本发明总体上涉及支架生物材料。更具体地，本发明涉及用于骨组织工程的支架生物材料，其包含脱细胞的植物或真菌组织。
背景技术：
1、由损伤或疾病引起的大骨缺损通常需要生物材料移植物才能完全再生[1]。典型地，旨在增强骨组织再生的技术通常采用自体、同种异体、异种或合成移植物[2]。自体骨移植，其中材料源自患者，被认为是大骨缺损修复中的“黄金标准”移植实践，但存在一些缺点，包括尺寸和形状限制、组织可用性和供体部位发病率[3]。自体移植手术容易发生感染、随后的骨折、供体或修复部位的血肿形成以及术后疼痛[4]。骨组织工程为传统骨移植方法提供了潜在的替代方案[5]。
2、骨组织工程(bte)结合使用结构性生物材料和细胞来创造新的功能性骨组织。用于bte的生物材料通常旨在提供与天然骨基质相似的机械性能和结构[6]。先前的研究表明，用于bte的生物材料的最佳孔径为约100-200μm[7]，并且弹性模量为0.1至20gpa，具体取决于移植部位[8]。此外，孔隙度和孔隙连通性是可能影响细胞迁移、营养扩散和血管生成的两个重要因素[8]。bte已显示出有前景的结果，开发了多种生物材料作为骨移植物的替代品。这些生物材料包括骨诱导材料、杂化材料和先进的水凝胶[8]。骨诱导材料诱导周围环境从头开始形成骨结构。杂化材料由合成和/或天然聚合物制成[8]。先进的水凝胶模拟ecm并递送所需的生物活性剂以促进骨组织整合[8]。羟基磷灰石是一种钙磷灰石，因为其生物相容性、组成及其在天然骨骼矿物结构中的作用，是一种可用于bte的材料[9]。bte的另一种生物材料是生物活性玻璃，它可以刺激特定的细胞反应以激活骨生成基因[10]、[11]。可生物降解的聚合物，如聚(乙醇酸)和聚(乳酸)，也可用于bte[12]。天然(或天然衍生的)聚合物，如壳聚糖、甲壳素和细菌纤维素也已经测试用于bte[13]。尽管这些聚合物，无论是天然的还是合成的，都可能在bte中显示出一些潜力，但使用广泛的、困难的和/或昂贵的协议来获得功能性生物材料和/或宏观结构，并且每种都有各自的局限性。
3、需要用于骨组织工程(bte)的替代的、额外的和/或改进的生物材料和/或其制备方法。
技术实现思路
1、本文提供了可用于骨组织工程应用的材料(生物材料)，例如用于修复和/或再生受损、退化、有缺损和/或缺失的骨结构。本发明人现已开发出包含脱细胞植物或真菌组织的支架生物材料，其中所述脱细胞植物或真菌组织可以任选地被至少部分地包被或矿化，其中所述支架生物材料可以任选地进一步包括基于蛋白质的水凝胶和/或基于多糖的水凝胶或两者。本文所述的实验研究表明，此种支架生物材料可以是生物相容的，并且可以支持前成骨细胞的生长，所述前成骨细胞可以在支架生物材料中分化。因此，如本文所述的支架生物材料可用于骨组织工程，例如用于修复和/或再生例如受损、退化、有缺损和/或缺失的骨结构。结果表明，基于蛋白质的水凝胶，例如胶原蛋白水凝胶，可用于此类支架生物材料，并且可以使用例如用羟基磷灰石预矿化支架生物材料。
2、在一个实施方式中，本文提供了一种支架生物材料，包含：
3、从其中去除了组织的细胞物质和核酸的脱细胞植物或真菌组织，该脱细胞植物或真菌组织包含3维多孔结构；和
4、基于蛋白质的水凝胶、基于多糖的水凝胶或其组合。
5、在上述支架生物材料的另一个实施方式中，所述基于蛋白质的水凝胶可以包含胶原蛋白、骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨钙蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖、骨形态生成蛋白、其他基质蛋白或它们的任何组合。
6、在任何上述支架生物材料的另一个实施方式中，所述基于多糖的水凝胶可以包含琼脂糖、海藻酸盐、透明质酸或另一种基于碳水化合物的水凝胶。
7、在某些实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织和/或基于蛋白质的水凝胶和/或基于多糖的水凝胶可以包含一种或多种成骨分化标志物，诸如骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨钙蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖或它们的任何组合。在某些实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织和/或基于蛋白质的水凝胶和/或基于多糖的水凝胶可以包含在正常骨基质中发现的一种或多种蛋白质。
8、在任何上述一种或多种支架生物材料的又另一个实施方式中，所述基于蛋白质的水凝胶可以包含胶原蛋白水凝胶。
9、在任何上述一种或多种支架生物材料的还另一个实施方式中，所述基于蛋白质的水凝胶可以包含胶原蛋白i。
10、在任何上述一种或多种支架生物材料的另一个实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织可包含约100至约200μm或约150至约200μm的孔径。
11、在任何上述一种或多种支架生物材料的还另一个实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织可以包含脱细胞的苹果托杯组织。
12、在任何上述一种或多种支架生物材料的另一个实施方式中，所述支架生物材料可以包含一种或多种骨相关细胞类型，诸如前成骨细胞、成骨细胞、破骨细胞和/或间充质干细胞、或它们的任何组合。在另一个实施方式中，所述支架生物材料可以预先接种有一种或多种骨相关细胞类型，诸如前成骨细胞、成骨细胞、破骨细胞和/或间充质干细胞、或它们的任何组合。
13、在任何上述一种或多种支架生物材料的还另一个实施方式中，所述支架生物材料可具有约20kpa至约1mpa之间的杨氏模量。
14、在任何上述一种或多种支架生物材料的还另一个实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织的孔壁可以被所述成骨细胞矿化。
15、在任何上述一种或多种支架生物材料的又另一个实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织可以至少部分地被包被或矿化。
16、在任何上述一种或多种支架生物材料的另一个实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织可以至少部分地被磷灰石、磷酸骨钙、生物相容性陶瓷、生物相容性玻璃、生物相容性金属纳米颗粒、纳米晶纤维素或它们的任何组合包被或矿化。
17、在任何上述一种或多种支架生物材料的又另一个实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织可以至少部分地被磷灰石包被或矿化。
18、在任何上述一种或多种支架生物材料的还另一个实施方式中，磷灰石可以包括羟基磷灰石。
19、在另一个实施方式中，本文提供了一种支架生物材料，其包含：
20、从其中去除了组织的细胞物质和核酸的脱细胞植物或真菌组织，所述脱细胞植物或真菌组织包含3维多孔结构；
21、所述脱细胞植物或真菌组织至少部分地被包被或矿化。
22、在上述支架生物材料的另一个实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织可以至少部分地被磷灰石、磷酸骨钙、生物相容性陶瓷、生物相容性玻璃、生物相容性金属纳米颗粒、纳米晶纤维素或它们的任何组合包被或矿化。
23、在任何上述一种或多种支架生物材料的还另一个实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织可以至少部分地被磷灰石包被或矿化。
24、在任何上述一种或多种支架生物材料的又另一个实施方式中，磷灰石可以包括羟基磷灰石。
25、在任何上述一种或多种支架生物材料的另一个实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织可以包含苹果。
26、在任何上述一种或多种支架生物材料的还另一个实施方式中，可以通过交替暴露于氯化钙溶液和磷酸二钠溶液，所述脱细胞植物或真菌组织至少部分地被磷灰石包被或矿化。
27、在任何上述一种或多种支架生物材料的又另一个实施方式中，所述支架生物材料可进一步包含基于蛋白质的水凝胶或基于多糖的水凝胶或两者。
28、在任何上述一种或多种支架生物材料的还另一个实施方式中，所述基于蛋白质的水凝胶可以包含胶原蛋白、骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨钙蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖、骨形态生成蛋白、其他基质蛋白或它们的任何组合。
29、在任何上述一种或多种支架生物材料的另一个实施方式中，所述基于多糖的水凝胶可以包含琼脂糖、海藻酸盐、透明质酸或另一种基于碳水化合物的水凝胶。
30、在某些实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织和/或基于蛋白质的水凝胶和/或基于多糖的水凝胶可以包含一种或多种成骨分化标志物，诸如骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨钙蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖或它们的任何组合。在某些实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织和/或基于蛋白质的水凝胶和/或基于多糖的水凝胶可以包含在正常骨基质中发现的一种或多种蛋白质。
31、在任何上述一种或多种支架生物材料的又另一个实施方式中，基于蛋白质的水凝胶可以包含胶原蛋白水凝胶。
32、在任何上述一种或多种支架生物材料的另一个实施方式中，基于蛋白质的水凝胶可以包含胶原蛋白i。
33、在任何上述一种或多种支架生物材料的还另一个实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织可以是基于纤维素的、基于甲壳素的、基于壳聚糖的、基于木质素的、基于半纤维素的或基于果胶的或它们的任何组合。
34、在任何上述一种或多种支架生物材料的另一个实施方式中，所述植物或真菌组织可以包含来自以下的组织：苹果托杯(苹果(malus pumila))组织、蕨类植物(单系蕨类植物(monilophytes))组织、萝卜(芜菁(brassicarapa))根组织、银杏树枝组织、马尾草(木贼属(equisetum))组织、萱草(hermocallis)杂交叶片组织、羽衣甘蓝(甘蓝(brassicaoleracea))茎组织、针叶树花旗松(花旗松(pseudotsuga menziesii))组织、仙人掌果实(火龙果(pitaya))果肉组织、斑纹长春花(maculata vinca)组织、水生莲花(荷花(nelumbonucifera))组织、郁金香(郁金香(tulipagesneriana))花瓣组织、大蕉(香蕉(musaparadisiaca))组织、绿菜花(甘蓝)茎组织、枫叶(假挪威槭(acer psuedoplatanus))茎组织、甜菜(甜菜(beta vulgaris))初生根组织、大葱(玉葱(allium cepa))组织、兰花(兰科(orchidaceae))组织、萝卜(芜菁)茎组织、韭葱(象大蒜(allium ampeloprasum))组织、枫(槭属(acer))树枝组织、芹菜(芹菜(apium graveolens))组织、大葱(玉葱)茎组织、松组织、芦荟组织、西瓜(栽培西瓜品系(citrullus lanatus var.lanatus))组织、草甸排草(绿金钱草(lysimachia nummularia))组织、仙人掌组织、高山剪秋罗组织、大黄(波叶大黄(rheum rhabarbarum))组织、南瓜果肉(西葫芦(cucurbita pepo))组织、匐地仙人掌(天门冬科(asparagaceae))茎组织、蜘蛛草(紫露草(tradescantia virginiana))茎组织、芦笋(芦笋(asparagus officinalis))茎组织、蘑菇(真菌)组织、茴香(茴香(foeniculumvulgare))组织、玫瑰(蔷薇属(rosa))组织、胡萝卜(胡萝卜(daucus carota))组织或梨(苹果类(pomaceous))组织、或通过直接基因组修饰或通过选择性育种产生的转基因组织、或它们的任何组合。
35、在任何上述一种或多种支架生物材料的还另一个实施方式中，所述支架生物材料可进一步包含在所述脱细胞植物或真菌组织上和/或内的活细胞，特别是非原生细胞。
36、在任何上述一种或多种支架生物材料的还另一个实施方式中，所述活细胞可以是动物细胞。
37、在任何上述一种或多种支架生物材料的还另一个实施方式中，所述活细胞可以是哺乳动物细胞。
38、在任何上述一种或多种支架生物材料的还另一个实施方式中，所述活细胞可以是人类细胞。
39、在任何上述一种或多种支架生物材料的还另一个实施方式中，所述支架生物材料可以包含胶合、交联或联锁在一起的两个或更多个亚单元。
40、在任何上述一种或多种支架生物材料的另一个实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织可以包含来源于不同组织或不同来源的两种或更多种不同的脱细胞植物或真菌组织。
41、在任何上述一种或多种支架生物材料的又另一个实施方式中，所述两种或更多种不同的脱细胞植物或真菌组织可以胶合、交联或互锁在一起。
42、在任何上述一种或多种支架生物材料的另一个实施方式中，所述支架生物材料可用于骨组织工程(bte)。
43、在另一个实施方式中，本文提供了一种骨移植物，其包含任何本文所述的一种或多种支架生物材料。
44、在另一个实施方式中，本文提供了任何本文所述一种或多种支架生物材料用于骨组织工程(bte)、用于骨移植、用于骨修复或再生、或它们的任何组合的用途。
45、在另一个实施方式中，本文提供了任何本文所述的一种或多种支架生物材料用于以下任何一种或多种的用途：颅面重建手术；牙科和/或颌面重建手术；主要骨缺损和/或创伤重建；骨填料应用；植入物稳定；和/或药物递送；或它们的任何组合。
46、在另一个实施方式中，本文提供了任何本文所述的一种或多种支架生物材料在牙科骨填料应用中的用途。
47、在另一个实施方式中，本文提供了任何本文所述的一种或多种支架生物材料作为大型植入物用应力屏蔽减压器的用途。
48、在又一个实施方式中，本文提供了任何本文所述的一种或多种支架生物材料用于促进活跃成骨；用于植入以修复临界和/或非临界尺寸缺损；在骨修复过程中提供机械支撑；替代入长骨、颅骨、颌面骨、牙齿和/或颌骨的损失或损伤中；用于畸齿矫正和/或牙周移植物，诸如牙槽嵴增大、牙齿脱落、牙齿植入和/或重建手术；用于移植在特定部位以增大由骨质疏松症造成的损失、由于年龄、先前的植入物和/或受伤导致的骨质流失所致的骨体积；或改善骨-植入物组织整合；或它们的任何组合的用途。
49、在另一个实施方式中，本文提供了一种用于工程化骨组织；用于骨移植；用于修复或再生骨骼；用于颅面重建手术；用于牙科和/或颌面重建手术；用于主要骨缺损和/或创伤重建；用于牙科或其他骨填料应用；用于植入物稳定；用于大型植入物的应力屏蔽；用于促进活跃成骨；用于修复临界和/或非临界尺寸缺损；用于在骨修复过程中提供机械支撑；用于替代损失或损伤的长骨、颅骨、颌面骨、牙齿和/或颌骨；用于畸齿矫正和/或牙周移植，诸如牙槽嵴增大、牙齿脱落、牙齿植入和/或重建手术；用于移植在特定部位以增大由骨质疏松症造成的损失、由于年龄、先前的植入物和/或受伤导致的骨质流失所致的骨体积；用于改善骨-植入物组织整合；或用于药物递送；或用于它们的任何组合的方法；所述方法包括：
50、提供任何本文所述的一种或多种支架生物材料；和
51、将所述支架生物材料植入到有此需要的受试者的有此需要的部位或区域。
52、在另一个实施方式中，本文提供了一种用于生产支架生物材料的方法，所述方法包括：
53、提供从其中去除了组织的细胞物质和核酸的脱细胞植物或真菌组织，所述脱细胞植物或真菌组织包含3维多孔结构；和
54、向所述脱细胞植物或真菌组织中引入基于蛋白质的水凝胶、基于多糖的水凝胶或两者。
55、在上述方法的另一个实施方式中，所述基于蛋白质的水凝胶可以包含胶原蛋白、骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨钙蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖、骨形态生成蛋白、其他基质蛋白、或它们的任何组合。
56、在任何上述一种或多种方法的另一实施方式中，所述基于多糖的水凝胶可以包含琼脂糖、海藻酸盐、透明质酸或另一种基于碳水化合物的水凝胶。
57、在某些实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织和/或基于蛋白质的水凝胶和/或基于多糖的水凝胶可以包含一种或多种成骨分化标志物，诸如骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨钙蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖、或它们的任何组合。在某些实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织和/或基于蛋白质的水凝胶和/或基于多糖的水凝胶可以包含在正常骨基质中发现的一种或多种蛋白质。
58、在上述一种或多种方法的另一实施方式中，所述基于蛋白质的水凝胶可以包含胶原蛋白水凝胶。
59、在任何上述一种或多种方法的还另一实施方式中，所述基于蛋白质的水凝胶可以包含胶原蛋白i。
60、在另一个实施方式中，本文提供了一种用于生产支架生物材料的方法，所述方法包括：
61、提供从其中去除了组织的细胞物质和核酸的脱细胞植物或真菌组织，所述脱细胞植物或真菌组织包含3维多孔结构；和
62、至少部分地包被或矿化所述脱细胞植物或真菌组织。
63、在上述方法的另一个实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织可以至少部分地被磷灰石、磷酸骨钙、生物相容性陶瓷、生物相容性玻璃、生物相容性金属纳米颗粒、纳米晶纤维素、或它们的任何组合包被或矿化。
64、在任何上述一种或多种方法的还另一实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织可以至少部分地被磷灰石包被或矿化。
65、在任何上述一种或多种方法的又另一个实施方式中，磷灰石可以包含羟基磷灰石。
66、在任何上述一种或多种方法的另一实施方式中，将所述脱细胞植物或真菌组织包被或矿化的步骤可以包含使所述脱细胞植物或真菌组织交替暴露于氯化钙溶液和磷酸二钠溶液。
67、在任何上述一种或多种方法的还另一实施方式中，所述方法可以进一步包括将基于蛋白质的水凝胶和/或基于多糖的水凝胶引入所述支架生物材料。
68、在任何上述一种或多种方法的另一实施方式中，所述基于蛋白质的水凝胶可以包含胶原蛋白、骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨钙蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖、骨形态生成蛋白、其他基质蛋白、或它们的任何组合。
69、在任何上述一种或多种方法的另一实施方式中，所述基于多糖的水凝胶可以包含琼脂糖、海藻酸盐、透明质酸、或另一种基于碳水化合物的水凝胶。
70、在某些实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织和/或基于蛋白质的水凝胶和/或基于多糖的水凝胶可以包含一种或多种成骨分化标志物，诸如骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨钙蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖、或它们的任何组合。在某些实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织和/或基于蛋白质的水凝胶和/或基于多糖的水凝胶可以包含在正常骨基质中发现的一种或多种蛋白质。
71、在任何上述一种或多种方法的又另一个实施方式中，所述基于蛋白质的水凝胶可以包含胶原蛋白水凝胶。
72、在任何上述一种或多种方法的还另一个实施方式中，所述基于蛋白质的水凝胶可以包含胶原蛋白i。
73、在任何上述一种或多种方法的又另一个实施方式中，所述方法可以进一步包括在所述脱细胞植物或真菌组织上和/或内引入活细胞(特别是非原生细胞)的步骤。
74、在任何上述一种或多种方法的另一个实施方式中，所述活细胞可以是动物细胞。
75、在任何上述一种或多种方法的又另一个实施方式中，所述活细胞可以是哺乳动物细胞。
76、在任何上述一种或多种方法的还另一个实施方式中，所述活细胞可以是人类细胞。
77、在任何上述一种或多种方法的另一个实施方式中，所述细胞可以是一种或多种骨相关细胞类型，诸如前成骨细胞、成骨细胞、破骨细胞、和/或间充质细胞、或它们的任何组合。在另一个实施方式中，所述方法可以包含预接种一种或多种骨相关细胞类型的步骤，所述细胞类型诸如前成骨细胞、成骨细胞、破骨细胞、和/或间充质干细胞、或它们的任何组合。
78、在另一个实施方式中，本文提供了一种试剂盒，其包含以下中的任何一种或多种：
79、从其中去除了组织的细胞物质和核酸的脱细胞植物或真菌组织，所述脱细胞植物或真菌组织包含3维多孔结构；
80、基于蛋白质的水凝胶；
81、基于多糖的水凝胶；
82、磷灰石；
83、氯化钙；
84、磷酸二钠；
85、磷酸骨钙；
86、生物相容性陶瓷；
87、生物相容性玻璃；
88、生物相容性金属纳米颗粒；
89、纳米晶纤维素；
90、哺乳动物细胞，诸如一种或多种骨相关细胞类型，诸如前成骨细胞、成骨细胞、破骨细胞、和/或间充质干细胞、或它们的任何组合(在某些实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织和/或基于蛋白质的水凝胶和/或基于多糖的水凝胶可以预接种有诸如前成骨细胞、成骨细胞、破骨细胞和/或间充质干细胞或它们的任何组合等此类哺乳动物细胞和/或骨相关细胞类型中的一种或多种)；
91、植物或真菌组织，脱细胞试剂，或两者；
92、缓冲剂；和/或
93、用于执行任何如本文所述一种或多种方法的说明。
94、在上述试剂盒的另一个实施方式中，所述基于蛋白质的水凝胶可以包含胶原蛋白、骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨钙蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖、骨形态生成蛋白、其他基质蛋白、或它们的任何组合。
95、在任何上述一种或多种试剂盒的另一个实施方式中，所述基于多糖的水凝胶可以包含琼脂糖、海藻酸盐、透明质酸、或另一种基于碳水化合物的水凝胶。
96、在某些实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织和/或基于蛋白质的水凝胶和/或基于多糖的水凝胶可以包含一种或多种成骨分化标志物，诸如骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨钙蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖、或它们的任何组合。在某些实施方式中，所述脱细胞植物或真菌组织和/或基于蛋白质的水凝胶和/或基于多糖的水凝胶可以包含在正常骨基质中发现的一种或多种蛋白质。
97、在任何上述一种或多种试剂盒的另一个实施方式中，所述基于蛋白质的水凝胶可以包含胶原蛋白水凝胶。
98、在任何上述一种或多种试剂盒的还另一个实施方式中，所述基于蛋白质的水凝胶可以包含胶原蛋白i。
99、在任何上述一种或多种试剂盒的还另一个实施方式中，磷灰石可以包含羟基磷灰石。
100、在另一个实施方式中，本文提供了一种用于将软骨或骨前体细胞分化成软骨或骨组织细胞的方法，所述方法包括：
101、在分化培养基中在任何本文所述的一种或多种支架生物材料上培养所述软骨或骨前体细胞；
102、其中所述培养包括将培养的细胞暴露于高于环境压力的增加的大气压力中至少一次。
103、在另一个实施方式中，本文提供了一种用于将软骨或骨前体细胞分化成软骨或骨组织细胞的方法，所述方法包括：
104、在分化培养基中在任何本文所述的一种或多种支架生物材料上培养所述软骨或骨前体细胞；
105、其中所述培养包括至少一个处理期，在此期间使培养的细胞在该处理期的至少一部分中暴露于高于环境压力的增加的大气压力中，其中所述处理期为至少约10分钟的持续时间并且每周进行至少一次；
106、从而将所述软骨或骨前体细胞分化为软骨或骨组织细胞。
107、在任何上述一种或多种方法的又另一个实施方式中，每次暴露于增加的大气压力后，可以使培养的细胞恢复到低压或环境压力条件。
108、在任何上述一种或多种方法的又另一个实施方式中，所述处理期可以包括使用培养的细胞在低压或环境压力条件和增加的大气压条件之间交替。
109、在任何上述一种或多种方法的另一个实施方式中，所述处理期可以包括使所述细胞暴露的大气压力在低压或环境压力和增加的大气压之间振荡。
110、在任何上述一种或多种方法的又另一个实施方式中，所述处理期可以包含以约1-10hz的频率使所述细胞暴露的大气压力在低压或环境压力和增加的大气压力之间振荡。
111、在任何上述一种或多种方法的又另一个实施方式中，所述处理期可以包含使所述细胞暴露的大气压力在低压或环境压力和增加的大气压力之间振荡，其中所述低压或环境压力为环境压力(即典型地约101kpa+约0kpa)，并且所述增加的大气压力为比环境压力高约+280kpa(即典型地约101kpa+约280kpa＝约381kpa)，并且任选地其中所述振荡的频率为约1-10hz。
112、在任何上述一种或多种方法的还另一个实施方式中，所述处理期可以包含使培养的细胞暴露于增加的大气压力中一段持续的时间。
113、在任何上述一种或多种方法的又另一个实施方式中，所述处理期可以包括使培养的细胞暴露于基本恒定增加的大气压力中一段持续的时间。
114、在任何上述一种或多种方法的另一个实施方式中，所述处理期可以为约1小时的持续时间或更长。
115、在任何上述一种或多种方法的还另一个实施方式中，所述处理期可以每天进行一次，或每天进行多于一次。
116、在任何上述一种或多种方法的又另一个实施方式中，所述培养可以进行至少约1周。
117、在任何上述一种或多种方法的另一个实施方式中，所述培养可以进行约2周或更长时间。
118、在任何上述一种或多种方法的还另一个实施方式中，可以以静水压力来施用所述增加的大气压力。
119、在任何上述一种或多种方法的又另一个实施方式中，可以通过调节培养的细胞上方的气相压力来施用增加的大气压力。
120、在任何上述一种或多种方法的还另一个实施方式中，所述增加的大气压力可以比环境压力高约+280kpa(即典型地约101kpa+约280kpa＝约381kpa)。
1.一种支架生物材料，包含：
2.根据权利要求1所述的支架生物材料，其中所述基于蛋白质的水凝胶包含胶原蛋白、骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨钙蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖、骨形态生成蛋白、其他基质蛋白、或它们的任何组合；所述基于多糖的水凝胶包含琼脂糖、海藻酸盐、透明质酸、或另一种碳水化合物或它们的组合；或两者。
3.根据权利要求1或2所述的支架生物材料，其中所述基于蛋白质的水凝胶包含胶原蛋白水凝胶。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的支架生物材料，其中所述基于蛋白质的水凝胶包含胶原蛋白i。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的支架生物材料，其中所述脱细胞植物或真菌组织包含约100至约200μm或约150至约200μm的孔径。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的支架生物材料，其中所述脱细胞植物或真菌组织包括脱细胞苹果托杯组织。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的支架生物材料，其中所述支架生物材料进一步包含一种或多种骨相关细胞类型，诸如前成骨细胞、成骨细胞、破骨细胞、间充质干细胞、分化的骨和/或颅盖组织细胞、或它们的任何组合。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的支架生物材料，具有在约20kpa至约1mpa之间的杨氏模量。
9.根据权利要求7所述的支架生物材料，其中所述脱细胞植物或真菌组织的孔壁被成骨细胞矿化。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的支架生物材料，其中所述脱细胞植物或真菌组织至少部分地被包被或矿化。
11.根据权利要求10所述的支架生物材料，其中所述脱细胞植物或真菌组织至少部分地被磷灰石、磷酸骨钙、生物相容性陶瓷、生物相容性玻璃、生物相容性金属纳米颗粒、纳米晶纤维素、或它们的任何组合包被或矿化。
12.根据权利要求10或11所述的支架生物材料，其中所述脱细胞植物或真菌组织至少部分地被磷灰石包被或矿化。
13.根据权利要求12所述的支架生物材料，其中所述磷灰石包括羟基磷灰石。
14.一种支架生物材料，包含：
15.根据权利要求14所述的支架生物材料，其中所述脱细胞植物或真菌组织至少部分地被磷灰石、磷酸骨钙、生物相容性陶瓷、生物相容性玻璃、生物相容性金属纳米颗粒、纳米晶纤维素、或它们的任何组合包被或矿化。
16.根据权利要求14或15所述的支架生物材料，其中所述脱细胞植物或真菌组织至少部分地被磷灰石包被或矿化。
17.根据权利要求16所述的支架生物材料，其中所述磷灰石包括羟基磷灰石。
18.根据权利要求14-17中任一项所述的支架生物材料，其中所述脱细胞植物或真菌组织包括苹果。
19.根据权利要求14-18中任一项所述的支架生物材料，其中所述脱细胞植物或真菌组织通过交替暴露于氯化钙溶液和磷酸二钠溶液而至少部分地被磷灰石包被或矿化。
20.根据权利要求14-19中任一项所述的支架生物材料，其中所述支架生物材料进一步包含基于蛋白质的水凝胶、基于多糖的水凝胶、或两者。
21.根据权利要求20所述的支架生物材料，其中所述基于蛋白质的水凝胶包含胶原蛋白、骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨钙蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖、骨形态生成蛋白、其他基质蛋白、或它们的任何组合；所述基于多糖的水凝胶包含琼脂糖、海藻酸盐、透明质酸、或另一种碳水化合物或它们的组合；或两者。
22.根据权利要求20或21所述的支架生物材料，其中所述基于蛋白质的水凝胶包含胶原蛋白水凝胶。
23.根据权利要求20-22中任一项所述的支架生物材料，其中所述基于蛋白质的水凝胶包含胶原蛋白i。
24.根据权利要求1-23中任一项所述的支架生物材料，其中所述脱细胞植物或真菌组织是基于纤维素的、基于甲壳素的、基于壳聚糖的、基于木质素的、基于半纤维素的、或基于果胶的、或它们的任何组合。
25.根据权利要求1-24中任一项所述的支架生物材料，其中所述植物或真菌组织包括来自以下的组织：苹果托杯(苹果)组织、蕨类植物(单系蕨类植物)组织、萝卜(芜菁)根组织、银杏树枝组织、马尾草(木贼属)组织、萱草杂交叶片组织、羽衣甘蓝(甘蓝)茎组织、针叶树花旗松(花旗松)组织、仙人掌果实(火龙果)果肉组织、斑纹长春花组织、水生莲花(荷花)组织、郁金香(郁金香)花瓣组织、大蕉(香蕉)组织、花椰菜(甘蓝)茎组织、枫叶(假挪威槭)茎组织、甜菜(甜菜)初生根组织、大葱(玉葱)组织、兰花(兰科)组织、萝卜(芜菁)茎组织、韭葱(象大蒜)组织、枫(槭属)树枝组织、芹菜(芹)组织、大葱(玉葱)茎组织、松组织、芦荟组织、西瓜(栽培西瓜品系)组织、草甸排草(绿金钱草)组织、仙人掌组织、高山剪秋罗组织、大黄(波叶大黄)组织、南瓜果肉(西葫芦)组织、匐地仙人掌(天门冬科)茎组织、蜘蛛草(紫露草)茎组织、芦笋(芦笋)茎组织、蘑菇(真菌)组织、茴香(茴香)组织、玫瑰(蔷薇属)组织、胡萝卜(胡萝卜)组织、或梨(苹果类)组织、或通过直接基因组修饰或通过选择性育种产生的转基因组织、或它们的任何组合。
26.根据权利要求1-25中任一项所述的支架生物材料，进一步在所述脱细胞植物或真菌组织上和/或内包含活细胞，特别是非原生细胞。
27.根据权利要求26所述的支架生物材料，其中所述活细胞是动物细胞。
28.根据权利要求27所述的支架生物材料，其中所述活细胞是哺乳动物细胞。
29.根据权利要求28所述的支架生物材料，其中所述活细胞是人类细胞。
30.根据权利要求1-29中任一项所述的支架生物材料，包含胶合、交联或联锁在一起的两个或更多个亚单元。
31.根据权利要求1-30中任一项所述的支架生物材料，其中所述脱细胞植物或真菌组织包含来源于不同组织或不同来源的两种或更多种不同脱细胞植物或真菌组织。
32.根据权利要求31所述的支架生物材料，其中所述两种或更多种不同的脱细胞植物或真菌组织被胶合、交联或联锁在一起。
33.根据权利要求1-32中任一项所述的支架生物材料，用于骨组织工程。
34.一种包含权利要求1-33中任一项所述的支架生物材料的骨移植物。
35.权利要求1-32中任一项所述的支架生物材料用于骨组织工程、用于骨移植、用于修复或再生骨骼、用于成骨细胞分化、或它们的任何组合的用途。
36.权利要求1-32中任一项所述的支架生物材料用于以下任何一种或多种的用途：颅面重建手术；牙科和/或颌面重建手术；主要骨缺损和/或创伤重建；骨填料应用；植入物稳定；和/或药物递送；或它们的任何组合。
37.权利要求1-32中任一项所述的支架生物材料用于牙科骨填料应用中的用途。
38.权利要求1-32中任一项所述的支架生物材料作为大型植入物用应力屏蔽减压器的用途。
39.权利要求1-32中任一项所述的支架生物材料用于以下的用途：促进活跃成骨；植入以修复关键和/或非关键尺寸缺损；在骨修复过程中提供机械支撑；在长骨、颅骨、颌面骨、牙齿和/或颌骨的损失或损伤中替代；畸齿矫正和/或牙周移植物诸如牙槽嵴增大、牙齿脱落、牙齿植入和/或重建手术；移植在特定部位以增大由骨质疏松症造成的损失、由于年龄、先前的植入物和/或受伤导致的骨质流失所致的骨体积；或改善骨-植入物组织整合；或它们的任何组合。
40.一种用于以下的方法：工程化骨组织；骨移植；修复或再生骨骼；颅面重建手术；牙科和/或颌面重建手术；主要骨缺损和/或创伤重建；牙科或其他骨填料应用；植入物稳定；大型植入物的应力屏蔽；促进活跃成骨；修复关键和/或非关键尺寸缺损；在骨修复过程中提供机械支撑；替代损失或损伤的长骨、颅骨、颌面骨、牙齿和/或颌骨；畸齿矫正和/或牙周移植，诸如牙槽嵴增大、牙齿脱落、牙齿植入和/或重建手术；移植在特定部位以增大由骨质疏松症造成的损失、由于年龄、先前的植入物和/或受伤导致的骨质流失所致的骨体积；改善骨-植入物组织整合；或药物递送；或它们的任何组合，所述方法包括：
41.一种用于生产支架生物材料的方法，所述方法包括：
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述基于蛋白质的水凝胶包含胶原蛋白、骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨钙蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖、骨形态生成蛋白、其他基质蛋白、或它们的任何组合；所述基于多糖的水凝胶包含琼脂糖、海藻酸盐、透明质酸、或另一种碳水化合物或它们的组合；或两者。
43.根据权利要求41或42所述的方法，其中所述基于蛋白质的水凝胶包含胶原蛋白水凝胶。
44.根据权利要求41-43中任一项所述的方法，其中所述基于蛋白质的水凝胶包含胶原蛋白i。
45.一种用于生产支架生物材料的方法，所述方法包括：
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述脱细胞植物或真菌组织至少部分地被磷灰石、磷酸骨钙、生物相容性陶瓷、生物相容性玻璃、生物相容性金属纳米颗粒、纳米晶纤维素、或它们的任何组合包被或矿化。
47.根据权利要求45或46所述的方法，其中所述脱细胞植物或真菌组织至少部分地被磷灰石包被或矿化。
48.根据权利要求46或47所述的方法，其中所述磷灰石包括羟基磷灰石。
49.根据权利要求45-48中任一项所述的方法，其中包被或矿化所述脱细胞植物或真菌组织的步骤包括：使所述脱细胞植物或真菌组织交替暴露于氯化钙溶液和磷酸二钠溶液。
50.根据权利要求45-49中任一项所述的方法，其中所述方法进一步包括向所述支架生物材料引入基于蛋白质的水凝胶、基于多糖的水凝胶、或两者。
51.根据权利要求50所述的方法，其中所述基于蛋白质的水凝胶包含胶原蛋白、骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨钙蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖、骨形态生成蛋白、其他基质蛋白、或它们的任何组合；所述基于多糖的水凝胶包含琼脂糖、海藻酸盐、透明质酸、或另一种碳水化合物或它们的组合；或两者。
52.根据权利要求50或51所述的方法，其中所述基于蛋白质的水凝胶包含胶原蛋白水凝胶。
53.根据权利要求50-52中任一项所述的方法，其中所述基于蛋白质的水凝胶包含胶原蛋白i。
54.根据权利要求41-53中任一项所述的方法，进一步包括以下步骤：在所述脱细胞植物或真菌组织上和/或内引入活细胞，特别是非原生细胞。
55.根据权利要求54所述的方法，其中所述活细胞是动物细胞。
56.根据权利要求55所述的方法，其中所述活细胞是哺乳动物细胞。
57.根据权利要求56所述的方法，其中所述活细胞是人类细胞。
58.根据权利要求57所述的方法，其中所述细胞是前成骨细胞、成骨细胞、破骨细胞、间充质干细胞、分化的骨和/或颅盖组织细胞、或它们的任何组合。
59.一种试剂盒，包含以下中的任何一种或多种：
60.根据权利要求59所述的试剂盒，其中所述基于蛋白质的水凝胶包含胶原蛋白、骨粘连蛋白、骨桥蛋白、骨唾液酸蛋白、骨钙蛋白、纤连蛋白、层粘连蛋白、蛋白聚糖、骨形态生成蛋白、其他基质蛋白、或它们的任何组合；所述基于多糖的水凝胶包含琼脂糖、海藻酸盐、透明质酸、或另一种碳水化合物或它们的组合；或两者。
61.根据权利要求59或60所述的试剂盒，其中所述基于蛋白质的水凝胶包含胶原蛋白水凝胶。
62.根据权利要求59-61中任一项所述的试剂盒，其中所述基于蛋白质的水凝胶包含胶原蛋白i。
63.根据权利要求59-62中任一项所述的试剂盒，其中所述磷灰石包括羟基磷灰石。
64.一种将软骨或骨前体细胞分化为软骨或骨组织细胞的方法，所述方法包括：
65.根据权利要求1-33中任一项所述的支架生物材料用于将软骨或骨前体细胞分化为软骨或骨组织细胞的用途，其中所述支架生物材料用于在分化培养基中培养所述软骨或骨前体细胞，并且所述培养包括使所述细胞暴露于高于环境压力的增加的大气压力下至少一次。
66.一种将软骨或骨前体细胞分化为软骨或骨组织细胞的方法，所述方法包括：
67.根据权利要求66所述的方法，其中在每次暴露于所述增加的大气压力后，将培养的细胞返回到低压或环境压力条件。
68.根据权利要求66或67所述的方法，其中所述处理期包括使所述培养的细胞在低压或环境压力条件与增加的大气压力条件之间交替。
69.根据权利要求66-68中任一项所述的方法，其中所述处理期包括使所述细胞所暴露的大气压力在低压或环境压力与增加的大气压力之间振荡。
70.根据权利要求66-68中任一项所述的方法，其中所述处理期包括以约1-10hz的频率，使所述细胞暴露的大气压力在低压或环境压力与增加的大气压力之间振荡。
71.根据权利要求66-70中任一项所述的方法，其中所述处理期包括使所述细胞暴露的大气压力在低压或环境压力与增加的大气压力之间振荡，其中所述低压或环境压力为环境压力，诸如约101kpa，并且所述增加的大气压力高于环境压力约+280kpa，诸如约381kpa，并且任选地其中所述振荡的频率为约1-10hz。
72.根据权利要求66或67所述的方法，其中所述处理期包括使所述培养的细胞暴露于增加的大气压力下持续一段时间。
73.根据权利要求66、67或72中任一项所述的方法，其中所述处理期包括使所述培养的细胞暴露在基本恒定的增加的大气压力下持续一段时间。
74.根据权利要求66-73中任一项所述的方法，其中所述处理期为约1小时或更长的持续时间。
75.根据权利要求66-74中任一项所述的方法，其中所述处理期每天进行一次，或每天进行多于一次。
76.根据权利要求66-75中任一项所述的方法，其中所述培养进行至少约1周。
77.根据权利要求66-76中任一项所述的方法，其中所述培养进行约2周或更长时间。
78.根据权利要求66-77中任一项所述的方法，其中所述增加的大气压以静水压力施加。
79.根据权利要求66-78中任一项所述的方法，其中通过调节所述培养的细胞上方的气相压力来施加所述增加的大气压力。
80.根据权利要求66-79中任一项所述的方法，其中所述增加的大气压力比环境压力高约+280kpa，例如约381kpa。
