KR20100063744A

KR20100063744A - 지연된 자가-겔화 알기네이트 시스템 및 이의 용도

Info

Publication number: KR20100063744A
Application number: KR1020107006760A
Authority: KR
Inventors: 잔 에길 멜빅; 요룬 에 브요른스타드; 테르제 스벤드센
Original assignee: 에프엠씨 코포레이션
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2008-08-28
Publication date: 2010-06-11
Also published as: EP2192906A4; WO2009032158A3; MX2010002328A; CN103463638A; AU2008296975B2; BRPI0815977A2; US8809521B2; AU2008296975A1; US20110053886A1; CN101918007A; JP2014205059A; CN101918007B; WO2009032158A2; EP2192906A2; JP2010537717A

Abstract

알기네이트 용액 중의 불용성 알기네이트(alginate)/겔화(gelling) 이온 입자를 포함하는 분산액으로서, 비-겔화 양이온이 첨가되지 않은 조건 하에서 1분 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률(final gel storage modulus)을 나타내는 분산액이 개시된다. 이 분산액의 제조를 위한 키트 및 조성물도 개시되고, 상기 분산액의 제조 및 사용 방법, 및 상기 분산액에서 사용된 성분들도 개시된다.

Description

지연된 자가-겔화 알기네이트 시스템 및 이의 용도{DELAYED SELF-GELLING ALGINATE SYSTEMS AND USES THEREOF}

본 발명은 지연된 겔화(gelling)를 나타내는 알기네이트(alginate) 시스템, 이 시스템을 포함하는 조성물, 장치 및 키트, 및 상기 시스템의 사용 방법에 관한 것이다.

본원은 본원에 참고로 도입되는 미국 가출원 제60/966,437호(2007년 8월 28일자로 출원됨)를 우선권주장한다.

알기네이트는 생리학적으로 적절한 온도에서 발생되어 경화될 수 있는 열-안정성 겔을 형성하는 독특한 능력을 갖는 친수성 해양 생중합체(biopolymer)이다. 알기네이트는 1-4 글리코시드 결합으로 결합된 β-D-만뉴론산(mannuronic acid; M) 및 α-L-굴루론산(guluronic acid; G)로 구성된 비-분지된 이원 공중합체의 패밀리이다. 상기 2종의 유론산 단량체의 상대적 양 및 중합체 쇄를 따라 위치한 이들의 순차적 정렬은 알기네이트의 유래에 따라 광범위하게 달라진다. 알기네이트는 해양 갈색 조류, 예컨대, 라미나리아 하이퍼보레아(Laminaria hyperborea), 마크로시스티스 피리페라(Macrocystis pyrifera), 레소니아 니그레센스(Lessonia nigrescens) 및 아스코필륨 노도슘(Ascophyllum nodosum)에 존재하는 구조 중합체이다. 알기네이트는 일부 박테리아, 예컨대, 슈도모나스 애루기노사(Pseudomonas aeruginosa), 아조토박터 비넬란디이(Azotobacter vinelandii) 및 슈도모나스 플루오레센스(Pseudomonas fluorescens)에 의해서도 생성된다(국제 특허출원 공개 제WO 2004/011628호).

알기네이트 겔은 2가 양이온이 2종의 상이한 알기네이트 중합체 각각의 G 잔기로부터 유래된 음으로 하전된 기와 이온 결합을 형성함으로써 상기 2종의 중합체를 가교-결합시킬 때 생성된다. 다수의 알기네이트 중합체 사이의 다수의 가교-결합의 형성은 알기네이트 겔 구조체인 매트릭스를 발생시킨다.

알기네이트 겔은 해리 없이 다량의 물을 함유하는 하이드로겔, 즉 가교-결합된 알기네이트 중합체일 수 있다. 생중합체 겔, 예컨대, 알기네이트 하이드로겔은 조직 공학 분야 및 다른 생체의학 분야에서 흥미를 끄는 후보물질이다. 알기네이트는 생리학적 조건 하에서 겔을 형성하는 그의 능력 때문에 널리 사용되고 있고 캡슐화 목적 및 생체구조체 재료로서의 사용을 위해 연구되고 있다. 세포를 알기네이트 비드에 포획하는 기술은 통상적으로 이용되는 기술이다. 또한, 알기네이트는 조직 공학 분야 및 신경 재생용 스카폴드(scaffold)로서의 사용을 포함하는 다른 종류의 생체구조체를 위한 유용한 재료인 것으로 밝혀졌다.

알기네이트 하이드로겔의 다양한 제조 방법이 존재한다. 가장 통상적으로 이용되는 방법은 알기네이트 용액이 외부 저장용기로부터의 겔화 이온의 확산에 의해 겔화되는 투석/확산 방법이다. 이 방법은 주로 알기네이트 겔 비드의 제조 및 식품 분야에서 자주 사용된다. 알기네이트 마이크로비드의 제조는 겔 네트워크 내로의 겔화 이온의 확산에 의해 제한을 받는 신속한 공정이다. 이 공정은 세포를 마이크로비드 내에 포획하기에 매우 적합하지만, 다른 성형물 또는 구조체의 제조에는 덜 유용하다. 크기가 보다 큰 겔 구조체의 제조의 경우, 확산 겔화 시스템은 제한된 가능성을 가질 수 있다. 이것은 빠른 겔화 공정이 겔 구조체의 성형을 허용하는 시간을 제한하기 때문이다.

겔화 공정의 지연은 용액이 체내로 주입되고/되거나 세포 또는 다른 생체물질을 겔 형성 전에 겔 매트릭스 내로 혼입하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 다른 종류의 생체적합성 알기네이트 겔 구조체의 제조를 위한 별법이 개발되고 있다. 겔화 속도는 겔화 이온이 형성되는 겔 내부에서 보다 느리게 방출되는 내부 겔화 시스템의 사용에 의해 감소될 수 있다. 이것은 겔의 내부 경화로서 기재된다. 통상적으로, 내부 겔화 시스템에서, 제한된 가용성을 나타내는 칼슘 염 또는 착물화된 Ca²⁺ 이온은 칼슘 이온이 서서히 방출되는 알기네이트 용액과 혼합된다. 황산칼슘은 조직 공학을 위한 알기네이트 기재 세포 전달 비히클에서 사용되고 있다. 칼슘의 방출 및 겔화 속도 또한 pH 의존적 가용성을 나타내는 칼슘 염의 사용 및 느리게 작용하는 산, 예컨대, D-글루코노-δ-락톤(GDL)의 첨가에 의해서 조절될 수 있다. pH가 변함에 따라 칼슘 이온이 방출된다. 또한, 칼슘 함유 리포좀은 조절가능한 알기네이트 겔화 시스템으로서 사용되고 있다. 내부 겔화를 기초로 한 알기네이트 겔 시스템은 칼슘 이온이 알기네이트 용액 내로 확산되어 칼슘 포화된 겔을 생성하는 확산 시스템과 대조적으로 겔화 이온을 보다 정의되고 한정된 방식으로 공급할 수 있다.

다양한 현재의 알기네이트 겔 구조체 제조 방법들은 한계를 가진다. 일부 기술은 한정된 크기 및 형태의 겔을 만드는 데에만 유용하다. 적용 제품에 따라 겔화 속도의 조절과 관련된 문제점들이 존재할 수 있다. 일부 경우, 잔류물임과 동시에 화학적으로 조절된 겔화 기작의 부산물인 원치 않는 물질들이 겔에 존재한다. 일부 경우, 비-생리적 pH 값이 겔화에 필요하고, 이러한 조건은 상기 제조 방법들의 이용을 제한할 수 있다. 따라서, 다른 겔화 시스템 및 제제가 필요하다.

본 발명은 알기네이트 용액 중에 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 포함하는 분산액으로서, 비-겔화 양이온이 첨가되지 않은 조건 하에서 1분 후에 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률(final gel storage modulus)을 나타내는 분산액에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 알기네이트 겔의 제조를 위한 키트에 관한 것이다. 상기 키트는 불용성 알기네이트를 포함하는 제1 용기, 및 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 포함하는 제2 용기를 포함한다.

또한, 본 발명은 알기네이트 겔의 제조를 위한 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물은 즉시 용해되는(immediately soluble) 알기네이트 및 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 포함한다.

또한, 본 발명은 지연된 자가-겔화 알기네이트 분산액을 분배하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 가용성 알기네이트 용액 중의 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자의 분산액을 형성하는 단계, 및 상기 분산액을 분배하여 상기 분산액이 알기네이트 겔 매트릭스를 형성하게 하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은 지연된 자가-겔화 알기네이트 분산액을 개체 내로 분배하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 가용성 알기네이트 용액 중의 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자의 분산액을 형성하는 단계, 및 상기 분산액을 개체 내로 분산시켜 상기 분산액이 상기 개체 내에서 알기네이트 겔 매트릭스를 형성하게 하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은 조직 벌킹재(bulking material)로서 사용하기 위해, 혈관 색전술에서 사용하기 위해, 수술 후 부착 형성을 방지하는 데 사용하기 위해, 상처 치료에서 사용하기 위해, 당뇨병 치료에서 사용하기 위해, 및 관절염 치료에서 사용하기 위해 지연된 자가-겔화 알기네이트 분산액을 개체 내로 분배하는 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 이식가능한 알기네이트 겔을 사용하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 지연된 자가-겔화 알기네이트 분산액을 분배하여 지연된 자가-겔화 알기네이트를 형성하고, 겔 형성 후 이식가능한 알기네이트 겔을 개체 내로 이식하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은 이식가능한 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 균일한 알기네이트 겔 코팅물을 포함하는 이식가능한 장치, 및 상기 장치를 코팅하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 연골 세포를 포함하는 지연된 자가-겔화 알기네이트 분산액을 개체의 체내로 분배하거나 연골 세포를 포함하는 생체적합성 매트릭스를 개체의 체내로 분배함으로써 골관절염으로부터 비롯된 골연골 결함을 충전하거나 복구시키는 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 인슐린-생성 세포 또는 다세포 응집체를 포함하는 지연된 자가-겔화 알기네이트 분산액을 개체의 체내로 분배하거나 인슐린-생성 세포 또는 다세포 응집체를 포함하는 생체적합성 매트릭스를 개체의 체내로 이식함으로써 당뇨병을 치료하는 방법에 관한 것이다.

추가로, 본 발명은 이자섬, 세포 응집체 또는 조직을 지연된 자가-겔화 알기네이트 분산액 내로 도입함으로써 단리 후 저장하고 운송하는 동안 상기 이자섬, 또는 다른 세포 응집체 또는 조직의 생존율을 개선하는 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

[도 1]
제제 3, 17 및 19에서의 겔 구조체의 발생을 보여준다. 이 도면에서, 시간 = 0이라 함은 2종의 성분들의 혼합을 개시하는 시점을 의미한다.
[도 2]
다양한 농도의 NaCl의 존재 또는 부재 하에서 2.0% 칼슘 G 블록 입자 및 2.0% PRONOVA LVG 알기네이트 용액으로 만들어진 제제들에 대한 시간의 함수로서 표시된 저장 탄성률을 보여준다.
[도 3]
혼합물의 일부로서 존재하거나 혼합한 지 1시간 후 외부적으로 도포된(겔의 상부에 배치된) 다양한 농도의 0.9 NaCl의 존재 또는 부재 하에서 2.0% 칼슘 G 블록 입자 및 2.0% PRONOVA LVG 알기네이트 용액으로 만들어진 제제들에 대한 시간의 함수로서 표시된 저장 탄성률을 보여준다.
[도 4]
염화나트륨의 존재 또는 부재 하에서 2.5% 칼슘 VLVG 입자(배치: J101-005) 및 2.5% PRONOVA LVG(FP-408-02) 알기네이트 용액으로 만들어진 제제들에 대한 시간의 함수로서 표시된 저장 탄성률을 보여준다. 한 시험에서, (0.9% NaCl을 함유하는) MEM 세포 배양 배지를 혼합한 지 40분 후에 외부적으로 도포(겔의 상부에 배치)하였다.

"지연된 자가-겔화 시스템"으로 지칭된 대안적 알기네이트 겔화 시스템이 제공된다. 이 시스템은 많은 생체의학 분야 및 다른 분야, 특히 고도의 겔화가 달성되기 전에 물질이 전달될 수 있도록 일정한 시간 동안 겔화의 지연이 필요하거나 요구되는 경우 사용될 수 있다. 상기 시스템은 고도의 생체적합성을 갖는 알기네이트 및 겔화 이온을 포함할 수 있다. 상기 시스템은 상당한 시간 동안 유지될 수 있는, 겔화 시간의 지연을 제공할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 시스템은 또 다른 공급원으로부터의 비-겔화 양이온을 첨가하여 겔화를 개시하거나 가속화하는 능력을 제공할 수 있다.

지연된 자가-겔화 알기네이트 기술은 제제의 겔화 성질의 증가된 조절, 특히 겔화의 개시의 조절을 제공한다. 본 발명의 알기네이트 시스템은 생체의학적 절차에서 유용하고, 생체의학적 장치에 포함시키기에 유용할 뿐만 아니라 겔화 성질의 정확한 조절, 특히 겔화의 개시의 지연 및/또는 겔화 완료를 위한 반감기의 조절, 및/또는 겔화 완료를 위한 시간의 정확한 조절을 요구하는 다른 생체적합성 제품에 포함시키기에도 유용하다. 겔화 공정의 개시, 지속 및 완료의 개선된 조절은 생체내 의학 장치 및 시험관내 의학 장치를 비롯한 생체의학 제품을 포함하나 이들로 한정되지 않는, 정확한 조절을 요구하는 제품을 위해 조성 및 성질을 최적화하는 데 이용될 수 있다. 의학적 용도의 예는 약물 또는 펩티드 전달 장치의 제공; 세포, 단백질, 다세포 응집체 또는 조직 공학용 검출 표지의 분배; 및 조직 또는 기관 내의 결함의 코팅, 침착 또는 복구를 포함할 수 있으나 이들로 한정되지 않는다. 상기 조성물과 함께 사용될 수 있거나 상기 조성물에 의해 형성될 수 있는 이식가능한 장치의 예는 장치 코팅물, 심장 박동조율기, 카테터, 이식가능한 보철, 조직 벌킹 이식재, 식도 역류 억제 이식재, 신장 역류 억재 이식재, 요실금 억제 이식재, 흉부 이식재, 턱 이식재, 뺨 이식재, 치아 이식재, 흉부 이식재 및 성형된 알기네이트 매트릭스 이식재, 예컨대, 캡슐화된 세포를 갖거나 갖지 않은 고체 장치 또는 마이크로캡슐을 포함한다.

본 발명의 시스템은 2종의 성분, 즉 가용성 알기네이트, 및 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 포함한다. 이 성분들이 용매의 존재 하에서 조합되어 알기네이트 용액 중의 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자의 분산액을 형성하는 경우, 상기 분산액이 1분 이상의 시간 후 10% 이하의 최종 겔 저장 탄성률을 나타낼 수 있을 정도로 알기네이트 겔의 형성이 유의하게 지연된다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 훨씬 더 오랜 시간, 예컨대, 2분, 3분, 4분, 5분, 6분, 7분, 8분, 9분, 10분, 15분, 20분, 30분, 40분, 45분, 60분, 90분, 120분, 180분, 240분, 300분 또는 그 이상의 시간이 경과된 후 추가 비-겔화 양이온의 부재 하에서 10% 이하의 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 입자의 겔화 이온은 불용성 입자로부터 해리되지 않아 상기 다양한 시간 내에 10% 이하의 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 겔을 생성하기에 충분한 양으로 존재할 수 있다. 10% 이하의 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 겔이 생성되기까지 겔 형성의 지연은 사용자에게 겔이 형성되기 전에 상기 분산액을 조작하고 작업할 충분한 시간을 제공한다. 상기 지연은 보다 빠른 겔화 시간이 물질의 사용을 더욱 어렵게 만드는 분야에서 본 발명의 시스템이 특히 유용하게 만든다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "불용성 알기네이트/겔화 이온 입자"에서 사용된 기호 "/"는 상기 입자가 알기네이트 분자 및 겔화 이온 둘다를 포함함을 표시한다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "저장 탄성률"은 용어 "G", "탄성률" 및 "탄성 계수"와 상호교환가능하게 사용된다. 당업자는 잘 공지된 방법에 의해 저장 탄성률을 용이하게 측정할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "최종 겔 저장 탄성률"의 언급에서 용어 "최종 겔"은 시간의 경과에 따른 저장 탄성률의 추가 증가가 없는 시점에서 형성된 겔을 의미하고, 상기 겔은 용액 중의 나트륨 이온의 최종 농도를 17 mM 이상만큼 증가시키거나 0.9% 이상의 최종 농도에 도달하기에 충분한 양으로 염화나트륨 염을 첨가하였을 때 20℃에서 알기네이트 용액 중의 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자의 분산액으로부터 형성된다.

일부 실시양태에서, 겔 형성의 속도는 비-겔화 양이온을 분산액에 첨가하였을 때 가속화될 수 있다. 상기 첨가는 불용성 입자로부터 겔화 이온을 해리시켜 분산액 중에서의 상기 겔화 이온의 이용률을 증가시킴으로써 상기 분산액 중의 가용성 알기네이트로부터 유래된 알기네이트 중합체를 포함하는 가교-결합을 형성할 수 있는 비-겔화 양이온을 제공한다.

지연된 자가-겔화 제제를 위한 겔화의 개시 및 조절은 상기 제제 중의 불용성 입자에서 사용된 알기네이트의 종류에 상당히 의존한다. 구체적으로, 겔화 이온이 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자로부터 해리되어 알기네이트 용액의 알기네이트와 가교-결합을 형성할 수 있는 정도는 지연된 자가-겔화 알기네이트 제제의 발생을 위한 지연 시간에 직접적인 영향을 미친다. 지연된 자가-겔화는 상기 분산액을 제조하는 데 사용된 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자가 짧은 올리고머 G 블록으로부터 제조되거나 상대적 G-함량이 50% 이상인 알기네이트("G 함량이 높은 알기네이트")로부터 제조되는 경우 달성될 수 있다. 또한, 지연된 자가-겔화는 상기 분산액을 제조하는 데 사용된 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자가 출발 물질의 제조에서 교반/혼합 속도가 낮은 공정에서 생성된 경우, 또는 이러한 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자가 출발 물질의 제조에서 비-수성 극성 용매를 사용하는 공정에서 생성된 경우 달성될 수 있다. 겔화 양이온이 분산액 중의 자유 이온으로서 사용될 수 있게 되는 속도는 겔화 속도를 조절한다. 다라서, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자가 비-겔화 이온의 존재 하에서 겔화 이온을 보유하는 정도, 또는 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자가 비-겔화 이온의 존재 하에서 겔화 이온을 이탈시키는 정도는 분산액의 겔화 속도를 결정한다.

일부 실시양태에서, 본 발명의 시스템의 가용성 알기네이트 및 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자는 교반에 의해 혼합될 수 있거나 적절한 혼합 장치의 이용을 통해 혼합될 수 있다. 제제의 겔화 속도는 분산액 중의 불용성 알기네이트 입자의 농도에 대한 용액 중의 가용성 알기네이트의 상대적 농도; 알기네이트에 대한 겔화 이온의 상대적 함량; 비-겔화 이온 또는 다른 탄수화물의 존재, 온도, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자의 크기, 세포, 다세포 응집체, 조직, 또는 겔 내에 포획되거나 겔화 동안에 존재하는 다른 생체물질의 함량, (불순물의 존재) 및 사용된 알기네이트의 종류뿐만 아니라 불용성 알기네이트 입자의 제조 방법 및 알기네이트 출발 물질의 제조 후 처리를 조정함에 의해 더 조절될 수 있다. 따라서, 이 알기네이트 시스템은 각각의 구체적인 용도에 적합하게 다양하게 개조될 수 있다. 세포, 다세포 응집체, 조직, 또는 형성된 겔 내의 다른 생체물질의 포획을 위해, 용매, 알기네이트 용액 또는 분산액을 포획될 물질과 예비혼합할 수 있다.

본 발명의 분산액은 알기네이트 겔 매트릭스가 필요한 부위에 액체/슬러리로서 개체 내에 분배될 수 있다. 가용성 알기네이트 및 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자가 용매의 존재 하에 혼합된 후, 분산액을 개체 내에 분배하는데, 상기 분산액은 상기 개체 내에서 비-겔화 이온의 존재를 비롯한 생리학적 조건과 접촉하게 한다. 분산액의 겔화가 진행되어 알기네이트 겔이 제자리에서 경화된다.

본원에서 사용된 용어 "지연된 자가-겔화"는 가용성 알기네이트 및 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자가 용매의 존재 하에서 혼합되는 경우 매우 제한된 방식으로 일어나는 겔화 공정을 지칭한다. "지연된 자가-겔화 알기네이트"는 용매 중의 가용성 알기네이트 및 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 포함하거나 용매 중의 가용성 알기네이트 및 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자에 의해 형성된 알기네이트 분산액 또는 겔로서, 추가 비-겔화 양이온의 부재 하에서 1분 이상의 시간이 경과된 후 10% 이하의 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 알기네이트 분산액 또는 겔이다. 일부 지연된 자가-겔화 알기네이트에서, 상기 분산액은 훨씬 더 오랜 시간, 예컨대, 2분, 3분, 4분, 5분, 6분, 7분, 8분, 9분, 10분, 15분, 20분, 30분, 40분, 45분, 60분, 90분, 120분, 180분, 240분, 300분 또는 그 이상의 시간이 경과된 후 추가 비-겔화 양이온의 부재 하에서 10% 이하의 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다.

본 발명의 시스템에서 사용되는 성분들은 사용 전에 여러 형태 중 임의의 형태로 유지될 수 있다. 예를 들어, 가용성 알기네이트는 용액 또는 분말 형태로 유지될 수 있다. 일부 실시양태에서, 가용성 알기네이트는 예컨대, 동결 건조된 경우 즉시 가용화될 수 있는 분말로서 유지될 수 있다. 유사하게, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자는 분산액 또는 분말로서 유지될 수 있다.

본원에 기재된 성질을 나타내는 분산액을 제조하기 위한 성분 및 요소들을 포함하는 키트 및 조성물이 제공된다. 나아가, 상기 분산액의 제조에 유용한 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자, 상기 분산액을 사용하는 방법 및 상기 분산액으로부터 형성된 겔을 제조하는 방법도 제공된다. 상기 방법들은 여러 의학적 방법 및 제조 방법에 맞게 개조될 수 있고, 지연된 자가-겔화 기술로부터 만들어진 겔 및 만들어진 겔로 코팅된 장치도 제공된다.

일부 실시양태에서, 가용성 알기네이트를 포함하는 수용액 중에 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 포함하는 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가하지 않은 조건 하에서 2분의 시간 경과 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가하지 않은 조건 하에서 3분의 시간 경과 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가하지 않은 조건 하에서 4분의 시간 경과 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가하지 않은 조건 하에서 5분의 시간 경과 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가하지 않은 조건 하에서 10분의 시간 경과 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가하지 않은 조건 하에서 15분의 시간 경과 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가하지 않은 조건 하에서 20분의 시간 경과 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가하지 않은 조건 하에서 30분의 시간 경과 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가하지 않은 조건 하에서 45분의 시간 경과 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가하지 않은 조건 하에서 60분 초과의 시간 경과 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다.

일부 실시양태에서, 상기 분산액은 전술한 바와 같은 지연된 자가-겔화를 나타내지만 비-겔화 양이온의 첨가 시 상기 비-겔화 양이온을 첨가한 지 1분 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낼 것이다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 2분 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 2분 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 3분 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 4분 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 5분 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 10분 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 15분 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 20분 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 30분 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 45분 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 60분 초과의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 90분 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 120분 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 3시간 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 4시간 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 5시간 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 비-겔화 양이온을 첨가한 지 6시간 이상의 시간 경과 후 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다.

일부 실시양태에서, 상기 분산액은 상기 다양한 실시양태를 기술함에 있어서 기재된 바와 같이 비-겔화 양이온을 첨가한 후 전술한 바와 같은 시간 이내에 20%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 상기 다양한 실시양태를 기술함에 있어서 기재된 바와 같이 비-겔화 양이온을 첨가한 후 전술한 바와 같은 시간 이내에 30%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 상기 다양한 실시양태를 기술함에 있어서 기재된 바와 같이 비-겔화 양이온을 첨가한 후 전술한 바와 같은 시간 이내에 40%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 상기 다양한 실시양태를 기술함에 있어서 기재된 바와 같이 비-겔화 양이온을 첨가한 후 전술한 바와 같은 시간 이내에 50%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 상기 다양한 실시양태를 기술함에 있어서 기재된 바와 같이 비-겔화 양이온을 첨가한 후 전술한 바와 같은 시간 이내에 60%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 상기 다양한 실시양태를 기술함에 있어서 기재된 바와 같이 비-겔화 양이온을 첨가한 후 전술한 바와 같은 시간 이내에 70%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 상기 다양한 실시양태를 기술함에 있어서 기재된 바와 같이 비-겔화 양이온을 첨가한 후 전술한 바와 같은 시간 이내에 80%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 상기 다양한 실시양태를 기술함에 있어서 기재된 바와 같이 비-겔화 양이온을 첨가한 후 전술한 바와 같은 시간 이내에 90%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 상기 다양한 실시양태를 기술함에 있어서 기재된 바와 같이 비-겔화 양이온을 첨가한 후 전술한 바와 같은 시간 이내에 95%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 상기 다양한 실시양태를 기술함에 있어서 기재된 바와 같이 비-겔화 양이온을 첨가한 후 전술한 바와 같은 시간 이내에 99%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타낸다.

전술한 바와 같이, "비-겔화 양이온의 첨가"는 분산액의 비-겔화 이온의 총 농도를 0.01% 이상만큼 증가시키기에 충분한 농도로 비-겔화 이온을 첨가하는 것을 의미한다. 일부 실시양태에서, 비-겔화 양이온의 첨가는 분산액의 비-겔화 이온의 총 농도를 0.05% 이상, 0.1% 이상, 0.2% 이상, 0.3% 이상, 0.4% 이상, 0.5% 이상, 0.6% 이상, 0.7% 이상, 0.8% 이상, 0.9% 이상 또는 1.0% 이상만큼 증가시키기에 충분한 농도로 비-겔화 양이온의 농도를 증가시킨다. 지연된 자가-겔화 분산액의 겔화를 가속화시키기 위해 첨가될 수 있는 비-겔화 양이온의 예는 Na⁺, Li⁺, K⁺, Fe⁺ 및/또는 H⁺(즉, 다양한 산)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 첨가된 비-겔화 양이온은 분산액에 첨가되어 용액으로부터 분산액 내로 혼입되는 첨가제로서 제공된다. 일부 실시양태에서, 첨가된 비-겔화 양이온은 분산액이 생리학적 공간 내로 분산되는 경우 제공되는 비-겔화 양이온의 양에 의해 제공된다.

일부 실시양태에서, 가용성 알기네이트에서 사용되는 알기네이트 중합체 및 이의 조합물은 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자에서 사용되는 것과 동일하거나 상이할 수 있다.

용매의 양에 대한 분산액 중의 알기네이트(불용성 알기네이트/겔화 이온 입자의 형태의 알기네이트 및 가용성 알기네이트 둘다)의 농도는 겔의 겔화 시간, 다공도, 안정성 및 생분해성, 겔 강도 및 탄성에 영향을 미치고, 특정 성질을 나타내는 겔은 용매에 대한 가용성 알기네이트 및 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자의 특정 비를 사용함에 의해 제조될 수 있다. 일반적으로, (불용성 알기네이트에 대한 가용성 알기네이트의 비가 주어진 경우) 알기네이트의 농도가 낮을수록 겔의 생분해성은 더 높아질 것이다. 일부 실시양태에서, 약 0.5%, 0.75%, 1%, 1.25%, 1.5%, 2%, 2.5%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9% 또는 10% 이상의 알기네이트(가용성 알기네이트, 및 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자 형태의 알기네이트)가 사용될 수 있다.

분산액 중의 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자 형태의 알기네이트에 대한 가용성 알기네이트의 상대적 농도는 겔의 겔화 시간, 공극 크기, 겔 강도 및 탄성뿐만 아니라 겔의 안정성 및 생분해성에 영향을 미치고, 특정 성질을 나타내는 겔은 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자에 대한 가용성 알기네이트의 특정 비를 사용함에 의해 제조될 수 있다. 일부 실시양태에서, 가용성 알기네이트의 농도는 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자(1:1) 형태의 알기네이트의 농도와 거의 동일하다. 일부 실시양태에서, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자 형태의 알기네이트의 농도는 가용성 알기네이트의 농도의 2배이다(2:1). 일부 실시양태에서, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자 형태의 알기네이트의 농도는 가용성 알기네이트의 농도의 절반이다(1:2). 일부 실시양태에서, 가용성 알기네이트에 대한 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자 형태의 알기네이트의 농도의 비는 1:7이다. 일반적으로, 겔화 이온이 적게 존재할수록 겔의 생분해성은 높아질 것이다. 본 발명의 시스템에서 불용성 알기네이트/겔화 이온의 농도를 감소시킴으로써 안정성이 보다 낮고 생체 분해성이 보다 높은 겔을 생성할 수 있는데, 이는 겔 네트워크가 가교-결합 이온으로 덜 포화되기 때문이다. 지연된 자가-겔화는 겔 이온의 농도가 보다 낮은 겔의 제조를 가능하게 하여 생분해 용도에 특히 적합한 겔을 생성할 수 있다. 일부 바람직한 실시양태에서, 가용성 알기네이트에 대한 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자의 알기네이트 비는 5:1, 4:1, 3:1, 2:1, 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 또는 1:5이다.

알기네이트 중합체 중의 G 단량체 및 M 단량체의 상대적 함량은 겔의 공극 크기, 안정성 및 생분해성, 겔 강도 및 탄성에 영향을 미친다. 알기네이트 중합체의 M 단량체 및 G 단량체의 총 함량은 크게 달라질 수 있고, 배열 구조체의 상대적 함량도 크게 달라질 수 있고(G 블록, M-블록 및 MG 교대 배열) 중합체 쇄를 따라 존재하는 배열의 길이도 크게 달라질 수 있다. 일반적으로, 사용된 알기네이트 중합체 중의 M 함량에 대한 G의 상대적 함량이 낮을수록 겔의 생분해성은 높아질 것이다. G 함량이 높은 알기네이트를 갖는 겔은 일반적으로 M 함량이 높은 알기네이트를 갖는 겔(보다 작은 공극 크기 및 보다 낮은 겔 강도를 나타냄)에 비해 더 큰 공극 크기 및 더 강한 겔 강도를 나타낸다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 50%를 초과하는 함량의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 60%를 초과하는 함량의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 60% 내지 80%의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 65% 내지 75%의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 70%를 초과하는 함량의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 70%의 α-L-굴루론산을 함유하지 않고, 60%의 α-L-굴루론산도 함유하지 않으며, 50% 이하의 α-L-굴루론산도 함유하지 않고 60 내지 80%의 α-L-굴루론산도 함유하지 않고, 65 내지 75%의 α-L-굴루론산도 함유하지 않는다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 70%의 α-L-굴루론산을 함유하지 않고, 60%의 α-L-굴루론산도 함유하지 않으며, 50% 이하의 α-L-굴루론산도 함유하지 않고, 60 내지 80%의 α-L-굴루론산도 함유하지 않고, 65 내지 75%의 α-L-굴루론산도 함유하지 않고, 이때 알기네이트의 평균 분자량(MW)은 2 내지 20 kDa, 일부 실시양태에서 2 내지 10 kDa, 일부 실시양태에서 2 내지 5 kDa 또는 일부 실시양태에서 3 내지 5 kDa이고, 이러한 일부 실시양태에서, 상기 알기네이트 중합체는 10 내지 25개의 단량체를 함유하거나, 15 내지 19개의 단량체를 갖는 (주로) 올리고머를 함유하거나, 평균 16 내지 18개의 단량체를 갖는 올리고머를 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 85% 이상의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 88% 이상의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 89% 이상의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 90% 이상의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 91% 이상의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 92% 이상의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 93% 이상의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 94% 이상의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 95% 이상의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 96% 이상의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 97% 이상의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 98% 이상의 α-L-굴루론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 85% 이상 내지 99% 이상의 α-L-굴루론산을 함유하고, 이때 알기네이트의 분자량은 2 내지 20 kDa, 일부 실시양태에서 2 내지 10 kDa, 일부 실시양태에서 2 내지 5 kDa, 또는 일부 실시양태에서 3 내지 5 kDa이다. 이러한 일부 실시양태에서, 알기네이트 중합체는 10 내지 25개의 단량체를 함유한다. 이러한 실시양태에서, 알기네이트 중합체는 15 내지 19개의 단량체를 갖는 (주로) 올리고머를 함유한다. 이러한 일부 실시양태에서, 알기네이트 중합체는 평균 16 내지 18개의 단량체를 갖는 올리고머를 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 50%를 초과하는 함량의 C-5 에피머 β-D-만뉴론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 60%를 초과하는 함량의 C-5 에피머 β-D-만뉴론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 60% 내지 80%의 C-5 에피머 β-D-만뉴론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 65 내지 75%의 C-5 에피머 β-D-만뉴론산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체 중 1종 이상의 알기네이트 중합체는 70%를 초과하는 함량의 C-5 에피머 β-D-만뉴론산을 함유한다. 유론산 블록의 제조 방법은 본원에 참고로 도입되는 미국 특허 제6,121,441호에 개시되어 있다. G 블록 알기네이트 중합체, 및 알기네이트 겔 성질의 조절제로서의 상기 중합체의 용도는 본원에 참고로 도입되는 미국 특허 제6,407,226호에 개시되어 있다. 일부 바람직한 실시양태에서, G의 함량은 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80% 또는 85%이다. 일부 바람직한 실시양태에서, G의 함량은 85%를 초과한다.

알기네이트 중합체의 평균 분자량은 겔의 겔화 시간, 공극 크기, 겔 강도 및 탄성에 영향을 미친다. 알기네이트 중합체의 평균 분자량은 2 내지 1,000 kDa일 수 있다. 알기네이트의 분자량은 겔 형성 및 최종 겔 성질에 영향을 미칠 수 있다. 일반적으로, 사용된 알기네이트의 분자량이 낮을수록 겔의 생분해성은 높아질 것이다. 가용성 알기네이트 성분에서 사용된 알기네이트 중합체 또는 이의 조합물은 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자에서 사용된 알기네이트 중합체 또는 이의 조합물과 동일하거나 상이할 수 있다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체의 평균 분자량은 5 내지 350 kDa이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체의 평균 분자량은 2 내지 100 kDa이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체의 평균 분자량은 50 내지 500 kDa이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체의 평균 분자량은 100 내지 1,000 kDa이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체의 평균 분자량은 2 내지 50 kDa이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체의 평균 분자량은 2 내지 40 kDa이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체의 평균 분자량은 2 내지 30 kDa이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체의 평균 분자량은 2 내지 20 kDa이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체의 평균 분자량은 2 내지 15 kDa이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체의 평균 분자량은 2 내지 10 kDa이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체의 평균 분자량은 2 내지 5 kDa이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체의 평균 분자량은 3 내지 15 kDa이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체의 평균 분자량은 3 내지 10 kDa이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스의 알기네이트 중합체의 평균 분자량은 3 내지 5 kDa이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 올리고머의 단량체의 평균 수는 15 내지 20, 16 내지 19, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 또는 22개이다.

일부 실시양태에서, 겔은 고도의 생분해성을 나타내도록 디자인된다. 따라서, 고도의 생분해성을 나타내는 겔을 제조하기 위해 본원에 기재된 파라미터들 중 1종 이상의 파라미터의 하한을 이용하여, 알기네이트, 겔화 이온 및 G의 함량이 보다 낮고 알기네이트의 분자량이 보다 낮은 겔을 제조할 수 있다.

20℃에서 측정된 1% 용액 중의 알기네이트의 점도는 25 내지 1,000 mPas, 일부 실시양태서 바람직하게는 50 내지 1,000 mPas(1% 용액, 20℃)일 수 있다.

일부 실시양태에서, 알기네이트는 멸균된 알기네이트이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트는 초순수(ultrapure) 멸균된 알기네이트이다. 일부 실시양태에서, 멸균된 알기네이트는 멸균 필터를 이용하여 수득한다.

본원에서 사용될 수 있는 알기네이트는 바람직하게는 의학적 이식 분야에서 사용될 수 있을 정도로 초순수 멸균된 알기네이트, 예를 들어, 내독소 함량이 400 eu/g 미만, 일부 실시양태에서 내독소 함량이 300 eu/g 미만, 일부 실시양태에서 내독소 함량이 200 eu/g 미만, 일부 실시양태에서 내독소 함량이 100 eu/g 미만, 일부 실시양태에서 내독소 함량이 75 eu/g 미만, 일부 실시양태에서 내독소 함량이 50 eu/g 미만인 알기네이트이다. 일부 실시양태에서, 알기네이트의 내독소 함량은 25 eu/g 미만이다.

일부 실시양태에서, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자의 제조 방법이 화학양론적 양(100% 포화)의 겔화 이온을 갖는 생성물을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 화학양론적 양의 염의 사용은 지연된 자가-겔화 알기네이트 시스템에 보다 높은 재현성을 부여한다. 일부 실시양태에서, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자의 제조 방법이 화학양론적 양 미만(100% 미만의 포화)의 겔화 이온을 갖는 생성물을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 화학양론적 양 미만의 양의 염의 사용은 지연된 자가-겔화 알기네이트 시스템에 생분해성을 부여한다.

일부 실시양태에서, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자의 제조에 사용되는 알기네이트는 G 함량이 약 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상 또는 99% 이상인 G 블록 올리고머이다. G 블록 알기네이트의 분자량은 평균 57개 유니트의 DPn에 상응하는 10 kDa 미만이고, 전형적으로 상기 분자량은 17개 유니트의 DPn에 상응하는 약 3 kDa이다.

일부 실시양태에서, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자는 G 함량이 높은 표준 알기네이트 및 (일부 실시양태에서) 수분 동안의 겔화 지연을 부여하는 Ca으로 구성된 입자이다. 일부 실시양태에서, 상기 알기네이트의 분자량은 전형적으로 50 kDa(286개 유니트) 내지 350 kDa(2,000개 유니트)이다.

일부 실시양태에서, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자는 M 함량이 높은 표준 알기네이트 또는 MG 알기네이트로 구성된 입자이다.

G 블록 알기네이트 올리고머는 올리고머 당 평균 약 17개의 G 단량체를 함유하는 올리고머의 단리된 분획을 지칭하고, 이때 상기 올리고머들 중 대다수는 올리고머 당 15 내지 19개의 단량체를 함유한다. 상기 분획은 G 함량이 높은 천연 발생 알기네이트를 프로세싱하고 G 블록 알기네이트를 다양한 수단, 예컨대, 분획화로 분리함으로써 제조할 수 있다.

일부 실시양태에서, 알기네이트는 초순수 알기네이트이다. 초순수 알기네이트는 예컨대, 라미나리아 하이퍼보레아와 같은 해초류의 다양한 공급처로부터 시판된다. 시판되는 알긴산의 칼슘 염은 일반적으로 성분들의 단순한 혼합 및 혼련을 통해 칼슘을 고체 형태의 알긴산에 첨가하는 공정에서 제조된다. 시판되는 알긴산의 칼슘 염의 예는 프로타웰드(Protaweld)(에프엠씨 바이오폴리머로부터 시판됨) 및 켈셋(Kelset)(ISP 코포레이션으로부터 시판됨)이다.

일부 실시양태에서, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자는 알기네이트 및/또는 G 블록 올리고머 및 겔화 이온을 사용하여 알기네이트 겔을 제조하고 알기네이트 및/또는 G 블록 올리고머에 존재하는 나트륨 이온 또는 다른 이온을 세척하여 제거하고, 겔을 건조하여 물을 제거하고, 건조된 겔로부터 입자를 제조함으로써 알기네이트 및/또는 G 블록 올리고머를 사용하여 제조할 수 있다. 일부 실시양태에서, 알기네이트 및/또는 G 블록 올리고머를 사용하여 제조한 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자는 화학양론적 양의 염이다. 알기네이트 및/또는 G 블록 올리고머를 사용하여 제조한 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자는, 바람직하게는 고순도의 일관된 그리고 대체적으로 균일한 특정 함량의 겔화 이온, 예컨대, 칼슘 또는 스트론튬, 바륨, 아연, 철, 망간, 구리, 납, 코발트, 니켈 또는 이들의 조합물을 함유하여 더 정확하게 예측될 수 있는 겔 형성 속도 및 겔 강도가 부여될 수 있다.

알긴산의 불용성 알칼리 토금속 염, 예를 들어, 알긴산칼슘 또는 알긴산스트론튬(사용되는 겔화 이온에 달려 있음) 또는 알긴산의 불용성 전이금속 염(예컨대, 구리, 니켈, 아연, 납, 철, 망간 또는 코발트의 겔화 이온을 사용한 염)은 용액으로부터의 침전을 통해 공지된 소정의 함량의 알칼리 토금속 이온을 사용하여 제조할 수 있다. 일부 실시양태에서, 알긴산나트륨 용액은 알기네이트 및/또는 G 블록 올리고머를 사용하여 제조한다. 경우에 따라, 나트륨 염, 예컨대, 탄산나트륨을 알긴산나트륨 용액에 포함시킬 수 있다. 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 위해 필요한 겔화 이온을 함유하는 염, 예를 들어, 칼슘 염 또는 스트론튬 염, 예컨대, 염화칼슘 또는 염화스트론튬을 사용하여 용액을 만든다. 알긴산나트륨 용액은 겔화 이온 용액과 바람직하게는 서서히 조합한다. 바람직하게는, 조합된 용액은 혼합 공정 동안에 서서히 교반된다. 불용성 알기네이트 입자, 예를 들어, 알긴산칼슘 또는 알긴산스트론튬(사용된 겔화 이온에 달려 있음)은 상기 조합된 용액으로부터 침전된다. 이어서, 침전된 불용성 알기네이트를 상기 용액으로부터 제거하고 정제수로 반복적으로, 예컨대, 2 내지 10회 세척하여, 예를 들어, 모든 가용성 이온을 제거한다. 가용성 이온의 제거는 예를 들어, 정제수의 전도성과 비교된, 정제수 중의 불용성 알기네이트의 전도성을 시험함으로써 확인한다. 세척 후, 불용성 알기네이트를 예컨대, 진공으로 건조할 수 있다. 건조된 알기네이트를 제분하고 일부 실시양태에서 입자 크기에 대해 선별할 수 있다.

일부 실시양태에서, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자는 비-수성 용매를 사용하여 알기네이트 용액을 생성함으로써 제조할 수 있고, 상기 알기네이트 용액으로부터 겔이 형성되고 입자가 생성된다. 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자는 알기네이트, 겔화 이온 및 물 이외의 용매를 사용하여 알기네이트 겔을 생성하고 알기네이트에 존재하는 겔로부터 나트륨 또는 다른 이온을 세척하여 제거하고 겔을 건조하여 용매를 제거하고 건조된 겔로부터 입자를 생성함으로써 알기네이트를 사용하여 제조할 수 있다. 건조된 알기네이트를 제분하고 일부 실시양태에서 입자 크기에 대해 선별할 수 있다. 물 이외의 용매의 예는 극성 용매, 예컨대, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올 등을 포함하는 알코올이다. 일부 실시양태에서, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자는 화학양론적 양의 염이다. 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자는, 바람직하게는 고순도의 일관된 그리고 대체적으로 균일한 특정 함량의 겔화 이온, 예컨대, 칼슘 또는 스트론튬, 바륨, 아연, 철, 망간, 구리, 납, 코발트, 니켈 또는 이들의 조합물을 함유하여 더 정확하게 예측될 수 있는 겔 형성 속도 및 겔 강도가 부여될 수 있다. 알긴산의 불용성 알칼리 토금속 염, 예를 들어, 알긴산칼슘 또는 알긴산스트론튬(사용되는 겔화 이온에 달려 있음) 또는 알긴산의 불용성 전이금속 염(예컨대, 구리, 니켈, 아연, 납, 철, 망간 또는 코발트의 겔화 이온을 사용한 염)은 용액으로부터의 침전을 통해 공지된 소정의 함량의 알칼리 토금속 이온을 사용하여 제조할 수 있다. 일부 실시양태에서, 시판되는 알긴산나트륨은 물 이외의 용매를 사용하여 알긴산나트륨 용액을 제조하는 데 먼저 사용된다. 물 이외의 용매의 예는 극성 용매, 예컨대, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 이소프로판올, 부탄올 등을 포함하는 알코올이다. 경우에 따라, 나트륨 염, 예컨대, 탄산나트륨을 알긴산나트륨 용액에 포함시킬 수 있다. 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 위해 필요한 겔화 이온을 함유하는 염, 예를 들어, 칼슘 염 또는 스트론튬 염, 예컨대, 염화칼슘 또는 염화스트론튬을 사용하여 용액을 만든다. 알긴산나트륨 비-수성 용액은 겔화 이온 비-수성 용액과 바람직하게는 서서히 조합한다. 바람직하게는, 조합된 비-수성 용액은 혼합 공정 동안에 서서히 교반된다. 불용성 알기네이트 입자, 예를 들어, 알긴산칼슘 또는 알긴산스트론튬(사용된 겔화 이온에 달려 있음)은 상기 조합된 용액으로부터 침전된다. 이어서, 침전된 불용성 알기네이트를 상기 용액으로부터 제거하고 정제수로 반복적으로, 예컨대, 2 내지 10회 세척하여, 예를 들어, 모든 가용성 이온을 제거한다. 가용성 이온의 제거는 예를 들어, 정제수의 전도성과 비교된, 정제수 중의 불용성 알기네이트의 전도성을 시험함으로써 확인한다. 세척 후, 불용성 알기네이트를 예컨대, 진공으로 건조할 수 있다. 건조된 알기네이트를 제분하고 일부 실시양태에서 입자 크기에 대해 선별할 수 있다.

일부 실시양태에서, 알기네이트 매트릭스는 겔 매트릭스가 형성된 후 폴리아미노산 또는 키토산과 같은 다가양이온 중합체로 코팅할 수 있다. 일부 실시양태에서, 폴리-라이신이 다가양이온 중합체이다. 일부 실시양태에서, 폴리-라이신은 또 다른 잔기에 연결됨으로써 상기 잔기와 겔의 결함을 촉진하는 데 사용된다. 다가양이온 중합체를 사용하여 겔에 결합시키는 잔기의 예는 약물, 펩티드, 조영제, 수용체 결합 리간드 또는 다른 검출 표지를 포함한다. 일부 특정 예는 혈관 내피 성장 인자(VEGF), 상피 성장 인자(EGF), 형질전이 성장 인자(TGF) 및 골 형태형성 단백질(BMP)을 포함한다. 약물은 항암제, 예컨대, 탁솔, 시스-플라틴 및/또는 다른 백금-함유 유도체를 포함할 수 있다. 탄수화물 중합체는 히알루로난, 키토산, 헤파린, 라미나린, 푸코이단 및 콘드로이틴 설페이트를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 사용된 알기네이트는 개질된 알기네이트 중합체, 예컨대, 1개 이상의 중합체가 상이한 알기네이트 중합체에 연결되어 있는 화학적으로 개질된 알기네이트이다. 이러한 개질된 알기네이트 중합체의 예는 본원에 참고로 도입되는 미국 특허 제6,642,363호에서 찾을 수 있다.

일부 실시양태에서, 알기네이트 중합체는 비-알기네이트 잔기, 예를 들어, 약물, 펩티드, 조영제, 수용체 결합 리간드 또는 다른 검출 표지를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 알기네이트 중합체는 RDG 펩티드(Arg-Asp-Gly), 방사성 잔기(예를 들어, ¹³¹I) 또는 방사성 비투과성 물질을 포함한다. 알기네이트 중합체에 결합된 잔기의 다른 예는 약물, 펩티드, 조영제, 수용체 결합 리간드 또는 다른 검출 표지를 포함한다. 일부 특정 예는 VEGF, EGF, TGF 및 BMP를 포함한다. 약물은 항암제, 예컨대, 탁솔, 시스-플라틴 및/또는 다른 백금-함유 유도체를 포함할 수 있다. 탄수화물 중합체는 히알루로난, 키토산, 헤파린, 라미나린, 푸코이단 및 콘드로이틴 설페이트를 포함할 수 있다.

일부 실시양태에서, 알기네이트는 1종 이상의 세포 부착 서열을 포함하는 1종 이상의 펩티드에 공유결합될 수 있다. 예를 들어, 개질된 알기네이트는 본원에 참고로 도입되는 미국 특허 제6,642,363호(Mooney)에 개시되어 있다. 일부 실시양태에서, 펩티드에 결합된 알기네이트는 비-개질된 알기네이트와 혼합된다. 펩티드에 커플링된 알기네이트는 예를 들어, 세포 증식 및 세포 분화를 촉진하기 위해 부동화 세포에서 사용될 수 있다. 또한, 펩티드에 커플링된 알기네이트는 다른 펩티드에 커플링된 폴리사카라이드 및/또는 비-개질된 폴리사카라이드와 함께 사용될 수 있다.

본원에 참고로 도입되는 미국 특허 제4,988,621호, 제4,792,525호, 제5,965,997호, 제4,879,237호, 제4,789,734호 및 제6,642,363호는 세포 부착 펩티드의 많은 예를 개시하고 있다. 적절한 펩티드는 예를 들어, 약 10개 이하의 아미노산을 갖는 펩티드를 포함하나 이로 한정되지 않는다. 일부 실시양태에서, 세포 부착 펩티드는 RGD, YIGSR(서열번호 1), IKVAV(서열번호 2), REDV(서열번호 3), DGEA(서열번호 4), VGVAPG(서열번호 5), GRGDS(서열번호 6), LDV, RGDV(서열번호 7), PDSGR(서열번호 8), RYVVLPR(서열번호 9), LGTIPG(서열번호 10), LAG, RGDS(서열번호 11), RGDF(서열번호 12), HHLGGALQAGDV(서열번호 13), VTCG(서열번호 14), SDGD(서열번호 15), GREDVY(서열번호 16), GRGDY(서열번호 17), GRGDSP(서열번호 18), VAPG(서열번호 19), GGGGRGDSP(서열번호 20), GGGGRGDY(서열번호 21) 및 FTLCFD(서열번호 22)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 세포 부착 펩티드는 RGD, YIGSR(서열번호 1), IKVAV(서열번호 2), REDV(서열번호 3), DGEA(서열번호 4), VGVAPG(서열번호 5), GRGDS(서열번호 6), LDV, RGDV(서열번호 7), PDSGR(서열번호 8), RYVVLPR(서열번호 9), LGTIPG(서열번호 10), LAG, RGDS(서열번호 11), RGDF(서열번호 12), HHLGGALQAGDV(서열번호 13), VTCG(서열번호 14), SDGD(서열번호 15), GREDVY(서열번호 16), GRGDY(서열번호 17), GRGDSP(서열번호 18), VAPG(서열번호 19), GGGGRGDSP(서열번호 20), GGGGRGDY(서열번호 21) 및 FTLCFD(서열번호 22)를 포함하고, 추가 아미노산, 예컨대, 1 내지 10개의 추가 아미노산(예를 들어, N 또는 C 말단에서 1 내지 10개의 G 잔기)을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 적절한 펩티드는 화학식 (Xaa)_n-SEQ-(Xaa)_n으로 표시될 수 있고, 이때 Xaa는 각각 독립적으로 임의의 아미노산이며, n은 0 내지 7이고, SEQ는 RGD, YIGSR(서열번호 1), IKVAV(서열번호 2), REDV(서열번호 3), DGEA(서열번호 4), VGVAPG(서열번호 5), GRGDS(서열번호 6), LDV, RGDV(서열번호 7), PDSGR(서열번호 8), RYVVLPR(서열번호 9), LGTIPG(서열번호 10), LAG, RGDS(서열번호 11), RGDF(서열번호 12), HHLGGALQAGDV(서열번호 13), VTCG(서열번호 14), SDGD(서열번호 15), GREDVY(서열번호 16), GRGDY(서열번호 17), GRGDSP(서열번호 18), VAPG(서열번호 19), GGGGRGDSP(서열번호 20), GGGGRGDY(서열번호 21) 및 FTLCFD(서열번호 22)로 구성된 군으로부터 선택된 펩티드 서열이고, 아미노산의 총수는 22 미만, 바람직하게는 20 미만, 더 바람직하게는 18 미만, 보다 더 바람직하게는 16 미만, 훨씬 더 바람직하게는 14 미만, 더 바람직하게는 12 미만, 가장 바람직하게는 10 미만이다. 일부 실시양태에서, 세포 부착 펩티드는 RGD, YIGSR(서열번호 1), IKVAV(서열번호 2), REDV(서열번호 3), DGEA(서열번호 4), VGVAPG(서열번호 5), GRGDS(서열번호 6), LDV, RGDV(서열번호 7), PDSGR(서열번호 8), RYVVLPR(서열번호 9), LGTIPG(서열번호 10), LAG, RGDS(서열번호 11), RGDF(서열번호 12), HHLGGALQAGDV(서열번호 13), VTCG(서열번호 14), SDGD(서열번호 15), GREDVY(서열번호 16), GRGDY(서열번호 17), GRGDSP(서열번호 18), VAPG(서열번호 19), GGGGRGDSP(서열번호 20), GGGGRGDY(서열번호 21) 및 FTLCFD(서열번호 22)로 구성된 군으로부터 선택된다. 세포 부착 또는 다른 세포 상호작용을 위한 생물학적 활성 분자는 EGF, VEGF, b-FGF, FGF, TGF, TGF-β 또는 프로테오글리칸을 포함할 수 있다. RGD를 포함하는 세포 부착 펩티드의 길이는 일부 실시양태에서 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개 아미노산에 상응하는 길이일 수 있다. 예로는 RGD, GRGDS(서열번호 6), RGDV(서열번호 7), RGDS(서열번호 11), RGDF(서열번호 12), GRGDY(서열번호 17), GRGDSP(서열번호 18), GGGGRGDSP(서열번호 20) 및 GGGGRGDY(서열번호 21)가 있으나 이들로 한정되지 않는다. RGD를 포함하는 적절한 세포 부착 펩티드는 NOVATACH RGD(노바매트릭스(NovaMatrix), 에프엠씨 바이오폴리머, 노르웨이 오슬로 소재) 및 본원에 그 전체가 참고로 도입되는 미국 특허 제6,642,363호에 개시된 펩티드를 포함하나 이들로 한정되지 않는다. 펩티드 합성 서비스는 콤먼웰스 바이오테크놀로지스 인코포레이티드(Commonwealth Biotechnologies, Inc.)(미국 버지니아주 리치몬드 소재)를 포함하는 다수의 회사로부터 이용될 수 있다. 펩티드를 알기네이트 골격에 커플링시키는 화학적 기술은 미국 특허 제6,642,363호에서 찾을 수 있다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "RGD 개질된 알기네이트"는 RGD를 포함하는 펩티드에 공유결합되어 있는 알기네이트를 지칭한다. 적절한 RGD 펩티드-커플링된 알기네이트는 NOVATACH RGD(노바매트릭스, 에프엠씨 바이오폴리머, 노르웨이 오슬로 소재) 및 본원에 그 전체가 참고로 도입되는 미국 특허 제6,642,363호에 개시된 펩티드를 포함하나 이들로 한정되지 않는다.

가용성 알기네이트는 염, 예를 들어, Na⁺-알기네이트, K⁺-알기네이트, PEG-알기네이트(폴리에틸렌 글리콜-알기네이트), NH₄-알기네이트 또는 이들의 조합물일 수 있다.

일부 실시양태에서, 가용성 알기네이트는 동결건조되거나 건조될 수 있다. 동결건조된 가용성 알기네이트는 "즉시 용해되는" 알기네이트이다. "즉시 용해되는" 알기네이트는 1분 미만, 바람직하게는 30초 미만, 더 바람직하게는 15초 미만의 시간 동안 물에서 용해된다. "용이하게 용해되는" 알기네이트는 1분 초과 내지 통상적으로 수분 이내에 용액 내로 용해된다.

불용성 알기네이트/겔화 이온 입자에서 사용되는 겔화 이온은 겔화 속도, 겔 강도 및 탄성에 영향을 미친다. 겔화 이온은 세포 생장에도 영향을 미친다. 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자에서 사용되는 겔화 이온은 Ca⁺⁺, Sr⁺⁺, Ba⁺⁺, Zn⁺⁺, Fe⁺⁺, Mn⁺⁺, Cu⁺⁺, Pb, Co, Ni 또는 이들의 조합물일 수 있다.

불용성 알기네이트 겔화 이온 착물은 입자이다. 상기 입자는 일반적으로 최대 치수(L)/최소 치수(D) 비를 기초로 한 비-섬유성 입자이고, 이때 상기 입자의 형태는 L 및 D에 의해 특징지워진다. 비-섬유성 입자의 L/D는 10 미만, 바람직하게는 5 미만, 더 바람직하게는 2 미만이다. 10 이상의 L/D는 잘게 썬 섬유이다. 불용성 알기네이트 겔화 이온은 분산액 또는 건조된 형태로서 유지될 수 있다. 불용성 알기네이트 겔화 이온이 분산액인 경우, 상기 분산액을 가용성 알기네이트 또는 즉시 용해되는 알기네이트를 함유하는 용액과 혼합하여 가용성 알기네이트를 함유하는 용액 중의 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자의 분산액을 형성할 수 있다. 불용성 알기네이트 겔화 이온 입자가 건조된 형태인 경우, 상기 입자를 건조된 즉시 용해되는 알기네이트와 혼합한 후 용액고 혼합하여 가용성 알기네이트를 함유하는 용액 중의 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자의 분산액을 형성할 수 있거나, 건조된 불용성 알기네이트 겔화 이온 입자를 가용성 알기네이트가 함유된 용액과 혼합하여 가용성 알기네이트를 함유하는 용액 중의 불용성 알기네이트 겔화 이온 입자의 분산액을 형성할 수 있다.

분산액을 형성하기 위해 성분들을 혼합할 때 일어나는 교반은 고체 입자가 용액 내에 분산되게 한다. 이렇게 생성된 분산액은, 부어질 수 있거나, 주입될 수 있거나, 아니면 주형 또는 캐비티(cavity) 내에서 지연된 자가-겔화되어 상기 주형 또는 캐비티의 성형물을 형성할 수 있는 슬러리의 형태일 수 있다.

가용성 알기네이트를 함유하는 용액 중의 불용성 알기네이트 겔화 이온 입자의 분산액이 형성되어 지연된 자가-겔화가 일어나 알기네이트 겔을 형성할 부위에 분배된다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 생체내 부위로 분배된다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 개체의 몸체 상의 특정 부위 상으로 분배된다. 일부 실시양태에서, 상기 분산액은 주형 또는 다른 용기 또는 표면 내로 분배된다.

불용성 알기네이트/겔화 이온 입자에서 사용되는 겔화 이온의 농도는 겔화 속도, 겔 강도 및 탄성에 영향을 미친다. 겔화 이온의 농도가 높을수록 겔 강도가 높아진다. 겔 강도는 겔이 겔화 이온으로 포화되었을 때 가장 높다. 반대로, 겔화 이온의 농도가 낮을수록 겔 강도는 낮아지고 생분해성 정도는 높아진다.

불용성 알기네이트/겔화 이온 입자의 입자 크기는 겔의 겔화 속도 및 최종 성질에 영향을 미칠 수 있다. 입자 크기가 작을수록 겔 형성의 완료가 더 빨리 일어난다. 보다 큰 입자 크기는 보다 강한 겔의 생성을 유발한다. 입자 크기는 예를 들어, 모든 입자의 크기가 소정의 크기 범위 내에 있을 수 있도록 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 다양한 크기의 필터를 통해 체질함으로써 조절할 수 있다. 일부 실시양태에서, 입자 크기는 25 ㎛ 미만, 25 내지 45 ㎛, 45 내지 75 ㎛ 또는 75 내지 125 ㎛이거나, 125 ㎛를 초과할 수 있다. 일부 실시양태에서, 입자 크기는 125 ㎛ 미만, 135 ㎛ 미만, 145 ㎛ 미만, 155 ㎛ 미만, 165 ㎛ 또는 175 ㎛ 미만이다.

사용되는 용매는 예를 들어, 물, 생리식염수, 당 용액, 세포 배양 용액, 약물, 단백질 또는 핵산 용액과 같은 용액, 세포 현탁액과 같은 현탁액, 리포좀 또는 조영제 현탁액일 수 있다. 용매는 비-겔화 이온이 첨가되지 않은 조건 하에서 겔화를 촉진하기 위해 충분한 양의 이용가능한 비-겔화 양이온을 함유하지 않아야 한다. 즉, 용매는 본원에 기재된 지정된 시간 이내에 10%를 초과하는 함량의 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 겔을 형성하기에 충분한 속도에서 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자로부터의 겔화 양이온의 이탈을 개시할 수 있는 비-겔화 양이온을 함유하지 않아야 한다. 따라서, 예를 들어, 용매 중의 임의의 비-겔화 양이온은 비-겔화 양이온이 존재하는 동안 이용되지 않도록 반대 이온 또는 다른 분자와 결합해야 한다. 알긴산나트륨 용액 중의 나트륨은 나트륨 이온의 수가 알기네이트 반대 이온 분자에 존재하는 음이온성 이온 전하의 수와 동일한 정도까지 이용되지 않는다. 나트륨 이온이 알긴산나트륨 중의 알기네이트 반대 이온과 결합하는 정도와 동일한 정도까지 나트륨 이온이 염소 반대 이온과 결합하지 않는 염, 예를 들어, 염화나트륨의 첨가에 의한 이용가능한 나트륨 이온의 수의 증가는 이용가능한 비-겔화 나트륨 양이온이 충분히 존재하는 경우, 즉 충분한 염이 첨가된 경우 상기 비-겔화 나트륨 양이온의 존재로 인해 겔화를 촉진할 수 있다. 본 발명의 분산액에서 사용되는 가용성 알기네이트 용액을 제조하는 데 사용되는 용매는 상기 분산액에 의해 형성된 겔이 비-겔화 이온의 부재 하에서 지정된 시간 이내에 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내지 않도록 불충분한 양의 비-겔화 이온을 함유해야 한다.

형성된 알기네이트 하이드로겔은 예를 들어, 약물, 핵산 분자, 세포, 다세포 응집체, 조직, 단백질, 효소, 리포좀, 조영제 또는 생물학적 활성 물질을 포함할 수 있다. 생물학적 활성 물질의 예는 히알루로네이트 및 키토산이다. 조영제는 탄탈륨 및 가돌리늄을 포함한다. 단백질의 일부 특정 예는 VEGF, EGF, TGF 및 BMP를 포함한다. 약물은 항암제, 예컨대, 탁솔, 시스-플라틴 및/또는 다른 백금-함유 유도체를 포함할 수 있다. 탄수화물 중합체는 히알루로난, 키토산, 헤파린, 라미나린, 푸코이단 및 콘드로이틴 설페이트를 포함할 수 있다.

겔에서 사용될 수 있는 세포는 비-재조합 세포 및 재조합 세포를 포함한다. 세포가 알기네이트 매트릭스 내에 캡슐화되는 일부 실시양태에서, 캡슐화된 세포는 포유동물 세포, 바람직하게는 인간 세포이다. 캡슐화된 세포가 비-증식 세포인 일부 실시양태에서, 상기 비-증식 세포는 이자섬, 간세포, 중성 세포, 신장 피질 세포, 혈관 내피 세포, 갑상선 세포, 부갑상선 세포, 부신 세포, 흉선 세포, 난소 세포 및 연골 세포로 구성된 군으로부터 선택될 수 있다. 캡슐화된 세포가 증식 세포인 일부 실시양태에서, 증식 세포는 줄기 세포, 원시 세포, 특정 기관의 증식 세포, 섬유모세포, 각질 세포, 또는 확립된 세포주, 예컨대, 293, MDCK 및 C2C12 세포주로부터 유래된 세포일 수 있다. 일부 실시양태에서, 캡슐화된 세포는 상기 세포가 유지되는 경우 발현되는 1종 이상의 단백질을 코딩하는 발현 벡터를 포함한다. 일부 실시양태에서, 단백질은 사이토카인, 성장 인자, 인슐린 또는 혈관신생 억제제, 예컨대, 안지오스타틴 또는 엔도스타틴, 다른 치료 단백질 또는 다른 치료 분자, 예컨대, 약물이다. 겔-네트워크의 다공성 때문에 분자량이 낮은, 예컨대, 약 60 내지 70 kDa인 단백질이 특히 좋은 후보물질이다. 일부 실시양태에서, 세포는 다세포 응집체 또는 조직으로서 존재한다.

지연된 자가-겔화 알기네이트의 많은 용도가 있다. 일부 실시양태에서, 지연된 자가-겔화 알기네이트는 식품에서 사용된다. 지연된 자가-겔화 알기네이트는 다른 식품 성분들과 혼합된 액체/슬러리 혼합물로서 제조되어 용기 내로 분배되는 식품에서 특히 유용하다. 상기 용기는 바람직하게는 겔/식품이 경화되어 성형된 형태를 갖는 고체 또는 반고체를 형성하는 주형이다. 캔디, 식용 장식품, 푸딩 및 다른 성형된 형태를 갖는 식품이 제조될 수 있다. 겔화는 비-겔화 양이온의 첨가에 의해 개시될 수 있다.

일부 실시양태에서, 지연된 자가-겔화 알기네이트는 생체의학 분야에서 사용될 수 있다. 생체적합성 지연된-겔화 알기네이트는 국소 도포될 수 있다. 생체적합성 지연된 자가-겔화 알기네이트는 지연된 자가-겔화 알기네이트가 겔 매트릭스를 필요로 하는 부위 내로 분산액으로서 분배될 수 있도록 겔 매트릭스가 제자리 공간에 일치할 필요가 있는 생체의학 분야에서 특히 유용하다. 분산액은 액체/슬러리 형태로 캐비티 또는 공간을 채우고, 생리학적 비-겔화 양이온과의 상호작용 시 경화되어 상기 캐비티 또는 공간 내에서 고체를 형성한다. 별법으로, 분산액을 국소 분배하여 경화 전에 스프레딩할 수 있다. 일부 실시양태에서, 지연된 자가-겔화 알기네이트는 주형 내로 분배되는 액체/슬러리 혼합물(이 액체/슬러리 혼합물은 상기 주형 내에서 경화되어 성형된 형태를 갖는 고체를 형성함)을 제조함으로써 특정 형태로 제조될 수 있는 매트릭스의 제조에 사용되고/되거나 조직 또는 기관 대체물로서 유용한 캡슐화된 세포를 가진 매트릭스의 제조에 사용된다. 겔화는 비-겔화 양이온의 첨가에 의해 개시될 수 있다.

제자리 겔 형성 이식 목적을 위해 특별히 디자인된 조절가능하고 생체적합성을 나타내는 알기네이트 지연된 자가-겔화 시스템으로서, 사용하기 용이하고 다른 시스템과 관련된 시간 구속 없이 조작할 수 있는 지연된 자가-겔화 성질을 나타내는 지연된 자가-겔화 시스템이 제공된다. 체내에 또는 체외에 용이하게 주입될 수 있거나 다른 방식으로 도포될 수 있는 용액으로서, 경화되어 (일부 경우, 비-겔화 양이온의 첨가 및/또는 생리학적 비-겔화 양이온에의 노출에 의해) 고체 겔 매트릭스를 형성하는 용액이 제공된다. 가용성 알기네이트, 용매 및 겔화 이온 공급원(이 공급원의 겔화 이온은 불용성 입자의 겔-네트워크 내에 결합되어 있음)을 혼합하여 겔 형성 물질을 액체로서 분배하고 원하는 시간 내에 원하는 패턴으로 경화시킬 수 있다. 용액은 소정의 시점에서 경화되어 겔을 형성하거나, 겔화는 비-겔화 양이온 공급원의 첨가 또는 비-겔화 양이온 공급원에의 노출을 이용하여 가속화할 수 있다. 제제는 pH의 변화 및 독성 화합물의 존재가 없기 때문에 생체적합성 제제이다. 생물학적 pH와의 유의한 편차는 불필요하다.

일부 실시양태에서, 지연된 자가-겔화 알기네이트는 생체의학 분야, 예를 들어, 역류 문제의 치료(즉, 요실금, 신장 역류 또는 식도 역류 문제의 치료)를 위한 조직 벌킹, 양성 또는 악성 종양의 치료에서와 같은 색전술, 수술 후 절차로서의 항-부착 처리 및 상처 치료에서 사용된다. 현재 기술은 세포 또는 다른 생체물질이 겔화 시스템 내로 혼합되어 생체인공 세포외 매트릭스 지지 세포 또는 조직을 생성할 수 있기 때문에 생체외 또는 생체내 조직 구축물을 포함하는 여러 분야에서 이용될 수 있다. 일부 분야에서, 활성 성분, 예컨대, 단백질 및 약물을 시간의 경과에 따라 방출하는 생체적합성 고체 데포(depot)를 이식할 수 있다.

지연된 자가-겔화 알기네이트는 이것이 원거리에 위치한 접근가능한 부위 내로 도입되고 다른 유형의 이식재에 비해 캐비티에 더 잘 일치하도록 액체 슬러리로서 분배될 수 있다는 점에서 조직 벌킹재로서 특히 유용하다. 분산액은 채내에서 다른 조직 또는 기관을 대체하여 지지하기에 충분한 양으로 분배될 수 있고, 제자리에서 겔이 형성될 때 상기 다른 조직 또는 기관을 유지하고 지지하는 구조를 제공할 수 있다. 지연된 자가-겔화 알기네이트는 이것을 조직 벌킹 분야에 매우 적합하게 만드는 성분들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스트론튬을 겔화제로서 사용하면 세포 과다생장 및 원치 않은 조직 형성을 방지하는 겔이 생성될 것이다. 지연된 자가-겔화 알기네이트는 카테터 등에서 겔화되지 않으면서 이식을 허용하기에 충분한 시간 동안 다루어질 수 있다.

지연된 자가-겔화 알기네이트는 카테터 내에서의 겔화로 인해 다수의 카테터를 사용하고 배치해야 하는 것이 특히 바람직하지 못한 심장 분야에서 특히 적합하다. 지연된 자가-겔화는 사용자에게 분산액을 적절하게 배치하고 전달할 시간을 부여한다.

지연된 자가-겔화 알기네이트는 원거리에 위치하는 접근가능한 혈관에 도입되어 혈관의 내부에 완전하게 일치하여 봉합과 같은 다른 종류의 폐쇄에 비해 혈관을 효과적으로 차단하도록 액체 슬러리로서 분배될 수 있다는 점에서 색전술에서 특히 유용하다. 분산액은 제자리에서 겔을 형성하였을 때 순환을 차단하기에 충분한 양으로 분배될 수 있다. 지연된 자가-겔화 알기네이트는 이것이 색전술에 특히 적합하게 만드는 성분들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 비교적 빠른 경화 및 높은 강도를 나타내도록 선택될 수 있다. 색전술에서 사용되는 지연된 자가-겔화 알기네이트는 그의 존재 및 위치가 모니터링되도록 조영제를 포함할 수 있다.

지연된 자가-겔화 알기네이트는 특히, 절개 부위 또는 절개 부위 근처에서 노출된 표면을 완전히 덮도록 액체 슬러리로서 수술 부위 전체에 도입될 수 있다는 점에서 수술 후 절차로서 항-부착 처리에 특히 유용하다. 지연된 자가-겔화 알기네이트는 이것이 항-부착 처리에 특히 적합하게 만드는 성분들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 스트론튬을 겔화제로서 사용하면 세포 과다생장 및 원치 않은 조직 형성을 억제하는 겔이 생성될 것이다.

지연된 자가-겔화 알기네이트는 이것이 노출된 표면을 완전히 덮도록 액체 슬러리로서 상처 부위 전체에 도입될 수 있다는 점에서 상처 치료에 특히 유용하다. 또한, 지연된 자가-겔화 알기네이트는 예를 들어, 액체 슬러리로서 상처 부위를 통해 내부로 분배될 수 있다. 분산액은 제자리에서 겔이 형성되었을 때 상기 겔이 임의의 내부 상처를 차단하고 내부 출혈을 통해 혈액이 손실되는 것을 방지하도록 내부 캐비티를 충전시키기에 충분한 양으로 분배될 수 있다. 지연된 자가-겔화 알기네이트는 이것이 상처 치료 분야에서 특히 적합하게 만드는 성분들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 혈액 응고 성분뿐만 아니라 방부제 및 항생제 조성물도 포함될 수 있다.

지연된 자가-겔화 알기네이트는 생체외 또는 생체내 조직 구축물을 생성하기에 특히 유용하다. 세포 또는 다른 생체물질을 겔화 시스템 내로 혼입하여 생체인공 세포외 매트릭스 지지 세포 또는 조직을 생성할 수 있다. 분산액은 조직/세포가 치료 효과를 달성하도록 작용하는 부위로 액체 슬러리로서 제자리에서 도입될 수 있다. 조직 구축물의 예는 골, 연골, 결합 조직, 근육, 간, 심장, 췌장 및 피부를 포함한다. 이의 예는 당뇨병을 치료하기 위한 인슐린-분비 세포 함유 제제, 손상 관절의 복구를 위한 연골 세포 함유 제제, 및 파킨슨병 치료용 세포 함유 제제일 수 있다. 상기 세포는 액체 슬러리 내로 도입될 수 있고 겔 형성 시 상기 세포가 존재하여 생체적합성 알기네이트 매트릭스 내에서 작용할 부위 내로 분배될 수 있다. 겔은 숙주 면역 시스템에 대한 면역-차단 보호 포획된 세포로서 사용될 수도 있다. 지연된 자가-겔화 알기네이트는 생체외 세포를 캡슐화하는 데 사용될 수도 있고, 이때 겔은 그의 목적 용도에 적합한 형태로 형성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 지연된 자가-겔화 알기네이트는 세포, 예컨대, 피부 세포를 캡슐화하는 데 사용될 수 있고 인공 피부, 예컨대, 화상 환자 및 피부 이식 또는 큰 면적에 걸친 상처 치료가 필요한 환자를 치료하는 데 사용되는 인공 피부를 제조하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 지연된 자가-겔화 알기네이트는 세포를 캡슐화하여 이식될 수 있는 매트릭스를 형성하는 데 사용될 수 있다.

당뇨병의 치료는 가용성 알기네이트 용액 중에 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자 및 인슐린 생성 세포를 포함하는 분산액을 제조하고 상기 분산액을 생체적합성 매트릭스가 형성될 개체의 체내 특정 부위로 분배함으로써 인슐린 생성 세포를 포함하는 생체적합성 매트릭스를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 개체의 체내 특정 부위는 캐비티일 수 있거나 개체 내에 이식된 구조체일 수 있다. 분산액은 주형, 구조체 또는 용기 내로 분배될 수 있고, 상기 주형, 구조체 또는 용기 내에서 개체의 체내로 이식된 생체적합성 매트릭스를 형성할 수 있다. 매트릭스 내의 세포에 의해 생성된 인슐린은 상기 세포에 의해 분비되고 상기 매트릭스로부터 개체의 체내로 방출되고, 상기 체내에서 당뇨병 증상을 완화시키는 작용을 수행한다. 일부 실시양태에서, 인슐린 생성 세포는 이자섬 세포이다. 일부 실시양태에서, 인슐린 생성 세포는 인슐린을 발현하여 분비하도록 제조된 재조합 세포이다.

지연된 자가-겔화 알기네이트는 코팅된 장치, 예컨대, 이식가능한 장치를 제조하는 데 특히 유용하다. 일부 실시양태에서, 상기 장치는 스텐트, 심장 박동조율기, 카테터, 이식가능한 보철, 수술용 나사, 수술용 와이어, 조직 벌킹 이식재, 식도 역류 억제 이식재, 요실금 억제 이식재, 신장 역류 억제 이식재, 표면의 외부 상에 침착되고/되거나 알기네이트 매트릭스, 예컨대, 고체 장치 또는 마크로캡슐로 캡슐화된 세포를 보유하기에 적합한 용기, 유방 이식재, 턱 이식재, 뺨 이식재, 흉부 이식재, 둔근 이식재 및 치아 이식재로 구성된 군으로부터 선택된다. 지연된 자가-겔화 알기네이트를 사용한 코팅은 모양과 관계없이 효과적인 코팅을 생성한다. 겔화 이온으로서의 스트론튬의 사용은 이식 시 세포의 과다생장을 억제하는 데 특히 유용하다.

지연된 자가-겔화 알기네이트는 이식될 수 있는 매트릭스의 제조에서 사용될 수 있다. 이러한 매트릭스는 주형 내로 분배되어 상기 주형 내에서 경화되어 성형된 형태를 갖는 고체를 형성하는 액체/슬러리 혼합물을 제조함으로써 특정 형태를 갖도록 제조될 수 있다. 이식을 위해 제조된 매트릭스는 생물학적 활성 물질 및/또는 세포를 포함할 수 있다. 겔은 제조되어 외과적으로 이식되거나, 국소적으로 도포되거나 외부 개구를 통해 기관 내로 주입될 수 있다.

일부 실시양태에서, 알기네이트 겔을 제조하기 위한 키트가 제공된다. 상기 키트는 가용성 알기네이트를 포함하는 제1 용기, 및 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 포함하는 제2 용기를 포함할 수 있다. 개개의 용기는 통합된 용기 시스템의 분리된 용기 구획일 수 있다.

일부 실시양태에서, 상기 키트는 용액의 형태로 가용성 알기네이트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 키트는 용매가 없는 상태로 가용성 알기네이트를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 키트는 용매를 포함하는 추가 용기를 포함한다.

일부 실시양태에서, 키트는 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 분말의 형태로 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 키트는 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 분산액의 형태로 포함한다.

일부 실시양태에서, 상기 키트는 약물, 펩티드, 단백질, 세포, 검출 표지 또는 조영제를 포함하는 추가 용기를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 키트는 가용성 알기네이트 용액 또는 분말을 포함하는 용기 및/또는 불용성 알기네이트/겔화 이온 분말 또는 분산액을 포함하는 용기 내에 포함된 약물, 펩티드, 단백질, 세포, 검출 표지 또는 조영제를 포함한다.

일부 실시양태에서, 겔을 제조하기 위한 조성물을 제공한다. 상기 조성물은 즉시 용해되는 알기네이트 및 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 포함한다. 상기 조성물은 약물, 펩티드, 단백질, 검출 표지 또는 조영제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 조성물은 키트 내의 한 성분일 수 있다. 이러한 키트는 용매를 함유하는 용기를 추가로 포함할 수 있다.

키트는 바람직하게는 사용 설명서를 포함한다.

일부 실시양태에서, 상기 키트는 혼합 장치를 포함한다. 혼합 장치는 용기 또는 용기 시스템의 일부로서 포함될 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 혼합 장치는 혼합을 촉진하기 위해 분산액이 한 용기로부터 다른 용기로 전달되게 하는 밸브 시스템을 포함한다.

일부 실시양태에서, 상기 키트는 분배 장치를 포함한다. 상기 분배 장치는 혼합 장치 및/또는 분산액을 함유하기에 적합한 용기와 상호소통하는 도포기일 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 분배 장치는 카테터를 포함한다. 일부 실시양태에서, 상기 분배 장치는 시린지를 포함한다.

[실시예]

실시예 1: G 함량이 높은 알긴산칼슘(CaG) 입자를 함유하는 조성물의 겔화 능력

4종의 상이한 제제(표 1)를 제조하여 동일한 조건 하에서 측정하였다. 2개의 연결된 주사기를 이용하여 성분들을 혼합한 직후 보린(Bohlin) CVO 120 HR 유량계(톱니모양의 판을 사용한 측정 시스템으로서, 20℃, 갭 1 mm, 주파수 1.0 Hz 및 응력 0.005에서 측정함)를 이용하여 겔의 경화를 측정하였다(4 ml 샘플, 20초 혼합, 혼합 개시로부터 약 1분 후 측정 개시). 혼합 개시 시점은 0시간이다. 고함량의 만뉴론산을 사용하여 제조한 알긴산칼슘 입자를 사용하였을 때 혼합 직후 겔화 공정이 개시되었다(표 1의 제제 1 및 3, 및 도 1의 제제 3). M 함량이 높은 불용성 알기네이트 입자(CaM)은 약 50% 미만의 굴루론산을 함유하는 알기네이트를 사용하였다. 대조적으로, 고함량의 굴루론산을 함유하는 알긴산칼슘 입자를 함유하는 본 발명의 조성물을 사용하였을 때 겔화가 관찰되기 전에 상당한 초기 지연 시간이 있었다(도 1 참조: 제제 17, 19 및 21, G 함량이 높은 알기네이트 입자(CaG)는 긴 G 블록을 갖는 약 70%의 굴루론산을 함유하는 알기네이트를 사용함). G 블록의 길이는 기준 Φ에 따라 측정한다(Skaugrud, A. Hagen, B. Borgersen, and M. Dornish. Biomedical and pharmaceutical applications of alginate and chitosan. Biotechnol. Genet. Eng. Rev. 16:23-40, 1999). 제제 1, 3 및 10은 비교예이고, 제제 17, 19 및 21은 본 발명의 실시예이다.

도 1에 나타낸 탄성률(G')의 데이터는 이중 속도 방정식인 하기 수학식 1을 이용하여 피팅하였다:

상기 식에서,

A는 최종 겔 강도이고,

f는 상대적 분배 인자이고,

k1 및 k2는 속도 상수이며,

c는 지연 상수(=지연 시간)이고,

t는 혼합 후 시간이다.

총 겔화 반감기 및 최종 겔 강도는 피팅된 데이터로부터 수득되었다(하기 표 2). 피팅된 방정식은 제제 17 및 19에 대한 관찰 데이터에 의해 나타낸 곡선(지연)의 초기 부분을 설명하는 데 사용될 수 없었다. 피팅된 곡선으로부터 산출된 데이터(최종 겔 강도 및 겔화 시간)는 하기 표 2에 기재되어 있다. 지연된 자가-겔화 시간(c)은 피팅된 방정식이 0에 도달하는 시간과 동일하다. 데이터로부터, 제제 19(CaG 제제)가 CaM 제제에 비해 유사한 탄성률(반감기)에 도달하기 위해 약 5분의 시간을 더 필요로 함을 알 수 있다.

최종 탄성률은 보다 더 높은 농도의 CaG 제제의 경우 더 높았다. 농도가 동일한 조건 하에서, CaG 입자는 CaM 입자에 비해 겔화 반감기를 약 2 내지 20분 더 증가시켰다(제제 3을 제제 17과 비교함). 겔화 속도가 CaG 입자를 함유하는 제제의 경우 더 느린다는 것은 알기네이트 용액 중의 G 함량이 높은 가용성 알긴산나트륨을 함유하는 지연된 자가-겔화 조성물을 시험함으로써 확인하였다(제제 21).

CaG 입자를 함유하는 조성물에 대해 관찰된 겔화 시간은 개선된 성질을 나타내는 용도 특이적 제제를 개발할 가능성을 갖는다. 불용성 알기네이트 입자를 사용하는 다른 겔화 제제는 겔화 개시의 수시간 지연, 및 겔화 개시 전의 1일 이상 또는 수일의 지연을 나타낸다. 제제의 겔화의 신속한 개시는 나트륨 이온을 제제에 첨가함으로써 개시될 수 있다. 겔화는 생리학적 수준의 나트륨의 존재 하에서 신속하게 개시된다. 예를 들어, 주입된 지연된 자가-겔화 용액은 조직 내로 주입된 직후 겔을 형성하기 시작하거나 생리학적 수준의 나트륨 및 칼슘을 함유하는 세포 배양 배지를 지연된 자가-겔화 제제에 첨가함으로써 겔을 형성하기 시작한다.

저분자량 G 블록 알기네이트를 사용하여 제조한 불용성 알기네이트 입자는 실시예 2 및 3에 개시되어 있다.

실시예 2: 화학양론적 양의 칼슘(100% 포화)을 갖는 알긴산칼슘 올리고머, 및 굴루론산 함량이 높은 알긴산나트륨 올리고머의 제조

75 g의 알기네이트 올리고머(배치 FP-702-01, 굴루론산 함량 73%, 4,000 g/몰 중량)를 4.5 L의 정제수에 용해시켰다. 450 ml의 정제수에 용해된 207 g의 CaCl₂·2H₂O로 구성된 칼슘 용액을 연속된 교반 하에서 알기네이트 용액에 조심스럽게 첨가하였다. 미세한 침전물이 생성되었다. 침전물을 30 내지 40분 동안 방치하였다. 이어서, 현탁액의 전도성이 0.1 mS/cm 미만일 때까지 침전물을 정제수로 세척하였다. 생성물을 최종 동결건조하고 제분하고 분획화하였다.

실시예 3: 화학양론적 양의 칼슘(100% 포화)을 함유하는 알긴산칼슘 올리고머, 및 용액 중의 G 함량이 85%를 초과하는 알긴산나트륨 올리고머의 제조

151.8 g의 CaCl₂·2H₂O 및 330 ml의 정제수로 구성된 칼슘 용액을 용액 중의 알기네이트 올리고머 1 L(G 함량 > 85%, pH 7, 평균 DPn 16, 건조 물질 5%)에 조심스럽게 첨가하였다. 미세한 침전물이 생성되었고 상기 침전물을 밤새 방치하였다. 현탁액의 전도성이 0.1 mS/cm 미만일 때까지 상기 침전된 생성물을 정제수로 세척하였다. 침전된 생성물을 동결건조로 건조하고 비팅 배트(beating vat)로 제분하고 분획화하였다.

실시예 4: 화학양론적 양의 칼슘(100% 포화)을 갖는 알긴산칼슘, 및 알코올 중에 현탁된 굴루론산 함량이 높은 알긴산나트륨의 제조

10 g의 PRONOVA VLVG 알긴산나트륨(배치 BP0709-02(68%의 굴루론산 함량, 30,000 g/mol 중량))을 420 ml의 이소프로필 알코올(IPA)에 현탁하였다. 27.6 g의 CaCl₂·2H₂O 및 240 ml의 정제수로 구성된 칼슘 용액을 용액에 조심스럽게 첨가하였다. 현탁액을 밤새 교반시킨 후 65%의 IPA로 세척하였다. 생성물을 건조 컵보드 내에서 밤새 건조하고 비팅 배트로 제분하고 분획하였다.

실시예 5: 화학양론적 양의 칼슘(100% 포화)을 갖는 알긴산칼슘, 및 알코올 중에 현탁된 만뉴론산 함량이 높은 알기네이트의 제조

60 g의 PRONOVA VLVG 알긴산나트륨(54%의 만뉴론산 함량, 20,700 g/mol 중량)을 2574 ml의 이소프로필 알코올(IPA)에 현탁하였다. 165.6 g의 CaCl₂·2H₂O 및 1386 ml의 정제수로 구성된 칼슘 용액을 용액에 조심스럽게 첨가하였다. 현탁액을 밤새 교반시켰다. 침전물을 3개의 분획으로 나누고, 상기 분획을 물, 65% IPA 및 100% IPA로 개별적으로 세척하였다. 상기 3개의 분획을 건조 컵보드 내에서 약 66시간 동안 건조하고 비팅 배트로 제분하였다.

실시예 6: DPn, G 함량 및 M 함량에서 상이한 다양한 종류의 알긴산나트륨으로부터 제조된 생성물의 추가 예

표 3에서, G 함량은 존재하는 G의 백분율을 표시하고, M 함량은 존재하는 M의 백분율을 표시하며, 평균 DPn은 올리고머 당 단량체의 수에 상응한다.

실시예 7: 칼슘 G 블록 입자를 갖는 지연된 자가-겔

본 실시예에서, 다양한 지연된 자가-겔화 제제를 제조하여 동일한 조건 하에서 측정하였다. 겔 제제 중의 칼슘 공급원으로서 노바매트릭스(NovaMatrix)에 의해 제조된 칼슘 G 블록 알기네이트(배치: BU-0711-01, 45 내지 75 ㎛)를 사용하였다. 제제에서, 2.5% 칼슘 G 블록 알기네이트 분산액을 2.5% PRONOVA LVG 알긴산나트륨(배치: FP-206-01) 용액과 혼합하였다. 혼합 후 최종 염화나트륨 농도가 0.45% 또는 0.9%가 되도록 염화나트륨을 알긴산나트륨 용액에 첨가하거나 첨가하지 않으면서 3종의 상이한 제제를 제조하였다. 실시예 1에 기재된 바와 같이 보린 CVO 120 HR 유량계를 이용하여 겔의 경화를 측정하였다. 2개의 연결된 주사기를 이용하여 혼합한 직후(3 ml 샘플, 약 20초 동안 혼합, 혼합 개시로부터 1분 후 측정 개시), 제제를 유량계 상에 놓았다. 혼합 개시 시점은 0시간이고, 데이터는 도 2에 나타나 있다. 겔 공정은 염화나트륨의 존재 하에 1분 미만의 시간 내에 개시되었지만, 겔화는 나트륨의 부재 하에 측정된 유량계 데이터에 의해 입증된 바와 같이 최대 약 5시간까지 관찰할 수 없었다. 그 후, 저장 탄성률의 매우 적은 변화만이 관찰될 수 있었는데, 이는 어느 정도의 구조체가 구축되었음을 암시한다. 그러나, 시간의 경과에 따라 상기 제제도 나트륨이 첨가된 제제와 유사한 최종 탄성률 값을 나타내는 겔을 생성하였다.

겔 형성에 대한 나트륨의 효과도 측정 개시로부터 1시간 후 0.9% 염화나트륨 용액을 겔의 상부에 첨가함으로써 추가로 시험하였다(도 3). 분명한 것은 염화나트륨 이온의 첨가가 신속한 겔화 개시 및 보다 빠른 겔 형성을 유도한다는 것이다.

실시예 8: PRONOVA VLVG 알기네이트로 만들어진 칼슘 입자를 갖는 지연된 자가-겔화 제제

본 실시예에서, 다양한 지연된 자가-겔화 제제를 제조하여 동일한 조건 하에서 측정하였다. 겔 제제 중의 칼슘 공급원으로서 노바매트릭스에 의해 제조된 특별하게 처리된 알긴산칼슘(배치: J101-005)을 사용하였다. 제제에서, 2.5% 칼슘 VLVG 알기네이트 분산액을 2.5% PRONOVA LVG 알긴산나트륨(배치: FP-408-02) 용액과 혼합하였다. 혼합 후 최종 염화나트륨 농도가 0.45% 또는 0.9%가 되도록 염화나트륨을 알긴산나트륨 용액에 첨가하거나 첨가하지 않으면서 2종의 상이한 제제를 제조하였다. 실시예 1에 기재된 바와 같이 보린 CVO 120 HR 유량계를 이용하여 겔의 경화를 측정하였다. 2개의 연결된 주사기를 이용하여 혼합한 직후(3 ml 샘플, 약 20초 동안 혼합, 혼합 개시로부터 1분 후 측정 개시), 제제를 유량계 상에 놓았다. 혼합 개시 시점은 0시간이고, 데이터는 도 4에 나타나 있다. 겔 공정은 염화나트륨의 존재 하에 즉시 개시되었지만, 겔화는 측정이 나트륨의 부재 하에 수행되는 한 (9시간 초과) 유량계에 의해 관찰될 수 없었다. 약간의 겔화가 1일 이상의 시간이 경과된 후 일어날 수 있다. 겔 형성에 대한 나트륨의 효과도 측정 개시로부터 1시간 후 MEM 배지 용액(0.9% 염화나트륨을 함유함)을 알긴네이트 용액에 첨가함으로써 추가로 시험하였다(도 3). 분명한 것은 생리학적 용액의 첨가가 배지 첨가 직후 겔 형성을 개시하였다는 것이다.

실시예 9: 조절 방출 시스템

약물 또는 다른 치료 분자의 전달을 위한 조절 방출 시스템에서의 알기네이트의 유용함이 입증되었다. 본원에서 입증된 겔 제제의 종류도 유사하게 사용될 수 있고 다양한 제제에서 이점을 갖는다. 일례는 생분해성 겔의 사용, 즉 치료 기간을 제한하기 위한 저농도의 겔화 이온의 사용이다. 암 환자의 치료에서, 약물 또는 방사성 동위원소를 함유하는 공간-충전 겔을 질환의 재발을 방지하기 위해 수술 과정 동안 사용할 수 있다. 활성 물질이 방출되거나 방사성 물질이 붕괴된 후, 겔이 용해되어 체외로 배출되는 것이 바람직할 수 있다. 지연된 자가-겔화 알기네이트 조절 전달 제제는 물론 임의의 수술 절차 없이 체내로 직접 주입될 수 있고, 겔/알기네이트 용액은 경구 약물 전달을 위해 사용될 수도 있다. 경구 전달의 경우, 알기네이트는 제제화 분야에서 현재 역류 방지 수단으로서 잘 공지되어 있다. 따라서, 알기네이트 지연된 자가-겔화 제제 또한 유사한 용도로 사용될 수 있다.

실시예 10: 조직 공학 분야에의 적용

본원에 제시된 알기네이트 겔 내에 세포를 포획하는 것은 다양한 질환의 치료를 위한 활성 물질을 방출하는 이식가능한 "생체공장"을 제조할 수 있다. 그러나, 본원에 제시된 알기네이트 겔 내에 세포를 포획하는 것은 조직 공학 분야에서도 이용될 수 있다. 조직 공학의 경우, 3-차원적 구축물 내에서 또는 3-차원적 구축물 상에서 세포를 생장시키는 것이 필요하므로 조직 공학 분야에 사용될 수 있는 우수한 생체물질도 필요하다. 가교-결합 이온의 시간-지연된 자가 방출은 겔화-이온 알기네이트 현탁액이 겔화 발생 전에 착물 구조체 내로 성형될 수 있게 한다. 생체외 조건 하에서, 이러한 알기네이트 구조체는 조직 또는 인공 기관의 발달에서 생장 지지체로서 사용될 수 있다. 알기네이트 겔 비드의 표면이 세포 생장을 위한 지지체일 수 있기 때문에 세포는 알기네이트 겔 비드의 표면 상에서 생장한다. 알기네이트 겔 상에서의 세포의 생장은 사용된 알기네이트 및 겔화 이온에 의해 좌우됨이 밝혀졌다. 본 발명의 지연된 자가-겔화 제제는 알기네이트 시트 또는 다른 성형된 겔 구조체의 내부에서 또는 표면 상에서 생장하는 세포로 구성된 다중층을 생성하는 데 사용될 수 있다. 나아가, 알기네이트 겔은 시트레이트, 포스페이트 또는 다른 겔화 이온 킬레이팅제로의 처리를 통해 추후 제거될 수 있다. 이것은 조직 또는 기관의 구축에서 여러 세포층이 조합될 수 있는 가능성을 제공한다. 겔 구조체의 내부에 존재하거나 겔 구조체의 표면 상에 존재하는 여러 종류의 세포들은 상기 구조체의 발달에 바람직한 경우 조합될 수 있다.

신경 재생은 조직 공학 분야에서의 알기네이트의 사용의 흥미로운 일례이다. 인공 신경 관을 지연된 자가-겔화 알기네이트로 충전시키는 것이 신경 재성장을 위한 유도 및 생체적합성이 개선되어 있는 구축물을 생성하는 데 적합할 수 있다. 이 시스템은 다른 기법에 비해 성형 공정 및 구조체 성질에 대한 더 우수한 유연성 및 더 우수한 조절을 제공할 수 있다.

또한, 주입가능한 알기네이트/세포 현탁액 시스템은 심지어 수술 절차 없이 결함이 있거나 손상된 조직 부위로 전달할 수 있다. 이러한 용도의 경우, 물질이 겔화되기 전에 상기 물질을 성형할 일정한 작업 시간을 갖는 것이 매우 중요할 수 있다. 그러나, 길어진 환자 대기 시간 또는 겔/용액 사용과 관련된 문제점을 피할 수 있기 위해 적절하게 빠른 겔화 속도가 필요할 수도 있다. 지연된 자가-겔화 시스템은 본원에 개시된 바와 같을 수 있고 전술한 바와 같이 다양한 시간-곡선 및 다양한 강도 안정성을 갖도록 개조될 수 있다. 따라서, 이러한 가변성은 주입 절차 각각의 종류에 맞게 이용될 수 있다. 일례로서, 연골 손상의 복구는 지연된 자가-겔화 알기네이트 구조체의 잠재적 용도이다. 알기네이트는 연골 조직 공학 분야에서 사용되기에 유용한 생체물질인 것으로 확인되었고, 알기네이트는 연골 생성을 자극할 수 있는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 연골 세포 또는 다른 세포를 함유하거나 함유하지 않는 지연된 자가-겔화 알기네이트 용액은 관절 손상의 치료를 위해 직접 주입될 수 있다. 현재, 골관절염 환자는 "관절액 요법"으로 이미 치료받고 있고, 2종의 관절액, 즉 관절액에 점도를 부여하는 히알루론산의 보충에 의해 윤활제로서 작용하는 것으로 생각되는 소듐 히알루로네이트(히알간(Hyalgan) 및 히알 G-F 20(신비스크(Synvisc))이 시판되고 있다. 일부 환자들에서 통증 환화는 6개월 내지 13개월만큼 오래 지속된다. 상기 요법은 경도 내지 중등도의 무릎 골관절염 환자에게 가장 효과적인 것으로 입증되었다. 그러나, 히알루론산은 체내에서 분해되는 것으로 공지되어 있기 때문에, 생분해성이 보다 낮고 생체적합성이 우수한 알기네이트와 같은 다른 생체중합체의 사용은 많은 이점을 제공한다.

알기네이트 하이드로겔은 동결건조될 수 있거나, 스폰지 또는 섬유와 같은 생체적합성 구조체를 생성하기 위해 처리되는 다른 방식에서 물이 부분적으로 또는 완전히 제거될 수 있다. 지연된 자가-겔화 알기네이트 시스템을 사용하는, 본원에 제시된 기술의 이용은 조직 공학 또는 다른 분야에서 유용한 생체적합성 스폰지 또는 다른 구조체의 제작에서 한 단계로서 이용될 수도 있다.

지연된 자가-겔화 알기네이트 제제는 스텐트, 이식재 또는 다른 이식 장치의 코팅에서 사용될 수 있다. 알기네이트 제제의 종류에 따라, 코팅층은 생분해성을 더 높이거나 더 낮출 수 있고 숙주 세포의 내부생장 또는 장치에 첨가된 세포의 생장을 더 지지하거나 덜 지지할 수 있다.

실시예 11: 조직 벌킹

알기네이트는 요도조임근에 인접한 점막밑층 내로 전달되어 요실금의 치료를 위한 벌킹을 제공할 수 있고, 절차는 이미 임상적으로 수행되고 있다. 또 다른 예는 위-식도 역류 장애의 치료를 보조하기 위해 식도와 위 사이의 연결 부위에의 알기네이트 제제의 전달일 수 있다. 알기네이트의 높은 적합성은 알기네이트가 미용 분야에서 다른 물질에 대한 우수한 대체물로서 주입가능한 용액으로서 사용될 수 있게 한다.

지연된 자가-겔화 알기네이트 시스템을 기초로 한 제제는 소정의 부피를 충전하기 위한 목적으로 소정의 경화 시간을 갖는 주입가능한 용액 또는 페이스트를 생성하는 데 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 겔 제제는 생분해성이 더 높거나 더 낮게 만들어짐으로써 벌킹 제제에 바람직한 성질을 부여할 수 있다.

실시예 12: 혈관의 색전술

혈관내 폐색을 형성하는 방법은 동정맥 기형, 동맥류, 종양에 공급된 과도한 혈관, 대량 혈관 출혈의 조절, 및 증상을 완화시키기 위해 색전술을 필요로 하는 다른 증상과 같은 질환을 치료하는 데 이용될 수 있다. 일부 색전 시스템은 혈액 또는 다른 체액과 접촉된 경우 고체화되거나 침전되기 시작하는 중합체의 사용을 포함한다. 그러나, 이러한 시스템은 고체 중합체의 형성 또는 침전을 야기하는 데 필요한 시간 지연 때문에 중합체 용액이 생체의 원치 않는 부위로 이동한다는 문제점을 가진다. 이 중합체 용액 시스템에서의 이동은 상기 용액이 "높은 유동" 영역, 예컨대, 혈관 시스템 내로 주입된 경우 특히 문제가 된다. 중합체 용액 시스템으로부터 형성된 섬유는 다른 문제점, 예컨대, 색전을 잘 형성하지 못하는 문제점, 과도하게 깨지기 쉽다는 문제점, 또는 생체에 적합하지 않다는 문제점을 가지는 경향도 있다. PVA(폴리비닐 알코올)의 입자 또는 비드 또는 젤라틴 비드의 사용은 색전술에 유용한 것으로 밝혀져 있고 현재 임상적으로 사용되고 있다.

알기네이트-기재 제제 또한 색전술에서 사용될 수 있는 것으로 제안된다. 혈관내 폐색은 알기네이트 액체 및 염화칼슘 용액의 주입을 폐색시키고자 하는 혈관 시스템 내의 부위에 적합하게 상기 부위에서 중합이 일어나도록 조절함으로써 알긴산칼슘을 사용하여 유도할 수 있는 것으로 제안되어 있다. 이러한 시스템과 비교할 때, 본원에 제시된 지연된 자가-겔화 알기네이트 제제의 사용은 이점을 갖는다. 치료는 단회 주입으로서 수행될 수 있고, 지연된 자가-경화 제제의 강도는 시스템의 보다 우수한 조절을 이용하여 조정할 수 있다. 특히, 지연된 자가-겔화 알기네이트 제제는 겔화 전의 시간 및 생분해성이 조절될 필요가 있는 경우 유용하다.

실시예 13: 항-부착 제제

부착은 수술, 외상, 감염 등에 의해 발생할 수 있다. 부착은 복부 수술 후에 빈번히 일어나고 장 폐쇄, 불임 및 통증을 일으키는 주요 임상적 문제점을 대표한다. 부착을 방지하거나 감소시키기 위한 노력은 별로 성공적이지 않았지만, 다양한 생체중합체를 사용하여 최근에 개발한 기계적 장벽은 부착 방지에 있어서의 임상적 진보를 입증한다.

알기네이트-기재 제제는 항-부착 장벽으로서 제안되기도 한다. 항-부착 장벽은 본원에 제시된 지연된 자가-겔화 알기네이트 시스템을 사용하여 제제화할 수 있다. 용액/겔 제제는 사용 직전에 미리 혼합하여 적절한 생분해성을 나타내도록 만들어질 수 있다. 이러한 종류의 제제는 다른 중합체, 약물 또는 다른 지지 화합물도 포함할 수 있다. 추가 중합체는 겔의 성질을 개선시키는 데 사용될 수 있고, 특히 겔 구조체와 조직 사이의 부착을 증가시키는 데 사용될 수 있다.

실시예 14: 상처 치료 제제

알기네이트 드레싱은 삼출 상처를 치료하는 데 통상적으로 이용된다. 상처 치료를 위해 현재 사용되고 있는 알기네이트 제품은 연질 부직포 섬유 또는 패드로 구성된다. 알기네이트는 그 자신의 중량보다 훨씬 더 많은 양을 흡수할 수 있고 죽은 공간 내의 충전할 상처 내에서 겔을 형성하고 습한 환경을 유지한다. 또한, 알기네이트는 더 많은 미공지의 기작을 통해 상처 치료 과정에 영향을 미칠 수 있는 것으로 제안되어 있고, 알기네이트 상처 치료 드레싱 내에 존재하는 칼슘이 일부 세포에 영향을 미침으로써 상처 치료 과정에 영향을 미칠 수 있다.

지연된 자가-겔화 알기네이트 구조체는 치료 과정 동안 조직 표면의 3-차원적 구조체에 일치할 수 있다. 특히, 조절가능하고 제한된 칼슘 함량을 갖는 제제 및 고도의 재흡수성을 갖는 구조체가 성공적일 수 있다.

실시예 15: 심장 조직 벌킹 제제

지연된 자가-겔화 알기네이트 시스템은 지연된 자가-겔화 분산액을 심장 공간 내로 도입하여 혈류 및 효율을 개선시킴으로써 수행되는 조직 벌킹 과정에서 유용하다. 일부 개체, 예컨대, 심장 질환을 앓거나 심근경색과 관련된 허혈로 인해 심장 조직이 손실된 개체에서, 손상된 심장의 혈류 및 효능은 제자리에서 겔화되는 지연된 자가-겔화 분산액을 도입함으로써 개선할 수 있다. 카테터를 체내에 배치하는데, 이때, 카테터의 한쪽 단부는 바늘 또는 다른 뚫는 장치를 포함하여 그의 내부로부터 심장을 관통할 수 있다. 그 후, 지연된 자가-겔화 알기네이트가 전달되고, 생리학적 나트륨의 존재 또는 추가 나트륨의 도입이 지연된 자가-겔화를 가속화하여 심장에서 겔이 형성될 수 있다. 지연된 자가-겔화 기술의 지연된 자가-겔화 성질은 카테터를 적절하게 배치하고 위치시키는 데 필요한 시간을 허용하고, 카테터의 폐쇄를 초래하여 추가 카테터가 필요하게 하는 겔화가 일어나기 전에 분산액을 일정한 수준으로 전달할 수 있게 한다. 지연된 자가-겔화 성질은 시간이 보다 덜 중요해질 수 있을 정도의 조절 수준 및 시간을 부여함으로써 상당한 이점을 제공한다.

SEQUENCE LISTING <110> FMC CORPORATION <120> Delayed Self-Gelling Alginate Systems and Uses Thereof <130> 037403.11502(60651-PCT) <140> PCT/US2008/010193 <141> 2008-08-28 <150> 60/966,437 <151> 2007-08-28 <160> 22 <170> PatentIn version 3.4 <210> 1 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 1 <400> 1 Tyr Ile Gly Ser Arg 1 5 <210> 2 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 2 <400> 2 Ile Lys Val Ala Val 1 5 <210> 3 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 3 <400> 3 Arg Glu Asp Val 1 <210> 4 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 4 <400> 4 Asp Gly Glu Ala 1 <210> 5 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 5 <400> 5 Val Gly Val Ala Pro Gly 1 5 <210> 6 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 6 <400> 6 Gly Arg Gly Asp Ser 1 5 <210> 7 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 7 <400> 7 Arg Gly Asp Val 1 <210> 8 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 8 <400> 8 Pro Asp Ser Gly Arg 1 5 <210> 9 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 9 <400> 9 Arg Tyr Val Val Leu Pro Arg 1 5 <210> 10 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 10 <400> 10 Leu Gly Thr Ile Pro Gly 1 5 <210> 11 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 11 <400> 11 Leu Ala Gly Arg Gly Asp Ser 1 5 <210> 12 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 12 <400> 12 Arg Gly Asp Phe 1 <210> 13 <211> 12 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 13 <400> 13 His His Leu Gly Gly Ala Leu Gln Ala Gly Asp Val 1 5 10 <210> 14 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 14 <400> 14 Val Thr Cys Gly 1 <210> 15 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 15 <400> 15 Ser Asp Gly Asp 1 <210> 16 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 16 <400> 16 Gly Arg Glu Asp Val Tyr 1 5 <210> 17 <211> 5 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 17 <400> 17 Gly Arg Gly Asp Tyr 1 5 <210> 18 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 18 <400> 18 Gly Arg Gly Asp Ser Pro 1 5 <210> 19 <211> 4 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 19 <400> 19 Val Ala Pro Gly 1 <210> 20 <211> 9 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 20 <400> 20 Gly Gly Gly Gly Arg Gly Asp Ser Pro 1 5 <210> 21 <211> 8 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 21 <400> 21 Gly Gly Gly Gly Arg Gly Asp Tyr 1 5 <210> 22 <211> 6 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Cell Adhesion Peptide 22 <400> 22 Phe Thr Leu Cys Phe Asp 1 5

Claims

가용성 알기네이트(alginate)를 포함하는 수용액 중의 불용성 알기네이트/겔화(gelling) 이온 입자를 포함하고, 비-겔화 양이온이 첨가되지 않은 조건 하에서 1분 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률(final gel storage modulus)을 나타내는 분산액으로서,
a) 상기 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자가, G 함량이 85%를 초과하고 올리고머 당 단량체의 평균 수가 15 내지 20인 단리된 G 블록 올리고머를 포함하거나; 또는
b) 상기 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자가
i) 알기네이트, 겔화 이온 및 물 이외의 극성 용매를 사용하여 알기네이트 겔을 제조하는 단계,
ii) 알기네이트에 존재하는 나트륨 이온 또는 다른 이온을 겔로부터 세척하여 제거하는 단계,
iii) 겔을 건조하여 용매를 제거하는 단계, 및
iv) 건조된 겔로부터 입자를 제조하는 단계
를 포함하는 방법, 또는
i) 알기네이트, 겔화 이온 및 물 이외의 용매를 조합하여 알기네이트-겔화 이온 착물의 침전물을 형성하는 단계,
ii) 상기 침전물을 회수하는 단계,
iii) 알기네이트에 존재하는 나트륨 이온 또는 다른 이온을 세척하여 제거하는 단계,
iv) 상기 침전물을 건조하여 용매를 제거하는 단계, 및
v) 건조된 침전물로부터 입자를 제조하는 단계
를 포함하는 방법
에 의해 제조된 불용성 알기네이트를 포함하는, 분산액.
제1항에 있어서,
비-겔화 양이온이 첨가되지 않은 조건 하에서 5분 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항에 있어서,
비-겔화 양이온이 첨가되지 않은 조건 하에서 20분 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항에 있어서,
비-겔화 양이온이 첨가되지 않은 조건 하에서 45분 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항에 있어서,
비-겔화 양이온이 첨가되지 않은 조건 하에서 60분 초과의 시간 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가 시 5시간 이내에 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가 시 5시간 이내에 25%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가 시 5시간 이내에 50%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가 시 5시간 이내에 75%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가 시 5시간 이내에 90%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가 시 1시간 이내에 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가 시 1시간 이내에 25%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가 시 1시간 이내에 50%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가 시 1시간 이내에 75%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가 시 1시간 이내에 90%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가 시 10분 이내에 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가 시 10분 이내에 25%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가 시 10분 이내에 50%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가 시 10분 이내에 75%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가 시 10분 이내에 90%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액.
제6항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
비-겔화 양이온의 첨가가 비-겔화 양이온의 최종 농도를 17 mM 이상만큼 증가시키는 데 충분하거나 약 0.9%의 비-겔화 양이온의 최종 농도를 달성하기에 충분한, 분산액.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
불용성 알기네이트/겔화 이온 입자가, G 함량이 85%를 초과하고 올리고머 당 단량체의 평균 수가 15 내지 20인 단리된 G 블록 올리고머를 포함하는, 분산액.
제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
불용성 알기네이트/겔화 이온 입자가
i) 알기네이트, 겔화 이온 및 물 이외의 극성 용매를 사용하여 알기네이트 겔을 제조하는 단계,
ii) 알기네이트에 존재하는 나트륨 이온 또는 다른 이온을 겔로부터 세척하여 제거하는 단계,
iii) 겔을 건조하여 용매를 제거하는 단계, 및
iv) 건조된 겔로부터 입자를 제조하는 단계
를 포함하는 방법, 또는
i) 알기네이트, 겔화 이온 및 물 이외의 용매를 조합하여 알기네이트-겔화 이온 착물의 침전물을 형성하는 단계,
ii) 상기 침전물을 회수하는 단계,
iii) 알기네이트에 존재하는 나트륨 이온 또는 다른 이온을 세척하여 제거하는 단계,
iv) 상기 침전물을 건조하여 용매를 제거하는 단계, 및
v) 건조된 침전물로부터 입자를 제조하는 단계
를 포함하는 방법
에 의해 제조된 불용성 알기네이트를 포함하는, 분산액.
제23항에 있어서,
극성 용매가 알코올인, 분산액.
제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
불용성 알기네이트/겔화 이온 입자가 칼슘을 포함하는, 분산액.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
불용성 알기네이트/겔화 이온 입자의 크기가 175 마이크론 미만인, 분산액.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 분산액의 제조를 위한 키트로서,
a) 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 포함하는 용기, 및 b) 가용성 알기네이트를 포함하는 용기를 포함하는 키트.
제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 분산액의 제조를 위한 조성물로서,
즉시 용해되는(immediately soluble) 알기네이트 및 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 포함하는 조성물.
지연된 자가-겔화 알기네이트 분산액을 분배하는 방법으로서,
i) 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자와 함께 가용성 알기네이트를 포함하는 용액, 또는 ii) 즉시 용해되는 알기네이트, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자 및 용매를 혼합하여 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 분산액을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
알기네이트 겔을 제조하는 방법으로서,
a) i) 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자와 함께 가용성 알기네이트를 포함하는 용액, 또는 ii) 즉시 용해되는 알기네이트, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자 및 용매를 혼합하여 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 분산액을 형성하는 단계; 및
b) 상기 분산액을 비-겔화 양이온과 조합하거나 비-겔화 양이온에 노출시키는 단계
를 포함하는 방법.
개체의 제자리(in situ)에서 알기네이트 겔을 제조하는 방법으로서,
a) i) 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자와 함께 가용성 알기네이트를 포함하는 용액, 또는 ii) 즉시 용해되는 알기네이트, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자 및 용매를 혼합하여 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 분산액을 형성하는 단계; 및
b) 상기 분산액을 개체의 체내 특정 부위에 분배하는 단계로서, 이때 알기네이트가 상기 부위에서 형성되는, 단계
를 포함하는 방법.
불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 제조하는 방법으로서,
a) 알기네이트 또는 이의 염을 비-수성 극성 용매에 용해시켜 알기네이트 용액을 제조하는 단계,
b) 겔화 이온 염을 알기네이트 용액에 첨가하고 pH를 중성으로 조절하는 단계,
c) 침전된 불용성 알기네이트를 회수하는 단계,
d) 침전된 불용성 알기네이트를 세척하는 단계,
e) 세척된 불용성 알기네이트를 건조하는 단계, 및
f) 건조된 불용성 알기네이트의 입자를 형성하는 단계
를 포함하거나, 또는
a) 알기네이트 또는 이의 염을 비-수성 극성 용매에 용해시켜 알기네이트 용액을 제조하는 단계,
b) 겔화 이온 염을 알기네이트 용액에 첨가하고 pH를 중성으로 조절하는 단계,
c) 겔화 이온 염이 첨가된 알기네이트 용액을 겔이 형성되기에 충분한 시간 동안 유지시키는 단계,
d) 겔을 세척하는 단계,
e) 겔을 건조하는 단계, 및
f) 건조된 불용성 알기네이트의 입자를 형성하는 단계
를 포함하는 방법.
불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 제조하는 방법으로서,
85%를 초과하는 함량의 G로 구성된 알기네이트를 용해시키는 단계,
겔화 이온 염을 물에 용해시키고 pH를 중성으로 조절하는 단계,
연속적 교반 하에 알기네이트 용액을 염화칼슘 용액과 조합하는 단계,
침전된 불용성 알기네이트를 모으고, 상기 침전된 불용성 알기네이트를, 그의 전도성이 정제수의 전도성과 유사한 수준으로 감소될 때까지 물로 세척하는 단계,
세척된 불용성 알기네이트를 건조하는 단계, 및
건조된 불용성 알기네이트의 입자를 형성하는 단계
를 포함하는 방법.
제33항에 있어서,
알기네이트가, 평균 분자량이 약 2 내지 10 kDa인 올리고머인, 방법.
제33항에 있어서,
알기네이트가, 단량체의 평균 수가 15 내지 19인 올리고머인, 방법.
제32항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
입자가 제분에 의해 형성되는, 방법.
제32항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
겔화 이온이 칼슘 또는 스트론튬인, 방법.
제32항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
입자의 크기가 175 마이크론 미만인, 방법.
제32항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
알기네이트가 초순수(ultrapure) 알기네이트인, 방법.
제39항에 따른 방법에 의해 제조된 초순수 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자.
제32항 내지 제40항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자.
알기네이트 겔을 제조하는 방법으로서,
a) i) 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자와 함께 가용성 알기네이트를 포함하는 용액, 또는 ii) 즉시 용해되는 알기네이트, 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자 및 용매를 혼합함으로써, 가용성 알기네이트를 포함하는 수용액 중의 불용성 알기네이트/겔화 이온 입자를 포함하고 비-겔화 양이온이 첨가되지 않은 조건 하에서 1분 후 10% 미만의 최종 겔 저장 탄성률을 나타내는 분산액을 형성하는 단계;
b) 상기 분산액이 비-겔화 양이온의 첨가 시 5시간 이내에 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내기에 충분한 양의 비-겔화 양이온을 상기 분산액에 첨가하는 단계
를 포함하는 방법.
제42항에 있어서,
분산액에 첨가된 비-겔화 양이온의 양이, 분산액이 비-겔화 양이온의 첨가 시 1시간 이내에 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내기에 충분한 양인, 방법.
제42항에 있어서,
분산액에 첨가된 비-겔화 양이온의 양이, 분산액이 비-겔화 양이온의 첨가 시 30분 이내에 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내기에 충분한 양인, 방법.
제42항에 있어서,
분산액에 첨가된 비-겔화 양이온의 양이, 분산액이 비-겔화 양이온의 첨가 시 10분 이내에 10%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내기에 충분한 양인, 방법.
제42항에 있어서,
분산액에 첨가된 비-겔화 양이온의 양이, 분산액이 비-겔화 양이온의 첨가 시 1시간 이내에 50%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내기에 충분한 양인, 방법.
제42항에 있어서,
분산액에 첨가된 비-겔화 양이온의 양이, 분산액이 비-겔화 양이온의 첨가 시 30분 이내에 50%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내기에 충분한 양인, 방법.
제42항에 있어서,
분산액에 첨가된 비-겔화 양이온의 양이, 분산액이 비-겔화 양이온의 첨가 시 10분 이내에 50%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내기에 충분한 양인, 방법.
제42항에 있어서,
분산액에 첨가된 비-겔화 양이온의 양이, 분산액이 비-겔화 양이온의 첨가 시 1시간 이내에 90%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내기에 충분한 양인, 방법.
제42항에 있어서,
분산액에 첨가된 비-겔화 양이온의 양이, 분산액이 비-겔화 양이온의 첨가 시 30분 이내에 90%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내기에 충분한 양인, 방법.
제42항에 있어서,
분산액에 첨가된 비-겔화 양이온의 양이, 분산액이 비-겔화 양이온의 첨가 시 10분 이내에 90%를 초과하는 최종 겔 저장 탄성률을 나타내기에 충분한 양인, 방법.