CN102858278B - 可流动陶瓷胶泥 - Google Patents

Abstract

本发明涉及含有陶瓷颗粒、多糖、治疗剂和可选的聚合物的水性混合物的组合物，以及使用其的方法。本发明提供可流动骨空隙填料用于需要骨再生的医疗情况。在一个示例性实施方式中，所述骨空隙填料包括多糖、陶瓷材料和显示热固性从而在室温时以粘性液体存在且在约体温时以凝胶存在的聚合物。在另一个示例性实施方式中，所述骨空隙填料包括多糖、陶瓷材料和显示热固性从而在室温时作为粘性液体存在且在约体温时作为凝胶存在的聚合物、和治疗剂。

Description

可流动陶瓷胶泥

背景技术

在骨缺损治疗领域已提出了多种植入物制剂。除了传统的骨移植，使用或探索了许多合成的骨移植物，包括韧性胶泥。韧性胶泥可特定用于在对象中填充骨空隙和刺激骨再生。使用有胶泥样稠度的组合物有利于将骨空隙填料置于骨缺损位置，所述位置通常为不规则形状。为了填充这些空隙，外科医生可采用骨空隙填料并将其涂抹到缺损内或用手使其成形。

已开发了许多产品以尝试处理对生物相容性骨浆的所述手术需求，例如来自相关血液的回收自患者的自体骨粒是润湿且粘性的，所述骨粒被装入骨空隙。虽然认为自体骨是骨缺损愈合的金标准，但需要大量额外手术，这会引起与所述手术相关的潜在不良事件，极端情况下包括死亡。

植入材料可受益自支架材料如生物相容性陶瓷或其他矿物支架的存在。然而，生物相容性陶瓷一般是硬的脆物质，使得其难以显著水平纳入具有胶泥样稠度的组合物。添加陶瓷硬块往往会破坏胶泥团，产生的组合物易碎且缺乏植入前处理和植入后持久所需的粘结性。

蛋白如BMP-2、GDF-5和BMP-7显示诱导骨生长，但这种骨生长需要限于治疗对象中的特定位置。因此，优选将这些蛋白限于所需治疗位点。不幸的是，这已被证明难以完成且使用这些蛋白的结果受限或需要大量蛋白来获得所需结果。

需要可塑或可流动植入组合物，其可将治疗剂应用于局部区域并使所述治疗剂长时间保留于此，例如至少1周。

本文讨论的任何发表物或参考文献用于描述发明背景和提供涉及其实施的其他细节。本文中任何内容不应解释为承认本发明人无权凭借在先发明而先于所述公开。说明书与纳入的任何参考文献之间有抵触，或明显抵触时，以说明书为优先且不考虑参考文献的抵触或明显抵触方面。

发明概述

在一个示例性实施方式中，本发明提供可流动骨空隙填料用于需要骨再生的医疗情况。在一个示例性实施方式中，所述骨空隙填料包括多糖、陶瓷材料和显示热固性从而在室温时以粘性液体存在且在约体温时以凝胶存在的聚合物。在另一个示例性实施方式中，所述骨空隙填料包括多糖、陶瓷材料和显示热固性从而在室温时作为粘性液体存在且在约体温时作为凝胶存在的聚合物、和治疗剂。在另一个示例性实施方式中，所述骨空隙填料包括多糖、陶瓷材料和聚氧化乙烯(PEO)/聚氧化丙烯(PPO)/聚氧化乙烯(PEO)(PEO/PPO/PEO型聚合物)。在另一个示例性实施方式中，所述骨空隙填料包括多糖、陶瓷材料和聚氧化乙烯(PEO)/聚氧化丙烯(PPO)/聚氧化乙烯(PEO)(PEO/PPO/PEO型聚合物)和治疗剂。在另一个示例性实施方式中，所述骨空隙填料包括多糖、陶瓷颗粒和PEO/PPO/PEO嵌段聚合物。在另一个示例性实施方式中，所述骨空隙填料包括藻酸盐、陶瓷颗粒、PEO/PPO/PEO嵌段聚合物和治疗剂。合适PEO/PPO/PEO嵌段聚合物示例是普朗尼克（Pluronic）F-127（泊咯沙姆（Poloxamer）407,PF-127）。在本发明的一个方面，陶瓷颗粒通过热固性聚合物和多糖的凝胶样稠度结合在一起而没有化学交联。可选地，所述骨空隙填料可包括至少一种干燥或粉末状组分和至少一种液体组分，其比例使得至少一种干燥组分和至少一种液体组分的组合生成具有胶泥样稠度的骨空隙填料。

在另一个示例性实施方式中，所述骨空隙填料包括多糖、陶瓷材料和治疗剂。在另一个示例性实施方式中，所述产物包括藻酸盐、陶瓷材料和治疗剂。在另一个示例性实施方式中，所述骨空隙填料包括藻酸盐、磷酸三钙和含有至少一种骨形态发生蛋白和/或生长分化因子的治疗剂。

在另一个示例性实施方式中，本发明的陶瓷是α-磷酸三钙(TCP)、β-TCP、和/或羟基磷灰石(HA)，其可包括或不包括取代，如硅取代的磷酸钙或TCP。在另一个示例性实施方式中，本发明的组合物中不包含易溶解钙源，例如TCP和HA是缓慢溶解的钙源，而硫酸钙是易溶解钙源。

可用于本发明的治疗剂包括但不限于蛋白的TGF-β家族成员，如TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3、TGF-β4、TGF-β5（参见例如：美国专利号5,284,763;EP0376785;和美国专利号4,886,747）、GDF-12（参见WO 96/02559）、BMP-2(BMP-2a)、BMP-3、BMP-3b、BMP-4(BMP-2b)、BMP-5、BMP-6、BMP-7(OP-1)、BMP-8(OP-2)、BMP-9、BMP-10、BMP-11、BMP-12、BMP-13 5（参见WO93/00432;WO 94/26893;WO 94/26892,WO 95/16035）、GDF-1、GDF-3、GDF-5、GDF-6、GDF-7、GDF-9、GDF-10、GDF-11、VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、VEGF-E、CTGF-1、CTGF-2、CTGF-3、抗TNFα、PDGF-A、PDGF-B、PDGF-C、PDGF-D、LIM矿化蛋白、IGF-I、IGF-II、FGF、β-2-微球蛋白、和/或其组合。所述治疗剂可以是重组人蛋白，由于其能以相对无限供给生成，为非免疫原性且不传播传染病。在一个示例性实施方式中，所述骨形态发生蛋白是rhBMP-2、rhBMP-4、rhBMP-7、GDF-5、其异二聚体和/或同二聚体。在一个示例性实施方式中，所述治疗剂包括重组人BMP-2、GDF-5和/或BMP-7。还参见Wozney等的美国专利号5,366,875;Wang等的美国专利号4,877,864;Wang等的美国专利号5,108,922;Wang等的美国专利号5,116,738;Wang等的美国专利号5,013,649;Wozney等的美国专利号5,106,748;和Wozney等的PCT专利号WO93/00432;Celeste等的WO94/26893;和Celeste等的WO94/26892（参见：美国专利7,365,051;美国专利5,013,649;国际专利公开WO 88/00205;WO 89/10409;WO 90/11366;WO 91/05802;WO 92/15323;WO 91/18098;WO93/00432;WO 93/09229;WO 94/01557;WO 94/26893;WO 94/26892;WO94/15949;WO 95/01801;WO 95/01802和EP 0 626 451）。

本发明的多糖包括但不限于藻酸盐、壳聚糖、淀粉、糖原、纤维素、几丁质、阿拉伯木聚糖、酸性多糖、细菌多糖、细菌荚膜多糖和其组合。

在另一个示例性实施方式中，本发明提供促进骨修复和再生的方法。所述方法包括制备本文所述组合物，将所述组合物应用于骨缺损，和使缺损区域的骨再生。

在另一个示例性实施方式中，发明提供含有第一容器和第二容器的医疗药盒，其中所述第一容器包括多糖和陶瓷的混合物，显示热固性的聚合物可选也存在，所述第二容器包括其中可有或没有溶解治疗剂的水性稀释剂。在一个示例性实施方式中，所述药盒包括含多糖和陶瓷（其可选还包括热固性聚合物）的第一容器，含稀释剂的第二容器和含冻干蛋白如BMP-2、OP-1、和/或GDF-5的第三容器，其中所述药盒内组分存在的量可使得冻干蛋白在稀释剂中重建且稀释剂/蛋白混合物加入多糖和陶瓷（可包括额外的热固性聚合物）时所得混合物具有胶泥样稠度。可选地，所述药盒包括含二价阳离子的水溶液如氯化钙溶液的额外容器（参见美国专利公开2007254042和美国专利公开20110028393，这是2009年7月30日提交的共有美国申请号12/512,651）。可选地，所述治疗剂可与第一容器中的多肽和陶瓷混合并用第二容器中存在的水性稀释剂再水合，其中所述混合物生成具有胶泥样稠度的骨空隙填料。例如，藻酸盐，陶瓷，冻干治疗剂如BMP-2或GDF-5、和泊咯沙姆407可存在于第一容器中或容器内区域，水溶液可存在于第二容器中或容器内区域，其中所述第一和第二容器或区域适合连接从而水溶液和粉末可混合且湿润混合物可引入对象（参见美国专利6,267,154和5,328,462）。在另一个示例性实施方式中，所述药盒包括含多糖、陶瓷和稀释剂（其可选还包括热固性聚合物）的第一容器，含治疗剂例如冻干蛋白如BMP-2、OP-1、和/或GDF-5的第二容器，其中所述治疗剂可在应用于对象前与运载体混合。在一个示例性实施方式中，水溶液或稀释剂可以是磷酸盐缓冲盐水、生理盐水、水、缓冲液、血液、骨髓抽出物或其组合。

本文所述药盒的组分可以药瓶、注射器、或本领域已知的其他合适容器递送。一些或全部组分可无菌生成或最终灭菌以最小化或消除生物负荷。储存可以为室温、冷藏、冷冻或超冷以保留材料的功能性。

在另一个示例性实施方式中，发明提供含多糖和陶瓷的干燥混合物，其中所述多糖与陶瓷的比例为约1:1-约1:20、约1:1-约1:10、约1:2-约1:10、约1:3-约1:8，表示为干重。所述组合物还可包括热固性聚合物，多糖与热固性聚合物的重量比为约1:1-约1:20、约1:2-约1:10、约1:3-约1:10、约1:6-约1:8。所述组合物还可包括治疗剂，多糖与治疗剂的重量比为约1:0.001-约1:0.1、约1:0.003-约1:0.04、约1:0.01-约1:0.04、约1:0.0000001-约1:0.6、约1:0.00001-约1:0.3、约1:0.0001-约1:0.16、或约1:0.001-约:0.08。

在另一个示例性实施方式中，所述组合物可形成某一形状，如置于骨空隙或塑造为某一形状，且外表面可用二价阳离子处理，如二价钙阳离子、锌、铜、锶、铁(II)和/或镁。这种表面处理在植入物表面产生相对薄的交联藻酸盐膜，其可用于锚定移植物到周围组织，防止细胞浸润到移植物中，和/或减缓组合物和/或组合物组分的溶解或再吸收。

在另外一个示例性实施方式中，本发明提供治疗患者的方法，所述方法包括将本文所述组合物植入患者，且药盒包括无菌条件下包装的所述组合物。

在另一个示例性实施方式中，所述植入组合物可混合自体移植物、血液、血液衍生物如血小板和/或干细胞、骨髓、骨髓提取物和骨髓衍生物如血小板和/或干细胞。

在另一个示例性实施方式中，所述陶瓷材料可包括磷酸三钙（α和/或β）、羟磷灰石、Bioglass 双相磷酸钙、珊瑚羟基磷灰石、和其他生物相容性陶瓷。双相磷酸钙是可用于本发明的特定合成陶瓷，例如磷酸三钙:羟基磷灰石混合物，重量比为约50:50-约95:5、约70:30-约95:5、约80:20-约90:10、或约85:15。磷酸钙材料可采用粒状形式，平均粒径为约0.001-4.0mm、约0.002-2.0mm、约0.01-1.0mm或约0.02-0.5mm。

在另一个示例性实施方式中，可添加一个或多个成孔剂。成孔剂可由任何生物相容性、生物可降解物质构成，所述物质能形成颗粒且能在生产植入物期间至少基本保留其形状，但放置成接触水溶液如体内环境时发生快速降解或溶解。所述成孔剂可为无机或有机，例如它们可由明胶、有机聚合物（例如聚乙烯醇）、聚氨酯、聚正酯、PLA、PGA、和PLGA共聚物、糖、钙盐、氯化钠、磷酸钙或其混合物制成。成孔剂颗粒可为约100-约500微米。在一个实施方式中，某一给定形态的所有成孔剂颗粒可具有约100-约500微米的至少一种平均轴向、横向、或水平尺寸。在一些实施方式中，使用的所有成孔剂颗粒可独立具有约100-约500微米的至少一种轴向、横向、或水平尺寸。在一些实施方式中，使用的所有成孔剂颗粒可共同具有约100-约500微米的至少一种平均轴向、横向、或水平尺寸。

在一些实施方式中，所述成孔剂颗粒的至少一种尺寸可为约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，所述成孔剂颗粒的至少一种尺寸可为约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，所述成孔剂颗粒可具有约120-约400微米的至少一种尺寸。

其他示例性实施方式以及其特征和优势通过本文描述对于本领域技术人员显而易见。

发明详述

为了促进理解本发明原理，采用参考某些实施方式和特定语言以描述本发明。应理解不意在对发明范围构成任何限制，所述骨空隙填料中的这类改变和进一步修饰以及这种进一步应用本文所述发明原理视作为发明所涉及领域技术人员正常可想到的。

在描述发明的上下文中（特别在下列权利要求内容中）使用术语“一个”和“一种”和“所述”和类似表述用于涵盖单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显抵触。

本文所用的“生物相容”表示所用材料引起很少或不引起体内免疫应答且对生物系统或生物体没有显著不良或有害效果。

本文所用的“热固性聚合物”表示相转变温度高于约室温（约22-25℃）的在大约体温（约37℃）转变成凝胶样状态的聚合物。

本文所用的“骨空隙填料”或类似短语表示能流入或注模入骨缺损的可流动或可塑组合物，所述骨缺损如裂缝、裂隙、缺口等，例如合成植入物（如金属假体）与骨头之间需要骨再生的缺口。

本文值范围的列举仅意在用作独立指落入该范围的各单独值的速记方法，除非本文另有说明，各单独值纳入说明书，就好像其在本文中单独列举那样。

本文所述的全部方法可以任何合适顺序进行，除非本文另有说明或与上下文明显抵触。使用本文提供的任何和所有示例或示例性语言（例如“如”）仅意在更好阐明本发明而不是限制发明范围，除非另有权利要求。说明书中的任何语言不应解释为指示任何非权利要求的元素对本发明实施必要。

本文所用的“包含”、“包括”、“含有”、“特征为”和其语法等价物是包含或开放式术语，它们不排除其他未列举元素或方法步骤，但也应理解包括更限制性术语“由…组成”和“基本由…组成”。

本文所用的“约”指近似或相当接近。

术语“陶瓷”指基于生物相容性磷酸钙的组合物如磷酸三钙（α和/或β）、羟基磷灰石、硅取代的磷酸钙、硅取代的羟基磷灰石、焦磷酸钙、其组合或类似组合物。

本文所用的“哺乳动物”表示哺乳类的温血脊椎动物，包括但不限于人、灵长类动物（如黑猩猩、猿、猩猩和猴）、大鼠、小鼠、兔子、绵羊、猫、狗、牛、马等。

本文所用的“治疗有效量”或“有效量”表示给予时引起生物活性改变例如促进骨、软骨和/或其他组织（如维管组织）生长、抑制炎症、降低或缓解疼痛，或在对象中具有所需效果的量。治疗有效量根据多种因素而变化，包括药剂的药代动力学性质、给药途径、患者状况和特征（性别、年龄、体重、健康、大小等）、症状程度、同步治疗、治疗频率和所需效果。

本文所用的化合物重量以无水提供，因此含有约41%干重普朗尼克（Pluronic）F127、7%干重超纯MVG藻酸钠、53%干重β-磷酸三钙、和治疗剂的组合物还可包含足够量的水溶液如水以使所述化合物均匀混合。然而，重量百分数表示为干重而不涉及溶解该化合物并生成可流动物质所用的水量，因为水或其他水溶液的量可根据干燥组分的水合状态和终产物所需稠度而变化。

如本文所用，本发明在某些方面涉及植入式医疗骨空隙填料，和制备并使用所述骨空隙填料的方法。在具体实施方式中，骨诱导医疗植入物包括结合陶瓷材料，至少一种粘合剂如多糖和/或热固性聚合物，以及治疗剂如BMP-2、GDF-5或BMP-7的可流动组合物。

在某些实施方式中，所述陶瓷材料的平均粒度可小于约4mm、小于约3mm、小于约2mm、小于约1mm、小于约0.5mm、或小于约50μm和/或大孔隙直径小于约1,000μm、小于约500μm、小于约300μm、小于约200μm、或小于约100μm（假定为大致圆形横截面积）。例如，陶瓷材料可具有50-850μm的粒度。

合适的热固性聚合物包括但不限于泊咯沙姆407(普朗尼克F-127)、泊咯沙姆338(普朗尼克F-108)、泊咯沙姆237(普朗尼克F-87)、泊咯沙姆188(普朗尼克F-68)、泊咯沙姆124(普朗尼克L-44)、泊咯沙姆331(测试到最多至0.5克/千克天-1),反泊咯沙姆(PPO-PEO-PPO)、泰卓尼克（Tetronics）(PEO-PPO-EDA-PPO-PEO)、反泰卓尼克(PPO-PEO-EDA-PEO-PPO)(参见美国专利3,925,241)。在一个示例性实施方式中，所述热固性聚合物存在的终浓度为大于约20%重量/体积、大于约22%重量/体积、大于约25%重量/体积、或大于约30%重量/体积。

合适的多糖包括但不限于植物源性多糖如藻酸盐、壳聚糖、果胶、淀粉、糖原、纤维素、几丁质、阿拉伯木聚糖、酸性多糖、细菌多糖、细菌荚膜多糖和其衍生物。所述多糖的水溶液可在接触反离子水溶液后形成离心交联凝胶。例如，用于离子交联藻酸盐和果胶多糖的有用试剂包括阳离子胶凝剂，优选包括二价或三价阳离子。用于这些目的的有用二价阳离子包括碱土金属，特别是钙和锶，例如氯化钙。这些离子交联剂通常作为盐提供。用于钙或其他盐的有用阴离子反离子需要选自药学上可接受阴离子如氯化物、葡糖酸盐、氟化物、柠檬酸盐、磷酸盐、酒石酸盐、硫酸盐、乙酸盐、硼酸盐等。用于藻酸盐或果胶化合物的特定优选离子交联剂由氯化钙提供。还可使用所述离子多糖聚糖，其可与多价、阴离子胶凝剂进行离子交联。这种试剂包括金属聚磷酸盐，如碱金属或聚磷酸铵、焦磷酸铵或偏磷酸铵。还可使用柠檬酸盐。这些阴离子交联剂也通常由盐提供。用于聚磷酸盐或其他盐的阳离子反离子可以是任何合适、生物相容或药学上可接受的阳离子，包括例如钠、钾或铵。包括植物源性和动物源性材料在内的许多其他生物相容性多糖以及相应离子交联剂已知且也可用于本发明的各个方面。

在一个示例性实施方式中，所述组合物形成某一形状，例如置于骨空隙或塑造或挤压为某一形状，外表面可用二价阳离子处理，如二价钙阳离子、铁(II)和/或镁。例如，所述表面可用氯化钙水溶液处理。这种表面处理在植入物表面产生相对薄的交联藻酸盐膜，其可用于减缓组合物和/或组合物组分的溶解或再吸收，而不产生充分交联以不利减缓溶解或再吸收。

其他添加剂包括但不限于盐、糖、镇痛剂、消炎物质、抗生素、防腐剂、射线照像标记物和/或其他药学上可接受的赋形剂。

在一个示例性实施方式中，所述组合物可接种有收获的骨细胞、血细胞、软骨细胞、软骨组织和/或骨组织，例如皮质骨、自体骨、异体骨和/或异种骨。例如，所述组合物插入靶组织位点前可用骨组织/细胞润湿，例如从患者中抽出的骨髓，体积比例为约3:1、2:1、1:1、1:3或1:2。所述骨组织/细胞可浸入提供的支架，所述支架可用手揉合，从而获得可随后填塞入骨软骨缺损的柔性稠度。

可将外部润湿剂应用于装置以用于对象，如哺乳动物，例如水性物质如无菌水、生理盐水、缓冲溶液（例如磷酸钠缓冲溶液）、血液、骨髓、骨髓部分或其他液体介质、提供合适润湿特性的乳液或悬液。生物相容性有机液体还可单独使用或与水联用。

本发明的植入物装置还可包含其他有益物质，包括例如防腐剂、助溶剂、悬浮剂、缓冲剂、增稠剂、离子强度和渗透压调节剂和/或其他赋形剂。

本文公开的植入物装置还可包括其他生物相容性且优选生物可吸收物质。这些材料包括例如天然聚合物如蛋白和多肽、葡糖氨基葡聚糖、蛋白聚糖、弹性蛋白、透明质酸、硫酸皮肤素、藻酸盐、或其混合物或复合体。

治疗剂可用发明装置递送。这些治疗剂可包括例如抗菌剂、抗生素、抗分支杆菌剂、抗真菌剂、抗病毒剂、抗癌药、抗肿瘤药、影响免疫应答的药剂、血钙调节药、用于葡萄糖调节的药剂、抗凝剂、抗血栓药、抗高血脂药、心血管药物、拟甲状腺素药和抗甲腺药剂、肾上腺素能药物、抗高血压剂、胆碱能药物、抗胆碱能类、止痉挛药、抗溃疡药、骨骼和平滑肌松药、前列腺素、他汀类、防腐剂、过敏反应的通用抑制剂、抗组胺、局部麻醉剂、镇痛药、麻醉药拮抗药、止咳药、镇静催眠药、抗痉挛药、抗精神病药、抗焦虑剂、抗抑郁剂、食欲抑制剂、非甾体类抗炎药、甾体类抗炎药、抗氧化剂、血管舒缩药、骨活跃剂、成骨因子、抗关节炎药和诊断剂。

治疗剂还可包括自体或同种异体组织材料，如获自待治疗患者或另一合适动物来源的血液或血液部分、骨髓或骨髓部分、和/或其他细胞来源或其他有益组织成分。例如，这些物质可在临植入患者前加入装置。

如本文所述的治疗剂可通过简单混合、浸泡或其他方式均匀或区域性纳入植入物装置。

所述治疗剂理想地包括来自通常称为骨形态发生蛋白（BMP）的一类蛋白的生长因子，且在一些实施方式中可以是重组人(rh)BMP。这些BMP蛋白已知具有成骨、成软骨和其他生长及分化活性，所述蛋白包括rhBMP-2、rhBMP-3、rhBMP4(也称为rhBMP-2B)、rhBMP-5、rhBMP-6、rhBMP-7(rhOP-1)、rhBMP-8、rhBMP-9、rhBMP-12、rhBMP-13、rhBMP-15、rhBMP-16、rhBMP-17、rhBMP-18、rhGDF-1、rhGDF-3、rhGDF-5、rhGDF-6、rhGDF-7、rhGDF-8、rhGDF-9、rhGDF-10、rhGDF-11、rhGDF-12、rhGDF-14。例如，BMP-2、BMP-3、BMP-4、BMP-5、BMP-6和BMP-7，公开于美国专利号5,108,922;5,013,649;5,116,738;5,106,748;5,187,076;和5,141,905;BMP-8，公开于PCT公开WO91/18098;和BMP-9，公开于PCT公开WO93/00432,BMP-10，公开于美国专利号5,637,480;BMP-11，公开于美国专利号5,639,638,或BMP-12或BMP-13，公开于美国专利号5,658,882,BMP-15，公开于美国专利号5,635,372和BMP-16，公开于美国专利号5,965,403和6,331,612。其他也有用的组合物包括Vgr-2以及任何生长和分化因子（GDF），包括PCT申请WO94/15965;WO94/15949;WO95/01801;WO95/01802;WO94/21681;WO94/15966;WO95/10539;WO96/01845;WO96/02559和其他所述的那些。还可用于本发明的是WO94/01557公开的BIP;JP公开号:7-250688公开的HP00269;和PCT申请WO93/16099公开的MP52。所有这些专利和申请的公开内容通过引用纳入本文。还可用于本发明的是上述和修饰蛋白或其部分缺失产物的异二聚体或同二聚体。这些蛋白可独立使用或作为2种或更多种的混合物使用。

BMP可重组生成，或纯化自蛋白组合物。所述BMP可与其他BMP（例如由BMP-2和BMP-6各自单体构成的异二聚体）或与TGF-β超家族其他成员如活化素、抑制素和TGF-β1（例如由BMP和TGF-β超家族相关成员各自单体构成的异二聚体）同二聚体化或异二聚体化。这种异二聚体蛋白示例描述于例如发表的PCT专利申请WO 93/09229，其说明书在此通过引用纳入本文。本文中有用的成骨蛋白的量是有效刺激浸润前体细胞成骨活性增加的量，且取决于包括所治疗缺损大小和性质、使用装置和具体蛋白在内的数种因素。

其他治疗性生长因子或物质也可用于本发明装置，特别是能用于刺激骨形成的那些。这种蛋白已知且包括例如血小板衍生生长因子、胰岛素样生长因子、软骨源性形态发生蛋白、生长分化因子如生长分化因子5(GDF-5)、和转化生长因子，包括TGF-α和TGF-β。

所述成骨蛋白或其他治疗剂用于本发明时可以液体制剂形式提供，例如缓冲水性制剂。在某些实施方式中，这种液体制剂可在临植入前由医疗服务人员用干燥形式装置后和/或在其中或另外与之联合下接受。在其他实施方式中，这种液体制剂可在其生产期间包括在用于制备干燥形式或湿装置的湿材料内。其他合适rhBMP-2制剂可获自田纳西州孟菲斯的美敦力公司（Medtronic SofamorDanek）的INFUSE 骨移植产品。

所述成骨蛋白或其他治疗剂用于本发明时可作为冻干粉末提供。在某些实施方式中，这种冻干粉末可在生产期间联合其他干燥组分。一种合适的rhBMP-2制剂可获自田纳西州孟菲斯的美敦力公司的INFUSE 骨移植产品，其中所述冻干蛋白可联合多糖、陶瓷和可选的热固性聚合物。

本发明的骨诱导装置还可包括衍生自胚胎或成体组织来源和/或取自培养物或获自对象的前体和/或干细胞。举例来说，发明组合物可纳入从待治疗对象（自体细胞）或者合适同种异体或异种异体供体源的血液、骨髓或其他组织来源衍生的细胞。在发明的某些实施方式中，所述装置掺入富集的骨髓部分，如McKay等2005年6月16日公开的美国专利公开号2005/0130301所述制备，所述专利在此通过引用全文纳入本文。因此，植入式材料可纳入富集结缔组织生长组分的骨髓部分，其通过离心生物样品（例如来自待治疗患者）将该样品分成各部分（包括富含结缔组织生长组分的部分）来制备。然后，富含结缔组织生长组分的部分可与单独样品分离，纳入本发明的干燥形式装置中或之上，例如通过在植入前由医疗服务人员将湿润介质中或作为湿润介质的所述部分应用于所述装置。

本发明的骨诱导装置还可包括合适生物抑制/生物杀伤剂，包括但不限于抗生素，如四环素、青霉素、头孢菌素、碳青霉烯类、氨基糖甙类、大环内脂类抗菌素、林可胺类抗生素、4-喹诺酮、利福霉素和呋喃妥英。合适的特定化合物包括但不限于氨苄青霉素、阿莫西林、苄青霉素、苯氧甲基青霉素、巴氨西林、匹氨西林、羧苄青霉素、氯洒西林、环己西林、双氯西林、甲氧西林、苯唑西林、哌拉西林、羟基噻吩青霉素、氟氯西林、头孢呋辛、头孢他美酯、头孢卓姆（cefetrame）、头孢克肟、头孢西丁、头孢他啶、头孢唑肟、拉氧头孢、头孢哌酮、头孢曲松钠、头孢磺啶、头孢噻肟、头孢氨苄、头孢克洛、头孢羟氨苄,头孢噻吩,头孢唑啉,头孢泊肟、头孢布烯、氨曲南、替吉莫南、红霉素、地红霉素、罗红霉素、阿奇霉素、克拉霉素、克林霉、帕地霉素、洁霉素（lincomycirl）、万古霉素、莫西沙星、苯酰甲硝唑、壮观霉素、妥布霉素、巴龙霉素、甲硝哒唑、磺甲硝咪唑、奥硝唑、氨氟沙星、西诺沙星、环丙沙星、双氟哌酸、依诺沙星、氟罗沙星、诺氟沙星、氧氟沙星、替马沙星、霉菌素（teromyocin）、强力霉素、二甲胺四环素、四环素、金霉素、氧四环素、美他环素,罗利环素、呋喃妥英、萘啶酸、庆大霉素、利福平、阿米卡星、奈替米星、亚胺培南、西司他丁、氯霉素、呋喃唑酮、硝呋齐特、磺胺嘧啶、磺胺甲 唑、水杨酸亚铋、胶体次栒橼酸铋、短杆菌肽、美西林、氯羟喹、氯己定、二氯苄醇、聚维酮、糖、粘多糖、氯丁醇、季铵化合物如苯扎氯铵、有机汞、对羟苯甲酸、芳族醇、卤化酚、山梨酸、苯甲酸、二 英、EDTA、BHT、BHA、TBHQ、没食子酸酯、NDGA、生育酚、愈创木脂、卵磷脂、硼酸、柠檬酸、对羟基苯甲酸酯、丙酸酯、二氧化硫和亚硫酸盐、钾和钠的硝酸盐及亚硝酸盐、焦碳酸二乙酯、二乙酸钠、联苯、六甲撑四胺邻苯基苯酚和邻-苯基苯酚钠等。使用时，生物抑制/生物杀伤剂通常代表约1-约25%重量的含组合物骨颗粒，在形成成形材料前计算。例如，所述装置可包括一种或多种抗生素药物。

本发明的骨诱导装置还可包括合适的表面活性剂，如生物相容性非离子、阳离子、阴离子和两性表面活性剂和其混合物。使用时，表面活性剂通常代表约1-约20%重量的含组合物骨颗粒，在形成成形材料前计算。

在其他实施方式中，本发明提供治疗对象的方法，所述方法涉及将本文所述骨诱导组合物植入对象。这种应用中，骨诱导组合物可在需要骨生长的位点植入，例如用以治疗骨病、缺损或创伤位置，和/或在一些情况中促进人工关节固定。发明组合物可在骨缺损位点、软骨修复位点或其他肌与骨骼位点之中、之上或附近作为手术植入物使用。在某些有益的实施方式中，所述组合物显示能使其引入需要新组织生长的空隙、缺损或其他区域并使之成形的合适或灵活特征，和/或在某些需要递送生物活性剂的实施方式中。

可用本发明组合物治疗的示例性骨修复位置包括例如损伤导致的那些，手术、感染、恶性肿瘤或发育畸形期间产生的缺损。所述装置可用于多种整形外科、牙周、神经外科和口腔和上颌面部手术过程，包括但不限于：修复单纯骨折、复杂骨折或骨不连;作为外部固定装置或内部固定装置;用于关节重建、关节固定、关节成形或髋关节杯状关节成形;用于股骨或人工肱骨头置换;用于股骨头表面置换或全关节置换;用于修复脊柱、脊柱融合或椎内固定;用于肿瘤手术;用于缺口填料;用于椎间盘切除;用于椎板切除;用于脊髓肿瘤切除;用于颈椎前路或胸部手术;用于修复脊髓损伤;用于脊柱侧凸，用于脊柱前曲或脊柱后凸治疗;用于颌间固定骨折;用于颏成形;用于颞下颌关节置换;用于牙槽嵴增高和重建;作为镶嵌骨植入物;用于植入物置换和修改;用于窦底提升;用于整容;和用于修复或置换筛骨、额骨、鼻、枕骨、顶骨、颞骨、下颌骨、上颌骨、颧骨、颈椎、胸椎、腰椎、骶骨、肋骨、胸骨、锁骨、肩胛骨、肱部、桡骨、尺骨、腕骨、掌骨、趾骨、髂骨、坐骨、耻骨、股骨、胫骨、腓骨、膝盖骨、跟骨、跗骨和/或跖骨。

根据发明的某些方面，骨诱导组合物可用作骨空隙填料，或可纳入承重或空间保留植入物如牙移植体、重建网、骨科板、颌面部板、脊柱植入物、髋关节植入物（如在植入物干中或周围和/或髋臼杯之后)、膝关节植入物（如在干中或周围）之中、之上或周围。所述组合物可纳入抗压强度为至少约10000N的负重脊柱植入物装置如融合器、钉或者可能具有袋、室或其他腔以包含骨诱导组合物的其他装置之中、之上或周围，并用于脊柱融合如椎间融合。所述用途的一个示例是结合负重椎间隔板以获得椎间融合。这些应用中，所述组合物可置于隔板中和/或周围以促进融合。

本发明还提供包括一种或多种本发明骨诱导组合物的医疗药盒和/或其他产品。这种产品可包括本发明组合物，无菌条件下在医疗包装中接收。这种产品还可包括一种或多种额外手术仪器或植入物，例如负重植入物（如脊椎隔板）、和/或流体输送装置如注射器、和/或治疗物质。

在一个示例性实施方式中，本发明提供形成成骨性骨植入物的方法，所述方法包括：提供陶瓷颗粒团与热固性聚合物的组合。

实施例1

试剂	重量%
		普朗尼克F127	41%
超纯MVG藻酸钠	7%
		β-磷酸三钙	53%

在第二容器中，向水溶液内加入治疗剂。其中治疗剂包括重组人GDF-5，浓度为：

rhGDF-5 0mg/ml;

0.35mg/ml;

0.7mg/ml;

1.5mg/ml;

rhBMP-2 0mg/ml;

0.1mg/ml;

0.36mg/ml;或

0.71mg/ml

终产物包括0.4克干材料与0.4ml治疗剂和水溶液的组合，产生0.7立方厘米(cc)终产物可流动胶泥。终产物包括23%重量/体积普朗尼克F127,4%重量/体积藻酸盐，30%重量/体积β-磷酸三钙和治疗剂。

实施例2

试剂	干重%
		超纯MVG藻酸钠	25%
β-磷酸三钙	75%

其在23ml去离子水中产生。

在第二容器中，向水溶液内加入治疗剂。其中治疗剂包括重组人GDF-5，浓度为：

rhGDF-5 0mg/ml(对照);

0.35mg/ml;

0.7mg/ml;或

1.5mg/ml;

终产物包括0.75ml藻酸盐/TCP混合物与0.25ml治疗剂的组合，产生1ml终产物可流动胶泥。终产物包括14%重量/体积藻酸盐,43%重量/体积β-磷酸三钙和治疗剂。

实施例3

试剂	干重%
		超纯MVG藻酸	25%
β-磷酸三钙	75%

其在23ml去离子水中产生。

在第二容器中，向水溶液内加入治疗剂。其中治疗剂包括重组人GDF-5，浓度为：

rhGDF-5 0mg/ml(对照);

0.35mg/ml;

0.7mg/ml;或

1.5mg/ml;

终产物包括0.75ml藻酸盐/TCP混合物与0.25ml治疗剂的组合，产生1ml终产物可流动胶泥。就这些植入物而言，可流动胶泥暴露于1%重量/体积氯化钙溶液以在植入物表面周围产生交联藻酸盐薄膜。终产物包括植入物中的14%重量/体积藻酸盐,43%重量/体积β-磷酸三钙和治疗剂，所述植入物周围有相对薄的交联藻酸盐膜。

实施例4

制剂测试

用雄性大鼠测试制剂。随机化样品从而没有动物在2个植入位点接受同一批号。麻醉动物并准备用于手术，在后肢肌肉中或之间产生袋。然后袋填充有约0.2cc试验物质/样品且随后缝合肌肉袋和皮肤。动物保持存活28天。

研究时间结束时，杀死动物并移除植入物位点。各植入物进行固定、处理和评价新骨形成的组织病理学证据。在一嵌段内对至少3个试验物质水平取切片。将切片装到载玻片上以用于组织学评估并生成报告，个体植入物位点的分数相对骨形成为正或负。

结合附图和上述描述详细阐明和描述了本发明，这同样视作说明性而限制性，应理解仅显示和描述优选实施方式且本发明精神内的所有变化和修改需要受到保护。另外，本文引用的所有发表物在此通过引用全文纳入。

Claims (17)

1.一种骨空隙填充组合物，所述组合物包括：

陶瓷颗粒的水性混合物；

包括藻酸盐的多糖；

治疗剂；

热固性聚合物；和

成孔剂，

其中所述多糖和陶瓷颗粒以1:1-1:20的干重比例存在，所述成孔剂是有机的并且粒度为120-400微米，并且所述骨空隙填充组合物的表面包括交联藻酸盐膜。

2.如权利要求1所述的骨空隙填充组合物，其特征在于，所述多糖和陶瓷颗粒以1:2-1:10的干重比例存在。

3.如权利要求1所述的骨空隙填充组合物，其特征在于，所述多糖和陶瓷颗粒以1:3-1:8的干重比例存在。

4.如权利要求1所述的骨空隙填充组合物，其特征在于，所述热固性聚合物包含聚氧化乙烯/聚氧化丙烯/聚氧化乙烯嵌段聚合物。

5.如权利要求1所述的骨空隙填充组合物，其特征在于，所述多糖和热固性聚合物以1:1-1:20的干重比例或1:2-1:10的干重比例或1:6-1:8的干重比例存在。

6.如权利要求1所述的骨空隙填充组合物，其特征在于，所述治疗剂包括BMP-2、GDF-5或其组合。

7.如权利要求6所述的骨空隙填充组合物，其特征在于，所述陶瓷颗粒是磷酸三钙。

8.如权利要求1所述的骨空隙填充组合物，其特征在于，所述热固性聚合物是泊洛沙姆407。

9.如权利要求8所述的骨空隙填充组合物，其特征在于，所述热固性聚合物以大于20％重量/体积的终浓度存在。

10.如权利要求1所述的骨空隙填充组合物，其特征在于，所述陶瓷颗粒包括羟磷灰石和磷酸三钙。

11.如权利要求10所述的骨空隙填充组合物，其特征在于，所述磷酸三钙是β-磷酸三钙。

12.如权利要求1所述的骨空隙填充组合物，其特征在于，所述多糖和治疗剂以1:0.0001–1:0.1的比例存在。

13.权利要求1-12中任一项所述的骨空隙填充组合物在制备用于治疗骨缺损的药物中的用途。

14.如权利要求1所述的骨空隙填充组合物，其特征在于，所述热固性聚合物是以大于30％重量/体积的终浓度存在普朗尼克L-44。

15.如权利要求1所述的骨空隙填充组合物，其特征在于，设置用氯化钙处理所述骨空隙填充组合物的表面以形成交联藻酸盐膜。

16.如权利要求15所述的骨空隙填充组合物，其特征在于，设置用1％重量/体积的氯化钙处理所述骨空隙填充组合物的表面。

17.如权利要求1所述的骨空隙填充组合物，其特征在于，所述骨空隙填充组合物包含14％重量/体积的藻酸盐。