CN116473946A - 用于治疗和预防手术部位感染的组合物和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于治疗和预防手术部位感染的组合物和方法。本发明提供了用于预防、抑制或治疗与手术操作相关的手术部位感染的方法，其包括向手术部位应用完全或部分被基质组合物浸渍和/或包被其表面的生物相容的、可生物降解的基材，所述基质组合物在手术部位提供至少一种药学活性剂的局部受控且延长的释放。

Description

用于治疗和预防手术部位感染的组合物和方法

本申请是申请日为2015年09月27日，申请号为201580062206.X，发明名称为“用于治疗和预防手术部位感染的组合物和方法”的申请的分案申请。

本申请要求于2014年10月2日提交的并且题目为“COMPOSITIONS AND METHODSFOR THE TREATMENT AND PROPHYLAXIS OF SURGICAL SITE INFECTIONS”的美国临时申请第62/058809号的权益，其内容通过引用并入本文。

发明领域

本发明总体涉及持续释放组合物及其用于预防和治疗手术部位感染的用途。

发明背景

手术部位感染(SSI)，在手术程序的30天内位于手术切口处或在手术切口周围的感染，是经常发生的医疗相关感染，占所有院内感染的15％并且代表手术患者中最常见的院内感染。增加的致病率和死亡率与SSI相关，其范围从与浅表皮肤感染相关的伤口渗液到危及生命的状况诸如严重脓毒症。SSI造成医疗系统的经济负担增加，包括额外的术后住院时间和费用。

手术部位感染的发生由存在于手术区域的并且耐受所施用的抗微生物剂的污染物引起。在大多数SSI病例中，病原体来源是患者皮肤、粘膜或中空脏器的天然菌群。当皮肤被切开时，下层的组织被暴露于上层的的内源性菌群。金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)是SSI中经常分离的有机体，占医院中发生的SSI的15-20％；有规律地从SSI中分离的其他生物体包括革兰氏阴性杆菌、凝固酶阴性葡萄球菌(coagulase-negativestaphylococci)、肠球菌属种(Enterococcus spp.)和大肠杆菌(Escherichia coli)。耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)是越来越重要的病原体，其在美国和欧洲引起超过50％的金黄色葡萄球菌医院获得性感染，并且由于多抗生素耐药性而对治疗提出了挑战。酵母菌种和病毒病原体也构成风险。

手术部位感染在骨科手术、脊椎手术、消化系统的操作、心脏手术、乳腺手术以及涉及皮肤切口的许多其他临床程序中展现重要的临床问题。例如，具有达到40％的高致病率和死亡率的心脏手术后严重并发症是胸骨切开术(sternotomy)伤口部位感染(纵隔炎(Mediastinitis))。患有胸骨伤口感染的患者需要更长的住院时间、重复的手术干预、长期抗生素治疗、对生活质量的严重损害以及对患者的巨大痛苦。预计这些患者对健康系统的治疗费用和财务负担是经历心内直视手术(open cardiac surgery)的、没有任何发生的感染的患者的3倍。

通常生物膜在手术部位定殖使得它们耐受抗微生物剂和其它干预措施诸如旨在治疗伤口感染的手术清创。确实，近年来，尽管开发了新手术技术、新抗生素、用于术后感染诊断的新技术和伤口护理技术，手术部位感染的发生率依然没有降低。

属于本发明的一个发明人和其他人的国际公开第WO 2010/007623号(其内容通过引用并入本文)公开了用于控制释放活性成分的药物递送组合物，所述药物递送组合物包含具有可生物降解的聚合物的基于脂质的基质。这些药物递送组合物能够捕获大量的生物活性分子，并以预编程的速率释放它们，持续从数天至数月的范围的时间。

属于本发明的发明人的国际公开第WO 2014/020610号(其内容通过引用并入本文)公开了用于治疗骨空隙(bone void)和骨缺损(bone defect)的组合物、方法和医疗设备，其包括向骨空隙或骨缺损部位施用包含基质的组合物，该组合物在该骨空隙部位提供至少一种抗生素剂的局部延长释放。

手术部位感染仍然是医疗保健系统的主要问题。在该领域存在对于在手术部位局部预防和治疗手术部位感染的治疗的需求。

发明概述

本发明提供了用于预防、抑制或治疗与手术操作相关的手术部位感染的方法，其包括向手术部位应用完全或部分被基质组合物浸渍和/或包被其表面的生物相容的、可生物降解的基材的步骤，所述基质组合物在手术部位提供至少一种药学活性剂的局部受控且延长的释放。具体地，基质组合物包含(a)生物相容性聚合物，(b)第一脂质组分，其包含固醇，(c)第二脂质组分，其包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂；和(d)药学活性剂，其选自由以下组成的组：抗生素剂、防腐剂、抗炎剂、抗真菌剂及其任何组合。

本文所述的完全或部分被基质组合物浸渍和/或包被其表面的基材旨在用于在手术程序期间局部施用至软组织和实质器官，并通过降低整体术后感染率和通过减少或消除在手术前可能存在的软组织感染来提供局部感染的预防和治疗。根据一些实施方案，本文描述的被药物包被的基材预防或抑制可以在手术部位及其附近形成的生物膜的形成，由此预防或抑制手术部位感染。抑制手术部位的生物膜形成指的是抑制生物膜在表面诸如生物组织和/或可能在手术期间使用的材料或设备(例如伤口组织、坏死细胞、生物材料和手术植入物(例如缝线和硬质物件-不锈钢丝))上的形成。根据一些实施方案，本文公开的被药物包被的基材能够消除存在的生物膜。

在其应用于手术部位后，本文所述的完全或部分被基质组合物浸渍和/或包被其表面包被的基材提供了药物在手术部位及其周围的预定的、延长时间的局部受控释放，优选地在数天至数周之间，从而预防或消除组织感染。

根据本发明的一些实施方案，完全或部分被基质组合物浸渍或包被的基材优选地在用可能在受试者中引起感染和/或形成生物膜的方法治疗受试者之前或期间，被施用至患感染或具有发生感染风险的受试者。根据一些实施方案，此类方法可以是任何手术程序，诸如骨科手术操作(例如髋关节成形术(hip arthroplasty)、膝关节成形术、全关节置换术、外伤)、脊椎手术操作、消化系统器官的手术操作(例如食道、胃、小肠、大肠、直肠、结肠、阑尾、肝、胰腺、胆囊、胃溃疡、胃癌程序、开放胃旁路术(open gastric bypass)、阑尾切除术、结肠切除术、胆囊切除术、迷走神经切断术(vagotomy)、开放胆道程序(open billarytract procedure)、小肠程序、结肠直肠程序)、心脏程序(例如冠状动脉旁路术(coronaryartery bypass)、心胸移植程序、心脏设备插入程序)、疝修复、血管程序、剖腹产术(ceasarian)、前列腺切除术、产科和妇科手术操作(例如子宫切除术(hysterectomy))、头颈癌手术、移植手术(例如肺、肝、胰腺、肾)、神经外科手术(例如深部脑电刺激植入(deepbrain stimulation implant))和整形手术(例如乳房再造术、乳房切除术)。

用于预防或抑制手术部位感染的方法可用于在被污染的或可能被污染的手术中预防或抑制术后感染，其中术后感染可以是浅表切口感染、深切口感染和器官/间隙感染中的任一种。还公开了用于治疗包括术前、术中和/或术后感染的手术部位感染的方法。所述术前感染和/或术后感染可以与生物膜形成相关。术前感染可以包括与器官、组织或身体系统(例如骨骼、皮肤、腹部、尿道等)中的疾病或状况有关的生物膜形成。此类疾病或状况可以选自例如与医疗设备相关的感染、骨科植入物感染、胆管支架和导管相关的感染。

根据本发明的实施方案，抑制、预防手术部位感染的方法和用于治疗手术部位感染的方法可以是用于减少细菌接种的标准程序诸如恰当的手术部位准备、全身性预防性抗生素、细胞疗法和通过围术期补氧加强宿主、维持正常体温和血糖控制的补充。

根据一些实施方案，本发明提供了完全或部分被基质组合物浸渍或包被其表面的基材，所述基质组合物包含(a)生物相容性聚合物，(b)第一脂质组分，其包含与生物相容的聚合物非共价缔合的固醇，(c)第二脂质组分，其包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂；和(d)抗生素剂、防腐剂、抗炎剂、抗真菌剂中的至少一种或其任何组合，所述经包被的基材适用于局部施用至手术部位并且能够预防或治疗手术部位感染。根据一些实施方案，基质组合物提供药学活性剂在手术部位的持续释放。

根据一些实施方案，在本文所述的组合物和方法中使用的基材是可生物吸收的亲水性材料，其具有生物相容性(即毒性低、在活体中仅显示低异物反应并且可具有与身体组织的良好亲和性)、可生物吸收性(即可生物降解性)和亲水性，但在水中具有低溶解度或在水中不可溶，并且还在环境温度下具有固体形状和可成形性。具有这些性质的任何材料可以被无限制地使用。根据本发明的一些实施方案，可生物吸收的亲水性材料包括无机基材、天然聚合物基材及其合成衍生物。无机基材的非限制性实例包括羟基磷灰石、氟磷灰石、氧基磷灰石、硅灰石、磷灰石/硅灰石玻璃陶瓷、钙长石、氟化钙、硫酸钙、碳酸钙、磷酸四钙、α-磷酸三钙(α-TCP)、β-磷酸三钙(β-TCP)、无定形磷酸钙、磷酸二钙、氟硅钙钠石、失透石、硅碱钙石、金云母、三斜磷钙石、透磷钙石、磷酸八钙、白磷钙石、堇青石、块磷铝矿、硅钙钠石、磷酸晶体、磷酸氢二钠和基于磷酸盐的其他生物陶瓷。天然聚合物基材的非限制性实例包括明胶、透明质酸、透明质酸衍生物诸如透明质酸的聚离子复合物、海藻酸三乙醇胺、酪蛋白、角蛋白、肌球蛋白和/或丝心蛋白、胶原、胶原衍生物诸如琥珀酰化胶原或甲基化胶原、硫酸软骨素、壳聚糖、壳聚糖衍生物诸如甲基吡咯烷酮-壳聚糖、聚氨基半乳糖胺。根据一些实施方案，基材是水溶性合成聚合物诸如聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚丙烯酸(PAA)、N-(2-羟基丙基)甲基丙烯酰胺(HPMA)、聚(2-烷基-2-噁唑啉)、聚磷酸酯(polyphosphoester)(PPE)、聚磷酸盐(polyphosphate)和聚膦酸酯/盐(polyphosphonate)。根据某些实施方案，基材是聚乙烯醇(PVA)。根据一些实施方案，基材是可生物吸收的疏水性材料诸如例如选自由以下组成的组的可生物降解的聚酯：PLA(聚乳酸)、PGA(聚乙醇酸)、PLGA(聚(乳酸-乙醇酸共聚物))及其组合。

在一些实施方案中，基材是致密的。在一些实施方案中，基材是多孔的。在一些实施方案中，基材被成形为颗粒(particle)(或颗粒(granule))的形式。基材颗粒通常是球形的或类似球形的。在一些实施方案中，基材颗粒(其不需要为球形和/或类似球形的但优选为球形的和/或类似球形的)可以具有例如以下的平均直径：至少约30μm、至少约40μm、至少约50μm、至少约60μm、至少约70μm、至少约80μm、至少约90μm、至少约100μm、50μm和200μm之间、50μm和180μm之间、70μm和150μm之间以及80μm和120μm之间、50μm和100μm之间以及70μm和100μm之间、不超过约500μm、不超过约400μm、不超过约350μm、不超过约300μm、不超过约250μm、不超过约200μm、不超过约180μm、不超过约150μm、不超过约140μm、不超过约130μm、不超过约120μm、不超过约110μm、不超过约100μm。根据一些实施方案，基材颗粒呈粉末形式。根据一些实施方案，基材可以具有任何形状(例如海绵状、网状、片状或纤维状)。本领域技术人员理解，基材的形状和/或尺寸可以在用基质组合物包被或浸渍之前或之后根据需要(例如切口的类型、尺寸和位置)调节。每种可能性代表本发明的单独的实施方案。

在一些实施方案中，包被基质组合物中的生物相容性聚合物包含选自由以下组成的组的聚酯：PLA(聚乳酸)、PGA(聚乙醇酸)、PLGA(聚(乳酸-乙醇酸共聚物))及其组合。根据一些实施方案，生物相容性聚合物构成基质的5％-30％。根据一些实施方案，生物相容性聚合物是聚乙二醇(PEG)，优选具有最高达10,000道尔顿的分子量(包括端点)的PEG。

根据特定实施方案，第一脂质包含至少一种固醇。在一些实施方案中，固醇是植物固醇。在一些实施方案中，固醇是动物固醇。根据具体的实施方案，固醇是胆固醇。在一些实施方案中，第一脂质组分包含固醇的混合物。在一些实施方案中，第一脂质组分基本上不含非固醇脂质。在一些实施方案中，第一脂质组分构成基质的5％-40％(w/w)。在一些优选的实施方案中，固醇是胆固醇并且构成所述基质组合物的总脂质含量的最高达50％(w/w)。总脂质含量指基质组合物中所有脂质的总质量，例如，第一脂质组分、第二脂质组分和包含于基质组合物中的任何另外的脂质添加物。根据特定实施方案，第一脂质和聚合物是非共价缔合的。

在一些实施方案中，磷脂的脂肪链各自含有至少12个碳原子。在一些实施方案中，磷脂的脂肪酸链各自含有不超过18个碳原子。在一些实施方案中，磷脂的脂肪酸链是完全饱和的。在一些实施方案中，磷脂肪酸链的至少一个是不饱和的(例如含有至少一个双键)。在一些实施方案中，两条磷脂脂肪酸链都是不饱和的。在一些实施方案中，第二脂质包含选自由以下组成的组的磷脂：磷脂酰胆碱、磷脂酰胆碱的混合物、磷脂酰乙醇胺及其组合。根据一些实施方案，第二脂质包含磷脂酰胆碱的混合物。根据一些实施方案，第二脂质组分还包含选自由以下组成的组的另外的磷脂：磷脂酰丝氨酸、磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇。在一些实施方案中，第二脂质组分构成基质组合物的30％-80％(w/w)。

在一些实施方案中，药学活性剂被掺入至基质组合物中。根据某些实施方案，药学活性剂是抗生素剂。根据某些实施方案，药学活性剂是防腐剂。根据某些实施方案，药学活性剂是抗炎剂。根据某些实施方案，药学活性剂是甾族化合物或非甾族抗炎药。

根据一些实施方案，药学活性剂构成基质组合物的1％-20％(w/w)。根据一些实施方案，药学活性剂构成基质组合物的约5％-15％(w/w)。根据某些典型实施方案，药学活性剂构成基质组合物的约8％-12％(w/w)。

根据一些实施方案，用于预防和/或治疗手术部位感染的经包被的基材包含约60-90％(w/w)之间的基材和10-40％(w/w)的本文所述的基质组合物。根据一些实施方案，经包被的基材包含约70-90％(w/w)之间的基材和10-30％(w/w)的基质组合物。根据一些实施方案，经包被的基材包含约80-90％(w/w)之间的基材和10-20％(w/w)的基质组合物。根据一些实施方案，经包被的基材包含约85-90％(w/w)之间的基材和10-15％(w/w)的基质组合物。

在一些实施方案中，包被基质组合物具有高度组织的多层结构，其中聚合物和脂质以多个交替层的形式被组织。根据一些实施方案，基质组合物包含没有内部空隙和/或自由体积的连续结构。根据一些实施方案，基质组合物是脂质饱和的，表明聚合物层或聚合物骨架之间的空间被与药剂组合的脂质分子填充到另外的脂质部分不再能够以可察觉的程度掺入基质中的程度。

在一些实施方案中，基质组合物能够以零级动力学释放至少30％的药剂。不囿于特定理论或作用机制，认为本发明的基质组合物的该有组织的结构或亚结构是一种或更多种药物在基质制剂被水合后以零级释放速率从基质制剂中释放的主要原因之一。因此，零级释放速率可以归因于药物与制剂组分一起从脂质和聚合物的高度组织的层的一个或更多个水合表面层的缓慢且连续的“剥离”。根据一些实施方案，本发明的基质是防水的。这样水不能容易地(如果真会发生的话)扩散到基质中，并且捕获在层之间的药学活性剂不能容易地(如果真会发生的话)扩散出基质。根据一些实施方案，当基质的表面逐渐降解时，药物从本文公开的基质组合物中释放，因此使得范围从数天至数周的延长释放是可能的。由于包被或浸渍基材的疏水性基质组合物，生物相容性基材自身在药剂释放期间保持其三维结构。基质组合物的逐渐降解将最终导致基材表面的暴露。可生物降解的基材暴露于体液将引发其降解和清除，在治疗的手术部位不留下痕迹。在特定实施方案中，本发明提供了用于抑制、预防或治疗与手术操作相关的手术部位感染的方法，包括向手术部位应用完全或部分被基质组合物浸渍和/或包被其表面的可生物降解的基材，所述基质组合物包含：(a)可生物降解的聚酯；(b)固醇；(c)磷脂酰胆碱，其具有含至少14个碳的脂肪酸部分；和(d)抗生素剂。在另一个实施方案中，基质组合物包含按基质的重量计至少50％的脂质。在另一个实施方案中，基质组合物包含按基质的重量计至少40％的磷脂。在一些实施方案中，可生物降解的缓释涂层制剂包含按基质重量计的至少10％的聚合物。在一些实施方案中，可生物降解的缓释涂层制剂(基质)包含按基质重量计的至少5％的抗生素。在另一个实施方案中，基质组合物是均匀的。在一些实施方案中，聚合物、与其非共价缔合的固醇和磷脂形成基本上不含水的、结构上有序的脂质饱和基质组合物。根据某些实施方案，用基质组合物包被/浸渍的基材选自磷酸三钙颗粒或聚乙烯醇颗粒。

根据一些实施方案，基质组合物包含：(a)可生物降解的聚酯，其选自PLA、PGA和PLGA；(b)胆固醇，其与该可生物降解的聚酯非共价缔合；(c)至少一种磷脂，其具有含16-18个碳的脂肪酸部分；和(d)抗生素剂。在另一个实施方案中，基质组合物包含按基质的重量计至少50％的脂质。在另一个实施方案中，基质组合物包含按基质的重量计至少40％的磷脂。在一些实施方案中，可生物降解的缓释涂层制剂包含按基质重量计的至少10％的聚合物。在一些实施方案中，可生物降解的缓释涂层制剂(基质)包含按基质重量计的至少5％的抗生素。在一些实施方案中，磷脂是磷脂酰胆碱。在一些实施方案中，磷脂酰胆碱是磷脂酰胆碱的混合物。在一些实施方案中，磷脂酰胆碱具有饱和脂肪酸部分，即脂肪酸链中没有碳-碳双键。在一些实施方案中，磷脂选自由以下组成的组：DMPC、DPPC、DSPC、DOPC及其任何组合。在一些实施方案中，磷脂选自DPPC、DSPC及其任何组合。在一些实施方案中，磷脂选自DMPC、DPPC及其任何组合。在一些实施方案中，磷脂选自DMPC、DPPC、DOPC及其任何组合。在一些实施方案中，聚合物、与其非共价缔合的胆固醇和磷脂形成基本上不含水的、结构上有序的脂质饱和基质组合物。根据某些实施方案，用基质组合物包被/浸渍的基材选自磷酸三钙颗粒或聚乙烯醇颗粒。

根据一些实施方案，基质组合物包含：(a)聚乙二醇(PEG)；(b)胆固醇，其与该聚合物非共价缔合；(c)至少一种磷脂，其具有含14-18个碳的脂肪酸部分；和(d)抗生素剂。在另一个实施方案中，基质组合物包含按基质的重量计至少50％的脂质。在另一个实施方案中，基质组合物包含按基质的重量计至少40％的磷脂。在一些实施方案中，可生物降解的缓释涂层制剂包含按基质重量计的至少10％的聚合物。在一些实施方案中，可生物降解的缓释涂层制剂(基质)包含按基质重量计的至少5％的抗生素。在一些实施方案中，磷脂是磷脂酰胆碱。在一些实施方案中，磷脂酰胆碱是磷脂酰胆碱的混合物。在一些实施方案中，磷脂酰胆碱具有饱和脂肪酸部分，即脂肪酸链中没有碳-碳双键。在一些实施方案中，磷脂选自由以下组成的组：DMPC、DPPC、DSPC、DOPC及其任何组合。在一些实施方案中，磷脂选自DPPC、DSPC及其任何组合。在一些实施方案中，磷脂选自DMPC、DPPC及其任何组合。在一些实施方案中，磷脂选自DMPC、DPPC、DOPC及其任何组合。在一些实施方案中，聚合物、与其非共价缔合的胆固醇和磷脂形成基本上不含水的、结构上有序的脂质饱和基质组合物。根据某些实施方案，用基质组合物包被/浸渍的基材选自磷酸三钙颗粒或聚乙烯醇颗粒。

本发明提供一种可生物降解的基材，所述可生物降解的基材完全或部分被基质组合物浸渍和/或包被其表面，所述基质组合物提供用于抑制或预防与手术操作相关的手术部位感染的至少一种药学活性剂的局部受控且延长的释放。具体地，涂层基质组合物包含：(a)生物相容性聚合物，(b)第一脂质组分，其包含固醇，(c)第二脂质组分，其包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂；和(d)药学活性剂。

本发明还提供一种可生物降解的基材，所述可生物降解的基材完全或部分被基质组合物浸渍和/或包被其表面，所述基质组合物提供用于治疗与手术操作相关的手术部位感染的至少一种药学活性剂的局部受控且延长的释放。具体地，涂层基质组合物包含：(a)生物相容性聚合物，(b)第一脂质组分，其包含固醇，(c)第二脂质组分，其包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂；和(d)药学活性剂。

本发明还提供了一种可生物降解的基材，其完全或部分被基质组合物浸渍和/或包被其表面，所述基质组合物包含：(a)生物相容性聚合物，(b)第一脂质组分，其包含固醇，(c)第二脂质组分，其包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂；和(d)药学活性剂，用于在需要其的受试者的手术程序期间向软组织和实质器官施用所述药学活性剂。

本发明还提供了以下项目：

1.一种用于治疗或预防与手术操作相关的手术部位感染的方法，所述方法包括向所述手术部位施用完全或部分被基质组合物浸渍和/或包被其表面的可生物降解的基材的步骤，所述基质组合物包含(a)生物相容性聚合物，(b)第一脂质组分，所述第一脂质组分包含与所述生物相容性聚合物非共价缔合的至少一种固醇，(c)第二脂质组分，所述第二脂质组分包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂；和(d)药学活性剂。

2.根据项目1所述的方法，用于降低手术后整体感染率、消除手术前可能存在的软组织感染、抑制手术部位的生物膜形成和消除手术部位存在的生物膜的至少一种。

3.根据项目1所述的方法，其中所述手术操作选自骨科手术操作、脊椎手术操作、消化系统器官的手术操作、心脏程序、疝修复、血管程序、剖腹产术、前列腺切除术、产科和妇科手术操作、头颈癌手术、移植手术、神经外科手术和整形手术。

4.根据项目1-3中任一项所述的方法，在选自由以下组成的组的用于减少细菌接种的标准护理程序之外被执行：恰当的手术部位准备、全身性预防性抗生素、基于细胞的疗法和通过围术期补氧加强宿主、维持正常体温和血糖控制。

5.根据项目1至4所述的方法，其中所述可生物降解的基材选自由无机基材、天然聚合物材料、水溶性合成聚合物和可生物吸收的疏水性材料组成的组。

6.根据项目5所述的方法，其中所述可生物降解的基材是选自由以下组成的组的无机基材：羟基磷灰石、氟磷灰石、氧基磷灰石、硅灰石、磷灰石/硅灰石玻璃陶瓷、钙长石、氟化钙、硫酸钙、碳酸钙、磷酸四钙、α-磷酸三钙(α-TCP)、β-磷酸三钙(β-TCP)、无定形磷酸钙、磷酸二钙、氟硅钙钠石、失透石、硅碱钙石、金云母、三斜磷钙石、透磷钙石、磷酸八钙、白磷钙石、堇青石、块磷铝矿、硅钙钠石、磷酸晶体、磷酸氢二钠和基于磷酸盐的其他生物陶瓷。

7.根据项目5所述的方法，其中所述可生物降解的基材是选自由以下组成的组的天然聚合物材料：明胶、透明质酸、透明质酸衍生物诸如透明质酸的聚离子复合物、海藻酸三乙醇胺、酪蛋白、角蛋白、肌球蛋白和/或丝心蛋白、胶原、胶原衍生物诸如琥珀酰化胶原或甲基化胶原、硫酸软骨素、壳聚糖、壳聚糖衍生物诸如甲基吡咯烷酮-壳聚糖、聚氨基半乳糖胺。

8.根据项目5所述的方法，所述基材是水溶性合成聚合物。

9.根据项目8所述的方法，其中所述基材是聚乙烯醇(PVA)。

10.根据项目1至9中任一项所述的方法，其中所述可生物降解的基材由具有小于约200微米(μm)的平均粒度的颗粒组成。

11.根据项目10所述的方法，其中所述可生物降解的基材由具有小于约150微米(μm)的平均粒度的颗粒组成。

12.根据项目11所述的方法，其中所述可生物降解的基材由具有50-150微米(μm)的范围内的平均粒度的颗粒组成。

13.根据项目12所述的方法，其中所述可生物降解的基材由具有50-100微米(μm)的范围内的平均粒度的颗粒组成。

14.根据项目10-13中任一项所述的方法，其中所述颗粒的大部分是球形和/或类似球形的。

15.根据项目1至14中任一项所述的方法，其中所述基质组合物包含磷脂，所述磷脂选自磷脂酰胆碱或具有至少12个碳的脂肪酸部分的磷脂酰胆碱的组合。

16.根据项目15的方法，其中所述磷脂是磷脂酰胆碱或具有含14-18个碳的脂肪酸部分的磷脂酰胆碱的组合。

17.根据项目1至16中任一项所述的方法，其中所述基质组合物中的所述生物相容性聚合物是选自由PLA(聚乳酸)、PGA(聚乙醇酸)和PLGA(聚(乳酸-乙醇酸共聚物))组成的组的可生物降解的聚酯。

18.根据项目1至16中任一项所述的方法，其中所述基质组合物中的所述生物相容性聚合物是聚乙二醇(PEG)。

19.根据项目1至18中任一项所述的方法，其中所述药学活性剂选自由以下组成的组：抗生素剂、防腐剂、抗炎剂、抗真菌剂及其任何组合。

20.根据项目1至18中任一项所述的方法，其中所述药学活性剂包含多种抗生素剂。

21.根据项目1至18中任一项所述的方法，其中所述药学活性剂包含至少一种抗生素剂和至少一种抗炎剂。

22.根据项目19-21中任一项所述的方法，其中所述抗生素剂选自由以下组成的组：青霉素抗生素、头孢烯抗生素、大环内酯抗生素、四环素抗生素、磷霉素抗生素、氨基糖苷抗生素和新喹诺酮抗生素。

23.根据项目1-22中任一项所述的方法，其中所述基质组合物中的所述固醇为胆固醇。

24.根据项目1至23中任一项所述的方法，其中总脂质与所述生物相容性聚合物的重量比在1:1和9:1之间，包括端点。

25.根据前述项目中任一项所述的方法，其中经包被的基材包含约60-90％(w/w)之间的基材和10-40％(w/w)的所述基质组合物。

26.根据项目25所述的方法，其中所述经包被的基材包含约70-90％(w/w)之间的基材和10-30％(w/w)的所述基质组合物。

27.根据项目1至26中的任一项所述的方法，其中所述基质组合物基本上不含水。

28.根据项目1至27中任一项所述的方法，其中当经包被的基材被保持在水性环境中时，所述基质组合物提供所述药学活性剂的持续释放，其中所述药学活性剂的至少30％以零级动力学从所述组合物释放。

29.一种用于治疗或预防与手术操作相关的手术部位感染的方法，所述方法包括将完全或部分被基质组合物浸渍和/或包被其表面的可生物降解的基材应用于手术部位的步骤，所述基质组合物包含：(a)15-25％(w/w)的聚(乳酸-乙醇酸共聚物)(PLGA)；(b)5-15％(w/w)的胆固醇；(c)50-70％(w/w)的1,2-二棕榈酰-sn-甘油基-3-磷酸胆碱(DPPC)和1,2-二硬脂酰-sn-甘油基-3-磷酸胆碱(DSPC)的混合物，其中DPPC与DSPC的比为5:1和2:1之间和(d)7-12％(w/w)的多西环素或盐酸多西环素，其中所述基材构成经包被的基材的总重量的约80-90％(w/w)之间并且所述基质组合物构成经包被的基材的总重量的约10-20％(w/w)。

30.一种完全或部分被基质组合物浸渍和/或包被其表面的可生物降解的基材，所述基质组合物包含(a)生物相容性聚合物，(b)第一脂质组分，所述第一脂质组分包含与所述生物相容性聚合物非共价缔合的至少一种固醇，(c)第二脂质组分，所述第二脂质组分包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂；和(d)用于在需要其的受试者中治疗或预防与手术操作相关的手术部位感染的药学活性剂。

31.根据项目30所述的可生物降解的基材，其用于降低手术后整体感染率、消除手术前可能存在的软组织感染、抑制手术部位的生物膜形成和消除手术部位存在的生物膜的至少一种。

32.根据项目30或31所述的可生物降解的基材，其中所述手术操作选自骨科手术操作、脊椎手术操作、消化系统器官的手术操作、心脏程序、疝修复、血管程序、剖腹产术、前列腺切除术、产科和妇科手术操作、头颈癌手术、移植手术、神经外科手术和整形手术。

33.根据项目30-32中任一项所述的可生物降解的基材，在选自由恰当的手术部位准备、全身性预防性抗生素、基于细胞的疗法和通过围术期补氧加强宿主、维持正常体温和血糖控制组成的组的用于减少细菌接种的标准护理程序之外用于在需要其的受试者中治疗或预防与手术操作相关的手术部位感染。

34.根据项目30至33所述的可生物降解的基材，其中所述可生物降解的基材选自由无机基材、天然聚合物材料、水溶性合成聚合物和可生物吸收的疏水性材料组成的组。

35.根据项目34所述的可生物降解的基材，其中所述可生物降解的基材是选自由以下组成的组的无机基材：羟基磷灰石、氟磷灰石、氧基磷灰石、硅灰石、磷灰石/硅灰石玻璃陶瓷、钙长石、氟化钙、硫酸钙、碳酸钙、磷酸四钙、α-磷酸三钙(α-TCP)、β-磷酸三钙(β-TCP)、无定形磷酸钙、磷酸二钙、氟硅钙钠石、失透石、硅碱钙石、金云母、三斜磷钙石、透磷钙石、磷酸八钙、白磷钙石、堇青石、块磷铝矿、硅钙钠石、磷酸晶体、磷酸氢二钠和基于磷酸盐的其他生物陶瓷。

36.根据项目34所述的可生物降解的基材，其中所述可生物降解的基材是选自由以下组成的组的天然聚合物材料：明胶、透明质酸、透明质酸衍生物诸如透明质酸的聚离子复合物、海藻酸三乙醇胺、酪蛋白、角蛋白、肌球蛋白和/或丝心蛋白、胶原、胶原衍生物诸如琥珀酰化胶原或甲基化胶原、硫酸软骨素、壳聚糖、壳聚糖衍生物诸如甲基吡咯烷酮-壳聚糖、聚氨基半乳糖胺。

37.根据项目34所述的可生物降解的基材，其中所述基材是水溶性合成聚合物。

38.根据项目37所述的可生物降解的基材，其中所述基材是聚乙烯醇(PVA)。

39.根据项目30至38中任一项所述的可生物降解的基材，其由具有小于约200微米(μm)的平均粒度的颗粒组成。

40.根据项目30至39中任一项所述的可生物降解的基材，其中所述基质组合物包含选自磷脂酰胆碱或具有至少12个碳的脂肪酸部分的磷脂酰胆碱的组合的磷脂。

41.根据项目40所述的可生物降解的基材，其中所述磷脂是磷脂酰胆碱或具有含14-18个碳的脂肪酸部分的磷脂酰胆碱的组合。

42.根据项目30至41中任一项所述的可生物降解的基材，其中所述基质组合物中的所述生物相容性聚合物是选自由PLA(聚乳酸)、PGA(聚乙醇酸)和PLGA(聚(乳酸-乙醇酸共聚物))组成的组的可生物降解的聚酯。

43.根据项目30至41中任一项所述的可生物降解的基材，其中所述基质组合物中的所述生物相容性聚合物是聚乙二醇(PEG)。

44.根据项目30至43中任一项所述的可生物降解的基材，其中所述药学活性剂选自由以下组成的组：抗生素剂、防腐剂、抗炎剂、抗真菌剂及其任何组合。

45.根据项目30至43中任一项所述的可生物降解的基材，其中所述药学活性剂包含多种抗生素剂。

46.根据项目30至43中任一项所述的可生物降解的基材，其中所述药学活性剂包含至少一种抗生素剂和至少一种抗炎剂。

47.根据项目44-46中任一项所述的可生物降解的基材，其中所述抗生素剂选自由以下组成的组：青霉素抗生素、头孢烯抗生素、大环内酯抗生素、四环素抗生素、磷霉素抗生素、氨基糖苷抗生素和新喹诺酮抗生素。

48.根据项目30-47中任一项所述的可生物降解的基材，其中所述基质组合物中的所述固醇为胆固醇。

49.根据项目30至48中任一项所述的可生物降解的基材，其中总脂质与所述生物相容性聚合物的重量比在1:1和9:1之间，包括端点。

50.根据前述项目中任一项所述的可生物降解的基材，其中经包被的可生物降解的基材包含约60-90％(w/w)之间的可生物降解的基材和10-40％(w/w)的所述基质组合物。

51.根据项目50所述的可生物降解的基材，其中所述经包被的可生物降解的基材包含约70-90％(w/w)之间的可生物降解的基材和10-30％(w/w)的所述基质组合物。

52.根据项目30至51中任一项所述的可生物降解的基材，其中所述基质组合物基本上不含水。

53.根据项目30至52中任一项所述的可生物降解的基材，其中当经包被的可生物降解的基材被保持在水性环境中时，所述基质组合物提供所述药学活性剂的持续释放，其中所述药学活性剂的至少30％以零级动力学从所述组合物释放。

本发明的可适用性的另外的实施方案和全部范围将从下文给出的详细描述变得明显。然而，应当理解，详细描述和具体实施例，虽然指示本发明的优选的实施方案，但仅通过说明性方式给出，因为在本发明的精神和范围内的各种变化和修改从该详细描述对本领域技术人员将是明显的。

附图简述

图1示出了盐酸多西环素从浸渍了基质组合物的、水合的(5％血清、37℃)磷酸三钙(TCP)颗粒(～100μm)的累积释放曲线，该基质组合物包含PLGA、胆固醇、DPPC、DSPC和盐酸多西环素。

图2示出了盐酸多西环素从在37℃下的5％血清中水合后的水合的、浸渍了基质组合物的聚乙烯醇(PVA)颗粒的累积释放曲线，该基质组合物包含PLGA、胆固醇、DPPC、DSPC和盐酸多西环素。

图3A、3B、3C和3D示出了具有多孔粗糙粒形(terrain)表面的未经包被的球状PVA颗粒(图3A和3B，分别为放大x500倍和x25000倍)，以及浸渍了包含PLGA、胆固醇、DPPC、DSPC和盐酸多西环素的基质组合物的相似的PVA颗粒(图3C和3D，分别为放大x500倍和x25000倍)的SEM图像。图3C和3D示出了颗粒的外表面和内表面都被包被。

图4示出了根据本发明的一些实施方案的被包含多西环素的基质组合物包被的磷酸三钙颗粒(～100μm)(“测试品”)在诱导手术部位感染(SSI)模型后减少细菌增殖的功效，该功效通过将与金黄色葡萄球菌组合的测试品肌肉内植入到SD大鼠中获得。植入与金黄色葡萄球菌组合的未经包被的TCP颗粒充当对照。

发明详述

本发明提供了用于预防或治疗与手术操作相关的手术部位感染的方法，其包括向需要其的受试者的手术部位应用完全或部分被基质组合物浸渍和/或包被其表面的生物相容的、可生物降解的基材，所述基质组合物在手术部位提供至少一种药学活性剂的局部受控且延长的释放。具体地，基质组合物包含(a)生物相容性聚合物，(b)第一脂质组分，其包含固醇，(c)第二脂质组分，其包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂；和(d)药学活性剂，其选自由以下组成的组：抗生素剂、防腐剂、抗炎剂、抗真菌剂及其任何组合。

如本文使用的术语“手术部位”是指出于特定医疗目的进行的由皮肤或内脏中的任何开放(opening)所产生的部位。“开放的”手术部位指医疗人员直接物理上接触感兴趣的区域的手术部位。手术部位可以包括但不限于器官、肌肉、腱、韧带、结缔组织等。

本发明的方法还适用于治疗开放伤口。如本文使用的开放伤口通常指破坏组织结构的正常完整性的身体损伤，并且更具体地指其中皮肤被撕裂、割伤或穿破的损伤类型。开放伤口包括但不限于：切口或切割的伤口、撕裂、穿透型伤口、脓毒性伤口、烧伤等。

如本文使用的手术部位感染的“预防(preventing)”或“预防(prophylaxis)”涉及抑制或消除细菌在手术部位及其周围的复制、抑制细菌传播或防止细菌被手术部位及其周围建立其自身，或减轻可能由感染引起的疾病的症状。如果细菌载量减少，处理将被视为治疗性的。

根据本发明的一些实施方案的方法适用于预防或抑制需要其的受试者的手术部位及其附近的生物膜形成。抑制生物膜在手术部位形成指抑制生物膜在诸如生物组织和/或可以在手术期间使用或植入的材料或设备的表面上形成。根据一些实施方案，本文公开的被药物包被的基材还能够消除在手术操作之前形成的现有的生物膜。

术语“生物膜”在本文中根据其在本领域中的常规含义定义为附着于表面生长并且产生细胞外聚合物的粘液层的微生物的结构化群落，在所述细胞外聚合物的粘液层中，微生物菌群被嵌入保护性环境。生物膜附着的表面可以是惰性的或活体表面(例如伤口组织、坏死细胞、生物材料和手术植入物(例如缝线和硬质物件-不锈钢丝))。生物膜群落可以包括细菌、真菌、酵母、原生动物和其他微生物。通常发现与人体组织和器官表面相关的生物膜通常是细菌生物膜。

如本文使用的“受试者”是指患感染、正在发展感染(生物膜的形成对于技术人员而言是临床上明显的或是可检测的，但尚未完全形成)、或具有发展感染的风险(对于临床医师或技术人员而言尚未检测到生物膜形成，但由于疾病或将要进行的手术程序(诸如例如心脏手术或移植物植入)已知受试者具有发展生物膜的风险)的个体、患者。术语“受试者”指哺乳动物，优选是待被或正被临床医师(医生、护士或其他执业医师)治疗疾病、状况、程序或常规检查的人。

术语“控制释放”指控制由本发明的基质组合物递送的药学活性剂的速率和/或量。控制释放可以是连续的或不连续的，和/或线性或非线性的。

术语“持续释放”指药学活性剂在延长的时间内释放。

用于基材包被的基质组合物的一般特性

根据本发明的一些实施方案，用于浸渍或包被可生物降解的基材的基质组合物包含(a)生物相容性聚合物，(b)第一脂质组分，其包含与生物相容性聚合物非共价缔合的至少一种固醇，(c)第二脂质组分，其包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂；和(d)药学活性剂。基质组合物在需要其的受试者体内的手术部位提供药学活性剂的持续释放。

在特定实施方案中，聚合物和脂质形成基本上不含水的、结构上有序的脂质饱和基质组合物。在一些实施方案中，基质组合物具有高度组织的多层结构，其中聚合物和脂质以多个交替层的形式被组织。在一些实施方案中，生物相容性包被基质包含按重量计至少约50％的总脂质。

在一些实施方案中，基质组合物包含按重量计至少10％的生物相容性聚合物。在一些实施方案中，基质组合物包含按重量计约10-30％之间的聚合物。在一些实施方案中，基质组合物包含按重量计约15-25％之间的聚合物。在一些实施方案中，基质组合物包含按重量计约20％的聚合物。在一些实施方案中，生物相容性聚合物构成基质的至少10％(w/w)、至少11％(w/w)、至少12％(w/w)、至少13％(w/w)、至少14％(w/w)、至少15％(w/w)、至少16％(w/w)、至少17％(w/w)、至少18％(w/w)、至少19％(w/w)、至少20％(w/w)、至少21％(w/w)、至少22％(w/w)、至少23％(w/w)、至少24％(w/w)、至少25％(w/w)、至少26％(w/w)、至少27％(w/w)、至少28％(w/w)、至少29％(w/w)、至少30％(w/w)。

根据本发明的某些实施方案，聚合物是可生物降解的聚酯。根据一些实施方案，聚酯选自由PLA(聚乳酸)组成的组。“PLA”指聚(L-丙交酯)、聚(D-丙交酯)和聚(DL-丙交酯)。在另一个实施方案中，聚合物是PGA (聚乙醇酸)。在另一个实施方案中，聚合物是PLGA(聚(乳酸-乙醇酸共聚物))。包含于PLGA中的PLA可以是本领域已知的任何PLA，例如对映体或外消旋混合物。在另一个实施方案中，本发明的方法和组合物的PLGA具有50:50的乳酸/乙醇酸比。在另一个实施方案中，比例是60:40。在另一个实施方案中，比例是75:25。在另一个实施方案中，比例是85:15。在另一个实施方案中，比例是90:10。在另一个实施方案中，比例是95:5。在另一个实施方案中，该比例是适于延长或持续体内释放曲线的另一比例。PLGA可以是无规或嵌段共聚物。每种可能性代表本发明的单独实施方案。要强调的是，聚合物可以是任何尺寸或长度(即，具有任何分子量)。

在另一个实施方案中，可生物降解的聚酯可以选自由以下组成的组：聚己内酯、聚羟基烷基酸酯、聚富马酸丙二酯、聚原酸酯、聚酐和聚氰基丙烯酸烷基酯，条件是所述聚酯含有氢键受体部分。在另一个实施方案中，可生物降解的聚酯是含有选自由以下组成的组的任何两个单体的组合的嵌段共聚物：PLA、PGA、PLGA、聚己内酯、聚羟基烷基酸酯、聚富马酸丙二酯、聚原酸酯、聚酐和聚氰基丙烯酸烷基酯。在另一个实施方案中，可生物降解的聚酯是含有以上列出的任何两种单体的组合的无规共聚物。每种可能性代表本发明的单独实施方案。

术语“可生物降解的”是指在人体内通过水解作用、通过酶的作用和/或其它类似机制随时间而降解的物质。“可生物降解的”还包括在治疗剂已经释放之后或正在释放的同时，可以在体内分解或降解成无毒成分的物质。

术语“生物相容性”是指不会在目标组织部位引起大量组织刺激或坏死的物质。

根据一些实施方案，基质组合物包含最高达40％(w/w)的第一脂质组分，该第一脂质组分包含与生物相容性聚合物非共价缔合的固醇。根据一些实施方案，固醇构成基质组合物重量的最高达约30％(w/w)。根据一些实施方案，基质组合物包含约5-40％(w/w)的包含固醇的第一脂质组分。根据一些实施方案，基质组合物包含约5-30％(w/w)的固醇。根据一些实施方案，基质组合物包含约5-20％(w/w)的固醇。根据一些实施方案，基质组合物包含约5-15％(w/w)的固醇。根据一些实施方案，基质组合物包含约7-13％(w/w)的固醇。根据一些实施方案，基质组合物包含约9-11％(w/w)的固醇。根据某些典型实施方案，基质组合物包含约10％(w/w)的固醇。在一些实施方案中，固醇构成基质的至少5％(w/w)、至少6％(w/w)、至少7％(w/w)、至少8％(w/w)、至少9％(w/w)、至少10％(w/w)、至少11％(w/w)、至少12％(w/w)、至少13％(w/w)、至少14％(w/w)、至少15％(w/w)、至少16％(w/w)、至少17％(w/w)、至少18％(w/w)或至少19％(w/w)。在一些实施方案中，固醇构成基质的不超过20％(w/w)、不超过19％(w/w)、不超过18％(w/w)、不超过17％(w/w)、不超过16％(w/w)、不超过15％(w/w)、不超过14％(w/w)、不超过13％(w/w)、不超过12％(w/w)、不超过11％(w/w)、不超过10％(w/w)、不超过9％(w/w)、不超过8％(w/w)、不超过7％(w/w)、不超过6％(w/w)或不超过5％(w/w)。根据一些目前优选的实施方案，固醇是胆固醇。

根据一些实施方案，基质组合物包含至少约30％(w/w)的第二脂质组分，该第二脂质组分包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂。根据一些实施方案，基质组合物包含至少约40％(w/w)的第二脂质组分，该第二脂质组分包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂。根据一些实施方案，基质组合物包含约40-75％(w/w)的第二脂质组分，该第二脂质组分包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂。根据一些实施方案，基质组合物包含约50-70％(w/w)的第二脂质组分，该第二脂质组分包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂。根据某些典型实施方案，基质组合物包含约60％(w/w)的第二脂质组分，该第二脂质组分包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂。在一些实施方案中，包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂的第二脂质组分构成基质的至少40％(w/w)、至少45％(w/w)、至少50％(w/w)、至少55％(w/w)、至少60％(w/w)、至少65％(w/w)或至少70％(w/w)。在一些实施方案中，包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂的第二脂质组分构成基质的不超过75％(w/w)、不超过70％(w/w)、不超过65％(w/w)。根据一些实施方案，第二脂质组分包含具有至少14个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂分子。根据一些实施方案，第二脂质组分包含具有至少14个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂酰胆碱分子。根据一些实施方案，组合物的磷脂酰胆碱分子包含DMPC。根据一些实施方案，组合物的磷脂酰胆碱分子包含DPPC。根据一些实施方案，组合物的磷脂酰胆碱分子包含DSPC。根据一些实施方案，基质组合物包含DOPC。根据一些实施方案，基质组合物包含DOPC与第二磷脂的混合物，该第二磷脂具有至少14个碳的脂肪酸部分。根据一些实施方案，基质组合物包含DMPC和DPPC的混合物。通常，制剂中DMPC和DPPC之间的比例在约10:1至1:10之间。根据一些实施方案，基质组合物包含DPPC和DSPC的混合物。通常，制剂中DPPC和DSPC之间的比例在10:1至1:1之间；优选地在5:1和2:1之间；更优选地，制剂中DPPC和DSPC之间的比例为约3:1。根据一些实施方案，基质组合物包含约50-70％(w/w)的DMPC和DPPC的混合物。根据一些实施方案，基质组合物包含约50-70％(w/w)的DPPC和DSPC的混合物。

在一些实施方案中，本发明的组合物的脂质:聚合物重量比在1:1和9:1之间，包括端点。在另一个实施方案中，该比例在2:1和9:1之间，包括端点。在另一个实施方案中，该比例在3:1和9:1之间，包括端点。在另一个实施方案中，该比例在4:1和9:1之间，包括端点。在另一个实施方案中，该比例在5:1和9:1之间，包括端点。在另一个实施方案中，该比例在6:1和9:1之间，包括端点。在另一个实施方案中，该比例在7:1和9:1之间，包括端点。在另一个实施方案中，该比例在8:1和9:1之间，包括端点。在另一个实施方案中，该比例在1.5:1和9:1之间，包括端点。每种可能性代表本发明的单独实施方案。

要强调的是，使用本发明的组合物的持续释放期可以考虑生物聚合物和脂质的生物化学和/或生物物理性质来编程。具体地，应该考虑聚合物的降解速率和脂质的流动性。例如，PLGA(85:15)聚合物将比PLGA(50:50)聚合物降解得慢。在体温下，磷脂酰胆碱(12:0)(刚性更小且更无序)比磷脂酰胆碱(18:0)流动性更佳。因此，例如，掺入于包含PLGA(85:15)和磷脂酰胆碱(18:0)的基质组合物中的药物的释放速率将比掺入在包括PLGA(50:50)和磷脂酰胆碱(14:0)的基质中的药物的释放速率慢。确定释放速率的另一方面是被捕获或浸渍的药物的物理性质。此外，药物的释放速率还可以通过将其它脂质加入到基质制剂中控制，下文描述了其他脂质中的一些。

根据一些实施方案，基质组合物包含约1-20％(w/w)的药学活性剂。根据一些实施方案，基质组合物包含约5-15％(w/w)的药学活性剂。根据某些实施方案，基质组合物包含约8-12％(w/w)的药学活性剂。根据某些实施方案，基质组合物包含约10％(w/w)的药学活性剂。在一些实施方案中，药学活性剂组成基质的至少1％(w/w)、至少2％(w/w)、至少3％(w/w)、至少4％(w/w)、至少5％(w/w)、至少6％(w/w)、至少7％(w/w)、至少8％(w/w)、至少9％(w/w)、至少10％(w/w)、至少11％(w/w)、至少12％(w/w)、至少13％(w/w)、至少14％(w/w)、至少15％(w/w)、至少16％(w/w)、至少17％(w/w)、至少18％(w/w)或至少19％(w/w)。在一些实施方案中，药学活性剂构成基质的不超过20％(w/w)、不超过19％(w/w)、不超过18％(w/w)、不超过17％(w/w)、不超过16％(w/w)、不超过15％(w/w)、不超过14％(w/w)、不超过13％(w/w)、不超过12％(w/w)、不超过11％(w/w)、不超过10％(w/w)、不超过9％(w/w)、不超过8％(w/w)、不超过7％(w/w)、不超过6％(w/w)、不超过5％(w/w)。

根据某些实施方案，药学活性剂是抗生素剂。根据某些实施方案，药学活性剂是抗真菌剂。根据某些实施方案，药学活性剂是防腐剂。根据某些实施方案，药学活性剂是抗炎剂。根据某些实施方案，药学活性剂是甾族化合物或非甾族抗炎药。在一些实施方案中，多种药学活性剂被掺入到基质组合物中，例如两种或更多种抗生素剂的组合、一种或更多种抗生素剂与一种或更多种抗真菌剂的组合、一种或更多种抗生素剂和一种或更多种非甾族抗炎药(NSAID)的组合。在一些实施方案中，药学活性剂被掺入至基质组合物中。每种可能性代表本发明的单独实施方案。根据一些实施方案，药学活性剂具有低水溶性。在另一个实施方案中，药学活性剂是疏水性的。在另一个实施方案中，药学活性剂是两亲性的。

术语“疏水性”指在环境温度下、在蒸馏水中具有小于约1克/100ml、或小于约0.5克/100ml或小于约0.1克/100ml的溶解度的材料。

如本文中使用的，具有低水溶性的药学活性剂指在环境温度下、在蒸馏水中具有小于约3克/100ml、或小于约2克/100ml、在1-2克/100ml之间的溶解度的材料。

根据一些实施方案，在根据本发明的一些实施方案的方法中使用的药学活性剂是选自由以下组成的组的抗生素剂：青霉素抗生素、头孢烯抗生素、大环内酯抗生素、四环素抗生素、甘氨四环素(glycycycline)抗生素、磷霉素(fosfomycin)抗生素、氨基糖苷抗生素和新喹诺酮抗生素。抗生素剂的非限制性实例包括阿莫西林、阿莫西林/克拉维酸(clavulanic acid)、氨苄青霉素/舒巴坦(sulbactam)、青霉素、甲硝唑、克林霉素、金霉素、去甲金霉素、土霉素、丁胺卡那霉素、庆大霉素、卡那霉素、新霉素、奈替米星、链霉素、妥布霉素、头孢羟氨苄、头孢唑啉、头孢氨苄、先锋霉素、头孢匹林、头孢拉定、头孢克洛、头孢孟多、头孢美唑、头孢尼西、头孢替坦、头孢西丁(cefoxitine)、头孢泊肟、头孢丙烯、头孢呋辛、头孢地尼、头孢克肟、头孢哌酮、头孢噻肟、头孢他啶、头孢布烯、头孢唑肟、头孢曲松、头孢吡肟cefepime、阿奇霉素、头孢噻肟、克拉霉素、地红霉素、红霉素、林可霉素、醋竹桃霉素(troleandomycin)、巴氨西林(bacampicillin)、羧苄青霉素、邻氯青霉素、双氯西林、甲氧西林、美洛西林、萘夫西林、苯唑西林、哌拉西林、替卡西林、西诺沙星、环丙沙星、依诺沙星、格帕沙星、左氧氟沙星、洛美沙星、萘啶酸、诺氟沙星、氧氟沙星、司帕沙星、磺胺异噁唑(sulfisoxazole)、磺胺西汀、磺胺嘧啶、磺胺甲噁唑、磺胺异噁唑、氨苯砜(dapson)、氨曲南、杆菌肽、卷曲霉素(capreomycin)、氯霉素、氯法齐明、甲磺酸粘菌素(colistimethate)、粘杆菌素、环丝氨酸、磷霉素、呋喃唑酮、六亚甲基四胺、呋喃妥因(nitrofurantoin)、戊烷脒、利福布汀、利福平、壮观霉素、替加环素、甲氧苄氨嘧啶、三甲曲沙葡萄糖醛酸酯(trimetrexate glucuronate)、万古霉素、洗必泰和碳青霉烯类抗生素诸如厄他培南。根据一些实施方案，抗生素剂是抗生素肽。每种抗生素代表本发明的单独实施方案。

根据一些目前优选的实施方案，本发明的方法和组合物的抗生素剂是四环素。在一个实施方案中，四环素是多西环素。在另一个实施方案中，抗生素是疏水性四环素。疏水性四环素的非限制性实例是6-脱甲基-6-脱氧四环素、6-甲烯四环素(6-methylenetetracycline)、米诺四环素(也称为7-二甲基氨基-6-脱甲基-6-脱氧四环素)和13-苯基巯基-α-6-脱氧-四环素。在另一个实施方案中，抗生素选自由多西环素、四环素和米诺四环素组成的组。

在另一个实施方案中，抗生素是多西环素或盐酸多西环素。多西环素可以有效地用于治疗由许多类型的革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌二者引起的手术部位感染，并用于治疗多种状况。最重要的是，多西环素对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)(S.aureus)(导致手术部位感染的最常见的细菌)非常有效。此外，细菌检测表明耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA)对多西环素的合适的易感性。多西环素对常见细菌以及如金黄色葡萄球菌的最小抑制浓度(MIC)相对较低，并且可低至0.1μg/ml(对于金黄色葡萄球菌)，允许在体内对手术部位感染有较高的效力。

根据一些实施方案，在根据本发明的一些实施方案的方法中使用的药学活性剂是选自由以下组成的组的抗真菌剂：两性霉素B-硫酸胆固醇酯复合物、那他霉素(natamycin)、两性霉素、克霉唑、制霉菌素，两性霉素B脂质复合物、氟康唑、氟胞嘧啶、灰黄霉素、伊曲康唑、酮康唑、苯甲酸和水杨酸、倍他米松和克霉唑、布替萘芬、石碳酸品红、环吡酮(ciclopirox)、氯碘羟喹(clioquinol)、氯碘羟喹和氢化可的松、克霉唑、益康唑、龙胆紫、卤丙炔氧苯(haloprogin)、双碘喹啉和氢化可的松、酮康唑、咪康唑、萘替芬(naftifine)、制霉菌素、制霉菌素和去炎松(triamcinolone)、奥苷康唑、硫代硫酸钠、硫康唑、特比萘芬、托萘酯、三乙酸甘油酯(triacetin)、十一碳烯酸及其衍生物、布康唑、克霉唑、磺胺、特康唑和噻康唑。

根据一些实施方案，除了抗生素剂和/或抗真菌剂之外，本发明的基质组合物可以包含选自甾族化合物和/或非甾族抗炎药(NSAID)的另一种药学活性剂。

任何合适的NSAID可以掺入到基质组合物中以便持续释放和/或控制释放。NSAID的非限制性实例包括布洛芬、氟比洛芬、氨基水杨酸钠、三水杨酸胆碱镁、水杨酸胆碱、双氯芬酸、二氟尼柳、依托度酸、非诺洛芬、吲哚美辛(indomethacin)、酮洛芬、酮咯酸氨丁三醇、水杨酸镁、甲氯芬那酸(meclofenamate)、甲芬那酸、萘丁美酮(nabumetone)、萘普生、噁丙嗪、羟基保泰松(oxyphenbutazone)、吡罗昔康、双水杨酯(salsalate)、舒林酸(sulindac)和托美丁(tolmetin)。列出的每种NSAID代表本发明的单独实施方案。

任何合适的甾族抗炎药可以掺入到基质组合物中。用于本发明的制剂中的甾族抗炎药(SAID)的非限制性实例包括但不限于皮质类固醇类诸如：倍他米松、戊酸倍他米松、可的松、地塞米松、地塞米松21-磷酸、氟氢可的松、氟米松、醋酸氟轻松(fluocinonide)、醋酸氟轻松、地奈德(desonide)、氟轻松、丙酮缩氟轻松(fluocinolone acetonide)、氟可龙(fluocortolone)、氯氟舒松(halcinonide)、卤泼尼松(halopredone)、氢化可的松、17-戊酸氢化可的松(hydrocortisone 17-valerate)、17-丁酸氢化可的松(hydrocortisone17-butyrate)、21-醋酸氢化可的松(hydrocortisone 21-acetate)、甲基泼尼松龙(methylprednisolone)、泼尼松龙(prednisolone)、21-磷酸泼尼松龙(prednisolone 21-phosphate)、强的松(prednisone)、曲安西龙(triamcinolone)、曲安奈德(triamcinoloneacetonide)、可托多松(cortodoxone)、fluoracetonide、氟氢可的松(fludrocortisone)、醋酸二氟拉松、丙酮缩氟氢羟龙(flurandrenolone acetonide)、甲羟松(medrysone)、amcinafel、安西非特(amcinafide)、倍他米松及它的其他酯、氯泼尼松(chloroprednisone)、氯可托龙、地西龙(descinolone)、地奈德(desonide)、双氯松(dichlorisone)、二氟泼尼酯(difluprednate)、氟二氯松(flucloronide)、氟美松(flumethasone)、氟尼缩松(flunisolide)、氟可龙、氟米龙、氟培龙(fluperolone)、氟泼尼龙、甲泼尼松(meprednisone)、甲泼尼龙(methylmeprednisolone)、帕拉米松、醋酸可的松、氢化可的松环戊基丙酸酯、可托多松、flucetonide、醋酸氟氢可的松、丙酮缩氟氢羟龙(flurandrenolone acetonide)、甲羟松、安西法尔(amcinafal)、安西非特、倍他米松、苯甲酸倍他米松、醋酸氯泼尼松(chloroprednisone acetate)、醋酸氯可托龙(clocortoloneacetate)、丙酮缩地西龙(descinolone acetonide)、去羟米松、醋酸双氯松、二氟泼尼酯、氟二氯松、氟美松新戊酸酯、醋酸氟尼缩松(flunisolide acetate)、醋酸氟培龙(fluperolone acetate)、戊酸氟泼尼龙(fluprednisolone valerate)、醋酸帕拉米松(paramethasone acetate)、泼尼索酯(prednisolamate)、泼尼松龙戊酸酯(prednival)、己曲安奈德(triamcinolone hexacetonide)、可的伐唑、氟甲酰龙(formocortal)和尼伐可醇(nivazol)。

在特定实施方案中，基质组合物基本不含水。在一个实施方案中，如本文使用的“基本上不含水”指包含以重量计少于5％的水的组合物。在另一个实施方案中，该术语指包含以重量计少于4.5％的水的组合物。在另一个实施方案中，该术语指包含以重量计少于4.0％的水的组合物。在另一个实施方案中，该术语指包含以重量计少于3.5％的水的组合物。在另一个实施方案中，该术语指包含以重量计少于3.0％的水的组合物。在另一个实施方案中，该术语指包含以重量计少于2.5％的水的组合物。在另一个实施方案中，该术语指包含以重量计少于2.0％的水的组合物。在另一个实施方案中，该术语指包含以重量计少于1.5％的水的组合物。在另一个实施方案中，该术语指包含以重量计少于1.0％的水的组合物。在另一个实施方案中，该术语指不存在影响组合物的耐水性质的量的水。在另一个实施方案中，该术语指不使用任何水性溶剂而制备的组合物。在另一个实施方案中，如本文所述，使用基本上不含水的方法制备组合物使脂质饱和。脂质饱和赋予基质组合物抵抗体内大量分解的能力；因此，基质组合物显示出以数天、数周或数月的规模调节延长释放的能力。

在另一个实施方案中，基质组合物基本上不含未结合的水。在另一个实施方案中，该术语指不含有可检测的量的未结合的水的组合物。术语“未结合水”是指游离水，它不是在大分子(例如磷脂和聚合物)表面上形成的薄水膜(通常是几分子厚)的一部分。组合物中的水的总量可以通过本领域已知的任何方法确定，诸如Karl Fischer法和烘干失重法(loss on drying method)。结合水和未结合水之间的比例可以通过例如差示扫描量热计(DSC)来确定。

在本发明的方法中使用的被基质组合物完全或部分浸渍或包被的基材的技术平 台

根据一些实施方案，包被基质组合物具有高度组织的多层结构，其中聚合物和缔合的胆固醇形成一种类型的层、磷脂形成第二类型的层，并且两种类型的层以多重交替形式或几乎交替(quasi-alternating)的形式组织。

根据一些实施方案，本发明的包被基质组合物包含没有内部空隙和/或自由体积的连续结构。根据一些实施方案，包被基质组合物是脂质饱和的，表明聚合物层或聚合物骨架之间的空间被与药学活性剂(例如抗生素剂和/或抗真菌剂)组合的脂质分子填充到另外的脂质部分不再能够以可察觉的程度掺入基质中的程度。

本文公开的包被基质组合物是脂质饱和的。如本文使用的，“脂质饱和”是指基质组合物的聚合物被第一脂质组分(例如胆固醇)和与基质中存在的任何药剂组合的第二脂质组分(例如磷脂)，以及任何可能存在的其他脂质饱和。基质组合物被任何存在的脂质饱和。在另一个实施方案中，“脂质饱和”指对脂质基质内的由聚合物骨架的外部边界所界定的内部空隙(自由体积)的填充。空隙被磷脂酰胆碱与胆固醇和可能的其它类型的脂质和存在于基质中的抗生素的组合填充至这样的程度：另外的脂质部分不再能够以可察觉的程度被掺入基质中。本发明的脂质饱和的基质表现出另外的优点：不需要合成乳化剂或表面活性剂诸如聚乙烯醇；因此，本发明的基质组合物通常基本上不含聚乙烯醇。

在一些实施方案中，当包被基质组合物保持在水性介质中时(当其被水合时)，包被基质组合物能够以零级动力学释放至少30％的活性剂。在一些实施方案中，当基质组合物保持在水性介质中时，至少40％的药学活性剂以零级动力学从基质组合物中释放出来。在一些实施方案中，当基质组合物保持在水性介质中时，至少50％的药学活性剂以零级动力学从基质组合物中释放出来。不囿于特定理论或作用机制，认为本发明的基质组合物的有组织的结构或亚结构是基质制剂被水合后，一种或更多种药物以零级释放速率从基质制剂中释放的主要原因之一。因此，零级释放速率可以归因于脂质和聚合物的高度组织的层的水合表面层的缓慢且连续的“剥离”，伴随着药物在表面层的组分从基质去除时而释放。据推测，这个过程慢慢地自身重复，在几天、几周甚至几个月内以稳定的速率释放药物，直到基质被完全降解。不希望囿于理论，认为聚合物形成第一类型的层，并且磷脂形成第二类型的层，并且这些层交替，即(聚合物)-(磷脂)-(聚合物)-(磷脂)；本文中使用的术语“几乎交替”是指其中存在一种类型的层的多于一次出现的交替的情况，例如(聚合物)-(磷脂)-(磷脂)-(聚合物)-(磷脂)-(磷脂)-(聚合物)。推测胆固醇分子位于两层之间，极性头基团指向聚合物而疏水部分在磷脂分子之间。

在一些实施方案中，基质组合物具有如上所述的聚合物和磷脂的多个混合层，并且其不是呈微球、胶束、反向胶束或脂质体的形式。在一些实施方案中，基质组合物不包含胶束、反向胶束或脂质体。

根据一些实施方案，本发明的基质是防水的。这样水不能容易地(如果真会发生的话)扩散到基质的内层，并且捕获在内层之间的药学活性剂不能容易地(如果真会发生的话)扩散出基质。更具体地，它是指这样的组合物，使其大部分(例如被外表面包围的组合物的一部分，所述外表面暴露于周围环境)不暴露于水，或者在渗透的水的量很小并且不足以引起基质大量解体或分解的程度暴露于水。不希望囿于理论或作用机理，基质组合物的防水性质以及其独特的多层结构赋予基质以其持续释放性质，例如，当组合物被保持在生理温度下的水性环境中时，其以零级动力学从组合物中释放至少30％的药学活性剂(例如抗生素剂)，持续数天、数周甚至数月范围的时间段。

药物的功效通常由其局部浓度决定。反过来，这取决于从产品释放的药物的累积速率与其通过物理分布到周围组织以及通过中和和/或分解的消除之间的比。最佳药物递送系统应根据生物学需求释放药物，以便在靠近靶点处产生有效浓度并贯穿期望的生物学效应所需的足够的时间段。这可以通过在靶点周围以将产生高于最小有效速率但低于中毒水平的有效浓度的速率并且持续有效治疗效果所需的期望的时期释放药物的活性形式来实现。

获得对给定药物的局部暴露的更好的控制的方式之一是通过控制其供应速率。供应速率由1)药物释放曲线，2)释放速率和3)释放的持续时间规定。这些参数密切相关；而释放速度主要取决于具体制剂，持续时间是两个因素的函数：释放速率和药物储库的大小。

包含特定脂质和负载了药物(优选抗生素剂)的聚合物的组合的本发明的基质组合物不仅决定了药物的释放速率曲线，而且还允许在延长的零级动力学阶段期间控制释放速率。不希望囿于理论或作用机制，建议最有效的曲线将结合初始释放，产生药物的有效局部浓度，而后是连续的零级动力学，在足够的持续时间内释放，例如最长达2个月、最长达7周、最长达6周、最长达5周、最长达4周、最长达3周、最长达2周，优选地至少3-4周。应限制初始释放，以留下足够的储量来支持随后的延长释放。

根据一些实施方案中，当保持在生理温度的水性介质中时，截止第一天结束时，1％至50％的所述药学活性剂从基质组合物中释放，截止第一周结束时，10％至100％的所述药学活性剂从基质组合物中释放，截止前两周结束时，20％至100％的所述药学活性剂从基质组合物中释放，并且截止前三周结束时，30％至100％的所述药学活性剂被释放。在一些实施方案中，当保持在生理温度的水性环境中时，截止第一周结束时，至少10％但不多于60％的药学活性剂被释放，截止第二周结束时，至少20％但不多于80％的药学活性剂被释放，截止第三周结束时，至少30％的药学活性剂被释放。截止第三周结束时，至少40％的药学活性剂被释放。截止第三周结束时，至少50％的药学活性剂被释放。截止第三周结束时，至少60％的药学活性剂被释放。根据目前优选的实施方案，药学活性剂是抗生素剂。

根据一些示例性实施方案，已经示出了(参见实施例1和2)用包含约15-25％(w/w)的PLGA、约5-15％(w/w)的胆固醇、约50-70％(w/w)的DPPC和DSPC的混合物(其中DPPC和DSPC的比例在约5:1和2:1之间)以及约7-12％(w/w)的多西环素)的基质组合物浸渍/包被的基材颗粒(例如磷酸三钙或聚乙烯醇)表现出最高达约35％的被捕获的抗生素，并且优选地，最高达30％的被捕获的抗生素的初始释放。水合后立即释放的药物的量是临床安全的，并将大部分药物(至少65％)留至延长递送至少30天，并可以将多西环素的局部浓度提高至10-50MIC或更高。

在本发明方法中使用的完全或部分地浸渍或包被基质组合物的基材以恒定的释放速率(约1.5-5％之间(每天释放的药学活性剂/初始包封在基质组合物中的药学活性剂的总重量的重量百分数))逐渐释放药学活性剂(例如抗生素剂)，针对在手术部位感染的病例中最常见的病原体(例如金黄色葡萄球菌细菌)产生抗生素的最小抑制浓度(MIC)的至少10倍的药物局部浓度，持续最高达5周。

在本发明的方法中使用的完全或部分地浸渍或包被基质组合物的基材能够捕获大量的生物活性分子，并以预编程的速率释放它们，持续从数天至数周的范围的时间。

在本发明的方法中使用的完全或部分地浸渍或包被基质组合物的基材以可预测的、长期速率局部释放药学活性剂。因此，治疗药物水平可以在手术部位(例如切口部位)局部维持，同时保持低全身水平或无全身水平。由于药剂的延长的局部释放，小且安全剂量(在一些情况下等于至不多于通常静脉内施用的单一剂量)的局部药剂在消除手术部位的局部细菌感染中非常有效。例如，在本发明的方法中使用的5克完全或部分地浸渍或包被基质组合物的基材中的抗生素(例如多西环素)的量与通常静脉内施用的单一剂量或用于口服使用的单个药丸(或片剂)中的抗生素的量大约相同。

此外，包被基质组合物起到储库的作用，被捕获的药剂被保护在该储库中。与传统的基于聚合物的递送系统相比，该特征可以保护敏感药物储库免受生物分解剂诸如酶，以及由于体内可溶性材料和水合的化学破坏的影响。当需要延长作用时，此特征变得非常重要。

“零级释放速率”或“零级释放动力学”指药学活性剂从聚合物基质中的恒定的、线性的、连续的、持续的和受控的释放速率，即释放的药学活性剂的量对时间的图是线性的。根据一些实施方案，至少30％的药学活性剂以零级动力学以约1-7％、1.5-6％、1.5-5％、2-4％、1.5-3％(每天释放的药学活性剂/初始包封在基质组合物中的药学活性剂的总重量的重量百分比)之间的速率从基质组合物释放，每种可能性代表本发明的单独实施方案。

脂质

“磷脂”是在甘油骨架上具有一个磷脂酰键合(linkage)并且在其余两个位置具有脂肪酸的磷酸甘油酯。然而，应明确理解，具有除脂肪酸残基之外的烃链(包括具有至少12个碳、可选择地至少14个碳的烷基链、烯基链或任何其他烃链)的磷酸甘油酯包括在本发明的范围内。键合可以是醚键而不是在磷脂中发现的酰基键。

“磷脂酰胆碱”指具有磷酸胆碱头部基团的磷酸甘油酯。此磷脂包括胆碱头部基团和甘油磷酸，具有多种脂肪酸部分。脂肪酸部分通常是天然存在的。在一些实施方案中，脂肪酸部分是饱和的。在一些实施方案中，脂肪酸部分是不饱和的。“饱和”指在烃链中不存在双键。在另一个实施方案中，脂肪酸部分具有至少12个碳原子。在另一个实施方案中，脂肪酸部分具有14个碳原子。在另一个实施方案中，脂肪酸部分具有16个碳原子。在另一个实施方案中，脂肪酸部分具有18个碳原子。在另一个实施方案中，脂肪酸部分具有14-18个碳原子。在另一个实施方案中，脂肪酸部分具有14-16个碳原子。在另一个实施方案中，脂肪酸部分具有16-18个碳原子。在另一个实施方案中，选择脂肪酸部分使得所得基质的凝胶-液晶转变温度为至少40℃。在另一个实施方案中，脂肪酸部分是arachidoyl。每种可能性代表本发明的单独实施方案。

在另一个实施方案中，磷脂酰胆碱是天然存在的或合成的磷脂酰胆碱。根据一个实施方案，磷脂酰胆碱是对称的磷脂酰胆碱(即其中两个脂肪酸部分是相同的磷脂酰胆碱，(例如)二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱(DMPC)、二棕榈酰-磷脂酰胆碱(DPPC)、1,2-二硬脂酰-sn-甘油基-3-磷酸胆碱(DSPC)、二油酰-磷脂酰胆碱(DOPC)。在另一个实施方案中，磷脂酰胆碱是不对称的磷脂酰胆碱(例如1-棕榈酰-2-硬脂酰-磷脂酰胆碱(PSPC)；1-棕榈酰-2-油酰-磷脂酰胆碱(POPC)、1-硬脂酰-2-花生酰-磷脂酰胆碱(SAPC)、2-花生酰-1-棕榈酰-sn-甘油基-3-磷酸胆碱(APPC))。在另一个实施方案中，磷脂酰胆碱是本领域已知的任何其它磷脂酰胆碱。每种磷脂酰胆碱代表本发明的单独实施方案。

根据某些实施方案，在适用于预防和/或治疗手术部位感染的基质组合物中的至少一种磷脂酰胆碱选自由以下组成的组：DMPC、DPPC、DSPC、DOPC及其任何组合。可选择地，所述至少一种磷脂酰胆碱选自DMPC、DPPC或其组合。可选择地，所述至少一种磷脂酰胆碱选自DPPC、DSPC或其组合。可选择地，所述至少一种磷脂酰胆碱选自DMPC、DPPC或其组合。可选择地，所述至少一种磷脂酰胆碱选自DMPC、DOPC或其组合。

“磷脂酰乙醇胺”由与两种脂肪酸和磷酸酯化的甘油的组合组成。而磷酸基团与乙醇胺组合。在一个实施方案中，脂肪酸部分可以是饱和或不饱和的。在另一个实施方案中，脂肪酸部分具有至少14个碳原子。在另一个实施方案中，脂肪酸部分具有至少16个碳原子。在另一个实施方案中，脂肪酸部分具有14个碳原子。在另一个实施方案中，脂肪酸部分具有16个碳原子。在另一个实施方案中，脂肪酸部分具有18个碳原子。在另一个实施方案中，脂肪酸部分具有14-18个碳原子。在另一个实施方案中，脂肪酸部分具有14-16个碳原子。在另一个实施方案中，脂肪酸部分具有16-18个碳原子。在另一个实施方案中，选择脂肪酸部分使得所得基质的凝胶-液晶转变温度为至少40℃。两种脂肪酸可以相同或不同，并且通常附接到甘油部分的1,2位。合适的磷脂酰乙醇胺的非限制性实例是二甲基二肉豆蔻酰磷脂酰乙醇胺(DMPE)、二棕榈酰-磷脂酰乙醇胺(DPPE)、二月桂酰磷脂酰乙醇胺(DLPE)、二硬脂酰磷脂酰乙醇胺(DSPE)、二油酰磷脂酰乙醇胺(DOPE)、1-棕榈酰-2-油酰磷脂酰乙醇胺(POPE)、1-油酰-2-棕榈酰磷脂酰乙醇胺(OPPE)和二芥酰磷脂酰乙醇胺(DEPE)。在另一个实施方案中，磷脂酰乙醇胺是本领域已知的任何其它磷脂酰乙醇胺。每种磷脂酰乙醇胺代表本发明的单独实施方案。

在一个实施方案中，“固醇”指在A环的3-位具有羟基的甾族化合物。根据一些实施方案，固醇构成基质组合物重量的最高达约40％(w/w)。在另一个实施方案中，本发明的方法和组合物中的固醇是动物固醇。在另一个实施方案中，固醇是胆固醇。

在另一个实施方案中，本发明的组合物还包含除磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺或固醇以外的脂质。在另一个实施方案中，另外的脂质是磷酸甘油酯。在另一个实施方案中，另外的脂质选自由磷脂酰丝氨酸、磷脂酰甘油和磷脂酰肌醇组成的组。在另一个实施方案中，另外的脂质选自由磷脂酰丝氨酸、磷脂酰甘油、磷脂酰肌醇和鞘磷脂组成的组。在另一个实施方案中，另外的脂质选自由磷脂酰丝氨酸、磷脂酰甘油、磷脂酰肌醇、鞘磷脂和神经酰胺组成的组。在另一个实施方案中，存在任何2种或更多种上述另外的脂质的组合。在另一个实施方案中，聚合物、磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、固醇和另外的脂质全部掺入到基质组合物中。每种可能性代表本发明的单独实施方案。

另外的组分

在另一个实施方案中，本发明的方法和组合物的基质组合物还包含游离脂肪酸。可掺入本发明的包被基质组合物中的游离脂肪酸的非限制性实例选自ω-6脂肪酸、ω-9脂肪酸、具有14个或更多个碳原子的游离脂肪酸、具有16个或更多个碳原子的游离脂肪酸、具有16个碳原子的游离脂肪酸、具有18个碳原子的游离脂肪酸、具有16-22个碳原子的游离脂肪酸、具有16-20个碳原子的游离脂肪酸、具有16-18个碳原子的游离脂肪酸、具有18-22个碳原子的游离脂肪酸、具有18-20个碳原子的游离脂肪酸、亚油酸、亚麻酸和油酸。在另一个实施方案中，游离脂肪酸是本领域已知的另一种合适的游离脂肪酸。在另一个实施方案中，游离脂肪酸增加了基质组合物的柔性(flexibility)。在另一个实施方案中，游离脂肪酸减慢体内释放速率。在另一个实施方案中，游离脂肪酸改善了体内受控释放的一致性。脂肪酸可以是不饱和或饱和的。在另一个实施方案中，掺入具有至少14个碳原子的饱和脂肪酸升高所得基质组合物的凝胶-流体转变温度。每种类型的脂肪酸代表本发明的单独实施方案。

在另一个实施方案中，本发明方法和组合物的基质组合物还包含生育酚(例如E307(α-生育酚)、β-生育酚、E308(γ-生育酚)、E309(δ-生育酚))。根据一些实施方案，生育酚可以代替具有极性基团的第一脂质(例如固醇、胆固醇)被掺入到基质中或另外被掺入到基质中。每种可能性代表本发明的单独实施方案。

在另一个实施方案中，本发明的方法和组合物的基质组合物还包含本领域熟知的生理学上可接受的缓冲盐。生理学上可接受的缓冲盐的非限制性实例是磷酸盐缓冲液。磷酸盐缓冲液的典型实例是40份NaCl、1份KCl、7份Na₂HPO₄·2H₂O和1份KH₂PO₄。在另一个实施方案中，缓冲盐是本领域已知的任何其它生理学上可接受的缓冲盐。每种可能性代表本发明的单独实施方案。

治疗方法

针对预防和治疗手术部位感染的本发明的方法解决了目前缺乏有效解决方案且医疗领域非常关切的医疗需求。本发明的方法提供了待在手术程序期间和/或之后应用的局部感染治疗和预防。本发明的方法降低了整体感染率并克服或减少现有感染，包括医院获得性抗性细菌。本发明的方法可以被用于治疗和预防多种组织和实质器官中的术后感染。

根据一些实施方案，用于预防、抑制或治疗受试者中的手术部位感染的方法适用于抑制一般的手术部位感染并且特别是与以下相关的手术部位感染：骨科手术操作(例如髋关节成形术、膝关节成形术、全关节置换术、外伤)、脊椎手术操作、消化系统器官的手术操作(例如食道、胃、小肠、大肠、直肠、结肠、阑尾、肝、胰腺、胆囊、胃溃疡、胃癌程序、开放胃旁路术、阑尾切除术、结肠切除术、胆囊切除术、迷走神经切断术、开放胆道程序、小肠程序、结肠直肠程序)、心脏程序(例如冠状动脉旁路术、心胸移植程序、心脏设备插入程序)、疝修复、血管程序、剖腹产术、前列腺切除术、产科和妇科手术操作(例如子宫切除术)、头颈癌手术、移植手术(例如肺、肝、胰腺、肾)、神经外科手术(例如深部脑刺激植入术)和整形手术(例如乳房再造术、乳房切除术)。

根据具体实施方案，本发明提供了用于预防、抑制或治疗与心脏手术程序相关的胸骨伤口部位感染的方法，包括向胸骨半部表面(sternal halves surface)和/或周围软组织应用完全或部分被基质组合物浸渍和/或包被其表面的可生物降解的基材的步骤，该基质组合物包含(a)生物相容性聚合物，(b)第一脂质组分，其包含固醇，(c)第二脂质组分，其包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂；和(d)药学活性剂，其选自由以下组成的组：抗生素剂、防腐剂、抗炎剂、抗真菌剂及其任何组合。根据一些实施方案，药学活性剂是抗生素剂。根据一些实施方案，抗生素剂是多西环素或盐酸多西环素。用于预防、抑制或治疗与心脏手术相关的胸骨伤口感染的方法还包括预防或抑制在心脏手术后形成胸骨伤口生物膜。如本文使用的“胸骨伤口部位感染”包括浅表和深部胸骨伤口并发症二者。

根据具体实施方案，本发明提供了用于预防、抑制或治疗与心脏手术程序相关的胸骨伤口部位感染的方法，包括向胸骨半部表面和/或周围软组织应用用基质组合物浸渍或包被的磷酸钙三钙颗粒或聚乙烯醇颗粒的步骤，所述基质组合物包含约15-25％(w/w)的PLGA、约5-15％(w/w)的胆固醇、约50-70％(w/w)的DPPC和DSPC的混合物(其中DPPC和DSPC的比为约5:1和2:1之间)和约7-12％(w/w)的多西环素。

根据一些实施方案，完全或部分地浸渍或包被根据本发明的方法的组合物的基材可以被直接施用至手术部位(例如切口部位)或切口的部位周围。在一些实施方案中，可以通过将经浸渍/包被的基材颗粒喷洒到手术部位及其附近将经浸渍/包被的基材施用于手术部位(例如切口部位)。根据一些实施方案，经包被的基材被配制成粉末。根据一些实施方案，经包被的基材颗粒可以使用盐罐状容器(salt shaker-like container)或分配器撒在手术部位及其附近。如本文使用的盐罐状容器或分配器指这样的的容器，其界定用于储存经包被的基材粉末的空腔(例如管状空腔)并且具有至少一个孔，经包被的基材颗粒可以通过该孔被分配。在另一个实施方案中，完全或部分地浸渍或包被根据本发明的一些实施方案的组合物的基材可以被注射到手术部位(例如切口部位)及其附近。可选择地，完全或部分地浸渍或包被根据本发明的一些实施方案的组合物的呈海绵状、泡沫状或片状形式的基材可以通过将它们置于手术部位或其附近来施用至手术部位，例如通过用至少一片浸渍或包被基质组合物的明胶或胶原海绵、泡沫或片覆盖手术部位。可选择地，完全或部分地浸渍或包被根据本发明的一些实施方案的组合物的生物相容性基材可以被配置为膏状物并分散在手术部位及其附近。通常，通过在其应用之前用水溶液水合本文公开的药物包被的基材来获得膏样结构。根据一些实施方案，水合应当在将所得糊剂应用于手术部位前不超过2小时进行，优选地在将所得糊剂应用于手术部位前最多1小时，更优选地，在将其应用于手术部位之前不超过30分钟。根据一些实施方案，当水溶液与被药物包被的基底混合(例如：盐水)的量相应地为0.1:1和1:1(w/w)之间；优选地相应地在0.3:1和0.6:1(w/w)之间时，将获得膏状质地。

本发明提供了用于预防或治疗与手术操作相关的手术部位感染的方法，其包括向手术部位应用可生物降解的、完全或部分被基质组合物浸渍和/或包被其表面的可生物降解基材的步骤，所述基质组合物在手术部位提供至少一种药学活性剂的局部受控且延长的释放。在一些实施方案中，基质组合物掺入多种药学活性剂。根据一些实施方案，包被本发明的基质组合物的基材可以基本上作为单一成分施用(不作为与其它成分的混合物的一部分施用)。可选择地，其可以作为两个或更多个群体的不同地包被的基材的组合施用于手术部位。例如，这些方法可以包括以下步骤：向手术部位应用第一群体的包含一种抗生素剂的包被的基材与第二群体的包含不同抗生素剂的包被的基材混合的组合。

如上所述，形成本发明的基质组合物的成分的量、比例和类型可以变化，以使聚合物-脂质基础调适应药物的生物物理/生物化学性质、药物的治疗有效剂量和药物的期望释放速率和/或释放持续时间。因此，本发明的方法包括将各自能够以不同的速率和/或持续时间释放药物的两个或更多个群体的包被的基材的组合应用于手术部位的步骤，不同的包被的基材群体中的药物可以相同或不同。不希望囿于理论或作用机制，将各自包含被配制成以预定速率和/或持续时间释放的不同药物的包被的基材群体的组合应用于手术部位为临床医师或技术人员提供了根据医疗需要调整治疗方案的极大灵活性。非限制性实例可以是两个群体的药物包被的基材的组合，一个包含释放持续约3-4周的第一抗生素剂并且第二群体的药物包被的基材包含释放持续约1-2周的第二抗生素剂。

要强调的是，在应用于手术部位之前，可以将用根据本发明的实施方案的基质组合物包被/浸渍的基材作为两个或更多个群体的经包被的基材的预混合组合，或优选地作为由技术人员混合的单独的成分(不是具有其它成分的混合物的一部分)提供给临床医师或本领域技术人员。

制备基质组合物的方法

为了获得本发明的组合物，可以使用将获得聚合物和脂质在防水基质中的均质分散体的任何合适的方法。有利地，根据一些实施方案，所采用的方法避免了在制造工艺的任何阶段使用水。

有利地，本发明的基质组合物通过不涉及乳液形成的方法制备，并且可以完全避免使用水性介质。随后被干燥的乳液的产生必然导致囊泡或微球。为了生产经包被的制品，将使用在恰当选择的挥发性有机溶剂中的聚合物、脂质和抗生素的混合物来包被期望的表面。

根据一些实施方案，在一方面，聚合物和固醇被与恰当选择的一种或更多种挥发性有机溶剂混合，而磷脂被与活性药剂一起与它的恰当选择的一种溶剂或更多种溶剂混合，然后与聚合物/固醇混合物一起混合。

在某些实施方案中，本发明提供了一种制造基质组合物的方法，该方法包括以下步骤：

(a)将下列物质混合至第一挥发性有机溶剂中：(i)可生物降解的聚酯和(ii)固醇；和

(b)将下列物质单独地混合至第二挥发性有机溶剂中：(i)活性剂；(ii)磷脂酰胆碱或磷脂酰胆碱的混合物和任选地(iii)另外的脂质组分，诸如例如磷脂酰乙醇胺；

(c)将由步骤(a)和(b)产生的产品混合并均质化；和

(d)使基材与由步骤(c)产生的均质混合物接触。

在另一个实施方案中，磷脂酰乙醇胺可以包含在步骤(a)的挥发性有机溶剂中，代替添加到步骤(b)的挥发性有机溶剂中的磷脂酰乙醇胺，或在步骤(b)的挥发性有机溶剂中的磷脂酰乙醇胺之外。在另一个实施方案中，可生物降解的聚酯选自由PLA、PGA和PLGA组成的组。在另一个实施方案中，可生物降解的聚酯是本领域已知的任何其它合适的可生物降解的聚酯。在一些实施方案中，第一挥发性有机溶剂是非极性溶剂。在一些实施方案中，第二挥发性有机溶剂是与水混溶的溶剂。在活性剂是蛋白或肽的情况下，选择不使蛋白变性或不损害蛋白活性的溶剂是重要的。

在另一个实施方案中，在将步骤(a)的含有挥发性有机溶剂的混合物与步骤(b)的溶液混合之前，将步骤(a)的混合物均质化。在另一个实施方案中，步骤(a)中使用的挥发性有机溶剂或挥发性有机溶剂的混合物可以与步骤(b)中使用的挥发性有机溶剂或有机溶剂的混合物相同或不同。在另一个实施方案中，在将步骤(b)的混合物与步骤(a)的混合物混合之前将其均质化。在另一个实施方案中，步骤(a)的混合物中的聚合物是脂质饱和的。在另一个实施方案中，基质组合物是脂质饱和的。优选地，将聚合物和磷脂酰胆碱掺入基质组合物中。在另一个实施方案中，活性剂也被掺入基质组合物中。

在另一个实施方案中，制造方法的每个步骤基本上不含水溶液。在另一个实施方案中，每个步骤基本上没有水或任何水溶液的存在。

混合时，形成均质的混合物。将待被基质组合物包被或浸渍的基材与所述均质混合物组合。

制造方法还包括蒸发存在于步骤(d)的产物中的溶剂的步骤。溶剂蒸发通常通过加热步骤(d)的产物来完成。加热持续到溶剂被清除并且在室温至60℃之间的通常温度，优选地在低于50℃的温度，更优选地在45℃或更低的温度，更优选地在30℃或更低的温度。根据一些实施方案，在溶剂蒸发步骤期间施加轻微的真空(例如300-600psi)。在另一个实施方案中，真空干燥步骤在溶剂蒸发步骤之后进行。每种可能性代表本发明的单独实施方案。

脂质饱和度的测定方法：以下方法可以被用于确定脂质饱和的程度：

(i)制备后，将基质组合物水合并通过离心或过滤分离。未捕获在基质中的脂质形成游离的胶束或脂质体并位于上清液中。定量上清液和基质的总体脂质含量。以此方式，确定开始时含有不同脂质:聚合物比的多种制剂的捕获的脂质对游离脂质含量。因此，确定实际的、实验的、最大的脂质/聚合物比。

(ii)制备后，将基质组合物用含有氚标记的水的溶液水合、用无氚溶液洗涤并通过离心或过滤分离，并且量化每聚合物质量的被捕获的水量。以不同的脂质:聚合物比重复此步骤，以确定饱和基质组合物中自由体积所需的脂质的量。

实验详述部分

使用的缩写：磷酸乙醇胺＝PE；磷脂酰胆碱＝PC；1,2-二肉豆蔻酰-sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺＝DMPE(14:0)；1,2-二棕榈酰-sn-甘油基-3-磷酸乙醇胺＝DPPE(16:0)；1,2-二硬脂酰-sn-甘油基-3-磷酸胆碱＝DSPC(18:0)；1,2-二棕榈酰-sn-甘油基-3-磷酸胆碱＝DPPC(16:0)；磷酸三钙(TCP)；聚乙烯醇(PVA)。

实施例1：用于制备用根据本发明的某些实施方案的含多西环素的基质组合物包被/浸渍的基材(例如磷酸三钙颗粒、聚乙烯醇颗粒)的方法(用于治疗和预防手术部位感染)

概述：为了制造脂质饱和的聚合物基质，产生了两种混合物。

1.将可生物降解的聚合物和第一脂质成分(例如固醇)与挥发性有机溶剂混合，挥发性有机溶剂被混合以产生脂质饱和的聚合物基质的溶液或悬液，如通过其差式扫描量热法(DSC)曲线测量的。

2.将活性剂和第二脂质组分(例如至少一种磷脂)与第二挥发性有机溶剂混合以产生第二溶液或悬液。

3.将两种溶液或悬浮液合并并混合直到达到平衡。

4.然后将基材(例如明胶海绵、胶原泡沫、无机基材)与阶段3的所得溶液混合。

5.然后蒸发有机溶剂，获得用含药物的、脂质饱和的聚合物基质包被和/或浸渍的基材。

示例性方案

按以下工艺，用适用于多西环素的持续释放的基质组合物包被具有100μm的平均直径的磷酸三钙颗粒：

1.储备溶液的制备：

1.1.PLGA75/25的储备溶液(300mg/ml于乙酸乙酯中)—将PLGA 75/25称量至容量瓶中。加入乙酸乙酯至体积。搅拌溶液直到所有PLGA颗粒完全溶解。

1.2.胆固醇的储备溶液(30mg/ml于乙酸乙酯中)—将胆固醇称量至容量瓶中。加入乙酸乙酯至体积。漩涡震荡溶液直到胆固醇完全溶解。

1.3.多西环素的储备溶液(210mg/ml于甲醇中)—将多西环素称量至容量瓶中。加入甲醇至体积。漩涡震荡溶液直至多西环素完全溶解。

1.4.DPPC的储备溶液(206mg/ml DPPC和69mg/ml DSPC于甲醇/乙酸乙酯混合物(9/14)中)—将DPPC和DSPC称量到容量瓶中。加入甲醇/乙酸乙酯(9/14)至体积。将溶液在45℃下温育5分钟并漩涡震荡直到磷脂完全溶解。

2.制备包被溶液

溶液A——将5体积的胆固醇储备溶液与1体积的PLGA储备溶液混合。混合物含有50mg/ml PLGA和25mg/ml胆固醇。

溶液B——将18体积的多西环素溶液与82体积的磷脂溶液成功地混合(参见1.4.节)。该混合物含有225mg/ml磷脂(56mg/ml DSPC和169mg/ml DPPC)和37.5mg/ml多西环素。

溶液AB——将2体积的溶液B与3体积的溶液A混合，产生包含30mg/ml PLGA 75/25、15mg/ml胆固醇、90mg/ml磷脂和15mg/ml多西环素的溶液。

3.基材包被

将1.5克基材(例如磷酸三钙粉末(100μm颗粒)、聚乙烯醇(PVA)粉末、聚乳酸(PLA)粉末))称量至30mm玻璃培养皿中。

将1.5ml溶液AB加至培养皿。

将培养皿放置在设置为45℃的真空烘箱中，并施加部分真空((～610mm/Hg)，直到所有溶剂蒸发(无法检测到溶剂的存在)，关闭烘箱，并施加完全真空来除去任何残留的溶剂(过夜)。

将干燥的经包被的磷酸三钙粉末转移到避光(light protected)的小瓶中并在4℃下储存。

药物释放曲线：将经包被的基材水合(5％血清、37℃)，并且随后是多西环素从浸渍/包被基质组合物的磷酸三钙颗粒的释放并通过HPLC定量。释放曲线示于图1中。

实施例2—药物从浸渍/包被了本发明的持续释放制剂的PVA颗粒的释放。

如以上实施例1中所述地制备经包被/浸渍的PVA颗粒。

水合后(5％血清、37℃)，检测多西环素从浸渍/包被了基质组合物的PVA颗粒的释放并通过HPLC定量。释放曲线示于图2中。

从图2可以看出，第一小时释放达到包被基质中多西环素的约45％。进一步调查第一小时释放显示，当收集的样品被离心(旋转沉降)并进一步筛分(45um过滤器)或反向操作(筛分并进一步离心)时，第一小时内释放并由HPLC检测的多西环素的量降低了至少50％(例如～20％)。不囿于理论或作用机制，估计收集的样品(离心和/或过滤所收集的样品之前)除了包括从制剂中释放的多西环素分子外，还包括经包被的PVA颗粒的小碎片。

通过FTIR和SEM进一步分析经包被的和未经包被的PVA颗粒。

通过FTIR发现PVA颗粒和包被基质之间没有相互作用的迹象。

未经包被的PVA颗粒的SEM图像公开了具有多孔粗糙粒形表面的球形颗粒(图3A和3B)。经包被的PVA的图像示出了颗粒的外表面和内表面均被包被(图3C和3D)。

不希望囿于理论或作用机制，使用PVA可能是有利的，因为它在包含药物的包被基质分解后很快溶解。PVA暴露于体液将引发其降解和清除，不在治疗的手术部位留下痕迹。

实施例3—药物从含有本发明的持续释放制剂的可吸收的明胶海绵的释放。

将1cm*1cm的胶原海绵片置于20ml小瓶中。将0.4ml溶液AB(如以上实施例1所述的)加至小瓶中，并将小瓶留在室温密闭10分钟。将被溶液AB浸渍的胶原海绵片转移到4ml小瓶中以蒸发溶剂，然后真空过夜。将此胶原片置于释放实验。

水合后(5％血清、37℃)，检测到多西环素从浸渍基质组合物的明胶海绵片到环境的释放并通过HPLC定量。

实施例4—用根据本发明实施方案的基质组合物包被/浸渍的TCP颗粒的临床前测试，用于治疗肌肉内手术部位感染。

本研究的目的是评价根据本发明的一些实施方案的被包含多西环素的基质组合物包被的磷酸三钙颗粒(～100μm)(“测试品”)在减少诱导手术部位感染(SSI)模型后的细菌增殖的功效，通过将与金黄色葡萄球菌(ATCC 25923)组合的测试品肌肉内植入到SD大鼠中实现。“测试品”的制备在实施例1中描述。

所有的临床前测试均按照以色列国动物实验管理指南(guidelines forRegulation of Animal Experiments)并根据研究机构伦理委员会的指南进行。

动物模型：雄性大鼠，11-12周龄。

细菌接种物：以可即用状态提供的来自ATCC 25923源的金黄色葡萄球菌，分为两种，各自浓度为1×10⁷CFU/ml和1×10⁸CFU/ml。

测试材料：合成的磷酸三钙(TCP)—用如实施例1中所述的包含多西环素的基质组合物包被的50μm-100μm Cambioceramic颗粒，作为“即用型”粉末提供。在手术程序之前，将媒介物材料无菌地分为50±2mg的等分试样，置于玻璃小瓶中(每个植入部位一个等分试样)。

测试组和剂量的组成：

下表1列出了本研究中包含的实验组：

表1

测试程序：

术前准备：在手术程序前大约1-2小时，通过皮下注射向动物施用阿片类镇痛剂(丁丙诺啡，剂量水平为～0.075mg/kg)。在所有情况下，通过异氟烷吸入使动物全身麻醉(2-4％氧气，流速为0.8L/min-1.2L/min)。

在无菌条件下，在每只动物(不包括未治疗的动物)中，如下地将测试材料植入肌内口袋(intramuscular pocket)中：

将动物以俯卧位放置在加热过的表面上。在背腰部区域，脊柱右侧约2cm处进行纵向皮肤切割，并延长切口直到看到臀肌。使用钝性剥离技术或手术刀片在臀肌中形成长度约2cm、深度约1cm的口袋。

将测试材料从称量纸直接倒入口袋中，同时用镊子牵拉(retract)口袋的边缘。随后且当仍在牵拉口袋的边缘时，使用移液器将50μl细菌悬浮液(以各自的浓度)或生理盐水(对照样品中)施用于所形成的口袋中。分别使用恰当的缝合材料和手术夹，用简单的间断缝合术关闭肌肉系统和皮肤。

通过用生理盐水然后应用Polydine溶液冲洗关闭的切口来清洁血液残留物。

术后护理：以～0.075mg/kg的剂量经皮下向动物施用丁丙诺啡，每日两次，最长达手术后3天。

观察和检查：持续时间—～14天。监测临床体征和体重。每日一次地检查并评估切口部位。另外，为了评估较深层组织的局部反应，对手术部位进行人工触诊并按5级量表如下地评分：0＝没有可触知的结节，1＝勉强可触知的结节，2＝直径0.25cm-0.5cm的结节，3＝直径>0.5cm的结节，4＝表现出脓肿。

收集所有动物的整个植入部位区域、称重并单独放置在充满10ml生理盐水的带标签的小瓶中。将小瓶置于冰上直至进行微生物测定。

组织中细菌的定量：

使用无菌剪刀将每个测试部位无菌地切割成小块，从而暴露口袋的内容物。

将切碎的组织于盐水中的悬浮液漩涡震荡1min。

在盐水中制备悬浮液的10倍稀释液(对于最高接种量，最高达10^-5)。

然后将样品涂布在选择性琼脂和血琼脂上。在37℃下温育24-48小时后，在每份培养基中定量回收的细菌数量，并表示为菌落形成单位/样品。

功效评估结果在下表2中示出并总结于图4中。

表2

结论：在本研究中获得的结果(包括肉眼观察、微生物测定和组织病理学评估)清楚地表明，用含有多西环素的制剂包被的基材(例如合成的磷酸三钙)显著降低了SD大鼠中的肌肉内手术部位感染(SSI)模型中的细菌增殖。

组织病理学—在手术程序后14天，处死动物并肉眼评估整个植入部位区域的炎症反应程度。然后分别收集组#2、#3、#4和#5的动物#7、#11、#18和#23、称重并针对样品中的细菌的定量被送至微生物评估。

载玻片制备：组织学处理如下地进行：将每个样品脱钙、修剪(trimmed)、嵌入石蜡中并进行3个切片，每个切片约5微米厚度，彼此间隔约500微米。3个载玻片中的每一个用苏木精和伊红(H&E)染色。

组织病理学评价：评价残余植入材料的量和细菌菌落的存在，并根据以下打分量表评分：0＝没有观察到残余植入物/细菌菌落，1＝材料/细菌菌落的1个或2个小病灶，2＝多个小病灶，有或没有残余材料/细菌菌落的大病灶，3＝残余材料/细菌菌落的多个大病灶，4＝大量残余材料/细菌菌落填充手术部位。

结果：尸检时测试部位的肉眼评价：

一般来说，在几乎所有分配到两个TCP治疗组(即第2组和第4组)的动物中，在测试部位的中心观察到直径为0.5cm-2cm的隆起。另外，在第2组和第4组的少数测试部位中，注意到皮肤粘附到内部组织。

相比之下，在分配到第3组和第5组的动物中，分别在6个测试部位中的2个和6个测试部位中的1个检测到组织的低突起(low rise)。

组织病理学发现：

第2组和第4组的动物#7和#18—TCP分别与1×10⁷CFU/ml或1×10⁸CFU/ml细菌结合：臀肌中的肌内口袋包含多形核细胞(脓肿形成)、坏死和被肉芽肿型(即巨噬细胞、巨大细胞)反应包围的媒介物物品(TCP)的集合。整个反应部位被早期成熟荚膜反应包围。在脓肿周围或脓肿内还识别了许多细菌菌落。脓肿形成被评分为3级。

第3组和第5组的动物#11和#23—“测试品”分别与1×10⁷CFU/ml或1×10⁸CFU/ml的细菌结合：臀肌中的肌内口袋包含被肉芽肿型(即巨噬细胞、巨大细胞)反应包围的磷酸三钙(TCP)颗粒(其是植入测试设备的组分之一)和零星的最少(1级)单核细胞渗透物的集合，表明降低细菌增殖的优异潜力。

结论：第2组和第4组的样品(仅植入TCP)：臀肌中的肌内口袋包含与媒介物物品(TCP)颗粒相关的脓肿形成和大量细菌种类的存在。当比较在来自第2组和第4组的样品中观察到的反应时，不存在任何组分和/或得分方面明显差异。

第3组和第5组的样品(“测试品”)：臀肌中的肌内口袋包含被肉芽肿型(即巨噬细胞、巨大细胞)反应物包围的磷酸三钙(TCP)颗粒和零星的最少单核细胞渗透物的集合，表明降低细菌增殖的优异潜力。当比较在来自第3组和第5组的样品中观察到的反应时，不存在任何组分和/或得分方面明显差异。可以得出结论，测试化合物在减少手术部位细菌的增殖方面非常有效。

实施例5—在用根据本发明的一些实施方案的基质组合物包被的TCP颗粒存在下消除已建立的生物膜。

使用MBEC^TM(最小生物膜消除浓度)生理学和遗传学测定法测量用根据本发明的实施方案的基质组合物包被的磷酸三钙颗粒消除已建立的生物膜的有效性。

MBEC^TM测试方法概述：MBEC^TM测试方法规定了在高通量筛选测定中培养和处理不同细菌生物膜所需的操作参数。测定设备由具有九十六(96)个栓(peg)的塑料盖和具有最大200μL工作体积的九十六(96)个单独的孔的相应接收板组成。在带有轻柔混合的基于分批培养的模型(即没有营养物质流入或流出单独的孔)中在栓上建立生物膜。将已建立的生物膜转移到新的接收器板用于消毒功效测试。

样品描述：

测试的每个样品组包括以下表3中列出的以下组：

表3

测试生物：金黄色葡萄球菌(骨髓炎相关菌株)；来源：ATCC 29213；稀释/刺激介质：1,000×TSB+10％人血清24小时；生长介质/琼脂：胰酶大豆肉汤/胰酶大豆琼脂，持续24小时有氧条件。

测试方法概述：使用经包被的羟基磷灰石的MBECTMP&G测定的用于高通量抗微生物敏感性测试的试验过程。本标准方案被分解为一系列小步骤，每个步骤在以下各节详细描述。

1.培养/接种准备：

使用(-70℃下)冷冻储备物，在OSA(生物特异性琼脂)上划线培养金黄色葡萄球菌的第一代亚培养物。将板在适当的生长条件下温育20±2.0小时，并在4℃下进一步储存。

将从第一传代培养物获取的第二传代培养物在OSA上划线。使板在适当的生长条件下温育20±2.0小时。从OSA板中无菌地取出来自第二代亚培养物的分离的菌落，并将其接种到50mL无菌细菌液体培养肉汤中，然后在适当的生长条件温育20±2.0小时(以150rpm)。

将接种物调节至约10⁶CFU/mL的细胞密度。

通过系列稀释将稀释的生物体的样品(100μL)用于接种物检查并一式三份地点涂在OSA上。

刺激板的制备：除了无菌对照，将150μL剩余的稀释的生物体放置在MBEC^TM P&G设备的每一个相应的孔中(表5)。将该设备置于37℃±1℃的加湿培养箱中的轨道振荡器(110RPM)上。

样品无菌对照：使用烧过的钳把栓从BGCH孔中折断。将每个栓置于200μL中和剂中。将栓超声30分钟。然后将回收悬浮液系列稀释并点涂在OSA上。这用作生物膜生长检查。

将200μL无菌TSB分别加入到刺激板的GC和SC-M孔中。这些用作每种生物体的每个试验的无菌对照(SC)和生长对照(GC)。BGCh是生物膜生长检查。N孔是中和剂毒性对照，而N:50孔是中和剂功效对照。

表4：刺激板

使用无菌96孔微量滴定板，无菌地进行以下操作以建立表4所列的刺激板：

中和对照：在N:50孔中，将200μL中和剂加至300μg的多西环素中(D/E(中和剂)中多西环素的终浓度是1.5mg/mL)。

中和剂毒性对照：向N孔中加入200μL中和剂。

生物杀灭剂无菌对照：将60mgβ-TCP、测试品和β-TCP+多西环素加入到SC A-C孔中。

预形成的生物膜的抗微生物刺激：通过将盖子浸入盐水(～30秒)来清洗MBEC设备的盖上形成的生物膜，以除去浮游细胞。然后将盖子放在刺激板的顶部，并在旋转振荡器上以110rpm在35±2℃下温育24±2小时。

生物膜回收：温育后(上文具体说明的)，通过将盖子浸入盐水(～20-30秒)将浮游细胞从生物膜上冲洗掉。然后将盖子转移到中和剂/回收板，并放入超声仪(～30分钟)以取出存活的生物膜。

浮游MBC的确定：从刺激板的每个孔取出20μL，并置于含有180μLDE中和剂的新鲜96孔板的相应孔中。将板在35±2℃温育24±2小时。温育后目视确定MBC结果。

LOG₁₀降低：超声后，将来自MBEC^TM板的每个孔的100μL放入96孔微量滴定板的第一行的前12个空孔中，并以10倍进一步稀释到8行的每一行中(10⁰-10⁷稀释)。然后将来自每个孔的5μL用于点涂制备的OSA板。在37±1℃下温育琼脂板，并在温育大约24-48小时后计数。计算在板上计数的菌落数的算术平均值。

将100μL无菌中和剂加至回收板的每个孔中以将体积加满回复至200μL。将再填充的板在35±2℃下温育24±2小时。

使用平板读数器在温育24±2小时后确定比较物MBEC结果。

针对一个栓的对数密度计算如下：

LOG₁₀(CFU/栓)＝LOG₁₀[(X/B)(D)]，其中：X＝平均CFU；B＝铺板体积(0.02mL)，并且D＝稀释。

通过计算所计算的对数密度的平均值来确定总体生物膜积累。

每种稀释物的LOG₁₀降低计算如下：LOG₁₀降低＝平均LOG₁₀生长对照–平均LOG₁₀试验样品。

结果：

平均LOG₁₀ CFU/栓回收物在表5中呈现：

表5：平均Log10 CFU/栓回收物对数降低在表6中呈现

表6：对数降低MBC和MBEC目视读数数据在表7中呈现

表7：MBC和MBEC目视读数数据

结论：对数降低数据表明，测试品(用根据本发明的实施方案的基质组合物包被的TCP颗粒)被操纵以在3.0％的最低浓度下杀死预形成的生物膜并甚至在1.0％下也有效(>99％杀死)。相比之下，未用β-TCP配制的多西环素在浓度为10％或更高时有效。

实施例6——用根据本发明的一些实施方案的基质组合物包被的TCP颗粒的存在下对生物膜形成的抑制。

使用MBEC^TM(最小生物膜消除浓度)生理学和遗传学测定法(该系统在上文的实施例5中描述)通过计算细菌对数减少值来评估用根据本发明的实施方案的基质组合物包被的磷酸三钙颗粒在抑制生物膜形成中的有效性。

培养物/接种物制备遵循上文实施例5中所述的程序。

刺激板的制备：

表8：刺激板设计：SC孔是每个实验的无菌对照。GC是生长对照。BGCh是生物膜生长检查。N孔是中和剂毒性对照。N:50孔是功效对照。

使用无菌96孔微量滴定板，无菌进行以下操作以建立上述刺激板：

功效对照：在N:50孔中，向672μg多西环素中加入150μL中和剂(多西环素在D/E中的终浓度为4.48mg/mL)。

中和剂毒性对照：向N孔中加入150μL中和剂。

生物杀灭剂无菌对照：将60mg测试品加入到SC孔中。

如表8的1-9列的布局中那样添加TCP和测试物品各60mg(n＝3)。

除了无菌对照之外，向生物膜形成/刺激96孔板的每个孔加入150μL接种培养基。

生物膜形成抑制的抗微生物刺激：将盖子转移到刺激板上，并在旋转振荡器上以110rpm在35℃±2℃下温育24±2小时。

通过将盖子浸入漂洗板(每孔200μL盐水)30秒，从已经在MBEC设备的盖上形成的生物膜漂洗去浮游细胞。

在所指定的接触时间后，将MBEC^TM盖转移到中和剂板(每孔200μL中和剂)。

将板置于超声仪中并超声30分钟以除去存活的生物膜。

如上文在实施例5中所述进行浮游MBC和LOG₁₀降低的确定。

平均LOG₁₀回收数量总结于以下表9中。

表9：平均LOG₁₀回收数量对数降低在表10中呈现

表10：LOG₁₀降低MBC和MBEC目视读数数据在表11中呈现：

表11：MBC和MBEC目视读数数据

结论：A对照化合物(仅TCP)在刺激期间和在所有测试的TCP浓度下具有良好的回收和生长。

B测试化合物在每个测试浓度下完全杀死接种到测试孔中的细菌。MBC数据表明在测试浓度下所有细胞都被杀死而并非简单地抑制。

实施例7-用根据本发明实施方案的基质组合物包被/浸渍的TCP颗粒用于治疗胸骨外科手术部位感染的临床前试验。

本研究的目的是评价根据本发明的一些实施方案的被包含多西环素的基质组合物包被的磷酸三钙颗粒(～100μm)(“测试品”)在诱导手术部位感染(SSI)模型后减少细菌增殖的功效，通过将与金黄色葡萄球菌(ATCC 25923)组合的测试品植入到新西兰白兔的胸骨中获得。“测试品”的制备在实施例1中描述。

描述：

在新西兰白兔上进行半胸骨深度的胸骨缺损。将12只雌性新西兰白兔随机分为相等的两个6只动物的组。对它们进行正中胸骨切开术(median sternotomy)，伴随应用与已定义的、校准的细菌接种物剂量混合的“对照品”(未经包被的TCP)或“测试品”(用如实施例1中所述地制备的基质组合物包被/浸渍的TCP颗粒)，并将其置于形成的缺口(例如胸骨缺损)中。

经肌肉内使用氯胺酮(30mg/kg)、甲苯噻嗪(5mg/kg)和阿托品(1mg/kg至3mg/kg)使兔子麻醉，并在插管后保持在异氟烷上。

使用标准无菌技术进行胸骨切开术。在半胸骨深度进行胸骨缺损。应用与细菌接种物单独混合的等量的对照品或测试品来覆盖切割的骨骼表面并记录止血的时间。胸骨通过手术关闭(将两部分胸骨用单股缝线固定并层层关闭切口)。进行总体健康的每日观察。6周后处死动物。收集每个胸骨用于放射照相、组织学、血液学和机械分析以评估胸骨愈合。

以上具体实施方案的描述将如此完全地揭示本发明的一般性质，使得其他人可以通过应用现有的知识容易地为各种应用修改和/或调整此类具体实施方案而不需要过度实验且不背离一般概念，且因此，此类调整和修改应当并且意图被理解为在本公开的实施方案的等效方式的含义和范围内。应理解的是，本文采用的措辞或术语是为了描述而非限制的目的。用于进行各种本公开的功能的工具、材料和步骤可采取多种替代形式而不背离本发明。

Claims (10)

1.一种用于治疗或预防与手术操作相关的手术部位感染的方法，所述方法包括向所述手术部位施用完全或部分被基质组合物浸渍和/或包被其表面的可生物降解的基材的步骤，所述基质组合物包含(a)生物相容性聚合物，(b)第一脂质组分，所述第一脂质组分包含与所述生物相容性聚合物非共价缔合的至少一种固醇，(c)第二脂质组分，所述第二脂质组分包含具有至少12个碳的脂肪酸部分的至少一种磷脂；和(d)药学活性剂。

2.根据权利要求1所述的方法，用于降低手术后整体感染率、消除手术前可能存在的软组织感染、抑制手术部位的生物膜形成和消除手术部位存在的生物膜的至少一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述手术操作选自骨科手术操作、脊椎手术操作、消化系统器官的手术操作、心脏程序、疝修复、血管程序、剖腹产术、前列腺切除术、产科和妇科手术操作、头颈癌手术、移植手术、神经外科手术和整形手术。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，在选自由以下组成的组的用于减少细菌接种的标准护理程序之外被执行：恰当的手术部位准备、全身性预防性抗生素、基于细胞的疗法和通过围术期补氧加强宿主、维持正常体温和血糖控制。

5.根据权利要求1至4所述的方法，其中所述可生物降解的基材选自由无机基材、天然聚合物材料、水溶性合成聚合物和可生物吸收的疏水性材料组成的组。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述可生物降解的基材是选自由以下组成的组的无机基材：羟基磷灰石、氟磷灰石、氧基磷灰石、硅灰石、磷灰石/硅灰石玻璃陶瓷、钙长石、氟化钙、硫酸钙、碳酸钙、磷酸四钙、α-磷酸三钙(α-TCP)、β-磷酸三钙(β-TCP)、无定形磷酸钙、磷酸二钙、氟硅钙钠石、失透石、硅碱钙石、金云母、三斜磷钙石、透磷钙石、磷酸八钙、白磷钙石、堇青石、块磷铝矿、硅钙钠石、磷酸晶体、磷酸氢二钠和基于磷酸盐的其他生物陶瓷。

7.根据权利要求5所述的方法，其中所述可生物降解的基材是选自由以下组成的组的天然聚合物材料：明胶、透明质酸、透明质酸衍生物诸如透明质酸的聚离子复合物、海藻酸三乙醇胺、酪蛋白、角蛋白、肌球蛋白和/或丝心蛋白、胶原、胶原衍生物诸如琥珀酰化胶原或甲基化胶原、硫酸软骨素、壳聚糖、壳聚糖衍生物诸如甲基吡咯烷酮-壳聚糖、聚氨基半乳糖胺。

8.根据权利要求5所述的方法，所述基材是水溶性合成聚合物。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述基材是聚乙烯醇(PVA)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述可生物降解的基材由具有小于约200微米(μm)的平均粒度的颗粒组成。