专利名称：骨移植系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及骨移植系统(bone graft system)且具体涉及包含凝胶组分的骨移植系统。
背景技术：
由于疾病或创伤，外科医生需要替换骨组织。他们在手术期间可使用骨移植物(自体移植物或同种异体移植物)或合成材料来替换骨。在用于替换骨的合成材料类型中，外科医生使用金属(例如不锈钢髋或膝植入物)、聚合物(例如在髋臼窝中的聚乙烯)、陶瓷(例如作为大孔骨移植物的轻磷灰石(hydroxyapatite))或无机_有机复合材料(例如用于固定板的羟磷灰石-聚(乳酸)复合材料)。这些合成性骨替换材料中的多种在体内是不可再吸收的(在适于愈合期的时间内)且不刺激新骨在植入物周围或在植入物内形成。已经特别引人关注的材料包括合成性磷酸钙(CaP)骨移植替代物。该类材料能够以递送系统的形式被递送到所需要的骨再生部位，所述递送系统包含掺合在作为载体的有机聚合物凝胶例如水凝胶(例如基于羧甲基纤维素即CMC的水凝胶)中的颗粒。上述递送系统被设计成改善对CaP颗粒的加工(handling)和便于将骨移植物置于手术部位。载体在体内快速再吸收或溶解(通常在3-30天内)以暴露CaP颗粒用于移植物-骨相互作用。针对载体的加工性、安全性和在体内快速再吸收或溶解的能力对用在这些递送系统中的载体进行选择。通常，在所选载体中的聚合物为天然聚合物(例如胶原或明胶)或被批准的合成聚合物例如羧甲基纤维素(CMC)。载体在骨修复中不发挥活性作用(例如在羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或甘油的情况下)。载体作为加工助剂将活性CaP颗粒携带到骨再生部位，然后溶解 或再吸收。在此提及的载体作为凝胶。通常，凝胶的定义是以重量计主要由液体组成的胶冻状物质，但是其以固体形式存在且在稳态下不显示出流动性。在凝胶中，聚合物链(凝胶的“固相”)存在于凝胶的“液相”中并通过在聚合物链之间的化学交联(例如共价结合)和/或物理相互作用(例如氢键结合或范德华力结合)而相互作用。在聚合物链之间的这些相互作用促成凝胶的结构和粘弹性。水凝胶是一种具体类型的凝胶，其中水构成液相。通常，固相(即聚合物)在适于形成具体水凝胶的条件下分散在水中。例如，酸溶性I型胶原可在稀酸性条件(例如乙酸)下分散(溶解)在水中且当温热至37°C时将形成凝胶(溶液用合适的碱预中和或不预中和)。因为凝胶的形成(胶凝)仅在特定的条件下发生，所以凝胶成分的混合物实际上可能不是凝胶形式。这种未经历胶凝的溶液在本申请中称为“凝胶溶液”。凝胶溶液经历胶凝以形成凝胶。已经证实硅在骨形成和骨代谢中发挥重要作用。因此，已经进行了试图形成含有硅的骨移植材料的研究工作。替换有硅的羟磷灰石材料的合成参见W098/08773和相应的US6, 312，468。尽管已经在动物研究和人体临床研究中证实这些材料加快骨愈合速率，但是这些替换有硅的材料仍是非常难溶的。一些合成性CaP生物材料掺合呈硅酸盐形式的硅离子。实例包括生物活性玻璃、磷灰石-硅灰石玻璃陶瓷、替换有硅的羟磷灰石和替换有硅的磷酸三钙。Guth等人，_Engineering Materials, Bioceramics, 2006, 309-311,第 117-120 页表明，低水平的娃从替换有娃的轻磷灰石中释放到组织培养基中。报道了最大约O. 5 μ g/ml娃。Gough等人，Biomaterials, 2004，25，第2039-2046页报道了发泡的含有硅的生物活性玻璃，将其在培养基中孵育24小时。在所得条件培养基(纯的(neat)或用培养基以1:1或1:4进行稀释)中培养细胞。在纯的洗脱物中报道的硅释放为230 μ g/ml，当在培养基中以1:1进行稀释时报道的硅释放为120 μ g/ml及当在培养基中以1:4进行稀释时报道的硅释放为47 μ g/ml o Xynos 等人,Biochem. Biophys. Res. Commun. , 2000, 276,第 461-465 页报道了含有45%Si02w/w的生物活性玻璃Bioglass45S5。将l%w/v该玻璃的粒子(直径为710-300 μ m)在达尔伯克改良伊格尔培养基(DMEM)中在37°C孵育24小时并过滤除去剩余的粒子。然后在95%空气湿度和5%C02中在37°C为培养基补充10%胎牛血清、2mM1-谷氨酰胺、50U/ml青霉素G、50 u g/ml链霉素B和O. 3 μ g/ml两性霉素B。韩、娃、憐和纳在该溶液中的兀素含量通过电感耦合等离子体分析来确定。Xynos等人报道Si的含量在对照DMEM中为O. 19ppm+/-0. 01 及在 Bioglass45S5 条件 DMEM 中为 16. 58ppm+/_l· 78。PCT/GB2009/002954(尚未公开)描述了较易溶解的替换有硅酸盐的磷酸钙羟磷灰石，其Ca/P比为2. 05-2. 55且Ca/(P+Si)摩尔比小于1. 66。这些替换有硅的羟磷灰石与羟磷灰石陶瓷或先前报道的替换有硅的羟磷灰石陶瓷相比显示出高水平的溶解性且当浸泡在溶液中时释放高水平的硅。例如，与先前报道的替换有硅的羟磷灰石相比，从PCT/GB2009/002954所描述的替换有硅酸盐的羟磷灰石中释放约10-100倍的硅。

发明内容
出于清楚原因，将硅掺合到材料中被本领域技术人员称为替换有硅或替换有硅酸盐。这些术语可互换使用。类似地，“含有硅”、“含有硅酸盐”、“替换有硅”和“替换有硅酸盐”可互换使用。在使用术语“硅离子”的情况下，其是指硅酸盐离子，包括‘硅酸’阴离子即Si044_及可存在于溶液中的硅酸盐离子例如硅酸阴离子的二聚、三聚或寡聚形式。在一个方面，本发明提供骨移植系统，其包含作为骨移植材料的固体无机组分；和水凝胶，其中所述水凝胶含有>2ppm的硅离子，以每百万份所述水凝胶的水性组分的Si的重量份(parts by weight of Si per million of the aqueous component of thehydrogel)计。在本申请中，离子在水凝胶中的‘百万分数’(ppm)是指相对于水凝胶的水性组分的百万分数。对于大多数水凝胶，水性组分为水凝胶的90-99wt%。硅或硅酸盐离子的浓度以每百万份所述水凝胶的水性组分的Si的重量份计。在以该方式表达娃离子的量中，忽略可按其它形式存在于组合物中例如存在于骨移植材料中的硅。在计算中，仅使用硅本身的重量。也就是说，若存在Si044_离子，则使用一个Si原子的重量而非I个Si原子+4个O原子的重量。本发明骨移植系统通过按以下两种方式递送有效的离子而提供有利的骨愈合性质从水凝胶中释放硅离子和固体无机组分对细胞行为进行刺激(例如通过颗粒化学和/或形态学)。细胞由此被刺激以在可被称为‘多阶段’骨修复过程的过程中产生新骨。硅离子包含在水凝胶(其作为载体)中的重要性是，硅在骨形成中的刺激活性可直接得自水凝胶而无需依赖于先前难溶的含有硅的CaP生物材料。该刺激活性仅当相当多的非痕量的硅离子存在于水凝胶中时才实现。已经发现在水凝胶中>2ppm的硅离子水平是有效的。优选>3ppm的水平。特别优选> 5ppm的水平。硅离子在水凝胶的水(液相)中的水平通常大于或等于2ppm且小于或等于2000ppm,优选大于或等于5ppm且小于或等于lOOOppm。本发明骨移植系统的水凝胶通常在约3-30天内溶解在身体中。在植入部位局部释放的硅离子水平取决于该降解速率及植入部位的性质(就流体在该部位的扩散速率而言)。硅离子从凝胶中的每日释放由凝胶的溶解所致且随溶解速率和包含在凝胶中的硅离子量而变化。例如，含有5ppm硅离子且耗时10天溶解的凝胶可提供每日释放O. 5ppm的硅。通常，硅离子从凝胶中的每日释放可为约O. 5_200ppm,优选约 2-100ppm。在本发明中，作为骨移植材料的固体无机组分与水凝胶的比例(体积％)可为99:1-1:99。在优选的实施方案中，所述比例为95:5-20:80。更优选地，其为90:10至50:50。优选地，本发明骨移植系统按体积计大于或等于50%固体无机组分。 在本发明一些实施方案中，所述比例为50:50-80:20。在一些实施方案中，所述比例为 70:30-80:20。当所述骨移植物递送系统的聚合物载体(水凝胶)溶解时，包含在其中的硅离子被释放并可在手术部位刺激骨再生。先前的组合物已经包含单纯用于加工改善的载体。针对载体与身体相互作用的无能性及载体的快速溶解性或再吸收性对这些载体进行选择。本发明人已经发现，适当浓度的硅离子在体外对骨细胞(成骨细胞)增殖、分化、蛋白质表达和基因表达具有刺激作用。例如，使原代人成骨细胞在含有10%FBS和各种浓度即0、0. 56,7. O、14. O和28. Oppm的硅离子(以ppm计并使用硅酸钠溶液加到培养基中)的细胞培养基中培养生长。将细胞培养7或14天并使用商业测定对在细胞裂解物中的DNA总量进行量化。图1和2示出了对于这些不同的硅离子浓度分别在培养7和14天时总DNA的变化。与对照(Oppm娃离子)相比，7-28ppm的娃离子水平在这两个时间点都导致DNA的大量增加且该结果表明这些硅离子浓度对所存在的细胞数目即细胞生长具有积极的作用。这在骨修复中具有意义，因为细胞数目的增加可与较大量的由这些细胞产生的新骨基质相关。本申请描述的骨移植系统和凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。固体无机组分本发明骨移植物递送系统的固体无机组分通常以颗粒或粉末的形式被包含。例如，固体无机组分可按颗粒的形式被包含，所述颗粒的直径为O. OOl-1Omm,更优选为O. 5-5mm且最优选为1_2_。该直径使固体无机组分具有增加的表面积,从而提高骨愈合能力。

在一些实施方案中，固体无机组分以分布在整个水凝胶基质中的粒子形式存在。所述粒子通过水凝胶的聚合物基质来保持。固体无机组分可为合成或非合成的，例如同种异体移植物或DBM(去矿化骨基质)。当然，可存在不止一种骨移植材料且各自独立选择。例如，本发明骨移植系统可包含两种固体无机组分，其中一种为合成的及另一种为非合成的。合适的 固体无机组分包括双相磷酸I丐(biphasic calcium phosphate, BCP)、碳酸钙、羟磷灰石、替换有离子的羟磷灰石、磷酸三钙、硫酸钙、硅酸钙、磷酸八钙、无定形磷酸钙、磷酸氢钙(brushite)、三斜磷钙石、磷酸四钙、焦磷酸钙、生物玻璃(bioglass)、硅酸钙玻璃、基于硅酸钙的玻璃、磷酸钙玻璃、基于磷酸钙的玻璃、基于硅酸钙的玻璃-陶瓷、基于磷酸钙的玻璃-陶瓷、生物活性玻璃、生物活性玻璃-陶瓷、生物相容性玻璃、生物相容性玻璃-陶瓷、氧化招(alumina)和氧化错(zirconia)。双相磷酸钙的实例包括羟磷灰石(Caltl (PO4) 6 (OH) 2)和β _磷酸三钙(Ca3 (PO4) 2)。这些组分的包含比例可为变化的。例如，双相磷酸钙可为50%羟磷灰石和50%磷酸三钙。也可使用其它比例。含有硅的玻璃或玻璃陶瓷的合适实例包括但不限于基于XO-Y2O-SiO2或XO-Y2O-SiO2-P2O5系统的组合物，其中X通常为Ca (钙)和/或Mg (镁)和/或Sr (锶)及Y通常为Na(钠)和/或K(钾)。在这些组合物中，每个X可独立选自Ca、Mg和Sr。每个Y可独立选自Na和K。基于硅酸钙的合适组合物包括结晶硅酸钙相，例如CaSiO3(硅灰石)或在CaO-SiO2系统中的无定形硅酸钙玻璃组合物。优选的固体无机组分包括羟磷灰石和含有硅的羟磷灰石。羟磷灰石的实例为Caltl(PO4)6(OH)215含有硅的羟磷灰石的实例为Ca9.85 (PO4) 4 (SiO4) 2 (OH) y，其中J表示0H_离子的存在量及通常为0_1。y理想地为0，但是反应条件可导致0H_离子的可变存在量(其中形成一些Si2O广而非SiO44O。特别优选用作本发明骨移植系统的固体无机组分的材料是含有硅的羟磷灰石，其Ca/P 比为 2. 05-2. 55 且 Ca/ (P+Si)摩尔比小于1. 66。该类材料参见 PCT/GB2009/002954。这些材料与其它已知的羟磷灰石材料相比具有改善的溶解性。已经发现浸泡在细胞培养基中(O. 5g/50ml)的该类含有硅的羟磷灰石在浸泡I小时后释放17ppm的娃离子。优选地，上述固体组分的娃原子含量为2. 9_6wt%。在一个实施方案中，上述固体组分通过式(I)来表示Ca10_s (P04)6_x (SiO4)x (0H)2_X (I)其中1.1≤X≤2. 0，及δ表示Ca缺乏(Ca deficiency),从而使Ca/(P+Si)摩尔比的值小于1. 667。优选地，1. 2 ≤ X ≤2. O,更优选地，1. 4 ≤X ≤ 2. O且最优选地，1. 6≤x≤2. O。通常理想的是，上述固体组分含有氢氧根离子(hydroxyl ion)。上述材料的实例为如上所述的Ca9.85 (PO4)4 (SiO4)2(OH)ytl已经发现这些类型的含有硅的羟磷灰石与羟磷灰石陶瓷或先前报道的替换有硅的羟磷灰石陶瓷相比呈现高水平的溶解性并当浸泡在溶液中时释放高水平的硅。
含有硅的羟磷灰石的较高硅原子含量是理想的，从而当所述组分存在于水凝胶中时释放较大量的硅离子。在一些实施方案中，所述硅原子含量优选为至少2. 9wt%，更优选为至少3. 5wt%且最优选为至少5wt%。在PCT/GB2009/002954所描述的替换有硅的羟磷灰石类型中，这些值分别等价于至少9. 5wt%、至少11. 5wt%和至少16wt%的娃酸盐(SiO4)含量。所述硅原子含量优选为3. 5-6wt%(ll. 5-20wt%硅酸盐)且更优选为5-6wt%(16_20wt%硅酸盐)。在PCT/GB2009/002954所描述的替换有硅的羟磷灰石类型中，钙与含磷离子的摩尔比(Ca/P比)高于在化学计量的羟磷灰石中观察到的钙与含磷离子的摩尔比(其为10:6或1:0. 6或大小为1. 67的Ca/P比)或在磷酸钙掺有硅酸盐的现有技术材料中观察到的钙与含磷离子的摩尔比。在其中本发明骨移植系统的固体组分为PCT/GB2009/002954所描述的替换有硅的羟磷灰石类型的一个实施方案中，该羟磷灰石的Ca/P摩尔比为至少2. 05。优选地，所述Ca/P摩尔比为至少2.1，更优选为至少2. 2且最优选为至少2. 3。最大所述Ca/P摩尔比为2. 55，优选为2. 5。因此，所述Ca/P摩尔比可为2. 05-2. 55，优选为2. 1-2. 55，更优选为2. 2-2. 5或最优选为2. 3-2. 5。在PCT/GB2009/002954所描述的替换有硅的羟磷灰石类型中，Ca/(P+Si)的摩尔比小于1. 66，优选不超过1. 65，其显著低于其它含有硅的羟磷灰石组合物的Ca/(P+Si)摩尔比即1.667。优选地，所述Ca/(P+Si)摩尔比为1. 50-1. 65，更优选为1. 60-1. 65，更优选为1. 60-1. 64。水凝胶在本发明中，水凝胶用作载体。它可为任何合适的类型，例如包含天然聚合物例如胶原或明胶或生物相容性合成聚合物例如羧甲基纤维素。优选的水凝胶包括具 有聚合物组分的那些水凝胶，所述聚合物组分为羧甲基纤维素、胶原、明胶、甘油、羟 丙基甲基纤维素或合成烯烃或氧化烯烃聚合物。一个实例为氧化乙
烯/氧化丙烯嵌段共聚物(例如PjuiOniex F127或F68，BASF SE)。典型的羧甲基纤维素组分具有中等粘度或高粘度。凝胶溶液的实例包含5重量％的羧甲基纤维素。一些合适的凝胶溶液包含5-40重量％且优选为20-30重量％的氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚物(例如PlumnieR:F127或F68，BASF SE)。也可使用具有不同链长的其它聚合物。水凝胶也可含有上述组分的组合。例如，水凝胶可含有羧甲基纤维素和甘油。已经发现在本发明中甘油的加入改善CMC水凝胶的加工性。凝胶溶液的实例含有5重量％的羧甲基纤维素和10重量％的甘油。凝胶的形成可通过已知方法来实现。例如，可将含有羧甲基纤维素的凝胶溶液加热至约50°C以溶解羧甲基纤维素，然后冷却至室温以进行胶凝。可将含有胶原的凝胶溶液
在约40°C (例如37°C)陈化过夜直到发生胶凝。可将含有piulOnieK'.共聚物的凝胶溶液在约5°C (例如4°C )搅拌过夜以溶解Pluronic、R，然后温热至约40°C (例如37°C )过夜以允许发生胶凝。可选择地，可在约70°C _80°C形成含有pjulOnieK'的凝胶溶液，然后冷却至20°C -400C以进行胶凝。硅离子保持在水凝胶的水性组分(即凝胶的液相)中，从而当凝胶在体内溶解、降解或再吸收时释放硅离子。然后它们可发挥作用以有助于骨修复、愈合等。从水凝胶中递送离子的这种‘降解时释放’机制也适用于可存在于水凝胶中的其它离子。以下更详细地讨论了这些任选的其它添加剂。水凝胶可单独形成，然后将硅离子与其混合以形成上述含有硅的凝胶。可使用合成性骨移植材料，其当与水性聚合物相(水凝胶)混合时将适当水平的硅离子释放到所述水性聚合物相(水凝胶)中。可选择地，可将硅离子源(所述硅离子源也可为含有硅的骨移植材料例如本申请描述的那些含有硅的骨移植材料(能够在体外释放适当水平的硅离子))浸泡在水性溶液(aqueous solution)中以释放娃离子。然后该含有娃的水性溶液可用于制备所述水凝胶。在所述水凝胶中的离子组分在本发明骨移植系统中，水凝胶包含硅离子。硅离子可通过任何合适的方法来掺合，例如将水凝胶与能够将硅离子释放到水凝胶中的含有硅的合成性骨移植物混合，将硅离子源溶解在水性溶液中且然后使用该水性溶液制备水凝胶，或在水性溶液中浸泡能够在体外释放硅离子的含有硅的骨移植材料且然后使用该水性溶液制备水凝胶。硅离子可通过任何合适的离子性硅源来掺合。本申请讨论了将硅离子由硅离子源掺合到水凝胶中的几种方法。将硅离子掺合到凝胶载体中的一种方法是通过由硅离子源直接释放所述离子，直接释放到水凝胶中，或释放到水性溶液中且然后使用所述水性溶液制备水凝胶。例如，硅酸钠或硅酸钙可用作硅离子源。
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在使用硅酸盐的情况下，多种形式是合适的，例如(就硅酸钠而言)Na4Si04、Na2SiO3^ Na2Si2O5^ Na2Si3O7、这些娃酸钠类的水合形式、娃酸钠的无定形组合物等。用作硅离子源的优选硅酸盐是Na2Si03。在使用Na2SiO3的情况下，在水中5_2000ppm的最终浓度可如下得到将O. 0011-0. 436g Na2SiO3溶解在50ml水中。这在以下实施例7(表I)中示出。可将硅酸钠例如Na2SiO3溶解在水中以形成含有硅离子的溶液，然后使用所述含有硅离子的溶液制备水凝胶。另一个实例是使用含有硅的玻璃或玻璃陶瓷或基于硅酸钙的组合物作为硅离子源。含有硅的玻璃或玻璃陶瓷的合适实例包括但不限于以XO-Y2O-SiO2或XO-Y2O-SiO2-P2O5系统为基础的组合物，其中X通常为Ca (钙)和/或Mg (镁)和/或Sr (锶)及Y通常为Na(钠)和/或K(钾)。在这些组合物中，每个X可独立选自Ca、Mg和Sr。每个Y可独立选自Na和K。基于硅酸钙的合适组合物包括结晶硅酸钙相，例如CaSiO3(硅灰石)或在CaO-SiO2系统中的无定形硅酸钙玻璃组合物。用作娃离子源的优选材料为含有娃的轻磷灰石，其Ca/P比为2. 05-2. 55且Ca/(P+Si)摩尔比小于1. 66。该类材料参见PCT/GB2009/002954。这些材料与其它已知的羟磷灰石材料相比具有改善的溶解性。
这些材料及其优选的特征如以上当它们作为本发明骨移植系统的固体组分而被包含时所述。可将上述材料浸泡在水中，从而将硅离子释放到水中。然后可使用由此得到的含有硅离子的溶液制备水凝胶。在一些实施方案中，可将其它离子掺合到水凝胶中，尤其是钙离子和/或磷酸根离子。也就是说，水凝胶可包含硅离子和钙离子、包含硅离子和磷酸根离子或包含硅离子、钙离子和磷酸根离子。已知钙离子和磷酸根离子促进骨再生。本领域技术人员熟知的是，磷酸根离子以多种形式存在而不限于PO/-。磷酸根离子的任何形式可包含在本发明水凝胶中。另外，所述水凝胶可包含其它组分。水凝胶可包含加强骨愈合应答和/或呈现抗菌作用的离子，例如锶离子、镁离子、钾离子、铜离子、钴离子、镍离子、锌离子、硒离子、银离子或氟离子。另外，所述水凝胶可包含活性生物分子，例如生长因子蛋白(例如成骨蛋白)、抗生素(例如庆大霉素)或其它药用药物、细胞因子或抗体。

方法本发明另一个方面是制备骨移植系统的方法，所述方法包括以下步骤将硅离子源与水凝胶混合。在一些实施方案中，该方法包括其它步骤将作为骨移植材料的固体无机组分与水凝胶混合。对硅离子源进行选择，从而使适当水平的硅离子(如上所述)由其释放到水凝胶中。例如，可使用以下替换有娃的磷酸I丐，其能够在体外释放>2ppm(优选>3ppm且更优选^ 5ppm)的硅离子。可选择地，含有硅的玻璃或玻璃陶瓷或基于硅酸钙的组合物可在该方法中用作硅离子源。以上更详细地讨论了合适的硅离子源。在本发明一些实施方案中，硅离子源本身不是骨移植材料。因此，作为骨移植材料的固体无机组分还包含在含有硅的凝胶中以形成本发明骨移植系统。在其它实施方案中，硅离子源本身为骨移植材料并在其已经将硅离子释放到水凝胶中后继续作为骨移植材料。混合物可用作本申请描述的骨移植系统而不作其它变化。可选择地，可将其它固体无机组分(骨移植材料)加到所述混合物中。因此，可将与硅离子源相同或不同且作为骨移植材料的固体无机组分加到所得混合物中以形成本发明骨移植系统。本发明另一个方面为制备骨移植系统的方法，所述方法包括以下步骤(a)在水性溶液中浸泡或溶解合适的硅离子源以形成包含>2ppm硅离子的溶液；(b)使所得水性溶液与聚合物混合以形成凝胶溶液；(c)允许所述凝胶溶液发生胶凝以形成水凝胶；和(d)将固体无机组分与所得水凝胶混合以制备所述骨移植系统。本发明另一个方面提供制备骨移植系统的方法，所述方法包括以下步骤(a)在水性溶液中浸泡或溶解合适的硅离子源以形成包含>2ppm硅离子的溶液；(b)将所得水性溶液与聚合物混合以形成凝胶溶液；(c)将固体无机组分与所述凝胶溶液混合；和(d)允许所述凝胶溶液发生胶凝以形成所述骨移植系统。也就是说，凝胶溶液(含有硅离子和聚合物的水性混合物)的胶凝可在加入固体无机组分前发生或可在加入该组分后发生。因为胶凝仅在某些条件下发生，所以可控制胶凝时间以允许这种变化。在一些实施方案中，在步骤(a)中使用的硅离子源为含有硅的骨移植材料。优选地,娃离子源能够在体外释放>2ppm、优选>3ppm且更优选> 5ppm的娃离子。娃离子在最终聚合物中的水平应该>2ppm,优选>3ppm且更优选> 5ppm。与水凝胶混合的固体无机组分可与浸泡在最初水性溶液中的硅离子源相同或相似，或其可为不同的固体无机组分。可想到的是，宽范围的固体无机组分/水凝胶组合可用在该方法中。在一些实施方案中，硅离子源为硅酸钠。以上更详细地讨论了合适的硅离子源。在一些实施方案中，硅离子源为Na2Si03。在一个优选的实施方案中，硅离子源为含有硅的羟磷灰石，其Ca/P比为
2.05-2. 55 且 Ca/ (P+Si)摩尔比小于1. 66。该类材料参见 PCT/GB2009/002954。证实浸泡在细胞培养基中(O. 5g/50ml)的上述含有硅的羟磷灰石在浸泡I小时后释放17ppm的硅离子。将适量的上述材料在水中浸泡适当的时间，这将由于硅离子从所述材料中释放而得到含有所需硅离子浓度的溶液。然后该含有硅离子的水可通过加入所需聚合物(例如羧甲基纤维素)而用于制备凝胶溶液。然后可将例如呈颗粒或粉末形式的固体无机组分(合成性骨移植材料)与凝胶溶液混合(若在胶凝前加入)或与所得凝胶混合(若在胶凝后加入)。在本发明一些实施方案中，所述硅离子源选自Na2SiO3和在PCT/GB2009/002954中描述的Ca/P比为2. 05-2. 55且Ca/(P+Si)摩尔比小于1. 66的替换有硅酸盐的磷酸钙羟磷灰石类型。所述固体无 机组分可独立选自羟磷灰石和在PCT/GB2009/002954中描述的Ca/P比为2. 05-2. 55且Ca/(P+Si)摩尔比小于1. 66的替换有硅酸盐的磷酸钙羟磷灰石类型。预包装本发明另一个方面提供骨移植物预包装(pre-pack)，其包含(i)固体无机组分，所述固体无机组分为骨移植材料；(ii)脱水水凝胶；和(iii)含有>2ppm硅离子的水性溶液。将所述固体无机组分(例如合成性骨移植物)、所述脱水水凝胶(例如冻干的(Iyophilised)/冷冻干燥的(freeze-dried)含有羧甲基纤维素的水凝胶)和所述水性溶液混合以形成骨移植物递送系统，所述骨移植物递送系统包含所述固体无机组分和含有所需水平的硅离子的水凝胶。如上所述，然后这些离子当水凝胶在体内降解时被释放。在该方法中，对不含有硅离子的水凝胶进行冻干/冷冻干燥。上述水凝胶可含有或可不含有固体无机组分。然后干燥的组分包含固体无机组分和水凝胶的聚合物(例如羧甲基纤维素)，若固体无机组分存在于水凝胶中，则水凝胶的聚合物(例如羧甲基纤维素)粘附于固体无机组分的粒子(例如颗粒)。该冷冻干燥的组分可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。然后其可使用适当体积的含有硅离子的水性溶液来再水化，所述水性溶液为例如无菌水、无菌盐水溶液或骨髓抽出物(bone marrow aspirate),例如在实施例7中描述的含有IOOppm硅离子的溶液。可选择地，对如上所述的含有硅的骨移植系统进行冻干/冷冻干燥，从而使水凝胶的聚合物组分(例如羧甲基纤维素)和硅离子粘附于固体无机组分的粒子(例如颗粒)。也就是说，干燥的组分包含固体无机组分、水凝胶的聚合物和水凝胶的硅离子。该冷冻干燥的组分可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。然后其可使用适当体积的水性溶液来再水化，所述水性溶液为例如无菌水、无菌盐水溶液或骨髓抽出物。因此，本发明另一个方面提供骨移植物预包装，其包含(i)固体无机组分，所述固体无机组分为骨移植材料；(ii)含有一定量硅离子的脱水水凝胶；和(iii)水性溶液；其中硅离子在脱水水凝胶中的量使当与水性溶液混合时形成含有>2ppm硅离子的水凝胶，以每百万份所述水凝胶的水性组分的Si的重量份计。上述预包装允许在适于使用者的时间和地点通过混合这些组分来产生所需骨移植系统。在适当的情况下，上述本发明骨移植系统的所有特征(包括任选和优选的特征)在本发明骨移植物预包装中也是适用的。因此，本发明另一个方面提供由如上所述的骨移植物预包装制备骨移植系统的方法，所述方法包括以下步骤混合组分(i)、(ii)和(iii)。在上述每种方法中，仅明确地讨论了硅离子的掺合。然而，如本申请所述，水凝胶可包含其它组分，例如钙离子或磷酸根离子。这些物质可使用与上述类似的方法来掺合到骨移植系统中，例如在水性溶液中浸泡钙释放组分或通过混合。


图1 :该图示出了用0、0. 56、7、14和28 111硅离子对含有109^^5和各种浓度的硅离子的细胞培养基进行的补充在培养7天后对存在于细胞裂解物中的DNA量(ng)的作用。图2 :该图示出了用 0、0. 56、7、14和28ppm硅离子对含有10%FBS和各种浓度的硅离子的细胞培养基进行的补充在培养14天后对存在于细胞裂解物中的DNA量(ng)的作用。
具体实施例方式本发明实施方案和实验数据现在参考以下非限制性实施例和附图来说明本发明。实施例1含有硅离子的羟磷灰石-羧甲基纤维素凝胶将结晶硅酸钠(Na2SiO3)粉末(O. 218g且其相当于O. 05g硅)溶解在50ml去离子水中(得到含有IOOOppm硅离子的溶液)。测量pH并按需通过加入IMHCl溶液而调节至7-7.8。向所得溶液中加入2. 5g(5wt%)羧甲基纤维素(CMC，钠盐，高粘度)且将混合物在50°C搅拌和加热直到CMC已经溶解。然后将5ml该水凝胶溶液与15ml多孔性(总孔隙率为75%)羟磷灰石(Caltl(PO4)6(OH)2)颗粒(直径为l_2mm)混合，然后冷却至室温以进行胶凝，形成由羟磷灰石颗粒和CMC水凝胶构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统。将该骨移植系统贮存在密封容器中直到进一步使用。该含有硅离子的羟磷灰石-CMC凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。实施例2含有硅离子的羟磷灰石-胶原凝胶
将结晶硅酸钠(Na2SiO3)粉末(O. 218g且其相当于O. 05g硅)溶解在25ml去离子水中(得到含有2000ppm硅离子的溶液)。测量pH并按需通过加入IMHCl溶液而调节M 7-7. 8ο 将酸溶性牛 I 型胶原(acid soluble bovine collagen typel) (lg, 4wt%)加到25ml0. 5M乙酸中并溶解。将该溶液与上述25ml硅离子溶液混合，得到含有IOOOppm硅离子的2wt%胶原溶液。使用IM NaOH将混合物的pH调节至pH为约7.4。然后将5ml该水凝胶溶液与15ml多孔性(总孔隙率为75%)羟磷灰石(Caltl(PO4)6(OH)2)颗粒(直径为l_2mm)混合，形成由羟磷灰石颗粒和胶原水凝胶溶液构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统并将其在37°C陈化过夜直到发生胶凝。将该骨移植系统贮存在密封容器中直到进一步使用。该含有硅离子的羟磷灰石-胶原凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。实施例3含有娃离子的羟磷灰石-PluiOnicfjMIi将结晶硅酸钠(Na2SiO3)粉末(O. 218g且其相当于O. 05g硅)溶解在50ml去离子水中(得到含有IOOOppm硅离子的溶液)。测量pH并按需通过加入IMHCl溶液而调节至7-7. 8。将该溶液冷却至4°C并加入PlulOnie r):F-127 (10g, 20wt%)。将溶液在4°C搅拌过夜
以溶解PimOnieli聚合物。然后将5ml该水凝胶溶液与15ml多孔性(总孔隙率为75%)羟
磷灰石(Caltl(PO4)6(OH)2)颗粒(直径为l-2mm)混合,形成由轻磷灰石颗粒和水
凝胶溶液构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统并将该混合物温热至37°C过夜以进行胶凝。将该骨移植系统贮存在密封容器中直到进一步使用。该含有硅离子的羟磷灰石-P丨UiOiiie"凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。实施例4 含有硅离子的双相磷酸钙-羧甲基纤维素凝胶将结晶硅酸钠(Na2SiO3)粉末(O. 218g且其相当于O. 05g硅)溶解在50ml去离子水中(得到含有IOOOppm硅离子的溶液)。测量pH并按需通过加入IMHCl溶液而调节至7-7.8。向所得溶液中加入2. 5g(5wt%)羧甲基纤维素(CMC，钠盐，高粘度)且将混合物在50°C搅拌和加热直到CMC已经溶解。然后将5ml该水凝胶溶液与15ml多孔性(总孔隙率为75%)双相磷酸钙(50%羟磷灰石(Caltl(PO4)6(OH)2) ; 50% β-磷酸三钙(Ca3(PO4)2))颗粒(直径为1-2_)混合，然后冷却至室温以进行胶凝，形成由双相磷酸钙颗粒和CMC水凝胶构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统。将该骨移植系统贮存在密封容器中直到进一步使用。该含有硅离子的双相磷酸钙-CMC凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。实施例5含有硅离子的双相磷酸钙-胶原凝胶将结晶硅酸钠(Na2SiO3)粉末(O. 218g且其相当于O. 05g硅)溶解在25ml去离子水中(得到含有2000ppm硅离子的溶液)。测量pH并按需通过加入IMHCl溶液而调节至7-7. 8。将酸溶性牛I型胶原(lg，4wt%)加到25ml0. 5M乙酸中并溶解。将该溶液与上述25ml硅离子溶液混合，得到含有IOOOppm硅离子的2wt%胶原溶液。使用IM NaOH将混合物的PH调节至pH为约7. 4。然后将5ml该水凝胶溶液与15ml多孔性(总孔隙率为75%)双相磷酸钙(50%羟磷灰石(Caltl(PO4)6(OH)2) ; 50% β-磷酸三钙(Ca3(PO4)2))颗粒(直径为l-2mm)混合，形成由双相磷酸钙颗粒和胶原水凝胶溶液构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统并将其在37°C陈化过夜直到胶凝。将该骨移植系统贮存在密封容器中直到进一步使用。该含有硅离子的双相磷酸钙-胶原凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。实施例6含有硅离子的双相磷酸钙-PlUronicR'凝胶将结晶硅酸钠(Na2SiO3)粉末(O. 218g且其相当于O. 05g硅)溶解在50ml去离子水中(得到含有IOOOppm硅离子的溶液)。测量pH并按需通过加入IMHCl溶液而调节至7-7. 8。将该溶液冷却至4°C并加入PjLHOnk^F-UTaOg，20wt%)。将溶液在4°C搅拌过
夜以溶解Pluronir聚合物。然后将5ml该水凝胶溶液与15ml多孔性(总孔隙率为75%)双相磷酸钙(50%羟磷灰石(Caltl(PO4)6(OH)2) ; 50% β-磷酸三钙(Ca3(PO4)2))颗粒(直径为l_2mm)混合，形成由双相磷酸钙颗粒和P|utOmeR:水凝胶溶液构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统并将该混合物温热至37°C过夜以进行胶凝。将该骨移植系统贮存在密封容器中直到进一步使用。该含有硅离子的双相磷酸钙-PlulOnieR.凝胶可使用标准工
业方法例如Y辐射来消毒。实施例7 含有硅离子的含硅羟磷灰石-CMC凝胶将结晶硅酸钠(Na2SiO3)粉末(O. 218g且其相当于O. 05g硅)溶解在50ml去离子水中(得到含有IOOOppm硅离子的溶液)。测量pH并按需通过加入IMHCl溶液而调节至7-7. 8。向该溶液中加入2. 5g(5wt%)羧甲基纤维素(CMC，钠盐，高粘度)且将混合物在50°C搅拌和加热直到CMC已经溶解。然后将5ml该水凝胶溶液与15ml多孔性(总孔隙率为75%)含硅羟磷灰石(Caa85(PO4)4(SiO4)2(OH)y)颗粒(直径为l_2mm且含有约5. 2wt%硅离子)混合，然后冷却至室温以进行胶凝，形成由含硅羟磷灰石颗粒和CMC水凝胶构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统。将该骨移植系统贮存在密封容器中直到进一步使用。该含有硅离子的含硅羟磷灰石-CMC凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。实施例8含有硅离子的含硅羟磷灰石-胶原凝胶将结晶硅酸钠(Na2SiO3)粉末(O. 218g且其相当于O. 05g硅)溶解在25ml去离子水中(得到含有2000ppm硅离子的溶液)。测量pH并按需通过加入IMHCl溶液而调节至7-7. 8。将酸溶性牛I型胶原(lg，4wt%)加到25ml0. 5M乙酸中并溶解。将该溶液与上述25ml硅离子溶液混合，得到含有IOOOppm硅离子的2wt%胶原溶液。使用IM NaOH将混合物的PH调节至pH为约7. 4。然后将5ml该水凝胶溶液与15ml多孔性(总孔隙率为75%)含硅羟磷灰石(Ca9.85(P04)4(Si04)2(0H)y)颗粒(直径为l_2mm且含有约5. 2wt%硅离子)混合，形成由含硅羟磷灰石颗粒和胶原水凝胶溶液构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统并将其在37°C陈化过夜直到发生胶凝。将该骨移植系统贮存在密封容器中直到进一步使用。该含有硅离子的含硅羟磷灰石-胶原凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。实施例9含有娃离子的含娃轻磷灰石-Pluronic1!凝胶将结晶硅酸钠(Na2SiO3)粉末(O. 218g且其相当于O. 05g硅)溶解在50ml去离子水中(得到含有IOOOppm硅离子的溶液)。测量pH并按需通过加入IMHCl溶液而调节至7-7. 8。将该溶液冷却至4°C并加入piUIOme.K.: F-127 (10g, 20wt%)。将溶液在4°C搅拌过夜
以溶解PluiOnieu'聚合物。然后将5ml该水凝胶溶液与15ml多孔性(总孔隙率为75%)含硅羟磷灰石(Caa85(PO4)4(SiO4)2(OH)y)颗粒(直径为l-2mm且含有约5. 2wt%硅离子)混合，形成由含硅羟磷灰石颗粒和piuronie 水凝胶溶液构成的合成性骨移植替代物_有机聚合物载体系统并将该混合物温热至37°C过夜以进行胶凝。将该骨移植系统贮存在密封容器中直到进一步使用。该含有硅离子的含硅羟磷灰石-Piuromc^凝胶可使用标准工业方法例如
Y辐射来消毒。实施例10含有硅离子的含硅羟磷灰石-CMC-甘油凝胶将结晶硅酸钠(Na2SiO3)粉末(O. 218g且其相当于O. 05g硅)溶解在50ml去离子水中(得到含有IOOOppm硅离子的溶液)。测量pH并按需通过加入IMHCl溶液而调节至7-7. 8。向该溶液中加入2. 5g(5wt%)羧甲基纤维素(CMC，钠盐，高粘度)和5g甘油且将混合物在50°C搅拌和加热直到CMC已经溶解。然后将5ml该水凝胶溶液与15ml多孔性(总孔隙率为75%)含硅羟磷灰石(Ca9.85 (PO4)4 (SiO4)2 (OH)y)颗粒(直径为l_2mm且含有约
5.2wt%硅离子)混合，然后冷却至室温以进行胶凝，形成由含硅羟磷灰石颗粒和CMC-甘油水凝胶构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统。将该骨移植系统贮存在密封容器中直到进一步使用。该含有硅离子的含硅羟磷灰石-CMC-甘油凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。实施例11含有各种硅离子浓度的骨移植凝胶作为另一个实施例，制备一系列含有硅的溶液以如实施例1-10中任意一个所描述的那样制备凝胶溶液。使用在表I中描述的结晶硅酸钠(Na2SiO3)粉末的量以制备一系列浓度的含有硅的溶液。将表I中的每种量加到50ml去离子水中，得到硅离子的最终浓度为5、10、50、100、250、500、1000和2000ppm的溶液。测量每种溶液的pH并按需通过加入IMHCl溶液而调节至7-7. 8。然后使用这些溶液如实施例1-9所描述的那样制备合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统。表I Na2SiO3粉末的量(g) Si的等价量(g) 硅离子在50ml水中的最终浓度(ppm)
0.00110.000255
0.00220.0005IO
0.0"0.002550
0.0220.005100
0.05450.0125250
0.1090.025500
0.2180.051000
0.4360.102000表I示出了待加到50ml去离子水中以制备含有硅离子的溶液的Na2SiO3粉末的量(g)，其中硅离子的浓度为 5、10、50、100、250、500、1000 和 2000ppm。实施例12`含有来自含硅羟磷灰石的硅离子的羟磷灰石-CMC凝胶将在PCT/GB2009/002954中描述的呈粉末(粒度为75-212 μ m)形式的含有硅的羟磷灰石(Ca9.85(P04)4(Si04)2(0H)y)在去离子水中(O. 5g/50ml)浸泡I小时，这将约20ppm硅离子释放到水中。测量溶液的PH并`按需通过加入IMHCl溶液而调节至7-7. 8。向该溶液中加入2. 5g(5wt%)羧甲基纤维素(CMC，钠盐，高粘度)且将混合物在50°C搅拌和加热直到CMC已经溶解。然后将5ml该水凝胶溶液与15ml多孔性(总孔隙率为75%)羟磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2)颗粒(直径为l-2mm)混合，然后冷却至室温以进行胶凝，形成由羟磷灰石颗粒和CMC水凝胶构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统。将该骨移植系统贮存在密封容器中直到进一步使用。该含有硅离子的羟磷灰石-CMC凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。该方法也可用于制备如实施例2、3、5、6、8和9所描述的具有胶原
和PIuiOniesli的骨移植系统。实施例13含有来自含硅羟磷灰石的硅离子的含硅羟磷灰石-CMC凝胶将在PCT/GB2009/002954中描述的呈粉末(粒度为75-212 μ m)形式的含有硅的羟磷灰石(Ca9.85(P04)4(Si04)2(0H)y)在去离子水中(O. 5g/50ml)浸泡I小时，这将约20ppm硅离子释放到水中。测量溶液的PH并按需通过加入IMHCl溶液而调节至7-7. 8。向该溶液中加入2. 5g(5wt%)羧甲基纤维素(CMC，钠盐，高粘度)且将混合物在50°C搅拌和加热直到CMC已经溶解。然后将5ml该水凝胶溶液与15ml多孔性(总孔隙率为75%)含硅羟磷灰石(Caa85(PO4)4(SiO4)2(OH)y)颗粒(直径为l-2mm且含有约5. 2wt%硅离子)混合，然后冷却至室温以进行胶凝，形成由含硅羟磷灰石颗粒和CMC水凝胶构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统。将该骨移植系统贮存在密封容器中直到进一步使用。该含有硅离子的含硅羟磷灰石-CMC凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。该方法也可用于
制备如实施例2、3、5、6、8和9所描述的具有胶原和PluroniC·的骨移植系统。实施例14含硅羟磷灰石-CMC凝胶将2. 5g(5wt%)羧甲基纤维素(CMC，钠盐，高粘度)加到50ml去离子水中且将混合物在50°C搅拌和加热直到CMC已经溶解。然后将5ml该水凝胶溶液与15ml多孔性(总孔隙率为75%)含硅羟磷灰石(Caa85(PO4)4(SiO4)2(OH)y)颗粒(直径为l_2mm且含有约5. 2wt%硅离子)混合15分钟，然后冷却至室温以进行胶凝，形成由含硅羟磷灰石颗粒和CMC水凝胶构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统。硅离子由所述颗粒释放到所述水凝胶中。将该骨移植系统贮存在密封容器中直到进一步使用。该含硅羟磷灰石-CMC凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。实施例15含硅羟磷灰石-CMC凝胶将2. 5g(5wt%)羧甲基纤维素(CMC，钠盐，高粘度)加到50ml去离子水中且将混合物在50°C搅拌和加热直到CMC已经溶解。然后将5ml该凝胶溶液与15ml多孔性(总孔隙率为75%)含硅羟磷灰石(Caa85(PO4)4(SiO4)2(OH)y)颗粒(直径为l_2mm且含有约5. 2wt%硅离子)混合12小时，然后冷却至室温以进行胶凝，形成由含硅羟磷灰石颗粒和CMC水凝胶构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统。硅离子由所述颗粒释放到所述水凝胶中且与实施例14相比，延长的混合时间即12小时提高了由所述颗粒释放到所述水凝胶中的硅离子量。将该骨移植系统贮存在密封容器中直到进一步使用。该含硅羟磷灰石-CMC凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。实施例16
冻干/冷冻干燥的含硅羟磷灰石-CMC凝胶可对实施例7、实施例10或实施例13-15中任意一个所描述的由含硅羟磷灰石颗粒和CMC水凝胶构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统进行冻干/冷冻干燥以从所述水凝胶中除去水，从而使CMC和硅离子粘附于所述颗粒。该冻干/冷冻干燥的含硅羟磷灰石-CMC凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。然后其可使用适当体积的水性溶液来再水化，所述水性溶液为例如无菌水、无菌盐水溶液或骨髓抽出物。实施例17冻干/冷冻干燥的使用含有硅离子的溶液来再水化的合成性骨移植物-CMC凝胶可对实施例1、4、7、10或12-15中任意一个所描述的由合成性骨移植物颗粒和CMC水凝胶构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统进行冻干/冷冻干燥以从所述水凝胶中除去水，从而使CMC粘附于所述颗粒。该冻干/冷冻干燥的含硅羟磷灰石-CMC凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。然后其可使用适当体积的含有硅离子的水性溶液来再水化，所述水性溶液为例如无菌水、无菌盐水溶液或骨髓抽出物，例如在实施例11中描述的含有200ppm硅离子的溶液。实施例18冻干/冷冻干燥的含硅羟磷灰石-胶原凝胶可对实施例8所描述的或可选择地使用在实施例13-15中就CMC水凝胶所描述的方法而得到的由含硅羟磷灰石颗粒和胶原水凝胶构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统进行冻干/冷冻干燥以从所述水凝胶中除去水，从而使胶原和硅离子粘附于所述颗粒。该冻干/冷冻干燥的含硅羟磷灰石-胶原凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。然后其可使用适当体积的水性溶液来再水化，所述水性溶液为例如无菌水、无菌盐水溶液或骨髓抽出物。实施例19冻干/冷冻干燥的使用含有硅离子的溶液来再水化的合成性骨移植物-胶原凝胶
可对实施例2、5或8中任意一个所描述的或可选择地使用在实施例12-15中就CMC水凝胶所描述的方法而得到的由合成性骨移植物颗粒和胶原水凝胶构成的合成性骨移植替代物-有机聚合物载体系统进行冻干/冷冻干燥以从所述凝胶中除去水，从而使胶原粘附于所述颗粒。该冻干/冷冻干燥的合成性骨移植物-胶原凝胶可使用标准工业方法例如Y辐射来消毒。然后其可使用适当体积的含有硅离子的水性溶液来再水化，所述水性溶液为例如无菌水、无菌盐水溶液或骨髓抽出物，例如在实施例11中描述的含有200ppm硅离子的 溶液。
权利要求
1.一种骨移植系统，其包含 固体无机组分，所述固体无机组分为骨移植材料；和 水凝胶， 其中所述水凝胶含有>2ppm的硅离子，以每百万份所述水凝胶的水性组分的Si的重量份计。
2.权利要求1的骨移植系统，其中所述水凝胶含有>5ppm的硅离子。
3.权利要求1或2的骨移植系统，其中所述固体无机组分与所述水凝胶的体积比为90:10 至 50:50。
4.前述权利要求中任一项的骨移植系统，其中所述固体无机组分呈直径为O.l-5mm的颗粒形式。
5.前述权利要求中任一项的骨移植系统，其中所述固体无机组分包括羟磷灰石或含有硅的羟磷灰石。
6.权利要求5的骨移植系统，其中所述固体无机组分包括Ca/P比为2.05-2. 55且Ca/(P+Si)摩尔比小于1. 66的含有硅的羟磷灰石。
7.权利要求5或6的骨移植系统，其中所述固体无机组分包括含有硅的羟磷灰石，所述含有娃的轻磷灰石的娃原子含量为2. 9_6wt%。
8.权利要求5-7中任一项的骨移植系统，其中所述固体无机组分包括由式(I)表示的化合物 Ca10_ “P04) 6_x (SiO4)x (OH)2_x (I) 其中1.1≤X≤2.0，及 δ表示Ca缺乏，从而使所述Ca/(P+Si)摩尔比的值小于1. 667。
9.权利要求8的骨移植系统，其中1.6 ≤ X ≤ 2. O。
10.权利要求1-4中任一项的骨移植系统，其中所述固体无机组分包括具有式XO-Y2O-SiO2或XO-Y2O-SiO2-P2O5的化合物，其中每个X独立选自Ca、Mg和Sr及每个Y独立选自Na和K。
11.前述权利要求中任一项的骨移植系统，其中所述水凝胶包含羧甲基纤维素、胶原或氧化乙烯/氧化丙烯嵌段共聚物。
12.前述权利要求中任一项的骨移植系统，其中所述水凝胶还含有钙离子。
13.前述权利要求中任一项的骨移植系统，其中所述水凝胶还含有磷酸根离子。
14.前述权利要求中任一项的骨移植系统，其中所述水凝胶还含有选自以下一种或多种元素的离子银、镁、钾、铜、钴、镍、锌、硒、银和氟。
15.制备权利要求1-14中任一项的骨移植系统的方法，所述方法包括以下步骤将硅离子源与水凝胶混合，形成含有>2ppm硅离子的水凝胶，以每百万份所述水凝胶的水性组分的Si的重量份计。
16.权利要求15的方法，其中所述硅离子源选自 (i)硅酸钠； ( )硅酸钙； (iii)具有式XO-Y2O-SiO2或XO-Y2O-SiO2-P2O5的化合物，其中每个X独立选自Ca、Mg和Sr及每个Y独立选自Na和K ;和(iv)轻磷灰石。
17.权利要求16的方法，其中所述硅离子源选自Na4Si04、Na2SiO3^Na2Si2O5^ Na2Si3O7,这些硅酸钠类的水合形式和硅酸钠的无定形组合物。
18.权利要求17的方法，其中所述硅离子源为Na2Si03。
19.权利要求16的方法，其中所述硅离子源选自CaSiO3(硅灰石)和在CaO-SiO2系统中的无定形硅酸钙玻璃组合物。
20.权利要求16的方法，其中所述硅离子源为含有硅的羟磷灰石，所述含有硅的羟磷灰石的Ca/P比为2. 05-2. 55且Ca/ (P+Si)摩尔比小于1. 66。
21.权利要求15-20中任一项的方法，所述方法还包括以下步骤将固体无机组分与所述水凝胶混合，所述固体无机组分为骨移植材料。
22.制备权利要求1-14中任一项的骨移植系统的方法，所述方法包括以下步骤 (a)在水性溶液中浸泡或溶解合适的含有硅的骨移植材料，形成包含>2ppm硅离子的溶液； (b)将所得水性溶液与聚合物混合，形成凝胶溶液； (c)允许所述凝胶溶液发生胶凝，形成水凝胶；和 (d)将固体无机组分与所得水凝胶混合，制备所述骨移植系统。
23.制备权利要求1-14中任一项的骨移植系统的方法，所述方法包括以下步骤 (a)在水性溶液中浸泡或溶解合适的硅离子源，形成包含>2ppm硅离子的溶液； (b)将所得水性溶液与聚合物混合，形成凝胶溶液； (c)将固体无机组分与所述凝胶溶液混合；和 (d)允许所述凝胶溶液发生胶凝，形成所述骨移植系统。
24.一种骨移植物预包装，其包含 (i)固体无机组分，所述固体无机组分为骨移植材料； ( )脱水水凝胶；和 (iii)含有>2ppm硅离子的水性溶液。
25.一种骨移植物预包装，其包含 (i)固体无机组分，所述固体无机组分为骨移植材料； ( )含有一定量硅离子的脱水水凝胶；和 (iii)水性溶液； 其中硅离子在所述脱水水凝胶中的量使当与所述水性溶液混合时形成含有>2ppm硅离子的水凝胶，以每百万份所述水凝胶的水性组分的Si的重量份计。
全文摘要
骨移植系统包含固体无机组分和水凝胶，所述固体无机组分为骨移植材料。水凝胶含有>2ppm的硅离子，以每百万份所述水凝胶的水性组分的Si的重量份计。优选地，固体无机组分包括羟磷灰石或含有硅的羟磷灰石及可为Ca/P比为2.05-2.55且Ca/(P+Si)摩尔比小于1.66的含有硅的羟磷灰石。骨愈合通过递送从水凝胶中释放的硅离子并通过固体无机组分对细胞行为的刺激来促进。
文档编号A61L27/52GK103068416SQ201180041002
公开日2013年4月24日 申请日期2011年6月22日 优先权日2010年6月25日
发明者I.R.吉布森, J.M.S.斯卡科勒, J.C.康韦, B.安娜兹 申请人:阿伯丁大学理事会