CN102176882A

CN102176882A - 医疗器械和植入物的干细胞捕获和固定涂层

Info

Publication number: CN102176882A
Application number: CN2009801399228A
Authority: CN
Inventors: R·斯皮登; J·丘; W·鲍奇
Original assignee: BIOACTIVE SURGICAL Inc
Current assignee: BIOACTIVE SURGICAL Inc
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2011-09-07
Also published as: EP2361057A1; US20120270294A1; KR20110042107A; CA2769878A1; US8518431B2; WO2010017459A1; US8889168B2; US20100034864A1

Abstract

本发明描述在医疗器械的表面上固定干细胞和其它前体细胞以及有治疗价值的其它生物活性材料的结构和方法，所述医疗器械诸如骨、软骨、脊柱和牙齿植入物。本发明在医疗植入物或其它介入器械之中或之上的生物活性材料和治疗材料的并入方面具有广泛的应用，在使得通过医疗人员实时使用从患者提取的生物活性材料并且随后重新引入和固定在植入物器械方面具有特别的价值。

Description

医疗器械和植入物的干细胞捕获和固定涂层

优先权

本申请要求在2008年8月7日提交的美国临时申请序列号61/086,912(代理案卷号：BST-003P)和在2009年2月27日提交的61/1,153,076(代理案卷号：BST-003P2)的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本申请涉及生物活性材料(生物活性物质)在医疗器械的内表面和/或外表面上——特别是在期望骨或组织向内生长的多孔植入物上——的固定，所述生物活性材料诸如干细胞、其它生物细胞、生物活性分子——尤其是生长因子和其它有治疗价值的材料。在一个特定的实施方式中，本发明使用两亲分子的高密度纳米膜选择性地捕获、浓缩和固定感兴趣的生物活性材料——特别是感兴趣的细胞材料。这种嵌有选择性识别分子或靶部分的高密度纳米膜可以在医疗器械的表面上形成。

本发明的新的结构和方法发现在手术室环境中特别有用，使得医疗人员就在使用之前能够涂覆预制的医疗器械，诸如骨植入物，特别是能够使用从患者提取的生物活性材料(例如，自体和/或内源性移植材料)，由此减少关于生物活性材料的运输和贮存以及由遗传不相容或传染物的传输引起的不良免疫反应的担忧。

背景技术

已经证明多孔医疗植入物器械——特别是金属、陶瓷或聚合结构的——以及生物源的那些在医疗应用中作为组织生长的支架具有极大价值。这种结构发现作为骨生长的支架特别有用，其中多孔结构允许假体器械与作为软骨的相邻骨结合，并且骨生长入该器械的孔中。

已经提议多种技术促进期望的组织向内生长，其包括在将器械植入患者之前，将刺激组织生长的分子诸如生长因子蛋白并入假体器械的孔中。这些技术典型地包括表面涂覆、吸附到金属表面之上、连接到聚合物表面或用生物可降解材料的空隙填充。塑料诸如PLA和PEG发现在这些空隙填充应用中特别有用，虽然任何显著量的这些材料的降解产物可能损害生物学功能。纤维蛋白、胶原和骨基粘固剂(bone based cement)也已经在这些空隙填充应用中应用。也已经提议使用多种类型的涂层在多孔结构中固定生物活性材料的其它技术。

在治疗和/或生物活性材料被并入医疗器械的领域中的多个实例常常集中于使用有限数量的预先确定类型的生物活性分子，诸如特定的生长因子，其通常通过重组技术在无菌生产环境中产生。相比于外科手术室，这种涂层系统通常更适合于制造环境。另外，生长因子和其它治疗材料被发现彼此之间具有复杂的相互作用，所有这些甚至本领域技术人员不能清楚地理解。虽然已经证明选择的由合成生产引入的生长因子具有益处，但是它们昂贵地产生和可能在患者中产生不良反应。另外，选择的成分的混合可能不具有可能存在于内源性组织和流体诸如骨髓和脂肪组织的治疗活性范围。因为这点，在某些过程中，外科医生通常从患者中提取组织或者流体，使其通过分离过程诸如离心，选择已知在期望材料中富集的部分——所述期望材料诸如生长因子、干细胞或祖细胞，然后在损伤或外科手术的点将该材料重新注入患者中以促进愈合。本发明涉及可在患者的自身组织和流体中存在的生物活性分子和生物细胞的捕获和使用，虽然本发明的新的结构也与合成生产的生物活性分子和从细胞培养物收获的生物细胞的使用是相容的。

临床使用的骨髓一般地作为使用注射器型装置从靶患者的骨中提取的抽吸物获得。由于髂嵴、骨盆或髋骨较大的尺寸和邻近于身体的表面，其通常被用作为来源。在一些应用中，骨髓不加饰变(modification)进行使用，但是在许多情况中，一些形式的分离技术诸如离心被用于浓缩骨髓的期望部分。干细胞和生物活性分子——包括细胞因子诸如生长因子，通常是该分离过程的目标，虽然通过离心分离往往选择也包含高水平白细胞和宽范围分子成分的部分。感兴趣的细胞和分子也一般地可以从脂肪(adipose)——也称脂肪(fat)——组织中获得。身体的任何组织都具有潜力，肌肉和神经组织以及与生殖过程相关的组织也是特别感兴趣的。从患者或预定接受者提取的材料(即，自体移植材料)相对于其它来源具有数个优势，包括：固有的生物相容性、低成本的可能性、提供可能具有协同作用和潜在减少的管理问题或者较快的监管审批(regulatory approval)的较宽范围的有用化合物。当骨髓衍生物在外科手术中使用时，它们一般通过注射器注射入期望的活性区域被重新引入到身体中，或者进入随后植入身体中的植入器械或支架材料中。

在医疗器械上——诸如假体骨植入物上——固定生物活性材料的多个现有技术不是非常适合于使外科医生小组进行使用内源性生物活性材料的选择。允许外科医生小组从患者中移出骨髓和在器械中浓缩和固定这些选择的生物活性组分的结构在材料的遗传相容性以及潜在的降低成本方面提供优势。在这种系统中主要的挑战是当器械在患者中进行处理和植入时，大部分液体材料并入到高度多孔材料中并保留在那里。

因此，本发明解决本领域的需要，提供生物活性分子的捕获和递送，特别是提取的组织和流体的实时使用，所述提取的组织和流体无论来自预定接受者(即，自体移植材料)或者选择的供体生物(即，异源的、同种的或异种的移植材料)，以及合成产生的或从细胞培养物产生的材料(重组移植材料)。具体地，本发明的医疗器械结构、试剂盒和包装系统的实施方式相比于现在技术具有独特和有价值的优势并且使得新的医疗技术成为可能，其在外科手术过程中具有特别的重要性。

发明内容

如上所述，在本领域中没有容易可利用的系统用于医疗器械的现场治疗，诸如假体植入物，以允许生物活性材料诸如干细胞在其表面上固定和浓缩——尽管承认其益处。在本文，发现在医疗器械的表面上布置两亲膜——具有非极性液体/膜作为其间的“粘合剂”——有助于以有效、迅速和经济的方式捕获、浓缩和固定靶治疗细胞或者分子。在本发明的内容中，多种两亲分子在相对非极性表面或基底和相对极性的周围环境的界面处自发地排列，并且组装成分子薄的、极度密集和良好定向的膜涂层。通过提供至少一些两亲分子的亲水头部，所述两亲分子具有对于一种或多种感兴趣的靶生物活性材料具有结合亲和力的靶部分，本发明能够使当暴露于这种生物活性材料时快速提取和固定该生物活性材料。

因此，本发明的目的是提供包括在其上布置有非极性液体膜的固体表面的生物相容器械，所述非极性液体膜具有多种在其上布置为单层的两亲分子，其中两亲分子的至少一种包括或并入至少一种对感兴趣的生物活性材料具有结合亲和力的靶部分，例如，靶分子或者靶细胞的表面部分。

本发明考虑在单个器械中使用具有不同结合亲和力的不同两亲分子和/或靶部分，使得能够捕获多种不同的生物活性材料，特别是具有协同功能性的材料(例如，干细胞和生长因子)。由于同样的原因，本发明也考虑包括靶向相同生物活性材料的不同结构的不同靶部分(例如，不同的表位、表面肽、粘附分子等)。

在优选的实施方式中，靶部分是核酸适配体、抗体或噬菌体展示技术的产物。在特别优选的实施方式中，两亲分子是与形式(CH2)n的烃链结合的适配体，其中n大于8。可选地，两亲分子是生物素、抗生物素蛋白和适配体或抗体的缀合物。

如以下详细讨论的，虽然本发明发现在假体植入物的情况中特别有用，但是容易理解的是所述概念可以被延伸到其它医疗器械和生物相容结构。以类似的方式，虽然本发明发现在生物细胞诸如干细胞、前体细胞和分化细胞以及包括自体、同种和异种移植材料诸如骨髓和结缔组织在内的宽范围的移植物和移植材料中的情况下特别有用，但是本发明的概念不限于此，并且可以容易地应用于其它靶细胞和分子的捕获，例如病原体细胞和生物活性肽诸如生长因子。

本发明的进一步目的是提供无菌试剂盒和包装系统，例如，适合于构造生物活性材料固定涂层的试剂盒，包括：

a.极性液体和两亲分子的无菌溶液，其中所述两亲分子包括对于感兴趣的生物活性材料具有结合亲和力的至少一个靶部分，例如靶分子或者靶细胞的表面部分；和

b.无菌、相对非极性的液体。

另外或可选地，本发明的器械或试剂盒组件可以以无菌包装捆扎，所述无菌包装有助于生物相容器械和感兴趣的生物活性材料之间的接触。例如，包装可以适于允许生物流体通过该器械的内表面。

本发明的还进一步的目的是提供制造和使用本发明组件的方法。为此，本发明提供构造在其上布置有生物活性材料固定涂层的医疗器械，其通过：

a.提供生物相容的医疗器械；

b.使医疗器械与非极性溶液接触以产生在其上布置有非极性膜的医疗器械；

c.与步骤b一起或在步骤b之后，使涂覆的b步骤的医疗器械与包含两亲分子的极性溶液接触，以产生在其上布置有非极性膜的医疗器械，所述膜涂层在其上布置有两亲分子的单层；

d.任选地，使涂覆的步骤c的医疗器械与极性清洗溶液接触；和

e.将所述涂覆的医疗器械暴露于包含一种或多种感兴趣的生物活性材料的第二极性溶液，例如两亲分子的靶部分对其具有结合亲和力的靶分子或者细胞，以产生在其上布置有非极性膜涂层的医疗器械，所述膜涂层包括在其上布置为单层的所述两亲分子，所述两亲分子与所述靶分子或细胞结合。

在优选的实施方式中，第二极性溶液是对象提取的组织样品或源于对象提取的组织样品，例如移植体或移植材料，其包括自体、同种和异种的移植材料诸如骨髓和结缔组织。

如上所述，虽然本发明发现在干细胞涂覆的假体植入物的情况下特别有用，但是容易理解的是该概念可以延伸到其它医疗器械和生物相容结构和其它靶细胞和分子的捕获。

除了作为生物活性材料捕获的基底外，本发明的两亲膜也发现作为多孔植入物的涂层特别有用。本发明的的液体基系统具有在其它方式达不到的表面上产生膜的独特能力。另外，当本发明的膜可以形成非极性液体填充的微团(胶束，micelle)时，这种类型的微团当被引入到多孔结构中时往往分解或结合。对于低密度的微团，薄膜仅运动到壁并涂覆它们。对于较高密度的微团，微团彼此结合或者与部分地与壁结合，产生有效“堵塞”器械的孔的更粘性流体。如果当生物活性材料被引入到孔中时与微团结合，则微团的结合和孔的堵塞将导致生物活性材料不期望的循环或流出该器械孔的减少。

在更广的意义上，本发明的目的也是提供由固体多孔材料组成的医疗植入器械，其中上述或其他生物相容的、粘性材料在多孔器械的某些孔中使用而不在其它孔中使用，以这种方式，当在体内时，允许组织的较早向内生长入植入器械的某些多孔表面而不是其它位置。因此，这种设计的器械将具有第一外表面和第二外表面，其中所述第一外表面用生物可降解的粘性或固体材料涂覆(同样，该表面的孔在它们内被包埋)，其阻止材料流过所述第一外表面，使得第二外表面成为对于组织向内生长更有利的途径。在一个优选的实施方式中，高粘性材料被包埋在器械的周边区、第一外表面中，以充当液压屏障(hydraulic barrier)并且限制布置在中心区和在器械的第二外表面的较小粘性材料，优选为生物活性材料。

有价值的粘性材料也可以包括乳液和泡沫，这也是本发明的一个方面。当氧气逐渐从乳液或泡沫扩散进入周围的组织中时，氧过饱和的乳液或泡沫具有加速细胞增殖和随后的愈合的潜力。将乳液或泡沫引入多孔假体植入物中是本发明的一个方面，其中氧浓度大于在所述乳液或泡沫中存在的气体的20％。

本领域的技术人员应该理解，本发明的一个或多个方面可以满足某些目的，而一个或多个其它的方面可以满足某些其它的目的。每个目的的所有方面可能不会同等地应用于本发明的每一方面。因此，前述方面可以相对于本发明的任何一方面选择性地考虑。当结合附图和实施例阅读以下详细描述时，本发明的这些和其它方面和特征将变得更充分明显。然而，要理解的是，前述的发明内容和下面的详细描述均是优选的实施方式，并不限制本发明或本发明其它可选实施方式。具体地，尽管本文参考多个具体实施方式对本发明进行了描述，但要应该认识到，该描述是说明本发明，而不应该被理解成限制本发明。本领域的技术人员可以想到多种修改和应用，而不背离所附权利要求描述的本发明的精神和范围。同样地，根据该发明内容和下面描述的某些实施方式，本发明的其它方面、特征、益处和优势将是明显的，并且对于本领域的技术人员而言将是非常明显的。单独或连同考虑并入本文的参考文件，根据以上和所附的实施例、数据、附图以及所有从中得出的合理推论，这些方面、特征、益处和优势将是明显的。

附图说明

在考虑到下面的附图说明和本发明的详细描述及其优选实施方式后，本发明的各个方面和应用对技术人员而言将变得明显：

图1a和1b是使用荧光显微镜照相的钽金属植入物的图像。在图1a中，植入物暴露于具有荧光标记适配体的两亲分子，其中不存在非极性液体。在图1b中，金属植入物首先暴露于油酸(示例性非极性液体)，以其在被暴露于荧光标记适配体之前在表面上形成薄膜的方式。从这些图像可以看出，使用本发明，适配体可以成功地固定在金属植入物的表面上。

图2a、b和c是在载玻片上的人间质干细胞(MSC)的4×显微镜图像。所有的三个载玻片暴露于具有相同浓度干细胞的溶液。在图2a中，载玻片没有接受另外的处理或涂覆。在图2b中，对于MSC具有亲和力的抗体被引入到溶液中。在图2c中，载玻片首先根据本发明用非极性液体膜和并入对于MSC具有亲和力的抗体的两亲表面膜处理。当载玻片根据本发明进行处理时，实现了干细胞固定的4倍增加。

图3描述在手术室环境中，由外科手术小组使用本发明的溶液以用在外科手术时提取的患者自身干细胞涂覆外科手术植入物的合适顺序。

图4描述具有以不结合(non-union)方式插入的Trabecular Metal^TM的假体植入物(2)的骨(1)。植入物的环带(circumferential band)(3)已经用限制液体运输到内部并且从内部运输穿过植入物(4)末端的生物可降解的蜡浸渍，所述植入物(4)邻接骨。在植入物的内部上的多孔金属在植入物被插入不结合的点中之前，用骨髓抽吸物饱和。最终结果是植入物中的生物活性材料被限制为与在向内生长被促进的点处的邻近的骨相互作用。

优选实施方式的详细描述

本发明涉及在医疗器械诸如骨、软骨、脊柱和牙齿植入物的表面(一个或多个)上固定生物活性材料的结构和方法，所述生物活性材料包括干细胞和其它前体细胞以及具有治疗价值的其它生物活性分子。本文描述的本发明的结构、器械、试剂盒和方法对于在医疗植入物或其它介入器械中或上并入和/或固定生物活性材料具有广泛应用，在使得医疗人员能够使用从患者提取的并随后被重新引入和固定在植入物器械中的生物活性材料方面具有特别的价值。因此，本发明解决了本领域中对于生物活性分子的实时捕获和递送的需求，特别是实时使用提取的组织和流体的需要，其无论是来自预定的接受者或选择的供体生物，以及合成产生或者细胞培养物产生的材料。

尽管与本文描述的那些方法和材料相似或相当的任何方法和材料可以用于实施或测试本发明的实施方式，但是现在描述优选的方法、器械和材料。然而，在描述本发明材料和方法之前，应当理解的是，本发明并不限于本文描述的具体分子、组合物、方法或方案，这是因为这些可以根据常规试验和优化而变化。还要理解的是，说明书中使用的术语仅是为了描述具体形式或实施方式，而并不意欲限制仅由所附权利要求限定的本发明的范围。

除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同意思。然而，在冲突的情况下，将遵照本说明书，包括定义。因此，在本发明的内容中，应用以下定义：

A. 本发明的要素：

如本文和所附权利要求中所用的，单数形式“一个(a，an)”和“该(所述，the)”包括复数指代，除非上下文另外清楚地指明。因此，例如，提及“分子”是指一个或多个分子及本领域技术人员所知的其等价物，等。

在本发明的内容中，术语“医疗器械”、“植入物”或“假体”包括意图限制或暂时引入的器械(例如，生物蚀解的组织支架)以及意图长期或永久插入的器械(例如，人工骨或软骨)。如本文和所附权利要求中所用的，术语“医疗器械”指任何装置、设备、器具、工具、材料、机器、发明物、植入物、体外试剂或其它相似或相关的制品，其包括意图用于诊断、预防、监控、治疗或减轻疾病、损伤或残障的组件部分(component party)或附件。它还包括任何意图影响人或其它动物身体的结构和功能的制品，并且其并不仅仅专有地通过药理学、免疫学或者代谢手段在身体中或身体上实现其主要预期作用，而且可通过这些手段帮助其功能。本发明的考虑的医疗器械的说明性实例包括但不限于：骨、软骨和牙齿植入物(也称为假肢和替代品)、伤口敷料、缝合线、U形针、吻合器、椎间盘、骨针、缝合锚形体、止血屏障、夹具、螺钉、板、回形针、血管植入物、组织粘合剂和组织密封剂、组织支架、各种类型的敷料、腔内器械、血管支持物(vascular support)、以及其它与躯体接触器械，其可能受益于并入治疗材料，如治疗剂、生物活性分子和生物细胞或组织。也考虑的是器械诸如针、导管(例如，静脉内导管、导尿管和动脉导管)、支架(stent)、分流器(例如，脑积水分流器、透析移植物)、管(例如，鼓膜切开术管、鼓膜造孔插管)、植入物(例如，乳房植入物、人工晶状体)、假体、和人工器官以及与之相关的电缆、导线、电线和电极(例如，起搏器和植入式除颤器的导线、双极和单极RF电极、血管导丝)，和分离和/或浓缩生物活性材料的器械。

本发明的某些方面允许将生物活性材料并入到医疗或外科手术器械结构的构件中，而不必与器械材料结合以及化学连接，因此，作为医疗器械的一部分例如假体植入物结构的有价值的任何生物可降解和/或生物相容材料在本发明中都是有价值的。

本发明涉及两亲分子，特别是在相对非极性材料和相对极性环境之间的界面处自发组装成膜单层的两亲分子。如本文使用的，术语膜单层包括在非极性(也为较小极性)液体和极性(也为较大极性)液体之间的界面处排列的任何多个两亲(也为双亲或表面活性剂)分子。这种单层可以以各种形式存在，范围从其中排列被限制为垂直于非极性与极性界面的疏水/亲水排列的破裂膜(broken films)到更复杂的晶体膜和β-折叠。这些膜中的多种是表面活性剂领域的技术人员已知的。本发明的单层也可以由不同的两亲分子的组合组成。这种组合可在提供一定范围的与单个靶细胞或分子的结合部分方面具有价值，或者在提供可以捕获多种细胞或分子特别是具有协同作用的细胞或分子的膜方面具有价值。这种组合也可以在通过实现致密分子层减少膜成本方面提供益处，在所述致密分子层中只有一些分子具有昂贵的结合部分。通过在单层中提供分子组合，也可以增加膜的强度。典型地，在界面处的单层是单分子厚的，然而，只要在界面处的单层产生结合部分向非极性液体的排列，单层就可以为超过一个分子厚，并且在本发明的情况中仍然是有价值的。

适合于在本发明的情况中使用的两亲分子可以是天然来源的或者可以是生成具有特定性能的合成啜合物(偶联物)。按照定义，两亲分子包括亲水性和疏水性部分。给定两亲分子在作为溶剂的极性溶液和非极性溶液之间的界面处是否形成稳定的膜取决于多个因素，其包括浓度、分子的结构、温度和往往可以增加膜稳定性的其它两亲分子的存在。已发现多种生长因子分子是糖蛋白，并且可以在性质上是两亲的或者是使用本领域技术人员已知的技术使得它们可以与其它分子啜合以形成两亲分子。形成这种两亲膜的说明性方法和材料在WO2008/154602(Richard Spedden)中描述，其完整内容通过引用并入本文。

本发明涉及“生物活性材料”，诸如干细胞、其它生物细胞、生物活性分子——特别是生长因子——和其它有治疗价值的材料。适合于在本发明的情况中使用的生物活性材料可以包括但不限于：组织或者其提取物、或者从患者提取的其它流体——所述患者是使用得到的假体器械的医疗步骤的预期接受者、或者除了来自患者之外的来源的生物活性材料。可以使流体和生物活性材料的移动进入预期的生物相容结构——诸如多孔假体器械——的力可以包括但不限于：压力或压缩力、重力、离心力、摩擦力或其它机械力、电力、渗透力以及本领域技术人员可以使用的任何其它力。

临床使用的骨髓通常作为通过使用注射器型装置从目标患者的骨骼中提取的抽吸物而获得。由于其大的尺寸并临近身体表面而通常将髂嵴、骨盆或髋骨用作来源。在一些应用中，骨髓不加饰变进行使用，但是在许多情况中，一些形式的分离技术诸如离心被用于浓缩骨髓的期望部分。干细胞和生长因子通常是该分离过程的目标。其它生物活性分子和/或其它细胞类型也可以是期望的目标。感兴趣的细胞和分子也一般从脂肪——也称脂肪(fat)——组织中获得。身体的任何组织都具有潜力，肌肉和神经组织以及与生殖过程相关的组织也是特别感兴趣的。从患者提取的材料相对于其它来源具有数个优势，例如：固有的生物相容性、低成本的可能性、提供可能具有协同作用和潜在减少的管理问题或者较快的监管审批的较宽范围的有用化合物。在当前的外科实践中，骨髓衍生物通常通过注射器注射到期望的活性区域而被重新引入体内。多孔保持介质，如胶原海绵常被用于将所述材料保留在该区域。

术语“干细胞”代表一通用组(generic group)的未分化细胞，其具备自我更新的能力，同时保留不同的形成分化细胞和组织的潜力。干细胞可以是全能的、多潜能的或多能的。也存在已经失去分化能力的衍生干细胞，其被称为‘无能(nullipotent)’干细胞。全能干细胞是有能力形成在完整有机体中发现的所有细胞和组织——包括胚外组织(即，胎盘)——的细胞。全能细胞包括极早期胚胎(8个细胞)，并有能力形成完整的有机体。多潜能干细胞(pluripotent stem cell)是有能力形成在完整生物体中发现的所有组织的细胞，尽管多潜能干细胞不能形成完整的生物体。多能细胞(multipotent cell)具有有限的形成分化细胞和组织的能力。通常，成体干细胞是多能干细胞，并且是前体干细胞或者谱系限制干细胞——其有能力形成一些细胞或组织，并补充衰老或损伤的细胞/组织。在WO 08/007082中可以找到进一步的信息，其内容通过引用而并入本文。

术语“祖细胞”指单能或多能细胞，其包含干细胞和完全分化细胞之间的细胞分化阶段。

术语“生物细胞”指在活生物体中能够执行有用的生物学功能，尤其是能进行复制以形成组织结构的任何细胞。本文所述使用的该术语包括：干细胞、祖细胞和完全分化细胞。生物细胞可以包括来自预期的宿主生物体的细胞或来自供体生物体的细胞。生物细胞可以包括来自重组或基因工程技术的细胞。

术语“生物活性分子”指有能力在体内、体外或先体外后体内以在生物体、组织、器官或细胞中显示或诱导生物活性的方式与活组织或系统相互作用的任何分子。

在本发明的情况下特别感兴趣的是引发或调节生物学功能的生物活性肽。适合用于本发明情况下的生物活性分子的说明性实例包括但不限于生长因子蛋白，诸如TGFβ、BMP-2、FGF和PDGF。

如本文和所附权利要求中所使用的，术语“生长因子”指广泛种类的生物活性多肽，其控制并调节多种内源性生物学和细胞过程，如细胞周期进程、细胞分化、生殖功能、发育、游动性、附着、神经元生长、骨形态发生、创伤愈合、免疫监视和细胞凋亡。生长因子通常通过与靶细胞表面上特定的受体位点结合而起作用。生长因子包括但不限于细胞因子、趋化因子、多肽激素和其受体结合拮抗剂。熟知的生长因子的实例包括但不限于：

●骨形态发生蛋白(BMP)；

●转化生长因子β(TGF-β)；

●白细胞介素-17；

●转化生长因子α(TGF-α)；

●软骨低聚基质蛋白(COMP)；

●细胞密度信号因子(CDS)；

●结缔组织生长因子(CTGF)；

●表皮生长因子(EGF)；

●红细胞生长素(EPO)；

●成纤维细胞生长因子(FGF)；

●胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)；

●粒细胞集落刺激因子(G-CSF)；

●粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)；

●生长分化因子(GDF)；

●肌肉生长抑制素(myostatin)(GDF-8)；

●肝细胞生长因子(HGF]；

●胰岛素样生长因子(IGF)；

●巨噬细胞抑制细胞因子-1(MIC-1)；

●胎盘生长因子(PIGF)；

●血小板源性生长因子(PDGF)；

●血小板浓缩物(thrombocyte concentrate)(PRP)；

●血小板生成素(TPO)；

●血管内皮生长因子(VEGF)；

●活化素和抑制素；

●凝固蛋白原(coagulogen)；

●促滤泡素；

●促性腺激素和促黄体素；

●缪勒管抑制物质(Mullerian inhibiting substance)(MIS)也称为：抗缪勒管激素(AMH)、缪勒管抑制因子(MIF)和缪勒管抑制激素(MIH)；

●Nodal和lefty；和

●Noggin

调节、诱导或参与身体中有用的生物学过程的分子——包括以上列出的分子——常常根据其具体的结构或功能进行分类或归类。例如，由免疫系统的细胞分泌的免疫调节蛋白，如白细胞介素和干扰素，常被称为细胞因子。调节分子的其它类型包括但不限于：

-形态发生素(例如，调节或控制组织和器官的形成和分化的分子)；

-趋化因子(例如，由各种细胞如在炎症部位产生的任意一组细胞因子，其刺激白细胞如嗜中性白细胞和T细胞中的趋化性)；

-激素(例如，活细胞的产物，其在体液如血液中循环，并通常远离其起源点，对细胞活性产生特定的，常常是刺激性的效应)；

-受体(例如，存在于细胞表面上或细胞内部中的分子，其对特定化学实体具有亲和性，所述化学实体包括内源性物质如激素和配体以及外源性物质如病毒颗粒，充当刺激剂和对该刺激剂的下游生理或药理响应之间的中间物；

-受体结合激动剂(例如，能与细胞上的特定受体结合并启动通常由内源性结合物质(如激素)产生的相同反应或活性的化学物质；和

-受体结合拮抗剂(例如，通过结合并阻滞与之有关的一个或多个受体而减小另一化学物质(如激素)的生理活性的化学物质)。

然而，因为在身体内各种调节部分功能的研究仍是一门新兴科学，其分类也在发展。因此，本发明并不限于任何一种具体种类或类型的调节或刺激分子。

如本文和所附权利要求中所使用的，术语“生长因子”也指生长因子的前体形式——其在经历内切蛋白酶解切割以前通常无活性，以及合成和重组形式——其提供与天然存在的生长因子部分或全部相同或相似的功能。因此，本发明包含生长因子的前体、类似物以及功能等价物，条件是所得分子通常通过与野生型或内源性部分相关的靶细胞表面上的特定受体位点结合而保持一些或全部的调节体内有用生物学过程的功能。

如本文所用的术语“治疗剂”指具有治疗潜力，更具体而言，具有药物活性的任何分子、化合物或组合物。特别有用的治疗和/或药物活性的例子包括但不限于抗凝活性、抗粘附活性、抗微生物活性、抗增殖活性以及仿生活性。

术语“抗微生物剂”指能够限制或干扰细菌、真菌或病毒性病原体或毒素的生物学功能的任何分子。抗微生物剂意图也包含抗菌剂、抗生素、防腐剂、消毒剂及其组合。

术语“治疗材料”指包含下列任意一种的任何组合物：治疗剂、生物活性分子、干细胞、祖细胞或生物细胞。术语“生物活性溶液”指包含部分生物活性材料的液体组合物。

如本文所用的术语“组织”指生物组织，通常定义为在生物体内执行相似功能的互连细胞的集合。在包括人体和低等多细胞生物体如昆虫在内的所有动物的体内发现了四种基本类型的组织，包括上皮组织、结缔组织、肌肉组织和神经组织。这些组织构成了所有器官、结构和其它身体组成。

如本文所用的术语“骨(骨骼)”指这样的硬质器官：其形成脊椎动物的内骨骼部分并且起移动、支撑和保护身体各器官、产生红细胞和白细胞并储存矿物质的功能。组成骨的组织的一种类型是矿化骨组织，也称为骨组织，其赋予骨硬度和蜂窝状的三维内部结构。在骨中发现的其它类型的组织包括骨髓、骨内膜、和骨外膜、神经、血管和软骨。

因此，如本文所用的术语“组织”广泛地包含所有生物组分，其包括但不限于皮肤、肌肉、神经、血液、骨、软骨、腱、韧带和由其组成或含其的器官。

在本发明的情况下，术语“分离的(isolated)”，如在例如‘从生物组织或细胞分离的’中，指以保留感兴趣治疗材料的结构和功能的方式将感兴趣的治疗材料与组织或细胞膜分开的任何过程。如本文所用的术语“分离的”与例如术语“提取的(extracted)”和“收获的(harvested)”同义。

除了从天然来源中分离、收获或提取外，适合用于本发明的治疗材料也可以“源自(derived from)”生物来源，例如，根据熟知的和常规的技术，合成产生或通过基因工程包括细菌和其它微生物在内的植物和动物产生。

如本文和所附权利要求中使用的，术语“非极性”指当与使用的极性溶剂相比时，相对不带电的物质或物质的混合物。该概念在本文的文献中也反映“不同(differing)”或“不同(diverging)”极性的系统。因此，术语“相对非极性”、“较小极性”可以在此可交替地替换术语“非极性”。非极性材料通常为水不溶性的(疏水的)。非极性和极性物质的混合物可以用于形成本发明的非极性材料，只要当选择的极性溶剂存在时得到的组合支持两亲膜的形成。本发明的进一步方面是非极性液体可以具有能够转变为固体膜的性质，如通过以上参考的由Spedden在WO 2008/154602中教导的，其完整内容通过引用被包括在本文。

以下，通过参照实施例对本发明进行更详细地描述。然而，下列材料、方法和实施例仅说明本发明的方面，而绝不是意欲限定本发明的范围。因此，与本文描述的方法和材料相似或等价的方法和材料可以用于实施或测试本发明。

B.本发明的说明性实施方式：

本发明的目的是提供在外科手术之前或期间允许医疗器械暴露于液体系统的材料和方法，其在暴露的表面上形成膜，并且这种膜包含对于一种或多种类型的生物细胞或其它生物活性材料具有选择性的结合亲和力的部分或分子。在优选的实施方式中，靶生物活性材料是干细胞，这是由于其广泛的治疗益处。然而，也可以靶向更加分化的细胞和其它具有治疗利益的生物活性分子。而且，在将器械引入身体之前或之后，感兴趣的器械可以暴露于包含这种细胞或材料的流体。在优选的实施方式中，使用骨髓抽吸物或其它具有自体干细胞的流体。然而，其它流体，特别是具有商业可用的细胞或分子的定制设计的组合物也可以是有价值的。

为实现这个目的，本发明预想使用两亲分子，其中亲水端显示对靶细胞或生物活性分子的特异性结合亲和力。进一步地，在本发明的情况下，使具有靶部分的分子——单独或与其它两亲分子组合——在非极性(或相对较小极性)液体和极性液体之间的界面处形成两亲单层膜，以使所述靶部分显示在该膜的极性液体侧上。已知非极性液体——通常为油——容易在多种固体表面上诸如在医疗植入物器械中所遇到的表面上形成薄膜。两亲膜通常地为单分子厚(即，单层)，并且趋向于稳定非极性液体和极性液体之间的界面。这些性能使得这种系统对于医疗植入物表面特别是对多孔器械——诸如Trabecular Metal^TM植入物或纺织或其它丝状支架——的内表面是理想的。水、盐溶液和大部分体液组成合适的极性液体，以允许两亲膜形成和被支撑。

多种非极性液体，诸如油，目前在医疗应用中使用。在优选的实施方式中，使用脂肪酸诸如油酸。其它非极性材料诸如各种油、硅氧烷和甘油也可以容易地使用。生物相容性是期望的性能，因为最终膜可能分解。虽然，仅要求选择的非极性材料的非常薄的膜的事实，和在极性和非极性液体之间的界面处的两亲膜使选择的非极性材料隔离于与体液的直接接触的事实，减小了与非极性液体的任何免疫反应的可能性或程度。

本发明的两亲分子通常为形成疏水尾部的一种或多种分子、任选的间隔分子和形成具有结合部分的亲水头部的一种或多种分子的啜合物。在优选的实施方式中，疏水尾部由形式(CH₂)_n的烃链组成，其中“n”表示烃基的数量并且一般为12或更大。脂类以及其它无机和有机分子可以显示合适的疏水性能。在许多情况下，糖脂、磷脂和糖蛋白在性质上为两亲的，并且取决于长度和结构，可以适合或可以不适合形成合适的膜。合成聚合物，诸如聚乙二醇(PEG)，通常在生物相容的两亲分子的形成中使用。在美国专利公开2007/0141134中，Kosak教导在形成用作分子递送载体的微团中结合适配体的PEG的应用。在这些两亲分子的形成中教导的技术可以用于生成在本发明的某些方面中使用的材料。

结合部分可以是显示对于靶细胞或分子的必要特异性的任何分子序列。在优选的实施方式中，结合部分是核酸靶部分(最优选为适配体)，其中已经选择适配体，这是因为其对于治疗细胞或分子——最优选为干细胞或其它前体细胞——的特异性结合亲和力。噬菌体展示技术的抗体和产物在提供本发明的结构中的靶特异性部分的方面也是有价值的。也可以使用具有已知结合亲和力的其它分子，虽然通常这些不显示为高度的特异性。例如，P-选择蛋白显示了对干细胞的有用结合部分。

适配体是由紧密结合特定的分子靶标的核酸组成的大分子，其可以经济地大量生产。Tuerk和Gold(Science.249：505-510(1990))公开选择适配体的SELEX(指数级富集的配体系统进化(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment))方法。在SELEX方法中，可以使用大的核酸分子文库(例如，10¹⁵个不同分子)进行筛选。期望的分子序列可以通过使用指数级富集的配体系统进化(SELEX)的技术进行识别。适配体目前在一定范围的生物技术和治疗应用中使用。它们相对于更昂贵的抗体是有竞争力的技术并且相对于抗体具有特定优势，因为它们通过化学合成(降低了成本)产生，可以容易地贮存和运输，并且在治疗应用中显示引起小的免疫原性或没有引起免疫原性。

由于两亲薄膜的自排列性质，在两亲分子的亲水头部上存在的结合部分在膜的极性液体侧上以极高密度显示。本发明的一方面是在表面中的任何特异性结合部分的密度可以通过在膜形成之前将其它两亲分子引入极性溶液中进行控制。为了形成具有最高密度的结合部分的膜成为可能，只有存在特异性结合部分的两亲分子被引入。然而，极性溶液也可以是具有结合部分的两亲分子和没有显示结合部分的其它两亲分子的混合物。另外，不同的两亲分子可以具有不同的结合部分。在混合物中的适配体可以靶向一定范围的不同细胞类型或分子。本发明的一方面是具有靶向相同类型细胞上的不同特征的部分的多种不同适配体可以在单一混合物中使用以增加结合那些靶细胞的机会。

在另一个实施方式中，本发明采用由本发明的前体组分组成的试剂盒和使用其的方法的形式。在其最简单的形式中，使非极性液体涂覆医疗器械或其它器械的表面。如果表面具有疏水特征，那么铺展非极性液体以在表面上形成非常薄的膜。可以允许过量的非极性液体从器械排出或从器械被冲洗。然后，将医疗器械表面暴露于包含在分子的亲水头部上表现核酸结合部分的两亲分子的极性溶液。通常地，过量的具有两亲分子的极性溶液从该器械中被排出或冲洗，以减小靶分子或细胞与不在表面膜中包埋的两亲分子结合的机会。为了维持两亲膜的稳定性，优选的是表面保持极性溶液的涂层(也就是保持湿的)。在优选的实施方式中，器械将在患者中被直接植入或者暴露于来自患者的流体或代用品，或者另外贮存在极性溶液中，诸如无菌盐溶液中。

在另一个实施方式中，本发明考虑利用两亲(也是生物活性的)膜例如上述的用于医疗器械表面涂层的那些围绕形成的非极性液体核的微团样结构。正如以上描述的那些膜，膜可以由显示对感兴趣的细胞或治疗分子的结合部分的分子形成，或者由实际将治疗分子并入两亲分子的亲水头部的分子形成。进一步地，在这种结构中的非极性液体核可以包含另外的治疗材料。

在另一个实施方式中，本发明考虑包含以上微团、或微团样结构的溶液——其中非极性液体装入生物活性膜中——和其连同多孔医疗植入物器械的应用，其中所述微团迁移进入器械的孔中。液体核微团通常往往随着时间结合。这些微团也可以因为环境因素诸如升高的温度、机械作用或pH的变化被诱导结合。在孔的限定空间中的微团的结合可以增加微团结构和孔壁之间的相互作用，结果是可以产生固定在孔中结构的增加的摩擦力。如果微团结构破坏并且孔壁变为微团边界的一部分，那么可以得到相同的作用(想象肥皂泡以半球的形式位于水的表面上)。在一些情况下，其中当与植入物表面接触时液体核微团破坏，非极性液体将作为膜分布在植入物表面上，其中两亲膜重新排列为植入物表面上的非极性液体的膜和周围极性液体之间的屏障，因此形成在本文其他地方描述的结构。

倾向于固定膜和非极性液体的这些作用在本发明的情况中作为将生物活性材料引入并且随后固定在假体的孔内的方法是有价值的。一旦植入患者中，身体的生物过程逐渐诱导释放生物活性材料。这些生物过程包括与膜反应和从膜中移出生物活性分子的过程，以及可以与结构中的油或其它非极性材料相互作用的酶促过程和其它过程。

本发明——特别是其中微团在孔中结合的那些实施方式——的结构的重要的另外特征，是薄膜结构不仅固定孔中的两亲生物活性分子和非极性液体，而且它们也阻断孔中的极性液体的循环，这有效地限制(trap)极性液体的袋(pocket)和在其中包含的任何材料。这表示本发明的另外的方面。极性液体可以包含生物活性分子以及生物细胞。因此，水可溶的生物活性分子——其在性质上不必为两亲的，可以有效地固定在得到的极性液体的袋中。另外，这些袋可以包含生物细胞，特别有价值的是干细胞和/或前体细胞。

除了微团样结构外，薄膜也可以被包含在水包油或油包水乳液中，两者在本发明的情况下都是有价值的。这些乳液在性质上往往是粘性的；它们在压力下流动并且因此可以被泵送、注射或者以其它方式引入多孔假体中，但是一旦在那里，粘性力将倾向于将乳液保持在合适位置。一旦它们被包埋在假体的孔中，这些结构的益处与微团结构所表述的益处是相同的。

合适的非极性液体可以基于物理性质诸如粘度或生物吸收性能进行选择，或者基于取得期望结果的任何其它基础进行选择。非极性液体也可以提供治疗性能；例如，已知脂肪酸具有一些抗微生物性能，非极性液体可被用作疏水材料的载体，和油诸如油酸被认为在刺激干细胞分化和生长方面与生长因子组合具有协同作用。油酸和其它脂肪酸的使用在本发明中是特别优选的。

在另一个实施方式中，本发明采取气-液泡沫(也称混合物)结构的形式。这种结构在性质上也可以是粘性的。由于表面张力性质，粘滞效应随着与周围壁——如在小孔中——增加的相互作用是更显著的。因此，如乳液一样，泡沫可以在压力下被引入到多孔假体中，然后在适当位置时粘性力将倾向于将材料固定孔中直到生物过程逐渐分解泡沫。如乳液一样，由泡沫捕获在孔中的极性液体可以包含有治疗价值的生物活性分子和生物细胞。在体内使用泡沫的情况下，气体的类型和量是重要的。在本发明的多数的实施方式中，氧气将是优选的气体。氧气不但具有容易被周围组织吸收的重要特性，而且在促进组织的快速形成方面是具有已知价值的重要特性。在过量时，氧气也可以作为抗生物体剂(antibiologic)。当用于抗击感染时，抗生物体性能可以是有价值的，感染是伴随着任何假体植入物的问题。但是，如果气体量和扩散速度没有保持在可接受的水平，抗生物体性能也可以阻止组织发育。合适的氧浓度将根据应用而不同。在正常大气压下，组织氧浓度的范围可以为含氧量低、到含氧量正常、到含氧量高，并且组织氧浓度通常称为氧张力。由Stuart等人的研究表明为含氧量正常水平两倍的标准化氧张力对于血管发生是最佳的²。任何在低含氧量之上的水平在调节细菌生长方面是有益的。在本发明的情况下，在多孔医疗植入物的孔中限制的材料中以泡沫或其它方式存在的氧气将随着时间以通过泡沫或其它材料的扩散特征和通过周围组织中的氧的分压控制的速度迁移进入周围组织中。最终结果是本发明的目的，其中在组织向内生长之前，植入物的孔将具有高的氧浓度，具有固有的抗微生物益处，并且当氧气扩散出孔时，在组织向内生长的点的界面将具有升高的氧浓度，促进在那些点的加速的组织生长。Zheng等人(美国专利5,438,041，通过引用并入本文)描述具有高氧浓度的生物相容的乳液，其可以应用于本发明的结构的形成中。

在还另一个实施方式中，本发明考虑在多孔医疗植入物(也就是假体)的不同部分中包埋具有不同粘度的两种或更多种不同的材料，以在本发明的情况中实现多种有价值的作用。例如，高粘性材料可以被包埋在多孔材料的外周区中以作为液压屏障和限制较小粘度的材料保留在多孔材料的中心区中。取已经用水饱和的厨房海绵，然后用油脂对其涂布可以说明这种作用，使得油脂进入在海绵外周上的孔。油脂倾向于阻断水从海绵中排出。使用多孔医疗植入物，任何高粘度生物相容材料和具有生物活性分子和/或生物细胞的较小粘度的液体，都可以实现相同的作用。在优选的实施方式中，具有不同粘度的两种或更多种材料是生物可降解或生物可吸收的，虽然可能以不同速度。以这种方式，在任何或所有的材料中包含的生物活性分子或生物细胞逐渐释放入期望治疗作用的区域中。

在特别优选的实施方式中，在医疗植入物的外周上的高粘度材料包括抗微生物材料。这在抗击感染方面提供重要益处，所述感染可能已经在植入物的表面上被引入到患者中。从器械的表面扩散的抗微生物材料的初始浓度将逐渐被该器械内部中的材料中所包含的生物活性/治疗材料替代。

当多孔医疗植入物被引入患者时，一般地，一个或多个表面充当与毗邻组织如骨的界面，意图是该组织将沿着一个面或多个面、接合面(一个或多个)生长入该器械的孔中。因此，本发明考虑接合面(一个或多个)可以已经将粘性材料包埋在孔中，所述粘性材料包含生物活性分子或者作为液压屏障以阻止在植入物中心中的较小粘性材料的过早流动，并且该器械的其它表面可以已经将材料包埋在孔中，该材料也可以作为植入物中心中的较小粘性材料的液压屏障，但是其比在接合面(一个或多个)上的材料具有较慢的吸收速度，或者包含相同类型的材料但是在该器械中更深的深度。这种类型的结构的意图是允许在该器械中心处的治疗材料优先进入到期望最初组织生长的接合面(一个或多个)。

在以上的面的特定结构的优选实施方式中，非接合面(一个或多个)的植入物器械的表面可以将生物可降解或生物可吸收的固体材料包埋在孔中。这些材料的实例包括但不限于PLA、PEG和生物可吸收的蜡。具有和不具有生物活性肽的生物可降解的PLA和PEG组合物是本领域技术人员已知的。在本发明中有价值的生物可吸收的蜡的实例由Nathan等人在美国专利7,030,127——“Composition and Medical Devices Utilizing Bioabsorbable Polymeric Waxes”——中教导，其完整内容通过引用被包括在本文。

本文描述的实施方式很适合于源于患者的材料诸如骨髓或脂肪组织提取物的应用。这些提取物可以直接注射入多孔植入物的液压分离的中心，或可选地，该材料可以与非极性材料混合以产生微团或乳液结构，其由于粘性力可以更容易地在多孔结构中固定。

因此，多孔植入物器械可以被涂覆有高粘度非水溶材料以形成液压屏障，或者另外是用高粘度非水溶材料浸渍表面孔以形成液压屏障。一个或多个表面的一部分可以被保留未涂覆，以允许引入较低粘度材料以用治疗材料填充器械的内部空隙。

在另一个实施方式中，本发明涉及并入本发明概念的医疗植入物器械，其中这种器械以无菌包装提供，或者放置在允许生物流体通过该器械的单独装置中。可以适合于与本发明的结构和器械使用的这种器械的说明性实例在相关的共同待决美国专利申请序列号12/498,557中描述，其内容通过引用并入本文。因此，在将器械植入患者中之前、期间或者之后，使携带内源性材料的流体通过多孔植入物器械的方法被认为是本发明的一方面。为了那个目的，本发明考虑使用植入物器械保持在其中的外部设备或者结构，其中对该结构有液压密封或者在该结构周围有液压密封以确保流体通过植入物，并且具有一个或多个用于引入内源性或其它生物材料的液压连接和一个或多个用于移出材料的液压连接。

在另一个实施方式中，本发明提供使得治疗材料被递送到期望治疗应用的部位诸如用于组织修复或创伤愈合的材料和方法，所述治疗材料包括但不限于：治疗剂诸如抗微生物剂(也是抗生素、防腐剂、消毒剂及其组合)、生物活性材料——其包括但不限于生长因子和其它生物活性分子、和生物材料诸如干细胞、祖细胞和其它生物细胞。尽管并不意欲限制应用，但是发现本发明的材料和方法在外科手术过程的情况中特别有用，使得医疗人员使用要求立即使用或有限制储存要求的治疗材料，例如干细胞。本发明也允许源自患者的治疗材料以治疗方式在那同一患者上使用，因此减少不良反应的可能性。

在还进一步的实施方式中，本发明提供由以下组成的试剂盒：i)无菌包装，或者可以被灭菌的包装，所述无菌包装包含ii)一种或多种多孔假体医疗器械，这种器械任选地部分地由布置有代表生物活性分子的潜在结合位点的表面分子或非极性膜的表面组成，所述结合位点基于通过以下的潜在结合：化学结合、吸附和/或疏水相互作用或本领域技术人员已知的生物活性材料结合基底材料的其它机理。而且，试剂盒可以提供将包括生物活性分子、细胞、其它治疗剂或抗微生物物质或保护性的或其它有用的材料在内的靶剂引入无菌包装中(例如，经过口)，其它有用的材料包括但不限于冲洗剂、结合剂或涂层剂，并且当被构造成允许医务人员将提取自被认为含有生物活性分子或细胞的预期患者的物质引入到包装中时，这些供应发现有特殊的价值。引入靶药剂的示例包括但不必限于用于将流体或其它材料注入或以其他方式引入无菌包装——其中所述包装然后可再密封或自动密封——的区域，如本领域技术人员所能想象到的。试剂盒可以任选地进一步提供包括例如经过口从包装中移出过量靶剂(一种或多种)，并且可以包括但不必限于用皮下注射针头、单向阀、在足够的压力施加于包装时分开并允许流出的可变形聚合物、或其它定向流动限制的可再密封或自动密封的装置抽取的区域，如本领域技术人员所能想象到的。在本发明的某些方面，适当设计的口可以同时充当用于引入材料的口和用于移出材料的口。在本发明的其它情况下，有近端和远端的包装可以具有优势，使得引入口位于包装的近端，而排出口位于包装的远端。这种双口包装通过这样的设计提供流动优势，所述设计确保靶剂(一种或多种)良好地分布在包装中，并因此具有与器械所有相关部分接触的增加的可能性。

在还进一步的实施方式中，本发明提供构造试剂盒和使用试剂盒的方法，所述试剂盒被构造成允许一种或多种靶剂——包括但不限于抗微生物分子和/或疏水涂层分子，例如脂肪酸，第一药(一种或多种)——被施加到感兴趣的医疗器械的一部分，然后允许在随后的步骤中用一种或多种额外的靶剂——第二剂(一种或多种)——涂覆或以其他方式覆盖该部分，所述第二剂包括但不限于抗微生物分子和/或疏水涂层分子，例如脂肪酸，或其它治疗或保护性涂层，其以这样的方式进行：在从包装中移出所述器械时，组装的医疗器械表现出与第二剂(一种或多种)有关的保护或治疗应用的某些表面特性，而器械内部表现出与第一剂(一种或多种)有关的治疗应用的另外的或其它特性。该试剂盒可以包括本领域技术人员已知的用于连续应用材料的任何构造，包括但不限于：i)将材料连续引入一个包装区域，和ii)使器械通过两个或更多个包装区域，在所述两个或更多个包装区域中在从包装中移出器械之前或期间，可以施用不同的材料。在包装具有两个或更多个区域用于施用靶剂的情况下，在本发明的某些方面，每个区域可以具有剂引入口或移出口。

本发明进一步地考虑将靶药剂施用至医疗器械的一部分并随后用其它药剂或材料涂覆或覆盖该部分的方法，该方法包括以下步骤：

i)在无菌包装中提供准备的医疗器械，所述无菌包装具有允许至少一种目标剂无菌通至该器械的口；

ii)任选地引入结合剂以促进靶剂与医疗器械结合，并且任选地使过量的结合剂经过口从包装中排出；

iii)经过口将靶剂引入到包装中以与准备的医疗器械相互作用；

iv)使一部分未与医疗器械结合的靶剂经过口从包装中排出；

v)任选地，将冲洗物质引入包装中以帮助稀释并移出过量的靶剂，并随后使冲洗物质经过口从包装中排出；

vi)将一种或多种额外的靶剂或涂层分子经过口引入到包装中，或以另外的方式使一种或多种额外的靶剂或涂层分子以导致剂或分子涂覆医疗器械的方式在包装中释放。

适合于施加多种靶剂至医疗器械、根据以上描述的方法可操作的包装，可以包括：

i)用于容纳所述器械的容器；

ii)与容器连通的口，用于使至少一种靶剂——第一剂(一种或多种)——无菌通至准备的器械；

iii)在包装结构内含有一种或多种额外的靶剂(包括但不限于抗微生物分子和疏水涂层分子)的第二容器，通过外部刺激可以使第二容器释放额外的靶剂与医疗器械接触，因而使已经暴露于第一剂(一种或多种)的医疗器械随后暴露于第二剂(一种或多种)或被第二剂(一种或多种)涂覆。

本发明考虑使用例如Stupp等在美国专利申请公开2005/0209145中所描述的生物活性分子结合两亲部分：将这些部分引入从预期患者(预定接受者)或其同种异体移植物或异种移植物中提取的组织和它们的衍生物，任选地在添加两亲部分之前或之后浓缩组织溶液，使存在于组织中的生物活性分子与Stupp所教导的结合部分结合，使纳米线形成和缠结形成具有粘性性质的水凝胶，然后将该结构引入多孔假体器械中。得到的在多孔假体植入物中的纳米线基水凝胶的结构也是本发明的一方面，在并入结合水凝胶基体或在水凝胶基体中包埋的内源性材料的结构中特别有价值。

本发明的进一步的一方面是本发明各方面描述的任何或所有的结构可以由在引用专利中提到类似应用的材料组成，引用专利的完整内容通过引用被包括入本文。

C.制备和使用本发明的实施方式的方法：

本发明的一个目的是提供适合于并入从患者提取的材料的医疗器械结构，所述患者是医疗过程的预定接受者，并且这种提取物材料可以包括但是不必限于生物活性分子、干细胞、祖细胞和其它生物细胞。本发明的进一步地目的是治疗分子、干细胞、祖细胞和其它细胞来源于材料在其中存在的身体的任何组织，其包括但不限于骨髓、脂肪组织、肌肉组织和神经组织以及与这些组织相关的任何流体。本发明的进一步目的是医疗器械可以适合于并入来源于作为医疗过程的预定接受者的患者的同种异体移植物、异种移植物(xenograft，zenografts)、或组织合成模拟物的材料，并且该材料可以包括生物活性分子、干细胞、祖细胞和其它细胞。本发明的还另一个目的是适合于在本发明的情况中使用的感兴趣的分子和细胞源自人生殖系统的产物，包括其自体移植物、同种异体移植物和异种移植物。

由于表面张力和疏水力，非极性(或较小极性)液体将与疏水固体的表面结合并在疏水固体的表面全面分布，这种现象将由周围极性液体的存在而被加强。这些力使得当使用合适量的非极性液体时，膜可以与单分子一样薄(例如，单层)。因此，在本发明的情况中，在合适的两亲分子的存在下，具有疏水表面、并且在这种表面上进一步提供有非极性(或较小极性)液体膜的医疗器械可以暴露于极性溶液，在该点，这种两亲分子将在非极性液体和极性溶液之间的界面处自动地自排列。如果存在足够的两亲分子，将形成非常紧密包装(包裹)膜。在这种情况下“足够”类似于临界微团浓度(CMC)，其确定在具有两亲分子的极性液体中是否形成微团。CMC取决于多种因素，包括两亲分子的性质、溶剂溶液的极性性质、温度和其它杂质或药剂是否存在。对于在表面上形成自组装膜，其同样适用。

在本发明中使用的非极性(或较小极性)液体优选为生物相容的，更优选为在预期患者的身体中通常存在的材料，或者该材料的类似物、相应物或功能等同物。这种材料的实例可以包括但不必限于脂肪和油，例如油酸。使用脂肪酸特别是油酸作为感兴趣的非极性液体在本发明的情况中是优选的，这是由于其固有的生物相容性和在多不饱和脂肪酸(PUFA)之间特别是油酸和骨形态发生蛋白(BMP-2)之间的潜在的协同作用³。

同样地，在本发明中使用的两亲分子优选为生物相容的，和更优选地包括来源于预期患者的生物活性分子。可以引入增加膜稳定性或者提供对其它细胞或生物活性分子的结合部分的其它两亲分子。提供对生物活性分子的结合部分的分子可以包括肝素和其衍生物和结合物等。提供对生物活性分子的结合部分的分子可以包括噬菌体展示技术的产物和抗体。

将TGF-β细胞因子超家族(生长因子)的成员与包含肝素和硫酸肝素的分子结合是已知的⁵。在美国专利6,921,811——其全部内容通过引用被包括在本文——中，Zomora等教导用甲硅烷基-肝素复合物和与肝素-活性分子直接结合的生物活性分子涂覆医疗器械。在Zomora的专利中，甲硅烷基-肝素复合物通过疏水结合作用而附着到医疗器械上。Zomora所教导的包含生长因子的两亲分子和自组装膜的产生可以在利用自组装膜的本发明的新型结构的某些方面中发现应用。

在美国专利公开2005/0209145——其全部内容通过引用并入本文——中，Stupp等教导了两亲肽化合物的产生以及这些化合物与靶生长因子的结合，所述肽化合物并入了噬菌体展示过程的生长因子识别产物。Stupp等还教导了在自组装的纳米纤维或微团的产生中利用这些化合物。Stupp等描述的某些技术发现可以用于将生物活性分子固定在本发明的结构中。

Discher等在美国专利6,835,394、7,217,427和美国专利公开2006/0165810以及2007/0218123中教导了聚集体(polymersome)及相关包囊膜的产生和应用，其全部内容通过引用并入本文。Discher描述的技术发现可以与将生物活性分子固定在本发明的结构结合使用。

Bhaskaran等在美国专利公开2008/0058246——其全部内容通过引用并入本文——中教导合成生长因子蛋白和其它化合物的聚合结合物同时保持这些生物化合物高水平功能性的方法。这些技术可以在本发明的情况中发现应用，尤其是作为将生物活性分子固定在本发明结构中的方法。

结合材料的结构或方法在本发明的某些方面可以是具有价值的，包括但不限于产生具有生物活性成分的两亲分子，其适合于在极性和较小极性溶液的界面处形成膜。

Alkan-Onyuksel等在美国专利6,322,810——其全部内容通过引用并入本文——中教导了并入生物活性两亲(即，双亲)化合物的微团和结晶产物的产生。Alkan-Onyuksel专利中所描述的方法可以应用于本发明的某些方面。

使用HBPA-1肝素凝胶(肝素和硫酸肝素)来提高血管形成是已知的，并在本发明的某些方面具有价值。这些肝素凝胶被认为募集并激活在伤口部位处存在的内源性生长因子⁶。肝素和硫酸肝素连同本发明结构的使用也是本发明的一方面。

在美国专利公开2007/0170080和2008/0128296——其全部内容通过引用并入本文——中，Stopek等教导了医疗器械包装的结构，所述包装包括具有密封口的可密封袋，所述密封口用于将至少一种药剂引入至包含在其中的医疗器械中。Stopek描述的结构发现可以用于本发明的某些方面。此外，本发明提供了对所述医疗器械包装系统的改良。

在本发明的某些方面，非极性液体或者其乳液或泡沫的粘度是限制治疗剂从期望的保留区域过早迁移的重要因素。增加非极性液体的粘度的常用方法包括但不限于加入固体特别是纤维性成分，典型地油与成分诸如果胶、明胶或者脂肪酸的铝盐诸如单硬脂酸铝或二硬脂酸铝的胶凝，油诸如脂肪酸的氢化，和乳液和泡沫中的成分比例的变化。所有的这些技术在本发明的情况中是有价值的。如本文使用，术语“泡沫”指气体和液体的任何混合物，其中两者都在基质中存在，并且更典型地为其中气体作为由液体包围的离散区域存在；表面活性剂的存在对于在本发明的情况中形成泡沫不是必须的。

在WO/2005/053767中，涉及“CIS-Hydrogenated Fatty Acid Coating of Medical Devices(医疗器械的CIS氢化脂肪酸涂层)”，其整个内容通过引用并入本文，De Scheerder等教导了使用氢化脂肪酸——当被施加到医疗器械特别是支架时——作为治疗剂的粘性递送机理的。由Scheerder等教导的材料在本发明的某些方面发现是有价值的。在本发明的情况中特别有价值的是形成不同粘度材料的能力。

已知干细胞和其它前体细胞对其它材料显示一定程度的粘性。干细胞粘结至聚苯乙烯培养皿表面的现象是本领域技术人员熟知的。已知其它分子结合干细胞并且已证明为从生物流体中选择性地移出干细胞的有效方法⁷。在MIT和罗切斯特大学进行的研究中，显示干细胞结合的P-选择蛋白被固定在聚乙二醇表面中以形成选择性捕获干细胞的表面，具体地在它们的情况中是癌细胞⁸。P-选择蛋白可以固定在生物素化的表面上，诸如生物素化的PEG的表面上。P-选择蛋白是在内皮细胞和血小板中表达的整合跨膜糖蛋白。作为跨膜糖蛋白，它也显示使其适合于在极性和较小极性表面之间的界面处固定的两亲特性(较早提到的技术)。

P-选择蛋白增强表面技术和其它对于干细胞显示增加结合亲和力的表面技术在本发明的情况中作为假体植入物器械的孔表面的涂层是有价值的。这种结构在本发明中在能够从骨髓和其他体液选择性捕获干细胞和其它前体细胞方面具有具体的应用，所述骨髓和其他体液可以在将该器械引入患者身体之前或之后通过该器械。这种过程将导致增加密度的干细胞和前体细胞聚集于多孔植入物，其具有组织快速生长和植入物与邻近组织融合的增加的潜力。

下文，通过参考实施例对本发明进行更详细地描述。然而，下列材料、方法和实施例仅仅说明本发明的方面，而绝不是意欲限制本发明的范围。因此，与本文描述的方法和材料相似或相当的方法和材料可以用于实施或测试本发明。

实施例

实施例1：对人间质干细胞(hMSCs)具有亲和力的DNA适配体的生成

将人间质干细胞(hMSCs)的表面作为DNA适配体形成的靶。使用的初始的适配体库由2nmol的侧翼在任一侧上为已知的19-碱基引物序列的随机40-碱基序列组成(即，5’-正向引物-N40-反向引物-3’)。反应和温育在包含50mM Tris-HCl(pH～7.4)、5mM KCl、100mM NaCl、1mM MgCl₂和0.1％NaN₃的选择缓冲液中进行。这些序列通过加热至80℃持续10分钟、冷却至4℃持续10分钟、然后升温至室温持续20分钟进行变性和复性，以确保合适的结合结构。在折叠过程期间加入五倍摩尔过量的酵母tRNA和牛血清白蛋白(BSA)以降低背景结合的情况。然后，适配体库在具有约1百万个hMSCs(2次传代)的悬浮液的低结合的1.5mL离心管中、在37℃和5％CO₂下温育30分钟，然后在1,500RPM下离心10分钟。丢弃包含非键合适配体序列的抽吸物，并且沉淀在具有0.2％的BSA的选择缓冲液中重新悬浮并转移至新的微量离心管。重复该步骤数次，然后与细胞表面结合的剩余序列经过聚合酶链反应(PCR)进行扩增。正向引物是FITC-标记的，反向引物是生物素化的，以帮助纯化和分析。FITC和生物素标记放置在分子的5’端，分别经过9-碳和18-碳间隔区远离核苷酸以阻止在PCR期间的对DNA聚合酶的空间干扰。在PCR后，混合物与链霉亲和素涂覆的磁珠(Invitrogen的DynabeadsM-280链霉亲和素)一起温育，以从库中移出生物素化的适配体；然后，这些通过PCR进行第二次扩增并被用作下一轮SELEX中的适配体库。

为了评估适配体库与每轮SELEX的改变的亲和力，使用荧光连接或酶联方法。培养MSC至在96孔成像板中汇合。每轮生物素化并且FITC标记的适配体如上描述进行变性和复性，并且在合适的孔中在37℃和5％CO₂下温育30分钟。在荧光连接的测定中，孔被抽吸并且用过量的磷酸盐缓冲液(PBS)洗涤三次以去除非键合的序列。然后，来自剩余结合序列的每孔的荧光信号经过荧光扫描仪进行测量，应该理解更大水平的信号对应于更大数量的结合序列。在酶联测定中，孔被抽吸(在适配体温育后)和将链霉亲和素-辣根过氧化酶(HRP)结合物加入孔30分钟。然后，对其抽吸，并且用过量磷酸盐缓冲液(PBS)洗涤孔三次以移出非键合序列和未结合的链霉亲和素-HRP。然后，将过量的HRP酶的显色底物(colorimetric substrate)加入每个孔，并且将板避光20-30分钟以使酶反应。然后，在分光光度计上测量每个孔的颜色强度，应该理解更大水平的信号对应更大数量的结合序列。

实施例2：将荧光标记的适配体固定在钽金属医疗植入物上的两亲膜中。

作为两亲分子的抗生物素蛋白在磷酸盐缓冲液(PBS)中以200μg/mL的浓度溶解。然后，将该溶液以1∶1的体积比加至液体石蜡(具体为油酸)，经过剧烈摇动产生乳液。然后，将钽医疗植入物的表面暴露于乳液，使得膜石蜡层在植入物的表面上形成并且抗生物素蛋白纳米膜在石蜡层和在周围的盐溶液之间的界面处形成。得到的纳米膜具有在致密结构中的PBS侧呈现的抗生物素蛋白的活性结合位点。另外的PBS用于冲洗基体和去除过量的具有抗生物素蛋白的溶液。

感兴趣的适配体与生物素在它们的5’端结合和荧光分子在它们的3’端结合。然后，将具有两亲膜的钽金属暴露于PBS中的生物素化/荧光标记的适配体的溶液，使得生物素结合固定的抗生物素蛋白并在PBS界面处呈现致密的荧光适配体的表面。基体用PBS再次洗涤以去除未结合的序列，并且使用荧光扫描检测在医疗植入物上剩余荧光标记的表面固定适配体的存在性(图1B)。试验在没有油酸膜存在下进行重复以证明该结果是在非极性液体上形成的两亲膜的结果。在对照中(图1A)中没有检测到显著的荧光，表明适配体固定是由于在本发明中描述的机理。

实施例3：使用适配体在钽金属医疗植入物上进行MSC捕获和固定

产生两亲分子，其具有人MSC特异性适配体的亲水性头部和形式(CH₂)_n的疏水烃尾部，其中n在8至24的范围内。分子以240μg/ml的密度悬浮在无菌生理盐溶液中，并包装在10ml密封玻璃小瓶中用于连同10ml的密封玻璃小瓶的灭菌油酸一起递送到外科手术室。在外科手术中，灭菌的Trabecular Metal^TM骨植入物放置在盘中，并且油酸以允许材料通过重力流动通过器械的孔的方式倒在植入物上；植入物进一步转动接触油酸以提供良好分配性，然后，从盘中移出以使过量的材料排出。然后，将植入物放置在紧密配合的塑料套中，并且将适配体溶液注射入该套中。然后，密封并摇动该套2分钟。使用无菌的盐溶液清洗去除溶液中未结合的适配体。将过量的盐溶液排出并立即用患者的干细胞富集的骨髓抽吸物部分代替。然后，将植入物放置在患者中预期的修补点中。

实施例4：使用抗体在钽金属医疗植入物上进行MSC捕获和固定

将抗生物素蛋白以200μg/mL的浓度溶解在磷酸盐缓冲液(PBS)中，并与相等体积的液体石蜡混合。剧烈摇动混合物以产生乳液，并且将其引入到基体——8mm³立方体的Trabecular Metal^TM(钽)和玻璃盖玻片。抽吸过量液体，并将在PBS中溶解的生物素化抗体以与膜中的抗生物素蛋白相等的摩尔量引入到基体。该抗体对于抗原CD271或者低亲和力神经生长因子受体(LNGFR)具有特异性，所述低亲和力神经生长因子受体是用于表征人间质干细胞(hMSCs)的标记。再次抽吸过量的液体，将约2×10⁵个hMSCs(2次传代)的悬浮液加入基质并与其一起温育2个小时。为了评估膜的有效性，用过量的PBS清洗基体四次以去除未结合的细胞。对于玻璃基体，然后经过光学显微镜计数剩下的细胞。对于钽基体，发光基测定用于比色定量剩下的细胞(Promega的CellTiter-Glo

发光细胞存活率测定)。该基质与酶和显色底物一起温育10分钟，然后在光度计上扫描。与未处理钽相比，本发明的结构显示干细胞与底物结合增加400％。图2a、b和c是来自这项研究的照相图像。

实施例5：具有在蜡中固定的P-选择蛋白表面的骨Trabecular Metal^TM假体植入物。

熔化形式的生物可吸收的聚合物蜡穿过具有80％开放区(open area)的钽金属假体骨植入物，使得植入物的内表面涂覆有熔化蜡。然后，P-选择蛋白的溶液穿过植入物，使得P-选择蛋白的两亲分子在蜡的表面中固定。植入物的非骨接合表面然后用高粘性氢化油酸密封至4cm深处，其中包埋BMP-2和FGF。然后，将已经从预期患者提取的骨髓稀释并放置在包括对植入物的两个未涂覆面液压密封的装置和泵装置中。然后，泵送骨髓通过植入物，使得骨髓中的干细胞附着于P-选择蛋白处理的表面。然后，将植入物放置在患者中。

实施例6：具有密封的非骨接合表面的骨假体植入物

在具有80％开放区的钽金属假体骨植入物中的孔表面用聚乙二醇(PEG)涂布。然后，将PEG表面生物素化，并将P-选择蛋白在植入物孔的生物素化PEG涂覆的表面上固定。然后，将植入物的非骨接合表面用高粘性氢化油酸密封至4cm深处，其中包埋BMP-2和FGF。然后，将已经从预期患者提取的骨髓稀释并放置在包括对植入物的两个未涂覆面液压密封的装置和泵装置中。然后，泵送骨髓通过植入物，使得骨髓中的干细胞附着于P-选择蛋白处理的表面。然后，将植入物放置在患者中。

实施例7：钛牙齿植入物中的微团

在此，使用由在煅烧的钛核和根上的釉帽组成的牙齿植入物。将BMP-2、FGF和血清白蛋白放置在无菌盐溶液中，油酸以一比三的比例加入溶液。然后，搅拌并诱发得到的混合物以形成100nm至100μm范围内的微团结构。将牙齿植入物放置在液压密封外周并在植入物的一侧上提供液体进入口和在另一侧上提供液体排出口的器械中。溶液通过泵通过植入物循环30分钟并植入患者中。

工业应用

可以显示加快恢复和/或增加外科手术成功率的过程是高度有价值的。将生长因子和抗炎分子并入表面膜以引发或削弱生物应答的医疗器械涂层已经被提出；然而，这种膜的作用由于这些分子随着时间的扩散和随后的稀释而被限制。而且，虽然已经显示干细胞、生长因子和其它生物活性材料在肌肉骨骼状况的治疗中提供治疗益处，但是将这种材料保持和固定在感兴趣的支架中可行的技术是明显有限的。

最有用的生物信号分子由多种生物细胞产生；因此，一种更强大的技术——其使得在区域中更持续的信号分子水平能够超过通过在外科手术期间引入一组数量的分子可得到的信号分子水平——将在感兴趣的靶区域中实际上固定产生生物细胞的信号分子。在区域中的干细胞的固定是特别有价值的，因为已知它们产生信号化学物质——其吸引其它干细胞到区域，以及免疫调节化学物质——其减少肿胀和疤组织形成。

本发明的细胞选择的、纳米膜涂覆的植入物的益处是三重的。第一，细胞选择的表面可以用于从溶液中浓缩干细胞(或其它靶细胞)，特别是从包含患者自身细胞的溶液，这消除与同种异体移植物组织不相容或感染的担心。第二，干细胞的固定将局部地增强这些细胞在分泌生长因子以再生组织和减少愈合时间方面的已知作用。第三，自体的干细胞涂布的纳米膜将作为仿生支架，其不仅刺激骨发生，而且减少外来植入物的免疫应答。

因此，在任何表面上选择性地浓缩和固定生物细胞的能力在发展医学领域中是有巨大价值的。本发明的技术不仅实现这个目的，而且以与现有的外科手术器械和技术相容的方式进行，并且其可以通过外科手术小组使用自体移植物干细胞进行，诸如在骨髓中包含的那些。另外，因为本发明基于两亲膜的科学，细胞结合部分可以以在表面上理论最大密度存在。

本发明的细胞选择的、纳米膜涂覆的植入物的益处是三重的。第一，细胞选择的表面可以用于从溶液中浓缩干细胞(或其它靶细胞)，特别是从包含患者自身细胞的溶液，这消除与同种异体移植物组织不相容或感染的担心。第二，干细胞的固定将局部地增强这些细胞在分泌生长因子以再生组织和减少愈合时间方面的已知作用。第三，自体的干细胞涂覆的纳米膜将作为仿生支架，其不仅刺激组织生长，而且减少外来植入物的免疫应答。

通过引用将本文所提到的所有专利和出版物以其全部并入本文中。本文中的所有信息不可解释为承认本发明不具有在先于根据现有发明这种公开的权利。

尽管在此通过参考其具体的实施方式对本发明进行了详细地描述，但要理解，上述描述在本质上是示例性的和说明性的，而且意欲说明本发明及其优选实施方式。通过常规试验，本领域的技术人员容易认识到，其中可以作出多种变化和修改而不背离本发明的精神和范围。从在此后提交的权利要求来看，其它优势和特征将会变得明显，并且如本领域技术人员所理解的那样，这些权利要求的范围由其合理的等价物确定。因此，本发明意图不受上述描述限定而是通过下述权利要求及其等价物进行限定。

Claims

1.生物相容器械，其包括在其上布置有非极性液体膜的固体表面，所述非极性液体膜具有在其上布置为单层的多种两亲分子，其中所述两亲分子中的至少一种包括至少一种对靶分子或靶细胞的表面部分具有结合亲和力的靶部分。

2.权利要求1所述的器械，其中所述靶部分是适配体。

3.权利要求1所述的器械，其中所述靶部分是抗体。

4.权利要求1所述的器械，其中所述靶部分是噬菌体展示技术的产物。

5.权利要求1所述的器械，其中所述生物相容器械是医疗器械。

6.权利要求1所述的器械，其中所述生物相容器械是医疗植入物器械。

7.权利要求1所述的器械，其中所述靶细胞选自干细胞、前体细胞、成骨细胞和组织细胞。

8.权利要求1所述的器械，其中所述靶细胞是病原体。

9.权利要求1所述的器械，其中所述靶细胞是生物活性肽。

10.权利要求1所述的器械，其中所述两亲分子的至少一种包括与形式(CH₂)_n的烃链啜合的适配体，其中n大于8。

11.权利要求1所述的器械，其中所述两亲分子的至少一种包括生物素、抗生物素蛋白和适配体或抗体的啜合物。

12.权利要求1所述的器械，其中所述多种两亲分子包括两种或更多种不同靶部分，其每一种对相同细胞上的不同特征具有特异性。

13.构造生物活性材料固定涂层的试剂盒，包括：

a.极性液体和两亲分子的无菌溶液，其中所述两亲分子包括至少一种对靶分子或靶细胞的表面部分具有结合亲和力的靶部分；和

b.无菌、相对非极性液体。

14.使用权利要求13所述的试剂盒构造具有生物活性材料固定涂层的医疗器械的方法，所述方法包括以下步骤：

c.提供生物相容的医疗器械；

d.使所述医疗器械与所述非极性溶液接触以生产在其上布置有非极性膜涂层的医疗器械；

e.与步骤b一起或在步骤b之后，使涂覆的步骤b的医疗器械与所述极性溶液接触，以产生在其上布置有非极性膜涂层的医疗器械，所述膜涂层包括在其上布置为单层的所述两亲分子；

f.任选地，使涂覆的步骤c的医疗器械与极性清洗溶液接触；和

g.使所述涂覆的医疗器械暴露于包含靶分子或细胞的第二极性溶液，所述两亲分子的靶部分对所述第二极性溶液具有结合亲和力，以产生在其上布置有非极性膜涂层的医疗器械，所述膜涂层包括在其上布置为单层的所述两亲分子，所述两亲分子的一种或多种与所述靶分子或细胞结合。

15.权利要求14所述的方法，其中所述靶部分是适配体。

16.权利要求14所述的方法，其中所述靶部分是抗体。

17.权利要求14所述的方法，其中所述医疗器械是植入物。

18.权利要求14所述的方法，其中所述靶细胞选自干细胞或前体细胞。

19.权利要求14所述的方法，其中所述靶分子是生物活性肽。

20.权利要求14所述的方法，其中步骤e的所述第二极性溶液包括从所述植入物的预定接受者提取的自体细胞。

21.权利要求14所述的方法，其中所述医疗器械的内部被给予多处空隙，进一步其中步骤b的所述非极性溶液和步骤c的所述极性溶液接触所述医疗器械的内部。

22.权利要求14所述的方法，其中步骤e的所述第二极性液体包含干细胞。

23.权利要求14所述的方法，其中步骤b的所述非极性溶液和步骤c的所述极性溶液作为选自以下的混合物被提供：水包油乳液、油包水乳液和封装液体核的微团。

24.由具有第一外表面和第二外表面的固体多孔材料组成的医疗植入物器械，其中所述第一外表面用阻止材料越动穿过所述第一外表面的生物可降解粘性或固体材料涂覆。

25.权利要求24所述的器械，其中所述医疗植入物器械的内部孔包括携带治疗材料的液体，其中所述液体比在所述第一外表面上布置的生物可降解的材料涂层的粘性更小。

26.权利要求25所述的器械，其中至少一些的所述第一外表面的内部孔包含气-液混合物，其中所述气体包括混合物，在所述混合物中氧气大于在所述混合物中存在的气体的20％。

27.权利要求24所述的器械，其中所述植入物包括外周区和中心区，进一步其中高粘度的材料被包埋在所述器械的所述外周区中以充当液压屏障并限制布置在所述中心区中的较小粘性材料。

28.权利要求24所述的器械，其与帮助生物流体通过所述器械的内表面的无菌包装组合。