CN116507330A - 用于子宫内使用的原位形成的水凝胶和组合物设计 - Google Patents

Abstract

描述了用于为特定医疗应用提供改善的性能的医用水凝胶体系。水凝胶体系有效地用于在体腔中形成空间填充水凝胶以及用于防止外科手术后在体腔内的组织之间的粘连形成。描述了用于预混合前体溶液和促进剂溶液的经子宫颈递送的水凝胶递送系统。还描述了用于具有膨胀填充的子宫内水凝胶的经子宫颈安装的方法。水凝胶体系、水凝胶递送系统以及相关方法可用于在子宫腔(包括子宫颈管)中提供可降解水凝胶，用于防止子宫内手术后的粘连。

Description

用于子宫内使用的原位形成的水凝胶和组合物设计

使用领域

本发明的各个方面涉及被设计用于经子宫颈递送至子宫腔的水凝胶，包括可用于使用改进的仪器放置的水凝胶，以及这些材料的递送。

背景技术

医疗干预后的瘢痕组织的不期望粘附是被称为粘连的常见并发症。粘连的形成典型地在两个受伤组织表面彼此接近时发生。这种并发症可能导致疼痛和虚弱的医疗问题，包括但不限于术后不良事件和医疗干预失败。在经子宫颈手术后在子宫腔内发生的粘连通常可能造成不孕。粘连的手术剥离(即一种被称为粘连松解术的手术)可能导致二次粘连再形成。目前的用于防止术后粘连形成(包括但不限于子宫内粘连)的方法具有有限的有效性。

发明内容

提出了水凝胶体系，所述水凝胶体系为特定医疗应用(特别是粘连防止)提供改善的性能。所得水凝胶是生物可降解的，并且在数秒的递送内形成水凝胶。水凝胶是生物相容性且柔软的，但是水凝胶具有适当的弹性模量以对抗身体力量在适当位置保持所需时间段。水凝胶前体在递送以形成空间填充水凝胶后对由周围流体造成的稀释作用具有抗性。水凝胶体系涉及在递送前在限制过早交联的pH下混合两种前体，即电解质和亲核试剂。在递送时将混合的前体与在促进剂溶液中的碱性缓冲剂共混以驱动胶凝。

如本文中所呈现的，水凝胶体系可用于防止粘连(包括但不限于子宫内粘连)的方法和应用。这些技术也可以用于阻止不期望的术后出血并且为子宫组织提供机械支撑。可以将材料引入到手术部位以减少或防止受损组织或组织的各部分之间的接触。可以使用可流动组分以使材料的引入和形成变得容易。例如，可以将可流动聚合物前体以腹腔镜或经子宫颈方式引入并且在其引入后激活以在子宫上或在子宫中形成材料。前体的实例包括在子宫腔内形成材料(例如水凝胶)的可聚合/可交联的亲水性聚合物。

一些实施方案涉及一种防止在可能空间(诸如子宫腔)中的受损组织表面的粘连的方法。所述方法包括将可流动材料引入到子宫腔中以在子宫内填充和填塞相对的腔壁。填塞可以有效地减少在外科手术后从受损组织出血并且分离受损组织表面以允许独立地愈合子宫腔壁。通过填充和膨胀子宫腔，原位形成的材料将不会被子宫的肌肉收缩排出，直到发生结构完整性的损失。材料可以是例如水凝胶，并且可以起到支架或夹板的作用。一些实施方案涉及一种防止在子宫中的子宫内粘连的方法，其通过施用使前体交联以在子宫中形成水凝胶的材料，例如以涂覆受损组织的表面或填塞子宫腔的表面，或者防止子宫腔壁彼此塌陷和粘连。一些聚合物体系涉及将水凝胶前体预混合到一个溶液中，并且在施用期间通过将前体溶液与用于活化/促进的第二溶液合并来活化交联。施用器实施方案可以涉及施用装置的设计，其包括使用软的、柔性的无创伤导管，以及用于减少移除后的剩余插入轨迹的低导管轮廓。对于子宫的经子宫颈进入，施用器可以包括流动限制器或与流动限制器相关联，所述流动限制器有助于将水凝胶前体保持在子宫腔内，使得通过子宫腔的完全填充来实现子宫壁的分离。在一些实施方案中，可以沿着导管长度调整流动限制器，以将导管端口布置在子宫腔内的特定位置处。

在一个方面，本发明涉及一种交联的水凝胶组合物，所述交联的水凝胶组合物包含利用多官能交联剂交联的具有生物可降解交联键的多臂聚乙二醇分子。水凝胶可以具有约1天至约21天的体内子宫内降解时间。为了为体内使用提供稳定性而没有对患者的不期望的压力，水凝胶可以具有5kPa至300kPa的杨氏模量值。在一些实施方案中，并入到水凝胶中的交联分子是聚胺，诸如聚赖氨酸，其可以是三赖氨酸。在一些实施方案中，交联官能团是N-羟基琥珀酰亚胺酯和伯胺，其通过亲核取代反应以形成酰胺键。

在另一个方面，本发明涉及一种水凝胶施用器，所述水凝胶施用器包括两个储器，所述储器具有与Y形连接器相连的出口以将来自储器的相应溶液在管道的连接至导管的部分中混合，所述导管具有不超过9Fr的尺寸，在导管体的具有无创伤尖端的一侧具有出口端口。在交联足够慢的条件下，一个储器可以容纳水凝胶前体的共混物，而另一个储器则可以包含促进剂，诸如碱性缓冲剂。储器可以是安装在支架中的注射器管，柱塞连接至柱塞帽以证明两个注射器柱塞的方便的同时部署。静态混合器可以提供来自储器的合并溶液的更快速混合。导管可以由足够低的硬度计值聚合物形成，使得不太可能对患者的组织造成损伤。

在第一具体方面，本发明涉及一种医用水凝胶体系，所述医用水凝胶体系包含前体共混物溶液和促进剂溶液。前体共混物溶液可以包含水性溶剂、具有亲水性核和琥珀酰亚胺基酯官能团的第一前体和具有多个胺官能团的第二前体，其中前体共混物溶液具有酸性pH。促进剂溶液可以包含缓冲溶液，所述缓冲溶液具有大于8.2的pH和足以将前体共混物溶液和促进剂溶液的混合物的pH提高到高于pH 8的缓冲容量。

在另一个具体方面，本发明涉及一种适合于子宫内递送的水凝胶递送系统，所述水凝胶递送系统包括第一溶液、第二溶液和施用器。施用器可以包括：导管，所述导管被配置用于利用在导管上的帽元件的经子宫颈子宫内放置，以允许阻止水凝胶从子宫颈流出；容纳第一溶液的第一储器；容纳第二溶液的第二储器；混合器，所述混合器被配置用于接收第一溶液和第二溶液，并且将第一溶液和第二溶液剧烈混合以形成用于从混合器递送至导管的共混前体溶液，所述共混前体溶液具有5重量百分比(重量％)至12重量％的固体。通常，共混前体溶液在不超过约30秒内胶凝，并且在12小时后形成初始杨氏模量大于1kPa的产物水凝胶，并且产物水凝胶在子宫环境中持续存在3至29天。

在另一个具体方面，本发明涉及一种用于递送子宫内水凝胶的方法，所述方法包括：将第一溶液和第二溶液合并以形成共混溶液，以及将共混溶液引导到经子宫颈布置的导管中以将共混溶液递送到子宫中。通常，第一溶液包含水性溶剂、具有亲水性核和琥珀酰亚胺基酯官能团的第一前体以及具有多个胺官能团的第二前体，并且第二溶液通常包括pH大于8.2的缓冲溶液。共混溶液可以在不超过30秒内进行共价交联而胶凝，其中导管具有帽元件，所述帽元件可以用于防止共混溶液流出以向胶凝的水凝胶提供压力，从而产生膨胀填充。

附图说明

图1是一种用于经子宫颈递送交联性水凝胶前体溶液的子宫内施用器的图。

图2是图1的水凝胶施用器的一种基础安装尖端的横截面。

图3是一种水凝胶施用器的图，所述水凝胶施用器用于通过子宫颈将医用级水凝胶体系递送到子宫，其中帽元件用于控制导管放置和材料从外子宫颈口的外出。

图4是各种帽元件设计的图。

图5A是导管和外出限制器的组装构造的图。

图5B是图5A的导管和外出限制器的分离构造的图。

图6A是一种用于与本文所述的水凝胶递送系统一起使用的具有外出限制器和连接器的导管组件的图。

图6B是图6A的导管组件和外出限制器的一部分的放大横截面。

图6C是图6A的导管组件、外出限制器和连接器的分解图。

图7是一种水凝胶递送系统的图，所述水凝胶递送系统用于将水凝胶聚合物组合物经子宫颈递送到子宫。

图8是一种经子宫颈手术的图，所述经子宫颈手术使用具有外出限制器的水凝胶递送系统以用水凝胶聚合物组合物填充子宫。

图9是一种经子宫颈手术的图，所述经子宫颈手术使用具有子宫颈栓和外出限制器的水凝胶递送系统以用水凝胶聚合物组合物填充子宫。

图10是一种水凝胶递送系统的示意图，所述水凝胶递送系统用于将水凝胶聚合物组合物经皮递送到体腔。

图11示出了两种预混合制剂的作为贮存期(以分钟计)的函数的水凝胶溶胀的图。

图12示出了在5:1、25:1、50:1和250:1的稀释率下测试的由各种水凝胶体系形成的凝胶样品的作为时间的函数的模量的一组图。

图13示出了在5:1、25:1、50:1和250:1的稀释率下测试的由各种水凝胶体系形成的凝胶样品的作为时间的函数的模量的一组图。

图14示出了在5:1、25:1、50:1和250:1的稀释率下测试的由各种水凝胶体系形成的凝胶样品的作为时间的函数的模量的一组图。

图15示出了在5:1、25:1、50:1和250:1的稀释率下测试的由各种水凝胶体系形成的凝胶样品的作为时间的函数的模量的一组图。

图16示出了由预混合制剂形成的三种凝胶样品和由分离制剂形成的第四凝胶样品的作为稀释率的函数的每小时模量损失的图。

图17示出了预混合制剂和分离制剂在250:1稀释率介质中的作为时间的函数的百分比模量和绝对模量的图。

图18是在子宫切除手术后在使用施用器安装水凝胶聚合物组合物之后拍摄的一系列周围子宫切除术后病理照片。照片示出了移除的子宫、已经切开以显示安装的水凝胶聚合物组合物的移除的子宫以及切开的子宫与切除的水凝胶植入物。

图19示出了一位患者在切除手术之前(左图)和在切除手术和水凝胶聚合物组合物的经子宫颈安装之后(右图)的子宫腔的超声图像。箭头示出了子宫腔以及填充并填塞子宫腔的原位形成的水凝胶的位置。

具体实施方式

发现了水凝胶制剂，所述水凝胶制剂提供适合于医疗应用(特别是子宫内递送)的特定性能，虽然所述水凝胶可能适合于其他合适的医疗手术。到子宫腔中的递送带来了几种重大挑战。关于递送，处于其初始凝胶状态的前体溶液应充分流动以填充子宫腔，而不流过子宫口进入到输卵管中或通过子宫颈流出，并且应快速地凝固为凝胶以实现这些补偿目标。子宫腔可以施加力以将材料通过子宫颈排泄出子宫腔，因此水凝胶应具有足够的弹性，使得其可以对抗这些力而保持在子宫内。水凝胶是生物可降解的，并且应持续存在足够长的时间以防止粘连，但是又不应太长到本身带来问题。尽管挑战是重大的，但是水凝胶基于具有亲水性核(尤其是聚乙二醇核)与琥珀酰亚胺基酯官能团的一种前体和具有多个胺官能团的第二前体进行设计。为了抵抗稀释作用，将水凝胶前体在递送之前混合，并且在递送期间与促进剂溶液合并以有效地填充子宫腔，同时提供所需的模量和空间填充性能。已经设计了有效的施用器以允许水凝胶的方便递送。所得系统良好地适合于有效的医疗手术以减轻来自患者的子宫内粘连或类似受保护空间的风险。

基于新设计的水凝胶体系，提供了通过使用合适的施用器递送适当设计的水凝胶前体来减少或消除由医疗手术造成的子宫内粘连的有效方式。有效的水凝胶前体可以针对胶凝时间、前体溶液的粘度、交联后的溶胀程度、生物降解时间、机械性能或其他合适的特征中的一者或多者进行设计。关于这些参数的改进可以克服早期尝试递送有用的基于水凝胶的防粘连产品的缺点。已经设计了改进的施用器用于到腔(诸如子宫空间)中的更有效递送。改进的施用器可以包括外出限制器，所述外出限制器可以抑制在前体充分胶凝之前水凝胶和/或水凝胶前体从子宫颈的流出。方便的设计允许以方便的程序控制流动限制器。下面描述了改进的施用器，并且另外的特征在Bassett等人的名称为“用于子宫内流体交换诸如原位形成的水凝胶的经子宫颈进入系统(Transcervical Access Systems forIntrauterine Fluid Exchange,Such as Hydrogels Formed In Situ)”的共同待审的美国专利申请17/494,752中描述，其通过引用结合于此。

在一些实施方案中，将亲水性反应性前体物质混合的混合物或过程涉及具有亲核性官能团与亲水性反应性前体物质并且具有亲电性官能团，使得它们形成交联的混合物。如果混合物在中性条件下反应较慢，则可以在施用前不久将前体混合并且放置到递送系统的注射器或相当的储器中。可以将促进剂放置到其他注射器或相当的流体储器中。可以在递送期间将促进剂与前体共混物混合，从而由于共混物的pH变化或其他合适性质而引发更快速的交联。因为前体可以在施用之前充分混合，所以混合过程在递送系统中可以更完全，使得将充分混合的组合物递送到导管中以进行子宫内递送。

本发明的特定实施方案涉及用于递送两种溶液以原位形成水凝胶植入物的方法和装置。如本文所述，双组分水凝胶体系提供有效的用途，将这样的水凝胶体系沉积到子宫内腔中，虽然水凝胶可以有效地用于患者的其他受限空间。方法涉及在具有导管的合适施用器中准备前体以接收水凝胶体系的混合组分。导管可以与流动限制器相连以将水凝胶前体递送到受限空间(诸如子宫腔)中。在移除导管时，流动限制器可以留在适当的位置，并且在前体充分胶凝的情况下可以在之后不久移除流动限制器或其部分。关于术语，水凝胶体系是指在合适容器中的用于形成水凝胶的两种溶液。从水凝胶前体到水凝胶的转化不是急剧的转化。因此，水凝胶前体可以适当地用于描述在引起导致胶凝的交联之前的分离组分，通过充分的胶凝，使得材料不再自行流动，并且水凝胶可以是指在显著交联后导致流变性改变为在完全交联后的完全凝固的水凝胶的材料。因此，存在可以用任一种术语合理地描述的过渡状态。

在Sawhney的名称为“原位形成的材料的子宫内施用(IntrauterineApplications of Materials Formed In Situ)”的公布美国专利申请2005/0266086(在下文中称为'086申请)中描述了水凝胶用于子宫内使用的用途，所述申请通过引用结合于此。通常销售被称为SprayGel^TM的产品用于防止粘连。'086申请具体地描述了SprayGel^TM在其实施例中的使用。名称为SprayGel^TM的产品受Pathak等人的名称为“生物相容性交联聚合物(Biocompatible Crosslinked Polymers)”的美国专利7,009,034(在下文中被称为'034专利)保护，所述专利通过引用结合于此。

本文所述的水凝胶体系克服了先前产品的已确定缺点。特别地，改进的水凝胶体系具有良好的流动性以覆盖目标空间，而没有水凝胶前体超过目标区域的不受控移动。另外，水凝胶体系明显更不容易受稀释作用影响。这些改进对于子宫内递送、诸如对于粘连防止来说特别理想，虽然水凝胶也可用于其他医疗应用，诸如腹腔中的粘连防止。

粘连(子宫内粘连)

粘连可以作为自然愈合过程的一部分形成，并且可以用透明的纤维带连接相邻的受损伤组织。本文所述的粘连屏障可以适用于避免任何术后粘连形成，但是讨论集中于组合物特别好地适用的子宫内粘连。值得注意的其他粘连防止应用包括递送水凝胶用于在腹腔中的粘连防止。

子宫内粘连(IUA)表现为具有清楚或不规则边缘的粘连带，其导致自然子宫生理的扭曲，并且最终可能充满子宫腔(1)。由粘连造成的子宫腔的部分或完全堵塞可能导致不正常出血、不孕症和反复妊娠丢失(2)。由于这些原因中的任一个，期望避免子宫内粘连。IUA通常在涉及放入子宫中用于诊断或治疗目的的仪器的妇科手术后的患者中发现，或者在经历过子宫腔内创伤的患者中发现(3)。这样的事件后的子宫内粘连形成的发病率可以高达60％(4)。粘连是手术性宫腔镜检查的结果，其发病率随着所涉及的手术的类型而变化，并且在子宫成形术(metroplasty)、肌瘤切除术和子宫内膜切除中有特别高的发病率(5，6)。在治疗低生育力的主要病因时的这些条件下，具有产生粘连的风险，这对生育力构成了更隐蔽的风险。粘连的存在与不孕症之间的关联已经被报告为高达43％(3)。此外，证据表明，粘连的严重程度可能是进展性的，其中轻度薄膜状粘连可能发展为纤维肌性粘连并且最终发展为致密结缔组织(8)。已经将各种因素与子宫内粘连形成相关联。(6，9，10，11，12)。

在过去几年，用于防止IUA的可吸收性屏障的使用已经显示出一些临床成功。屏障包括透明质酸的溶液、交联的透明质酸和包含亲水性聚合物的粘弹性溶液。透明质酸的溶液和交联的产物诸如Sepracoat(基于透明质酸的产品，Genzyme)已经被证明在预防上是有效的，但是在已经发生组织损伤后施用时仍然无效，或缺少支持减少IUA的数据(17)。粘弹性形式在IUA的总体减少方面已经显示出有前景的临床结果，但是仍有过早稀释的问题，并且面临延长整体持续时间的挑战。迄今为止，仍然没有一种单一方式被证明在防止宫腔镜使用的术后粘连形成方面是令人满意地有效的(18)。

原位形成水凝胶在作为粘连屏障使用时提供多个优点。前体的液体性质允许易于使用、最小化的侵入性和到整个子宫腔的全面施用。在通过交联形成凝胶后，屏障对于从子宫腔排出和过早稀释的抗性更高。水凝胶制剂通常被描述为可以实现被设计用于防止IUA的持续时间。在以上引用的'086申请中描述了关于施用水凝胶来防止子宫内粘连的先前工作。'086申请的实施例使用了被称为SPRAYGEL的材料，其被开发并且证明可用于防止腹膜内粘连形成(5，6，7)，参见Mettler等人，“SprayGel作为粘连形成屏障的前瞻性临床试验：中期分析(Prospective Clinical Trial of SprayGel as a Barrier to AdhesionFormation:An Interim Analysis)”，Journal of the American Association ofGynecological Laparoscopists，(2003年8月)10(3)，339-344，其通过引用结合于此。SPRAYGEL由各自含有在化学上不同的聚合物前体的两种液体(一种透明的和一种蓝色的)构成，它们在混合到一起时快速交联以原位形成生物相容性可吸收水凝胶。如上所述，'034专利中提供了名称为SPRAYGEL的水凝胶的另外的细节。用于防止子宫内粘连的水凝胶材料的评价是使用被设计用于腹膜内应用的组合物和装置进行的(19，20)。相对于腹膜内环境，子宫内环境带来以下独特挑战：受限的空间、子宫肌肉的收缩、和从身体离开的出口路径、损伤后的不同愈合机制、由于腔内存在流体而造成的可能稀释以及其他区别。因此，需要特定的组合物来实现子宫内粘连防止的目标结果。在Bassett等人的名称为“用于子宫内流体交换诸如原位形成的水凝胶的放置的经子宫颈进入系统(Transcervical Access SystemsFor Intrauterine Fluid Exchange,Such as Placement of Hydrogels Formed InSitu)”的共同待审的美国专利申请17/494,792(在下文中称为'792申请)中描述了用于子宫内应用的改进递送装置，所述申请通过引用结合于此。

用于医疗应用的水凝胶

水凝胶通常被认为是吸收水、进行溶胀而没有可辨别的溶解并且保持能够可逆变形的三维网络的材料。参见例如Park等人，用于药物递送的生物可降解水凝胶(Biodegradable Hydrogels for Drug Delivery)，Technomic Pub.Co.，Lancaster，PA(1993)，其通过引用结合于此。亲水性聚合物(包括水溶性聚合物)的共价交联网络通常被表示为处于水化状态的水凝胶(或水性凝胶(aquagel))。已经基于具有可变的聚氧乙烯侧链长度的甲氧基聚(乙二醇)单甲基丙烯酸酯的交联聚合链制备了水凝胶，并且已经研究了其与血液成分的相互作用(Nagaoka等人，于Polymers as Biomaterial(Shalaby等人编辑)，Plenum Press，1983，第381页)。

使用的可交联溶液包括可以用于在管腔或孔隙中形成植入物并且可以形成物理交联、化学交联或两者的那些。物理交联可以由配合、氢键键合、去溶剂化、范德华相互作用、离子键合等造成，并且可以通过将物理分离的两种组分混合直到原位合并或者作为生理环境中的普遍条件(诸如温度、pH、离子强度等)的结果而引发。化学交联可以通过多种机制中的任一种来实现，包括自由基聚合、缩聚、阴离子或阳离子聚合、逐步聚合等。在采用两种溶液的情况下，每种溶液含有共引发体系中的在混合时引发交联的组分。溶液分开储存，并且混合用于递送到组织管腔中。本文所述的改进水凝胶体系基于混合而化学交联的两种溶液。

水凝胶可以由至少一种前体自发地交联，而无需使用单独的能源。在双组分体系的情况下，进行两种溶液的混合，使得溶液在通过装置时是流体。如果需要的话，一种或两种可交联前体溶液可以含有造影剂或用于使水凝胶植入物可视化的其他手段。可交联溶液可以含有包埋在所得植入物中的生物活性药物或其他治疗性化合物，使得水凝胶植入物起到药物递送作用。

除了可交联性以外，水凝胶体系的性质可以根据目标应用进行选择。例如，如果水凝胶植入物要用于临时填充和阻塞生殖器官诸如子宫腔，则水凝胶体系可以进行一些溶胀以与不规则的几何形状共形，并且在单个月经周期的时间范围内可生物降解。水凝胶优选地为柔软的，并且其模量或刚度低于非妊娠子宫中的子宫组织的模量或刚度。其他应用可能建议水凝胶体系的不同特性。更通常地，对于医疗应用，材料应基于表现出的生物相容性和缺乏毒性来进行选择。

水凝胶可以是生物可降解的，使得不必将其从体内取出。如本文中使用的，生物可降解性是指材料可预测地分解成小到足以在正常生理条件下代谢或排泄的分子或粒子。生物可降解性可以例如通过水解、酶促作用、细胞介导的破坏、它们的组合等而发生。

具有化学交联的水凝胶体系

本文所述的提供理想的空间填充医学功能、尤其用于减少粘连的水凝胶体系在两种溶液中提供，这两种溶液通常在递送到患者中期间合并。水凝胶前体可以被设计为基于亲核-亲电反应在混合溶液中自发地交联。通过水凝胶体系的适当设计，前体可以被设计为使得将前体合并到一种溶液中，所述溶液针对交联是稳定的，并且第二溶液包含在混合后引发交联反应的引发剂。

因此，聚合物体系的设计的一个方面是前体的适当稳定的初始共混物的形成。尽管聚合物前体应适当地稳定而不在递送之前显著交联，但是共混溶液应导致快速交联。相对于利用溶液中的不同初始配置形成的水凝胶，由于特征的这些组合，用于递送的溶液的配置可以导致具有略微不同性能的水凝胶。生物降解速率受水凝胶中生物可降解键的并入影响。接下来在这些一般性能的情况下描述水凝胶及其前体的基本化学结构，并且下面更详细地描述水凝胶性能。

前体通常包含至少两种不同的可聚合化合物。为了形成高度交联的水凝胶，两种前体通常各自具有超过两个用于形成交联的反应性官能团。在一些实施方案中，前体化合物中的至少一种通常具有中等分子量，并且可以是聚合物。官能度>1(即在聚合时形成交联网络)并且形成水凝胶的水溶性可聚合聚合物单体在本文中可以被称为大分子单体。第二前体化合物可以是中等分子量化合物或者小分子交联剂。下面进一步讨论分子量范围。前体的官能团提供交联反应、生物可降解特征以及前体溶液和产物水凝胶的总体性能。

在采用两种溶液的情况下，每种溶液通常都含有聚合体系中在接触时交联的一种组分。溶液被储存在递送系统的不同隔室中，并且在沉积到组织上或组织内时混合。与此相比，此处的聚合物体系足够稳定，使得两种单体在递送之前在递送系统中混合，并且在递送时与引发溶液合并，其中单体中的至少一种通常是大分子单体。通常，pH用于控制交联反应。因此，引发溶液可以降低pH以允许进行交联反应(通常以快的速度进行)。

如果交联反应与前体的混合同时进行，则交联的水凝胶的形貌可以略微不同。此外，在不改变胶凝时间的情况下，引发的交联溶液的流动性也可以略微不同。因此，如果混合和交联同时发生，则相对于与主要改变pH的引发溶液混合的混合前体溶液，初始交联材料中的均匀性较低。提高的均匀性改善前体溶液的流动，导致充分的交联有效地限制任何进一步流动的胶凝时间。在经过胶凝时间后，在另外的时间段内发生进一步交联。

在水凝胶体系中，也可以有利地使用适合于使大分子单体交联以原位形成组织植入物的官能团，包括含有对可以存在于交联化合物中的官能团(诸如胺)表现出反应性的基团的大分子单体。因此，多组分水凝胶体系可以在通过引发体系活化组分时自发地交联，但是两种以上的组分在活化之前适当地稳定达合理的工艺时间。这样的体系包括，例如，含有在一种组分中作为双官能或多官能胺的单体(大分子单体或小分子)，和在另一种组分中具有含有双官能或多官能N-琥珀酰亚胺基的部分的大分子单体。琥珀酰亚胺基官能团有利于在与胺的反应中的酰胺键形成。也可以使用其他引发剂体系，诸如氧化还原型引发剂的组分。两种以上溶液的混合可以导致缩聚，其进一步导致形成植入物。

已经发现水凝胶前体溶液的固体浓度对于子宫内递送是重要的。子宫内空间可以含有各种体液，并且在医疗手术后，还可能存在来自手术的血液和残留流体。尽管可以在将水凝胶滴注到子宫内空间中之前移除一些流体，但是水凝胶前体可能在递送前体的情况下被空间中的流体稀释。对于主要设计用于防止腹内粘连的原始SprayGel^TM产品来说，稀释作用是有问题的。在子宫腔中稀释的情况下，SprayGel^TM水凝胶不一定填充腔，并且凝固水凝胶的模量可能低于目标值。本文所述的改进水凝胶被设计为对稀释具有抗性。

下面详细地描述水凝胶和前体溶液性质。重要的性质包括：胶凝时间、没有施用器的堵塞、低稀释作用/良好的在腔中的散布而没有过量迁移、适当的生物降解时间和将足够的模量保持所需时间段。由于肌肉功能，子宫倾向于从腔中排出材料，因此低于特定值的模量倾向于易于从子宫腔中排出。影响这些问题的参数包括：官能团化学、单体的交联密度/分子量、单体组成、水凝胶前体中的固体百分比、缓冲化学和离子强度。

通过使用预混合的具有酸化胺基团的前体，观察到产物水凝胶的自动水解。自动水解可以导致水凝胶降解，而没有对生物活性的影响。自动水解可以在通过渗透和与体液交换从水凝胶中完全移除缓冲剂之前在初始形成的水凝胶中进行。自动水解可能导致水凝胶的模量的过早降低。

单体

可以使用能够交联而形成生物相容性植入物的单体。如上所述，单体可以是大分子单体或小分子交联剂，并且在任一种情况下可以是聚合物或可以不是聚合物。如本文中使用的，术语聚合物意指由至少三个重复基团形成的分子。术语“反应性前体物质”意指可以参与反应以形成交联分子的网络(例如水凝胶)的聚合物、官能聚合物、大分子、小分子或小分子交联剂。

单体可以包括Pathak等人的名称为“具有可视化试剂的生物相容性交联聚合物(Biocompatible Crosslinked Polymers With Visualization Agents)”的美国专利号7,332,566(在下文中称为'566专利)中描述的生物可降解的水溶性大分子单体，所述专利通过引用结合于此。这些单体的特征在于具有被至少一个可降解区域隔开的至少两个可聚合基团。当在水中聚合时，它们形成凝聚性凝胶，其持续存在直到通过生物降解而被消除。通常，大分子单体用聚合物的核形成，所述聚合物是水溶性且生物相容性的(诸如聚环氧烷烃，例如聚乙二醇)，可以侧接有羟基羧酸(诸如乳酸)。除了生物可降解、生物相容性和无毒性以外，合适的单体还可以在交联或固化后至少有点弹性。具有胺基团的可交联单体包括例如可以具有可选择的支化程度和分子量的聚乙烯亚胺。

大分子单体通常具有生物惰性且水溶性的核。当核是水溶性的聚合物区域时，可以使用的聚合物包括：聚醚，例如，聚环氧烷烃，诸如聚乙二醇(“PEG”)、聚环氧乙烷(“PEO”)、聚环氧乙烷-共-聚环氧丙烷(“PPO”)、共-聚环氧乙烷嵌段或无规共聚物、泊洛沙姆诸如F-127；以及聚乙烯醇(“PVA”)；聚(乙烯吡咯烷酮)(“PVP”)；聚(氨基酸)；多糖，诸如透明质酸或纤维素及其衍生物；葡聚糖，以及蛋白质诸如白蛋白。基于现有医用产品中的大量经验，聚醚并且更特别地聚(氧化烯烃)或聚(乙二醇)或聚乙二醇尤其合适。已经确定，使用交联之间具有较长距离的大分子单体形成的水凝胶通常更柔软、更依从且更弹性。因此，在'566专利中的聚合物中，水溶性段诸如聚乙二醇的长度增大倾向于提高弹性。用于所需应用的亲水性大分子单体核(诸如聚乙二醇大分子单体核)的分子量可以为约5,000至约500,000，在另外的实施方案中为约7500至约100,000，在一些实施方案中为约10,000至约50,000，并且在其他实施方案中在约15,000至约40,000的范围内。如本文中使用的，分子量(质量)以常规单位计，所述常规单位可以等效为道尔顿，或作为摩尔质量-克/摩尔(假设在任一种情况下都有天然同位素存在)，并且对于聚合物来说，如果存在任何分子量分布，则分子量通常报告为平均值。本领域普通技术人员将会认识到，在上述明确范围内的另外的范围被考虑并且在本公开范围内。

通常，提高亲电性官能团的单体是大分子单体。提供胺官能团的单体可以是大分子单体或小分子交联剂。具有胺官能团的大分子单体可以在先前段落中关于具有亲电性官能团的大分子单体的分子量范围内。尽管有些武断，但是小分子交联剂在本文中被认定为具有不超过4500的分子量，并且如果分子量大于4500，则可以被认为是大分子单体。因此，小分子交联剂的分子量通常可以为100至约4500，在另外的实施方案中为约200至约2500，并且在另外的实施方案中为约225至约1500。本领域普通技术人员将会认识到，在上述明确范围内的另外的交联剂分子量范围被考虑并且在本公开范围内。当核本质上是小分子时，可以使用各种亲水性官能中的任一种来使前体为水溶性的。例如，水溶性官能团如羟基、胺、磺酸酯和羧酸酯可以用于使前体为水溶性的。另外，辛二酸(subaric acid)的N-羟基琥珀酰亚胺(“NHS”)酯不溶于水，但是通过将磺酸酯基团添加到琥珀酰亚胺环，可以使辛二酸的NHS酯变为水溶性的，而不显著影响其对胺基团的反应性。

生物可降解键

如果需要生物相容性交联聚合物是生物可降解的或可吸收的，则可以使用一种或多种具有存在于官能团之间的生物可降解键的前体。生物可降解键任选地也可以用作前体中的一种或多种的水溶性核的一部分。在备选方案中，或另外地，前体的官能团可以被选择为使得它们之间的反应产物产生生物可降解键。对于每种方式，生物可降解键可以被选择为使得所得的生物可降解的生物相容性交联聚合物将在所需时间段内降解或被吸收。通常，生物可降解键被选择为在生理条件下降解为无毒产物。

生物可降解键可以是化学地或酶促地可水解或可吸收的。示例性的酶促可水解的生物可降解键包括可通过金属蛋白酶和胶原蛋白酶裂解的肽键。另外的示例性生物可降解键可以是在核聚合物和共聚物上的官能团，诸如羟基-羧酸、原碳酸酯、酸酐、内酯、(氨基酸、碳酸酯、膦酸酯或它们的组合。在示例性实施方案中，生物可降解键是与用于交联的亲电性基团相邻的羟基-羧酸部分。

官能团和交联反应

交联反应通常被设计为在体内在被生理条件包围的水溶液中发生，其中水凝胶反应在瞬态局部环境中发生。因此，交联反应“原位“发生，意味着它们在局部部位(诸如活的动物或人体中的器官或组织上)发生。由于反应的原位性，交联反应可以被设计为不释放不期望量的聚合热。上面描述了用于理想手术的交联时间。特定官能团诸如醇或羧酸在生理可接受的pH(例如，pH 7.2-11.0，37℃)下不会正常地与其他官能团(诸如胺)反应。然而，这样的官能团可以通过使用活化基团(诸如N-羟基琥珀酰亚胺或其衍生物)而使其更具反应性。本领域中已知多种用于活化这样的官能团的方法。合适的活化基团包括羰基二咪唑、磺酰氯、芳基卤化物、磺基琥珀酰亚胺基酯、N-羟基琥珀酰亚胺基酯(NHS)、琥珀酰亚胺基酯、环氧化物、醛、马来酰亚胺、酰亚胺基酯等。N-羟基琥珀酰亚胺酯或N-羟基磺基琥珀酰亚胺基团是用于使蛋白质或胺官能化聚合物(诸如氨基封端的聚乙二醇(“APEG”))交联的理想基团，因为它们在批准产品的长期使用中已经被医用植入物接受。

用于交联的其他官能团通常是胺。胺是弱碱，并且质子化的胺的pKa取决于分子。质子化的胺通常不适合于亲核取代。因此，前体溶液可以处于合适的pH下以在与引发溶液合并之前保持基本上质子化的胺。这种pH调节可以保持前体溶液不过早交联。合适的小分子胺前体包括赖氨酸分子及其低聚物。具体的小分子胺包括，例如，赖氨酸、二赖氨酸、三赖氨酸、四赖氨酸、五赖氨酸以及它们的混合物。赖氨酸胺通常在生理(接近于中性)的pH值下被质子化。用于一种前体的小分子交联剂的使用在广泛交联之前可以提供相对低粘度的共混前体，使得共混的水凝胶前体可以通过细导管递送，同时交联开始并且流体与子宫腔的形状共形，但是然后在促进剂存在下的相对快速的交联提供水凝胶在合理的时间段内在子宫内的稳定。当前体共混物流过组织时，在交联过程期间形成的水凝胶与组织的小特征(诸如肿块、裂隙和与表面平滑性的任何偏差)的形状共形，虽然完美的共形不是必需的。

尽管混合的前体相当稳定，但是从产品分配的意义上来说，它们的稳定性时间并不长。因此，基于NHS的交联剂和官能聚合物的水溶液可以就在由于NHS基团与水的反应造成的交联反应之前制成。例如，可以将亲电试剂和亲核试剂的两个单独小瓶合并，并且放入注射器管中。表述“贮存期”可以是指从混合开始的时间。可以通过使这些溶液保持在较低pH下来获得较长的“贮存期”。通常，可以使预混合的前体保持为约3.5至约6.5的pH，在一些实施方案中为约3.75至约6.3，并且在另外的实施方案中为约4至约6.2的pH单位。通常，较长的贮存期将会与在这些范围内的较低pH相关。这些溶液通常进行缓冲以将溶液保持在合适的pH值下，直到与促进剂溶液混合。合适的缓冲剂包括例如磷酸盐缓冲剂和/或柠檬酸盐缓冲剂。合适的缓冲剂可以包括生物缓冲剂，例如，如由Sigma Aldrich销售的生物缓冲剂(https://www.sigmaaldrich.com/US/en/technical-documents/protocol/protein-biology/protein-concentration-and-buffer-exchang e/buffer-reference-center)。前体溶液的总缓冲盐浓度可以为约2mM(毫摩尔)至约500mM，在另外的实施方案中为约5mM至约300mM，在其他实施方案中为约7mM至约150mM，并且在一些实施方案中为约10mM至约100mM。pH的调节可以利用适当加入强酸或碱得到目标pH来实现。在使用本文所述的反应物的情况下，能够容易地实现合理的贮存期。合适的贮存期可以为至少约5分钟，在一些实施方案中为至少约10分钟，并且在其他实施方案中为约12分钟至约10小时。本领域普通技术人员将会认识到，在上述明确范围内的另外的pH、缓冲剂浓度和贮存期时间的范围被考虑并且在本公开范围内。

所得生物相容性交联聚合物的交联密度通过交联剂和官能聚合物的总分子量以及每分子的可用官能团数量来控制。与较高分子量(诸如10,000Da)相比，交联之间的较低分子量(诸如600Da)会提供高得多的交联密度。较高分子量的官能聚合物可以用于获得更弹性的凝胶。

交联密度也可以通过交联剂和官能聚合物溶液的总百分比固体来控制。提高百分比固体提高了在通过水解失活之前亲电性官能团将与亲核性官能团结合的可能性。控制交联密度的又一种方法是通过调整亲核性官能团与亲电性官能团的化学计量。一比一的比率产生最高的交联密度。通常，随着时间的推移，水凝胶完成固化，使得可用的交联位点形成交联键。如果以相同的当量提供亲电性和亲核性，则可以预期，在完全固化后大约全部官能团都形成交联键。相同数量(或反应当量)的两种试剂提供最高的交联密度。如果使用不同比率的官能团，则固化的水凝胶的性能可以相应地略微不同。交联密度可以取决于前体分子上的官能团的数量以及前体分子的比率。如果需要的话，可以使用非化学计量比的亲电性基团和亲核性基团来改变交联密度。在一些实施方案中，亲电性官能团与亲核性官能团的比率可以为0.8:1.0至1.0:0.8。本领域普通技术人员将会认识到，在这些明确范围内的另外的范围被考虑并且在本公开范围内。

共混前体溶液的固体含量可能影响所得水凝胶的性能以及前体溶液在交联之前填充目标空间的能力。如果固体含量过低，则水凝胶可能更易于在递送前体溶液时受来自空间中存在的流体的稀释作用影响。即使空间被排空，通常也可能存在大量的残留流体。稀释作用可能抑制所需的空间填充，可能导致不可再现的结果，并且可能导致交联不完全，其导致低模量的水凝胶植入物。过高的固体含量可能导致交联过快且粘度高于所需的前体溶液，这可能导致施用器的堵塞和/或目标空间的填充不完全。注意，粘度由于快速胶凝时间而快速地变化，并且一旦胶凝，粘度就基本上是无穷大。通常，从施用器递送的共混前体溶液的固体含量为约3重量百分比(重量％)至约20重量％，在另外的实施方案中为约3.5重量％至约18重量％，并且在其他实施方案中为约3.75重量％至约16重量％。本领域普通技术人员将会认识到，在上述明确范围内的另外的范围被考虑并且在本公开范围内。

为了实现目标固体百分比，两种前体溶液原则上可以具有选定的体积比。通常，最简单的是使用等体积的前体溶液和促进剂溶液，因为这样注射器或其他储器可以相应地具有相同的体积和一致的递送。尽管如此，可以调整体积比和浓度以得到相同的混合浓度。基于选定的固体百分比、所需体积和体积比，相应地推断出前体溶液浓度。

对于亲电性大分子单体或具有胺基团的大分子单体，聚合物可以具有多个臂，每个臂都具有适合于交联的末端官能团。如上所述，基于聚乙二醇(PEG)的大分子单体是确定的水凝胶前体，并且核化合物是可商购获得的。PEG在本领域中也被称为聚环氧乙烷(PEO)，并且这些名称是可互换的。PEG核可以具有3、4、5、6、7、8、9、10或更多个臂，并且4臂(4A)和8臂(8A)PEG是方便的支化程度。大分子单体还可以具有选定的分子量，并且合适的范围可以为10,000Da(10kDa)至100,000Da(100kDa)。

通常，前体(亲电试剂和亲核试剂)一般在单独的无菌小瓶中运输。在手术中的合适时间点，诸如在手术开始时，将这些混合并且装入到注射器中。可以提供小瓶和其他无菌部件的各种构造以有利于该处理。根据预期使用时间，可以适当地追踪贮存期。

促进剂溶液

在一些实施方案中，交联反应可以在中性条件下缓慢地发生，但是促进剂(诸如碱性缓冲剂)的加入使反应加速，使得其在所需时间范围内发生。因此，对于本文中特别关注的水凝胶，合适的缓冲剂接近中性pH，虽然有点碱性，并且可以包括，例如，硼酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐、碳酸氢盐、CHES(N-环己基-2-氨基乙磺酸)、TAPS([三(羟甲基)甲基氨基]丙磺酸)、N-二(羟乙基)甘氨酸(Bicine)(2-(双(2-羟基乙基)氨基)乙酸)、Tris(三(羟甲基)氨基甲烷)、三(羟甲基)甲基甘氨酸(Tricine)(N-[三(羟甲基)甲基]甘氨酸)、CAPS(N-环己基-3-氨基丙磺酸)、CABS(C₁₀H₂₁NO₃S)、CAPSO(C₉H₁₉NO₄S)等。所选的水凝胶前体可以最初混合为具有接近中性至略微酸性的pH以提供缓慢的交联，直到与促进缓冲剂混合。

混合缓冲剂对于促进剂溶液来说可以是特别理想的。已知混合缓冲剂相对于单独的缓冲剂扩展了缓冲容量范围。用于促进剂溶液的混合缓冲剂能够提供所需的碱性pH值，但是然后在完成交联后变化为更中性的pH值。因此，保持pH以完成交联，但是具有适度的缓冲容量。通常，混合物中的一种具有相对高的pKa，例如高于9，诸如硼酸盐或CHES，而另一种缓冲剂具有更中性的pH，诸如磷酸盐或柠檬酸盐。两种以上缓冲剂的相对量没有特别限制，只要实现所需pH值即可。下面给出了一些实施方案的总缓冲浓度范围。在一些实施方案中，更中性的缓冲剂与更碱性的缓冲剂的重量比可以为约0.05至约2.5，在另外的实施方案中为约0.2至约2.25，并且在一些实施方案中为约0.25至约2。本领域普通技术人员将会认识到，在所述明确范围内的另外的范围被考虑并且在本公开范围内。

合适的交联时间针对不同的应用而改变。在大多数应用中，从递送开始到胶凝，导致胶凝的交联反应在约5分钟内、在一些实施方案中在约1分钟内并且在另外的实施方案中在约2秒至约30秒内发生。本领域普通技术人员将会认识到，在上述明确范围内的另外的胶凝时间范围被考虑并且在本公开范围内。这些胶凝时间不一定与可能在更长时间段内发生的完全交联相对应，但是胶凝时间与达到其中水凝胶不再可流动的交联点相对应。原位体系的交联时间是几种因素的组合，包括反应性前体的相对浓度、反应性末端的摩尔比、温度和混合后的所得pH。完全交联在一些实施方案中可以在约10分钟后发生，并且在另外的实施方案中可以在约15分钟后发生。

凝胶时间可以通过改变原位体系中的“促进剂”部分的pH、温度和缓冲盐强度来改变。在一个实施方案中，用于加速体系的pH范围为约7至12的pH。在另外的实施方案中，pH范围为约8至11，在一些实施方案中在约9至10.5的pH范围内，并且在另外的实施方案中在约9.5-10.25的pH范围内。在一个实施方案中，总促进剂缓冲盐浓度在约50mM至约1.5M的范围内。在一些实施方案中，缓冲盐浓度为约100mM至约1M，并且在另外的实施方案中为约150mM至700mM。本领域普通技术人员将会认识到，在上述特定范围内的另外的pH和浓度的范围被考虑并且在本公开范围内。

用于原位形成水凝胶植入物的递送系统

本文中教导的递送系统提供用于递送聚合物的所需功能。具体地，施用器可以包括其中来自不同注射器的组合物积极地混合并且然后导向窄管或导管的设计。对于经子宫颈递送，描述了提供方便、准确和可再现的递送的特定施用器。关于该装置的其他细节在以上引用的'792申请中提供。还描述了一种用于腹腔镜聚合物递送的备选设计。

参照图1，描述了一种根据本文中方案的原理构造的示例性递送系统。递送系统100包括具有近端110和远端101的单管腔导管108。近端110通过安装件111(诸如标准鲁尔锁安装件)附接至Y形连接器112。Y形连接器112可以包括静态混合元件，诸如在管段113内。导管108具有在远端101处的安装尖端102。在一些实施方案中，外出限制器106是可调节的，诸如沿导管108可滑动，以在外出限制器106的远端调节导管段104的长度。如图1所示，导管108的从安装尖端102的远端到外出限制器106的近端的长度可以为约5cm至约15cm。在一些实施方案中，长度可以为约7cm至约10cm。如图1所示，导管的从外出限制器106的近端到安装件111的近端的长度可以为大约4cm至约20cm。在一些实施方案中，长度可以为约7cm至约9cm。本领域普通技术人员会理解，选择的导管长度和外出限制器的存在和/或位置通常取决于各种因素，诸如患者的解剖学、应用条件和医师的偏好，并且在上述明确范围内的另外的数值范围被考虑并且在本公开范围内。例如，与经阴道手术相比，医师可以选择更长的导管用于腹腔镜手术，并且这种偏好可以通过使用更长的导管长度、同时独立地保持导管段104的医学上合适的长度来适应，这可以由本领域普通技术人员根据子宫颈途径的更具体教导进行调整。对于商业装置，通常，可以连接至安装件111的各种导管长度可供医疗保健提供者选择，虽然在以下描述的一些实施方案中，长度是可调节的，使得相同的部件可以用于提供不同的从外出限制器到远端的长度。外出限制器106可以具有所示的圆锥形形状，或者其他形状，以作为止回器(backstop)或流动限制器用于防止在水凝胶施用期间过量材料流出，以及用于指导医疗保健专业人员放置在选定位置处。第一溶液114和第二溶液116的混合在Y形连接器112内发生。Y形连接器112在其流出通道中或连接至Y形连接器的管段113的单独部分可以包括静态混合元件，其具有流动改变挡板以促进溶液的适当混合。Y形连接器112具有安装件111，诸如鲁尔连接器，用于导管108的附接以及与注射器115、117的连接，其可以是可释放的或者可以不是可释放的。第一溶液114通常是在适当时间形成的第一前体和第二前体的混合物，使得在没有促进剂的情况下反应在相关时间尺度内不发生至不期望的量，并且分别地，第二溶液通常是促进剂/催化剂。注射器115和117通常通过成型注射器支架118等支撑，以在使用期间提供医疗保健专业人员的方便操作。溶液递送比的一种任选的固定比率可以通过任选的柱塞帽120来保持。如果注射器115、117的内径相同，则柱塞帽120的移动会递送1:1的体积比，但是如果需要的话，可以选择内径以提供不同的体积比。注射器115、117的外径可以或可以不根据注射器壁厚跟随内径。

递送系统100及其部件可以适当地由具有足够的柔性和生物相容性的各种材料中的任一种制备，并且不同的部件可以由适合于该部件的材料组装。一些部件可以由可商购获得的零件容易地进行改装。例如，聚乙烯、尼龙、聚氯乙烯、聚醚嵌段酰胺、聚碳酸酯、聚氨酯、聚烯烃、聚硅氧烷和其他类似材料是合适的。在一些实施方案中，递送系统包括柔软的安装尖端材料以减少在插入和混合流体注入期间对子宫表面的创伤性损伤，并且下面进一步描述了用于安装尖端的材料。

图2是用于导管108的安装尖端102的基础尖端126的局部视图(参见图1)。尖端126具有通向圆柱形导管的开口端。导管108可以被配置为具有带有一个或多个侧端口和/或一个或多个末端出口的安装尖端102。一个或多个侧端口和/或一个或多个末端出口可以被配置为有利于混合流体到子宫腔中的均匀递送。安装尖端102通常是柔性的，并且被配置为在使用期间是无创伤性的，并且下面描述了合适的材料。

图3示出了子宫腔150、安装尖端166、内口154、长度大约为4cm的子宫颈内管158、外口162、帽元件170和导管174。通常，对于特定患者，医疗保健提供者以合理的准确度知晓关于子宫长度和子宫颈内管长度的患者子宫解剖学，使得可以调整导管上的封闭以提供导管尖端与子宫后部的规定距离。在放置导管后的从导管尖端到子宫后部的距离可以为约0.25cm至约2.0cm，并且在另外的实施方案中为约0.35至约1.25cm。子宫探子(sound)仪器可以用于使用常规程序来评价距离，并且可以将探子保持接近外出限制器以调整帽的位置。本领域普通技术人员将会认识到，在上述明确范围内的另外的距离范围被考虑并且在本公开范围内。

图4示出了帽元件109的各种实施方案，其被成形为作为止回器或子宫帽用于防止在水凝胶体系流体递送期间过量材料流出，以及作为参考引导件用于放置安装尖端102。在该情况下，外出限制器106的帽元件109通常可以高度弯曲而没有尖点，并且其具有相对于导管108径向延伸的直径。图4示出了(A)圆锥形、(B)泪滴形、(C)卵形、(D)球形、(E)扁平半球形和(F)圆顶形的帽元件。具有圆顶形帽元件的实施方案可以用于提供抵靠外子宫颈的凹形密封。外出限制器设计可以被选择为满足密封子宫颈内管158的所需功能。通常，这样的物体可以是圆形、圆锥形或有角的一个或多个表面以确保在到子宫颈中的外开口内的牢固安装，从而使得能够通过封闭体积中的水凝胶的稳定而完全涂覆子宫的管腔和子宫颈的至少内部部分，因为水凝胶充分地凝固以避免通过子宫颈的损失，如果需要的话，允许轻柔加压的填塞状水凝胶填充。因此，帽元件109可以具有约5mm至约1.5cm的相对于导管轴的径向直径，以及约2mm至约4cm并且在一些实施方案中约4mm至约3cm的沿着导管轴的长度。本领域普通技术人员将会认识到，在明确尺寸范围内的另外的范围被考虑并且在本公开范围内。帽元件109可以由任何合适的材料(诸如聚合物，包括例如适用于导管和安装尖端的聚合物)形成。

安装尖端102理想地为患者提供无创伤结构，其特征可以是柔软性和柔性。在一些实施方案中，无创伤尖端可以由弹性体诸如硅橡胶、橡胶、聚异戊二烯、丁基橡胶、它们的混合物等形成。在另外的实施方案中，无创伤尖端可以是通过射频焊接、熔融、胶合或其他已知附接方法与远端共同结合的主导管轴材料的第二材料。在其他实施方案中，无创伤尖端包含通过附接不同的材料或共挤出的软柔性材料的覆盖物而添加到端部的涂层。无创伤尖端的材料可以以使用肖氏硬度计值的其柔软度为特征，并且可以具有20至80的肖氏硬度00值，在另外的实施方案中具有在50至70范围内的00量度。对于其中经子宫颈进入系统可以用于提取流体的实施方案，可以使用具有较硬的尖端的导管。本领域普通技术人员将会认识到，在上述明确范围内的另外的硬度计值范围被考虑并且在本公开范围内。

图5A示出了一个实施方案，其中导管组件105具有导管192和外出限制器106。外出限制器106包括帽元件186和在帽元件186近端的管状构件188。管状构件188在输注期间由导管支撑，并且与导管192在帽元件186远端的长度相比通常是不太柔性的。图5A示出了组装的装置，而图5B示出了分离的导管192和外出限制器106。导管192包括连接器或衬套194和管状元件196。导管192的长度被设计用于插入到子宫腔中，其中帽元件186抵靠到子宫颈中的外开口(被称为外部口或外口)。管状构件188在组装时可以具有可调节的位置，以对应于重叠管状元件196的从帽元件186到连接器194的长度的全部或一部分。此外，管状元件196沿着其长度在结构和/或组成方面可以是均匀的或可以不是均匀的。如上所述，导管尖端可以非常柔软以避免在水凝胶输注期间的组织损伤，但是如果沿管状元件196的整个长度并入，则非常柔软的聚合物可能使施用器的操作更难。在一些实施方案中，管状元件196包括远端端口184，并且在一些实施方案中包括尖端，以及比远端部分185更硬的近端部分183，其用虚线显示以划分这些区域。下面进一步描述了分隔更硬的近端区域的任选位置。近端部分183可以由固定在导管上的一段管、导管的材料变化和/或导管壁的变厚形成。图5A和5B中示出的具有更硬的近端部分183的实施方案在为子宫颈内管进行装备时为使用者提供更大的稳定性。

参照图5A，如图5B中的分离构造所示，帽元件186的近端附接至管状构件188以提供外出限制器106。在图5A的组装构造中，管状构件188为在帽元件近端的导管192的长度的至少一部分提供外部硬化。管状构件188还允许抓握外出限制器106以有利于手术。管状构件188的长度可以为约5cm至约20cm，在另外的实施方案中为约6cm至约19cm，并且在一些实施方案中为约7cm至约18cm。本领域普通技术人员将会认识到，在上述明确范围内的另外的长度范围被考虑并且在本公开范围内。如图5A所示，外出限制器106接合在导管192的一部分上，通常用于将导管插入到患者中。外出限制器106使得使用者能够调整帽元件186的位置以提供在以上指明范围内的远端导管长度值。在一些实施方案中，管状构件188可以内部地提供与导管表面的摩擦相互作用以限制外出限制器106的位置的意外移动。使用者可以设定外出限制器106的位置并且通过避免管状构件188的意外滑动来保持沿着导管192的位置。在其他实施方案中，帽元件186位置可以通过在导管192和外出限制器106之间的夹子、接合配对元件上的凸缘的脊部等进行调整和/或保持。因为帽元件186固定地附接至管状构件188，所以管状构件188的设计防止帽元件186的无意损失。

图6A示出了导管组件193的一个具体实施方案，其包括导管197、外出限制器195和连接器194。图6B示出了图6A中虚线框所指示的部分的放大横截面。图6C示出了导管组件193的分解图。导管197包括芯管191和外管192，二者接合并且固定至连接器194，所述连接器194可以是母鲁尔连接器等。在组装时，导管197由于外管的存在而具有直径小于近端部分的远端部分。连接器194可以利用粘合剂、热粘结、压接、它们的组合等来固定，只要中央管腔保持打开。外管192可以仅通过固定至连接器194而保持在适当的位置，或者还利用热粘结、粘合剂粘结或一种或多种其他合适的技术保持至芯管191。外管192为导管197的近端提供刚度，并且可以提供外出限制器195的摩擦接合。相对于芯管191，外管192可以制备得更厚，和/或用更硬的材料制备。在一些实施方案中，外管192的长度可以为约5cm至约20cm，在另外的实施方案中为约6cm至约19cm，并且在一些实施方案为约7cm至约18cm。本领域普通技术人员将会认识到，在上述明确范围内的另外的长度范围被考虑并且在本公开范围内。

参照图6C，外出限制器195包括圆锥形帽元件198和管状构件199。圆锥形帽元件198利用粘合剂或其他合适的紧固方式附接至管状构件199。参照图6B，圆锥形帽元件198具有腔，其具有远端直径200、近端直径201和台阶部(step-down)202。在台阶部202处，在圆锥形帽元件内的腔直径减小。台阶部202提供机械停止以抑制外出限制器195相对于外管192在更近端方向上的滑动。圆锥形帽元件198可以在其远端具有窄的收缩以在导管197上提供摩擦抓握，其限制外出限制器195沿导管的移动，使得医疗专业人员可以选择位置，虽然与外管192的摩擦本身可以提供所需的对外出限制器195的相对移动的限制。

手术

各种实施方案中的水凝胶施用器特别有效地用于本文所述的各种水凝胶体系的递送。

图7示出了一种将水凝胶经子宫颈安装到子宫中的手术。将阴道开张器220插入到阴道222中以扩张阴道222。将导管230的安装尖端228引导通过阴道222和子宫颈224并且到子宫226中。安装尖端228在远端是柔性的，这使得能够针对子宫226的形状来调整安装尖端228并且降低创伤的风险。将帽元件232布置在与安装尖端228的远端相距一定距离处以限制安装尖端228插入到子宫中的深度。在一个实施方案中，将帽元件232调整至与安装尖端228的远端相距适当距离，使得当在帽元件232邻近到子宫颈中的开口的情况下将安装尖端228布置为使尖端与子宫的后壁间隔适当的距离时，医师可以舒适地操作注射器。在一些实施方案中，帽元件232是可调节外出限制器的一部分。在一些实施方案中，在不附接注射器组件233的情况下，医师将具有帽元件232的导管230安装到子宫226中，然后在后续步骤中，将注射器组件233附接至导管230，诸如通过鲁尔连接器226。在一些实施方案中，可以首先将常规的空注射器放置在鲁尔连接器226上以从子宫腔抽出流体，并且在该流体移除完成后，可以将注射器移除并且用注射器组件233来替换。这样的逐步手术可以有利于单使用者插入和应用。如上所讨论的，对于合适的实施方案，可以通过手动调整外出限制器的近端来调整帽元件和/或沿着导管长度将其固定在一个位置。当邻近到子宫颈中的开口布置时，帽元件232可以起到堵塞子宫腔的作用以用于利用水凝胶进行填充和涂覆。这为医师提供了一种抑制在外子宫颈口处的滴注的水凝胶的泄漏的手段。另外，对于一些实施方案，如果是可充气的，则可以通过用流体(诸如气体或液体)填充来进一步调整帽元件232以在子宫颈内安装。

对于帽元件的任何实施方案，沿着导管的距离标记可以有助于将帽元件232布置在适合于安装的位置。在根据需要放置安装尖端228和帽元件232后，使用注射器组件233将一种或多种前体，以及如果适用的话，促进剂溶液引入到Y形连接器(任选地包含静态混合元件)中以在进入导管230中之前提供混合的水凝胶形成组合物。混合流体保持足够的流动性，直到它们离开安装尖端228，然后进一步聚合和/或交联以形成占据子宫腔的水凝胶238。在一些实施方案中，连续不停地注入直到结束，以防止由水凝胶形成造成的导管230和/或安装尖端228的阻塞。在一些实施方案中，注射器组件233包括柱塞帽以有利于从两个注射器的适当体积比分配。

下面提供特别适合于特别关注的水凝胶组合物和应用的手术实施方案的概述。对于这些实施方案，设想了将两种水凝胶前体(基于PEG的前体&交联剂)预混合到一起，并且从混合开始直到递送的时间可以被称为贮存期。可以在合适的容器中提供两种前体以促进它们的混合。前体中的一种或与前体混合的单独的溶液可以包含可视化试剂。将具有任选的着色剂的混合前体装入注射器等中。基于所选的前体，前体的交联在混合前体的pH下缓慢地发生。第二注射器具有缓冲剂，通常为透明溶液，在递送过程期间将其与前体混合以开始加速交联。该讨论涉及以下步骤1和2。

以下递送方法可以有利地用于形成子宫内水凝胶屏障：

1)将稀释剂(蓝色)与PEG混合，溶解。

2)将PEG溶液抽回到注射器中。

3)将Y形连接器附接至各注射器

4)将透明注射器和蓝色注射器装载到注射器支架中

5)将柱塞帽放在注射器端部上。放下。

6)将流动限制器布置到导管轴上的适当深度，确保当流动限制器抵靠子宫颈外口时，远端导管尖端将会低于子宫腔底约1cm。

7)将注射器利用Y形连接器附接至施用器。

8)在从步骤1开始经过60分钟之前，将导管经由子宫颈插入到子宫中，直到流动限制器抵靠子宫颈外口。

9)在对抵靠子宫颈口的流动限制器施加轻柔的压力的同时，通过以相对恒定的力按压施用器帽来连续地递送水凝胶，直到注射器为空。大部分子宫腔尺寸将不需要全部量的水凝胶，因此将看到着色流体在流动限制器所放置的点处离开子宫颈，并且视觉上对流动提供轻微的阻力。

10)等待大致2秒并且轻柔地移除导管。

一旦准备好注射器，就可以将它们附接至Y形连接器，通常使用标准连接器(诸如鲁尔安装件)(上述的3))。为了允许方便的递送，将注射器轻柔地放入注射器支架中(上述步骤4))以允许单手操作，并且可以放置柱塞帽以允许可能使用单手从两个注射器同时均匀递送液体。可以将施用器尖端插入到患者中至所需深度，其可以用橡实等标记。如果需要的话，可以在注射器完全准备好之前放置施用器尖端。

在施用器尖端处于适当位置的情况下，可以任选地冲洗子宫腔以移除血液、流体和由手术留下的可能的其他材料。例如，可以将具有冲洗溶液(诸如缓冲盐水或其他所需液体)的注射器等附接至施用器尖端的连接器以进行冲洗。虽然施用器尖端的使用可以是理想的，但是可能地在放置施用器尖端之前，可以使用不同的通道来进行冲洗。冲洗可以用选定量的流体来进行，或者持续进行，直到排出物看上去已经清空了空间。

当准备好将水凝胶前体递送到子宫腔中时，可以将Y形连接器附接至施用器尖端的连接器(步骤7))。在备选的实施方案中，如果不使用施用器尖端进行冲洗，则可以在将施用器尖端放置到患者中之前将Y形连接器附接至施用器尖端。然后将水凝胶前体递送到患者中(步骤8))。通常，相对连续地推动注射器帽，使得在施用器尖端中不发生过度交联，虽然不需要严格的连续递送。递送速率可以是近似恒定的，但是再一次，如果用于递送的力随着腔填充而改变，则这不是必需的，或者甚至不一定需要。在一些实施方案中，需要在贮存期超过60分钟之前开始水凝胶的递送。对于备选的水凝胶制剂，可以改变该时间。

可以继续流体递送，直到来自子宫的压力推回橡实。推回将表明子宫腔充满流体。当腔充满时，停止注入。在停止递送后，需要等待短时间段以允许发生交联和胶凝。在等待合理的时间段(诸如约2秒且小于5分钟)后，移除施用器尖端(步骤10))。在充分交联的情况下，几乎没有水凝胶应从子宫腔中损失。可以使用超声来确认水凝胶递送的完成。

图8和9示出了使用基于本文所述的水凝胶体系的改进手术的各种实施方案的经子宫颈水凝胶递送，其中图8基于可移除外出限制器，并且图9涉及可移除外出限制器和子宫颈栓二者的使用。提供这些附图作为手术流程图，其中手术流程从上到下进行。

参照图8，在该实施方案中，经子宫颈施用器采用施用器250的形式，其被显示为将具有安装在导管254上的外出限制器252对齐以插入260通过子宫颈外口256、经过子宫颈内口258、到子宫258、在子宫腔259内。如图8的第二幅图中所示，在插入260后，将帽元件255布置在外口256处，并且导管254在子宫腔259内。将水凝胶前体注入264到子宫腔中以用水凝胶266填充子宫腔。如在图8的第四幅图中所示，然后移除268导管254，同时将具有帽元件255的外出限制器252留在外口256处。移除272外出限制器252，图8的最后一幅图示出了子宫258填充有延伸经过子宫颈的内口的水凝胶266。

参照图9，顶部图示出了布置具有外出限制器312和在安装在导管316上的外出限制器312的帽元件315远端的子宫颈栓314的施用器310以插入到子宫颈的外口中到子宫320中，以将导管尖端放置到子宫腔322中。在插入326后，图9的第二幅图示出了在子宫腔322中的导管316的尖端，以及在子宫颈中的子宫颈栓314和位于子宫颈的外口处的帽元件315。在水凝胶前体的注入330后，图9的第三幅图示出了在子宫腔322内直到子宫颈栓314的水凝胶332。在将导管316从子宫320移除334后，水凝胶332填充子宫，子宫颈栓314位于子宫颈内的适当位置，并且外出限制器312位于适当的位置，其中帽元件在子宫颈的外口处。在外出限制器312的移除336后，图9的最后一幅图示出了填充有水凝胶332的子宫320以及仍处于适当位置的子宫颈栓314。对于子宫内(inter-uterine)应用，水凝胶体系可以适合于经子宫颈递送，在腹腔镜手术结束时通过腹腔镜递送，或开放式手术，通常在手术的闭合步骤期间使用。水凝胶可以起到填塞以及减少或消除粘连形成的材料的作用。下面进一步描述了有利于这些功能的水凝胶性质的设计，同时接下来描述了使用施用器的递送手术。

图10示出了其中通过腹腔镜将水凝胶安装到体腔242(诸如骨盆腔)中的手术。将导管244的安装尖端248经由宫腔镜通道放入体腔242中，并且将混合流体递送到体腔242中。如上关于经子宫颈安装所讨论的，可以在导管244的放置之后或期间附接注射器系统250。上面讨论的其他方面也适用于水凝胶的腹腔镜安装。类似地，可以使开放式手术适应水凝胶的递送以减少或消除粘连。例如，可以部分地闭合开放式切口，然后递送水凝胶前体，并且然后可以完成切口的闭合。

如以下实施例中所述，对于经子宫颈递送已经观察到水凝胶共形地填充子宫空间。还观察到子宫角(cornua)被填充到输卵管口(tubal ostium)，同时输卵管保持没有水凝胶。可以由腹腔镜手术或开放式手术预期类似的结果。

导管长度、内径、外径和材料可以根据进入需求而改变。包括安装尖端的导管应具有适合于促进递送的尺寸，具有低轮廓，并且在插入和推进到治疗部位时造成可接受的低创伤。在适合于在子宫中形成水凝胶植入物的一个实施方案中，安装尖端具有约1mm至约3mm的远端外径以允许通过子宫颈递送。导管的近端外径可以为约2mm至约6mm，在另外的实施方案中为约2.5mm至约5mm，并且在另外的实施方案中为约2.5mm至约4.5mm。从远端尖端到连接器的导管长度可以为约14cm至约30cm，在另外的实施方案中为约15cm至约28cm，并且在其他实施方案中为约16cm至约26cm。在一些实施方案中，导管OD应尽可能小，以减小在子宫内形成交联凝胶后的移除轨迹的尺寸。在其他实施方案中，放置在子宫颈内的导管的远端轮廓应不超过9Fr，在一些实施方案不超过8Fr，在另外的实施方案中为3Fr至7Fr。本领域普通技术人员将会认识到，在上述明确直径范围内的另外的长度范围和直径范围被考虑并且在本公开范围内，诸如6Fr、5Fr、4Fr。这减少了在注入事件期间取出的需求以防止在装置离开时屏障的隧穿或移除。

尽管水凝胶的部署通常在没有可视化的情况下以看不见的形式进行，但是可以添加可视化试剂，诸如微泡，以在超声下实现可视化，或通过添加不透辐射的试剂以在X射线引导下实现可视化。可以将这些可视化试剂与前体溶液混合，和/或与一种或两种前体共价连接。一个实施方案涉及使用具有共价连接的X射线造影剂的支化前体，使得水凝胶在其由不透射线标记的前体的混合物或包含不透射线标记的前体的混合物形成时将具有共价连接的X射线造影剂。在一些实施方案中，强回声水凝胶可以起因于在前体注射器中的顶部空间和/或作为微泡掺入到水凝胶中的来自前体的气体。可以通过在凝胶安装之前改变前体注射器内的顶部空间来提高或降低超声造影。

可以通过各种方法将X射线造影剂连接至前体。这些方法中的一些在美国7,790,141(其在此通过引用并入本文用于所有目的)中陈述，并且包括X射线造影剂、前体和基质；在冲突的情况下，以本说明书为准。在本文和该并入的文献中陈述的前体可以用一种或多种X射线造影剂修饰。在支化或多官能前体的情况下，可用的反应位点中的一个或多个可以是仍未反应的。因此，8臂前体可以具有1至8个可用于共价结合以形成基质的官能团，以及1至8个被X射线造影剂替代(或与其反应)的官能团。X射线造影剂的实例是包含以下各项的分子：碘、TIB、苯环化合物(诸如2,3,5-三碘苯甲酸)、3,4,5-三碘苯酚、赤藓红(erythrosine)、玫瑰红(rose bengal)、3,5-双(乙酰氨基)-2,4,6-三碘苯甲酸和3,5-二乙酰氨基-2,4,6-三碘苯甲酸。

除了不透射线的化合物以外，或者作为不透射线的化合物的替代，可以使用另外的机器辅助的显像剂。这样的试剂是例如荧光化合物、超声造影剂或MRI造影剂(例如，含钆化合物)。在一些实施方案中，可以使用悬浮固体无机颗粒(诸如硫酸钡、钛和/或氯化铋)来提高不透射线性以及在超声下的可见性二者。在一些实施方案中，可以将水凝胶粒子掺入到水凝胶组合物中。在一些实施方案中，可以调整粒子组成、粒子浓度和粒度以调节水凝胶组合物的不透射线性和/或超声造影。在一些实施方案中，粒子的平均直径可以在约10微米至约500微米的范围内。可以将具有X射线造影剂的粒子与不含X射线造影剂的粒子共混以制备具有所需不透射线性的粒子集合。

在特别关注的实施方案中，如在对水凝胶的描述中进一步描述的，水凝胶组合物具有着色剂以提供方便的目视观察。如果需要的话，在递送水凝胶之前，可以用溶液(诸如惰性盐水溶液)填充或冲洗治疗空间，以从治疗空间中移除血液和其他生理流体。图1的递送系统100或者图7或10的手术任选地可以包括另外的管腔以允许这样的冲洗液离开治疗空间。备选地，可以将非惰性溶液(诸如含有药剂的溶液)递送到治疗空间中。

水凝胶性质

本文所述的水凝胶通常可以通过侵入性较低的手段(诸如具有小直径的导管)来递送。水凝胶递送系统将作为共混物递送的两种溶液合并，其快速地交联为水凝胶。因此，水凝胶完全在递送后原位形成。特别关注的水凝胶通常作为在通过亲核取代交联时可以反应以形成凝胶的前体开始。上面详细描述了聚合物前体。

在递送系统的情况下，可以控制条件以获得适合于使用上述施用器的递送过程的交联和凝胶形成。通常，交联在递送系统的导管中开始，但是并不充分完成以限制从导管到患者内的流动。水凝胶可以充分凝固以在合理的时间段内保持在适当位置，并且可以在手术完成后完全交联。

通过在交联前将着色可视化试剂加入到水凝胶前体中来提供颜色有时是有用的。可视化试剂可以用于帮助可视化水凝胶的布置。例如，当填充子宫时，可视化试剂会帮助区分水凝胶与其他流体。此外，着色水凝胶的色调可以提供关于水凝胶中的前体的浓度或生理流体到水凝胶中的混合程度的信息。本发明的一个实施方案使用由具有亲电性官能团和亲核性官能团的前体的反应形成的生物相容性交联聚合物。前体通常是水溶性、无毒且生物学可接受的。

在亲电-亲核反应体系中，前体包含两个以上的亲电性或亲核性官能团，使得一种前体上的亲核性官能团可以与另一种前体上的亲电性官能团反应以形成共价键。如果前体具有多于两个官能团，则前体分子可以参与交联反应，并且通常水凝胶是相对地高度交联的。小分子交联剂通常具有至少1g/100mL的在水溶液中的溶解度。

在患者的组织上使用的水凝胶具有水、生物相容性可视化试剂和在递送到子宫腔内后形成水凝胶的交联亲水性聚合物。可视化试剂反射或发射对人眼来说可检测的波长的光，使得施用水凝胶的使用者可以观察到凝胶，以及估计其厚度。

用于子宫内放置的水凝胶通常在充分溶胀的情况下具有适度的溶胀以促进填充空间，但是不过度溶胀而对患者造成不适的压力。在一些情况下，溶胀可以是指在交联的不溶性结构的初始形成之后持续的体积或重量变化，在该情况下时机的指定是合适的。尽管从干燥状态到水化状态的转变会导致重量增大以及通常一些体积增大，但是从在水溶液中形成的初始状态到老化状态的变化可能涉及或可能不涉及随着时间的重量或体积的增大，并且在一些时间窗口中可能导致减小。

用于子宫内放置的水凝胶可以在充分溶胀的情况下具有适度的溶胀以促进填充空间，但是不过度溶胀而对患者造成不适的压力。在一些实施方案中，水凝胶的溶胀可以为不超过300重量百分比，在另外的实施方案中为约10重量％至约200重量％，并且在另外的实施方案中为约20重量％至约100重量％。在备选的实施方案中，在初始形成之后，水凝胶可以经历脱水收缩，或收缩(以重量计，通常也以体积计)，为了方便，其被称为负溶胀。因此，总溶胀可以为约-25重量％至约300重量％，在另外的实施方案中为约-15重量％至200重量％，并且在其他实施方案中为约-10重量％至约100重量％。溶胀(正或负)可以通过相对于在交联成不溶性物质(其通常在几秒后发生)后的聚合物和吸收的水溶液的重量的在与含水环境接触24小时后的聚合物与吸收到聚合物中的缓冲盐水的水溶液的重量来确定。水凝胶可以是生物可降解的，使得在愈合过程不交换水凝胶材料本身的合适时间段之后清空子宫空间。在一些实施方案中，水凝胶在约1天至约29天、在另外的实施方案中约3天至约21天并且在另外的实施方案中约5天至约14天内完全生物降解。对于特定应用，诸如药物递送，水凝胶在较长的时间段(例如，30天以上)内生物降解可以是理想的。此外，水凝胶可以被选择为柔软的以对于组织是轻柔的，但是又不会软到可从子宫挤出，导致不可预测的在腔内的持续性。预期安装的水凝胶的子宫内持续性与水凝胶具有高于阈值范围的模量的持续时间相关，所述阈值范围被估算为约1kPa至约10kPa。排出力会倾向于取决于患者，使得可以选择模量的时间依赖性衰减以得到对于大部分患者来说适合于将水凝胶保持在子宫腔中的值。在低于该估算范围时，预期水凝胶对压缩力的抗性不足以抵抗从子宫排出。具体地，水凝胶的初始杨氏(弹性)模量(为了方便，在初始胶凝后12小时评价)可以为约1 3kPa至约300kPa，在另外的实施方案中为约5kPa至约250kPa，并且在另外的实施方案中为约5kPa至约200kPa。模量是每单位面积的压缩力除以每单位体积的体积变化的量度。凝胶栓可以用于使用Instron或替代品牌的压缩仪器进行测量，其中应力/应变斜率在压缩的前20％内测量。如实施例3中所示，与由分离的制剂制备的凝胶相比，由预混合的前体制剂制备的凝胶显示出更高的初始模量值和更慢的模量降低速率。该结果表明，预混合的前体制剂相对于分离的制剂提供延长在子宫中的持续性的优点。预混合的前体水凝胶体系还提供在递送期间的良好稀释抗性和良好的空间填充性能。这些优点在特殊空间(诸如子宫)中是尤其有用的，其中缓冲盐较慢地扩散离开放置部位在理论上有助于水凝胶的加速降解。本领域普通技术人员将会认识到，在上述明确范围内的溶胀、降解速率和杨氏模量的另外范围被考虑并且在本公开范围内。

合适的交联时间针对不同的应用而改变。可以在实验室装置中评价胶凝时间。在大多数应用中，从递送开始到胶凝，导致胶凝的交联反应在约5分钟内、在一些实施方案中在约1分钟内、在其他实施方案中在不超过约30秒内、在另外的实施方案中在约1秒至约20秒内并且在另外的实施方案中在约1.5秒至约15秒内发生。本领域普通技术人员将会认识到，在上述明确范围内的另外的胶凝时间范围被考虑并且在本公开范围内。当递送到子宫腔中时，胶凝评价由于在跨越胶凝时间的时间范围内递送新鲜前体而有些混淆。目标通常是具有足够快的胶凝以避免从子宫颈过量流出并且极少或没有到输卵管中的流动，同时具有足够慢的胶凝时间以使得腔均匀地填充并且导管不堵塞。这些胶凝时间不一定与可能在更长时间段内发生的完全交联相对应，但是胶凝时间与达到其中水凝胶不再可流动的交联点相对应，这可以在体外在受控条件下进行评价。交联时间可以取决于几种因素的组合，包括反应性前体的相对浓度、反应性末端的摩尔比和混合后的所得pH。凝胶时间可以通过改变原位体系中的“促进剂”部分(如果存在的话)的pH、温度或缓冲盐强度中的一者或多者来改变。

天然聚合物，例如蛋白质或糖胺聚糖，例如胶原蛋白、纤维蛋白原、白蛋白和纤维蛋白，可以使用具有亲电性官能团的反应性前体物质进行交联。天然聚合物通过身体中存在的蛋白酶而蛋白水解地降解。前体可以具有生物惰性且水溶性的核。当核是水溶性的聚合物区域时，可以使用的合适聚合物包括：聚醚，例如，聚环氧烷烃，诸如聚乙二醇(“PEG”)、聚环氧乙烷(“PEO”)、聚环氧乙烷-共-聚环氧丙烷(“PPO”)、共-聚环氧乙烷嵌段或无规共聚物，以及聚乙烯醇(“PVA”)；聚(乙烯吡咯烷酮)(“PVP”)；聚(氨基酸)；葡聚糖，以及蛋白质诸如白蛋白。聚醚并且更特别地聚(氧化烯烃)或聚(乙二醇)或聚乙二醇可以为水凝胶提供所需性质。

合成聚合物和反应性前体物质可以具有亲电性官能团，所述亲电性官能团是：例如，碳二咪唑、磺酰氯、氯碳酸酯、n-羟基琥珀酰亚胺基酯、琥珀酰亚胺基酯、n-羟基磺基琥珀酰亚胺基酯、磺基琥珀酰亚胺基酯或它们的混合物。在特别关注的一些实施方案中，亲电性官能团包括琥珀酸N-羟基琥珀酰亚胺基(SS)酯，其提供理想的形成水凝胶的交联速率以及所形成的水凝胶随后在体内的降解速率。术语合成意指自然中未找到的分子，例如，聚乙二醇。亲核性官能团可以是：例如，胺(诸如伯胺)、羟基、羧基和硫醇。伯胺可以是与NHS亲电性基团的理想反应物。在特别关注的实施方案中的聚合物具有聚亚烷基二醇部分，并且可以是基于聚乙二醇的。基于聚乙二醇的聚合物前体可以具有支化的核以提供选定数量的臂，所述选定数量的臂提供多个交联官能团。聚合物通常还具有水解地生物可降解部分或键，例如酯、碳酸酯，或酶促可降解酰胺键。几种这样的键在本领域中是众所周知的，并且来源于α-羟基酸、其环状二聚体或用于合成生物可降解制品的其他化学物质，诸如乙交酯、dl-丙交酯、l-丙交酯、己内酯、二噁烷酮、碳酸三亚甲基酯或它们的共聚物。在一些实施方案中，反应性前体物质可以各自具有两个至十个亲核性官能团，并且相应的反应性前体物质可以各自具有两个至十个亲电性官能团。

在一些实施方案中，水凝胶被选择并且递送为至少部分地填充子宫，并且在特别关注的实施方案中，水凝胶基本上填满子宫。因此，在完全交联时，水凝胶被成形为如同子宫的内部。当填充子宫时，水凝胶可以在子宫内组织的至少一部分上形成涂层。在一些实施方案中，水凝胶基本上填满子宫，并且与子宫内部和子宫颈管中暴露的基本上所有组织接触。将一种或多种流动前体或前体溶液引入到子宫中形成体积基本上等于一种或多种流动前体或前体溶液的体积的水凝胶(基于溶胀进行一些可能的调整)可以接触子宫内部暴露的基本上所有组织，因为流体会与组织的形状共形。尽管如此，本领域普通技术人员理解，即使基本上完全接触也可能具有缺陷。

在一些实施方案中，方法用于在组织上形成水凝胶，直到水凝胶的颜色表示已经在组织上或在空间内沉积了预定体积的水凝胶。将前体持续地引入到空间中，直到进入该空间并且流出的材料的颜色被视为已经达到合适的含量，如由设置在流出的材料中的可视化试剂的观察结果指示的。例如，将与蓝色染料缔合的两种流动前体引入到子宫中，并且在其中泵送，直到离开子宫的材料的颜色表明已经从子宫中洗出不期望的流体并且子宫基本上充满了前体。

使用者可以使用可视化试剂以用人眼或借助于检测可目视观察的可视化试剂的成像装置(例如，在手术性宫腔镜检查期间使用的摄像机)来观看水凝胶。可目视观察的可视化试剂是一种具有人眼可检测的颜色的试剂。为X射线或MRI机器提供成像的特性不是足以确定作为可目视观察的可视化试剂的功能的特性。一个备选实施方案是这样的可视化试剂，所述可视化试剂通常可能不被人眼看到，但是当与合适的成像装置(例如，适当装备的摄像机)组合使用时在不同波长(例如红外线或紫外线)下是可检测的。

三维水凝胶结构可以对从子宫腔排出具有抗性，因此用于保持子宫壁分离并且防止形成瘢痕桥或粘连。随着时间的推移，水凝胶降解，并且通过全身吸收或主要作为通过子宫颈和阴道的排出物自然地离开子宫腔。

在一些实施方案中，水凝胶被选择并且递送为至少部分地填充子宫，并且在特别关注的实施方案中，水凝胶基本上填满子宫。因此，在完全交联时，水凝胶被成形为如同子宫的内部。当填充子宫时，水凝胶可以在子宫内组织的至少一部分上形成涂层。在一些实施方案中，水凝胶基本上填满子宫，并且与子宫内部和子宫颈管中暴露的基本上所有组织接触。将一种或多种流动前体或前体溶液引入到子宫中形成体积基本上等于一种或多种流动前体或前体溶液的体积的水凝胶(基于溶胀进行一些可能的调整)可以接触子宫内部暴露的基本上所有组织，因为流体会与组织的形状共形。尽管如此，本领域普通技术人员理解，即使基本上完全接触也可能具有缺陷。

可视化试剂

在方便的情况下，生物相容性交联水凝胶聚合物可以含有可视化试剂以改善其在外科手术期间的可见性。除了其他原因以外，可视化试剂由于其在彩色监视器上改善的可见性而在用于微创手术(MIS，例如腹腔镜检查)时尤其有用。

可视化试剂可以选自适用于医疗可植入医疗装置的多种无毒着色物质中的任一种，诸如FD&C BLUE染料1、2、3和6、吲哚菁绿、或通常在合成外科缝合线中发现的着色染料。在一些实施方案中，绿色或蓝色是理想的，因为它们在血液的存在下或者在粉色或白色组织背景上具有更好的可见性。

可视化试剂可以与包含反应性前体物质的溶液一起存在、存在于促进剂溶液中或存在于二者中。方便的是可以与促进剂溶液一起包含可视化试剂。所选的着色物质可以与水凝胶化学结合或可以不与水凝胶化学结合。可以使用另外的可视化试剂，诸如荧光(例如，在可见光下的绿色或黄色荧光)化合物(例如，荧光素或曙红)、用于在x射线成像设备下的可见性的x射线造影剂(例如，碘化化合物)、超声造影剂或MRI造影剂(例如，含钆化合物)。可视化试剂也可以是悬浮或溶解在水凝胶基质或者用于包封生物活性剂的材料内(如果存在的话)的生物活性剂。

水凝胶植入物的进一步可视化可以直接在安装后使用经阴道超声(TVUS)来实现。填充子宫腔(包括子宫内膜腔和超声可见的子宫颈管)的水凝胶的存在和范围直接在安装后是强回声的，因为存在一些包埋的空气，并且在其填充子宫腔的情况下其将被视为回波(亮)空间。

如上所述，可目视观察的可视化试剂可以有利地用于一些实施方案。约400至750nm的光的波长对于人类是作为颜色可观察的(R.K.Hobbie，医疗和生物学的中级物理学(Intermediate Physics for Medicine and Biology)，第2版，第371-373页)。当眼睛接收波长主要为约450至500nm的光时感知到蓝色，并且在约500至570nm下感知到绿色(同上)。此外，因为眼睛检测红色或绿色或蓝色，所以可以仅通过使眼睛接收被人眼感知为所需颜色的红色、绿色和蓝色的比例来使用这些颜色的组合以模拟任何其他颜色。如本文中使用的，蓝色意指被通过约450至500nm的波长刺激的正常人眼感知的颜色，并且如本文中使用的，绿色意指被通过约500至570nm的波长刺激的正常人眼感知的颜色。

在一些实施方案中，可视化试剂在通过本文所述的递送系统施用至孔隙诸如子宫中期间存在于水凝胶体系中。在这样的应用中，子宫内表面的目标组织不是可视化的，或者不能可视化。施用中的可视化试剂的存在可以使得使用者能够通过离开目标腔的过量物的存在来检测所述腔何时已被充分地填充。在手术干预后的子宫内施用的情况下，蓝色或绿色可视化助剂的存在允许与由手术导致的过量体血和流体区分开，以及确认已经发生了施用和水凝胶交联。

合适的生物相容性可视化试剂是FD&C BLUE#1、FD&C BLUE#2、吲哚菁绿。虽然亚甲基蓝提供适当的可视化潜力，但是相对于提供与红色血清血液流体形成对比的颜色的其他医学上可接受的着色剂和染料，其因为在妇科手术中具有过敏可能性的报告而是较不理想的。这些试剂中的一者或两者可以以超过0.05mg/ml的浓度、并且在一些实施方案中以至少0.1至约12mg/ml的浓度范围、并且在另外的实施方案中以0.1至4.0mg/ml的范围存在于最终的亲电-亲核反应性前体物质混合物中，虽然可能可以使用更大的浓度，高达可视化试剂的溶解度的极限。发现这些浓度范围为水凝胶提供理想的颜色而不干扰交联时间(如通过反应性前体物质胶凝的时间所测量的)，并且被确定为与诸如亚甲基蓝的其他可视化试剂相比更加辐射稳定。可视化试剂也可以是荧光分子。可视化试剂通常不与水凝胶共价连接。本领域普通技术人员将会认识到，在上述明确范围内的另外的可视化试剂浓度范围被考虑并且在本公开范围内。

在一些实施方案中，方法用于在组织上形成水凝胶，直到水凝胶的颜色表示已经在组织上或在空间内沉积了预定体积的水凝胶。将前体持续地引入到空间中，直到进入该空间并且流出的材料的颜色被视为已经达到合适的含量，如由设置在流出的材料中的可视化试剂的观察结果指示的。例如，将与蓝色染料缔合的两种流动前体引入到子宫中，并且在其中泵送，直到离开子宫的材料的颜色表明已经从子宫中洗出不期望的流体并且子宫基本上充满了前体。

药物递送

在多种应用中，与患者组织接触施用的水凝胶可以含有生物活性剂。子宫内药物递送路径提供几种潜在的优点。第一，与颊部或眼部粘膜相比，子宫和阴道内壁较不易于受到由储库接近(depot proximity)造成的局部刺激。第二，与胃肠途径相比，子宫内酶活性显著更低。第三，子宫内途径绕过了在口服给药途径中发现的首过代谢损失，提高了药物的生物利用度并且潜在地降低了所需的剂量。此外，与具有连续流动的胃肠道不同，子宫腔提供了可以填充的死胡同(cul-de-sac)。关于任何局部递送装置，子宫内治疗目标很大程度得益于具有降低的全身作用的改进疗法，所述全身作用典型地由较高剂量的传统给药途径造成。Sawhney等人的名称为“用于眼科药物递送的粘性水凝胶(Adhesive Hydrogels forOphthalmic Drug Delivery)”的美国专利9,125,807中描述了原位形成的水凝胶用于药物递送的用途，其通过引用结合于此。水凝胶也可以在成像方面得到增强，如Campbell等人的名称为“不透射线的共价交联水凝胶粒子植入物(Radiopaque Covalently CrosslinkedHydrogel Particle Implants)”的美国专利8,383,161中所述，其通过引用结合于此。

交联的水凝胶材料可以经由子宫内给药有利地用于局部或全身药物疗法。可以由交联聚合物或凝胶添加和递送的生物活性剂或药物化合物包括：蛋白质、糖胺聚糖、碳水化合物、核酸、无机和有机生物活性化合物，其中特定的生物活性剂包括但不限于：酶、抗感染药、抗真菌剂、抗炎药、抗肿瘤剂、局部麻醉剂、激素、血管生成剂、抗血管生成剂、生长因子、抗体、神经递质、精神药物、抗癌药、化疗药、影响生殖力的药物、基因、寡核苷酸或它们的组合。在一些实施方案中，治疗剂的类别以女性健康特有的疾病状态为目标；这些可以是在子宫自身内的局部状况，和/或能够通过子宫内跨粘膜传输到体循环进行治疗(诸如绝经后女性的激素疗法)的健康状况。

为了制备这样的交联组合物，可以将上述生物活性化合物与任一种用于制备水凝胶的溶液混合，并且可以在制备水溶液之前或在单体的无菌制造期间，将药物添加到水溶液中。在另外的或备选的实施方案中，可以将生物活性化合物添加到促进剂溶液中以掺入到水凝胶中。在如上提及的将交联组合物用于药物递送时，引入宿主中的可交联聚合物、交联剂和剂量试剂的量可以根据具体的药物和要治疗的病况进行选择，符合不显著干扰水凝胶性质。

在一些实施方案中，当交联剂和可交联聚合物反应生成交联水凝胶时，一种或多种活性剂存在于单独相中。这种相分离防止生物活性物质参与化学交联反应，诸如酯基与胺基之间的反应。单独相还可以有助于调节活性剂从交联材料或凝胶中的释放动力学，其中‘单独相’可以是油(水包油乳液)、生物可降解载体等。活性剂可以存在于其中的生物可降解载体包括：包封载体，诸如微粒、微球、微珠、微丸等，其中活性剂被包封在生物可蚀性或生物可降解聚合物中，诸如以下各项中的聚合物和共聚物：聚(酸酐)、聚(羟基酸)、聚(内酯)、聚(碳酸三亚甲基酯)、聚(羟基乙酸)、聚(乳酸)、聚(羟基乙酸)-共-聚(羟基乙酸)、聚(原碳酸酯)、聚(己内酯)、交联的生物可降解水凝胶网络(如纤维蛋白胶或纤维蛋白密封剂)、笼状和包埋分子(如环糊精)、分子筛等。由聚(内酯)和聚(羟基酸)的聚合物和共聚物制成的微球特别适合作为生物可降解包封载体。药物递送载体还可以包含可视化试剂。

这些生物活性剂可以包括用于治疗子宫感染的抗感染药或抗真菌剂，其中药剂的有效性由于其局部目标接近而得到改善。例如，以下抗微生物剂可以是合适的：广谱抗生素(诸如青霉素(penicillin)和头孢菌素(cephalosporin))、甲硝唑(metronidazole)(用于细菌性阴道病和滴虫)、氟康唑(fluconazole)(用于酵母菌感染的抗真菌剂)、多西环素(doxycycline)或阿奇霉素(azithromycin)。特定情况可能需要在高风险手术期间或在高风险免疫受损群体中预防性地部署的抗感染剂。抗炎药诸如NSAID或类固醇是可以用于治疗诸如子宫内膜异位(endometriosis)的病况的另一类药剂，其没有与这些药剂的长期服用相关的全身性副作用。在其他实施方案中，含有抗菌剂或抗病毒剂的水凝胶作为受危害的子宫颈的补充屏障的应用防止由感染造成的早产。

药剂(诸如激素)得益于局部子宫内递送，范围从子宫内膜异位的治疗、避孕到作为绝经后女性的激素替代疗法(HRT)。口服避孕药服用与血栓栓塞(thromboembolism)风险以及乳腺癌发病率提高相关。口服避孕药使用的更多良性副作用(诸如情绪变化、体重增加、经间期阴道出血和小量出血(spotting)以及无性欲)可能导致不一致的口服给药或中止，转化为在使用的第一年期间高达5％的口服避孕药的失败率。在生命周期的另一端，绝经后女性的HRT的口服给药与冠心病、卒中和静脉血栓栓塞的风险提高以及乳腺癌风险提高相关(治疗持续较久)。

宫内节育器(IUD)是能够将激素缓慢且直接递送到子宫的机械装置。曼月乐(Mirena)是一种商业批准的释放左炔诺孕酮(levonorgestrel)的宫内节育系统，其被批准用于递送，并且有效性持续长达5年。IUD提供以下优点：经由内置于T形装置的臂中的储库来进行孕酮(progesterone)或左炔诺孕酮的长期局部递送。IUD在临床上已经证明了与激素治疗剂的低全身性吸收相关的较低副作用，但是由于装置的机械本质和设计，仍具有不规则出血、穿孔和细菌/真菌定殖的风险。参见例如Jukarainen等人的名称为“包含非甾体类抗炎药(NSAID)和孕激素化合物的药物递送系统及其制造方法(Drug Delivery SystemComprising a Non-Steroidal Anti-inflammatory(NSAID)and a ProgestogenicCompound and Method for Manufacturing)”的公布美国专利申请2018/0008536，其通过引用结合于此。

在一个实施方案中，施用涉及原位形成水凝胶的递送，其中达到10％、20％、30％、直到50％或更多的过量激素悬浮在施用器系统的预混合水凝胶前体组分中。通过这些药物的低溶解性来实现激素的持续递送，允许直接到子宫的长期递送，以治疗诸如子宫内膜异位的病况。在HRT中，适合于避孕或子宫内膜异位治疗的较大激素剂量即使直接递送到子宫空间也可能具有不利的副作用。在递送控制应精确的其他实施方案中，可以通过对激素的二次包封和将包封的药剂悬浮到用于递送的施用器系统的预混合前体组分中来获得低持续水平的激素治疗。在一些实施方案中，二次包封可以使用不可蚀性材料来实现甚至更久的治疗剂递送时间；当水凝胶基质分解并被吸收时，这些不可蚀性粒子会被释放，通过正常排泄排出。

在其他实施方案中，将水凝胶施用到子宫腔利用了子宫的密集血管化，主要是子宫静脉，以全身性递送药剂。经由子宫递送的药剂绕过了首过效应，在首过效应的情况下，药物的总口服生物利用度可能由于吸收到肝门静脉系统中和肝的代谢而降低，导致过量剂量以达到治疗效果。对于一些药剂，口服递送由于药物完全损失在首过效应中而根本不是一种选择。在其他情况下，口服给药造成与重复用药相关的副作用。

双膦酸盐(bisphosphonate)是一类用于治疗骨质疏松症(osteoporosis)的药物，其与胃肠不适、炎症和食管糜烂相关。在一个实施方案中，含有双膦酸盐粒子的悬浮液或包封的双膦酸盐的水凝胶的子宫内施用使用较少的药物递送全身治疗水平，而没有与口服给药相关的副作用。在绝经后的女性中，子宫内药物储库可以用于在几个月的长时间段内递送药物。

选择实施方案-防止子宫内粘连

在一些实施方案中，方法涉及防止子宫中的粘连，所述方法包括将可流动材料引入到子宫中以填塞子宫的表面。填塞可以有效地减少出血。材料可以是水凝胶。材料可以是支架。材料可以分离表面的至少两个相对部分以防止两个相对部分之间的接触。材料可以基本上填满子宫。材料可以通过具有圆形无创伤尖端的柔性导管来施用。材料可以通过导管递送系统结合在导管轴外部的特征(诸如外出限制器)来施用，以减少材料流出并且减少材料施用可变性。材料可以利用经子宫颈递送或以腹腔镜方式进行递送。导管可以具有减小的轮廓和直径，理想地小于5.5F，用于在基本上填满子宫后减小的离开轨迹轮廓。所得施用在给药期间和之后可以是在超声下可视化的，并且组织的分离程度可量化且可转化为粘连防止的改善。

材料可以基本上在子宫中形成。材料可以包含可视化试剂，诸如蓝色或绿色着色剂。材料可以部分地在子宫外部形成，并且水凝胶的形成可以在子宫中完成。

理想的子宫内防粘连装置是容易使用的，并且递送水凝胶组合物，所述水凝胶组合物在粘连的主要阶段期间局部地持续存在，可再吸收，并且是生物相容的，不干扰正常组织修复过程。参见Torres-De La Roche LA、Campo R、Devassy R等人，粘连和防粘连系统亮点(Adhesions and Anti-Adhesion Systems Highlights)，Facts Views Vis Obgyn，2019；11:137-149，其通过引用结合于此。所需系统可以持续足够长的时间以满足用于愈合的时间窗口(3-10天)，但是不会长到使得粘连屏障本身作为愈合响应的一部分被包封。在防止子宫内粘连的情况下，由于手术期间的意外接触或由手术本身对组织造成的损伤导致基膜结构的损失、血液-材料相互作用、临时基质形成、细胞坏死和炎症反应。这些事件进而可能影响肉芽组织形成的范围或程度、异物反应和纤维化或纤维囊发育。利用植入物，纤维组织发育的组织过程导致众所周知的在组织/材料界面处的纤维囊形成。可再吸收粘连屏障材料的理想持续性是两面性的：材料应以显著的方式持续存在以提供合适的对粘连形成的屏障，但是不持续存在到使得通过屏障材料本身的纤维包封而形成粘连的时间。

实施例

实施例1：预混合的制剂的工作台聚合物测试

该实施例说明了固体百分比和前体组成对水凝胶制剂的降解的影响。

通过使分别被称为前体A和前体B的亲电性前体和亲核性前体交联来形成一组水凝胶。表1中的样品1是根据在美国专利7,347,850中描述的先前工作制备的对照样品。将前体A溶解到0.01M pH 4.0磷酸二氢钠缓冲溶液中。将前体B单独地溶解到0.1M硼酸钠缓冲液(pH 9.5)中以形成胺前体/促进剂溶液。如表1中所示，样品1中的前体的递送模式是分离的(S)。将1.5ml等分量的前体A溶液抽到第一注射器中。将1.5ml等分量的前体B溶液抽到第二注射器中。将具有两个鲁尔锁连接的Y形连接器通过鲁尔锁安装件附接至1/4”管转接器，并且将管转接器附接至在Y形连接器近端包含静态混合元件的1/4”ID透明有机硅管将第一注射器和第二注射器附接至Y形连接器，并且在注射器的端部添加柱塞帽以确保来自两个注射器的等体积部署。部署注射器，将具有根据表1的固体百分比的材料注入到有机硅管的长度中。观察到初始胶凝在约0.5至5秒内发生，如通过管内的气泡移动所证实的。

在表1中的样品2-14中，将前体A和前体B与酸缓冲剂预混合(PM)，然后与碱性促进剂溶液混合以形成水凝胶。对于每个预混合样品，酯-胺前体溶液通过以下方式制备：将前体A和前体B以1:1比率的前体A的反应性酯端基与前体B的反应性胺端基混合，并且将混合物溶解到0.1％NaH₂PO₄(磷酸二氢钠)缓冲溶液(pH 4)中，以形成预混合的酯-胺前体溶液。将1.5ml等分量的酯-胺前体溶液抽到第一注射器中。通过将0.045M十水合硼酸钠和0.2M磷酸氢二钠混合来制备促进剂溶液(pH大约为9.8-9.9)。将1.5ml等分量的促进剂溶液抽到第二注射器中。使用这两个填充的注射器进行上述程序。观察到初始胶凝在3-5秒之间发生，如通过管内的气泡移动所证实的。

使样品在5分钟的过程中继续胶凝以确保完全固化。使用刀片，将含有各凝胶的有机硅管切成三个均匀长度，并且从每个长度中取出两个凝胶样品(大约0.2g)。将凝胶样品放入50C(加速)和37C(实时)条件下的生理代表性的磷酸盐缓冲盐水溶液(PBS)中，然后定期检查，直到它们不再可目视检测。表1示出了每组3个凝胶样品在50C和在37C的消失时间的范围。

表1

模式是指凝胶是由分离的前体溶液制备(“S”)还是由预混合的前体溶液和促进剂溶液制备(“PM”)。

对于样品1-3、6和7，前体A是具有20,000Da分子量和戊二酸琥珀酰亚胺基酯(SG)官能端基的四臂的基于PEG的前体(4A20k PEG SG)。前体B是三赖氨酸乙酸盐。固体百分比从4％到9％变化。在37C的消失时间在20至41天的范围内，其中消失时间通常随着固体百分比降低而缩短。

对于样品4、5和8-10，前体A是具有40,000Da分子量和戊二酸琥珀酰亚胺基酯(SG)官能端基的四臂的基于PEG的前体(4A40k PEG SG)。前体B是具有20,000Da分子量和伯胺官能端基的八臂的基于PEG的前体(8A20k PEG NH2)。固体百分比从4％到7.5％变化。在37C的消失时间在16-31天的范围内，其中样品的固体百分比越低，消失时间越短。

对于样品11-14，前体A是具有15,000Da分子量和琥珀酸琥珀酰亚胺基酯(SS)官能端基的八臂的基于PEG的前体(8A15k PEG SS)。前体B是三赖氨酸乙酸盐。固体百分比从7.5％到12％变化。在37C的消失时间在约5天(113小时)到约8天的范围内，其中样品的固体百分比越低，消失时间越短。

使用该实施例中描述的预混合前体进行另外的胶凝时间研究。在一个研究中，将0.1ml的预混合的酯-胺前体溶液用移液管移到含有跳蚤式搅拌子的试管中。将试管布置到加热搅拌板的中央并且设定为1000rpm。使用移液管将0.1ml等分量的促进剂溶液添加到试管中。胶凝时间记为注入时间到停止运动中的搅拌子的时间。还测试了制剂通过导管的可注射性以确定是否存在导管堵塞的证据和暂停递送的能力。对于pH 10.03的促进剂溶液观察到约2.5至2.9秒的胶凝时间。对于pH 10.3的促进剂溶液观察到1.5至1.8秒的胶凝时间。在不堵塞导管的情况下，将具有pH 10.03的促进剂溶液的共混溶液通过连续注入和间歇注入(1秒暂停)二者进行递送。在pH 10.3的促进剂溶液的情况下，在连续递送期间在不堵塞导管的情况下观察到低至1.5秒的胶凝时间。结果显示，通过提高促进剂溶液的pH缩短了胶凝时间，并且通过水凝胶制剂实现了间歇式递送。

该研究显示，酯前体和胺前体的预混合可以得到具有理想的消失时间和胶凝时间范围的水凝胶。消失时间表现为受固体百分比、酯官能团以及各前体的分子量和组成影响。分离的制剂的消失时间在子宫内使用的约3至29天的目标范围之外。对于大部分预混合制剂观察到在目标范围内的消失时间。

实施例2：溶胀研究

该实施例展示了使用预混合的前体溶液和促进剂制备水凝胶。水凝胶溶胀表现为预混合前体溶液浓度的函数和预混合前体溶液的贮存期的函数。

制备两种预混合前体溶液。通过将1g的8臂15,000Da PEG琥珀酸琥珀酰亚胺基酯(SS)和1:1官能团当量的三赖氨酸乙酸盐(大约27mg)溶解到5ml的20mM pH 4NaH₂PO₄(磷酸二氢盐)缓冲溶液中，制备20％固体的前体溶液。通过将1g的8臂15,000Da PEG琥珀酸琥珀酰亚胺基酯(SS)和1:1官能团当量的三赖氨酸乙酸盐(大约27mg)溶解到4.2ml的pH4NaH₂PO₄(磷酸二氢盐)缓冲溶液中，制备24％固体的前体溶液。

在预定时间段(“贮存期”)后，将1.5ml的20％固体的前体溶液抽到第一注射器中。将通过混合0.045M十水合硼酸钠与0.2M磷酸氢二钠制备的1.5ml等分量的pH 9.9硼酸钠/磷酸氢二钠促进剂溶液抽到第二注射器中。将具有两个鲁尔锁连接的Y形连接器通过鲁尔锁安装件附接至1/4”管转接器，并且将管转接器附接至在Y形连接器近端包含静态混合元件的1/4”ID透明有机硅管将第一注射器和第二注射器附接至Y形连接器，并且在注射器的端部添加柱塞帽以确保来自两个注射器的等体积部署。部署注射器，将材料注入到有机硅管的长度中。观察到初始胶凝在3-5秒之间发生，如通过管内的气泡移动所证实的。使样品在5分钟的过程中继续胶凝。基于前体浓度形成“10％固体”的凝胶。对于另一个样品，通过首先将24％固体的前体溶液抽到第一注射器中来改变上述程序，并且形成“12％固体”的凝胶。

使用刀片，将含有各凝胶的有机硅管切成三个均匀长度，并且从每个长度中取出凝胶样品(大约0.2g)。称量凝胶样品以提供初始“重量入(Weight In)”，然后将其放入在37C的生理代表性的磷酸盐缓冲盐水溶液(PBS)中。在24小时后，将样品小心地移除，擦干以移除过量流体，并且再次称重以提供“重量出(Weight Out)”。通过以下等式来确定溶胀：

水凝胶样品在以下三个贮存期时间的情况下制备：5分钟、30分钟和60分钟。图11示出了作为贮存期(以分钟计)的函数的各水凝胶的溶胀的图。观察到溶胀百分比随着预混合前体溶液中的固体百分比升高而增大。水凝胶的溶胀还随着贮存期时间而增大。水凝胶的24小时溶胀在约21重量％至约46重量％的范围内。

实施例3：工作台聚合物模量测试

该实施例研究了前体组成和预混合随着时间对水凝胶模量的影响。

通过使分别被称为前体A和前体B的亲电性前体和亲核性前体交联来形成一组水凝胶。如表2所示，研究了四种前体制剂。制剂1-3用于通过将前体A和前体B在酸性缓冲液中预混合来制备水凝胶。制剂4是其中用分离的前体A溶液和前体B溶液形成水凝胶的比较制剂。

对于制剂1-3，酯-胺前体溶液按照表2通过以下方式制备：将前体A和前体B以1:1等摩尔比的前体A的反应性酯端基与前体B的反应性胺端基混合，并且将混合物溶解到0.1％ NaH₂PO₄(磷酸二氢钠)缓冲溶液(pH 4)中。将1.5ml等分量的酯-胺前体溶液抽到第一注射器中。通过将十水合硼酸钠和磷酸氢二钠按照表2中示出的重量百分比混合来制备促进剂溶液(pH大约为9.8-9.9)。将1.5ml等分量的促进剂溶液抽到第二注射器中。将具有两个鲁尔锁连接的Y形连接器通过鲁尔锁安装件附接至1/4”管转接器，并且将管转接器附接至在Y形连接器近端包含静态混合元件的1/4”ID透明有机硅管将第一注射器和第二注射器附接至Y形连接器，并且在注射器的端部添加柱塞帽以确保来自两个注射器的等体积部署。部署注射器，将材料注入到有机硅管的长度中。观察到初始胶凝在3-5秒之间发生，如通过管内的气泡移动所证实的。使样品继续胶凝达超过初始胶凝时间20倍的时间段(大于2.5分钟)，以确保完全固化。

对于制剂4，将前体A(4a20k PEG SG)溶解到0.1％磷酸二氢钠缓冲溶液(pH 4)中以形成酯前体溶液。将1.5ml等分量的酯前体溶液抽到第一注射器中。独立地，将前体B(三赖氨酸乙酸盐，缩写为TLA)溶解到1.2％十水合硼酸钠缓冲液(pH 10.3)中以形成胺前体/促进剂溶液。将1.5ml等分量的胺前体/促进剂溶液抽到第二注射器中。使用这两个填充的注射器进行上述程序。

制剂3和4在制剂组分方面类似，然而，通过以不同方式混合组分来制备水凝胶样品。制剂3用于制备具有酸性pH(pH 4)的预混合前体组合物，其与碱性促进剂溶液(pH 9.9)反应。制剂4用于制备酸性酯前体溶液(pH 4)和碱性胺溶液(pH 10.3)，然后将它们混合。因此，制剂3和4的比较显示出预混合前体相对于不预混合前体的影响。该比较还显示出达到在混合时实现酯和胺的交联所需的pH 10.3碱性胺溶液所需的较高盐浓度的影响。

表2

使用刀片，将含有各凝胶的有机硅管切成三个均匀长度，并且从每个长度中取出凝胶样品(大约0.2g)。将凝胶样品放入具有与目标稀释率对应的选定体积的模拟子宫流体(模拟宫腔液，SUF)中。术语稀释率是SUF的质量与凝胶样品质量的比率。改变稀释率以模拟不同的受限体积场景。例如，测试0.2g凝胶样品在50g的SUF中的消失提供了250:1的稀释率(50gSUF:0.2g凝胶)。测试了所形成的凝胶在5:1、25:1和50:1和250:1的稀释率下的消失。较低的稀释率用作一种对具有受限体积的体内位置进行建模的方式，以确定是否观察到缓冲盐从凝胶的不同扩散速率或对总缓冲作用的不同响应。推测凝胶样品在较低稀释率的介质中由于缓冲盐从凝胶的扩散降低以及由此导致的高pH时间段延长而较快地消失。高pH被认为造成参与与胺官能团的交联的酯官能团的较快水解，导致凝胶样品的较早降解和较早目视消失。SUF的组分在表3中相比于磷酸盐缓冲盐水溶液(PBS)示出。测得SUF在50C的pH为7.24。测得PBS在50C的pH为7.57。

表3

在50C和37C(实时)条件下，在各SUF稀释率下，作为时间的函数测量各凝胶样品的模量。能够在5kPa至200kPa的范围内测量模量。还定期检查凝胶样品，直到它们不再可目视检测。还以250:1的PBS稀释率测试各凝胶样品。

图12-15示出了由制剂1-4制备的凝胶样品在37C的作为时间和稀释率的函数的模量。注意，时间轴不是线性的。各凝胶样品在约2天的时间段内显示出模量的初始急剧降低。模量的初始降低速率和模量的降低百分比随着稀释率而变化。达到模量下限(5kPa)的时间也取决于稀释率。通常，稀释率降低与在给定时间的较低模量相关。

比较制剂(制剂4，图15)显示出5:1稀释率凝胶样品的模量的急剧降低。模量在约2天后从形成凝胶时的70kPa降低到实际上为零。与此相比，在5:1稀释率下的预混合制剂显示出约2天的初始降低，然后是模量降低较慢的一个或多个长期区域。制剂1和3在约5天时达到实际上为零的模量。制剂2在41天时显示出超过约10kPa的模量。这些结果显示，模量特性取决于预混合制剂的酯前体和固体百分比。

图14和15(对应于制剂3和4)的比较显示，前体的预混合可以得到具有明显不同的模量性质的水凝胶。相对于制剂4的2天，由预混合前体(制剂3)形成的水凝胶在5:1稀释率下在约5天达到实际上为零的模量，将该时间段延长了约250％。在各稀释率下，与来自分离的前体的凝胶样品相比，来自预混合前体的凝胶样品明显更久地保持模量。该结果表明，在来自分离的前体(制剂4)的凝胶样品中由于引发交联反应所需的较高pH而发生加速水解(或“自水解”)，并且该问题通过前体的预混合递送(制剂3)得以减轻。自水解的避免导致水凝胶在较长的时间段内足够硬以抵抗从子宫排出。

图16示出了来自各制剂的凝胶样品的作为稀释率的函数的每小时模量损失百分比的图，从上到下为制剂2、制剂3、制剂1、制剂4。与来自制剂4的凝胶相比，来自预混合制剂1-3的凝胶的模量损失速率对于从250:1到50:1的稀释率的降低较不敏感。

图17示出了在250:1的稀释率下来自制剂3和4的凝胶样品的作为时间的函数的模量的比较。柱示出了各凝胶的作为时间的函数的绝对模量(以kPa计)，而曲线示出了各凝胶的作为时间的函数的百分比模量。在50C收集数据以加速实验，其中所提供的时间是根据与37C的加速相关性调整的时间。来自制剂3的凝胶样品的初始模量为91kPa，其在2.1天内线性地降低至56kPa(或原始模量的62％)。来自制剂4的凝胶样品的初始模量为70kPa，其在2.1天内线性地降低至30.5kPa(或原始模量的44％)。预混合的制剂的模量降低速率为18％/天，相对地，分离的制剂的模量降低速率为27％/天。因此，与分离的制剂相比，预混合的制剂显示出更高的初始模量和更急剧的模量初始降低。在较长的时间时，与预混合的制剂相比，分离的制剂的模量降低对于分离的制剂来说通常更明显。观察到在大约5-10kPa的模量时，管状凝胶样品已经失去站立所需的机械强度。预期一旦模量下降到低于约1-10kPa，安装到子宫中的水凝胶就会被排出，其中在子宫中的持续性随着之后的模量降低而降低。预混合的制剂保持大于10kPa的模量，直到约23天，而分离的制剂在约14天时降低到低于10kPa，并且从14-17天保持在约1kPa至小于10kPa的范围内。表4概述了对于所使用的四种稀释率的凝胶的模量下降到低于10kPa的时间和完全视觉消失的时间。在各稀释率介质中，预混合的制剂保持阈值模量达较长的时间段。然而，在各稀释率介质中，与分离的制剂相比，预混合的制剂的凝胶达到消失的天数更低。在每种情况下，都在凝胶的完全消失之前达到模量阈值。还观察到达到模量<10kPa的时间与视觉消失之间的间隔随着稀释率而增大。推测制剂的pH可以促使分离的制剂发生更早的模量损失。

表4

结果显示，与分离的制剂相比，预混合的制剂的初始模量更高并且模量保持率得到改善。结果还显示，受限体积随着时间影响凝胶持续性和模量。结果表明，与分离的制剂相比，预混合的制剂将更适合用于特殊的使用区域诸如子宫，因为在子宫中的持续性已显示为与具有足以抵抗从子宫排出的刚度的凝胶相关。预期对于约50:1至250:1的稀释率，安装的水凝胶制剂的子宫内持续性与模量下降到低于约10kPa的时间相关。在实施例7和8中在体内进一步研究这种子宫内持续性的特征。

实施例4：在模拟子宫流体中的溶胀测试

该实施例研究了来自实施例3的预混合制剂的溶胀。

凝胶样品根据实施例3使用制剂3来制备。凝胶的溶胀按照实施例2的方法，不同之处在于使用250:1稀释率的介质SUF代替PBS。表5示出了原始结果和计算结果。

表5

试剂盒	样品	总量入，g	总量出，g	溶胀百分比
					1	1	0.2055	0.3611	75.72％
	2	0.2079	0.3644	75.28％
						3	0.2139	0.3685	72.28％
2	1	0.2102	0.3447	63.99％
						2	0.2143	0.3795	77.09％
	3	0.2176	0.3793	74.31％

结果显示，该预混合制剂在24小时后导致约64％至77％的溶胀。相比之下，由实施例3中的分离的制剂4形成的凝胶的典型溶胀在24小时后为约110-120％。

实施例5：工作台模型填充测试

该实施例说明了水凝胶体系的固体百分比对填充性能的影响。

由双层塑料片制备一组子宫填充模型，所述双层塑料片沿着三角形边缘一起热成型以形成具有约7cm的底和约10cm的高的封闭三角形腔。切去三角形腔的顶点以提供到腔中的开口。向腔提供盐水以模拟在子宫内的残留液体。测试两种水凝胶前体样品：实施例3中的制剂4(样品1)，以及用盐水稀释50％的实施例3中的制剂4(样品2)。如所制备的，水凝胶前体样品2的固体百分比为大约4.4％。如表2中所示，样品1的固体百分比为约8.7％。盐水为无色的，而递送的水凝胶前体样品为蓝色。

使用如图1所示的施用器，将导管108插入到腔开口中，直到流动限制器106被牢固地压靠在腔开口上。根据实施例3来准备注射器。在继续保持流动限制器106牢固地抵靠腔开口的同时，将各样品注入到腔中。在将水凝胶前体样品2安装到腔中后，大部分水凝胶作为粘性液体经过外出限制器106泄漏，结果腔仅部分地被柔软的粘性水凝胶填充。样品1显示出水凝胶的有效安装。观察到在填充过程期间凝胶将(无色)残留液体推出。对于较低固体含量的样品(样品2)，结果表明，腔内的残留流体造成稀释，其妨碍在腔中持续存在的固体水凝胶的形成。然而，对于较高固体含量的样品，观察到水凝胶对稀释更有抗性，并且能够在填充过程期间排出残留流体。进行另外的研究，其中改变注射器中的顶部空间的量。观察到增大顶部空间得到具有包埋的微泡的水凝胶。该结果表明，水凝胶在利用超声成像时的造影部分地因为水凝胶中存在微泡。

该实施例显示，水凝胶前体制剂的固体百分比影响对由于残留流体造成的稀释的抗性和整体填充性能。结果表明，对于给定的水凝胶体系，水凝胶体系在子宫内形成持续存在的固体水凝胶的固体百分比的范围具有下限。

实施例6：离体子宫工作台研究

该实施例说明了水凝胶体系用于将水凝胶递送到切除的人类子宫中的用途。

在该实施例中，按照标准医学研究方案来获得子宫切除术后的人类子宫。离体子宫的重量为101克。

递送系统按照图1中的图进行组装。每个注射器的体积都是10ml。酯-胺前体溶液通过以下方式制备：将8a15K PEG SS和三赖氨酸乙酸盐以1:1比率的反应性胺端基与反应性酯端基混合，并且将混合物溶解到20mM磷酸二氢钠缓冲溶液(pH 4)中。将5ml等分量的酯-胺前体溶液抽到第一注射器中。将5ml的pH 9.9硼酸钠/磷酸氢二钠促进剂溶液抽到第二注射器中。在每种情况下，用烯浓度的FD&C blue#1对第一溶液进行着色。第二溶液是未着色的。

使用子宫探子(Integra LifeSciences，产品号30-6000)来测定离体子宫的宫底深度。然后，沿着导管108和外出限制器106的组件放置子宫探子。使用子宫探子作为引导件沿着导管调整外出限制器的帽元件的位置，以在水凝胶的安装期间提供安装尖端102的远端与宫底之间的大约1cm间距。将导管和外出限制器经由鲁尔安装件连接至Y形连接器和注射器组件。将导管插入到子宫中，直到帽元件的远端部分进入子宫颈管，并且帽元件的近端部分被压靠在子宫颈的外口上。在插入过程期间使用钳子夹握子宫颈的唇部以提供阻力。系统通过注射器支架118支撑，并且在按压柱塞以从注射器完全部署水凝胶体系时，在子宫颈和帽元件之间施加有力的压力。接下来，将导管从子宫拉出，使外出限制器抵靠子宫颈的外口。在大约2秒后，通过支撑套管103抓握外出限制器，并且将帽元件109拉离子宫颈。再次对子宫进行称重。安装的水凝胶的安装后的子宫重量增加为10克。大部分水凝胶前体在递送后保留在子宫内，而相对少量的前体在子宫颈的外口处形成表面凝胶涂层。不存在安装的水凝胶从子宫排出的证据。

紧接着，将子宫沿着矢状面进行切片。观察到连续的水凝胶，其完全填充包括子宫颈管的子宫腔。移除固体水凝胶，并且注意到其在移除后保持其形状。通过切入输卵管检查水凝胶来进一步评价子宫。在输卵管中没有发现水凝胶。该研究的结果表明，水凝胶体系在将水凝胶递送到人类子宫以形成水凝胶方面是有效的，所述水凝胶完全填充子宫腔，并且足够牢固以分离和填塞子宫壁，并且在安装手术结束时不被排出。此外，水凝胶不进入输卵管。

实施例7：人类周围子宫切除术研究

该实施例说明了水凝胶体系用于将水凝胶递送到原位人类子宫中的用途。

六位人类患者是该研究的一部分。对于每位患者，使用改进的Goldstein宫腔声学造影导管。Cook Goldstein宫腔声学造影导管具有可以沿着导管定位的可移动橡实形定位器，其中位于导管上的墨带作为参考标记。将导管经由鲁尔锁连接至如下所述的双注射器组件。在该研究中，Cook Goldstein宫腔声学造影导管通过切掉在接近圆形封闭尖端和椭圆形侧端口二者的位置处的导管进行改进。在改进后，导管在远端尖端处具有开放端口。

患者选择首先基于患者在医学上需要子宫切除术的判定，并且其次基于患者参与实验研究的意愿。在加入研究之前，进行诊断性宫腔镜检查和超声检查，并且记录视频以评价子宫内膜厚度、子宫颈管长度、子宫腔长度和宽度以及两个宫口，以确保受试者没有使她们对于所述研究不合格的病理。

对于每位患者，用第一溶液填充第一注射器，所述第一溶液含有在20mM磷酸二氢钠缓冲溶液(pH 4)中的18％(w/v)的8a15K PEG SS前体和提供1:1比率的酯和胺端基的量的三赖氨酸乙酸盐前体的混合物。用硼酸钠/磷酸氢二钠促进剂溶液(pH 9.8)填充第二注射器。第一前体溶液含有稀浓度的亚甲基蓝。第二前体溶液是未着色的。将注射器经由鲁尔锁连接附接至混合Y形连接器。将柱塞帽添加到注射器的端部以确保两个注射器的相同部署。将Y形连接器经由第三鲁尔锁连接连接至21规管转接器。将管转接器附接至由透明聚乙烯管制成的21规导管。基于每位患者的解剖学沿着导管长度调整橡实，使得导管的尖端在插入步骤期间将位于子宫的体腔内的选定位置处。

在宫腔镜检查和超声检查后，使用改进的Cook Goldstein宫腔声学造影导管将水凝胶体系递送到子宫中。将递送系统的导管通过阴道插入到子宫颈中，直到阻力和可见的导管长度表明橡实抵靠子宫颈的外口布置。一旦布置后，就按压柱塞帽以将10ml量的流体从注射器注入到导管中，然后注入到子宫腔中。使用外科医生的手指来控制橡实。外科医生向橡实施加的力的量用于调节在安装期间离开子宫颈的流体的量。在注入后，从患者中移除具有附接的橡实的导管。在对橡实的手动按压几秒的时间段后，用环钳从患者中移除橡实。对于所有的手术，观察到导管尖端在递送期间不堵塞。

然后使用手术方法按照通常的护理标准进行子宫切除术以移除整个完整子宫。在子宫切除手术期间没有水凝胶排出。将摘除的子宫切片并且评价水凝胶植入物的存在和分布。所有周围子宫切除手术表现出完全形成的水凝胶植入物。对于每位患者，观察到子宫内植入物覆盖在子宫体内是完全的，并且输卵管中没有凝胶。图18示出了来自一位患者的一系列病理照片：左上，移除的子宫；右上和左下，已经切开以显示安装的水凝胶的移除的子宫；右下，切开的子宫与切除的植入物。可以看出，凝胶涂覆子宫腔，并且切除的植入物是具有子宫腔形状的连续固体水凝胶。切除的水凝胶植入物的厚度为大约1cm。

该研究的结果证明水凝胶体系可以用持续存在的水凝胶填充体内子宫。结果显示，即使在子宫内存在正常流体的情况下，水凝胶也在数秒内胶凝以形成填充子宫和子宫颈的水凝胶。

实施例8：体内持续性研究

该实施例说明了水凝胶体系用于将持续存在的水凝胶递送到体内人类子宫中的用途。

对于该可行性研究，选择十位女性患者。患者选择首先基于患者在医学上需要子宫内膜切除的判定，并且其次基于患者参与实验研究的意愿。在加入研究之前，进行诊断性宫腔镜检查和超声检查，并且记录视频以评价子宫内膜厚度、子宫颈管长度、子宫腔长度和宽度以及两个宫口，以确保受试者没有使她们对于所述研究不合格的病理。

进行实施例6中列出的相同手术，不同之处在于每位患者的子宫保持在适当位置(原位)的改变。

在安装水凝胶后立即再次进行子宫的超声成像。图19示出了一位患者在切出手术之前(左图)和在安装水凝胶之后(右图)的超声图像。图19用箭头指示子宫腔的位置。可以看到先前空的子宫腔已经被水凝胶植入物填充。

对于每位患者，确定子宫内植入物覆盖是完整的，其中不存在凝胶在输卵管中的证据。

引用的技术论文(通过引用结合于此，其范围如下所示)

1.Di Spiezio Sardo,A.,Calagna,G.,Scognamiglio,M.,O’Donovan,P.,Campo,R.,&De Wilde,R.L.(2016)，预防宫腔镜检查中的术后子宫内粘连，系统性综述(Prevention of intrauterine post-surgical adhesions in hysteroscopy.Asystematic review)，European Journal of Obstetrics and Gynecology andReproductive Biology,203,182–192.https://doi.org/10.1016/j.ejogrb.2016.05.050.

2.Hesham Al-Inany，子宫内粘连，更新(Intrauterine adhesions.An update)，Acta Obstet Gynecol Scand 2001；80:986–993.

3.Schenker,J.G.(1996)，子宫粘连的病因和治疗方法(Etiology of andtherapeutic approach to synechia uteri)，European Journal of Obstetrics andGynecology and Reproductive Biology,65(1),109–113.https://doi.org/10.1016/0028-2243(95)02315-J.

4.Gomel,V.等人：粘连形成的病理生理学和预防策略(Pathophysiology ofAdhesion Formation and Strategies for Prevention)，J.Repro.Med.41:1,1996

5.Acunzo,G.等人(2003)，自交联透明质酸凝胶在预防宫腔镜粘连松解术后的子宫内粘连方面的有效性：一项前瞻性、随机、对照研究(Effectiveness of auto-cross-linked hyaluronic acid gel in the prevention of intrauterine adhesions afterhysteroscopic adhesiolysis:A prospective,randomized,controlled study)，HumanReproduction,18(9),1918–1921.https://doi.org/10.1093/humrep/deg368

6.Guida,M.等人(2004)，自交联透明质酸凝胶在预防宫腔镜手术后的子宫内粘连方面的有效性：一项前瞻性、随机、对照研究(Effectiveness of auto-crosslinkedhyaluronic acid gel in the prevention of intrauterine adhesions afterhysteroscopic surgery:A prospective,randomized,controlled study)，HumanReproduction,19(6),1461–1464.https://doi.org/10.1093/humrep/deh238.

7.Johns DA等人，腹腔镜卵巢手术患者中的可喷涂水凝胶粘连屏障体系的初步可行性研究(Initial feasibility study of a sprayable hydrogel adhesion barriersystem in patients undergoing laparoscopic ovarian surgery)，JAm Assoc GynecolLaparosc 10(3):334-338,2003.

8.Taskin,O.等人，(2000)，子宫内膜抑制对电切镜手术后的子宫内粘连频率的影响(Role of endometrial suppression on the frequency of intrauterine adhesionsafter resectoscopic surgery)，Journal of the American Association ofGynecologic Laparoscopists,7(3),351–354.https://doi.org/10.1016/S1074-3804(05)60478-1.

9.diZerega,G.S.：防粘连屏障在卵巢手术、输卵管成形术、异位妊娠、子宫内膜异位、粘连松解术和子宫肌瘤切除术中的使用(Use of Adhesion Prevention Barriers inOvarian Surgery,Tubalplasty,Ectopic Pregnancy,Endometriosis,Adhesiolysis,andMyomectomy)，Curr.Opin.Obstet.Gynechol.8:3,1996.

10.药物事实与比较(Drug Facts and Comparisons)，Facts and Comparisons,Publishers,St.Louis MO 1996.

11.Taskin,O.,Sadik,S.,Onoglu,A.,Gokdeniz,R.,Erturan,E.,Burak,F.,&Wheeler,J.M.(2000)，子宫内膜抑制对电切镜手术后的子宫内粘连频率的影响(Role ofendometrial suppression on the frequency of intrauterine adhesions afterresectoscopic surgery)，Journal of the American Association of GynecologicLaparoscopists,7(3),351–354.https://doi.org/10.1016/S1074-3804(05)60478-1.

12.Al-Inany,H.(2001)，子宫内粘连：更新(Intrauterine adhesions:Anupdate)，Acta Obstetricia et Gynecologica Scandinavica,80(11),986–993.https://doi.org/10.1034/j.1600-0412.2001.801103.x.

13.Diamond,M.P.,Daniell,J.F.,Feste,J.,Surrey,M.W.,McLaughlin,D.S.,Friedman,S.,…Martin,D.C.(1987)，生殖盆腔手术后的粘连再形成和从头粘连形成(Adhesion reformation and de novo adhesion formation after reproductivepelvic surgery.)，Fertility and Sterility,47(5),864–866.https://doi.org/10.1016/S0015-0282(16)59181-X.

14.Raziel A.，Arieli Sholmo：反复流产者的子宫腔的研究(Investigation ofthe uterine cavity in recurrent aborters)，Fertil Steril 1994；62:5,1080-1082.

15.Schenker,J.G.,&Margalioth,E.J.(1982)，子宫内粘连：更新的评估(Intrauterine adhesions:an updated appraisal)，Fertility and Sterility,37(5),593–610.https://doi.org/10.1016/s0015-0282(16)46268-0

15.March CM，更新：子宫内粘连(Update:Intrauterine adhesions)，FertilNews 1996；Vol.XVIV,No.1.Forum

16.Taylor,P.J.,Cumming,D.C.,&Hill,P.J.(1981)，宫腔镜检测的子宫内粘连在月经正常的不孕女性中的意义及前期刮除术在其形成中的作用(Significance ofintrauterine adhesions detected hysteroscopically in eumenorrheic infertilewomen and role of antecedent curettage in their formation)，American Journalof Obstetrics and Gynecology,139(3),239–242.https://doi.org/10.1016/0002-9378(81)90001-6.

17.Nappi,C.,Di Spiezio Sardo,A.,Greco,E.,Guida,M.,Bettocchi,S.,&Bifulco,G.(2007)，妇科内镜中的粘连的预防(Prevention of adhesions ingynaecological endoscopy)，Human Reproduction Update,13(4),379–394.https://doi.org/10.1093/humupd/dml061.

18.Nappi,C.,Di Spiezio Sardo,A.,Greco,E.,Guida,M.,Bettocchi,S.,&Bifulco,G.(2007)，妇科内镜中的粘连的预防(Prevention of adhesions ingynaecological endoscopy)，Human Reproduction Update,13(4),379–394.https://doi.org/10.1093/humupd/dml061.

19.Piredda,A.,Marconi,D.,Exacoustos,C.,Sorrenti,G.,Zumpano,A.,Szabolcs,B.,…Zupi,E.(2003)，水凝胶粘连屏障体系在宫腔镜手术治疗的宫内良性病变患者中的初步可行性研究(Initial Feasibility Study of an Hydrogel AdhesionBarrier System in Patients Treated by Operative Hysteroscopy for IntrauterineBenign Pathologies)，32°Annual Meeting of the AAGL,Las Vegas,Novembre 19–22,2003,10(3),25–26.

20.Victory,R.,Berman,J.,Diamond,M.,Kruger,M.,&Mcneeley,S.(2004)，评估FlowFil预防术后子宫出血和ThermaChoice子宫内膜切除术的安全性和功效(Evaluatethe Safety and Efficacy of FlowFil Preventing Postoperative Uterine Bleedingand ThermaChoice Endometrial Ablation)：33°Annual Meeting of the AAGL,SanFrancisco,Novembre 10–13,2004,11(3),29–30.

以上实施方案旨在是说明性的而不是限制性的。另外的实施方案也在权利要求的范围内。另外，尽管已经参照具体实施方案描述了本发明，但是本领域技术人员将会认识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以在形式和细节方面进行改变。以上通过文件引用的任何并入被限制为使得不并入与本文中的明确公开内容相反的主题。在本文中用组分、要素、成分或其他划分描述了具体结构、组成和/或过程的程度上，应理解，除非另外明确指出，本文中的公开内容涵盖具体实施方案，包含具体组分、要素、成分、其他划分或它们的组合的实施方案，以及基本上由这样的具体组分、成分或其他划分或它们的组合组成的实施方案，其可以包括不改变主题的基本性质的另外的特征，如在讨论中所表明的。

Claims (65)

1.一种医用水凝胶体系，所述医用水凝胶体系包含：

前体共混物溶液，所述前体共混物溶液包含水性溶剂、具有亲水性核和琥珀酰亚胺基酯官能团的第一前体和具有多个胺官能团的第二前体，其中所述前体共混物溶液具有酸性pH；以及

促进剂溶液，所述促进剂溶液包含缓冲溶液，所述缓冲溶液具有大于8.2的pH和足以将所述前体共混物溶液和所述促进剂溶液的混合物的pH提高到高于pH 8的缓冲容量。

2.根据权利要求1所述的医用水凝胶体系，其中所述亲水性核包括聚醚、聚醚的共聚物、泊洛沙姆、聚乙烯醇、聚(乙烯吡咯烷酮)、聚(氨基酸)、多糖或蛋白质。

3.根据权利要求1所述的医用水凝胶体系，其中所述亲水性核包括聚乙二醇。

4.根据权利要求1所述的医用水凝胶体系，其中所述亲水性核包括泊洛沙姆或透明质酸。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述第一前体包括多臂聚乙二醇。

6.根据权利要求5所述的医用水凝胶体系，其中所述多臂聚乙二醇具有4至8个臂。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述第一前体的分子量为约5kDa至约40kDa。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述琥珀酰亚胺基酯官能团包括N-羟基琥珀酰亚胺基琥珀酸酯(SS)、N-羟基磺基琥珀酰亚胺基琥珀酸酯、N-羟基磺基琥珀酰亚胺基戊二酸酯、戊二酸琥珀酰亚胺基酯(SG)或它们的混合物。

9.根据权利要求1所述的医用水凝胶体系，其中所述第一前体包括具有约10K至约25K的分子量和4至8个臂的聚乙二醇，其中所述臂用N-羟基琥珀酰亚胺基琥珀酸酯(SS)或戊二酸琥珀酰亚胺基酯(SG)官能团封端。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述第二前体包括赖氨酸、二赖氨酸、三赖氨酸、四赖氨酸、五赖氨酸、聚乙烯亚胺或胺封端的聚乙二醇。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述前体共混物溶液包含摩尔比为约2至约0.5的所述琥珀酰亚胺基酯官能团与所述胺官能团。

12.根据权利要求1-10中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述前体共混物溶液包含摩尔比为约1的所述琥珀酰亚胺基酯官能团与所述胺官能团。

13.根据权利要求11所述的医用水凝胶体系，其中所述混合物具有至少约6％的固体重量百分比。

14.根据权利要求1-12中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述混合物具有约7.5％至约15％的固体重量百分比。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述酸性pH在约4至约5.5的范围内，并且是缓冲的。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述溶剂包含浓度为约0.002M至约0.15M的酸性生物缓冲剂。

17.根据权利要求16所述的医用水凝胶体系，其中所述酸性生物缓冲剂包括pH为约4至约5.5的磷酸二氢钠缓冲剂。

18.根据权利要求1-17中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述促进剂溶液的pH在约8.5至10.0的范围内。

19.根据权利要求1-18中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述促进剂溶液的缓冲剂浓度为约0.05M至约1.0M。

20.根据权利要求18所述的医用水凝胶体系，其中所述促进剂溶液包含一种或多种生物缓冲剂，所述生物缓冲剂包括硼酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐、碳酸氢盐、CHES、TAPS、N-二(羟乙基)甘氨酸、Tris或三(羟甲基)甲基甘氨酸。

21.根据权利要求1-20中任一项所述的医用水凝胶体系，所述医用水凝胶体系还包含超声造影剂。

22.根据权利要求1-21中任一项所述的医用水凝胶体系，所述医用水凝胶体系还包含X射线造影剂。

23.根据权利要求1所述的医用水凝胶体系，其中所述水性溶剂包含酸性生物缓冲剂，所述第一前体包括具有约10kDa至约50kDa的分子量、4-8个臂以及戊二酸琥珀酰亚胺基酯(SG)和/或N-羟基琥珀酰亚胺基琥珀酸酯(SS)官能团的聚乙二醇，所述第二前体包括三赖氨酸乙酸盐或者具有约10kDa至约25kDa的分子量、6-8个臂和伯胺官能团的聚乙二醇，其中所述前体共混物溶液具有约3.8至约4.2的pH和摩尔比为约1的所述SG官能团与所述伯胺官能团，其中所述促进剂溶液包含生物缓冲剂并且具有约9.6至约10.1的pH，其中所述混合物具有约3.5％至约15％的固体重量百分比，并且其中所述混合物还包含可视化试剂。

24.根据权利要求23所述的医用水凝胶体系，其中所述可视化试剂包括：包含硫酸钡、钛、氯化铋或它们的组合的固体颗粒。

25.根据权利要求1所述的医用水凝胶体系，其中所述水性溶剂包含酸性生物缓冲剂，所述第一前体包括具有约30kDa至约50kDa的分子量、4-6个臂以及戊二酸琥珀酰亚胺基酯(SG)官能团的聚乙二醇，所述第二前体包括具有约10kDa至约25kDa的分子量、6-8个臂和伯胺官能团的聚乙二醇，其中所述前体共混物溶液具有约3.8至约4.2的pH和摩尔比为约1的所述SG官能团与所述伯胺官能团，并且其中所述促进剂溶液包含生物缓冲剂并且具有约9.6至约10.1的pH。

26.根据权利要求1所述的医用水凝胶体系，其中所述水性溶剂包含酸性生物缓冲剂，所述第一前体包括具有约10K至约25K的分子量、6-8个臂以及戊二酸琥珀酰亚胺基酯(SG)官能团的聚乙二醇，所述第二前体包括三赖氨酸乙酸盐，其中所述前体共混物溶液具有约3.8至约4.2的pH和摩尔比为约1的所述SG官能团与所述胺官能团，并且其中所述促进剂溶液包含生物缓冲剂并且具有约9.6至约10.1的pH。

27.根据权利要求1所述的医用水凝胶体系，其中所述水性溶剂包含酸性生物缓冲剂，所述第一前体包括具有约15K至约30K的分子量、4-6个臂以及戊二酸琥珀酰亚胺基酯(SG)官能团的聚乙二醇，所述第二前体包括三赖氨酸乙酸盐，其中所述前体共混物溶液具有约3.8至约4.2的pH和摩尔比为约1的所述SG官能团与所述胺官能团，并且其中所述促进剂溶液包含生物缓冲剂并且具有约9.6至约10.1的pH。

28.根据权利要求1所述的医用水凝胶体系，其中所述水性溶剂包含酸性生物缓冲剂，所述第一前体包括具有约10K至约25K的分子量、6-8个臂以及N-羟基琥珀酰亚胺基琥珀酸酯(SS)官能团的聚乙二醇，所述第二前体包括三赖氨酸乙酸盐，其中所述前体共混物溶液具有约3.8至约4.2的pH和摩尔比为约1的所述SS官能团与所述胺官能团，并且其中所述促进剂溶液包含生物缓冲剂并且具有约9.6至约10.1的pH。

29.一种用于防止体腔内的粘连形成的方法，所述方法包括：

将权利要求1-28中任一项所述的前体共混物溶液和促进剂溶液合并以形成共混溶液，以及

将所述共混溶液引导到导管中以将所述共混溶液递送到体腔内，其中所述共混溶液在不超过约30秒内进行共价交联而胶凝。

30.一种适合于子宫内递送的水凝胶递送系统，所述水凝胶递送系统包括：

第一溶液；

第二溶液；以及

施用器，所述施用器包括：导管，所述导管被配置用于利用在所述导管上的帽元件的经子宫颈子宫内放置，以允许阻止水凝胶从子宫颈流出；容纳所述第一溶液的第一储器；容纳所述第二溶液的第二储器；混合器，所述混合器被配置用于接收所述第一溶液和所述第二溶液，并且将所述第一溶液和所述第二溶液剧烈混合以形成用于从所述混合器递送至所述导管的共混前体溶液，所述共混前体溶液具有5重量百分比(重量％)至12重量％的固体，

其中所述共混前体溶液在不超过约30秒内胶凝，并且在12小时后形成初始杨氏模量大于1kPa的产物水凝胶，并且其中所述产物水凝胶在子宫环境中持续存在3至29天。

31.根据权利要求30所述的水凝胶递送系统，其中所述共混前体溶液在约1至约5秒内胶凝。

32.根据权利要求30或权利要求21所述的水凝胶递送系统，其中所述初始杨氏模量为约20kPa至约150kPa。

33.根据权利要求30-32中任一项所述的水凝胶递送系统，其中所述产物水凝胶在子宫环境中14天后的杨氏模量大于所述初始杨氏模量的约10％。

34.根据权利要求30-33中任一项所述的水凝胶递送系统，其中所述产物水凝胶在子宫环境中持续存在3至14天。

35.根据权利要求30-34中任一项所述的水凝胶递送系统，其中在形成后最多24小时的时间内，所述产物水凝胶溶胀不超过125％。

36.根据权利要求30-35中任一项所述的水凝胶递送系统，其中X射线造影剂与所述产物水凝胶共价连接。

37.根据1所述的水凝胶递送系统，其中所述产物水凝胶在超声下是可见的。

38.根据权利要求30-37中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述第一溶液包含第一前体，所述第一前体包括多臂聚乙二醇。

39.根据权利要求38所述的医用水凝胶体系，其中所述多臂聚乙二醇具有4至8个臂。

40.根据权利要求30-39中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述第一溶液包含第一前体，所述第一前体的分子量为约5kDa至约40kDa。

41.根据权利要求30-40中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述第一溶液包含具有琥珀酰亚胺基酯官能团的第一前体，所述琥珀酰亚胺基酯官能团包括N-羟基琥珀酰亚胺基琥珀酸酯(SS)、N-羟基磺基琥珀酰亚胺基琥珀酸酯、N-羟基磺基琥珀酰亚胺基戊二酸酯、戊二酸琥珀酰亚胺基酯(SG)或它们的混合物。

42.根据权利要求30-41中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述第二溶液包含第二前体，所述第二前体包括赖氨酸、二赖氨酸、三赖氨酸、四赖氨酸、五赖氨酸、聚乙烯亚胺或胺封端的聚乙二醇。

43.根据权利要求30-42中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述前体共混物溶液包含摩尔比为约2至约0.5的所述琥珀酰亚胺基酯官能团与所述胺官能团。

44.根据权利要求30-42中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述前体共混物溶液包含摩尔比为约1的所述琥珀酰亚胺基酯官能团与所述胺官能团。

45.根据权利要求30-44中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述前体共混物溶液具有约7.5％至约15％的固体重量百分比。

46.根据权利要求30-45中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述第一溶液的酸性pH在约4至约5.5的范围内，并且是缓冲的。

47.根据权利要求30-45中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述第一溶液包含溶剂，所述溶剂包含浓度为约0.002M至约0.15M的酸性生物缓冲剂。

48.根据权利要求30-47中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述第二溶液的pH在约8.5至10.0的范围内。

49.根据权利要求30-48中任一项所述的医用水凝胶体系，其中所述第二溶液的缓冲剂浓度为约0.05M至约1.0M。

50.一种用于递送子宫内水凝胶的方法，所述方法包括：

将第一溶液和第二溶液合并以形成共混溶液，其中所述第一溶液包含水性溶剂、具有亲水性核和琥珀酰亚胺基酯官能团的第一前体以及具有多个胺官能团的第二前体，并且其中所述第二溶液包括pH大于8.2的缓冲溶液；以及

将所述共混溶液引导到经子宫颈布置的导管中以将所述共混溶液递送到子宫中，其中所述共混溶液在不超过约30秒内进行共价交联而胶凝，其中所述导管具有帽元件，所述帽元件可以用于防止所述共混溶液流出以向胶凝的水凝胶提供压力，从而产生膨胀填充。

51.根据权利要求50所述的方法，其中所述子宫包含残留流体，并且其中所述残留流体的体积等于或小于所述共混溶液的体积。

52.根据权利要求51所述的方法，所述方法还包括在所述引导之前利用布置的导管移除残留流体。

53.根据权利要求51所述的方法，其中残留流体离开，并且所述共混溶液原位地形成水凝胶以有效地填充子宫腔。

54.根据权利要求53所述的方法，其中所述水凝胶在所述子宫中持续存在3至29天。

55.根据权利要求50-54中任一项所述的方法，其中第一注射器包含所述第一溶液，并且第二注射器包含所述第二溶液，并且其中所述共混溶液在约1秒至约10秒内进行共价交联而胶凝。

56.根据权利要求55所述的方法，其中所述第一溶液的体积和所述第二溶液的体积相等，并且其中所述第一注射器和所述第二注射器通过柱塞帽连接，并且其中将所述共混溶液引导到布置的导管中包括按压所述柱塞帽以部署等体积的所述第一溶液和所述第二溶液。

57.根据权利要求50-56中任一项所述的方法，其中所述导管包括：外出限制器，所述外出限制器包括管状构件和在所述管状构件的远端处或附近固定地附接至所述管状构件的帽元件，其中所述外出限制器的内径大于所述导管的外径，使得所述外出限制器能够在所述导管上滑动，并且其中已经布置所述外出限制器以调整远端导管长度，其中远端导管长度包括从所述导管的远端到所述帽元件的远端的长度，

所述方法还包括在所述引导之前将所述导管插入到所述子宫中，直到所述帽元件抵靠子宫颈布置。

58.根据权利要求57所述的方法，所述方法还包括用子宫探子测量所述子宫的宫底深度，并且利用宫底深度测量来调整所述远端导管长度。

59.根据权利要求57或权利要求58所述的方法，所述方法还包括在选择的时间段后，移除所述导管，同时将所述外出限制器留在适当位置以阻挡流体离开所述子宫颈。

60.根据权利要求59所述的方法，所述方法还包括在选择的时间段之后，移除所述外出限制器，同时将原位形成的水凝胶留在所述子宫腔中。

61.根据权利要求50-60中任一项所述的方法，所述方法还包括用超声来监测所述共混溶液到子宫中的递送。

62.根据权利要求53所述的方法，其中形成的水凝胶作为进一步流体流出的填塞。

63.根据权利要求53所述的方法，其中所述水凝胶包括：气体微泡、包含治疗剂的微粒、疏水性微结构域、水凝胶粒子、悬浮无机粒子和/或治疗剂微颗粒。

64.根据权利要求53所述的方法，其中所述水凝胶包含：碘、TIB、2,3,5-三碘苯甲酸、3,4,5-三碘苯酚、赤藓红、玫瑰红、3,5-双(乙酰氨基)-2,4,6-三碘苯甲酸、和3,5-二乙酰氨基-2,4,6-三碘苯甲酸、硫酸钡、钛、氯化铋PA231587C

或它们的组合。

65.根据权利要求50所述的方法，其中所述第一溶液和所述第二溶液形成权利要求1-28中任一项所述的医用水凝胶体系。