用于软骨修复或再生的商业产品-无细胞篇
文章来源: | 发布时间:2022-04-21 00:00:00 | 点击率:

关节软骨属于透明软骨,是一种高度分化的组织,主要由大量排列高度有序的软骨细胞和细胞外基质构成,无感觉、运动或者自主神经支配,无滋养血管,其营养供应、代谢产物排出高度依赖关节液,具有自我修复能力的前体细胞难以到达损伤局部,透明软骨一旦受到损伤,其自身的修复能力非常有限。因此,迫切需要能有效再生软骨的方法。近年来,随着生物材料、组织工程和再生医学的发展,各种用于软骨修复或再生的商业产品得以开发。其中,基于生物材料的不含细胞的软骨修复或再生的商业产品主要为以下几种。

1、Agili-CTM

Agili-CTM是由CartiHeal公司开发的一种无细胞、现成的植入物,用于创伤性和骨关节炎关节中的软骨和骨软骨缺损,该植入物是一种多孔的、生物相容的、可吸收的双相支架,由相互连接的天然无机碳酸钙(文石)组成。

2、Cartiva® SCI

Cartiva®SCI是由Stryker公司开发的一种新型骨软骨缺损修复植入物,具有与软骨相似的特性,批准用于治疗伴有或不伴有轻度拇外翻的第一跖趾关节疼痛变性或创伤后关节炎(拇极限或拇僵直)患者。其材料为聚乙烯醇胶体(Polyvinyl alcohol cryogel),是FDA唯一批准的软骨类合成聚合物。

3、TruFit®CB

TruFit®CB是一种可吸收的植入物,主要用于治疗膝关节软骨和骨软骨缺损。该产品由聚乳酸-共聚甘油内酯、硫酸钙和聚甘油内酯纤维的材料复合构成,可制成颗粒、块、楔和其他预制形状的产品。该产品被设计成两层的圆柱形支架,一层具有类似于松质骨的小梁网络,另一层浅层设计模拟关节软骨基质。

4、Novocart® Basic

Novocart®Basic 是一种双相三维胶原蛋白基体,用于支持局部和全厚软骨损伤的生物重建。该基体由胶原膜覆盖层和位于其下的胶原海绵组成,这种海绵是专门为人类软骨再生而开发的,它具有相互连接的孔,可以实现细胞的三维分布。其中所述支撑材料的生产原料为牛源性生物材料。微压裂刺激骨髓,促进具有较高再生潜力的间充质干细胞,该产品覆盖软骨缺陷部位,在这个过程的帮助下,通过激活间充质干细胞的再生能力来开发自己身体的愈合潜力。

5、HYALOFAST®

HYALOFAST®由单一的HYAFF®三维纤维层组成,HYAFF®是透明质酸苄基酯(HA),是细胞外基质的天然成分,也是人体软骨的主要成分。植入后,其无纺布3D结构支持间充质干细胞的粘附驻留和三维组织,促进正常组织解剖结构的恢复。随着HYAFF®纤维的降解,HA被释放到病灶中形成有利于再生的微环境。

6、MaioRegen

MaioRegen是一种多层基体,通过专利工艺制造。该产品由胶原蛋白和富含镁的羟基磷灰石组成,在化学成分和微观和纳米结构上都模拟了软骨和骨软骨组织。它促进并引导有效的骨和软骨再生,从而恢复自然的关节生理。MaioRegen有三种配置:  MaioRegen Prime用于治疗软骨下骨严重受损的骨软骨病变;MaioRegen Slim用于软骨下骨轻度损伤的骨软骨病变的治疗;MaioRegen Chondro+治疗软骨病变。

7、CHONDROVEILTM 

CHONDROVEILTM是是一种生物可吸收的无纺布羊毛,包含由分子量约为50000的纯聚乙醇酸(PGA)。无纺布3D纤维结构用于包裹间充质干细胞(MSCs),并在术后提供机械保护,支持再生和愈合过程,以形成软骨修复组织。它依赖于软骨下骨微骨折后或骨髓吸出的间充质祖细胞的增殖和分化潜能。其无纺布结构提供高孔隙率,增强细胞粘附、增殖和分化,该结构还具有优异的基体灵活性,很容易适应解剖结构的不规则表面,这种均匀的结构提供了与新软骨形成平行的控制吸收速率。大约在术后7天,基质显示50%的机械强度损失,并主要在几周内吸收。

8、Chondro-Gide®

Chondro-Gide®是由Geistlich公司开发的一种双层I/III型胶原蛋白膜,是遵循严格的质量保证系统由高度精炼的猪胶原蛋白制成。它的表层光滑紧凑,防止细胞扩散丢失;底层粗糙多孔,使得细胞附着生长。该产品专门用于软骨再生,利用人体自身的愈合潜力来再生人类软骨。

9、Chondrotissue®

Chondrotissue®是基于一个专利的3D支架,由两个成分组成:一种是高多孔性的纺织聚乙醇酸毡,来确保机械稳定性;另一种是透明质酸,来促进透明质样修复组织的形成。它不含任何来自动物或人类的成分,可结合骨髓刺激技术,例如微压裂或Pridie钻孔,通过关节镜或关节切开术植入。它是根据欧洲医疗器械指令和 GMP 标准进行 CE 标记和制造。

10、ChondroFiller®

ChondroFiller®是一种注射用软骨再生胶原蛋白填充材料,是德国美德实生物医疗有限公司发明的专利技术。利用生物工程技术,提取Ⅰ型胶原蛋白制成液态物质,在关节镜下注射到受损的软骨处,几分钟液体就转变成固体凝胶,形成稳定的生物支架。这种生物支架特别容易吸引周围健康的软骨细胞进入,然后可以在生物支架内增殖,大量成熟的软骨细胞分泌Ⅱ型胶原蛋白(人体软骨中最主要的部分),再生为透明软骨,使得损伤的软骨得到了很好修复。

11、ChondroMimetic®

ChondroMimetic®是一种以胶原为基础的植入物,用于治疗小骨软骨(软骨和下层骨)缺损,此前已获得ce标记批准,用于治疗小软骨和软骨下病变,其潜在市场预计将超过5亿美元。该产品是一种由Ⅰ型牛胶原蛋白、糖胺聚糖和磷酸钙组成的双层多孔植入物。

12、BioCartilage® Extracellular Matrix

BioCartilage®Extracellular Matrix的设计是为了提供一种可重复的,简单的,廉价的方法来增强传统的微骨折手术。BioCartilage®Extracellular Matrix由同种异体软骨发展而来,包含关节软骨固有的细胞外基质,包括关键成分,如II型胶原、蛋白多糖和其他软骨生长因子。BioCartilage®Extracellular Matrix的原理是作为微骨折缺损上的支架,提供一个可以潜在地发出自体细胞相互作用信号的组织网络,并在适当处理的关节软骨缺损内提高组织愈合的程度和质量。

从以不含细胞的软骨修复或再生的商业产品可以看出,所选用的材料多为生物高分子多糖,有胶原,透明质酸等,这可能是他们本身就是细胞外基质的成分,具有较好的生物相容性,且降解速率可调,降解产物可控;产品的形式多为可注射状或膜状,这可能有利于产品的可操作性以及软骨损伤的修复。这些软骨修复或再生的产品可为下一代改良产品的研究和开发提供一定价值的基础。除此之外,随着自体软骨细胞移植、干细胞组织工程技术的发展,运用细胞与生物支架材料结合,可开发性价比更高的软骨再生产品,来满足软骨缺损修复的需求。

参考文献: 

[1] Wang L , Guo X , Chen J , et al. Key considerations on the development of biodegradable biomaterials for clinical translation of medical devices: With cartilage repair products as an example[J]. Bioactive Materials, 2021,9:332-342.

[2] Huang B J , Hu J C , Athanasiou K A . Cell-based tissue engineering strategies used in the clinical repair of articular cartilage[J]. Biomaterials, 2016, 98:1-22.