CN102421415A - 具有支架的输送系统 - Google Patents

Abstract

一种可注射的试剂输送系统，其包括一种组合物，该组合物包括：（i）包含有离散的颗粒的可注射的支架材料，这些颗粒能够互相作用从而形成支架；以及（ii）包含要输送的试剂的载体。该产物能够具有药物用途或者在整形外科手术中使用；特别是其可以用于组织再生或再造。要输送的试剂可以是治疗性、预防性或诊断性的活性物质。

Description

具有支架的输送系统

技术领域

本发明涉及可注射的支架，并且涉及这种支架在输送系统（delivery system）中用于将试剂输送至个体中靶位点的用途。 

背景技术

在再生医学领域内，有许多新的临床过程的机会，通过定位试剂促进组织修复，例如通过在患者体内特定位点的生长因子或细胞促进组织修复。临床机会的例子包括梗塞后的心肌再生、脊柱融合术中的骨生长诱导、糖尿病足溃疡的医治、和中风所致的损伤的限制或可能的逆转。试剂比如生长因子的定位化可以通过使用支架而实现。支架可以为血管新生和组织形成提供合适的机械环境、构造和表面化学。将支架作为药物或细胞输送系统的使用具有很大潜力，但也由于需要根据组织类型、设计支架的孔隙(porosity)、强度和降解动力学，同时需要实现试剂合适的释放动力学，例如作为生长因子或细胞的蛋白质试剂，因而极具挑战性。 

在使用支架作为用于体内修复和/或再生的输送系统时的另一个复杂问题在于给药途径/输送系统（delivery system）。在许多临床实例中，需要修复的组织位点或是难以接近（例如，在接受中风治疗的脑部或者在接受梗塞后治疗的心肌部位），或者不知道其大小和形状。因此，有必要改进可注射的支架，使其可以通过微创过程进行给药。 

在广义上，支架通常是典型地或预先形成的具有较大的连通孔隙的不溶于水的基体，或者是水凝胶。这些支架被植入患者体内用于体内扩增组织修复和/或再生。 

就植入而言，预先形成的不溶于水的基体必须被塑形以填充体内的腔体，需要了解腔体尺寸并限制可被填充的腔体的形状。另外，需要进行侵入性手术来输送支架。 

相反，已经设计出许多水凝胶材料，可以通过注射器被直接输送入体内。凝胶依据触发信号例如依据温度变化或者暴露在紫外线中从而在体内形成。这些系统具有的优点是，它们可以填充任何形状的腔体，无需预先知道腔体尺寸。然而，这种水凝胶缺少大的连通孔隙网络，并且因此试剂从凝胶中的释放受到了弱扩散特性的限制。 

此外，水凝胶的较差机械强度意味着它们通常经受不起在使用中施加的压力，这进而可能导致不希望有的传送特性，因为在凝胶中的试剂实际上可能被挤出水凝胶。 

发明内容

根据第一方面，本发明提供一种可注射的试剂输送系统，其包括一种组合物，该组合物包括：（i）包含有离散的颗粒的可注射的支架材料；以及（ii）包含要输送的试剂的载体。离散的颗粒能够互相作用从而形成支架。 

本发明的组合物具有如下优点，其能够被用于产生可在注射位点处自组装的多孔性支架，该多孔性支架含有试剂并且控制在支架形成位点处控释该试剂。 

优选试剂可以是治疗性、预防性或诊断性的活性物质。其可以是任何生物活性试剂。要输送的试剂可以是药物、细胞、信号分子，例如：生长因子、或任何其它合适的试剂。例如，试剂可以包括氨基酸、肽、蛋白质、糖、抗体、核酸、抗生素、抗真菌剂、生长因子、营养素、酶、激素、甾类化合物、合成材料、粘附分子、着色剂/染料（其可以被用于进行识别）、放射性同位素（其可以被用于X射线检查和/或降解监测）、以及其它合适的组成部分、或它们的组合物。 

本发明的组合物可以使用任何动物细胞。可以使用的细胞的例子包括骨细胞、骨原细胞、软骨细胞、肌肉细胞、肝脏细胞、肾脏细胞、皮肤细胞、内皮细胞、内脏细胞、肠细胞、心脏血管细胞、心肌细胞、软骨细胞、肺细胞、胎盘细胞、羊膜细胞、绒膜细胞、胎儿细胞或者干细胞。如果使用干细胞，优选使用非胚胎干细胞。细胞可以被包含用于输送至支架形成位点，或者它们可以被包含并被保留在支架中，例如用于促进支架集落。 

可以被加入的其它试剂包括但不限于：表皮生长因子，血小板源性生长因子，碱性成纤维细胞生长因子，血管内皮生长因子，胰岛素样生长因子，神经生长因子，肝细胞生长因子，转化生长因子，以及其它骨形成蛋白质，细胞因子包括干扰素、白细胞介素、单核细胞趋化蛋白- 1（MCP-1)，雌激素，睾丸激素，激酶，趋化激酶（chemokinases），葡萄糖或其它糖，氨基酸，钙化因子，多巴胺，富胺低聚肽、比如在粘附蛋白质比如纤维粘连蛋白和层粘连蛋白中发现的肝素结合域，其他胺，他莫昔芬(tamoxifen)，顺铂，肽和某些类毒素。另外，还可以包括药物（包括史他汀类(statins)和NSAIDs）、激素、酶、营养素、或者其它治疗剂或因子、或它们的混合物。 

载体优选是水性载体，尤其是水或者水溶液或混悬液，比如盐水、血浆、骨髓抽吸液、缓冲液、比如Hank缓冲盐溶液（HBSS）、HEPES（4 -（2-羟乙基）-1-哌嗪乙烷磺酸）、Ringers缓冲液、Krebs缓冲液、Dulbecco's磷酸盐缓冲液、以及普通的PBS；模拟体液、血浆血小板浓缩液和组织培养基。 

可选择地，载体可以含有一种或多种悬浮剂。悬浮剂可以选自羧甲基纤维素（CMC）、甘露醇、聚山梨醇酯、聚丙烯乙二醇、聚乙二醇、白明胶、白蛋白、藻酸盐、羟丙基甲基纤维素（HPMC）、羟乙基甲基纤维素（HEMC）、膨润土、黄芪胶、糊精、芝麻油、杏仁油、蔗糖、阿拉伯树胶和黄原胶以及它们的组合物。 

可选择地，载体可以含有一种或多种增塑剂。因此载体还可以包括增塑剂。例如，增塑剂可以是聚乙二醇（PEG）、聚丙二醇、聚（乳酸）或聚（羟基乙酸）或者它们的共聚物、聚已酸内酯、以及这些聚合物的低分子量低聚物，或者普通的增塑剂，比如己二酸盐、磷酸盐、邻苯二甲酸盐、沙巴盐（sabacate）、壬二酸盐和柠檬酸盐。 

载体还可以包括其它已知的药物赋形剂以便提高试剂的稳定性。 

在一种实施方式中，还可以包括一种或多种附加的赋形剂或者输送增强剂，例如：表面活性剂和/或水凝胶，以便进一步影响释放速率。 

在使用支架的传统控释技术中，待被输送/释放的试剂或者是被定位于可注射的支架材料之内，例如在用于形成支架的聚合物颗粒之内；或者是被附着于可注射的支架材料的表面，例如附着于用于形成支架的聚合物颗粒的表面。然而，在本发明的系统中，待被输送/释放的试剂是在载体中，其在当支架形成时被捕获在支架的空隙/小孔之内。 

本发明的系统的进一步优点是，试剂可以在系统给药之前被立即加入，这意味着试剂类型、剂量等等可以基于个案而被容易地决定和调整。 

优选在注射时/或者在注射进入个体内后，可注射的支架材料能够固化/自组装而形成支架。支架优选是多孔性的。优选小孔是通过处于在用于形成支架的颗粒之间的缝隙而形成。优选支架具有至少大约50 %的孔隙体积。优选孔隙具有约为100微米的平均直径。 

本领域技术人员应理解，孔隙体积和孔径大小能够通过使用微型计算机层析成象（microCT）和扫描电子显微术（SEM）而确定。例如，可以通过使用Phillips 535M SEM仪进行SEM。 

多孔性支架的形成方法在WO2004/084968中有描述。 

优选地，当多孔性支架形成时，其可捕获至少一些在支架的孔隙之内的载体和试剂，然后载体和试剂可以通过扩散而被释放，经过一定时间，将试剂输送至特定的位点。 

在一种实施方式中，试剂变得被俘获在支架的孔隙之内并且/或者吸附或者分配进入(partitions into)颗粒。这意味着试剂可以通过持续和/或控释而被释放，经过一段时间，至特定的位点。 

优选试剂释放是控释，也就是说，不是所有的试剂以一个大剂量被释放。优选产生的支架容许试剂从载体中的释放动力学是可控的。释放速率可以通过在支架中孔隙的大小和/或数量和/或支架的降解速率而受控制。其他可以被控制的因素是包括在载体中的所有悬浮剂的浓度、组合物的粘度或者物理化学特性、以及载体的选择。 

试剂可以通过下述一种或多种方式而被释放：试剂通过孔隙扩散；支架的降解导致提高的孔隙率和携带试剂的液体的进一步流出；以及已经被吸附于或分配入颗粒的试剂的物理释放。本领域技术人员能够理解，在支架中的孔隙大小和/或数量、以及/或者支架的降解速率能够容易地通过选择合适的起始原料达到预期的释放速率。 

由于浓度梯度推动的扩散和体液通过和离开支架的自然流动，会发生试剂离开支架的扩散。 

优选支架具有在纳米至毫米范围内、优选大约20至约50微米的孔隙。优选支架具有平均大小为约100微米的孔隙。优选支架具有至少大约30%、大约40%、大约50%或以上的孔隙体积。 

本发明的系统可以允许试剂的释放持续一段时间，优选持续至少大约2小时、至少大约4小时、至少大约6小时、至少大约10小时、至少大约12小时、至少大约24小时，更优选持续至少48小时、优选至少一周、优选一周以上、优选超过10天。 

优选试剂以有效量释放达到预期的局部的或者全身的生理学或药理学效果。 

优选试剂的输送意味着试剂从支架释放入支架周围的环境，例如周围组织。 

优选本发明的组合物允许一旦支架形成后试剂从支架上以实质上为零级或一级的速率释放。零级释放速率是在限定时间内试剂恒定释放；使用已知的输送方法，这种释放很难实现。 

通过使用可在给药后固化而形成支架的组合物，支架能够被形成与其放置部位一致的形状，例如其被放置在内的组织腔体的形状。这克服了在给药之前所构造的支架必须在给药前被构造成特定形状、并且不能通过腔体中的瓶颈被插入和不能膨胀填充腔体的问题。 

优选该组合物被用来通过注射进入人类或非人类动物体内而给药。如果组合物被注射，那么就免去了侵入性外科手术来设置支架的需要。 

优选该组合物足够粘稠能够允许（优选通过注射）将该组合物向人类或非人类动物给药。优选该组合物被用于在室温下给药，并且优选在室温下是粘稠状的。术语“室温”是指大约15 °C至约25 °C的温度，比如大约20 °C至约25 °C。 

可选的，该组合物可以被加热至高于上述室温、例如至体温（大约37 °C）或以上，以便用于给药。该组合物优选在该温度下是可流动的或者粘稠的，以便有助于将其给药于人类或非人类动物。 

优选该组合物的粘度允许其被使用正常压力由注射器给药，所述注射器具有约4 mm或以下的孔口。孔口的大小将取决于药物应用，例如，用于许多骨应用时所使用的注射器具有约2 mm至约4 mm之间的孔口，然而，用于其它应用时可能优选更小的孔口。优选 “正常压力”是人使用一只手将该组合物给药于患者时所施加的压力。 

优选该组合物足够粘稠，如此使得当其被给药时，其不会像水那样立即分散，而是代之以形成其被给药位点处的形状。优选载体和试剂中的一些将会随时间从支架中分散。 

在一种实施方式中，该组合物足够粘稠，使得当给药时可注射的支架材料大体保留在其被注射处，并且不立即分散。优选在已经有可注射的支架材料任何实质上的分散之前支架会形成。优选超过大约50 wt%、60 wt% 70 wt%、80 wt%或90 wt%被注入到特定位点的可注射的支架材料会保留在该位点并且在该位点形成支架。 

在优选的实施方式中，当可注射的支架材料被注入到身体内时，由于给药后温度的上升（例如，温度从室温升高至体温），能够自然地固化。温度的上升可以引起可注射的支架材料互相作用从而形成支架。 

优选当组合物固化从而形成支架时，该组合物从混悬液或者可变形的粘稠状态变成固态，其中形成的支架是自撑式的并且保留它的形状。形成的固体支架可能是脆性的(brittle)。 

可注射的支架材料的凝固可以通过任何适当的手段引发，例如，凝固可以通过温度变化、pH变化、机械力变化（压缩）、或者导入交联剂、硬化剂或胶凝剂或者催化剂而引发。 

换句话说，颗粒可以是能够通过温度改变，pH变化，机械力（压缩）变化，或引入交联剂、硬化剂或胶凝剂或者催化剂被固化的颗粒，比如聚合物颗粒。 

可注射的支架材料可以通过多种方法被交联，包括：例如，聚合物链的物理缠结、丙烯酸酯聚合物的紫外线交联、硫醇盐或丙烯酸盐聚合物的迈克尔加成反应、硫醇盐聚合物经由乙烯基砜交联、乙烯基砜经由琥珀酰胺酸盐的交联、经由肼的交联、加热诱导的凝胶化、酶促交联（例如，将凝血酶加入纤维蛋白原）、通过加入盐或离子（特别是Ca²⁺离子）的交联、经由异氰酸盐（例如，六亚甲基二异氰酸酯）的交联。 

可注射的支架材料包含有离散的颗粒，这些颗粒能够互相作用从而形成支架。所述相互作用可以引起颗粒交联，其中颗粒之间成为物理连接并被结合在一起。交联可以通过在颗粒或颗粒成分之间的共价的、非共价的、静电的、离子的、粘附性的、粘结性的或者缠结性的相互作用而实现。 

因此，优选离散颗粒能够交联，从而使得这些颗粒变成物理连接并被结合在一起。这些颗粒可以适当地是能够交联的聚合物颗粒，从而使得这些颗粒变成物理连接并被结合在一起。 

为确保能够形成支架，这些颗粒的优选特征是玻璃态转变温度（Tg）。而筛选Tg高于室温的颗粒，在室温下这种颗粒低于它们的Tg并且表现为离散的颗粒，但是当暴露于更高温度（例如在身体内）时，这种颗粒会软化并互相作用/粘住相邻的颗粒。优选使用的颗粒具有大约25 °C至50 °C的Tg，比如从大约27 °C至50 °C，例如从大约30 °C至45 °C，比如从35 °C至40 °C，例如从大约37 °C至40 °C。 

本领域技术人员应理解，玻璃态转变温度能够通过差示扫描量热法（DSC）或者流变学测试而被测量。特别地，玻璃态转变温度可以使用DSC在首次加热扫描中以在10 °C /分钟的扫描频率被确定，其中，玻璃态转变被认为是热焓变化的中点。合适的仪器是Perkin Elmer（Bucks，英国）DSC-7。 

换句话说，支架的形成起因于将颗粒暴露于温度变化，从低于它们的Tg的温度到更高的温度。更高的温度不一定等于或大于它们的Tg；温度向它们的Tg的任何提高都能够引发所需要的颗粒之间的相互作用。优选地，支架的形成起因于将颗粒暴露于温度变化，从低于它们的Tg的温度到更高温度，其中更高的温度低于它们的Tg不超过5 °C、比如低于它们的Tg不超过3 °C或者低于它们的Tg不超过2 °C或者低于它们的Tg不超过1 °C。 

基本上，如果当注射入体内时聚合物颗粒被升高到接近或高于它们的发动温度(onset temperature)，则聚合物颗粒将会与一个或多个其它的聚合物颗粒发生交联，从而形成支架。而交联意味着相邻的聚合物颗粒变得结合在一起。例如，颗粒可以由于在一个颗粒表面上的聚合物链与另一个颗粒表面上的聚合物链相缠结，而发生交联。在相邻的颗粒之间可以有粘附、结合或者融合。 

当颗粒聚集并且交联时，在得到的支架中形成孔隙，因为在相邻的颗粒之间有不可避免的间隙。 

在载体中颗粒可以至少是部分地分散的。优选颗粒在37 °C或以下温度下不溶于载体。 

载体可以与颗粒互相作用。载体可以与颗粒互相作用从而防止或者减缓支架的形成，并且允许在支架形成之前颗粒被给药于人类或非人类动物。由于通过在载体中悬浮液使颗粒分离，所以载体可以防止颗粒之间的相互作用。载体可能在给药之前完全地抑制支架的形成，或者可能仅仅减缓支架的形成、例如在给药前容许支架开始形成但不完全形成。在一种实施方式中，该组合物包含足够的载体以便抑制支架的形成，即使当该组合物处于在无载体的情况下将会引起颗粒形成支架的温度之下时。在一种实施方式中，该组合物包括足够的载体来减缓支架的形成，从而使得当该组合物处于在无载体的情况下将会引起聚合物颗粒容易地形成支架的温度之下时，支架也不会容易地形成，例如在一定时间段内比如1小时至5小时内支架不会形成。 

载体可以与颗粒互相作用，并且引起颗粒的表面溶胀，同时保持为离散的颗粒，这样会允许通过注射给药。然而，一旦该组合物已经被给药并且载体开始分散，颗粒可能以开始消溶胀（de-swell）。消溶胀可以有助于颗粒结合在一起。 

聚合物颗粒与载体的相互作用可以引起颗粒的玻璃态转变温度改变。例如，该相互作用可以引起玻璃态转变温度降低。 

载体可以作为润滑剂以允许颗粒被给药于人类或非人类动物，优选通过注射给药。优选当由注射器分配该组合物时，该载体提供润滑。载体可以帮助降低或者防止由注射器分配的颗粒受到的剪应力破坏。 

离散的颗粒可以是一种或多种聚合物、优选一种或多种合成聚合物。颗粒可以包括一种或多种选自包含下述以下聚合物：聚（α-醇酸），包括聚（D,L-丙交酯共聚乙交酯）（PLGA）、聚D,L-乳酸（PDLLA）、聚乙烯亚胺（PEI）、聚乳酸或者聚乙二醇酸、聚丙交酯聚乙交酯共聚物、以及聚丙交酯聚乙交酯聚乙二醇共聚物；聚乙二醇（PEG）；聚酯；聚（ε-己内酯）；聚（3 -羟基丁酸盐）；聚（s-己酸）；聚（对二氧杂环己酮）；聚（丙烯富马酸酯）；聚（原酸酯）；多元醇/双烯酮乙缩醛加成聚合物；聚酐；聚（癸二酸酐）（PSA）；聚（羧基二羧基苯氧膦腈）（PCPP）；聚[二（对羧基苯氧基）甲烷]（PCPM）；SA、CPP和CPM的共聚物（如Tamat和Langer在Journal of Biomaterials Science Polymer Edition 3,315 - 353. 1992中描述的、和Domb在 The Handbook of Biodegradable Polymers（ Domb A J和Wiseman R M编，Harwood学会出版社）第8章中描述的）；聚（氨基酸）；聚（拟氨基酸）；聚磷腈；聚[（二氯）磷腈]的衍生物；聚[（有机）磷腈]；聚磷酸酯；聚乙二醇聚丙烯嵌段共聚物，例如商标Pluronics^TM的市售商品；天然的或合成的聚合物，比如丝、弹性蛋白、几丁质、壳聚糖、纤维蛋白、纤维蛋白原、多糖（包括果胶）、藻酸盐、胶原、肽、多肽或者蛋白质；由任何这些聚合物的单体中的一种制备的共聚物；这些聚合物的任意混合物；任何合适的聚合物和混合物；或它们的组合物。 

优选颗粒包括选自包含以下聚合物：聚（α-醇酸），比如聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚（D,L-丙交酯共聚乙醇酸交酯）（PLGA）、聚D,L-乳酸（PDLLA）、聚丙交酯聚乙交酯共聚物、及它们的组合物。 

更优选颗粒包括是这样的聚合物：聚（α-醇酸）与聚乙二醇（PEG）的混合物，比如基于羟基乙酸和/或乳酸的聚合物或者共聚物的与PEG混合物。 

颗粒可以是生物相容性的和/或可生物降解的。通过控制在颗粒中使用的聚合物，可以控制支架的降解速率。 

可注射的支架材料可以包括由一种或多种类型聚合物制造的一种或多种类型的聚合物颗粒。 

如果使用一种以上类型的颗粒，则每个颗粒可以具有不同的固化或硬化特性。例如，颗粒可以由类似的聚合物制成，但可以具有不同的凝胶pH或者不同的熔化温度或者玻璃态转变点。 

优选地，为了使聚合物颗粒形成支架，颗粒环境温度，例如在被给药该组合物的人类或非人类动物中的温度，大约等于或高于聚合物颗粒的玻璃态转变温度。优选地，在这种温度下，聚合物颗粒将会交联成一个或多个其它的聚合物颗粒从而形成支架或者基质。而交联意味着相邻的聚合物颗粒变得结合在一起。例如，颗粒可以由于在一个颗粒表面上的聚合物链与另一个颗粒表面上的聚合物链相缠结，从而发生交联。在相邻的颗粒之间可以有粘附、结合或者融合。 

优选可注射的支架材料包括可形成聚合物或聚合物混合物的颗粒，所述聚合物或聚合物混合物的玻璃态转变温度（Tg）或者接近或者仅高于体温（比如大约30 °C至45 °C，例如大约35 °C至40 °C、例如大约37 °C至40 °C）。因此，在室温下，颗粒低于它们的Tg表现为离散颗粒，但在身体内颗粒会软化并且互相作用/粘附到与它们相邻的颗粒上。优选在从室温上升至体温的15分钟内开始形成支架。 

颗粒可以由Tg为大约35 °C至40 °C、例如大约37 °C到40 °C的聚合物形成，其中聚合物是聚（α-醇酸）（比如PLA、PGA、PLGA、或PDLLA或它们的组合物）、或它们与聚（乙二醇）（PEG）的混合物。优选在体温下这些颗粒将会互相作用从而形成支架。可注射的支架材料可以仅包括聚（α-醇酸）/PEG颗粒，或者可以包括其它的颗粒类型。 

颗粒可以由聚（D,L-丙交酯共聚乙交酯）（PLGA）和聚（乙二醇）（PEG）的混合物形成，该混合物的Tg为体温或高于体温。优选在体温下这些颗粒将会互相作用从而形成支架，并且在该过程期间PEG可以从颗粒的表面丢失，这将会具有提高Tg的效果并硬化支架结构。可注射的支架材料可以仅包括PLGA/PEG颗粒，或者可以包括其它的颗粒类型。 

该组合物可以包括热敏颗粒和非热敏颗粒的混合物。优选非热敏颗粒是这样的颗粒：其玻璃态转变温度高于意欲使用该组合物时的温度。优选地，在包含热敏颗粒和非热敏颗粒的混合物的组合物中，热敏颗粒与非热敏颗粒的比例大约为3:1或更低，例如4:3。当该组合物的温度上升至或高于热敏颗粒的玻璃化转变温度时，优选这些颗粒能够彼此交联。通过控制热敏颗粒与非热敏颗粒的比例，使得控制最终支架的孔隙率成为可能。 

在一种实施方式中，陶瓷颗粒可以额外地存在于该组合物中。这将会典型地是非热敏颗粒的类型。可选择地或者额外地，在该组合物中的聚合物颗粒本身可以含有陶瓷成分。这将会典型地是非热敏颗粒的类型。 

包含或者作为分离的颗粒、或者在聚合物颗粒之内的陶瓷材料，可以增强骨传导性（osteoconductivity）并且/或者增加成诱导性（osteoinductivity）。 

颗粒可以是具有固体外表面的固体，或者它们可以是多孔性的固体。颗粒在形状上可以是不规则的或者基本上为球形。 

聚合物颗粒的最长维度尺寸、或它们的直径（如果它们基本上呈球形）可以小于大约3000 μm，并且优选大于约l μm。更优选颗粒的最长维度尺寸、或它们的直径小于大约l000 μm。优选颗粒的最长维度尺寸、或它们的直径在大约50 μm和大约500 μm之间、更优选大约200 μm和大约500 μm之间。优选聚合物颗粒的预期尺寸为不能穿过孔径大小为约50 μm的筛子或者过滤器、但将会穿过孔径大小为约500 μm的筛子或者过滤器。更优选聚合物颗粒的预期尺寸不能穿过孔径大小为约200 μm的筛子或者过滤器、但将会穿过孔径大小为约500 μm的筛子或者过滤器。 

一旦给药于人类或非人类动物，由组合物形成支架优选耗时大约20秒钟至大约24小时、优选在大约1分钟和大约5小时之间、优选在大约1分钟和大约1小时之间、优选小于大约30分钟、优选小于大约20分钟。优选固化作用发生在从给药开始大约1分钟和大约20分钟之间。 

优选该组合物包括从大约20 %至大约80%的可注射的支架材料和从大约20%至大约80%的载体；从大约30%至大约70%的可注射支架材料和从大约30%至大约70%的载体；例如，该组合物可以包括从大约40%至大约60%的可注射的支架材料和从大约40%至大约60%的载体；该组合物可以包括大约50%的可注射的支架材料和大约50%的载体。上述所有的百分比皆是指重量百分比。 

颗粒可以与药物、生长因子或其它信号分子一起被加入例如在颗粒中或者在颗粒上作为涂层。这可以提供一种二元释放系统。 

优选可以使用该组合物来形成能够抵抗超过3 MPa压缩载荷的支架（因而适合于骨应用）。 

优选支架形成时不发热或者丢失有机溶剂。 

可注射的试剂输送系统的该组合物可以被用于对人或动物身体的外科手术或治疗方法、或者在人或动物身体上实施的诊断方法。可注射的试剂输送系统的该组合物可以被用于药物用途，或者可以被用于整形外科手术。 

在另一个方面，本发明还提供一种形成支架的方法，包括： 

（1）提供根据第一方面的产物；以及

（2）允许离散的颗粒固化或自组装，从而形成具有孔隙的支架。

在支架中的一些或者所有孔隙可以是在支架形成期间留在用于形成支架的颗粒之间的缝隙，并且其中一些或者所有试剂被捕获在支架的一些或者所有孔隙之内。包含试剂一些或者所有的载体可以被捕获在支架的一些或者所有孔隙之内。一些或者所有的试剂可以吸附或者分配入颗粒。 

该方法可以在体内或者体外对组织进行实施。 

进入支架中的离散颗粒的固化可以通过下述手段引发：例如，温度变化、pH变化、机械力变化（压缩）、或者引入交联剂、硬化剂或胶凝剂或者催化剂。在一种实施方式中，包含有进入支架的离散颗粒的支架材料的固化起因于将颗粒暴露于温度变化，从低于它们的Tg的温度到更高温度。 

在第二个方面，本发明提供一种将试剂输送至个体的方法，包括： 

提供在载体中的可注射的支架材料，其中载体包含有试剂；

将支架材料和载体给药于个体；

允许支架材料在个体中固化/自组装，从而形成支架；

允许包含在载体之内的试剂在给药位点处被释放进入个体。

该方法可以在体内或者体外对组织进行实施。 

在给药于个体之前，可以可选择地立即将试剂加至可注射的支架材料。 

在一种实施方式中，在步骤c）中形成多孔性的支架，其可捕获至少一些载体和在支架的孔隙内的试剂，并且在步骤d）中载体和试剂随后被释放，经过一定时间将试剂输送至位点。 

在一种实施方式中，在步骤d）中载体和试剂通过下述一种或多种方式被释放：试剂通过孔隙扩散；支架的降解导致提高的孔隙率和携带试剂的液体的进一步流出；以及已经被吸附于或分配入颗粒的试剂的物理释放。 

在一种实施方式中，在步骤d）中试剂在至少12小时的时间段内持续释放。 

进入支架中的支架材料的固化可以通过下述方法引发：例如，温度变化、pH变化、机械力变化、或者引入交联剂、硬化剂、或胶凝剂、或者催化剂。在一种实施方式中，包含有进入支架的离散颗粒的支架材料的固化起因于将颗粒暴露于温度变化，从低于它们的Tg的温度到更高温度。 

根据进一步的方面，本发明提供了一种通过本发明的任何方法所生产的支架。 

根据另一个方面，本发明提供一种如本发明第一个方面中所描述的可注射的支架材料。 

根据进一步的方面，本发明提供了根据本发明第一个方面的组合物在制造用于生产组织支架的药物中的用途。优选该药物是用于将试剂输送至个体中特定的位点。 

通过本发明的任何方法和/或组合物而形成的支架可以用于治疗受损伤的组织。特别地，该支架可以用于促进或者允许细胞在受损伤的组织中再生长。因此本发明可以被用于治疗组织损伤，包括用于损伤组织的再生或者再造。 

本发明的组合物可以用于生产用于治疗疾病或者健康状况的支架，所述疾病或者健康状况例如但不限于为：阿尔茨海默氏病、帕金森氏病、骨关节炎、灼伤、脊椎间盘退化(spinal disk atrophy)、癌症、肝脏退化及其它肝脏紊乱、骨腔填充、骨折的再生或者修复、糖尿病、输尿管再造或者膀胱再造、膀胱下垂或者子宫下垂、IVF治疗、肌肉萎缩紊乱、肾脏退化、脏器再造和整形外科手术。 

根据进一步的方面，本发明提供一种治疗个体、比如哺乳动物生物体的方法，为得到预期的局部生理学效果或者药理学效果，该方法包括将根据本发明的可注射的试剂输送系统给药到需要这种治疗的个体（例如生物体）中的位点。优选该方法允许试剂从支架上释放到支架形成位点周围的区域。 

根据进一步的方面，本发明提供了根据本发明的组合物作为可注射的支架材料在组织再生和/或治疗组织损伤中的用途。 

本发明的产物可以用于治疗或者预防选自下组的疾病：神经退行性变（neurodegeneration）紊乱（例如中风后遗症、慢性进行性舞蹈病（Huntington’s）、阿尔茨海默氏病、帕金森氏病）、骨相关紊乱（包括骨关节炎、脊椎间盘退化、骨腔体需要填充、骨折需要再生或者修复）、灼伤、癌症、肝脏紊乱（包括肝脏退化）、肾脏紊乱（包括肾脏退化）、膀胱紊乱、输尿管紊乱或者尿道紊乱（包括输尿管损伤或者膀胱损伤需要再造、膀胱下垂或者子宫下垂）、糖尿病、不育症需要IVF治疗、肌肉萎缩紊乱（包括肌肉营养不良症）、心脏紊乱（例如：心肌梗塞后的心脏组织损伤、充血性心脏病）、眼障碍（例如角膜损伤或者角膜疾病）、脉管系统损伤需要再生或者修复、溃疡、以及组织损伤需要再生或者再造（包括脏器损伤需要再生或者再造、以及神经损伤需要再生或者再造）。 

根据另一个方面，本发明提供了一种用于将试剂输送至标靶的试剂盒，其包括根据本发明的组合物和使用该组合物的说明书。 

该试剂盒可以包括用于注射该组合物的注射器。该组合物可以被预加载在注射器中，可随时使用。优选该试剂盒能够被冷藏或者在室温下储藏。 

本领域技术人员将会理解，本发明第一方面或任何方面的优选特征能够应用于本发明的所有方面。 

具体实施方式

以下以实施例为参考，通过举例来对本发明的具体实施方式进行描述。 

实施例

在该实施例中，来自PLGA/PEG可注射的支架的活化剂在延长的时间内的控释被展示出来。 

材料

PLGA聚合物由Lakeshore提供。PEG 400由Fluka公司（英国）提供。所有其它的耗材购自Sigma- Aldrich公司（英国）。

颗粒制备

使用85:15的聚（乳酸-共聚羟基乙酸）（PLGA；平均分子量约为50 kDa），其与聚（乙二醇）一起通过使用高剪切Silverson混合器被熔化混合，来制造颗粒。PEG平均分子量是400Da，并且加入量约为6% w/w。在熔体混合物冷却并固化后，然后使用低温球磨（cryomilling）方法制造出颗粒，并且使用Alpine喷射筛子得到预期粒度。在该研究中使用100-250微米的颗粒，并且通过电子光束（e-beam）灭菌。

剂量反应曲线

最初，为了显示待观察的生理效应所需要的活化剂含量，培养合适的细胞株，并且用不同浓度的活化剂处理。

然后使用合适的测定法来测定细胞中的生理活性，从而允许所需要的最低浓度具有预期效果。 

从可注射的支架中的释放

为了显示活化剂被以受控制的和持续的方式从可注射的支架中释放，通过使用与2cc含有活化剂的溶液（例如：在无菌水中的活化剂溶液）相混合的5cc颗粒（如上所述PLGA/ PEG），制造出可注射的支架。然后将混合物置于圆柱形塑模中，于37 °C下保持30分钟，从而使得支架形成并硬化。支架然后在合适的溶液例如20 mL的DMEM中孵育几天，例如1个月。除去支架周围的介质，于- 20 °C下储藏，并且在一时间进程中的下述时间点在试管中用新鲜的介质进行替换：典型地，第0天（4小时）、第1天、第2天、第7天、第9天、第14天、第19天和第20天。由这些数据，计算出累积的和平均每天的活化剂从支架中的释放量。

释放数据能够通过使用非特异性总蛋白检测测定法、和/或特异性ELISA法中的任一种或两种来确定。 

结果表明，这种输送方法导致在一定时间周期内活化剂从支架中的持续释放。对持续释放观察了20天。 

释放的试剂的活性可以通过使用体外或体内活性测定法来显示。 

Claims (45)

1.一种包含一种组合物的可注射的试剂输送系统，该组合物包含：

（i）包含有离散的颗粒的可注射的支架材料，这些颗粒能够互相作用从而形成支架；以及

（ii）包含要输送的试剂的载体。

2.一种组合物，其包含：

（i）包含有离散的颗粒的可注射的支架材料，这些颗粒能够互相作用从而形成支架；以及

（ii）包含要输送的试剂的载体；

该组合物用于对人或动物身体的通过外科手术或治疗进行的治疗方法、或者在人或动物身体上实施的诊断方法。

3.如权利要求2所述的组合物，其特征在于，用于药物用途或者整形外科手术。

4.一种组合物，其包含：

（i）包含有离散的颗粒的可注射的支架材料，这些颗粒能够互相作用从而形成支架；以及

（ii）包含要输送的试剂的载体；

该组合物用于治疗或者预防选自下组的疾病的方法：神经退行性变紊乱（例如中风后遗症、慢性进行性舞蹈病、阿尔茨海默氏病、帕金森氏病）、骨相关紊乱（包括骨关节炎、脊椎间盘退化、骨腔体需要填充、骨折需要再生或者修复）、灼伤、癌症、肝脏紊乱（包括肝脏退化）、肾脏紊乱（包括肾脏退化）、膀胱紊乱、输尿管紊乱或者尿道紊乱（包括输尿管损伤或者膀胱损伤需要再造、膀胱下垂或者子宫下垂）、糖尿病、不育症需要IVF治疗、肌肉萎缩紊乱（包括肌肉营养不良症）、心脏紊乱（例如心肌梗塞后的心脏组织损伤、充血性心脏病）、眼障碍（例如角膜损伤或者角膜疾病）、脉管系统损伤需要再生或者修复、溃疡、以及组织损伤需要再生或者再造（包括脏器损伤需要再生或者再造、以及神经损伤需要再生或者再造）。

5.一种治疗个体、比如哺乳动物生物体的方法，为得到预期的局部生理学效果或者药理学效果，该方法包括：将如权利要求1所述的可注射的试剂输送系统给药于个体中的位点。

6.一种组合物用于制造药物的用途，该组合物包含：

（i）包含有离散的颗粒的可注射的支架材料，这些颗粒能够互相作用从而形成支架；以及

（ii）包含要输送的试剂的载体；

所述药物用于治疗或者预防选自下组的疾病的方法：神经退行性变紊乱（例如中风后遗症、慢性进行性舞蹈病、阿尔茨海默氏病、帕金森氏病）、骨相关紊乱（包括骨关节炎、脊椎间盘退化、骨腔体需要填充、骨折需要再生或者恢复）、灼伤、癌症、肝脏紊乱（包括肝脏退化）、肾脏紊乱（包括肾脏退化）、膀胱紊乱、输尿管紊乱或者尿道紊乱（包括输尿管损伤或者膀胱损伤需要再造、膀胱下垂或者子宫下垂）、糖尿病、不育症需要IVF治疗、肌肉萎缩紊乱（包括肌肉营养不良症）、心脏紊乱（例如心肌梗塞后的心脏组织损伤、充血性心脏病）、眼障碍（例如角膜损伤或者角膜疾病）、脉管系统损伤需要再生或者修复、溃疡、以及组织损伤需要再生或者再造（包括脏器损伤需要再生或者再造、以及神经损伤需要再生或者再造）。

7.如权利要求4至6中任一项所述的发明，其特征在于，所述治疗或者预防的方法涉及将待输送的试剂控释于需要治疗的个体。

8.如权利要求7所述的发明，其特征在于，所述试剂释放持续至少12个小时。

9.如权利要求7或权利要求8所述的发明，其特征在于，所述控释涉及所述试剂基本上为零级或一级的释放速率。

10.如前述权利要求中任一项所述的发明，其特征在于，所述要输送的试剂是治疗性、预防性或诊断性的活性物质。

11.如权利要求10所述的发明，其特征在于，所述试剂包括：药物，比如史他汀类药物或NSAID；细胞，比如动物细胞；或者信号分子，比如生长因子。

12.如权利要求10所述的发明，其特征在于，所述试剂包括选自下组的一种或多种产物：氨基酸、肽、蛋白质、糖、抗体、核酸、抗生素、抗真菌剂、生长因子、营养素、酶、激素、甾类化合物、合成材料、粘附分子、着色剂/染料、放射性同位素、小分子、或它们的组合物。

13.如权利要求10所述的发明，其特征在于，所述试剂包括选自下组的一种或多种细胞产物：骨细胞、骨原细胞、软骨细胞、肌肉细胞、肝脏细胞、肾脏细胞、皮肤细胞、内皮细胞、内脏细胞、肠细胞、心脏血管细胞、心肌细胞、软骨细胞、肺细胞、胎盘细胞、羊膜细胞、绒膜细胞、胎儿细胞和干细胞。

14.如权利要求10所述的发明，其特征在于，所述试剂包括选自下组的一种或多种产物：表皮生长因子；血小板源性生长因子；碱性成纤维细胞生长因子；血管内皮生长因子；胰岛素样生长因子；神经生长因子；肝细胞生长因子；转化生长因子；骨形成蛋白质，包括重组人骨形成蛋白质-2；细胞因子，包括干扰素、白细胞介素、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1)；雌激素；睾丸激素；激酶；趋化激酶；糖，包括葡萄糖；氨基酸；钙化因子；胺，包括多巴胺；富胺低聚肽，比如在粘附蛋白质比如纤维粘连蛋白和层粘连蛋白中发现的肝素结合域；他莫昔芬；顺铂；肽和类毒素。

15.如前述权利要求中任一项所述的发明，其特征在于，所述载体是水性载体。

16.如权利要求15所述的发明，其特征在于，所述载体含有一种或多种悬浮剂和/或一种或多种增塑剂和/或一种或多种输送增强试剂。

17.如前述权利要求中任一项所述的发明，其特征在于，在注射时/或者在注射进入个体内后，包含有离散颗粒的所述可注射的支架材料可固化或者自组装形成支架。

18.如前述权利要求中任一项所述的发明，其特征在于，能够由所述包含有离散的颗粒的可注射的支架材料所形成的支架是多孔性的。

19.如权利要求18所述的发明，其特征在于，所述支架具有在纳米至毫米范围内的孔隙。

20.如权利要求18或权利要求19所述的发明，其特征在于，所述支架具有大约30%以上的孔隙体积。

21.如权利要求18到20中任一项所述的发明，其特征在于，在所述支架中的一些或者所有孔隙是通过缝隙形成的，所述缝隙在支架形成期间保留在用于形成所述支架的颗粒之间。

22.如前述权利要求中任一项所述的发明，其特征在于，进入支架中的所述包含有离散的颗粒的可注射的支架材料的固化是通过下述手段引发的：温度变化、pH变化、机械力变化、或者引入交联剂、硬化剂、胶凝剂或者催化剂。

23.如权利要求22所述的发明，其特征在于，当受到从室温至体温的温度上升的影响时，所述包含有离散的颗粒的可注射的支架材料能够自然地固化。

24.如前述权利要求中任一项所述的发明，其特征在于，所述离散的颗粒能够交联，从而使得这些颗粒变成物理连接并被结合在一起。

25.如前述权利要求中任一项所述的发明，其特征在于，所述可注射的支架材料包含有离散的一种或多种聚合物颗粒。

26.如权利要求25所述的发明，其特征在于，所述颗粒包含选自包含下述的一种或多种聚合物：聚（α-醇酸），聚乙二醇（PEG），聚酯，聚（ε-己内酯），聚（3-羟基丁酸盐），聚（s-己酸），聚（对二氧杂环己酮），聚（丙烯富马酸酯），聚（原酸酯），多元醇/双烯酮乙缩醛加成聚合物，聚酐，聚（癸二酸酐）（PSA），聚（羧基二羧基苯氧膦腈）（PCPP），聚[二（对羧基苯氧基）甲烷]（PCPM），SA、CPP和CPM的共聚物，聚（氨基酸），聚（拟氨基酸），聚磷腈，聚[（二氯）磷腈]的衍生物，聚[（有机）磷腈]，聚磷酸酯，聚乙二醇聚丙烯嵌段共聚物，以及天然的聚合物比如丝、弹性蛋白、几丁质、壳聚糖、纤维蛋白、纤维蛋白原、多糖包括果胶，藻酸盐、胶原、肽、多肽或者蛋白质，由这些聚合物中任意两种或以上的单体制备出的共聚物，这些聚合物中的任意两种或以上的任意混合物，以及它们的混合物或组合物。

27.如权利要求26所述的发明，其特征在于，所述颗粒包含选自包含下述聚合物：聚（α-醇酸），比如聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚（D,L -丙交酯共聚乙醇酸交酯）（PLGA）、聚D,L-乳酸（PDLLA）、聚丙交酯聚乙交酯共聚物、及它们的组合物。

28.如权利要求27所述的发明，其特征在于，所述颗粒包含聚合物，所述聚合物是聚（α-醇酸）与聚（乙二醇）（PEG）的混合物，比如（i）基于羟基乙酸和/或乳酸的聚合物或共聚物与（ii）PEG的混合物。

29.如权利要求25至28中任一项所述的发明，其特征在于，所述可注射的支架材料包含颗粒，所述颗粒是由玻璃态转变温度（Tg）为大约25 °C至50 °C、例如大约30 °C至40 °C的聚合物或聚合物的混合物所形成的。

30.如前述权利要求中任一项所述的发明，其特征在于，所述组合物包含大约20 wt%至大约80 wt%的可注射的支架材料和大约20 wt%至大约80 wt%的载体。

31.如前述权利要求中任一项所述的发明，其特征在于，支架能够由所述可注射的支架材料形成而不发热或丢失有机溶剂。

32.一种形成支架的方法，包括：

（1）提供在前述权利要求中任一项所限定的产物；以及

（2）允许所述支架材料中的离散的颗粒固化或自组装，从而形成具有孔隙的支架。

33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，在所述支架中的一些或者所有孔隙是在支架形成期间留在用于形成所述支架的颗粒之间的缝隙，并且其中一些或者所有所述试剂是被捕获在所述支架的一些或者所有孔隙之内。

34.如权利要求32或权利要求33所述的方法，其特征在于，一些或者所有的试剂吸附或者分配入所述颗粒。

35.一种将试剂输送至个体的方法，包括：

a）提供在载体中的可注射的支架材料，其中所述载体包含有试剂；

b）将所述支架材料和载体给药于个体；

c）允许所述支架材料在个体中固化/自组装，从而形成支架；

d）允许包含在所述载体之内的试剂在给药位点处被释放进入个体。

36.如权利要求35所述的方法，其特征在于，所述可注射的支架材料、载体和试剂如权利要求1至31中任一项所限定。

37.如权利要求35或权利要求36所述的方法，其特征在于，在被给药于所述个体之前， 立即将所述试剂加至所述可注射的支架材料中。

38.如权利要求35至37中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤c）中形成多孔性的支架，其可至少捕获一些载体和在所述支架的孔隙内的试剂，并且在步骤d）中所述载体和试剂然后被释放，经过一段时间，将所述试剂输送至位点。

39.如权利要求35至38中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d）中所述载体和试剂通过下述一种或多种方式被释放：试剂通过孔隙扩散；支架的降解导致提高的孔隙率和携带所述试剂的液体的进一步流出；以及已经被吸附于或分配入颗粒的试剂的物理释放。

40.如权利要求35至39中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d）中所述试剂在至少12小时的时间段内被持续释放。

41.如权利要求32至40中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在体内或者体外对组织进行实施。

42.如前述权利要求32至41中任一项所述的方法，其特征在于，包含有进入支架的所述离散颗粒的所述支架材料的固化是通过下述手段引发的：温度变化、pH变化、机械力变化、或者引入交联剂、硬化剂、胶凝剂或者催化剂。

43.如权利要求42所述的方法，其特征在于，包含有进入支架的离散颗粒的所述支架材料的固化起因于将颗粒暴露于温度变化，从低于它们的Tg的温度到更高温度。

44.一种通过进行如权利要求32至43中任一项所述的方法而生产的支架。

45.一种用于将试剂输送至标靶的试剂盒，其包括如权利要求1至31中任一项所述的组合物和使用该组合物的说明书，例如说明书指导使用该组合物来提供一种用于控释所述试剂的支架。