用于組織工程的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種制造多孔性組織支架的方法。生物活性材料（bioactivematerials）具有一組成為表面活性玻璃、玻璃陶瓷、及陶瓷材料的群組的生物上的活性材料（biologicallyactivematerials），最常見的包括一系列以硅酸鹽、硼酸鹽、及磷酸鹽為基質(zhì)的玻璃系統(tǒng)。這些材料典型地存在一窄的工作范圍，而需要在加工時利用孔隙形成劑的燃燒以控制熱變化（thermalvariation）的加熱方法。
【專利說明】用于組織工程的裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 總體上，本發(fā)明涉及醫(yī)藥裝置及植入物的領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及一種制造 生物活性植入物的方法，所述生物活性植入物于活體內(nèi)具有骨刺激性（osteostimulative) 特性。

【背景技術(shù)】
[0002] 在手術(shù)及矯形外科程序中通常需要人工替代裝置以用于修復(fù)骨組織中的缺陷。在 老化人口中，愈來愈需要人工替代物（prosthesis)以用于替換或修復(fù)患病或退化的骨組 織，以及增進人體本身的機能以快速愈合因嚴重的外傷或退化性疾病所導(dǎo)致的肌肉與骨胳 的傷害。
[0003] 用作替換或修復(fù)骨組織的人工替代物的組織工程支架，在所述支架材料的物理特 性為具有生物相容性（brcompatible)及骨刺激性時，會促進骨組織在人體的自然愈合過 程中向內(nèi)生長。當(dāng)所述支架材料的機械特性與周圍組織（即，天然骨材料）的機械特性密 切匹配時，向內(nèi)生長的組織及植入位置周圍的組織會變的健康且成熟。已發(fā)展了各種用于 人工替代裝置的材料，來試圖提供具有天然骨材料的物理特性及機械特性的材料。這些材 料已經(jīng)發(fā)展成各種可達到至少郃分要求特性的組成及復(fù)合物（composite)，但幾乎所有材 料都在部分理想組織工程支架需求上有所妥協(xié)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明達到提供一種多孔性生物活性醫(yī)療植入物或裝置的目的。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案提供一種形成多孔性組織支架的方法。所述方法包括 以下步驟：將生物活性材料以纖維及/或微粒形式與一第一孔隙形成劑及一第二孔隙形成 劑混合，所述生物活性材料具有一不連續(xù)的（discrete)尺寸分布。黏結(jié)劑及一液體包含于 混合物中，以提供一可形成或成形為所要求的組態(tài)的生胚（g reen)混合物。干燥所成形的 (shaped)物件，然后去除所述黏結(jié)劑。接著將所形成的（formed)物件加熱到所述第一孔隙 形成劑的引燃溫度，以使第一孔隙形成劑的燃燒可用來加熱所形成的物件內(nèi)部。接著將所 形成的物件加熱到所述第二孔隙形成劑的引燃溫度，以使第二孔隙形成劑的引燃溫度的燃 燒可用來加熱所形成的物件內(nèi)部。所形成的物件通過所述第一孔隙形成劑及所述第二孔隙 形成劑的燃燒的合作加熱，是提高所述形成的物件的溫度的一個熱源，以使所述生物活性 材料產(chǎn)生一多孔性組織支架。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]本發(fā)明的前述及其它目的、特點、及優(yōu)點將通過以下數(shù)個本發(fā)明的實施方案的詳 細描述而清楚；如所附附圖中所示，其中相同的元件符號在不同視圖中是指相同部分。附圖 并非一定按比例繪制，而是用以強調(diào)說明本發(fā)明的原則。
[0007]圖1為描述本發(fā)明的流程圖。
[0008] 圖2為描述根據(jù)圖1方法的固化步驟的流程圖。
[0009] 圖3顯示本發(fā)明說明性實施方案的熱重分析/差示熱分析（ThermoGravimetric Analysis(TGA)/Differential Thermal Analysis(DTA))。
[0010] 如討論中將注意到的，雖然上述【專利附圖】

【附圖說明】了目前揭露的實施方案，但亦可考慮其 它實施方案。本揭露提供這些實施方案是作為代表，而不是限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可設(shè) 計很多落入目前所揭露的實施方案的原則的范圍與精神內(nèi)的其它變型及實施方案。

【具體實施方式】
[0011] 本發(fā)明提供一種修復(fù)組織缺陷的組織工程支架。已發(fā)展了各種類型的用于組織工 程應(yīng)用的人造的植入物，以試圖提供一種人造的人工替代裝置，來促進組織向內(nèi)生長及健 康骨組織的生長。這些人造的植入物典型是由一種生物相容性材料所組成，其具有一特定 的微結(jié)構(gòu)可提供組織細胞暫時性支持，以導(dǎo)引細胞增生并整合到周圍組織。
[0012] 裝置植入活體組織時，會引起生物反應(yīng)，此生物反應(yīng)與許多因素相關(guān)，例如植入物 的組成。生物去活性材料通常以纖維組織封裝（encapsulated),以隔離主體與所述植入 物。金屬及大多數(shù)聚合物產(chǎn)生這類的介面反應(yīng)，近惰性陶瓷（如氧化鋁或氧化鋯）也是如 此。生物上的活性材料（biologically active materials)或生物活性材料（bioactive materials)引發(fā)可產(chǎn)生使植入物材料牢固于活體組織的介面連接的生物反應(yīng)，很像天然組 織自體修復(fù)時形成的介面。這種介面連接可造成一個可將支架或植入物穩(wěn)定在骨床（bone bed)中的介面，提供由支架跨過連接介面?zhèn)鬟f至骨組織中的應(yīng)力轉(zhuǎn)移。當(dāng)修復(fù)處承受重量 時，包括再生骨組織的骨組織受到應(yīng)力，此限制了因應(yīng)力遮罩所導(dǎo)致的骨組織再吸收。生物 可吸收性材料可引發(fā)與生物活性材料相同的反應(yīng)，但亦可通過體液展現(xiàn)完全的化學(xué)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、及陶瓷材料所組 成的群組，最常見的包括一系列以硅酸鹽、硼酸鹽、及磷酸鹽為基質(zhì)的玻璃系統(tǒng)或玻璃陶瓷 系統(tǒng)。各種生物活性材料的組成包括顯示在表1中的這些。
[0014] 表1 :生物活性玻璃材料組成

【權(quán)利要求】
1. 一種制造多孔性組織支架的方法，其特征在于包含： 提供一種生物活性材料，所述生物活性材料具有一不連續(xù)的（discrete)尺寸分布； 提供數(shù)種孔隙形成劑，包括至少一第一孔隙形成劑材料及一第二孔隙形成劑材料，所 述第一孔隙形成劑材料的引燃溫度（ignition temperature)低于所述第二孔隙形成劑材 料的引燃溫度； 提供一黏結(jié)劑（binder)及一液體； 將所述生物活性材料與所述第一孔隙形成劑、所述第二孔隙形成劑、所述黏結(jié)劑、及所 述液體混合，以提供一生胚（green)混合物； 將所述生胚混合物形成一物件； 加熱所述物件以去除所述液體及所述黏結(jié)劑； 將所述物件加熱到至少為所述第一孔隙形成劑的引燃溫度的溫度，以啟動所述第一孔 隙形成劑的燃燒； 利用所述第一孔隙形成劑的燃燒將所述物件加熱到至少為所述第二孔隙形成劑的引 燃溫度的溫度，以啟動所述第二孔隙形成劑的燃燒；以及 利用所述第二孔隙形成劑的燃燒而連接所述物件中的生物活性材料，以提供所述多孔 性組織支架。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料為纖維形式，且所述不連 續(xù)的尺寸分布為纖維長度。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料為纖維形式及顆粒形式。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料為13-93玻璃。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料為硼酸鹽玻璃。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料為磷酸鹽玻璃。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料為玻璃陶瓷。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物活性材料為陶瓷。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一孔隙形成劑及所述第二孔隙形成 劑的至少一種為石墨顆粒。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一孔隙形成劑及所述第二孔隙形成 劑的至少一種為聚甲基丙烯酸甲酯。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一孔隙形成劑及所述第二孔隙形成 劑的至少一種的顆粒尺寸是所述生物活性材料的不連續(xù)尺寸分布的眾數(shù)（mode)的約0. 1 至約100倍。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一孔隙形成劑的引燃溫度為約 350°C，且所述第二孔隙形成劑的引燃溫度為約650°C。
【文檔編號】A61L27/50GK104245005SQ201380021110
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月2日
【發(fā)明者】J·J·劉, C·S·勒維思 申請人:百傲圖科技有限公司