JP2017081904A

JP2017081904A - 詰め替え可能な薬物送達デバイスおよびその使用方法

Info

Publication number: JP2017081904A
Application number: JP2016197945A
Authority: JP
Inventors: ブルーノエヴゲーニイ; Brudno Yevgeny; ジェイ．カーニーカサル; J Kearney Cathal; シルバエドゥアルド; Silva Eduardo; アイゼンバーグマイケル; Aizenberg Michael; クエブライアン; Kwee Brian; デサイラジブ; Desai Rajiv; エス．ジョシニール; S Joshi Neel; ジェイ．ムーニーデイビッド; David J Mooney
Original assignee: Harvard College
Current assignee: Harvard College
Priority date: 2015-10-08
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2017-05-18
Also published as: EP3153155A1; EP3153155B1

Abstract

【課題】数日間、数週間、数ヶ月間または数年間の時間規模にわたって医薬組成物のより持続しかつ制御された放出システムの提供。【解決手段】薬物送達デバイスおよび薬物補充物を含むシステムであって、該薬物送達デバイスが担体および標的認識部分を含み、被験体内の所望の位置における移植に適切であり、該薬物補充物が医薬組成物および標的を含み、該標的および該標的認識部分が二成分結合対を形成し、該薬物補充物上の該標的が該薬物送達デバイス上の該標的認識部分と結合するまで該薬物補充物が可動性であり、該標的が該標的認識部分と結合すると、該薬物補充物が該医薬組成物を該薬物送達デバイスに直接送達し、それによって該薬物送達デバイスが補充される、システム。前記医薬組成物が、小分子又は生物製剤を含み、切断可能なリンカーを介して、前記標的に結合又は直接的に直接的に標的に結合される、システム。【選択図】なし

Description

関連出願
この出願は、２０１４年４月４日に出願された米国仮特許出願第６１／９７５，４４３号、および２０１４年１２月１日に出願された米国仮特許出願第６２／０８５，８９８号への優先権の利益を主張する、２０１５年４月６日に出願されたＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／０２４５４０号の一部継続出願である。前述の出願のそれぞれの内容全体は、参照によって本明細書中に組み込まれる。

政府支援
この発明は、国立衛生研究所によって授与されたＲ０１ＥＢ０１５４９８および陸軍研究事務所によって授与されたＷ９１１ＮＦ−１３−１−０２４２の下の政府支援で行われた。政府は、本発明における一定の権利を有する。

薬物溶出性ポリマーシステムは、ステント留置術での再狭窄の予防、がんの処置および創傷治癒の増進を含む、様々な臨床背景で有用であることが証明されている。例えば、ＳｉｍａｒｄＴら、（２０１４年）ＴｈｅＣａｎａｄｉａｎｊｏｕｒｎａｌｏｆｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ３０巻（１号）：３４−４５頁；ＷｅｓｓｅｌｙＲ（２０１０年）ＮａｔｕｒｅＲｅｖｉｅｗｓＣａｒｄｉｏｌｏｇｙ７巻（４号）：１９４〜２０３頁；ＩｗａｍｏｔｏＴ（２０１３年）Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ＆ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｂｕｌｌｅｔｉｎ３６巻（５号）：７１５〜７１８頁；ＡｔｔａｎａｓｉｏＳおよびＳｎｅｌｌＪ（２００９年）ＣａｒｄｉｏｌｏｇｙＲｅｖ１７巻（３号）：１１５〜１２０頁；ＦｒｅｅｄｍａｎＳおよびＩｓｎｅｒＪ（２００１年）Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｍｏｌｅｃｕｌａｒａｎｄｃｅｌｌｕｌａｒｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ３３巻（３号）：３７９〜３９３頁；ならびにＬｏｓｏｒｄｏＤおよびＤｉｍｍｅｌｅｒＳ（２００４年）Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ１０９巻（２１号）：２４８７〜２４９１頁を参照されたい。調整可能な薬物放出動態、数日またはさらには数週間の連続薬物放出、および局所送達は、共に薬物利用能を時空間制御し、薬物毒性を減少させることができ、これらのシステムにとって有益である。ＫｅａｒｎｅｙＣおよびＭｏｏｎｅｙＤ（２０１３年）Ｎａｔｕｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓ１２巻（１１号）：１００４〜１０１７頁を参照されたい。しかし、既存の薬物溶出性システムは、限定された薬物デポーを有し、使い尽くされると不要になり、非分解性システムの場合には外科的除去を必要としうる。

多くの治療応用は、薬物溶出性デバイスを注射するまたは移植するために侵襲的手技を必要とし、別の侵襲的手術なしにこれらのデバイスを補充することも、これらのデバイスを交換することもできない。実際に、これらのシステムのペイロードが使い果たされてしまうと、これらのシステムに補充するための非侵襲的技法は現在存在しない。したがって、局所薬物送達デバイスを補充するための非侵襲的方法に対する進行中かつ満たされていない必要性が存在する。

ＳｉｍａｒｄＴら、（２０１４年）ＴｈｅＣａｎａｄｉａｎｊｏｕｒｎａｌｏｆｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ３０巻（１号）：３４−４５頁ＷｅｓｓｅｌｙＲ（２０１０年）ＮａｔｕｒｅＲｅｖｉｅｗｓＣａｒｄｉｏｌｏｇｙ７巻（４号）：１９４〜２０３頁ＩｗａｍｏｔｏＴ（２０１３年）Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ＆ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｂｕｌｌｅｔｉｎ３６巻（５号）：７１５〜７１８頁ＡｔｔａｎａｓｉｏＳおよびＳｎｅｌｌＪ（２００９年）ＣａｒｄｉｏｌｏｇｙＲｅｖ１７巻（３号）：１１５〜１２０頁ＦｒｅｅｄｍａｎＳおよびＩｓｎｅｒＪ（２００１年）Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｍｏｌｅｃｕｌａｒａｎｄｃｅｌｌｕｌａｒｃａｒｄｉｏｌｏｇｙ３３巻（３号）：３７９〜３９３頁ＬｏｓｏｒｄｏＤおよびＤｉｍｍｅｌｅｒＳ（２００４年）Ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ１０９巻（２１号）：２４８７〜２４９１頁ＫｅａｒｎｅｙＣおよびＭｏｏｎｅｙＤ（２０１３年）Ｎａｔｕｒｅｍａｔｅｒｉａｌｓ１２巻（１１号）：１００４〜１０１７頁

本発明は、薬物送達デバイスを、体中を循環する薬物補充物を認識可能であり、結合可能である分子標的で改変することによって、少なくとも一部において、インビボで最小（ｍｉｍｉｎａｌｌｙ）侵襲的様式で薬物送達デバイスの補充を可能にする薬物送達システムの開発に基づく。薬物送達システムは、二元機能性薬物補充物（ｄｕａｌｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｔｙｄｒｕｇｒｅｆｉｌｌ）を特徴とし、これは、医薬組成物の薬物補充物から薬物送達デバイスへの直接標的化送達を可能にするだけでなく、医薬組成物が薬物送達デバイスに送達されるまで、化学療法剤などの医薬組成物の潜在的な毒性をマスクする。医薬組成物は、薬物送達デバイスへの送達の際にのみ暴露され（ｕｎｍａｓｋｅｄ）、ここで標的は医薬組成物から分離し、したがって、いずれかの所望でない部位における医薬組成物に関連したいずれかの副作用または毒性が除かれる。医薬組成物の薬物送達デバイスからの放出は、調節された様式で達成され得る。典型的に医薬組成物の数分以内での送達を媒介する既存の薬物送達システムとは異なり、本発明の薬物送達システムは、数日、数週間、数ヶ月または数年の時間規模にわたって、医薬組成物のより持続し、かつ調節された放出を提供する。

したがって、一態様では、本発明は、薬物送達デバイスおよび薬物補充物を含むシステムであって、この薬物送達デバイスは、担体および標的認識部分を含み、被験体内の所望の位置における移植に適切であり、薬物補充物は、医薬組成物および標的を含み、標的および標的認識部分は、二成分結合対を形成し、薬物補充物は、その薬物補充物上の標的が薬物送達デバイス上の標的認識部分と結合するまで可動性であり、標的が標的認識部分と結合すると、薬物補充物は医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達し、それによって薬物送達デバイスが補充される、システムを提供する。

一部の実施形態では、医薬組成物は、小分子または生物製剤を含む。一部の実施形態では、生物製剤は、抗体、ワクチン、血液または血液成分、アレルゲン性、遺伝子治療、組換え治療用タンパク質および細胞治療剤（ｃｅｌｌｔｈｅｒａｐｙ）からなる群から選択される。一部の実施形態では、生物製剤は、糖類、タンパク質もしくは核酸、またはこれらの物質の複合的な組み合わせ物（ｃｏｍｐｌｅｘｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓ）から構成され得るか、あるいは生細胞または組織であり得る。他の実施形態では、生物製剤は、ヒト、動物または微生物などの天然源から単離され得る。

一部の実施形態では、医薬組成物は、切断可能なリンカーを介して標的に結合される。他の実施形態では、医薬組成物は、標的に直接結合される。

一部の実施形態では、医薬組成物は、所望でない毒性を有し、薬物補充物は、この医薬組成物の毒性をマスクする。一部の実施形態では、薬物補充物は、医薬組成物が細胞膜を通過することを防止することによって、この医薬組成物の毒性をマスクする。他の実施形態では、薬物補充物は、医薬組成物がこの医薬組成物の生物学的標的に結合することを防止することによって、この医薬組成物の毒性をマスクする。一部の実施形態では、医薬組成物の毒性の少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％または少なくとも１００％が、薬物補充物によってマスクされる。

一部の実施形態では、医薬組成物は、薬物送達デバイスへの送達の後に暴露される。他の実施形態では、医薬組成物は、医薬組成物を標的から離すことによって暴露される。一部の実施形態では、標的は、医薬組成物と切断可能なリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合を切断することによって、医薬組成物から分離される。他の実施形態では、医薬組成物と切断可能なリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、この結合の酵素分解、加水分解または還元によって切断される。一部の実施形態では、医薬組成物と切断可能なリンカーとの間の結合は、ヒドラジン結合、アセタール結合、ケタール結合、オキシム結合、イミン結合およびアミナール結合からなる群から選択される結合を含む。

一部の実施形態では、医薬組成物は、抗がん薬物、創傷治癒を促進する薬物、血管形成を促進する薬物、感染症を処置または予防する薬物、再狭窄を予防する薬物、黄斑変性を低減する薬物、免疫学的拒絶反応を予防する薬物、血栓症を予防する薬物および炎症を処置する薬物からなる群から選択される薬物を含む。他の実施形態では、抗がん薬物は、ドキソルビシンを含む。

一部の実施形態では、担体は、ポリマー、タンパク質、合成ヒドロゲル、生物学的ヒドロゲル、オルガノゲル、セラミック、複合材、金属、木材またはガラス材料を含む。他の実施形態では、ヒドロゲルは、コラーゲン、アルギネート、多糖類、ヒアルロン酸（ＨＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリ（グリコリド）（ＰＧＡ）、ポリ（Ｌ−ラクチド）（ＰＬＡ）、ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、およびポリ乳酸−ｃｏグリコール酸からなる群から選択される。ある実施形態では、薬物送達デバイスは、ヒドロゲルを含む。一部の実施形態では、ヒドロゲルは、アルギネートヒドロゲルを含む。

一部の実施形態では、所望の位置は、被験体内の組織または組織から離れた部位である。他の実施形態では、所望の位置は、被験体内の器官または器官から離れた部位である。一部の実施形態では、所望の位置は、移植片、人工装具（ｐｒｏｔｈｅｓｔｉｃ）、または体内もしくは体の表面に導入することができる任意の組織もしくはデバイスである。

一部の実施形態では、薬物補充物の薬物送達デバイスへの送達は、医薬組成物がこの薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へ、数日、数週間、数ヶ月または数年の時間規模にわたって調節された様式で放出されることを可能にする。他の実施形態では、医薬組成物は、医薬組成物と切断可能なリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合を切断することによって放出される。他の実施形態では、医薬組成物と切断可能なリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、この結合の酵素分解、加水分解または還元によって切断される。さらに別の実施形態では、医薬組成物は、薬物補充物から被験体内の所望の位置へと放出されない。一部の実施形態では、医薬組成物と切断可能なリンカーとの間の結合は、ヒドラジン結合、アセタール結合、ケタール結合、オキシム結合、イミン結合およびアミナール結合からなる群から選択される結合を含む。

一部の実施形態では、標的は生体直交型官能基（ｂｉｏｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｇｒｏｕｐ）を含み、標的認識部分は相補官能基を含み、生体直交型官能基は相補官能基と化学反応して共有結合を形成することができる。一部の実施形態では、生体直交型官能基は、相補官能基とクリックケミストリーによって反応することができる。一部の実施形態では、生体直交型官能基は、アルキンを含み、相補官能基は、アジドを含むか、または生体直交型官能基は、アジドを含み、相補官能基は、アルキンを含む。他の実施形態では、アルキンは、シクロオクチンを含む。さらに別の実施形態では、シクロオクチンは、ジベンゾシクロオクチン（ＤＢＣＯ）を含む。一部の実施形態では、生体直交型官能基は、アルケンを含み、相補官能基は、テトラジン（Ｔｚ）を含むか、または生体直交型官能基は、テトラジン（Ｔｚ）を含み、相補官能基は、アルケンを含む。他の実施形態では、アルケンは、シクロオクテンを含む。さらに別の実施形態では、シクロオクテンは、トランスシクロオクテン（ＴＣＯ）を含む。

一部の実施形態では、薬物補充物上の標的および薬物送達デバイス上の標的認識部分は、核酸を含む。一部の実施形態では、標的は、標的認識部分中の核酸配列に相補的である核酸配列を含む。他の実施形態では、核酸は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、修飾ＤＮＡまたは修飾ＲＮＡを含む。

一部の実施形態では、標的は、ビオチンを含み、標的認識部分は、アビジンまたはストレプトアビジンを含む。他の実施形態では、標的は、アビジンまたはストレプトアビジンを含み、標的認識部分は、ビオチンを含む。

一部の実施形態では、薬物送達システムは、少なくとも２つの薬物送達デバイスを含む。一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、被験体内の同じ所望の位置に置かれる。他の実施形態では、薬物送達デバイスは、被験体内の異なる所望の位置に置かれる。一部の実施形態では、薬物送達システムは、少なくとも２つの薬物補充物を含む。一部の実施形態では、各薬物補充物は、異なる医薬組成物および異なる標的を含む。他の実施形態では、各薬物送達デバイスは、異なる標的認識部分を含む。別の実施形態では、各薬物補充物は、異なる薬物送達デバイスに結合する。

本発明の一態様は、薬物送達デバイスおよび薬物補充物を含むシステムであって、この薬物送達デバイスは、担体および標的認識部分を含み、被験体内の所望の位置における移植に適切であり、薬物補充物は、医薬組成物および標的を含み、医薬組成物は、直接または切断可能なリンカーを介して標的に結合され、この医薬組成物は、所望でない毒性を有し、薬物補充物が医薬組成物の毒性をマスクし、標的と標的認識部分は二成分結合対を形成し、薬物補充物は、その薬物補充物上の標的が薬物送達デバイス上の標的認識部分と結合するまで可動性であり、標的が標的認識部分に結合すると、薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達し、医薬組成物は、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置まで調節された様式で放出される、システムを提供する。

一部の実施形態では、医薬組成物は、小分子または生物製剤を含む。一部の実施形態では、生物製剤は、抗体、ワクチン、血液または血液成分、アレルゲン性、遺伝子治療、組換え治療用タンパク質および細胞治療剤からなる群から選択される。一部の実施形態では、生物製剤は、糖類、タンパク質もしくは核酸、またはこれらの物質の複合的な組み合わせ物から構成され得るか、または生細胞もしくは組織であり得る。他の実施形態では、生物製剤は、ヒト、動物または微生物などの天然源から単離され得る。

一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、ポリマー、タンパク質、合成ヒドロゲル、生物学的ヒドロゲル、オルガノゲル、セラミック、複合材、金属、木材またはガラス材料からなる群から選択される担体を含む。他の実施形態では、ヒドロゲルは、コラーゲン、アルギネート、多糖類、ヒアルロン酸（ＨＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリ（グリコリド）（ＰＧＡ）、ポリ（Ｌ−ラクチド）（ＰＬＡ）、ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、およびポリ乳酸−ｃｏグリコール酸からなる群から選択される。ある実施形態では、薬物送達デバイスは、ヒドロゲルを含む。一部の実施形態では、ヒドロゲルは、アルギネートヒドロゲルを含む。

一部の実施形態では、所望の位置は、被験体内の組織または組織から離れた部位である。他の実施形態では、所望の位置は、被験体内の器官または器官から離れた部位である。一部の実施形態では、所望の位置は、移植片、人工装具、または体内もしくは体の表面に導入することができる任意の組織もしくはデバイスである。

一部の実施形態では、標的は生体直交型官能基を含み、標的認識部分は相補官能基を含み、生体直交型官能基は相補官能基と化学反応して共有結合を形成することができる。一部の実施形態では、生体直交型官能基は、相補官能基とクリックケミストリーによって反応することができる。一部の実施形態では、生体直交型官能基は、アルキンを含み、相補官能基は、アジドを含むか、または生体直交型官能基は、アジドを含み、相補官能基は、アルキンを含む。他の実施形態では、アルキンは、シクロオクチンを含む。さらに別の実施形態では、シクロオクチンは、ジベンゾシクロオクチン（ＤＢＣＯ）を含む。一部の実施形態では、生体直交型官能基は、アルケンを含み、相補官能基は、テトラジン（Ｔｚ）を含むか、または生体直交型官能基は、テトラジン（Ｔｚ）を含み、相補官能基は、アルケンを含む。他の実施形態では、アルケンは、シクロオクテンを含む。さらに別の実施形態では、シクロオクテンは、トランスシクロオクテン（ＴＣＯ）を含む。

本発明の一態様は、医薬組成物、標的認識部分および担体を含む停留薬物送達デバイスを提供し、この標的認識部分は、薬物補充物上の標的に結合することができ、薬物送達デバイスは、被験体内の所望の位置における移植に適切である。

一部の実施形態では、薬物送達デバイスの担体は、ポリマー、タンパク質、合成ヒドロゲル、生物学的ヒドロゲル、オルガノゲル、セラミック、複合材、金属、木材またはガラス材料を含む。他の実施形態では、ヒドロゲルは、コラーゲン、アルギネート、多糖類、ヒアルロン酸（ＨＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリ（グリコリド）（ＰＧＡ）、ポリ（Ｌ−ラクチド）（ＰＬＡ）、ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、およびポリ乳酸−ｃｏグリコール酸からなる群から選択される。ある実施形態では、薬物送達デバイスは、ヒドロゲルを含む。一部の実施形態では、ヒドロゲルは、アルギネートヒドロゲルを含む。

本発明の別の態様は、医薬組成物および標的を含む薬物補充物であって、医薬組成物は、標的に直接または切断可能なリンカーを介して結合され、医薬組成物は、所望でない毒性を有し、薬物補充物がこの医薬組成物の毒性をマスクし、標的は、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合することができ、薬物補充物は、標的が薬物送達デバイス上の標的認識部分と結合するまで可動性であり、標的が標的認識部分に結合すると、薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに送達し、医薬組成物は、薬物送達デバイスへの送達の後に暴露される、薬物補充物を提供する。

一部の実施形態では、医薬組成物は、小分子または生物製剤を含む。一部の実施形態では、生物製剤は、抗体、ワクチン、血液または血液成分、アレルゲン性、遺伝子治療、組換え治療用タンパク質および細胞治療剤からなる群から選択される。一部の実施形態では、生物製剤は、糖類、タンパク質もしくは核酸、またはこれらの物質の複合的な組み合わせ物から構成され得るか、あるいは生細胞または組織であり得る。他の実施形態では、生物製剤は、ヒト、動物または微生物などの天然源から単離され得る。

一部の実施形態では、薬物補充物は、医薬組成物が細胞膜を通過することを防止することによって、この医薬組成物の毒性をマスクする。他の実施形態では、薬物補充物は、医薬組成物がこの医薬組成物の生物学的標的に結合することを防止することによって、この医薬組成物の毒性をマスクする。一部の実施形態では、医薬組成物の毒性の少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％または少なくとも１００％が、薬物補充物によってマスクされる。

一態様では、本発明は、薬物送達デバイスおよび薬物補充物を含む薬物送達のためのキットであって、この薬物送達デバイスは、担体および標的認識部分を含み、被験体内の所望の位置における移植に適切であり、薬物補充物は、医薬組成物および標的を含み、医薬組成物は、標的に直接または切断可能なリンカーを介して結合され、この医薬組成物は、所望でない毒性を有し、薬物補充物が医薬組成物の毒性をマスクし、標的と標的認識部分は二成分結合対を形成し、薬物補充物は、その薬物補充物上の標的が薬物送達デバイス上の標的認識部分と結合するまで可動性であり、標的が標的認識部分に結合すると、薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに送達し、医薬組成物は、薬物送達デバイスへの送達の後に暴露される、キットを提供する。

別の態様では、本発明は、腫瘍のサイズを維持または低下させることを必要とする被験体における腫瘍のサイズを維持または低下させる方法であって、この方法は、
ｉ）本発明の薬物送達デバイスを、被験体内の所望の位置に投与するステップであって、医薬組成物が抗がん薬物を含むステップと、
ｉｉ）その後、本発明の薬物補充物を被験体に投与するステップと、
ｉｉｉ）薬物補充物上の標的を、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合させ、それによって医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達するステップと、
ｉｖ）医薬組成物を薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置に放出させるステップと、
ｖ）任意選択で、ステップｉｉ）〜ｉｖ）を反復するステップ
とを含み、それによって被験体における腫瘍のサイズを維持または低下させる、方法を提供する。

一部の実施形態では、所望の位置は、被験体内の腫瘍部位または腫瘍部位から離れた部位である。一部の実施形態では、薬物補充物は、経口投与、頬側投与、舌下投与、直腸投与、静脈内投与、動脈内投与、骨内投与、筋肉内投与、脳内投与、脳室内投与、髄腔内投与、皮下投与、腹腔内投与、眼内投与、鼻腔内投与、経真皮投与、硬膜外投与、頭蓋内投与、経皮投与、膣内投与、子宮内投与、硝子体内投与、経粘膜投与、または注射によって投与、エアロゾルベースの送達によって投与、または移植によって投与される。一部の実施形態では、抗がん薬物は、ドキソルビシンを含む。他の実施形態では、腫瘍は、固形腫瘍または血液学的腫瘍を含む。

一部の実施形態では、本発明の方法は、少なくとも２つの薬物送達デバイスを含む。一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、被験体内の同じ所望の位置に置かれる。他の実施形態では、薬物送達デバイスは、被験体内の異なる所望の位置に置かれる。一部の実施形態では、薬物送達システムは、少なくとも２つの薬物補充物を含む。一部の実施形態では、各薬物補充物は、異なる医薬組成物および異なる標的を含む。他の実施形態では、各薬物送達デバイスは、異なる標的認識部分を含む。別の実施形態では、各薬物補充物は、異なる薬物送達デバイスに結合する。

本発明の一態様は、インビボで薬物送達デバイスを補充する方法であって、この方法は、ｉ）薬物送達デバイスを被験体に投与するステップであって、この薬物送達デバイスは、標的認識部分を含み、被験体内の所望の位置における移植に適切である、ステップ、およびｉｉ）その後医薬組成物および標的を含む薬物補充物を被験体に投与するステップであって、この標的および標的認識部分は、二成分結合対を形成し、薬物補充物は、その薬物補充物上の標的が薬物送達デバイス上の標的認識部分と結合するまで可動性であり、標的が標的認識部分に結合すると、薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達する、ステップを含み、それによって薬物送達デバイスを補充する方法を提供する。

一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、被験体内の所望の位置に移植される。一部の実施形態では、所望の位置は、被験体内の組織または組織から離れた部位である。他の実施形態では、所望の位置は、被験体内の器官または器官から離れた部位である。一部の実施形態では、所望の位置は、移植片、人工装具、または体内もしくは体の表面に導入することができる任意の組織もしくはデバイスである。

一態様では、本発明は、がんの進行を低減することを必要とする被験体においてがんの進行を低減する方法であって、
ｉ）本発明の薬物送達デバイスを被験体内の所望の位置に投与するステップであって、医薬組成物が抗がん薬物を含むステップと、
ｉｉ）その後、本発明の薬物補充物を被験体に経口、腹腔内、静脈内または動脈内投与するステップと、
ｉｉｉ）薬物補充物上の標的を、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合させ、それによって医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達するステップと、
ｉｖ）医薬組成物を、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出させるステップと、
ｖ）任意選択で、ステップｉｉ）〜ｉｖ）を反復するステップとを含み、それによって被験体におけるがんの進行を低減させる方法を提供する。

一部の実施形態では、所望の位置は、被験体内の腫瘍部位または腫瘍部位から離れた部位である。他の実施形態では、薬物補充物は、経口投与、頬側投与、舌下投与、直腸投与、静脈内投与、動脈内投与、骨内投与、筋肉内投与、脳内投与、脳室内投与、髄腔内投与、皮下投与、腹腔内投与、眼内投与、鼻腔内投与、経真皮投与、硬膜外投与、頭蓋内投与、経皮投与、膣内投与、子宮内投与、硝子体内投与、経粘膜投与、または注射によって投与、エアロゾルベースの送達によって投与、または移植によって投与される。一部の実施形態では、抗がん薬物は、ドキソルビシンを含む。他の実施形態では、腫瘍は、固形腫瘍または血液学的腫瘍を含む。

別の態様では、本発明は、腫瘍の再発を予防することを必要とする被験体における腫瘍の再発を予防する方法であって、
ｉ）本発明の薬物送達デバイスを被験体内の所望の位置に投与するステップであって、医薬組成物が抗がん薬物を含むステップと、
ｉｉ）その後、本発明の薬物補充物を被験体に経口、腹腔内、静脈内または動脈内投与するステップと、
ｉｉｉ）薬物補充物上の標的を薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合させ、それによって医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達するステップと、
ｉｖ）医薬組成物を、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出させるステップと、
ｖ）任意選択で、ステップｉｉ）〜ｉｖ）を反復するステップとを含み、それによって被験体における腫瘍の再発を予防する方法を提供する。

一態様では、本発明は、被験体において創傷治癒を促進する方法であって、
ｉ）本発明の薬物送達デバイスを被験体内の所望の位置に投与するステップであって、医薬組成物が血管新生および／または既存の血管の成熟もしくは再構築を促進するステップと、
ｉｉ）その後、本発明の薬物補充物を被験体に投与するステップと、
ｉｉｉ）薬物補充物上の標的を、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合させ、それによって医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達するステップと、
ｉｖ）医薬組成物を、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出させるステップと、
ｖ）任意選択で、ステップｉｉ）−ｉｖ）を反復するステップとを含み、それによって被験体における創傷治癒を促進する方法を提供する。

一部の実施形態では、薬物補充物は、経口投与、頬側投与、舌下投与、直腸投与、静脈内投与、動脈内投与、骨内投与、筋肉内投与、脳内投与、脳室内投与、髄腔内投与、皮下投与、腹腔内投与、眼内投与、鼻腔内投与、経真皮投与、硬膜外投与、頭蓋内投与、経皮投与、膣内投与、子宮内投与、硝子体内投与、経粘膜投与、または注射によって投与、エアロゾルベースの送達によって投与、または移植によって投与される。

別の態様では、本発明は、炎症を低減または制御することを必要とする被験体において炎症を低減または制御する方法であって、
ｉ）本発明の薬物送達デバイスを被験体内の所望の位置に投与するステップであって、医薬組成物が抗炎症剤を含むステップと、
ｉｉ）その後、本発明の薬物補充物を被験体に投与するステップと、
ｉｉｉ）薬物補充物上の標的を、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合させ、それによって医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達するステップと、
ｉｖ）医薬組成物を、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出させるステップと、
ｖ）任意選択で、ステップｉｉ）−ｉｖ）を反復するステップと
を含み、それによって被験体における炎症を低減または制御する方法を提供する。

一態様では、本発明は、眼疾患を処置することを必要とする被験体において眼疾患を処置する方法であって、
ｉ）本発明の薬物送達デバイスを被験体内の所望の位置に投与するステップであって、医薬組成物が前記眼疾患を処置するステップと、
ｉｉ）その後、本発明の薬物補充物を被験体に投与するステップと、
ｉｉｉ）薬物補充物上の標的を、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合させ、それによって医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達するステップと、
ｉｖ）医薬組成物を、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出させるステップと、
ｖ）任意選択で、ステップｉｉ）−ｉｖ）を反復するステップと
を含み、それによって被験体における眼疾患を処置する方法を提供する。

一部の実施形態では、所望の位置は、被験体の眼である。他の実施形態では、薬物補充物は、経口投与、頬側投与、舌下投与、直腸投与、静脈内投与、動脈内投与、骨内投与、筋肉内投与、脳内投与、脳室内投与、髄腔内投与、皮下投与、腹腔内投与、眼内投与、鼻腔内投与、経真皮投与、硬膜外投与、頭蓋内投与、経皮投与、膣内投与、子宮内投与、硝子体内投与、経粘膜投与、または注射によって投与、エアロゾルベースの送達によって投与、または移植によって投与される。

別の態様では、本発明は、不整脈を処置することを必要とする被験体において不整脈を処置する方法であって、
ｉ）本発明の薬物送達デバイスを被験体内の所望の位置に投与するステップであって、医薬組成物が前記不整脈を処置するステップと、
ｉｉ）その後、本発明の薬物補充物を被験体に投与するステップと、
ｉｉｉ）薬物補充物上の標的を、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合させ、それによって医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達するステップと、
ｉｖ）医薬組成物を、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出させるステップと、
ｖ）任意選択で、ステップｉｉ−ｉｖ）を反復するステップとを含み、それによって被験体における不整脈を処置する方法を提供する。

一部の実施形態では、所望の位置は、被験体の心臓である。他の実施形態では、薬物補充物は、経口投与、頬側投与、舌下投与、直腸投与、静脈内投与、動脈内投与、骨内投与、筋肉内投与、脳内投与、脳室内投与、髄腔内投与、皮下投与、腹腔内投与、眼内投与、鼻腔内投与、経真皮投与、硬膜外投与、頭蓋内投与、経皮投与、膣内投与、子宮内投与、硝子体内投与、経粘膜投与、または注射によって投与、エアロゾルベースの送達によって投与、または移植によって投与される。

一態様では、本発明は、患者の服薬順守度を評価する方法であって、この方法は、薬物送達デバイスを投与することを必要とする被験体に薬物送達デバイスを投与するステップであって、薬物送達デバイスは、標的認識部分を含み、被験体内の所望の位置における移植に適切であるステップと、その後医薬組成物および標的を含む薬物補充物を被験体に投与するステップであって、標的は、それに連結された検出可能な標識を含み、標的と標識認識部分とは二成分結合対を形成し、薬物補充物は薬物送達デバイスまで移動し（ｔｒａｖｅｌ）、薬物送達デバイスに結合するステップと、前記薬物送達デバイス上の前記標識を検出するステップと、前記薬物送達デバイス上の前記標識のレベルを、前記薬物補充物の投与前の前記薬物送達デバイス上の前記標識のレベルと比較するステップとを含み、それによって患者の服薬順守度を評価する方法を提供する。

本発明は、例えば以下の項目を提供する。
（項目１）
薬物送達デバイスおよび薬物補充物を含むシステムであって、
該薬物送達デバイスは、担体および標的認識部分を含み、被験体内の所望の位置における移植に適切であり、
該薬物補充物は、医薬組成物および標的を含み、
該標的および該標的認識部分は、二成分結合対を形成し、
該薬物補充物は、該薬物補充物上の該標的が該薬物送達デバイス上の該標的認識部分に結合するまで可動性であり、
該標的が該標的認識部分に結合する際に、該薬物補充物は、該医薬組成物を該薬物送達デバイスに直接送達し、それによって該薬物送達デバイスを補充する、システム。
（項目２）
前記医薬組成物が、小分子または生物製剤を含む、前述の項目に記載のシステム。
（項目３）
前記医薬組成物が、切断可能なリンカーを介して前記標的に結合される、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目４）
前記医薬組成物が、前記標的に直接結合される、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目５）
前記医薬組成物が、所望でない毒性を有し、前記薬物補充物が、該医薬組成物の毒性をマスクする、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目６）
前記薬物補充物は、前記医薬組成物が細胞膜を通過することを防止することによって、該医薬組成物の毒性をマスクする、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目７）
前記薬物補充物は、前記医薬組成物が該医薬組成物の生物学的標的に結合することを防止することによって、該医薬組成物の毒性をマスクする、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目８）
前記医薬組成物が、前記薬物送達デバイスへの送達後に暴露される、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目９）
前記医薬組成物が、前記標的から分離されることによって暴露される、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１０）
前記標的が、前記医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合、前記切断可能なリンカー内の結合、または前記医薬組成物と該標的との間の結合を切断することによって、該医薬組成物から分離される、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１１）
前記医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合、前記切断可能なリンカー内の結合、または前記医薬組成物と前記標的との間の結合が、該結合の酵素分解、加水分解または還元によって切断される、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１２）
前記医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合が、ヒドラジン結合、アセタール結合、ケタール結合、オキシム結合、イミン結合およびアミナール結合からなる群から選択される結合を含む、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１３）
前記医薬組成物が、抗がん薬物、創傷治癒を促進する薬物、血管形成を促進する薬物、感染症を処置または予防する薬物、再狭窄を予防する薬物、黄斑変性を低減する薬物、免疫学的拒絶反応を予防する薬物、血栓症を予防する薬物および炎症を処置する薬物からなる群から選択される薬物を含む、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１４）
前記抗がん薬物が、ドキソルビシンを含む、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１５）
前記担体が、ポリマー、タンパク質、合成ヒドロゲル、生物学的ヒドロゲル、オルガノゲル、セラミック、複合材、金属、木材またはガラス材料を含む、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１６）
前記ヒドロゲルが、コラーゲン、アルギネート、多糖類、ヒアルロン酸（ＨＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリ（グリコリド）（ＰＧＡ）、ポリ（Ｌ−ラクチド）（ＰＬＡ）、ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、およびポリ乳酸−ｃｏグリコール酸からなる群から選択される、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１７）
前記ヒドロゲルが、アルギネートヒドロゲルを含む、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１８）
前記所望の位置が被験体内の組織である、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目１９）
前記所望の位置が被験体内の器官である、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２０）
前記薬物補充物の前記薬物送達デバイスへの送達が、前記医薬組成物を該薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へ、数日、数週間、数ヶ月または数年の時間規模にわたって調節された様式で放出させる、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２１）
前記医薬組成物が、該医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合、前記切断可能なリンカー内の結合、または該医薬組成物と前記標的との間の結合を切断することによって放出される、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２２）
前記医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合、前記切断可能なリンカー内の結合、または前記医薬組成物と前記標的との間の結合が、該結合の酵素分解、加水分解または還元によって切断される、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２３）
前記医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合が、ヒドラジン結合、アセタール結合、ケタール結合、オキシム結合、イミン結合およびアミナール結合からなる群から選択される結合を含む、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２４）
前記医薬組成物が、前記薬物補充物から被験体内の所望の位置へと放出されない、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２５）
前記標的が生体直交型官能基を含み、前記標的認識部分が相補官能基を含み、該生体直交型官能基が該相補官能基と化学反応して共有結合を形成することができる、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２６）
前記生体直交型官能基がアルキンを含み、前記相補官能基がアジドを含むか、または前記生体直交型官能基がアジドを含み、前記相補官能基がアルキンを含む、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２７）
前記アルキンがシクロオクチンを含む、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２８）
前記シクロオクチンが、ジベンゾシクロオクチン（ＤＢＣＯ）を含む、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目２９）
薬物送達デバイスおよび薬物補充物を含むシステムであって、
該薬物送達デバイスは、担体および標的認識部分を含み、被験体内の所望の位置における移植に適切であり、
該薬物補充物は、医薬組成物および標的を含み、
該医薬組成物は、直接または切断可能なリンカーを介して該標的に結合され、
該医薬組成物は、所望でない毒性を有し、該薬物補充物が該医薬組成物の毒性をマスクし、
該標的および該標的認識部分が、二成分結合対を形成し、
該薬物補充物は、該薬物補充物上の該標的が該薬物送達デバイス上の該標的認識部分に結合するまで可動性であり、
該標的が該標的認識部分に結合すると、該薬物補充物は、該医薬組成物を該薬物送達デバイスに直接送達し、
該医薬組成物は、該薬物送達デバイスから該被験体内の所望の位置へと調節された様式で放出される、システム。
（項目３０）
前記医薬組成物が、数日、数週間、数ヶ月または数年の時間規模にわたって放出される、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目３１）
前記医薬組成物が、該医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合、前記切断可能なリンカー内の結合、または該医薬組成物と前記標的との間の結合を切断することによって放出される、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目３２）
前記医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合、前記切断可能なリンカー内の結合、または前記医薬組成物と前記標的との間の結合が、該結合の酵素分解、加水分解または還元によって切断される、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目３３）
前記医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合が、ヒドラジン結合、アセタール結合、ケタール結合、オキシム結合、イミン結合およびアミナール結合からなる群から選択される結合を含む、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目３４）
前記医薬組成物が、前記薬物補充物から前記被験体内の所望の位置へと放出されない、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目３５）
医薬組成物、標的認識部分および担体を含む停留薬物送達デバイスであって、該標的認識部分が、薬物補充物上の標的に結合することができ、該薬物送達デバイスが、被験体内の所望の位置における移植に適切である、停留薬物送達デバイス。
（項目３６）
医薬組成物および標的を含む薬物補充物であって、
該医薬組成物は、直接または切断可能なリンカーを介して該標的に結合され、
該医薬組成物は、所望でない毒性を有し、該薬物補充物が該医薬組成物の毒性をマスクし、
該標的は、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合することができ、
該薬物補充物は、該標的が薬物送達デバイス上の該標的認識部分に結合するまで可動性であり、
該標的が該標的認識部分に結合すると、該薬物補充物は、該医薬組成物を該薬物送達デバイスに送達し、該医薬組成物は、該薬物送達デバイスへの送達後に暴露される、薬物補充物。
（項目３７）
薬物送達デバイスおよび薬物補充物を含む薬物送達のためのキットであって、
該薬物送達デバイスは、担体および標的認識部分を含み、被験体内の所望の位置における移植に適切であり、
該薬物補充物は、医薬組成物および標的を含み、
該医薬組成物は、直接または切断可能なリンカーを介して該標的に結合され、
該医薬組成物は、所望でない毒性を有し、該薬物補充物が該医薬組成物の毒性をマスクし、
該標的および該標的認識部分が、二成分結合対を形成し、
該薬物補充物は、該薬物補充物上の該標的が該薬物送達デバイス上の該標的認識部分に結合するまで可動性であり、
該標的が該標的認識部分に結合する際に、該薬物補充物は、該医薬組成物を該薬物送達デバイスに送達し、該医薬組成物は、該薬物送達デバイスへの送達後に暴露される、キット。
（項目３８）
腫瘍のサイズを維持または低下させることを必要とする被験体における腫瘍のサイズを維持または低下させる方法であって、この方法は、
ｉ）前述の項目のいずれか１項に記載の薬物送達デバイスを、該被験体内の所望の位置に投与するステップであって、医薬組成物が抗がん薬物を含むステップと、
ｉｉ）その後、前述の項目のいずれか１項に記載の薬物補充物を該被験体に投与するステップと、
ｉｉｉ）該薬物補充物上の標的を、該薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合させ、それによって該医薬組成物を該薬物送達デバイスに直接送達するステップと、
ｉｖ）該医薬組成物を該薬物送達デバイスから該被験体内の該所望の位置に放出させるステップと、
ｖ）任意選択で、ステップｉｉ）〜ｉｖ）を反復するステップ
とを含み、それによって該被験体における該腫瘍のサイズを維持または低下させる、方法。
（項目３９）
前記所望の位置が、前記被験体内の腫瘍部位、または該腫瘍部位から離れた部位である、前述の項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目４０）
前記補充物が、経口投与、頬側投与、舌下投与、直腸投与、静脈内投与、動脈内投与、骨内投与、筋肉内投与、脳内投与、脳室内投与、髄腔内投与、皮下投与、腹腔内投与、眼内投与、鼻腔内投与、経真皮投与、硬膜外投与、頭蓋内投与、経皮投与、膣内投与、子宮内投与、硝子体内投与、経粘膜投与、または注射によって投与、エアロゾルベースの送達によって投与、または移植によって投与される、前述の項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目４１）
前記抗がん薬物が、ドキソルビシンを含む、前述の項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目４２）
前記腫瘍が、固形腫瘍または血液学的腫瘍を含む、前述の項目のいずれか１項に記載の方法。
（項目３８Ａ）
腫瘍のサイズを維持または低下させることを必要とする被験体における腫瘍のサイズを維持または低下させるためのシステムであって、このシステムは、
ｉ）医薬組成物が抗がん薬物を含む、前述の項目のいずれか１項に記載の薬物送達デバイスと、
ｉｉ）前述の項目のいずれか１項に記載の薬物補充物とを含み、
ここで、該薬物補充物上の標的が、該薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合され、それによって該医薬組成物を該薬物送達デバイスに直接送達し、
該医薬組成物が、該薬物送達デバイスから該被験体内の所望の位置に放出され、
それによって該被験体における該腫瘍のサイズを維持または低下させる、システム。
（項目３９Ａ）
前記所望の位置が、前記被験体内の腫瘍部位、または該腫瘍部位から離れた部位である、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目４０Ａ）
前記補充物が、経口投与、頬側投与、舌下投与、直腸投与、静脈内投与、動脈内投与、骨内投与、筋肉内投与、脳内投与、脳室内投与、髄腔内投与、皮下投与、腹腔内投与、眼内投与、鼻腔内投与、経真皮投与、硬膜外投与、頭蓋内投与、経皮投与、膣内投与、子宮内投与、硝子体内投与、経粘膜投与、または注射によって投与、エアロゾルベースの送達によって投与、または移植によって投与されることを特徴とする、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目４１Ａ）
前記抗がん薬物が、ドキソルビシンを含む、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。
（項目４２Ａ）
前記腫瘍が、固形腫瘍または血液学的腫瘍を含む、前述の項目のいずれか１項に記載のシステム。

本開示の要約
本発明は、補充可能な薬物送達システムおよびこのシステムを補充する方法、ならびにこれらを使用して疾患を処置する方法を提供する。

本発明は、以下の図面および詳細な記載によって説明され、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を限定しない。

図１Ａは、薬物送達デバイスへの治療薬ペイロードの静脈内補充の概略図である。薬物送達デバイスが標的組織部位に移植され、制御された局所的様式で活性薬物（丸）を放出する。図１Ｂは、静脈内注入された薬物ペイロードがデバイス部位にホーミングし、ポリマーに新たな薬物デポーを補充することを示す概略図である。図１Ｃは、ＩＶ注入された薬物カーゴがゲルと結合し、経時的に放出されることを示す概略図である。ＩＶ媒介薬物補充を同じまたは異なる薬物ペイロードで複数回繰り返すことができる。図２Ａは、蛍光標識された相補または非相補ＤＮＡとともに様々な期間にわたってインキュベートされたＤＮＡとコンジュゲートしているアルギン酸カルシウムゲルを示す概略図である。図２Ａは、配列番号１として「（Ｔ）_２０」を開示し、配列番号２として「（Ａ）_２０」を開示する。図２Ｂは、３０分のインキュベーション後の一組の蛍光画像である。図２Ｃは、可変インキュベーション時間および未結合ＤＮＡの洗浄除去後のビーズ上の残留蛍光の定量を示すグラフである。値は平均値およびＳ．Ｅ．Ｍ．を表す。^＊は、スチューデントｔ検定によるｐ＜０．０５を表す。ＤＮＡとコンジュゲートしているアルギン酸カルシウムゲルは、オリゴヌクレオチド結合特性を保持する。図３Ａは、蛍光標識された相補ＤＮＡとコンジュゲートしている遊離アルギネートとともに様々な期間にわたってインキュベートされた、ＤＮＡとコンジュゲートしているポリマーまたはコンジュゲートしていないアルギネートからなるアルギン酸カルシウムゲルを示す概略図である。図３Ｂは、１時間後の一組の蛍光画像である。図３Ｃは、異なる期間のインキュベーションおよび未結合のアルギネートの洗浄除去後のゲル上の残留蛍光を定量するグラフである。図３Ｄは、ＤＮＡおよび近ＩＲ蛍光タグとコンジュゲートしている遊離アルギネート鎖とともに３０分間インキュベートされた、相補または非相補ＤＮＡとコンジュゲートしているポリマーからなるアルギン酸カルシウムゲルを示す概略図である。図３Ｅは、未結合アルギネートの洗浄除去後の一組のエピ蛍光画像である。図３Ｆは、未結合アルギネートの洗浄除去後のゲル上の残留蛍光を定量するグラフである。値は平均値およびＳ．Ｅ．Ｍ．を表す。^＊は、スチューデントｔ検定によるｐ＜０．０５を表す。ＤＮＡとコンジュゲートしているアルギネートのゲルは、相補ＤＮＡとコンジュゲートしている遊離アルギネート鎖に選択的に結合する。図４Ａは、腫瘍内の蛍光の一連の画像である（破線の丸は腫瘍位置を示す）。Ｂ１６／Ｆ１０黒色腫腫瘍を有するＣ５７／Ｂ６マウスに、相補ＤＮＡを有するアルギネートを腫瘍内注射した、非相補ＤＮＡを有するアルギネートを腫瘍内注射した、またはアルギネートを腫瘍内注射しなかった。ＤＮＡを有する蛍光標識アルギネートのＩＶ注射によって腫瘍へのホーミングを試験した。図４Ｂは、腫瘍内の蛍光を定量するグラフである。図４Ｃは、各実験群について６日の期間にわたって曲線下面積を積分することによって定量した、腫瘍部位におけるアルギネート滞留を示すグラフである。値は平均値およびＳ．Ｅ．Ｍ．を表す。（^＊）は、スチューデントｔ検定により、非相補性のものに対してｐ＜０．０５、（^＋）はアルギネートなしの対照に対してｐ＜０．０５を表す。ＤＮＡは、腫瘍内ゲルへのアルギネートポリマーのホーミングを媒介した。図５Ａは、実験設計の時間枠を示す概略図である。Ｊ：Ｎｕマウスに−３５日目にヒトＭＤＡ−ＭＢ−２３１乳がん細胞を注射した。その後、腫瘍に０日目に、ＤＮＡとコンジュゲートしているゲル、対照ゲル、または８０μｇドキソルビシンを含有するＰＢＳを注射した。ゲル注射後２、３、４および５週間の時点で、アルギネートおよびＤＮＡとコンジュゲートしているドキソルビシンまたはボーラスのドキソルビシン対照を動物にＩＶ注射した。図５Ｂは、標的群および対照群に対してゲル注射後７週間にわたってモニターした腫瘍サイズを示すグラフである。図５Ｃは、各ＩＶ注射後の腫瘍サイズの３日間の変化を示すグラフである。図５Ｄは、中央値サイズの腫瘍の写真である。図５Ｅは、完全標的指向化ａｌｇ−ＤＮＡ−ｄｏｘ系もしくはＤＮＡ媒介ホーミング能力がないａｌｇ−ＤＮＡ−ｄｏｘ系を含む対照システムでの腫瘍内注射、ボーラスＩＶ注射、またはボーラスＩＶおよび腫瘍内注射の７週間後の腫瘍成長のグラフである。腫瘍サイズを０日目のサイズに正規化した。値は平均値およびＳ．Ｅ．Ｍ．を表す。Ｎ＞５。^＊は、スチューデントｔ検定による統計的有意性を示す。薬物補充システムはｉｎｖｉｖｏで腫瘍成長の停止をもたらした。図６Ａは、アルギネートの近ＩＲ色素修飾についての概略図である。図６Ｂは、近ＩＲ色素標識（７４５励起、８２０発光）アルギネートを後眼窩に注射したマウスの一連の蛍光画像である。注射後１、８および２２日目に画像を撮影した。図６Ｃは、鼻蛍光を測定することにより血液中で４週間にわたってｉｎｖｉｖｏエピ蛍光を定量するグラフである。値は平均値および標準偏差を表す。Ｎ＝５。図６Ｄは、注射から２日後の内臓の一連の蛍光画像である。これらの画像は、ｉｎｖｉｖｏでのＩＶ注射アルギネートの結末を説明する。図７Ａは、Ｎ−ベータ−マレイミドプロピオン酸ヒドラジド−ＴＦＡ（ＢＭＰＨ）およびＤＮＡのアルギネートとのコンジュゲーションの概略図である。図７Ｂは、ＢＭＰＨで修飾されたアルギネートモノマー（約１，２５０モノマー／鎖）の概略図であり、赤色プロトンは吸収３〜４．４ｐｐｍを有するものを示し、青色プロトンは吸収６〜６．５６を有するものを示す。図７Ｃは、ＢＭＰＨ修飾アルギネートの核磁気共鳴（ＮＭＲ）スペクトルである。図８は、２１日にわたる２％カルシウム架橋アルギネートゲルからのドキソルビシンの放出を示す図である。値は平均値および標準偏差を表す。Ｎ＝４。図９Ａは、ドキソルビシンを加水分解性ヒドラゾンリンカーによってアルギネートと結合させるためにドキソルビシンとアルギネートに対して行った反応の概略図である。図９Ｂは、酸化したアルギネートからのヒドラゾン連結ドキソルビシンの放出プロファイルを示すグラフである。図９Ｃは、遊離ドキソルビシン（ｄｏｘ）およびヒドラゾン連結ドキソルビシン−アルギネート（ｄｏｘ−ａｌｇ）の乳がんＭＤＡ−ＭＢ−２３１細胞に対する細胞毒性を示すグラフである。値は平均値および標準偏差を表す。Ｎ＝３。ドキソルビシンの負荷量および酸化されたアルギネートからの放出をこの図に示す。図１０Ａは、クリックケミストリー媒介ゲル標的指向化を示す概略図およびグラフである。アジドとコンジュゲートしているまたは対照の、カルシウム架橋アルギネートゲルを、フルオロフォアを有するＤＢＣＯとともに４時間、３７℃でインキュベートした。残留蛍光を定量した。図１０Ｂは、クリックケミストリー媒介ゲル標的指向化を示す概略図およびグラフである。テトラジンとコンジュゲートしているまたは対照の、カルシウム架橋アルギネートゲルを、フルオロフォアを有するトランス−シクロオクテンとともに４時間、３７℃でインキュベートした。残留蛍光を定量した。図１１Ａは、蛍光標識ＤＢＣＯと反応する、アジドとコンジュゲートしているまたはコンジュゲートしていないアルギネートゲルについての反応スキームである。図１１Ｂは、後肢損傷マウスモデルの後肢における筋肉内ゲルへのＩＶ注射した蛍光標識ＤＢＣＯの標的指向化を示す一組の画像である。図１１Ｃは、観察された蛍光量を定量するグラフである。図１１Ｄは、蛍光標識ＴＣＯと反応する、テトラジンとコンジュゲートしているまたはコンジュゲートしていないアルギネートゲルについての反応スキームである。図１１Ｅは、後肢損傷マウスモデルの後肢における筋肉内ゲルへのＩＶ注射した蛍光標識ＴＣＯの標的指向化を示す一組の蛍光画像である。図１１Ｆは、観察された蛍光量を定量するグラフである。値は平均値およびＳ．Ｅ．Ｍ．を表す。ｎ＝３。^＊は、スチューデントｔ検定により両方の対照に対してｐ＜０．０１を表す。クリックケミストリーは、後肢損傷モデルへの薬物代替物の標的指向化を媒介した。図１２Ａは、１カ月にわたってマウスに反復投与した蛍光標識ＤＢＣＯを示す一連の蛍光画像である。図１２Ｂは、標的指向蛍光ＤＢＣＯの反復注射（矢印）の２４時間後の肢の蛍光を定量するグラフである。図１２Ｃは、注射するたびに蛍光がほぼ直線的に増加することを示す、フルオロフォア投与の２４時間後の蛍光を定量するグラフである。筋肉内ゲルへの蛍光薬物代替物の反復標的指向化を達成した。図１３Ａは、１）アルギネート−Ｔｚゲルを左後肢の筋肉内に移植し、アルギネート−Ａｚを同じマウスの右乳房脂肪体（ｍａｍｍａｒｙｐａｄ）に移植した、および２）Ｃｙ５−ＴＣＯとＣｙ７−ＤＢＣＯの混合物をＩＶ注射した、および３）両方の注射部位の蛍光に関して４８時間後にマウスを撮像した、マウスにおける蛍光を示す画像と概略図である。図１３Ｂは、各注射部位における蛍光を定量する一組のグラフである。このシステムを使用して、２つの異なる小分子の空間的隔離および特異的標的指向化を達成した。図１４は、後肢虚血のマウスモデルに移植したアルギネート−アジドゲルへの蛍光標識ＤＢＣＯの経口送達の標的指向化を示すグラフである。後肢虚血のマウスモデルのアルギネート注射部位（Ｉｓｃｈ）および対側肢の対照部位（Ｃｔｒｌ）における蛍光（ｙ軸）を示す。図１５は、特異的に身体の特定の部位に移植したゲルへの（例えば、ＩＶまたは経口による）小分子の標的指向化を例証する画像および概略図である。この標的指向化は、クリックケミストリー反応によって媒介されうる。図１６Ａは、後肢を虚血させ、テトラジンとコンジュゲートしているまたはコンジュゲートしていないアルギネートゲルを注射したマウスについての動物ライブ画像のパネルである。手術の２４時間後、蛍光−ＴＣＯをＩＶ注射した。ＴＣＯ注射後１、５および３０分、６時間ならびに２４時間の時点で動物を撮像した。図１６Ｂは、後肢を虚血させ、アジドとコンジュゲートしているまたはコンジュゲートしていないアルギネートゲルを注射したマウスについての細胞ライブ画像のパネルである。手術の２４時間後、蛍光−ＤＢＣＯをＩＶ注射した。ＤＢＣＯ注射後１、５および３０分、６時間ならびに２４時間の時点で動物を撮像した。画像は、異なる時点で筋肉内に受けたアルギネートゲルで分類したマウス（２群の各々についてｎ＝３）を示す。図１７は、アジド修飾アルギネートの^１ＨＮＭＲスペクトルである。図１８は、テトラジン修飾アルギネートの^１ＨＮＭＲスペクトルである。図１９は、アジドコンジュゲートアルギネートの減衰全反射（ＡＴＲ）／赤外（ＩＲ）（ＡＴＩＲ）スペクトルである。図２０は、１００当量のＤＢＣＯ−Ｃｙ７と反応したアジドコンジュゲートアルギネートのＡＴＩＲスペクトルである。図２１は、テトラジンコンジュゲートアルギネートのＡＴＩＲスペクトルである。図２２は、１００当量のＴＣＯ−Ｃｙ５と反応したテトラジンコンジュゲートアルギネートのＡＴＩＲスペクトルである。図２３は、マウスの大腿におけるアジドで修飾された骨内ゲルまたは未修飾対照ゲルへのＩＶ注射した蛍光標識ＤＢＣＯの標的指向化を示す、一組の画像である。図２４は、マウスの右膝関節に注射した、アジドで修飾されたゲルへの、ＩＶ注射した蛍光標識ＤＢＣＯの標的指向化を示す画像である。図２５は、マウスの腫瘍に注射した、アジドで修飾されたゲルまたは対照ゲルへの、ＩＶ注射した蛍光標識ＤＢＣＯの標的指向化を示す画像である。ＩＶ注射の２４時間後に撮像した。図２６は、アジド修飾ゲルによる小分子（加水分解性ヒドラゾンリンカーによってＤＢＣＯに連結されているＣｙ７）の捕捉、および捕捉後の加水分解による小分子のその後の放出を示す図である。図２７Ａは、マウスの腫瘍に注射した、アジドで修飾されたゲルによる、ＩＶ注射した小分子の標的指向化を示す一連の画像である。小分子はその後放出され、それによってシグナルが減少した。図２７Ｂは、小分子の放出を実証する、腫瘍部位での経時（時間）的な小分子の定量を示す線グラフである。図２８は、マウスの腫瘍に注射した、アジドで修飾されたゲルまたは対照ゲルへの、ＩＶ注射した蛍光標識ＤＢＣＯの標的指向化を示す画像である。ＩＶ注射の２４時間後に撮像した。図２９Ａ−Ｅは、ＤＢＣＯ−ドキソルビシンプロドラッグの合成および特性評価を示す。図２９Ａは、ドキソルビシンプロドラッグの合成についての反応の概略図である。図２９Ｂは、ドキソルビシンプロドラッグの活性ドキソルビシンへの加水分解についての反応の概略図である。図２９Ｃは、異なるｐＨでのＤＢＣＯ−ドキソルビシンプロドラッグの活性ドキソルビシンへの加水分解の動態を示すグラフである。図２９Ｄは、がん細胞に対する遊離ドキソルビシン（ｄｏｘ）およびドキソルビシンプロドラッグ（プロドラッグ）の細胞毒性を示すグラフである。図２９Ｅは、ドキソルビシンのアジドで修飾されたゲルからの放出プロファイルを示すグラフである。

本発明の詳細な記載
本発明は、薬物送達デバイスを、体中を循環する薬物補充物を認識可能であり、結合可能である分子標的で改変することによって、少なくとも一部において、インビボで最小侵襲的様式で薬物送達デバイスの補充を可能にする薬物送達システムの開発に基づく。薬物送達システムは、二元機能性薬物補充物を特徴とし、これは、医薬組成物の薬物補充物から薬物送達デバイスへの直接標的化した送達を可能にするだけでなく、医薬組成物が薬物送達デバイスに送達されるまで、化学療法剤などの医薬組成物の潜在的な毒性をマスクする。医薬組成物は、薬物送達デバイスへの送達の際にのみ暴露され、ここで標的は医薬組成物から分離し、したがって、いずれかの所望でない部位における医薬組成物に関連したいずれかの副作用または毒性が除かれる。医薬組成物の薬物送達デバイスからの放出は、調節された様式で達成され得る。典型的に医薬組成物の数分以内での送達を媒介する既存の薬物送達システムとは異なり、本発明の薬物送達システムは、数日、数週間、数ヶ月または数年の時間規模にわたって、医薬組成物のより持続し、かつ調節された放出を提供する。

例えば、注射可能な薬物送達デバイスは、血液に注入された薬物補充物上の標的に結合する、標的認識部分を含むように製造される（図１Ａ）。患者の血液に注入された薬物補充物は所望の位置へと血管外遊出し、薬物送達デバイスに結合する（図１Ｂ）。薬物送達システムは、薬物を薬物補充物から薬物送達デバイスへ直接送達させる。その後、薬物は、薬物送達デバイスから被験体における所望の位置へ放出され得、所望の位置における薬物の徐放を可能にする（図１Ｃ）。

したがって、本発明は、一実施形態では、薬物送達デバイスおよび薬物補充物を含む薬物送達システム、ならびに薬物送達デバイスを補充する方法を提供する。本発明の別の実施形態は、本明細書中に記載される薬物送達システムを使用した、疾患（がんなど）の予防または処置に関連する方法を包含する。

Ｉ．定義
本発明がより容易に理解され得るように、特定の用語が最初に定義される。

本明細書中に別段定義されない限り、本発明に関連して使用される科学および専門用語は、当業者によって一般に理解されている意味を有するものとする。用語の意味および範囲は明確であるべきであるが、しかしながら、いずれかの潜在的な多義性がある場合において、本明細書中で提供される定義は、あらゆる辞書または外部の定義よりも優先する。

本発明を記載する文脈における用語「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」ならびに同様の指示物の（特に以下の特許請求の範囲の文脈における）使用は、本明細書中で別段の指示がない限り、または文脈によって明確に否定されない限り、単数形と複数形（すなわち１つまたはそれよりも多く）との両方をカバーすると解釈されるべきである。用語「含む」、「有する」、「包含する」および「含有する」は、別段記載されない限り、包括的な用語（すなわち、「包含するが、それに限定されない」を意味する）として解釈されるべきである。本明細書中の数値の範囲の記載は、参照される各別個の数値を個別に参照すること、またはその範囲内に入ることを省略する方法として扱うことが意図され、本明細書中で別段指示されない限り、各個別の数値は、本明細書中に個別に列挙されているかのように組み込まれる。本明細書中で提供される範囲は、その範囲内のすべての数値についての省略であると理解される。例えば、１〜５０の範囲は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９もしくは５０からなる群からのあらゆる数、数の組み合わせ、または１０〜４０、２０〜５０、５〜３５などからなる群からの副範囲を包含するように理解される。

本明細書中で使用される場合、用語「薬物送達デバイス」とは、通常、医薬化合物の所望の治療的効果を安全に達成するために必要とされる、体中で医薬化合物を送達または輸送するためのデバイスをいう。

本明細書中で使用される場合、用語「薬物補充物」とは、通常、医薬組成物を薬物送達デバイスに送達し、そうすることで、薬物送達デバイス中で使用された医薬組成物を補給または補充する、組成物をいう。本発明の薬物補充物は、医薬組成物および標的を含む。薬物補充物は、二元機能性を有し、薬物補充物から薬物送達デバイスへの医薬組成物の直接標的化された送達を可能にするだけでなく、医薬組成物が薬物送達デバイスに送達されるまで医薬組成物（化学療法剤など）の潜在的な毒性をマスクする。

本明細書中で使用される場合、用語「医薬組成物」とは、通常、被験体に投与されたときに治療効果を有する薬剤をいう。医薬組成物は、小分子または生物製剤（例えば、抗体、ワクチン、血液または血液成分、アレルゲン性、遺伝子治療、組換え治療用タンパク質および細胞治療において使用される生細胞または体細胞）を含み得る。一部の実施形態では、医薬組成物は、標的に直接結合される。他の実施形態では、医薬組成物は、標的に切断可能なリンカーを介して結合される。

本明細書中で使用される場合、用語「小分子」とは、通常、生物学的プロセスの制御を補助し得る低分子量有機化合物をいう。適切な小分子は、抗がん薬物、創傷治癒を促進する薬物、血管形成を促進する薬物、感染症を処置または予防する薬物、再狭窄を予防する薬物、黄斑変性を低減する薬物、免疫学的拒絶反応を予防する薬物、血栓症を予防する薬物および炎症を処置する薬物などの薬物であり得る。例示的な薬物は、以下に詳細に記載される。

本明細書中で使用される場合、用語「生物製剤」とは、通常、生物学的供給源から製造、抽出、または半合成されたあらゆる医薬産物をいい、化学的に合成された医薬品とは異なる。本発明において使用される例示的な生物製剤としては、抗体、ワクチン、血液または血液成分、アレルギー性物質（ａｌｌｅｒｇｅｎｉｃｓ）、体細胞、遺伝子治療、組織、組換え治療用タンパク質および細胞治療において使用される生細胞が挙げられ得るが、これらに限定されない。生物製剤は、糖類、タンパク質もしくは核酸、またはこれらの物質の複合的な組み合わせ物から構成され得るか、あるいは生細胞または組織であり得、これらは、ヒト、動物または微生物などの天然供給源から単離され得る。

本明細書中で使用される場合、用語「結合（ａｔｔａｃｈ）」とは、結合（ｂｏｎｄ）の形成または１つの組成物と別のものとの間の複数の結合をいう。一部の実施形態では、結合（ｂｏｎｄ）は、医薬組成物と標的との間に直接形成され得る。適切な結合としては、共有結合、非共有結合またはイオン結合が挙げられ得るが、これらに限定されない。他の実施形態では、結合は、医薬組成物と標的との間に、リンカーを介して形成され得る。適切なリンカーとしては、切断可能なリンカーまたは切断可能でないリンカーが挙げられ得る。例示的な切断可能なリンカーは、以下に詳細に記載される。

本明細書中で使用される場合、用語「標的」とは、通常、標的認識部分によって認識される標的である分子をいう。このような標的の例としては、無機化学種、または低分子量化合物、高分子量化合物、および生きている生物由来の物質などの有機化学種が挙げられ得るが、これらに限定されない。標的の他の例としては、糖類、脂質、ペプチド、タンパク質、核酸または任意の生体直交型官能基が挙げられる。生体直交型官能種の例は、以下に詳細に記載される。

本明細書中で使用される場合、用語「標的認識部分」とは、所定の標的に選択的に結合することができる分子をいう。標的認識部分としては、無機化学種、または低分子量化合物、高分子量化合物、および生きている生物由来の物質などの有機化学種が挙げられ得るが、これらに限定されない。標的認識部分のさらなる例としては、糖類、脂質、ペプチド、タンパク質、核酸または任意の相補生体直交型官能基が挙げられる。

本明細書中で使用される場合、用語「生体直交型」または「生体直交型官能基」とは、生細胞、組織または生物体内で天然の生物学的または生化学的プロセスに干渉することなく発生しうる、官能基または化学反応をいう。生体直交型官能基または反応は、細胞に対して毒性でない。一部の実施形態では、薬物補充物上の標的は、生体直交型官能基を含み、薬物送達デバイス上の標的認識部分が、相補官能基を含み、ここで、生体直交型官能基は、相補官能基と化学的に反応して共有結合を形成することができる。

ＩＩ．補充可能な薬物送達システム
一態様では、本発明は、補充可能な薬物送達システムを特徴とする。本発明のシステムは、薬物送達デバイスおよび薬物補充物を含み、ここで、薬物送達デバイスは、担体および標的認識部分を含み、薬物補充物は、医薬組成物および標的を含む。薬物送達デバイスは、被験体内の所望の位置における移植に適切である。薬物送達デバイスと薬物補充物との間の認識は、標的および標的認識部分によって容易にされ、標的および標的認識部分は、二成分結合対を形成する。薬物補充物は、薬物補充物上の標的が、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合するまで可動性である。標的が標的認識部分に結合すると、薬物補充物は、医薬組成物を薬物デバイスに直接送達し、それによって薬物送達デバイスを補充する。

別の態様では、本発明は、薬物送達デバイスおよび薬物補充物を含むシステムであって、薬物送達デバイスは、標的認識部分を含み、被験体内の所望の位置における移植に適切であり、薬物補充物は、医薬組成物および標的を含み、医薬組成物は、標的に直接または切断可能なリンカーを介して結合され、医薬組成物は、所望でない毒性を有し、薬物補充物が医薬組成物の毒性をマスクし、標的および標的認識部分が二成分結合対を形成し、薬物補充物は、薬物補充物上の標的が、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合するまで可動性であり、標的が標的認識部分に結合すると、薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達し、医薬組成物は、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置に制御された様式で放出される、システムを提供する。

別の態様では、本発明は、医薬組成物、標的認識部分および担体を含む停留薬物送達デバイスを特徴とし、ここで、標的認識部分は、薬物補充物上の標的に結合することができ、薬物送達デバイスは、被験体内の所望の位置における移植に適切である。

さらに別の態様では、本発明は、医薬組成物および標的を含む薬物補充物であって、ここで、医薬組成物は、標的に直接または切断可能なリンカーを介して結合され、医薬組成物は、所望でない毒性を有し、薬物補充物が医薬組成物の毒性をマスクし、標的は、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合することができ、薬物補充物は、標的が薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合するまで可動性であり、標的が標的認識部分に結合すると、薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに送達し、医薬組成物は、薬物送達デバイスへの送達後に暴露される、薬物補充物を提供する。

Ａ．薬物送達デバイス
本発明の薬物送達デバイスは、担体（ｃａｒｒｏｅｒ）および標的認識部分を含む。標的認識部分は、薬物送達デバイスに直接結合する（すなわち、デバイスと標的認識部分との間に、受容体、リンカーまたはリガンドなどの中間部分が存在しない）。この理由のため、非特異的相互作用を引き起こし得る中間結合部分とは異なり、本明細書中に記載される薬物送達システムに関連した非特異的結合は存在しない。この様式では、医薬組成物（例えば、小分子または生物製剤）は、薬物補充物上の標的と薬物送達デバイス上の標的認識部分との間の直接相互作用に基づき送達される。

本発明の薬物送達デバイスは、被験体内の所望の位置に移植または注射することができる。一部の実施形態では、所望の位置は、被験体内の組織またはこの組織から離れた部位である。他の実施形態では、所望の位置は、被験体内の器官またはこの器官から離れた部位である。組織または器官の生理学的状態は、正常または異常であり得る。一部の実施形態では、所望の位置は、移植片、人工装具、または体内もしくは体の表面に導入することができる任意の組織もしくはデバイスである。薬物送達デバイスは、様々な公知の方法およびツール、例えば、ピンセット、捕捉器具、皮下針、内視鏡マニピュレーター、血管内もしくは経血管カテーテル、定位針、スネークデバイス（ｓｎａｋｅｄｅｖｉｃｅ）、臓器表面匍匐ロボット（ｏｒｇａｎ−ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｒａｗｌｉｎｇｒｏｂｏｔ）（米国特許出願第２００５０１５４３７６号；Ｏｔａら、２００６年、Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｓ１巻：２２７〜２３１頁）、最小侵襲手術デバイス、外科的移植用ツール、および経皮パッチを使用して、身体組織内またはその上に導入される。例えば、マトリックス材料を逐次的に注射または挿入することによって、デバイスを適所で構築することもできる。

一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、担体（例えば、ポリマー、タンパク質、ヒドロゲル（例えば、合成ヒドロゲルまたは生物学的ヒドロゲル）、オルガノゲル、セラミック、複合材、金属、木材またはガラス材料）を含む。一実施形態では、本発明の薬物送達デバイスは、タンパク質を含まない。一部の実施形態では、本発明の薬物送達デバイスは、生細胞（例えば、がん細胞または他の生物学的実体）を含まない。

本発明の薬物送達デバイスは、医薬組成物を含み得る。他の実施形態では、薬物送達デバイスは、医薬組成物なしで、被験体内の所望の位置に移植または注射される。例えば、ポリマー材料および標的認識部分を含む薬物送達デバイスは、被験体内の所望の位置に移植または注射され得る。その後、感染が生じた場合、抗生物質が、薬物送達デバイスに送達される。

医薬組成物は、表面吸収、例えばヒドロゲル材料中に物質を補足するための相変化を使用する物理的固定化をはじめとする公知の方法を使用して、移植前に薬物送達デバイスに加えられる。例えば、生物製剤などの医薬組成物、例えばポリペプチド、例えば成長因子は、水性相または液相中にあるうちにヒドロゲル材料と混合され、環境条件（例えば、ｐＨ、温度、イオン濃度）の変更後、その液体はゲル化または固体化し、それによって医薬組成物が捕捉される。あるいは、例えばアルキル化剤またはアシル化剤を使用する、共有結合性カップリングが、規定された高次構造のヒドロゲル上での医薬組成物の安定した長期提示をもたらすために使用される。ペプチド／タンパク質などの医薬組成物の共有結合性カップリングのための例示的試薬を下の表に提供する。

一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、コラーゲン、アルギネート、多糖類、ヒアルロン酸（ＨＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリ（グリコリド）（ＰＧＡ）、ポリ（Ｌ−ラクチド）（ＰＬＡ）、ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、およびポリ乳酸−ｃｏグリコール酸からなる群から選択されるヒドロゲルを含む。一部の実施形態では、薬物送達デバイスのポリマーは、ヒドロゲル（例えばアルギネートヒドロゲル）の形態におけるものである。一部の実施形態では、アルギネートは、細胞接着ペプチド（例えばＲＧＤ）によって修飾される。一部の実施形態では、ポリマー（例えばアルギネートヒドロゲルなどのアルギネート）は、（例えばインビボでの）時間にわたって分解される。

一部の実施形態では、薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）は、生体適合性材料を含む。この生体適合性材料は、無毒性または非免疫原性である。薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）は、体中で生分解性／生体浸食性である。一部の実施形態では、薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）は、温度、ｐＨ、水和状態および多孔性、架橋密度、型、主鎖結合の分解に対する化学的性質または感受性からなる群から選択される物理学的パラメーターに基づき所定の速度で分解するか、または化学的ポリマーの比率に基づき所定の速度で分解する。例えば、ラクチドのみから構成される高分子量ポリマーは、数年（例えば１〜２年）の期間にわたって分解するが、一方で、ラクチドとグリコリドとの５０：５０混合物から構成される低分子量ポリマーは、およそ数週間（例えば、１、２、３、４、６、１０週間）で分解する。高分子量で、高グルロン酸のアルギネートから構成されるカルシウム架橋ゲルは、インビボで数ヶ月間（１、２、４、６、８、１０、１２ヶ月間）から数年間（１、２、５年間）にわたって分解するが、一方で、低分子量アルギネートおよび／または部分的に酸化されたアルギネートから構成されるゲルは、およそ数週間で分解する。一部の実施形態では、薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）は、非生分解性材料を含む。例示的な非生分解性材料としては、金属、可塑性ポリマー、またはシルクポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。

一部の実施形態では、薬物送達デバイスのポリマーは、補充物のポリマーよりも高い分子量（ＭＷ）を有する。例えば、薬物送達デバイスのポリマーは、ポリマー（例えばアルギネート）の１よりも多くの鎖を含む。一部の実施形態では、ポリマー（例えばアルギネート）鎖は架橋している。例えば、ポリマーは、カチオン（例えば、Ｃａ^２＋などの二価または三価カチオン）によって架橋される。

アルギネートは、分子量、分解速度およびスキャホールド形成方法を制御することによって特定の適用のために配合され得る、汎用多糖類系ポリマーである。アルギネート分子は、比率およびポリマー鎖に沿っての逐次的分布が様々でありうる、（１−４）結合β−Ｄ−マンヌロン酸モノマー（Ｍ単位）およびαＬ−グルロン酸モノマー（Ｇ単位）からなる。カップリング反応を使用して、細胞接着配列ＲＧＤなどの生体活性エピトープをポリマー骨格に共有結合で結合させることができる。アルギネートポリマーは、様々なヒドロゲルタイプに形成される。注射可能なヒドロゲルは、カルシウムイオンなどの架橋剤の添加によって低分子量（ＭＷ）アルギネート溶液から形成することができ、その一方でマクロ多孔性ヒドロゲルは、高ＭＷアルギネートディスクの凍結乾燥によって形成される。一部の実施形態では、薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）のポリマー（例えばアルギネート）は、０〜１００％架橋されている（例えば、少なくとも１％、５％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％またはそれを超えて架橋されている）。他の実施形態では、薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）のポリマー（例えばアルギネート）は、架橋されていない。一部の実施形態では、薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）のポリマー（例えばアルギネート）は、５０％未満（例えば、５０％未満、４０％、３０％、２０％、１０％、５０％、２％、１％またはそれ未満）の架橋を含有する。ＲＧＤ修飾アルギネート構造は、配列番号２６として「ＧＧＧＧＲＧＤＳＰ」を開示する。

ヒドロゲル配合の違いは、ヒドロゲル分解の動態を制御する。アルギネートヒドロゲルからの医薬組成物、例えば、小分子、モルフォゲンまたは他の生体活性物質の放出速度は、ヒドロゲル配合によって制御され、空間的および時間的に制御された様式で医薬組成物をもたらす。この制御放出は、全身性副作用および複数回の注射の必要をなくす。

一部の実施形態では、薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）は、修飾されているポリマーを含み、例えば、ポリマー分子上の部位が、メタクリル酸基（メタクリレート（ＭＡ））またはアクリル酸基（アクリレート）で修飾されている。例示的な修飾ヒドロゲルは、ＭＡ−アルギネート（メタクリル化アルギネート）またはＭＡ−ゼラチンである。ＭＡ−アルギネートまたはＭＡ−ゼラチンの場合、５０％がアルギネートまたはゼラチンのメタクリル化度に相当する。これは、１つおきの繰り返し単位が、メタクリル化された基を含有することを意味する。メタクリル化度は、１％〜９０％に変えることができる。９０％を超えると、化学修飾は、ポリマー水溶性の溶解度を低減させ得る。

本発明の薬物送達デバイスに使用するためのポリマーは、メタクリレート基（ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅｄｇｒｏｕｐ）の代わりにアクリレート基（ａｃｒｙｌａｔｅｄｇｒｏｕｐ）で修飾することもできる。これより後、その産物は、アクリル化ポリマーとして参照される。メタクリル化（またはアクリル化）度は、ほとんどのポリマーについて変えることができる。しかしながら、一部のポリマー（例えばＰＥＧ）は、１００％化学修飾の場合でさえ、それらの水溶性特性を維持する。架橋後、ポリマーは、通常、ほぼ完全なメタクリレート基（ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅｇｒｏｕｐ）転化に達し、これはおおよそ１００％の架橋効率を示す。例えば、ヒドロゲル中のポリマーは、５０〜１００％架橋されている（共有結合）。架橋の程度は、ヒドロゲルの耐久性と相関する。したがって、修飾ポリマーの高い架橋レベル（９０〜１００％）が望ましい。

例示的な本発明の薬物送達デバイスは、比較的低分子量、好ましくは、溶解後、ヒトによるクリアランス（例えばアルギネートまたは多糖類が１０００〜８０，０００ダルトンの分子量に低減される）の腎閾値であるサイズのアルギネートまたは他の多糖類を利用する。好ましくは、分子量は、１０００〜６０，０００ダルトン、特に好ましくは１０００〜５０，０００ダルトンである。グルロネート単位は、マンヌロネート単位とは対照的に、ポリマーをゲル化するために二価カチオンによるイオン架橋のための部位を与えるため、高グルロネート含有量のアルギネート材料の使用も有用である。アルギネートまたは修飾アルギネートなどの多糖類を含有するポリマーを作製および使用する方法は、当該分野において公知である。米国特許第６，６４２，３６３号。前述の特許の内容全体は、参照によって本明細書中に組み込まれる。

一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、マクロ多孔性ポリ−ラクチド−ｃｏ−グリコリド（ＰＬＧ）を含む。ＰＬＧマトリックスは、封入されている医薬組成物を、薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）から、処置すべき被験体の体内または体表の部位への投与後、次の数日または数週間にわたって徐々に放出する。例えば、放出は、最初の５日以内に医薬組成物負荷量のおおよそ６０％であり、続いて、次の１０日間にわたって医薬組成物の緩徐な徐放である。この放出プロファイルが、周囲組織へのおよび／または周囲組織を通しての医薬組成物の拡散速度を媒介する。

本発明の薬物送達デバイスにおいて使用される他の有用な多糖類としては、アガロースおよび微生物性多糖類（例えば、下に列挙されるもの）が挙げられ得る。

一部の実施形態では、本発明の薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）は、１つまたはそれより多くの区画を含む。

本発明の薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）は、外部表面を含有し得る。代わりに、または加えて、薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）は、内部表面を含有し得る。本発明の薬物送達デバイスの外部表面または内部表面は、中実または多孔性である。薬物送達デバイスの孔径は、直径で、約１０ｎｍ未満、約１００ｎｍ〜２０μｍの間、または約２０μｍより大きい（例えば、最大で１０００μｍを含む）であり得る。例えば、細孔は、ナノ多孔性、ミクロ多孔性、またはマクロ多孔性であり得る。例えば、ナノ細孔の直径は、約１０ｎｍ未満であり、ミクロ細孔は、直径約１００μｍ〜２０μｍの範囲であり、マクロ細孔は、約２０μｍより大きい（好ましくは、約１００μｍより大きく、よりいっそう好ましくは約４００μｍより大きく、例えば、６００μｍより大きい、または８００μｍより大きい）。一例では、薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）はマクロ多孔性であり、直径約１００〜５００μｍ（例えば、１００〜２００、２００〜４００、または４００〜５００μｍ）の開放、連通孔を有する。

一部の実施形態では、本発明の薬物送達デバイスは、様々な幾何形状（例えば、ディスク、ビーズ、ペレット）、ニッチ、平面層（例えば、薄いシート）で構築される。例えば、直径約０．１〜２００ミリメートル（例えば、５、１０、２０、４０、５０ミリメートル）のディスクは、皮下に移植され得る。ディスクは、０．１〜１０ミリメートル（例えば、１、２、５ミリメートル）の厚さを有し得る。ディスクは、患者への投与のために容易に圧縮または凍結乾燥される。皮下投与用の例示的ディスクは、次の寸法を有する：直径８ミリメートルおよび厚さ１ミリメートル。一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、複数成分を含み得る。多成分薬物送達デバイスは、各々の層が異なる物理的品質（ポリマー％、ポリマーの架橋％、ヒドロゲルの化学的組成、孔径、多孔度および細孔構造、剛性、靭性、延性、粘弾性ならびに／または医薬組成物など）を特徴とする同心性の層に任意選択で構成される。

薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）を作製する方法は、ヒドロゲル材料を提供すること、およびヒドロゲル材料を医薬組成物と共有結合で連結させるまたは非共有結合で会合させることによって行われる。例示的な薬物送達デバイスおよびそれらを作製する方法は、ＵＳ２０１２／０１００１８２、ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０５７６３０、およびＰＣＴ／ＵＳ２０１２／３５５０５に記載されている。前述の出願の各々の内容全体が参照によって本明細書に組み込まれる。

本発明の薬物送達デバイスは、数種の方法でインビボで構築され得る。ヒドロゲルは、未ゲル化形態で体内に導入されて、インサイチュでゲル化するゲル化材料から作製され得る。構築を行う部位に薬物送達デバイス成分を送達する例示的な方法としては、針もしくは他の押出しツールによる注射、噴霧、塗布、または組織部位に置く方法（例えば、カニューレによって挿入された適用デバイスを使用する送達）が挙げられる。一例では、未ゲル化または未形成ヒドロゲル材料は、体内への導入前、または導入している間に、医薬組成物と混合される。結果として得られる、インビボ／インサイチュで構築されたデバイス（例えばヒドロゲル）は、これらの医薬組成物（単数または複数）の混合物を含有する。

薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）のインサイチュでの構築は、ポリマーの自発的会合の結果として、または相乗的もしくは化学的触媒重合の結果として生じる。相乗的または化学的触媒反応は、構築部位またはその付近の多数の内因性因子もしくは条件（例えば、体温、体内のイオンもしくはｐＨ）によって開始されるか、またはオペレーターによって構築部位に与えられる外因性因子もしくは条件（例えば、それが導入された後に未ゲル化材料に向けられる光子、熱、電気、音もしくは他の放射）によって開始される。エネルギーは、放射ビーム、または熱もしくは光コンダクター（例えばワイヤーもしくは光ファイバーケーブルまたは超音波変換器）によって、ヒドロゲル材料に向けられる。代替的に、両親媒性物質などの剪断減粘材料が使用され、この材料は、例えばそれが針を通過することによってそれにかけられた剪断力が緩和された後、再び架橋する。

一部の実施形態では、本発明の薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）は注射可能である。例えば、薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）は、マクロ多孔性スキャホールドとして体外で作られる。ヒドロゲルは、細孔がつぶれてゲルが非常に小さくなり、針を通り抜けることができるため、体内に注射することができる。例えば、ＷＯ１２／１４９３５８；およびＢｅｎｃｈｅｒｉｆら、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ１０９巻、４８号（２０１２年）：１９５９０〜５頁を参照されたい。前述の引用文献の各々の内容全体は、参照によって本明細書に組み込まれる。

一部の実施形態では、本発明の薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）は、複数の区画を含む。複数区画薬物送達デバイスは、同様にもしくは示差的にドープされたゲルまたは他のスキャホールド材料の逐次層を標的部位へ適用することによって、インビボで構築される。非同心区画は、事前に注射された層における異なる位置に材料を注射することによって形成される。マルチヘッドの注射デバイスは、並行して同時に区画を押し出す。この層は、医薬組成物を含む示差的にドープされた同様または異なるヒドロゲル組成物で作製される。代替的に、区画は、それらの親水／疎水特性、または各区画内の二次相互作用に基づいて自己組織化する。

ある特定の実施形態では、別個の化学的および／または物理的特性を有する区画を含有する薬物送達デバイスが提供される。区画化された薬物送達デバイスは、各区画に対して異なる組成物または組成物濃度を使用して設計され、作り上げられる。代替的に、区画は、個別に作り上げられ、その後、互いに接着される（例えば、１つまたはすべての側面が第２の区画で囲まれている内部区画を有する「サンドイッチ」）。区画は、適切な前駆体（例えば、温度感受性オリゴペプチド、イオン強度感受性オリゴペプチド、ブロックポリマー、架橋剤およびポリマー鎖（またはこれらの組合せ））の存在に依存して、インビトロまたはインビボのいずれかで、適切に自己集合し、相互作用する。

代替的に、区画化された薬物送達デバイスは、印刷技術を使用して形成される。医薬組成物がドープされたヒドロゲル前駆体の連続層が基材上に配置され、その後、例えば自己集合化学反応によって、架橋される。架橋が化学重合、光重合または熱触媒重合によって制御される場合、各層の厚さおよびパターンは、マスク（ｍａｓｑｕｅ）によって制御され、各触媒反応後に未架橋前駆体材料を洗浄除去したときに複雑な三次元パターンを組み立てることを可能にする。（ＷＴＢｒｉｎｋｍａｎら、２００３年、Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ４巻（４号）：８９０〜８９５頁；Ｗ．Ｒｙｕら、２００７年、Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ；２８巻（６号）：１１７４〜１１８４頁；Ｗｒｉｇｈｔ，ＰａｕｌＫ．（２００１年）、２１ｓｔＣｅｎｔｕｒｙｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ．ＮｅｗＪｅｒｓｅｙ：Ｐｒｅｎｔｉｃｅ−ＨａｌｌＩｎｃ．）。複雑な多区画の層も、基材の異なる領域上に異なるドープしたスキャホールド前駆体を「印刷する」インクジェットデバイスを使用して組み立てられる。Ｃ．Ｃｈｏｉ、ＮｅｗＳｃｉｅｎｔｉｓｔ、２５、２００３年、２３７９巻。これらの層が組み立てられて、複雑な三次元区画となる。薬物送達デバイスは、以下の方法：フォトポリマー噴射、選択的レーザー焼結、薄膜積層法、熱溶解積層法、シングルジェットインクジェット、三次元印刷、または薄膜積層法のいずれかを使用することでも作られ得る。

Ｂ．薬物補充物
本発明の薬物補充物は、薬物補充物が、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達させるだけでなく、医薬組成物が所望の位置にある薬物送達デバイスに到達するまで、医薬組成物（例えば、がん処置のための化学療法剤）の潜在的な毒性をマスクするような二元機能性を特徴とする。

本発明の薬物補充物は、医薬組成物および標的を含み、ここで、標的は、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合することができ、薬物補充物は、薬物補充物上の標的が薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合するまで可動性である。標的が標的認識部分に結合すると、薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達し、それによって薬物送達デバイスを補充する。

一部の実施形態では、薬物補充物は、ナノ担体をさらに含む。例示的なナノ担体としては、ポリマー、ナノ粒子、リポソームナノ粒子、デンドリマー、カーボンナノチューブ、ミセル、タンパク質（例えばアルブミン）、シリカまたは金属（例えば金、銀もしくは鉄）ナノ粒子が挙げられ得るが、これらに限定されない。一部の実施形態では、ポリマーは、コラーゲン、アルギネート、多糖類、ヒアルロン酸（ＨＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリ（グリコリド）（ＰＧＡ）、ポリ（Ｌ−ラクチド）（ＰＬＡ）、またはポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、およびポリ乳酸−ｃｏグリコール酸からなる群から選択される。他の実施形態では、ポリマーは、ポリマーの鎖を含む。さらに別の実施形態では、ポリマーは、遊離アルギネート鎖である（すなわち、アルギネート鎖は、他のアルギネート鎖と架橋しない）。一部の実施形態では、医薬組成物および標的と連結した遊離アルギネート鎖は、薬物送達デバイス（例えばアルギネートヒドロゲル）と融合し、薬物補充物から薬物送達デバイスへの医薬組成物の直接送達をもたらす。一部の実施形態では、薬物補充物中のポリマーは、（例えば、細胞接着ペプチド、例えばＲＧＤによって修飾された）アルギネートを含む。

一部の実施形態では、薬物補充物中のポリマー（例えば、アルギネートを含む）は、１０００ｋＤａまたはそれ未満のＭＷ（例えば、１０００ｋＤａ、９００ｋＤａ、８００ｋＤａ、７００ｋＤａ、６００ｋＤａ、５００ｋＤａ、４００ｋＤａ、３５０ｋＤａ、３２５ｋＤａ、３００ｋＤａ、２９０ｋＤａ、２８５ｋＤａ、２８０ｋＤａ、２７５ｋＤａ、２７０ｋＤａ、２６０ｋＤａ、２５０ｋＤａ、２４０ｋＤａ、２３０ｋＤａ、２２０ｋＤａ、２１０ｋＤａ、２００ｋＤａ、１８０ｋＤａ、１６０ｋＤａ、１５０ｋＤａ、１４０ｋＤａ、１２０ｋＤａ、１００ｋＤａもしくはそれ未満）を有する。

他の実施形態では、薬物補充物中のポリマー（例えば、アルギネートを含む）は、２００ｎｍまたはそれ未満（例えば、２００ｎｍ、１８０ｎｍ、１６０ｎｍ、１４０ｎｍ、１２０ｎｍ、１００ｎｍ、９０ｎｍ、８０ｎｍ、７０ｎｍ、６０ｎｍ、５０ｎｍ、４４ｎｍ、４０ｎｍ、３５ｎｍ、３０ｎｍ、２５ｎｍ、２０ｎｍ、１７ｎｍ、１５ｎｍ、１２ｎｍ、１０ｎｍ、またはそれ未満の流体力学的半径（Ｒｈ）を有する。流体力学的半径は、当技術分野における標準法を使用することによって測定される。

本発明の薬物補充物は、十分に長い期間にわたって血液中を循環することができ、制御された薬物送達および血液に基づく標的指向化が可能である。一部の実施形態では、薬物補充物は、アルギネートを含む。アルギネートは、血液中での長い循環時間を有し、少なくとも１週間は血清中で検出可能であること、ならびにコンジュゲーション後にナノ粒子の循環時間を増加させることができる点でＰＥＧ様特性を有することが以前に報告されている。Ａｌ−ＳｈａｍｋｈａｎｉＡおよびＤｕｎｃａｎＲ（１９９５年）Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｂｉｏａｃｔｉｖｅａｎｄｃｏｍｐａｔｉｂｌｅｐｏｌｙｍｅｒｓ１０巻（１号）：４〜１３頁；ならびにＫｏｄｉｙａｎＡら、（２０１２年）ＡＣＳｎａｎｏ６巻（６号）：４７９６〜４８０５頁。循環寿命は、尿への排泄率、肝臓および脾臓内の単核食細胞系による取り込み、ならびに薬物安定性に主として依存する。例えば、２８０ｋＤａ（酸化していないもの）または２００ＫＤａ（５％酸化されているもの）のＭＷを有し、それぞれ、４４ｎｍおよび１７ｎｍの流体力学的半径を有するアルギネートは、ナノ粒子と同様に挙動し、薬物循環時間を増し、オフターゲット組織内への薬物透過性を低減する。遊離アルギネート鎖は、約２週間の血中循環寿命を有する。個々の臓器の撮像によって、ＭＰＳ関連臓器への有意なクリアランスを被る傾向ばかりでなく、多くのナノ粒子とも一致して、肺内での蓄積、およびより少ない程度に腎臓内での蓄積が明らかになり（図６Ｄ）、これは、これらの臓器のすべてがアルギネートクリアランスに寄与することを実証した。

一部の実施形態では、（例えば薬物送達デバイスおよび／または補充物中の）医薬組成物は、小分子または生物製剤を含む。生物製剤は、生物学的供給源から製造、抽出、または半合成されたあらゆる医薬産物であり、化学的に合成された医薬品とは異なる。一部の実施形態では、本発明において使用される生物製剤としては、抗体、ワクチン、血液または血液成分、アレルギー性物質、体細胞、遺伝子治療、組織、組換え治療用タンパク質および細胞治療において使用される生細胞が挙げられ得るが、これらに限定されない。生物製剤は、糖類、タンパク質もしくは核酸、またはこれらの物質の複合的な組み合わせ物から構成され得るか、あるいは生細胞または組織であり得、これらは、ヒト、動物または微生物などの天然供給源から単離され得る。

一部の実施形態では、医薬組成物は、例えば、共有結合、非共有結合またはイオン結合を介して、標的に直接結合される。他の実施形態では、医薬組成物は、切断可能なリンカーを介して標的に結合される。切断可能なリンカーの例としては、加水分解可能なリンカー、ｐＨ切断性リンカー、酵素切断可能なリンカーまたは遊離チオールおよび他の還元剤による還元により切断されるジスルフィド結合、プロテアーゼおよびペプチダーゼの作用により切断されるペプチド結合、ヌクレアーゼの作用により切断される核酸結合、インビボで酵素または水のいずれかの作用による加水分解によって切断されるエステル、体中での加水分解により切断される、ヒドラゾン（ｈｙｄｒａｚｏｎｅ）基、アセタール基、ケタール基、オキシム基、イミン基、アミナール基および同様の基、特定の波長の光への照射によって切断される光切断可能な結合、超音波または機械的歪み（例えば、磁気応答性ゲルにおける磁場によって生じる機械的歪み）の適用によって切断される機械感受性基が挙げられる。例えば、インビボの特定の位置に標的化された薬物は、磁場または光などの外部刺激によって放出され得る。Ｃｅｚａｒら、ＡｄｖａｎｃｅｄＨｅａｌｔｈｃａｒｅＭａｔｅｒｉａｌｓ（２０１４年）、Ｚｈａｏら、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ１０８巻（２０１１年）：６７頁、Ｍｕｒａら、Ｎａｔ．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ１２巻（２０１３年）：９９１頁を参照されたい。前述の参照のそれぞれの内容全体は、本明細書中に参照によって組み込まれる。医薬組成物と切断可能なリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合が切断されると、医薬組成物は、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出され得る。

一部の実施形態では、医薬組成物は、例えば、共有結合、非共有結合、またはイオン結合を介して、薬物補充物中のナノ担体に直接連結される。他の実施形態では、医薬組成物は、リンカー（例えば、切断可能なリンカー、または切断可能でないリンカー）を介して、薬物補充物中のナノ担体に連結される。一部の実施形態では、医薬組成物は、例えば、共有結合、非共有結合、またはイオン結合を介して、薬物送達デバイス中のポリマーに直接連結される。他の実施形態では、医薬組成物は、リンカー（例えば、切断可能なリンカー、または切断可能でないリンカー）を介して、薬物送達デバイス中のポリマーに連結される。例示的な切断可能なリンカーは、上記に記載されるとおりである。一部の実施形態では、ポリマー（例えばアルギネート）は、酸化されないか、または１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％、１５％、２０％もしくはそれより多くまで部分的に酸化される。例えば、ポリマーは、ポリマーの医薬組成物へのカップリングにおける使用のためのアルデヒド官能基などの官能基を導入するために酸化される。

一部の実施形態では、本発明における使用のための医薬組成物は、毒性であり得（例えば所望でない毒性を有する）、本発明の薬物補充物が、被験体に投与されたときの医薬組成物の毒性をマスクする。一部の実施形態では、薬物補充物は、医薬組成物が細胞膜を通過することを防止することによって、医薬組成物の毒性をマスクし得る。他の実施形態では、薬物補充物は、医薬組成物がこの医薬組成物の生物学的標的に結合することを防止することによって医薬組成物の毒性をマスクし得る。一部の実施形態では、医薬組成物の毒性の少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％が、薬物補充物によってマスクされる。例えば、腫瘍部位を標的化する化学療法剤が送達される場合、化学療法剤の潜在的な毒性は、所望の腫瘍部位以外の部位に対して損傷を生じさせ得、不必要な全身性の毒性をもたらす。本発明の薬物送達システムは、二元機能性薬物補充物の開発を通じて、疾患部位のより効率的な標的化を可能にし、同時に送達される薬物の潜在的な毒性を最小化する。本発明の薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達させるだけでなく、医薬組成物が所望の位置にある薬物送達デバイスに到達するまで、送達される医薬組成物の潜在的な毒性をマスクする。

医薬組成物は、標的が医薬組成物から分離したときに薬物送達デバイスに送達されたときにのみ暴露し、それにより任意の所望でない部位における医薬組成物に関連したいずれの副作用も毒性も除く。一部の実施形態では、医薬組成物は、薬物補充物と薬物送達デバイスとの間の融合を介して送達され得る。例えば、薬物補充物のナノ担体が遊離ポリマー（例えば遊離アルギネート鎖）を含む場合、医薬組成物および標的に連結した遊離アルギネート鎖は、標的と標的認識部分との間で相互作用すると、標的認識部分に連結した薬物送達デバイス（例えばアルギネートヒドロゲル）に融合し得、それによって医薬組成物の薬物補充物から薬物送達デバイスへの直接送達を可能にする。他の実施形態では、医薬組成物は、標的と薬物送達デバイス内の標的認識部分との間で相互作用すると、薬物補充物から薬物送達デバイスへと送達される。薬物補充物上の標的の標的認識部分への結合は、薬物送達デバイスの内部または外部で生じ得る。

本発明の薬物補充物中の標的は、医薬組成物と切断可能なリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合を切断することによって、医薬組成物から分離され得る。一部の実施形態では、医薬組成物と切断可能なリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、結合の酵素分解によって切断される。他の実施形態では、医薬組成物と切断可能なリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、結合の加水分解によって切断される。さらに別の実施形態では、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、結合の還元によって切断される。一部の実施形態では、医薬組成物と切断可能なリンカーとの間の結合は、ヒドラジン結合、アセタール結合、ケタール結合、オキシム結合、イミン結合およびアミナール結合からなる群から選択される結合を含む。

本発明の別の態様は、薬物送達デバイスおよび薬物補充物を含むシステムであって、薬物送達デバイスは、担体および標的認識部分を含み、被験体内の所望の位置における移植に適切であり、薬物補充物は、医薬組成物および標的を含み、医薬組成物は、直接または切断可能なリンカーを介して標的に結合され、医薬組成物は、所望でない毒性を有し、薬物補充物が医薬組成物の毒性をマスクし、標的および標的認識部分が二成分結合対を形成し、薬物補充物は、薬物補充物上の標的が薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合するまで可動性であり、標的が標的認識部分に結合すると、薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達し、医薬組成物は、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出される、システムを提供する。

本発明における医薬組成物の薬物送達デバイスからの放出は、制御された様式で達成され得る。通常数分以内に医薬組成物の送達を媒介する、既存の薬物送達システムとは異なり、本発明の薬物送達システムは、数日間、数週間、数ヶ月間または数年間の時間規模にわたるより持続された医薬組成物の放出を提供する。結果として、医薬組成物の薬物送達デバイスからの制御された放出は、医薬組成物の有効性を維持しつつ、医薬組成物の潜在的な副作用を最小化することができる。

一部の実施形態では、本発明における使用のための医薬組成物は、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合を切断することによって放出される。

他の実施形態では、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、結合の酵素分解、加水分解または還元によって切断される。一部の実施形態では、医薬組成物と切断可能なリンカーとの間の結合は、ヒドラジン結合、アセタール結合、ケタール結合、オキシム結合、イミン結合およびアミナール結合からなる群から選択される結合を含む。一部の実施形態では、医薬組成物は、薬物補充物から被験体内の所望の位置へと放出されない。一部の実施形態では、医薬組成物の少なくとも５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％が、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出される。

医薬組成物を薬物送達デバイスから所望の位置に放出する速度は、環境のｐＨ、温度、水和状態、イオン濃度を含む多様な因子に依存するが、これらに限定されない。一部の実施形態では、医薬組成物は、周囲のｐＨがより低い場合に、より速い速度で放出されるが、一方でｐＨが上昇するにしたがって速度は低下する。結果として、当業者は、溶液のｐＨを微調整することによって薬物放出の速度を制御またはコントロールすることができる。医薬組成物の薬物送達デバイスからの遅い放出が好ましい場合、溶液のｐＨを増加させることができる。代替的に、溶液のより低いｐＨは、医薬組成物の薬物送達デバイスからのより速い放出をもたらす。

本発明の薬物送達システムは、体中の特定の部位（例えば、被験体において以前に投与された薬物送達デバイス（例えば停留型））に対する、薬物補充物の高度に選択的な標的指向化を提供する。薬物送達デバイスと薬物補充物との間の特異的な認識は、標的と標的認識部分との間の相互作用によって容易にされる。例えば、被験体に投与された（例えば医薬組成物（複数可）を含む）薬物補充物の少なくとも２％（例えば、少なくとも２％、４％、６％、８％、１０％、１５％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％またはそれよりも高い）は、特定の薬物送達デバイス（例えば、薬物補充物上の標的に特異的に結合する標的認識部分を含むもの）に移動し、沈着する。被験体に投与された例えば医薬組成物（複数可）を含む）薬物補充物の９８％未満（例えば、９８％未満、９５％未満、９０％未満、８５％未満、８０％未満、７０％未満、６０％未満、５０％未満、４０％未満、３０％未満、２０％未満、１５％未満、１０％未満または５％未満）は、薬物補充物上の標的が標的とされる薬物送達デバイス以外の部位に沈着する。

一部の実施形態では、標的および／または標的認識部分は、核酸、ペプチド、多糖、脂質、小分子もしくはそれらの組み合わせを含む。一部の実施形態では、標的および標的認識部分は、核酸を含む。例えば、薬物補充物上の標的は、薬物送達デバイス上の標的認識部分の核酸配列に相補的な核酸配列を含む。一部の実施形態では、核酸は、ＤＮＡ、ＲＮＡ、修飾ＤＮＡ、修飾ＲＮＡ、ロックド核酸（ＬＮＡ）、ペプチド核酸（ＰＮＡ）、またはモルホリノを含む。一部の実施形態では、核酸は、ｓｉＲＮＡ、ＲＮＡｉ、ｍＲＮＡおよびマイクロＲＮＡを含む。他の例では、核酸は、ＤＮＡまたは修飾ＤＮＡを含む。

ＤＮＡ相補性は、複合ナノ構造物の形成、表面官能化ならびにナノ粒子および細胞集合を含む特異的化学的相互作用を指向するために、広く活用されている。例えば、ＤｏｕｇｌａｓＳら（２００９年）Ｎａｔｕｒｅ４５９巻（７２４５号）：４１４〜４１８頁；ＷｅｉＢ、ＤａｉＭ、およびＹｉｎＰ（２０１２年）Ｎａｔｕｒｅ４８５巻（７４００号）：６２３〜６２６頁；ＯｎｏｅＨら、（２０１２年）Ｌａｎｇｍｕｉｒ２８巻（２１号）：８１２０〜８１２６頁；ＧａｒｔｎｅｒＺおよびＢｅｒｔｏｚｚｉＣ（２００９年）ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓｏｆＡｍｅｒｉｃａ１０６巻（１２号）４６０６〜４６１０頁；ＺｈａｎｇＹら（２０１３年）Ｎａｔｕｒｅｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ８巻（１１号）：８６５〜８７２頁を参照されたい。これらの適用におけるＤＮＡの有用性は、配列特異性および結合強度、ならびに相互作用強度制御の容易さに存する。このタイプの適用の１つの課題は、ＤＮＡの安定性である。一部の実施形態では、ナノ担体（例えばアルギネート鎖）は、ＤＮＡの３’末端とコンジュゲートされて、３’−５’エキソヌクレアーゼ（主要血清系ヌクレアーゼ）を克服する。例えば、ＳｈａｗＪら（１９９１年）Ｎｕｃｌｅｉｃａｃｉｄｓｒｅｓｅａｒｃｈ１９巻（４号）：７４７〜７５０頁；ＦｌｏｅｇｅＪら（１９９９年）ＴｈｅＡｍｅｒｉｃａｎｊｏｕｒｎａｌｏｆｐａｔｈｏｌｏｇｙ１５４巻（１号）：１６９〜１７９頁；ＧａｍｐｅｒＨら（１９９３年）Ｎｕｃｌｅｉｃａｃｉｄｓｒｅｓｅａｒｃｈ２１巻（１号）：１４５〜１５０頁を参照されたい。一部の実施形態では、核酸の骨格は、エンドヌクレアーゼおよび化学的安定性増加のために、ホスホロチオエート基で修飾される。ＣａｍｐｂｅｌｌＪら（１９９０年）Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌａｎｄｂｉｏｐｈｙｓｉｃａｌｍｅｔｈｏｄｓ２０巻（３号）：２５９〜２６７頁を参照されたい。本明細書中に提示される結果は、異種移植腫瘍モデルにおいて、ＤＮＡ媒介性の薬物（例えばドキソルビシン）が薬物送達デバイス（例えばアルギネートヒドロゲル）を補充し、劇的に腫瘍成長を阻害することを実証する。本発明の薬物送達システムは、すべての透過可能な組織の非特異的な標的指向化に関連する毒性を克服することができる。

一部の実施形態では、薬物補充物は、以下の結合性を有する医薬組成物、標的および任意選択でナノ担体を含む（ここで、「−−−−」は結合、例えば、リンカー、１つの結合または複数の結合を示す）：
１）標的分子（例えば、ＴＣＯ／ＤＢＣＯ／ノルボルネン／ＤＮＡ）−−−−ナノ担体−−−−医薬組成物
２）標的分子−−−−医薬組成物−−−−ナノ担体
３）ナノ担体−−−−標的分子−−−−医薬組成物
４）標的分子−−−−医薬組成物（ナノ担体を伴わない）。
一部の例では、医薬組成物に直接結合した標的分子（ナノ担体を含まない）は、組織浸透を増加させるために補充物として有用であり、（例えばピル形態での）経口投与に適切である。他の例では、ナノ担体を含む補充物は、がん処置適用に有用である。

一部の実施形態では、標的分子、ナノ担体および／または医薬組成物間の結合は、アミド、エステル、ヒドラジド、エーテル、チオエーテル、アルキル、ｐｅｇリンカー、ケトンまたはアミンなどの共有結合／リンカーを含む。他の場合では、結合は、非共有結合またはイオン結合を含む。他の例では、結合は、加水分解可能なリンカー、ｐＨ切断可能なリンカー、酵素切断可能なリンカー、または本明細書中に記載される例示的な切断可能なリンカーのいずれか１つなどの切断可能なリンカーを含む。例えば、薬物補充物のポリマー（例えばアルギネート鎖）は、核酸の３’末端、５’末端または中央における標的（例えば核酸）にコンジュゲートされ得る。別の例では、薬物補充物のポリマー（例えばアルギネート鎖）は、核酸分子（例えばＤＮＡ）の３’末端にコンジュゲートされる。標的と医薬組成物との間の結合が切断されると、医薬組成物は、薬物送達デバイスから所望の部位へと直接放出される。

一部の実施形態では、薬物補充物上の標的は、薬物送達デバイス上の標的認識部分の１つまたはそれより多くのヌクレオチドと相補的な、１つまたはそれより多くのヌクレオチドを含む。例えば、薬物補充物上の標的のヌクレオチドの５０％またはそれよりも多く（例えば、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％）が、薬物送達デバイス上の標的認識部分のヌクレオチドの５０％またはそれよりも多く（例えば、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％または１００％）に対して相補的である。

一部の例では、標的：標的認識部分のハイブリダイゼーションの融解温度（Ｔｍ）は、少なくとも４０℃（例えば、少なくとも４０℃、４５℃、５０℃、５５℃、６０℃、６５℃、７０℃、７５℃、８０℃、８５℃、９０℃、９５℃または１００℃）である。

薬物補充物上の標的および薬物送達デバイス上の標的認識部分として使用することができる例示的な核酸としては、ＤＮＡ、修飾ＤＮＡ、ＲＮＡ、修飾ＲＮＡ、ロックド核酸（ＬＮＡ）、ペプチド核酸（ＰＮＡ）、トレオース核酸（ＴＮＡ）、ヘキシトール核酸（ＨＮＡ）、架橋核酸、シクロヘキセニル核酸、グリセロール核酸、モルホリノ、ホスホモルホリノ、ならびにこれらのアプタマーおよび触媒核酸バージョンが挙げられ得るが、これらに限定されない。例えば、核酸は、修飾窒素塩基を含有する。例えば、修飾ＤＮＡおよびＲＮＡとしては、２’−ｏ−メチルＤＮＡ、２’−ｏ−メチルＲＮＡ、２’−フルオロ−ＤＮＡ、２’−フルオロ−ＲＮＡ、２’−メトキシ−プリン、２’−フルオロ−ピリミジン、２’−メトキシメチル−ＤＮＡ、２’−メトキシメチル−ＲＮＡ、２’−アクリルアミド−ＤＮＡ、２’−アクリルアミド−ＲＮＡ、２’−エタノール−ＤＮＡ、２’−エタノール−ＲＮＡ、２’−メタノール−ＤＮＡ、２’−メタノール−ＲＮＡ、およびこれらの組合せが挙げられる。一部の場合では、核酸は、リン酸骨格を含有する。他の実施形態では、核酸は、修飾された骨格（例えば、ホスホロチオエート骨格、ホスホロボレート骨格、メチルホスホネート骨格、ホスホロセレノエート骨格、またはホスホロアミデート骨格）を含有する。

一部の実施形態では、薬物補充物上の標的（例えば核酸）および薬物送達デバイス上の標的認識部分（例えば核酸）は、一本鎖である。他の実施形態では、薬物補充物上の標的（例えば核酸）および薬物送達デバイス上の標的認識部分（例えば核酸）は、（例えばヘアピンなどの二次構造に起因して）部分的に一本鎖および部分的に二本鎖である。

一部の実施形態では、薬物補充物上の標的（例えば核酸）および／または薬物送達デバイス上の標的認識部分（例えば核酸）は、８〜５０ヌクレオチド（例えば、８、１０、１２、１４、１６、１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２、３４、３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８または５０ヌクレオチド）を含む。他の実施形態では、薬物補充物上の標的（例えば核酸）および／または薬物送達デバイス上の標的認識部分（例えば核酸）は、２０ヌクレオチドを含む。

一部の実施形態では、薬物補充物上の標的は、（Ｔ）_２０ともよばれる、ＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴ（配列番号１）の配列を有するホスホロチオエート核酸分子を含む。他の実施形態では、薬物補充物上の標的は、（Ａ）_２０ともよばれる、ＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡ（配列番号２）の配列を有するホスホロチオエート核酸分子を含む。

一部の実施形態では、薬物送達デバイス上の標的認識部分は、（Ｔ）_２０ともよばれる、ＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴＴ（配列番号１）の配列を有するホスホロチオエート核酸分子を含む。他の実施形態では、薬物送達デバイス上の標的認識部分は、（Ａ）_２０ともよばれる、ＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡＡ（配列番号２）の配列を有するホスホロチオエート核酸分子を含む。

一部の実施形態では、標的指向剤および／またはホーミング剤は、表１中のヌクレオチド配列の配列を有する核酸分子（例えばホスホロチオエート核酸分子）を含む。

他の例示的核酸：相補核酸対を下の表に示す。

一部の実施形態では、薬物補充物上の標的は、ビオチンまたはデスチオビオチンを含み、薬物送達デバイス上の標的認識部分は、アビジン、ニュートラアビジン、ストレプトアビジンまたは他の形態のアビジンを含む。代替的に、薬物補充物上の標的は、アビジン、ニュートラアビジン、ストレプトアビジンまたは他の形態のアビジンを含み、薬物送達デバイス上の標的認識部分は、ビオチンまたはデスチオビオチンを含む。

一部の実施形態では、薬物補充物上の標的は、生体直交型官能基を含み、薬物送達デバイス上の標的認識部分は、相補官能基を含み、生体直交型官能基は、相補官能基と化学反応して共有結合を形成することができる。生体直交型により、生細胞、組織または生物体内で天然の生物学的または生化学的プロセスに干渉することなく生じうる、官能基または化学反応が意味される。生体直交型官能基または反応は、細胞に対して毒性でない。例えば、生体直交型反応は、生物学的条件（例えば、生きている生物体内または生細胞内の生物学的ｐＨ、水性環境および温度）で機能しなければならない。例えば、生体直交型反応は、２つの官能基間の共有結合性ライゲーションが、生物からの官能基の１つまたは複数の代謝および／または除去の前に確実に起こるように迅速に起こらなければならない。他の例では、２つの官能基間に形成される共有結合は、生細胞内、生組織内および生きている生物体内での生物学的反応に対して不活性でなければならない。

一部の実施形態では、薬物補充物上の標的の標的認識部分への結合は、薬物送達デバイス内で生じる。例えば、薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）が腫瘍部位内に置かれる場合、標的認識部分は、薬物送達デバイス全体にわたって存在し、薬物補充物は、拡散によって薬物送達デバイス内部に浸透し得る。他の実施形態では、薬物補充物上の標的は、薬物送達デバイスの表面上（例えば、デバイスの孔内および／またはデバイスの外部表面）の標的認識部分に結合する。

一部の実施形態では、薬物補充物を薬物デバイスに結合させる生体直交型反応はそれ自体可逆的であり、薬物を薬物補充物上の標的に結合させるために使用される結合の反転によって、薬物を送達させる。

本発明の標的および標的認識部分として使用される例示的な生体直交型官能基／相補官能基対としては、アジドとホスフィン、アジドとシクロオクチン、ニトロンとシクロオクチン、ニトリルオキシドとノルボルネン、オキサノルボルナジエンとアジド、トランス−シクロオクテンとｓ−テトラジン、クアドリシクランとビス（ジチオベンジル）ニッケル（ＩＩ）が挙げられ得るが、これらに限定されない。

一部の実施形態では、薬物補充物上の生体直交型官能基は、薬物送達デバイス上の相補官能基とクリックケミストリーによって反応することが可能である（例えば、以下に記載される反応型を使用する）。一部の実施形態では、薬物補充物上の生体直交型官能基は、アルケン、例えば、シクロオクテン（例えば、トランスシクロオクテン（ＴＣＯ））またはノルボルネン（ＮＯＲ）を含み、薬物送達デバイス上の相補官能基は、テトラジン（Ｔｚ）を含む。他の実施形態では、薬物補充物上の生体直交型官能基は、アルキン（例えば、ジベンゾシクロオクチン（ＤＢＣＯ）などのシクロオクチン）を含み、薬物送達デバイス上の相補官能基は、アジド（Ａｚ）を含む。一部の実施形態では、薬物補充物上の生体直交型官能基は、Ｔｚを含み、薬物送達デバイス上の相補官能基は、トランスシクロオクテン（ＴＣＯ）またはノルボルネン（ＮＯＲ）などのアルケンを含む。代替的に、または加えて、薬物補充物上の生体直交型官能基は、Ａｚを含み、薬物送達デバイス上の相補官能基は、ジベンゾシクロオクチン（ＤＢＣＯ）などのシクロオクチンを含む。ＴＣＯは、クリックケミストリー反応において、テトラジン（Ｔｚ）部分と特異的に反応する。ＤＢＣＯは、クリックケミストリー反応において、アジド（Ａｚ）部分と特異的に反応する。ノルボルネンは、クリックケミストリー反応において、テトラジン（Ｔｚ）部分と特異的に反応する。本発明における使用のための例示的なクリックケミストリー反応は、以下に示される。例えば、銅（Ｉ）触媒アジド−アルキン付加環化（ＣｕＡＡＣ）は、室温での銅（Ｃｕ）触媒の使用を含む。アジド−アルキン付加環化は、１，２，３−トリアゾールを得るための、アジドと末端または内部アルキンとの間の１，３−双極性付加環化である。

クリックケミストリーの別の例としては、アジドとトリアリールホスフィンの古典的シュタウディンガー反応に基づく反応である、シュタウディンガーライゲーションが挙げられる。これは、完全非生物的官能基との最初の反応としての生体直交型化学の分野を立ち上げた。アジドは、ホスフィンなどのソフト求核剤を好むソフト求電子剤として作用する。これは、典型的にハード求核剤である大部分の生物学的求核剤とは対照的である。反応は耐水性条件下で選択的に進行して安定した生成物を生成する。ホスフィンは、完全に生物系に非存在であり、弱い還元電位にもかかわらずジスルフィド結合を還元しない。アジドは、アジドチミジンなどのＦＤＡ承認薬においておよび架橋剤としての他の使用によって生体適合性であることが示されている。加えて、それらの小さいサイズが、細胞代謝経路による生体分子へのそれらの容易な取り込みを可能にする。

銅フリーのクリックケミストリーは、アジドアルキン付加環化の活性化異型としてＣａｒｏｌｙｎＢｅｒｔｏｚｚｉによって最初に開発された生体直交型反応である。ＣｕＡＡＣとは異なり、Ｃｕフリーのクリックケミストリーは、反応を迅速におよび生細胞毒性なしに進行させるために細胞毒性銅触媒を除去することによって生体直交性になるように変更された。反応は、銅ではなく、歪みによって促進されるアルキン−アジド付加環化（ＳＰＡＡＣ）である。これは、シュタウディンガーライゲーションのより速い代替案として開発されたものであり、第一世代は６０倍超速く反応する。この反応の信じられないような生体直交性は、Ｃｕフリーのクリック反応の培養細胞内、生きているゼブラフィッシュ、およびマウス体内での応用を可能にした。１９．９ｋｃａｌ／ｍｏｌであると算定された環歪みによって反応性を増す最小安定性アルキン環としてシクロオクチンが選択された。

銅フリーのクリックケミストリーは、ニトロン双極子付加環化も含む。銅フリーのクリックケミストリーは、アジドではなくニトロンの１，３−双極子としての使用に適応され、ペプチドの修飾に使用されている。

ニトロンとシクロオクチンとの間のこの付加環化は、Ｎ−アルキル化イソオキサゾリンを形成する。反応速度は、水によって増進され、極めて速く、二次速度定数は、ニトロンの置換に依存して１２〜３２Ｍ^−１・ｓ^−１の範囲である。反応は極めて速いが、代謝標識による生体分子へのニトロンの取り込みは、ペプチド翻訳後修飾によってしか達成されていない。

クリックケミストリーの別の例としては、ノルボルネン付加環化が挙げられる。１，３双極性付加環化は、ニトリルオキシドを１，３−双極子としておよびノルボルネンを求双極子剤として使用する生体直交型反応として開発された。これは、主に、自動オリゴヌクレオチド合成装置においてＤＮＡおよびＲＮＡを標識する際に使用されている。

ノルボルネンは、歪みによって促進される反応性と安定性のバランスのため、求双極子剤として選択された。この反応の欠点としては、強い求電子性および遅い反応動態に起因するニトリルオキシドの架橋反応性が挙げられる。

クリックケミストリーの別の例としては、オキサノルボルナジエン付加環化が挙げられる。オキサノルボルナジエン付加環化は、１，３−双極性付加環化、続いて、フラン分子を除去してトリアゾール連結コンジュゲートを生成させるためのレトロディールスアルダー反応である。この反応は、ペプチド標識実験に有用であり、ＳＰＥＣＴ造影化合物の生成にも使用されている。

オキサノルボルナジエンにおける環歪みおよび電子欠乏は、付加環化の律速段階に対する反応性を増加させる。その後、レトロディールスアルダー反応が迅速に起こって、安定した１，２，３トリアゾールを形成する。この反応の制限としては、オキサノルボルナジエンのエレクトロニクスを変化させることがある置換基に対する不良な耐性、および低速（おおよそ１０^−４の二次速度定数）が挙げられる。

クリックケミストリーの別の例としては、テトラジンライゲーションが挙げられる。テトラジンライゲーションは、逆電子要請型ディールスアルダー反応（ｉｎｖｅｒｓｅ−ｄｅｍａｎｄＤｉｅｌｓＡｌｄｅｒｒｅａｃｔｉｏｎ）でのトランス−シクロオクテンとｓ−テトラジンの反応、続いての、窒素ガスを除去するためのレトロディールスアルダー反応である。この反応は、極めて迅速であり、二次速度定数は（９：１のメタノール／水中で）２０００Ｍ^−１−ｓ^−１であり、それ故、極めて低い濃度で生体分子の修飾を可能にする。

非常に歪んだトランス−シクロオクテンが反応性ジエノフィルとして使用される。このジエンは、水と即時反応しないように置換されている３，６−ジアリール−ｓ−テトラジンである。反応は、最初の付加環化を通って進み、逆ディールスアルダーがそれに続いて、Ｎ_２を除去し、反応の可逆性を防止する。

反応が耐水性であるだけでなく、速度が水性媒体中で増加することも判明した。ジエノフィルとしてノルボルネンを使用して水性媒体中、おおよそ１Ｍ^−１・ｓ^−１の二次速度でも反応を行った。この反応は、生細胞の標識およびポリマーカップリングに応用されている。

クリックケミストリーの別の例としては、［４＋１］付加環化が挙げられる。このイソシアニドクリック反応は、［４＋１］付加環化、それに続く、Ｎ_２のレトロディールスアルダー除去である。

反応は、最初の［４＋１］付加環化で進行し、その後、反転して、熱力学的シンクを除去し、可逆性を防止する。第三級アミンまたはイソシアノプロパノエートを使用した場合、この生成物は安定である。第二級または第一級イソシアニドを使用した場合、生成物はイミンを形成し、これはすぐに加水分解される。

イソシアニドは、その小さいサイズ、安定性、非毒性、および哺乳動物系における非存在のため、好適な化学的レポーターである。しかし、反応は遅く、二次速度定数は、おおよそ１０^−２Ｍ^−１・ｓ^−１である。

クリックケミストリーの別の例としては、クアドリシクランライゲーションが挙げられる。クアドリシクランライゲーションは、π系で［２＋２＋２］付加環化されるように非常に歪んだクアドリシクランを用いる。

クアドリシクランは、非生物性であり、（完全飽和のため）生体分子と非反応性であり、比較的小さく、非常に歪んでいる（約８０ｋｃａｌ／ｍｏｌ）。しかし、クアドリシクランは、室温で、および生理的ｐＨの水性条件で、非常に安定している。クアドリシクランは、電子不足のπ系と選択的に反応できるが、単純アルケン、アルキンまたはシクロオクチンとはできない。

ビス（ジチオベンジル）ニッケル（ＩＩ）を、反応性に基づいて候補スクリーンの中から反応パートナーとして選択した。光によって誘導されるノルボルナジエンへの逆行を防止するために、ジエチルジチオカルバメートを添加して、生成物中のニッケルをキレート化する。

これらの反応は水性条件によって増進され、二次速度定数は０．２５Ｍ^−１・ｓ^−１である。それがオキシム形成と銅フリーのクリックケミストリーの両方に対して生体直交型であると証明されていることは、特に興味深い。

例示的なクリックケミストリー反応は、高い特異性、効率的な動態を有し、生理的条件下でインビボで生じる。例えば、Ｂａｓｋｉｎら、Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ１０４巻（２００７年）：１６７９３頁；Ｏｎｅｔｏら、Ａｃｔａｂｉｏｍａｔｅｒｉｌｉａ（２０１４年）；Ｎｅｖｅｓら、Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅｃｈｅｍｉｓｔｒｙ２４巻（２０１３年）：９３４頁；Ｋｏｏら、ＡｎｇｅｗａｎｄｔｅＣｈｅｍｉｅ５１巻（２０１２年）：１１８３６頁；およびＲｏｓｓｉｎら、ＡｎｇｅｗａｎｄｔｅＣｈｅｍｉｅ４９巻（２０１０年）：３３７５頁を参照されたい。広範なクリックケミストリー反応およびそれらの方法論の概説のために、例えば、ＮｗｅＫおよびＢｒｅｃｈｂｉｅｌＭＷ，２００９年ＣａｎｃｅｒＢｉｏｔｈｅｒａｐｙａｎｄＲａｄｉｏｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｓ，２４巻（３号）：２８９−３０２頁；ＫｏｌｂＨＣら、２００１年Ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｉｎｔ．Ｅｄ．４０巻：２００４−２０２１頁を参照されたい。前述の参照文献のそれぞれの内容全体は、本明細書中に参照によって組み込まれる。

例示的な生体直交型官能基／相補官能基対を下の表に示す。
当業者はいくつかの他の可能な生体直交型−相補官能基対を容易に特定できるため、このリストは、非包括的であり、非限定的である。

一部の実施形態では、薬物補充物上の標的分子（例えば、核酸分子、ビオチン、ストレプトアビジン、アビジン、または本明細書中に記載される生体直交型官能基）の薬物補充物上のポリマー分子（例えばアルギネート鎖）に対する比は、１：１、２：１、３：１、４：１、５：１、６：１、７：１、８：１、９：１、１０：１、１５：１、２０：１、３０：１、４０：１、５０：１、６０：１、７０：１、８０：１、９０：１、１００：１、１２０：１、１４０：１であるか、またはそれより高い。

一部の実施形態では、薬物送達デバイス上の標的認識部分（例えば、核酸分子、ビオチン、ストレプトアビジン、アビジン、または本明細書中に記載される生体直交型官能基）の薬物送達デバイスのポリマー分子（例えばアルギネートヒドロゲル）に対する比は、少なくとも５：１、例えば、少なくとも５：１、少なくとも１０：１、少なくとも２０：１、少なくとも３０：１、少なくとも４０：１、少なくとも５０：１であるか、またはそれより大きい。一部の場合では、少なくとも１０（例えば、少なくとも１０、少なくとも２０、少なくとも３０、少なくとも４０、少なくとも５０、少なくとも６０、少なくとも７０、少なくとも８０、少なくとも９０、少なくとも１００、少なくとも１５０、少なくとも２００、少なくとも２５０、少なくとも３００、またはそれ超）の標的認識部分がポリマー（例えば、アルギネート）の各々の鎖に結合される。

一部の実施形態では、薬物補充物上の標的の、薬物送達デバイス上の標的認識部分に対する結合親和性（例えば、解離定数（Ｋ_Ｄ）によって測定される）は、５００μＭまたはそれ未満である。他の実施形態では、薬物補充物上の標的の、薬物送達デバイス上の標的認識部分に対する結合親和性は、１ｍＭまたはそれ未満（例えば、１ｍＭ、９００μＭ、８００μＭ、７００μＭ、６００μＭ、５００μＭ、４００μＭ、３００μＭ、２００μＭ、１００μＭ、５０μＭ、１０μＭ、１μＭ、５００ｎＭ、２５０ｎＭ、１００ｎＭ、５０ｎＭ、１０ｎＭ、１ｎＭ、５００ｐＭ、２５０ｐＭ、１００ｐＭ、５０ｐＭ、１０ｐＭ、１ｐＭ、０．１ｐＭ、０．０１ｐＭ、またはそれ未満）である。薬物補充物上の標的と薬物送達デバイス上の標的認識部分との間の相互作用のＫ_Ｄは、当技術分野における標準法を使用して測定される。

本発明の薬物送達システム（すなわち、薬物送達デバイスおよび薬物補充物）は、全身投与、例えば、経腸（例えば、経口、頬側、舌下もしくは直腸）投与または非経口投与（例えば、静脈内、動脈内、骨内、筋肉内、脳内、脳室内、髄腔内（ｉｎｔｒａｔｈｅｃａｌｌｙ）もしくは皮下）され得る。本発明の薬物送達システムの他の適切な投与方式としては、真皮下、腹腔内、眼内、鼻腔内、経真皮（例えば、皮膚パッチによる）、硬膜外、頭蓋内、経皮、膣内、子宮内（ｉｎｔｒａｕｔｅｒｉｎｅａｌ）、硝子体内もしくは経粘膜投与、または注射による、エアロゾルベースの送達による、もしくは移植による投与が挙げられる。

実施例において示すように、本明細書中に記載の薬物送達デバイスおよび薬物補充物に従って、経口投与された医薬組成物は、薬物送達デバイスの部位に選択的に標的化された。例えば、経口投与された薬物は、意図した部位（例えば、薬物送達デバイスの部位）に蓄積し、体内の他の場所には蓄積しなかった。したがって、この薬物送達デバイス／補充システムは、所望の位置（複数可）で濃縮させることが望まれる任意の経口利用可能な薬物の送達に適切である。例示的な経口利用可能な薬物としては、処方箋の不要なまたは処方箋抗炎症剤、ステロイド、免疫抑制薬物、および本明細書中に記載される他の薬物／薬剤が挙げられるが、これらに限定されない。

一部の実施形態では、本発明の１つの薬物送達デバイスは、被験体に投与される。例えば、薬物送達デバイスは、１または複数の種類の医薬組成物を含み、所望の位置に放出および／または送達する。１または複数の種類の医薬組成物を含む薬物補充物は、１つの薬物送達デバイスが１または複数の種類の医薬組成物で補充されるように、繰り返し投与される。薬物送達デバイスは、薬物送達デバイスを補充する必要なしに、血流を通じた薬物補充物の複数投与によって補充され得る。

一部の実施形態では、本発明の薬物送達システムは、複数の薬物送達デバイス（例えば、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、少なくとも１０、少なくとも１１、少なくとも１２、少なくとも１３、少なくとも１４、少なくとも１５、少なくとも２０、少なくとも２５、少なくとも３０、少なくとも３５、少なくとも４０、少なくとも４５、少なくとも５０、またはそれよりも多くの薬物送達デバイス）を含む。本発明の薬物送達デバイスは、被験体内の同じ所望の位置に置かれ得る。代替的に、本発明の薬物送達デバイスは、被験体内の異なる所望の位置に置かれ得る。

一部の実施形態では、本発明の薬物送達システムは、複数の薬物補充物（例えば、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、少なくとも１０、少なくとも１１、少なくとも１２、少なくとも１３、少なくとも１４、少なくとも１５、少なくとも２０、少なくとも２５、少なくとも３０、少なくとも３５、少なくとも４０、少なくとも４５、少なくとも５０、またはそれよりも多くの薬物補充物）を含む。一部の実施形態では、各薬物補充物は、医薬組成物および異なる標的を含み、各薬物送達デバイスは、異なる標的認識部分を含む。一部の実施形態では、各薬物補充物は、異なる医薬組成物および異なる標的を含む。したがって、各薬物補充物は、異なる薬物送達デバイスに結合し、それによって同じ疾患部位、または複数の疾患部位における各薬物送達デバイスの独立した補充を可能にする。他の実施形態では、各薬物補充物は、複数の標的を含み、各薬物送達デバイスは、複数の標的認識部分を含む。他の実施形態では、１つの薬物補充物内の複数の異なる薬物は、同じ薬物送達デバイスに、送達される。実施例の項において実証されるように、クリックケミストリー媒介性の標的指向化は、虚血の動物モデル内の所望の位置に対する高度な特異性を示した。例えば、被験体は、抗がん医薬組成物の送達のために、１つの薬物送達デバイスを腫瘍内投与され、別個の薬物送達デバイスを、抗炎症剤の送達のために体内のいずれかの炎症の部位に投与される。両方の薬物送達デバイスは、補充物の混合物の単回投与で補充することができる、例えば、１つの薬物補充物は、抗がん薬物および抗がん薬物送達デバイス上の標的認識部分に対して特異的な標的分子を含み、他の薬物補充物は、抗炎症薬物および抗炎症薬物送達デバイス上の標的認識部分に対して特異的な標的分子を含む。薬物の送達は、少なくとも１ヶ月間の期間にわたる９回の投与にわたって、成功裡に反復される。

さらに、本明細書中に記載される本発明の薬物送達システムは、２つの別個の直交型化学システム（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌｃｈｅｍｉｓｔｒｙｓｙｓｔｅｍ）の使用によって２つの異なる分子の分離を可能にした。同じ動物における２つの異なる部位を標的化する２つの異なる分子の空間的分離（ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）は、患者において相容れない治療を併用することにおける本明細書中に記載される薬物送達システムの有用性を実証する。一部の実施形態では、標的認識部分（例えばＴｚ）を含むポリマーを含む薬物送達デバイスは体内の１つの部位に投与される。異なる標的認識部分（例えばＡｚ）を含むポリマーを含む薬物送達デバイスは、同じ体内の別個の部位に投与される。第一の標的認識部分（例えば、Ｔｚを認識するＴＣＯ）を特異的に認識する標的を含む薬物補充物および第二の標的認識部分（例えば、Ａｚを認識するＤＢＣＯ）を特異的に認識する標的を含む薬物補充物の投与は、各薬物補充物がそのそれぞれの薬物送達デバイスにホーミングされることをもたらす。異なる補充物の投与は、同時に、または連続して起こり得る。補充物の投与は、複数回にわたって繰り返すことができる。一部の実施形態では、薬物補充物は、少なくとも５回、少なくとも１０回、少なくとも２０回、少なくとも５０回、少なくとも１００回、少なくとも１５０回、少なくとも２００回、少なくとも２５０回、少なくとも３００回、少なくとも３５０回、少なくとも４００回、少なくとも４５０回、少なくとも５００回、少なくとも６００回、少なくとも７００回、少なくとも８００回、少なくとも９００回、、または少なくとも１０００回にわたって繰り返し投与される。

薬物を体内の特異的部位に繰り返し標的とすることができることは、薬物送達デバイス（例えばヒドロゲル）などの体内の移植が、血液中を循環する小分子によって選択的に標的化できることを示す。（実施例に記載されるような）薬物送達デバイスの効率的かつ反復される標的指向化または補充は、血管内ステント留置、腫瘍内化学療法剤送達デバイスまたは外科的インプラントの部位などの、体内の部位で長期にわたる局所薬物送達を可能にする。本発明の薬物送達システムは、毒性の低下、疾患部位での投薬および薬物利用能の向上を可能にする。注射された薬物送達デバイスによって規定される部位への薬物分子の効率的ホーミングは、薬物の制御されたまたはオンデマンド放出も可能にする。

ＩＩＩ．キット
本発明は、薬物送達デバイスおよび薬物補充物を含む薬物送達のためのキットであって、薬物送達デバイスは、担体および標的（ａｔａｒｇｅｔ）認識部分を含み、被験体内の所望の位置における移植に適切であり、薬物補充物は、医薬組成物および標的を含み、医薬組成物は、直接または切断可能なリンカーを介して標的に結合され、医薬組成物は、所望でない毒性を有し、薬物補充物が医薬組成物の毒性をマスクし、標的および標的認識部分が二成分結合対を形成し、薬物補充物は、薬物補充物上の標的が薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合するまで可動性であり、標的が標的認識部分に結合すると、薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達し、医薬組成物は、薬物送達デバイスへの送達後に暴露される、キットを提供する。

本発明のキットは、標的認識部分を含む薬物送達デバイスを含む。一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、担体、例えば、ポリマー、タンパク質、ヒドロゲル（例えば、合成ヒドロゲルまたは生物学的ヒドロゲル）、オルガノゲル、セラミック、複合材、金属、木材またはガラス材料を含む。一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、コラーゲン、アルギネート、多糖類、ヒアルロン酸（ＨＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリ（グリコリド）（ＰＧＡ）、ポリ（Ｌ−ラクチド）（ＰＬＡ）、ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、およびポリ乳酸−ｃｏグリコール酸からなる群から選択されるポリマーを含む。一部の実施形態では、薬物送達デバイスのポリマーは、ヒドロゲル（例えばアルギネートヒドロゲル）の形態である。

本発明のキットにおける薬物送達デバイスは、被験体内の所望の位置に移植または注射することができる。一部の実施形態では、所望の位置は、被験体内の組織、または組織から離れた部位である。他の実施形態では、所望の位置は、被験体内の器官、または器官から離れた部位である。一部の実施形態では、所望の位置は、移植片、人工装具、または体内もしくは体の表面に導入することができる任意の組織もしくはデバイスである。

一部の実施形態では、本発明のキットにおける薬物送達デバイスは、医薬組成物をさらに含む。他の実施形態では、薬物送達デバイスは、医薬組成物なしで被験体内の所望の位置に移植または注射される。

本発明のキットは、二元機能性薬物補充物も含む。本発明のキットにおける薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達させるだけでなく、医薬組成物が所望の位置にある薬物送達デバイスに到達するまで、送達される医薬組成物の潜在的な毒性をマスクする。

本発明のキットにおける薬物補充物は、医薬組成物および標的を含み、医薬組成物は、標的に直接または切断可能なリンカーを介して結合され、医薬組成物は、所望でない毒性を有し、薬物補充物がこの医薬組成物の毒性をマスクし、標的は、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合することができ、薬物補充物は、薬物補充物上の標的が薬物送達デバイス上の標的認識部分と結合するまで可動性である。標的が標的認識部分に結合すると、薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達し、医薬組成物は、薬物送達デバイスへの送達後に暴露される。

本発明のキットにおける薬物補充物および／または薬物送達デバイスは、医薬組成物を含む。一部の実施形態では、医薬組成物は、小分子または（ｏ）生物製剤を含む。生物製剤は、生物学的供給源から製造、抽出、または半合成された医薬産物であり、化学的に合成された医薬品とは異なる。一部の実施形態では、本発明において使用される生物製剤としては、抗体、ワクチン、血液または血液成分、アレルギー性物質、体細胞、遺伝子治療、組織、組換え治療用タンパク質および細胞治療において使用される生細胞が挙げられ得るが、これらに限定されない。生物製剤は、糖類、タンパク質もしくは核酸、またはこれらの物質の複合的な組み合わせ物から構成され得るか、あるいは生細胞または組織であり得、これらは、ヒト、動物または微生物などの天然供給源から単離され得る。

一部の実施形態では、医薬組成物は、例えば、共有結合、非共有結合またはイオン結合を介して、標的に直接結合される。他の実施形態では、医薬組成物は、切断可能なリンカーを介して標的に結合される。切断可能なリンカーの例としては、加水分解可能なリンカー、ｐＨ切断性リンカー、酵素分解可能なリンカー、または本明細書中に記載される任意の切断可能なリンカーが挙げられる。

一部の実施形態では、本発明のキットにおける使用のための医薬組成物は、毒性であり得、本発明の薬物補充物が、被験体に投与されたときの医薬組成物の毒性をマスクする。一部の実施形態では、本発明のキットにおける薬物補充物は、医薬組成物が細胞膜を通過することを防止することによって、医薬組成物の毒性をマスクし得る。他の実施形態では、薬物補充物は、医薬組成物がこの医薬組成物の生物学的標的に結合することを防止することによって医薬組成物の毒性をマスクし得る。一部の実施形態では、医薬組成物の毒性の少なくとも１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％または１００％が、薬物補充物によってマスクされる。本発明のキットにおける薬物送達システムは、二元機能性薬物補充物の開発を通じて、疾患部位のより効率的な標的指向化を可能にし、同時に送達される薬物の潜在的な毒性を最小化する。本発明のキットにおける薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達させるだけでなく、医薬組成物が所望の位置にある薬物送達デバイスに到達するまで、送達される医薬組成物の潜在的な毒性をマスクする。

本発明のキットにおける医薬組成物は、薬物送達デバイスに送達されたときにのみ暴露される。医薬組成物は、医薬組成物を薬物補充物内の標的から分離することによって暴露される。薬物補充物内の標的は、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合を切断することによって、医薬組成物から分離され得る。一部の実施形態では、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、この結合の酵素分解によって切断される。他の実施形態では、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、この結合の加水分解によって切断される。さらに別の実施形態では、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、この結合の還元によって切断される。

一部の実施形態では、医薬組成物と切断可能なリンカーとの間の結合は、ヒドラジン結合、アセタール結合、ケタール結合、オキシム結合、イミン結合およびアミナール結合からなる群から選択される結合を含む。

本発明のキットにおける医薬組成物の薬物送達デバイスからの放出は、制御された様式で達成され得る。通常数分以内に医薬組成物の送達を媒介する、既存の薬物送達システムとは異なり、本発明の薬物送達システムは、数日間、数週間、数ヶ月間または数年間の時間規模にわたるより持続された医薬組成物の放出を提供する。

一部の実施形態では、本発明のキットにおける使用のための医薬組成物は、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合を切断することによって放出される。他の実施形態では、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、結合の酵素分解、加水分解または還元によって切断される。一部の実施形態では、医薬組成物は、薬物補充物から被験体内の所望の位置へと放出されない。一部の実施形態では、医薬組成物と切断可能なリンカーとの間の結合は、ヒドラジン結合、アセタール結合、ケタール結合、オキシム結合、イミン結合およびアミナール結合からなる群から選択される結合を含む。一部の実施形態では、医薬組成物の少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％または１００％が、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出される。

本発明のキットにおける薬物送達デバイスと薬物補充物との間の特異的な認識は、標的と標的認識部分との間の相互作用によって容易にされる。一部の実施形態では、標的および／または標的認識部分は、核酸、ペプチド、多糖、脂質、小分子、またはそれらの組み合わせを含む。一部の実施形態では、薬物補充物上の標的は、ビオチンまたはデスチオビオチンを含み、薬物送達デバイス上の標的認識部分は、アビジン、ニュートラアビジン、ストレプトアビジンまたは他の形態のアビジンを含む。代替的に、薬物補充物上の標的は、アビジン、ニュートラアビジン、ストレプトアビジンまたは他の形態のアビジンを含み、薬物送達デバイス上の標的認識部分は、ビオチンまたはデスチオビオチンを含む。

一部の実施形態では、薬物補充物上の標的は、生体直交型官能基を含み、薬物送達デバイス上の標的認識部分は、相補官能基を含み、生体直交型官能基は、相補官能基と化学反応して共有結合を形成することができる。本発明の標的および標的認識部分として使用される例示的な生体直交型官能基／相補官能基対としては、アジドとホスフィン、アジドとシクロオクチン、ニトロンとシクロオクチン、ニトリルオキシドとノルボルネン、オキサノルボルナジエンとアジド、トランス−シクロオクテンとｓ−テトラジン、クアドリシクランとビス（ジチオベンジル）ニッケル（ＩＩ）が挙げられ得るが、これらに限定されない。

一部の実施形態では、薬物補充物上の生体直交型官能基は、薬物送達デバイス上の相補官能基とクリックケミストリーによって反応することができる。一部の実施形態では、薬物補充物上の生体直交型官能基は、アルケン、例えば、シクロオクテン（例えば、トランスシクロオクテン（ＴＣＯ））またはノルボルネン（ＮＯＲ）を含み、薬物送達デバイス上の相補官能基は、テトラジン（Ｔｚ）を含む。他の実施形態では、薬物補充物上の生体直交型官能基は、アルキン（例えば、ジベンゾシクロオクチン（ＤＢＣＯ）などのシクロオクチン）を含み、薬物送達デバイス上の相補官能基は、アジド（Ａｚ）を含む。一部の実施形態では、薬物補充物上の生体直交型官能基は、Ｔｚを含み、薬物送達デバイス上の相補官能基は、トランスシクロオクテン（ＴＣＯ）またはノルボルネン（ＮＯＲ）などのアルケンを含む。代替的に、または加えて、薬物補充物上の生体直交型官能基は、Ａｚを含み、薬物送達デバイス上の相補官能基は、ジベンゾシクロオクチン（ＤＢＣＯ）などのシクロオクチンを含む。

本発明のキットにおける薬物送達システム（すなわち、薬物送達デバイスおよび薬物補充物）は、全身投与、例えば、経腸（例えば、経口、頬側、舌下もしくは直腸）投与または非経口投与（例えば、静脈内、動脈内、骨内、筋肉内、脳内、脳室内、髄腔内もしくは皮下）され得る。本発明の薬物送達システムの他の適切な投与方式としては、真皮下、腹腔内、眼内、鼻腔内、経真皮（例えば、皮膚パッチによる）、硬膜外、頭蓋内、経皮、膣内、子宮内、硝子体内もしくは経粘膜投与、または注射による、エアロゾルベースの送達による、もしくは移植による投与が挙げられる。

一部の実施形態では、本発明のキットは、１つの薬物送達デバイスを含む。一部の実施形態では、本発明のキットは、複数の薬物送達デバイス（例えば、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、少なくとも１０、少なくとも１１、少なくとも１２、少なくとも１３、少なくとも１４、少なくとも１５、少なくとも２０、少なくとも２５、少なくとも３０、少なくとも３５、少なくとも４０、少なくとも４５、少なくとも５０、またはそれよりも多くの薬物送達デバイス）を含む。本発明の薬物送達デバイスは、被験体内の同じ所望の位置に置かれ得る。代替的に、本発明の薬物送達デバイスは、被験体内の異なる所望の位置に置かれ得る。

一部の実施形態では、本発明のキットは、複数の薬物補充物（例えば、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、少なくとも１０、少なくとも１１、少なくとも１２、少なくとも１３、少なくとも１４、少なくとも１５、少なくとも２０、少なくとも２５、少なくとも３０、少なくとも３５、少なくとも４０、少なくとも４５、少なくとも５０、またはそれよりも多くの薬物補充物）を含む。一部の実施形態では、各薬物補充物は、医薬組成物および異なる標的を含み、各薬物送達デバイスは、異なる標的認識部分を含む。一部の実施形態では、各薬物補充物は、異なる医薬組成物および異なる標的を含む。したがって、各薬物補充物は、異なる薬物送達デバイスに結合し、それによって同じ疾患部位、または複数の疾患部位における各薬物送達デバイスの独立した補充を可能にする。他の実施形態では、各薬物補充物は、複数の標的を含み、各送達デバイスは、複数の標的認識部分を含む。他の実施形態では、１つの薬物補充物内の複数の異なる薬物は、同じ薬物送達デバイスに送達される。

さらに、本発明のキットは、２つの別個の直交型化学システムの使用によって２つの異なる分子の分離を可能にする。同じ動物における２つの異なる部位を標的指向化する２つの異なる分子の空間的分離は、患者において相容れない治療を併用することにおける本明細書中に記載される薬物送達システムの有用性を実証する。補充物の投与は、複数回にわたって繰り返すことができる。一部の実施形態では、薬物補充物は、少なくとも５回、少なくとも１０回、少なくとも２０回、少なくとも５０回、少なくとも１００回、少なくとも１５０回、少なくとも２００回、少なくとも２５０回、少なくとも３００回、少なくとも３５０回、少なくとも４００回、少なくとも４５０回、少なくとも５００回、少なくとも６００回、少なくとも７００回、少なくとも８００回、少なくとも９００回、または少なくとも１０００回にわたって繰り返し投与される。

ＩＶ．薬物送達デバイスを補充する方法
本発明の１つの態様は、インビボで薬物送達デバイスを補充する方法を特徴とし、この方法は、
ｉ）本明細書に記載される薬物送達デバイスを被験体に投与するステップであって、薬物送達デバイスは、標的認識部分を含み、薬物送達デバイスは、被験体内の所望の位置における移植に適切である、ステップと、
ｉｉ）その後、医薬組成物および標的を含む薬物補充物を被験体に投与するステップであって、この標的および標的認識部分は、二成分結合対を形成し、薬物補充物は、薬物補充物上の標的が薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合するまで可動性であり、標的が標的認識部分に結合すると、薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達し、それによって薬物送達デバイスを補充するステップ
とを含む。

一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、標的認識部分を含む。一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、担体、例えば、ポリマー、タンパク質、ヒドロゲル（例えば、合成ヒドロゲルまたは生物学的ヒドロゲル）、オルガノゲル、セラミック、複合材、金属、木材またはガラス材料をさらに含む。一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、コラーゲン、アルギネート、多糖類、ヒアルロン酸（ＨＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリ（グリコリド）（ＰＧＡ）、ポリ（Ｌ−ラクチド）（ＰＬＡ）、ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、およびポリ乳酸−ｃｏグリコール酸からなる群から選択されるポリマーを含む。一部の実施形態では、薬物送達デバイスのポリマーは、ヒドロゲル（例えばアルギネートヒドロゲル）の形態である。

本発明の薬物送達デバイスは、被験体内の所望の位置に移植または注射され得る。一部の実施形態では、所望の位置は、被験体内の組織または組織から離れた部位である。他の実施形態では、所望の位置は、被験体内の器官または器官から離れた部位である。一部の実施形態では、所望の位置は、移植片、人工装具、または体内もしくは体の表面に導入することができる任意の組織もしくはデバイスである。

一部の実施形態では、本発明の薬物送達デバイスは、医薬組成物をさらに含む。他の実施形態では、薬物送達デバイスは、医薬組成物なしで被験体内の所望の位置に移植または注射される。

本発明の方法は、二元機能性薬物補充物も含む。薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達させるだけでなく、医薬組成物が所望の位置にある薬物送達デバイスに到達するまで、送達される医薬組成物の潜在的な毒性をマスクする。

本発明の方法における薬物補充物は、医薬組成物および標的を含み、医薬組成物は、直接または切断可能なリンカーを介して標的に結合され、この医薬組成物は、所望でない毒性を有し、薬物補充物が医薬組成物の毒性をマスクし、標的は、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合することができ、薬物補充物は、その薬物補充物上の標的が薬物送達デバイス上の標的認識部分と結合するまで可動性である。標的が標的認識部分に結合すると、薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達し、医薬組成物は、薬物送達デバイスへの送達後に暴露される。

本発明の方法における薬物補充物および／または薬物送達デバイスは、医薬組成物を含む。
一部の実施形態では、医薬組成物は、小分子または生物製剤を含む。生物製剤は、生物学的供給源から製造、抽出、または半合成された医薬産物であり、化学的に合成された医薬品とは異なる。一部の実施形態では、本発明において使用される生物製剤としては、抗体、ワクチン、血液または血液成分、アレルギー性物質、体細胞、遺伝子治療、組織、組換え治療用タンパク質および細胞治療において使用される生細胞が挙げられ得るが、これらに限定されない。生物製剤は、糖類、タンパク質もしくは核酸、またはこれらの物質の複合的な組み合わせ物から構成され得るか、あるいは生細胞または組織であり得、これらは、ヒト、動物または微生物などの天然供給源から単離され得る。

一部の実施形態では、本発明の方法における使用のための医薬組成物は、毒性であり得、本発明の薬物補充物が、被験体に投与されたときの医薬組成物の毒性をマスクする。一部の実施形態では、本発明の方法における薬物補充物は、医薬組成物が細胞膜を通過することを防止することによって、医薬組成物の毒性をマスクし得る。他の実施形態では、薬物補充物は、医薬組成物がこの医薬組成物の生物学的標的に結合することを防止することによって医薬組成物の毒性をマスクし得る。一部の実施形態では、医薬組成物の毒性の少なくとも１０％、少なくとも２０％、少なくとも３０％、少なくとも４０％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％または１００％が、薬物補充物によってマスクされる。したがって、本発明の方法における薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達させるだけでなく、医薬組成物が所望の位置にある薬物送達デバイスに到達するまで、送達される医薬組成物の潜在的な毒性をマスクする。

本発明の方法における医薬組成物は、薬物送達デバイスに送達されたときにのみ暴露される。医薬組成物は、医薬組成物を薬物補充物内の標的から分離することによって暴露される。薬物補充物内の標的は、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合を切断することによって、医薬組成物から分離され得る。一部の実施形態では、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、この結合の酵素分解によって切断される。他の実施形態では、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、この結合の加水分解によって切断される。さらに別の実施形態では、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、この結合の還元によって切断される。

本発明の方法における医薬組成物の薬物送達デバイスからの放出は、制御された様式で達成され得る。通常数分以内に医薬組成物の送達を媒介する、既存の薬物送達システムとは異なり、本発明の薬物送達システムは、数日間、数週間、数ヶ月間または数年間の時間規模にわたるより持続された医薬組成物の放出を提供する。

一部の実施形態では、本発明の方法における使用のための医薬組成物は、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合を切断することによって放出される。他の実施形態では、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、結合の酵素分解、加水分解または還元によって切断される。一部の実施形態では、医薬組成物と切断可能なリンカーとの間の結合は、ヒドラジン結合、アセタール結合、ケタール結合、オキシム結合、イミン結合およびアミナール結合からなる群から選択される結合を含む。一部の実施形態では、医薬組成物は、薬物補充物から被験体内の所望の位置へと放出されない。一部の実施形態では、医薬組成物の少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、少なくとも９０％、少なくとも９５％または１００％が、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出される。

本発明の方法における薬物送達デバイスと薬物補充物との間の特異的な認識は、標的と標的認識部分との間の相互作用によって容易にされる。一部の実施形態では、標的および／または標的認識部分は、核酸、ペプチド、多糖、脂質、小分子、またはそれらの組み合わせを含む。一部の実施形態では、薬物補充物上の標的は、ビオチンまたはデスチオビオチンを含み、薬物送達デバイス上の標的認識部分は、アビジン、ニュートラアビジン、ストレプトアビジンまたは他の形態のアビジンを含む。代替的に、薬物補充物上の標的は、アビジン、ニュートラアビジン、ストレプトアビジンまたは他の形態のアビジンを含み、薬物送達デバイス上の標的認識部分は、ビオチンまたはデスチオビオチンを含む。

本発明の方法における薬物送達デバイスおよび薬物補充物は、全身投与、例えば、経腸（例えば、経口、頬側、舌下もしくは直腸）投与または非経口投与（例えば、静脈内、動脈内、骨内、筋肉内、脳内、脳室内、髄腔内もしくは皮下）され得る。本発明の薬物送達システムの他の適切な投与方式としては、真皮下、腹腔内、眼内、鼻腔内、経真皮（例えば、皮膚パッチによる）、硬膜外、頭蓋内、経皮、膣内、子宮内、硝子体内もしくは経粘膜投与、または注射による、エアロゾルベースの送達による、もしくは移植による投与が挙げられる。

Ｖ．処置の方法
本発明の補充可能な薬物送達システムは、がんを含む多様な疾患の処置に有用である。本明細書中で提示される実施例において示されるとおり、ドキソルビシンが、薬物補充物の薬物送達デバイスとのＤＮＡ媒介性の結合によって、腫瘍を有するマウスに送達された場合、薬物送達デバイスの薬物補充を繰り返し、腫瘍成長の有意な阻害をもたらした。生体直交型クリックケミストリーは、循環する小分子を薬物送達デバイス（例えば、罹病組織の筋肉内に滞留しているヒドロゲル）に標的指向化するのに効率的であることも実証された。小分子は、少なくとも１ヶ月間の期間にわたって罹患領域に繰り返し標的化された。２つの生体直交型反応が、マウス疾患モデルにおける２つの別個の位置に対する混合物として注射された２つの小分子を分離するために使用された。腫瘍の直接処置に加えて、本発明の薬物送達システムは、創傷治癒、炎症、炎症性疾患などの他の疾患の処置に適切であり、眼薬物送達または血管薬物送達デバイスへの薬物の送達に適切である。

したがって、一態様において、本発明は、腫瘍のサイズを維持または低下させることを必要とする被験体における腫瘍のサイズを維持または低下させる方法であって、この方法は、
ｉ）本明細書中に記載される薬物送達デバイスを、被験体内の所望の位置に投与するステップであって、医薬組成物が抗がん薬物を含む、ステップと、
ｉｉ）その後、本明細書中に記載される薬物補充物を被験体に投与するステップと、
ｉｉｉ）薬物補充物上の標的を、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合させ、それによって医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達するステップと、
ｉｖ）医薬組成物を薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置に放出させるステップと、
ｖ）任意選択で、ステップｉｉ）〜ｉｖ）を反復するステップ
とを含み、それによって被験体における腫瘍のサイズを維持または低下させる、方法を提供する。

別の態様では、本発明は、がんの進行を低減することを必要とする被験体においてがんの進行を低減する方法であって、
ｉ）本明細書中に記載される薬物送達デバイスを被験体内の所望の位置に投与するステップであって、医薬組成物が抗がん薬物を含む、ステップと、
ｉｉ）その後、本明細書中に記載される薬物補充物を被験体に経口、腹腔内、静脈内または動脈内投与するステップと、
ｉｉｉ）薬物補充物上の標的を、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合させ、それによって医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達するステップと、
ｉｖ）医薬組成物を、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出させるステップと、
ｖ）任意選択で、ステップｉｉ）〜ｉｖ）を反復するステップ
とを含み、それによって被験体におけるがんの進行を低減させる方法を提供する。

本発明は、腫瘍の再発を予防することを必要とする被験体における腫瘍の再発を予防する方法であって、
ｉ）本明細書中に記載される薬物送達デバイスを被験体内の所望の位置に投与するステップであって、医薬組成物が抗がん薬物を含む、ステップと、
ｉｉ）その後、本明細書中に記載される薬物補充物を被験体に経口、腹腔内、静脈内または動脈内投与するステップと、
ｉｉｉ）薬物補充物上の標的を薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合させ、それによって医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達するステップと、
ｉｖ）医薬組成物を、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出させるステップと、
ｖ）任意選択で、ステップｉｉ）〜ｉｖ）を反復するステップ
とを含み、それによって被験体における腫瘍の再発を予防する方法も特徴とする。

一部の実施形態では、被験体は、固形がんまたは血液学的がんを含むがんに罹患している。一部の実施形態では、所望の位置は、被験体内の腫瘍部位または腫瘍部位から離れた部位である。他の実施形態では、薬物補充物は、経口投与、頬側投与、舌下投与、直腸投与、静脈内投与、動脈内投与、骨内投与、筋肉内投与、脳内投与、脳室内投与、髄腔内投与、皮下投与、腹腔内投与、眼内投与、鼻腔内投与、経真皮投与、硬膜外投与、頭蓋内投与、経皮投与、膣内投与、子宮内投与、硝子体内投与、経粘膜投与、または注射によって投与、エアロゾルベースの送達によって投与、または移植によって投与される。一部の実施形態では、抗がん薬物は、ドキソルビシンを含む。

本発明の一態様は、被験体において創傷治癒を促進する方法であって、
ｉ）本明細書中に記載される薬物送達デバイスを被験体内の所望の位置に投与するステップであって、医薬組成物が血管新生および／または既存の血管の成熟もしくはリモデリングを促進する、ステップと、
ｉｉ）その後、本明細書中に記載される薬物補充物を被験体に投与するステップと、
ｉｉｉ）薬物補充物上の標的を、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合させ、それによって医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達するステップと、
ｉｖ）医薬組成物を、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出させるステップと、
ｖ）任意選択で、ステップｉｉ）−ｉｖ）を反復するステップ
とを含み、それによって被験体における創傷治癒を促進する方法を提供する。

本発明の別の態様は、炎症を低減または制御することを必要とする被験体において炎症を低減または制御する方法であって、
ｉ）本明細書中に記載される薬物送達デバイスを被験体内の所望の位置に投与するステップであって、医薬組成物が抗炎症剤を含む、ステップと、
ｉｉ）その後、本明細書中に記載される薬物補充物を被験体に投与するステップと、
ｉｉｉ）薬物補充物上の標的を、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合させ、それによって医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達するステップと、
ｉｖ）医薬組成物を、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出させるステップと、
ｖ）任意選択で、ステップｉｉ）−ｉｖ）を反復するステップ
とを含み、それによって被験体における炎症を低減または制御する方法を提供する。

本発明は、眼疾患を処置することを必要とする被験体において眼疾患を処置する方法であって、
ｉ）本明細書中に記載される薬物送達デバイスを被験体内の所望の位置に投与するステップであって、医薬組成物が前記眼疾患を処置する、ステップと、
ｉｉ）その後、本明細書中に記載される薬物補充物を被験体に投与するステップと、
ｉｉｉ）薬物補充物上の標的を、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合させ、それによって医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達するステップと、
ｉｖ）医薬組成物を、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出させるステップと、
ｖ）任意選択で、ステップｉｉ）−ｉｖ）を反復するステップ
とを含み、それによって被験体における眼疾患を処置する方法も特徴とする。

本発明は、不整脈を処置することを必要とする被験体において不整脈を処置する方法であって、
ｉ）本明細書中に記載される薬物送達デバイスを被験体内の所望の位置に投与するステップであって、医薬組成物が前記不整脈を処置する、ステップと、
ｉｉ）その後、本明細書中に記載される薬物補充物を被験体に投与するステップと、
ｉｉｉ）薬物補充物上の標的を、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合させ、それによって医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達するステップと、
ｉｖ）医薬組成物を、薬物送達デバイスから被験体内の所望の位置へと放出させるステップと、
ｖ）任意選択で、ステップｉｉ−ｉｖ）を反復するステップ
とを含み、それによって被験体における不整脈を処置する方法も特徴とする。

一部の実施形態では、所望の位置は、被験体の心臓である。一部の実施形態では、薬物補充物は、経口投与、頬側投与、舌下投与、直腸投与、静脈内投与、動脈内投与、骨内投与、筋肉内投与、脳内投与、脳室内投与、髄腔内投与、皮下投与、腹腔内投与、眼内投与、鼻腔内投与、経真皮投与、硬膜外投与、頭蓋内投与、経皮投与、膣内投与、子宮内投与、硝子体内投与、経粘膜投与、または注射によって投与、エアロゾルベースの送達によって投与、または移植によって投与される。

本発明は、患者の服薬順守度を評価する方法であって、この方法は、薬物送達デバイスを投与することを必要とする被験体に薬物送達デバイスを投与するステップであって、薬物送達デバイスは、標的認識部分を含み、被験体内の所望の位置における移植に適切であるステップと、その後、医薬組成物および標的を含む薬物補充物を被験体に投与するステップであって、標的は、薬物補充物に連結された検出可能な標識を含み、標的と標識認識部分とは二成分結合対を形成し、薬物補充物は薬物送達デバイスまで移動し、薬物送達デバイスに結合するステップと、前記薬物送達デバイス上の前記標識を検出するステップと、前記薬物送達デバイス上の前記標識のレベルを、前記薬物補充物の投与前の前記薬物送達デバイス上の前記標識のレベルと比較するステップとを含み、それによって患者の服薬順守度を評価する方法をさらに特徴とする。

一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、標的認識部分を含む。一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、担体、例えば、ポリマー、タンパク質、ヒドロゲル（例えば、合成ヒドロゲルまたは生物学的ヒドロゲル）、オルガノゲル、セラミック、複合材、金属、木材またはガラス材料をさらに含む。一部の実施形態では、薬物送達デバイスは、コラーゲン、アルギネート、多糖類、ヒアルロン酸（ＨＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリ（グリコリド）（ＰＧＡ）、ポリ（Ｌ−ラクチド）（ＰＬＡ）、ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、およびポリ乳酸−ｃｏグリコール酸からなる群から選択されるポリマーを含む。一部の実施形態では、薬物送達デバイスのポリマーは、ヒドロゲル（例えば、アルギネートヒドロゲル）の形態である。

本発明の薬物送達デバイスは、被験体内の所望の位置に移植または注射することができる。一部の実施形態では、所望の位置は、被験体内の組織、または組織から離れた部位である。他の実施形態では、所望の位置は、被験体内の器官、または器官から離れた部位である。一部の実施形態では、所望の位置は、移植片、人工装具、または体内もしくは体の表面に導入することができる任意の組織もしくはデバイスである。

本発明の方法における薬物補充物は、医薬組成物および標的を含み、医薬組成物は、直接または切断可能なリンカーを介して標的に結合され、この医薬組成物は、所望でない毒性を有し、薬物補充物が医薬組成物の毒性をマスクし、標的は、薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合することができ、薬物補充物は、薬物補充物上の標的が薬物送達デバイス上の標的認識部分と結合するまで可動性である。標的が標的認識部分に結合すると、薬物補充物は、医薬組成物を薬物送達デバイスに直接送達し、医薬組成物は、薬物送達デバイスへの送達後に暴露される。

一部の実施形態では、（例えば、薬物送達デバイスおよび／または薬物補充物中の）医薬組成物は、抗がん薬物、創傷治癒を促進する薬物、感染症を処置または予防する薬物、または血管形成を促進する薬物を含む。例えば、医薬組成物は、抗がん薬物を含む。例えば、抗がん薬物は、化学療法剤（例えばがんワクチン）を含む。

一部の実施形態では、抗がん薬物は、小分子、ペプチドもしくはポリペプチド、タンパク質もしくはその断片（例えば、抗体もしくはその断片）、または核酸を含む。

本発明における使用のための例示的な抗がん薬物としては、アビラテロン酢酸エステル、アビトレキサート（メトトレキサート）、アブラキサン（パクリタキセル・アルブミン安定化ナノ粒子製剤）、ＡＢＶＤ、ＡＢＶＥ、ＡＢＶＥ−ＰＣ、ＡＣ、ＡＣ−Ｔ、アドセトリス（ブレンツキシマブベドチン）、ＡＤＥ、Ａｄｏ−トラスツズマブエムタンシン、アドリアマイシン（ドキソルビシン塩酸塩）、アドルシル（フルオロウラシル）、アファチニブ二マレイン酸塩、アフィニトール（エベロリムス）、アルダラ（イミキモド）、アルデスロイキン、アレムツズマブ、アリムタ（ペメトレキセド二ナトリウム）、アロキシ（パロノセトロン塩酸塩）、アンボクロリン（クロラムブシル）、アミノレブリン酸、アナストロゾール、アプレピタント、アレディア（パミドロン酸二ナトリウム）、アリミデックス（アナストロゾール）、アロマシン（エキセメスタン）、アラノン（ネララビン）、三酸化ヒ素、アーゼラ（オファツムマブ）、Ｅｒｗｉｎｉａｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｉ由来アスパラギナーゼ、アバスチン（ベバシズマブ）、アキシチニブ、アザシチジン、ＢＥＡＣＯＰＰ、ベンダムスチン塩酸塩、ＢＥＰ、ベバシズマブ、ベキサロテン、ベキサール（トシツモマブおよびＩ１３１ヨウ素トシツモマブ）、ビカルタミド、ブレオマイシン、ボルテゾミブ、ボシュリフ（ボスチニブ）、ボスチニブ、ブレンツキシマブベドチン、ブスルファン、ブスルフェクス（ブスルファン）、カバジタキセル、カボザンチニブＳ−リンゴ酸塩、ＣＡＦ、キャンパス（アレムツズマブ）、カンプトサール（イリノテカン塩酸塩）、カペシタビン、ＣＡＰＯＸ、カルボプラチン、カルボプラチン・タキソール、カルフィルゾミブ、カソデックス（ビカルタミド）、ＣｅｅＮＵ（ロムスチン）、セルビジン（ダウノルビシン塩酸塩）、サーバリックス（組換えＨＰＶ二価ワクチン）、セツキシマブ、クロラムブシル、クロラムブシル・プレドニゾン、ＣＨＯＰ、シスプラチン、クラフェン（シクロホスファミド）、クロファラビン、クロファレックス（クロファラビン）、クロラール（クロファラビン）、ＣＭＦ、コメトリク（カボザンチニブＳ−リンゴ酸塩）、ＣＯＰＰ、ＣＯＰＰ−ＡＢＶ、コスメゲン（ダクチノマイシン）、クリゾチニブ、ＣＶＰ、シクロホスファミド、サイフォス（イホスファミド）、シタラビン、シタラビン（リポソーム）、シトサール−Ｕ（シタラビン）、シトキサン（シクロホスファミド）、ダブラフェニブ、ダカルバジン、ダコゲン（デシタビン）、ダクチノマイシン、ダサチニブ、ダウノルビシン塩酸塩、デシタビン、デガレリクス、デニロイキンディフティトックス、デノスマブ、ＤｅｐｏＣｙｔ（リポソームシタラビン）、ＤｅｐｏＦｏａｍ（リポソームシタラビン）、デクスラゾキサン塩酸塩、ドセタキセル、ドキシル（ドキソルビシン塩酸塩リポソーム）、ドキソルビシン塩酸塩、ドキソルビシン塩酸塩リポソーム、Ｄｏｘ−ＳＬ（ドキソルビシン塩酸塩リポソーム）、ＤＴＩＣ−Ｄｏｍｅ（ダカルバジン）、エフデックス（フルオロウラシル）、エリテック（ラスブリカーゼ）、エレンス（エピルビシン塩酸塩）、エロキサチン（オキサリプラチン）、エルトロンボパグオラミン、イメンド（アプレピタント）、エンザルタミド、エピルビシン塩酸塩、ＥＰＯＣＨ、アービタックス（セツキシマブ）、エリブリンメシル酸塩、エリベッジ（ビスモデギブ）、エルロチニブ塩酸塩、エルウィナーゼ（Ｅｒｗｉｎｉａｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｉ由来アスパラギナーゼ）、エトポフォス（エトポシドホスフェート）、エトポシド、エトポシドホスフェート、エバセト（ドキソルビシン塩酸塩リポソーム）、エベロリムス、エビスタ（ラロキシフェン塩酸塩）、エキセメスタン、フェアストン（トレミフェン）、フェソロデックス（フルベストラント）、ＦＥＣ、フェマーラ（レトロゾール）、フィルグラスチム、フルダラ（フルダラビンリン酸エステル）、フルダラビンホスフェート、フルオロプレックス（フルオロウラシル）、フルオロウラシル、フォレックス（メトトレキサート）、フォレックスＰＦＳ（メトトレキサート）、フォルフィリ、フォルフィリ・ベバシズマブ、フォルフィリ・セツキシマブ、フォルフィリノックス、フォルフォクス、フォロチン（プララトレキサート）、ＦＵ−ＬＶ、フルベストラント、ガーダシル（組換えＨＰＶ四価ワクチン）、ガジバ（オビヌツズマブ）、ゲフィチニブ、ゲムシタビン塩酸塩、ゲムシタビン・シスプラチン、ゲムシタビン・オキサリプラチン、ゲムツズマブオゾガマイシン、ジェムザール（ゲムシタビン塩酸塩）、ジロトリフ（アファチニブ二マレイン酸塩）、グリベック（メシル酸イマチニブ）、グルカルピダーゼ、ゴセレリン酢酸塩、ハラヴェン（エリブリンメシル酸塩）、ハーセプチン（トラスツズマブ）、ＨＰＶ二価ワクチン（組換え体）、ＨＰＶ四価ワクチン（組換え体）、ハイカムチン（トポテカン塩酸塩）、ハイパーＣＶＡＤ、イブリツモマブチウキセタン、イブルチニブ、ＩＣＥ、アイクルシグ（ポナチニブ塩酸塩）、イフェックス（イホスファミド）、イホスファミド、イホスファミダム（イホスファミド）、メシル酸イマチニブ、イムブルビカ（イブルチニブ）、イミキモド、インライタ（アキシチニブ）、イントロンＡ（組換えインターフェロンアルファ−２ｂ）、ヨウ素１３１トシツモマブおよびトシツモマブ、イピリムマブ、イレッサ（ゲフィチニブ）、イリノテカン塩酸塩、イストダックス（ロミデプシン）、イクサベピロン、イグゼンプラ（イクサベピロン）、ジャカフィ（ルキソリチニブリン酸塩）、ジェブタナ（カバジタキセル）、カドサイラ（Ａｄｏ−トラスツズマブエムタンシン）、ケオキシフェン（ラロキシフェン塩酸塩）、ケピバンス（パリフェルミン）、カイプロリス（カルフィルゾミブ）、ラパチニブ二トシル酸塩、レナリドミド、レトロゾール、ロイコボリンカルシウム、ロイケラン（クロラムブシル）、ロイプロリド酢酸塩、レブラン（アミノレブリン酸）、リンホリジン（クロラムブシル）、ＬｉｐｏＤｏｘ（ドキソルビシン塩酸塩リポソーム）、リポソームシタラビン、ロムスチン、リュープロン（ロイプロリド酢酸塩）、リュープロンデポー（ロイプロリド酢酸塩）、リュープロンデポー−Ｐｅｄ（ロイプロリド酢酸塩）、リュープロンデポー・３カ月製剤（ロイプロリド酢酸塩）、リュープロンデポー・４カ月製剤（ロイプロリド酢酸塩）、マルキボ（ビンクリスチン硫酸塩リポソーム）、マチュレーン（プロカルバジン塩酸塩）、メクロレタミン塩酸塩、メゲース（メゲストロール酢酸エステル）、メゲストロールアセテート、メキニスト（トラメチニブ）、メルカプトプリン、メスナ、メスネックス（メスナ）、メタゾラストン（テモゾロミド）、メトトレキサート、メトトレキサートＬＰＦ（メトトレキサート）、メキサート（メトトレキサート）、メキサート−ＡＱ（メトトレキサート）、マイトマイシンＣ、ミトザイトレックス（マイトマイシンＣ）、ＭＯＰＰ、モゾビル（プレリキサフォル）、マスタージェン（メクロレタミン塩酸塩）、ムタマイシン（マイトマイシンＣ）、ミレラン（ブスルファン）、マイロサール（アザシチジン）、マイロターグ（ゲムツズマブオゾガマイシン）、ナノ粒子パクリタキセル（パクリタキセル・アルブミン安定化ナノ粒子製剤）、ナベルビン（ビノレルビン酒石酸塩）、ネララビン、ネオサール（シクロホスファミド）、ニューポジェン（フィルグラスチム）、ネクサバール（ソラフェニブトシル酸塩）、ニロチニブ、ノルバデックス（タモキシフェンクエン酸塩）、エヌプレート（ロミプロスチム）、オビヌツズマブ、オファツムマブ、オマセタキシンメペサクシネート、オンキャスパー（ペグアスパルガーゼ）、オンタック（デニロイキンディフティトックス）、ＯＥＰＡ、ＯＰＰＡ、オキサリプラチン、パクリタキセル、パクリタキセル・アルブミン安定化ナノ粒子製剤、パリフェルミン、パロノセトロン塩酸塩、パミドロン酸二ナトリウム、パニツムマブ、パラプラット（カルボプラチン）、パラプラチン（カルボプラチン）、パゾパニブ塩酸塩、ペグアスパルガーゼ、ペグインターフェロンアルファ−２ｂ、ＰＥＧ−イントロン（ペグインターフェロンアルファ−２ｂ）、ペメトレキセド二ナトリウム、パージェタ（ペルツズマブ）、ペルツズマブ、プラチノール（シスプラチン）、プラチノール−ＡＱ（シスプラチン）、プレリキサフォル、ポマリドミド、ポマリスト（ポマリドミド）、ポナチニブ塩酸塩、プララトレキサート、プレドニゾン、プロカルバジン塩酸塩、プロロイキン（アルデスロイキン）、プロリア（デノスマブ）、プロマクタ（エルトロンボパグオラミン）、プロベンジ（シプロイセルＴ）、プリネトール（メルカプトプリン）、二塩化ラジウム２２３、ラロキシフェン塩酸塩、ラスブリカーゼ、Ｒ−ＣＨＯＰ、Ｒ−ＣＶＰ、組換えＨＰＶ二価ワクチン、組換えＨＰＶ四価ワクチン、組換えインターフェロンアルファ−２ｂ、レゴラフェニブ、レブラミド（レナリドミド）、リウマトレックス（メトトレキサート）、リツキサン（リツキシマブ）、リツキシマブ、ロミデプシン、ロミプロスチム、ルビドマイシン（ダウノルビシン塩酸塩）、ルキソリチニブリン酸塩、スクレロゾール胸膜内用エアロゾル（タルク）、シプロイセル−Ｔ、ソラフェニブトシル酸塩、スプリセル（ダサチニブ）、スタンフォードＶ、滅菌タルク末（タルク）、ステリタルク（タルク）、スチバーガ（レゴラフェニブ）、スニチニブリンゴ酸塩、スーテント（スニチニブリンゴ酸塩）、シラトロン（ペグインターフェロンアルファ−２ｂ）、シノビル（サリドマイド）、シンリボ（オマセタキシンメペサクシネート）、タフィンラー（ダブラフェニブ）、タルク、タモキシフェンクエン酸塩、タラビンＰＦＳ（シタラビン）、タルセバ（エルロチニブ塩酸塩）、タルグレチン（ベキサロテン）、タシグナ（ニロチニブ）、タキソール（パクリタキセル）、タキソテール（ドセタキセル）、テモダール（テモゾロミド）、テモゾロミド、テムシロリムス、サリドマイド、サロミド（サリドマイド）、トポサール（エトポシド）、トポテカン塩酸塩、トレミフェン、トーリセル（テムシロリムス）、トシツモマブおよびＩ^１３１ヨウ素トシツモマブ、トテクト（デクスラゾキサン塩酸塩）、トラメチニブ、トラスツズマブ、トレアンダ（ベンダムスチン塩酸塩）、トリセノックス（三酸化ヒ素）、タイケルブ（ラパチニブトシル酸塩）、バンデタニブ、ＶＡＭＰ、ベクティビックス（パニツムマブ）、ＶｅＩＰ、ベルバン（ビンブラスチン硫酸塩）、ベルケイド（ボルテゾミブ）、ベルサール（ビンブラスチン硫酸塩）、ベムラフェニブ、ベペシド（エトポシド）、ビアデュール（ロイプロリド酢酸塩）、ビダーザ（アザシチジン）、ビンブラスチン硫酸塩、ビンカサールＰＦＳ（ビンクリスチン硫酸塩）、ビンクリスチン硫酸塩、ビンクリスチン硫酸塩リポソーム、ビノレルビン酒石酸塩、ビスモデギブ、ボラクサーゼ（グルカルピダーゼ）、ボリノスタット、ヴォトリエント（パゾパニブ塩酸塩）、ウェルコボリン（ロイコボリンカルシウム）、ザーコリ（クリゾチニブ）、ゼローダ（カペシタビン）、Ｘｅｌｏｘ、エクスジバ（デノスマブ）、ゾーフィゴ（二塩化ラジウム２２３）、イクスタンジ（エンザルタミド）、ヤーボイ（イピリムマブ）、ザルトラップ（Ｚｉｖ−アフリベルセプト）、ゼルボラフ（ベムラフェニブ）、ゼヴァリン（イブリツモマブチウキセタン）、ザインカード（デクスラゾキサン塩酸塩）、Ｚｉｖ−アフリベルセプト、ゾラデックス（ゴセレリン酢酸塩）、ゾレドロン酸、ゾリンザ（ボリノスタット）、ゾメタ（ゾレドロン酸）、およびザイティガ（アビラテロン酢酸エステル）が挙げられ得るが、これらに限定されない。

一部の実施形態では、抗がん薬物は、ドキソルビシンを含む。

一部の実施形態では、（例えば、薬物送達デバイスおよび／または薬物補充物中の）医薬組成物は、創傷治癒または血管形成を促進する薬物を含む。一部の実施形態では、医薬組成物は、（例えば、末梢動脈疾患（ＰＡＤ）に起因する）虚血、または心筋梗塞に起因して損傷を受けた心筋組織を低減する薬物を含む。例えば、薬物は、タンパク質またはその断片、例えば、成長因子または脈管形成因子、例えば血管内皮成長因子（ＶＥＧＦ）、例えばＶＥＧＦＡ、ＶＥＧＦＢ、ＶＥＧＦＣもしくはＶＥＧＦＤ、および／またはＩＧＦ、例えばＩＧＦ−１、線維芽細胞成長因子（ＦＧＦ）、アンジオポエチン（ＡＮＧ）（例えば、Ａｎｇ１もしくはＡｎｇ２）、マトリクスメタロプロテイナーゼ（ＭＭＰ）、デルタ様リガンド４（ＤＬＬ４）、またはこれらの組合せを含む。当業者は、創傷治癒または血管形成を促進する他の薬物を容易に特定することができるため、創傷治癒または血管形成を促進するこれらの薬物は非限定的である。

一部の実施形態では、（例えば、薬物送達デバイスおよび／または薬物補充物中の）医薬組成物は、抗増殖薬（例えば、ミコフェノール酸モフェチル（ＭＭＦ）、アザチオプリン、シロリムス、タクロリムス、パクリタキセル、バイオリムスＡ９、ノボリムス、ミオリムス、ゾタロリムス、エベロリムスまたはトラニラスト）を含む。当業者は他の抗増殖薬を容易に特定することができるため、これらの抗増殖薬は非限定的である。

一部の実施形態では、（例えば、薬物送達デバイスおよび／または薬物補充物中の）医薬組成物は、抗炎症剤、例えば、コルチコステロイド抗炎症剤（例えば、ベクロメタゾン（ｂｅｃｌｏｍｅｔｈａｓｏｎｅ）、ベクロメタゾン（ｂｅｃｌｏｍｅｔａｓｏｎｅ）、ブデソニド、フルニソリド、プロピオン酸フルチカゾン、トリアムシノロン、メチルプレドニゾロン、プレドニゾロンもしくはプレドニゾン）；または非ステロイド性抗炎症剤（ＮＳＡＩＤ）（例えば、アセチルサリチル酸、ジフルニサル、サルサラート、トリサリチル酸コリンマグネシウム、イブプロフェン、デクスイブプロフェン、ナプロキセン、フェノプロフェン、ケトプロフェン、デクスケトプロフェン、フルルビプロフェン（ｆｌｕｒｉｂｉｐｒｏｆｅｎ）、オキサプロジン、ロキソプロフェン、インドメタシン、トルメチン、スリンダク、エトドラク、ケトロラク、ジクロフェナク、アセクロフェナク、ナブメトン、ピロキシカム、メロキシカム、テノキシカム、ドロキシカム、ロルノキシカム、イソキシカム、メフェナム酸、メクロフェナム酸、フルフェナム酸、トルフェナム酸、セレコキシブ、ロフェコキシブ、バルデコキシブ、パレコキシブ、ルミラコキシブ、エトリコキシブ、フィロコキシブ、ニメスリド、リコフェロン、Ｈ−ハルペイド（Ｈ−ｈａｒｐａｉｄｅ）もしくはクロニキシン酸リシン）を含む。当業者は他の抗炎症剤を容易に特定することができるため、これらの抗炎症剤は非限定的である。

一部の実施形態では、（例えば、薬物送達デバイスおよび／または薬物補充物中の）医薬組成物は、移植片拒絶反応（ｔｒａｎｓｐｌａｎｔｒｅｊｅｃｔｉｏｎ）を予防または低減する薬物（例えば免疫抑制剤）を含む。例示的な免疫抑制剤としては、カルシニューリン阻害剤（例えば、シクロスポリン、タクロリムス（ＦＫ５０６））、哺乳類ラパマイシン標的（ｍＴＯＲ）阻害剤（例えば、シロリムスとしても公知のラパマイシン）、抗増殖剤（例えば、アザチオプリン、ミコフェノール酸モフェチル、ミコフェノール酸ナトリウム）、抗体（例えば、バシリキシマブ、ダクリズマブ、ムロモナブ）、コルチコステロイド（例えばプレドニゾン）が挙げられる。当業者は、移植片拒絶反応を予防または低減する他の薬物を容易に特定することができるため、これらの移植片拒絶反応を予防または低減する薬物は非限定的である。

一部の実施形態では、（例えば、薬物送達デバイスおよび／または薬物補充物中の）医薬組成物は、抗血栓薬物（例えば、抗血小板薬物、抗凝固薬物、または血栓溶解薬物）を含む。

例示的な抗血小板薬物としては、不可逆的シクロオキシゲナーゼ阻害剤（例えば、アスピリンまたはトリフルサル）、アデノシン二リン酸（ＡＤＰ）受容体阻害剤（例えばチクロピジン、クロピドグレル、プラスグレルもしくはトリカグレロール（ｔｒｉｃａｇｒｅｌｏｒ））、ホスホジエステラーゼ阻害剤（例えば、シロスタゾール）、糖タンパク質ＩＩＢ／ＩＩＩＡ阻害剤（例えば、アブシキシマブ、エプチフィバチドもしくはチロフィバン）、アデノシン再取り込み阻害剤（例えば、ジピリダモール）、またはトロンボキサン阻害剤（例えば、トロンボキサンシンターゼ阻害剤、トロンボキサン受容体阻害剤、例えばテルトロバン）が挙げられる。当業者は他の抗血小板薬物を容易に特定することができるため、これらの抗血小板薬物は非限定的である。

例示的な抗凝固薬物としては、クマリン（例えば、ワルファリン、アセノクマロール、フェンプロクモン、アトロメンチン、ブロディファコウムまたはフェニンジオン）、ヘパリンおよびその誘導体（例えば、ヘパリン、低分子量ヘパリン、フォンダパリヌクスまたはイドラパリヌクス）、第Ｘａ因子阻害剤（例えば、リバーロキサバン、アピキサバン、エドキサバン、ベトリキサバン、ダレキサバン、レタキサバンまたはエリバキサバン）、トロンビン阻害剤（例えば、ヒルジン、レピルジン、ビバリルジン、アルガトロバンまたはダビガトラン）、アンチトロンビンタンパク質、バトロキソビン、ヘメンチン、ならびにトロンボモジュリンが挙げられる。当業者は他の抗凝固薬物を容易に特定することができるため、これらの抗凝固薬物は非限定的である。

例示的な血栓溶解薬物としては、組織プラスミノーゲンアクチベーター（ｔ−ＰＡ）（例えば、アルテプラーゼ、レテプラーゼもしくはテネクテプラーゼ）、アニストレプラーゼ、ストレプトキナーゼ、またはウロキナーゼが挙げられる。

他の実施形態では、（例えば、薬物送達デバイスおよび／または薬物補充物中の）医薬組成物は、再狭窄を予防する薬物（例えば、抗増殖薬物、抗炎症薬物または抗血栓薬物）を含む。例示的な抗増殖薬物、抗炎症薬物および抗血栓薬物が本明細書中に記載される。

一部の実施形態では、（例えば、薬物送達デバイスおよび／または薬物補充物中の）医薬組成物は、感染症を処置または予防する薬物、例えば抗生物質を含む。適する抗生物質としては、ベータ−ラクタム系抗生物質（例えば、ペニシリン、セファロスポリン、カルバペネム）、ポリミキシン、リファマイシン、リピアルマイシン、キノロン、スルホンアミド、マクロライド、リンコサミド、テトラサイクリン、アミノグリコシド、環状リポペプチド（例えば、ダプトマイシン）、グリシルサイクリン（例えば、チゲサイクリン）、オキサゾリジノン（ｏｘａｚｏｎｉｄｉｎｏｎｅ）（例えば、リネゾリド）、およびリピアルマイシン（例えば、フィダキソマイシン（ｆｉｄａｚｏｍｉｃｉｎ））が挙げられるが、これらに限定されない。例えば、抗生物質としては、エリスロマイシン、クリンダマイシン、ゲンタマイシン、テトラサイクリン、メクロサイクリン、スルファセタミド（ナトリウム）、過酸化ベンゾイル、およびアゼライン酸が挙げられる。適するペニシリンとしては、アモキシシリン、アンピシリン、バカンピシリン、カルベニシリン、クロキサシリン、ジクロキサシリン、フルクロキサシリン、メズロシリン、ナフシリン、オキサシリン、ペニシリンｇ、ペニシリンｖ、ピペラシリン、ピバンピシリン、ピブメシリナム、およびチカルシリンが挙げられる。例示的セファロスポリンとしては、セファセトリル、セファドロキシル、セファレキシン、セファログリシン、セファロニウム、セファロリジン、セファロチン、セファピリン、セファトリジン、セファザフル、セファゼドン、セファゾリン、セフラジン、セフロキサジン、セフテゾール、セファクロル、セファマンドール、セフメタゾール、セフォニシド、セフォテタン、セフォキシチン、セフプロジル、セフロキシム、セフゾナム、セフカペン（ｃｆｃａｐｅｎｅ）、セフダロキシム、セフジニル、セフジトレン、セフェタメト、セフィキシム、セフメノキシム、セフォジジム、セフォタキシム、セフピミゾール、セフポドキシム、セフテラム、セフチブテン、セフチオフル、セフチオレン、セフチゾキシム、セフトリアキソン、セフタジジム、セフクリジン、セフェピム、セフルプレナム（ｃｅｆｌｕｒｐｒｅｎａｍ）、セフォセリス、セフォゾプラン、セフピロム、セフキノム（ｃｅｑｕｉｎｏｍｅ）、セフトビプロール、セフタロリン、セファクロメジン、セファロラム、セファパロール、セフカネル、セフェドロロール（ｃｅｆｅｄｒｌｏｒ）、セフェムピドン（ｃｅｆｅｍｐｉｄｏｎｅ）、セフェトリゾール、セフィビトリル、セフマチレン、セフメピジウム、セフォベシン、セフォキサゾール、セフロチル、セフスミド、セフラセチムおよびセフチオキシドが挙げられる。モノバクタムとしては、アズトレオナムが挙げられる。適するカルバペネムとしては、イミペネム／シラスタチン、ドリペネム、メロペネムおよびエルタペネムが挙げられる。例示的マクロライドとしては、アジスロマイシン、エリスロマイシン、ラリスロマイシン、ジリスロマイシン、ロキシスロマイシンおよびテリスロマイシンが挙げられる。リンコサミドとしては、クリンダマイシンおよびリンコマイシンが挙げられる。例示的スペクトログラミンとしては、プリスチナマイシンおよびキヌプリスチン／ダルホプリスチンが挙げられる。適するアミノグリコシド系抗生物質としては、アミカシン、ゲンタマイシン、カナマイシン、ネオマイシン、ネチルマイシン、パロモマイシン、ストレプトマイシンおよびトブラマイシンが挙げられる。例示的キノロンとしては、フルメキン、ナリジクス酸、オキソリン酸、ピロミド酸、ピペミド酸、ロソクサシン、シプロフロキサシン、エノキサシン、ロメフロキサシン、ナジフロキサシン、ノルフロキサシン、オフロキサシン（ｏｆｏｘａｃｉｎ）、ペフロキサシン、ルフロキサシン、バロフロキサシン、ガチフロキサシン、レパフロキサシン、レボフロキサシン、モキシフロキサシン、パズフロキサシン、スパルフロキサシン、テマフロキサシン、トスフロキサシン、ベシフロキサシン、クリナフロキサシン（ｃｌｉｎａｆｏｘａｃｉｎ）、ゲミフロキサシン、シタフロキサシン、トロバフロキサシンおよびプルリフロキサシンが挙げられる。適するスルホンアミドとしては、スルファメチゾール、スルファメトキサゾール、およびトリメトプリム−スルファメトキサゾール（ｓｕｌｆａｍｅｔｈｏｘａｚｏｎｅ）が挙げられる。例示的テトラサイクリンとしては、デメクロサイクリン、ドキシサイクリン、ミノサイクリン、オキシテトラサイクリン、テトラサイクリンおよびチゲサイクリンが挙げられる。他の抗生物質としては、クロラムフェニコール、メトロニダゾール、チニダゾール、ニトロフラントイン、バンコマイシン、テイコプラニン、テラバンシン、リネゾリド、サイクロセリン、リファンピン、リファブチン、リファペンチン、バシトラシン、ポリミキシンＢ、バイオマイシンおよびカプレオマイシンが挙げられる。当業者は、本明細書中に記載されるデバイスおよび方法に有用な他の抗生物質を容易に特定することができる。

一部の実施形態では、（例えば、薬物送達デバイスおよび／または薬物補充物中の）医薬組成物は、黄斑変性を低減する薬物を含む。黄斑変性の１つの一般的な現行処置は、抗血管新生化合物（ルセンティス、アイーリア）の眼内注射を含む。反復眼内注射は、患者による認容性が不良であることがあり、その結果、患者のコンプライアンスが低くなる。本明細書に記載するように、黄斑変性用の薬物デポーを非侵襲的に補充することができることは、疾患、例えば黄斑変性の処置に対する患者のコンプライアンスおよび患者の認容性を有意に向上させる。デバイスへの補充によって可能になる制御された反復放出は、より少ない薬物投与および患者の快適さの向上を可能にする。

一部の実施形態では、（例えば、薬物送達デバイスおよび／または薬物補充物中の）医薬組成物は、免疫学的拒絶反応を予防する薬物を含む。本明細書中に記載の本発明より前は、細胞、組織、または臓器全体の免疫学的拒絶反応を予防するために、患者は全身性抗拒絶反応薬の生涯にわたる治療を必要とし、全身性抗拒絶反応薬は、有意な副作用を引き起こし、免疫系を消耗させ、その結果、患者は感染症および他の合併症のリスクがより大きい状態になった。薬物送達デバイスから抗拒絶反応薬を局所的に放出することができ、薬物送達デバイスを繰り返し補充することができることによって、全身性副作用がより少なく、認容性が向上し、有効性がより良好である、より局所的な抗拒絶反応治療が可能になる。

一部の実施形態では、（例えば、薬物送達デバイスおよび／または薬物補充物中の）医薬組成物は、血栓症を予防する薬物を含む。一部の血管デバイス、例えば血管グラフトおよびコーティングされたステントには、血栓症に罹患し、身体がこれらのデバイスに対してトロンビン媒介応答を開始する。これらのデバイスから放出される抗血栓薬は、血栓症プロセスの一時的な阻害を可能にするが、これらのデバイスは限定された薬物を備えており、薬物供給量を使い果たしてしまうと血栓症を予防することができない。これらのデバイスは、長期間にわたって（ことによると患者の全生涯にわたって）移植されるので、一時的な血栓症阻害は十分ではない。これらのデバイスを抗血栓薬で繰り返し補充することができ、その薬物を放出することができることは、臨床成績を有意に向上させ、長期血栓症阻害を可能にする。

一部の実施形態では、（例えば、薬物送達デバイスおよび／または薬物補充物中の）医薬組成物は、炎症を処置する薬物を含む。慢性炎症は、非分解性病原体、ウイルス感染または自己免疫反応に起因する持続炎症を特徴とし、何年も続き、組織破壊、線維症および壊死をもたらし得る。場合によっては、炎症は、局所性疾患であるが、臨床的介入は、ほとんどの場合、全身性である。全身投与される抗炎症薬は、胃腸の問題、心臓毒性、高血圧および腎臓損傷、アレルギー反応、ならびにことによると感染リスク増加を含む、有意な副作用を有する。ＮＳＡＩＤおよびＣＯＸ−２阻害剤などの抗炎症薬を繰り返し放出できることで、これらの副作用を低減することができる。炎症部位に移植されるまたは注射される補充可能な薬物送達デバイスによって、全身性副作用を回避しつつ長期の局所的な抗炎症ケアを果たすことができるようになる。

一部の実施形態では、医薬組成物は、例えば、共有結合、非共有結合またはイオン結合を介して、標的に直接結合される。他の実施形態では、医薬組成物は、切断可能なリンカーを介して標的に結合される。切断可能なリンカーの例としては、加水分解可能なリンカー、ｐＨ切断性リンカー、酵素分解可能なリンカー、または本明細書中に記載されるような任意の切断可能なリンカーが挙げられる。

本発明の方法における医薬組成物は、薬物送達デバイスに送達されると暴露される。医薬組成物は、それが薬物補充物内の標的から分離することによって暴露される。薬物補充物内の標的は、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合を切断することによって、医薬組成物から分離され得る。一部の実施形態では、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、結合の酵素分解によって切断される。他の実施形態では、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、結合の加水分解によって切断される。さらに別の実施形態では、医薬組成物とリンカーとの間の結合、切断可能なリンカー内の結合、または医薬組成物と標的との間の結合は、結合の還元によって切断される。

本発明の方法における薬物送達デバイスおよび薬物補充物は、全身投与、例えば、経腸投与（例えば、経口、頬側、舌下もしくは直腸）投与または非経口投与（例えば、静脈内、動脈内、骨内、筋肉内、脳内、脳室内、髄腔内もしくは皮下）され得る。本発明の薬物送達システムの他の適切な投与方式としては、真皮下、腹腔内、眼内、鼻腔内、経真皮（例えば、皮膚パッチによる）、硬膜外、頭蓋内、経皮、膣内、子宮内、硝子体内もしくは経粘膜投与、または注射による、エアロゾルベースの送達による、もしくは移植による投与が挙げられる。

一部の実施形態では、本発明の方法は、１つの薬物送達デバイスを含む。１または複数の種類の医薬組成物を含む薬物補充物は、１つの薬物送達デバイスが１または複数の種類の医薬組成物で補充されるように、繰り返し投与される。薬物送達デバイスは、薬物送達デバイスを補充する必要なしに、血流を通じた薬物補充物の複数投与によって補充され得る。

一部の実施形態では、本発明の方法は、複数の薬物送達デバイス（例えば、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、少なくとも１０、少なくとも１１、少なくとも１２、少なくとも１３、少なくとも１４、少なくとも１５、少なくとも２０、少なくとも２５、少なくとも３０、少なくとも３５、少なくとも４０、少なくとも４５、少なくとも５０、またはそれよりも多くの薬物送達デバイス）を含む。本発明の薬物送達デバイスは、被験体内の同じ所望の位置に置かれ得る。代替的に、本発明の薬物送達デバイスは、被験体内の異なる所望の位置に置かれ得る。

一部の実施形態では、本発明の方法は、複数の薬物補充物（例えば、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、少なくとも１０、少なくとも１１、少なくとも１２、少なくとも１３、少なくとも１４、少なくとも１５、少なくとも２０、少なくとも２５、少なくとも３０、少なくとも３５、少なくとも４０、少なくとも４５、少なくとも５０、またはそれよりも多くの薬物補充物）を含む。一部の実施形態では、各薬物補充物は、医薬組成物および異なる標的を含み、各薬物送達デバイスは、異なる標的認識部分を含む。一部の実施形態では、各薬物補充物は、異なる医薬組成物および異なる標的を含む。したがって、各薬物補充物は、異なる薬物送達デバイスに結合し、それによって同じ疾患部位、または複数の疾患部位における各薬物送達デバイスの独立した補充を可能にする。他の実施形態では、各薬物補充物は、複数の標的を含み、各送達デバイスは、複数の標的認識部分を含む。他の実施形態では、１つの薬物補充物内の複数の異なる薬物は、同じ薬物送達デバイスに送達される。

さらに、本発明の方法は、２つの別個の直交型化学システムの使用によって２つの異なる分子の分離を可能にする。同じ動物における２つの異なる部位を標的指向化する２つの異なる分子の空間的分離は、患者において相容れない治療を組み合わせることにおける本明細書中に記載される薬物送達システムの有用性を実証する。上記補充物の投与は、複数回にわたって繰り返すことができる。一部の実施形態では、薬物補充物は、少なくとも５回、少なくとも１０回、少なくとも２０回、少なくとも５０回、少なくとも１００回、少なくとも１５０回、少なくとも２００回、少なくとも２５０回、少なくとも３００回、少なくとも３５０回、少なくとも４００回、少なくとも４５０回、少なくとも５００回、少なくとも６００回、少なくとも７００回、少なくとも８００回、少なくとも９００回、、または少なくとも１０００回にわたって繰り返し投与される。

本発明の薬物送達デバイス、薬物補充物および／または医薬組成物は、その意図される投与経路と適合性であるように製剤化される。投与経路の例としては、非経口、例えば、静脈内、腹腔内、皮内、皮下、経口（例えば吸入）、経真皮（すなわち局部的）、経粘膜および直腸投与が挙げられる。非経口、皮内または皮下適用に使用される溶液または懸濁液は、次の成分を含むことができる：滅菌希釈液、例えば、注射用水、食塩溶液、固定油、ポリエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコールまたは他の合成溶媒；抗菌剤、例えば、ベンジルアルコールまたはメチルパラベン；抗酸化物質、例えば、アスコルビン酸または亜硫酸水素ナトリウム；キレート剤、例えば、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）；緩衝剤、例えば、酢酸塩、クエン酸塩またはリン酸塩、および浸透圧を調整するための剤、例えば塩化ナトリウムまたはデキストロース。ｐＨは、塩酸または水酸化ナトリウムなどの、酸または塩基で調整することができる。非経口調製物を、ガラスまたはプラスチック製のアンプル、使い捨て注射器または複数回投与用バイアルに封入することができる。

本発明の薬物送達デバイス、薬物補充物および／または医薬組成物は、注射用の使用に適しており、滅菌水溶液（水溶性の場合）または分散液、および滅菌注射用溶液または分散液の即時調製用の滅菌粉末を含む。静脈内投与に適する担体としては、生理食塩水、静菌水、ＣＲＥＭＯＰＨＯＲＥＬ^ＴＭ（ＢＡＳＦ、Ｐａｒｓｉｐｐａｎｙ、Ｎ．Ｊ．）またはリン酸緩衝食塩水（ＰＢＳ）が挙げられる。すべての場合、組成物は、無菌でなければならず、容易な注入性（ｓｙｒｉｎｇｅａｂｉｌｉｔｙ）が存在する程度に流動性であるべきである。組成物は、製造および保管条件下で安定していなければならず、細菌および真菌などの微生物の汚染作用から保護されなければならない。担体は、例えば水、エタノール、ポリオール（例えば、グリセロール、プロピレングリコールおよび液体ポリエチレングリコールなど）およびこれらの適する混合物を含有する、溶媒または分散媒でありうる。適正な流動性は、例えば、レシチンなどのコーティング剤の使用によって、分散液の場合は必要とされる粒径の維持によって、および界面活性剤の使用によって維持することができる。微生物の作用の防止は、様々な抗菌剤および抗真菌剤、例えば、パラベン、クロロブタノール、フェノール、アスコルビン酸、およびチメロサールなどによって果たすことができる。多くの場合、等張剤、例えば、糖、多価アルコール、例えばマンニトール、ソルビトール、塩化ナトリウムを組成物に含めることが好ましい。注射用組成物の持続的吸収は、吸収を遅らせる剤、例えばモノステアリン酸アルミニウムおよびゼラチンを組成物に含めることによってもたらすことができる。

本発明における使用に適切な滅菌注射用溶液は、上に列挙した構成要素（ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ）の１つまたは組合せを必要に応じて含有する適切な溶媒に必要量の医薬組成物を混ぜ入れ、その後、濾過滅菌することによって調製することができる。一般に、分散液は、塩基性分散媒と上に列挙したものからのその他の必要とされる構成要素とを含有する滅菌ビヒクルに活性化合物を混ぜ入れることによって調製される。滅菌注射用溶液の調製のための滅菌粉末の場合、調製方法は、任意の追加の所望の構成要素を加えた活性な構成要素の粉末を、前もって滅菌濾過されたその溶液から生じさせる、真空乾燥および凍結乾燥である。

一部の実施形態では、インプラントおよびマイクロカプセル化送達システムを含む、徐放／制御放出製剤などの医薬組成物は、化合物を身体からの急速な除去から保護する担体を用いて調製される。そのような製剤の調製方法は、当業者には明らかである。

投与の容易さおよび投薬量の均一性のため単位剤形での経口または非経口組成物の製剤化は特に有利である。本明細書で用いる場合の単位剤形は、処置すべき被験体のための単位投薬量として適している物理的に別個の単位であって、各単位が、必要とされる医薬担体と共同で所望の治療効果を生じさせるように計算された所定量の活性化合物を含有する、単位を指す。本発明の単位剤形の仕様は、活性化合物の固有の特性および達成される特定の治療効果、ならびに個体の処置のためのそのような活性化合物の配合技術に固有の制限によって決まり、これらに直接依存する。

一部の例では、本明細書に記載の医薬組成物は、薬物送達デバイス内またはその上に、例えば、デバイスのポリマー（例えば、アルギネートなどのヒドロゲル）上に取り込まれる。そのような場合、０〜１００ｍｇ（例えば、５〜１００ｍｇ、１０〜１００ｍｇ、２０〜１００ｍｇ、３０〜１００ｍｇ、４０〜１００ｍｇ、５０〜１００ｍｇ、６０〜１００ｍｇ、７０〜１００ｍｇ、８０〜１００ｍｇ、９０〜１００ｍｇ、１〜９５ｍｇ、１〜９０ｍｇ、５〜９５ｍｇ、５〜９０ｍｇ、５〜８０ｍｇ、５〜７０ｍｇ、５〜６０ｍｇ、５〜５０ｍｇ、５〜４０ｍｇ、５〜３０ｍｇ、または５〜２０ｍｇ）の医薬組成物が薬物送達デバイス内に存在する。例えば、医薬組成物は、薬物送達デバイス内に少なくとも５％（例えば、少なくとも５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、３５％、４０％、４５％、５０％、５５％、６０％、６５％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９８％、９９％、またはそれ超）の重量／重量濃度で存在する。

一部の実施形態では、薬物送達デバイス、例えばヒドロゲルは、ヒドロゲルのｍＬ当たり０．１ｍｇ〜２５ｍｇ、例えば、ｍＬ当たり０．５ｍｇ〜１５ｍｇ、１ｍｇ〜１０ｍｇ、１ｍｇ〜５ｍｇ、５ｍｇ〜１０ｍｇ、または１ｍｇ〜３ｍｇ、例えば、ｍＬ当たり約１．６ｍｇの医薬組成物を含む。

他の実施形態では、本明細書に記載の医薬組成物は、本発明の薬物補充物とコンジュゲートしている。例えば、医薬組成物は、薬物補充物ポリマー、例えばアルギネート鎖と、１：１００〜１００：１、例えば、１：１００、５：１００、１：１０、１：５、３：１０、４：１０、１：２、６：１０、７：１０、８：１０、９：１０、１：１、２：１、３：１、４：１、５：１、６：１、１０：１、２０：１、３０：１、４０：１、５０：１、６０：１、７０：１、８０：１、９０：１、または１００：１の重量／重量比でコンジュゲートしている。他の例では、医薬組成物は、補充物の標的分子と、例えば、１０：１〜１：１０、例えば、１０：１、９：１、８：１、７：１、６：１、５：１、４：１、３：１、２：１、１：１、１：２、１：３、１：４、１：５、１：６、１：７、１：８、１：９または１：１０の医薬組成物：標的分子モル比でコンジュゲートしている。

薬物送達デバイスは、それを必要とする被験体に投与される。例えば、被験体は、哺乳動物、例えばヒト、サル、霊長類、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ブタ、ヒツジまたはヤギである。例えば、被験体はヒトである。

本発明は、以下の実施例においてさらに記載され、これは、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を限定するものではない。

ＤＮＡ合成
ＤＮＡオリゴヌクレオチドは、ＰｅｒＳｅｐｔｉｖｅＢｉｏｓｙｓｔｅｍｓＥｘｐｅｄｉｔｅ８９０９ＤＮＡ合成装置で標準的自動固相ホスホラミダイトカップリング法を使用して合成するか、ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＤＮＡＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓから購入した。ＤＮＡ合成用のすべての試薬およびホスホラミダイトは、ＧｌｅｎＲｅｓｅａｒｃｈから購入した。オリゴヌクレオチドを、Ｃ１８固定相およびアセトニトリル／１００ｍＭ酢酸トリエチルアンモニウム（ＴＥＡＡ）勾配を使用する逆相ＨＰＬＣによって精製し、ＮａｎｏｄｒｏｐＮＤ１０００分光光度計で行ったＵＶ分光測定を使用して定量した。３’−チオールＤＮＡは、３’−Ｔｈｉｏｌ−ＭｏｄｉｆｉｅｒＣ３Ｓ−ＳＣＰＧカラムを使用して合成した。ホスホロチオエートは、ピリジン／アセトニトリル中の０．０５Ｍ硫化試薬ＩＩを使用して合成した。使用したＤＮＡ配列を表１に要約する。

アルギネート酸化
医薬グレード、高グルロン酸含有量、高Ｍ_ｗアルギネート（ＭＶＧ）をＦＭＣＢｉｏｐｏｌｙｍｅｒｓ（Ｐｒｉｎｃｅｔｏｎ、ＮＪ）から購入した。水中のアルギン酸ナトリウム（１．０ｇ、４マイクロモル）の１％溶液を過ヨウ素酸ナトリウム（５４ｍｇ、２５２マイクロモル）と室温で混合し、撹拌した。２４時間後にエチレングリコール（３０ｍｇ、２８．５μＬ）の添加によって反応を停止させた。過剰量のイソプロピルアルコールで溶液を沈殿させた。遠心分離によって回収した沈殿物を蒸留水に再溶解し、イソプロパノールで再び沈殿させた。酸化されたアルギネートを減圧下で凍結乾燥させて白色生成物（０．９ｇ、収率９０％）を得た。レーザー屈折計と示差粘度計と直角レーザー光散乱検出器とからなるゲル浸透クロマトグラフィー（Ｖｉｓｃｏｔｅｋ）で、分子サイズおよび流体力学的半径を分析した。

アルギネートとのＢＭＰＨ、Ｄｙｅ−７５０およびＤＮＡコンジュゲーション
１００ｍｇのアルギネート（０．４マイクロモル、１当量）を、一晩、１００ｍＬ２−（Ｎ−モルホリノ）エタンスルホン酸（ＭＥＳ）緩衝液（１００ｍＭＭＥＳ、３００ｍＭＮａＣｌ、ｐＨ＝５．５）に溶解した。１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド（ＥＤＣ）（７．７ｍｇ、４０マイクロモル、ＳｉｇｍａＥ７７５０）を添加し、５分間撹拌した。Ｎ−ベータ−マレイミドプロピオン酸ヒドラジド−ＴＦＡ（ＢＭＰＨ）（５．９４ｍｇ、２０マイクロモル、ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ２２２９７）および／またはＨｉＬｙｔｅＦｌｕｏｒ^ＴＭ７５０ヒドラジド（３．７６ｍｇ、３．６マイクロモル、Ａｎａｓｐｅｃ８１２６８）を添加し、反応物を２０時間撹拌した。試料を８０％イソプロパノールに沈殿させ、水に再懸濁し、再び沈殿させた。試料を高真空下で乾燥させた。

ＶａｒｉａｎＩｎｏｖａ−５００（５００ＭＨｚ）で、周囲温度で、９９．９％Ｄ_２Ｏ中で、^１ＨＮＭＲスペクトルを記録した。ＮＭＲ溶媒はすべてＣａｍｂｒｉｄｇｅＩｓｏｔｏｐｅＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓから購入した。

アルギネート−ＢＭＰＨ（１０ｍｇ、約０．０４マイクロモル）を、一晩、トリス緩衝液（１００ｍＭ、ｐＨ８．０）に溶解した。３’−チオールＤＮＡ（０．４μモル）を２００μＬトリス（１００ｍＭ、ｐＨ８．０）に溶解し、２０μＬ（トリス（２−カルボキシエチル）ホスフィン）（ＴＣＥＰ）（０．５Ｍ）とともに３０分間インキュベートした。３ＫＭＷカットオフ（ＭＷＣＯ）遠心式フィルターデバイス（Ｎａｎｏｓｅｐ３ＫＯｍｅｒａフィルター、ＰＡＬＬＯＤ００３Ｃ３３）上でＤＮＡを遠心分離してＴＣＥＰおよびチオール小分子を除去し、アルギネートと混合した。その混合物を２０時間インキュベートし、その後、１００ＫＭＷＣＯ遠心式フィルターデバイス（Ｎａｎｏｓｅｐ１００ＫＯｍｅｇａＦｉｌｔｅｒ、ＰＡＬＬＯＤ１００Ｃ３３）に移し、遠心分離してＤＮＡを除去した。５００μＬ蒸留水を補給し、再び遠心分離した。試料を希釈して０．５％アルギネートにし、滅菌濾過し、乾固するまで凍結乾燥させた。最終重量：約９ｍｇ。

ドキソルビシン（Ｄｏｘｏｒｕｂｉｘｉｎ）−アルギネートカップリング
アジピン酸ジヒドラジド（５８７ｍｇ、３．３ミリモル、ＳｉｇｍａＡ０６３８）を塩化カルシウム水溶液（１Ｍ）に０．５Ｍの濃度で溶解した。ドキソルビシン塩酸塩（１０ｍｇ、１７μｍｏｌ、ＳｉｇｍａＤ１５１５、ＤＭＳＯ中１０ｍｇ／ｍＬ）をその溶液に添加し、４８時間、３７℃で撹拌した。Ａｇｉｌｅｎｔ１２００ＳｅｒｉｅｓＰｒｅｐ−ＳｃａｌｅＨＰＬＣで溶液を直接精製した。生成物画分を凍結乾燥させた。収率：４０％実測生成物質量：７００．３ダルトン。

ＢＭＰＨコンジュゲートアルギネート（５ｍｇ）を、一晩、５ｍＬトリス−ＨＣｌ（１００ｍＭ、ｐＨ８．０）に溶解した。この溶液に１６０ｍｇアジピン酸−ドキソルビシン（２２８μモル）を添加し、一晩撹拌した。３ＫＭＷＣＯ遠心式フィルターデバイス（Ｎａｎｏｓｅｐ３ＫＯｍｅｒａフィルター、ＰＡＬＬＯＤ００３Ｃ３３）を使用して、その溶液を水に緩衝液交換した。溶液を滅菌濾過し、凍結乾燥させた。全収率：８０％。

アルギネートからのドキソルビシン放出
ドキソルビシンまたはドキソルビシン−ヒドラジド（ｈｙｄｒａｚｄｅ）を（酸化されたおよび酸化していない）アルギネートと組み合わせ、塩化カルシウムでゲル化させ、ＰＢＳ中、３７℃でインキュベートした。異なる時点で溶液を変え、ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｅｖｉｃｅｓｓｐｅｃｔｒａｍａｘプレートリーダー（励起：５３０、発光：５９０）でドキソルビシン濃度を測定した。

アルギネートとカップリングしているドキソルビシンのｉｎｖｉｔｒｏ細胞毒性
ヒドラゾン連結ドキソルビシン−アルギネートおよびドキソルビシン単独の細胞毒性効果を、ＡｌａｍａｒＢｌｕｅアッセイを使用して評価した。ＭＤＡ−ＭＢ−２３１細胞を２４ウェル平底プレートに６０，０００細胞／ウェルの密度で播種し、２４時間インキュベートした。細胞をＰＢＳで２回洗浄し、様々な濃度のドキソルビシンまたはアルギネート連結ドキソルビシンを含有する培養培地中で２４時間、３７℃でインキュベートした。細胞生存率をＡｌａｍａｒブルーアッセイによって供給業者の指示に従って評価し、ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｅｖｉｃｅｓｓｐｅｃｔｒａｍａｘプレートリーダー（励起：５３０、発光：５９０）で読み取った。

アルギネート循環測定：
Ｃ５７／Ｂ６マウスの後眼窩に１００μＬ０．５％蛍光アルギネート（酸化していないアルギネート、Ｄｙｅ−７５０）を注射した。マウスの前部および背部を剪毛し、ＩＶＩＳＳｐｅｃｔｒｕｍｉｎｖｉｖｏ撮像装置（励起：７４５、発光：８２０）で３０日にわたって撮像した。毎回画像収集前に剪毛を繰り返した。血液中の蛍光を鼻領域の蛍光の定量によって測定した。

ｉｎｖｉｔｒｏ相互作用研究（図２）
ポリＡ−ＳＨとコンジュゲートしている０．５％の酸化していないアルギネートの液滴１５〜２０μＬを塩化カルシウム溶液（１００ｍＭ）に６０分間浸漬した。１ｍＭ塩化カルシウムを含有するＰＢＳでアルギン酸カルシウムゲルを２回洗浄した。５００μＬの０．８μＭ蛍光（Ｆｌ）オリゴヌクレオチド（ポリＴ−ＦｌまたはポリＡ−Ｆｌ）を添加し、オービタルシェーカー上で１、５、３０分間または１６時間インキュベートした。試料を５００μＬＰＢＳ（１ｍＭＣａＣｌ_２）で２回洗浄し、緑色チャネル下、蛍光顕微鏡により撮像した。定量のために、ゲルを１００μＬ１００ｍＭＥＤＴＡ中で３０分間、脱架橋し、ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｅｖｉｃｅｓｓｐｅｃｔｒａｍａｘプレートリーダー（励起４８５、発光５３８、カットオフ５３０）で蛍光を読み取った。

ｉｎｖｉｔｒｏ相互作用研究（図３）
ＤＮＡとコンジュゲートしているアルギネート（ポリＡ−ＳＨとコンジュゲートしている、ポリＴ−ＳＨとコンジュゲートしている、またはコンジュゲートしていない、０．５％の酸化していないアルギネート）の液滴１５〜２０μＬを塩化カルシウム溶液（１００ｍＭ）に６０分間浸漬した。１ｍＭ塩化カルシウムを含有するＰＢＳでアルギン酸カルシウムゲルを２回洗浄した。ポリＴ−ＳＨ／ＨＥＸとコンジュゲートしている５００μＬの０．０５％アルギネート（図３Ａ〜Ｃ）またはポリＡ−ＳＨおよびＤｙｅ−７５０とコンジュゲートしている５００μＬの０．０５％アルギネートを添加し、オービタルシェーカー上で５、１０、３０、６０分間（図３Ａ〜Ｃ）または３０分間（図３Ｄ〜Ｆ）インキュベートした。試料を５００μＬＰＢＳ（１ｍＭＣａＣｌ_２）で２回洗浄し、蛍光顕微鏡（緑色チャネル）でまたはＩＶＩＳＳｐｅｃｔｒｕｍＣＴｉｎｖｉｖｏ撮像装置（励起：７４５、発光：８２０）で撮像した。定量のために、図３Ａ〜Ｃについてはゲルを１００μＬ１００ｍＭエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）中で３０分間、脱架橋し、ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｅｖｉｃｅｓｓｐｅｃｔｒａｍａｘプレートリーダーで蛍光を読み取った。

ｉｎｖｉｖｏヒドロゲルホーミング
すべての動物実験は、確立された動物実験実施計画に従って行った。Ｃ５７／Ｂ６マウスの頸部の背部に１００μＬＰＢＳ中の１００，０００個のＢ１６−Ｆ１０黒色腫細胞（ＡｍｅｒｉｃａｎＴｙｐｅＣｕｌｔｕｒｅＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎ、ＶＡ）を皮下注射することによって、腫瘍を生じさせた。動物を腫瘍成長の開始について（おおよそ２週間）モニターした。ＤＮＡ（ポリＴ−ＳＨまたはポリＡ−ＳＨ）とコンジュゲートしているアルギネート２０ｍｇ／ｍＬを４％ｗｔ／ｖＣａＳＯ_４（１．２２Ｍ）で架橋させ、５０μＬを２３ゲージ針で腫瘍の中心に注射した。腫瘍を覆っている一切の毛を剪毛した。

翌日、マウスの後眼窩に１００μＬ０．５％ＤＮＡとコンジュゲートしている蛍光アルギネート（酸化していないアルギネート、ポリＡ−ＳＨ、Ｄｙｅ−７５０）を注射した。マウスを６日間、２４時間ごとにＩＶＩＳＳｐｅｃｔｒｕｍｉｎｖｉｖｏ撮像装置（励起：７４５、発光：８２０）で撮像した。腫瘍が一方向に＞２０ｍｍに成長した場合、または腫瘍が皮膚の至る所で潰瘍化して非治癒性開放創が存在した場合、人道的理由でマウスを安楽死させた。実験完了前に死亡したまたは安楽死させなければならなかったマウスは、分析に含めなかった。

異種移植腫瘍研究
すべての動物実験は、確立された動物実験実施計画に従って行った。マトリゲル（ＢＤＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ、ＣＡ）と組み合わせて総体積２００μＬ（１００μＬＰＢＳおよび１００μＬマトリゲル）にした１０^６個のＭＤＡ−ＭＢ−２３１細胞（ＡｍｅｒｉｃａｎＴｙｐｅＣｕｌｔｕｒｅＣｏｌｌｅｃｔｉｏｎ、ＶＡ）を、８週齢Ｊ：Ｎｕ（Ｆｏｘｎ１^ｎｕ／Ｆｏｘｎ１^ｎｕ）マウス（ＪａｃｋｓｏｎＬａｂｓ、ＭＥ）の後肢に注射することによって、腫瘍を生じさせた。腫瘍接種から３５日後に腫瘍にアルギネートゲルを注射した。ＤＮＡ（チオＴ−ＳＨまたはコンジュゲートしていないもの）とコンジュゲートしているアルギネート２０ｍｇ／ｍＬをドキソルビシン（ゲルのｍＬ当たり１．６ｍｇの薬物）と混合し、次いで４％ｗｔ／ｖＣａＳＯ_４（１．２２Ｍ）で架橋させ、次いで５０μＬのゲルを２３ゲージ針で腫瘍に注射した。初回腫瘍ゲル注射の２、３、４および５週間後、マウスの後眼窩に、ドキソルビシンを有する０．５％のＤＮＡとコンジュゲートしているアルギネート（５％酸化アルギネート、チオＡ−ＳＨ、Ｄｙｅ−７５０、１６０μｇＤｏｘ−ヒドラジド＝１２０μｇＤｏｘ）１００μＬを注射した。この研究を通して、デジタルカリパスを用いて週２回、二次元で腫瘍面積を測定し、その二次元値の積を使用して腫瘍面積を概算した。マウスを４９日目に屠殺した。実験完了前に死亡したまたは安楽死させなければならなかったマウスは、分析に含めなかった。

３−（ｐ−ベンジルアミノ）−１，２，４，５テトラジン合成
３−（ｐ−ベンジルアミノ）−１，２，４，５−テトラジンを標準法に従って合成した。例えば、５０ｍｍｏｌの４−（アミノメチル）ベンゾニトリル塩酸塩と１５０ｍｍｏｌホルムアミジン酢酸塩を混合し、その間に１ｍｏｌの無水ヒドラジンを添加した。反応物を８０℃で４５分間撹拌し、次いで室温に冷却し、その後、水中０．５ｍｏｌの亜硝酸ナトリウムを添加した。次いで１０％ＨＣｌを滴下添加して反応物を酸性化して所望の生成物を形成した。次いで、その酸化された酸性粗混合物をＤＣＭで抽出し、ＮａＨＣＯ_３で塩基性化し、直ちに再びＤＣＭで抽出した。回転蒸発によって最終生成物を回収し、ＨＰＬＣによって精製した。化学製品は、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから購入した。

アルギネートとのアジドおよびテトラジンコンジュゲーション
２００ｍｇのアルギネート（０．８マイクロモル、１当量）を、一晩、２００ｍＬＭＥＳ緩衝液（１００ｍＭＭＥＳ、３００ｍＭＮａＣｌ、ｐＨ＝５．５）に溶解した。１１−アジド−３，６，９−トリオキサウンデカン−１−アミン（３４９ｍｇ、１．６ミリモル、２０００当量、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ１７７５８）またはテトラジン−アミン（３００ｍｇ、１．６ミリモル、２０００当量）をその溶液に添加し、さらに１時間、室温で撹拌した。１−エチル−３−［３−ジメチルアミノプロピル］カルボジイミド塩酸塩（３０６．７ｍｇ、１．６ミリモル、２０００当量、Ｓｉｇｍａ−ＡｌｄｒｉｃｈＥ７７５０）およびスルホ−Ｎ−ヒドロキシスクシンイミド（１７３ｍｇ、８００μモル、１０００当量、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ２４５１０）の混合物を３回に分けて同じ用量で８時間離して添加し、さらに８時間撹拌した。ＮａＣｌ含有量を徐々に低くして、４Ｌの水に試料を透析し、１日に２〜３回溶液を交換した。水４Ｌ当たりのＮａＣｌ：３０ｇ、２５ｇ、２０ｇ、１５ｇ、１０ｇ、５ｇ、０ｇ、０ｇ、０ｇ、０ｇ、０ｇ。試料を高真空下で凍結乾燥させた。最終重量：１５０〜１６０ｍｇ。収率：７５〜８０％。ＶａｒｉａｎＩｎｏｖａ−５００（５００ＭＨｚ）で、周囲温度で、９９．９％Ｄ_２Ｏ中で、^１ＨＮＭＲスペクトルを記録した。酸化重水素は、ＣａｍｂｒｉｄｇｅＩｓｏｔｏｐｅＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓから購入した。置換の推定のために、１〜１．２ｐｐｍのアジドピークおよび７．５、８．５および１０．４ｐｐｍのテトラジンピークを３〜４．２ｐｐｍの間の３つのウロン酸（ｕｒｉｎａｔｅ）プロトンと比較した。図１７〜１８を参照されたい。

ｉｎｖｉｔｒｏ相互作用研究アジド−ＤＢＣＯ
アジドとコンジュゲートしている２％の酸化していないアルギネートまたはコンジュゲートしていない対照の液滴１５〜２０μＬを塩化カルシウム溶液（１００ｍＭ）に６０分間浸漬した。１ｍＭ塩化カルシウムを含有するＰＢＳでアルギン酸カルシウムゲルを２回洗浄した。５００μＬの１００μＭＣｙ７−ＤＢＣＯ（ＣｌｉｃｋＣｈｅｍｉｓｔｒｙＴｏｏｌｓ）を添加し、オービタルシェーカー上で４時間インキュベートした。試料を５００μＬＰＢＳ（１ｍＭＣａＣｌ_２）で２回洗浄した。定量のために、ゲルを１００μＬＰＢＳ中の３．５ｍｇ／ｍＬアルギン酸リアーゼ（ＡｌｄｒｉｃｈＡ１６０３）で一晩消化し、ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｅｖｉｃｅｓｓｐｅｃｔｒａｍａｘプレートリーダー（励起７４５、発光７８０）で蛍光を読み取った。カルシウム架橋ゲルと１００当量のＤＢＣＯ−Ｃｙ７（アルギネート−アジド）のインキュベーション、その後の減衰全反射（ＡＴＲ）／赤外（ＩＲ）分光測定（ＡＴＩＲ）分析によって、クリックパートナーとの反応も確認した。ＡＴＩＲは、雰囲気調整したＶｅｒｔｅｘ７０マシンで測定した。図１９〜２０を参照されたい。

ｉｎｖｉｔｒｏ相互作用研究テトラジン−ＴＣＯ
テトラジンとコンジュゲートしている２％の酸化していないアルギネートまたはコンジュゲートしていない対照の液滴１５〜２０μＬを塩化カルシウム溶液（１００ｍＭ）に６０分間浸漬した。１ｍＭ塩化カルシウムを含有するＰＢＳでアルギン酸カルシウムゲルを２回洗浄した。５００μＬの１００μＭＣｙ７−ＴＣＯ（ＣｌｉｃｋＣｈｅｍｉｓｔｒｙＴｏｏｌｓ）を添加し、オービタルシェーカー上で４時間インキュベートした。試料を５００μＬＰＢＳ（１ｍＭＣａＣｌ_２）で２回洗浄した。定量のために、ゲルを１００μＬＰＢＳ中の３．５ｍｇ／ｍＬアルギン酸リアーゼ（ＡｌｄｒｉｃｈＡ１６０３）で一晩消化し、ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｅｖｉｃｅｓｓｐｅｃｔｒａｍａｘプレートリーダー（励起７４５、発光７８０）で蛍光を読み取った。カルシウム架橋ゲルと１００当量のＴＣＯ−Ｃｙ５（アルギネート−テトラジン）のインキュベーション、その後のＡＴＩＲ分析によって、クリックパートナーとの反応も確認した。ＡＴＩＲは、雰囲気調整したＶｅｒｔｅｘ７０マシンで測定した。図２１〜２２を参照されたい。

後肢虚血のマウスモデルおよびアルギネートゲル移植
８週齢、雌ＣＤ−１バックグラウンド非近交系統（ＣｈａｒｌｅｓＲｉｖｅｒＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、ＭＡ）。動物をケタミン（８０ｍｇ／ｋｇ）およびキシラジン（５ｍｇ／ｋｇ）の腹腔内注射によって麻酔した。後肢虚血を片側外腸骨動脈および静脈結紮によって誘発した。手術の時点で、マウスを２群（１群当たりｎ＝３）のうちの一方に無作為に割り当てた。アジドもしくはテトラジンとコンジュゲートしているアルギネートまたはコンジュゲートしていない対照２０ｍｇ／ｍＬをＰＢＳ中の４％ｗｔ／ｖＣａＳＯ_４（１．２２Ｍ）で架橋させ、５０μＬアルギネート−アジド／テトラジンヒドロゲルを２５ゲージ針によって結紮部位の遠位端付近に注射した（各群ｎ＝３）。手術後、対照動物には、コンジュゲートしていないアルギネートを筋肉内注射した。切開部を５−０エチロン糸（Ｊｏｈｎｓｏｎ＆Ｊｏｈｎｓｏｎ、ＮＪ）によって閉鎖した。後肢の虚血をレーザードップラー灌流撮像（ＬＤＰＩ）システム（ＰｅｒｉｍｅｄＡＢ、Ｓｗｅｄｅｎ）によって確認した。

ｉｎｖｉｖｏヒドロゲル標的指向化
手術およびゲル移植の２４時間後、マウスの後眼窩に１００μＬ２０μｇ／ｍＬＣｙ７−ＴＣＯまたはＣｙ７−ＤＢＣＯ（ＣｌｉｃｋＣｈｅｍｉｓｔｒｙＴｏｏｌｓ）を注射した。マウスをＩＶ注射の１、５、３０分、６および２４時間後にＩＶＩＳＳｐｅｃｔｒｕｍｉｎｖｉｖｏ撮像装置（励起：７４５、発光：８２０）で撮像した。反復ゲル標的指向化のために、アルギネート−Ａｚを有するマウスに２０ｕｇ／ｍＬＣｙ７−ＴＣＯを再注射し、ＩＶＩＳＳｐｅｃｔｒｕｍで毎日撮像した。マウスは、これらの投与からの有害作用を示さず、実験完了前に安楽死させなければならなかったマウスはいなかった。何らかの理由で分析から除外したマウスはいなかった。

分子標的指向化の空間的隔離
後肢虚血を上に記載したように誘発し、アルギネート−テトラジンゲルを筋肉内に移植した（ｎ＝３）。アルギネート−アジドゲル（ｎ＝３）を虚血肢とは反対側のマウスの乳房脂肪体に注射した。１００μＬＣｙ５−ＴＣＯ（ＣｌｉｃｋＣｈｅｍｉｓｔｒｙＴｏｏｌｓ、２０μｇ／ｍＬ）とＣｙ７−ＤＢＣＯ（ＣｌｉｃｋＣｈｅｍｉｓｔｒｙＴｏｏｌｓ、２０ｕｇ／ｍＬ）の混合物を後眼窩に注射した。ＩＶ注射の４８時間後にマウスのＣｙ５（励起：６４０、発光：６８０）およびＣｙ７（励起：７４０、発光：８２０）領域内ならびに光学像を撮像した。乳房脂肪体の可視ゲル膨潤に基づく光学像および後肢の縫合に基づいて関心領域（ＲＯＩ）をブラインドで設定した。領域の「放射輝度」に基づいて蛍光を定量した。

筋肉単離および蛍光定量
Ｃｙ７−ＤＢＣＯのＩＶ注射の２４時間後、マウス（ｎ＝３）を屠殺した。アルギネート−アジドを注射した後肢筋肉と対照後肢筋肉の両方を単離した。試料を２時間、２ｍＬの２５０ユニット／ｍｌコラゲナーゼＩＩ、１ユニット／ｍＬディスパーゼＩＩ、および１ｍｇ／ｍＬアルギネートリアーゼ中で消化した。試料を遠心分離（５分、５００ｇ）し、上清を除去し、ペレットを再懸濁させ、消化を反復した。２つの消化物を併せ、定量用のＣｙ７−ＤＢＣＯ希釈系列を使用してｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｅｖｉｃｅｓｓｐｅｃｔｒａｍａｘプレートリーダー（励起７４５、発光７８０）で定量した。

統計検定
両側、等分散性スチューデントｔ検定を使用するペアワイズ比較に基づいて、すべてのデータを比較した。

経口送達およびアルギネート−アジドへのヒドロゲル標的指向化
手術およびゲル移植の２４時間後、マウスに強制経口投与によって１００μＬ１ｍｇ／ｍＬＣｙ７−ＤＢＣＯ（ＣｌｉｃｋＣｈｅｍｉｓｔｒｙＴｏｏｌｓ）を投与した。マウスを経口投与後、１、３０分、６および２４時間の時点でならびに１週間、毎日、ＩＶＩＳＳｐｅｃｔｒｕｍｉｎｖｉｖｏ撮像装置（励起：７４５、発光：８２０）で撮像した。アルギネート注射部位でのおよび対側（ｃｔｒｌ）肢の鏡映位置での蛍光を定量した。ＩＶ注射の６日後の平均蛍光を図１４に示す。エラーバーはＳＥＭを示す。ｐ値は、対応のある（Ａｌｇ−ＡｚＣｔｒｌ条件に対する）または対応のない（他の条件）、片側ｔ検定を表す。

（実施例１）
血液中でのアルギネート循環時間
薬物ペイロードの効率的な血液ベースの補充は、ペイロードの主要デバイスとの遭遇および結合を可能にする十分な循環寿命に依存する。近ＩＲプローブとコンジュゲートしているアルギネート（２８５ＫＤａ、流体力学的半径（Ｒｈ）４４ｎｍ）（図６Ａ）の循環時間を、マウスへの静脈内（ＩＶ）投与後に分析した。蛍光の定量（図６Ｂ）は、このアルギネートが少なくとも１４日間は循環状態を保ち、循環半減期が約７日であることを明らかに示した（図６Ｃ）。個々の臓器の撮像によって肺、肝臓、脾臓およびより少ない程度に腎臓内での蓄積が明らかになり（図６Ｄ）、これは、これらの臓器のすべてが血流からの循環アルギネートの除去に寄与することが実証された。長い循環時間のため、アルギネートは、血管外遊出能力および主要薬物送達デバイスとの相互作用能力がある効率的血管内薬物担体として役立つことができる。

（実施例２）
ｉｎｖｉｔｒｏでのアルギネートゲルとの薬物代替物のＤＮＡ媒介結合
薬物ペイロードのデバイス補充が、標的カルシウム−アルギネートゲルと、薬物ペイロードとコンジュゲートしている遊離アルギネート鎖との間の相補ＤＮＡ結合によって媒介されうるかどうかを判定するために、実験を行った。ＤＮＡ（使用したＤＮＡのリストについては表１を参照されたい）をその３’末端によってアルギネート鎖と、アルギネート１分子につきカップリングしているＤＮＡ２分子の比でコンジュゲートさせた。次いで、核酸結合活性を保持するアルギネートとコンジュゲートしているＤＮＡの能力を試験した。（Ｔ）_２０（配列番号１）オリゴヌクレオチドとコンジュゲートさせたアルギネートをカルシウムでイオン架橋させてゲルを形成し、次いで、１ｍＭ塩化カルシウムを含有するリン酸緩衝液中で、蛍光標識相補（Ａ）_２０（配列番号２）または非相補（Ｔ）_２０（配列番号１）オリゴヌクレオチド（図２Ａ）とともにインキュベートした。相補オリゴヌクレオチドは、配列特異的にゲル表面と結合したが、非相補オリゴヌクレオチドは、ほとんど結合を示さなかった（図２Ｂ〜Ｃ）。

次に、可溶性のＤＮＡとコンジュゲートしているアルギネート鎖に結合する、ＤＮＡとコンジュゲートしているアルギネートのゲルの能力を、ｉｎｖｉｖｏ薬物補充のモデルとしてｉｎｖｉｔｒｏで試験した。ＤＮＡとコンジュゲートしているまたはコンジュゲートしていないアルギネートをゲル化し、蛍光標識相補ＤＮＡとカップリングさせた遊離アルギネート鎖とともに、可変時間、生理カルシウム濃度を有する緩衝液中でインキュベートした（図３Ａ）。相補ＤＮＡを有するアルギネート鎖は、ＤＮＡとコンジュゲートしていない対照ゲル表面と比較して約５倍の選択性で、ＤＮＡを有するゲル表面と特異的に結合した。この選択性は経時的に一定していた（図３Ｂ〜Ｃ）。薬物を有するアルギネート−ＤＮＡコンジュゲートをより完全に表すために、ＤＮＡとコンジュゲートしているアルギネートをその骨格に沿って近ＩＲ色素で修飾して薬物負荷量を模倣し、相補または非相補ＤＮＡを有するアルギネートゲルとの会合について試験した。１時間インキュベートすると、蛍光標識されたアルギネート鎖は、非相補ＤＮＡを有する対照ゲルと比較して、相補ＤＮＡを有するゲルと選択的に結合した（図３Ｄ〜Ｆ）。

遊離アルギネート鎖を架橋してゲルにすることができるカルシウムの存在下での非ＤＮＡ媒介相互作用の可能性のため、１ｍＭの生理的に妥当な可溶性カルシウム濃度のもとでｉｎｖｉｔｒｏアルギネート結合研究を行った。これらの条件下で、少量のアルギネートは、ｉｎｖｉｔｒｏでＤＮＡ非依存的にゲルと結合する（図３Ｃおよび３Ｆ）。しかし、アルギネートのＤＮＡ媒介結合は、非特異的相互作用より５倍速かった。このデータは、ＤＮＡとコンジュゲートしているアルギネート鎖が相補ＤＮＡとコンジュゲートしているアルギネートのゲルと結合することを示す。

（実施例３）
ｉｎｖｉｖｏＤＮＡ媒介アルギネートホーミング
蛍光標識遊離アルギネート鎖がｉｎｖｉｖｏでＤＮＡ媒介標的指向化によって標的ゲルにホーミングすることができるかどうかを判定するために実験を行った。ＤＮＡをその３’末端によってアルギネートにコンジュゲートさせて、血清エキソヌクレアーゼ安定性を増加させた。例えば、ＳｈａｗＪ、ＫｅｎｔＫ、ＢｉｒｄＪ、ＦｉｓｈｂａｃｋＪ、およびＦｒｏｅｈｌｅｒＢ（１９９１年）Ｎｕｃｌｅｉｃａｃｉｄｓｒｅｓｅａｒｃｈ１９巻（４号）：７４７〜７５０頁；ＦｌｏｅｇｅＪら（１９９９年）ＴｈｅＡｍｅｒｉｃａｎｊｏｕｒｎａｌｏｆｐａｔｈｏｌｏｇｙ１５４巻（１号）：１６９〜１７９頁；およびＧａｍｐｅｒＨら（１９９３年）Ｎｕｃｌｅｉｃａｃｉｄｓｒｅｓｅａｒｃｈ２１巻（１号）：１４５〜１５０頁を参照されたい。黒色腫がんモデルをこれらの研究のために選択したのは、血液によって運ばれるナノ粒子の腫瘍組織内への受動的蓄積の手段をもたらす透過性および滞留性の増進効果がこれらの腫瘍において十分に確証されているためであった。例えば、ＭａｅｄａＨ、ＷｕＪ、ＳａｗａＴ、ＭａｔｓｕｍｕｒａＹ、およびＨｏｒｉＫ（２０００年）Ｊｏｕｒｎａｌｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｅｌｅａｓｅ：ｏｆｆｉｃｉａｌｊｏｕｒｎａｌｏｆｔｈｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｄＲｅｌｅａｓｅＳｏｃｉｅｔｙ６５巻（１〜２号）：２７１〜２８４頁を参照されたい。１０〜２０ｍｍ^３の間のサイズの腫瘍を有するマウスは、ＤＮＡとコンジュゲートしている、カルシウムで架橋されたアルギネートゲルの腫瘍内注射を受けた。２４時間の時点で、相補ＤＮＡとコンジュゲートしている蛍光標識遊離アルギネート鎖を静脈内投与した。マウスの撮像によって、ＩＶ投与した鎖が、おそらくＥＰＲ効果によって、投与後２４時間の時点ですべてのマウスの腫瘍内に集まることを初めて明らかにした（図４Ａ〜Ｂ）。相補ＤＮＡとコンジュゲートしている遊離アルギネート鎖を施したマウスでは、鎖は、翌数日にわたって対照と比較して統計的に有意に腫瘍内で凝集し続けた。１週間の期間にわたって、非相補ＤＮＡとコンジュゲートしているゲルを施したマウス、またはゲルを注射しなかったマウスは、腫瘍内の蛍光の漸進的減少を示し、５日目までにバックグラウンド蛍光レベルに達した。対照的に、相補ＤＮＡとコンジュゲートしているゲルを施したマウスは、注射後２および３日目に蛍光の継続的蓄積、ならびに腫瘍内の蛍光アルギネートの有意な滞留を示した。全アルギネート滞留を曲線下面積として定量した（図４Ｃ）。ＤＮＡ媒介アルギネートホーミングは、対照と比較して、腫瘍内での有意に多い遊離鎖の滞留を生じさせた。このデータは、ＤＮＡ標的分子を含有するアルギネート鎖が、標的認識部分として相補ＤＮＡを含有する、以前に投与したアルギネート薬物送達デバイスの部位に蓄積したことを示す。

（実施例４）
薬物補充は腫瘍成長を減速させる
数週間にわたって腫瘍成長を阻害する標的指向化技術の能力を調査することによって、本明細書に記載の補充可能な薬物送達デバイスの治療有効性を分析した。腫瘍内注射する予定の薬物送達アルギネートヒドロゲルは、数週間の期間にわたってドキソルビシンの徐放を明示した（図８）。ＩＶ投与した薬物ペイロードを担持するために、アルギネート鎖を部分的に酸化してアルデヒド官能基を導入し、それによって、加水分解性ヒドラゾンリンカーによるヒドラジン−ドキソルビシンカップリングを可能にした。例えば、ＢｏｕｈａｄｉｒＫら、（２００１年）Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｐｒｏｇｒｅｓｓ１７巻（５号）：９４５〜９５０頁；ならびにＢｏｕｈａｄｉｒＫ、ＡｌｓｂｅｒｇＥ、およびＭｏｏｎｅｙＤ（２００１年）Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ２２巻（１９号）：２６２５〜２６３３頁を参照されたい。酸化されたアルギネートは、ドキソルビシンの徐放を明示し（図９Ｂ）、放出されたドキソルビシンの細胞毒性を阻害しなかった（図９Ｃ）。

乳がんＭＤＡ−ＭＢ−２３１モデルは、ゆっくりと成長する腫瘍であり、化学療法戦略を試験するために幅広く使用されているので選択された。例えば、ＣｈｏｉＫら、（２０１１年）ＡＣＳｎａｎｏ５巻（１１号）：８５９１〜８５９９頁；ならびにＴｉｅｎＪ、ＴｒｕｓｌｏｗＪ、およびＮｅｌｓｏｎＣ（２０１２年）ＰｌｏＳｏｎｅ７巻（９号）を参照されたい。ＭＤＡ−ＭＢ−２３１異種移植腫瘍を有する免疫不全マウスに、ドキソルビシンを放出するホスホロチオエートＤＮＡとコンジュゲートしているアルギネートのゲル（動物１匹当たり８０μｇ）、またはボーラスのＰＢＳ中ドキソルビシンを腫瘍内注射した。２週間後、相補ホスホロチオエートＤＮＡおよびドキソルビシンとコンジュゲートしている遊離アルギネート鎖（動物１匹当たり１２０μｇ）または対照としてのボーラスドキソルビシン（動物１匹当たり１２０μｇ）のＩＶ投与をマウスに毎週施した（図５Ａ）。標的薬物補充（ｔａｒｇｅｔｅｄｄｒｕｇｒｅｆｉｌｌｉｎｇ）は、ボーラスドキソルビシン対照での処置と比較して、腫瘍成長を有意に阻害した（図５Ｂ）。各ＩＶ投与後３日間、腫瘍サイズの変化をモニタリングすることによって、腫瘍サイズを低減する標的治療の能力を評価した。腫瘍は、最初の２回の標的処置後に縮小したが、ボーラスドキソルビシン対照を受けたマウスでは成長し続けた（図５Ｃ）。

印象的なこととして、ゲルの第１の２種の補充は、最大の影響を生じさせるようであったが、第２の２種の補充についてはさほど顕著な効果はなかった。これは、実験過程での標的ゲル上のＤＮＡ鎖の飽和またはゲル上のホスホロチオエートオリゴヌクレオチドの分解に起因した可能性がある。あるいは、薬物送達システムは、透過性亢進がもはや顕著でないサイズに腫瘍を縮小してしまい、その結果、非効率的標的指向化となった可能性がある。

これらの結果は、これらの方法を使用する薬物の再負荷が有意な臨床的恩恵を有することを実証した。加えて、その効果がｉｎｖｉｖｏで相補ＤＮＡ鎖の相互作用に特異的であることおよびドキソルビシン薬物動態または放出の差が見られた効果の原因となりえないことをさらに確認するために、実験を行った。具体的には、次のさらなる対照を試験した（表２を参照されたい）：１）ドキソルビシンが封入されているがＤＮＡとコンジュゲートしていないアルギネートの腫瘍内注射に加えて、ＤＮＡとコンジュゲートしているアルギネートおよびヒドラゾン連結ドキソルビシンのＩＶ投与、２）ドキソルビシンが封入されているがＤＮＡに結合していないアルギネートゲルの腫瘍内注射に加えて、遊離ドキソルビシンのＩＶ投与。

腫瘍に直接注射したおよびＩＶ投与によって送達した薬物の全用量をすべての群にわたって一定に保ち、同様にＩＶ投与頻度も一定に保った。７週間の腫瘍成長後、薬物再負荷技術で処置した腫瘍は、いずれの対照条件における腫瘍より著しく小さかった（図５Ｄ）。腫瘍サイズの定量は、対照と比較して、薬物再負荷技術で処置した腫瘍のより小さいサイズを確証した（ｐ＜０．０５第１の２つの対照と比較して標的指向された、図５Ｅ）。このデータは、以前に腫瘍内投与した薬物送達デバイスに再充填するためのがん薬物補充物の全身投与が乳がんマウスモデルにおいて腫瘍サイズを低減したことを実証する。

（実施例５）
生体直交型官能基のヒドロゲルとの特異的結合
蛍光標識した生体直交型官能基（例えば、トランス−シクロオクテン（ＴＣＯ）およびジベンゾシクロオクチン（ＤＢＣＯ）分子）のヒドロゲルへの結合特異性をｉｎｖｉｔｒｏで評価した。ポリマー、例えばアルギネートを、カルボジイミドケミストリーによってテトラジン（Ｔｚ）またはアジド（Ａｚ）いずれかで修飾した。核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析は、平均１００個のＴｚまたはＡｚ分子が各ポリマー（例えば、アルギネート）鎖に結合していることを明示し、これは、ポリマー１ｍｇ当たり４００ナノモルの標的（例えば、生体直交型官能基、例えばＴｚまたはＡｚ）に相当した。官能基、例えばＴｚまたはＡｚを、検出のために、蛍光部分、例えばＣｙ７で標識した。

Ｃｙ７標識トランス−シクロオクテンは、テトラジン修飾アルギネートと特異的に結合したが、未修飾アルギネートとは結合しなかった（図１０Ａ、Ｃ）。同様に、蛍光ＤＢＣＯは、アルギネート−アジドゲルに結合したが、未修飾アルギネートゲルとは殆ど相互作用しなかった（図１０Ｂ、Ｄ）。このデータは、生体直交型官能基が、この官能基の対応する結合パートナーで修飾されたヒドロゲルと特異的に結合することを示す。

（実施例６）
生体直交型官能基はｉｎｖｉｖｏでゲルを標的にする
近ＩＲ（ＮＩＲ）フルオロフォアで標識した生体直交型官能基がｉｎｖｉｖｏでゲルを標的にすることができるかどうかを判定するために、実験を行った。ｉｎｖｉｖｏでゲルは、下肢虚血の動物モデルの疾患部位に滞留していた。５０μＬのテトラジン修飾、アジド修飾、または未修飾アルギネートゲルを、参照によって本明細書に組み込まれる、Ｃｈｅｎら、Ｊ．Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈ２４巻（２００６年）：２５８頁；およびＳｉｌｖａら、Ｊ．Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ３１巻（２０１０年）：１２３５頁に記載されているのと同様の方法で、大腿動脈を結紮したマウスの肢の筋肉内に移植した。手術の２４時間後、ＮＩＲ標識ＤＢＣＯまたはＴＣＯ分子を静脈内（ＩＶ）投与し、動物の蛍光ライブイメージングによって２４時間にわたって動物をモニターした。ＮＩＲ標識小分子は、動物の系内を循環し、最初の２４時間のうちに主として膀胱によって除去された（図１６Ａ〜Ｂ）。２４時間後、蛍光は、修飾ゲル（例えば、Ｔｚ修飾ゲルまたはＺａ修飾ゲル）を移植した肢で観察されたが、標的認識モチーフ（例えば、ＴｚまたはＡｚ）がない対照ゲルでは観察されなかった（図１１）。

筋肉内ゲルに送達された循環分子の用量を定量するために、アジド修飾ゲルをマウスの筋肉から単離し、消化した。ゲル上の標的分子の量を蛍光によって定量した。初回注射用量の６．５％に相当する平均１０６ピコモルの標的指向化合物が、下の表に示すように筋肉内疾患領域に局在した。

ゲルに標的指向された分子のこの数は、ゲル上の利用可能な全アジド部位の０．０３％に相当し、これは、過剰な標的認識部位のため各ゲルについて複数回のゲル充填／補充が可能であることを明示している。このデータは、全身投与した生体直交型官能基が、前に投与した／移植した薬物送達デバイスの部位に蓄積することを示す。単回注射用量がゲル上の利用可能なアジド部位の約０．０３％を標的にするので、このデバイスに３，３００回まで補充することができる。例えば、図５Ａのゲルは４回補充され、その一方で図１２Ａのゲルは１カ月の期間にわたり９回補充される。場合によっては、可逆的／切断可能な化学的性質に対して、トーホールド交換（参照によって本明細書に組み込まれるＷＯ２０１２０５８４８８Ａ１）を利用してＤＮＡとコンジュゲートしているナノ粒子のゲルとの結合を反転させる。

（実施例７）
ｉｎｖｉｖｏでゲルに標的指向させ、補充するための生体直交型官能基の反復投与
損傷マウスの筋肉内ゲルに繰り返し標的指向させ、充填するために、複数回の血管内投与を行った。アジド修飾ゲル（例えば、アルギネート−Ａｚゲル）を有する後肢虚血マウスにＮＩＲ標識ＤＢＣＯを１カ月間、おおよそ３日毎に１回、反復投与した（図１２Ａ）。１カ月の時間経過にわたり、肢の蛍光は、フルオロフォア投与に対応して段階的に増加し（図１２Ｂ）、各用量が同程度に蛍光を増加させた（図１２Ｃ）。したがって、本明細書に記載の方法を使用するゲルホーミングが虚血の動物モデルにおいて果たされた。肢における蛍光の少しの、しかし有意ではない減少がＩＶ注射後２４〜４８時間の間に観察された。これは、おそらくゲルから除去された未結合の残留フルオロフォアに起因した。このデータは、全身投与した薬物補充物が、補充物を投与するたびに、薬物送達デバイスの部位に蓄積することを明示している。全身投与した補充物によって同じデバイスに複数回再充填することができる。

（実施例８）
ｉｎｖｉｖｏでの２カ所の別個のゲル部位への２つの異なる生体直交型官能基の標的指向化
２つの異なる生体直交型官能基、例えばＤＢＣＯおよびＴＣＯが、それらのそれぞれの結合パートナー（すなわち、標的認識部分、例えば分子）に選択的にホーミングして、同じ動物における薬物デバイスの空間的分離を達成することができるかどうかを判定するために、実験を行った。マウスの２カ所の部位を使用した。第１の標的部位としての後肢を虚血させたマウスの後肢の筋肉内にテトラジン修飾ゲルを移植した。第２の標的部位としての同じマウスの乳房脂肪体にアジド修飾ゲルを移植した。Ｃｙ７標識ＤＢＣＯとＣｙ５標識ＴＣＯの混合物をゲル投与の２４時間後に静脈内投与した。２つの生体直交型官能基は、効率的かつ特異的にそれらのそれぞれの疾患部位を標的にした（図１３）。このデータは、２つの異なるタイプの薬物補充物の全身投与が、そのそれぞれの薬物送達デバイス部位での各タイプの薬物補充物の蓄積をもたらすことを示す。

（実施例９）
経口送達およびアルギネート−アジドヒドロゲルへの標的指向化
後肢虚血のマウスモデルを上に記載したように生じさせた。アジドで修飾されたアルギネートを含有するヒドロゲルをそのマウスの虚血部位の筋肉内に移植した。手術およびゲル移植の２４時間後、マウスにＣｙ７−ＤＢＣＯを、例えば強制経口投与によって、経口投与した。経口投与後、１、３０分、６および２４時間の時点で、および１週間、毎日、マウスを撮像した。アルギネート移植部位でのおよび対側肢（対照肢）の鏡映位置での蛍光を定量した。経口投与したＣｙ７−ＤＢＣＯは、アジド修飾アルギネートヒドロゲルを標的にした。図１４を参照されたい。これらのデータは、薬物補充物の経口送達が、経口投与した薬物のアルギネート薬物送達デバイス部位での蓄積をもたらすことを示す。

（実施例１０）
アジドで修飾されたゲルへのＤＢＣＯの標的指向化
マウスの大腿におけるアジドで修飾された骨内ゲルまたは未修飾対照ゲルへの、ＩＶ注射した蛍光標識ＤＢＣＯの標的指向化を示す、一組の画像を図２３に示す。５０μＬのアジド修飾または未修飾アルギネートゲルをマウスの骨に骨内注射した。手術の２４時間後、ＮＩＲ標識ＤＢＣＯ分子を静脈内（ＩＶ）投与し、動物の蛍光ライブイメージングによって２４時間にわたって動物をモニターした。２４時間後、蛍光は、修飾ゲル（例えば、Ａｚ修飾ゲル）を移植した肢で観察されたが、標的認識モチーフ（例えば、Ａｚ）がない対照ゲルでは観察されなかった。

図２４に示すように、ＩＶ注射した蛍光標識ＤＢＣＯは、マウスの右膝関節に注射した、アジドで修飾されたゲルを標的にした。５０μＬのアジド修飾アルギネートゲルをマウスの膝関節に注射した。手術の２４時間後、ＮＩＲ標識ＤＢＣＯ分子を静脈内（ＩＶ）投与し、動物の蛍光ライブイメージングによって２４時間にわたって動物をモニターした。２４時間後、修飾ゲル（例えば、Ａｚ修飾ゲル）を移植した肢で蛍光が観察された。

図２５に示すように、ＩＶ注射した蛍光標識ＤＢＣＯは、マウスの腫瘍に注射した対照ゲルと比較して、アジドで修飾されたゲルを標的にした。図２５の画像は、ＩＶ注射の２４時間後に撮影した。ルイス肺癌（ＬＬＣ）腫瘍をＣ５７Ｂ６マウスにおいて誘導した。腫瘍が直径５〜８ｍｍになったら、５０μＬのアジド修飾アルギネートゲルを腫瘍に注射した。腫瘍注射の２４時間後、ＮＩＲ標識ＤＢＣＯ分子（図２６を参照されたい）を静脈内（ＩＶ）投与し、動物の蛍光ライブイメージングによって２４時間にわたって動物をモニターした。８時間後、蛍光は、修飾ゲル（例えば、Ａｚ修飾ゲル）を移植した腫瘍で観察されたが、標的認識モチーフ（例えば、Ａｚ）がない対照ゲルでは観察されなかった。

図２８に示すように、ＩＶ注射した蛍光標識ＤＢＣＯを、アジドで修飾されたゲルに対して、マウスの腫瘍内に注射した対照ゲルと比較して標的化した。図２８の画像は、ＩＶ注射の２４時間後に撮影した。ＭＤＡ−ＭＢ−２３１乳がん腫瘍を、対照アルギネートまたはアルギネート−アジドゲルとともにマウスに注射した。ゲルの注射の３０日後、マウスをＣｙ７−ＤＢＣＯを用いて静脈内で処置し、４８時間後に動物の蛍光ライブイメージングによって動物を撮像した。腫瘍および対照アルギネートゲルを有するマウスは、腫瘍内にアルギネート−アジドゲルを有するマウスよりも有意に低い腫瘍に対する蛍光局在を示した。

アジド修飾ゲルによる小分子の捕捉、およびその捕捉後の加水分解による小分子のその後の放出を示す説明例を図２６に示す。この例における分子は、加水分解性ヒドラゾンリンカーによってＤＢＣＯとコンジュゲートしているＣｙ７フルオロフォアである。

図２７Ａに示すように、ＩＶ注射した小分子は、マウスの腫瘍に注射した、アジドで修飾されたゲルを標的にした。加水分解性ヒドラゾンリンカーによってＤＢＣＯとコンジュゲートしているＣｙ７フルオロフォアである小分子は、その後放出され、その結果、Ｃｙ７蛍光シグナルが減少した。小分子の放出を明示する、腫瘍部位での経時（時間）的な小分子の定量を示す線グラフを図２７Ｂに図示する。ルイス肺癌（ＬＬＣ）腫瘍をマウスにおいて誘導した。腫瘍が直径５〜８ｍｍになったら、５０μＬのアジド修飾アルギネートゲルを腫瘍に注射した。腫瘍注射の２４時間後、ＮＩＲ標識ＤＢＣＯ分子（図２６を参照されたい）を静脈内（ＩＶ）投与し、動物の蛍光ライブイメージングによって４日にわたって動物をモニターした。図２７Ｂは、Ｃｙ７フルオロフォアがゲルから切断され、腫瘍から排除されるにつれて経時的に蛍光が減少することを示す、ＩＶフルオロフォア投与の２４、４８、７２および９６時間後の腫瘍蛍光の定量を示す。

（実施例１１）
生体直交型官能基とカップリングしたドキソルビシンプロドラッグの合成および特性評価
ドキソルビシンを生体直交型官能基であるＤＢＣＯとカップリングしたプロドラッグ分子を合成するために実験を行った（図２９Ａ）。ＤＢＣＯ−マレイミド（５ｍｇ、ＳａｎｔａＣｒｕｚ、ｓｃ−３９７２６５Ａ）を、ジメチルホルムアミド（５００μＬ）に溶解し、これに６．２１μＬエタンジチオール（Ｓｉｇｍａ０２３９０）を添加した。この反応物を１０秒間ボルテックスし、１０分間静置した。サンプルを、ｚｏｒｂａｘＣ１８５μｍＨＰＬＣカラムにおいて５％アセトニトリル／９５％ＴＥＡＡから７５％アセトニトリル／２５％ＴＥＡＡの勾配を使用したＨＰＬＣで１０分間にわたって精製した。生成物に相当するＨＰＬＣ画分を、乾燥状態まで回転蒸発させ（ｒｏｔ−ｅｖａｐｅｄ）、収率７０％のＤＢＣＯ−チオールをもたらした。

ドキソルビシン−ＥＭＣＨ（５．２５ｍｇＭｅｄＫｏｏＢｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ２０１５５０）を、５２５μＬＤＭＳＯに溶解し、乾燥ＤＢＣＯ−チオールに添加した。この反応物を回し、ＤＢＣＯ−チオールを溶解させ、５分間静置した。サンプルを、ｚｏｒｂａｘＣ１８５μｍＨＰＬＣカラムにおいて５％アセトニトリル／９５％ＴＥＡＡから７５％アセトニトリル／２５％ＴＥＡＡの勾配を使用したＨＰＬＣで１０分間にわたって精製した。生成物に相当するＨＰＬＣ画分を乾燥状態まで凍結乾燥し、収率６０％のプロドラッグを得た。

プロドラッグの定量は、プロドラッグを４０％２−ヒドロキシプロピルベータシクロデキストリンに溶解することによって行った。濃度を、４９８ｎｍにおけるプロドラッグ溶液の吸光度を測定し、ドキソルビシンの吸光係数と比較することによって決定した。材料を、動物実験のために標準濃度まで希釈し、滅菌濾過し、等分し、凍結した。

活性ドキソルビシンは、加水分解によってプロドラッグから放出することができた（図２９Ｂ）。ドキソルビシンプロドラッグの加水分解の動態は、異なるｐＨ条件での加水分解反応の速度を調査することによって分析した。ドキソルビシンプロドラッグを、ｐＨ５．５〜ｐＨ７．５の異なるｐＨ範囲のリン酸緩衝生理食塩水中に１７２ｎＭの濃度で調製した（図２９Ｃ）。プロドラッグの切断は、液体クロマトグラフィー／質量分析による、時間にわたる生成物ピークの積分を行うことによってモニターした。図２９Ｃにおいて示されるように、プロドラッグの加水分解は、プロドラッグ溶液のｐＨがより低い場合に、よ速い速度で生じ、一方で、加水分解反応は、ｐＨが増加した場合に遅延した。

遊離ドキソルビン（ｄｏｘｏｒｕｂｉｎ）およびドキソルビシンプロドラッグについての細胞毒性アッセイを、がん細胞ルイス肺癌ＬＬＣ１を使用して行った。ＬＬＣ１細胞を、毒性実験の開始の２４時間前に９６ウェルプレートにプレーティングした。ドキソルビシンおよびプロドラッグを、０．０２μＭ〜５０μＭの異なる濃度で、１Ｘリン酸緩衝生理食塩水（ｐＨ７．４）に溶解した。これらの濃度の物（ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）を、トリプリケートでがん細胞に添加し、１時間インキュベートした。インキュベート後、細胞をＤＭＥＭで２回洗浄し、細胞を２４時間培養した。細胞を、１０μＬアラマーブルー溶液（ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ８８９５１）を添加することによって代謝活性について１時間試験し、蛍光プレートリーダーで５３０／５８０励起／発光スペクトルを読み取った。図２９Ｄにおいて実証されるように、ドキソルビシンプロドラッグは、遊離ドキソルビシンよりも有意に低い毒性であった。

ドキソルビンは、加水分解されると、ドキソルビシンプロドラッグから放出され得ることが実証されたため、ドキソルビシンが薬物送達アジド修飾アルギネートヒドロゲルから放出することができることを次に分析した（図２９Ｅ）。４００μＬのカルシウム架橋アジド修飾アルギネートヒドロゲルをプロドラッグと組み合わせ（０．１４ｍｇ）、４時間混合した。５０μＬの結果として生じたヒドロゲル−プロドラッグコンジュゲートを、１．７ｍＬチューブに注入し、１ｍＬＴｒｉｓ−ＨＣｌｌ溶液中でインキュベートした。溶液を毎日交換し、取り出したドキソルビシンを、除去された溶液の蛍光分光法によって測定した。アジド−アルギネートは、数週間の期間にわたるドキソルビシンの徐放を実証した（図２９Ｅ）。

当業者は、慣用の実験を使用するだけで、本明細書中に記載される発明の特定の実施形態に対する多くの等価物を認識するか、確かめることができる。このような等価物は、以下の特許請求の範囲によって包含されることが意図される。この出願全体にわたって引用されるすべての参考文献、特許および公開特許出願の内容が、本明細書中に参照によって組み込まれる。

Claims

薬物送達デバイスおよび薬物補充物を含むシステムであって、
該薬物送達デバイスが担体および標的認識部分を含み、被験体内の所望の位置における移植に適切であり、
該薬物補充物が医薬組成物および標的を含み、
該標的および該標的認識部分が二成分結合対を形成し、
該薬物補充物上の該標的が該薬物送達デバイス上の該標的認識部分と結合するまで該薬物補充物が可動性であり、
該標的が該標的認識部分と結合すると、該薬物補充物が該医薬組成物を該薬物送達デバイスに直接送達し、それによって該薬物送達デバイスが補充される、システム。
前記医薬組成物が、小分子または生物製剤を含む、請求項１に記載のシステム。
前記医薬組成物が、切断可能なリンカーを介して前記標的に結合される、請求項１に記載のシステム。
前記医薬組成物が、前記標的に直接結合される、請求項１に記載のシステム。
前記医薬組成物が所望でない毒性を有し、前記薬物補充物が該医薬組成物の毒性をマスクする、請求項１に記載のシステム。
前記薬物補充物が、前記医薬組成物が細胞膜を通過することを防止することによって、該医薬組成物の毒性をマスクする、請求項５に記載のシステム。
前記薬物補充物が、前記医薬組成物が該医薬組成物の生物学的標的に結合することを防止することによって、該医薬組成物の毒性をマスクする、請求項５に記載のシステム。
前記医薬組成物が、前記薬物送達デバイスへの送達後に暴露される、請求項３に記載のシステム。
前記医薬組成物が、該医薬組成物を前記標的から分離することによって暴露される、請求項８に記載のシステム。
前記標的が、前記医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合、前記切断可能なリンカー内の結合、または前記医薬組成物と該標的との間の結合を切断することによって、該医薬組成物から分離される、請求項９に記載のシステム。
前記医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合、前記切断可能なリンカー内の結合、または前記医薬組成物と前記標的との間の結合が、該結合の酵素分解、加水分解、または還元によって切断される、請求項１０に記載のシステム。
前記医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合が、ヒドラジン結合、アセタール結合、ケタール結合、オキシム結合、イミン結合、およびアミナール結合からなる群から選択される結合を含む、請求項１１に記載のシステム。
前記医薬組成物が、抗がん薬物、創傷治癒を促進する薬物、血管形成を促進する薬物、感染症を処置または予防する薬物、再狭窄を予防する薬物、黄斑変性を低減する薬物、免疫学的拒絶反応を予防する薬物、血栓症を予防する薬物、および炎症を処置する薬物からなる群から選択される薬物を含む、請求項２に記載のシステム。
前記抗がん薬物がドキソルビシンを含む、請求項１３に記載のシステム。
前記担体が、ポリマー、タンパク質、合成ヒドロゲル、生物学的ヒドロゲル、オルガノゲル、セラミック、複合材、金属、木材またはガラス材料を含む、請求項１に記載のシステム。
前記ヒドロゲルが、コラーゲン、アルギネート、多糖、ヒアルロン酸（ＨＡ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリ（グリコリド）（ＰＧＡ）、ポリ（Ｌ−ラクチド）（ＰＬＡ）、ポリ（ラクチド−ｃｏ−グリコリド）（ＰＬＧＡ）、およびポリ乳酸−ｃｏグリコール酸からなる群から選択される、請求項１５に記載のシステム。
前記ヒドロゲルがアルギネートヒドロゲルを含む、請求項１６に記載のシステム。
前記所望の位置が被験体内の組織である、請求項１に記載のシステム。
前記所望の位置が被験体内の器官である、請求項１に記載のシステム。
前記薬物補充物の前記薬物送達デバイスへの送達は、前記医薬組成物が数日間、数週間、数ヶ月間または数年間の時間規模にわたって、該薬物送達デバイスから被験体内の前記所望の位置へ制御された様式で放出することを可能にする、請求項１に記載のシステム。
前記医薬組成物が、該医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合、前記切断可能なリンカー内の結合、または該医薬組成物と前記標的との間の結合を切断することによって放出される、請求項２０に記載のシステム。
前記医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合、前記切断可能なリンカー内の結合、または前記医薬組成物と前記標的との間の結合が、該結合の酵素分解、加水分解、または還元によって切断される、請求項２１に記載のシステム。
前記医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合が、ヒドラジン結合、アセタール結合、ケタール結合、オキシム結合、イミン結合、およびアミナール結合からなる群から選択される結合を含む、請求項２２に記載のシステム。
前記医薬組成物が、前記薬物補充物から被験体内の前記所望の位置へと放出されない、請求項１に記載のシステム。
前記標的が生体直交型官能基を含み、前記標的認識部分が相補官能基を含み、該生体直交型官能基が該相補官能基と化学反応して共有結合を形成することができる、請求項１に記載のシステム。
前記生体直交型官能基がアルキンを含み、前記相補官能基がアジドを含む、または前記生体直交型官能基がアジドを含み、前記相補官能基がアルキンを含む、請求項２５に記載のシステム。
前記アルキンが、シクロオクチンを含む、請求項２６に記載のシステム。
前記シクロオクチンが、ジベンゾシクロオクチン（ＤＢＣＯ）を含む、請求項２７に記載のシステム。
薬物送達デバイスおよび薬物補充物を含むシステムであって、
該薬物送達デバイスが担体を含み、標的認識部分が被験体内の所望の位置における移植に適切であり、
該薬物補充物が医薬組成物および標的を含み、
該医薬組成物が直接、または切断可能なリンカーを介して標的に結合され、
該医薬組成物が所望でない毒性を有し、該薬物補充物が該医薬組成物の毒性をマスクし、
該標的および該標的認識部分が二成分結合対を形成し、
該薬物補充物が、該薬物補充物上の該標的が該薬物送達デバイス上の該標的認識部分に結合するまで可動性であり、
該標的が該標的認識部分に結合すると、該薬物補充物が該医薬組成物を該薬物送達デバイスに直接送達し、
該医薬組成物が、該薬物送達デバイスから該被験体内の該所望の位置への制御された様式で放出される、システム。
前記医薬組成物が、数日間、数週間、数ヶ月間または数年間の時間規模にわたって放出される、請求項２９に記載のシステム。
前記医薬組成物が、該医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合、前記切断可能なリンカー内の結合、または該医薬組成物と前記標的との間の結合を切断することによって放出される、請求項２９に記載のシステム。
前記医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合、前記切断可能なリンカー内の結合、または前記医薬組成物と前記標的との間の結合が、該結合の酵素分解、加水分解、または還元によって切断される、請求項３１に記載のシステム。
前記医薬組成物と前記切断可能なリンカーとの間の結合が、ヒドラジン結合、アセタール結合、ケタール結合、オキシム結合、イミン結合、およびアミナール結合からなる群から選択される結合を含む、請求項３２に記載のシステム。
前記医薬組成物が、前記薬物補充物から被験体内の前記所望の位置へと放出されない、請求項２９に記載のシステム。
医薬組成物、標的認識部分および担体を含む停留型薬物送達デバイスであって、該標的認識部分が、薬物補充物上の標的に結合することができ、該薬物送達デバイスが、被験体内の所望の位置における移植に適切である、停留型薬物送達デバイス。
医薬組成物および標的を含む薬物補充物であって、
該医薬組成物が直接、または切断可能なリンカーを介して該標的に結合され、
該医薬組成物が所望でない毒性を有し、該薬物補充物が該医薬組成物の毒性をマスクし、
該標的が薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合することができ、
該薬物補充物が、該標的が薬物送達デバイス上の該標的認識部分に結合するまで可動性であり、
該標的が該標的認識部分に結合すると、該薬物補充物が該医薬組成物を該薬物送達デバイスに送達し、該医薬組成物が該薬物送達デバイスへの送達後に暴露される、薬物補充物。
薬物送達デバイスおよび薬物補充物を含む薬物送達用のキットであって、
該薬物送達デバイスが、担体および標的認識部分を含み、被験体内の所望の位置における移植に適切であり、
該薬物補充物が、医薬組成物および標的を含み、
該医薬組成物が直接、または切断可能なリンカーを介して該標的に結合され、
該医薬組成物が所望でない毒性を有し、該薬物補充物が該医薬組成物の毒性をマスクし、
該標的と該標的認識部分が二成分結合対を形成し、
該薬物補充物上の該標的が該薬物送達デバイス上の該標的認識部分と結合するまで該薬物補充物が可動性であり、
該標的が該標的認識部分と結合すると、該薬物補充物が該医薬組成物を該薬物送達デバイスに送達し、該医薬組成物が該薬物送達デバイスへの送達後に暴露される、キット。
ｉ）請求項３５に記載の薬物送達デバイスであって、前記医薬組成物が抗がん薬物を含む薬物送達デバイスと、
ｉｉ）請求項３６に記載の薬物補充物と
を含む腫瘍のサイズを維持または低減することを必要とする被験体において腫瘍のサイズを維持または低減するシステムであって、
該薬物補充物上の標的が、該薬物送達デバイス上の標的認識部分に結合され、それによって該医薬組成物を該薬物送達デバイスに直接送達することと、
該医薬組成物が該薬物送達デバイスから該被験体内の所望の位置に放出されることを可能にし、
それによって該被験体における該腫瘍のサイズを維持または低減すること
とを含む、システム。
前記所望の位置が、腫瘍部位、または前記被験体内の該腫瘍部位から離れた部位である、請求項３８に記載のシステム。
前記補充物が、経口投与、頬側投与、舌下投与、直腸投与、静脈内投与、動脈内投与、骨内投与、筋肉内投与、脳内投与、脳室内投与、髄腔内投与、皮下投与、腹腔内投与、眼内投与、鼻腔内投与、経真皮投与、硬膜外投与、頭蓋内投与、経皮投与、膣内投与、子宮内投与、硝子体内投与、経粘膜投与、または注射によって投与、エアロゾルベースの送達によって投与、または移植によって投与されることを特徴とする、請求項３９に記載のシステム。
前記抗がん薬物がドキソルビシンを含む、請求項３８に記載のシステム。
前記腫瘍が、固形腫瘍または血液学的腫瘍を含む、請求項３８に記載のシステム。