CN112702992A - 用于靶试剂的受控释放的组合物和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了用于靶试剂的受控释放的组合物，包含所述组合物试剂盒，以及其生产方法用途。所述组合物包含一种或多种含有可降解骨架的水凝胶形成聚合物，所述可降解骨架包含通过可降解接头连接的前体聚合物。

Description

用于靶试剂的受控释放的组合物和方法
发明背景
基于大分子(例如，蛋白质、多肽或适体)的治疗剂本质上是不稳定的，易于降解、变性和聚集，这些都会导致功能的丧失。重复给药是目前应对此类限制的策略。相对较长时间(例如，6至12个月)的持续释放是优于多次给药策略的替代方案之一。
为了实现持续释放，一种方法是修饰大分子本身(例如，蛋白质、多肽或适体)，以延长其循环时间和/或增加其稳定性。然而，这种方法是分子特异性的，并且通常需要巨大的财政和时间投资。
人们还试图使用水凝胶来递送大分子(例如，蛋白质、多肽或适体)。然而，目前可用的水凝胶系统不能很好地满足未满足的需求。化学交联的水凝胶通常在几天内释放出负载的大分子。在物理缠结系统中，最长的体外释放持续时间不超过约2个月。
因此，非常需要通用、有效和/或可定制的方法来实现大分子诸如蛋白质、多肽和适体的持续释放。
发明内容
本公开提供了用于大分子(诸如蛋白质和多肽)的受控释放的组合物和方法。利用本公开的系统和方法，可以预测和控制大分子释放速率。大分子可以保留在由聚合物形成的结构(例如水凝胶)中，所述结构可以在更长时间段内(例如，几天、几周或甚至几个月内)降解(例如，通过水解裂解)。降解可在生理条件下发生。聚合物及其降解产物可以是生物相容的。聚合物结构(例如，水凝胶)可以原位形成，例如，可以将能够形成聚合物结构(例如，水凝胶)的组合物(例如，液体制剂)引入(注射)到组织中，然后，聚合物结构(例如，水凝胶)可以在引入后在组织内原位形成。
一方面，本发明提供了包含一种或多种水凝胶形成聚合物的组合物，所述水凝胶使得能够持续释放靶试剂，所述一种或多种水凝胶形成聚合物中的至少一种包含可降解骨架，并且其中所述可降解骨架包含通过可降解接头连接的前体聚合物。
在一些实施方案中，可降解接头是可水解的、可酶促降解的或可以其它方式裂解的。
在一些实施方案中，水凝胶形成聚合物是亲水性的和/或水溶性的。
在一些实施方案中，可降解接头包含可水解的官能团。
在一些实施方案中，可水解的官能团选自酯基团、酸酐基团和酰胺基团。
在一些实施方案中，酯基团选自氧酯(oxyester)基团和硫酯(thiolester)基团。
在一些实施方案中，水凝胶形成聚合物选自多糖、聚乙二醇、其衍生物及其任意组合。
在一些实施方案中，水凝胶形成聚合物选自透明质酸、壳聚糖、硫酸软骨素、藻酸盐、羧甲基纤维素、葡聚糖、聚乙二醇、其衍生物及其任意组合。
在一些实施方案中，水凝胶形成聚合物选自葡聚糖、透明质酸、聚乙二醇、其衍生物及其任意组合。
在一些实施方案中，水凝胶形成聚合物包含用选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺、乙烯基砜、硫醇、胺及其任意组合的一种或多种修饰进行修饰的衍生物。
在一些实施方案中，水凝胶形成聚合物衍生物的平均修饰度(DM)小于约20％。
在一些实施方案中，组合物包含至少第一水凝胶形成聚合物衍生物和第二水凝胶形成聚合物衍生物，其中第一水凝胶形成聚合物衍生物包含第一修饰，第二水凝胶形成聚合物衍生物包含第二修饰，第一修饰不同于第二修饰，并且第一聚合物衍生物能够与第二聚合物衍生物反应形成水凝胶。
在一些实施方案中，组合物中第一水凝胶形成聚合物衍生物和第二水凝胶形成聚合物衍生物之间的质量比为约3:1至约1:3。
在一些实施方案中，组合物中第一水凝胶形成聚合物衍生物与第二水凝胶形成聚合物衍生物之间的摩尔比为约10:1至约1:10。
在一些实施方案中，组合物中第一水凝胶形成聚合物衍生物与第二水凝胶形成聚合物衍生物之间的体积比为约3:1至约1:3。
在一些实施方案中，第一水凝胶形成聚合物衍生物具有第一干DM，第二水凝胶形成聚合物衍生物具有第二DM，并且第一干DM与第二DM之间的比例为约3:1至约1:3。
在一些实施方案中，第一修饰和第二修饰各自独立地选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺、乙烯基砜、硫醇、胺及其任意组合。
在一些实施方案中，第一水凝胶形成聚合物衍生物是用一个或多个乙烯基砜基团修饰的葡聚糖衍生物、用一个或多个乙烯基砜基团修饰的透明质酸衍生物、用一个或多个乙烯基砜基团修饰的聚乙二醇衍生物或其组合，第二水凝胶形成聚合物衍生物是用一个或多个硫醇基团修饰的葡聚糖衍生物、用一个或多个硫醇基团修饰的透明质酸衍生物、用一个或多个硫醇基团修饰的聚乙二醇衍生物或其组合。
在一些实施方案中，第一水凝胶形成聚合物衍生物和/或第二水凝胶形成聚合物衍生物包含可降解骨架。
在一些实施方案中，水凝胶形成聚合物的重均分子量为约10kDa至约500kDa。
在一些实施方案中，组合物是粉末。
在一些实施方案中，组合物是液体组合物，并且液体组合物中一种或多种水凝胶形成聚合物的浓度为约10％w/v至约40％w/v。
在一些实施方案中，包含可降解骨架的水凝胶形成聚合物具有4或更小的多分散性。
在一些实施方案中，包含可降解骨架的水凝胶形成聚合物通过将前体聚合物与可降解接头交联来形成，其中可降解接头使得能够在前体聚合物之间形成可降解键联。
在一些实施方案中，前体聚合物是亲水性的和/或水溶性的。
在一些实施方案中，前体聚合物是不可水解的、酶不可降解的或不能以其它方式裂解的。
在一些实施方案中，前体聚合物选自多糖、聚乙二醇、其衍生物及其任意组合。
在一些实施方案中，前体聚合物选自葡聚糖、透明质酸、聚乙二醇、其衍生物及其任意组合。
在一些实施方案中，前体聚合物是包含一个或多个修饰的衍生物，并且前体聚合物的修饰度小于约20％。
在一些实施方案中，其中为了形成包含可降解骨架的水凝胶形成聚合物，组合物中可降解接头与前体聚合物上的修饰之间的摩尔比为约1:1至约1:10。
在一些实施方案中，其中为了形成包含可降解骨架的水凝胶形成聚合物，组合物中可降解接头的量相当于每种前体聚合物交联约1-5个修饰。
在一些实施方案中，前体聚合物的修饰选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺、乙烯基砜、硫醇、胺及其任意组合。
在一些实施方案中，可降解接头包括两种或多种修饰，并且可降解接头的修饰度小于约30％。
在一些实施方案中，可降解接头的修饰选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺、乙烯基砜、硫醇、胺及其任意组合。
在一些实施方案中，前体聚合物是用一个或多个乙烯基砜基团修饰的葡聚糖衍生物、用一个或多个乙烯基砜基团修饰的透明质酸衍生物、用一个或多个乙烯基砜基团修饰的聚乙二醇衍生物或其组合，并且可降解接头包含两个或多个硫醇基团修饰。
在一些实施方案中，前体聚合物是用一个或多个硫醇基团修饰的葡聚糖衍生物、用一个或多个硫醇基团修饰的透明质酸衍生物、用一个或多个硫醇基团修饰的聚乙二醇衍生物或其组合，并且可降解接头包含两个或多个乙烯基砜基团修饰。
在一些实施方案中，可降解接头选自甲基丙烯酸二乙烯酯、丙烯酸二乙烯酯及其衍生物。
在一些实施方案中，可降解接头选自以下组：
Figure BDA0002905080430000041
在一些实施方案中，前体聚合物的重均分子量为2kDa至20kDa。
另一方面，本发明提供了用于靶试剂的持续释放的水凝胶，其中水凝胶由该组合物形成。
在一些实施方案中，水凝胶还包含靶试剂。
在一些实施方案中，靶试剂包含大分子。
在一些实施方案中，靶试剂包含蛋白质或多肽。
在一些实施方案中，约小于30％的靶试剂在最初24小时内从水凝胶中累积释放，剩余部分的靶试剂在约3至约36个月内从水凝胶中累积释放。
另一方面，本公开提供了生产水凝胶的方法，其包括：a)提供组合物；b)将组合物与缓冲液混合以形成聚合物溶液；以及c)使聚合物溶液经受使得能够形成水凝胶的条件。
在一些实施方案中，所述处理包括将聚合物溶液注射到有此需要的受试者中。
在一些实施方案中，所述处理包括在约30℃至约45℃下孵育组合物。
在一些实施方案中，聚合物溶液还包含靶试剂。
另一方面，本公开提供了生产组合物的方法，其包括：a)将前体聚合物与可降解接头交联，以获得包含可降解骨架的水凝胶形成聚合物；以及b)将包含可降解骨架的水凝胶形成聚合物与附加聚合物混合，其中所述附加聚合物能够在使得能够形成水凝胶的条件下与包含可降解骨架的水凝胶形成聚合物反应。
另一方面，本公开提供了持续释放靶试剂的方法，其包括将靶试剂与组合物混合以获得混合物，并将所述混合物经受使得能够形成能够持续释放靶试剂的水凝胶的条件。
另一方面，本公开提供了持续释放靶试剂的方法，包括将靶试剂包封在水凝胶中。
另一方面，本公开提供了试剂盒，其包括：a)组合物；和b)通过用a)的组合物形成的水凝胶持续释放的靶试剂。
另一方面，本公开提供了所述组合物用于制备水凝胶的用途。
另一方面，本公开提供了组合物或水凝胶用于持续释放靶试剂的用途。
根据以下详细描述中，本发明的其它方面和有利方面对于本领域技术人员来说将变得显而易见，其中仅示出和描述了本发明的说明性实施方案。如将认识到的，本公开能够具有其它不同的实施方案，并且其几个细节能够在各种明显的方面进行修改，所有这些都不脱离本公开。因此，附图和描述在本质上被认为是说明性的，而不是限制性的。
通过引用并入
本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度如同每个单独出版物、专利或专利申请被具体和单独地指出通过引用并入。
附图说明
在所附权利要求中具体阐述了本发明的新颖特征。通过参考以下详细描述，将获得对本发明的特征和有利方面的更好理解，所述详细描述阐述了使用本发明的原理的说明性实施方案，以及附图(在本文中也称为“图(figure)”和“图(FIG.)”)，其中：
图1A-图1B显示了乙烯基砜接枝葡聚糖(DX-VS)(图1A)和硫醇接枝葡聚糖(图1B)的合成方案。
图2A-图2B显示了二硫醇酯接头的合成方案。
图3显示了具有酯基团的葡聚糖(DX-O-SH)的合成方案。
图4显示了使用二硫醇-酯接头(dithiol-ester linker)预交联cxDX6k-VS骨架的合成方案。
图5A-图5C显示了二硫醇-酯接头的1H-光谱。
图6显示了连接点可裂解的水凝胶的代表性溶胀曲线和其相应的Fitc标记的DX40kDa-VS随时间的聚合物质量损失曲线。
图7A-图7B显示了两种类型的可水解制剂：连接点可裂解的水凝胶和骨架可裂解的水凝胶。
图8A-图8D显示了聚合物浓度、修饰度、聚合物分子量对键联水解诱导的水凝胶溶胀曲线的影响。
图9显示了连接点可裂解的水凝胶和骨架可裂解的水凝胶的降解曲线。
图10显示了IgG从初始聚合物浓度不同的不可降解的基于葡聚糖的水凝胶制剂的累积分数释放(cumulative fractional release)。
图11显示了连接点可裂解的制剂和不可降解的制剂的IgG释放曲线和溶胀曲线。
图12显示了连接点可裂解的水凝胶的溶胀曲线和释放缓冲液中的IgG的释放，所述释放缓冲液具有交替变化的pH。
图13显示了蛋白质从由不同网状结构(meshwork)控制的水凝胶网状结构的释放。
图14显示了IgG从不可降解和可水解的水凝胶释放的结果。
图15显示了骨架可裂解的水凝胶和连接点可裂解的水凝胶的稳定性。
图16显示了骨架可裂解的水凝胶的水凝胶溶胀曲线。
图17显示了可降解接头的形式。
图18显示了水凝胶的形成和降解。
图19显示了连接点可裂解的水凝胶的水凝胶溶胀曲线。
图20显示了骨架可裂解的水凝胶的水凝胶溶胀曲线。
图21A-图22B显示了蛋白质(Fitc标记的免疫球蛋白G)从连接点可裂解的水凝胶和骨架可裂解的水凝胶制剂以及两者以不同比例形成的组合混合物释放的释放曲线。
具体实施方式
虽然本文中已经显示和描述了本发明的各种实施方案，但对于本领域技术人员来说，显然此类实施方案仅作为示例提供。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员可以想到许多变化、改变和替代。应当理解，可采用本文中描述的本发明实施方案的各种替代方案。
定义
如本文中所用，术语“聚合物”通常是指通过聚合形成的并且主要由重复结构单元组成的化合物或化合物的混合物。
如本文中所用，术语“水凝胶”通常是指包含一种或多种悬浮在水溶液(例如，水)中的聚合物的凝胶或凝胶状结构。所有水凝胶在大分子单体之间都有一定程度的物理吸引力，这是相互间氢键合和缠结的结果。通常，预期用于组织工程应用的水凝胶可以通过额外的静电相互作用或化学交联来增强。
如本文中所用，术语“持续释放”通常是指在更长时间段内(例如，几天、几周或几个月内)相对缓慢地释放靶试剂的过程。
如本文中所用，术语“可降解骨架”通常指可在生理条件下(例如，约37℃并且pH值为6.5至8)降解的聚合物结构(例如，聚合物链)。在一些情况下，骨架是部分可降解的，由通过可降解接头连接在一起的不可降解的聚合物(例如，前体聚合物)形成。降解可以是化学降解(例如水解裂解)或生物降解(例如，酶促裂解)。在本公开中，可降解骨架也可被称为骨架可裂解的。
如本文中所用，术语“可水解的骨架”通常指可至少部分水解的聚合物结构(例如，聚合物链)。例如，可水解的骨架可通过使用可水解的基团和/或包含酯的交联剂交联直链或支链不可水解的前体聚合物来形成。直链或支链前体聚合物可用一种或多种修饰来修饰。例如，可水解的官能团可以选自酯基团、酸酐基团和酰胺基团。例如，可水解的骨架可以不同于由单体聚合产生的那些聚合物，诸如聚乳酸(PLA)或聚(乳酸-乙醇酸)共聚物(PLGA)。
如本文中所用，术语“水凝胶形成聚合物”通常指能够形成水凝胶的天然存聚合物或合成聚合物。水凝胶形成聚合物可根据它们的合成来源、组成、静电性质和凝胶形成机理来分类。在一些情况下，不可降解的水凝胶形成聚合物可在其结构中构建可降解区域，以赋予精细控制的降解性。
如本文中所用，术语“可水解的”通常指能够被水解的性质。例如，能够在生理温度(30℃至40℃)和pH(6.5至7.5)下水解而无需催化剂(例如酶)的性质。通常，水解是其中一个水分子被添加到一种物质中的化学过程。在此类反应中，分子的一个片段获得氢离子，化合物中的化学键可被断裂。
如本文中所用，术语“亲水性”通常指对水具有亲和力，能够吸收水或被水润湿。亲水分子或分子的一部分是其与水和其它极性物质的相互作用在热力学上比它们与油或其它疏水溶剂的相互作用更有利的分子或分子的一部分。
如本文中所用，术语“酯基团”通常是指衍生自酸(有机或无机)的化学基团，其中至少一个-OH(羟基)基团被-O-烷基(烷氧基)取代。例如，酯基团可选自氧酯基团和硫酯基团。
如本文中所用，术语“平均修饰度(DM)”通常指聚合物中每100个重复单元的侧基数量。DM可以反映水凝胶形成聚合物衍生物的修饰度。
如本文中所用，术语“多分散性”通常是指如果聚合物的链长在宽范围的分子质量范围内变化，聚合物就分散或不均匀性而言的特性。多分散指数
Figure BDA0002905080430000081
可根据聚合度来计算。
Figure BDA0002905080430000082
其中Mw为重均聚合度，Mn为数均分子量。例如，包含可降解骨架的水凝胶形成聚合物具有为4或更小的多分散性。
如本文中所用，术语“交联”通常指将一个聚合物链连接到另一个聚合物链的键。它们可以是共价键或者是离子键。“聚合物链”可以指合成聚合物或天然聚合物(诸如蛋白质)。在聚合物化学中，当合成聚合物被称为“交联”时，其通常意味着聚合物的整个主体已被暴露于交联方法。机械性能的最终改变很大程度上取决于交联密度。交联可通过由热、压力、pH的变化或辐射引发的化学反应形成的。
如本文中所用，术语“前体聚合物”通常指用于形成另一种聚合物结构或待进一步修饰的聚合物。这种材料能够通过反应性基团进一步聚合，形成更高分子量的结构。
如本文中所用，术语“组合物”通常指各种元素或成分的产品(液态的或固态)。
当在数值的上下文中使用时，术语“约”通常指比指示值高或低小于1％至15％(例如，小于1％、小于2％、小于3％、小于4％、小于5％、小于6％、小于7％、小于8％、小于9％、小于10％、小于11％、小于12％、小于13％、小于14％或小于15％)的值。
在提供数值的范围(例如，数值范围)的情况下，要理解的是，该范围的上限与下限之间的每个居间数值(至下限单位的十分之一，除非本文另外清楚地规定)以及所述范围内的任意其它所述或居间的数值都包括在本发明中。这些较小范围的上限和下限可独立地包括在该较小的范围内，并且也包括在本发明中，服从于所述范围内的任何特别排除的限值。当所述范围包括上下限值之一或两者时，排除那些所包括的界限之一或两者的范围也包括在本发明中。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。尽管在本发明的实践或测试中也可使用类似于或等同于本文所述的任何方法和材料，但是现在描述优选的方法和材料。本文提及的所有出版物均通过引用并入本文，公开和描述与所引述的出版物相关的方法和/或材料。
如本文中所用，除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一个/种(a)”、“和(and)”以及“该(the)”包括复数指代物。因此，例如，提及“一个/种(a)颗粒”包括多个/种这样的颗粒，提及“该(the)序列”包括提及一个或多个所述序列及其本领域技术人员已知的等同物，等等。
本领域技术人员在阅读本公开后将会理解，本文中描述和示出的每个单独的实施方案都具有分立的组件和特征，所述组件和特征可在不脱离本发明的范围或精神的情况下容易地与另外几个实施方案中的任一个的特征分离或结合。任何列举的方法可以按照列举的事件的顺序或者逻辑上可能的任何其它顺序来执行。这旨在为所有此类组合提供支持。
本公开提供了包含一种或多种水凝胶形成聚合物的组合物及其制备和使用方法。并且本公开提供了水凝胶及其制造和使用方法。
一方面，本公开提供了组合物，其可包含一种或多种(例如，一种、两种、三种、四种、五种、六种、七种、八种、九种、十种或更多种)水凝胶形成聚合物，所述水凝胶使得能够持续释放靶试剂，所述一种或多种(例如，一种、二种、三种、四种、五种、六种、七种、八种、九种、十种或更多种)水凝胶形成聚合物中的至少一种包含可降解骨架，并且其中所述可降解骨架包含通过可降解接头连接的前体聚合物。
在本公开中，可降解接头可以是可水解的、可酶促降解的或可以其它方式裂解的。
在本公开中，水凝胶形成聚合物可以是亲水性的和/或水溶性的。
在本公开中，可降解接头可包含可水解的官能团。例如，可水解的官能团可以选自酯基团、酸酐基团和酰胺基团。
在本公开中，酯基团可以选自氧酯基团和硫酯基团。例如，氧酯基团可具有-COOR的官能团，硫酯基团可具有R–S–CO–R’的官能团，其可以是羧酸与硫醇之间的酯化产物。
在一些情况下，水凝胶形成聚合物可选自多糖、聚乙二醇、其衍生物及其任意组合。
在一些情况下，多糖可以是同多糖，即具有由一种糖组成的主链的多糖，例如多聚乙酰神经氨糖酸；或者，可以是杂聚糖，即在主链中以交替或不太规则的顺序具有不止一个糖残基的多糖；例如结冷胶；琥珀酰聚糖；阿拉伯半乳聚糖；来自黄芪属植物的黄蓍胶或黄蓍树胶或胺黄树胶(traganth)；来自刺梧桐(Sterculia urens)的刺梧桐胶；来自宽叶榆绿木(Anogeissus latifolia)的茄替胶(Gum Ghatti)及其衍生物。
在一些情况下，聚乙二醇的结构通常可表示为H-(O-CH2-CH2)n-OH。聚乙二醇的分子量可以在300g/mol至10,000,000g/mol的宽范围内。
在本公开中，水凝胶形成聚合物可以选自透明质酸、壳聚糖、硫酸软骨素、藻酸盐、羧甲基纤维素、葡聚糖、聚乙二醇、其衍生物及其任意组合。
在一些情况下，水凝胶形成聚合物可选自葡聚糖、透明质酸、聚乙二醇、其衍生物及其任意组合。
在本公开中，水凝胶形成聚合物包含用一种或多种修饰修饰的衍生物，所述修饰选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺、乙烯基砜、硫醇、胺及其任意组合。
在本公开中，水凝胶形成聚合物衍生物可具有小于约20％(例如，小于约20％，小于约19％，小于约18％，小于约17％，小于约16％，小于约15％，小于约14％，小于约13％，小于约12％，小于约11％，小于约10％，小于约8％，小于约6％，小于约4％，小于约2％或更少)的平均修饰度(DM)。
在本公开中，组合物可具有至少第一水凝胶形成聚合物衍生物和第二水凝胶形成聚合物衍生物，其中第一水凝胶形成聚合物衍生物包含第一修饰，第二水凝胶形成聚合物衍生物可以包含第二修饰，第一修饰可以不同于第二修饰，并且第一聚合物衍生物可以能够与第二聚合物衍生物反应形成水凝胶。
在本公开中，组合物中第一水凝胶形成聚合物衍生物与第二水凝胶形成聚合物衍生物之间的质量比可以为约3:1至约1:3(例如，约3:1至约1:3、约3:1.5至约1:3、约3:2至约1:3、约3:2.5至约1:3、约3:1至约1:2.5、约3:1至约1:2、约3:1至约1:1.5、约2.5:1至约1:3、约2:1至约1:3、约1.5:1至约1:3等)。
在本公开中，组合物中第一水凝胶形成聚合物衍生物与第二水凝胶形成聚合物衍生物之间的摩尔比可为约10:1至约1:10(例如，约10:1至约1:10、约8:1至约1:10、约6:1至约1:10、约5:1至约1:10、约4:1至约1:10、约3:1至约1:10、约2:1至约1:10、约1.75:1至约1:10、约1.5:1至约1:10、约1.25:1至约1:10、约1:1至约1:10、约1:1.25至约1:10、约1:1.5至约1:10、约1:1.75至约1:10、约1:2至约1:10、约1:3至约1:10、约1:4至约1:10、约1:5至约1:10、约6:1至约1:6、约5:1至约1:5、约4:1至约1:4、约3:1至约1:3、约2:1至约1:2、约1.75:1至约1:1.75、约1.5:1至约1:1.5、约1.25:1至约1:1.25或约1.1:1至约1:1.1等)。
在本公开中，组合物中第一水凝胶形成聚合物衍生物与第二水凝胶形成聚合物衍生物之间的体积比可为约3:1至约1:3(例如，约3:1至约1:3、约3:1.5至约1:3、约3:2至约1:3、约3:2.5至约1:3、约3:1至约1:2.5、约3:1至约1:2、约3:1至约1:1.5、约2.5:1至约1:3、约2:1至约1:3、约1.5:1至约1:3等)。
在本公开中，第一水凝胶形成聚合物衍生物可具有第一DM，第二水凝胶形成聚合物衍生物可以具有第二DM，并且第一DM与第二DM之间的比例可为约3:1至约1:3(例如，约3:1至约1:3、约3:1.5至约1:3、约3:2至约1:3、约3:2.5至约1:3、约3:1至约1:2.5、约3:1至约1:2、约3:1至约1:1.5、约2.5:1至约1:3、约2:1至约1:3、约1.5:1至约1:3等)。
在一些情况下，第一修饰和第二修饰可以各自独立地选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺、乙烯基砜、硫醇、胺及其任意组合。
在本公开中，第一水凝胶形成聚合物衍生物可以是用一个或多个乙烯基砜基团修饰的葡聚糖衍生物、用一个或多个乙烯基砜基团修饰的透明质酸衍生物、用一个或多个乙烯基砜基团修饰的聚乙二醇衍生物或其组合，第二水凝胶形成聚合物衍生物可以是用一个或多个硫醇基团修饰的葡聚糖衍生物、用一个或多个硫醇基团修饰的透明质酸衍生物、用一个或多个硫醇基团修饰的聚乙二醇衍生物或其组合。
在一些情况下，第一水凝胶形成聚合物衍生物和/或第二水凝胶形成聚合物衍生物可包含可降解骨架。
在本公开中，水凝胶形成聚合物可具有约10kDa至约500kDa(例如，约10kDa至约500kDa、约50kDa至约500kDa、约100kDa至约500kDa、约150kDa至约500kDa、约200kDa至约500kDa、约250kDa至约500kDa、约350kDa到大约500kDa、约400kDa到大约500kDa、约450kDa至约500kDa)的重均分子量。
在某些情况下，组合物可以是粉末。
在一些情况下，组合物可以是液体组合物，并且液体组合物中一种或多种水凝胶形成聚合物的浓度为约10％w/v至约40％w/v(例如，约10％w/v至约40％w/v、约15％w/v至约40％w/v、约20％w/v至约40％w/v、约25％w/v至约40％w/v、约30％w/v至约40％w/v、约35％w/v至约40％w/v、约38％w/v至约40％w/v等)。
在本公开中，包含可降解骨架的水凝胶形成聚合物可具有为4或更小(例如4、3、2、1、0.5或更小)的多分散性。
在本公开中，包含可降解骨架的水凝胶形成聚合物可通过用将前体聚合物与可降解接头交联来形成，并且可降解接头可使得前体聚合物之间形成可降解键联。
在一些情况下，前体聚合物可以是亲水性的和/或水溶性的。
在一些情况下，前体聚合物可以是不可水解的、酶不可降解的或不能以其它方式可裂解的。例如，当可降解接头被水解、酶和其它清晰的途径降解时，前体聚合物可以不受影响，并可能保持可降解骨架的结构。
在本公开中，前体聚合物可以选自多糖、聚乙二醇、其衍生物及其任意组合。
在一些情况下，前体聚合物可选自葡聚糖、透明质酸、聚乙二醇、其衍生物及其任意组合。
在本公开中，前体聚合物可以是包含一个或多个(例如，一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个)修饰的衍生物，并且前体聚合物的修饰度小于约20％(例如，小于约20％，小于约18％，小于约16％，小于约14％，小于约12％，小于约10％，小于约8％，小于约6％，小于约4％，小于约2％，小于约1％或更小)。
在本公开中，用于形成水凝胶形成聚合物的组合物包含可降解骨架、可降解接头与前体聚合物上的修饰之间的摩尔比可为约1:1至约1:10(例如，约1:1至约1:10、约1:2至约1:10、约1:3至约1:10、约1:4至约1:10、约1:5至约1:10、约1:6至约1:10、约1:7至约1:10、约1:8至约1:10、约1:9至约1:10等)。
在本公开中，用于形成水凝胶形成聚合物的组合物包含可降解骨架，可降解接头的量可相当于每个前体聚合物交联约1-5个(例如，约1个、2个、3个、4个、5个等)修饰。
在本公开中，前体聚合物的修饰可选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺、乙烯基砜、硫醇、胺及其任意组合。
在本公开中，可降解接头可包含两个或更多个(例如，两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个)修饰，并且可降解接头的修饰度小于约30％(例如，小于约30％、小于约25％、小于约20％、小于约15％、小于约10％、小于约5％、小于约1％或更小)。
在本公开中，可降解接头的修饰可选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺、乙烯基砜、硫醇、胺及其任意组合。
在本公开中，前体聚合物可以是用一个或多个乙烯基砜基团修饰的葡聚糖衍生物、用一个或多个乙烯基砜基团修饰的透明质酸衍生物、用一个或多个(例如，一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多)乙烯基砜基团修饰的聚乙二醇衍生物、或其组合，并且可降解接头包含两个或更多个(例如，两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多)硫醇基团修饰。例如，乙烯基砜基团以具有以下官能团：
Figure BDA0002905080430000121
在一些情况下，前体聚合物可以是用一个或多个硫醇基团修饰的葡聚糖衍生物、用一个或多个(例如，一个、二个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个)硫醇基团修饰的透明质酸衍生物、用一个或多个(例如，一个、二个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个)硫醇基团修饰的聚乙二醇衍生物或其组合，并且可降解接头包含两个或更多个(例如，两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个)乙烯基砜基团修饰。
在本公开中，可降解接头可选自甲基丙烯酸二乙烯酯、丙烯酸二乙烯酯及其衍生物。
在一些情况下，可降解接头可选自以下组：
Figure BDA0002905080430000131
在本公开中，可降解接头可包括调节剂、酯。在一些情况下，可降解接头还可包含接头。在一些情况下，所述酯可以用所述调节剂修饰。例如，所述酯的一侧可用所述调节剂修饰，或者所述酯的两侧都可用所述调节剂修饰。在一些情况下，用所述调节剂在两侧修饰所述酯的可降解接头的稳定性可能比用所述调节剂在一侧修饰所述酯的可降解接头的稳定性显著更高。在一些情况下，与用所述调节剂在一侧修饰所述酯的可降解接头相比，用所述调节剂在两侧修饰所述酯的可降解接头可能显示出更慢的酯水解速率。
在一些情况下，可降解接头可包含调节剂、酯和接头。例如，可降解接头可包含图17所示的形式。
在一些情况下，两种调节剂可以相同，也可以不同。在一些情况下，两种调节剂可以是相同的。
在一些情况下，所述酯可以选自以下组：
Figure BDA0002905080430000132
在一些情况下，所述调节剂可以是疏水性的或亲水性的。在一些情况下，疏水性调节剂可以比亲水性调节剂更有利于可降解接头的稳定性。在一些情况下，疏水性调节剂可以降低可降解接头在水环境中的溶解度。
在一些情况下，所述调节剂可选自以下组：
Figure BDA0002905080430000133
在一些情况下，所述接头可选自以下组：
Figure BDA0002905080430000141
在本公开中，前体聚合物可以具有2kDa至20kDa(例如，2kDa、4kDa、6kDa、8kDa、10kDa、12kDa、14kDa、16kDa、18kDa、20kDa等)的重均分子量。
在一些情况下，前体聚合物的分子量可能对水凝胶形成聚合物的水解降解有影响。例如，前体聚合物的分子量可以低于100kDa，从而即使在相对高的前体聚合物浓度下获得相对低的粘度。
在一些情况下，前体聚合物的浓度可对水凝胶形成聚合物的水解降解有影响。
在一些情况下，水凝胶形成聚合物(例如，前体聚合物)的平均修饰度(DM)可对水凝胶形成聚合物的水解降解有影响。
在一些情况下，可降解骨架可在水环境中保持良好的溶解度。
另一方面，本公开提供了用于持续释放靶试剂的水凝胶，其中所述水凝胶可由所述组合物形成。
在本公开中，水凝胶可以随着前体聚合物被裂解而分离。在一些情况下，水凝胶降解产物的分子量可以跨越很宽的值的范围。水凝胶的形成和降解可如图18所示。
在本公开中，水凝胶还可具有许多其它有利方面，诸如具有较低的粘度，比相应的连接点可裂解的水凝胶的降解速率慢的经调节的降解速率。
在本公开中，由不同网状结构控制的蛋白质从水凝胶网状结构的释放可如图13所示。
在本公开中，水凝胶还可包含靶试剂。
在一些情况下，靶试剂包括大分子。例如，靶试剂可包括蛋白质或多肽。
在本公开中，约少于30％(例如，少于约30％，少于约25％，少于约20％，少于约15％，少于约10％，少于约5％，少于约1％或更少)的靶试剂可在最初24小时内(例如，在最初24小时、22小时、20小时、18小时、16小时、14小时、12小时、10小时、8小时、6小时、4小时、2小时或更短时间内)从水凝胶中累积释放，并且靶试剂的剩余部分可以在约3至约36个月(例如，约3至约36个月、约4至约36个月、约5至约36个月、约6至约36个月、约7至约36个月、约8至约36个月、约9至36个月、约10至约36个月、约12至约36个月、约14至约36个月、约16至约36个月、约18至约36个月、约18至约24个月、约20至约24个月、约22至约24月)从水凝胶累积释放。
在本公开中，一旦形成含有靶试剂的水凝胶，就可以开始对最初的24小时(例如，在最初的24小时、22小时、20小时、18小时、16小时、14小时、12小时、10小时、8小时、6小时、4小时、2小时或更短时间内)进行计时。
在本公开中，水凝胶的稳定性或累积释放可如图15所示。
另一方面，本公开提供了产生水凝胶的方法，所述方法可包括：a)提供组合物；b)将组合物与缓冲液混合以形成聚合物溶液；以及c)使聚合物溶液经受使得能够形成水凝胶的条件。
在本公开中，所述处理可包括将聚合物溶液注射到有此需要的受试者中。
在一些情况下，所述处理可包括在约30℃至约45℃(例如，约30℃至约45℃，约31℃至约45℃，约32℃至约45℃，约33℃至约45℃，约34℃至约45℃，约35℃至约45℃，约36℃至约45℃，约37℃至约45℃，约38℃至约45℃，约39℃至约45℃，约40℃至约45℃，约41℃至约45℃，约42℃至约45℃，约43℃至约45℃，约44℃至约45℃等)下孵育组合物。
在本公开中，聚合物溶液还可包含靶试剂。
另一方面，本公开提供了生产组合物的方法，其可包括：a)将前体聚合物与可降解接头交联，以获得包含可降解骨架的水凝胶形成聚合物；以及b)将包含可降解骨架的水凝胶形成聚合物与附加聚合物混合，其中所述附加聚合物能够在使得能够形成水凝胶的条件下与包含可降解骨架的水凝胶形成聚合物反应。
另一方面，本公开提供了持续释放靶试剂的方法，所述方法包括将靶试剂与组合物混合以获得混合物，并将所述混合物经受使得能够形成能够持续释放靶试剂的水凝胶的条件。
另一方面，本发明提供了持续释放靶试剂的方法，所述方法可包括将靶试剂包封在水凝胶中。
在一些实施方案中，所述方法可包括在约30℃至约45℃下(例如，在约32℃至约40℃下，在约35℃至约40℃下，诸如在约37℃下)孵育组合物。
另一方面，本发明提供了试剂盒，所述试剂盒可包括：a)组合物；和b)通过用a)的组合物形成的水凝胶持续释放的靶试剂。
在一些情况下，试剂盒还可包含一种或多种下列物质：稳定剂、填充剂、填料、稀释剂、抗粘剂、粘合剂、包衣剂、着色剂、崩解剂、调味剂、芳香剂、润滑剂和/或抗氧化剂。
另一方面，本公开提供了所述组合物用于制备水凝胶的用途。
另一方面，本公开提供了组合物或水凝胶用于持续释放靶试剂的用途。
根据以下详细描述中，本发明的其它方面和有利方面对于本领域技术人员来说将变得显而易见，其中仅示出和描述了本公开的说明性实施方案。如将认识到的，本公开能够具有其它不同的实施方案，并且其几个细节能够在各种明显的方面进行修改，所有这些都不脱离本公开。因此，附图和描述在本质上被认为是说明性的，而不是限制性的。
实施例
阐述以下实施例是为了向本领域普通技术人员提供如何制造和使用本发明的完整公开和描述，并且不旨在限制本发明人认为是他们的发明的范围，也不旨在表示下面的实验是所有或唯一进行的实验。已努力确保所用数字(如数量、温度等)的准确性，但应该考虑一定的实验误差和偏差。除非另有说明，否则份数是重量份，分子量是重均分子量，温度是摄氏度，压力为大气压或接近大气压。可使用标准缩写，例如bp，一个或多个碱基对；kb，一千或数千碱基；pl一或数皮升；s或sec，一或数秒；min，一或数分钟；h或hr，一或数小时；aa，个或多个氨基酸；nt，一个或多个核苷酸；i.m.，肌内(地)；i.p.，腹膜内(地)；s.c.，皮下(地)；等等。
实施例1不可水解的葡聚糖-VS和葡聚糖-SH的制备
乙烯基砜(VS)和硫醇(SH)官能化的葡聚糖、DX-VS和DX-SH是使用先前报道的方法(参考Y.Yu和Y.Chau,“One-step‘click’method for generating vinyl sulfone groupson hydroxyl-containing water-soluble polymers,”Biomacromolecules，第13卷，第937-942页，2012)合成的。简言之，二乙烯基砜(DVS)与葡聚糖上的羟基在含水的碱性条件下反应生成DX-VS(反应1A，图1A)。硫醇官能化的葡聚糖以两种方式制备：第一种方式是使用二硫苏糖醇(DTT)在磷酸盐缓冲溶液中与DX-VS上的VS基团反应以生成DX-SH(反应1B，图1B)。通过在水中透析来纯化产物，并通过冻干来制备无水形式的聚合物。修饰度(DM)定义为(侧基数)/(聚合物的重复单元数)。DX-VS的DM使用1H NMR来进行估算，DX-SH的DM使用Ellman测定来进行估算。
实施例2二硫醇-酯接头的制备和表征
两种类型的二硫醇-酯接头是通过将硫醇基团二硫苏糖醇(图2A)或1,2-乙二硫醇(图2B)缀合于甲基丙烯酸乙烯酯(VMA)的两个臂而反应合成的。为了进行DTT缀合，将VMA和DTT溶解在二甲基甲酰胺(DMF)中，加入2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(DMPA)作为自由基引发剂。用氮气吹扫混合物30分钟，以排出密封石英烧瓶中的溶解空气。紫外线照射6小时后，用冷乙醚沉淀DTT-VMA-DTT，以除去过量的未缀合的DTT。将沉淀重悬于水中，通过透析和冻干纯化。
在DCM中以相同的方案进行1,2-乙二硫醇与VMA的缀合。
使用相同的方案，使DTP(1,3-丙二硫醇)与VMA反应形成DTP-VMA-DTP；使DTE(1,2-乙二硫醇)与VMA反应形成DTE-VMA-DTE；以及使DTE与VA(丙烯酸乙烯酯)反应形成DTE-VA-DTE。
将产物DTE-VMA-DTE真空干燥过夜，以蒸发DCM和过量的1,2-乙二硫醇。将剩余的油状液体重新悬浮在DMF中，于-20℃下储存直至使用。产物二硫醇-酯接头通过质谱和1HNMR来确证。
粗提纯后DMSO中二硫醇-酯接头的1H-NMR谱如图5A-图5C所示，其中图5A显示了DTT-VMA-DTT；图5B显示了DTP-VMA-DTP；图5B显示了DTE-VMA-DTE。
实施例3可水解葡聚糖-O-SH和二硫醇-酯交联的葡聚糖-VS的制备
3.1可水解葡聚糖-O-SH的制备
按照Kim&Chu的方案(参考S.H.Kim和C.C.Chu,“Synthesis andcharacterization of dextran-methacrylate hydrogels and structural study bySEM.,”J.Biomed.Mater.Res，第49卷，第4期，第517-27页，2000)将甲基丙烯酸酯通过氧酯键联缀合于葡聚糖。在90℃油浴下，将葡聚糖溶解在DMF/2％LiCl(5w/v％)中。葡聚糖完全溶解后，加入甲基丙烯酸酐(MA，针对葡聚糖上的羟基的0.3至0.5当量)和三乙胺(TEA，针对MA的0.01当量)，并恢复至环境温度反应过夜。中间体葡聚糖-甲基丙烯酸酯(DX-O-MA)在异丙醇中沉淀，然后通过在水中透析和冻干来纯化。用1H NMR估计MA的DM。在第二步骤中，在环境温度下，将DX-O-MA(5w/v％)和DTT(针对MA的6当量)溶解在DMSO中，用N2吹扫以消除溶解的空气。使用TEA(针对MA的0.5当量)催化反应过夜。通过1H NMR和Ellman测定测量硫醇的DM。含酯葡聚糖(DX-O-SH)的合成方案如图3所示。
3.2乙烯基砜和硫醇官能化葡聚糖的特征
测量和评价实施例1和3中制备的聚合物的特征。结果如表1所示。在表1中，修饰度(DM)定义为接枝官能团与每个聚合物链的重复单元的比率。
表1
Figure BDA0002905080430000171
Figure BDA0002905080430000181
3.3二硫醇-酯交联的葡聚糖-VS的制备
将二硫醇-酯接头用于交联短链DX6k-VS。将DX6k-VS以10w/v％溶解在DMSO中，用N2吹扫以消除溶解的空气。以相当于每条DX6k-VS链交联1.2至4个VS的量加入实施例2中制备的二硫醇-酯接头(参考图4)。加入针对VS的0.125至0.5的VS的TEA作为催化剂。当反应物在Ellman测定中给出阴性结果时，停止交联反应。交联完成后，将CXDX6-VS用异丙醇沉淀，然后通过对水透析进行纯化，最后冻干并于-20℃储存直至使用。
根据上述内容，表明可骨架可裂解的水凝胶是用两种聚合物前体：具有侧基VS的预交联的可水解葡聚糖链和DX40k-SH配制的。
低分子量的Dx6k-VS首先用二硫醇-酯接头交联以构成较长的链(缩写为cxDX6k-VS)。在交联步骤中，短链的聚合物浓度保持高于其理论重叠浓度，以促进链间交联。二硫醇-酯接头的进料比应低于每个Dx6k-VS链交联2个VS基团所需的量。更高的二硫代接头/VS(dithiolinker/VS)比率会增加过度交联的机会，这导致胶凝化。cxDX6k-VS种类上剩余的游离VS基团用于第二步交联，用于与DX40k-SH交联以形成聚合物网络。“骨架可裂解的”这个名称强调了cxDX6k-VS聚合物“骨架”上的酯发生水解裂解的特征。cxDX6k-VS与DX40k-SH之间的连接是不可水解的。
3.4两种类型的可水解制剂的比较
配制了两种类型的可水解制剂：连接点可裂解的和骨架可裂解的水凝胶。这两种制剂的区别在于水解酯的位置(参考图7A-图7B，图7A示出了连接点可裂解的网状结构，而图7B示出了骨架可裂解的网状结构)。在接头处可裂解的制剂中，酯被置于聚合物链与硫醇之间(缩写为DX-O-SH)，因此每个交联连接点都是可水解的。由于合成简单，这种在聚合物之间的交联连接点放置可裂解基团的策略是形成可降解水凝胶的最常见方式。完全水解后的降解产物将具有与前体聚合物相似的分子量。
实施例4通过酯水解进行的水凝胶降解
水凝胶浇铸
将DX-VS或cxDX-VS以所需浓度溶解在pH 7.4、0.1M磷酸盐缓冲液或pH经调整的免疫球蛋白溶液中。将DX-O-SH/DX-SH溶于水。将两种前体聚合物溶液在4℃下充分混合，然后以半球形液滴的形式吸移至疏水表面上。将聚合物溶液液滴在环境温度下于潮湿室中孵育过夜，或在37℃下孵育1小时以允许胶凝化。
通过质量膨胀测试测量水凝胶中酯的水解速率
然后将水凝胶在37℃下于pH 7.4PBS/0.02w/v％NaN3中孵育。测量不同时间点的水凝胶湿重。小心地排除水凝胶上的表面液体，并用薄纸擦干。塌陷时间被定义为水凝胶太弱而无法处理时的时间。
通过酯水解降解水凝胶
使用溶胀曲线测量可水解制剂的体外降解。前体聚合物分别用-VS和-SH官能化。-VS和-SH基团通过迈克尔加成交联聚合物并形成网络。水凝胶溶胀比被定义为在时间t(Wt)时的湿重与松弛状态下(W0)的湿重之比。一旦将水凝胶浸入过量的缓冲液中，处于松弛状态的水凝胶可以膨胀或收缩，直到达到平衡状态。由特定聚合物(本研究中使用了葡聚糖)构成的水凝胶的溶胀比取决于温度和溶剂。对于37℃下的PBS(pH 7.4)中的基于葡聚糖的水凝胶，根据经验，平衡过程需要24-48小时才能完成。在此过程中，在松弛状态下没有共定位在缠结点的未反应的-VS和-SH基团，可能有机会反应并形成新的交联。水凝胶的交联密度在其平衡状态达到最大。如果没有进一步的交联或降解，则溶胀比将是稳定的。如果有进一步的交联，例如未反应的硫醇基团之间的二硫化物交联，则溶胀比将降低。可降解水凝胶最初会逐渐膨胀，后期会塌陷。假设所有的酯都有相同的水解速率，则连接点的断裂是随机的，并且与其在聚合物网络上的位置无关。在降解的早期阶段，大多数聚合物仍然共价交联为连续网络，只有一小部分从网络中脱离的聚合物可以通过扩散和表层塌滑(reptation)逸出。当由于聚合物逸出导致的凝胶重量损失小于由于水分子流入导致的凝胶重量增加，观察到水凝胶膨胀(图6)。在降解的后期，大部分聚合物开始分离，水凝胶将失去其完整性并迅速分解成碎片。
图6示出了在37℃下连接点可裂解的水凝胶在PBS中的代表性溶胀曲线，以及其相应的Fitc标记的DX40kDa-VS随时间的聚合物质量损失曲线。其中，将Fitc-DX40k-VS(浓度为10％/DM 9％)与DX40k-O-SH(浓度为20％/DM 8％)交联。
实施例5受各种水凝胶参数影响的水凝胶水解
使用可连接点可裂解的水凝胶来证明各种水凝胶参数，诸如聚合物浓度、修饰度(DM)和聚合物分子量对降解动力学的影响。一般来说，水凝胶崩解所需的时间与DM、聚合物浓度和分子量相关。当保持DM和分子量不变时，具有较高初始聚合物浓度的制剂需要较长时间使水凝胶网络崩解(图8A)。当保持聚合物浓度和分子量不变时，较高的DM会延长凝胶崩解时间(图8B，图8D)。使用较高分子量的前体聚合物配制的水凝胶具有较长的时间崩解时间(图8C)。据报道，一个将微观水平上的连接点裂解与宏观水平上的水凝胶的可测量膨胀行为产生关联的数学模型描述随机降解(参考G.Jahanmir,M.J.Abdekhodaie,andY.Chau,“Stochastic Modeling of Degradation Behavior of Hydrogels,”Macromolecules，第51卷，第11期，第3941-3952页，2018年6月)。通过输入包括溶剂-聚合物相互作用参数、前体聚合物的分子量和聚合物浓度、可裂解交联剂的DM以及裂解速率常数在内的初始结构参数，该模型给出了水凝胶溶胀曲线和崩解时间的定量预测。
在图8A-图8D中，在37℃下于PBS中测量了影响键联水解诱导的水凝胶溶胀曲线的各种因素(聚合物浓度、修饰度、聚合物分子量)。参数在标题中显示为(聚合物浓度/修饰度)。为了看得清楚起见，省略了误差条。
实施例6通过各种接头实现水凝胶的水解
合成了两种二硫醇-酯接头(DTT-VMA-DTT和DTE-VMA-DTE)。这两种接头预计会表现出不同的水解速率。DTT-VMA-DTT被设计成模拟连接点可裂解的水凝胶中的酯组成键联(ester consisting linkage)的化学结构。出乎意料的是，骨架可裂解的水凝胶的降解速度比连接点可裂解的水凝胶慢得多(图9)。由于酯化学结构的相似性，我们将降解速率的差异归因于其它因素。骨架可裂解的网络的结构确实模拟了连接点可裂解的网络，所述网络由分子量非常大(数百kDa)的聚合物交联而成，但可裂解交联密度相对较低。然而，水凝胶前体聚合物在胶凝化之前具有相对低得多的分子量，这导致低得多的粘度，使得原位形成水凝胶实际上易于注射。
图9示出了在pH 7.4，37℃下连接点可裂解的水凝胶和骨架可裂解的水凝胶的降解曲线。制剂以(聚合物浓度/修饰度)表示。误差条代表来自平均值的一个SD。
实施例7从水凝胶中释放模型蛋白(IgG)
测量可降解水凝胶储库的蛋白质释放
将FITC标记的IgG(F-IgG,150kDa)和贝伐单抗(150kDa)作为模型蛋白释放。将载有模型蛋白的水凝胶在37℃下于pH 7.4PBS/0.02w/v％NaN3中孵育。在每个采样时间点都更换新的释放缓冲液。用分光光度法在490/520nm激发/发射下测量水凝胶释放的F-IgG。在pH 4.5和pH 7.4条件下建立了F-IgG的荧光强度-浓度标准曲线。贝伐单抗的浓度通过Bradford测定法测定。
控制相对孔/药物尺寸比是控制大分子从水凝胶中释放的常用策略。充满水凝胶的蛋白质分子通过聚合物网络在水相中扩散。网格尺寸，定义为相邻交联之间的距离，是与水凝胶孔径相关的参数。在先前的报告中，我们应用了德根尼斯的斑点理论(De Gennes’blob theory)，使用方程式：ξm≈Qr 1/3Rg(c/c*)-ν/3ν-1(方程式1)来近似化学交联的聚合物-聚合物水凝胶中的平均网眼尺寸(参考Yu和Chau，“Formulation of In Situ ChemicallyCross-Linked Hydrogel Depots for Protein Release:From the Blob ModelPerspective,”Biomacromolecules，第16卷，第1期，第56-65页，2015年1月)，其中Qr是水凝胶从松弛状态到平衡状态的溶胀比；Rg是聚合物的回转半径；c和c*分别是聚合物的浓度和重叠浓度；v是Flory聚合物-溶剂相互作用参数。应该注意的是，使用该模型计算的网格尺寸是平均值，不考虑网格在系统中的分布。此外，估计的网格尺寸值只是“网状结构”中真实孔径的指示，但并不等于真实孔径。这种估算方法为指导合理的配方设计提供了快速工具。
不可降解的水凝胶中模型蛋白的释放
图10显示了具有不同初始聚合物浓度的各种不可降解的其于葡聚糖水凝胶中IgG(150kDa)的释放曲线。由于我们的目标是仅通过基于网状组织的物理阻碍来控制蛋白质的释放，因此将SH对VS的摩尔比保持在两倍过量，以最大限度地与VS基团交联，因为游离-VS可通过与胺的结合来固定负载的IgG，尽管速度较慢。
在保持前体聚合物(DX40k-VS和DX40k-SH)的分子量分布不变的情况下，处于松弛状态下的聚合物浓度影响释放速率，由于负载IgG的最初突释(initial burst)和持续释放的部分而导致分数损失。在本申请中，“最初突释”被定义为在最初24小时内释放的IgG分数。如前所述，通过添加VS-SH交联的基于葡聚糖的水凝胶需要24至48小时才能达到平衡状态。在该过程中，水凝胶会经历一定程度的膨胀或收缩，然后达到平衡状态。在这一动态阶段，负载蛋白的运输不在本研究范围之内，将在单独的手稿中讨论。减小平均网孔尺寸可以有效抑制最初突释(图10)。随着聚合物浓度从9％w/v增加到30％w/v，突释的分数从90％被抑制到10％。另一方面，较小的网孔尺寸也与较慢的IgG释放速率相关。考虑到水凝胶负载的IgG分子随机分布在随机的聚合物网络中，单一的扩散系数不能描述IgG在网状结构中的运动。弯曲的IgG释放趋势线(图10)也表明网状结构负载的IgG分子具有混合扩散系数。因此，我们比较了“持续释放”分数，其被定义为从第1天至第60天释放的累积IgG分数与最初突释后网状结构中剩余量的比率。当聚合物浓度从9w/v％增加到30w/v％时，“持续释放”分数从80％减少到仅11％。大多数IgG被截留在30％w/v的水凝胶中。
图10示出了IgG从初始聚合物浓度不同的不可降解的基于葡聚糖的水凝胶制剂的累积分数释放(pH 7.4，37℃)。水凝胶配方以(DM/聚合物浓度)表示。C松弛是处于松弛状态的水凝胶中的聚合物浓度。ξm是使用方程式1计算的近似网孔尺寸。误差条代表来自平均值的一个标准差。右侧列出了24小时和60天后从不同制剂中释放的IgG分数。
从不可降解的水凝胶中获得的IgG释放数据揭示了配方设计中的两难境地，尤其是那些旨在控制数月释放的设计。较小的网孔尺寸有利于降低最初突释，但代价是释放不完全。另一方面，完全释放可通过扩大网孔尺寸来实现，但大部分负载IgG没有以受控的方式释放。鉴于此类限制，网状结构降解被用来补充网状结构控制的、扩散驱动的蛋白质从水凝胶储库的释放。例如，约80％的IgG被截留在30％w/v的不可降解的水凝胶中。据推测，通过控制网孔打开的速率，可以释放固定的IgG分子，并且释放速率将是降解速率的函数。
实施例8从可水解水的凝胶中释放模型蛋白
将连接点可裂解的水凝胶的IgG释放曲线与其相应的具有相同聚合物浓度和DM的不可降解的制剂进行比较(图11)。随着网状结构变成动态的，可降解的特性为负载蛋白质释放增加了复杂性。IgG从15％w/v的连接点可裂解的水凝胶和不可降解的水凝胶的释放曲线在早期到中期期间具有很好的重叠。最初两天的突释主导了早期的主要释放。在降解的后期(>300％溶胀比)，水凝胶网状结构开始失去其完整性，并在水凝胶塌陷时迅速倾倒出所有剩余的IgG分子。如果聚合物浓度增加到30％，则与其不可降解的对应物相比，可降解的水凝胶给出不同的释放曲线。由于30w/v％水凝胶中的网状结构根据经验足够致密，足以抑制突释，我们将持续释放归因于网状结构降解。
图11显示了在37℃下，PBS中的连接点可裂解的(A&B)和不可降解的(A’&B’)制剂的IgG释放曲线(左，实线)和溶胀曲线(右，虚线)。水凝胶配方以(DM/聚合物浓度)表示。C松弛是处于松弛状态的水凝胶中的聚合物浓度。误差条代表来自平均值的一个SD。
IgG从不可降解的水凝胶和可水解的水凝胶中的释放结果也如图14所示。
将可水解降解的水凝胶的IgG释放曲线与其相应的不可降解的制剂进行了比较(图21A-21B)。例如，10％J+90％B表示混合水凝胶，当混合时，可水解的水凝胶与不可降解的水凝胶的质量比为约1:9。
图21A-21B中的IgG的释放结果表明，释放曲线可通过可水解的水凝胶与不可降解的水凝胶的比例来控制。并且IgG蛋白的释放速率受整体降解速率控制。
实施例9通过交替pH缓冲液实现的抗体释放
为了进一步证实IgG释放是网状结构降解依赖性的，从在交替pH缓冲液中孵育的连接点可裂解的水凝胶中测量IgG的释放(图12)。在37℃下，甲基丙烯酸酯衍生酯的水解速率常数在pH 4.5和pH 7.4下分别约为8×10-5天-1和4×10-2天-1(参考W.N.van Dijk-Wolthuis,M.J.van Steenbergen,W.J.Underber和W.E.Hennink,“Degradation kineticsof methacrylated dextrans in aqueous solution.,”J.Pharm.Sci.，第86卷，第4期，第413-7页，1997)，使得水凝胶降解根据pH值的变化而停止和恢复。因此，直接比较了来自稳定和降解水凝胶网状结构的IgG释放曲线。不考虑最初突释，在pH 7.4区域的IgG释放速率明显快于pH 4.5区域，这与网状结构降解主导负载IgG释放的假设一致。另一个有趣的观点是，负载IgG的释放速率与平均网孔尺寸无关。根据上面的方程式1，平均网孔尺寸将根据Qr 1/3膨胀。因此，C1区域的平均网孔尺寸>B1>A1，但释放曲线的斜率相似。相反，区域B1中的网孔尺寸应该比A1中的大，但A1斜率比B1更陡，表明网孔打开的速率是限速步骤。
图12示出了连接点可裂解的水凝胶的溶胀曲线和IgG在具有交替变化的pH的释放缓冲液中的释放。具体配方：DX40k-VS(5％DM/10％w/v)与DX40k-O-SH(8％DM/20％w/v)交联。
实施例10通过质量溶胀测试测量水凝胶中酯的水解速率
使用实施例1-3中制备的聚合物的水凝胶是根据表2中的配方制备的。
表2
Figure BDA0002905080430000231
然后将水凝胶在37℃下于pH 7.4PBS/0.02w/v％NaN3中孵育。测量不同时间点的水凝胶湿重。小心地排除水凝胶上的表面液体，并用薄纸擦干。塌陷时间被定义为水凝胶太弱而无法处理时的时间。
图19示出了连接点可裂解的水凝胶的水凝胶溶胀曲线。从图19的结果可以看出，配方JL-6具有相同的构成聚合物之间的连接点的可水解酯的化学性质。
因此，通过控制结构参数，诸如分子量、聚合物浓度和修饰度，可以调节水凝胶中酯的水解速率。
使用实施例1-3中制备的聚合物的水凝胶是根据表3中的配方制备的。BL-1～BL-4在可降解骨架中的可降解接头是不同的。
表3
Figure BDA0002905080430000241
然后将水凝胶在37℃下于pH 7.4PBS/0.02w/v％NaN3中孵育。测量不同时间点的水凝胶湿重。小心地排除水凝胶上的表面液体，并用薄纸擦干。塌陷时间被定义为水凝胶太弱而无法处理时的时间。图20示出了骨架可裂解的水凝胶的水凝胶溶胀曲线。
制备使用实施例1-3中制备的聚合物的水凝胶。水凝胶在可降解骨架中的可降解接头是不同的。
然后将水凝胶在37℃下于pH 7.4PBS/0.02w/v％NaN3中孵育。测量不同时间点的水凝胶湿重。小心地排除水凝胶上的表面液体，并用薄纸擦干。塌陷时间被定义为水凝胶太弱而无法处理时的时间。图16示出了骨架可裂解的水凝胶的水凝胶溶胀曲线。
实施例11测量水解半衰期
在37℃下在于D2O中的0.2M磷酸盐缓冲液(pH 7.4)中测量水解半衰期。
表4示出了不同的可降解接头的水解半衰期结果：
表4
Figure BDA0002905080430000242
Figure BDA0002905080430000251
从表4的结果可看出，仅在酯的一侧修饰的调节剂对可降解接头的酯水解速率几乎没有影响，而在酯的两侧修饰的调节剂显著促进了可降解接头的稳定化。结果表明，疏水性调节剂比亲水性调节剂更有助于稳定可降解接头。然而，疏水性调节剂可降低可降解接头在含水缓冲液中的溶解度。
虽然本文已经显示和描述了本发明的优选实施方案，但对于本领域技术人员来说，显然此类实施方案仅仅是作为示例提供的。本发明不受说明书中提供的具体实例的限制。虽然已经参考前述说明书描述了本发明，但本文中的实施方案的描述和说明不意味着以限制的意义来解释。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员现在将会想到许多变化、改变和替换。此外，应当理解，本发明的所有方面不限于本文阐述的取决于各种条件和变量的具体描述、配置或相对比例。应当理解，在实践本发明时，可以采用本文描述的本发明实施方案的各种替代方案。因此，预期本发明也将涵盖任何这样的替代、修改、变化或等同物。下面的权利要求旨在限定本发明的范围，并且这些权利要求及其等同物范围内的方法和结构由此被涵盖。

Claims (54)

1.一种包含一种或多种水凝胶形成聚合物的组合物，所述水凝胶使得能够持续释放靶试剂，所述一种或多种水凝胶形成聚合物中的至少一种包含可降解骨架，并且其中所述可降解骨架包含通过可降解接头连接的前体聚合物。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述可降解接头是可水解的，不涉及降解酶。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的组合物，其中所述水凝胶形成聚合物是亲水性的和/或水溶性的。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述可降解接头包含可水解官能团。
5.根据权利要求4所述的组合物，其中所述可水解官能团选自酯基团、酸酐基团和酰胺基团。
6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述酯基团选自氧酯基团和硫酯基团。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的组合物，其中所述水凝胶形成聚合物选自多糖、聚乙二醇、其衍生物及其任意组合。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的组合物，其中所述水凝胶形成聚合物选自透明质酸、壳聚糖、硫酸软骨素、藻酸盐、羧甲基纤维素、葡聚糖、聚乙二醇、其衍生物及其任意组合。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的组合物，其中所述水凝胶形成聚合物选自葡聚糖、透明质酸、聚乙二醇、其衍生物及其任意组合。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的组合物，其中所述水凝胶形成聚合物包含用一种或多种修饰进行修饰的衍生物，所述修饰选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺、乙烯基砜、硫醇、胺及其任意组合。
11.根据权利要求10所述的组合物，其中所述水凝胶形成聚合物衍生物的平均修饰度(DM)小于约20％。
12.根据权利要求10-11中任一项所述的组合物，所述组合物包含至少第一水凝胶形成聚合物衍生物和第二水凝胶形成聚合物衍生物，其中所述第一水凝胶形成聚合物衍生物包含第一修饰，并且所述第二水凝胶形成聚合物衍生物包含第二修饰，并且所述第一修饰不同于所述第二修饰，并且所述第一聚合物衍生物能够与所述第二聚合物衍生物反应形成所述水凝胶。
13.根据权利要求12所述的组合物，其中所述组合物中所述第一水凝胶形成聚合物衍生物与所述第二水凝胶形成聚合物衍生物之间的质量比为约3:1至约1:3。
14.根据权利要求12-13中任一项所述的组合物，其中所述组合物中所述第一水凝胶形成聚合物衍生物与所述第二水凝胶形成聚合物衍生物之间的摩尔比为约10:1至约1:10。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的组合物，其中所述组合物中所述第一水凝胶形成聚合物衍生物与所述第二水凝胶形成聚合物衍生物之间的体积比为约3:1至约1:3。
16.根据权利要求12-15中任一项所述的组合物，其中所述第一水凝胶形成聚合物衍生物具有第一DM，所述第二水凝胶形成聚合物衍生物具有第二DM，并且所述第一DM与所述第二DM之间的比率为约3:1至约1:3。
17.根据权利要求12-16中任一项所述的组合物，其中所述第一修饰和所述第二修饰各自独立地选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺、乙烯基砜、硫醇、胺及其任意组合。
18.根据权利要求12-17中任一项所述的组合物，其中所述第一水凝胶形成聚合物衍生物是用一个或多个乙烯基砜基团修饰的葡聚糖衍生物、用一个或多个乙烯基砜基团修饰的透明质酸衍生物、用一个或多个乙烯基砜基团修饰的聚乙二醇衍生物或其组合，所述第二水凝胶形成聚合物衍生物是用一个或多个硫醇基团修饰的葡聚糖衍生物、用一个或多个硫醇基团修饰的透明质酸衍生物、用一个或多个硫醇基团修饰的聚乙二醇衍生物或其组合。
19.根据权利要求12-18中任一项所述的组合物，其中所述第一水凝胶形成聚合物衍生物和/或所述第二水凝胶形成聚合物衍生物包含所述可降解骨架。
20.根据权利要求1-19中任一项所述的组合物，其中所述水凝胶形成聚合物的重均分子量为约10kDa至约500kDa。
21.根据权利要求1-20中任一项所述的组合物，其中所述组合物是粉末。
22.根据权利要求1-20中任一项所述的组合物，其中所述组合物是液体组合物，并且所述液体组合物中所述一种或多种水凝胶形成聚合物的浓度为约10％w/v至约40％w/v。
23.根据权利要求1-22中任一项所述的组合物，其中包含所述可降解骨架的所述水凝胶形成聚合物具有为4或更小的多分散性。
24.根据权利要求1-23中任一项所述的组合物，其中包含所述可降解骨架的所述水凝胶形成聚合物是通过将所述前体聚合物与所述可降解接头交联而形成的，其中所述可降解接头使得能够在所述前体聚合物之间形成可降解键联。
25.根据权利要求24所述的组合物，其中所述前体聚合物是亲水性的和/或水溶性的。
26.根据权利要求1-25中任一项所述的组合物，其中所述前体聚合物是不可水解的、酶不可降解的或不能以其它方式裂解的。
27.根据权利要求1-26中任一项所述的组合物，其中所述前体聚合物选自多糖、聚乙二醇、其衍生物及其任意组合。
28.根据权利要求1-27中任一项所述的组合物，其中所述前体聚合物选自葡聚糖、透明质酸、聚乙二醇、其衍生物及其任意组合。
29.根据权利要求1-28中任一项所述的组合物，其中所述前体聚合物是包含一个或多个修饰的衍生物，并且所述前体聚合物的修饰度小于约20％。
30.根据权利要求29所述的组合物，其中为了形成包含所述可降解骨架的所述水凝胶形成聚合物，所述可降解接头与所述前体聚合物上的所述修饰之间的摩尔比为约1:1至约1:10。
31.根据权利要求29-30中任一项所述的组合物，其中为了形成包含所述可降解骨架的所述水凝胶形成聚合物，所述可降解接头的量相当于每一个所述前体聚合物交联约1-5个所述修饰。
32.根据权利要求29-31中任一项所述的组合物，其中所述前体聚合物的所述修饰选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺、乙烯基砜、硫醇、胺及其任意组合。
33.根据权利要求1-32中任一项所述的组合物，其中所述可降解接头包含两个或更多个修饰，并且所述可降解接头的修饰度小于约30％。
34.根据权利要求33所述的组合物，其中所述可降解接头的所述修饰选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、马来酰亚胺、乙烯基砜、硫醇、胺及其任意组合。
35.根据权利要求1-34中任一项所述的组合物，其中所述前体聚合物是用一个或多个乙烯基砜基团修饰的葡聚糖衍生物、用一个或多个乙烯基砜基团修饰的透明质酸衍生物、用一个或多个乙烯基砜基团修饰的聚乙二醇衍生物或其组合，并且所述可降解接头包含两个或多个巯醇修饰。
36.根据权利要求1-34中任一项所述的组合物，其中所述前体聚合物是用一个或多个硫醇基团修饰的葡聚糖衍生物、用一个或多个硫醇基团修饰的透明质酸衍生物、用一个或多个硫醇基团修饰的聚乙二醇衍生物或其组合，并且所述可降解接头包含两个或多个乙烯基砜基团修饰。
37.根据权利要求1-36中任一项所述的组合物，其中所述可降解接头选自甲基丙烯酸二乙烯酯、丙烯酸二乙烯酯及其衍生物。
38.根据权利要求1-37中任一项所述的组合物，其中所述可降解接头选自以下组:
Figure FDA0002905080420000031
39.根据权利要求1-38中任一项所述的组合物，其中所述前体聚合物的重均分子量为2kDa至20kDa。
40.一种用于持续释放靶试剂的水凝胶，其中所述水凝胶由权利要求1-39中任一项所述的组合物形成。
41.根据权利要求40所述的水凝胶，其中所述水凝胶还包含所述靶试剂。
42.根据权利要求40-41中任一项所述的水凝胶，其中所述靶试剂包括大分子。
43.根据权利要求40-42中任一项所述的水凝胶，其中所述靶试剂包括蛋白质或多肽。
44.根据权利要求40-43中任一项所述的水凝胶，其中约小于30％的所述靶试剂在最初24小时内从所述水凝胶中累积释放，并且所述靶试剂的剩余部分在约3至约36个月内从所述水凝胶中累积释放。
45.根据权利要求40-44中任一项所述的生产水凝胶的方法，其包括：
a)提供根据权利要求1-39中任一项所述的组合物；
b)将所述组合物与缓冲液混合以形成聚合物溶液；以及
c)将所述聚合物溶液经受使得能够形成所述水凝胶的条件。
46.根据权利要求45所述的方法，其中所述经受包括将所述聚合物溶液注射到有此需要的受试者中。
47.根据权利要求45所述的方法，其中所述经受包括在约30℃至约45℃下孵育所述组合物。
48.根据权利要求45-47中任一项所述的方法，其中所述聚合物溶液还包含所述靶试剂。
49.一种方法，其用于生产根据权利要求1-39中任一项所述的组合物，所述方法包括：
a)将所述前体聚合物与所述可降解接头交联，以获得包含所述可降解骨架的所述水凝胶形成聚合物；以及
b)将包含所述可降解骨架的所述水凝胶形成聚合物与附加聚合物混合，其中所述附加聚合物能够在使得能够形成所述水凝胶的条件下与包含所述可降解骨架的所述水凝胶形成聚合物反应。
50.一种持续释放靶试剂的方法，所述方法包括将所述靶试剂与根据权利要求1-39中任一项所述的组合物混合以获得混合物，并将所述混合物经受使得能够形成能够持续释放所述靶试剂的水凝胶的条件。
51.一种持续释放靶试剂的方法，所述方法包括将所述靶试剂包封在根据权利要求40-44中任一项所述的水凝胶中。
52.一种试剂盒，其包括：
a)根据权利要求1-39中任一项所述的组合物；和
b)通过用a)的组合物形成的水凝胶持续释放的靶试剂。
53.根据权利要求1-39中任一项所述的组合物用于制备水凝胶的用途。
54.根据权利要求1-39中任一项所述的组合物或根据权利要求40-44中任一项所述的水凝胶用于持续释放靶试剂的用途。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230093832A1 (en) * 2020-01-16 2023-03-30 The Hong Kong University Of Science And Technology Compositions and methods for controlled release of target agent
CN115443292A (zh) * 2020-04-23 2022-12-06 科凝生物制药(深圳)有限公司 生物相容性材料及其制备和使用方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000078285A1 (en) * 1999-06-18 2000-12-28 University Of Medicine And Dentistry Of New Jersey Controlled release of therapeutics by in-situ entrapment by matrix cross-linking
CN101677957A (zh) * 2007-02-05 2010-03-24 卡比兰生物外科公司 用于递送生物活性试剂的聚合物制剂
US7829118B1 (en) * 2009-07-30 2010-11-09 Carbylan Biosurgery, Inc. Modified hyaluronic acid polymer compositions and related methods
US20130071462A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-21 Peter Jarrett Drug Delivery Systems and Applications
US20130156752A1 (en) * 2011-12-05 2013-06-20 Incept, Llc Medical organogel processes and compositions
CN105688284A (zh) * 2014-09-29 2016-06-22 四川大学华西医院 一种制备水凝胶的原料盒及其应用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100196481A1 (en) * 2008-09-25 2010-08-05 Invivo Therapeutics Corporation Spinal cord injury, inflammation, and immune-disease: local controlled release of therapeutic agents
US11090387B2 (en) * 2008-12-22 2021-08-17 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Hydrolytically degradable polysaccharide hydrogels

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000078285A1 (en) * 1999-06-18 2000-12-28 University Of Medicine And Dentistry Of New Jersey Controlled release of therapeutics by in-situ entrapment by matrix cross-linking
CN101677957A (zh) * 2007-02-05 2010-03-24 卡比兰生物外科公司 用于递送生物活性试剂的聚合物制剂
US20110033540A1 (en) * 2007-02-05 2011-02-10 George Daniloff Polymer formulations for delivery of bioactive agents
US7829118B1 (en) * 2009-07-30 2010-11-09 Carbylan Biosurgery, Inc. Modified hyaluronic acid polymer compositions and related methods
CN102573941A (zh) * 2009-07-30 2012-07-11 卡比兰生物外科公司 改性透明质酸聚合物组合物和相关的方法
US20130071462A1 (en) * 2011-09-16 2013-03-21 Peter Jarrett Drug Delivery Systems and Applications
US20130156752A1 (en) * 2011-12-05 2013-06-20 Incept, Llc Medical organogel processes and compositions
CN104349769A (zh) * 2011-12-05 2015-02-11 因赛普特有限责任公司 医用有机凝胶方法和组合物
CN105688284A (zh) * 2014-09-29 2016-06-22 四川大学华西医院 一种制备水凝胶的原料盒及其应用

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