成骨假体、相关器械和相关方法技术

本发明专利技术涉及成骨假体、相关器械和相关方法。本发明专利技术提供用于紧固到骨上以形成铰接关节的人工假体植入物。该植入物由包括以下步骤的工艺过程来制备：在元件上制备多孔表面以形成人工假体植入物，放置该包括多孔表面的人工假体植入物到密切符合植入物多孔表面的并且具有进口和相对的出口夹具中，以及引导包括干细胞的生物混合物进入进口、穿过植入物的多孔表面并从出口离开以形成具有被覆了一部分生物混合物的多孔表面的人工假体植入物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及医学装置植入物领域，并且更具体地涉及与生物因子一同 4OT的植入物。技术背景遭受由于骨关节炎和风湿性关节炎引起的疼痛和停t带的病人具有关节置换 术的选择权。当没有另外的可能来实现时，关节置换术相当普通并且能够使许 多人正常地活动。人造关节通常包含紧固到现有的骨上的金属、陶瓷和/或塑料 元件。这种关节置换术另外以关节造形术为大家所知。关节造形术是众所周知的 外禾枰术，其fflil用假体关节来置换患病的和域损坏的关节。在典型的整个关 节造形术中，切除邻接关节骨的末端或远端或上部分或移除骨的远端部分和/或上部分并将Ai^关节紧固其中。众所周知存在许多用于制造诸如骨假体的可植入物品的设计和方法。这种 骨假体包 赫如肘、髋、膝盖和肩的AX关节的元件。骨移植广泛地运用于治疗骨折、骨不连并引导关节。取自植入者体内一个 部位并移植到植入者体内另一部位中的自体松质骨，是当前最有效的植骨。自 術公质骨提供支架以支持骨愈合反应的分布以及形成新的软骨或骨的祖细胞。因此，替代自体移植物已经有所发展。己经研究和发展了几种纯化或人造 的材料，包括陶瓷、生物高聚物、处理的同种异体植入物骨以及胶原基质来作为自体移植物的替代物。美国食品及药品管理局(FDA)批准了用在包含骨缺损中的多孔珊瑚合成羟基磷灰石陶瓷。同样批准了用在居欣怅骨骨折中的纯化的胶原V陶瓷合j^才料。合鹏植材料还已经被用来作为祖细胞的载体。当战 的合成材料被植入到骨骼缺损中时，祖细胞分化为骨骼组织。在一些实例中，合成植入物i!51在从骨髓吸出物中获得的具有相似或较小 容量的细胞悬浮液中结合合成移植材料来制造。患者间存在于lml骨髓中的祖 细胞的数量相差较大，从100个细胞到20,000个细胞。这代表了在骨髓吸出物中大约有20,000分之一至40,000分之一的有核细胞的意思。例如，髂iittli^向于具有比长骨骨髓中发现的要高的 祖细胞。间充质干细胞或人骨髓基质干细胞被定义为具有产生软骨、骨、肌肉、腱、 韧带和脂肪能力的多能干细胞。这些原始祖细胞从生后存在并且展示出干细胞 的特性，也就是低的发病率以及广泛的更新潜力。这些特性与它们发展的可塑 性结合已经产生兴趣于用间充质干细胞治愈或修复损坏组织的潜在应用。大体 上可培养间充质干细胞以发展它们的数量，然后移植到受伤的部位或播种在成 形的假体支架中/上之后产生细胞浓缩组织构造。从而，可选的用于骨骼修复的方法是选择、发展以及调整骨祖细胞与传导 或诱导支架结合以支持并引导和骨生长因子的明智选择相结合的再生。人骨髓骨祖细胞可以采用诸如来自CD34+组分的STRO-l的筛选标记来隔 离和浓缩，并且这些细胞能容易地发展，显示了它们骨髓再增殖的潜力。当前 的工作集中在隔离和发展充间质干细胞以及发展它们在各种组织工程应用中的虽然髂嵴是植骨最适宜的来源，其它的部^立用于获得植骨也是可能的。例 如骨骼中的大长骨，例如股骨和胫骨可以用来作为植骨的来源。任何生物植骨的效力依靠其固有的特性和细胞要素，特别是能够生长新骨 的干细胞子集。长期认为由于生骨细胞(一种帮助产生新骨的细胞)的存在骨 髓具有固有的生骨(骨生长)潜力。如果将其释放到适当的基质中，这些细胞 已经显示出在移植或植入部位对骨形成有充分的贡献。自体多孔骨的使用早己成为治疗骨折缺陷的手段。作为选择，已经发展了 合成的选项。合成选项包括几种纯化的天然胶原f底生物、陶瓷以及聚合物材料。 更加成功的这些材料會,把它们的成功归因于化学和结构，因为它们都与天然 骨成分和结构的一些基本方面接近相似。胶原源性材料铸造成型为提供结构支 撑以及丰富的骨的主要蛋白质成分的支架。磷酸药、羟基磷灰石和磷酸三钙为 基础的植骨提供生物层段基质和有禾盱骨祖细胞相互作用、增值和血管流量的 互连孔隙。贝赃结构上和在化学上这M成材料已经证实成功的替代自体移植 物。从而，发展了几个技术准备用于增加植骨材料的引导成骨能力。所有的这 些工艺过程包括，以一定形式混，iltt髓获取物与植骨材料，假定骨髓包含生物活性因子和用于骨生长的骨祖细胞。这项技术包括被覆骨髓细胞悬浮液到 组织培养盘上，在选定的媒介中培养该细胞一天或多天以实现祖细胞群的增强， 然后从组织培养盘分离该细胞以提供包含增加的祖细胞群的细胞悬浮液。这些 方法已经成功，特别是因为骨祖细胞选择性地粘附到植骨的磷酸药和羟基磷灰石基质上。这些技术在GeorgeF.Muschler的美国专利号No.6,723,131Bl 、 6,049,026和5,824,084以及美国专利申请公开号No.2004/0191897中作了更加全 面地描述，所述文献在此全文引入作为参考。合成植入物可以通过浸泡合成陶瓷载体于这种祖细胞浓縮悬浮液中来制 造。不幸地，这个制备合成植入物的方法非常消耗时间。此外，如果原始的祖 培养细胞是从移植者获得的骨髓吸出物中分离的，该移植者必须遭受多次侵入 性手术； 一个手术移出他或她的骨髓，而当时或在稍后的日子的另一个手术植 入该合成移植物。最终，移植者可能遭受多过一次的麻醉。也已经发展另一项技术以生产具有培养方法的好处但不那么的耗时并且不 需要多次侵入性手术的合成植骨基质。在这项技术中，合成基质具有通过特定 容量的基质材料与过量的骨髓抽吸物接触而产生的浓縮的祖细胞群(见 George F.Muschler的美国专利号No.6,723,131Bl 、 6,049,026和5,824,084以及美 国专利申请公开号No.2004/0194897)。在那项技术中，包含祖细胞的骨髓吸出 物通过具有选择性地结合祖细胞的表面的多孔基质材料，从而祖细胞保持在该 基质中，并且允许额外的其它细胞(诸如血细胞和其它有核骨髓细胞)通过。 该新祖细胞浓縮移植基质被植入到患者中。随着植骨的发展，对于为了优良的骨植入物固定、内生长以及后来长期成 功而使用多孔金属结构已经有了重要的研究和验证。现在广泛认同表面金属多 孔涂层的高摩擦系数的特性改进了原始植入物的固定并且为骨内生长提供最理 想的尺寸。还已知许多金属结构到处存在倾斜的孔隙，增加的孔隙朝向骨植入 物界面使得植入物最优化骨内生长进入该结构的量和密度。然而，金属结构固 有地受限于生物相容而植骨材料肖,实现骨弓l导性。DePuy骨科有限公司销售一种为POROCOAI^凃层的特殊多孑L涂层。这种 涂层在Robert M.Pilliar的美国专利号No.3,855,638中作了更加全面地描述，所 述文献在此全文引入作为参考。POROCOAT 多孑L涂层由多个小的不连续金属材料微粒结合在一起组成，在它们相互接触点限定出多个在涂层中连接的形成空隙的孔。POROCOA尸多 孔涂层是小的不连续金属微粒结合在一起产生仍具有重大的机械稳定性的多孔 结构。该微粒为与形鹏层的金属材料相同的金属材料。这个瞎况是必不可少 的，否则由于细胞与体液作用在底层-涂层界面可能发生腐蚀。形成底层和涂层的金属材料是不会被患者的M腐蚀或退化的。适合的材 料的例子包括奥氏^F辦队钛、钛合金以及钴合金。已发现钴合金VITALLIUM (商标)特别有用。在底层的表面上的多 L涂层的深度和涂层深度与底层深度的比率可以在基 本限制间的宽范围上变化。厚度的下限为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将生物混合物施加在被植入到骨表面上的人工假体植入物的多孔表面的器械，所述器械包括：　用于容纳生物混合物的容器；以及　用于围绕元件的夹具，所述夹具包括表面，该表面与具有多孔表面的所述元件的所述第一部分的表面的一部分密切符合；所述夹具具有进口和相对的出口；以及　用于将来自容器的生物混合物推入夹具的进口并离开夹具的出口的第一装置。

【技术特征摘要】
US 2007-6-27 11/8234071.一种用于将生物混合物施加在被植入到骨表面上的人工假体植入物的多孔表面的器械，所述器械包括用于容纳生物混合物的容器；以及用于围绕元件的夹具，所述夹具包括表面，该表面与具有多孔表面的所述元件的所述第一部分的表面的一部分密切符合；所述夹具具有进口和相对的出口；以及用于将来自容器的生物混合物推入夹具...

【专利技术属性】
技术研发人员：RV冈拉帕利，DR小卡塞尔，BA施尼德斯，DR埃加，K帕蒂尔，
申请(专利权)人：德普伊产品公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]