專利名稱：：可注射和可模塑的骨誘導性陶瓷材料的制作方法
技術領域：
：本發明涉及生物活性陶瓷材料，特別是這樣的磷酸鈣，基于尤其是它們的表面微結構并且特別是它們的表面微孔性，其優選顯示骨誘導性能。這種特殊種類的磷酸鈣在下文中稱作表面微結構的、且特別是表面微孔性的磷酸鈣。本發明優選涉及骨誘導性陶瓷材料，優選可注射和/或可模塑的骨誘導性陶瓷材料。
背景技術：
：優選骨誘導性的陶瓷材料的開發，是那些藥物處理治療骨質缺陷領域中的一項重要進步。這有助于使對于從患者自身的骨骼獲取自體骨骼的需要最小化，因為可獲取的自體骨骼是稀少的。骨誘導性材料能夠誘導新骨組織的發育。通常，這樣的骨誘導被定義為誘導間充組織以改變其細胞結構成為成骨性的機理。對于由多孔磷酸鈣所表現的骨誘導性的背景參考為Yamasakietal.inBiomaterials13:308-312(1992)。這些材料能夠以表現表面微孔性的多孔磷酸鈣為特征。自此，與由Yamasaki所公開的材料相比作為主要的進步，顯示出改進的骨誘導性能的多孔磷酸鈣材料已成為可用的。本發明的表面微結構的、和特定的表面微孔性的磷酸鈣顯示出更寬范圍的微孔和粒度、以及高的總孔隙率。對于骨誘導性、表面微孔性的磷酸鈣的一個代表性參考是US6，511，510。另一個涉及更進一步改進的骨誘導性的表面微孔性磷酸鈣的代表性參考是WO2007/94672。另一個治療骨質缺陷的改進在于具有有助于骨形成的活性的材料以糊狀材料如糊類、凝膠類、油灰類(putties)等的加入。該方面的背景參考例如WO2007/068489。在此采用糊材料與微粒固體多孔材料一起形成可用于替換或增加骨的基質。微粒固體多孔材料可以是磷酸鈣。結果是用于骨生長的大孔支架，優選與活性成份如細胞、生長因子或骨誘導劑一起提供。另一個對于用于填充骨的可注射制劑的背景參考是WO2003/(^8779。在此，包含鈣鹽顆粒的骨填充劑與一種有機粘合劑，和細胞如干細胞、生骨細胞、和骨原細胞一起提供。這些參考都不涉及自身是骨誘導性的多孔磷酸鈣的應用，并且所描述的磷酸鈣材料不是前面所提到的表面微結構的，尤其是表面微孔性類型。而且，如果在這些參考中所描述的體系，用于前面提到的骨誘導性表面微孔性磷酸鈣類型，則WO2007/068489的糊材料、相應的WO2003/028779的粘合劑將覆蓋磷酸鈣的表面。顯然，如果材料的表面結構對于其預期的功能是關鍵的，則對于選擇覆蓋表面的技術是違反常理的。本發明潛在的問題是材料的開發，尤其是具有改進的骨誘導性作用并具有可模塑和/或可注射優點的包含磷酸鈣的材料。
發明內容在一個方面，本發明涉及包含優選骨誘導性、具有表面微結構、并且特別是表面微孔性的多孔磷酸鈣，和載體的生物材料，所述載體為在生理環境下崩解的無水聚合物或聚合物的無水摻和物。在另一個方面，本發明涉及優選骨誘導性的生物材料，包含具有表面微孔性的多孔磷酸鈣和載體，其中載體在體內在用于骨生長開始的預定時期內，尤其是6周內崩解。在另外的方面，本發明涉及優選骨誘導性的生物材料，包含具有表面微孔性的多孔磷酸鈣和載體，其中載體優選在37°C下在生理鹽水中具有一周的溶解時間。在又一個方面，本發明涉及優選骨誘導性的生物材料，包含具有表面微孔性的多孔磷酸鈣和無水載體，其中載體具有尺寸穩定期(尺寸穩定壽命，DimensionalStabilityLife)，其是聚合物在人體溫度環境中基本上沒有溶解或分解期間的至多一周的時期。本發明在另外的方面涉及如以上提到的無水載體的應用，以幫助遞送并包含優選骨誘導性的表面多孔的生物材料同時保持其骨誘導性。具體實施例方式優選骨誘導性的表面微結構的(微孔性)生物活性材料以前的研究已顯示特定材料能夠誘導在異位、非骨性部位如肌肉中的骨形成。材料的表面微結構已顯示出在這種骨誘導(骨誘發(osteoinduction))過程中起到重要作用。對于材料誘導骨形成的當前的假說，為在移植和附著干細胞或祖細胞以及它們隨后的增生和成骨性分化后，蛋白和生長因子的吸附起到重要作用[H.Yuanetal,Biomaterials20:1799-1806(1999)；P.Habibovicetal,Biomaterials26:3565-3575(2005)]。材料如磷酸鈣的骨誘導性被定義為材料在移植之前不加入骨原細胞或骨生長因子的情況下在非骨性部位誘導異位骨形成的性質。通常，這樣的骨誘導被定義為誘導間充組織以改變其細胞功能成為生骨性的機理。本發明涉及優選骨誘導性的磷酸鈣材料，其具有表面微結構，并尤其是表面微孔性。微孔性在本文中定義為屬于具有在1.5μπι以下尺寸的孔，由壓汞法(mercuryintrusion)和掃描電子顯微鏡測得。表面微結構通常表示表面包含微尺度的突起和/或凹入(indentation)，即10μm以下，優選5μm以下，并更優選1.5μπι以下。獲得具有表面微孔性的磷酸鈣的一種方法在US6，511，510中所公開。在本文中，提供了(大)多孔材料，并經酸處理以在大孔的表面產生微孔。這種材料具有20至90%的總孔隙率，其中大孔以0.1至1.5mm的尺寸范圍存在，而其中微孔以0.05至20μm的尺寸范圍存在。優選地，陶瓷材料為磷酸鈣。優選的磷酸鈣是磷酸八鈣，磷灰石如羥基磷灰石或碳酸磷灰石(carbonateapatite)，磷鈣礦如[α]-三鈣磷酸鹽和[β]-三鈣磷酸鹽，以及它們的組合。優選骨誘導性的這些陶瓷材料的重要方面是材料，尤其是生物材料的物理結構。材料包含大孔和微孔兩者。總孔隙率范圍從20%至90%，優選40%至80%，并最優選在50%至80%之間。材料的大孔具有0.1至1.5mm的尺寸，優選大孔的尺寸處于0.2至Imm之間。大孔的尺寸具有例如對材料的骨誘導特性顯著的有益影響，尤其是如果大孔是互連的。材料的微孔具有0.05至20μm的尺寸。對于微孔尺寸優選的范圍為0.1至10μm、0.1至3μπι、或0.1至5μπι，優選0.1至1.5μπι。優選地，微孔至少位于大孔中。根據該實施方式，骨組織的形成被高度促進。可替換地，微孔至少在大孔的表面存在。材料表面的微孔性優選處于20%至60%之間，優選30%至50%之間。根據US6，511，510，生物材料優選由晶體組成。優選地，晶體的尺寸類似于微孔的尺寸，因為這導致生物材料優選的微皺褶狀態(microrugosity)。因此，晶體的尺寸優選處于0.05至20μm之間，更優選0.1至ΙΟμπκΟ.1至3μπκ或0.1至5μπι，并最優選0.1至1.5μm之間。另外的并優選的獲得具有表面微孔性的磷酸鈣的方法在WO2007/094672中公開。這涉及優選骨誘導性的多孔磷酸鈣材料，具有在0.1-1.5μπι范圍內的平均粒徑、包含孔徑范圍0.1-1.50μm的微孔的多孔性、并具有在10-40%范圍內的微孔的表面積百分比。微孔的表面積百分比優選40%以下，更優選1至30%或1至20%，最優選在10至25%的范圍內。本發明的多孔磷酸鈣優選具有至少40%，優選40至100%、50至100%、60至100%、70至100%、80至100%或90至100%的蛋白吸附能力(proteinadsorptioncapacity)。吸附能力表示為在25ppm疊氮化鈉(NaN3)存在的條件下在37°C在M小時之后由1.Oml體積的所述磷酸鈣從3ml體積的胎牛血清(FBQ水溶液中所吸收的蛋白的百分比。在優選的實施方式中，多孔磷酸鈣材料的多孔性基本上僅由特定尺寸范圍的微孔構成而沒有大孔。在本發明中，表面微結構的，尤其是表面微孔性的磷酸鈣與載體是可混合的。為此，磷酸鈣通常是以微粒物質的形式，優選顆粒或粉末，或者不規則或者規則形狀，例如無定形或簡單幾何棱柱體如立方體、長方體、球體、或圓柱體。如在本發明中使用的優選骨誘導性的多孔磷酸鈣優選以具有約45至約1500μm,更優選約200至約300μm,最優選45-106μm、106-212μm、或212-300μm的粒徑范圍的大顆粒形式。在本發明另外優選的實施方式中，磷酸鈣粉末為TCP或BCP。BCP是TCP和HA的混合物，其中HA構成大于0%而小于100%的混合物，最優選顆粒大于45μm。還在本發明另外優選的實施方式中，隨后清洗在燒結的磷酸鈣研磨之后所收集的微粒，例如用丙酮、乙醇和/或水超聲，可選地干燥和滅菌。在本發明還有的進一步優選的實施方式中，磷酸鈣粉末是具有不規則形狀的顆粒的烘干研磨粉末。為了獲得最佳的骨誘導性能，優選磷酸鈣具有至少45μπι的粒徑。雖然更大的粒徑沒有被排除并且在開業醫師更容易操作方面是有利的，但對于該粒徑優選的上限是4000μm。該粒徑更優先選自由45μπι至1000μm、45_500μm，并更優選45-300μm、45μm至150μm、150μm至1000μm、150μm至500μm、500μm至1000μm、1000μm至2000μm、1000μm至4000μm,以及它們的混合組成的組。在優選的實施方式中，使用任何指示粒徑的磷酸鈣用于制備本發明的可模塑和/或可注射的制品，即，用于任何可注射物(injectable)或油灰(putty)。獲得的由磷酸鈣顆粒與無水載體組合制得、優選骨誘導性的陶瓷材料，以及如本發明中所公開的無水載體，優選以油灰或可注射物的形式。油灰由手或手術設備施加至手術部位，并具有可模塑、可鍛(malleable)、和/或可捏(可捏制，可揉捏，kneadable)的處理性質。可注射材料是可流動的并且可通過標準的或定制的注射器頭由手力或在機械配制裝置(例如填縫槍)的幫助下擠壓，并且在擠出后還可以是可模塑的。優選地，對于擠出本發明的可注射陶瓷材料所需要的力小于100N。一般，油灰以它們較高的稠度(stiffness)為特征，從而產生最佳的可模塑性(成型性)，然而可注射物以它們較低的稠度和流動性為特征，從而通過標準或定制注射器產生最佳的擠出。無水載體無水載體定義為以任何分子形式的粘合劑-例如糊、膠體、粉末、或顆粒-物理上保持活性成分。本發明無水載體的使用提供了最佳的操作和活性成分至處理部位的施加。例如，由于包含陶瓷顆粒的無水載體的可流動特性，本發明的優選骨誘導性的陶瓷材料在最低侵入操作中是可注射的。在另一個實例中，本發明的優選骨誘導性的陶瓷材料是可模塑的油灰，其適應復雜的成形缺陷并允許活性成分在處理部位的長期保留，由于由無水載體所賦予的可模塑和可鍛特性。與含水載體(例如JAXBoneVoidFiller,SmithandN印hew，包含羧甲基纖維素含水凝膠)相比，本發明的無水載體是優選的，以便更好地保持優選骨誘導性的陶瓷顆粒的表面微結構。磷酸鈣陶瓷的結晶結構和化學性質使得其易于在含水環境中降解。因此，含水磷酸鈣材料顯示受限的保存期限，或必須不方便地在移植前在手術套件中重組(重新組成，reconstitute)或混合。此外，如在本發明中，如果磷酸鈣是微結構的，則該降解可能不利地影響其預期效果如骨誘導性。因此，無水載體是優選的從而容納并儲存磷酸鈣顆粒以便延長這樣的微結構陶瓷材料的保存期限。而且，無水載體是優選的，因為它們使隨時可用的優選骨誘導性的陶瓷材料能夠方便使用，無需移植之前重組或混合組分。還優選無水載體的快速溶解時間，使得被包含的優選骨誘導性的磷酸鈣顆粒的表面微結構，可以最便利地暴露于植入環境，由此在植入以后盡可能快地影響骨誘導性反應。無水載體包含(i)有機組分，例如下述聚合物，基于肽類，多肽類，蛋白類，脂類，糖類(sugars)，優選糖化物類(saccharides)和/或多糖類如葡聚糖，黃原膠，多元醇如聚乙烯醇和甘油，其他合成聚合物如聚乙二醇(PEG)，泊洛沙姆，乳化劑，增溶劑，表面活性劑(例如SolutolHS15)和它們的混合物(ii)礦物組分，例如基于硅的凝膠、磷酸鈣粘合劑(水泥)、硫酸鈣和/或它們的混合物，以及/或(iii)它們的混合物，例如分散于甘油中的黃原膠；分散于甘油中的羧甲基纖維素(CMC)；SolutolHS15，一種非離子表面活性劑，基于羥基硬脂酸的乳化劑和增溶劑，與泊洛沙姆組合；分散于甘油中的葡聚糖、黃原膠、和/或淀粉；分散于甘油和PEG400中的CMC；或在實施例4-6中所描述的其他制劑。在優選的實施方式中，無水載體是無水聚合物，或聚合物的無水摻和物，與可比較的含水載體，即含水聚合物，例如聚合凝膠與生理可接受的溶劑，尤其是水和/或生理鹽水相比，提供了被包含的例如骨誘導性顆粒顯著更長的保存期限。如上面所提到的，無水載體用作用于磷酸鈣顆粒的粘合劑并因此在將本發明的磷酸鈣材料給予(例如注射或植入)對象之后存在。選擇載體以便使得磷酸鈣材料保持其特征性能如骨誘導性。在優選的實施方式中，優選保持特征性能如骨誘導性，條件是(i)保持微結構，即通過預填裝顆粒，例如骨誘導性顆粒與無水載體，和(ii)無水載體優先選自由懸浮于甘油中的黃原膠、葡聚糖、和淀粉；懸浮于甘油中的黃原膠、葡聚糖、和SolutolHS15；懸浮于甘油中的CMC；懸浮于PEG400和甘油中的CMC；懸浮于泊洛沙姆F88中的大豆卵磷脂；與SolutolHS15混合的泊洛沙姆F127；或在實施例4_6中所描述的其他無水載體組成的組，其在例如骨形成發生之前溶解或崩解。崩解指的是無水載體在置入(例如經注射或手動植入)人體后對于溶解、分解、或其他以任何可能方式瓦解的特性。在此，溶解以聚合物分子在水溶液(即鹽水或血液)中的解開和分離為定義并在視覺上根據時間評估。無水載體，例如專門用于表面微孔性的骨誘導性材料的無水載體，在本領域中是空前的，例如在前面提到的WO2003/028779中。要求是其中所用的有機粘合劑沒有消失，即直至例如骨形成發生至足以取代活骨的功能的程度才溶解或分解。因此，基本上，無水載體在給予(通過注射或植入而引入身體)優選骨誘導性的表面微孔性材料中用作遞送載體，但其后，由于經溶出分解或其他崩解模式，提供了例如在原位的活化骨形成。在該方面，本發明還涉及在需要其的對象中，通過將優選骨誘導性的材料引入到對象的身體中而促進骨生長的方法，其中該材料與生物相容的無水載體組合且其中該無水載體是在將材料引入到對象的身體之后和在開始骨形成之前開始溶解或分解的加工助劑。更具體地，本文中的無水載體在完成骨形成之前，并優選在開始骨形成之前是基本上溶解或分解。后者提供了來自本發明的優選骨誘導性的材料的表面微孔性的全部益處。優選的無水載體選自以下種類-碳水化合物類，例如糖類如糖化物、纖維素化合物(例如CMC、羥乙基纖維素)、海藻酸鹽、殼聚糖、葡聚糖、瓜爾豆(瓜爾膠，guar)、葡萄糖、蔗糖、山梨糖醇、甘露糖醇、果糖、果膠、淀粉、黃原膠、木聚糖、甘露聚糖以及它們的混合物，-蛋白類、肽類或多肽類，例如纖維蛋白、明膠、膠原、以及它們的混合物，-脂類，例如脂肪酸類、甘油脂類、磷酸甘油脂類(甘油磷酸脂類)、鞘脂類、甾醇脂類、孕烯醇酮脂類(3-甲基-2-丁烯-1-醇脂質類，prenollipids)、糖脂類(saccharolipids)、大豆卵磷脂以及它們的混合物，-多元醇類，例如甘油、丙二醇(1，2-丙二醇、1，3-丙二醇)、丁二醇、己二醇、以及它們的混合物，-合成有機聚合物，例如聚乙二醇類(PEG，也稱為聚氧化乙烯(聚環氧乙烷)ΡΕ0)和/或泊洛沙姆(例如卩111!"011丨(@如？65、？84、？85、？87、？88、？98(例如845Benelux)和F127(例如Sigma))、表面活性劑和乳化劑(例如SolutolHS15)、蠟類以及它們的混合物，-礦物糊劑如水硬的磷酸鈣粘合劑、硫酸鈣硬膏劑、以及它們的混合物，以及這些無水載體如黃原膠、葡聚糖、淀粉、和甘油O(DS)；CMC、PEG4k、PEG400、以及甘油(CMC/PEG)；大豆卵磷脂和F88(SLF88)；黃原膠、葡聚糖、和SolutolHS15(XDHS)；CMC和甘油(CMCG)；黃原膠和甘油(XG)；以及SolutolHS15和F127(HSF)的混合物。為了適時消失，載體會崩解，并且特別地溶解-通過在水中在人體溫(37°C)下具有適當的溶解度-或通過任何其他生物學模式分解。本發明的無水載體優選在人體溫(370C)下在生理緩沖液(例如磷酸鹽緩沖液，PBS)中溶解。優選的無水載體以下列性質為特征在第一個方面，選擇無水載體以便在體內具有少于一周，優選少于3天，并更優選少于1天的溶解時間，其中優選溶解10-100%、10-90%、10-80%、10-70%、10-60%、10-50%，更優選溶解50%、60%、70%、80%、90%或100%。更優選地，該溶解時間少于12小時、6小時、3小時、2小時、1小時、或30分鐘。在優選的實施方式中，載體的10-100%、10-90%、10-80%、10-70%、10-60%、10-50%，更優選50%、60%、70%、80%、90%或100%在該溶解時間內溶解。根據溶解速率，在手術操作過程中，優選條件是無水載體具有允許外科醫生成型或注射材料并縫合傷口而沒有顆粒分散風險的最少溶解時間。其后，溶解越快，這能夠越有益于骨形成。在這方面優選基于甘油、泊洛沙姆、聚乙二醇、CMC、黃原膠、和/或SolutolHS15的無水載體。在該方面，優選在體內至少1小時的溶解發生。總而言之，在載體的10-100%、10-90%、10-80%、10-70%、10-60%、10-50%，更優選50%,60%,70%,80%,90%或100%溶解時，優選條件是溶解開始發生在1-3小時內，且溶解完成發生在3小時至1天04小時)內，并優選在6-12小時內。選擇載體以便為無水的，使得骨誘導性顆粒的微結構表面不產生潛在的能夠導致表面性質變化并因此導致特征性能如骨誘導性變化的溶解/沉淀現象。總而言之，優選條件是載體是為無水的，使得保持特征性能，例如骨誘導性。因此，與任何其他類型的載體相比，無水載體的使用提供了優選骨誘導性的預混油灰的更長的保存期限。在另一個方面，在與優選骨誘導性的磷酸鈣顆粒組合時選擇無水載體，以便在磷酸鹽緩沖液(PBQ中或在生理鹽水溶液中在37°C下標準測量后具有在一周內，優選在3天內，并更優選在1天內，最優選在1至12小時內的完全溶解時間。依據本發明的標準測量是在給定體積(l.Occ)的量筒中進行，其中優選骨誘導性的顆粒以給定的磷酸鈣顆粒與無水載體的比率分散。在該測試中，通過量筒的肉眼檢查觀察溶解的開始，因為溶解的開始以塊狀形狀的改變為證明。在該測試中所定義的完全溶解，發生在明顯地觀察到磷酸鈣顆粒的全部體積自由地分散到溶液中，沒有可辨別的塊狀形狀或結構之類，即平坦的松散的磷酸鈣顆粒層的時候。根據本發明，優選條件是在手術給予后溶解在0.5-6小時內，優選1-6小時，最優選1-3小時內開始，且在I-M小時、3-24小時、或6-小時，優選1-12、3-12、6-12小時內，更優選在1-8、2-8、3-8、或6-8小時內完成。優選骨誘導性的油灰在緩沖液例如生理學可接受的液體，尤其是水、鹽水或PBS中的溶解時間優選1至720分鐘、1至180分鐘、1至120分鐘、1至100分鐘、1至60分鐘、5至60分鐘、10至60分鐘、20至60分鐘、或30至60分鐘，在浸入緩沖液中后，優選溶解時間<7200分鐘、<180分鐘、<120分鐘、<100分鐘、<60分鐘、<30分鐘、或<5分鐘。在又一個方面，選擇載體以便具有至多一周，優選至多3天，并更優選至多1天的尺寸穩定期(DSL)。DSL指的是聚合物在人體溫環境下基本上沒有溶解或分解期間的時間期限，并由上面提到的相同標準量筒的相同肉眼檢查測定。評估的不同在于檢查的不是顆粒從量筒中分解的程度，而是量筒的尺度。DSL優選類似于前面提到的溶解開始，因此，在置入人體溫環境中后，優選具有至多1-24、1-12、1-6小時，優選至多1-3小時的溶解時間的DSL。能夠很好地獲得上述值的優選的無水載體，選自由⑴多糖類(例如葡聚糖、黃原膠、淀粉、果膠、CMC)、(ii)脂類(例如大豆卵磷脂)、(iii)多元醇類(例如甘油)、(iv)PEG(例如PEG300、PEG400、PEG1000、PEG4000、或PEG20000)、(ν)泊洛沙姆(例如P237、P238、P288、P407、P185、P234、P235、P65、P84、P85、F87、F88、F98、F127)、(vi)表面活性劑和/或乳化劑(例如SolutolHS15)、以及它們的混合物。在優選的實施方式中，本發明的無水載體在與磷酸鈣顆粒組合時，具有描述為粘聚的(cohesive)、適度粘合的、以及合理稠化(stiff)的操作特征，類似于口香糖。在優選的實施方式中，包含磷酸鈣顆粒的無水載體可以在不過度殘留或粘附到外科手套上的情況下被處理、成型、和操縱。在另外優選的實施方式中，與磷酸鈣顆粒組合的無水載體可通過標準注射器注射。在優選的實施方式中，與磷酸鈣顆粒組合的無水載體可以經受住用鹽水或水的外科沖洗，其是典型的可應用的手術操作。功能性地，這些無水載體提供了這樣的優點(i)可成形、可鍛、可捏、可模塑、和/或可注射，即能夠在壓應力下變形和流動，(ii)充分粘聚的和粘性的，從而允許物理結合顆粒并粘附于周圍的骨，和(iii)在37°C下它們是水溶性的和快速降解的，但對典型的外科沖洗有暫時的耐性。本發明的無水載體或無水載體組合，單獨地或與優選骨誘導性的多孔磷酸鈣組合，基于它們的“可調的”化學組成顯示出這些有利處理的特性。具體地，本發明的無水載體可以通過改變所包含化學組分的比率、固化時間、和/或固化溫度而制成理論上可模塑或理論上可注射的-例如分散于甘油中的1%(w/V)CMC用作可注射物而分散于甘油中的15%(w/v)CMC用作油灰；而且，懸浮于甘油中并在80°C下固化45分鐘的2%(w/v)黃原膠用作可注射物而在98.5°C下固化1.5h的相同制劑用作油灰。制造優選骨誘導性的表面微孔性磷酸鈣材料可以根據例如前面所提到的參考文獻US6，511，510和WO2007/94672而制備。因此，一種方法涉及在獲得如以上所描述的優選骨誘導性的生物材料的這樣的條件下燒結陶瓷材料。陶瓷材料在燒結是處于煅燒狀態。優選燒結在1000至1275°C之間的溫度下進行，用有機酸的水溶液處理并洗滌以除去該酸。更優選地，燒結在1150至1250°C之間的溫度下進行。燒結步驟的持續時間可以適當地選擇在6至10小時之間，優選7至9小時之間。在陶瓷材料浸在陶瓷材料的粉末中時進行燒結已被進一步發現是有利的。這有益地影響材料表面的反應性，并因此還影響例如基于溶解、再沉淀等的生物活性。在燒結之后，該材料優選用砂紙例如Si-C砂紙打磨，以除去化學表面雜質。隨后，將材料用酸的水溶液處理。在這方面適合的酸是任何的侵蝕酸，即任何導致基于磷酸鈣的材料輕微溶解的酸。已發現例如以下酸的應用產生非常有利的結果馬來酸、鹽酸、磷酸、以及它們的組合。優選選擇酸在溶液中的濃度使得溶液的PH處于0至4之間，更優選1至3之間。在酸處理之后，優選持續3至15分鐘之間，洗滌陶瓷材料以除去酸。利用乙醇、水或它們的組合可以適當地進行洗滌。在優選的方法中，陶瓷材料通過用于生產優選骨誘導性的多孔磷酸鈣陶瓷的方法來制備，包括具有1.0-8.0μm,優選2.0-4.0μm粒徑的磷酸鈣粉末、發泡劑和可選地在水中的致孔劑(porogenicagent)的含水漿料；使漿料經受引起所述漿料發泡的條件；干燥獲得的發泡漿料，可選地去除致孔劑以提供多孔生坯(greenbody)并在1050°C至1150°C之間的溫度下燒結多孔生坯以提供多孔燒結的磷酸鈣；然后，可選地將燒結的磷酸鈣研磨成顆粒并收集具有粒徑在約40至約1500μm范圍粒徑的顆粒。在優選的實施方式中，所述方法還包括將燒結的磷酸鈣研磨成顆粒的步驟，其中通過使用篩網收集顆粒，優選45至500μm的篩網以提供45-500μm的微粒部分，并更優選45至300μm的篩網以提供45-300μm的微粒部分，并最優選45至150μm的篩網以提供45-150μm的微粒部分以制備可注射制劑。最優選地，微粒具有45-106μm、106-212μm、或212-300μm的尺寸。在優選的實施方式中，所述方法還包括將燒結的磷酸鈣研磨成顆粒的步驟，其中通過使用篩網收集顆粒，優選150-500μm、500-1000μm和1000-2000μm的篩網以提供分別為150-500μm、500-1000μm和1000-2000μm的微粒部分從而制備可模塑油灰制劑或可注射物。在本發明方法的優選的實施方式中，磷酸鈣粉末是由具有在0.01至1μm之間，優選0.05至0.5μm之間晶體尺寸的晶體組成的粉末。在本發明方法的另外優選的實施方式中，發泡劑為過氧化氫。在本發明方法的又一個優選的實施方式中，致孔劑包括萘顆粒，其中通過在80-110°C下蒸發去除致孔劑。在本發明方法的又一個優選的實施方式中，致孔劑包括蠟顆粒，其中致孔劑通過在50-70°C下發泡，接著在980-1020°C下預燒結而去除。還在本發明方法的另外優選的實施方式中，引起所述漿料發泡的所述條件包括將漿料加熱至約50-70°C。在本發明方法的另一個優選的實施方式中，將干燥的和發泡的漿料在TCP的情況下在1050-1100°C，更優選1050-1075°C的溫度下燒結，或在HA和/或BCP的情況下在1100-1150°C的溫度下燒結。磷酸鈣顆粒以110至101的體積比，優選以25至52的比率，更優選以包含于12至21之間，并最優選32的比率與無水載體混合用于制造優選骨誘導性的材料。在優選的實施方式中，無水載體包含無水載體的摻和物或由無水載體的摻和物組成，例如兩種泊洛沙姆的摻和物、一種泊洛沙姆與聚乙二醇的摻和物、聚氧化乙烯聚合物與甘油的摻和物、或泊洛沙姆與甘油的摻和物。在進一步優選的實施方式中(參見例如實施例4和5)，無水載體根據相同的一般過程制備-以按質量或體積計測量干燥粉末組分的質量，然后在室溫或更暖的溫度如220C-98.5°C下充分混入非水溶劑中。-熔化合成聚合物如PEG、泊洛沙姆、或表面活性劑，然后組合到該混合物中獲得完全載體溶液。-在特定溫度下加熱載體溶液，例如在98.5°C下加熱)(DS特定時間例如45分鐘，帶有攪拌或不帶有攪拌。-將載體溶液通過加熱而移出并自然冷卻至室溫或快速制冷，帶有或不帶有攪拌。然后將它們儲存于室溫用于組合。磷酸鈣顆粒，例如TCP或BCP，不應與含水載體一起儲存。優選地，本發明的優選骨誘導性的材料，例如油灰制品(presentation)或可注射材料被制備為-優選骨誘導性的預混油灰或可注射材料優選骨誘導性的顆粒以及無水水溶性載體在適當容器(注射器或小瓶)中的摻和物。-優選骨誘導性的干燥油灰摻和物或可注射材料，S卩，一種容器使優選骨誘導性的顆粒與無水載體在無水粉末形式(即凍干的)下組合。利用無菌鹽水或患者的血液、骨髓或任何其他體液將油灰或可注射材料在操作套件(operatingsuite)中再水合。應用本發明的材料可以用于任何在動物并優選人類中需要骨生長的應用中。尤其是，本發明發現作為合成骨空隙填料的應用。優選的目標群體是由于創傷或手術而產生CN102573938A說明書9/15頁骨缺陷的個體。優選的解剖部位為骨骼系統，即，四肢、脊柱、以及盆骨、顱骨-上頌面(cranio-maxillofacial)的區域的骨空隙或縫隙。因此，可注射材料或油灰旨在用作用于非承壓骨結構中的空隙和縫隙的骨空隙填料。其表示用于治療手術造成的骨質缺陷或由對骨的跌打損傷(外傷，traumaticinjury)所引起的骨質缺陷。可注射材料或油灰旨在填充到骨骼系統(即，四肢、脊柱、以及盆骨)中的骨空隙或縫隙中。參考本發明的表面微孔性磷酸鈣的性能，如骨誘導性，加入活性材料以促進骨生長是不必要的。可以使用任何這樣的活性材料，其實例包括生物活性劑、生長因子和激素、細胞如干細胞、生骨細胞、和骨原細胞。在下文中參照以下實施例和附圖將進一步解釋本發明。實施例和附圖僅是示例性的并允許外推入在體內、離體、和體外應用的結果，且不限制本發明。圖1.代表性組織切片示出了在212-300μm(A)、106-212μm(B)和45-106μm(C)的BCP樣品中大量的骨形成，而在小于45ym(D)的樣品中沒有形成骨(未脫鈣的部分用亞甲藍和堿性品紅染色；紅色骨，而暗色植入材料)。圖2.組織形態學定量數據(Histomorphometricaldata)顯示骨在整個樣品中的面積百分比、骨在可用空間中的面積百分比、以及骨在不同粒徑的BCP顆粒樣品中的體積。圖3.植入有P84/F87陶瓷油灰、C:P85/PEG4000陶瓷油灰、和僅TCP顆粒(對照)的臨界尺寸骼骨翼缺陷的代表性組織橫截面。圖4.包含骨誘導性無水油灰和可注射物的犬股骨缺陷(圖4a)和肌內植入物(圖4b)在12周時用堿性品紅和亞甲藍染色以使骨形成可見的代表性組織橫截面。圖4a)股骨缺陷顯示TCP顆粒(褐色、黑色)保留在被廣泛的骨(粉紅色)再生包圍的缺陷中。圖4b)包含骨誘導性TCP顆粒(150-500μm)(A)或僅有TCP顆粒(150-500μm)(B)的CMCG載體的肌內植入部分。通過CMCG植入物(A)的廣泛的骨形成(粉紅色)證明包含在這樣的無水載體中的TCP顆粒的骨誘導性。實施例實施例1可注射陶瓷顆粒在體內的骨誘導性用篩網制備、超聲清洗、干燥然后滅菌小于45μm、45-106μm、106-212μm禾口212-300μm的陶瓷顆粒(雙相磷酸鈣陶瓷，BCP)。將陶瓷顆粒(每個樣品1000士IOmg)植入8只雜種狗的椎旁肌(paraspinalmuscle)中12周以評估誘發性骨形成。在地方動物管理委員會允許下，在從當地家畜飼養者獲得的8只骨骼發育成熟的雜種狗(雄性，10-15kg)上進行手術操作。在經腹內注射戊巴比妥鈉(30mg/kg，體重)麻醉這些狗后，背部剃毛并用碘酒清潔皮膚。然后，進行縱向切口并經鈍分離暴露椎旁肌。隨后通過解剖刀進行縱肌切口并通過鈍分離產生肌肉囊。然后將陶瓷材料在2ml注射器的幫助下推入肌肉囊中，并用絲線以多層縫合傷口。在椎旁肌的每側產生四個獨立的至少相距2cm的肌肉囊，且在每個囊(pocket)中植入一種樣品。手術后，每只狗接受連續3天肌內注射青霉素以防止感染。植入后12周，將動物處死并收獲植入物和周圍組織，并立即在4%的緩沖甲醛溶液(pH=7.4)中固定。在用磷酸鹽緩沖液(PBQ洗滌后，仔細修整圍繞外植體的軟組織且通過水的排量測量外植體的體積(Ve)。然后外植體在一系列醇溶液(70^^85^^90%,95%和100%X2)中脫水，然后埋入甲基丙烯酸甲酯(MMA)中。用金剛石鋸(SP1600，Leica，德國)穿過樣品中間制造薄切片(10-20微米)。切片用亞甲藍和堿性品紅染色。利用AdobePhotoshop軟件進行組織形態學測定。首先，選擇整個樣品作為感興趣的區域(ROI)并讀取區域的像素(ROI)，然后BCP和礦化骨兩者都假-著色且將BCP和骨的像素分別讀取為M和B。將材料在樣品中的面積百分比(對于植入物為Mi%而對于外植體為Me%)計算為M*100/R0I，將可用空間的百分比(孔隙率，對于植入物為Pi%而對于外植體為Pe%)計算為(R0I-M)*100/R0I，將骨在外植體可用空間中的百分比(BP%)計算為B*100/(ROI-M)，而將骨在整個樣品中的面積百分比(BR0I%)計算為B*100/R0I。以下數據可用于分析和比較Vi(植入物的體積)、Ve(外植體的體積)、Mi%(BCP在植入物中的面積百分比)、Me%(BCP在外植體中的面積百分比)、Pi%(可用空間在植入物中的面積百分比)、Pe%(可用空間在外植體中的面積百分比)、BP%(骨在外植體可用空間中的面積百分比)、以及BR0I%(骨在外植體中的面積百分比)。BCP材料在植入物中的體積可以大致確定為Vi*Mi，BCP在外植體中的體積可以確定為Ve*Me，而骨在外植體中的體積可以大致確定為V鐘BROI%。結果在所有包含大于45μm的BCP顆粒的植入物中都形成骨，而在包含小于45μm的BCP顆粒的那些中沒有形成骨(圖1和圖幻。在212-300μm顆粒、106-212μm顆粒和45-106μm顆粒之間沒有發現在骨形成中的顯著差異。討論在該研究中顯示，粒徑對CaP陶瓷的骨誘導有影響。大于45μm的顆粒顯示骨誘導性能，因此可以用于開發骨誘導性陶瓷材料與適合的聚合載體。^MM2有特定他體夕卜降解特+牛的于JkiH本的泡丨齊|丨在該研究中，開發了各種無水載體制劑，目的在于獲得特定的可模塑性、可注射性、和溶解動力學。這些制劑利用證明有生物相容性、醫藥長期使用的、快速溶解性、以及潤滑作用的原料制得，如以下所總結的-聚乙二醇(PEG):PEG400、PEG1000、PEG4000、PEG20000(例如MerckChemicalIndustry),.Pluronic:P65、P84、P85、F87、F88、F98(例如BASFBenelux)和F127(例如Sigma),-多元醇甘油(例如MerckChemicalIndustry),-乳化劑大豆卵磷脂(例如AMDSpecialIngredients(AMD特定成分))，-碳水化合物蔗糖(例如SigmaAldrich)。通過按體積計混合以上組分中的兩種來制備制劑。初步的制劑由它們的作為顆粒粘合劑的適應性基于定性處理評估(qualitativehandlingassessment)而篩選。其后只有確實被評估的載體與TCP顆粒(500-1000μm)以載體與TCP的23的體積比摻混。然后對這些獲得的陶瓷油灰材料在處理、粘聚性和粘性的基礎上進行評分。最后，每種制劑的溶解動力學評價如下將Icc量筒的陶瓷材料在37°C下浸入8cc磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)中以模擬生理學體液。然后在視覺上監測樣品的溶解，其在此定義為磷酸鈣顆粒從塊狀材料自由分離，在容器的底部形成顆粒的無定形層時。記錄75%溶解所需要的時間。結果將單一組分，即，Pluronie、PEG、甘油、大豆卵磷脂或蔗糖聚合物與TCP顆粒摻混沒有產生粘聚的和可模塑的油灰制劑，而摻混這些組分中的兩種可能產生粘聚的和可模塑的制劑。在五種陶瓷材料中觀察了最佳的處理、粘聚性和粘性得分，總結在下表中表1所選擇的無水陶瓷材料權利要求1.一種可模塑、可鍛、可捏、和/或可注射的陶瓷材料，包括具有表面微結構，特別是表面微孔性的多孔磷酸鈣，以及無水載體，其中，所述載體選自由脂類、多糖聚合物、合成有機聚合物、多元醇、或者它們的摻和物或混合物組成的組。2.根據權利要求1所述的陶瓷材料，所述陶瓷材料是骨誘導性的。3.根據權利要求1或2所述的陶瓷材料，其中，在給予后6周內，優選3周內所述無水載體在體內崩解。4.根據權利要求1至3中任一項所述的陶瓷材料，其中，所述載體在體外在37°C下在生理鹽水中具有一周內，優選3天內，且更優選1天內的溶解時間。5.根據權利要求1至4中任一項所述的陶瓷材料，其中，所述無水載體具有至多一周，優選至多3天，且更優選至多1天的尺寸穩定期。6.根據權利要求1至5中任一項所述的陶瓷材料，其中，所述載體為泊洛沙姆如P84、P85、F87、F88；PEG如PEG400、PEG1000、PEG4000；脂類如大豆卵磷脂；多糖如黃原膠、葡聚糖、淀粉、CMC；多元醇如甘油；以及表面活性劑/乳化劑SolutolHS15或者它們的混合物或摻和物。7.根據權利要求1至6中任一項所述的陶瓷材料，其中，所述多孔磷酸鈣具有20%至90%的總孔隙率，其中大孔以具有0.1至1.5mm的尺寸存在，并且其中微孔在所述大孔的表面中存在，所述微孔具有0.05至20μm的尺寸。8.根據權利要求1至7中任一項所述的材料，具有在0.1-1.50μm范圍內的平均粒徑、包含在0.1-1.50μm尺寸范圍內的微孔的多孔性、并且具有在10-40%范圍內的微孔的表面積百分比。9.根據權利要求1-8中任一項所述的材料，用于在需要其的對象中促進骨形成，其中，所述應用包括將生物相容性載體與所述材料組合，其中，所述無水載體是一種加工助劑，所述加工助劑在引入到所述對象的身體中之后和在開始所述材料的骨誘導性作用之前開始崩解。10.根據權利要求9所述的材料，其中，所述無水載體在完成骨形成之前基本上完全溶解或分解。11.根據權利要求9或10所述的材料，其中，所述無水載體在開始骨形成之前基本上完全溶解或分解。12.根據權利要求9、10或11所述的材料，其中，所述無水載體包含提供了預混油灰的長保存期限儲存的無水組分。全文摘要所公開的是一種可注射和可模塑的陶瓷材料，包含具有表面微孔性的多孔磷酸鈣、以及無水載體，其中選擇所述載體以便在生理環境下崩解。后者涉及載體在置入(例如通過注射或移植)到人體中后溶解、分解或以其他方式崩解的性能。通過選擇與表面微孔性磷酸鈣組合的無水聚合物或聚合物摻和物，可以保持由于表面微孔性的有利的骨誘導性能持續延長的保存期限。文檔編號A61L27/56GK102573938SQ201080042363公開日2012年7月11日申請日期2010年7月23日優先權日2009年7月23日發明者弗洛倫斯·德羅特,約斯特·迪克·德布魯杰恩,袁惠品,諾埃爾·戴維森,達維德·巴爾別里申請人:布若貞提克斯骨生物學有限公司