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侃透天下专利事儿

今天聊人造骨。

这玩意不新鲜，因为如今美容隆鼻手术大行其道。

东亚女性多数鼻子扁平，很多女孩子为了美，整容重塑鼻梁，做人工骨植入的隆鼻手术。

为了美，换个鼻子不算事

你要在百度一搜整容鼻子，无数条整形医院广告营销信息铺天盖地涌来。

当然，整个鼻子不是事儿，类似断指接人造指骨，断肢接义肢，才是人造骨最大用途。

据了解，目前我国每年有超过100万患者需要植入骨修复材料，骨科临床需要良好的修复材料修复骨创伤、骨肿瘤、骨坏死形成的骨缺损等。

人工骨行业进入门槛颇高，因此，国内人工骨品牌大多来自国外企业，如强生、捷迈邦美、美敦力、锐适、史赛克等。

国内上市企业有正海生物、三友医疗、大博医疗、佰仁医疗等。

01科普下人造骨

什么是人造骨？适用环境？

众所周知，因外伤导致的关节破碎、肢体断裂、骨组织坏死是常态。

一次简单车祸，可能就导致人截肢瘫痪。

在治疗方案上，外科医生会进行骨组织修复，而使用的修复材料通常有三类：自体骨、金属假体、人工骨。

其中，自体骨满足骨传导、骨诱导性，且无免疫排斥反应，但是会因为取骨造成二次创伤，导致感染风险以及系列并发症；金属假体存在松动、断裂等问题。

因此，人工骨替代材料移植、修复骨缺损成为医学研究的重点。

这也是人工骨的来源。

02人工骨的历史

人工骨一开始是作为义肢材料设计的，可以替代自体骨移植材料来治疗患者。

起初的人工骨是由金属和固体陶瓷制成的，为的是增强强度，但是材料的刚度使人工骨难以混入骨组织中，并且无法在儿童中长期使用。

从披露的资料看。

1971，科研人员发现海珊瑚具有与人骨相类似的孔隙结构，开始应用原始珊瑚碳酸钙作为植骨材料，但是珊瑚骨质地脆、吸收快，在骨缺损处只具有支架和骨引导作用，而无骨诱导能力。

单纯珊瑚植入机体后有一定的体积丧失，对于较大的骨质缺损，仅用珊瑚难以达到完全修复。

1986年，研究学者制造出了与天然骨骼类似的材料羟基磷灰石（羟基化磷酸钙）制成的人造骨骼以及由可被组织自然吸收和替代的磷酸三钙制成的人造骨骼，这两种人工骨的出现，刺激了人工骨材料的高速发展。

2000年初，美国加州大学的一个研究小组率先把“人造骨”移植体推向市场。

这种形状类似绝缘小导管的移植体由聚四氟乙烯制成，与人体的亲和力比较强。

人体自身的细胞和组织可以在中空的开口内生长，管状植入体既有利于固定，除去也非常容易，具有实心植入体所没有的优点；即使移植后效果不够理想，一个小手术就可以把它取出来，所以非常适用于那些对造型美感要求严格的各种面部整形手术。

03高端材料多孔钽

当下，骨修复材料主要以致密的医用钛合金制品为主，对于大段和骨量缺失大的节段性骨损伤，该材料是无法修复的。

前几年，重庆的机构搞了个人造骨——多孔钽产品，这是最新的高端人造骨材料。

据说用钽金属做材料研发的新型多孔钽人造骨，放入人体后其多级多孔的特性，还能使宿主骨组织在人造骨的孔隙中三维再生，与正常骨组织完全融为一体，成为“活的钢筋混凝土式的再造骨”，今后不需要再替换。

国内也只是拾人牙慧，追本溯源多孔钽最早由美国新泽西州的Implex公司开发，商品名Hedrocel。

1997年，美国FDA批准多孔钽用于人工髋臼假体。

2003年Implex被Zimmer公司收购，并将Hedrocel更名为Trabecular MetalTM（骨小梁金属），之后该产品被广泛应用于初次关节置换和翻修关节置换手术、肿瘤重建手术、脊柱融合、股骨头坏死以及足踝手术中。

Zimmer产品已临床应用近20年，深受医生和患者认可，市场份额逐年提升。

但Zimmer气相沉积工艺繁杂带来的原料、设备、厂房成本，人工成本和进口关税等导致捷迈多孔钽产品价格昂贵。

据了解，国内销售的zimmer多孔钽棒价格一般在2．5万元人民币以上（不同城市价格略有差异）。

因此多孔钽产品临床疗效虽备受骨科医生认可，但国内渗透率仍不高。

另外，在人造骨领域，国内比较知名的公司是去年登录科创板的奥精医疗（奥精医疗科技股份有限公司）。

这公司专做植入性医疗高值耗材，据说，是国内唯一拥有骨胶原体外仿生矿化技术的企业。

04奥精医疗技术底蕴？

奥精医疗的矿化胶原仿生骨产品获奖无数。

2018年被中国科技部评为“国际原创类创新医疗器械”，荣获2021年度中华医学会医学科学技术一等奖；材料的相关基础研究和产业化工作曾荣获国家自然科学奖二等奖（2011年）和国家技术发明奖二等奖（2008年）。

有一说一，国家级的技术奖项水分少、含金量高。

奥精医疗创始人、首席科学家崔福斋早年就读于清华大学，后于清华大学任教，担任清华大学再生医学与仿生材料研究所所长、材料学院教授、博士生导师。

这公司产品主要围绕人工骨修复材料领域进行研究与开发，从2011年开始陆续推出“骼金”“齿贝”“颅瑞”系列矿化胶原人工骨修复产品，分别用于骨科、口腔或整形外科、神经外科的骨缺损修复，已应用于包括多家知名三甲医院在内的500多家医院，临床使用超过百万例。

2021年，奥精医疗持续加大研发投入，全年研发投入3323．19万元，同比增长107．59％，占营收比例为14．08％，增加5．37个百分点。

上市首年，公司科研成果丰富，获得发明专利7项；

截至2021年底，共拥有发明专利45项。

05人工骨专利厚度？

从专利检索角度看，难得是如何对人工骨的定义。

骨骼定义范畴很广，但如果从人工骨材料角度定义，范畴就小。

人工骨材料多为骨传导材料或复合骨诱导因子材料。

临床应用较多的有以下几类：

1、具备骨传导性的材料，能够提供被动的多孔支架，支持或引导骨形成，代表材料有硫酸钙、陶瓷、磷酸钙水泥、胶原、生物活性玻璃、合成聚合物。

2、具备骨诱导性的材料，能够提供干细胞分化为成骨细胞，代表材料有脱钙骨基质、骨形态发生蛋白、生长因子、基因治疗。

3、具备复合特性的材料，既可以提供被动的多孔支架，同时也能够促进骨的形成，通常将生长因子或基质细胞与多孔的无机材料结合起来使用，代表材料有可发育生物陶瓷仿生人工骨、羟基磷灰石类活性人工骨材料等、胶原蛋白类结合无机材料人工骨等。

以人工骨、人造骨相关词检索，国内就1000多件专利。

在德高行全球专利数据库中，国内企业专利排名如下：

重庆润泽医药有限公司排第一，公司主要产品包括国家一类新药左旋奥拉西坦、原创生物材料多孔钽及其产品、环保材料聚四氟乙烯超疏水膜等。

这公司是国家知识产权示范企业和国家专利运营首批导航试点工程企业。

快速浏览了下公司专利，种植牙相关专利很多。

具体有一种椎体间脊柱植入体的制备方法、一种替代牙骨的医用多孔金属材料、医用多孔钽植入材料的制备方法、一种多孔金属材料、一种髋关节修正植入物、一种股骨头植入物等。

人工骨领域，美国专利申请人排名如下

排名第一的华沙整形外科公司（WARSAW ORTHOPEDIC INC），这是来自美国印第安纳州的公司。

排名第二的VIVEX BIOMEDICAL INC，这家公司是位于美国迈阿密的一家生物制品公司，提供先进的再生产品解决方案，帮助遭受肌肉骨骼损伤、伤口和皮肤烧伤的患者。

VIVEX Biologics加工、储存和分销人体细胞、组织、细胞和组织基产品（HCT／P），并根据FDA和国家法规、AATB标准和内部定义的质量目标向医院、医疗专业人员和经批准的分销商分销医疗器械。

有一说一，这行当最大的市场还是在整容美容领域，类似种植牙、假鼻梁，其实都是人造骨的一种常态应用。

爱美是第一驱动力。

分享个奥精医药的经典专利，获得过国家级技术奖的。

06人工骨修复材料

技术背景与解决的现实问题

临床上由于创伤、感染、骨肿瘤等造成的承重部位骨缺损十分常见，针对这类缺损 的修复，人们开发出钛合金、聚醚醚酮、碳纤维等多种材料，但这些材料在机械性能和生物 活性方面均存在各自的缺陷。

钛合金材料的弹性模量为人体骨的4～10倍，临床应用中存在应力遮挡现象，不利于骨修复。

碳纤维材料易在表面产生磨屑，引发修复部位的组织炎症反 应，影响修复效果。

此外，钛合金、聚醚醚酮、碳纤维等材料的生物相容性均取决于它们的生物惰性，它们并不具备与人体天然骨组织形成骨性结合的生物活性，而是作为永久植入体使用，不参与人体的新陈代谢，最终作为异物存在于体内，因而长期修复效果不理想。

人体天然骨组织主要由以胶原为主的有机成分和以羟基磷灰石为主的无机成分 构成，其中胶原呈现规则排列的多级结构，并为羟基磷灰石提供了矿化模板，从而形成有序 排列的矿化胶原复合体。模仿天然骨的成分及结构制造生物活性骨修复材料，将为修复部 位提供与天然骨相似的微环境，有利于骨细胞的贴附、增殖，促进骨缺损的修复。

近年来，人们已经研发出一些以胶原／羟基磷灰石为主要成分的硬组织修复产品， 例如引导组织再生（guided tissue regeneration，GTR）膜等。

这些产品中，胶原与羟基磷 灰石的质量比为2／8～7／3，可以起到促进骨组织再生的作用。

然而，这类GTR膜主要用于非 承重部位骨修复，例如牙周骨缺损填充、脊柱横突融合等，其柔软的机械性能决定了其不能 为修复部位提供力学支撑。此外，现有胶原／羟基磷灰石复合骨修复材料多为胶原和羟基磷 灰石两种材料的物理混合，而不具备天然骨组织的多级结构。

为了满足骨修复对材料的机械性能要求，以羟基磷灰石为代表的钙磷生物陶瓷材 料得到了广泛研究，目前人们已经研制出具备一定机械强度的钙磷陶瓷支架材料，例如羟基磷灰石多孔生物陶瓷。

这类材料主要通过烧结的方法使钙磷生物材料陶瓷化，从而获得 一定的机械强度。然而，钙磷生物陶瓷制备过程中必不可少的烧结工艺极大限制了这类产品的化学组成，胶原等对骨组织修复有益的有机成分无法复合在最终产品中。

烧结钙磷陶瓷由于其脆性也不适合用作承重部位骨修复材料。另一方面，有文献报道，纳米级羟基磷灰 石较微米级颗粒更有利于细胞的成骨分化，即使原料采用的是纳米级羟基磷灰石（粒径＜ 100nm），烧结过后其晶粒也会长大至微米级，从而大大降低材料的成骨活性。

因此，现有技术和产品尚不能提供用于人体承重部位骨修复的生物活性材料，无 法满足这类临床修复的需求。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种高强度胶原基人工骨修复材料。

该材 料具有纳米钙磷盐和胶原分子自组装而成的化学组成和结构，从而具备与人体天然骨组织 相似的仿生矿化结构。在力学性能方面，该材料具有与人体皮质骨近似的机械强度，可用于 人体承重部位的骨缺损修复。本发明还提供了制备这种高强度胶原基人工骨修复材料的方 法。

本发明的第一方面，提供了一种高强度胶原基人工骨修复材料。该材料为致密的 均质有机／无机复合材料，其中有机相包括胶原，还可以包括高分子聚酯，所述高分子聚酯 可以是聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸－乙醇酸共聚物、聚己内酯其中一种或多种复合，无机相包 括纳米钙磷盐。

复合材料的有机相与无机相的质量比为9／1～4／6。

当含有高分子聚酯时，复合材料的有机相中胶原与高分子聚酯的质量比为9／1～1／9。

所述高强度胶原基人工骨修复材料的压缩强度为65～150MPa，弯曲强度为20～ 100MPa。

所述纳米钙磷盐的粒径为20～200nm，钙元素和磷元素的摩尔比为1／1～2／1。

细节就不展开了，内容很丰富。

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