CN104023757B

CN104023757B - 骨浆

Info

Publication number: CN104023757B
Application number: CN201280027246.7A
Authority: CN
Inventors: D.F.法拉尔; N.J.马考利; J.罗斯
Original assignee: Smith and Nephew Richards Inc
Current assignee: Smith and Nephew Inc
Priority date: 2011-04-04
Filing date: 2012-04-04
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2032-04-04
Also published as: AU2012376506B2; RU2013148890A; EP2696907A1; WO2013165333A1; MX2013011607A; MX343651B; US20140128990A1; BR112013025495A2; ZA201307317B; JP2014528734A; CN104023757A; AU2012376506A1

Abstract

本发明涉及用于填充骨空隙的大孔材料。具体地讲，我们描述一种植入材料，所述植入材料包含生物可再吸收聚合物颗粒和生物可相容水混溶性溶剂，其中溶剂至少部分溶解和/或软化聚合物颗粒，以形成可模塑团块，所述可模塑团块可用于填充骨缺损，但在加水和/或植入材料放入水性环境时硬化，并且其中所述植入材料具有适于骨长入的大孔结构。

Description

骨浆

本发明涉及骨空隙填料。具体地讲，本发明涉及用于填充骨空隙的大孔材料。

本发明涉及用于骨修复和骨空隙填充的大孔材料。理想地，材料应可模塑/可成形，以便能够填充并顺应不规则形状和大小的骨缺损。然而，一旦植入，它应理想地变硬，使得植入材料保持其形状，并且在某些情况下能够承受负荷。材料不应破裂，并且需要坚韧。另外，材料应允许快速骨长入(rapid bone in-growth)，且最终可降解并由骨完全代替。为了促进骨修复，该材料可结合释放用以刺激骨愈合和修复的药物或生物活性分子。

已知很多骨空隙填料，但很少满足所有的理想需要。

聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥广泛用于固定关节替代，但这些材料无孔并且不可降解，因此它们不能被骨置换。另外，在水泥固化时产生热量，并且材料的温度可升至90℃或以上。这可以破坏已加入水泥的任何药物材料或生物活性剂，特别是如果生物活性剂由蛋白组成，例如，骨形态发生蛋白(BMP)等。

磷酸钙陶瓷广泛用于骨空隙填充，例如羟基磷灰石和磷酸三钙。这些填料可按多种形式得到。例如，已知使用致密和多孔的颗粒。可用这些来填充不规则形状的缺损，并允许骨生长进入并处于颗粒之间。然而，它们不能保持特定形状或形式，并且如果不被完全包含，则倾向于迁移。也已知具有预成形形状的多孔块。然而，虽然这些种类的填料保持其形状，但它们不能用于填充不规则大小/形状的缺损。另外，由于在其制造中需要高温，因此不容易将药物或生物活性物质加入这些陶瓷内。药物或生物活性剂可被吸附或涂覆到这些陶瓷的表面上，但它们倾向于很快释放。

磷酸钙水泥也已用作骨填料。这些种类的填料具有可模塑、甚至可注射的优势，并且一旦在适当的位置，它们就会变硬。然而，虽然它们可包含微孔，但其倾向于不允许显著水平的骨长入。一些磷酸钙水泥具有大孔，但其一般损害材料的机械强度。另外，磷酸钙陶瓷(块、水泥等)一般倾向于形成脆性材料。

已尝试制备原位硬化的骨空隙填料，其使陶瓷颗粒与聚合物组合。US 2010/0041770公开一种由以下形成的复合材料：使聚合物相与溶剂混合，加入生物可再吸收陶瓷相，随后使溶剂在水存在下扩散出聚合物，以使聚合物相固化。形成的复合材料不具有用于快速骨长入的初始多孔结构，但是随后可由这些相之一降解形成孔。

US 2005/0251266公开一种可模塑复合材料，所述材料包含用生物可相容聚合物和增塑剂涂覆的陶瓷颗粒，使得聚合物初始可变形，然后通过放入水中去除增塑剂后硬化。然而，涂覆颗粒是困难的，并且需要利用的专家方法导致增加成本。另外，由于所有颗粒用聚合物涂覆，因此存在生物陶瓷颗粒的骨引导作用的延迟，直到至少一些聚合物降解。

本发明寻求通过提供用于填充骨空隙的大孔材料解决至少一些这些问题，所述材料优选包括一个或多个以下特征：可模塑/可成形；固结成硬的韧性材料；能够承受负荷；允许快速骨长入；生物可降解并且基本上由骨置换，而基本不损害施用部位的结构完整性。

在其最广的意义上，本发明提供一种骨空隙填料，所述骨空隙填料包含生物可再吸收粒状聚合物和生物可相容水混溶性溶剂。

根据本发明，提供了一种用于骨空隙填充的植入材料，所述植入材料包含生物可再吸收聚合物颗粒和生物可相容水混溶性溶剂，其中溶剂至少部分溶解和/或软化聚合物颗粒，以形成可模塑团块，所述可模塑团块可用于填充骨缺损，但在植入材料暴露于水时硬化，其中所述植入材料具有适于骨长入的大孔结构。

植入材料适合地包含约50-3000微米的孔，优选100-2000微米，更优选120-1500微米，这些孔提供适于骨长入的大孔结构含量。

植入材料适合地具有大于15%的开孔率。植入材料优选具有约15%-70%的开孔率，更优选约20%-55%，最优选约25%-45%。

在生物可相容水混溶性溶剂加入到生物可再吸收聚合物颗粒后，颗粒软化和/或部分或完全溶解，使它们变“粘”并形成可模塑或可流动团块，所述团块可递送到骨缺损并顺应缺损的形状。在水或水性环境存在下，例如放入身体中，溶剂被去除，并且植入材料硬化成具有互连大孔结构的团块。

生物可再吸收聚合物颗粒适合地包括微粒、片状物或粉末。

植入材料适合地进一步包括生物陶瓷材料。生物陶瓷材料适合地与生物可再吸收聚合物形成为混合物。生物陶瓷材料优选包括颗粒、片状物或粉末。在包括生物陶瓷粉末的实施方案中，粉末可分散在生物可再吸收聚合物或生物可再吸收聚合物颗粒内。

生物陶瓷材料优选多孔。生物陶瓷材料适合地包含约10-1000微米的孔，优选15-500微米，更优选20-300微米。

生物可再吸收聚合物颗粒适合地包括由不同材料形成的芯。芯适合地由第二生物可再吸收聚合物形成，其不同于生物可再吸收聚合物颗粒的聚合物。或者，芯由生物陶瓷材料形成。生物陶瓷材料优选为生物陶瓷颗粒或粉末。任选地，芯包括内芯和外芯，其中内芯由生物陶瓷材料形成，外芯由第二生物可再吸收聚合物形成。芯还可由其中分散有生物陶瓷粉末的生物可再吸收聚合物形成。在这些实施方案中，粉末可均匀或不均匀分散。

任选地，植入材料包括生物活性剂或治疗剂。芯适合地包括生物活性剂或治疗剂。优选外芯包括生物活性剂或治疗剂。

生物活性剂或治疗剂优选包括以下至少之一：生长因子，例如任何骨形态发生蛋白(BMP)、血小板衍生生长因子(PDGF)、生长激素、转化生长因子-β (TGF-β)、胰岛素样生长因子；二膦酸盐，例如阿仑膦酸盐、唑来膦酸盐；抗生素，例如庆大霉素、万古霉素、妥布霉素；抗癌药，例如紫杉醇、巯基嘌呤；抗炎剂，例如水杨酸、吲哚美辛；止痛药，例如水杨酸。

生物活性剂或治疗剂还可通过以下方法加入植入材料中：涂覆于生物陶瓷颗粒上；掺入生物陶瓷颗粒内；涂覆于聚合物颗粒上；掺入聚合物颗粒内；掺入生物可相容溶剂内；在混合组分时加入，或这些方法的任何组合，以得到期望的分散和释放特性。

优选地，第二生物可再吸收聚合物在生物可相容溶剂中比第一生物可再吸收聚合物难溶。以此方式，在加入溶剂时，生物可再吸收聚合物颗粒的表面变得被软化和/或部分溶解，但优选包含生物活性剂或治疗剂的外芯层保持大部分完整。在第一生物可再吸收聚合物被吸收时，生物活性剂或治疗剂从外芯层释放。

任选可将相同或不同的生物活性剂或治疗剂加入第一生物可再吸收聚合物内。在生物活性剂或治疗剂相同时，根据第一和第二生物可再吸收聚合物的不同释放特征和/或降解速率，所述生物活性剂或治疗剂适合地具有不同的释放速率。

优选地，生物陶瓷颗粒包括以下至少之一：磷酸钙，包括羟基磷灰石、任何被取代的羟基磷灰石(例如，硅、碳酸盐、镁、锶、氟化物)、磷酸三钙、双相磷酸钙、磷酸四钙、磷酸八钙、二水合磷酸二钙(透钙磷石)、磷酸二钙(三斜磷钙石)、焦磷酸钙、二水合焦磷酸钙、磷酸七钙、一水合磷酸钙；硫酸钙；任何生物活性的玻璃(例如，Bioglass)或玻璃陶瓷(例如，磷灰石-硅灰石)；或这些材料的任何组合。颗粒可致密或多孔。

优选地，第一生物可再吸收聚合物包括以下至少之一：来自聚α-羟基酸组的任何聚合物，包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚L-丙交酯、聚DL-丙交酯、丙交酯-乙交酯共聚物、丙交酯-己内酯共聚物、L-丙交酯-DL-丙交酯共聚物、聚己内酯；任何生物可再吸收聚酐、聚酰胺、聚原酸酯、聚二氧杂环己酮、聚碳酸酯、聚氨基酸、聚氨基-酯、聚酰氨基-碳酸酯、聚膦腈、聚醚、聚氨酯、聚氰基丙烯酸酯或任何这些材料的组合。

优选第二生物可再吸收聚合物包括以下至少之一：来自聚α-羟基酸组的聚合物，包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚L-丙交酯、聚DL-丙交酯、丙交酯-乙交酯共聚物、丙交酯-己内酯共聚物、L-丙交酯-DL-丙交酯共聚物、聚己内酯；任何生物可再吸收聚酐、聚酰胺、聚原酸酯、聚二氧杂环己酮、聚碳酸酯、聚氨基酸、聚氨基-酯、聚酰氨基-碳酸酯、聚膦腈、聚醚、聚氨酯、聚氰基丙烯酸酯；多糖，任选包括藻酸盐、壳聚糖、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、葡聚糖、透明质酸；或这些材料的任何组合。

优选地，生物可相容水混溶性溶剂包括以下至少之一：N-甲基-吡咯烷酮、二甲基亚砜、丙酮、聚乙二醇、四氢呋喃、异丙醇或己内酯。

任选地，植入材料包括不溶于生物可相容溶剂的水溶性致孔剂。优选地，水溶性致孔剂包括以下至少之一：可溶性无机盐，例如，氯化钠；任何可溶性有机化合物，例如蔗糖；或水溶性聚合物，例如聚乙二醇、聚乙烯醇、多糖(例如，羧甲基纤维素)。

与聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥比较，本发明的方面为大孔并且完全生物可再吸收。

与生物陶瓷块比较，本发明的方面的优点是可注射和/或可模塑，并且能够顺应不规则形状的骨缺损。

与生物陶瓷颗粒比较，本发明的方面的优点是原位硬化以形成粘结团块，从而防止颗粒迁移的可能性。在植入物用于递送药物或治疗剂（特别是刺激骨形成的药物或治疗剂，例如BMP）时，这可以特别有利，因为它减小在不需要的区域形成骨的可能性——若植入物用于骨植入物附近可能有神经等的区域，例如脊骨，则这特别重要。

与US 2010/0041770的植入材料比较，本文所述的本发明方面的优点是具有适于快速骨长入的紧邻连接的大孔结构。

与US 2005/0251266的植入材料比较，本发明的方面使至少一些生物活性/治疗性分子保持在完整的涂层内，在加入生物可相容溶剂时，其不从颗粒移去。这允许分子的较佳地控制和持续释放。另外，在含有多于一层具有不同释放和/或降解特征的聚合物涂层的实施方案中，可定制药物的总体释放，或者用于递送具有不同释放特性的不同化合物的系统。此外，本发明的方面不需要预涂覆陶瓷颗粒，而且，由于聚合物颗粒降解允许更多空间用于随时间的骨长入，因此颗粒的一部分包含生物可再吸收聚合物的事实允许产生较大的多孔结构。另外，我们在此公开，在植入之前，为了得到期望的操作特征，用水改变植入材料的粘度。

在溶剂加入并混合后，可通过加水调节硬化前植入材料的粘度。如果期望可注射/可流动材料，则不加水，但通过在植入前加水，可得到更为浆状/可模塑的稠度。

现在将参考以下附图描述本发明的以上和其它方面，其中：

图1为根据本发明的用于骨空隙填充的植入材料的第一实施方案的示意图；

图2为根据本发明的用于骨空隙填充的植入材料的第二实施方案的示意图；

图3为根据本发明的用于骨空隙填充的植入材料的第三实施方案的示意图；

图4为根据本发明的用于骨空隙填充的植入材料的第四实施方案的示意图；

图5为根据本发明的用于骨空隙填充的植入材料的第五实施方案的示意图；

图6为根据本发明的用于骨空隙填充的植入材料的第六实施方案的示意图；

图7为根据本发明的用于骨空隙填充的植入材料的第七实施方案的示意图；

图8为根据本发明的用于骨空隙填充的植入材料的第八实施方案的示意图；

图9为根据本发明的用于骨空隙填充的植入材料的第九实施方案的示意图；并且

图10为图9的实施方案的近距离示意视图。

参考图1，示意显示用于骨空隙填充的植入材料前体，所述植入材料前体包含聚合物颗粒10和生物可相容溶剂11。在溶剂11与聚合物颗粒混合时，溶剂使聚合物颗粒的外表面软化并增粘，给予它们“粘性”特征。在此状态下，颗粒粘附在一起以形成粘结的可模塑植入材料。然后，可使用植入材料以填充骨空隙和缺损(未显示)。生物可相容溶剂优选为水混溶性。在水或水性环境存在下，例如放入身体中，溶剂被去除，并且植入材料硬化成具有互连大孔结构的团块。因此，大孔材料允许组织长入，特别是骨组织长入。

聚合物颗粒由生物可吸收材料形成，例如，聚乳酸、聚乙醇酸、聚L-丙交酯、聚DL-丙交酯、丙交酯-乙交酯共聚物、丙交酯-己内酯共聚物、L-丙交酯-DL-丙交酯共聚物、聚己内酯；任何生物可再吸收聚酐、聚酰胺、聚原酸酯、聚二氧杂环己酮、聚碳酸酯、聚氨基酸、聚氨基-酯、聚酰氨基-碳酸酯、聚膦腈、聚醚、聚氨酯、聚氰基丙烯酸酯或这些材料的任何组合，并且在聚合物降解并由身体吸收时，新的骨骼形成，并发展至基本置换所有的聚合物材料。

生物可相容水混溶性溶剂可选自以下至少之一：N-甲基-吡咯烷酮、二甲基亚砜、丙酮、聚乙二醇、四氢呋喃、异丙醇或己内酯。

如图2和4中所示，可将致孔剂12加入植入材料，导致在固结组合物内形成另外的大孔。致孔剂一般为可溶性无机盐，例如，氯化钠；可溶性有机化合物，例如蔗糖；或水溶性聚合物，例如聚乙二醇、聚乙烯醇、多糖(例如，羧甲基纤维素)。

植入材料还可包括颗粒13形式的生物陶瓷材料，如图3中所示。生物陶瓷材料可以为以下至少之一：磷酸钙，包括羟基磷灰石、被取代的羟基磷灰石(例如，硅、碳酸盐、镁、锶、氟化物)、磷酸三钙、双相磷酸钙、磷酸四钙、磷酸八钙、二水合磷酸二钙(透钙磷石)、磷酸二钙(三斜磷钙石)、焦磷酸钙、二水合焦磷酸钙、磷酸七钙、一水合磷酸钙；硫酸钙；生物活性的玻璃或玻璃陶瓷；或这些的任何组合。

根据此实施方案，溶剂使聚合物颗粒的外表面软化并增粘，使它们为粘性。然后，颗粒相互粘结并粘结到生物陶瓷颗粒，并且在去除溶剂时，聚合物硬化，并使生物陶瓷颗粒结合到固结的大孔结构中。生物陶瓷颗粒增加植入材料的强度和刚性，并且为骨引导性，以促进骨长入。另外，由于聚合物颗粒的仅外表面软化，因此聚合物不铺展以涂覆生物陶瓷颗粒的表面，从而，生物陶瓷颗粒的很多外表面保持暴露。因此，骨引导作用的引发基本没有延迟。

在图5和6中所示的其它备选实施方案中，生物可相容溶剂在生物陶瓷颗粒存在下完全溶解聚合物颗粒，并在各自表面上形成涂层14。这可在致孔剂存在或不存在下实现。或者，通过将溶剂和聚合物预混合，然后将生物陶瓷颗粒和任选致孔剂加入到该混合物，以形成植入材料(图7和8)，可得到类似结果。

植入材料还可包括生物活性剂或治疗剂。这些的实例包括但不限于生长因子，例如骨形态发生蛋白(BMP)、血小板衍生生长因子(PDGF)、生长激素、转化生长因子-β(TGF-β)、胰岛素样生长因子；二膦酸盐，例如阿仑膦酸盐、唑来膦酸盐；抗生素，例如庆大霉素、万古霉素、妥布霉素；抗癌药，例如紫杉醇、巯基嘌呤；抗炎剂，例如水杨酸、吲哚美辛；或止痛药，例如水杨酸。

在图9和10中所示的本发明的其它实施方案中，生物可再吸收聚合物颗粒包括由不同材料形成的芯。芯材料可以为具有与第一生物可再吸收聚合物颗粒不同性质的不同的生物可再吸收聚合物，或者可以为生物陶瓷材料。在加入生物陶瓷芯的实施方案中，材料为生物陶瓷颗粒或粉末。在其它实施方案中，芯包括内芯和外芯，其中内芯由生物陶瓷材料形成，外芯由第二生物可再吸收聚合物形成。

参考图10，显示由第一生物可再吸收聚合物形成的聚合物颗粒。聚合物颗粒包括芯，所述芯具有由生物陶瓷材料形成的内芯和由第二生物可再吸收聚合物形成的外芯。第一生物可再吸收聚合物至少部分可溶于生物可相容溶剂，使得它在颗粒之间提供粘结。如果第一生物可再吸收聚合物包含生物活性剂或治疗剂，则它在聚合物开始降解并被吸收时可提供这种剂的初始释放。

第二生物可再吸收聚合物可以为包含聚α-羟基酸组的聚合物，包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚L-丙交酯、聚DL-丙交酯、丙交酯-乙交酯共聚物、丙交酯-己内酯共聚物、L-丙交酯-DL-丙交酯共聚物、聚己内酯；任何生物可再吸收聚酐、聚酰胺、聚原酸酯、聚二氧环己酮、聚碳酸酯、聚氨基酸、聚氨基-酯、聚酰氨基-碳酸酯、聚膦腈、聚醚、聚氨酯、聚氰基丙烯酸酯；多糖，包括藻酸盐、壳聚糖、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、葡聚糖、透明质酸或任何这些材料的组合。第二生物可再吸收聚合物一般在生物可相容溶剂中不易溶。在生物活性剂或治疗剂加入第二生物可再吸收聚合物时，这允许所述剂持续释放。

实施例

实施例 1

材料：β-磷酸三钙颗粒(GenOs 1-2mm，由Orthos Ltd提供)；DL-丙交酯-乙交酯共聚物(PDLGA) 85:15(Puresorb，由Purac提供)；N-甲基-吡咯烷酮(NMP)(由Sigma-Aldrich提供)。

在使用PDLGA前，通过冷冻研磨总共约6分钟，使粗颗粒粒径减小到最终粒径<1mm。

方法：使1ml TCP颗粒与1ml PDLGA 85:15颗粒混合。加入0.5ml NMP，搅拌混合物，并用刮刀揉捏，直至形成浆状稠度。可在手中将团块塑制。将它放入圆筒形塑料塑模(内径=11.8mm)内，并用手指压力填紧。然后将材料从塑模推出，观察到其保持形状。将其在室温下放入去离子水中。约5分钟后，移出样品，其已充分硬化以致于不再可模塑。观察到材料已保持融合的颗粒之间的多孔结构。

将样品在37℃下在去离子水中储存过夜。24小时后，将圆柱形样品全部切成1.5cm高度，并用Instron 5569 通用试验机以5mm/min的速率作压缩试验。

压缩试验得到5.5MPa的屈服应力。在应力-应变曲线中没有峰，表明为韧性材料。

实施例 2

重复实施例1，但此次加入1ml NMP。在此情况下，聚合物颗粒完全溶解，并形成具有不太可视的多孔结构的固体栓塞。将样品在37℃下在去离子水中储存，并如实施例1中所述作压缩试验。压缩试验得到4MPa的屈服应力。在应力-应变曲线中没有峰，表明为韧性材料。

实施例 3

使1ml TCP与0.25ml PDLGA 85:15混合。然后加入1ml NMP并搅拌，以使聚合物溶解。在此情况下混合物可流动，并且比前面实施例较不为浆状。然而，在将1ml水加到团块时，其立即变得更粘结和浆状。如前文用手指压力将其填入塑模，然后推出进入去离子水。约5分钟后移出样品，该栓塞已硬化。其显得比实施例1和2更多孔。将样品在37℃下在去离子水中储存，并如实施例1中所述作压缩试验。压缩试验得到1MPa的峰应力。

实施例 4

使0.5ml TCP与0.5ml蔗糖(粒状，由Sigma-Aldrich提供，产品编号84097)和0.5ml PDLGA 85:15混合。向混合物加入0.5ml NMP，并搅拌，用刮刀揉捏，以形成浆。再将混合物填入塑模，然后推出进入水中。约5分钟后移出样品并检视，观察到已硬化。孔在颗粒之间可见，也由蔗糖溶解可见。将样品在37℃下在去离子水中储存，并如实施例1中所述作压缩试验。样品在压缩下逐渐塌缩，在应力-应变曲线上不可见屈服点或峰应力。

实施例 5

使0.5ml TCP与0.5ml蔗糖和0.25ml PDLGA 85:15混合。加入1ml NMP。如对实施例3那样形成可流动体系。加入0.5ml水，这导致混合物形成浆状稠度。再将其填入塑模，并推出进入水中。约5分钟后检视样品，观察到已硬化。孔在颗粒之间可见，也由蔗糖溶解可见。将样品在37℃下在去离子水中储存，并如实施例1中所述作压缩试验。样品在压缩下逐渐塌缩，在应力-应变曲线上不可见屈服点或峰应力。

实施例 6

使1ml TCP与0.5ml粉末状PDLGA 50:50(由Aldrich提供(PLGA未经冷冻研磨，因为它已为粉末状)混合。向这些干燥成分逐滴加入0.2ml NMP，并用手以刮刀充分混合，以形成松散粘结的团块。然后，伴随进一步混合，加入5滴去离子水，以产生可模塑的浆。将将填充并压入塑模，然后推出进入去离子水。样品快速硬化以形成多孔圆柱形栓塞。将样品在37℃下在去离子水中储存，并如实施例1中所述作压缩试验。压缩试验得到0.5MPa的峰应力。

实施例 7

使1ml TCP与0.2ml粉末状PDLGA(50:50)混合。向这些干燥成分逐滴加入0.15ml NMP，并用手以刮刀充分混合，以形成松散粘结的团块。然后，伴随进一步混合，加入5滴去离子水，以产生可模塑的将。将其填充并压入塑模，然后推出进入去离子水。样品快速硬化以形成多孔圆柱形栓塞。将样品在37℃下在去离子水中储存，并如实施例1中所述作压缩试验。压缩试验得到1.25MPa的峰应力。

实施例 8

使1ml TCP与0.1ml粉末状PDLGA (50:50)混合。向这些干燥成分逐滴加入0.15ml NMP，并用手以刮刀充分混合，以形成松散粘结的团块。然后，伴随进一步混合，加入5滴去离子水，以产生可模塑的浆。将其填充并压入塑模，然后推出进入去离子水。样品快速硬化以形成多孔圆柱形栓塞。样品太脆以致于不能经受压缩试验。

实施例 9

使0.5ml TCP颗粒与0.5ml羟基磷灰石颗粒(2-3mm，由Plasma Biotal Ltd提供))和0.2ml粉末状PDLGA (50:50)组合。向干燥混合物逐滴加入0.25ml NMP，并用刮刀充分混合。另外加入5滴去离子水，产生粘结的浆，将其填入塑模，然后释放出来进入去离子水。样品快速硬化以形成多孔圆柱形栓塞。样品太脆以致于不能经受压缩试验。

实施例 10

使0.4ml TCP颗粒与1.2ml羟基磷灰石颗粒(2-3mm)和0.8ml粉末状PDLGA (50:50)组合。向干燥混合物逐滴加入0.25ml NMP，并用刮刀充分混合。另外加入5滴去离子水，产生粘结的浆，将其填入塑模，然后释放出来进入去离子水。样品快速硬化以形成多孔圆柱形栓塞。将样品在37℃下在去离子水中储存，并如实施例1中所述作压缩试验。压缩试验得到0.9MPa的峰应力。

实施例 11

使1ml TCP与0.25ml PDLGA(85:15)混合。然后加入1ml ε-己内酯(由Acros Organics提供)，并搅拌以形成可流动团块。将材料填入塑模，并加入1ml水。然后可将栓塞推出塑模，进入去离子水。约5分钟后移出样品并检视。其为粘结的多孔圆柱体，但仍很软，在16小时后其充分硬化。将样品在37℃下在去离子水中储存，并如实施例1中所述作压缩试验。压缩试验得到0.8MPa的峰应力。

实施例 12

使1ml TCP与0.25ml PDLGA 85:15混合，然后加入0.98g NMP。将混合物搅拌以形成可模塑团块，然后填入圆筒形塑模(内径=8.5mm)内，并用手指压力压紧。将材料栓塞推出进入去离子水，观察到在与水接触时立即硬化。

将样品在去离子水中储存24小时，然后移出并经空气干燥。

通过在骨空隙填料底上使用粘合片在黄铜针样品固定器上直接装入骨空隙填料样品，制备样品用于显微CT分析。利用85kV电压和68μA电流，使用显微聚焦X射线源，在Skyscan 1173显微CT上得到显微CT图像。用0.4°步长经过180°采集角来采集X射线阴影图像，利用4个平均数和6μm分辨率。用Skyscan提供的重构程序(N-Recon)将X射线阴影图像重建成2D横截面的堆叠。利用2的平滑因子、12的环状伪影校正（ring artefact correction）和50%-65%之间的束硬度校正因子（beam hardness correction factor），重构显微CT图像。

得自显微CT扫描的结果如下：

%开孔空间	41.0
		%闭孔空间	0.9
%总孔空间	41.9
		%材料	58.1

然后，用Instron 5569 通用试验机以2.5mm/min的速率对样品作压缩试验。样品具有2.33MPa的压缩模量和0.13MPa的失效应力。

实施例 13

使1ml TCP与1ml PDLGA 85:15混合，然后加入0.5g NMP。将混合物搅拌以形成可模塑团块，然后填入圆筒形塑模(内径=8.5mm)内，并用手指压力压紧。将材料栓塞推出进入去离子水，观察到在与水接触时立即硬化。

将样品在去离子水中储存24小时，然后移出并经空气干燥。

如实施例12中所述通过显微CT分析样品。得自显微CT扫描的结果如下：

%开孔空间	19.8
		%闭孔空间	1.6
%总孔空间	21.4
		%材料	78.6

然后，如实施例12中所述对样品作压缩试验。样品具有77.0MPa的压缩模量和3.78MPa的失效应力。

实施例 14

使2ml(=2.13g)HA颗粒(2-3mm，Plasma Biotal)与0.24g PDLGA 85:15混合，然后加入0.49g NMP。搅拌混合物，以溶解聚合物并涂覆陶瓷颗粒。这形成可模塑团块，然后将其填入圆筒形塑模(内径=11.8mm)中，并用手指压力压紧。将材料栓塞推出进入去离子水，观察到在与水接触时立即硬化。

将样品在去离子水中储存24小时，然后移出并经空气干燥。

%开孔空间	41.8
		%闭孔空间	0.1
%总孔空间	41.9
		%材料	58.1

然后，如实施例12中所述对样品作压缩试验。样品具有1.92MPa的压缩模量和0.14MPa的失效应力。

实施例 15

使0.19g PDLGA 85:15与0.37g NMP混合，以溶解聚合物。然后将2ml(=2.12g)HA颗粒(2-3mm，Plasma Biotal)混入聚合物溶液。搅拌混合物，以涂覆陶瓷颗粒。这形成可模塑团块，然后将其填入圆筒形塑模(内径=11.8mm)中，并用手指压力压紧。将材料栓塞推出进入去离子水，观察到在与水接触时立即硬化。

将样品在去离子水中储存24小时，然后移出并经空气干燥。

%开孔空间	39.7
		%闭孔空间	0.1
%总孔空间	39.8
		%材料	60.2

然后，如实施例12中所述对样品作压缩试验。样品具有3.21的压缩模量和0.18MPa的失效应力。

实施例 16

通过混合3g PDLGA与6g NMP，并使之在室温静置过夜，直至聚合物完全溶解，制备NMP中33.3%重量/重量的PLGA 85:15的溶液。

使4ml(=1.46g)HA/TCP颗粒(0.8-1.5mm，由Ceramisys Ltd提供)与0.52g的33.3% PDLGA溶液混合，并充分搅拌，以涂覆颗粒。将所得团块填入圆筒形塑模(内径=11.8mm)中，并用手指压力压紧。将材料栓塞推出进入去离子水，观察到在与水接触时立即硬化。

将样品在去离子水中储存3天，然后移出并经空气干燥。

%开孔空间	44.5
		%闭孔空间	0.4
%总孔空间	44.9
		%材料	55.1

然后，如实施例12中所述对样品作压缩试验。样品具有3.96MPa的压缩模量和0.24MPa的失效应力。

实施例 17

使2ml(=2.18g)HA颗粒(2-3mm，plasma Biotal)与0.53g实施例16中所用的33.3% PDLGA溶液混合，并充分搅拌，以涂覆颗粒。将所得团块填入圆筒形塑模(内径=11.8mm)中，并用手指压力压紧。将材料栓塞推出进入去离子水，观察到在与水接触时立即硬化。

将样品在去离子水中储存3天，然后移出并经空气干燥。

%开孔空间	42.9
		%闭孔空间	0.0
%总孔空间	42.9
		%材料	57.1

然后，如实施例12中所述对样品作压缩试验。样品具有13.3MPa的压缩模量和0.37MPa的失效应力。

实施例 18

使2ml(=2.12g)HA颗粒(2-3mm，plasma Biotal)与0.70g实施例16中所用的33.3% PDLGA溶液混合，并充分搅拌，以涂覆颗粒。将所得团块填入圆筒形塑模(内径=11.8mm)中，并用手指压力压紧。将材料栓塞推出进入去离子水，观察到在与水接触时立即硬化。

将样品在去离子水中储存24小时，然后移出并经空气干燥。

%开孔空间	36.0
		%闭孔空间	0.1
%总孔空间	36.1
		%材料	63.9

然后，如实施例12中所述对样品作压缩试验。样品具有31.5MPa的压缩模量和1.52MPa的失效应力。

实施例 19

使2ml(=0.72g)HA/TCP颗粒(0.8-1.5mm，Ceramisys)与2ml(=1.72g)蔗糖混合，然后进一步与0.70g实施例16中所用的33.3% PDLGA溶液混合，并充分搅拌，以涂覆颗粒。将所得团块填入圆筒形塑模(内径=11.8mm)中，并用手指压力压紧。将材料栓塞推出进入去离子水，观察到在与水接触时立即硬化，但有一些陶瓷颗粒脱落。也观察到蔗糖溶解，产生孔。

将样品在去离子水中储存24小时，然后移出并经空气干燥。

%开孔空间	55.3
		%闭孔空间	0.5
%总孔空间	55.8
		%材料	44.2

然后，如实施例12中所述对样品作压缩试验。样品具有6.07MPa的压缩模量和2.13MPa的失效应力。

实施例 20

使2.5ml PDLGA 85:15颗粒(如收到原样–未冷冻研磨)与0.32g NMP混合。NMP使聚合物颗粒为粘性，使得形成可模塑的粘结团块。将此填入圆筒形塑模(内径=11.8mm)中，并用手指压力压紧。将材料栓塞推出进入去离子水，观察到在与水接触时立即硬化。

将样品在去离子水中储存24小时，然后移出并经空气干燥。

%开孔空间	37.7
		%闭孔空间	0.2
%总孔空间	37.9
		%材料	62.1

然后，如实施例12中所述对样品作压缩试验。样品具有26.5MPa的压缩模量和3.65MPa的失效应力。

实施例 21

使1.25ml PDLGA 85:15颗粒(如收到原样–未冷冻研磨)与1.25ml HA/TCP (0.8-1.5mm，Ceramisys)混合，再与0.33g NMP混合。NMP使聚合物颗粒为粘性，使得形成可模塑的粘结团块。将此填入圆筒形塑模(内径=11.8mm)中，并用手指压力压紧。将材料栓塞推出进入去离子水，观察到在与水接触时立即硬化。在将栓塞分配进入水时，有一些陶瓷颗粒从表面脱落。

将样品在去离子水中储存24小时，然后移出并经空气干燥。

%开孔空间	42.6
		%闭孔空间	1.2
%总孔空间	43.8
		%材料	56.2

然后，如实施例12中所述对样品作压缩试验。样品具有0.97MPa的压缩模量和0.16MPa的失效应力。

以下表1总结来自实施例1-11的成分和结果。

以下表2总结来自实施例12-21的组成。

以下表3总结来自实施例12-21的试验结果。

表1和3中的结果显示，可得到能够经受高达5MPa或更高应力、同时仍保持高多孔结构含量的材料。松质骨的压缩强度一般在2-12MPa的范围内，因此，可以看到，可制备具有在此范围的强度的骨空隙填充材料(实施例1、2、13、19和20)。松质骨的杨氏模量一般在4-350MPa的范围内，也可以看到，可制备具有在此范围的压缩模量的材料(实施例13、16、17、18、19、20)。所有样品具有高度的多孔结构(20-60%)，如表3中所见，并且重要的是，其中的大多数是具有仅很低含量闭孔空间的互连多孔结构，因此允许骨长入遍及材料。可以看到，包含致孔剂(例如在实施例19中)增加多孔结构。

Claims

1.一种用于骨空隙填充的植入材料，所述植入材料包含第一生物可再吸收聚合物颗粒和生物可相容水混溶性溶剂，其中所述溶剂至少部分溶解和/或软化聚合物颗粒，以形成可模塑团块，所述可模塑团块可用于填充骨缺损，但在所述植入材料暴露于水时硬化，其中所述植入材料具有适于骨长入的大孔结构，其中所述植入材料进一步包含生物陶瓷材料，且所述生物陶瓷材料与所述第一生物可再吸收聚合物形成为混合物，所述植入材料包含50-3000微米的孔，这些孔提供适于骨长入的大孔结构含量。

2.权利要求1的植入材料，所述植入材料包含100-2000微米的孔。

3.权利要求1的植入材料，所述植入材料包含120-1500微米的孔。

4.权利要求1或2的植入材料，其中所述第一生物可再吸收聚合物颗粒包括微粒、片状物或粉末。

5.权利要求1或2的植入材料，其中所述生物陶瓷材料多孔，并且包括颗粒、片状物或粉末。

6.权利要求1或2的植入材料，其中所述生物陶瓷材料包含10-1000微米的孔。

7.权利要求6的植入材料，其中所述生物陶瓷材料包含15-500微米的孔。

8.权利要求6的植入材料，其中所述生物陶瓷材料包含20-300微米的孔。

9.权利要求1或2的植入材料，其中所述第一生物可再吸收聚合物颗粒包括由不同材料形成的芯。

10.权利要求9的植入材料，其中所述芯由生物陶瓷材料形成。

11.权利要求9的植入材料，其中所述芯包括内芯和外芯，其中所述内芯由生物陶瓷材料形成，而所述外芯包含第二生物可再吸收聚合物。

12.权利要求11的植入材料，其中所述外芯进一步包含生物活性剂或治疗剂。

13.权利要求1或2的植入材料，其中所述植入材料包含生物活性剂或治疗剂。

14.权利要求13的植入材料，其中所述第一生物可再吸收聚合物进一步包含生物活性剂或治疗剂。

15.权利要求12的植入材料，其中所述生物活性剂或治疗剂包括以下至少之一：生长因子；骨合成代谢剂；抗再吸收剂；抗生素；抗癌药；抗炎剂和/或止痛剂。

16.权利要求15的植入材料，其中所述生长因子选自任何骨形态发生蛋白、血小板衍生生长因子、生长激素、转化生长因子-β或胰岛素样生长因子；所述骨合成代谢剂选自甲状旁腺激素或特立帕肽；所述抗再吸收剂选自包括依替膦酸盐、氯膦酸盐、替鲁膦酸盐、帕米膦酸盐、奈立膦酸盐、奥帕膦酸盐、阿仑膦酸盐、伊班膦酸盐、利塞膦酸盐或唑来膦酸盐的二膦酸盐或雷尼酸锶；所述抗生素选自庆大霉素、万古霉素、妥布霉素、红霉素或克林霉素；所述抗癌药选自紫杉醇或巯基嘌呤；所述抗炎剂和/或止痛剂选自乙酰水杨酸、布洛芬、萘普生、吲哚美辛、酮洛芬或双氯芬酸。

17.权利要求11或12的植入材料，其中所述第二生物可再吸收聚合物在所述生物可相容溶剂中比所述第一生物可再吸收聚合物难溶。

18.权利要求1或2的植入材料，其中所述生物陶瓷材料包括以下至少之一：磷酸钙，包括羟基磷灰石、被取代的羟基磷灰石、磷酸三钙、双相磷酸钙、磷酸四钙、磷酸八钙、二水合磷酸二钙、磷酸二钙、焦磷酸钙、二水合焦磷酸钙、磷酸七钙、一水合磷酸钙；硫酸钙；生物活性的玻璃或玻璃陶瓷。

19.权利要求1或2的植入材料，其中所述第一生物可再吸收聚合物包括以下至少之一：包含聚α-羟基酸组的聚合物，包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚L-丙交酯、聚DL-丙交酯、丙交酯-乙交酯共聚物、丙交酯-己内酯共聚物、L-丙交酯-DL-丙交酯共聚物、聚己内酯；生物可再吸收聚酐、聚酰胺、聚原酸酯、聚二氧杂环己酮、聚碳酸酯、聚氨基酸、聚氨基-酯、聚酰氨基-碳酸酯、聚膦腈、聚醚、聚氨酯或聚氰基丙烯酸酯。

20.权利要求11的植入材料，其中所述第二生物可再吸收聚合物包括以下至少之一：包含聚α-羟基酸组的聚合物，包括聚乳酸、聚乙醇酸、聚L-丙交酯、聚DL-丙交酯、丙交酯-乙交酯共聚物、丙交酯-己内酯共聚物、L-丙交酯-DL-丙交酯共聚物、聚己内酯；生物可再吸收聚酐、聚酰胺、聚原酸酯、聚二氧杂环己酮、聚碳酸酯、聚氨基酸、聚氨基-酯、聚酰氨基-碳酸酯、聚膦腈、聚醚、聚氨酯、聚氰基丙烯酸酯；多糖，包括藻酸盐、壳聚糖、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、葡聚糖或透明质酸。

21.权利要求1或2的植入材料，其中所述生物可相容水混溶性溶剂包括以下至少之一：N-甲基-吡咯烷酮、二甲基亚砜、丙酮、聚乙二醇、四氢呋喃、异丙醇或己内酯。

22.权利要求1或2的植入材料，其中所述植入材料包括不溶于生物可相容溶剂的水溶性致孔剂。

23.权利要求22的植入材料，其中所述水溶性致孔剂包括以下至少之一：可溶性无机盐；可溶性有机化合物；或水溶性聚合物。

24.权利要求23的植入材料，其中所述可溶性无机盐选自氯化钠、氯化钙、氯化锶或氯化镁；所述可溶性有机化合物选自蔗糖、葡萄糖、乳糖、葡糖酸钙、或乳酸钙；所述水溶性聚合物选自聚乙二醇、聚氧化乙烯、氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基膦酸、或选自羧甲基纤维素、藻酸钠、壳聚糖或葡聚糖的多糖。

25.权利要求1或2的植入材料，其中所述植入材料具有大于15%的开孔率。

26.权利要求25的植入材料，其中所述植入材料具有15%-70%的开孔率。

27.权利要求26的植入材料，其中所述植入材料具有20%-55%的开孔率。

28.权利要求26的植入材料，其中所述植入材料具有25%-45%的开孔率。