軟骨修復的制作方法

專利名稱：軟骨修復的制作方法
技術領域：
本發明涉及組合物、其制備方法，以及將其用于軟骨修復的使用。
背景技術：
軟骨損傷在人類中是常見的。如果不治療，損傷可逐漸惡化，并能導致慢性疾病， 如骨關節炎。許多不同的治療方法，目前正在用于修復受損的軟骨。例證性方法包括直接或通過細胞遞送載體將軟骨細胞或間質干細胞植入到骨軟骨缺損中，或使用生長因子促進修復過程(高(Gao)，等，臨床骨科及相關研究(Clinical Orthopaedics and Related Research) (2004年，S62-66)。修復組織的耐久度、初始最佳生長因子劑量的確定性、或多種生物因素之間的相互作用的認識是重要的并且有時存在問題(高，等，臨床骨科及相關研究2004年，第S62-66)。因此當前需求ー種具有修復軟骨能力的方法。

發明內容
本發明至少部分地基于非預期的發現，其中某些組合物可以用于修復軟骨。一方面，本發明特征為包括脫鈣骨基質(DBM)和大分子單體制劑的組合物，其中大分子単體包括至少ー個水溶性的區域，至少ー個可生物降解的區域，以及至少ー個反應性可聚合的基團。在另ー個方面，本發明的特征在于ー種修復患者中的軟骨缺損的方法，該方法包括在缺損部位處給予患者有效量的組合物，該組合物包括脫鈣骨基質(DBM)和大分子単體制劑，其中大分子単體包括至少ー個水溶性的區域，至少ー個可生物降解的區域，和至少ー 個反應性可聚合的基團。在一些實施方案中，水溶性區域可以從如下中選擇聚(乙ニ醇)，聚(氧化乙烯)，聚(乙烯醇)，聚(乙烯吡咯烷酮)，聚(乙基噁唑啉)，多糖，蛋白質，及其組合。在一些實施方案中，水溶性的區域可以是聚乙ニ醇(PEG)。在一些實施方案中，PEG可以具有大約3，500道爾頓到大約40，000道爾頓的平均分子量。例如，聚乙ニ醇可以具有大約25，000道爾頓平均分子量。在其他實施方案中，聚乙ニ醇可以具有大約35，000道爾頓平均分子量。“大約”的意思是士4%。在一些實施方案中，一個或多個反應性可聚合的基團可以選自烯屬不飽和或炔屬不飽和基團，異氰酸酷，環氧(乙烷)，巰基，琥珀酰亞胺，馬來酰亞胺，胺，亞胺，酰胺，羧酸， 磺酸和磷酸酯基團。例如，一個或多個反應性可聚合的基團可以是烯-不飽和基團。在一些實施方案中，烯-不飽和基團可以選自乙烯基，烯丙基，不飽和一元羧酸，ニ丙烯酸酷，低聚丙烯酸酷，不飽和ニ元羧酸，以及不飽和三元羧酸。在一些實施方案中，可生物降解的區域可以包括至少ー個碳酸酯或ニ氧環己酮的殘基連接體。在一些實施方案中，碳酸酯殘基連接體可以衍生自環狀脂肪族碳酸。例如，碳酸酷殘基連接體可以是聚(三亞甲基碳酸酷)殘基。在一些實施方案中，三亞甲基碳酸酯単體對每個PEG的摩爾比可以是約2 1至約20 1。在其他實施方案中，三亞甲基碳酸酯単體對每個PEG的摩爾比可以為約11 1 至約15 1。在一些實施方案中，可生物降解區域可以包括聚(羥基酸)，聚(內酷)，聚(氨基酸)，聚(酸酐)，聚(原酸酷)，或聚(磷酸酷)。在一些實施方案中，可生物降解區域可以包括聚(α-羥基酸)。例如，可生物降解區域可以包括聚(L-丙交酷)。在一些實施方案中，丙交酯單體對每個PEG的摩爾比可以為約1 1至約8 1。 在一些實施方案中，丙交酯單體對每個PEG的摩爾比可以為約3 1至約5 1。在一些實施方案中，可生物降解區域可以包括聚(L-丙交酷)和聚(三亞甲基碳酸酷)。在其它實施方案中，大分子単體可以包括聚(L-丙交酷)，聚(三亞甲基碳酸酷)， 以及丙烯酸酯封端基團。在一些實施方案中，組合物還可以包括用于誘導聚合的引發劑，其中引發劑選自 (a)光引發劑；(b)化學引發劑；和(c)熱引發劑。在一些實施方案中，引發劑可以是光引發劑。例如，光引發劑可以是曙紅Y。在一些實施方案中，光引發劑選自2，2_ ニ甲氧基-1，2_ ニ苯乙烷-1-酮(Ciba)，(1_羥基環己基-苯基甲酮)(Wangs )，苯基雙(2，4，6_三甲基苯甲酰基)氧化膦(SignamAldrich)， 以及2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-嗎啉基)-1-丙酮(Ivy Fine Chemicals)。在一些實施方案中，引發劑可以是ー種化學引發劑。例如，化學引發劑可以使用氧化還原化學作用。在一些實施方案中，化學引發劑可以包括鐵(II)以及過氧化物。例如， 過氧化物可以是叔丁基過氧化物。在一些實施方案中的引發劑是熱引發劑。在一些實施方案中，熱引發劑是過氧化物類物質或偶氮型熱引發劑類物質。例如，偶氮型熱引發劑可以是偶氮ニ異丁腈(AIBN)。在一些實施方案中，組合物可以進一歩包括流變改性劑。例如，流變改性劑可以是透明質酸(HA)或羧甲基纖維素(CMC)。在一些實施方案中，組合物還可以包括藥用活性成分。藥用活性成分可以是骨形態發生蛋白，組織生長因子，胰島素生長因子，抗氧化劑，抗生素，或生長因子的組合。在一些實施方案中，藥用活性成分可以選自BMP-2，BMP-4, BMP-6, BMP-7, TGF-B, IGF-I，抗壞血酸，抗壞血酸鹽，丙酮酸，丙酮酸鹽，BHT (丁基化羥甲苯)，慶大霉素，萬古霉素，TGF-β和 ΒΜΡ-2的組合，TGF-β和IGF-I的組合。在一些實施方案中，組合物可以具有水合形式。例如，組合物可以是油灰的形式。在一些實施方案中，組合物可包括約60%至約98%重量的大分子單體制劑。在一些實施方案中，大分子單體制劑可包括約5%至約15%重量的大分子単體。在其它實施方案中，大分子單體制劑可包括約5%到約10%重量的大分子単體。在一些實施方案中，組合物可包括約2%至約40%重量的DBM。在一些實施方案中，組合物可包括約30%至約40%重量的DBM。在一些實施方案中，大分子單體制劑可以包括生物相容的液體。在一些實施方案中，生物相容的液體可以是PBS或水。在一些實施方案中，本發明的方法可以進一歩包括聚合的步驟，其中聚合通過從如下選擇的反應而引發⑴光聚合反應；(ii)化學自由基聚合反應；及(iii)熱自由基聚合反應。
在一些實施方案中，可以在軟骨組織部位處進行聚合。在一些實施方案中，可以在給藥前進行聚合。在其他實施方案中，可以在組合物的制備期間進行聚合。在一些實施方案中，聚合通過可見光引發。在一些實施方案中，聚合引發約10秒至約120秒。例如，聚合引發約30秒至約50秒。在一些實施方案中，聚合通過長波紫外線引發。在一些實施方案中，聚合引發約20 秒至約60秒。在一些實施方案中，聚合通過熱能弓I發。在一些實施方案中，本發明的方法還可以包括凍干組合物以制備非水合組合物的步驟。例如，非水合組合物可以具有干燥的塞形式。在一些實施方案中，干燥的塞可以包括約85%至約96%重量的DBM。在一些實施方案中，干燥的塞可以包括約92%至約96%重量的DBM。在一些實施方案中，干燥的塞可以包括約至約4%重量的聚合大分子単體。在一些實施方案中，干燥的塞可以包括約2%至約4%重量的聚合大分子単體。在一些實施方案中，干燥的塞可以通過若干步驟制備，所述步驟包括將DBM加入到大分子單體制劑中形成混合物；將混合物裝入模具；在模具中聚合大分子単體；以及在模具中凍干混合物。在一些實施方案中，干燥的塞的特征在干，干燥的塞具有約3MPa的壓縮模量。在一些實施方案中，干燥的塞進ー步特征在干，干燥的塞具有約1. 5MPa的最大壓應力。在一些實施方案中，患者可以是哺乳動物。在一些實施方案中，患者可以是人類。在一些實施方案中，缺損部位可以是關節中的骨軟骨缺損。本文中所使用的，“平均分子量”指的是重量平均分子量(Mw)，可以依照如下計算Mw = Σ Ni2Mi2/ Σ Ni Mi其中Ni是分子量為Mi的分子的數目。本文中所使用的“生物相容液體”是生理上可接受的并且不會引起不可接受的細胞損傷。這種液體的例子有水，緩沖液，生理鹽水，蛋白質溶液，以及糖溶液。本文中所使用的“區域”是指在子單元組合物中區別相鄰部分的大分子単體部分。本文中所使用的“可生物降解”材料是ー種在正常體內生理條件下能分解成可被代謝、溶解、或排泄的組分的材料。本文中所使用的“油灰”通常堅固并且易曲折的。它不會粉碎。其具有延展的一致性，其能夠通過手成型，或在手壓作用下被強迫進入骨空隙或網狀骨質間隙，軟骨缺損。本文中所使用的“水凝膠”是如下形成的物質，有機聚合物(天然或合成的)通過共價鍵，離子鍵或氫鍵交聯時，以創建三維開放的晶格結構，所述結構誘捕水分子以形成凝膠。如在此所使用的，交替使用的術語“受試者”或“患者”是指任何動物，包括哺乳動物，優選是小鼠，大鼠，其他嚙齒類動物，兔，狗，貓，豬，牛，羊，馬，或靈長類動物，并且最優選人類。本文中所使用的短語“有效量”是指活性化合物，醫藥劑，或引起生物或藥物反應的組合物的用量，其由研究員、獸醫，醫生或其他臨床醫生在組織，系統，動物，個體或人類中進行尋求。本文所用的術語“修復”是意味著(不限于)組織修復，再生，重建，重組或膨脹。參照如下的附圖
和說明書將展示本發明的一個或多個實施方案的細節。本發明的其它特點、目的和優點通過說明書、附圖和權利要求書而顯而易見。詳細說明本發明至少部分地基于非預期的發現，該發現為某些組合物能被用于修復軟骨。組合物本文所述組合物包括脫鈣骨基質(DBM)和大分子單體制劑，其中大分子単體包括至少ー個水溶性的區域，至少ー個可生物降解的區域，以及至少ー個反應性可聚合的基團。本發明的組合物包括約2 %至約40 %重量的脫鈣骨基質(DBM)(例如，約5 %至約 40%，或者約10%至約40%，或者約15%至約40%，或者約20%至約40% )。在ー些實施方案中，組合物可以包括約20%至約40%重量的脫鈣骨基質(DBM)(例如，約25%至約 40 %，或者約30 %至約40 %，或者約35 %至約40 % )。在其它實施方案中，組合物可以包括約30 %至約40 %重量的DBM (例如，約32 %，或者約35 %，或者約38 %，或者約40 % )。本發明的組合物包括約60%至約98%重量的大分子單體制劑(例如，約60%至約95%，或者約60%至約90%，或者約60%至約88%，或者約60%至約85% )。在ー些實施方案中，組合物可以包括約65%至約98%重量的大分子單體制劑(例如，約70%至約 98%，或者約75%至約98%，或者約80%至約98% )。在一些實施方案中，組合物包括約 65 %至約95 %重量的大分子單體制劑(例如，約70 %至約95 %，或者約70 %至約90 %，或者約75%至約90%，或者約80%至約90% )。在一些實施方案中，大分子單體制劑可以包括約5%至約20%重量的大分子単體(例如，約5%至約15%，或者約5%至約12%，或者約5%至約10%，或者約5%至約8% )。在一些實施方案中，大分子單體制劑可以包括約 7%至約15%重量的大分子單體(例如，約9%至約15%，或者約10%至約15% )。在ー些實施方案中，大分子單體制劑可以包括約5%至約10%重量的大分子単體(例如，約5%，或者約7%，或者約9%，或者約10% )。大分子單體制劑是指載體中的大分子単體。在一些實施方案中，載體包括生物相容性液體。生物相容性液體可以為磷酸緩沖鹽溶液(PBS)，水，或乳酸鈉林格氏液(LRQ。因此，大分子単體可以在生物相容性液體溶液(例如，PBS或者水)中。在一些實施方案中， 可以將生物相容性液體添加到非水合組合物中從而在給藥前形成水合組合物。在一些實施方案中，水合組合物也可以被聚合和凍干以產生非水合組合物，如干燥的塞。當本發明的組合物具有干燥的塞形式時，組合物可以包括約85%至約96%重量的脫鈣骨基質(DBM)(例如，約88 %至約96 %，或者約90 %至約96 %，或者約92 %至約 96%，或者約94%至約96% )。在一些實施方案中，本發明的組合物可以包括約92%至約 96%重量的(DBM)(例如，約92%至約95%，或者約92%至約94% )。干燥的塞可以包括約至約4%重量的聚合大分子單體制劑(例如，約1. 5%至約4 %，或者約2 %至約4 %，或者約2. 5 %至約4 %，或者約3 %至約4 % )。在一些實施方案中，組合物包括約2%至約4%重量的聚合大分子單體制劑(例如，約2%，或者約2.5%，或者約3 %，或者約3. 5 %或者約4 % )。本發明的大分子単體包括與至少ー個可生物降解區域相連的至少ー個水溶性區域。在一些實施方案中，大分子単體包括與ー個可生物降解區域相連的ー個水溶性區域， 一端或兩端被可聚合的基團封端。大分子單體中的水溶性區域是水溶性基團或者部分，如果制備為獨立分子而不是被合并到大分子單體中的話，該水溶性基團或者部分將是水溶性的。在一些實施方案中，中央區域可以是可降解生物的，外部區域可以是水溶性。在ー些實施方案中，大分子単體可以包括中央水溶性區域和外側兩個可降解生物區域，以及一端或兩端，所述端被可聚合的基團封端。在一些實施方案中，大分子単體可以包括以線性或非線性方式(例如樹狀)而耦接在一起的ー個或多個水溶性區域和生物可降解區域。水溶性區域大分子単體的水溶性區域或部分可以主要地或者完全地采用合成材料制備。在一些實施方案中，由于更為一致的退化性和釋放特性，受控組合物和連接體的合成材料優于天然材料。有用的合成材料的實例包括從如下材料中制備的那些聚氧化乙烯或聚乙ニ 醇(即PEG)，完全或部分水解聚(乙烯醇)，聚(乙烯基吡咯烷酮)，聚(乙基噁唑啉)，聚 (環氧乙烷)-共聚(環氧丙烷)嵌段共聚物(例如，Pluronics )(泊洛沙姆和美羅沙波 (meroxapols))，泊洛沙姆胺(poloxamines)。在一些實施方案中，水溶性區域采用聚乙ニ醇 (即PEG)制備。在一些實施方案中，至少50%的大分子單體采用合成材料形成(例如，至少約55%，至少約60%，至少約65%，至少約70%，或者至少約75% )。大分子單體的水溶性區域(例如，PEG)可以具有約3，500道爾頓(Da)至約40，000 道爾頓的平均分子量(例如，約3，500Da至約35，OOODa,或者約3，500Da至約30，OOODa, 或者約3，500Da至約25，OOODa)。在一些實施方案中，PEG具有約3，500Da至約20，OOODa 的平均分子量(例如，約3，500Da至約15，OOODa,或者約3，500Da至約10，OOODa,或者約 3，500Da至約5，OOODa)。例如，PEG可以具有約35，OOODa或者約25，OOODa的平均分子量。大分子単體的水溶性區域也可以衍生自天然材料。有用的天然或改性天然材料包括羧甲基纖維素，羥烷基纖維素諸如羥乙基纖維素和甲基羥丙基纖維素，多肽，聚核苷酸， 多糖類或碳水化合物諸如Ficoll ，聚蔗糖，透明質酸及其衍生物，葡聚糖，硫酸乙酰肝素， 硫酸軟骨素，肝素，或海藻酸鹽，以及蛋白質諸如明膠，膠原蛋白，白蛋白，或卵白蛋白。在一些實施方案中，天然材料占總水溶性區域的重量百分比不超過約50重量％。可生物降解區域可生物降解區域或部分采用“可生物降解”材料制成，其中該材料是在正常體內生理條件下能分解成可代謝、溶解、和/或排泄的組分的材料。在本發明的大分子單體中，至少ー個可生物降解區域可以為碳酸酯或ニ氧環己酮連接體。碳酸酯是具有-O-C(O)-O-結構的官能團。碳酸酯起始原料可以是環狀的，如三亞甲基碳酸酯(TMC)。在合并到可聚合大分子單體中后，碳酸酯至少部分地表現為R-O-C(O)-O-R'的形式，其中R和R'是大分子単體的其他組分。在一些實施方案中，碳酸酯是環狀碳酸酷，其能與端羥基聚合物反應而不產生水。合適的環狀碳酸酯包括碳酸乙烯酯(1，3_ ニ氧戊環-2-酮)，碳酸丙烯酯甲基-1，3- ニ氧戊環-2-酮)，三亞甲基碳酸酯(1，3- ニ氧雜環己烷-2-酮)，四亞甲基碳酸酷(1，3-ニ氧雜環庚烷-2-酮)。碳酸酯殘基對每個水溶性區域(例如PEG)的摩爾比為約5 1至約25 1(例如，約5 1至約20 1，或者約5 1至約15 1，或者約5 1至約10 1)。在ー些實施方案中，碳酸酯殘基對每個水溶性區域的摩爾比為約6 1至約20 1(例如，約8 1 至約20 1，或者約10 1至約15 1，或者約11 1至約15 1)。在一些實施方案中，碳酸酯殘基對每個水溶性區域的摩爾比為約11 1至約15 1。在一些實施方案中，大分子単體的水溶性區域可以是本質上可生物降解的。可生物降解區域也可以采用羥基酸或其他可生物降解聚合物(例如，如酷，肽，酸酐，原酸酷，和磷酸酯連接體)的単體、聚合物和低聚物在體內產生無毒或作為正常代謝物的物質。合適的聚(羥基酸)是聚乙醇酸，聚(DL-乳酸)和聚(L-丙交酷)。其他合適的材料包括，聚碳酸酯如聚(三亞甲基碳酸酷)，聚(氨基酸)，聚(酸酐)，聚(原酸酷)，聚 (磷酸脂)。聚內酯如聚(ε-己內酷)，聚け-戊內酷)，聚(Y-丁內酷)和聚(β-羥基丁酸酷)也是適合的。可生物降解區域可以是聚(羥基酸)。例如，可生物降解區域可以是聚(L-丙交酷)。在一些實施方案中，丙交酯單體對每個水溶性區域的摩爾比為約1 1至約10 1(例如，約1 1至約8 1，或者約3 1至約8 1，或者約5 1至約8 1)。在ー些實施方案中，丙交酯單體對每個水溶性區域的摩爾比為約3 1至約8 1(例如，約3 1 至約5 1)。在一些實施方案中，丙交酯單體對每個水溶性區域的摩爾比為約3 1至約 5 し可生物降解區域或部分可以包括聚(L-丙交酯)和聚(三亞甲基碳酸酯)。具有該可生物降解區域或部分的大分子単體可以調整產生的聚合大分子単體(例如，水凝膠) 的降解時間。“水凝膠”具有聚合大分子単體的形式，其是可生物降解的，并且通常在約至多5年內被患者消除。在一些實施方案中，包含乳酸部分作為可生物降解區域和端基的大分子単體提供水凝膠產物，其具有約3到約4個月的體內預估降解時間。在一些實施方案中，包含三亞甲基碳酸酯部分或ニ氧環己酮部分作為可生物降解區域的大分子単體提供水凝膠產物，其具有約6到約12個月的體內預估降解時間。在一些實施方案中，包含己內酯部分作為可生物降解區域的聚合物提供水凝膠產物，其具有約1到約2年的體內預估降解時間。在一些實施方案中，不具有可生物降解區域的大分子単體可以提供水凝膠產物，其具有至少約2年的體內預估降解時間。因此，本發明的優點之ー在于通過改變可生物降解的基團的總量，并且選擇碳酸酯或酯連接體(其水解相對更慢)和低級羥基酸連接體(特別是乙醇酸或者乳酸，其水解相對較快)，從而可以控制由大分子単體形成的水凝膠的降解時間。可聚合的基團可聚合的基團包括反應官能團，其具有自發或者在光、熱或其它活化條件或試劑影響下反應以生成導致大分子聚合物互連的額外共價鍵的能力。例如，可聚合的基團可以將大分子単體溶液轉換為水凝膠。水凝膠是彈性的，并進一歩在低聚合物濃度下為彈性并且與軟組織相客。可聚合的基團包括能夠通過自由基聚合的基團和能夠通過陽離子聚合作用或異裂解聚合作用而聚合的基團。合適的基團包括，但是不限于，烯屬或炔屬不飽和基團，異氰酸酷，環氧化物(環氧乙烷)，巰基，琥珀酰亞胺，馬來酰亞胺，胺，亞胺，酰胺，羧酸，磺酸，磷酸酷基團。
烯屬不飽基團包括乙烯基基團，如乙烯醚，N-乙烯基酰胺，丙烯基團，不飽和一元羧酸，不飽和ニ元羧酸，不飽和三元羧酸。不飽和一元羧酸，包括丙烯酸，甲基丙烯酸和巴豆酸。不飽和ニ元羧酸包括馬來酸，富馬酸，衣康酸，中康酸或檸康酸。不飽和三元羧酸包括烏頭酸。可聚合的基團也可能是這種物質的衍生物，如丙烯酰胺，N-異丙基丙烯酰胺，甲基丙烯酸羥乙酷，羥乙基異丁烯酸酷，和類似的乙烯基和烯丙基化合物。通常，任意可聚合的基團將用于制備合適的大分子単體，該可聚合的基團將彼此形成共價鍵并且在暴露于水中時能夠保持足夠時間的流動性以允許沉積和反應。由于在水溶液中的出色穩定性和慢反應性，烯屬不飽反應性基團是優選的。可聚合的基團可以位于大分子単體的ー個或多個端部。在一些實施方案中，可聚合的基團也可以位于大分子単體的中間。本文描述的ー些代表大分子単體結構如下描述。PEG、乳酸酷和丙烯酸酯僅僅用于說明的目的。ー些基本結構(CH2-CH2-O)x = (PEG)x(C (0) 0- (CH2) 3-0) y 或(0- (CH2) 3_0C (0)) y (取決于方向)=(TMC) y，(CO-CH(CH3)-O)z 或(O-CH(CH3)-CO)z(取決于方向)=乳酸重復單元=(LA)z-CO-CH = CH2 =丙烯酸酯端基=AA嵌段PEG/TMC共聚物HO- (0- (CH2) 3-0-C (0)) y- [ (CH2-CH2-O) χ- (C (0) -0- (CH2) 3_0) y] n_H 或 HO- (TMC) y_[(PE G)x-(TMC)yJn-H嵌段PEG/TMC/乳酸共聚物H- (0-CH (CH3) —C (0)) z_ (0- (CH2) 3-0_C (0)) y- [ (CH2-CH2-O) χ- (C (0) -0— (CH2) 3_0) y] η-(CO-CH(CH3)-O)z-H 或HO- (LA) ζ- (TMC)「[ (PEG) χ- (TMC) y] η_ (LA) Ζ_Η嵌段PEG/TMC大分子単體(丙烯酸化的)CH2 = CH-C (0) - (0_ (CH2) 3-0_C (0)) y [ (CH2-CH2-O) χ- (C (0) - (CH2) 3_0) y] n_C (0) -CH = CH2 或 AA- (TMC) y- [ (PEG) x- (TMC) y] n_AA嵌段PEG/TMC/乳酸三元共聚物大分子単體(丙烯酸化的)AA- (LA) z- (TMC) y- [ (PEGx- (TMC) y) n_ (LA) Z~AA在一些實施方案中，大分子単體包括親水性聚乙ニ醇(PEG)核心，其具有約 3，500Da到40，OOODa之間的分子量(例如，25，OOODa或35，OOODa)；核心的兩端上的擴展， 包括1到10個碳酸酯殘基并且優選地為1到5個羥基酸殘基，例如，α -羥基酸殘基(例如，乳酸殘基)；其中擴展中所有殘基的總量足夠小以保持大分子単體的水溶性，典型地小于大分子単體重量的約20 %，更優選10 %或更少。末端通過烯屬不飽(即含有碳-碳雙鍵) 帽封端，優選分子量為約50到300Da之間，最優地為具有55Da分子量的丙烯酸酯基團。這些材料描述在Sawhney等的美國專利號6，177，095中(通過引用將其全部內容并入本文)。 還可以參見Sawhney等的美國專利號5，900, 245 (通過引用將其全部內容并入本文)。在一些實施方案中，組合物包括“Focalkal ”的大分子単體，即是ー種在水溶液中具有至少約lg/100ml溶解度的生物可降解聚合大分子単體，其包括至少ー個水溶性區域、在體內情況下可以水解的至少ー個可降解區域，以及具有形成導致大分子單體互連的額外共價鍵的能力的自由基可聚合的端基，其中可聚合的端基通過至少ー個降解區域彼此分離。示意的！7ocalSeal 組合物和水凝膠在美國專利號5，410，016，美國專利號6，083，524，以及美國專利號7，022，343中描述，通過引用其全文在此將其并入。Focalkal 可從Genzyme Corporation購得并且具有多種級別包括F0CALSEAL _S、 F0CALSEAL _L、以及F0CALSEAL -M。前述所有R)calSealTM大分子單體包括PEG核心，其部分地串聯單體，所述單體通過可生物降解連接體而連接，并且在每個端部采用光聚丙烯酸酯基團進行封端。這些大分子単體基于核心PEG的分子量、PEG分子的數目、以及可生物降解単體的數目和組分而不同。F0CALSEAL -S包括分子量為19，400士4000道爾頓的PEG ； F0CALSEAL -L 和 F0CALSEAL -M 包括分子量為 35，000士5000 道爾頓的 PEG。F0CALSEAL -S 包括三亞甲基碳酸酯単體(比率為至少6或7個TMC分子每個PEG，典型地為12到13個 TMC分子每個PEG)以及乳酸単體，比率典型地為4個乳酸単體每個PEG，最多5個乳酸單體每個PEG分子。F0CALSEAL -S中TMC分子乳酸分子的比率為約12 4或者3 1。 focalseal -m 除了 peg 的分子量之外與 focalseal -s 相同。focalseal -l 包括 tmc 分子，比率為小于10，更優選地小于7個TMC分子每個PEG。美國專利號6，083，5 描述了這些材料的合成細節。在一些實施方案中，組合物包括大分子単體，該大分子單體為商業可購的 FocalSeal-L0在一些實施方案中，組合物包括大分子単體，該大分子單體為商業可購的 FocalSeal-S0在其它實施方案中，ー種或多種商業可購的!7ocalSeal產品與其它產品混合 (例如，Focalkal-L與R)calSeal-S混合)來提供期望的混合的特性(例如，半衰期和剛度)。在一些實施方案中，組合物還包括藥用活性成分。藥用活性成分可以是骨形態發生蛋白，組織生長因子，胰島素生長因子，抗氧化劑，抗生素，或生長因子組合。在一些實施方案中，藥用活性成分可以從如下選擇BMP-2，BMP-4, BMP-6, BMP-7, TGF-B, IGF-1，抗壞血酸，抗壞血酸鹽，丙酮酸，丙酮酸鹽，BHT，慶大霉素，萬古霉素，TGF-β和ΒΜΡ-2的組合，以及 TGF-β和IGF-I的組合。在一些實施方案中，本文描述的組合物與可以用于組織培養和/或修復的其它試劑(例如透明質酸(諸如海蘭乙(hylan B)，或膠原蛋白)的凝膠)混合。其它能被添加到包含大分子単體的組合物中的其它成分包括，但不限干，治療疼痛的藥物，例如利多卡因，消炎藥，類固醇，化療藥物，或肉毒桿菌毒素。防止過早聚合的穩定劑可以包含，例如，醌類，氫醌類，或受阻酚類。組合物的制備脫鈣骨基質(DBM)是骨的蛋白質成分。它可以采用本領域技術人員眾所周知的方法制備。通用的合成方法可從文獻中查找到。參見Yee等人的Spine (2003), 01)以及 Colnot 等人的 Clinical Orthopaedics and Related Research じ005)，435，69—78。例如， 脫鈣骨基質(DBM)可通過同種異體移植骨中的酸提取而進行制備，該方法導致損失了大量的礦化成分但是保留了膠原和非膠原蛋白，包括生長因子。DBM可以被處理成粉碎顆粒，粉末或芯片的形式。其可以作為顆粒劑，凝膠，海綿材料或油灰使用并可以被冷凍干燥以保存。此夕卜，可以通過諸如 Tissue Banks International (TBI)，San Rafael，California 或Exactech, Gainesville, Florida 的來源來獲得 DBM。本發明的組合物可以通過將脫鈣骨基質(DBM)添加到大分子単體溶液(例如，生物相容性液體(PBS或水)溶液中的大分子単體)中而進行制備。或者，本發明的組合物可以通過將生物相容性液體添加到DBM和大分子単體的干燥混合物中而制備。在一些實施方案中，光引發劑、或化學引發劑、或熱引發劑可以被添加到組合物中。在一些實施方案中，包括DBM和大分子單體制劑的組合物可以形成粘稠和黏合性物質，其產生可注射和可模壓的油灰。當施加壓カ擠出球形油灰吋，期望的油灰應當不會顯出任意“干邊”的標志。組合物可以被存儲在約-40°C下并且避光密封以保持其穩定性并且防止油灰的自降解。當在手術中使用吋，油灰可以在聚合(例如，光聚合)的引發后轉換為半固態物質。在引發光聚合的情況下，交聯反應率取決于光強度和暴露的時間。在ー些實施方案中，暴露在手術室的光線將足以導致大分子単體一定程度的交聯。在聚合后，所產生的組合物能被載入到模具中。該模具可以采用Teflon制備。所載入的組合物可被凍干來獲得干燥的塞。干燥的塞具有多孔、骨傳導結構。其是DBM和大分子単體的干燥制劑，并且因此在室溫下具有增強的穩定性。或者，在聚合之前，組合物可被載入到模具中并聚合。在模具中聚合的組合物隨后可以被凍干而獲得干燥的塞。在一些實施方案中，干燥的塞包括脫鈣骨基質(DBM)和交聯R)calSeal-S。干燥的塞可以例如通過將DBM添加到的R)calSeal-S和0. 濃度的乙烯基己內酰胺(VC) 溶液中來制備。DBM和R)calSeal-S混合物隨后被載入到Telfon模具中，光交聯并且隨后凍干，從而制成干燥的塞。所獲取的干燥的塞可以包括約2. 2% (w/w)FocalSeal-S,94. 6% (w/w)DBM,以及3. 2% (w/w)鹽和VC。所制備的干燥的塞可以具有如下物理特性表1 干燥的塞的物理特性
權利要求
1.一種修復患者中的軟骨缺損的方法，該方法包括在所述缺損部位處給予患者有效量的組合物，該組合物包括脫鈣骨基質(DBM)和大分子單體制劑，其中大分子單體包括至少一個水溶性的區域，至少一個可生物降解的區域，和至少一個反應性可聚合的基團。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述水溶性區域從如下中選擇聚乙二醇，聚氧化乙烯，聚乙烯醇，聚乙烯吡咯烷酮，聚乙基噁唑啉，多糖，蛋白質，及其組合。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述水溶性的區域是聚乙二醇(PEG)。
4.如權利要求3所述的方法，其中PEG具有約3，500道爾頓到約40，000道爾頓的平均分子量。
5.如權利要求3所述的方法，其中PEG具有約25，000道爾頓的平均分子量。
6.如權利要求3所述的方法，其中PEG具有約35，000道爾頓的平均分子量。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述一個或多個反應性可聚合的基團選自烯屬不飽和或炔屬不飽和基團，異氰酸酯，環氧化合物(氧雜環丙烷)，巰基，琥珀酰亞胺，馬來酰亞胺，胺，亞胺，酰胺，羧酸，磺酸和磷酸酯基團。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述一個或多個反應性可聚合的基團是烯屬不飽基團。
9.如權利要求8所述的方法，其中烯屬不飽基團選自乙烯基，烯丙基團，不飽和一元羧酸，二丙烯酸酯，低聚丙烯酸酯，不飽和二元羧酸，以及不飽和三元羧酸。
10.如權利要求1所述的方法，其中所述可生物降解的區域包括至少一個碳酸酯或二氧環己酮的殘基連接體。
11.如權利要求10所述的方法，其中碳酸酯殘基連接體衍生自環狀脂肪族碳酸酯。
12.如權利要求10所述的方法，其中碳酸酯殘基連接體是聚(三亞甲基碳酸酯)殘基。
13.如權利要求12所述的方法，其中三亞甲基碳酸酯單體對每個PEG的摩爾比是約 6 1 至約 20 1。
14.如權利要求13所述的方法，其中三亞甲基碳酸酯單體對每個PEG的摩爾比為約 11 1 至約 15 1。
15.如權利要求1所述的方法，其中所述可生物降解區域包括聚(羥基酸)，聚(內酯)， 聚(氨基酸)，聚(酸酐)，聚(原酸酯)，或聚(磷酸酯)。
16.如權利要求1所述的方法，其中所述可生物降解區域包括聚(α-羥基酸)。
17.如權利要求1所述的方法，其中所述可生物降解區域包括聚(L-丙交酯)。
18.如權利要求17所述的方法，其中丙交酯單體對每個PEG的摩爾比為約1 1至約 8 1。
19.如權利要求17所述的方法，其中丙交酯單體對每個PEG的摩爾比為約3 1至約 5 I0
20.如權利要求1所述的方法，其中可生物降解區域包括聚(L-丙交酯)和聚(三亞甲基碳酸酯)。
21.如權利要求1所述的方法，其中大分子單體包括聚(L-丙交酯)，聚(三亞甲基碳酸酯)，以及丙烯酸酯封端基團。
22.如權利要求1所述的方法，其中組合物進一步包括用于誘導聚合的引發劑，其中引發劑選自(a)光引發劑；(b)化學引發劑；和(c)熱引發劑。
23.如權利要求22所述的方法，其中引發劑是光引發劑。
24.如權利要求23所述的方法，其中光引發劑是曙紅Y。
25.如權利要求23所述的方法，其中光引發劑是2，2-二甲氧基-1，2- 二苯乙烷酮 (DMAP)。
26.如權利要求22所述的方法，其中化學引發劑使用氧化還原化學作用。
27.如權利要求沈所述的方法，其中化學引發劑包括鐵(II)以及過氧化物。
28.如權利要求27所述的方法，其中過氧化物是叔丁基過氧化物。
29.如權利要求22所述的方法，其中引發劑是熱引發劑。
30.如權利要求四所述的方法，其中熱引發劑是過氧化物類物質或偶氮型熱引發劑類物質。
31.如權利要求30所述的方法，其中偶氮型熱引發劑是偶氮二異丁腈(AIBN)。
32.如權利要求1所述的方法，其中組合物進一步包括流變改性劑。
33.如權利要求32所述的方法，其中流變改性劑是HA或CMC。
34.如權利要求1所述的方法，其中組合物進一步包括藥用活性成分。
35.如權利要求34所述的方法，其中藥用活性成分是骨形態發生蛋白，組織生長因子， 胰島素生長因子，抗氧化劑，抗生素，或生長因子的組合。
36.如權利要求34所述的方法，其中藥用活性成分選自BMP-2，BMP-4,BMP-6, BMP-7, TGF-B, IGF-I，抗壞血酸，抗壞血酸鹽，丙酮酸，丙酮酸鹽，BHT，慶大霉素，萬古霉素，TGF-β 和ΒΜΡ-2的組合，TGF-β和IGF-I的組合。
37.如權利要求1所述的方法，其中組合物具有水合形式。
38.如權利要求37所述的方法，其中所述組合物是油灰的形式。
39.如權利要求37所述的方法，其中組合物包括約60%至約98%重量的大分子單體制劑。
40.如權利要求37所述的方法，其中大分子單體制劑包括約5%至約15%重量的大分子單體。
41.如權利要求37所述的方法，其中大分子單體制劑包括約5%到約10%重量的大分子單體。
42.如權利要求37所述的方法，其中組合物包括約2%至約40%重量的DBM。
43.如權利要求37所述的方法，其中組合物包括約30%至約40%重量的DBM。
44.如權利要求37所述的方法，其中大分子單體制劑包括生物相容的液體。
45.如權利要求44所述的方法，其中生物相容的液體可以是PBS或水。
46.如權利要求37所述的方法，進一步包括聚合的步驟，其中所述聚合通過從如下選擇的反應而引發(i)光聚合反應；(ii)化學自由基聚合反應；及(iii)熱自由基聚合反應。
47.如權利要求46所述的方法，其中在軟骨組織部位處進行所述聚合。
48.如權利要求46所述的方法，其中在給藥前進行所述聚合反應。
49.如權利要求46所述的方法，其中在組合物的制備期間進行所述聚合。
50.如權利要求46所述的方法，其中所述聚合通過可見光引發。
51.如權利要求50所述的方法，其中所述聚合引發約10秒至約120秒。
52.如權利要求50所述的方法，其中所述聚合引發約30秒至約50秒。
53.如權利要求46所述的方法，其中所述聚合通過長波紫外線引發。
54.如權利要求53所述的方法，其中所述聚合引發約20秒至約60秒。
55.如權利要求46所述的方法，其中所述聚合通過熱能引發。
56.如權利要求46所述的方法，進ー步包括凍干組合物以獲得非水合組合物的步驟。
57.如權利要求56所述的方法，其中非水合組合物具有干燥的塞形式。
58.如權利要求57所述的方法，其中干燥的塞包括約85%至約96%重量的DBM。
59.如權利要求57所述的方法，其中干燥的塞包括約92%至約96%重量的DBM。
60.如權利要求57所述的方法，其中干燥的塞包括約至約4%重量的聚合大分子單體。
61.如權利要求57所述的方法，其中干燥的塞包括約2%至約4%重量的聚合大分子單體。
62.如權利要求57所述的方法，其中干燥的塞的特征在干，干燥的塞具有約3MPa的壓縮模量。
63.如權利要求62所述的方法，其中干燥的塞的特征還在干，干燥的塞具有約1.5MPa 的最大壓應力。
64.如權利要求1所述的方法，其中患者是哺乳動物。
65.如權利要求1所述的方法，其中患者是人類。
66.如權利要求1所述的方法，其中缺損部位是關節中的骨軟骨缺損。
全文摘要
本發明涉及組合物及其制備方法，以及將其用于軟骨修復的應用。
文檔編號A61F5/00GK102596112SQ201080038039
公開日2012年7月18日 申請日期2010年8月10日 優先權日2009年8月25日
發明者M·費爾布魯克, P·K·賈瑞特, T·J·巴特勒 申請人:根茨美公司