CN111432830A - 用于从组织的受控药物释放的组合物和方法 - Google Patents

Abstract

组合物，其包含水凝胶基质和在所述基质内的微粒，所述基质包含可交联蛋白质和交联剂，其中所述交联剂能够使所述可交联蛋白质交联，其中所述微粒包含药物。

Description

用于从组织的受控药物释放的组合物和方法

技术领域

本发明涉及用于在靶组织上的受控药物释放(controlled drug release)的组合物和方法，并且特别是这样的用于向被感染组织或易于感染的组织的受控抗生素释放的组合物和方法。

背景技术

在数种医学情况下，会出现难以使用全身性抗生素施用来治疗的感染。由于血液供应不良使得循环中的药物不能高效地到达被感染部位，导致被感染部位的浓度太低。在这种情况下，提高全身性暴露可将该部位的局部浓度提高至期望值；然而，由于抗生素的全身性毒性，这种方法是被禁止的，这在大多数情况下这是限制因素。被感染部位血液供应不良的情况可因组织创伤或随之而来的炎症或坏死而发生。导致全身性抗生素干预治疗结果差的另一种医学情况是生物膜的产生。生物膜是致密的细菌层，其由被称为糖萼(glycocalyx)的多糖分泌物形成或包封。该层包含屏障，该屏障使细菌免受抗生素的影响，因此必需使用越来越高浓度的这些药物。除了与使用抗生素治疗这样的被感染部位相关的疗效降低和毒性危险之外，用抗生素进行全身性治疗是发生细菌耐药性的首要原因，并且这也是新出现的全球性医疗保健问题。

其中局部抗生素治疗优于全身性暴露的医学病症的实例包括但不限于骨髓炎，用金属棒、板或外固定器治疗的骨折。在以下情况下风险尤其高：开放性骨折、全关节置换、使用人工移植材料的血管搭桥手术、常规手术操作(例如疝修补术)以及对子宫和膀胱进行的多种操作以及在慢性感染的创伤(例如溃疡)中。在这些应用中，所释放的抗生素用于根除现有的感染，而在另一些情况下则是预防性的。

在美国，与骨髓炎相关的糖尿病足溃疡给公共和私人付款人造成了沉重负担，与没有足溃疡的糖尿病患者相比，使每位患者的护理费用加倍。溃疡护理将与糖尿病本身相关的直接年度费用提高了约90亿美元至130亿美元(http：//www.medscape.com/viewarticle/821908)，并且是由于足截肢导致的住院费用提高。据报道，糖尿病患者中非创伤性下肢截肢(lower extremity amputation，LEA)的发生率为患有任何其他伴随医学疾病的患者中的至少15倍。LEA较少见，但是为与糖尿病和足溃疡相关的极端并发症。在美国，每年有近80,000例LEA是在糖尿病患者上进行的。2005年，新LEA的总出院率为每1，000位患有糖尿病的人约4.3例，而普通人群为每1，000人约0.3例。具有伴随的糖尿病足溃疡的糖尿病患者的年死亡率为约11％；具有伴随的下肢截肢的那些为约22％(Margolis DJ etal)。

抗生素最常引入到聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)黏固剂(cement)中，然后可将其成型为珠，模塑以适合骨缺损。PMMA珠的问题在于，其在聚合时散发出大量的热，这本身可能对抗生素药物产生热损伤。另外，珠不是可降解的，且患者必须经历第二次手术以在给予骨植入物之前将其移除。另外，在手术之前，PMMA珠必须在手术场所与期望的抗生素混合。这是繁琐且费时的，并且还存在混合不当而导致暴露于过量或不足量的抗生素药物的风险。为了规避利用PMMA珠的一些上述问题，已经开发了可降解的骨替代品。例如，Cerament Bone Void Filler(Bonesupport，Sweden)是可降解的合成硫酸钙骨替代品。在欧洲，其也作为与抗生素的预混合形式以商品名Cerament G(包含庆大霉索)和Cerament V(包含万古霉素)销售。根据制造商的手册，抗生素以高初始峰洗脱，其对于金黄色葡萄球菌(staphylococcus aureus)和铜绿假单胞菌(pseudomonas aeruginosa)保持高于MIC持续28天。但是没有受控释放的证据，所包埋的抗生素根据浓度梯度通过扩散释放，这是不太希望的，因为释放曲线可能受到植入部位的化学和物理条件的影响，而这对于每个患者都是独特，导致结果的可变性提高，治疗结果的疗效和可预测性降低。US 9180137B2讨论了添加抗生素的基于硫酸钙的骨水泥(bone cement)。

将抗生素递送至被感染部位的其他尝试包括将药物与纤维蛋白胶(fibrin glue)预混合。目的是纤维蛋白胶充当递送载体将药物带入被感染部位，并且在珠包埋在水凝胶中时将其保留在那里。Kara等将抗生素(莫西沙星、洛美沙星、万古霉素和头孢他啶)与纤维蛋白胶混合在一起，并测量了覆盖有多种细菌菌株的培养皿的抑制半径。药物洗脱长至72小时，并且洗脱不显示出零级动力学而是根据浓度梯度——大部分药物在最初的24小时内释放。Tredwell等将头孢唑林与纤维蛋白胶混合。头孢唑林在2天中以受控方式释放，其中大部分在第一天释放。Cashman等将抗生素头孢唑啉、夫西地酸或5-氟尿嘧啶共混到了Vitagel组织密封剂(添加了微纤维胶原蛋白的纤维蛋白胶)。药物在2至4天中以受控方式释放。以上实例表明，当药物包埋在纤维蛋白胶中时，药物根据其浓度梯度(即通过一级动力学)从基质中扩散出去。这是因为该药物比纤维蛋白胶和大多数其他水凝胶的孔小得多，因此可以自由扩散出去。

Penn-Barwell等在被金黄色葡萄球菌污染的大鼠开放性骨折模型中测试了包含按重量计1.88％万古霉素和1.68％庆大霉素的可生物吸收的磷脂凝胶(命名为DFA-02)。结果优于包含相同药物的PMMA珠。但是，这两种抗生素的浓度在前48小时内迅速下降。

抗生素的局部递送也用于治疗软组织感染。例如，已经测试了庆大霉素浸润的胶原蛋白海绵作为可生物吸收的载剂(CollaRx，Innocoll，Gallowston，Ireland)。但是，在非骨科临床随机对照试验中，海绵组具有更高的手术部位感染率，并且推测是抗生素的洗脱比海绵降解得更快，在创伤中留下了不含抗生素的异物(Bennett-Guerrero et al)。

对于高效的局部抗生素治疗，更好的是实现对释放的严格控制。具有零级动力学的释放是药物释放的金标准。实现受控释放的一种方式是将药物包封在由可降解疏水材料(例如PLGA(聚乳酸乙醇酸(polylactic glycolic acid))或PCL(聚己内酯(polycaprolactone)))制成的微粒(microparticle，MP)中。亲水性药物在其离开MP的途中必须通过疏水性基质，这阻碍了其溶解性和扩散，导致零级动力学释放，即随时间的恒定释放速率。

Setterstrom等(US6410056)开发了包含氨苄西林或头孢唑林的PLGA MP，以治疗大鼠中的多种感染模型，包括用金黄色葡萄球菌、化脓性链球菌(Streptococcuspyogenes)或大肠杆菌(E.coli)接种的大鼠软组织创伤感染模型和大鼠组分固定模型(fraction fixation model)。

使用珠治疗局部感染的挑战是如何将它们保留在靶部位而不使其迁移出那里。由于其小尺寸，珠将倾向于迁走，因此将降低抗生素药物的有效量。对于外科医生来说，一种方法会是使用手术工具将珠压缩成紧凑的团块。例如，Garvin等教导了使用载有庆大霉素的PLGA微球治疗犬模型中的骨髓炎。然而，在植入之前将微球压缩至5x 15毫米的矩形植入物，从而防止了单个MP从缺损部位迁走。该方法的缺点是，压缩降低了MP的有效表面积，并因此影响了药物的释放曲线。另外，将珠压缩到空间或腔中是费时的，并且珠穿透狭窄的缝隙(例如在骨中存在的那些)的能力受到限制，尤其是对于大颗粒来说。

由于不能经口或胃肠外给予抗生素药物至被感染部位，或者由于与施用治疗感染所需的高剂量抗生素相关的毒性，治疗软组织感染一直是一种挑战。被感染的糖尿病足溃疡(DFI)是难以有效治疗的软组织感染的一个很好的实例，并且当前的治疗无法提供长期治疗的适当方法。这部分地是由于创伤的慢性性质和感染的持续性，而这被例如以下的因素而加剧：糖尿病患者的受损的创伤愈合，以及溃疡的几何尺寸，其在许多情况下是深且呈隧道状(tunneled)的。后者使得当前使用的治疗(例如纱布、绷带和敷料)治疗效率较低，因为它们与创伤的接触区域限于其上部外部。

Edwards等评价了针对糖尿病足溃疡(DFU)的清创术的数种随机对照试验(randomized controlled trial，RCT)，并得出结论：水凝胶在治疗糖尿病足溃疡方面比纱布或标准护理有效得多。某些小组进一步采用了这种方法，并开发了可注射到创伤深部的可注射水凝胶。Marston等用可注射的猪胶原蛋白来源基质治疗患有慢性DFU的患者，并报道了在注射之后2周创伤尺寸缩小了72％。Campitiello等用交联的胶原蛋白和糖胺聚糖构成的可注射基质(其在体内形成凝胶)治疗了18位患有隧道状或腔溃疡的患者。根据研究的作者，89％的患者显示出创伤完全再生。

抗菌药物也已经在干基质中组合以治疗软组织感染。例如，Gentamicin SurgicalImplant和CollaRx Gentamicin Topical(Innocoll Pharmaceuticals)是由包含庆大霉素的胶原蛋白海绵制成的产品，其分别指定用于手术部位感染和糖尿病足感染(DFI)。一项针对56名患有DFI的随机患者的临床试验显示，与安慰剂海绵和没有海绵相比，在用庆大霉素浸润的胶原蛋白海绵治疗的患者中显示了一些初始良好结果(Lipsky et al，2012)。然而，用这种海绵(现在称为COGENZIA)进行的大得多的3期研究在改善糖尿病足感染(DFI)的临床治愈率方面没有达到统计学显著性。类似的产品COLLATAMP G是适用于手术部位感染的庆大霉素浸润的冻干牛I型胶原蛋白基质。制造商的网站显示了药物释放曲线，且很明显，没有抗生素的受控释放曲线，并且药物高于MIC持续仅7天。这些限制通常必需一天更换产品多至数次，以便长时间保持药物水平高于MIC。

发明内容

背景技术没有提供针对抗生素的局部治疗问题的解决方案，所述方案应提供极好的药物释放表面积，并且控制这种释放的时间和位置。虽然提供许多小珠使得能够实现极好的表面积，但这些珠倾向于迁离待治疗的位置。将珠保留在靶组织的较大植入物解决了珠迁移的问题，但降低了有效的释放表面积，并且也可导致某些组织未被治疗。

本发明通过提供用于局部组织治疗的具有受控药物释放的组合物和方法克服了背景技术的这些缺点，所述组合物和方法的特征在于在水凝胶基质中的固定珠。基质优选是原位交联的交联明胶，但是任选地可以使用也能够原位交联的不同基质。不希望受限于益处的封闭列表，固定防止了珠迁移并保留了其表面积，同时珠本身提供了受控的药物释放的手段。优选地，受控的药物释放也是持续的。

该组合物的特征在于将药物包封在聚合物微粒中以实现零级释放动力学，并且将这些颗粒包埋在水凝胶中以凭借其可注射性容易地进入被感染部位，并且由于水凝胶固定至靶组织而防止了其迁离被感染部位。这种将颗粒分散在水凝胶中的方法已被多个研究小组称为“李子布丁(plum pudding)”，并且被认为是复合凝胶的子集。另外，水凝胶本身优选具有以下特性以实现该目的：生物相容，可注射，可降解(在比期望的释放时间长的时间段内)，不干扰所包封药物的活性以及促进细胞生长。另外，水凝胶优选显示出生物黏附性质，因为预期与组织的黏附延长微粒在被感染部位的停留时间。另一个期望的性质是弹性，因为脆性水凝胶可能破碎或受到机械侵蚀，因而限制治疗的效率。

该组合物通过提供用于聚合物基质的合适水凝胶(优选包含交联明胶)克服了先前的这种“李子布丁”尝试的缺点。明胶是原位交联的，而不是预先交联的，由于下面更详细描述的原因，其提供了好得多的基质。此外，组合物本身优选是生物黏附的，其提高了施加到局部组织的稳定性。

尚未显示出其他水凝胶适用于这种复合方法。例如，纤维蛋白胶不是药物的合适递送载剂，因为其在体内快速降解，并且将通常在几天之内消失，这在期望的2至4周的药物释放持续时间之前很久。

US 20110038946教导了包含具有妥布霉素的PLGA MP的可注射聚氨酯支架的使用。聚氨酯黏合剂不是完全生物相容的，尤其是当它们用作注射剂时，作为组分(即多异氰酸酯)可能在固化前或固化不完全的情况下从所注射的团块中扩散出来。

Foox等教导了与EDC交联的明胶-藻酸盐水凝胶用于抗生素药物释放的用途。基质负载有抗生素(克林霉素、氧氟沙星、万古霉素)。发现仅克林霉素对交联反应是惰性的并且不降低生物黏合剂的黏结强度(bonding strength)。这被解释为是由于EDC交联剂与氧氟沙星和万古霉素上存在的羧基相互作用而产生的，并示出了为水凝胶载体基质选择惰性交联剂的重要性。凝胶中包含的100％的克林霉素在4小时后释放，这再次示出了在不进行聚合物微粒中的某种包封的情况下明胶水凝胶不能保留所嵌入的药物。

WO2014196943教导了包含嵌入在泊洛沙姆中的万古霉素MP的可注射水凝胶的用途。泊洛沙姆是最广泛使用的反向热凝胶作用聚合物，但是从泊洛沙姆凝胶系统的药物释放最大持续时间受到水的流入的限制，水的流入将聚合物稀释至低于其临界胶凝浓度，从而使基质失去凝胶样性质(Hoare et al)。

明胶已被用作生物材料数十年。世界各地的许多实验室已示出其为安全、可降解和生物相容的，并且是基于积累的丰富临床经验。与由上述合成聚合物(例如上述泊洛沙姆或PEG)制成的水凝胶相反，明胶具有良好的组织应答并允许细胞向内生长(in-growth)，这部分地原因是其含有大量的Arg-Gly-Asp(RGD)序列，这些序列是许多整合素(integrin)识别的细胞附着位点。明胶水凝胶的机械性能可以通过物理、化学或酶促交联来增强。值得注意的是，由微生物转谷氨酰胺酶诱导的明胶的酶促交联，例如在美国专利号8367388和9017664中所述，二者与本申请是共同拥有的，二者通过引用并入本文，如同其在本文中充分阐述一样。这种类型的交联剂比常规的交联手段(即戊二醛或甲醛)对于使用更安全。

交联的明胶水凝胶作为药物递送载体的另一个优点是其可以注射，并且可以调节其交联度以允许定制的降解速率，这与纤维蛋白胶相反，后者是生物相容的但是在几天内降解，因此不适用于需要在被感染部位更长时间洗脱药物的许多应用。最后，交联的明胶水凝胶具有确保在植入部位获得最佳性能所需的有利机械性能。首先，明胶固有地是生物黏附性的，并且显示出对多种组织的黏附性。明胶与组织的黏结强度是由于组织表面上的功能性化学基团(例如赖氨酸)，其可以借助范德华力和氢键与明胶分子上的类似化学基团相互作用。明胶的交联由于上述化学官能团之间形成的共价键而进一步有助于与组织的黏结强度。交联还通过形成分子间共价桥来提高明胶链之间的内聚键。这有助于基质的内聚强度(cohesive strength)以及所得的拉伸或压缩强度。黏合强度和内聚强度的组合确保了水凝胶在递送药物所需的持续时间内保持附着在靶感染部位。总的来说，以上表明当原位交联时，交联的明胶基质对于药物递送应用是理想的。

US8138157描述了在凝胶中的包含抗生素的微粒(例如由PLGA制成)，其被描述为由Floseal(其包含明胶)制成。但是，Floseal是由预交联的凝胶颗粒制成的。没有原位形成凝胶的固化过程，因此独立的凝胶颗粒不聚结成连续的凝胶基质。因此，与原位交联明胶基质的情况不同，制剂中存在的任何药物洗脱颗粒都可能迁移出治疗部位。另外，Floseal被指示为止血剂。没有证据表明其表现为胶水或生物黏合剂，因此，预期其不适合用于需要药物载体基质在靶递送位点黏附至组织的药物递送应用中。此外，该专利没有提供任何实验证据来表明该解决方案的效力。

将促进创伤愈合的支架或基质与药物洗脱特性(例如抗生素)组合以根除被感染的深部隧道状或空腔状溃疡将是有利的。Cerament G或Cerament V分别洗脱庆大霉素和万古霉素，但它们由骨水泥构成，并因此不适合软组织修复。有数种基于防腐剂(antisepticagent)(例如银离子、碘和PHMB)或抗生素(例如针对革兰氏阳性菌的杆菌肽、莫匹罗星(mupirocin)、瑞他莫林(retapamulin)；针对革兰氏阴性菌的新霉素和磺胺嘧啶银)的具有抗微生物活性的商业外用创伤敷料和凝胶。然而，这些外用药不具有受控的药物释放特性，并且是由几乎没有生物学活性的合成聚合物构成的。对用于慢性创伤(糖尿病足溃疡、压力性溃疡、慢性腿部溃疡等)的抗微生物剂的系统评价得出结论，很少有全身性药剂改善治疗效果(Lipsky et al，2014)。因此，对施用和递送系统的改进显然将有益于治疗这样的慢性创伤。

附图说明

本文中仅通过实例的方式参考附图来描述本发明。现在详细地具体参考附图，要强调的是，所示出的细节仅是示例性的并且仅是为了举例说明性地讨论本发明的一些优选实施方案，并且呈现它们是为了提供被认为对本发明的原理和概念方面的最有用和最容易理解的内容。在这方面，没有试图以与对本发明的基本理解所必需的相比更详细的方式示出本发明的结构细节，结合附图进行的描述使得对于本领域技术人员明显的是在实践中可以体现本发明的数种形式。在图中：

图1A至1C显示了抗生素药物的体外释放；

图2显示了嵌入在酶促交联明胶基质中的环丙沙星MP的释放；

图3A至3C显示了包含MP和包埋在MP内的庆大霉素或万古霉素的交联明胶水凝胶的抗微生物活性；以及

图4显示了酶促交联的明胶水凝胶的机械测试。

图5显示了包含不同抗生素药物的三种不同PLGA珠制剂的尺寸分布。

具体实施方式

在至少一些实施方案中，本发明包括包含微粒的交联明胶水凝胶基质。颗粒包含药物。药物例如但不限于任选地通过扩散或侵蚀机制从微粒释放。释放速率主要由构成微粒的材料决定，但也由其他参数决定，例如药物的类型、其溶解度、所包封药物的量。该产品优选是可注射的，并经历原位固化，其通过对组织的固有黏附性将其自身固定到靶组织或解剖学上定义的空间(anatomically defined space)(例如腔或缝隙)上。

明胶基质是可降解、可注射且生物相容的。明胶优选由A型猪皮制成，但是也可以由牛或鱼明胶制成。明胶的凝胶强度(bloom)优选为100-300，更优选250-300，但任选地100-250。

明胶基质可以任选地使用转谷氨酰胺酶来酶促交联，转谷氨酰胺酶优选地来自微生物来源，但是也可以任选地使用哺乳动物转谷氨酰胺酶，例如猪肝转谷氨酰胺酶、因子Xiii等。

任选地，可以使用化学交联剂(例如戊二醛或EDC)使明胶基质交联。

使用本领域技术人员已知的方法制造微粒。非限制性实例包括单乳液法、双乳液法、聚合(正常或界面)、相分离凝聚、喷雾干燥和溶剂萃取(例如参见Bansal et al)。

微粒

微粒包含一种或更多种生物相容性聚合物。这样的可生物降解聚合物的一些非限制性实例包括脂肪族聚合物(例如聚乳酸、聚乙醇酸、聚柠檬酸、聚苹果酸、聚己内酯)、聚碳酸酯(例如聚碳酸亚乙酯(polyethylene carbonate)、聚碳酸亚乙亚丙酯(polyethylenepropylene carbonate))和聚氨基酸(例如聚-γ-苄基-L-谷氨酸、聚-L-丙氨酸、聚-γ-甲基-L-谷氨酸)。这些聚合物可以是均聚物、两种或更多种单体的共聚物、或聚合物的混合物。其也可以是盐形式。

聚乳酸可以由以下结构式表示：

其中n例如可以是10至250之间的任何合适的整数。聚乳酸可以根据现有技术中已知的任何方法来制备。例如，聚乳酸可以由乳酸制备和/或由D-丙交酯(即D-乳酸的二内酯或环状二聚体)、L-丙交酯(即L-乳酸的二内酯或环状二聚体)、内消旋D，L-丙交酯(即D-和L-乳酸的环状二聚体)和外消旋D，L-丙交酯(外消旋D，L-丙交酯包含D-和L-丙交酯的1/1混合物)。任选地，聚乳酸聚合物包含聚(L-乳酸)、聚(D，L-乳酸)或聚(D-乳酸)。

聚乙醇酸可以由以下结构式表示：

其中n例如可以是10至250之间的任何合适的整数。

聚己内酯具有以下结构：

其中n例如可以是10至250之间的任何合适的整数。

聚乳酸乙醇酸共聚物具有以下单元结构，所述单元结构优选重复合适的次数，例如10至250次：

x和v指示每个单元重复的次数。

合适的生物相容性聚合物的其他非限制性实例是聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚酰胺、聚氨基酸、硅聚合物、聚氨酯等。

在这些聚合物中，特别优选用于本发明的是PLA(聚乳酸)、PGA(聚乙醇酸)和PLGA(聚乳酸乙醇酸)共聚物，任选地共聚物中的乳酸与乙醇酸比例为20∶80至80∶20。或者，该聚合物是聚己内酯。

MP(微粒)尺寸任选地为0.5至50微米。

包含药物的MP可以分散在交联明胶的液体制剂的明胶组分、酶组分或这两种组分中。最终制剂中MP的量为1mg/ml至50mg/ml，优选为5mg/ml至40mg/ml，更优选为10mg/ml至30mg/ml。

MP在明胶基质的一种或更多种组分中的分散可以在产品制造期间或在手术室中使用之前进行。在前一种情况下，将MP与其中一种组分混合，并保存直至使用。由于在水性环境中被包封的药物将开始从MP中扩散出来，并且由于PLGA在水性环境中发生水解，因此包含MP的组分最好保持低温、冷藏或冷冻保存。

或者，将MP保持干燥，并在临使用前用明胶或酶组分进行重构，以保持MP稳定。有许多技术方案用于将干燥粉末在液体制剂中重构，并且这些对本领域技术人员来说应是已知的。例如，

(利培酮)长效注射剂是注射用持续释放微球和肠胃外稀释剂的组合。将微球在小瓶中干燥地提供，并且在注射器内注射之前用所供应的稀释剂重构。或者，可以在组装单个注射器期间用稀释剂重构微球，而无需在注射器与小瓶之间转移。一个实例是Lupron Depot(用于治疗前列腺癌的贮库混悬剂的醋酸亮丙瑞林)，其作为预填充双室注射器供应。该注射器含有粉末状微球，其在与稀释剂混合后成为混悬液。然后将混悬液作为单次肌内(IM)注射施用。第三种变型是通过连接包含稀释剂的注射器和包含MP颗粒的注射器并且使内容物在注射器之间通过多次以制成均匀的混悬液来进行混合。这种变型的一个实例是ELIGARD注射剂(用于可注射悬液的醋酸亮丙瑞林)。

根据至少一些实施方案，作为一个非限制性实例，调节药物洗脱时间以使得药物在2至6周、优选2至5周、更优选2至4周的过程中从微粒洗脱，这是根除细菌感染所需的时间量。

现在描述多种任选的非限制性的示例性实施方案，其任选地也可以彼此组合和/或与本文所述的任何其他实施方案或实施方式组合。根据一个实施方案，在骨髓炎的情况下，在将被感染的骨组织清创之后，将包含药物洗脱MP的明胶密封剂注射到骨中形成的腔中。在允许几分钟固化之后，外科医生确保制剂已胶凝和固化，然后继续手术或闭合创伤。下面的实施例1表明，包封在PLGA微粒中的3种不同的抗生素药物在初始突释(burstrelease)之后遵循零级动力学以受控方式释放。包含环丙沙星的PLGA MP嵌入在原位可交联的明胶基质中，并且由于另外的扩散屏障，其释放速率比单独的MP稍慢，但尽管如此，释放仍受零级动力学控制，并且药物在2周中洗脱，这是根除细菌感染所需的时间量。

包封的药物

包封的药物可以任选地包含抗生素、镇痛药、抗炎药或抗肿瘤药中的一种或更多种。

对于以下所有抗生素，可任选地作为其可药用盐或水合物和/或这样的抗生素的组合施用。

抗生素的一些非限制性实例包括：氨基糖苷类抗生素、糖肽类抗生素、安莎霉素类、碳头孢烯类、碳青霉烯类、头孢菌素类、大环内酯类、青霉素类、多肽类、喹诺酮类、磺胺类、四环素类、林可酰胺类、硝基呋喃类、硝基咪唑类，及其混合物。

氨基糖苷类抗生素的一些非限制性实例包括依替米星(etimicin)、庆大霉素(gentamicin)、妥布霉素(tobramycin)、阿米卡星(amikacin)、奈替米星(netilmicin)、地贝卡星(dibekacin)、卡那霉素(kanamycin)、阿贝卡星(arbekacin)、沙加霉素(sagamicin)、异帕米星(isopamicin)、西索米星(sisomicin)、新霉素(neomycin)、巴龙霉素(paromoycin)、链霉素(streptomycin)、大观霉素(spectinomycin)、小诺米星(micronomicin)、阿司米星(astromicin)、核糖霉素(ribostamycin)、其可药用盐或水合物，及其组合。

糖肽类抗生素的一些非限制性实例包括万古霉素(vancomycin)、阿伏帕星(avoparcin)、利托菌素(ristocetin)、替考拉宁(teicoplanin)、特拉万星(telavancin)、雷莫拉宁(ramoplanin)和德卡拉宁(decaplanin)，万古霉素、阿伏帕星、利托菌素或替考拉宁的衍生物，其可药用盐或水合物，及其组合。

碳头孢烯类抗生素的一些非限制性实例包括氯碳头孢(loracarbef)。

碳青霉烯类抗生素的一些非限制性实例包括厄他培南(ertapenem)、美洛培南(meropenem)、亚胺培南/西司他丁(imipenem/cilastatin)、帕尼培南(panipenem)、比阿培南(biapenem)和泰比培南(tebipenem)。

头孢菌素类抗生素的一些非限制性实例包括头孢羟氨苄(cefadroxil)、头孢乙腈(cefacetrile)、头孢氨苄(cefalexin)、头孢来星(cefaloglycin)、头孢洛宁(cefalonium)、头孢噻啶(cefaloridine)、头孢噻吩(cefalotin)、头孢匹林(cefapirin)、头孢曲秦(cefatrizine)、头孢氮氟(cefazaflur)、头孢西酮(cefazedone)、头孢唑啉(cefazolin)、头孢拉定(cefradine)、头孢沙定(cefroxadine)、头孢替唑(ceftezole)、头孢克洛(cefaclor)、头孢尼西(cefonicid)、头孢丙烯(cefprozil)、头孢呋辛(cefuroxime)、头孢孟多(cefamandole)、头孢唑喃(cefuzonam)、头孢美唑(cefmetazole)、头孢替坦(cefotetan)、头孢克肟(cefixime)、头孢地尼(cefdinir)、头孢妥仑(cefditoren)、头孢哌酮(cefoperazone)、头孢噻肟(cefotaxime)、头孢泊肟(cefpodoxime)、头孢他啶(ceftazidime)、头孢布烯(ceftibuten)、头孢唑肟(ceftizoxime)、头孢曲松(ceftriaxone)、头孢吡肟(cefepime)、头孢吡普(ceftobiprole)和头孢西丁(cefoxitin)。

大环内酯类抗生素的一些非限制性实例包括阿奇霉素(azithromycin)、克拉霉素(clarithromycin)、红霉素(erythromycin)、非达霉素(fidaxomicin)、地红霉素(dirithromycin)、罗红霉素(roxithromycin)、醋竹桃霉素(troleandomycin)、大观霉素(spectinomycin)、泰利霉素(telithromycin)和螺旋霉素(spiramycin)。

青霉素类抗生素的一些非限制性实例包括阿莫西林(amoxicillin)、氨苄西林(ampicillin)、阿洛西林(azlocillin)、羧苄西林(carbenicillin)、氯唑西林(cloxacillin)、双氯西林(dicloxacillin)、氟氯西林(flucloxacillin)、美洛西林(mezlocillin)、甲氧西林(meticillin)、萘夫西林(nafcillin)、苯唑西林(oxacillin)、青霉素(penicillin)、哌拉西林(piperacillin)和替卡西林(ticarcillin)。

喹诺酮类抗生素的一些非限制性实例包括环丙沙星(ciprofioxacin)、依诺沙星(enoxacin)、加替沙星(gatifioxacin)、左氧氟沙星(levofloxacin)、洛美沙星(lomefloxacin)、莫西沙星(moxifloxacin)、诺氟沙星(norfloxacin)、氧氟沙星(ofloxacin)、曲伐沙星(trovafloxacin)、格帕沙星(grepafloxacin)、司帕沙星(sparfloxacin)和替马沙星(temafloxacin)。

磺胺类抗生素的一些非限制性实例包括磺胺米隆(mafenide)、磺胺米柯定(sulfonamidochrysoidine)、磺胺醋酰(sulfacetamide)、磺胺嘧啶(sulfadiazine)、磺胺甲二唑(sulfamethizole)、磺胺二甲异

唑(sulfanilimide)、柳氮磺吡啶(sulfasalazine)、磺胺异

唑(sulfisoxazole)、甲氧苄啶-磺胺甲

唑(trimethoprim-sulfamethoxazole)和复方新诺明(cotrimoxazole)。

四环素类抗生素的一些非限制性实例包括多西环素(doxycycline)、米诺环素(minocycline)、土霉素(oxytetracycline)、四环素(tetracycline)。

其他合适的抗生素的一些非限制性实例包括氨曲南(aztreonam)(一种单环β-内酰胺类抗生素(monobactam antiboitic))、酰胺醇类抗生素(amphenicol antibiotic)(例如氯霉素(chloramphenicol)和甲砜霉素(thiamphenicol))、乙胺丁醇(ethambutol)、磷霉素(fosfomycin)、异烟肼(isoniazid)、利奈唑胺(linezolid)、莫匹罗星(mupirocin)、平板霉素(platensimycin)、吡嗪酰胺(pyrazinamide)、奎奴普丁/达福普丁(quinupristin/dalfopristin)、氨苯砜(dapsone)、氯法齐明(clofazimine)和甲氧苄啶(trimethoprim)。

林可酰胺类抗生素的一些非限制性实例包括林可霉素(lincomycin)、克林霉素(clindamycin)和吡利霉素(pirlimycin)。

安莎霉素类抗生素的一些非限制性实例包括利福平(rifampicin)。

硝基呋喃类抗生素的一些非限制性实例包括呋喃唑酮(furazolidone)、呋喃妥因(nitrofurantoin)、硝呋复林(nifurfoline)、硝呋齐特(nifuroxazide)、硝呋奎唑(nifurquinazol)、硝呋妥因醇(nifurtoinol)、硝呋肼(nifurzide)、呋喃西林(nitrofural)、雷贝唑胺(ranbezolid)、呋喃它酮(furaltadone)、呋喃烯啶(furazidine)、硝呋太尔(nifuratel)和硝呋莫司(nifurtimox)。

硝基咪唑类抗生素的一些非限制性实例包括甲硝唑(metronidazole)、替硝唑(tinidazole)、尼莫唑(nimorazole)、地美硝唑(dimetridazole)、普瑞玛尼(pretomanid)、奥硝唑(ornidazole)、美格唑(megazol)、阿扎硝唑(azanidazole)、苄硝唑(benznidazole)。

抗癌抗生素的一些非限制性实例包括格尔德霉素(geldanamycin)、除莠霉素(herbimycin)、博来霉素(bleomycin)。

在一些情况下，可希望将不溶或难溶于水性环境并因此不适合使用本领域中已知的最常用技术(例如W/O/W双重乳剂(double emulsion))进行包封的药物包封在微粒中。差的水溶性将导致低包封效率。例如亲脂性药物分子(例如固醇和类固醇，例如抗炎药氢化可的松)不溶于水。苯佐卡因是具有非常低的水溶度的局麻药。游离酸或游离碱形式的酸性或碱性药物是难溶的，例如，游离碱形式的环丙沙星不溶于水，而盐酸盐可溶。在这种情况下，将以本领域技术人员已知的替代方法来制备微粒，例如油/水乳剂、油/油乳剂、固体/油/水技术、喷雾干燥等。

药物含量任选地为微粒重量的5％至50％；或者，聚合物含量为微粒重量的50％至95％。优选地，药物含量为微粒重量的5％至30％，且更优选地为5％至15％。

另外的水凝胶实施方案

在另一个实施方案中，可以向明胶基质添加骨引导(osteoconductive)材料，以便通过促进最终将代替水凝胶的腔中的细胞浸润、基质沉积和细胞附着来诱导新形成的骨的形成。实施例4显示了与不含HA的对照基质相比包含羟基磷灰石(HA)的交联明胶基质的机械性能的分析。HA的添加不抑制通过转谷氨酰胺酶的明胶交联，但是这改变了明胶基质的机械性能并使其更具弹性。

在另一个实施方案中，包含具有抗生素的MP的交联明胶基质用于预防目的，例如在其中使用内部固定装置(例如，板、杆、钉、螺钉)的整形重建手术中或在全膝/髋置换术中。这些手术具有高污染风险，因此在具有高感染风险的区域(例如，容易发生生物膜定植的植入物与骨的界面、粗糙表面等)使用抗生素洗脱的明胶水凝胶

在另一个实施方案中，可以将抗生素洗脱的明胶水凝胶放置在容易受到污染的疝网片(hernia mesh)上或周围，并围绕用于将疝网片固定至组织的锚固缝合线或大头钉。

可以将药物洗脱明胶水凝胶喷雾到植入物的外表面，以提供相关药物的受控释放。例如，交联的明胶水凝胶可用于涂覆血管支架并释放抗增殖剂，例如紫杉醇。

抗生素洗脱明胶凝胶还可用于软组织的治疗和预防，例如糖尿病足溃疡、主动脉和皮肤移植物。

在另一个实施方案中，抗生素洗脱明胶水凝胶可以制成干制剂并用作膜或泡沫。这种形式的优点在于，包含药物的微粒已经包埋在可交联的明胶基质内部，因此可以避免通过再混悬而进行的重构步骤。对于发泡的干制剂，MP可以在干制剂的制造期间或在干燥步骤之后整合。在制造过程期间，可以将MP添加至明胶溶液或酶溶液或湿泡沫，然后将湿泡沫冷冻干燥。或者，可以将MP喷雾或洒在已经干燥的泡沫上。MP将通过静电力或范德华力黏附至泡沫表面。或者，将MP与不溶解聚合物MP的挥发性非水性溶剂混合，这允许将MP的浆液喷雾在泡沫的外表面上，其中MP通过毛细作用力保持附着至该表面。将药物洗脱MP整合到膜中是简单的过程，其中MP与明胶胶质以液体形式混合，浇铸到合适的模具中并使其干燥。

药物洗脱干膜或泡沫可用作绷带以用于治疗烧伤(例如，洗脱抗生素)，用于创伤愈合，作为抗炎或抗纤维化治疗(例如，洗脱NSAID)，作为止血剂(例如，洗脱凝血因子)等。

抗生素洗脱水凝胶可用于软组织修复。例如，为了治疗被感染的糖尿病足溃疡(DFI)，尤其是不规则形状的隧道状足溃疡，如先前解释的，可注射基质相对于海绵或片状装置具有优势。将注射基质以填充隧道状创伤，从而使创伤壁与基质之间的接触面积最大化，以便于药物从基质扩散到被感染的创伤床中。同时，明胶基质将用作组织再生的支架。这是基于明胶与胶原蛋白的相似性，而胶原蛋白是细胞外基质的主要成分。其他成分是GAG，其可以通过添加多糖(例如壳聚糖或透明质酸)来模拟。

实施例：

实施例1

实施例1显示了抗生素药物[庆大霉素(图1a)、万古霉素(图1b)和环丙沙星(图1c)]从微粒进入PBS缓冲液的体外释放。如所示，最初存在突释，然后是从21天直到至少30天的遵循零级动力学的更缓慢且恒定的释放速率。

PLGA(50∶50)聚合物、Resomer RG 503H购自Evonik Industries。盐酸环丙沙星、盐酸万古霉素、庆大霉素硫酸盐、聚乙烯醇(PVA，MW～31,000)、二氯甲烷(DCM)、石蜡油、乙腈(ACN)、Span 80、己烷、磷酸二氢钠二水合物、NaOH、茚三酮、PBS、Mueller Hinton培养液和LB琼脂购自Sigma Aldrich。所有材料均按原样使用。

包封抗生素的PLGA珠的制备

包封万古霉素/环丙沙星的PLGA珠

通过双重乳剂油包油包水(W/O1/O2)的溶剂蒸发技术制备包封万古霉素/环丙沙星的PLGA珠。简单地说，将25mg环丙沙星或50mg万古霉素溶解在1mL水(W)中，并且将500mgPLGA溶解在5mL DCM：ACN(1∶1)混合物(O1)中。在将W相倒入O1相之后，使用涡旋进行乳化持续1分钟。使用10mL注射器和21G针将第一W/O1乳剂逐渐分散到100mL含1％Span 80的石蜡油(O2)中。在添加期间，使用磁搅拌器进行乳化。将该W/O1/O2乳剂搅拌过夜，以允许完全的溶剂蒸发和微球硬化。

通过纸滤器(Whatman No 1)过滤回收固体微球，用己烷洗涤三次并且用蒸馏水洗涤三次以除去未包封的药物。将微球在真空下于35℃干燥过夜。

包封庆大霉素的PLGA珠

通过双重乳剂水包油包水(W1/O/W2)的溶剂蒸发技术制备包封庆大霉素的PLGA珠。简单地说，将25mg庆大霉素溶解在250微升水(W1)中，并且将500mg PLGA溶解在5mL DCM(O)中。在将W1相倒入O相之后，使用涡旋进行乳化持续1分钟。使用10mL注射器和21G针将第一W1/O乳剂逐渐分散到100mL 1％(w/v)的PVA(W2)水溶液中。在添加期间，使用Ultra-Turrax匀浆器(T-18，IKA)进行乳化。将该W1/O/W2乳剂搅拌过夜，以允许完全的溶剂蒸发和微球硬化。通过以10,000g离心10分钟收集固体微球，并用蒸馏水洗涤3次以除去未包封的药物。将微球在真空下于35℃干燥过夜。

药物含量和包封效率

通过在37℃下将20mg珠溶解在1mL NaOH 1M中来确定抗生素的量。在完全溶解之后，添加1mL HCl 1M以中和pH。使用分光光度计分别在275和280nm处测定环丙沙星和万古霉素浓度。使用NaOH 1M和HCl 1M的混合物(1∶1)作为空白。

通过比色测定法确定庆大霉素浓度：将0.5mL庆大霉素溶液与0.35mL磷酸钠缓冲液(50mM，pH 7.4)和0.15mL 1.25％茚三酮溶液混合。反应在95℃下进行15分钟，并随后将管在冰水浴中冷却10分钟。使用适当浓度的茚三酮和相应缓冲溶液的混合物作为空白，测量200至700nm波长范围中的UV-可见光谱。在最大吸光度(λmax～315nm)下计算庆大霉素浓度。

药物含量和包封效率计算如下：

药物含量(％)＝(NaOH：HCl混合物中的药物浓度[mg/mL]*2mL)/(珠质量[mg])*100

理论药物含量(％)＝(初始药物质量)/(初始聚合物质量)*100

包封效率(％)＝(实际药物含量)/(理论药物含量)*100

微球尺寸分析

使用显微镜研究包封药物的PLGA微球的珠尺寸分布：显微镜的每个物镜事先使用载玻片进行校准，该载玻片包含分为10μm间隔的1mm的标尺(显微镜和配件来自Delta-Pix公司)。通过手动测量来自显微镜图片不同区域的至少20个珠的直径计算平均珠直径。每种珠制剂的平均尺寸如图5中所示。

图5A在左图中显示了：含有环丙沙星的PLGA微粒的光学显微镜图像，并且在右图中显示了微粒的尺寸分布。图5B在左图中显示了：含有万古霉素的PLGA微粒的光学显微镜图像，并且在右图中显示了：微粒的尺寸分布。图5C在左图中显示了：含有庆大霉素的PLGA微粒的光学显微镜图像，并且在右图中显示了：微粒的尺寸分布。

体外药物释放研究

将微球(25mg包封环丙沙星的PLGA珠、80mg包封庆大霉素的PLGA珠、40mg包封万古霉素的PLGA珠)放入填充有10mL溶液(对于包封万古霉素和环丙沙星的PLGA珠为PBS，且对于包封秦大霉素的PLGA珠为磷酸钠缓冲液)的玻璃小瓶中。将小瓶放置在37℃的轨道摇床培养箱(orbital shaker incubator)中，在那里以120rpm的速度摇动。对于环丙沙星和万古霉素，每天一次将1.5mL混悬液离心，并将1mL上清液置于分光光度计中以测量药物浓度。最后，将1.5mL混悬液返回到玻璃小瓶中。对于庆大霉素，与茚三酮的反应是不可逆的。每天用新鲜的磷酸钠缓冲液替换0.5mL溶液，以保持恒定体积。

实施例2

实施例2显示环丙沙星从嵌入酶促交联的明胶基质中的PLGA微粒的释放。与游离MP相比，当MP嵌入明胶基质中时，药物的释放要慢一些(图2)，这可通过对于已从MP洗脱出来之后的凝胶基质内药物所需的额外扩散来解释。如下将微粒包埋在酶促交联的明胶水凝胶中。

将160mg环丙沙星包封的PLGA珠添加至2.7克(gr)的酶溶液。将该溶液与5.0克明胶溶液混合。将0.25克混合物浇铸到玻璃小瓶中，并在37℃下固化15分钟。向小瓶中添加5mL PBS以洗涤凝胶。添加另外5mL的PBS，并将小瓶置于37℃的轨道摇床培养箱中，其中其以120rpm摇动。每天一次，将1.5mL固化的凝胶提取物离心，并将1mL上清液置于分光光度计中以测量药物浓度。测量后，将1.5mL提取物放回到玻璃瓶中。根据相同的操作浇铸无珠的交联明胶，并将提取物用作空白。

实施例3

实施例3显示了包含MP以及包埋在MP内的庆大霉素或万古霉素的交联明胶水凝胶的抗微生物活性。使用的细菌是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，其为革兰氏阳性菌的模型微生物。在盐水中孵育14天的凝胶在基质内仍有足够的药物残留以诱导细菌杀伤，如由琼脂扩散(Kirby-Bauer)测定(图3A)中凝胶周围的环或者在整个研究中洗脱的抗生素药物的浓度显著高于MIC(图3B)所见的。数据总结在图3C中。

针对枯草芽孢杆菌(ATCC 6633，Microbiologics#0486)的抗菌活性

在12mm直径的塑料模具中浇铸6个包含包封2％万古霉素/庆大霉素的PLGA珠的0.2克交联明胶的盘。在37℃下固化15分钟后，将凝胶分别置于装有1.5mL磷酸钠缓冲液的玻璃小瓶中。将小瓶置于37℃的培养箱中。在1、2、4、7、11和14天之后，取出凝胶并将水凝胶提取物冷冻直至测试。

通过采用微稀释法研究水凝胶盘提取物的抗菌活性(图3b)。在无菌条件下制备板。将100μL的受试材料吸移到无菌96孔板的第一列中。向所有其他孔中添加50μL盐水。使用多通道移液器进行系列稀释。使用之后丢弃尖端，以使每个孔具有浓度依次降低的50μL受试材料。然后，将50μL的Muller Hinton(MH)培养液添加至每个孔，然后添加100μl细菌悬液(通过使细菌在MH培养液中培养直至OD₆₆₀为0.1，然后在新鲜MH中稀释100倍来制备)。

每个板具有对照组：除了添加50μL营养培养液代替细菌溶液外具有所有溶液的列，以及不具有抗生素的列。最后两行用于确定MIC：将浓度分别为64μg/mL和60μg/mL的庆大霉素或万古霉素溶液添加至第一孔，并进行系列稀释。将板一式两份地制备，并且在37℃的轨道摇床培养箱中放置过夜，其中以120rpm进行水平摇动。

24小时之后，在600nm处测量每个孔的OD，以确定细菌的存在或不存在。将检测到不透明颜色的最低浓度(OD＞0.25)作为MIC值。

琼脂盘扩散法(图3a)

如先前报道的，浇铸包含包封2％万古霉素/庆大霉素的PLGA珠的0.2克交联明胶的3个盘。还浇铸了另外3个没有珠的盘并用作阴性对照。使用包含30μg抗生素(庆大霉素或万古霉素)的滤器作为阳性对照。

将具有和不具有珠的凝胶盘和包含抗生素的滤器放在LB琼脂板中，在该琼脂板上已经均匀分散了100μl细菌悬液。将培养皿放置在37℃的轨道摇床培养箱中，其中以120rpm进行水平摇动。

实施例4

实施例4显示了酶促交联的明胶水凝胶的机械测试。将羟基磷灰石添加至凝胶，在没有羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)的情况下测试对照组。使用Instron质地分析仪分析凝胶，并且确定每组的拉伸应力和断裂应变(图4)。结果表明，在HA的存在下，交联凝胶变得更有弹性，如通过降低的杨氏模量(Young’s modulus)和提高的断裂应变示出的。

含有1.6％羟基磷灰石的16％明胶的制备

材料：明胶A型(Gelita)、吐温20、微生物转谷氨酰胺酶溶液50U/mL、5微米尺寸的羟基磷灰石颗粒(Sigma Aldrich)。

程序：

将1.2克吐温20在10mL水中稀释。将溶液搅拌几分钟。在加热和搅拌期间，将该溶液添加至284.3g水和57g明胶中，直至达到完全溶解。

将323mg羟基磷灰石(明胶质量的10％)添加至20g先前的明胶-吐温溶液。明胶、羟基磷灰石和吐温20的终浓度分别为16％、1.6％和0.33％。

在没有羟基磷灰石的情况下制备另一溶液并且用作对照。

在特氟龙(Teflon)包被的模具中浇筑来自每种溶液的8个狗骨形凝胶。将其置于37℃的培养箱中持续30分钟，并随后转移至装有20mL盐水的碟形板(dish plate)持续24小时。

在室温下，以0.5mm/秒对膨胀的样品进行拉伸应力-应变测试(Instron3345)(图4)。进行测量直到凝胶撕裂。拉伸杨氏模量E由拉伸应力-应变曲线在10％至30％伸长率下的线性斜率确定。

参考文献

非专利文献

○Garvin，K.L.et al.，″Polylactide/polyglycolide antibiotic implants inthe treatment of osteomyelitis.A canine model″Circulation，The Journal of Boneand Joint Surgery，vol.76，No.10，pp.1500-1506，1994.

○Kara，2014，Fibrin sealant as a Garrier for sustained delivery ofantibiotics，Journal of Clinical and Experimental Investigations 5：194-199.

○Tredwell S.，Use of fibrin sealants for the localized，controlledrelease of cefazolin，Can J Surg，Vol.49，No.5，October 2006

○Cashman JD，The use of tissue sealants to deliver antibiotics to anorthopaedic surgical site with a titanium implant，J Orthop Sci.2013Jan；18(1)：165-74：

○Foox M.In vitro microbial inhibition，bonding strength，and cellularresponse to novel gelatin--alginate antibioticreleasing soft tissueadhesives.Polym Adv Technol 2014；25：516-24

○Margolis.J.et al，Incidence of diabetic foot ulcer and lowerextremity amputation among Medicare beneficiaries，2006to 2008，Agency forhealthcare Research and Quality.

专利：

○US 20110038946Release of antibiotic from injectable，biodegradablepolyurethane scaffolds for enhanced bode fracture healing.

○WO2014196943 Gel systems containing vancomycin microspheres forcontrolled drug release and serratiopeptidase

○Penn-Barwell et al，Local Antibiotic Delivery by a Bioabsorbable GelIs Superior to PMMA Bead Depot in Reducing Infection in an Open FractureModel，J Orthop Trauma Volume28，Number 6，June 2014

○Bennett-Guerrero E，pappas TN，Koltun WA，et al.Gentamicin-collagensponge for infection prophylaxis in colorectal surgery.N Engl J Med.2010；363：1038-1049

○Bansal et al，MICROSPHERE：METHODSOF PREPRATION AND APPLICATIONS；ACOMPARATIVE STUDY，(2011)International Journal of Pharmaceutical SciencesReview and Research，10：69-78

○Hoare TR，Hydrogels in drag delivery：Progress and challenge，Polymer，Volume49，Issue 8，15April 2008，P.1993-2007

○Innocoll Announces Top-Line Data From Phase 3Trials With COGENZIA，Inncol New Release，November 3^rd，2016.www.innocoll.com

○Edwards J et al.，Debridement of diabetic foot ulcers，CochraneDatabase Syst Rev.2010Jan 20

○Marston WA et al，Initial report of the use of an injectable porcinecollagen-derived matrix to stimulate healing of diabetic foot wounds inhumans，WOUND REP REG 2005；13：243-247

○Campitiello F.et al，Efficacy of a New Flowable Wound Matrix inTunneled and Cavity Ulcers：A Preliminary Report，Wounds 2015；27(6)：152-157

○Lipsky BA et al，Topical Application of a Gentamicin-Collagen SpongeCombined with Systemic Antibiotic Therapy for the Treatment of Diabetic FootInfections of Moderate Severity A Randomized，Controlled，Multicenter ClinicalTrial，Journal of the American Podiatric Medical Association

--------------------Vol 102----------------------------No 3

-------------------May/June 2012

○Collatamp G web site：

https：//collatampg ca/Healthcare Professionals/About Collata.mp G

○Lipsky BA et al，Topical antimicrobial agents for preventing andtreating foot infections in people with diabetes，Cochrane Database ofSystematic Reviews2014，Issue 3

应当理解，为清楚起见，在分开的实施方案的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施方案中组合提供。相反，为简洁起见，在单个实施方案的上下文中描述的本发明的多种特征也可以分开或以任何合适的子组合来提供。

尽管已经结合本发明的一些具体实施方案描述了本发明，但是显然，许多替代、修改和变化对于本领域技术人员将是明显的。因此，旨在涵盖落入所附权利要求书的精神和广泛范围内的所有这样的替代、修改和变化。在本说明书中提到的所有出版物、专利和专利申请在本文中都通过引用整体并入本说明书，其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请被具体地且单独地指示通过引用并入本文。另外，在本申请中对任何参考文献的引用或标识均不应被解释为承认该参考文献可用作本发明的现有技术。

Claims (54)

1.组合物，其包含水凝胶基质和在所述基质内的微粒，所述基质包含可交联蛋白质和交联剂，其中所述交联剂能够使所述可交联蛋白质交联，其中所述微粒包含药物；其中所述可交联蛋白质包含明胶，并且其中所述交联剂包含转谷氨酰胺酶；其中所述可交联蛋白质的所述交联导致所述可交联蛋白质被固定在组织或解剖学上定义的空间上。

2.权利要求1所述的组合物，其中所述药物以根据所述微粒的材料的至少一种特性和根据所述药物的至少一种特性决定的释放速率从所述微粒释放。

3.权利要求2所述的组合物，其中所述平均释放速率为每天低于5％。

4.权利要求3所述的组合物，其中所述平均释放速率为每天低于4％。

5.权利要求4所述的组合物，其中所述平均释放速率为每天低于3％。

6.权利要求5所述的组合物，其中所述平均释放速率为每天低于2％。

7.权利要求6所述的组合物，其中所述平均释放速率为每天低于1％。

8.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述交联剂使所述可交联蛋白质仅在原位交联。

9.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述明胶由A型猪皮、牛或鱼明胶制成。

10.权利要求9所述的组合物，其中所述明胶的凝胶强度为100至300。

11.权利要求10所述的组合物，其中所述明胶的凝胶强度为100至250。

12.权利要求11所述的组合物，其中所述明胶的凝胶强度为250至300。

13.权利要求9至12中任一项所述的组合物，其中所述转谷氨酰胺酶是微生物的或哺乳动物的。

14.权利要求13所述的组合物，其中所述转谷氨酰胺酶是微生物的。

15.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述微粒包含选自以下的可生物降解聚合物：脂肪族聚合物、聚碳酸酯聚合物和聚氨基酸聚合物。

16.权利要求15所述的组合物，其中所述脂肪族聚合物选自：聚乳酸、聚乙醇酸、聚柠檬酸、聚苹果酸和聚己内酯。

17.权利要求15所述的组合物，其中所述聚碳酸酯聚合物选自：聚碳酸亚乙酯和聚碳酸亚乙亚丙酯。

18.权利要求15所述的组合物，其中所述聚氨基酸聚合物选自：聚-γ-苄基-L-谷氨酸、聚-L-丙氨酸和聚-γ-甲基-L-谷氨酸。

19.权利要求15至18中任一项所述的组合物，其中所述可生物降解聚合物包含均聚物、2种或更多种单体的共聚物、或聚合物的混合物。

20.权利要求19所述的组合物，其中所述可生物降解聚合物为盐形式。

21.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述微粒包含PLA(聚乳酸)、PGA(聚乙醇酸)、聚己内酯和PLGA(聚乳酸乙醇酸)共聚物中的一种或更多种。

22.权利要求21所述的组合物，其中所述PLGA在共聚物中的乳酸与乙醇酸比例为20∶80至80∶20。

23.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述药物包含抗生素、镇痛药、抗炎药或抗肿瘤药中的一种或更多种。

24.权利要求23所述的组合物，其中所述抗生素选自：氨基糖苷类抗生素、糖肽类抗生素、安莎霉素类、碳头孢烯类、碳青霉烯类、头孢菌素类、大环内酯类、青霉素类、多肽类、喹诺酮类、磺胺类、四环素类、林可酰胺类、硝基呋喃类、硝基咪唑类，及其混合物。

25.权利要求24所述的组合物，其中所述氨基糖苷类抗生素选自：依替米星、庆大霉素、妥布霉素、阿米卡星、奈替米星、地贝卡星、卡那霉素、阿贝卡星、沙加霉素、异帕米星、西索米星、新霉素、巴龙霉素、链霉素、大观霉素、小诺米星、阿司米星、核糖霉素、其可药用盐或水合物，及其组合。

26.权利要求24所述的组合物，其中所述糖肽类抗生素选自：万古霉素、阿伏帕星、利托菌素、替考拉宁、特拉万星、雷莫拉宁和德卡拉宁，万古霉素、阿伏帕星、利托菌素或替考拉宁的衍生物，其可药用盐或水合物，及其组合。

27.权利要求24所述的组合物，其中所述的碳头孢烯类抗生素是氯碳头孢。

28.权利要求24所述的组合物，其中所述碳青霉烯类抗生素选自：厄他培南、美洛培南、亚胺培南/西司他丁、帕尼培南、比阿培南和泰比培南。

29.权利要求24所述的组合物，其中所述头孢菌素类抗生素选自：头孢羟氨苄、头孢乙腈、头孢氨苄、头孢来星、头孢洛宁、头孢噻啶、头孢噻吩、头孢匹林、头孢曲秦、头孢氮氟、头孢西酮、头孢唑啉、头孢拉定、头孢沙定、头孢替唑、头孢克洛、头孢尼西、头孢丙烯、头孢呋辛、头孢孟多、头孢唑喃、头孢美唑、头孢替坦、头孢克肟、头孢地尼、头孢妥仑、头孢哌酮、头孢噻肟、头孢泊肟、头孢他啶、头孢布烯、头孢唑肟、头孢曲松、头孢吡肟、头孢吡普和头孢西丁。

30.权利要求24所述的组合物，其中所述大环内酯类抗生素选自：阿奇霉素、克拉霉素、红霉素、非达霉素、地红霉素、罗红霉素、醋竹桃霉素、大观霉素、泰利霉素和螺旋霉素。

31.权利要求24所述的组合物，其中所述青霉素类抗生素选自：阿莫西林、氨苄西林、阿洛西林、羧苄西林、氯唑西林、双氯西林、氟氯西林、美洛西林、甲氧西林、萘夫西林、苯唑西林、青霉素、哌拉西林和替卡西林。

32.权利要求24所述的组合物，其中所述喹诺酮类抗生素选自：环丙沙星、依诺沙星、加替沙星、左氧氟沙星、洛美沙星、莫西沙星、诺氟沙星、氧氟沙星、曲伐沙星、格帕沙星、司帕沙星和替马沙星。

33.权利要求24所述的组合物，其中所述磺胺类抗生素选自：磺胺米隆、磺胺米柯定、磺胺醋酰、磺胺嘧啶、磺胺甲二唑、磺胺二甲异

唑、柳氮磺吡啶、磺胺异

唑、甲氧苄啶-磺胺甲

唑和复方新诺明。

34.权利要求24所述的组合物，其中所述四环素类抗生素选自：多西环素、米诺环素、土霉素和四环素。

35.权利要求24所述的组合物，其中所述抗生素选自：氨曲南、氯霉素、甲砜霉素；乙胺丁醇、磷霉素、异烟肼、利奈唑胺、莫匹罗星、平板霉素、吡嗪酰胺、奎奴普丁/达福普丁、氨苯砜、氯法齐明和甲氧苄啶。

36.权利要求24所述的组合物，其中所述林可酰胺类抗生素选自：林可霉素、克林霉素和吡利霉素。

37.权利要求24所述的组合物，其中所述安莎霉素类抗生素是利福平。

38.权利要求24所述的组合物，其中所述硝基呋喃类抗生素选自：呋喃唑酮、呋喃妥因、硝呋复林、硝呋齐特、硝呋奎唑、硝呋妥因醇、硝呋肼、呋喃西林、雷贝唑胺、呋喃它酮、呋喃烯啶、硝呋太尔和硝呋莫司。

39.权利要求24所述的组合物，其中所述硝基咪唑类抗生素选自：甲硝唑、替硝唑、尼莫唑、地美硝唑、普瑞玛尼、奥硝唑、美格唑、阿扎硝唑和苄硝唑。

40.权利要求24所述的组合物，其中所述抗生素选自：万古霉素和庆大霉素。

41.权利要求24至40中任一项所述的组合物，其中所述药物的施用是作为可药用盐或水合物和/或所述抗生素的组合。

42.权利要求23所述的组合物，其中所述抗癌药选自：格尔德霉素、除莠霉素和博来霉素。

43.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述药物含量为微粒重量的5％至50％。

44.权利要求34所述的组合物，其中所述药物含量为微粒重量的5％至30％。

45.权利要求44所述的组合物，其中所述药物含量为微粒重量的5％至15％。

46.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述颗粒的聚合物含量为微粒重量的50％至95％。

47.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述微粒的尺寸范围为0.5至50微米。

48.权利要求47所述的组合物，其中所述尺寸范围为1至30微米。

49.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中包含所述药物的所述微粒分散在蛋白质组分、交联剂组分或二者中。

50.权利要求49所述的组合物，其中每种组分中微粒的量为10mg/ml至80mg/ml。

51.权利要求50所述的组合物，其中在混合所述组分之后，最终制剂中微粒的量为10mg/ml至80mg/ml。

52.权利要求50或51所述的组合物，其中所述量为20mg/ml至70mg/ml。

53.权利要求52所述的组合物，其中所述量为30mg/ml至60mg/ml。

54.前述权利要求中任一项所述的组合物，其中调节从所述微粒的药物洗脱时间，使得所述药物在2至6周、作为替代地2至5周或2至4周的过程中从所述微粒洗脱。

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