專利名稱：應(yīng)用于軟硬組織修復(fù)與再生的生物醫(yī)學(xué)材料的制作方法
應(yīng)用于軟硬組織修復(fù)與再生的生物醫(yī)學(xué)材料
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物醫(yī)學(xué)材料(biomedical material),特別是涉及一種長(zhǎng)效釋放控制并可有效保護(hù)生物活性物質(zhì)的生物醫(yī)學(xué)材料。
背景技術(shù)：
目前，牙(骨)缺損修復(fù)醫(yī)材主要以Cotton-Gauze-based(第一代)及例如β-磷酸三1丐(β-TCP)、輕基磷灰石(hydroxyapatite)、生物活性玻璃(bioactive glass)或膠原蛋白(collagen-based)等的第二代材料為主流，而現(xiàn)階段牙缺損修復(fù)產(chǎn)品的國(guó)際大廠(例如Nobel Biocare、Straumann、Biomet 3i .Zimmer Dental、Dentsply Friadent)已進(jìn)入第三代材料的研發(fā)，開發(fā)具有抗菌、抗發(fā)炎及活性治療(active therapy)功能的產(chǎn)品,但上述產(chǎn)品仍會(huì)有填補(bǔ)物逆流及牙骨再生不良的情況發(fā)生，因此，如何有效包覆生物活性物 質(zhì)及包覆材料如何產(chǎn)生有效成骨細(xì)胞結(jié)合生成反應(yīng)(osteoblast migration and binding)是目前臨床治療上眾所期待解決的問題。盡管目前已有開發(fā)生物醫(yī)學(xué)載體內(nèi)包含生長(zhǎng)因子(growth factor, GF)的活性治療技術(shù)，例如Medtronic infuse ;吸附rhBMP-2蛋白的第一型牛膠原蛋白載體(bovinecollagen carrier)(包括海綿狀膠原蛋白(collagen sponge)與顆粒狀膠原蛋白(collagen particles)),但包覆效果不佳,臨床治療上無法確定海綿狀膠原蛋白實(shí)際吸附BMP-2(其價(jià)格非常昂貴10yg/300US)的量，故實(shí)際使用量通常需高出理論用量，且海綿狀膠原蛋白吸附的BMP-2進(jìn)入體內(nèi)后極易在短時(shí)間內(nèi)大量釋放，且保存期限(shelf life)太短。此外，生長(zhǎng)因子(GF)本身即是一種蛋白質(zhì)，在酸、堿及有機(jī)溶劑的作用下皆易變性(denature)與降解(degradation),在臨床使用上亦會(huì)快速流失。對(duì)此,許多市面上產(chǎn)品改以高濃度含量來避免流失，然而這種做法易造成諸多副作用。因此，開發(fā)一種適合且具生物相容性的包覆材料與傳輸材料是相當(dāng)急迫的研究。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一實(shí)施例，提供一種生物醫(yī)學(xué)材料，包括生物相容性材料；以及分布于該生物相容性材料的表面的載體，其中該生物相容性材料與該載體兩者均不帶電荷、其中之一帶電荷或兩者均帶電荷但為相異電性，其中該載體與該生物相容性材料的重量比為
I 100，000 I : 100或I : 10，000 I : 1，000。本發(fā)明生物醫(yī)學(xué)材料可作為牙科、骨科、傷口愈合或醫(yī)學(xué)美容的用途及應(yīng)用于各種軟硬組織的修復(fù)與再生。本發(fā)明以不含電荷或含正/負(fù)電荷的納米載體(nanocarrier)作為包覆生物活性物質(zhì)的材料，可通過調(diào)整載體本身的配方組成來提高生物活性物質(zhì)的功效及包覆率，例如以磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine, PC)/維生素作為載體材料時(shí),可進(jìn)一步提高人類骨形成蛋白(BMP-2)所產(chǎn)生堿性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)的活性。后續(xù)可利用正、負(fù)電荷吸引的方式，將載體吸附固定于生物醫(yī)學(xué)級(jí)材料(例如生物活性玻璃陶瓷(bioactive glass ceramic)、骨水泥(bone cement)等)的表面及孔隙內(nèi)，或可使用造?；驂哄V等方式，使至少一種不帶電荷的生物相容性材料與納米載體兩者相結(jié)合。本發(fā)明的生物醫(yī)學(xué)材料(本發(fā)明稱之為Agglomer)外層進(jìn)一步包覆生物醫(yī)學(xué)級(jí)醫(yī)材原料(例如同時(shí)帶有正電荷與負(fù)電荷的多糖體(polysaccharide)、膠原蛋白)(此技術(shù)稱為層-層包覆(layerby layer coating)),以達(dá)成長(zhǎng)效釋放控制并可有效保護(hù)生物活性物質(zhì)。本發(fā)明Agglomer的尺寸大小可通過上述作為核心結(jié)構(gòu)的生物醫(yī)學(xué)級(jí)材料(例如生物活性玻璃陶瓷、骨水泥等)的大小加以控制，而Agglomer外層所包覆的厚度則可通過組裝層數(shù)與組裝條件加以控制。本發(fā)明生物醫(yī)學(xué)材料所形成的微粒(miCTosphere)在臨床上易操作使用，可作為廣效、即時(shí)性的骨再生填充修補(bǔ)物，彌補(bǔ)現(xiàn)階段的產(chǎn)品缺陷，有利于發(fā)展成新一代骨科(牙科)修復(fù)醫(yī)材產(chǎn)品。本發(fā)明納米載體包覆技術(shù)，配合生物醫(yī)學(xué)材料(即Agglomer)的技術(shù)開發(fā)可達(dá)到骨傳導(dǎo)(osteoconduction)與骨誘發(fā)(osteoinduction)之間的整合,使骨生長(zhǎng)獲得支撐，符合生物力學(xué)需求，并進(jìn)一步達(dá)到長(zhǎng)效釋放控制、準(zhǔn)確定量生物活性物質(zhì)濃度以及避免生物活性物質(zhì)變性(denature)等功效。 本發(fā)明制備納米載體的過程中，以磷脂酰膽堿(PC)為主的脂質(zhì)體(liposome)原料經(jīng)減壓蒸餾后形成薄膜，再將例如富含血小板血漿(PRP)、人類骨形成蛋白(BMP-2)或欲包覆的生物活性物質(zhì)，利用低溫超聲波震蕩進(jìn)行包覆?？衫貌煌|(zhì)體配方組成調(diào)控載體帶電性及界面穩(wěn)定性，以利于后續(xù)與生物醫(yī)學(xué)材料(即Agglomer)的結(jié)合。本發(fā)明以上述納米載體、微粒(microsphere)并結(jié)合各種生物醫(yī)學(xué)材料作為骨科/牙科的修復(fù)材料。各種生物醫(yī)學(xué)材料包括生物活性玻璃陶瓷、骨水泥、膠原蛋白等。實(shí)際應(yīng)用方式應(yīng)視使用目的及用途而加以選擇。本發(fā)明以具備便利、簡(jiǎn)易使用的壓錠技術(shù)為例作說明，但實(shí)際應(yīng)用方式并不以此壓錠技術(shù)為限。首先，將各種生物醫(yī)學(xué)骨材(例如生物活性玻璃陶瓷、羥基磷灰石-磷酸三鈣(HATCP)、β -磷酸三鈣(β -TCP)、硫酸鈣(Ca2SO4)、明膠(gelatin)、聚乳酸-甘醇酸(PLGA)等)的粉體或顆粒結(jié)合包覆例如BMP-2等活性因子的納米載體/微粒，接著，即直接、快速地以壓錠機(jī)壓錠制作骨材。此外，可使用不同形狀的模具以適應(yīng)各部位需求，并可依據(jù)不同需求進(jìn)行配方設(shè)計(jì)(例如加入粘合劑、崩解劑(disintegrant)、潤(rùn)滑劑或崩解抑制劑等)，以達(dá)緩釋、加強(qiáng)硬度等效果。壓錠技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括1.可正確控制劑量，2.可依據(jù)配方設(shè)計(jì)控制藥物解離速率，3.易于大量生產(chǎn)，成本低廉，以及4.運(yùn)輸保存及給藥方便。為讓本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實(shí)施例，作詳細(xì)說明如下

圖I系根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一種生物醫(yī)學(xué)材料；圖2系根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一種生物醫(yī)學(xué)材料；圖3系根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一種生物醫(yī)學(xué)材料；圖4系根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一種生物醫(yī)學(xué)材料膠囊；圖5系根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，包覆生物活性物質(zhì)(BMP-2)的納米載體(磷脂酰膽堿(PC)/膽固醇)對(duì)堿性磷酸酶(ALP)活性的影響；圖6系根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，包覆生物活性物質(zhì)(BMP-2)的納米載體(磷脂酰膽堿(PC)/維生素)對(duì)堿性磷酸酶(ALP)活性的影響；圖7系根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，包覆生物活性物質(zhì)(BMP-2)的納米載體(磷脂酰膽堿(PC)/維生素A)對(duì)堿性磷酸酶(ALP)活性的影響；圖8系根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，富含血小板血漿(PRP)中TGF-β I含量隨時(shí)間的變化；圖9系根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，富含血小板血漿(PRP)中I3DGF-AB含量隨時(shí)間的變化；圖10系根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，生物醫(yī)學(xué)材料(Agglomer)的釋放控制曲線；圖11系根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，生物醫(yī)學(xué)材料(Agglomer)對(duì)堿性磷酸酶(ALP)活性的影響； 圖12A 12E系根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，生物醫(yī)學(xué)材料(Agglomer)與其他對(duì)照組對(duì)骨修復(fù)的效果；圖13系根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，生物醫(yī)學(xué)材料(Agglomer)與其他對(duì)照組對(duì)骨體積增加的效果。主要附圖標(biāo)記說明10 生物醫(yī)學(xué)材料；12 多孔性生物相容性材料；14 載體；16 多糖體層；18 膠原蛋白層；20 膠囊；22 抗微生物劑。
具體實(shí)施方式根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，披露了一種生物醫(yī)學(xué)材料，如圖I所示。生物醫(yī)學(xué)材料10包括生物相容性材料12以及載體14。載體14分布于生物相容性材料12的表面。值得注意的是，生物相容性材料12與載體14可兩者均不帶電荷、其中之一帶電荷或兩者均帶電荷但為相異電性。載體14的電性可根據(jù)生物相容性材料12的電性加以調(diào)整，以使載體14與生物相容性材料12的電性相異。在一實(shí)施例中，可通過官能基化調(diào)整原中性載體的電性為負(fù)電性或正電性。在一實(shí)施例中，載體14與生物相容性材料12的重量比大體為
I 100，000 I : 100，亦可為 I : 10，000 I : 1,000。在一實(shí)施例中，生物相容性材料12可為多孔性生物相容性材料。在此實(shí)施例中，載體14可分布于多孔性生物相容性材料12的表面或孔隙中，如圖I所示，或包覆于多孔性生物相容性材料12中。生物相容性材料12可包括羥基磷灰石-磷酸三 丐(hydroxyapatite tricalcium phosphate, HATCP)、 β -憐酸三 丐(β -tricalciumphosphate, β -TCP)、a -憐酸三隹丐(a -tricalcium phosphate, a -TCP)、生物活性玻璃陶瓷(bioactive glass ceramic)、硫酸I丐、骨水泥(bone cement)、明膠(gelatin)、膠原蛋白(collagen)、聚乳酸-甘醇酸(poly (lactic-co-glycolic acid), PLGA)、聚己內(nèi)酯多兀醇(polycaprolactone, PCL)或彈性蛋白(elastin)。
載體14可由油脂所構(gòu)成。構(gòu)成載體14的油脂可包括例如雙亞麻酰基磷脂酰膽堿(dilinoleoyl phosphatidylcholine, DLPC)、二油?；柞ヵＤ憠A(dioleoyl phosphatidylcholine, D0PC)或二硬脂酸基憐脂酸膽喊(distearoylphosphatidylcholine, DSPC)的憐月旨酸膽喊(phosphatidylcholine, PC)、例如二硬脂酸基憐月旨酸乙醇胺(distearoyl phosphatidyl ethanol amine, DSPE)或二油酸基磷脂酰乙醇胺(dioleoyl phosphatidylethanolamine, DOPE)的磷脂酰乙醇胺(phosphatidyl ethanol amine, PE)、I, 2_ 二油酸氧基 _3_ 三甲基氨基丙燒(1,2-dioleoyloxy-3-trimethylammonium propane, DOTAP)、2, 3-二油酸氧基丙基-三甲基氯化銨(2, 3-dioleoyloxypropyl-trimethylammonium chloride, DOTMA)、例如二油酸基憐脂酸(dioleoyl phosphatidic acid, D0PA)的憐脂酸(phosphatidic acid, PA)、憐脂酸絲氨酸(phosphatidylserine, PS)、例如二油酸基憐脂酸甘油(dioleoyl ·phosphatidy I glycerol,D0PG)的磷脂酰甘油(phosphatidylglycerol, PG) > 3 β - [N- (N ' , N ' -二甲基氨基乙燒)氨基甲酸基]膽固醇(3 β - [N- (N ' , N ' -dimethylaminoethane) -carbamoyl]cholesterol, DC-CHOL)、雙十六燒基憐酸鹽(dihexadecyl phosphate, DHDP)或其衍生物。載體14中，油脂的重量份大體為O. I 30重量份,優(yōu)選為I 15重量份,均以載體14為100重量份計(jì)。載體14可還包括維生素A、C、D、E、K、B1、B3、B6、B7、B12、葉酸(folate)、泛酸(pantothenic acid)或其衍生物等各種生理必須維生素,或是鉀、韓、鐵、鎂、鋅、銅、猛、鑰、鎳、硅、鉻、磷、硫或氯等各種生理必須元素或礦物質(zhì)。生物醫(yī)學(xué)材料10還可包括生物活性物質(zhì)(未圖示)，包覆于載體14內(nèi)。生物活性物質(zhì)可包括各種生長(zhǎng)因子(growth factor, GF)、蛋白質(zhì)、多肽(polypeptide)、DNA、RNA、細(xì)胞激素(cytokines)、細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)、細(xì)胞附著分子(cell adhesion molecules, CAM)、富含血小板血衆(zhòng)(platelets rich plasma, PRP)、粒細(xì)胞(granulocytes)或干細(xì)胞(stem cells)等。上述生物活性物質(zhì)的尺寸大小大體為2 10,OOOnm。生物醫(yī)學(xué)材料10外部還可包覆有多糖體層16，如圖2所示。多糖體層16可同時(shí)具有正電荷與負(fù)電荷。在一實(shí)施例中，多糖體層16可由例如負(fù)電荷的藻酸鹽(alginate)與例如正電荷的殼聚糖(chitosan)所構(gòu)成。在一實(shí)施例中，在多糖體層16外層,還可包覆有膠原蛋白(collagen)層18,如圖3所示。生物醫(yī)學(xué)材料10可為單一顆粒狀結(jié)構(gòu)，其粒徑大體為10 500 μ m。在一實(shí)施例中，上述呈顆粒狀結(jié)構(gòu)的生物醫(yī)學(xué)材料10亦可通過使用例如生物粘著劑的生物粘著技術(shù)使多個(gè)顆粒狀結(jié)構(gòu)彼此聚集粘著而形成聚集體，該聚集體尺寸大小可大于50 μ m,或大于1，000 μ mD生物醫(yī)學(xué)材料10與外層的多糖體層16及膠原蛋白(collagen)層18可進(jìn)一步制備形成膠囊20，如圖4所示，例如軟殼膠囊或硬殼膠囊。圖中22所指為抗微生物劑。生物醫(yī)學(xué)材料10與外層的多糖體層16及膠原蛋白(collagen)層18所共同形成的微粒(microsphere)結(jié)構(gòu)可廣泛應(yīng)用于牙科、骨科、傷口愈合或醫(yī)學(xué)美容及應(yīng)用于各種軟硬組織的修復(fù)與再生，例如應(yīng)用于牙缺損(dental defects)、植牙傷口(extractionwounds)、牙科復(fù)合式傷口(combined wounds)、全身骨缺損(small or large bonedefects)、盧頁顏整形外科(craniofacial plastic surgery)、醫(yī)療美容(health beauty)或組織修復(fù)(tissue repair)等醫(yī)療領(lǐng)域。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，披露一種生物醫(yī)學(xué)材料的制備方法，仍請(qǐng)參閱圖I。首先，提供生物相容性材料12與載體14。之后，混合生物相容性材料12與載體14。值得注意的是，當(dāng)生物相容性材料12與載體14兩者均不帶電荷或其中之一帶電荷時(shí)，可通過造?；驂哄V制程，使生物相容性材料12與載體14結(jié)合，而當(dāng)生物相容性材料12與載體14兩者均帶電荷但為相異電性時(shí)，則通過生物相容性材料12與載體14的相異電性，使載體14吸附至生物相容性材料12的表面。在一實(shí)施例中，生物相容性材料12可為多孔性生物相容性材料。在此實(shí)施例中，當(dāng)多孔性生物相容性材料12與載體14兩者均不帶電荷或其中之一帶電荷時(shí)，可通過造?；驂哄V制程，使多孔性生物相容性材料12與載體14結(jié)合，而當(dāng)多孔性生物相容性材料12與載體14兩者均帶電荷但為相異電性時(shí)，則通過多孔性生物相容性材料12與載體14的相異電性，使載體14吸附至多孔性生物相容性材料12的表面或孔隙中，如圖I所示。生物相容性材料12可包括輕基磷灰石-磷酸三韓(hydroxyapatite tricalcium phosphate, HATCP)、β-憐酸三|丐(β -tricalcium phosphate, β -TCP) > α-憐酸三隹丐(a -tricalcium phosphate, a-TCP)、生物活性玻璃陶瓷(bioactive glass ceramic) >硫酸I丐、骨水泥(bone cement)、明膠(gelatin)、膠原蛋白(collagen)、聚乳酸-甘醇酸(poly (lactic-co-glycolic acid) ,PLGA)、聚己內(nèi)酯多兀醇(polycaprolactone,PCL)或彈性蛋白(elastin)。載體14可由油脂所構(gòu)成。構(gòu)成載體14的油脂可包括例如雙亞麻?；字Ｄ憠A(dilinoleoyl phosphatidylcholine, DLPC)、二油?；柞ヵＤ憠A(dioleoylphosphatidylcholine, D0PC)或二硬脂?；仓；字Ｄ憠A(distearoylphosphatidylcholine, DSPC)的憐脂酸膽喊(phosphatidylcholine, PC)、例如二硬月旨酸基二硬脂酸基憐脂酸乙醇胺(distearoyl phosphatidy I ethanol amine, DSPE)或二油酰基磷脂酰乙醇胺(dioleoyl phosphatidylethanolamine, DOPE)的磷脂酰乙醇胺(phosphatidy I ethanol amine, PE)、I, 2_ 二油酸氧基 _3_ 三甲基氨基丙燒(1,2-dioleoyloxy-3-trimethylammonium propane, DOTAP)、2, 3-二油酸氧基丙基-三甲基氯化銨(2, 3-dioleoyloxypropyl-trimethy lammonium chloride, DOTMA)、例如二油酸基憐脂酸(dioleoyl phosphatidic acid, D0PA)的憐脂酸(phosphatidic acid, PA)、憐脂酸絲氨酸(phosphatidylserine,PS)、例如二油酸基憐脂酸甘油(dioleoyl phosphatidylglycerol,D0PG)的磷脂酰甘油(phosphatidylglycerol, PG) > 3 β - [N- (N ' , N ' -二甲基氨基乙燒)氨基甲酸基]膽固醇(3β-[Ν-(Ν' , N ' -dimethylaminoethane) -carbamoyl]cholesterol, DC-CH0L)、雙十六燒基憐酸鹽(dihexadecyl phosphate, DHDP)或其衍生物。載體14中，油脂的重量份大體為0. I 30重量份,優(yōu)選為I 15重量份,均以載體14為100重量份計(jì)。載體14可還包括維生素A、C、D、E、K、B1、B3、B6、B7、B12、葉酸(folate)、泛酸(pantothenic acid)或其衍生物等各種生理必須維生素,或是鉀、韓、鐵、鎂、鋅、銅、猛、鑰、鎳、硅、鉻、磷、硫或氯等各種生理必須元素或礦物質(zhì)。本發(fā)明生物醫(yī)學(xué)材料的制備方法還包括包覆生物活性物質(zhì)(未圖示)于載體14內(nèi)。載體14所包覆的生物活性物質(zhì)可包括各種生長(zhǎng)因子(growth factor,GF)、蛋白質(zhì)、多肽、DNA、RNA、細(xì)胞激素(cytokines)、細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)、細(xì)胞附著分子(cell adhesion molecules, CAM)、富含血小板血衆(zhòng)(platelets rich plasma, PRP)、粒細(xì)胞(granulocytes)或干細(xì)胞(stem cells)等。上述生物活性物質(zhì)的尺寸大小大體為
2 10，OOOnm。在一實(shí)施例中，當(dāng)生物醫(yī)學(xué)材料10保存于-70V 26°C的環(huán)境時(shí)，生物活性物質(zhì)的活性至少可維持35天。于生物醫(yī)學(xué)材料10外部，可還包括形成多糖體層16，如圖2所示。多糖體層16可同時(shí)具有正電荷與負(fù)電荷。在一實(shí)施例中，多糖體層16可由例如負(fù)電荷的藻酸鹽(alginate)與例如正電荷的殼聚糖(chitosan)所構(gòu)成。在一實(shí)施例中，在多糖體層16外層，可還包括形成膠原蛋白(collagen)層18,如圖3所示。
本發(fā)明以不含電荷或含正/負(fù)電荷的納米載體(nanocarrier)作為包覆生物活性物質(zhì)的材料，可通過調(diào)整載體本身的配方組成來提高生物活性物質(zhì)的功效及包覆率，例如以磷脂酰膽堿(PC)/維生素作為載體材料時(shí)，可進(jìn)一步提高人類骨形成蛋白(BMP-2)所產(chǎn)生堿性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)的活性。后續(xù)可利用正、負(fù)電荷吸引的方式，將載體吸附固定于生物醫(yī)學(xué)級(jí)材料(例如生物活性玻璃陶瓷(bioactive glass ceramic)、骨水泥(bone cement)等)的表面及孔隙內(nèi)，或可使用造?；驂哄V等方式，使至少之一不帶電荷的生物相容性材料與納米載體兩者相結(jié)合。本發(fā)明的生物醫(yī)學(xué)材料(本發(fā)明稱之為Agglomer)外層進(jìn)一步包覆生物醫(yī)學(xué)級(jí)醫(yī)材原料(例如同時(shí)帶有正電荷與負(fù)電荷的多糖體、膠原蛋白)(此技術(shù)稱為層-層包覆(layer by layer coating)),以達(dá)成長(zhǎng)效釋放控制并可有效保護(hù)生物活性物質(zhì)。本發(fā)明Agglomer的尺寸大小可通過上述作為核心結(jié)構(gòu)的生物醫(yī)學(xué)級(jí)材料(例如生物活性玻璃陶瓷、骨水泥等)的大小加以控制，而Agglomer外層所包覆的厚度則可通過組裝層數(shù)與組裝條件加以控制。本發(fā)明生物醫(yī)學(xué)材料所形成的微粒(microsphere)于臨床上易操作使用，可作為廣效、即時(shí)性的骨再生填充修補(bǔ)物,彌補(bǔ)現(xiàn)階段的產(chǎn)品缺陷，有利發(fā)展成新一代骨科(牙科)修復(fù)醫(yī)材產(chǎn)品。本發(fā)明納米載體包覆技術(shù),配合生物醫(yī)學(xué)材料(即Agglomer)的技術(shù)開發(fā)可達(dá)到骨傳導(dǎo)(osteoconduction)與骨誘發(fā)(osteoinduction)之間的整合,使骨生長(zhǎng)獲得支撐，符合生物力學(xué)需求，并進(jìn)一步達(dá)到長(zhǎng)效釋放控制、準(zhǔn)確定量生物活性物質(zhì)濃度以及避免生物活性物質(zhì)變性等功效。本發(fā)明制備納米載體的過程中，以磷脂酰膽堿(PC)為主的脂質(zhì)體(liposome)原料經(jīng)減壓蒸餾后形成薄膜，再將例如富含血小板血漿(PRP)、人類骨形成蛋白(BMP-2)或欲包覆的生物活性物質(zhì)，利用低溫超聲波震蕩進(jìn)行包覆?？衫貌煌|(zhì)體配方組成調(diào)控載體帶電性及界面穩(wěn)定性，以利后續(xù)與生物醫(yī)學(xué)材料(即Agglomer)的結(jié)合。本發(fā)明以上述納米載體(nanocarrier)、微粒(microsphere)并結(jié)合各種生物醫(yī)學(xué)材料作為骨科/牙科的修復(fù)材料。各種生物醫(yī)學(xué)材料包括生物活性玻璃陶瓷、骨水泥、膠原蛋白等。實(shí)際應(yīng)用方式應(yīng)視使用目的及用途而加以選擇。本發(fā)明以具有便利、簡(jiǎn)易使用性的壓錠技術(shù)為例作說明，但實(shí)際應(yīng)用方式并不以此壓錠技術(shù)為限。首先，將各種生物醫(yī)學(xué)骨材(例如生物活性玻璃陶瓷、羥基磷灰石-磷酸三鈣(HATCP)、β -磷酸三鈣(β -TCP)、硫酸鈣(Ca2SO4)、明膠、聚乳酸-甘醇酸(PLGA)等)的粉體或顆粒結(jié)合包覆例如BMP-2等活性因子的納米載體/微粒，接著，即直接、快速地以壓錠機(jī)壓錠制作骨材。此外，可使用不同形狀的模具以適應(yīng)各部位需求，并可依據(jù)不同需求進(jìn)行配方設(shè)計(jì)(例如加入粘合劑、崩解劑、潤(rùn)滑劑或崩解抑制劑等)，以達(dá)緩釋、加強(qiáng)硬度等效果。壓錠技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括1.可正確控制劑量，2.可依據(jù)配方設(shè)計(jì)控制藥物解離速率，3.易于大量生產(chǎn)，成本低廉，以及4.運(yùn)輸保存及給藥方便。實(shí)施例I本發(fā)明維生素A衍生物的合成(I)維生素A酯的制備首先，將IOOmg維生素A醇溶于2ml三乙基胺。之后，加入等當(dāng)量脂肪酸酰氯(fatty-acid chloride)如乙基酸氯(acetyl chloride)等或脂肪酸酐(fatty acidanhydride)如醋酸酐(acetic anhydride)等,于常溫避光下靜置。反應(yīng)過程以薄層分析。待維生素A醇完全消失后，將反應(yīng)液傾倒入水中并以乙酸乙酯萃取的。將乙酸乙酯分離并 以無水硫酸鈉進(jìn)行脫水、干燥，再經(jīng)減壓抽干后，以管柱進(jìn)行產(chǎn)物純化。(2)烷基維生素A酯的制備首先，將350mg維生素A酸溶于20ml乙酸乙酯。之后，加入等當(dāng)量碳酸鉀及2當(dāng)量燒基碘化物(alkyl iodide compound)如甲基碘(iodomethane)加熱回流2小時(shí)。將反應(yīng)液冷卻加入水中并進(jìn)行水洗三次。將乙酸乙酯分離并以無水硫酸鈉進(jìn)行脫水、干燥，再經(jīng)減壓濃縮后，以管柱進(jìn)行產(chǎn)物純化。將維生素A或維生素A衍生物以混摻形成離子鍵結(jié)的方式或利用接枝技術(shù)導(dǎo)入納米載體。實(shí)施例2本發(fā)明包覆生物活性物質(zhì)(BMP-2)的納米載體(磷脂酰膽堿(PC) /膽固醇/維生素A)的制備(I)本實(shí)施例采用薄膜水合/超聲波震蕩法(thin-film hydration/sonicationmethod)進(jìn)行納米載體對(duì)人類骨形成蛋白(human bone morphogenetic protein 2,BMP-2)的包覆。首先，將磷脂酰膽堿(phosphatidylcholine, PC)為主的脂質(zhì)體(liposome)原料(其余組成包含膽固醇、雙十六烷基磷酸鹽(DHDP)、1，2- 二油酰氧基-3-三甲基氨基丙烷(DOTAP))進(jìn)行減壓蒸餾以形成薄膜。之后，利用低溫(-10 4°C )超聲波震蕩，進(jìn)行對(duì)人類骨形成蛋白(BMP-2)的包覆。包覆人類骨形成蛋白(BMP-2)后的納米載體粒徑大約小于200nm。不同納米載體的油脂重量比例組成如下表I所示。本實(shí)施例利用不同納米載體的配方組成以調(diào)控納米載體的帶電荷度與界面穩(wěn)定性，以利后續(xù)與Agglomer的結(jié)合。表I
權(quán)利要求
1.一種生物醫(yī)學(xué)材料，包括 生物相容性材料；以及 載體，分布于該生物相容性材料的表面，其中該生物相容性材料與該載體兩者均不帶電荷、其中之一帶電荷或兩者均帶電荷但為相異電性，其中該載體與該生物相容性材料的重量比為I : 100，OOO I : 100。
2.如權(quán)利要求I所述的生物醫(yī)學(xué)材料,其中該載體與該生物相容性材料的重量比為I 10，000 I : 1，000。
3.如權(quán)利要求I所述的生物醫(yī)學(xué)材料，其中該生物相容性材料為多孔性生物相容性材料。
4.如權(quán)利要求3所述的生物醫(yī)學(xué)材料，其中該載體還包括分布于該多孔性生物相容性材料的孔隙中或包覆于該多孔性生物相容性材料中。
5.如權(quán)利要求I所述的生物醫(yī)學(xué)材料，其中該生物相容性材料包括羥基磷灰石-磷酸三鈣、β-磷酸三鈣、α-磷酸三鈣、生物活性玻璃陶瓷、硫酸鈣、骨水泥、明膠、膠原蛋白、聚乳酸-甘醇酸、聚己內(nèi)酯多元醇或彈性蛋白。
6.如權(quán)利要求I所述的生物醫(yī)學(xué)材料,其中該載體由油脂所構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的生物醫(yī)學(xué)材料，其中該油脂包括磷脂酰膽堿、磷脂酰乙醇胺、1，2- 二油酰氧基-3-三甲基氨基丙烷、2，3- 二油酰氧基丙基-三甲基氯化銨、磷脂酸、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰甘油、3β-[Ν-(Ν'，Ν' - 二甲基胺乙基)胺基甲?；鵠膽固醇、雙十六烷基磷酸鹽或其衍生物。
8.如權(quán)利要求6所述的生物醫(yī)學(xué)材料，其中該油脂的重量份為O.I 30，以該載體為100重量份計(jì)。
9.如權(quán)利要求6所述的生物醫(yī)學(xué)材料，其中該載體還包括維生素A、C、D、E、K、BI、B3、B6、B7、B12、葉酸、泛酸或其衍生物。
10.如權(quán)利要求6所述的生物醫(yī)學(xué)材料，其中該載體還包括鉀、鈣、鐵、鎂、鋅、銅、錳、鑰、鎳、娃、鉻、磷、硫或氯。
11.如權(quán)利要求I所述的生物醫(yī)學(xué)材料，還包括生物活性物質(zhì)，該生物活性物質(zhì)包覆于該載體內(nèi)。
12.如權(quán)利要求11所述的生物醫(yī)學(xué)材料，其中該生物活性物質(zhì)包括生長(zhǎng)因子、蛋白質(zhì)、勝肽、DNA或RNA。
13.如權(quán)利要求11所述的生物醫(yī)學(xué)材料，其中該生物活性物質(zhì)包括細(xì)胞激素、細(xì)胞外基質(zhì)或細(xì)胞附著分子。
14.如權(quán)利要求11所述的生物醫(yī)學(xué)材料,其中該生物活性物質(zhì)包括富含血小板血漿、粒細(xì)胞或干細(xì)胞。
15.如權(quán)利要求I所述的生物醫(yī)學(xué)材料，還包括多糖體層，包覆該生物醫(yī)學(xué)材料。
16.如權(quán)利要求15所述的生物醫(yī)學(xué)材料，其中該多糖體層具有正電荷或負(fù)電荷。
17.一種應(yīng)用于軟硬組織修復(fù)與再生的生物醫(yī)學(xué)材料，包括 生物相容性材料；以及 載體，分布于該生物相容性材料的表面，其中該生物相容性材料與該載體兩者均不帶電荷、其中之一帶電荷或兩者均帶電荷但為相異電性，其中該載體與該生物相容性材料的重量比為I : 100，OOO I : 100。
18.如權(quán)利要求I所述的生物醫(yī)學(xué)材料在制備用于軟硬組織修復(fù)與再生的醫(yī)學(xué)材料中的用途。
全文摘要
本發(fā)明的一實(shí)施例，提供一種生物醫(yī)學(xué)材料，包括生物相容性材料；以及載體，分布于該生物相容性材料的表面，其中該生物相容性材料與該載體兩者均不帶電荷、其中之一帶電荷或兩者均帶電荷但為相異電性，其中該載體與該生物相容性材料的重量比為1∶100,000～1∶100，最優(yōu)選為1∶10,000～1∶1,000。本發(fā)明的生物醫(yī)學(xué)材料可作為牙科、骨科、傷口愈合或醫(yī)學(xué)美容的用途及應(yīng)用于各種軟硬組織的修復(fù)與再生。
文檔編號(hào)A61K6/097GK102973982SQ201110369350
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月7日
發(fā)明者蔡佩宜, 溫奕泓, 黃志杰, 李佩珊, 沈欣欣, 林溢泓, 呂居勛 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院