CN108203448A - 促进矿化并提供生物活性离子的持续释放的可注射水凝胶 - Google Patents
促进矿化并提供生物活性离子的持续释放的可注射水凝胶 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108203448A CN108203448A CN201711374158.5A CN201711374158A CN108203448A CN 108203448 A CN108203448 A CN 108203448A CN 201711374158 A CN201711374158 A CN 201711374158A CN 108203448 A CN108203448 A CN 108203448A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogel
- metal
- diphosphonate
- meha
- hybrid inorganic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 title description 14
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 title description 9
- 238000002347 injection Methods 0.000 title description 9
- 239000007924 injection Substances 0.000 title description 9
- 238000013268 sustained release Methods 0.000 title description 4
- 239000012730 sustained-release form Substances 0.000 title description 4
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 3
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 claims abstract description 259
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 79
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 66
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 64
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 claims description 32
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 claims description 30
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 27
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 claims description 27
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 claims description 16
- 239000013522 chelant Substances 0.000 claims description 12
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 12
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 11
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 5
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 claims description 5
- 150000003003 phosphines Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 4
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 229940124597 therapeutic agent Drugs 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 241001597008 Nomeidae Species 0.000 claims 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 abstract description 67
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 abstract description 41
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000004072 osteoblast differentiation Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 abstract 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 200
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 86
- XQRLCLUYWUNEEH-UHFFFAOYSA-L diphosphonate(2-) Chemical compound [O-]P(=O)OP([O-])=O XQRLCLUYWUNEEH-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 58
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical group CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 description 53
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 description 53
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 description 52
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 46
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 42
- -1 magnesium metals Chemical class 0.000 description 42
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 37
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 27
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 26
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 24
- 235000001465 calcium Nutrition 0.000 description 21
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L magnesium chloride Substances [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 19
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 17
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 15
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 14
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 description 13
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000002953 phosphate buffered saline Substances 0.000 description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 10
- LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I dipotassium trisodium dihydrogen phosphate hydrogen phosphate dichloride Chemical compound P(=O)(O)(O)[O-].[K+].P(=O)(O)([O-])[O-].[Na+].[Na+].[Cl-].[K+].[Cl-].[Na+] LOKCTEFSRHRXRJ-UHFFFAOYSA-I 0.000 description 10
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M acrylate group Chemical group C(C=C)(=O)[O-] NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 9
- 230000008859 change Effects 0.000 description 9
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 8
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 210000001671 embryonic stem cell Anatomy 0.000 description 7
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 210000002901 mesenchymal stem cell Anatomy 0.000 description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 6
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 description 6
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 6
- 230000002308 calcification Effects 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 5
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 5
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 5
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 5
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 5
- SQDAZGGFXASXDW-UHFFFAOYSA-N 5-bromo-2-(trifluoromethoxy)pyridine Chemical compound FC(F)(F)OC1=CC=C(Br)C=N1 SQDAZGGFXASXDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 4
- 229920001287 Chondroitin sulfate Polymers 0.000 description 4
- XDFCIPNJCBUZJN-UHFFFAOYSA-N barium(2+) Chemical compound [Ba+2] XDFCIPNJCBUZJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002585 base Substances 0.000 description 4
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 4
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 4
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 229940059329 chondroitin sulfate Drugs 0.000 description 4
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 4
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 4
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 4
- 102000006495 integrins Human genes 0.000 description 4
- 108010044426 integrins Proteins 0.000 description 4
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 4
- UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M phosphonate Chemical compound [O-]P(=O)=O UEZVMMHDMIWARA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 102000002260 Alkaline Phosphatase Human genes 0.000 description 3
- 108020004774 Alkaline Phosphatase Proteins 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000209094 Oryza Species 0.000 description 3
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 229910001420 alkaline earth metal ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 3
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 3
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000026030 halogenation Effects 0.000 description 3
- 238000005658 halogenation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 3
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 3
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000002188 osteogenic effect Effects 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 3
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 3
- 229910001427 strontium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- PWYYWQHXAPXYMF-UHFFFAOYSA-N strontium(2+) Chemical compound [Sr+2] PWYYWQHXAPXYMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 2
- 206010065687 Bone loss Diseases 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 229920001222 biopolymer Polymers 0.000 description 2
- 210000002805 bone matrix Anatomy 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 238000007398 colorimetric assay Methods 0.000 description 2
- 230000009137 competitive binding Effects 0.000 description 2
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 2
- 238000001212 derivatisation Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 2
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 2
- ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N glutamine Natural products OC(=O)C(N)CCC(N)=O ZDXPYRJPNDTMRX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 2
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 2
- 239000010954 inorganic particle Substances 0.000 description 2
- WEZWEFIEKKYHLO-UHFFFAOYSA-L magnesium trioxidophosphanium Chemical compound [Mg+2].[O-]P([O-])=O WEZWEFIEKKYHLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 229920002866 paraformaldehyde Polymers 0.000 description 2
- 150000003009 phosphonic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 230000009919 sequestration Effects 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 210000000130 stem cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N streptomycin Chemical compound CN[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](CO)O[C@H]1O[C@@H]1[C@](C=O)(O)[C@H](C)O[C@H]1O[C@@H]1[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@@H](NC(N)=N)[C@H](O)[C@H]1O UCSJYZPVAKXKNQ-HZYVHMACSA-N 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 2
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- YXMISKNUHHOXFT-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) prop-2-enoate Chemical class C=CC(=O)ON1C(=O)CCC1=O YXMISKNUHHOXFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GZCWLCBFPRFLKL-UHFFFAOYSA-N 1-prop-2-ynoxypropan-2-ol Chemical compound CC(O)COCC#C GZCWLCBFPRFLKL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005160 1H NMR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- LHYQAEFVHIZFLR-UHFFFAOYSA-L 4-(4-diazonio-3-methoxyphenyl)-2-methoxybenzenediazonium;dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].C1=C([N+]#N)C(OC)=CC(C=2C=C(OC)C([N+]#N)=CC=2)=C1 LHYQAEFVHIZFLR-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 102000013563 Acid Phosphatase Human genes 0.000 description 1
- 108010051457 Acid Phosphatase Proteins 0.000 description 1
- 102000007469 Actins Human genes 0.000 description 1
- 108010085238 Actins Proteins 0.000 description 1
- OGSPWJRAVKPPFI-UHFFFAOYSA-N Alendronic Acid Chemical compound NCCCC(O)(P(O)(O)=O)P(O)(O)=O OGSPWJRAVKPPFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 1
- IYMAXBFPHPZYIK-BQBZGAKWSA-N Arg-Gly-Asp Chemical compound NC(N)=NCCC[C@H](N)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(O)=O IYMAXBFPHPZYIK-BQBZGAKWSA-N 0.000 description 1
- 208000006386 Bone Resorption Diseases 0.000 description 1
- 208000020084 Bone disease Diseases 0.000 description 1
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 241000283707 Capra Species 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N Disodium Chemical compound [Na][Na] QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 241000283073 Equus caballus Species 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018965 MCl2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000124008 Mammalia Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000699666 Mus <mouse, genus> Species 0.000 description 1
- 241000283973 Oryctolagus cuniculus Species 0.000 description 1
- 208000010191 Osteitis Deformans Diseases 0.000 description 1
- 208000001132 Osteoporosis Diseases 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 241001494479 Pecora Species 0.000 description 1
- 229930182555 Penicillin Natural products 0.000 description 1
- JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N Penicillin G Chemical compound N([C@H]1[C@H]2SC([C@@H](N2C1=O)C(O)=O)(C)C)C(=O)CC1=CC=CC=C1 JGSARLDLIJGVTE-MBNYWOFBSA-N 0.000 description 1
- 241000009328 Perro Species 0.000 description 1
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 1
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 1
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 1
- 241000288906 Primates Species 0.000 description 1
- 229910004856 P—O—P Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 1
- 229920002385 Sodium hyaluronate Polymers 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 229920004890 Triton X-100 Polymers 0.000 description 1
- 239000013504 Triton X-100 Substances 0.000 description 1
- 238000002083 X-ray spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 229940062527 alendronate Drugs 0.000 description 1
- 229930013930 alkaloid Natural products 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 108010072041 arginyl-glycyl-aspartic acid Proteins 0.000 description 1
- 229940072107 ascorbate Drugs 0.000 description 1
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000027455 binding Effects 0.000 description 1
- 239000000560 biocompatible material Substances 0.000 description 1
- 239000001045 blue dye Substances 0.000 description 1
- 208000016738 bone Paget disease Diseases 0.000 description 1
- 230000024279 bone resorption Effects 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N but-2-ene Chemical group CC=CC IAQRGUVFOMOMEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical group 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000012650 click reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 210000004292 cytoskeleton Anatomy 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- UREBDLICKHMUKA-CXSFZGCWSA-N dexamethasone Chemical compound C1CC2=CC(=O)C=C[C@]2(C)[C@]2(F)[C@@H]1[C@@H]1C[C@@H](C)[C@@](C(=O)CO)(O)[C@@]1(C)C[C@@H]2O UREBDLICKHMUKA-CXSFZGCWSA-N 0.000 description 1
- 229960003957 dexamethasone Drugs 0.000 description 1
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J diphosphate(4-) Chemical compound [O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O XPPKVPWEQAFLFU-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 235000011180 diphosphates Nutrition 0.000 description 1
- 231100000673 dose–response relationship Toxicity 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000000724 energy-dispersive X-ray spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000032050 esterification Effects 0.000 description 1
- 238000005886 esterification reaction Methods 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 description 1
- 239000012894 fetal calf serum Substances 0.000 description 1
- GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N fluorescein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 1
- KIUKXJAPPMFGSW-MNSSHETKSA-N hyaluronan Chemical compound CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)C1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H](C(O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-MNSSHETKSA-N 0.000 description 1
- 229940099552 hyaluronan Drugs 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000006193 liquid solution Substances 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- DCUFMVPCXCSVNP-UHFFFAOYSA-N methacrylic anhydride Chemical compound CC(=C)C(=O)OC(=O)C(C)=C DCUFMVPCXCSVNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000002324 minimally invasive surgery Methods 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- PUUSSSIBPPTKTP-UHFFFAOYSA-N neridronic acid Chemical class NCCCCCC(O)(P(O)(O)=O)P(O)(O)=O PUUSSSIBPPTKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000001543 one-way ANOVA Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000003204 osmotic effect Effects 0.000 description 1
- 210000002997 osteoclast Anatomy 0.000 description 1
- 230000001599 osteoclastic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- WRUUGTRCQOWXEG-UHFFFAOYSA-N pamidronate Chemical class NCCC(O)(P(O)(O)=O)P(O)(O)=O WRUUGTRCQOWXEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005433 particle physics related processes and functions Effects 0.000 description 1
- 229940049954 penicillin Drugs 0.000 description 1
- 230000008823 permeabilization Effects 0.000 description 1
- ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N phosphonic acid group Chemical group P(O)(O)=O ABLZXFCXXLZCGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004962 physiological condition Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 230000003389 potentiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 102000005962 receptors Human genes 0.000 description 1
- 108020003175 receptors Proteins 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000000518 rheometry Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229940010747 sodium hyaluronate Drugs 0.000 description 1
- YWIVKILSMZOHHF-QJZPQSOGSA-N sodium;(2s,3s,4s,5r,6r)-6-[(2s,3r,4r,5s,6r)-3-acetamido-2-[(2s,3s,4r,5r,6r)-6-[(2r,3r,4r,5s,6r)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2- Chemical compound [Na+].CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 YWIVKILSMZOHHF-QJZPQSOGSA-N 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 229960005322 streptomycin Drugs 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 125000000446 sulfanediyl group Chemical group *S* 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 239000013595 supernatant sample Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 230000003442 weekly effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
- A61K31/74—Synthetic polymeric materials
- A61K31/80—Polymers containing hetero atoms not provided for in groups A61K31/755 - A61K31/795
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F9/00—Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic System
- C07F9/02—Phosphorus compounds
- C07F9/28—Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
- C07F9/38—Phosphonic acids RP(=O)(OH)2; Thiophosphonic acids, i.e. RP(=X)(XH)2 (X = S, Se)
- C07F9/3804—Phosphonic acids RP(=O)(OH)2; Thiophosphonic acids, i.e. RP(=X)(XH)2 (X = S, Se) not used, see subgroups
- C07F9/3808—Acyclic saturated acids which can have further substituents on alkyl
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K33/00—Medicinal preparations containing inorganic active ingredients
- A61K33/06—Aluminium, calcium or magnesium; Compounds thereof, e.g. clay
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/02—Inorganic compounds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
- A61K47/32—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. carbomers, poly(meth)acrylates, or polyvinyl pyrrolidone
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
- A61K47/36—Polysaccharides; Derivatives thereof, e.g. gums, starch, alginate, dextrin, hyaluronic acid, chitosan, inulin, agar or pectin
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/0012—Galenical forms characterised by the site of application
- A61K9/0019—Injectable compositions; Intramuscular, intravenous, arterial, subcutaneous administration; Compositions to be administered through the skin in an invasive manner
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/0012—Galenical forms characterised by the site of application
- A61K9/0019—Injectable compositions; Intramuscular, intravenous, arterial, subcutaneous administration; Compositions to be administered through the skin in an invasive manner
- A61K9/0024—Solid, semi-solid or solidifying implants, which are implanted or injected in body tissue
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/06—Ointments; Bases therefor; Other semi-solid forms, e.g. creams, sticks, gels
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/14—Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
- A61K9/141—Intimate drug-carrier mixtures characterised by the carrier, e.g. ordered mixtures, adsorbates, solid solutions, eutectica, co-dried, co-solubilised, co-kneaded, co-milled, co-ground products, co-precipitates, co-evaporates, co-extrudates, co-melts; Drug nanoparticles with adsorbed surface modifiers
- A61K9/143—Intimate drug-carrier mixtures characterised by the carrier, e.g. ordered mixtures, adsorbates, solid solutions, eutectica, co-dried, co-solubilised, co-kneaded, co-milled, co-ground products, co-precipitates, co-evaporates, co-extrudates, co-melts; Drug nanoparticles with adsorbed surface modifiers with inorganic compounds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/16—Macromolecular materials obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/38—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
- A61L27/3804—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells characterised by specific cells or progenitors thereof, e.g. fibroblasts, connective tissue cells, kidney cells
- A61L27/3834—Cells able to produce different cell types, e.g. hematopoietic stem cells, mesenchymal stem cells, marrow stromal cells, embryonic stem cells
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/52—Hydrogels or hydrocolloids
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
- A61P19/00—Drugs for skeletal disorders
- A61P19/08—Drugs for skeletal disorders for bone diseases, e.g. rachitism, Paget's disease
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/46—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
- C08F2/48—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F251/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/10—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing inorganic materials
- A61L2300/102—Metals or metal compounds, e.g. salts such as bicarbonates, carbonates, oxides, zeolites, silicates
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
- A61L2300/412—Tissue-regenerating or healing or proliferative agents
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
- A61L2300/60—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a special physical form
- A61L2300/602—Type of release, e.g. controlled, sustained, slow
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
- A61L2400/06—Flowable or injectable implant compositions
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
- A61L2400/12—Nanosized materials, e.g. nanofibres, nanoparticles, nanowires, nanotubes; Nanostructured surfaces
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
- A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
Abstract
本发明提供了通过多价交联结构域来稳定的杂化水凝胶。所述水凝胶将无机纳米颗粒与有机聚合物网络结合在一起。所得材料具有增强的机械性能和显著的矿化，并且提供了离子的持续长期释放。此外，从水凝胶释放的离子可以增强细胞铺展并促进植入细胞的成骨分化。这些具有前景的结果表明，所提供的组合物和方法对于骨再生应用是特别有吸引力的。
Description
相关申请
本申请要求于2016年12月19日提交的第62/436,035号美国临时专利申请的优先权，为所有目的将其内容通过引用整体并入本文。
发明背景
水凝胶由于其高的水含量和可调的物理和生物性能而成为用于再生医学应用的吸引人的生物材料。近年来，研究表明，诸如粘土，氧化石墨烯和碳纳米管的无机微米颗粒/纳米颗粒的直接掺入进一步调节了水凝胶的性能，导致了强化的机械行为，良好的降解特性和增强的生物活性。然而，这些方法通常导致不稳定的聚合物相和无机相混合物，因此在经历长的时间或在溶胀-消溶胀过程中会因为无机颗粒与聚合物链之间缺乏强相互作用而使无机颗粒倾向于从聚合物水凝胶网络分离。
双膦酸盐(BP)(即焦磷酸盐的类似物)用高热稳定性且耐水解降解的P-C-P键替代P-O-P键。两个相邻的膦酸官能团在与各种金属离子(包括Ca2+、Mg2+、Fe3+和Cu2+)结合方面表现出优异的效率，由此提供了与各种离子物质和纳米颗粒相互作用的可能性。作为破骨细胞的强效抑制剂，双膦酸盐已经用于以过度骨吸收为特征的临床病况，例如骨质疏松症、转移性骨疾病和佩吉特病。
诸如Ca2+和Mg2+的碱土金属离子是骨基质的关键组分。钙的摄入和沉积是生长过程中骨骼正常发育以及骨量维持的重要可调控的环境因素之一。镁离子不仅调节诸如细胞粘附和分化等细胞行为，还刺激局部骨形成和愈合。然而，过量的Mg离子可导致骨流失，因此，受控的Mg离子浓度对骨骼形成至关重要。最近，使用镁及其合金作为整形外科植入物生物材料的尝试，已证明了镁在生物医学应用中的巨大潜力；然而，这些镁金属在生理条件下的快速降解导致降解产生的氢气在植入部位周围的不良累积。因此，对于已经确保了机械支持的骨修复部位，递送Mg离子可以是促进骨再生的安全且有效的方法。这种需求产生了对能够介导Mg离子的受控递送的生物材料媒介物(例如水凝胶)的开发需求。为了满足这一需求，本发明人通过其发现提供了高效的手段，该手段通过改善生物活性离子的释放满足了对促进骨修复的生物材料的需求以及其他相关需求。
发明概述
一方面，本发明提供了双膦酸盐-金属纳米颗粒，其包括与金属离子，尤其是碱土金属或过渡金属离子，螯合的双膦酸盐衍生物。在一些实施方案中，所述双膦酸盐衍生物是丙烯酸化双膦酸盐。在一些实施方案中，所述金属是镁。在一些实施方案中，所述产生的纳米颗粒是双膦酸盐-镁纳米颗粒。
第二方面，本发明提供了有机-无机杂化水凝胶，其包括多个甲基丙烯酸化的聚合物链以及与多个甲基丙烯酸化的聚合物链共价连接的多个双膦酸盐-金属纳米颗粒。在一些实施方案中，所述聚合物是透明质酸。在一些实施方案中，所述双膦酸盐衍生物是丙烯酸化双膦酸盐。在一些实施方案中，所述金属是镁。
第三方面，本发明提供了可注射的有机-无机杂化水凝胶，其包括多个双膦酸化的聚合物链以及与多个双膦酸化的聚合物链螯合的多个双膦酸盐-金属纳米颗粒。在一些实施方案中，所述聚合物是透明质酸。在一些实施方案中，所述双膦酸盐衍生物是丙烯酸化双膦酸盐。在一些实施方案中，所述金属是镁。
第四方面，本发明提供了产生双膦酸盐-金属纳米颗粒的方法，所述方法包括形成包含双膦酸盐衍生物和金属卤化物或金属硝酸盐的反应混合物；从而使所述双膦酸盐衍生物与所述金属卤化物或金属硝酸盐螯合并生成双膦酸盐-金属纳米颗粒。在一些实施方案中，所述双膦酸盐衍生物是丙烯酸化双膦酸盐。在一些实施方案中，所述金属是镁。在一些实施方案中，所述金属卤化物或金属硝酸盐是卤化镁。
第五方面，本发明提供了产生有机-无机杂化水凝胶的方法，所述方法包括形成包含甲基丙烯酸化聚合物、双膦酸盐衍生物、金属卤化物或金属硝酸盐以及引发剂(如光引发剂)的反应混合物，从而使所述双膦酸盐衍生物与所述金属卤化物或金属硝酸盐螯合以产生双膦酸盐-金属纳米颗粒。所述方法还包括使反应混合物暴露于紫外线(UV)照射或其他引发剂，由此将所述甲基丙烯酸化聚合物与所述双膦酸盐-金属纳米颗粒交联，并产生有机-无机杂化水凝胶。在一些实施方案中，所述聚合物是透明质酸。在一些实施方案中，所述双膦酸盐衍生物是丙烯酸化双膦酸盐。在一些实施方案中，所述金属是镁。在一些实施方案中，所述金属卤化物或金属硝酸盐是卤化镁。
第六方面，本发明提供了产生可注射的有机-无机杂化水凝胶的方法，所述方法包括形成包含双膦酸化聚合物、双膦酸盐衍生物以及金属卤化物或金属硝酸盐的反应混合物，从而使所述双膦酸盐衍生物与所述金属卤化物或金属硝酸盐螯合以产生双膦酸盐-金属纳米颗粒，所述双膦酸盐-金属纳米颗粒与所述双膦酸化聚合物螯合并产生可注射的有机-无机杂化水凝胶。在一些实施方案中，所述聚合物是透明质酸。在一些实施方案中，所述双膦酸盐衍生物是丙烯酸化双膦酸盐。在一些实施方案中，所述金属是镁。在一些实施方案中，所述金属卤化物或金属硝酸盐是卤化镁。
第七方面，本发明提供了填充骨缺损的方法，所述方法包括将以上和本文描述的有机-无机杂化水凝胶植入或注入所述骨缺损中，以及任选地，使用活细胞接种所述有机-无机杂化水凝胶。本发明提供了用于治疗对象的骨缺损的试剂盒，所述试剂盒包含所述有机-无机杂化水凝胶和活细胞。本发明还提供了用于治疗对象的骨缺损的组合物，所述试剂盒包含所述有机-无机杂化水凝胶和活细胞。在一些实施方案中，上述活细胞可以是，例如但不限于，具有成骨潜力的任何细胞，且这些细胞可包括人间充质干细胞(hMSC)、诱导的多能干细胞(iPSC)、胚胎干细胞(ESC)、成骨细胞和成骨细胞前体(如MC3T3细胞)，以及其他细胞中的一种或多种。本发明还提供了上述有机-无机杂化水凝胶在制备用于治疗骨缺损的治疗剂中的用途
在非限制性的各个方面，本申请提供了如下实施方案：
1.双膦酸盐-金属纳米颗粒，其包含与碱土金属或过渡金属螯合的双膦酸盐衍生物。
2.有机-无机杂化水凝胶，其包含：
多个甲基丙烯酸化聚合物链；以及
与所述多个甲基丙烯酸化聚合物链共价连接的多个双膦酸盐-金属纳米颗粒。
3.如实施方案2所述的有机-无机杂化水凝胶，其中所述多个甲基丙烯酸化聚合物链的至少一部分与所述多个双膦酸盐-金属纳米颗粒的至少一部分被排列为在所述水凝胶内形成珠状微结构，其中各个珠状交联结构域的平均直径为500nm至5μm。
4.可注射的有机-无机杂化水凝胶，其包含：
多个双膦酸化聚合物链；以及
与所述多个双膦酸化聚合物链螯合的多个双膦酸盐-金属纳米颗粒。
5.如实施方案4所述的可注射的有机-无机杂化水凝胶，其中各个纳米颗粒的平均直径为10nm至100nm。
6.生成双膦酸盐-金属纳米颗粒的方法，所述方法包括：
形成包含双膦酸盐衍生物和金属卤化物或金属硝酸盐的反应混合物，从而使所述双膦酸盐衍生物与所述金属卤化物或金属硝酸盐螯合并且生成双膦酸盐-金属纳米颗粒。
7.如实施方案6所述的方法，其中所述反应混合物中双膦酸盐衍生物的浓度为10mM至1M。
8.如实施方案6所述的方法，其中所述金属卤化物是卤化镁，且所述反应混合物中卤化镁的浓度为10mM至1M。
9.如实施方案6所述的方法，其中在形成所述反应混合物之后少于5分钟生成所述双膦酸盐-金属纳米颗粒。
10.如实施方案6所述的方法，其中所述双膦酸盐衍生物是丙烯酸化双膦酸盐，且所述反应混合物中丙烯酸化双膦酸盐的浓度为10mM至1M，其中所述金属卤化物是卤化镁，且所述反应混合物中卤化镁的浓度为10mM至1M，并且其中在形成所述反应混合物之后少于5分钟生成所述双膦酸盐-镁纳米颗粒。
11.生成有机-无机杂化水凝胶的方法，所述方法包括：
形成包含甲基丙烯酸化聚合物、双膦酸盐衍生物、金属卤化物或金属硝酸盐以及引发剂的反应混合物，从而使所述双膦酸盐衍生物与所述金属卤化物或金属硝酸盐螯合以产生双膦酸盐-金属纳米颗粒；以及
引发所述反应混合物的自由基聚合反应，从而使所述甲基丙烯酸化聚合物与所述双膦酸盐-金属纳米颗粒交联，并且生成有机-无机杂化水凝胶。
12.如实施方案11所述的方法，其中所述自由基聚合反应的引发包括将所述反应混合物暴露于紫外线(UV)照射。
13.如实施方案11所述的方法，其中所述甲基丙烯酸化聚合物是甲基丙烯酸化透明质酸，所述甲基丙烯酸化透明质酸是甲基丙烯酸化透明质酸聚合物链的单体，并且其中所述反应混合物包含所述甲基丙烯酸化透明质酸聚合物链。
14.如实施方案13所述的方法，其中所述反应混合物中甲基丙烯酸化透明质酸聚合物链的浓度为0.5％w/v至10％w/v。
15.如实施方案11所述的方法，其中所述双膦酸盐衍生物是丙烯酸化双膦酸盐，且所述反应混合物中丙烯酸化双膦酸盐的浓度为10mM至1M。
16.如实施方案11所述的方法，其中所述金属卤化物是卤化镁，且所述反应混合物中卤化镁的浓度为10mM至1M。
17.如实施方案11所述的方法，其中所述引发剂是光引发剂，且所述反应混合物中光引发剂的浓度为0.02％w/v至0.5％w/v。
18.如实施方案12所述的方法，其中所述紫外线照射的功率为3mW/cm2至30mW/cm2。
19.如实施方案12所述的方法，其中所述暴露具有少于20分钟的暴露时间。
20.如实施方案13所述的方法，其中所述反应混合物中甲基丙烯酸化透明质酸聚合物链的浓度为0.5％w/v至10％w/v，其中所述双膦酸盐衍生物是丙烯酸化双膦酸盐，所述金属卤化物是卤化镁，以及所述引发剂是光引发剂，且其中所述反应混合物中丙烯酸化双膦酸盐的浓度为10mM至1M，所述反应混合物中卤化镁的浓度为10mM至1M，所述反应混合物中光引发剂的浓度为0.02％w/v至0.5％w/v，所述紫外线照射的功率为3mW/cm2至30mW/cm2，以及所述暴露具有少于20分钟的暴露时间。
21.生成可注射的有机-无机杂化水凝胶的方法，所述方法包括：
形成包含双膦酸化聚合物、双膦酸盐衍生物以及金属卤化物或金属硝酸盐的反应混合物，从而使所述双膦酸盐衍生物与所述金属卤化物或金属硝酸盐螯合以产生双膦酸盐-金属纳米颗粒，所述双膦酸盐-金属纳米颗粒与所述双膦酸化聚合物螯合并生成可注射的有机-无机杂化水凝胶。
22.如实施方案21所述的方法，其中所述双膦酸化聚合物是双膦酸化透明质酸，所述双膦酸化透明质酸是双膦酸化透明质酸聚合物链的单体，并且其中所述反应混合物还包含所述双膦酸化透明质酸聚合物链。
23.如实施方案22所述的方法，其中所述反应混合物中双膦酸化透明质酸聚合物链的浓度为0.5％w/v至10％w/v。
24.如实施方案21所述的方法，其中所述双膦酸盐衍生物是丙烯酸化双膦酸盐，且所述反应混合物中丙烯酸化双膦酸盐的浓度为10mM至1M。
25.如实施方案21所述的方法，其中所述金属卤化物是卤化镁，且所述反应混合物中卤化镁的浓度为10mM至1M。
26.如实施方案22所述的方法，其中所述反应混合物中双膦酸化透明质酸聚合物链的浓度为0.5％w/v至10％w/v，其中所述双膦酸盐衍生物是丙烯酸化双膦酸盐，以及所述金属卤化物是卤化镁，并且所述反应混合物中丙烯酸化双膦酸盐的浓度为10mM至1M，以及所述反应混合物中卤化镁的浓度为10mM至1M。
27.填充骨缺损的方法，所述方法包括：
将实施方案2或4所述的有机-无机杂化水凝胶植入或注入所述骨缺损中；以及
用活细胞接种所述有机-无机杂化水凝胶。
28.如实施方案27所述的方法，其中所述细胞包含人间充质干细胞、诱导的多能干细胞、胚胎干细胞、成骨细胞或它们的组合。
29.如实施方案27所述的方法，其还包括：
从所述植入或注入的有机-无机杂化水凝胶将生物活性离子释放至所述骨缺损中，其中所述释放具有浓度比率，并且其中所述浓度比率支持组织再生。
30.如实施方案29所述的方法，其中所述释放持续至少4周的时间。
31.如实施方案1所述的纳米颗粒，其中所述双膦酸盐衍生物是丙烯酸化双膦酸盐。
32.如实施方案1所述的纳米颗粒，其中所述金属是Mg、Ca、Sr、Ba、Mn、Fe、Co或Ni。
33.如实施方案2或4所述的杂化水凝胶，其中所述双膦酸盐衍生物是丙烯酸化双膦酸盐。
34.如实施方案2或4所述的杂化水凝胶，其中所述金属是Mg、Ca、Sr、Ba、Mn、Fe、Co或Ni。
35.如实施方案2或4所述的杂化水凝胶，其中所述聚合物是透明质酸、壳聚糖、纤维素或硫酸软骨素。
36.如实施方案6、11或21所述的方法，其中所述双膦酸盐衍生物是丙烯酸化双膦酸盐。
37.如实施方案6、11或21所述的方法，其中所述金属是Mg、Ca、Sr、Ba、Mn、Fe、Co或Ni。
38.如实施方案6、11或21所述的方法，其中所述聚合物是透明质酸、壳聚糖、纤维素或硫酸软骨素。
39.填充骨缺损的方法，所述方法包括：
将实施方案2或4所述的有机-无机杂化水凝胶植入或注入所述骨缺损中。
40.用于治疗对象的骨缺损的套装产品，其包含实施方案2-5中任一实施方案所述的有机-无机杂化水凝胶和活细胞。
41.如实施方案40所述的套装产品，其中所述细胞包含人间充质干细胞、诱导的多能干细胞、胚胎干细胞、成骨细胞或它们的组合。
42.用于治疗对象的骨缺损的组合物，其包含实施方案2-5中任一实施方案所述的有机-无机杂化水凝胶和活细胞。
43.如实施方案42所述的组合物，其中所述细胞包含人间充质干细胞、诱导的多能干细胞、胚胎干细胞、成骨细胞或它们的组合。
44.实施方案2-5中任一实施方案所述的有机-无机杂化水凝胶在制备用于治疗骨缺损的治疗剂中的用途。
附图说明
图1(a-e)呈现了制备MeHA-BP-Mg杂化水凝胶的示意图。
图2图示了在缓冲溶液(pH 7.4)中仅含有MeHA的水凝胶(“MeHA”)；或在缓冲溶液中含有MeHA和Ac-BP的水凝胶(“MeHA-BP”)；或在缓冲溶液中含有MeHA、Ac-BP和MgCl2的水凝胶(“MeHA-BP-Mg”)的溶胀动力学。
图3图示了图2的水凝胶的平衡溶胀率(n＝3)；***p<0.001。
图4(a-b)呈现了仅含有MeHA的水凝胶(“MeHA”)；或含有MeHA和Ac-BP的水凝胶(“MeHA-BP”)；或含有MeHA、Ac-BP和MgCl2的水凝胶(“MeHA-BP-Mg”)；或含有MeHA、BP和MgCl2的水凝胶(“MeHA&BP-Mg”)的扫描电子显微镜(SEM，a)和能量分散X射线光谱(EDS，b)的结果。
图5图示了仅含有MeHA的水凝胶(“MeHA”)；或含有MeHA和Ac-BP的水凝胶(“MeHA-BP”)；或含有MeHA，Ac-BP和MgCl2的水凝胶(“MeHA-BP-Mg”)；或含有MeHA、BP和MgCl2的水凝胶(“MeHA&BP-Mg”)的平均断裂应力；*p<0.05，***p<0.001。
图6图示了含有MeHA、Ac-BP和不同量MgCl2(0mM、10mM、100mM或250mM)的水凝胶的平均断裂应力(n＝3)。**p<0.01，***p<0.001。
图7图示了从PBS缓冲液(不含Ca2+和Mg2+)中的MeHA-BP-Mg水凝胶和MeHA&BP-Mg水凝胶累积释放Mg 2+。
图8呈现了在释放缓冲液中孵育28天之前和之后的水凝胶的照片。
图9图示了从在PBS缓冲液(不含Ca2+和Mg2+)和CaCl2溶液中孵育的MeHA-BP-Mg水凝胶累积释放Mg 2+。
图10图示了在钙化培养基(100mM CaCl2)中孵育不同时间(7天、14天和28天)后水凝胶中钙的量(n＝3)。***p<0.001。
图11呈现了示出在生长培养基中培养1天或3天后，hMSC中针对f-肌动蛋白和核的荧光染色图像；比例尺＝200μm。水凝胶仅含有MeHA(“MeHA”)；或含有MeHA和Ac-BP(“MeHA-BP”)；或含有MeHA、Ac-BP和MgCl2(100mM)(“MeHA-BP-高Mg”)。
图12图示了培养1天后在图11的MeHA(最左侧)、MeHA-BP(中间左侧)、MeHA-BP-低Mg(中间右侧)和MeHA-BP-高Mg(最右侧)水凝胶上的hMSC的平均细胞形状系数(n＝3)；***p<0.001。
图13图示了培养3天后在图11中的MeHA(最左侧)、MeHA-BP(中间左侧)、MeHA-BP-低Mg(中间右侧)和MeHA-BP-高Mg(最右侧)水凝胶上的hMSC的平均细胞形状系数(n＝3)；***p<0.001。
图14呈现了示出成骨分化7天和14天后在2D水凝胶基质上培养的hMSC的碱性磷酸酶染色和冯库萨(von Kossa)染色的图像；比例尺＝100μm。仅含有MeHA的水凝胶(“MeHA”)，或含有MeHA和Ac-BP的水凝胶(“MeHA-BP”)，或含有MeHA、Ac-BP和MgCl2(10mM)的水凝胶(“MeHA-BP-低Mg”)，或含有MeHA、Ac-BP和MgCl2(100mM)的水凝胶(“MeHA-BP-高Mg”)。
图15图示了7天后在图14中的MeHA(最左侧)、MeHA-BP(中间左侧)、MeHA-BP-低Mg(中间右侧)和MeHA-BP-高Mg(最右侧)水凝胶上的hMSC的平均碱性磷酸酶活性(n＝30)；***p<0.001。
图16图示了14天后在图14中的MeHA(最左侧)、MeHA-BP(中间左侧)、MeHA-BP-低Mg(中间右侧)和MeHA-BP-高Mg(最右侧)水凝胶上的hMSC的平均碱性磷酸酶活性的图(n＝30)；*p<0.05，***p<0.001。
图17(a-b)呈现了制备HA-BP-Mg自组装纳米复合水凝胶的示意图。
图18(a-c)：(a)原位HA-BP-Mg纳米复合水凝胶的自我修复的示意图和证明。(b)原位水凝胶的可注射性和可塑性的证明。(c)在注入星形模具之后，包封在原位水凝胶中的hMSC的活/死染色。
图19(a-b)：(a)对含有不同BP衍生物的HA-BP-Mg水凝胶的时间扫描动态流变学研究。(b)含有不同BP衍生物的HA-BP-Mg水凝胶的平均杨氏模量。
图20(a-d)：(a,b)代表性振荡流变学分析结果，以及(c,d)分别具有一系列碱土金属离子(Mg2+、Ca2+、Sr2+、Ba2+)和过渡金属离子(Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+)的纳米复合水凝胶的平均杨氏模量。
定义
“纳米颗粒”是指大小在纳米范围内的任何固体微粒。例如，纳米颗粒可以具有小于1微米(1000nm)或小于约100nm的直径。“双膦酸盐-金属纳米颗粒”是指由金属离子(尤其是碱土金属如镁、钙、锶、钡，或过渡金属如锰、铁、钴、镍)通过螯合键连接双膦酸盐形成的固体微粒。
“水凝胶”是指亲水性的天然或合成聚合物链的网络或支架，有时作为胶体凝胶(其中水是分散介质)存在。作为具有高吸水能力的聚合物网络，水凝胶通常可以近似地模拟天然细胞外基质。由于相对高的水含量，水凝胶也趋于具有与天然组织非常相似的柔韧程度。在一些情况下，水凝胶可以含有远超过90％的水。
“甲基丙烯酸酯聚合物链”是指聚合物链如多糖透明质酸的多聚化合物，其中至少一部分单体用甲基丙烯酸酯残基衍生。所述聚合物链可以是任何多聚体长度。适用于本发明的其他聚合物包括壳聚糖、纤维素和硫酸软骨素。
“珠状交联结构域”是指由聚合物链交联产生并具有大致球形或卵形的微观结构。所述微观结构可以是在交联聚合物的较大网络内的具有相对高交联密度的局部结构域。
“形成反应混合物”是指以下的过程：使至少两种不同的物质接触而使得它们混合在一起并且可以反应，或者改变初始反应物之一或者形成第三种不同的物质(产物)。然而，应认识到，所得到的反应产物可以直接由所加入的试剂之间的反应产生，或者由可以在反应混合物中产生的来自一种或多种所加试剂的中间体来产生。
“光引发剂”是指在照射后引发聚合过程的化合物。光引发剂可以产生酸(光生酸剂，PAG)或自由基，以及其他引发物质。然后所述酸、自由基或其他物质引发聚合反应。
“生物相容性”是指对生物系统没有毒性或有害作用的材料、组合物、装置或方法。在一些医学应用中，生物相容性材料、组合物、装置或方法对经受治疗的对象不具有毒性或有害作用。
“生物活性”是指与未暴露于化合物的生物系统或对象相比，对生物系统或对象具有生理作用的化合物。
“对象”是指诸如哺乳动物的动物，包括但不限于灵长类(例如人)、牛、绵羊、山羊、马、狗、猫、兔、大鼠、小鼠等。在某些实施方案中，所述对象是人。
发明详述
I.综述
本发明提供了与通过改善生物活性离子的释放来促进骨再生的可注射生物材料一起使用的组合物和方法。部分地，本公开涉及可以通过共价键或螯合键直接连接聚合物网络的新型双膦酸盐-镁纳米颗粒(BP-Mg NP)交联剂。简而言之，在将甲基丙烯酸化的透明质酸(MeHA)、丙烯酸化的双膦酸盐(Ac-BP)和氯化镁(MgCl2)溶液混合时，通过Ac-BP和Mg2+之间的有效螯合形成了含有可交联丙烯酸酯基团的BP-Mg纳米颗粒。通过调节反应物的浓度和混合时间，可以容易地调节这些纳米颗粒的大小。随后BP-Mg NP交联剂表面上的游离丙烯酸酯基团与MeHA聚合物链上的甲基丙烯酸酯基团进行自由基聚合(例如，通过紫外线辐射引发)，产生了MeHA-BP-Mg有机-无机杂化水凝胶。或者，BP-Mg交联剂的镁可与双膦酸化的透明质酸上的双膦酸盐基团螯合以产生可注射的有机-无机杂化水凝胶。
与光交联的纯MeHA水凝胶相比，此类水凝胶表现出增强的机械性能，并且长时间保持Mg离子的持续释放。此外，由周围植入环境中存在的Ca2+对BP的竞争性结合可以触发水凝胶中Mg2+的释放，从而促进目标部位的骨生成和骨再生。基于水凝胶的Mg离子递送系统的关键优点是，可以通过微创手术来注射水凝胶以填充不规则几何形状的骨缺损。此外，基于BP的纳米复合水凝胶设计还允许容易掺入其他生物活性阳离子物质如锶离子。至少由于这些原因，本文阐述的组合物和方法可以实现开发用于再生医学的具有增强的物理和生物功能的、基于生物聚合物的有机-无机杂化水凝胶的新途径。
II.纳米粒子
在一些实施方案中，本发明提供了多种可用于交联形成水凝胶的双膦酸盐纳米颗粒。所述纳米颗粒可以包括生物相容性或生物活性阳离子。所述生物相容性或生物活性阳离子可以是例如碱土金属。所述碱土金属可以是例如镁、钙、锶或钡。在一些实施方案中，所述纳米颗粒是双膦酸盐-镁纳米颗粒，其包含与镁螯合的丙烯酸化双膦酸盐。所述双膦酸盐可以是共享共同的P-C-P骨架的一类化合物中的任何一种。所述双膦酸盐可以是例如帕米膦酸盐、奈立膦酸盐或阿仑膦酸盐。
在一些实施方案中，本发明还提供了多种用于产生可用于交联形成水凝胶的双膦酸盐-镁纳米颗粒的方法。该方法包括形成包含丙烯酸化双膦酸盐和卤化镁的反应混合物。在一些实施方案中，所述卤化镁是氯化镁。所述丙烯酸化双膦酸盐与所述镁螯合并产生双膦酸盐-镁纳米颗粒。丙烯酸化双膦酸盐与卤化镁溶液的简单混合导致由于双膦酸盐与Mg2+之间这种快速螯合作用而在短时间内形成Ac-BP-Mg纳米颗粒悬浮液。
在生成双膦酸盐-镁纳米颗粒的反应混合物中，丙烯酸化双膦酸盐的浓度可以为10mM至2M。丙烯酸化双膦酸盐的浓度可以为20mM至50mM、50mM至500mM、或500mM至2M。丙烯酸化双膦酸盐的浓度可以为50mM至150mM、150mM至250mM、250mM至350mM、350mM至450mM、或450mM至550mM。在一些实施方案中，所述反应混合物中丙烯酸化双膦酸盐的浓度为10mM至1M。
在生成双膦酸盐-镁纳米颗粒的反应混合物中，卤化镁的浓度可以为10mM至2M。卤化镁的浓度可以为1mM至10mM、10mM至250mM、或250mM至1M。卤化镁的浓度可以为10mM至50mM、50mM至100mM、100mM至150mM、150mM至200mM、或200mM至250mM。在一些实施方案中，所述反应混合物中卤化镁的浓度为10mM至1M。
在形成反应混合物后少于30秒、少于2分钟、少于3分钟、少于4分钟、少于5分钟、少于6分钟、少于7分钟、少于8分钟、少于9分钟、少于10分钟、少于20分钟、少于30分钟、少于40分钟、少于50分钟、或少于1小时，可以产生双膦酸盐-镁纳米颗粒。在一些实施方案中，在形成反应混合物后少于5分钟产生双膦酸盐-镁纳米颗粒。
在一些实施方案中，所述反应混合物中丙烯酸化双膦酸盐的浓度为10mM至1M，所述反应混合物中卤化镁的浓度为10mM至1M，并且在形成反应混合物之后少于5分钟产生双膦酸盐-镁纳米颗粒。
尽管上述方法包括镁，但应认识到，本发明不限于这种金属。双膦酸盐纳米颗粒及其生产方法可以包括任何生物活性或生物相容性金属中的一种或多种。在一些实施方案中，所述金属是碱土金属或过渡金属。所述碱土金属可以是例如镁、钙、锶或钡，所述过渡金属可以是锰、铁、钴或镍。类似地，用于产生纳米颗粒的方法的卤化镁可以用卤化锶、卤化钙等替代。然后锶、钙或其他金属将参与该方法的螯合，从而产生双膦酸盐纳米颗粒。在一些实施方案中，所述金属选自促进组织再生的生物活性金属离子。
III.水凝胶
在一些实施方案中，本发明提供了多种有机-无机杂化水凝胶。所述水凝胶可以包含一种或多种生物相容或生物活性阳离子。所述生物相容或生物活性阳离子可以是例如碱土金属。所述碱土金属可以是例如镁、钙、锶或钡中的一种或多种。在一些实施方案中，所述有机-无机杂化水凝胶包含多个甲基丙烯酸化透明质酸聚合物链和与所述多个甲基丙烯酸化透明质酸聚合物链共价连接的多个双膦酸盐-镁纳米颗粒。
所述水凝胶可以通过上述Ac-BP-Mg纳米颗粒表面上的游离丙烯酸酯基团与甲基丙烯酸化透明质酸聚合物链上的甲基丙烯酸酯基团进行紫外线引发的聚合反应而形成。该聚合反应产生光交联的MeHA-BP-Mg杂化水凝胶。在所述水凝胶内，Ac-BP-Mg纳米颗粒可以随机地彼此交联或交联至游离聚合物链，形成珠状、微米大小的微结构域或微结构。由Ac-BP-Mg纳米颗粒聚集形成的这些微结构域充当有助于稳定水凝胶网络的多价交联结构。所述水凝胶可以由之前已经产生和分离的纳米颗粒进行随后的交联或聚合反应来形成，或者所述水凝胶可以在一步法中纳米颗粒产生的同时形成。
有机-无机杂化水凝胶的甲基丙烯酸化的透明质酸聚合物链和双膦酸盐-镁纳米颗粒之间的至少一部分共价键，可以在水凝胶内形成珠状微结构。这些微结构通常具有比纳米颗粒本身或纳米颗粒的物理聚集体更大的大小。水凝胶内的珠状微结构的平均直径可以为300nm至10μm。平均直径可以为300nm至1μm、1μm至3μm、或3μm至10μm。平均直径可以为1μm至1.4μm、1.4μm至1.8μm、1.8μm至2.2μm、2.2μm至2.6μm、或2.6μm至3μm。在一些实施例中，水凝胶内的珠状微结构的平均直径为500μm至5μm。
在一些实施例中，本发明还提供了多种用于产生有机-无机杂化水凝胶的方法。所述方法包括形成包含甲基丙烯酸化透明质酸、丙烯酸化双膦酸盐、卤化镁和光引发剂的反应混合物。然后将所述反应混合物暴露于紫外线(UV)照射下，由此产生有机-无机杂化水凝胶。在一些实施例中，所述卤化镁是氯化镁。
在生成有机-无机杂化水凝胶的反应混合物中，甲基丙烯酸化透明质酸的浓度可以为0.2％w/v至20％w/v。甲基丙烯酸化透明质酸的浓度可以为0.2％w/v至0.5％w/v、0.5％w/v至5％w/v、或5％w/v至20％w/v。甲基丙烯酸化透明质酸的浓度可以为1％w/v至2％w/v、2％w/v至3％w/v、3％w/v至4％w/v、4％w/v至5％w/v、或5％w/v至6％w/v。在一些实施方案中，所述反应混合物中甲基丙烯酸化透明质酸的浓度为0.5％w/v至10％w/v。
在生成有机-无机杂化水凝胶的反应混合物中，丙烯酸化双膦酸盐的浓度可以为20mM至2M。丙烯酸化双膦酸盐的浓度可以为20mM至50mM、50mM至500mM、或500mM至2M。丙烯酸化双膦酸盐的浓度可以为50mM至150mM、150mM至250mM、250mM至350mM、350mM至450mM、或450mM至550mM。在一些实施方案中，所述反应混合物中丙烯酸化双膦酸盐的浓度为10mM至1M。
在生成有机-无机杂化水凝胶的反应混合物中，卤化镁的浓度可以为1mM至1M。卤化镁的浓度可以为1mM至10mM、10mM至250mM、或250mM至1M。卤化镁的浓度可以为10mM至50mM、50mM至100mM、100mM至150mM、150mM至200mM、或200mM至250mM。在一些实施方案中，所述反应混合物中卤化镁的浓度为10mM至1M。
在生成有机-无机杂化水凝胶的反应混合物中，光引发剂的浓度可以为0.005％w/v至0.5％w/v。光引发剂的浓度可以为0.005％w/v至0.02％w/v、0.02％w/v至0.2％w/v、或为0.2％w/v至0.5％w/v。光引发剂的浓度可以为0.05％w/v至0.08％w/v、0.08％w/v至0.11％w/v、0.11％w/v至0.14％w/v、0.14％w/v至0.17％w/v、或0.17％w/v至0.2％w/v。在一些实施方案中，生成有机-无机杂化水凝胶的反应混合物中光引发剂的浓度为0.02％w/v至0.5％w/v。
生成有机-无机杂化水凝胶的紫外线照射，可以具有1mW/cm2至100mW/cm2的功率。紫外线照射可以具有1mW/cm2至3mW/cm2、3mW/cm2至30mW/cm2、或30mW/cm2至100mW/cm2的功率。紫外线照射可具有5mW/cm2至10mW/cm2、10mW/cm2至15mW/cm2、15mW/cm2至20mW/cm2、20mW/cm2至25mW/cm2、或25mW/cm2至30mW/cm2的功率。在一些实施方案中，紫外线照射具有3mW/cm2至30mW/cm2的功率。
生成有机-无机杂化水凝胶的紫外线暴露时间，可以为少于2分钟、少于4分钟、少于6分钟、少于8分钟、少于10分钟、少于20分钟、少于30分钟、少于40分钟、少于50分钟、或少于1小时。在一些实施方案中，生成有机-无机杂化水凝胶的紫外线暴露时间为少于20分钟。
在一些实施方案中，所述反应混合物中甲基丙烯酸化透明质酸聚合物链的浓度为0.5％w/v至10％w/v，所述反应混合物中丙烯酸化双膦酸盐的浓度为10mM至1M，所述反应混合物中卤化镁的浓度为10mM至1M，所述反应混合物中光引发剂的浓度为0.02％w/v至0.5％w/v，所述紫外线照射具有3mW/cm2至30mW/cm2的功率，并且所述暴露具有少于20分钟的暴露时间。
在一些情况下，也可通过不含透明质酸的替代途径来产生本发明的自组装BP-Mg纳米复合水凝胶。在这种情况下，所述水凝胶可以通过将改性BP的水溶液与阳离子物质(例如镁离子和钙离子)的混合而直接获得。然后纳米颗粒表面上的游离丙烯酸酯基团随后进行紫外线引发的聚合反应使这些BP-Mg纳米复合水凝胶变硬。
在一些实施方案中，本发明提供了多种可注射的有机-无机杂化水凝胶。所述可注射的有机-无机杂化水凝胶与上述有机-无机杂化水凝胶有许多相似之处，但不需要引发剂的存在。上述的水凝胶需要引发剂以便其预凝胶溶液凝固成水凝胶，因为是引发剂使得甲基丙烯酸化透明质酸聚合物链的甲基丙烯酸酯基团开始进行自由基聚合反应，从而导致凝胶化。相反，所提供的可注射的水凝胶可以在不存在引发剂的情况下自动凝固。替代地，这些可注射的水凝胶通过双膦酸化透明质酸的双膦酸盐基团与纳米颗粒的之间的螯合相互作用来交联。提及这些作为可注射水凝胶的不需要引发剂的水凝胶，并不意在暗示那些需要引发剂的水凝胶也不能向对象注射，而仅仅是意在区分两种构造和配方。
可注射的无机-有机水凝胶可以包括一种或多种生物相容或生物活性阳离子。所述生物相容或生物活性阳离子可以是例如碱土金属。所述碱土金属可以是例如镁、钙、锶或钡中的一种或多种。在一些实施方案中，可注射的有机-无机杂化水凝胶包括多个双膦酸化透明质酸聚合物链，以及与所述多个双膦酸化透明质酸聚合物链螯合的多个双膦酸盐-镁纳米颗粒。
所述水凝胶中的纳米颗粒的平均直径可以为10nm至100nm。平均直径可以为10nm至60nm、20nm至70nm、30nm至80nm、40nm至90nm、或50nm至100nm。平均直径可以为20nm至32nm、22nm至34nm、24nm至36nm、26nm至38nm、或28nm至40nm。在一些实施方案中，所述水凝胶中纳米颗粒的平均直径为20nm至40nm。
在一些实施方案中，本发明还提供了用于产生可注射的有机-无机杂化水凝胶的多种方法。该方法包括形成包括双膦酸化透明质酸、丙烯酸化双膦酸盐和卤化镁的反应混合物。然后所述丙烯酸化双膦酸盐和卤化镁自组装，以产生丙烯酸化双膦酸盐-镁纳米颗粒，并且该纳米颗粒与双膦酸化透明质酸螯合而产生可注射的有机-无机杂化水凝胶。在一些实施方案中，所述卤化镁是氯化镁。
在生成可注射的有机-无机杂化水凝胶的反应混合物中，双膦酸化透明质酸的浓度可以为0.2％w/v至20％w/v。双膦酸化透明质酸的浓度可以为0.2％w/v至0.5％w/v、0.5％w/v至5％w/v、或5％w/v至20％w/v。双膦酸化透明质酸的浓度可以为1％w/v至2％w/v、2％w/v至3％w/v、3％w/v至4％w/v、4％w/v至5％w/v、或5％w/v至6％w/v。在一些实施方案中，所述反应混合物中双膦酸化透明质酸的浓度为0.5％w/v至10％w/v。
在生成可注射的有机-无机杂化水凝胶的反应混合物中，丙烯酸化双膦酸盐的浓度可以为20mM至2M。丙烯酸化双膦酸盐的浓度为20mM至50mM、50mM至500mM、或500mM至2M。丙烯酸化双膦酸盐的浓度可以为50mM至150mM、150mM至250mM、250mM至350mM、350mM至450mM、或450mM至550mM。在一些实施方案中，所述反应混合物中丙烯酸化双膦酸盐的浓度为10mM至1M。
在生成可注射的有机-无机杂化水凝胶的反应混合物中，卤化镁的浓度可以为1mM至1M。卤化镁的浓度可以为1mM至10mM、10mM至250mM、或250mM至1M。卤化镁的浓度可以为10mM至50mM、50mM至100mM、100mM至150mM、150mM至200mM、或200mM至250mM。在一些实施方案中，所述反应混合物中卤化镁的浓度为10mM至1M。
在一些实施方案中，生成可注射的有机-无机杂化水凝胶的反应混合物中双膦酸化透明质酸聚合物链的浓度为0.5％w/v至10％w/v，所述反应混合物中丙烯酸化双膦酸盐的的浓度为10mM至1M，并且所述反应混合物中卤化镁的浓度为10mM至1M。
尽管上述方法包括镁，但是应认识到，本发明并不限于该金属。所述有机-无机杂化水凝胶和它们的生产方法可以包括任何生物活性或生物相容金属中的一种或多种。在一些实施方案中，所述金属是碱土金属或过渡金属。所述碱土金属可以是例如镁、钙、锶或钡，所述过渡金属可以是锰、铁、钴或镍。类似地，用于生成有机-无机杂化水凝胶的方法的卤化镁，可以由卤化锶、卤化钙等替代。然后，锶、钙或其他金属会参与该方法的螯合，从而生成双膦酸盐纳米颗粒。在可注射的有机-无机杂化水凝胶的情况下，锶、钙或其他金属也将参与纳米颗粒与双膦酸化透明质酸之间的螯合以产生水凝胶。在一些实施方案中，所述金属选自促进组织再生的生物活性金属离子。通过掺入多种金属双膦酸盐纳米颗粒来使用多种离子装载水凝胶。通过这种方式，所述水凝胶可产生并同时维持多种金属离子的长期持续释放。
尽管上述方法包括透明质酸，但是应认识到，本发明并不限于这种单体或生物聚合物。有机-无机水凝胶及其生产方法可以包括任何生物聚合物中的一种或多种。例如但不限于，所述水凝胶可以包括壳聚糖、纤维素、硫酸软骨素、或明胶的甲基丙烯酸化或双膦酸化衍生物中的一种或多种。透明质酸或其他生物聚合物的取代、衍生化、或修饰程度，可以为10％至100％。所述取代、衍生化或修饰程度可以为10％至50％、20％至60％、30％至70％、40％至80％、50％至90％、或60％至100％。可选地，所述透明质酸或其他生物聚合物可以用已经接枝到聚合物链的含有不饱和碳-碳键的其他反应性基团(例如丙烯酸酯、乙烯基砜等)来修饰。
IV.填充骨缺损的方法
在一些实施方案中，本发明提供了多种用于填充骨缺损的方法。所述方法包括将上文和本文所描述的有机-无机杂化水凝胶注入骨缺损中，并且使用细胞接种所述有机-无机杂化水凝胶。所述细胞可以是，例如但不限于，具有成骨潜力的任何细胞。这些细胞可包括人间充质干细胞(hMSC)、诱导的多能干细胞(iPSC)、胚胎干细胞(ESC)、成骨细胞和成骨细胞前体(如MC3T3细胞)，以及其他细胞中的一种或多种。在一些实施方案中，所述细胞包括hMSC。
所述有机-无机杂化水凝胶可以包括一种或多种生物相容或生物活性阳离子。所述生物相容或生物活性阳离子可以为例如碱土金属。所述碱土金属可以为例如镁、钙、锶或钡中的一种或多种。在一些实施方案中，所述有机-无机杂化水凝胶包括多个甲基丙烯酸化透明质酸聚合物链，以及共价连接至所述多个甲基丙烯酸化透明质酸聚合物链的多个双膦酸盐-镁纳米颗粒。
细胞在该有机-无机杂化水凝胶中的接种,可以在所述有机-无机杂化水凝胶注入骨缺损之前进行。细胞在该有机-无机杂化水凝胶中的接种可以在所述有机-无机杂化水凝胶注入骨缺损之后进行。
在一些实施方案中，所述方法还包括从所述植入或注射的有机-无机杂化水凝胶释放生物活性离子至骨缺损中。所述生物活性离子可以包括例如镁、钙或锶中的一种或多种。所述释放可以按照已知用于支持组织再生的特定浓度比率。所述释放可以按照或基本上接近该浓度比率持续长的时间，例如1周、2周、3周、4周、5周、6周、7周、8周、9周、10周、11周、12周或多于12周。
实施例
本发明将通过具体实施例更详细地进行描述。提供以下实施例仅为说明的目的，并非旨在以任何方式限制本发明。本领域技术人员将容易认识到，各种非关键的参数可以改变或修改以得到基本相同的结果。
所有的数据表示为平均值+标准偏差。通过使用单因素方差分析和Tukey后验检验进行统计分析。使用95％的置信区间(α＝0.05)来进行检验。
实施例1.甲基丙烯酸化透明质酸(HA)的合成
透明质酸钠以1wt％溶解于去离子水。于4℃将甲基丙烯酸酐在搅拌下逐滴添加。通过连续加入NaOH溶液约8小时来将搅拌的混合物保持在pH 8-8.5。将混合物分别用NaCl溶液和去离子水透析3天，然后在-80℃下冷冻，冻干并在-20℃下以粉末形式储存。
实施例2.丙烯酸化双膦酸盐(Ac-BP)的合成
将N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺和帕米膦酸二钠盐一起溶解于NaOH溶液(pH＝8.0)，并搅拌以进行反应。在室温下反应24小时后，通过加入无水乙醇将粗产物从水中沉淀。将沉淀物通过离心收集，并且用乙醇洗涤多次。
实施例3.MeHA-BP-Mg杂化水凝胶的制备
通过简单的酯化反应合成甲基丙烯酸化的HA(MeHA)，并且通过1H NMR确定取代程度为大约100％。MeHA、Ac-BP和MgCl2溶液的简单混合会导致由于BP与Mg2+之间快速螯合在5分钟内于MeHA溶液中形成Ac-BP-Mg纳米颗粒悬浮液。随后Ac-BP-Mg纳米颗粒表面上的游离丙烯酸酯基团与聚合物链上的甲基丙烯酸酯基团进行紫外线引发的聚合反应，产生了光交联的MeHA-BP-Mg杂化水凝胶。Ac-BP-Mg纳米颗粒随机地彼此交联或交联至聚合物链并且形成微米大小的微结构域。由Ac-BP-Mg纳米颗粒聚集形成的这些微结构域，作为帮助稳定水凝胶网络的多价交联结构域。
制备MeHA-BP-Mg杂化水凝胶的示意图呈现于图1。含有MeHA、Ac-BP和Mg2+的透明前体溶液，由于在原位形成Ac-BP-Mg纳米颗粒而在开始混合后5分钟内变得不透明(图1，a和b)。通过紫外线照射10分钟来形成MeHA-BP-Mg杂化水凝胶(图1，c)。然后通过Mg2+与Ac-BP的螯合驱使Ac-BP-Mg纳米颗粒交联剂的自组装(图1，d)。通过由聚集的Ac-BP-Mg纳米颗粒形成的多价交联微结构域来稳定MeHA-BP-Mg杂化水凝胶(图1，E)。
为了进一步阐明这些珠状微结构域或微结构的功能，制备了三种对照水凝胶，各自的所选组分的浓度与MeHA-BP-Mg水凝胶中的相应组分相同。MeHA对照水凝胶仅具有相同的MeHA的浓度。MeHA-BP对照水凝胶具有相同浓度的MeHA和不含Mg的Ac-BP。MeHA&BP-Mg对照水凝胶具有相同浓度的MeHA、MgCl2和未丙烯酸化的BP。
实施例4.水凝胶的溶胀性能
水凝胶经常表现出不同的响应于周围环境的溶胀行为。这种溶胀行为对于水凝胶嵌入植入部位是关键的。为了检测MeHA-BP-Mg杂化水凝胶的溶胀动力学，圆柱形水凝胶样品(d＝5mm，h＝2mm)如实施例3一样制备，并且空气干燥以得到干重(Wd)。然后将样品浸入pH 7.4的磷酸缓冲盐水(PBS)缓冲液，并且在不同的再水合时间后测量每个湿样品(WW)的质量。所有测量均在一式三份样品进行(n＝3)。溶胀率(％)根据下式计算：
对干燥凝胶进行周期2小时的再溶胀动力学研究。发现所有的水凝胶在前30分钟迅速溶胀，到达溶胀峰值然后维持在平衡水平(图2)。光交联的纯MeHA水凝胶显示出最高的平衡溶胀率，并且再溶胀湿重是干重的3倍以上(图3)。添加Ac-BP作为共聚单体导致了MeHA-BP水凝胶的交联密度增大和平衡溶胀率的略微降低(图3)。有趣的是，MeHA-BP-Mg杂化水凝胶的平衡溶胀率明显比MeHA和MeHA-BP水凝胶的平衡溶胀率更低(图3)。已知平衡溶胀率由水吸收期间使亲水性聚合物链再水合的渗透驱动力与聚合物链伸展中涉及的熵增之间的平衡来决定，因此，不同的溶胀率可能是由于水凝胶的不同微结构。
实施例5.透射电子显微镜分析和光谱分析
为了研究杂化水凝胶的内部微结构，将冻干的水凝胶样品固定至铜样品台上并用金/钯溅射涂布60秒。然后，通过使用场发射扫描电子显微镜(Hitachi SU8010)与iXRF能量分散X射线光谱(EDS)系统来获取扫描电子显微镜(SEM)图像。
所述水凝胶的横截面内部结构的SEM图像(图4，a)显示出，实施例3的MeHA和MeHA-BP水凝胶的特征在于，在低放大倍率可见的高度多孔的蜂窝状结构和在高放大倍率下相对光滑的孔表面。相反，掺入Mg2+的水凝胶(MeHA-BP-Mg，MeHA&BP-Mg)表现出附接有许多各种形状和大小的纳米/微米珠的致密结构。在MeHA&BP-Mg样品的放大图像(图4，a)中，多数珠的直径为约100nm至400nm，其类似于BP-Mg纳米颗粒或纳米颗粒物理聚集体的大小。然而，在MeHA-BP-Mg水凝胶中，所述珠是形状不规则的，并且大小上大很多(直径约2μm)。不受特定理论束缚，这意味着由于紫外线照射期间纳米颗粒表面上的游离丙烯酸酯基团与聚合物链上的甲基丙烯酸酯基团进行自由基聚合反应而使Ac-BP-Mg纳米颗粒聚集在一起，从而导致在MeHA-BP-Mg水凝胶中形成大尺寸的珠状微结构域或微结构。与此相反，在MeHA&BP-Mg水凝胶中，由于不存在丙烯酸酯基团，BP-Mg纳米颗粒可能不能通过交联聚集。
对于EDS分析，为了避免PBS中元素的干扰，水凝胶样品用去离子水制备，漂洗以除去未交联的组分，然后冻干。EDS分析证实了在水凝胶的珠状微结构中大量存在磷和镁(图4，b)。这些显著的磷和镁的信号仅在SEM图像中观察到的纳米/微米珠位置被检测到，从而验证在这些结构的形成中涉及BP和Mg2+。
实施例6.水凝胶的机械性能
通过单轴压缩试验来研究MeHA-BP-Mg杂化水凝胶的机械性能。使用Mach-1微机械系统进行水凝胶的压缩试验。预先制备圆柱形水凝胶样品(d＝5mm，h＝2mm)，并在PBS缓冲液中平衡。压缩应变速度设定为0.04mm/min，并将样品压缩至破坏。所有试验均使用一式三份样品完成(n＝3)。
图5所示的结果表明，光交联的纯MeHA水凝胶是脆性的并且在低压缩应变(约49.8％)下破裂，平均破坏应力为36.5kPa。尽管添加Ac-BP可以影响水凝胶的交联密度，但MeHA-BP水凝胶与MeHA水凝胶类似的断裂应力表明，在这种情况下添加Ac-BP不显著影响水凝胶硬度。相反，含有Mg2+的水凝胶(MeHA-BP-Mg，MeHA&BP-Mg)表现出显著更高的断裂压缩应力。MeHA&BP-Mg水凝胶在69.4kPa的应力下破坏，并且MeHA-BP-Mg水凝胶在甚至更高的应力(100.1kPa)下破坏，其为MeHA水凝胶的约3倍。应当注意的是，尽管MeHA-BP-Mg和MeHA&BP-Mg水凝胶有相似的化学成分，但前者的断裂应力比后者大60.1％。不受特定理论束缚，这可以归因于由Ac-BP-Mg纳米粒子和MeHA形成的多价交联结构域，这可以有助于吸收和消散负载能量。
压缩研究还显示出，Mg2+的浓度对于MeHA-BP-Mg杂化水凝胶的机械性能是重要的参数(图6)。降低Mg 2+的浓度导致水凝胶的断裂应力降低，说明在低的Mg2+浓度下由于可用的Ac-BP-Mg纳米颗粒更少使得稳定的交联微结构域的数量减少。
实施例7.镁从水凝胶持续释放
虽然先前已经报导了镁离子促进骨再生，但实际上Mg2+的爆发和过度释放可以导致骨丢失。因此，应小心控制从递送媒介物释放Mg2+的速率。为了研究化学固定和竞争离子的存在对于从MeHA-BP-Mg杂化水凝胶释放Mg2+速率的影响，在37℃下将水凝胶样品在1mL不含Ca2+/Mg2+的PBS缓冲液或CaCl2溶液(10mM，100mM)中孵育。在每个预先设定的时间点，收集100μL上清液，然后添加100μL新鲜缓冲液或溶液。所有样品一式三份(n＝3)。将上清液样品通过镁比色测定试剂盒进行分析。
来自在PBS中孵育的杂化水凝胶的Mg2+释放动力学研究结果在图7中呈现。与其中BP-Mg纳米颗粒被物理包裹的MeHA&BP-Mg水凝胶相比，MeHA-BP-Mg杂化水凝胶表现出明显更小的初始爆发释放，以及更缓慢的Mg2+的后续释放。图8示出了在PBS中孵育28天之前和之后水凝胶的照片。孵育后MeHA-BP-Mg水凝胶的不透明度没有明显变化，而MeHA&BP-Mg水凝胶变为半透明，说明更多BP-Mg纳米颗粒流失。不受特定理论束缚，由聚合反应诱导的MeHA-BP-Mg水凝胶中多价Ac-BP-Mg纳米颗粒的聚集而形成的微结构域，可以有助于将Ac-BP-Mg纳米颗粒固定在水凝胶网络，并减缓从水凝胶释放Mg2+和流失纳米颗粒。相反，从MeHA&BP-Mg水凝胶更快地释放Mg2+和流失非反应性BP-Mg，可能由于缺乏MeHA-BP-Mg水凝胶中存在的这种稳定机制。
实施例8.水凝胶的体外矿化
在骨重建过程中，由破骨细胞引起的酸化微环境可以促进骨的脱矿化并增大Ca2+的局部浓度，并且H+和Ca2+均可以促进Mg2+的释放。已知膦酸钙比膦酸镁更稳定且更不可溶。因此，预计钙离子的存在会通过竞争结合至BP基团来加速从MeHA-BP-Mg水凝胶释放Mg2+，从而导致水凝胶的钙化。
为了测试体外矿化，在37℃下将水凝胶样品在1mL的CaCl2溶液(10mM，100mM)中孵育。在每个预先设定的时间点，收集矿化的水凝胶样品，并且用去离子水冲洗多次以除去松散附着的矿物质。然后将各个样品压碎并在100μL的1M HCl中孵育过夜，然后通过添加5MNaOH来中和。通过钙比色测定试剂盒来测量各个样品的钙含量。所有样品一式三份(n＝3)。
如图9所示，来自MeHA-BP-Mg杂化水凝胶的Mg2+释放速率展现出了随着Ca2+孵育浓度增大而剂量依赖性增大。关于水凝胶的钙化，虽然Ca2+可以结合至HA的羧酸酯基团，但Ca2 +与BP基团之间的结合亲和力高得多。因此，沉积在含BP的水凝胶(“MeHA-BP”，“MeHA-BP-Mg”)中的钙量比沉积在纯MeHA水凝胶(“MeHA”)的钙量大得多(图10)。这一发现证明了MeHA-BP-Mg水凝胶促进钙化的潜力，其可有助于矿化骨基质的后续发展。
实施例9.促进hMSC的粘附和骨生成
除了促进细胞增殖，Mg2+还有效地增强了成骨细胞体外附着于基质。将人间充质干细胞(hMSC)扩增至4代，然后接种在二维(2D)MeHA-BP-Mg水凝胶基质(d＝15.6mm，h＝0.5mm)以研究细胞粘附和铺展。将细胞培养在基于α改性的最低基础Eagle培养基(α-MEM)的生长培养基中，该培养基含有16.7％胎牛血清(FBS)、1％谷氨酰胺和1％青霉素/链霉素。在培养1天或3天后，在室温下将细胞用4％多聚甲醛溶液固定20分钟。然后用荧光素鬼笔环肽(FITC-鬼笔环肽)荧光染料将细胞骨架染色，并且用4',6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)将细胞核染色。使用Nikon Ti-E机动倒置荧光显微镜获得荧光图像。
如图11所示，在生长培养基中培养1天后，很少的hMSC粘附至MeHA和MeHA-BP水凝胶的表面，并且这些细胞显示出圆形的形态学，其形状系数(F＝4πAP-2，其中A是由细胞占据的面积，而P是细胞的周长)超过0.7(图12)。相反，随着基质水凝胶中Mg2+浓度增大，在MeHA-BP-Mg水凝胶表面上观察到明显更多的细胞粘附和铺展(图11)。3天后，在MeHA水凝胶和MeHA-BP水凝胶上的粘附细胞仍保持球形形态，无明显铺展，而在MeHA-BP-Mg水凝胶(“MeHA-BP-低Mg”，“MeHA-BP-高Mg”)上的细胞广泛铺展形成典型的纺锤形(图11)，形状系数分别达到0.22和0.12(图13)。不受特定理论束缚，这可以归因于Mg2+与细胞膜上整联蛋白受体之间的相互作用。Mg2+表现出对于整联蛋白的配体-和阳离子-结合A结构域(CD11bA)的高亲和力，并且从水凝胶基质释放的Mg2+可以增强整联蛋白的表达和促进生理配体结合至整联蛋白。这些结合的配体可以进一步稳定整联蛋白的活性状态，并因此促进细胞-基质粘附。
实施例10.hMSC的成骨分化
为了评估Mg2+对于hMSC的骨生成的作用，通过调节MeHA浓度来制备具有类似机械硬度的2D基质。将RGD肽缀合至全部实验组的水凝胶基质中，以便进一步增强细胞粘附，尤其是针对不含Mg2+的实验组。将细胞在成骨培养基(α-MEM、16.67％FBS、1％谷氨酰胺、1％青霉素/链霉素、10mM的β-甘油磷酸二钠、50mg/mL的抗坏血酸盐、0.1mM的地塞米松)中培养，并且将培养基每周更换3次。在成骨诱导7天或14天后，将接种的细胞用4％多聚甲醛固定，在PBS中冲洗多次，并在室温下用含有0.25％Triton X-100的PBS透化30分钟。在所有水凝胶基质上培养的人MSC，在7天的成骨培养后表现出广泛地铺展。
在7天和14天的成骨诱导后，通过对成骨关键标记物碱性磷酸酶(ALP)进行快蓝染色染色显示出，在MeHA-BP-Mg水凝胶(“MeHA-BP-低Mg”，“MeHA-BP-高Mg”)上培养的hMSC的ALP活性，比在对照组(“MeHA”，“MeHA-BP”)上培养的hMSC的ALP活性明显更高(图14，图15，图16)。此外，在含有较高Mg2+浓度的水凝胶上的细胞，显示出比那些在低镁水凝胶上的细胞更高的ALP活性。与ALP结果相符，确定组织钙化的冯库萨染色揭示了MeHA-BP-Mg组比对照组(“MeHA”，“MeHA-BP”)更多的钙沉积(图14)。这些结果显示出，从水凝胶释放的Mg2+可能有助于促进所接种的hMSC的成骨分化。
实施例11.HA-BP-Mg水凝胶的替代性合成
自组装HA-BP-Mg纳米复合水凝胶也可以通过无化学交联的替代途径生成(图17)。在该方案中，HA共价接枝BP基团，BP基团促进在Mg离子与游离Ac-BP混合时原位形成Ac-BP-Mg纳米颗粒(图17，a)。这些纳米颗粒用作HA链的多价交联剂，以稳定得到的纳米复合水凝胶。此外，原位成核以及围绕接枝BP的纳米颗粒生长导致了接枝BP的“嵌入”所形成的纳米颗粒内(图17，b)。这可以显著增强纳米颗粒与HA-BP大分子单体之间的交联强度，从而增加所得到的水凝胶的机械性能。相反，如果HA-BP大分子单体与如先前所制备的Ac-BP-Mg纳米颗粒混合，在接枝的BP与纳米颗粒表面上的Mg2+配位时则形成较弱的相互作用，从而产生机械较弱的水凝胶(图17，c)。此外，在这种第二代HA-BP-Mg水凝胶合成中，非嵌入的BP(一些接枝的BP和所有游离的Ac-BP)通过动态且可逆的配位可以松散地结合至纳米颗粒的表面，并有助于水凝胶的注射能力和自愈特性。Ac-BP-Mg纳米颗粒表面上的丙烯酸酯基团可以在紫外线照射下进一步聚合，通过这种二次交联对水凝胶的硬度进行时间和空间上的控制(图17，d)。另外，除了Mg离子，这种用于制备自组装纳米复合水凝胶的策略也使得容易掺入其他生物活性阳离子物质(例如钙离子和锶离子)。因此，得到的水凝胶能够同时释放多种生物活性离子，持续长时间。
实施例12.HA-BP-Mg纳米复合水凝胶是自愈且可注射的
原位HA-BP-Mg纳米复合水凝胶的优异自愈性能，通过以下方式进一步证实：多个水凝胶的切块(一半染成蓝色)在并列放置几分钟内快速整合成为新的单块水凝胶(图18a)。随后的压缩测试显示出了如先前所制备的样品与自愈的样品之间相似的杨氏模量，从而表明水凝胶在自愈后几乎可以完全恢复它们的机械性能。此外，原位水凝胶的剪切稀化行为、优异的压缩性、以及快速的应力松弛使得水凝胶容易注射并且快速重塑，以适应注射部位的几何形状。原位水凝胶可以通过G21针注射至不同形状的模具，并且快速地适应模具的形状(图18b)。此外，这种注射和重塑过程显示出对包封的人间充质干细胞(hMSC)影响很小，使其在水凝胶注射和重塑后，很大程度地保留了活力(图18c)。
实施例13.HA-BP-金属水凝胶可通过双磷酸盐衍生物与其他金属离子形成
含有不同尾部基团的双膦酸盐的衍生物，可与金属离子尤其是碱土金属离子(如Ca2+和Mg2+)或过渡金属离子(如Fe2+和Co2+)反应，以形成HA-BP-金属(此处例如HA-BP-Mg)纳 米复合物水凝胶(参见表1、图19)。
为了进一步证实该成胶方法可适用于不同离子，将HA-BP和Am-BP溶于去离子水中，并在涡旋振荡下向其中滴加浓缩的MCl2(M＝Mg、Ca、Sr、Ba、Mn、Fe、Co、Ni)溶液。结果表明，上述碱土金属或过渡金属的二价阳离子可以成功诱导前体溶液的凝胶化。其中，HA-BP-Mg水凝胶具有最高的储能模量(G')和损耗模量(G”)，且这些模量由Ca2+到Ba2+依次降低，且该趋势与BP-M纳米颗粒的大小相反。对于过渡金属离子，HA-BP-Ni水凝胶显示出比HA-BP-Mn和HA-BP-Fe更高的模量。其中，含有最小纳米颗粒的HA-BP-Co水凝胶则表现出最高的储存和损耗模量(图20b)。与流变学特征趋势一致，含碱土金属离子的水凝胶的杨氏模量从Mg2+到Ba2+依次下降(图20c)，且HA-BP-Co水凝胶在含有选择性过渡金属离子(Mn2+、Fe2+、Co2 +、Ni2+)的水凝胶中仍保持最高的杨氏模量(图2d)。
含有不同BP衍生物或金属离子的替代性纳米复合物HA-BP-M(“M”代表不同金属离子)水凝胶的制备，应类似于最初在实施例11中描述的HA-BP-Mg水凝胶的制备。
为了合成HA-BP大分子单体，通过硫醇-烯烃点击反应使硫代糖化双膦酸盐与甲基丙烯酸化透明质酸大分子单体缀合，经透析和冻干后得到HA-BP大分子单体。随后，将HA-BP和BP衍生物溶于去离子水中，并在涡旋振荡下向其中滴加浓缩的MCl2溶液。HA-BP、BP和MCl2的终浓度分别为2w/v％、100mM和100mM。BP和金属离子之间的有效配位使得BP-M纳米颗粒交联剂有效地自组装，从而在几秒钟内超速成胶。
本文提及的所有参考文献均通过引用以相同的程度整体并入本文，如同每个参考文献单独地通过引用并入本文。当本申请与本文中提供的参考文献之间存在冲突时，应根据本申请。
Claims (10)
1.双膦酸盐-金属纳米颗粒，其包含与碱土金属或过渡金属螯合的双膦酸盐衍生物。
2.有机-无机杂化水凝胶，其包含：
多个甲基丙烯酸化聚合物链；以及
与所述多个甲基丙烯酸化聚合物链共价连接的多个双膦酸盐-金属纳米颗粒。
3.可注射的有机-无机杂化水凝胶，其包含：
多个双膦酸化聚合物链；以及
与所述多个双膦酸化聚合物链螯合的多个双膦酸盐-金属纳米颗粒。
4.生成双膦酸盐-金属纳米颗粒的方法，所述方法包括：
形成包含双膦酸盐衍生物和金属卤化物或金属硝酸盐的反应混合物，从而使所述双膦酸盐衍生物与所述金属卤化物或金属硝酸盐螯合并且生成双膦酸盐-金属纳米颗粒。
5.生成有机-无机杂化水凝胶的方法，所述方法包括：
形成包含甲基丙烯酸化聚合物、双膦酸盐衍生物、金属卤化物或金属硝酸盐以及引发剂的反应混合物，从而使所述双膦酸盐衍生物与所述金属卤化物或金属硝酸盐螯合以产生双膦酸盐-金属纳米颗粒；以及
引发所述反应混合物的自由基聚合反应，从而使所述甲基丙烯酸化聚合物与所述双膦酸盐-金属纳米颗粒交联，并且生成有机-无机杂化水凝胶。
6.生成可注射的有机-无机杂化水凝胶的方法，所述方法包括：
形成包含双膦酸化聚合物、双膦酸盐衍生物以及金属卤化物或金属硝酸盐的反应混合物，从而使所述双膦酸盐衍生物与所述金属卤化物或金属硝酸盐螯合以产生双膦酸盐-金属纳米颗粒，所述双膦酸盐-金属纳米颗粒与所述双膦酸化聚合物螯合并生成可注射的有机-无机杂化水凝胶。
7.填充骨缺损的方法，所述方法包括：
将权利要求2或3所述的有机-无机杂化水凝胶植入或注入所述骨缺损中；以及
任选地，用活细胞接种所述有机-无机杂化水凝胶。
8.用于治疗对象的骨缺损的套装产品，其包含权利要求2或3所述的有机-无机杂化水凝胶和活细胞。
9.用于治疗对象的骨缺损的组合物，其包含权利要求2或3所述的有机-无机杂化水凝胶和活细胞。
10.权利要求2或3所述的有机-无机杂化水凝胶在制备用于治疗骨缺损的治疗剂中的用途。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201662436035P | 2016-12-19 | 2016-12-19 | |
| US62/436,035 | 2016-12-19 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108203448A true CN108203448A (zh) | 2018-06-26 |
| CN108203448B CN108203448B (zh) | 2020-12-15 |
Family
ID=62556526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711374158.5A Active CN108203448B (zh) | 2016-12-19 | 2017-12-19 | 促进矿化并提供生物活性离子的持续释放的可注射水凝胶 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11020425B2 (zh) |
| CN (1) | CN108203448B (zh) |
| WO (1) | WO2018113663A1 (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109970998A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-07-05 | 华南理工大学 | 一种以Pickering乳液法制备GelMA大孔水凝胶的方法及应用 |
| CN110433327A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-12 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种骨修复材料及其制备方法 |
| CN111592679A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-08-28 | 丽水学院 | 一种新型促进乳酸菌生长的纳米水凝胶及其制备方法 |
| CN111658820A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-09-15 | 广州创赛生物医用材料有限公司 | 一种促进骨再生的可注射水凝胶及其制备方法 |
| CN111909395A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-11-10 | 北京大学深圳医院 | 一种可注射抗压裂可降解超分子水凝胶的制备方法 |
| CN112263541A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-01-26 | 上海交通大学医学院附属瑞金医院 | 一种双层金属基一体化水凝胶及其制备方法和应用 |
| CN113662961A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-11-19 | 上海市第十人民医院 | 一种可捕获镁离子的微流控水凝胶微球及制备方法与应用 |
| CN114344471A (zh) * | 2020-10-14 | 2022-04-15 | 高丽大学校算学协力团 | 基于身体物质的自组装复合物以及使用该自组装复合物的有效组分输送系统 |
| CN114939189A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-08-26 | 北京大学深圳医院 | 持续缓释活性分子的全可降解可注射水凝胶的制备方法 |
| CN116715805A (zh) * | 2023-08-01 | 2023-09-08 | 苏州大学 | 一种富含双膦酸基团多功能凝胶微球及其制备方法和应用 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7464304B2 (ja) | 2022-04-13 | 2024-04-09 | コリア ユニバーシティ リサーチ アンド ビジネス ファウンデーション | 鉄イオンを含む自己組み立て複合体 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005107714A2 (en) * | 2004-05-05 | 2005-11-17 | Alkermes Controlled Therapeutics, Inc. | Method of forming microparticles that include a bisphosphonate and a polymer |
| CN101198316A (zh) * | 2005-03-17 | 2008-06-11 | 伊兰制药国际有限公司 | 纳米微粒双膦酸盐组合物 |
| CN105246517A (zh) * | 2013-04-08 | 2016-01-13 | 伊诺西亚公司 | 用于骨质增大的丙烯酸粘固剂 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2377435A1 (en) * | 1999-06-29 | 2001-01-04 | J. Alexander Marchosky | Compositions and methods for forming and strengthening bone |
| US6710104B2 (en) * | 2000-05-29 | 2004-03-23 | Kawamura Institute Of Chemical Research | Organic/inorganic hybrid hydrogel and manufacturing method therefor |
| FR2848850B1 (fr) * | 2002-12-20 | 2005-06-24 | Guerbet Sa | Nouvelles compositions de particules magnetiques recouvertes de derives gem-bisphosphonates. |
| WO2013009701A2 (en) * | 2011-07-08 | 2013-01-17 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Metal bisphosphonate nanoparticles for anti-cancer therapy and imaging and for treating bone disorders |
| US20150079007A1 (en) * | 2012-04-20 | 2015-03-19 | Board Of Regents Of The University Of Nebraska | Tunable multimodal nanoparticles and methods of use thereof |
| US9950082B2 (en) * | 2013-04-04 | 2018-04-24 | The Governors Of The University Of Alberta | Preparation of bone-seeking superparamagnetic iron nanoparticles as contrast agents and methods for using the same |
| US20150064107A1 (en) * | 2013-09-04 | 2015-03-05 | King's College London | Imaging agent |
-
2017
- 2017-12-19 WO PCT/CN2017/117182 patent/WO2018113663A1/en active Application Filing
- 2017-12-19 CN CN201711374158.5A patent/CN108203448B/zh active Active
- 2017-12-19 US US15/847,174 patent/US11020425B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005107714A2 (en) * | 2004-05-05 | 2005-11-17 | Alkermes Controlled Therapeutics, Inc. | Method of forming microparticles that include a bisphosphonate and a polymer |
| CN101198316A (zh) * | 2005-03-17 | 2008-06-11 | 伊兰制药国际有限公司 | 纳米微粒双膦酸盐组合物 |
| CN105246517A (zh) * | 2013-04-08 | 2016-01-13 | 伊诺西亚公司 | 用于骨质增大的丙烯酸粘固剂 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| KUNYU ZHANG，ET AL.: ""Nanocomposite hydrogels stabilized by self-assembled multivalent bisphosphonate-magnesium nanoparticles mediate sustained release of magnesium ion and promote in-situ bone regeneration"", 《ACTA BIOMATERIALIA》 * |
| KUNYU ZHANG,ET AL: ""Self-Assembled Injectable Nanocomposite Hydrogels Stabilized by Bisphosphonate-Magnesium (Mg2+) Coordination Regulates the Differentiation of Encapsulated Stem Cells via Dual Crosslinking"", 《ADV. FUNCT. MATER.》 * |
| M. REZA NEJADNIK ET AL.: ""Self-healing hybrid nanocomposites consisting of bisphosphonated hyaluronan and calcium phosphate nanoparticles"", 《BIOMATERIALS》 * |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109970998A (zh) * | 2019-03-14 | 2019-07-05 | 华南理工大学 | 一种以Pickering乳液法制备GelMA大孔水凝胶的方法及应用 |
| CN110433327B (zh) * | 2019-08-26 | 2021-11-30 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种骨修复材料及其制备方法 |
| CN110433327A (zh) * | 2019-08-26 | 2019-11-12 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种骨修复材料及其制备方法 |
| CN111658820A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-09-15 | 广州创赛生物医用材料有限公司 | 一种促进骨再生的可注射水凝胶及其制备方法 |
| CN111592679A (zh) * | 2020-05-08 | 2020-08-28 | 丽水学院 | 一种新型促进乳酸菌生长的纳米水凝胶及其制备方法 |
| CN111592679B (zh) * | 2020-05-08 | 2022-11-08 | 丽水学院 | 一种新型促进乳酸菌生长的纳米水凝胶及其制备方法 |
| WO2021258725A1 (zh) * | 2020-06-22 | 2021-12-30 | 北京大学深圳医院 | 一种可注射抗压裂可降解超分子水凝胶的制备方法 |
| CN111909395A (zh) * | 2020-06-22 | 2020-11-10 | 北京大学深圳医院 | 一种可注射抗压裂可降解超分子水凝胶的制备方法 |
| CN111909395B (zh) * | 2020-06-22 | 2022-11-29 | 北京大学深圳医院 | 一种可注射抗压裂可降解超分子水凝胶的制备方法 |
| CN112263541A (zh) * | 2020-10-10 | 2021-01-26 | 上海交通大学医学院附属瑞金医院 | 一种双层金属基一体化水凝胶及其制备方法和应用 |
| CN112263541B (zh) * | 2020-10-10 | 2023-09-19 | 上海交通大学医学院附属瑞金医院 | 一种双层金属基一体化水凝胶及其制备方法和应用 |
| CN114344471A (zh) * | 2020-10-14 | 2022-04-15 | 高丽大学校算学协力团 | 基于身体物质的自组装复合物以及使用该自组装复合物的有效组分输送系统 |
| CN113662961A (zh) * | 2021-07-19 | 2021-11-19 | 上海市第十人民医院 | 一种可捕获镁离子的微流控水凝胶微球及制备方法与应用 |
| CN114939189A (zh) * | 2022-04-13 | 2022-08-26 | 北京大学深圳医院 | 持续缓释活性分子的全可降解可注射水凝胶的制备方法 |
| CN114939189B (zh) * | 2022-04-13 | 2023-08-18 | 北京大学深圳医院 | 持续缓释活性分子的全可降解可注射水凝胶的制备方法 |
| CN116715805A (zh) * | 2023-08-01 | 2023-09-08 | 苏州大学 | 一种富含双膦酸基团多功能凝胶微球及其制备方法和应用 |
| CN116715805B (zh) * | 2023-08-01 | 2023-10-27 | 苏州大学 | 一种富含双膦酸基团多功能凝胶微球及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US11020425B2 (en) | 2021-06-01 |
| CN108203448B (zh) | 2020-12-15 |
| US20180169141A1 (en) | 2018-06-21 |
| WO2018113663A1 (en) | 2018-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108203448A (zh) | 促进矿化并提供生物活性离子的持续释放的可注射水凝胶 | |
| Lavanya et al. | Temperature-and pH-responsive chitosan-based injectable hydrogels for bone tissue engineering | |
| Chen et al. | Magnesium oxide nanoparticle coordinated phosphate-functionalized chitosan injectable hydrogel for osteogenesis and angiogenesis in bone regeneration | |
| Mellati et al. | Injectable nanocomposite hydrogels as an emerging platform for biomedical applications: A review | |
| Salama | Recent progress in preparation and applications of chitosan/calcium phosphate composite materials | |
| Khan et al. | Synthesis and characterization of silver-coated polymeric scaffolds for bone tissue engineering: antibacterial and in vitro evaluation of cytotoxicity and biocompatibility | |
| Mahanta et al. | Nanoparticle-induced controlled drug delivery using chitosan-based hydrogel and scaffold: application to bone regeneration | |
| Shrivastav et al. | Bacterial cellulose as a potential biopolymer in biomedical applications: A state-of-the-art review | |
| Sethi et al. | A review on chitosan-gelatin nanocomposites: Synthesis, characterization and biomedical applications | |
| Chuysinuan et al. | Injectable eggshell-derived hydroxyapatite-incorporated fibroin-alginate composite hydrogel for bone tissue engineering | |
| Suneetha et al. | Mechanically improved porous hydrogels with polysaccharides via polyelectrolyte complexation for bone tissue engineering | |
| Bu et al. | In situ precipitation of cluster and acicular hydroxyapatite onto porous poly (γ-benzyl-l-glutamate) microcarriers for bone tissue engineering | |
| Khan et al. | Bioactive scaffold (sodium alginate)-g-(nHAp@ SiO2@ GO) for bone tissue engineering | |
| Wasupalli et al. | Polysaccharides as biomaterials | |
| CN108348645A (zh) | 基于超分子的水凝胶组合物及其用途 | |
| Mallakpour et al. | Development of sodium alginate-pectin/TiO2 nanocomposites: Antibacterial and bioactivity investigations | |
| Khan et al. | Multifunctional bioactive scaffolds from ARX-g-(Zn@ rGO)-HAp for bone tissue engineering: In vitro antibacterial, antitumor, and biocompatibility evaluations | |
| Sagadevan et al. | Recent advancements in polymer matrix nanocomposites for bone tissue engineering applications | |
| Shen et al. | Homogeneous chitosan/carbonate apatite/citric acid nanocomposites prepared through a novel in situ precipitation method | |
| Ruan et al. | Assembly of layered monetite-chitosan nanocomposite and its transition to organized hydroxyapatite | |
| CN113425896A (zh) | 用于牙槽骨缺损修复的聚氨基酸微载体及其制备方法 | |
| Yang et al. | Biomimetic design of double-sided functionalized silver nanoparticle/bacterial cellulose/hydroxyapatite hydrogel mesh for temporary cranioplasty | |
| Said et al. | Manufacturing methods, properties, and potential applications in bone tissue regeneration of hydroxyapatite-chitosan biocomposites: A review | |
| Li et al. | Creating ultrastrong and osteogenic chitin nanocomposite hydrogels via chitin whiskers with different surface chemistries | |
| Mehta et al. | In-situ fabrication of rod shaped nano-hydroxyapatite using microwave assisted semi-interpenetrating network as a template-morphology controlled approach |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |