CN108498873A - 用于脊柱融合手术的组合物和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于脊柱融合手术的组合物和方法。本发明提供在脊柱融合手术中促进骨融合的组合物和方法。在一些实施方案中，进行脊柱融合手术的方法包括提供包含分配在生物相容性基质中的PDGF的组合物，并将该组合物施用到需要脊柱融合的部位。

Description

用于脊柱融合手术的组合物和方法

本申请是申请日为2011年12月13日、申请号为201180067451.1、发明名称为“用于脊柱融合手术的组合物和方法”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请依据35 U.S.C. § 119(e)要求于2010年12月13日提交的美国临时专利申请No.61/422,649的权益，其全部内容在此并入作为参考。

发明领域

本发明涉及用于脊柱融合手术的组合物和方法。

发明背景

脊柱融合被用于矫正脊柱畸形和治疗椎骨骨折、脊柱不稳或慢性背痛。根据美国骨科医师学会（American Academy of Orthopaedic Surgeons），在2003年进行了325,000多例脊柱融合，其中约162,000例在腰椎（Spinal Fusion. Your Orthopaedic Connection2007年9月[2009年1月20日引用]，可从http://orthoinfo.aaos.org/topic.cfm .topic=A00348获得）。一种脊柱融合手术是椎间融合，其中去除所有或部分椎间盘，并在椎体间插入支撑间隔物用于支撑和促进骨骼生长。利用置于间隔物中的移植材料进一步促进骨骼生长。自体骨移植物（通常取自髂骨）通常用于促进脊柱融合。虽然存在与其使用相关的限制，包括可用性、供区发病率、疼痛、感染、神经损伤和出血（Fowler, B.L., B.E. Dall和D.E.Rowe, Complications associated with harvesting autogeneous iliac bone graft. American Journal of Orthopedics, 1995. 24: p. 895-903; Goulet, J.等人,Autogenous iliac crest bone graft: complications and functional assessment.Clinical Orthopedics and Related Research, 1997.339: p. 76-81; Vaccaro, A,The role of the osteoconductive scaffold in synthetic bone graft.Orthopedics, 2002. 25 (5 Suppl): p. s571-s578），但自体移植物由于其骨传导性和骨诱导性被认为是“金标准”。同种异体移植物是自体移植物的替代物，其消除了与供区发病率相关的并发症，然而，同种异体移植物的加工和消毒可导致与自体移植物相比的生物活性的降低（Khan, S.F.等人, The biology of bone grafting. Journal of theAmerican Academy of Orthopaedic Surgeons, 2005. 13: p. 77-86）。

鉴于与自体和同种异体骨移植物相关的困难，期望提供替代骨再生系统。

发明概述

本发明提供用于脊柱融合手术的组合物和方法。这些组合物和方法促进脊椎骨融合。本组合物和方法可例如通过在融合部位促进骨性愈合来促进脊柱融合手术中的愈合反应。

本发明的一个方面是在脊柱融合手术中促进骨融合的方法，其包括将组合物给予需要脊柱融合的部位，该组合物包含生物相容性基质和含有血小板衍生生长因子（PDGF）的溶液，其中该溶液掺入在生物相容性基质中，其中该生物相容性基质包含骨支架材料，并且其中该骨支架材料包含多孔磷酸钙或同种异体移植物。在一些实施方案中，该骨支架材料包含磷酸钙。在一些实施方案中，所述磷酸钙包含β-磷酸三钙。在一些实施方案中，该骨支架材料包含同种异体移植物。在一些实施方案中，PDGF以约0.01 mg/ml至约10.0 mg/ml的浓度存在于溶液中。在一些实施方案中，PDGF以约0.05 mg/ml至约5.0 mg/ml的浓度存在于溶液中。在一些实施方案中，PDGF以约0.1 mg/ml至约1.0 mg/ml的浓度存在于溶液中。在一些实施方案中，PDGF以约0.2 mg/ml至约0.4 mg/ml的浓度存在于溶液中。在一些实施方案中，PDGF以约0.3 mg/ml的浓度存在于溶液中。在一些实施方案中，PDGF包含PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB、PDGF-CC、PDGF-DD、或其混合物或衍生物。在一些实施方案中，PDGF包含PDGF-BB。在一些实施方案中，PDGF由PDGF-BB组成。在一些实施方案中，PDGF-BB包含至少65%的完整PDGF-BB同源二聚体。在一些实施方案中，PDGF-BB是重组人(rh)PDGF-BB。在一些实施方案中，该溶液包含缓冲液中的PDGF。在一些实施方案中，该溶液由缓冲液中的PDGF组成。在一些实施方案中，该缓冲液是醋酸钠。在一些实施方案中，该骨支架材料包含大小约50微米至约5000微米的颗粒。在一些实施方案中，该骨支架材料由大小约50微米至约5000微米的颗粒组成。在一些实施方案中，该骨支架材料包含大小约100微米至约5000微米的颗粒。在一些实施方案中，该骨支架材料由大小约100微米至约5000微米的颗粒组成。在一些实施方案中，该骨支架材料包含大小约100微米至约300微米的颗粒。在一些实施方案中，该骨支架材料由大小约100微米至约300微米的颗粒组成。在一些实施方案中，该骨支架材料包含大小约1000微米至约2000微米的颗粒。在一些实施方案中，该骨支架材料由大小约1000微米至约2000微米的颗粒组成。在一些实施方案中，该骨支架材料包含大小约250微米至约1000微米的颗粒。在一些实施方案中，该骨支架材料由大小约250微米至约1000微米的颗粒组成。在一些实施方案中，该骨支架材料包含大小约1000微米至约3000微米的颗粒。在一些实施方案中，该骨支架材料由大小约1000微米至约3000微米的颗粒组成。在一些实施方案中，该骨支架材料的孔隙率大于约25%。在一些实施方案中，该骨支架材料的孔隙率大于约40%。在一些实施方案中，该骨支架材料的孔隙率大于约50%。在一些实施方案中，该骨支架材料的孔隙率大于约80%。在一些实施方案中，该骨支架材料的孔隙率大于约90%。在一些实施方案中，该骨支架材料具有大孔隙率。在一些实施方案中，该骨支架材料具有便于细胞迁移到基质中的孔隙率。在一些实施方案中，该骨支架材料包含连通孔。在一些实施方案中，该骨支架材料是可再吸收的，使得至少80%的骨支架材料在被植入1年内被再吸收。在一些实施方案中，所述溶液被吸收或吸附到该骨支架材料。在一些实施方案中，该骨支架材料能吸收等于骨支架自身重量的至少约25%的量的溶液。在一些实施方案中，该骨支架材料能吸收等于骨支架自身重量的至少约50%的量的溶液。在一些实施方案中，该骨支架材料能吸收等于骨支架自身重量的至少约100%的量的溶液。在一些实施方案中，该骨支架材料能吸收等于骨支架自身重量的至少约200%的量的溶液。在一些实施方案中，该骨支架材料能吸收等于骨支架自身重量的至少约300%的量的溶液。在一些实施方案中，该生物相容性基质进一步包含生物相容性粘合剂。在一些实施方案中，该生物相容性粘合剂包含胶原蛋白。在一些实施方案中，该骨支架材料和胶原蛋白以约80:20的比例存在。在一些实施方案中，该生物相容性基质由磷酸钙组成。在一些实施方案中，该生物相容性基质由磷酸钙和胶原蛋白组成。在一些实施方案中，该生物相容性基质由同种异体移植物组成。在一些实施方案中，该生物相容性基质由同种异体移植物和胶原蛋白组成。在一些实施方案中，该方法包括：对患者进行脊柱融合手术；将组合物施用到需要脊柱融合的部位；并且在该部位使骨融合发生。在一些实施方案中，该脊柱融合手术是椎间融合手术。在一些实施方案中，该脊柱融合手术是腰椎融合手术。在一些实施方案中，该脊柱融合手术是颈椎融合手术。在一些实施方案中，该脊柱融合手术包括促进骨性愈合。

在另一个方面，除非另有说明或从特定的上下文可以清楚看出，本文提供本文所述的组合物与本文所述的方法有关的用途。本文所述的组合物还可用于制备用于本文所述方法的药物。

在另一个方面，本发明提供用于脊柱融合手术的试剂盒，其包括在第一包装中的生物相容性基质（或生物相容性基质的一种或多种组分）和在第二包装中的包含PDGF的溶液。该试剂盒可进一步提供进行脊柱融合手术的方法的使用说明书。在一些实施方案中，该溶液包含预定浓度的PDGF。PDGF的浓度可以根据进行的脊柱融合手术的要求预先确定。此外，在一些实施方案中，生物相容性基质可以以预定量存在于试剂盒中。在一些实施方案中，该试剂盒中的生物相容性基质包含骨支架材料，或骨支架材料和生物相容性粘合剂。在一些实施方案中，该骨支架材料包含磷酸钙，如β-TCP。在一些实施方案中，该骨支架材料包含同种异体移植物。在一些实施方案中，所述粘合剂包含胶原蛋白。由试剂盒提供的生物相容性基质的量可能与进行的脊柱融合手术的要求有关。在一些实施方案中，含有PDGF溶液的第二包装包括小瓶。在一些实施方案中，含有PDGF溶液的第二包装包括注射器。注射器可便于将PDGF溶液分配到施用在手术部位（如脊柱融合手术中的骨融合部位）的生物相容性基质中或生物相容性基质上。在一些实施方案中，一旦将PDGF溶液掺入在生物相容性基质中，就将所得组合物置于注射器和/或套管中用于传递到需要脊柱融合的部位。或者，可以将组合物以另外的施用方式（如手术装置、抹刀（spatula）、勺子、刀或等效装置）施用到所需部位。

本发明另外提供制备用于脊柱融合手术的组合物的方法以及进行脊柱融合手术的方法。在一些实施方案中，制备组合物的方法包括提供包含PDGF的溶液，提供生物相容性基质，并将PDGF溶液分配或掺入在生物相容性基质中。

在另一个实施方案中，进行脊柱融合手术的方法包括提供包含分配在生物相容性基质中的PDGF溶液的组合物，并将该组合物施用到需要脊柱融合的部位。在一些实施方案中，进行脊柱融合手术的方法包括将该组合物施用到多个脊柱骨中需要骨融合的至少一个部位。在一些实施方案中，将该组合物施用到需要骨融合的部位包括将该组合物注射到需要骨融合的部位中。

在一些实施方案中，进行脊柱融合手术的方法包括通过手术到达需要脊柱融合的部位，加入包含分配在生物相容性基质中的PDGF溶液的组合物，将该组合物施用到需要骨融合的部位，在组合物上面缝合软组织，并为了后续骨形成使细胞迁移、长入和渗透到组合物中。

在一些实施方案中，脊柱融合手术包括椎间融合手术。在一些实施方案中，脊柱融合手术包括后外侧融合手术。在一些实施方案中，脊柱融合手术是腰椎融合手术。在一些实施方案中，脊柱融合手术是颈椎融合手术。在一些实施方案中，脊柱融合手术是胸椎融合手术。在一些实施方案中，脊柱融合手术是骶骨融合手术。

因此，本发明的一个目的是提供包含掺入在生物相容性基质中的PDGF的组合物，其中该组合物可用于在脊柱融合手术中促进骨融合。

本发明的另一个目的是提供脊柱融合手术，该手术使用包含生物相容性基质中的PDGF的组合物。

本发明的另一个目的是在脊柱融合手术中加速与骨融合有关的愈合。

在以下说明书中更详细地描述本发明的这些和其它实施方案。在纵览以下公开的实施方案和权利要求的详细描述后，本发明的这些和其它目的、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

图1A和图1B表示按治疗分组的各样本的代表性显微CT（microCT）图像。

图2A和图2B表示新制备ABG、正常骨、新制备AIBG、以及ABG-、AIBG-和自体移植物-治疗组的样本的代表性差分密度分析显微CT图像。

图3A和图3B表示各治疗组的代表性组织学图像。

图4表示ABG和AIBG治疗组的代表性组织学图像。

详细描述

本文引用的所有参考文献，包括但不限于专利、专利申请和科学文献，在此其全部内容并入本文作为参考。

本发明提供包含掺入在生物相容性基质中的PDGF溶液的组合物，以及促进脊柱融合手术中骨融合的方法。脊柱融合，也被称为脊椎融合术或脊柱制动术，是用于连接两个或更多个椎骨的外科技术。脊柱融合的类型包括但不限于：椎间融合、后外侧融合和颈椎间盘切除及融合。

椎间融合将骨移植物（例如本发明的组合物）置于通常椎间盘所在区域的椎骨间。为脊柱融合做准备，可将椎间盘完全去除。可将装置置于椎骨间以维持脊柱对齐和椎间盘高度。该椎间装置可以是例如间隔物。该椎间装置可由例如塑料或钛制成。然后在椎骨的终板间发生融合。椎间融合的类型包括：前路腰椎椎间融合（ALIF）、后路腰椎椎间融合（PLIF）和经椎间孔腰椎椎间融合（TLIF）。在一些实施方案中，通过称为固定的过程增强融合，所述固定是指放置金属螺钉（通常由钛制成的椎弓根螺钉）、杆或板、间隔物或笼以稳定椎骨而便于骨融合。在融合手术中，可使用外部支撑（矫正器）。

后外侧融合将骨移植物置于脊柱后部的横突间。然后可用螺钉和/或线穿过每个椎骨的椎弓根连接到椎骨每一侧的金属杆上来将这些椎骨适当固定。

定义

本文所用“促进”或“便于”脊柱融合是指旨在期望影响脊柱融合手术的临床进展的临床干预。临床干预的期望效果包括但不限于，例如以下的一种或多种：在融合部位增大骨密度程度和/或加速骨形成（如加速骨密度），在融合部位增大骨性愈合或骨桥接程度和/或加速骨性愈合或骨桥接，在骨融合部位改善骨的组成和/或结构（例如在骨融合部位与天然骨更相似）。

本文所用术语“有效量”是指在必要的剂量和经必要的一段时间可有效达到所需治疗效果的至少的剂量。有效量可以通过一次或多次给药提供。

本文提及“约”某个值或参数也包括（和描述）针对该值或参数本身的实施方案。

本文和所附权利要求中所用单数形式（“a”、“an”和“the”）包括复数指代，除非上下文另有明确指示。例如，提及“PDGF同源二聚体”是指代一个或多个PDGF同源二聚体，并包括本领域技术人员所知的其等价物，诸如此类。

应该理解，本文所述的本发明的所有方面和实施方案可包括“包括所述方面和实施方案”、“由所述方面和实施方案组成”和“基本上由所述方面和实施方案组成”。应当理解，“基本上由所列举元素组成”的方法或组合物仅包括指定的步骤或材料，以及不实质上影响那些方法和组合物的基本特征和新的特征的那些。

“骨支架材料”和“骨替代剂”在本文中可互换使用。

PDGF溶液

在一个方面，本发明提供的用于脊柱融合手术的组合物包含含有PDGF的溶液和生物相容性基质，其中该溶液分配或掺入在所述生物相容性基质中。在一些实施方案中，PDGF以约0.01 mg/ml至约10 mg/ml、约0.05 mg/ml至约5 mg/ml、或约0.1 mg/ml至约1.0 mg/ml的浓度存在于溶液中。PDGF可以以这些规定范围内的任意浓度（包括各个范围的上限和下限）存在于溶液中。在其它的实施方案中，PDGF以下列任一种浓度存在于溶液中：约0.05 mg/ml、约0.1 mg/ml、约0.15 mg/ml、约0.2 mg/ml、约0.25 mg/ml、约0.3 mg/ml、约0.35 mg/ml、约0.4 mg/ml、约0.45 mg/ml、约0.5 mg/ml、约0.55 mg/ml、约0.6 mg/ml、约0.65 mg/ml、约0.7 mg/ml、约0.75 mg/ml、约0.8 mg/ml、约0.85 mg/ml、约0.9 mg/ml、约0.95 mg/ml、或约1.0 mg/ml。应当理解这些浓度仅仅是特定实施方案的实例，而PDGF的浓度可以在上述规定的任一个浓度范围内，包括各个范围的上限和下限。

不同量的PDGF可用于本发明的组合物中。在一些实施方案中，所用PDGF的量包括下列范围内的量：约1 μg至约50 mg、约10 μg至约25 mg、约100 μg至约10 mg、或约250 μg至约5 mg。

在本发明的一些实施方案中PDGF或其它生长因子的浓度可以通过利用美国专利Nos. 6,221,625、5,747,273和5,290,708（通过引用并入本文中）中所述的酶联免疫分析法、或者本领域已知的用于测定PDGF浓度的任何其它分析法测定。当在本文中提供时，基于PDGF二聚体（如PDGF-BB；MW约25 kDa）的分子量（MW）测定PDGF的摩尔浓度。

PDGF可包含PDGF同源二聚体和/或异源二聚体，包括PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB、PDGF-CC、PDGF-DD、以及它们的混合物和衍生物。在一些实施方案中，PDGF包含PDGF-BB。在另一个实施方案中，PDGF包含重组人(rh)PDGF，如rhPDGF-BB。

在一些实施方案中，PDGF可从天然来源获得。在其它实施方案中，可通过重组DNA技术制备PDGF。在其它实施方案中，可利用本领域普通技术人员已知的肽合成技术（如固相肽合成）制备PDGF或其片段。当从天然来源获得时，PDGF可来源于生物体液。根据一些实施方案，生物体液可包括与活生物体有关的任何处理或未处理的体液，包括血液。

在另一个实施方案中，生物体液还可包括血液组分，所述血液组分包括血小板浓缩液（PC）、机采血小板（apheresed platelet）、富血小板血浆（PRP）、血浆、血清、新鲜冷冻血浆（FFP）和血沉棕黄层（BC）。在另一个实施方案中，生物体液可包括自血浆分离并重新悬浮于生理液体中的血小板。

在一些实施方案中，当由重组DNA技术制备PDGF时，可将编码单个单体（如PDGF B-链或A-链）的DNA序列插入用于表达的培养的原核细胞或真核细胞中，以随后制备同源二聚体（如PDGF-BB或PDGF-AA)。在其它实施方案中，可通过以下方法制备PDGF异源二聚体：将编码异源二聚体的两个单体单元的DNA序列插入培养的原核细胞或真核细胞中，并使细胞加工已转译的单体单元以制备异源二聚体（如PDGF-AB）。市售GMP重组PDGF-BB可从ChironCorporation (Emeryville, CA)获得。研究级rhPDGF-BB可从多个来源获得，包括R&DSystems, Inc. (Minneapolis, MN)、BD Biosciences (San Jose, CA)和Chemicon,International (Temecula, CA)。

在本发明的一些实施方案中，PDGF包含PDGF片段。在一些实施方案中，rhPDGF-B包含以下片段：完整B链的1-31、1-32、33-108、33-109和/或1-108位的氨基酸序列。美国专利No. 5,516,896的图15中提供了PDGF B链的全部氨基酸序列(1-109)，其全部公开内容在此通过引用并入。应当理解，本发明的rhPDGF-BB组合物可包含完整rhPDGF-B(1-109)及其片段的组合。可采用PDGF的其它片段，如美国专利No. 5,516,896中公开的那些。根据一个实施方案，rhPDGF-BB包含至少65％的完整rhPDGF-B(1-109)。在另一个实施方案中，rhPDGF-BB包含至少75％、80％、85％、90％、95％或99％的完整rhPDGF-B(1-109)。

在本发明的一些实施方案中，可纯化PDGF。本文所用的纯化的PDGF包括在加入到本发明的溶液中之前具有大于约95重量％的PDGF的组合物。所述溶液可以是任何药学上可接受的溶液。在其它实施方案中，可基本上纯化PDGF。本文所用的基本上纯化的PDGF包括在加入到本发明的溶液中之前具有约5重量％-约95重量％的PDGF的组合物。在一些实施方案中，基本上纯化的PDGF包括在加入到本发明的溶液中之前具有约65重量％-约95重量％的PDGF的组合物。在其它实施方案中，基本上纯化的PDGF包括在加入到本发明的溶液中之前具有约70重量％-约95重量％、约75重量％-约95重量％、约80重量％-约95重量％、约85重量％-约95重量％或约90重量％-约95重量％的PDGF的组合物。可以将纯化的PDGF和基本上纯化的PDGF加入到支架和粘合剂中。

在另一个实施方案中，可部分纯化PDGF。本文所用的部分纯化的PDGF包括在富血小板血浆（PRP）、新鲜冷冻血浆（FFP）或需要采集并分离以制备PDGF的任何其它血液制品的情况下具有PDGF的组合物。本发明的实施方案预期本文提供的任何PDGF亚型，包括同源二聚体和异源二聚体，可被纯化或部分纯化。含有PDGF混合物的本发明的组合物可以按部分纯化的比例含有PDGF亚型或PDGF片段。在一些实施方案中，可以按美国专利申请序列号11/159,533（公开号20060084602）所述制备部分纯化和纯化的PDGF。

在一些实施方案中，通过使PDGF溶于水性介质或者一种或多种缓冲液中来形成包含PDGF的溶液。适用于本发明的PDGF溶液的缓冲液可包括但不限于：碳酸盐、磷酸盐（如磷酸盐缓冲盐水）、组氨酸、乙酸盐（如乙酸钠）、酸性缓冲液如乙酸和HCl、以及有机缓冲液如赖氨酸，Tris缓冲液（如三（羟甲基）氨基乙烷），N-2-羟乙基哌嗪-N'-2-乙磺酸(FIEPES)和3-(N-吗啉代)丙磺酸(MOPS)）。可基于与PDGF的生物相容性和缓冲液阻止不想要的蛋白修饰的能力来选择缓冲液。可基于与宿主组织的相容性来另外选择缓冲液。在一些实施方案中，使用乙酸钠缓冲液。可采用不同摩尔浓度的缓冲液，例如约0.1 mM-约100 mM、约1 mM-约50 mM、约5 mM-约40 mM、约10 mM-约30 mM或约15 mM-约25 mM、或这些范围内的任何摩尔浓度。在一些实施方案中，采用约20 mM摩尔浓度的乙酸盐缓冲液。

在另一个实施方案中，通过使冻干的PDGF溶于水来形成包含PDGF的溶液，其中在溶解之前将PDGF从适当的缓冲液中冻干。

根据本发明的实施方案，包含PDGF的溶液可具有约3.0-约8.0的pH。在一些实施方案中，包含PDGF的溶液具有约5.0-约8.0、约5.5-约7.0或约5.5-约6.5、或这些范围内的任何值的pH。在一些实施方案中，包含PDGF的溶液的pH可与PDGF或任何其它所需的生物活性剂的长期稳定性和功效相配。PDGF在酸性环境中可能更稳定。因此，根据一个实施方案，本发明包括PDGF溶液的酸性储存制剂。根据该实施方案，PDGF溶液优选具有约3.0-约7.0或约4.0-约6.0的pH。然而在具有中性pH范围的溶液中PDGF的生物活性可最佳化。因此，在另一个实施方案中，本发明包括PDGF溶液的中性pH制剂。根据该实施方案，PDGF溶液具有约5.0-约8.0、约5.5-约7.0或约5.5-约6.5的pH。根据本发明的方法，将酸性PDGF溶液重新配制成中性pH组合物。根据本发明优选的实施方案，溶液中所用PDGF为rh-PDGF-BB。在另一个实施方案中，可以改变含有PDGF的溶液的pH以使PDGF与生物相容性基质的结合动力学最优化。

在一些实施方案中，包含PDGF的溶液的pH可由本文中所列举的缓冲液控制。不同的蛋白质表现出不同的其在其中稳定的pH范围。蛋白质的稳定性主要由等电点和蛋白质上的电荷反映。pH范围可影响蛋白质的构象结构和蛋白质对蛋白降解、水解、氧化以及可导致蛋白质的结构和/或生物活性改变的其它过程的敏感性。

在一些实施方案中，包含PDGF的溶液可进一步包含另外的组分，如其它生物活性剂。在其它实施方案中，包含PDGF的溶液可进一步包含细胞培养基、其它稳定化蛋白质如白蛋白、抗细菌剂、蛋白酶抑制剂（例如乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二醇双(β-氨基乙基醚)-N,N,N',N'-四乙酸(EGTA)、抑肽酶、ε-氨基己酸(EACA)等）和/或其它生长因子，如成纤维细胞生长因子(FGFs)、表皮生长因子(EGFs)、转化生长因子(TGFs)、角质细胞生长因子(KGFs)、胰岛素样生长因子(IGFs)、骨形态发生蛋白(BMPs)或其它PDGF，包括PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB、PDGF-CC和/或PDGF-DD的组合物。

生物相容性基质

植入材料的生物相容性基质为（或另外包含）一种或多种骨替代剂。该基质可任选进一步包含生物相容性粘合剂。

骨支架材料

根据本发明的一些实施方案，生物相容性基质包含骨支架材料。应当理解，术语骨支架材料和骨替代剂在本专利申请中可互换使用。骨支架材料为发生新骨和组织生长提供框架或支架。骨替代剂是可用于永久地或暂时地代替骨的试剂。在植入后，骨替代剂可被身体保留，或其可被身体吸收并被骨取代。示例性骨替代剂包括：例如，磷酸钙（如磷酸三钙（如β-TCP）、羟基磷灰石、低结晶羟基磷灰石、无定形磷酸钙、偏磷酸钙、磷酸二钙二水合物、磷酸七钙、焦磷酸钙二水合物、焦磷酸钙和磷酸八钙）、硫酸钙、和同种异体移植物（如矿化骨、矿化脱蛋白异种移植物、或脱矿骨（如脱矿冻干皮质骨或松质骨））。在一些实施方案中，骨支架材料包含磷酸钙。在一些实施方案中，磷酸钙包含β-TCP。在一些实施方案中，骨支架材料包含同种异体移植物。在一些实施方案中，生物相容性基质可包含有或没有生物相容性粘合剂的磷酸钙颗粒，或骨同种异体移植物，如脱矿冻干骨同种异体移植物（DFDBA）或颗粒状脱矿骨基质（DBM）。在另一个实施方案中，生物相容性基质可包含骨同种异体移植物，如DFDBA或DBM。在一个实施方案中，该载体物质是可生物再吸收的。在一些实施方案中，骨支架材料包含至少一种磷酸钙。在其它实施方案中，骨支架材料包含多种磷酸钙。在本发明的一些实施方案中，适合用作骨支架材料的磷酸钙具有0.5-2.0的钙/磷原子比。在一些实施方案中，生物相容性基质包含同种异体移植物，如DFDBA或颗粒状DBM。

适合用作骨支架材料的磷酸钙的非限制性实例包括：无定形磷酸钙、磷酸一钙一水合物（MCPM）、无水磷酸一钙（MCPA）、磷酸二钙二水合物（DCPD）、无水磷酸二钙（DCPA）、磷酸八钙（OCP）、α-磷酸三钙、β-TCP、羟基磷灰石（OHAp）、低结晶羟基磷灰石、磷酸四钙（TTCP）、十磷酸七钙、偏磷酸钙、焦磷酸钙二水合物、焦磷酸钙、碳磷酸钙（carbonatedcalcium phosphate）、或它们的混合物。

在另一个实施方案中，骨替代剂具有多孔的构成。多孔性是期望的特性，因为其便于细胞迁移并渗透到植入材料中，以便浸润细胞能分泌细胞外骨基质。多孔性还为血管化提供通道。多孔性还为增强活性物质的再吸收和释放以及提高细胞与基质间相互作用提供高表面积。组合物可以以适合植入的形状（如球体、圆柱体或块状）提供，或其可在使用前制成一定大小和形状。在优选的实施方案中，骨替代剂是磷酸钙（如β-TCP）。根据一些实施方案，多孔骨支架材料可包含具有约1 μm至约1 mm直径的孔。在一些实施方案中，骨支架材料包含具有约100 μm至约1 mm直径的大孔。在另一个实施方案中，骨支架材料包含具有约10μm至约100 μm直径的中孔。在另一个实施方案中，骨支架材料包含具有小于约10 μm直径的微孔。本发明的实施方案考虑包含大孔、中孔和微孔或其任意组合的骨支架材料。在一些实施方案中，骨支架材料包含连通孔。在一些实施方案中，骨支架材料包含非连通孔。在一些实施方案中，骨支架材料包含连通孔和非连通孔。

在一些实施方案中，多孔骨支架材料具有大于约25％或大于约40％的孔隙率。在另一个实施方案中，多孔骨支架材料具有大于约50％、大于约60％、大于约65％、大于约70％、大于约80％或大于约85％的孔隙率。在另一个实施方案中，多孔骨支架材料具有大于约90％的孔隙率。在一些实施方案中，多孔骨支架材料具有便于细胞迁移到支架材料中的孔隙率。

在一些实施方案中，骨支架材料包含多种颗粒。例如，骨支架材料可包含多种磷酸钙颗粒。在一些实施方案中，骨支架材料的颗粒可单独表现出本文提供的用于骨支架的任何孔径和孔隙率。在其它实施方案中，骨支架材料的颗粒可形成缔合（association）以产生具有本文提供的用于骨支架材料的任何孔径或孔隙率的基质。

骨支架颗粒可以是mm、μm或亚微米(nm)尺寸。在一些实施方案中，骨支架颗粒具有约1 μm-约5 mm的平均直径。在其它实施方案中，颗粒具有约1 mm-约2 mm、约1 mm-约3 mm或约250 μm-约750 μm的平均直径。在另一个实施方案中，骨支架颗粒具有约100 μm-约300μm的平均直径。在另一个实施方案中，该颗粒具有约75 μm-约300 μm的平均直径。在另外的实施方案中，骨支架颗粒具有小于约25 μm、小于约1 μm、和在某些情况下小于约1 mm的平均直径。在一些实施方案中，骨支架颗粒具有约100 μm-约5 mm或约100 μm-约3 mm的平均直径。在其它实施方案中，骨支架颗粒具有约250 μm-约2 mm、约250 μm-约1 mm、约200 μm-约3 mm的平均直径。颗粒还可以是约1 nm-约1000 nm、小于约500 nm或小于约250 nm。

在一些实施方案中，骨支架颗粒具有约1 μm-约5 mm的直径。在其它实施方案中，颗粒具有约1 mm-约2 mm、约1 mm-约3 mm或约250 μm-约750 μm的直径。在另一个实施方案中，骨支架颗粒具有约100 μm-约300 μm的直径。在另一个实施方案中，颗粒具有约75 μm-约300 μm的直径。在另外的实施方案中，骨支架颗粒具有小于约25 μm、小于约1 μm、和在某些情况下小于约1 mm的直径。在一些实施方案中，骨支架颗粒具有约100 μm-约5 mm或约100 μm-约3 mm的直径。在其它实施方案中，骨支架颗粒具有约250 μm-约2 mm、约250 μm-约1 mm、约200 μm-约3 mm的直径。颗粒还可以是约1 nm-约1000 nm、小于约500 nm或小于约250 nm。

根据一些实施方案，可以以适于植入的形状（如球体、圆柱体或块状）提供骨支架材料。在其它实施方案中，骨支架材料为可模压的、可挤出的和/或可注射的。可模压的、可挤出的和/或可注射的骨支架材料可便于在脊柱融合手术中将本发明的组合物有效置于需要骨融合的部位处的骨骼中和骨骼间的靶部位内及其周围。在一些实施方案中，可模压的骨支架材料可用抹刀（spatula）或等效装置施用到骨融合的部位。在一些实施方案中，骨支架材料是可流动的。在一些实施方案中，可流动的骨支架材料可通过注射器和针头或套管施用到骨融合的部位。在一些实施方案中，骨支架材料在体内硬化。

在一些实施方案中，骨支架材料是可生物再吸收的。在一些实施方案中，骨支架材料在体内植入后一年内可被再吸收至少30％、40％、50％、60％、70％、75％或90％。在另一个实施方案中，骨支架材料在体内植入1、3、6、9、12或18个月内可被再吸收至少5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、75％或90％。可生物再吸收性将取决于：(1)基质材料的性质（即其化学组成、物理结构和尺寸）；(2)基质置于其中的体内位置；(3)所用基质材料的量；(4)患者的代谢状态（糖尿病/非糖尿病、骨质疏松、吸烟者、老龄、使用类固醇等）；(5)所治疗的损伤的程度和/或类型；和(6)除基质外的其它材料（例如其它骨合成代谢因子、分解代谢因子和抗分解代谢因子）的使用。

骨支架材料和生物相容性粘合剂

在另一个实施方案中，生物相容性基质包含骨支架材料和生物相容性粘合剂。在进一步包含生物相容性粘合剂的生物相容性基质的一些实施方案中，骨支架材料与上文提供的那些一致。

根据一些实施方案，生物相容性粘合剂可包含可操作以促进组合的物质间粘结的材料。例如，生物相容性粘合剂在形成生物相容性基质中可促进骨支架材料颗粒间的粘合。在某些实施方案中，如果这种材料作用是促进组合的物质间粘结并为新骨生长发生提供框架，相同材料可同时用作支架材料和粘合剂。

在一些实施方案中，生物相容性粘合剂可包括：胶原蛋白、多糖、核酸、碳水化合物、蛋白质、多肽、合成聚合物、聚(α-羟基酸)、聚内酯、聚氨基酸、聚酸酐、聚氨酯、聚原酸酯、聚(酸酐-酰亚胺)、聚原碳酸酯、聚(α-羟基烷酸酯)、聚对二氧环己酮、聚磷酸酯、聚乳酸、聚(L-丙交酯)(PLLA)、聚(D,L-丙交酯)(PDLLA)、聚乙交酯(PGA)、聚(丙交酯-乙交酯(PLGA)、聚(L-丙交酯-D,L-丙交酯)、聚(D,L-丙交酯-三亚甲基碳酸酯)、聚乙醇酸、聚羟基丁酸酯(PHB)、聚(ε-己内酯)、聚(δ-戊内酯)、聚(γ-丁内酯)、聚己内酯、聚丙烯酸、聚羧酸、聚(烯丙胺盐酸盐)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚乙烯亚胺、聚富马酸丙二醇酯、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、碳纤维、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚（乙烯醇）、聚（乙烯吡咯烷酮）、聚乙基噁唑啉、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷嵌段共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、以及它们的共聚物和混合物。

在其它实施方案中，生物相容性粘合剂可包括：海藻酸、阿拉伯树胶、瓜尔胶、黄原胶、明胶、甲壳素、壳聚糖、壳聚糖乙酸盐、壳聚糖乳酸盐、硫酸软骨素、卵磷脂、N,O-羧甲基壳聚糖、磷脂酰胆碱衍生物、葡聚糖（如α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精或硫酸葡聚糖钠）、纤维蛋白胶、卵磷脂、甘油、透明质酸、透明质酸钠、纤维素（如甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或羟乙基纤维素）、葡糖胺、蛋白聚糖、淀粉（如羟乙基淀粉或可溶性淀粉）、乳酸、pluronic酸、甘油磷酸钠、糖原、角蛋白、蚕丝、以及它们的衍生物和混合物。

在一些实施方案中，所述粘合剂包含胶原蛋白。在一些实施方案中，所述胶原蛋白包含I型胶原蛋白。在一些实施方案中，所述胶原蛋白包含牛I型胶原蛋白。在一些实施方案中，生物相容性粘合剂包含透明质酸。

在一些实施方案中，生物相容性粘合剂是水溶性的。水溶性粘合剂可在其植入后不久从生物相容性基质中溶解，从而在生物相容性基质中引入大孔隙率（macroporosity）。本文所述大孔隙率可通过增加通路提高植入材料的骨传导性，因此提高在植入部位破骨细胞和成骨细胞的重塑活性。

在一些实施方案中，生物相容性粘合剂可以以生物相容性基质的约1重量％-约70重量％、约5重量％-约50重量％、约10重量％-约40重量％、约15重量％-约35重量％或约15重量％-约25重量％的量存在于生物相容性基质中。在另一个实施方案中，生物相容性粘合剂可以以生物相容性基质的约20重量％的量存在。

根据一些实施方案，包含骨支架材料和生物相容性粘合剂的生物相容性基质可以是可流动的、可模压的和/或可挤出的。在这样的实施方案中，生物相容性基质可以是糊状或泥状（putty）形式。在一些实施方案中，糊状或泥状形式的生物相容性基质可包含通过生物相容性粘合剂相互粘合的骨支架材料的颗粒。

可将糊状或泥状形式的生物相容性基质模制成所需的植入体形状，或者可模制成植入部位的轮廓。在一些实施方案中，可用注射器或套管将糊状或泥状形式的生物相容性基质注射到植入部位中。

在一些实施方案中，糊状或泥状形式的生物相容性基质不硬化，并在植入后保持可流动和可模压的形式。在其它实施方案中，糊或泥在植入后会硬化，从而降低基质的流动性和成型性。

在一些实施方案中，也可以以预定形状提供包含骨支架材料和生物相容性粘合剂的生物相容性基质，所述预定形状包括块状、球体或圆柱体或任何所需的形状，例如由模具或应用部位限定的形状。

在一些实施方案中，包含骨支架材料和生物相容性粘合剂的生物相容性基质如上所述是可生物再吸收的。在这些实施方案中，生物相容性基质在体内植入一年内可被再吸收。在另一个实施方案中，包含骨支架材料和生物相容性粘合剂的生物相容性基质在体内植入1、3、6或9个月内可被再吸收。可生物再吸收性将取决于：(1)基质材料的性质（(即其化学组成、物理结构和尺寸)；(2)基质置于其中的体内位置；(3)所用的基质材料的量；(4)患者的代谢状态（糖尿病/非糖尿病、骨质疏松、吸烟者、老龄、使用类固醇等)；(5)所治疗的损伤的程度和/或类型；和(6)除基质外的其它物质（如其它骨合成代谢因子、分解代谢因子和抗分解代谢因子）的使用。

虽然以下描述关于包含β-TCP的骨支架材料和/或包含胶原蛋白的生物相容性粘合剂的具体实施方案，但是应当理解，通过用其它一种或多种骨支架材料（如另一种磷酸钙、硫酸钙或同种异体移植物）代替β-TCP和/或通过用其它一种或多种粘合剂代替胶原蛋白，可以得到本发明的其它实施方案。

包含β-磷酸三钙的骨支架材料

在一些实施方案中，用作生物相容性基质的骨支架材料可包含β-TCP。根据一些实施方案，β-TCP可包含具有不同直径的多向连通孔的多孔结构。在一些实施方案中，β-TCP包含除连通孔以外的不同直径的多个气孔（pockets）和非连通孔。在一些实施方案中，β-TCP的多孔结构包括直径约100 μm至约1 mm的大孔、直径约10 μm至约100 μm的中孔、和直径小于约10 μm的微孔。β-TCP的大孔和微孔可有助于骨诱导和骨传导，而大孔、中孔和微孔可允许流体连通和养分运输以支持遍及β-TCP生物相容性基质的骨再生。

在一些实施方案中，包含多孔结构的β-TCP可具有大于25%或大于约40%的孔隙率。在其它实施方案中，β-TCP可具有大于50%、大于约60%、大于约65%、大于约70%、大于约75%、大于约80%或大于约85%的孔隙率。在另一个实施方案中，β-TCP可具有大于约90%的孔隙率。在一些实施方案中，β-TCP可具有便于细胞迁移到β-TCP中的孔隙率。

在一些实施方案中，骨支架材料包含β-TCP颗粒。在一些实施方案中，β-TCP颗粒可单独表现出本文提供的用于β-TCP的任何孔径和孔隙率。在其它实施方案中，骨支架材料的β-TCP颗粒可形成缔合物以制备具有本文提供的用于骨支架材料的任何孔径或孔隙率的基质。孔隙率可有助于细胞迁移和渗透到基质中用于后续的骨形成。

在一些实施方案中，β-TCP具有约1 μm至约5 mm的平均直径。在其它实施方案中，β-TCP颗粒具有约1 mm至约2 mm、约1 mm至约3 mm、约250 μm至约750 μm、约250 μm至约1mm、约250 μm至约2 mm或约200 μm至约3 mm的平均直径。在另一个实施方案中，β-TCP颗粒具有约100 μm至约300 μm的平均直径。在另一个实施方案中，β-TCP颗粒具有约75 μm至约300 μm的平均直径。在另外的实施方案中，β-TCP颗粒具有小于约25 μm的平均直径、小于约1 μm或小于约1 mm的平均直径。在一些实施方案中，β-TCP颗粒具有约100 μm至约5 mm或约100 μm至约3 mm的平均直径。

在一些实施方案中，包含β-TCP颗粒的生物相容性基质可以以适于植入的形状（如球体、圆柱体或块状）提供。在其它实施方案中，β-TCP骨支架材料可以是可模压的、可挤出的和/或可注射的，从而便于在脊柱融合手术中将基质置于需要骨融合的靶部位中及其周围。可流动的基质可以通过注射器、管或抹刀（spatulas）或等效装置施用。在一些实施方案中，可流动的β-TCP骨支架材料可通过注射器和针头或导管施用到骨融合部位。在一些实施方案中，β-TCP骨支架材料在体内硬化。

根据一些实施方案，β-TCP骨支架材料是可生物再吸收的。在一些实施方案中，β-TCP骨支架材料在体内植入后1年可被再吸收至少30%、40%、50%、60%、65%、70%、75%、80%或85%。在另一个实施方案中，β-TCP骨支架材料在体内植入后1年可被再吸收大于约90%。

包含β-TCP和胶原蛋白的生物相容性基质

在一些实施方案中，生物相容性基质可包含β-TCP骨支架材料和生物相容性胶原蛋白粘合剂。适合与胶原蛋白粘合剂组合的β-TCP骨支架材料与上文所提供的那些一致。

在一些实施方案中，胶原蛋白粘合剂可包含任何类型的胶原蛋白，包括I型、II型和III型胶原蛋白。在一些实施方案中，胶原蛋白粘合剂包含胶原蛋白混合物，例如I型和II型胶原蛋白的混合物。在其它实施方案中，胶原蛋白粘合剂在生理条件下是可溶的。可采用存在于骨骼或肌肉骨骼组织中的其它类型的胶原蛋白。重组的、合成的和天然存在形式的胶原蛋白可用于本发明中。

根据一些实施方案，生物相容性基质可包含用胶原蛋白粘合剂相互粘合的多个β-TCP颗粒。适合与胶原蛋白粘合剂一起使用的β-TCP颗粒可包括本文所述的任何β-TCP颗粒。在一些实施方案中，适合与胶原蛋白粘合剂组合的β-TCP颗粒具有约1 μm-约5 mm的平均直径。在另一个实施方案中，适合与胶原蛋白粘合剂组合的β-TCP颗粒具有约1 μm-约1 mm、约1 mm-约2 mm、约1 mm-约3 mm、约250 μm-约750 μm、约250 μm-约1 mm、约250 μm-约2 mm、约200 μm-约1 mm或约200 μm-约3 mm的平均直径。在其它实施方案中，β-TCP颗粒具有约100 μm-约300 μm的平均直径。在另一个实施方案中，适合与胶原蛋白粘合剂组合的β-TCP颗粒具有约75 μm-约300 μm的平均直径。在另外的实施方案中，适合与胶原蛋白粘合剂组合的β-TCP颗粒具有小于约25 μm、小于约1 mm或小于约1 μm的平均直径。在一些实施方案中，适合与胶原蛋白粘合剂组合的β-TCP颗粒具有约100 μm-约5 mm或约100 μm-约3 mm的平均直径。

在一些实施方案中，β-TCP颗粒可通过胶原蛋白粘合剂相互粘合，以便产生具有多孔结构的生物相容性基质。在一些实施方案中，包含β-TCP颗粒和胶原蛋白粘合剂的生物相容性基质可包含直径约1 μm-约1 mm的孔。包含β-TCP颗粒和胶原蛋白粘合剂的生物相容性基质可包含直径约100 μm-约1 mm的大孔、直径约10 μm-100 μm的中孔和直径小于约10 μm的微孔。

包含β-TCP颗粒和胶原蛋白粘合剂的生物相容性基质可具有大于约25％或大于40％的孔隙率。在另一个实施方案中，生物相容性基质可具有大于约50％、大于约60％、大于约65％、大于约70％、大于约80％或大于约85％的孔隙率。在另一个实施方案中，生物相容性基质可具有大于约90％的孔隙率。孔隙率有助于细胞迁移和渗透到基质中用于后续的骨形成。

在一些实施方案中，包含β-TCP颗粒的生物相容性基质可以以生物相容性基质的约1重量％-约70重量％、约5重量％-约50重量％、约10重量％-约40重量％、约15重量％-约35重量％或约15重量％-约25重量％的量包含胶原蛋白粘合剂。在另一个实施方案中，胶原蛋白粘合剂可以以生物相容性基质的约20重量%的量存在。

根据一些实施方案，包含β-TCP颗粒和胶原蛋白粘合剂的生物相容性基质可以是可流动的、可模压的和/或可挤出的。在这样的实施方案中，生物相容性基质可以是糊状或泥状形式。可以将糊或泥模制成所需的植入体形状，或者可以模制成植入部位的轮廓。在一些实施方案中，可用注射器或套管将糊状或泥状形式的包含β-TCP颗粒和胶原蛋白粘合剂的生物相容性基质注射到植入部位中。

在一些实施方案中，糊状或泥状形式的包含β-TCP颗粒和胶原蛋白粘合剂的生物相容性基质在植入时可保持可流动和可模压的形式。在其它实施方案中，糊或泥在植入后会硬化，从而降低基质的流动性和成型性。

在一些实施方案中，可以以预定形状（例如块状、球体或圆柱体）提供包含β-TCP颗粒和胶原蛋白粘合剂的生物相容性基质。

包含β-TCP颗粒和胶原蛋白粘合剂的生物相容性基质可以是可再吸收的。在一些实施方案中，包含β-TCP颗粒和胶原蛋白粘合剂的生物相容性基质在体内植入后一年可被再吸收至少30%、40%、50%、60%、70%、75%或90%。在另一个实施方案中，该基质在体内植入后1、3、6、9、12或18个月内可被再吸收至少5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、75%或90%。

根据本发明的实施方案，可以将包含PDGF的溶液分配在生物相容性基质中以制备用于促进脊柱融合手术中骨融合的组合物。

将PDGF溶液掺入在生物相容性基质中

本发明提供制备用于脊柱融合手术中的组合物的方法。在一些实施方案中，制备用于促进骨融合的组合物的方法包括：提供包含PDGF的溶液，提供生物相容性基质，和将所述溶液掺入在所述生物相容性基质中。适合于组合的PDGF溶液和生物相容性基质与上文所述的那些一致。

在一些实施方案中，可通过将生物相容性基质浸在PDGF溶液中使PDGF溶液掺入在生物相容性基质中。在另一个实施方案中，可通过用PDGF溶液注入生物相容性基质中使PDGF溶液掺入在生物相容性基质中。在一些实施方案中，注射PDGF溶液可包括将PDGF溶液加入注射器中，并将PDGF溶液排出到生物相容性基质中以浸透生物相容性基质。

根据一些实施方案，在接受PDGF溶液前，生物相容性基质可呈预定形状，例如砖块状或圆柱体。在接受PDGF溶液后，生物相容性基质可具有可流动的、可挤出的和/或可注射的糊状或泥状形式。在其它实施方案中，在接受包含PDGF的溶液前，生物相容性基质可已经呈现可流动的糊状或泥状形式。

进一步包含生物活性剂的组合物

根据一些实施方案，本文所述的用于促进和/或便于脊柱融合手术中骨融合的组合物除PDGF以外可进一步包含一种或多种生物活性剂。除PDGF以外可掺入在本发明组合物中的生物活性剂可包括：有机分子、无机材料、蛋白质、肽、核酸（例如基因、基因片段、小干扰核糖核酸（small insert ribonucleic acids）[si-RNA]、基因调控序列、核转录因子和反义分子）、核蛋白、多糖（例如肝素）、糖蛋白和脂蛋白。可掺入在本发明组合物中的生物活性化合物的非限制性实例包括：例如抗癌剂、抗生素、止痛剂、消炎剂、免疫抑制剂、酶抑制剂、抗组胺剂、激素、肌肉松弛剂、前列腺素、营养因子、骨诱导蛋白、生长因子和疫苗，其公开于美国专利申请序列号11/159,533（公开号：20060084602）中。在一些实施方案中，可掺入在本发明组合物中的生物活性化合物包括：骨诱导因子例如胰岛素样生长因子、成纤维细胞生长因子或其它PDGF。根据其它实施方案，可掺入在本发明组合物中的生物活性化合物优选包括：骨诱导因子和骨刺激因子，例如骨形态发生蛋白(BMPs)、BMP类似物、降钙素、降钙素类似物、他汀类药物、他汀类药物衍生物、或甲状旁腺激素。优选的因子还包括蛋白酶抑制剂，以及减少骨再吸收的骨质疏松治疗，包括二膦酸盐、和NF-κB配体(RANK)配体的受体激活剂的抗体。

递送额外的生物活性剂的标准计划和方案在本领域是已知的。可以以允许传递适当剂量的药剂到植入部位的量将额外的生物活性剂引入本发明组合物中。在大多数情况下，利用从业人员已知并适用于所述具体药剂的指导方针确定剂量。包含在本发明组合物中的额外的生物活性剂的量可取决于以下变量：病症的类型和程度、特定患者的整体健康状况、生物活性剂的配方、释放动力学和生物相容性基质的可生物再吸收性。对于任何特定的额外的生物活性剂，可用标准临床试验优化剂量和给药频率。

根据一些实施方案，用于促进脊柱融合手术中骨融合的组合物可进一步包含与PDGF一起加入的其它骨移植材料，包括自体骨髓、自体血小板提取物和合成的骨基质材料。

进行脊柱融合手术的方法

本发明还提供进行脊柱融合手术的方法。在一些实施方案中，进行脊柱融合手术的方法包括：提供包含掺入在生物相容性基质中的PDGF溶液的组合物，以及将所述组合物施用到需要脊柱融合的部位。包含掺入在生物相容性基质中的PDGF溶液的组合物例如可塞进需要脊柱融合的部位。在一些实施方案中，所述组合物可被塞进使得所述组合物与骨融合部位中骨的整个表面区域接触。所述组合物另外可被施用到骨融合部位的附近以进一步强化融合骨。

使用本发明的组合物和方法可以融合脊柱任何部分的椎骨，包括颈部、胸部、腰部和骶部。

在另一个实施方案中，本发明的方法包括加速脊柱融合手术中的骨性愈合，其中加速骨性愈合包括提供包含分配在生物相容性基质中的PDGF溶液的组合物，以及将所述组合物施用到脊柱融合的至少一个部位。

以下实施例将用于进一步阐明本发明，然而，其同时并不构成对本发明的任何限制。与此相反，应该清楚理解，在阅读本文的说明之后，可具有其各种实施方案、修改及其等同内容，这些在不偏离本发明精神的情况下本身可对本领域技术人员形成启示。

实施例1

制备包含PDGF溶液和生物相容性基质的组合物

根据以下步骤制备包含PDGF溶液和β-TCP生物相容性基质的组合物。所述β-TCP包含平均直径约1000 μm至约2000 μm的β-TCP颗粒。

获得包含rhPDGF-BB的溶液。乙酸钠缓冲液中原液浓度为10 mg/ml的rhPDGF-BB（即批号QA2217）购自Chiron Corporation。rhPDGF-BB由Chiron Corporation在酵母表达系统中生产，与用于产品REGRANEX（Johnson & Johnson）和GEM 21S（BioMimeticTherapeutics）中的rhPDGF-BB来源于相同的生产设备，其已被美国食品药品管理局核准用于人。该rhPDGF-BB也被欧盟和加拿大核准用于人。将rhPDGF-BB溶液在乙酸盐缓冲液中稀释到0.3 mg/ml。根据本发明的实施方案，rhPDGF-BB溶液可被稀释到任何期望的浓度，包括1.0 mg/ml。

使用约3 ml的rhPDGF-BB溶液和约1 g干重的β-TCP生物相容性基质的比例制备组合物。用注射器将rhPDGF-BB溶液排出到生物相容性基质的β-TCP颗粒上，并混合和模压所得组合物。

实施例2

制备包含PDGF溶液、生物相容性基质和生物相容性粘合剂的组合物

根据以下步骤制备包含PDGF溶液和含有生物相容性粘合剂（胶原蛋白）的生物相容性基质的组合物。

获得包含β-TCP和胶原蛋白的生物相容性基质的预先称重的块。所述β-TCP包含平均直径为约100 μm至约300 μm的β-TCP颗粒。用约20重量%的可溶性牛胶原蛋白粘合剂配制β-TCP颗粒。β-TCP/胶原蛋白基质可购自Kensey Nash (Exton, Pennsylvania)。

获得包含rhPDGF-BB的溶液。乙酸钠缓冲液中原液浓度为10 mg/ml的rhPDGF-BB（即批号QA2217）购自Chiron Corporation。rhPDGF-BB由Chiron Corporation在酵母表达系统中生产，与用于产品REGRANEX（Johnson & Johnson）和GEM 21S（BioMimeticTherapeutics）中的rhPDGF-BB来源于相同的生产设备，其已被美国食品药品管理局核准用于人。该rhPDGF-BB也被欧盟和加拿大核准用于人。将rhPDGF-BB溶液在乙酸盐缓冲液中稀释到0.3 mg/ml。根据本发明的实施方案，rhPDGF-BB溶液可被稀释到任何期望的浓度，包括1.0 mg/ml。

使用约3 ml的rhPDGF-BB溶液和约1 g干重的β-TCP/胶原蛋白基质的比例制备组合物。用注射器将rhPDGF-BB溶液排出到β-TCP/胶原蛋白基质上，并混合和模压所得组合物。

实施例3

Augment骨移植物的制备和给予

Augment™骨移植物（rhPDGF-BB/β-TCP）是由重组人血小板衍生生长因子BB（0.3 mg/ml、20 mM乙酸钠缓冲液中）和β-磷酸三钙颗粒组成的全合成的骨移植替代材料。β-磷酸三钙粒径约为直径1000微米至2000微米（购自Cam Bioceramics (Leiden, Netherlands)）。

在两个无菌托盘中提供Augment™骨移植物的组分：大托盘装有无菌填充有rhPDGF-BB溶液（3 ml、0.3 mg/ml）的小瓶、一次性注射器和一次性针头。将大托盘用环氧乙烷消毒。小托盘装有填充有干燥β-TCP颗粒的密封杯。将小托盘用γ辐射消毒。

组合物如下制备：

1）利用无菌技术将所述杯子（含有β-TCP颗粒）和所述小瓶（含有rhPDGF-BB溶液）转移到无菌区。

2）打开杯子，并将β-TCP颗粒转移到无菌手术碗中。

3）利用注射器和针头抽出全部小瓶内容物，并将所有液体转移到含有β-TCP颗粒的手术碗中。如果使用多个试剂盒（不超过9cc），将内容物合并。

4）利用抹刀（spatula）、刮匙或类似器具将两种组分一起轻轻搅拌约30秒。

5）在被植入前将混合物不受干扰地静置10分钟以确保β-TCP颗粒的最佳浸透。

6）在混合两种组分后1小时内将产物植入。

组合物如下给予：

在使用时，如上所述将两种主要组分全部合并和混合，并施用到手术部位。

·将关节表面清创和剥除皮质以露出有活力的骨。

·如果可行，在植入移植材料前完成移植部位的手术操作。

·冲洗手术部位。

·用手将Augment™骨移植物填塞到所有软骨下的孔隙和整个关节的表面缺陷中。避免骨质缺陷的过量填充以便实现材料的充分固定、封闭和包容。

·使关节复位，并应用刚性固定。

·将所有剩余的Augment™骨移植物填塞在关节的周围。

·将所有剩余的rhPDGF-BB溶液施用到手术部位以确保移植物保持含水。

·将骨膜和上覆软组织仔细分层以封闭和包容移植材料。在植入Augment™骨移植物后不冲洗移植部位。

实施例4

Augment可注射骨移植物的制备和给予

Augment™可注射骨移植物（rhPDGF-BB/β-TCP/牛I型胶原蛋白）是由重组人血小板衍生生长因子BB、β-磷酸三钙颗粒和可溶性牛I型胶原蛋白组成的合成骨移植替代材料。β-磷酸三钙粒径约为直径100-300微米。β-磷酸三钙和胶原蛋白购自Kensey Nash。β-磷酸三钙和胶原蛋白的比例为80:20 (w/w)。加入牛I型胶原蛋白组分以提高产物的加工性能。胶原蛋白组分使得产品可用0.3 mg/ml rhPDGF-BB（20 mM乙酸钠缓冲液中）配制以得到可流动的糊状物。

在由两个无菌容器组成的“试剂盒”中提供Augment™可注射骨移植物的组分，所述两个无菌容器为：(1) 装有无菌填充有rhPDGF-BB溶液（3 ml、0.3 mg/ml）的小瓶的托盘。将托盘用环氧乙烷消毒。(2) 装有1 g β-TCP/牛I型胶原蛋白基质的双箔/透明袋。将袋用γ辐射消毒。

如下制备组合物：

1. 通过在无菌技术下在无菌手术碗中用rhPDGF-BB溶液完全浸透β-TCP/胶原蛋白基质来制备Augment™可注射骨移植物。如果需要多个试剂盒（不超过总计3个试剂盒），将内容物合并。

2. 在完全浸透β-TCP/胶原蛋白基质后，将混合物静置约2分钟。然后将混合物用非玻璃抹刀混合3分钟直至形成均匀的糊状物。适当混合的材料具有均匀的稠度，没有大块或大片的固体物料。

组合物如下给予：

在使用时，如上所述将两种主要组分全部合并和混合，并施用到手术部位。在露出骨质缺陷后，按照标准骨移植过程将骨空隙充分清创和准备。

1. 将浸透的基质仔细施用到骨移植部位。为了更精确的放置，用套管或大口径针头（尺寸不小于16号（gauge））将Augment可注射骨移植物装填进无菌注射器中，并注射/挤出到目标区域内。

2. 为了增强新骨形成，将Augment可注射骨移植物放置与良好血管化的骨直接接触。在放置Augment可注射骨移植物前，将皮层骨穿孔。

3. 用手将材料放入骨缺陷中，使得移植材料与要融合的整个骨表面接触。

4. 固定后将Augment可注射骨移植物也置于融合部位周围，使得生长因子可增强骨膜骨形成。

5. 注意确保Augment™可注射骨移植材料被包容在融合空间内。

6. 一旦将Augment可注射骨移植物填塞到缺陷部位中，将骨膜和上覆软组织仔细分层以封闭和包容移植材料。这使手术部位的冲洗、骨膜下再吸收、外生骨疣和溃疡形成最小化。注意在植入Augment™可注射骨移植材料后不要冲洗移植部位。

7. 采用标准手术技术完成该手术。

实施例5

Augment可注射骨移植物的制备和给予

Augment可注射骨移植物（rhPDGF-BB/可流动β-TCP）是由重组人血小板衍生生长因子BB、β-磷酸三钙颗粒和可溶性牛I型胶原蛋白组成的合成骨移植替代材料。rhPDGF-BB在20mM乙酸钠缓冲液的溶液中以0.3 mg/mL的浓度提供。β-TCP粒径约为直径100-300微米。加入切碎的牛I型胶原蛋白以提高产物的加工性能。用rhPDGF-BB溶液水化后，胶原蛋白与β-TCP结合得到可流动的糊状物。胶原蛋白和β-TCP购自Kensey Nash。

Augment可注射骨移植物由两种主要无菌组分组成：(1) 装有无菌填充有rhPDGF-BB溶液（3 ml、0.3 mg/ml）的小瓶的托盘。将托盘用环氧乙烷消毒。(2) 装有在10 cc聚丙烯注射器中的1 g β-TCP/牛I型胶原蛋白基质（80%/20% w/w）、空聚丙烯注射器、一个18号钝头针头、一个14号钝头针头和母/母鲁尔接头（female/ female luer connector）的箔/透明袋。将袋用γ辐射消毒。

组合物如下制备和给予：

在使用时，将两种主要组分全部合并、混合并施用到手术部位。

在露出手术部位后，按照标准手术技术将关节充分清创和准备。除去所有剩余的软骨，并充分准备相对的骨表面以最优化健康的血管化骨的附着。这通过规范使用刮匙、骨钻（burrs）、钻头或骨凿作为在插入移植物之前使露出的渗血骨的表面积最大化的工具来将剩余的软骨下骨板削薄和/或穿孔而完成。

如图5所示，然后通过用rhPDGF-BB溶液完全浸透β-TCP/胶原蛋白基质来制备Augment可注射骨移植物，并如下给予：

1. 利用空注射器和18号针头完全取出含有rhPDGF-BB溶液的小瓶的内容物。在从小瓶中取出所有液体后，取下针头并排除残留在注射器中的所有空气。

1. 利用空注射器和18号针头完全取出含有rhPDGF-BB溶液的小瓶的内容物。在从小瓶中取出所有液体后，取下针头并排除残留在注射器中的所有空气。

2. 从含有β-TCP/胶原蛋白基质的注射器上取下盖子。将柱塞拉至10 ml刻度（mark），并轻拍注射器以使基质松动。将柱塞退回到8 ml刻度。

3. 用母/母鲁尔锁紧接头（female-to-female luer-lock connector）将含有rhPDGF-BB溶液的注射器与含有基质的注射器连接。

4. 将rhPDGF-BB溶液转移到含有基质的注射器中。在转移所有rhPDGF-BB溶液后，将含有水合基质的注射器的柱塞拉至10 ml刻度。

5. 松开含有水合基质的注射器的柱塞。使注射器不受干扰地静置最少90秒。

6. 水化基质后，在两个注射器之间来回转移内容物不少于20个循环。一个循环定义为使基质传递到空注射器并返回。完成后，基质形成均匀的糊状物。

7. 将所有糊状物转移到一个注射器中，并通过轻拉含有基质的柱塞以释放在混合过程中累积的所有压力。

8. 将空注射器和母/母鲁尔锁紧接头从含糊状物的注射器分离。排出残留在注射器中的所有空气，并连接14号针头。将水合基质分配到空隙中。必要时，施加初始力使糊状物流经14号针头。然而，一旦糊状物开始流动，减少维持流动所需要的力。

9. 在关节复位和螺钉固定融合部位后，立即将水合基质仔细施用到手术部位（即软骨下的空隙和遍及整个关节显现的表面缺陷）。将所有剩余的（未使用的）Augment可注射骨移植物填塞在融合结构的外围。

10. 为了增强新骨形成，将Augment可注射骨移植物放置与良好血管化的骨直接接触。在放置Augment可注射骨移植材料前，将皮层骨穿孔。

11. 一旦将Augment可注射骨移植物填塞到缺陷部位中，将骨膜和上覆软组织仔细分层以封闭和包容移植材料。这使手术部位的冲洗、骨膜下再吸收、外生骨疣和溃疡形成最小化。注意在植入Augment可注射骨移植材料后不要冲洗移植部位。

12. 采用标准手术技术完成该手术。

13. 废弃所有剩余的移植材料。

实施例6

在用Augment^TM骨移植物和Augment^TM可注射骨移植物治疗后，测定绵羊椎间腰椎融合。

目的

本研究的目的是测定与自体移植物相比，含有rhPDGF-BB（β-TCP、β-TCP/胶原蛋白）的不同基质在绵羊脊柱融合模型中促进L2/L3 和L4/L5椎体的椎间融合（骨桥接）的能力。

试验设备

研究的体内部分（包括手术）、生活中随访、射线成像和尸检在科罗拉多科林斯堡的科罗拉多州立大学的临床科学系的小型反刍动物比较骨科实验室中进行。显微CT成像和组织学处理和评价在BioMimetic Therapeutics, Inc. Franklin, TN facility的R&D实验室中进行。

研究设计

22只绵羊预定接受无固定、双节段后路椎间腰椎融合手术，使用聚醚醚酮（PEEK）间隔物作为脊椎间隔物。

所述PEEK脊椎间隔物填塞有下列基质中的一种：组1 - 空白；组2 - 髂嵴自体移植物；组3 - Augment骨移植物（ABG、β-TCP + 0.3 mg/mL rhPDGF-BB）；组4 - Augment可注射骨移植物（AIBG、β-TCP/胶原蛋白 + 0.3 mg/mL rhPDGF-BB）。组3和组4是被评价的试验样本；组2是阳性对照组，组1是阴性对照组。

每只绵羊中的L2/L3和L4/L5节段使用相同的治疗，以避免节段间可能的扩散或生物材料的全身效应。在组2-4中评价了对应于10个融合节段的5只动物，在组1中评价了对应于14个融合节段的7只动物。手术后0、12和24周拍摄L1-L6腰椎的侧位和正位射线照片。手术后24周处死所有动物，并取下整个融合部位。通过显微CT和组织学分析评价融合。

物种

22只成熟雌性Rambouillet x Columbia绵羊用于本研究。所有绵羊从单一商业来源获得，并在参与本研究前具有最少28天驯化期。为了唯一的动物个体识别将绵羊耳朵标记。进行身体检查以识别和替换任何不健康的动物。除去所有动物身上的虫，并在围手术期收容在大型动物研究畜棚中，然后收容在牧场中。在整个驯化和研究期间，用草/苜蓿干草混合物喂养所有动物。由SRCOL工作人员和CSU实验动物资源组提供每天的动物护理。

所有涉及使用活体动物的手术都经科罗拉多州立大学IACUC批准。

样本尺寸

总共22只动物经历使用聚醚醚酮（PEEK）间隔物作为脊椎间隔物的脊柱融合。所述动物接受PEEK间隔物并在L2/L3和L4/L5节段采用相同的治疗，所述PEEK间隔物填塞有下列其中一种：组1 –空白（n = 7只动物；14个融合部位）；组2 –自体移植物（n = 5只动物；10个融合部位）；组3 – ABG（n = 5只动物；10个融合部位）；组4 – AIBG（n = 5只动物；10个融合部位）。

手术方法

在研究设备处进行手术。来自研究发起者的代表出席了手术过程。手术记录数据表格在手术时完成，其包括外科医生、治疗分配组、从切开到闭合的时间、以及手术时任何不寻常的发现/事件。

在手术当天，在麻醉诱导之前给予马来酸乙酰丙嗪（0.05 mg/kg 1M）和丁丙诺啡（0.005-0.01 mg/kg 1M）。给予由安定（0.22 mg/kg）和克他命（10 mg/kg）组成的静脉注射剂用于诱导全身麻醉。放置翻边气管内导管，并通过再呼吸系统用100%氧气（2 L/min）中的氟烷（1.5%-3.0%）维持全身麻醉。将动物放置在呼吸器上以辅助呼吸。

动物右侧卧时，去除左侧腰椎区域的羊毛。利用聚维酮-碘（碘伏）和酒精交替擦洗为无菌手术准备左侧腰椎区域和髂嵴区域（仅自体移植物组）的皮肤。然后将该区域覆盖以用于无菌手术，并形成到L2/L3和L4/L5的椎间盘空隙的侧腹膜后途径。首先，识别L4/L5的椎间盘空隙，并进行环切（anulotomy）。用Midas-Rex骨钻将终板制备成接受脊椎间隔物-CR间隔物的尺寸。

在插入脊椎间隔物前，使用脊椎撑开器打开椎间隙。将间隔物和其内容物（0.4mL）压到位。基于实验设计，使用与在L4/L5节段所用的相同的试验样本，在L2/L3处进行相同的手术。进行肌外筋膜（0 Polysorb可吸收性缝合线）、皮下组织（2/0 Polysorb）和皮肤（2/0单丝不吸收缝合线、福特联锁模式(Ford interlocking pattern)）的常规闭合。给予围手术期抗生素（头孢唑啉钠）。

材料制备

髂嵴自体移植物收获。通过聚维酮-碘和异丙醇交替多次擦洗为无菌手术准备背侧和背外侧腰椎和髂嵴区域。将该区域覆盖，并在髂嵴上形成3 cm切口。在臀肌部分反折后，用刮匙取下约1cc自体松质骨，然后插入阳性对照绵羊的L2/L3和L4/L5处的脊椎间隔物-CR间隔物中。在闭合髂嵴切口前给予病灶内硫酸吗啡（1.5 mL (总共22.5 mg)）。对于皮下组织使用2/0 Polysorb、对于皮肤使用不锈钢钉常规闭合髂嵴上的切口。

ABG。在植入前，根据实施例3制备ABG移植材料。使水化ABG在室温下静置5-15分钟，然后转移到取下端部的注射器中。使用注射器将精确体积分配到PEEK间隔物内部（0.4mL）。

AIBG。在植入前，根据实施例4制备AIBG移植材料。使水化AIBG在室温下静置5-15分钟，然后转移到取下端部的注射器中。使用注射器将精确体积分配到PEEK间隔物内部（0.4 mL）。

术后护理

手术后立即将绵羊从手术台转移到拍摄脊柱术后射线照片的放射科，以验证适当的PEEK间隔物移植物植入和为评价融合提供基准射线成像。然后将它们带到铝制家畜拖车，在此将它们胸骨卧地安置。在一天结束的时候，将所有动过手术的绵羊移至兽医医疗中心的研究畜棚。使所有绵羊从手术和麻醉中顺利恢复。在研究的头两周将绵羊收容在室内，以监测切口部位的愈合。用芬太尼贴剂和口服苯基丁氮酮3天提供术后止痛。在研究期间的24周允许动物正常走动。

在生活中观察和成像

临床观察。使所有绵羊从手术和麻醉中顺利恢复。整个术后研究期间每天两次观察动物的常规姿势、食欲、手术部位外观、神经系统体征和呼吸窘迫。由SRCOL工作人员在Excel电子表格中记录每天的观察结果和任何不良事件。所有动物在24周研究期间存活，并在该研究期间没有计划外的动物死亡。

射线照片。手术后立即拍摄腰椎的侧位和正位射线照片以包括用于基准读数和评价移植物植入的两个手术部位（L2/L3和L4/L4）。在手术后12周（体内）和24周（外植脊柱）也获得射线照片。在成像后，将所有动物返回它们的收容单元。

尸检以及样本收集和处理

在手术后24周，按照AVMA 2007指南，通过静脉注射过量的戊巴比妥钠使所有动物安乐死。在安乐死后，外植腰椎并去除软组织。如上所述拍摄每个脊柱单元的射线照片。

显微CT分析

在μCT 80系统（SCANCO USA, Southeastern, PA）上使用制造商的分析软件进行显微CT扫描和分析。显微CT分析的端点包括评价脊椎间隔物的整个中央空腔的骨桥接和中央空腔的骨体积/总体积（BV/TV）。

此外，在组2（自体移植物）、组3（ABG）和组4（AIBG）中进行差分密度分析，以确定残余β-TCP在修复组织中的存在。

组织学分析

将获得并修整过的样本置于10%中性缓冲福尔马林（NBF）中过夜，用新鲜10%NBF更换，然后连夜送到BioMimetic Therapeutics（BMTI）以完成固定和为未脱钙组织学做准备。

一到达BMTI，就将样本登记入册，必要时再次修整，并转移到新鲜10%NBF中，样本在其中在真空下保留约1周。将样本在梯度EtOH溶液的几次更换中脱水，并用二甲苯和甲基丙烯酸甲酯（MMA）清理。然后，使用3种含有MMA和邻苯二甲酸二丁酯（DBP）的溶液（渗透溶液I、II和III）在真空下渗透样本。完成后，将样本埋入MMA + DBP的新鲜溶液和Perkadox-16中，并使其聚合。

使用EXAKT切割/研磨系统（EXAKT Technologies, Inc., Oklahoma City, OK）从每个节段获得脊椎间隔物的整个中央区域的代表性组织学切片（主要端点）。从脊椎间隔物周围的区域获得额外的切片（次要端点）。然后将所有切片“研磨”至适当的厚度，并单独使用异染性染剂（Sanderson's Rapid Bone Stain）或与复染剂（Van Gieson picrofuschin）组合使用来染色产生用于评价骨形态的传统三色染色。

在加工、切片和染色后，基于以下评分方法将单独标记的切片（带有唯一标识符编号）分级（Toth, J.等人, Evaluation of 70/30 poly(L-lactide-co-D,L-Iactide) foruse as a resorbable interbody fusion cage. Journal of Neurosurgery: Spine,2002. 97(4 Suppl): p.423-432; Sandhu, H.S.等人, Histologic evaluation of theefficacy of rhBMP-2 compared with autograft bone in sheep spinal anteriorinterbody fusion. Spine, 2002. 27(6): p. 567575; Toth, J.M., Wang, M., Estes,B.T., Scifert, J.L., Seim, H.B., Turner, AS., Polyetheretherketone as abiomaterial for spinal applications. Biomaterials, 2006. 27(3 (SpecialIssue)): p. 324-334.）：

完全融合：多于50%的载玻片显示连续骨桥接；

部分融合：少于50%的载玻片显示连续骨桥接；

未融合：无连续骨桥接。

统计方法

对于非参数数据（显微CT和组织学融合评分）使用伴有事后邓恩测试（post-hoc Dunn's test）的等级ANOVA、对于参数数据（骨体积/总体积和矿物质密度）使用伴有Holm-Sidak事后测试（post hoc test）的单向ANOVA进行治疗组的比较，以确定各组间的差异。

结果

显微CT

统计分析显示各组间的差异（等级ANOVA；p = 0.021），ABG具有明显高于空白对照的融合率（事后邓恩测试）。在自体移植物、ABG或AIBG的融合评分间没有检测到明显差异。

所有治疗组具有至少一个成功融合的样本（评分2.00）。ABG治疗组和AIBG治疗组都具有6个评分为完全融合的样本（表2），而空白组和自体移植物组分别仅有2个和3个。

各治疗组的显微CT融合评分汇总示于表1；个体显微CT融合评分示于表2。各样本的代表性显微CT图像示于图1A和图1B。

表1 各治疗组的显微CT融合评分

组	平均值	标准偏差	中值	最大值	最小值
						空白	0.72	0.62	0.61	2.00	0.00
自体移植物	1.63	0.48	1.81	2.00	0.67
						ABG*	1.58	0.78	2.00	2.00	0.00
AIBG	1.44	0.74	2.00	2.00	0.22

*：不同于空白；p = 0.021。

表2 每个样本的显微CT融合评分

。

PEEK间隔物中骨体积/总体积（BV/TV；%）的分析显示在治疗组间无差异（单向ANOV；p = 0.308）。各治疗组的数值汇总示于表3，而个体BV/TV值示于表4。

表3 各治疗组的骨体积/总体积（%）

组	平均值	标准偏差
			空白	64.46%	11.69%
自体移植物	67.22%	14.77%
			ABG	75.82%	15.39%
AIBG	63.59%	22.68%

表4 每个样本的骨体积/总体积（%）

。

间隔物内的骨密度分析显示各组间的差异（单向ANOVA；p < 0.001）。ABG组中的密度高于其它组中（事后Holm-Sidak测试）；AIBG组和自体移植物组具有比空白组低的密度，并且彼此没有不同。个体的骨密度值（mg HA/cm³）示于表5；各组的数值汇总示于表6。

表5 每个样本的骨密度值（mg HA/cm³）

。

表6 各治疗组的骨密度值（mg HA/cm3）

组	平均值	标准偏差
			空白#	657.64	19.85
自体移植物	625.63	22.69
			ABG*#	680.64	23.05
AIBG	625.61	17.78

*：不同于空白；p < 0.001

#：不同于AIBG和自体移植物；p< 0.001。

PEEK间隔物内的骨矿物质密度的详细分析（表7和图2A和2B）表明，ABG治疗的样本显示出具有高矿物质密度（> 900 mg HA/cm³）的区域，其很可能对应于残余β-TCP。这些区域不如在AIBG治疗的样本中明显，并且在自体移植物治疗或空白样本中不存在。ABG治疗的样本的材料密度是与正常骨的材料密度最相似的一个。表7表示在自体移植物、ABG和AIBG治疗组、以及新制备ABG和AIBG中密度的比较。

表7 各治疗组的骨密度（mg HA/cm³）分布

。

组织学

统计分析显示各组间的差异（等级ANOVA；p = 0.008），ABG治疗组的融合评分明显高于空白对照的融合评分（事后邓恩测试(post-hoc Dunn's test)）。

所有治疗组都有至少1个成功融合的样本（评分2.00）。ABG治疗组有7个评分为完全融合的样本（表9）；AIBG治疗组和自体移植物治疗组有5个这种样本，而空白组在14个样本中仅有1个；空白组也是唯一的有评分为0的样本的组。来自各治疗组的代表性组织学图像示于图3A和图3B。在ABG和AIBG治疗组中可看见残余β-TCP颗粒。这些颗粒不是优先位于修复组织的特定区域，而它们似乎随机分布。这些颗粒被骨环绕，而没有任何迹象显示纤维包裹（图4）。在某些情况下，在融合失败的区域发现β-TCP颗粒。这是ABG治疗组中2个样本的情况，其中该区域中发现的颗粒似乎具有非常大的尺寸。在AIBG治疗样本中未融合的一些区域出现软骨组织；在其中一个，在β-TCP颗粒周围发现该组织。

各组的组织学融合评分汇总示于表8；个体的组织学融合评分示于表9。

表8 各治疗组的组织学融合评分

。

表9 每个样本的组织学融合评分。各由3个独立的观察者评价的2个切片的平均评 分的平均值

。

结论

ABG治疗的样本具有在所有评价的组中最高的融合评分。ABG与空白PEEK间隔物相比显著促进椎间脊柱融合。

参考文献

Sandhu, H.S., et aI., Distractive Properties of a Threaded InterbodyFusion Device: An In Vivo Model. Spine, 1996.21(10): p. 1201-1210.

Sandhu, H.S., et aI., Animal models of spinal instability and spinalfusion, in Animal Models in Orthopaedic Research, Y.H. An and R.J. Friedman,Editors. 1999, CRC Press: Boca Raton.

Toth, J.M., et aI., Direct current electrical stimulation increases thefusion rate of spinal fusion cages. Spine, 2000. 25(20): p. 2580-2587.

Wilke, H., A Kettler, and L. Claes, Are sheep spines a validbiomechanical model for huma spines. Spine, 1997.22(20): p. 2365-2374.

Wilke, H.-J., et aI., Anatomy ofthe sheep spine and its comparison to thehuma spine. The Anatomical Record, 1997.247(4): p. 542-555。

以上引用的所有专利、出版物和文摘以其全部内容并入本文作为参考。应当理解，前述仅涉及本发明的优选实施方案，并在不背离以下权利要求中所限定的本发明的精神和范围下，可在其中进行许多修改或改变。

Claims (14)

1.组合物用于制备用于脊柱融合手术的药物的用途，所述组合物包含生物相容性基质和在缓冲液中以约0.1 mg/ml至约1.0 mg/ml的浓度含有血小板衍生生长因子（PDGF）的溶液，其中所述溶液掺入在所述生物相容性基质中，其中所述生物相容性基质包含骨支架材料，其中所述骨支架材料包含大小约50至约5000微米的多孔磷酸钙颗粒，其中所述脊柱融合手术包括用所述生物相容性基质和所述溶液填塞脊椎间隔物并将所述间隔物插入到需要脊柱融合的部位中，并且其中所述脊柱融合手术是椎间融合手术或腰椎融合手术。

2.根据权利要求1的用途，其中所述骨支架材料包含β-磷酸三钙。

3.根据权利要求1的用途，其中所述PDGF以0.2 mg/ml至0.4 mg/ml或0.3 mg/ml的浓度存在于所述溶液中。

4.根据权利要求1-3中任一项的用途，其中所述PDGF包含PDGF-AA、PDGF-BB、PDGF-AB、PDGF-CC、PDGF-DD、或它们的混合物或衍生物，优选PDGF-BB，更优选重组人(rh)PDGF-BB，还更优选至少65%的完整PDGF-BB。

5.根据权利要求1-3中任一项的用途，其中所述骨支架材料包含大小100微米至5000微米、100微米至300微米、1000微米至2000微米、250微米至1000微米、或1000微米至3000微米的颗粒。

6.根据权利要求1-3中任一项的用途，其中所述骨支架材料的孔隙率大于25%、大于40%、大于50%、大于80%或大于90%。

7.根据权利要求1-3中任一项的用途，其中所述骨支架材料具有便于细胞迁移到所述基质中的孔隙率。

8.根据权利要求1-3中任一项的用途，其中所述骨支架材料包含连通孔。

9.根据权利要求1-3中任一项的用途，其中所述骨支架材料是可再吸收的，优选使得至少80%的所述骨支架材料在被植入1年内被再吸收。

10.根据权利要求1-3中任一项的用途，其中所述骨支架材料能吸收等于所述骨支架材料自身重量的至少25%、所述骨支架材料自身重量的至少50%、所述骨支架材料自身重量的至少100%、所述骨支架材料自身重量的至少200%、或所述骨支架材料自身重量的至少300%的量的所述溶液。

11.根据权利要求1-3中任一项的用途，其中所述生物相容性基质进一步包含生物相容性粘合剂，优选胶原蛋白。

12.根据权利要求11的用途，其中骨支架材料和胶原蛋白以约80:20的比例存在。

13.根据权利要求1-3中任一项的用途，其中所述脊柱融合手术包括：

对患者进行脊柱融合手术；

将所述组合物施用于需要脊柱融合的部位；及

在所述部位使骨融合发生。

14.根据权利要求1-3中任一项的用途，其中所述间隔物为聚醚醚酮脊椎间隔物。