l顯示了空氣干燥后的復(fù)合材料裝置?？p合線制備根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，縫合線可以通過在標(biāo)準(zhǔn)的編織機(jī)上編織14股柞蠶絲來生產(chǎn)。根據(jù)個(gè)別的編織機(jī)和縫合線尺寸等來設(shè)置所使用的個(gè)別參數(shù)。片層材料制備片層材料可以通過把纖維圍著一個(gè)塑料成型裝置纏繞、包被基質(zhì)和交聯(lián)而制成。例如，一個(gè)單層植入物可以通過圍著一個(gè)塑料成型裝置以45°角纏繞14股纖維而產(chǎn)生一個(gè)矩形的片層。一開始纏繞就把再生的蠶絲心蛋白噴到纖維上并使其千燥。然后用85。C曱醛蒸汽使材料交聯(lián)。如，用此基本技術(shù)制成的韌帶植入物可能具有的是10。的交聯(lián)角而不是^口前所述的45。。以上所述可看作是本發(fā)明原理的說明，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員可以對此做出大量的修改，所以不計(jì)劃將本發(fā)明限制在所述的某個(gè)構(gòu)造或操作上。所有適合的修改和等效物都在本權(quán)利要求的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1、一種植入式裝置，包括由一個(gè)或多個(gè)至少部分由多聚丙氨酸野生絲蛋白制成的絲素所形成的結(jié)構(gòu)。2、如權(quán)利要求l所述的裝置，其中該結(jié)構(gòu)在放入人或動(dòng)物身體中時(shí)是可吸收的。3、如權(quán)利要求1所述的植入式裝置，其中該結(jié)構(gòu)具有2周到9個(gè)月的半數(shù)再吸收時(shí)間。4、如權(quán)利要求l、2或3所述的裝置，其中絲素來源于蠶絲繭。5、如權(quán)利要求1、2或3所述的裝置，其中絲素由再生絲溶液制成。6、如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中該結(jié)構(gòu)還含有過氧化物酶。7、如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中該結(jié)構(gòu)在絲素間還含有絲蛋白基質(zhì)。8、如前述任一權(quán)利要求所述的裝置，其中包括縫合線。9、如權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中包括假體。10、一種生產(chǎn)植入式裝置的方法，包括-提供多聚丙氨酸野生絲蛋白-用絲蛋白生產(chǎn)絲素，并且-用絲素制成絲結(jié)構(gòu)以制造裝置。11、如權(quán)利要求IO所述的方法，其中提供多聚丙氨酸野生絲蛋白的步驟包含提供天然絲蛋白溶液，此溶液直接由多聚丙氨酸野生絲得12、如權(quán)利要求10所述的方法，其中提供多聚丙氨酸野生絲蛋白的步驟包含溶解脫膠絲以制備再生絲溶液。13、如權(quán)利要求IO所述的方法，其中提供多聚丙氨酸野生絲的步驟包括直接從蠶的絲腺中提供天然絲蛋白。14、如權(quán)利要求ll、12或13所述的方法，其中生產(chǎn)絲素的步驟包括從多聚丙氨酸野生絲蛋白溶液中擠出絲素。15、如權(quán)利要求10所述的方法，其中提供多聚丙氨酸野生絲蛋白的步驟包括野生蠶絲繭中解巻絲。16、如權(quán)利要求10-15所述的方法，還包括絲素結(jié)晶程度的變化。17、如權(quán)利要求16所述的方法，包括將絲素暴露在一種或多種甲酸、曱醇、熱的二或三羧酸以及二醛中。18、如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述三羧酸是檸檬酸。19、如權(quán)利要求17、18所述的方法，其中所述二醛是戊二醛。20、如權(quán)利要求16-19中任一項(xiàng)所述的方法，還包括將絲素暴露在蒸汽中并^:伸它們。21、如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述絲素在暴露在二醛中之后再暴露在還原劑中。22、如權(quán)利要求21所述的方法，其中絲素在暴露在二醛中以后和暴露在還原劑之前暴露在含有一種或多種氨基酸的溶液中。23、如權(quán)利要求21或22所述的方法，其中所述還原劑是硼氫化鈉。24、如權(quán)利要求21或22所述的方法，其中所述還原劑是氰化硼氫化物。25、如權(quán)利要求17-24中任一項(xiàng)所述的方法，包括將絲素暴露在體積比在30%-60%的曱醇溶液中。26、如權(quán)利要求10-25中任一項(xiàng)所述的方法，還包括將過氧化物酶結(jié)合到絲素上。27、如權(quán)利要求10-26中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)由絲素編織而成。28、如權(quán)利要求10-26中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)通過將絲素纏繞在成形器上制成，用基質(zhì)材料包被并交聯(lián)基質(zhì)材料。29、采用如權(quán)利要求10-28中的任一方法所制備的縫合線。30、采用如權(quán)利要求10-28中的任一方法所制備的假體。全文摘要一種可吸收的植入式裝置，如縫合線或假體，由一個(gè)或多個(gè)絲素組成，所述絲素至少部分的由蠶繭或其類似物中的(多聚)丙氨酸野生絲蛋白構(gòu)成。文檔編號(hào)A61L17/08GK101208113SQ200680018622公開日2008年6月25日申請日期2006年4月5日優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日發(fā)明者克里斯蒂娜·奧爾特萊普,尼古拉斯·斯克爾,戴維·菲利普·科奈特申請人:薩圖羅斯有限公司