CN103796689B - 交联的人或动物组织产品及其制造方法和使用方法 - Google Patents

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Abstract

提供了由具有胺基交联和酯基交联的胶原基材料制成的可降解的生物假体，还提供了它们的形成方法和使用方法。本发明的一些实施方案涉及控制胶原基材料内的胺基交联与酯基交联的比例以提供可调整交联的胶原基材料的方法。一些实施方案提供了制备可降解的生物假体的方法，其包括控制交联以提供部分交联的可降解的生物假体。通过控制胺基交联与酯基交联的比例、通过控制交联水平或通过控制这些特征二者，能合成具有可调整的降解速率的可降解的生物假体。可降解的生物假体的一些实施方案具有调整的以允许它们用于特殊医学应用的降解速率。一些实施方案涉及可降解的生物假体在创伤愈合、组织修复和组织补充中的使用方法。

Description

交联的人或动物组织产品及其制造方法和使用方法
交叉引用
本申请要求2011年7月28日提交的第61/512,801号临时申请的权益，以其整体内容通过引用方式并入本文。
发明背景
发明领域
本发明的实施方案涉及控制胶原交联过程以产生用于医学目的的具有可调整的降解速率的交联产品。其它实施方案涉及由这类方法制成的诸如皮肤替代物和外科网制品的产品，以及在诸如治疗慢性创伤、补充治愈、组织支撑和重建手术等医疗程序中使用这类产品的方法。
相关技术描述
许多医学产品由基于人或动物组织的材料组成。这些医学产品的实例包括，例如，心脏瓣膜、人造血管、膀胱假体、肌腱假体、疝气修补片、外科网制品和皮肤替代物。具体的基于人或动物组织的产品的例证为心脏瓣膜假体。心脏瓣膜假体通常由猪的主动脉瓣膜或牛的心包膜制成。通常通过使用戊二醛或其它交联剂预处理该组织并将该组织缝入弹性金属合金或聚合物支架内来制备这种瓣膜。这些动物组织起始原料主要由胶原组成，其为组织提供了它们所需要的机械强度和弹性。
包括全组织在内的胶原基材料越来越多地用于制备生物医学装置，例如假体移植物。胶原是特征为良好的生物相容性的天然存在的蛋白质。它是脊椎动物的主要结构组分，实际上在身体的包括皮肤、骨骼、软骨和血管在内的每个组织中形成细胞外纤维或网络。作为细胞外基质的天然组分，胶原提供了良好的生理学、各向同性环境，其促进不同细胞类型的生长和功能并且在移植后促进移植接受体的组织在医疗装置中迅速增生。
基于材料中最初存在的胶原纤维束网络的纯度和完整性方面的差异，基本上能鉴别三种类型的胶原基材料。第一种类型包括包含非胶原性物质或细胞的全组织。由于使用全组织，保存了胶原纤维束网络的天然存在的组成和固有的强度和结构。全组织异种移植物已经用于建造心脏瓣膜假体并且用于许多其它生物医学假体。然而，在这类全组织异种移植物中可溶性蛋白、糖蛋白、糖胺聚糖和细胞组分的存在可能诱发移植接受体生物体对移植的免疫反应。
第二种类型的胶原基材料仅包括胶原基质而不含非胶原性物质。由此保存了胶原纤维束网络的天然存在的结构，但材料的抗原性降低。通过去除抗原性非胶原性物质而获得的纤维状胶原材料通常具有合适的机械性质。
第三种类型的胶原基材料为纯化的纤维状胶原。通过首先通过机械作用或酶作用分散或溶解全组织而从全组织中获得纯化的胶原。然后，通过空气干燥、冷冻干燥或沉淀出胶原来重组胶原分散体或胶原溶液。以这种方式能从胶原中获得许多种几何形状，如片状、管状、海绵状或纤维状。然而，所得材料不具有天然存在的纤维状胶原结构的机械强度。
在移植用的胶原基材料的应用，特别是其中供体和受体在系统发育方面关系远的全组织异种移植的应用中存在的主要问题是这些材料倾向于急性排斥。这是导致异种移植物被破坏的快速和剧烈的免疫反应。为了在制造的医疗装置中(特别是生物假体移植物中)使用胶原基材料，它们的耐用性和体内性能通常需要避免急性免疫反应。这能通过交联胶原基材料以抑制材料的抗原性从而防止急性排斥反应来完成。此外，交联用于保留或甚至提高机械性质并用于增强对降解的抗耐性。
能通过物理方法进行交联，包括例如，UV照射和脱水加热交联。这些方法导致直接的但通常低密度的交联。已知用于胶原基材料的若干种化学交联方法。这些方法包括双官能试剂与不同多肽链上的赖氨酸或羟基赖氨酸残基的氨基的反应或者活化谷氨酸和天冬氨酸残基的羧基，随后与另外多肽链的氨基反应以产生酰胺键。
与其它已知方法相比，胶原的戊二醛(GA)交联提供了具有最高交联度的材料。它是目前用于胶原基材料的最常使用的化学交联剂。戊二醛为二醛。醛能够与胶原上的氨基化学相互作用以形成化学键。该交联剂容易得到、便宜并且形成能在相对短的时间段内有效交联组织的水溶液。使用GA交联，能实现胶原基材料的增加的对生物降解的抗耐性、降低的抗原性和改进的机械性质。尽管改善的移植接受体接受性，但使用GA的胶原基材料的交联已显示出在体外和体内均具有细胞毒性特征。此外，使用GA的胶原基材料的交联倾向于导致材料硬化和钙化。
还能通过桥接两个相邻的多肽链上的氨基并使用二异氰酸酯来完成交联。在所述第一步骤中，发生异氰酸酯基团与(羟基)赖氨酸胺基的反应，导致脲键的形成。此后，通过第二异氰酸酯基团与另一胺基的反应来形成交联。二异氰酸酯不显示如在GA交联中观察到的缩合反应。此外，在材料中没有留下残余试剂。然而，缺点是二异氰酸酯的毒性和大多数二异氰酸酯的有限的水溶性。
另一交联方法包括酰基叠氮化物的形成。酰基叠氮化物方法包括活化多肽链中的羧基。活化的基团通过与另一链中的胶原胺基反应而形成交联。首先，通过与醇的反应将羧基酯化。然后，通过与肼(H2N--NH2)的反应将该酯转化为酰肼。通过与亚硝酸钠的酸性溶液的反应形成酰基叠氮化物基团。在低温和碱性pH值下，酰基叠氮化物基团与伯胺基反应以产生酰胺键。该多步反应导致良好的材料性质；然而，需要长的反应时间(例如，7天)。或者，近来已经开发了不需要酯化步骤和使用肼的方法。在该方法中，通过与叠氮磷酸二苯酯(DPPA)的反应在一个单一步骤中将羧基转化为酰基叠氮化物。这显著增加了反应速率；然而，反应在有机溶剂(例如，DMF)中进行，这是不期望的。
此外，水溶性碳二亚胺能用于活化胶原中的谷氨酸和天冬氨酸部分的游离羧基。使用诸如1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺·HCl(EDC)的碳二亚胺活化羧基，产生O-酰基异脲基团。通过具有脲作为离去基团的(羟基)赖氨酸残基的游离胺基的亲核进攻的缩合反应导致酰胺交联的形成。还能将O-酰基异脲水解或重排为N-酰基脲，其更稳定并且不反应以形成交联。然而，N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的添加防止该重排。在NHS的存在下，能将O-酰基异脲转化为NHS活化的羧基，其也能与游离的胺基反应以形成交联。NHS的添加增加了反应速率。此外，使用EDC和NHS的交联提供了具有高度交联的胶原材料；然而，它也导致具有低的抗拉强度的材料。
然而，另一交联方法使用环氧化合物来交联胶原。参见例如，第4,806,595号(Noishiki等人)、第5,080,670号(Imamura等人)、第5,880,242号(Hu等人)、第6,117,979号(Hendriks等人)和第7,918,899号(Girardot等人)美国专利。在适当条件下，环氧化合物(即，环氧化物)能与包括胺基和羧酸基团在内的许多官能团经历酸催化和碱催化的反应。通常，在碱性pH(例如，pH8-10)下进行胶原与环氧化物的交联，结果通过胶原的游离胺基发生交联。
所有这些交联方法的共同目标是“完全交联”胶原(通常认为实现其中至少80%的胶原分子交联)以产生具有低免疫原性和对由宿主身体的酶进攻的高抗耐性(因此非常长期的耐用性)的产品。然而，仍亟需产生如下产品，特别是胶原基材料，其具有良好的耐用性(定义为在移植后保持高强度)但预期在治愈过程中其降解使得当治愈过程完成时其基本上完全溶解。
尽管许多交联剂是可使用的，但目前用于普通外科手术重建的假体胶原材料的降解特征谱仅分为两个类别：1)当使用时迅速生物再吸收的那些假体胶原材料，或2)在使用中持续长于一年的并为了全部意图和目的为非生物再吸收的那些假体胶原材料。在迅速生物再吸收的材料的类别内，两类生物假体胶原材料占优势。第一种这类材料是未被交联的胶原基材料(例如，天然胶原)。第二种这类材料是完全交联的但具有诸如酯基交联的可水解的交联的胶原。通常，迅速生物再吸收的胶原材料正常情况下在体内条件下(例如在创伤或手术部位中)具有6至8周的功能持续时间。在更多的蛋白水解环境中，例如在诸如糖尿病足部溃疡的慢性创伤中，生物再吸收所花费的时间可能甚至更少。在生物降解过程中，这些可迅速生物再吸收的胶原性材料在创伤被完全治愈之前经常过早地失去强度和其它重要的功能性特征，从而损害了医疗程序的长期成效。
非生物再吸收的细胞外胶原基质在历史上是具有不可水解交联的完全交联的材料。典型的实例包括具有胺基交联的胶原。胺基交联提供了在体内生物环境中为非生物再吸收的材料。目前，当用于外科手术修复或重建时，具有不可水解交联的完全交联的细胞外胶原材料倾向于持续许多年，即使不是终生。尽管这种材料在治愈过程中保留强度，但它们的长期存在可能会带来问题。
发明概述
鉴于目前胶原基生物材料的局限性，本申请的一些实施方案提供了合成可降解的生物假体(或单独的可降解的生物假体)、可降解的生物假体的组合物、由其制备的产品以及使用所述产品和组合物的方法。一些实施方案提供了制备可降解的生物假体的方法。在一个实施方案中，方法包括提供胶原基材料，将所述胶原基材料暴露于具有8.0至10.5(或约8.0至约10.5)的pH的第一缓冲溶液第一时间段以提供处理的胶原基材料，其中所述第一缓冲溶液包含一定浓度的第一交联剂，将该处理的胶原基材料暴露于具有3.0至5.5(或约3.0至约5.5)的pH的第二缓冲溶液第二时间段以提供可调整交联的胶原基材料，其中所述第二缓冲溶液包含一定浓度的第二交联剂，以及分离所述可调整交联的胶原基材料以提供可降解的生物假体。在一些实施方案中，提供了由上述方法制备的生物假体。
制备可降解的生物假体的方法的另一实施方案包括提供胶原基材料，并可控制地交联该胶原使得仅一部分胶原被交联。在一些实施方案中，提供了由上述方法制备的生物假体。在下面描述了制备生物可降解的生物假体的其它方法。
在一些实施方案中，提供了交联的胶原基材料。在一个实施方案中，提供了包含由下式表示的交联A和交联B的交联的胶原基材料
其中表示胶原链，R1为R2为且R3和R4独立地选自-(CH2)n-和-(O(CH2)n)m-，其中n和m独立地为1-6的整数，且在胶原链上的游离胺(-NH2)的量为50%至85%(或约50%至约85%)。在下面描述了制备生物可降解的生物假体的其它方法。
一些实施方案提供了包含含有交联A和交联B的交联的胶原基材料的可降解的生物假体：
其中表示胶原链，R1为R2为且R3和R4独立地选自-(CH2)n-和-(O(CH2)n)m-，其中n和m独立地为1-6的整数，且胶原链上的游离胺(-NH2)的量为50%至85%(或约50%至约85%)。
一些实施方案提供了包含可调整交联的胶原基材料的可降解的生物假体。在一个实施方案中，胶原基材料包含胶原链，所述胶原链进一步包含胺基交联和酯基交联，并且当进行链霉蛋白酶消化分析时该可调整交联的胶原基材料的降解速率为每小时0.2%至1.0%(或约0.2%至约1.0%)。在下面描述了制备生物可降解的生物假体的其它方法。
在另一实施方案中，提供了包含生物皮肤替代物的可降解的生物假体，所述生物皮肤替代物包含20%至80%(或约20%至约80%)交联的胶原。
一些实施方案提供了治疗组织缺损的方法。在一个实施方案中，所述方法包括将上述或本文其它处描述的可降解的生物假体放置在组织缺损之处、之上或之内，其中该可降解的生物假体包含交联的胶原基材料，该交联的胶原基材料当进行链霉蛋白酶消化分析时具有约0.2%至约1.0%/小时的降解速率。
一些实施方案提供了治疗创伤的方法。在一个实施方案中，所述方法包括识别需要可降解的生物假体以帮助治愈创伤的患者，测定该创伤治愈的近似速率，选择包含可调整交联的胶原基材料的可降解的生物假体，该可调整交联的胶原基材料具有与该创伤的治愈速率相似的降解速率，以及将该可降解的生物假体植入到所述创伤之上或之内。
在另一实施方案中，治疗创伤的方法包括提供包含部分交联的胶原的生物皮肤替代物，以及在该创伤之上放置该皮肤替代物，其中该皮肤替代物以与创伤治愈速率相同的速率或近似相同的速率进行降解。在下面描述治疗方法的其它实施方案。这类方法可使用本文描述的任何组合物、材料、生物假体或其它结构。
附图的简要说明
图1是描述合成可调整交联的胶原基生物假体的方法的实施方案的流程图。
图2描述了使用本文描述的方法制备的交联的胶原基材料的一个实施方案。
图3是显示实施例1-7和天然胶原的收缩温度的图表。
图4是显示实施例1-7和天然胶原对蛋白酶消化的抗耐性的图表。
图5是显示实施例1-7和天然胶原的降解速率(以每小时损失的%质量计)的图表。
本发明一些实施方案的详细描述
本公开涉及组合物以及合成和使用可调整交联的胶原基动物或人组织以提供具有可调整降解速率的生物假体装置的方法。
如本文使用的，术语“胶原基材料”是指已从动物或人组织切除的材料，其可能是或可能不是交联的。取决于天然组织的加工水平，胶原基材料可包含胶原、原胶原、胶原原纤维或胶原纤维。胶原以氨基酸链的三股螺旋形式存在。称为原胶原的这些三股螺旋链进一步聚集从而形成胶原原纤维。这些胶原原纤维聚集从而形成胶原纤维。
如本文使用的，术语“胶原链”是指原胶原、胶原原纤维和/或胶原纤维。胶原链具有反应性的侧(pendent)胺基(-NH2)和羧酸基(-COOH)。这些胺基和羧酸基在胶原链之间容易与各种交联剂交联以形成具有改善的居中性质的结构。能通过利用胶原链上的侧反应基团进行交联。
如本文使用的，术语“降解时间”是指胶原基材料完全降解或降解至它不再发挥其预期医学目的的程度所花费的时间量。
如本文使用的，术语“二环氧化物”是指具有两个反应性环氧化物官能度的化合物。环氧化物长期以来一直用作胶原的交联剂，这是因为当完全反应时，环氧化物交联降低了胶原的免疫原性同时改善材料的物理性质。有用的二环氧化物可包括但不限于乙二醇二缩水甘油醚、丙三醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、二乙二醇二缩水甘油醚、三乙二醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、二丙二醇二缩水甘油醚和聚丁二烯、二缩水甘油醚。能用于交联胶原链的二环氧化物的实例为1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDGE)。
如本文使用的，术语“交联剂”可能是指二环氧化物或具有三个以上侧(pendent)环氧化物官能团的化合物。有用的交联剂可包括但不限于上述二环氧化物、丙三醇三缩水甘油醚、山梨糖醇聚缩水甘油醚、聚丙三醇聚缩水甘油醚、季戊四醇聚缩水甘油醚、双甘油聚缩水甘油醚、丙三醇聚缩水甘油醚和三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚。
在伤口愈合、普通外科手术和整形外科手术领域中未满足的需求是需要能被调整以每隔一段时间(例如，大于8周但小于1年)降解的胶原基材料。能实施该调整的降解速率以适合各个具体疾病状态的治愈周期。这些疾病状态的实例包括仅举几个例子诸如疝气修复、糖尿病足部溃疡治愈和整形外科肌腱修复的治疗程序。本发明的实施方案的目标是具有可调整的降解时间的组合物。
本发明的一些实施方案涉及控制胶原基材料内胺基交联与酯基交联的比例以提供可调整交联的胶原基材料。本发明的发明人出乎意料地发现通过控制在使用环氧化物的胶原基材料的交联过程中的pH和反应时间，能获得可调整交联的胶原基材料。尽管不受任何特定理论束缚，本发明人发现通过控制反应的pH，能控制胶原基材料中胺基交联(交联A)与酯基交联(交联B)的比例从而提供具有可控制调整的降解速率的生物假体。如前面所述，胺基交联形成稳定的键。因此，胺基交联的比例越高，胶原基材料的降解速率越低。或者，酯基交联在体内迅速水解。因此，酯基交联的比例越高，胶原基材料的降解速率越高。通过控制胺基交联和酯基交联的比例，能将降解速率可适应性地调节为临床相关的时间帧。
在一些实施方案中，已经表明，二环氧化物BDDGE在4%w/v的浓度、低于6的pH和160小时的反应时间下完全交联胶原。如本文使用的，术语“%重量/体积”或“%w/v”是指溶质的重量(g)/溶液的体积(mL)×100。认为在低pH(例如，3.0-5.5pH)下，交联主要通过胶原链上的羧酸盐与BDDGE上的环氧化物的反应而发生。在低pH下，认为胶原链的羧酸比胶原链的胺基更亲核。在低pH下，一定量的羧酸基团以羧酸盐(-RCOO)形式存在，其在一定程度上是亲核的，而胺基主要被质子化以形成伯铵其不是亲核的。因此，在与环氧化物交联剂的反应中，羧酸盐优先充当亲核试剂。生成的官能团是酯，由此形成酯基交联(如下所示)。
表示胶原链
酯基交联容易被水解并且可迅速生物再吸收。因此，使用酯基交联的完全交联的胶原的降解时间接近天然胶原的降解时间，约8周或更少。因此，尽管比天然胶原改进了免疫原性，但是通过这些酯基的交联对减慢天然胶原的降解速率帮助甚少。通过相比于以小时测量的时间单位在质量方面的%损失来测量胶原的降解速率。本领域技术人员还认识到当在低pH下进行基于二环氧化物的交联时，可能形成一定量的胺基交联以及基于羧酸盐和胺与二环氧化物(异交联)的反应的交联。
还已知使用BDDGE在9.2pH下交联胶原160小时将完全交联该胶原。尽管不受任何特定机制束缚，但认为该交联主要通过胶原链上的胺基发生，其在较高pH下在一定程度上以高亲核性的游离胺(-R’NH2)形式存在。由胺与环氧化物的反应生成的官能团为胺，因此这是胺基交联。
表示胶原链
这些胺基交联产生具有在体内超过一年的降解速率的非生物再吸收性材料。由于胺基交联如此强健，因此它在典型的体内条件下不容易降解。本领域技术人员也认识到当在高pH下进行基于二环氧化物的交联时，可能形成一定量的酯基交联以及基于羧酸盐和胺与二环氧化物(异交联)的反应的交联。
在一些实施方案中，反应时间足够长以确保胶原链的基本完全的交联。这些胶原链的基本完全的交联对于1)赋予交联的胶原基材料良好的机械性质以及2)减少与交联的胶原基材料结合的未反应的侧环氧化物官能团的数量从而降低细胞毒性可能是至关重要。在一些实施方案中，反应时间足以将侧环氧化物的数量减少至使得生成的材料为生物相容的程度。因此，目前策略的实施方案产生具有高度可调整性和生物相容性的交联材料。
在一些实施方案中，能通过控制在第一pH下将胶原基材料暴露于二环氧化物的缓冲溶液的时间量，然后通过控制在第二pH下将处理的材料暴露于二环氧化物的第二缓冲溶液的时间量来调整交联A与交联B的比例。
本发明的实施方案提供了制备包含胶原基材料的可降解的生物假体(例如，移植物或可移植装置，或局部应用的伤口敷料)的方法，所述胶原基材料已被可控地交联并且旨在设计为在体内在规定的时段内降解，这样的时间通常小于一年。在一些实施方案中，这些方法还涉及部分交联该胶原基材料。有利地，这些方法产生具有可预测的和可重复的中等程度的交联、可变的交联稳定性和在移植后中等/可调整的酶消化抗耐性的材料。
制备生物假体的方法
一些实施方案提供了制备图1所示的可降解的生物假体的方法。第一步骤101包括提供胶原基材料。在一些实施方案中，将动物或人组织切开并经历脱细胞化过程以产生胶原基材料。在一些实施方案中，取决于自然组织的处理水平，胶原基材料可为胶原、原胶原、胶原原纤维或胶原纤维。在一些实施方案中，从动物的心包膜或人的心包中切离胶原基材料。
步骤102包括在第一pH下将胶原基材料暴露于包含第一交联剂的第一缓冲溶液中第一时间段以提供处理的胶原基材料。在一些实施方案中，所述第一pH足够高以产生主要为胺基交联的交联。在一些实施方案中，所述第一缓冲溶液具有8.0至10.5(或约8.0至约10.5)的pH。在一些实施方案中，所述第一缓冲溶液的pH可为8.9至9.5(或约8.9至约9.5)、9.0至9.4(或约9.0至约9.4)或9.1至9.3(或约9.1至约9.3)。在一些实施方案中，所述第一缓冲溶液的pH可为9.2(或约9.2)。所述第一溶液中第一交联剂的浓度可为1%至10%(或约1%至约10%)(w/v)、2%至8%(或约2%至约8%)(w/v)、3%至7%(或约3%至约7%)(w/v)或4%至6%(或约4%至约6%)(w/v)。在一些实施方案中，所述第一溶液中第一交联剂的浓度为4%(或约4%)(w/v)。用于该交联反应的第一时间段取决于所期望的交联水平，并且可为0.5小时至64小时(或约0.5小时至约64小时)。在一些实施方案中，所述第一时间段可为1小时至60小时(或约1小时至约60小时)、10小时至50小时(或约10小时至约50小时)或20小时至40小时(或约20小时至约40小时)。在一些实施方案中，所述第一时间段可为0.5小时至10小时(或约0.5小时至约10小时)、10小时至20小时(或约10小时至约20小时)、20小时至30小时(或约20小时至约30小时)、30小时至40小时(或约30小时至约40小时)、40小时至50小时(或约40小时至约50小时)、50小时至60小时(或约50小时至约60小时)或60小时至64小时(或约60小时至约64小时)。在一些实施方案中，处理的胶原基材料包含部分交联的胶原链和主要为胺基交联的交联。
步骤103包括在低pH下将处理的胶原基材料暴露于包含第二交联剂的第二缓冲溶液中第二时间段以提供可调整交联的胶原基材料。所述第二缓冲溶液的pH足够低以产生主要为酯基交联的交联。在一些实施方案中，所述第二缓冲溶液的pH可为3.0至5.5(或约3.0至约5.5)。在一些实施方案中，所述第二缓冲溶液的pH可为4.2至4.8(或约4.2至约4.8)、4.3至4.7(或约4.3至约4.7)或4.4至4.6(或约4.4至约4.6)。在一些实施方案中，所述第二缓冲溶液的pH可为4.5(或约4.5)。所述第二溶液中第二交联剂的浓度可为1%至10%(或约1%至约10%)(w/v)、2%至8%(或约2%至约8%)(w/v)、3%至7%(或约3%至约7%)(w/v)或4%至6%(或约4%至约6%)(w/v)。在一些实施方案中，所述第二溶液中第二交联剂浓度为4%(或约4%)(w/v)。用于交联的第二时间段可为100小时至160小时(或约100小时至约160小时)。在一些实施方案中，用于交联的第二时间段可为100小时至170小时(或约100小时至约170小时)、110小时至160小时(或约110小时至约160小时)、120小时至150小时(或约120小时至约150小时)或130小时至140小时(或约130小时至约140小时)。在一些实施方案中，用于该交联的第二时间段可为100小时至110小时(或约100小时至约110小时)、110小时至120小时(或约110小时至约120小时)、120小时至130小时(或约120小时至约130小时)、130小时至140小时(或约130小时至约140小时)、140小时至150小时(或约140小时至约150小时)、150小时至160小时(或约150小时至约160小时)或160至170小时(或约160小时至约170小时)。在一些实施方案中，可将用于交联的第二时间段进行超过170小时的时间。
在一些实施方案中，用于所述交联的第二时间段足以将侧环氧化物的量减少至材料不再是细胞毒性的程度。
在一些实施方案中，所述第一缓冲溶液和第二缓冲溶液的总暴露时间(所述第一时间段和所述第二时间段的总和)使得生成的可调整交联的胶原基材料基本上完全交联。在一些实施方案中，总暴露时间足以提供如下材料：其包含足够少的量的游离的侧环氧化物使其为生物相容的材料。在一些实施方案中，所述第一时间段和所述第二时间段的总和为100.5小时至110小时(或约100.5小时至约110小时)、110小时至120小时(或约110小时至约120小时)、120小时至130小时(或约120小时至约130小时)、130小时至140小时(或约130小时至约140小时)、140小时至150小时(或约140小时至约150小时)和/或150小时至160小时(或约150小时至约160小时)。在一些实施方案中，所述第一时间段和所述第二时间段的总和为160小时(或约160小时)。在一些实施方案中，所述第一时间段和第二时间段的总和长于160小时。
或者，在一些实施方案中，可将步骤102和103中的缓冲溶液的pH和反应时间颠倒。在一些实施方案中，在步骤103之前进行步骤102。在其它实施方案中，步骤102可在步骤103之后。可首先将胶原基材料暴露于具有低pH的交联剂溶液中，然后暴露于具有高pH的第二交联剂溶液。在该情况下，第一缓冲溶液具有低pH，而第二缓冲溶液具有高pH。
步骤102和103中的交联剂(第一交联剂和第二交联剂)可以为环氧化物。在一些实施方案中，第一交联剂和第二交联剂可为二环氧化物。在一些实施方案中，第一交联剂和第二交联剂独立地选自乙二醇二缩水甘油醚、丙三醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚和丁二醇二缩水甘油醚。在一些实施方案中，第一交联剂和第二交联剂相同。在一些实施方案中，第一交联剂和第二交联剂为BDDGE。在一些实施方案中，可用于本发明的第一交联剂和第二交联剂为水溶性、非聚合的环氧化物，如多元醇聚缩水甘油醚。
步骤104包括分离可调整交联的胶原基材料以提供可降解的生物假体。可调整交联的胶原基材料包括交联A和交联B。在一些实施方案中，交联A与交联B的比例为90:10至10:90(或约90:10至约10:90)、80:20至20:80(或约80:20至约20:80)、70:30至30:70(或约70:30至约30:70)、60:40至40:60(或约60:40至约40:60)或1:1(或约1:1)。在一些实施方案中，第一溶液中第一交联剂的浓度可为1%至10%(或约1%至约10%)(w/v)、2%至8%(或约2%至约8%)(w/v)、3%至7%(或约3%至约7%)(w/v)或4%至6%(或约4%至约6%)(w/v)或4%(或约4%)。在一些实施方案中，第二溶液中第二交联剂的浓度可为1%至10%(或约1%至约10%)(w/v)、2%至8%(或约2%至约8%)(w/v)、3%至7%(或约3%至约7%)(w/v)或4%至6%(或约4%至约6%)(w/v)或4%(或约4%)。
在一些实施方案中，相对于在暴露于任何交联剂之前的胶原基材料上的游离胺的数量，交联的胶原基材料上的游离胺的量为50%至85%(或约50%至约85%)、60%至75%(或约60%至约75%)、65%至70%(或约65%至约70%)或65%至70%(或约65%至约70%)。
一些实施方案提供了制备可降解的生物假体的方法，其包括控制交联以提供部分交联的可降解的生物假体。在一些实施方案中，为了产生部分交联的可降解的生物假体，能将交联反应减慢。在一些实施方案中，例如，能通过降低交联剂的浓度减慢交联反应，例如在溶液中交联剂的浓度从10%降低至1%(或从约10%降低至约1%)。在一些实施方案中，能将交联剂的浓度控制在1%至2%(或约1%至约2%)、2%至3%(或约2%至约3%)、3%至4%(或约3%至约4%)、4%至5%(或约4%至约5%)、5%至6%(或约5%至约6%)、6%至7%(或约6%至约7%)、7%至8%(或约7%至约8%)、8%至9%(或约8%至约9%)或9%至10%(或约9%至约10%)的范围内。
在一些实施方案中，所述方法包括在碱性或酸性pH下在水性介质中将交联剂与胶原基材料混合以与预定部分的胶原胺基或羧基反应从而形成可降解的生物假体。
在一些实施方案中，能通过降低意欲与胶原羧基反应的交联反应剂的酸度或降低意欲与胶原胺基反应的交联反应剂的碱度来减慢交联反应。在一些实施方案中，能例如通过降低交联反应发生的温度来减慢交联反应。在一些实施方案中，能例如通过降低交联反应发生的压力来减慢交联反应。
在一些实施方案中，为了产生部分交联的可降解的生物假体，减少将胶原基材料暴露于交联反应剂的时间长度。在一些实施方案中，为了产生部分交联的可降解的生物假体，通过化学或物理手段遮蔽胶原基材料，仅允许一部分的胶原基材料暴露于交联反应剂。在一些实施方案中，产生部分交联的可降解的生物假体的另外方法是仅将一部分的或小于所有表面的胶原基材料暴露于交联反应剂。
能单独地或以任意组合形式使用所有前述这些减慢交联反应或缩短反应时间，或减慢、抑制、限制或防止胶原基材料暴露于交联反应剂的方法以获得最佳的材料性质。
例如，在一些实施方案中，将交联剂的浓度从5%降低至1%结合将交联剂的pH从10降低至8.5将显著减慢交联反应。在一些实施方案中，仅将胶原基材料的一面或一侧暴露于交联反应剂能减慢或抑制交联反应，由此限制交联的胶原的量。
在第5,880,242号美国专利中描述与本公开有关的关于交联方法和材料的其它细节，将其其整体内容通过引用并入本文。
通过精确控制交联剂的浓度、交联剂的pH、胶原基材料暴露于交联剂的时间长度和胶原基材料暴露于交联剂的温度，本发明的实施方案获得了预先确定的交联度。一个优选的交联度为仅约50%的游离胺或羧基交联，这能使可降解的生物假体对过早的酶降解保留足够的抗耐性并且保留足够的强度以完成它预期的治疗作用，还允许该生物假体装置最终溶解由此避免永久的移植。
形成例如部分交联的皮肤替代物的一种方法开始于诸如猪心包膜的胶原基材料，首先将外来材料清洁。然后，使用一般的清洁剂溶液处理该胶原基材料以去除动物细胞材料，主要留下几乎完全由类型1胶原组成的细胞外基质。然后，将该细胞外基质安放在框架上并在已被稀释至所需浓度(为约1%至约10%)的诸如BDDGE的交联反应剂中浸泡约50至约150小时。在此交联过程中，将交联反应剂的温度保持在设置温度(为约-50℃至约100℃)，或在预编程序间隔的不同温度下。在交联反应完成时，将细胞外基质从交联反应剂中移出，并用水彻底冲洗以去除交联剂，然后干燥、包装、灭菌。
交联的胶原基材料
一些实施方案提供了包含交联A和交联B的交联的胶原基材料：
其中表示胶原链；来自交联A的R1被进一步定义为
且来自交联B的R2被进一步定义为
R3和R4独立地选自-(CH2)n-和-(O(CH2)n)m-，其中n和m独立地为0-6的整数；且相对于在任何反应之前在胶原基材料上的游离胺的数量，胶原链上的游离胺(-NH2)的量为50%至85%(或约50%至约85%)。
在一些实施方案中，R3和R4相同。在一些实施方案中，来自上述的R1和R2相同。在一些实施方案中，相对于在暴露于任何交联剂之前在胶原基材料上的游离胺的数量，在交联的胶原基材料上的游离胺的量为60%至75%(或约60%至约75%)或65%至70%(或约65%至约70%)。在一些实施方案中，交联的胶原基材料还包含游离的羧酸基团。在一些实施方案中，未反应的胶原基材料在其胶原链上具有第一百分比的游离胺基以及交联的胶原基材料具有第二百分比的游离胺基，其中第二百分比的游离胺基低于下面描述的第一百分比。在一些实施方案中，交联的胶原基材料具有低于天然胶原的百分比的胺。
在一些实施方案中，可使用封闭剂将可调整交联的胶原基材料的游离胺基封端。封闭剂是能够与蛋白质中的游离胺基或羧基形成稳定的共价键的单官能反应性部分，由此阻断交联。典型的封闭剂包括包含一个胺基或一个羧酸基以分别将游离羧酸和游离胺封闭的化合物。
在一些实施方案中，在交联的胶原基材料上交联A与交联B的比例为100:1至1:100(或约100:1至约1:100)。在一些实施方案中，交联A与交联B的比例为90:10至10:90(或约90:10至约10:90)、80:20至20:80(或约80:20至约20:80)、70:30至30:70(或约70:30至约30:70)、60:40至40:60(或约60:40至约40:60)或1:1(或约1:1)。
生物假体
一些实施方案提供了使用任何上述方法合成的可降解的生物假体。在一些实施方案中，可降解的生物假体包含含有交联A和交联B的交联的胶原基材料：
其中表示胶原链；来自交联A的R1被进一步定义为
且来自交联B的R2被进一步定义为
R3和R4独立地选自-(CH2)n-和-(O(CH2)n)m-，其中n和m独立地为0-6的整数；且相对于在任何反应之前在胶原基材料上的游离胺的数量，胶原链上的游离胺(-NH2)的量为50%至85%(或约50%至约85%)。
在一些实施方案中，R3和R4相同。在一些实施方案中，来自上述的R1和R2相同。在一些实施方案中，相对于在暴露于任何交联剂之前在胶原基材料上的游离胺的数量，可降解的生物假体上的游离胺的量为60%至75%(或约60%至约75%)或65%至70%(或约65%至约70%)。
在一些实施方案中，在可降解的生物假体上的交联A与交联B的比例为100:1至1:100(或约100:1至约1:100)。在一些实施方案中，交联A与交联B的比例为90:10至10:90(或约90:10至约10:90)、80:20至20:80(或约80:20至约20:80)、70:30至30:70(或约70:30至约30:70)、60:40至40:60(或约60:40至约40:60)或1:1(或约1:1)。
在一些实施方案中，可降解的生物假体包含上述可调整交联的胶原基材料，其中可调整交联的胶原基材料包含处于上述比例的胺基交联和酯基交联。在一些实施方案中，如上所述，可降解的生物假体还包含游离胺。
在一些实施方案中，当使用实施例部分中描述的链霉蛋白酶消化分析进行测量时，可降解的生物假体具有约0.2%至约1.0%/小时的降解速率。在一些实施方案中，可降解的生物假体具有0.1%至1.10%(或约0.1%至约1.10%)/小时、0.3%至1.0%(或约0.3%至约1.0%)/小时、0.4%至0.9%(或约0.4%至约0.9%)/小时、0.5%至0.8%(或约0.5%至约0.8%)/小时、0.6%至0.7%(或约0.6%至约0.7%)/小时、0.2%至0.3%(或约0.2%至约0.3%)/小时、0.3%至0.4%(或约0.3%至约0.4%)/小时、0.4%至0.5%(或约0.4%至约0.5%)/小时、0.5%至0.6%(或约0.5%至约0.6%)/小时、0.6%至0.7%(或约0.6%至约0.7%)/小时、0.7%至0.8%(或约0.7%至约0.8%)/小时、0.8%至0.9%(或约0.8%至约0.9%)/小时、0.9%至1.0%(或约0.9%至约1.0%)/小时或1.0%至1.1%(或约1.0%至约1.1%)/小时的降解速率。本领域内一般技术人员理解取决于所采用的实验类型和/或实验过程中所使用的条件，链霉蛋白酶降解、酶降解和蛋白酶降解的实验结果会具有可变的降解速率。
取决于交联的性质和程度，在一定温度下加热胶原会诱导天然的三股螺旋结构的结构转变。共价交联的引入会增加三股螺旋的稳定性，由此增加变性温度。变性发生的温度还常被称为收缩温度(Ts)，因为收缩是天然三股螺旋结构转化为无规的线圈结构的宏观表现。因此，Ts能用于测量交联水平。在一些实施方案中，可降解的生物假体的Ts高于天然胶原。在一些实施方案中，可降解的生物假体的Ts高于70℃(或约70℃)。在一些实施方案中，可降解的生物假体的Ts高于75℃(或高于约75℃)、高于77℃(或高于约77℃)或高于78℃(或高于约78℃)。
在一些实施方案中，游离胺的量与可降解的生物假体的结构性质有关。在一些实施方案中，可降解的生物假体上的游离胺的量具有上述公开范围。在一些实施方案中，可降解的生物假体上的游离胺的量与可降解的生物假体的降解速率成比例。在一些实施方案中，可降解的生物假体上剩余的游离胺的量与可降解的生物假体的收缩温度或变性温度成比例。
在一些实施方案中，将本文描述的可降解的生物假体形成为任意形状的1至500(或约1至约500)平方厘米的待应用于身体的软片材。例如，可适当地调整软片材的尺寸以放置在治疗部位上。在一些实施方案中，可处理软片材以包含抗微生物剂从而帮助预防片材中或治疗部位中的感染和/或递送抗微生物剂至治疗部位内以治疗存在的感染。在一些实施方案中，上述方法能用于形成部分交联的皮肤替代物。皮肤替代物可为诸如猪组织的非人的组织。可加工该皮肤替代物使得包含胶原的猪组织仅部分交联，例如，可以仅20%-80%(或约20%至约80%)交联。在另一实施方案中，包含胶原的组织可以仅40%-60%(或约40%至约60%)交联。可使用第5,880,242号美国专利中描述的技术结合上述的实现部分交联的方法完成组织的交联。
治疗方法
一些实施方案提供了治疗组织缺损的方法，其包括将本文描述的任何的可降解的生物假体放置在组织缺损之处、之上或之内。在一些实施方案中，组织缺损为创伤。一些实施方案提供了治疗创伤、进行组织修复和/或提供组织和器官补充物的方法。在一些实施方案中，治疗组织缺损、创伤和/或补充和更换组织的第一步骤包括识别需要可降解的生物假体以帮助修复组织缺损、治愈创伤或需要组织补充物的患者。
需要可降解的生物假体的患者的非限制性实例包括遭受组织缺损的患者。在一些实施方案中，需要可降解的生物假体的患者患有创伤，包括需要用于烧伤和皮肤溃疡的皮肤替代物的那些患者。可降解的生物假体还能用于治疗糖尿病足部溃疡、下肢静脉性溃疡、褥疮、截肢部位、其它皮肤创伤或用于治疗其它创伤或疾病。需要可降解的生物假体的患者还包括需要肌腱、韧带、筋膜和硬脑膜的修复和增补的患者。可降解假体能用于在程序中增补组织，该程序包括但不限于肌腱套修复、跟腱修复、腿或手臂肌腱或韧带修复(例如，撕裂ACL)、阴道脱垂修复、用于尿失禁的膀胱吊带、手术后乳房重建、疝气修复、短切纤维或缝线加固增强、减肥手术修复、盆底重建、硬脑膜修复、齿龈修复和骨移植和重建。此外，需要可降解的生物假体的患者还包括需要组织或器官替代的患者。在一些实施方案中，本文描述的可调整交联的胶原基材料能通过充当人工细胞外基质来用于替代组织或器官。在这样的应用中，该可调整交联的胶原基材料能用于支持细胞和组织生长。简略地，能从患者或有生命的宿主中提取细胞，并将其在体内或体外接种在可调整交联的胶原基材料上。然后，当患者的天然组织侵入交联材料时，它被调整以降解并仅留下天然存在的组织和细胞。本文描述的产品和方法的其它用途可能用于整形外科手术和疝气修复、乳房或其它软组织重建和妇科泌尿(urogynecological)修复。
由上述处理方法制备的皮肤替代物或其它材料或产品可用于治疗局部慢性创伤和手术慢性创伤，或用于手术重建程序。当人或动物组织(生物产品)用于治疗创伤时，身体的正常免疫应答将识别出异体组织并启动酶攻击以尽可能迅速地降解/溶解组织胶原。很久以前就已经证实交联生物组织中的胶原分子能从宿主身体掩盖异体胶原并保护异体胶原免受酶攻击。
在一些实施方案中，使用可降解的生物假体进行截肢部位的治疗。在截肢后，手术产生的残肢部分在治愈过程中以及适应假肢过程中由于压力和磨损通常有治愈问题。在一些实施方案中，生物可降解的生物假体能用于帮助治愈这些创伤并且在治愈过程中保护它们。
肌腱套是发挥作用以稳定肩膀的一组肌肉和它们的肌腱。在一些实施方案中，可降解的生物假体能用于扩增(augment)、加强或代替具有常见的撕裂或破裂的肌腱套。肌腱套撕裂是肩膀常见的运动伤害和年龄相关的退行性问题。在一些实施方案中，可降解的生物假体能充当粘连屏障；粘连是关于该肌腱结构修复的常见术后问题。在一些实施方案中，能使用可降解的生物假体将跟腱的常见撕裂或破裂增大、加强或替代。在一些实施方案中，可降解的生物假体也能充当粘连屏障。粘连是关于该肌腱修复的常见问题，这是因为当脚经历它的正常运动范围时需要长的滑行动作。在一些实施方案中，可降解的生物假体能用于扩增(augment)、加强或代替来自腿、手、手臂或任何其它身体部分的肌腱和韧带。
在一些实施方案中，可降解的生物假体提供了另外必需的结构材料和生物材料，其消除了在阴道脱垂治疗过程中对留在腹部中的永久性合成材料的需要。阴道穹窿脱垂是在阴道内发生率高并且需要通过阴道或腹部的手术方法的缺陷。该疾病状态的手术矫正通常包括称为阴道穹窿悬挂术的技术，其中外科医生将阴道连接至骨盆中的结实组织或称为骶骨的骨，其位于脊柱的底部。在一些实施方案中，可降解的生物假体能为阴道脱垂治疗中的悬挂提供另外的支持。
在一些实施方案中，可降解的生物假体能用作尿失禁治疗中的膀胱吊带(或耻骨阴道筋膜吊带)。在该类型手术的过程中，泌尿科医生在膀胱颈周围连接一片筋膜(扁平的、坚韧的、肌腱样材料-约1英寸宽和5英寸长)以保持尿，甚至在压力下。该吊带通常由来自患者或供体的人组织制成。在一些实施方案中，可降解的生物假体能替代或扩增(augment)用于该治疗程序的人供体材料。尿道下吊带通常由放置在尿道下的合成网制成，其像吊床一样发挥作用、举起和压缩尿道防止渗露。在一些实施方案中，可降解的生物假体能替代或扩增该合成网。
在一些实施方案中，在乳房切除术或乳房的创伤性损伤之后，在整形手术过程中可降解的生物假体能用于修复或重建缺失的结构胶原纤维、肌腱和筋膜。
在一些实施方案中，可降解的生物假体能用于增强或替代腹壁的手术修复和重建，填补其中剩余不足组织的间隙，提供用于生物重塑的支架并且在疝气修复过程中促进生长。疝气是由腹部筋膜和肌肉结构的身体缺陷引起的，允许体腔中的内容物突出。粘连在疝气中是常见的。在一些实施方案中，可降解的生物假体还能充当手术后的粘连屏障。
缝线，特别是在诸如肺组织的更脆弱组织中，仅举几个例子如弱化或退化的有倾向性材料(tendendous material)、心脏手术、器官移植需要脱脂棉或缝合加固以防止该缝合或切段纤维通过薄组织或弱化的组织“豁开(cheese wiring)”或切断。在一些实施方案中，可降解的生物假体能用作支撑物以防止缝合或切段纤维的穿透，保护天然组织。
在一些实施方案中，能在适当位置或结合缝合或切段纤维来使用可降解的生物假体以在减肥手术过程中提供胃外筋膜和边界的稳定重建。作为对肥胖症的治疗，通常进行减小胃体积的减肥手术。
在一些实施方案中，在盆底重建过程中，可降解的生物假体能用于重建和支持弱化的和损坏的天然结缔组织。盆底重建手术由若干个用于矫正称为盆腔器官脱垂的疾病状态的治疗程序组成。当盆底肌肉受损或变弱时-常因分娩而产生-它们有时不能支持一些或所有的盆腔器官和腹部器官的重量。如果发生这种情况，一个或多个器官可能下降(脱垂)到它们的正常位置之下，导致症状，包括不舒服、疼痛、压迫感和尿失禁。盆底重建的目标是恢复女性盆腔器官的正常结构和功能。
在一些实施方案中，在创伤性损伤或脑手术之后，可降解的生物假体能用于重封或修补因硬脑膜的缺损而产生的任何穿孔和泄露。硬脑膜是大脑的保护性筋膜覆盖物，其对维持围绕大脑的流体至关重要。
在一些实施方案中，在修复损伤的或病骨段的过程中，可降解的生物假体能被手术模塑以在整个骨骼结构中在损伤的骨的修复或替换中重新创建缺少的骨段或缝隙。能从动物或人的骨源材料中回收骨皮质中的胶原。首先使骨脱矿质然后交联剩余的胶原结构的过程产生能充当半固体骨空隙填充剂的材料。
在一些实施方案中，可降解的生物假体能提供牙龈疾病治疗程序的材料的替代源。由于牙龈组织已经损失的牙周疾病，牙科医生或牙周病医师能手术插入软组织移植物，其中从你的口腔的另外区域提取的合成材料或组织用于覆盖暴露的牙根。在一些实施方案中，可降解的生物假体能用于替换或补充在牙周病治疗中使用的其它材料。
在一些实施方案中，在识别用于上述治疗方法的有生命患者之后，下一步骤为鉴别可降解的生物假体应该降解的速率以有效地工作。在一些实施方案中，该步骤包括测定创伤或其它组织缺损的治愈速率。在一些实施方案中，该步骤包括测定自然细胞生长将达到可降解的生物假体不再是必要的水平的速率。
有利地，由上述方法制备的皮肤替代物、伤口或其它组织缺损治疗产品可以被同步以随伤口愈合过程降解。例如，可将使用本文描述的方法制备的皮肤替代物进行调整以或多或少缓慢但恒定的速率开始降解，这与治愈过程和伤口尺寸的减小同步以便在伤口愈合结束时，交联的生物假体产品已完全溶解，这样的过程通常在6-12(或约6至约12)周内完成。在一些实施方案中，皮肤替代物的降解速率使得皮肤替代物在约8周至约1年的时间内完全降解。
使用本文描述的方法制备诸如外科网制品的其它实例并将其调整以抵抗或限制降解，由此保持高抗拉强度一段时间，如1-3(或约1至约3)个月或直至这样的时间，例如周围或新组织已经充分治愈足以承受重量或吸收正常应力而不损伤，此后产品继续以缓慢但恒定的速率持续降解直至它完全溶解，这样的过程通常在一年或大约一年内完成。
然后，取决于创伤的治愈速率，选择可降解的生物假体以供使用。
最终步骤包括移植可降解的生物假体。在一些实施方案中，这包括将可降解的生物假体放置在组织缺损之处、之上或之内。在一些实施方案中，在目标区域处将可降解的生物假体手术移植至患者体内。在一些实施方案中，将可降解的生物假体手术移植至创伤之内或之上。在一些实施方案中，使用缝线、胶、切段纤维或其它粘结剂将可降解的生物假体固定至创伤之内或之上。在一些实施方案中，在移植之前，首先使用自体同源细胞或同源细胞接种可降解的生物假体。
在一些实施方案中，将本文描述的部分交联的材料或可调整交联的胶原基材料形成待应用于身体的任意形状和1至500(或约1至约500)平方厘米的软片材。例如，可适当地调整待放置在治疗部位之上的软片材的尺寸。在一些实施方案中，可处理软片材以包含抗微生物剂以帮助预防片材中或治疗部位中的感染和/或递送抗微生物剂至治疗部位内以治疗现有的感染。
在一些实施方案中，可使用多种灭菌方法将产品灭菌，包括环氧乙烷、γ、蒸汽和电子束。在一些实施方案中，可以最小化或防止胶原变性的方式使生物皮肤替代物或其它产品灭菌，例如通过控制辐射的循环次数、时间、温度和剂量。
实施例
材料和设备：
下面是整个实施例部分使用的材料和设备的列表：Perkin Elmer ModelDSC4000、差示扫描量热仪；Boekel科学烘箱型号132000；Mettler Toledo分析天平型号AL54；Mettler Toledo Balance New Classic ML；Calipers,Mitutoyo Corp.，505-626带表卡尺；具有托盘式干燥器的Labconco冻干机型号Freezone6；外科手术刀，Bard-parker不锈钢无菌刀片#10；Sklar Tru-Punch，一次性活检穿孔器；VWR SympHony SB70P pH计；蒸馏水；十二烷基硫酸钠溶液0.1%；声波浴=Bransonic2510；马心包膜；0.9%NaCl溶液；1,4丁二醇二缩水甘油醚；标准HEPES缓冲液；0.1M磷酸盐缓冲液pH4.5(购自Teknova；Cat.#:P4000)；固定缓冲液pH9.2。
检测游离胺含量：
除了下述实验之外，还能计算胺含量。在一些实施方案中，能使用2,4,6-三硝基苯磺酸(TNBS；1.0M的水溶液，Fluka，Buchs,Switzerland)比色分析来测定可调整交联的胶原基材料的游离胺基含量，其以胶原基材料(%)的百分比形式表达。向2-4毫克(mg)的可调整交联的胶原基材料样品中添加1ml的4%(重量/体积)的NaHCO3水溶液(pH9.0；Aldrich,Bornem,Belgium)和1ml的新鲜制备的0.5%(重量/体积)的TNBS水溶液。在40℃下反应2小时后，添加3.0ml的6M HCl(Merck,Darmstadt,Germany)并将温度升至60℃。当实现可调整交联的胶原基材料的完全溶解时，使用15ml的去离子水稀释所得溶液并在Hewlett-PackardHP8452AUV/VIS分光光度计上在345nm的波长下测量吸光度。除了在添加TNBS之前添加HCl之外，应用相同步骤制备对照品。使用三硝基苯基赖氨酸的14600l mol-1cm-1的摩尔吸光系数计算游离胺基含量[Wang C.L.等人，Biochim.Biophys.Acta，544，555-567,(1978)]。
还能使用茚三酮实验测定可调整交联的胶原基材料的游离胺基含量。下面描述用于测试胶原基材料的胺含量的一般性步骤。简略地，收集1-25毫克(mg)的可调整交联的胶原基材料的样品。然后，制备1ml的4%(重量/体积)的茚三酮的甲基溶纤剂溶液。然后，通过将1.05g的柠檬酸一水合物和0.04g的氯化亚锡二水合物溶解于11mL的1.0N NaOH中并且添加14mL的纯净水来制备0.2M柠檬酸钠缓冲液。使用HCl和/或NaOH将柠檬酸钠缓冲液的pH调节至4.9至5.1。接下来，在黑色瓶中将4%的茚三酮溶液和柠檬酸钠缓冲液混合并用于即时使用。现在，通过将47.1mg的ALys溶于50mL的纯净水来制备N-乙酰基赖氨酸(ALys)的溶液。ALys用作用于校准在570nm下读取的吸光度的标准溶液。在绘制标准曲线后，测试干燥组织的样品。使用1mL的缓冲的茚三酮、100微升的纯净水和组织或对照样品来制备待通过吸光度进行读取的各个溶液。将测试溶液加热至100℃，并保持20分钟，冷却，然后添加5mL的异丙醇。然后，读取吸光度并使用下列方程式计算每克样品和对照品的胺的摩尔量：A=mX+b，其中A=吸光度，X=以微摩尔计的ALys的含量，m=斜率且b=y-截距。然后，样品中游离胺的微摩尔含量为X样品=(A样品–b)/m。
机械性质：
使用机械测试仪采用单轴测量来获得可降解的生物假体的应力-应变曲线。使用哑铃形状的刀切割拉力试棒(40.0mm×4.0mm×1.4mm)并在室温下在PBS中水合至少一小时。使用弹簧加载型千分尺(Mitutoyo,Tokyo,Japan)重复三次地测量样品的厚度。使用10mm的初始标距长度并应用5mm/分钟的十字头速度直至检测试样发生破裂。在实测前，应用0.05N的预加载以预伸展样品。从五次独立的测量中计算样品的拉伸强度、校正时的伸长率(elongation at alignment)、断裂伸长率、低应变模量和高应变模量。
心包膜的制备以形成胶原基材料：
从Carnicos de Jerez S.A.de C.V购买新鲜的马心包膜袋并在冰上在0.9%NaCl溶液中空运。收到时立即将所有袋在新鲜的、冷的0.9%NaCl溶液中冲洗，清除脂肪和过多的纤维组织，并使用外科手术刀进行修剪，产生约10cm×15cm的8个相似的补片。通过在0.1%的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液中超声处理20分钟，随后在500ml的0.9%NaCl溶液中三次单独冲洗以去除过多的SDS来将所有的补片脱细胞。脱细胞过程旨在去除任何过多的细胞内物质。用于所述过程的阴离子表面活性剂(SDS)还帮助减少过多的脂肪和油。所得补片的处理产生8个清除的、脱细胞的心包补片。将这些补片中的一个留出以备用作交联实验的对照品。
交联溶液的制备：
向1L的去离子水中添加碳酸钾(6.5克)和碳酸氢钠(16.6克)。将溶液混合直至所有固体溶解。使用pH计检测溶液的pH，其中目标pH为9.2±0.2的。如果需要，通过添加稀释的NaOH或稀释的HCl将溶液的pH调节至9.2±0.2。接下来，向缓冲溶液(碳酸氢盐缓冲液)添加BDDGE(40g)以提供4%重量比的BDDGE溶液。搅拌该溶液以产生9.2±0.2pH BDDGE的均匀溶液。
向溶液磷酸盐缓冲溶液(PBS,0.5L,4.5±0.2pH)添加BDDGE(20g)以提供4%重量比的BDDGE溶液。搅拌该溶液以产生4.5±0.2pH BDDGE的均匀溶液。
实施例1
向BDDGE(4.0%w/v BDDGE,4.5±0.2pH,过量)的低pH溶液中添加约10×15cm清除的、脱细胞的心包补片。允许补片在BDDGE/PBS溶液中保持160小时，在该时间后使用蒸馏水彻底冲洗补片。
实施例2
向BDDGE(4.0%w/v BDDGE,9.2±0.2pH,过量)的高pH溶液中添加约10×15cm清除的、脱细胞的心包补片。允许补片在4.0%w/v BDDGE，9.2±0.2pH溶液中保持8小时，在该时间后将其加入至BDDGE(4.0%w/v BDDGE,4.5±0.2pH,过量)的低pH溶液中。在152小时后，将补片从低pH BDDGE溶液中移出并使用蒸馏水彻底冲洗。
实施例3
向BDDGE(4.0%w/v BDDGE,9.2±0.2pH,过量)的高pH溶液中添加约10×15cm清除的、脱细胞的心包补片。允许补片在4.0%w/v BDDGE，9.2±0.2pH溶液中保持24小时，在该时间后将其加入至BDDGE(4.0%w/v BDDGE,4.5±0.2pH,过量)的低pH溶液中。在136小时后，将补片从低pH BDDGE溶液中移出并使用蒸馏水彻底冲洗。
实施例4
向BDDGE(4.0%w/v BDDGE,9.2±0.2pH,过量)的高pH溶液中添加约10×15cm清除的、脱细胞的心包补片。允许补片在4.0%w/v BDDGE，9.2±0.2pH溶液中保持36小时，在该时间后将其加入至BDDGE(4.0%w/vBDDGE,4.5±0.2pH,过量)的低pH溶液中。在124小时后，将补片从低pH BDDGE溶液中移出并使用蒸馏水彻底冲洗。
实施例5
向BDDGE(4.0%w/v BDDGE,9.2±0.2pH,过量)的高pH溶液添加约10×15cm清除的、脱细胞的心包补片。允许补片在4.0%w/v BDDGE，9.2±0.2pH溶液中保持48小时，在该时间将其加入至BDDGE(4.0%w/v BDDGE,4.5±0.2pH,过量)的低pH溶液。在112小时后，将补片从低pH BDDGE溶液中移出并使用蒸馏水彻底冲洗。
实施例6
向BDDGE(4.0%w/v BDDGE,9.2±0.2pH,过量)的高pH溶液添加中约10×15cm清除的、脱细胞的心包补片。允许补片在4.0%w/v BDDGE，9.2±0.2pH溶液中保持64小时，在该时间后将其加入至BDDGE(4.0%w/v BDDGE,4.5±0.2pH,过量)的低pH溶液。在96小时后，将补片从低pHBDDGE溶液中移出并使用蒸馏水彻底冲洗。
实施例7
向BDDGE(4.0%w/v BDDGE,9.2±0.2pH,过量)的高pH溶液中添加约10×15cm清除的、脱细胞的心包补片。允许补片在4.0%w/v BDDGE，9.2±0.2pH溶液中保持160小时，在该时间后将补片从低pH BDDGE溶液中移出并使用蒸馏水彻底冲洗。图2描述了使用BDDGE在pH9.2下交联160小时的胶原基材料片的图。当用肉眼观察时，来自实施例1-6的各个胶原材料在外观上与图2中的材料相同。
收缩温度(Ts)：
使用Skylar3mm活检穿孔器从来自实施例1-7的所得交联材料和对照品中的每一材料中切割三个3mm直径的样品。
在Perkin Elmer DSC挥发性样品盘(0219-0062)中密封各个样品。在差示扫描量热仪(DSC)中使用测试样品平行运行空盘。通过比较空盘和试验盘的热流，焓的峰值温度表示样品的转变温度或收缩温度(Ts)，以℃表示。
将样品的Ts与对照品或未交联材料的Ts进行比较以测定存在的胺交联的对比水平。表1包括通过各个实施例编号区分的各个样品的结果。图3包括来自表1的结果的图形化描述。
表1：收缩温度结果(℃)
样品# 1 2 3 平均值 SD
实施例1 69.63 70.90 69.71 70.08 0.58
实施例2 72.81 72.40 72.41 72.54 0.19
实施例3 73.91 74.09 74.19 74.06 0.12
实施例4 76.17 75.98 76.03 76.06 0.08
实施例5 78.31 78.54 78.53 78.46 0.11
实施例6 77.58 77.11 76.98 77.22 0.26
实施例7 77.26 77.30 78.21 77.59 0.44
对照品 69.19 68.94 68.55 68.89 0.26
链霉蛋白酶消化分析：
从各个实施例1-7材料和对照品中切割三个1cm×1cm样品并按照MF3-00X链霉蛋白酶消化进行测试。根据程序MF3-00X，将各个样品放置在5ml玻璃闪烁管中，其中装有4mls的包含95mg/100ml衍生自灰色链霉菌(Streptomyces griseus)的细菌蛋白酶的HEPES缓冲溶液。
将样品在45℃下孵育24小时，吸干并在Labconco冻干机中冷冻干燥。然后，使用Mettler Toledo分析天平将各个样品称重。使用Mettler Toledo分析天平将所有样品重新称重。
测定百分比降解，计算暴露于蛋白酶之前和暴露于蛋白酶24小时之后的重量百分比变化。表2包括通过各个实施例编号区分的各个样品的结果。图4包括来自表2的结果的图形化描述。
表2：暴露于蛋白酶24小时之后的蛋白酶消化%
然后，通过将24小时之后的%消化除以24小时以产生%降解的/小时来计算降解速率。表3示出这些结果。图5包括来自表3的结果的图形化描述。
表3：以%/hr表示的降解速率。
样品# 1 2 3 平均值 SD
实施例1 1.26 1.08 0.97 1.11 0.15
实施例2 0.95 0.87 0.82 0.88 0.06
实施例3 0.46 0.48 0.42 0.45 0.03
实施例4 0.49 0.52 0.36 0.46 0.08
实施例5 0.14 0.08 0.14 0.12 0.04
实施例6 0.31 0.20 0.30 0.27 0.06
实施例7 0.17 0.17 0.10 0.15 0.04
对照品 1.49 1.43 1.27 1.40 0.12
研究证明在160小时的4%BDDGE交联过程中的第一个64小时内pH从高(9.2)变低(4.5)产生具有逐步降低的Ts值、对蛋白酶降低的抗耐性和明显更快的生物再吸收速率的细胞外胶原基质。
细胞外胶原基质材料的BDDGE交联过程的pH调节方法是制备用于一般手术修复的具有可控的预定生物再吸收速率的医疗设备的可行方法。
对本公开描述的实施方案的各种修改是本领域技术人员显而易见的，并且在不背离本公开实质或范围下可将本文定义的一般原理应用于其它实施方案。因此，本公开不意图限制本文所示的实施方案，但意图符合与本文公开的原理和特征一致的最宽范围。本发明的一些实施方案包括在下面列出的权利要求组中。

Claims (50)

1.制备可降解的生物假体的方法，其包括：
提供胶原基材料；
将所述胶原基材料暴露于具有8.0至10.5的pH的第一缓冲溶液第一时间段以提供处理的胶原基材料，其中所述第一缓冲溶液包含一定浓度的第一交联剂；
将所述处理的胶原基材料暴露于具有3.0至5.5的pH的第二缓冲溶液第二时间段以提供可调整交联的胶原基材料，其中所述第二缓冲溶液包含一定浓度的第二交联剂；以及
分离所述可调整交联的胶原基材料以提供所述可降解的生物假体；
其中所述可降解的生物假体包含胺基交联和酯基交联；以及
其中所述可降解的生物假体在暴露于链霉蛋白酶消化分析的第一个24小时期间具有0.2％/小时-1.0％/小时的降解速率。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述第一缓冲溶液的pH为8.9至9.5。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述第二缓冲溶液的pH为4.2至4.8。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一交联剂和所述第二交联剂各自的浓度独立地选择为1％w/v至10％w/v。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述第一交联剂和所述第二交联剂各自的浓度为4％w/v。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一时间段为0.5小时至64小时。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述第二时间段为100小时至160小时。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述第一交联剂与所述第二交联剂相同。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述第一交联剂和第二交联剂为二环氧化物。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述第一交联剂和所述第二交联剂各自独立地选自乙二醇二缩水甘油醚、丙三醇二缩水甘油醚、丙三醇三缩水甘油醚和丁二醇二缩水甘油醚。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述第一交联剂和第二交联剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述胶原基材料在胶原链上具有第一百分比的游离胺基，以及所述可调整交联的胶原基材料在所述胶原链上具有第二百分比的游离胺基，其中所述第二百分比低于所述第一百分比。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述可调整交联的胶原基材料中的游离胺的量为50％至85％。
14.如权利要求1所述的方法，其中所述可调整交联的胶原基材料中的游离胺的量为60％至75％。
15.通过权利要求1-14中任一权利要求所述的方法制备的生物假体。
16.包含交联A和交联B的交联的胶原基材料：
其中：
表示胶原链；
R1为
R2为
R3和R4各自为-CH2-O-(CH2)4-O-CH2-，
所述胶原链上的游离胺(-NH2)的量为50％至85％；以及
其中所述交联的胶原基材料在暴露于链霉蛋白酶消化分析的第一个24小时期间具有0.2％/小时-1.0％/小时的降解速率。
17.如权利要求16所述的交联的胶原基材料，其中R3和R4相同。
18.如权利要求16所述的交联的胶原基材料，其中所述交联A和交联B的比例为100:1至1:100。
19.如权利要求16所述的交联的胶原基材料，其中当进行链霉蛋白酶消化分析时，所述交联的胶原基材料具有0.2％/小时至1.1％/小时的降解速率。
20.可降解的生物假体，其包含：
包含交联A和交联B的交联的胶原基材料：
其中：
表示胶原链；
R1为
R2为
R3和R4各自为-CH2-O-(CH2)4-O-CH2-，
所述胶原链上的游离胺(-NH2)的量为50％至85％；以及
其中所述可降解的生物假体在暴露于链霉蛋白酶消化分析的第一个24小时期间具有0.2％/小时-1.0％/小时的降解速率。
21.如权利要求20所述的交联的胶原基材料，其中R3和R4相同。
22.如权利要求20所述的交联的胶原基材料，其中所述交联A和交联B的比例为100:1至1:100。
23.如权利要求20所述的交联的胶原基材料，其中当进行链霉蛋白酶消化分析时，所述交联的胶原基材料具有0.2％/小时至1.1％/小时的降解速率。
24.可降解的生物假体，其包含：
可调整交联的胶原基材料，
其中所述胶原基材料包含还含有胺基交联、酯基交联和游离胺的胶原链；并且
当进行链霉蛋白酶消化分析时，所述可调整交联的胶原基材料具有0.2％/小时至1.0％/小时的降解速率。
25.如权利要求24所述的可降解的生物假体，其中所述胶原链衍生自动物的心包膜。
26.如权利要求24所述的可降解的生物假体，其具有高于70℃的收缩温度(Ts)。
27.如权利要求24所述的可降解的生物假体，其中所述胶原链上的游离胺的量为50％至85％。
28.如权利要求24所述的可降解的生物假体，其中所述胺基交联与酯基交联的比例为100:1至1:100。
29.如权利要求24所述的可降解的生物假体，其中所述可降解的生物假体包含软片材。
30.如权利要求29所述的可降解的生物假体，其中所述软片材为1cm2至500cm2。
31.如权利要求29所述的可降解的生物假体，其中使用抗微生物剂处理所述软片材。
32.可降解的生物假体在制备用于治疗组织缺损的产品中的用途，其中所述可降解的生物假体包含交联的胶原基材料，所述交联的胶原基材料当进行链霉蛋白酶消化分析时具有0.2％/小时至1.0％/小时的降解速率；以及
其中所述可降解的生物假体包含含有交联A和交联B的交联的胶原基材料，
其中：
表示胶原链；
R1为
R2为
R3和R4各自为-CH2-O-(CH2)4-O-CH2-；以及
其中所述可降解的生物假体在暴露于链霉蛋白酶消化分析的第一个24小时期间具有0.2％/小时-1.0％/小时的降解速率。
33.如权利要求32所述的用途，其中所述组织缺损为肌腱缺损。
34.如权利要求32所述的用途，其中所述组织缺损为韧带缺损。
35.如权利要求32所述的用途，其中所述组织缺损为阴道脱垂。
36.如权利要求32所述的用途，其中所述组织缺损为疝气。
37.如权利要求32所述的用途，其中所述组织缺损引起尿失禁。
38.如权利要求32所述的用途，其中所述组织缺损为牙龈缺损。
39.如权利要求32所述的用途，其中所述组织缺损为器官缺损。
40.如权利要求32所述的用途，其中所述组织缺损由减肥手术产生。
41.如权利要求32所述的用途，其中所述组织缺损为创伤。
42.如权利要求32所述的用途，其中所述可降解的生物假体具有高于70℃的收缩温度(Ts)。
43.如权利要求32所述的用途，其中所述交联A和交联B的比例为100:1至1:100。
44.如权利要求32所述的用途，其中所述可降解的生物假体衍生自动物的心包膜。
45.如权利要求32所述的用途，其中将所述可降解的生物假体附着于组织缺损。
46.如权利要求32所述的用途，其中所述可降解的生物假体包含软片材。
47.如权利要求46所述的用途，其中所述软片材为1cm2至500cm2。
48.如权利要求46所述的用途，其中使用抗微生物剂处理所述软片材。
49.生物皮肤替代物在制备用于治疗创伤的产品中的用途，其中所述生物皮肤替代物包含部分交联的胶原并且所述生物皮肤替代物的降解速率与创伤的治愈速率相同或近似相同，其中所述部分交联的胶原在暴露于链霉蛋白酶消化分析的第一个24小时期间具有0.2％/小时-1.0％/小时的降解速率。
50.如权利要求49所述的用途，其中所述生物皮肤替代物的降解速率使得所述生物皮肤替代物在8周至1年的时间内完全降解。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3002014A1 (en) 2011-07-28 2016-04-06 Harbor Medtech, Inc. Crosslinked human or animal tissue products and their methods of manufacture and use
CA2899724A1 (en) * 2013-02-06 2014-08-14 Lifecell Corporation Methods for localized modification of tissue products
US10561762B2 (en) * 2013-03-14 2020-02-18 Lifenet Health Crosslinked soft tissue graft and methods of use thereof
US10016528B2 (en) * 2013-09-09 2018-07-10 Eran Rosines Biologic prosthesis and methods of production and use
CN105288734A (zh) * 2015-11-23 2016-02-03 四川大学 一种复合交联i型胶原膜及其制备方法
CN105497979B (zh) * 2015-12-24 2017-10-03 中国科学院遗传与发育生物学研究所 降解速率可控的引导神经再生的功能材料及其制备方法与应用
CN105802252B (zh) * 2016-04-29 2019-04-30 苏州景卓生物技术有限公司 一种胶原蛋白改性方法及使用所述方法制得的改性胶原蛋白
WO2017210109A1 (en) 2016-06-03 2017-12-07 Lifecell Corporation Methods for localized modification of tissue products
CN108144128B (zh) * 2018-02-07 2021-11-05 陕西佰傲再生医学有限公司 一种多次交联乳房补片及其制备方法
CN110982487B (zh) * 2019-12-27 2021-05-25 北京林业大学 一种多重网络结构的无醛大豆蛋白胶黏剂及其制备方法
EP4142647A1 (en) * 2020-05-01 2023-03-08 Harbor Medtech, Inc. Port-accessible multidirectional reinforced minimally invasive collagen device for soft tissue repair
EP4301426A1 (en) * 2021-03-02 2024-01-10 Harbor Medtech, Inc. Reinforced collagen device for soft tissue repair
CN116440328A (zh) * 2022-01-14 2023-07-18 爱美客技术发展股份有限公司 一种脱细胞生物组织材料降解周期的调节方法及其应用

Family Cites Families (69)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6238172A (ja) 1985-08-12 1987-02-19 株式会社　高研 抗血栓性医用材料の製造方法
JP2529112B2 (ja) 1987-08-31 1996-08-28 株式会社 高研 生体弁
US5550187A (en) 1988-11-21 1996-08-27 Collagen Corporation Method of preparing crosslinked biomaterial compositions for use in tissue augmentation
US5936035A (en) 1988-11-21 1999-08-10 Cohesion Technologies, Inc. Biocompatible adhesive compositions
US5643464A (en) 1988-11-21 1997-07-01 Collagen Corporation Process for preparing a sterile, dry crosslinking agent
US5527856A (en) 1988-11-21 1996-06-18 Collagen Corporation Method of preparing crosslinked biomaterial compositions for use in tissue augmentation
US5475052A (en) 1988-11-21 1995-12-12 Collagen Corporation Collagen-synthetic polymer matrices prepared using a multiple step reaction
US5306500A (en) 1988-11-21 1994-04-26 Collagen Corporation Method of augmenting tissue with collagen-polymer conjugates
US5565519A (en) 1988-11-21 1996-10-15 Collagen Corporation Clear, chemically modified collagen-synthetic polymer conjugates for ophthalmic applications
US5162430A (en) 1988-11-21 1992-11-10 Collagen Corporation Collagen-polymer conjugates
US5614587A (en) 1988-11-21 1997-03-25 Collagen Corporation Collagen-based bioadhesive compositions
US5800541A (en) 1988-11-21 1998-09-01 Collagen Corporation Collagen-synthetic polymer matrices prepared using a multiple step reaction
US5510418A (en) 1988-11-21 1996-04-23 Collagen Corporation Glycosaminoglycan-synthetic polymer conjugates
US5304595A (en) 1988-11-21 1994-04-19 Collagen Corporation Collagen-polymer conjugates
US5264214A (en) 1988-11-21 1993-11-23 Collagen Corporation Composition for bone repair
DE69210225T2 (de) 1991-02-14 1996-12-05 Baxter Int Herstellungsverfahren für biegsame biologische Gewebeverpflanzungsmaterialen
WO1994017841A1 (en) * 1993-02-01 1994-08-18 Baxter International Inc. Biological grafts having regionalized differences in cross-link density and their methods of manufacture
ATE157351T1 (de) 1993-02-20 1997-09-15 Hoechst Ag Substituierte benzoylguanidine, verfahren zu ihrer herstellung, ihre verwendung als medikament, als inhibitoren des zellulären na+/h+-austauschs oder als diagnostikum sowie sie enthaltendes medikament
US5827937A (en) 1995-07-17 1998-10-27 Q Med Ab Polysaccharide gel composition
WO1997032615A1 (en) 1996-03-04 1997-09-12 Baxter International Inc. Nonpolymeric epoxy compounds for cross-linking biological tissue and bioprosthetic grafts prepared thereby
US6117979A (en) 1997-08-18 2000-09-12 Medtronic, Inc. Process for making a bioprosthetic device and implants produced therefrom
US6166184A (en) 1997-08-18 2000-12-26 Medtronic Inc. Process for making a bioprosthetic device
US6613278B1 (en) 1998-11-13 2003-09-02 Regeneration Technologies, Inc. Tissue pooling process
US6652818B1 (en) 1998-11-13 2003-11-25 Regeneration Technologies, Inc. Implant sterilization apparatus
USD461248S1 (en) 2000-02-10 2002-08-06 Regeneration Technologies, Inc. Assembled bone implants
US20010031254A1 (en) 1998-11-13 2001-10-18 Bianchi John R. Assembled implant
US6482584B1 (en) 1998-11-13 2002-11-19 Regeneration Technologies, Inc. Cyclic implant perfusion cleaning and passivation process
US6008292A (en) * 1997-12-02 1999-12-28 Baxter International Inc. Method for inhibiting calcification of aldehyde-fixed bioprosthetic materials
US6156531A (en) 1998-07-20 2000-12-05 Sulzer Carbomedics Inc. Cross-linking tissue with a compound having a C8 to C40 aliphatic chain
US6254564B1 (en) 1998-09-10 2001-07-03 Percardia, Inc. Left ventricular conduit with blood vessel graft
US6497726B1 (en) 2000-01-11 2002-12-24 Regeneration Technologies, Inc. Materials and methods for improved bone tendon bone transplantation
US6947398B1 (en) 1998-11-13 2005-09-20 Lucent Technologies Inc. Addressing scheme for a multimedia mobile network
WO2000054821A1 (en) 1999-03-16 2000-09-21 Regeneration Technologies, Inc. Molded implants for orthopedic applications
US6893462B2 (en) 2000-01-11 2005-05-17 Regeneration Technologies, Inc. Soft and calcified tissue implants
US20030097179A1 (en) 2000-01-11 2003-05-22 Carter Kevin C. Materials and methods for improved bone tendon bone transplantation
US20030023304A1 (en) 2000-01-11 2003-01-30 Carter Kevin C. Materials and methods for improved bone tendon bone transplantation
WO2001078798A1 (en) 2000-02-10 2001-10-25 Regeneration Technologies, Inc. Assembled implant
DE10010073B4 (de) 2000-02-28 2005-12-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verankerung für implantierbare Herzklappenprothesen
US20020119437A1 (en) 2000-09-20 2002-08-29 Grooms Jamie M. Method of preparing and processing transplant tissue
DE10060660A1 (de) 2000-12-06 2002-06-20 Frey Rainer Verfahren zur Konservierung von biologischen Prothesen, konservierte biologische Prothese und Konservierungslösung
AUPR217300A0 (en) * 2000-12-20 2001-01-25 Ketharanathan, Vettivetpillai Method of creating biological and biosynthetic material for implantation
CN1227040C (zh) 2001-09-05 2005-11-16 韩士生科有限公司 组织修复的生物材料及其制备方法
US7918899B2 (en) * 2002-01-25 2011-04-05 Biomedical Design, Inc. Variably crosslinked tissue
ES2488766T3 (es) 2002-01-25 2014-08-28 Biomedical Design, Inc. Fijación resistente a la calcificación
US20040120910A1 (en) 2002-04-10 2004-06-24 Dyke Mark Van Methods for producing, films comprising, and methods for using heterogeneous crosslinked protein networks
US7001987B2 (en) 2002-04-22 2006-02-21 Keraplast Technologies, Ltd. Hydrogel with controllable mechanical, chemical, and biological properties and method for making same
US6914126B2 (en) 2002-04-10 2005-07-05 Keraplast Technologies, Ltd. Methods for producing, films comprising, and methods for using heterogenous crosslinked protein networks
US6989437B2 (en) 2002-04-10 2006-01-24 Keraplast Technologies, Ltd. Methods for producing, films comprising, and methods for using heterogeneous crosslinked protein networks
US6761735B2 (en) 2002-04-25 2004-07-13 Medtronic, Inc. Heart valve fixation process and apparatus
US20030229394A1 (en) 2002-06-06 2003-12-11 Ogle Matthew F. Processed tissue for medical device formation
US20040062793A1 (en) 2002-07-05 2004-04-01 Dyke Mark Van Tissue defect dressings comprising proteinaceous networks
US8153591B2 (en) 2003-08-26 2012-04-10 Gel-Del Technologies, Inc. Protein biomaterials and biocoacervates and methods of making and using thereof
CA2542946A1 (en) 2003-10-28 2005-05-12 Medtronic, Inc. Methods of preparing crosslinked materials and bioprosthetic devices
WO2006026325A2 (en) * 2004-08-26 2006-03-09 Pathak Chandrashekhar P Implantable tissue compositions and method
NZ556610A (en) 2004-12-24 2010-11-26 Celxcel Pty Ltd An implantable biomaterial and a method of producing same
US7579381B2 (en) 2005-03-25 2009-08-25 Edwards Lifesciences Corporation Treatment of bioprosthetic tissues to mitigate post implantation calcification
US20060217804A1 (en) 2005-03-25 2006-09-28 Dove Jeffrey S Treatment of bioprosthetic tissues to mitigate post implantation calcification
ZA200800144B (en) 2005-06-10 2010-02-24 Celgene Corp Human placental collagen compositions, processes for their preparation, methods of their use and kits comprising the compositions
US20070014831A1 (en) 2005-07-12 2007-01-18 Hsing-Wen Sung Biodegradable occlusive device with moisture memory
US7896915B2 (en) 2007-04-13 2011-03-01 Jenavalve Technology, Inc. Medical device for treating a heart valve insufficiency
CA2687990A1 (en) 2007-05-23 2008-12-04 Allergan, Inc. Cross-linked collagen and uses thereof
CA2711001A1 (en) 2007-12-26 2009-07-09 Gel-Del Technologies, Inc. Biocompatible protein-based particles and methods thereof
KR101027630B1 (ko) 2008-06-18 2011-04-07 주식회사 제네웰 연골 재생용 다공성 히알루론산-콜라겐 천연 고분자 지지체의 제조방법
US20110207671A1 (en) 2008-08-22 2011-08-25 Fibrogen, Inc. Method for producing double-crosslinked collagen
US9248165B2 (en) 2008-11-05 2016-02-02 Hancock-Jaffe Laboratories, Inc. Composite containing collagen and elastin as a dermal expander and tissue filler
WO2010057177A2 (en) 2008-11-17 2010-05-20 Gel-Del Technologies, Inc. Protein biomaterial and biocoacervate vessel graft systems and methods of making and using thereof
US9211361B2 (en) 2010-03-15 2015-12-15 Kemal Schankereli Thin collagen tissue for medical device applications
US8722854B2 (en) 2010-12-23 2014-05-13 Medskin Solutions Dr. Suwelack Ag Degradation-stabilised, biocompatible collagen matrices
EP3002014A1 (en) * 2011-07-28 2016-04-06 Harbor Medtech, Inc. Crosslinked human or animal tissue products and their methods of manufacture and use

Also Published As

Publication number Publication date
EP2736545A1 (en) 2014-06-04
US8901078B2 (en) 2014-12-02
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US9592320B2 (en) 2017-03-14
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US10611822B2 (en) 2020-04-07
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EP3002014A1 (en) 2016-04-06
US20160303285A1 (en) 2016-10-20
US9220808B2 (en) 2015-12-29
US20130030526A1 (en) 2013-01-31

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