CN113226211A - 用于治疗伤口的组合物和方法 - Google Patents

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Abstract

本文提供了生物相容性水凝胶聚合物基质，所述生物相容性水凝胶聚合物基质可以与激光一起使用，以用于例如在未移除所述水凝胶的情况下治疗伤口。

Description

用于治疗伤口的组合物和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年12月10日提交的美国临时申请号62/777,354的优先权，将其以其全文通过援引并入。
本申请还涉及2011年5月6日提交的PCT申请号PCT/US2011/035643、2013年1月15日提交的美国申请号13/696,032、2013年1月16日提交的美国申请号13/696,028、2018年10月30日公布的美国专利号10,111,985、2015年7月7日公布的美国专利号9,072,809、2015年3月24日公布的美国专利号8,987,339、2017年4月5日提交的美国申请号15/479,519，将它们各自以其全文通过援引并入本文。
背景技术
伤口治疗仍然需要广泛的疗法来预防感染及促进伤口愈合。激光可用于治疗伤口，但它可需要移除绷带以使该伤口可以被暴露于激光。因此，需要与激光治疗结合而无需被移除的绷带。本发明实施方式满足这些需求及其他需求。
发明内容
在一些实施方式中，治疗受试者上的伤口的方法，所述方法包括使被水凝胶绷带覆盖的伤口与激光脉冲接触来治疗所述伤口，其中在所述激光脉冲被施加到所述伤口时未移除所述水凝胶绷带。在一些实施方式中，所述水凝胶绷带是全合成、聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质，所述基质包括全合成、聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物，所述水凝胶聚合物包括至少一种第一单体单元，所述至少一种第一单体单元通过至少一个酰胺键、硫酯键或硫醚键键合至至少一种第二单体单元，其中所述聚合物形成覆盖所述伤口的所述基质。在一些实施方式中，权利要求1所述的聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质，其中所述至少一种第一单体单元是PEG基的且全合成的，并且其中所述至少一种第二单体单元是PEG基的且全合成的。在一些实施方式中，所述第一单体单元衍生自多臂-(5-50k)-SH、多臂-(5-50k)-NH2或多臂-(5-50k)-AA单体，并且所述第二单体单元衍生自多臂-(5-50k)-SG、多臂-(5-50k)-SGA或多臂-(5-50k)-SS单体。在一些实施方式中，所述第一单体单元衍生自4臂-5k-SH、4臂-2k-NH2、4臂-5k-NH2、8臂-20k-NH2、4臂-20k-AA或8臂-20k-AA单体，并且所述第二单体单元衍生自4臂-10k-SG、8臂-15k-SG、4臂-20k-SGA或4臂-20k-SS单体。在一些实施方式中，所述水凝胶由8-臂-AA-20K、8-臂-NH2-20K和4-臂-SGA-20K形成。在一些实施方式中，所述水凝胶包括粘度增强剂，诸如HPMC。在一些实施方式中，所述水凝胶包括缓冲剂。
附图说明
图1示出了添加可降解的乙酸胺8臂-20k-AA或4臂-20k-AA对降解时间的影响。降解发生在37℃的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中。
图2示出了聚合物浓度对75％乙酸胺制剂和100％乙酸胺制剂的降解时间的影响。
图3以随时间推移水重量损失的百分比示出了留在空气中的聚合物的影响。
图4示出了由运行硬度测试的质构仪(Texture Analyzer)Exponent软件生成的样品图。峰值力被记录为聚合物硬度，其表示通过探针已达到4mm目标穿透深度的点。
图5示出了由运行压缩下的弹性模量测试的质构仪Exponent软件生成的样品图。由一直到最大压缩应力的10％的曲线的初始斜率来计算模量。
图6示出了由运行粘附测试的质构仪Exponent软件生成的示例性图。施加100.0g的接触力持续10秒。粘性被测量为从样品提起探针后的峰值力。粘附能或粘附功被计算为表示粘性力的曲线(点1至2)下方的面积。拉丝性(stringiness)被定义为由探针在影响粘性力时行进的距离(点1和2)。
图7示出了对于聚合物制剂：具有0.3％HPMC的4.8％的8臂-20k-AA/8臂-20k-NH2(70/30)以及4臂-20k-SGA的溶液，以百分比绘制的硬度相对于降解时间。误差棒表示3个样品的标准偏差。聚合物的降解时间为18天。
图8示出了氯己定累积洗脱％。
图9示出了对于聚合物，60、90和240天时聚合物的曲安西龙(triamcinolone)累积洗脱％。
图10示出了对于短降解时间版本的负载有Depo-Medrol的水凝胶聚合物，甲泼尼龙(methylprednisolone)累积洗脱％。
图11示出了对于长降解时间版本的负载有Depo-Medrol的聚合物，甲泼尼龙累积洗脱％。
图12A示出了固体磷酸盐粉末浓度对聚合物胶凝时间(A)和溶液pH(B)的影响。
图12B示出了固体磷酸盐粉末浓度对溶液pH(B)的影响。
图13A示出了灭菌对不同浓度聚合物的胶凝时间的影响。
图13B示出了灭菌对不同浓度聚合物的胶凝时间的影响。
图14示出了试剂盒在5℃、20℃和37℃下的储存稳定性。
具体实施方式
如本文所用，术语“一个/种(a)”或“一个/种(an)”意指“至少一个/种”或“一个/种或多个/种”，除非上下文另外清楚地指出。
如本文所用，术语“约”意指数值是近似的并且小的变化不会显著影响所公开的实施方式的实践。在使用数值限制的情况下，除非上下文另外指出，否则“约”意指数值可以变化10％，并且仍然在所公开的实施方式的范围内。
伤口疗法是必要的，并且已经发现激光用于治疗伤口。然而，激光通常不能穿透绷带来促进愈合。本文提供的实施方式将水凝胶和激光组合来治疗伤口而无需移除水凝胶绷带。
用于形成生物相容性水凝胶聚合物基质的生物相容性预制剂使能够直接在伤口部位处并穿过水凝胶绷带施用激光。这提供了保持该区域更清洁的能力，并且不需要多次更换绷带。
在一些实施方式中，水凝胶可以由生物相容性预制剂形成，该生物相容性预制剂至少部分地聚合和/或胶凝以形成生物相容性水凝胶聚合物基质或绷带。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶基质包括生物相容性水凝胶支架。不受任何具体理论的束缚，在施用聚合物基质或预制剂至目标部位(诸如伤口)及激光治疗之后，生物相容性水凝胶聚合物基质为伤口提供结构和营养支持。在一些实例中，水凝胶聚合物基质是可生物降解的。
生物相容性水凝胶聚合物基质起初可以是液体生物相容性预制剂，该预制剂使用微创技术被递送至目标部位。一旦在身体内或身体上，液体制剂就会聚合成生物相容性水凝胶聚合物基质绷带。在一些实例中，生物相容性水凝胶聚合物基质粘附到组织。在一些实例中，生物相容性水凝胶聚合物基质在聚合之后被递送至目标部位。在一些实例中，通过改变生物相容性预制剂组分的组成来控制聚合时间，从而允许生物相容性水凝胶聚合物基质的适当施加和放置。受控的胶凝允许使用生物相容性水凝胶聚合物基质来直接递送至少一种细胞至受影响的目标组织，从而使全身暴露最小化。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质可在体外聚合。在某些实施方式中，暴露于细胞限于目标部位周围的组织。在一些实施方式中，患者未被全身地暴露于细胞疗法。在某些实施方式中，生物相容性预制剂允许细胞在聚合期间和之后保持活力。在一些实施方式中，在聚合和/或凝胶形成之后细胞与生物相容性水凝胶聚合物基质组合。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在递送至目标部位之后进一步聚合和/或胶凝。
细胞还可以经由生物相容性水凝胶聚合物基质被直接地施用在伤口或手术部位上。生物相容性预制剂可以形成生物相容性水凝胶聚合物基质，该基质易于施加在伤口或手术部位和周围的皮肤上。生物相容性水凝胶聚合物基质使细胞能够直接地施用至伤口或手术部位。生物相容性预制剂可以在施加到伤口或手术部位之前或之后聚合和/或胶凝。在一些实例中，一旦以液体形式施加生物相容性预制剂(例如，喷雾在伤口或手术部位上)，生物相容性预制剂迅速胶凝并在伤口或手术部位上形成固体生物相容性水凝胶聚合物基质层。生物相容性水凝胶聚合物基质密封伤口或手术部位，并且其还粘到周围的皮肤。在伤口或手术部位上的生物相容性水凝胶聚合物基质层充当屏障，以防止伤口或手术部位受到感染。在一些实例中，与皮肤接触的生物相容性水凝胶聚合物基质层使皮肤表面有粘性，并且因此使绷带更有效地粘到皮肤上。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质是无毒的。在愈合发生后，生物相容性水凝胶聚合物基质可以溶解并可以被吸收，而不产生有毒副产物。在一些实施方式中，在干细胞与生物相容性水凝胶聚合物基质一起施用之后，通过移植物的形成来愈合伤口或手术部位。在某些实施方式中，生物相容性预制剂被施加到伤口或手术部位，而细胞不失去生存力。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质使伤口或手术部位保持密封24-48小时并保护其免受感染，这避免了重复拜访医院并因此节省成本。在某些实施方式中，暴露于细胞限于目标部位周围的组织。在一些实施方式中，患者未被全身地暴露于细胞疗法。
在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质还负载有一种或多种附加组分，诸如缓冲剂或治疗剂。生物相容性水凝胶聚合物基质的物理和化学性质使得各种细胞类型和附加组分可以与形成生物相容性水凝胶聚合物基质的生物相容性预制剂一起使用。在一些实施方式中，附加组分增强细胞的生存力和功能。在一些实施方式中，附加组分包括活化因子。在一些实施方式中，活化因子包括用于细胞生长刺激和增殖的生长因子。
在一些实施方式中，在将水凝胶基质放置在伤口部位处之后，用激光治疗受试者。在一些实施方式中，激光可以如在犬康复，第21章，Darryl L.Millis和Debbie GrossSaunders，2013年10月中的激光疗法(Laser Therapy in Canine Rehabilitation,Chapter 21,Darryl L.Millis and Debbie Gross Saunders,October 2013)中所描述的，将其以其全文通过援引并入本文。
在一些实施方式中，方法中使用波长为约630至约685nm或约700至约1000nm的激光。在一些实施方式中，激光的波长为约660nm或约780nm。在一些实施方式中，激光的波长为约650、810、980、915等。在一些实施方式中，激光以约1至约999毫秒进行脉冲。在一些实施方式中，激光用于递送约20J/cm2的总剂量。在一些实施方式中，激光用于递送约1.3J/cm2至约3J/cm2的剂量。在一些实施方式中，以约1J/cm2的剂量施用激光。在一些实施方式中，剂量为约1J/cm2至约5J/cm2的任何量，包括端点之间的任何量。在一些实施方式中，总剂量是用于预期目的的治疗有效量。如本文所用，当涉及激光时短语“治疗有效量”是指穿过水凝胶绷带递送的单独剂量或总剂量，该剂量引起由研究员、兽医、医师或其他临床医生在组织、系统、动物、个体或人中所寻求的生物学或医学反应。治疗效果取决于被治疗的疾患或所期望的生物学效果。因此，治疗效果可以是降低与疾患相关的症状的严重程度和/或抑制(部分或完全)疾患进展、或改善疾患的治疗、治愈、预防或消除或副作用。引起治疗反应所需的量可以基于受试者的年龄、健康、大小和性别来确定。也可以基于对受试者对治疗的反应的监测来确定最佳量。在一些实施方式中，治疗有效量是预防或治疗感染或治疗伤口的量。
在一些实施方式中，穿过水凝胶绷带将激光施用至受试者。在一些实施方式中，穿过水凝胶绷带每天一次施用激光，持续5天。在一些实施方式中，穿过水凝胶绷带每天一次施用激光，持续1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14天。在一些实施方式中，在未移除水凝胶绷带的情况下，穿过绷带每天一次施用激光，持续1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14天。在一些实施方式中，穿过水凝胶绷带每天一次施用激光，持续1-14、2-14、3-14、4-14、5-14、6-14、7-14、8-14、9-14、10-14、11-14或12-14天。在一些实施方式中，在未移除水凝胶绷带的情况下，穿过水凝胶绷带每天一次施用激光，持续1-14、2-14、3-14、4-14、5-14、6-14、7-14、8-14、9-14、10-14、11-14或12-14天。在一些实施方式中，将第一水凝胶绷带施加一段时间(诸如本文所提供的那些)以及用穿过绷带的激光治疗伤口一段时间，诸如上文和在此所列出的那些，以及然后移除第一绷带并施加第二水凝胶绷带且重复该过程。在一些实施方式中，将水凝胶绷带施加到伤口，并且在整个时间段内穿过绷带进行激光治疗，而未移除或更换水凝胶绷带。
在一些实施方式中，使用穿过水凝胶绷带的激光导致刺激在伤口的部位处的受试者中的成纤维细胞发育。
在一些实施方式中，使用穿过水凝胶绷带的激光导致刺激在伤口的部位处的受试者中的血管生成发育。
在一些实施方式中，使用穿过水凝胶绷带的激光导致在伤口的部位处的受试者中的毛细血管的形成。
激光和它们水凝胶绷带的组合可用于治疗各种伤口，诸如但不限于烧伤、跌打损伤、割伤、撕裂伤、擦伤、刺伤或撕脱伤。
在一些实施方式中，水凝胶未被移除并且穿过激光传输或进行脉冲激光。在一些实施方式中，在用激光治疗伤口之前部分地移除水凝胶。在一些实施方式中，激光穿过水凝胶(例如水凝胶绷带)治疗伤口。水凝胶可以是本文所提供的任何水凝胶。
可用于本文所提供的方法中的水凝胶可以如下。这些是非限制性实例。本文提供了生物相容性预制剂，其包括：包括多于一个亲核基团的至少一种第一化合物、包括多于一个亲电基团的至少一种第二化合物、任选地至少一种细胞以及任选地附加组分。示例性附加组分是培养基。在某些实施方式中，培养基是缓冲剂。在某些实施方式中，培养基包含用于任选的至少一种细胞的营养物。在某些实施方式中，任选的至少一种细胞是干细胞。在某些实施方式中，将至少一种第一化合物配制在缓冲剂中。在某些实施方式中，将至少一种第二化合物配制在缓冲剂中。在某些实施方式中，将任选的至少一种细胞配制在缓冲剂中。在某些实施方式中，至少一种生物相容性预制剂组分是固体。在某些实施方式中，生物相容性预制剂的所有组分都是固体。在某些实施方式中，至少一种生物相容性预制剂组分是液体。在某些实施方式中，所有生物相容性预制剂组分都是液体。在某些实施方式中，通过以下使生物相容性预制剂组分在目标部位处形成生物相容性水凝胶聚合物基质：在水存在下将至少一种第一化合物、至少一种第二化合物、任选的至少一种细胞和任选的附加组分混合，以及将混合物递送至目标部位，使得生物相容性水凝胶聚合物基质在目标部位处至少部分地聚合和/或胶凝。在某些实施方式中，通过以下使生物相容性预制剂在目标部位处形成生物相容性水凝胶聚合物基质：在水存在下将至少一种第一化合物、至少一种第二化合物和任选的至少一种细胞混合，以及将混合物递送至目标部位，使得生物相容性水凝胶聚合物基质在目标部位处至少部分地聚合和/或胶凝。在某些实施方式中，在将制剂组合后添加任选的附加组分(例如缓冲剂)。在某些实施方式中，通过以下使生物相容性预制剂在施加于目标部位处之前形成生物相容性水凝胶聚合物基质：在水存在下将至少一种第一化合物、至少一种第二化合物、任选的至少一种细胞和任选的附加组分混合，以及将混合物递送至目标部位，使得生物相容性水凝胶聚合物基质在施加于目标部位处之前至少部分地聚合和/或胶凝。在某些实施方式中，通过以下使生物相容性预制剂在施加于目标部位处之前形成生物相容性水凝胶聚合物基质：在水存在下将至少一种第一化合物、至少一种第二化合物和任选的至少一种细胞混合，以及将混合物递送至目标部位，使得生物相容性水凝胶聚合物基质在施加于目标部位处之前至少部分地聚合和/或胶凝。在某些实施方式中，在将制剂组合后添加任选的附加组分(例如缓冲剂)。在某些实施方式中，生物相容性预制剂是可生物降解的。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质包括生物相容性水凝胶支架。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶支架包括至少一种第一化合物和至少一种第二化合物。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶支架包括至少一种第一化合物、至少一种第二化合物和缓冲剂。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶支架是全合成的。
本文提供了生物相容性预制剂，其包括：包括多于一个亲核基团的至少一种第一化合物、包括多于一个亲电基团的至少一种第二化合物、缓冲剂以及任选地附加组分。示例性附加组分是至少一种细胞。在某些实施方式中，细胞是干细胞。在某些实施方式中，缓冲剂是培养基。在某些实施方式中，培养基为细胞提供营养物。在某些实施方式中，将至少一种第一化合物配制在缓冲剂中。在某些实施方式中，将至少一种第二化合物配制在缓冲剂中。在某些实施方式中，至少一种生物相容性预制剂组分是固体。在某些实施方式中，所有生物相容性预制剂都是固体。在某些实施方式中，至少一种生物相容性预制剂组分是液体。在某些实施方式中，所有生物相容性预制剂组分都是液体。在某些实施方式中，通过以下使生物相容性预制剂在目标部位处形成生物相容性水凝胶聚合物基质：在水存在下将至少一种第一化合物、至少一种第二化合物、缓冲剂和任选的附加组分混合，以及将混合物递送至目标部位，使得生物相容性水凝胶聚合物基质在目标部位处至少部分地聚合和/或胶凝。在某些实施方式中，通过以下使生物相容性预制剂在目标部位处形成生物相容性水凝胶聚合物基质：在水存在下将至少一种第一化合物、至少一种第二化合物和缓冲剂混合，以及将混合物递送至目标部位，使得生物相容性水凝胶聚合物基质在目标部位处至少部分地聚合和/或胶凝。在某些实施方式中，在将制剂组合后添加任选的附加组分(例如细胞)。在某些实施方式中，通过以下使生物相容性预制剂在施加于目标部位处之前形成生物相容性水凝胶聚合物基质：在水存在下将至少一种第一化合物、至少一种第二化合物、缓冲剂和任选的附加组分混合，以及将混合物递送至目标部位，使得生物相容性水凝胶聚合物基质在施加于目标部位处之前至少部分地聚合和/或胶凝。在某些实施方式中，通过以下使生物相容性预制剂在施加于目标部位处之前形成生物相容性水凝胶聚合物基质：在水存在下将至少一种第一化合物、至少一种第二化合物和缓冲剂混合，以及将混合物递送至目标部位，使得生物相容性水凝胶聚合物基质在施加于目标部位处之前至少部分地聚合和/或胶凝。在某些实施方式中，在将制剂组合后添加任选的附加组分(例如细胞)。在某些实施方式中，生物相容性预制剂是可生物降解的。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质包括生物相容性水凝胶支架。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶支架包括至少一种第一化合物、至少一种第二化合物和缓冲剂。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶支架是全合成的。
在一些实施方式中，生物相容性预制剂化合物包括聚合成聚合物的单体。在一些实施方式中，生物相容性预制剂单体聚合以形成生物相容性水凝胶聚合物基质。在一些实施方式中，聚合物是生物相容性水凝胶聚合物基质。在一些实施方式中，聚合物是生物相容性水凝胶支架。在一些实施方式中，生物相容性预制剂化合物胶凝以形成生物相容性水凝胶聚合物基质。在一些实施方式中，生物相容性预制剂化合物胶凝以形成生物相容性水凝胶支架。在一些实施方式中，生物相容性预制剂化合物聚合并胶凝以形成生物相容性水凝胶聚合物基质。在一些实施方式中，生物相容性预制剂化合物聚合并胶凝以形成生物相容性水凝胶聚合物支架。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在水凝胶聚合物基质形成之后进一步聚合。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在水凝胶聚合物基质形成之后胶凝。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在水凝胶聚合物基质形成之后进一步聚合和胶凝。
在一些实施方式中，包括多于一个亲核或亲电基团的第一或第二化合物是二醇基的。在一些实施方式中，二醇基的化合物包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、各种链长的烷基二醇以及其任何组合或共聚物。在一些实施方式中，二醇基的化合物是聚二醇基的化合物。在一些实施方式中，聚二醇基的化合物包括但不限于聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚丁二醇(PBG)和聚二醇共聚物。在一些实施方式中，二醇基的化合物包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、各种链长的聚烷基二醇以及其任何组合或共聚物。在一些实施方式中，二醇基的化合物是全合成的。在一些实施方式中，聚二醇基的化合物是全合成的。
在一些实施方式中，包括多于一个亲核或亲电基团的第一或第二化合物是多元醇衍生物。在某些实施方式中，第一或第二化合物是树枝状多元醇衍生物。在一些实施方式中，第一或第二化合物是二醇、三羟甲基丙烷、甘油、双甘油、季戊四醇、山梨糖醇、六甘油、三季戊四醇或聚甘油衍生物。在某些实施方式中，第一或第二化合物是二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、六甘油或三季戊四醇衍生物。在一些实施方式中，第一或第二化合物是三羟甲基丙烷、甘油、双甘油、季戊四醇、山梨糖醇、六甘油、三季戊四醇或聚甘油衍生物。在一些实施方式中，第一或第二化合物是季戊四醇、二季戊四醇或三季戊四醇衍生物。在某些实施方式中，第一或第二化合物是六甘油(2-乙基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇，三羟甲基丙烷)衍生物。在一些实施方式中，第一或第二化合物是山梨糖醇衍生物。在某些实施方式中，第一或第二化合物是二醇、丙二醇、甘油、双甘油或聚甘油衍生物。
在一些实施方式中，第一和/或第二化合物包括聚乙二醇(PEG)链，这些链包括一至200个乙二醇亚单元。在某些实施方式中，第一和/或第二化合物可进一步包括聚丙二醇(PPG)链，这些链包括一至200个丙二醇亚单元。从多元醇延伸的PEG或PPG链是将多元醇核连接到亲核或亲电基团的“臂”。
示例性亲核单体
生物相容性预制剂包括：包括多于一个亲核基团的至少一种第一化合物。在一些实施方式中，第一化合物是单体，该单体被配置为通过第一化合物中的亲核基团与第二化合物的亲电基团的反应来形成聚合物基质。在一些实施方式中，第一化合物单体是全合成的。在一些实施方式中，亲核基团是羟基、硫醇或氨基基团。在优选的实施方式中，亲核基团是硫醇或氨基基团。在一些实施方式中，至少一种第一化合物是二醇基的。在一些实施方式中，二醇基的化合物包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、各种链长的烷基二醇以及其任何组合或共聚物。在一些实施方式中，二醇基的化合物是聚二醇基的化合物。在一些实施方式中，聚二醇基的化合物包括但不限于聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚丁二醇(PBG)和聚二醇共聚物。在一些实施方式中，二醇基的化合物包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、各种链长的聚烷基二醇以及其任何组合或共聚物。在一些实施方式中，二醇基的化合物是全合成的。在一些实施方式中，聚二醇基的化合物是全合成的。
在某些实施方式中，亲核基团通过合适的接头连接至多元醇衍生物。合适的接头包括但不限于酯(例如，乙酸酯)或醚。在一些实例中，包括酯接头的单体更易于生物降解。包括亲核基团的接头的实例包括但不限于：巯基乙酸酯、氨基乙酸酯(甘氨酸)和其他氨基酸酯(例如，丙氨酸、β-丙氨酸、赖氨酸、鸟氨酸)、3-巯基丙酸酯、乙胺醚或丙胺醚。在一些实施方式中，多元醇核衍生物与聚乙二醇或聚丙二醇亚单元结合，该亚单元与包括亲核基团的接头连接。第一化合物(亲核单体)的分子量为约500至40000。在某些实施方式中，第一化合物(亲核单体)的分子量为约100、约500、约1000、约2000、约3000、约4000、约5000、约6000、约7000、约8000、约9000、约10000、约12000、约15000、约20000、约25000、约30000、约35000、约40000、约50000、约60000、约70000、约80000、约90000或约100000。在一些实施方式中，第一化合物的分子量为约500至2000。在某些实施方式中，第一化合物的分子量为约15000至约40000。在一些实施方式中，第一化合物是水溶性的。
在一些实施方式中，第一化合物是包括聚二醇亚单元和多于两个亲核基团的多臂-(5k-50k)-多元醇衍生物。多臂是指附接到多元醇核的聚二醇亚单元的数目，并且这些聚二醇亚单元将亲核基团连接到多元醇核。在一些实施方式中，多臂是3臂、4臂、6臂、8臂、10臂、12臂。在一些实施方式中，多臂是4臂或8臂。在一些实施方式中，第一化合物是多臂-(5k-50k)-NH2、多臂-(5k-50k)-AA或其组合。在某些实施方式中，第一化合物是4臂-(5k-50k)-NH2、4臂-(5k-50k)-AA、8臂-(5k-50k)-NH2和8臂-(5k-50k)-AA或其组合。在一些实施方式中，多元醇衍生物是二醇、三羟甲基丙烷、甘油、双甘油、季戊四醇、山梨糖醇、六甘油、三季戊四醇或聚甘油衍生物。
以下示出了包括多于一个亲核基团的单体构造的实例，具有三羟甲基丙烷或季戊四醇核多元醇。所示化合物具有硫醇或胺亲电基团，其通过乙酸酯、丙酸酯或乙醚接头(例如，ETTMP(A；n＝1)、4臂-PEG-NH2(B；n＝1)和4臂-PEG-AA(C；n＝1)的以下结构)连接至可变长度的PEG亚单元。以类似方式构建使用其他多元醇核的单体。
Figure BDA0003127759390000091
Figure BDA0003127759390000092
Figure BDA0003127759390000101
合适的包括亲核基团的第一化合物(用于胺-酯化学过程中)包括但不限于：季戊四醇聚乙二醇胺(4臂-PEG-NH2)(分子量选自约5000至约40000，例如，5000、10000或20000)、季戊四醇聚乙二醇氨基乙酸酯(4臂-PEG-AA)(分子量选自约5000至约40000，例如，5000、10000或20000)、六甘油聚乙二醇胺(8臂-PEG-NH2)(分子量选自约5000至约40000，例如，10000、20000或40000)或三季戊四醇二醇胺(8臂(TP)-PEG-NH2)(分子量选自约5000至约40000，例如，10000、20000或40000)。在此类化合物中，4(或8)臂-PEG-AA包括酯(或乙酸酯)基团，而4(或8)臂-PEG-NH2单体不包括酯(或乙酸酯)基团。
其他合适的包括亲核基团的第一化合物(用于硫醇-酯化学过程中)包括但不限于：二醇二巯基乙酸酯(
Figure BDA0003127759390000102
GDMA)、三羟甲基丙烷三巯基乙酸酯(
Figure BDA0003127759390000103
TMPMA)、季戊四醇四巯基乙酸酯(
Figure BDA0003127759390000104
PETMA)、二醇二-3-巯基丙酸酯(
Figure BDA0003127759390000105
GDMP)、三羟甲基丙烷三-3-巯基丙酸酯(
Figure BDA0003127759390000106
TMPMP)、季戊四醇四-3-巯基丙酸酯(
Figure BDA0003127759390000107
PETMP)、多元醇-3-巯基丙酸酯、聚酯-3-巯基丙酸酯、丙二醇3-巯基丙酸酯(
Figure BDA0003127759390000108
PPGMP 800)、丙二醇3-巯基丙酸酯(
Figure BDA0003127759390000109
PPGMP2200)、乙氧基化的三羟甲基丙烷三-3-巯基丙酸酯(
Figure BDA00031277593900001010
ETTMP-700)和乙氧基化的三羟甲基丙烷三-3-巯基丙酸酯(
Figure BDA00031277593900001011
ETTMP-1300)。
示例性亲电单体
生物相容性预制剂包括：包括多于一个亲电基团的至少一种第二化合物。在一些实施方式中，第二化合物是单体，该单体被配置为通过第二化合物中的亲电基团与第一化合物的亲核基团的反应来形成聚合物基质。在一些实施方式中，第二化合物单体是全合成的。在一些实施方式中，亲电基团是环氧化物、马来酰亚胺、琥珀酰亚胺基或α-β不饱和酯。在优选的实施方式中，亲电基团是环氧化物或琥珀酰亚胺基。在一些实施方式中，至少一种第二化合物是二醇基的。在一些实施方式中，二醇基的化合物包括乙二醇、丙二醇、丁二醇、各种链长的烷基二醇以及其任何组合或共聚物。在一些实施方式中，二醇基的化合物是聚二醇基的化合物。在一些实施方式中，聚二醇基的化合物包括但不限于聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG)、聚丁二醇(PBG)和聚二醇共聚物。在一些实施方式中，二醇基的化合物包括聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇、各种链长的聚烷基二醇以及其任何组合或共聚物。在一些实施方式中，二醇基的化合物是全合成的。在一些实施方式中，聚二醇基的聚合物是全合成的。
在某些实施方式中，亲电基团通过合适的接头连接至多元醇衍生物。合适的接头包括但不限于酯、酰胺或醚。在一些实例中，包括酯接头的单体更易于生物降解。包括亲电基团的接头的实例包括但不限于：琥珀酰亚胺琥珀酸酯、琥珀酰亚胺戊二酸酯、琥珀酰亚胺琥珀酰胺、琥珀酰亚胺戊二酰胺或缩水甘油醚。在一些实施方式中，多元醇核衍生物与聚乙二醇或聚丙二醇亚单元结合，该亚单元与包括亲电基团的接头连接。第二化合物(亲电单体)的分子量为约500至40000。在某些实施方式中，第二化合物(亲电单体)的分子量为约100、约500、约1000、约2000、约3000、约4000、约5000、约6000、约7000、约8000、约9000、约10000、约12000、约15000、约20000、约25000、约30000、约35000、约40000、约50000、约60000、约70000、约80000、约90000或约100000。在一些实施方式中，第二化合物的分子量为约500至2000。在某些实施方式中，第二化合物的分子量为约15000至约40000。在一些实施方式中，第二化合物是水溶性的。
在一些实施方式中，第二化合物是包括聚二醇亚单元和多于两个亲电基团的多臂-(5k-50k)-多元醇衍生物。多臂是指附接到多元醇核的聚二醇亚单元的数目，并且这些聚二醇亚单元将亲核基团连接到多元醇核。在一些实施方式中，多臂是3臂、4臂、6臂、8臂、10臂、12臂或其任何组合。在一些实施方式中，多臂是4臂或8臂。在某些实施方式中，第二化合物选自多臂-(5-50k)-SG、多臂-(5-50k)-SGA、多臂-(5-50k)-SS、多臂-(5-50k)-SSA以及其组合。在某些实施方式中，第二化合物选自4臂-(5-50k)-SG、4臂-(5-50k)-SGA、4臂-(5-50k)-SS、8臂-(5-50k)-SG、8臂-(5-50k)-SGA和8臂-(5-50k)-SS以及其组合。在一些实施方式中，多元醇衍生物是二醇、三羟甲基丙烷、甘油、双甘油、季戊四醇、山梨糖醇、六甘油、三季戊四醇或聚甘油衍生物。
以下示出了包括多于一个亲电基团的单体构造的实例，具有季戊四醇核多元醇。所示化合物具有琥珀酰亚胺基亲电基团、戊二酸酯或戊二酰胺接头和可变长度的PEG亚单元(例如，4臂-PEG-SG(D；n＝3)和4臂-PEG-SGA(E；n＝3)的以下结构)。以类似方式构建使用其他多元醇核或不同接头(例如琥珀酸酯(SS)或琥珀酰胺(SSA))的单体。
Figure BDA0003127759390000111
Figure BDA0003127759390000121
合适的包括亲电基团的第二化合物包括但不限于：季戊四醇聚乙二醇马来酰亚胺(4臂-PEG-MAL)(分子量选自约5000至约40000，例如，10000或20000)、季戊四醇聚乙二醇琥珀酰亚胺琥珀酸酯(4臂-PEG-SS)(分子量选自约5000至约40000，例如，10000或20000)、季戊四醇聚乙二醇琥珀酰亚胺戊二酸酯(4臂-PEG-SG)(分子量选自约5000至约400000，例如，10000或20000)、季戊四醇聚乙二醇琥珀酰亚胺戊二酰胺(4臂-PEG-SGA)(分子量选自约5000至约40000，例如，10000或20000)、六甘油聚乙二醇琥珀酰亚胺琥珀酸酯(8臂-PEG-SS)(分子量选自约5000至约40000，例如，10000或20000)、六甘油聚乙二醇琥珀酰亚胺戊二酸酯(8臂-PEG-SG)(分子量选自约5000至约40000，例如，10000、15000、20000或40000)、六甘油聚乙二醇琥珀酰亚胺戊二酰胺(8臂-PEG-SGA)(分子量选自约5000至约40000，例如，10000、15000、20000或40000)、三季戊四醇聚乙二醇琥珀酰亚胺琥珀酸酯(8臂(TP)-PEG-SS)(分子量选自约5000至约40000，例如，10000或20000)、三季戊四醇聚乙二醇琥珀酰亚胺戊二酸酯(8臂(TP)-PEG-SG)(分子量选自约5000至约40000，例如，10000、15000、20000或40000)或三季戊四醇聚乙二醇琥珀酰亚胺戊二酰胺(8臂(TP)-PEG-SGA)(分子量选自约5000至约40000，例如，10000、15000、20000或40000)。4(或8)臂-PEG-SG单体包括酯基团，而4(或8)臂-PEG-SGA单体不包括酯基团。
其他合适的包括亲电基团的第二化合物是山梨糖醇聚缩水甘油醚(包括但不限于山梨糖醇聚缩水甘油醚(
Figure BDA0003127759390000122
EX-611)、山梨糖醇聚缩水甘油醚(
Figure BDA0003127759390000123
EX-612)、山梨糖醇聚缩水甘油醚(
Figure BDA0003127759390000124
EX-614)、山梨糖醇聚缩水甘油醚(
Figure BDA0003127759390000125
EX-614B))、聚甘油聚缩水甘油醚(
Figure BDA0003127759390000126
EX-512)、聚甘油聚缩水甘油醚(
Figure BDA0003127759390000127
EX-521)、双甘油聚缩水甘油醚(
Figure BDA0003127759390000128
EX-421)、甘油聚缩水甘油醚(
Figure BDA0003127759390000129
EX-313)、甘油聚缩水甘油醚(
Figure BDA00031277593900001210
EX-313)、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚(
Figure BDA00031277593900001211
EX-321)、山梨糖醇聚缩水甘油醚(
Figure BDA00031277593900001212
EJ-190)。
生物相容性水凝胶聚合物基质的形成
本文提供了生物相容性预制剂，其包括：包括多于一个亲核基团的至少一种第一化合物、包括多于一个亲电基团的至少一种第二化合物、任选地至少一种细胞以及任选地附加组分。示例性附加组分是培养基。在某些实施方式中，培养基是缓冲剂。在某些实施方式中，培养基是富含营养物的培养基。在某些实施方式中，细胞是干细胞。生物相容性预制剂经历聚合和/或胶凝以形成生物相容性水凝胶聚合物基质。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质是可生物降解的。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质包括生物相容性水凝胶支架。
本文提供了生物相容性预制剂，其包括：包括多于一个亲核基团的至少一种第一化合物、包括多于一个亲电基团的至少一种第二化合物、培养基以及任选地附加组分。示例性附加组分是至少一种细胞。在某些实施方式中，细胞是干细胞。在某些实施方式中，培养基是缓冲剂。在某些实施方式中，培养基是富含营养物的培养基。生物相容性预制剂经历聚合和/或胶凝以形成生物相容性水凝胶聚合物基质。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质是可生物降解的。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质包括生物相容性水凝胶支架。
在某些实施方式中，预制剂在哺乳动物身体内部或身体上的目标部位处(例如在伤口部位、手术部位处或在关节中)安全地经历聚合。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质形成伤口贴剂、缝合线或关节间隔物(spacer)。在一些实施方式中，第一化合物和第二化合物是通过第一化合物中的亲核基团与第二化合物中的亲电基团反应形成聚合物基质的单体。在某些实施方式中，单体在预定时间聚合。在一些实施方式中，单体在温和且接近中性的pH条件下聚合。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在胶凝之后不改变体积。
在一些实施方式中，第一和第二化合物反应以形成酰胺、硫酯或硫醚键。当硫醇亲核体与琥珀酰亚胺基亲电体反应时，形成硫酯。当氨基亲核体与琥珀酰亚胺基亲电体反应时，形成酰胺。
在一些实施方式中，包括氨基基团的一种或多种第一化合物与包括琥珀酰亚胺酯基团的一种或多种第二化合物反应以形成酰胺连接的第一和第二单体单元。在某些实施方式中，包括硫醇基团的一种或多种第一化合物与包括琥珀酰亚胺酯基团的一种或多种第二化合物反应以形成硫酯连接的第一和第二单体单元。在一些实施方式中，包括氨基基团的一种或多种第一化合物与包括环氧基团的一种或多种第二化合物反应以形成胺连接的第一和第二单体单元。在某些实施方式中，包括硫醇基团的一种或多种第一化合物与包括环氧基团的一种或多种第二化合物反应以形成硫醚连接的第一和第二单体单元。
在一些实施方式中，在向一种或多种第二化合物中添加之前，将第一化合物与不同的第一化合物混合。在其他实施方式中，在向一种或多种第一化合物中添加之前，将第二化合物与不同的第二化合物混合。在某些实施方式中，生物相容性预制剂和生物相容性水凝胶聚合物基质的特性由至少一种第一单体和至少一种第二单体的混合物的特性控制。
在一些实施方式中，将一种第一化合物用于生物相容性水凝胶聚合物基质中。在某些实施方式中，将两种不同的第一化合物混合并用于生物相容性水凝胶聚合物基质中。在一些实施方式中，将三种不同的第一化合物混合并用于生物相容性水凝胶聚合物基质中。在某些实施方式中，将四种或更多种不同的第一化合物混合并用于生物相容性水凝胶聚合物基质种。
在一些实施方式中，将一种第二化合物用于生物相容性水凝胶聚合物基质中。在某些实施方式中，将两种不同的第二化合物混合并用于生物相容性水凝胶聚合物基质中。在一些实施方式中，将三种不同的第二化合物混合并用于生物相容性水凝胶聚合物基质中。在某些实施方式中，将四种或更多种不同的第二化合物混合并用于生物相容性水凝胶聚合物基质种。
在一些实施方式中，将包括连接至亲核基团的醚键的第一化合物与包括连接至亲核基团的酯键的不同的第一化合物混合。这允许控制所得的生物相容性水凝胶聚合物基质中酯基团的浓度。在某些实施方式中，将包括连接至亲电基团的酯键的第二化合物与包括连接至亲电基团的醚键的不同的第二化合物混合。在一些实施方式中，将包括连接至亲电基团的酯键的第二化合物与包括连接至亲电基团的酰胺键的不同的第二化合物混合。在某些实施方式中，将包括连接至亲电基团的酰胺键的第二化合物与包括连接至亲电基团的醚键的不同的第二化合物混合。
在一些实施方式中，以指定摩尔比(x/y)将包括氨基乙酸酯(例如，甘氨酸衍生的)亲核体的第一化合物与包括胺亲核体(例如，乙胺醚)的不同的第一化合物混合。在某些实施方式中，摩尔比(x/y)为5/95、10/90、15/85、20/80、25/75、30/70、35/65、40/60、45/55、50/50、55/45、60/40、65/35、70/30、75/25、80/20、85/15、90/10或95/5。在某些实施方式中，以指定重量比(x/y)将包括氨基乙酸酯(例如，甘氨酸衍生的)亲核体的第一化合物与包括胺亲核体(例如，乙胺醚)的不同的第一化合物混合。在某些实施方式中，重量比(x/y)为5/95、10/90、15/85、20/80、25/75、30/70、35/65、40/60、45/55、50/50、55/45、60/40、65/35、70/30、75/25、80/20、85/15、90/10或95/5。在某些实施方式中，以等于x和y之和的摩尔量将两种第一化合物的混合物与一种或多种第二化合物混合。
在一些实施方式中，在水存在下将包括多于一个亲核基团的第一化合物和任选的至少一种细胞预混合。在一些实施方式中，在不存在水下将包括多于一个亲核基团的第一化合物和细胞预混合。一旦预混合完成，在水存在下将包括多于一个亲电基团的第二化合物添加到预混合物，以形成生物相容性水凝胶聚合物基质。最终混合后不久，将生物相容性水凝胶聚合物基质混合物递送至目标部位。在某些实施方式中，就在将生物相容性水凝胶聚合物基质混合物递送至目标部位之前，将任选的附加组分添加到预混的第二化合物或混合物。在某些实施方式中，在将生物相容性水凝胶聚合物基质混合物递送至目标部位之后，将任选的附加组分添加到预混的第二化合物或混合物。在一些实施方式中，附加组分是缓冲剂。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在递送至目标部位之前聚合和/或胶凝。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在目标部位处聚合和/或胶凝。
在一些实施方式中，在水存在下将包括多于一个亲核基团的第一化合物和缓冲剂预混合。在一些实施方式中，在不存在水下将包括多于一个亲核基团的第一化合物和缓冲剂预混合。一旦预混合完成，在水存在下将包括多于一个亲电基团的第二化合物添加到预混合物，形成生物相容性水凝胶聚合物基质。最终混合后不久，将生物相容性水凝胶聚合物基质混合物递送至目标部位。在某些实施方式中，就在将生物相容性水凝胶聚合物基质混合物递送至目标部位之前，将任选的附加组分添加到预混的第二化合物或混合物。在某些实施方式中，在将生物相容性水凝胶聚合物基质混合物递送至目标部位之后，将任选的附加组分添加到预混的第二化合物或混合物。在一些实施方式中，附加组分是至少一种细胞。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在递送至目标部位之前聚合和/或胶凝。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在目标部位处聚合和/或胶凝。
在其他实施方式中，在水存在下将包括多于一个亲电基团的第二化合物和任选的至少一种细胞预混合。在其他实施方式中，在不存在水下将包括多于一个亲电基团的第二化合物和细胞预混合。一旦预混合完成，将包括多于一个亲核基团的第一化合物添加到预混合物，形成生物相容性水凝胶聚合物基质。最终混合后不久，将生物相容性水凝胶聚合物基质混合物递送至目标部位。在某些实施方式中，就在将生物相容性水凝胶聚合物基质混合物递送至目标部位之前，将任选的组分添加到预混的第一化合物或混合物。在某些实施方式中，在将生物相容性水凝胶聚合物基质混合物递送至目标部位之后，将任选的附加组分添加到预混的第一化合物或混合物。在一些实施方式中，附加组分是缓冲剂。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在递送至目标部位之前聚合和/或胶凝。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在目标部位处聚合和/或胶凝。
在其他实施方式中，在水存在下将包括多于一个亲电基团的第二化合物和缓冲剂预混合。在其他实施方式中，在不存在水下将包括多于一个亲电基团的第二化合物和缓冲剂预混合。一旦预混合完成，将包括多于一个亲核基团的第一化合物添加到预混合物，形成生物相容性水凝胶聚合物基质。最终混合后不久，将生物相容性水凝胶聚合物基质混合物递送至目标部位。在某些实施方式中，就在将生物相容性水凝胶聚合物基质混合物递送至目标部位之前，将任选的组分添加到预混的第一化合物或混合物。在某些实施方式中，在将生物相容性水凝胶聚合物基质混合物递送至目标部位之后，将任选的附加组分添加到预混的第一化合物或混合物。在一些实施方式中，附加组分是至少一种细胞。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在递送至目标部位之前聚合和/或胶凝。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在目标部位处聚合和/或胶凝。
在一些实施方式中，在水存在下将包括多于一个亲核基团的第一化合物、包括多于一个亲电基团的第二化合物和至少一种细胞混合在一起，由此形成生物相容性水凝胶聚合物基质。在一些实施方式中，在水存在下将包括多于一个亲核基团的第一化合物、包括多于一个亲电基团的第二化合物和缓冲剂混合在一起，由此形成生物相容性水凝胶聚合物基质。在一些实施方式中，在水存在下将包括多于一个亲核基团的第一化合物、包括多于一个亲电基团的第二化合物、任选地至少一种细胞和缓冲剂混合在一起，由此形成生物相容性水凝胶聚合物基质。在某些实施方式中，包括多于一个亲核基团的第一化合物、包括多于一个亲电基团的第二化合物和/或细胞，被单独地稀释于pH范围为约5.0至约9.5的水性缓冲剂中，其中将单独的稀释液或纯净的单体混合，并且形成生物相容性水凝胶聚合物基质。在一些实施方式中，水性缓冲剂的pH范围为约6.0至约8.5。在某些实施方式中，水性缓冲剂的pH范围为约8。在某些实施方式中，水性缓冲剂是培养基。在某些实施方式中，培养基是富含营养物的培养基。
在某些实施方式中，水溶液中的单体的浓度为约1％至约100％。在一些实施方式中，稀释用于调节单体稀释液的粘度。在某些实施方式中，水性缓冲剂中的单体的浓度为约1％、约2％、约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％、约90％、约95％或约100％。
在一些实施方式中，亲电和亲核单体以使得混合物中存在轻微过量的亲电基团的比率混合。在某些实施方式中，该过量为约10％、约5％、约2％、约1％、约0.9％、约0.8％、约0.7％、约0.6％、约0.5％、约0.4％、约0.3％、约0.2％、约0.1％或小于0.1％。
在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质的胶凝时间或固化时间由第一和第二化合物的选择控制。在一些实施方式中，第一或第二化合物中亲核或亲电基团的浓度影响生物相容性预制剂的胶凝时间。在某些实施方式中，温度影响生物相容性预制剂的胶凝时间。在一些实施方式中，水性缓冲剂的类型影响生物相容性预制剂的胶凝时间。在一些实施方式中，水性缓冲剂是培养基。在某些实施方式中，水性缓冲剂的浓度影响生物相容性预制剂的胶凝时间。在一些实施方式中，单体的亲核和亲电基团的亲核性和/或亲电性影响生物相容性预制剂的胶凝时间。在一些实施方式中，细胞类型影响生物相容性预制剂的胶凝时间。在一些实施方式中，细胞浓度影响生物相容性预制剂的胶凝时间。
在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质的胶凝时间或固化时间由水性缓冲剂的pH控制。在某些实施方式中，胶凝时间在约20秒和10分钟之间。在一些实施方式中，胶凝时间小于30分钟、小于20分钟、小于10分钟、小于5分钟、小于4.8分钟、小于4.6分钟、小于4.4分钟、小于4.2分钟、小于4.0分钟、小于3.8分钟、小于3.6分钟、小于3.4分钟、小于3.2分钟、小于3.0分钟、小于2.8分钟、小于2.6分钟、小于2.4分钟、小于2.2分钟、小于2.0分钟、小于1.8分钟、小于1.6分钟、小于1.4分钟、小于1.2分钟、小于1.0分钟、小于0.8分钟、小于0.6分钟或小于0.4分钟。在某些实施方式中，水性缓冲剂的pH为约5至约9.5。在一些实施方式中，水性缓冲剂的pH为约7.0至约9.5。在特定实施方式中，水性缓冲剂的pH为约8。在一些实施方式中，水性缓冲剂的pH为约5、约5.5、约6.0、约6.5、约6.6、约6.7、约6.8、约6.9、约7.0、约7.1、约7.2、约7.3、约7.4、约7.5、约7.6、约7.8、约7.9、约8.0、约8.1、约8.2、约8.3、约8.4、约8.5、约9.0或约9.5。
在某些实施方式中，生物相容性预制剂的胶凝时间或固化时间由水性缓冲剂的类型控制。在一些实施方式中，水性缓冲剂是生理学上可接受的缓冲剂。在某些实施方式中，水性缓冲剂包括但不限于：水性盐水溶液、磷酸盐缓冲盐水、硼酸盐缓冲盐水、硼酸盐和磷酸盐缓冲剂的组合(其中每种组分溶解在单独的缓冲剂中)、N-2-羟乙基哌嗪-N'-2-羟基丙磺酸(HEPES)、3-(N-吗啉代)丙磺酸(MOPS)、2-([2-羟基-1,1-双(羟甲基)乙基]氨基)乙磺酸(TES)、3-[N-三(羟甲基)乙基氨基]-2-羟乙基]-1-哌嗪丙磺酸(EPPS)、三[羟甲基]-氨基甲烷(THAM)和三[羟甲基]甲基氨基甲烷(TRIS)。在一些实施方式中，硫醇-酯化学过程(例如，ETTMP亲核体与SGA或SG亲电体)在硼酸盐缓冲剂中进行。在某些实施方式中，胺-酯化学过程(NH2或AA亲核体与SGA或SG亲电体)在磷酸盐缓冲剂中进行。在一些实施方式中，水性缓冲剂是培养基。在某些实施方式中，培养基包括但不限于：DMEM、IMDM、
Figure BDA0003127759390000171
AlgiMatrixTM、胎牛血清、
Figure BDA0003127759390000172
Figure BDA0003127759390000173
N2、
Figure BDA0003127759390000174
N2-AF、
Figure BDA0003127759390000175
RPMI、SensiCellTM、GlutaMAXTM、FluoroBriteTM、
Figure BDA0003127759390000176
TAP、
Figure BDA0003127759390000177
BG-11、LB、M9基本培养基(M9 Minimal)、Terrific Broth、2YXT、MagicMediaTM、ImMediaTM、SOC、YPD、CSM、YNB、Grace昆虫培养基(Grace's Insect Media)、199/109和HamF10/HamF12。在某些实施方式中，细胞培养基可以不含血清。在某些实施方式中，培养基可包括添加剂。在一些实施方式中，培养基添加剂包括但不限于：抗生素、维生素、蛋白质、抑制剂、小分子、矿物、无机盐、氮、生长因子、氨基酸、血清、碳水化合物、脂质、激素和葡萄糖。在一些实施方式中，生长因子包括但不限于EGF、bFGF、FGF、ECGF、IGF-1、PDGF、NGF、TGF-α和TGF-β。在某些实施方式中，培养基可以不是水性的。在某些实施方式中，非水性培养基包括但不限于冷冻细胞原液(cell stocks)、冻干培养基和琼脂。
在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质包括生物相容性水凝胶支架。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶支架包括预制剂至少一种第一化合物和预制剂至少一种第二化合物。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶支架包括缓冲剂。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶支架是全合成的。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶支架提供适合于维持细胞生存力和/或生长的环境。
在某些实施方式中，在生物相容性水凝胶聚合物基质的形成期间，第一化合物和第二化合物不与细胞反应。在一些实施方式中，在第一和第二化合物(即单体)的聚合之后，细胞保持不变。在某些实施方式中，如果包括细胞，则细胞不改变生物相容性水凝胶聚合物基质的特性。在一些实施方式中，细胞和生物相容性水凝胶聚合物基质制剂的理化特性不受单体聚合的影响。在某些实施方式中，使用生物相容性水凝胶聚合物基质递送细胞使细胞的降解或变性最小化。在一些实例中，细胞的理化特性不受细胞向目标部位的递送或释放的影响。
在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质制剂进一步包括造影剂，以用于使用例如X射线、X射线透视或计算机断层扫描(CT)成像使生物相容性水凝胶聚合物基质制剂可视化和定位肿瘤。在某些实施方式中，造影剂使能够使生物相容性水凝胶聚合物基质的生物吸收可视化。在一些实施方式中，造影剂是不透射线材料。在某些实施方式中，不透射线材料选自但不限于：碘化钠、碘化钾和硫酸钡、
Figure BDA0003127759390000181
Figure BDA0003127759390000182
或
Figure BDA0003127759390000183
钽和类似的可商购的化合物或其组合。在其他实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质进一步包括药学上可接受的染料。
在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质制剂进一步包括粘度增强剂。粘度增强剂的实例包括但不限于羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮。
在一些实施方式中，它们的水凝胶来自组合物，其包括：
(a)包括多元醇核的至少一种多官能亲核单体，其中多元醇核选自由以下组成的组：
Figure BDA0003127759390000184
Figure BDA0003127759390000191
并且
其中R是：
Figure BDA0003127759390000192
其中n为10-200并且亲核单体的分子量在约2,000至约40,000之间；
(b)包括多于一个亲电基团的至少一种水溶性第二化合物，该亲电基团选自环氧化物、N-琥珀酰亚胺琥珀酸酯、N-琥珀酰亚胺戊二酸酯、N-琥珀酰亚胺琥珀酰胺或N-琥珀酰亚胺戊二酰胺，其中包括一个亲电基团的核的第二化合物是季戊四醇，并且其中第二化合物进一步包括一个或多个聚乙二醇部分；以及
(c)pH范围为5.0至9.0的水性缓冲剂。
在一些实施方式中，当将在水性缓冲剂中包括至少一种多官能亲核单体和至少一种水溶性第二化合物的组合物混合并施加(放置)在受试者中或受试者上的目标部位处时，形成水凝胶。在一些实施方式中，水凝胶不包括血液、蛋白质或其他污染物。
在一些实施方式中，第二化合物中的每一种的分子量独立地在约500和40000之间。在一些实施方式中，第二化合物选自由以下组成的组：乙氧基化的季戊四醇琥珀酰亚胺琥珀酸酯、乙氧基化的季戊四醇琥珀酰亚胺戊二酸酯和乙氧基化的季戊四醇琥珀酰亚胺戊二酰胺。在一些实施方式中，组合物进一步包括治疗剂，该治疗剂选自由以下组成的组：抗癌剂、抗病毒剂、抗细菌剂、抗真菌剂、免疫抑制剂、止血剂和抗炎剂。在一些实施方式中，剂是银。在一些实施方式中，水性缓冲剂的pH为约6.9至约7.9。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物在约1至70天内被生物吸收。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基本上是不可生物吸收的。
在一些实施方式中，组合物进一步包括：包括多于一个亲核基团的第二多官能亲核单体，其中第二多官能亲核单体是被R'取代的多元醇，其中R'是：
Figure BDA0003127759390000201
其中n’为1-200，并且
其中k’为1-6。
在一些实施方式中，多官能亲核单体的多元醇核是：
Figure BDA0003127759390000202
其中R为：
Figure BDA0003127759390000203
其中n为10-200并且亲核单体的分子量在约2,000至约40,000之间。在一些实施方式中，
在一些实施方式中，多官能亲核单体的分子量在约5,000至约20,000之间。
在一些实施方式中，包括至少一种多官能亲核单体和包括多于一个亲电基团的至少一种水溶性第二化合物的混合物包括4臂-20k-AA和4臂-20k-SGA。
在一些实施方式中，可施加到目标部位并用激光治疗的水凝胶包括由单体制备的聚合物，这些单体由以下组成：(a)8-臂-20k-NH2 PEG胺、4-臂-20k-AA乙酸胺和8-臂-PEG-SG单体；或(b)8-臂-20k-NH2 PEG胺、8-臂-20k-AA乙酸胺和8-臂-PEG-SG单体，并且其中生物相容性水凝胶聚合物不包含血液或蛋白质。
在一些实施方式中，水凝胶由组合物制备，该组合物包括：
(a)一种或多种多臂PEG亲核单体，其中多臂PEG亲核单体包括多元醇核，其中多元醇核选自由以下组成的组：
Figure BDA0003127759390000211
其中多元醇核被3-8个R-基团取代，其中R是：
Figure BDA0003127759390000212
其中n为1-200；
(b)一种或多种多臂PEG亲核单体，其中多臂PEG亲核单体包括多元醇核，其中多元醇核选自由以下组成的组：
Figure BDA0003127759390000221
Figure BDA0003127759390000222
以及
Figure BDA0003127759390000223
其中多元醇核被3-8个R-基团取代，其中R是：
Figure BDA0003127759390000231
其中n为1-200；
(c)具有多于两个亲电臂的一种或多种多臂-PEG亲电单体，其中每个亲电臂都包括PEG链并以亲电基团终止；以及
(d)pH范围为约5.0至约9.5的水性缓冲剂；
其中多臂PEG亲核单体和/或多臂PEG亲电单体的分子量为约500至约40000。
在一些实施方式中，多臂PEG亲核单体和/或多臂PEG亲电单体的分子量为约15000至约40000。
在一些实施方式中，水凝胶通过混合以下来制备：
(a)一种或多种多臂PEG亲核单体，其中多臂PEG亲核单体包括多元醇核，其中多元醇核选自由以下组成的组：
Figure BDA0003127759390000232
Figure BDA0003127759390000233
以及
Figure BDA0003127759390000241
其中多元醇核被3-8个R-基团取代，其中R是：
Figure BDA0003127759390000242
其中n为1-200；
(b)一种或多种多臂PEG亲核单体，其中多臂PEG亲核单体包括多元醇核，其中多元醇核选自由以下组成的组：
Figure BDA0003127759390000243
Figure BDA0003127759390000251
以及
Figure BDA0003127759390000252
其中多元醇核被3-8个R-基团取代，其中R是：
Figure BDA0003127759390000253
其中n为1-200；
(c)具有多于两个亲电臂的一种或多种多臂-PEG亲电单体，其中每个亲电臂都包括PEG链并以亲电基团终止；以及
(d)pH范围为约5.0至约9.5的水性缓冲剂，
其中多臂PEG亲核单体和/或多臂PEG亲电单体的分子量为约500至约40000。
在一些实施方式中，在将其施加到受试者上的目标部位之前进行混合。在一些实施方式中，水凝胶至少部分地在目标部位处胶凝或聚合。在一些实施方式中，水凝胶在被施加到目标部位之前完全胶凝或聚合。
在一些实施方式中，多臂PEG亲核单体和/或多臂PEG亲电单体的分子量为约15000至约40000。
在一些实施方式中，多臂PEG亲核单体的多元醇核是：
Figure BDA0003127759390000261
其中R为
Figure BDA0003127759390000262
其中n为1-200；
在一些实施方式中，多臂PEG亲核单体的多元醇核是：
Figure BDA0003127759390000263
其R为
Figure BDA0003127759390000264
其中n为1-200。
在一些实施方式中，多臂PEG亲核单体的多元醇核是：
Figure BDA0003127759390000265
其中R为，其中n为1-200。
在一些实施方式中，多臂PEG亲核单体的多元醇核是：
Figure BDA0003127759390000271
其中R为
Figure BDA0003127759390000272
其中n为1-200。
在一些实施方式中，水凝胶由组合物形成，该组合物包括：(a)包括多于两个亲核基团的至少一种固体第一化合物；(b)包括多于两个亲电基团的至少一种固体第二化合物；(c)任选地固体缓冲剂组分；(d)任选地可以是固体的治疗剂；以及(e)任选地固体粘度增强剂，其中，在添加液体组分之后，固体聚二醇基、全合成的预制剂聚合和/或胶凝以形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物，其中液体组分不包含任何第一化合物或第二化合物，并且前提是固体聚二醇基、全合成的预制剂不包含任何水性组分。
在一些实施方式中，液体组分包括水、盐水、缓冲剂、治疗剂或其组合。
在一些实施方式中，亲核基团包括硫醇或氨基基团。
在一些实施方式中，固体第一化合物是包括聚二醇亚单元和多于两个亲核基团的多臂(5k-50k)多元醇衍生物。
在一些实施方式中，亲电基团包括环氧化物、N-琥珀酰亚胺琥珀酸酯、N-琥珀酰亚胺戊二酸酯、N-琥珀酰亚胺琥珀酰胺或N-琥珀酰亚胺戊二酰胺。
在一些实施方式中，固体第二化合物是包括聚二醇亚单元和多于两个亲电基团的多臂(5k-50k)多元醇衍生物。
在一些实施方式中，固体第一化合物是多臂-(5-50k)-SH、多臂-(5-50k)-NH2、多臂-(5-50k)-AA或其组合，并且第二化合物是多臂-(5-50k)-SG、多臂-(5-50k)-SGA、多臂-(5-50k)-SS或其组合。
在一些实施方式中，固体第一化合物是4臂-5k-SH、4臂-2k-NH2、4臂-5k-NH2、8臂-20k-NH2、4臂-20k-AA、8臂-20k-AA或其组合，并且第二化合物为4臂-10k-SG、8臂-15k-SG、4臂-20k-SGA、4臂-10k-SS或其组合。
在一些实施方式中，权利要求8所述的固体聚二醇基的预制剂，其中固体第一化合物是8臂-20k-NH2和/或8臂-20k-AA，并且第二化合物是4臂-20k-SGA。
在一些实施方式中，治疗剂选自抗细菌剂、抗真菌剂、免疫抑制剂、抗炎剂、双膦酸盐、硝酸镓、干细胞、防腐剂和润滑剂。
在一些实施方式中，治疗剂是润滑剂。在一些实施方式中，润滑剂是透明质酸。在一些实施方式中，组合物是水凝胶聚合物。
在一些实施方式中，提供了用于治疗伤口的组合物，其中该组合物包括由以下形成的水凝胶：(a)包括多于两个亲核基团的至少一种固体第一化合物；(b)包括多于两个亲电基团的至少一种固体第二化合物；(c)任选地固体缓冲剂组分；(d)任选地治疗剂(可以是固体或不是固体)；以及(e)任选地固体粘度增强剂，其中，在添加液体组分之后，组合物在伤口的目标部位处聚合和/或胶凝以形成水凝胶聚合物，其中，液体组分不包含任何第一化合物或第二化合物，并且前提是在一些实施方式中，组合物不包含任何水性组分。
在一些实施方式中，液体组分包括水、盐水、缓冲剂、治疗剂或其组合。
在一些实施方式中，固体第一化合物是包括聚二醇亚单元和多于两个亲核基团的多臂(5k-50k)多元醇衍生物，并且其中固体第二化合物是包括聚二醇亚单元和多于两个亲电基团的多臂(5k-50k)多元醇衍生物。
在一些实施方式中，固体第一化合物是多臂-(5-50k)-SH、多臂-(5-50k)-NH2、多臂-(5-50k)-AA或其组合，并且固体第二化合物是多臂-(5-50k)-SG、多臂-(5-50k)-SGA、多臂-(5-50k)-SS或其组合。
在一些实施方式中，固体第一化合物是4臂-5k-SH、4臂-2k-NH2、4臂-5k-NH2、8臂-20k-NH2、4臂-20k-AA、8臂-20k-AA或其组合，并且固体第二化合物是4臂-10k-SG、8臂-15k-SG、4臂-20k-SGA、4臂-10k-SS或其组合。
在一些实施方式中，固体第一化合物是8臂-20k-NH2和/或8臂-20k-AA，并且固体第二化合物是4臂-20k-SGA。
在一些实施方式中，组合物、水凝胶由包括以下的组合物形成：
(a)包括多于两个亲核基团的至少一种固体第一聚乙二醇基化合物；
(b)包括多于两个亲电基团的至少一种固体第二聚乙二醇基化合物；
其中至少一种固体第一聚乙二醇基化合物是多臂-(5-50k)-NH2、多臂-(5-50k)-AA或其组合；
其中至少一种固体第二聚乙二醇基化合物是多臂-(5-50k)-SG、多臂-(5-50k)-SGA、多臂-(5-50k)-SS、多臂-(5-50k)-SSA或其组合；
其中聚二醇基、全合成的预制剂在添加液体组分之后聚合和/或胶凝以形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物；其中液体组分包括提供约5.0至约9.5的pH的缓冲剂；
其中液体组分不包含至少一种固体第一聚乙二醇基化合物和至少一种固体第二聚乙二醇基化合物，并且前提是固体聚二醇基、全合成的预制剂不包含水性组分；以及
其中预制剂不含止血剂。
在一些实施方式中，通过混合以下形成水凝胶：
(a)包括多于两个亲核基团的至少一种固体第一聚乙二醇基化合物，该化合物不包含水性组分；
(b)包括多于两个亲电基团的至少一种固体第二聚乙二醇基化合物，该化合物不包含水性组分；
其中至少一种固体第一聚乙二醇基化合物是多臂-(5-50k)-NH2、多臂-(5-50k)-AA或其组合；
其中至少一种固体第二聚乙二醇基化合物是多臂-(5-50k)-SG、多臂-(5-50k)-SGA、多臂-(5-50k)-SS、多臂-(5-50k)-SSA或其组合；
其中在添加液体组分之后形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物；其中液体组分包括提供约5.0至约9.5的pH的缓冲剂，
其中液体组分不包含至少一种固体第一聚乙二醇基化合物或至少一种固体第二聚乙二醇基化合物；
其中预制剂不含止血剂。
在一些实施方式中，组合物聚合和/或胶凝以形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物，该生物相容性水凝胶聚合物可以在伤口部位处。
在一些实施方式中，第一聚乙二醇基化合物是多臂-(5-50k)-NH2、多臂-(5-50k)-AA或其组合；并且其中第二聚乙二醇基化合物是多臂-(5-50k)-SG、多臂-(5-50k)-SGA或其组合。
在一些实施方式中，第一聚乙二醇基化合物和/或第二聚乙二醇基化合物的多臂是3臂、4臂、6臂或8臂。在一些实施方式中，第一聚乙二醇基化合物是4臂-2k-NH2、4臂-5k-NH2、8臂-20k-NH2、4臂-20k-AA、8臂-20k-AA或其组合，并且第二聚乙二醇基化合物是4臂-10k-SG、8臂-15k-SG、4臂-20k-SGA、4臂-10k-SS或其组合。
在一些实施方式中，第一聚乙二醇基化合物是8臂-20k-NH2和/或8臂-20k-AA，并且第二聚乙二醇基化合物是4臂-20k-SGA。
在一些实施方式中，第一聚乙二醇基化合物是多臂-(5-50k)-NH2、多臂-(5-50k)-AA或其组合；并且其中第二聚乙二醇基化合物是多臂-(5-50k)-SG、多臂-(5-50k)-SGA或其组合。在一些实施方式中，第一聚乙二醇基化合物和/或第二聚乙二醇基化合物的多臂是3臂、4臂、6臂或8臂。
在一些实施方式中，第一聚乙二醇基化合物是4臂-2k-NH2、4臂-5k-NH2、8臂-20k-NH2、4臂-20k-AA、8臂-20k-AA或其组合，并且第二聚乙二醇基化合物是4臂-10k-SG、8臂-15k-SG、4臂-20k-SGA、4臂-10k-SS或其组合。
在一些实施方式中，第一聚乙二醇基化合物是8臂-20k-NH2和/或8臂-20k-AA，并且第二聚乙二醇基化合物是4臂-20k-SGA。
在一些实施方式中，缓冲剂提供约6.0至约8.5的pH。
在一些实施方式中，不含止血剂的组合物选自由以下组成的组：氨基己酸、氨甲环酸、氨甲苯酸、抑肽酶、α抗胰蛋白酶、Cl-抑制剂、卡莫司他、维生素K、维生素K1、甲萘醌、纤维蛋白原、吸收性明胶海绵、氧化纤维素、四半乳糖醛酸羟甲酯、肾上腺酮、凝血酶、胶原蛋白、藻酸钙、肾上腺素、人纤维蛋白原、凝血因子IX、II、VII和X的组合、凝血因子VIII、绕过活性的因子VIII抑制剂(factor VIII inhibitor bypassing activity)、凝血因子IX、凝血因子VII、血管性假血友病因子和凝血因子VIII的组合、凝血因子XIII、依他凝血素α、诺那凝血素α、凝血酶、酚磺乙胺、卡巴克洛、巴曲酶、罗米司亭和艾曲波帕(eltrombopag)。
在一些实施方式中，提供了治疗哺乳动物的伤口的方法。在一些实施方式中，该方法包括将组合物施加、施用或放置至哺乳动物的伤口的目标部位，其中聚二醇基、全合成的生物相容性制剂在哺乳动物的伤口的目标部位处胶凝，以形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物。
在一些实施方式中，本文提供的任何组合物可以包括银。
在一些实施方式中，提供了伤口愈合的固体聚二醇基、全合成的预制剂，其包括：(a)包括多于两个亲核基团的至少一种固体第一化合物；(b)包括多于两个亲电基团的至少一种固体第二化合物；(c)任选地固体缓冲剂组分；(d)任选地治疗剂；以及(e)任选地固体粘度增强剂，其中，在添加液体组分之后，固体聚二醇基、全合成的预制剂在伤口的目标部位处聚合和/或胶凝以形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物，其中液体组分不包含任何第一化合物或第二化合物，并且前提是固体聚二醇基、全合成的预制剂不包含任何水性组分。
在一些实施方式中，伤口愈合的固体聚二醇基、全合成的预制剂，其中治疗剂是固体治疗剂。
在一些实施方式中，液体组分包括水、盐水、缓冲剂、治疗剂或其组合。在一些实施方式中，固体第一化合物是包括聚二醇亚单元和多于两个亲核基团的多臂(5k-50k)多元醇衍生物，并且其中固体第二化合物是包括聚二醇亚单元和多于两个亲电基团的多臂(5k-50k)多元醇衍生物。
在一些实施方式中，固体第一化合物是多臂-(5-50k)-SH、多臂-(5-50k)-NH2、多臂-(5-50k)-AA或其组合，并且固体第二化合物是多臂-(5-50k)-SG、多臂-(5-50k)-SGA、多臂-(5-50k)-SS或其组合。
在一些实施方式中，固体第一化合物是4臂-5k-SH、4臂-2k-NH2、4臂-5k-NH2、8臂-20k-NH2、4臂-20k-AA、8臂-20k-AA或其组合，并且固体第二化合物为4臂-10k-SG、8臂-15k-SG、4臂-20k-SGA、4臂-10k-SS或其组合。
在一些实施方式中，固体第一化合物是8臂-20k-NH2和/或8臂-20k-AA，并且固体第二化合物是4臂-20k-SGA。
在一个方面，本文提供的是固体聚二醇基、全合成的预制剂，其包括：包括多于两个亲核基团的至少一种固体第一化合物；以及包括多于两个亲电基团的至少一种固体第二化合物；其中在添加液体组分之后，固体聚二醇基、全合成的预制剂聚合和/或胶凝以形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物。在一些实施方式中，固体聚二醇基、全合成的预制剂进一步包括固体缓冲剂组分。在一些实施方式中，液体组分包括水、盐水、缓冲剂、治疗剂或其组合。在某些实施方式中，液体组分包括水。在某些实施方式中，液体组分包括盐水。在某些实施方式中，液体组分包括缓冲剂。在某些实施方式中，液体组分包括治疗剂。在一些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物至少部分地粘附到目标部位。
在某些实施方式中，固体聚二醇基、全合成的预制剂进一步包括粘度增强剂。在一些实施方式中，粘度增强剂选自羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮。
在一些实施方式中，亲核基团包括硫醇或氨基基团。在某些实施方式中，亲核基团包括氨基基团。在一些实施方式中，固体第一化合物是多元醇衍生物。在一些实施方式中，固体第一化合物是三羟甲基丙烷、双甘油、季戊四醇、山梨糖醇、六甘油、三季戊四醇或聚甘油衍生物。在某些实施方式中，固体第一化合物是三羟甲基丙烷、季戊四醇、六甘油或三季戊四醇衍生物。在一些实施方式中，固体第一化合物是季戊四醇或六甘油衍生物。在某些实施方式中，固体第一化合物选自由以下组成的组：乙氧基化的季戊四醇乙胺醚、乙氧基化的季戊四醇丙胺醚、乙氧基化的季戊四醇氨基乙酸酯、乙氧基化的六甘油乙胺醚、乙氧基化的六甘油丙胺醚和乙氧基化的六甘油氨基乙酸酯。在一些实施方式中，固体第一化合物是包括聚二醇亚单元和多于两个亲核基团的多臂(5k-50k)多元醇衍生物。在一些实施方式中，多臂是3臂、4臂、6臂、8臂、10臂、12臂。在一些实施方式中，多臂是4臂或8臂。在一些实施方式中，固体第一化合物是多臂-(5-50k)-SH、多臂-(5-50k)-NH2、多臂-(5-50k)-AA或其组合。在某些实施方式中，固体第一化合物是4臂-(5k-50k)-SH、4臂-(5k-50k)-NH2、4臂-(5k-50k)-AA、8臂-(5k-50k)-NH2、8臂-(5k-50k)-AA或其组合。在一些实施方式中，固体第一化合物是4臂-5k-SH、4臂-2k-NH2、4臂-5k-NH2、8臂-20k-NH2、4臂-20k-AA、8臂-20k-AA或其组合。
在一些实施方式中，固体第一化合物进一步包括：包括多于两个亲核基团的固体第二第一化合物。在一些实施方式中，固体第一化合物进一步包括固体第二第一化合物，该固体第二第一化合物为包括聚二醇亚单元和多于两个亲核基团的多臂-(5k-50k)多元醇衍生物。在一些实施方式中，固体第二第一化合物是多臂-(5-50k)-SH、多臂-(5k-50k)-NH2、多臂-(5k-50k)-AA。在一些实施方式中，固体第一化合物是水溶性的。
在某些实施方式中，亲电基团是环氧化物、N-琥珀酰亚胺琥珀酸酯、N-琥珀酰亚胺戊二酸酯、N-琥珀酰亚胺琥珀酰胺或N-琥珀酰亚胺戊二酰胺。在一些实施方式中，亲电基团是N-琥珀酰亚胺戊二酰胺。在一些实施方式中，固体第二化合物是多元醇衍生物。在某些实施方式中，第二化合物是三羟甲基丙烷、双甘油、季戊四醇、山梨糖醇、六甘油、三季戊四醇或聚甘油衍生物。在一些实施方式中，第二化合物是三羟甲基丙烷、季戊四醇或六甘油衍生物。在某些实施方式中，固体第二化合物选自由以下组成的组：乙氧基化的季戊四醇琥珀酰亚胺琥珀酸酯、乙氧基化的季戊四醇琥珀酰亚胺戊二酸酯、乙氧基化的季戊四醇琥珀酰亚胺戊二酰胺、乙氧基化的六甘油琥珀酰亚胺琥珀酸酯、乙氧基化的六甘油琥珀酰亚胺戊二酸酯和乙氧基化的六甘油琥珀酰亚胺戊二酰胺。在一些实施方式中，固体第二化合物是包括聚二醇亚单元和多于两个亲电基团的多臂-(5k-50k)多元醇衍生物。在某些实施方式中，固体第二化合物是多臂-(5-50k)-SG、多臂-(5-50k)-SGA、多臂-(5-50k)-SS、多臂-(5-50k)-SSA或其组合。在某些实施方式中，固体第二化合物是4臂-(5-50k)-SG、4臂-(5-50k)-SGA、4臂-(5-50k)-SS、8臂-(5-50k)-SG、8臂-(5-50k)-SGA、8臂-(5-50k)-SS或其组合。在一些实施方式中，固体第二化合物是4臂-10k-SG、8臂-15k-SG、4臂-20k-SGA、4臂-10k-SS或其组合。
在一些实施方式中，固体第一化合物是多臂-(5-50k)-SH、多臂-(5-50k)-NH2、多臂-(5-50k)-AA或其组合，并且固体第二化合物是多臂-(5-50k)-SG、多臂-(5-50k)-SGA、多臂-(5-50k)-SS或其组合。在其他实施方式中，固体第一化合物是4臂-5k-SH、4臂-2k-NH2、4臂-5k-NH2、8臂-20k-NH2、4臂-20k-AA、8臂-20k-AA或其组合，并且固体第二化合物为4臂-10k-SG、8臂-15k-SG、4臂-20k-SGA、4臂-10k-SS或其组合。在某些实施方式中，固体第一化合物是8臂-20k-NH2和/或8臂-20k-AA，并且固体第二化合物是4臂-20k-SGA。在一些实施方式中，固体第二化合物是水溶性的。
在一些实施方式中，固体聚二醇基、全合成的预制剂在预定时间胶凝以形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物。在某些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物是生物可吸收的。在一些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物在约1至70天内被生物吸收。在某些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物基本上是不可生物吸收的。
在一些实施方式中，固体聚二醇基、全合成的预制剂进一步包括不透射线材料或药学上可接受的染料。在某些实施方式中，不透射线材料选自碘化钠、硫酸钡、钽、
Figure BDA0003127759390000331
或
Figure BDA0003127759390000332
或其组合。
在一些实施方式中，固体聚二醇基、全合成的预制剂进一步包括一种或多种治疗剂。在某些实施方式中，治疗剂是抗细菌剂、抗真菌剂、免疫抑制剂、抗炎剂、双膦酸盐、硝酸镓、干细胞、防腐剂或润滑剂。在一些实施方式中，抗炎剂是皮质类固醇或TNF-α抑制剂。在一些实施方式中，抗炎剂是皮质类固醇。在某些实施方式中，皮质类固醇是曲安西龙(trimacinolone)或甲泼尼龙。在一些实施方式中，治疗剂是防腐剂。在某些实施方式中，防腐剂是氯己定。在一些实施方式中，治疗剂是润滑剂。在某些实施方式中，润滑剂是透明质酸。在一些实施方式中，通过聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物的扩散、渗透、降解或其任何组合，使治疗剂从聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物中释放。在某些实施方式中，治疗剂最初通过聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物的扩散从聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物中释放，以及稍后通过聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物的降解释放。在一些实施方式中，治疗剂在180天内基本上从聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物中释放。在某些实施方式中，治疗剂在14天内基本上从聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物中释放。在一些实施方式中，治疗剂在24小时内基本上从聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物中释放。在某些实施方式中，治疗剂在一小时内基本上从聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物中释放。在一些实施方式中，在聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物的形成期间，第一化合物和第二化合物不与治疗剂反应。在某些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物与治疗剂相互作用；并且其中通过聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物的降解，多于10％的治疗剂释放。在一些实施方式中，通过聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物的降解，多于30％的治疗剂释放。在某些实施方式中，通过在聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物和治疗剂之间形成共价键，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物与治疗剂相互作用。在一些实施方式中，通过在聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物和治疗剂之间形成非共价键，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物与治疗剂相互作用。在一些实施方式中，当聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物降解时，释放治疗剂。在某些实施方式中，治疗剂的释放基本上被抑制，直到聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物开始降解的时间。在一些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物开始降解的时间越长，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物的交联度越高。在某些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物开始降解的时间越短，第一或第二化合物中酯基团的浓度越高。
在一个方面，本文提供了通过以下治疗哺乳动物的伤口的方法：将通过将液体组分添加到固体聚二醇基、全合成的预制剂而形成的液体聚二醇基、全合成的生物相容性制剂递送至哺乳动物的伤口的目标部位，其中液体聚二醇基、全合成的生物相容性制剂在伤口的目标部位处胶凝以形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物。在另一方面，本文提供了通过以下治疗哺乳动物中的关节炎的方法：将通过将液体组分添加到固体聚二醇基、全合成的预制剂而形成的液体聚二醇基、全合成的生物相容性制剂递送到关节间隙中的目标部位中，其中液体聚二醇基、全合成的生物相容性制剂在关节间隙中的目标部位处胶凝以形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物。在另一方面，本文提供了通过以下治疗马中的舟状骨疾病的方法：将通过将液体组分添加到固体聚二醇基、全合成的预制剂而形成的液体聚二醇基、全合成的生物相容性制剂递送至马蹄中的目标部位，其中液体聚二醇基、全合成的生物相容性制剂在马蹄中的目标部位处胶凝以形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物。在本文所述的方法的某些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物使伤口闭合。在一些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物覆盖伤口并粘附到周围的皮肤。在一些实施方式中，哺乳动物是人。在某些实施方式中，哺乳动物是动物。在一些实施方式中，动物是狗、猫、牛、猪或马。
在一些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物，如本文所述的合成的预制剂。
在另一方面，本文提供了聚二醇基、全合成的生物相容性聚合物，其通过使固体聚二醇基、全合成的预制剂与液体组分接触而形成，该预制剂包括：包括多于两个亲核基团的至少一种固体第一化合物；以及包括多于两个亲电基团的至少一种固体第二化合物。在一些实施方式中，固体聚二醇基、全合成的预制剂进一步包括固体缓冲剂组分。在一些实施方式中，聚二醇基、全合成的预制剂进一步包括治疗剂。在某些实施方式中，液体组分包括水、盐水、缓冲剂、治疗剂或其组合。在一些实施方式中，液体组分包括水。在其他实施方式中，液体组分包括盐水。在一些实施方式中，液体组分包括缓冲剂。在某些实施方式中，液体组分包括治疗剂。在一些实施方式中，液体组分由水构成。在一些实施方式中，聚二醇基、全合成的固体预制剂进一步包括粘度增强剂。在一些实施方式中，聚二醇基全合成的预制剂进一步包括治疗剂。
在另一方面，本文所述的是固体预制剂，其包括：包括多于两个亲核基团的至少一种固体第一化合物；以及包括多于两个亲电基团的至少一种固体第二化合物；其中在液体组分存在下预制剂聚合和/或胶凝以形成生物相容性水凝胶聚合物。在一些实施方式中，固体预制剂进一步包括固体缓冲剂组分。在某些实施方式中，液体组分包括水、盐水、缓冲剂、治疗剂或其组合。在一些实施方式中，液体组分包括水。在某些实施方式中，液体组分包括盐水。在一些实施方式中，液体组分包括缓冲剂。在一些实施方式中，液体组分包括治疗剂。在某些实施方式中，水凝胶聚合物至少部分地粘附到目标部位。在一些实施方式中，固体预制剂进一步包括粘度增强剂。在某些实施方式中，粘度增强剂选自羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮。
在某些实施方式中，固体预制剂进一步包括治疗剂。在一些实施方式中，治疗剂是抗细菌剂、抗真菌剂、免疫抑制剂、抗炎剂、双膦酸盐、硝酸镓、干细胞、防腐剂或润滑剂。在某些实施方式中，抗炎剂是皮质类固醇或TNF-α抑制剂。在一些实施方式中，治疗剂是防腐剂。
在一些实施方式中，固体预制剂是聚二醇基的。在其他实施方式中，固体预制剂是全合成的。在某些实施方式中，固体预制剂是PEG基的。在一些实施方式中，固体预制剂是全合成的且聚二醇基的。在其他实施方式中，固体预制剂是全合成的且PEG基的。
在另一方面，本文所述的是固体生物相容性水凝胶聚合物，其包括：通过至少一个酰胺键、硫酯键或硫醚键键合至至少一种固体第二单体单元的至少一种固体第一单体单元；以及键合至至少一种固体第一单体单元的至少一种固体第二单体单元；其中生物相容性水凝胶聚合物由使固体预制剂与液体组分接触而形成。在一些实施方式中，液体组分包括水、盐水溶液、治疗剂或其组合。在某些实施方式中，液体组分包括水。在一些实施方式中，液体组分包括盐水溶液。在某些实施方式中，液体组分包括治疗剂。在一些实施方式中，固体第一单体单元是多元醇衍生物。在某些实施方式中，固体第一单体单元是二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、六甘油或三季戊四醇衍生物。在一些实施方式中，固体第一单体单元进一步包括一个或多个聚乙二醇部分。在某些实施方式中，固体第一单体单元是季戊四醇或六甘油衍生物。在一些实施方式中，固体第二单体单元是多元醇衍生物。在某些实施方式中，固体第二单体单元是三羟甲基丙烷、甘油、双甘油、季戊四醇、山梨糖醇、六甘油、三季戊四醇或聚甘油衍生物。在一些实施方式中，固体第二单体进一步包括一个或多个聚乙二醇部分。在某些实施方式中，固体第二单体单元是三羟甲基丙烷、季戊四醇或六甘油衍生物。
在另一方面，本文所述的是生物相容性水凝胶聚合物，其包括：通过至少一个酰胺键键合至至少一种固体第二单体单元的至少一种固体第一单体单元；以及键合至至少一种固体第一单体单元的至少一种固体第二单体单元；其中生物相容性水凝胶聚合物由使固体预制剂与液体组分接触而形成。在一些实施方式中，液体组分包括水、盐水溶液、盐水溶液、治疗剂或其组合。在某些实施方式中，液体组分包括水。在一些实施方式中，液体组分包括盐水溶液。在某些实施方式中，液体组分包括治疗剂。在一些实施方式中，固体第一单体单元是多元醇衍生物。在某些实施方式中，固体第一单体单元是二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、六甘油或三季戊四醇衍生物。在一些实施方式中，固体第一单体单元进一步包括一个或多个聚乙二醇部分。在某些实施方式中，固体第一单体单元是季戊四醇或六甘油衍生物。在一些实施方式中，固体第二单体单元是多元醇衍生物。在某些实施方式中，固体第二单体单元是三羟甲基丙烷、甘油、双甘油、季戊四醇、山梨糖醇、六甘油、三季戊四醇或聚甘油衍生物。在一些实施方式中，固体第二单体进一步包括一个或多个聚乙二醇部分。在某些实施方式中，固体第二单体单元是三羟甲基丙烷、季戊四醇或六甘油衍生物。
在一些实施方式中，固体聚二醇基、全合成的预制剂包括：包括多于两个亲核基团的至少一种固体第一化合物；以及包括多于两个亲电基团的至少一种固体第二化合物；其中在添加液体组分之后，固体聚二醇基、全合成的预制剂聚合和/或胶凝以形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物。在一些实施方式中，固体聚二醇基、全合成的预制剂进一步包括固体缓冲剂组分。在一些实施方式中，液体组分包括水、盐水、缓冲剂、治疗剂或其组合。在某些实施方式中，液体组分包括水。在某些实施方式中，液体组分包括盐水。在某些实施方式中，液体组分包括缓冲剂。在某些实施方式中，液体组分包括治疗剂。在一些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物至少部分地粘附到目标部位。
在某些实施方式中，固体聚二醇基、全合成的预制剂进一步包括粘度增强剂。在一些实施方式中，粘度增强剂选自羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮。
在一些实施方式中，亲核基团包括硫醇或氨基基团。在某些实施方式中，亲核基团包括氨基基团。在一些实施方式中，固体第一化合物是多元醇衍生物。在一些实施方式中，固体第一化合物是三羟甲基丙烷、双甘油、季戊四醇、山梨糖醇、六甘油、三季戊四醇或聚甘油衍生物。在某些实施方式中，固体第一化合物是三羟甲基丙烷、季戊四醇、六甘油或三季戊四醇衍生物。在一些实施方式中，固体第一化合物是季戊四醇或六甘油衍生物。在某些实施方式中，固体第一化合物选自由以下组成的组：乙氧基化的季戊四醇乙胺醚、乙氧基化的季戊四醇丙胺醚、乙氧基化的季戊四醇氨基乙酸酯、乙氧基化的六甘油乙胺醚、乙氧基化的六甘油丙胺醚和乙氧基化的六甘油氨基乙酸酯。在一些实施方式中，固体第一化合物是包括聚二醇亚单元和多于两个亲核基团的多臂(5k-50k)多元醇衍生物。在一些实施方式中，多臂是3臂、4臂、6臂、8臂、10臂、12臂。在一些实施方式中，多臂是4臂或8臂。在一些实施方式中，固体第一化合物是多臂-(5-50k)-SH、多臂-(5-50k)-NH2、多臂-(5-50k)-AA或其组合。在某些实施方式中，固体第一化合物是4臂-(5k-50k)-SH、4臂-(5k-50k)-NH2、4臂-(5k-50k)-AA、8臂-(5k-50k)-NH2、8臂-(5k-50k)-AA或其组合。在一些实施方式中，固体第一化合物是4臂-5k-SH、4臂-2k-NH2、4臂-5k-NH2、8臂-20k-NH2、4臂-20k-AA、8臂-20k-AA或其组合。
在一些实施方式中，固体第一化合物进一步包括：包括多于两个亲核基团的固体第二第一化合物。在一些实施方式中，固体第一化合物进一步包括固体第二第一化合物，该固体第二第一化合物为包括聚二醇亚单元和多于两个亲核基团的多臂-(5k-50k)多元醇衍生物。在一些实施方式中，固体第二第一化合物是多臂-(5-50k)-SH、多臂-(5k-50k)-NH2、多臂-(5k-50k)-AA。在一些实施方式中，固体第一化合物是水溶性的。
在某些实施方式中，亲电基团是环氧化物、N-琥珀酰亚胺琥珀酸酯、N-琥珀酰亚胺戊二酸酯、N-琥珀酰亚胺琥珀酰胺或N-琥珀酰亚胺戊二酰胺。在一些实施方式中，亲电基团是N-琥珀酰亚胺戊二酰胺。在一些实施方式中，固体第二化合物是多元醇衍生物。在某些实施方式中，第二化合物是三羟甲基丙烷、双甘油、季戊四醇、山梨糖醇、六甘油、三季戊四醇或聚甘油衍生物。在一些实施方式中，第二化合物是三羟甲基丙烷、季戊四醇或六甘油衍生物。在某些实施方式中，固体第二化合物选自由以下组成的组：乙氧基化的季戊四醇琥珀酰亚胺琥珀酸酯、乙氧基化的季戊四醇琥珀酰亚胺戊二酸酯、乙氧基化的季戊四醇琥珀酰亚胺戊二酰胺、乙氧基化的六甘油琥珀酰亚胺琥珀酸酯、乙氧基化的六甘油琥珀酰亚胺戊二酸酯和乙氧基化的六甘油琥珀酰亚胺戊二酰胺。在一些实施方式中，固体第二化合物是包括聚二醇亚单元和多于两个亲电基团的多臂-(5k-50k)多元醇衍生物。在某些实施方式中，固体第二化合物是多臂-(5-50k)-SG、多臂-(5-50k)-SGA、多臂-(5-50k)-SS、多臂-(5-50k)-SSA或其组合。在某些实施方式中，固体第二化合物是4臂-(5-50k)-SG、4臂-(5-50k)-SGA、4臂-(5-50k)-SS、8臂-(5-50k)-SG、8臂-(5-50k)-SGA、8臂-(5-50k)-SS或其组合。在一些实施方式中，固体第二化合物是4臂-10k-SG、8臂-15k-SG、4臂-20k-SGA、4臂-10k-SS或其组合。
在一些实施方式中，固体第一化合物是多臂-(5-50k)-SH、多臂-(5-50k)-NH2、多臂-(5-50k)-AA或其组合，并且固体第二化合物是多臂-(5-50k)-SG、多臂-(5-50k)-SGA、多臂-(5-50k)-SS或其组合。在其他实施方式中，固体第一化合物是4臂-5k-SH、4臂-2k-NH2、4臂-5k-NH2、8臂-20k-NH2、4臂-20k-AA、8臂-20k-AA或其组合，并且固体第二化合物为4臂-10k-SG、8臂-15k-SG、4臂-20k-SGA、4臂-10k-SS或其组合。在某些实施方式中，固体第一化合物是8臂-20k-NH2和/或8臂-20k-AA，并且固体第二化合物是4臂-20k-SGA。在一些实施方式中，固体第二化合物是水溶性的。
在一些实施方式中，固体聚二醇基、全合成的预制剂在预定时间胶凝以形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物。在某些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物是生物可吸收的。在一些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物在约1至70天内被生物吸收。在某些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物基本上是不可生物吸收的。
在一些实施方式中，固体聚二醇基、全合成的预制剂进一步包括不透射线材料或药学上可接受的染料。在某些实施方式中，不透射线材料选自碘化钠、硫酸钡、钽、
Figure BDA0003127759390000381
或
Figure BDA0003127759390000382
或其组合。
在一些实施方式中，固体聚二醇基、全合成的预制剂进一步包括一种或多种治疗剂。在某些实施方式中，治疗剂是抗细菌剂、抗真菌剂、免疫抑制剂、抗炎剂、双膦酸盐、硝酸镓、干细胞、防腐剂或润滑剂。在一些实施方式中，抗炎剂是皮质类固醇或TNF-α抑制剂。在一些实施方式中，抗炎剂是皮质类固醇。在某些实施方式中，皮质类固醇是曲安西龙(trimacinolone)或甲泼尼龙。在一些实施方式中，治疗剂是防腐剂。在某些实施方式中，防腐剂是氯己定。在一些实施方式中，治疗剂是润滑剂。在某些实施方式中，润滑剂是透明质酸。在一些实施方式中，通过聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物的扩散、渗透、降解或其任何组合，使治疗剂从聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物中释放。在某些实施方式中，治疗剂最初通过聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物的扩散从聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物中释放，以及稍后通过聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物的降解释放。在一些实施方式中，治疗剂在180天内基本上从聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物中释放。在某些实施方式中，治疗剂在14天内基本上从聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物中释放。在一些实施方式中，治疗剂在24小时内基本上从聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物中释放。在某些实施方式中，治疗剂在一小时内基本上从聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物中释放。在一些实施方式中，在聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物的形成期间，第一化合物和第二化合物不与治疗剂反应。在某些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物与治疗剂相互作用；并且其中通过聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物的降解，多于10％的治疗剂释放。在一些实施方式中，通过聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物的降解，多于30％的治疗剂释放。在某些实施方式中，通过在聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物和治疗剂之间形成共价键，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物与治疗剂相互作用。在一些实施方式中，通过在聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物和治疗剂之间形成非共价键，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物与治疗剂相互作用。在一些实施方式中，当聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物降解时，释放治疗剂。在某些实施方式中，治疗剂的释放基本上被抑制，直到聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物开始降解的时间。在一些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物开始降解的时间越长，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物的交联度越高。在某些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物开始降解的时间越短，第一或第二化合物中酯基团的浓度越高。
在一个方面，本文提供了通过以下治疗哺乳动物的伤口的方法：将通过将液体组分添加到固体聚二醇基、全合成的预制剂而形成的液体聚二醇基、全合成的生物相容性制剂递送至哺乳动物的伤口的目标部位，其中液体聚二醇基、全合成的生物相容性制剂在伤口的目标部位处胶凝以形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物。在另一方面，本文提供了通过以下治疗哺乳动物中的关节炎的方法：将通过将液体组分添加到固体聚二醇基、全合成的预制剂而形成的液体聚二醇基、全合成的生物相容性制剂递送到关节间隙中的目标部位中，其中液体聚二醇基、全合成的生物相容性制剂在关节间隙中的目标部位处胶凝以形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物。在另一方面，本文提供了通过以下治疗马中的舟状骨疾病的方法：将通过将液体组分添加到固体聚二醇基、全合成的预制剂而形成的液体聚二醇基、全合成的生物相容性制剂递送至马蹄中的目标部位，其中液体聚二醇基、全合成的生物相容性制剂在马蹄中的目标部位处胶凝以形成聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物。在本文所述的方法的某些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物使伤口闭合。在一些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物覆盖伤口并粘附到周围的皮肤。在一些实施方式中，哺乳动物是人。在某些实施方式中，哺乳动物是动物。在一些实施方式中，动物是狗、猫、牛、猪或马。
在一些实施方式中，聚二醇基、全合成的生物相容性水凝胶聚合物，如本文所述的合成的预制剂。
在另一方面，本文提供了聚二醇基、全合成的生物相容性聚合物，其通过使固体聚二醇基、全合成的预制剂与液体组分接触而形成，该预制剂包括：包括多于两个亲核基团的至少一种固体第一化合物；以及包括多于两个亲电基团的至少一种固体第二化合物。在一些实施方式中，固体聚二醇基、全合成的预制剂进一步包括固体缓冲剂组分。在一些实施方式中，聚二醇基、全合成的预制剂进一步包括治疗剂。在某些实施方式中，液体组分包括水、盐水、缓冲剂、治疗剂或其组合。在一些实施方式中，液体组分包括水。在其他实施方式中，液体组分包括盐水。在一些实施方式中，液体组分包括缓冲剂。在某些实施方式中，液体组分包括治疗剂。在一些实施方式中，液体组分由水构成。在一些实施方式中，聚二醇基、全合成的固体预制剂进一步包括粘度增强剂。在一些实施方式中，聚二醇基全合成的预制剂进一步包括治疗剂。
在另一方面，本文所述的是固体预制剂，其包括：包括多于两个亲核基团的至少一种固体第一化合物；以及包括多于两个亲电基团的至少一种固体第二化合物；其中在液体组分存在下预制剂聚合和/或胶凝以形成生物相容性水凝胶聚合物。在一些实施方式中，固体预制剂进一步包括固体缓冲剂组分。在某些实施方式中，液体组分包括水、盐水、缓冲剂、治疗剂或其组合。在一些实施方式中，液体组分包括水。在某些实施方式中，液体组分包括盐水。在一些实施方式中，液体组分包括缓冲剂。在一些实施方式中，液体组分包括治疗剂。在某些实施方式中，水凝胶聚合物至少部分地粘附到目标部位。在一些实施方式中，固体预制剂进一步包括粘度增强剂。在某些实施方式中，粘度增强剂选自羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮。
在某些实施方式中，固体预制剂进一步包括治疗剂。在一些实施方式中，治疗剂是抗细菌剂、抗真菌剂、免疫抑制剂、抗炎剂、双膦酸盐、硝酸镓、干细胞、防腐剂或润滑剂。在某些实施方式中，抗炎剂是皮质类固醇或TNF-α抑制剂。在一些实施方式中，治疗剂是防腐剂。
在一些实施方式中，固体预制剂是聚二醇基的。在其他实施方式中，固体预制剂是全合成的。在某些实施方式中，固体预制剂是PEG基的。在一些实施方式中，固体预制剂是全合成的且聚二醇基的。在其他实施方式中，固体预制剂是全合成的且PEG基的。
在另一方面，本文所述的是固体生物相容性水凝胶聚合物，其包括：通过至少一个酰胺键、硫酯键或硫醚键键合至至少一种固体第二单体单元的至少一种固体第一单体单元；以及键合至至少一种固体第一单体单元的至少一种固体第二单体单元；其中生物相容性水凝胶聚合物由使固体预制剂与液体组分接触而形成。在一些实施方式中，液体组分包括水、盐水溶液、治疗剂或其组合。在某些实施方式中，液体组分包括水。在一些实施方式中，液体组分包括盐水溶液。在某些实施方式中，液体组分包括治疗剂。在一些实施方式中，固体第一单体单元是多元醇衍生物。在某些实施方式中，固体第一单体单元是二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、六甘油或三季戊四醇衍生物。在一些实施方式中，固体第一单体单元进一步包括一个或多个聚乙二醇部分。在某些实施方式中，固体第一单体单元是季戊四醇或六甘油衍生物。在一些实施方式中，固体第二单体单元是多元醇衍生物。在某些实施方式中，固体第二单体单元是三羟甲基丙烷、甘油、双甘油、季戊四醇、山梨糖醇、六甘油、三季戊四醇或聚甘油衍生物。在一些实施方式中，固体第二单体进一步包括一个或多个聚乙二醇部分。在某些实施方式中，固体第二单体单元是三羟甲基丙烷、季戊四醇或六甘油衍生物。
在另一方面，本文所述的是生物相容性水凝胶聚合物，其包括：通过至少一个酰胺键键合至至少一种固体第二单体单元的至少一种固体第一单体单元；以及键合至至少一种固体第一单体单元的至少一种固体第二单体单元；其中生物相容性水凝胶聚合物由使固体预制剂与液体组分接触而形成。在一些实施方式中，液体组分包括水、盐水溶液、盐水溶液、治疗剂或其组合。在某些实施方式中，液体组分包括水。在一些实施方式中，液体组分包括盐水溶液。在某些实施方式中，液体组分包括治疗剂。在一些实施方式中，固体第一单体单元是多元醇衍生物。在某些实施方式中，固体第一单体单元是二醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇、六甘油或三季戊四醇衍生物。在一些实施方式中，固体第一单体单元进一步包括一个或多个聚乙二醇部分。在某些实施方式中，固体第一单体单元是季戊四醇或六甘油衍生物。在一些实施方式中，固体第二单体单元是多元醇衍生物。在某些实施方式中，固体第二单体单元是三羟甲基丙烷、甘油、双甘油、季戊四醇、山梨糖醇、六甘油、三季戊四醇或聚甘油衍生物。在一些实施方式中，固体第二单体进一步包括一个或多个聚乙二醇部分。在某些实施方式中，固体第二单体单元是三羟甲基丙烷、季戊四醇或六甘油衍生物。
如本文所用，术语“受试者”是指动物，诸如人、猫、狗、马、猪、小鼠、大鼠或其他哺乳动物。
在一些实施方式中，此处及全文所提供的组合物不含生物材料。在一些实施方式中，此处及全文所提供的组合物不含任何活性成分。在一些实施方式中，组合物中存在的唯一活性成分是银。活性成分是主动治疗伤口的剂，诸如抗微生物剂、抗生素、抗病毒剂、抗真菌剂等。活性成分的非限制性实例是可以充当抗微生物剂的银。如本文所用，术语“活性成分”不包括水凝胶绷带或其他类似绷带。在一些实施方式中，活性成分是抗炎剂，诸如但不限于甾体或NSAID。
在一些实施方式中，此处及全文所提供的组合物不含止血剂，诸如但不限于本文所述的那些。
用于治疗的区域–目标部位
在某些实施方式中，目标部位在哺乳动物体内。在一些实施方式中，目标部位在人类体内。在某些实施方式中，目标部位在人体上。在一些实施方式中，目标部位通过手术可进入。在某些实施方式中，目标部位通过微创手术可进入。在一些实施方式中，目标部位通过内窥镜装置可进入。在某些实施方式中，目标部位是哺乳动物皮肤上的伤口。在其他实施方式中，目标部位在哺乳动物的关节中或骨上。在一些实施方式中，目标部位是哺乳动物中的手术部位。
在一些实施方式中，生物相容性预制剂或生物相容性水凝胶聚合物基质用作密封剂、绷带或粘合剂。在某些实施方式中，生物相容性预制剂或生物相容性水凝胶聚合物基质用于密封或用绷带包扎哺乳动物上的伤口。在其他实施方式中，生物相容性预制剂或生物相容性水凝胶聚合物基质用于填充腔(例如在关节间隙中)以形成凝胶垫。在其他实施方式中，生物相容性预制剂或生物相容性水凝胶聚合物基质用作将细胞递送至目标部位的载体。
在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质制剂是离体聚合的。在某些实施方式中，离体聚合的生物相容性水凝胶聚合物基质制剂通过传统的施用途径(例如，口服、植入或直肠)进行递送。在其他实施方式中，在手术期间将离体聚合的生物相容性水凝胶聚合物基质制剂递送至目标部位。
生物相容性水凝胶制剂至目标部位的递送
在一些实施方式中，生物相容性预制剂作为生物相容性预制剂通过导管或针被递送至目标部位，以在目标部位处形成生物相容性水凝胶聚合物基质。在其他实施方式中，使用注射器和针将生物相容性预制剂递送至在哺乳动物中或在哺乳动物上的目标部位。在一些实施方式中，递送装置用于将生物相容性预制剂递送至目标部位。在一些实施方式中，生物相容性预制剂被递送至目标部位，使得生物相容性预制剂主要覆盖目标部位。在某些实施方式中，生物相容性预制剂基本上覆盖患病组织的暴露部分。在一些实施方式中，生物相容性预制剂不会有意地铺开至任何其他位置。在一些实施方式中，生物相容性预制剂基本上覆盖患病组织并且不显著地覆盖健康组织。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质不显著地覆盖健康组织。在一些实施方式中，生物相容性预制剂在目标部位上胶凝并彻底地覆盖患病组织。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质粘附到组织。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质混合物在递送后在目标部位处胶凝，覆盖目标部位。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质混合物在递送前在目标部位处胶凝。
在一些实施方式中，根据将生物相容性预制剂混合物递送至目标部位的医生偏好，设置生物相容性预制剂的胶凝时间。在一些实施方式中，医师在15至30秒内将生物相容性预制剂混合物递送至目标。在某些实施方式中，胶凝时间在约20秒和10分钟之间。在一些实施方式中，生物相容性预制剂的胶凝时间或固化时间由水性缓冲剂的pH控制。在某些实施方式中，生物相容性预制剂的胶凝时间或固化时间通过对第一和第二化合物的选择来控制。在一些实施方式中，第一或第二化合物中亲核或亲电基团的浓度影响生物相容性预制剂的胶凝时间。在一些实施方式中，细胞浓度影响生物相容性预制剂的胶凝时间。在一些实施方式中，细胞类型影响生物相容性预制剂的胶凝时间。在一些实施方式中，任选的附加组分影响生物相容性预制剂的胶凝时间。
在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质的固化在施用后被验证。在某些实施方式中，在递送部位处体内进行验证。在其他实施方式中，离体进行验证。在一些实施方式中，通过内窥镜装置的光导纤维，可视化地验证生物相容性水凝胶聚合物基质的固化。在某些实施方式中，使用X射线、X射线透视或计算机断层扫描(CT)成像，验证包括不透射线材料的生物相容性水凝胶聚合物基质的固化。生物相容性水凝胶聚合物基质的流动不足表明，生物相容性水凝胶聚合物基质已胶凝，并且生物相容性水凝胶充分地固化。在另外实施方式中，通过对用于递送生物相容性水凝胶聚合物基质的递送装置中的残留物，例如支气管镜或其他内窥镜装置的导管中的残留物或注射器中的残留物进行评估，验证生物相容性水凝胶聚合物基质的固化。在其他实施方式中，通过在一张纸上或在小容器中沉积小样品(例如，～1mL)并随后在经过胶凝时间之后评估流动特征，验证生物相容性水凝胶聚合物基质的固化。
生物相容性水凝胶聚合物基质的生物吸收
在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质是生物可吸收聚合物。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在约5至30天内被生物吸收。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在约30至180天内被生物吸收。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在约1至70天内被生物吸收。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在约14至180天内被生物吸收。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在约365天、180天、约150天、约120天、约90天、约80天、约70天、约60天、约50天、约40天、约35天、约30天、约28天、约21天、约14天、约10天、约7天、约6天、约5天、约4天、约3天、约2天或约1天内被生物吸收。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在少于365天、180天、少于150天、少于120天、少于90天、少于80天、少于70天、少于60天、少于50天、少于40天、少于35天、少于30天、少于28天、少于21天、少于14天、少于10天、少于7天、少于6天、少于5天、少于4天、少于3天、少于2天或少于1天内被生物吸收。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质在超过365天、180天、超过150天、超过120天、超过90天、超过80天、超过70天、超过60天、超过50天、超过40天、超过35天、超过30天、超过28天、超过21天、超过14天、超过10天、超过7天、超过6天、超过5天、超过4天、超过3天、超过2天或超过1天内被生物吸收。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质基本上是不可生物吸收的。
生物相容性水凝胶聚合物基质可以被缓慢地生物吸收、溶解和或排泄。在一些实例中，生物吸收的速率由生物相容性和/或可生物降解的水凝胶聚合物基质中的酯基团的数目控制。在其他实例中，生物相容性水凝胶聚合物基质中的酯单元的浓度越高，其在体内的寿命就越长。在另外的实例中，酯单元的羰基处的电子密度控制生物相容性水凝胶聚合物基质在体内的寿命。在某些实例中，没有酯基团的生物相容性水凝胶聚合物基质基本上是不可生物降解的。在附加的实例中，第一和第二化合物的分子量控制生物相容性水凝胶聚合物基质在体内的寿命。在另外的实例中，每克聚合物基质的酯基团的数目控制生物相容性水凝胶聚合物基质在体内的寿命。
在一些实例中，生物相容性水凝胶聚合物基质的寿命可以使用模型来估计，在将生物相容性水凝胶聚合物基质暴露于缓冲剂溶液时，该模型将温度和pH控制在生理水平。在某些实例中，生物相容性水凝胶聚合物基质的生物降解基本上是非酶促降解。
在一些实施方式中，反应条件的选择决定生物相容性水凝胶聚合物基质的降解时间。在某些实施方式中，第一化合物和第二化合物单体的浓度决定所得的生物相容性水凝胶聚合物基质的降解时间。在一些实例中，较高的单体浓度导致所得的生物相容性水凝胶聚合物基质中较高的交联度。在某些实例中，更多的交联导致生物相容性水凝胶聚合物基质的更迟的降解。在某些实施方式中，温度决定所得的生物相容性水凝胶聚合物基质的降解时间。在一些实例中，较高的单体浓度导致所得的生物相容性水凝胶聚合物基质中较高的交联度。
在某些实施方式中，第一和/或第二化合物中接头的组成影响所得的生物相容性水凝胶聚合物基质的降解速度。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质中存在的酯基团越多，生物相容性水凝胶聚合物基质的降解越快。在某些实施方式中，巯基丙酸酯(ETTMP)、乙酸胺(AA)、戊二酸酯或琥珀酸酯(SG或SS)单体的浓度越高，降解的速率越快。
在某些实施方式中，细胞的组成影响所得的生物相容性水凝胶聚合物基质的降解速度。在某些实施方式中，细胞的浓度影响所得的生物相容性水凝胶聚合物基质的降解速度。在某些实施方式中，缓冲剂的组成影响所得的生物相容性水凝胶聚合物基质的降解速度。在某些实施方式中，缓冲剂的浓度影响所得的生物相容性水凝胶聚合物基质的降解速度。在某些实施方式中，缓冲剂的pH影响所得的生物相容性水凝胶聚合物基质的降解速度。在某些实施方式中，任选的附加组分的组成影响所得的生物相容性水凝胶聚合物基质的降解速度。
用于疾病治疗中的细胞递送的预制剂和水凝胶基质
在一些实施方式中，将本文所述的生物相容性预制剂或水凝胶聚合物基质递送至在哺乳动物上或中的目标部位。在某些实施方式中，将生物相容性预制剂或水凝胶聚合物基质递送至关节中的目标部位。在一些实施方式中，生物相容性预制剂在关节内形成生物相容性水凝胶聚合物基质。在某些实施方式中，生物相容性预制剂形成粘性生物相容性聚合物基质，以密封在动物上或中的伤口。在一些实施方式中，生物相容性预制剂形成缝合线。在某些实施方式中，伤口贴剂、关节间隔物或缝合线至少部分地在哺乳动物中或在哺乳动物上的目标部位处胶凝。在一些实施方式中，伤口贴剂、关节间隔物或缝合线至少部分地在目标部位处聚合。在一些实施方式中，伤口贴剂、关节间隔物或缝合线至少部分地粘附到目标部位。
在某些实施方式中，生物相容性预制剂用作“液体缝合线”或用作药物递送平台，以将药物直接输送到在哺乳动物中或在哺乳动物上的目标部位。在一些实施方式中，目标部位是关节、伤口或手术部位。在一些实施方式中，优化生物相容性预制剂或水凝胶聚合物基质的铺展性、粘度、光学清晰度和粘合特性，以创造理想的材料作为用于治疗疾病的液体缝合线。在某些实施方式中，胶凝时间控制在50秒至15分钟。然后可以用如本文所提供的激光治疗该部位。
在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质包括缓冲剂或培养基。在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质包括缓冲剂和至少一种细胞。在一些实施方式中，培养基是缓冲剂。在一些实施方式中，培养基包括生长培养基。在一些实施方式中，培养基是富含营养物的。在某些实施方式中，培养基提供足以使细胞存活、生长和/或增殖的营养物。在某些实施方式中，培养基包括但不限于：DMEM、IMDM、
Figure BDA0003127759390000451
AlgiMatrixTM、胎牛血清、
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N2、
Figure BDA0003127759390000453
N2-AF、
Figure BDA0003127759390000454
RPMI、SensiCellTM、GlutaMAXTM、FluoroBriteTM、
Figure BDA0003127759390000455
TAP、
Figure BDA0003127759390000456
BG-11、LB、M9基本培养基(M9Minimal)、Terrific Broth、2YXT、MagicMediaTM、ImMediaTM、SOC、YPD、CSM、YNB、Grace昆虫培养基(Grace's Insect Media)、199/109和HamF10/HamF12。在某些实施方式中，细胞培养基可以不含血清。在某些实施方式中，培养基包括添加剂。在一些实施方式中，培养基添加剂包括但不限于：抗生素、维生素、蛋白质、抑制剂、小分子、矿物、无机盐、氮、生长因子、氨基酸、血清、碳水化合物、脂质、激素和葡萄糖。在一些实施方式中，生长因子包括但不限于EGF、bFGF、FGF、ECGF、IGF-1、PDGF、NGF、TGF-α和TGF-β。在某些实施方式中，培养基可以不是水性的。在某些实施方式中，非水性培养基包括但不限于冷冻细胞原液、冻干培养基和琼脂。
在一些实施方式中，一种或多种任选的附加组分可以被掺入到生物相容性水凝胶聚合物基质制剂中。本文提供了生物相容性预制剂，其包括：包括多于一个亲核基团的至少一种第一化合物、包括多于一个亲电基团的至少一种第二化合物、任选地至少一种细胞以及任选地附加组分。示例性附加组分是缓冲剂。在某些实施方式中，细胞是干细胞。在某些实施方式中，附加组分是培养基。在某些实施方式中，培养基是富含营养物的。在水存在下混合第一化合物、第二化合物和任选的至少一种细胞后形成生物相容性水凝胶聚合物基质；其中生物相容性水凝胶聚合物基质在目标部位处胶凝。在一些实施方式中，可以在生物相容性水凝胶聚合物基质形成之前或之后，将缓冲剂或其他附加组分添加到预制剂混合物中。在一些实施方式中，在生物相容性水凝胶聚合物基质的形成期间，第一化合物和第二化合物不与任选的至少一种细胞反应。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质包括生物相容性水凝胶支架。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶支架包括至少一种第一化合物和至少一种第二化合物。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶支架包括缓冲剂。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶支架是全合成的。
本文提供了生物相容性预制剂，其包括：包括多于一个亲核基团的至少一种第一化合物、包括多于一个亲电基团的至少一种第二化合物、缓冲剂以及任选地附加组分。示例性附加组分是至少一种细胞。在一些实施方式中，组合物包括纤维素聚合物，诸如HPMC。在一些实施方式中，组合物包括将组合物的pH维持在约7至约7.5的缓冲剂。在一些实施方式中，缓冲剂是磷酸盐缓冲剂，诸如PBS。在一些实施方式中，组合物的pH为约7.4。
在一些实施方式中，此处及全文所提供的组合物可以包括：其他或附加粘度增强剂，诸如但不限于阿拉伯胶、琼脂、藻酸、膨润土、卡波姆(carbomers)、羧甲基纤维素钙、羧甲基纤维素钠、角叉菜胶、角豆胶(ceratonia)、鲸蜡硬脂醇、壳聚糖、胶体二氧化硅、环甲硅油、乙基纤维素、明胶、甘油、山嵛酸甘油酯、瓜尔胶、锂蒙脱石、I型氢化植物油、羟乙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基淀粉、羟丙基甲基纤维素、硅酸铝镁、麦芽糊精、甲基纤维素、聚右旋糖、聚乙二醇、聚(甲基乙烯基醚/马来酸酐)、聚乙酸乙烯邻苯二甲酸酯、聚乙烯醇、氯化钾、聚乙烯吡咯烷酮、藻酸丙二醇酯、皂石、藻酸钠、氯化钠、硬脂醇、蔗糖、磺丁基醚(3-环糊精)、黄芪胶、黄原胶及其混合物。
在一些实施方式中，形成水凝胶的组合物包括8-臂-AA-20K、8-臂-NH2-20K和4-臂-SGA-20K。在一些实施方式中，组合物包括磷酸二氢钠酸酐、磷酸氢二钠酸酐。在一些实施方式中，组合物包括羟丙基甲基纤维素(HPMC)。在一些实施方式中，将组合物与水(例如液体组分)混合以形成水凝胶。在一些实施方式中，组合物与透明质酸钠(例如液体组分)混合以形成水凝胶。
8-臂-AA-20K是指分子量为20k的8-臂PEG乙酸胺(六甘油)或其盐，诸如HCl盐。它可以用下式表示：
Figure BDA0003127759390000471
8-臂-NH2-20K是指分子量(MW)为20k的8-臂PEG胺(六甘油)或其盐，诸如HCl盐。它可以用下式表示：
Figure BDA0003127759390000472
4-臂-SGA-20K是指分子量(MW)为20k的4-臂PEG琥珀酰亚胺戊二酰胺(季戊四醇)(MW 20k)或其盐，诸如HCl盐。它可以用下式表示：
Figure BDA0003127759390000473
在上文表示的每个式中，每个n可以独立地为1-200或10-200。
在一些实施方式中，此处及全文所提供的组合物的8臂-PEG-AA与8臂-PEG-NH2的比率为约1:1、约70:30或约75:25(3:1)。这可以为以摩尔计或按重量计。在一些实施方式中，8臂-PEG-AA、8臂-PEG-NH2和4臂-PEG-SGA各自具有约20,000的分子量。
在某些实施方式中，细胞是干细胞。在某些实施方式中，缓冲剂是培养基。在某些实施方式中，培养基是富含营养物的。在水存在下混合第一化合物、第二化合物和缓冲剂后形成生物相容性水凝胶聚合物基质；其中生物相容性水凝胶聚合物基质在目标部位处胶凝。在一些实施方式中，可以在生物相容性水凝胶聚合物基质形成之前或之后，将至少一种细胞或其他附加组分添加到混合物中。在一些实施方式中，在生物相容性水凝胶聚合物基质的形成期间，第一化合物和第二化合物不与任选的至少一种细胞反应。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质包括生物相容性水凝胶支架。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶支架包括至少一种第一化合物、至少一种第二化合物和缓冲剂。在某些实施方式中，生物相容性水凝胶支架是全合成的。
在某些实施方式中，生物相容性预制剂或生物相容性水凝胶聚合物基质包括至少一种附加组分。附加组分包括但不限于：蛋白质、生物分子、生长因子、麻醉剂、抗细菌剂、抗病毒剂、免疫抑制剂、抗炎剂、抗增殖剂、抗血管生成剂和激素。
在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质或生物相容性预制剂进一步包括显像剂，该显像剂用于使生物相容性水凝胶聚合物基质在目标部位处的放置可视化。显像剂使用微创递送(例如，使用内窥镜装置)来帮助使放置可视化。在某些实施方式中，显像剂是染料。在特定实施方式中，显像剂是着色剂。
在一些实施方式中，生物相容性水凝胶聚合物基质制剂进一步包括造影剂，以用于使用例如X射线、X射线透视或计算机断层扫描(CT)成像使生物相容性水凝胶制剂可视化和定位肿瘤。在某些实施方式中，造影剂是不透射线的。在一些实施方式中，不透射线材料选自碘化钠、碘化钾、硫酸钡、
Figure BDA0003127759390000481
或
Figure BDA0003127759390000482
钽和类似的可商购的化合物或其组合。
实施例
以下特定实施例应被解释为仅是说明性的，并且无论如何并非以任何方式限制本公开的其余内容。
以下是与生物相容性一致的生物相容性预制剂和生物相容性水凝胶聚合物基质的一般特征。
Figure BDA0003127759390000483
Figure BDA0003127759390000491
以下是粘合生物相容性水凝胶聚合物基质的一些特征。
Figure BDA0003127759390000492
用于形成生物相容性水凝胶聚合物基质的生物相容性预制剂的化学组分列于表1中。这些生物相容性预制剂组分将通过它们的缩写来提及。若干USP级粘度增强剂购自Sigma-Aldrich并储存于25℃下。它们包括缩写为MC的甲基纤维素(
Figure BDA0003127759390000493
MC,10-25MPA.S)；缩写为HPMC的羟丙甲纤维素(羟丙基甲基纤维素2910)；以及缩写为PVP的聚维酮K-30(聚乙烯吡咯烷酮)。
将生物相容性预制剂组分储存于5℃下并且在使用前使其温热至室温，这通常花费30分钟。使用后，将内容物用N2吹扫大约30秒，然后用石蜡膜密封并恢复至5℃。替代地，将生物相容性预制剂组分储存在-20℃下并在使用前在惰性气体流下使其温热至室温，这通常花费30分钟。在恢复至-20℃之前，用惰性气体吹扫生物相容性预制剂组分至少30秒。
通过在磁力搅拌下在25℃下将9.00g(0.075mol)NaH2PO4溶解在500mL蒸馏水中来制造0.15M磷酸盐缓冲剂。然后通过逐滴添加50％NaOH水溶液将pH调节至7.99。以类似方式制备若干种其他磷酸盐缓冲剂：pH 9的0.10M磷酸盐、pH 7.80的0.10M磷酸盐、7.72的0.10M磷酸盐、pH 7.46的0.10M磷酸盐、pH 7.94的0.15M磷酸盐、pH 7.90的0.15M磷酸盐、pH 9的0.4M磷酸盐以及pH 7.40的0.05M磷酸盐。
制备具有0.30％HPMC的pH 7.58的无菌0.10M磷酸盐缓冲剂用于试剂盒中。首先，通过剧烈振荡将1.417g HPMC溶解在471mL的pH 7.58的0.10M磷酸盐缓冲剂中。使粘性溶液澄清过夜。在施加轻真空下将溶液通过0.22μm过滤器(Corning#431097)过滤。所得的溶液的粘度在20℃下测量为8.48cSt+/-0.06。
制备具有0.3％HPMC的pH 7.58的无菌0.10M磷酸盐缓冲剂。首先，通过在磁力搅拌下在20℃下将5.999g(0.05mol)NaH2PO4溶解在500mL蒸馏水中来制造0.10M磷酸盐缓冲剂。然后通过逐滴添加50％NaOH水溶液将pH调节至7.58。然后，通过剧烈振荡将1.5g HPMC溶解在500mL上述缓冲剂溶液中。使粘性溶液澄清过夜。在施加轻真空下将溶液通过0.22μm过滤器(Corning#431097)过滤。所得的溶液的粘度通过如粘度测量部分所述的程序进行测量，并且发现在20℃下为8.48cSt+/-0.06。
通过在剧烈振荡下在25℃下将两片PBS片剂(Sigma Chemical，P4417)溶解在400mL蒸馏水中来制备磷酸盐缓冲盐水(PBS)。溶液具有以下组成和pH：0.01M磷酸盐、0.0027M氯化钾、0.137M氯化钠，pH 7.46。
通过在磁力搅拌下在25℃下将3.45g(0.029mol)NaH2PO4溶解在500mL蒸馏水中来制造0.058M磷酸盐缓冲剂。然后通过逐滴添加50％NaOH水溶液将pH调节至7.97。
通过在磁力搅拌下在25℃下将9.53g(0.025mol)Na2B4O7·10H2O溶解在500mL蒸馏水中来制造0.05M硼酸盐缓冲剂。然后通过逐滴添加6.0N HCl将pH调节至7.93或8.35。
以类似方式用商业2％氯己定溶液制备防腐液体组分。将0.3g的HPMC溶解至100mL的2％氯己定溶液中。在5℃下使粘性溶液澄清过夜。所得的澄清蓝色溶液具有以下组成：2％氯己定、0.3％HPMC和未知量的无毒蓝色染料和清洁剂。
通过将适当量的所需添加剂简单地溶解至溶液中，以类似方式制备其他液体组分。例如，通过将2g苯甲地那铵溶解在200mL的2％氯己定溶液中来制备具有1％苯甲地那铵(denatonium benzoate)(苦味剂)的防腐液体组分。
替代地，将可商购的药物溶液用作液体组分。例如，使用盐水溶液、Kenalog-10(10mg/mL的曲安奈德溶液)和Depo-Medrol(40mg/mL的乙酸甲泼尼龙)。
将胺或硫醇组分(通常在0.1mmol臂当量的范围内)添加到50mL离心管中。通过移液管将一定体积的反应缓冲剂添加到管中，使得溶液中固体的最终浓度为约5％。在添加适当量的酯或环氧化物之前，轻轻涡旋混合物以溶解固体。在添加酯或环氧化物后，立即将整个溶液振荡10秒，然后使其静止。
表1.在生物相容性预制剂中所使用的组分。
Figure BDA0003127759390000511
所有情况均从酯或环氧化物的添加开始测量胶凝时间，直到溶液胶凝为止。通过移取1mL反应混合物并观察粘度的点滴的增加来记录胶凝点。通过将5至10mL磷酸盐缓冲盐水添加到50mL离心管中的约5g的材料中并在37℃下孵育混合物，进行聚合物的降解。从添加磷酸盐缓冲剂的那天开始至聚合物完全溶解到溶液中，测量降解时间。
实施例1：生物相容性水凝胶聚合物基质的制造(胺-酯化学过程)
在Falcon管中通过将约0.13g固体单体溶解在约2.5mL磷酸钠缓冲剂(缓冲剂pH7.36)中，来制备8臂-20K-NH2的溶液。将混合物在环境温度下振荡约10秒直到获得完全溶解为止。使Falcon管在环境温度下静置。在另一个Falcon管中，将0.10g的8臂-15K-SG溶解在与上述相同的磷酸盐缓冲剂中。将混合物振荡约10秒，并且此时所有粉末均溶解。将8臂-15K-SG溶液立即倒入8臂-20K-NH2溶液中并启动计时器。将混合物振荡并混合约10秒，并使用机械高精度移液管移取出1mL混合物的溶液。收集1mL液体的胶凝时间，以及然后用剩余液体的流动不足进行验证。将制剂的胶凝时间数据记录且为约90秒。
实施例2：生物相容性水凝胶聚合物基质的制造(胺-酯化学过程)
在Falcon管中通过将约0.4g固体4臂-20k-AA和约0.2g固体8臂-20k-NH2溶解在约18mL磷酸钠缓冲剂(缓冲剂pH 7.36)中，来制备胺溶液。将混合物在环境温度下振荡约10秒直到获得完全溶解为止。使Falcon管在环境温度下静置。将0.3g的8臂-15K-SG添加到该溶液中。将混合物振荡以混合约10秒直至所有粉末均溶解为止。使用机械高精度移液器移取出1mL的混合物。使用上述方法收集制剂的胶凝时间。胶凝时间为约90秒。
实施例3：生物相容性水凝胶聚合物基质的制造(硫醇-酯化学过程)
在Falcon管中通过将约0.04g单体溶解在约5mL的硼酸钠缓冲剂(缓冲剂pH 8.35)中，来制备ETTMP-1300的溶液。将混合物在环境温度下振荡约10秒直到获得完全溶解为止。使Falcon管在环境温度下静置。将0.20g的8臂-15K-SG添加到该溶液中。将混合物振荡约10秒直到粉末溶解为止。使用机械高精度移液器移取出1mL的混合物。发现胶凝时间为约70秒。
实施例4：生物相容性水凝胶聚合物基质的制造(硫醇-环氧化物化学过程)
在Falcon管中通过将约0.04g单体溶解在约5mL的硼酸钠缓冲剂(缓冲剂pH 8.35)中，来制备ETTMP-1300的溶液。将混合物在环境温度下振荡约10秒直到获得完全溶解为止。使Falcon管在环境温度下静置。将0.10g的EJ-190添加到该溶液中。将混合物振荡约10秒直到获得完全溶解为止。使用机械高精度移液器移取出1mL的混合物。发现胶凝时间为约6分钟。
实施例5：体外生物吸收测试
用去离子水制备pH 7.40的0.10摩尔缓冲剂溶液。将该溶液的部分50mL转移到Falcon管中。在20cc注射器中制备样品聚合物。在固化后，从聚合物段塞(slug)上切下2-4mm厚的切片并将其放置在Falcon管中。准备循环水浴并将其保持在37℃下。将具有聚合物的Falcon管放置于水浴内并开始计时。监测并记录聚合物的溶解。取决于样品聚合物的类型，溶解时间范围为1-90天。
实施例6：胺-酯聚合物的胶凝和降解时间
所研究的胺是8臂-20k-NH2和4臂-5k-NH2。表2中给出了制剂细节和材料特性。对于8臂-20k-NH2，发现需要具有0.058M磷酸盐且pH为7.97的磷酸盐缓冲剂来获得可接受的大约100秒的胶凝时间。使用pH为7.41的0.05M磷酸盐缓冲剂，导致胶凝时间(270秒)增加了多于两倍。
对于8臂-20k-NH2，将4臂-10k-SS与4臂-20k-SGA的比率从50:50至90:10变化。胶凝时间保持一致，但在80:20的比率左右的降解时间有显著的改变。对于比率为75:25和50:50的制剂，降解时间剧增到一个月以及超过。使用较少量的4臂-20k-SGA(80:20、85:15、90:10)导致降解时间少于7天。
作为比较，在4臂-10k-SS与4臂-20k-SGA的比率为80:20的制剂中使用4臂-5k-NH2。如预期，降解时间保持一致，这表明降解机理不受胺变化的影响。然而，胶凝时间增加了60秒，这可以反映高分子量8臂胺和低分子量4臂胺中反应性基团的相对可达到性。
表2.具有8臂-15k-SG酯的不同4臂-10k-SS/4臂-20k-SGA比率的胶凝和降解时间。
Figure BDA0003127759390000531
实施例7：硫醇-酯聚合物的胶凝和降解时间
所研究的硫醇为4臂-5k-SH和ETTMP-1300。表3中给出了制剂细节和材料特性。发现pH为7.93的0.05M硼酸盐缓冲剂产生大约120秒的胶凝时间。增加制剂中4臂-20k-SGA的量将胶凝时间增加至190秒(4臂-10k-SS与4臂-20k-SGA的比率为25:75)直到390秒(4臂-10k-SS与4臂-20k-SGA的比率为0:100)。使用pH为8.35的0.05M硼酸盐缓冲剂导致胶凝时间为65秒，胶凝时间减少约两倍。因此，可以通过简单地调节反应缓冲剂的pH，来定制胶凝时间。
4臂-10k-SS与4臂-20k-SGA的比率从0:100至100:0变化。在所有情况下，降解时间都没有显著地变化，并且通常在3和5天之间。降解很可能是通过替代途径发生的。
表3.具有4臂-5k-SH和ETTMP-1300硫醇的不同4臂-10k-SS/4臂-20k-SGA比率的胶凝和降解时间。
Figure BDA0003127759390000532
Figure BDA0003127759390000541
实施例8：胺-酯和硫醇-酯聚合物的胶凝和降解时间
用酯4臂-10k-SG对胺(4臂-5k-NH2)和硫醇(4臂-5k-SH)进行研究。表4中给出了制剂细节和材料特性。pH为7.97的0.058M磷酸盐缓冲剂与胺产生的胶凝时间为150秒。pH为8.35的0.05M硼酸盐缓冲剂与硫醇产生的胶凝时间为75秒。
如由缺乏可降解基团所预期的，胺基聚合物似乎没有示出降解的迹象。然而，硫醇基聚合物在5天中降解。这表明降解是通过替代途径发生的，如在具有4臂-10k-SS和4臂-20k-SGA的硫醇制剂中所观察到的(见上文)。
表4.具有4臂-10k-SG的胺和硫醇的生物相容性预制剂的胶凝和降解时间。
Figure BDA0003127759390000542
实施例9：硫醇-山梨糖醇聚缩水甘油醚聚合物的胶凝和降解时间
在ETTMP-1300条件下，诸如高pH(10)、高溶液浓度(50％)或高硼酸盐浓度(0.16M)对于混合物胶凝是必要的。胶凝时间的范围是大约30分钟至数小时。探索的条件包括：pH为7至12；溶液浓度为5％至50％；硼酸盐浓度为0.05M至0.16M；以及硫醇与环氧化物的比率为1:2至2:1。
发生反应所需的高pH可以导致硫醇降解。因此，制备了具有EJ-190和4臂-5k-SH的聚合物。在9和10之间的pH下，13％溶液制剂表现出230秒的胶凝时间。降解时间为32天。在大约8的较低pH下，混合物表现出在1至2小时的范围内的胶凝时间。
实施例10：用于制备可聚合的生物相容性预制剂的通用程序
若干代表性粘性制剂连同用于制备可聚合的生物相容性预制剂的特定反应细节一起列于表5中。通过首先将胺组分溶解在磷酸盐缓冲剂中或将硫醇组分溶解在硼酸盐缓冲剂中，来制备生物相容性水凝胶聚合物。然后添加适当量的酯组分并将整个溶液剧烈混合10至20秒。从酯的添加开始测量胶凝时间，直到溶液胶凝为止。
表5.(A)没有粘度增强剂的若干代表性粘性制剂的反应细节的总结；(B)包括摩尔数的反应细节的选择的更详细列表(降解时间在37℃下的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中测量)。
(A)
Figure BDA0003127759390000551
Figure BDA0003127759390000561
(B)
Figure BDA0003127759390000562
表6.具有不同缓冲剂和浓度的8臂-20k-NH2/4臂-20k-SGA(1/1)粘性聚合物(包括作为粘度增强剂的HPMC)的胶凝时间。
Figure BDA0003127759390000563
Figure BDA0003127759390000571
胶凝时间范围为60至300秒，并且发现通过调节反应缓冲剂pH、缓冲剂浓度或聚合物浓度容易调整胶凝时间。单一制剂的胶凝时间控制的实例如表6所示，其中8臂-20k-NH2/4臂-20k-SGA(1/1)聚合物的胶凝时间从1.5至15.5分钟变化。
在一些实例中，聚合物的粘性源于组分的摩尔当量的错配。使用分子量在2,000和20,000之间的4或8臂的胺和分子量在10,000和20,000之间的4或8臂的酯的组合，创造了多种粘性材料。发现与8臂的酯相比，4臂的酯导致更粘的材料。对于胺组分，发现较小的分子量导致更粘的材料和较高的胺与酯的摩尔比。
需要错配(胺与酯的摩尔比)为至少3，来定性地检测粘性。更优选地，大约5的比率产生了与聚合物强度结合的所期望的粘性水平。也可以形成具有胺与酯摩尔比高于5的聚合物，但可需要调节一些反应条件(诸如聚合物浓度)以获得合理的胶凝时间。此外，发现使用粘度增强溶液通过增加它们的强度和弹性改进了聚合物，允许更高的胺与酯摩尔比(实施例11；表9)。
所形成的材料通常是透明且弹性的。通过触摸定性地测试粘性。因此，粘性材料粘附在人的手指或其他表面上并保持在适当位置直到被移除。降解时间从1至53天变化。在某些实例中，可以针对不同应用优化聚合物特性(诸如胶凝和降解时间、孔大小、溶胀等)而不损失粘性。
实施例11：用于制备具有增强粘度的溶液的通用程序
通过将粘度增强剂添加到反应缓冲剂中，来制备具有增强粘度的聚合物溶液。表9B列出了所研究的粘度增强剂，其包括对形成的聚合物特性的观察。用不同浓度的甲基纤维素(MC)、羟丙甲纤维素(HPMC)或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)制备反应缓冲剂的储备溶液。作为实例，通过将0.2g的HPMC添加到9.8mL的0.10M磷酸盐缓冲剂(pH 7.80)中，然后剧烈振荡，来制造缓冲剂中的2％(w/w)HPMC溶液。使溶液静置过夜。具有的HPMC浓度范围为0.01％至2.0％的缓冲剂溶液以类似方式制备。具有的PVP浓度范围为5％至20％的缓冲剂溶液和具有的MC浓度范围为1.0％至2.0％的缓冲剂溶液也通过类似方法制备。
聚合物以与以上在用于制备粘性材料的通用程序(实施例10)中描述的相同的方法形成。典型的程序涉及首先将胺组分溶解在包含所需浓度的粘度增强剂的磷酸盐缓冲剂中。然后添加适当量的酯组分并将整个溶液剧烈混合10至20秒。从酯的添加开始测量胶凝时间，直到溶液胶凝为止。
若干代表性制剂连同特定反应细节一起列于表7和表8中。按摩尔当量计的可降解的乙酸胺组分的百分比由括号中指定的比率表示。例如，具有75％可降解胺的制剂将被写为8臂-20k-AA/8臂-20k-NH2(75/25)。通过首先将制剂的胺组分溶解在磷酸盐缓冲剂中来制备聚合物。然后添加适当量的制剂的酯组分并将整个溶液剧烈混合10至20秒。从酯的添加开始测量胶凝时间，直到溶液胶凝为止。
胶凝时间取决于若干因素：pH、缓冲剂浓度、聚合物浓度、温度和所使用的生物相容性预制剂单体。先前的实验已经示出，一旦组分进入溶液，混合程度就对胶凝时间几乎没有影响，这通常花费最长达10秒。测量了生物相容性预制剂单体添加对缓冲剂pH的影响。对于8臂-20k-NH2和4臂-20k-SGA制剂，在添加生物相容性预制剂单体后，缓冲剂pH从7.42略微地下降到7.36。对于8臂-20k-AA/8臂-20k-NH2(70/30)以及4臂-20k-SGA制剂，在添加生物相容性预制剂单体后，缓冲剂pH从7.4下降至7.29。pH的附加降低被发现源于可降解的乙酸胺中的酸性残留物。对于4臂-20k-AA胺，观察到相同的pH下降现象。在某些实例中，可以需要乙酸胺溶液pH的品质控制规格，以提高可降解制剂的一致性。
测量反应缓冲剂pH对胶凝时间的影响。胶凝时间随着水合氢离子浓度的增加以近似线性方式增加。更一般地，胶凝时间随着缓冲剂pH的增加而减少。此外，确定了反应缓冲剂磷酸盐浓度对胶凝时间的影响。胶凝时间随着磷酸盐浓度的增加而减少。此外，研究了聚合物浓度对胶凝时间的影响。胶凝时间随着聚合物浓度的增加显著减少。在胶凝时间大于5分钟的低聚合物浓度下，酯的水解反应开始与聚合物的形成进行竞争。温度对胶凝时间的影响似乎遵循阿伦尼乌斯方程(Arrhenius equation)。胶凝时间与聚合物溶液的反应程度直接相关，并且因此这种行为并不罕见。
确定胶凝过程期间的聚合物的流变性，其随达到胶凝点的时间百分比而变。当100％表示胶凝点且50％表示胶凝点之前的一半时间时，在约80％的胶凝点之前，反应溶液的粘度保持相对恒定。在该点之后，粘度显著增加，表示固体凝胶的形成。
测量了使用相同批的生物相容性预制剂单体的单一制剂在约一年的过程中的胶凝时间稳定性。根据上述标准方案处理生物相容性预制剂单体。胶凝时间保持相对稳定；反应缓冲剂中的一些变化可导致胶凝时间的差异。
表7.(A)若干代表性粘性制剂的反应细节的总结；(B)包括摩尔数的反应细节的选择的更详细列表(降解时间在37℃下的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中测量)。
(A)
Figure BDA0003127759390000591
Figure BDA0003127759390000601
Figure BDA0003127759390000611
Figure BDA0003127759390000621
Figure BDA0003127759390000631
Figure BDA0003127759390000641
Figure BDA0003127759390000651
Figure BDA0003127759390000661
Figure BDA0003127759390000671
Figure BDA0003127759390000681
细胞毒性和溶血评估
若干聚合物样品被送出到NAMSA用于进行细胞毒性和溶血评估。根据ISO 10993-5指南，对细胞毒性效应进行评估。根据基于ASTM F756和ISO 10993-4的程序，对溶血进行评估。
具有0.3％HPMC的4.8％的聚合物8臂-20k-NH2以及4臂-20k-SGA的溶液被发现是非细胞毒性且非溶血性的。具有0.3％HPMC的4.8％的聚合物8臂-20k-AA/8臂-20k-NH2(70/30)以及4臂-20k-SGA的溶液被发现是非细胞毒性且非溶血性的。此外，涉及4臂-20kAA和8臂-15k-SG的制剂也是非细胞毒性且非溶血性的。
胶凝和降解时间的测量
所有情况均从酯的添加开始测量胶凝时间，直到溶液胶凝为止。通过移取1mL反应混合物并观察粘度的点滴的增加直到混合物停止流动来记录胶凝点。通过在50mL离心管中每1g的材料添加1至10mL磷酸盐缓冲盐水并在37℃下孵育混合物，进行聚合物的降解。使用数字水浴来保持温度。从添加磷酸盐缓冲剂的那天开始至聚合物完全溶解到溶液中，测量降解时间。
表征反应缓冲剂pH、磷酸盐浓度、聚合物浓度和反应温度对胶凝时间的影响。通过逐滴添加50％NaOH水溶液或6.0N HCl，使缓冲剂pH从7.2至8.0变化。制备浓度为0.01、0.02和0.05M的磷酸盐并将其调节至pH 7.4。研究了2％至20％溶液的聚合物浓度。通过将单体、缓冲剂和反应混合物保持在适当的温度下，测试了5℃、20℃和37℃的反应温度。5℃环境由冷冻机提供，并通过水浴保持37℃温度。室温被发现为20℃。
探索了降解缓冲剂pH和聚合物制剂中可降解胺的比例对降解时间的影响。通过逐滴添加50％NaOH水溶液或6.0N HCl，降解缓冲剂pH从7.2至9.0变化。所研究的可降解胺组分是4臂-20k-AA或8臂-20k-AA，并且可降解胺相对于不可降解胺的百分比从50％至100％变化。
降解时间很大程度上取决于缓冲剂pH、温度和所使用的生物相容性预配制单体。降解主要通过酯键水解发生；在生物系统中，酶促途径也可以起作用。图1比较了具有不同量的4臂-20k-AA和8臂-20k-AA的制剂的降解时间。通常，相对于不可降解的胺，增加可降解的乙酸胺的量会减少降解时间。此外，在一些实例中，8臂-20k-AA每摩尔当量展现出比4臂-20k-AA更长的降解时间，当乙酸胺的百分比下降低于70％时，这变得尤其明显。
研究了缓冲剂pH对降解时间的影响。研究了在7.2和9.0之间的pH范围。通常，高pH的环境导致降解大大加速。例如，pH从大约7.4增加至7.7会使降解时间减少约一半。
对不同乙酸胺制剂的降解时间进行评估。具有70％乙酸胺的制剂具有的降解时间为大约14天，而具有62.5％乙酸胺的制剂具有的降解时间为大约180天。
图2示出了聚合物浓度对不同乙酸胺制剂的降解时间的影响，其中增加聚合物浓度略微地增加降解时间(75％乙酸胺制剂)。对于100％乙酸胺制剂，这种效果不太明显，其中酯水解的速率更显著。
还发现制剂中所使用的单体在聚合物降解的方式中起作用。对于8臂-20k-AA/8臂-20k-NH2(70/30)以及4臂-20k-SGA聚合物，降解在整个材料中均匀地发生，从而导致“平稳”降解过程。在最初的几天里，聚合物吸收水并略微溶胀。然后，聚合物逐渐变更软，但仍保持其形状。最后，聚合物失去其形状，并变成了高度粘性的流体。
当可降解胺的量变低时，观察到破碎降解过程，聚合物中可以出现非可降解的区域。例如，4臂-20k-AA/8臂-20k-NH2(70/30)和4臂-20k-SGA制剂降解成若干大碎片。对于聚合物经受很大力的应用，因为聚合物随时间推移而变得较软且较弱，所以还可能发生破碎。
聚合物浓度
在机械特性变化最小下，可以采用更加稀释的聚合物溶液。对于具有4臂-20k-SGA和0.3％HPMC的8臂-20k-AA-20K/8臂-20k-NH2(75/25)的制剂，研究了3.0％、3.5％和4.0％的聚合物浓度。随着聚合物浓度降低，胶凝时间稳定增加。随着聚合物浓度降低，硬度略微下降。聚合物粘合特性基本上没有变化。随着聚合物浓度降低，弹性模量略微下降。
表9.(A)特定粘性制剂的反应细节；(B)具有各种粘度增强剂的特定粘性制剂的制剂结果(在由97.5％水构成的亲水性生物相容性水凝胶表面上以近似30°的角度进行生物相容性水凝胶表面铺开测试，；在胶凝之前将来自22号针的一滴聚合物溶液施加到表面)；(C)如通过在650nm处的透射率％测量的包含各种粘度增强剂的溶液的清晰度。
(A)
Figure BDA0003127759390000701
(B)
Figure BDA0003127759390000702
水凝胶表面铺开测试类别：1)无铺开，紧密的液滴，留在适当位置；2)温和铺开，液滴缓慢滴下来；3)严重铺开，液滴完全使表面湿润。水在类别3中。
(C)
样品 在650nm处的透射率％
0.10M磷酸盐缓冲剂，pH 7.80 100.0％
10％PVP 99.9％
1.5％HPMC 95.7％
1.0％HPMC 96.8％
0.5％HPMC 99.1％
0.1％HPMC 99.6％
甲基纤维素(MC)被发现表现类似于羟丙甲纤维素(HPMC)，并提供了浓度范围为0至2％(w/w)的可工作的粘性溶液。然而，HPMC比MC更容易溶解，并且HPMC溶液具有更大的光学清晰度；因此，使用HPMC是有利的。聚维酮(PVP)容易地溶解在缓冲剂中，但即使在20％(w/w)时也提供最小的粘度增强。可获得较高分子量等级的PVP，但尚未进行探索。
在大多数情况下，通过添加低浓度的HPMC或PVP，聚合物保持不变。然而，如通过将材料比平常伸长得更多而不断裂的能力证明的，大约0.3％HPMC的聚合物有显著变化，其由增强的弹性表征。高于1.5％HPMC，聚合物稍微变更软，并且展现出更小的弹力。对于不具有粘性剂的制剂，胶凝时间也保持在10秒内的胶凝时间。在PVP的情况下，聚合物的显著变化出现在高于10％PVP。聚合物变得更加不透明，伴随着弹性和粘性的显著增加。在15％至20％的PVP下，聚合物变得与粘性材料类似，但具有更好的机械强度。相对于不具有粘性剂的制剂，胶凝时间也增加了约20秒。因此，向聚合物溶液中添加较低浓度的PVP或HPMC可有益于改善聚合物的弹性和润滑性。
生物相容性水凝胶表面铺开测试的结果示出，大多数制剂属于类别2。
基于这些观察，选择使用0.3％HPMC的制剂进行进一步评估。高于1.0％HPMC，溶液显著地变得更加难以混合，并且单体的溶解成为问题。在0.5％HPMC及以上时，在混合期间空气气泡的形成变得明显。此外，溶液不容易通过0.5μm注射器式过滤器过滤以移除气泡。然而，即使在适度混合后，0.3％HPMC溶液也容易被过滤，得到无气泡、光学透明的聚合物。
粘度测量
用来自Ace Glass的适当尺寸的Cannon-Fenske粘度计管测量所得的缓冲剂溶液的粘度。所使用的粘度计尺寸范围为25至300。在20℃和37℃两者下对选择溶液一式三份进行测量。结果示于表9B中。为了计算近似的动态粘度，假设所有缓冲剂溶液具有与水相同的密度。
为了表征在胶凝过程期间的聚合物的流变性，将尺寸300的粘度计与被设计在大约15分钟后胶凝的制剂一起使用。所使用的制剂涉及8臂-20k-NH2与4臂-20k-SGA酯(在2.5％溶液和0.3％HPMC下)。反应发生在pH为7.2的0.05M磷酸盐缓冲剂中。因此，用尺寸300的粘度计在约一分钟内获得一个粘度测量值，并且可以快速连续地获得后续测量值，直到胶凝点。
水凝胶表面铺开测试
为了模拟聚合物溶液在亲水性表面上的性能，记录液滴在高水含量的生物相容性水凝胶聚合物基质表面上以约30°的倾斜铺开和滴下的程度。通过将0.10g(0.04mol臂当量)的8臂-20k-NH2溶解在培养皿中的pH 7.4的7mL 0.05M磷酸盐缓冲剂中，然后添加0.075g(0.04mol臂当量)的8臂-15k-SG酯，来制造生物相容性水凝胶聚合物基质。用抹刀搅拌溶液10至20秒并使其胶凝，这通常花费5至10分钟。所得的聚合物的水含量为97.5％。
通过首先以通常方式制备聚合物溶液来进行测试。在彻底混合后，聚合物溶液通过22号针逐滴分配到生物相容性生物相容性水凝胶聚合物基质表面上。结果示于表9B中，并分成三个通用类别：1)无铺开，紧密的液滴，留在适当位置；2)温和铺开，液滴缓慢滴下来；3)严重铺开，液滴完全使表面湿润。水在类别3中。
溶胀和干燥测量
在降解过程期间的聚合物的溶胀程度被量化为聚合物的液体吸收。将已知质量的聚合物放置于37℃的PBS中。以指定的时间间隔，将聚合物从缓冲剂溶液中分离出来，用纸巾轻拍干并称重。由初始质量计算质量增加的百分比。
在环境条件下，聚合物在空气中的速率被量化为随时间推移的重量损失。在20℃下将约1cm厚度的聚合物膜放置在表面上。以设定的间隔进行质量测量。由初始质量值计算重量损失百分比。
研究了由具有0％、0.3％和1.0％HPMC的8臂-20k-NH2/4臂-20k-SGA聚合物的水吸收的百分比。在第20天之前，1.0％HPMC聚合物在水中吸收了最高达其重量的30％。在第20天后，聚合物在水中恢复到其重量的约10％。相比之下，0％HPMC聚合物最初在水中吸收了最高达其重量的10％，但开始逐渐地失去水，徘徊在水中其重量的约5％。0.3％HPMC聚合物以中间形式表现。它最初在水中吸收了最高达其重量的20％，但一周后恢复到在水中其重量的约10％，并继续缓慢地失去水。
图3示出了在环境条件下由具有0.3％HPMC和1.0％HPMC的8臂-20k-AA/8臂-20k-NH2(75/25)以及4臂-20k-SGA聚合物在24小时内的重量损失的百分比。环境条件为约20℃和30％至50％的相对湿度。6小时内的水损失速率相当恒定，为约每小时10％。6小时后，随着聚合物重量接近恒定值，速率显著地减慢。预期水损失速率基于聚合物的形状和厚度以及温度和湿度而变化。
比重测量
通过以通常方式制备聚合物溶液并移取1.00mL彻底混合的溶液到分析天平上，来获得聚合物的比重。在20℃下一式三份进行测量。通过使用4℃下的水的密度作为参照计算比重。
聚合物的比重仅与缓冲剂溶液的比重没有显著差异，两者基本上都与水的比重相同。当聚合物溶液未被过滤且空气气泡被嵌入聚合物基质中时，可出现例外情况。
硫酸钡悬浮液
为了成像目的，将硫酸钡作为放射性造影剂添加到若干聚合物制剂中。探索了1.0％、2.0％、5.0％和10.0％(w/v)的硫酸钡浓度。测量所得的聚合物溶液的粘度，并且还研究了硫酸钡添加对聚合物胶凝时间和可注射特征的影响。
探索了1.0％、2.0％、5.0％和10.0％(w/v)的硫酸钡浓度。不透明的乳白色悬浮液形成类似的不透明且白色的聚合物。没有观察到胶凝时间的变化。定性地，聚合物似乎具有与没有硫酸钡的聚合物的特性相似的特性。所有制剂都能够容易通过22号针被分配。
测量1.0％、2.0％、5.0％和10.0％的硫酸钡浓度的粘度测量值。最高达2.0％时，粘度保持相对稳定；在5.0％时，粘度略微增加至约2.5cP。当浓度接近10.0％时，粘度急剧增加至接近10cP。因此，选择5.0％的硫酸钡浓度作为在高对比度强度和与未修改聚合物制剂的相似性之间的平衡。
生物相容性水凝胶的硬度、弹性模量和粘附性。
通过具有Exponent软件版本6.0.6.0的质构仪型号TA.XT.plus表征聚合物的硬度。该方法遵循用于测量明胶的硬度的行业标准“布卢姆测试(Bloom Test)”。在该测试中，TA-81/4”球状探针用于穿透聚合物样品至限定深度，以及然后从样品中返回到原始位置。被测量的峰值力被定义为样品的“硬度”。对于所研究的聚合物，使用0.50mm/sec的测试速度、4mm的穿透深度和5.0g的触发力。直接在5mL大小的小瓶中以2.5mL规模制备聚合物，以确保一致的样品维度。所用的小瓶是ThermoScientific/Nalgene LDPE样品小瓶，产品号6250-0005(批号7163281060)。测量是在20℃下进行的。在测量之前，使聚合物在室温下静止大约1小时。对至少三个样品一式三份地进行测量。图4中给出了由运行硬度测试的Exponent软件生成的样品图。图的峰值表示达到4mm的目标穿透深度的点。
通过具有Exponent软件版本6.0.6.0的质构仪型号TA.XT.plus表征聚合物的弹性模量。在该测试中，TA-19Kobe探针用于压缩已知维度的聚合物圆柱体，直到聚合物出现断裂。探针具有的限定表面积为1cm2。模量被计算为一直到最大压缩应力的10％的初始斜率。对于所研究的聚合物，使用5.0mm/min的测试速度和5.0g的触发力。样品高度是由探针自动检测的。直接在5mL大小的小瓶帽中以2.5mL规模制备聚合物，以确保一致的样品维度。所用的小瓶是ThermoScientific/Nalgene LDPE样品小瓶，产品号6250-0005(批号7163281060)。测量是在20℃下进行的。在测量之前，使聚合物在室温下静止大约1小时。对至少三个样品进行测量。图5中给出了由运行模量测试的Exponent软件生成的样品图。如由近似线性图所证明，对于初始压缩，聚合物通常表现出弹性。
通过具有Exponent软件版本6.0.6.0的质构仪型号TA.XT.plus表征聚合物的粘合特性。在粘合测试中，TA-57R 7mm直径的冲压探针(punch probe)用于将聚合物样品与限定的力接触一定量时间，以及然后从样品中返回到原始位置。图6中给出了由运行粘合测试的Exponent软件生成的示例性图。当探针撞击聚合物的表面时，才开始绘图。将目标力以限定时间单位施加在样品上，由图中的恒定力区域所示。然后，探针从样品中返回到原始位置，并且探针与样品之间的粘合力被测量为“粘性”，这是将探针从样品中移除所需的峰值力。测量的其他特性包括粘附能或粘附功，以及材料的“拉丝性”。粘附能仅是表示粘性力的曲线下方的面积。因此，具有高粘性且低粘附能的样品将定性地感觉到非常粘，但可以用快速拉动干净地移除；具有高粘性且高粘附能的样品也将感觉到非常粘，但材料的移除将更加困难，并且可能伴随着聚合物的拉伸、原纤维形成和粘合残留物。聚合物的弹性与测量的“拉丝性”成比例，拉丝性是聚合物在粘合结合失效前粘附到探针时拉伸的距离。对于所研究的聚合物，使用0.50mm/sec的测试速度、2.0g的触发力和100.0g的接触力和10.0sec的接触时间。直接在5mL大小的小瓶中以1.0至2.5mL规模制备聚合物，以确保一致的样品表面。所使用的小瓶是Thermo Scientific/Nalgene LDPE样品小瓶。测量是在20℃下进行的。在测量之前，使聚合物在室温下静止大约1小时。作为参照材料，测量了标准Post-It
Figure BDA0003127759390000741
和Scotch
Figure BDA0003127759390000742
的粘合特性。所有测量均一式三份进行。计算平均值和标准偏差。
探索了HPMC添加对聚合物的机械特性的影响，以及添加可降解的8臂-20k-AA胺的影响。在规定的硬度测试的条件下，发现添加0.3％HPMC使聚合物的硬度降低约一半。这对应于弹性模量的略微降低。1.0％HPMC聚合物具有与0.3％HPMC聚合物大致相同的硬度，但弹性模量略微下降。硬度和模量测试之间的差异可能是由于实验误差。因为没有过滤聚合物溶液，所以空气气泡的存在可能增加误差。当聚合物处于空气中时，聚合物的水含量也可以改变，基本上改变了材料的物理特性。
发现可降解的8臂-20k-AA胺的添加实质上不改变硬度或弹性模量的测量值。标准商业Post-ItTMNote的测量值也包括在内作为参照。发现聚合物粘性为大约40mN，比Post-ItTMNote的粘性低约三倍。未发现聚合物的粘合特性随可降解胺的添加而变化。
图7示出了对于具有0.3％HPMC的4.8％的8臂-20k-AA/8臂-20k-NH2(70/30)以及4臂-20k-SGA的溶液，硬度相对于降解时间。误差棒表示3个样品的标准偏差。聚合物的降解时间为18天。聚合物的硬度与降解的程度强相关。溶胀还可以在早期期间发挥作用。
探索了制剂的各种添加剂对聚合物特性的影响。对于用1％HPMC、2％氯己定和1％苯甲地那铵的不同组合制备的聚合物，测量了胶凝胶凝时间、降解时间、硬度、粘附性和弹性模量。除了包含2％氯己定的制剂(其展现出降低的硬度和弹性模量)之外，发现聚合物特性基本上没有变化。从聚合物的目视检查明显的是，变化是由于所用的洗必泰溶液中存在的清洁剂而不是氯己定；清洁剂在混合期间引起巨大发泡，从而胶凝成充气聚合物。
光学清晰度
使用Thermo Scientific的GENESYS 10S UV-Vis分光光度计测量粘性溶液的光学清晰度。移取1.5mL样品溶液至石英吸收池中。将没有添加剂的缓冲剂溶液用作参照。在650nm处记录样品的稳定的透射率％。
为了测量聚合物的光透射率，在胶凝之前用5μm过滤器将1mL聚合物溶液过滤到吸收池中。然后将吸收池水平放置，使得聚合物在吸收池的侧面胶凝成膜。膜厚度被发现为3mm。在用空气作为参照测量400、525和650nm处的光透射率％之前，使聚合物在室温下固化15分钟。
所考虑的所有粘性溶液被发现，在所使用的浓度范围下都具有可接受的优异光学清晰度(大于97％透射率)。对于高度粘性溶液，在混合期间观察到空气气泡形成，这可以通过添加消泡剂或通过使用注射器式过滤器来解决(参见表9C)。
聚合物在可见光谱内展现出优异光学清晰度。相对于缓冲剂的最低的透射率％为97.2％并且最高为99.7％。较低波长处的透射率％的下降可能是由于接近紫外区时的一些能量吸收。
药物洗脱：通用程序
Thermo Scientific的GENESYS 10S UV-Vis分光光度计用于对各种药物从若干聚合物中的释放进行量化。首先，将参照药物或药物溶液溶解在适当的溶剂中。通常，将磷酸盐缓冲盐水(PBS)、乙醇或二甲亚砜(DMSO)用作溶剂。接下来，通过在200和1000nm之间对药物溶液进行扫描，来确定用于鉴定和量化药物的最佳吸收峰。在选择的吸收峰的情况下，通过测量各种浓度的药物的峰值吸光度来建立参照曲线。使用分析移液管通过标准稀释技术制备不同药物浓度的溶液。吸光度对比药物浓度的线性拟合得到通用方程，该方程用于将测量的洗脱样品的吸光度转换为药物浓度。
以与医生在临床环境中施用聚合物相同的方式，用已知的药物剂量制备聚合物。然而，在这种情况下，聚合物被模制成直径为大约18mm的圆柱体。然后将聚合物圆柱体与设定量的PBS一起放置于50mL Falcon管中并放置于37℃。通过数字控制的水浴保持温度。
每天通过从聚合物中倾析PBS溶液，来收集洗脱样品。记录收集的样品的体积。将聚合物放置于体积与被收集的样品体积相等的新鲜PBS中，并返回至37℃。通过首先使用分析移液管在适当的溶剂中稀释样品使得测量的吸光度在由参照曲线确定的范围内，来分析洗脱样品。记录稀释因子。药物浓度通过参照曲线和稀释因子由测量的吸光度计算。通过将药物浓度乘以样品体积来计算药物量。通过将药物量除以被施用的药物总量来计算当天的洗脱百分比。
药物洗脱：氯己定
选择在255和260nm之间发现的峰，并通过测量0、0.5、1、2.5、5、10、20、40和50ppm氯己定的峰值吸光度来建立参照曲线。高于50ppm的浓度未展现出峰值吸光度的线性行为。
聚合物用商业洗必泰溶液(其对应于2％氯己定剂量(50mg))制备。洗脱体积为2mLPBS/1g聚合物。将洗脱样品储存于20℃下。通过在石英吸收池中用二甲亚砜(DMSO)将样品稀释1,000倍来分析洗脱样品。
氯己定洗脱行为与之前用其他小分子的实验类似地进行。在前三天内释放了几乎一半的氯己定。然后，在接下来的三至四天，洗脱速率显著减慢，随后随着聚合物降解另外大量释放氯己定(图8)。
甾族药物(曲安西龙和甲泼尼龙)的洗脱行为相似。最初几天通常展现出升高的洗脱速率，大概是因为弱结合的表面药物被释放。然后，洗脱以与药物溶解度相关的速率相对恒定。最后，当降解开始时，聚合物中剩余的药物被释放。图9、图10和图11给出了在发展的洗脱行为内控制的若干实例。药物可以在短时间(数周)或长时间段(数年，预测的)内被释放。
实施例12：用于制备可聚合的生物相容性预制剂的通用程序
用于粘性和非粘性膜两者的若干代表性制剂连同特定反应细节一起列于表10中。膜具有的厚度范围为100至500μm，并且在复合膜中可以以不同的制剂分层。
表10.(A)若干代表性薄膜制剂的反应细节的总结；(B)包括摩尔数的反应细节的选择的更详细列表(膜的厚度范围为100至500μm)。
(A)
Figure BDA0003127759390000761
(B)
Figure BDA0003127759390000762
Figure BDA0003127759390000771
实施例13：试剂盒制备及其用途
用之前测试的聚合物制剂，制备若干试剂盒。用于组装试剂盒的材料列于表11中，并且所使用的制剂列于表12中。试剂盒通常由两个注射器构成，一个注射器包含固体组分，而另一个注射器包含液体缓冲剂。注射器通过混合管和单向阀连接。通过打开阀并将一个注射器的内容物转移到另一个注射器中，重复进行10至20秒来混合注射器的内容物。然后将用过的注射器和混合管移除并丢弃，并使主动注射器装配有分配单元(诸如针或套管)，并排出聚合物溶液直到开始胶凝。在其他实施方式中，粘性溶液阻碍固体组分的溶解，并因此采用第三注射器。第三注射器包含浓缩的粘性缓冲剂，一旦所有组分都溶解，该缓冲剂增强溶液的粘度。在一些实施方式中，所得的聚合物的光学清晰度通过添加注射器式过滤器而被改善。
所有被测试的制剂都易于通过22号针被分配。两个注射器之间的混合作用是紊动，并且明显引入了大量空气气泡。温和混合产生不含气泡的透明材料。替代地，发现使用注射器式过滤器移除气泡，聚合物特性没有任何变化。
表11.用于制造试剂盒的材料，包括供应商、零件号和批号。
Figure BDA0003127759390000772
Figure BDA0003127759390000781
表12.四种不同试剂盒的详细内容物；固体组分在一个注射器中，而液体组分在另一个注射器中；混合管连接两个注射器。
Figure BDA0003127759390000782
用在初始试验中表现最好的聚合物制剂制备若干附加试剂盒。用于组装试剂盒的材料列于表13中。试剂盒通常由两个注射器构成，一个注射器包含固体组分，而另一个注射器包含液体缓冲剂。通过移除柱塞、添加组分、用温和的氮气流吹扫注射器20秒以及然后更换柱塞来装载注射器。最后，尽可能多地压下柱塞以减少注射器的内体积。试剂盒中化学组分的量的规格列于表14A中。表14B中列出了描述所制备的试剂盒的批的总结。
注射器在脱帽后直接连接，凸面零件锁定到凹面零件中。通过将一个注射器的内容物转移到另一个注射器中，重复进行10至20秒，来混合注射器的内容物。然后将用过的注射器移除并丢弃，并使主动注射器装配有分配单元(诸如针或套管)，并排出聚合物溶液直到开始胶凝。在其他实施方式中，粘性溶液阻碍固体组分的溶解，并因此采用第三注射器。第三注射器包含浓缩的粘性缓冲剂，一旦所有组分都溶解，该缓冲剂增强溶液的粘度。
所有被测试的制剂都易于通过22号针被分配。两个注射器之间的混合作用是紊动，并且明显引入了大量空气气泡。发现使用注射器式过滤器移除气泡，聚合物特性没有任何变化。
将制备的试剂盒与每小袋一个氧吸收包一起放置入箔小袋中。小袋用CHTC-280PROMAX桌面室密封单元(tabletop chamber sealing unit)进行热密封。探索了两种不同的密封模式：在氮气下和在真空下。在氮气下密封的设置为：真空30秒，氮气20秒，热密封1.5秒，以及冷却3.0秒。在真空下密封的设置为：真空60秒，氮气0秒，热密封1.5秒，以及冷却3.0秒。
表13.用于制造试剂盒的材料，包括供应商、零件号和批号。
说明 供应商
12mL凸面鲁尔锁注射器 Tyco Healthcare，Kendall Monoject<sup>TM</sup>
5mL凹面鲁尔锁注射器，紫色 QOSINA
凸面鲁尔锁帽，非通气式 QOSINA
非通气式凹面鲁尔分配器尖头帽，白色 QOSINA
100cc氧吸收包 IMPAK
6.25”x 9”OD PAKVF4 Mylar箔小袋 IMPAK
表14.具有60％、65％、70％和75％可降解胺的8臂-20k-AA/8臂-20-NH2以及4臂-20k-SGA制剂的试剂盒组分的规格(A)。批制剂总结(B)。
(A)
Figure BDA0003127759390000791
(B)
Figure BDA0003127759390000792
Figure BDA0003127759390000801
制备了若干种试剂盒用于β测试(beta testing)。用于组装试剂盒的材料列于表15中。试剂盒通常由两个注射器构成，一个注射器包含固体组分，而另一个注射器包含液体缓冲剂。通过移除柱塞、添加组分、用温和的惰性气体流吹扫注射器10秒以及然后更换柱塞来装载注射器。最后，尽可能多地压下柱塞以减少注射器的内体积。
替代地，可以通过将固体组分与固体形式的磷酸盐缓冲剂一起装载到凹面注射器中来制备单个注射器试剂盒。然后以与双注射器试剂盒类似的方式使用该试剂盒，除了用户可以在凸面注射器中使用指定量的各种液体之外。通常，可以使用在注射用的液体溶液中提供的任何物质。合适的液体的一些实例是水、盐水、Kenalog-10、Depo-Medrol和洗必泰。
试剂盒以以下方式使用。注射器在脱帽后直接连接，凸面零件锁定到凹面零件中。通过将一个注射器的内容物转移到另一个注射器中，重复进行10至20秒，来混合注射器的内容物。然后将用过的注射器移除并丢弃，并使主动注射器装配有分配单元(诸如针、喷嘴或刷尖端)，并排出聚合物溶液直到开始胶凝。
将制备的试剂盒与每小袋一个氧吸收包和一个指示硅胶包一起放置入箔小袋中。标签被贴在小袋上，标签展示了产品和公司名称、联系信息、批号和批数、有效期和推荐的储存条件。在暴露于灭菌辐射时颜色从黄色变为红色的辐射灭菌指示器也被贴在小袋的左上角。小袋用CHTC-280PROMAX桌面室密封单元进行热密封。在真空下密封的设置为：真空50秒，热密封1.5秒，以及冷却5.0秒。
表15中列出了详述所制备的无菌试剂盒的批的实例。先前的研究发现，如果在试剂盒制备期间更换柱塞之前未用氮气吹扫装载的注射器，则相对于具有用氮气冲洗的注射器的试剂盒，无菌试剂盒展现出胶凝时间增加约30秒。在真空下密封的试剂盒和在氮气下密封的试剂盒之间没有发现显著的差异。当真空密封的试剂盒失去其密封时可容易观察到，因此决定将所有试剂盒真空密封作为标准程序。当前正在研究在试剂盒中包括氧吸收包和硅胶包对长期储存稳定性的影响。
表15.用于制造试剂盒的材料，包括供应商和零件号。
Figure BDA0003127759390000802
Figure BDA0003127759390000811
表16.具有75％可降解胺的8-臂-AA-20K/8-臂-NH2-20K以及4-臂-SGA-20K制剂的试剂盒组分的实例规格(A)。批制剂总结(B)。
(A)
Figure BDA0003127759390000812
(B)
组分 批号和规格
8臂-20k-AA 0.029-0.031g
8臂-20k-NH2 0.009-0.011g
4臂-20k-SGA 0.079-0.081g
磷酸盐缓冲剂粉末 0.03-0.06g
洗必泰(2％氯己定) 2.50mL，1％苯甲地那铵
批量 64
胶凝时间(s) 150
降解时间(天) 11
记录试剂盒的制备时间。装载一个缓冲剂注射器花费平均1.5分钟，而一支固体注射器花费平均4分钟。真空密封一个试剂盒花费大约1.5分钟。因此，制备一个试剂盒的时间估计为7分钟，或每小时制备大约8个试剂盒。可以通过以正确的比率预混所有固体，使得仅需要测量一次固体的质量，以及通过减少真空循环时间来优化真空密封程序，来改善试剂盒制备时间。
所有被测试的制剂都易于通过23至34号针被分配。如预期的，较大号展现出较低的流速。两个注射器之间的混合作用是紊动，并且明显引入了大量空气气泡。发现使用注射器式过滤器移除气泡，聚合物特性没有任何变化。
对于单个注射器系统，研究了磷酸盐粉末使用的影响。图12示出了不同量或浓度的固体磷酸盐对聚合物胶凝时间和溶液pH的影响。发现该系统对磷酸盐的量相对不敏感，容忍最高达2倍的差异，而没有显著变化。
试剂盒的灭菌和测试
密封的试剂盒被包装到大尺寸的FedEx箱中。每个箱都在NUTEK公司根据开发的标准程序通过电子束辐射进行灭菌。本报告中包括一份标准灭菌程序文件。
对于每批经灭菌的试剂盒，对随机选择的试剂盒进行胶凝时间和降解时间测试以验证材料的生存力。之前的研究包括未灭菌的试剂盒的流道(runner)或控制盒，并得出结论，试剂盒运输期间的环境条件对胶凝时间变化不起显著作用。
根据USP<71>，将灭菌的试剂盒送至NAMSA进行无菌验证。试剂盒经验证为无菌的。
在灭菌后没有观察到单体和磷酸盐缓冲剂溶液的物理变化。先前的实验示出，聚合物胶凝时间在灭菌后持续地增加大约30秒。例如，具有90秒胶凝时间的聚合物在灭菌后将展现出120秒胶凝时间。无菌缓冲剂的pH没有变化，因此怀疑在灭菌期间出现一些单体降解。这通过制备不同浓度的未灭菌聚合物并将胶凝时间、降解时间和机械特性与灭菌聚合物进行比较得到证实(图13)。目前的数据示出，单体在灭菌后经历大约15％至20％的降解。因此，灭菌后5％的聚合物将与4％的聚合物表现相似。计划进行附加的实验以建立详细的品质控制校准曲线。
储存稳定性
灭菌的试剂盒储存于5℃下。一些试剂盒储存于20℃或37℃下，以探索温度对储存稳定性的影响。试剂盒的稳定性主要通过记录胶凝时间的变化来量化，胶凝时间与单体降解的程度成正比。37℃温度是通过将试剂盒完全浸没到水浴中来保持的，并且因此表示关于湿度的最坏情况场景。
通过将一些试剂盒放置于5℃、20℃或37℃并以限定的间隔测量胶凝时间的变化，来探索试剂盒的储存稳定性。根据先前部分中详述的程序制备和密封试剂盒。结果如图14所示。对于在5℃和20℃下储存的试剂盒，在16周内未观察到胶凝时间的显著变化。在37℃下，胶凝时间在大约1周后开始以恒定速率增加。箔小袋被证明是有效的防潮层。如由颜色所证明，指示硅胶包仅展现出温和的吸湿性迹象。较长期数据仍在收集过程中。
注射器试剂盒制备的实施例
开发了一种注射器试剂盒，其中组分储存于两个注射器(凸面注射器和凹面注射器)中。凹面注射器包含白色粉末的混合物。凸面注射器包含缓冲剂溶液。将两个注射器连接，并混合内容物以产生液体聚合物。然后将液体聚合物喷雾或施加在缝合伤口上，其中其覆盖整个缝合线。在该过程期间，聚合物进入缝合线留下的空隙并保护伤口免受感染。在伤口部位处，液体聚合物变成固体凝胶并在该部位处停留超过两周。在此时间期间，伤口愈合且无感染。
制备试剂盒所需的组分在表17和表18中公开。为了准备将试剂盒的粉末组分填充到凹面注射器中，移除5mL凹面鲁尔锁注射器的柱塞，并用适当的帽对注射器加帽。将8臂-20k-AA(0.028g，可接受的重量范围为0.0270g至0.0300g)、8臂-20k-NH2(0.012g，可接受的重量范围为0.0100g至0.0130g)、4臂-20k-SGA(0.080g，可接受的重量范围为0.0790g至0.0820g)以及0.043g的冷冻干燥的磷酸盐缓冲剂粉末(0.043g，可接受的重量范围为0.035g至0.052g)的每一者都仔细称量出并倒入注射器中。然后将注射器以5至10L/min的速率用氮气/氩气冲洗约10秒，并更换柱塞以密封内容物。然后翻转注射器，使得使帽面向天花板。然后松开注射器帽并通过从注射器中排出尽可能多的空气来最小化注射器中的空气空间。典型的压缩粉末体积为0.2mL。然后，将注射器帽拧紧，直到用手指拧紧帽。
以500mL批量制备液体组分，其中将50mL商业2％氯己定溶液、450mL蒸馏水和1.5g的HPMC倒入无菌容器中。然后将无菌容器加帽并剧烈振荡10秒。使溶液在环境条件下静置16小时，从而使泡沫消散并使任何剩余的HPMC溶解。
通过移除凸面鲁尔锁注射器的柱塞，然后用适当的帽给注射器戴帽，来制备液体/缓冲剂注射器。将2.50mL缓冲剂/液体溶液通过移液管转移到注射器中。然后将注射器以5至10L/min的速率用氮气/氩气冲洗约5秒。然后更换注射器的柱塞以密封内容物。然后翻转注射器，使得使帽面向天花板，以及松开注射器帽，以及通过从注射器中排出尽可能多的空气来最小化空气空间。然后，将注射器帽拧紧，直到用手指拧紧帽。
表17.用来制造用于凹面注射器的固体组分的组分
Figure BDA0003127759390000831
表18.用于制造试剂盒的材料，包括供应商、零件号和批号。
Figure BDA0003127759390000841
注射器试剂盒制备的实施例
开发了另一种注射器试剂盒，其中固体组分、白色粉末的混合物储存于一个凹面注射器中。使用标准的凸面注射器吸取药物溶液，诸如包含Kenalog的药物溶液。将两个注射器连接，并混合内容物以产生液体聚合物。然后将液体聚合物递送至目标部位。
制备试剂盒所需的组分在表17和表18中公开。为了准备将试剂盒的粉末组分填充到凹面注射器中，移除5mL凹面鲁尔锁注射器的柱塞，并用适当的帽对注射器加帽。将8臂-20k-AA(0.0125g，可接受的重量范围为0.012g至0.013g)、8臂-20k-NH2(0.075g，可接受的重量范围为0.007g至0.008g)、4臂-20k-SGA(0.040g，可接受的重量范围为0.040g至0.042g)以及0.018g的冷冻干燥的磷酸盐缓冲剂粉末(0.043g，可接受的重量范围为0.017g至0.022g)的每一者都仔细称量出并倒入注射器中。然后将注射器以5至10L/min的速率用氮气/氩气冲洗约10秒，并更换柱塞以密封内容物。然后翻转注射器，使得使帽面向天花板。然后松开注射器帽并通过从注射器中排出尽可能多的空气来最小化注射器中的空气空间。然后，将注射器帽拧紧，直到用手指拧紧帽。
实施例14：用于制备聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质的通用程序
通过将0.028g的8臂-AA-20K、0.012g的8臂-NH2-20K和0.080g的4臂-SGA-20K混合，来制备聚二醇基的生物相容性预制剂。将2.50mL培养基添加到制剂中。将制剂混合约10秒并使用机械高精度移液管移取出1mL混合物的溶液。聚二醇基的生物相容性预制剂组分聚合，以形成聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质。收集1mL液体的聚合时间，以及然后用剩余液体的流动不足进行验证。
实施例15：用于制备聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质和干细胞的通用程 序
通过将0.0125g的8臂-AA-20K、0.0075g的8臂-NH2-20K和0.040g的4臂-SGA-20K混合，来制备聚二醇基的生物相容性预制剂。将1.0mL培养基添加到制剂中。将制剂混合约10秒并使用机械高精度移液管移取出1mL混合物的溶液。聚二醇基的生物相容性预制剂组分聚合，以形成聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质。收集1mL液体的聚合时间，以及然后用剩余液体的流动不足进行验证。将聚合的聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质的各种尺寸切片放置在24孔板的不同孔中。将0.5mL的成体间充质干细胞以不同的密度接种到聚合物基质上。干细胞扩散并被掺入到聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质中。通过在添加干细胞后第10天移除聚合物基质的切片并使用切片扩增培养基中的细胞，表明了干细胞掺入聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质中。如由它们在培养中增殖的能力所证明的，被掺入的干细胞保持活力。
实施例16：用于制备聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质和干细胞的通用程 序
通过将0.0125g的8臂-AA-20K、0.0075g的8臂-NH2-20K和0.040g的4臂-SGA-20K，来制备聚二醇基的生物相容性预制剂。将包含成体间充质干细胞的1.0mL培养基添加到制剂中。将制剂混合约10秒并使用机械高精度移液管移取出1mL混合物的溶液。聚二醇基的生物相容性预制剂组分聚合，以形成聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质。收集1mL液体的聚合时间，以及然后用剩余液体的流动不足进行验证。
在聚二醇基的生物相容性预制剂的化合物的组合期间的任何点处，可以向制剂中添加附加组分。当添加附加组分时，制剂可以是固体、液体、聚合的、胶凝的或其任何组合。附加组分可与制剂组合或扩散通过制剂，并与制剂一起保留确定的一段时间。在一个实例中，形成聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质，然后添加生长因子。生长因子被掺入到聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质中。附加组分包括但不限于：生物分子、抗生素、抗癌剂、麻醉剂、抗病毒剂或免疫抑制剂。
实施例17：聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质中的细胞的生存力
制备间充质干细胞在D15(DMEM，高葡萄糖，15％胎牛血清)中的单细胞悬浮液并计数细胞。将2x104/mL密度的1mL细胞添加到50mL管中。将细胞维持在室温，并在添加到预制剂之前制备。通过在凹面注射器中将0.0125g的8臂-AA-20K、0.0075g的8臂-NH2-20K和0.040g的4臂-SGA-20K混合，来制备包含聚二醇基的生物相容性预制剂的凹面注射器。将18G针附接至凸面注射器，并且凸面注射器填充有1mL PBS。下一步在90-120秒内进行。从凸面注射器中移除针，并将凸面注射器附接至包含预制剂的凹面注射器。将PBS从凸面注射器推入凹面注射器，并通过将PBS从一个注射器反复推到另一个注射器开始混合过程，其中20次冲程足以进行混合。在最后冲程后，将全部内容物推入凸面注射器中。将18G针附接至凸面注射器，并且将液体预制剂喷射到包含1mL间充质干细胞的50mL管中。当液体预制剂被喷射到管中时，细胞被小心地混合。小心确保细胞不会被针吸入混合，因为这可能诱导细胞应激。
将包含间充质干细胞的预制剂的等分试样以50、100、200和400μL放置于4-腔室组织培养载玻片的腔室中。使预制剂胶凝2分钟。将200μL的D15添加到每个腔室中。这些载玻片中的三个是为三个时间点准备的：0、2和24小时。用膜渗透性3',6'-二(O-乙酰基)-2',7'-双[N,N-双(羧甲基)氨基甲基]荧光素、四乙酰氧基甲酯和膜不渗透性乙锭同二聚体-1、1μl/ml碘化丙啶，将细胞染色。使用明视野和荧光显微法对细胞进行成像。活细胞发绿色荧光，而死细胞发红色荧光。在2小时的时间点，在多个视野中仅观察到一个死细胞。一个活细胞具有点状细胞质。剩余的细胞是有活力的，并且在水凝胶聚合物基质中具有典型的球体形态。在24小时时间点，超过95％的细胞是有活力的。
实施例18：确定细胞在聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质中的特性的通用 程序
在与生物相容性水凝胶聚合物基质结合后，对间充质干细胞的增殖率、生存力和结构特征进行评估。
为了测量间充质干细胞的增殖率，进行细胞增殖测定。制备如实施例14中所述的生物相容性预制剂，该生物相容性预制剂包括聚二醇基的化合物和合适的缓冲剂。将100μl的预制剂涂覆在24孔板上，以得到<5mm厚的涂层。将干细胞以各种细胞密度(1x103、5x103、10x103和20x103个细胞)接种到被涂覆的板上。在37℃、5％CO2下将细胞在生长培养基中孵育。对于每个样品，在接种后第2、7和10天进行CellTiter
Figure BDA0003127759390000861
AQueous Non-Radioactive(MTS)测定以确认细胞正在增殖。从每个孔中移除生长培养基并用500μl的新鲜培养基替换，并在37℃在5％CO2中孵育至少1小时。将100μl的MTS试剂添加到每个孔中，并在37℃下在5％CO2中孵育3小时。使用酶标仪测量490nm处的吸光度并记录。具有制剂但没有任何细胞的孔用作空白。类似地，只有培养没有任何细胞的孔用作空白。通过减去空白获得每个样品的读数。绘制了吸光度对比时间的图。吸光度与细胞数目成正比，其中吸光度的显著增加表明细胞生存力和增殖。计算增殖的倍数变化。
为了证明成体间充质干细胞的生存力，如本实施例中先前所述，在第2、7和10天对被接种于被涂覆的24孔板上的细胞进行染色测定。移除培养基并用磷酸盐盐水缓冲剂洗涤细胞两次。将包括celcein-am(10μg/ml)和碘化丙啶(100μg/ml)的混合物的0.5ml染色溶液添加到每个孔中，并将板在37℃下孵育5-10分钟。用磷酸盐盐水缓冲剂洗涤细胞并立即成像。活细胞发绿色荧光，而死细胞发红色荧光。
为了证明成体间充质干细胞保持其结构，如本实施例中先前所述，对被接种于被涂覆的24孔板的细胞进行染色测定。移除培养基并用磷酸盐缓冲剂洗涤细胞两次。将细胞在室温下用4％多聚甲醛固定10分钟，然后用磷酸盐缓冲剂洗涤两次。向洗涤过的细胞中添加细胞质WGA染色剂(麦胚凝集素；488绿色荧光)，并将细胞在室温下孵育10分钟。移除染色剂并用磷酸盐缓冲剂洗涤细胞两次。将细胞核TO-PRO-3碘化物染色剂(红色荧光)添加到细胞中，并将细胞在室温下孵育10分钟。移除染色剂并用HBSS缓冲剂洗涤细胞两次。将抗褪色试剂Pro-long gold添加到细胞中，并用盖玻片覆盖细胞。进行3D共聚焦显微术以可视化细胞的结构和粘附。通常，干细胞保持其理化特性。
实施例19：从聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质的细胞洗脱
制备实施例15的聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质。使用表13的预制剂化合物和细胞，来制备附加的聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质。将聚合物基质称重并放置于不同的Falcon管中。在falcon管中添加两ml缓冲剂/gm的聚合物基质。将falcon管放置于保持在37℃的水浴中。24小时后，小心移除缓冲剂并用新鲜缓冲剂替换以保持恒定体积。重复萃取过程直到每种聚合物基质完全溶解。聚合物基质在两周内溶解。
对具有不同生物相容性预制剂组分的细胞的洗脱行为进行测试。细胞洗脱图因不同的生物相容性预制剂组分而不同。细胞可以在保持聚合物基质的同时扩散，在聚合物基质或其任何组合降解时释放。可选择生物相容性预制剂组分的组成以控制细胞在预定时间的释放。
在一些实例中，本文所述的含细胞的聚合物基质进一步包括附加组分，诸如缓冲剂、生长因子、抗生素或抗癌剂。可以改变生物相容性预制剂组分和附加组分的组成，以控制细胞和/或附加组分的释放。
在一些实例中，该实施例中所述的任何含细胞的聚合物基质的细胞可以以取决于聚合物基质的孔大小的方式从聚合物基质中释放。在一些实例中，细胞在从聚合物基质中释放后保持活力。
实施例20：用于疾病治疗的聚二醇基的生物相容性预制剂
在1.0mL水存在下，将包括0.0125g 8臂-AA-20K、0.0075g 8臂-NH2-20k、0.040g 4臂-SGA-20K、间充质干细胞和合适培养基的聚二醇基的生物相容性预制剂组合。将液体制剂通过直接注射至肝中的组织损伤的部位来递送。聚二醇基的生物相容性预制剂混合物在递送的部位处体内聚合，以在4分钟内在目标部位处形成聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质。聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质的培养基组分被配置来在施用至目标部位期间和之后影响干细胞周围的物理、化学和生物环境。
聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质保留在目标部位处，其中干细胞在两周时间段内被释放。通过结合适当的物理和细胞信号，被释放的干细胞需要与目标组织相互作用和整合。因此，聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质的培养基包括修饰因子，诸如对成功组织生成关键的生物活性蛋白质。间充质干细胞在7和14天之间开始在目标部位处分化，导致改善肝功能。
实施例20：用于疾病治疗的聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质
通过将1mL水添加到预制剂中来制备聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质，该预制剂包括0.0125g 8臂-AA-20K、0.0075g 8臂-NH2-20k、0.040g 4臂-SGA-20K、间充质干细胞和合适的培养基。在胶凝完成后，水凝胶聚合物基质被直接递送至肝中的组织损伤的部位。聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质的培养基组分被配置来在施用至肝中的目标部位期间和之后影响干细胞周围的物理、化学和生物环境。
聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质保留在目标部位处，其中干细胞在两周时间段内被释放。通过结合适当的物理和细胞信号，被释放的干细胞需要与目标组织相互作用和整合。因此，聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质的培养基包括修饰因子，诸如对成功组织生成关键的生物活性蛋白质。间充质干细胞在7和14天之间开始在目标部位处分化，导致改善肝功能。
实施例21：用于递送生长因子的聚二醇基的生物相容性聚合物基质
在2.5mL水存在下，将包括0.028g 8臂-AA-20K、0.012g 8臂-NH2-20k、0.08g 4臂-SGA-20K、生长因子和缓冲剂的聚二醇基的生物相容性预制剂组合。将液体制剂通过直接注射至组织损伤的部位来递送。聚二醇基的生物相容性预制剂混合物在递送的部位处体内聚合，以在目标部位处形成聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质。聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质被配置来在目标部位处释放生长因子。生长因子被配置来将细胞从身体募集到聚合物基质部位，其中被募集的细胞可以在聚合物基质上并遍及聚合物基质形成组织。
在聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质中掺入生长因子的替代方案是将编码基因和哺乳动物启动子的DNA质粒整合到聚合物基质中。具有DNA程序的聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质的递送，定位细胞以产生它们自己的生长因子。
实施例22：孔大小确定
孔径由组合的组分的每个臂的分子量进行估计。孔径是基于每个臂的PEG单元数和0.252nm的碳-碳-碳键长度和110°键角计算的。这假定了完全伸展链，它解释了用以形成孔网络的所有官能末端基的键角和完全反应性。通过将孔大小与生物相容性水凝胶溶胀比的倒数相关联，进一步修正孔径：
ξ≈L*(Vp/Vs)-1/3 (方程1)
其中Vp是聚合物的体积，Vs是溶胀的凝胶的体积，L是计算的孔径，且ξ是溶胀的孔径。基于平衡溶胀实验，估计Vp与Vs的比率为大约0.5。
对于具有反应性酯的多组分混合物的情况，使用具有酯的每种组分的加权平均值。例如，对于由4臂-20k-AA和8臂-20k-NH2与4臂-20k-SGA构成的聚合物，将获得自4臂-20k-AA和4臂-20k-SGA的孔大小与获得自8臂-20k-NH2和4臂-20k-SGA的孔大小相平均。
实施例23：用激光治疗伤口
用如本文所提供的水凝胶绷带(诸如来自8-臂-AA-20K、8-臂-NH2-20K和4-臂-SGA-20K聚合的水凝胶形式)治疗伤口。组合物还可具有粘度剂，诸如HPMC和磷酸盐缓冲剂。组合物还可具有透明质酸钠。在用水凝胶用绷带包扎后，用激光穿过绷带治疗伤口。令人惊讶的是，激光有效促进愈合。
本发明实施方式和实施例证明了令人惊讶和出乎意料的结果，其证明了可以使用激光穿过水凝胶绷带。

Claims (35)

1.一种治疗受试者上的伤口的方法，所述方法包括使被水凝胶绷带覆盖的伤口与激光脉冲接触来治疗所述伤口，其中在所述激光脉冲被施加到所述伤口时未移除所述水凝胶绷带。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水凝胶绷带是全合成、聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质，所述基质包括全合成、聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物，所述水凝胶聚合物包括至少一种第一单体单元，所述至少一种第一单体单元通过至少一个酰胺键、硫酯键或硫醚键键合至至少一种第二单体单元，其中所述聚合物形成覆盖所述伤口的所述基质。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，权利要求1所述的聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质，其中所述至少一种第一单体单元是PEG基的且全合成的，并且其中所述至少一种第二单体单元是PEG基的且全合成的。
4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一单体单元衍生自多臂-(5-50k)-SH、多臂-(5-50k)-NH2或多臂-(5-50k)-AA单体，并且所述第二单体单元衍生自多臂-(5-50k)-SG、多臂-(5-50k)-SGA或多臂-(5-50k)-SS单体。
5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一单体单元衍生自4臂-5k-SH、4臂-2k-NH2、4臂-5k-NH2、8臂-20k-NH2、4臂-20k-AA或8臂-20k-AA单体，并且所述第二单体单元衍生自4臂-10k-SG、8臂-15k-SG、4臂-20k-SGA或4臂-20k-SS单体。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水凝胶绷带包括由8-臂-AA-20K、8-臂-NH2-20K和4-臂-SGA-20K的混合物形成的水凝胶。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述水凝胶由进一步包括HPMC、无水磷酸二氢钠和/或无水磷酸氢二钠的混合物形成。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述混合物进一步包括水或透明质酸钠。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水凝胶由全合成聚二醇基的生物相容性预制剂制备，所述预制剂包括：
(a)包括多于一个亲核基团的至少一种全合成聚二醇基的第一化合物；以及
(b)包括多于一个亲电基团的至少一种全合成聚二醇基的第二化合物；
其中所述聚二醇基的生物相容性预制剂至少部分地聚合和/或胶凝，以在伤口部位的部位处形成聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质。
10.根据权利要求2所述的方法，其中，所述预制剂的第一单体第一单元是多臂-(5-50k)-SH、多臂-(5-50k)-NH2、多臂-(5-50k)-AA或其组合，并且所述预制剂的第二单体单元是多臂-(5-50k)-SG、多臂-(5-50k)-SGA、多臂-(5-50k)-SS或其组合。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一化合物是4臂-5k-SH、4臂-2k-NH2、4臂-5k-NH2、8臂-20k-NH2、4臂-20k-AA、8臂-20k-AA及其组合，并且所述第二化合物是4臂-10k-SG、8臂-15k-SG、4臂-20k-SGA、4臂-20k-SS或其组合。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一化合物是8臂-20k-NH2和/或8臂-20k-AA，并且所述第二化合物是4臂-20k-SGA。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述聚二醇基的生物相容性预制剂胶凝以在所述伤口的部位处在约20秒和10分钟之间内形成聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水凝胶聚合物衍生自8臂PEG乙酸胺(8臂-20k-AA)和8臂PEG胺(8臂-20k-NH2)的所述第一单体单元；以及4臂PEG琥珀酰亚胺戊二酰胺(4臂-20k-SGA)的所述第二单体单元。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，权利要求1所述的聚二醇基的生物相容性水凝胶聚合物基质，其中所述8臂PEG乙酸胺是8臂PEG乙酸胺(六甘油)HCl盐，MW 20000，或8臂PEG乙酸胺(六甘油)TFA盐，MW 20000。
16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，8臂-20k-AA与8臂-20k-NH2的比率为约1:1、70:30或75:25。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述激光脉冲的波长为约630至约685nm或约700至约1000nm。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述激光脉冲的波长为约660nm或约780nm。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述激光脉冲的波长为约650、810、980、915等。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述激光脉冲以约1至约999毫秒进行脉冲。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述激光脉冲用于递送约20J/cm2的总剂量。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述激光脉冲用于递送约1.3J/cm2至约3J/cm2的剂量。
23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，穿过所述水凝胶绷带施用所述激光脉冲至所述受试者。
24.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，穿过所述绷带每天一次施用所述激光脉冲，持续5、6、7、8、9、10、11、12、13或14天。
25.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，以约1J/cm2的剂量施用所述激光脉冲。
26.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法导致刺激在所述伤口的部位处的所述受试者中的成纤维细胞发育。
27.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法导致刺激在所述伤口的部位处的所述受试者中的血管生成发育。
28.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法导致在所述伤口的部位处的所述受试者中的毛细血管的形成。
29.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述伤口是烧伤、跌打损伤、割伤、撕裂伤、擦伤、刺伤或撕脱伤。
30.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水凝胶绷带包括银。
31.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水凝胶绷带不含任何活性成分。
32.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法治疗或预防所述伤口的感染。
33.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法抑制所述伤口中存在的细菌的生长。
34.根据权利要求1所述的方法，其中，穿过所述水凝胶绷带传输来自所述激光的所述剂量，以治疗或预防所述伤口中的感染。
35.根据权利要求1所述的方法，其中，穿过所述水凝胶绷带传输来自所述激光的所述剂量，以抑制所述伤口中存在的细菌的生长。
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