JP6648142B2 - グリコサミノグリカンおよびタンパク質を含む組成物 - Google Patents
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Description
− ECMの元の組成と全く関係がなく、生細胞を含まない、移植片および生体適合性人工器官の使用。
− ECMの元の組成との関係が限定された組成に基づいているが、疑似ECMにおいて生細胞の増殖を可能にする、移植片および生体適合性機械的足場の使用。
− 患者の健常で機能するECMを損傷部分の再構築のために摘出することに基づいた自己移植。
− 生細胞を含まない人工器官を置換するための重い手術外傷および困難さ。
− 機能化足場と隣接するECMの弱い組込みおよび取り込み。
− 自己移植片において適切な健常ECMを見出すことの限界。
調製物aにおけるその意図した使用のための必須構成要素は、コンドロイチン硫酸;ヒアルロン酸;ヘパラン硫酸;デルマタン硫酸;ケラタン硫酸;アグリカンなどのグリコサミノグリカン;それらの加水分解画分またはそれらのグリコサミンおよびポリグリコサミン構成要素である。上記の構成要素は、ポリヒドロキシウレタンのモノマーまたはプレポリマー単位の1つまたはそれ以上およびそれらの物質の混合物で化学修飾することができ、以降「GAGブレンド」と呼ばれる。
調製物bにおける所期の使用のための必須構成要素は、コラーゲン、エラスチン、ケラチン、フィブロネクチン、アクチン、ミオシン、ラミニンなどのタンパク質、それらの加水分解画分またはペプチドである。上記の構成要素は、ポリヒドロキシウレタンの1つまたはそれ以上の成分およびそれらの物質の混合物で化学修飾することができ、以降「タンパク質のブレンド」と呼ばれる。
調製物aとbのブレンドによって、本発明の構成要素、すなわちポリヒドロキシウレタンと組み合わせたまたはポリヒドロキシウレタンと共有結合している「GAGブレンド」、「タンパク質のブレンド」を含有する均質な組成物の創製が可能になる。
調製物a
機械的撹拌装置を備えた反応器において、トリグリセリン(ポリグリセリン−3;Solvay社)20部、炭酸ジエチル50部および微粉砕された炭酸ナトリウム0.5部を添加した。
ブタ起源の化学的に加水分解II型コラーゲン(Meitek Technology Qinqdao Co.Ltd社)1.5部を1,3−ジアミノ−2−プロパノール20部に添加した。調製物bを撹拌下に室温で維持して、粘性の均質液体を得た。
調製物a 20部を約50℃で予熱した。調製物b 6.5部を添加し、通常の高せん断混合装置でブレンドした。組成物の温度は急速に80℃に上昇した。組成物を約45℃に冷却し、PBS緩衝液中の5%ヒアルロン酸(Sigma−Aldrich社)溶液4.8部を添加し、上記と同じ装置で混合した。
調製物a
機械的撹拌装置を備えた反応器において、トリグリセリン(ポリグリセリン−3;Solvay社)20部、ソルビトール(Sigma−Aldrich社)12部、炭酸ジエチル100部および微粉砕された炭酸ナトリウム1部を添加した。
牛肉アキレス腱由来の不溶性I型コラーゲン(Sigma−Aldrich社)0.7部を、1,3−ジアミノ−2−プロパノール7部、3,6−ジオキサオクタメチレンジアミン(JEFFAMIN EDR 148、Huntsman社)4.9部、およびヘキサメチレンジアミン2.1部に溶解した。約40℃に予熱された混合物において、ブタ起源の化学的に加水分解II型コラーゲン(Meitek Technology Qinqdao Co.Ltd社)2.1部を添加して、調製物bを得た。
調製物a 20部を約50℃で予熱した。調製物b 15.8部を添加し、通常の高せん断混合装置でブレンドした。組成物の温度は急速に上昇して、80℃を超えた。
調製物a
機械的撹拌装置を備えた反応器において、トリグリセリン(ポリグリセリン−3;Solvay社)23.3部、ジグリセリン(TCI Europe N.V社)6.7部、炭酸ジエチル75部および微粉砕された炭酸ナトリウム1.5部を添加した。撹拌下におけるブレンドを、混合物が均質のようにみえるまで1時間にわたって90℃に加熱した。次いで、それを約1時間で130℃にゆっくりと加熱し、次いでその温度でさらに1〜2時間維持した。反応中において形成されたエチルアルコールを蒸留により除去した。3時間後、混合物を約15mbarの真空下に置いて、エチルアルコールおよび炭酸ジエチルの残留物を除去した。混合物を熱濾過して、触媒を除去し、コンドロイチン−4−硫酸ナトリウム塩(Sigma−Aldrich社)2部を添加した。
牛肉アキレス腱由来の不溶性I型コラーゲン(Sigma−Aldrich社)1部を1,3−ジアミノ−2−プロパノール10部に溶解した。約50℃に予熱された混合物において、ブタ起源の化学的に加水分解II型コラーゲン(Meitek Technology Qinqdao Co.Ltd社)1部を添加して、調製物bを得た。
調製物a 15部を約50℃で予熱した。調製物b 7.25部を添加し、通常の高せん断混合装置でブレンドした。組成物の温度は急速に上昇して、80℃を超えた。得られた組成物は、例えば細胞外マトリックスの代替物として有用であり、または永久的なもしくは一時的な期間にわたって、生体に移植された異物の表面を被覆するのに有用であった。組成物3は、図3に示す粘弾性レオロジー特性を示す。
調製物a
0.25M NaOHを含む水中において、5重量%のヒアルロン酸(Sigma−Aldrich社)を導入し、生成物を室温で12時間、脱アセチル化した。50%アセトン溶液中で上述のように製造されたジグリセリンジカーボネートを混合物に添加した。添加量をヒアルロン酸の遊離カルボン酸の量として算出した。20から75℃の間の温度で1〜12時間後、反応媒体を1M HCl水溶液で中和し、CO2が消耗された。組成物に、50%アセトン中のジグリセリンジカーボネートを、20から75℃までの間の温度における以前の量と同量添加した。混合物を10分〜10時間撹拌し、真空下で濃縮して、化学修飾されたグリコサミノグリカンを得た。
酢酸エチル中において、1,4−ビス(3−アミノプロピル)ピペラジン5重量%および環式ジグリセリンジカーボネート6重量%を添加した。反応媒体を50℃から沸点の間で2〜15時間加熱して、アミン官能基を末端基とする対応するポリヒドロキシウレタンを得た。酢酸エチルを減圧蒸留により除去し、ポリヒドロキシウレタンを、例えば限定されるものではないが、水などの許容される溶媒に再溶解した。ブタ起源の化学的に加水分解II型コラーゲン(Meitek Technology Qinqdao Co.Ltd社)1%をポリヒドロキシウレタンのプレポリマーに添加した。
調製物aおよびbを、環式カーボネート官能基が、確実にアミン官能基と等しくなるようにまたはアミン官能基を若干超えるようにする割合で混合した。得られた組成物は透明な固体生成物であった。
調製物b
ブタ起源の化学的に加水分解II型コラーゲン(Meitek Technology Qinqdao Co.Ltd社)10gを1,4−ビス(3−アミノプロピル)ピペラジン400mlに添加した。混合物を、室温で溶解するまで撹拌した。さらに、N−ヒドロキシスクシンイミド17.5gおよびカルボジイミド(EDC)26.75gを少量ずつ添加し、室温で12時間撹拌して、タンパク質をアミド化した。
実施例4の調製物aと、bを、環式カーボネート官能基が、確実にアミン官能基と等しくなるようにまたはアミン官能基を若干超えるようにする割合で混合した。得られた組成物は透明な粘弾性生成物であった。
調製物b
修飾されているタンパク質である実施例5の調製物b(「タンパク質のブレンド」)10部、アミン官能基を末端基とするポリヒドロキシウレタンプレポリマーおよびコラーゲンである実施例4の調製物b 5部、および実施例3の調製物b 35部を使用した。このプレブレンドは、アミン官能基を含む組成物であった。
修飾されているグリコサミノグリカンである実施例4の調製物a(「GAGブレンド」)20部に、45から65℃の間の温度で、実施例1に記述のように製造されたトリグリセリンのビス(環式カーボネート)15部を添加し、溶解した。これによって、環式カーボネート官能基を有する組成物が得られた。
それら2つのプレブレンドを混合すると、ポリヒドロキシウレタンと、修飾されているグリコサミノグリカンと、タンパク質と、修飾されているタンパク質とを含む組成物が得られ、弾性の白色半固体発泡体を生じた。
調製物a
実施例4の調製物a
牛肉アキレス腱由来の不溶性I型コラーゲン(Sigma−Aldrich社)0.7部を1,3−ジアミノ−2−プロパノール7部、3,6−ジオキサオクタメチレンジアミン(JEFFAMIN EDR 148、Huntsman社)4.9部、およびヘキサメチレンジアミン2.1部を溶解した。約40℃に予熱された混合物に、ブタ起源の化学的に加水分解II型コラーゲン(Meitek Technology Qinqdao Co.Ltd社)2.1部を添加して、調製物bを得た。
そうしたアミン官能基を含む調製物b 15部に、実施例4の調製物a 20部を添加し、混合して、ポリヒドロキシウレタンと、化学修飾されているグリコサミノグリカンと、タンパク質を有する37℃で透明なヒドロゲルを得た。
Claims (24)
- 第1、第2および第3の構成要素を含む組成物であって、
− 前記第1の構成要素は、化学修飾されているもしくはされていない、グリコサミノグリカン、加水分解グリコサミノグリカン、グリコサミン、または化学修飾されているもしくはされていない、異なるグリコサミノグリカン、加水分解グリコサミノグリカン、グリコサミンのブレンドであり、
− 前記第2の構成要素は、タンパク質、ペプチドまたは異なるタンパク質もしくはペプチドのブレンドであり、
− 前記第3の構成要素は、ビスまたはポリ環式カーボネート(CC)分子とジまたはポリアミン(PA)分子とを共有結合させてなるポリヒドロキシウレタン(PHU)である
前記組成物。 - 前記タンパク質は、加水分解、化学修飾、フィブリル化されているまたはされていない、コラーゲン、エラスチン、ケラチン、フィブロネクチン、アクチン、ミオシン、ラミニン、ペプチドまたはそれらのタンパク質もしくはペプチドのブレンドである、請求項1に記載の組成物。
- 前記組成物は、2つの調製物aおよびbの構成要素間の重合または共有結合形成によって得られ、
− 該調製物aは、少なくとも1%のグリコサミノグリカン、加水分解グリコサミノグリカン、グリコサミン、または環式ポリカーボネートでもしくは環式カーボネート官能基を末端基とするポリヒドロキシウレタンのプレポリマー(PRE−CC)で化学修飾されているグリコサミノグリカン、加水分解グリコサミノグリカン、グリコサミン、またはそれらの異なる構成要素のブレンドを、許容される溶媒を含みかつ調製物aが確実に環式カーボネート官能基を含むようにPHUのCCモノマーもしくはPRE−CCまたはPRE−CCとCCのブレンドを場合により含むブレンド中に有し、
− 該調製物bは、少なくとも1%の、加水分解、フィブリル化されているもしくはされていないコラーゲン、エラスチン、ケラチン、フィブロネクチン、アクチン、ミオシン、ラミニン、ペプチド、またはPAでもしくはアミン官能基を末端基とするポリヒドロキ
シウレタンのプレポリマー(PRE−PA)で化学修飾されている、加水分解、フィブリル化されているもしくはされていないコラーゲン、エラスチン、ケラチン、フィブロネクチン、アクチン、ミオシン、ラミニン、ペプチド、またはそれらの構成要素のブレンドを、許容される溶媒を含みかつ調製物bが確実にポリアミン由来のアミン官能基を含むようにPHUのPAモノマーもしくはPRE−PAまたはPRE−PAとPAのブレンドを場合により含むブレンド中に有する、
請求項1または2に記載の組成物。 - 前記組成物は、2つの調製物aおよびbの構成要素間の重合または共有結合形成によって得られ、
− 該調製物aは、少なくとも1%のグリコサミノグリカン、加水分解グリコサミノグリカン、グリコサミン、またはCCでもしくはPRE−CCで化学修飾されているグリコサミノグリカン、加水分解グリコサミノグリカン、グリコサミン、またはそれらの異なる構成要素のブレンド、およびCC官能基を末端基とする、加水分解、フィブリル化されているまたはされていない、化学修飾されているコラーゲン、エラスチン、ケラチン、フィブロネクチン、アクチン、ミオシン、ラミニン、ペプチド、またはそれらの構成要素のブレンドを、許容される溶媒を含みかつ調製物aが確実にCC官能基を含むようにPHUのCCモノマーもしくはPRE−CCまたはPRE−CCとCCのブレンドを場合により含むブレンド中に有し、
− 該調製物bは、PHUのPAモノマーもしくはPRE−PA、またはPRE−PAとPAのブレンドを、場合により、調製物bが確実にポリアミン由来のアミン官能基を含むように許容される溶媒中に含む、
請求項1または2に記載の組成物。 - 前記組成物は、2つの調製物aおよびbの構成要素間の重合または共有結合形成によって得られ、
− 該調製物aは、PHUのCCモノマーもしくはPHUのPRE−CC、またはPRE−CCとCCのブレンドを、場合により、調製物aが確実にCC官能基を含むように許容される溶媒中に含み、
− 該調製物bは、アミン官能基を末端基とする、化学修飾されている、グリコサミノグリカン、加水分解グリコサミノグリカン、グリコサミンまたはそれらの構成要素のブレンド、および少なくとも1%の加水分解、フィブリル化されているもしくはされていないコラーゲン、エラスチン、ケラチン、フィブロネクチン、アクチン、ミオシン、ラミニン、ペプチド、またはPAでもしくはPRE−PAで化学修飾されている、加水分解、フィブリル化されているもしくはされていないコラーゲン、エラスチン、ケラチン、フィブロネクチン、アクチン、ミオシン、ラミニン、ペプチド、またはそれらの構成要素のブレンドを、許容される溶媒を含みかつ調製物bが確実にPA由来のアミン官能基を含むようにPHUのPAモノマーもしくはPRE−PAまたはPRE−PAとPAのブレンドを場合により含むブレンド中に含む、
請求項1または2に記載の組成物。 - CCモノマーは、少なくとも3つの第一級または第二級の非芳香族ヒドロキシル官能基を含むポリヒドロキシル化分子から得られた5〜8個の原子を有する環の環式ポリカーボネートであり、PAモノマーは第一級または第二級のPAである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の組成物。
- PRE−CCは、CCモノマーを末端基とする、1〜200,000個、好ましくは1〜20,000個のCCおよびPAモノマーのPHUであり、PRE−PAは、PAモノマーを末端基とする、1〜200,000個、好ましくは1〜20,000個のCCおよびPAモノマーのPHUである、請求項5に記載の組成物。
- グリコサミノグリカン、加水分解グリコサミノグリカン、グリコサミノグリカンのグリコサミン、または異なるグリコサミノグリカン、加水分解グリコサミノグリカン、グリコサミノグリカンのグリコサミンのブレンドの化学修飾は、エステル化、または脱アセチル化とその後に続くエステル化およびCCまたはPRE−CCによるカルバメート化、または脱アセチル化とその後に続くCCまたはPRE−CCによるカルバメート化である、請求項1、3または4のいずれか1項に記載の組成物。
- 第1の構成要素は、モノマーPAもしくはPRE−PAまたは両方の組合せを用いたアミド化により化学修飾されている、請求項1または5に記載の組成物。
- 第1の構成要素は化学修飾され、モノマーPAまたはPRE−PAでカルバメート化されている、請求項1、3、4または8のいずれか1項に記載の組成物。
- さらにCCおよびPAで逐次カルバメート化して、グリコサミノグリカン、加水分解グリコサミノグリカン、グリコサミノグリカンのグリコサミン、または異なるグリコサミノグリカン、加水分解グリコサミノグリカン、グリコサミノグリカンのグリコサミンのブレンド上に化学的にグラフトしたCCまたはPAを末端基とするPHUを得る、請求項1、3〜5または8〜10のいずれか1項に記載の組成物。
- CCモノマーは、エリスリトール、キシリトール、アラビトール、リビトール、ソルビトール、ズルシトール、マンニトール、マルチトール、イソマルチトール、ラクチトール、またはポリエーテルポリオールの環式ポリカーボネートおよびそれらの混合物である、請求項1、3〜8または10もしくは11のいずれか1項に記載の組成物。
- CCモノマーは、(1,2−ジヒドロキシエチル)、または(2,3−ジヒドロキシプロピル)エーテル、エステル、ケトン、アミド、ホスフェート、スルフェート、スルフィド、ジスルフィド、アルカン、シクロアルカン、アルケン、シクロアルケン、アリール、または1つもしくはそれ以上の酸素原子を含むヘテロ環、または1つもしくはそれ以上の窒素もしくは硫黄原子を含む芳香族ヘテロ環の環式ポリカーボネートである、請求項1、3〜8または10もしくは11のいずれか1項に記載の組成物。
- 環式ポリカーボネートモノマー(CC)は請求項12または13に記載の環式ポリカーボネートの混合物である、請求項1、3〜8または10もしくは11のいずれか1項に記載の組成物。
- 第1の構成要素は、以下の物質のリスト:
− コンドロイチン硫酸;
− ヒアルロン酸;
− ヘパラン硫酸;
− デルマタン硫酸;
− ケラタン硫酸;
− アグリカン
から選択された、化学修飾されているもしくはされていない、グリコサミノグリカン、加水分解グリコサミノグリカン、グリコサミノグリカンのグリコサミン、または化学修飾されているもしくはされていない、異なるグリコサミノグリカン、加水分解グリコサミノグリカン、グリコサミノグリカンのグリコサミンのブレンドである、請求項1〜14のいずれか1項に記載の組成物。 - 加水分解、フィブリル化されているまたはされていないコラーゲン、エラスチン、ケラ
チン、フィブロネクチン、アクチン、ミオシン、ラミニン、ペプチドまたはそれらのタンパク質もしくはペプチドのブレンドの化学修飾は、PAもしくはPRE−PAまたはPAとPRE−PAのブレンドを用いたアミド化またはPAおよびPRE−PAを用いた逐次アミド化である、請求項2または3〜5のいずれか1項に記載の組成物。 - 加水分解、フィブリル化されているまたはされていない、化学修飾されているコラーゲン、エラスチン、ケラチン、フィブロネクチン、アクチン、ミオシン、ラミニン、ペプチドまたはそれらのタンパク質もしくはペプチドのブレンドは、CCモノマーまたはプレポリマーPRE−CCでカルバメート化されている、請求項2または3〜5または16のいずれか1項に記載の組成物。
- さらにPAおよびCCで逐次カルバメート化して、加水分解、フィブリル化されているまたはされていないコラーゲン、エラスチン、ケラチン、フィブロネクチン、アクチン、ミオシン、ラミニン、ペプチドまたはそれらのタンパク質もしくはペプチドのブレンド上に化学的にグラフト化したPAまたはCCを末端基とするPHUを得る、請求項2または3〜5、16または17のいずれか1項に記載の組成物。
- 第一級および第二級のPAモノマーは、ヒドロキシル官能基で置換されているまたはされていない、エーテル、エステル、ケトン、アミド、ホスフェート、スルフェート、スルフィド、ジスルフィド、アルカン、シクロアルカン、アルケン、シクロアルケン、アリールの第一級もしくは第二級ポリアミン;またはヒドロキシル官能基で置換されているもしくはされていない、1つもしくはそれ以上の酸素、窒素もしくは硫黄原子を含むヘテロ環の第一級もしくは第二級ポリアミンおよび第一級もしくは第二級ポリアルキルアミン;またはエチレングリコールおよびプロピレングリコールの単一もしくは混成ポリエーテルアミン;またはそれらの化合物の混合物である、請求項1〜11または16〜18のいずれか1項に記載の組成物。
- CCモノマー、PRE−CCおよび化学修飾されている第1および第2の構成要素に由来する重合していないまたは共有結合しているカーボネート環式官能基の数とPAモノマー、PRE−PAおよび化学修飾されている第1および第2の構成要素に由来する重合していないまたは共有結合している第一級および第二級アミン官能基の数の比は50から0.02の間である、請求項1および3〜5のいずれか1項に記載の組成物。
- Li、Na、K、Mg、Zn、BおよびAlのイオン型もしくは共有結合型または赤外線フォトニック供給源から選択された触媒または触媒のブレンドを使用して、環式カーボネートと第一級または第二級アミン官能基の間の重合または共有結合形成を制御する、請求項1〜20のいずれか1項に記載の組成物。
- 結合、上皮、神経、筋、骨、軟骨、または皮膚、動物またはヒト細胞外マトリックスの置換または再構築のための請求項1または3から14または16〜21のいずれか1項に記載の組成物であって、CCモノマー、PRE−CCおよび化学修飾されている第1および第2の構成要素に由来する重合していないまたは共有結合しているカーボネート環式官能基の数とPAモノマー、PRE−PAおよび化学修飾されている第1および第2の構成要素に由来する重合していないまたは共有結合している第一級および第二級アミン官能基の数の比は2から0.5の間である、前記組成物。
- 永久的なまたは一時的な期間にわたって、生体に移植された異物の表面を被覆するための請求項1〜21のいずれか1項に記載の組成物。
- 生細胞、生物学的および薬理学的な材料および物質の担体、改質剤または保護剤として
の請求項1〜21のいずれか1項に記載の組成物。
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