CN103301562B - 酶处理方法、用于该方法之酶处理装置及包含该装置之试剂盒 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及酶处理方法、用于该方法之酶处理装置及包含该装置之试剂盒。一种酶处理方法，包括于局部的组织表面形成一封闭空间，以及灌注酶溶液于该封闭空间内之步骤。
Description
技术领域
本发明关于一种酶处理的方法及装置，特别是关于局部处理组织缺损的酶处理方法及装置。
背景技术
组织缺损泛指组织受伤的所有疾病与症状，可来自于遗传、老化、其它疾病的并发症等因素所造成。常见的组织缺损包括骨关节炎等的软组织损伤。临床上骨关节炎的处理可以透过给药(例如非类固醇类的抗发炎药(N SAID))减缓疼痛及发炎症状，或者以外科手术例如磨损关节成形术(abrasion arthroplasty)或创伤切开法与清洗(debridement and lavage)以维持关节软骨组织的表面平整及避免软骨表面的互相磨擦所造成的关节退化。对于严重受损的骨关节可考虑以外科手术置换为人工关节。然而，NSAID的给药可能引发肠胃不适的副作用，例如胃抽筋、腹泻、溃疡、出血等。进行外科手术方法则有手术过程可能发生的并发症及术后恢复的考量。
习知技术揭示一种移植用的硬骨软骨细胞处理方法，系将移植者的硬骨软骨核(osteochondral core)离心去除血液、脂质或其它抗原性物质或污染物质移除后，移植至接受者的关节受损区域，以协助该区域的硬骨软骨的生长及复原，以及降低移植者的疾病转移的机率。
先前技术揭示一种利用组织修复(tissue repaired cell,TRC)的混合细胞进行人体的组织修复、组织再生及组织工程的方法，包括使用含有CD90+及CD45+的混合细胞、胎牛血清及酶活性试剂之组织修复用细胞组合物，可具体应用于如缺血症状、器官组织再生、发炎疾病及自体免疫疾病的处理上。
然而，以提高组织修复效率及减少操作或给药过程中发生副作用为目的，开发新颖的组织修复方法或装置仍有需求。
发明内容
本案提供一种酶处理方法，包括于局部的组织表面形成一封闭空间，以及灌注酶溶液于该封闭空间内之步骤。
本案更提供一种酶处理装置，包括一中空腔体，该中空腔体包括第一端与第二端，该第一端相对于第二端，且该第一端与第二端分别具有至少一开口，其特征在于，在局部的组织表面形成一封闭空间以容纳酶溶液及进行酶处理。
本案再提供一种用于治疗组织缺损的试剂盒，包括如上述的酶处理装置及一酶溶液。
附图说明
图1a显示本案一实施例之酶处理装置中的中空腔体的示意图；
图1b显示本案一实施例之酶处理装置中的中空腔体的示意图；
图2显示第1图之中空腔体的上视图；
图3显示本案一实施例之酶处理装置中的辅助组件的示意图；
图4显示本案一实施例之酶处理装置固定于软骨组织上的示意图；
图5a显示本案一比较例之未经酶处理之软骨组织在植入大鼠皮下一个月后的组织切片的显微照片；
图5b显示本案一实施例之经体外酶处理之软骨组织在植入大鼠皮下一个月后的组织切片的显微照片；
图6a显示本案一比较例之未经酶处理之软硬骨组织的组织切片的显微照片；
图6b显示本案一实施例之经体外酶处理之软硬骨组织的组织切片的显微照片；
图6c显示本案一实施例之经体外酶处理之软硬骨组织的组织切片的显微照片；
图7a显示本案一比较例之未经酶处理之软硬骨组织的组织切片的显微照片；及
图7b显示本案一实施例之经体内酶处理之软硬骨组织的组织切片的显微照片。
主要组件符号说明
110~中空腔体；
200~第一端；
210~固定口；
220~第二端；
230~液体入口；
240~液体出口；
250~突出部；
300~辅助组件；
310~盖状主体；
320~开口端；
420~组织；
440~封闭空间；
520~灌注组件；
540~抽取组件。
具体实施方式
本案所提供之酶处理方法及装置，系对于局部组织表面进行酶处理，使该处组织的细胞外间质松散，造成细胞部分游离，以促进细胞增生。并且，由于在细胞增生过程合成大量的细胞外间质，可因此促进组织的修复。
本案所述之酶处理方法，包括于局部的组织表面形成一封闭空间，以及灌注酶溶液于该封闭空间内之步骤，可用于治疗组织缺损。
此述的封闭空间系指一局限的空间，当灌注液体时液体无法主动流出的空间。本案所述的封闭空间可由任何材料或装置形成于组织表面，但是考虑操作的便利性，可使用本案所述之酶处理装置固定于组织表面以形成一封闭空间。
本案所述之酶处理装置可包括一中空腔体，该中空腔体包括第一端与第二端，该第一端相对于第二端，且该第一端与第二端分别具有至少一开口。
本案一实施例如图1a所示，中空腔体(110)，包括第一端(200)与位于相对位置的第二端(220)。第一端具有至少一个开口，例如液体入口(230)、液体出口(240)及固定口(210)。第二端具有至少一个开口(220)，例如用于固定于局部的组织表面，与组织表面形成封闭空间。
本案所述之中空腔体可为任何形状，没有特别限定，但为了方便操作，较佳为圆柱体。中空腔体的体积可视欲处理的组织型态、位置、处理的区域面积而决定，但可为直径5~30mm的圆柱体体积。
在图1a所示的实施例中，第一端的固定口(210)用于使已固定于组织内的固定装置贯穿，以使中空腔体固定于欲处理的组织位置。此述的组织内固定装置没有特别限制，可使用临床上公知的固定器械或装置，例如克氏针(Kirschner Pin，k-pin)。藉由组织内固定装置预先固定于欲处理的组织位置，可引导酶处理装置在组织上的固定位置，以精准且局部地进行修复组织的工程。
对于欲处理的组织位置的确认，可使用临床上侦测组织状态的方法，例如放射线显影术、荧光显影术、超音波显影术、核磁共振成像(MRI)、内视镜等方法，没有特别限定。
在此实施例中，固定口(210)的一侧具有液体入口(230)，以使酶溶液进入中空腔体内。固定口(210)的另一侧具有液体出口(240)，以抽取及移除中空腔体内的酶溶液。然而，此述的液体入口及液体出口可视情况设定于固定口(210)的任一侧，没有特别限制，但为了方便操作，液体出口与液体入口分别位于固定口的两侧。又图1a所示系为了方便显示，本案所述之第一端的开口位置并不限于图1a所示之排列。
液体出口及液体入口的内径可视中空腔体的体积、欲处理的组织区域、使用的酶种类等条件，适当调整，也可为1~2mm，但不限于此。
在图1a所示的实施例中，第二端的开口(220)用于固定于组织表面，使中空腔体与组织表面形成封闭空间。第二端的开口(220)的内径与长度没有特别限制，可根据中空腔体的体积、欲固定的组织位置、组织型态等条件适当调整。第二端的开口(220)的内径与中空腔体的内径相同，长度为5~20mm。
本案一实施例中，中空腔体可在腹侧部具有一突出部(250)，用以限制第二端开口(220)进入组织的深度及协助酶处理装置的固定与后述的辅助组件(300)的盖合(图1b)。此述的突出部在中空腔体腹侧部的位置及突出的长度可视需要而适当调整，但为了便于操作，突出部可位于距离第二端开口(220)末端约3~5mm的位置，向外侧突出3~5mm的长度。
本案所述之中空腔体因与组织接触，使用生物兼容性材料所构成，但不限于此。此述的生物兼容性材料可为聚醚醚酮(polyetherether ketone,PEEK)、不锈钢、硅胶等材料。
本案一实施例中，如图4所示，酶处理装置可包括一灌注组件(520)，包括容纳酶溶液的容器部位及灌注口，例如注射筒等的注射器。此实施例中的灌注组件(520)的灌注口可与上述中空腔体(110)的液体入口(230)连接，使得灌注组件(520)容器部位中的酶溶液经由灌注口及中空腔体的液体入口(230)进入中空腔体(110)。
在此实施例中，酶处理装置可包括一抽取组件(540)包括抽取液体的抽取部位及抽取口，可例如注射筒等的注射器。此实施例中，抽取组件(540)的抽取口与上述中空腔体(110)的液体出口(240)连接，使得中空腔体(110)内的液体经由抽出口及中空腔体的液体出口(240)被抽出。
此述之灌注组件、抽取组件及辅助组件可由任何材料所构成，但所使用的材料不具有与酶反应的活性。本案一实施例中，灌注组件、抽取组件及辅助组件由生物兼容性材料所构成，例如聚醚醚酮(polyether ether ketone,PEEK)、不锈钢、硅胶等材料，但不限于此。
本案一实施例中，酶处理装置可更包含一辅助组件，如图3所示，用于协助中空腔体(110)固定于组织上。此实施例中，辅助组件(300)包含盖状主体(310)及开口端(320)，利用开口端(320)与中空腔体(110)的突出部(250)接合，使得该辅助组件(300)完全覆盖上述中空腔体(110)。
本案一实施例中，当中空腔体(110)固定于组织上时，将辅助组件(300)覆盖于中空腔体(110)上，藉由敲击辅助组件(300)的盖状主体(310)，使中空腔体(110)深入组织内部。
本案之辅助组件(300)的形状没有特别限定，可根据组织型态、中空腔体(110)形状等因素适当设计，但为了容易操作，形成直径5~10mm、高度5~30mm的圆盖形主体，但不限于此。
本案所述之酶处理方法，藉由灌注组件注入酶溶液，及抽取组件移除中空腔体内经过处理后的液体，例如酶溶液、组织间液、坏死的细胞或组织、或游离的细胞等物质，可使得该处组织的细胞外间质松散，造成细胞部分游离而促进细胞增生及组织的修复。而且，在封闭空间内进行酶处理，酶溶液受限于封闭空间内而不致流出破坏周围正常组织，可达到实质上的局部组织处理。对于局部受损的组织，本案所述之酶处理方法及装置提供了组织破坏性小且操作方便的处置方法。
此述酶溶液系指含有具分解组织、促进再生功能的酶之溶液。具体地说，酶溶液可包含胶原蛋白酶(collagenase)、玻尿酸酶(hyaluronidase)、胰蛋白酶(trypsin)、消化酶(lipase)、蛋白酶(proteinase)或其它具有相似功能之酶或胜肽。
本案所述的酶处理方法可在体外或体内进行，但为了减少体外采取样本的手术不适及危险，于体内进行。本案所述的酶处理温度，为接受处置的动物体温或室温。
本案所述的酶处理的时间及浓度可根据欲处理的处之类型、受损程度、疾病发展等条件适当调整，处理时间可为5分钟至1小时，或为5至30分钟，酶浓度可为2~5U/ml，或为2~3U/ml，但不限于此。
可适用本案所述酶处理方法的组织包括动物的软骨组织、硬骨组织、神经组织或其它组织，特别是退化性关节炎的软骨组织，但不限于此。适用本案所述酶处理方法的动物可包括哺乳动物，例如鼠、猫、狗、兔、猪、猴、马、羊、猿或人类。
本发明一实施例提供包含上述酶处理装置及酶溶液之用于治疗组织缺损的试剂盒。此述试剂盒可更进一步包含使用酶处理装置及酶溶液之方法的指示。
具体实施详细说明如下，然而以下的实施例仅用于进一步揭露技术内容，不应藉以限制本案的发明范畴。
[实施例1]软骨组织的植入试验
取猪软硬骨组织(直径3mm骨柱)分为两组，实验组于37℃浸泡于2.6U/mL酶溶液Liberase(胶原蛋白酶的一种)(购自Roche)20分钟，以生理食盐水清洗后，植入小鼠皮下。对照组于37℃浸泡于生理食盐水20分钟，以生理食盐水清洗后，植入小鼠皮下。植入后1个月，取出植入的软骨组织，经切片染色，得到第5a、5b图的显微照片。
图5a显示未经酶处理的对照组，图5b显示经酶处理的实验组，虚线上方的A部位显示软骨组织。根据图5a及5b的结果，未经酶处理的软骨组织，细胞未有明显的增生，而经酶处理的软骨组织则呈现显著的细胞增生现象。此结果显示酶处理可促进细胞增生，可预期酶处理有利于细胞修复。
[实施例2]软骨组织的体外试验
取出含软骨组织的猪膝盖软硬组织(直径12mm软硬骨骨柱)分为三组，于软骨组织上固定内径8mm的中空圆柱体，分别以针筒注入(1)生理食盐水；(2)2.6U/mL酶溶液Liberase(购自Roche)；(3)5.2U/mL酶溶液Liberase(购自Roche)。经过20分钟后，以针筒吸出圆柱体内液体。各组软硬骨组织分别以生理食盐水洗净，进行组织切片及染色(Hematoxylin&Eosin)，得到图6a、6b及6c的显微照片。
图6a显示未经酶处理的软硬骨组织，图6b显示2.6U/mLLiberase处理的软硬骨组织，图6c显示5.2U/mL Liberase处理的软硬骨组织。未经酶处理的软骨组织(图6a)，细胞未有明显的增生，然而经酶处理的软骨组织呈现融溶现象，软骨组织的厚度减少，并具有浓度依存(concentration-dependent)的现象。
[实施例3]软骨组织的体内试验
取兔子(纽西兰大白兔)两只，以手术刀切开右后肢膝关节，使膝关节的软骨组织露出并于软骨表面以手术刀切出刀痕。分别于软骨组织上固定内径2mm的中空圆柱体，以针筒注入(1)生理食盐水；(2)2.6U/mL酶溶液Liberase(购自Roche)。经过20分钟后，以针筒吸出圆柱体内液体，并以生理食盐水洗净。之后，缝合伤口。
上述兔子饲养于实验室一个月后，取出经处理的软硬骨组织，进行组织切片及染色(Fast Green&Safranin)，得到图7a、7b的显微照片。
图7a显示未经酶处理的软硬骨组织，图7b显示2.6U/mLLiberase处理的软硬骨组织。箭头标示处为固定圆柱体所残留的伤口痕迹，两箭头之间为酶处理的区域。如图7b所示，因固定圆柱体所造成的组织缺损，经酶处理后呈现新生的软骨组织。经酶处理的区域也呈现新生的组织(图中方框处)。反观未经酶处理的软骨组织(图7a)，固定圆柱体处仍呈现伤痕，软骨组织并未增生(图中方框处)。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，当可做些许更动与润饰，因此本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。
Claims (14)
1.一种酶处理装置，包括一中空腔体，该中空腔体包括第一端与第二端，该第一端相对于第二端，且该第一端与第二端分别具有至少一开口，该第一端具有固定口，用于使已固定于组织内的固定装置贯穿，以使中空腔体固定于欲处理的组织位置，
其特征在于，在局部的组织表面形成一封闭空间以容纳酶溶液及进行酶处理。
2.根据权利要求1所述的酶处理装置，更包括一灌注组件，该灌注组件包括容纳酶溶液的容器部位及灌注口，且该灌注口与该中空腔体的第一端的开口连接。
3.根据权利要求1所述的酶处理装置，更包括一抽取组件，该抽取组件包括抽取液体的抽取部位及抽取口，其中该抽取口与上述中空腔体的第一端的开口连接。
4.根据权利要求1所述的酶处理装置，其中该中空腔体的腹侧部更包括一突出部。
5.根据权利要求4所述的酶处理装置，其中该突出部从该腹侧部向外侧突出3～5mm。
6.根据权利要求4所述的酶处理装置，其中该突出部距离上述中空腔体的第二端开口末端3～5mm。
7.根据权利要求4所述的酶处理装置，更包括一辅助组件，该辅助组件包含一盖状主体及一开口端，其中该开口端与上述中空腔体的突出部接合，且该辅助组件完全覆盖上述中空腔体。
8.根据权利要求1所述的酶处理装置，其中该中空腔体由生物兼容性材料所构成。
9.根据权利要求8所述的酶处理装置，其中该生物兼容性材料包括聚醚醚酮(polyether ether ketone,PEEK)、不锈钢或硅胶。
10.根据权利要求1所述的酶处理装置，其中该组织包括软骨组织、硬骨组织或神经组织。
11.根据权利要求1所述的酶处理装置，其中该酶溶液包括胶原蛋白酶(collagenase)、玻尿酸酶(hyaluronidase)、胰蛋白酶(trypsin)、消化酶(lipase)或蛋白酶(proteinase)。
12.一种用于治疗组织缺损的试剂盒，包括根据权利要求1至11中任一项所述的酶处理装置及一酶溶液。
13.根据权利要求12所述的用于治疗组织缺损的试剂盒，其中该酶溶液包括胶原蛋白酶(collagenase)、玻尿酸酶(hyaluronidase)、胰蛋白酶(trypsin)、消化酶(lipase)或蛋白酶(proteinase)。
14.根据权利要求12所述的用于治疗组织缺损的试剂盒，其中该酶溶液的浓度为2～5U/ml。
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