包含生长因子/两亲性聚合物复合物、阳离子的可溶性盐和有机支持物的成骨组合物的制作方法
专利名称：包含生长因子/两亲性聚合物复合物、阳离子的可溶性盐和有机支持物的成骨组合物的制作方法
包含生长因子/两亲性聚合物复合物、阳离子的可溶性盐 和有机支持物的成骨组合物本发明涉及成骨制剂领域，更具体地涉及属于骨形态发生蛋白(BMP)家族的成骨 蛋白的制剂。骨形态发生蛋白(BMP)是参与骨诱导机制的生长因子。也称为成骨蛋白(OP)的 BMP 最初于 1965 年由 Urist 进行了表征(Urist MR. Science 1965 ；150,893) 这些从骨 密质分离出的蛋白质具有在许多动物中诱导骨形成的能力⑴rist MR. Science 1965 ；150, 893)。BMP以前肽的形式进行表达，后者在翻译后成熟之后，具有104至139个残基的 长度。它们彼此之间具有很大的序列同源性并且具有类似的三维结构。特别地，它们具 有6个在形成“半胱氨酸结(cysteine knot) ”的分子内二硫键中所牵涉的半胱氨酸残基 (Scheufler C.2004J. Mol. Biol. 1999 ；287，103 ；Schlunegger MP, J. Mol. Biol. 1993 ；231， 445)。它们中的某些具有还在导致二聚体形成的分子间二硫键中所牵涉的第7个半胱氨酸 (Scheufler C. 2004 J. Mol. Biol. 1999 ；287 :103)。在其活性形式下，BMP装配成同二聚体，甚至异二聚体，如Israel等人所描述的那 样(Israel DI，Growth Factors. 1996 ； 13 (3-4)，291)。二聚体 BMP 与 BMPR 类型的跨膜受 体相互作用(Mundy等人，Growth Factors, 2004, 22 (4), 233) 该识别引发尤其牵涉Smad 蛋白的细胞内信号传导级联，如此导致靶基因的激活或抑制。BMP (除了 BMPl和3外)对于间充质细胞的分化起着直接或间接的作用，导致它们 分化为成骨细胞(Cheng H. , J. Bone and Joint Surgery, 2003, 85A 1544-1552)。此外，它 们还具有趋化性并且诱导增殖和分化。某些重组人BMP，尤其是rhBMP-2和rhBMP_7，清楚地显示出在人中于体内诱导骨 形成的能力并且已被批准用于某些医学应用。因此，将重组人BMP-2 (根据国际通用命名为 代勃特明-α)配制在以hFUSE 的名称(在美国)和以hductOs 的名称(在欧洲)进 行销售的产品中。该产品被指定用于腰椎的融合和胫骨的骨再生(对于称为骨不连合的骨 折)。在用于腰椎融合的hFUSE 的情况下，外科手术首先在于用rhBMP-2的溶液浸透胶原 海绵，然后将海绵放置入预先植入到椎骨之间的空心支架(LT支架)中。重组人BMP_7(根据国际通用命名为依托特明- α )具有与BMP-2相同的治疗适应 症并且构成了两种产品的基础用于胫骨的开放性骨折的0Ρ-1 Implant和用于腰椎融合 的0P-1 Putty。0P-1 Implant由待接纳在0.9%盐水溶液中的包含rhBMP-7和胶原的粉 末组成。然后，将所获得的糊状物在外科手术期间应用在骨折处。0P-1 Putty以两种粉末 的形式存在一种包含rhBMP-7和胶原，另一种包含羧甲基纤维素(CMC)。在外科手术过程 中，CMC溶液用0. 9%盐水溶液来重构并与rhBMP-7和胶原相混合。将如此获得的糊状物应 用在待处理的部位上。从专利申请US2008/014197中可获知骨诱导性植入物，其由下列构成包含矿物 陶瓷的支持物(支架)，完整地粘结在支持物上的固体膜，和成骨试剂。所述支持物优选 地为胶原海绵。所述矿物陶瓷包括钙衍生物，优选地水不溶性矿物基质，例如双相磷酸钙(
，第2页)。所述完整地粘结在植入物上的固体膜应当是不可渗透的，以便限制来自 周围软组织的细胞的进入以及还防止炎性细胞的进入(
，第3页)。这些细胞进入植 入物中被描述为可能导致骨生长降低和治疗失败(
，第1页)。该发明集中于给植入物添加膜，以便改善骨发生。专利申请US2007/0254041描述了以薄片形式的装置，所述薄片包含脱矿质骨基 质(DBM)、胶原颗粒和经物理交联的多糖基质。此外，这种植入物还可以包含成骨物质例如 生长因子。所述经物理交联的多糖用作脱矿质骨颗粒的稳定剂(
，第3页)，基于藻 酸盐的该多糖通过添加氯化钙而交联。专利申请W096/39203描述了具有物理抗性的生物相容的成骨复合材料。这种骨 诱导性材料由脱矿质骨组成，根据所述作者所述，在脱矿质骨存在下、或者在脱矿质骨的蛋 白质提取物存在下、或者在这两种要素存在下才发生骨诱导(第2页第2-5行)。将钙盐或 矿质盐加入到这种材料中。所述矿质盐被描述为可以是氢氧化钠、氯化钠、氯化镁或氢氧化 镁(第17页第4-9行)。所述钙盐可以是可溶性的或不溶性的盐(第17页第20-21行)， 并且优选地为氢氧化钙。待添加的各种不同阳离子(特别是钙)的氢氧化物的选择通过基 质的PH增加这一效应来证实，所述基质的PH增加有利于在该环境中胶原合成的增加(第 15页第7-11行)。该发明涵盖了基于脱矿质骨的新型植入物的形成，其物理和成骨性质通过植入物 的PH增加而得到改善。此外，已证实，特别有利的是，在生长因子和聚合物之间形成复合物，以便使其稳 定、增加其溶解度和/或增加其活性。因此，在以申请人名义的专利申请FR0705536中，可以证实，在BMP-2和两亲性聚 合物之间的复合物的形成尤其使得能够增加非常疏水的并且在生理PH下溶解度低的该蛋 白质的溶解度。在专利申请FR0705536中，申请人还证实，在通过疏水取代基进行官能化的葡聚 糖衍生物存在下，BMP-2的生物活性增加。在体外，这种BMP-2复合物看起来在各方面均优 于单独的BMP-2。然而，仍必需发现使得能够改善这些生长因子(BMP)的性能的制剂，以便能够例 如减少待施用的量。这个问题是许多生长因子制剂所共有的，因为这些蛋白质通常以超过生理剂量几 个数量级的剂量进行使用。申请人:的功劳在于发现了这样的生长因子制剂，其使得能够通过将至少二价的阳 离子的可溶性盐的溶液添加到包含所述生长因子的水凝胶中来改善所述生长因子的活性， 所述至少二价的阳离子的可溶性盐加强该生长因子的效应。令人惊讶地，这种新型制剂使得能够以更小量的生长因子产生相同的成骨效应。本发明涉及由成骨组合物构成的开放植入物，所述成骨组合物至少包含 成骨生长因子/两亲性阴离子多糖复合物， 至少二价的阳离子的可溶性盐，和眷有机支持物， 所述有机支持物不包含脱矿质骨基质。
“开放植入物”是指既不包含膜也不包含外壳并且在其构成方面基本上均一的植 入物，所述膜或外壳可以限制或调节与植入物周围的组织的交换。“脱矿质骨基质”(DBM)是指通过自体骨的酸提取而获得的基质，所述酸提取导致 大多数矿化组分的丧失，但保留了胶原性或非胶原性蛋白质，包括生长因子。此类脱矿质基 质还可以以在用离液剂萃取后的灭活形式制备。“有机支持物”是指由有机基质和/或水凝胶构成的支持物。“有机基质”是指由交联水凝胶和/或胶原构成的基质。所述有机基质是通过聚合物链的化学交联而获得的水凝胶。链间共价键确定 出了有机基质。可以用于构成有机基质的聚合物在题目为Hydrogels for biomedical applications 的 Hoffman 的综述中进行了描述(Adv. Drug Deliv. Rev，2002，43，3-12)。在一个实施方案中，基质选自基于经灭菌的、交联的、纯化的天然胶原的基质。天然聚合物例如胶原是促进细胞附着、迁移和分化的细胞外基质的组分。它们具 有为极度生物相容的优点，并且通过酶促消化机制而降解。基于胶原的基质获得自从牛或 猪的腱或骨中提取的I或IV型纤维胶原。这些胶原首先进行纯化，然后进行交联并随后灭 菌。根据本发明的有机支持物可以以混合物进行使用，以便获得这样的材料，所述材 料可以以具有足以成形甚至模塑的机械性质的材料的形式，或以“油灰(putty)，，的形式存 在，或者胶原或水凝胶起粘合剂作用。还可以使用混合材料，例如将胶原和无机颗粒相联合的基质，其可以以具有强化 的机械性质的复合材料的形式，或以“油灰”的形式存在，或者胶原起粘合剂作用。可使用的无机材料主要地包括基于磷酸钙的陶瓷，例如羟基磷灰石(HA)、磷酸三 钙(TCP)、双相磷酸钙(BCP)或无定形磷酸钙(ACP)，其主要优点是具有非常接近于骨的化 学组成的化学组成。这些材料具有良好的机械性质，并且是免疫学上惰性的。这些材料可 以以各种形式存在，例如粉末、粒料或块料。依赖于其组成，这些材料具有非常不同的降解 速率；因而，羟基磷灰石非常缓慢地(数月)降解，而磷酸三钙更快速地(数周)降解。为 此目的，开发出了双相磷酸钙，因为它们具有中等的吸除速率。已知这些无机材料主要为骨 传导性的。“水凝胶”是指能够吸附大量的水或生物学液体的聚合物的亲水性三维网状物 (Peppas等人，Eur. J. Pharm. Biopharm. 2000, 50，27-46)。此类水凝胶由物理相互作用而构 成，并因此不通过聚合物链的化学交联来获得。在这些聚合物中，可以找到合成聚合物以及天然聚合物。形成水凝胶的多糖例如 ￠11 @ % Polysaccharide hydrogels for modified release formulations 白勺文章中: 行了描述(Coviello 等人，J. Control. Release, 2007,119,5-24)。在一个实施方案中，形成交联或非交联的水凝胶的聚合物选自合成聚合物的组， 其中包括乙二醇和乳酸的共聚物、乙二醇和乙醇酸的共聚物、聚(N-乙烯吡咯烷酮)、聚乙 烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸。在一个实施方案中，形成水凝胶的聚合物选自天然聚合物的组，其中包括透明质 酸、角质素、出芽短梗霉聚糖、果胶、葡聚糖、纤维素和纤维素衍生物、藻酸、黄原胶、角叉菜 聚糖、壳聚糖、软骨素、胶原、明胶、聚赖氨酸、纤维蛋白以及它们的在生物学上可接受的盐。
在一个实施方案中，天然聚合物选自形成水凝胶的多糖的组，其中包括透明质酸、 藻酸、葡聚糖、果胶、纤维素及其衍生物、出芽短梗霉聚糖、黄原胶、角叉菜聚糖、壳聚糖、软 骨素以及它们的在生物学上可接受的盐。在一个实施方案中，天然聚合物选自形成水凝胶的多糖的组，其中包括透明质酸、 藻酸以及它们的在生物学上可接受的盐。“两亲性多糖”是指这样的多糖，其选自通过疏水性衍生物进行官能化的多糖。这些多糖占多数地由(1，4)和/或(1，3)和/或(1，2)类型的糖苷键构成。它们 可以是中性的，即不携带酸官能团，或者是阴离子的且携带酸官能团。它们通过标注为Trp的至少一个色氨酸衍生物进行官能化 所述色氨酸衍生物通过与酸官能团的偶联而嫁接或连接至所述多糖，所述酸官 能团可以是阴离子多糖的酸官能团和/或由连接臂R所携带的酸官能团，所述连接臂R通 过官能团F而与该多糖相连接，所述官能团F由于连接臂R和该中性或阴离子多糖的-OH 官能团之间的偶联而产生，-F为酯官能团、硫酯官能团、酰胺官能团、碳酸酯官能团、氨基甲酸酯官能团、醚官 能团、硫醚官能团或胺官能团，-R为包含1-18个碳的链，其任选地是支化的和/或不饱和的，包含一个或多个杂 原子，例如0、N和/或S，并且具有至少一个酸官能团，· Trp为L-或D-色氨酸衍生物的残基，其从该色氨酸的胺和由基团R所携带的 所述至少一个酸和/或由该阴离子多糖所携带的酸之间的偶联而产生。根据本发明，占多数地包含(1，4)、(1,3)和/或(1，2)类型的糖苷键并通过至少 一个色氨酸衍生物进行官能化的多糖可以符合下述通式I
权利要求
1.由成骨组合物构成的开放植入物，所述成骨组合物至少包含 成骨生长因子， 至少二价的阳离子的可溶性盐，和眷有机支持物， 所述有机支持物不包含脱矿质骨基质。
2.根据权利要求1的植入物，其特征在于，所述支持物由有机基质和/或形成水凝胶的 聚合物构成。
3.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述有机基质为由交联水凝胶 和/或胶原构成的基质。
4.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述基质选自基于经灭菌的、优 选地交联的、纯化的天然胶原的基质。
5.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，该形成交联或非交联的水凝胶 的聚合物选自合成聚合物的组，其中包括乙二醇和乳酸的共聚物、乙二醇和乙醇酸的共聚 物、聚(N-乙烯吡咯烷酮)、聚乙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸。
6.根据权利要求1-5中任一项的植入物，其特征在于，该形成交联或非交联的水凝胶 的聚合物选自天然聚合物的组，其中包括透明质酸、角质素、出芽短梗霉聚糖、果胶、葡聚 糖、纤维素和纤维素衍生物、藻酸、黄原胶、角叉菜聚糖、壳聚糖、软骨素、胶原、明胶、聚赖氨 酸、纤维蛋白以及它们的在生物学上可接受的盐。
7.根据权利要求6的植入物，其特征在于，所述天然聚合物选自形成水凝胶的多糖的 组，其中包括透明质酸、藻酸、葡聚糖、出芽短梗霉聚糖、果胶、纤维素及其衍生物、黄原胶、 角叉菜聚糖、壳聚糖、软骨素以及它们的在生物学上可接受的盐。
8.根据权利要求6的植入物，其特征在于，所述天然聚合物选自形成水凝胶的多糖的 组，其中包括透明质酸、藻酸以及它们的在生物学上可接受的盐。
9.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述组合物呈现为冻干物的形式。
10.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述成骨生长因子选自在治疗 上有活性的BMP(骨形态发生蛋白)。
11.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述成骨生长因子选自 BMP-2 (代勃特明-α )、ΒΜΡ-4、ΒΜΡ-7 (依托特明 _ α )、BMP-14 和 GDF-5。
12.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述成骨蛋白质为BMP-2(代 勃特明- α)。
13.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述成骨蛋白质为GDF-5。
14.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述植入物还包含选自PDGF、 VEGF或FGF的血管生成生长因子。
15.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述至少二价的阳离子为选自 钙、镁或锌阳离子的二价阳离子。
16.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述二价阳离子的可溶性盐为 钙盐，其中钙的抗衡离子选自负氯离子、D-葡糖酸根、甲酸根、D-糖二酸根、乙酸根、L-乳 酸根、谷氨酸根、天冬氨酸根、丙酸根、富马酸根、山梨酸根、碳酸氢根、负溴离子或抗坏血酸根。
17.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述二价阳离子的可溶性盐为 氯化钙。
18.根据权利要求1-15中任一项的植入物，其特征在于，所述至少二价的阳离子为选 自下列的多价阳离子铁阳离子，铝阳离子，或选自聚赖氨酸、精胺、鱼精蛋白和纤维蛋白的 阳离子聚合物，它们是单独的或相组合的。
19.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述两亲性多糖选自通过疏水 性衍生物进行官能化的多糖。
20.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述两亲性多糖选自阴离子多 糖，所述阴离子多糖占多数地包含(1，4)、(1，3)和/或(1，2)类型的糖苷键，通过至少一个 色氨酸衍生物进行官能化，并且符合下述通式I
21.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述两亲性多糖选自下述通式 III的经官能化的阴离子多糖葡聚糖
22.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述两亲性多糖选自通式IX 的包含部分地被疏水性醇取代的羧基官能团的多糖
23.用于制备根据本发明的植入物的方法，其至少包括下列步骤a)提供包含成骨生长因子的溶液，b)提供有机基质和/或形成水凝胶的聚合物，c)将所述包含该生长因子的溶液添加至所述有机基质和/或所述水凝胶，并且任选地 使该混合物均质化，d)将至少二价的阳离子的可溶性盐的溶液添加至在c)中所获得的植入物，e)任选地对在步骤d)中所获得的植入物进行冻干。
24.根据权利要求23的方法，其特征在于，所述有机基质为由交联水凝胶和/或胶原构 成的基质。
25.根据权利要求23的方法，其特征在于，所述基质选自基于经灭菌的、优选地交联 的、纯化的天然胶原的基质。
26.根据权利要求23的方法，其特征在于，该形成交联或非交联的水凝胶的聚合物选 自合成聚合物的组，其中包括乙二醇和乳酸的共聚物、乙二醇和乙醇酸的共聚物、聚(N-乙 烯吡咯烷酮)、聚乙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸。
27.根据权利要求23-26中任一项的方法，其特征在于，该形成交联或非交联的水凝胶的聚合物选自天然聚合物的组，其中包括透明质酸、角质素、果胶、葡聚糖、纤维素和纤维素 衍生物、藻酸、黄原胶、角叉菜聚糖、壳聚糖、软骨素、胶原、明胶、聚赖氨酸、纤维蛋白以及它 们的在生物学上可接受的盐。
28.根据权利要求23的方法，其特征在于，所述天然聚合物选自形成水凝胶的多糖的 组，该组由透明质酸、藻酸、葡聚糖、果胶、纤维素及其衍生物、出芽短梗霉聚糖、黄原胶、角 叉菜聚糖、壳聚糖、软骨素以及它们的在生物学上可接受的盐构成。
29.根据权利要求23的方法，其特征在于，所述天然聚合物选自形成水凝胶的多糖的 组，该组由透明质酸、藻酸以及它们的在生物学上可接受的盐构成。
30.根据权利要求23-29中任一项的方法，其特征在于，所述至少二价的阳离子的可溶 性盐的溶液为二价阳离子的溶液。
31.根据权利要求30的方法，其特征在于，所述二价阳离子的可溶性盐选自镁盐，其中 镁的抗衡离子为负氯离子、D-葡糖酸根、甲酸根、D-糖二酸根、乙酸根、L-乳酸根、谷氨酸 根、天冬氨酸根、丙酸根、富马酸根、山梨酸根、碳酸氢根、负溴离子或抗坏血酸根。
32.根据权利要求31的方法，其特征在于，所述二价阳离子的可溶性盐选自氯化物、 D-葡糖酸盐、甲酸盐、D-糖二酸盐、乙酸盐、L-乳酸盐、谷氨酸盐、天冬氨酸盐、丙酸盐、富马 酸盐、山梨酸盐、碳酸氢盐、溴化物或抗坏血酸盐。
33.根据权利要求31的方法，其特征在于，在步骤d)中，所述二价阳离子的可溶性盐为 氯化钙。
34.根据权利要求23-35中任一项的方法，其特征在于，在步骤a)中，还提供非成骨生 长因子的溶液。
全文摘要
本发明涉及由成骨组合物构成的开放植入物，所述成骨组合物至少包含成骨生长因子/两亲性阴离子多糖复合物，至少二价的阳离子的可溶性盐，和有机支持物，所述有机支持物不包含脱矿质骨基质。在一个实施方案中，所述植入物呈现为冻干物的形式。本发明还涉及其制备方法。
文档编号A61L24/10GK102065882SQ200980113262
公开日2011年5月18日 申请日期2009年4月14日 优先权日2008年4月14日
发明者G·索拉, O·索拉, R·索拉 申请人:阿道恰公司
包含生长因子/两亲性聚合物复合物、阳离子的可溶性盐 和有机支持物的成骨组合物本发明涉及成骨制剂领域，更具体地涉及属于骨形态发生蛋白(BMP)家族的成骨 蛋白的制剂。骨形态发生蛋白(BMP)是参与骨诱导机制的生长因子。也称为成骨蛋白(OP)的 BMP 最初于 1965 年由 Urist 进行了表征(Urist MR. Science 1965 ；150,893) 这些从骨 密质分离出的蛋白质具有在许多动物中诱导骨形成的能力⑴rist MR. Science 1965 ；150, 893)。BMP以前肽的形式进行表达，后者在翻译后成熟之后，具有104至139个残基的 长度。它们彼此之间具有很大的序列同源性并且具有类似的三维结构。特别地，它们具 有6个在形成“半胱氨酸结(cysteine knot) ”的分子内二硫键中所牵涉的半胱氨酸残基 (Scheufler C.2004J. Mol. Biol. 1999 ；287，103 ；Schlunegger MP, J. Mol. Biol. 1993 ；231， 445)。它们中的某些具有还在导致二聚体形成的分子间二硫键中所牵涉的第7个半胱氨酸 (Scheufler C. 2004 J. Mol. Biol. 1999 ；287 :103)。在其活性形式下，BMP装配成同二聚体，甚至异二聚体，如Israel等人所描述的那 样(Israel DI，Growth Factors. 1996 ； 13 (3-4)，291)。二聚体 BMP 与 BMPR 类型的跨膜受 体相互作用(Mundy等人，Growth Factors, 2004, 22 (4), 233) 该识别引发尤其牵涉Smad 蛋白的细胞内信号传导级联，如此导致靶基因的激活或抑制。BMP (除了 BMPl和3外)对于间充质细胞的分化起着直接或间接的作用，导致它们 分化为成骨细胞(Cheng H. , J. Bone and Joint Surgery, 2003, 85A 1544-1552)。此外，它 们还具有趋化性并且诱导增殖和分化。某些重组人BMP，尤其是rhBMP-2和rhBMP_7，清楚地显示出在人中于体内诱导骨 形成的能力并且已被批准用于某些医学应用。因此，将重组人BMP-2 (根据国际通用命名为 代勃特明-α)配制在以hFUSE 的名称(在美国)和以hductOs 的名称(在欧洲)进 行销售的产品中。该产品被指定用于腰椎的融合和胫骨的骨再生(对于称为骨不连合的骨 折)。在用于腰椎融合的hFUSE 的情况下，外科手术首先在于用rhBMP-2的溶液浸透胶原 海绵，然后将海绵放置入预先植入到椎骨之间的空心支架(LT支架)中。重组人BMP_7(根据国际通用命名为依托特明- α )具有与BMP-2相同的治疗适应 症并且构成了两种产品的基础用于胫骨的开放性骨折的0Ρ-1 Implant和用于腰椎融合 的0P-1 Putty。0P-1 Implant由待接纳在0.9%盐水溶液中的包含rhBMP-7和胶原的粉 末组成。然后，将所获得的糊状物在外科手术期间应用在骨折处。0P-1 Putty以两种粉末 的形式存在一种包含rhBMP-7和胶原，另一种包含羧甲基纤维素(CMC)。在外科手术过程 中，CMC溶液用0. 9%盐水溶液来重构并与rhBMP-7和胶原相混合。将如此获得的糊状物应 用在待处理的部位上。从专利申请US2008/014197中可获知骨诱导性植入物，其由下列构成包含矿物 陶瓷的支持物(支架)，完整地粘结在支持物上的固体膜，和成骨试剂。所述支持物优选 地为胶原海绵。所述矿物陶瓷包括钙衍生物，优选地水不溶性矿物基质，例如双相磷酸钙(
，第2页)。所述完整地粘结在植入物上的固体膜应当是不可渗透的，以便限制来自 周围软组织的细胞的进入以及还防止炎性细胞的进入(
，第3页)。这些细胞进入植 入物中被描述为可能导致骨生长降低和治疗失败(
，第1页)。该发明集中于给植入物添加膜，以便改善骨发生。专利申请US2007/0254041描述了以薄片形式的装置，所述薄片包含脱矿质骨基 质(DBM)、胶原颗粒和经物理交联的多糖基质。此外，这种植入物还可以包含成骨物质例如 生长因子。所述经物理交联的多糖用作脱矿质骨颗粒的稳定剂(
，第3页)，基于藻 酸盐的该多糖通过添加氯化钙而交联。专利申请W096/39203描述了具有物理抗性的生物相容的成骨复合材料。这种骨 诱导性材料由脱矿质骨组成，根据所述作者所述，在脱矿质骨存在下、或者在脱矿质骨的蛋 白质提取物存在下、或者在这两种要素存在下才发生骨诱导(第2页第2-5行)。将钙盐或 矿质盐加入到这种材料中。所述矿质盐被描述为可以是氢氧化钠、氯化钠、氯化镁或氢氧化 镁(第17页第4-9行)。所述钙盐可以是可溶性的或不溶性的盐(第17页第20-21行)， 并且优选地为氢氧化钙。待添加的各种不同阳离子(特别是钙)的氢氧化物的选择通过基 质的PH增加这一效应来证实，所述基质的PH增加有利于在该环境中胶原合成的增加(第 15页第7-11行)。该发明涵盖了基于脱矿质骨的新型植入物的形成，其物理和成骨性质通过植入物 的PH增加而得到改善。此外，已证实，特别有利的是，在生长因子和聚合物之间形成复合物，以便使其稳 定、增加其溶解度和/或增加其活性。因此，在以申请人名义的专利申请FR0705536中，可以证实，在BMP-2和两亲性聚 合物之间的复合物的形成尤其使得能够增加非常疏水的并且在生理PH下溶解度低的该蛋 白质的溶解度。在专利申请FR0705536中，申请人还证实，在通过疏水取代基进行官能化的葡聚 糖衍生物存在下，BMP-2的生物活性增加。在体外，这种BMP-2复合物看起来在各方面均优 于单独的BMP-2。然而，仍必需发现使得能够改善这些生长因子(BMP)的性能的制剂，以便能够例 如减少待施用的量。这个问题是许多生长因子制剂所共有的，因为这些蛋白质通常以超过生理剂量几 个数量级的剂量进行使用。申请人:的功劳在于发现了这样的生长因子制剂，其使得能够通过将至少二价的阳 离子的可溶性盐的溶液添加到包含所述生长因子的水凝胶中来改善所述生长因子的活性， 所述至少二价的阳离子的可溶性盐加强该生长因子的效应。令人惊讶地，这种新型制剂使得能够以更小量的生长因子产生相同的成骨效应。本发明涉及由成骨组合物构成的开放植入物，所述成骨组合物至少包含 成骨生长因子/两亲性阴离子多糖复合物， 至少二价的阳离子的可溶性盐，和眷有机支持物， 所述有机支持物不包含脱矿质骨基质。
“开放植入物”是指既不包含膜也不包含外壳并且在其构成方面基本上均一的植 入物，所述膜或外壳可以限制或调节与植入物周围的组织的交换。“脱矿质骨基质”(DBM)是指通过自体骨的酸提取而获得的基质，所述酸提取导致 大多数矿化组分的丧失，但保留了胶原性或非胶原性蛋白质，包括生长因子。此类脱矿质基 质还可以以在用离液剂萃取后的灭活形式制备。“有机支持物”是指由有机基质和/或水凝胶构成的支持物。“有机基质”是指由交联水凝胶和/或胶原构成的基质。所述有机基质是通过聚合物链的化学交联而获得的水凝胶。链间共价键确定 出了有机基质。可以用于构成有机基质的聚合物在题目为Hydrogels for biomedical applications 的 Hoffman 的综述中进行了描述(Adv. Drug Deliv. Rev，2002，43，3-12)。在一个实施方案中，基质选自基于经灭菌的、交联的、纯化的天然胶原的基质。天然聚合物例如胶原是促进细胞附着、迁移和分化的细胞外基质的组分。它们具 有为极度生物相容的优点，并且通过酶促消化机制而降解。基于胶原的基质获得自从牛或 猪的腱或骨中提取的I或IV型纤维胶原。这些胶原首先进行纯化，然后进行交联并随后灭 菌。根据本发明的有机支持物可以以混合物进行使用，以便获得这样的材料，所述材 料可以以具有足以成形甚至模塑的机械性质的材料的形式，或以“油灰(putty)，，的形式存 在，或者胶原或水凝胶起粘合剂作用。还可以使用混合材料，例如将胶原和无机颗粒相联合的基质，其可以以具有强化 的机械性质的复合材料的形式，或以“油灰”的形式存在，或者胶原起粘合剂作用。可使用的无机材料主要地包括基于磷酸钙的陶瓷，例如羟基磷灰石(HA)、磷酸三 钙(TCP)、双相磷酸钙(BCP)或无定形磷酸钙(ACP)，其主要优点是具有非常接近于骨的化 学组成的化学组成。这些材料具有良好的机械性质，并且是免疫学上惰性的。这些材料可 以以各种形式存在，例如粉末、粒料或块料。依赖于其组成，这些材料具有非常不同的降解 速率；因而，羟基磷灰石非常缓慢地(数月)降解，而磷酸三钙更快速地(数周)降解。为 此目的，开发出了双相磷酸钙，因为它们具有中等的吸除速率。已知这些无机材料主要为骨 传导性的。“水凝胶”是指能够吸附大量的水或生物学液体的聚合物的亲水性三维网状物 (Peppas等人，Eur. J. Pharm. Biopharm. 2000, 50，27-46)。此类水凝胶由物理相互作用而构 成，并因此不通过聚合物链的化学交联来获得。在这些聚合物中，可以找到合成聚合物以及天然聚合物。形成水凝胶的多糖例如 ￠11 @ % Polysaccharide hydrogels for modified release formulations 白勺文章中: 行了描述(Coviello 等人，J. Control. Release, 2007,119,5-24)。在一个实施方案中，形成交联或非交联的水凝胶的聚合物选自合成聚合物的组， 其中包括乙二醇和乳酸的共聚物、乙二醇和乙醇酸的共聚物、聚(N-乙烯吡咯烷酮)、聚乙 烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸。在一个实施方案中，形成水凝胶的聚合物选自天然聚合物的组，其中包括透明质 酸、角质素、出芽短梗霉聚糖、果胶、葡聚糖、纤维素和纤维素衍生物、藻酸、黄原胶、角叉菜 聚糖、壳聚糖、软骨素、胶原、明胶、聚赖氨酸、纤维蛋白以及它们的在生物学上可接受的盐。
在一个实施方案中，天然聚合物选自形成水凝胶的多糖的组，其中包括透明质酸、 藻酸、葡聚糖、果胶、纤维素及其衍生物、出芽短梗霉聚糖、黄原胶、角叉菜聚糖、壳聚糖、软 骨素以及它们的在生物学上可接受的盐。在一个实施方案中，天然聚合物选自形成水凝胶的多糖的组，其中包括透明质酸、 藻酸以及它们的在生物学上可接受的盐。“两亲性多糖”是指这样的多糖，其选自通过疏水性衍生物进行官能化的多糖。这些多糖占多数地由(1，4)和/或(1，3)和/或(1，2)类型的糖苷键构成。它们 可以是中性的，即不携带酸官能团，或者是阴离子的且携带酸官能团。它们通过标注为Trp的至少一个色氨酸衍生物进行官能化 所述色氨酸衍生物通过与酸官能团的偶联而嫁接或连接至所述多糖，所述酸官 能团可以是阴离子多糖的酸官能团和/或由连接臂R所携带的酸官能团，所述连接臂R通 过官能团F而与该多糖相连接，所述官能团F由于连接臂R和该中性或阴离子多糖的-OH 官能团之间的偶联而产生，-F为酯官能团、硫酯官能团、酰胺官能团、碳酸酯官能团、氨基甲酸酯官能团、醚官 能团、硫醚官能团或胺官能团，-R为包含1-18个碳的链，其任选地是支化的和/或不饱和的，包含一个或多个杂 原子，例如0、N和/或S，并且具有至少一个酸官能团，· Trp为L-或D-色氨酸衍生物的残基，其从该色氨酸的胺和由基团R所携带的 所述至少一个酸和/或由该阴离子多糖所携带的酸之间的偶联而产生。根据本发明，占多数地包含(1，4)、(1,3)和/或(1，2)类型的糖苷键并通过至少 一个色氨酸衍生物进行官能化的多糖可以符合下述通式I
权利要求
1.由成骨组合物构成的开放植入物，所述成骨组合物至少包含 成骨生长因子， 至少二价的阳离子的可溶性盐，和眷有机支持物， 所述有机支持物不包含脱矿质骨基质。
2.根据权利要求1的植入物，其特征在于，所述支持物由有机基质和/或形成水凝胶的 聚合物构成。
3.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述有机基质为由交联水凝胶 和/或胶原构成的基质。
4.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述基质选自基于经灭菌的、优 选地交联的、纯化的天然胶原的基质。
5.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，该形成交联或非交联的水凝胶 的聚合物选自合成聚合物的组，其中包括乙二醇和乳酸的共聚物、乙二醇和乙醇酸的共聚 物、聚(N-乙烯吡咯烷酮)、聚乙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸。
6.根据权利要求1-5中任一项的植入物，其特征在于，该形成交联或非交联的水凝胶 的聚合物选自天然聚合物的组，其中包括透明质酸、角质素、出芽短梗霉聚糖、果胶、葡聚 糖、纤维素和纤维素衍生物、藻酸、黄原胶、角叉菜聚糖、壳聚糖、软骨素、胶原、明胶、聚赖氨 酸、纤维蛋白以及它们的在生物学上可接受的盐。
7.根据权利要求6的植入物，其特征在于，所述天然聚合物选自形成水凝胶的多糖的 组，其中包括透明质酸、藻酸、葡聚糖、出芽短梗霉聚糖、果胶、纤维素及其衍生物、黄原胶、 角叉菜聚糖、壳聚糖、软骨素以及它们的在生物学上可接受的盐。
8.根据权利要求6的植入物，其特征在于，所述天然聚合物选自形成水凝胶的多糖的 组，其中包括透明质酸、藻酸以及它们的在生物学上可接受的盐。
9.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述组合物呈现为冻干物的形式。
10.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述成骨生长因子选自在治疗 上有活性的BMP(骨形态发生蛋白)。
11.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述成骨生长因子选自 BMP-2 (代勃特明-α )、ΒΜΡ-4、ΒΜΡ-7 (依托特明 _ α )、BMP-14 和 GDF-5。
12.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述成骨蛋白质为BMP-2(代 勃特明- α)。
13.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述成骨蛋白质为GDF-5。
14.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述植入物还包含选自PDGF、 VEGF或FGF的血管生成生长因子。
15.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述至少二价的阳离子为选自 钙、镁或锌阳离子的二价阳离子。
16.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述二价阳离子的可溶性盐为 钙盐，其中钙的抗衡离子选自负氯离子、D-葡糖酸根、甲酸根、D-糖二酸根、乙酸根、L-乳 酸根、谷氨酸根、天冬氨酸根、丙酸根、富马酸根、山梨酸根、碳酸氢根、负溴离子或抗坏血酸根。
17.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述二价阳离子的可溶性盐为 氯化钙。
18.根据权利要求1-15中任一项的植入物，其特征在于，所述至少二价的阳离子为选 自下列的多价阳离子铁阳离子，铝阳离子，或选自聚赖氨酸、精胺、鱼精蛋白和纤维蛋白的 阳离子聚合物，它们是单独的或相组合的。
19.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述两亲性多糖选自通过疏水 性衍生物进行官能化的多糖。
20.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述两亲性多糖选自阴离子多 糖，所述阴离子多糖占多数地包含(1，4)、(1，3)和/或(1，2)类型的糖苷键，通过至少一个 色氨酸衍生物进行官能化，并且符合下述通式I
21.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述两亲性多糖选自下述通式 III的经官能化的阴离子多糖葡聚糖
22.根据前述权利要求中任一项的植入物，其特征在于，所述两亲性多糖选自通式IX 的包含部分地被疏水性醇取代的羧基官能团的多糖
23.用于制备根据本发明的植入物的方法，其至少包括下列步骤a)提供包含成骨生长因子的溶液，b)提供有机基质和/或形成水凝胶的聚合物，c)将所述包含该生长因子的溶液添加至所述有机基质和/或所述水凝胶，并且任选地 使该混合物均质化，d)将至少二价的阳离子的可溶性盐的溶液添加至在c)中所获得的植入物，e)任选地对在步骤d)中所获得的植入物进行冻干。
24.根据权利要求23的方法，其特征在于，所述有机基质为由交联水凝胶和/或胶原构 成的基质。
25.根据权利要求23的方法，其特征在于，所述基质选自基于经灭菌的、优选地交联 的、纯化的天然胶原的基质。
26.根据权利要求23的方法，其特征在于，该形成交联或非交联的水凝胶的聚合物选 自合成聚合物的组，其中包括乙二醇和乳酸的共聚物、乙二醇和乙醇酸的共聚物、聚(N-乙 烯吡咯烷酮)、聚乙烯酸、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸。
27.根据权利要求23-26中任一项的方法，其特征在于，该形成交联或非交联的水凝胶的聚合物选自天然聚合物的组，其中包括透明质酸、角质素、果胶、葡聚糖、纤维素和纤维素 衍生物、藻酸、黄原胶、角叉菜聚糖、壳聚糖、软骨素、胶原、明胶、聚赖氨酸、纤维蛋白以及它 们的在生物学上可接受的盐。
28.根据权利要求23的方法，其特征在于，所述天然聚合物选自形成水凝胶的多糖的 组，该组由透明质酸、藻酸、葡聚糖、果胶、纤维素及其衍生物、出芽短梗霉聚糖、黄原胶、角 叉菜聚糖、壳聚糖、软骨素以及它们的在生物学上可接受的盐构成。
29.根据权利要求23的方法，其特征在于，所述天然聚合物选自形成水凝胶的多糖的 组，该组由透明质酸、藻酸以及它们的在生物学上可接受的盐构成。
30.根据权利要求23-29中任一项的方法，其特征在于，所述至少二价的阳离子的可溶 性盐的溶液为二价阳离子的溶液。
31.根据权利要求30的方法，其特征在于，所述二价阳离子的可溶性盐选自镁盐，其中 镁的抗衡离子为负氯离子、D-葡糖酸根、甲酸根、D-糖二酸根、乙酸根、L-乳酸根、谷氨酸 根、天冬氨酸根、丙酸根、富马酸根、山梨酸根、碳酸氢根、负溴离子或抗坏血酸根。
32.根据权利要求31的方法，其特征在于，所述二价阳离子的可溶性盐选自氯化物、 D-葡糖酸盐、甲酸盐、D-糖二酸盐、乙酸盐、L-乳酸盐、谷氨酸盐、天冬氨酸盐、丙酸盐、富马 酸盐、山梨酸盐、碳酸氢盐、溴化物或抗坏血酸盐。
33.根据权利要求31的方法，其特征在于，在步骤d)中，所述二价阳离子的可溶性盐为 氯化钙。
34.根据权利要求23-35中任一项的方法，其特征在于，在步骤a)中，还提供非成骨生 长因子的溶液。
全文摘要
本发明涉及由成骨组合物构成的开放植入物，所述成骨组合物至少包含成骨生长因子/两亲性阴离子多糖复合物，至少二价的阳离子的可溶性盐，和有机支持物，所述有机支持物不包含脱矿质骨基质。在一个实施方案中，所述植入物呈现为冻干物的形式。本发明还涉及其制备方法。
文档编号A61L24/10GK102065882SQ200980113262
公开日2011年5月18日 申请日期2009年4月14日 优先权日2008年4月14日
发明者G·索拉, O·索拉, R·索拉 申请人:阿道恰公司
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