EA046077B1 - Регулирование кинетики высвобождения в гидрогелях - Google Patents
Регулирование кинетики высвобождения в гидрогелях Download PDFInfo
- Publication number
- EA046077B1 EA046077B1 EA202190224 EA046077B1 EA 046077 B1 EA046077 B1 EA 046077B1 EA 202190224 EA202190224 EA 202190224 EA 046077 B1 EA046077 B1 EA 046077B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- precursor
- release
- hydrogel
- molar ratio
- peg
- Prior art date
Links
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims description 148
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 133
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 102
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 102
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 87
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 66
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 63
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 62
- 230000000269 nucleophilic effect Effects 0.000 claims description 49
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 45
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 43
- -1 hydrazide Chemical class 0.000 claims description 40
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims description 31
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 31
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 claims description 22
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 21
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 15
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 claims description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 13
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 8
- KZNICNPSHKQLFF-UHFFFAOYSA-N succinimide Chemical group O=C1CCC(=O)N1 KZNICNPSHKQLFF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 7
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims description 7
- NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N N-Hydroxysuccinimide Chemical compound ON1C(=O)CCC1=O NQTADLQHYWFPDB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 6
- 108010008281 Recombinant Fusion Proteins Proteins 0.000 claims description 5
- 102000007056 Recombinant Fusion Proteins Human genes 0.000 claims description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 5
- KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L succinate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCC([O-])=O KDYFGRWQOYBRFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 claims description 5
- PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N Maleimide Chemical compound O=C1NC(=O)C=C1 PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PFKFTWBEEFSNDU-UHFFFAOYSA-N carbonyldiimidazole Chemical group C1=CN=CN1C(=O)N1C=CN=C1 PFKFTWBEEFSNDU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 4
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 4
- 125000002485 formyl group Chemical class [H]C(*)=O 0.000 claims description 4
- 108020001507 fusion proteins Proteins 0.000 claims description 4
- 102000037865 fusion proteins Human genes 0.000 claims description 4
- 108700015048 receptor decoy activity proteins Proteins 0.000 claims description 4
- 229960002317 succinimide Drugs 0.000 claims description 4
- 150000001540 azides Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000005442 diisocyanate group Chemical group 0.000 claims description 3
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 claims description 3
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 claims description 3
- OKXGHXHZNCJMSV-UHFFFAOYSA-N nitro phenyl carbonate Chemical compound [O-][N+](=O)OC(=O)OC1=CC=CC=C1 OKXGHXHZNCJMSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 125000002088 tosyl group Chemical group [H]C1=C([H])C(=C([H])C([H])=C1C([H])([H])[H])S(*)(=O)=O 0.000 claims description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 2
- 125000002924 primary amino group Chemical class [H]N([H])* 0.000 claims 1
- 238000013341 scale-up Methods 0.000 claims 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 64
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 48
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 39
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 35
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 34
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 30
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 27
- 239000000463 material Substances 0.000 description 26
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 24
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 18
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 13
- 229940124597 therapeutic agent Drugs 0.000 description 13
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000012216 imaging agent Substances 0.000 description 10
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 9
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 9
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 9
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 8
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 7
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 7
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 7
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 7
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 6
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 6
- 238000009790 rate-determining step (RDS) Methods 0.000 description 6
- 238000013268 sustained release Methods 0.000 description 6
- 239000012730 sustained-release form Substances 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 5
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 5
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 5
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 4
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 description 4
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 4
- 239000000412 dendrimer Substances 0.000 description 4
- 229920000736 dendritic polymer Polymers 0.000 description 4
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 4
- 239000012039 electrophile Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006957 Michael reaction Methods 0.000 description 3
- 229920002732 Polyanhydride Polymers 0.000 description 3
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000003124 biologic agent Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 3
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 3
- 229920006037 cross link polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012377 drug delivery Methods 0.000 description 3
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 3
- 229920001002 functional polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 3
- 238000000338 in vitro Methods 0.000 description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N iron (II) ion Substances [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 3
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 3
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 3
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 3
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 3
- HDTRYLNUVZCQOY-UHFFFAOYSA-N α-D-glucopyranosyl-α-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OC1C(O)C(O)C(O)C(CO)O1 HDTRYLNUVZCQOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N Benzoylperoxide Chemical class C=1C=CC=CC=1C(=O)OOC(=O)C1=CC=CC=C1 OMPJBNCRMGITSC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004971 Cross linker Substances 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- 108020004459 Small interfering RNA Proteins 0.000 description 2
- CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N Sucrose Chemical compound O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@]1(CO)O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 CZMRCDWAGMRECN-UGDNZRGBSA-N 0.000 description 2
- 229930006000 Sucrose Natural products 0.000 description 2
- HDTRYLNUVZCQOY-WSWWMNSNSA-N Trehalose Natural products O[C@@H]1[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 HDTRYLNUVZCQOY-WSWWMNSNSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 2
- HDTRYLNUVZCQOY-LIZSDCNHSA-N alpha,alpha-trehalose Chemical compound O[C@@H]1[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O[C@@H]1O[C@@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](CO)O1 HDTRYLNUVZCQOY-LIZSDCNHSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 2
- 125000003636 chemical group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 2
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 229940126534 drug product Drugs 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N formamide Substances NC=O ZHNUHDYFZUAESO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N glutaric acid Chemical compound OC(=O)CCCC(O)=O JFCQEDHGNNZCLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003827 glycol group Chemical group 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N insulin Chemical compound N1C(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(NC(=O)CN)C(C)CC)CSSCC(C(NC(CO)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CCC(N)=O)C(=O)NC(CC(C)C)C(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(=O)NC(CC=2C=CC(O)=CC=2)C(=O)NC(CSSCC(NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2C=CC(O)=CC=2)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(C)NC(=O)C(CCC(O)=O)NC(=O)C(C(C)C)NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(CC=2NC=NC=2)NC(=O)C(CO)NC(=O)CNC2=O)C(=O)NCC(=O)NC(CCC(O)=O)C(=O)NC(CCCNC(N)=N)C(=O)NCC(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC=CC=3)C(=O)NC(CC=3C=CC(O)=CC=3)C(=O)NC(C(C)O)C(=O)N3C(CCC3)C(=O)NC(CCCCN)C(=O)NC(C)C(O)=O)C(=O)NC(CC(N)=O)C(O)=O)=O)NC(=O)C(C(C)CC)NC(=O)C(CO)NC(=O)C(C(C)O)NC(=O)C1CSSCC2NC(=O)C(CC(C)C)NC(=O)C(NC(=O)C(CCC(N)=O)NC(=O)C(CC(N)=O)NC(=O)C(NC(=O)C(N)CC=1C=CC=CC=1)C(C)C)CC1=CN=CN1 NOESYZHRGYRDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 210000003734 kidney Anatomy 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 210000005075 mammary gland Anatomy 0.000 description 2
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 238000000491 multivariate analysis Methods 0.000 description 2
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 2
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 2
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 2
- 239000012038 nucleophile Substances 0.000 description 2
- 238000007344 nucleophilic reaction Methods 0.000 description 2
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 description 2
- 230000004962 physiological condition Effects 0.000 description 2
- 229920001308 poly(aminoacid) Polymers 0.000 description 2
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 description 2
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 description 2
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 102000004196 processed proteins & peptides Human genes 0.000 description 2
- 210000002307 prostate Anatomy 0.000 description 2
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 210000000664 rectum Anatomy 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- 230000013878 renal filtration Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 2
- 239000004055 small Interfering RNA Substances 0.000 description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000005720 sucrose Substances 0.000 description 2
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 2
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 2
- YBBRCQOCSYXUOC-UHFFFAOYSA-N sulfuryl dichloride Chemical compound ClS(Cl)(=O)=O YBBRCQOCSYXUOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N tert‐butyl hydroperoxide Chemical compound CC(C)(C)OO CIHOLLKRGTVIJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000011287 therapeutic dose Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical compound [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 2
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 2
- VQTBINYMFPKLQD-UHFFFAOYSA-N (2,5-dioxopyrrolidin-1-yl) 2-(3-hydroxy-6-oxoxanthen-9-yl)benzoate Chemical compound C=12C=CC(=O)C=C2OC2=CC(O)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(=O)ON1C(=O)CCC1=O VQTBINYMFPKLQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 1
- VPVXHAANQNHFSF-UHFFFAOYSA-N 1,4-dioxan-2-one Chemical compound O=C1COCCO1 VPVXHAANQNHFSF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RKDVKSZUMVYZHH-UHFFFAOYSA-N 1,4-dioxane-2,5-dione Chemical compound O=C1COC(=O)CO1 RKDVKSZUMVYZHH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WTFAGPBUAGFMQX-UHFFFAOYSA-N 1-[2-[2-(2-aminopropoxy)propoxy]propoxy]propan-2-amine Chemical compound CC(N)COCC(C)OCC(C)OCC(C)N WTFAGPBUAGFMQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KWVGIHKZDCUPEU-UHFFFAOYSA-N 2,2-dimethoxy-2-phenylacetophenone Chemical group C=1C=CC=CC=1C(OC)(OC)C(=O)C1=CC=CC=C1 KWVGIHKZDCUPEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLSAPDZWVFWUTL-UHFFFAOYSA-N 2,5-dioxopyrrolidine-3-sulfonic acid Chemical class OS(=O)(=O)C1CC(=O)NC1=O BLSAPDZWVFWUTL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MXRGSJAOLKBZLU-UHFFFAOYSA-N 3-ethenylazepan-2-one Chemical compound C=CC1CCCCNC1=O MXRGSJAOLKBZLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VFXXTYGQYWRHJP-UHFFFAOYSA-N 4,4'-azobis(4-cyanopentanoic acid) Chemical group OC(=O)CCC(C)(C#N)N=NC(C)(CCC(O)=O)C#N VFXXTYGQYWRHJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QXZGLTYKKZKGLN-UHFFFAOYSA-N 4-(2,5-dioxopyrrolidin-1-yl)oxy-4-oxobutanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O QXZGLTYKKZKGLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NWAGXLBTAPTCPR-UHFFFAOYSA-N 5-(2,5-dioxopyrrolidin-1-yl)oxy-5-oxopentanoic acid Chemical compound OC(=O)CCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O NWAGXLBTAPTCPR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JWUFSYXQWPXFIL-UHFFFAOYSA-N 6-(2,5-dioxopyrrolidin-1-yl)oxy-6-oxohexanoic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(=O)ON1C(=O)CCC1=O JWUFSYXQWPXFIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 108091023037 Aptamer Proteins 0.000 description 1
- 239000004342 Benzoyl peroxide Substances 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 description 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 description 1
- 102000029816 Collagenase Human genes 0.000 description 1
- 108060005980 Collagenase Proteins 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VMQMZMRVKUZKQL-UHFFFAOYSA-N Cu+ Chemical compound [Cu+] VMQMZMRVKUZKQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N D-Mannitol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N 0.000 description 1
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 1
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 description 1
- 108010041308 Endothelial Growth Factors Proteins 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 1
- 102000004877 Insulin Human genes 0.000 description 1
- 108090001061 Insulin Proteins 0.000 description 1
- ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N L-Proline Chemical compound OC(=O)[C@@H]1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-BYPYZUCNSA-N 0.000 description 1
- HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N L-histidine Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-YFKPBYRVSA-N 0.000 description 1
- AGPKZVBTJJNPAG-WHFBIAKZSA-N L-isoleucine Chemical compound CC[C@H](C)[C@H](N)C(O)=O AGPKZVBTJJNPAG-WHFBIAKZSA-N 0.000 description 1
- DNDWZFHLZVYOGF-KKUMJFAQSA-N Leu-Leu-Leu Chemical compound CC(C)C[C@H](N)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(=O)N[C@@H](CC(C)C)C(O)=O DNDWZFHLZVYOGF-KKUMJFAQSA-N 0.000 description 1
- WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N Manganese(2+) Chemical compound [Mn+2] WAEMQWOKJMHJLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195725 Mannitol Natural products 0.000 description 1
- 102000005741 Metalloproteases Human genes 0.000 description 1
- 108010006035 Metalloproteases Proteins 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical class COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N N-Vinyl-2-pyrrolidone Chemical compound C=CN1CCCC1=O WHNWPMSKXPGLAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N Proline Natural products OC(=O)C1CCCN1 ONIBWKKTOPOVIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710118178 Protein Tube Proteins 0.000 description 1
- 102100038968 WAP four-disulfide core domain protein 1 Human genes 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 150000008062 acetophenones Chemical class 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052768 actinide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001255 actinides Chemical class 0.000 description 1
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-L adipate(2-) Chemical compound [O-]C(=O)CCCCC([O-])=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229960002833 aflibercept Drugs 0.000 description 1
- 108010081667 aflibercept Proteins 0.000 description 1
- 125000003158 alcohol group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229940024606 amino acid Drugs 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000002870 angiogenesis inducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000000692 anti-sense effect Effects 0.000 description 1
- 230000002137 anti-vascular effect Effects 0.000 description 1
- 150000001502 aryl halides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003416 augmentation Effects 0.000 description 1
- 229940067597 azelate Drugs 0.000 description 1
- RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N benzophenone Chemical group C=1C=CC=CC=1C(=O)C1=CC=CC=C1 RWCCWEUUXYIKHB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019400 benzoyl peroxide Nutrition 0.000 description 1
- 229960000397 bevacizumab Drugs 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013060 biological fluid Substances 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 229920001400 block copolymer Polymers 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 125000002362 bornane-2,3-dione group Chemical group 0.000 description 1
- 235000012745 brilliant blue FCF Nutrition 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- AOGYCOYQMAVAFD-UHFFFAOYSA-M carbonochloridate Chemical compound [O-]C(Cl)=O AOGYCOYQMAVAFD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 125000002843 carboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 230000006800 cellular catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000007810 chemical reaction solvent Substances 0.000 description 1
- 238000012710 chemistry, manufacturing and control Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N cobalt(2+) Chemical compound [Co+2] XLJKHNWPARRRJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JAWGVVJVYSANRY-UHFFFAOYSA-N cobalt(3+) Chemical compound [Co+3] JAWGVVJVYSANRY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 description 1
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000011243 crosslinked material Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- LSXWFXONGKSEMY-UHFFFAOYSA-N di-tert-butyl peroxide Chemical compound CC(C)(C)OOC(C)(C)C LSXWFXONGKSEMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000002961 echo contrast media Substances 0.000 description 1
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002255 enzymatic effect Effects 0.000 description 1
- YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N eosin Chemical compound [Na+].OC(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C(O)=C(Br)C=C21 YQGOJNYOYNNSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 description 1
- UKZQEOHHLOYJLY-UHFFFAOYSA-M ethyl eosin Chemical group [K+].CCOC(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C([O-])=C(Br)C=C21 UKZQEOHHLOYJLY-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 239000003102 growth factor Substances 0.000 description 1
- HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N histidine Natural products OC(=O)C(N)CC1=CN=CN1 HNDVDQJCIGZPNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000887 hydrating effect Effects 0.000 description 1
- 150000002432 hydroperoxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000002633 imido ester group Chemical group 0.000 description 1
- 229940027941 immunoglobulin g Drugs 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M indocyanine green Chemical compound [Na+].[O-]S(=O)(=O)CCCCN1C2=CC=C3C=CC=CC3=C2C(C)(C)C1=CC=CC=CC=CC1=[N+](CCCCS([O-])(=O)=O)C2=CC=C(C=CC=C3)C3=C2C1(C)C MOFVSTNWEDAEEK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229960004657 indocyanine green Drugs 0.000 description 1
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 1
- 229940125396 insulin Drugs 0.000 description 1
- 239000007927 intramuscular injection Substances 0.000 description 1
- 238000010255 intramuscular injection Methods 0.000 description 1
- 238000007912 intraperitoneal administration Methods 0.000 description 1
- 239000007928 intraperitoneal injection Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229960000310 isoleucine Drugs 0.000 description 1
- AGPKZVBTJJNPAG-UHFFFAOYSA-N isoleucine Natural products CCC(C)C(N)C(O)=O AGPKZVBTJJNPAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010902 jet-milling Methods 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 108010049589 leucyl-leucyl-leucine Proteins 0.000 description 1
- 210000002540 macrophage Anatomy 0.000 description 1
- MMIPFLVOWGHZQD-UHFFFAOYSA-N manganese(3+) Chemical compound [Mn+3] MMIPFLVOWGHZQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000594 mannitol Substances 0.000 description 1
- 235000010355 mannitol Nutrition 0.000 description 1
- 150000002734 metacrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- BDJRBEYXGGNYIS-UHFFFAOYSA-N nonanedioic acid Chemical compound OC(=O)CCCCCCCC(O)=O BDJRBEYXGGNYIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 229920001993 poloxamer 188 Polymers 0.000 description 1
- 229920000233 poly(alkylene oxides) Polymers 0.000 description 1
- 229920000083 poly(allylamine) Polymers 0.000 description 1
- 229920001515 polyalkylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 239000000256 polyoxyethylene sorbitan monolaurate Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001451 polypropylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920000136 polysorbate Polymers 0.000 description 1
- 229940068965 polysorbates Drugs 0.000 description 1
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 1
- 229940098458 powder spray Drugs 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004063 proteosomal degradation Effects 0.000 description 1
- 239000002510 pyrogen Substances 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 229920005604 random copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229960003876 ranibizumab Drugs 0.000 description 1
- 239000012713 reactive precursor Substances 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 229940116351 sebacate Drugs 0.000 description 1
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000008470 skin growth Effects 0.000 description 1
- 230000007928 solubilization Effects 0.000 description 1
- 238000005063 solubilization Methods 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000007920 subcutaneous administration Methods 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- YRHRIQCWCFGUEQ-UHFFFAOYSA-N thioxanthen-9-one Chemical group C1=CC=C2C(=O)C3=CC=CC=C3SC2=C1 YRHRIQCWCFGUEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YFHICDDUDORKJB-UHFFFAOYSA-N trimethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCCO1 YFHICDDUDORKJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003673 urethanes Chemical class 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
Description
Перекрестная ссылка на родственные заявки
В настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент США № 62/695472, поданной 9 июля 2018 г., полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники
Настоящее изобретение относится к способу получения гидрогеля с требуемым профилем высвобождения биологического вещества, находящегося в гидрогеле.
Уровень техники
Для терапевтических агентов необходимы средства эффективной доставки. Доставка лекарственного соединения относится к введению фармацевтического соединения для достижения терапевтического эффекта у людей или животных. Подходящими являются механизмы доставки, обеспечивающие высвобождение агента в течение некоторого времени. Технологии доставки лекарственных соединений могут способствовать модификации профиля высвобождения лекарственного соединения, его абсорбции, распределения или выведения лекарственного соединения для успешного улучшения эффективности и безопасности продукта, а также удобства для пациента и соблюдения режима лечения.
Сущность изобретения
Один аспект настоящего изобретения относится к способу получения гидрогеля с требуемым профилем высвобождения биологического вещества, находящегося в гидрогеле, причем до введения в гидрогель биологическое вещество представлено в твердофазной композиции, где гидрогель характеризуется требуемым периодом высвобождения, составляющим от одной недели до шести месяцев, в течение которого происходит высвобождение по меньшей мере 90% биологического вещества, и при этом указанный способ включает: (а) предварительное определение массового отношения биологического вещества и вспомогательного вещества в диапазоне от 60 до 90%, и предварительное определение по меньшей мере одного из следующих параметров: (а) количество нуклеофильных групп в первом предшественнике; (b) количество электрофильных групп во втором предшественнике; (с) молекулярная масса первого предшественника; (d) молекулярная масса второго предшественника; (е) массовое отношение биологического вещества и вспомогательного вещества к гидрогелю; (f) массовое процентное содержание биологического вещества в твердофазной композиции; и (g) отношение площади поверхности к объему гидрогеля; (b1) определение молярного отношения нуклеофильной группы к электрофильной группе в отдельности до тех пор, пока не будет достигнут желаемый профиль высвобождения с использованием прогностической модели; или (b2) определение молярного отношения нуклеофильной группы к электрофильной группе в комбинации с любыми вышеуказанными параметрами, которые не были предварительно определены на стадии (а), до тех пор, пока не будет достигнут требуемый профиль высвобождения с использованием прогностической модели; и поперечное сшивание первого предшественника и второго предшественника при определенном указанном молярном отношении вокруг твердофазной композиции в безводных условиях, где молярное отношение нуклеофильной группы к электрофильной группе составляет от 1,1 до 2, и где первый предшественник и второй предшественник представляют собой молекулы, которые могут быть сшиты друг с другом, образуя гидрогель.
В некоторых вариантах реализации молярное отношение нуклеофильной группы к электрофильной группе составляет от 1,5 до 2,0.
В некоторых вариантах реализации молярное отношение нуклеофильной группы к электрофильной группе составляет менее 1.
В некоторых вариантах реализации молярное отношение нуклеофильной группы к электрофильной группе составляет от 1,3 до 1,8.
В некоторых вариантах реализации биологическое вещество представляет собой рекомбинантный белок, такой как антитело и белок Trap (гибридный белок с доменами рецептора-ловушки).
В некоторых вариантах реализации электрофильная группа включает сукцинимидную группу, группу сукцинимидного сложного эфира, н-гидроксисукцинимидную, малеимидную, сукцинатную, нитрофенилкарбонатную, альдегидную, винилсульфоновую, азидную, гидразидную, изоцианатную, диизоцианатную, тозильную, трезильную или карбонилдиимидазольную группу.
В некоторых вариантах реализации нуклеофильная группа включает группу первичного амина или первичного тиола.
В некоторых вариантах реализации количество нуклеофильных групп в первом предшественнике составляет от 2 до 10, например, 4 или 8.
В некоторых вариантах реализации количество электрофильных групп во втором предшественнике составляет от примерно 2 до примерно 10, например 4 или 8.
В некоторых вариантах реализации первый предшественник содержит (аминопропил)шполиоксиэтилен, где m равен от примерно 2 до примерно 10.
В некоторых вариантах реализации молекулярная масса первого предшественника составляет от примерно 1 до примерно 100 кДа.
В некоторых вариантах реализации второй предшественник содержит (сукцинимидилоксиглутарил)нполиоксиэтилен, где n равен от примерно 2 до примерно 10.
- 1 046077
В некоторых вариантах реализации молекулярная масса второго предшественника составляет от примерно 1 до примерно 100 кДа.
В некоторых вариантах реализации массовое отношение биологического вещества к гидрогелю составляет от примерно 10 до примерно 90%. В некоторых вариантах реализации массовое процентное содержание биологического вещества в твердофазной композиции составляет от примерно 30 до примерно 95%.
В некоторых вариантах реализации предложенный способ дополнительно включает получение твердофазной композиции посредством распылительной сушки, измельчения, кристаллизации, осаждения, распылительной сублимационной сушки (англ. spray freezing), сушки сверхкритической жидкости, электрораспыления или микросборки (англ. microtemplating).
В некоторых вариантах реализации способ получения твердофазной композиции представляет собой распылительную сушку.
В некоторых вариантах реализации твердофазная композиция содержит частицы диаметром <20 мкм.
В некоторых вариантах реализации требуемый профиль высвобождения включает период высвобождения примерно от двух месяцев до шести месяцев, в течение которого происходит высвобождение по меньшей мере 90% биологического вещества.
В некоторых вариантах реализации требуемый профиль высвобождения включает период высвобождения примерно от одной недели до двух месяцев, в течение которого происходит высвобождение по меньшей мере 90% биологического вещества.
В некоторых вариантах реализации требуемый профиль высвобождения демонстрирует почти линейное высвобождение в течение по меньшей мере одной недели.
В некоторых вариантах реализации требуемый профиль высвобождения включает участок отсроченного высвобождения, сигмоидальную форму, линейный участок, почти линейный участок, логарифмический участок, экспоненциальный участок или их комбинацию.
В некоторых вариантах реализации поперечное сшивание происходит в присутствии органического растворителя, который является безводным и гидрофобным.
В некоторых вариантах реализации указанный органический растворитель представляет собой метиленхлорид, этилацетат, диметилкарбонат, хлороформ или их комбинацию.
В некоторых вариантах реализации стадию определения осуществляют с помощью прогностической модели.
В некоторых вариантах реализации молярное отношение оказывает постоянный эффект на профиль высвобождения в прогностической модели.
Краткое описание графических материалов
На фиг. 1 представлено схематическое пояснение характерного сигмоидального профиля высвобождения моноклонального антитела (mAb) из гидрогеля.
На фиг. 2 представлена диаграмма, демонстрирующая влияние молярного отношения на профиль высвобождения. Экспериментальные профили высвобождения сглажены по логистической 5параметрической (L5P) кривой. Все нагруженные белком гидрогели из поперечно-сшитого ПЭГ (ХПЭГ), показанные на данной фигуре, представляют собой mAb IgG1-Х-ПЭГ с содержанием белка 81,9 мас./мас.% в высушенной распылением композиции, ПЭГ-компоненты ПЭГ-NHS HGEO с молекулярной массой 40 кДа и ПЭГ-NH HGEO с молекулярной массой 15 кДа, с молярным отношением 1,1, 1,3 и 1,8 и нагрузкой по твердому веществу 60, 60 и 70% соответственно.
На фиг. 3 представлена диаграмма, демонстрирующая, что структура молекулы оказывает минимальное влияние на профиль высвобождения. Экспериментальные профили высвобождения сглажены по L5P кривой. Все нагруженные белком гидрогели, показанные на данной фигуре, содержат высушенные распылением композиции с содержанием белка 90 мас./мас.%, ПЭГ-компоненты ПЭГ-NHS HGEO с молекулярной массой 40 кДа и ПЭГ-NH HGEO с молекулярной массой 15 кДа, с нагрузкой по твердому веществу 60 мас./мас.%, молярным отношением примерно 1,8-1,9 и отношением площади поверхности к объему примерно 3 мм-1-4 мм-1. Высвобождение из mAb IgG4-X-ПЭГ показано не закрашенными кружками, а высвобождение из mAb IgG1-X-ПЭГ показано закрашенными кружками. Поскольку оба mAb имеют сходные размеры, что является главным свойством, влияющим на диффузию через пористую матрицу, то можно ожидать, что кинетика высвобождения из гидрогеля не будет зависеть от структуры молекулы.
На фиг. 4 представлена диаграмма, демонстрирующая влияние содержания белка в высушенной распылением композиции на профиль высвобождения. Все нагруженные белком гидрогели, показанные на данной фигуре, содержат mAb IgG1 с нагрузкой 60% и молярным отношением 1,5, и ПЭГ-компоненты ПЭГ-NHS HGEO с молекулярной массой 40 кДа и ПЭГ-NH HGEO с молекулярной массой 15 кДа с содержанием белка 90 мас./мас.% и отношением площади поверхности к объему 4 мм-1 (квадраты) или с содержанием белка 50 мас./мас.% и отношением площади поверхности к объему 35 мм-1 (ромбы). Данные не нормализированы по отношению площади поверхности к объему, но при сравнении этого набора данных с фиг. 6 очевидно, что наблюдаемое различие в профиле высвобождения не обусловлено только
- 2 046077 отношением площади поверхности к объему, поскольку тренды противоположны. Таким образом, наблюдаемое различие в группе полученных данных обусловлено содержанием белка в высушенной распылением композиции и/или совокупным эффектом отношения площади поверхности к объему и содержания белка в высушенной распылением композиции.
На фиг. 5 представлена диаграмма, демонстрирующая влияние нагрузки по твердому веществу на профиль высвобождения. Все нагруженные белком гидрогели, показанные на данной фигуре, имеют молярное отношение 1,5, содержат ПЭГ-компоненты ПЭГ-NHS HGEO с молекулярной массой 40 кДа и ПЭГ-NH HGEO с молекулярной массой 15 кДа и имеют содержание белка 50 мас./мас.% с mAb IgG4 с нагрузкой по твердому веществу 30%, отношением площади поверхности к объему 79 мм-1 (квадраты) или с mAb IgG1 с нагрузкой по твердому веществу 60% и отношением площади поверхности к объему 35 мм-1 (ромбы). На фиг. 3 показано, что строение молекулы оказывает минимальное влияние на профиль высвобождения. На фиг. 5 и 6 показано, что увеличение отношения площади поверхности к объему оказывает непосредственное влияние на первоначальное взрывное (англ. burst) высвобождение. Таким образом, различие фазы растворения на профилях высвобождения для приведенных наборов данных, представленных на указанной фигуре, обусловлено влиянием нагрузки по твердому веществу. Общее влияние на профиль высвобождения является результатом комбинированного эффекта нагрузки по твердому веществу и отношения площади поверхности к объему.
На фиг. 6 представлена диаграмма, иллюстрирующая влияние фактора формы, описанного отношением площади поверхности к объему, на профиль высвобождения, в частности, первоначальное взрывное высвобождение. Все нагруженные белком гидрогели, показанные на данной фигуре, содержат ПЭГкомпоненты ПЭГ -NHS HGEO с молекулярной массой 40 кДа и ПЭГ -NH HGEO с молекулярной массой 15 кДа, mAb IgG1, имеют содержание белка 80%, нагрузку по твердому веществу 80% и молярное отношение 1,7 с низким отношением площади поверхности к объему в форме пластин, 12 мм-1 (квадраты), или с высоким отношением площади поверхности к объему в форме микрочастиц, > 30 мм-1 (ромбы).
На фиг. 7 представлена диаграмма, демонстрирующая возможность изменения нескольких факторов вместе с регулированием профиля высвобождения для достижения почти линейного высвобождения на протяжении 1-3 месяцев. Все нагруженные белком гидрогели, показанные на данной фигуре, содержат ПЭГ-компоненты ПЭГ -NHS HGEO с молекулярной массой 40 кДа и ПЭГ -NH HGEO с молекулярной массой 15 кДа, mAb IgG1, имеют содержание белка 82% в форме пластин с молярным отношением 1,8 и нагрузкой по твердому веществу 60% (ромбы), с молярным отношением 1,7 и нагрузкой по твердому веществу 80% (квадраты) или с молярным отношением 1,5 и нагрузкой по твердому веществу 90% (треугольники).
На фиг. 8 представлена диаграмма, демонстрирующая почти линейное высвобождение для пяти различных гидрогелевых композиций, нагруженных белком, с четырьмя различными mAb и одним белком Trap (т.е. гибридным белком с доменами рецептора-ловушки). Все нагруженные белком гидрогелевые композиции, показанные на данной фигуре, содержат ПЭГ -компоненты ПЭГ -NHS HGEO с молекулярной массой 40 кДа и ПЭГ-NH HGEO с молекулярной массой 15 кДа.
На фиг. 9 представлена диаграмма, демонстрирующая, как можно регулировать профили высвобождения в формате микрочастиц с большим отношением площади поверхности к объему в сторону более линейного и более продолжительного высвобождения посредством изменения комбинации факторов, включая молярное отношение, содержание белка и нагрузку по твердому веществу. Все нагруженные белком гидрогелевые композиции, показанные на данной фигуре, содержат ПЭГ-компоненты ПЭГ -NHS HGEO с молекулярной массой 40 кДа и ПЭГ-NH HGEO с молекулярной массой 15 кДа, а также mAb IgG1, и получены в форме микрочастиц.
На фиг. 10 представлен модельный анализ исследования, выполненного в примере 2. Эффективность >0,95 при АС <6 означает большую прогностическую силу модели.
На фиг. 11 показано, что высвобождение обусловлено тремя главными механизмами: диффузия, растворение и истощение (англ. depletion). Первоначальное высвобождение (взрывное) в значительной степени обусловлено гидратацией геля и диффузией белка из внешней части матрицы; диффузия ограничена поперечным сшиванием, которое препятствует гидратации инкапсулированного белка в матрице. При растворении, после гидролиза поперечных связей в водной среде, происходит обнажение дополнительной части белка, его гидратация и высвобождение из матрицы до истощения лекарственной нагрузки. Кинетика высвобождения может быть отрегулирована до требуемой продолжительности и требуемой формы посредством изменения комбинаций ММ ПЭГ и молярного отношения.
На фиг. 12 представлена диаграмма рассеяния фактических от прогнозных значений измеренного времени до 99% высвобождения в зависимости от спрогнозированного времени до 99% высвобождения на основании параметров модели. Критерий согласия прогностической модели для 99% высвобождения определен с помощью RSquare Adj (>96%).
На фиг. 13 показано, что все три главных фактора имеют статистически значимое влияние (р<0,05) на время до полного высвобождения (99%). Величина каждого эффекта в порядке ранжирования: 1. Молярное отношение (постоянный фактор-отрицательная корреляция); 2. Молекулярная масса ПЭГ-NHS
- 3 046077 (категориальный фактор, т.е. непостоянный или дискретный) и 3. Молекулярная масса ПЭГ-NH (категориальный фактор). ПЭГ-NH с молекулярной массой 40 кДа (выделенный серыми кружками) оказывает наибольший эффект из испытанных реагентов ПЭГ-NH. ПЭГ-NHS с молекулярной массой 15 кДа (выделенный незакрашенными кружками) оказывает наибольший эффект из испытанных реагентов ПЭГ -NHS.
На фиг. 14 представлена диаграмма, демонстрирующая, что в соответствии с прогностической моделью комбинация молярного отношения 1,6, молекулярной массы (ММ) ПЭГ-NH 10 кДа и ММ ПЭГNHS 10 кДа может обеспечивать получение гидрогеля с периодом высвобождения 42,5 дней для 99% высвобождения.
На фиг. 15 представлена диаграмма, демонстрирующая, что в соответствии с прогностической моделью комбинация молярного отношения 1,71, ММ ПЭГ-NH 40 кДа и ММ ПЭГ-NHS 15 кДа может обеспечивать получение гидрогеля с периодом высвобождения 14 дней для 99% высвобождения.
На фиг. 16 представлена диаграмма, демонстрирующая, что в соответствии с прогностической моделью комбинация молярного отношения 1,54, ММ ПЭГ-NH 40 кДа и ММ ПЭГ-NHS 15 кДа может обеспечивать получение гидрогеля с периодом высвобождения 21 день для 99% высвобождения.
На фиг. 17 представлена диаграмма, демонстрирующая, что в соответствии с прогностической моделью комбинация молярного отношения 1,68, ММ ПЭГ-NH 10 кДа и ММ ПЭГ-NHS 15 кДа может обеспечивать получение гидрогеля с периодом высвобождения 21 день для 99% высвобождения. На фиг. 1617 показано, что такой же период высвобождения может быть достигнут при выборе других комбинаций реагентов ПЭГ и молярных отношений.
На фиг. 18 представлена диаграмма, демонстрирующая, что в соответствии с прогностической моделью комбинация молярного отношения 1,84, ММ ПЭГ-NH 40 кДа и ММ ПЭГ-NHS 15 кДа может обеспечивать получение гидрогеля с периодом высвобождения 8,88 дня для 99% высвобождения.
На фиг. 19 представлена диаграмма, демонстрирующая, что в соответствии с прогностической моделью комбинация молярного отношения 1,30, ММ ПЭГ-NH 15 кДа и ММ ПЭГ-NHS 10 кДа может обеспечивать получение гидрогеля с периодом высвобождения 58,9 дня для 99% высвобождения. На фиг. 1819 показано, что при изменении молярного отношения и реагентов ПЭГ, может быть достигнут период высвобождения от примерно 8 до 59 дней.
На фиг. 20 представлена диаграмма, демонстрирующая, что в соответствии с прогностической моделью комбинация молярного отношения 1,30, ММ ПЭГ-NH 40 кДа и ММ ПЭГ-NHS 15 кДа может обеспечивать получение гидрогеля с периодом высвобождения 30,9 дня для 99% высвобождения. На фиг. 18 и 20 показано, что при изменении только молярного отношения может быть достигнут период высвобождения в пределах допустимого диапазона для данной комбинации ПЭГ.
На фиг. 21 представлена диаграмма, демонстрирующая, что в соответствии с прогностической моделью комбинация молярного отношения 1,83, ММ ПЭГ-NH 20 кДа и ММ ПЭГ-NHS 20 кДа может обеспечивать получение гидрогеля с периодом высвобождения 30 дней для 99% высвобождения.
На фиг. 22 представлена диаграмма, демонстрирующая, что в соответствии с прогностической моделью комбинация молярного отношения 1,46, ММ ПЭГ-NH 10 кДа и ММ ПЭГ-NHS 15 кДа может обеспечивать получение гидрогеля с периодом высвобождения 30 дней для 99% высвобождения. На фиг. 21 и 22 показано, что такой же период высвобождения может быть достигнут при выборе других комбинаций реагентов ПЭГ и молярных отношений.
Подробное описание изобретения
Поперечно-сшитые ПЭГ гидрогели, в которые включены микронизированные твердофазные белки, являются перспективными для устойчивого высвобождения в течение порядка нескольких недель или месяцев при высокой стабильности белка. На основании продемонстрированной нагрузочной емкости до 88 мас./мас.% от общей нагрузки по твердому веществу, такой подход является рациональным для молекул с низкими и средними дозами с продолжительностью высвобождения порядка нескольких месяцев, например, примерно от 1 недели до 6 месяцев. Для разработки такой системы в качестве базовой системы доставки, подходящей для различных профилей высвобождения целевого продукта, регулируемой для устойчивого высвобождения, определены важные параметры композиции, влияющие на кинетику высвобождения, и указанные параметры изучены в многофакторных исследованиях. Внедрен способ нелинейного моделирования профиля высвобождения, учитывающий форму, типичную для профилей высвобождения разлагаемых гидрогелей, и указанный способ использован для оценки влияния параметров композиции на высвобождение белка.
Настоящее изобретение отчасти основано на обнаружении того факта, что следующие параметры важны для воздействия на профиль высвобождения биологического вещества, находящегося в гидрогеле: (а) молярное отношение нуклеофильной группы к электрофильной группе, причем первый предшественник содержит две или более нуклеофильных групп, и второй предшественник содержит две или более электрофильных групп; (b) количество нуклеофильных групп в первом предшественнике; (с) количество электрофильных групп во втором предшественнике; (d) молекулярная масса первого предшественника; (е) молекулярная масса второго предшественника; (f) массовое отношение биологического вещества и вспомогательного вещества к гидрогелю; (g) массовое процентное содержание биологического вещества в твердофазной композиции; и (h) отношение площади поверхности к объему гидрогеля. Изменяя по
- 4 046077 меньшей мере один из указанных параметров при заданном значении других параметров, можно получить ряд гидрогелевых композиций с нагрузкой биологическим веществом, имеющих разные профили высвобождения.
В некоторых вариантах реализации можно использовать количественную прогностическую модель для определения указанных параметров для требуемого профиля высвобождения. Например, используя прогностическую модель, можно заранее определить один или более из вышеуказанных параметров и изменить один или более рассматриваемых параметров для оценки их влияния на профиль высвобождения. Рассматриваемый параметр можно изменять до достижения требуемого профиля высвобождения. Среди прочего, прогностическая модель обеспечивает возможность: (1) достижения одинакового периода высвобождения при выборе разных комбинаций предшественников и молекулярных масс; (2) достижения определенного периода высвобождения, например 8-59 дней, за счет изменения как молярного отношения, так и предшественников; и (3) достижения периода высвобождения в пределах допустимого диапазона для данной комбинации предшественников посредством изменения только молярного отношения.
Один аспект настоящего изобретения относится к способу получения гидрогеля с требуемым профилем высвобождения биологического вещества, находящегося в гидрогеле, причем до введения в гидрогель биологическое вещество представлено в твердофазной композиции, где гидрогель характеризуется требуемым периодом высвобождения, составляющим от одной недели до шести месяцев, в течение которого происходит высвобождение по меньшей мере 90% биологического вещества, и при этом указанный способ включает: (а) предварительное определение массового отношения биологического вещества и вспомогательного вещества в диапазоне от 60 до 90%, и предварительное определение по меньшей мере одного из следующих параметров: (а) количество нуклеофильных групп в первом предшественнике; (b) количество электрофильных групп во втором предшественнике; (с) молекулярная масса первого предшественника; (d) молекулярная масса второго предшественника; (е) массовое отношение биологического вещества и вспомогательного вещества к гидрогелю; (f) массовое процентное содержание биологического вещества в твердофазной композиции; и (g) отношение площади поверхности к объему гидрогеля; (b1) определение молярного отношения нуклеофильной группы к электрофильной группе в отдельности до тех пор, пока не будет достигнут желаемый профиль высвобождения с использованием прогностической модели; или (b2) определение молярного отношения нуклеофильной группы к электрофильной группе в комбинации с любыми вышеуказанными параметрами, которые не были предварительно определены на стадии (а), до тех пор, пока не будет достигнут требуемый профиль высвобождения с использованием прогностической модели; и поперечное сшивание первого предшественника и второго предшественника при определенном указанном молярном отношении вокруг твердофазной композиции в безводных условиях, где молярное отношение нуклеофильной группы к электрофильной группе составляет от 1,1 до 2, и где первый предшественник и второй предшественник представляют собой молекулы, которые могут быть сшиты друг с другом, образуя гидрогель.
Предшественники не являются гидрогелями, но могут быть поперечно сшиты друг с другом с образованием гидрогеля. Поперечные связи могут быть образованы за счет ковалентных связей или физических связей. Примерами физических связей являются ионные связи, гидрофобная ассоциация сегментов молекулы предшественника и кристаллизация сегментов молекулы предшественника. Предшественники можно стимулировать для взаимодействия с образованием поперечно-сшитого гидрогеля. Предшественники могут быть способны к полимеризации и могут содержать сшивающие агенты, которые часто, но не всегда, являются способными к полимеризации предшественниками. Способные к полимеризации предшественники и, следовательно, предшественники, которые содержат функциональные группы, которые могут взаимодействовать друг с другом с образованием матриц и/или полимеров, состоят из повторяющихся звеньев. Предшественники могут быть полимерами.
Для образования ковалентно сшитых гидрогелей предшественники ковалентно сшиваются друг с другом. В целом, полимерные предшественники представляют собой полимеры, которые соединяются с другими полимерными предшественниками в двух или более точках, и каждая точка представляет собой связь с тем же или с другим полимером. Предшественники с по меньшей мере двумя реакционноспособными центрами (например, при свободнорадикальной полимеризации) могут служить в качестве сшивающих агентов, поскольку каждая реакционноспособная группа может участвовать в образовании другой растущей полимерной цепи. В случае функциональных групп без реакционноспособного центра, среди прочего, для поперечного сшивания необходимы три или более таких функциональных групп в предшественниках по меньшей мере одного типа. Например, многие электрофильно-нуклеофильные реакции протекают с расходом электрофильных и нуклеофильных функциональных групп, поэтому необходима третья функциональная группа, чтобы предшественник мог образовывать поперечную связь. Таким образом, указанные предшественники могут содержать три или более функциональных групп и могут быть поперечно-сшиты предшественниками с двумя или более функциональными группами. Поперечно-сшитая молекула может быть поперечно-сшита ионными или ковалентными связями, физическими силами или другими силами притяжения. Однако ковалентная поперечная связь обычно обеспечивает стабильность и предсказуемость в отношении строения продукта реагента.
- 5 046077
В некоторых вариантах реализации каждый предшественник является многофункциональным, что означает, что он содержит две или более электрофильных или нуклеофильных функциональных групп, так что нуклеофильная функциональная группа одного предшественника может взаимодействовать с электрофильной функциональной группой другого предшественника с образованием ковалентной связи. По меньшей мере один из предшественников содержит более двух функциональных групп, так что в результате электрофильно-нуклеофильных реакций такие предшественники объединяются с образованием поперечно-сшитых полимерных продуктов.
Предшественники могут быть низкомолекулярными соединениями, такими как акриловая кислота или винилкапролактам, более крупными соединениями, содержащими полимеризуемые группы, такими как полиэтиленгликоль с концевыми акрилатными группами (ПЭГ-диакрилат), или другими полимерами, содержащими этиленненасыщенные группы, такими как соединения, описанные в патенте США № 4938763, Dunn et al., в патентах США № 5100992 и 4826945, Cohn et al., или в патентах США № 4741872 и 5160745, DeLuca et al., полное содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки в той степени, в которой они не противоречат описанию в настоящем документе.
В некоторых вариантах реализации каждый предшественник содержит только нуклеофильные или только электрофильные функциональные группы, при условии, что в реакции поперечного сшивания используют и нуклеофильные, и электрофильные предшественники. Так, например, если сшивающий агент содержит нуклеофильные функциональные группы, такие как амины, то функциональный полимер может содержать электрофильные функциональные группы, такие как N-гидроксисукцинимидные. С другой стороны, если сшивающий агент содержит электрофильные функциональные группы, такие как сульфосукцинимиды, то функциональный полимер может содержать нуклеофильные функциональные группы, такие как аминные или тиольные. Таким образом, можно использовать такие функциональные группы, как белки, поли(аллиламин) или ди- или полифункциональный поли(этиленгликоль) с концевыми аминогруппами.
Предшественники могут содержать биологически инертные и гидрофильные фрагменты, например, ядро. В случае разветвленного полимера ядро относится к непрерывному фрагменту молекулы, связанному с ответвлениями, исходящими из ядра, причем каждое ответвление заканчивается функциональной группой. Гидрофильный предшественник или фрагмент предшественника имеет растворимость по меньшей мере 1 г/100 мл в водном растворе. Гидрофильный фрагмент может представлять собой, например, простой полиэфир, например, полиалкиленоксиды, такие как полиэтиленгликоль (ПЭГ), полиэтиленоксид (ПЭО), полиоксиэтилен, полиэтиленоксид-со-полипропиленоксид (11110), сополиэтиленоксидные блок-сополимеры или статистические сополимеры и поливиниловый спирт (ПВС), поли(винилпирролидон) (ПВП), поли(аминокислоты), декстран или белок. Предшественники могут содержать фрагмент полиалкиленгликоля и могут содержать в своей основе полиэтиленгликоль с содержанием по меньшей мере примерно 80 или 90% по массе полимера, содержащего полиэтиленоксидные повторяющиеся звенья. Простые полиэфиры и, более конкретно, поли(оксиалкилены) или поли(этиленгликоль), или полиэтиленгликоль обычно являются гидрофильными. Как известно в данной области техники, термин ПЭГ используют для обозначения ПЭО с гидроксильными концевыми группами или без них.
Могут быть получены предшественники с гидрофобным фрагментом, при условии, что полученный гидрогель удерживает требуемое количество воды. В некоторых случаях предшественник, тем не менее, растворим в воде, поскольку он содержит также гидрофильный фрагмент. В других случаях предшественник образует дисперсию в воде (суспензию), но, тем не менее, способен взаимодействовать с образованием поперечно-сшитого материала. Некоторые гидрофобные фрагменты могут содержать множество алкильных, полипропиленовых или других групп. Некоторые предшественники с гидрофобными фрагментами доступны в продаже под торговыми названиями PLURONIC® F68, JEFFAMINE® или TECTRONIC®. Гидрофобная молекула или гидрофобный фрагмент сополимера или т.п. представляет собой фрагмент, который является достаточно гидрофобным, чтобы обеспечивать агрегацию молекулы (например, полимера или сополимера) с образованием мицелл или микрофаз, содержащих гидрофобные домены, в водной непрерывной фазе, или фрагмент, который при испытании его как такового, является достаточно гидрофобным для осаждения из или иным образом изменения фазового состояния в объеме водного раствора воды с pH от примерно 7 до примерно 7,5 при температуре от примерно 30 до примерно 50°С.
Предшественники могут содержать множество ответвлений, например, 2-100 ответвлений, и каждое ответвление имеет конец, с учетом того, что некоторые предшественники могут представлять собой дендримеры или другие материалы с высокой степенью разветвленности. Конец каждого ответвления может содержать нуклеофильную или электрофильную группу. Ответвление предшественника гидрогеля относится к линейной цепи химических групп, которые связывают способную к поперечному сшиванию функциональную группу с полимерным ядром. Некоторые варианты реализации представляют собой предшественники, содержащие от 3 до 300 ответвлений; специалистам в данной области техники понятно, что предусмотрены все диапазоны и значения в пределах диапазонов, указанных в явном виде, на- 6 046077 пример, от 4 до 16, от 8 до 100 или по меньшей мере 6 ответвлений.
В некоторых вариантах реализации первый предшественник может содержать примерно 210,нуклеофильных групп.
В некоторых вариантах реализации второй предшественник может содержать примерно 2-10 электрофильных групп.
Таким образом, гидрогели могут быть получены, например, из предшественника с множеством ответвлений с первым набором функциональных групп и другого предшественника с множеством ответвлений, содержащего второй набор функциональных групп. Например, предшественник с шестью или семью ответвлениями может содержать гидрофильные ответвления, например, полиэтиленгликоль с концевыми группами первичного амина с молекулярной массой ответвлений от примерно 1000 до примерно 40000 Дальтон (Да); специалистам в данной области техники понятно, что предусмотрены все диапазоны и значения в пределах границ, указанных в явном виде. Такие предшественники могут быть смешаны с относительно более низкомолекулярными предшественниками, например, с соединениями с молекулярной массой от примерно 100 Да до примерно 5000 Да, или не более примерно 800 Да, 1000 Да, 2000 Да или 5000 Да, содержащими по меньшей мере примерно три функциональные группы или от примерно 3 до примерно 16 функциональных групп; специалистам в данной области техники понятно, что предусмотрены все диапазоны и значения в пределах значений, указанных в явном виде. Такие низкомолекулярные соединения могут быть или не быть полимерами, и могут быть природными или синтетическими.
В некоторых вариантах реализации предшественники могут быть дендримерами. Дендримеры представляют собой радиально симметричные полимеры с высокой степенью разветвленности, в которых атомы расположены во многих ответвлениях и подответвлениях, исходящих из центрального ядра. В некоторых вариантах реализации предшественники не являются дендримерами.
В качестве предшественников можно использовать пептиды. Обычно предпочтительны пептиды, содержащие менее примерно 10 остатков, хотя можно использовать более длинные последовательности (например, белки). Специалистам в данной области техники понятно, что включены все диапазоны и значения в пределах границ, указанных в явном виде, например, 1-10, 2-9, 3-10, 1, 2, 3, 4, 5, 6 или 7. Некоторые аминокислоты содержат нуклеофильные группы (например, группы первичного амина или тиольные группы) или группы, которые могут быть при необходимости дериватизованы для внедрения нуклеофильных групп или электрофильных групп (например, карбоксильных или гидроксильных групп).
Некоторые гидрогели получают с использованием предшественника, содержащего полиэтиленгликоль. Полиэтиленгликоль (ПЭГ, также называемый полиэтиленоксидом в случае высокой молекулярной массы) относится к полимеру с повторяющейся группой (СН2СН2О)п, где n равен по меньшей мере 3. Таким образом, полимерный предшественник, содержащий полиэтиленгликоль, содержит по меньшей мере три такие повторяющиеся группы, связанные друг с другом в линейной последовательности. Содержание полиэтиленгликоля в полимере или ответвлении рассчитывают суммированием всех полиэтиленгликолевых групп в полимере или ответвлении, даже если они прерываются другими группами. Так, ответвление, содержащее полиэтиленгликоль с ММ по меньшей мере 1000 Да, содержит достаточное количество групп СН2СН2О, чтобы суммарная ММ составляла по меньшей мере 1000 Да. В соответствии с принятой в данной области техники терминологией, полиэтиленгликолевый полимер не обязательно относится к молекуле с концевой гидроксильной группой. Молекулярную массу сокращенно записывают в тысячах, используя символ к, например, 15 кДа означает молекулярную массу 15000 Да. Сукцинимидилсукцинат, сукцинимидилглутарат, сукцинимидиладипинат и сукцинимидилазелаинат представляют собой сложные сукцинимидиловые эфиры, которые содержат сложноэфирную группу, разлагающуюся в воде в результате гидролиза. Таким образом, гидролитически разлагаемый относится к материалу, который самопроизвольно разлагается in vitro в избытке воды без участия каких-либо ферментов или клеток, опосредующих разложение. Время для разложения относится к эффективному исчезновению материала, заметному невооруженным взглядом. ПЭГ и/или гидрогели, а также композиции, содержащие их, могут быть представлены в форме, которая является фармацевтически приемлемой, что означает высокую степень очистки и отсутствие примесей, например, пирогенов.
Неограничивающие примеры нуклеофильных групп включают аминную, гидроксильную, карбоксильную и тиольную. В некоторых вариантах реализации нуклеофильная группа представляет собой аминную группу. Аминная группа может представлять собой группу первичного амина, вторичного амина, третичного амина или циклического амина. В некоторых вариантах реализации первый предшественник содержит (аминопропил)шполиоксиэтилен, где m составляет от примерно 2 до примерно 10. Например, m равен 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10. В некоторых вариантах реализации первый предшественник может представлять собой пентаэритрит-тетра(аминопропил)полиоксиэтилен, гексаглицеринокта(аминопропил)полиоксиэтилен или их комбинацию. Молекулярная масса первого предшественника может составлять от примерно 1 до примерно 100 кДа, например от примерно 5 до примерно 100 кДа, от примерно 10 до примерно 100 кДа или от примерно 20 до примерно 100 кДа.
Неограничивающие примеры электрофильных групп включают сульфонилхлоридную, хлоркарбонатные группы, группу н-гидроксисукцинимидилового эфира, сукцинимидилового эфира, сульфасукци
- 7 046077 нимидиловых эфиров, сукцинимидную, группу сукцинимидного эфира, н-гидроксисукцинимидную, малеимидную, сукцинатную, нитрофенилкарбонатную, альдегидную, винилсульфоновую, азидную, гидразидную, изоцианатную, диизоцианатную, тозильную, трезильную или карбонилдиимидазольную группу, а также описанные в патентах США № 5410016 и 6149931, полное содержание которых включено в настоящий документ посредством ссылки в той степени, до которой они не противоречат описанию в настоящем документе. В некоторых вариантах реализации электрофильная группа представляет собой группу н-гидроксисукцинимидилового эфира или н-гидроксисукцинимидную группу. В некоторых вариантах реализации второй предшественник содержит (сукцинимидилоксиглутарил)„полиоксиэтилен, где n составляет от примерно 2 до примерно 10. Например, n равен 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10. В некоторых вариантах реализации второй предшественник может представлять собой пентаэритриттетра(сукцинимидилоксиглутарил)полиоксиэтилен, пентаэритрит-тетра(сукцинимидилоксисукцинил)полиоксиэтилен, пентаэритрит-тетра(сукцинимидилкарбоксипентил)полиоксиэтилен, гексаглицеринокта(сукцинимидилоксиглутарил)полиоксиэтилен, гексаглицерин-окта(сукцинимидилоксисукцинил)полиоксиэтилен или их комбинацию. Молекулярная масса второго предшественника может составлять от примерно 1 до примерно 100 кДа, например, от примерно 5 до примерно 100 кДа, от примерно 10 до примерно 100 кДа или от примерно 20 до примерно 100 кДа.
В некоторых вариантах реализации электрофильная группа представляет собой группу нгидроксисукцинимидилового эфира или н-гидроксисукцинимидную группу, и нуклеофильная группа представляет собой группу первичного амина.
Некоторые функциональные группы, такие как спиртовые группы или группы карбоновых кислот, обычно не взаимодействуют с другими функциональными группами, такими как аминные группы, в физиологических условиях (например, при pH 7,2-11,0, 37°С). Однако реакционная способность таких функциональных групп может быть повышена с помощью активирующих групп, таких как Nгидроксисукцинимидная группа. Некоторые активирующие группы включают карбонилдиимидазольную, сульфонилхлоридную, арилгалогенидные группы, группы сульфасукцинимидиловых эфиров, Nгидроксисукцинимидилового эфира, сукцинимидилового эфира, эпоксидную, альдегидную, малеимидные группы, группы сложных имидоэфиров и т.п.
Функциональные группы могут представлять собой, например, электрофилы, способные взаимодействовать с нуклеофилами, группы, способные взаимодействовать с определенными нуклеофилами, например, первичными аминами, группы, которые образуют амидные связи с материалами в биологических жидкостях, группы, которые образуют амидные связи с карбоксилами, активированными кислотными функциональными группами, или их комбинации. Функциональные группы могут представлять собой, например, сильные электрофильные функциональные группы, которые означают электрофильные функциональные группы, которые эффективно образуют ковалентную связь с первичным амином в водном растворе при pH 9,0 при комнатной температуре и давлении, и/или электрофильные группы, которые взаимодействуют посредством реакции типа Михаэля. Сильный электрофил может быть такого типа, который не участвует в реакции типа Михаэля, или такого типа, который участвует в реакции типа Михаэля. Примерами сильных электрофилов, которые не участвуют в реакции типа Михаэля, являются: сукцинимиды, сукцинимидиловые эфиры или сложные NHS-эфиры. Примеры электрофилов типа Михаэля представляют собой акрилаты, метакрилаты, метилметакрилаты и другие ненасыщенные полимеризуемые группы. Дополнительные варианты реализации предшественников и функциональных групп представлены в публикации US 9205150, полное содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
Молярное отношение нуклеофильной группы к электрофильной группе может определять плотность поперечного сшивания. Молярное отношение, равное единице, приводит к наибольшей плотности поперечного сшивания. Молярное отношение более или менее единицы может приводить к меньшей плотности поперечного сшивания, чем при молярном отношении, равном единице. Плотность поперечного сшивания увеличивается с ростом молярного отношения до достижения значения, равного единице, затем плотность поперечного сшивания снижается с увеличением молярного отношения за пределами значения, равного единице. При более низкой плотности поперечного сшивания может происходить более быстрое высвобождение биологического вещества, внедренного в гидрогель. Например, см. результаты, представленные на фиг. 2. Как следствие, при изменении молярного отношения нуклеофильной группы к электрофильной группе можно регулировать кинетику высвобождения биологического вещества. Не ограничиваясь теорией, молярное отношение эффективно модулирует и плотность поперечного сшивания (т.е. количество ковалентных поперечных связей, образующих сетчатую структуру), и размер пор в сетчатой структуре в объеме гидрогелевой матрицы. Снижая плотность поперечного сшивания, можно увеличивать эффективный размер пор матрицы, что обусловливает более быструю диффузию белка через матрицу. Кроме того, снижение плотности поперечного сшивания может увеличивать количество доменов в гидрогеле, в которых локальная концентрация ПЭГ, окружающего частицу белка, является недостаточной для удерживания белка в твердом состоянии при гидратации, что приводит к усилению взрывного высвобождения, а также к увеличению скорости диффузии в пересчете на массу. Таким образом, можно ожидать, что при увеличении молярного отношения будет происходить увеличение
- 8 046077 взрывного высвобождения и кинетики высвобождения в режиме, контролируемом диффузией. Кроме того, при увеличении молярного отношения наблюдается увеличение угла наклона профиля высвобождения в режиме, контролируемом растворением. Это может быть объяснено снижением степени поперечного сшивания при увеличении молярного отношения, поскольку существует более выраженное несоответствие между количеством нуклеофильных групп и электрофильных групп, доступных для взаимодействия и поперечного сшивания. Скорость роста определяется скоростью гидролиза поперечных связей, что приводит к усилению набухания гидрогеля и одновременному снижению локальных концентраций ПЭГ, что приводит к дополнительному растворению частиц белка. Набухание гидрогеля также коррелирует с пористостью гидрогеля, которая увеличивается в процессе растворения белка. По мере увеличения молярного отношения и растворения белка при гидратации будет увеличиваться и эффективная пористость гидрогеля, что приводит к большему набуханию, более быстрому гидролизу и более высокой скорости роста в режиме, контролируемом растворением. Кроме того, точка перегиба, определяющая переход между режимами, контролируемыми диффузией и растворением, обратно пропорциональна молярному отношению. Поскольку эффективная скорость диффузии увеличивается с ростом молярного отношения, то время, необходимое для увеличения диффузии до такой степени, что она уже не является лимитирующей скорость стадией, сокращается и, как следствие, точка перегиба смещается на более ранние моменты времени. При всестороннем рассмотрении изменение только молярного отношения может обеспечивать возможность изменения профиля высвобождения с почти линейного на сигмоидальный, в зависимости от требуемого результата.
В некоторых вариантах реализации молярное отношение нуклеофильной группы к электрофильной группе составляет более 1. В некоторых вариантах реализации молярное отношение нуклеофильной группы к электрофильной группе составляет менее 1. В некоторых вариантах реализации молярное отношение нуклеофильной группы к электрофильной группе может составлять от примерно 1,5 до 2,5.
В прогностической модели молярное отношение оказывает постоянный эффект на профиль высвобождения. В данном контексте термин постоянное означает, что существует возможность интерполяции между значениями. Следовательно, молярные отношения можно непрерывно изменять для достижения поступательного изменения периодов высвобождения. В некоторых вариантах реализации период высвобождения в профиле высвобождения можно регулировать с показателем примерно -41 день на одно изменение молярного отношения, если молярное отношение больше 1, например, составляет от примерно 1,3 до примерно 1,8. В некоторых вариантах реализации период высвобождения в профиле высвобождения можно регулировать с показателем примерно 103 дня на одно изменение молярного отношения, если молярное отношение меньше 1, например, составляет от примерно 0,77 до примерно 0,56.
Что касается молярного отношения, то количество нуклеофильных групп в первом предшественнике и/или количество электрофильных групп во втором предшественнике также может определять плотность поперечного сшивания. Как правило, при данном молярном отношении, чем больше количество нуклеофильных или электрофильных групп, тем выше плотность поперечного сшивания. В некоторых вариантах реализации предложенный способ включает выбор реагентов ПЭГ NH с 8 ответвлениями и ПЭГ NHS с 8 ответвлениями для периода высвобождения, составляющего 60 дней или более. В некоторых вариантах реализации предложенный способ включает выбор реагентов ПЭГ NH с 4 ответвлениями и ПЭГ NHS с 4 ответвлениями для периода высвобождения, составляющего менее 60 дней.
Другой параметр, который можно использовать для регулирования кинетики высвобождения, представляет собой молекулярную массу первого и/или второго предшественника. При данном молярном отношении, чем меньше молекулярная масса предшественника, тем меньше размер пор сетчатой структуры. Молекулярные массы первого и второго предшественников оказывают непостоянный или дискретный эффект на профиль высвобождения в прогностической модели, описанной в настоящем документе. В данном контексте термин непостоянный или дискретный означает, что нет возможности интерполяции между значениями. Например, комбинация первого и второго предшественников (например, реагентов ПЭГ) с известными молекулярными массами может определять диапазон возможных периодов высвобождения. Для точного регулирования профиля высвобождения или периода высвобождения можно использовать другие факторы, такие как молярное отношение. Например, как показано в таблице 9, комбинация ПЭГ NH с молекулярной массой 10 кДа и ПЭГ NHS с молекулярной массой 15 кДа определяет период высвобождения в диапазоне 9-31 день; изменяя молярное отношение в диапазоне от 1,3 до 1,8, можно непрерывно изменять период высвобождения от 31 дня до 9 дней. В прогностической модели молярное отношение, молекулярная масса первого предшественника и молекулярная масса второго предшественника являются независимыми параметрами.
В некоторых вариантах реализации предложенный способ включает: (а) выбор диапазона молярных отношений, где первое молярное отношение определено как минимум, и второе молярное отношение определено как максимум, и молекулярных масс первого и второго предшественников, с получением диапазона периодов высвобождения, где первый период высвобождения определен как максимум, и второй период высвобождения определен как минимум, причем первое молярное отношение равно 1 или более, и при этом требуемый период высвобождения находится в указанном диапазоне периодов высвобождения; и (b) определение требуемого молярного отношения в соответствии с одной из следующих
- 9 046077 формул:
Требуемое молярное отношение=Первое молярное отношение + (Первый период высвобождения Требуемый период высвобождения)/41 и
Требуемое молярное отношение=Второе молярное отношение + (Второй период высвобождения Требуемый период высвобождения)/41.
В некоторых вариантах реализации диапазон молярных отношений составляет от примерно 1,3 до примерно 1,8, или его поддиапазон. В некоторых вариантах реализации первое молярное отношение может составлять примерно 1,3, и второе молярное отношение может составлять более примерно 1,3 и не более чем примерно 1,8, например, примерно 1,4, примерно 1,5, примерно 1,6, примерно 1,7 или примерно 1,8. В некоторых вариантах реализации первое молярное отношение может составлять примерно 1,4, и второе молярное отношение может составлять более примерно 1,4 и не более чем примерно 1,8, например, примерно 1,5, примерно 1,6, примерно 1,7 или примерно 1,8. В некоторых вариантах реализации первое молярное отношение может составлять примерно 1,5, и второе молярное отношение может составлять более примерно 1,5 и не более чем примерно 1,8, например, примерно 1,6, примерно 1,7 или примерно 1,8. В некоторых вариантах реализации первое молярное отношение может составлять примерно 1,6, и второе молярное отношение может составлять более примерно 1,6 и не более чем примерно 1,8, например, примерно 1,7 или примерно 1,8. В некоторых вариантах реализации первое молярное отношение может составлять примерно 1,7, и второе молярное отношение может составлять более примерно 1,7 и не более чем примерно 1,8, например, примерно 1,8.
В некоторых вариантах реализации предложенный способ включает: (а) выбор диапазона молярных отношений, где первое молярное отношение определено как максимум, и второе молярное отношение определено как минимум, и молекулярных масс первого и второго предшественников, с получением диапазона периодов высвобождения, где первый период высвобождения определен как максимум, и второй период высвобождения определен как минимум, причем первое молярное отношение равно 1 или менее, и при этом требуемый период высвобождения находится в указанном диапазоне периодов высвобождения; и (b) определение требуемого молярного отношения в соответствии с одной из следующих формул:
Требуемое молярное отношение=Первое молярное отношение - (Первый период высвобождения Требуемый период высвобождения)/103 и
Требуемое молярное отношение=Второе молярное отношение - (Второй период высвобождения Требуемый период высвобождения)/103.
В некоторых вариантах реализации диапазон молярных отношений составляет от примерно 0,77 до примерно 0,56, или его поддиапазон. В некоторых вариантах реализации первое молярное отношение может составлять примерно 0,77 и второе молярное отношение может составлять менее примерно 0,77 и не менее чем примерно 0,56, например, примерно 0,7, примерно 0,65, примерно 0,6 или примерно 0,56. В некоторых вариантах реализации первое молярное отношение может составлять примерно 0,7, и второе молярное отношение может составлять менее примерно 0,7 и не менее чем примерно 0,56, например, примерно 0,65, примерно 0,6 или примерно 0,56. В некоторых вариантах реализации первое молярное отношение может составлять примерно 0,65, и второе молярное отношение может составлять менее примерно 0,65 и не менее чем примерно 0,56, например, примерно 0,6 или примерно 0,56. В некоторых вариантах реализации первое молярное отношение может составлять примерно 0,6, и второе молярное отношение может составлять менее примерно 0,6 и не менее чем примерно 0,56, например, примерно 0,56.
Другой параметр, который можно использовать для регулирования кинетики высвобождения, представляет собой массовое отношение биологического вещества и вспомогательного вещества к гидрогелю. Массовое отношение биологического вещества и вспомогательных веществ к гидрогелю также упомянуто в данном контексте как нагрузка по твердому веществу. Оно относится к массовому отношению биологического вещества и вспомогательного вещества к общей массе биологического вещества, вспомогательного вещества и полимера, содержащего гидрогель, нагруженный белком. Было обнаружено, что увеличение нагрузки по твердому веществу может обеспечивать изменение формы профиля высвобождения, главным образом благодаря более быстрому высвобождению во время первоначальной фазы диффузии до точки перегиба. Также вероятна обратная корреляция между началом фазы растворения (т.е. точкой перегиба) и нагрузкой по твердому веществу. Не ограничиваясь теорией, при увеличении нагрузки по твердому веществу можно ожидать более быстрое высвобождение на первоначальной фазе диффузии, поскольку существует большее количество белка в микроокружении относительно низкой концентрации ПЭГ, где растворимость белка менее ограничена. В таких областях белок растворяется при первоначальной гидратации матрицы, увеличивая скорость диффузии, зависящей от концентрации. Кроме того, увеличение количества частиц белка, растворенных при первоначальной гидратации, обусловливает образование пустот в матрице и приводит к увеличению пористости матрицы. Более пористая матрица также обусловливает увеличение эффективной скорости диффузии через объем матрицы и высвобождение по достижении поверхности. Не ограничиваясь теорией, обратная корреляция между точкой перегиба и нагрузкой по твердому веществу также может быть гипотетически объяснена увеличением скорости диффузии, наблюдаемым при увеличении нагрузки по твердому веществу. Точка перегиба
- 10 046077 означает переход между режимом, контролируемым диффузией, и режимом, контролируемым растворением. При увеличении нагрузки по твердому веществу скорость диффузии становится больше и увеличивается быстрее, что приводит к сокращению времени до момента, когда диффузия перестает быть лимитирующей скорость. В режиме, контролируемом диффузией, диффузия растворенного белка через матрицу является лимитирующей скорость стадией высвобождения белка. По мере увеличения количества растворенных частиц белка происходит образование пустот в матрице и увеличение пористости матрицы, что приводит к увеличению скорости диффузии. В режиме, контролируемом растворением, диффузия через матрицу уже не является лимитирующей скорость стадией. Указанное состояние достигается быстрее при увеличении нагрузки по твердому веществу. Например, на фиг. 5 показано влияние нагрузки по твердому веществу на скорость и профиль высвобождения.
В некоторых вариантах реализации биологическое вещество может представлять собой пептид или белок, такой как рекомбинантный белок. Рекомбинантный белок может представлять собой антитело или его фрагмент, короткоцепочечный вариабельный фрагмент (scFv), фактор роста, ангиогенный фактор или инсулин. Другие водорастворимые биологические вещества представляют собой углеводы, полисахариды, нуклеиновые кислоты, антисмысловые нуклеиновые кислоты, РНК, ДНК, малые интерферирующие РНК (миРНК) и аптамеры. В некоторых вариантах реализации биологическое вещество представляет собой агент против фактора роста сосудистого эндотелия, такой как афлиберцепт, бевацизумаб и ранибизумаб. В некоторых вариантах реализации биологическое вещество представляет собой иммуноглобулин G, такой как IgG1, IgG2, IgG3 и IgG4. В некоторых вариантах реализации биологическое вещество представляет собой биспецифическое моноклональное антитело. Существует множество форматов бипецифического моноклонального антитела, но две основные категории представляют собой IgGподобные и He-IgG-подобные. В некоторых вариантах реализации биологическое вещество представляет собой гибридный белок с доменами рецептора-ловушки.
Водорастворимые биологические вещества могут быть получены в форме частиц до диспергирования в гидрогелях. Существует множество технологий получения белков в форме частиц, таких как распылительная сушка или осаждение, которые можно использовать, при условии, что рассматриваемый белок совместим с такой обработкой. Один вариант реализации способа получения частиц включает получение биологического вещества без существенной денатурации, например, от поставщика или из организма животного, или из рекомбинантного источника. Твердая фаза представляет собой стабильную форму белка. Белок подвергают лиофилизации или концентрированию, или используют в том виде, в котором он был получен. Затем белок превращают в мелкий порошок без денатурации, проводя его обработку в твердом состоянии и избегая высоких температур, влаги и необязательно в среде, не содержащей кислород. Порошки могут быть получены, например, распылительной сушкой, измельчением, помолом в шаровой мельнице, криоизмельчением, микрофлюидизацией или с помощью ступки и пестика, с последующим просеиванием твердого белка. Обработку белка также можно проводить в совместимом безводном органическом растворителе, в котором не растворим рассматриваемый белок, при сохранении белка в твердой форме. Уменьшение размера частиц до требуемого диапазона может быть достигнуто, например, измельчением, помолом в шаровой мельнице, струйным измельчением суспензии твердого белка в совместимом органическом растворителе.
Обычные вспомогательные вещества включают, но не ограничиваются ими, сахарозу, пролин, трегалозу, трилейцин, маннит, изолейцин, буферы, такие как гистидин, фосфат, ацетат, и полисорбаты.
Нагрузка по твердому веществу может составлять от 0,1 до 0,9, например, 0,1-0,8, 0,1-0,7, 0,1-0,6, 0,2-0,9, 0,2-0,8, 0,2-0,7, 0,2-0,6, 0,3-0,9, 0,3-0,8, 0,3-0,7 или 0,3-0,6. В некоторых вариантах реализации нагрузка по твердому веществу может составлять примерно 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8 или 0,9.
Еще один параметр, который можно использовать для регулирования кинетики высвобождения, представляет собой массовое процентное содержание биологического вещества в твердофазной композиции. Твердофазная композиция, описанная в настоящем документе, композиционно отличается от обезвоженного гидрогеля согласно настоящему изобретению. Обезвоженный гидрогель получают поперечным сшиванием первого предшественника и второго предшественника вокруг твердофазной композиции. Массовое процентное содержание биологического вещества в твердофазной композиции также упомянуто в данном документе как содержание белка. Обнаружено, что чем больше содержание белка, тем выше скорость высвобождения. Кроме того, содержание белка также может влиять на форму профиля высвобождения, изменяя точку перегиба и скорость высвобождения до точки перегиба. Содержание белка в микронизированных частицах может определять эффективную концентрацию белка в микроокружении при растворении частиц в матрице. Движущей силой диффузии в ПЭГ гидрогеле являются градиенты указанных концентраций в микроокружении в объеме матрицы. Так, для твердофазных композиций с высоким содержанием белка локальные концентрации при растворении будут выше, чем для композиций с низким содержанием белка, что создает увеличенную движущую силу для диффузии. Данное явление наблюдают по корреляции между скоростью высвобождения в режиме, контролируемом диффузией, до точки перегиба и содержанием белка. Не ограничиваясь теорией, обратная корреляция между точкой перегиба и содержанием белка может быть объяснена сокращением временных рамок, в которых увеличивается скорость диффузии, зависящая от концентрации, и лимитирующей скорость стадией вы
- 11 046077 свобождения становится растворение. Например, на фиг. 4 показано влияние содержания белка на скорость и профиль высвобождения.
Предложенная твердофазная композиция содержит биологическое вещество и одно или более вспомогательных веществ. Твердофазная композиция может быть получена такими способами, как осаждение, кристаллизация, лиофилизация, распылительная сушка, измельчение, микросборка, распылительная сублимационная сушка, обратимое осаждение, сушка сверхкритической жидкости и электрораспыление. Лиофилизированные, высушенные распылением или иным образом обработанные белки часто составляют в композицию с сахарами, такими как трегалоза или сахароза, для стабилизации белка, или используют другие процессы для подготовки белков. Допускается, что указанные сахара могут сохраняться в указанной частице в процессе образования гидрогеля. Содержание белка может составлять от 10 до 95% по массе, например 10-90%, 10-80%, 10-70%, 10-60%, 20-90%, 20-80%, 20-70%, 30-90%, 30-80% или 30-70% по массе. В некоторых вариантах реализации содержание белка может составлять примерно 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80% или 90% по массе.
Твердофазная композиция может содержать частицы, имеющие средний диаметр не более 20 мкм. В некоторых вариантах реализации твердофазная композиция может содержать частицы, имеющие средний диаметр от примерно 10 нм до 20 мкм. Например, частицы могут иметь средний диаметр от примерно 10 нм до 15 мкм, от 10 нм до 10 мкм, от 50 нм до 20 мкм, от 50 нм до 15 мкм, от 50 нм до 10 мкм, от 100 нм до 15 мкм, от 100 нм до 10 мкм, от 200 нм до 10 мкм, от 400 нм до 10 мкм, от 600 нм до 10 мкм, от 1 мкм до 10 мкм, от 2 мкм до 10 мкм, от 100 нм до 1 мкм или от 200 нм до 800 нм.
Еще один параметр, который можно использовать для регулирования кинетики высвобождения, представляет собой отношение площади поверхности к объему гидрогеля. Обнаружено, что чем больше отношение площади поверхности к объему, тем выше скорость высвобождения. Например, на фиг. 6 показано различие скорости высвобождения для двух различных форм (пластинки и микрочастицы). Указанное отношение можно менять посредством изменения фактора формы гидрогеля. Иллюстративные факторы формы включают, но не ограничиваются ими, пластинки, микрочешуйки, микрочастицы и порошок. Способы измерения площади поверхности материала известны в данной области техники, включая модель Брунауэра-Эмметта-Теллера (БЭТ). Отношение площади поверхности к объему может составлять примерно 1-150 мм-1, например, примерно 2-100 мм-1, примерно 5-100 мм-1 или примерно 10-75 мм-1.
Если заранее задан один из указанных восьми параметров, можно изменять по меньшей мере один из оставшихся семи параметров для достижения требуемого профиля высвобождения. Например, если заранее задано массовое отношение биологического вещества и вспомогательного вещества к гидрогелю, можно изменять по меньшей мере один из следующих параметров: (а) молярное отношение нуклеофильной группы и электрофильной группы; (b) количество нуклеофильных групп в первом предшественнике; (с) количество электрофильных групп во втором предшественнике; (d) молекулярная масса первого предшественника; (е) молекулярная масса второго предшественника; (f) массовое процентное содержание биологического вещества в твердофазной композиции; и (g) отношение площади поверхности к объему гидрогеля.
В некоторых вариантах реализации, если заранее заданы два из указанных восьми параметров, можно изменять по меньшей мере один из оставшихся шести параметров для достижения требуемого профиля высвобождения.
В некоторых вариантах реализации, если заранее заданы три из указанных восьми параметров, можно изменять остальные пять параметров для достижения требуемого профиля высвобождения.
В некоторых вариантах реализации, если заранее заданы четыре из указанных восьми параметров, можно изменять по меньшей мере один из оставшихся четырех параметров для достижения требуемого профиля высвобождения.
В некоторых вариантах реализации, если заранее заданы пять из указанных восьми параметров, можно изменять по меньшей мере один из оставшихся трех параметров для достижения требуемого профиля высвобождения.
В некоторых вариантах реализации, если заранее заданы шесть из указанных восьми параметров, можно изменять по меньшей мере один из оставшихся двух параметров для достижения требуемого профиля высвобождения.
В некоторых вариантах реализации, если заранее заданы семь из указанных восьми параметров, можно изменять оставшийся параметр для достижения требуемого профиля высвобождения.
Для определения одного или более из указанных параметров можно использовать прогностическую модель. В некоторых вариантах реализации после определения требуемого периода высвобождения и молекулярных масс первого и второго предшественников, прогностическая модель может определять молярное отношение, которое обеспечит требуемый период высвобождения.
Требуемый профиль высвобождения может зависеть от различных факторов, включая, но не ограничиваясь ими, используемое биологическое вещество, заболевание или состояние, подлежащее лечению, и способ введения. В некоторых вариантах реализации требуемый профиль высвобождения включает период высвобождения, составляющий от примерно одной недели до шести месяцев, в течение ко
- 12 046077 торого происходит высвобождение по меньшей мере 90% биологического вещества, например, от примерно двух месяцев до шести месяцев или от примерно одной недели до двух месяцев. Для офтальмологического применения требуемый профиль высвобождения может включать контролируемое высвобождение на протяжении примерно 14 дней. В некоторых вариантах реализации требуемый профиль высвобождения демонстрирует почти линейное высвобождение в течение примерно от 1 недели до 6 месяцев. В некоторых вариантах реализации требуемый профиль высвобождения демонстрирует почти линейное высвобождение в течение по меньшей мере одной недели. В некоторых вариантах реализации требуемый профиль высвобождения демонстрирует почти линейное высвобождение в течение по меньшей мере двух недель. В некоторых вариантах реализации требуемый профиль высвобождения демонстрирует почти линейное высвобождение в течение по меньшей мере одного месяца. В некоторых вариантах реализации требуемый профиль высвобождения демонстрирует почти линейное высвобождение в течение по меньшей мере двух месяцев. В некоторых вариантах реализации требуемый профиль высвобождения демонстрирует почти линейное высвобождение в течение по меньшей мере шести месяцев.
Требуемый профиль высвобождения может включать участок отсроченного высвобождения, сигмоидальную форму, линейный участок, нелинейный участок, логарифмический участок, экспоненциальный участок или их комбинацию. В некоторых вариантах реализации требуемый профиль высвобождения может представлять собой сигмоидальный профиль высвобождения с увеличенной задержкой с минимальным высвобождением или без высвобождения, с последующим устойчивым высвобождением до истощения. Такой профиль высвобождения может быть желательным в комбинации с жидкой насыщающей дозой, и его можно регулировать для обеспечения начала устойчивого высвобождения после выведения из организма первоначальной насыщающей дозы до уровня ниже эффективного значения. Другой требуемый профиль высвобождения может быть достигнут при одновременном введении двух или более гидрогелей с подобранными сигмоидальными профилями для достижения импульсного профиля высвобождения. Другой требуемый профиль высвобождения может быть достигнут при одновременном введении двух или более гидрогелей с различными профилями высвобождения, причем один имеет быстрое высвобождение (например, почти линейное, логарифмическое или экспоненциальное), а другой более медленное/отсроченное (сигмоидальное) высвобождение.
Получение гидрогеля
В присутствии безводного и гидрофобного растворителя, гидрогель может быть получен поперечным сшиванием первого предшественника и второго предшественника при определенном молярном отношении вокруг твердофазной композиции, содержащей биологическое вещество. В некоторых вариантах реализации указанный безводный и гидрофобный растворитель может представлять собой метиленхлорид, этилацетат, диметилкарбонат, хлороформ или их комбинацию.
Некоторые предшественники приводят во взаимодействие с помощью инициаторов. Группаинициатор представляет собой химическую группу, способную инициировать реакцию свободнорадикальной полимеризации. Например, она может присутствовать как отдельный компонент или как боковая группа в предшественнике. Группы-инициаторы включают термические инициаторы, фотоактивируемые инициаторы и окислительно-восстановительные (редокс) системы. Инициаторы, фотоактивируемые длинноволновым УФ и видимым излучением, включают, например, этилэозиновые группы, 2,2диметокси-2-фенилацетофеноновые группы, другие производные ацетофенона, тиоксантоновые группы, бензофеноновые группы и камфорхиноновые группы. Примеры термореактивных инициаторов включают группы 4,4'-азобис(4-цианопентановой кислоты) и аналоги бензоилпероксидных групп. Для инициации реакций свободнорадикального поперечного сшивания при температуре тела с получением гидрогелевых покрытий с вышеупомянутыми мономерами можно использовать некоторые доступные в продаже низкотемпературные свободнорадикальные инициаторы, такие как V-044 производства компании Wako Chemicals USA, Inc., Ричмонд, штат Вирджиния.
В качестве окислителя или восстановителя в инициирующих редокс-системах можно использовать ионы металлов. Например, для инициации полимеризации или в составе полимеризационной системы можно использовать ионы железа (II) в комбинации с пероксидом или гидропероксидом. В таком случае ионы железа (II) служат как восстановитель. Альтернативно, ионы металлов могут служить в качестве окислителя. Например, ион церия (IV) (валентное состояние церия 4+) взаимодействует с различными органическими группами, включая карбоновые кислоты и уретаны, оттягивая электрон к иону металла с образованием радикала-инициатора у органической группы. В такой системе ион металла действует как окислитель. Потенциально подходящими ионами металлов для любой роли являются любые ионы переходных металлов, лантаноиды и актиноиды, которые имеют по меньшей мере две легкодоступные степени окисления. Особенно подходящие ионы металлов имеют по меньшей мере два состояния, которые отличаются только на единицу заряда. Из них чаще всего используют железо (Ш)/железо (II); медь (П)/медь (I); церий (^/церий (III), кобальт (Ш)/кобальт (II); ванадат V/ванадат IV; перманганат; и марганец (Ш)/марганец (II). Можно использовать пероксидсодержащие соединения, такие как пероксиды и гидропероксиды, включая пероксид водорода, трет-бутилгидропероксид, трет-бутилпероксид, бензоилпероксид, кумилпероксид.
Примером инициирующей системы являются комбинация пероксидного соединения в одном рас
- 13 046077 творе и реакционноспособного иона, такого как ион переходного металла, в другом. В таком случае нет необходимости во внешних инициаторах полимеризации, и полимеризация протекает самопроизвольно и без применения внешней энергии или использования внешнего источника энергии, когда две комплементарные реакционноспособные функциональные группы, содержащие указанные фрагменты, взаимодействуют в месте их применения.
В гидрогеле можно использовать визуализирующий агент в форме порошка; он отражает или излучает свет с длиной волны, пригодной для обнаружения человеческим глазом, поэтому потребитель, использующий гидрогель, может наблюдать объект, если он содержит эффективное количество такого агента. Агенты, для визуализации которых необходим какой-либо прибор, упомянуты в данном контексте как визуализирующие агенты, и их примеры включают радионепроницаемые контрастные агенты и ультразвуковые контрастные агенты.
Некоторые биосовместимые визуализирующие агенты представляют собой FD&C СИНИЙ 1, FD&C СИНИЙ 2 и метиленовый синий. Указанные агенты предпочтительно присутствуют в готовой смеси реакционноспособных частиц электрофильно-нуклеофильных предшественников в концентрации более 0,05 мг/мл и предпочтительно в концентрации от по меньшей мере 0,1 до примерно 12 мг/мл и более предпочтительно от 0,1 до 4,0 мг/мл, хотя потенциально можно использовать более высокие концентрации, вплоть до предела растворимости визуализирующего агента. Визуализирующие агенты могут быть ковалентно связаны с молекулярной сетчатой структурой гидрогеля, в результате чего сохраняется способность к визуализации после использования пациентом до гидролиза или растворения гидрогеля.
Визуализирующие агенты могут быть выбраны из любых различных нетоксичных окрашенных веществ, подходящих для применения в медицинских устройствах, пригодных для имплантации, таких как красители FD&C СИНИЕ 3 и 6, эозин, метиленовый синий, индоцианиновый зеленый или цветные красители, обычно встречающиеся в синтетических хирургических шовных материалах. Для внедрения визуализирующего агента в молекулярную сетчатую структуру гидрогеля можно использовать реакционноспособные агенты визуализации, такие как NHS-флуоресцеин. Визуализирующий агент может присутствовать с любыми реакционноспособными частицами предшественника, например, со сшивающим агентом или с раствором функционального полимера. Предпочтительное окрашенное вещество может образовывать или не образовывать химическую связь с гидрогелем. Визуализирующий агент можно использовать в небольшом количестве, например, в концентрации 1 мас./об.%, более предпочтительно менее 0,01 мас./об.% и наиболее предпочтительно менее 0,001 мас./об.%; специалистам в данной области техники понятно, что предусмотрены все диапазоны и значения в пределах диапазонов, указанных в явном виде. Указанный агент отмечает положение частицы и является показателем ее наличия и скорости растворения.
Обезвоженный гидрогель может быть получен из поперечно-сшитого гидрогеля, так что при гидратации в физиологическом растворе образуется гидрогель, который способен разлагаться в воде, что можно определить по снижению механической прочности гидрогеля и, в конечном итоге, рассеиванию in vitro в избытке воды вследствие гидролитического разложения групп, расщепляющихся в воде. Такое испытание является прогностическим для гидролитического растворения in vivo, процесса, который противоположен клеточному или протеасомному расщеплению. Однако важно, что полиангидриды или другие обычно используемые разлагаемые материалы, которые расщепляются с образованием кислотных компонентов, обычно вызывают воспаление тканей. Однако гидрогели могут исключать присутствие таких материалов и могут не содержать полиангидриды, ангидридные связи или предшественники, которые расщепляются на кислоты или двухосновные кислоты.
Например, могут быть использованы такие электрофильные группы, как Nгидроксисукцинимидилглутаратная, N-гидроксисукцинимидилсукцинатная, N-гидроксисукцинимидилкарбонатная, N-гидроксисукцинимидиладипинатная или N-гидроксисукцинимидилазелаинатная, и они содержат сложноэфирные связи, которые являются гидролитически неустойчивыми. Также можно использовать более линейные гидрофобные связи, такие как пимелитатные, суберинатные, азелаинатные или себацинатные связи, и указанные связи менее склонны к расщеплению, чем сукцинатные, глутаратные или адипинатные связи. Также можно использовать разветвленные, циклические или другие гидрофобные связи. С указанными группами могут быть получены полиэтиленгликоли и другие предшественники. Разложение поперечно-сшитого гидрогеля может протекать вследствие водного гидролиза биоразлагаемого сегмента при использовании материалов, разлагающихся в воде. Также могут быть использованы полимеры, содержащие сложноэфирные связи, для обеспечения требуемой скорости разложения, при этом группы добавляют или удаляют вблизи сложноэфирных групп для увеличения или снижения скорости разложения. Таким образом, с использованием разлагаемого сегмента может быть получен гидрогель с требуемым профилем разложения, от нескольких дней до нескольких месяцев. Например, при использовании в качестве биоразлагаемого сегмента полигликолята, может быть получен поперечносшитый полимер, разлагающийся в течение от примерно 1 до примерно 30 дней, в зависимости от плотности поперечного сшивания сетчатой структуры. Таким же образом, может быть получена поперечносшитая сетчатая структура на основе поликапролактона, разлагающаяся в течение от примерно 1 до примерно 8 месяцев. Время разложения обычно варьируется в соответствии с типом использованного разла
- 14 046077 гаемого сегмента, в следующем порядке: полигликолят<полилактат<политриметиленкарбонат<поликапролактон. Таким образом, с использованием разлагаемого сегмента может быть получен гидрогель с требуемым профилем разложения от нескольких дней до нескольких месяцев.
Биоразлагаемая связь в гидрогеле и/или предшественнике может быть разлагаемой под действием воды или разлагаемой под действием фермента. Иллюстративные биоразлагаемые связи, разлагаемые под действием воды, включают полимеры, сополимеры и олигомеры гликолида, dl-лактида, l-лактида, диоксанона, сложных эфиров, карбонатов и триметиленкарбоната. Иллюстративные ферментативно биоразлагаемые связи включают пептидные связи, расщепляемые металлопротеиназами и коллагеназами. Примеры биоразлагаемых связей включают полимеры и сополимеры поли(гидроксикислот), поли(ортокарбонатов), поли(ангидридов), поли(лактонов), поли(аминокислот), поли(карбонатов) и поли(фосфонатов).
Если необходимо, чтобы биосовместимая поперечно-сшитая матрица была биоразлагаемой или абсорбируемой, можно использовать один или более предшественников, содержащих биоразлагаемые связи, находящиеся между функциональными группами. Биоразлагаемая связь необязательно также может служить в качестве водорастворимого ядра одного или более предшественников, используемых для получения матрицы. Для каждого подхода биоразлагаемые связи могут быть выбраны так, чтобы полученный биоразлагаемый биосовместимый поперечно-сшитый полимер разлагался или абсорбировался в течение требуемого периода времени.
Материалы матрицы могут быть выбраны так, чтобы продукты разложения абсорбировались в систему кровообращения и по существу выводились из организма посредством почечной фильтрации. Материалы матрицы могут представлять собой гидрогели в физиологическом растворе. Один из способов заключается в выборе предшественников, которые не расщепляются в организме, со связями между предшественниками, которые разлагаются с образованием самих предшественников или предшественников с небольшими изменениями, обусловленными процессом ковалентного поперечного сшивания. Такой подход противоположен выбору материалов биологической матрицы, которые разрушаются вследствие ферментативных процессов, и/или материалов, расщепляемых макрофагами, или материалов, которые приводят к образованию побочных продуктов, которые эффективно не растворяются в воде. Материалы, которые выводятся из организма посредством почечной фильтрации, могут содержать метку и могут быть обнаружены в моче известными технологиями. Несмотря на то, что может существовать по меньшей мере один теоретический механизм потери некоторых из указанных материалов в других системах организма, нормальным является выведение материала из организма через почки. Таким образом, термин по существу выведенный относится к материалам, выведение которых обычно происходит через почки.
Применение
В некоторых вариантах реализации материал гидрогеля может быть введен в организм пациента, например, в ткань или орган, в том числе интраокулярно, интравитреально, надхороидально, субконъюнктивально, местно, подкожно, внутримышечно, интраперитонеально, в возможное пространство внутри организма или в естественную полость или просвет. Указанный материал обеспечивает депо для высвобождения терапевтического агента (например, биологического вещества) с течением времени. Так, варианты реализации включают объемы для введения от примерно 0,05 до примерно 500 мл (которые относятся к общему объему в случае доставки группы частиц); специалистам в данной области техники понятно, что предусмотрены все диапазоны и значения в пределах диапазонов, указанных в явном виде, например, от 1 до 10 мл или от 5 до 50 мл. Например, интраперитонеальная или внутримышечная инъекция представляет собой подходящую область для контролируемого пролонгированного высвобождения агентов в течение нескольких часов, дней или недель.
Материалы, описанные в настоящем документе, можно использовать для доставки лекарственных соединений или других терапевтических агентов (например, визуализирующих агентов или маркеров). Одним из способов применения является введение в требуемое место смеси частиц гидрогеля и других материалов (например, терапевтического агента, буфера, ускорителя, инициатора) через иглу, канюлю, катетер или полую трубку. Смесь может быть доставлена, например, с помощью шприца с ручным управлением или шприца с механическим управлением, например, шприцевого насоса. Альтернативно, можно использовать двойной шприц или шприц с несколькими цилиндрами, или многоканальную систему для смешивания частиц гидрогеля в заданном месте или вблизи него с гидратирующей жидкостью и/или другими агентами.
Обезвоженные гидрогели могут быть обеспечены в требуемом месте в текучей форме, например, в форме сыпучих частиц. Гидрогели могут быть суспендированы в жидкости и введены в требуемое место. Частицы гидрогеля могут быть получены так, что они имеют максимальный диаметр для ручного выдавливания из шприца через катетер диаметром от 3 до 5 по Французской шкале катетеров, или через иглу от 10 до 30 калибра. Специалистам в данной области техники понятно, что предусмотрены все диапазоны и значения в пределах диапазонов, указанных в явном виде, например, от 25 до 30 калибра. Использование тонких игл особенно преимущественно для глаз, которые являются чувствительным органом.
- 15 046077
Введение в другие органы также является преимущественным, например, для контролирования кровотечения или другого повреждения. Частицы могут быть получены посредством создания гидрогеля с последующим разрушением его на более мелкие фрагменты. Гидрогель может быть, например, измельчен в шаровой мельнице или с помощью ступки и пестика, или нарублен или нарезан ножом или проволокой. Или гидрогель может быть измельчен в блендере или аналогичном устройстве. Г идрогель также можно продавливать через сито или получать отливку на шаблонной форме с требуемым размером и формой. Гидрогель может содержать частицы, нагруженные терапевтическим агентом. Некоторые или все частицы гидрогеля могут содержать частицы, нагруженные терапевтическим агентом. В некоторых вариантах реализации первая группа частиц, нагруженных терапевтическим агентом, которые нагружены первым терапевтическим агентом, внедрена в первую группу частиц гидрогеля, а вторая группа частиц, нагруженных терапевтическим агентом, которые нагружены вторым терапевтическим агентом, внедрена во вторую группу частиц гидрогеля. Таким образом, из одного имплантата может высвобождаться множество терапевтических агентов. Варианты реализации указанных частиц включают частицы с определенной формой, такой как сфера, стержень или диск.
Варианты реализации включают введение множества частиц гидрогеля. Частицы гидрогеля могут содержать терапевтический агент. Указанные частицы могут быть получены с размером, подходящим для ручного выдавливания через иглу 25 калибра или менее. Давление, необходимое для продавливания частиц через иглу, может быть обеспечено вручную.
Вместо доставки частиц можно использовать предварительное получение геля в виде формованного изделия, с последующим введением полученного материала в организм. Например, гидрогели могут быть получены в форме сфер, стержней, цилиндров или в других формах. Варианты реализации включают твердые стержни гидрогелей для подкожной имплантации и доставки одного или более терапевтических агентов.
Гидрогели, предложенные в настоящем документе, можно использовать для наращивания ткани. Хорошо известно применение коллагена для наращивания кожи. Например, гидрогели можно использовать для кожного филлера или для наращивания ткани. Варианты реализации включают инъекцию или иное введение множества частиц в ткань или формирование гидрогеля in situ. Предложенный материал можно инъецировать или иным образом вводить в требуемое место.
Гидрогели, описанные в настоящем документе, можно использовать для разделения тканей для снижения дозы радиоактивного излучения, которую получает одна из этих тканей. Как описано в патенте США № 7744913, содержание которого включено в настоящий документ посредством ссылки во всех отношениях, причем в случае противоречия настоящее описание является определяющим, в организм пациента можно вводить материалы-разделители (спейсеры). Некоторые варианты реализации представляют собой способ, включающий введение спейсера в положение между положением первой ткани и положением второй ткани для увеличения расстояния между положением первой ткани и положением второй ткани. Кроме того, может присутствовать стадия введения дозы радиоактивного излучения в по меньшей мере положение первой ткани или положение второй ткани. Например, способ заключается в доставке пациенту терапевтической дозы излучения, включающей введение биосовместимого, биоразлагаемого гидрогеля в форме частиц, например, группы частиц, необязательно с радионепроницаемыми компонентами, между положением первой ткани и положением второй ткани для увеличения расстояния между положением первой ткани и положением второй ткани, и обработку положения второй ткани терапевтической дозой излучения, так что присутствие устройства-наполнителя обусловливает получение меньшей дозы радиоактивности в положении первой ткани, по сравнению с дозой радиоактивности, которую получает положение первой ткани без такого спейсера. Спейсер может быть введен в форме обезвоженного гидрогеля, который образует гидрогель в организме пациента, который выводится в результате биоразложения гидрогеля-спейсера в организме пациента. Примером является случай, когда положение первой ткани связано с прямой кишкой, и положение второй ткани связано с предстательной железой. Степень снижения облучения может варьироваться. Варианты реализации включают по меньшей мере от примерно 10 до примерно 90%; специалистам в данной области техники понятно, что предусмотрены все диапазоны и значения в пределах диапазонов, указанных в явном виде, например, по меньшей мере примерно 50%. Альтернативно, облучение может быть направлено на третью ткань, так что первая ткань или вторая ткань получает меньшее количество облучения благодаря ее отделению от другой ткани(ей). Первая ткань и вторая ткань могут быть смежными друг к другу в организме, или могут быть отделены друг от друга другими тканями. Объем спейсера для разделения тканей зависит от конфигурации тканей, подлежащих обработке, и также от тканей, подлежащих разделению друг от друга. Во многих случаях пригодным является объем примерно 20 кубических сантиметров (см3 или мл). В других вариантах реализации может потребоваться лишь примерно 1 см3. Другие объемы входят в диапазон примерно 5-1000 см3; специалистам в данной области техники понятно, что предусмотрены все диапазоны и значения в пределах диапазонов, указанных в явном виде, например 10-30 см3. В некоторых вариантах реализации спейсеры вводят в двух дозах в разное время, чтобы обеспечить возможность растяжения тканей и аккомодации спейсера, и, следовательно, вмещения большего объема спейсера, чем это возможно в ином случае. Ткани, подлежащие разделению с помощью спейсера, включают, например, по
- 16 046077 меньшей мере одну из прямой кишки, предстательной железы и молочной железы, или их части. Например, первая часть молочной железы может быть отделена от второй части.
Детали настоящего изобретения изложены далее в представленном ниже сопроводительном описании. Несмотря на то, что при практическом осуществлении или испытании настоящего изобретения могут быть использованы такие же способы и материалы, как описаны в настоящем документе, или их эквиваленты, далее будут описаны иллюстративные способы и материалы. Другие признаки, объекты и преимущества настоящего изобретения станут понятны из описания и формулы изобретения. В описании и прилагаемой формуле изобретения формы единственного числа включают также формы множественного числа, если из контекста очевидно не следует иное. Если не указано иное, все технические и научные термины, используемые в настоящем документе, имеют то же значение, которое обычно подразумевается специалистом в области, к которой относится данное изобретение. Все патенты и публикации, упомянутые в данном описании, включены в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.
Определения
Все определения, описанные и использованные в настоящем документе, следует понимать как приоритетные по сравнению со словарными определениями, определениями в документах, включенных посредством ссылки, и/или обычными значениями описанных терминов.
При использовании в данном описании и в формуле изобретения, выражение по меньшей мере один в отношении списка одного или более элементов следует понимать как означающее по меньшей мере один элемент, выбранный из любого одного или более элементов в данном списке элементов, но не обязательно включая по меньшей мере один из всех и каждого элементов, специально перечисленных в данном списке элементов, и не исключая любые комбинации элементов в данном списке элементов. Данное определение также допускает возможность того, что могут необязательно присутствовать элементы, отличные от элементов, специально указанных в списке элементов, к которому относится выражение по меньшей мере один, независимо от того, связаны ли они или не связаны с этими конкретно указанными элементами. Так, в качестве неограничивающего примера, по меньшей мере один из А и В (или эквивалентно по меньшей мере один из А или В, или эквивалентно по меньшей мере один из А и/или В) может относиться, в одном варианте реализации, к по меньшей мере одному, необязательно включая более одного, А при отсутствии В (и необязательно включая элементы, отличные от В); в другом варианте реализации к по меньшей мере одному, необязательно включая более одного, В при отсутствии А (и необязательно включая элементы, отличные от А); в другом варианте реализации к по меньшей мере одному, необязательно включая более одного А и к по меньшей мере одному, необязательно включая более одного В (и необязательно включая другие элементы); и т.д.
В формуле изобретения, а также в приведенном выше описании все переходные выражения, такие как содержащий, включающий, несущий, имеющий, содержащий, подразумевающий, удерживающий, состоящий из и т.п. следует понимать как открытые, т.е. обозначающие включая, но не ограничиваясь ими. Только переходные выражения состоящий из и состоящий по существу из являются закрытыми или полузакрытыми переходными выражениями, соответственно, как указано в Руководстве по проведению патентной экспертизы Патентного ведомства США, раздел 2111.03.
В данном контексте термины профиль высвобождения и кинетика высвобождения использованы взаимозаменяемо для обозначения характера высвобождения биологического вещества из гидрогеля в физиологических условиях в зависимости от времени. Профиль высвобождения может быть охарактеризован периодом высвобождения и одной или более скоростями высвобождения в течение периода высвобождения. Профиль высвобождения можно визуализировать с помощью диаграммы, содержащей время по оси X и меру биологического высвобождения по оси Y (например, процент, совокупную массу высвобожденного биологического вещества или отношение совокупной массы высвобожденного биологического вещества к общей массе гидрогеля).
В данном контексте термин почти линейное высвобождение относится к скорости высвобождения, пропорциональной tn, где t представляет собой время, и n находится в диапазоне 0,5-1. Специалистам в данной области техники понятно, что предусмотрены все диапазоны и значения в пределах диапазонов, указанных в явном виде, например, от 0,5 до 0,95, от 0,5 до 0,9, от 0,5 до 0,85, от 0,6 до 0,95, от 0,6 до 0,9, от 0,6 до 0,85, от 0,6 до 0,8, от 0,7 до 0,95, от 0,7 до 0,9, от 0,7 до 0,85 или от 0,7 до 0,8. В некоторых вариантах реализации n равен 0,5. В некоторых вариантах реализации n равен 0,55. В некоторых вариантах реализации n равен 0,6. В некоторых вариантах реализации n равен 0,65. В некоторых вариантах реализации n равен 0,7. В некоторых вариантах реализации n равен 0,75. В некоторых вариантах реализации n равен 0,8. В некоторых вариантах реализации n равен 0,85. В некоторых вариантах реализации n равен 0,9. В некоторых вариантах реализации n равен 0,95. В некоторых вариантах реализации n равен 1.
Термин примерно относится к диапазону значений, которые могут быть на 15%, 10%, 8%, 5%, 3%, 2%, 1% или 0,5% больше или меньше указанного значения. Например, примерно 10% может составлять от 8,5% до 11,5%. В одном варианте реализации термин примерно относится к диапазону значений, которые на 5% больше или меньше указанного значения. В другом варианте реализации термин примерно относится к диапазону значений, которые на 2% больше или меньше указанного значения. В другом варианте реализации термин примерно относится к диапазону значений, которые на 1% больше
- 17 046077 или меньше указанного значения.
Термины в единственном числе, использованные в данном описании, относятся к одному или более (т.е. к по меньшей мере одному) грамматическому объекту описания. Например, элемент означает один элемент или более одного элемента.
Термин и/или использован в данном описании для обозначения либо и, либо или, если не указано иное.
Формулу изобретения не следует считать ограниченной описанным порядком или элементами, если это не указано. Следует понимать, что различные изменения формы и деталей могут быть сделаны специалистом в данной области техники без отступления от сущности и объема прилагаемой формулы изобретения. Заявлены все варианты реализации, которые входят в сущность и объем следующей формулы изобретения и ее эквивалентов.
Примеры
Настоящее изобретение дополнительно проиллюстрировано следующими примерами и примерами синтеза, которые не следует толковать как ограничивающие объем или сущность настоящего изобретения конкретными способами, описанными в данном документе. Следует понимать, что приведенные примеры представлены для иллюстрации некоторых вариантов реализации, и что они не подразумевают никакого ограничения объема данного изобретения. Кроме того, следует понимать, что можно прибегнуть к различным другим вариантам реализации, модификациям и эквивалентам, которые сами могут быть предусмотрены специалистами в данной области техники без отступления от сущности данного изобретения и/или объема прилагаемой формулы изобретения.
Пример 1.
В настоящем документе описаны иллюстративные примеры того, как указанные параметры по отдельности, а также в комбинации влияют на кинетику высвобождения, и как их можно использовать для достижения конкретного профиля требуемого продукта. В качестве модельных моноклональных антител использовали mAb IgG1 и mAb IgG4 для большинства результатов, представленных в данном отчете, причем набор данных также включает биспецифическое mAb и белок Trap. В целом, результаты, представленные в настоящем документе, могут быть распространены на другие моноклональные антитела (mAb) или белки, подобные по размеру тем mAb, которые использованы в настоящем документе.
Г идрогелевую систему доставки белка получали посредством взаимодействия двух разветвленных ПЭГ реагентов с комплементарными реакционноспособными концевыми группами в присутствии высушенного распылением белка, суспендированного в органическом растворителе. При взаимодействии ПЭГ реагенты образуют поперечно-сшитую сетчатую структуру, в которую включен высушенный распылением белок, остающийся в твердом состоянии. Затем удаляли растворитель из полученной полимерной матрицы, нагруженной mAb, с получением твердого обезвоженного лекарственного продукта в форме гидрогеля с нагрузкой mAb, называемого mAb-X-ПЭГ. Органический растворитель выбирали по совместимости с высушенным распылением белком, который должен быть нерастворим в указанном растворителе и стабильным, а также по технологическим соображениям. Во всех экспериментах, представленных в настоящем документе, в качестве растворителя для реакции использовали дихлорметан (ДХМ), и его выбирали благодаря его совместимости с выбранными белками, а также летучести, обеспечивающей простую сушку матрицы mAb-X-ПЭГ при комнатной температуре под вакуумом. Матрица mAb-X-ПЭГ может быть получена в форме пластинок или отлита в виде пленки или в форму; после высушивания твердую матрицу можно дополнительно нарезать в виде определенной формы и/или частиц с определенной геометрией.
При гидратации лекарственного продукта mAb-X-ПЭГ происходит набухание матрицы, представляющей собой гидрогель. При гидратации часть полезной нагрузки, высушенного распылением mAb, растворяется и диффундирует из матрицы. На указанной первоначальной фазе высвобождение белка из матрицы основано на диффузии и зависит от квадратного корня из времени. Остальная часть белка, на который действует высокая концентрация ПЭГ в локальном микроокружении в полимерной матрице, остается в твердом состоянии до прогрессирования растворения гидрогеля до того момента, когда концентрация ПЭГ в локальном микроокружении падает до значения, обеспечивающего возможность растворения белка. Таким образом, в гидратированной среде с течением времени происходит разрушение поперечных связей в ПЭГ матрице вследствие гидролиза, что приводит к растворению белка и последующей диффузии из полимерной матрицы. На данной фазе высвобождения растворение матрицы является лимитирующей скорость стадией, и высвобождение белка экспоненциально зависит от времени. Наконец, при разложении матрицы до точки, где уже нет оставшегося твердого белка, высвобождение остального белка в растворе в матрице снова начинает зависеть от диффузии через оставшуюся матрицу. Указанные фазы высвобождения белка из матрицы обусловливают характерную сигмоидальную форму профиля высвобождения (фиг. 1).
На фазе I на фиг. 1 при гидратации происходит солюбилизация части введенного белка, находящегося на поверхности или в областях с низкой плотностью ПЭГ. Частицы белка на поверхности или вблизи нее мгновенно высвобождаются, обеспечивая взрывное высвобождение. Об этом можно судить по увеличению взрывного высвобождения, коррелирующего с увеличением отношения площади поверхно
- 18 046077 сти к объему (массе). Белок, растворенный при гидратации, предположительно в областях с низкой плотностью ПЭГ, но не на поверхности, доступен для высвобождения на фазе диффузии. Об этом можно судить по увеличению количества белка, высвобожденного во время фазы диффузии, при увеличении молярного отношения NH:NHS. He ограничиваясь теорией, при увеличении молярного отношения образуется меньше поперечных связей, и области с плотностью ПЭГ, достаточно низкой для обеспечения возможности растворения частиц белка, становятся преобладающими. На данной фазе после диффузии следует фиковская диффузия, движущей силой которой является концентрация солюбилизированного белка, но она замедляется пористой сетчатой структурой, обусловленной поперечным сшиванием ПЭГ, и, следовательно, скорость высвобождения на данной фазе диффузии может зависеть от степени и структуры поперечного сшивания ПЭГ.
На фазе II на фиг. 1 начинается фаза растворения, когда расщепление поперечных связей ПЭГ достигает той степени, при которой она становится лимитирующей скорость стадией высвобождения белка из матрицы. Не ограничиваясь теорией, расщепление поперечных связей ПЭГ является процессом первого порядка, и при его протекании можно ожидать снижение плотности ПЭГ в матрице, обеспечивающее возможность солюбилизации частиц белка, а также увеличение скорости диффузии белка через матрицу ПЭГ, поскольку происходит раскрытие пористой сетчатой структуры. Точка на профиле высвобождения, где наблюдается контролируемое растворением высвобождение, находится в том месте, где общая скорость диффузии белка из матрицы больше, чем скорость эффективного растворения поперечных связей. Форма профиля высвобождения на фазе растворения прямо коррелирует с процессом растворения первого порядка. Скорость высвобождения и продолжительность фазы растворения предположительно зависят от степени поперечного сшивания (молярного отношения NH:NHS), скорости расщепления и общего количества белка, оставшегося в матрице после начала данной фазы.
На фазе III на фиг. 1 происходит фаза истощения, когда лимитирующей скорость снова становится фиковская диффузия. На данной фазе весь белок предположительно растворен в матрице, и движущая сила диффузии для высвобождения снижается, поскольку происходит истощение оставшегося белка в матрице. Об этом свидетельствует характерная форма (линейная в зависимости от квадратного корня из времени) профиля высвобождения непосредственно перед плато, означающим истощение. В зависимости от белковой нагрузки и кинетики и продолжительности высвобождения на фазе диффузия и растворения, указанная фаза может происходить задолго до полного растворения геля.
В табл. 1 перечислены параметры композиции, теоретически связанные с кинетикой высвобождения в гидрогелевой системе доставки лекарственного вещества, нагруженной белком. Указанные параметры разделены на три категории: факторы, основанные на выборе полимерных реагентов, факторы, связанные с высушенной распылением белковой композицией, и факторы, определенные при получении mAb-X-ПЭГ. Приведенный список учитывает только параметры, имеющие отношение к композиции, и не включает технологические параметры, такие как растворитель, концентрации реагентов, условия реакции и т.д. Для всех исследований, включенных в данный эксперимент, технологические параметры были постоянными.
Таблица 1. Параметры композиции mAb-X-ПЭГ
| Полимерные реагенты (ПЭГNH и ПЭГ-NHS) • Разветвленность (4 ответвления / 8 ответвлений) • Молекулярная масса • Концевая группа (регулирует скорость гидролиза поперечных | Высушенная распылением белковая композиция • Содержание белка • Размер/распределени е частиц • Строение молекулы • Свойства порошка | Получение и форма гидрогеля • Степень поперечного сшивания («молярное отношение NH:NHS») • Нагрузка по твердому веществу • Отношение площадь поверхности : объем (фактор формы) |
Обоснованием для концентрации усилий на использовании способа получения гидрогеля с белковой нагрузкой и высушенной распылением белковой композиции, а также для ограничения выбора полимерных реагентов (т.е. ММ и одинаковой химической структуры функциональной концевой группы) является упрощение, с точки зрения CMC (химии, производства и контроля, англ. chemistry, manufacturing, and control) и с нормативно-правовой точки зрения, сложности указанной платформы посредством ограничения количества ПЭГ реагентов до двух. Однако следует отметить, что подобное регулирование может быть достигнуто в данной системе посредством использования других характеристик полимеров (например, химической структуры концевой функциональной группы) для изменения диффузии белка в матрице и скорости растворения гидрогелевой матрицы.
Учет параметров высушенной распылением композиции при рассмотрении кинетики высвобождения является ключевым фактором для разработки платформы такой системы доставки. Несмотря на то, что можно использовать высушенную распылением композицию для достижения требуемой кинетики высвобождения, указанная композиция также может быть обусловлена стабильностью белка. Несмотря на то, что при введении в гидрогелевую матрицу молекулы могут иметь схожие характеристики в отношении кинетики высвобождения, известно, что стабильность белка специфична для конкретной молеку
- 19 046077 лы, и для различных белков может потребоваться изменение композиции, высушенной распылением, для сохранения стабильности в процессе изготовления или при хранении в форме промежуточной лекарственной субстанции или гидрогеля, нагруженного белком. Таким образом, в каждом случае важно понимать, как высушенные распылением композиции влияют на кинетику высвобождения. Это также верно для отношения площади поверхности к объему в качестве параметра производства гидрогеля. Несмотря на то, что в некоторых случаях можно использовать отношение площади поверхности к объему для достижения требуемой кинетики высвобождения, она также может быть продиктована или ограничена фактором формы, требуемым для введения (например, для обеспечения возможности введения через шприц или в форме имплантата).
Материалы и способы
Таблица 2. Высушенные распылением белковые композиции, реагенты и материалы, использованные при изготовлении гидрогеля, нагруженного белком, и в исследованиях in vitro высвобождения _____________________________(IVR, англ. in vitro release)_______________________
| Материал | Содержание белка в высушенном распылением порошке | |
| Белковые композиции, высушенные распылением | mAb IgGl | 80% мае./мае. |
| mAb IgGl | 90% мае./мае. | |
| mAb IgGl | 50% мае./мае. | |
| mAb IgG4 | 40% мае./мае. | |
| mAb IgG4 | 80% мае./мае. | |
| mAb IgG4 | 90% мае./мае. | |
| mAb IgG4 | 50% мае./мае. | |
| биспецифичес кое mAb | 80% мае./мае. | |
| Белок Trap | 70% мае./мае. | |
| ПЭГ реагенты | ПЭГ-NH | NH-ПЭГс 8 ответвлениями, ММ 14450 Да [гексаглицеринокта(аминопропил)полиоксиэтилен] |
| ПЭГ-NHS | NHS-ПЭГ с 8 ответвлениями, глутарил, ММ 45573 Да [гексаглицерин- окта(сукцинимидилоксиглутарил)полиокс иэтилен] | |
| Растворитель реакции | ДХМ | Дихлорметан |
| Среда для IVR | PBS, pH 7,4 | 4 мМ РО4, 155 мМ NaCl, 0,03% PS20, pH 7,4 |
Таблица 3. Многофакторное исследование I пространства проектных параметров mAb-X-ПЭГ
| Фактор | Испытанный диапазон |
| Молярное отношение | 0,9-1,8 NH:NHS |
| Нагрузка по твердому веществу | 0,6-0,9 мае./мае. |
| Содержание белка | 0,4-0,8 мае./мае. |
| Молекула | mAb IgGl, mAb IgG4 |
В табл. 3 представлены диапазоны и факторы, включенные в многофакторный анализ влияния параметров гидрогелевой композиции, нагруженной белком, на кинетику высвобождения белка. В данном исследовании не регулировали отношение площади поверхности к объему. Описание образцов представлено в табл. 4.
- 20 046077
Таблица 4. Многофакторное исследование I пространства проектных параметров гидрогеля, ____________________нагруженного белком________________
| ID образца | Молекула | Общая нагрузка по твердому веществу (мас./мас.) | Содержание высушенного распылением белка (мас./мас.) | Фактическое молярное отношение (NH:NHS) |
| MAB2RS001F1 | mAb IgG4 | 0,9 | 0,4 | 1,2 |
| MAB2RS001F2 | mAb IgG4 | 0,9 | 0,4 | 1,2 |
| MAB2RS003F1 | mAb IgG4 | 0,9 | 0,4 | 1,5 |
| MAB2RS005F5 | mAb IgG4 | 0,9 | 0,8 | 1,4 |
| MAB2RS005F6 | mAb IgG4 | 0,9 | 0,8 | 1,6 |
| MAB2RS006F4 | mAb IgG4 | 0,8 | 0,8 | 0,8 |
| MAB2RS006F5 | mAb IgG4 | 0,9 | 0,8 | 1,4 |
| MAB2RS006F6 | mAb IgG4 | 0,9 | 0,8 | 1,6 |
| MAB1RS004F1B | mAb IgGl | 0,6 | 0,8 | 1,2 |
| MAB1RS004F1C | mAb IgGl | 0,6 | 0,8 | 1,2 |
| MAB1RS017F1A | mAb IgGl | 0,6 | 0,8 | 1,1 |
| MAB1RS017F1B | mAb IgGl | 0,6 | 0,8 | 1,3 |
| MAB1RS017F1C | mAb IgGl | 0,7 | 0,8 | 1,8 |
| MAB1RS017F2A | mAb IgGl | 0,7 | 0,8 | 1,0 |
| MAB1RS017F2B | mAb IgGl | 0,7 | 0,8 | 1,0 |
| MAB1RS017F2C | mAb IgGl | 0,7 | 0,8 | 1,0 |
| MAB1RS017F3A | mAb IgGl | 0,8 | 0,8 | 1,0 |
| MAB1RS017F3B | mAb IgGl | 0,9 | 0,8 | 1,5 |
Таблица 5. Многофакторное исследование II пространства проектных параметров гидрогеля, на_________________________груженного белком_________________________
| Фактор | Испытанный диапазон |
| Молярное отношение | 1,1-2,0 NH:NHS |
| Нагрузка по твердому веществу | 0,2-0,7 мас./мас. |
| Содержание белка | 0,5-0,9 мас./мас. |
| Молекула | mAb IgGl, mAb IgG4 |
| Отношение площади поверхности к объему | 3-79 (мм'1) |
В табл. 5 представлены диапазоны и факторы, включенные в многофакторный анализ влияния параметров гидрогелевой композиции, нагруженной белком, на кинетику высвобождения mAb. Диапазоны распространены из исследования I, и отношение площадь поверхности:объем включено в качестве фактора. Описание образцов представлено в табл. 6.
- 21 046077
Таблица 6. Многофакторное исследование II пространства проектных параметров гидрогеля, на_________________________груженного белком .________________________
| ID образца | Молекула | Содержание высушенного распылением белка (мас./мас.) | Фактическое молярное отношение (NH:NHS) | Общая нагрузка по твердому веществу (мас./мас.) | S:V мм'1 | Категори я S:V |
| шАЬ2А | mAb IgG4 | 0,5 | 1,1 | 0,7 | 35 | Высокая |
| шАЬ2В | mAb IgG4 | 0,9 | 2,0 | 0,7 | 24 | Высокая |
| шАЬ2С | mAb IgG4 | 0,5 | 1,5 | 0,2 | 79 | Высокая |
| mAb2D | mAb IgG4 | 0,9 | 1,8 | 0,7 | 6 | Средняя |
| mAb2F | mAb IgG4 | 0,5 | 2,0 | 0,2 | 3 | Низкая |
| mAb2G | mAb IgG4 | 0,5 | 1,1 | 0,7 | 3 | Низкая |
| mAb2D 2 | mAb IgG4 | 0,9 | 1,8 | 0,7 | 4 | Низкая |
| шАЬ2Е | mAb IgG4 | 0,9 | 1,2 | 0,2 | 4 | Низкая |
| mAbl-A | mAb IgGl | 0,9 | 1,2 | 0,2 | 53 | Высокая |
| mAbl-B | mAb IgGl | 0,5 | 1,1 | 0,7 | 4 | Средняя |
| mAbl-C | mAb IgGl | 0,5 | 2,0 | 0,2 | 4 | Средняя |
| mAbl-D | mAb IgGl | 0,9 | 1,5 | 0,7 | 4 | Средняя |
| mAbl-E | mAb IgGl | 0,5 | 1,5 | 0,7 | 35 | Высокая |
| mAbl-F | mAb IgGl | 0,5 | 2,0 | 0,2 | 52 | Высокая |
| mAbl-G | mAb IgGl | 0,9 | 1,9 | 0,7 | 3 | Низкая |
| mAbl-H | mAb IgGl | 0,9 | 1,2 | 0,2 | 3 | Низкая |
Протокол получения mAb-X-ПЭГ представлен ниже.
I. Получение реагентов:
Добавляли ПЭГ реагенты в отдельные пробирки.
Добавляли ДХМ.
Тщательно смешивали до растворения ПЭГ реагентов.
Добавляли раствор ПЭГ-NH в каждую пробирку с белком, высушенным распылением.
Вращали и обрабатывали ультразвуком для суспендирования белка в растворе ПЭГ-NH.
После каждой стадии записывали массу.
II. Реакция поперечного сшивания:
Добавляли суспензию ПЭГ-NH/белок и смешивали с одновременным разливом.
Определяли молярное отношение (NH:NHS) на основании массы раствора ПЭГ-NHS и суспензии ПЭГ-КИ/белок, добавленной в процессе получения, предполагая однородные растворы/суспензии.
Оставляли при комнатной температуре без крышки в вакуумной камере или под вытяжкой на ночь для испарения растворителя.
Выводы
На фиг. 2-6 показаны примеры влияния независимых факторов на профили высвобождения.
На фиг. 7-8 показаны примеры использования важных параметров композиции для изменения профилей высвобождения.
На фиг. 9 показан пример регулирующих факторов для противодействия влиянию изменения фактора формы с пластинок на микрочастицы на кинетику высвобождения. Микрочастицы получали измельчением и просеиванием, и они были неоднородными. Задачей было снижение взрывного высвобождения и достижение высвобождения на протяжении 45-56 дней.
Пример 2.
В данном примере изучали влияние трех факторов на профиль высвобождения гидрогеля: молярного отношения NH:NHS, молекулярной массы ПЭГ-NH и молекулярной массы ПЭГ-NHS. Молекулярные отношения выбирали из >1,0 и в диапазоне 1,3-1,8, чтобы достичь требуемой продолжительности <60 дней. В исследование включали доступные в продаже группы ПЭГ NH и NHS с 4 ответвлениями. Молярное отношение рассматривали как непрерывный фактор, а молекулярную массу ПЭГ-NH или ПЭГNHS рассматривали категориально. Проектные параметры представлены в табл. 7.
- 22 046077
Таблица 7. Проектные параметры
| Название фактора | Роль | Значения | |||
| Молярное отношение (NHNHS) | Непрерывная | 1,3 | 1,8 | ||
| ММ ПЭГ-NH (4 ответвления) | Категориальная | 10 кДа | 15 кДа | 20 кДа | 40 кДа |
| ММ ПЭГ-NHS (4 ответвления) | Категориальная | 10 кДа | 15 кДа | 20 кДа | 40 кДа |
Постоянные параметры в табл. 7: нагрузка по белку (mAb IgG1) 50%, нагрузка по твердому веществу 60% и SA:V -23 мм-1.
Ниже в табл. 8 представлены различные эксперименты, выполненные для создания прогностической модели.
Таблица 8
| № эксперимента | Молярное отношение | Реагент ПЭГ NH (кДа) | Реагент ПЭГ NHS (кДа) |
| 1 | 1,8 | 10 | 15 |
| 2 | 1,3 | 10 | 20 |
| 3 | 1,8 | 15 | 20 |
| 4 | 1,3 | 15 | 15 |
| 5 | 1,3 | 20 | 20 |
| 6 | 1,3 | 20 | 10 |
| 7 | 1,3 | 40 | 40 |
| 8 | 1,8 | 40 | 15 |
| 9 | 1,8 | 40 | 10 |
| 10 | 1,6 | 10 | 15 |
| И | 1,6 | 20 | 10 |
| 12 | 1,6 | 20 | 40 |
| 13 | 1,6 | 40 | 40 |
На фиг. 10 представлен анализ модели. Эффективность >0,95 при АС<6 означает большую прогностическую силу модели.
Таблица 9. Иллюстративные возможности регулирования параметров
| ММ ПЭГ-NH (кДа) | ММ ПЭГ-NHS (кДа) | Диапазон молярного отношения | Диапазон высвобождения (время до 99% высвобождения) |
| 10 | 15 | 1,3-1,8 | 9-31 день |
| 40 | 20 | 1,3-1,8 | 22-44 дня |
| 15 | 10 | 1,3-1,8 | 37-59 дней |
Как показано ниже в табл. 10, точность данной модели для четырех выбранных точек составляет >99,8%. Общая точность прогностического уравнения в данном примере композиции составляет >99,9%. Прогностическая точность (т.е. R-квадратичная) для всех сглаживаний композиций, использованных в модели, составляет >98%.
Таблица 10. Прогностическая модель почти совпадает с экспериментальными данными
| % Высвобождения | Измеренное время (дни) | Прогнозное время (дни) | Отклонение (дни) |
| 23,3 | 30,9 | 31,3 | -0,4 |
| 51,5 | 42,0 | 41,7 | -о,з |
| 72,5 | 45,0 | 45,1 | -0,1 |
| 99,7 | 49,0 | 49,0 | 0 |
В табл. 11 обобщены композиции Х-ПЭГ с 4 ответвлениями с использованием различных молярных отношений, молекулярной массы ПЭГ NH и молекулярной массы ПЭГ NHS при постоянном содержании белка (IgG1 mAb1), вспомогательного вещества и отношении площадь поверхности:объем (SA:V) для достижения определенного периода высвобождения <60 дней.
-
Claims (28)
- Таблица 11Период высвобождения (дни) ММ ПЭГ NH (кДа) ММ ПЭГ NHS (кДа) Молярное отношение (NH:NHS) Нагрузка по твердому веществу (% мас./мас.)9 40 15 1,83 6014 40 15 1,71 6021 40 15 1,54 6021 10 15 1,67 6030 20 20 1,83 6030 40 15 1,46 6058 15 10 1,30 60Пример 3.В табл. 12 показано, что комбинации и соотношения смесей растворителей можно изменять для регулирования времени реакции Х-ПЭГ для обеспечения возможности масштабирования производства. Время реакции определяют как время от первоначального смешивания растворителя/растворов ПЭГ до времени, когда гидрогель становится монолитной твердой структурой.Таблица 12Растворитель А Растворитель В Смесь растворителей А и В, % об./об. Содержание ПЭГ реагента в растворителе А/В, мг/мл Время реакции (секунды)Метиленхлорид (ДХМ) Этилацетат (ЕА) 90% ДХМ 10% ЕА 15 95Метиленхлорид (ДХМ) Этилацетат (ЕА) 50% ДХМ 50% ЕА 15 ИЗМетиленхлорид (ДХМ) н/д 100% ДХМ 15 120Метиленхлорид (ДХМ) Хлороформ (Chi) 90% ДХМ 10% Chi 15 143Метиленхлорид (ДХМ) Хлороформ (Chi) 50% ДХМ 50% Chi 15 159ЭквивалентыНесмотря на то, что данное изобретение описано вместе с конкретными вариантами реализации, изложенными выше, специалистам в данной области техники понятны их многочисленные альтернативы, модификации и другие варианты. Все такие альтернативы, модификации и варианты считаются входящими в сущность и объем данного изобретения.ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ1. Способ получения гидрогеля с требуемым профилем высвобождения биологического вещества, находящегося в гидрогеле, причем до введения в гидрогель биологическое вещество представлено в твердофазной композиции, где гидрогель характеризуется требуемым периодом высвобождения, составляющим от одной недели до шести месяцев, в течение которого происходит высвобождение по меньшей мере 90% биологического вещества, и при этом указанный способ включает:(а) предварительное определение массового отношения биологического вещества и вспомогательного вещества в диапазоне от 60 до 90% и предварительное определение по меньшей мере одного из следующих параметров:(a) количество нуклеофильных групп в первом предшественнике;(b) количество электрофильных групп во втором предшественнике;(c) молекулярная масса первого предшественника;(d) молекулярная масса второго предшественника;(e) массовое отношение биологического вещества и вспомогательного вещества к гидрогелю;(f) массовое процентное содержание биологического вещества в твердофазной композиции и (g) отношение площади поверхности к объему гидрогеля;(b1) определение молярного отношения нуклеофильной группы к электрофильной группе в отдельности до тех пор, пока не будет достигнут желаемый профиль высвобождения с использованием прогностической модели; или (b2) определение молярного отношения нуклеофильной группы к электрофильной группе в комбинации с любыми вышеуказанными параметрами, которые не были предварительно определены на стадии (а), до тех пор, пока не будет достигнут требуемый профиль высвобождения с использованием прогностической модели; и поперечное сшивание первого предшественника и второго предшественника при определенном указанном молярном отношении вокруг твердофазной композиции в безводных условиях, где молярное отношение нуклеофильной группы к электрофильной группе составляет от 1,1 до 2 и где первый предшественник и второй предшественник представляют собой молекулы, которые могут быть сшиты друг с другом, образуя гидрогель.- 24 046077
- 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что молярное отношение нуклеофильной группы к электрофильной группе составляет от 1,5 до 2,0.
- 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что молярное отношение нуклеофильной группы к электрофильной группе составляет от 1,3 до 1,8.
- 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что биологическое вещество представляет собой рекомбинантный белок.
- 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что рекомбинантный белок представляет собой антитело или белок Trap (гибридный белок с доменами рецептора-ловушки).
- 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что нуклеофильная группа включает группу первичного амина или первичного тиола.
- 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что электрофильная группа включает сукцинимидную группу, группу сложного эфира сукцинимида, н-гидроксисукцинимидную, малеимидную, сукцинатную, нитрофенилкарбонатную, альдегидную, винилсульфоновую, азидную, гидразидную, изоцианатную, диизоцианатную, тозильную, трезильную или карбонилдиимидазольную группу.
- 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество нуклеофильных групп в первом предшественнике составляет от примерно 2 до примерно 10.
- 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество нуклеофильных групп в первом предшественнике равно 4 или 8.
- 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество электрофильных групп во втором предшественнике составляет от примерно 2 до примерно 10.
- 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что количество электрофильных групп во втором предшественнике равно 4 или 8.
- 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый предшественник содержит (аминопропил)шполиоксиэтилен, где m находится в диапазоне от примерно 2 до примерно 10.
- 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что молекулярная масса первого предшественника составляет от примерно 1 кДа до примерно 100 кДа.
- 14. Способ по п.1, отличающийся тем, что второй предшественник содержит (сукцинимидилоксиглутарил)„полиоксиэтилен, где n находится в диапазоне от примерно 2 до примерно 10.
- 15. Способ по п.1, отличающийся тем, что молекулярная масса второго предшественника составляет от примерно 1 до примерно 100 кДа.
- 16. Способ по п.1, отличающийся тем, что массовое отношение биологического вещества к гидрогелю составляет от примерно 10 до примерно 90%.
- 17. Способ по п.1, отличающийся тем, что массовое процентное содержание биологического вещества в твердофазной композиции составляет от примерно 30 до примерно 95%.
- 18. Способ по п.1, дополнительно включающий получение твердофазной композиции способом, выбранным из группы, состоящей из распылительной сушки, измельчения, кристаллизации, осаждения, распылительной сублимационной сушки, сушки сверхкритической жидкости, электрораспыления и микросборки.
- 19. Способ по п.18, отличающийся тем, что способ получения твердофазной композиции представляет собой распылительную сушку.
- 20. Способ по п.18, отличающийся тем, что твердофазная композиция содержит частицы диаметром равным или меньшим 20 мкм.
- 21. Способ по п.1, отличающийся тем, что требуемый профиль высвобождения включает период высвобождения примерно от двух месяцев до шести месяцев, в течение которого происходит высвобождение по меньшей мере 90% биологического вещества.
- 22. Способ по п.1, отличающийся тем, что требуемый профиль высвобождения включает период высвобождения примерно от одной недели до двух месяцев, в течение которого происходит высвобождение по меньшей мере 90% биологического вещества.
- 23. Способ по п.1, отличающийся тем, что требуемый профиль высвобождения демонстрирует почти линейное высвобождение биологического вещества в течение по меньшей мере одной недели.
- 24. Способ по п.1, отличающийся тем, что требуемый профиль высвобождения включает участок отсроченного высвобождения, сигмоидальную форму, линейный участок, почти линейный участок, логарифмический участок, экспоненциальный участок или их комбинацию.
- 25. Способ по п.1, отличающийся тем, что поперечное сшивание происходит в присутствии органического растворителя, который является безводным и гидрофобным.
- 26. Способ по п.25, отличающийся тем, что органический растворитель представляет собой метиленхлорид, этилацетат, диметилкарбонат, хлороформ или их комбинацию.
- 27. Способ по п.1, отличающийся тем, что молярное отношение оказывает постоянный эффект на профиль высвобождения в прогностической модели.
- 28. Способ по п.1, отличающийся тем, что молекулярные массы первого и второго предшественников оказывают непостоянный эффект на профиль высвобождения в прогностической модели.-
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US62/695,472 | 2018-07-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA046077B1 true EA046077B1 (ru) | 2024-02-05 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9833541B2 (en) | Hemostatic compositions | |
| US11377498B2 (en) | Extra luminal scaffold | |
| JP5820815B2 (ja) | インプラントおよび生体分解性基準マーカー | |
| JP6199883B2 (ja) | 医療用オルガノゲルプロセス及び組成物 | |
| JP5721386B2 (ja) | 外科手術用組成物 | |
| US20080187568A1 (en) | Polymerization with precipitation of proteins for elution in physiological solution | |
| JPH06508777A (ja) | 骨形成性蛋白医薬処方物 | |
| US8044172B2 (en) | Barrier membrane | |
| CN1400893A (zh) | 使用预制的生物可降解聚合物组合物的输递装置和方法 | |
| CN111481513A (zh) | 缓释微球药物递送系统及其制备方法 | |
| JP2024056063A (ja) | ハイドロゲルにおける放出速度の調整 | |
| EA046077B1 (ru) | Регулирование кинетики высвобождения в гидрогелях | |
| US11197931B2 (en) | Liquid injectable copolymer | |
| Grigoras | Pullulan-based hydrogels | |
| KR100449893B1 (ko) | 폴리에틸렌글리콜을 포함하는 생분해성 고분자를 이용한제자리 임플란트 조성물 |