CN101163512B - 包含多层结构的软骨样和骨软骨的替代物 - Google Patents

包含多层结构的软骨样和骨软骨的替代物 Download PDF

Info

Publication number
CN101163512B
CN101163512B CN2006800137243A CN200680013724A CN101163512B CN 101163512 B CN101163512 B CN 101163512B CN 2006800137243 A CN2006800137243 A CN 2006800137243A CN 200680013724 A CN200680013724 A CN 200680013724A CN 101163512 B CN101163512 B CN 101163512B
Authority
CN
China
Prior art keywords
collagen
substitute
cartilage
multiple structure
hydroxyapatite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2006800137243A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101163512A (zh
Inventor
A·坦皮埃里
D·普莱萨托
C·德卢卡
S·迪费德
E·兰蒂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fin Ceramica Faenza SpA
Original Assignee
Fin Ceramica Faenza SpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fin Ceramica Faenza SpA filed Critical Fin Ceramica Faenza SpA
Publication of CN101163512A publication Critical patent/CN101163512A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101163512B publication Critical patent/CN101163512B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L27/42—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix
    • A61L27/425—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having an inorganic matrix of phosphorus containing material, e.g. apatite
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/04—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing macromolecular materials
    • A61L24/10—Polypeptides; Proteins
    • A61L24/102—Collagen
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14—Macromolecular materials
    • A61L27/22—Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
    • A61L27/24—Collagen
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14—Macromolecular materials
    • A61L27/26—Mixtures of macromolecular compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28—Materials for coating prostheses
    • A61L27/30—Inorganic materials
    • A61L27/32—Phosphorus-containing materials, e.g. apatite
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28—Materials for coating prostheses
    • A61L27/34—Macromolecular materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
    • A61L27/46—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with phosphorus-containing inorganic fillers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L27/44—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
    • A61L27/48—Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with macromolecular fillers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges

Abstract

本发明涉及多层结构(1)，所述多层结构包括由含胶原的有机基质组成的第一上层(2)和至少一个由包含羟基磷灰石和胶原的复合基质组成的下层(3、4、...、10)。此外，本发明涉及包含所述多层结构(1)的软骨替代物和包含所述多层结构(1)的骨软骨替代物。最后，本发明涉及所述多层结构(1)用于制备所述软骨替代物和所述骨软骨替代物的用途，所述替代物用于治疗软骨缺陷和骨软骨缺陷或用于软骨组织和/或软骨下骨组织的新形成。

Description

包含多层结构的软骨样和骨软骨的替代物
发明领域
本发明涉及多层结构，所述多层结构包括由含胶原的有机基质组成的第一上层和至少一层由包含羟基磷灰石和胶原的复合基质组成的下层。此外，本发明涉及包含所述多层结构的软骨替代物和包含所述多层结构的骨软骨替代物。最后，本发明涉及所述多层结构用于制备所述软骨替代物和所述骨软骨替代物的用途，所述替代物用于治疗关节软骨缺陷和骨软骨缺陷或用于软骨组织和/或软骨下骨组织的新形成。
发明背景
已知关节软骨(软骨组织)是由复杂的、高度组织的、非血管性结构形成的且无神经末稍的粘弹性结缔组织。
关节软骨位于靠近关节的软骨下骨板的外侧。
软骨组织和骨组织一起属于具有高度机械特性的支持性骨骼组织或结缔组织。
软骨组织具有高度特异的机械弹性特性，该性质使得能够恒定减少在人体的正常运动活动中由关节面上的负荷引起的摩擦。此外，软骨组织能够分散对软骨下骨的机械应力峰。
围绕细胞软骨组分即软骨细胞(软骨总体积的2％)的结缔组织浸没在由胶原、蛋白聚糖和糖蛋白组成的细胞外基质/网格中。例如，2-40％的结缔组织包含大约50-60％的胶原、25-35％的蛋白聚糖和10-15％的糖蛋白。
胶原分子均匀地分布在整个组织中且负责组织的形状和机械强度。
蛋白聚糖和糖蛋白通过捕获基质内的水结合至胶原。
创伤、炎症和退行性疾病可诱导对关节软骨的严重破坏，该破坏会以不可忽略的百分比演变成慢性关节病。考虑到较差的血管化的解剖区域和软骨细胞的有限复制能力，遭受破坏特别是深度破坏的软骨组织具有较弱的自我修复能力。软骨自我修复过程的结果通常是形成在机械性能和生理特征上肯定不能与正常透明软骨相比较的纤维组织。因此，粘弹性和机械平衡的改变可导致具有下列关节功能的削弱和疼痛发生的病理后果，尽管在大多数情况下软骨退化过程是无症状现象。
当软骨层的完全破坏直接将骨暴露于关节机械应力时，所述状况在涉及软骨下骨结构的损伤的情况下以更复杂的方式演变。
总之，在可诱导几乎总是不可逆的退行性过程的病理状况之间可列出许多只作为例子给出的下列疾病：对准不良(bad alignment)(内翻和外翻状况)、无血管性坏死、骨关节炎和类风湿性关节炎。
当然，目前用于修复软骨组织的已知的外科技术根据缺陷的面积和深度使用。
下面概述一些已知的技术。
一般通过关节内窥镜术进行称为镶嵌整形(mosaic-plastic)手术的技术，该技术包括从未遭受负荷的关节的健康软骨区取出的多个骨软骨柱的移植。所述镶嵌整形手术可只适合于小面积的骨软骨缺陷，因为该实施可对供体部位产生一些有害的副作用。
一种技术涉及来自供体的骨软骨组织的移植。该技术显示与可能的病毒传播、排斥和来自供体库的组织的有限可获得性相关的问题。
一种技术涉及从未接受负荷的健康软骨区抽取的自体软骨细胞、体外培养并在骨膜移植体或聚合物来源的不渗透性膜下再注射来进行移植。
组织工程技术，其中将培养的软骨细胞通过基于合成的或天然的聚合物三维支架运送。
到目前为止，这最后两个技术使存在于膝盖的关节腔室中的软骨结构能够达到十分令人满意的形态功能结果。
骨软骨缺陷的修复，其通常代表了对于外科医生来说难以解决的病理状况，特别是当受试者是年轻患者时，结果更加复杂。在这些情况下，除了恢复软骨层，重要的是重建软骨下骨结构。
对于大的骨软骨缺陷的治疗，已提出使用倾向于模拟整个骨软骨区的三维支架。所述支架具有复杂的结构，该结构具有良好确定的组分、多孔性、构造和机械特性。外表面通常由具有肉眼可见尺度的孔的聚合物层组成，而更内部的层由具有整合矿物成分的聚合物基质的复合材料组成(Sherwood J等人.Biomaterials 2002；23(24)：4739)。
因此，一直存在对用作软骨替代物和骨软骨替代物的医疗装置的需要，其不会有现有领域中已知装置的缺点。
特别地，存在对可置于遭受损伤和/或衰退的软骨和软骨下区的医疗装置的需要。
发明内容
本发明的第一目的是提供新的具有高度生物相容性的软骨和骨软骨替代物，因为其不产生任何炎性反应并消除了从人体诱导免疫反应的能力。
本发明的另一个目的是提供新的替代物，在所述新的替代物中，存在包含胶原纤维或其他种类的天然和/或合成聚合物的复合基质，在所述基质上羟基磷灰石纳米尺度的晶体(5-30nm)成核。
本发明的另一个目的是提供多层结构，所述结构能够模拟软骨组分和软骨下骨组分。
本发明的另一个目的是提供仿生结构。
本发明的另一个目的是提供骨传导结构。
本发明的另一个目的是提供可降解的和可生物再吸收(主要涉及胶原部分)和可骨整合的(主要涉及羟基磷灰石的无机部分)结构。
本发明的另一个目的是，根据组织的引导性再生的概念(Baran ET等人J Master Sci Mater Med.febbraio 2004；15(2)：161-5)，提供能够作为用于未分化间充质细胞(来自软骨下区)的原位附着和分化的支持物(骨架)。
本发明的另一个目的是提供能够离体装载来自骨髓血液的浓缩物、血小板浓缩物(PRP)、生长因子或通常地能够促进营养作用和细胞分化的因子例如TGF、EGF、BMP和其他因子的医疗装置。
本发明的另一个目的是提供能够离体装载未分化间充质细胞或保持在培养物中进行成骨细胞和软骨细胞的母细胞的增殖和/或分化所需的时间期限的医疗装置。
本发明的另一个目的是提供新的骨软骨和软骨移植物/替代物，其可以：进行裁制和改造以适合软骨或骨软骨破坏尺寸；装载药物活性物质例如消炎性皮质激素、FANS、免疫抑制剂、抗生素、增殖抑制剂、抗增殖剂、抗病毒剂；利用关节镜进行使用；用生物和合成来源的可吸收和不吸收性缝线、外科胶固定。
由本申请者附上的下列详述将使得这些和其他目的变得明显，本申请者已实施了多层结构以及包括所述多层结构的软骨和骨软骨替代物，它们具有所附的独立权利要求中所述的特征。本发明的目的是多层结构，其包括由含胶原的有机基质组成的第一上层和至少一个由包含羟基磷灰石和胶原的复合基质组成的下层。
本发明的另一个目的是包含所述多层结构的软骨替代物。
本发明的进一步目的是包含所述多层结构的骨软骨替代物。
本发明的另一个目的是所述多层结构用于制备所述软骨和所述骨软骨替代物的用途，所述替代物用于治疗关节软骨缺陷和骨软骨缺陷。
最后，本发明的另一个目的是所述多层结构用于软骨组织的新形成和/或软骨下骨组织的形成的用途。
通过说明性的，从而非限定性的软骨和骨软骨替代物的优选但非排他的实施方案的描述将更好地理解本发明的进一步特征和有利方面，如在附图中所显示的，其中；
附图说明
-图1显示第一实施方案的多层结构的图解透视图；
-图2显示第二实施方案的多层结构的图解透视图；
-图3显示第三实施方案的多层结构的图解透视图。
本发明主题的多层结构1，包括提供上表面2a和下表面2b的第一上层2。
如图1中所示，所述多层结构1进一步包括与所述上层2结合的至少下层3。
特别地，所述下层3包括与所述上层2的所述下表面2b结合的上表面3a，且下表面3b与所述上表面3a相对。
在图2所示的本发明的优选实施方案中，可预见两个下层3、4。在该情况下，靠近上层2的下层3分别提供了与上层2的所述下表面2b结合的上表面3a和与下层4的上表面5a结合的下表面3b。
有利地，在该情况下，下层3形成了排列在所述上层2和所述下层4之间的中间层。
在本发明的范围内，包含多个下层的多层结构1，例如包含多于2层和少于或等10层的下层。
例如，如图3中所示，多层结构1可显示4个下层3、4、5和6，其各自显示与相邻层的下表面结合的各自上表面。
上层2由包含胶原的有机基质组成。
下层3、4、5和6由包含胶原和羟基磷灰石的复合基质组成。
在本发明的上下文中，胶原和羟基磷灰石的量以重量百分比表示。
优选地，胶原以99％至1％的量存在于下层中。
可选择地，羟基磷灰石以1％至99％的量存在于下层中。
在图1所示的实施方案中，下层3由包含95％至75％的量的胶原和5％至25％的量的羟基磷灰石的复合基质组成。
在图2所示的实施方案中，下层3由包含95％至75％的量的胶原和5％至25％的量的羟基磷灰石的复合基质组成，而下层4由包含75％至45％的量的胶原和25％至55％的量的羟基磷灰石的复合材料组成。
在图3所示的实施方案中，下层4由包含95％至75％的量的胶原和5％至25％的量的羟基磷灰石的复合基质组成，至少下层5由包含75％至45％的量的胶原和25％至55％的量的羟基磷灰石的复合基质组成以及至少下层6由包含45％至25％的量的胶原和55％至75％的量的羟基磷灰石的复合基质组成。
多层结构1的特征在于从上层2延伸的胶原梯度，其中具有100％的胶原，下层3中存在从90至70％的胶原量，直至达到最下层例如下层10，其中胶原的量低于10％。很明显，羟基磷灰石的量与胶原量互补。
例如，上层2具有1至10mm，优选地2至8mm，更优选地3至5mm的厚度。
下层3至10可具有相同的或不同的厚度，这无任何限制。下层的厚度在1至10mm，优选地2至8mm，更优选地3至5mm。
在本发明的上下文中，术语胶原是指代表细胞外基质的较大组分的粘多糖类纤维状蛋白。胶原被公认为人体结缔组织的最重要的结构单位。胶原，其实际是指大的且异质性类型的分子，除了结构功能外，其可具有其他重要的直接或间接的生理功能/作用，例如在器官和组织的发育期间的细胞附着和分化功能。在脊椎生物内，天然存在至少15种具有不同功能的胶原。三螺旋分子结构使所有胶原类型联系在一起。其由三个称为α链的单链组成，所述各α链包含特征氨基酸序列。这三个单链相互缠绕产生典型的三螺旋结构。该构象通过氢键的存在来稳定，此外，通过特定的氨基酸序列使胶原的三螺旋致密和稳定。每3个氨基酸中有一个甘氨酸且许多其余的氨基酸是脯氨酸或羟脯氨酸。I型胶原代表天然存在的更丰富的胶原类型且存在于几种成人结缔组织中，例如真皮、骨、腱和角质层。用于本发明的胶原可以是I型或II型或VI型或其混合物，其可得自不同的来源，例如通过从牛、猪和马来源提取获得。
可选择地，使用的胶原可以是合成来源，例如可以是重组体。
在本发明的上下文中，羟基磷灰石通常理解为具有高和低结晶度的羟基磷灰石Ca10(PO4)6(OH)2和具有化学取代的羟基磷灰石，因为骨的无机/矿物组分由钠、镁、碳酸盐和柠檬酸根离子形成。
合成的羟基磷灰石代表手术中使用最多的骨替代物。然而，表示为新形成的骨的质量的临床结果并非总是令人满意的结果。缺点主要与合成的羟基磷灰石不具有与人羟基磷灰石相同的性质的事实有关，所述性质从生物化学的观点来看是通过对胶原纤维的矿化过程形成的。为了该目的，已广泛使用合成与有机组分结合的矿物无机组分的仿生方法，所述有机组分基于胶原或具有不同化学组成和大分子结构的其他天然或合成的聚合物。大分子基质主要用作模板和通过阻碍晶体的生长诱导无机组分的定向沉积，所述晶体沿着主轴方向保持10-20nm的大小(测量值完全类似于天然人磷灰石的测量值)。HA与胶原的相互作用在位置B诱导自发的碳酸化作用，这进一步增加了磷灰石的仿生能力和生物利用度。有机大分子组分和羟基磷灰石的物化性质受到两种组分之间的化学相互作用和结构组织的影响，所述两种组分，除了赋予几何形状和形态学外，还建立了本发明装置的生物力学特性。
在本发明的优选实施方案中，已使用交联剂，例如戊二醛、甲醛、醚、双-环氧化物和透明质酸，以赋予在特别是由胶原层例如在图1、2或3的上层2中的胶原层形成的部分更高的机械和粘弹性特性。
通过与由包含胶原的有机基质形成的上层2和一个或多个由包含羟基磷灰石和胶原的复合基质形成的下层结合获得以附图1、2和3中示例的多层2。将例如以凝胶形式存在的上层2和下层3接触，然后将多层结构1进行冷冻干燥或干燥步骤。
在优选实施方案，多层结构可：
1.例如通过浸泡或外层包被亲水性生物聚合物例如透明质酸和衍生物(交联的酯、硫酸盐)、硫酸角质素、硫酸软骨素而与存在于软骨结构和/或骨结构中的一些组分结合。
2.与生物聚合物，例如通常分别以15％和5％的含量包含在软骨结缔组织和骨结缔组织的细胞外基质中的蛋白聚糖和葡萄糖胺聚糖结合。这些添加使得能够提高生物相容性和粘弹性且同时使得能够减少负荷的压缩作用。
3.与天然和合成的聚合物例如海藻酸钠、胶凝糖、壳聚糖、明胶、聚乳酸(PLLG)、聚乙醇酸(PGA)、聚已酸内酯(PCL)、聚乙二醇(PEG)结合。
有利地，在本发明的实施方案中，多层结构可用于或和组织工程技术一起使用，所述组织工程技术包括使用体外培养的自体软骨细胞，使用体外预培养和增殖的或在成骨细胞或成软骨细胞意义上是预分化或完全分化的来自骨髓的间充质细胞、来自从手术期间的患者抽取的骨髓的细胞，所述细胞以原有状态使用或浓缩后使用。
有利地，在本发明的另一个实施方案中，软骨替代物和骨软骨替代物可用于手术应用，在所述手术应用中，需要例如在脊柱的椎体骺板中重建软骨和骨表面，其中所述软骨部分由骨环包围的透明软骨组成。
有利地，在本发明的另一个实施方案中，软骨替代物和骨软骨替代物可用于股骨关节区，用于踝关节区、颌面区(在髁-下颌支(condyle-mandibular branch)的重建的情况下)、骨软骨缺陷、肩手术和所有类型的矫形外科手术，所述手术需要形成新的骨组织和软骨组织以再生/取代这些原来存在但后来被破坏或手术去除的组织。
有利地，在本发明的另一个实施方案中，新的三维复合物、多层、生物活性和仿生结构可用作软骨替代物和骨软骨的替代物。通过手术排列在遭受损伤/退化的软骨和软骨下区的这些结构、三维基质和“支架”将能够促进再生过程(软骨形成和成骨作用)，所述再生过程导致关节面的正常骨软骨组织的解剖学、形态学和力学特性的恢复。
多层结构1的复合基质在不同的下层3-10之间提供了羟基磷灰石/胶原“梯度”，所述各层，不依赖于各层厚度，包含不同量的胶原和有核羟基磷灰石。
为了该目的，可根据想要的梯度(百分比)的类型，同时用不同含量的磷灰石相进行复合物合成。已在之前已被固定的胶原纤维上进行羟基磷灰石的直接成核法。该成核反应在水或SBF(合成的生理溶液)中和在这样的允许胶原纤维整合磷灰石纳米核的pH条件下发生。
在获得复合物后，反复对其进行洗涤以纯化其，除去可能的酸或碱反应残留物，用细网孔筛过滤，然后将其分散在可容易地从其上移走其的表面上。然后在模具内使单层层化并将其相互压紧。通过冷冻干燥对所获得的多层进行干燥以获得具有所需厚度和梯度的多孔性但坚固和致密的材料。
至于作为手术期间与软骨下骨表面紧密接触的组分的下层，优选地获得尽可能与人骨相似的结构。胶原和羟基磷灰石以及相关混合物是已知的。相反地，用于制备具有与人骨组织相似特性的复合有机陶瓷三维基质的方法是未知的。
本发明的有利方面是提供具有与人骨相同的形态学特征的下层(在胶原上成核的羟基磷灰石)的三维替代物。
该有利方面通过磷灰石相在胶原纤维上的直接成核过程获得，其中将促进羟基磷灰石形成的钙盐溶液在酸性悬浮液中与相似的胶原天然聚合物反应。在钙盐水溶液的混合物中滴入之前加入胶原样聚合物的酸性悬浮液的含磷组分的水溶液。然后将所获得的产物接受冷冻干燥和/或过滤和干燥。胶原样天然聚合物的结构可向分子水平传递信息，该信息允许化学取代羟基磷灰石，如其在人体中发生的一样，即替代物例如碳酸盐部分和离子部分例如存在于反应混合物中的磷酸盐进入所述聚合物中。通过该方法获得的产物由于在获得的复合物的结构中存在这些替代物而具有与人骨组织的特性相同的特性。直接成核作用通过形成沿着胶原纤维的轴平行排列生长的羟基磷灰石纳米晶体而起着生物学趋势的机制的作用，如其在人体中发生的一样，产生具有低结晶度、几乎是无定形的因而易溶的无机组分。所形成的晶体不生长但保持纳米级的大小。羟基磷灰石在胶原中的成核作用包括无机相的碳酸化，即在相同位点B的成核过程中在以类似于天然钙化的骨组织的比例相似的比例将CO3 2-基团整合入羟基磷灰石网格。此外，碳酸化可大部分分配至位置B。羟基磷灰石与胶原的相互作用通过可能地阻止对-OH基的接近来阻止位置A中的碳酸化。该化学计量学的偏差令人惊奇地增加与天然骨组织的相似性，从而不仅微观结构而且获得的人造组织的组成都与天然骨组织的完全相同。相对于位置A中的碳酸化，位置B中的碳酸化是有利的，因为，作为结果，获得的人造骨组织的生物学活性和生物降解能力显著增加，这是钙化的基本性质，因为其允许在生理溶液和使用所述离子形成骨的细胞之间进行连续的动态交换。
式
Ca5(PO4)3    (OH)
位置B        位置A
CO3-进入     CO3-进入
本发明使用生物倾向的方法通过利用带负电荷的胶原羧基结合羟基磷灰石的钙离子的能力在自我装配的胶原纤维上合成与天然骨的纳米晶体相似的羟基磷灰石纳米晶体；按照该方法，已成功地证明生物系统在分子水平上贮存和处理信息。因此，能够不需要交联剂自聚集在原纤维上的无端肽和无葡萄糖基化区域的I型胶原分子已用作原材料。
胶原的制备
已在市场上发现作为标准产品的I型胶原。在纯化过程后，将I型胶原溶解在估计体积的醋酸中直至获得均匀的悬浮液(1％的胶原)。
在优选实施方案中，使用钙盐的水溶液或SBF(合成体液)溶液，所述钙盐促进羟基磷灰石的形成，其优选地选自包括氢氧化钙、硝酸钙、醋酸钙、硫酸钙、碳酸钙的组。更优选地，使用氢氧化钙。此外，使用通过处理从马腱、小鼠尾巴、袋鼠尾巴提取的动物胶原获得的胶原样天然聚合物或胶原样合成聚合物或化学交联的明胶的酸性悬浮液。此外，使用的磷酸盐组分选自于水溶液或SBF中的磷酸或具有磷酸根阴离子PO4(3-)、磷酸一氢根HPO4(2-)或磷酸二氢根H2PO4(-)的钙、铵、钠、钾和镁盐水溶液。更优选地使用磷酸H3PO4。本发明使用的钙盐在1和4gm./l之间的范围内，磷酸盐组分在2gm./l至4gm./l之间的范围内。更优选地，本发明使用的钙盐在2和3gm./l之间的范围之内，磷酸盐组分在3和4gm./l之间的范围内。
直接成核步骤优选地在pH9和12之间，更优选地9和11之间(在反应结束时pH必须在7和8.5之间或更优选地7和7.5之间)和在优选地25至45C之间，更优选地35和40C之间的温度下发生。
在优选实施方案中，在Ca(OH)2的水溶液或SBF溶液(300cc H2O中配制的147gm.Ca(OH)2)中滴入磷酸溶液(200cc H2O中配制的1.17gmH3PO4)和含50gm.胶原的醋酸。在该过程中，pH为7-10，温度保持在大约25C，磷酸溶液至钙盐水溶液和胶原酸性悬浮液的混合物的滴入时间保持在15至60分钟，从而滴入速度优选地为0.0133升/分钟和0.0033升/分钟，更优选地为0.0100至0.0060升/分钟。然后将获得的产物(编码为HA/Col nuc.col.)进行冷冻干燥或干燥步骤。
因此，通过使用x线衍射仪(Rigaku Miniflex)分析晶体结构来表征所述复合物；为了分析排列方向，使用flat chamber(总是使用Cu-Ka辐射)用70mm距离的样品胶片照相记录一些衍射图。
通过在空气中使用铝坩埚和使用10C/分钟的加热速度进行热解重量分析(Polymer STA 1660)。
复合物的分析
根据本发明通过羟基磷灰石在胶原原纤维中的直接成核作用制备的复合物具有按质量计算80/20至10/90的羟基磷灰石/胶原标称组成。然而，通过热解重量分析，发现实际组成分别是70/30和10/90。该差异是由于未达到100％的反应产率造成的。混合物中水的含量与纯胶原的水含量(10％)非常相似。该分析方法已成功地用于获得关于胶原原纤维和无机相之间的结构关系的改性与矿物含量相关的信息。以前，已对火鸡足的屈肌腱进行该分析，所述火鸡足用作钙化过程的模式。
事实上，关于显示无机相与胶原纤维之间的相互作用的羟基磷灰石/胶原复合物的TG-DTG图似乎发生了改变。可将该类型的相互作用与天然发生的钙化过程比较。使用涉及用作骨理论模式的火鸡的钙化腱的TG-DTG图进行比较。相似性非常明显，因为在两种情况下在450-500C下的DTG峰由于形成“扩大的肩(enlarged shoulder)”而倾向于消失。可假定，当在胶原上进行羟基磷灰石的直接成核时，复合物表现出天然钙化组织的行为。XRD晶体衍射图显示具有非常低的结晶度的羟基磷灰石的典型图像，估算的沿轴方向的晶体大小为12-15nm。按照天然骨的一般过程发生成核作用，其中晶体钠米尺度引起图中反射的延伸。此外，由于反应在大约25C下进行，这在用于单晶羟基磷灰石的纳米晶体形成的很宽范围温度内。这些纳米晶体在胶原纤维内生长，使其C轴优选平行于纤维的排列方向定向。事实上，从由一些钙化原纤维组成的样品获得广角X射线衍射图。
TEM显微照片显示胶原纤维内形成的与所述原纤维平行生长的纳米核。这些分析技术已指出两种胶原和羟基磷灰石组分之间的强相互作用和与钙化的天然组织完全类似的组成。
此外，光学显微镜下的分析显示了通过直接成核和随后冷冻干燥获得的羟基磷灰石/胶原复合物的晶体形态学与风干的不同。冷冻干燥的组合物显示特征在于与棉花和羊毛相似的非常大的孔分布。当在空气过滤器中干燥样品时，相反地，形成两维网络且结构看起来象纱布填充物。
可用不同量的羟基磷灰石/胶原和各种配方获得本发明的人造骨组织，所述人造骨组织适合于几种临床应用。这些人造骨组织可用作本发明的软骨/骨软骨替代物的下层HA-胶原层的组分也可作为用于取代或填充骨的假体材料，用作矫形外科、牙病治疗、颌面外科中的重建膜或止血组织。
有利地，上述替代物可用作3和4 Outerbridge度的软骨缺陷或深度4 Outerbridge度的软骨缺陷的骨软骨替代物。
实验部分
现参考附图和影象描述实验部分，所述附图和影象显示一些非限定性实施方案的例子，其中：
-图4显示在制备步骤中不加入任何交联剂的原型A’的胶原结构。原型A’只是在制备步骤中不加任何交联剂的样品。在图4中，其显示：(1)胶原层多孔结构的细节，(2)高倍放大的胶原层多孔结构，(3)界面胶原层-HA梯度/胶原；
-图5显示在制备步骤中加入透明质酸的胶原层B’的多孔性。原型B′是在制备步骤中加入了透明质酸的样品。在图5中，其显示：(1)胶原层多孔结构的细节，(2)高倍放大的胶原层多孔结构，(3)界面胶原表面-HA梯度/胶原；
-图6显示通过加入1，4-丁二醇-二环氧甘油醚(BDDGE)进行交联的样品C的多孔结构。在图6中，其显示：(1)以垂直方向排列的多孔结构的细节，(2)高倍放大的沿孔壁的垂直方向排列的多孔结构的细节，(3)界面HA梯度/胶原的细节；
-图7显示通过戊二醛蒸气处理进行交联的原型D’的多孔胶原的结构。在图7中显示：(1)高倍放大的胶原层多孔结构的细节，(2)界面胶原层-HA梯度/胶原；
-图8显示马的右髁的图解说明。在图8中显示：(A)软骨外侧损伤+微打磨，使用置有2个梯度(软骨替代物，构型I)的装置，(B)骨软骨内侧损伤+出血，使用置有3个梯度(骨软骨替代物，构型II)的支架；
-图9显示马的左髁的图解说明。在图9中显示：(C)骨软骨内侧损伤+出血，使用置有3个梯度(骨软骨替代物)的支架；(D)软骨外侧损伤+微打磨，使用置有2个梯度(软骨替代物)的装置；
-图10显示打开和切开的解剖部位；
-图11显示暴露的髁表面；
-图12显示暴露软骨下骨的软骨表面上的损伤；
-图13显示放置装置的实例；
-图14显示8周后的组织学分析(苏木精/曙红染色)。图14显示对应于只有胶原的梯度1的纤维组织的存在。在最深区域，对应于主要具有羟基磷灰石组分的梯度3，注意到存在骨的新形成。
图15显示关节镜的“第2次观察”；
图16显示1号动物上的“第2次观察”。图16显示外侧软骨损伤A和D以及内侧骨软骨损伤B和C上的结缔组织的再生；
图17(A-H)显示在不同放大倍数下软骨植入体中使用甲苯胺蓝进行染色的组织学分析(动物1)。
已对本发明的软骨或骨软骨替代物(支架)进行了化学修饰以使所有一般结构更具弹性和更具亲水性，从而使其在操作者进行操作期间在上层2的下表面2b和下层3的上层表面3a之间的界面上较少遭受层离。
层的层离现象是当替代物在制备后进行水合时发生的缺点。层离代表了必须要克服的问题。
多层结构1提供了由I型胶原组成的上层2和由羟基磷灰石/I型胶原蛋白(40％-60％)组成的下层3。
另一个多层结构1提供了由I型胶原组成的上层2和由羟基磷灰石/I型胶原(40％-60％)组成的下层3以及由羟基磷灰石/I型胶原(70％-30％)组成的下层4。
对于两种多层构型的各构型，已制备了4种原型，图1和2报导了其冷冻干燥后的化学和几何特征。
将各原型在陪替培养皿中进行冷冻干燥(当使温度达到-40C时，在完全冰冻后，使其接受大约7×10-2Pirani(1 Pirani＝1×10-3mBar)的真空，然后在保持真空度的情况下将其加热至30C)，然后使用锋利的刀将其分成4份，每份12cm2。将所有原型包装在单个包装中并在25kGy下用γ辐射进行灭菌。
将无菌部分接受下列检测：
-干燥处理
-可湿性
-光学显微检查
-SEM结构分析
将灭菌部分接受体外和体内检测且在绵羊上和来自马尸体的球节软骨上进行体内处理。最后，保存用于进行进一步检测和化学分析的等分。
就其想要的目的，样品B和C产生对于其良好的弹性性质和高亲水度更适合的结果：
-对操作的弹性流动是提高其用途的特性
-亲水性是非常重要的参数，因为其在支架内促进来自骨髓的间充质干细胞迁移；因此这使得可在支架内进行细胞分化和被修复组织的再生。
在干燥状态下，观察到原型的良好致密性，对于I和II形式，原型B和C的更大弹性和压缩流动性非常明显。对于可能由于戊二醛蒸气处理而呈现黄色倾向染色的原型D，刚度非常显著。在水中，通过浸渍、操作和再水化各单个支架部分并对其观察长达一周进行可湿性检测。对于所有形式，观察到长达两天的稳定性。原型B和C显示快速水化的能力和比原型A和D更大的溶胀。原型D显示更大的刚度。在第三检查日，可感知原型A的稳定性减小，纤维丢失且在梯度界面部分发生层离，同时在原型B和C中观察到少量纤维丢失。当接受处理时，D型保持完整的初始几何形状。
在第7天，在原型A中观察到所有层几乎完全层离，而B和C显示胶原纤维丢失和部分层离。原型D保持完整的几何形状。
光学显微镜检查法和ESEM
在12X下对各构型的2mm矢状切面进行光学显微镜观察。在25和100x下获得ESEM图像。
图4显示涉及支架的构型I的所有原型的单独的扫描电子显微镜的系列影像。
在图4中，原型A’的胶原结构显示相当规则的多孔性(1)，但在更大的放大后，孔壁似乎呈更明显的锯齿状(2)。界面胶原-羟基磷灰石梯度/胶原40/60的外观很明显(3)。
图5显示原型B’的胶原层的多孔性，相对于原型A’其是规则的且相当致密。该致密性在更大的程度上可能是由于在切割支架的过程中刀刃作用造成的人为假象而非透明质酸对结构(1)的作用造成的。在更大的放大后，孔的规则性保持很明显，内壁(2)的表面规则性也具有相似的保持。看不到孔的特定取向。相反地，似乎可看到界面胶原-HA梯度/胶原(3)上的单个结构的更大均匀性和致密性。
在图6中，报导了对原型C的观察。从原型C的观察显现的引人注目的元素是以垂直方向排列的胶原的多孔结构(1)。可促进和指导可能装载在支架中的母细胞或软骨细胞朝软骨细胞方向迁移或分化的宽层状结构(2)非常明显。也在该情况下，界面胶原-HA梯度/胶原似乎很好地连接(3)。
在图7中，报导了高倍放大的原型D’的胶原多孔结构的观察。根据图7，观察到相对于所有其他原型(1)的更大的致密性。多孔性是明确地低于前面分析的结构的尺寸。也在该情况下，两层之间的界面由于赋予减少的支架高度而更加致密(2)。在支架的制备步骤中加入增塑剂或交联剂能为其结构提供更大的稳定性。可通过工程获得或不可通过工程获得的基于胶原的支架的稳定性需要代表了决定性因素。
在该发展步骤中，具有中等分子量的透明质酸、属于双-环氧化物(二环氧甘油醚)家族的交联剂和戊二醛蒸气或其衍生物已被用作能够增加结构的亲水性和可塑性性质的试剂。
通过“处理”检测和ESEM观察获得的初步结果显示通过使用1，4-丁二醇-二环氧甘油醚(BDDGE)交联获得最佳的胶原稳定化模型。在下面，报导了涉及进行检查本发明的骨软骨支架的行为的体内和体外检测的实验部分。
实验的目的是检查分别具有两梯度(软骨替代物)和三梯度(骨软骨替代物)的构型的软骨和骨软骨支架的体内行为，在制备步骤中使用BDDGE(1，4-丁二醇-二环氧甘油醚)对其进行交联。
选择的动物模型是：
1)在裸小鼠上植入载有来源于骨髓的绵羊间质母细胞(BMSC)的三梯度构型的支架(骨软骨支架)；
2)在对马股骨髁的软骨和骨软骨造成损伤后植入两种构型的支架。
1)植入载有BMSC的支架。
本研究的目的是检查载有来自抽取的骨髓血液的绵羊间质母细胞(BMSC)的三相支架或使用构型II(梯度1I型胶原、梯度2I型胶原/羟基磷灰石比例70％/30％，梯度3I型胶原/羟基磷灰石比例30％/70％)的骨和软骨的新形成。将所述支架植入免疫抑制裸鼠的肌内位置(外骨骼或异位位置)以检查梯度骨软骨支架的梯度内的组织分化。
1)梯度3内的骨意义上的细胞分化；
2)只由胶原组成的梯度1中的软骨意义上的细胞分化。
2)在对马产生软骨和骨软骨损伤后植入支架。
本体内研究的目的是在马的第3掌骨(球节)的远端骨骺中的软骨或骨软骨损伤后，检查具有2和3梯度的支架的构型在2号动物中的行为，通过羟基磷灰石纳米颗粒在接受BDDGE(1，4-丁二醇-二环氧甘油醚)交联处理的胶原纤维上的成核作用制备所述支架。代表支架的两种形式的是：其想要的用途是用于治疗软骨损伤的软骨替代物的构型I或两相支架(2梯度)和其想要的用途是用于治疗严重的或深度的骨软骨损伤的骨软骨支架的构型II或三相支架(3梯度)。
进行下列评估：
1)3个月后通过关节镜控制评估支架的稳定性(在植入位置中永久性固定)；
2)恢复以前除去的软骨外层，在移植后至少6个月进行活体组织的放射学和组织学分析。
手术方法
在7天时间的适应和手术前药物治疗后，将2只动物进行关节的放射照相以排除任何病理变化的存在，并用作对照。在手术前使马保持禁食状态12小时。
在手术时，用由5％guaiacolglyceric glucose和3gm.硫喷妥钠组成的溶液麻醉动物。通过氧混合物中的allotane保持麻醉状态。
在将动物以侧卧姿势放置后在两个前肢中，通过腕部的血管排空作用阻断循环。在无菌条件下，在对应于掌骨III的远端的球节的背面(图10)(相对于趾的背伸肌的腱位于外侧和上部位置)进行小关节切开术。在卧位的球节上，对所述腱的内侧进行小关节切开术。
通过摆放弯曲的球节使外侧髁(上部球节)和内侧髁(卧位球节)的远端部位暴露(图11)。使用合适的电动铣刀产生关节软骨的环形缺损，缺损大小为1.0cm2，直至完全暴露软骨下骨的状态，达大约5mm深(在软骨损伤的情况下)和8-10mm深(在骨软骨损伤的情况下)。在两种情况下，进行微打磨(图12)。这些损伤的尺度确保支架能够按其构型植入。将所述支架置于洞内并用手指施压保持在原位数秒直至达到溶胀，这确保其固定至伤口的壁(图13)。在手术结束时，通过下列方法水平缝合手术切口：使用聚乙醇酸No.0对关节囊进行分开的点状缝合、使用聚乙醇酸No.00对趾筋膜进行连续缝合以及使用尼龙No.0对皮肤进行分开的点状缝合。
然后在翻转马的卧位后以相同的方法对其余掌骨部分重复该方法。然后每个动物总共进行4次小关节切开术和植入4个支架(2个软骨支架，构型I和2个骨软骨支架，构型II)。在手术结束时，从蹄至腕使用半硬式绷带。下面报导两只动物的手术和治疗模式。
在图8中报导左髁：
A.软骨外侧损伤+微打磨，放置2梯度的装置(软骨替代物，构型I)
B.骨软骨内侧损伤+出血，放置3梯度的支架(骨软骨替代物，构型II)。
在图9中，报导右髁：
C.骨软骨内侧损伤+出血，放置3梯度支架(骨软骨替代物)。
D.软骨外侧损伤+微打磨，放置2梯度装置(软骨替代物)。
在手术结束时，对动物进行抗生物素和抗炎药物治疗。在唤醒时，允许直接负荷进行正常的轻运动。
结果
1)植入载有BMSC的支架
8周后用进行组织学分析
在8周后杀死动物，然后精确地取出植入位点并进行苏木精/曙红染色。显微观察指出在主要具有羟基磷灰石组分的梯度(梯度3)内存在骨的新形成，然而在用于软骨新形成的胶原部分(图14)未观察到多余的骨。
数据显示羟基磷灰石可发挥“启动”功能的机制，即其能够在骨的意义上在最深层中激活细胞分化过程，而在更表层中，支架的胶原组合物在软骨意义上引导细胞分化。
2)在对马产生软骨和骨软骨损伤后植入支架
第2次关节镜观察
在第一次手术日期后3个月进行关节镜检查。影像指出在两个前肢的软骨和骨软骨损伤位置内产生在视觉上良好的一致性的结缔组织的新形成，然而不能将其与纤维组织区分开。在手术表面的一些区域，支架痕迹还很明显。根据对2号动物进行的关节镜观察，在对应的外侧损伤中没有发生炎症类型的反应，也没有明显的装置移位(图15)。
在安乐死后进行目测评估
平均间隔214±11天杀死动物。通过在施用全身麻醉后静脉内注射Tanax溶液杀死动物。
对于各动物，将四肢在靠近在其中进行手术的关节(球节)20cm处切下。通过保持手术表面位于内侧和外侧带，小心地暴露关节的两个髁。目测评估支架植入区中的新形成的组织。在内侧带中的植入区域(骨软骨支架)上，良好的新形成的明亮的结缔组织和正在愈合直至达到健康软骨水平的组织非常明显。在关节软骨表面，对应于软骨植入物(外侧髁)，观察到内侧髁具有相同的状况，即形成结缔组织直至洞被完全重新填充(图16)。
在图14中，报导了8周后的组织学分析(苏木精/曙红染色)。在对应于仅有胶原的梯度1发现了纤维组织的存在。在最深部分，对应于主要具羟基磷灰石的梯度3，注意到存在骨的新形成。
图15涉及关节镜“第2次观察”。
图16涉及1号动物的“第2次观察”。外侧软骨损伤A和D以及骨软骨内侧损伤B和C上的结缔组织的再生长。
图17涉及不同放大倍数下的软骨植入体中使用甲苯胺染色的组织学分析(动物1)。
报导的组织学影象(图17A至H)涉及1号动物，对应于软骨植入体的外侧损伤。
小心地取出手术区，也收集围绕损伤的健康软骨部分。
将各收集物分成两部分，然后在切片机上从中心至外周进行切片，然后用甲苯胺蓝染色以进行显微镜观察。
显微镜观察指出在软骨支架的下层和最深部位内存在高度的骨形成。表面胶原层通过可与健康软骨组织区分的纤维软骨组织固定下来，且未在其中观察到过量骨组织的存在。
在植入体水平上并包括关节软骨的周围区域收集大约1cm3的被分析的样品。将样品脱钙并包埋在石蜡中。以大约10μm的厚度切片并用甲苯胺蓝染色。
照片涉及植入体的两个末端，即健康关节软骨-植入物交界处的目的区域。
从纤维软骨的明显的外表可注意到关节软骨的残留区近似新形成的组织。
植入体自身似乎浅表形成纤维软骨和纤维结缔组织而无在形态学上与骨组织的关节和深处软骨相关的组织的任何痕迹。
新形成的骨组织(可见于A和B中)似乎与周围的骨良好地整合，软骨组织呈现了明显的分界线(箭头)，该分界线标志从预先存在的关节软骨至新形成的纤维软骨的转变。

Claims (18)

1.多层结构(1)，包括：
-由胶原构成的有机基质组成的第一上层(2)；和
-由包含羟基磷灰石和胶原的复合基质组成的一个或多个下层(3、4、...、10)；
其中所述第一上层(2)和第一下层(3)直接彼此接触，且所述第一下层(3)由包含按重量计算95至75％的胶原和按重量计算5至25％的羟基磷灰石的复合基质组成。
2.权利要求1的多层结构，进一步包括第二下层(4)，其由包含按重量计算75至45％的胶原和按重量计算25至55％的羟基磷灰石的复合基质组成。
3.权利要求2的多层结构，进一步包括第三下层(5)，其由包含按重量计算45至25％的胶原和按重量计算55至75％的羟基磷灰石的复合基质组成。
4.权利要求2的多层结构，进一步包括最下层(10)，其由包含按重量计算低于5％的胶原和按重量计算补足100％的羟基磷灰石的复合基质组成。
5.权利要求1的多层结构，其中所述复合基质中的所述羟基磷灰石直接在胶原纤维上成核。
6.权利要求1的多层结构，其中所述胶原选自：I型、II型、VI型胶原或其混合物。
7.制备权利要求1-6任一项的多层结构的方法，包括至少一步，其中使由有机基质构成的第一上层(2)与由复合基质构成的至少一个下层(3，4，...10)结合，其中所述有机基质由胶原构成，所述复合基质包括羟基磷灰石和胶原。
8.包含权利要求1至6的一项或多项的多层结构的软骨替代物。
9.包含权利要求1至6的一项或多项的多层结构的骨软骨替代物。
10.权利要求8或9的替代物，其中所述多层结构代表用于间充质细胞的原位附着和分化的支架。
11.权利要求8或9的替代物，其中所述多层结构离体装载来自骨髓血液的浓缩物或血小板浓缩物或生长因子或能够促进营养作用和细胞分化的因子。
12.权利要求8或9的替代物，其中所述多层结构离体装载未分化的间充质细胞，或保持在培养物中进行成骨细胞和软骨细胞的母细胞繁殖和/或分化所需的时间。
13.权利要求8或9的替代物，其中所述多层结构装载选自：消炎皮质激素、FANS、免疫抑制剂、抗生素、增殖抑制剂、抗增殖剂和抗病毒剂的药物活性物质。
14.权利要求8或9的替代物，其中用透明质酸或其盐或其衍生物交联所述多层结构。
15.权利要求8或9的替代物，其中用1，4-丁二醇-二环氧甘油醚或其衍生物交联所述多层结构。
16.权利要求8或9的替代物，其中用戊二醛或其衍生物或用选自双-环氧化物(环氧甘油醚)的交联剂交联所述多层结构。
17.权利要求8或9的替代物，其为冷冻干燥或干燥的形式。
18.权利要求8或9的替代物，其为无菌的形式。
CN2006800137243A 2005-03-04 2006-03-02 包含多层结构的软骨样和骨软骨的替代物 Active CN101163512B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000343A ITMI20050343A1 (it) 2005-03-04 2005-03-04 Sostituto cartilagineo e osteocindrale comprendente una struttura multistrato e relativo impiego
ITMI2005A000343 2005-03-04
PCT/IB2006/000452 WO2006092718A2 (en) 2005-03-04 2006-03-02 Cartilaginiform and osteochondral sustitute comprising a multilayer structure and use thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101163512A CN101163512A (zh) 2008-04-16
CN101163512B true CN101163512B (zh) 2010-11-17

Family

ID=36917317

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800137243A Active CN101163512B (zh) 2005-03-04 2006-03-02 包含多层结构的软骨样和骨软骨的替代物

Country Status (13)

Country Link
US (1) US9155818B2 (zh)
EP (1) EP1858562B1 (zh)
JP (1) JP5289772B2 (zh)
CN (1) CN101163512B (zh)
AT (1) ATE447986T1 (zh)
BR (1) BRPI0609392B8 (zh)
CA (1) CA2600893C (zh)
DE (1) DE602006010341D1 (zh)
DK (1) DK1858562T3 (zh)
ES (1) ES2336359T3 (zh)
IT (1) ITMI20050343A1 (zh)
WO (1) WO2006092718A2 (zh)
ZA (1) ZA200707511B (zh)

Families Citing this family (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003516803A (ja) 1999-12-15 2003-05-20 ズルツァー・オルトペディクス・リミテッド ヒトまたは動物の関節における軟骨欠損または軟骨／骨欠損の修復のための装置
US20020114795A1 (en) 2000-12-22 2002-08-22 Thorne Kevin J. Composition and process for bone growth and repair
GB2424223C (en) * 2005-03-07 2011-02-02 Massachusetts Inst Technology Biomaterial.
US7718616B2 (en) 2006-12-21 2010-05-18 Zimmer Orthobiologics, Inc. Bone growth particles and osteoinductive composition thereof
EP1964583A1 (en) 2007-02-09 2008-09-03 Royal College of Surgeons in Ireland Process for producing a collagen/hydroxyapatite composite scaffold
EP2389204B1 (en) * 2009-01-23 2019-07-03 Royal College of Surgeons in Ireland Layered scaffold suitable for osteochondral repair
WO2010102266A1 (en) * 2009-03-05 2010-09-10 Biomimetic Therapeutics, Inc. Platelet-derived growth factor compositions and methods for the treatment of osteochondral defects
JP5545563B2 (ja) * 2009-09-08 2014-07-09 利江 土屋 軟骨用移植材
IT1396934B1 (it) 2009-11-25 2012-12-20 Fin Ceramica Faenza Spa Materiali bio-mimetici compositi, relativo processo di preparazione e loro uso per la realizzazione di strutture mono-, bi- o multi-strato per la rigenerazione di tessuto osseo, cartilagineo o osteocartilagineo
US11786636B2 (en) * 2010-06-15 2023-10-17 Versitech Limited Methods for complex tissue engineering
EP2585053A4 (en) * 2010-06-25 2014-02-26 Harvard College COMMON RELEASE OF STIMULATING AND HEMMING FACTORS FOR THE PRODUCTION OF TEMPORARY STABILIZED AND SPATULARLY LIMITED ZONES
WO2012017045A1 (de) * 2010-08-04 2012-02-09 Technische Universität Dresden Wachstumsinhibierter hydroxylapatit, verfahren zu dessen herstellung und verwendung
US8435305B2 (en) 2010-08-31 2013-05-07 Zimmer, Inc. Osteochondral graft delivery device and uses thereof
ITMI20102070A1 (it) 2010-11-08 2012-05-09 Consiglio Nazionale Ricerche Impianti per sostituzioni ossee "load bearing" ad architettura gerarchicamente organizzata derivante dalla trasformazione di strutture vegetali
AU2011329054B2 (en) 2010-11-15 2015-05-28 Zimmer Orthobiologics, Inc. Bone void fillers
KR101375828B1 (ko) * 2011-03-31 2014-03-17 인제대학교 산학협력단 골-연골 재생용 복합 지지체, 이의 제조 방법 및 이를 유효성분으로 함유하는 골-연골 질환 치료용 조성물
EP2786770B1 (en) * 2011-08-30 2017-04-19 Kyoto University Porous scaffold material, and method for producing same
JP6018477B2 (ja) * 2011-11-11 2016-11-02 Hoya株式会社 人工骨−軟骨複合体及びその製造方法
HUE054622T2 (hu) * 2011-12-08 2021-09-28 Kai Stuckensen Anizotrop struktúrájú anyagok elõállítása
US10576694B2 (en) 2011-12-08 2020-03-03 Julius-Maximilians-Universitaet Wuerzburg Production of materials having an anisotropic structure
CN102580156B (zh) * 2012-03-29 2014-10-08 陕西博鸿生物科技有限公司 一种组织工程软骨支架材料及其制备方法和装置
CN103920190B (zh) * 2013-01-14 2017-09-29 陕西博鸿生物科技集团有限公司 一种关节软骨移植物及其制备方法
ITMI20130636A1 (it) * 2013-04-18 2014-10-19 Novagenit S R L Metodo per la preparazione di biomateriali biocompatibili e biodegradabili a base di collagene e granuli di idrossiapatite/¿-tricalcio fosfato per uso in chirurgia ortopedica e biomateriali così ottenuti
EP2826495A1 (en) 2013-07-19 2015-01-21 Geistlich Pharma AG Biomimetic collagen-hydroxyapatite composite material
KR20150053606A (ko) * 2013-11-08 2015-05-18 세원셀론텍(주) 콜라겐과 히알루론산의 천연가교를 통한 고무성질의 물성이 강화된 생체재료물질 및 그 제조방법
CN104324418B (zh) * 2014-10-27 2016-04-06 东华大学 一种组织工程纳米纤维骨软骨修复支架及其制备方法
CN104307047B (zh) * 2014-10-29 2017-02-01 中国科学院长春应用化学研究所 一种双梯度仿生修复支架及其制备方法
CN106139255A (zh) * 2015-04-17 2016-11-23 天津市赛宁生物工程技术有限公司 一种胶原蛋白结合磷酸钙的医用海绵支架的新型材料和制备方法
CN106806940A (zh) * 2015-12-02 2017-06-09 中国科学院大连化学物理研究所 一种掺杂纳米羟基磷灰石的多孔仿生骨支架的制备方法
EP3175869A1 (en) 2015-12-04 2017-06-07 Geistlich Pharma AG Resorbable crosslinked formstable membrane
WO2018047785A1 (ja) * 2016-09-07 2018-03-15 ナガセケムテックス株式会社 コラーゲン様ポリペプチド
IT201600094601A1 (it) 2016-09-21 2018-03-21 Fin Ceram Faenza S P A “apparecchiatura e kit per la realizzazione di fori a profondità controllata e di diverso diametro su superfici condrali ed osteocondrali”
EP3409303A1 (en) * 2017-06-02 2018-12-05 Geistlich Pharma AG Use of a resorbable crosslinked form stable composition for preparing a membrane
CN107669371B (zh) * 2017-08-02 2018-08-03 中南大学湘雅医院 三相组织工程支架
CN107789668B (zh) * 2017-11-03 2020-10-27 华中科技大学同济医学院附属协和医院 具有多层结构的仿生胶原蛋白骨修复材料及其制备方法
CN108355174A (zh) * 2018-05-06 2018-08-03 西北工业大学 一种多功能分层关节软骨支架的制备方法
WO2020120805A2 (en) 2018-12-14 2020-06-18 Institut Químic De Sarrià Cets Fundació Privada Heterogeneous scaffolds and methods of functionalising surfaces
CN109628387A (zh) * 2018-12-28 2019-04-16 广州赛莱拉干细胞科技股份有限公司 组合物、含有该组合物的分化诱导培养液及诱导方法
CN110368529B (zh) * 2019-08-19 2021-08-31 江苏地韵医疗科技有限公司 软骨或软骨下骨全层修复支架及其制备方法
US11633879B2 (en) 2020-01-21 2023-04-25 United States Government As Represented By The Department Of Veterans Affairs Anatomic tissue-engineered osteochondral implant and method for fabrication thereof
CN111330080B (zh) * 2020-03-31 2021-12-07 江苏白衣缘生物工程有限公司 一种引导口腔骨再生的生物膜及其制备方法
CN111375088B (zh) * 2020-04-29 2022-06-14 陕西巨子生物技术有限公司 双层骨软骨组织修复支架及其制备方法
CN113559329A (zh) * 2021-09-03 2021-10-29 北京大学口腔医学院 一种仿牙周有序双层结构支架材料及其制备方法和应用
CN114732957B (zh) * 2022-03-16 2022-12-23 武汉理工大学 一种具有预应力的矿化肌腱复合材料及其制备方法与应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1386478A (zh) * 2001-05-23 2002-12-25 中国科学院化学研究所 组织工程用复合结构细胞支架及其制法和用途

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3082503B2 (ja) * 1993-02-26 2000-08-28 株式会社神戸製鋼所 人工骨製造用前駆体および人工骨の製法
US6117979A (en) * 1997-08-18 2000-09-12 Medtronic, Inc. Process for making a bioprosthetic device and implants produced therefrom
GB9727048D0 (en) * 1997-12-22 1998-02-18 Abonetics Ltd Process for the preparation of magnesium and carbonate substituted hydroxyapatite
US20030114936A1 (en) * 1998-10-12 2003-06-19 Therics, Inc. Complex three-dimensional composite scaffold resistant to delimination
US6626950B2 (en) * 2001-06-28 2003-09-30 Ethicon, Inc. Composite scaffold with post anchor for the repair and regeneration of tissue
GB0121985D0 (en) * 2001-09-11 2001-10-31 Isis Innovation Tissue engineering scaffolds
US7163965B2 (en) * 2002-05-01 2007-01-16 Japan Science And Technology Agency Process for producing porous composite materials
JP4416152B2 (ja) * 2003-03-28 2010-02-17 独立行政法人物質・材料研究機構 生体組織補填材とその製造方法
DE602004030339D1 (de) * 2003-05-26 2011-01-13 Hoya Corp Poröser verbundstoff mit calciumphosphat und herstellungsverfahren dafür
US20050074877A1 (en) * 2003-07-28 2005-04-07 Mao Jeremy Jian Biological engineering of articular structures containing both cartilage and bone
US7217294B2 (en) * 2003-08-20 2007-05-15 Histogenics Corp. Acellular matrix implants for treatment of articular cartilage, bone or osteochondral defects and injuries and method for use thereof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1386478A (zh) * 2001-05-23 2002-12-25 中国科学院化学研究所 组织工程用复合结构细胞支架及其制法和用途

Also Published As

Publication number Publication date
JP5289772B2 (ja) 2013-09-11
CA2600893A1 (en) 2006-09-08
DK1858562T3 (da) 2010-03-22
ES2336359T3 (es) 2010-04-12
DE602006010341D1 (de) 2009-12-24
CA2600893C (en) 2014-04-29
US20090232875A1 (en) 2009-09-17
EP1858562B1 (en) 2009-11-11
CN101163512A (zh) 2008-04-16
BRPI0609392A2 (pt) 2010-03-30
WO2006092718A2 (en) 2006-09-08
US9155818B2 (en) 2015-10-13
ZA200707511B (en) 2008-11-26
BRPI0609392B8 (pt) 2021-06-22
JP2008531171A (ja) 2008-08-14
EP1858562A2 (en) 2007-11-28
ATE447986T1 (de) 2009-11-15
WO2006092718A3 (en) 2007-01-25
ITMI20050343A1 (it) 2006-09-05
BRPI0609392B1 (pt) 2018-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101163512B (zh) 包含多层结构的软骨样和骨软骨的替代物
Barrere et al. Advanced biomaterials for skeletal tissue regeneration: Instructive and smart functions
Kon et al. Clinical results of multilayered biomaterials for osteochondral regeneration
TWI316860B (en) Multi-layered matrix, method of tissue repair using the same and multi-layered implant prepared thereof
CN101175513B (zh) 生物材料及其制备方法
JP2010500070A (ja) 生体材料
Hui et al. Mesenchymal stem cells in musculoskeletal tissue engineering: a review of recent advances in National University of Singapore
Ciocca et al. CAD–CAM-generated hydroxyapatite scaffold to replace the mandibular condyle in sheep: preliminary results
Ciocca et al. Mesenchymal stem cells and platelet gel improve bone deposition within CAD-CAM custom-made ceramic HA scaffolds for condyle substitution
CN101269241B (zh) 一种硫酸钙复合骨修复材料及其制备方法和用途
CN107683130A (zh) 包括氧固醇的植入物和使用方法
Bicho et al. Commercial products for osteochondral tissue repair and regeneration
Zhu et al. Nano-hydroxyapatite/fibrin glue/recombinant human osteogenic protein-1 artificial bone for repair of bone defect in an animal model
RU2637103C2 (ru) Способ замещения дефектов хрящевой ткани
Kon et al. Acellular matrix–based cartilage regeneration techniques for osteochondral repair
Tetteh Polyurethane-based Scaffolds for Bone Tissue Engineering. The Role of Hydroxyapatite Particles, Solvent Combinations, Electrospun Fibre Orientations, In Vivo & In Vitro Characterisation, and Particulate Leached Foams for creating 3-D Bone Models.
Mahmood et al. In vivo evaluation of the novel nanocomposite porous 3D scaffold in a rabbit model
Liu et al. The experimental study on promoting the ilizarov distraction osteogenesis by the injection of liquid Alg/nHAC biocomposites
Peleka et al. ARTHROprint: A System for the Immediate Restoration of Cartilage Lesions by Implantation of Printable Autologous Cell Scaffolds
DiCerbo Porous scaffold and soft hydrogel composite for biomedical applications
Marshall et al. Bioactive coatings on 3D printed scaffolds for bone regeneration: Use of Laponite® to deliver BMP-2 in an ovine femoral condyle defect model
Kon et al. MaioRegen: Our experience
Kuznetsov et al. The fabrication of bioresorbable implants for bone defects replacement using computer tomogram and 3D printing
Marcacci et al. Biomimetic Materials in Regenerative Medicine: A Clinical Perspective
Azimaie In-Situ 3D Printed Biosilicate Nanoparticle-based Scaffolds for Rapid Bone Defect Healing

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant