JP2002518135A - Carbodiimide cross-linked albumin for bioadhesive surgical sealants and implantable devices - Google Patents

Carbodiimide cross-linked albumin for bioadhesive surgical sealants and implantable devices

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JP2002518135A
JP2002518135A JP2000555650A JP2000555650A JP2002518135A JP 2002518135 A JP2002518135 A JP 2002518135A JP 2000555650 A JP2000555650 A JP 2000555650A JP 2000555650 A JP2000555650 A JP 2000555650A JP 2002518135 A JP2002518135 A JP 2002518135A
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albumin
carbodiimide
preparation
solution
tissue
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JP2000555650A
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Japanese (ja)
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シェクハラン タミシュッティ,
サンヨグ マナハー ペンダーカー,
ジェイムズ エイ. ウィルキー,
Original Assignee
サージカル シーランツ, インコーポレイテッド
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Publication date
Application filed by サージカル シーランツ, インコーポレイテッド filed Critical サージカル シーランツ, インコーポレイテッド
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    • A61L24/00Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/04Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing macromolecular materials
    • A61L24/10Polypeptides; Proteins
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、タンパク質ベースの生体接着剤および外科用シーラントに関連する方法および製品、ならびに薬物送達のための移植可能デバイスおよび補綴を提供する。特に、本発明は、アルブミンベースの方法および製品に関する。本発明の方法および製品は、生物学的組織を、互いに、または補綴デバイスに接着するため、生物学的組織における流体もしくは気体漏出を封鎖するため、あるいは生体腐食性デバイスを調製するために有用である。本発明の方法および製品は、心血管適用および肺適用に特に有用である。   (57) [Summary] The present invention provides methods and products related to protein-based bioadhesives and surgical sealants, as well as implantable devices and prostheses for drug delivery. In particular, the invention relates to albumin-based methods and products. The methods and products of the present invention are useful for adhering biological tissues to each other or to prosthetic devices, sealing fluid or gas leaks in biological tissues, or preparing bioerodible devices. is there. The methods and products of the present invention are particularly useful for cardiovascular and pulmonary applications.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 本出願は、米国特許出願番号第60/090,609号(1998年6月23
日出願)の利益を請求し、その開示を、本明細書中で参考として援用する。
[0001] This application is related to US patent application Ser. No. 60 / 090,609 (June 23, 1998).
, The disclosure of which is incorporated herein by reference.

【0002】 (発明の分野) 本発明は、組織を別の組織および/またはプロテーゼデバイスに結合させるた
め;組織における切開、穿孔、および/または流体もしくは気体漏出を封鎖する
ため;あるいは薬物送達もしくは補綴のための移植可能デバイスを形成するため
、または生体適合性および他の機能のためにイナートデバイス上にコーティング
を形成するための、実験手順または外科手順の間の、インビトロまたはインビボ
での使用のためのカルボジイミド架橋タンパク質の開発および使用に関する。
FIELD OF THE INVENTION [0002] The present invention is directed to coupling tissue to another tissue and / or prosthetic device; to seal incisions, perforations, and / or fluid or gas leaks in tissue; or to drug delivery or prostheses. For use in vitro or in vivo during an experimental or surgical procedure to form an implantable device for or to form a coating on an inert device for biocompatibility and other functions The development and use of carbodiimide cross-linked proteins.

【0003】 (発明の背景) 生物医学的研究者は、広範な範囲のインビトロまたはインビボでの実験手順ま
たは外科手順(薬物送達系のための補綴のようなデバイスの移植を含む)のため
の、組織を組織に、および/または組織を補綴デバイスに結合させる様々な方法
および製品の開発を試みてきた。特に、研究者は、外傷および/または外科手順
の結果として切断されたか、引き裂かれたか、または穿孔された組織を結合また
は封鎖する、安全かつ効率的な手段の開発を試みてきた。
BACKGROUND OF THE INVENTION [0003] Biomedical researchers have developed a wide range of in vitro or in vivo experimental or surgical procedures, including the implantation of devices such as prostheses for drug delivery systems. Various attempts have been made to develop methods and products for joining tissue to tissue and / or tissue to prosthetic devices. In particular, researchers have sought to develop safe and efficient means to join or seal tissue that has been cut, torn, or pierced as a result of trauma and / or surgical procedures.

【0004】 歴史的には、縫合およびステープリングは、組織を結合または封鎖するための
最も一般的な方法であった。しかし、これらの方法に対する多数の不利益が存在
する。例えば、組織の性質および組織損傷の程度に依存して、縫合およびステー
プリングは、有意な熟練および/または長い外科手術時間を必要とし得る。より
重要なことには、それらの結果は、しばしば、縫合糸またはステープルの間のギ
ャップ、縫合糸またはステープルの周りのデリケートな組織の引き裂き、および
生物学的液体の漏出または細菌感染を生じ得る結合の進行性の弱体化の可能性に
起因して、満足するものではない。
[0004] Historically, suturing and stapling have been the most common methods for joining or sealing tissue. However, there are a number of disadvantages to these methods. For example, depending on the nature of the tissue and the degree of tissue damage, suturing and stapling may require significant skill and / or long surgical times. More importantly, their results often result in gaps between the sutures or staples, tearing of delicate tissue around the sutures or staples, and bonding that can result in leakage of biological fluids or bacterial infection Is not satisfactory due to the potential for progressive weakening of

【0005】 これらおよび他の理由のために、組織を結合または封鎖するための安全かつよ
り効率的な方法が考えられてきた。特に、組織表面を接着し、かつ治癒が完了す
るまで組織の間の結合を形成する生体接着性(bioadhesive)シーラ
ントまたは外科用シーラントが開発されてきた。
For these and other reasons, safer and more efficient methods for joining or sealing tissue have been considered. In particular, bioadhesive or surgical sealants have been developed that adhere to tissue surfaces and form a bond between tissues until healing is complete.

【0006】 例えば、フィブリンベースの接着剤は、この領域において考慮すべき注意が払
われてきた(例えば、Epsteinら(1986)Ann.Otol.Rhi
nol.Larygol.95:40−45;Siedentopら(1983
)、Laryngoscope 93:1310−1313を参照のこと)。し
かし、フィブリン接着剤は、低い機械(結合)強度、ならびに冗長な設定時間を
有し、それらは、その利用性を制限する。
For example, fibrin-based adhesives have received considerable care in this area (eg, Epstein et al. (1986) Ann. Otol. Rhi.
nol. Larrygol. 95: 40-45; Siedentop et al. (1983)
), Laryngoscope 93: 1310-1313). However, fibrin glues have low mechanical (bonding) strength, as well as lengthy set times, which limit their utility.

【0007】 コラーゲン(動物における主要な結合組織タンパク質)を生体接着シーラント
または外科用シーラントとして利用する種々のアプローチが開発されてきた。し
かし、成功は、一般的には、様々な欠点によって制限されており、これらの欠点
としては、以下が挙げられる:発熱性の架橋/重合反応、長い反応時間、ならび
に酸素の存在下または生理的pH範囲では効果がない反応(例えば、Leeら(
1970)、Adfesion in Biological Systems
,R.S.Manly編、Academic Press,New York,
第17章を参照のこと)。さらに、いくつかの先行技術であるコラーゲンベース
の接着剤は、毒性物質または副産物を含み、インビボ生物医学的使用に不適切に
する(例えば、Bounocore(1970)Adhesion in Bi
ological Systems,R.S.Manly編、Academic
Press,New York,第15章および米国特許第3,453,22
2号を参照のこと)。コラーゲンベースの生体接着剤を使用するより近年のアプ
ローチは、例えば、以下に見出され得る:米国特許第5,219,895号、米
国特許第5,354,336号、米国特許第5,874,537号、およびPC
T公開WO97/42986。
Various approaches have been developed to utilize collagen (the major connective tissue protein in animals) as a bioadhesive or surgical sealant. However, success has generally been limited by various disadvantages, including the following: exothermic crosslinking / polymerization reactions, long reaction times, and the presence of oxygen or physiological Reactions that are ineffective in the pH range (eg, Lee et al. (
1970), Addition in Biological Systems
, R .; S. Manly, Academic Press, New York,
(See Chapter 17). In addition, some prior art collagen-based adhesives contain toxic substances or by-products that make them unsuitable for in vivo biomedical use (eg, Bounocore (1970) Adhesion in Bi).
technical Systems, R .; S. Manly, Academic
Press, New York, Chapter 15, and US Patent 3,453,22.
No. 2). More recent approaches to using collagen-based bioadhesives can be found, for example, in: US Pat. No. 5,219,895, US Pat. No. 5,354,336, US Pat. No. 5,874. , 537, and PC
T publication WO 97/42986.

【0008】 シアノアクリレート(例えば、イソブチル−2−シアノアクリレート)のよう
な非生物学的接着剤もまた、それらの潜在的な接着特性について試験されてきた
。しかし、これらの物質は、インビボでの適用には困難である。なぜなら、シア
ノアクリレート接着剤は、乾燥領域での適用を必要とするからである。さらに、
このアプローチで生成されるシアノアクリレートの硬化固体形態は、再吸収可能
ではなく、それゆえ、インビボでの適用のためのその有用性を制限する。さらに
、重合反応の発熱性性質の結果として、有害な組織影響が報告されている。
[0008] Non-biological adhesives such as cyanoacrylates (eg, isobutyl-2-cyanoacrylate) have also been tested for their potential adhesive properties. However, these materials are difficult for in vivo applications. This is because cyanoacrylate adhesives require application in the dry area. further,
The cured solid form of the cyanoacrylate produced with this approach is not resorbable, thus limiting its usefulness for in vivo applications. In addition, adverse tissue effects have been reported as a result of the exothermic nature of the polymerization reaction.

【0009】 ホルムアルデヒドと架橋したゼラチン−レゾルシノールに基づく生体接着剤も
また開発されている(例えば、Koehnleinら(1969)、Surge
ry 66:377−382、およびBellottoら(1992)、Sur
g.Gynecol.Obstet.174:221−224を参照のこと)が
、同様の不利益を有する。このような製品と特に関係するのは、ホルムアルデヒ
ドおよびレゾルシノールの危険な性質である。さらに、ゼラチンは、ヒト体温よ
りも有意に高い温度で適用されなければならず、そして首尾良い結果を達成する
ための混合および適用の間に重要な注意を必要とする。
[0009] Bioadhesives based on gelatin-resorcinol cross-linked with formaldehyde have also been developed (eg, Koehlein et al. (1969), Surge).
ry 66: 377-382, and Bellotto et al. (1992), Sur.
g. Gynecol. Obstet. 174: 221-224) have similar disadvantages. Of particular relevance to such products are the dangerous properties of formaldehyde and resorcinol. In addition, gelatin must be applied at temperatures significantly higher than human body temperature, and requires significant care during mixing and application to achieve successful results.

【0010】 カルボジイミドは、種々の状況において架橋試薬として利用されてきた。例え
ば、カルボジイミドは、多糖類、ヒアルロン酸およびペクチンとともに架橋試薬
として使用されてきた(例えば、Tomihataら(1997)、J.Bio
med.Mater.Res.37:243−251を参照のこと)。さらに、
カルボジイミドは、接着剤として、ゼラチンおよびポリ(L−グルタミン酸)(
PLGA)の水性混合物を架橋するために使用された(例えば、Otaniら(
1996)、J.Biomed.Mater.Res.31:157−166)
を参照のこと)。しかし、より不利益な結果の1つは、誘導体および反応の残留
生成物の潜在的な毒性効果であった。
[0010] Carbodiimides have been utilized as crosslinking reagents in various situations. For example, carbodiimides have been used as cross-linking reagents with polysaccharides, hyaluronic acid, and pectin (eg, Tomihata et al. (1997), J. Bio.
med. Mater. Res. 37: 243-251). further,
Carbodiimide is used as an adhesive for gelatin and poly (L-glutamic acid) (
(PLGA) was used to crosslink aqueous mixtures (eg, Otani et al. (
1996); Biomed. Mater. Res. 31: 157-166)
checking). However, one of the more disadvantageous results was the potential toxic effect of the derivatives and residual products of the reaction.

【0011】 現在では、外科適用および生物医学適用、特に軟組織に関与するものにおいて
有用性を有する接着組成物がほとんど存在しない。それゆえ、生体接着剤、外科
用シーラント、および/または移植可能デバイスとして使用するための安全で効
果的な組成物の対する必要性が残存する。
At present, there are few adhesive compositions that have utility in surgical and biomedical applications, especially those involving soft tissues. Therefore, there remains a need for safe and effective compositions for use as bioadhesives, surgical sealants, and / or implantable devices.

【0012】 (発明の要旨) 本発明は、生物学的組織および/または補綴デバイスを接着するため、生物学
的組織における流体および/または気体の漏出を封鎖するため、および薬物送達
のためのインプラント(生体腐食性(bio−erodable)インプラント
を含む)を調製するために有用である方法および組成物を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to implants for adhering biological tissue and / or prosthetic devices, sealing fluid and / or gas leaks in biological tissue, and for drug delivery. Provided are methods and compositions that are useful for preparing (including bio-erodable implants).

【0013】 1つの局面において、本発明は、生物学的組織および/または補綴デバイスを
架橋するために有用であるタンパク質および架橋調製物を包含する。本発明の組
成物は、組織架橋のために適切であるタンパク質溶液を含む。
[0013] In one aspect, the invention encompasses proteins and cross-linked preparations that are useful for cross-linking biological tissue and / or prosthetic devices. The compositions of the present invention include a protein solution that is suitable for tissue crosslinking.

【0014】 好ましい実施態様において、本発明のタンパク質調製物は、アルブミン調製物
を含む。1つの実施態様において、アルブミンは、ウシ血清アルブミン(BSA
)である。好ましい実施態様において、アルブミンは、ヒトアルブミンである。
好ましくは、アルブミン調製物は、5.0と8.0との間のpH、より好ましく
は、5.5と7.5との間のpHで提供される。
[0014] In a preferred embodiment, the protein preparation of the invention comprises an albumin preparation. In one embodiment, the albumin is bovine serum albumin (BSA)
). In a preferred embodiment, the albumin is human albumin.
Preferably, the albumin preparation is provided at a pH between 5.0 and 8.0, more preferably at a pH between 5.5 and 7.5.

【0015】 1つの実施態様において、アルブミン調製物は、天然に存在するアルブミンタ
ンパク質、組換えアルブミンタンパク質、アルブミンタンパク質の主要フラグメ
ント、または化学的に改変されたアルブミンであるタンパク質を含む。好ましい
実施態様において、アルブミンは、哺乳動物アルブミンタンパク質または哺乳動
物アルブミンタンパク質の主要フラグメントである。最も好ましくは、アルブミ
ンタンパク質は、ヒトアルブミンのアミノ酸配列に対して少なくとも60%の相
同性を有する少なくとも100アミノ酸残基のアミノ酸配列を含む。
[0015] In one embodiment, the albumin preparation comprises a protein that is a naturally occurring albumin protein, a recombinant albumin protein, a major fragment of the albumin protein, or a chemically modified albumin. In a preferred embodiment, the albumin is a mammalian albumin protein or a major fragment of a mammalian albumin protein. Most preferably, the albumin protein comprises an amino acid sequence of at least 100 amino acid residues having at least 60% homology to the amino acid sequence of human albumin.

【0016】 代替の実施態様において、アルブミンは、溶解性、カルボジイミド架橋剤との
反応性、安定性、水溶液中での粘性、および免疫適合性のような1つ以上の物理
的特性を増強するために天然に存在するアルブミン配列に対して組換え改変され
ているアミノ酸配列を含む。さらなる実施態様において、アルブミン調製物は、
架橋反応速度を増大もしくは減少させるため、またはタンパク質溶液と適用部位
の組織もしくは材料との間の相互作用を促進するための添加物を含む。例えば、
アルブミンは、1つ以上の界面活性剤、脂質、および/または脂肪酸とともに提
供され得る。
In an alternative embodiment, the albumin enhances one or more physical properties such as solubility, reactivity with the carbodiimide crosslinker, stability, viscosity in aqueous solution, and immunocompatibility. Contains an amino acid sequence that has been recombinantly modified with respect to the naturally occurring albumin sequence. In a further embodiment, the albumin preparation comprises:
Includes additives to increase or decrease the rate of the crosslinking reaction or to promote the interaction between the protein solution and the tissue or material at the site of application. For example,
Albumin can be provided with one or more surfactants, lipids, and / or fatty acids.

【0017】 上記の実施態様のいずれか1つにおいて、アルブミンは、多糖類(例えば、グ
リコサミノグリカン、デキストラン、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、ヘパ
ラン硫酸)、ポリエーテル(例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレン
グリコール、ポリブチレングリコール)、ポリエステル(例えば、ポリ乳酸、ポ
リグリコール酸、ポリサリチル酸)、ならびに脂肪族剤、脂環式剤、芳香族剤、
過フッ素化剤もしくは非過フッ素化剤、およびアシル化剤もしくはスルホン化剤
からなる群から選択された分子に共有結合され得る。さらに、アルブミン調製物
は、塩素化、フッ素化、臭素化、またはヨウ素化されたアルブミンタンパク質を
含み得る。
In any one of the above embodiments, the albumin is a polysaccharide (eg, glycosaminoglycan, dextran, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, heparan sulfate), polyether (eg, polyethylene glycol, polypropylene glycol, Polybutylene glycol), polyesters (eg, polylactic acid, polyglycolic acid, polysalicylic acid), and aliphatic, alicyclic, and aromatic agents;
It can be covalently linked to a molecule selected from the group consisting of perfluorinating or non-perfluorinating agents, and acylating or sulfonating agents. Further, the albumin preparation may include chlorinated, fluorinated, brominated, or iodinated albumin protein.

【0018】 好ましくは、アルブミンタンパク質は、約10〜50重量%、より好ましくは
、約20〜40重量%、最も好ましくは、35〜40重量%の濃度で水溶液中に
おいて提供される。代替の実施態様において、アルブミンタンパク質は、二級ア
ルコールまたは三級アルコールの溶液中にて提供される。好ましい実施態様にお
いて、そのアルコール溶液は、イソプロピルアルコール(IPA)またはイソブ
チルアルコール(IBA)を含む。最も好ましい実施態様において、アルブミン
は、20%IPA溶液または8%IBA溶液中に溶解される。
Preferably, the albumin protein is provided in an aqueous solution at a concentration of about 10-50%, more preferably about 20-40%, most preferably 35-40% by weight. In an alternative embodiment, the albumin protein is provided in a solution of a secondary or tertiary alcohol. In a preferred embodiment, the alcohol solution comprises isopropyl alcohol (IPA) or isobutyl alcohol (IBA). In a most preferred embodiment, albumin is dissolved in a 20% IPA solution or an 8% IBA solution.

【0019】 さらなる実施態様において、タンパク質は、以下の説明および実施例において
説明および例示するように、架橋反応におけるその特性を変更するため、または
適用の部位で組織もしくは基質とのその相互作用を促進するために誘導体化され
得る。
In a further embodiment, the protein modifies its properties in a cross-linking reaction or promotes its interaction with a tissue or substrate at the site of application, as described and exemplified in the description and examples below. To be derivatized.

【0020】 好ましい実施態様において、架橋剤調製物は、一般構造R1−N=C=N−R2 を有するカルボジイミド、またはハロゲン、三級アミノ、エステル、ケト置換基
もしくは他の分解可能基を有するそれらの改変体を含み、ここでR1およびR2
、独立して、直鎖または分枝の、飽和または不飽和の、アルキル、アルケニル、
アリール、アラルキル、もしくはアラルケニル基からなる群から選択される。よ
り好ましくは、カルボジイミドは、エチルジメチルアミノプロピルカルボジイミ
ド(EDC−HCl);1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカル
ボジイミド;1,3−ジ−p−トリルカルボジイミド;1,3−ジイソプロピル
カルボジイミド;1,3−ジシクロヘキシカルボジイミド;1−シクロへキシル
−3−(2−モルホリノエチル)カルボジイミドメト−p−トルエンスルホネー
ト;ポリカルボジイミド;1−tert−ブチル−3−エチルカルボジイミド;
1,3−ジシクロヘキシルカルボジイミド;1,3−ビス(トリメチルシリル)
カルボジイミド;1,3−ジ−tert−ブチルカルボジイミド;1−(3−ジ
メチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミドメチオジド;および1−(
3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミドヒドロクロリドから
なる群から選択される。最も好ましくは、そのカルボジイミドは、EDC・HC
lである。好ましい実施態様において、カルボジイミド調製物は、10%と20
%との間のEDC・HCl、最も好ましくは、15%EDC・HClを含む。
In a preferred embodiment, the crosslinker preparation comprises a carbodiimide having the general structure R 1 —N = C = N—R 2 , or a halogen, tertiary amino, ester, keto substituent or other degradable group. Wherein R 1 and R 2 are independently linear or branched, saturated or unsaturated, alkyl, alkenyl,
It is selected from the group consisting of an aryl, aralkyl, or aralkenyl group. More preferably, the carbodiimide is ethyldimethylaminopropylcarbodiimide (EDC-HCl); 1- (3-dimethylaminopropyl) -3-ethylcarbodiimide; 1,3-di-p-tolylcarbodiimide; 1,3-diisopropylcarbodiimide 1,3-dicyclohexcarbodiimide; 1-cyclohexyl-3- (2-morpholinoethyl) carbodiimide meth-p-toluenesulfonate; polycarbodiimide; 1-tert-butyl-3-ethylcarbodiimide;
1,3-dicyclohexylcarbodiimide; 1,3-bis (trimethylsilyl)
Carbodiimide; 1,3-di-tert-butylcarbodiimide; 1- (3-dimethylaminopropyl) -3-ethylcarbodiimide methoxide; and 1- (
3-dimethylaminopropyl) -3-ethylcarbodiimide hydrochloride. Most preferably, the carbodiimide is EDC.HC
l. In a preferred embodiment, the carbodiimide preparation comprises 10% and 20%.
% EDC.HCl, most preferably 15% EDC.HCl.

【0021】 別の局面において、本発明は、生体接着性の外科用シーラントまたは移植可能
デバイスにおける使用のための架橋アルブミン組成物を生成するための方法を提
供し、この方法は、アルブミン調製物を提供する工程;カルボジイミド調製物を
提供する工程;およびそのアルブミン調製物およびそのカルボジイミド調製物を
、アルブミンの架橋を可能にする条件下で混合する工程を包含する。好ましい実
施態様において、そのアルブミンおよびカルボジイミド調製物は、以下の比のう
ちの1つで混合される:約1:1と1:100との間、約1:5と1:50との
間、約1:10と1:20との間、約100:1と1:1との間、約36:1と
4:1との間、および約18:1。
In another aspect, the invention provides a method for producing a cross-linked albumin composition for use in a bioadhesive surgical sealant or implantable device, the method comprising the steps of: Providing; providing a carbodiimide preparation; and mixing the albumin preparation and the carbodiimide preparation under conditions that allow albumin to crosslink. In a preferred embodiment, the albumin and carbodiimide preparations are mixed in one of the following ratios: between about 1: 1 and 1: 100, between about 1: 5 and 1:50, Between about 1:10 and 1:20, between about 100: 1 and 1: 1, between about 36: 1 and 4: 1, and about 18: 1.

【0022】 本発明の好ましい方法は、外科手順の間の生物学的組織における切開、穿孔、
および/または流体もしくは気体の漏出を封鎖するために有用であり、そしてそ
の組織を有効量のアルブミン調製物およびカルボジイミド調製物と、アルブミン
調製物のその組織への架橋を促進する条件下で接触させ、それによりその切開、
穿孔、または流体もしくは気体の漏出を封鎖する工程を包含する。このような方
法は、心血管、肺、腎臓、および肝臓の手術のような外科手順について特に有用
である。
[0022] A preferred method of the present invention is to perform incisions, perforations,
And / or contacting the tissue with an effective amount of an albumin preparation and a carbodiimide preparation under conditions that promote crosslinking of the albumin preparation to the tissue. , Thereby the incision,
Perforation or sealing off leakage of fluid or gas. Such methods are particularly useful for surgical procedures such as cardiovascular, lung, kidney, and liver surgery.

【0023】 本発明の方法に従って、流体もしくは気体の漏出は、その漏出を囲む組織を架
橋によって封鎖され得る。あるいは、本発明の架橋ゲルは、漏出の周囲の組織を
架橋することなく、漏出を物理的に閉塞することによって、それを封鎖し得る。
According to the method of the present invention, a leak of fluid or gas may be blocked by crosslinking the tissue surrounding the leak. Alternatively, the crosslinked gel of the present invention may seal off the leak by physically occluding it without crosslinking the tissue surrounding the leak.

【0024】 1つ以上の実施態様において、アルブミンおよびカルボジイミド調製物は、そ
れを組織位置に適用する前に混合される。あるいは、その混合工程は、組織位置
で行われる。代替の実施態様において、付属分子(accessory mol
ecule)が提供され、そしてアルブミンおよびカルボジイミド調製物と混合
される。その付属分子は、好ましくは、粘性増強剤、架橋剤、緩衝液、ホルモン
、成長因子、抗生物質、界面活性剤、脂質、脂肪酸、および抗炎症剤からなる群
から選択される。
In one or more embodiments, the albumin and carbodiimide preparation are mixed prior to applying it to a tissue location. Alternatively, the mixing step is performed at the tissue location. In an alternative embodiment, the accessory molecule
ecule) is provided and mixed with the albumin and carbodiimide preparations. The accessory molecule is preferably selected from the group consisting of viscosity enhancers, crosslinkers, buffers, hormones, growth factors, antibiotics, surfactants, lipids, fatty acids, and anti-inflammatory agents.

【0025】 好ましい実施態様において、プライマー溶液は、アルブミンおよび架橋剤の混
合物を添加する前に、組織または補綴デバイスに適用される。プライマー溶液は
、生理食塩水溶液であり得る。好ましくは、プライマー溶液は、アルブミン溶液
である。より好ましくは、そのプライマー溶液は、架橋反応において使用される
アルブミン調製物と同一であり、最も好ましくは、そのプライマー溶液は、アル
ブミン調製物の希釈溶液である。
In a preferred embodiment, the primer solution is applied to the tissue or prosthetic device before adding the mixture of albumin and crosslinker. The primer solution can be a saline solution. Preferably, the primer solution is an albumin solution. More preferably, the primer solution is the same as the albumin preparation used in the crosslinking reaction, and most preferably, the primer solution is a dilute solution of the albumin preparation.

【0026】 上記の実施態様のいずれか1つにおいて、アルブミンおよびカルボジイミド調
製物は、好ましくは、5.0と8.0との間のpH、より好ましくは、5.5と
7.5との間のpH、最も好ましくは、6.0と7.0との間のpHで提供され
る。しかし、その調製物のpHは、好ましくは、架橋の所望の速度に適合される
。迅速な架橋は、迅速に血液の漏出を封鎖するための心血管への提供において有
用である。EDC・HClの関与する迅速な架橋は、pH5.0〜5.5で得ら
れる。あるいは、肺への適用のためには、迅速な架橋は、それほど重要ではなく
、そしてその調製物は、より高いpHで提供され得る。架橋反応速度はまた、以
下の説明に記載され、そして以下の実施例によって例示されるように、添加物、
誘導体化アルブミンを使用して、またはアルブミンとカルボジイミドとの比また
は濃度を変更することによって、改変され得る。
In any one of the above embodiments, the albumin and carbodiimide preparation preferably has a pH between 5.0 and 8.0, more preferably a pH between 5.5 and 7.5. Between about 6.0 and 7.0, most preferably between 6.0 and 7.0. However, the pH of the preparation is preferably adapted to the desired rate of crosslinking. Rapid cross-linking is useful in providing the cardiovascular system to quickly block blood leaks. Rapid crosslinking involving EDC.HCl is obtained at pH 5.0-5.5. Alternatively, for pulmonary applications, rapid crosslinking is less critical and the preparation can be provided at a higher pH. The rate of the crosslinking reaction is also described in the description below, and as illustrated by the following examples, additives,
It can be modified using derivatized albumin or by changing the ratio or concentration of albumin to carbodiimide.

【0027】 さらなる実施態様において、その調製物は、疎水性溶液中で提供され得る。好
ましくは、その溶液は、架橋反応と干渉しない。好ましい溶液には、二級および
三級アルコール(IPAおよびIBAを含む)が含まれる。好ましい適用におい
て、BSAの30%溶液は、20%IPAまたは8%IBAを使用して作成され
る。
In a further embodiment, the preparation can be provided in a hydrophobic solution. Preferably, the solution does not interfere with the crosslinking reaction. Preferred solutions include secondary and tertiary alcohols (including IPA and IBA). In a preferred application, a 30% solution of BSA is made using 20% IPA or 8% IBA.

【0028】 本発明の他の実施態様において、そのタンパク質および架橋剤は、乾燥粉末と
して提供され得る。そのタンパク質および架橋剤粉末は、好ましくは、それらを
組織位置に適用する前に混合される。最も好ましい実施態様において、そのタン
パク質および架橋剤は、適用の部位から体液を吸収し、そしてこの体液吸収は、
架橋反応を開始させる。
In another embodiment of the present invention, the protein and crosslinker may be provided as a dry powder. The protein and crosslinker powder are preferably mixed prior to applying them to a tissue location. In a most preferred embodiment, the protein and crosslinker absorb body fluid from the site of application, and the body fluid absorption is
Initiate the crosslinking reaction.

【0029】 あるいは、さらなる流体が、必要に応じて、適用の部位に提供され得る。さら
なる実施態様において、適用の部位は、生理食塩水または希釈タンパク質の溶液
で、乾燥タンパク質と架橋剤との混合物を適用する前にプライムされる。次いで
、そのプライマー溶液は、乾燥混合物によって吸収され、それにより架橋反応を
開始する。
Alternatively, additional fluids can be provided at the site of application, as needed. In a further embodiment, the site of application is primed with a solution of saline or dilute protein prior to applying the mixture of dry protein and crosslinker. The primer solution is then absorbed by the dry mixture, thereby initiating a crosslinking reaction.

【0030】 別の局面において、本発明は、人工血管のような合成材料(例えば、PTFE
材料)または生物学的インプラント(例えば、ポリエチレン材料)に、結合もし
くは接着する方法および組成物を提供する。
In another aspect, the invention relates to synthetic materials such as vascular grafts (eg, PTFE)
Materials or a biological implant (eg, a polyethylene material).

【0031】 関連する局面において、本発明は、第1の生物学的組織を、第2の組織および
/または補綴デバイスに接着するための方法を提供し、この方法は、第1の組織
および第2の組織もしくは補綴デバイスを、アルブミン調製物およびカルボジイ
ミド調製物の混合物と、そのアルブミン調製物の、その第1の組織および第2の
組織もしくは補綴デバイスへの架橋を促進する条件下で、接触させる工程を包含
する。
[0031] In a related aspect, the invention provides a method for bonding a first biological tissue to a second tissue and / or a prosthetic device, the method comprising the first tissue and the first tissue. The two tissues or prosthetic devices are contacted with a mixture of an albumin preparation and a carbodiimide preparation under conditions that promote crosslinking of the albumin preparations to the first and second tissues or prosthetic devices. Process.

【0032】 本発明のさらなる局面において、移植可能なデバイスを形成するための方法が
提供される。この方法は、アルブミン調製物を提供する工程、カルボジイミド調
製物を提供する工程、型(mold)を提供する工程、およびそのアルブミン調
製物とそのカルボジイミド調製物を、その型の中で、アルブミンの架橋を可能に
する条件下で混合する工程を包含する。
In a further aspect of the present invention, there is provided a method for forming an implantable device. The method comprises the steps of providing an albumin preparation, providing a carbodiimide preparation, providing a mold, and cross-linking the albumin preparation and the carbodiimide preparation in the form with albumin. And mixing under conditions that allow for

【0033】 本発明の製品はまた、上記の方法のいずれかに従って作製された、生体接着性
の外科用シーラントまたは移植可能なデバイスを含む。
The products of the present invention also include a bioadhesive surgical sealant or implantable device made according to any of the methods described above.

【0034】 別の局面において、本発明は、生体接着性の外科用シーラントまたは移植可能
なデバイスを作製するためのキットを提供し、このキットは、別々の容器に、ア
ルブミン調製物およびカルボジイミド調製物を含む。好ましい実施態様において
、そのキットは、付属分子、好ましくは、粘性促進剤、架橋剤、緩衝液、ホルモ
ン、成長因子、抗生物質、抗炎症剤、疎水性増強剤、および界面活性剤からなる
群から選択される分子をさらに含む。
In another aspect, the invention provides a kit for making a bioadhesive surgical sealant or implantable device, the kit comprising, in separate containers, an albumin preparation and a carbodiimide preparation. including. In a preferred embodiment, the kit comprises an accessory molecule, preferably from the group consisting of viscosity enhancers, crosslinkers, buffers, hormones, growth factors, antibiotics, anti-inflammatory agents, hydrophobicity enhancers, and surfactants. It further includes a molecule to be selected.

【0035】 キットの別の実施態様において、アルブミン調製物およびカルボジイミド調製
物は、その調製物を、所定の比または調節可能な比のいずれかで送達する二元性
送達デバイスにおいて提供される。
In another embodiment of the kit, the albumin preparation and the carbodiimide preparation are provided in a dual delivery device that delivers the preparation in either a predetermined or adjustable ratio.

【0036】 本発明の特定の好ましい実施態様の詳細な説明は、以下に提供される。本発明
の他の実施態様は、以下の詳細な説明を検討することによって明らかである。
A detailed description of certain preferred embodiments of the present invention is provided below. Other embodiments of the present invention will be apparent from a consideration of the following detailed description.

【0037】 (発明の詳細な説明) 一般に、本発明は、タンパク質に基づく生体接着性および外科用のシーラント
、ならびに薬物送達およびプロテーゼのための移植可能なデバイスに関連する方
法および製品を提供する。好ましい実施態様において、本発明は、アルブミンに
基づく方法および製品に関連する。しかし、他のタンパク質が、以下のアルブミ
ンに基づく方法および製品の説明において置換され得ることは理解されるべきで
ある。本発明の組成物は、アルブミンを、特定の条件下で、カルボジイミドと反
応させることによって架橋することにより形成される。一般的な反応は、2工程
にて進行する(例えば、Daminkら、1996を参照のこと)。第1に、ア
ルブミン分子の遊離のカルボキシル基(例えば、カルボキシル末端、またはグル
タミン酸もしくはアスパラギン酸残基の側鎖)は、カルボジイミドを攻撃して、
以下の2つの中間体のうちの1つを形成する:
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In general, the present invention provides methods and products related to protein-based bioadhesive and surgical sealants, and implantable devices for drug delivery and prostheses. In a preferred embodiment, the invention relates to albumin-based methods and products. However, it should be understood that other proteins may be substituted in the following description of the albumin-based methods and products. The compositions of the present invention are formed by crosslinking albumin by reacting it with carbodiimide under certain conditions. The general reaction proceeds in two steps (see, eg, Damink et al., 1996). First, the free carboxyl group of the albumin molecule (eg, the carboxyl terminus or the side chain of a glutamic or aspartic acid residue) attacks carbodiimide,
Forming one of the following two intermediates:

【0038】[0038]

【化1】 次いで、同じかもしくは別のアルブミン分子の遊離のアミノ基(例えば、アミノ
末端、またはリジンもしくはアルギニン残基の側鎖)は、これらの中間体の1つ
を攻撃し、架橋されたアルブミンおよび置換型尿素を、以下のように、副産物と
して生成する:
Embedded image The free amino group of the same or another albumin molecule (eg, the amino terminus, or the side chain of a lysine or arginine residue) then attacks one of these intermediates, causing cross-linked albumin and substituted forms. Urea is produced as a by-product, as follows:

【0039】[0039]

【化2】 この反応は、研究室または製造施設において、架橋されたアルブミンを生体接
着性または外科用シーラント材料として、あるいは移植可能な薬物送達デバイス
または補綴の一部として含む製品を製造するためにインビトロで行われ得る。あ
るいは、ある組織を別の組織に、および/またはプロテーゼデバイスに結合させ
るため、あるいは組織における切開、穿孔、および/または流体もしくは気体漏
出を封鎖するための、実験もしくは外科用手順の間にインビトロで行われ得る。
必要に応じて、そして以下により完全に記載されるように、アルブミン開始材料
は、化学的に改変された形態のアルブミンであり得、カルボジイミド架橋剤は、
その架橋剤が、ポリ(カルボジイミド)であるように、他の官能基もしくは反応
基(さらなるカルボジイミド基を含む)を含み得、さらなる非カルボジイミド架
橋剤が利用され得、および/または種々の付属分子が、架橋反応の経過または最
終生成物の特徴を改変するために付加され得る。
Embedded image This reaction is performed in vitro in a laboratory or manufacturing facility to produce a product containing cross-linked albumin as a bioadhesive or surgical sealant material, or as part of an implantable drug delivery device or prosthesis. obtain. Alternatively, in vitro during an experimental or surgical procedure to couple one tissue to another and / or to a prosthetic device, or to seal incisions, perforations, and / or fluid or gas leaks in the tissue. Can be done.
Optionally, and as described more fully below, the albumin starting material can be a chemically modified form of albumin, wherein the carbodiimide crosslinker is
The crosslinker may include other functional or reactive groups (including additional carbodiimide groups), such as poly (carbodiimide), additional non-carbodiimide crosslinkers may be utilized, and / or various accessory molecules may be used. Can be added to modify the course of the crosslinking reaction or the characteristics of the end product.

【0040】 本発明の方法は、適切なアルブミン調製物および適切なカルボジイミド、そし
て必要に応じて付属分子を提供する工程、ならびにこれらの成分を、カルボジイ
ミドがアルブミン分子との間で分子間(および分子内)架橋を形成を促進するこ
とを可能にする条件下で混合する工程を包含する。適切なアルブミン調製物、カ
ルボジイミド架橋剤、反応条件、付属分子、および有用性が、詳細に以下に別々
に記載される。しかし、第1に、出願人等がその発明として考える主題をより明
確に、かつ簡潔に記載するために、以下の定義が、以下の詳細な説明および添付
の請求の範囲において使用される特定の用語について提供される。
The method of the present invention comprises the steps of providing a suitable albumin preparation and a suitable carbodiimide and, optionally, ancillary molecules, and separating these components from the intermolecular (and molecular) nature of the carbodiimide with the albumin molecule. Inner) a step of mixing under conditions that allow for promoting crosslinking. Suitable albumin preparations, carbodiimide crosslinkers, reaction conditions, accessory molecules, and utilities are separately described in detail below. However, first, in order to more clearly and concisely describe the subject matter which applicants consider as their invention, the following definitions will be used in the following detailed description and the appended claims. Provided for terms.

【0041】 本明細書において使用されるように、用語「アルブミン」は、対立遺伝子改変
体を含む任意の哺乳動物タンパク質、ならびにMinghettiら(1986
)J.Biol.Chem.261:6747−6757に開示されるヒトアル
ブミン配列に対して少なくとも60%の相同性、好ましくは、少なくとも70%
もしくは80%の相同性を有する少なくとも100アミノ酸残基の配列を含む改
変されたアルブミンおよびアルブミンフラグメントをいう。
As used herein, the term “albumin” refers to any mammalian protein, including allelic variants, as well as Minghetti et al. (1986)
J.). Biol. Chem. 261: 6747-6775, at least 60% homology to the human albumin sequence disclosed, preferably at least 70%
Alternatively, it refers to a modified albumin and albumin fragment comprising a sequence of at least 100 amino acid residues having 80% homology.

【0042】 本明細書中で使用されるように、用語「相同性」は、適切なプログラムについ
てのデフォルトパラメータを使用するBLASTアミノ酸配列比較プログラム(
XBLAST(Altschulら、(1990)、J.Mol.Biol.2
15:403−10)を含む。)によって算出される「相同性」もしくは「類似
性」を意味する(http://www.ncbi.nlm.nih.govを
参照のこと)。あるいは、相同性は、MyersおよびMiller,CABI
OS(1989)のアルゴリズムを使用して算出され、これは、ALIGNプロ
グラム(バージョン2.0)に組み込まれている。アミノ酸配列を比較する際に
使用するための例示的なパラメータは、PAM120の重み残基表、ギャップ長
ペナルティ12、およびギャップペナルティ4である。
As used herein, the term “homology” refers to the BLAST amino acid sequence comparison program (default parameters for appropriate programs)
XBLAST (Altschul et al., (1990), J. Mol. Biol. 2).
15: 403-10). ) Means “homology” or “similarity” (see http://www.ncbi.nlm.nih.gov). Alternatively, the homology is determined by Myers and Miller, CABI.
Calculated using the OS (1989) algorithm, which is incorporated into the ALIGN program (version 2.0). Exemplary parameters for use in comparing amino acid sequences are a PAM120 weight residue table, a gap length penalty of 12, and a gap penalty of 4.

【0043】 (1.アルブミン調製) 本発明の生体接着剤、手術用シーラント、および移植用デバイスは、タンパク
質アルブミンの架橋形態を含む。好ましくは、このアルブミンは、哺乳動物起源
であるが、他の供給源のアルブミンもまた、用いられ得る。ほとんどのアルブミ
ンが、本発明の方法に従って容易に架橋されると考えられる。しかし、低い免疫
原性のアルブミンが、インビボでの適用に好ましい。従って、ヒトにおける使用
について、アルブミンは、ヒトのアルブミンであることが好ましい。ウシ血清ア
ルブミン(BSA)もまた、ヒトにおいて使用され得、そしてより容易に入手可
能である。あるいは、アルブミンは、当該分野において公知の方法を使用して、
組換えアルブミン遺伝子を発現する細胞から単離される、組換えアルブミンであ
り得る。ヒトにおける使用のために組換え産生される場合、アルブミン遺伝子は
、好ましくは、ヒト遺伝子またはウシ遺伝子である。しかし、他の種または生合
成改変体が使用され得る。部分的なタンパク質分解によってか、または組換え手
段のいずれかで産生されたアルブミンの主要なフラグメント(アルブミン配列の
少なくとも100残基を含む)もまた、インタクトなアルブミンの代わりに使用
され得る。あるいは、有用なフラグメントは、アルブミン配列の少なくとも50
残基、およびより好ましくは少なくとも75残基を含み得る。最終的に、異なる
形態のアルブミン(例えば、ヒト、ウシ、組換え、フラグメント化)の混合物も
また、用いられ得る。
1. Albumin Preparation The bioadhesives, surgical sealants, and implantable devices of the present invention include a cross-linked form of the protein albumin. Preferably, the albumin is of mammalian origin, but other sources of albumin may also be used. It is believed that most albumins are easily crosslinked according to the method of the present invention. However, low immunogenic albumin is preferred for in vivo applications. Thus, for use in humans, the albumin is preferably human albumin. Bovine serum albumin (BSA) can also be used in humans and is more readily available. Alternatively, albumin can be prepared using methods known in the art.
It can be a recombinant albumin isolated from a cell expressing the recombinant albumin gene. When produced recombinantly for use in humans, the albumin gene is preferably a human or bovine gene. However, other species or biosynthetic variants may be used. Major fragments of albumin (comprising at least 100 residues of the albumin sequence), either produced by partial proteolysis or by recombinant means, can also be used in place of intact albumin. Alternatively, useful fragments comprise at least 50 fragments of the albumin sequence.
Residues, and more preferably at least 75 residues. Finally, a mixture of different forms of albumin (eg, human, bovine, recombinant, fragmented) can also be used.

【0044】 アルブミンは、当該分野において周知の方法を使用して、組織または細胞から
直接的に精製され得る(例えば、Cohnら(1946)J.Amer.Che
m.Soc.68:459;Cohnら(1947)J.Amer.Chem.
Soc.69:1753;Chen(1967)J.Biol.Chem.24
2:173を参照のこと)。あるいは、アルブミンは、商業的な製造元から購入
される。例えば、種々の哺乳動物および鳥類の種に由来するアルブミン調製物は
、溶液または凍結乾燥した粉末の形態にて、Sigma Chemical C
ompany(St.Louis、MO)から購入され得る。好ましい市販のア
ルブミン調製物は、30%のヒトアルブミン溶液(例えば、Sigmaカタログ
番号A9080)または30% BSA溶液(例えば、Sigmaカタログ番号
A8327)である。
[0044] Albumin can be purified directly from tissues or cells using methods well known in the art (eg, Cohn et al. (1946) J. Amer. Che.
m. Soc. 68: 459; Cohn et al. (1947) J. Am. Amer. Chem.
Soc. 69: 1753; Chen (1967) J. Am. Biol. Chem. 24
2: 173). Alternatively, albumin is purchased from a commercial manufacturer. For example, albumin preparations from various mammalian and avian species are available in Sigma Chemical C in solution or lyophilized powder form.
company (St. Louis, MO). A preferred commercial albumin preparation is a 30% human albumin solution (eg, Sigma Catalog No. A9080) or a 30% BSA solution (eg, Sigma Catalog No. A8327).

【0045】 好ましい実施態様において、アルブミンは、10〜50重量%、好ましくは2
0〜50重量%、および最も好ましくは約35〜40重量%のアルブミンの水溶
液として提供される。以下により十分に説明されるように、より低い濃度のアル
ブミンが、粘性増強剤が添加される場合に用いられ得る。好ましくは、この溶液
は、架橋したアルブミンの生体接着性またはシーラント特性を破壊するかまたは
それらを妨げる夾雑物(例えば、免疫原またはプロテアーゼ)を取り除くために
実質的に精製される。一方、多数の他のタンパク質(例えば、コラーゲン、エラ
スチン、ラミニン、フィブリン、およびトロンビン)の存在は、寛容され得る。
In a preferred embodiment, the albumin comprises 10 to 50% by weight, preferably 2%.
It is provided as an aqueous solution of 0-50%, and most preferably about 35-40% by weight of albumin. As described more fully below, lower concentrations of albumin may be used when a viscosity enhancer is added. Preferably, the solution is substantially purified to remove contaminants (eg, immunogens or proteases) that disrupt or interfere with the bioadhesive or sealant properties of the cross-linked albumin. On the other hand, the presence of many other proteins, such as collagen, elastin, laminin, fibrin, and thrombin, can be tolerated.

【0046】 あるいは、アルブミンは、乾燥粉末として提供され得る。このような実施態様
において、乾燥アルブミンは、投与部位にて可溶化される。従って、投与部位に
存在する体液(例えば、血液)は、このタンパク質を可溶化するに十分であり得
る。あるいは、さらなる流体が乾燥アルブミンと共に提供され得る。この架橋は
また、投与部位にて可溶化される乾燥粉末として提供され得る。好ましい実施態
様において、乾燥タンパク質および架橋剤は、投与の前に混合される。最も好ま
しい実施態様において、湿潤試薬が、液体吸収度を増大するために、このタンパ
ク質および架橋剤の混合物に添加される。好ましくは、湿潤試薬は、入手可能な
体液から水分を吸収し、そしてこのタンパク質および架橋剤の可溶化を加速する
Alternatively, albumin can be provided as a dry powder. In such embodiments, the dried albumin is solubilized at the site of administration. Thus, the body fluid (eg, blood) present at the site of administration may be sufficient to solubilize the protein. Alternatively, additional fluid can be provided with the dried albumin. The crosslinks can also be provided as a dry powder solubilized at the site of administration. In a preferred embodiment, the dry protein and the crosslinker are mixed prior to administration. In a most preferred embodiment, a wetting reagent is added to the mixture of protein and crosslinker to increase liquid absorption. Preferably, the wetting reagent absorbs water from available body fluids and accelerates the solubilization of the protein and crosslinker.

【0047】 アルブミンは、粘性を増大するように改変または誘導体化され得る。例えば、
アルブミンの粘性は、相対的に大きな(10〜100kD)実質的に線状の分子
(例えば、ポリサッカリド(例えば、グリコサミノグリカン、デキストラン、ヒ
アルロン酸、硫酸コンドロイチン、硫酸ヘパラン)、ポリエーテル(例えば、ポ
リエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール)
、ポリエステル(例えば、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリサリチル酸)、お
よび脂肪族、脂環式または芳香族のアシル化またはスルホン化剤)を共有結合さ
せることによって増大され得る。好ましいアシル化剤には、脂肪族、脂環式およ
び芳香族の無水物または酸ハライド、特にジカルボン酸の酸無水物が挙げられる
。これらの非限定的な例には、無水グルタル酸、無水コハク酸、無水ラウリン酸
、無水ジグリコール酸、無水メタクリル酸、無水フタル酸、スクシニルクロリド
、グルタリルクロリド、およびラウロイルクロリドが挙げられる。アシル化剤は
また、種々の置換基および第2の官能基(例えば、脂肪族、脂環式、芳香族およ
びハロゲンの置換基、ならびにアミノ、カルボキシ、ケト、エステル、エポシキ
、およびシアノ官能基、およびそれらの組合せを含み得る。同様に、本発明に有
用な好ましいスルホン化剤には、脂肪族、脂環式および芳香族の硫酸およびスル
ホニルハライドが挙げられ、これらはまた、上記のように、種々の置換基および
第2の官能基を含み得る。
[0047] Albumin can be modified or derivatized to increase viscosity. For example,
The viscosity of albumin is relatively large (10-100 kD) for substantially linear molecules (eg, polysaccharides (eg, glycosaminoglycans, dextran, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, heparan sulfate), polyethers (eg, , Polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol)
, Polyesters such as polylactic acid, polyglycolic acid, polysalicylic acid, and aliphatic, cycloaliphatic or aromatic acylating or sulfonating agents). Preferred acylating agents include aliphatic, cycloaliphatic and aromatic anhydrides or acid halides, especially the anhydrides of dicarboxylic acids. Non-limiting examples of these include glutaric anhydride, succinic anhydride, lauric anhydride, diglycolic anhydride, methacrylic anhydride, phthalic anhydride, succinyl chloride, glutaryl chloride, and lauroyl chloride. Acylating agents also include various substituents and second functionalities (eg, aliphatic, cycloaliphatic, aromatic and halogen substituents, and amino, carboxy, keto, ester, epoxy, and cyano functions). Similarly, preferred sulfonating agents useful in the present invention include aliphatic, cycloaliphatic and aromatic sulfates and sulfonyl halides, which also include, as described above, Various substituents and second functional groups may be included.

【0048】 アルブミンはまた、疎水性組織または補綴材料との相互作用を促進するために
、その疎水性を増大させるように改変または誘導体化され得る。詳細には、アル
ブミンは、分枝状または直鎖状のアルキル、アルケニル、または芳香族の試薬(
長鎖アルキルまたはアルケニルおよびアルキルアルデヒドまたはカルボン酸(例
えば、オクチルアルデヒドまたはドデシルアルデヒドまたはオクチルカルボン酸
またはドデシルカルボン酸)を含む)を用いて誘導体化され得る。
[0048] Albumin can also be modified or derivatized to increase its hydrophobicity to facilitate its interaction with hydrophobic tissue or prosthetic material. In particular, albumin is a branched or linear alkyl, alkenyl, or aromatic reagent (
It can be derivatized with long-chain alkyl or alkenyl and alkyl aldehydes or carboxylic acids, including, for example, octyl aldehyde or dodecyl aldehyde or octyl carboxylic acid or dodecyl carboxylic acid.

【0049】 最終的に、その疎水性およびフッ素含有補綴材料(例えば、PTFE含有材料
)と相互作用するその能力を増大させるために、アルブミンまたは改変したアル
ブミンが、当該分野において周知の標準的方法によって、ハロゲン化、好ましく
はフッ素化され得る。例えば、アルブミンは、ポリフルオロジカルボン酸無水物
(例えば、ヘキサフルオログルタル酸無水物)、ポリフルオロアルキルエーテル
(例えば、パーフルオロアルキルグリシジルエーテル)、または他のハロゲン含
有試薬を用いて誘導体化され得る。
Finally, in order to increase its ability to interact with its hydrophobic and fluorine-containing prosthetic materials (eg, PTFE-containing materials), albumin or modified albumin is produced by standard methods well known in the art. , Halogenated, preferably fluorinated. For example, albumin can be derivatized with a polyfluorodicarboxylic anhydride (eg, hexafluoroglutaric anhydride), a polyfluoroalkyl ether (eg, perfluoroalkyl glycidyl ether), or other halogen-containing reagent.

【0050】 あるいは、組換えアルブミンは、1以上のアミノ酸残基が挿入、欠失または置
換されて、アルブミンの粘性を増大させるか、このタンパク質の疎水性を変化さ
せるか、誘導体化のためにより多くの側鎖を提供するか、または架橋反応のため
により多くの遊離カルボキシル基もしくは遊離アミン基を提供する、部位特異的
変異誘発の標準的な技術によって産生され得る。一般的な事柄として、用いられ
る条件下で、アルブミンは、架橋のための、適切な(およびおおまかには等しい
)数の遊離カルボキシル基および遊離アミノ基を含む。従って、アルブミン配列
の改変は、電荷相互作用または疎水性相互作用による非共有結合分子内結合によ
り関与し得る、より大きな残基および/またはより疎水性の残基でおよび/また
は荷電した残基を用いて、小さな残基または疎水性残基(例えば、グリシン、ア
ラニン)を置換することによって、タンパク質の粘性を増大させるために最も有
用である。あるいは、アルブミンの遊離カルボキシルおよびアミン含量が実質的
に異なる、2つの形態の改変したアルブミンを生成し得る。このような形態は、
分子内架橋ではなく分子間架橋を形成する傾向にあり、従っておおまかに等量に
て混合された場合に、より大きな程度の粘性を有する。
Alternatively, the recombinant albumin may have one or more amino acid residues inserted, deleted or substituted to increase the viscosity of the albumin, alter the hydrophobicity of the protein, or more for derivatization. Or can be produced by standard techniques of site-directed mutagenesis to provide more free carboxyl or amine groups for the crosslinking reaction. As a general matter, under the conditions used, albumin contains an appropriate (and roughly equal) number of free carboxyl and free amino groups for crosslinking. Thus, alteration of the albumin sequence may involve larger and / or more hydrophobic residues and / or charged residues that may be involved by non-covalent intramolecular binding by charge or hydrophobic interactions. It is most useful for increasing the viscosity of proteins by substituting small or hydrophobic residues (eg, glycine, alanine). Alternatively, two forms of modified albumin may be produced in which the free carboxyl and amine contents of the albumin are substantially different. Such a form,
They tend to form intermolecular crosslinks rather than intramolecular crosslinks, and thus have a greater degree of viscosity when mixed in roughly equal amounts.

【0051】 (II.カルボジイミド架橋剤) カルボジイミドは、以下の一般式: R1−N=C=N−R2 を有する架橋試薬であり、ここでR1およびR2は、強力な求核試薬を含まない場
合に、本質的に、任意の化学基であり得る。カルボジイミドは、非常に反応性で
あり、そしてR1またはR2のいずれかの求核基の存在は、カルボジイミド分子間
の分子間(または分子内)反応に起因して、脱安定化している。好ましい実施態
様において、R1およびR2は、ハロゲン、3級アミン、エステル、ケト、または
他の置換基を有する、直鎖状または分枝状の飽和または不飽和のアルキル基、ア
ルケニル基、アリール基、アラルキル基、またはアラルケニル基、あるいはそれ
らの改変体のいずれかからなる群より独立して選択される。さらに、R1および
2の一方または両方は、さらなるカルボジイミド基を含み得、その結果この架
橋剤は、ポリカルボジイミドである。
(II. Carbodiimide Crosslinking Agent) Carbodiimide is a cross-linking reagent having the following general formula: R 1 —N = C = N—R 2 , wherein R 1 and R 2 are strong nucleophiles If it does not contain, it can be essentially any chemical group. Carbodiimides are highly reactive and the presence of a nucleophilic group on either R 1 or R 2 has been destabilized due to intermolecular (or intramolecular) reactions between the carbodiimide molecules. In a preferred embodiment, R 1 and R 2 are linear or branched saturated or unsaturated alkyl, alkenyl, aryl, halogen, tertiary amine, ester, keto, or other substituents. Group, an aralkyl group, or an aralkenyl group, or a variant thereof. Further, one or both of R 1 and R 2 may include an additional carbodiimide group, such that the crosslinker is a polycarbodiimide.

【0052】 好ましくは、水溶性であるカルボジイミドが用いられ、そして生理学的条件下
でアルブミンと反応する。しかし、水不溶性カルボジイミド(例えば、エチルジ
メチルアミノプロピルカルボジイミド(EDC))の懸濁はまた、架橋反応中に
十分に分散された場合に、アルブミンの架橋に有用であり得る。R基の適切な選
択によって、このカルボジイミドの溶解度および反応性が、変化され得る。さら
に、R基の選択は、架橋剤の免疫原性および毒性、ならびにアルブミン分子と相
互作用するその能力に影響する。別の実施態様において、このR基は、さらなる
架橋基(例えば、光活性化架橋基)を有するように選択され得る。
Preferably, carbodiimides which are water-soluble are used and react with albumin under physiological conditions. However, a suspension of a water-insoluble carbodiimide (eg, ethyldimethylaminopropyl carbodiimide (EDC)) may also be useful for albumin crosslinking when well dispersed during the crosslinking reaction. By appropriate selection of the R group, the solubility and reactivity of the carbodiimide can be varied. Furthermore, the choice of the R group affects the immunogenicity and toxicity of the crosslinker, and its ability to interact with the albumin molecule. In another embodiment, the R group can be selected to have an additional bridging group (eg, a photoactivated bridging group).

【0053】 好ましくは、カルボジイミドは、溶液または懸濁液として提供される。しかし
、いくつかの実施態様において、このカルボジイミドは、乾燥形態(例えば、粉
末)にて提供され得る。この乾燥カルボジイミドは、組織に投与される前に可溶
化または懸濁されるか、または投与部位に存在する体液によって可溶化または懸
濁されるかのいずれかである。
[0053] Preferably, the carbodiimide is provided as a solution or suspension. However, in some embodiments, the carbodiimide may be provided in a dry form (eg, a powder). The dried carbodiimide is either solubilized or suspended prior to administration to the tissue, or solubilized or suspended by the body fluid present at the site of administration.

【0054】 1つの好ましい架橋剤は、エチルジメチルアミノプロピルカルボジイミド塩酸
(EDC・HCl)である。この架橋剤は、水溶性であり、そしてインビボで組
織を結合および/または外科的な漏出を密封するために適切である条件下でアル
ブミンを効果的に架橋する。
One preferred crosslinking agent is ethyl dimethylaminopropyl carbodiimide hydrochloride (EDC.HCl). The cross-linking agent is water-soluble and effectively cross-links albumin under conditions that are suitable for binding tissue in vivo and / or sealing surgical leakage.

【0055】 好ましいカルボジイミドの他の例には、1−(3−ジメチルアミノプロピル)
−3−エチルカルボジイミド(Aldrichカタログ番号42433−1);
1,3−ジ−p−トリルカルボジイミド(Aldrichカタログ番号D219
80−0);1,3−ジイソプロピルカルボジイミド(Aldrichカタログ
番号D12540−7);1,3−ジシクロヘキシルカルボジイミド(Aldr
ichカタログ番号D8000−2);1−シクロヘキシル−3−(2−モルホ
リノエチル)カルボジイミド メト−p−トルエンスルホネート(Aldric
hカタログ番号C10640−2);ポリカルボジイミド(Aldrichカタ
ログ番号45875−9号);1−tert−ブチル−3−エチルカルボジイミ
ド(Aldrichカタログ番号42639−3);1,3−ジシクロヘキシル
カルボジイミド(Aldrichカタログ番号37911−5);1,3−ビス
(トリメチルシリル)カルボジイミド(Aldrichカタログ番号34433
−8);1,3−ジ−tert−ブチルカルボジイミド(Aldrichカタロ
グ番号23556−3);1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカ
ルボジイミドメチオダイド(Aldrichカタログ番号16534−4);お
よび1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミド塩酸(A
ldrichカタログ番号16146−2)(全てAldrich Chemi
cal Company、Milwaukee、WIから入手可能である)が挙
げられる。
Another example of a preferred carbodiimide is 1- (3-dimethylaminopropyl)
-3-Ethylcarbodiimide (Aldrich Catalog No. 42433-1);
1,3-di-p-tolylcarbodiimide (Aldrich catalog number D219
80-0); 1,3-diisopropylcarbodiimide (Aldrich cat. No. D12540-7); 1,3-dicyclohexylcarbodiimide (Aldr
ich catalog number D8000-2); 1-cyclohexyl-3- (2-morpholinoethyl) carbodiimide meth-p-toluenesulfonate (Aldric)
h catalog number C10640-2); polycarbodiimide (Aldrich catalog number 45875-9); 1-tert-butyl-3-ethylcarbodiimide (Aldrich catalog number 42639-3); 1,3-dicyclohexylcarbodiimide (Aldrich catalog number 37911). -5); 1,3-bis (trimethylsilyl) carbodiimide (Aldrich Catalog No. 34433)
-8); 1,3-di-tert-butylcarbodiimide (Aldrich Cat. No. 23556-3); 1- (3-dimethylaminopropyl) -3-ethylcarbodiimide methiodide (Aldrich Cat. No. 16534-4); and 1- (3-dimethylaminopropyl) -3-ethylcarbodiimide hydrochloride (A
ldrich catalog number 16146-2) (all Aldrich Chemi
cal Company, Milwaukee, Wis.).

【0056】 他の好ましい実施態様において、架橋剤は、以下の一般式: R1O−PEG−R2−N=C=N−R3−PEG−OR4 のポリエチレングリコール(PEG)ベースの水溶性カルボジイミドであり、こ
こでR1〜R4は、上記のように独立して選択される。例えば、これらは、それら
を二重機能性PEGにし、それによってポリ(PEGカルボジイミド)を生じる
−NCO(イソシアネート)であり得る。R2およびR3はまた、加水分解的また
は酵素的に切断可能な基を含み得、その結果、架橋した産物は、架橋の切断を通
じて生分解性である。PEGベースのカルボジイミドは、適切な触媒の存在下に
てアルコキシPEGイソシアネートを反応させることによって合成される。
In another preferred embodiment, the crosslinking agent is a polyethylene glycol (PEG) based aqueous solution of the general formula: R 1 O-PEG-R 2 -N = C = NR 3 -PEG-OR 4 Carbodiimide, wherein R 1 to R 4 are independently selected as described above. For example, they can be -NCOs (isocyanates) that make them bifunctional PEGs, thereby producing poly (PEG carbodiimides). R 2 and R 3 may also include the hydrolytically or enzymatically cleavable group, as a result, cross-linked products are biodegradable through cleavage of crosslinking. PEG-based carbodiimides are synthesized by reacting an alkoxy PEG isocyanate in the presence of a suitable catalyst.

【0057】 R1O−PEG−R2−NCO + R4O−PEG−R3−NCO → R1O−PEG−R2−N=C=N−R3−PEG−OR4 有用な触媒の例は、ホスホレン(phospholene)、ホスホラン(p
hospholane)、ホスホレンオキシドまたはホスホレンスルフィド、ホ
スホランオキシドまたはホスホランスルフィドである。
R 1 O-PEG-R 2 -NCO + R 4 O-PEG-R 3 -NCO → R 1 O-PEG-R 2 -N = C = NR 3 -PEG-OR 4 Useful Catalyst Examples are phosphorene, phosphorane (p
phospholane), a phosphorene oxide or a phosphorene sulfide, a phosphorane oxide or a phosphorane sulfide.

【0058】 別の好ましい実施態様において、この架橋剤(例えば、EDC−HCl)は、
不活性なポリマー材料の水溶液中に提供され得る。好ましくは、この架橋剤溶液
およびアルブミン溶液は、効率的な混合および送達を促進するために、同様の粘
性および容積を有する。不活性なポリマーの例には、ポリ(ビニルアルコール)
、PEG、非イオン性界面活性剤(pluronicポリマーのようなPEGベ
ースの界面活性剤を含む)、ポリ(サッカリド)および他の不活性なポリマーが
挙げらる。
In another preferred embodiment, the crosslinking agent (eg, EDC-HCl) is
It may be provided in an aqueous solution of an inert polymeric material. Preferably, the crosslinker solution and albumin solution have similar viscosities and volumes to facilitate efficient mixing and delivery. Examples of inert polymers include poly (vinyl alcohol)
, PEG, non-ionic surfactants (including PEG-based surfactants such as pluronic polymers), poly (saccharides) and other inert polymers.

【0059】 (III.架橋反応条件) 本発明のカルボジイミド架橋剤は、アルブミン(および他のタンパク質)と自
然に反応し、タンパク質のアミノ酸側鎖の間に架橋を形成し得る。従って、架橋
反応のイニシエーターは、必要とされない。重要なことに、この反応は、インビ
ボでの適用と適合するpHおよび温度の条件下で生じ得る。
(III. Crosslinking Reaction Conditions) The carbodiimide crosslinking agent of the present invention can react with albumin (and other proteins) spontaneously to form a crosslink between amino acid side chains of the protein. Thus, no initiator of the crosslinking reaction is required. Importantly, this reaction can occur under conditions of pH and temperature compatible with in vivo applications.

【0060】 本発明のカルボジイミド架橋反応は、pHに非常に敏感であり、そして好まし
くは、5〜7の間のpH、より好ましくはpH5〜6の間で実施される。pH値
5未満にて、改変されていないアルブミンが沈澱し得、そして8より大きいpH
値にて、架橋反応の速度が、大きく減少される。生理学的なpHは、およそ7.
0〜7.4であり、従って、この反応混合物は、生理学的なpHにて生じること
を可能にし得るか、あるいはこの反応混合物は、酸付属分子の添加によってわず
かに酸性化され得る。
The carbodiimide crosslinking reaction of the present invention is very pH sensitive and is preferably carried out at a pH between 5 and 7, more preferably between pH 5 and 6. At a pH value less than 5, unmodified albumin can precipitate and a pH greater than 8
By value, the rate of the crosslinking reaction is greatly reduced. Physiological pH is around 7.
0-7.4, so the reaction mixture may be allowed to occur at physiological pH, or the reaction mixture may be slightly acidified by the addition of acid accessory molecules.

【0061】 この反応は、インビトロでの使用のために室温にて実施され得、そしてインビ
ボでの適用のために体温にて実施され得る。
The reaction can be performed at room temperature for in vitro use and at body temperature for in vivo applications.

【0062】 アルブミンに対するカルボジイミドのモル比は、架橋反応の速度および最終架
橋産物の特徴の両方に有意に影響する。すなわち、アルブミンに対してカルボジ
イミドの比率がより高くなると、より速い反応が生じ、そしてより高度な架橋産
物になる。
The molar ratio of carbodiimide to albumin significantly affects both the rate of the crosslinking reaction and the characteristics of the final crosslinked product. That is, a higher ratio of carbodiimide to albumin results in a faster reaction and a higher cross-linked product.

【0063】 本発明の生体接着剤、外科的シーラントおよび移植用デバイスは、好ましくは
、カルボジイミドをアルブミンと、1モルのアルブミンモノマー当たり1〜10
0モルの間のカルボジイミドのモル比にて混合することによって調製される。好
ましい実施態様において、カルボジイミドおよびアルブミンは、およそ36:1
のモル比にて混合される。より好ましい実施態様において、この比は、およそ1
8:1である。いくつかの実施態様において、十分な架橋は、およそ4:1のカ
ルボジイミド:アルブミンの比率を用いて達成され得る。しかし、およそ0.4
:1の比率は、本発明のほとんどの適用に対して十分な架橋を提供しない。本発
明の例示的な実施態様において、カルボジイミドを使用して産生される生体接着
剤または外科的なシーラントを考慮する。EDC・HClは、およそ191.7
の分子量を有し、一方、アルブミンモノマーは、平均で約69,293の分子量
を有する。従って、およそ36:1のモル比にてEDC・HClとBSAとを混
合することによって調製された生体接着剤は、(1モル×69.293グラム/
モル)69.293gのBSA当たりおよそ(36モル×191.7グラム/モ
ル)6901.2gのEDC・HCl、またはおよそ1:10重量のEDC・H
Cl:アルブミンを有する混合物に対応する。同様の計算は、もちろん、所望の
モル比に基づいて適切な重量:重量比を決定するために、他のカルボジイミド試
薬に対して使用され得る。
The bioadhesives, surgical sealants and implantable devices of the present invention preferably comprise carbodiimide with albumin and 1 to 10 per mole of albumin monomer.
It is prepared by mixing in a molar ratio of carbodiimide between 0 moles. In a preferred embodiment, the carbodiimide and albumin are approximately 36: 1.
At a molar ratio of In a more preferred embodiment, this ratio is approximately 1
8: 1. In some embodiments, sufficient crosslinking can be achieved using a carbodiimide: albumin ratio of approximately 4: 1. But about 0.4
A ratio of 1: does not provide sufficient crosslinking for most applications of the present invention. In an exemplary embodiment of the invention, consider a bioadhesive or surgical sealant produced using carbodiimide. EDC · HCl is approximately 191.7
While the albumin monomer has an average molecular weight of about 69,293. Thus, a bioadhesive prepared by mixing EDC.HCl and BSA in a molar ratio of approximately 36: 1 yields (1 mole x 69.293 grams /
(Mol) 69.293 g of BSA approximately (36 mol × 191.7 g / mol) 6901.2 g EDC.HCl, or approximately 1:10 weight EDC.H
Cl: corresponds to the mixture with albumin. Similar calculations can, of course, be used for other carbodiimide reagents to determine the appropriate weight: weight ratio based on the desired molar ratio.

【0064】 従って、例えば、EDC・HCl架橋したアルブミン調製物は、約1:1〜1
:100、好ましくは約1:5〜1:50、および最も好ましくは約1:10〜
1:20に変動する、EDC・HCl:アルブミンの重量:重量比で産生され得
る。1:1の比率にて、この反応は、極めて迅速に進行し、そしてこの産物は、
適用が終了する前に硬化し得る。得られた産物は、極めて丈夫であり、そして相
対的に非可塑性または非可撓性である。1:20の比率では、この反応は、非常
により遅く、そしてこの産物は、この反応が進行している間に成形および形作ら
れ得る。得られた産物は、より弱いが、より可塑性または可撓性である。1:1
00の比率は、いくつかの適用において有用であると考えられるが、1:100
0程度の低い比率は、不十分な架橋に起因して効力がないことが予測される。
Thus, for example, EDC · HCl cross-linked albumin preparations can be used in
: 100, preferably about 1: 5 to 1:50, and most preferably about 1:10
EDC.HCl: albumin can be produced in a weight: weight ratio varying from 1:20. At a 1: 1 ratio, the reaction proceeds very quickly and the product
It may cure before the application is finished. The resulting product is extremely robust and relatively non-plastic or non-flexible. At a ratio of 1:20, the reaction is much slower and the product can be shaped and shaped while the reaction is in progress. The resulting product is weaker but more plastic or flexible. 1: 1
A ratio of 00 is considered useful in some applications, but a ratio of 1: 100
Ratios as low as 0 are expected to be ineffective due to insufficient crosslinking.

【0065】 例えば、肺組織中の流体および気体の漏出の密封を含む適用について、1:5
のEDC・HCl:アルブミンの重量:重量比が、現在好ましい。創傷の開口を
密封するためのより大きなフィルムを含む適用について、より低いEDC・HC
l比、おそらく1:10〜1:20が、適切であり得るが、これは、より弱くか
つゲル様のシーラントを生成する。1:20の比率は、心血管適用には非常に弱
すぎることが予測されるが、1:1の比率は、非常に弾性がないことが予測され
る。
For example, for applications involving sealing of fluid and gas leaks in lung tissue, 1: 5
A weight: weight ratio of EDC.HCl: albumin of at present is presently preferred. For applications involving larger films to seal wound openings, lower EDC HC
A 1 ratio, perhaps 1:10 to 1:20, may be appropriate, but this produces a weaker and gel-like sealant. A 1:20 ratio is predicted to be too weak for cardiovascular applications, while a 1: 1 ratio is predicted to be very inelastic.

【0066】 上記のように、好ましい実施態様において、アルブミンおよびカルボジイミド
の両方は、水性調製物において提供される。あるいは、しかし、アルブミンの水
性調製物は、不溶性のカルボジイミドの懸濁液と混合され得る。2つの成分(ア
ルブミンおよびカルボジイミド)が混合に際して架橋し始めるため、そしてこの
反応がいくつかの処方物について非常に迅速であり得るため、それらを適用の直
前に混合すること、またはそれらを生体接着性封鎖または外科的封鎖を形成する
ことが所望される部位で混合することが重要であり得る。さらに、カルボジイミ
ドは水溶液中で長時間安定ではないため、これらは、カルボジイミド粉末または
凍結乾燥したカルボジイミドを、アルブミンと混合する直前に水溶液中に溶解す
ることによって調製され得る。あるいは、カルボジイミドは、不活性の水混和性
の生体適合性有機溶媒において提供され得る。従って、二元性送達デバイス(調
剤および混合する前にアルブミン調製物およびカルボジイミド架橋剤を保持する
別々の区画を有する)が、特に有用であり得る。従って、1つの好ましい方法に
おいて、これらの区画を同時に調剤および混合する二重バレルシリンジ(dou
ble−barreled syringe)が使用される。このような二重バ
レルシリンジは、生体接着性シーラントまたは外科用シーラントが組織の傷害ま
たは切開の部位に適用されるインビボ適用のために非常に簡便であり得る。1つ
の実施態様において、二重バレルシリンジは、アルブミンの水溶液を含む第1の
バレル、および破れやすい膜によって水溶液から分離されたカルボジイミド粉末
を含む第2のバレルを備える。このようなシリンジの利用のために、この膜がま
ず破れ、カルボジイミドが第2のバレルの水溶液に溶解され、次いで、このシリ
ンジが上記のように使用される。別の実施態様において、二重バレルは、架橋反
応が生じ得るpH(例えば、5.0〜6.0)でアルブミン水溶液を含む第1の
バレル、およびアルカリpHに調整されて溶液中の水によるカルボジイミドの二
置換型尿素化合物への変換を低減するカルボジイミド溶液を含む第2のバレルを
備える。この実施態様において、2つのバレルにおけるpHおよび/または緩衝
系は、混合に際して、得られる溶液のpHが、この架橋反応を効果的に進行する
ことを許容するように十分に酸性であるように選択されなければならない。代替
の実施態様において、単一のバレルシリンジは、破れやすい膜によってカルボジ
イミド粉末から分離されたアルブミン溶液を含む。この架橋反応は膜の破壊によ
って開始され、そして得られる混合物は、上記のように適用される。外科的使用
のために、この2つの成分およびシリンジは、滅菌性かつディスポーザブルのキ
ットとして提供され得る。あるいは、この2つの成分は、この2つの成分のため
の別々のリザーバを有するデバイスからのスプレーとして適用され得る。最終的
に、好ましくはないが、この2つの成分は、連続的に適用され得る。この方法は
、この成分が徹底的に混合されないような欠点を有し、そして架橋したアルブミ
ンの薄い被膜のみが、これらの界面で形成され得る。
As described above, in a preferred embodiment, both albumin and carbodiimide are provided in an aqueous preparation. Alternatively, however, an aqueous preparation of albumin can be mixed with a suspension of insoluble carbodiimide. Because the two components (albumin and carbodiimide) begin to crosslink upon mixing, and because this reaction can be very rapid for some formulations, mixing them immediately prior to application, or making them bioadhesive It can be important to mix at the site where it is desired to form a seal or surgical seal. Furthermore, since carbodiimides are not stable in aqueous solutions for long periods of time, they can be prepared by dissolving carbodiimide powder or lyophilized carbodiimide in aqueous solution just before mixing with albumin. Alternatively, the carbodiimide can be provided in an inert, water-miscible, biocompatible organic solvent. Thus, dual delivery devices, having separate compartments to hold the albumin preparation and carbodiimide crosslinker prior to dispensing and mixing, can be particularly useful. Thus, in one preferred method, a dual barrel syringe (dou) that simultaneously dispenses and mixes these compartments
ble-barreled syringes) are used. Such a dual barrel syringe can be very convenient for in vivo applications where a bioadhesive or surgical sealant is applied to the site of tissue injury or incision. In one embodiment, a dual barrel syringe comprises a first barrel containing an aqueous solution of albumin and a second barrel containing carbodiimide powder separated from the aqueous solution by a fragile membrane. For the use of such a syringe, the membrane is first broken and the carbodiimide is dissolved in the aqueous solution of the second barrel, and the syringe is then used as described above. In another embodiment, the double barrel comprises a first barrel comprising an aqueous albumin solution at a pH at which a cross-linking reaction can occur (eg, 5.0-6.0), and an aqueous solution adjusted to alkaline pH with water in the solution. A second barrel containing a carbodiimide solution that reduces the conversion of the carbodiimide to a disubstituted urea compound. In this embodiment, the pH and / or buffer system in the two barrels is selected such that upon mixing, the pH of the resulting solution is sufficiently acidic to allow this crosslinking reaction to proceed effectively. It must be. In an alternative embodiment, the single barrel syringe contains an albumin solution separated from the carbodiimide powder by a fragile membrane. This cross-linking reaction is initiated by disruption of the membrane, and the resulting mixture is applied as described above. For surgical use, the two components and the syringe may be provided as a sterile and disposable kit. Alternatively, the two components can be applied as a spray from a device that has separate reservoirs for the two components. Finally, although not preferred, the two components can be applied sequentially. This method has the disadvantage that the components are not thoroughly mixed, and only a thin film of cross-linked albumin can be formed at these interfaces.

【0067】 (IV.付属分子) いくつかの実施態様において、付属分子がこの反応に添加される。このような
付属分子には、粘性増強剤、可溶性増強剤、非カルボジイミド架橋剤、抗炎症剤
、ホルモン、増殖因子、抗生物質、緩衝液などが挙げられ得る。
IV. Ancillary Molecules In some embodiments, ancillary molecules are added to the reaction. Such accessory molecules may include viscosity enhancers, solubility enhancers, non-carbodiimide crosslinkers, anti-inflammatory agents, hormones, growth factors, antibiotics, buffers and the like.

【0068】 いくつかの好ましい実施態様において、粘性増強剤がこの混合液に添加され、
従って、利用されるアルブミンの濃度は減少しされ得る。しかし、アルブミンの
濃度は、好ましくは、少なくとも10%、そしてより好ましくは少なくとも20
%である。好ましい実施態様において、この粘性増強剤は、この反応中でそれ自
体が架橋される。粘性増強剤には、置換ポリサッカリドまたは置換されていない
ポリサッカリド(例えば、グリコサミノグリカンもしくはへパリンスルフェート
)、線維性タンパク質(例えば、コラーゲン、エラスチン、フィブリン、フィブ
リノゲン、トロンビン、ラミニン)、または生理学的条件下または本発明のカル
ボジイミドの存在下で重合する他の化合物(例えば、多価酸およびポリアミン)
が挙げられ得る。好ましい粘性増強剤には、グリコサミノグリカン、デキストラ
ン、ヒアルロン酸、コラーゲン、コンドロイチンスルフェート、およびエラスチ
ンが挙げられる。
[0068] In some preferred embodiments, a viscosity enhancer is added to the mixture,
Thus, the concentration of albumin utilized can be reduced. However, the concentration of albumin is preferably at least 10%, and more preferably at least 20%.
%. In a preferred embodiment, the viscosity enhancer is itself crosslinked during the reaction. Viscosity enhancers include substituted or unsubstituted polysaccharides (eg, glycosaminoglycans or heparin sulfate), fibrous proteins (eg, collagen, elastin, fibrin, fibrinogen, thrombin, laminin), or Other compounds that polymerize under physiological conditions or in the presence of the carbodiimides of the invention (eg, polyacids and polyamines)
May be mentioned. Preferred viscosity enhancers include glycosaminoglycans, dextran, hyaluronic acid, collagen, chondroitin sulfate, and elastin.

【0069】 いくつかの好ましい実施態様において、付属分子は、架橋の速度および/また
は程度を変更するために添加される。一般に、カルボン酸は、カルボジイミド架
橋反応の第1段階において、タンパク質カルボキシル基と競合することによって
架橋の速度または程度を低減し得る。同様に、アミンは、カルボジイミド架橋反
応の第2段階において、タンパク質アミン基と競合することによって架橋の速度
または程度を低減し得る。しかし、ポリカルボン酸、ポリアミン、ポリ(カルボ
キシ/アミノ)化合物(すなわち、多数のカルボキシル基およびアミノ基を有す
る化合物)、およびそれらの混合物は、カルボジイミドと反応することによって
ゲル形成の速度を増大させて2つ以上のタンパク質分子と架橋を形成し得、この
ゲル形成に関与することに関して、このようなポリカルボン酸、ポリアミン、お
よび/またはポリ(カルボキシ/アミノ)化合物が比較的高密度のカルボキシ基
および/またはアミノ基を有するべきである。従って、このような付属分子は、
カルボキシ基および/またはアミノ基あたり好ましくは1、000ダルトン未満
、より好ましくは500ダルトン未満、そして最も好ましくは250ダルトン未
満の分子量を有する。例えば、2、000ダルトンの分子量を有し、そして4つ
のカルボキシ基および/またはアミノ基を有する付属分子は、カルボキシ基また
はアミノ基あたり500ダルトンの分子量を有する。ポリカルボン酸には、クエ
ン酸およびポリ(アクリル酸)が挙げられる。ポリアミンには、ポリ(リジン)
およびキトサンが挙げられる。
In some preferred embodiments, accessory molecules are added to alter the rate and / or extent of crosslinking. In general, carboxylic acids can reduce the rate or extent of crosslinking in the first step of the carbodiimide crosslinking reaction by competing with protein carboxyl groups. Similarly, amines can reduce the rate or extent of crosslinking in the second stage of the carbodiimide crosslinking reaction by competing with protein amine groups. However, polycarboxylic acids, polyamines, poly (carboxy / amino) compounds (ie, compounds having multiple carboxyl and amino groups), and mixtures thereof, increase the rate of gel formation by reacting with carbodiimides. Such polycarboxylic acids, polyamines, and / or poly (carboxy / amino) compounds are capable of forming crosslinks with two or more protein molecules and participating in this gel formation with relatively high density of carboxy groups and And / or have an amino group. Thus, such an accessory molecule is
It preferably has a molecular weight of less than 1,000 daltons per carboxy and / or amino group, more preferably less than 500 daltons, and most preferably less than 250 daltons. For example, an accessory molecule having a molecular weight of 2,000 daltons and having four carboxy and / or amino groups has a molecular weight of 500 daltons per carboxy or amino group. Polycarboxylic acids include citric acid and poly (acrylic acid). Polyamines include poly (lysine)
And chitosan.

【0070】 代替的な実施態様において、他の酸は、pHを低下させることによってEDC
媒介性タンパク質架橋反応を促進させるために含まれ、そして他の塩基は、pH
を上昇することによってこの架橋反応を遅くするために使用され得る。カルボジ
イミド架橋反応のために最適なpHは、約5.0〜6.0である。しかし、この
反応はまた、低いpHでのタンパク質の変性に起因して、より低いpHで増大さ
れ得る。
In an alternative embodiment, the other acid is EDC by lowering the pH
Included to facilitate the mediated protein crosslinking reaction, and other bases
Can be used to slow down this crosslinking reaction. The optimum pH for the carbodiimide crosslinking reaction is between about 5.0 and 6.0. However, the reaction can also be increased at lower pH due to denaturation of the protein at lower pH.

【0071】 さらなる実施態様において、アルブミン溶液の疎水性は、水よりもより疎水性
である溶液中にアルブミンを溶解させることによって増大される。好ましい実施
態様において、このアルブミンは、2級アルコールまたは3級アルコールを含む
溶液中で可溶化される。好ましくは、アルブミンは、イソプロピルアルコール(
IPA)またはイソブチルアルコール(IBA)の溶液中で提供される。最も好
ましくは、BSAの30%溶液は、20% IPAまたは8% IBAを用いて
調製される。
In a further embodiment, the hydrophobicity of the albumin solution is increased by dissolving the albumin in a solution that is more hydrophobic than water. In a preferred embodiment, the albumin is solubilized in a solution containing a secondary or tertiary alcohol. Preferably, the albumin is isopropyl alcohol (
IPA) or isobutyl alcohol (IBA) in solution. Most preferably, a 30% solution of BSA is prepared with 20% IPA or 8% IBA.

【0072】 最後に、これらは、カルボジイミドと反応するため、リン酸緩衝液およびTr
is緩衝液のような緩衝液は、好ましくない。現在好ましい緩衝液は、塩酸のよ
うな無機酸である。
Finally, they react with carbodiimide, so that phosphate buffer and Tr
Buffers such as is buffer are not preferred. Currently preferred buffers are inorganic acids such as hydrochloric acid.

【0073】 (V.有用性) 本発明の架橋されたアルブミン調製物は、多くの適用を有する。例えば、これ
らは、外科用シーラント、生体接着剤、止血物質、被覆材料および薬物送達媒体
として利用され得る。エキソビボにおいてフィルムへ形成され、次いで移植され
る場合、これらはまた、治癒組織間で再吸収される(resorbable)障
壁を形成することによって外科的接着を阻止するように付与され得る。外科用シ
ーラントとしての使用について、架橋されたアルブミンは、肺における空気漏出
および血液漏出、肝臓、脾臓および腎臓における血液漏出、硬膜における脳脊髄
液漏出、ならびに心臓および血管系における血液漏出を封鎖することにおいて特
に有用であることが予測される。
V. Utility The crosslinked albumin preparations of the present invention have many applications. For example, they can be utilized as surgical sealants, bioadhesives, hemostats, coating materials, and drug delivery vehicles. When formed into films ex vivo and then implanted, they can also be applied to prevent surgical adhesion by forming a resorbable barrier between the healing tissues. For use as a surgical sealant, crosslinked albumin blocks air and blood leaks in the lungs, blood in the liver, spleen and kidneys, cerebrospinal fluid in the dura mater, and blood in the heart and vasculature It is expected to be particularly useful in this regard.

【0074】 心血管適用について、カルボジイミド架橋されたアルブミンは、拍動性の伸長
について十分な可撓性を有するように設計されなければならないが、しかしまた
心血管圧力に耐えるように十分な強さを有しなければならない。好ましい実施態
様において、この反応混合物は、血管漏出に適用される場合に迅速に封鎖を形成
する。好ましくは、架橋は、この反応混合物が血管適用の部位(例えば、血管)
から滑落し得るか、または洗い流され得る前に生じる。さらに、架橋は、好まし
くは、この反応混合物が血液または他の体液によって希釈されるか、または洗い
流される前に生じる。好ましい実施態様において、架橋されたゲルは、成分が混
合され、そして血管部位に適用された時間から5分以内に形成する。最も好まし
い実施態様において、この架橋されたゲルは、30〜45秒以内に形成する。
For cardiovascular applications, the carbodiimide cross-linked albumin must be designed to have sufficient flexibility for pulsatile elongation, but also strong enough to withstand cardiovascular pressure Must have. In a preferred embodiment, the reaction mixture quickly forms a blockade when applied to vascular leaks. Preferably, the crosslinking is such that the reaction mixture is applied to the site of vascular application (eg, a blood vessel).
Occurs before it can slide down or be washed away. Further, cross-linking preferably occurs before the reaction mixture is diluted or washed away by blood or other bodily fluids. In a preferred embodiment, the crosslinked gel forms within 5 minutes of the time the components are mixed and applied to the vascular site. In a most preferred embodiment, the crosslinked gel forms within 30-45 seconds.

【0075】 迅速なゲル形成はまた、過剰な血液損失を阻止するために重要である。これは
特に、患者(例えば、救急時における外傷患者)が複数の血管傷害部位を有する
場合に重要である。1つの実施態様において、この反応混合物は、血液損失の正
確な源が同定されていない場合に出血を停止するために適用され得る。この実施
態様において、ゲル形成時間は、この反応混合物が、比較的広範囲の出血にわた
って適用されるよう十分にゆっくりであるべきであるが、この反応混合物が希釈
されるか、または洗い流される前に漏出を封鎖するよう十分に速くあるべきであ
る。
Rapid gel formation is also important to prevent excessive blood loss. This is particularly important when the patient (eg, a trauma patient in an emergency) has multiple vascular injury sites. In one embodiment, the reaction mixture may be applied to stop bleeding if the exact source of blood loss has not been identified. In this embodiment, the gel formation time should be slow enough that the reaction mixture is applied over a relatively wide area of bleeding, but before the reaction mixture is diluted or washed out, Should be fast enough to block off.

【0076】 肺適用において、このゲル反応混合物を使用して、肺における空気漏出または
血液漏出を封鎖する。好ましい実施態様において、この反応混合物は、血管適用
に使用される反応混合物よりも、ゲルを形成するためにより長い時間を要するよ
うに設計される。好ましくは、この反応混合物は、ゲルを形成するために架橋す
る前に、肺の表面を越えて広がり得る。さらに、この反応混合物は、肺表面にわ
たってこの混合物が広がることを補助する添加物(例えば、脂質または界面活性
剤)を含み得る。肺適用において、この混合物は、その適用部位から、ほとんど
滑落しないかまたは洗い流されないようである。なぜなら、肺は、血管の表面と
比較した場合に、比較的大きく、そして平坦な領域を提供するからである。
In pulmonary applications, the gel reaction mixture is used to seal off air or blood leaks in the lungs. In a preferred embodiment, the reaction mixture is designed to take longer to form a gel than the reaction mixture used for vascular applications. Preferably, the reaction mixture can spread beyond the surface of the lung before cross-linking to form a gel. In addition, the reaction mixture can include additives (eg, lipids or surfactants) that help spread the mixture over the lung surface. In pulmonary applications, the mixture does not appear to slide or flush out of the application site. This is because the lungs provide a relatively large and flat area when compared to the surface of blood vessels.

【0077】 好ましい実施態様において、プライマー溶液は、ゲル混合物の前に組織へ適用
される。好ましくは、このプライマー溶液は、BSAの希釈溶液である。より好
ましくは、このプライマー溶液は、架橋剤を有しない架橋反応混合物の希釈溶液
である。この実施態様において、プライマー混合物は疎水性である。1つの実施
態様において、アルブミンの疎水性誘導体が使用される。別の実施態様において
、アルブミンは、脂肪酸と混合される。例えば、アルブミンは、パルミチル無水
物と複合体化され得る。好ましい実施態様において、脂肪酸のアルブミンに対す
るモル比は、1:1より大きく、そして好ましくは3:1である。あるいは、ア
ルブミンは、脂肪酸と結合して購入され得る。例えば、BSAは、オクタン酸と
結合して購入され得る(Sigma カタログ番号A3174、タンパク質1g
あたり10〜15mgのオクタン酸)。好ましい実施態様において、このプライ
マー溶液は、体液を置換するために組織へ適用され、そして架橋反応のための良
好な環境を提供する。ブラシは、架橋反応混合物が投与される組織位置で、この
プライマーを広げるために有用な塗布具である。
In a preferred embodiment, the primer solution is applied to the tissue before the gel mixture. Preferably, the primer solution is a dilute solution of BSA. More preferably, the primer solution is a dilute solution of the crosslinking reaction mixture without a crosslinking agent. In this embodiment, the primer mixture is hydrophobic. In one embodiment, a hydrophobic derivative of albumin is used. In another embodiment, albumin is mixed with a fatty acid. For example, albumin can be complexed with palmityl anhydride. In a preferred embodiment, the molar ratio of fatty acid to albumin is greater than 1: 1 and preferably 3: 1. Alternatively, albumin can be purchased in combination with fatty acids. For example, BSA can be purchased in combination with octanoic acid (Sigma Catalog No. A3174, 1 g protein)
10-15 mg of octanoic acid per). In a preferred embodiment, the primer solution is applied to tissue to replace body fluids and provides a good environment for a crosslinking reaction. A brush is a useful applicator for spreading this primer at the tissue site where the crosslinking reaction mixture is to be administered.

【0078】 いくつかの実施態様において、架橋されているアルブミン溶液は、適用部位で
組織との相互作用を促進するためのさらなる試薬を含む。好ましい実施態様にお
いて、アルブミン溶液は、肺の状況において使用される場合に、界面活性剤およ
び/または脂質を含む。好ましくは、この界面活性剤および脂質成分は、肺の天
然の界面活性剤および脂質組成物に類似している。あるいは、合成界面活性剤お
よび脂質が、使用され得る。
[0078] In some embodiments, the albumin solution that is cross-linked includes additional reagents to facilitate interaction with tissue at the site of application. In a preferred embodiment, the albumin solution comprises a surfactant and / or lipid when used in a pulmonary setting. Preferably, the surfactant and lipid components are similar to the natural surfactant and lipid composition of the lung. Alternatively, synthetic surfactants and lipids can be used.

【0079】 本発明の架橋されたアルブミン組成物はまた、移植可能な薬物送達デバイスを
生成するために使用され得る。特に、架橋されたアルブミン組成物は、身体によ
ってゆっくりと腐食され、そして吸収されるため、この架橋されたアルブミン組
成物は、この架橋されたアルブミンのマトリクス全体に散布された薬物を含む生
体腐食性移植片を生成するために使用され得る。架橋の程度は、この薬物がこの
マトリクスの内側および外側に拡散する能力、およびこのデバイスが腐食する速
度の両方を決定する。さらに、架橋の程度は、このデバイスの剛性または可撓性
を決定する。従って、架橋の程度を制御することにより、異なる速度で薬物を送
達し、そして異なる程度の可撓性を有するデバイスが作製され得る。このデバイ
スは、本発明のアルブミン調製物およびカルボジイミドを、必要に応じて医薬品
のような付属分子と共に、移植可能なデバイスを形成するためにアルブミンの架
橋を促進する条件下で型に導入することによって生成される。
[0079] The cross-linked albumin compositions of the present invention can also be used to produce implantable drug delivery devices. In particular, because the cross-linked albumin composition is slowly eroded and absorbed by the body, the cross-linked albumin composition is bioerodible with the drug dispersed throughout the cross-linked albumin matrix. Can be used to generate an implant. The degree of crosslinking determines both the ability of the drug to diffuse into and out of the matrix, and the rate at which the device erodes. Furthermore, the degree of crosslinking determines the stiffness or flexibility of the device. Thus, by controlling the degree of cross-linking, devices can be delivered that deliver drugs at different rates and have different degrees of flexibility. The device comprises introducing an albumin preparation of the invention and a carbodiimide, optionally with ancillary molecules such as pharmaceuticals, into a mold under conditions that promote albumin crosslinking to form an implantable device. Generated.

【0080】 (実施例) (実施例1.EDC・HClを用いるBSA架橋の速度に対するpHの効果) BSAの37.5%溶液を、以下の架橋実験のために、滅菌水(10ml)中
にBSA(6g)を溶解し、そして透明な溶液が得られるまで数時間攪拌するこ
とによって調製した。この溶液の1mlのアリコートを、種々のpH値で、0.
25mlの8%EDC・HCl水溶液で架橋した。
EXAMPLES Example 1. Effect of pH on the Rate of BSA Crosslinking with EDC.HCl A 37.5% solution of BSA was placed in sterile water (10 ml) for the following crosslinking experiments. Prepared by dissolving BSA (6 g) and stirring for several hours until a clear solution was obtained. Aliquots of 1 ml of this solution were taken at various pH values and taken at 0.
Crosslinking was carried out with 25 ml of an 8% aqueous solution of EDC.HCl.

【0081】 (実験1:pH7.0) 37.5%BSA(pH=7.09)の1ml溶液を、以下のように、0.2
5mlの8%EDC・HCl(pH=7.0)と混合した。このタンパク質溶液
を、一定の設定値でマグネチックスターラーを使用して、小さな磁石の攪拌バー
(stir bar)を用いて攪拌した。この溶液は粘性であり、そしてこのバ
ーはゆっくり攪拌した。EDC・HCl溶液を添加した時点で、攪拌はより早く
なった。これは、おそらく、より多い水の添加および結果的なBSAの希釈に起
因する。10分後、この攪拌は次第に緩慢になった。これは、おそらく、EDC
・HClがBSAの架橋を促進したことに起因する。15分で、攪拌は完全に停
止した。架橋されたゲルは、柔軟であるが弾性があり、そして顕著な凝集性を示
した。
(Experiment 1: pH 7.0) A 1 ml solution of 37.5% BSA (pH = 7.09) was added to 0.2 ml as follows.
It was mixed with 5 ml of 8% EDC.HCl (pH = 7.0). The protein solution was stirred with a small magnet stir bar using a magnetic stirrer at a fixed setting. The solution was viscous and the bar was stirred slowly. The stirring became faster when the EDC.HCl solution was added. This is probably due to the addition of more water and the resulting dilution of BSA. After 10 minutes, the stirring became progressively slower. This is probably due to EDC
Due to the fact that HCl promoted the crosslinking of BSA. At 15 minutes, stirring was completely stopped. The crosslinked gel was soft but elastic and showed significant cohesion.

【0082】 (実験2:pH6.02) pH6.02のBSAの溶液を、水に希釈した1mlの37.5%BSAに0
.5N HClを滴下することによって調製した。上記のように、この溶液を攪
拌しながら、0.25mlの8%EDC・HClを添加した。EDC・HClの
添加の完了1分後に攪拌が停止し、そして非常に凝集性、弾性、非粘着性のゲル
を生成した。
(Experiment 2: pH 6.02) A solution of BSA at pH 6.02 was added to 1 ml of 37.5% BSA diluted in water.
. Prepared by dropwise addition of 5N HCl. As described above, 0.25 ml of 8% EDC.HCl was added while stirring the solution. One minute after the completion of the addition of EDC.HCl, stirring was stopped and a very cohesive, elastic, non-sticky gel was formed.

【0083】 (実験3:pH5.5) pH5.5のBSAの溶液を、水に希釈した1mlの37.5%BSAに0.
5N HClを滴下することによって調製した。上記のように、この溶液を攪拌
しながら、0.25mlの8%EDC・HClを添加した。31秒後に攪拌が停
止し、そしてさらに、非常に凝集性のゲルを生成した。
(Experiment 3: pH 5.5) A solution of BSA at pH 5.5 was added to 1 ml of 37.5% BSA diluted in water.
Prepared by dropwise addition of 5N HCl. As described above, 0.25 ml of 8% EDC.HCl was added while stirring the solution. After 31 seconds, stirring was stopped and, in addition, a very cohesive gel formed.

【0084】 (実験4:) 同様の実験を、pH5.3の37.5%BSAの1ml溶液を用いて実施した
。この実験において、強いゲルを26秒以内に形成した。
Experiment 4: A similar experiment was performed using a 1 ml solution of 37.5% BSA at pH 5.3. In this experiment, a strong gel formed within 26 seconds.

【0085】 このゲルの総容量は、1.25mlであった。このゲルは.0.375gのB
SA、0.020gのEDC・HCl、および0.855gの水を含んだ。従っ
て、固体は、このゲル重量の31.6%を示し、EDC・HClは、このゲル重
量の1.6%のみであった。架橋されたタンパク質は、重量で約5.3%のED
C・HClを含んだ。
The total volume of the gel was 1.25 ml. This gel is. 0.375 g of B
SA, 0.020 g of EDC.HCl, and 0.855 g of water. Thus, the solid represented 31.6% of the gel weight and EDC.HCl was only 1.6% of the gel weight. The cross-linked protein has an ED of about 5.3% by weight.
C. HCl was included.

【0086】 これらの実験は、試験されたpHの範囲内では、pHが低くなるにつれて、E
DC・HClによるBSA架橋の速度が大きくなることを示唆する。種々のpH
での相対的な架橋速度を、以下のようにランク付けした:5.3>5.5>6.
01>>7。
[0086] These experiments show that within the range of pHs tested, as pH decreases, E
This suggests that the rate of BSA crosslinking by DC.HCl is increased. Various pH
The relative cross-linking rates in were ranked as follows: 5.3>5.5> 6.
01 >> 7.

【0087】 (実施例2.EDC・HClを用いる市販の30%BSA溶液の架橋) 30%BSA溶液を、Sigma(カタログ番号A8327)から購入した。
1.5mlのこのBSA溶液のpHを、3滴の0.5N HClで5.38と5
.40との間に調整した。pH調整したBSAの1mlのアリコートを、定常設
置したスターラーを使用して磁気棒で攪拌した。0.25ml容量の8%EDC
・HCl溶液(1mlの水に80mgのEDC・HClを溶解させた)を添加し
た。攪拌を1分後に緩やかにし、そして1.5分後に停止した。この得られたゲ
ルは、37.5%BSA溶液を使用して得られたゲルより、剛性が低かった。
Example 2 Crosslinking of a Commercial 30% BSA Solution Using EDC.HCl A 30% BSA solution was purchased from Sigma (catalog number A8327).
The pH of 1.5 ml of this BSA solution is brought to 5.38 and 5 with 3 drops of 0.5N HCl.
. Adjusted to 40. A 1 ml aliquot of the pH adjusted BSA was stirred with a magnetic bar using a stationary stirrer. 0.25 ml 8% EDC
HCl solution (80 mg EDC.HCl dissolved in 1 ml water) was added. Stirring was slowed down after 1 minute and stopped after 1.5 minutes. The resulting gel was less rigid than the gel obtained using a 37.5% BSA solution.

【0088】 (実施例3.BSA/EDC・HCl生体接着剤を送達するための2注射器混
合系) 9.3:1の比のBSA:EDC・HClを送達する2注射器混合系を試験し
た。3ml容量のBSA(pH5.5)を、第1の注射器(10cc注射器)に
採取した。0.5ml容量の18.12%EDC・HCl(0.5mlの蒸留水
に90mgのEDC・HClを溶解させた)を第2の注射器(1cc注射器)に
採取した。これらの注射器を、改変Micromedix(Eagan,MN)
塗布器混合ノズルに連結した。注射器プランジャーの端を、プラスチックタブで
互いに結合し、そしてBSAおよびEDC・HClの混合物を、PE秤量ボート
内に押出した。この混合物は、約40秒で非流動ゲルに迅速にゲル化した、非粘
性溶液になった。このゲルは、依然軟らかい感触である。約1.5分後、混合物
は完全に、ゴム状の、高い粘着性の架橋ゲルとして回復された。
Example 3. Two Syringe Mixture System for Delivering BSA / EDC.HCl Bioadhesive A two syringe mix system delivering a 9.3: 1 ratio of BSA: EDC.HCl was tested. A 3 ml volume of BSA (pH 5.5) was collected in the first syringe (10 cc syringe). A 0.5 ml volume of 18.12% EDC.HCl (90 mg of EDC.HCl dissolved in 0.5 ml of distilled water) was collected in a second syringe (1 cc syringe). These syringes were modified with a modified Micromedix (Eagan, MN).
It was connected to the applicator mixing nozzle. The ends of the syringe plungers were tied together with a plastic tub and the mixture of BSA and EDC.HCl was extruded into a PE weigh boat. The mixture became a non-viscous solution that rapidly gelled to a non-flowing gel in about 40 seconds. The gel still has a soft feel. After about 1.5 minutes, the mixture was completely recovered as a rubbery, highly sticky crosslinked gel.

【0089】 (実施例4.EDC・HClを用いるBSA架橋速度に対する、BSAおよび
EDC・HCl濃度の効果) 30%BSA溶液の1mlのアリコートを、0.125mlの16.67%の
水性EDC・HCl溶液(pH 7)で架橋した。この溶液は、11〜12分以
内にゲル化した。
Example 4. Effect of BSA and EDC.HCl concentration on BSA crosslinking rate using EDC.HCl. A 1 ml aliquot of a 30% BSA solution was added to 0.125 ml of 16.67% aqueous EDC.HCl. Crosslinking was performed with a solution (pH 7). The solution gelled within 11-12 minutes.

【0090】 35%BSA溶液を用いて行った場合の同様の実験は、13〜15分のわずか
によりゆっくりとしたゲル化時間を生じた。
A similar experiment performed with a 35% BSA solution resulted in a slightly slower gelation time of 13-15 minutes.

【0091】 別の実験において、30%BSA溶液の1mlのアリコートを、0.125m
lの23.07%の水性EDC・HCl溶液(pH 7)で架橋した。この溶液
は、7〜8分以内にゲル化した。しかし、この実験を50%濃度のBSA(pH
7)で実施した場合、ゲル化はより速く、そしてゲルは4〜6分で得られた。
In another experiment, a 1 ml aliquot of a 30% BSA solution was
Crosslinking with 1 of 23.07% aqueous EDC.HCl solution (pH 7). The solution gelled within 7-8 minutes. However, this experiment was performed with 50% BSA (pH
When performed in 7), gelation was faster and gels were obtained in 4-6 minutes.

【0092】 30%BSA溶液の1mlのアリコートを、0.125mlの33.34%水
性EDC・HCl溶液(pH 7)で架橋した。この溶液は、5〜6分以内にゲ
ル化した。従って、これは、より高濃度の架橋剤が、より短いゲル化時間を生じ
ることを示す。
A 1 ml aliquot of the 30% BSA solution was cross-linked with 0.125 ml of a 33.34% aqueous EDC.HCl solution (pH 7). The solution gelled within 5-6 minutes. Thus, this indicates that higher concentrations of crosslinker result in shorter gel times.

【0093】 (実施例5.ゲル形成の速度に対する添加剤の効果) 1ml容量の35%BSA溶液および無水グルタル酸誘導体化BSA(多価酸
)(比3.6:1、pH 5.8)を、0.125mlの16.6%の水性ED
C・HCl溶液と混合し、15〜25秒後に自己静置したゴム状のゲルを生じた
。同様の反応において、35%BSA溶液(無水グルタル酸誘導体化BSAを全
く含まない)は、55〜65秒後にゲル化した。
Example 5. Effect of additives on the rate of gel formation 1 ml volume of 35% BSA solution and glutaric anhydride derivatized BSA (polyacid) (ratio 3.6: 1, pH 5.8) With 0.125 ml of 16.6% aqueous ED
Mixing with the C.HCl solution resulted in a self-standing rubbery gel after 15-25 seconds. In a similar reaction, the 35% BSA solution (without any glutaric anhydride derivatized BSA) gelled after 55-65 seconds.

【0094】 別の実験において、1ml容量の35%BSA溶液(pH 5.5)を、0.
1mlの脱イオン(DI)水および0.15gの固体クエン酸と混合した(最終
BSA濃度は、28〜30%であった)。0.125mlの水性16.67%E
DC・HCL溶液と混合した場合、硬質のゲルが、4〜8秒以内に得られた。ク
エン酸を用いない同様の反応において、ゲル化時間は30〜40秒であった。
In another experiment, a 1 ml volume of a 35% BSA solution (pH 5.5) was added to a 0.1% solution.
Mixed with 1 ml deionized (DI) water and 0.15 g solid citric acid (final BSA concentration was 28-30%). 0.125 ml aqueous 16.67% E
When mixed with the DC.HCL solution, a hard gel was obtained within 4-8 seconds. In a similar reaction without citric acid, the gel time was 30-40 seconds.

【0095】 上記で議論するように、ジカルボン酸、クエン酸、ポリアクリル酸、無水グル
タル酸誘導体化BSAのような多価酸、および他の多価酸は、局所的pHを変化
させるか、非改変BSAより速い速度でEDC・HClと反応するか、またはB
SAを変性させ、それによってBSA架橋速度を増加させるかのいずれかによっ
て、ゲル化を加速し得る。しかし、高い割合のモノカルボン酸は、タンパク質架
橋反応を妨げることによって、より長いゲル化時間を生じ得る。
As discussed above, polyacids such as dicarboxylic acid, citric acid, polyacrylic acid, glutaric anhydride derivatized BSA, and other polyacids can alter the local pH or increase Reacts with EDC.HCl at a faster rate than modified BSA, or
Gelation can be accelerated by either denaturing the SA, thereby increasing the BSA crosslinking rate. However, high proportions of monocarboxylic acids can result in longer gel times by preventing protein cross-linking reactions.

【0096】 さらなる実験において、1mlの35%BSAを、0.1mlのEDC−HC
;の20%水溶液と混合し、45〜50秒で硬質ゲルを生じた。同様の実験にお
いて、0.6%のエチレンジアミン二塩酸を架橋剤と共に添加し、そしてゲル化
は、70〜85秒に遅くなった。従って、ジアミンはゲル化速度を減少し得る。
しかし、ポリアミン(例えば、ポリエチレンアミン、キトサン、ポリ(l−リジ
ン))は、反応を加速することが予期され得る。他の添加物(例えば、N−ヒド
ロキシスクシンイミド(NHS)、水溶性アナログ(スルホNHS、NHSのス
ルホン酸塩)、またはヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBT)は、ゲル化速
度を減少することが示された。これらの効果は、pH感受性である。
In a further experiment, 1 ml of 35% BSA was added to 0.1 ml of EDC-HC
And a hard gel was formed in 45 to 50 seconds. In a similar experiment, 0.6% ethylenediamine dihydrochloride was added along with the crosslinker, and gelation slowed to 70-85 seconds. Thus, diamines can reduce the rate of gelation.
However, polyamines such as polyethyleneamine, chitosan, poly (l-lysine) can be expected to accelerate the reaction. Other additives, such as N-hydroxysuccinimide (NHS), water-soluble analogs (sulfo NHS, sulfonate of NHS), or hydroxybenzotriazole (HOBT) have been shown to reduce the rate of gelation. These effects are pH sensitive.

【0097】 1つの実験において、デキストラン(分子量:3〜7M)の4%溶液を、35
%BSA溶液(pH 5.5)中で作製した。16.67%EDC・HCl水溶
液と、8:1の比で混合した場合、この非常に濃厚な溶液は、25秒以内に硬質
ゲルを生じた。
In one experiment, a 4% solution of dextran (molecular weight: 3-7M) was added to 35%
% BSA solution (pH 5.5). When mixed with a 16.67% aqueous solution of EDC.HCl in an 8: 1 ratio, this very thick solution produced a hard gel within 25 seconds.

【0098】 別の実験において、2gのBSAを、25%ヒドロキシアパタイトの5mlの
スラリー中に溶解した。この淡黄色の、乳状溶液を、16.67%EDC・HC
l水溶液と混合し、そして円柱状の鋳型に素早く注いだ。この溶液は急速にゲル
化して強力な可撓性物質を生じ、これは、例えば、形成外科、組織工学適用、ま
たは薬物送達系のためのマトリックスとして使用され得る。
In another experiment, 2 g of BSA was dissolved in a 5 ml slurry of 25% hydroxyapatite. The pale yellow, milky solution was treated with 16.67% EDC.HC
The aqueous solution was mixed and quickly poured into a cylindrical mold. The solution gels rapidly to yield a strong flexible material that can be used, for example, as a matrix for plastic surgery, tissue engineering applications, or drug delivery systems.

【0099】 (実施例6.EDC・HClの貯蔵寿命) EDC・HClの、室温(RT)および冷蔵の両方での貯蔵寿命、ならびに固
体および水溶液としての両方での貯蔵寿命を評価するために設計された実験にお
いて、16.67%EDC・HCl水溶液を使用して、30%(pH 5.5)
BSA溶液のゲル化を達成させた。ゲル化時間を、この架橋剤の活性の直接的尺
度とみなした。従って、この架橋剤は、6ヶ月を超える間、室温で貯蔵され得る
粉末として提供され得る。あるいは、架橋剤の水溶液は冷蔵されるべきであり、
そして1ヶ月未満の間、完全に活性である。 デシケーター中で保存された気密容器中、RT(24℃)での固体架橋剤:
Example 6 Shelf Life of EDC.HCl Designed to evaluate the shelf life of EDC.HCl both at room temperature (RT) and refrigeration, and as both solid and aqueous solutions. In an experiment performed, 30% (pH 5.5) using 16.67% EDC.HCl aqueous solution.
Gelation of the BSA solution was achieved. Gel time was taken as a direct measure of the activity of the crosslinker. Thus, the crosslinker can be provided as a powder that can be stored at room temperature for more than six months. Alternatively, the aqueous solution of the crosslinking agent should be refrigerated,
And it is completely active for less than a month. Solid crosslinker at RT (24 ° C.) in an airtight container stored in a desiccator:

【0100】[0100]

【表1】 冷蔵庫中の架橋剤(16.67%)の水溶液:[Table 1] Aqueous solution of crosslinking agent (16.67%) in refrigerator:

【0101】[0101]

【表2】 RT(24℃)での架橋剤(16.67%)の水溶液:[Table 2] Aqueous solution of crosslinking agent (16.67%) at RT (24 ° C.):

【0102】[0102]

【表3】 (実施例7.動脈へのePTFE移植片の末端−側面(End−to−Sid
e)動脈吻合の接着) 第一の実験において、BSAおよびEDC・HClシーラント混合物を、ブタ
大動脈上のePTFE(伸長したポリテトラフルオロエチレン)移植片の末端−
側面吻合上に、インビトロで送達した。この混合物は、静的な混合ノズルを介し
て送達され、そして9.3:1の比の35%BSA(pH 5.55):40% EDC・HClを含んだ。この接着剤混合物を吻合の全ての側面上にゆっくり
と押出した。この混合物は、非常に迅速に架橋した。実際、ゲルは、この適用後
約30秒に、きれいに鋏で切断し得た。動脈は、大きい注射器を介して生理食塩
水を導入することによって加圧され、そして接着剤で処置した移植片は、良好な
封鎖を提供した。
[Table 3] Example 7 End-to-Side of ePTFE Graft into Artery
e) Adhesion of arterial anastomosis) In the first experiment, a mixture of BSA and EDC.HCl sealant was added to the end of ePTFE (extended polytetrafluoroethylene) graft on porcine aorta.
Delivered in vitro over a lateral anastomosis. The mixture was delivered via a static mixing nozzle and contained a 9.3: 1 ratio of 35% BSA (pH 5.55): 40% EDC.HCl. The adhesive mixture was slowly extruded onto all sides of the anastomosis. This mixture crosslinked very quickly. In fact, the gel could be cut clean with scissors about 30 seconds after this application. The arteries were pressurized by introducing saline via a large syringe, and the graft treated with adhesive provided good closure.

【0103】 別の実験において、40%溶液を、25/10の比のBSAおよび無水グルタ
ル酸誘導体化BSAを使用して調製した。この溶液(pH 6)を、8:1(容
量/容量)の比で16.67%のEDC・HCl水溶液と共にブタ肺に使用して
(エキソビボで)、平面の楔状切除を封鎖した。この溶液は、治療の際に肺に接
着し、そして60mmHgを超える静気圧(手術中の平均肺圧は、20〜25m
mHgの範囲である)耐えた。
In another experiment, a 40% solution was prepared using a 25/10 ratio of BSA and glutaric anhydride-derivatized BSA. This solution (pH 6) was used on porcine lungs (ex vivo) with an aqueous solution of 16.67% EDC.HCl at a ratio of 8: 1 (vol / vol) to block the planar wedge resection. This solution adheres to the lungs during treatment and has a static pressure of more than 60 mm Hg (mean lung pressure during surgery is 20-25 m
mHg range).

【0104】 9.3:1の比のBSA溶液:EDC・HCl溶液を以下のように作製した。
5ml容量の35%BSA(pH 5.5)を、10cc注射器に採取し、そし
て1ml容量の40%EDC・HCl(1mlの水に400mgのEDC・HC
lを溶解させた)を1ccの注射器に採取した。この2つの注射器を、静的混合
ノズルに連結し、これは、9.3:1の比のBSAおよびEDC・HCl溶液を
送達した。BSA溶液の全送達を仮定すると、生じるゲルは、5.0ml、すな
わち、5×35%=1.75gのBSAを含む。このゲルはまた、5/9.3=
0.538ml=0.538×40%=0.215gのEDC・HClを含む(
EDC・HCl注射器は空にならず、EDC・HCl溶液の0.538mlのみ
が、5ml容量のBSA溶液と共に送達される)。この接着剤の総重量は、5.
538gであり、従って、接着剤中のEDC・HClの重量%は、0.215×
100/5.538=3.88%である。アルブミン中のEDC・HClの重量
%は、0.215×100/1.75=12.3%である。
A 9.3: 1 ratio of BSA solution: EDC.HCl solution was made as follows.
A 5 ml volume of 35% BSA (pH 5.5) was collected into a 10 cc syringe and a 1 ml volume of 40% EDC.HCl (400 mg EDC.HC in 1 ml of water).
was dissolved in a 1 cc syringe. The two syringes were connected to a static mixing nozzle, which delivered a 9.3: 1 ratio of BSA and EDC.HCl solution. Assuming total delivery of the BSA solution, the resulting gel contains 5.0 ml, ie, 5 × 35% = 1.75 g of BSA. This gel also has 5 / 9.3 =
0.538 ml = 0.538 × 40% = 0.215 g containing EDC · HCl (
The EDC.HCl syringe does not empty and only 0.538 ml of EDC.HCl solution is delivered with a 5 ml volume of BSA solution). The total weight of this adhesive is 5.
538 g, so the weight percent of EDC.HCl in the adhesive is 0.215 ×
100 / 5.538 = 3.88%. The weight percent of EDC.HCl in albumin is 0.215 × 100 / 1.75 = 12.3%.

【0105】 第二の実験において、同じ組成物を、ブタ頚動脈内に縫合された2×20mm
のePTFEパッチ上にインビボで使用する。アルブミンシーラントは血管に接
着し、そして漏出性の縫合線を封鎖した。
In a second experiment, the same composition was applied to a 2 × 20 mm suture in a pig carotid artery.
For use in vivo on ePTFE patches. The albumin sealant adhered to the blood vessels and sealed the leaky suture.

【0106】 (実施例8.BSAの誘導体化の効果) BSAを、疎水性テイルを有する反応性分子によって誘導体化してその疎水性
を増大させた。
Example 8 Effect of Derivatization of BSA BSA was derivatized with a reactive molecule having a hydrophobic tail to increase its hydrophobicity.

【0107】 1つの実験において、10gのBSAを200mlの0.05N リン酸緩衝
液に溶解し、そしてpHを8.5に調整した。すぐに6.89mlの無水ヘキサ
ン酸をアセトン溶液(このアセトン溶液は、無水ヘキサン酸で飽和されている)
において添加した。この溶液のpHの明らかな変化は存在しなかった。この反応
液を低温で2日間攪拌させた。この混合物をダイアフィルトレート(diafi
lter)し、pHを6.0に調整して、乾燥させた。この乾燥誘導体化BSA
は、接触角研究から明らかにされたように、より疎水性の性質を示した。
In one experiment, 10 g of BSA was dissolved in 200 ml of 0.05N phosphate buffer and the pH was adjusted to 8.5. Immediately, 6.89 ml of hexanoic anhydride in acetone solution (this acetone solution is saturated with hexanoic anhydride)
Was added. There was no apparent change in the pH of this solution. The reaction was allowed to stir at low temperature for 2 days. This mixture is diafiltrated (diafi
liter), adjusted the pH to 6.0, and dried. This dried derivatized BSA
Showed more hydrophobic properties, as revealed by contact angle studies.

【0108】 1つの実験において、10gのBSAを90mlの脱イオン水および100m
lの0.05Nリン酸緩衝液に溶解し、pHを8.5に調整した。13gのピロ
メリト酸二無水物を、アセトン溶液液滴で添加した。pHを希NaOHを使用し
て8〜9に維持した。この反応液を、低温(約4℃)で一晩攪拌させた。この混
合物をダイアフィルトレートし、pHを6.0に調整し、そして乾燥させた。こ
の乾燥誘導体化BSAは、接触角研究から明らかにされたように、より疎水性の
性質を示した。この溶液はまた、同様の濃度のBSA溶液と比較して、高度に粘
性であった。
In one experiment, 10 g of BSA was added to 90 ml of deionized water and 100 m
Dissolved in 1 l of 0.05N phosphate buffer and adjusted the pH to 8.5. 13 g of pyromellitic dianhydride were added dropwise in acetone solution. The pH was maintained at 8-9 using dilute NaOH. The reaction was allowed to stir at low temperature (about 4 ° C.) overnight. The mixture was diafiltered, the pH was adjusted to 6.0 and dried. This dried derivatized BSA exhibited more hydrophobic properties, as revealed by contact angle studies. This solution was also highly viscous as compared to a BSA solution of similar concentration.

【0109】 1つの実験において、10gのBSAを67mlの0.05N リン酸緩衝液
に溶解した。得られた溶液のpHを8.5に調整し、6gの無水テトラフルオロ
フタル酸を、アセトン中の溶液として添加した。pHを希NaOHを使用して8
〜9に維持した。数時間の攪拌後、この反応混合物をダイアフィルトレートし、
pHを6.0に調整して、乾燥させた。この乾燥誘導体化BSAは、接触角研究
から明らかにされたように、より疎水性の性質を示した。
In one experiment, 10 g of BSA was dissolved in 67 ml of 0.05N phosphate buffer. The pH of the resulting solution was adjusted to 8.5 and 6 g of tetrafluorophthalic anhydride was added as a solution in acetone. The pH is adjusted to 8 using dilute NaOH.
99. After stirring for several hours, the reaction mixture was diafiltered,
The pH was adjusted to 6.0 and dried. This dried derivatized BSA exhibited more hydrophobic properties, as revealed by contact angle studies.

【0110】 1つの実験において、20gのBSAを500mlの65/35の脱イオン水
とメタノールの混合物に溶解した。この淡黄色溶液のpHを9.0に調整し、そ
して8mlの(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9
,9,9−ヘプタデカフルオロノニル)−オキシランを、50%アセトン溶液で
一度に添加した。この反応液を、pHを9に維持しながら、2日間攪拌させた。
このわずかに混濁した溶液を遠心分離し、透析し、pHを6.0に調整し、そし
て乾燥させた。この乾燥改変BSA溶液は、より高い粘性およびePTFE移植
片に対する改善された水和性を示し、そして適切な量のEDC・HClでの架橋
の際に、移植片および天然組織に非常に良好に接着した。
In one experiment, 20 g of BSA was dissolved in 500 ml of a mixture of 65/35 deionized water and methanol. The pH of the pale yellow solution was adjusted to 9.0 and 8 ml of (2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9
, 9,9-Heptadecafluorononyl) -oxirane was added in one portion with a 50% acetone solution. The reaction was stirred for 2 days while maintaining the pH at 9.
The slightly turbid solution was centrifuged, dialyzed, adjusted to pH 6.0, and dried. This dry modified BSA solution shows higher viscosity and improved hydration for ePTFE grafts and adheres very well to grafts and natural tissues upon crosslinking with an appropriate amount of EDC.HCl did.

【0111】 (実施例9.乾燥粉末処方物) 1つの実験において、ゼラチン(300 Bloom,Sigma)をEDC
・HClと10:1の比で完全に混合した。この粉末を平面の楔状切除モデルの
イヌ肺に適用した。この材料は、周辺の体液を吸収し、迅速にゴム状塊にゲル化
し、そして漏出を停止させた。
Example 9 Dry Powder Formulation In one experiment, gelatin (300 Bloom, Sigma) was loaded with EDC.
-Thoroughly mixed with HCl in a ratio of 10: 1. This powder was applied to a planar wedge resection model dog lung. This material absorbed surrounding body fluids, rapidly gelled into a rubbery mass, and stopped leakage.

【0112】 (実施例10.肺適用) 40%(pH 6)BSA溶液をチロキサポールおよびジパルミトイル、ホス
ファチジルコリン(DPPC)と混合し、この結果、これらはそれぞれ、1mg
/mlおよび14mg/mlであった。この分散物を、EDC・HCl水溶液(
20%)と(10:1で)混合し、楔状切除モデルのブタ肺に適用した。この部
位を、先に30%BSA溶液(pH 5.5)でプライムした。この材料を、最
大強度(約4〜5分)に達成させ、次いで試験した。この材料は、肺組織の破裂
が生じるまで、約100mmHgの動圧に耐えた。
Example 10. Pulmonary application A 40% (pH 6) BSA solution was mixed with tyloxapol and dipalmitoyl, phosphatidylcholine (DPPC), so that each 1 mg
/ Ml and 14 mg / ml. This dispersion is treated with an aqueous solution of EDC · HCl (
20%) and applied (10: 1) to porcine lung in a wedge resection model. This site was previously primed with a 30% BSA solution (pH 5.5). The material was allowed to reach maximum strength (about 4-5 minutes) and then tested. This material withstood a dynamic pressure of about 100 mm Hg until lung tissue rupture occurred.

【0113】 別の実験において、ゼラチン(300 Bloom)を、DPPCおよびチロ
キサポールと同様の比で混合した。この材料は室温でゲルであった。この材料を
約45℃に加温し、そしてEDC・HCl水溶液と適切に混合した。肺組織の適
用の際に、この材料は迅速にゲル化し、そして創傷部位に十分に接着した。
In another experiment, gelatin (300 Bloom) was mixed with DPPC and tyloxapol in similar ratios. This material was a gel at room temperature. This material was warmed to about 45 ° C. and mixed appropriately with aqueous EDC.HCl. Upon application of lung tissue, the material gelled rapidly and adhered well to the wound site.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 ペンダーカー, サンヨグ マナハー アメリカ合衆国 マサチューセッツ 01890, ウィンチェスター, スワント ン ストリート 200, アパートメント 510 (72)発明者 ウィルキー, ジェイムズ エイ. アメリカ合衆国 マサチューセッツ 02176, メルローズ, マウント フッ ド テラス 11 Fターム(参考) 4C081 AC04 BA14 BA15 BA16 CA231 CD171 CE01 CE02 CE11 DA12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR , BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS , JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Pendercar, Sanyog Manaher United States Mass. 01890 , Winchester, Swanton Street 200, Apartment 510 (72) Inventors Wilkie, James A. United States Massachusetts 02176, Melrose, Mount Hood Terrace 11F term (reference) 4C081 AC04 BA14 BA15 BA16 CA231 CD171 CE01 CE02 CE11 DA12

Claims (48)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 生体接着性の外科用シーラントまたは移植可能デバイスにお
ける使用のための架橋アルブミン組成物を生成するための方法であって、以下の
工程: (a)アルブミン調製物を提供する工程; (b)カルボジイミド調製物を提供する工程;および (c)該アルブミン調製物と該カルボジイミド調製物とを、該アルブミンの架
橋を可能にする条件下で混合する工程、 を包含する、方法。
1. A method for producing a cross-linked albumin composition for use in a bioadhesive surgical sealant or implantable device, comprising: (a) providing an albumin preparation; (B) providing a carbodiimide preparation; and (c) mixing the albumin preparation and the carbodiimide preparation under conditions that allow the albumin to crosslink.
【請求項2】 前記アルブミン調製物が、天然に存在するアルブミンタンパ
ク質、組換えアルブミンタンパク質、アルブミンタンパク質の主要なフラグメン
ト、および化学的に改変されたアルブミンからなる群より選択されるタンパク質
を含む、請求項1に記載の方法。
2. The albumin preparation comprises a protein selected from the group consisting of a naturally occurring albumin protein, a recombinant albumin protein, a major fragment of an albumin protein, and a chemically modified albumin. Item 1. The method according to Item 1.
【請求項3】 前記アルブミンが、哺乳動物アルブミンタンパク質および哺
乳動物アルブミンタンパク質の主要なフラグメントからなる群より選択される、
請求項2に記載の方法。
3. The albumin is selected from the group consisting of a mammalian albumin protein and a major fragment of the mammalian albumin protein.
The method according to claim 2.
【請求項4】 前記アルブミン調製物が、ヒトアルブミンのアミノ酸配列に
対して少なくとも60%の相同性を有する少なくとも100アミノ酸残基のアミ
ノ酸配列を含むタンパク質を含む、請求項2に記載の方法。
4. The method of claim 2, wherein said albumin preparation comprises a protein comprising an amino acid sequence of at least 100 amino acid residues having at least 60% homology to the amino acid sequence of human albumin.
【請求項5】 前記アルブミンが、天然に存在するアルブミン配列に対して
組換え改変されて、可溶性、カルボジイミド架橋との反応性、安定性、水溶液中
での粘性、および免疫適合性からなる群より選択される1つ以上の物理的特性が
増強されているアミノ酸配列を含む、請求項2に記載の方法。
5. The method of claim 5, wherein said albumin is recombinantly modified with respect to a naturally occurring albumin sequence, and wherein said albumin is soluble, reactive with carbodiimide crosslinks, stability, viscosity in aqueous solution, and immunocompatibility. 3. The method of claim 2, wherein the method comprises an amino acid sequence in which one or more selected physical properties are enhanced.
【請求項6】 前記アルブミンが、多糖類(例えば、グリコサミノグリカン
、デキストラン、ヒアルロン酸、硫酸コンドロイチン、硫酸ヘパラン)、ポリエ
ーテル(例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブ
チレングリコール)、ポリエステル(例えば、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポ
リサリチル酸)、および脂肪族剤、脂環式剤、芳香族剤、過フッ素化剤、非過フ
ッ素化剤、アシル化剤またはスルホン化剤からなる群より選択される分子に共有
結合しているアルブミンを含む、請求項2に記載の方法。
6. The albumin may be a polysaccharide (eg, glycosaminoglycan, dextran, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, heparan sulfate), a polyether (eg, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polybutylene glycol), a polyester (eg, , Polylactic acid, polyglycolic acid, polysalicylic acid), and aliphatic agents, alicyclic agents, aromatic agents, perfluorinating agents, non-perfluorinating agents, acylating agents or sulfonating agents. 3. The method of claim 2, comprising albumin covalently linked to the molecule.
【請求項7】 前記アルブミン調製物が、塩素化、フッ素化、臭素化または
ヨウ素化される、請求項2に記載の方法。
7. The method according to claim 2, wherein the albumin preparation is chlorinated, fluorinated, brominated or iodinated.
【請求項8】 前記アルブミン調製物が、約10〜50重量%の濃度の水溶
液である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
8. The method according to claim 1, wherein the albumin preparation is an aqueous solution having a concentration of about 10 to 50% by weight.
【請求項9】 前記アルブミン調製物が、約20〜40重量%の濃度の水溶
液である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
9. The method according to claim 1, wherein the albumin preparation is an aqueous solution having a concentration of about 20 to 40% by weight.
【請求項10】 前記アルブミン調製物が、約35〜40重量%の濃度の水
溶液である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
10. The method according to claim 1, wherein the albumin preparation is an aqueous solution having a concentration of about 35 to 40% by weight.
【請求項11】 前記カルボジイミド調製物が、一般構造 R1−N=C=N−R2 を有するカルボジイミドまたはハロゲン、三級アミノ、エステル、ケト置換体ま
たは他の分解性基を有するその改変体を含み、ここで、R1およびR2は、直鎖も
しくは分岐した飽和もしくは不飽和アルキル、アルケニル、アリール、アラルキ
ル、またはアラルケニル基、からなる群より独立して選択される、請求項1〜1
0のいずれか1項に記載の方法。
11. The carbodiimide preparation is a carbodiimide having the general structure R 1 —N = C = N—R 2 or a halogen, tertiary amino, ester, keto-substituted or variant thereof having another decomposable group. Wherein R 1 and R 2 are independently selected from the group consisting of linear or branched saturated or unsaturated alkyl, alkenyl, aryl, aralkyl, or aralkenyl groups.
0. The method according to any one of 0.
【請求項12】 前記カルボジイミドが、エチルジメチルアミノプロピルカ
ルボジイミド(EDC・HCl);1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−
エチルカルボジイミド;1,3−ジ−p−トリルカルボジイミド;1,3−ジイ
ソプロピルカルボジイミド;1,3−ジシクロヘキシルカルボジイミド;1−シ
クロヘキシル−3−(2−モルホリノエチル)カルボジイミドメト−p−トルエ
ンスルホネート;ポリカルボジイミド;1−tert−ブチル−3−エチルカル
ボジイミド;1,3−ジシクロヘキシルカルボジイミド;1,3−bis(トリ
メチルシリル)カルボジイミド;1,3−ジ−tert−ブチルカルボジイミド
;1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミドメチオジド
;および1−(3−ジメチルアミノプロピル)−3−エチルカルボジイミドヒド
ロクロリドからなる群より選択される、請求項11に記載の方法。
12. The carbodiimide is ethyl dimethylaminopropyl carbodiimide (EDC · HCl); 1- (3-dimethylaminopropyl) -3-
1,3-di-p-tolylcarbodiimide; 1,3-diisopropylcarbodiimide; 1,3-dicyclohexylcarbodiimide; 1-cyclohexyl-3- (2-morpholinoethyl) carbodiimide meth-p-toluenesulfonate; polycarbodiimide 1-tert-butyl-3-ethylcarbodiimide; 1,3-dicyclohexylcarbodiimide; 1,3-bis (trimethylsilyl) carbodiimide; 1,3-di-tert-butylcarbodiimide; 1- (3-dimethylaminopropyl)- 12. The method according to claim 11, wherein the method is selected from the group consisting of 3-ethylcarbodiimide methoxide; and 1- (3-dimethylaminopropyl) -3-ethylcarbodiimide hydrochloride.
【請求項13】 前記アルブミンおよびカルボジイミドが、約1:1と1:
100との間のカルボジイミド:アルブミン重量比で混合される、請求項1〜1
0のいずれか1項に記載の方法。
13. The method of claim 1 wherein said albumin and carbodiimide are present in an amount of about 1: 1 and 1:
The carbodiimide: albumin weight ratio between 100 and 100 is mixed.
0. The method according to any one of 0.
【請求項14】 前記アルブミンおよびカルボジイミドが、約1:5と1:
50との間のカルボジイミド:アルブミン重量比で混合される、請求項1〜10
のいずれか1項に記載の方法。
14. The method of claim 1, wherein said albumin and carbodiimide are present in an amount of about 1: 5 and 1:
A carbodiimide: albumin weight ratio of between 50 and 50.
The method according to any one of claims 1 to 4.
【請求項15】 前記アルブミンおよびカルボジイミドが、約1:10と1
:20との間のカルボジイミド:アルブミン重量比で混合される、請求項1〜1
0のいずれか1項に記載の方法。
15. The method according to claim 15, wherein said albumin and carbodiimide are present in an amount of about 1:10 and 1: 1.
: 20 in a weight ratio of carbodiimide: albumin of between 1 and 20.
0. The method according to any one of 0.
【請求項16】 前記アルブミンおよびカルボジイミドが、約100:1と
1:1との間のカルボジイミド:アルブミン重量比で混合される、請求項1〜1
0のいずれか1項に記載の方法。
16. The method of claim 1, wherein the albumin and carbodiimide are mixed at a carbodiimide: albumin weight ratio of between about 100: 1 and 1: 1.
0. The method according to any one of 0.
【請求項17】 前記アルブミンおよびカルボジイミドが、約36:1と4
:1との間のカルボジイミド:アルブミン重量比で混合される、請求項1〜10
のいずれか1項に記載の方法。
17. The method according to claim 16, wherein the albumin and the carbodiimide are about 36: 1 and 4
11. The carbodiimide: albumin weight ratio of between 1: 1.
The method according to any one of claims 1 to 4.
【請求項18】 前記アルブミンおよびカルボジイミドが、約18:1のカ
ルボジイミド:アルブミン重量比で混合される、請求項1〜10のいずれか1項
に記載の方法。
18. The method of claim 1, wherein the albumin and the carbodiimide are mixed at a carbodiimide: albumin weight ratio of about 18: 1.
【請求項19】 前記混合工程が、組織位置で行われる、請求項1〜10の
いずれか1項に記載の方法。
19. The method according to claim 1, wherein the mixing step is performed at a tissue location.
【請求項20】 付属分子が提供され、そして前記アルブミンおよびカルボ
ジイミド調製物と混合される、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
20. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein an accessory molecule is provided and mixed with said albumin and carbodiimide preparation.
【請求項21】 前記付属分子が、粘性増強剤、架橋剤、緩衝剤、ホルモン
、成長因子、抗生物質、界面活性剤、脂質、脂肪酸、および抗炎症剤からなる群
より選択される、請求項20に記載の方法。
21. The accessory molecule is selected from the group consisting of viscosity enhancers, crosslinkers, buffers, hormones, growth factors, antibiotics, surfactants, lipids, fatty acids, and anti-inflammatory agents. 20. The method according to 20.
【請求項22】 前記アルブミン調製物が、第二アルコールまたは第三アル
コールを含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
22. The method of any one of claims 1 to 10, wherein the albumin preparation comprises a secondary or tertiary alcohol.
【請求項23】 前記アルブミン調製物が、IPAまたはIBAを含む、請
求項21に記載の方法。
23. The method of claim 21, wherein said albumin preparation comprises IPA or IBA.
【請求項24】 第1の生物学的組織を、第2の組織および/またはプロテ
ーゼデバイスに接着するための方法であって、該方法は、以下の工程: 該第1の組織および該第2の組織またはプロテーゼデバイスを、アルブミン調
製物およびカルボジイミド調製物の混合物と、該アルブミン調製物の該第1の組
織および該第2の組織またはプロテーゼデバイスへの架橋を促進する条件下で、
接触させる工程、 を包含する、方法。
24. A method for adhering a first biological tissue to a second tissue and / or a prosthesis device, the method comprising the following steps: the first tissue and the second tissue A tissue or prosthesis device under conditions that promote crosslinking of the albumin preparation to the first tissue and the second tissue or prosthesis device with a mixture of the albumin preparation and the carbodiimide preparation;
Contacting.
【請求項25】 外科手術手順の間に、生物学的組織における切開、穿孔、
および/または流体もしくは気体漏出を封鎖するための方法であって、以下の工
程: 該組織を、有効量のアルブミン調製物およびカルボジイミド調製物と、該アル
ブミン調製物の該組織への架橋を促進しそれにより該切開、穿孔、または流体も
しくは気体漏出を封鎖する条件下で、接触させる工程、 を包含する、方法。
25. An incision, perforation, or cut in biological tissue during a surgical procedure.
And / or a method for blocking fluid or gas leakage, comprising the steps of: combining the tissue with an effective amount of an albumin preparation and a carbodiimide preparation to promote crosslinking of the albumin preparation to the tissue; Contacting under conditions whereby the incision, perforation, or fluid or gas leak is sealed off.
【請求項26】 前記外科手術手順が、心血管手術、肺手術、腎臓手術、お
よび肝臓手術からなる群より選択される、請求項25に記載の方法。
26. The method of claim 25, wherein the surgical procedure is selected from the group consisting of cardiovascular surgery, lung surgery, kidney surgery, and liver surgery.
【請求項27】 移植可能デバイスを形成するための方法であって、以下の
工程: (a)アルブミン調製物を提供する工程; (b)カルボジイミド調製物を提供する工程; (c)型を提供する工程;および (d)該アルブミン調製物と該カルボジイミド調製物とを、該型において該ア
ルブミンの架橋を可能にする条件下で混合する工程、 を包含する、方法。
27. A method for forming an implantable device, comprising the steps of: (a) providing an albumin preparation; (b) providing a carbodiimide preparation; (c) providing a mold. And d) mixing the albumin preparation and the carbodiimide preparation under conditions that permit crosslinking of the albumin in the mold.
【請求項28】 前述の方法のいずれかにより生成される、生体接着性の外
科用シーラントまたは移植可能デバイス。
28. A bioadhesive surgical sealant or implantable device produced by any of the foregoing methods.
【請求項29】 生体接着性の外科用シーラントまたは移植可能デバイスを
生成するためのキットであって、別々の容器中に、以下: a)アルブミン調製物;および b)カルボジイミド調製物、 を備える、キット。
29. A kit for producing a bioadhesive surgical sealant or implantable device, comprising in separate containers: a) an albumin preparation; and b) a carbodiimide preparation. kit.
【請求項30】 付属分子をさらに備える、請求項29に記載のキット。30. The kit of claim 29, further comprising an accessory molecule. 【請求項31】 前記付属分子が、粘性増強剤、架橋剤、緩衝剤、ホルモン
、成長因子、抗生物質、および抗炎症剤からなる群より選択される、請求項30
に記載のキット。
31. The accessory molecule is selected from the group consisting of viscosity enhancers, crosslinkers, buffers, hormones, growth factors, antibiotics, and anti-inflammatory agents.
The kit according to 1.
【請求項32】 前記アルブミン調製物および前記カルボジイミド調製物が
、予め決定されている比または調節可能な比のいずれかで該調製物を送達する二
元性送達デバイスで提供される、請求項29に記載のキット。
32. The albumin preparation and the carbodiimide preparation are provided in a dual delivery device that delivers the preparation in either a predetermined ratio or an adjustable ratio. The kit according to 1.
【請求項33】 前記組織またはプロテーゼデバイスのいずれか1つが、プ
ライマー溶液と最初に接触される、請求項24〜26のいずれか1項に記載の方
法。
33. The method of any one of claims 24-26, wherein any one of said tissue or prosthetic device is first contacted with a primer solution.
【請求項34】 前記プライマー溶液が、生理食塩水溶液である、請求項3
3に記載の方法。
34. The method according to claim 3, wherein the primer solution is a physiological saline solution.
3. The method according to 3.
【請求項35】 前記プライマー溶液が、アルブミン溶液である、請求項3
3に記載の方法。
35. The method according to claim 3, wherein the primer solution is an albumin solution.
3. The method according to 3.
【請求項36】 前記アルブミン溶液が、前記アルブミン調製物と同一であ
る、請求項35に記載の方法。
36. The method of claim 35, wherein said albumin solution is the same as said albumin preparation.
【請求項37】 前記アルブミン溶液が、希釈アルブミン調製物である、請
求項36に記載の方法。
37. The method of claim 36, wherein said albumin solution is a diluted albumin preparation.
【請求項38】 前記アルブミンおよびカルボジイミド調製物が、5.0と
8.0との間のpHで提供される、請求項1〜10、24〜26、または33〜
37のいずれか1項に記載の方法。
38. The albumin and carbodiimide preparation is provided at a pH between 5.0 and 8.0.
38. The method according to any one of 37.
【請求項39】 前記pHが、5.5と7.5との間である、請求項38に
記載の方法。
39. The method of claim 38, wherein said pH is between 5.5 and 7.5.
【請求項40】 前記pHが、6.0と7.0との間である、請求項39に
記載の方法。
40. The method of claim 39, wherein said pH is between 6.0 and 7.0.
【請求項41】 前記架橋反応が、10分以下でゲル形成を生じる、請求項
1に記載の方法。
41. The method of claim 1, wherein the crosslinking reaction results in gel formation in less than 10 minutes.
【請求項42】 前記ゲル形成が、5分以下で生じる、請求項41に記載の
方法。
42. The method of claim 41, wherein said gel formation occurs in 5 minutes or less.
【請求項43】 前記ゲル形成が、1分以下で生じる、請求項41に記載の
方法。
43. The method of claim 41, wherein said gel formation occurs in less than one minute.
【請求項44】 前記ゲル形成が、30秒で生じる、請求項41に記載の方
法。
44. The method of claim 41, wherein said gel formation occurs in 30 seconds.
【請求項45】 前記カルボジイミド調製物が、10%と20%との間のE
DC・HClの水溶液を含む、請求項12に記載の方法。
45. The carbodiimide preparation has an E between 10% and 20%.
13. The method of claim 12, comprising an aqueous solution of DC.HCl.
【請求項46】 前記カルボジイミド調製物が、15%のEDC・HClの
水溶液を含む、請求項45に記載の方法。
46. The method of claim 45, wherein the carbodiimide preparation comprises a 15% aqueous solution of EDC.HCl.
【請求項47】 EDC・HClとの架橋のためのアルブミン調製物であっ
て、該調製物は、アルブミンおよび誘導体化アルブミンを含み、ここでアルブミ
ンの誘導体化アルブミンに対する比が、特定の組織適用に適合される架橋の比に
適切である、アルブミン調製物。
47. An albumin preparation for cross-linking with EDC.HCl, wherein the preparation comprises albumin and derivatized albumin, wherein the ratio of albumin to derivatized albumin is specific to a particular tissue application. An albumin preparation that is appropriate for the ratio of crosslinks to be adapted.
【請求項48】 前記特定の組織適用が、心血管適用である、請求項47に
記載のアルブミン調製物。
48. The albumin preparation of claim 47, wherein said particular tissue application is a cardiovascular application.
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