CN101511303A - 用于细胞移植的装置和方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于细胞移植的装置。该装置包括通过至少部分由非织造聚合物纤维制成的半透性包膜包封的区室以及在所述包膜中形成的至少一个入口。所述入口可从包膜的外部进入并设置为与区室建立流体连通。

Description

用于细胞移植的装置和方法

本发明的技术领域和背景

本发明涉及医用装置，更具体但非唯一地涉及一种用于细胞移植的装置和方法。

生物学物质和生物化学物质的局部递送用在治疗受损、损伤、功能异常、患病和/或功能障碍组织中。已经认识到生物学物质和生物化学物质的局部递送可以修复或补偿器官或组织功能的损伤或丧失。在许多疾病或营养缺乏状态中，受影响的器官或组织是响应特定代谢物水平的波动而正常地起作用并由此保持内环境稳定的器官或组织。例如，甲状旁腺通常响应血清钙的波动来调节甲状旁腺激素的生成。同样地，胰岛中的β细胞通常响应血清葡萄糖的波动来调节胰岛素的生成。

然而，治疗这些疾病的传统治疗方法不能补偿正常组织对这些波动的响应。例如，可接受的糖尿病治疗包括日常注射胰岛素。这种疗法不能补偿例如由剧烈运动产生的血清葡萄糖水平的快速、瞬时波动。无法提供这样的补偿可能导致所述病症的并发症；在糖尿病中尤其如此。

同样地，目前可用的调节脊髓内疼痛敏感度的脊柱内给药技术一直与多种并发病和不希望的神经综合症相关联。在脑治疗领域中，已经尝试设计了微渗透泵以便为脑局部提供药物或其它因子的基本供给。然而，某些药物有限的溶解性和稳定性以及储存量的限制都制约了该技术的实用性。另一项用于治疗性移植的技术采用微胶囊或封装细胞溶液微滴的微囊化。然而，这些方法存在缺点，因为作为体内移植物的封装细胞常常丧失活力。即使当细胞存活时，它们分泌的产物有时也低于治疗有用的水平。

因此需要开发局部递送生物学物质和生物化学物质的方法，以应对多种临床需要。一种这样的局部递送技术包括将活细胞移植到靶组织附近。该活细胞产生并分泌期望的生物学物质或生物化学物质用于修复或补偿组织功能的损伤。然而，已经认识到虽然这样的移植可以提供显著的益处，但是其应用仍限于相对少量的适合于且可用于移植的器官。通常，对象在移植前经免疫抑制以预防对移植体的免疫排斥，因为免疫排斥会导致移植体功能的丧失以及移植组织或细胞的最终坏死。在许多情况下，移植的细胞必须在长时间甚至患者的余生中保持功能。使患者长时间保持免疫抑制状态既是不希望的也是昂贵的。

本领域已知将细胞或组织移植到物理屏障内的移植方法，所述物理屏障允许养分、废物和分泌物扩散而阻止免疫排斥的细胞效应物和分子效应物(参见例如美国专利4,892,538、5,106,627、5,156,844、5,182,111、5,798,113、5,800,828、5,800,829、5,834,001、5,869,077、5,871,767、5,874,099、6,083,523、6,322,804、6,960,351)。

一种有前途的用于植入式装置的制造技术是静电纺丝技术。静电纺丝是一种制造超薄合成纤维的方法，该方法减少生产过程中所需的工艺操作的数量并以多种方式改进所得制品。

静电纺丝过程产生液体细流或喷射流，所述液体细流或喷射流经溶剂或液体的适当蒸发至固体过渡态产生非织造结构。利用静电力将少量聚合物溶液拉过空间以产生液体细流。更具体地，静电纺丝方法包括使液化物质(例如聚合物)进入电场，由此使液体生成纤维，通过电力将该纤维拉到电极并经受硬化步骤。在液体区室温固化的情况下，硬化步骤可以仅是冷却；但是也可以采用其它步骤，例如化学硬化(聚合)或蒸发溶剂。在适当定位的沉降装置上收集生成的纤维，随后从该装置上剥离。通常根据所希望的成品的几何形状使沉降装置成形，成品可以是例如管状、扁平或甚至是任意形状的产品。

已知静电纺丝用于制造或涂覆植入式医用装置，尤其是人造血管和支架。该技术允许得到各种范围的纤维厚度(从几十纳米到几十微米)，实现非同一般的均匀性、平滑度以及所希望的沿涂层厚度的空隙分布。

尽管已开发的多种人造或合成移植体仍在进步，但是已知技术足在替代天然的高度复杂结构方面和克服身体防御系统方面的能力远不能令人满意。尽管在该领域有较大的进步，现代技术仍未摆脱包括发炎、降解和排斥的并发症。此外，目前已知的技术仍不能令人满意地提供长效移植功能。

因此，对于提供没有上述缺陷的用于细胞移植的装置和方法仍然存在广泛的需要并且是高度有利的。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种用于细胞移植的装置。所述装置包括通过至少部分由非织造聚合物纤维制成的半透性包膜包封的区室以及在所述包膜中形成的至少一个入口。所述入口可从包膜的外部进入并设置为与所述区室建立流体连通。

根据下述本发明优选实施方案的其它特征，所述装置包括足够量的活细胞。

根据本发明的另一个方面，提供一种将生物活性物质递送给哺乳动物的方法。所述方法包括如下步骤：将足够量的能够分泌生物活性物质的活细胞递送到所述装置的区室中，并将该装置引入到需要所述生物活性物质的位置。

根据下述本发明优选实施方案的其它特征，在将所述装置引入到所述位置的步骤之前进行所述递送活细胞的步骤。

根据所述优选实施方案的其它特征，足够量为至少10,000个细胞。

根据所述优选实施方案的其它特征，当所述装置在所述位置处时引入所述活细胞。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述方法还包括从哺乳动物供体获得所述活细胞。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述位置在哺乳动物体内。

根据所述优选实施方案的其它特征，经皮注射引入所述装置。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述方法还包括在将所述装置引入到所述位置的步骤期间对至少部分所述动物体成像。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述方法还包括监测体内的所述装置。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述半透性包膜包括多个层。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述入口通常是闭合的并在刺穿后具有自动封闭能力。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述入口包含非织造的可溶胀聚合物纤维。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述装置还包括在所述包膜中形成的一个或更多个出口。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述出口是亲水的。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述出口经设计并设置为保持所述区室和环境之间的流体动态平衡。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述半透性包膜的特征在于截留分子量为约75kDa到约500kDa。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述半透性包膜包括掺入其中的至少一种药剂。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述药剂包括固定在半透性包膜上的抗体。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述药剂包括诊断剂，例如成像剂。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述药剂包括促血管生成剂。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述药剂包括血管内皮生长因子。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述药剂包括抗生素剂。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述药剂包括免疫抑制剂。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述装置还包括至少一种调节化合物。根据所述优选实施方案的其它特征，所述调节化合物包括选择用于提高和/或介导所述生长因子调节或介导细胞增殖、细胞分化、组织再生和细胞吸引中至少之一的能力的增效化合物。根据所述优选实施方案的其它特征，所述调节化合物包括选择用于抑制能干扰所述生长因子调节或介导细胞增殖、细胞分化、组织再生和细胞吸引中至少之一的能力的药剂的抑制化合物。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述细胞选自胰岛素生产细胞、肾上腺嗜铬细胞、抗体分泌细胞、成纤维细胞、星形胶质细胞和β细胞系。根据所述优选实施方案的其它特征，所述胰岛素生产细胞为胰岛形式。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述细胞能够分泌生物活性物质。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述细胞能够为对象提供生物学功能。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述生物活性物质包括止痛剂或减轻疼痛的物质。根据所述优选实施方案的其它特征，所述减轻疼痛的物质选自脑啡肽、儿茶酚胺肽、阿片样肽及其任意混合物。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述生物活性物质包括生长因子和营养因子中的至少之一。根据所述优选实施方案的其它特征，所述生长因子选自神经生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、血小板衍生生长因子和表皮生长因子。根据所述优选实施方案的其它特征，所述营养因子包括神经营养因子。根据所述优选实施方案的其它特征，所述神经营养因子选自睫状神经营养因子、脑衍生神经营养因子和胶质衍生神经营养因子。根据所述优选实施方案的其它特征，所述神经营养因子包括神经营养因子3。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述生物活性物质包括激素。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述生物活性物质包括细胞因子。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述生物活性物质包括淋巴因子。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述生物活性物质包括神经递质。根据所述优选实施方案的其它特征，所述神经递质选自多巴胺、左旋多巴、γ氨基丁酸、5-羟色胺、乙酰胆碱、去甲肾上腺素、肾上腺素、谷氨酸。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述生物活性物质包括神经肽。根据所述优选实施方案的其它特征，所述神经肽包括神经降压肽和P物质中的至少之一。

根据所述优选实施方案的其它特征，所述生物活性物质包括选自甲状旁腺激素、白细胞介素、红细胞生成素、白蛋白、转铁蛋白和因子VIII中的至少之一。

本发明通过提供用于细胞移植的装置和将生物活性物质递送给哺乳动物的方法顺利地解决了目前已知构造的缺点。

除非另有限定，本文所用的技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的技术人员通常理解相同的含义。虽然可以将类似于或等同于本文所描述的那些方法和材料用于实践或测试本发明，但是合适的方法和材料如下所述。如有冲突，以本专利说明书(包括定义)为准。此外，所述材料、方法和实施例仅是示例性的和非限制性的。

附图说明

参照附图，在此仅以举例方式描述本发明。尽管现在将特别详细地参照附图，应当注意所示的细节仅为举例并仅为示例性讨论本发明优选实施方案，以及为了提供据信是最有用的且最易于理解的本发明的原理和概念特征。因此，仅提供了为基本上理解本发明所需的结构细节。对本领域技术人员而言，附图和说明已经揭示了如何在实践中具体化本发明的若干种形式。

在图中：

图1a-b是根据本发明各示例性实施方案的用于细胞移植的装置的示意性局部图；

图2是显示一个优选实施方案中所述装置的包膜层的示意性局部图，其中所述层由非织造的聚合物纤维网状物构成，所述纤维网状物内已嵌入由颗粒构成的物质；

图3是显示一个优选实施方案中所述装置的包膜层的示意性局部图，其中所述层包括分布在聚合物纤维之间的致密物；

图4是根据本发明各示例性实施方案的用于细胞移植的方法的流程图。

具体实施方式

本发明涉及可用于细胞移植的装置和方法。具体地，本发明可用于为靶组织递送生物活性物质和/或提供代谢功能。

参照附图和相关描述可以更好地理解根据本发明的装置和方法的原理和操作。

在详细地解释本发明的至少一个实施方案之前，应当理解本发明在应用中并不限于下面描述中提出的或在附图中显示的结构细节和部件布置。本发明能够具有其它实施方案或能够以多种方式实施或完成。另外，应该理解本文所用的表述和术语仅是为了描述，而不应视为限制。

如本文所用的，“细胞移植”描述了涉及用于修复、保持或改善组织功能的生物替代物的应用。更具体地，“细胞移植”包括任何将活细胞递送至特定位置并任选地在所述特定位置培养以修复、保持或改善组织功能的方法。

本实施方案提供一种装置，所述装置可作为运载工具将一种或更多种生物活性物质递送至需要所述物质的位置。所述装置可以用于改变细胞生长、骨生长、神经刺激、生物应答或其组合。该装置还可用于提供代谢能力或功能，例如从血流中移除特定溶质。

现在参照附图。图1a-b显示根据本发明各示例性实施方案的用于细胞移植的装置10。装置10包括由半透性包膜14包封的区室12和在包膜14中形成的一个或更多个入口16。

本文所用的术语“半透性包膜”是指一种诸如膜的结构，该结构允许具有分子量小于或等于预定的截留分子量的溶质扩散通过而阻止具有其它分子量的溶质扩散通过。根据本发明各示例性实施方案的优选的截留分子量为约75,000道尔顿(75kDa)到约500,000道尔顿(500kDa)。这样的截留分子量值允许多种生物活性物质(例如生长因子、营养因子、激素、神经递质、足够小的肽等)扩散，而阻止多种细胞(例如胰岛素生产细胞、肾上腺嗜铬细胞、抗体分泌细胞、成纤维细胞、星形胶质细胞、β细胞等)扩散。

使用半透性包膜的优点在于：当装置10移植到体内的植入位置时，包膜14保护区室12的前部不受免疫攻击。虽然具有免疫应答的某些低分子量介体(例如细胞因子，已知其分子量低于70kDa)可能会透过包膜14，但是在大多数情况下这些物质的局部水平或循环水平不足以高至具有不利作用。保护区室12的前部使其不被接受者的免疫系统攻击并避免由植入位置处装置周围的组织产生的可能有害的炎症反应。因此，区室12可以容纳各种物质22(例如活细胞)，该物质在其它情况下(即，在包膜14不存在时)会被免疫系统攻击。例如，与接受者异源、甚至异种的活组织可以全部或部分占据区室12，而不被接受者的免疫系统排斥。这样，甚至可以长时间地将所需的物质或代谢功能递送给接受者，而不需要用危险的免疫抑制药物治疗接受者。

包膜14和/或口16优选至少部分由生物相容的非织造聚合物纤维制成。

本文所用的术语“聚合物”包括但不限于均聚物、共聚物(例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物)、三元共聚物等、以及其共混物和/或改性物。另外，除非具体限定，术语“聚合物”包括所有可能的几何构型，包括但不限于等规、间规和无规对称。

包膜14的聚合物纤维可以由所希望的生物稳定的聚合物或可生物降解的聚合物制成。适合于本发明实施方案的生物稳定的聚合物可以包括下列聚合物中的一种或更多种：基于聚碳酸酯的脂肪族聚氨酯、基于硅氧烷的芳香族聚氨酯、聚二甲基硅氧烷和其它硅橡胶、聚酯、聚烯烃、聚甲基丙烯酸甲酯、卤乙烯聚合物和共聚物、聚乙烯基芳族化合物、聚偏氟乙烯、聚乙烯基酯、聚酰胺、聚酰亚胺和聚醚。

适合于本发明实施方案的可生物降解的聚合物包括下列聚合物中的一种或更多种：聚(L-乳酸)、聚(D-乳酸)、聚(丙交酯-co-乙交酯)、聚己内酯、聚磷酸酯、聚(羟基丁酸酯)、聚(羟基乙酸)、聚(DL-乳酸)、聚(氨基酸)、氰基丙烯酸酯(cyanocrylate)、共聚物和生物分子例如但不限于胶原、DNA、丝、壳聚糖和纤维素。

当装置10携带一种或更多种如下文进一步详述的药剂时，使用可生物降解的聚合物是尤其有用的。使用可生物降解的聚合物也有利于控制装置10和植入该装置10的个体(人或动物对象)身体之间的相互作用。例如，包膜14可以至少部分由亲水的水可降解聚合物纤维制成，该纤维在植入后的预定时间开始降解。

口16优选可从包膜14的外部进入并经设置以建立与区室12的流体连通。根据本发明的一个优选实施方案，口16通常是闭合的，在刺穿后具有自动封闭能力。在使用中，注射装置的顶端18(例如注射器针头等)暂时穿透口16以允许在注射装置和区室12之间进行流体交换。当顶端18撤回时，口16将自动封闭，例如通过形成口16的纤维的溶胀和/或穿透位置处的纤维的重排而自动封闭。

当通过溶胀自动封闭时，口16优选包含非织造的水可溶胀聚合物纤维。

口16的聚合物纤维优选由水可溶胀聚合物制成。

本文所用的术语“可溶胀”描述了在溶胀剂存在下，材料在物理尺寸(长度、面积和/或体积)方面膨胀或增加的功能性。术语“水可溶胀聚合物”是指溶胀剂为含水介质(例如但不限于水或生物流体)的可溶胀聚合物。当暴露于含水介质时“水可溶胀聚合物”优选吸收水，同时伴随体积的增加。在吸收或吸附水的过程中，水可溶胀聚合物通常保持其最初特性或物理结构，但处于高度膨胀状态。

在本发明的各示例性实施方案中，在最有利的条件下，水可溶胀聚合物在溶胀剂的存在下能够吸收或吸附至少约3倍其重量，并且更希望至少约6倍其重量的溶胀剂。

本文所用的术语“约”是指±10％。

本发明实施方案的水可溶胀聚合物可以是天然聚合物、合成聚合物或改性的天然聚合物。另外，本发明实施方案的水可溶胀聚合物可以是无机聚合物或有机聚合物。

适合于本发明实施方案的水可溶胀聚合物的典型实例包括但不限于改性的聚氨酯(例如以商品名Hydrothane^TM、Hydromed^TM和Hydroslip^TM出售的那些聚氨酯)、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(甲基丙烯酸羟丙酯)、聚丙烯酸多元醇酯等。

本发明实施方案的水可溶胀聚合物纤维还可以包括其它材料，例如但不限于聚(异丁烯-co-马来酸)钠盐、明胶和胶原。

当通过纤维的重排自动封闭时，口16包括至少一层非织造纤维，所述纤维的特征在于有足够高的弹性(优选高于50％)、足够多的纤维间空隙数量(优选10,000个空隙/立方毫米)和足够少的纤维间结合的数量(优选1,000个空隙/立方毫米)。

在本发明的各示例性实施方案中，装置10还包括一个或更多个在包膜14中形成的出口20。优选出口20经设计并设置为保持区室12和环境之间的流体动态平衡。根据本发明的一个优选实施方案，出口20是亲水的。出口20可由非织造聚合物纤维、优选生物稳定的非织造聚合物纤维制成。适合于出口20的聚合物的典型实例包括但不限于亲水的热塑性聚氨酯(Hydrothane、Elasthane、ElastEon)、聚砜、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯基酯和聚醚。在本发明的各示例性实施方案中，与包膜14相比，口20更具刚性。

可以通过本领域已知的任何纤维成形工艺形成非织造聚合物纤维。在本发明的各示例性实施方案中采用纺丝技术。优选的纺丝技术是静电纺丝技术，其中通过利用静电力将少量带电液化聚合物拉过空间以产生液体的细流或喷射流。在适当定位的沉降装置上固化并收集产生的纤维，以形成静电纺丝纤维的非织造制品。例如在国际专利申请公开WO2002/049535、WO 2002/049536、WO 2002/049536、WO 2002/049678、WO 2002/074189、WO 2002/074190、WO 2002/074191、WO 2005/032400和WO 2005/065578中公开了合适的静电纺丝技术，这些专利的内容由此通过参考并入本文。

应该理解，虽然特别强调参照静电纺丝技术描述根据本发明目前的优选实施方案，但这并不意味着将本发明的范围限制于静电纺丝技术。适合于本发明实施方案的其它纺丝技术的典型实例包括但不限于湿法纺丝技术、干法纺丝技术、凝胶纺丝技术、分散纺丝技术、反应纺丝技术或黏性纺丝技术。这样的和其它的纺丝技术是本领域已知的，并且在例如美国专利3,737,508、3,950,478、3,996,321、4,189,336、4,402,900、4,421,707、4,431,602、4,557,732、4,643,657、4,804,511、5,002,474、5,122,329、5,387,387、5,667,743、6,248,273和6,252,031中公开，这些专利的内容由此通过参考并入本文。

包膜14的聚合物纤维的一般厚度为但不限于约50nm到约2000nm，更优选约100nm到约500nm。包膜14的总厚度优选为约0.1mm到约1mm，更优选约0.5mm到约1mm。

入口16的聚合物纤维的一般厚度为但不限于约100nm到约1,000nm，更优选约300nm到约400nm。出口20的聚合物纤维的一般厚度为但不限于约100nm到约1,000nm，更优选约400nm到约600nm。根据本发明的一个优选实施方案，入口16和出口20的总厚度各自独立地为约20μm到约200μm，更优选约50μm到约100μm。

装置10优选但非必须具有通常细长的形状。装置10的优选尺寸是：长度为约1cm到约10cm，横截面积为约100μm²到约1mm²。使用细长装置的优点是有助于通过经皮注射将装置10植入哺乳动物宿主的体内。应当理解，虽然具有上述尺寸的细长形状是装置10的优选形状，但并不意味着将本发明的范围限制于任何特定形状的装置10。因此，装置10的形状和/或尺寸存在许多替代方案，包括但不限于盘、椭圆、球、椭球、六面体等。

在本发明的各示例性实施方案中，装置10包括足够量(例如，约10,000或更多)的活细胞22，该活细胞至少部分占据区室12。

除非另有规定，本文所用的术语“细胞”是指任何形式的细胞，包括但不限于保留在组织中的细胞、细胞簇和单独分离的细胞。

细胞22任选并优选能够将生物学上有用的作用施加于体内植入装置10的个体(人或动物对象)。根据本发明的一个优选实施方案，细胞22分泌或释放生物活性物质。

所述生物活性物质可以是任何活性因子，例如神经递质、神经调质、儿茶酚胺、生长因子、辅助因子、营养因子和激素。生物活性物质也可以是类似物、激动剂、衍生物或具有活性因子生物活性的活性因子片段。生物活性物质还可以是正常生物因子的抑制剂。该实施方案在由过量所述生物因子引起的疾病(例如，如在亨廷顿病中那样)的情况下特别有用。

细胞22可以包括自然产生并分泌生物活性物质的细胞和/或利用遗传工程产生生物活性物质的细胞。

预期在本专利的保护期内将开发许多相关的生物活性物质，术语生物活性物质的范围意在包括所有这样的新的先验技术。

作为替代方案或附加方案，细胞22可以提供代谢能力或功能，例如从个体的血流中移除特定溶质。

区室12和/或包膜14优选经构造以便为细胞22的继续存活和功能提供合适的局部环境。因此，根据本发明的一个优选实施方案，区室12和/或包膜14包括培养基，该培养基任选地含有用来维持细胞存活和功能的另外因子的液体源。这样的培养基可以包括例如处于适当浓度并具有各种添加剂的盐、糖、氨基酸和矿物质，并且本领域技术人员能够根据特定细胞类型确定合适的培养基。例如，区室12和/或包膜14可以包含天然或合成营养源、细胞外基质组分、生长因子或生长调节物质、饲养细胞群(population of feeder)、佐细胞或O₂载体。

细胞22可以是具有适合于施加生物学上有用效用的任何类型。典型实例包括但不限于完全分化的细胞、依赖贴壁细胞、初生组织、不完全分化的胎儿组织、新生组织、不依赖贴壁转化细胞、细胞系等。更具体但非唯一地，细胞22可以包括胰岛素生产细胞(例如胰岛)、肾上腺嗜铬细胞、抗体分泌细胞、成纤维细胞(尤其是利用遗传工程处理为产生重组神经生长因子的成纤维细胞)、星形胶质细胞和/或β细胞系。

可以使用装置10递送的生物活性物质包括多种通常由各种器官或组织分泌的因子。例如，可以将胰岛素递送给糖尿病患者、将多巴胺递送给帕金森病患者或将因子VIII递送给A型血友病患者。

另一类适于通过装置10递送的生物活性物质包括生物反应调节物，包括淋巴因子和细胞因子。也可以递送来自抗体分泌细胞的抗体。可能有用的特异性抗体包括针对肿瘤特异性抗原的那些抗体。抗体的释放在降低化合物(例如激素或生长因子)的循环水平中也可能是有用的。这些产品可用于治疗多种疾病、炎性病症或疾病以及癌症。

细胞22经优选选择其分泌物为：激素、细胞因子、生长因子、营养因子、血管生成因子、抗体、凝血因子、淋巴因子、酶和其它治疗剂或激动剂、其前体、活性类似物或活性片段。这些分泌物包括但不限于胰岛素、甲状旁腺激素、白细胞介素3、白蛋白、转铁蛋白、因子VIII、红细胞生成素、神经生长因子、胶质衍生神经营养因子、血小板衍生生长因子、表皮生长因子、脑衍生神经营养因子、神经营养因子3、一系列成纤维细胞生长因子和睫状神经营养因子。其还可预期为肽，例如但不限于内啡肽、强啡肽及其任意混合物，以及神经肽例如但不限于神经降压肽和P物质。

例如，当装置10植入适当的脑部区域时，营养因子是极其有用的。合适地，在该实施方案中，细胞22是已知分泌至少一种因子(碱性成纤维细胞生长因子)的肾上腺嗜铬细胞。嗜铬细胞还可以分泌其它尚未确认的营养因子。

细胞22还可以分泌或释放多种神经递质，包括但不限于多巴胺、左旋多巴、γ氨基丁酸、5-羟色胺、乙酰胆碱、去甲肾上腺素、肾上腺素、谷氨酸。

神经递质是作为神经元之间的化学通讯工具的小分子(分子量低于1kDa)。它们由突触前神经元合成并释放到突触间隙中，然后它们在突触间隙中被突触后神经元吸收。神经递质不足与多种神经病有关。神经递质介导的突触接触的缺乏引起神经病理学症状，并且还可能导致相关神经元的最终损坏。已经认识到将有关的神经递质局部递送至靶组织可以逆转病状，而不需要特异性突触接触。本发明目前优选的实施方案的优点在于：有利于将所需的神经递质递送至缺乏该神经递质的局部靶区域，而不影响其它神经结构。

通过将止痛剂或减轻疼痛的物质递送给个体，本发明实施方案的装置还用于治疗患有急性疼痛和/或慢性疼痛的个体。所述减轻疼痛的物质包括脑啡肽、儿茶酚胺肽和其它阿片样肽。这样的化合物可以由例如肾上腺嗜铬细胞分泌。

在本发明的各示例性实施方案中，包膜14包括掺入其中的至少一种药剂。

本文所用“药剂”是指治疗剂(例如药物)或诊断剂(例如成像剂)。

药剂可以包括例如固定在包膜14上的抗体、促血管生成剂(例如血管内皮生长因子)、抗生素剂、免疫抑制剂(例如纳巴霉素、纳巴霉素类似物或纳巴霉素衍生物)等。

包膜14还可以包括一种或更多种调节化合物，所述调节化合物优选包括选择用于提高和/或介导生长因子能力的增效化合物，以便调节或介导细胞增殖、细胞分化、组织再生、细胞吸引和/或创伤修复。作为替代方案或附加方案，所述调节化合物包括选择用于抑制能干扰生长因子能力的药剂的抑制化合物，以便调节或介导上述过程。

适合于掺入包膜14的成像剂的典型实例包括但不限于伦琴造影剂、MRI造影剂和超声波造影剂。

将药剂掺入包膜14纤维的方法不止一种。例如，当通过纺丝技术形成纤维时，所述药剂可以与纺丝工艺中所用的液化聚合物混合。

图2举例说明了将药剂掺入包膜14的另一种技术。图2示出根据本发明优选实施方案制备的非织造聚合物纤维网状物的一部分。纤维122、124和126相交并在相交处结合，所得的空隙使得网状物是高度多孔性的。优选纤维是细的，以便提供具有大表面积的包膜14，其允许将大量药剂掺混至其上。当纤维是静电纺纤维时，其比表面积进入于活性碳的比表面积，由此使非织造聚合物纤维的网状物成为有效的局部药物递送体系。在图2所示的代表性图中，由嵌入聚合物纤维的颗粒128构成药剂。当所述药剂在手术后头数天或数周释放时，该实施方案是尤其有用的。递送过程的持续时间受制造包膜的聚合物的类型影响。具体地，通过使用适度稳定的可生物降解的聚合物以确保最佳释放速率。

图3显示将药剂掺入包膜14的替代技术。在该实施方案中，由分布在包膜聚合物纤维之间的致密物130构成药剂。致密物130可以是任何已知的形式，例如但不限于适度稳定的可生物降解的聚合物胶囊。

当希望掺入长期(例如数月到数年)释放的药剂时，将该药剂溶于或封装于由生物稳定纤维制成的层中。从生物稳定层内向外扩散的速率基本上较慢，由此确保长期释放效果。

因此，根据本发明的各示例性实施方案，通过聚合物类型、将药剂掺入聚合物纤维的技术以及药剂的浓度来控制物质释放的时间长度。

现在参照图4。图4是根据本发明各示例性实施方案的适合于细胞移植的方法的流程图。本方法可用于将生物活性物质递送给对象(人或其它哺乳动物对象)。本方法还可用于为对象体内的靶组织提供代谢能力或功能。

应当理解，除非另有规定，下文描述的方法步骤可同时或连续地以多种组合或实施顺序来实施。特别地，流程图的顺序不被视为限制。例如，两个或更多个以特定顺序出现在下面描述中或流程图中的方法步骤可以以不同的顺序(例如相反的顺序)或基本上同时实施。另外，若干个下述方法步骤是任选的，可以不实施。

本方法从步骤40开始，任选并优选继续进行任选的步骤41，在步骤41中得到足够量的活细胞(例如细胞22)。所述细胞可以从供体获得或者它们可以得自细胞库。当细胞是适合于体外生长的复制细胞或细胞系时，细胞库是尤其有用的。使用细胞库的优点在于：它是由相同培养物制备的细胞源或同一批细胞。即，所有细胞都源自相同的细胞源并暴露于相同的条件和应激。当从供体获得细胞时，供体可以是对象自己、相同物种的不同对象或不同物种的不同对象，这取决于所用细胞类型。

所述方法任选并优选继续进行任选的步骤42，在步骤42中将活细胞递送进入具有由半透性包膜包封的区室的装置中，所述包膜形成有至少一个入口(例如在上文中详述的装置10)。可以利用注射装置(参见，例如图1b)例如注射器等通过所述入口将活细胞递送进入装置的区室中。

所述方法继续进行任选的步骤43，在步骤43中，通过例如MRI、CT或超声波对至少部分对象成像以便识别对象体内需要所述生物活性物质的位置。因此，当所述位置在例如脑部时，可以通过CT或MRI对对象的头成像以确定靶位点和立体坐标。在采用成像步骤的实施方案中，装置的包膜优选包括如上文详述的成像剂。

所述方法继续进行步骤44，在步骤44中将装置引入需要所述生物活性物质的位置，优选进入于靶组织。可以采用任何已知的程序(包括非侵入性程序、最少侵入性程序和侵入性程序)将装置引入所选的位置。在本发明的各示例性实施方案中，采用经皮注射，并且更优选采用成像引导的经皮注射。当所选的位置是外部例如皮肤创伤时，所述装置可用作创伤敷料并且该步骤可能是完全非侵入性的。

所述方法任选并优选继续进行任选的步骤45，在步骤45中监测所述装置和/或所述对象。监测可以是可视的，例如成像检测，或者监测可以包括更多的有关测试和分析。例如，监测可以包括对装置附近组织的活组织检查和/或利用注射器或其它类似装置通过所述入口从体内装置中抽取流体。步骤45优选在预定的潜伏期内进行，该潜伏期可以为数小时到数天、数周或数月。

所述方法可以继续进行任选的步骤46，在步骤46中将足够量的细胞和/或细胞培养基递送入体内装置的区室中，即当所述装置在植入位置处时。可以通过在上文中详述的装置的入口递送所述细胞和细胞培养基。当植入位置不在外部时，优选通过成像引导递送所述细胞和/或细胞培养基。所述细胞可以与在任选步骤42(在该实施方案中实施步骤42)中递送的细胞具有相同的类型，或者该细胞可以具有其它类型，这取决于医生的决定。如上文所述，所述细胞可以从供体(该供体可以是对象自己、相同物种的不同对象或不同物种的不同对象)获得，或者可以得自细胞库。根据本发明的优选实施方案，所述方法周期地返回步骤45(监测)，以评估装置的性能。根据监测的结果，医生可以决定是否增加或更换装置的区室中的所述活细胞和细胞培养基。

所述方法在步骤47结束。

应当理解，为清楚起见而在分开的实施方案的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施方案中以组合的方式提供。相反，为简明起见在单个实施方案的上下文中描述的本发明的各个特征也可以分别地或以任何合适的次组合方式提供。

虽然结合特定的实施方案描述了本发明，但是显然许多替代方案、改进方案和变化方案对本领域技术人员是显而易见的。因此，本发明意在包括落在所附权利要求的精神和宽范围内的所有这样的替代方案、改进方案和变化方案。在本说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请在此通过参考将其全部内容并入本说明书，与好像特别并单独地指出通过参考将每篇单独的出版物、专利和专利申请并入本文的程度一样。另外，本申请中对任何参考资料的引用或指认不应该被解释为承认这样的参考资料可用作本发明的现有技术。

Claims (46)

1.一种用于细胞移植的装置，包括通过至少部分由非织造聚合物纤维制成的半透性包膜包封的区室以及在所述包膜中形成的至少一个入口，所述至少一个入口可从所述包膜的外部进入并设置为与所述区室建立流体连通。

2.一种将生物活性物质递送给哺乳动物的方法，所述方法包括如下步骤：将足够量的能够分泌所述生物活性物质的活细胞递送到权利要求1的装置中，并且将所述装置引入到需要所述生物活性物质的位置。

3.权利要求2的方法，其中所述活细胞的所述递送在将所述装置引入到所述位置的步骤之前进行。

4.权利要求2的方法，其中当所述装置在所述位置时进行所述活细胞的所述引入。

5.权利要求2的方法，还包括从哺乳动物供体获得所述活细胞。

6.权利要求2的方法，其中所述装置的所述引入包括将所述装置经皮注射到所述哺乳动物。

7.权利要求2的方法，还包括在将所述装置引入到所述位置的步骤期间对至少部分所述身体成像。

8.权利要求2的方法，所述方法还包括监测体内的所述装置。

9.权利要求1或2的装置或方法，其中所述半透性包膜包括多个层。

10.权利要求1或2的装置或方法，其中所述至少一个入口通常是闭合的并且具有在刺穿后的自封闭能力。

11.权利要求1或2的装置或方法，其中所述至少一个入口包含非织造的可溶胀聚合物纤维。

12.权利要求1或2的装置或方法，其中所述装置还包括在所述包膜中形成的至少一个出口。

13.权利要求12的装置或方法，其中所述至少一个出口是亲水的。

14.权利要求12的装置或方法，其中所述至少一个出口经设计并配置为保持所述区室和环境之间的流体动态平衡。

15.权利要求1的装置，其中所述装置还包括足够量的活细胞。

16.权利要求2或15的装置或方法，其中所述足够量是至少10,000个细胞。

17.权利要求1或2的装置或方法，其中所述半透性包膜的特征在于截留分子量为约75kDa到约500kDa。

18.权利要求1或2的装置或方法，其中所述半透性包膜包括掺入其中的至少一种药剂。

19.权利要求18的装置或方法，其中所述至少一种药剂包括固定在所述半透性包膜上的抗体。

20.权利要求18的装置或方法，其中所述至少一种药剂包括诊断剂。

21.权利要求18的装置或方法，其中所述至少一种药剂包括促血管生成剂。

22.权利要求18的装置或方法，其中所述至少一种药剂包括血管内皮生长因子。

23.权利要求18的装置或方法，其中所述至少一种药剂包括抗生素剂。

24.权利要求18的装置或方法，其中所述至少一种药剂包括免疫抑制剂。

25.权利要求22的装置或方法，其中所述装置还包括至少一种调节化合物。

26.权利要求25的装置或方法，其中所述至少一种调节化合物包括选择用来提高和/或介导所述生长因子调节或介导细胞增殖、细胞分化、组织再生和细胞吸引中至少之一的能力的增效化合物。

27.权利要求25的装置或方法，其中所述至少一种调节化合物包括经选择用于抑制能干扰所述生长因子调节或介导细胞增殖、细胞分化、组织再生和细胞吸引中至少之一的能力的药剂的抑制化合物。

28.权利要求15的装置或方法，其中所述细胞选自胰岛素生产细胞、肾上腺嗜铬细胞、抗体分泌细胞、成纤维细胞、星形胶质细胞和β细胞系。

29.权利要求28的装置或方法，其中所述胰岛素生产细胞为胰岛形式。

30.权利要求1的装置，其中所述细胞能够分泌生物活性物质。

31.权利要求1或2的装置或方法，其中所述细胞能够为对象提供生物学功能。

32.权利要求2或30的装置或方法，其中所述生物活性物质包括止痛剂或减轻疼痛的物质。

33.权利要求2或30的装置或方法，其中所述生物活性物质包括生长因子和营养因子中的至少之一。

34.权利要求33的装置或方法，其中所述生长因子选自神经生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、血小板衍生生长因子和表皮生长因子。

35.权利要求33的装置或方法，其中所述营养因子包括神经营养因子。

36.权利要求35的装置或方法，其中所述神经营养因子选自睫状神经营养因子、脑衍生神经营养因子和胶质衍生神经营养因子。

37.权利要求35的装置或方法，其中所述神经营养因子包括神经营养因子3。

38.权利要求32的装置或方法，其中所述减轻疼痛的物质选自脑啡肽、儿茶酚胺肽、阿片样肽及其任意混合物。

39.权利要求2或30的装置或方法，其中所述生物活性物质包括激素。

40.权利要求2或30的装置或方法，其中所述生物活性物质包括细胞因子。

41.权利要求2或30的装置或方法，其中所述生物活性物质包括淋巴因子。

42.权利要求2或30的装置或方法，其中所述生物活性物质包括神经递质。

43.权利要求42的装置或方法，其中所述神经递质选自多巴胺、左旋多巴、γ氨基丁酸、5-羟色胺、乙酰胆碱、去甲肾上腺素、肾上腺素、谷氨酸。

44.权利要求2或30的装置或方法，其中所述生物活性物质包括神经肽。

45.权利要求44的装置或方法，其中所述神经肽包括神经降压肽和P物质中的至少之一。

46.权利要求2或30的装置或方法，其中所述生物活性物质包括选自甲状旁腺激素、白细胞介素、红细胞生成素、白蛋白、转铁蛋白和因子VIII中的至少一种物质。

Images