TW201006447A - Stimulation of cartilage formation using reduced pressure treatment - Google Patents

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201006447 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明概言之係關於組織治療系統，且具體而言係關於 刺激軟骨形成之方法。 本申請案主張於2008年6月26日提出申請之美國臨時申 請案第61/076,028號之權益，其以引用方式併入。 【先前技術】 臨床研究及實踐已顯示接近於組織部位提供減壓可增強 Φ 並加速該組織部位處新組織之生長。該現象之應用很多， 但減壓之應用在治療創傷方面尤其成功。該治療（在醫學 界通常稱為「負壓創傷療法」、「減壓療法」或「真空療 法」）可提供許多益處’包括加快癒合及增加肉芽組織形 成。通常’經由多孔墊或其他歧管器件將減壓施加至組 織。除非另有說明’否則本文所用「或」不需具有相互排 他含義。多孔墊（通常為開孔發泡體）含有若干能夠將減壓 分佈至組織並為自組織吸取之流體提供通道之孔格或孔。 孔塾之尺寸大體上與已有創傷相符，其與創傷相接觸， 並隨後隨著創傷開始癒合且變小而定期地更換成較小之發 泡體。通常將多孔墊納入具有其他促進治療之組份之敷料 中。儘管減壓療法已用於治療軟組織損傷，但其尚未用於 促進（例如）軟骨再生。 因年齡、損傷、磨損及代謝性病症（例如，骨關節炎）對 軟骨造成的損害影響著全世界數百萬人。事實上，目前人 們才L在所有美國人中有將因損害軟骨之曰常活動而 I41341.doc 201006447 發生退化性關節疾病。關節軟骨之逐漸退化及破壞可能係 因關節之外傷、結構形變及超重所致。該過程部分地經由 程式化細胞死亡或細胞凋亡而使軟骨變薄。軟骨損害或磨 損之臨床表現通常為疼痛及虛弱，包括關節腫脹、撚發 音、及機能靈活性降低。隨著病情的惡化，疼痛甚至可能 會限制最低體力活動並在休息時持續存在而令人難以入 睡。若病情持續存在而不加以糾正及/或治療，則關節可 能被完全破壞，導致患者需要進行大型全副假體更換手術 或導致殘疾。軟骨損傷之併發症多種多樣。舉例而言，受 損軟骨往往會對關節及關節面造成額外損害。對關節面之 損害會導致骨刺形成，從而進一步限制關節運動。 另外，軟骨係機體各部分（例如耳及鼻）之主要結構支 撑因此因損傷所致之軟骨缺之亦可導致美觀缺陷。因 此，總而言之，受損及退化軟骨可導致生活品質降低。 然而，機體不能完全修復軟骨。軟骨主要由形成細胞外 基質之膠原纖維、蛋白多糖及彈性蛋白纖維構成。該基質 係由稱作軟骨細胞之專門細胞形成。軟骨細胞係提供最少 血液即可存活之少數細胞類型之一。然而，當軟骨受損 時，軟骨細胞缺乏足夠血液供給會導致不能再生新的軟骨 、’田胞，該再生過程需要增加量的營養素及經由血流到達其 他細胞之通路及蛋白質。儘管全厚度關節軟骨損害或骨軟 月病變可允許正常炎症反應，但隨後在修復時可導致機能 較差的纖維軟骨形成》 抑制或延緩關節軟骨退化之現行技術包括使用消炎劑、 141341.doc 201006447 軟骨生成刺激因子、抗風濕藥 '全身性黏性保護 (viscoprotection)及儲積類固醇注射。其他方法包括植入軟 骨細胞或合成基質》—種治療軟骨損害之方法係使用外科 手術干預來再附著及重新構建受損組織。上述方法中沒有 一種令人完全滿意，且彼等方法極少能夠恢復全部功能或 使組織恢復至其原來的正常狀態β此外，已證明彼等方法 中沒有一種能在原位或活體内再生軟骨。 另外，不存在任何可促進緻密結締組織結構（例如，韌 帶及腱）癒合之已證明方法。韌帶及腱損傷較為常見且難 以治癒。事實上，藉由立即手術以移除受損組織並用移植 物將其替換來修復完全破裂或撕裂之韌帶或腱並不罕見。 手術後，移植物接受者必須經歷長期的康復及癒合任務。 藉由現行方法通常難以修復韌帶及腱。因此，當選擇修復 時，通常將附著至韌帶或腱上之關節及肌肉固定以使組織 能夠癒合。 因此，目刖業内亟需一種安全、簡單、快速、廉價且有 效之系統及方法以在結締組織缺失、受損、或磨損之區域 中再生結締組織。 【發明内容】 藉由利用生物材料來刺激軟骨生長之系統及方法可解決 有軟月修復治療方案所呈現之問題’如本文說明性實施 例所闡述》 在個實施例中’提供在哺乳動物組織部位處刺激軟骨 形成之方沐·，甘& ^ . 其L括將軟骨細胞或軟骨細胞前體施加至該 141341.doc 201006447 組織部位處並將減壓施加至該組織部位處且保持足夠時間 以誘導該組織部位處新軟骨之生長。 在另一實施例中’提供生物相容性支架，其包括軟骨細 胞或軟骨細胞前體，其中該支架足夠疏鬆從而可自其傳遞 減壓。 在又一實施例中’提供在刺激組織部位處形成軟骨之系 統’其包括軟骨細胞或軟骨細胞前體、減壓源、及能夠將 減壓自組織部位傳遞至減壓源之歧管。 在又一實施例中’提供歧管、軟骨細胞及減壓源用於刺 激哺乳動物之組織部位處軟骨形成之用途。 【實施方式】 在說明性實施例之下述詳細說明中，參照構成其一部分 之附圖。本文足夠詳細地闡述了該等實施例以使彼等熟習 此項技術者能夠實踐本發明’且應理解，亦可利用其他實 施例’且可作出邏輯結構、機械、電氣及化學改變，此並 不背離本發明之精神或範疇。為避免對於彼等熟習此項技 術者能夠實踐本文所述實施例所不需要的細節，本說明會 省略彼專熟習此項技術者已知的某些資訊。因此，不應將 以下詳細說明視為具有限制意義’且該等說明性實施例之 範疇僅由隨附申請專利範圍加以界定。 本文所用術語「減壓」一般係指小於經受治療之組織部 位處之環境壓力之壓力。在大多數情形下，該減壓將小於 患者所在位置處之大氣壓力。或者，該減壓可小於該組織 部位處之組織所具有的靜水壓力。儘管可使用術語「真 141341.doc -6 - 201006447 空」及「負壓」來描述施加至組織部位之壓力，但施加至 組織部位之實際壓力降低可顯著小於通常與完全真空相關 聯之壓力降低。減壓可最初在組織部位之區域中產生流體 流動。由於在組織部位周圍之靜水壓力接近期望減壓，因 此流動會減退，且因此可保持減壓。除非另有說明，否則 本文所述之壓力值係表壓。類似地，提及減壓之增加通常 係指絕對壓力之降低，而減壓之降低通常係指絕對壓力之 增加。 本文所用術語「組織部位」係指創傷或缺損在任一組織 上面或内部之位置，該等組織包括但不限於骨組織、脂肪 組織、肌肉組織、神經組織、真皮組織、血管組織、結締 組織、軟骨、腱、或韌帶。術語「組織部位」另外可指未 必受傷或有缺損、而是期望增進或促進其中額外組織之生 長之任何組織區域。舉例而言，可在某些組織區域中使用 減壓組織治療來生長出可收穫並移植至另一組織位置之額 外組織。 參照圖1 ’其展示將減壓療法施加至組織部位1 〇2之系統 1〇〇的一個說明性實施例。系統100之說明性實施例將減壓 療法施加至組織部位102處之創傷106，其包括（例如）需要 藉由再生來修復之軟骨。應瞭解，組織部位1 〇2可係任一 人類、動物或其他有機體之軀體組織，包括骨組織、脂肪 組織'肌肉組織、真皮組織、血管組織、結締組織、軟 月、腱、韌帶或任一其他組織。組織部位i02之治療可包 括移除流體（例如，腹水或分泌物）、遞送流體（例如，鹽水 141341.doc 201006447 或諸如生長因子等物質）、及遞送減壓以促進軟骨生長。 組織部位102上之軟骨創傷106可由多種原因造成，包括外 傷、手術、磨損、關節炎、癌症等或可係先天性的。 系統100包含減壓敷料110，其包括適於將減壓分佈至組 織部位102之歧管111及適於毗鄰創傷106放置之支架112、 及至少部分覆蓋減壓敷料110以在組織部位102處提供覆蓋 創傷106之密封的敷巾114。軟骨細胞或軟骨細胞前體可直 接放置於組織部位102上或包含在施加至組織部位102之支 架112内。系統1〇〇另外包含具有過濾器（未圖示）之小罐115 及減壓源116，其中小罐115經由導管118與減壓敷料11〇流 體連通且亦經由導管119與減壓源116流體連通。減壓源 116適於將減壓供至歧管U1及支架112，其在作業時將減 壓分佈至組織部位102。導管118可經由管子轉接器120與 減壓敷料11 〇流體連通以經由敷巾丨丨4向歧管11丨提供減 壓。 在再一實施例中，減壓敷料110可由多個層或多種材料 以及（或替代）歧管111、支架112、及敷巾114構造而成。部 分該等層可具有生物可吸收性而其他層則不具有。舉例而 σ ’歧管111可包括相互就鄰之生物可吸收材料與生物惰 性材料或降解較為緩慢之生物可吸收材料（如下文術語所 定義）以使得可自創傷106移除並更換減壓敷料110而無需 移除任一支持組織生長之可吸收支架112。 小罐11 5可係用以過濾並容納自組織部位1 〇2移除之分泌 物及其他流趙的流體儲存器或收集構件。小罐U5可包括 141341.doc 201006447 其他器件（未圖示）’其包括下述非限制性實例：壓力反饋 器件、體積檢測系統、血液檢測系統、感染檢測系統、流 量監測系統、及溫度監測系統。部分該等器件可與減壓源 116形成為一體。舉例而言，減壓源丨丨6上之減壓埠可包括 過濾器構件，該過濾器構件包括一或多個過濾器（例如， 氣味過濾器）。 減麼源116可係用於供給減壓之任一器件，例如真空繁 浦、壁式吸入器件或其他源。儘管施加至組織部位之減壓 的量及性質通常將根據應用而變化’但該減壓通常將在 mm Hg與-500 mm Hg之間且更通常在_1〇〇 mm Hg與 mm Hg之間。減壓治療中所用之具體方案取決於組織部位 102之位置、減壓敷料u〇或所用之藥劑。另外，減壓可大 體上連續施加或循環施加以便其可使壓力隨時間而波動。 減壓源116可包括感測器、處理單元、報警指示燈、記憶 體、資料庫、軟體、顯示單元、及使用者介面以進一步有 助於將減壓治療施加至組織部位1〇2。在一個實例中感 測器或開關(未圖示)可佈置在減壓源116處或附近以測定由 減壓源116產生之源壓力。感測器可與監測及控制由減壓 源116遞送之減壓之處理單元連通。 軟骨可係任—類型之軟骨。舉例而言，透明軟骨係機體 最常見的軟月類型且在其細胞外基質中特徵性地含有Η 里膠原纖維。在關節、肋軟骨（肋骨）、鼻、喉、及生長板 中句可見透明軟骨。另一類型之軟骨係可見於耳氣管及 欢中之彈軟骨。第三種類型之軟骨組織即纖維軟骨存 141341.doc 201006447 在於恥骨聯合、椎間盤、部分關節、半月板中及連接腱或 韌帶與骨之部位中。亦存在該等類型之軟骨的各種組合或 中間形式’例如生長板或軟骨板中之骺軟骨。 減壓敷料11 〇之歧管111適於接觸支架i i 2或組織部位J 〇2 之。P分。歧官111可部分或完全地與減壓敷料丨丨〇所治療之 組織部位102接觸。當組織部位1〇2係創傷時，歧管1^可 部分或完全地填充該創傷。歧管u丨可係任一大小、形 狀或厚度，此取決於各種因素，例如所實施之治療類型 或組織部位1 〇2之性質及大小。舉例而言，使用者可定製 歧管111之大小及形狀以覆蓋支架112及/或組織部位1〇2之 特定部分。歧管111可具有（例如）正方形形狀，或可成形為 圓形、多邊形、不規則形狀、或任一其他形狀。在一個說 明性實施例中，歧管111係發泡體材料，其在歧管U1接觸 或鄰近支架112時將減壓分佈至支架i 12及組織部位丨〇2。 發泡體材料可係疏水或親水材料。在一個非限制性實例 中’歧管111係開孔活節式聚胺基甲酸醋發泡體，例如可 自 San Antonio, Texas 之 Kinetic Concepts 公司講得之 GranuFoam®敷料。 在一些實施例中’歧管111係由親水材料製成，其中歧 管111之作用係芯吸掉來自組織部位1 〇2之流體，同時作為 歧管繼續向支架112及組織部位102提供減壓。不受限於任 何特定機制’歧管111之芯吸性質可藉由毛細管流或其他 芯吸機制吸取支架112及組織部位102處之流趙。親水發泡 體之一個實例係聚乙烯醇、開孔發泡體，例如可自San 141341.doc •10· 201006447

Antonio, Texas 之 Kinetic Concepts 公司購得之 v.A.C.

WhiteFoam®敷料《其他親水發泡體可包括由聚醚製成之彼 等發泡體。其他可展現親水特性之發泡體包括已經處理或 塗佈以提供親水性之疏水發泡體。 在另一實施例中，歧管111係由在使用減壓敷料i 1()後不 必自組織部位102移除之天然或合成生物可吸收材料構 成。生物可吸收材料係能夠被吸收於機體内或藉由排泄或 代謝功能自機體移除之材料；在受到吸收前，生物可吸收 材料可在活體内以化學、酶解、或其他方式降解成較簡單 之化學物質。適宜生物可再吸收材料可包括但不限於聚乳 酸（PLA)及聚乙醇酸（PGA)之聚合摻合物。該聚合摻合物亦 可包括但不限於聚碳酸酯、聚富馬酸酯、及己内酯。歧管 111可另外用作新細胞生長之支架，或可與支架丨丨2組合使 用以促進細胞生長。 當經由減壓敷料11 〇施加減壓時，歧管11 ^可進一步促進 組織部位102處之肉芽形成。舉例而言，歧管111之任一或 所有表面可具有不平坦、粗糙或打磨之輪廓，當經由歧管 Π1施加減壓時，該輪廓會在支架U2及組織部位ι〇2處產 生微應變及應力。已顯示該等微應變及應力可加快新組織 生長。 支架112可毗鄰、接觸組織部位ι〇2或大體放置在其上方 以促進創傷106中之軟骨生長。如上文所述，當將減壓傳 遞至組織部位102時，支架112亦可起到歧管之作用。支架 Π2係可為創傷1〇6内之軟骨ι〇8之細胞生長提供模板的三 141341.doc •11- 201006447 維多孔結構。支架材料之非限制性實例包括4酸舞、勝 原 a/pga經基碟灰石、碳酸酯、及經處理同種異體 移植材料。支架112亦可幫助將流體遞送至組織部位102， 或自該組織部位移除流體。支架112可另外包含晚鄰創傷 106佈置之分饰表面122以促進流體流動軟骨細胞遷移及 諸如此類以使流體及其他材料移動至組織部位〗〇2或自該 組織部位移動至支架112中之孔内。在一些實施例中支 架112具有撓性以便貼合組織部位1〇2處創傷1〇6之形狀或 輪廓。支架112之設計亦可用來防止軟骨過度生長。無需 過多實驗即可選擇支架112之形狀及撓性，此取決於所治 療機體軟骨位置中正接受治療之軟骨之類型。 軟骨細胞或軟骨細胞前體可係移植的或採用其他方式施 加至組織部位102或支架112以促進軟骨1〇8之生長。軟骨 細胞前體之一個實例係間充質幹細胞。軟骨細胞或軟骨細 胞前體之來源可係骨軟骨移植物，其係患者自體固有或包 含異體移植物、異種移植物、或人工製備組織。在一個實 施例中，組織來源可係軟骨細胞培養物，例如已經由活體 外細胞培養方法使用或不使用其他生長因子而製得之軟骨 細胞或幹細胞培養物。關於細胞培養方法之實例，參見 (例如）美國專利第5,226,914號、第5,811〇94號、第 5,053,050 號、第 5,486,359 號、第 5,786,217 號及第 5,723,331號。該組織亦可藉由基於傳統非細胞培養之手段 使用諸如骨軟骨錶嵌成形術等技術來獲取，其中軟骨係使 用市售儀器（例如’ Acufex7、COR系統、或Anhrex7骨軟 141341.doc -12- 201006447 骨自體移植物轉移系統）來獲取。另外，所獲取之組織可 直接施加至支架112，或可經預先培養。 該等細胞（軟骨細胞或軟骨細胞前體）可經短暫或穩定轉 染以進一步包含重組核酸。此等核酸之非限制性實例包括 彼等編碼諸如細胞因子、酶或調節性蛋白質等蛋白質之核 酸、調節性核酸（例如啟動子，其引起天然蛋白質過度表 現或沉默（例如，由此抑制癌瘤引發或生長））、miRNA或另 一 RNAi分子、反義分子、幫助監測組織形成之標記等。 熟習此項技術者無需過多實驗即可確定並製備包含適用於 任一具體應用之重組核酸之軟骨細胞或軟骨細胞前體。 亦可將其他細胞接種至支架i丨2上及/或放置於組織部位 102之上或之中以刺激軟骨生長。各非限制性實例包括纖 維母細胞、免疫細胞、非軟骨細胞前體之幹細胞等。在一 些實施例中，該等細胞至支架112之附著可藉由用諸如基 底膜組份、瓊脂、瓊脂糖、凝膠、阿拉伯膠（gum arabic)、I型、II型、in型、IV型及v型膠原、纖維連接蛋 白、層黏連蛋白、葡糖胺聚糖、聚乙烯醇等化合物、其混 合物、及彼等熟習細胞培養技術者已知之其他親水及肽附 著材料塗佈支架112而增強。在另一實施例中，將該等細 胞接種至支架112上’且在將支架112施加至組織部位1〇2 前培育支架112。 可將細胞因子施加至組織部位102或支架112中，如上文 所述。本文所用細胞因子係影響細胞生長、增殖或分化之 蛋白質’其包括生長因子及激素。在一些實施例中，細胞 141341.doc 13 201006447 因子係可促進軟骨生長之物質。各非限制性實例包括骨形 態形成蛋白質（ΒΜΡ)_2、ΒΜΡ-6、ΒΜΡ-7、轉化生長因子_β (TGF-β)、胰島素樣生長因子（igf)、血小板衍生生長因子 (PDGF)、或軟骨衍生視黃酸敏感蛋白質（CDRAp)。細胞 因子可係合成的或天然產生的、或由位於組織部位1 處 或支架112中之細胞天然地或以轉基團方式產生的。 支架112可包括但不限於碟酸鈣、膠原、pLa/pga、經 基磷灰石、碳酸酯、及/或經處理之同種異體移植材料。 在另一實施例中，可藉由使至少一種治療或預防藥劑結合 至支架112之表面來使用支架112向組織部位1〇2釋放至少 一種治療或預防藥劑。舉例而言，亦可將抗生素施加至支 架112 ’其隨後被釋放至組織部位丨〇2。 在一些實施例中，支架112係包括複數個開放室或 「孔」之多孔材料，該等開放室或「孔」藉由流動通道連 接以使該等孔間呈流體連通。該等孔之大小、形狀、或互 連性可係均勻的、隨機的、或圖案化的，且可加以改變以 增強或控制軟骨形成、反應、修復、或宿主整合。另外， 可改變支架112中孔之大小、形狀、或互連性以增強或控 制組織部位102處新形成軟骨1 〇8與周圍健康組織之整合。 在各實施例中，支架112具有高空隙分數（即，高空氣含 量）。在一些實施例中’期望將該等孔設計為允許浸潤性 細胞附者以誘導新軟骨形成。如上文所述，該等孔及流動 室可預先接種有軟骨細胞或其他細胞類型以促進軟骨形 成。支架112中之流動通道亦可促進提供至組織部位1〇2或 141341.doc 201006447 自該組織部位移除之流體之分佈，包括減壓至組織部位 102之傳遞。 在一個實施例中，支架112主要由包括複數個孔且毗鄰 孔呈流體連接之開孔材料製成，其中複數個流動通道係由 該材料之開孔形成或在其間形成。該等孔之大小及形狀之 變化可導致流動通道之變化且可用來改變經過該材料之流 體的流動特性。在一些實施例中，支架U2之孔徑範圍在 25 μπι與500 μιη之間。在其他實施例中，該孔徑係在5〇 μιη 與250 μιη之間。在其他實施例中，該孔徑係在5〇 μιη與ι5〇 μπι之間。 支架112可由任一生物相容性材料（即’不會在活趙内引 發任何不期望之局部或全身效應之材料）形成。生物相容 性支架112亦應具有可為組織生長及細胞增殖提供足夠支 持之機械及生化性質。該等材料可以各機械性質來表徵， 例如，使用Instron測試儀所測定之抗拉強度、藉由凝膠滲 透層析法（GPC)所測定之分子量、藉由差示掃描熱量測定 法（DSC)所測定之玻璃轉化溫度及藉由紅外（IR)光譜法所 測定之鍵結構。該材料亦可以毒理學特性來表徵，其藉由 (例如）誘變原測試（例如涉及Ames分析或體外致畸性分 析）、或在動物中針對免疫原性、炎症、釋放或降解所進 行的生化、細胞、或植入研究來達成。 在一個實施例中，支架112係由生物惰性材料（即，不會 在活體内引發任何響應且不會在活體内發生生物吸收或以 其他方式降解之材料）形成。在另一實施例中，支架112係 141341.doc 15 201006447 由如上文中所定義術語生物可吸收材料形成。無論支架 m是否具有生物可吸收性或生物惰性，當其接觸：織部 位1〇2時’支架112亦可具有生物相容性。若支架ιΐ2係由 生物可吸收材料製成，則可將該等材料設計為在期望時間 範圍内降解。在一個實施例中，期望降解時間範圍係6^ 12週。在另一實施例中，期望降解時間範圍係在3個月與1 年之間。在又一實施例中，期望降解時間大於丨年。另 外，在一些實施例中，由生物可吸收材料製成之支架112 可以與用於製造支架U2之材料之分子量有關之方式降 ❹ 解。在該等實施例中，包含較高分子量材料之支架丨12通 常可比包含較低分子量材料之支架112保持更長時期之結 構完整性。 支架112可藉由熔融紡絲、擠出、澆鑄、或聚合物處理 領域中已知之其他技術形成。若使用溶劑，則較佳者係彼 等可藉由處理而移除或處理後殘餘量可為生物相容之溶 劑。可用來形成支架112之聚合物之實例包括天然及合成 聚合物。可使用之合成聚合物包括（但不限於）生物可吸收 ❹ 聚合物，例如聚乳酸（PLA)、聚乙醇酸（PGA)、聚乳酸-共 乙醇酸（PLGA)、及其他多羥基酸、聚己内酯、聚碳酸酯、 聚醯胺、聚酐、聚胺基酸、聚原酸酯、聚縮醛、可降解聚 氪基丙烯酸酯及可降解聚胺基甲酸酯、以及聚交酯-共乙 交酯（PLAGA)聚合物或聚乙二醇_PLaGA共聚物。天然聚 合物之實例包括（但不限於）諸如白蛋白、膠原、纖維蛋 白、及合成聚胺基酸等蛋白質，及諸如藻酸鹽、肝素、及 141341.doc -16- 201006447 其他天然生物可降解糖單元聚合物等多糖。該聚合摻合物 亦可包括但不限於聚碳酸酯、聚富馬酸酯、及己内酯。 在一些實施例中’生物可吸收支架U2係由pLA、pGA或 PLA/PGA共聚物製成。PLA聚合物可自乳酸之環酯製得。 可使用乳酸之L(+)及D(-)兩種形式來製備PLA聚合物、以 及D㈠及L(+)乳酸之無光學活性DL-乳酸混合物。pGa係乙 醇酸（羥乙酸）之均聚物。通常’在乙醇酸轉化為聚乙醇酸 過程中’乙醇酸首先與自身發生反應形成環酯乙交酯，其 在熱及觸媒存在下被轉化為高分子量直鏈聚合物。本發明 亦涵蓋：支架112可係氈墊、液體、凝膠、發泡體、或任 一其他可在三個方向上經由複數個通道提供流體連通之生 物相容性材料。 敷巾114覆蓋減壓敷料110並用作諸如液體、空氣、及其 他氣體等流體傳遞之半滲透屏障。在一些實施例中為減壓 敷料110提供結構支持的敷巾114可使用任一技術（包括經 由黏合劑）與減壓敷料11〇或歧管U1偶聯。本文所用術語 「偶聯」包括經由單獨物件偶聯且包括直接偶聯。術語 「偶聯」亦涵蓋兩個或更多個組件，其由於該等組件中之 每者係由相同材料片形成而彼此連續。術語「偶聯」亦 可包括化學（例如經由化學鍵）、機械、熱或電偶聯。歧管 111可藉以與敷巾114偶聯之技術之具體非限制性實例包括 焊接（例如，超音波或RF焊接）、接合、黏合、膠合等。在 其他實施例中，敷巾114並非單獨附著結構，而是歧管m 本身可包括作用與敷巾114相同之不可滲透材料之襯裏。 141341.doc •17- 201006447 該敷巾可係提錢體密封或㈣密狀任—材料。該敷 巾可係（例如）*可滲透或半渗透彈性材料。「彈性」意指具 有彈性體性質。其通常俜和 係&具有橡膠樣性質之聚合物材 料。更具體而言，大多數彈 啤性體具有大於1 00%之伸長率 及明顯回彈量。材料之目胃 W彈係指材料自彈性形變恢復之能

力。彈性體之非限制性實例白扛工k I 耳抝包括天然橡膠、聚異戊二烯、 本乙稀丁·一稀橡膠、氣丁 -说换脚 乳j 一烯橡膠、聚丁二烯、腈橡膠、 丁基橡勝、乙稀丙稀橡膠、乙烯丙稀二稀單體、氣績化聚 乙稀、聚硫橡勝、聚胺基甲酸醋、EVA膜、共聚醋、及聚

石夕氧。ϋ巾材料之具趙實例包括聚石夕氧敷巾、3M

Tegadenn®敷巾、丙烯酸系敷巾（例如，可自Avery 購得之丙烯酸系敷巾）或切割敷巾。 作業時，使用系統100來刺激組織部位1〇2處之軟骨形 成。看S者可將軟骨細力或軟骨細胞前趙施加至組織部位 102或減壓敷料110，並隨後經由歧管ln及支架112將減壓 施加至組織部位1〇2且保持足夠時間以使組織部位1〇2處形 成新軟骨。當自敷巾114與組織部位102間之空間内移除空 氣時，施加減壓可使撓性敷巾114壓緊並帖合組織部位1〇2 之表面。在一些應用中，可使用系統1〇〇對具有軟骨之組 織（例如，鼻或耳）實施整容改變。亦可在一種哺乳動物上 獲取軟骨並隨後將其移植至另一哺乳動物中，例如，在小 鼠上生長鼻或耳以供移植至人類中。亦可將系統1 〇〇施加 至軟骨創傷106並使用其至少部分地填充創傷106。 系統100亦可允許對固定、溫度、壓力（及其與諸如氧等 141341.doc -18- 201006447 重要氣體有關之梯度）、滲透力、膨脹力、及各營養素及 藥劑之添加及移除進行有效控制。此外，在現行系統及方 法中施加減壓之器件能夠轉移至藉由預先程式化之協調流 入及流出擔環來操作氣體及液體途徑之元件。可將此等循 環設計為能維持所期望之系統完整性及穩定性，同時仍允 許多個力、流量及濃度在容許範圍内變化。 系統100亦可構造為用以將流體、液體或氣體遞送至組 織部位102。在該實施例中，用於遞送流體125至組織部位 102之流體供給源124藉由導管126與減壓敷料110流體連 通，導管126可直接地或經由導管118間接地與減壓敷料 ιιο(未圖示）連接，導管118需要使用閥127及128來分別控 制來自減壓源116之減壓及/或來自流體供給源124之流體 125之遞送。流體供給源124可與減壓源116分離、附接、 或整合於其中。流體供給源124使治療程序能夠將流體輸 入組織部位102中以沖洗創傷106中之污染物、抵抗感染、 或促進組織生長。因此，可使用流體供給源124來遞送各 灌注流體、生長因+、抗生素、麻醉劑、抗菌劑、抗病毒 劑、細胞生長促進劑、或化學活性劑至組織部位1〇2。出 於類似目的，亦可使用流體供給源124來遞送氣態流體至 組織部位H)2,包括（例如）遞送少量無以氣以促進並維持 組織部位102處之療效，同時維持或不維持減壓。 參照圖2 ’其提供緣示藉由使用減壓系統向需要軟骨再 生或癒合之組織部位投與減壓療法之方法之一個說明性實 施例的流程圖。首先，由(例如)看護者碟定所關注組織區 141341.doc •19· 201006447 域（步驟201)。若該組織部位位於患者皮膚下面，即，不直 接處於視線之下，則看護者可藉由使用成像設備及技術 (例如，MRI成像）來確定該組織部位。此時，看護者則可 確定經由患者機體到達該組織區域之最佳途徑，從而對健 康的正常組織造成最少損害。 隨後將歧管遞送至該組織部位（步驟202)。另外，端視 實施例而定’可在將歧管遞送至組織部位之前或之後連接 用以遞送減壓、流體、氣體、或空氣之導管。若組織部位 位於患者皮廣下面’則可藉由透過患者皮膚及透過任一間 質組織插入機體將歧管遞送至組織部位。 在一些實施例中，預期組織部位不具有插入歧管的充足 空間。在該等實施例中，可插入產生空隙之器件。舉例而 s，該器件可係充氣器件。在形成空隙後則可遞送歧 管。 隨後毗鄰組織部位佈置歧管之主要分佈表面（步驟 2〇3) »然後將減壓施加至組織部位（步驟2〇4)。可連續地或 以間歇方式施加減壓。另外，預期減壓可與流體、空氣、 或促進瘡合或再生之㈣之遞送交替騎，如前文所述。 減壓療法之時長及力可端視由看護者恰當確定之各因素 而定’例如S前經歷、結締、組織再生速率、及諸如此類。 可在軟骨部分或完全再线移除歧管（步驟岡。 在-些實施例中’可將支架之開孔或流動通道設計為能 促進某-結締、组織以特定三維形狀生b因此在一個實 施例中’可將支架設計為能促進諸如耳等機體表面上之軟 141341.doc 201006447 骨生長。更具體地參照圖3，其展示用於將減壓療法施加 至耳301頂部上組織部位3〇2處耳3〇1之系統3〇〇之說明性實 施例。系統300之該說明性實施例將減壓療法施加至耳3〇1 之缺失部分、或軟骨創傷306以使缺失軟骨再生。組織部 位302之軟骨創傷3〇6可由任何原因導致，包括（例如）外 傷、手術、或癌症。系統300包含減壓敷料303，其包括適 於將減壓分佈至組織部位302之歧管311及適於毗鄰軟骨創 傷306放置之支架312、及至少部分地覆蓋減壓敷料3〇3以 提供覆蓋組織部位302處軟骨創傷306之氣密性密封的敷巾 314。系統300之其餘部件包括構成上文所述系統ι〇〇之相 同部件’包括（例如）將導管118流體偶聯至減壓敷料3〇3之 管子轉接器120。上文所述系統3〇〇之所有部件均以類似於 系統1 00之部件之方式作業。 如上文所述，支架312可她鄰、接碉組織部位3〇2或大體 在其上面放置以促進軟骨創傷3〇6中之軟骨生長。支架312 係為創傷306内之軟骨之細胞生長提供模板的三維多孔結 構。支架312之形狀及撓性可基於由減壓敷料3〇3上虛線所 才b示之耳301之期望形狀而加以選擇。在一個實施例中， 可使用模具（未圖示）使支架312形成期望形狀。在形成適合 組織部位302處具有缺失部分之耳3〇丨之模具後，可使用其 來使支架312形成擬修復軟骨創傷3〇6之期望三維形狀。如 上文所述，支架3 12可含有軟骨細胞或者可直接將頂蓋施 加至軟骨創傷306。當將包括支架312之減壓敷料3〇3放置 於軟骨創傷306之空隙内時，放置敷巾3丨4以覆蓋減壓敷料 141341.doc •21· 201006447 303，如上文所詳細闡述。隨後可藉由使用減壓源（未圖示） 經由流體偶聯至減壓敷料303之導管11 8施加減壓療法。 在另一實施例中，可在軟骨創傷306上放置模具以形成 可被含軟骨細胞流體填充的空隙，該流體係藉由流體供給 源（未圖示）經由導管118或其他獨立的流體供給源來遞送。 在流鱧填滿模具與軟骨創傷306間之空隙後，流體硬化以 形成三維支架3 12，以在組織部位302處呈現再生軟骨所期 望之形狀。在硬化後’該支架亦可接種軟骨細胞。 熟習此項技術者藉由考量本文所揭示之本發明說明書或 實踐可明瞭本發明申請專利範圍内之其他實施例。意欲將 本說明書及各實例僅視為例示性，其中本發明之範脅及精 神係由在以下實例後之申請專利範圍所指明。以下實例中 闡述了一個說明性實施例。 實例：對軟骨組織形成之誘導 吾人觀察到因應於減壓療法施加至完整顧骨膜表面之軟 骨形成。該等觀察結果甚為重要，此乃因因應於一種療法 之軟骨形成在組織工程學領域中是獨特的且極為令人關 注。在不存在支架材料且僅施加減壓時亦可觀察到該等形 成°在不施加減壓之對照中未觀察到軟骨形成。 由先天性異常或疾病及外傷所引起之軟骨退化可產生重 大臨床後果◊由於缺乏血液供給及隨後的創傷癒合反 應，對軟骨之損害通常可導致機體修復不完全。儘管全厚 度關節軟骨損害或骨軟骨病變允許正常炎症反應，但會導 致較差的纖維軟骨形成。外科手術干預通常係唯一選擇。 141341.doc •22- 201006447 軟骨損害修復治療通常不太令人滿意，且極少能夠恢復全 部功能或使組織恢復至其原來的正常狀態。該實例表明使 用GranuFoam®及減壓治療時可誘導新軟骨自骨膜之產生。 評價發泡體歧管及減壓誘導骨膜合成新軟骨之能力《暴 露兔之完整未受損顱骨。將GranuFoam®(KCI Licensing公 司’ San Antonio TX)發泡體敷料施加至該骨上。實施一些 治療’亦對經發泡體覆蓋之骨實施減壓治療。在治療後， 對經治療骨實施石蠟包埋、切片、及染色以評價該治療對 新骨形成之作用。 圖4A展示兔顱骨中初始未受損骨膜。點表示骨密質與骨 膜薄層間之分界。作為對比，圖4B及4C展示在使用 GranuFoam®及減壓（_125 mm Hg)時可誘導形成覆蓋骨膜之 廣泛軟骨組織。 综上所述’可以看出能達成本發明之數個優點，並且可 獲得其他優點。由於可在不背離本發明範圍之情況下對上 述方法及組合做出各種改變，因此以上說明書中所含及附 圖中所示之所有内容皆意欲理解為具有說明性而不具有限 制意義。 本說明書中所引用之所有參考文獻均以引用方式倂入本 文中。本文對參考文獻之論述僅意欲概述作者所得出之結 論且不承認任何參考文獻構成先前技術。申請者保留質疑 所引用參考文獻之準確性及相關性的權利。 【圖式簡單說明】 參照以下圖式及詳細說明，可明瞭說明性實施例之其他 141341.doc -23- 201006447 目的、特點及優點。 圖1係用於治療組織之減壓療法系統的一個說明性實施 例； 圖2係根據一個說明性實施例繪示向需要軟骨再生之組 織部位投與減壓療法的流程圖； 圖3根據一個說明性實施例繪示使用模具來幫助投與減 壓療法以誘導結締組織再生；及 圖4A至4C根據一個說明性實施例繪示顯示軟骨再生減 壓療法結果的組織切片。 【主要元件符號說明】 100 系統 102 組織部位 106 創傷 108 軟骨 110 減壓敷料 111 歧管 112 支架 114 敷巾 115 小罐 116 減壓源 118 導管 119 導管 120 管子轉接器 122 分佈表面 141341.doc .24 201006447 124 流體供給源 125 流體 126 導管 127 閥 128 閥 300 系統 • 301 耳 302 組織部位 • 303 減壓敷料 306 軟骨創傷 311 歧管 312 支架 314 敷巾 141341.doc -25-

Claims (1)

1. 201006447 七、申請專利範圍·· 1. 一種刺激哺乳動物中組織部位處之軟骨形成的方法，該 方法包含： 將軟骨細胞或軟骨細胞前髏施加至該組織部位；及 將減壓施加至該組織部位並保持一段足夠時間以在該 組織部位處引起新軟骨形成。 _ 2.如請求項丨之方法，其中該軟骨細胞或軟骨細胞前體係 在施加至該組織部位之生物相容性支架中。 • 3.如清求項1之方法，其中該組織部位具有軟骨缺損。 4. 如凊求項3之方法，其中該缺損係先天的或因關節炎、 癌症或損傷所致。 5. 如=求項1之方法，其中該減壓係經由連接至減壓源之 歧管施加至該組織部位。 青求項5之方法，其中該歧管係施加至該組織部位之 生物相容性支架。 月求項1之方法，其中該軟骨細胞或軟骨細胞前體係 攀 軟骨細胞。 青求項1之方法’其中該軟骨細胞或軟骨細胞前體係 . 間充質幹細胞。 . 4項2之方法，丨中該生物才目容性支架係生物可吸 收的。 10·如請求項2之古& . ^ ，其中該生物相容性支架包含多羥基 托己内西曰）、聚碳酸酯、聚醯胺、聚酐、聚胺基 酸、聚原酸S旨' 聚縮路、可降解聚氰基丙烯酸醋或可降 141341.doc 201006447 解聚胺基甲酸酯β 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 如請求項Η)之方法’其中該生物相容性支架包含聚交醋_ 共=交輯（PLAGA)聚合物或聚乙二醇_pLAGA共聚物。 如明求項1之方法’其另外包含將細胞因子施加至該组 織部位。 如請求項12之方法，其中該細胞因子係在生物相容性支 架中。 如請求12之方法’其中該細胞因子係骨形態形成蛋白質 _P)-2、BMp_6、BMp 7、轉化生長因子 ^、 胰島素樣生長因子（IGF)、血小板衍生生長因子 (PDGF)、或軟骨衍生視黃酸敏感蛋白質（CDRAp)。 青长項2之方法，其中該等細胞係接種至該支架上且 該支架在植入前受到培育。 b求項1之方法，其中抗生素係施加至該組織部位。 如清求項16之方法’其中該抗生素係施加至施加至該組 織部位之生物相容性支架。 如請求項1之方法， 如請求項1之方法 部位。 其中該哺乳動物為人類。 其中該新軟骨係移植至接受者組織 種生物相容性支架’其中該支架包含軟骨細胞或軟骨 細胞刖體且其中該支架足夠疏鬆從而可自其傳遞減壓。 如研求項20之支架’其中該軟骨細胞或軟骨細胞前體係 軟骨細胞。 如請求項20之支架’其中該軟骨細胞或軟骨細胞前體係 141341.doc 201006447 間充質幹細胞。 23. 如請求項20之支架，其中該軟骨細胞或軟骨細胞前體包 含重組核酸。 24. 如請求項23之支架，其中該重組核酸編碼蛋白質。 25. 如請求項23之支架，其中該重組核酸編碼miRNA或反義 分子。 26. 如請求項20之支架，其中該支架係生物可吸收的。 27. 如請求項20之支架，其包含多羥基酸、聚（己内酯）、聚 碳酸酯、聚醯胺、聚酐、聚胺基酸、聚原酸酯、聚縮 醛、可降解聚氰基丙烯酸酯或可降解聚胺基甲酸酯。 28_如請求項20之支架，其包含聚交酯-共乙交酯（PLAGA)聚 合物或聚乙二醇-PLAGA共聚物。 29. 如請求項20之支架，其另外包含細胞因子。 30. 如請求29之支架’其中該細胞因子係骨形態形成蛋白質 (BMP)-2、BMP-6、BMP-7、轉化生長因子-p(TGF-p)、 騰島素樣生長因子（IGF)、血小板衍生生長因子 (PDGF)、或軟骨衍生視黃酸敏感蛋白質（Cd_raP)。 31·如請求項20之支架，其另外包含抗生素。 3 2. —種刺激組織部位處之軟骨形成的系統，該系統包含： 軟骨細胞或軟骨細胞前體； 減壓源；及 能夠自該組織部位向該減壓源傳遞減壓之歧管。 33 ·如請求項32之系統’其中該歧管係生物相容性支架。 34·如請求項33之系統，其中該支架包含該軟骨細胞或軟骨 141341.doc 201006447 細胞前體。 3 5.如請求項34之系統，其中該軟骨細胞或軟骨細胞前體係 軟骨細胞。 36. 如請求項34之系統，其中該軟骨細胞或軟骨細胞前體係 間充質幹細胞。 37. 如請求項34之系統，其中該軟骨細胞或軟骨細胞前體包 含重組核酸。 3 8.如清求項3 3之系統’其中該生物相容性支架係生物可吸 收的。 39. 如請求項33之系統’其中該支架包含多羥基酸、聚（己内 醋）、聚碳酸酯、聚醯胺、聚酐、聚胺基酸、聚原酸酯、 聚縮駿、可降解聚氰基丙烯酸酯或可降解聚胺基甲酸 酯。 40. 如請求項39之系統’其中該支架包含聚交酯·共乙交酯 (PLAGA)聚合物或聚乙二醇_plaGA共聚物。 41. 如請求項32之系統，其另外包含細胞因子。 42. 如請求41之系統，其中該細胞因子係骨形態形成蛋白質 (BMP)-2、BMP-6、BMP-7、轉化生長因子-p(TGF-p)、 騰島素樣生長因子（IGF)、血小板衍生生長因子 (PDGF)、或軟骨衍生視黃酸敏感蛋白質（CD-RAP)。 43·如請求項32之系統，其另外包含抗生素。 44. 一種如請求項32之系統之用途，其用來刺激哺乳動物之 組織部位處的軟骨形成。 45. 種刺激組織部位處之軟骨形成的系統，該系統包含： 141341.doc 201006447 用於向該組織部位施加減壓之減壓源； 毗鄰該組織部位佈置且具有軟骨細胞或軟骨細胞前體 之支架； 鄰該支架佈置且與該減壓源流體連通以將減壓分佈 至該組織部位之歧管；及 敷巾’其在施用時適於覆蓋並大體上密封該組織部位 内之該歧管及該支架以在該組織部位處維持該減壓； 藉此該軟骨細胞或軟骨細胞前體及減壓可刺激該組織 部位處之新軟骨形成。 46. 如請求項45之系統，其中該支架係生物可相容的。 47. 如請求項46之系統，其中該支架包含該軟骨細胞或軟骨 細胞前體。 48. 如請求項47之系統，其中該軟骨細胞或軟骨細胞前體係 軟骨細胞。 49. 如請求項47之系統，其中該軟骨細胞或軟骨細胞前體係 軟骨細胞。 50. 如請求項47之系統，其中該軟骨細胞或軟骨細胞前體包 含重組核酸。 5 1 ·如s青求項46之系統其中該生物相容性支架係生物可吸 收的。 52.如請求項46之系統，其中該支架包含多羥基酸、聚己内 Sa 聚碳酸酯、聚醯胺、聚酐、聚胺基酸、聚原酸酯、 、可降解聚氰基丙烯酸酯或可降解聚胺基甲酸 酯。 141341.doc 201006447 53. 如請求項52之系統，其中該支架包含聚交酯-共乙交酯 (PLAGA)聚合物或聚乙二醇-PLAGA共聚物。 54. 如請求項53之系統，其另外包含細胞因子。 55. 如請求54之系統，其中該細胞因子係骨形態形成蛋白質 (BMP)-2、BMP-6、BMP-7、轉化生長因子-p(TGF-p)、 胰島素樣生長因子（IGF)、血小板衍生生長因子 (PDGF)、或軟骨衍生視黃酸敏感蛋白質（CD-RAP)。 56. 如請求項55之系統，其另外包含抗生素。 57. —種如請求項55之系統之用途，其用來刺激哺乳動物之 組織部位處的軟骨形成。 14134I.doc