JP7440099B2 - 標的作用物質の制御放出のための組成物及び方法 - Google Patents
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Description
高分子（例えば、タンパク質、ポリペプチド、又はアプタマー）に基づく治療薬は、本質的に不安定であり、分解、変性、及び凝集の影響を受けやすく、これら全ては機能喪失につながる。反復投与は、そのような制約に取り組むための現在の方略である。比較的長期間（例えば、６ヶ月～１２ヶ月）にわたる持続放出は、多回投与方略よりも優れた選択肢の１つである。
持続放出を達成するための１つのアプローチは、高分子自体（例えば、タンパク質、ポリペプチド、又はアプタマー）を修飾（modify）して、その循環時間を延長し、及び／又はその安定性を高めることである。しかしながら、そのようなアプローチは分子特異的であり、しばしば莫大な財政投資及び時間投資を必要とする。
また、高分子（例えば、タンパク質、ポリペプチド、又はアプタマー）の送達のためにヒドロゲルを使用することも試みられてきた。しかしながら、現在利用可能なヒドロゲルシステムは、満たされていない要求にあまり十分に応えることはできていない。化学的架橋されたヒドロゲルは通常、負荷された高分子を数日で放出する。物理的に絡み合ったシステムでは、最長のｉｎ ｖｉｔｒｏ放出期間は約２ヶ月以内であった。
したがって、タンパク質、ポリペプチド、及びアプタマー等の高分子の持続放出を達成するために、汎用性があり、効果的であり、及び／又はカスタマイズ可能なアプローチが強く必要とされている。
本開示は、高分子（タンパク質及びポリペプチド等）の制御放出のための組成物及び方法を提供する。本開示のシステム及び方法を用いて、高分子の放出速度を予測及び制御することができる。高分子は、ポリマーによって形成された構造物（例えば、ヒドロゲル）内に保持され得て、その構造物は、長期間の間に（例えば、数日、数週間、又は更に数ヶ月にわたって）分解（例えば、加水分解的切断によって）され得る。分解は生理学的条件下で起こり得る。ポリマーだけでなくその分解生成物も生体適合性であり得る。ポリマー構造物（例えば、ヒドロゲル）は、ｉｎ ｓｉｔｕで形成され得る。例えば、ポリマー構造物（例えば、ヒドロゲル）を形成することができる組成物（例えば、液体配合物）を組織中に導入（注入）することができ、その後に、導入されたら組織内にｉｎ ｓｉｔｕでポリマー構造物（例えば、ヒドロゲル）が形成され得る。
一態様では、本開示は、１種以上のヒドロゲル形成ポリマーを含む組成物であって、前記ヒドロゲルは標的作用物質（target agent）の持続放出を可能にし、前記１種以上のヒドロゲル形成ポリマーのうち少なくとも１種は分解性骨格を含み、ここで、前記分解性骨格は、分解性リンカーによって連結された前駆体ポリマーを含む、組成物を提供する。
幾つかの実施の形態では、分解性リンカーは、加水分解性であり、酵素的に分解性であり、又はそうでなければ切断可能である。
幾つかの実施の形態では、前記ヒドロゲル形成ポリマーは、親水性及び／又は水溶性である。
幾つかの実施の形態では、前記分解性リンカーは、加水分解性官能基を含む。
幾つかの実施の形態では、前記加水分解性官能基は、エステル基、無水物基、及びアミド基から選択される。
幾つかの実施の形態では、前記エステル基は、オキシエステル基及びチオールエステル基から選択される。
幾つかの実施の形態では、前記ヒドロゲル形成ポリマーは、多糖、ポリエチレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
幾つかの実施の形態では、前記ヒドロゲル形成ポリマーは、ヒアルロン酸、キトサン、コンドロイチン硫酸、アルギン酸塩、カルボキシメチルセルロース、デキストラン、ポリエチレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
幾つかの実施の形態では、前記ヒドロゲル形成ポリマーは、デキストラン、ヒアルロン酸、ポリエチレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
幾つかの実施の形態では、前記ヒドロゲル形成ポリマーは、アクリレート、メタクリレート、マレイミド、ビニルスルホン、チオール、アミン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される１個以上の修飾により修飾された誘導体を含む。
幾つかの実施の形態では、前記ヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、約２０％未満の平均修飾度（ＤＭ）を有する。
幾つかの実施の形態では、組成物は、第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体及び第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体を少なくとも含み、前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、第１の修飾を含み、前記第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、第２の修飾を含み、前記第１の修飾は、前記第２の修飾とは異なり、前記第１のポリマー誘導体は、前記第２のポリマー誘導体と反応して、前記ヒドロゲルを形成することができる。
幾つかの実施の形態では、前記組成物中の前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体と前記第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体の質量比は、約３：１～約１：３である。
幾つかの実施の形態では、前記組成物中の前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体と前記第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体のモル比は、約１０：１～約１：１０である。
幾つかの実施の形態では、前記組成物中の前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体と前記第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体の体積比は、約３：１～約１：３である。
幾つかの実施の形態では、前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、第１のＤＭを有し、前記第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、第２のＤＭを有し、前記第１のＤＭと前記第２のＤＭの比は、約３：１～約１：３である。
幾つかの実施の形態では、前記第１の修飾及び前記第２の修飾は、それぞれ独立して、アクリレート、メタクリレート、マレイミド、ビニルスルホン、チオール、アミン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
幾つかの実施の形態では、前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたデキストラン誘導体、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたヒアルロン酸誘導体、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたポリエチレングリコール誘導体、又はそれらの組み合わせであり、前記第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、１個以上のチオール基で修飾されたデキストラン誘導体、１個以上のチオール基で修飾されたヒアルロン酸誘導体、１個以上のチオール基で修飾されたポリエチレングリコール誘導体、又はそれらの組み合わせである。
幾つかの実施の形態では、前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体及び／又は前記第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、前記分解性骨格を含む。
幾つかの実施の形態では、前記ヒドロゲル形成ポリマーは、約１０ｋＤａ～約５００ｋＤａの重量平均分子量を有する。
幾つかの実施の形態では、前記組成物は、粉末である。
幾つかの実施の形態では、前記組成物は、液体組成物であり、前記液体組成物中の前記１種以上のヒドロゲル形成ポリマーの濃度は、約１０％（重量／体積）～約４０％（重量／体積）である。
幾つかの実施の形態では、前記分解性骨格を含む前記ヒドロゲル形成ポリマーは、４以下の多分散性を有する。
幾つかの実施の形態では、前記分解性骨格を含む前記ヒドロゲル形成ポリマーは、前記分解性リンカーを用いて前記前駆体ポリマーを架橋させることによって形成され、ここで、前記分解性リンカーは、前記前駆体ポリマー間での分解性連結部の形成を可能にする。
幾つかの実施の形態では、前記前駆体ポリマーは、親水性及び／又は水溶性である。
幾つかの実施の形態では、前記前駆体ポリマーは、非加水分解性であり、酵素的に非分解性であり、又はそうでなければ切断不可能である。
幾つかの実施の形態では、前記前駆体ポリマーは、多糖、ポリエチレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
幾つかの実施の形態では、前記前駆体ポリマーは、デキストラン、ヒアルロン酸、ポリエチレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
幾つかの実施の形態では、前記前駆体ポリマーは、１個以上の修飾を含む誘導体であり、前記前駆体ポリマーの修飾度は、約２０％未満である。
幾つかの実施の形態では、前記分解性骨格を含む前記ヒドロゲル形成ポリマーの形成のために、前記分解性リンカーと前記前駆体ポリマー上の前記修飾のモル比は、約１：１～約１：１０である。
幾つかの実施の形態では、前記分解性骨格を含む前記ヒドロゲル形成ポリマーの形成のために、前記分解性リンカーの量は、前記前駆体ポリマー当たり約１個～５個の前記修飾を架橋させるのに相当する。
幾つかの実施の形態では、前記前駆体ポリマーの前記修飾は、アクリレート、メタクリレート、マレイミド、ビニルスルホン、チオール、アミン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
幾つかの実施の形態では、前記分解性リンカーは、２個以上の修飾を含み、前記分解性リンカーの修飾度は、約３０％未満である。
幾つかの実施の形態では、前記分解性リンカーの前記修飾は、アクリレート、メタクリレート、マレイミド、ビニルスルホン、チオール、アミン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される。
幾つかの実施の形態では、前記前駆体ポリマーは、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたデキストラン誘導体、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたヒアルロン酸誘導体、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたポリエチレングリコール誘導体、又はそれらの組み合わせであり、前記分解性リンカーは、２個以上のチオール基修飾を含む。
幾つかの実施の形態では、前記前駆体ポリマーは、１個以上のチオール基で修飾されたデキストラン誘導体、１個以上のチオール基で修飾されたヒアルロン酸誘導体、１個以上のチオール基で修飾されたポリエチレングリコール誘導体、又はそれらの組み合わせであり、前記分解性リンカーは、２個以上のビニルスルホン基修飾を含む。
幾つかの実施の形態では、前記分解性リンカーは、ジビニルメタクリレート、ジビニルアクリレート、及びそれらの誘導体から選択される。
幾つかの実施の形態では、前記分解性リンカーは、以下の群：
から選択される。
幾つかの実施の形態では、前記前駆体ポリマーは、２ｋＤａ～２０ｋＤａの重量平均分子量を有する。
別の態様では、本開示は、標的作用物質の持続放出のためのヒドロゲルであって、前記ヒドロゲルは、組成物を用いて形成される、ヒドロゲルを提供する。
幾つかの実施の形態では、前記ヒドロゲルは、前記標的作用物質を更に含む。
幾つかの実施の形態では、前記標的作用物質は、高分子を含む。
幾つかの実施の形態では、前記標的作用物質は、タンパク質又はポリペプチドを含む。
幾つかの実施の形態では、前記標的作用物質の約３０％未満は、最初の２４時間以内に前記ヒドロゲルから累積的に（cumulatively）放出され、前記標的作用物質の残りの部分は、約３ヶ月～約３６ヶ月で前記ヒドロゲルから累積的に放出される。
別の態様では、本開示は、ヒドロゲルを製造する方法であって、
ａ）組成物を準備することと、
ｂ）前記組成物をバッファーと混合して、ポリマー溶液を形成することと、
ｃ）前記ポリマー溶液を、前記ヒドロゲルの形成を可能にする条件に曝露することと、
を含む、方法を提供する。
ａ）組成物を準備することと、
ｂ）前記組成物をバッファーと混合して、ポリマー溶液を形成することと、
ｃ）前記ポリマー溶液を、前記ヒドロゲルの形成を可能にする条件に曝露することと、
を含む、方法を提供する。
幾つかの実施の形態では、前記曝露は、それを必要とする対象（subject）に前記ポリマー溶液を注入することを含む。
幾つかの実施の形態では、前記曝露は、前記組成物を約３０℃～約４５℃でインキュベートすることを含む。
幾つかの実施の形態では、前記ポリマー溶液は、前記標的作用物質を更に含む。
別の態様では、本開示は、組成物を製造する方法であって、
ａ）前記分解性リンカーを用いて前記前駆体ポリマーを架橋させて、前記分解性骨格を含む前記ヒドロゲル形成ポリマーを得ることと、
ｂ）前記分解性骨格を含む前記ヒドロゲル形成ポリマーを、前記ヒドロゲルの形成を可能にする条件下で前記分解性骨格を含む前記ヒドロゲル形成ポリマーと反応し得る追加のポリマーと混合することと、
を含む、方法を提供する。
ａ）前記分解性リンカーを用いて前記前駆体ポリマーを架橋させて、前記分解性骨格を含む前記ヒドロゲル形成ポリマーを得ることと、
ｂ）前記分解性骨格を含む前記ヒドロゲル形成ポリマーを、前記ヒドロゲルの形成を可能にする条件下で前記分解性骨格を含む前記ヒドロゲル形成ポリマーと反応し得る追加のポリマーと混合することと、
を含む、方法を提供する。
別の態様では、本開示は、標的作用物質を持続放出する方法であって、前記標的作用物質を組成物と混合して混合物を得ることと、前記混合物を、前記標的作用物質を持続放出し得るヒドロゲルの形成を可能にする条件に曝露することとを含む、方法を提供する。
別の態様では、本開示は、標的作用物質を持続放出する方法であって、ヒドロゲル内に前記標的作用物質を閉じ込めることを含む、方法を提供する。
別の態様では、本開示は、ａ）組成物と、ｂ）前記ａ）の組成物を用いて形成されたヒドロゲルによって持続放出される標的作用物質とを含むキットを提供する。
別の態様では、本開示は、ヒドロゲルを作製するための組成物の使用を提供する。
別の態様では、本開示は、標的作用物質の持続放出のための組成物又はヒドロゲルの使用を提供する。
本開示の付加的な態様及び利点は、本開示の例示的な実施形態のみを示し、説明する以下の発明を実施するための形態から当業者に容易に明らかとなる。認識されるように、本開示では他の種々の実施形態が可能であり、その幾つかの細部を全て本開示から逸脱することのない様々な明白な点で変更することが可能である。したがって、図面及び本明細書は限定的なものではなく、本質的に例示的なものであるとみなされる。
参照による援用
本明細書に記載の全ての刊行物、特許及び特許出願は、それぞれ個々の刊行物、特許又は特許出願が具体的に及び個々に引用することにより本明細書の一部をなすことが示された場合と同じ程度において引用することにより本明細書の一部をなす。
本明細書に記載の全ての刊行物、特許及び特許出願は、それぞれ個々の刊行物、特許又は特許出願が具体的に及び個々に引用することにより本明細書の一部をなすことが示された場合と同じ程度において引用することにより本明細書の一部をなす。
本発明の新規の特徴は添付の特許請求の範囲に詳細に記載される。本発明の特徴及び利点は、本発明の原理が利用される例示的な実施形態を記載する以下の発明を実施するための形態及び添付の図面（さらに、本明細書での「図」（"figure" and "FIG."））を参照することによってより良好に理解される。
本明細書では本発明の様々な実施形態を示して説明したが、かかる実施形態は例としてのみ提供されていることは当業者には明らかであろう。当業者は、本発明から逸脱することなく、多数の変形、変更、及び置換を想到するであろう。本明細書に記載される本発明の実施形態の様々な代替物を使用することができることを理解されたい。
定義
本明細書で使用される「ポリマー」という用語は、一般に、重合によって形成され、反復構造単位から本質的になる化学化合物又は化合物の混合物を指す。
本明細書で使用される「ポリマー」という用語は、一般に、重合によって形成され、反復構造単位から本質的になる化学化合物又は化合物の混合物を指す。
本明細書で使用される「ヒドロゲル」という用語は、一般に、水溶液（例えば、水）に懸濁された１つ以上のポリマーを含むゲル又はゲル状構造を指す。全てのヒドロゲルは、水素結合及び相互の絡み合いの結果として、マクロマー間に或る程度の物理的引力を有する。通常、組織工学用途を対象とするヒドロゲルは、追加の静電相互作用又は化学的架橋によって強化され得る。
本明細書で使用される「持続放出」という用語は、一般に、長期間（例えば、数日、数週間、又は数ヶ月）にわたって比較的ゆっくりと標的作用物質を放出する過程を指す。
本明細書で使用される「分解性骨格」という用語は、一般に、生理学的条件下（例えば、約３７℃及びｐＨが約６．５～８）で分解され得るポリマー構造物（例えば、ポリマー鎖）を指す。幾つかの場合には、骨格は部分的分解性であり、分解性リンカーを通じて共に連結された非分解性ポリマー（例えば、前駆体ポリマー）によって形成される。分解は、化学的分解（例えば、加水分解的切断）又は生物学的分解（例えば、酵素的切断）であり得る。本開示では、分解性骨格はまた、骨格溶解性とも称され得る。
本明細書で使用される「加水分解性骨格」という用語は、一般に、少なくとも部分的に加水分解され得るポリマー構造物（例えば、ポリマー鎖）を指す。例えば、加水分解性基及び／又はエステルを含む架橋剤を使用して線状又は分岐状の非加水分解性前駆体ポリマーを架橋させることによって、加水分解性骨格を形成することができる。線状又は分岐状の前駆体ポリマーは、１個以上の修飾により修飾されていてもよい。例えば、加水分解性官能基は、エステル基、無水物基、及びアミド基から選択され得る。例えば、加水分解性骨格は、ポリ乳酸（ＰＬＡ）又はポリ（乳酸－ｃｏ－グリコール酸）（ＰＬＧＡ）等のモノマーの重合から成長したポリマーとは相違し得る。
本明細書で使用される「ヒドロゲル形成ポリマー」という用語は、一般に、ヒドロゲルを形成することができる天然に存在するポリマー又は合成ポリマーを指す。ヒドロゲル形成ポリマーは、それらの合成起源、組成、静電的性質、及びゲル形成メカニズムに従って分類することができる。幾つかの場合には、非分解性ヒドロゲル形成ポリマーは、精細に制御された分解性を与えるために、それらの構造に組み込まれた分解性領域を有し得る。
本明細書で使用される「加水分解性」という用語は、一般に、加水分解され得る特性、例えば、触媒（例えば酵素）を用いずに生理学的温度（３０℃～４０℃）及びｐＨ（６．５～７．５）で加水分解され得る特性、を指す。通常、加水分解は、水分子が物質に付加される化学的過程である。このような反応では、分子の片割れが水素イオンを獲得して、化合物内の化学結合が破壊され得る。
本明細書で使用される「親水性」という用語は、一般に、水に対して親和性を有し、水を吸収し得る又は水により濡らされ得ることを指す。親水性の分子又は分子の一部は、水及び他の極性物質との相互作用が、油又は他の疎水性溶剤との相互作用よりも熱力学的に有利なものである。
本明細書で使用される「エステル基」という用語は、一般に、少なくとも１つの－ＯＨ（ヒドロキシル）基が－Ｏ－アルキル（アルコキシ）基で置き換えられている酸（有機又は無機）から誘導される化学基を指す。例えば、エステル基は、オキシエステル基及びチオールエステル基から選択され得る。
本明細書で使用される「平均修飾度（ＤＭ）」という用語は、一般に、ポリマー中の１００個の繰返単位当たりのペンダント基の数を指す。ＤＭは、ヒドロゲル形成ポリマー誘導体の修飾度を表し得る。
本明細書で使用される「多分散性」という用語は、一般に、ポリマーの鎖長が広範囲の分子量に及ぶ場合の分散性又は不均一性に関するポリマーの特性を指す。多分散性指数（ＤＸ）は、重合度に従って計算され得る。ＤＸ＝Ｍｗ／Ｍｎ、ここでＭｗは重量平均重合度であり、Ｍｎは数平均分子量である。例えば、分解性骨格を含むヒドロゲル形成ポリマーは、４以下の多分散性を有する。
本明細書で使用される「架橋」という用語は、一般に、或るポリマー鎖を別のポリマー鎖に連結する結合を指す。架橋は、共有結合又はイオン結合であり得る。「ポリマー鎖」は、合成ポリマー又は天然ポリマー（タンパク質等）を指す場合がある。高分子化学では、合成ポリマーが「架橋される」といわれる場合、通常はポリマーのバルク全体が架橋法に曝されたことを意味する。生じる機械的特性の変更は、架橋密度に強く依存する。架橋は熱、圧力、ｐＨの変化又は放射線によって開始する化学反応によって形成することができる。
本明細書で使用される「前駆体ポリマー」という用語は、一般に、別のポリマー構造物を形成するために又は更に修飾するために使用されるポリマーを指す。この材料を反応性基により更に重合させて、より高分子量の構造物を形成することができる。
本明細書で使用される「組成物」という用語は、一般に、様々な元素又は成分の生成物（液体状態又は固体状態）を指す。
「約」という用語は、数値との関連で使用される場合、一般に、指定の値を１％～１５％未満（例えば、１％未満、２％未満、３％未満、４％未満、５％未満、６％未満、７％未満、８％未満、９％未満、１０％未満、１１％未満、１２％未満、１３％未満、１４％未満又は１５％未満）上回る又は下回る値を指す。
値の範囲（例えば、数値範囲）が提示される場合、文脈上明らかに別段の指示がない限り、下限の単位の１０分の１までの、その範囲の上限と下限との間にある各々の値、及びその提示の範囲内の任意の他の提示される又は間にある値が本発明に包含されることが理解される。提示の範囲内の限界が具体的に除外される場合、これらのより小さな範囲の上限及び下限を、独立してこのより小さな範囲内に含めることができ、同様に本発明に包含される。提示の範囲が一方又は両方の限界を含む場合、これらの含まれる限界の一方又は両方を除外する範囲も本発明に含まれる。
他に規定のない限り、本明細書で使用される全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと同様又は同等の任意の方法及び材料を本発明の実施又は試験に使用することができるが、好適な方法及び材料を次に説明する。本明細書で言及される全ての刊行物は、それによって引用される刊行物と関連して上記方法及び／又は材料を開示及び説明するため引用することにより本明細書の一部をなす。
本明細書で使用される場合、文脈上他に明らかに指示されない限り、数量を特定していない単数形（the singular forms "a," "and" and "the"）は、複数の指示対象を含む。このため、例えば、「粒子（a particle）」への言及は、複数のかかる粒子を含み、「配列（the sequence）」への言及は、１つ以上の該配列及び当業者に既知のその均等物等への言及を含む。
本開示を読むことで当業者に理解されるように、本明細書に記載及び説明される個々の実施形態は各々、本発明の範囲又は趣旨を逸脱しない限り、他の幾つかの実施形態のいずれかの特徴部から容易に分離するか又はそれと組み合わせることができる個別の構成要素及び特徴部を有する。任意の記載の方法を記載の事象の順序又は論理的に可能な任意の他の順序で行うことができる。これは、全てのかかる組み合わせを支持することを意図したものである。
本開示は、１種以上のヒドロゲル形成ポリマーを含む組成物、並びに該組成物を作製及び使用する方法を提供する。そして、本開示は、ヒドロゲル並びにヒドロゲルを作製及び使用する方法を提供する。
一態様では、本開示は、１種以上（例えば、１種、２種、３種、４種、５種、６種、７種、８種、９種、１０種又はそれ以上）のヒドロゲル形成ポリマーを含み得る組成物であって、上記ヒドロゲルは標的作用物質の持続放出を可能にし、上記１種以上（例えば、１種、２種、３種、４種、５種、６種、７種、８種、９種、１０種又はそれ以上）のヒドロゲル形成ポリマーのうち少なくとも１種は分解性骨格を含み、ここで、上記分解性骨格は、分解性リンカーによって連結された前駆体ポリマーを含む、組成物を提供する。
本開示では、分解性リンカーは、加水分解性であり、酵素的に分解性であり、又はそうでなければ切断可能であり得る。
本開示では、ヒドロゲル形成ポリマーは、親水性及び／又は水溶性であり得る。
本開示では、分解性リンカーは、加水分解性官能基を含むことができる。例えば、加水分解性官能基は、エステル基、無水物基、及びアミド基から選択することができる。
本開示では、エステル基は、オキシエステル基及びチオールエステル基から選択され得る。例えば、オキシエステル基は－ＣＯＯＲの官能基を有し得て、チオールエステル基は、カルボン酸とチオールとの間のエステル化の生成物であり得るＲ－Ｓ－ＣＯ－Ｒ’の官能基を有し得る。
幾つかの場合には、ヒドロゲル形成ポリマーは、多糖、ポリエチレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択することができる。
幾つかの場合には、多糖はホモグリカン類、すなわち、単一種の糖からなる主鎖を有する多糖類、例えばコロミン酸であり得る、又はヘテログリカン類、すなわち主鎖中に２種以上の糖残基を交互の順序で若しくはより規則性の低い順序で有する多糖類、例えばジェラン類、スクシノグリカン類、アラビノガラクタン類、トラガカント又はアストラガルス（Astragalus）由来のトラガカントガム若しくはトラガント、ステルクリア・ウレンス（Sterculia urens）由来のカラヤガム、アノゲイサス・ラティフォリア（Anogeissus latifolia）由来のガティガム及びそれらの誘導体であり得る。
幾つかの場合には、ポリエチレングリコールの構造は、一般に、Ｈ－（Ｏ－ＣＨ２－ＣＨ２）ｎ－ＯＨとして表現され得る。ポリエチレングリコールは、３００ｇ／ｍｏｌ～１０００００００ｇ／ｍｏｌの広範囲の分子量で存在し得る。
本開示では、ヒドロゲル形成ポリマーは、ヒアルロン酸、キトサン、コンドロイチン硫酸、アルギン酸塩、カルボキシメチルセルロース、デキストラン、ポリエチレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択することができる。
幾つかの場合には、ヒドロゲル形成ポリマーは、デキストラン、ヒアルロン酸、ポリエチレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択することができる。
本開示では、ヒドロゲル形成ポリマーは、アクリレート、メタクリレート、マレイミド、ビニルスルホン、チオール、アミン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される１個以上の修飾により修飾された誘導体を含む。
本開示では、ヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、約２０％未満（例えば、約２０％未満、約１９％未満、約１８％未満、約１７％未満、約１６％未満、約１５％未満、約１４％未満、約１３％未満、約１２％未満、約１１％未満、約１０％未満、約８％未満、約６％未満、約４％未満、約２％未満、約０．５％未満又はそれ以下）の平均修飾度（ＤＭ）を有し得る。
本開示では、組成物は、第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体及び第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体を少なくとも含み得て、第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、第１の修飾を含み、第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、第２の修飾を含み得て、第１の修飾は、第２の修飾とは異なっていてもよく、第１のポリマー誘導体は、第２のポリマー誘導体と反応して、ヒドロゲルを形成することができる。
本開示では、組成物中の第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体と第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体の質量比は、約３：１～約１：３（例えば、約３：１～約１：３、約３：１．５～約１：３、約３：２～約１：３、約３：２．５～約１：３、約３：１～約１：２．５、約３：１～約１：２、約３：１～約１：１．５、約２．５：１～約１：３、約２：１～約１：３、約１．５：１～約１：３等）であり得る。
本開示では、組成物中の第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体と第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体のモル比は、約１０：１～約１：１０（例えば、約１０：１～約１：１０、約８：１～約１：１０、約６：１～約１：１０、約５：１～約１：１０、約４：１～約１：１０、約３：１～約１：１０、約２：１～約１：１０、約１．７５：１～約１：１０、約１．５：１～約１：１０、約１．２５：１～約１：１０、約１：１～約１：１０、約１：１．２５～約１：１０、約１：１．５～約１：１０、約１：１．７５～約１：１０、約１：２～約１：１０、約１：３～約１：１０、約１：４～約１：１０、約１：５～約１：１０、約６：１～約１：６、約５：１～約１：５、約４：１～約１：４、約３：１～約１：３、約２：１～約１：２、約１．７５：１～約１：１．７５、約１．５：１～約１：１．５、約１．２５：１～約１：１．２５、又は約１．１：１～約１：１．１等）であり得る。
本開示では、組成物中の第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体と第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体の体積比は、約３：１～約１：３（例えば、約３：１～約１：３、約３：１．５～約１：３、約３：２～約１：３、約３：２．５～約１：３、約３：１～約１：２．５、約３：１～約１：２、約３：１～約１：１．５、約２．５：１～約１：３、約２：１～約１：３、約１．５：１～約１：３等）であり得る。
本開示では、第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は第１のＤＭを有し得て、第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は第２のＤＭを有し得て、第１のＤＭと第２のＤＭの比は、約３：１～約１：３（例えば、約３：１～約１：３、約３：１．５～約１：３、約３：２～約１：３、約３：２．５～約１：３、約３：１～約１：２．５、約３：１～約１：２、約３：１～約１：１．５、約２．５：１～約１：３、約２：１～約１：３、約１．５：１～約１：３等）であり得る。
幾つかの場合には、第１の修飾及び第２の修飾は、それぞれ独立して、アクリレート、メタクリレート、マレイミド、ビニルスルホン、チオール、アミン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択することができる。
本開示では、第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたデキストラン誘導体、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたヒアルロン酸誘導体、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたポリエチレングリコール誘導体、又はそれらの組み合わせであり得て、第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、１個以上のチオール基で修飾されたデキストラン誘導体、１個以上のチオール基で修飾されたヒアルロン酸誘導体、１個以上のチオール基で修飾されたポリエチレングリコール誘導体、又はそれらの組み合わせであり得る。
幾つかの場合には、第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体及び／又は第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、分解性骨格を含み得る。
本開示では、ヒドロゲル形成ポリマーは、約１０ｋＤａ～約５００ｋＤａ（例えば、約１０ｋＤａ～約５００ｋＤａ、約５０ｋＤａ～約５００ｋＤａ、約１００ｋＤａ～約５００ｋＤａ、約１５０ｋＤａ～約５００ｋＤａ、約２００ｋＤａ～約５００ｋＤａ、約２５０ｋＤａ～約５００ｋＤａ、約３００ｋＤａ～約５００ｋＤａ、約３５０ｋＤａ～約５００ｋＤａ、約４００ｋＤａ～約５００ｋＤａ、約４５０ｋＤａ～約５００ｋＤａ）の重量平均分子量を有し得る。
幾つかの場合には、組成物は粉末であり得る。
幾つかの場合には、組成物は液体組成物であり得て、液体組成物中の１種以上のヒドロゲル形成ポリマーの濃度は、約１０％（重量／体積）～約４０％（重量／体積）（例えば、約１０％（重量／体積）～約４０％（重量／体積）、約１５％（重量／体積）～約４０％（重量／体積）、約２０％（重量／体積）～約４０％（重量／体積）、約２５％（重量／体積）～約４０％（重量／体積）、約３０％（重量／体積）～約４０％（重量／体積）、約３５％（重量／体積）～約４０％（重量／体積）、約３８％（重量／体積）～約４０％（重量／体積）等）である。
本開示では、分解性骨格を含むヒドロゲル形成ポリマーは、４以下（例えば、４、３、２、１、０．５又はそれ以下）の多分散性を有し得る。
本開示では、分解性骨格を含むヒドロゲル形成ポリマーは、分解性リンカーを用いて前駆体ポリマーを架橋させることによって形成することができ、分解性リンカーは、前駆体ポリマー間での分解性連結部の形成を可能にすることができる。
幾つかの場合には、前駆体ポリマーは、親水性及び／又は水溶性であり得る。
幾つかの場合には、前駆体ポリマーは、非加水分解性であり、酵素的に非分解性であり、又はそうでなければ切断不可能であり得る。例えば、分解性リンカーが加水分解、酵素及び他の明確な経路によって分解された場合に、前駆体ポリマーは影響を受けず、分解性骨格の構造を維持することができる。
本開示では、前駆体ポリマーは、多糖、ポリエチレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択することができる。
幾つかの場合には、前駆体ポリマーは、デキストラン、ヒアルロン酸、ポリエチレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択することができる。
本開示では、前駆体ポリマーは、１個以上（例えば、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個又はそれ以上）の修飾を含む誘導体であり得て、前駆体ポリマーの修飾度は、約２０％未満（例えば、約２０％未満、約１８％未満、約１６％未満、約１４％未満、約１２％未満、約１０％未満、約８％未満、約６％未満、約４％未満、約２％未満、約１％未満又はそれ以下）である。
本開示では、ヒドロゲル形成ポリマーを形成するための組成物は分解性骨格を含み、分解性リンカーと前駆体ポリマー上の修飾のモル比は、約１：１～約１：１０（例えば、約１：１～約１：１０、約１：２～約１：１０、約１：３～約１：１０、約１：４～約１：１０、約１：５～約１：１０、約１：６～約１：１０、約１：７～約１：１０、約１：８～約１：１０、約１：９～約１：１０等）であり得る。
本開示では、ヒドロゲル形成ポリマーを形成するための組成物は分解性骨格を含み、分解性リンカーの量は、前駆体ポリマー当たり約１個～５個（例えば、約１個、２個、３個、４個、５個等）の修飾を架橋させるのに相当し得る。
本開示では、前駆体ポリマーの修飾は、アクリレート、メタクリレート、マレイミド、ビニルスルホン、チオール、アミン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択することができる。
本開示では、分解性リンカーは、２個以上（例えば、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個又はそれ以上）の修飾を含み得て、分解性リンカーの修飾度は、約３０％未満（例えば、約３０％未満、約２５％未満、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、約５％未満、約１％未満又はそれ以下）である。
本開示では、分解性リンカーの修飾は、アクリレート、メタクリレート、マレイミド、ビニルスルホン、チオール、アミン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択することができる。
本開示では、前駆体ポリマーは、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたデキストラン誘導体、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたヒアルロン酸誘導体、１個以上（例えば、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個又はそれ以上）のビニルスルホン基で修飾されたポリエチレングリコール誘導体、又はそれらの組み合わせであり得て、分解性リンカーは、２個以上（例えば、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個又はそれ以上）のチオール基修飾を含む。例えば、ビニルスルホン基は、
の官能基を有し得る。
幾つかの場合には、前駆体ポリマーは、１個以上のチオール基で修飾されたデキストラン誘導体、１個以上（例えば、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個又はそれ以上）のチオール基で修飾されたヒアルロン酸誘導体、１個以上（例えば、１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個又はそれ以上）のチオール基で修飾されたポリエチレングリコール誘導体、又はそれらの組み合わせであり得て、分解性リンカーは、２個以上（例えば、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個又はそれ以上）のビニルスルホン基修飾を含む。
本開示では、分解性リンカーは、ジビニルメタクリレート、ジビニルアクリレート、及びそれらの誘導体から選択することができる。
幾つかの場合には、分解性リンカーは、以下の群：
から選択することができる。
本開示では、分解性リンカーは、モジュレーター、エステルを含み得る。幾つかの場合には、分解性リンカーは、リンカーを更に含み得る。幾つかの場合には、上記エステルは、上記モジュレーターで修飾されていてもよい。例えば、上記エステルの一方の側が上記モジュレーターで修飾されていてもよく、又は上記エステルの両側２つが上記モジュレーターで修飾されていてもよい。幾つかの場合には、両側が上記モジュレーターで修飾された上記エステルを有する分解性リンカーは、一方の側が上記モジュレーターで修飾された上記エステルを有する分解性リンカーより大幅に安定化され得る。幾つかの場合には、両側が上記モジュレーターで修飾された上記エステルを有する分解性リンカーは、一方の側が上記モジュレーターで修飾された上記エステルを有する分解性リンカーより遅いエステル加水分解速度を示し得る。
幾つかの場合には、分解性リンカーは、モジュレーター、エステル、及びリンカーを含み得る。例えば、分解性リンカーは、図１７に示される構成を含み得る。
幾つかの場合には、２つのモジュレーターは同じ又は異なっていてもよい。幾つかの場合には、２つのモジュレーターは同じであってもよい。
幾つかの場合には、上記エステルは、以下の群：
から選択され得る。
幾つかの場合には、上記モジュレーターは、疎水性であり得る又は親水性であり得る。幾つかの場合には、疎水性モジュレーターは、親水性モジュレーターよりも分解性リンカーの安定性を促進することができる。幾つかの場合には、疎水性モジュレーターは、水性環境中での分解性リンカーの溶解性を減少させることができる。
幾つかの場合には、上記モジュレーターは、以下の群：
から選択され得る。
幾つかの場合には、上記リンカーは、以下の群：
から選択され得る。
本開示では、前駆体ポリマーは、２ｋＤａ～２０ｋＤａ（例えば、２ｋＤａ、４ｋＤａ、６ｋＤａ、８ｋＤａ、１０ｋＤａ、１２ｋＤａ、１４ｋＤａ、１６ｋＤａ、１８ｋＤａ、２０ｋＤａ等）の重量平均分子量を有し得る。
幾つかの場合には、前駆体ポリマーの分子量は、ヒドロゲル形成ポリマーの加水分解的分解に影響を与え得る。例えば、前駆体ポリマーの分子量は、前駆体ポリマーの比較的高い濃度でさえ比較的低い粘度を達成するために１００ｋＤａ未満であり得る。
幾つかの場合には、前駆体ポリマーの濃度は、ヒドロゲル形成ポリマーの加水分解的分解に影響を与え得る。
幾つかの場合には、ヒドロゲル形成ポリマー（例えば、前駆体ポリマー）の平均修飾度（ＤＭ）は、ヒドロゲル形成ポリマーの加水分解的分解に影響を与え得る。
幾つかの場合には、分解性骨格は、水性環境中で良好な溶解性を維持し得る。
別の態様では、本開示は、上記組成物を用いて形成され得る、標的作用物質の持続放出のためのヒドロゲルを提供する。
本開示では、ヒドロゲルは、前駆体ポリマーが切断されるにつれて解離し得る。幾つかの場合には、ヒドロゲルの分解生成物の分子量は、広範囲の値に及び得る。ヒドロゲルの形成及び分解は図１８に示され得る。
本開示では、ヒドロゲルはまた、より低い粘度、対応する接合部溶解性ヒドロゲルよりも遅い調整された分解速度を有する等の他の多くの利点を有し得る。
本開示では、種々の網目構造物によって制御されるヒドロゲル網目構造物からのタンパク質の放出は図１３に示され得る。
本開示では、ヒドロゲルは、標的作用物質を更に含み得る。
幾つかの場合には、標的作用物質は高分子を含む。例えば、標的作用物質は、タンパク質又はポリペプチドを含み得る。
本開示では、標的作用物質の約３０％未満（例えば、約３０％未満、約２５％未満、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、約５％未満、約１％未満又はそれ以下）が最初の２４時間以内（例えば、最初の２４時間以内、２２時間以内、２０時間以内、１８時間以内、１６時間以内、１４時間以内、１２時間以内、１０時間以内、８時間以内、６時間以内、４時間以内、２時間以内又はそれ以下）にヒドロゲルから累積的に放出され得て、標的作用物質の残りの部分は、約３ヶ月～約３６ヶ月（例えば、約３ヶ月～約３６ヶ月、約４ヶ月～約３６ヶ月、約５ヶ月～約３６ヶ月、約６ヶ月～約３６ヶ月、約７ヶ月～約３６ヶ月、約８ヶ月～約３６ヶ月、約９ヶ月～約３６ヶ月、約１０ヶ月～約３６ヶ月、約１２ヶ月～約３６ヶ月、約１４ヶ月～約３６ヶ月、約１６ヶ月～約３６ヶ月、約１８ヶ月～約３６ヶ月、約１８ヶ月～約２４ヶ月、約２０ヶ月～約２４ヶ月、約２２ヶ月～約２４ヶ月）でヒドロゲルから累積的に放出され得る。
本開示では、最初の２４時間（例えば、最初の２４時間以内、２２時間以内、２０時間以内、１８時間以内、１６時間以内、１４時間以内、１２時間以内、１０時間以内、８時間以内、６時間以内、４時間以内、２時間以内又はそれ以下）は、標的作用物質を含むヒドロゲルが形成されたら計時を始めることができる。
本開示では、ヒドロゲルの安定性又は累積的放出は図１５に示され得る。
別の態様では、本開示は、ヒドロゲルを製造する方法を提供し、該方法は、ａ）上記組成物を準備することと、ｂ）該組成物をバッファーと混合して、ポリマー溶液を形成することと、ｃ）ポリマー溶液を、ヒドロゲルの形成を可能にする条件に曝露することとを含み得る。
本開示では、上記曝露は、それを必要とする対象にポリマー溶液を注入することを含み得る。
幾つかの場合には、上記曝露は、組成物を約３０℃～約４５℃（例えば、約３０℃～約４５℃、約３１℃～約４５℃、約３２℃～約４５℃、約３３℃～約４５℃、約３４℃～約４５℃、約３５℃～約４５℃、約３６℃～約４５℃、約３７℃～約４５℃、約３８℃～約４５℃、約３９℃～約４５℃、約４０℃～約４５℃、約４１℃～約４５℃、約４２℃～約４５℃、約４３℃～約４５℃、約４４℃～約４５℃等）でインキュベートすることを含み得る。
本開示では、ポリマー溶液は、標的作用物質を更に含み得る。
別の態様では、本開示は、上記組成物を製造する方法であって、ａ）分解性リンカーを用いて前駆体ポリマーを架橋させて、分解性骨格を含むヒドロゲル形成ポリマーを得ることと、ｂ）分解性骨格を含むヒドロゲル形成ポリマーを、ヒドロゲルの形成を可能にする条件下で分解性骨格を含むヒドロゲル形成ポリマーと反応し得る追加のポリマーと混合することとを含み得る、方法を提供する。
別の態様では、本開示は、標的作用物質を持続放出する方法を提供し、該方法は、標的作用物質を組成物と混合して混合物を得ることと、上記混合物を、標的作用物質を持続放出し得るヒドロゲルの形成を可能にする条件に曝露することとを含み得る。
別の態様では、本開示は、標的作用物質を持続放出する方法を提供し、該方法は、標的作用物質をヒドロゲル内に閉じ込めることを含み得る。
幾つかの実施形態では、上記方法は、組成物を約３０℃～約４５℃で（例えば、約３２℃～約４０℃で、約３５℃～約４０℃で、例えば、約３７℃で）インキュベートすることを含み得る。
別の態様では、本開示はキットを提供し、該キットは、ａ）上記組成物と、ｂ）ａ）の組成物を用いて形成されたヒドロゲルによって持続放出される標的作用物質とを含み得る。
幾つかの場合には、キットは、以下のもの、すなわち、安定剤、増量剤、充填剤、希釈剤、付着防止剤、結合剤、被覆剤、着色剤、崩壊剤、フレーバー剤、芳香剤、潤滑剤、及び／又は酸化防止剤の１つ以上を更に含み得る。
別の態様では、本開示は、ヒドロゲルを作製するための上記組成物の使用を提供する。
別の態様では、本開示は、標的作用物質の持続放出のための上記組成物又は上記ヒドロゲルの使用を提供する。
本開示の付加的な態様及び利点は、本開示の例示的な実施形態のみを示し、説明する以下の発明を実施するための形態から当業者に容易に明らかとなる。認識されるように、本開示では他の種々の実施形態が可能であり、その幾つかの細部を全て本開示から逸脱することのない様々な明白な点で変更することが可能である。したがって、図面及び本明細書は限定的なものではなく、本質的に例示的なものであるとみなされる。
以下の実施例は、当業者に本発明の製造方法及び使用方法の完全な開示及び説明を提供するために記載されており、本発明者らが自身の発明とみなす範囲を限定することを意図するものではなく、また以下の実験は行われる全て又は唯一の実験であることを表すことを意図するものでもない。使用される数値（例えば、量、温度等）に関して正確性を確保するための努力がなされたが、幾らかの実験誤差及び偏差を考慮しなくてはならない。特に明記しない限り、部は重量部であり、分子量は重量平均分子量であり、温度は摂氏度であり、圧力は大気圧又はほぼ大気圧である。標準の略語、例えばｂｐ、塩基対（複数の場合もある）；ｋｂ、キロベース（複数の場合もある）；ｐｌ、ピコリットル（複数の場合もある）；ｓ又はｓｅｃ、秒（複数の場合もある）；ｍｉｎ、分（複数の場合もある）；ｈ又はｈｒ、時間（複数の場合もある）；ａａ、アミノ酸（複数の場合もある）；ｎｔ、ヌクレオチド（複数の場合もある）；ｉ．ｍ．、筋肉内（筋肉内に）；ｉ．ｐ．、腹腔内（腹腔内に）；ｓ．ｃ．、皮下（皮下に）等が使用される場合もある。
実施例１ 非加水分解性デキストラン－ＶＳ及びデキストラン－ＳＨの製造
ビニルスルホン（ＶＳ）官能化デキストラン及びチオール（ＳＨ）官能化デキストラン、つまりＤＸ－ＶＳ及びＤＸ－ＳＨを、以前に報告された方法（Y. Yu及びY. Chau著，「ヒドロキシル含有水溶性ポリマー上にビニルスルホン基を生成させるための一段階「クリック」法（One-step 'click' method for generating vinyl sulfone groups on hydroxyl-containing water-soluble polymers）」，Biomacromolecules, vol. 13, pp. 937-942, 2012.を参照）を使用して合成した。簡潔に言えば、ジビニルスルホン（ＤＶＳ）を、水性アルカリ性条件でデキストラン上のヒドロキシル基と反応させて、ＤＸ－ＶＳを作製する（反応１Ａ、図１Ａ）。チオール官能化デキストランは２つの方法で作製した：１つ目は、ジチオトレイトール（ＤＴＴ）を使用してリン酸緩衝液中でＤＸ－ＶＳ上のＶＳ基と反応させて、ＤＸ－ＳＨを作製した（反応１Ｂ、図１Ｂ）。この生成物を水中での透析によって精製し、凍結乾燥によって乾燥形のポリマーを製造した。修飾度（ＤＭ）を、ペンダント基の数／ポリマーの繰返単位の数として定義した。ＤＸ－ＶＳのＤＭは１Ｈ ＮＭＲを使用して推定し、ＤＸ－ＳＨのＤＭはエルマンのアッセイによって推定した。
ビニルスルホン（ＶＳ）官能化デキストラン及びチオール（ＳＨ）官能化デキストラン、つまりＤＸ－ＶＳ及びＤＸ－ＳＨを、以前に報告された方法（Y. Yu及びY. Chau著，「ヒドロキシル含有水溶性ポリマー上にビニルスルホン基を生成させるための一段階「クリック」法（One-step 'click' method for generating vinyl sulfone groups on hydroxyl-containing water-soluble polymers）」，Biomacromolecules, vol. 13, pp. 937-942, 2012.を参照）を使用して合成した。簡潔に言えば、ジビニルスルホン（ＤＶＳ）を、水性アルカリ性条件でデキストラン上のヒドロキシル基と反応させて、ＤＸ－ＶＳを作製する（反応１Ａ、図１Ａ）。チオール官能化デキストランは２つの方法で作製した：１つ目は、ジチオトレイトール（ＤＴＴ）を使用してリン酸緩衝液中でＤＸ－ＶＳ上のＶＳ基と反応させて、ＤＸ－ＳＨを作製した（反応１Ｂ、図１Ｂ）。この生成物を水中での透析によって精製し、凍結乾燥によって乾燥形のポリマーを製造した。修飾度（ＤＭ）を、ペンダント基の数／ポリマーの繰返単位の数として定義した。ＤＸ－ＶＳのＤＭは１Ｈ ＮＭＲを使用して推定し、ＤＸ－ＳＨのＤＭはエルマンのアッセイによって推定した。
実施例２ ジチオール－エステルリンカーの製造及び特性決定
ＤＬ－ジチオトレイトール（ＤＴＴ）（図２Ａ）又は１，２－エタンジチオール（図２Ｂ）をビニルメタクリレート（ＶＭＡ）の両腕に反応させてチオール基を結合させることによって、２種類のジチオール－エステルリンカーを合成した。ＤＴＴの結合のために、ＶＭＡ及びＤＴＴをジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中に溶解させ、ラジカル開始剤として２，２－ジメトキシ－２－フェニルアセトフェノン（ＤＭＰＡ）を添加した。この混合物を窒素で３０分間パージして、密閉された石英フラスコ内の溶存空気を排出した。６時間ＵＶ照射した後に、ＤＴＴ－ＶＭＡ－ＤＴＴを冷エーテルで沈殿させて、過剰な未結合ＤＴＴを除去した。ペレットを水中に再懸濁し、透析及び凍結乾燥によって精製した。
ＤＬ－ジチオトレイトール（ＤＴＴ）（図２Ａ）又は１，２－エタンジチオール（図２Ｂ）をビニルメタクリレート（ＶＭＡ）の両腕に反応させてチオール基を結合させることによって、２種類のジチオール－エステルリンカーを合成した。ＤＴＴの結合のために、ＶＭＡ及びＤＴＴをジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中に溶解させ、ラジカル開始剤として２，２－ジメトキシ－２－フェニルアセトフェノン（ＤＭＰＡ）を添加した。この混合物を窒素で３０分間パージして、密閉された石英フラスコ内の溶存空気を排出した。６時間ＵＶ照射した後に、ＤＴＴ－ＶＭＡ－ＤＴＴを冷エーテルで沈殿させて、過剰な未結合ＤＴＴを除去した。ペレットを水中に再懸濁し、透析及び凍結乾燥によって精製した。
１，２－エタンジチオールのＶＭＡへの結合は、同じプロトコルを使用してＤＣＭ中で実施した。
同じプロトコルを用いて、ＤＴＰ（１，３－プロパンジチオール）とＶＭＡとを反応させて、ＤＴＰ－ＶＭＡ－ＤＴＰを形成し、ＤＴＥ（１，２－エタンジチオール）とＶＭＡとを反応させて、ＤＴＥ－ＶＭＡ－ＤＴＥを形成し、ＤＴＥとＶＡ（ビニルアクリレート）とを反応させて、ＤＴＥ－ＶＡ－ＤＴＥを形成した。
生成物ＤＴＥ－ＶＭＡ－ＤＴＥを一晩真空乾燥して、ＤＣＭ及び過剰の１，２－エタンジチオールを蒸発させた。残りの油状液体をＤＭＦ中に再懸濁し、使用にあたり－２０℃で貯蔵した。生成物のジチオール－エステルリンカーを、質量スペクトル及び１Ｈ ＮＭＲによって確認した。
粗精製後のＤＭＳＯ中のジチオール－エステルリンカーの１Ｈ－ＮＭＲスペクトルは図５Ａ～図５Ｃに示されており、ここで、図５ＡはＤＴＴ－ＶＭＡ－ＤＴＴを示しており、図５ＢはＤＴＰ－ＶＭＡ－ＤＴＰを示しており、図５ＢはＤＴＥ－ＶＭＡ－ＤＴＥを示している。
実施例３ 加水分解性デキストラン－Ｏ－ＳＨ及びジチオール－エステルで架橋されたデキストラン－ＶＳの製造
３．１ 加水分解性デキストラン－Ｏ－ＳＨの製造
Kim及びChuのプロトコル（S. H. Kim及びC. C. Chu著，「デキストラン－メタクリレートヒドロゲルの合成及び特性決定並びにＳＥＭによる構造研究（Synthesis and characterization of dextran-methacrylate hydrogels and structural study by SEM.）」，J. Biomed. Mater. Res., vol. 49, no. 4, pp. 517-27, 2000を参照）に従って、メタクリレートをオキシエステル連結を介してデキストランに結合させた。デキストランを９０℃の油浴でＤＭＦ／２％ＬｉＣｌ（５％（重量／体積））中に溶解させた。デキストランが完全に溶解した後に、無水メタクリレート（ＭＡ、デキストラン上のヒドロキシル基に対して０．３当量～０．５当量）及びトリエチルアミン（ＴＥＡ、ＭＡに対して０．０１当量）を添加し、周囲温度に戻して一晩反応させた。中間体のデキストラン－メタクリレート（ＤＸ－Ｏ－ＭＡ）をイソプロパノール中で沈殿させた後に、水中での透析及び凍結乾燥によって精製した。ＭＡのＤＭを１Ｈ ＮＭＲを使用して推定した。第２工程では、ＤＸ－Ｏ－ＭＡ（５％（重量／体積））及びＤＴＴ（ＭＡに対して６当量）を周囲温度でＤＭＳＯ中に溶解させ、Ｎ２でパージして溶存空気を排除した。ＴＥＡ（ＭＡに対して０．５当量）を使用して一晩反応を触媒した。チオールのＤＭを１Ｈ ＮＭＲ及びエルマンのアッセイによって測定した。エステルを有するデキストラン（ＤＸ－Ｏ－ＳＨ）の合成スキームは図３に示される。
３．１ 加水分解性デキストラン－Ｏ－ＳＨの製造
Kim及びChuのプロトコル（S. H. Kim及びC. C. Chu著，「デキストラン－メタクリレートヒドロゲルの合成及び特性決定並びにＳＥＭによる構造研究（Synthesis and characterization of dextran-methacrylate hydrogels and structural study by SEM.）」，J. Biomed. Mater. Res., vol. 49, no. 4, pp. 517-27, 2000を参照）に従って、メタクリレートをオキシエステル連結を介してデキストランに結合させた。デキストランを９０℃の油浴でＤＭＦ／２％ＬｉＣｌ（５％（重量／体積））中に溶解させた。デキストランが完全に溶解した後に、無水メタクリレート（ＭＡ、デキストラン上のヒドロキシル基に対して０．３当量～０．５当量）及びトリエチルアミン（ＴＥＡ、ＭＡに対して０．０１当量）を添加し、周囲温度に戻して一晩反応させた。中間体のデキストラン－メタクリレート（ＤＸ－Ｏ－ＭＡ）をイソプロパノール中で沈殿させた後に、水中での透析及び凍結乾燥によって精製した。ＭＡのＤＭを１Ｈ ＮＭＲを使用して推定した。第２工程では、ＤＸ－Ｏ－ＭＡ（５％（重量／体積））及びＤＴＴ（ＭＡに対して６当量）を周囲温度でＤＭＳＯ中に溶解させ、Ｎ２でパージして溶存空気を排除した。ＴＥＡ（ＭＡに対して０．５当量）を使用して一晩反応を触媒した。チオールのＤＭを１Ｈ ＮＭＲ及びエルマンのアッセイによって測定した。エステルを有するデキストラン（ＤＸ－Ｏ－ＳＨ）の合成スキームは図３に示される。
３．２ ビニルスルホン官能化デキストラン及びチオール官能化デキストランの特徴
実施例１及び実施例３で製造されたポリマーの特徴を測定して評価した。結果を表１に示す。表１では、修飾度（ＤＭ）は、ポリマー鎖当たりの繰返単位に対するグラフト化された官能基の比として定義される。
実施例１及び実施例３で製造されたポリマーの特徴を測定して評価した。結果を表１に示す。表１では、修飾度（ＤＭ）は、ポリマー鎖当たりの繰返単位に対するグラフト化された官能基の比として定義される。
３．３ ジチオール－エステルで架橋されたデキストラン－ＶＳの製造
ジチオール－エステルリンカーを使用して、短鎖ＤＸ６ｋ－ＶＳを架橋させた。ＤＸ６ｋ－ＶＳをＤＭＳＯ中に１０％（重量／体積）で溶解させ、Ｎ２でパージして溶存空気を排除した。実施例２で製造されたジチオール－エステルリンカーを、ＤＸ６ｋ－ＶＳ鎖当たり１．２個～４個のＶＳを架橋させるのに相当する量で添加した（図４を参照）。ＶＳに対して０．１２５当量～０．５当量でＴＥＡを触媒として添加した。反応物がエルマンのアッセイにおいて陰性の結果を示したら、架橋反応を止めた。架橋が完了した後に、イソプロパノールを用いてＣＸＤＸ６－ＶＳを沈殿させた後に、水に対する透析によって精製し、最後に凍結乾燥し、使用にあたり－２０℃で貯蔵した。
ジチオール－エステルリンカーを使用して、短鎖ＤＸ６ｋ－ＶＳを架橋させた。ＤＸ６ｋ－ＶＳをＤＭＳＯ中に１０％（重量／体積）で溶解させ、Ｎ２でパージして溶存空気を排除した。実施例２で製造されたジチオール－エステルリンカーを、ＤＸ６ｋ－ＶＳ鎖当たり１．２個～４個のＶＳを架橋させるのに相当する量で添加した（図４を参照）。ＶＳに対して０．１２５当量～０．５当量でＴＥＡを触媒として添加した。反応物がエルマンのアッセイにおいて陰性の結果を示したら、架橋反応を止めた。架橋が完了した後に、イソプロパノールを用いてＣＸＤＸ６－ＶＳを沈殿させた後に、水に対する透析によって精製し、最後に凍結乾燥し、使用にあたり－２０℃で貯蔵した。
上記のことから、骨格溶解性ヒドロゲルが、２種類のポリマー前駆体、すなわち、ペダントＶＳを有する予備架橋された加水分解性デキストラン鎖及びＤＸ４０ｋ－ＳＨを用いて配合されたことが示される。
低分子量のＤｘ６ｋ－ＶＳを、最初にジチオール－エステルリンカーを用いて架橋させて、より長い鎖を構成した（ｃｘＤＸ６ｋ－ＶＳと略される）。架橋工程の間に、短鎖のポリマー濃度をその理論上の重なり合い濃度よりも高く保つことで鎖間架橋を促進した。ジチオール－エステルリンカーの供給比は、Ｄｘ６ｋ－ＶＳ鎖当たり２個のＶＳ基を架橋するのに必要な量を下回るべきである。ジチオリンカー／ＶＳ比がより高いと、過剰架橋の可能性が高まり、ゲル化につながる。ｃｘＤＸ６ｋ－ＶＳ種における残りの遊離ＶＳ基を第２工程の架橋のために使用し、これを使用して、ＤＸ４０ｋ－ＳＨと架橋させて、ポリマーネットワークを形成した。「骨格溶解性」という呼称は、ｃｘＤＸ６ｋ－ＶＳポリマーの「骨格」上のエステルで加水分解的切断が起こるという特徴を強調している。ｃｘＤＸ６ｋ－ＶＳとＤＸ４０ｋ－ＳＨとの間の接合部は加水分解性ではない。
３．４ ２種類の加水分解性配合物の比較
２種類の加水分解性配合物、すなわち接合部溶解性ヒドロゲル及び骨格溶解性ヒドロゲルを配合した。２種の配合物は、加水分解性エステルの配置によって区別された（図７Ａ及び図７Ｂを参照、図７Ａは接合部溶解性網目構造物を示しているのに対して、図７Ｂは骨格溶解性網目構造物を示している）。接合部溶解性配合物では、エステルはポリマー鎖とチオールとの間に配置されるため（ＤＸ－Ｏ－ＳＨと略記される）、どの架橋接合部も加水分解性であった。合成が単純であるため、ポリマー間の架橋接合部の間に切断可能な基を配置するこの方略は、分解性ヒドロゲルを形成する最も一般的な方法である。完全な加水分解後の分解生成物は、前駆体ポリマーと同様の分子量を有することとなる。
２種類の加水分解性配合物、すなわち接合部溶解性ヒドロゲル及び骨格溶解性ヒドロゲルを配合した。２種の配合物は、加水分解性エステルの配置によって区別された（図７Ａ及び図７Ｂを参照、図７Ａは接合部溶解性網目構造物を示しているのに対して、図７Ｂは骨格溶解性網目構造物を示している）。接合部溶解性配合物では、エステルはポリマー鎖とチオールとの間に配置されるため（ＤＸ－Ｏ－ＳＨと略記される）、どの架橋接合部も加水分解性であった。合成が単純であるため、ポリマー間の架橋接合部の間に切断可能な基を配置するこの方略は、分解性ヒドロゲルを形成する最も一般的な方法である。完全な加水分解後の分解生成物は、前駆体ポリマーと同様の分子量を有することとなる。
実施例４ エステル加水分解によるヒドロゲルの分解
ヒドロゲルのキャスティング
ＤＸ－ＶＳ又はｃｘＤＸ－ＶＳを、ｐＨ７．４の０．１Ｍのリン酸バッファー、又はｐＨ調整されたＩｇＧ溶液（ｐＨ７．４）中に所望の濃度で溶解させた。ＤＸ－Ｏ－ＳＨ／ＤＸ－ＳＨを水中に溶解させた。２種の前駆体ポリマー溶液を４℃でしっかり混ぜた後に、ピペット操作して半球形の液滴として疎水性表面上に載せた。ポリマー溶液の液滴を加湿チャンバー内にて周囲温度で一晩又は３７℃で１時間インキュベートしてゲル化させた。
ヒドロゲルのキャスティング
ＤＸ－ＶＳ又はｃｘＤＸ－ＶＳを、ｐＨ７．４の０．１Ｍのリン酸バッファー、又はｐＨ調整されたＩｇＧ溶液（ｐＨ７．４）中に所望の濃度で溶解させた。ＤＸ－Ｏ－ＳＨ／ＤＸ－ＳＨを水中に溶解させた。２種の前駆体ポリマー溶液を４℃でしっかり混ぜた後に、ピペット操作して半球形の液滴として疎水性表面上に載せた。ポリマー溶液の液滴を加湿チャンバー内にて周囲温度で一晩又は３７℃で１時間インキュベートしてゲル化させた。
物質膨潤試験（mass swelling test）によるヒドロゲル中のエステルの加水分解速度の測定
次に、ヒドロゲルをｐＨ７．４のＰＢＳ／０．０２％（重量／体積）のＮａＮ３中で３７℃にてインキュベートした。様々な時点でのヒドロゲルの湿重量を測定した。ヒドロゲル上の表面液体をティッシュペーパーで念入りに排出して乾燥させた。崩壊時間を、ヒドロゲルが弱すぎて取り扱えなくなった時間として定義した。
次に、ヒドロゲルをｐＨ７．４のＰＢＳ／０．０２％（重量／体積）のＮａＮ３中で３７℃にてインキュベートした。様々な時点でのヒドロゲルの湿重量を測定した。ヒドロゲル上の表面液体をティッシュペーパーで念入りに排出して乾燥させた。崩壊時間を、ヒドロゲルが弱すぎて取り扱えなくなった時間として定義した。
エステル加水分解によるヒドロゲルの分解
膨潤プロファイルを使用して、加水分解性配合物のｉｎ ｖｉｔｒｏでの分解を測定した。前駆体ポリマーを、それぞれ－ＶＳ及び－ＳＨで官能化した。－ＶＳ基及び－ＳＨ基は、マイケル付加を介してポリマーを架橋させて、ネットワークを形成する。ヒドロゲル膨潤比を、緩和状態での湿重量（Ｗ０）に対する時間ｔでの湿重量（Ｗｔ）として定義した。ヒドロゲルを過剰なバッファー中に浸漬させると、緩和状態のヒドロゲルは、平衡状態に達するまで膨潤又は収縮し得る。特定のポリマー（この研究ではデキストランを使用した）で構成されたヒドロゲルの膨潤比は、温度及び溶剤に依存する。３７℃でのＰＢＳ（ｐＨ７．４）中のデキストランに基づくヒドロゲルの場合に、平衡化過程は、完了までに実験的に２４時間～４８時間かかる。その過程の間に、緩和状態の絡み合う点で同時に局在しない未反応の－ＶＳ基及び－ＳＨ基は、反応して新しい架橋を形成する見込みがあり得る。ヒドロゲルの架橋密度は、平衡状態で最大に達した。更なる架橋も分解も起こらないと、膨潤比は定常となることとなる。更なる架橋、例えば未反応のチオール基間のジスルフィド架橋が存在する場合に、膨潤比は減少することとなる。分解性ヒドロゲルは、最初は徐々に膨潤し、後期段階で崩壊する。全てのエステルが同じ加水分解速度を共有すると仮定すると、接合部の切断は無作為であり、ポリマーネットワーク上のその位置とは無関係である。分解の早期段階では、ほとんどのポリマーは依然として連続したネットワークとして共有結合で架橋されており、ネットワークから脱離したポリマーのごく一部のみが拡散及びレプテーションによって逸脱し得る。ポリマーの逸脱によるゲルの重量減少は、水分子の流入によるゲルの重量増加よりも小さく、ヒドロゲルの膨潤が観察された（図６）。分解の後期段階では、ポリマーのかなりの部分が脱離し始め、ヒドロゲルはその完全性を失い、急速に崩壊して、断片となる。
膨潤プロファイルを使用して、加水分解性配合物のｉｎ ｖｉｔｒｏでの分解を測定した。前駆体ポリマーを、それぞれ－ＶＳ及び－ＳＨで官能化した。－ＶＳ基及び－ＳＨ基は、マイケル付加を介してポリマーを架橋させて、ネットワークを形成する。ヒドロゲル膨潤比を、緩和状態での湿重量（Ｗ０）に対する時間ｔでの湿重量（Ｗｔ）として定義した。ヒドロゲルを過剰なバッファー中に浸漬させると、緩和状態のヒドロゲルは、平衡状態に達するまで膨潤又は収縮し得る。特定のポリマー（この研究ではデキストランを使用した）で構成されたヒドロゲルの膨潤比は、温度及び溶剤に依存する。３７℃でのＰＢＳ（ｐＨ７．４）中のデキストランに基づくヒドロゲルの場合に、平衡化過程は、完了までに実験的に２４時間～４８時間かかる。その過程の間に、緩和状態の絡み合う点で同時に局在しない未反応の－ＶＳ基及び－ＳＨ基は、反応して新しい架橋を形成する見込みがあり得る。ヒドロゲルの架橋密度は、平衡状態で最大に達した。更なる架橋も分解も起こらないと、膨潤比は定常となることとなる。更なる架橋、例えば未反応のチオール基間のジスルフィド架橋が存在する場合に、膨潤比は減少することとなる。分解性ヒドロゲルは、最初は徐々に膨潤し、後期段階で崩壊する。全てのエステルが同じ加水分解速度を共有すると仮定すると、接合部の切断は無作為であり、ポリマーネットワーク上のその位置とは無関係である。分解の早期段階では、ほとんどのポリマーは依然として連続したネットワークとして共有結合で架橋されており、ネットワークから脱離したポリマーのごく一部のみが拡散及びレプテーションによって逸脱し得る。ポリマーの逸脱によるゲルの重量減少は、水分子の流入によるゲルの重量増加よりも小さく、ヒドロゲルの膨潤が観察された（図６）。分解の後期段階では、ポリマーのかなりの部分が脱離し始め、ヒドロゲルはその完全性を失い、急速に崩壊して、断片となる。
図６は、時間に対する、ＰＢＳ中３７℃での接合部溶解性ヒドロゲルの代表的な膨潤プロファイル及びＦｉｔｃ標識されたＤＸ４０ｋＤａ－ＶＳのその対応するポリマーの質量損失プロファイルを示す。とりわけ、Ｆｉｔｃ－ＤＸ４０ｋ－ＶＳ（濃度１０％／ＤＭ９％）は、ＤＸ４０ｋ－Ｏ－ＳＨ（濃度２０％／ＤＭ８％）と架橋された。
実施例５ 様々なヒドロゲルのパラメーターにより影響されるヒドロゲルの加水分解
接合部溶解性ヒドロゲルを使用して、ポリマー濃度、修飾度（ＤＭ）、及びポリマー分子量等の様々なヒドロゲルのパラメーターが分解動態に対して及ぼす影響を実証した。一般に、ヒドロゲルが崩壊するのに要する時間は、ＤＭ、ポリマー濃度、及び分子量と相関している。ＤＭ及び分子量を固定した場合に、配合物の初期ポリマー濃度が高いほど、ヒドロゲルネットワークが崩壊するのにより長い時間を要した（図８Ａ）。ポリマー濃度及び分子量を一定に保った場合に、ＤＭが高いほど、ゲル崩壊時間は延長された（図８Ｂ、図８Ｄ）。高分子量を有する前駆体ポリマーを使用して配合されたヒドロゲルは、より長時間の崩壊時間を有していた（図８Ｃ）。微視的レベルでの接合部の切断を巨視的レベルでのヒドロゲルの測定可能な膨潤挙動と相関させる数学モデルは、確率的分解を説明することが報告された（G. Jahanmir、M. J. Abdekhodaie、及びY. Chau著，「ヒドロゲルの分解挙動の確率的モデリング（Stochastic Modeling of Degradation Behavior of Hydrogels）」，Macromolecules, vol. 51, no. 11, pp. 3941-3952, Jun. 2018を参照）。溶剤－ポリマー相互作用パラメーター、前駆体ポリマーの分子量及びポリマー濃度、切断可能な架橋剤のＤＭ、並びに切断速度定数を含む初期構造パラメーターを入力することにより、そのモデルは、ヒドロゲルの膨潤プロファイル及び崩壊時間の定量的な予測を与える。
接合部溶解性ヒドロゲルを使用して、ポリマー濃度、修飾度（ＤＭ）、及びポリマー分子量等の様々なヒドロゲルのパラメーターが分解動態に対して及ぼす影響を実証した。一般に、ヒドロゲルが崩壊するのに要する時間は、ＤＭ、ポリマー濃度、及び分子量と相関している。ＤＭ及び分子量を固定した場合に、配合物の初期ポリマー濃度が高いほど、ヒドロゲルネットワークが崩壊するのにより長い時間を要した（図８Ａ）。ポリマー濃度及び分子量を一定に保った場合に、ＤＭが高いほど、ゲル崩壊時間は延長された（図８Ｂ、図８Ｄ）。高分子量を有する前駆体ポリマーを使用して配合されたヒドロゲルは、より長時間の崩壊時間を有していた（図８Ｃ）。微視的レベルでの接合部の切断を巨視的レベルでのヒドロゲルの測定可能な膨潤挙動と相関させる数学モデルは、確率的分解を説明することが報告された（G. Jahanmir、M. J. Abdekhodaie、及びY. Chau著，「ヒドロゲルの分解挙動の確率的モデリング（Stochastic Modeling of Degradation Behavior of Hydrogels）」，Macromolecules, vol. 51, no. 11, pp. 3941-3952, Jun. 2018を参照）。溶剤－ポリマー相互作用パラメーター、前駆体ポリマーの分子量及びポリマー濃度、切断可能な架橋剤のＤＭ、並びに切断速度定数を含む初期構造パラメーターを入力することにより、そのモデルは、ヒドロゲルの膨潤プロファイル及び崩壊時間の定量的な予測を与える。
図８Ａ～図８Ｄでは、連結部の加水分解に誘導されるヒドロゲル膨潤プロファイルに対して影響を与える様々な要因（ポリマー濃度、修飾度、ポリマーの分子量）をＰＢＳ中３７℃で測定した。これらのパラメーターは、キャプションに（ポリマー濃度／修飾度）として示されている。見やすさのためにエラーバーは省略した。
実施例６ 様々なリンカーにより影響されるヒドロゲルの加水分解
２種類のジチオール－エステルリンカー（ＤＴＴ－ＶＭＡ－ＤＴＴ及びＤＴＥ－ＶＭＡ－ＤＴＥ）を合成した。これらの２種のリンカーは、異なる加水分解速度を示すと予想された。ＤＴＴ－ＶＭＡ－ＤＴＴリンカーは、接合部溶解性ヒドロゲル中のエステルからなる連結の化学構造を模倣するように設計された。骨格溶解性ヒドロゲルが、接合部溶解性ヒドロゲルよりもはるかにゆっくりと分解することは予想外であった（図９）。エステルの化学構造が類似しているため、分解速度の違いは他の要因に起因すると考えられる。骨格溶解性ネットワークの構造は、確かに非常に大きな分子量（数百ｋＤａ）のポリマーと架橋された接合部溶解性ネットワークを模倣したが、切断可能な架橋密度は比較的低かった。しかしながら、ヒドロゲル前駆体ポリマーが、ゲル化前に比較的大幅に低い分子量を有することにより、大幅に低い粘度に至ったため、ｉｎ ｓｉｔｕで形成するヒドロゲルは実際に注入が容易であった。
２種類のジチオール－エステルリンカー（ＤＴＴ－ＶＭＡ－ＤＴＴ及びＤＴＥ－ＶＭＡ－ＤＴＥ）を合成した。これらの２種のリンカーは、異なる加水分解速度を示すと予想された。ＤＴＴ－ＶＭＡ－ＤＴＴリンカーは、接合部溶解性ヒドロゲル中のエステルからなる連結の化学構造を模倣するように設計された。骨格溶解性ヒドロゲルが、接合部溶解性ヒドロゲルよりもはるかにゆっくりと分解することは予想外であった（図９）。エステルの化学構造が類似しているため、分解速度の違いは他の要因に起因すると考えられる。骨格溶解性ネットワークの構造は、確かに非常に大きな分子量（数百ｋＤａ）のポリマーと架橋された接合部溶解性ネットワークを模倣したが、切断可能な架橋密度は比較的低かった。しかしながら、ヒドロゲル前駆体ポリマーが、ゲル化前に比較的大幅に低い分子量を有することにより、大幅に低い粘度に至ったため、ｉｎ ｓｉｔｕで形成するヒドロゲルは実際に注入が容易であった。
図９は、接合部溶解性ヒドロゲル及び骨格溶解性ヒドロゲルのｐＨ７．４、３７℃での分解プロファイルを示す。配合は（ポリマー濃度／修飾度）として示されている。エラーバーは、平均からの１ＳＤを表す。
実施例７ ヒドロゲルからのモデルタンパク質（ＩｇＧ）の放出
分解性ヒドロゲルデポ剤からのタンパク質放出の測定
ＦＩＴＣ標識されたＩｇＧ（Ｆ－ＩｇＧ、１５０ｋＤａ）及びベバシズマブ（１５０ｋＤａ）をモデルタンパク質として放出させた。モデルタンパク質を負荷したヒドロゲルをｐＨ７．４のＰＢＳ／０．０２％（重量／体積）のＮａＮ３中で３７℃にてインキュベートした。試料採取時点ごとに、新しい放出バッファーに交換した。ヒドロゲルが放出したＦ－ＩｇＧを、４９０ｎｍ／５２０ｎｍの励起／発光での分光測光法によって測定した。Ｆ－ＩｇＧの蛍光強度－濃度標準曲線はｐＨ４．５及びｐＨ７．４で確認した。ベバシズマブの濃度を、ブラッドフォードアッセイによって測定した。
分解性ヒドロゲルデポ剤からのタンパク質放出の測定
ＦＩＴＣ標識されたＩｇＧ（Ｆ－ＩｇＧ、１５０ｋＤａ）及びベバシズマブ（１５０ｋＤａ）をモデルタンパク質として放出させた。モデルタンパク質を負荷したヒドロゲルをｐＨ７．４のＰＢＳ／０．０２％（重量／体積）のＮａＮ３中で３７℃にてインキュベートした。試料採取時点ごとに、新しい放出バッファーに交換した。ヒドロゲルが放出したＦ－ＩｇＧを、４９０ｎｍ／５２０ｎｍの励起／発光での分光測光法によって測定した。Ｆ－ＩｇＧの蛍光強度－濃度標準曲線はｐＨ４．５及びｐＨ７．４で確認した。ベバシズマブの濃度を、ブラッドフォードアッセイによって測定した。
相対的な細孔／薬物サイズ比の制御は、ヒドロゲルからの高分子の放出を制御するために一般的に使用される方略である。ヒドロゲルに負荷されたタンパク質分子は、ポリマーネットワークを通じて水相に拡散する。隣接する架橋間の距離として定義されるメッシュサイズは、ヒドロゲル中の細孔サイズと相関するパラメーターである。以前の報告で、本発明者らは、De Gennesのブロブ理論を適用して、化学的架橋されたポリマー－ポリマーヒドロゲルの平均メッシュサイズを、式：
を使用して概算した（Y. Yu及びY. Chau著，「タンパク質放出のためのｉｎ ｓｉｔｕで化学的架橋されたヒドロゲルデポ剤の形成：ブロブモデルの観点から（Formulation of In Situ Chemically Cross-Linked Hydrogel Depots for Protein Release: From the Blob Model Perspective）」，Biomacromolecules, vol. 16, no. 1, pp. 56-65, Jan. 2015を参照）。
上記式中、Ｑｒは緩和状態から平衡状態へのヒドロゲルの膨潤比であり、Ｒｇはポリマーの回転半径であり、ｃ及びｃ＊は、それぞれポリマーの濃度及び重なり合い濃度であり、νはフローリーのポリマー－溶媒相互作用パラメーターである。このモデルを使用して計算されたメッシュサイズは平均値であり、系内のメッシュの分布は考慮されていないことに留意されたい。また、推定されたメッシュサイズの値は、「網目構造物」中の実際の細孔サイズの指標であるにすぎず、実際の細孔サイズと等しくはない。この推定方法は、合理的な配合設計を導く迅速なツールを提供する。
非分解性ヒドロゲルからのモデルタンパク質（ＩｇＧ）の放出
図１０により、種々の初期ポリマー濃度での様々な非分解性のデキストランに基づくヒドロゲルからのＩｇＧ（１５０ｋＤａ）の放出プロファイルが実証された。網目構造物に基づく物理的障害によってのみタンパク質放出を制御することを目的としているため、ＳＨ対ＶＳのモル比を２倍過剰に保って、ＶＳ基による架橋を最大化した。それというのも、遊離－ＶＳは負荷されたＩｇＧをアミンへの結合を介して、しかしより遅い速度で固定化し得るからである。
図１０により、種々の初期ポリマー濃度での様々な非分解性のデキストランに基づくヒドロゲルからのＩｇＧ（１５０ｋＤａ）の放出プロファイルが実証された。網目構造物に基づく物理的障害によってのみタンパク質放出を制御することを目的としているため、ＳＨ対ＶＳのモル比を２倍過剰に保って、ＶＳ基による架橋を最大化した。それというのも、遊離－ＶＳは負荷されたＩｇＧをアミンへの結合を介して、しかしより遅い速度で固定化し得るからである。
前駆体ポリマー（ＤＸ４０ｋ－ＶＳ及びＤＸ４０ｋ－ＳＨ）の分子量のＤＭを固定した場合に、緩和状態でのポリマー濃度は、放出速度、初期バーストによる損失割合、及び負荷されたＩｇＧの持続放出部分に影響を与えた。本出願では、「初期バースト」を、最初の２４時間で放出されるＩｇＧ割合として定義した。上述のように、ＶＳ－ＳＨ付加を介して架橋されたデキストランに基づくヒドロゲルは、平衡状態に達するまでに２４時間～４８時間を要した。この過程の間に、ヒドロゲルは或る程度の膨潤又は収縮を経て、その後に平衡状態に達した。この動的期間の間の負荷されたタンパク質の輸送は本研究の範囲外であり、別の原稿で論じる。平均メッシュサイズを小さくすることは、初期バーストを抑制するのに効果的であった（図１０）。ポリマー濃度が９％（重量／体積）から３０％（重量／体積）に増加すると、バースト放出される割合は９０％から１０％にまで抑制された。他方で、メッシュサイズの縮小は、ＩｇＧの放出速度の低下とも相関していた。ヒドロゲルに負荷されたＩｇＧ分子が確率的ポリマーネットワーク中に無作為に分布していると考えると、単一の拡散係数では網目構造物内のＩｇＧの運動を説明することはできない。曲線状のＩｇＧ放出傾向線（図１０）により、網目構造物に負荷されたＩｇＧ分子が混合拡散係数を有することも示された。したがって、１日目から６０日目までに放出された累積的ＩｇＧ割合対初期バースト後に網目構造物内に残っている量の比として定義される「持続放出」割合を比較した。ポリマー濃度が９％（重量／体積）から３０％（重量／体積）に増加すると、「持続放出」された割合は８０％からたった１１％にまで減少した。ほとんどのＩｇＧは、３０％（重量／体積）のヒドロゲル内に捕捉された。
図１０は、初期ポリマー濃度を変動させた非分解性のデキストランに基づくヒドロゲル配合物からのＩｇＧの累積的放出割合（ｐＨ７．４、３７℃）を示す。ヒドロゲルの配合は（ＤＭ／ポリマー濃度）として示されている。ｃｒｅｌａｘは、緩和状態でのヒドロゲルのポリマー濃度である。ξｍは、式１を使用して概算されたメッシュサイズである。エラーバーは、平均からの１ＳＤを表す。２４時間後及び６０日後に種々の配合物から放出されたＩｇＧ割合が右側に列挙されている。
非分解性ヒドロゲルから得られたＩｇＧ放出データは、特に数ヶ月にわたる制御放出を目的とした配合設計におけるジレンマを明らかにした。初期バーストを下げるにはメッシュサイズを小さくすることが好ましいが、それと引き換えに放出が不完全となる。他方で、メッシュサイズを大きくすることによって完全な放出が達成され得たが、負荷されたＩｇＧのほとんどは制御された様式で放出されなかった。そのような限定を踏まえて、ヒドロゲルデポ剤からのタンパク質のメッシュにより制御された拡散駆動型の放出を補完するために網目構造物の分解を利用した。例えば、ＩｇＧの約８０％が３０％（重量／体積）の非分解性ヒドロゲル内に捕捉された。メッシュ開口の速度を制御することにより固定化されたＩｇＧ分子が放出され得て、放出速度は分解速度の関数であると仮定される。
実施例８ 加水分解性ヒドロゲルからのモデルタンパク質（ＩｇＧ）の放出
接合部溶解性ヒドロゲルのＩｇＧ放出プロファイルを、同じポリマー濃度及びＤＭを有するそれらの対応する非分解性配合物と比較した（図１１）。網目構造物が動的になったので、分解可能な特徴は、負荷されたタンパク質の放出に更なる複雑さを加えた。１５％（重量／体積）の接合部溶解性ヒドロゲル及び非分解性ヒドロゲルからのＩｇＧの放出曲線は、初期から中期までの段階で十分に重なった。最初の２日間のバースト放出が、初期段階の主要な放出で優位を占めた。分解の後期段階（３００％超の膨潤比）で、ヒドロゲル網目構造物はその完全性を失い始め、ヒドロゲルの崩壊時に残りの全てのＩｇＧ分子を急速に放出した。ポリマー濃度を３０％に高めると、分解性ヒドロゲルは、非分解性ヒドロゲルと比較して異なる放出プロファイルを示した。３０％（重量／体積）のヒドロゲル内の網目構造物は、実験的にバースト放出を抑制するのに十分に緻密であったため、連続放出は網目構造物の分解に起因すると考えられた。
接合部溶解性ヒドロゲルのＩｇＧ放出プロファイルを、同じポリマー濃度及びＤＭを有するそれらの対応する非分解性配合物と比較した（図１１）。網目構造物が動的になったので、分解可能な特徴は、負荷されたタンパク質の放出に更なる複雑さを加えた。１５％（重量／体積）の接合部溶解性ヒドロゲル及び非分解性ヒドロゲルからのＩｇＧの放出曲線は、初期から中期までの段階で十分に重なった。最初の２日間のバースト放出が、初期段階の主要な放出で優位を占めた。分解の後期段階（３００％超の膨潤比）で、ヒドロゲル網目構造物はその完全性を失い始め、ヒドロゲルの崩壊時に残りの全てのＩｇＧ分子を急速に放出した。ポリマー濃度を３０％に高めると、分解性ヒドロゲルは、非分解性ヒドロゲルと比較して異なる放出プロファイルを示した。３０％（重量／体積）のヒドロゲル内の網目構造物は、実験的にバースト放出を抑制するのに十分に緻密であったため、連続放出は網目構造物の分解に起因すると考えられた。
図１１は、接合部溶解性配合物（Ａ及びＢ）及び非分解性配合物（Ａ’及びＢ’）のＰＢＳ中３７℃でのＩｇＧの放出プロファイル（左側、実線）及び膨潤プロファイル（右側、点線）を示す。ヒドロゲルの配合は（ＤＭ／ポリマー濃度）として示されている。ｃｒｅｌａｘは、緩和状態でのヒドロゲルのポリマー濃度である。エラーバーは、平均からの１ＳＤを表す。
非分解性ヒドロゲル及び加水分解性ヒドロゲルからのＩｇＧの放出の結果は図１４にも示されている。
加水分解性の（hydrolytically degradable）ヒドロゲルのＩｇＧ放出プロファイルを、それらの対応する非分解性配合物と比較した（図２１Ａ及び図２１Ｂ）。例えば、１０％のＪ＋９０％のＢは、加水分解性ヒドロゲル及び非分解性ヒドロゲルの質量比が混合時に約１：９であった混合ヒドロゲルを表す。
図２１Ａ及び図２１ＢにおけるＩｇＧの放出の結果は、加水分解性ヒドロゲル及び非分解性ヒドロゲルの比で放出プロファイルを操作することができることを示している。そして、ＩｇＧタンパク質の放出速度はバルク分解速度によって左右された。
実施例９ 択一的なｐＨバッファーによって影響されるＩｇＧ放出
ＩｇＧ放出が網目構造物の分解に依存することを更に確認するために、択一的なｐＨバッファー中でインキュベートされた接合部溶解性ヒドロゲルからのＩｇＧ放出を測定した（図１２）。メタクリレート由来のエステルの加水分解速度定数は、３７℃下でそれぞれｐＨ４．５及び７．４にて、およそ８×１０－５日－１及び４×１０－２日－１であった（W. N. van Dijk-Wolthuis、M. J. van Steenbergen、W. J. Underberg、及びW. E. Hennink著，「水溶液中のメタクリル化デキストランの分解動態（Degradation kinetics of methacrylated dextrans in aqueous solution.）」，J. Pharm. Sci., vol. 86, no. 4, pp. 413-7, 1997を参照）ため、ヒドロゲル分解はｐＨ変化に従って停止及び再開された。したがって、定常状態のヒドロゲル網目構造物と分解中のヒドロゲル網目構造物とからのＩｇＧ放出プロファイルを直接比較した。初期バーストを差し引くと、ｐＨ７．４領域でのＩｇＧ放出速度はｐＨ４．５領域よりも大幅に素早く、網目構造物の分解が、負荷されたＩｇＧ放出で優位を占めるという仮説と一致した。別の興味深い点は、負荷されたＩｇＧの放出速度が平均メッシュサイズと無関係であることであった。上記の式１によると、平均メッシュサイズはＱｒ １／３だけ膨らむこととなる。したがって、領域での平均メッシュサイズはＣ１＞Ｂ１＞Ａ１であるが、放出曲線の傾きは類似していた。それに対して、領域Ｂ１のメッシュサイズはＡ１よりも大きいはずであるが、Ａ１の傾きはＢ１よりも急であったことから、メッシュの開口速度が律速段階であることを示している。
ＩｇＧ放出が網目構造物の分解に依存することを更に確認するために、択一的なｐＨバッファー中でインキュベートされた接合部溶解性ヒドロゲルからのＩｇＧ放出を測定した（図１２）。メタクリレート由来のエステルの加水分解速度定数は、３７℃下でそれぞれｐＨ４．５及び７．４にて、およそ８×１０－５日－１及び４×１０－２日－１であった（W. N. van Dijk-Wolthuis、M. J. van Steenbergen、W. J. Underberg、及びW. E. Hennink著，「水溶液中のメタクリル化デキストランの分解動態（Degradation kinetics of methacrylated dextrans in aqueous solution.）」，J. Pharm. Sci., vol. 86, no. 4, pp. 413-7, 1997を参照）ため、ヒドロゲル分解はｐＨ変化に従って停止及び再開された。したがって、定常状態のヒドロゲル網目構造物と分解中のヒドロゲル網目構造物とからのＩｇＧ放出プロファイルを直接比較した。初期バーストを差し引くと、ｐＨ７．４領域でのＩｇＧ放出速度はｐＨ４．５領域よりも大幅に素早く、網目構造物の分解が、負荷されたＩｇＧ放出で優位を占めるという仮説と一致した。別の興味深い点は、負荷されたＩｇＧの放出速度が平均メッシュサイズと無関係であることであった。上記の式１によると、平均メッシュサイズはＱｒ １／３だけ膨らむこととなる。したがって、領域での平均メッシュサイズはＣ１＞Ｂ１＞Ａ１であるが、放出曲線の傾きは類似していた。それに対して、領域Ｂ１のメッシュサイズはＡ１よりも大きいはずであるが、Ａ１の傾きはＢ１よりも急であったことから、メッシュの開口速度が律速段階であることを示している。
図１２は、接合部溶解性ヒドロゲルの膨潤プロファイル及び択一的なｐＨ変更を伴う放出バッファー中でのＩｇＧの放出を示す。配合の詳細：ＤＸ４０ｋ－ＶＳ（５％のＤＭ／１０％（重量／体積））とＤＸ４０ｋ－Ｏ－ＳＨ（８％のＤＭ／２０％（重量／体積））とが架橋された。
実施例１０ 物質膨潤試験によるヒドロゲル中のエステルの加水分解速度の測定
実施例１～実施例３で製造されたポリマーを使用するヒドロゲルは、表２の配合に従って製造された。
実施例１～実施例３で製造されたポリマーを使用するヒドロゲルは、表２の配合に従って製造された。
次いで、ヒドロゲルをｐＨ７．４のＰＢＳ／０．０２％（重量／体積）のＮａＮ３中で３７℃にてインキュベートした。様々な時点でのヒドロゲルの湿重量を測定した。ヒドロゲル上の表面液体をティッシュペーパーで念入りに排出して乾燥させた。崩壊時間を、ヒドロゲルが弱すぎて取り扱えなくなった時間として定義した。
図１９は、接合部溶解性ヒドロゲルのヒドロゲル膨潤プロファイルを示す。図１９の結果から、配合物ＪＬ－６が、ポリマー間の接合部を構成する同じ化学的性質の加水分解性エステルを有したことを指摘することができる。
したがって、分子量、ポリマー濃度、及び修飾度等の構造的パラメーターを操作することによって、ヒドロゲル中のエステルの加水分解速度を調整することができる。
実施例１～実施例３で製造されたポリマーを使用するヒドロゲルは、表３の配合に従って製造された。ＢＬ－１～ＢＬ－４は、分解性骨格中の分解性リンカーが異なっていた。
次いで、ヒドロゲルをｐＨ７．４のＰＢＳ／０．０２％（重量／体積）のＮａＮ３中で３７℃にてインキュベートした。様々な時点でのヒドロゲルの湿重量を測定した。ヒドロゲル上の表面液体をティッシュペーパーで念入りに排出して乾燥させた。崩壊時間を、ヒドロゲルが弱すぎて取り扱えなくなった時間として定義した。図２０は、骨格溶解性ヒドロゲルのヒドロゲル膨潤プロファイルを示す図である。
実施例１～実施例３で製造されたポリマーを使用するヒドロゲルを製造した。これらのヒドロゲルは、分解性骨格中の分解性リンカーが異なっていた。
次いで、ヒドロゲルをｐＨ７．４のＰＢＳ／０．０２％（重量／体積）のＮａＮ３中で３７℃にてインキュベートした。様々な時点でのヒドロゲルの湿重量を測定した。ヒドロゲル上の表面液体をティッシュペーパーで念入りに排出して乾燥させた。崩壊時間を、ヒドロゲルが弱すぎて取り扱えなくなった時間として定義した。図１６は、骨格溶解性ヒドロゲルのヒドロゲル膨潤プロファイルを示す図である。
実施例１１ 加水分解半減期の測定
加水分解半減期を、Ｄ２Ｏ中の０．２Ｍのリン酸バッファー（ｐＨ７．４）中で３７℃にて測定した。
加水分解半減期を、Ｄ２Ｏ中の０．２Ｍのリン酸バッファー（ｐＨ７．４）中で３７℃にて測定した。
表４は、種々の分解性リンカーの加水分解半減期の結果を示している。
表４の結果から、エステルの片側でのみ修飾されたモジュレーターは、分解性リンカーのエステル加水分解速度に対してほとんど影響を与えないのに対して、エステルの両側で修飾されたモジュレーターは、分解性リンカーの安定化を大幅に促進することが示される。そして、疎水性モジュレーターは、親水性モジュレーターよりも分解性リンカーを安定化させるのにより有用であることが示される。しかしながら、疎水性モジュレーターは、水性バッファー中での分解性リンカーの溶解性を減少させることができる。
本発明の好ましい実施形態が本明細書において示され、説明されたが、かかる実施形態は例としてのみ提供されることは当業者には明らかであろう。本発明が本明細書内で提供される具体的な例によって限定されることを意図するものではない。上記の明細書を参照して本発明を説明したが、本明細書の実施形態の記載及び実例は、限定的な意味で解釈されることを意図していない。ここで、当業者は本発明から逸脱することなく、多数の変形、変更、及び置換を想到するであろう。さらに、本発明の全ての態様は、様々な条件及び変項に依存する本明細書に規定される具体的な描写、構成又は相対的割合に限定されないことを理解されたい。本明細書に記載される本発明の実施形態に対する様々な代替物が、本発明を実施する際に利用され得ることを理解されたい。したがって、本発明は、任意のかかる代替、修正、変形又は均等物も網羅することが企図される。添付の特許請求の範囲は、本発明の範囲を定義し、特許請求の範囲内の方法及び構造、並びにそれらの同等物がそれによって網羅されることが意図される。
Claims (37)
- 少なくとも第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体及び第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体を含む組成物であって、
前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、第１の修飾を含み、前記第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、第２の修飾を含み、前記第１の修飾はビニルスルホン、前記第２の修飾はチオールであるか、又は前記第１の修飾はチオール、前記第２の修飾はビニルスルホンであり、
前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、前記第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体と反応して、ヒドロゲルを形成することができ、前記ヒドロゲルはそれが標的作用物質を含むときは当該標的作用物質の持続放出を可能にし、
前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体及び／又は前記第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、分解性骨格を含み、ここで、前記分解性骨格は、分解又は切断可能な分解性リンカーによって連結された非分解性又は切断不可能な前駆体ポリマーを含み、
前記分解性リンカーは、２個以上の修飾を含み、
前記分解性リンカーの前記修飾は、ビニルスルホン、及びチオールから選択される、
組成物。 - 前記分解性リンカーは、分解酵素を伴わずに加水分解性である、請求項１に記載の組成物。
- 前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体及び／又は第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、親水性及び／又は水溶性である、請求項１又は２に記載の組成物。
- 前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体及び第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、多糖、ポリエチレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１～３のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体及び第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、デキストラン、ヒアルロン酸、ポリエチレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１～４のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体及び第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、約２０％未満の平均修飾度を有する、請求項１に記載の組成物。
- 前記組成物中の前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体と前記第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体の質量比は、約３：１～約１：３である、請求項１に記載の組成物。
- 前記組成物中の前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体と前記第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体のモル比は、約１０：１～約１：１０である、請求項７に記載の組成物。
- 前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、第１の平均修飾度を有し、前記第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、第２の平均修飾度を有し、前記第１の平均修飾度と前記第２の平均修飾度の比は、約３：１～約１：３である、請求項７又は８に記載の組成物。
- 前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたデキストラン誘導体、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたヒアルロン酸誘導体、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたポリエチレングリコール誘導体、又はそれらの組み合わせであり、前記第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、１個以上のチオール基で修飾されたデキストラン誘導体、１個以上のチオール基で修飾されたヒアルロン酸誘導体、１個以上のチオール基で修飾されたポリエチレングリコール誘導体、又はそれらの組み合わせである、請求項７～９のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体及び第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、約１０ｋＤａ～約５００ｋＤａの重量平均分子量を有する、請求項１～１０のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記分解性骨格を含む前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体及び／又は第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、４以下の多分散性を有する、請求項１～１１のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記分解性骨格を含む前記第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体及び／又は第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、前記分解性リンカーを用いて前記前駆体ポリマーを架橋させることによって形成され、ここで、前記分解性リンカーは、前記前駆体ポリマー間での分解性連結部の形成を可能にする、請求項１～１２のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記前駆体ポリマーは、親水性及び／又は水溶性である、請求項１３に記載の組成物。
- 前記前駆体ポリマーは、非加水分解性であり、酵素的に非分解性であり、又はそうでなければ切断不可能である、請求項１～１４のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記前駆体ポリマーは、多糖、ポリエチレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１～１５のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記前駆体ポリマーは、デキストラン、ヒアルロン酸、ポリエチレングリコール、それらの誘導体、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１～１６のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記前駆体ポリマーは、１個以上の修飾を含む誘導体であり、前記前駆体ポリマーの平均修飾度は、約２０％未満である、請求項１～１７のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記分解性骨格を含む前記ヒドロゲル形成ポリマーの形成のために、前記分解性リンカーと前記前駆体ポリマー上の前記修飾のモル比は、約１：１～約１：１０である、請求項１８に記載の組成物。
- 前記前駆体ポリマーの前記修飾は、アクリレート、メタクリレート、マレイミド、ビニルスルホン、チオール、アミン、及びそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項１８又は１９に記載の組成物。
- 前記分解性リンカーの平均修飾度は、約３０％未満である、請求項１～２０のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記前駆体ポリマーは、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたデキストラン誘導体、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたヒアルロン酸誘導体、１個以上のビニルスルホン基で修飾されたポリエチレングリコール誘導体、又はそれらの組み合わせであり、前記分解性リンカーは、２個以上のチオール基修飾を含む、請求項１～２１のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記前駆体ポリマーは、１個以上のチオール基で修飾されたデキストラン誘導体、１個以上のチオール基で修飾されたヒアルロン酸誘導体、１個以上のチオール基で修飾されたポリエチレングリコール誘導体、又はそれらの組み合わせであり、前記分解性リンカーは、２個以上のビニルスルホン基修飾を含む、請求項１～２１のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記分解性リンカーは、ビニルメタクリレート及びビニルアクリレートから選択される、請求項１～２３のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記分解性リンカーは、以下の群：
から選択される、請求項１～２３のいずれか一項に記載の組成物。 - 前記前駆体ポリマーは、２ｋＤａ～２０ｋＤａの重量平均分子量を有する、請求項１～２５のいずれか一項に記載の組成物。
- 標的作用物質を持続放出するために使用されるヒドロゲルであって、前記ヒドロゲルは、請求項１～２６のいずれか一項に記載の組成物を用いて形成される、ヒドロゲル。
- 前記ヒドロゲルは、前記標的作用物質を更に含む、請求項２７に記載のヒドロゲル。
- 前記標的作用物質は、タンパク質又はポリペプチドを含む、請求項２７又は２８に記載のヒドロゲル。
- 前記標的作用物質の約３０％未満は、最初の２４時間以内に前記ヒドロゲルから累積的に放出され、前記標的作用物質の残りの部分は、約３ヶ月～約３６ヶ月で前記ヒドロゲルから累積的に放出される、請求項２７～２９のいずれか一項に記載のヒドロゲル。
- 請求項２７～３０のいずれか一項に記載のヒドロゲルを製造する方法であって、
ａ）請求項１～２６のいずれか一項に記載の組成物を準備することと、
ｂ）前記組成物をバッファーと混合して、ポリマー溶液を形成することと、
ｃ）前記ポリマー溶液を、前記ヒドロゲルの形成を可能にする条件に曝露することと、を含む、方法。 - 前記曝露は、前記組成物を約３０℃～約４５℃でインキュベートすることを含む、請求項３１に記載の方法。
- 前記ポリマー溶液は、標的作用物質を更に含む、請求項３１又は３２に記載の方法。
- 下記の工程を有する請求項１～２５のいずれか一項に記載の組成物を製造する方法；
ａ）分解又は切断可能な分解性リンカーを用いて非分解性又は切断不可能な前駆体ポリマーを架橋させて、分解性骨格を含む第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体又は分解性骨格を含む第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体を得る工程、
ｂ）前記分解性骨格を含む第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体又は前記分解性骨格を含む第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体を、ヒドロゲルの形成を可能にする条件下で、それぞれ第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体又は第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体と混合する工程：
ここで前記第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体又は第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体は、それぞれ前記分解性骨格を含む第１のヒドロゲル形成ポリマー誘導体又は第２のヒドロゲル形成ポリマー誘導体と反応し得る。 - 請求項１～２６のいずれか一項に記載の組成物と標的作用物質との混合物を含む、前記標的作用物質を持続放出するために用いられる医薬組成物であって、前記混合物は前記標的作用物質を持続放出し得るヒドロゲルの形成を可能にするものである、医薬組成物。
- 請求項２７～３０のいずれか一項に記載のヒドロゲルを含む、標的作用物質を持続放出するために用いられる医薬組成物であって、前記標的作用物質が前記ヒドロゲルに封入されている、医薬組成物。
- ａ）請求項１～２６のいずれか一項に記載の組成物と、
ｂ）前記ａ）の組成物を用いて形成されたヒドロゲルによって持続放出される標的作用物質と、
を含むキット。
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|---|---|---|---|---|
| WO2000078285A1 (en) * | 1999-06-18 | 2000-12-28 | University Of Medicine And Dentistry Of New Jersey | Controlled release of therapeutics by in-situ entrapment by matrix cross-linking |
| WO2008098019A2 (en) | 2007-02-05 | 2008-08-14 | Carbylan Biosurgery, Inc. | Polymer formulations for delivery of bioactive agents |
| EP2459239A1 (en) * | 2009-07-30 | 2012-06-06 | Carbylan Biosurgery, Inc. | Modified hyaluronic acid polymer compositions and related methods |
| US10226417B2 (en) * | 2011-09-16 | 2019-03-12 | Peter Jarrett | Drug delivery systems and applications |
| AU2012347926B2 (en) * | 2011-12-05 | 2018-03-15 | Incept, Llc | Medical organogel processes and compositions |
| CN104307049B (zh) * | 2014-09-29 | 2016-04-13 | 四川大学华西医院 | 一种仿细胞外基质可注射的原位水凝胶及其制备方法与应用 |
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2012506840A (ja) | 2008-09-25 | 2012-03-22 | インヴィーヴォ セラプーティクス コーポレーション | 脊髄の損傷、炎症および免疫疾患に用いられる局所的に放出を制御しうる治療薬 |
| US20120114615A1 (en) | 2008-12-22 | 2012-05-10 | The Trustees Of The University Of Pennsylvania | Hydrolytically degradable polysaccharide hydrogels |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Biomacromolecules，2014年10月14日，2015, 16，56-65 |
| Macromolecules，2018年05月15日，51，3941-3952 |
| Trans Vis Sci Tech.，2015年，4(2)，Article 5, 1-11 |
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