用于促进细胞和组织生长的固体基质制造技术

本发明专利技术提供了用于促进细胞或组织生长或恢复功能的固体基质，所述固体基质的特征在于至少75％的比流体吸收能力值，所述比流体吸收能力值通过建立自发流体吸收值除以总流体吸收值而测定。本发明专利技术还提供了用于促进细胞或组织生长或恢复功能的固体基质，所述固体基质的特征在于当与流体接触时具有小于60度的接触角值。本发明专利技术还提供了用于促进细胞或组织生长或恢复功能的固体基质，所述固体基质的特征在于如通过扫描电子显微镜或原子力显微镜所测量的实质表面粗糙度(Ra)。本发明专利技术还提供了用于选择用于促进细胞或组织生长或恢复功能的优化的基于珊瑚的固体基质的方法及其应用。

【技术实现步骤摘要】
用于促进细胞和组织生长的固体基质本申请是申请日为2014年2月10日、申请号为201480021035.1、专利技术名称为“用于促进细胞和组织生长的固体基质”的专利技术专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求均在2013年2月13日提交的美国临时申请序列号61/763,981、美国临时申请序列号61/763,985、美国临时申请序列号61/764,467和美国临时申请序列号61/764,496的权益，以及要求均在2013年3月6日提交的美国临时申请序列号61/773,219和美国临时申请序列号61/773,228的权益，所有这些都在此以其整体通过引用并入本文。专利技术背景组织生长、再生和修复对于恢复组织的功能和重构组织的形态经常是必要的，例如，由于暴露于创伤、瘤形成、异常组织生长、老化以及其它的结果。合成材料多年来也已经成功用作用于促进离体组织组装和修复和类似地用于恢复和重构不同组织(例如用于骨)的基质。另一种可能性是自体组织移植，尽管自体组织的供应受到限制且组织采集可能疼痛，具有感染、出血、外表致残(cosmeticdisability)、神经损伤和功能丧失的风险。此外，显著发病率与自体移植物采集位点有关。这些问题可通过使用由促进干细胞(例如间充质干细胞(MSC))的粘附、迁移、增殖和分化的合成的或天然的生物材料制成的固体基质对组织工程改造来克服。寻求治疗的许多疾病和病症将受益于以位点特异性的方式促进细胞和组织生长、促进受损或患病位点内的生长和引入新组织的能力。在骨和软骨应用中，直接的微环境和三维(3D)组织是一般分化和尤其是软骨形成和成骨性分化中的重要因素。一些骨组织工程改造支架由天然聚合物(例如胶原蛋白、藻酸盐、透明质酸和壳聚糖)组成。由于其亲水性相互作用、低毒性和低的慢性炎性反应，天然材料提供特别的细胞相互作用、细胞接种方便性的优点。然而，这些支架通常是机械不稳定的且不易造成具有用于移植的特定预定形状的组织结构的产生。为获得机械强度，需要化学改性，这可能导致毒性。关节的关节软骨表面的缺损和退化引起疼痛和僵硬。保护关节的软骨的损伤可能由作为创伤、运动或重复应力的结果的物理损伤(例如，由于十字韧带受伤引起的骨软骨骨折、继发损伤)或由疾病(例如骨关节炎、类风湿性关节炎、无菌性坏死、剥脱性骨软骨炎)引起。骨关节炎(OA)由关节(最特别是臀部和膝关节)的总体磨损和撕裂引起。骨关节炎在老年人中常见，但事实上到40岁时，大多数个体在其荷重关节中有一些骨关节炎性变化。骨关节炎发病率增加的另一种新趋势是肥胖症的增加。CDC估计30％的美国成人(或六千万人)是肥胖的。肥胖成人比正常体重的成人发生膝OA的可能性大4倍。类风湿性关节炎是导致软骨破坏的炎性病症。其被认为至少部分地是其中患者对该疾病具有遗传倾向性的一种自身免疫性疾病。损伤关节的整形外科预防和修复在治疗患者的费用和时间花费方面对医疗职业来说都是沉重的负担。这部分地是因为软骨不具有自我修复的能力。再生长透明软骨从而修复软骨缺损的尝试仍然未取得成功。在致力于预防关节的严重退行性变化的尝试中，为了修复缺损并预防关节损伤，整形外科是可行的。外科技术的使用通常要求健康组织的移除和捐赠以替换受损的或患病的组织。采用来自自体移植物、同种异体移植物或异种移植物的供体组织的技术完全不能令人满意，因为自体移植物对受试者添加了额外的创伤，而同种异体移植物和异种移植物受限于对宿主受试者的免疫反应性和感染剂的可能转移。利用除了人或动物组织以外的材料用于软骨再生的外科尝试也未获得成功。更广泛地，还缺乏用于细胞和组织生长、延伸和建模中的其它应用的适当的固体基质。至今仍然缺乏修复此类组织的组织功能和促进重构其形态的理想材料。专利技术简述在一些实施方案中，本专利技术提供了用于促进细胞或组织生长或恢复功能的优化固体基质。在一些实施方案中，本专利技术提供了用于选择用于促进细胞或组织生长或恢复功能的优化的基于海洋生物骨骼衍生物的固体基质的方法，其包括：建立基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料的比流体吸收能力值，和选择特征在于至少75％的比流体吸收能力值的基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料。在一些实施方案中，本专利技术提供了促进细胞或组织生长或恢复功能的固体基质，所述固体基质包含优化的海洋生物骨骼衍生物，且特征在于至少75％的比流体吸收能力值，所述比流体吸收能力值通过建立自发流体吸收值除以总流体吸收值而测定，且所述固体基质已经暴露于某些分离后纯化和/或加工程序。在一些实施方案中，根据本专利技术且经由本专利技术的方法获得的固体基质的特征在于至少80％的比流体吸收能力值，且在一些实施方案中，根据本专利技术且经由本专利技术的方法获得的固体基质的特征在于至少85％的比流体吸收能力值，且在一些实施方案中，根据本专利技术且经由本专利技术的方法获得的固体基质的特征在于至少90％的比流体吸收能力值，且在一些实施方案中，根据本专利技术且经由本专利技术的方法获得的固体基质的特征在于至少95％的比流体吸收能力值，且在一些实施方案中，根据本专利技术且经由本专利技术的方法获得的固体基质的特征在于至少97％的比流体吸收能力值。在一些实施方案中，根据本专利技术且经由本专利技术的方法获得的固体基质的特征在于75％-100％的比流体吸收能力值。在一些实施方案中，术语“比流体吸收能力值”在本文也称为“SFUC”或“SWC”，所有这些都应当理解为是可互换的。在一些实施方案中，本专利技术的比流体吸收能力值使用自动装置测定。在一些方面，且如下文例举且进一步描述，可以同时或相继评价各种样品的比流体吸收能力值的评价，作为适于商业化生产的自动按比例放大过程的部分。在一些方面，这种装置可以进一步提供个体选择和具有所需特征的样品的转运。在一些实施方案中，本专利技术提供了用于促进细胞或组织生长或恢复功能的固体基质，或用于获得其的方法，所述固体基质包含生物骨骼衍生物，且特征在于，当与流体接触时，具有小于60度的接触角值。如技术人员将理解，接触角可以如本文所述和例举，使用标准方法和设备(例如，经由测角术)来测定。在一些实施方案中，这种方法可以使用如描述于P.A.Thomson,W.B.Brinckerhoff,M.O.Robbins,:K.L.Mittal(编辑),ContactAngleWettabilityandAdhesion,VSP,Utrecht,1993,pp.139–158；E.L.Decker,S.Garof,Langmuir13(1997)6321；和M.G.Orkoula等人:ColloidsandSurfacesA:Physicochem.Eng.Aspects157(1999)333–340；Hiemenz,P.C.；Rajagopalan,R.PrinciplesofColloidandSurfaceChemistry,1997,第3版,MarcelDekker,Inc；AppliedColloidandSurfaceChemistryChapter2:SurfaceTensionandwetting,byRic本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于选择优化用于促进细胞或组织生长或恢复功能的基于海洋生物骨骼衍生物的固体基质的方法，所述方法包括：/n·分离或制备基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料，其中所述基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料由珊瑚或基于珊瑚的衍生物组成；建立所述基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料的比流体吸收能力值，所述比流体吸收能力值通过建立自发流体吸收值除以总流体吸收值而测定；或建立接触角值；和/n·选择当与流体接触0.1–60分钟，允许所述流体自发流体吸收入所述基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料以达到所述自发流体吸收值时特征在于至少75％的比流体吸收能力值或特征在于具有小于60度的接触角值的基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料，所述流体是含蛋白、含盐或含碳水化合物的溶液，或作为水、血液或血浆的生物流体。/n

【技术特征摘要】
20130213 US 61/763,981;20130213 US 61/763,985;20131.用于选择优化用于促进细胞或组织生长或恢复功能的基于海洋生物骨骼衍生物的固体基质的方法，所述方法包括：
·分离或制备基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料，其中所述基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料由珊瑚或基于珊瑚的衍生物组成；建立所述基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料的比流体吸收能力值，所述比流体吸收能力值通过建立自发流体吸收值除以总流体吸收值而测定；或建立接触角值；和
·选择当与流体接触0.1–60分钟，允许所述流体自发流体吸收入所述基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料以达到所述自发流体吸收值时特征在于至少75％的比流体吸收能力值或特征在于具有小于60度的接触角值的基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料，所述流体是含蛋白、含盐或含碳水化合物的溶液，或作为水、血液或血浆的生物流体。


2.权利要求1的方法，其中所述基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料包含源自珊瑚且悬浮于生物相容性基质的研磨颗粒或进一步包含骨填料或骨替代材料。


3.权利要求2的方法，其中所述生物相容性基质是水凝胶。


4.权利要求1的方法，其中所述基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料可以用作骨填料或骨替代材料。


5.权利要求1的方法，其中所述方法进一步包括使所述基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料与流体接触且将负压应用于所述基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料以促进所述流体最大吸收入所述基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料以达到所述总流体吸收值的步骤。


6.权利要求1的方法，其中所述比流体吸收能力值是所述基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料的重量变化的函数，或其中所述比流体吸收能力值是将流体应用于所述基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料的流体体积变化的函数。


7.权利要求1的方法，其中当所述固体基质与受试者的细胞或组织接触时，所述生物流体相对于所述受试者的细胞或组织是自体的。


8.权利要求1的方法，其中所述基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料包含生物相容性聚合物。


9.权利要求8的方法，其中将所述生物相容性聚合物并入所述基质中的空隙或孔中，或其中所述生物相容性聚合物附着至所述基质的外表面。


10.权利要求8的方法，其中所述生物相容性聚合物包含天然聚合物，所述天然聚合物包含糖胺聚糖、胶原蛋白、纤维蛋白、弹性蛋白、丝、壳聚糖、藻酸盐及其任何组合。


11.权利要求10的方法，其中所述糖胺聚糖是透明质酸、透明质酸钠、交联的透明质酸或其组合。


12.权利要求1或8的方法，其中所述基于海洋生物骨骼衍生物的固体材料进一步包含细胞因子、生长因子、治疗性化合物、骨诱导剂、生物活性玻璃、骨填料、骨水泥、药物或其任何组合，其中所述治疗性化合物或药物包含抗炎化合物、抗感染化合物、促血管生成因子或其组合。


13.权利要求1或8的方法，其中所述固体基质提供三维支持和细胞、组织和器官在培养物中的生长，用于应用于心脏、肌肉、肝脏、皮肤、肾脏、结缔组织或神经组织应用中。


14.用于将对于促进细胞或组织生长或恢复功能次优化的基于海洋生物骨骼衍生物的固体基质转化为优化的基于海洋生物骨骼衍生物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔·阿尔特舒勒，
申请(专利权)人：卡尔蒂希尔二零零九公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL