CN103952296A - 多功能医学治疗物质体复合器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能医学治疗物质复合器，简称″复合器″。该复合器由储液装置、储物装置和连接装置三部分组成。该复合器应用过滤方法将组织细胞、生物制剂和药物等医学治疗物质复合到多孔生物材料之中，达到治疗物质能简单快速和均匀高效地复合，提高生物效应或／和药物疗效。该合器能使细胞在复合过程中贴附到材料内部结构表面，有效地避免复合体应用时由于出血和冲洗造成的细胞丢失。该合器也能作为细胞培养装置，使细胞在多孔材料内部增殖和分化。该复合器可控制储物仓的形态和尺寸，使其适用于不同形状和规格的材料，也可装载不同成分和剂型的材料。能使医学治疗物质与材料复合过程在密闭无菌环境内进行，可避免化学和生物污染的可能性，达到复合后的产品能即刻用于临床。该复合器可用于生物、制药、医学和兽医等域。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用过滤法将组织细胞、生物制剂和药物等物质复合到多孔生物材料之中的装置，既能适用于不同成分、形态和尺寸的材料，又能简单快速和均匀高效地将医学治疗物质复合到多孔材料内部，并可即刻临床使用。该装置可应用于生物、制药、医学和兽医等领域。
背景技术
随着生命、材料和机械学科的发展，出现了新的技术领域，即生物组织工程学，它应用细胞生物学和工程学原理研究生物替代物，用于损伤组织功能修复和重建。将体外培养和扩增的间充质干细胞，吸附于生物相容和可降解的材料支架，然后植入修复部位。在材料逐步降解过程中细胞持续增殖分化和分泌基质，达到修复组织和重建功能。而这个过程中最关键的影响因素是细胞黏附于支架材料的效果。
细胞黏附是通过″受体和配体″结合的方式，而静电作用和范德华力作用是可忽略不计。细胞黏附的受体主要有整合素、免疫球蛋白、选择素和钙粘素。而细胞与外部基质黏附的主要受体为整合素，通常定位于分散的接触区，被称为粘着斑。黏附紧密度取决于粘着斑的寿命和粘着强度的集合。粘着斑的寿命和强度的影响因素有中等的黏附尺寸(几百纳米到1微米)、硬性基板、细胞骨架的固化及预张和低角度拉伸。细胞接种的静态模型进行分析得出细胞黏附取决于材料特性和接种流速，材料的配体尺寸、弹性系数、内部结构和比表面积可影响，细胞液的流体剪切力和低角度拉伸可影响，细胞骨架的固化和预张可影响。目前种子细胞的接种方法有静态法和动态法，静态接种法主要采用悬滴法、浸没法和微注射等，它们是通过渗透作用使细胞悬液进入支架内部，操作简便；但是接种时间较长和效率较低，往往只能接种在三维支架的表面，难以实现细胞在支架材料中均匀分布。动态接种法主要有离心接种法、负压吸附法、振荡法和生物反应器接种等，不仅提高了细胞的接种效率而且改善了细胞在支架中的空间分布。但是动态接种法需要昂贵的仪器和设备，而且技术要求更高，一定程度上限制了它们的应用。
注射器负压吸附接种细胞已有诸多报道，效果得到肯定。但是，无论将材料放入注射器抽负压，还是用注射器从存材料的容器内抽负压，由于注射器产生的负压有限，因此上述方法仅局限于小规格材料。另外，密度较低的材料接种时会出现材料漂浮，严重影响细胞接种率。专利CN202610234介绍一种负压细胞接种装置，包括负压发生器、接种仓及三通管。该装置可根据需要连接不同接种仓，并可同时接种多个支架，但仍未解决形状多样性和材料漂浮等问题。专利CN101735984介绍以菌注射器为接种工具，将支架材料从注射器后部放入，然后吸入所需接种的细胞悬液。注射器内预留一定量空气，封闭注射器口回抽注射器，形成的负压使细胞悬液渗入多孔材料，实现种子细胞在支架材料内的初期均匀分布接种。专利CN202530084介绍了—种用于细胞接种的离心管，也就是直径逐渐缩小至底部的圆柱形管体，可开启地连接在所述管体的顶部的顶帽，可拆卸地套接在管底的底帽，并具有容纳接种细胞的支架的空间。可根据需要制成不同的规格适应实际需要。
多功能医学治疗物质体复合器
发明内容
本发明涉及一种多功能医学治疗物质复合器，简称″复合器″。该复合器由储液装置1(含储液仓4及推进器10)、储物装置2(含储物仓14、双推式推进器19、23及密封盖18)和连接装置3(含连接管27和三通阀8)三部分组成(图1)。该复合器可广泛用于生物、制药、医学和，兽医等领域。
本发明的目的是应用过滤方法将组织细胞、生物制剂和药物等医学治疗物质复合到多孔生物材料之中，达到治疗物质能简单快速和均匀高效地复合，提高生物效应或／和药物疗效。
本发明的另一目的是使细胞在复合过程中能贴附到材料内部结构表面，能有效地避免细胞-材料复合体应用时由于出血和冲洗造成细胞丢失。
本发明的另一目的是利用复合器作为细胞培养装置，使细胞在多孔材料内部增殖和分化。
本发明的另一目的是通过调节复合器储物仓14的形态和尺寸，达到适用于不同形状和规格的支架材料，也可装载不同成分和剂型的材料。
本发明的另一目的是使医学治疗物质与材料复合过程在密闭无菌环境内进行，可有效地避免化学和生物污染，使复合完成后的产品能即刻用于临床。
该复合器的制作材料可是金属(如不锈钢、钛合金、铝合金、铜、金、银和钽等)、有机材料(如PEEK、PM MA、PETG和PCTG等)及无机材料(玻璃、氧化铝和氧化锆陶瓷等)，也可是两种或两种以上的复合材料。
该复合器的储液装置1有一管型储液仓4，管仓横断面可是园、椭圆、方和长方等形状。仓上端向外翻边的敞开口5，仓底为封闭微椎形盲端6，中心有贯通孔7与三通阀8相连。仓下内侧有通道9与储物仓14相通。仓内活塞型推进器10有推杆11连接硅胶活塞12与推柄13，推杆11长出管仓，硅胶活塞12尺寸与仓内径相匹配，以保证仓内的密封度(图2)。
该复合器的储物装置2形态和尺寸与储液装置1类同，区别在储物仓14底为带外螺纹15的敞开口，配有带内螺纹16和拧开片17的密封盖18。仓内活塞型推进器为双推式(中心和叠套)。叠套推进器19是由圆管推杆20连接植入物固定片21和推柄22，固定片21为网状结构与推杆20成垂直固定，其作用是固定植入物。中心推进器23从叠套推进器19的中心通过，推杆24连接硅胶活塞25与推柄26(图2和图3)。
该复合器的连接装置3可有两种方式，一种为两仓下段间有侧孔直接连通9，另—种为通过管道27和／或三通阀8间接连通28(图3)。
本发明所述复合器的操作流程为(图4)：
1.在无菌条件下将植入物载入储物仓14，拧紧密封塞18，确认有效密封；
2.应用注射器将医学治疗物质通过三通阀8注入储液仓4，使其推进器10顶之高位，随后关闭三 通阀8；
3.固定叠套推进器19的同时慢推储液仓4的推进器10，使液体通过植入物进入储物仓14和顶起中心推进器23；
4.缓慢推压中心推进器23，使液体再度通过植入物进入储液仓4，往而反复多次能达到高复合效果；
5.将液体推入储液仓4后，打开储物仓14的密封盖18，取出植入物备用。
附图说明
图1是本发明所述复合器的整体示意图。
图2是本发明所述复合器的储液装置和储物装置结构意图。
图3是本发明所述复合器的连接装置结构意图。
图4是本发明所述复合器的操作流程图。
图5是应用复合体治疗骨缺损临床结果x光照片。
具体实施方式
实施例1：用应PETG材料制备本发明所述复合器。储液装置1为的园管储液仓4，管壁厚2mm，仓顶外翻边5mm的敞开口5，仓底为封闭微椎形6，中心有的贯通孔7与三通阀8相连，仓下内侧有的孔9与储物仓14互通。仓内有活塞型推进器10，120mm长的″十″字形推杆11连接硅胶活塞12与推柄13。储物装置2形态和尺寸与储液装置1类同，但仓底为带外螺纹15的敞开口，配有带内螺纹16和拧开片17(22×10×4mm)的密封盖18仓内活塞型推进器为双推式。叠套推进器19是由圆管推杆20连接植入物固定片21和推柄22，固定片21为网状结构，与推柄22成垂直固定。中心推进器23有120mm圆管推杆24连接硅胶活塞25与推柄26，中心推杆20长于叠套推杆24，两者均长出储物仓14。(图2b)。两仓下段间有侧孔直接连通9(图3b)。
实施例2：采用不锈钢材料制备本发明所述复合器。储液装置1为的园管储液仓4，管壁厚2mm，仓顶外翻边5mm的敞开口5，仓底中心有的贯通孔7与三通阀8相连。仓内活塞型推进器10由推杆11连接硅胶活塞12与推柄13。储物装置2有的圆管储物仓14，仓顶外翻边5mm的敞开口；仓底为带外螺纹的敞开口15，配有带内螺纹16和拧开片17(30×10×4mm)的密封盖18仓内活塞型推进器为双推式。叠套推进器19是有圆管型推杆20连接植入物固定片21和推柄22，固定片21为网状结构，与推杆20成垂直固定。中心推进器23有120mm圆柱推杆24连接硅胶活塞25 与推柄26。中心推杆23从叠套推杆20中心通过(图2a)。两仓通过管道27和三通阀8间接连通28(图3a)。
实施例3：应用实施例2所述复合器进行骨髓富集干细胞与β-ICP生物陶瓷颗粒复合。首先在无菌条件下将10gβ-ICP生物陶瓷颗粒载入储物仓14后，拧紧密封盖18和检查确认(图4a)。用注射器将50ml干素化的自体骨髓液注入储液仓4，使仓内推进器10顶之高位，关闭三通阀8(图4b)。在固定叠套推进器19的同时缓慢推进储液仓4的推进器10，使液体通过植入物进入储物仓14和顶起中心推进器23(图4c)。缓慢推进中心推进器23使液体再度通植入物进入储液仓4，往而反复数十次，提高复合效率(图4d)。将液体推入储液仓后，打开储物仓密封盖，取出植入物备用(图4e)。
实施例4：应用实施例3所制备的骨髓富集干细胞与β-ICP生物陶瓷颗粒复合物治疗骨不连病例。男性患者29岁因车祸造成右胫中下段开放性骨折伴节段性缺损，随后出现多种细菌的感染，经抗生素治疗感染得以控制。但骨缺损采用多种方法治疗2年均未奏效，并出现骨不连。在骨缺损部进行软组织清除，植入实施例3方法所制备的复合物，采用外固定架固定。临床和x光片随访发现3月已有骨形成，1年后骨缺损全愈，拆除外固定架，患者能自主行走(图5)。
Claims (11)
1.本发明涉及一种多功能医学治疗物质复合器，简称″复合器″。该复合器由储液装置(含储液仓及推进器)、储物装置(含储物仓、双推式推进器及密封盖)和连接装置(含连接管和三通阀)三部分组成。
2.根据权利要求1所述复合器应用过滤方法将组织细胞、生物制剂和药物等医学治疗物质复合到多孔生物材料之中，达到治疗物质能简单快速和均匀高效地复合，提高生物效应或/和药物疗效。
3.根据权利要求1所述复合器能使细胞在复合过程中贴附到材料内部结构表面，有效地避免复合体应用时由于出血和冲洗造成的细胞丢失。
4.根据权利要求1所述复合器可作为细胞培养装置，能使细胞在多孔材料内部增殖和分化。
5.根据权利要求1所述复合器能控制储物仓的形态和尺寸，达到适用于不同形状和规格的支架材料，也可装载不同成分和剂型的材料
6.根据权利要求1所述复合器能使医学治疗物质与材料复合过程在密闭无菌环境内进行，可避免化学和生物污染的可能性，使复合后的产品能即刻用于临床。
7.根据权利要求1所述复合器制作的材料可是金属(如不锈钢、钛合金、铝合金、铜、金、银和钽等)、有机材料(如PEEK、PMMA、PETG和PCTG等)及无机材料(玻璃、氧化铝和氧化锆陶瓷等)，也可是两种或两种以上的复合材料。
8.根据权利要求1至7所述复合器的储液装置为管型储液仓，仓上端为向外翻边的敞开口，仓底为封闭盲端，中心有贯通孔与三通阀相连。仓下内侧有通道与储物仓相通。仓内活塞型推进器由推杆连接硅胶活塞与推柄，硅胶活塞尺寸与仓内径相匹配，以保证仓内的密封度。
9.根据权利要求1到7所述复合器的储物装置形态和尺寸与储液装置类同，区别在储物仓底为带外螺纹的敞开口，配有带内螺纹和拧开片的密封盖。仓内活塞型推进器为双推式(中心和叠套)。叠套推进器由管型推杆连接植入物固网状定片和推柄。中心推进器从叠套推进器中心通过，由推杆连接硅胶活塞与推柄，硅胶活塞尺寸与仓内径相匹配。中心推杆长于叠套推杆，两者均长出储物仓。
10.根据权利要求1至9所述复合器的连接装置可有两种方式，一种为储液仓与储物仓通过下段侧孔直接连通，另一种为通过管道和／或三通阀间接连通。
11.根据权利要求1至10所述复合器能简单快速和均匀高效地将组织细胞、生物制剂和药物复合到多孔材料内，并能即刻临床应用。该复合器可用于生物、制药、医学和兽医领域。
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