RU2529791C2 - Регулирование роста кости с использованием цеолита в комбинации с заменителями костного трансплантата - Google Patents

Регулирование роста кости с использованием цеолита в комбинации с заменителями костного трансплантата Download PDF

Info

Publication number
RU2529791C2
RU2529791C2 RU2011144020/15A RU2011144020A RU2529791C2 RU 2529791 C2 RU2529791 C2 RU 2529791C2 RU 2011144020/15 A RU2011144020/15 A RU 2011144020/15A RU 2011144020 A RU2011144020 A RU 2011144020A RU 2529791 C2 RU2529791 C2 RU 2529791C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
bone
group
zinc
combinations
implant
Prior art date
Application number
RU2011144020/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011144020A (ru
Inventor
Деррик ДЖОНС
Мэттью ГЕК
Питер ВАНГ
Джами ХАФИЗ
Original Assignee
Дифьюжн Текнолоджиз, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дифьюжн Текнолоджиз, Инк. filed Critical Дифьюжн Текнолоджиз, Инк.
Publication of RU2011144020A publication Critical patent/RU2011144020A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2529791C2 publication Critical patent/RU2529791C2/ru

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/40Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material
    • A61L27/44Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix
    • A61L27/446Composite materials, i.e. containing one material dispersed in a matrix of the same or different material having a macromolecular matrix with other specific inorganic fillers other than those covered by A61L27/443 or A61L27/46
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K33/00Medicinal preparations containing inorganic active ingredients
    • A61K33/24Heavy metals; Compounds thereof
    • A61K33/38Silver; Compounds thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/02Inorganic materials
    • A61L27/025Other specific inorganic materials not covered by A61L27/04 - A61L27/12
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/54Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/40Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
    • A61L2300/412Tissue-regenerating or healing or proliferative agents
    • A61L2300/414Growth factors
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/02Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

Изобретение относится к химико-фармацевтической промышленности и представляет собой заменитель костного трансплантата, содержащий остеогенный агент и цеолит, содержащий частицы, содержащие ионообменные катионы металлов, присутствующие в количестве, эффективном для стимуляции остеогенеза у нуждающегося в этом пациента, в котором вышеуказанные катионы металлов выбраны из группы, состоящей из ионов цинка, ионов серебра, ионов меди и их комбинаций. Изобретение обеспечивает оптимальную доставку катионов в участок повреждения с образованием в итоге здоровой костной ткани. 4 н. и 13 з.п. ф-лы.

Description

По этой заявке испрашивается приоритет в соответствии с предварительной заявкой на патент США № 61/211569, поданной 1 апреля 2009 г., и предварительной заявкой на патент США № 61/309143, поданной 1 марта 2010 г., полное раскрытие которых включено в настоящее описание посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Достижение успешного формирования кости между различными структурами (например, фрагментами перелома, имплантатов в кости) представляет главную цель многих ортопедических, челюстно-лицевых, и спинальных процедур. В результате предполагалось, что различные методики, белки и имплантаты, которые стимулируют остеогенез, могут играть существенную роль в достижении благоприятных итогов после этих операций.
Костные трансплантаты используются, чтобы обеспечивать структурированную опору, заполнять пустоты и улучшать биологическое восстановление дефектов скелета. Костный аутотрансплантат берется от человека и пересаживается в другое место в теле, чтобы стимулировать формирование кости. Преимущество аутотрансплантата состоит в том, что он является собственной тканью пациента, и этот материал ассоциируется с наивысшей вероятностью успешного исцеления. Однако, это вмешательство может дать начало многим осложнениям, таким как инфекция, кровотечение, хроническая боль в донорском участке, разрыв и повреждение нейроваскулярных структур. Другое неудобство аутогенного костного трансплантата в том, что он доступен только в ограниченных количествах. Аллотрансплантатом является кость, которая была взята от трупа, что исключает большую часть заболеваемости, связанной с костным аутотрансплантатом. Однако у этой ткани отсутствуют в остеогенные свойства аутотрансплантата и существуют обязательно присущие риски либо передачи инфекционного заболевания, либо иммунологической реакции. Хотя эти трансплантаты, как было показано, стимулируют формирование кости, обе эти стратегии демонстрируют различные недостатки.
По этим причинам разрабатываются другие материалы, которые либо помогают, либо даже заменяют аутотрансплантат. Деминерализованный костный матрикс (DBMs) получают путем кислотной экстракции кортикального слоя кости; существует предположение, что удаление минеральной фазы (то есть кальция и фосфата) может высвобождать присутствующие в матриксе остеоиндуктивные белки, включая костные морфогенетические белки (BMPs). Деминерализованный костный матрикс (DBMs), как правило, используется с костным аутотрансплантатом как наполнитель костного трансплантата. Другим классом наполнителей костного трансплантата является керамика и другие синтетические материалы.
По определению идеальный костный трансплантат должен обладать как превосходными остеокондуктивными, так и остеоиндуктивными свойствами после введения в операционное поле. Остеокондуктивный каркас поддерживает приток остеогенных клеток и формирование новых кровеносных сосудов, что создает окружающую среду, способствующую росту кости. Остеоиндуктивные белки способны облегчать формирование новых костей, стимулируя дифференцировку стволовых клеток в остеобласты. Чтобы считаться остеоинуктивной, субстанция должна содержать одну или более биологически активных сигнальных молекул таким образом, чтобы концентрация этих факторов могла бы в конечном счете обеспечить успешное сращивание.
Костные морфогенетические белки (BMPs) являются биологически активными белками, которые присутствуют в человеческом теле и регулируются различными транскрипционными и трансляционными механизмами. Костные морфогенетические белки принадлежат семейству факторов роста, которые способствуют процессам, связанным с развитием, таким как формирование структур и специализация ткани; в дополнение к индукции формирования кости и хряща, эти белки также регулируют клеточную пролиферацию, миграцию, дифференцировку и апоптоз во многих тканях и органах. Костные морфогенетические белки (BMPs), как было показано, также стимулируют процессы излечения ран и репаративные процессы в тканях взрослых индивидуумов. Ряд морфогенетических белков кости были идентифицированы у людей и других животных, включая BMP-2, BMP-3 (остеогенин), BMP-3b (GDF-10), BMP-4 (BMP-2b), BMP-5, BMP-6, BMP-7 (остеогенный белок 1 или OP-1), BMP-8 (OP-2), BMP-8B (OP-3), BMP-9 (GDF-2), BMP-10, BMP-11 (GDF-11, BMP-12 (GDF-7), BMP-13 (GDF-6, CDMP-2), BMP-15 (GDF-9), BMP-16, GDF-1, GDF-3, GDF-5 (CDMP-1), и GDF-8 (миостатин). Позже, некоторые рекомбинантные человеческие морфогенетические белки кости были одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США для ограниченного клинического применения. Например, INFUSE® является коммерчески доступным продуктом, который доставляет рекомбинантный человеческий морфогенетический белок кости (rhBMP-2) в рассасывающейся коллагеновой губке, которая может быть помещена в титановые вставки для интеркорпорального спондилодеза в поясничном отделе позвоночника.
Факторы роста, которые модулируют транскрипцию и последующую трансляцию морфогенетических белков кости, строго регулируются сложными биохимическими путями. В то время как остеогенез может быть ускорен непосредственным применением морфогенетических белков кости, эта стратегия оказалась дорогой и не без осложнений, таких как эрозия кости, воспалительная серома и другие неблагоприятные последствия.
Катион цинка (Zn) является важным компонентом, вовлеченным в процесс роста кости. Этот процесс по меньшей мере частично опосредуется цинковыми пальцами, которые являются цинк-активируемыми белками, играющими существенную роль в ДНК-узнавании так же как стимуляции, регулировании и экспрессии морфогенетических белков кости (BMPs) и других факторов, которые регулируют рост кости, заживление и сращивание. Цинковые пальцы являются одними из самых часто встречающихся ДНК-связывающих мотивов, которые содержат ДНК-связывающий белок, который напоминает палец с основанием, содержащим преимущественно аминокислоты цистеин и гистидин, которые связываются с ионом цинка. Эти белки могут содержать больше чем один палец в единственной цепи; каждая структура состоит из 2 антипараллельных бета-складок в соединении с альфа-спиралью. Единичный цинковый ион тетраэдрически координирован консервативными остатками гистидина и цистеина, что стабилизирует мотив. Ион цинка играет критическую роль в стабильности белка цинкового пальца, потому что в отсутствие этого минерала гидрофобное ядро становится слишком маленьким, и биологически активный домен теряет структуру.
Есть достоверные свидетельства, что цинк работает, стимулируя формирование кости, которое опосредовано белками «цинковых пальцев», которые имеют множественные эффекты в регуляции как выше, так и ниже костных морфогенетических белков (BMPs).
Ранее было задокументировано, что увеличение уровня цинка в животной модели приводит к увеличенному остеогенезу, характеризуемому ростом кости, залечиванию и реконструкции. Таким образом, на основе этих результатов становится понятным, что было бы желательно иметь имплантат и систему доставки, способную к регулированию оптимальных концентраций цинка и других ионов, которые присутствуют в среде (например, в ложе артродеза позвонков), для стимуляции остеогенеза в этой особой области интереса.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Проблемы известного уровня техники преодолеваются с помощью раскрытых в настоящем изобретении различных примеров осуществления, которые представляют устройства, такие как лечебные имплантаты, которые содержат заменители костного трансплантата, включающие один или более катионов, которые доставляются в локальное окружение для стимуляции остеогенеза. В частных вариантах осуществления абсолютные и относительные концентрации катионов, таких как цинк, медь и/или серебро, могут быть точно отрегулированы в нужном месте изменением относительных концентраций металлов в матрице цеолита, инкорпорированной в имплантат или примененной к имплантату так же как изменением уровня цеолита в имплантате. Эта гибкость позволяет оптимизировать концентрации ионов для сдерживания микробной инфекции и образования биопленки, что улучшает регенерацию кости, и например, способствует эффективному исцелению раны/ткани. Цеолит в комбинации с имплантатом, таким как заменитель костного трансплантата может использоваться в теле хозяина, чтобы регулировать транскрипцию и трансляцию белка. Эта терапевтическая стратегия значительно повлияет на такие области как ортопедия, операции на позвоночнике, челюстно-лицевая хирургия, черепная и нейрохирургия и другие сферы применения.
В своих методических аспектах примеры осуществления, раскрытые в настоящем изобретении, касаются стимуляции остеогенеза у нуждающегося в этом пациента. В частных примерах осуществления раскрываются способы для модуляции формирования кости и минерализации, включающие имплантацию в организм лечебного имплантата, содержащего источник катионов, таких как ионообменные катионы. В частных примерах осуществления медицинский имплантат является биологически активным. В частных примерах осуществления источником катионов являются ионообменные катионы, содержащиеся в цеолите. В частных примерах осуществления раскрываются способы регулирования экспрессии гена костного морфогенетического белка (BMP) в клетках кости у пациента, посредством контроля доставки некоторых катионов посредством ионного обмена через цеолит, инкорпорированный в имплантат, такой как заменитель костной ткани, введенный в пациента. В соответствии с частными примерами осуществления, селективная экспрессия гена костного морфогенетического белка (BMP) может быть повышена (увеличенная экспрессия гена) или понижена (ингибирование или предотвращение экспрессии гена).
В частных примерах осуществления имплантаты являются зубными имплантатами. Обычной проблемой с некоторыми зубными имплантатами является отсутствие адгезии клеток десны, что приводит к "обводнению". Это вызывает формирование незаполненных карманов в пространстве вокруг имплантата, где размножаются бактерии, что приводит к повреждению имплантата. Изготовители имплантатов, как правило, сосредотачиваются на прикреплении клеток кости, но редко на клетках десны (фибробластах периодонтальных связок и гингивальных фибробластах). Костные морфогенетические белки (BMPs) могут привести к пролиферации всех клеток, в то же самое время катионы металлов могут уменьшить или устранить вредных микробов.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Примеры осуществления, раскрытые в настоящем изобретении, касаются применения цеолита в качестве источника катионов в комбинации с интракорпоральными устройствами, особенно лечебными имплантатами, такими как заменители роста костей, для правильной доставки и дозирования одного или более катионов, таких как цинк, серебро и/или медь в качестве инструмента, чтобы управлять фармакокинетикой этих катионов в локальном окружении, для стимуляции остеогенеза. Результатом является уникальный контроль дозирования этих катионов для достижения благоприятного воздействия, которое часто требует надлежаще длительно высвобождаемой дозы в течение многих дней или недель, избегая местной цитотоксичности посредством контролируемого высвобождения.
Биологически активный белок «цинковый палец» является в своей основе нестабильной структурой, поскольку его спираль ДНК зависит от центрального иона цинка для обеспечения ее стабильности. Путем инфузии ионов цинка локально в район, в котором желательно образование кости, может быть стабилизирован цинковый палец, который способен повлиять на физиологическую транскрипцию гена и повышение уровня костных морфогенетических белков (BMPs) (например, BMP-2) и других остеогенных факторов роста.
Подходящие носители в качестве источника катионов включают биосовместимые матрицы, такие как деминерализованный костный матрикс, синтетические полимерные матрицы или белковые матрицы, такие как коллаген. Было бы предпочтительно, чтобы носитель представлял собой некоторый тип заменителя костной ткани или остеостимулирующие (материалы, которые способствуют образованию кости de novo) агенты, которые бы стимулировали формирование новых костей через их остеоиндуктивные и/или остеокондуктивные свойства. Типичные остеокондуктивные агенты включают матрикс на основе коллагена, такие как Healos (полимер-керамический композит, состоящий из коллагеновых волокон, покрытых гидроксиапатитом и показанных для артродеза позвонков); матриксы на основе стекла; матриксы на основе силиката; заменители на основе керамики; заменители на основе полимера, аллотрансплантаты; фосфаты кальция такие как гидроксиапатит, трикальцийфосфат или фторапатит; сульфат кальция; деминерализованный костный матрикс; или любая их комбинация. Типичные остеоиндуктивные агенты включают костные морфогенетические белки, деминерализованный костный матрикс, различные факторы роста, которые, как известно, являются остеоиндуктивными (например, трансформирующий фактор роста-бета, ростовой и ростовой дифференцирующий фактор), стволовые клетки или стволовые клетки с остебластным потенциалом и т.д. Другие подходящие заменители костного трансплантата известны специалистам в данной области техники, как проиллюстрировано Хелмом и др. Helm et al. "Bone Graft Substitutes for the Promotion of Spinal Arthrodesis", Neurosurg Focus, 10(4) (2001), раскрытие которого настоящим включено ссылкой. В частных воплощениях костные трансплантаты конфигурируются для использования в спондилосиндесе (артродез), например для стабилизации нестабильного позвоночника из-за структурной деформации, травмы, дегенерации и т.д. Сращивание является хирургической методикой, в которой один или больше позвонков позвоночника соединяются вместе ("сращенные"), чтобы уменьшить или устранить относительное движение между ними или зафиксировать пространственные соотношения между ними. Спинальные сращивания включают заднелатеральное сращивание, заднепоясничный межпозвонковый артродез, передне-поясничный межпозвонковый артродез, передне-/заднеспинальный артродез грудного отдела позвоночника и межслойный артродез. В частных примерах осуществления костные трансплантаты являются вставками в межпозвоночном пространстве между соседними позвонками.
В частных примерах осуществления место сращивания устанавливается между соседними позвонками, костный трансплантат имплантируется на указанном месте, и источник катионов металла присутствует на месте сращивания в количестве, эффективном для того, чтобы стимулировать остеогенез. В частных примерах осуществления имплантат представляет собой спинальный межпозвонковый матрикс, содержащий кассеты, содержащие титан, углеродистые волокна, биологически совместимые материалы, такие как полиэфирэфиркетон (PEKK), полиэфиркетонкетон (PEKK) или другие синтетические вещества. В частных примерах осуществления ионы металлов инкорпорированы в смолу, используемую для производства имплантата. Например, частицы цеолита, загруженные ионами цинка, серебра и/или меди инкорпорируют внутрь межпозвонкового матрикса из PEEK (полиэфиркетонкетон). В частных примерах осуществления матрикс загружен остеокондуктивными и/или остеоиндуктивными агентами, такими как раскрытые выше, чтобы стимулировать сращивание.
В частных примерах осуществления интракорпоральные устройства включают зубные имплантаты, приспособления (например, ортодонтические приспособления) штифты, штыри, наконечники, коронки, мосты и арматуру мостов, которые включают один или более катионов, которые доставляются в локальное окружение для стимуляции остеогенеза и/или исцеления раневой ткани, и/или усиления регенерации кости; и/или ингибирования микробной инфекции, и/или формирования биопленки. В частных примерах осуществления абсолютные и относительные концентрации катионов, таких как цинк, медь и/или серебро на месте, куда помещены имплантат, приспособление, штифт, штырь, наконечник, коронка, мост или арматура моста, могут точно регулироваться путем изменения относительных концентраций металлов в матрице цеолита, инкорпорированного в, или нанесенного на имплантат, приспособление, штифт, штырь, наконечник, коронку, мост или арматуру моста, так же как изменяя уровень цеолита в этом месте. Цеолит в комбинации с таким устройством может использоваться в теле пациента, чтобы регулировать транскрипцию и трансляцию белка.
Такие зубные устройства могут быть сделаны из титана или более предпочтительно полимера, пригодного для использования в медицине, такого как полиэфиэфиркетон (например, PEEK (полиэфиркетонкетон), коммерчески доступный как PEEK-OPTIMA от фирмы Invibio), который предлагает сочетание широкой биологической совместимости, высокой прочности, жесткости, ударной вязкости и хорошей эстетики. Полимер PEEK (полиэфиркетонкетон) показывает почти такую же комбинацию прочности и биологической совместимости, присущих металлическим частицам, но без отрицательных эффектов. Модуль PEEK (полиэфиркетонкетона) может быть присоединен к кости, поддерживая натуральную ткань или натуральные зубы во рту, и таким образом может использоваться для разработки безметаллических зубных протезов, которые не ограничивают ощущения откусывания или жевания. Дополнительно, полимер легко может быть покрытым и поверхность модифицирована для ускорения роста кости и остеоинтеграции в соответствии с примерами осуществления, раскрытыми в настоящем изобретении. Полимер устранит электрическую проводимость, связанную с титановыми имплантатами, и так как полимер имеет превосходную устойчивость к коррозии и кислотостойкость, он идеален для длительного использования в особой среде ротовой полости. Для приготовления цеолитов, используемых в примерах осуществления, раскрытых в настоящем изобретении, могут быть использованы либо природные цеолиты, либо синтетические цеолиты. "Цеолит" представляет собой алюмосиликат, имеющий трехмерную скелетную структуру, которая представлена формулой: XM2/nO·Al2O3·YSiO2·ZH2O, где М представляет собой ионообменный ион, обычно одновалентный или двухвалентный ион металла, n представляет атомную валентность иона (металла), X и Y представляют коэффициенты оксидов металла и кремния соответственно, и Z представляет число молекул кристаллизационной воды. Примеры таких цеолитов включают цеолиты A-типа, цеолиты X-типа, цеолиты Y-типа, цеолиты T-типа, высококремнеземистые цеолиты, содалит, морденит, анальцит, клиноптилолит, шабазит и эрионит. Цеолит может быть приготовлен путем замены некоторых или всех ионообменных ионов в цеолите (например, ионы натрия, ионы кальция, ионы калия, ионы железа) на ионы аммония и цинка, на ионы серебра и/или меди, так, как это раскрыто в патентах США № 4939958 и 4911898, полное раскрытие которых включено в настоящее описание путем ссылки. Количество ионов цинка, серебра и/или меди в цеолите должно быть достаточным для того, чтобы они присутствовали в количестве, эффективном для стимуляции остеогенеза в течение периода времени, требуемого для замещения кости при комбинировании с одним или более костеообразующими агентами и имплантировании в тело. Типичное количество включает приблизительно от 50 ppb приблизительно до 1000 ppb ионов цинка, и/или от 20 ppb приблизительно до 200 ppb ионов меди и/или серебра. Предпочтительно, чтобы цинк был в большей степени представлен чем медь, обычно приблизительно в четыре раза больше концентрации меди. В конкретных примерах осуществления катион металла присутствует на уровне ниже ионообменной емкости по меньшей мере в части цеолитных частиц.
Для того чтобы сформировать цеолит с соответствующим количеством ионов в конкретных примерах осуществления, ионы инкорпорируются в раствор путем суспендирования, например, 50 масс.% порошка цеолита типа А в воде. Нитрат серебра, нитрат меди и нитрат цинка с азотной кислотой добавляют в воду. Типичные концентрации солей металлов находятся в интервале между 1 и 10%.
Растворы металлических ионов выливают в сосуд для смешения и суспензию цеолита быстро добавляют в сосуд при интенсивном перемешивании и температуре приблизительно 75°C.
Суспензия подвергается ионному обмену в течение от 1 до 24 часов. Она фильтруется и промывается дистиллированной водой. Суспензия высушивается при подходящей температуре до 200°C. После высушивания суспензия растирается до частиц соответствующего размера.
Относительные концентрации металлов в растворе будут определять их соотношение при загрузке. Концентрация, температура и время обмена будет определять полную загрузку металлов. Способы, раскрытые в патенте США № 5256390, раскрытие которого в настоящее описание включено посредством ссылки, также являются подходящими.
Цеолиты могут быть получены в маточной смеси гранул полиэтилена низкой плотности, полипропилена, полиэтилена сверхвысокой молекулярной массы или полистирола, содержащих подходящее количество частиц цеолита, обычно 20 масс.% частиц цеолита. При условии существования в этой форме, гранулы смолы, содержащей частицы цеолита, могут быть легко смешаны со смолами, используемыми для производства имплантатов, или используемыми для производства покрытия, которые будут применены к имплантатам, как указано в патенте США № 6582715, раскрытие которого включено в настоящее описание посредством ссылки. Типичное количество частиц цеолита, инкорпорированных в смолу для имплантации, находится в диапазоне от 0,01 до 10 масс.%, более предпочтительно от 0,01 до 8,0 масс.%, наиболее предпочтительно от 0,1 до 5,0 масс.%. Способ, используемый для покрытия имплантата, ничем особенным не ограничен и может включать напыление, окраску или погружение. При компаундировании в PEEK (полиэфиркетонкетон), например, PEEK (полиэфиркетонкетон) должен быть защищен от источников влаги и загрязнения. Компаундирование может быть проведено перемешиванием.

Claims (17)

1. Заменитель костного трансплантата, содержащий остеогенный агент и цеолит, содержащий частицы, содержащие ионообменные катионы металлов, присутствующие в количестве, эффективном для стимуляции остеогенеза у нуждающегося в этом пациента, в котором вышеуказанные катионы металлов выбраны из группы, состоящей из ионов цинка, ионов серебра, ионов меди и их комбинаций.
2. Заменитель костного трансплантата по п.1, в котором вышеуказанным катионом металла является цинк.
3. Заменитель костного трансплантата по п.1, в котором вышеуказанный остеогенный агент выбран из группы, состоящей из остеоиндуктивных агентов, остеокондуктивных агентов и их комбинаций.
4. Заменитель костного трансплантата по п.3, в котором вышеуказанный остеоиндуктивный агент выбран из группы, состоящей из костного морфогенетического белка, деминерализованного костного матрикса, остеоиндуктивного фактора роста, остеобласта и стволовой клетки.
5. Заменитель костного трансплантата по п.3, в котором вышеуказанный остеокондуктивный агент выбран из группы, состоящей из матрикса на основе коллагена, матрикса на основе стекла, матрикса на основе силиката, заменителя на основе керамики, заменителя на основе полимера, аллотрансплантатов, фосфатов кальция, трикальций фосфата, фторапатита, сульфата кальция, деминерализованного костного матрикса и их комбинаций.
6. Имплантат, содержащий костеобразующий агент и цеолит, содержащий частицы, содержащие ионообменные катионы металлов, присутствующие в количестве, эффективном для того, чтобы стимулировать остеогенез у нуждающегося в этом пациента, в котором вышеуказанные катионы выбраны из группы, состоящей из ионов цинка, ионов серебра, ионов меди и их комбинаций.
7. Имплантат по п.6, в котором вышеуказанным катионом металла является цинк.
8. Имплантат по п.6, в котором вышеуказанный остеогенный агент выбран из группы, состоящей из остеоиндуктивных агентов, остеокондуктивных агентов и их комбинаций.
9. Имплантат по п.6, в котором вышеуказанный имплантат содержит синтетическую кость.
10. Имплантат по п.6, где вышеуказанным имплантатом является интеркорпоральный спинальный резервуар.
11. Способ для модулирования формирования кости и минерализации, включающий имплантацию субъекту биоактивного имплантата, содержащего эффективное количество агента, модулирующего костный морфогенетический белок, и ионообменные катионы металлов, присутствующие в количестве, эффективном для того, чтобы стимулировать остеогенез у вышеуказанного субъекта, в котором вышеуказанные катионы металлов выбраны из группы, состоящей из ионов цинка, ионов серебра, ионов меди и их комбинаций.
12. Способ по п.11, в котором вышеуказанным катионом металла является цинк.
13. Способ по п.11, в котором вышеуказанный остеогенный агент выбран из группы, состоящей из остеоиндуктивных агентов, остеокондуктивных агентов и их комбинаций.
14. Интракорпоральное устройство, содержащее костеообразующий агент и цеолит, содержащий частицы, содержащие ионообменные катионы металлов, присутствующие в количестве, эффективном для того, чтобы стимулировать остеогенез у нуждающегося в этом пациента, в котором вышеуказанные катионы металлов выбраны из группы, состоящей из ионов цинка, ионов серебра, ионов меди и их комбинаций.
15. Интракорпоральное устройство по п.14, в котором вышеуказанным катионом является цинк.
16. Интракорпоральное устройство по п.14, в котором вышеуказанный остеогенный агент выбран из группы, состоящей из остеоиндуктивных агентов, остеокондуктивных агентов и их комбинаций.
17. Интракорпоральное устройство по п.14, в котором вышеуказанным устройством является устройство, выбранное из группы, состоящей из зубного имплантата, приспособления, штифта, штыря, наконечника, коронки, моста и арматуры моста.
RU2011144020/15A 2009-04-01 2010-03-30 Регулирование роста кости с использованием цеолита в комбинации с заменителями костного трансплантата RU2529791C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US21156909P 2009-04-01 2009-04-01
US61/211,569 2009-04-01
US30914310P 2010-03-01 2010-03-01
US61/309,143 2010-03-01
PCT/US2010/029180 WO2010114827A1 (en) 2009-04-01 2010-03-30 Regulation of bone growth using zeolite in combination with bone graft substitutes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011144020A RU2011144020A (ru) 2013-05-10
RU2529791C2 true RU2529791C2 (ru) 2014-09-27

Family

ID=42828660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011144020/15A RU2529791C2 (ru) 2009-04-01 2010-03-30 Регулирование роста кости с использованием цеолита в комбинации с заменителями костного трансплантата

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20120141599A1 (ru)
EP (2) EP2413900A4 (ru)
KR (1) KR20120006997A (ru)
CN (1) CN102387782B (ru)
BR (1) BRPI1015155B1 (ru)
HK (1) HK1167825A1 (ru)
RU (1) RU2529791C2 (ru)
WO (1) WO2010114827A1 (ru)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104941004B (zh) 2009-11-25 2018-09-14 扩散技术公司 用抗微生物金属离子对掺杂沸石的塑料的后加载方法
BR112012016027B1 (pt) * 2009-12-11 2019-01-15 Difusion Technologies, Inc. método de produção de implantes antimicrobianos de polieteretercetona
US8936804B2 (en) 2010-01-15 2015-01-20 Rutgers, The State University Of New Jersey Use of vanadium compounds to accelerate bone healing
US8673018B2 (en) 2010-02-05 2014-03-18 AMx Tek LLC Methods of using water-soluble inorganic compounds for implants
BR112012026636B1 (pt) 2010-05-07 2019-01-15 Difusion Technologies, Inc. implantes médicos com hidrofilicidade aumentada e método para minimizar a formação de biofilme em um paciente
WO2013006798A1 (en) 2011-07-06 2013-01-10 University Of Medicine And Dentistry Of New Jersey Vandium compounds as therapeutic adjuncts for cartilage regeneration and repair
US20140322292A1 (en) 2010-12-10 2014-10-30 Rutgers, The State University Of New Jersey Insulin-mimetics as therapeutic adjuncts for bone regeneration
JP6214548B2 (ja) * 2011-11-29 2017-10-18 ラトガース,ザ ステート ユニバーシティ オブ ニュー ジャージー 骨再生のための治療補助薬としてのインスリン−疑似剤
US10207027B2 (en) 2012-06-11 2019-02-19 Globus Medical, Inc. Bioactive bone graft substitutes
US9585764B2 (en) * 2012-07-26 2017-03-07 Warsaw Orthopedic, Inc. Bone implant device
CN102793950A (zh) * 2012-08-10 2012-11-28 谭红略 一种具有药物长效缓释特性的复合硫酸钙骨充填材料及其制备方法和应用
JP2015534850A (ja) * 2012-10-25 2015-12-07 ラトガース,ザ ステート ユニバーシティ オブ ニュー ジャージー 脊椎固定を促進するためのインスリン−疑似局所治療補助剤
WO2016127253A1 (en) * 2015-02-09 2016-08-18 Spatafora Michael Method and system for enhancing the activity of bone morphogenetic proteins
US11439726B2 (en) 2018-12-03 2022-09-13 Osseomimetic, LLC Surgical implants
CN109568563B (zh) * 2019-02-02 2023-01-17 北京胜泰生物医药科技有限公司 一种沸石负载天然提取物的组合物及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2313370C2 (ru) * 2002-04-09 2007-12-27 Астра Тек АБ Медицинские протезы, имеющие улучшенную биологическую совместимость
US20080033572A1 (en) * 2006-08-03 2008-02-07 Ebi L.P. Bone graft composites and methods of treating bone defects
US20080063671A1 (en) * 2005-11-02 2008-03-13 Morris John W Hemostatic bone graft

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59133235A (ja) 1983-01-21 1984-07-31 Kanebo Ltd 殺菌性ポリマー組成物及びその製造法
GB2190383B (en) * 1986-04-08 1990-03-28 Dentsply Ltd Glass/poly (carboxylic acid)cement compositions
JP2529710B2 (ja) 1987-12-28 1996-09-04 日産自動車株式会社 変速機の油圧制御装置
US5256390A (en) 1990-07-03 1993-10-26 Ethyl Corporation Biocidal zeolite particles
JPH05124919A (ja) * 1991-11-05 1993-05-21 Sangi Co Ltd 抗菌性セラミツクス
WO1999009149A1 (en) * 1997-08-01 1999-02-25 Massachusetts Institute Of Technology Three-dimensional polymer matrices
CA2268478A1 (en) * 1997-08-11 1999-02-18 The University Of Toronto Innovations Foundation Antimicrobial cement compositions
US6582715B1 (en) 1999-04-27 2003-06-24 Agion Technologies, Inc. Antimicrobial orthopedic implants
FR2848856B1 (fr) * 2002-12-24 2007-05-25 Cadorel Catherine Materiau a usage medical ou veterinaire, son procede d'obtention et ses applications
WO2006096167A1 (en) * 2004-03-03 2006-09-14 Melnick, Benedetta, D. Minimally-invasive method for performing spinal fusion and bone graft capsule for facilitating the same
EP1922052B1 (en) * 2005-08-08 2010-11-03 Angstrom Medica, Inc. Cement products and methods of making and using the same
US20080208340A1 (en) * 2007-02-26 2008-08-28 Daniel Boyd Synthetic bone graft
WO2008122594A2 (en) * 2007-04-05 2008-10-16 Cinvention Ag Partially biodegradable therapeutic implant for bone and cartilage repair

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2313370C2 (ru) * 2002-04-09 2007-12-27 Астра Тек АБ Медицинские протезы, имеющие улучшенную биологическую совместимость
US20080063671A1 (en) * 2005-11-02 2008-03-13 Morris John W Hemostatic bone graft
US20080033572A1 (en) * 2006-08-03 2008-02-07 Ebi L.P. Bone graft composites and methods of treating bone defects

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Keeting PE et al. Zeolite A increases proliferation, differentiation, and transforming growth factor beta production in normal adult human osteoblast-like cells in vitro // J Bone Miner Res. 1992. Vol.7, No.11. p. 1281-1289 . *
Silver-Copper Zeolite Data Review. US Environmental Protection Agency. 1994. *

Also Published As

Publication number Publication date
EP2413900A1 (en) 2012-02-08
CN102387782B (zh) 2013-10-30
RU2011144020A (ru) 2013-05-10
US20120141599A1 (en) 2012-06-07
EP2942068A1 (en) 2015-11-11
WO2010114827A1 (en) 2010-10-07
BRPI1015155B1 (pt) 2022-07-19
BRPI1015155A8 (pt) 2018-01-09
CN102387782A (zh) 2012-03-21
KR20120006997A (ko) 2012-01-19
HK1167825A1 (en) 2012-12-14
EP2413900A4 (en) 2014-03-12
BRPI1015155A2 (pt) 2017-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2529791C2 (ru) Регулирование роста кости с использованием цеолита в комбинации с заменителями костного трансплантата
Gillman et al. FDA-approved bone grafts and bone graft substitute devices in bone regeneration
Wang et al. Bone grafts and biomaterials substitutes for bone defect repair: A review
Chenard et al. Bone morphogenetic proteins in craniofacial surgery: current techniques, clinical experiences, and the future of personalized stem cell therapy
Al-Sanabani et al. Application of calcium phosphate materials in dentistry
Betz Limitations of autograft and allograft: new synthetic solutions
Bayani et al. Main properties of nanocrystalline hydroxyapatite as a bone graft material in treatment of periodontal defects. A review of literature
Szpalski et al. Cranial bone defects: current and future strategies
Kunert-Keil et al. Comparative study of biphasic calcium phosphate with beta-tricalcium phosphate in rat cranial defects—A molecular-biological and histological study
Stadlinger et al. Evaluation of osseointegration of dental implants coated with collagen, chondroitin sulphate and BMP-4: an animal study
Xie et al. The use of calcium phosphate-based biomaterials in implant dentistry
Saima et al. Bone grafts and bone substitutes in dentistry
Alfotawi et al. Reconstruction of maxillofacial bone defects: Contemporary methods and future techniques
JP6998383B2 (ja) 骨再生材料
Chakar et al. Vertical bone regeneration with deproteinised bovine bone mineral or biphasic calcium phosphate in the rabbit calvarium: effect of autologous platelet lysate
Decco et al. Bone augmentation in rabbit tibia using microfixed cobalt-chromium membranes with whole blood, tricalcium phosphate and bone marrow cells
Arias-Betancur et al. Carrier systems for bone morphogenetic proteins: An overview of biomaterials used for dentoalveolar and maxillofacial bone regeneration
Freilich et al. Growth of new bone guided by implants in a murine calvarial model
McPherson et al. Bone grafting with coralline hydroxyapatite
Wen et al. Bone tissue engineering around dental implants
Kunert-Keil et al. Morphological evaluation of bone defect regeneration after treatment with two different forms of bone substitution materials on the basis of BONITmatrix
Casap et al. Recombinant human bone morphogenetic protein-2 confined by an imperforate titanium shell over high-profile dental implants in rabbit tibiae: a pilot bone augmentation study.
Komath et al. Designing Bioactive Scaffolds for Dental Tissue Engineering
Alidadi et al. Effects of Bisphosphonates on Bone Fracture Healing: An Overview on New Preclinical Animal and Clinical Studies
US10525167B2 (en) Low viscosity EMD

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner