專利名稱：：促進骨誘導和骨移植物結合的骨移植物處理的制作方法
技術領域：
：本發明一般涉及骨移植物和骨移植物材料的制備方法。本發明還涉及植入體，例如適合插入椎間隙的植入體和適合用于矯形外科應用的植入體。
背景技術：
：骨移植物可用于修復由于疾病、創傷或外科手術導致損傷的骨。以下情況可采用移植物當某些藥物存在下或疾病狀態如糖尿病導致治療受損時，當外科手術期間切除了大量骨或盤物質時，或者當需要骨融合以提供穩定時。例如，在某些類型的脊柱融合中，采用骨移植物代替椎骨間的緩沖盤物質。骨移植物材料包括合成和天然的骨。天然骨可取自移植物受體(自體移植物)；或者可取自其它來源(同種異體移植物)，例如尸體；或(異種移植物)，例如牛。自體移植物具有免疫原性降低、骨誘導性較強等優點，但也存在供給部位患病和適用于移植物的骨來源有限等問題。另一方面，同種異體移植物的供應源較大并且可儲存多年，但其骨誘導性較小。骨傳導性和骨誘導性都有助于骨成形。如果能夠為參與骨成形的細胞或細胞基質(如，破骨細胞、成骨細胞、脈管系統、間充質細胞)提供結構框架或微觀和宏觀支架，則移植物材料是骨傳導性的。另一方面，骨誘導性材料刺激宿主間充質細胞分化形成成軟骨細胞和成骨細胞。天然骨同種異體移植物材料可包括皮質骨或松質骨。松質骨的區別特征在于其相對于皮質骨的高孔隙率，提供更多游離的表面和在這些表面上保留的更多多孔結構。這提供了既有骨誘導性又有骨傳導性的移植物材料，但一般不具有顯著的承重能力。然而通常認為骨成形的最佳促進作用需要最小臨界量的松質骨。皮質(致密)骨比松質骨具有更大的強度或承重能力，但骨傳導性較小。例如在人體中，僅20%大型皮質同種異體移植物在5年內結合完全。延遲或不完全結合可引起微動，導致同種異體移植物周圍的宿主骨吸收。更佳的骨移植物材料能夠組合顯著的承重能力與骨誘導性和骨傳導性，針對開發這種移植物材料已進行了許多努力。一些同種異體移植物包括哺乳動物尸體的,，經去除所有軟組織、包括骨髓和血液處理后，織構化形成許多具有選定尺寸、間隔和深度的孔。然后優選在稀酸溶液中浸漬織構化骨片段使其去礦物化。去礦物化骨可暴露骨誘導因子，但深度的骨去礦物化也降低了機械強度。同種異體移植物也可由有機骨基質形成，具有從一個表面延伸通過骨基質到達另一表面的穿孔，從而形成相對表面間的連續通道。有機骨基質由天然骨部分或完全去礦物化得到。雖然穿孔增加了移植物材料的支架潛力并也可填充有骨誘導性材料，但穿過移植物整個直徑的有機骨基質穿孔也降低了其承重能力。部分去礦物化的皮質骨結構可以表面去礦物化以浸入骨生長促進物質如骨形態發生蛋白(BMP)制備植入物。雖然這種設計能使周圍組織更多地接觸生長促進因子，但使大量生長促進因子粘附于移植物材料所需的表面去礦物化作用降低了同種異體移植物的機械強度。去礦物化骨同種異體移植物材料可市售獲得且廣泛使用，雖然去礦物化使同種異體移植物表面下方的BMP暴露，但這些材料缺乏提供最佳骨移植物材料所需的機械強度，而且處理也不能使足夠的BMP暴露而在促進骨誘導方面具有顯著意義。需要的是，組合了松質骨的骨誘導性和骨傳導性以及皮質同種異體移植物材料提供的承重能力的骨移植物材料。發明概述本發明提供一種能夠保留生物活性劑的骨移植物材料("骨移植物")，以便于宿主骨結合同時維持承重能力，所述骨移植物的至少一個表面上具有至少一個凹坑；以及至少一個插入凹坑的栓塞。栓塞可由一種或多種多孔材料形成。在一個實施方式中，栓塞可包括松質骨。在其它實施方式中，栓塞可由多種天然或合成材料、或兩者的組合而形成。本發明還提供了構建能夠保留生物活性劑的骨移植物的方法，所述方法包括在骨移植物的至少一個表面上形成至少一個凹坑，以及形成插入凹坑的栓塞。本發明還提供了減少植入后的骨移植物的結合時間的方法，所述方法包括在所述骨移植物的至少一個表面上形成至少一個凹坑，和將生物性或非生物性栓塞插入所述凹坑以吸收生物活性劑并將其保留在凹坑內，形成凹坑使其具有能夠通過流體靜力吸引增加生物活性劑的保留的形狀，或者這兩種方式的組合。當一個或多個凹坑的形狀能夠增加保留在凹坑內的流體的流體靜力吸引時，本發明所述骨移植物也能保留生物活性劑。栓塞可以插入或不插入這些凹坑內，因為無論栓塞是否插入凹坑形狀都能促進流體保留。本發明還提供了骨移植物系統或套裝，其包括骨移植物，所述骨移植物的一個或多個表面上形成有凹坑；以及用于插入所述凹坑的栓塞或己經插入一個或多個凹坑的栓塞。這種套裝還可包括適合施加到骨移植物凹坑的生物活性劑等分試樣。附圖簡要說明圖1顯示了本發明所述骨移植物中提供的凹坑4和互補幾何形狀的對應栓塞2的側向截面視圖。圖2顯示了通過流體靜力吸引將流體保留在凹坑內的凹坑形狀的側視圖。這種凹坑典型地但不必需具有以下性質開口直徑6小于凹坑基部直徑8。圖3顯示了本發明骨移植物12中可選實施方式的凹坑2與栓塞4的組合的截面視圖。在3a中，凹坑4被栓塞2基本填滿。在3b中，當栓塞2位于凹坑4中時栓塞2和凹坑4之間形成儲庫10，從而匹配在凹坑開口內但不填滿凹坑。而是將栓塞設置在開口內導致栓塞與凹坑底部和側部之間留下流體間隙。3c中，栓塞2位于相似形狀的凹坑4內而形成儲庫。圖4是本發明所述一個實施方式的骨移植物12的側視圖，其中，凹坑4的至少一個內表面經去礦物化形成去礦物化區域14。圖5是顯示凹坑高度、凹坑開口直徑以及凹坑內選定流體(鹽水、水、骨髓抽吸物(BMA)、骨形態發生蛋白(BMP-2))的表面張力之間的關系的圖。對于給定流體，如果凹坑直徑/高低比在曲線下方，則向下取向時表面張力能夠將流體保留在凹坑內。圖6是顯示對于鹽水、水、BMA和BMP-2的直徑與空穴高度間的關系的圖。圖7A顯示了采用諸如圓頭槽銑刀16的工具通過鉆孔或研磨在骨移植物12中形成凹坑4的方法。如箭頭所示，所述工具隨著側向旋轉而縱向向下運動。采用這種工具和方法可實現多種形狀。一種該形狀如圖7B所示。圖8A是在兩個表面上形成凹坑4的本發明骨移植物12的截面圖。圖8b是本發明骨移植物12中形成的凹坑4的翻轉截面圖，凹坑2中的流體形成凹坑開口6正上方的柱體18。圖9是一柱形圖，測定了未處理的同種異體移植物、未處理的同種異體移植物和rhBMP-2、帶有直線凹坑的同種異體移植物以及帶有直線凹坑和rhBMP-2的同種異體移植物的剪切強度(N/mm2)。圖10是一柱形圖，顯示了與未處理同種異體移植物相比，帶有直線凹坑的同種異體移植物以及帶有直線凹坑和rhBMP-2的同種異體移植物的剪切強度變化百分比。發明詳述發明者發現，可采用皮質同種異體移植物或合成骨材料來形成骨移植物材料("骨移植物")，該材料組合了骨誘導和骨傳導特性與承重能力。本發明骨移植物結合了松質骨的有益性質同時保留了皮質骨的優異承重能力。本文所用術語"骨移植物"包括天然骨同種異體移植物如皮質骨，用于形成骨移植物替代品的合成材料，以及天然和合成材料的組合。適用于形成同種異體移植物的合成材料包括例如，珊瑚羥基磷灰石、磷酸三鈣和羥基磷灰石、硫酸鈣、Bioglass⑧顆粒(諾氏產品公司(NovaboneProducts),Alachua,佛羅里達)、a-磷酸三鈣、碳酸鈣以及多種陶瓷材料。與目前矯形應用中的同種異體移植物或合成移植物材料相比，本發明提供能更快更均一地融合、更均一的成品的骨移植物，并且能夠減少疼痛。本發明骨移植物包括同種異體移植物或異種移植材料。本發明所述骨移植物具有天然同種異體移植物或合成骨提供的承重性質并且結合骨移植物中形成的凹坑所提供的骨誘導性質，不僅增加了表面積而且使植入物/宿主接合處可存在生物活性劑。生物活性劑可以是骨誘導性因子。這些試劑通過以下方式保留在骨移植物的凹坑中將插入凹坑中的栓塞，或形成凹坑以增加凹坑內通過靜水壓力的流體保留，或者這兩種方式的組合。本發明還提供了將生物活性劑保留在植入的骨移植物中的方法。本文所用"生物活性劑"包括一種或者兩種或多種生物活性因子的組合，例如骨生長促進細胞因子如骨形態發生蛋白(BMP)、LIM礦化蛋白(LMP)、微粒骨、CHRYSALIN、骨髓抽吸物、濃縮的骨髓抽吸物、去礦物化骨基質(DBM)、生長分化因子如GDF-5、抗炎因子如TNF抑制劑、抗感染藥、間充質細胞、造血細胞、成骨前體細胞、或各種類型的干細胞、疼痛緩解劑、或它們的組合。非聚合的造血細胞凝塊，例如Paseher等的美國專利申請序列號10/457,000(公開號20040037819)中所述的凝塊可用作本發明骨移植物中的生物活性劑，用于遞送生物活性劑。本領域技術人員已知的許多生物活性劑適用于本發明骨移植物和方法中。生物活性劑可以調節釋放的形式提供，例如在含有一種或多種生物活性劑的聚合物制劑中以控制試劑的溶出或擴散，包含功能涂層以延遲生物活性劑的溶出或釋放，或其它類似組合物例如本領域技術人員己知的調節釋放的微球。D丄.Wise編著的的《藥物控制釋放技術手冊》(HandbookonPharmaceuticalControlledReleaseTechnology,MD有限公司(MarcelDekker，Inc.),紐約(2000)中提供了配制適用于本發明的調節釋放組合物的實例和說明。本發明提供了骨移植物以及增加骨移植物/宿主骨接合處可獲得的至少一種生物活性劑如BMP的方法，從而降低骨移植物結合所需的時間。不添加BMP時插入的同種異體移植物的結合通常需要12到18個月。當同種異體移植物和宿主骨終板間的接合處存在BMP時，結合所需時間將縮短三分之一到一半。脊柱融合期間較快的結合和骨融合可減少沿同種異體移植物/宿主終板界面不希望的運動。如本文所用，"凹坑"是指骨移植物至少一個表面下方形成的限定空間或沉入或陷入相鄰骨移植物表面的區域，該術語可與"凹陷"、"空穴"、"凹進"、"空穴"或"空洞"等術語互換使用。凹坑可以是各種尺寸和形狀，例如直徑約2毫米、深度約3毫米，或者直徑約l毫米、深度約1毫米。通常，宜形成深度直徑比至少約為2到1的凹坑以便流體保留在凹坑內。也可以形成開口處寬度大于底部的凹坑，以更便于插入栓塞，或者底部寬度大于開口處以通過流體靜力提高栓塞保留或流體保留在凹坑內。所選凹坑的深度和直徑尺寸應增加同種異體移植物表面與骨誘導因子的接觸，同時維持同種異體移植物的結構完整性和承重能力。凹坑可在合成材料形成的骨移植物中形成。所需凹坑模式和形狀也可在天然同種異體移植物或合成材料形成的"空白"骨移植物中形成。可通過本領域技術人員已知的方式形成凹坑，例如激光鉆孔、機械鉆孔、計算機數字控制(CNC)輾磨和加壓成形。凹坑可以是均一或非均一截面形狀，可以是圓形、半圓形、圓錐形、矩形或具有圓錐形部分的圓柱形(尤其是底部)。凹坑可以軸對稱或不對稱。本領域技術人員可以確定特定骨移植物中凹坑的適當形狀。應根據所需部位和同種異體移植物的必需承重能力來選擇凹坑密度和直徑以及凹坑深度。發明者推薦，例如對于較重的承載應用，單個凹坑直徑在同種異體移植物中應盡可能地小。與宿主骨相接的表面上可采用較大的凹坑(深度和直徑方面)，而在骨移植物中其它部分采用較小的凹坑。確定凹坑深度時應考慮骨移植物的結構完整性和承重能力。通常不希望采用橫向于骨移植物整個直徑(即"貫穿")的凹坑或者可能顯著降低骨移植物承重能力的凹坑深度。宿主骨與骨移植物接觸表面上凹坑尤其有益，因為植入骨移植物的目的之一是使宿主骨生長到凹坑內。當宿主骨擴張進入凹坑時，成骨細胞增加新骨同時破骨細胞除去骨移植物的骨材料。通過"匐行置換"，骨移植物形成結合并最終被宿主骨組織取代。一個或多個凹坑內部可以經過處理以使凹坑內表面去礦物化，如圖4所示，顯示凹坑4具有沿其內表面的去礦物化區域14。可通過例如在凹坑內施加鹽酸(例如，0.6MHC1)然后沖洗去除酸來使凹坑去礦物化。凹坑去礦物化的程度應有限度而不會明顯到影響同種異體移植物的結構完整性和承重能力。在一個本發明實施方式中，骨移植物中形成的一個或多個凹坑內可設置由多孔材料形成的栓塞。"多孔"栓塞是具有足夠滲透性或孔隙率以吸收或吸附至少最少量的包含至少一種生物活性物質的流體、糊劑或油灰的栓塞。如圖1A-圖1D所示，本發明骨移植物中可形成各種幾何形狀的凹坑4并可具有插入其中的互補形狀的栓塞2，如圖所示。在一個本發明實施方式中，栓塞2基本上填滿凹坑4(圖3A)。在另一個實施方式中，栓塞位于凹坑中，使得栓塞底部與凹坑底部間形成的空隙成為栓塞與凹坑底部和側部之間的儲庫10，如圖3B和圖3C所示。栓塞與對應的凹坑形狀互補，可以是不規則形狀，例如可以是楔形、圓錐形、或橢圓形，可以有彎曲、直線或是適合各種栓塞設計的其它表面。任何一個凹坑內可設置有一個或一個以上的栓塞。栓塞可由生物或非生物材料制成，包括多孔合成材料、松質骨、多孔膠原、明膠、透明質酸、纖維素、淀粉、磷酸鈣或其組合。栓塞可由自體移植物、同種異體移植物或異體移植物材料形成。栓塞可置于包含生物活性劑的液體中從而在設置到骨移植物凹坑之前吸收這些試劑，或者在一個或多個栓塞被設置到凹坑中之后將骨移植物置于一種或多種生物活性劑中。骨移植物最終組裝之前凹坑可填充有生物活性劑，或者在進行骨移植物外科植入之前在手術室中填充。可利用栓塞實現凹坑儲庫的多孔密封(圖3B和3C)，或者填充凹坑(圖3A)以保留生物活性劑。栓塞可插入尚未事先施加生物活性劑的凹坑內，或者生物活性劑可在栓塞插入凹坑之前施加。將生物活性劑施加于栓塞可通過以下方式實現使栓塞浸透在試劑中，采用注射器或其它施加器，在栓塞被設置到凹坑之前或之后使生物活性劑被吸收或吸附于栓塞，或者本領域技術人員已知的其它方式。糊劑、油灰或其它組合物也可沿同種異體移植物涂敷，從而在一個或多個栓塞插入之前或之后填充凹坑。插入栓塞，使栓塞頂部與同種異體移植物的表面對齊或者陷入同種異體移植物表面下方。在一個本發明實施方式中，形成的凹坑使凹坑形狀能夠降低凹坑開口上的流體力并增加凹坑內的流體滯留。有或沒有栓塞，這種凹坑都能使生物活性劑滯留其內。圖2顯示了能夠增加流體滯留的凹坑形狀。這種凹坑可由本領域技術人員采用各種方式如適當尺寸的圓頭球磨頭槽銑刀來實現。這些凹坑開口處的直徑10通常小于凹坑底部直徑12。一旦倒置，重力推動柱內流體抵靠凹坑開口，施加的力基于直接位于開口上方的流體柱直徑的基礎上，而不是基于整個凹坑內的流體塊的質量。本領域技術人員可確定能夠增加凹坑內流體靜壓和表面張力的凹坑形狀和尺寸，注意如果凹坑入口上方的流體凈重小于作用于凹坑入口處的流體張力，凹坑倒置時流體通常被保留在凹坑內。表面張力和密度未知的流體的表面張力和密度可由本領域技術人員根據實驗確定而無需過多實驗。一旦確定，使用以下公式計算凹坑尺寸<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中，\￥=凹坑入口上方流體柱的重量，(達因)CH凹坑入口上方流體柱投射的直徑，(厘米)A-基于凹坑入口處直徑的凹坑截面積，(平方厘米)p二凹坑內包含的流體密度，(克/立方厘米)廠凹坑內包含的流體表面張力，(達因/厘米)§=重力常數，(厘米/平方秒)11=流體柱高度，(厘米)使用這些參數在圖5中顯示了凹坑直徑與凹坑高度的關系，其中，對于給定流體，如果凹坑直徑/高度比位于曲線下區域中，當凹坑開口向下取向時表面張力能夠將流體保留在凹坑內。參考以下非限制性實施例進一步闡述本發明。實施例實施例1采用羊骨皮質缺損模型進行研究以篩選同種異體移植物構建物。采用組織形態測定法、組織病理學方法和生物機械方法比較不同的同種異體移植物形成。組織病理學和組織形態測定方法表明，BMP和同種異體移植物表面縮陷(ASD)的組合在增強宿主與移植物組織之間的骨重塑與整合方面具有協同作用。該計劃范圍涉及填充有同種異體移植物構建物的羊脛骨和跖骨中形成的4毫米直徑缺損的非脫鈣組織學處理和生物機械測試。評價了六種不同的同種異體移植物治療，如表1所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>縮寫SDM:表面去礦物化的同種異體移植物；ASD:帶有表面縮陷的同種異體移植物；SDM+BMP:表面去礦物化的同種異體移植物+rhBMP-2;ASD+BMP:帶有表面縮陷的同種異體移植物+rhBMP-2;ASD+DBM:帶有表面縮陷的同種異體移植物+去礦物化骨基質簡言之，在羊的脛骨和跖骨中形成8個單側4毫米直徑的缺損。皮質骨內缺損位置的指定縮寫如下極近端脛骨(t-vp)，近端脛骨(t-p)，遠端脛骨(t-d)，極遠端脛骨(t-vd)，極近端跖骨(m-vp)，近端跖骨(m-p)，遠端跖骨(m-d)和極遠端跖骨(m-vd)。在八只羊中各自形成八個缺損。表1顯示了各個缺損進行生物機械或組織學評價的分配。樣品制備將來自處死的羊的脛骨和跖骨進行標記并從尸房運輸到整形外科生物工程研究所(OrthopaedicBioengineeringResearchLab，科羅拉多州立大學，FortCollins,科羅拉多州)。通過術中外科標記物和視覺觀察鑒定缺損。采用Exakt骨鋸(依克撒科技公司(ExaktTechnologies),俄克拉荷馬城，俄克拉荷馬州)小心切開缺損及周圍的骨。對于進行生物機械測試的缺損，盡可能保留4-5厘米的宿主骨以安裝和定位在測試固定裝置中。對于組織學樣本，缺損周圍保留不超過1厘米的骨。每個生物機械和組織學樣本沿矢狀面和冠狀面進行X射線照相。非脫鈣組織學將經修整的樣品浸漬到70。/。乙醇(ETOH)中1周進行固定。樣本在Technovit7000濃度增加的分級ETOH溶液(70%、95%和100°/。)中大約3周的時間進行脫水(包埋樹脂)。最終溶液包含100。/。的包埋樹脂(embeddingresin)并通過光活化聚合。使用Exakt金剛石刀刃骨鋸(依克撒科技公司，俄克拉荷馬城，俄克拉荷馬州)，從樣本塊沿缺損縱軸線切割兩個切片。用Exakt微磨機研磨切片至10-20微米厚度，改良的范吉森(VanGieson)骨染料染色，用于定量評價移植物在骨基質內的結合、骨再生以及組織對生物材料的反應的病理學評價。用改良范吉森染料染色切片，提供骨(紅色)、植入物(不透明)、類骨質(綠色)和纖維組織(藍色)之間鮮明的顏色對比[數據未示出]。組織形態測定分析使用圖像專業成像系統(ImageProImagingsystem,媒體控制公司(MediaCybernetics),SilverSpring,馬里蘭州)和尼康E800顯微鏡(AG公司(AGHeinze)，LakeForest,加利福尼亞州)、SpotRT數碼相機(診斷器械公司(DiagnosticInstruments),Sterling,Heights,密西根州)獲取組織圖像。移植物和宿主組織非常相似，導致自動分段不可靠；因而需要手動選擇移植物組織。測得的組織形態測定參數包括移植物填充缺損的百分比，骨填充缺損的百分比，移植物填充骨膜骨痂的百分比，骨填充骨膜骨痂的百分比，移植物填充骨內骨痂的百分比，移植物填充骨內骨痂的百分比，骨膜骨痂高度(,)和骨內膜骨痂高度(mm)。組織病理學分析采用以下指標，基于55個切片評價再生組織的正常性及對移植物材料的細胞反應是否存在同種異體移植物栓塞(是或否)；炎癥細胞(0-無，1=一些，2=很多)；同種異體移植物重吸收程度(0=無，1=0-25%，2=25-50%，3=50-75%，4=75-100%);同種異體移植物結合占優勢的表面(E^骨內膜，P:骨膜，B=E和P，H:宿主骨，A二所有表面)；同種異體移植物的破骨細胞重吸收活性(0=無，1=一些，2=廣泛)；成骨細胞成骨活性(0=無，1=一些，2=廣泛)；同種異體移植物內的新骨重塑(0=100%網狀骨，1=一些，主要網狀，2=主要層狀，一些網狀，3=完全重塑成層狀骨)；缺損內是否存在纖維或軟骨組織(是或否)；同種異體移植物與宿主骨的融合(0-骨融合，1=纖維包囊，2=混合的骨和纖維融合)；同種異體移植物栓塞延伸(E-延伸到髓腔內，P:從骨膜表面延伸，C-包含在皮質內)；骨痂描述(0=無骨痂，B-骨膜骨痂和骨內膜骨痂，E二骨內膜骨痂，P二骨膜，X=不能評價)；較大的骨痂，如果適用^=骨內膜，P二骨膜；骨內膜骨痂尺寸(0=無或最小，1=0-25%的皮質厚度，2=25-50%的皮質厚度，3=50-75%的皮質厚度，4=75-100%的皮質厚度)；骨膜骨痂尺寸(0=無或最小，1=0-25%的皮質厚度，2=25-50%的皮質厚度，3=50-75%的皮質厚度，4=75-100%的皮質厚度)；骨痂重塑(O400。/。網狀骨(wovenbone)，1=一些，主要網狀，2=主要層狀，一些網狀，3=完全重塑成層狀骨)。生物機械測試處死當天測試所有生物機械樣本。在Exakt鋸上定位和切開后，即對樣本進行標記并包裹在浸透鹽水的紗布中。切割各個樣本，使同種異體移植物構建物垂直于負荷取向。簡言之，將脛骨或跖骨的矢狀截面橫向切割成各自具有兩個缺損的遠端和近端。將樣品安裝在對齊夾具上，以承受栓塞植入物相對于皮質表面的垂直負荷。對齊可通過以下方式實現定向骨膜表面上的栓塞移植物(更容易觀察)，一旦對齊，測試樣本翻轉180度而從骨內膜表面推出。實際測試期間對齊夾具(雖然仍然附連于樣本)不再對樣品提供支持或定向。涉及使同種異體移植物栓塞對齊而推出的過程的詳細描述如下所述。將宿主骨切片安裝在1厘米厚的膠合支持板上，膠合支持板約19.5cmX13.5大小，中間切除8cmX5.5cm的方形斷面。同種異體移植物栓塞大約在支持板孔的中央定向，并用干式壁螺釘和熱膠使宿主骨切片附連于支持板。用干式壁螺釘將帶有兩個螺旋千斤頂保持架的轉盤附連于支持板。然后將該組件置于鉆孔壓片機上。將反應板和反應板保持組件插入鉆孔壓片夾盤內。進行預試驗之后，將反應板的孔間隙調節到1.5毫米，從而簡化同種異體移植物栓塞的視覺對齊。使用3.5毫米直徑的導向桿以使反應板孔與同種異體移植物栓塞對齊。用四個螺旋千斤頂升高、降低和傾斜轉盤，使導向桿與同種異體移植物栓塞對齊。然后取出導向桿，使反應板下降到宿主骨。利用鏡像俯視反應板孔和調整同種異體移植物栓塞，進行進一步的視覺觀察和微調。用兩個壓制鉗夾組件將支持板固定在鉆孔壓片臺上。使四個角撐架附連于反應板，四個無頭螺釘插入膠合支持板。升高反應板，將具有熱膠圈的紙帶設置在同種異體移植物周圍。反應板下降至膠而形成承載面。小心不要讓任何膠體沾染到同種異體移植物栓塞或反應板孔上。通過將無頭螺釘熱膠粘到角撐架上，使反應板附連于支持板。膠體干燥后，從轉盤取下支持板。翻轉反應板，使用另一個常規固定裝置將其連接于OBRL伺服-水壓測試系統(MTS858，EdenPrairie，明尼蘇達州)。樣本定向之后，一表面平整的3.5毫米直徑的針以2毫米/分鐘的移動速率對同種異體移植物栓塞施加負荷，以100Hz獲取負荷和移動數據。一旦到達斷裂負荷，即停止測試。同種異體移植物栓塞被推出后，從支持板上取下宿主骨樣本。將第二同種異體移植物栓塞在支持板孔中央取向并將宿主骨重新附連于支持板。重復上述過程。栓塞被推出后，拍攝樣本照片，并將樣本包裹在浸透鹽水的紗布中置于冷卻器內。以后從冷卻器中取出樣本，用Exakt鋸將同種異體移植物栓塞孔一切為二。用數碼卡尺測得孔處的皮質骨厚度。采用單向ANOVA確定同種異體移植物處理對生物機械(極限負荷，剪切強度和剪切模量)和組織形態測定分析(缺損內骨百分比，缺損內移植物百分比，骨膜骨痂內骨百分比，骨膜骨痂內移植物百分比，骨內膜骨痂內骨百分比，和骨內膜骨痂內移植物百分比)的影響的分析。如果發現處理具有顯著性作用，則使用鄧肯多重比較來確定各處理間的差異。所有統計學分析采用SAS統計軟件(Cary，北卡羅來納州)在顯著性水平a=0.05下進行。各處理間所有的生物機械性質(極限力、剪切強度和剪切模量，所有都>0.05)沒有顯著性差異。推出期間可見BMP處理的同種異體移植物栓塞向更大極限負荷和剪切強度的輕微趨勢，但并不顯著。然而，雖然BMP組合的生物機械結果沒有差異，如上所述在組織形態測定和組織病理學研究中具有協同作用。對于同種異體移植物和異種移植物處理，顯著更多的移植物保留在缺損中(p<0.005)，對于ASD+BMP處理組，缺損內測得顯著更大百分比的骨，而同種異體移植物(未處理)組缺損內比其它治療組具有顯著更少的骨(pO.OOl)。與其它治療組相比，同種異體移植物組骨膜骨痂內具有顯著更少百分比的骨(p<0.05)。發現各處理組的骨膜骨痂內移植物百分比(pi.88)以及骨內膜骨痂內移植物和骨的百分比(分別為p-0.18和p-0.57)之間不存在顯著性差異。ASD+BMP顯示最一致的重塑，并且栓塞與大部分重塑的同種異體移植物栓塞結合。對于ASD處理，表面縮陷似乎有利于主動骨成形和重塑。BMP-2似乎有助于成骨細胞活性。帶有BMP帶有表面縮陷的結果提示協同作用。如所預期的那樣，異種移植物顯示免疫應答(即炎癥反應)。實施例2:根據實施例l所述方案，申請人拍攝本發明骨移植物的照片。照片(未示出)顯示了用改良的范吉森染料染色的非脫鈣組織學，從而提供骨、植入體、類骨質和纖維組織間的對比。一幅照片顯示了用作植入體的平滑未處理的皮質同種異體移植物骨。其它照片顯示了具有1毫米直徑X1毫米深度表面凹坑的同種異體移植物骨形成的骨移植物的結合。拍攝以下照片(l)帶凹坑的同種異體移植物，(2)帶凹坑的同種異體移植物與重組人骨形態發生蛋白(rhBMP-2)，禾n(3)帶凹坑的同種異體移植物加上去礦物化骨基質(DBM)。組織形態測定，BMP和同種異體移植物表面縮陷(ASD)的組合具有協同作用，能夠增強骨重塑以及宿主與移植物組織間的融合。實施例3根據實施例1的方案，采用羊皮質缺損模型篩選同種異體移植物構建物。使用組織病理學、組織形態測定和生物機械方法比較不同的同種異體移植物表面處理。通過編譯這些數據，可增加樣品數量并降低變異性。組織病理學分析和組織形態測定，BMP與帶有線性凹坑的同種異體移植物的組合顯示增強骨重塑以及宿主與移植物組織之間融合的協同作用。對測定的生物機械反應上處理沒有統計學顯著性作用。結果如表9和10所示。圖9的柱形圖指出剪切強度(牛頓/平方毫米)，其中，剪切強度F/(兀DH);F—及限力(N);D:圓柱形植入體外徑(所有情況下4毫米)；H-穿過皮質骨界面的平均厚度(毫米)。測試并比較未處理的同種異體移植物，未處理的同種異體移植物和rhBMP-2，帶有直線凹坑的同種異體移植物以及帶有直線凹坑和rhBMP-2的同種異體移植物。圖10的柱形圖指出了與未處理的同種異體移植物相比，帶有直線凹坑的同種異體移植物以及帶有直線凹坑和rhBMP-2的同種異體移植物的剪切強度變化百分比。帶有直線凹坑和rhBMP-2的同種異體移植物顯示剪切強度百分比增加，優于其它兩種樣品。本文引用的專利和科學文獻建立在本領域技術人員可獲得的知識的基礎上。本文引用的所有美國專利以及出版或未出版的美國專利申請結合于此作為參考。本文引用的所有出版的外國專利和外國專利申請結合于此作為參考。本文引用的所有其它出版的參考文獻、文件、手稿和科學文獻結合于此作為參考。雖然參考其優選實施方式具體顯示和描述了本發明，本領域技術人員應理解，形式和細節上可進行各種改變而不背離所附權利要求書囊括的本發明的范圍。權利要求1.一種骨移植物，其包括a)在所述骨移植物至少一個表面上形成的至少一個凹坑，和b)用于設置到所述凹坑內的栓塞。2.如權利要求l所述的骨移植物，其特征在于，所述骨移植物由天然骨、合成材料或其組合形成。3.如權利要求1所述的骨移植物，其特征在于，所述栓塞由至少一種選自下組的材料形成松質骨、多孔膠原、明膠、透明質酸、纖維素、淀粉、磷酸鈣、多孔合成材料或其組合。4.如權利要求1所述的骨移植物，其特征在于，所述凹坑含有生物活性劑。5.如權利要求l所述的骨移植物，其特征在于，在插入栓塞之前將生物活性劑施加到所述凹坑內。6.如權利要求1所述的骨移植物，其特征在于，所述栓塞含有生物活性劑。7.如權利要求1所述的骨移植物，其特征在于，在栓塞插入凹坑之前將所述生物活性劑施加于所述栓塞。8.如權利要求7所述的骨移植物，其特征在于，所述栓塞在插入凹坑之前浸透在包含至少一種生物活性劑的溶液中。9.如權利要求l所述的骨移植物，其特征在于，在栓塞在插入凹坑之后將生物活性劑施加于所述栓塞。10.如權利要求1所述的骨移植物，其特征在于，所述栓塞的形狀與所述凹坑形狀互補。11.如權利要求1所述的骨移植物，其特征在于，所述凹坑內表面去礦物化。12.如權利要求1所述的骨移植物，其特征在于，所述凹坑具有開口，開口直徑小于凹坑基部直徑。13.—種在外科手術植入期間保留至少一種生物活性劑的骨移植物，其包括在所述骨移植物至少一個表面上形成的至少一個凹坑，所述凹坑深度與直徑之比約為2:1。因子是GDF-5。14.一種用于將至少一種生物活性劑保留在骨移植物表面的儲庫，其包括a)在骨移植物至少一個表面上形成的凹坑，和b)設置在所述凹坑內的栓塞，以在所述栓塞和凹坑底部之間形成間隙。15.如權利要求14所述的儲庫，其特征在于，所述凹坑具有開口，開口直徑小于凹坑基部直徑。16.如權利要求14所述的儲庫，其特征在于，所述栓塞是多孔的。17.如權利要求14所述的儲庫，其特征在于，所述栓塞由至少一種選自下組的材料形成松質骨、多孔膠原、明膠、透明質酸、纖維素、淀粉、磷酸鈣或其組合。18.如權利要求15所述的骨移植物儲庫，其特征在于，所述生物活性劑選自LIM礦化蛋白(LMP)、骨形態發生蛋白(BMP)、生長分化因子(GDF)、CHRYSALIN、骨髓抽吸物、濃縮的骨髓抽吸物、間充質細胞、去礦物化骨基質(DBM)、微粒骨、抗生素、抗感染組合物、疼痛緩解試劑或其組合。19.一種骨移植物，其包括在所述骨移植物的至少一個表面上形成的至少一個凹坑，一旦流體流入其中并插入栓塞，所述凹坑提供在凹坑開口上方的流體凈重小于施加于凹坑開口的流體張力。20.—種用于將至少一種生物活性劑保留在骨移植物凹坑內的栓塞。21.如權利要求44所述的栓塞，其特征在于，所述栓塞是多孔的。22.如權利要求21所述的栓塞，其特征在于，所述栓塞由至少一種選自下組的材料形成松質骨、多孔膠原、明膠、透明質酸、纖維素、淀粉、磷酸鈣、多孔合成材料或其組合。23.—種遞送系統，所述系統包括a)骨移植物，所述骨移植物的至少一個表面上形成有至少一個凹坑；和b)用于插入所述凹坑的至少一個栓塞。24.如權利要求23所述的系統，其特征在于，所述系統還包括生物活性劑。25.如權利要求23所述的系統，其特征在于，所述骨移植物在所述表面上具有多個凹坑。26.如權利要求25所述的系統，其特征在于，所述多個凹坑均勻地間隔在所述骨移植物的表面上。27.如權利要求25所述的系統，其特征在于，所述多個凹坑以與相鄰骨表面接觸最多的構型間隔。28.如權利要求25所述的系統，其特征在于，所有所述多個變形具有栓塞。29.如權利要求25所述的系統，其特征在于，所述多個變形的一部分具有栓塞。30.如權利要求25所述的系統，其特征在于，所述栓塞吸收或吸附生物活性劑并將其保留在所述至少一個凹坑內。31.如權利要求25所述的系統，其特征在于，所述至少一個凹坑具有能夠攜帶生物活性劑的形狀。32.如權利要求25所述的系統，其特征在于，所述至少一個凹坑具有有利于流體保留的形狀。33.如權利要求32所述的系統，其特征在于，所述形狀通過流體靜力吸引增加生物活性劑的保留。34.如權利要求32所述的系統，其特征在于，所述至少一個凹坑的形狀選自不規則形狀、規則形狀、楔形、圓柱形、橢圓形、曲線形、方形、金字塔形及其組合。35.如權利要求34所述的系統，其特征在于，所述栓塞具有對應于所述至少一個凹坑的形狀的形狀。36.如權利要求25所述的系統，其特征在于，所述至少一個凹坑具有去礦物化的內表面。37.如權利要求36所述的系統，其特征在于，所述內表面通過應用鹽酸去礦物化。38.如權利要求23所述的系統，其特征在于，所述骨移植物是體間融合裝置。39.—種骨移植物，其包括a)至少一個表面上具有至少一個適合接納至少一種生物活性劑的凹坑；和b)任選地，所述凹坑的栓塞，和c)包含在所述至少一個凹坑內的至少一種生物活性劑。40.—種骨移植物，其包括a)至少一個表面上具有至少一個凹坑，其中，所述凹坑形狀適合增加至少一種生物活性劑在所述凹坑內的保留，和b)包含在所述至少一個凹坑內的至少一種生物活性劑。41.一種遞送系統，其包括a)骨移植物，其包括至少一個表面上具有至少一個凹坑，所述凹坑形狀適合增加至少一種生物活性劑在所述凹坑內的保留；和b)設置在所述凹坑內的至少一種生物活性劑。全文摘要本發明提供了骨植入體或骨移植物，骨移植物表面內生物活性劑的保留得到改善。骨移植物表面內形成凹坑，凹坑內具有置于其中的多孔栓塞以保留包括生物活性劑的流體。也可形成以下凹坑，其尺寸有利于凹坑內的流體通過流體分子的流體靜力吸引而保留在凹坑內。文檔編號A61L27/54GK101287506SQ200680027462公開日2008年10月15日申請日期2006年6月21日優先權日2005年6月22日發明者J·M·扎內拉,J·M·格洛斯,W·F·麥克凱申請人:華沙整形外科股份有限公司