醫療器械和植入物的干細胞捕獲和固定涂層的制作方法

專利名稱：醫療器械和植入物的干細胞捕獲和固定涂層的制作方法
技術領域：
本申請涉及生物活性材料(生物活性物質)在醫療器械的內表面和/或外表面上——特別是在期望骨或組織向內生長的多孔植入物上——的固定，所述生物活性材料諸如干細胞、其它生物細胞、生物活性分子——尤其是生長因子和其它有治療價值的材料。在一個特定的實施方式中，本發明使用兩親分子的高密度納米膜選擇性地捕獲、濃縮和固定感興趣的生物活性材料——特別是感興趣的細胞材料。這種嵌有選擇性識別分子或靶部分的高密度納米膜可以在醫療器械的表面上形成。本發明的新的結構和方法發現在手術室環境中特別有用，使得醫療人員就在使用之前能夠涂覆預制的醫療器械，諸如骨植入物，特別是能夠使用從患者提取的生物活性材料(例如，自體和/或內源性移植材料)，由此減少關于生物活性材料的運輸和貯存以及由遺傳不相容或傳染物的傳輸引起的不良免疫反應的擔憂。
背景技術：
已經證明多孔醫療植入物器械——特別是金屬、陶瓷或聚合結構的——以及生物源的那些在醫療應用中作為組織生長的支架具有極大價值。這種結構發現作為骨生長的支架特別有用，其中多孔結構允許假體器械與作為軟骨的相鄰骨結合，并且骨生長入該器械的孔中。已經提議多種技術促進期望的組織向內生長，其包括在將器械植入患者之前，將刺激組織生長的分子諸如生長因子蛋白并入假體器械的孔中。這些技術典型地包括表面涂覆、吸附到金屬表面之上、連接到聚合物表面或用生物可降解材料的空隙填充。塑料諸如 PLA和PEG發現在這些空隙填充應用中特別有用，雖然任何顯著量的這些材料的降解產物可能損害生物學功能。纖維蛋白、膠原和骨基粘固劑(bone based cement)也已經在這些空隙填充應用中應用。也已經提議使用多種類型的涂層在多孔結構中固定生物活性材料的其它技術。在治療和/或生物活性材料被并入醫療器械的領域中的多個實例常常集中于使用有限數量的預先確定類型的生物活性分子，諸如特定的生長因子，其通常通過重組技術在無菌生產環境中產生。相比于外科手術室，這種涂層系統通常更適合于制造環境。另外， 生長因子和其它治療材料被發現彼此之間具有復雜的相互作用，所有這些甚至本領域技術人員不能清楚地理解。雖然已經證明選擇的由合成生產引入的生長因子具有益處，但是它們昂貴地產生和可能在患者中產生不良反應。另外，選擇的成分的混合可能不具有可能存在于內源性組織和流體諸如骨髓和脂肪組織的治療活性范圍。因為這點，在某些過程中，外科醫生通常從患者中提取組織或者流體，使其通過分離過程諸如離心，選擇已知在期望材料中富集的部分——所述期望材料諸如生長因子、干細胞或祖細胞，然后在損傷或外科手術的點將該材料重新注入患者中以促進愈合。本發明涉及可在患者的自身組織和流體中存在的生物活性分子和生物細胞的捕獲和使用，雖然本發明的新的結構也與合成生產的生物活性分子和從細胞培養物收獲的生物細胞的使用是相容的。臨床使用的骨髓一般地作為使用注射器型裝置從靶患者的骨中提取的抽吸物獲得。由于髂嵴、骨盆或髖骨較大的尺寸和鄰近于身體的表面，其通常被用作為來源。在一些應用中，骨髓不加飾變(modification)進行使用，但是在許多情況中，一些形式的分離技術諸如離心被用于濃縮骨髓的期望部分。干細胞和生物活性分子——包括細胞因子諸如生長因子，通常是該分離過程的目標，雖然通過離心分離往往選擇也包含高水平白細胞和寬范圍分子成分的部分。感興趣的細胞和分子也一般地可以從脂肪(adipose)——也稱脂肪 (fat)——組織中獲得。身體的任何組織都具有潛力，肌肉和神經組織以及與生殖過程相關的組織也是特別感興趣的。從患者或預定接受者提取的材料(即，自體移植材料)相對于其它來源具有數個優勢，包括固有的生物相容性、低成本的可能性、提供可能具有協同作用和潛在減少的管理問題或者較快的監管審批(regulatory approval)的較寬范圍的有用化合物。當骨髓衍生物在外科手術中使用時，它們一般通過注射器注射入期望的活性區域被重新引入到身體中，或者進入隨后植入身體中的植入器械或支架材料中。在醫療器械上——諸如假體骨植入物上——固定生物活性材料的多個現有技術不是非常適合于使外科醫生小組進行使用內源性生物活性材料的選擇。允許外科醫生小組從患者中移出骨髓和在器械中濃縮和固定這些選擇的生物活性組分的結構在材料的遺傳相容性以及潛在的降低成本方面提供優勢。在這種系統中主要的挑戰是當器械在患者中進行處理和植入時，大部分液體材料并入到高度多孔材料中并保留在那里。因此，本發明解決本領域的需要，提供生物活性分子的捕獲和遞送，特別是提取的組織和流體的實時使用，所述提取的組織和流體無論來自預定接受者(即，自體移植材料) 或者選擇的供體生物(即，異源的、同種的或異種的移植材料)，以及合成產生的或從細胞培養物產生的材料(重組移植材料)。具體地，本發明的醫療器械結構、試劑盒和包裝系統的實施方式相比于現在技術具有獨特和有價值的優勢并且使得新的醫療技術成為可能，其在外科手術過程中具有特別的重要性。

發明內容
如上所述，在本領域中沒有容易可利用的系統用于醫療器械的現場治療，諸如假體植入物，以允許生物活性材料諸如干細胞在其表面上固定和濃縮一盡管承認其益處。 在本文，發現在醫療器械的表面上布置兩親膜一具有非極性液體/膜作為其間的“粘合劑”一有助于以有效、迅速和經濟的方式捕獲、濃縮和固定靶治療細胞或者分子。在本發明的內容中，多種兩親分子在相對非極性表面或基底和相對極性的周圍環境的界面處自發地排列，并且組裝成分子薄的、極度密集和良好定向的膜涂層。通過提供至少一些兩親分子的親水頭部，所述兩親分子具有對于一種或多種感興趣的靶生物活性材料具有結合親和力的靶部分，本發明能夠使當暴露于這種生物活性材料時快速提取和固定該生物活性材料。因此，本發明的目的是提供包括在其上布置有非極性液體膜的固體表面的生物相容器械，所述非極性液體膜具有多種在其上布置為單層的兩親分子，其中兩親分子的至少一種包括或并入至少一種對感興趣的生物活性材料具有結合親和力的靶部分，例如，靶分子或者靶細胞的表面部分。本發明考慮在單個器械中使用具有不同結合親和力的不同兩親分子和/或靶部分，使得能夠捕獲多種不同的生物活性材料，特別是具有協同功能性的材料(例如，干細胞和生長因子)。由于同樣的原因，本發明也考慮包括靶向相同生物活性材料的不同結構的不同靶部分(例如，不同的表位、表面肽、粘附分子等)。在優選的實施方式中，靶部分是核酸適配體、抗體或噬菌體展示技術的產物。在特別優選的實施方式中，兩親分子是與形式(CH2)n的烴鏈結合的適配體，其中η大于8。可選地，兩親分子是生物素、抗生物素蛋白和適配體或抗體的綴合物。如以下詳細討論的，雖然本發明發現在假體植入物的情況中特別有用，但是容易理解的是所述概念可以被延伸到其它醫療器械和生物相容結構。以類似的方式，雖然本發明發現在生物細胞諸如干細胞、前體細胞和分化細胞以及包括自體、同種和異種移植材料諸如骨髓和結締組織在內的寬范圍的移植物和移植材料中的情況下特別有用，但是本發明的概念不限于此，并且可以容易地應用于其它靶細胞和分子的捕獲，例如病原體細胞和生物活性肽諸如生長因子。本發明的進一步目的是提供無菌試劑盒和包裝系統，例如，適合于構造生物活性材料固定涂層的試劑盒，包括a.極性液體和兩親分子的無菌溶液，其中所述兩親分子包括對于感興趣的生物活性材料具有結合親和力的至少一個靶部分，例如靶分子或者靶細胞的表面部分；和b.無菌、相對非極性的液體。另外或可選地，本發明的器械或試劑盒組件可以以無菌包裝捆扎，所述無菌包裝有助于生物相容器械和感興趣的生物活性材料之間的接觸。例如，包裝可以適于允許生物流體通過該器械的內表面。本發明的還進一步的目的是提供制造和使用本發明組件的方法。為此，本發明提供構造在其上布置有生物活性材料固定涂層的醫療器械，其通過a.提供生物相容的醫療器械；b.使醫療器械與非極性溶液接觸以產生在其上布置有非極性膜的醫療器械；c.與步驟b—起或在步驟b之后，使涂覆的b步驟的醫療器械與包含兩親分子的極性溶液接觸，以產生在其上布置有非極性膜的醫療器械，所述膜涂層在其上布置有兩親分子的單層；d.任選地，使涂覆的步驟c的醫療器械與極性清洗溶液接觸；和e.將所述涂覆的醫療器械暴露于包含一種或多種感興趣的生物活性材料的第二極性溶液，例如兩親分子的靶部分對其具有結合親和力的靶分子或者細胞，以產生在其上布置有非極性膜涂層的醫療器械，所述膜涂層包括在其上布置為單層的所述兩親分子，所述兩親分子與所述靶分子或細胞結合。在優選的實施方式中，第二極性溶液是對象提取的組織樣品或源于對象提取的組織樣品，例如移植體或移植材料，其包括自體、同種和異種的移植材料諸如骨髓和結締組織。
如上所述，雖然本發明發現在干細胞涂覆的假體植入物的情況下特別有用，但是容易理解的是該概念可以延伸到其它醫療器械和生物相容結構和其它靶細胞和分子的捕犾。除了作為生物活性材料捕獲的基底外，本發明的兩親膜也發現作為多孔植入物的涂層特別有用。本發明的的液體基系統具有在其它方式達不到的表面上產生膜的獨特能力。另外，當本發明的膜可以形成非極性液體填充的微團(膠束，micelle)時，這種類型的微團當被引入到多孔結構中時往往分解或結合。對于低密度的微團，薄膜僅運動到壁并涂覆它們。對于較高密度的微團，微團彼此結合或者與部分地與壁結合，產生有效“堵塞”器械的孔的更粘性流體。如果當生物活性材料被引入到孔中時與微團結合，則微團的結合和孔的堵塞將導致生物活性材料不期望的循環或流出該器械孔的減少。在更廣的意義上，本發明的目的也是提供由固體多孔材料組成的醫療植入器械， 其中上述或其他生物相容的、粘性材料在多孔器械的某些孔中使用而不在其它孔中使用， 以這種方式，當在體內時，允許組織的較早向內生長入植入器械的某些多孔表面而不是其它位置。因此，這種設計的器械將具有第一外表面和第二外表面，其中所述第一外表面用生物可降解的粘性或固體材料涂覆(同樣，該表面的孔在它們內被包埋)，其阻止材料流過所述第一外表面，使得第二外表面成為對于組織向內生長更有利的途徑。在一個優選的實施方式中，高粘性材料被包埋在器械的周邊區、第一外表面中，以充當液壓屏障(hydraulic barrier)并且限制布置在中心區和在器械的第二外表面的較小粘性材料，優選為生物活性材料。有價值的粘性材料也可以包括乳液和泡沫，這也是本發明的一個方面。當氧氣逐漸從乳液或泡沫擴散進入周圍的組織中時，氧過飽和的乳液或泡沫具有加速細胞增殖和隨后的愈合的潛力。將乳液或泡沫引入多孔假體植入物中是本發明的一個方面，其中氧濃度大于在所述乳液或泡沫中存在的氣體的20%。本領域的技術人員應該理解，本發明的一個或多個方面可以滿足某些目的，而一個或多個其它的方面可以滿足某些其它的目的。每個目的的所有方面可能不會同等地應用于本發明的每一方面。因此，前述方面可以相對于本發明的任何一方面選擇性地考慮。 當結合附圖和實施例閱讀以下詳細描述時，本發明的這些和其它方面和特征將變得更充分明顯。然而，要理解的是，前述的發明內容和下面的詳細描述均是優選的實施方式，并不限制本發明或本發明其它可選實施方式。具體地，盡管本文參考多個具體實施方式
對本發明進行了描述，但要應該認識到，該描述是說明本發明，而不應該被理解成限制本發明。本領域的技術人員可以想到多種修改和應用，而不背離所附權利要求描述的本發明的精神和范圍。同樣地，根據該發明內容和下面描述的某些實施方式，本發明的其它方面、特征、益處和優勢將是明顯的，并且對于本領域的技術人員而言將是非常明顯的。單獨或連同考慮并入本文的參考文件，根據以上和所附的實施例、數據、附圖以及所有從中得出的合理推論，這些方面、特征、益處和優勢將是明顯的。


在考慮到下面的

和本發明的詳細描述及其優選實施方式后，本發明的各個方面和應用對技術人員而言將變得明顯
圖Ia和Ib是使用熒光顯微鏡照相的鉭金屬植入物的圖像。在圖Ia中，植入物暴露于具有熒光標記適配體的兩親分子，其中不存在非極性液體。在圖Ib中，金屬植入物首先暴露于油酸(示例性非極性液體)，以其在被暴露于熒光標記適配體之前在表面上形成薄膜的方式。從這些圖像可以看出，使用本發明，適配體可以成功地固定在金屬植入物的表面上。圖2a、b和c是在載玻片上的人間質干細胞(MSC)的4X顯微鏡圖像。所有的三個載玻片暴露于具有相同濃度干細胞的溶液。在圖加中，載玻片沒有接受另外的處理或涂覆。在圖2b中，對于MSC具有親和力的抗體被引入到溶液中。在圖2c中，載玻片首先根據本發明用非極性液體膜和并入對于MSC具有親和力的抗體的兩親表面膜處理。當載玻片根據本發明進行處理時，實現了干細胞固定的4倍增加。圖3描述在手術室環境中，由外科手術小組使用本發明的溶液以用在外科手術時提取的患者自身干細胞涂覆外科手術植入物的合適順序。圖4描述具有以不結合(non-union)方式插入的Trabecular Metal 的假體植入物(2)的骨(I)0植入物的環帶(circumferential band) (3)已經用限制液體運輸到內部并且從內部運輸穿過植入物(4)末端的生物可降解的蠟浸漬，所述植入物(4)鄰接骨。在植入物的內部上的多孔金屬在植入物被插入不結合的點中之前，用骨髓抽吸物飽和。最終結果是植入物中的生物活性材料被限制為與在向內生長被促進的點處的鄰近的骨相互作用。優詵實施方式的詳細描述本發明涉及在醫療器械諸如骨、軟骨、脊柱和牙齒植入物的表面(一個或多個)上固定生物活性材料的結構和方法，所述生物活性材料包括干細胞和其它前體細胞以及具有治療價值的其它生物活性分子。本文描述的本發明的結構、器械、試劑盒和方法對于在醫療植入物或其它介入器械中或上并入和/或固定生物活性材料具有廣泛應用，在使得醫療人員能夠使用從患者提取的并隨后被重新引入和固定在植入物器械中的生物活性材料方面具有特別的價值。因此，本發明解決了本領域中對于生物活性分子的實時捕獲和遞送的需求，特別是實時使用提取的組織和流體的需要，其無論是來自預定的接受者或選擇的供體生物，以及合成產生或者細胞培養物產生的材料。盡管與本文描述的那些方法和材料相似或相當的任何方法和材料可以用于實施或測試本發明的實施方式，但是現在描述優選的方法、器械和材料。然而，在描述本發明材料和方法之前，應當理解的是，本發明并不限于本文描述的具體分子、組合物、方法或方案， 這是因為這些可以根據常規試驗和優化而變化。還要理解的是，說明書中使用的術語僅是為了描述具體形式或實施方式，而并不意欲限制僅由所附權利要求限定的本發明的范圍。除非另有定義，本文使用的所有技術和科學術語具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同意思。然而，在沖突的情況下，將遵照本說明書，包括定義。因此，在本發明的內容中，應用以下定義L_本發明的要素如本文和所附權利要求中所用的，單數形式“一個(a，an) ”和“該(所述，the) ”包括復數指代，除非上下文另外清楚地指明。因此，例如，提及“分子”是指一個或多個分子及本領域技術人員所知的其等價物，等。在本發明的內容中，術語“醫療器械”、“植入物”或“假體”包括意圖限制或暫時引
8入的器械(例如，生物蝕解的組織支架)以及意圖長期或永久插入的器械(例如，人工骨或軟骨)。如本文和所附權利要求中所用的，術語“醫療器械”指任何裝置、設備、器具、工具、 材料、機器、發明物、植入物、體外試劑或其它相似或相關的制品，其包括意圖用于診斷、預防、監控、治療或減輕疾病、損傷或殘障的組件部分(component party)或附件。它還包括任何意圖影響人或其它動物身體的結構和功能的制品，并且其并不僅僅專有地通過藥理學、 免疫學或者代謝手段在身體中或身體上實現其主要預期作用，而且可通過這些手段幫助其功能。本發明的考慮的醫療器械的說明性實例包括但不限于骨、軟骨和牙齒植入物(也稱為假肢和替代品)、傷口敷料、縫合線、U形針、吻合器、椎間盤、骨針、縫合錨形體、止血屏障、夾具、螺釘、板、回形針、血管植入物、組織粘合劑和組織密封劑、組織支架、各種類型的敷料、腔內器械、血管支持物(vascular support)、以及其它與軀體接觸器械，其可能受益于并入治療材料，如治療劑、生物活性分子和生物細胞或組織。也考慮的是器械諸如針、導管(例如，靜脈內導管、導尿管和動脈導管)、支架(stent)、分流器(例如，腦積水分流器、 透析移植物)、管(例如，鼓膜切開術管、鼓膜造孔插管)、植入物(例如，乳房植入物、人工晶狀體)、假體、和人工器官以及與之相關的電纜、導線、電線和電極(例如，起搏器和植入式除顫器的導線、雙極和單極RF電極、血管導絲)，和分離和/或濃縮生物活性材料的器械。本發明的某些方面允許將生物活性材料并入到醫療或外科手術器械結構的構件中，而不必與器械材料結合以及化學連接，因此，作為醫療器械的一部分例如假體植入物結構的有價值的任何生物可降解和/或生物相容材料在本發明中都是有價值的。本發明涉及兩親分子，特別是在相對非極性材料和相對極性環境之間的界面處自發組裝成膜單層的兩親分子。如本文使用的，術語膜單層包括在非極性(也為較小極性) 液體和極性(也為較大極性)液體之間的界面處排列的任何多個兩親(也為雙親或表面活性劑)分子。這種單層可以以各種形式存在，范圍從其中排列被限制為垂直于非極性與極性界面的疏水/親水排列的破裂膜(broken films)到更復雜的晶體膜和β-折疊。這些膜中的多種是表面活性劑領域的技術人員已知的。本發明的單層也可以由不同的兩親分子的組合組成。這種組合可在提供一定范圍的與單個靶細胞或分子的結合部分方面具有價值，或者在提供可以捕獲多種細胞或分子特別是具有協同作用的細胞或分子的膜方面具有價值。這種組合也可以在通過實現致密分子層減少膜成本方面提供益處，在所述致密分子層中只有一些分子具有昂貴的結合部分。通過在單層中提供分子組合，也可以增加膜的強度。典型地，在界面處的單層是單分子厚的，然而，只要在界面處的單層產生結合部分向非極性液體的排列，單層就可以為超過一個分子厚，并且在本發明的情況中仍然是有價值的。適合于在本發明的情況中使用的兩親分子可以是天然來源的或者可以是生成具有特定性能的合成囁合物(偶聯物)。按照定義，兩親分子包括親水性和疏水性部分。給定兩親分子在作為溶劑的極性溶液和非極性溶液之間的界面處是否形成穩定的膜取決于多個因素，其包括濃度、分子的結構、溫度和往往可以增加膜穩定性的其它兩親分子的存在。 已發現多種生長因子分子是糖蛋白，并且可以在性質上是兩親的或者是使用本領域技術人員已知的技術使得它們可以與其它分子囁合以形成兩親分子。形成這種兩親膜的說明性方法和材料在W02008/1M602 (Richard Spedden)中描述，其完整內容通過引用并入本文。本發明涉及“生物活性材料”，諸如干細胞、其它生物細胞、生物活性分子——特別是生長因子——和其它有治療價值的材料。適合于在本發明的情況中使用的生物活性
9材料可以包括但不限于組織或者其提取物、或者從患者提取的其它流體——所述患者是使用得到的假體器械的醫療步驟的預期接受者、或者除了來自患者之外的來源的生物活性材料。可以使流體和生物活性材料的移動進入預期的生物相容結構——諸如多孔假體器械——的力可以包括但不限于壓力或壓縮力、重力、離心力、摩擦力或其它機械力、電力、 滲透力以及本領域技術人員可以使用的任何其它力。臨床使用的骨髓通常作為通過使用注射器型裝置從目標患者的骨骼中提取的抽吸物而獲得。由于其大的尺寸并臨近身體表面而通常將髂嵴、骨盆或髖骨用作來源。在一些應用中，骨髓不加飾變進行使用，但是在許多情況中，一些形式的分離技術諸如離心被用于濃縮骨髓的期望部分。干細胞和生長因子通常是該分離過程的目標。其它生物活性分子和/或其它細胞類型也可以是期望的目標。感興趣的細胞和分子也一般從脂肪——也稱脂肪(fat)——組織中獲得。身體的任何組織都具有潛力，肌肉和神經組織以及與生殖過程相關的組織也是特別感興趣的。從患者提取的材料相對于其它來源具有數個優勢，例如固有的生物相容性、低成本的可能性、提供可能具有協同作用和潛在減少的管理問題或者較快的監管審批的較寬范圍的有用化合物。在當前的外科實踐中，骨髓衍生物通常通過注射器注射到期望的活性區域而被重新引入體內。多孔保持介質，如膠原海綿常被用于將所述材料保留在該區域。術語“干細胞”代表一通用組(generic group)的未分化細胞，其具備自我更新的能力，同時保留不同的形成分化細胞和組織的潛力。干細胞可以是全能的、多潛能的或多能的。也存在已經失去分化能力的衍生干細胞，其被稱為‘無能(nullipotent)’干細胞。全能干細胞是有能力形成在完整有機體中發現的所有細胞和組織——包括胚外組織(即，胎盤)——的細胞。全能細胞包括極早期胚胎(8個細胞)，并有能力形成完整的有機體。多潛能干細胞(pluripotent stem cell)是有能力形成在完整生物體中發現的所有組織的細胞，盡管多潛能干細胞不能形成完整的生物體。多能細胞(multipotent cell)具有有限的形成分化細胞和組織的能力。通常，成體干細胞是多能干細胞，并且是前體干細胞或者譜系限制干細胞——其有能力形成一些細胞或組織，并補充衰老或損傷的細胞/組織。在WO 08/007082中可以找到進一步的信息，其內容通過引用而并入本文。術語“祖細胞”指單能或多能細胞，其包含干細胞和完全分化細胞之間的細胞分化階段。術語“生物細胞”指在活生物體中能夠執行有用的生物學功能，尤其是能進行復制以形成組織結構的任何細胞。本文所述使用的該術語包括干細胞、祖細胞和完全分化細胞。生物細胞可以包括來自預期的宿主生物體的細胞或來自供體生物體的細胞。生物細胞可以包括來自重組或基因工程技術的細胞。術語“生物活性分子”指有能力在體內、體外或先體外后體內以在生物體、組織、器官或細胞中顯示或誘導生物活性的方式與活組織或系統相互作用的任何分子。在本發明的情況下特別感興趣的是引發或調節生物學功能的生物活性肽。適合用于本發明情況下的生物活性分子的說明性實例包括但不限于生長因子蛋白，諸如TGF3、 BMP-2、FGF 禾口 PDGF0如本文和所附權利要求中所使用的，術語“生長因子”指廣泛種類的生物活性多肽，其控制并調節多種內源性生物學和細胞過程，如細胞周期進程、細胞分化、生殖功能、發育、游動性、附著、神經元生長、骨形態發生、創傷愈合、免疫監視和細胞凋亡。生長因子通常通過與靶細胞表面上特定的受體位點結合而起作用。生長因子包括但不限于細胞因子、趨化因子、多肽激素和其受體結合拮抗劑。熟知的生長因子的實例包括但不限于 骨形態發生蛋白(BMP)； 轉化生長因子β (TGF-β)； 白細胞介素-17; 轉化生長因子α (TGF-α)； 軟骨低聚基質蛋白(COMP)； 細胞密度信號因子(⑶S)； 結締組織生長因子(CTGF)； 表皮生長因子(EGF)； 紅細胞生長素(EPO)； 成纖維細胞生長因子(FGF)； 膠質細胞源性神經營養因子(⑶NF)； 粒細胞集落刺激因子(G-CSF)； 粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)； 生長分化因子(⑶F)； 肌肉生長抑制素(myostatin)(⑶F-8)； 肝細胞生長因子(HGF]； 胰島素樣生長因子(IGF)； 巨噬細胞抑制細胞因子-I(MIC-I)； 胎盤生長因子(PIGF)； 血小板源性生長因子(PDGF)； 血小板濃縮物(thrombocyte concentrate) (PRP)； 血小板生成素(TPO)； 血管內皮生長因子(VEGF)； 活化素和抑制素； 凝固蛋白原(coagulogen)； 促濾泡素； 促性腺激素和促黃體素； 繆勒管抑制物質(Mullerian inhibiting substance) (MIS)也稱為抗繆勒管激素(AMH)、繆勒管抑制因子(MIF)和繆勒管抑制激素(MIH)；· Nodal 禾口 Iefty ；禾口· Noggin調節、誘導或參與身體中有用的生物學過程的分子——包括以上列出的分子—— 常常根據其具體的結構或功能進行分類或歸類。例如，由免疫系統的細胞分泌的免疫調節蛋白，如白細胞介素和干擾素，常被稱為細胞因子。調節分子的其它類型包括但不限于-形態發生素(例如，調節或控制組織和器官的形成和分化的分子)；-趨化因子(例如，由各種細胞如在炎癥部位產生的任意一組細胞因子，其刺激白
11細胞如嗜中性白細胞和T細胞中的趨化性)；-激素(例如，活細胞的產物，其在體液如血液中循環，并通常遠離其起源點，對細胞活性產生特定的，常常是刺激性的效應)；-受體(例如，存在于細胞表面上或細胞內部中的分子，其對特定化學實體具有親和性，所述化學實體包括內源性物質如激素和配體以及外源性物質如病毒顆粒，充當刺激劑和對該刺激劑的下游生理或藥理響應之間的中間物；-受體結合激動劑(例如，能與細胞上的特定受體結合并啟動通常由內源性結合物質(如激素)產生的相同反應或活性的化學物質；和-受體結合拮抗劑(例如，通過結合并阻滯與之有關的一個或多個受體而減小另一化學物質(如激素)的生理活性的化學物質)。然而，因為在身體內各種調節部分功能的研究仍是一門新興科學，其分類也在發展。因此，本發明并不限于任何一種具體種類或類型的調節或刺激分子。如本文和所附權利要求中所使用的，術語“生長因子”也指生長因子的前體形式——其在經歷內切蛋白酶解切割以前通常無活性，以及合成和重組形式——其提供與天然存在的生長因子部分或全部相同或相似的功能。因此，本發明包含生長因子的前體、類似物以及功能等價物，條件是所得分子通常通過與野生型或內源性部分相關的靶細胞表面上的特定受體位點結合而保持一些或全部的調節體內有用生物學過程的功能。如本文所用的術語“治療劑”指具有治療潛力，更具體而言，具有藥物活性的任何分子、化合物或組合物。特別有用的治療和/或藥物活性的例子包括但不限于抗凝活性、抗粘附活性、抗微生物活性、抗增殖活性以及仿生活性。術語“抗微生物劑”指能夠限制或干擾細菌、真菌或病毒性病原體或毒素的生物學功能的任何分子。抗微生物劑意圖也包含抗菌劑、抗生素、防腐劑、消毒劑及其組合。術語“治療材料”指包含下列任意一種的任何組合物治療劑、生物活性分子、干細胞、祖細胞或生物細胞。術語“生物活性溶液”指包含部分生物活性材料的液體組合物。如本文所用的術語“組織”指生物組織，通常定義為在生物體內執行相似功能的互連細胞的集合。在包括人體和低等多細胞生物體如昆蟲在內的所有動物的體內發現了四種基本類型的組織，包括上皮組織、結締組織、肌肉組織和神經組織。這些組織構成了所有器官、結構和其它身體組成。如本文所用的術語“骨(骨骼)”指這樣的硬質器官其形成脊椎動物的內骨骼部分并且起移動、支撐和保護身體各器官、產生紅細胞和白細胞并儲存礦物質的功能。組成骨的組織的一種類型是礦化骨組織，也稱為骨組織，其賦予骨硬度和蜂窩狀的三維內部結構。 在骨中發現的其它類型的組織包括骨髓、骨內膜、和骨外膜、神經、血管和軟骨。因此，如本文所用的術語“組織”廣泛地包含所有生物組分，其包括但不限于皮膚、 肌肉、神經、血液、骨、軟骨、腱、韌帶和由其組成或含其的器官。在本發明的情況下，術語“分離的(isolated) ”，如在例如‘從生物組織或細胞分離的’中，指以保留感興趣治療材料的結構和功能的方式將感興趣的治療材料與組織或細胞膜分開的任何過程。如本文所用的術語“分離的”與例如術語“提取的(extracted)”和 “收獲的(harvested)”同義。除了從天然來源中分離、收獲或提取外，適合用于本發明的治療材料也可以“源自(derived from) ”生物來源，例如，根據熟知的和常規的技術，合成產生或通過基因工程包括細菌和其它微生物在內的植物和動物產生。如本文和所附權利要求中使用的，術語“非極性”指當與使用的極性溶劑相比時， 相對不帶電的物質或物質的混合物。該概念在本文的文獻中也反映“不同(differing) ”或 “不同(diverging) ”極性的系統。因此，術語“相對非極性”、“較小極性”可以在此可交替地替換術語“非極性”。非極性材料通常為水不溶性的(疏水的)。非極性和極性物質的混合物可以用于形成本發明的非極性材料，只要當選擇的極性溶劑存在時得到的組合支持兩親膜的形成。本發明的進一步方面是非極性液體可以具有能夠轉變為固體膜的性質，如通過以上參考的由Spedden在WO 2008/154602中教導的，其完整內容通過引用被包括在本文。以下，通過參照實施例對本發明進行更詳細地描述。然而，下列材料、方法和實施例僅說明本發明的方面，而絕不是意欲限定本發明的范圍。因此，與本文描述的方法和材料相似或等價的方法和材料可以用于實施或測試本發明。B.本發明的說明件實施方式本發明的目的是提供在外科手術之前或期間允許醫療器械暴露于液體系統的材料和方法，其在暴露的表面上形成膜，并且這種膜包含對于一種或多種類型的生物細胞或其它生物活性材料具有選擇性的結合親和力的部分或分子。在優選的實施方式中，靶生物活性材料是干細胞，這是由于其廣泛的治療益處。然而，也可以靶向更加分化的細胞和其它具有治療利益的生物活性分子。而且，在將器械引入身體之前或之后，感興趣的器械可以暴露于包含這種細胞或材料的流體。在優選的實施方式中，使用骨髓抽吸物或其它具有自體干細胞的流體。然而，其它流體，特別是具有商業可用的細胞或分子的定制設計的組合物也可以是有價值的。為實現這個目的，本發明預想使用兩親分子，其中親水端顯示對靶細胞或生物活性分子的特異性結合親和力。進一步地，在本發明的情況下，使具有靶部分的分子——單獨或與其它兩親分子組合——在非極性(或相對較小極性)液體和極性液體之間的界面處形成兩親單層膜，以使所述靶部分顯示在該膜的極性液體側上。已知非極性液體——通常為油——容易在多種固體表面上諸如在醫療植入物器械中所遇到的表面上形成薄膜。兩親膜通常地為單分子厚(即，單層)，并且趨向于穩定非極性液體和極性液體之間的界面。這些性能使得這種系統對于醫療植入物表面特別是對多孔器械——諸如Trabecular Metal 植入物或紡織或其它絲狀支架——的內表面是理想的。水、鹽溶液和大部分體液組成合適的極性液體，以允許兩親膜形成和被支撐。多種非極性液體，諸如油，目前在醫療應用中使用。在優選的實施方式中，使用脂肪酸諸如油酸。其它非極性材料諸如各種油、硅氧烷和甘油也可以容易地使用。生物相容性是期望的性能，因為最終膜可能分解。雖然，僅要求選擇的非極性材料的非常薄的膜的事實，和在極性和非極性液體之間的界面處的兩親膜使選擇的非極性材料隔離于與體液的直接接觸的事實，減小了與非極性液體的任何免疫反應的可能性或程度。本發明的兩親分子通常為形成疏水尾部的一種或多種分子、任選的間隔分子和形成具有結合部分的親水頭部的一種或多種分子的囁合物。在優選的實施方式中，疏水尾部由形式(CH2)n的烴鏈組成，其中“η”表示烴基的數量并且一般為12或更大。脂類以及其它無機和有機分子可以顯示合適的疏水性能。在許多情況下，糖脂、磷脂和糖蛋白在性質上為兩親的，并且取決于長度和結構，可以適合或可以不適合形成合適的膜。合成聚合物，諸如聚乙二醇(PEG)，通常在生物相容的兩親分子的形成中使用。在美國專利公開2007/0141134 中，Kosak教導在形成用作分子遞送載體的微團中結合適配體的PEG的應用。在這些兩親分子的形成中教導的技術可以用于生成在本發明的某些方面中使用的材料。結合部分可以是顯示對于靶細胞或分子的必要特異性的任何分子序列。在優選的實施方式中，結合部分是核酸靶部分(最優選為適配體)，其中已經選擇適配體，這是因為其對于治療細胞或分子——最優選為干細胞或其它前體細胞——的特異性結合親和力。噬菌體展示技術的抗體和產物在提供本發明的結構中的靶特異性部分的方面也是有價值的。 也可以使用具有已知結合親和力的其它分子，雖然通常這些不顯示為高度的特異性。例如， P-選擇蛋白顯示了對干細胞的有用結合部分。適配體是由緊密結合特定的分子靶標的核酸組成的大分子，其可以經濟地大量生產。Tuerk和Gold (Science. 249 :505-510(1990))公開選擇適配體的SELEX (指數級富集白勺配體系統進化(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment)) Tj 法。在SELEX方法中，可以使用大的核酸分子文庫(例如，IO15個不同分子)進行篩選。期望的分子序列可以通過使用指數級富集的配體系統進化(SELEX)的技術進行識別。適配體目前在一定范圍的生物技術和治療應用中使用。它們相對于更昂貴的抗體是有競爭力的技術并且相對于抗體具有特定優勢，因為它們通過化學合成(降低了成本)產生，可以容易地貯存和運輸，并且在治療應用中顯示引起小的免疫原性或沒有引起免疫原性。由于兩親薄膜的自排列性質，在兩親分子的親水頭部上存在的結合部分在膜的極性液體側上以極高密度顯示。本發明的一方面是在表面中的任何特異性結合部分的密度可以通過在膜形成之前將其它兩親分子引入極性溶液中進行控制。為了形成具有最高密度的結合部分的膜成為可能，只有存在特異性結合部分的兩親分子被引入。然而，極性溶液也可以是具有結合部分的兩親分子和沒有顯示結合部分的其它兩親分子的混合物。另外，不同的兩親分子可以具有不同的結合部分。在混合物中的適配體可以靶向一定范圍的不同細胞類型或分子。本發明的一方面是具有靶向相同類型細胞上的不同特征的部分的多種不同適配體可以在單一混合物中使用以增加結合那些靶細胞的機會。在另一個實施方式中，本發明采用由本發明的前體組分組成的試劑盒和使用其的方法的形式。在其最簡單的形式中，使非極性液體涂覆醫療器械或其它器械的表面。如果表面具有疏水特征，那么鋪展非極性液體以在表面上形成非常薄的膜。可以允許過量的非極性液體從器械排出或從器械被沖洗。然后，將醫療器械表面暴露于包含在分子的親水頭部上表現核酸結合部分的兩親分子的極性溶液。通常地，過量的具有兩親分子的極性溶液從該器械中被排出或沖洗，以減小靶分子或細胞與不在表面膜中包埋的兩親分子結合的機會。為了維持兩親膜的穩定性，優選的是表面保持極性溶液的涂層(也就是保持濕的)。在優選的實施方式中，器械將在患者中被直接植入或者暴露于來自患者的流體或代用品，或者另外貯存在極性溶液中，諸如無菌鹽溶液中。在另一個實施方式中，本發明考慮利用兩親(也是生物活性的)膜例如上述的用于醫療器械表面涂層的那些圍繞形成的非極性液體核的微團樣結構。正如以上描述的那些膜，膜可以由顯示對感興趣的細胞或治療分子的結合部分的分子形成，或者由實際將治療分子并入兩親分子的親水頭部的分子形成。進一步地，在這種結構中的非極性液體核可以包含另外的治療材料。在另一個實施方式中，本發明考慮包含以上微團、或微團樣結構的溶液——其中非極性液體裝入生物活性膜中——和其連同多孔醫療植入物器械的應用，其中所述微團遷移進入器械的孔中。液體核微團通常往往隨著時間結合。這些微團也可以因為環境因素諸如升高的溫度、機械作用或PH的變化被誘導結合。在孔的限定空間中的微團的結合可以增加微團結構和孔壁之間的相互作用，結果是可以產生固定在孔中結構的增加的摩擦力。如果微團結構破壞并且孔壁變為微團邊界的一部分，那么可以得到相同的作用(想象肥皂泡以半球的形式位于水的表面上)。在一些情況下，其中當與植入物表面接觸時液體核微團破壞，非極性液體將作為膜分布在植入物表面上，其中兩親膜重新排列為植入物表面上的非極性液體的膜和周圍極性液體之間的屏障，因此形成在本文其他地方描述的結構。傾向于固定膜和非極性液體的這些作用在本發明的情況中作為將生物活性材料引入并且隨后固定在假體的孔內的方法是有價值的。一旦植入患者中，身體的生物過程逐漸誘導釋放生物活性材料。這些生物過程包括與膜反應和從膜中移出生物活性分子的過程，以及可以與結構中的油或其它非極性材料相互作用的酶促過程和其它過程。本發明——特別是其中微團在孔中結合的那些實施方式——的結構的重要的另外特征，是薄膜結構不僅固定孔中的兩親生物活性分子和非極性液體，而且它們也阻斷孔中的極性液體的循環，這有效地限制(trap)極性液體的袋(pocket)和在其中包含的任何材料。這表示本發明的另外的方面。極性液體可以包含生物活性分子以及生物細胞。因此， 水可溶的生物活性分子——其在性質上不必為兩親的，可以有效地固定在得到的極性液體的袋中。另外，這些袋可以包含生物細胞，特別有價值的是干細胞和/或前體細胞。除了微團樣結構外，薄膜也可以被包含在水包油或油包水乳液中，兩者在本發明的情況下都是有價值的。這些乳液在性質上往往是粘性的；它們在壓力下流動并且因此可以被泵送、注射或者以其它方式引入多孔假體中，但是一旦在那里，粘性力將傾向于將乳液保持在合適位置。一旦它們被包埋在假體的孔中，這些結構的益處與微團結構所表述的益處是相同的。合適的非極性液體可以基于物理性質諸如粘度或生物吸收性能進行選擇，或者基于取得期望結果的任何其它基礎進行選擇。非極性液體也可以提供治療性能；例如，已知脂肪酸具有一些抗微生物性能，非極性液體可被用作疏水材料的載體，和油諸如油酸被認為在刺激干細胞分化和生長方面與生長因子組合具有協同作用。油酸和其它脂肪酸的使用在本發明中是特別優選的。在另一個實施方式中，本發明采取氣-液泡沫(也稱混合物)結構的形式。這種結構在性質上也可以是粘性的。由于表面張力性質，粘滯效應隨著與周圍壁——如在小孔中——增加的相互作用是更顯著的。因此，如乳液一樣，泡沫可以在壓力下被引入到多孔假體中，然后在適當位置時粘性力將傾向于將材料固定孔中直到生物過程逐漸分解泡沫。如乳液一樣，由泡沫捕獲在孔中的極性液體可以包含有治療價值的生物活性分子和生物細胞。在體內使用泡沫的情況下，氣體的類型和量是重要的。在本發明的多數的實施方式中，氧氣將是優選的氣體。氧氣不但具有容易被周圍組織吸收的重要特性，而且在促進組織的快速形成方面是具有已知價值的重要特性。在過量時，氧氣也可以作為抗生物體劑 (antibiologic)。當用于抗擊感染時，抗生物體性能可以是有價值的，感染是伴隨著任何假體植入物的問題。但是，如果氣體量和擴散速度沒有保持在可接受的水平，抗生物體性能也可以阻止組織發育。合適的氧濃度將根據應用而不同。在正常大氣壓下，組織氧濃度的范圍可以為含氧量低、到含氧量正常、到含氧量高，并且組織氧濃度通常稱為氧張力。由Stuart 等人的研究表明為含氧量正常水平兩倍的標準化氧張力對于血管發生是最佳的2。任何在低含氧量之上的水平在調節細菌生長方面是有益的。在本發明的情況下，在多孔醫療植入物的孔中限制的材料中以泡沫或其它方式存在的氧氣將隨著時間以通過泡沫或其它材料的擴散特征和通過周圍組織中的氧的分壓控制的速度遷移進入周圍組織中。最終結果是本發明的目的，其中在組織向內生長之前，植入物的孔將具有高的氧濃度，具有固有的抗微生物益處，并且當氧氣擴散出孔時，在組織向內生長的點的界面將具有升高的氧濃度，促進在那些點的加速的組織生長。Zheng等人(美國專利5，438，041，通過引用并入本文)描述具有高氧濃度的生物相容的乳液，其可以應用于本發明的結構的形成中。在還另一個實施方式中，本發明考慮在多孔醫療植入物(也就是假體)的不同部分中包埋具有不同粘度的兩種或更多種不同的材料，以在本發明的情況中實現多種有價值的作用。例如，高粘性材料可以被包埋在多孔材料的外周區中以作為液壓屏障和限制較小粘度的材料保留在多孔材料的中心區中。取已經用水飽和的廚房海綿，然后用油脂對其涂布可以說明這種作用，使得油脂進入在海綿外周上的孔。油脂傾向于阻斷水從海綿中排出。 使用多孔醫療植入物，任何高粘度生物相容材料和具有生物活性分子和/或生物細胞的較小粘度的液體，都可以實現相同的作用。在優選的實施方式中，具有不同粘度的兩種或更多種材料是生物可降解或生物可吸收的，雖然可能以不同速度。以這種方式，在任何或所有的材料中包含的生物活性分子或生物細胞逐漸釋放入期望治療作用的區域中。在特別優選的實施方式中，在醫療植入物的外周上的高粘度材料包括抗微生物材料。這在抗擊感染方面提供重要益處，所述感染可能已經在植入物的表面上被引入到患者中。從器械的表面擴散的抗微生物材料的初始濃度將逐漸被該器械內部中的材料中所包含的生物活性/治療材料替代。當多孔醫療植入物被引入患者時，一般地，一個或多個表面充當與毗鄰組織如骨的界面，意圖是該組織將沿著一個面或多個面、接合面(一個或多個)生長入該器械的孔中。因此，本發明考慮接合面(一個或多個)可以已經將粘性材料包埋在孔中，所述粘性材料包含生物活性分子或者作為液壓屏障以阻止在植入物中心中的較小粘性材料的過早流動，并且該器械的其它表面可以已經將材料包埋在孔中，該材料也可以作為植入物中心中的較小粘性材料的液壓屏障，但是其比在接合面(一個或多個)上的材料具有較慢的吸收速度，或者包含相同類型的材料但是在該器械中更深的深度。這種類型的結構的意圖是允許在該器械中心處的治療材料優先進入到期望最初組織生長的接合面(一個或多個)。在以上的面的特定結構的優選實施方式中，非接合面(一個或多個)的植入物器械的表面可以將生物可降解或生物可吸收的固體材料包埋在孔中。這些材料的實例包括但不限于PLA、PEG和生物可吸收的蠟。具有和不具有生物活性肽的生物可降解的PLA 和PEG組合物是本領域技術人員已知的。在本發明中有價值的生物可吸收的蠟的實例由
Nathan 等人在美國專利 7，030，127- "Composition and Medical Devices Utilizing
Bioabsorbable Polymeric Waxes”——中教導，其完整內容通過引用被包括在本文。本文描述的實施方式很適合于源于患者的材料諸如骨髓或脂肪組織提取物的應用。這些提取物可以直接注射入多孔植入物的液壓分離的中心，或可選地，該材料可以與非極性材料混合以產生微團或乳液結構，其由于粘性力可以更容易地在多孔結構中固定。因此，多孔植入物器械可以被涂覆有高粘度非水溶材料以形成液壓屏障，或者另外是用高粘度非水溶材料浸漬表面孔以形成液壓屏障。一個或多個表面的一部分可以被保留未涂覆，以允許引入較低粘度材料以用治療材料填充器械的內部空隙。在另一個實施方式中，本發明涉及并入本發明概念的醫療植入物器械，其中這種器械以無菌包裝提供，或者放置在允許生物流體通過該器械的單獨裝置中。可以適合于與本發明的結構和器械使用的這種器械的說明性實例在相關的共同待決美國專利申請序列號12/498，557中描述，其內容通過引用并入本文。因此，在將器械植入患者中之前、期間或者之后，使攜帶內源性材料的流體通過多孔植入物器械的方法被認為是本發明的一方面。 為了那個目的，本發明考慮使用植入物器械保持在其中的外部設備或者結構，其中對該結構有液壓密封或者在該結構周圍有液壓密封以確保流體通過植入物，并且具有一個或多個用于引入內源性或其它生物材料的液壓連接和一個或多個用于移出材料的液壓連接。在另一個實施方式中，本發明提供使得治療材料被遞送到期望治療應用的部位諸如用于組織修復或創傷愈合的材料和方法，所述治療材料包括但不限于治療劑諸如抗微生物劑(也是抗生素、防腐劑、消毒劑及其組合)、生物活性材料——其包括但不限于生長因子和其它生物活性分子、和生物材料諸如干細胞、祖細胞和其它生物細胞。盡管并不意欲限制應用，但是發現本發明的材料和方法在外科手術過程的情況中特別有用，使得醫療人員使用要求立即使用或有限制儲存要求的治療材料，例如干細胞。本發明也允許源自患者的治療材料以治療方式在那同一患者上使用，因此減少不良反應的可能性。在還進一步的實施方式中，本發明提供由以下組成的試劑盒i)無菌包裝，或者可以被滅菌的包裝，所述無菌包裝包含ii) 一種或多種多孔假體醫療器械，這種器械任選地部分地由布置有代表生物活性分子的潛在結合位點的表面分子或非極性膜的表面組成， 所述結合位點基于通過以下的潛在結合化學結合、吸附和/或疏水相互作用或本領域技術人員已知的生物活性材料結合基底材料的其它機理。而且，試劑盒可以提供將包括生物活性分子、細胞、其它治療劑或抗微生物物質或保護性的或其它有用的材料在內的靶劑引入無菌包裝中(例如，經過口)，其它有用的材料包括但不限于沖洗劑、結合劑或涂層劑， 并且當被構造成允許醫務人員將提取自被認為含有生物活性分子或細胞的預期患者的物質引入到包裝中時，這些供應發現有特殊的價值。引入靶藥劑的示例包括但不必限于用于將流體或其它材料注入或以其他方式引入無菌包裝——其中所述包裝然后可再密封或自動密封——的區域，如本領域技術人員所能想象到的。試劑盒可以任選地進一步提供包括例如經過口從包裝中移出過量靶劑(一種或多種)，并且可以包括但不必限于用皮下注射針頭、單向閥、在足夠的壓力施加于包裝時分開并允許流出的可變形聚合物、或其它定向流動限制的可再密封或自動密封的裝置抽取的區域，如本領域技術人員所能想象到的。在本發明的某些方面，適當設計的口可以同時充當用于引入材料的口和用于移出材料的口。在本發明的其它情況下，有近端和遠端的包裝可以具有優勢，使得引入口位于包裝的近端，而排出口位于包裝的遠端。這種雙口包裝通過這樣的設計提供流動優勢，所述設計確保靶劑 (一種或多種)良好地分布在包裝中，并因此具有與器械所有相關部分接觸的增加的可能性。
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在還進一步的實施方式中，本發明提供構造試劑盒和使用試劑盒的方法，所述試劑盒被構造成允許一種或多種靶劑——包括但不限于抗微生物分子和/或疏水涂層分子， 例如脂肪酸，第一藥(一種或多種)——被施加到感興趣的醫療器械的一部分，然后允許在隨后的步驟中用一種或多種額外的靶劑——第二劑(一種或多種)——涂覆或以其他方式覆蓋該部分，所述第二劑包括但不限于抗微生物分子和/或疏水涂層分子，例如脂肪酸，或其它治療或保護性涂層，其以這樣的方式進行在從包裝中移出所述器械時，組裝的醫療器械表現出與第二劑(一種或多種)有關的保護或治療應用的某些表面特性，而器械內部表現出與第一劑(一種或多種)有關的治療應用的另外的或其它特性。該試劑盒可以包括本領域技術人員已知的用于連續應用材料的任何構造，包括但不限于i)將材料連續引入一個包裝區域，和ii)使器械通過兩個或更多個包裝區域，在所述兩個或更多個包裝區域中在從包裝中移出器械之前或期間，可以施用不同的材料。在包裝具有兩個或更多個區域用于施用靶劑的情況下，在本發明的某些方面，每個區域可以具有劑引入口或移出口。本發明進一步地考慮將靶藥劑施用至醫療器械的一部分并隨后用其它藥劑或材料涂覆或覆蓋該部分的方法，該方法包括以下步驟i)在無菌包裝中提供準備的醫療器械，所述無菌包裝具有允許至少一種目標劑無菌通至該器械的口；ii)任選地引入結合劑以促進靶劑與醫療器械結合，并且任選地使過量的結合劑經過口從包裝中排出；iii)經過口將靶劑引入到包裝中以與準備的醫療器械相互作用；iv)使一部分未與醫療器械結合的靶劑經過口從包裝中排出；ν)任選地，將沖洗物質引入包裝中以幫助稀釋并移出過量的靶劑，并隨后使沖洗物質經過口從包裝中排出；vi)將一種或多種額外的靶劑或涂層分子經過口引入到包裝中，或以另外的方式使一種或多種額外的靶劑或涂層分子以導致劑或分子涂覆醫療器械的方式在包裝中釋放。適合于施加多種靶劑至醫療器械、根據以上描述的方法可操作的包裝，可以包括i)用于容納所述器械的容器；ii)與容器連通的口，用于使至少一種靶劑——第一劑(一種或多種)——無菌通至準備的器械；iii)在包裝結構內含有一種或多種額外的靶劑(包括但不限于抗微生物分子和疏水涂層分子)的第二容器，通過外部刺激可以使第二容器釋放額外的靶劑與醫療器械接觸，因而使已經暴露于第一劑(一種或多種)的醫療器械隨后暴露于第二劑(一種或多種) 或被第二劑(一種或多種)涂覆。本發明考慮使用例如Stupp等在美國專利申請公開2005/0209145中所描述的生物活性分子結合兩親部分將這些部分引入從預期患者(預定接受者)或其同種異體移植物或異種移植物中提取的組織和它們的衍生物，任選地在添加兩親部分之前或之后濃縮組織溶液，使存在于組織中的生物活性分子與Stupp所教導的結合部分結合，使納米線形成和纏結形成具有粘性性質的水凝膠，然后將該結構引入多孔假體器械中。得到的在多孔假體植入物中的納米線基水凝膠的結構也是本發明的一方面，在并入結合水凝膠基體或在水凝膠基體中包埋的內源性材料的結構中特別有價值。本發明的進一步的一方面是本發明各方面描述的任何或所有的結構可以由在引用專利中提到類似應用的材料組成，引用專利的完整內容通過引用被包括入本文。C.制備和使用本發明的實施方式的方法本發明的一個目的是提供適合于并入從患者提取的材料的醫療器械結構，所述患者是醫療過程的預定接受者，并且這種提取物材料可以包括但是不必限于生物活性分子、 干細胞、祖細胞和其它生物細胞。本發明的進一步地目的是治療分子、干細胞、祖細胞和其它細胞來源于材料在其中存在的身體的任何組織，其包括但不限于骨髓、脂肪組織、肌肉組織和神經組織以及與這些組織相關的任何流體。本發明的進一步目的是醫療器械可以適合于并入來源于作為醫療過程的預定接受者的患者的同種異體移植物、異種移植物 (xenograft, zenografts)、或組織合成模擬物的材料，并且該材料可以包括生物活性分子、 干細胞、祖細胞和其它細胞。本發明的還另一個目的是適合于在本發明的情況中使用的感興趣的分子和細胞源自人生殖系統的產物，包括其自體移植物、同種異體移植物和異種移植物。由于表面張力和疏水力，非極性(或較小極性)液體將與疏水固體的表面結合并在疏水固體的表面全面分布，這種現象將由周圍極性液體的存在而被加強。這些力使得當使用合適量的非極性液體時，膜可以與單分子一樣薄(例如，單層)。因此，在本發明的情況中，在合適的兩親分子的存在下，具有疏水表面、并且在這種表面上進一步提供有非極性 (或較小極性)液體膜的醫療器械可以暴露于極性溶液，在該點，這種兩親分子將在非極性液體和極性溶液之間的界面處自動地自排列。如果存在足夠的兩親分子，將形成非常緊密包裝(包裹)膜。在這種情況下“足夠”類似于臨界微團濃度(CMC)，其確定在具有兩親分子的極性液體中是否形成微團。CMC取決于多種因素，包括兩親分子的性質、溶劑溶液的極性性質、溫度和其它雜質或藥劑是否存在。對于在表面上形成自組裝膜，其同樣適用。在本發明中使用的非極性(或較小極性)液體優選為生物相容的，更優選為在預期患者的身體中通常存在的材料，或者該材料的類似物、相應物或功能等同物。這種材料的實例可以包括但不必限于脂肪和油，例如油酸。使用脂肪酸特別是油酸作為感興趣的非極性液體在本發明的情況中是優選的，這是由于其固有的生物相容性和在多不飽和脂肪酸 (PUFA)之間特別是油酸和骨形態發生蛋白(BMP-2)之間的潛在的協同作用3。同樣地，在本發明中使用的兩親分子優選為生物相容的，和更優選地包括來源于預期患者的生物活性分子。可以引入增加膜穩定性或者提供對其它細胞或生物活性分子的結合部分的其它兩親分子。提供對生物活性分子的結合部分的分子可以包括肝素和其衍生物和結合物等。提供對生物活性分子的結合部分的分子可以包括噬菌體展示技術的產物和抗體。將TGF-β細胞因子超家族(生長因子)的成員與包含肝素和硫酸肝素的分子結合是已知的5。在美國專利6，921，811——其全部內容通過引用被包括在本文——中， hmora等教導用甲硅烷基-肝素復合物和與肝素-活性分子直接結合的生物活性分子涂覆醫療器械。在化!1101^的專利中，甲硅烷基-肝素復合物通過疏水結合作用而附著到醫療器械上。hmora所教導的包含生長因子的兩親分子和自組裝膜的產生可以在利用自組裝膜的本發明的新型結構的某些方面中發現應用。
在美國專利公開2005/0209145——其全部內容通過引用并入本文——中，Stupp 等教導了兩親肽化合物的產生以及這些化合物與靶生長因子的結合，所述肽化合物并入了噬菌體展示過程的生長因子識別產物。Stupp等還教導了在自組裝的納米纖維或微團的產生中利用這些化合物。Stupp等描述的某些技術發現可以用于將生物活性分子固定在本發明的結構中。Discher等在美國專利6，835，394,7, 217，427和美國專利公開2006/0165810以及 2007/0218123中教導了聚集體(polymersome)及相關包囊膜的產生和應用，其全部內容通過引用并入本文。Discher描述的技術發現可以與將生物活性分子固定在本發明的結構結
合使用。Bhaskaran等在美國專利公開2008/0058246——其全部內容通過引用并入本文——中教導合成生長因子蛋白和其它化合物的聚合結合物同時保持這些生物化合物高水平功能性的方法。這些技術可以在本發明的情況中發現應用，尤其是作為將生物活性分子固定在本發明結構中的方法。結合材料的結構或方法在本發明的某些方面可以是具有價值的，包括但不限于產生具有生物活性成分的兩親分子，其適合于在極性和較小極性溶液的界面處形成膜。々11 111-0耶1^紹1等在美國專利6，322，810——其全部內容通過引用并入本文—— 中教導了并入生物活性兩親(即，雙親)化合物的微團和結晶產物的產生。Alkan-Onyuksel 專利中所描述的方法可以應用于本發明的某些方面。使用HBPA-I肝素凝膠(肝素和硫酸肝素)來提高血管形成是已知的，并在本發明的某些方面具有價值。這些肝素凝膠被認為募集并激活在傷口部位處存在的內源性生長因子6。肝素和硫酸肝素連同本發明結構的使用也是本發明的一方面。在美國專利公開2007/0170080和2008/0128296——其全部內容通過引用并入本文——中，Stopek等教導了醫療器械包裝的結構，所述包裝包括具有密封口的可密封袋，所述密封口用于將至少一種藥劑引入至包含在其中的醫療器械中。Stopek描述的結構發現可以用于本發明的某些方面。此外，本發明提供了對所述醫療器械包裝系統的改良。在本發明的某些方面，非極性液體或者其乳液或泡沫的粘度是限制治療劑從期望的保留區域過早遷移的重要因素。增加非極性液體的粘度的常用方法包括但不限于加入固體特別是纖維性成分，典型地油與成分諸如果膠、明膠或者脂肪酸的鋁鹽諸如單硬脂酸鋁或二硬脂酸鋁的膠凝，油諸如脂肪酸的氫化，和乳液和泡沫中的成分比例的變化。所有的這些技術在本發明的情況中是有價值的。如本文使用，術語“泡沫”指氣體和液體的任何混合物，其中兩者都在基質中存在，并且更典型地為其中氣體作為由液體包圍的離散區域存在； 表面活性劑的存在對于在本發明的情況中形成泡沫不是必須的。在W0/2005/053767 中，涉及 “CIS-Hydrogenated Fatty Acid Coating of Medical Devices (醫療器械的CIS氫化脂肪酸涂層)”，其整個內容通過引用并入本文，De kheerder等教導了使用氫化脂肪酸——當被施加到醫療器械特別是支架時——作為治療劑的粘性遞送機理的。由Scheerder等教導的材料在本發明的某些方面發現是有價值的。 在本發明的情況中特別有價值的是形成不同粘度材料的能力。已知干細胞和其它前體細胞對其它材料顯示一定程度的粘性。干細胞粘結至聚苯乙烯培養皿表面的現象是本領域技術人員熟知的。已知其它分子結合干細胞并且已證明為
20從生物流體中選擇性地移出干細胞的有效方法7。在MIT和羅切斯特大學進行的研究中，顯示干細胞結合的P-選擇蛋白被固定在聚乙二醇表面中以形成選擇性捕獲干細胞的表面， 具體地在它們的情況中是癌細胞8。P-選擇蛋白可以固定在生物素化的表面上，諸如生物素化的PEG的表面上。P-選擇蛋白是在內皮細胞和血小板中表達的整合跨膜糖蛋白。作為跨膜糖蛋白，它也顯示使其適合于在極性和較小極性表面之間的界面處固定的兩親特性(較早提到的技術)。P-選擇蛋白增強表面技術和其它對于干細胞顯示增加結合親和力的表面技術在本發明的情況中作為假體植入物器械的孔表面的涂層是有價值的。這種結構在本發明中在能夠從骨髓和其他體液選擇性捕獲干細胞和其它前體細胞方面具有具體的應用，所述骨髓和其他體液可以在將該器械引入患者身體之前或之后通過該器械。這種過程將導致增加密度的干細胞和前體細胞聚集于多孔植入物，其具有組織快速生長和植入物與鄰近組織融合的增加的潛力。下文，通過參考實施例對本發明進行更詳細地描述。然而，下列材料、方法和實施例僅僅說明本發明的方面，而絕不是意欲限制本發明的范圍。因此，與本文描述的方法和材料相似或相當的方法和材料可以用于實施或測試本發明。
實施例實施例1 對人間質干細胞(hMSCs)具有親和力的DNA適配體的生成將人間質干細胞(hMSCs)的表面作為DNA適配體形成的靶。使用的初始的適配體庫由2nmol的側翼在任一側上為已知的19-堿基引物序列的隨機40-堿基序列組成(即， 5，-正向引物-N40-反向引物-3，)。反應和溫育在包含50mM Tris-HCl (pH 7. 4)、5mM KClUOOmM NaClUmM MgCl2和0. 1 % NaN3的選擇緩沖液中進行。這些序列通過加熱至80°C 持續10分鐘、冷卻至4°C持續10分鐘、然后升溫至室溫持續20分鐘進行變性和復性，以確保合適的結合結構。在折疊過程期間加入五倍摩爾過量的酵母tRNA和牛血清白蛋白(BSA) 以降低背景結合的情況。然后，適配體庫在具有約1百萬個hMSCs O次傳代)的懸浮液的低結合的1. 5mL離心管中、在37°C和5% CO2下溫育30分鐘，然后在1，500RPM下離心10分鐘。丟棄包含非鍵合適配體序列的抽吸物，并且沉淀在具有0. 2%的BSA的選擇緩沖液中重新懸浮并轉移至新的微量離心管。重復該步驟數次，然后與細胞表面結合的剩余序列經過聚合酶鏈反應(PCR)進行擴增。正向引物是FITC-標記的，反向引物是生物素化的，以幫助純化和分析。FITC和生物素標記放置在分子的5’端，分別經過9-碳和18-碳間隔區遠離核苷酸以阻止在PCR期間的對DNA聚合酶的空間干擾。在PCR后，混合物與鏈霉親和素涂覆的磁珠(Invitrogen的Dynabeads M-280鏈霉親和素)一起溫育，以從庫中移出生物素化的適配體；然后，這些通過PCR進行第二次擴增并被用作下一輪SELEX中的適配體庫。為了評估適配體庫與每輪SELEX的改變的親和力，使用熒光連接或酶聯方法。培養MSC至在96孔成像板中匯合。每輪生物素化并且FITC標記的適配體如上描述進行變性和復性，并且在合適的孔中在37°C和5% CO2下溫育30分鐘。在熒光連接的測定中，孔被抽吸并且用過量的磷酸鹽緩沖液(PBS)洗滌三次以去除非鍵合的序列。然后，來自剩余結合序列的每孔的熒光信號經過熒光掃描儀進行測量，應該理解更大水平的信號對應于更大數量的結合序列。在酶聯測定中，孔被抽吸(在適配體溫育后)和將鏈霉親和素-辣根過氧化酶(HRP)結合物加入孔30分鐘。然后，對其抽吸，并且用過量磷酸鹽緩沖液(PBS)洗滌孔三次以移出非鍵合序列和未結合的鏈霉親和素-HRP。然后，將過量的HRP酶的顯色底物(colorimetric substrate)加入每個孔，并且將板避光20-30分鐘以使酶反應。然后， 在分光光度計上測量每個孔的顏色強度，應該理解更大水平的信號對應更大數量的結合序列。實施例2 將熒光標記的適配體固定在鉑金屬醫療棺入物上的兩親膜中。作為兩親分子的抗生物素蛋白在磷酸鹽緩沖液(PBS)中以200μ g/mL的濃度溶解。然后，將該溶液以1 1的體積比加至液體石蠟(具體為油酸)，經過劇烈搖動產生乳液。然后，將鉭醫療植入物的表面暴露于乳液，使得膜石蠟層在植入物的表面上形成并且抗生物素蛋白納米膜在石蠟層和在周圍的鹽溶液之間的界面處形成。得到的納米膜具有在致密結構中的PBS側呈現的抗生物素蛋白的活性結合位點。另外的PBS用于沖洗基體和去除過量的具有抗生物素蛋白的溶液。感興趣的適配體與生物素在它們的5’端結合和熒光分子在它們的3’端結合。然后，將具有兩親膜的鉭金屬暴露于PBS中的生物素化/熒光標記的適配體的溶液，使得生物素結合固定的抗生物素蛋白并在PBS界面處呈現致密的熒光適配體的表面。基體用PBS再次洗滌以去除未結合的序列，并且使用熒光掃描檢測在醫療植入物上剩余熒光標記的表面固定適配體的存在性(圖1B)。試驗在沒有油酸膜存在下進行重復以證明該結果是在非極性液體上形成的兩親膜的結果。在對照中(圖1A)中沒有檢測到顯著的熒光，表明適配體固定是由于在本發明中描述的機理。實施例3 使用適配體在鉑金屬醫療棺入物上講行MSC捕獲和固定產生兩親分子，其具有人MSC特異性適配體的親水性頭部和形式(CH2)n的疏水烴尾部，其中η在8至M的范圍內。分子以240 μ g/ml的密度懸浮在無菌生理鹽溶液中，并包裝在IOml密封玻璃小瓶中用于連同IOml的密封玻璃小瓶的滅菌油酸一起遞送到外科手術室。在外科手術中，滅菌的Trabecular Metal 骨植入物放置在盤中，并且油酸以允許材料通過重力流動通過器械的孔的方式倒在植入物上；植入物進一步轉動接觸油酸以提供良好分配性，然后，從盤中移出以使過量的材料排出。然后，將植入物放置在緊密配合的塑料套中，并且將適配體溶液注射入該套中。然后，密封并搖動該套2分鐘。使用無菌的鹽溶液清洗去除溶液中未結合的適配體。將過量的鹽溶液排出并立即用患者的干細胞富集的骨髓抽吸物部分代替。然后，將植入物放置在患者中預期的修補點中。實施例4 使用抗體在鉬金屬醫療植入物上進行MSC捕獲和固定將抗生物素蛋白以200 μ g/mL的濃度溶解在磷酸鹽緩沖液(PBS)中，并與相等體積的液體石蠟混合。劇烈搖動混合物以產生乳液，并且將其引入到基體——Smm3立方體的 Trabecular Metal (鉭)和玻璃蓋玻片。抽吸過量液體，并將在PBS中溶解的生物素化抗體以與膜中的抗生物素蛋白相等的摩爾量引入到基體。該抗體對于抗原CD271或者低親和力神經生長因子受體(LNGFR)具有特異性，所述低親和力神經生長因子受體是用于表征人間質干細胞(hMSCs)的標記。再次抽吸過量的液體，將約2 X IO5個hMSCs O次傳代)的懸浮液加入基質并與其一起溫育2個小時。為了評估膜的有效性，用過量的PBS清洗基體四次以去除未結合的細胞。對于玻璃基體，然后經過光學顯微鏡計數剩下的細胞。對于鉭基體，發光基測定用于比色定量剩下的細胞(Promega的CellTiter-Glo 發光細胞存活率測定)。該基質與酶和顯色底物一起溫育10分鐘，然后在光度計上掃描。與未處理鉭相比，本發明的結構顯示干細胞與底物結合增加400%。圖h、b和c是來自這項研究的照相圖像。實施例5 具有在蠟中固定的P-詵擇蛋白表面的骨Trabecular Metal 假體植入物。熔化形式的生物可吸收的聚合物蠟穿過具有80%開放區(open area)的鉭金屬假體骨植入物，使得植入物的內表面涂覆有熔化蠟。然后，P-選擇蛋白的溶液穿過植入物， 使得P-選擇蛋白的兩親分子在蠟的表面中固定。植入物的非骨接合表面然后用高粘性氫化油酸密封至4cm深處，其中包埋BMP-2和FGF。然后，將已經從預期患者提取的骨髓稀釋并放置在包括對植入物的兩個未涂覆面液壓密封的裝置和泵裝置中。然后，泵送骨髓通過植入物，使得骨髓中的干細胞附著于P-選擇蛋白處理的表面。然后，將植入物放置在患者中。實施例6 具有密封的非骨接合表面的骨假體植入物在具有80%開放區的鉭金屬假體骨植入物中的孔表面用聚乙二醇(PEG)涂布。然后，將PEG表面生物素化，并將P-選擇蛋白在植入物孔的生物素化PEG涂覆的表面上固定。 然后，將植入物的非骨接合表面用高粘性氫化油酸密封至4cm深處，其中包埋BMP-2和FGF。 然后，將已經從預期患者提取的骨髓稀釋并放置在包括對植入物的兩個未涂覆面液壓密封的裝置和泵裝置中。然后，泵送骨髓通過植入物，使得骨髓中的干細胞附著于P-選擇蛋白處理的表面。然后，將植入物放置在患者中。實施例7 鈦牙齒棺入物中的微團在此，使用由在煅燒的鈦核和根上的釉帽組成的牙齒植入物。將BMP-2、FGF和血清白蛋白放置在無菌鹽溶液中，油酸以一比三的比例加入溶液。然后，攪拌并誘發得到的混合物以形成IOOnm至IOOym范圍內的微團結構。將牙齒植入物放置在液壓密封外周并在植入物的一側上提供液體進入口和在另一側上提供液體排出口的器械中。溶液通過泵通過植入物循環30分鐘并植入患者中。工業應用可以顯示加快恢復和/或增加外科手術成功率的過程是高度有價值的。將生長因子和抗炎分子并入表面膜以引發或削弱生物應答的醫療器械涂層已經被提出；然而，這種膜的作用由于這些分子隨著時間的擴散和隨后的稀釋而被限制。而且，雖然已經顯示干細胞、生長因子和其它生物活性材料在肌肉骨骼狀況的治療中提供治療益處，但是將這種材料保持和固定在感興趣的支架中可行的技術是明顯有限的。最有用的生物信號分子由多種生物細胞產生；因此，一種更強大的技術——其使得在區域中更持續的信號分子水平能夠超過通過在外科手術期間引入一組數量的分子可得到的信號分子水平——將在感興趣的靶區域中實際上固定產生生物細胞的信號分子。在區域中的干細胞的固定是特別有價值的，因為已知它們產生信號化學物質——其吸引其它干細胞到區域，以及免疫調節化學物質——其減少腫脹和疤組織形成。本發明的細胞選擇的、納米膜涂覆的植入物的益處是三重的。第一，細胞選擇的表面可以用于從溶液中濃縮干細胞(或其它靶細胞)，特別是從包含患者自身細胞的溶液，這消除與同種異體移植物組織不相容或感染的擔心。第二，干細胞的固定將局部地增強這些細胞在分泌生長因子以再生組織和減少愈合時間方面的已知作用。第三，自體的干細胞涂
23布的納米膜將作為仿生支架，其不僅刺激骨發生，而且減少外來植入物的免疫應答。因此，在任何表面上選擇性地濃縮和固定生物細胞的能力在發展醫學領域中是有巨大價值的。本發明的技術不僅實現這個目的，而且以與現有的外科手術器械和技術相容的方式進行，并且其可以通過外科手術小組使用自體移植物干細胞進行，諸如在骨髓中包含的那些。另外，因為本發明基于兩親膜的科學，細胞結合部分可以以在表面上理論最大密度存在。本發明的細胞選擇的、納米膜涂覆的植入物的益處是三重的。第一，細胞選擇的表面可以用于從溶液中濃縮干細胞(或其它靶細胞)，特別是從包含患者自身細胞的溶液，這消除與同種異體移植物組織不相容或感染的擔心。第二，干細胞的固定將局部地增強這些細胞在分泌生長因子以再生組織和減少愈合時間方面的已知作用。第三，自體的干細胞涂覆的納米膜將作為仿生支架，其不僅刺激組織生長，而且減少外來植入物的免疫應答。通過引用將本文所提到的所有專利和出版物以其全部并入本文中。本文中的所有信息不可解釋為承認本發明不具有在先于根據現有發明這種公開的權利。盡管在此通過參考其具體的實施方式對本發明進行了詳細地描述，但要理解，上述描述在本質上是示例性的和說明性的，而且意欲說明本發明及其優選實施方式。通過常規試驗，本領域的技術人員容易認識到，其中可以作出多種變化和修改而不背離本發明的精神和范圍。從在此后提交的權利要求來看，其它優勢和特征將會變得明顯，并且如本領域技術人員所理解的那樣，這些權利要求的范圍由其合理的等價物確定。因此，本發明意圖不受上述描述限定而是通過下述權利要求及其等價物進行限定。
權利要求
1.生物相容器械，其包括在其上布置有非極性液體膜的固體表面，所述非極性液體膜具有在其上布置為單層的多種兩親分子，其中所述兩親分子中的至少一種包括至少一種對靶分子或靶細胞的表面部分具有結合親和力的靶部分。
2.權利要求1所述的器械，其中所述靶部分是適配體。
3.權利要求1所述的器械，其中所述靶部分是抗體。
4.權利要求1所述的器械，其中所述靶部分是噬菌體展示技術的產物。
5.權利要求1所述的器械，其中所述生物相容器械是醫療器械。
6.權利要求1所述的器械，其中所述生物相容器械是醫療植入物器械。
7.權利要求1所述的器械，其中所述靶細胞選自干細胞、前體細胞、成骨細胞和組織細胞。
8.權利要求1所述的器械，其中所述靶細胞是病原體。
9.權利要求1所述的器械，其中所述靶細胞是生物活性肽。
10.權利要求1所述的器械，其中所述兩親分子的至少一種包括與形式(CH2)n的烴鏈囁合的適配體，其中η大于8。
11.權利要求1所述的器械，其中所述兩親分子的至少一種包括生物素、抗生物素蛋白和適配體或抗體的囁合物。
12.權利要求1所述的器械，其中所述多種兩親分子包括兩種或更多種不同靶部分，其每一種對相同細胞上的不同特征具有特異性。
13.構造生物活性材料固定涂層的試劑盒，包括a.極性液體和兩親分子的無菌溶液，其中所述兩親分子包括至少一種對靶分子或靶細胞的表面部分具有結合親和力的靶部分；和b.無菌、相對非極性液體。
14.使用權利要求13所述的試劑盒構造具有生物活性材料固定涂層的醫療器械的方法，所述方法包括以下步驟c.提供生物相容的醫療器械；d.使所述醫療器械與所述非極性溶液接觸以生產在其上布置有非極性膜涂層的醫療器械；e.與步驟b—起或在步驟b之后，使涂覆的步驟b的醫療器械與所述極性溶液接觸，以產生在其上布置有非極性膜涂層的醫療器械，所述膜涂層包括在其上布置為單層的所述兩親分子；f.任選地，使涂覆的步驟c的醫療器械與極性清洗溶液接觸；和g.使所述涂覆的醫療器械暴露于包含靶分子或細胞的第二極性溶液，所述兩親分子的靶部分對所述第二極性溶液具有結合親和力，以產生在其上布置有非極性膜涂層的醫療器械，所述膜涂層包括在其上布置為單層的所述兩親分子，所述兩親分子的一種或多種與所述靶分子或細胞結合。
15.權利要求14所述的方法，其中所述靶部分是適配體。
16.權利要求14所述的方法，其中所述靶部分是抗體。
17.權利要求14所述的方法，其中所述醫療器械是植入物。
18.權利要求14所述的方法，其中所述靶細胞選自干細胞或前體細胞。
19.權利要求14所述的方法，其中所述靶分子是生物活性肽。
20.權利要求14所述的方法，其中步驟e的所述第二極性溶液包括從所述植入物的預定接受者提取的自體細胞。
21.權利要求14所述的方法，其中所述醫療器械的內部被給予多處空隙，進一步其中步驟b的所述非極性溶液和步驟c的所述極性溶液接觸所述醫療器械的內部。
22.權利要求14所述的方法，其中步驟e的所述第二極性液體包含干細胞。
23.權利要求14所述的方法，其中步驟b的所述非極性溶液和步驟c的所述極性溶液作為選自以下的混合物被提供水包油乳液、油包水乳液和封裝液體核的微團。
24.由具有第一外表面和第二外表面的固體多孔材料組成的醫療植入物器械，其中所述第一外表面用阻止材料越動穿過所述第一外表面的生物可降解粘性或固體材料涂覆。
25.權利要求M所述的器械，其中所述醫療植入物器械的內部孔包括攜帶治療材料的液體，其中所述液體比在所述第一外表面上布置的生物可降解的材料涂層的粘性更小。
26.權利要求25所述的器械，其中至少一些的所述第一外表面的內部孔包含氣-液混合物，其中所述氣體包括混合物，在所述混合物中氧氣大于在所述混合物中存在的氣體的 20%。
27.權利要求M所述的器械，其中所述植入物包括外周區和中心區，進一步其中高粘度的材料被包埋在所述器械的所述外周區中以充當液壓屏障并限制布置在所述中心區中的較小粘性材料。
28.權利要求M所述的器械，其與幫助生物流體通過所述器械的內表面的無菌包裝組
全文摘要
本發明描述在醫療器械的表面上固定干細胞和其它前體細胞以及有治療價值的其它生物活性材料的結構和方法，所述醫療器械諸如骨、軟骨、脊柱和牙齒植入物。本發明在醫療植入物或其它介入器械之中或之上的生物活性材料和治療材料的并入方面具有廣泛的應用，在使得通過醫療人員實時使用從患者提取的生物活性材料并且隨后重新引入和固定在植入物器械方面具有特別的價值。
文檔編號A61F2/02GK102176882SQ200980139922
公開日2011年9月7日 申請日期2009年8月7日 優先權日2008年8月7日
發明者J·丘, R·斯皮登, W·鮑奇 申請人:生物活性外科公司