KR20170055960A

KR20170055960A - 항-섬유 물질 및 응용을 위한 변형된 알기네이트

Info

Publication number: KR20170055960A
Application number: KR1020177005844A
Authority: KR
Inventors: 아르투로 제이. 베가스; 죠슈아 씨. 도로프; 오미드 베이세; 밍린 마; 로버트 에스. 랭거; 다니엘 쥐. 앤더슨
Original assignee: 메사추세츠 인스티튜트 오브 테크놀로지; 더 칠드런스 메디칼 센터 코포레이션
Priority date: 2014-08-01
Filing date: 2015-08-03
Publication date: 2017-05-22
Also published as: JP2017524768A; AU2015295986B2; WO2016019391A8; AU2019200810A1; IL250277B; US11266606B2; CA2956075C; US20180360765A1; US10426735B2; IL250277A0; JP6915224B2; JP2020023582A; EP3174906A1; CN112999429B; JP6723169B2; WO2016019391A1; US20200016085A1; JP2021080481A; US20160030360A1; US10898443B2

Abstract

본 발명은, 강화된 생체 적합성 및 최적화된 물리 화학적 성질을 갖는 공유 결합으로 변형된 알기네이트 뿐만 아니라 이의 제조 및 사용 방법을 개시한다. 공유 결합으로 변형된 알기네이트는 이식용 캡슐화된 세포 및 신체에 이식되거나 사용되는 의료 장치와 같이 감소된 섬유증이 요구되는 임의의 물질을 코팅하기 위한 매트릭스로서 유용하다.

Description

항-섬유 물질 및 응용을 위한 변형된 알기네이트 {MODIFIED ALGINATES FOR ANTI-FIBROTIC MATERIALS AND APPLICATIONS}

본 발명은 미국 연방 후원 연구에 관한 선언이다.

본 발명은 미국 국립 보건원(NIH)이 수여하는 보조금 EB000244, EB000351, DE013023 및 CA151884 및 미국 국방성(DOD)이 수여하는 WrantX81XWH-13-1-0215 보조금에 의거하여 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에 대해 특정 권리를 가지고 있다.

본 발명은 그의 생체 적합성 및 항-섬유 성질을 향상시키기 위해 화학적으로 변형된 알기네이트의 용도에 관한 것이다: 세포, 임플란트 및 의료 기기와 같은, 재료, 제품 및 장치를 코팅 또는 캡슐화하기 위한 용도; 변형된 알기네이트 및 이 변형된 알기네이트로 코팅되거나 캡슐화된 물질의 이식에 의한 당뇨병을 비롯한 질병 또는 장애의 치료 방법에 관한 것이다.

이물 반응(foreign body reaction)은 이식된 생의학 기기의 충실도에 영향을 미치는 면역 매개 반응이다(Anderson et al., Semin . Immunol . 20:86-100 (2008); Langer, Adv . Mater. 21:3235-3236 (2009); Ward, J. Diabetes Sci . Technol. Online 2:768-777 (2008); Harding & Reynolds, Trends Biotechnol . 32:140-146 (2014)).

이러한 장치에서 생체 물질 표면의 대식세포 인식은 이물질의 섬유질 및 콜라겐성 캡슐화를 초래하는 염증 반응의 캐스케이드(cascade)을 시작한다(Anderson et al. (2008); Ward (2008); Harding & Reynolds (2014); Grainger, Nat. Biotechnol. 31:507-509 (2013); Williams, Biomaterials 29:2941-2953 (2008)).

이러한 캡슐화는 시간이 지남에 따라 종종 장치 오류를 발생시키고 수용자(recipient)에게 불편함을 줄 수 있다(Anderson et al. (2008); Harding & Reynolds (2014); Williams (2008)).

이러한 불리한 결과는 장기적 생체 의학 장치 기능에 대한 이 핵심 과제를 극복하기 위해 이물질 반응을 이끌어 내지 않는 생체 적합 물질에 대한 비판적인 필요성을 강조한다.

이식된 생체 적합 물질에 대한 이물질의 반응은 염증 및 상처 치유 과정의 정점이고, 임플란트 캡슐화를 초래한다(Anderson et al. (2008)). 이 반응의 최종 병리학적 생성물은 염증 부위에서 과도한 세포외 기질의 축적을 특징으로 하는 섬유증이며, 세포 및 교원질 침착이 장치를 숙주로부터 격리 시킴에 따라 이식 가능한 의료 장치의 주요 장애물이다(Anderson et al. (2008); Wick et al., Annu . Rev. Immunol . 31:107-135 (2013); Wynn & Ramalingam, Nat. Med . 18:1028-1040 (2012)).

이 장치 격리는 호스트 환경의 감지를 방해하고, 고통스러운 조직 왜곡을 유발하고, 영양분을 차단하고(생체 및 세포 성분이 포함된 임플란트의 경우) 궁극적으로 장치 고장을 일으킬 수 있다. 오늘날 의료 기기 제조에 일반적으로 사용되는 재료는 이식된 물질의 섬유질 캡슐화를 초래하는 이물질 반응을 유도한다(Langer (2009), Ward (2008), Harding & Reynolds (2014), Williams (2008), Zhang 외, Nat. Biotechnol., 31 : 553-556 (2013)). 이식된 장치에 대한 이물질의 반응을 극복하는 것은 새로운 의학적 진보를 구현할 수 있는 길을 열어 주며 항-염증 및 항-섬유 기능을 가진 물질의 개발을 중요한 의학적 필요로 한다(Anderson et al. (2008), Langer (2009) Harding & Reynolds (2014)).

대식세포는 물질 인식의 주요 구성 요소이며 외래 물질(이물질)의 표면에 활성적으로 부착된다(Anderson 등 (2008); Ward (2008); Grainger, Nat.Biotechnol.31 : 507-509 (2013); Sussman et al. , Ann. Biomed. Eng. 1-9 (2013)(doi:10.1007/s10439-013-0933-0)). 대식세포의 식세포활동에 너무 큰 물질은 대식 세포가 이물질 거대 세포로 융합되는 과정을 시작한다. 이러한 다중-핵체는 외래 물질을 분리하기 위해 매트릭스를 적극적으로 침착하는 섬유 모세포의 동원을 유도하는 사이토 카인 및 케모카인을 분비함으로써 면역 반응을 증폭시킨다(Anderson 등 (2008); Ward (2008); Rodriguez 등; J Biomed. Mater. Res. A 89 : 152-159 (2009); Hetrick et al., Biomaterials 28 : 4571-4580 (2007)). 이 반응은 알기네이트, 키토산, 덱스 트란, 콜라겐, 히알루론산, 폴리에틸렌글리콜(PEG), 폴리(메틸 메타크릴레이트) (PMMA), 폴리에틸렌 글리콜, 폴리(2-하이드록시에틸 메타크릴 레이트) (PHEMA), 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 실리콘 고무, 테플론, 금, 티타늄, 실리카 및 알루미나 등의 다양한 물리 화학적 성질을 포함하는 천연 및 합성 기원 물질에 대해 기술되어 있다(Ward (2008), Ratner, J. Controlled Release 78:211-218 (2002)).

동종의 유전적으로 동일하지 않은 구성(즉, 동종 이식) 또는 다른 종 (즉, 이종 이식)으로부터의 호르몬- 또는 단백질-분비 세포의 이식은 많은 질병 및 장애의 치료를 위한 유망한 전략이다. 알기네이트 마이크로 캡슐을 사용하여 면역 보강제를 제공함으로써 호르몬 또는 단백질 분비 세포를 면역 억제제로 광범위하게 치료할 필요 없이 환자에게 이식할 수 있다. 이 원리는 당뇨 쥐 모델에서 알기네이트로 캡슐화된 췌장 β-세포의 이식에 의해 성공적으로 증명되었다(Lim, F. and Sun, A. M. Science 210, 908-910 (1980)). 알기네이트 겔에서 생물학적 물질을 캡슐화하는 방법은 예를 들어 Lim의 미국 특허 제4,352,883호에 기재되어 있다. Lim 공정에서, 캡슐화될 생물학적 물질을 함유하는 수용액을 수용성 중합체 용액에 현탁시킨다. 현탁액은 Ca² ⁺와 같은 다가 양이온과의 접촉에 의해 분리된 마이크로 캡슐로 구성된 액적으로 형성된다. 마이크로 캡슐의 표면은 이어서 폴리 아미노산으로 가교 결합되어 캡슐화된 물질 주위에 반투막을 형성한다.

Lim 방법은 세포의 생존과 기능에 악영향을 미치지 않으면서 세포를 감싸기에 온화한 조건을 사용한다. 생성된 알기네이트 마이크로 캡슐은 반투막 성이며, 캡슐화된 세포로부터 분비된 영양분, 폐기물 및 호르몬 및/또는 단백질이 마이크로 캡슐 내외로 자유롭게 확산될 수 있도록 충분한 다공성을 갖고, 동물 숙주에 이식될 때 알기네이트 마이크로 캡슐이 효과적으로 캡슐화된 세포를 숙주의 면역계로부터 분리한다. Vacanti, et al.의 미국 특허 7,807,150가 참조된다.

Hubbell의 미국 특허 제6,129,761호 및 Aebischer 등의 J Biomech Eng.에 의해보고된 바와 같이, 폴리에틸렌 글리콜-디아크릴레이트 중합체, 폴리 아크릴레이트 및 열가소성 중합체와 같은 블록 공중합체를 비롯한 많은 다른 합성 물질이 시도되어왔다. 1991 May 113(2): 178-83. 이들 물질에 대한 검토는 Lesney Modern Drug Discovery 4(3), 45-46, 49, 50 (2001)을 참조한다.

Lim은 캡슐화된 세포의 이식에 대해 처음보고 한 이래 많은 사람들이 혈관 형성이 없는 상태에서 세포의 생존력을 유지할 수 있는 세포에 대한 "생물 반응기(bioreactors)"를 만들려고 노력했으며, 캡슐화된 물질을 통해 영양분, 가스 및 폐기물의 확산을 통해 여전히 외부 세포와 물질에 대한 신체의 면역 방어로부터 세포를 보호한다. 불행하게도, 이러한 치료법을 사람 대상으로 변형하려는 노력은 어렵다고 판명되었다. 예를 들어, 제1형 당뇨병을 앓고 있는 환자에게 이식된 알기네이트-캡슐화된 돼지 췌도세포(porcine islet cells)는 초기에 유의한 개선을 나타내었고 감소된 인슐린 투여가 요구되었다. 그러나 49 주까지 환자의 인슐린 투여량은 이식전 수치로 재 측정되었다(Elliot, R.B. et al., Xenotransplantation., 2007; 14 (2) : 157-161).

어떤 경우에는, 예를 들어, 미국 특허 제6,060,053호에 기재된 바와 같이 벌크 재료로 세포가 이식되고, 방광 요관 역류의 치료를 위해 식품 의약품 안전청(Food and Drug Administration)에 의해 승인된 바와 같이 섬유화를 유도하는 것이 바람직하다.

시간이 지남에 따라 이식된 세포의 효능 감소는 알기네이트 캡슐의 섬유 아세포 과증식의 결과이다. 알기네이트 겔 매트릭스는 이식시 염증 반응을 일으켜 섬유질 조직으로 알기네이트 매트릭스를 캡슐화한다. 알기네이트 캡슐 표면의 섬유질 조직은 캡슐화된 세포로 영양분과 산소의 확산을 줄여 죽게한다. 다른 재료로는 더 나은 결과를 얻지 못했다.

따라서, 본 발명의 목적은 생성물, 장치 및 표면의 주입 후에 중합체가보다 장기적인 생체 적합성을 갖는 제품, 장치 및 표면을 코팅하기에 적합한 중합체를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 생성물, 장치 및 표면의 이식 후에 이물질이 덜 반응하는 제품, 장치 및 표면을 코팅하기에 적합한 중합체를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 주입후 장기간의 생체 적합성을 갖는 중합체의 캡슐화 및 이식에 적합한 중합체를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 주입후 이물질의 반응이 적은 세포의 캡슐화 및 이식에 적합한 중합체를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 겔 안정성, 기공 크기 및 소수성/친수성을 포함하는 향상된 생체 적합성 및 맞춤형 물리 화학적 성질을 갖는 화학적으로 변형된 이온 가교성 알기네이트를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 이물질의 반응이 적은 화학적으로 변형된 이온 가교 결합 가능한 알기네이트를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 변형된 알기네이트 중합체를 사용하여 생성물, 장치 및 표면을 코팅하는 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 변형된 알기네이트 중합체를 사용하여 세포를 캡슐화하는 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 변형된 알기네이트 중합체로 코팅된 제품, 장치 및 표면을 이식하거나 이식함으로써 인간 또는 동물 환자의 장애 또는 질병을 치료하는 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 변형된 알기네이트 중합체에 캡슐화된 외인성 생물학적 물질을 이식함으로써 인간 또는 동물 환자에서 장애 또는 질환을 치료하는 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 변형된 알기네이트 중합체의 특성 규명을 위한 고 처리량 방법을 제공하는 것이다.

생체 적합성과 물리적 특성을 맞추기 위해 화학적으로 변형된 알기네이트가 개발되었다. 본원에 기재된 변형된 알기네이트는 비 변형된 알기네이트에 비해 향상된 특성을 제공한다. 또한, 화학적으로 변형되고 반응된 물질뿐만 아니라 출발 물질이 캡슐화를 방지하기 위해 이식 이전에 오염물을 제거하기 위해 철저히 정제되어야 한다는 발견에 기초하여, 이들 물질은 이식 후에 섬유성 캡슐 형성을 유도할 가능성이 적다.

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트는 화학식 I로 정의된 하나 이상의 공유 결합된 개질된 단량체를 함유하는 알기네이트이다:

여기서,

X는 산소, 황 또는 NR₄이고;

R1은 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 30 개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20 개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고, 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황, 또는 선형, 가지형 또는 고리형 질소 그룹을 포함하고,

대표적인 R1 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 설포닐, 치환된 설포닐, 설폰산, 포스포릴, 치환된 포스포릴, 포스포닐, 치환된 포스포닐, 폴리아닐, 치환된 폴리아릴, C₃-C₂₀ 사이클릭, 치환된 C₃-C₂₀ 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고;

Y₁ 및 Y₂는 독립적으로 수소 또는 -PO(OR₅)₂; 또는

Y₂는 부재하고, Y₁은, Y₁ 및 Y₂가 부착된 2개의 산소 원자와 함께, 화학식 II에 나타낸 바와 같은 고리형 구조를 형성하고,

여기서,

R₂ 및 R₃은, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 30 개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20 개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며,

대표적인 R₂ 및 R₃ 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C₂₀ 사이클릭, 치환된 C₃-C₂₀ 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고; 또는,

R₂ 및 R₃은, 이들이 결합된 탄소 원자와 함께 3-원 내지 8-원의 비치환 또는 치환된 카보사이클릭 또는 헤테로사이클릭 고리를 형성하고;

R₄ 및 R₅는, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 30 개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20 개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 또는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며,

대표적인 R₄ 및 R₅는, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아닐, 치환된 폴리아릴, C₃-C₂₀ 사이클릭, 치환된 C₃-C₂₀ 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고;

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트는 화학식 I로 정의된 하나 또는 하나 이상의 공유 결합된 변형된 단량체를 함유하는 알기네이트 중합체(polymer)이고:

여기서,

X는 산소, 황 또는 NR₄이고;

R1은, 독립적으로 하나 또는 하나 이상의 변형된 단량체 내에서,

또는 -R₆-R^b 이고,

여기서, a는 1 내지 30의 정수이고, z는 0 내지 5의 정수이고, n은 1 내지 12의 정수이고, m은 3 내지 16의 정수이고, Ra 및 Rb는 독립적으로 알콕시, 아미노, 알킬아미노, 디알킬아미노, 하이드록시, 알케닐, 알키닐, 치환된 알킬, 치환된 알케닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C₂₀ 사이클릭, 치환된 C₃-C₂₀ 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고; 또는 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3-원 내지 8-원 비치환 또는 치환된 카보사이클릭 또는 헤테로 사이클릭 링을 형성하고;

여기서,

Y1 및 Y2는 독립적으로 수소 또는 -PO (OR₅)₂이고; 또는

Y2는 부재하고, Y1은, Y1 및 Y2가 부착된 2개의 산소 원자와 함께, 화학식 II에 나타낸 바와 같은 사이클릭 구조를 형성하고;

R₂ 및 R₃은, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 30 개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20 개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며, 대표적인 R₂ 및 R₃ 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C₂₀ 사이클릭, 치환된 C₃-C₂₀ 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고; 또는,

R₂ 및 R₃은, 이들이 결합된 탄소 원자와 함께 3-원 내지 8-원의 비치환 또는 치환된 카보사이클릭 또는 헤테로사이클릭 고리를 형성하고; 그리고,

R₄, R₅, R₆, R₈, 및 R₉는, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 30 개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 20 개의 탄소 원자, 보다 바람직하게는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며, 대표적인 R₂ 및 R₃ 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C₂₀ 사이클릭, 치환된 C₃-C₂₀ 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이다.

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트는 화학식 I로 정의된 하나 또는 하나 이상의 공유 결합된 변형된 단량체를 함유하는 알기네이트 중합체이고

여기서,

X는 산소, 황 또는 NR₄이고;

R1은, 독립적으로 하나 또는 하나 이상의 변형된 단량체에서,

이고,

여기서, k는 1 내지 10의 정수이고; z는 0 내지 5의 정수이고; w는 0 내지 4의 정수이고; Xd는 부재하고, O 또는 S이고;

R₁₀, R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₁₄, R₁₅, R₁₆, R₁₇, R₃₉, R₄₀, 및 R₄₁은, 독립적으로, 수소, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 설포닐, 치환된 설포닐, 설폰산, 포스포릴, 치환된 포스포릴, 포스포닐, 치환된 포스포닐, 폴리아닐, 치환된 폴리아릴, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C₂₀ 사이클릭, 치환된 C₃-C₂₀ 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고;

여기서, R₃₇은 C 또는 Si이고;

X_g 및 R₃₈은, 독립적으로, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 설포닐, 치환된 설포닐, 설폰산, 포스포릴, 치환된 포스포릴, 포스포닐, 치환된 포스포닐, 폴리아닐, 치환된 폴리아릴, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C₂₀ 사이클릭, 치환된 C₃-C₂₀ 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고; 그리고,

R^a 및 R^c는 독립적으로 알콕시, 아미노, 알킬아미노, 디알킬아미노, 하이드록시, 알케닐, 알키닐, 치환된 알킬, 치환된 알케닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고; 또는 이들이 결합된 탄소 원자와 함께 3-원 내지 8-원의 비치환 또는 치환된 카보사이클릭 또는 헤테로사이클릭 고리를 형성하거나,

R₈, R₉, 또는 양자는, 독립적으로, 수소, 알킬, 치환된 알킬, 알콕시, 아미노, 알킬 아미노, 디알킬 아미노, 하이드록시, 알케닐, 알키닐, 치환된 알킬, 치환된 알케닐, 치환된 알키닐, 카복실, 치환된 카복실, 카비놀,

여기서, R₃₁, R₃₂, R₃₃, R₃₄, R₃₅, 및 R₃₆은, 독립적으로, 수소, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 설포닐, 치환된 설포닐, 설폰산, 포스포릴, 치환된 포스포릴, 포스포닐, 치환된 포스포닐, 폴리아닐, 치환된 폴리아릴, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C₂₀ 사이클릭, 치환된 C₃-C₂₀ 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고;

여기서, y는 0에서 11까지의 정수이고; R^d 및 R^e는 각각 독립적으로 알콕시, 아미노, 알킬아미노, 디알킬아미노, 하이드록시, 알케닐, 알키닐, 치환된 알킬, 치환된 알케닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C₂₀ 사이클릭, 치환된 C₃-C₂₀ 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고; 또는 이들이 결합된 탄소 원자와 함께 3-원 내지 8-원의 비치환 또는 치환된 카보사이클릭 또는 헤테로사이클릭 고리를 형성하고;

여기서, R₁₈, R₁₉, R₂₀, R₂₁, R₂₂, 및 R₂₃은, 독립적으로, C, O, N 또는 S이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃사이의 결합은 원자가에 따라 이중 또는 단일 결합이고, R₁₈ 내지 R₂₃사이의 결합은 원자가에 따라 아무것도 결합되지 않거나, 하나 또는 두개의 수소에 결합되며;

여기서, R₂₄는 독립적으로 -(CR₂₅R₂₅)_p- 또는 -(CR₂₅R₂₅)_p-X_b- (CR₂₅R₂₅)_q이고, 여기서, p 및 q는 독립적으로 0에서 5까지의 정수이고, Xb는 부재하고, -O-, -S-, -SO2 -, 또는 NR₄이고, 여기서 각 R₂₅는 독립적으로 부재하고, 수소, =O, =S, -OH, -SH, -NR₄이고, R₄는 알킬, 치환된 알킬, 알 케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C₂₀ 사이클릭, 치환된 C₃-C₂₀ 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고;

R₈ 및 R₉는 둘 다 수소가 아니며; 하나 이상의 R^b 또는 R^c는 화학식 XIII에 의해 정의되며;

여기서,

Y₁ 및 Y₂는 독립적으로 수소 또는 -PO(OR₅)₂; 또는

여기서,

R₂ 및 R₃은, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자, 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며, 대표적인 R₂ 및 R₃ 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C₂₀ 사이클릭, 치환된 C₃-C₂₀ 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고; 또는

R₄ 및 R₅는, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자, 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며, 대표적인 유기 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C₂₀ 사이클릭, 치환된 C₃-C₂₀ 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX에서의 y는 0-3의 정수이고; Re는 독립적으로 아미노, 히드록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, C1-C6 알킬아미노 또는 C1-C6 알킬티오이고;

여기서, R₁₈, R₁₉, R₂₀, R₂₁, R₂₂ 및 R₂₃은 독립적으로 C, O, N 또는 S이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합은 원자가에 따라 이중 또는 단일 결합이고, R₁₈ 내지 R₂₃은 결합되지 않으며, 원자가에 따라 1 개 또는 2 개의 수소에 결합되며;

여기서 R₂₄는 독립적으로 -(CR₂₅R₂₅)p- 또는 -(CR₂₅R₂₅)p-Xb- (CR₂₅R₂₅)q-이고, 여기서 p 및 q는 독립적으로 0 내지 3의 정수이고, Xb는 부재하고, -O-, 각각의 R₂₅는 독립적으로 부재하고, 수소, =O, =S, -OH, -SH, -NR₄ (여기서, R₄는 치환 또는 비치환된 C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, C1-C6 알킬아미노, 또는 C1-C6 알킬티오이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX의 y는 2이고, R₁₈은 N이고, R₁₉, R₂₀, R₂₁, R₂₂ 또는 R₂₃은 S이고, 2개의 R^e는 모두 옥소이고 S에 결합되고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합은 모두 단일 결합이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX에서의 y는 2이고, 2개의 R^e는 모두 옥소이고 R₂₁에 결합되고, R₁₈은 N이고, R₂₁은 S이며, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 모든 결합은 단일 결합이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX의 y는 2이고, 2개의 R^e는 모두 옥소이고 R₂₁에 결합되고, R₁₈은 N이고, R₂₁은 S이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 모든 결합은 단일 결합이며, Xb는 부재하고, q는 0이고, p는 1이고, 각 R₂₅는 수소이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX에서의 y는 1이고, R^e는 아미노이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 이중결합이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 단일결합이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX의 y는 1이고, R^e는 아미노이고 R₂₁에 결합되고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 이중결합이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 단일결합이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX의 y는 1이고, R^e는 아미노이고 R₂₁에 결합되고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 이중 결합이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 단일 결합이며, Xb는 부재하고, p는 0이고 q는 0이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX의 y는 0이고, R₁₉, R₂₀, R₂₁, R₂₂ 또는 R₂₃은 O이고 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합은 모두 단일 결합이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX에서의 y는 0이고, R₁₉는 O이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 모든 결합은 단일 결합이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX의 y는 0이고, R₁₉는 O이며, 인접한 R₁₈내지 R₂₃ 사이의 모든 결합은 단일 결합이고, Xb는 산소이고, p는 1이고, q는 0이고, 각 R₂₅는 수소이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX의 R₁₉ 및 R₂₃은 O이고 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 모든 결합은 단일 결합이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX의 R₁₉ 및 R₂₃은 O이고, R₁₈ 및 R₁₉ 사이의 결합 및 R₂₁ 및 R₂₂ 사이의 결합은 이중 결합이고, 고리 내의 나머지 결합은 단일 결합이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX의 y는 1이고, R^e는 알콕시이며, R₁₉, R₂₀, R₂₁, R₂₂ 또는 R₂₃에 결합되고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 인접한 R₁₈ 및 R₂₃은 단일 결합이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX의 y는 1이고, R^e는 알콕시이며 R₁₉에 결합되고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 이중이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 단일이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX의 y는 1이고, R^e는 메톡시이고, R₁₉에 결합하고, R₁₈ 내지 R₂₃은 탄소 원자이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 이중이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 단일, Xb는 부재하고, p는 0이고, q는 0이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX에서의 y는 1이고, R^e는 히드록실이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX의 y는 1이고 R^e는 메틸렌 기의 파라-위치에서 결합된 히드록실이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX에서의 y는 1이고, R^e는 아래에 나타낸 화학식 XIII이다:

화학식 XIII

R₈은 치환된 알킬이고, R₉는 디알킬아미노이거나, 또는 R₈은 디알킬 아미노이고, R₉는 치환된 알킬이고, 치환된 알킬은 하이드록시메틸이고, 디알킬 아미노는 N, N-디에틸아미노이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX에서의 y는 1이고, Re는 화학식 XIII이고, 여기서 R₈은 수소이고, R₉는 아래에 나타낸 화학식 IX이다:

화학식 IX

또는 R₈은 화학식 IX이고 R₉는 수소이다. 일부 실시예에서, 화학식 IX의 y는 0이고, R₁₉, R₂₀, R₂₁, R₂₂ 또는 R₂₃은 O이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 모든 결합은 단일이다. 일부 실시예에서, 화학식 IX에서의 y는 0이고, R₁₉는 O이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 모든 결합은 단일결합이다. 일부 실시예에서, 화학식 IX의 y는 0이고, R₁₉는 O이며, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 모든 결합은 단일이고, Xb는 산소이고, p는 1이고, q는 0이고, 각 R₂₅는 수소이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX에서의 y는 1이고, R^e는 화학식 XIII이고, 여기서 R₈은 수소이고, R₉는 아래 화학식 VII 또는 화학식 VIII이다:

알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 알콕시, 알콕시, 알콕시, 알콕시, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹.

일부 실시예에서, 화학식 VII의 R₃₁은 알킬이다. 일부 실시예에서, R₃₁은 메틸이다.

일부 실시예에서, 화학식 VII의 R₃₁은 메틸이고, R₃₂ 및 R₃₃은 수소이다.

일부 실시예에서, 화학식 IX의 y는 1이고 R^e는 메틸렌 기의 파라- 위치에서 히드록실 결합된다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 1이고, Rc는 히드록실이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 1이고, Rc는 히드록실이고, Xd는 부재하다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 1이고, Rc는 히드록실이고, Xd는 부재하고, R10-R17은 수소이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, Rc는 알콕시이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, Rc는 메톡시이고 Xd는 O이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, Rc는 메톡시이고, Xd는 O이고, R₁₀R₁₇은 수소이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 2이고, Rc는 알킬아미노다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 2이고, Rc는 메틸 아미노이고, Xd는 부재하다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 2이고, Rc는 메틸 아미노이고, Xd는 부재하고, R10-R17은 수소이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Xd는 O이고, Rc는 하기 나타낸 화학식 XIII이다 :

화학식 XIII

R₈ 및 R₉는 알킬이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Xd는 O이고, Rc는 화학식 XIII이고, 여기서 R₈ 및 R₉는 메틸이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Xd는 O이고, Rc는 화학식 XIII이고, 여기서 R₈은 수소이고, R₉는 카보닐이거나, 또는 R₈은 카보닐이고, R₉는 수소이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Xd는 O이고, Rc는 화학식 XIII이고, 여기서 R₈은 수소이고, R₉는 아세틸이거나, 또는 R₈은 아세틸이고, R₉는 수소이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Rc는 화학식 XIII이고, R₈은 수소이고, R₉는 하기 나타낸 화학식 IX이다 :

화학식 IX

또는 R₈은 수소이고 R₉는 화학식 IX이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Rc는 화학식 XIII이고, R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 또는 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 여기서 화학식 IX는 2이고, R₁₈은 N이고, R₁₉, R₂₀, R₂₁, R₂₂ 또는 R₂₃이 S 인 경우, R^e는 모두 옥소이고 S에 결합하고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합은 모두 단일이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Rc는 화학식 XIII이고, 여기서 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이거나, 또는 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 화학식 IX에서 y는 2이고, 둘 모두는 옥소이고, R₁₈은 N이고, R₂₁은 S이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합은 모두 단일이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Rc는 화학식 XIII이고, 여기서 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이거나, 또는 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 화학식 IX에서 y는 2이고, 둘 모두는 옥소이고, R₁₈은 N이고, R₂₁은 S이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 모든 결합은 단일 결합이며, Xb는 부재하고, q는 0이고, p는 1이고, 각 R₂₅는 수소이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Rc는 화학식 XIII이고, 여기서 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 또는 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 화학식 IX의 y는 1이고, R^e는 아미노이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 이중이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 3 개의 결합은 단일이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Rc는 화학식 XIII이고, 여기서 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 또는 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 화학식 IX의 y는 1이고, R^e는 아미노이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 이중이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 단일이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Rc는 화학식 XIII이고, 여기서 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 또는 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 화학식 IX의 y는 1이고, R^e는 아미노이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 이중이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 단일 결합이며, Xb는 부재하고, p는 0이고, q는 0이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Rc는 화학식 XIII이고, 여기서 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이거나, 또는 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 여기서 화학식 IX는 0, R₁₉, R₂₀, R₂₁ R₂₂ 또는 R₂₃은 O이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 모든 결합은 단일이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Rc는 화학식 XIII이고, 여기서 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이거나, 또는 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 여기서 화학식 IX는 0이고, R₁₉는 O이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 모든 결합은 단일이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Rc는 화학식 XIII이고, R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이거나, 또는 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 여기서 화학식 IX는 0이고, R₁₉는 O이고, 모든 Xb는 산소이고, p는 1이고, q는 0이고, 각 R₂₅는 수소이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Rc는 화학식 XIII이고, R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이거나, 또는 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 화학식 IX의 y는 1이고, R^e는 알콕시이며, R₁₉, R₂₀, R₂₁, R₂₁, R₂₂ 또는 R₂₃에 결합된 경우, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 이중이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 단일이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Rc는 화학식 XIII이고, R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이거나, 또는 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 화학식 IX의 y는 1이고, R^e는 알콕시이며, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 이중이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 단일이다.

화학식 XII의 일부 실시예에서, k는 3이고, Rc는 화학식 XIII이고, 여기서 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이거나, 또는 R₈은 수소이고, R₉는 화학식 IX이고, 화학식 IX의 y는 1이고, R^e는 메톡시 기이며, R₁₉에 결합하고, R₁₈ 내지 R₂₃은 탄소 원자이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 이중이고 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합 중 3 개는 단일 결합이며, Xb는 부재하고, p는 0이고, q는 0이다.

일부 실시예에서, 화학식 XIV의 y는 0이고, R₁₉, R₂₀, R₂₁, 또는 R₂₂는 O이고, 원자가가 허용하는 한, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₂ 사이의 결합 중 2 개는 이중 결합이고 인접한 R₁₈ 내지 R₂₂는 단일 결합이다.

일부 실시예에서, 화학식 XIV의 y는 0이고, R₁₉는 O이고, R₁₈, R₂₀, R₂₁ 및 R₂₂는 C이고, R₁₈ 및 R₂₂ 사이 및 R₂₀ 및 R₂₁ 사이의 결합은 이중 결합이고, 나머지 고리는 단일 결합이다.

일부 실시예에서, 화학식 XIV의 y는 0이고, R₁₉는 O이고, R₁₈, R₂₀, R₂₁ 및 R₂₂는 C이고, R₁₈ 및 R₂₂ 사이 및 R₂₀ 및 R₂₁ 사이의 결합은 이중 결합이고, 고리 내의 나머지 결합 Xb는 부재하고, p는 1이고, q는 0이고, 각 R₂₅는 수소이다.

일부 실시예에서, 화학식 XIV의 y는 0이고, R₁₉, R₂₀, R₂₁ 또는 R₂₂는 O이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₂ 사이의 결합은 단일 결합이다.

일부 실시예에서, 화학식 XIV의 y는 0이고, R₁₉는 O이고, R₁₈, R₂₀, R₂₁ 및 R₂₂는 C이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₂ 사이의 결합은 단일 결합이다.

일부 실시예에서, 화학식 XIV의 y는 0이고, R₁₉는 O이고, R₁₈, R₂₀, R₂₁ 및 R₂₂는 C이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₂ 사이의 결합은 단일 결합이고, Xb는 부재하고, p는 1이고, q는 0이고, R₂₅는 수소이다.

일부 실시예에서, 화학식 XIV의 y는 0이고, R₁₉ 및 R₂₂는 O이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₂ 사이의 결합은 단일 결합이다.

일부 실시예에서, 화학식 XIV의 y는 0이고, R₁₉ 및 R₂₂는 O이고, R₁₈, R₂₁ 및 R₂₂는 C이며, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₂ 사이의 결합은 단일 결합이다.

일부 실시예에서, 화학식 XIV의 y는 0이고, R₁₉ 및 R₂₂는 O이고, R₁₈, R₂₁ 및 R₂₂는 C이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₂ 사이의 결합은 단일 결합이고, Xb는 부재하고, p는 1이고, q는 0이고, R₂₅는 수소이다.

일부 실시예에서, 화학식 XV의 R₃₇은 Si이고, X₉는 알키닐이다.

일부 실시예에서, 화학식 XV의 R₃₇은 Si이고, Xg_는 _에티닐이고, R₃₈은 알킬 렌이다.

일부 실시예에서, 화학식 XV의 R₃₇은 Si이고, X₉는 에티닐이고, R₃₈은 메틸렌이고, R₃₉, R₄₀ 및 R₄₁은 알킬이다.

일부 실시예에서, 화학식 XV의 R₃₇은 Si이고, X₉는 에틴 닐이고, R₃₈은 메틸렌이고, R₃₉, R₄₀ 및 R₄₁은 메틸이다.

변형된 알기네이트는 단일 변형 알기네이트 중합체 또는 다중 변형 알기네이트 중합체 일 수 있다. 단일 변형된 알기네이트 중합체는 하나 이상의 공유 결합으로 변형된 단량체를 함유하는 알기네이트 중합체이며, 실질적으로 모든 공유 결합적으로 변형된 단량체는 동일한 공유 결합 변형을 갖는다(즉, 중합체는 하나의 '유형'또는 공유 결합 단량체의 종을 함유한다). 복수의 알기네이트 중합체는 공유 결합 변형된 단량체를 함유하는 알기네이트 중합체이며, 실질적으로 모든 공유 결합적으로 변형된 단량체는 동일한 공유 결합 변형을 갖지 않는다(즉, 중합체는 2 종 이상의 '유형' 또는 공유 결합 단량체의 종을 함유한다).

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 단일 변형된 알기네이트 중합체이다. 일부 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 하기에 나타낸 단일 변형된 알기네이트 중합체 중 하나이다:

바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 만누로네이트 단량체, 구루로 네이트 단량체, 화학식 I로 정의된 공유 결합 변형된 단량체 또는 유형의 제 1 종 및 공유 결합된 변형된 단량체 유형의 공유 결합 단량체를 함유하는 다당류 주쇄를 갖는 다중 변형된 알기네이트 중합체이다 일부 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 하기 나타낸 다중 변형된 알기네이트 중합체 중 하나이다.

일부 실시예에서, 다중 변형된 알기네이트는 화학식 III에 따른 구조를 갖는 하나 이상의 공유 결합된 변형된 단량체를 함유하는 알기네이트 중합체이다:

화학식 III

여기서,

X는 산소, 황 또는 NR₄이고;

R₁, R6, R7, R₈ 및 R₉는 독립적으로 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 하나 이상의 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 치환된 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 포스포닐, 치환된 포스포닐, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜) ), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹;

여기서,

Y₁ 및 Y2는 서로 독립적으로 수소 또는 -PO(OR5) 2이고; 또는

Y2는 부재하고, Y₁은 Y₁ 및 Y2가 부착된 2 개의 산소 원자와 함께 화학식 IV에 나타낸 바와 같은 환 구조를 형성한다.

여기서,

X는 산소, 황 또는 NR4이고;

여기서,

Y₁ 및 Y2는 서로 독립적으로 수소 또는 -PO(OR5) 2이고; 또는

화학식 IV

여기서,

R2 및 R3은 독립적으로 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황 치환된 알킬, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 아릴, C₃-C20 고리형, 치환된 C₃-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; 또는

R2 및 R3은 이들이 결합된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원의 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고;

R4 및 R5는 독립적으로 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 선택적으로 1 개 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황 치환된 알킬, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 아릴, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹.

일부 실시예에서, R₈, R₉ 또는 이들 모두는 독립적으로 수소,

알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 알콕시, 알콕시, 알콕시, 알콕시, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹이다.

일부 실시예에서, R₁은,

k는 독립적으로 1 내지 30의 정수이고; z는 0 내지 4의 정수이고; Xd는 O 또는 S이고; 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴(치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 치환된 카보닐, 치환된 카보닐, 치환된 카보닐, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 치환된 아릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, 또는 폴리펩티드 그룹; 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 알콕시, 페녹시, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C3- 치환된 아릴옥시, 치환된 아실옥시, C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; 또는 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭, 헤테로 사이 클릭 환 또는

이고,

R₈, R₉ 또는 이들 모두는 독립적으로 수소,

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트는 화학식 I, 화학식 II, 화학식 III 또는 화학식 IV로 기재되는 하나 이상의 공유 결합된 변형된 알기네이트 단위를 함유하는 알기네이트 중합체이며, 각 화학식 R2, R3, R4, R5, R6, R7, R₈ 및 R₉는 독립적으로 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 임의로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; 또는 R2 및 R3은 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원의 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고; R₁은 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황 또는 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹이다.

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트는 화학식 I, 화학식 II, 화학식 III 또는 화학식 IV로 기재되는 하나 이상의 공유 결합된 변형된 알기네이트 단위를 함유하는 알기네이트 중합체이고, 각 화학식 R₁, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈ 및 R₉는 독립적으로 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 임의로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; 또는 R2 및 R3은 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원의 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고; R₂는 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황 또는 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹이다.

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트는 화학식 I, 화학식 II, 화학식 III 또는 화학식 IV로 기재되는 하나 이상의 공유 결합된 변형된 알기네이트 단위를 함유하는 알기네이트 중합체이며, 각 화학식 R₁, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈ 및 R₉는 독립적으로 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 임의로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; 또는 R₂ 및 R₃은 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원의 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고; R₃은 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황 또는 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹이다.

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트는 화학식 I, 화학식 II, 화학식 III 또는 화학식 IV로 기재되는 하나 이상의 공유 결합된 변형된 알기네이트 단위를 함유하는 알기네이트 중합체이고, 각 화학식 R₁, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈ 및 R₉는 독립적으로 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 임의로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; 또는 R2 및 R3은 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원의 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고; R4는 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황 또는 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드 또는 폴리펩티드 그룹이다.

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트는 화학식 I, 화학식 II, 화학식 III 또는 화학식 IV로 기재되는 하나 이상의 공유 결합된 변형된 알기네이트 단위를 함유하는 알기네이트 중합체이며, 각 화학식 R₁, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈ 및 R₉는 독립적으로 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 임의로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; 또는 R2 및 R3은 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원의 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고; R5는 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황 또는 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹이다.

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트는 화학식 I, 화학식 II, 화학식 III 또는 화학식 IV로 기재되는 하나 이상의 공유 결합된 변형된 알기네이트 단위를 함유하는 알기네이트 중합체이며, 각 화학식 R₁, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈ 및 R₉는 독립적으로 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 임의로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; 또는 R₂ 및 R₃은 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원의 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고; R₆은 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황 또는 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹이다.

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트는 화학식 I, 화학식 II, 화학식 III 또는 화학식 IV로 기재되는 하나 이상의 공유 결합된 변형된 알기네이트 단위를 함유하는 알기네이트 중합체이며, 각 화학식 R₁, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈ 및 R₉는 독립적으로 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 임의로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; 또는 R2 및 R3은 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원의 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고; R7은 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황 또는 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹이다.

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트는 화학식 I, 화학식 II, 화학식 III 또는 화학식 IV로 기재되는 하나 이상의 공유 결합된 변형된 알기네이트 단위를 함유하는 알기네이트 중합체이며, 각 화학식 R₁, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈ 및 R₉는 독립적으로 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 선택적으로 1 개 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; 또는 R₂ 및 R₃은 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원의 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고; R₈은 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황 또는 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹이다.

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트는 화학식 I, 화학식 II, 화학식 III 또는 화학식 IV로 기재되는 하나 이상의 공유 결합된 변형된 알기네이트 단위를 함유하는 알기네이트 중합체이며, 각 화학식 R₁, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈ 및 R₉은 독립적으로 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; 또는 R₂ 및 R₃은 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원의 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고; R₉는 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 선택적으로 하나 이상의 헤테로 원자, 예컨대 산소, 황 또는 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹이다.

변형된 알기네이트 중합체는 임의의 비율의 만누로네이트 단량체, 구론산 단량체 및 공유 결합 변형된 단량체를 함유할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체에서 단량체의 5 % 초과, 10 % 초과, 15 % 초과, 20 % 초과, 보다 바람직하게는 25 % 초과 및 가장 바람직하게는 30 % 초과가 공유 결합으로 변형된이다 단량체.

바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 Ca² ⁺, Sr² ⁺ 또는 Ba² ⁺와 같은 다가 이온을 사용하여 이온 겔화되어 하이드로겔을 형성할 수 있다. 생리 학적 조건에서 안정한 하이드로겔을 형성하기 위한 변형된 알기네이트의 능력은 본원에 기재된 하이드로겔 형성 분석을 사용하여 정량화 될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 본원에 기술된 고 처리량 분석을 사용하여 측정된 형광 강도가 15,000 내지 55,000, 바람직하게는 20,000 내지 55,000, 보다 바람직하게는 25,000 내지 55,000이 되도록 하이드로겔을 형성한다.

바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트는 생체 적합성이며, 변형되지 않은 알기네이트보다 낮은 이물 반응을 유도한다. 변형된 알기네이트의 생체 적합성은 본원에 기술된 생체 내 생체 적합성 분석을 포함하여 당업계에 공지된 시험 관내 및 생체 내 분석을 사용하여 정량적으로 결정될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 본원에 기술된 생체 내 생체 적합성 검정을 사용하여 측정된 비 변형된 알기네이트로 표준화된 형광 반응이 75 %, 70 %, 65 %, 60 %, 55 % 또는 50 % 미만이 되도록 생체 적합성이다. 변형된 알기네이트 중합체의 특성 규명을 위한 시험도 기술되어 있다.

하이드로겔을 형성하기 위한 변형된 알기네이트 중합체의 능력을 특성화하는데 유용한 고효율 분석도 기재되어 있다. 일부 실시예에서, 본원에 기재된 하이드로겔 형성 분석법은 알기네이트 또는 변형된 알기네이트로부터 형성된 하이드로겔의 안정성을 정량화하기 위해 사용된다. 바람직한 실시예에서, 본원에 기재된 하이드로겔 형성 검정은 안정한 하이드로겔을 형성할 수 있는 변형된 알기네이트를 동정하기 위한 스크리닝 도구로서 사용된다. 본원에 기재된 높은 처리량의 생체 내 생체 적합성 분석법은 비 변형된 알기네이트보다 낮은 이물 반응을 유도하는 변형된 알기네이트를 동정하는데 사용된다. 변형된 알기네이트의 생체 적합성을 정량하기 위한 분석도 제공된다.

변형된 알기네이트 중합체를 사용하여 의료용 제품, 장치 및 표면을 코팅하는 방법이 본원에 추가로 기재되어 있다. 특정 실시예에서, 본원에 기재된 변형된 알기네이트 중합체는 인간 또는 동물 환자에서 질환 또는 장애를 치료하는 방법에 사용하기 위한 생성물, 장치 및 표면을 코팅하는데 사용된다. 일부 실시예에서, 인간 또는 동물 환자의 질병 또는 장애는 변형된 알기네이트 중합체로 코팅된 제품, 장치 및 표면을 이식 또는 이식하여 치료한다. 특정 실시예에서, 인간 또는 동물 환자의 질병 또는 장애는 변형된 알기네이트 중합체로 코팅된 제품, 장치 및 표면을 이식 또는 이식하여 치료한다.

변형된 알기네이트 중합체를 사용하여 생물학적 물질을 캡슐화하는 방법이 본원에 추가로 기재되어 있다. 특정 실시예에서, 본원에 기재된 변형된 알기네이트 중합체는 인간 또는 동물 환자에서 질병 또는 장애를 치료하는 방법에 사용하기 위한 세포를 캡슐화하는데 사용된다. 일부 실시예에서, 인간 또는 동물 환자의 질환 또는 장애는 변형된 알기네이트 중합체에 캡슐화된 외인성 생물학적 물질을 이식함으로써 치료된다. 특정 실시예에서, 인간 또는 동물 환자의 질병 또는 장애는 변형된 알기네이트 중합체에 캡슐화된 세포를 이식함으로써 치료된다. 보다 특정한 예에서, 당뇨병은 변형된 알기네이트 중합체에 캡슐화된 췌장 섬 세포를 이식하여 치료한다.

캡슐화 및 이식에 적합한 세포는 바람직하게는 분비성 또는 대사성 세포(즉, 치료 인자를 분비하거나 독소 또는 둘 모두를 대사한다) 또는 구조 세포(예컨대, 피부, 근육, 혈관) 또는 대사 세포(예를 들어 독성을 대사시킨다 물질). 일부 실시예에서, 세포는 자연적으로 해독되고 분비되는 간세포와 같이 자연적으로 인슐린을 분비하는 섬 세포 또는 천연 대사 물질과 같은 자연적으로 분비된다. 일부 실시예에서, 세포는 분비된 단백질 또는 대사 효소와 같은 재조합 단백질을 발현하도록 생물 공학 처리된다. 세포 유형에 따라 세포는 단일 세포, 세포 응집체, 회전 타원체, 또는 심지어 자연 또는 생체 공학 조직으로 구성 될 수 있다.

도 1은 실시예 1에 기술된 조합 합성 접근법을 사용하여 수득한 변형된 알기네이트의 일반적인 구조를 나타낸다. 각각의 일반적인 구조로 제조된 알기네이트의 수를 아래에 나타낸다.
도 2는 실시예 2에 기술된 하이드로겔 형성 분석으로부터 얻은 플롯이다. 변형된 알기네이트에 대해 측정된 평균 형광 강도 값을 플롯 하였다. 15,000 미만의 형광 값을 나타내는 변형된 알기네이트는 하이드로겔 형성이 중요한 응용 분야(즉, 세포의 캡슐화)에 대해 사용 불가능한 것으로 간주되었다.
도 3은 양성 대조군(알기네이트 없음)과 비교하여 HeLa 세포주 생존력에 대한 선택된 변형된 알기네이트의 영향을 나타내는 플롯이다. 알기네이트(Alg)의 생존율은 53 %이다. 몇몇 중합체는 Alg보다 더 세포 독성이 있는 것으로 나타나지만, 대부분의 라이브러리는 Alg보다 잘 수행된다.
도 4는 선택된 변형된 알기네이트의 생체 적합성을 정량화하는 실시예 5에 기술된 생체 내 방법을 사용하여 얻어진 플롯이다. 실시예 5에 기술된 생체 내 방법을 사용하여 변형된 알기네이트에 대해 얻어진 형광 반응을 변형된 알기네이트의 생체 적합성을 % 형광 반응으로 정량화하기 위해 비 변형된 알기네이트를 사용하여 측정된 형광 반응으로 정규화 하였다.
도 5는 선택된 변형된 알기네이트 및 2 개의 상이한 비 변형된 알기네이트(CMIT 및 CJOS)에 캡슐화된 래트 섬으로 이식된 생쥐의 혈당치를 상세하게 도시한 플롯이다. 점선은 생쥐의 정상 혈당을 나타낸다. 이식 후 5일째에 287_F4, CJOS, 287_B4, 263_C12 및 CMIT는 점선 위에 있고 나머지는 라인 아래에 있다. 주입 후 5일 20일에, 선은 위에서 아래로: CJOS, 287_G3, 287_F4, 287B_B4, CMIT, 287B_B8, 263_C12, 263_C6, 287_B3, 287_D3 및 263_A7.
도 6은(변형되지 않은 알기네이트와 결합된) 변형된 알기네이트의 작용으로서(VLVG에 대해 표준화된 형광에 의해 측정된) 염증 반응을 나타내는 막대 그래프이다.
도 7은 알기네이트의 화학적 변형에 사용되는 아민, 알콜, 아지드 및 알킨의 구조를 나타낸 도면이다. "N"은 아미드화 시약, "O"는 에스테르화 시약, "Y"는 클릭 시약을 나타낸다.
도 8은 IP에서 14일 후에 회수된 Z2-Y12, Z1-Y15, Z1-Y19, SLG20 및 V/S 캡슐로부터 단리된 대식세포(CD11b+, CD68+) 및 호중구(CD11b +, Ly6g +)의 FACS 분석 그래프이다. C57BL/6 마우스의 공간. ***=p <0.0001, ns = 유의하지 않음.
도 9는 774 알기네이트 유사체의 합성을 위한 도식도이다.
도 10은 STZ-C57BL/6J로부터 회수한 이식으로부터 단리된 α-SMA 단백질의 웨스턴 블럿 정량화의 그래프이다.
도 11은 300 ㎛ 캡슐로서 제형화된 초기 스크린으로부터의 70 가지의 변형된 알기네이트의 2차 카텝신 평가를 나타내는 그래프이다. VLVG 캡슐의 형광에 대해 표준화된 데이터. 가장 낮은 카텝신 수준을 갖는 10 개의 알기네이트 유사체 캡슐은 우측에 더 밝은 음영을 갖는다.
도 12는 14일 후 C57BL/6 마우스의 IP 공간으로부터 검색한 상위 10 개의 알긴 올레이트 유사 캡슐 및 대조군 알기네이트 캡슐(SLG20, V/S)의 300 ㎛ 캡슐로부터 추출한 단백질의 사이토 카인 패널 분석(Elispot)의 그래프이다. 각 코호트 n = 5. #는 p <0.01 인 수단 사이의 유의한 차를 나타낸다.
도 13은 트리아졸-티오모르포린(TMTD) 알기네이트의 화학적 구조이다.
도 14는 대식세포 및 호중구를 나타내는 C57BL/6에서 IP를 14일 후 회수한 캡슐화된 인간 세포 이식물의 FACS 분석 그래프이다.
도 15는 B 세포 및 CD8 T 세포를 나타내는 C57BL/6에서 IP를 14일간 회수한 캡슐화된 인간 세포 이식물의 FACS 분석의 그래프이다.
도 16은 STZ-C57BL/6으로부터 회수된 이식물으로부터 분리된 단백질에서 검출된 단백질의 프로테오믹 적정량의 히트 맵이다. 히트 맵의 각 열은 각 코호트의 개별 STZ-C57BL/6 마우스이다.

알기네이트는 1,4-글릭코시드 결합된 β-D-만누로네이트(M)와 그 C-5 에피머 α-L-굴루로네이트(G)에서 형성된 선형 폴리사카라이드 공중합체의 부류이다. 알기네이트는 해양 갈색 조류 및 박테리아(슈도모나스(Pseudomonas) 및 아조토박터(Azotobacter)) 2 종 이상을 포함하여 다양한 유기체에 의해 생성되는 자연발생 생체 고분자이다. 전형적으로, 상업용 알기네이트는 마크로시스티스피리페라(Macrocystis pyrifera), 아스코필륨 노도숨(Ascophyllum nodosum) 및 다양한 유형의 라미나리아(Laminaria)를 포함하는 해양 조류로부터 분리된다.

β-D-만누로네이트 단량체(M)

α-L-구루로네이트 단량체(G)

3 가지 유형의 1차 구조는 알기네이트의 다당류 백본을 정의한다: 연속적인 구루로네이트 단량체(G 블록)의 단일 중합체 영역, 연속적인 만누로네이트 단량체(M 블록)의 단일 중합체 영역 및 교대 만누로네이트 및 구루로네이트 단량체(MG 블록)를 함유하는 영역. 단량체 블록은 유연한 확장 구조(M-블록)에서 단단한 콤팩트 구조(G-블록)에 이르는 다양한 형태의 솔루션을 제공한다. G-블록의 경우, 콤팩트한 구조는 다가 이온, 특히 Ca2⁺ 이온의 킬레이션을 촉진하여 하나의 알기네이트 사슬의 G-블록을 다른 알기네이트 사슬의 G 블록과 이온 결합시키고 가교 결합시켜 안정한 겔을 형성시킨다. 결과적으로, 단량체 블록의 비율, 길이 및 분포는 알기네이트 중합체의 물리 화학적 성질에 영향을 미친다.

조류로부터 수득된 상업적으로 제조된 알기네이트의 경우, 알기네이트 중합체에서의 우론산 단량체(M/G 비)의 분자량, 일차 구조 및 전체 몰비는 알기네이트를 생성하는 종, 수종이 수집되는 시기, 해조류의 위치와 나이 등이 포함된다. 결과적으로, 분자량 및 점도와 같은 다양한 물리 화학적 특성을 갖는 알기네이트가 시판되고 있다.

알기네이트는 실온 및 중성 pH에서 이온 가교 결합되어 하이드로 겔을 형성할 수 있다. 생리학적으로 적합한 조건에서 안정한 겔을 형성하는 알기네이트의 능력은 다수의 생물 의학 분야에서 알기네이트 겔을 유용하게 만든다. 예를 들어, 알기네이트 겔은 치료제, 진단제 및 예방제의 약물 동력학을 조절하기 위해 약물 전달을 위한 매트릭스로 사용된다.

I. 정의

본원에서 사용되는 "알기네이트"는 임의의 M/G 비에서 β-D- 만누로네이트(mannuronate) 및 α-L-구루로네이트(guluronate)로부터 형성된 선형 폴리 사카라이드 뿐만 아니라 이의 염 및 유도체를 지칭하는데 사용되는 총칭이다. 본원에 사용된 용어 "알기네이트"는 아래 구조를 갖는 임의의 중합체뿐만 아니라 그의 염을 포함한다.

본원에서 사용되는 "생체 적합성(biocompatible)"은 천연 세포, 조직 또는 장기에 유의한 염증 반응, 면역원성 또는 세포 독성을 유도하지 않으면서 생물체에 도입될 때 원하는 기능을 수행하는 물질을 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이, 생체 적합성은 실시예 5에 기술된 생체 내 생체 적합성 검정을 사용하여 정량화 될 수 있다.

본원에서 사용된 "이물질 반응"은 단백질 흡착, 대식세포, 다핵 이종 거대 세포, 섬유 아세포 및 혈관 신생을 포함할 수 있는 조직 내의 이물질의 존재에 대한 생물학적 조직의 면역학적 반응을 의미한다.

"화학적으로 변형된 알기네이트"또는 "변형된 알기네이트"은 본원에서 상호 교환적으로 사용되고, 하나 이상의 공유적으로 변형된 단량체를 함유하는 알기네이트 중합체를 지칭한다.

본원에서 사용된 "공유 결합 변형 단량체"는 화학적 방법을 통해 만누로네이트 및/또는 구루로네이트 단량체로부터 수득된 만누로네이트 및/또는 구루로네이트 단량체의 유사체 또는 유도체인 단량체를 나타낸다.

본 명세서에서 코팅과 관련하여 사용되는 "접촉"은 기재 또는 표면 상에 본원에 개시된 변형된 알기네이트 중합체와 같은 중합체를 코팅하기위한 임의의 방법을 말한다. 접촉은 수술 중 침적 코팅, 분무, 습윤, 침지, 침지, 도장, 결합 또는 부착, 단계적 표면 유도체화, 또는 기재 또는 표면에 소수성, 양이온성 중합체로된 화합물을 제공하는 것을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 중합체는 기판 또는 표면에 공유 결합 또는 비공유 결합 될 수 있다. 일부 실시예에서, 중합체는 표면과 비공유 결합되어 있다.

본원에서 사용된 "코팅"은 임의의 일시적, 반영구적 또는 영구적인 층을 가리거나 표면을 지칭한다. 코팅은 가스, 증기, 액체, 페이스트, 반고체 또는 고체로 적용할 수 있다. 또한 코팅은 액체로 도포되어 경질 코팅으로 응고될 수 있다. 유연성은 유연성을 수용하기 위해 코팅으로 설계될 수 있다. 팽창 또는 수축을 방지할 수 있다. 바람직한 코팅은 본원에 개시된 변형된 알기네이트 중합체이다.

"독립적으로"는 화학 공식의 문맥에서(여기에서 문맥에 달리 명시되어 있지 않는 한) 언급된 그룹의 각각의 경우가 그 그룹의 다른 경우와 독립적으로 선택된다는 것을 의미한다. 예를 들어 그룹의 각 인스턴스는 다른 모든 인스턴스, 다른 인스턴스 또는 그룹의 다른 인스턴스와 다를 수 있다. 다수의 그룹이 언급되는 경우, "독립적으로"는 각각의 주어진 그룹의 각각의 경우가 각각의 그룹의 다른 경우와 독립적으로 선택되고, 각각의 그룹이 다른 그룹과 독립적으로 선택된다는 것을 의미한다. 예를 들어, 첫 번째 그룹의 각 인스턴스는 모든 인스턴스, 다른 인스턴스 또는 두 번째 그룹(또는 세 번째 또는 네 번째 등) 그룹의 다른 인스턴스와 다를 수 있다.

의료 기기와 같은 의료 제품의 맥락에서 본 명세서에서 사용된 "구성 요소"는 해당 제품과 구조적으로 통합된 제품의 일부이다. 구성 요소는 기질 또는 제품의 표면, 제품의 물질 내에 함유되거나 제품의 내부에 유지되거나 또는 그 부분이 제품 구조의 필수 요소 인 다른 배치에 적용될 수 있다. 예를 들어, 맥박 조정기의 기계적 부분을 감싸는 실리콘 덮개는 맥박 조정기의 구성 요소이다. 컴포넌트는 루멘이 제품의 전체 기능에 필수적인 일부 기능을 수행하는 제품의 루멘 일 수 있다. 조직 확장기 포트의 내강은 조직 확장기의 구성 요소이다. 구성 요소는 제품 표면에 유체가 전달되도록 특별히 고안된 제품 내의 저장소 또는 개별 영역을 나타낼 수 있다. 이식 가능한 약물 전달 장치 내의 저장소는 그 장치의 구성 요소이다.

본 명세서에서 코팅의 문맥에서 사용되는 "유효량"이라는 문구는 일반적으로 코팅되지 않은 것과 비교하여 감소된 이물질 반응과 같은 하나 이상의 임상적으로 측정 가능한 종점을 제공하기 위해 임플란트에 도포된 코팅의 양을 지칭한다 임플란트, 변형되지 않은 코팅으로 코팅된 임플란트, 또는 다른 적절한 대조군 일 수 있다. 본원에서 세포, 캡슐, 장치, 조성물 또는 화합물의 문맥에서 사용된 문구 "유효량"은 세포, 캡슐, 장치, 조성물 또는 화합물의 비 독성이지만 충분한 양을 말하며, 원하는 결과를 제공한다. 필요한 정확한 양은 피험자의 종, 나이 및 일반적인 상태에 따라 피험자마다 다를 수 있다. 치료되는 질병의 중증도; 사용된 특정 세포, 캡슐, 장치, 조성물 또는 화합물; 그것의 투여 방식; 및 기타 루틴 변수. 적절한 유효량은 통상적인 실험만을 사용하여 당업자에 의해 결정될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 "표면"또는 "표면"은 유리, 플라스틱, 금속, 중합체 등을 포함한 고체 또는 반고체 물질의 표면을 지칭한다. 여기에는 코팅된 표면을 포함하여 둘 이상의 재질로 구성된 표면이 포함된다.

본원에서 사용된 "단일 변형 알기네이트 중합체"는 하나 이상의 공유 결합된 변형된 단량체를 함유하는 변형된 알기네이트를 지칭하며, 실질적으로 모든 공유 결합된 변형된 단량체는 동일한 공유 결합 변형을 갖는다(즉, 중합체는 하나의 '유형' 변형된 단량체). 단일 변형된 알기네이트 중합체는 예를 들어 변형된 알기네이트 중합체에서 실질적으로 모든 단량체가 만누로네이트 단량체, 구루로네이트 단량체 및 화학식 I로 정의된 공유 결합 개질 단량체로 나타내는 변형된 알기네이트 중합체를 포함한다. 모든 단량체가 반드시 공유 결합 수정된다.

본원에서 사용된 "캡슐"은 하나 이상의 중합체 쉘(shell)로 둘러싸인 가교 결합된 하이드로 겔 코어를 갖는 가교 결합된 하이드로 겔로 형성된 약 150 ㎛ 내지 약 5 ㎝의 평균 직경을 갖는 입자를 의미하며, 하나 이상의 가교 결합된 하이드로 겔 층을 가지며, 가교 결합된 하이드로 겔 코팅을 갖는 것, 또는 이들의 조합체다. 캡슐은 예를 들어 세포 캡슐화에 적합한 임의의 모양을 가질 수 있다. 캡슐은 가교 결합된 하이드로 겔에 분산된 하나 이상의 세포를 함유할 수 있으며, 이로써 세포를 "캡슐화"한다. 본원에서 "캡슐"이란 용어는 문맥 상 달리 명시하지 않는 한 마이크로 캡슐을 지칭하고 포함한다. 바람직한 캡슐은 약 150㎛ 내지 약 8mm의 평균 직경을 갖는다.

본원에 사용된 "마이크로 캡슐"및 "마이크로 겔"은 약 150 ㎛ 내지 약 1000 ㎛의 평균 직경을 갖는 입자 또는 캡슐을 지칭하기 위해 상호 교환적으로 사용된다.

본원에서 사용된 "생물학적 물질"은 조직, 세포, 뉴클레오타이드, 아미노산, 보조 인자 및 호르몬과 같은 생물학적 미세 분자, 핵산과 같은 생물학적 거대 분자,(예를 들어, 효소, 수용체, 분비 단백질, 구조 및 신호 단백질, 호르몬, 리간드 등), 폴리 사카라이드 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

본원에서 사용된 "세포"는 구체적으로 지시되지 않는 한, 개별 세포, 세포주, 1 차 배양물 또는 상기 세포 유래 배양물을 말한다. 본원에 사용된 "배양물"은 동일 또는 상이한 유형의 분리된 세포를 포함하는 조성물을 말한다. 본원에 사용된 "세포주"는 적절한 새로운 배지 및 공간이 주어지면 무기한 증식하여 세포주가 "불멸"하게 되는 영구히 확립된 세포 배양을 의미한다. 본 명세서에서 사용되는 "세포 균주"는 세포 배양 배양에 적합하지만 유한 분할능을 갖는 다수의 세포를 갖는다. 본원에 사용된 "세포 배양물"은 한천과 같은 배지상에서 성장한 세포 집단이다.

세포는 예를 들어 이종,자가 또는 동종이 될 수 있다. 세포는 또한 일차 세포 일 수 있다. 세포는 또한 피험자로부터 얻은 세포의 배양 및 팽창으로부터 유래된 세포 일 수 있다. 예를 들어, 세포는 줄기 세포이거나 줄기 세포에서 유래한 것일 수도 있다. 세포는 또한 불멸화된 세포 일 수 있다. 세포는 또한 단백질, 핵산 또는 다른 제품을 발현하도록 유전적으로 조작 될 수 있다.

본원에 사용된 "포유류 세포"는 포유류 개체로부터 유도된 임의의 세포를 말한다.

본 명세서에서 사용되는 "자가(autologous)"는 동일한 개체로부터 채취된 세포와 같은 이식된 생물학적 물질을 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 "동종 이성질체"는 동일한 종의 상이한 개체로부터 채취된 세포와 같은 이식된 생물학적 물질을 의미한다.

본원에서 사용된 "이종 동물"은 상이한 종으로부터 채취된, 세포와 같은 이식된 생물학적 물질을 지칭한다.

본원에서 사용되는 "내분비 세포"는 내분비 계 세포를 지칭한다. 본원에서 사용된 "내분비 세포 분비"는 하나 이상의 호르몬을 분비하는 내분비 세포를 나타낸다.

본원에 사용된 "섬 세포"는 포유류 췌장으로부터 유래된 내분비 세포를 말한다. 섬 세포에는 글루카곤을 분비하는 알파 세포, 인슐린과 아밀린을 분비하는 베타 세포, 소마토스타틴을 분비하는 델타 세포, 췌장 폴리펩티드를 분비하는 PP 세포 또는 그렐린을 분비하는 엡실론 세포가 포함된다. 이 용어는 이러한 세포의 균질 및 이종 집단을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 섬 세포 집단은 적어도 베타 세포를 함유한다.

본원에 사용된 "호르몬-생산 세포"는 하나 이상의 호르몬을 생산하는 세포를 의미한다. 바람직한 호르몬 생산 세포는 자연적으로 호르몬을 분비하는 내분비 세포로부터의 호르몬 분비를 유발하는 생리 학적 자극과 같은 생리 학적 자극에 반응하여 호르몬을 생성한다. 내분비 세포, 줄기 세포에서 유래된 호르몬 생산 세포 및 호르몬 생산을 위해 유전자 조작된 세포를 분비하는 것이 호르몬 생산 세포의 예이다.

본원에 사용된 "인슐린-생산 세포"는 인슐린을 생산하는 세포를 의미한다. 바람직한 인슐린-생산 세포는 포도당 농도에 반응하여 인슐린을 생산한다. 이스렛(Islet) 베타 세포, 줄기 세포에서 유래된 인슐린 생산 세포 및 인슐린 생산을 위해 유전적으로 조작된 세포가 인슐린 생산 세포의 예이다.

본 명세서에서 사용되는 "이식"은 세포, 조직 또는 기관을 다른 공급원으로부터 개체로 전달하는 것을 말한다. 이 용어는 특정 전송 모드에만 국한되지 않는다. 캡슐화된 세포는 주사 또는 외과적 이식과 같은 임의의 적합한 방법에 의해 이식 될 수 있다.

본원에 사용된 "1차 세포", "1차 세포주"및 "1차 배양물"은 상호 교환적으로 사용되어 피험자로부터 유래된 세포 및 세포 배양물을 제한된 수의 계대 동안 시험관 내에서 성장되도록 허용한다, 즉, 배양의 분열이다.

본원에서 사용되는 "간엽 줄기 세포"또는 "MSC"는 골아 세포, 연골 세포 및 지방 세포를 비롯한 다양한 세포 유형으로 분화할 수 있는 중간 엽 조직에 존재하거나 이로부터 유래된 다능성 줄기 세포를 지칭한다.

본원에서 세포에서 사용되는 "유래된"은 조직, 세포주 또는 세포로부터 수득된 세포를 말하며, 이들 세포를 배양, 계대 배양, 분화 유도 등으로 유도하여 유래 세포를 생산한다. 예를 들어, 유도된 다능성 줄기 세포는 체세포에서 유래한다.

본 명세서에서 사용된 "다능성(pluripotency)"은 세포가 생물체의 여러 유형의 세포로 분화할 수 있는 능력을 의미한다. "다능성 줄기 세포(pluripotent stem cells)"이란 유기체에서 모든 종류의 세포를 생산하기 위해 스스로 갱신하고 분화할 수 있는 세포를 의미한다. "다 분화능"이란 유기체의 일부 유형의 세포로 분화할 수 있는 세포의 능력을 말하며 모든 세포가 아닌 특정한 조직 또는 세포 계통의 세포로 분화하는 능력을 의미한다.

본원에서 사용되는 "다능 세포(multipotency)"및 "성체 줄기 세포"는 배아 또는 태아로부터 유래되지 않으며 일반적으로 새로운 세포 유형을 생성하는 제한된 용량을 갖는 임의의 유형의 줄기 세포를 지칭한다("다능성"), 특정 계보에 전념하고 있다.

본원에서 사용된 "유도된 다능성 줄기 세포"는 배아 줄기(ES) 세포와 마찬가지로 장기간에 걸쳐 유기체 내의 모든 유형의 세포로 분화하는 능력을 유지하면서 다능성 줄기 세포를 포함하며, 그러나 그것은 배아 줄기의 내부 세포 덩어리에서 유래된 ES 세포와는 달리 체세포에서 유래한다.

본원에서의 설명의 명료성을 위해, 단일 변형된 알기네이트는 백본에 혼입된 공유 결합된 변형된 단량체의 구조를 예시하고 만누로네이트 및 구루로네이트 단량체를 생략 한 화학식을 사용하여 정의된다. 예를 들어, 만누로네이트 단량체, 구루로네이트 단량체, 및 X가 NR₄이고, R₁이 메틸이고 R₄, Y₁ 및 Y₂가 수소 인 화학식 I에 의해 정의된 공유 결합 변형된 단량체로 구성된 단일 변형된 알기네이트 중합체가 본원에서 아래의 구조식으로 도시된다.

본원에서 사용된 "복수의 변형된 알기네이트 중합체"는 실질적으로 모든 공유 결합 변형된 단량체가 동일한 공유 결합 변형을 갖지 않는 공유 결합적으로 변형된 단량체를 함유하는 변형된 알기네이트를 지칭한다(즉, 중합체는 2 종 이상의 상이한 '유형' 의 변형된 단량체). 복수의 알기네이트 중합체는 예를 들어, 변형된 알기네이트 중합체에서 실질적으로 모든 단량체가 만누로네이트 단량체, 구루로네이트 단량체, 및 화학식 I에 의해 정의된 2 종 이상의 상이한 유형의 공유 결합 변형 단량체로 나타내는 변형된 알기네이트 중합체를 포함한다. 이러한 맥락에서, 공유적으로 변형된 단량체의 '유형'또는 '종'은 가능한 모든 가변 위치가 화학적으로 정의된 화학식 I에 의해 정의된 공유 결합 단량체를 말한다. 모든 단량체가 공유 결합으로 변형되는 것은 아니다.

본 명세서의 명료성을 위해, 변형된 알기네이트는 백본에 혼입된 공유 결합된 변형된 단량체를 예시하고 만누로네이트 및 구루로네이트 단량체를 생략 한 화학식을 사용하여 정의된다. 예를 들어, 만누로네이트 단량체, 구루로네이트 단량체, 및 공유 결합된 변형된 단량체의 2 가지 상이한 유형으로 구성된 다중 변형된 알기네이트 중합체는 X가 NR₄이고, R₁이 메틸이고 R₄가 Y₁ 및 Y₂가 수소이고, 제 2 유형의 공유 결합적으로 변형된 단량체가 화학식 I(여기서, X는 산소이고, R₁은 에틸이고, Y₁ 및 Y₂는 수소임)에 의해 정의되는 화학식 I의 화합물이 아래 구조에 의해 예시된다.

화학적 화합물과 관련하여 "아날로그"및 "유도체"는 본 명세서에서 상호 교환 적으로 사용되며, 모 화합물의 구조와 유사한 구조를 가지지 만 모 화합물로부터 하나 이상의 특정 구성 요소. 유사체 또는 유도체는 다른 원자, 그룹 또는 하부 구조로 대체된 하나 이상의 원자, 작용기 또는 하부 구조에서 모 화합물과 다르다. 아날로그 또는 유도체는 적어도 화학적 또는 물리적 과정을 통해 모체 화합물로부터 적어도 이론적으로 형성되는 것으로 상상할 수 있다. 유사체 및 유도체라는 용어는 모 화합물과 동일한 기본 고리 구조를 보유하지만, 고리 상에 하나 이상의 상이한 치환체를 보유하는 화합물을 포함한다. 예를 들어, 만누로네이트 염 또는 구루로 네이트의 유사체 또는 유도체는 단량체의 코어, 예를 들면, 피 라노스 고리를 보유하지만, 고리상의 치환체가 상이하거나 상이한 화합물을 지칭한다. 본원에서 사용된 "만누 네이트"및 "만누로네이트 단량체"는 만 뉴론 산 단량체 및 이의 염을 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 "구루로네이트 염" 및 "구루로네이트 염 단량체"는 구루로네이트 단량체 및 그의 염을 지칭한다.

본원에 사용된 "실질적으로"는 95 % 이상, 96 % 이상, 97 % 이상, 98 % 이상 또는 99 % 이상의 양을 특정한다.

본원에서 사용된 "유리 전이 온도"(Tg)는 비정질 물질에서 경질의 비교적 취성 인 상태에서 용융 또는 고무와 같은 상태로 가역 전이가 관찰되는 온도를 말한다. 알기네이트 중합체의 Tg 값은 시차 주사 열량계(DSC, 10 K/분의 속도로 가열 및 냉각 됨)를 사용하여 실험적으로 결정될 수 있다. 본원의 모든 경우에서, Tg의 값은 분말 중합체 샘플을 사용하여 측정된다.

본 명세서에서 사용되는 "클릭 화학(Click Chemistry)"은 2 개의 화합물을 함께 결합 시키는데 사용되는 화학 반응을 의미하며, 항복 성이 크고 범위가 넓으며, 크로마토 그래피없이 제거 될 수 있는 부산물만을 생성하고, 입체 특이 적이며, 수행하기 쉽고, 쉽게 제거할 수 있는 또는 양성 용제. 이러한 기준을 충족시키는 반응의 예로는 에폭 사이드 및 아지리 딘의 친 핵성 개환, 히드라 존 및 헤테로 사이클의 형성, 마이클 부가 물을 포함하는 탄소 - 탄소 다중 결합에 대한 첨가 및 사이클로 부가 반응, 예컨대 1,3- 이극 성 부가 물 반응(즉, Huisgen 시약 첨가 반응). 예를 들어 모세와 무어 하우스(Moorhouse), 켐 소크(Chem Soc). Rev.36:1249-1262(2007); Kolb 및 Sharpless, 약물 발견 오늘. 8(24):1128-1137(2003); 및 Kolb 등, Angew. Chem. Int. 에드. 40:2004-2021(2001).

본원에서 사용되는 "다가 양이온"은 1보다 큰 양전하를 갖는 양이온을 의미한다. 예로는 Ca2 +, Ba2 + 및 Sr2 +가 포함되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

본원에서 사용된 "치환된"은 본원에 기재된 화합물 또는 관능기의 모든 허용 가능한 치환기를 나타낸다. 가장 넓은 의미에서, 허용 가능한 치환체는 유기 화합물의 비 사이 클릭 및 사이 클릭, 분지 쇄 및 비 분지, 카보 사이 클릭 및 헤테로 사이 클릭, 방향족 및 비 방향족 치환체를 포함한다. 예시적인 치환체는 임의의 수의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 함유하고 산소, 황 또는 질소 그룹과 같은 하나 이상의 헤테로 원자를 선택적으로 포함하는 할로겐, 히드 록 실기 또는 임의의 다른 유기 그룹을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다 선형, 가지형 또는 순환형 구조 형식, 할로겐, 하이드록시, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아실옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 술포닐, 치환된 술포닐, 술폰산, 치환된 아실티오, 아릴티오, 치환된 포스포닐, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 펩티드 및 폴리펩티드 그룹.

질소와 같은 헤테로 원자는 헤테로 원자의 원자가를 만족시키는 수소 치환체 및/또는 본원에 기재된 유기 화합물의 임의의 허용 가능한 치환기를 가질 수 있다. "치환"또는 "치환된"은 그러한 치환이 치환된 원자 및 치환기의 허용된 원자가에 따르고, 치환이 안정한 화합물, 즉 자발적으로 겪지 않는 화합물을 생성 함을 암시 적으로 포함하는 것으로 이해된다. 재 배열, 고리 화, 제거 등에 의한 변형.

본원에서 사용된 "아릴"은 C5-C10- 원 방향족, 헤테로시클릭, 융합된 방향족, 융합된 헤테로시클릭, 바이아로틱 또는 비테 고리 환상 시스템을 나타낸다. 본원에 사용된 바와 같이, 광범위하게 정의된 "아릴"은 0 내지 4 개의 헤테로 원자를 포함할 수 있는 5-, 6-, 7-, 8-, 9- 및 10- 원 단일 - 방향족 기, 예를 들어 벤젠, 피롤, 퓨란, 티 오펜, 이미 다졸, 옥사 졸, 티아 졸, 트리아 졸, 피라 졸, 피리딘, 피라진, 피리 다진 및 피리 미딘 등이 포함된다. 고리 구조에 헤테로 원자를 갖는 아릴 기는 또한 "아릴 헤테로 사이클"또는 "헤테로 방향족"으로 지칭 될 수 있다. 방향족 고리는 하나 이상의 고리 위치에서 할로겐, 아지드, 알킬, 아랄킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 히드록시, 알콕시, 아미노(또는 4 급화된 아미노), 니트로 에테르, 알킬티오, 술포닐, 술폰 아미도, 케톤, 알데히드, 에스테르, 헤테로 시크릴, 방향족 또는 헤테로 방향족 잔기, -CF3, -CN; 및 이들의 조합체.

"아릴"은 2 개 이상의 탄소가 두 개의 인접한 고리(즉, "융합 고리")에 공통 인 2 개 이상의 고리를 갖는 다 환식 고리 시스템을 더 포함하며, 여기서 고리 중 하나 이상은 방향족이며, 또는 고리는 시클로알킬, 시클로 알케닐, 시클로 알키닐, 아릴 및/또는 헤테로 사이클 일 수 있다. 헤테로시클릭 고리의 예는 벤즈 이미 다 졸릴, 벤조 푸라 닐, 벤조 티오 프라 닐, 벤즈 옥사 졸릴, 벤즈 티아 졸릴, 벤즈 트리아 졸릴, 벤즈이 미라 졸릴, 벤즈이 속 사졸 일, 벤즈 이미 다 졸릴, 벤즈 이미 다 졸릴, 카르 바 졸릴, 4H 카르 바 졸릴, 카보닐, 크로 마닐, 크로 메닐, 신 놀리 닐, 데카 히드로 퀴 놀리 닐 1H- 인다 졸릴, 인돌 레닐, 인돌 리닐, 인돌 리지 닐, 인돌 릴, 3H- 인돌 릴, 이소 아밀 일, 3,5- 디아 자일 릴, 3H- 인돌 릴, 4H- 인돌 릴, 옥사 디아 졸릴, 1,2,3- 옥사 디아 졸릴, 1,2,4- 옥사 디아 졸릴, 1,2,5- 옥사 디아 졸일, 1,2,4- 옥사 디아 졸릴, 옥사 디아 졸릴, 옥사 디아 졸릴, 옥사 디아 졸릴, 옥사 디아 졸릴, 옥사 디아 졸릴, 피 페라 지닐, 피페 리디 닐, 피페 리디 닐, 피 페리 딘일, 피 페리 딘일, 피 페리 딘일, 푸 테리 딘일, 퓨 닐리 닐, 피라 닐, 피라 지닐, 피라 지닐, 피라 지닐, 피 롤릴, 2H- 피 롤일, 피 롤릴, 퀴나 졸리 닐, 퀴 놀리 닐, 4H- 퀴 놀리 닐, 퀴녹 살리 닐, 퀴누 크리 딘일, 테트라 히드로 푸라 닐, 테트라 히드로 이소 퀴 놀리 닐, 테트라 히드로 퀴 놀리 닐, 테트라 졸릴, 테트라 히드로 푸라 닐, 테트라 히드로 푸라 닐, 피페 라진 일, 1,2,5- 티아 디아 졸릴, 1,2,5- 티아 디아 졸릴, 1,3,4- 티아 디아 졸릴, 티안 레닐, 티아 졸릴, 티에 닐, 티에 노티 아 졸릴, 티에 노이 미다 졸릴, 티오 페닐 및 크산 테닐이있다. 하나 이상의 고리는 "아릴"에 대해 상기 정의된 바와 같이 치환 될 수 있다.

본원에서 사용된 "알킬"은 직쇄 알킬, 알케닐 또는 알키닐 그룹, 분지 쇄 알킬, 알케닐 또는 알키닐 그룹, 시클로알킬, 시클로 알케닐 또는 시클로 알키닐(지환 식 ) 기, 알킬 치환된 시클로알킬, 시클로 알케닐 또는 시클로 알키닐 그룹, 및 사이클로 알킬 치환된 알킬, 알케닐 또는 알키닐 그룹이다. 달리 명시하지 않는 한, 직쇄 또는 분지 쇄 알킬은 그 주쇄에 30 이하의 탄소 원자를 갖는다(예를 들어, 직쇄의 경우 C1-C30, 분지 쇄의 경우 C3-C30), 바람직하게는 20 개 이하,보다 바람직하게는 10 개 이하 바람직하게는 6 이하이다. 알킬이 불포화 인 경우, 알킬 사슬은 일반적으로 사슬에서 2 내지 30 개의 탄소, 바람직하게는 사슬에서 2 내지 20 개의 탄소,보다 바람직하게 사슬에서 2 내지 10 개의 탄소를 갖는다. 마찬가지로, 바람직한 시클로알킬은 고리 구조 중에 3 내지 20 개의 탄소 원자, 바람직하게는 고리 구조에 3 내지 10 개의 탄소 원자, 가장 바람직하게는 5, 6 또는 7 개의 탄소 원자를 갖는다.

용어 "알케닐"및 "알키닐"은 길이 및 가능한 치환기가 전술 한 알킬과 유사하지만 적어도 하나의 이중 또는 삼중 결합을 각각 함유하는 불포화 지방족기를 의미한다.

"알킬"은 헤테로 알킬뿐만 아니라 탄화수소 라디칼의 하나 이상의 탄소 원자에 하나 이상의 치환을 포함한다. 적합한 치환체는할로겐, 예컨대 불소, 염소, 브롬 또는 요오드; 히드 록실; -NRR '(식 중, R 및 R'는 독립적으로 수소, 알킬 또는 아릴이고, 질소 원자는 임의로 4 급화 됨); -SR(여기서, R은 수소, 알킬 또는 아릴 임); -CN; -NO2; -COOH; 카르 복실 레이트; -COR, -COOR 또는 CON(R) 2(여기서, R은 수소, 알킬 또는 아릴 임)이고; 실릴, 에테르, 술포닐, 술폰 아미도, 헤테로 시크릴, 방향족 또는 헤테로 방향족 잔기, -CF3; CN; -NCOCOCH2CH2; NCOCOCHCH; -NCS; 및 이들의 조합체.

본원에서 사용된 "아미노"및 "아민"은 당해 기술 분야에서 인정되고 치환 및 비치환 아민, 예를 들어 일반 식으로 나타낼 수 있는 잔기 모두를 지칭한다:

상기 식에서, R, R '및 R "는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환 알킬, 치환 또는 비치환 알케닐, 치환 또는 비치환 알키닐, 치환 또는 비치환 카르 보닐, -(CH2) m-R" 및 R '는 이들이 부착된 N 원자와 함께 고리 구조 중에 3 내지 14 개의 원자를 갖는 헤테로 사이클을 형성하고; R '' '는 히드록시기, 치환 또는 비치환의 카보닐기, 아릴기, 시클로알킬기, 시클로 알케닐기, 복 소환 또는 다 환을 나타낸다. 바람직한 실시예에서, R 및 R '중 단지 하나는 카보닐일 수 있으며, 예를 들어 R 및 R'는 질소와 함께 이미드를 형성하지 않는다. 바람직한 실시예에서, R 및 R'(및 임의로 R "는 각각 독립적으로 수소 원자, 치환 또는 비치환 알킬, 치환 또는 비치환 알케닐 또는 -(CH2) m-R"을 나타낸다. 따라서, 본원에서 사용된 '알킬 아민'이라는 용어는 상기 정의된 바와 같은 치환 또는 비치환된 알킬(즉, R, R' 또는 R"중 적어도 하나는 알킬기 임)을 갖는 아민기를 의미한다.

본원에서 사용된 "카보닐"은 당 업계에 공지되어 있으며 일반 화학식에 의해 나타낼 수 있는 모이어 티를 포함한다:

X는 결합, 또는 산소 또는 황을 나타내고, R은 수소, 치환 또는 비치환 알킬, 치환 또는 비치환 알케닐, 치환 또는 비치환 알키닐, -(CH2) m-R "또는 제약 상 허용되는 R '는 수소, 치환 또는 비치환 알킬, 치환 또는 비치환 알케닐, 치환 또는 비치환 알키닐 또는(CH2) m-R "를 나타낸다. R "는 히드록시기, 치환 또는 비치환의 카르보닐기, 아릴 기, 시클로알킬이기, 시클로 알케 닐기, 헤테로 환기 또는 다 환식기를 나타낸다. m은 0 또는 1 내지 8 범위의 정수이다. X가 산소이고 R이 상기 정의된 바와 같은 경우, 잔기는 또한 카르복실기로 지칭된다. X가 산소이고 R이 수소 인 경우, 상기 화학식은 '카르 복실 산'을 나타낸다. X가 산소이고 R '가 수소 인 경우, 상기 화학식은 포름산 염을 나타낸다. 일반적으로, 상기 화학식의 산소 원자가 황 원자로 대체되는 경우, 상기 화학식은 '티오 카르 보닐'기를 나타낸다. X가 황이고 R 또는 R '이 수소가 아닌 경우, 상기 화학식은'티오 에스테르 '를 나타낸다. X가 황이고 R이 수소 인 경우, 상기 화학식은 '티오 카복실산'을 나타낸다. X가 황이고 R '가 수소 인 경우, 상기 화학식은'티오 포르 메이트 '를 나타낸다. X가 결합이고 R이 수소가 아닌 경우, 상기 화학식은 '케톤'을 나타낸다. X가 결합이고 R이 수소 인 경우, 상기 화학식은 '알데히드'를 나타낸다.

본원에서 사용된 "헤테로 알킬"은 하나 이상의 헤테로 원자를 함유하는 직쇄 또는 분지 쇄 또는 고리형 탄소 - 함유 라디칼, 또는 이들의 조합을 의미한다. 적합한 헤테로 원자는 O, N, Si, P 및 S를 포함하되, 질소, 인 및 황 원자는 선택적으로 산화되고 질소 헤테로 원자는 임의로 4 급화된다.

포화 탄화수소 라디칼의 예는 메틸, 에틸, n- 프로필, 이소 프로필, n- 부틸, t- 부틸, 이소 부틸, sec- 부틸, 시클로 헥실,(시클로 헥실) 메틸, 시클로 프로필 메틸 및 동족체 및 이성질체 예를 들어, n- 펜틸, n- 헥실, n- 헵틸, n- 옥틸이다. 불포화된 알킬기의 예는 비닐, 2- 프로 페닐, 크로 틸, 2- 이소 펜 테닐, 2-(부타 디에 닐), 2,4- 펜타 디에 닐, 3-(1,4- 펜타 디에 닐),에 티닐, 3- 프로피 닐 및 3- 부티 닐이다.

"알콕시", "알킬아미노"및 "알킬티오"는 본원에서 그들의 통상적 인 의미로 사용되며, 산소 원자, 아미노기 또는 황 원자를 통해 분자의 나머지에 각각 부착된 알킬기를 나타낸다.

본원에서 사용된 "알킬 아릴"은 아릴 그룹(예:방향족 또는 헤테로 방향족 그룹)으로 치환된 알킬 그룹을 의미한다.

본원에 사용된 "헤테로 사이클"또는 "헤테로 사이 클릭"은 3 내지 10 개의 고리 원자, 바람직하게는 5 내지 6 개의 고리 원자를 함유하는 탄소 및 질소로 이루어진 모노시클릭 또는 바이시클릭 고리의 고리 탄소 또는 질소를 통해 부착된 사이 클릭 라디칼을 지칭한다 황 및 Y(Y)가 존재하지 않거나 H, O, C1-C10 알킬, 페닐 또는 벤질 인 N(Y)로 이루어진 군으로부터 선택된 1 내지 4 개의 헤테로 원자를 함유하고 임의로 1-3 개의 이중 결합 하나 이상의 치환기로 임의적으로 치환된다. 헤테로시클릭 고리의 예는 벤즈 이미 다 졸릴, 벤조 퓨란 일, 벤조 티오 퓨 라닐, 벤조 티아 졸릴, 벤즈 티아 졸릴, 벤즈 트리아 졸릴, 벤즈이 미다 졸릴, 벤즈이 속 사졸 일, 벤즈 이미 다 졸릴, 벤즈 이미 다 졸리 닐, 카르 바 졸릴, 4H 카르 바 졸릴, 카르 보닐, 크로 마닐, 크로 메닐, 신 놀리 닐, 데카 히드로 퀴 놀리 닐 1H- 인다 졸릴, 인돌 레닐, 인돌 리닐, 인돌 리지 닐, 인돌 릴, 3H- 인돌 릴, 이소 아밀 일, 3,5- 디아 자일 릴, 3H- 인돌 릴, 4H- 인돌 릴, 옥사 디아 졸릴, 1,2,3- 옥사 디아 졸릴, 1,2,4- 옥사 디아 졸릴, 1,2,5- 옥사 디아 졸일, 1,2,4- 옥사 디아 졸릴, 옥사 디아 졸릴, 옥사 디아 졸릴, 옥사 디아 졸릴, 옥사 디아 졸릴, 옥사 디아 졸릴, 피 페라 지닐, 피페 리디 닐, 피페 리디 닐, 피 페리 딘일, 피 페리 딘일, 피 페리 딘일, 푸 테리 딘일, 퓨 닐리 닐, 피라 닐, 피라 지닐, 피라 지닐, 피라 지닐, 피 롤릴, 2H- 피 롤일, 피 롤릴, 퀴나 졸리 닐, 퀴 놀리 닐, 4H- 퀴 놀리 닐, 퀴녹 살리 닐, 퀴누 크리 딘일, 테트라 히드로 푸라 닐, 테트라 히드로 이소 퀴 놀리 닐, 테트라 히드로 퀴 놀리 닐, 테트라 졸릴, 테트라 히드로 푸라 닐, 테트라 히드로 푸라 닐, 피페 라진 일, 1,2,5- 티아 디아 졸릴, 1,2,5- 티아 디아 졸릴, 1,3,4- 티아 디아 졸릴, 티안 레닐, 티아 졸릴, 티에 닐, 티에 노티 아 졸릴, 티에 노이 미다 졸릴, 티오 페닐 및 크산 테닐이있다. 헤테로 사이 클릭 기는 알킬 및 아릴에 대해 상기 정의된 바와 같은 하나 이상의 치환체로 선택적으로 치환 될 수 있다.

본원에서 사용된 "할로겐"은 불소, 염소, 브롬 또는 요오드를 말한다.

II. 변형된 알기네이트

본원에 기재된 것은 그의 생체 적합성 및 물리적 성질을 변경하기 위해 화학적으로 변형된 알기네이트 중합체뿐만 아니라 이의 제조 방법에 관한 것이다.

A. 변형된 알기네이트 중합체의 구조

변형된 알기네이트는 화학식 I로 정의된 하나 이상의 공유 적으로 변형된 모노머를 함유한다:

화학식 I

여기서,

X는 산소, 황 또는 NR₄이고;

대표적인 R₁ 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 술포닐, 치환된 술포닐, 술폰산, 포스포릴, 치환된 포스포릴, 포스포닐, 치환된 포스포닐, 폴리아닐, 치환된 폴리아릴, C₃-C20 사이클릭, 치환된 C₃-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고;

Y₁ 및 Y₂는 독립적으로 수소 또는 -PO(OR₅)₂; 또는

화학식 II

여기서,

대표적인 R₂ 및 R₃ 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C3-C20 사이클릭, 치환된 C3-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고; 또는,

대표적인 R₄ 및 R₅는, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아닐, 치환된 폴리아릴, C3-C20 사이클릭, 치환된 C3-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이다.

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 단일 변형된 알기네이트 중합체이다. 특정 실시예에서, 단일 변형된 알기네이트 중합체는 R₁이 아지드 기, 알킨 기 또는 1,2,3- 트리아 졸 고리를 포함하는 화학식 I에 의해 정의된 하나 이상의 공유 결합된 개질된 단량체를 함유한다. 특정 실시예에서, 단일 변형된 알기네이트 중합체는 X가 산소가 아니고 R1이 비치환된 C1-C18 알킬기, 폴리(에틸렌 글리콜) 사슬 또는 콜레 스테 릴 잔기가 아닌 화학식 I에 의해 정의된 하나 이상의 공유 결합된 개질된 단량체를 함유한다. 특정의 추가의 실시예에서, 단일 개질된 알기네이트 중합체는 X가 NR₄가 아니고 R₁이 치환 또는 비치환된 C1-C6 알킬기 또는 폴리(에틸렌 글리콜) 사슬이 아닌 화학식 I로 정의된 하나 이상의 공유 결합된 개질된 단량체를 함유한다.

다른 구현 예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 다중 변형된 알기네이트 중합체이다. 바람직한 실시예에서, 다중 변형된 알기네이트 중합체는 만누로네이트 단량체, 구루로 네이트 단량체, 화학식 I로 정의된 공유 결합 개질된 단량체 또는 유형의 제1종 및 화학식 I로 정의된 공유 결합 개질된 단량체의 제2종 또는 유형을 함유하는 다당류 골격을 보유한다. 다른 실시예에서, 다중 변형된 알기네이트 중합체는 만누로네이트 단량체, 구루로네이트 단량체, 및 화학식 I로 정의된 공유 결합 변형 단량체의 3 종 이상의 상이한 유형을 함유하는 다당류 골격을 보유한다.

일부 구현 예에서, 다중 변형된 알기네이트 중합체는 화학식 I에 의해 정의된 두 가지 다른 종류의 공유 결합된 개질된 단량체를 함유하며, 단량체의 두 종 모두에서 X는 NR4이다. 다른 실시예에서, 다중 변형된 알기네이트 중합체는 화학식 I에 의해 정의된 공유 적으로 변형된 단량체의 2 가지 상이한 종을 함유하며, 여기서 단량체의 두 종 모두에서 X는 산소이다. 추가의 실시예에서, 다중 변형된 알기네이트 중합체는 단량체 X의 한 종에서 산소이고 제 2 종의 단량체에서 X는 NR4 인 화학식 I에 의해 정의된 공유 적으로 변형된 단량체의 2 종을 함유한다.

일부 구현 양태에서, 다중 변형된 알기네이트 중합체는 화학식 I로 정의된 공유 적으로 변형된 단량체의 2 가지 상이한 종을 함유하며, 단량체의 적어도 하나의 종에서, R1은 하나 이상의 환형 잔기를 포함한다. 바람직한 구현 예에서, 다중 변형된 알기네이트 중합체는 하나 이상의 단량체에서 R₁이 페닐 고리, 푸란 고리, 옥소 란 고리, 디옥 솔란 고리 또는 1,3- 디옥 솔란 고리를 포함하는 화학식 I에 의해 정의된 공유 적으로 변형된 단량체의 2 종을 함유한다. 2,3- 트리아 졸 고리이다.

특정 구현 예에서, 다중 변형된 알기네이트 중합체는 화학식 I에 의해 정의된 공유 적으로 변형된 단량체의 2 가지 상이한 종을 함유하며, 단량체의 적어도 하나의 종에서 R₁은 하나 이상의할로겐 잔기, 아지드 기 또는 알킨을 포함한다.

바람직한 구현 예에서, 다중 변형된 알기네이트 중합체는하기 나타낸 다중 변형된 알기네이트 중합체 중 하나이다.

R₁ 내지 R₁₇, R₃₁ 내지 R₃₆, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 각각 독립적으로 수소, 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 1 내지 10의 알콕시, C1-C9 알킬아미노, C1-C9 알킬아미노, C1-C9 알킬티오, C1-C8 알킬, C1-C8 알콕시, C1-C8 알킬아미노, C1-C8 알킬티오, C1-C8 알콕시, C1-C6 알킬아미노, C1-C7 알킬아미노, C1-C6 알킬아미노, C1-C6 알킬아미노, C1-C6 알킬아미노, C1-C6 알킬티오, C1-C5 알킬, C1-C5 알콕시, C1-C3 알킬아미노, C1-C4 알킬아미노, C1-C4 알킬아미노, C1-C4 알킬티오, C1-C3 알킬, C1-C3 알콕시, C1-C3 알킬아미노, C1-C3 알킬티오, C1-C2 C9 알킬티오, C9 알킬티오, C9 알킬티오, C9 알킬, C9 알콕시, C9 알킬아미노, C9 알킬티오, C8 알킬, C8 알콕시, C8 알킬아미노, C8 알킬아미노, C8 알킬아미노, C5 알킬티오, C5 알킬아미노, C5 알킬티오, C 알킬, C 알콕시, C 알킬아미노, C 알킬아미노, C 알킬아미노, C 알콕시, C 알콕시, C 알콕시, C2 알킬아미노, C2 알킬티오, C1 알킬, C1 알콕시, C1 알킬아미노 또는 C1 알킬티오 일 수 있다.

R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 각각 독립적으로 수소, 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 10의 알킬, 탄소수 1 내지 10의 알콕시, C10 알킬아미노 또는 C1-C10 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R₁ 내지 R₁₇, R₃₁ 내지 R₃₆, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C9 알킬, C9 알킬아미노, 또는 C1-C9 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R₁ 내지 R₁₇, R₃₁ 내지 R₃₆, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C8 알킬, C1-C8 알콕시, C8 알킬아미노 또는 C1-C8 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R₁ 내지 R₁₇, R₃₁ 내지 R₃₆, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C7 알킬, C1-C7 알콕시, C7 알킬아미노 또는 C1-C7 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R₁ 내지 R₁₇, R₃₁ 내지 R₃₆, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, C6 알킬아미노 또는 C1-C6 알킬티오이다.

일부 구현 양태에서, R₁ 내지 R₁₇, R₃₁ 내지 R₃₆, Ra, Rb, Rc 및 Rd는 독립적으로 수소, 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C5 알킬, C1-C5 알콕시, C1-C5 알킬아미노 또는 C1-C5 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R₁ 내지 R₁₇, R₃₁ 내지 R₃₆, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C4 알킬, C4 알킬아미노 또는 C1-C4 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R₁ 내지 R₁₇, R₃₁ 내지 R₃₆, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C3 알킬, C3 알킬아미노 또는 C1-C3 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R₁ 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C2 알킬, C2 알킬아미노 또는 C1-C2 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R₁ 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C10 알킬, C10 알콕시, C10 알킬아미노 또는 C10 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R₁ 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환 C9 알킬, C9 알콕시, C9 알킬아미노 또는 C9 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R₁ 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 하이드록시, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C8 알킬, C8 알콕시, C8 알킬아미노 또는 C8 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R₁ 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C7 알킬, C7 알콕시, C7 알킬아미노 또는 C7 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R₁ 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C6 알킬, C6 알콕시, C6 알킬아미노 또는 C6 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R₁ 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C5 알킬, C5 알콕시, C5 알킬아미노 또는 C5 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R₁ 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C4 알킬, C4 알콕시, C4 알킬아미노 또는 C4 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R₁ 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C3 알킬, C3 알콕시, C3 알킬아미노 또는 C3 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환되거나 비치환된 C2 알킬, C2 알콕시, C2 알킬아미노 또는 C2 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 수소, 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환되거나 비치환된 C1 알킬, C1 알콕시, C1 알킬아미노 또는 C1 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬, C1-C10 알콕시, C1-C10 알킬아미노 C1-C9 알킬아미노, C1-C9 알킬아미노, C1-C9 알킬티오, C1-C8 알킬, C1-C8 알콕시, C1-C8 알킬아미노, C1-C8 알킬티오, C1-C7 알킬, C1-C5 알콕시, C1-C5 알킬아미노, C1-C5 알킬아미노, C1-C6 알킬아미노, C1-C6 알킬아미노, C1-C6 알킬티오, C1-C5 알킬, C1-C4 알콕시, C1-C4 알킬아미노, C1-C4 알킬티오, C1-C3 알킬, C1-C3 알콕시, C1-C3 알킬아미노, C1-C3 알킬티오, C1-C2 알킬, C1 C2 C9 알콕시, C9 알킬티오, C9 알킬아미노, C9 알킬티오, C8 알킬, C8 알콕시, C8 알킬아미노, C8 알킬티오, C7 알킬 C7 알킬아미노, C5 알킬아미노, C5 알킬아미노, C5 알킬티오, C4 알킬, C4 알콕시, C4 알킬아미노, C4 알킬티오, C3 알킬, C3 알콕시, C7 알콕시, C7 알콕시, C7 알킬티오, C3 알킬티오, C2 알킬, C2 알콕시, C2 알킬아미노, C2 알킬티오, C1 알킬, C1 알콕시, C1 알킬아미노 또는 C1 알킬티오 일 수 있다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C10 알킬, C1-C10 알콕시, C1-C10 알킬아미노 , 또는 C1-C10 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C9 알킬, C1-C9 알콕시, C1-C9 알킬아미노 또는 C1-C9 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C8 알킬, C1-C8 알콕시, C1-C8 알킬아미노 , 또는 C1-C8 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C7 알킬, C1-C7 알콕시, C1-C7 알킬아미노 또는 C1-C7 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C6 알킬, C1-C6 알콕시, C1-C6 알킬아미노 또는 C1-C6 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C5 알킬, C1-C5 알콕시, C1-C5 알킬아미노 또는 C1-C5 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C4 알킬, C1-C4 알콕시, C1-C4 알킬아미노 또는 C1-C4 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C3 알킬, C1-C3 알콕시, C1-C3 알킬아미노 , 또는 C1-C3 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 히드 록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C1-C2 알킬, C1-C2 알콕시, C1-C2 알킬아미노 또는 C1-C2 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환 C10 알킬, C10 알콕시, C10 알킬아미노 또는 C10 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환 C9 알킬, C9 알콕시, C9 알킬아미노 또는 C9 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C8 알킬, C8 알콕시, C8 알킬아미노 또는 C8 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C7 알킬, C7 알콕시, C7 알킬아미노 또는 C7 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C6 알킬, C6 알콕시, C6 알킬아미노 또는 C6 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환 C5 알킬, C5 알콕시, C5 알킬아미노 또는 C5 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환된 C4 알킬, C4 알콕시, C4 알킬아미노 또는 C4 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환 C3 알킬, C3 알콕시, C3 알킬아미노 또는 C3 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환 C2 알킬, C2 알콕시, C2 알킬아미노 또는 C2 알킬티오이다.

일부 실시예에서, R1 내지 R17, R₃₁ 내지 R36, Ra, Rb, Rc, Rd 및 R^e는 독립적으로 아미노, 하이드록실, 티올, 옥소 또는 치환 또는 비치환 C1 알킬, C1 알콕시, C1 알킬아미노 또는 C1 알킬티오이다.

변형된 알기네이트 중합체는 임의의 바람직한 분자량 일 수 있다. 알기네이트의 중량 평균 분자량은 바람직하게는 겔투과 크로마토그래피로 측정하여 1,000 내지 1,000,000 달톤, 보다 바람직하게는 10,000 내지 500,000 달톤이다.

변형된 알기네이트 중합체는 임의의 비율의 만누로네이트 단량체, 구루로네이트 단량체 및 공유 결합 개질된 단량체를 함유할 수 있다. 2.5 %, 5 %, 7.5 %, 10 %, 12 %, 14 %, 15 %, 16 %, 18 %, 20 %, 22 %, 24 %, 25 %, 26 %, 28 % , 30 %, 32.5 %, 35 %, 37.5 %, 40 %, 45 %, 50 %, 55 % 또는 60 %가 공유 결합된 개질된 단량체이다. 바람직하게는 개질된 알기네이트 중합체에서 단량체의 10 % 초과, 보다 바람직하게는 20 % 초과, 가장 바람직하게는 30 % 초과가 공유 결합된 개질된 단량체이다.

개질된 알기네이트 중합체는 다양한 수소 결합 전위, 소수성/친수성 및 전하 상태의 범위를 갖는 공유 결합 개질된 단량체를 혼입하여 제조할 수 있다. 알기네이트 중합체에 공유 결합된 개질된 단량체를 포함시키는 것은 알기네이트 중합체의 물리 화학적 성질을 변화시킨다. 따라서, 알기네이트의 물리 화학적 성질은 공유 적으로 개질된 단량체의 선택적 혼입에 의해 원하는 적용을 위해 조정될 수 있다.

예를 들어, 유리 전이 온도(Tg)는 공유 적으로 변형된 단량체의 혼입에 의해 변화 될 수 있다. 일부 실시예에서, 개질된 알기네이트 중합체 분말은 시차 주사 열량계(DSC)로 측정시 50 ℃, 60 ℃, 65 ℃, 70 ℃, 75 ℃, 80 ℃, 85 ℃, 90 ℃, 95 ℃, 100 ℃, 105 ℃, 110 ℃, 115 ℃, 120 ℃, 125 ℃, 130 ℃, 135 ℃, 140 ℃, 145 ℃ 150 ℃, 160 ℃, 175 ℃, 190 ℃ 또는 200 ℃.

알기네이트의 소수성/친수성은 소수성 및/또는 친수성 공유 결합 개질된 단량체의 혼입에 의해 변화 될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 하나 이상의 소수성 공유 결합 개질된 단량체를 함유한다. 수정된 알기네이트의 상대 소수성/친수성은 고니 오 미터를 사용하여 변형된 알기네이트 중합체의 필름상의 물방울의 접촉각을 측정함으로써 정량적으로 평가 될 수 있다. 일부 실시예에서, 변형된 알기네이트는 90 ° 미만의 접촉각을 갖는다(즉, 친수성이다). 바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트는 90 ° 이상의 접촉 각(즉, 소수성이다)을 갖는다. 일부 실시예에서, 변형된 알기네이트는 95 °, 100 °, 105 °, 110 °, 115 ° 또는 120 °보다 큰 접촉각을 갖는다.°

세포 캡슐화에 사용되는 실시예에서, 개질된 알기네이트 중합체는 Ca2 +, Sr2 + 또는 Ba2 +와 같은 다가 양이온에 의해 이온 가교 결합되어 하이드로 겔을 형성할 수 있다. 생리 학적 조건에서 안정한 하이드로 겔을 형성하기위한 변형된 알기네이트의 능력은 실시예 2에 기재된 하이드로 겔 형성 검정을 사용하여 정량화 될 수 있다.

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 본원에 기재된 고 처리량 하이드로 겔 형성 검정을 사용하여 측정된 형광 강도가 10,000, 15,000, 20,000, 25,000, 30,000, 35,000, 40,000, 45,000, 50,000 또는 55,000보다 크도록 하이드로 겔을 형성한다. 바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 본원에 기재된 고 처리량 하이드로 겔 형성 검정을 사용하여 측정된 형광 강도가 15,000 초과 인 하이드로 겔을 형성한다. 바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 본원에 기술된 고 처리량 하이드로 겔 형성 분석법을 사용하여 측정된 형광 강도가 15,000 내지 55,000, 바람직하게는 20,000 내지 55,000,보다 바람직하게는 25,000 내지 55,000 이도록 하이드로 겔을 형성한다.

세포 캡슐화에 사용되는 실시예에서, 개질된 알기네이트 중합체는 충분한 다공성을 갖는 하이드로 겔을 형성하여 캡슐화된 세포로부터 분비된 영양분, 폐기물 및 호르몬 및/또는 단백질이 캡슐 내외로 자유롭게 확산되는 것을 허용하면서 동시에 면역 세포를 젤 매트릭스로 변형된 알기네이트 하이드로 겔의 다공성 및 표면적은 BET 분석을 사용하여 측정 될 수 있다. BET 분석 이전에, 용매 및 휘발성 불순물은 진공하에 변형된 알기네이트 겔을 장시간 가열함으로써 제거된다. 이어서, 하이드로 겔 샘플을 진공하에, 예를 들어 액체 질소로 냉각시키고, 특정 압력에서 하이드로 겔에 흡착된 기체(전형적으로 N2, Kr, CO2 또는 Ar 기체)의 체적을 측정함으로써 분석한다. 가변 압력에서 기체의 물리 흡착 분석은 변형된 알기네이트 중합체에 의해 형성된 겔의 총 표면적 및 다공성을 특성화하는데 사용된다.

하이드로 겔 다공성을 측정하는 바람직한 방법은 BET 분석이다.

바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트는 충분한 다공성을 갖는 하이드로 겔을 형성하여 캡슐화된 세포로부터 분비된 영양분, 폐기물 및 호르몬 및/또는 단백질이 캡슐 내외로 자유롭게 확산되는 동시에 면역 세포의 젤 매트릭스. 일부 실시예에서, 개질된 알기네이트 중합체에 의해 형성된 하이드로 겔의 다공성은 비 개질된 알기네이트 중합체로부터 형성된 하이드로 겔의 다공성에 비해 5 %, 10 %, 15 % 또는 20 %만큼 증가된다. 다른 실시예에서, 개질된 알기네이트 중합체에 의해 형성된 하이드로 겔의 다공성은 비 개질된 알기네이트 중합체로부터 형성된 하이드로 겔의 다공성에 비해 5 %, 10 %, 15 % 또는 20 %만큼 감소된다.

세포 캡슐화에 사용되는 바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트는 생체 적합성이다. 변형된 알기네이트의 생체 적합성은 실시예 5에 기재된 형광 - 기반 생체 내 생체 적합성 검정을 사용하여 정량적으로 결정될 수 있다.이 분석에서, 카 텝신 활성은 생체 내 형광 분석을 사용하여 측정되어 변형된 알기네이트에 대한 이물질 반응을 정량화한다.

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 본원에 기술된 생체 내 생체 적합성 검정을 사용하여 측정된 비 변형된 알기네이트로 표준화된 형광 응답이 100 %, 95 %, 90 %, 85 %, 80 %, 75 %, 70 % %, 65 %, 60 %, 55 %, 50 %, 45 % 또는 40 % 바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 비 변형된 알기네이트보다 낮은 이물 반응을 유도한다. 이것은 100 % 미만의 변형되지 않은 알기네이트로 표준화된 형광 반응으로 나타낸다. 일부 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 본원에 기술된 생체 내 생체 적합성 검정을 사용하여 측정된 비 변형된 알기네이트로 표준화된 형광 응답이 75 % 미만, 보다 바람직하게는 65 % 미만, 가장 바람직하게는 50 % 미만이 되도록 생체 적합성이다.

B. 캡슐 및 입자 형태학

캡슐은 약 150㎛ 내지 약 5cm의 평균 직경을 갖는 입자이다. 개시된 캡슐은 가교 결합된 하이드로 겔로 형성 될 수 있다. 캡슐화된 물질 이외에, 예를 들어, 캡슐은 가교 결합된 하이드로 겔로만 형성 될 수 있고, 하나 이상의 중합체 껍질로 둘러싸인 가교 결합된 하이드로 겔 코어를 가질 수 있고, 하나 이상의 가교 결합된 하이드로 겔 층 가교 결합된 하이드로 겔 코팅 또는 이들의 조합을 가질 수 있다. 캡슐은 예를 들어 세포 캡슐화에 적합한 임의의 모양을 가질 수 있다. 캡슐은 가교 결합된 하이드로 겔에 분산된 하나 이상의 세포를 함유할 수 있으며, 이로써 세포를 "캡슐화"한다. 바람직한 캡슐은 개시된 하나 이상의 변형된 알기네이트로 형성되거나 포함한다. 바람직한 캡슐은 약 150㎛ 내지 약 8mm의 평균 직경을 갖는다.

캡슐은 약 150 ㎛ 내지 약 5 ㎝의 임의의 평균 직경을 가질 수 있다. 바람직하게는, 캡슐은 1mm보다 큰, 바람직하게는 1.5mm 이상의 평균 직경을 갖는다. 일부 실시예에서, 캡슐은 직경이 약 8mm만큼 클 수 있다. 예를 들어, 캡슐은 약 1 mm 내지 8 mm, 1 mm 내지 6 mm, 1 mm 내지 5 mm, 1 mm 내지 4 mm, 1 mm 내지 3 mm, 1 mm 내지 2 mm, 1 1.5 mm 내지 8 mm, 1.5 mm 내지 6 mm, 1.5 mm 내지 5 mm, 1.5 mm 내지 4 mm, 1.5 mm 내지 3 mm 또는 1.5 mm 내지 2 mm 일 수 있다.

세포 생존 능력 및 캡슐 막을 빠져 나가는 치료제 및 폐기물 물질의 비율에 필요한 캡슐로 들어가는 분자의 속도는 캡슐 투과성을 조절함으로써 선택 될 수 있다. 캡슐 투과성은 또한 면역 세포, 항체 및 사이토 카인의 캡슐 내로의 진입을 제한하도록 변형 될 수 있다. 일반적으로, 실시예에 나타낸 바와 같이, 하이드로 겔 캡슐을 형성하는 공지된 방법은 캡슐 내로 면역 세포, 항체 및 사이토 카인의 침투를 제한하는 캡슐을 생성할 수 있다. 상이한 세포 유형은 상이한 대사 요구 사항을 가지므로, 막의 투과성은 하이드로 겔 내에 캡슐화된 세포 유형에 기초하여 최적화 될 수 있다. 캡슐의 직경은 세포 캡슐에 대한 면역 반응뿐만 아니라 캡슐 막을 통한 대량 수송에도 영향을 미치는 중요한 요소이다.

생체 내에서 섬유화를 유도하는 매개 변수의 증가하는 인식은 변형된 알기네이트의 성능 분석에 적용되었다. 수정된 알기네이트 캡슐의 복강 내(IP) 이식은 변형되지 않은 알기네이트에 대해 정의된 조건을 사용하여 가교 결합시 변형된 알기네이트염이 비정상적으로 모양의 캡슐을 생성할 수 있음을 나타냈다. 이러한 이상 모양의 캡슐은 변형된 알기네이트 캡슐이 IP를 이식 한 구현 및 해석을 복잡하게할 수 있다. 캡슐 형태를 개선시키기위한 노력으로, 개질된 알기네이트가 소량의 고 분자량 알기네이트와 블렌딩된 경우 개질된 알기네이트 미세 입자와 함께 사용하기위한 제형 방법이 개발되었다. 이 혼합물로부터 제조된 입자는 개선된 형태 및 안정성을 갖는 입자를 산출 하였다.

비 변형된 알기네이트는 전형적으로 약 50,000 달톤 내지 약 500,000 달톤의 중량 평균 분자량을 가지며; 그러나, 분자량을 갖는 비 변형된 알기네이트도 또한 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 중량 평균 분자량은 약 50,000 내지 약 250,000 달톤,보다 바람직하게는 약 50,000 내지 약 150,000 달톤이다. 일부 실시예에서, 중량 평균 분자량은 약 100,000 달톤이다.

다른 실시예에서, 하나 이상의 추가의 하이드로 겔 형성 중합체가 비 변형된 알기네이트와 함께 또는 비 변형된 알기네이트 대신에 사용된다. 이러한 중합체는 당 업계에 공지되어 있다. 예로는 PEG, 키토산, 덱스 트란, 히알루 론산, 실크, 피브린, 폴리 비닐 알콜 및 폴리(히드록시 에틸 메타 크릴 레이트)가 포함 되나, 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 바륨 및 만니톨로 제형 화된 개질된 알기네이트 263_A12 미세 입자로부터 제조된 입자를 소량의 비 변형 SLG100 알기네이트(16 중량 %)과 혼합 한 263_A12로부터 제조된 입자와 비교 하였다. 변형된 알기네이트와 비 변형된 알기네이트의 혼합물로부터 제조된 입자는 주사 전자 현미경(SEM)에 의해 평가된 바와 같이 형상 및 크기면에서보다 균일 한 미세 입자 집단을 생성 하였다. SLG100과 혼합된 변형된 알기네이트를 사용한 여러 시점에서의 양성 형광 분석 결과, 여러 재구성된 변형된 알기네이트가 대조군의 알기네이트와 비교하여 7 일째 염증 반응을 덜 나타냈다. 큰 캡슐(직경 1.5mm)을 사용한 초기 실험은 면역 능력이있는 C57BL6 마우스의 IP 공간에서 2 주 후에 비교적 깨끗한 캡슐이었다. 후속 실험(실시예 9)은 캡슐화된 인간 세포가 면역 억제 성 당뇨병 동물에서 글루코스 - 반응성, 장기간의 혈당 교정(170 일 이상)을 달성할 수 있음을 보여준다. 이 결과는 인간 세포를 캡슐화하기 위해 개시된 바와 같은 변형된 알기네이트를 사용하여 달성되었다. 결과물 인 캡슐은 인간 세포 임플란트에 대한 면역 반응을 완화 시키며, 조직 괴사를 이식하는 섬유화 침착을 효과적으로 지연시킨다. 이 제형은 이종 세포가 면역 수용체 설치 수용체에서 나타나는 이종간 자극에도 불구하고 장기간의 혈당 교정을 가능하게하는 충분한 면역 보호를 제공했다.

개시된 변형된 알기네이트가 감소된 섬유증을 중재하기 때문에, 다른 물질로 제조되지만 변형된 알기네이트로 코팅되거나 캡슐화된 캡슐은 감소된 섬유증을 달성하기위한 캡슐의 유용한 형태이다. 이 캡슐은 캡슐 및 수정된 알기네이트를 포함하거나 포함하는 알기네이트에 코팅되거나 캡슐화된 다양한 물질로 만들어진 입자를 포함할 수 있다.

개시된 조성물은 캡슐화된 섬 세포를 함유하는 인공 췌장과 같은 인공 장기로 제조 될 수 있다. 이들 실시예의 일부에서, 세포는 단일 하이드로 겔 구획 내에 캡슐화된다. 다른 실시예에서, 조성물은 생체 적합성 구조로 분산되거나 캡슐화된 복수의 캡슐화된 세포를 함유한다.

C. 변형된 알기네이트 중합체의 제조

변형된 알기네이트는 임의의 이용 가능한 알기네이트 중합체의 공유 결합 변형을 통해 제조 될 수 있다. 공유 결합으로 개질된 단량체는 당 업계에 공지된 다양한 합성 절차를 사용하여 알기네이트 중합체에 도입 될 수 있다. 일부 실시예에서, 만누로네이트 염 및 구루로네이트 염 모노머는 그의 카르 복실 산 잔기의 에스테르 화 및/또는 아미드화를 통해 공유 결합으로 변형된다. 다른 실시예에서, 만누로네이트 염 및 구루로네이트 염 모노머는 인산화 또는 아세탈 형성을 통해 공유 결합으로 변형된다. 공유 결합 변형 동안 반응물의 화학량 론적 변화는 변형된 알기네이트에 혼입된 공유 결합 적으로 변형된 단량체의 양을 변화 시키는데 사용될 수 있다.

하기 논의되는 반응에 더하여, 만누로네이트 염 및 구루로네이트 염 모노머의 공유 결합 변형에 대한 대안적인 합성 방법이 당 업계에 공지되어 있다.(예를 들어, March, "Advanced Organic Chemistry,"5th Edition, 2001, Wiley-Interscience Publication, New York 참조).

1. 만누로네이트 및 구루로네이트 단량체의 카복실레이트 부분을 통한 변형

반응식 1:대표적인 반응 조건:i. HO-R1, 2- 클로로 -4,6- 디메 톡시 -1,3,5- 트리 아진(CDMT), N- 메틸 모르 폴린(NMM); ii. HNR1R7, CDMT, NMM.

만 노로 네이트 및 구루노네이트 단량체는 공유 결합 변형의 한 지점으로 작용할 수 있는 카르 복실 산 잔기를 함유한다. 바람직한 실시예에서, 하나 이상의 만 뉴론 산 및/또는 구루노네이트 잔기(1) 상에 존재하는 카르 복실 산 잔기는 반응식 1에 나타낸 바와 같이 반응한다.

만노루네이트 및 구루로네이트 잔기(A)는 당 업계에 공지된 다양한 방법에 의해 쉽게 공유 결합된 변형된 단량체 B를 형성함으로써 에스테르 화 될 수 있다. 예를 들어, 스테 글 리치 에스테르 화를 사용하여 만누로네이트 염 및 구루노네이트 잔기(A) 카보디이미드(예:N, N'- 디시 클로 헥실 카보디이미드(DCC), N, N'- 디 이소 프로필 카보디이미드(DIC) 또는 1- 에틸 -3-(3- 디메틸 아미노 프로필) 카보디이미드의 존재 하에서(HO- EDC)) 및 디메틸 아미노 피리딘(DMAP)이 포함된다. 바람직한 방법에서, 만누로네이트 염 및 구루로 네이트 잔기(A)는 2- 클로로 -4,6- 디메 톡시 -1,3,5- 트리 아진의 존재하에 큰 몰 과량의 알코올(HO-R1)과의 반응에 의해 에스테르 화되었다(CDMT) 및 N- 메틸 모르 폴린(NMM)을 포함한다. 예를 들어, Garrett, C.E. et al. Tetrahedron Lett. 2002; 43(23):4161-4164. 에스테르 화 시약으로서 사용하기에 바람직한 알코올은 하기에 나타낸 것들을 포함한다.

만노루네이트 및 구루노네이트 잔기(A)는 카보디이미드의 존재하에 임의의 적합한 아민(R1-NH2)과의 반응에 의해 아미노화 및 구루노네이트 잔기(A)를 아미노화 반응시켜 아미노화 반응을 통해 공유 적으로 개질 될 수 있다. DMAP. 바람직한 방법에서, 만누로네이트 염 및 구루노네이트 잔기(A)를 CDMT 및 NMM의 존재하에 화학량 론적 양의 적절한 아민(R1-NH2)과의 반응에 의해 아미드화시켰다. 아미드화 반응에서 시약으로 사용하기에 바람직한 아민은 하기에 나타낸 것들을 포함한다.

2. 클릭 화학을 통한 만누로 네이트 및 구루로 네이트 단량체의 변형

일부 실시예에서, 만누로네이트 염 및 구루로네이트 염 모노머는 클릭 화학 작용을 통해 추가로 반응할 수 있는 관능기를 도입하도록 공유 적으로 변형된다.

바람직한 실시예에서, 아미드화 및/또는 에스테르 화를 사용하여 1,3- 이중 고리 부가 염화 반응(즉, Huisgen 고리 부가 반응)을 사용하여 추가로 반응할 수 있는 작용기를 도입한다. 1,3- 이중 고리 부가 반응에서, 아지드 부분을 함유하는 제 1 분자는 말단 또는 내부 알킨을 함유하는 제 2 분자와 반응한다. 하기 나타낸 바와 같이, 아지드 및 알킨 기는 2 개의 분자를 함께 결합시키고 1,2,3- 트리아 졸 고리를 형성하는 분자 내 1,3- 이중 고리 부가 물 반응을 거친다.

1,3- 이중 고리 부가 물 반응의 위치 화학은 구리(I) 촉매(CuSO4를 아스코르브 산 나트륨으로 환원시킴으로써 그 자리에서 형성됨) 또는 루테늄 촉매(예:Cp * RuCl(PPh3) 2) Cp * Ru(COD) 또는 Cp * [RuCl4]이다. 예를 들어, 구리 촉매를 사용하여, 아지드 및 말단 알킨을 반응시켜 1,2,3- 트리아 졸의 1,4- 위치 이성질체만을 배타적으로 수득할 수 있다. 유사하게, 적합한 루테늄 촉매의 존재하에, 아지드는 내부 또는 말단 알킨과 반응하여 1,2,3- 트리아 졸의 1,5 위치 이성질체를 독점적으로 형성할 수 있다.

일부 실시예에서, 아미드 화 및/또는 에스테르 화를 사용하여 알킨 잔기를 함유하는 공유 결합 개질된 단량체를 형성한다. 이들 실시예에서, 공유 결합된 개질된 단량체 상에 존재하는 알킨 잔기는 아지드 관능기를 함유하는 제 2 분자와 추가로 반응할 수 있다. 반응시, 아지드 및 알킨 기는 1,2,3- 트리아 졸 고리를 형성하는 분자 내 1,3- 이중 고리 부가 물 반응을 거치며, 공유 결합으로 변형된 단량체에 제 2 분자를 커플 링시킨다.

알킨 - 함유 아미드 화/에스테르 화 반응물의 예로는 Xa-Rz-C≡C-Rx; Xa는 -OH 또는 -NH2이고; 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아로 싸이, 치환된 아로 싸이, 알킬티오, 치환된 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 술포닐, 치환된 술포닐, 술폰산, 포스 포릴, 치환된 포스 포 릴, 포스포닐, 치환된 포스포닐, 치환된 아실티오, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글 라이 콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아실옥시, 치환된 아실옥시 치환된 카르 보닐, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 술포닐, 치환된 술포닐, 술폰산, 포스 포릴, 치환된 포스 포 릴, 포스 폰일 C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글 라이 콜), 펩타이드 또는 폴리 펩타이드 그룹을 포함한다.

일부 실시예에서,

(1) Rz는 수소이고,

(A)

화학식 IX

y는 1 내지 11의 정수이고; 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 아릴옥시, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아 릴, 치환된 폴리아릴, C3-C20의 사이 클릭, 치환된 아릴옥시, 치환된 C3-C20 고리, 헤테로 고리, 치환된 헤테로 고리, 아미노산, 폴리(에틸렌 글 라이 콜), 펩타이드 및 폴리 펩타이드 그룹; 또는 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고; R^e의 한 경우는 Xa이거나 Xa를 함유하고; R₁₈, R₁₉, R₂₀, R₂₁, R₂₂ 및 R₂₃은 독립적으로 C, O, N 또는 S이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합은 원자가에 따라 이중 또는 단일이며, R₁₈ 내지 R₂₃은 결합되지 않으며, 원자가에 따라 1 개 또는 2 개의 수소; R₂₄는 독립적으로 -(CR₂₅R₂₅)p- 또는 -(CR₂₅R₂₅)p-Xb-(CR₂₅R₂₅)q-이고, 여기서 p 및 q는 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, Xb는 부재하고, -O-, -SO2, -NR₄(여기서, R₄는 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 치환된 알키닐, 치환된 알키닐, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐 티오, 치환된 페닐 티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 치환된 카보닐, 치환된 카보닐, 치환된 헤테로 아릴, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C3-C20시클릭, 치환된 C3-C20시클릭, 헤테로시클릭, 치환된 헤테로시클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜)이고;

(B) -(CH2) s-R26(식 중, s는 0 내지 20의 정수이고; R26은 Xa, -O-R27, -S-R27, -(CH2) r-R27, -CO-R27 또는 -CHR28R29이고, r은 0 내지 19의 정수이고; R27은 -Xa, -(CH2) u-R30(여기서, u는 0 내지 18의 정수임)이고; R28은 -(CH2) t-R30이고, R29는 -(CH2) v-R30이고, t 및 v는 0 내지 18의 정수이고, t 및 v는 함께 0 내지 18의 정수이고; R30은 -Xa, 메틸, -OH, SH 또는 -COOH이고; 또는

(C)

화학식 VII 화학식VIII

상기 R₃₁, R₃₂, R₃₃, R₃₄, R₃₅, 및 R₃₆은, 독립적으로 수소, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐,치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 알콕시, 알콕시, 알콕시, 알콕시, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아 릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글 라이 콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; R₃₁, R₃₂, R₃₃, R34, R35 또는 R36의 하나의 경우는 Xa이거나 Xa를 함유하고;

(2) Rx는 수소이고,

(A)

화학식 IX

여기서, y는 0-11의 정수이고; 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 아릴옥시, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아 릴, 치환된 폴리아릴, C3-C20의 사이 클릭, 치환된 아릴옥시, 치환된 C3-C20 고리, 헤테로 고리, 치환된 헤테로 고리, 아미노산, 폴리(에틸렌 글 라이 콜), 펩타이드 및 폴리 펩타이드 그룹; 또는 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고; R₁₈, R₁₉, R₂₀, R₂₁, R₂₂ 및 R₂₃은 독립적으로 C, O, N 또는 S이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합은 원자가에 따라 이중 또는 단일이며, R₁₈ 내지 R₂₃은 결합되지 않으며, 원자가에 따라 1 개 또는 2 개의 수소; R₂₄는 독립적으로 -(CR₂₅R₂₅)p- 또는 -(CR₂₅R₂₅)p-Xb-(CR₂₅R₂₅)q-이고, 여기서 p 및 q는 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, Xb는 부재하고, -SO2- 또는 NR₄이고, 각 R₂₅는 독립적으로 부재하고, 수소, = O, = S, -OH, -SH, NR₄이고, R₄는 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐 티오, 치환된 페닐 티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 아릴, 탄소수 3 내지 20의 시클릭, 헤테로 사이 클릭, 치환된 헤테로 사이 클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리 펩타이드 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 치환체로 임의로 치환된 페닐이고;

(B) -(CH2) s-R26(식 중, s는 0 내지 20의 정수이고; R26은 O-R27, -S-R27, -(CH2) r-R27, -CO-R27 또는 -CHR28R29이고, r은 0 내지 19의 정수이고; R27은 -(CH2) u-R30이고, 여기서 u는 0 내지 18의 정수이고; R28은 -(CH2) t-R30이고, R29는 -(CH2) v-R30이고, t 및 v는 0 내지 18의 정수이고, t 및 v는 함께 0 내지 18의 정수이고; R30은 메틸, -OH, -SH 또는 COOH이고; 또는

(C)

화학식 VII 화학식 VIII

상기 R₃₁, R₃₂, R₃₃, R₃₄, R₃₅, 및 R₃₆은, 독립적으로 수소, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐,치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 알콕시, 알콕시, 알콕시, 알콕시, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아 릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글 라이 콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹이고; 그리고,

(3) Rz 및 Rx는 둘 다 수소가 아니다.

아지드 - 함유 제 2 분자의 예는 Rw가, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 카르복시, 치환된 카르복시, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 술포닐, 치환된 술포닐, 치환된 아실 아미노, 치환된 아실 아미노, 치환된 아실옥시, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글 라이 콜), 펩타이드 또는 폴리 펩타이드 기이다.

일부 실시예에서, Rw는

(A)

화학식 X 화학식 XI

여기서, k는 독립적으로 1 내지 30의 정수이고; z는 0 내지 4의 정수이고; Xd는 O 또는 S이고; 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 치환된 펜 틸기, 치환된 펜 틸기, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C3-C20시클릭, 치환된 C3-C20시클릭, 헤테로시클릭, 치환된 헤테로시클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; 또는 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고; R₁₀, R₁₁, R₁₂, R₁₃, R₁₄, R₁₅, R₁₆, R₁₇, R₃₉, R₄₀, 및 R₄₁은, 독립적으로, 수소, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 설포닐, 치환된 설포닐, 설폰산, 포스포릴, 치환된 포스포릴, 포스포닐, 치환된 포스포닐, 폴리아닐, 치환된 폴리아릴, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C₂₀ 사이클릭, 치환된 C₃-C₂₀ 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고;또는

(B)

화학식 VII 화학식 VIII

여기서, R₃₁, R₃₂, R₃₃, R₃₄, R₃₅, 및 R₃₆은, 독립적으로, 수소, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 술포닐, 치환된 술포닐, 술폰산, 포스포릴, 치환된 포스포릴, 포스포닐, 치환된 포스포닐, 폴리아닐, 치환된 폴리아릴, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C20 사이클릭, 치환된 C₃-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이다.

다른 실시예에서, 아미드 화 및/또는 에스테르 화를 사용하여 아지드 잔기를 함유하는 공유 결합 개질된 단량체를 형성한다. 이들 실시예에서, 공유 결합된 개질된 단량체 상에 존재하는 아지드 부분은 말단 또는 내부 알킨을 함유하는 제 2 분자와 추가로 반응할 수 있다. 반응시, 아지드 및 알킨 기는 1,2,3- 트리아 졸 고리를 형성하는 분자 내 1,3-이중 고리 부가 물 반응을 거치며, 공유 결합으로 변형된 단량체에 제 2 분자를 결합시킨다.

아지드 - 함유 아미드 화/에스테르 화 반응물의 예로는 Xc가 -OH 또는 -NH2이고, Rw가 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴티오, 카르 보닐, 치환된 카르 보닐, 카르 복실, 치환된 카르 복실, 아미노, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 포스포닐, 치환된 포스포닐, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리아릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴,(에틸렌 글리콜), 펩타이드 또는 폴리 펩타이드 군이다.

일부 실시예에서, Xc는 -NH2가 아니며, Rw는 -CH2-Ar- 또는 CH2 CH2-(O-CH2-CH2) 3-는 아니다.

일부 실시예에서, Rw는,

(A)

이고,

여기서, k는 독립적으로 1 내지 30의 정수이고; z는 0 내지 4의 정수이고; Xd는 O 또는 S이고; 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 치환된 펜 틸기, 치환된 펜 틸기, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C3-C20시클릭, 치환된 C3-C20시클릭, 헤테로시클릭, 치환된 헤테로시클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; 또는 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고; Ra의 한 경우는 Xc이거나 Xc를 함유하고; 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 사이클 릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아마이드, 치환된 카보닐, 치환된 카보닐, 치환된 카보닐, 치환된 포스포닐, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드 또는 폴리펩티드 그룹; R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16 또는 R17의 하나의 경우는 Xc이거나 Xc를 함유하고; 또는

(B)

이고,

여기서, R₃₁, R₃₂, R₃₃, R₃₄, R₃₅, 및 R₃₆은, 독립적으로, 수소, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 알콕시, 알콕시, 알콕시, 알콕시, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아 릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, 치환된 아릴, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글 라이 콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; R₃₁, R₃₂, R₃₃, R34, R35 또는 R36의 하나의 경우는 Xc이거나 Xc를 함유한다.

알킨 함유 제 2 분자의 예는 Rz 및 Rx가 독립적으로 수소, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 알킬티오, 치환된 페닐 티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 아미노, 아미드, 치환된 아미도, 술포닐, 치환된 술포닐, 술폰산, 포스 포릴, 치환된 포스포닐, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C3-C20시클릭, 치환된 C3-C20시클릭, 헤테로시클릭, 에틸렌 글리콜), 펩타이드 또는 폴리 펩타이드 군이다.

일부 실시예에서, Rz 및 Rx는 독립적으로 수소이고,

(A)

이고,

여기서, y는 0 내지 11의 정수이고; 상기 Re는 독립적으로 알콕시, 아미노, 알킬아미노, 다이 알킬아미노, 하이드록시, 알케닐, 알키닐, 치환된 알킬, 치환된 알케닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 치환된 헤테로 아릴, 치환된 아릴옥시, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아 릴, 치환된 폴리아릴, C3-C20의 사이 클릭, 치환된 아릴옥시, 치환된 C3-C20 고리, 헤테로 고리, 치환된 헤테로 고리, 아미노산, 폴리(에틸렌 글 라이 콜), 펩타이드 및 폴리 펩타이드 그룹; 또는 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고; R₁₈, R₁₉, R₂₀, R₂₁, R₂₂ 및 R₂₃은 독립적으로 C, O, N 또는 S이고, 인접한 R₁₈ 내지 R₂₃ 사이의 결합은 원자가에 따라 이중 또는 단일이며, R₁₈ 내지 R₂₃은 결합되지 않으며, 원자가에 따라 1 개 또는 2 개의 수소; R₂₄는 독립적으로 -(CR₂₅R₂₅)p- 또는 -(CR₂₅R₂₅)p-Xb-(CR₂₅R₂₅)q-이고, 여기서 p 및 q는 독립적으로 0 내지 5의 정수이고, Xb는 부재하고, -SO2- 또는 NR₄이고, 각 R₂₅는 독립적으로 부재하고, 수소, = O, = S, -OH, -SH, NR₄이고, R₄는 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐 티오, 치환된 페닐 티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 아릴, 탄소수 3 내지 20의시클릭, 헤테로 사이 클릭, 치환된 헤테로 사이 클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리 펩타이드 그룹이고;

(B) -(CH₂)_s-R₂₆, 여기서, s는 0 내지 20의 정수이고; R26은 O-R27, -S-R27, -(CH2) r-R27, -CO-R27 또는 -CHR28R29이고, r은 0 내지 19의 정수이고; R27은 -(CH2) u-R30이고, 여기서 u는 0 내지 18의 정수이고; R28은 -(CH2) t-R30이고, R29는 -(CH2) v-R30이고, t 및 v는 0 내지 18의 정수이고, t 및 v는 함께 0 내지 18의 정수이고; R30은 메틸, -OH, -SH 또는 COOH이고; 또는

(C)

이고,

여기서, R₃₁, R₃₂, R₃₃, R34, R35 및 R36은 독립적으로 수소, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아마이드, 폴리아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글 라이 콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹이고; 그리고,

상기 Rz 및 Rx는 둘 다 수소가 아니다.

일부 구현 양태에서, 아지드 잔기는 이탈 기, 예컨대 I, Br, OT, OM을 함유하는 공유 결합 개질된 단량체에 첨가 될 수 있다. 일부 실시예에서, 아미드 화 및/또는 에스테르 화를 사용하여 이탈 기를 함유하는 공유 결합 개질된 단량체를 형성한다. 이탈 기-함유 아미드 화/에스테르 화 반응물의 예로는 Xc가 -OH 또는 -NH2이고, L이 이탈 기이고, Rw가 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐 티오, 치환된 페닐 티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐(치환된 페닐), 치환된 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 포스포닐, 치환된 포스포닐, 폴리아릴, 치환된 아릴 아릴, C3-C20의 사이 클릭, 치환된 C3-C20의 사이클로 알킬, 치환된 아릴, 치환된 아실, 치환된 아릴, 치환된 헤테로 환, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹 일 수 있다.

일부 실시예에서, Rw는

(A)

이고,

여기서, k는 독립적으로 1 내지 30의 정수이고; z는 0 내지 4의 정수이고; Xd는 O 또는 S이고;

상기 R^a는 독립적으로 알콕시, 아미노, 알킬아미노, 다이 알킬아미노, 하이드록시, 알케닐, 알키닐, 치환된 알킬, 치환된 알케닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C3-C20 환식, 치환된 아릴옥시, 치환된 아릴옥시, C3-C20시클릭, 헤테로시클릭, 치환된 헤테로시클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹; 또는 이들이 부착된 탄소 원자와 함께 3 원 내지 8 원 비치환 또는 치환된 카보 사이 클릭 또는 헤테로 사이 클릭 환을 형성하고; Ra의 한 경우는 Xc이거나 Xc를 함유하고; 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 사이클 릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아마이드, 치환된 카보닐, 치환된 카보닐, 치환된 카보닐, 치환된 포스포닐, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드 또는 폴리펩티드 그룹; R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16 또는 R17의 하나의 경우는 Xc이거나 Xc를 함유하고;

그리고, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R16 또는 R17의 하나의 경우는 Xc이거나 Xc를 함유하고; 또는

(B)

이고,

여기서, R₃₁, R₃₂, R₃₃, R34, R35 및 R36은 독립적으로 수소 또는 알킬, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 헤테로 아릴, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아마이드, 폴리아릴, 치환된 아릴, 헤테로 아릴, 치환된 아릴옥시, C3-C20 고리형, 치환된 C3-C20 고리형, 헤테로 고리형, 치환된 헤테로 고리형, 아미노산, 폴리(에틸렌 글 라이 콜), 펩티드 또는 폴리펩티드 그룹이고; R₃₁, R₃₂, R₃₃, R34, R35 또는 R36의 하나의 경우는 Xc이거나 Xc를 함유한다.

일부 실시예에서, Xc는 -NH2가 아니며, Rw는 -CH2-Ar- 또는 -CH2-CH2-(O-CH2-CH2) 3-는 아니다.

바람직한 실시예에서, 아미드 화는 아지드 잔기를 함유하는 공유 결합 개질된 단량체를 형성하는데 사용된다. 이어서, 공유 결합된 개질된 단량체 상에 존재하는 아지드 부분은 말단 또는 내부 알킨을 함유하는 제 2 분자와 반응하여 1,2,3- 트리아 졸 고리를 형성하고 제 2 분자를 공유 적으로 개질된 단량체에 커플 링시킨다.

반응식 2에 나타낸 바와 같이, 상이한 전략을 사용하여 아지드 잔기를 함유하는 공유 결합 개질된 단량체를 제조할 수 있다.

[반응식 2]

예를 들어, 만누루네이트 및 구루로 네이트 잔기(A)는 카르보디이미드 및 DMAP의 존재하에 아지드 잔기(예를 들어, 11- 아지도 -3,6,9- 트리옥사운데칸 -1- 아민)로 치환된 아민과의 반응에 의해 아미드 화 될 수 있다 단일 합성 단계에서 아지드 - 관능 화된 개질된 단량체 F를 형성한다. 대안으로, 만누루네이트 및 구루로 네이트 잔기(A)는 아지드 내로 용이하게 변형 될 수 있는 임의의 잔기로 치환된 아민과의 반응에 의해 아미드 화 될 수 있다. 예를 들어, 만누루네이트 및 구루노네이트잔기는 카르보디이미드 및 DMAP의 존재하에 4- 요오도 벤질 아민과 반응하여 요오드 작용 화된 단량체 D를 형성함으로써 아미드 화 될 수 있다. 요오드 잔기는 예를 들어 나트륨 아지드

이어서, 아지드 작용 화 모노머는 알킨 작용기를 함유하는 분자와 반응할 수 있다. 예를 들어, 아지드 - 관능 화된 단량체 F 및 E는 구리(I) 촉매(아스코르브 산 나트륨으로 CuSO₄의 환원에 의해 계내 형성됨)의 존재하에 말단 알킨 작용기를 함유하는 분자와 반응하여, 공유 결합된 개질된 단량체 G 및 H를 형성한다.

1,3- 이중 결합 부가 반응에서 시약으로 사용하기에 바람직한 알킨은 아래에 나타낸 것들을 포함한다.

3. 만누로 네이트 및 구루로 네이트 단량체의 수산기 부분을 통한 변형

만누루네이트 및 구루로 네이트 단량체는 공유 결합 변형의 한 지점으로 작용할 수 있는 히드 록실 잔기를 함유한다. 바람직한 구현 예에서, 만누로네이트 염 및 구루노네이트 잔기(1)의 히드 록실 잔기는 반응식 3에 나타낸 바와 같이 반응시킨다.

[반응식 3]

대표적인 반응 조건:i. I-PO(OR5) 2, 피리딘; ii. R2-CO-R3, H +.

만노루네이트 및 구루노네이트잔기(A)는 당 업계에 공지된 다양한 방법에 의해 인산화되어 공유 결합 개질된 단량체 I을 형성할 수 있다. 예를 들어, 만누로네이트 염 및 구루노네이트 잔기는 I-PO(OR5) 2와의 반응에 의해 인산화 될 수 있다 피리딘(Stowell, JK 및 Widlanski, TS Tetrahedron Lett. 1995; 36(11):1825-1826).

만노루네이트 및 구루노네이트잔기(A)는 또한 당 업계에 공지된 절차를 사용하여 환형 아세탈로 전환시킬 수 있다. 예를 들어, 환상 아세탈은 만 뉴론 산과 구루노네이트잔기를 산성 조건에서 임의의 적합한 케톤(R2-CO-R3)과 반응시킴으로써 형성 될 수 있다.

4. 다중 변형된 알기네이트 중합체의 제조 방법

특이적으로 변형된 알기네이트 중합체의 경우, 단 하나의 반응 또는 일련의 반응 만이 수행되어 공유 결합 변형된 단량체의 한 유형을 도입한다.

다중 변형된 알기네이트 중합체의 경우, 하나 이상의 반응을 수행하여 다수의 상이한 유형의 공유 결합 개질된 단량체를 변형된 알기네이트 중합체에 도입한다. 일부 실시예에서, 다중 변형된 알기네이트 중합체는 다중 순차 합성 반응을 사용하여 제조된다. 예를 들어,하기 나타낸 다중 변형된 알기네이트 중합체는 두 가지 연속 반응을 사용하여 제조할 수 있다:(1) CDMT 및 NMM의 존재하에 만누로네이트 염 및 구루로네이트 염 모노머를 메틸 아민으로 아미드 화;(2) CDMT 및 NMM 존재하에 만누로네이트 및 구루노네이트잔기를 에탄올로 에스테르 화하는 단계.

대안적인 실시예에서, 다중 변형된 알기네이트 중합체는 '원 포트(one-pot)'합성을 사용하여 제조 될 수 있다. 이들 실시예에서, 다수의 공유 결합 개질된 단량체가 단일 합성 단계에서 알기네이트 중합체에 도입된다. 예를 들어, 상기 나타낸 다중 변형된 알기네이트 중합체는 CDMT 및 NMM의 존재하에 알기네이트 중합체를 메틸 아민 및 에탄올과 반응시킴으로써 단일 합성 단계로 다르게 제조 될 수 있다.

임의의 유형 또는 형태의 변형된 알기네이트, 임의의 유형 또는 형태의 알기네이트 변형 및 알기네이트를 변형시키는 임의의 유형 또는 형태의 시약은 개시된 변형된 알기네이트, 알기네이트 변형체, 알기네이트 변형, 방법 및 키트에 대한 시약, 그리고 어떠한 문맥, 조합 또는 용도로도 사용될 수 있다. 예를 들어, 전술 한 실시예 및 실시예에서와 같은 임의의 유형 또는 형태의 에스테르 화 시약, 아미드 화 시약, 클릭 시약, 알킨 함유 시약, 아지드 - 함유 시약, 인산화 시약 및 케톤 시약은 알기네이트를 변형시키는 용도로 특별히 포함되거나 배제된 임의의 조합 및 알기네이트 변형 및 상기 시약을 포함하거나 그에 기초한 임의의 알기네이트 변형은 공개된 임의의 변형된 알기네이트에서 구체적으로 포함되거나 배제 될 수 있으며, 알기네이트 변형, 알기네이트 변형을위한 시약, 방법 및 키트, 및 임의의 문맥, 조합 또는 용도로 사용될 수 있다.

다른 예로서, 표 2에 기재된 임의의 시약은 독립적으로 및 임의의 조합으로, 알기네이트 및 알기네이트 변형체 및 표 2에 기재된 시약을 포함하거나 이에 기초한 임의의 알기네이트 변형체 및 수정된 알기네이트를 개질시키는 용도로 특별히 포함되거나 배제 될 수 있다 2는 개시된 변형된 알기네이트, 알기네이트 변형, 알기네이트 변형, 방법 및 키트에 대한 시약 및 임의의 문맥, 조합 또는 용도의 임의의 것으로 독립적으로 그리고 임의의 조합으로 구체적으로 포함되거나 배제 될 수 있다. 예를 들어, 표 2에 기술된 시약 Y3를 제외하고 조합하여 표 2에 기술된 모든 시약은 표 2에 기술된 모든 시약을 포함하거나 포함하는 임의의 알기네이트 변형 및 임의의 알기네이트 변형 및 알기네이트의 개질 용도로 특별히 포함되거나 배제 될 수 있다. 결합 물은 제외하고 시약 Y3는 개시된 변형된 알기네이트, 알기네이트 변형체, 알기네이트 변형을위한 시약, 방법 및 키트, 및 임의의 문맥, 조합 또는 용도에서 구체적으로 포함되거나 배제 될 수 있다.

또 다른 예로서, 미국 특허 출원 제 20120308650 호에 기재된 임의의 변형된 알기네이트, 알기네이트 변형 또는 알기네이트 변형 용 시약은 독립적으로 그리고 임의의 조합으로 구체적으로 포함되거나 배제 될 수 있다. 미국 특허 출원 공보 제 20120308650 호는 그 전체가 참고 문헌으로 본 명세서에 통합되며, 구체적으로는 변형된 알기네이트, 알기네이트 변형체 및 알기네이트 변형을위한 시약에 대한 설명을 위해 포함된다.

여기에 기재된 임의의 R기에 대한 R 기 치환체 중 임의의 기는 독립적으로 또는 임의의 조합으로 선택 사항으로서 또는 각각의 R기에 대한 선택으로서 구체적으로 포함되거나 배제 될 수 있다.

다른 예로서, 표 2에 기재된 임의의 시약은 독립적으로 및 임의의 조합으로, 알기네이트 및 알기네이트 변형체 및 표 2에 기재된 시약을 포함하거나 이에 기초한 임의의 알기네이트 변형체 및 임의의 변형된 알기네이트를 변형시키는 용도로 특별히 포함되거나 배제 될 수 있다 2는 개시된 변형된 알기네이트, 알기네이트 변형, 알기네이트 변형, 방법 및 키트에 대한 시약 및 임의의 문맥, 조합 또는 용도의 임의의 것으로 독립적으로 그리고 임의로 조합하여 포함되거나 배제 될 수 있다. 예를 들어, 표 2에 기술된 시약 Y3를 제외하고 조합하여 표 2에 기술된 모든 시약은 알기네이트 및 표 2에 기재된 모든 시약을 포함하거나 포함하는 임의의 알기네이트 변형체 및 임의의 변형된 알기네이트를 개질시키는 용도로 특별히 포함되거나 배제 될 수 있다 결합 물은 제외하고 시약 Y3는 개시된 변형된 알기네이트, 알기네이트 변형체, 알기네이트 변형을위한 시약, 방법 및 키트, 및 임의의 문맥, 조합 또는 용도에서 구체적으로 포함되거나 배제 될 수 있다.

D. 알기네이트의 정제

상업용 알기네이트는 일반적으로 조류로부터 얻어진다. 해조류의 조제 알기네이트는 폴리 페놀, 단백질 및 내 독소를 포함한 수많은 오염 물질을 함유하고있다(de Vos, P, et al., Biomaterials 2006; 27:5603-5617). 이러한 불순물의 존재는 이식된 알기네이트의 생체 적합성을 제한하는 것으로 나타났다.

본 명세서에 기재된 화학적으로 변형된 알기네이트의 생체 적합성을 최적화하기 위해 잠재적으로 자극적 인 불순물을 제거하기 위해 엄격한 정제 방법이 개발되었다. 바람직한 구현 예에서, 공유 결합 변형을위한 기질로서 초 순수 저점도 알기네이트(UPVLVG, FMC Biopolymer)이 사용되었다. 각각의 공유 결합 변형 후, 개질된 알기네이트를 개질된 실리카 칼럼, 예를 들어 시안 - 개질된 실리카 칼럼을 통해 여과하여 벌크 유기 불순물 포획을 목표로 하였다. 마지막으로, 알기네이트 중합체의 공유 결합 변형이 완료된 후에, 변형된 알기네이트를 투석하여 남아있는 소분자 또는 저 분자량 불순물을 제거한다. 바람직한 방법에서, 변형된 알기네이트는 10,000 분자량 컷오프(MWCO) 막에 대해 투석되어 잔류하는 소분자 불순물을 제거한다.

변형된 알기네이트의 순도는 1H NMR 분석에 의해 결정될 수 있다. 이러한 분석에서, 변형된 알기네이트 중합체의 1 H NMR 스펙트럼을 수집하고, 변형된 알기네이트 중합체 및 임의의 불순물에 상응하는 피크를 통합하여 시료 중의 각각의 종의 상대적 양을 결정 하였다. 일부 구현 양태에서, 1H NMR에 의해 결정된 바와 같은 변형된 알기네이트 중합체의 순도는 90 %, 91 %, 92 %, 93 %, 94 %, 95 %, 96 %, 97 %, 98 % 또는 99 %. 바람직한 구현 예에서, 1 H NMR에 의해 결정된 바와 같은 변형된 알기네이트 중합체의 순도는 90 % 이상이고, 보다 바람직하게는 95 % 보다 더 높다.

III. 생물학적 물질

개시된 알기네이트에서의 캡슐화를위한 생물학적 물질은 임의의 생물학적 물질 일 수 있다. 예를 들어, 생물학적 물질은 조직, 세포, 생물학적 미세 분자 또는 생물학적 거대 분자 일 수 있다. 생물학적 거대 분자의 예로는 뉴클레오티드, 아미노산, 보조 인자 및 호르몬이 있다. 생물학적 거대 분자의 예는 핵산, 폴리 펩타이드, 단백질 및 다당류를 포함한다. 단백질의 예로는 효소, 수용체, 분비 단백질, 구조 단백질, 시그널링 단백질, 호르몬 및 리간드가 있다. 모든 종류, 유형, 형태 또는 특정 생물학적 물질은 다른 종류, 유형, 형태 또는 특정 생물학적 물질과 함께 사용할 수 있다.

A. 세포

개시된 조성물에서 캡슐화를 위해 선택된 세포 유형은 원하는 치료 효과에 의존한다. 세포는 환자(autologous cell), 동일한 종의 다른 기증자(allogeneic cells), 또는 다른 종(xenogeneic)의 것일 수 있다. 이종 세포는 쉽게 접근할 수 있지만, 거부 가능성과 환자에게 바이러스가 전염 될 수 있는 위험으로 인해 임상 적용이 제한된다. 이러한 유형의 세포는 모두 천연 자원, 줄기 세포, 파생 세포 또는 유 전적으로 조작된 세포 일 수 있다.

일부 실시예에서, 세포는 단백질 또는 핵산과 같은 치료 학적으로 유효한 물질을 분비한다. 일부 실시예에서, 세포는 대사 산물을 생성한다. 일부 실시예에서, 세포는 독성 물질을 대사시킨다. 일부 실시예에서, 세포는 피부, 뼈, 연골, 혈관 또는 근육과 같은 구조적 조직을 형성한다. 일부 실시예에서, 세포는 자연적으로 인슐린을 자연적으로 분비하는 췌장 세포 또는 자연적으로 해독하는 간세포와 같은 천연 세포이다. 일부 실시예에서, 세포는 이종 단백질 또는 핵산을 발현하도록 및/또는 내인성 단백질 또는 핵산을 과발현하도록 유 전적으로 조작된다.

개시된 조성물에서의 캡슐화를위한 세포의 유형은 이종 조직으로부터의 세포, 사체로부터의 세포 및 일차 세포와 같은 천연 공급원으로부터의 세포; 배아 줄기 세포, 중간 엽 줄기 세포 및 유도된 다 능성 줄기 세포와 같은 줄기 세포; 줄기 세포, 세포주 유래 세포, 재 프로그램 한 세포, 재 프로그램 한 줄기 세포 및 재 프로그램 한 줄기 세포에서 유래 한 세포와 같은 유래 세포; 단백질 또는 핵산을 발현하도록 유 전적으로 조작된 세포, 대사 산물을 생산하도록 유 전적으로 조작된 세포 및 독성 물질을 대사하기 위해 유 전적으로 조작된 세포와 같은 유전자 조작 세포를 포함한다.

개시된 조성물에서의 캡슐화를위한 세포의 유형은 간세포, 췌장 세포, 부갑상선 세포, 내분비 세포, 장 출생의 세포, 신장 유래 세포 및 재료를 합성 및 숨기거나 물질 대사를 주로하는 다른 세포를 포함한다. 바람직한 세포 유형은 췌장 섬 세포 또는 다른 인슐린 - 생산 세포이다.

호르몬 생산 세포는 인슐린, 부갑상선 호르몬, 항 이뇨 호르몬, 옥시토신, 성장 호르몬, 프로락틴, 갑상선 자극 호르몬, 부 신피질 자극 호르몬, 난포 자극 호르몬, 황체 형성 호르몬, 티록신, 칼시토닌, 알도스테론과 같은 하나 이상의 호르몬을 생성할 수 있다. , 코르티졸, 에피네프린, 글루카곤, 에스트로겐, 프로게스테론, 테스토스테론. 유 전적으로 조작된 세포는 또한 개시된 방법에 따른 캡슐화에 적합하다. 일부 실시예에서, 세포는 인슐린, 부갑상선 호르몬, 항 이뇨 호르몬, 옥시토신, 성장 호르몬, 프로락틴, 갑상선 자극 호르몬, 부 신피질 자극 호르몬, 난포 자극 호르몬, 황체 형성 호르몬, 티록신과 같은 하나 이상의 호르몬을 생성하도록 조작된다. 칼시토닌, 알도스테론, 코티솔, 에피네프린, 글루카곤, 에스트로겐, 프로게스테론 및 테스토스테론이 포함된다. 일부 실시예에서, 세포는(예컨대, 혈우병 치료를 위해) 혈액 응고 인자를 분비 시키거나 또는 성장 호르몬을 분비하도록 조작된다. 일부 실시예에서, 세포는 천연 또는 생물 공학적 조직에 함유된다. 예를 들어, 캡슐화를위한 세포는 일부 구현 예에서 바이오 인공 신장 사구체이다. 일부 실시예에서, 세포는 신경 퇴행성 질환의 치료를위한 중추 신경계로의 이식에 적합하다.

세포는 기증자, 기증자의 세포 배양액 또는 확립된 세포 배양 계통에서 직접 얻을 수 있다. 바람직한 실시예에서, 세포는 도너로부터 직접 수득되고, 세척되고 중합체 물질과 조합하여 직접 이식된다. 조직 배양 분야의 당업자에게 공지된 기술을 사용하여 세포를 배양한다.

세포 생존력은 조직학 및 형광 현미경과 같은 표준 기술을 사용하여 평가할 수 있다. 이식된 세포의 기능은 이들 기술 및 기능적 분석의 조합을 사용하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 간세포의 경우, 생체 내 간 기능 연구는 수혜자의 공통 담관에 캐 뉼러를 놓음으로써 수행 될 수 있다. 담즙은 다음 증분으로 수집할 수 있다. 담즙 안료는 P- 글루 쿠로니다 제로 처리하거나하지 않고 디아 조화된 아조 디 틸롤 에틸 안트라 닐 레이트와의 반응에 의해 아조 디 틸롤로 전환된 후 유화되지 않은 테트라 피롤을 찾는 고압 액체 크로마토 그래피 또는 박층 크로마토 그래피로 분석할 수 있다. 비접합된(Diconjugated) 및 단일 접합된(monoconjugated) 빌리루빈은 또한 결합 담즙 안료의 알칼리성 메탄분해(alkalinemethanolysis) 후 얇은 층 크로마 토 그래피로 확인할 수 있다. 일반적으로, 이식된 간세포의 수가 증가함에 따라, 접합된 빌리루빈의 수준이 증가할 것이다. 간단한 간 기능 테스트는 또한 알부민 생산과 같은 혈액 샘플에서도 수행할 수 있다. 유사한 기관 기능 연구는 이식 후 세포 기능의 정도를 결정하기 위해 요구되는 바와 같이 당업자에게 공지된 기술을 사용하여 수행 될 수 있다. 예를 들어, 췌장 섬 세포 및 다른 인슐린 - 생산 세포를 인슐린의 적절한 분비에 의해 글루코스 조절을 달성하기 위해 이식할 수 있다. 다른 내분비 조직과 세포도 이식할 수 있다.

세포가 이식되어야하는 부위는 필요한 세포 수와 같이 개인의 필요에 따라 결정된다. 장기 또는 샘 기능을 대체하거나 보완하는 세포(예:간세포 또는 섬 세포)의 경우 장간막, 피하 조직, 후 복막, 복강 내 공간 및 근육 내 공간에 혼합물을 주입할 수 있다.

캡슐 및 마이크로 캡슐과 같이 개시된 조성물에 캡슐화된 세포의 양 및 밀도는 세포, 하이드로 겔 및 이식 부위의 선택에 따라 달라질 것이다. 일부 실시예에서, 단일 세포는 0.1 x 106 내지 4 x 106 세포/ml, 바람직하게는 0.5 x 106 내지 2 x 106 세포/ml의 농도로 하이드로 겔 내에 존재한다. 다른 실시예에서, 세포는 세포 응집체로서 존재한다. 예를 들어, 랑게르한스 세포 집합체(또는 전체 섬도)는 바람직하게는 하나의 아일렛 당량(IE)으로 정의되는 150 ㎛ 직경의 각각의 집합체에 대해 약 1500-2000 개의 세포를 함유한다. 따라서, 일부 실시예에서, 섬 세포는 100-10000 IE/ml, 바람직하게는 200-3,000 IE/ml,보다 바람직하게는 500-1500 IE/ml의 농도로 존재한다.

1. 섬 세포(Islet cells) 및 기타 인슐린 생산 세포

바람직한 실시예에서, 개시된 조성물은 섬 세포 또는 다른 인슐린 - 생산 세포를 함유한다. 췌장 섬 세포를 분리하는 방법은 당 업계에 공지되어 있다. Field et al., Transplantation 61:1554(1996); Linetsky 등, Diabetes 46:1120(1997).

신선한 췌장 조직은 분쇄, 괴롭히기, 분쇄 및/또는 콜라게나 제 소화로 나눌 수 있다. 그 다음 랑게르한스는 세척, 여과, 원심 분리 또는 피킹 절차에 의해 오염된 세포 및 물질로부터 분리 될 수 있다. 섬 세포를 분리 및 정제하기위한 방법 및 장치는 Langley의 미국 특허 제 5,447,863 호, Scharp 등의 미국 특허 제 5,322,790 호, Langley의 미국 특허 제 5,273,904 호 및 Scharp 등의 미국 특허 제 4,868,121 호에 기재되어 있다. 분리된 췌장 세포는 임의로 당 업계에 공지된 바와 같은 췌장 세포 배양의 임의의 적합한 방법을 사용하여 마이크로 캡슐화 전에 배양 될 수 있다. Brothers의 미국 특허 제 5,821,121 호 참조. 분리된 세포는 항원 성분을 제거하는 것을 돕는 조건하에 배지에서 배양 될 수 있다. 인슐린 생산 세포는 또한 줄기 세포와 세포주에서 유래할 수 있으며 인슐린을 생산하도록 유전자 조작된 세포 일 수 있다.

2. 유전자 조작 세포

일부 실시예에서, 개시된 조성물은 단백질 또는 핵산 (예 : 치료 용 단백질 또는 핵산)을 생산하도록 유 전적으로 조작된 세포를 함유한다. 이들 실시예에서, 세포는 예를 들어 줄기 세포 (예컨대, 다 능성), 전구 세포 (예 : 다 능성 또는 올리고성), 또는 말단 분화된 세포 (즉, 단량체) 일 수 있다. 개시된 세포 유형 중 어느 것도 유 전적으로 조작 될 수 있다. 세포는 예를 들어, miRNA 또는 RNAi와 같은 폴리 뉴클레오티드 또는 단백질을 코딩하는 폴리 뉴클레오타이드를 코딩하는 핵산을 함유하도록 조작 될 수 있다. 핵산은 예를 들어, 안정한 발현을 위해 세포 게놈 DNA에 통합되거나, 예를 들어 발현 벡터 (예 : 플라스미드 DNA) 일 수 있다. 폴리 뉴클레오타이드 또는 단백질은 치료 될 질병 (또는 달성 될 효과) 및 이식 또는 이식 부위에 기초하여 선택 될 수 있다. 일부 실시예에서, 폴리 누클레오티드 또는 단백질은 항신 생물 성이다. 다른 실시예에서, 폴리 뉴클레오티드 또는 단백질은 호르몬, 성장 인자 또는 효소이다.

B. 호르몬

개시된 캡슐에 포함될 호르몬 또는 가장 바람직하게는 개시된 캡슐에 캡슐화된 세포로부터 생성되는 호르몬은 임의의 관심 대상이 될 수 있다.

내분비 호르몬의 예로는 뇌하수체 후엽에서 생성되고 신장을 표적으로 삼으며 물의 균형과 혈압에 영향을주는 항 이뇨 호르몬 (ADH)이 있다. 후각 뇌하수체가 생산하는 옥시토신은 자궁과 가슴을 표적으로 삼고 자궁 수축과 우유 분비를 자극한다. 뇌하수체 앞쪽에서 생성되는 성장 호르몬 (GH)은 체세포, 뼈, 근육을 표적으로 삼아 성장과 발육에 영향을준다. 뇌하수체 앞부분에서 생성되는 프롤락틴은 유방을 표적으로 하고 분비물을 유지한다. 뇌하수체 앞쪽에서 생성되는 갑상선 자극 호르몬 (Thyroid Stimulating Hormone, TSH)은 갑상선을 표적으로 삼아 갑상선 호르몬을 조절한다. 뇌하수체 전엽에 의해 생성되는 부 신피질 자극 호르몬 (Adrenocorticotropic Hormone, ACTH)은 부신 피질을 표적으로 하고 부신 피질 호르몬을 조절한다. 뇌하수체 앞쪽에서 생산되는 난포 자극 호르몬 (Follicle-Stimulating Hormone, FSH)은 난소 / 고환을 표적으로 삼아 난자와 정자 생산을 촉진한다. 뇌하수체 전엽에서 생성되는 LH (Lutenizing Hormone)는 난소 / 고환을 표적으로 삼으며 배란과 성 호르몬 분비를 자극한다. 갑상선에 의해 생성되는 Thyroxine은 몸 세포를 표적으로 삼아 신진 대사를 조절한다. 갑상선에 의해 생성되는 칼시토닌 (Calcitonin)은 부신 피질을 표적으로 삼아 혈액 칼슘을 낮추어 준다. 부갑상선 호르몬 (Parathyroid Hormone)은 부갑상선에 의해 생성되며 골 매트릭스를 표적으로 삼아 혈중 칼슘을 상승시킨다. 부신 피질에서 생성되는 알도스테론은 신장을 표적으로 삼아 물의 균형을 조절한다. 부신 피질에 의해 생성되는 코티솔은 체세포를 표적으로 하고 면역계와 스트레스 반응을 약화시킨다. 부신 수질에 의해 생성되는 에피네프린은 심장, 폐, 간 및 신체 세포를 표적으로 하며 일차적 인 "전투 또는 비행"반응에 영향을준다. 췌장에서 생산되는 글루카곤은 간장을 표적으로 삼아 혈당 수치를 높인다. 췌장에서 생성되는 인슐린은 체세포를 표적으로 하고 혈당 수준을 낮춘다. 난소에서 생산되는 에스트로젠은 생식 기관을 목표로 하며 사춘기, 월경 및 생식선 발달에 영향을준다. 난소에서 생성되는 프로게스테론은 생식 기관을 목표로하며 사춘기, 생리주기 및 생식선 발달에 영향을준다. 그리고 부신에 의해 생성되고 테스토 스 테론 (testosterone)은 생식 기관을 대상으로 하며 고환, 사춘기, 생식선 발달 및 정자에 영향을준다.

IV. 변형된 알기네이트 중합체의 특성화를 위한 분석

알기네이트 중합체의 공유 결합 변형은 알기네이트 중합체의 물리 화학적 특성 및 생물학적 적합성을 변경시킨다.

일부 실시예에서, 하이드로 겔 형성 검정은 알기네이트 또는 변형된 알기네이트로부터 형성된 하이드로 겔의 안정성을 정량화하기 위해 사용된다. 바람직한 실시예에서, 하이드로 겔 형성 검정은 안정한 하이드로 겔을 형성할 수 있는 변형된 알기네이트를 동정하기위한 스크리닝 도구로서 사용된다.

생체 내 분석은 변형된 알기네이트 중합체의 생체 적합성을 특성화하는데 유용할 수 있다. 일부 실시예에서, 본원에 기재된 생체 내 생체 적합성 분석의 높은 처리량은 비 변형된 알기네이트보다 낮은 이물 반응을 유도하는 변형된 알기네이트를 동정하는데 사용된다.

본원에 추가로 기재된 것은 변형된 알기네이트의 생체 적합성을 정량화하기위한 생체 내 방법이다.

이 분석법을 사용하여 특정 용도에 맞게 변형 및 비 변형 알기네이트의 적합성 및 생체 적합성을 평가할 수 있다.

A. 높은 처리량의 하이드로 겔 형성 분석

알기네이트의 공유 결합 변형은 알기네이트가 세포 및 생체 분자의 캡슐화에 적합한 하이드로 겔을 형성하는 능력을 포함하여 알기네이트의 물리적 특성에 영향을 미친다.

겔 형성 분석은 하이드로 겔이 형광 화합물을 잡아낼 수 있는 능력을 이용하고 하이드로 겔의 안정성을 기반으로 세척시 형광 물질을 차별적으로 유지한다. 이 분석에서, 용해된 형광 단을 함유하는 수용액에서 변형된 알기네이트를 이온 가교 결합시켜 형성된 하이드로 겔. 이 분석에는 다양한 형광체를 사용할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 형광 물질은 480 내지 750 nm 사이의 최대 방출을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 형광 발색단은 550 내지 600 nm 사이의 방출 최대를 갖는 로다 민 염료이다.

가교 결합 후, 하이드로 젤은 물로 반복적으로 세척된다. 효율적으로 가교 결합하지 않는 후보 변형된 알기네이트는 존재하는 임의의 형광체와 함께 씻겨 나간다. 세척 동안 형광 물질을 효율적으로 가교 결합하는 변형된 알기네이트. 따라서, 세척 후 변형된 알기네이트 하이드로 겔의 형광을 측정함으로써, 안정한 하이드로 겔을 형성할 수 있는 변형된 알기네이트를 쉽게 확인할 수 있다.

일부 실시예에서, 변형된 알기네이트에 대해 측정된 상대 형광 세기 값을 네거티브 대조군 및 비 변형된 알기네이트에 대해 측정된 형광 수준과 비교하여, 변형된 알기네이트가 하이드로 겔을 형성할 수 있는지를 결정한다. 대안적인 실시예에서, 본원에 기재된 하이드로 겔 형성 분석법은 알기네이트 또는 변형된 알기네이트로부터 형성된 하이드로 겔의 안정성을 정량화하기 위해 사용된다. 이러한 실시예에서, 변형된 알기네이트에 대해 측정된 형광 강도는 알기네이트에 의해 형성된 하이드로 겔의 안정성을 나타 내기 위해 사용된다.

바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 본원에 기술된 고 처리량 하이드로 겔 형성 검정법을 사용하여 측정된 형광 강도가 10,000, 15,000, 20,000, 25,000, 30,000, 35,000, 40,000, 45,000, 50,000 또는 55,000보다 크도록 하이드로 겔을 형성한다. 바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 본원에 기재된 고 처리량 하이드로 겔 형성 검정을 사용하여 측정된 형광 강도가 15,000 초과 인 하이드로 겔을 형성한다. 바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 본원에 기술된 고 처리량 하이드로 겔 형성 분석법을 사용하여 측정된 형광 강도가 15,000 내지 55,000,보다 바람직하게는 25,000 내지 55,000 인 하이드로 겔을 형성한다.

B. 높은 처리량 생체 내 생체 적합성 분석

현재의 생체 적합성 분석 방법은 느리고 조직 학적 분석이 필요한다. 본 명세서는 알기네이트 중합체의 상대적 생체 적합성을 평가하는데 유용한 높은 생체 내 생체 적합성 분석을 기술한다.

본 명세서에 기술된 생체 내 생체 적합성 분석의 높은 처리량에서, 변형된 알기네이트 중합체 및 변형되지 않은 알기네이트 대조군을 동물 실험 대상의 뒷쪽에 배열 형태로 주입하여 고 처리량 스크리닝을 용이하게한다. 바람직한 실시예에서, 동물 시험 대상은 마우스이다. 주사 후, 수정된 알기네이트의 주입 지점에서의 카 텝신 활성을 생체 내 형광 이미징을 사용하여 이식된 알기네이트에 대한 이물 반응을 비교하기 위해 주입 시점에서 카 텝신 활성과 비교 하였다. 바람직한 실시예에서, 물질의 생체 적합성은 생체 내 형광 이미징을 사용하여 주입 후 14 일째에 평가 하였다.

바람직한 실시예에서, 본원에 기술된 생체 내 생체 적합성 분석의 높은 처리량은 비 변형된 알기네이트보다 낮은 이물 반응을 유도하는 변형된 알기네이트를 동정하는데 사용된다. 변형된 알기네이트의 주입 부위에서 측정된 형광 강도는 변형되지 않은 알기네이트의 주입 부위에서 측정된 형광 강도와 비교되었다. 바람직한 실시예에서, 변형되지 않은 알기네이트의 주입 부위에서 측정된 형광 강도보다 주입 위치에서 더 작은 형광 세기를 나타내는 변형된 알기네이트는 생체 적합성으로서 질적으로 특징 지워진다. 반대로, 변형되지 않은 알기네이트의 주입 부위에서 측정된 형광 강도보다 주입 위치에서 더 큰 형광 세기를 나타내는 변형된 알기네이트는 생체 적합성이 아닌 것으로 특징 화되었다.

상기 기술된 높은 처리량의 생체 내 생체 적합성 분석은 변형된 알기네이트가 생체 내에서 기계적으로 안정한 하이드로 겔을 형성하는 능력을 특성화하는데 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 알기네이트 겔의 생체 내 안정성을 주사 후 28 일째에 평가 하였다.

바람직한 실시예에서, 28 일 후 주사 부위에 남아있는 변형된 알기네이트 겔은 생체 내에서 기계적으로 안정한 하이드로 겔을 형성할 수 있는 것으로 특징 화되었다. 반대로, 28 일 후에 주사 부위에 존재하지 않는 변형된 알기네이트 겔은 생체 내에서 기계적으로 안정한 하이드로 겔을 형성할 수없는 것으로 여겨졌다.

C. 생체 적합성을 정량하기 위한 변형된 알기네이트의 생체 내 스크리닝

이 방법에서, 변형된 알기네이트 중합체는 동물 시험 대상의 뒷면에 주사된다. 바람직한 실시예에서, 동물 시험 대상은 마우스이다. 주사 후, 변형된 알기네이트의 주입 지점에서의 카 텝신 활성을 생체 내 형광 분석을 사용하여 측정 하였다. 바람직한 구현 예에서, 형광 분석은 생체 내 형광 이미징을 사용하여 주입 후 7 일에 수행되었다. 바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트의 생체 적합성을 정량화하기 위해 비 변형된 알기네이트를 사용하여 측정된 형광 응답에 대해 형광 강도를 측정하고 표준화 하였다.

바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 비 변형된 알기네이트 (즉, 변형되지 않은 알기네이트로 표준화된 형광 응답은 100 % 미만이다)보다 낮은 이물 반응을 유도한다. 일부 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 본원에 기술된 생체 내 생체 적합성 검정을 사용하여 측정된 비 변형된 알기네이트로 표준화된 형광 응답이 95 %, 90 %, 85 %, 80 %, 75 %, 70 %, 65 % %, 60 %, 55 %, 50 %, 45 % 또는 40 % 바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 본원에 기술된 생체 내 생체 적합성 검정을 사용하여 측정된 비 변형된 알기네이트로 표준화된 형광 응답이 75 % 미만, 보다 바람직하게는 65 % 미만, 가장 바람직하게는 50 % 미만이되도록 생체 적합성이다.

V. 사용 방법

알기네이트는 식품, 의약품, 화장품, 농업, 인쇄 및 섬유 산업에서 다양한 용도로 사용된다. 알기네이트는 농축 제, 겔화, 안정화, 보디 화, 현탁 제 및 유화제로서 식품 산업에서 널리 사용된다. 알기네이트는 치료제, 예방제 및/또는 진단 제제의 전달을 제어하기위한 매트릭스로 사용될 수 있다. 알기네이트는 점도 조절제, 현탁 제, 유화제, 결합제 및 분 해제로 작용할 수 있는 부형제로서 약제 학적 조성물에 혼입 될 수 있다. 알기네이트는 또한 치과 용 인상재, 상처 드레싱의 성분 및 인쇄 제로도 사용된다. 당업자는 본원에 개시된 변형된 알기네이트가 알기네이트가 현재 사용되는 임의의 적용에 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

본원에 기재된 변형된 알기네이트는 상업적으로 입수할 수 있는 알기네이트와 비교하여 개선된 생체 적합성 및 물리적 성질 (예를 들면, 항 섬유 성제 인 것)이 바람직한 용도에 사용될 수 있다고 특별히 고려된다.

A. 세포의 캡슐화

알기네이트는 상온에서 물에서 2가 양이온으로 이온 결합되어 하이드로 겔 매트릭스를 형성할 수 있다. 예를 들어, Lim의 미국 특허 제 4,352,883 호를 참조한다. Lim 공정에서, 캡슐화 될 생물학적 물질을 함유하는 수용액을 수용성 중합체의 용액에 현탁시키고, 현탁액을 다가 양이온과의 접촉에 의해 개별 캡슐로 구성된 액적으로 형성시킨 다음, 캡슐의 표면 폴리 아미노산으로 가교되어 캡슐화된 물질 주위에 반투막을 형성한다.

대전된 측쇄를 갖는 수용성 중합체는 중합체가 산성 측쇄를 갖는다면 다가 양이온 또는 중합체가 염기성 측쇄를 갖는다면 다가 음이온을 갖는 반대 전하의 다가 이온을 함유하는 수용액과 중합체를 반응시킴으로써 가교 결합된다. 히드로 겔을 형성하기 위해 산성 측 그룹을 갖는 중합체의 가교 결합에 바람직한 양이온은 구리, 칼슘, 알루미늄, 마그네슘, 스트론튬, 바륨 및 주석과 같은 2가 및 3 가의 양이온이지만, 디 -, 트리 - 알킬 암모늄염, 예를 들면, R3N + -H / - / + NR3와 같은 유기 양이온도 사용될 수 있다. 이들 양이온의 염의 수용액을 중합체에 첨가하여 부드럽고, 고도로 팽창된 하이드로 겔 및 막을 형성한다. 양이온의 농도가 높거나 원자가가 높을수록 중합체의 가교 결합 정도가 커진다. 0.005 M 정도의 낮은 농도가 폴리머를 가교 결합시키는 것으로 입증되었다. 더 높은 농도는 소금의 용해도에 의해 제한된다.

하이드로 겔을 형성하기위한 염기성 측쇄를 함유하는 중합체의 가교 결합에 바람직한 음이온은 2가 및 3 가의 음이온, 예를 들어 테레프탈산, 황산 이온 및 탄산 이온과 같은 저 분자량 디카 르 복실 산이다. 이들 음이온의 염의 수용액을 양이온에 대해 기술된 바와 같이 중합체에 첨가하여 부드럽고, 고도로 팽창된 하이드로 겔 및 막을 형성한다.

다양한 폴리 양이온을 사용하여 중합체 하이드로 겔을 복잡하고 안정화시켜 반투과성 표면 막으로 안정화시킬 수 있다. 사용될 수 있는 물질의 예는 폴리에틸렌 이민 및 폴리 라이신과 같은 3,000 내지 100,000의 바람직한 분자량을 갖는 아민 또는 이민기와 같은 염기성 반응기를 갖는 중합체를 포함한다. 이들은 상업적으로 이용 가능한다. 하나의 폴리 양이온은 폴리 (L- 라이신)이다; 합성 폴리아민의 예는 폴리에틸렌 이민, 폴리 (비닐 아민) 및 폴리 (알릴 아민)이다. 또한 폴리 사카 라이드, 키토산과 같은 천연 폴리 커플 링이있다.

중합체 하이드로 겔상의 기본 표면 그룹과의 반응에 의해 반투막을 형성하는데 사용될 수 있는 폴리아 네온은 아크릴산, 메타 크릴 산 및 다른 아크릴산 유도체의 중합체 및 공중 합체, 설 폰화 폴리스티렌과 같은 펜던트 SO3H 그룹을 갖는 중합체, 및 카르 복실 산 그룹을 갖는 폴리스티렌을 포함한다.

바람직한 방법에서, 세포는 변형된 알기네이트 중합체에 캡슐화된다. 바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트 캡슐은 인 캡슐 레이트 (Inotech 캡슐화 기와 같은)를 사용하여 현탁된 세포를 함유하는 변형된 알기네이트의 용액으로부터 제조된다. 일부 실시예에서, 변형된 알기네이트는 Ca2 +, Ba2 + 또는 Sr2 +와 같은 다가 양이온으로 이온 가교 결합된다. 특히 바람직한 실시예에서, 변형된 알기네이트는 BaCl2를 사용하여 가교 결합된다. 일부 실시예에서, 캡슐은 형성 후에 추가로 정제된다. 바람직한 구현 예에서, 캡슐은 예를 들어 HEPES 용액, 크렙스 (Krebs) 용액 및/또는 RPMI-1640 배지로 세척된다.

세포는 기증자로부터의 세포 배양으로부터, 또는 기증된 세포 배양 라인으로부터 유도 될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 세포는 도너로부터 직접 수득되고, 세척되고 중합체 물질과 조합하여 직접 이식된다. 조직 배양 분야의 당업자에게 공지된 기술을 사용하여 세포를 배양한다. 바람직한 실시예에서, 세포는자가 - 즉 세포가 이식되어야하는 개인으로부터 유래되었지만 동종 또는 이종 일 수 있다.

세포 부착 및 생존력은 주사 전자 현미경, 조직학 및 방사성 동위 원소를 이용한 정량적 평가를 사용하여 평가할 수 있다. 이식된 세포의 기능은 상기 기술 및 기능적 분석의 조합을 사용하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 간세포의 경우, 생체 내 간 기능 연구는 수혜자의 공통 담관에 캐 뉼러를 놓음으로써 수행 될 수 있다. 담즙은 다음 증분으로 수집할 수 있다. 담즙 안료는 P- 글루 쿠로니다 제로 처리하거나하지 않고 디아 조화된 아조 디 틸롤 에틸 안트라 닐 레이트와의 반응에 의해 아조 디 틸롤로 전환된 후 유화되지 않은 테트라 피롤을 찾는 고압 액체 크로마토 그래피 또는 박층 크로마토 그래피로 분석할 수 있다. Diconjugated 및 monoconjugated 빌리루빈은 또한 결합 담즙 안료의 alkalinemethanolysis 후 얇은 층 크로마 토 그래피로 확인할 수 있다. 일반적으로, 이식된 간세포의 수가 증가함에 따라, 접합된 빌리루빈의 수준이 증가할 것이다. 간단한 간 기능 테스트는 또한 알부민 생산과 같은 혈액 샘플에서도 수행할 수 있다. 유사한 기관 기능 연구는 이식 후 세포 기능의 정도를 결정하기 위해 요구되는 바와 같이 당업자에게 공지된 기술을 사용하여 수행 될 수 있다. 예를 들어, 췌장의 섬 세포는 당뇨병을 치료하기위한 인슐린의 적절한 분비에 의한 글루코오스 조절을 달성하기 위해 간세포를 이식하는데 특별히 사용되는 것과 유사한 방식으로 전달 될 수 있다. 다른 내분비 조직도 이식할 수 있다. 단백질 분석을 이용한 연구뿐만 아니라 표지된 글루코스를 이용한 연구를 수행하여 폴리머 비계에 대한 세포 질량을 정량화할 수 있다. 이러한 세포 질량의 연구는 적절한 세포 질량이 무엇인지를 결정하기 위해 세포 기능 연구와 관련 될 수 있다. 연골 세포의 경우, 기능은 주위 부착 조직에 대한 적절한 구조적지지를 제공하는 것으로 정의된다.

이 기술은 많은 수의 세포를 효율적으로 옮길 수 있는 3 차원 스캐 폴딩 내에서 유 전적으로 변형된 세포를 비롯한 여러 세포 유형을 제공하고 새로운 조직 또는 조직 등가물을 생성하기위한 이식 생장 촉진에 사용될 수 있다. 숙주 면역계를 배제하여 새로운 조직 또는 조직 동등 물이 성장하는 동안 세포 이식의 면역 보호에도 사용될 수 있다.

본원에 기술된 바와 같이 이식 될 수 있는 세포의 예는 연골, 골 형성 세포 및 뼈, 근육 세포, 섬유 아세포 및 기관 세포를 형성하는 다른 세포를 형성하는 연골 세포 및 다른 세포를 포함한다. 본원에서 사용되는 "장기 세포"는 간세포, 췌장 세포, 장 기원 세포, 신장 유래 세포 및 재료를 합성하고 비밀화하거나 대사시키기 위해 주로 작용하는 다른 세포를 포함한다. 바람직한 세포 유형은 췌장 췌장 세포이다.

고분자 매트릭스는 체액 성 인자와 결합하여 세포 이식 및 생착을 촉진할 수 있다. 예를 들어, 중합체 매트릭스는 혈관 신생 인자, 항생제, 항염증제, 성장 인자, 분화를 유도하는 화합물 및 세포 배양 분야의 당업자에게 공지된 다른 인자와 조합 될 수 있다.

예를 들어, 체액 성 인자는 이식을위한 임플란트 형성 이전에 세포 - 알기네이트 서스펜션과 서방 형으로 혼합 될 수 있다. 대안 적으로, 하이드로 겔은 분리된 세포 현탁액과 조합하기 전에 체액 인자 또는 신호 인식 서열을 결합하도록 변형 될 수 있다.

본원에 기재된 기술은 상이한 조직 구조를 달성하기 위해 많은 상이한 세포 유형의 전달에 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 세포는 하이드로 겔 용액과 혼합되고, 하이드로 겔의 경화 전에 세포를 이식하는 것이 바람직한 부위에 직접 주사된다. 그러나, 매트릭스는 또한 특정 용도에 맞게 몸체의 하나 이상의 상이한 영역에 성형되고 이식 될 수 있다. 이 적용은 특히 특정 구조 설계가 요구되거나 세포가 이식되어야하는 영역이 세포의 성장 및 증식을 촉진하는 특정 구조 또는 지지체가없는 경우에 적절하다.

세포가 이식되어야하는 부위는 필요한 세포 수와 같이 개인의 필요에 따라 결정된다. 장기 기능을 갖는 세포, 예를 들어, 간세포 또는 섬 세포에 대하여, 혼합물은 장간막, 피하 조직, 후 복막, 특발 적 공간 및 근육 내 공간으로 주입 될 수 있다. 연골 형성을 위해, 연골 형성이 요구되는 부위에 세포가 주입된다. 주입된 용액을 형성하기 위해 외부 몰드를 적용할 수도 있다. 또한, 중합 속도를 조절함으로써 점토를 성형하는 것과 같은 세포 - 하이드로 겔 주입된 임플란트를 성형할 수 있다. 또는, 혼합물을 몰드에 주입하고, 하이드로 겔을 경화시킨 후, 재료를 이식할 수 있다.

B. 코팅 제품 및 표면

의료 제품은 다양한 기술을 사용하여 개시된 변형된 알기네이트 중합체로 코팅 될 수 있으며, 그 예는 분무, 침지 및 브러시 코팅을 포함한다. 중합체 코팅제는 전형적으로 중합체를 적절한, 바람직하게는 유기 용매에 용해시키고 분무, 칫솔질, 침지, 페인트 또는 다른 유사한 기법으로 도포하여 코팅 될 표면에 적용된다. 코팅은 표면에 침착되고 비공유 상호 작용을 통해 표면과 결합한다. 코팅된 제품 및 표면은 구체적으로 고려되고 공개된다.

일부 실시예에서, 표면은 적절한 용액 또는 현탁액으로 예비 처리되어 표면 특성을 개질시킬 수 있고, 그에 의해 개질된 표면과 코팅 사이의 비공유 상호 작용을 강화시킬 수 있다.

중합체 용액은 적절한 온도 및 충분한 시간 동안 표면에 도포되어 표면 상에 코팅을 형성하며, 상기 코팅은 항 섬유 표면을 형성하는데 효과적이다. 일반적인 온도는 실온을 포함하지만 더 높은 온도가 사용될 수 있다. 일반적인 시간은 5 분 이하, 30 분 이하, 60 분 이하 및 120 분 이하를 포함한다. 일부 실시예에서, 용액을 120 분 이상 동안 적용하여 원하는 항 섬유화 활성을 갖는 코팅을 형성시킬 수 있다. 그러나, 바람직하게 더 짧은 시간주기가 사용된다. 항 섬유화 활성은 본원에 개시되거나 당 업계에 공지된 임의의 방법으로 측정 될 수 있다. 바람직하게는 항 섬유화 활성은 본원에 기술된 바와 같이 결정된 이질 반응 일 수 있다.

개시된 변형된 알기네이트 중합체는 생성물, 장치 및 표면과 공유 또는 비공유 결합 될 수 있다. 개질된 알기네이트 중합체가 생성물, 장치 또는 표면과 공유 결합되어있는 실시예에있어서, 중합체는 예를 들어 생성물, 장치 또는 표면을 반응 작용기로 관능 화시킴으로써 생성물, 장치 또는 표면에 부착 될 수 있다 친 핵성 기와 같은 친 핵성 기와 친 핵성 기와 반응성 작용기, 예를 들어 친 전자 성기를 반응시킨다. 다르게는, 중합체는 생성물, 장치 또는 표면상의 친 전자 성 그룹과 반응하는 친핵 성 그룹으로 작용 화 될 수 있다.

특정 실시예에서, 변형된 알기네이트 중합체는 생성물, 장치 또는 표면과 비공유 결합되어 있다. 중합체는 제품, 장치 또는 표면에 분무, 습윤, 담금질, 침지, 도장, 접착 또는 접착 또는 다른 방법으로 제품, 장치 또는 표면에 개질된 알기네이트 중합체와 함께 화합물을 제공함으로써 제품, 장치 또는 표면에 적용할 수 있다. 일 실시예에서, 중합체는 분무, 도장 또는 침지 또는 침지에 의해 도포된다. 예를 들어, 중합체 페인트는 개질된 알기네이트 중합체를 적합한 용매 (일반적으로 수성)에 용해시키고, 임의로 중합체를 완전히 용해 시키도록 용액을 초음파 처리함으로써 제조 될 수 있다. 코팅 될 생성물, 장치 또는 표면은 적당한 시간, 예를 들어 5 초 동안 중합체 용액에 침지 될 수 있으며,이어서 공기 건조와 같은 건조가 수행 될 수 있다. 절차는 적절한 범위를 달성하는 데 필요한만큼 반복 될 수 있다. 코팅의 두께는 일반적으로 약 1nm 내지 약 1cm, 바람직하게는 약 10nm 내지 1mm,보다 바람직하게는 약 100nm 내지 약 100㎛이다.

코팅은 제품, 장치 또는 표면이 제조되거나 제품, 장치 또는 표면의 제조 이후에 적용될 수있을 때 적용될 수 있다. 일부 실시예에서, 코팅은 제품, 장치 또는 표면의 사용 직전에 제품, 장치 또는 표면에 적용된다. 이것은 수술 중 코팅이라고한다. 본원에서 사용되는 "즉시 직전"은 이식 또는 사용의 1,2,5,10,15,20,30,45,60,75,90,120,150,180 분 이상을 의미한다. 일부 실시예에서, 제품, 장치 또는 표면은 병원, 예를 들어 수술실에서 20, 15, 10 또는 5 분의 이식 또는 사용으로 코팅된다. 사용 직전에 코팅하는 것은 제품, 장치 또는 표면의 보관 및/또는 운송 중 코팅의 손상 및/또는 제품의 유효성 감소와 같이 제조시 코팅된 제품, 장치 및 표면의 한계를 극복할 수 있다. 가혹한 환경 조건 (예 : 고온, 습기, 자외선 노출 등)에 노출 될 때 코팅이 시간 경과에 따라 변한다.

코팅된 의료용 제품은 코팅되지 않은 코팅 또는 다르게 코팅된 형태의 의료용 제품의 용도와 용도로 사용될 수 있다.

1. 의료 제품

코팅에 유용한 의료용 제품은 환자의 신체에 이식하기 위해 적어도 부분적으로 사용되는 임의의 유형의 의료 장치를 포함한다. 예에는 임플란트, 이식 가능한 의료 제품, 이식 가능한 장치, 카테터 및 기타 튜브 (비뇨기 및 담즙 튜브, 기관 내 튜브, 상처 배수 튜브, 바늘 주입 카테터, 주변 삽입 가능한 중앙 정맥 카테터, 투석 카테터, 긴 카테 테르 등이 포함된다. 단기간 중심 정맥 카테터, 동맥 카테터, 폐동맥 카테터, 스완 - 간츠 카테터, 요도 카테터, 복막 카테터), 혈관 카테터 포트, 혈액 응고 필터, 장기 요로 장치 (장기 장기 정맥 카테터, 담즙 성 스텐트, 기관지 스텐트, 식도 스텐트, 요도 스텐트 및 뇌수종 션트), 풍선, 맥박 조정기 (pacemaker), 혈관 조영제, 혈관 조영제, 정형 외과 용 제품 (핀, 플레이트, 나사 및 임플란트 포함), 이식편 (장기, 혈관 이식편, 혈관 이식편, 혈관 이식편, 심장 판막 및 장기 교체 부품), 보철 (유방 보형물, 음경 보철, 혈관 이식 보철 인공 심장, 인공 심장, 인공 혈관 및 인공 신장), 동맥류 채움 코일 및 기타 코일 장치, 경 심근 혈관 재개발 장치, 경피 심근 혈관 재생 장치, 튜브, 섬유, 중공 섬유, 밸브, 내시경, 필터 챔버, 메스, 바늘, 가위 (및 침습 수술, 치료 또는 진단 절차에 사용되는 다른 장치) 및 기타 (예를 들어, 외과 용 장치, 항 섬유 기능을 갖출 수 있는 의약품 및 의료 기기. "의료용 제품"이라는 표현은 광범위하며, 특히 혈액과 잠깐 접촉하는 제품 (예 : 내시경) 또는 영구적으로 (예 : 스텐트) 제품을 나타낸다.

유용한 의료 제품은 풍선 카테터 및 혈관 내 인공 삽입물, 특히 스텐트이다. 전통적인 디자인의 스텐트는 금속 스트럿으로 구성된 선조지지 구조를 가지고 있다. 지지 구조체는 초기에 신체 내로의 삽입을 위해 비 팽창 상태로 제공되고,이어서 적용 부위에서 확장된 상태로 넓혀진다. 스텐트는 벌룬에 압착되기 전이나 후에 코팅 될 수 있다. 매우 다양한 용도를위한 다양한 의료용 인공 endoprostheses 또는 의료 제품 또는 임플란트가 알려져 있다. 예를 들어, 혈관, 중공의 기관 및 도관 시스템 (혈관 내 임플란트)을 지원하고, 조직 임플란트 및 조직 이식을 부착하고 일시적으로 부착하고, 핀, 플레이트 또는 나사와 같은 정형 외과 용으로 사용된다.

변형된 알기네이트 중합체는 다양한 상이한 기질 및 표면에 적용되거나, 흡수되거나 또는 결합 될 수 있다. 적합한 재료의 예는 금속, 금속 재료, 세라믹, 중합체, 섬유, 실리콘과 같은 불활성 재료 및 이들의 조합을 포함한다.

적합한 중합체 물질은 스티렌 및 치환된 스티렌, 에틸렌, 프로필렌, 폴리 우레탄, 아크릴 레이트 및 메타 크릴 레이트, 아크릴 아미드 및 메타 크릴 아미드, 폴리 에스테르, 폴리실록산, 폴리 에테르, 폴리 (오르토 에스테르), 폴리 (카보네이트) 폴리 (하이드록시 알 카노 에이트), 이들의 공중 합체 및 이들의 조합체를 포함한다.

기질은 필름, 입자 (나노 입자, 미세 입자 또는 밀리미터 직경 구슬), 섬유 (상처 드레싱, 붕대, 거즈, 테이프, 패드, 스폰지, 직포 및 부직포 스폰지의 형태 또는 형태 일 수 있음) 카테터, 스텐트, 콘택트 렌즈, 뼈 임플란트 (고관절 치환술, 핀, 리벳, 판, 뼈 시멘트 등), 또는 조직 재생 또는 세포 배양 장치, 또는 신체 내에서 또는 신체와 접촉하여 사용되는 기타 의료 기기.

변형된 알기네이트 중합체 코팅으로 코팅된 임플란트가 본 명세서에 기재되어 있다. "임플란트"란 살아있는 조직이 아닌 인간과 같은 포유 동물의 신체에 배치하기위한 모든 개체이다. 임플란트는 의료 제품의 한 형태이다. 임플란트에는 생체 조직이 파괴되도록 처리된 자연적으로 파생된 개체가 포함된다. 예를 들어, 골 이식은 살아있는 세포가 제거되도록 처리할 수 있지만 호스트의 뼈의 내부 성장을위한 주형으로 사용되도록 그 모양이 유지되도록 처리할 수 있다. 다른 예로서, 자연적으로 발생하는 산호는 특정 정형 외과 및 치과 치료를 위해 신체에 적용될 수 있는 하이드록시 아파타이트 조제 물을 산출하기 위해 가공 될 수 있다. 임플란트는 또한 인공 구성 요소를 포함하는 물품 일 수 있다. "임플란트"라는 용어는 정형 외과 용, 치과 용, 귀, 코, 목 ( "ENT") 응용 프로그램 및 심혈 관계 응용 프로그램을 포함하여 인체 또는 포유류에 배치하려는 의료 기기의 전체 스펙트럼에 적용될 수 있다. 응용 프로그램.

일부 구현 양태에서, 본원에서 사용된 "이식 물"은 이식용 장치 또는 이식용 장치의 표면 및 변형된 알기네이트 중합체 코팅을 포함하는 거시적 조성물을 나타낸다. 이들 실시예에서, 용어 "임플란트"는 나노 입자 및/또는 미립자를 포함하지 않는다. 본원에서 사용되는 "거시적인 (macroscopic)"은 일반적으로 육안으로 볼 수 있는 장치, 임플란트 또는 조성물을 지칭한다.

생체 적합성 코팅을 사용할 수 있는 이식 가능한 의료 장치 및 의료 장치 및 기계적 구조물의 예는 스텐트, 도관, 발판, 심혈관 밸브, 심장 혈관 밸브, 맥박 조정기, 고관절 치환 장치, 이식된 센서 장치, 식도 스텐트, 심장 임플란트, 심장 판막 용 생체 적합 라이닝, 투석 장비 및 심장 - 폐 바이 패스 시스템 용 산소 공급 튜브가 포함된다.

일반적으로, 스텐트는 국부적 인 수축을 방지하거나 상쇄하기 위해 혈관 또는 덕트와 같은 신체의 내강에 삽입되는 전형적으로 튜브형의 장치이다. 스텐트의 목적은 어떤 경우에는 체액 도관을 기계적으로 열어주는 것이다. 스텐트는 종종 산소가 공급된 혈액의 적절한 전달을 유지하기 위해 장기 및 사지로의 혈류 흐름을 완화시키는 데 사용된다. 스텐트의 가장 보편적 인 사용은 관상 동맥에 있지만, 예를 들어 중추 및 말초 동맥 및 정맥, 담관, 식도, 결장, 기관, 대 기관지, 요관, 관상 동맥 조영술, 및 요도. 루멘에 삽입된 스텐트는 종종 삽입 후 팽창되거나 자체 확장 될 수 있다. 예를 들어 금속 스텐트는 풍선 카테터를 사용하여 폐색된 동맥에 배치되고 혈류를 복원하기 위해 확장된다. 예를 들어, 스테인레스 스틸 와이어 메쉬 스텐트는 보스톤 사이언 티픽 (Boston Scientific, Natick, Mass.)으로부터 시판 중이다.

일부 실시예에서, 상기 임플란트는 정형 외과 임플란트이다. "정형 외과 임플란트"는 뼈를 대체하거나 뼈에 고정을 제공하거나, 관절의 관절 표면을 대체하거나, 인공 관절에 대한 받침을 제공하거나, 뼈를 대체하거나 뼈를 고정하거나 관절면을 대체하는 것을 보조하는 임플란트로 정의된다. 인공 관절에 대한 받침대를 제공하는 관절, 및 이들의 조합.

정형 외과 임플란트는 뼈를 대체하거나 뼈에 고정을 제공하거나, 관절의 관절 표면을 대체하거나, 인공 관절에 대한 받침대를 제공하거나, 뼈 교체 또는 뼈에 고정을 제공하거나 관절의 관절 표면을 대체하거나, 받침대를 제공하는 데 사용할 수 있다 치아 응용을 포함하는 보철 및 이들의 조합에 대한 것이다.

적합한 정형 외과 임플란트는 와이어, Kirschner 와이어, 뼈 플레이트, 나사, 핀, tac, 막대, 못, 너트, 볼트, 와셔, 스파이크, 버튼, 와이어, 파쇄 플레이트, 재건 및 안정 장치, 엔도 스텐트, 메쉬, 임플란트 어 버트먼트, 앵커, 미늘, 클램프, 봉합, 체간 융합 장치, 모든 기하학적 모양의 튜브, 발판 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.

다른 실시예에서, 임플란트는 귀, 코 및/또는 목 ( "ENT") 임플란트이다. 예시적인 ENT 임플란트는 귀 튜브, 기관 내 튜브, 인공 호흡 튜브, 달팽이관 임플란트 및 뼈 고정식 청력 장치를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.

다른 실시예에서, 상기 임플란트는 심혈관 임플란트이다. 예시적인 심혈관 임플란트는 심장 밸브 또는 이식 혈관 벽 지지체, 총 인공 심장 임플란트, 심실 보조 장치, 혈관 이식편, 스텐트, 심장 박동기 및 신경관과 같은 전기 신호 전달 장치, 제세 동기 연결기 등이다.

임플란트는 다양한 재료로 준비할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 물질은 생체 적합성이다. 일부 실시예에서, 상기 물질은 생체 적합성 및 비 - 생분해 성이다. 예시적인 재료는 금속 재료, 금속 산화물, 분해성 및 비 분해성 중합체 재료, 세라믹, 자기, 유리, 동종 이형, 이종 골 또는 골 기질을 포함하는 중합체 재료; 유전자 변형 뼈; 및 이들의 조합체.

적합한 금속 재료는 티타늄 (니티놀, 니켈 티타늄 합금, 열 - 기억 합금 재료), 스테인레스 강, 탄탈, 팔라듐, 지르코늄, 니오븀, 몰리브덴, 니켈 - 크롬, 또는 ELGILOY? 및 PHYNOX?와 같은 코발트 - 크롬 및 코발트 - 크롬 - 니켈 합금을 포함하는 특정 코발트 합금을 포함할 수 있다. 유용한 예로는 Fe, <0.3 % C, 16-18.5 % Cr, 10-14 % Ni, 2-3 % Mo, <2 % Mn, <1 % Si, 니켈 - 티타늄 합금 (니티놀과 같은) 및 코발트 크롬 합금 (예 : MP35N, ASTM Material Designation : 35Co-35Ni-20Cr-10Mo)을 포함하는 다양한 유형의 합금을 포함할 수 있다. 현재 스텐트에 사용되는 금속으로는 SS ₃₁6L 스틸 및 MP35N이 있다. 또한, Poncin, P, Millet, C., Chevy, J, Profit, J. L., 2004 년 8 월 ASM International의 의료 기기 컨퍼런스 재료 및 공정에 대해 "Stent Applications 용 Co-Cr 튜빙 비교 및 최적화"를 참조.

적합한 세라믹 물질은 티타늄 산화물, 하프늄 산화물, 이리듐 산화물, 크롬 산화물, 알루미늄 산화물 및 지르코늄 산화물과 같은 전이 원소의 산화물, 탄화물 또는 질화물을 포함 하나 이에 한정되지 않는다. 실리카와 같은 실리콘 기반 재료가 또한 사용될 수 있다.

적합한 중합체 물질은 폴리스티렌 및 치환된 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리 프로필렌, 폴리 아세틸렌, 폴리스티렌, TEFLON?, 폴리 염화 비닐 (PVC), 폴리올레핀 공중 합체, 폴리 우레탄, 폴리 아크릴 레이트 및 폴리 메타 크릴 레이트, 폴리 아크릴 아미드 PEEK?, Teflon? (폴리 테트라 플루오로 에틸렌, PTFE), 실리콘, 에폭시 수지, Kevlar?, Dacron? (폴리에틸렌 테레 프탈레이트, 폴리에틸렌 테레 프탈레이트, 폴리에틸렌 테레 프탈레이트, 폴리에틸렌 테레 프탈레이트) 나일론, 폴리 알켄, 페놀 수지, 천연 및 합성 엘라스토머, 접착제 및 실란트, 폴리올레핀, 폴리 술폰, 폴리 아크릴로 니트릴, 폴리 사카 라이드 및 천연 라텍스와 같은 생체 고분자, 콜라겐, 셀룰로오스 계 중합체 (예 : 알킬 셀룰로오스 폴리 락트산 (PLLA), 폴리 다이옥산 온 (PDA) 또는 라 세미 폴리 락트산, 폴리 카보네이트 (예, 폴리 아미드 (나일론); 플루오로 플라스틱, 탄소 섬유, 및 이들의 블렌드 또는 공중 합체를 포함한다.

중합체는 표면과 공유 결합 또는 비공유 결합 될 수 있다. 그러나, 특정 구현 예에서, 중합체는 표면과 비공유 결합되어 있다. 중합체는 스프레이, 습윤, 침지, 딥 코팅 (예를 들어, 수술 중 딥 코팅), 도장, 또는 다르게는 소수성의 양이온 성 중합체를 도포하는 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 기술에 의해 도포 될 수 있다 임플란트의 표면에 부착시킨다.

의료 환경에서 사용하기에 적합한 제품의 표면은 에틸렌 산화물 노출과 같은 고압 증기 멸균, 살균제 노출, 조사 또는 가스 처리 기술을 사용하여 멸균할 수 있다. 의료 환경에서 발견되는 표면은 일회용이든 반복적 인 사용이든간에 다양한 도구 및 장치의 내부 및 외부 측면을 포함한다.

2. 하이드로 겔

의료 제품은 또한 하이드로 겔로 만들거나 하이드로 겔을 사용할 수 있다. 개시된 변형된 알기네이트 중합체는이 목적 및 다른 목적을 위해 하이드로 겔을 형성할 수 있다. 다른 하이드로 겔로 제조된 제품은 또한 개시된 변형된 알기네이트 중합체로 코팅 될 수 있다. 따라서, 개시된 변형된 알기네이트 중합체는 제품 또는 표면상의 코팅으로서 사용될 수 있거나 또는 제품 자체로서 사용될 수 있다. 하이드로 젤은 다량의 물이나 체액을 흡수할 수 있는 3 차원의 친수성 고분자 네트워크이다 (Peppas et al., Eur. J. Pharm. Biopharm. 2000, 50, 27-46). 이러한 네트워크는 호모 폴리머 또는 코 폴리머로 구성되며 얽힘이나 결정체와 같은 화학적 가교 또는 물리적 가교의 존재로 인해 불용성이다. 하이드로 젤은 사이드 그룹의 성격에 따라 중성 또는 이온 성으로 분류할 수 있다. 또한, 비정질, 반결 정성, 수소 결합 구조, 초분자 구조 및 하이드로 콜로이드 성 응집체 일 수 있다 (Peppas, NA Hydrogels in : Biomaterials science : Ratner, BD, Hoffman, AS, Schoen, FJ, Lemons, JE, Eds, Academic Press, 1996, pp. 60-64, Peppas et al., Eur. J. Pharm. Biopharm. 2000, 50, 27-46). 하이드로 겔은 합성 모노머 또는 천연 모노머 또는 폴리머로 제조할 수 있다. 본 발명에서 바람직한 하이드로 겔은 개시된 변형된 알기네이트 중합체이다.

하이드로 겔은 폴리 (아크릴산) 및 이의 유도체 (예 : 폴리에틸렌)와 같은 합성 중합체로부터 제조 될 수 있다. 폴리 (하이드록시 에틸 메타 크릴 레이트) (pHEMA)], 폴리 (N- 이소 프로필 아크릴 아미드), 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 및 그의 공중 합체 및 폴리 비닐 알코올 (PVA) 등이있다 [Bell and Peppas, Adv. Polym. Sci Peppas et al., Eur. J. Pharm. Biopharm. 50 : 27-46 (200), Lee and Mooney, Chem.Rev.101 : 1869-1879 (2001)] 참조). 합성 중합체로부터 제조된 하이드로 겔은 일반적으로 생리 학적 조건에서 비 분해성이다. 하이드로 겔은 또한 다당류, 단백질 및 펩타이드를 포함 하나 이에 한정되지 않는 천연 중합체로부터 제조 될 수 있다. 개시된 변형된 알기네이트 중합체는 바람직한 예이다. 이러한 네트워크는 일반적으로 화학적 또는 효소적 수단에 의해 생리 학적 조건에서 열화된다.

일부 실시예에서, 하이드로 겔은 관련 시험 관내 및 생체 내 조건 하에서 비 분해성이다. 안정적인 하이드로 겔 코팅은 중심 정맥 카테터 코팅, 심장 판막, 맥박 조정기 및 스텐트 코팅을 포함한 특정 용도에 필요한다. 다른 경우, 하이드로 겔 분해는 조직 공학 구조물과 같은 우선 접근법 일 수 있다.

일부 실시예에서, 하이드로 겔은 덱스 트란에 의해 형성 될 수 있다. 덱스 트란은 본질적으로 -1,2, -1,3 또는 -1,4- 연결 측쇄가 몇 % 인 -1,6 결합된 D- 글루 코피 라노 오스 잔기로 구성된 박테리아 다당류이다. 덱스 트란은 생체 적합성, 낮은 독성, 비교적 낮은 비용 및 간단한 변형으로 인해 생물 의학 응용 분야에 널리 사용된다. 이 다당류는 혈장 팽창제, 말초 혈류 촉진제 및 항 혈전 용해제로서 50 년 이상 임상적으로 사용되어왔다 (Mehvar, R. J. Control 2000, 69, 1-25). 또한, 그것은 혈액 순환에서 치료제의 수명을 연장시키기 위해 약물 및 단백질 전달을위한 고분자 담체로 사용되어왔다. 덱스 트란은 겔을 제조하기 위해 화학적 또는 효소적 수단을 사용하여 비닐 그룹으로 변형 될 수 있다 (Ferreira 등, Biomaterials 2002, 23, 3957-3967).

덱스 트란 기반 하이드로 겔은 혈관 내피 세포, 평활근 세포 및 섬유 아세포의 부착을 방지한다 (Massia, SP, Stark, JJ Biomed. Mater. Res. 2001, 56, 390-399, Ferreira et al., 2004, J. Biomed. Mater Res. 68A, 584-596) 및 덱스 트란 표면은 단백질 흡착을 방지한다 (?sterberg 등, J. Biomed. Mat. Res. 1995, 29, 741-747).

본원에 기재된 바와 같이, 개시된 변형된 알기네이트 중합체는 세포를 캡슐화하는데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 캡슐화된 셀은 매크로 디바이스로 제조 될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 개질된 알기네이트 하이드로 겔에 캡슐화된 세포는 평면 표면과 같은 표면 상에 코팅 될 수 있다. 일부 실시예에서, 세포를 함유하는 캡슐은 생체 적합성 접착제를 사용하여 대상의 조직에 부착 될 수 있다. 다른 실시예에서, 세포를 함유하는 캡슐은 이식에 적합한 의료 장치 상에 코팅 될 수 있다.

C. 질병 또는 장애의 치료

캡슐화된 세포는 질환 또는 장애를 치료할 필요가있는 환자에게 이식 될 수 있다. 일부 실시예에서, 캡슐화된 세포는 동일한 종의 유 전적으로 동일하지 않은 구성원으로부터 수득된다. 대안적인 실시예에서, 캡슐화된 세포는 환자와 다른 종으로부터 수득된다. 바람직한 실시예에서, 호르몬 또는 단백질 분비 세포는 질병 또는 장애를 치료하기 위해 환자에게 캡슐화되고 이식된다.

바람직한 실시예에서, 질환 또는 장애는 환자의 기능 호르몬 - 또는 단백질 - 분비 세포에 의해 유발되거나 그를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 질환 또는 장애는 당뇨병이다.

변형된 알기네이트 중합체로 코팅된 의료용 제품, 장치 및 표면은 질환 또는 장애를 치료하기 위해 필요로하는 환자에게 이식되거나 이식 될 수 있다.

개시된 캡슐, 제품, 장치 및 표면은 2 주, 3 주, 4 주, 5 주, 6 주, 7 주, 8 주 동안 실질적으로 섬유 성 효과가 없거나 감소된 이물질 반응을 나타낼 수 있다 투여 후 9 주, 10 주, 2 개월, 3 개월, 4 개월, 5 개월, 6 개월, 7 개월, 8 개월, 9 개월, 10 개월, 11 개월, 1 년, 2 년 이상.

개시된 캡슐, 생성물, 장치 및 표면은 단독으로 또는 임의의 적합한 약물 또는 다른 치료법과 함께 투여 또는 이식 될 수 있다. 이러한 약물 및 치료법은 또한 캡슐, 제품, 장치 및 표면이 환자에게 존재하는 동안 개별적으로 투여 될 수 있다 (즉, 병행하여 사용됨). 개시된 캡슐, 제품, 장치 및 표면이 캡슐, 제품, 장치 및 표면에 대한 섬유증 및 면역 반응을 감소 시키지만 캡슐, 제품, 장치 및 표면과 함께 또는 이와 병행하여 항 염증 및 면역계 억제 약물의 사용은, 표면은 제외되지 않는다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 개시된 캡슐, 생성물, 장치 및 표면은 항 염증 및 면역계 억제 약물의 사용없이 사용된다. 바람직한 실시예에서, 섬유증은 사용되는 임의의 항 염증 또는 면역계 억제 약물의 사용, 농도, 효과 또는 이들의 조합이 효과적인 수준 이하로 떨어지면 감소된 상태로 유지된다. 예를 들어, 섬유증은 2 주, 3 주, 4 주, 5 주, 6 주, 7 주, 8 주, 9 주, 10 주, 2 개월, 3 개월, 4 개월, 5 개월, 항 염증 또는 면역계 억제 약물의 사용, 집중, 효과 또는 이들의 조합 후 7 개월, 8 개월, 9 개월, 10 개월, 11 개월, 1 년, 2 년 또는 그 이상 효과적인 수준 이하로 떨어진다.

본 발명은 다음의 비 제한적인 실시예를 참조로 추가로 이해 될 것이다.

실시예 1 : 화학적으로 변형된 알기네이트의 조합 합성

재료 생체 적합성을 좌우하는 결정적인 매개 변수는 제대로 이해되지 않았다. 따라서, 개선된 생체 적합성을 갖는 변형된 알기네이트의 합리적인 설계 및 합성은 도전적이다. 개선된 생체 적합성 및 물리적 성질을 갖는 변형된 알기네이트를 확인하기위한 노력에서, 공유 결합 변형의 범위를 갖는 변형된 알기네이트기의 라이브러리를 제조하기 위해 조합 접근법이 사용되었다.

　1. 일반적인 조합 전략

아지드 부분 (아지드 부분을 함유하는 하나의 아민 및 아미드 화 후에 아지화물 부분으로 전환되는 요오다 이드 부분을 함유하는 하나의 아민)을 도입하는데 사용되는 12 개의 알콜, 9 개의 아민, 2 개의 아민의 풀, 및 상이한 화학 구조, 소수성 / 친수성, 수소 결합 전위 및 전하 상태가 변형된 알기네이트의 조합 합성을위한 시약으로 선택되었다. 알기네이트 중합체에 존재하는 불순물이 이식된 알기네이트의 생체 적합성을 제한하는 것으로 나타 났으므로 수정 실험을위한 출발 물질로 초 저점도 알기네이트 (UPLVG, FMC Biopolymers)을 선택했다.

1,3- 이극성 시클로어디션(Cycloaddition)을 위한 시약으로 사용되는 알킨

에스테르 화용 시약으로 사용되는 알코올

아미노화 시약으로 사용되는 아민

아지드 잔류 물을 도입하기 위한 시약으로 사용되는 아민

변형되지 않은 알기네이트 중합체는 조합 방식으로 상기에 나타낸 에스테르, 아민 및/또는 알킨 중 하나, 둘 또는 세개와의 반응에 의해 공유 결합으로 변형되었다. 그림 1은이 방법을 사용하여 얻은 변형된 알기네이트의 일반적인 구조를 보여준다.

2. 대표 반응 조건

개질 공정의 병행 및 조합적 특성으로 인해, 로보 틱 코어 모듈을 사용하여 합성 반응이 수행되었다. UPLVG 알기네이트는 개질 실험을위한 출발 물질로 선택되었다. 첫 번째 조합 반응에서, 변형되지 않은 알기네이트를 2- 클로로 -4,6- 디메 톡시 -1,3,5- 트리 아진 (CDMT)의 존재하에 아지드 부분을 도입하는데 사용된 알콜, 아민 및 아민 중 하나와 반응시켰다 ) 및 N- 메틸 모르 폴린 (NMM)이다. 제 2 조합 단계에서, 상기 형성된 변형된 알기네이트 중합체 각각을 2- 클로로 -4,6- 디메 톡시 -1,3,5- 트리 아진의 존재하에 아지드 부분을 도입시키는 데 사용된 다른 알콜, 아민 또는 아민과 반응시켰다. (CDMT) 및 N- 메틸 모르 폴린 (NMM)을 포함한다. 최종 조합 단계에서, 아지드 잔기를 도입하는데 사용된 아민과 반응 한 라이브러리의 모든 구성원을 1,3- 이중 고리 부가 물 첨가 반응을 사용하여 추가로 작용 화시켰다. 4- 요오도 벤질 아민과 반응 한 도서관 구성원은 먼저 아지드 나트륨과 반응하여 요오다 이드 부분을 아지드 부분으로 전환시켰다. 이어서, 아지드 부분을 도입하는 데 사용된 아민과 반응 한 모든 도서관 구성원을 CuSO4 / 아스코르브 산 나트륨 존재하에 1,3- 이중 고리 부가 물용 시약으로 사용된 알키닌 중 하나와 반응시켰다.

화학적으로 변형된 알기네이트의 생체 적합성을 최적화하기 위해 잠재적으로 자극적 인 불순물을 제거하기위한 엄격한 정제 방법이 개발되었다. 각각의 공유 결합 변형 후, 변형된 알기네이트를 대량의 유기 불순물 포획을 목적으로하는 시아 노 - 개질된 실리카 컬럼을 통해 여과 하였다. 마지막으로, 모든 공유 결합 변형 단계를 완료 한 후에, 변형된 알기네이트를 10,000 MWCO 멤브레인에 대해 투석하여 남아있는 소분자 또는 저 분자량 불순물을 제거 하였다.

변형된 알기네이트의 순도는 1H NMR 분석에 의해 결정되었다. 각각의 개질된 알기네이트 중합체의 1H NMR 스펙트럼을 수집하고, 개질된 알기네이트 중합체 및 임의의 불순물에 상응하는 피크를 통합하여 시료 중의 각각의 종의 상대적 양을 결정 하였다.

실시예 2 : 하이드로 겔 형성 검정을 사용하여 변형된 알기네이트의 고 처리량 스크리닝

알기네이트의 공유 결합 변형은 알기네이트가 세포 및 생체 분자의 캡슐화에 적합한 하이드로 겔을 형성하는 능력을 포함하여 알기네이트의 물리적 특성에 영향을 미친다. 하이드로 겔을 형성하는 능력을 상실한 변형된 알기네이트를 제거하고 더 강한 후보 물질에 대한 스크리닝 노력을 더욱 집중시키기 위해 형광 기반 가교 결합 분석을 사용하여 변형된 알기네이트가 하이드로 겔을 형성하는 능력을 정량화 하였다.

본 명세서에 기술된 하이드로 겔 형성 분석은 하이드로 겔의 형광 화합물을 잡아낼 수 있는 능력을 이용하고, 하이드로 겔의 안정성에 기초하여 세척시 형광 물질을 차별적으로 보유한다. 실시예 1에 기재된 조합 방법을 사용하여 제조된 개질된 알기네이트 각각을 물에 용해시켰다. 각 샘플에 580 nm에서 형광을 나타내는 rhodamine 염료를 첨가했다. 이어서, 변형된 알기네이트 샘플을 바륨 또는 칼슘 염, 예를 들어 BaCl2의 첨가에 의해 가교 결합시켜 하이드로 겔의 형성을 유도 하였다. 10 분 동안 배양 한 후, 각 샘플을 물로 반복적으로 세척 하였다. 형광 강도를 이용하여 각 시료의 형광 강도를 측정 하였다.

각각의 변형된 알기네이트를 3 회 스크리닝하였고, 3 회의 시험에서 얻은 결과를 평균 하였다. 각각의 변형된 알기네이트에 대한 평균 형광 강도 값을 음성 대조군 (물) 및 변형되지 않은 알기네이트 (UPLVG)의 형광 수준과 비교 하였다. 음성 대조군 아래에서 형광 값을 산출하는 변형된 알기네이트는 하이드로 겔 형성이 중요한 경우 (즉, 세포의 캡슐화)에는 사용할 수없는 것으로 간주되었다

실시예 3 : 생체 적합성을위한 변형된 알기네이트의 시험 관내 스크리닝

HeLa 세포에 대한 변형된 알기네이트 중합체의 세포 독성을 시험 관내에서 생체 적합성을 스크리닝 하였다. 하이드로 겔을 형성할 수 있는 실시예 2에서 확인된 개질된 알기네이트를 폴리 -L- 라이신으로 코팅된 96- 웰 플레이트의 웰에 로딩 하였다. 개질되지 않은 알기네이트 및 식염수 또한 대조군으로서 폴리 -L- 라이신으로 코팅된 96- 웰 플레이트의 웰에 로딩 하였다. 100mM BaCl2 교차 결합 용액을 96- 웰 플레이트의 모든 웰에 분배 하였다. 이어서, 과도한 가교제를 흡인 하였다. HeLa 세포를 웰에 접종하고 37 ℃에서 3 일간 가습 챔버에서 배양 하였다.

3- (4,5- 디메틸 티아 졸 -2- 일) -2,5- 디 페닐 테트라 졸륨 브로마이드 (MTT)를 사용한 세포 생존능 분석을 수행하였으며, 여기서 모든 배지에서 배지를 흡인하였고, 페놀 레드 및 10μl을 첨가하지 않은 DMEM 배지 MTT (5mg / ml)를 96- 웰 플레이트의 모든 웰에 첨가 하였다. 플레이트를 가습 챔버에서 37℃에서 4 시간 동안 배양했다. 배양 후, 85㎕의 용액을 흡인하고, 100㎕의 DMSO를 첨가 하였다. 보라색 포르 마잔 결정체는 각 웰에 존재하는 생존 가능한 HeLa 세포의 수에 비례하여 분석 동안 형성된다. 각 우물의 내용물을 위아래로 pipetting하여 측정 전에 formazan 결정을 용해시켰다. 플레이트를 37 ℃에서 10 분 동안 인큐베이션 한 후, 교반으로부터 기포를 제거 하였다. 플레이트를 700 nm에서의 기준으로 540 nm에서 UV / Vis 플레이트 판독기를 사용하여 판독 하였다. 생존력은 알기네이트이없는 우물에 시딩된 세포에 대해 정상화되었다.

세포 생존 능력의 결과를도 3에 나타내 었는데, 이는 양성 대조군 (알기네이트 없음)과 비교하여 HeLa 세포주 생존력에 대한 선택된 변형된 알기네이트의 효과를 나타낸다. Alginate (Algate)의 생존율은 53 %이다. 상기 분석은 변형되지 않은 알기네이트에 비해 세포 독성이 감소된 변형된 알기네이트 중합체를 확인 하였다. 이들은 추가 분석을 위해 선택되었다.

실시예 4 : 생체 적합성을 평가하기위한 변형된 알기네이트의 생체 내 스크리닝의 높은 처리량

현재의 생체 적합성 분석 방법은 느리고 조직 학적 분석이 필요한다. 본원에 기재된 조합 합성 방법을 사용하여 제조된 다수의 변형된 알기네이트를 스크리닝하기 위해, 높은 처리량의 생체 내 생체 적합성 분석을 사용하여 알기네이트 중합체의 상대적 생체 적합성을 평가 하였다.

1. 높은 처리량의 생체 내 스크리닝 프로토콜

8-12 주령의 수컷 SKH1 마우스를 Charles River Laboratories (Wilmington, MA)로부터 수득 하였다. 쥐는 미국 동물 실험 협회 (American Association of Laboratory Animal care)의 인증을받은 매사추세츠 공과 대학 (The Massachusetts Institute of Technology)의 동물 시설에서 관리되었으며, 12 시간의 명암주기가있는 표준 조건하에 보관되었다. 물과 음식은 모두 자유롭게 제공되었다.

주입은 ISO 10993-6 : 2001에 따라 수행되었다. 주입하기 전에 모든 물질을 0.22 μm 여과로 멸균하였다. 생쥐를 이동을 최소화하기 위해 1-4 % 이소 플루 란 / 잔량 O2의 농도로 이소 플루 란 흡입을 통해 마취시켰다. 그들의 뒤를 70 % 이소 프로필 알콜로 문질러 주었고 높은 처리량의 스크리닝을 위해 동물에게 배열 형식으로 변형된 알기네이트를 주사했다. 6 마리의 주사가 각 마우스에서 행해졌 고 주사 중 하나는 변형되지 않은 알기네이트 컨트롤이었다. 주사 용량은 100 μl였다.

사후 1, 3, 7, 14, 21 및 28 일째에, 변형된 알기네이트의 주입에 반응하는 숙주 세포 활성을 형광 전체 동물 이미징을 사용하여 동력 학적으로 이미지화 하였다. 생체 내 형광 이미징 24 시간 전에, 150 μl 멸균 PBS에 용해된 2 nmol의 ProSense-680 (VisEn Medical, Woburn, MA, 여기 파장 680 ± 10 nm, 방출 700 ± 10 nm)을 각 마우스의 꼬리 정맥 카 텝신 활동을 이미지한다.

생체 내 형광 이미징은 IVIS 스펙트럼 측정 시스템 (Xenogen, MA, Hopkinton, MA)을 사용하여 수행되었다. 동물을 2.5 L / 분의 유속으로 100 % 산소 중 1-4 % 이소 플루 란을 사용하여 흡입 마취하에 유지시켰다. 8x8의 비닝 및 13.1cm의 시야가 이미징에 사용되었다. 노출 시간과 f / stop (개구부의 상대적 크기)은 각각의 획득된 이미지에 대해 최적화되었다. 제조업체의 독점적 인 Living Image 3.1 소프트웨어를 사용하여 데이터를 수집하고 분석하였다. 모든 이미지는 선택된 이미징 구성에서 입사 강도의 내부 표준에 대한 수집된 형광 강도의 비율로 정의되는 형광 효율로 표시된다. 관심 분야 (ROI)는 각 주사 부위 주위에 지정되었다.

재료의 생체 적합성을 주사 후 14 일째에 조사 하였다. 변형된 알기네이트의 주입 부위에서 측정된 형광 강도는 변형되지 않은 알기네이트의 주입 부위에서 측정된 형광 강도와 비교되었다. 변형되지 않은 알기네이트의 주입 부위에서 측정된 형광 강도보다 주입 위치에서 더 작은 형광 세기를 나타내는 변형된 알기네이트는 생체 적합성으로 특징 지어졌다. 변형되지 않은 알기네이트의 주입 부위에서 측정된 형광 강도보다 착상 부위에서 더 큰 형광 강도를 나타내는 변형된 알기네이트는 생체 적합성이 아닌 것으로 특징 화되었다.

알기네이트 겔의 생체 내 안정성을 주사 후 28 일째에 평가 하였다. 28 일 후 주사 부위에 남아있는 변형된 알기네이트는 생체 내에서 기계적으로 안정한 하이드로 젤을 형성할 수 있는 것으로 특징 화되었다. 28 일 후에 주사 부위에 존재하지 않는 변형된 알기네이트는 생체 내에서 기계적으로 안정한 하이드로 겔을 형성할 수없는 것으로 간주되어 '실패'로 분류되었다.

생체 적합성 및 생체 내에서 기계적으로 안정한 하이드로 겔을 형성할 수 있는 특성을 갖는 변형된 알기네이트는 '히트 (hits)'로 확인되고 추가 연구를 위해 선택되었다.

2. 생체 내 스크리닝 프로토콜에서 높은 처리량의 검증

상기 기재된 생체 내 스크리닝 분석에서 높은 처리량을 확인하기 위해, 변형된 알기네이트를 어레이 형식으로 마우스에 피하 주사하여 전술 한 바와 같이 현장에서 가교 결합시켰다. 형광, 전체 동물 영상을 사용하여 1, 3, 7, 14, 21 및 28 일째 주사 한 후 마우스를 촬영하고 조직 학적 분석을 위해 영상을 수집 한 후 조직 샘플을 수집하였다. 조직 학적 분석을위한 조직 샘플을 얻으려면 마우스를 COX 질식으로 안락사시키고 주입된 생체 물질과 주변 조직을 절제했다. 조직을 10 % 포르말린에 고정시키고, 파라핀에 끼 우고, 5 μm 단면으로 절단하고, 보드 인증 병리학 자의 조직 학적 분석을 위해 헤 마톡 실린 및 에오신 (H & E)을 사용하여 염색 하였다.

섬유증은 0이 섬유화를 수반하지 않는 비율로 평가되었고, 1 개는 1-2 층의 섬유증으로 부분적으로 적용되었고, 2 개는 거의 이식재를 덮는 두꺼운 섬유화 층으로 지정되었고, 3 개는 동심원의 중합체의 섬유 성 적용 범위로 표시되었다. Polymorphonuclear (PMN) 세포와 macrophage는 관찰된 세포가 0으로 표시되지 않은 곳에서 평가되었으며, 산란된 세포는 1 점을 얻었고, 중합체의 측면에 클러스터링된 수많은 세포는 2 점을 얻었으며, 세 명. 알기네이트로 표준화된 조직 학적 점수와 형광 반응 모두를 전체 라이브러리에 대해 조사하였고, 변형되지 않은 알기네이트를 능가하는 물질은 생체 적합성으로 판단되었다. 이것은 <100 %의 정규화된 형광 신호 및 <3의 섬유화 점수에 해당한다.

전체 동물 이미징을 사용하여 포착된 데이터는 조직 학적 분석과 비교하여 생체 물질에 대한 식세포의 세포 모집에 비슷한 시간적 경향을 나타내었다. 따라서, 전술 한 고 처리량의 생체 내 스크리닝 방법이 검증되었다.

실시예 5 : 생체 적합성을 정량하기위한 변형된 알기네이트의 생체 내 스크리닝

주입은 ISO 10993-6 : 2001에 따라 수행되었다. 주입하기 전에 모든 물질을 0.22 μm 여과로 멸균하였다. 생쥐를 이동을 최소화하기 위해 1-4 % 이소 플루 란 / 잔량 O2의 농도로 이소 플루 란 흡입을 통해 마취시켰다. 등을 70 % 이소 프로필 알콜로 문질러 닦고 동물에게 수정된 알기네이트를 주사했다. 주입 부피는 100㎕였다.

Cathepsin 활성은 수정된 알기네이트에 대한 이물질 반응을 정량화하기 위해 생체 내 형광 분석을 사용하여 주사 후 7 일째에 측정 하였다. 생체 내 형광 이미징 24 시간 전에, 150 μl 멸균 PBS에 용해된 2 nmol의 ProSense-680 (VisEn Medical, Woburn, MA, 여기 파장 680 ± 10 nm, 방출 700 ± 10 nm)을 각 마우스의 꼬리 정맥 카 텝신 활동을 이미지한다.

형광 이미지를 주사 후 7 일째에 캡쳐 한 후, 선택된 개질된 알기네이트의 주입 지점에서의 상대적 카 텝신 활성을 설명 하였다. 형광 강도를 측정하고 변형된 알기네이트의 생체 적합성을 정량화하기 위해 비 변형된 알기네이트를 사용하여 측정된 형광 응답에 대해 표준화 하였다. 선택된 변형된 알기네이트에 대해 얻어진 결과가도 4에 포함되어 있다.

실시예 6 : STZ - 유도된 당뇨병 마우스에서 당뇨병의 치료

생체 적합성 알기네이트 - 캡슐화 베타 세포의 이식은 당뇨병 치료제로서의 잠재력을 제공한다. 췌장 쥐의 췌장 세포 (PF_N287_B_B4, PF_N287?_F2, PF_N287_G3, PF_N287_B3, PF_N287_B_B8, PF_N287_A4, PF_N287_B1, PF_N287_E3, PF_N263_C12, PF_N63_A12, PF_N287_E1, PF_N287_D3, PF_N263_A7 및 PF_N263_C6을 포함하여 위에 설명된 분석을 사용하여 식별 십사 생체 적합성 수정 알기네이트 폴리머를 사용하여 캡슐화된 ). 알기네이트 캡슐화된 아일렛 캡슐 (/ V W) 탈 이온수에 각각 개질 알기네이트 용액 1.05kV의 전압으로 설정 이노 테크 캡슐 (이노 테크), 1225Hz의 진동을 이용하여 현탁 1000 아일렛 정지 함유하는 4 % 750μl로 제조된 , 300μm 노즐을 사용하여 10-25 ml / min의 유속이 필요한다. 알기네이트는 20mM BaCl2 용액에서 가교 결합되었다. 캡슐화 후, 캡슐을 HEPES 용액으로 2 회, 크렙스 용액으로 4 회, RPMI-1640 배지로 2 회 세척 하였다.

캡슐화된 래트 랑게르한스 섬 세포를 STZ 유도된 당뇨병 마우스에 이식 하였다. 이식 전에, 0.5L / 분의 산소를 갖는 1-4 % 이소 플루오 란의 연속 흐름하에 마우스를 마취시켰다. 크기 # 40 클리퍼 블레이드와 면도기는 동물의 복부 복부 정중선에 약 2cm X 2cm의 영역을 나타 내기 위해 머리를 제거하는 데 사용된다. 전체 면도 영역 무균 povidine 닦고 3 사이클의 최소로 제조하고, 70 % 알콜로 세척 하였다. 포비 든 (povidine)을 함유 한 최종 피부 도료를 또한 도포 하였다. 외과 수술 부위는 주위의 모발이 수술 부위를 만지지 못하도록 배제하기 위해 무균 일회용 종이로 입었다. 날카로운 외과 용 날을 사용하여 0.5-0.75cm의 정중선 절개를 피부와 선형 알바를 통해 복부로 절단하였다. 멸균 플라스틱 피펫을 사용하여 알기네이트 캡슐을 복강 내로 옮겼다. 복부 근육은 5 0 Ethicon는 블랙 실크 또는 PDS-흡수 5.0-6.0 모노 필라멘트 흡수 스레드와 봉합에 의해 폐쇄되었다. 외부 피부 층은 상처 클립을 사용하여 닫혔다. 이 상처 클립은 완전한 치유가 확인된 후 수술 후 7-10 일에 제거되었다.

당뇨병 쥐를 유도 STZ의 혈당치는 생산 꼬리의 피부에 표면 상처를 70 % 이소 프로필 알코올로 꼬리를 세정 및함으로써 얻은 혈액 방울을 이용하여 20 ~ 30 일 후 이식 매일 모니터링 하였다 혈액 방울. 마우스를 회전식 꼬리 인젝터에서 샘플링하는 동안 구속 하였다.

췌도 이식 후 STZ로 유도된 당뇨병 마우스의 혈당 수치가 그림 5에 나와 있다. 점선으로 표시된 검은 선은 생쥐의 정상 혈당을 나타낸다. 변형된 알기네이트에 캡슐화된 췌장 쥐 섬 세포는 모든 경우에서 혈당 수준을 감소시킬 수 있었고 어떤 경우에는 정상 혈당증을 유발할 수도 있었다.

실시예 7 : 개질된 알기네이트 (들) 및 비 개질된 알기네이트

생체 내에서 섬유화를 유도하는 매개 변수의 증가하는 인식은 변형된 알기네이트의 성능 분석에 적용되었다. 수정된 알기네이트 캡슐의 복강 내 (IP) 이식은 변형되지 않은 알기네이트에 대해 정의된 조건을 사용하여 가교 결합시 변형된 알기네이트염이 비정상적으로 모양의 캡슐을 생성할 수 있음을 나타냈다. 이러한 이상 모양의 캡슐은 변형된 알기네이트 캡슐이 IP를 이식 한 구현 및 해석을 복잡하게할 수 있다. 캡슐 형태를 개선시키기위한 노력으로, 개질된 알기네이트가 소량의 고 분자량 알기네이트와 블렌딩된 경우 개질된 알기네이트 미세 입자와 함께 사용하기위한 제형 방법이 개발되었다. 이 혼합물로부터 제조된 입자는 개선된 형태 및 안정성을 갖는 입자를 산출 하였다.

변형된 알기네이트 (w / w)의 6 % 용액을 비 변형 알기네이트 (w / w)의 1.15 % 용액과 1 : 1 부피비로 배합 하였다. 혼합 후, 캡슐은 정전 액적 생성기를 통해이 용액을 따르고,이어서 20mM 염화 바륨 수용액에서 중합체를 가교 결합시킴으로써 형성된다.

바륨 및 만니톨로 제형 화된 개질된 알기네이트 263_A12 미세 입자로부터 제조된 입자를 소량의 비 변형 SLG100 알기네이트 (16 중량 %)과 혼합 한 263_A12로부터 제조된 입자와 비교 하였다. 변형된 알기네이트 및 비 변형된 알기네이트의 혼합물로부터 제조된 입자는보다 균일 한 미세 입자 집단을 생성 하였다. SLG100과 혼합된 변형된 알기네이트를 사용하여 여러 시점에서 양성자를 이용한 정량 형광 분석을 수행 하였다. 그 결과를도 6에 나타내었다. 여러 재구성된 변형된 알기네이트는 대조군의 알기네이트와 비교하여 7 일째에 염증 반응이 덜 나타났다. 큰 캡슐 (직경 1.5mm)을 사용한 초기 실험은 면역 능력이있는 C57BL6 마우스의 IP 공간에서 2 주 후에 비교적 깨끗한 캡슐을 나타낸다.

이러한 제어된 캡슐로 현재까지 수집된 데이터는 재 형성 및 캡슐 형태가 프로센스에 의해 측정된 바와 같이 염증에 유의 한 영향을 미칠 수 있음을 나타낸다. 어떤 중합체에서는 개선된 염증 반응이 관찰되는 반면 (그림 6), 다른 것들은 부정적으로 영향을 받는다.

실시예 8 : 변형된 알기네이트의 항 섬유화 활성의 입증

이 예에서 화학적 변형 접근법은 사람에서의 번역과 관련된 NHP를 포함하는 전임상 섬유증 모델에서 알기네이트 마이크로 스피어의 면역 인식을 완화하기 위해 취해졌다. 리드 물질은 C57BL / 6 쥐와 cynomolgus macaques의 IP 공간에서 면역 인식과 섬유화를 피했다. 이 알기네이트는 이물질 반응의 활성화를 저해하고 이식된 물질의 섬유화를 극복하는 데 필요한 표면 특성에 대한 통찰력을 제공하여 대 식세포 접착을 차단한다.

I. 방법

A. 알기네이트 화학 변형

1. 알기네이트 아미드

알기네이트 (NovaMatrix 사의 Pronova UPVLVG, 1 당량, 100mg = 반응에 이용 가능한 COOH의 0.52 mmol)을 3 : 2 물 : 아세토 니트릴 혼합물 (총 용량 5ml) 중에 2 % 알기네이트 용액으로서 용해시켰다. 이어서, 커플 링제 2- 클로로 -4,6- 디메 톡시 -1,3,5- 트리 아진 (CDMT, Sigma Aldrich 또는 TCI America)과 함께 아민 (N1 내지 N9, Z1, Z2) (1eq, Sigma Aldrich 또는 TCI America) 0.5 당량, 45mg, 시그마 알드리치) 및 4- 메틸 모르 폴린 (NMM, 1 당량, 56μl, 시그마 알드리치)을 첨가 하였다. 혼합물을 55 ℃에서 밤새 교반하고, 용매를 감압하에 제거 하였다. 생성된 고체를 물에 용해시키고 시아 노 개질된 실리카 겔 (Silicycle)을 통해 여과하여 불용성 침전물을 제거 하였다. 생성된 용액을 DI 물로 하룻밤 동안 10,000 MWCO 투석 막에 대해 투석하여 중합체를 추가로 정제 하였다. 이어서, 생성된 용액을 동결 건조시켜 정제된 화합물을 수득 하였다.

2. 알기네이트 에스테르 화

알기네이트 (NovaMatrix 사의 Pronova UPVLVG, 1 당량, 100 mg = 반응에 사용할 수 있는 COOH의 0.52 mmol)을 3 : 2 물 : 알콜 (O1에서 O12) 혼합물 (총량 5ml)에 2 % 알기네이트 용액으로 용해시켰다. 커플 링제 2- 클로로 -4,6- 디메 톡시 -1,3,5- 트리 아진 (CDMT, 0.5 당량, 45mg, 시그마 알드리치) 및 4- 메틸 모르 폴린 (NMM, 1 당량, 56μl, 시그마 알드리치) 혼합물을 55 ℃에서 밤새 교반 하였다. 다음날, 용매를 감압하에 제거 하였다. 생성된 고체를 물에 용해시키고 시아 노 개질된 실리카 겔 (Silicycle)을 통해 여과하여 불용성 침전물을 제거 하였다. 생성된 용액을 DI 물로 하룻밤 동안 10,000 MWCO 투석 막에 대해 투석하여 중합체를 추가로 정제 하였다. 이어서, 생성된 용액을 동결 건조시켜 정제된 화합물을 수득 하였다.

3. Huisgen 사이클로이드 추가 ( "클릭")

두 번째 단계에서, Z2와 반응 한 알기네이트를 물 : 메탄올 1 : 1 (총 5ml)의 용액에 용해시켰다. 트랜스 -N, N'- 디메틸 시클로 헥산 -1,2- 디아민 (0.25 eq., 19 mg, 시그마 알드리치), 나트륨 L- 아스 코르 베이트 (0.05 eq., 19 mg, Sigma Aldrich) 시그마 알드리치), 구리 (I) - 요오드화물 (0.5 당량, 10mg, 시그마 알드리치)을 커플 링제로서 첨가 하였다. 이어서, 각 알킨 (Y1 내지 Y20) 0.51 밀리몰을 첨가하고, 혼합물을 55 ℃에서 밤새 교반 하였다. 용매를 감압하에 제거 하였다. 생성된 고체를 물에 용해시키고 시아 노 개질된 실리카 겔로 여과하여 불용성 침전물을 제거 하였다. 투명한 용액을 동결 건조시키고 5ml의 물에 용해시키고 투석 하였다. 생성된 용액을 DI 물로 하룻밤 동안 10,000 MWCO 투석 막에 대해 투석하여 중합체를 추가로 정제 하였다. 이어서, 생성된 용액을 동결 건조시켜 정제된 화합물을 수득 하였다.

두 번째 단계에서, Z1과 반응 한 알기네이트를 물 : 메탄올 1 : 1 (총 5ml)의 용액에 용해시켰다. 트리스 [(1- 벤질 -1H-1,2,3- 트리아 졸 -4- 일) 메틸] 아민 (TBTA, 0.2 당량, 50 ㎎, 시그마 알드리치), 트리 에틸 아민 (0.25 당량, 통상적으로 15 ㎕, 시그마 알드리치) 구리 (I) - 요오드화물 (0.25 당량, 5mg, 시그마 알드리치)을 커플 링제로서 첨가 하였다. 이어서, 각 알킨 0.51mmol을 첨가하고, 혼합물을 55 ℃에서 밤새 교반 하였다. 용매를 감압하에 제거 하였다. 생성된 고체를 물에 용해시키고 시아 노 개질된 실리카 겔로 여과하여 불용성 침전물을 제거 하였다. 투명한 용액을 동결 건조시키고, 5ml의 물에 용해시키고 투석시켰다. 생성된 용액을 DI 물로 하룻밤 동안 10,000 MWCO 투석 막에 대해 투석하여 중합체를 추가로 정제 하였다. 이어서, 생성된 용액을 동결 건조시켜 정제된 화합물을 수득 하였다.

4. Z2-Y12, Z1-Y15 및 Z1-Y19의 제조를위한 최적화된 합성 :

Z2-Y12 아민 :

5.1 g의 소듐 아지드 (1.1 eq, 78.5 mmol), 1.41 g의 소듐 아스 코르 베이트 (0.1 eq, 7.14 mmol), 2.29 ml의 트랜스 - 뷰틸 아세토 아세테이트의 용액에 2- (2- 프로피 닐 옥시) 테트라 히드로 피란 (10.3 g, 71.36 mmol) N, N'- 디메틸 시클로 헥산 -1,2- 디아민 (0.25eq, 17.83mmol), 3.4g 구리 (I) - 요오드 (0.025eq, 17.83mmol)의 용액에 첨가 하였다. 이 혼합물에 19.97g의 4 요오드 벤질 아미드 HCl을 첨가 하였다. 반응물을 55 ℃에서 밤새 교반 하였다. 용매를 감압하에 제거 하였다. 조 질의 반응물을 디클로로 메탄 : 실리카 겔상에서 0 % → 40 %의 혼합물 (DCM 중 3 % NH4OH 22 % MeOH) 22 % 혼합 액체 크로마토 그래피로 정제 하였다. 이어서 생성물을하기 기재된 바와 같이 알기네이트와 반응시켰다.

Z1-Y15 아민 :

3.5g의 4- 프로 파길 티오 모르 폴린 1,1- 디옥 시드 (1eq. 20mmol)를 2.5g의 TBTA (0.2eq, 4mmol), 750μl의 트리 에틸 아민 (0.5 당량, 10mmol), 250mg의 구리 (I) - 요오드화물 (0.06 eq, 1.3mmol)의 용액에 첨가 하였다. 혼합물을 0 ℃로 냉각시키고 5.25ml의 11- 아지도 -3,6,9- 트리 옥사 운데 칸 -1- 아민 (1eq, 20mmol)을 첨가 하였다. 반응물을 55 ℃에서 밤새 교반 하였다. 용매를 감압하에 제거 하였다. 미정 제 반응물을 C18 컬럼상에서 다이 클로로 메테 인 : 울트라 (3 % NH4OH를 함유하는 DCM 중 22 % MeOH) 혼합물 0 % -> 100 %로 액체 크로마토 그래피로 정제 하였다. 이어서 생성물을하기 기재된 바와 같이 알기네이트와 반응시켰다.

Z1-Y19 아민 :

2.5g의 TBTA (0.2eq, 4mmol), 750μl의 트리 에틸 아민 (0.5 당량, 10.1mmol), 250mg의 구리 (I) - 요오드화물 (0.06eq, 1.₃₁mmol)의 용액에 4-에 티닐 아닐린 (1eq. 20.2mmol) )을 메탄올 50ml에 용해시켰다. 혼합물을 0 ℃로 냉각시키고 5.25ml의 11- 아지도 -3,6,9- 트리 옥사 운데 칸 -1- 아민 (1eq, 20mmol)을 첨가 하였다. 반응물을 55 ℃에서 밤새 교반 하였다. 용매를 감압하에 제거 하였다. 미정 제 반응물을 디클로로 메탄 : 시아 노 작용기가 첨가된 실리카 컬럼상에서 0 % -> 30 % 혼합물 인 DCM (3 % NH4OH 함유 22 % MeOH) 중 액체 크로마토 그래피로 정제 하였다. 이어서 생성물을하기 기재된 바와 같이 알기네이트와 반응시켰다.

알기네이트 반응 :

1.5g의 UPVLVG (1eq)를 45ml의 물에 용해시키고 275mg의 2 클로로 -4,6- 디메 톡시 -1,3,5- 트리 아진 (CDMT, 0.5eq) 및 840μl의 N- 메틸 모르 폴린 (NMM, 1eq) 덧붙였다. 이어서, Z2-Y12, Z1-Y15 또는 Z1-Y19 아민 7.65mmol을 22.5ml의 아세토 니트릴에 용해시키고 혼합물에 첨가 하였다. 반응물을 55 ℃에서 밤새 교반 하였다. 용매를 감압하에 제거하고, 고체를 물에 용해시켰다. 용액을 시아 노 작용 화된 실리카의 패드를 통해 여과하고 물을 감압하에 제거하여 용액을 농축시켰다. 그런 다음 DI 수 중에서 10,000 MWCO 막을 하룻밤 동안 투석 하였다. 물을 감압하에 제거하여 관능 화된 알기네이트를 수득 하였다.

B. 캡슐 형성

ES 시리즈 0-100 KV, 20 W 고전압 발전기 (Gamma ES 시리즈, Gamma High Voltage Research, FL, USA)를 무딘 팁 바늘의 상단과 하단에 연결한다 (SAI Infusion Technologies, IL, USA). 이 주사 바늘은 수직 방향으로 향한 주사기 펌프 (Pump 11 Pico Plus, Harvard Apparatus, MA, USA)에 클립으로 고정된 5 mL Lure Lock Syringe (BD, NJ, USA)에 부착된다. 주사기 펌프는 20 mM 바륨 5 % 만니톨 용액 (Sigma Aldrich, MO, USA)이 들어있는 유리 접시에 알기네이트를 펌핑한다. PicoPlus 주사기 펌프의 설정은 직경 1206 mm 및 유속 0.2 mL / min이다. 캡슐을 형성 한 후 hepes 완충액 (NaCl 15.428g, KCl 0.70g, MgCl2 * 6H2O 0.488g, hepes (1M) 완충액 (Gibco, Life Technologies, California, USA) 50mL) 2L의 DiH2O에서) 4 회. 알기네이트 캡슐을 4 ℃에서 밤새 방치한다. 그런 다음 캡슐을 0.8 % 식염수로 2 회 세척하고 사용하기 전까지 4 ℃로 유지한다.

알기네이트의 용해성 : SLG20 (NovaMatrix, Sandvika, Norway)을 0.8 % 식염수에 1.4 % 부피비로 용해시켰다. SLG100 (NovaMatrix, Sandvika, Norway)을 0.8 % 식염수에 1.2 % 부피비로 용해시켰다. UPVLVG (NovaMatrix, Sandvika, Norway)를 0.8 % 식염수에 5 % 부피비로 용해시켰다. 모든 변형된 알기네이트는 0.8 % 식염수 중에 5 % 부피비로 초기에 용해되었다. 이어서, 변형체를 0.8 % 식염수에 용해된 3 % 중량의 SLG100과 블렌딩 하였다 (비율은 표 1 참조).

다른 크기의 캡슐을 형성 : 직경이 300 μm 인 캡슐의 경우 30 게이지 블 런트 팁 바늘 (SAI Infusion Technologies)을 7-8 kV의 전압으로 사용하였다. 직경 500 μm의 캡슐의 경우, 25 gauge의 무딘 팁 바늘 (SAI Infusion Technologies)을 5-7 kV의 전압으로 사용하였다. 1.5 mm 캡슐의 경우, 5- 7 (kV) 전압의 18 게이지 무딘 팁 바늘 (SAI Infusion Technologies)을 사용하였다.

수정된 알기네이트 - SLG100 혼합 체적비

변형된 알기네이트 (%)	변형된 용액의 체적 (%)	SLG100 체적(%)
361_E9	70	30
411_RN8	80	20
411_OH6	60	40
411_OH9	60	40
411_OH11	50	50
411_OH3	80	20
411_RZA15	80	20
411_RZA2	50	50
411_RZA19	70	30
411_RN7	80	20
VLVG/SLG100*	80	20

표 1 : 변형된 알기네이트를 SLG100과 혼합하여 캡슐을 제조한다. 변형된 알기네이트와 SLG100을 5 mL 주사기에 넣고 캡슐에 넣기 전에 철저히 흔들어 섞으십시오. 다른 수정된 알기네이트염은 구형 캡슐을 만들기 위해 추가된 SLG100의 다른 백분율을 필요로한다. * VLVG / SLG100은 컨트롤 블렌드이다. 수정되지 않은 VLVG는 SLG100과 혼합된다.

C. 하이드로 겔 캡슐 및 기타 물질 구체의 이식

모든 동물 실험은 MIT 동물 애호위원회 (Committee on Animal Care)에 의해 승인되었으며, 모든 수술 절차 및 수술 후 관리는 MIT Division of Comparative Medicine 수의진이 감독하였다. 면역 기능이있는 수컷 C57BL / 6 마우스 (Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME)를 산소 중 3 % 이소 플루 란으로 마취시키고 베타 인 (betadine)과 이소프로판올 (isopropanol)을 사용하여 복부를 면도하고 멸균시켰다. 복부 정중선을 따라 0.5mm 절개를하고 무딘 절개를 사용하여 복막 내피를 노출시켰다. 복강 벽은 집게로 그 때 붙들고 0.5-1 밀리미터 절개는 선형 알바에 따라서했다. 소 정량의 캡슐을 무균 피펫에 넣고 절개 부를 통해 복강 내에 이식 하였다. 그 다음 절개를 5-0 테이퍼 형 폴리 다이옥산 (PDS II) 흡수성 봉합사를 사용하여 봉합 하였다. 이어서 상처 클립 및 조직 접착제를 사용하여 절개 위로 피부를 닫았다. 수술 전 모든 마우스는 탈수를 막기 위해 0.3 % 식염수 0.3mL와 함께 수술 전 진통제로 0.05mg / kg 용량의 부프 레노 핀을 피하 투여했다.

D. 세포, 조직 및 물질 검색

그림 및 결과에 명시된대로 이식 후 원하는 시점에서 마우스를 CO2 투여 후 자궁 경부 탈구로 안락사시켰다. 어떤 경우에는 5ml의 차가운 PBS를 먼저 복강 내 세척을 수행하기 위해 주입하여 자유롭게 부유하는 복강 내 면역 세포를 수집한다. 복부 피부와 복벽을 따라 포셉과 가위를 사용하여 절개를하고 복강 내 세척액을 새로운 15 ml 팰컨 튜브 (각각 RPMI 세포 배양 배지 5 ml로 준비)에 피펫 팅했다. 다음으로, 세척 병 팁을 복강 내에 삽입 하였다. 그런 다음 KREBS 완충액을 사용하여 복부에서 모든 물질 캡슐을 씻어 내고 수집을 위해 페트리 접시에 넣는다. 모든 캡슐을 씻어 내거나 수동으로 회수 한 후, 복강 내 조직에 직접 섬유화시킨 경우, 하류 처리 및 영상화를 위해 50 mL 원추형 튜브로 옮겼다. intraperitoneal 세척과 캡슐 회수 후, fibrosed intraperitoneal 조직은 또한 하류 FACS 및 표현 분석을 위해 excised되었다.

E. 회수된 물질 캡슐의 영상화

위상 콘트라스트 이미징을 위해 검색된 재료를 Krebs 버퍼를 사용하여 부드럽게 씻어 내고 Evos Xl 현미경 (Advanced Microscopy Group)을 사용하여 위상차 현미경 검사를 위해 35mm 페트리 접시에 옮겼다.

F. ProSense 분석

암컷 SKH1 마우스 (6 주령)를이 분석에 사용 하였다. 100 ㎕의 캡슐을 200 ㎕의 식염수에 재현 탁시키고, 마우스의 뒤 좌측에 피하 주사 하였다. 마우스는 주사 후 형광 배경을 최소화하기 위해 AIN-93G 정제된 설치류식이 요법 (TD 94045, Harlan)으로 급식되었다. 6 일 후, 마우스 당 ProSence 750 FAST (NEV11171, PerkinElmer Inc.) 100ul (4nmol)을 꼬리 정맥을 통해 정맥 내 주사 하였다. 7 일 (즉, ProSense 750 FAST 정맥 내 투여 24 시간 후), 마우스를 IVIS 스펙트럼 시스템 (Xenogen, Caliper LifeScience)으로 스캐닝 하였다. 쥐를 산소 중 3 % 이소 플루오 란을 사용하여 마취시키고 절차 전반에 걸쳐 동일한 속도로 유지 시켰으며 IVIS 스펙트럼 시스템의 설정은 노출 = 7.50, 빈 = 중간, FStop = 2, 여기 = 605 및 방출 = 660이었다. 이미지는 LivingImage Software로 분석하였고, 동일한 마우스의 등 뒤쪽의 오른쪽을 신호 정량화 과정에서 대조군으로 사용하였다.

G. 세포 염색 및 공 초점 Immunofluorescence

회수된 샘플을 4 % 파라 포름 알데히드에서 밤새 저장 하였다 (1x PBS로 희석). 샘플을 Krebs 완충액 (7.889g NaCl, 0.35g KCl, 5.958g HEPES (Sigma-Aldrich, 미국 몬타나), 0.163g KH2PO4, 1000mL의 DiH2O 내 0.144g MGSO4 * 7H2O)로 세척 하였다. 샘플을 10 mL의 PBS로 세척 하였다. PBS를 흡인시키고, 1 % 트리톤 X-100 (Sigma-Aldrich, Montana, USA) 용액 20 mL를 사용하여 세포를 투과시켰다. 샘플을 실온에서 10 분 동안 인큐베이션 하였다. 그 후 샘플을 실온에서 30 분 동안 1X PBS로 희석 한 1 % 알부민 용액 (Sigma-Aldrich, Montana, USA) 15 mL에서 배양 하였다. 3 mL의 항체 용액 (1 : 200 CD68 488 항 마우스 (BioLegend California, USA), 1 : 200 항 - 마우스 액틴, α-Smooth Muscle-Cy3 (Sigma-Aldrich, Montana, USA), 1:30 Phalloidin anti mouse 647 (Life Technologies, California, USA), DAPI (NucBlue Live Cell Stain ReadyProbes, Life Technologies, California, USA)를 1 % 알부민 용액으로 희석하여 각 시료에 첨가 하였다. 샘플을 실온에서 45 분 동안 염색 용액에서 배양 하였다. 이어서, 염색 용액을 흡인 하였다. 그런 다음 샘플을 1 x PBS에서 희석 한 20 mL의 0.1 % tween 20 용액 (Sigma-Aldrich, Montana, USA)으로 2 회 세척 하였다. 그런 다음 시료를 20 mL의 1X PBS로 2 회 세척 하였다. 이어서 샘플을 24 웰 유리 바닥 플레이트로 옮겼다. 과량의 PBS를 흡인하고 50 % 글리세롤 용액 (Sigma-Aldrich, Montana, USA) 1 mL를 첨가 하였다. ZEN 현미경 소프트웨어가있는 Zeiss LSM 700 시스템을 사용하여 스테인드 샘플을 이미지하고 분석하였다. Photoshop (Adobe Inc., Seattle, WA)을 사용하여 프리젠 테이션을 위해 선형으로 조정된 이미지를 얻었다.

H. 단백질 추출

회수된 캡슐상의 세포를 NP40 세포 용해 완충액 (Cat # FNN0021, Invitrogen) 중 얼음상에서 70 % 진폭 (QSonica Sonicator, Model # Q125, QSonica LLC)으로 3 회 30 초 동안 30 초 초음파 처리하여 용 해시켰다 100ul PMSF 및 1x 프로 테아 제 억제제 (Halt Protease 억제제 일회용 칵테일, Cat. # 78430, Thermo Scientific)가 포함된 200ul 용리 완충액에 100ul 캡슐을 넣는다. 용 해물을 4 ℃에서 12000 rpm으로 20 분간 원심 분리 하였다; 단백질을 함유하는 상청액을 얼음 상에 유지된 새로운 튜브에서 흡인 하였다. 펠릿을 같은 부피의 용해 완충액 (즉, 100㎕ 캡슐의 펠렛을 200㎕ 용해 완충액으로 세척)로 세척 한 다음, 4 ℃에서 12000 rpm으로 20 분 동안 원심 분리하고, 상등액을 이전의 것과 결합시켰다. 단백질은 나중에 사용할 수 있도록 -80℃에서 보관하였다.

I. Elispot (마우스 사이토 카인 어레이)

이 분석은 Proteome Profiler 마우스 사이토 카인 어레이 패널 A 키트 (Cat # ARY006, R & D 시스템)를 사용하여 수행하였다. 각 막에 200ul의 단백질 용액을 100ul의 샘플 버퍼 (어레이 버퍼 4)와 1.2ml의 블록 버퍼 (어레이 버퍼 6)와 혼합 한 다음 15ul의 재구성 마우스 사이토 카인 어레이 패널 A 검출 항체 칵테일을 첨가하고 방 1 시간 동안 온도. 어레이 막을 락킹 플랫폼 셰이커에서 블록 버퍼 (어레이 버퍼 6)로 2 시간 동안 인큐베이션 한 다음 블록 완충액을 흡인하고, 준비된 샘플 / 항체 혼합물을 막에 첨가하고 밤새 4 ° 흔들리는 플랫폼 셰이커에 C. 멤브레인을 락킹 플랫폼 셰이커 (rocking platform shaker)상에서 20 분 동안 1X 세척 완충액으로 20 분 동안 3 회 세척하고 탈 이온수로 한번 씻어 낸 다음 플루오로 포어 - 결합 스트렙 타비 딘 (1 : 5,000 희석, Cat # 926-32230, Li- Cor)를 실온에서 30 분 동안 흔들어 놓은 플랫폼 셰이커에서 세척하고, 세척 완충액으로 3 회 세척하고 상기 단계에서와 같이 다시 탈 이온수로 세정 하였다. Odyssey Detection (Li-Cor, 일련 번호 ODY-2329)을 사용하여 800 nm 파장에서 항체 - 항원 복합체를 시각화하였다. 그 지점의 밀도는 Image J 소프트웨어에 의해 분석되었다.

J. 웨스턴 블 랏팅

각 차선마다 1x loading buffer (SDS-Sample buffer, Cat. # BP-111R, Boston BioProducts)와 혼합된 12ul의 단백질 용액을 95 ℃에서 20 분간 끓여 SDS 폴리 아크릴 아미드 겔 (모든 Kd 15 웰 빗 mini-gel, Biorad, Cat # 456-9036) 및 3ul의 Precision Plus Protein Dual Xtra 스탠드 (Cat # 161-0377, Bio-rad)를 사다리로 사용하여 밴드의 위치를 표시 한 다음 니트로 셀룰로오스 막 (Biorad, Cat. # 1620213). Anti- Smooth Muscle actin 항체 (알파 평활근 액틴에 대한 1 : 400 희석, Cat. # ab5694, AbCam)와 항 actin 항체 (1 : 4000 희석, Monoclonal Anti-β-Actin 마우스에서 생산된 항체 (Cat # A1978, Sigma Aldirch),이어서 당나귀 항 토끼 (1 내지 15,000 희석, Cat # 926-32213, Li-Cor) 및 염소 항 마우스 (1 내지 15,000 희석, Cat # 926-68070, Li-Cor) 형광 물질 결합 2 차 항체. 항체 - 항원 복합체는 Odyssey Detection (Li-Cor, 일련 번호 ODY-2329)을 사용하여 700 및 800 nm 파장에서 시각화했다. 밴드의 밀도는 이미지 J 소프트웨어에 의해 분석되었다.

K. NanoString 분석

이식 후 다양한 시점에서 채취 한 조직 샘플에서 모의 이식 (mock-transplanted, MT) 대조군 또는 500 또는 1,500 ?m의 알기네이트 캡슐 - 함유 마우스 (n = 5 / 그룹)에 대한 RNA를 분리 하였다. 각각의 RNA를 정량화하고 적절한 농도 (100 ng / ㎕)로 희석 한 다음, 각 샘플 500 ng을 맞춤형 멀티플렉싱 53- 유전자 마우스 대 식세포 서브 타이핑 패널을 통한 발현 분석을위한 NanoString 제조업체 프로토콜에 따라 처리 하였다. RNA 레벨 (절대 카피 수)은 nCounter (NanoString Technologies Inc., Seattle, WA) 정량법으로 얻었으며 그룹 샘플은 nSolver 분석 소프트웨어 (NanoString Technologies Inc., Seattle, WA)를 사용하여 분석 하였다.

L. FACS 분석

신선하게 절제된 조직의 단일 세포 현탁액을 제조사의 프로토콜에 따라 부드러운 MACS Dissociator (Miltenyi Biotec, Auburn, CA)를 사용하여 제조 하였다. 단일 세포 현탁액을 PEB 해리 완충액 (1X PBS, pH 7.2, 0.5 % BSA 및 2mM EDTA)에서 제조하고 현탁액을 70 m 필터 (Cat. # 22363548, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA)를 통과시켰다. 모든 조직 및 재료 샘플에서 추출한 단일 세포 집단을 4 ℃에서 5 분 동안 1X RBC 용해 완충액 (Cat. # 00-4333, eBioscience, San Diego, CA, USA) 5ml로 적혈구 용해시켰다. C. 20 ml의 멸균 1X PBS를 첨가하여 반응을 종결시켰다. 남아있는 세포를 4℃에서 300-400g으로 원심 분리하고 항체 배양을위한 최소 체적 (~ 50 ㎕)의 eBioscience Staining Buffer (카탈로그 # 00-4222)에 재현 탁한다. 모든 시료는 암 표식 4 C에서 암 표식 CD68 (1 ㎕ (0.5 ?g) / CD68-Alexa647, 클론 FA- Ly-6G-Alexa-647, 클론 RB6-8C5, 카탈로그 # 108418), Ly-6G (Gr-1) (샘플 당 11 ㎍ (11 ㎍), BioLegend # 11-59₃₁) BioLegend), CD11b (1 ㎕ (0.2 ㎍) / CD11b-Alexa-488, 클론 M1 / 70, 카탈로그 # 101217, BioLegend). eBioscience Flow Cytometry Staining Buffer (cat. # 00-4222, eBioscience) 2ml를 넣고 샘플을 4 ℃에서 5 분간 400-500g에서 원심 분리했다. 상청액을 흡인에 의해 제거하고,이 세척 단계를 염색 완충액으로 2 회 더 반복 하였다. 세 번째 세척 후 각 샘플을 500 ㎕의 Flow Cytometry Staining Buffer에 재현 탁하고 BD FACSCalibur (카탈로그 번호 # 342975)를 사용하여 최종 FACS 분석을 위해 40 m 필터 (Cat. # 22363547, Fisher Scientific) BD Biosciences, San Jose, CA, USA). 적절한 배경 및 레이저 강도 설정을 위해 염색되지 않은 단일 항체 및 IgG (Alexa-488 또는 Alexa-647, BioLegend로 표시) 컨트롤도 실행되었다.

M. Intravital Imaging

intravital 이미징을 위해, 500 μm 및 1500 μm 크기의 SLG20 하이드로 겔을 Qdot 605 (Life Technologies, Grand Island, NY)에로드하고 C57BL / 6-Tg (Csf1r-EGFP-NGFR / FKBP1A / TNFRSF6) 2Bck / J 마우스를 전술 한 바와 같이 처리 하였다. 이식 7 일 후, 마우스를 이소 플루 란 마취하에 놓고 원래의 수술 부위에 작은 절개를하여 비드를 노출시켰다. 마우스를 거꾸로된 현미경에 놓고 860 nm의 여기 파장에서 Olympus FVB-1000 MP 다 광자 현미경에 25x, N.A. 1.05 대물 렌즈를 사용하여 영상화했다. 200 μm (10 μm 간격)의 Z 스택을 이미지에 따라 20-45 분의 시간 간격으로 2 분 간격으로 수집하였다. 생쥐는 일정한 isoflurane 마취하에 유지하고 이미징 세션을 통해 모니터링되었다. 획득된 이미지를 Velocity 3D Image Analysis Software (Perkin Elmer, Waltham, MA)를 사용하여 분석 하였다.

N. 공 촛점 라만 분광학

샘플 준비 : 버퍼 용액과 함께 하이드로 겔 캡슐의 한 방울을 석영 커버 슬립 (043210-KJ, Alfa Aesar)상에서 건조시켰다. 건조 완충 용액에서 염을 제거하기 위해, 증류수 한 방울을 건조된 샘플의 상부에 부드럽게 도포하고 즉시 조직에 흡수시켰다. 이를 통해 건조된 하이드로 겔 캡슐이 라만 매핑을 위해 준비된다.

Instrumentation : 맞춤형 근적외선 공 초점 라만 현미경 검사 시스템은 이전에보고된 바있다 (Kang 등, Biomedical Opt. Exp. 2 (9) : 2484-2492 (2011); Kang 등, 살아있는 세포의 고속 공 촛점 라만 이미징을 통해 다수의 확인 가능한 탄소 나노 튜브 종의 섭취 동역학 측정 Nano Letters 12 (12) : 6170-6174 (2012)). 간단히 말해, 785nm 파장의 Ti : Sapphire 레이저 (3900S, Spectra-Physics)를 샘플 여기에 사용하였다. 평행된 빔은 밴드 패스 필터 (BPF, LL01-785-12.5, Semrock)로 필터링하고 이중 축 갈바 노 미터 미러로 재지향시켰다. 갈바 노 미터 미러 (CT-6210, Cambridge Technology)를 사용하여 고속 XY 스캐닝을 수행하였다. 1.2 NA 수분 대물 렌즈 (Olympus UPLSAPO60XWIR 60X / 1.20)를 사용하여 레이저 광을 샘플에 초점을 맞추고 후방 산란 광을 모으기 위해 사용하였다. 차동 마이크로 미터 (DRV517, Thorlabs)와 결합된 압전 액추에이터를 사용하여 각각 샘플 초점의 거친 조정과 미세 조정을 수행하였다. 플립 미러가 튜브 렌즈 뒤에 배치되어 비 간섭 성 송신 소스로부터의 샘플 초점면이 75 배 배율의 비디오 카메라를 사용하여 관찰 될 수 있다. 샘플로부터의 후방 산란된 라만 광은 2 개의 다이크로 익 미러 (DM1 : Semrock LPD01-785RU-25, DM2 : Semrock LPD01-785RU-25 × 36 × 1.1)를 통과하여 다중 모드 광섬유 (Thorlabs M14L01). 수집된 신호는 분광기 (Holospec f / 18i, Kaiser Optical Systems)로 전달되어 열전기 냉각 식, 후면 조명 및 깊은 공핍 CCD (PIXIS : 100BR_eXcelon, Princeton Instruments)에 의해 감지되었다. LabView 8.6 소프트웨어 (National Instruments), 데이터 수집 보드 (PCI-6251, 내쇼날 인스트루먼트) 및 MATLAB 2013 소프트웨어 (Mathworks)를 사용하여 시스템을 제어하고 데이터를 수집하고 데이터를 분석하였다.

라만 분광학 측정 : 785nm 레이저 출력의 60mW는 마이크론 스폿 크기로 집중되어 있으며 하이드로 겔 샘플을 래스터 스캔하는 데 사용되었다. 30 × 30 스펙트럼은 45μm × 45μm 영역에서 획득되었으며, 통합 시간은 1.0 초 / 픽셀이다. 총 측정 시간은 약 15 분이었다.

데이터 처리 : 두 개의 라만 밴드의 강도에 따라 두 개의 라만 이미지가 생성된다. 이러한 라만 이미지는 동일한 영역의 해당 명 시야 이미지 위에 빨강 및 녹색 색상으로 크기가 조정되고 겹쳐서 표시된다.

II. 고분자 및 화합물 특성화

N7 : 1H (400 MHz; D2O) : 3.10-4.10 (m, 알기네이트 양성자), 4.20 (2H, s, H2N-CH2-Ph), 4.40-5.20 (m, 알기네이트 양성자), 7.41 (2H, m, ), 7.49 (3H, m, 페닐)

IR (ATR) : 3234, 1579, 1465, 1407, 1368, 1078, 810, 692, 517.

N8 : 1H (400 MHz; D2O) : 3.00-3.20 (m, 알기네이트 양성자), 3.60 (8H, m,에 톡시), 3.60-5.10 (m, 알기네이트 양성자).

IR (ATR) : 3233, 2927, 2358, 1591, 1405, 1318, 1022, 945, 810.

O3 : 1H (400 MHz; D2O) : 190-2.10 (m, 4H, Furfuryl), 3.23 (m, 2H, Furfuryl) 3.26-4.00 (m, 알기네이트 양성자), 4.03 (3H, m, O- [푸르 푸릴]), 4.10-5.20 (m, 알기네이트 양성자)

IR (ATR) : 3202, 3070, 2344, 1711, 1594, 1398, 1021, 715, 549

(2H, m, O-CH2-C [푸르 푸릴]), 4.6-5.2 (m, 알기네이트 양성자), 6.45 (2H, m, m, CH-CH = CH-O 푸르 푸릴), 7.53 (1H, m, CH-CH = CH-O 푸르 푸릴).

IR (ATR) : 3232, 2360, 1614, 1410, 1028, 538.

O9 : 1H (400 MHz; D2O) : 0.20 (s, 9H, 푸르 푸릴), 3.10-5.20 (m, 알기네이트 양성자).

IR (ATR) : 3310, 2939, 2360, 1592, 1406, 1₃₁6, 1081, 1020, 902, 770.

O11 : 1H (400 MHz; D2O) : 3.05-4.50 (m, 알기네이트 양성자), 4.52 (2H, s, O-CH2-Ph), 4.52-5.2 (m, 알기네이트 양성자), 6.88 (2H, m, ), 7.26 (2H, m, 페닐).

IR (ATR) : 3370, 3089, 1597, 1517, 1454, 1235, 1207, 989, 835, 801, 561.

Z1-Y2 : 1H (400 MHz; D2O) : 3.05-3.40 (m, 알기네이트 양성자), 3.40-3.66 (16H, m,에 톡시), 3.75 (3H, s, 메 톡시) 3.8-5.1 (m, 알기네이트 양성자) , 7.19 (1H, m, 페닐), 7.50 (1H, m, 페닐), 7.94 (1H, m, 페닐), 8.00 (1H, m, 페닐), 8.49 (1H, s,

IR (ATR) : ₃₁44, 2922, 1592, 1400, 1329 1019, 943.

Z1-Y15 : 1H (400 MHz; D2O) : 3.07 (4H, s, N-CH2-CH2-S), 3.17-3.40 (m, 알기네이트 양성자), 3.46 (4H, s, N-CH2-CH2-S ), 3.50-3.70 (16H, m,에 톡시), 3.7-5.2 (m, 알기네이트 양성자), 8.08 (1H, s, 트리아 졸).

IR (ATR) : 3268, 2933, 2250, 1602, 1409, 1292, 1119, 1023, 946.

Z1-Y19 : 1H (400 MHz; D2O) : 3.05-3.40 (m, 알기네이트 양성자), 3.40-3.66 (16H, m,에 톡시), 4.4-5.1 (m, 알기네이트 양성자), 6.96 (2H, m, ), 7.63 (3H, m, 페닐), 8.23 (1H, s, 트라이 아졸).

IR (ATR) : 3234, 2929, 2361, 1593, 1406, 1₃₁7 1024, 947, 810.

Z2-Y12 : 1H (400 MHz; D2O) : 1.57-1.78 (m, 6H, 피란), 3.10-4.40 (m, 알기네이트 양성자), 4.48 (4H, m, 피란), 4.50-5.10 (m, 알기네이트 양성자 ), 7.56 (2H, m, 페닐), 7.76 (3H, m, 페닐), 8.51 (1H, s, 트리아 졸).

IR (ATR) : 3235, 2933, 2111, 1592, 1405, 1290, 1023, 946.

N4-N2 : 1H (400MHz; D2O) : 2.72 (s, 3H, N-CH3Dioxolane) 2.77 (s, 3H, N-CH3 벤질), 3.36 (2H, d, N-CH2- 디옥 솔란) 4.20 (m, 알기네이트 양성자), 4.22 (2H, m, N-CH2-Ph), 4.50-5.10 (m, 알기네이트 양성자), 5.19 (1H, m, CH2-CH2O 디 옥소 란), 7.51 (5H, m , 페닐).

IR (ATR) : 3250, 2894, 1601, 1409, 1127, 1088, 1029, 946.

O3-O10 : 1H (400MHz; D2O) : 1.60-2.20 (m, 4H, 테트라 하이드로 푸르 푸릴), 3.55-5.10 (m, 알기네이트 양성자), 3.78 (2H, m, CH2-CH2-O 테트라 하이드로 푸르 푸릴), 3.85 , s, COO-CH3), 4.13-4.30 (3H, m, N-CH2-Tetrahydrofurfuryl).

IR (ATR) : 3448, 2926, 2111, 1618, 1420, 1290, 1096, 948, 904.

N9-O8 : 1H (400 MHz; D2O) : 1.28 (m, 3H, N-CH2-CH3), 1.32 (m, 3H, O-CH2-CH3), 1.63 (m, 3H, CH2CH2-CH2-OH), 3.09-3.40 (m, 6H, CH3-CH2-N-CH2-CH2-CH2-CH2-OH), 1.74 (m, 3H, N-CH2- 3.55-5.10 (m, 알기네이트 양성자), 4.06 (m, 3H, O-CH2-CH3).

IR (ATR) : 3422, 1709, 1655, 1611, 1474, 1395, 1042, 798.

작은 분자 준비:

Z2-Y12 아민 :

1H NMR (400MHz, MeOD) : 1.57 (m, 4H, 피란), 1.72 (m, 1H, 피란), 182 (m, 1H, 피란) 3.58 (m, 1H, 피란), 3.87 -CH2-Ph), 3.92 (m, 1H, 피란), 4.68 (d, 1H, J = 12Hz, O- CH2- 트리아 졸), 4.79 (m, 1H, 1H, J = 12Hz, O-CH2- 트리아 졸), 7.54 (m, 2H, 방향족), 7.80 (m, 2H, aromatic), 8.49 (s, 1H, triazole).

13C (400MHz; MeOD) : 20.3 (CH2 피란), 26.5 (CH2 피란), ₃₁.5 (CH2 피란), 46.1 (NH2CH2), 61.0 (O-CH2-C), 63.3 (CH2-O 피란), 99.5 O- CH-O 피란), 121.6 (방향족 CH), 123.17 (CH 트리아 졸), 129.9 (방향족 CH), 137.1 (Cq-N 방향족), 144.9 (Cq-C 방향족), 146.9

고해상도 MS : M + 1 = 289.1665 + 3.1ppm.

Z1-Y15 아민 :

1H NMR (400MHz, D2O) : 2.86 (2H, s, NH2), 3.01 (4H, m, N-CH2-CH2-S), 3.10 (4H, m, N-CH2-CH2-S), 3.55 CH2Cl2), 3.61 (8H, m, PEG) 3.85 (2H, s, 티오 모르 폴린 -CH2- 트리아 졸), 3.90 (2H, t, J = 5.2Hz, N-CH2-CH2 O), 4.59 (t, 2H, J = 5.2, N-CH2-CH2-O), 7.99 (1H, s, 트라이 아졸).

(N-CH2 티오 모르 폴린) 52.1 (S-CH2 티오 모르 폴린) 52.4 (티오 모르 폴린 -CH2- 트리아 졸), 70.4-72.1 (m-CH2 티오 모르 폴린) 51.42 (N-CH2) , PEG), 126.0 (CH 트리아 졸), 144.5 (C 트리아 졸).

고해상도 MS : M + 1 = 392.1968-6.1ppm.

Z1-Y19 아민 :

1H NMR (400MHz, MeOD) : 2.79 (t, 2H, J = 5.2Hz, NH2-CH2), 3.46 (t, 2H, J = 5.2, NH2-CH2-CH2), 3.53 3.76 (m, 4H, PEG), 3.91 (t, 2H, J = 5.2, N-CH2-CH2-O), 4.58 (t, 2H, J = 5.2, N-CH2-CH2- 2H, 방향족), 7.54 (m, 2H, 방향족), 8.14 (s, 1H, 트리아 졸).

13C (400MHz; MeOD) : 41.6 (NH2-CH2), 51.4 (N-CH2), 70.3-719 (m, PEG), 116.4 (방향족), 121.1 (Cq-C), 121.5 (CH 트리아 졸) 127.7 (방향족), 149.4 (C-NH2 방향족), 149.5 (C 트리아 졸).

고해상도 MS : M + 1 = 336.2036 -8.3ppm.

III. 결과

표 2에 열거된 아민 및 알코올을 사용하여 변형된 알기네이트를 제조 하였다. 첫 번째 조합 반응에서, UPLVG 알기네이트를 2- 클로로 -4,6- 디메 톡시 -1,3,5- 트리 아진 (CDMT) 및 N- 메틸 모르 폴린 (NMM)의 존재하에 표 2의 화합물 중 하나와 반응시켰다. 다중 변형된 알기네이트를 제조하기 위해, 표 2의 상이한 알콜 또는 아민을 사용하여 제 1 단계를 반복 하였다.이어서, 아민 Z2로 변형된 알기네이트를 나트륨 아지드와 반응시켜 대응하는 아지드 - 개질된 알기네이트를 제조 하였다. 이어서, 아민 Z1로 개질된 알기네이트와 함께 이들 알기네이트를 CuSO4 및 아스 코르 빈산 나트륨의 존재하에 표 2에 열거된 알킨 중 하나와 반응시켜 테트라 졸 변형된 알기네이트를 제조 하였다.

각각의 공유 결합 변형 후, 변형된 알기네이트를 시아 노 - 개질된 실리카 칼럼을 통해 여과하여 벌크 유기 불순물을 포획 하였다. 마지막으로, 모든 공유 결합 변형 단계를 완료 한 후에, 변형된 알기네이트를 10,000 MWCO 멤브레인에 대해 투석하여 남아있는 소분자 또는 저 분자량 불순물을 제거 하였다.

73 캡슐 제형의 화학적 변형

A. C57BL / 6 마우스에서 이물질 반응을 억제하는 알기네이트의 화학적 변형

항 섬유 성 특성을 다루는 물리 화학적 매개 변수는 현재 잘 이해되지 않고 있으며 합리적으로 설계된 접근법을 어렵게 만든다 (Williams, Biomaterials 29 : 2941-2953 (2008)). 어떤 구조적 특징이 항 섬유 성질과 밀접한 관련이 있는지 더 잘 이해하기 위해 다양한 알칼리성 백본의 잠재 기능과 특성을 변형시킬 수 있는 다양한 화합물 화합물을 선택하였다 (그림 7). 다양한 아민, 알콜, 아지드 및 알킨을 사용하여 774- 종 알기네이트 유사체 라이브러리를 만들었다 (그림 9). 774 알기네이트 유사체 중 35 개 유사체는 허용할 수 없을 정도로 낮은 수율을 나타내었고 634 알기네이트는 변형 후 겔화가 가능하다고 결정되었다. 이러한 알기네이트는 급성 염증의 수준을 측정하기 위해 피하 고 처리량 마우스에서 벌크 하이드로 겔로서 평가되었다 (표 3-7). 200 개의 알기네이트 유사체는 라이브러리 합성을위한 출발 물질로서 사용된 알기네이트 인 대조 알기네이트 UPVLVG보다 낮은 수준의 카 텝신 활성을 나타냈다. 구성 요소 표기는 표 2 및 그림 7의 구성 요소를 참조한다.이 분석은 증가된 호중구 매개 성 카 텝신 활성에 대한 반응으로 증가된 형광을 산출하는 조영제로 호중구 활성화를 모니터한다. 200 개의 유사체는 기본 비 변형, 초순수 VLVG 알기네이트 (그림 11)보다 낮은 형광 수준을 나타냈다.

마이크로 캡슐이 약물 전달 및 세포 캡슐화 응용에서 바람직한 알기네이트 기하학 이었기 때문에, 초기 스크린으로부터 200 개의 수행 중합체 (표 2) 중 70 개를 300 ㎛ 캡슐로 제조하고 피하 염증 분석에서 재평가 하였다 (도 12 ). 화학적으로 변형된 알기네이트를 사용하여 미소 구를 구성하는 데 문제가 있었으며 소량의 초순수 SLG100 알기네이트를 알기네이트의 아날로그 용액과 혼합하여 좋은 캡슐 형태를 복원하였다.

단일 변형된 알기네이트 중합체의 카텝신 활성

모이어티	카텝신 활성	모이어티	카텝신 활성	모이어티	카텝신 활성
N8	3.69	Z2-Y16	1.37	Z1-Y4	0.48
N9	0.76	Z2-Y10	1.37	Z1-Y6	0.50
N3	1.14	Z2-Y14	1.00	Z1-Y17	0.58
N6	1.37	Z2-Y5	1.14	Z1-Y1	0.82
N4	1.37	Z2-Y12	0.84	Z1-Y2	0.48
N5	2040	Z2-Y7	1.37	Z1-Y11	0.64
N2	0.96	Z2-Y6	0.71	Z1-Y10	0.54
N1	1.57	Z2-Y8	0.97	Z1-Y12	0.84
N7	0.39	Z2-Y20	1.57	Z1-Y13	0.76
O6	-	Z2-Y3	1.37	Z1-Y16	0.92
O12	0.81	Z2-Y18	1.37	Z1-Y9	0.60
O11	-	Z2-Y2	2.17	Z1-Y14	0.79
O5	1.17	Z2-Y4	1.60	Z1-Y15	0.82
O3	1.17	Z2-Y17	1.60	Z1-Y7	0.66
O4	0.96	Z2-Y1	1.77	Z1-Y5	0.42
O9	0.82	Z2-Y11	1.60	Z1-Y20	0.50
O7	0.72	Z2-Y9	0.8	Z1-Y3	0.42
O8	0.96	Z2-Y13	1.57	Z1-Y18	0.56
O2	0.97	Z2-Y15	0.91	Z1-Y19	0.54
O1	1.17	Z2-Y19	-	Z1-Y8	0.58
O10	0.69

복수의 변형된 알기네이트 중합체의 카텝신 활성

	N8	N9	N3	N6	N4	N5	N2	N1	N7
N7	-	-	0.20	-	-	-	-	-	-
N9	0.51	-	-	-	0.42	0.54	0.92	-	1.37
N4	1.37	0.48	2.40	-	-1.14	-	2.17	0.76	1.17
N2	-	0.81	-	-	0.86	0.80	-2.40	-	-
N6	-	0.60	-	--	-	-	-	0.91	1.37
N8	0.87	0.97	-	-	-	1.17	0.86	-	0.97
O3	0.71	0.88	0.60	0.72	0.6	0.58	0.58	0.64	0.76
O2	0.63	0.99	0.78	0.69	0.91	0.64	0.75	0.72	1.17
O10	1.17	0.72	0.95	0.78	0.92	0.88	0.82	0.88	0.69
O1	0.97	0.91	0.80	0.76	0.92	0.89	0.88	0.88	0.75
O8	0.87	0.92	0.81	0.93	0.78	0.80	0.84	0.81	0.89
O12	0.76	0.88	0.79	0.87	0.81	0.75	0.82	0.75	0.76
O9	0.88	0.92	1.17	0.85	0.84	0.78	1.17	1.17	0.89
O7	1.17	0.97	0.99	0.96	1.17	1.17	1.17	0.84	1.37
O4	0.89	0.71	1.17	0.78	1.37	1.14	0.76	0.91	1.60
O5	-	0.88	0.54	0.96	0.96	1.37	0.60	0.69	1.17
O11	1.00	1.37	-	1.17	1.17	-	0.75	0.69	1.17
N1	2.57	1.77	-	1.17	-	0.56	-	-0.50	1.17
N3	1.37	1.17	-0.82	0.75	-	-	1.57	-	-
N5	0.75	1.60	0.69	1.60	-	--	0.63	-	0.24
O6	0.75	-	0.63	-	0.69	0.89	0.82	0.81	-

복수의 변형된 알기네이트 중합체의 카텝신 활성

	N2	N1	N3	N4	N5	N7	N9	N8	N6
Z2-Y16	1.14	-	1.17	0.60	0.75	1.17	1.37	1.57	0.93
Z2-Y10	-	-	1.37	1.37	-	1.17	1.37	1.14	1.37
Z2-Y14	-	-	-	-	1.60	197	1.77	1.77	1.77
Z2-Y5	1.37	1.17	0.96	1.37	0.87	0.93	0.86	0.66	0.66
Z2-Y12	1.37	1.77	1.37	1.37	197	1.17	1.14	0.96	0.88
Z2-Y7	0.75	0.66	0.99	0.76	0.81	-	0.96	0.79	0.96
Z2-Y6	0.78	1.37	0.97	0.84	0.92	-	0.82	0.54	0.97
Z2-Y8	-	1.17	-	-	1.37	1.14	1.37	1.37	1.37
Z2-Y20	0.51	1.37	0.56	0.44	0.58	1.37	1.60	0.46	1.37
Z2-Y3	0.79	1.17	0.69	0.94	0.92	1.57	1.37	1.37	200
Z2-Y18	1.37	0.93	1.37	1.14	1.37	0.82	1.57	1.57	1.37
Z2-Y2	1.37	0.86	0.82	1.17	1.57	1.37	1.37	1.57	1.60
Z2-Y4	1.14	1.37	1.37	-	1.37	1.17	1.60	1.60	197
Z2-Y17	1.37	-	1.37	1.17	0.94	1.37	1.00	1.17	1.37
Z2-Y1	1.17	-	1.37	0.92	-	0.93	0.80	1.37	1.37
Z2-Y11	0.95	1.37	1.37	-	-	1.37	-	-	-
Z2-Y9	0.72	0.84	0.92	0.69	-	0.75	1.77	1.37	1.37
Z2-Y13	1.37	1.37	1.60	0.75	1.37	1.37	-	1.57	1.77
Z2-Y15	1.57	1.17	1.00	-	-	1.57	-	-	-
Z2-Y19	-	-	-	-	-	-	-	-	-

복수의 변형된 알기네이트 중합체의 카텝신 활성

	N1	N4	N7	N3	N2	N8	N5	N9	N6
Z1-Y4	0.63	0.51	1.17	0.51	0.60	1.37	1.37	1.37	1.17
Z1-Y6	1.17	0.88	1.17	0.84	0.75	0.87	0.75	1.57	0.99
Z1-Y17	0.72	0.78	0.91	0.58	0.79	0.56	0.76	0.81	0.69
Z1-Y1	0.63	0.58	1.17	0.50	0.54	0.50	0.50	1.17	1.17
Z1-Y2	1.00	1.37	1.17	1.37	1.37	1.37	1.37	1.37	1.37
Z1-Y11	1.00	1.37	1.37	1.37	1.37	1.00	1.17	1.34	1.37
Z1-Y10	1.14	1.00	1.37	1.37	1.14	1.37	1.37	0.97	1.37
Z1-Y12	1.37	1.17	1.37	1.37	1.37	1.17	1.37	1.17	1.17
Z1-Y13	1.14	0.99	1.14	1.37	1.17	1.17	1.17	1.17	1.17
Z1-Y16	1.37	1.14	1.17	1.37	1.17	1.00	1.17	0.97	0.96
Z1-Y9	0.97	0.94	0.94	0.97	0.93	0.84	0.96	0.87	0.84
Z1-Y14	0.89	0.99	0.85	0.88	1.17	0.76	0.78	0.85	0.86
Z1-Y15	0.94	0.92	0.99	0.89	1.17	1.17	1.37	0.89	1.37
Z1-Y7	1.37	0.77	1.00	0.76	1.37	0.76	0.75	1.14	1.17
Z1-Y5	1.14	0.99	1.17	0.96	1.00	1.37	1.57	1.17	1.17
Z1-Y20	0.75	0.84	1.14	0.97	1.14	1.37	1.17	0.81	0.79
Z1-Y3	1.37	1.17	0.86	1.17	1.37	1.37	0.94	0.58	0.96
Z1-Y18	0.75	0.82	-	0.77	-	-	-	0.63	0.63
Z1-Y19	1.17	-	0.99	-	-	-	-	-	1.17
Z1-Y8	-	1.17	1.00	0.94	0.92	0.94	1.14	1.37	0.97

복수의 변형된 알기네이트 중합체의 카텝신 활성

	O6	O12	O11	O5	O3	O4	O9	O7	O8	O2	O1	O10
O7	1.37	1.17	-	1.37	1.17	0.99	1.37	1.37	1.17	1.37	1.37	1.14
O9	1.14	1.37	-	1.37	1.37	1.37	1.17	1.17	1.37	1.14	1.77	1.14
O1	0.86	0.82	1.37	1.17	1.37	0.92	0.97	0.97	1.37	0.97	1.17	1.17
O2	1.14	0.97	1.17	1.00	0.95	-	0.89	0.76	0.91	0.76	0.92	0.72
O6	1.37	-	-	0.90	-	0.99	1.37	1.17	0.85	0.79	0.78	1.37
O12	0.99	1.77	0.89	1.37	1.37	1.17	0.75	0.96	-	-	-	1.37
O3	0.95	1.60	1.37	-	-	1.17	0.87	0.80	1.14	-	0.93	0.97
O5	-	197	-	-	-	1.00	-	-	1.17	-	0.79	0.94
O11	-	1.17	0.95	-	-	-	-	-	-	1.17	1.37	1.14
O4	-	1.37	-	-	-	-	-	-	0.94	0.92	0.97	1.14
O10	-	1.57	0.88	0.99	0.96	1.17	-	1.17	-	0.80	1.17	1.37
O8	-	1.57	-	0.71	0.72	0.85	0.80	0.92	1.37	0.69	1.37	1.14

모든 개질된 마이크로 캡슐 제제는이 블렌딩을 필요로하며, 개질되지 않은 알기네이트 VLVG 및 SLG100 (V / S) 및 통상적 인 SLG20 캡슐 제제의 블렌드 용액으로 제조된 캡슐이 대조군으로 사용되었다. 70 개의 공식화된 알기네이트 마이크로 캡슐 중 몇 가지 고분자에서 향상된 염증 반응이 관찰되었다 (그림 12). 상위 10 개 수정된 마이크로 캡슐은 대조군의 알기네이트보다 10-40 % 낮은 염증 수준을 나타내었다. 이러한 낮은 수준의 급성 염증이 더 낮은 수준의 섬유화로 전환되는지를보기 위해, 이들 상위 10 개 알기네이트염의 이식 부위를 샘플링하고, 절편 화하고, 28 일 후에 조직 학적으로 처리 하였다. 세 가지 변형된 알기네이트인 Z2-Y12, Z1-Y15 및 Z1 Y19는 주변 조직에서 완전히 분리할 수 있는 캡슐을 사용하여 최소의 섬유증성 과증식을 보였다.

피하 결과가 다른 임플란트 부위로 전환되는지를 시험하기 위해, C57BL / 6 마우스의 복강 내 (IP) 공간에 10 개의 수정된 알기네이트 리드의 300 ㎛ 캡슐을 이식 하였다. 캡슐을 14 일 후에 회수하고 세포 및 섬유 조직의 축적을 평가 하였다. 검색된 대조 캡슐의 위상 콘트라스트 이미징은 견고한 섬유 성 반응을 나타내며 갈색 캡슐 응집과 함께 캡슐 상에 백색 섬유상 콜라겐 성 침착이 관찰된다. 대조적으로, 톱 10 리드 변형된 알기네이트는 수정된 알기네이트 Z2-Y12, Z1-Y15 및 Z1-Y19가 거의 섬유 성 침착을 나타내지 않고 항 섬유 성질을 갖는 물질로 나타나 섬유화의 정도가 다양 함을 보여준다.

Z2-Y12, Z1-Y15 및 Z1-Y19 캡슐의 세포 염색 및 공 초점 현미경 검사는 대 식세포 (CD68), 근섬유 아세포 (SMA) 또는 일반 세포 침착 (DAPI)이 거의 또는 전혀없는 것으로 나타났다. 그러나, 종래의 마이크로 캡슐 알기네이트는 회수된 캡슐에 상당한 양의 세포 모집단을 보였다. 세포질 침착은 물질 인식의 중요한 기계적 구성 요소이며 콜라겐 성 침착의 개시제이며, 캡슐 표면에 세포가 없으면 이러한 개질된 알기네이트의 항 섬유 성질을 보여준다. 이러한 결과를 확인하기 위해 Z2-Y12, Z1-Y15, Z1-Y19 및 대조 캡슐의 SMA 수준을 Western Blotting으로 정량화하였다. 회수된 마이크로 캡슐로부터 추출된 단백질 샘플로부터의 40 개의 상이한 사이토킨도 프로파일되었다. Z2-Y12 마이크로 캡슐의 사이토 카인 프로파일은 시험된 모든 샘플의 가장 낮은 사이토 카인 수준을 나타내며, 전체적으로 더 낮은 염증 반응을 나타낸다. 중요하게, 회수된 Z2-Y12 캡슐은 이물 반응 및 섬유증의 매개체로 알려진 TNF-α, IL-13, IL-6, G-CSF, GM-CSF, IL-4, CCL2 및 CCL4의 낮은 수준의 단백질을 가지고 있었다(Rodriguez et al., J. Biomed. Mater. Res. A 89 : 152-159 (2009)).

색된 캡슐로부터 분리된 알려진 염증 인자 및 면역 세포 마커의 77 개의 RNA 서열의 정량화는 또한 Z2-Y12 임플란트에 대한 염증의 낮은 수준을지지한다. Z2-Y12 이식 쥐의 주변 IP 액 및 지방 조직의 RNA 프로파일은 대조 캡슐을 이식 한 마우스보다 모의 (mock) 처리와 유사하며, 이 물질의 염증 유발 가능성이 더 낮았다.

B. Anti-Fibrotic Alginates는 낮은 Macrophage 접착력을 보여준다.

FACS 분석은 대조 캡슐과 비교하여 Z2-Y12 캡슐에 모집된 다른 면역 집단을 특성화하기 위해 14 일 후 IP를 검색 한 캡슐에서 수행 하였다 (그림 8). Z2-Y12 캡슐은 대 식세포와 호중구 개체군의 비율이 현저히 낮아서 Z2-Y12 캡슐이 면역 세포 집단의 모집 또는 염증 반응의 증폭을 방해할 수 있음을 나타낸다. 생체 내에서 낮은 대 식세포 모집이 있었는지 확인하기 위해, MAFIA 생쥐 (대 식세포가 GFP를 발현)에서 형광 Z2-Y12 캡슐을 이식 한 지 7 일 후에 IP 생체 내 이미징을 수행하여 형광성 SLG20 캡슐과 비교 하였다. SLG20 캡슐은이 캡슐의 표면에 많은 양의 대 식세포가 활발하게 응집되어있어 이물질 거대 세포 형성 및 섬유화에 대한 명확한 단계를 나타낸다. 비교하여 Z2-Y12 캡슐은 캡슐 근처에서 훨씬 낮은 수준의 대 식세포를 나타내었고 눈에 보이는 대 식세포 응집체는 보이지 않았다.

Z2-Y12 캡슐의 표면에 대한 면역 세포 모집 / 활성화의 부족은 차동 표면을 만드는 고분자 사슬의 화학적 변형과 일치한다. 마이크로 캡슐에서 Z2-Y12 화학적 변형의 분포를 결정하기 위해 공 촛점 라만 분광적 매핑을 수행 하였다. 현저하게, 테트라 히드로 피라 닐 변형에 대한 진단 라만 시그니처는 코어보다 마이크로 캡슐의 표면에서 더 높은 강도를 가졌다. 그런 다음 Z2-Y12 마이크로 캡슐에서 동결 파쇄 저온 SEM을 수행하여 알기네이트 유사체 미소 구의 표면 및 코어 지형을 검사하고 대조군 캡슐 제제와 비교 하였다. Z2-Y12 캡슐은 크기가 1 ?m에서 10 ?m 사이 인 혼합 컨트롤 또는 기존 SLG20 캡슐과 비교하여 캡슐 코어 전체에 걸쳐보다 다양한 다공성을 나타낸다. 서로 다른 캡슐 제제 간의 표면 특징은 매우 뚜렷한다. Z2 Y12 캡슐의 표면은 더 적은 cratered feature를 보여준다. 이러한 표면 차이는 변형된 중합체 사슬과 주변 수용액 사이의 경계층에서의 상호 작용에 의해 생성 될 가능성이 있다.

C. 비인간 영장류에서의 Z2-Y12, Z1-Y15 및 Z1-Y19 저항성 섬유증

납 성분 인 Z2-Y12, Z1-Y15 및 Z1-Y19는 NHP 모델에서 항 섬유 성질을 시험하기 위해 영장류 연구로 진행되었다. 우리 연구실의 이전 보고서에 따르면 회전 타원체 크기는 섬유화를 완화시키는 데 중요한 매개 변수이며, 큰 섬유구 (> 1mm)는 항 섬유 성 특성을 나타낸다. 1.5 mm 캡슐의 기존 SLG20 캡슐과 새로운 Z2-Y12, Z1-Y15 및 Z1-Y19 공식 캡슐을 최소 침습 복강경 수술을 사용하여 비인간 영장류 (각각 n = 3)에 이식하였다. 캡슐은 2 주 및 4 주에 IP 세척에 의해 회수되었으며 각 코호트에서 한 영장류는 6 개월 동안 지속되었다. 이식 후 14 일까지, SLG20 1.5mm 캡슐은 또한 대부분 자유로 웠고 2 주 후에 조직에 묻히지 않았다. 그러나 수많은 캡슐이 섬유화되어 함께 응집되었다. 1.5mm Z2-Y12, Z1-Y15 및 Z1-Y19는 높은 검색 속도를 유지하고 주변 조직에 최소한의 임베딩을 유지하였다. 2 주 및 4 주에서 Z2-Y12, Z1-Y15 및 Z1-Y19 캡슐은 1.5 mm SLG20 캡슐과 비교하여 위상차 이미징에서 섬유 성 반응을 현저하게 감소 시켰다. 공 초점 영상 및 검색된 캡슐의 FACS 분석은 대형 1.5mm SLG20 캡슐이 위상 콘트라스트 이미징에서 보이는 가시적 섬유증 과증식과 일치하는보다 광범위한 면역 대 식세포 및 섬유증 관련 활성화 근섬유 커버리지를 나타냈다.

캡슐 크기 및/또는 변형된 화학 물질의 증가가 장기간에 걸쳐 개선된 항 섬유화 활성을 유지 하는지를 조사하기 위해, 6 개월 후에 NHP로부터 회수된 캡슐에 공 공상 염색을 수행 하였다. SLG20 캡슐은 유의하고 광범위한 섬유증 과증식을 보였으 나, Z2-Y12 캡슐은 여전히 깨끗하고 관련 대 식세포 또는 근섬유 아세포는 보이지 않았다. FACS 분석은 회수된 Z2-Y12 캡슐과 연관된보다 낮은 대 식세포 조성을 갖는 유사한 결과를 나타내었다.

증가된 캡슐 크기 (1.5 mm)와 변형된 (Z2-Y12) 화학의 조합은 6 개월 시점에서도 생체 적합성을 크게 향상 시켰다. 큰 1.5mm Z2-Y12 캡슐은 모든 시점에 걸쳐 최소한의 (거의 존재하지 않는) 수준의 섬유화를 보였으며, 큰 캡슐 크기의 항 섬유 성 효과가 변형된 Z2-Y12 화학과 상승 효과가 있음을 나타낸다.

이 예제의 결과는 가장 널리 사용되는 생체 적합 물질 인 알기네이트의 화학적 변형이 설치류와 비인간 영장류의 이물질 반응에 저항할 수 있는 하이드로 겔을 생성 함을 보여준다. 알기네이트염 유사체 인 Z2-Y12, Z1-Y15 및 Z1-Y19는 대 식세포 및 기타 면역 세포, 염증성 사이토 카인의 낮은 수준, 설치류 및 비인간 영장류 모두에서 가시적 인 섬유 성 침전을 거의 보이지 않는다 6 개월 (Z2-Y12). Z2-Y12 화학 변형의 분포는 대 식세포 접착을 억제하는 고유 한 하이드로 겔 표면을 초래하여 생체 물질에 대한 이물질 반응을 효과적으로 완화한다. 결과는 기존의 생체 적합 물질의 화학적 변형이 이물 반응을 극복하기위한 실행 가능한 전략임을 보여준다. 이들은 인간이 아닌 영장류에서 이물질 반응에 저항하는 최초의 생체 적합 물질이며 알기네이트 기반 물질은 다용도 의학 응용 분야에서의 사용이 가능하기 때문에 다재다능한다.

실시예 9 : 면역 수용성 동물에서 인간 세포를 캡슐화 한 변형된 알기네이트의 항 섬유화 활성의 입증

이 예는 인간 면역 세포를 캡슐화 한 변형된 알기네이트의 항 섬유 성 특성을 입증하며, 이는 장기간 동안 강력한 면역 능력을 가진 STZ C57BL / 6J 마우스에 이식된다. 캡슐화된 인간 세포는 단백질을 포함하지만 이에 한정되지 않는 이종 물질을 능동적으로 분비하고있다. 이종 물질은 생쥐에게서 강한 면역 반응을 유도해야한다. 따라서,이 테스트는 이식된 변형된 알기네이트에 대한 심각한 면역 문제를 나타낸다. 그럼에도 불구하고, 이식된 변형된 알기네이트는 이물질 반응에 저항하고 장시간 동안 숙주 이물 반응으로부터 캡슐화된 인간 세포를 보호한다. 결과적으로, 인간 세포의 유익한 효과는 오랜 기간 동안 발휘된다. 이 예는 STZ 유도 당뇨병 마우스에서 혈당 수준을 낮추고 정상 혈당을 유지하는 능력으로 인슐린을 분비하는 인간 세포를 캡슐화 한 변형된 알기네이트의 시험에 대해 설명한다. 임플란트는 면역 억제제가 필요없이 STZ C57BL / 6J 마우스에서 혈당 수치를 낮추고 정상 혈당치를 장기간 유지한다.

당뇨병은 3 억 명이 넘는 세계적인 전염병이다 (Shaw 외, Diabetes Res. Clin. Pract. 87 : 4-14 (2010)). 외인성 인슐린의 일일 주사와 함께 혈당 모니터링의 엄격한 처방이 제 1 형 당뇨병 환자를위한 선도적 인 치료법으로 남아 있지만, 환자는 여전히 일일 순응도와 관련된 문제로 인한 부작용을 겪고있다 (Pickup et al., N. Engl. J. Med 366 : 1616-1624 (2012)] 참조). 또한, 혈당치에 반응하는 랑게르한스 췌도의 베타 세포에 의한 인슐린 분비의 조절은주기적인 인슐린 주사에 의해 불완전하게 모의되는 매우 동적 인 과정이다 (Robertson et al., N. Engl. J. Med. 350 : 694-705 (2004)] 참조). 췌장 이식의 형태 또는 사체의 주입과 같은 공여자 조직의 이식은 현재 1 형 당뇨병 환자를위한 인슐린 독립성을 달성하기위한 하나의 전략으로 임상 적으로 수행되고있다 (Shapiro et al., N. Engl. J. Med. 355 : 1318-1330 (2006); Shapiro 등, N. Engl. J. Med. 343 : 230-238 (2000); Qi 등, Acta Diabetologica 51 : 833-843 (2014)). 이 접근법은 (1) 사용 가능한 공여자 조직의 제한된 공급과 (2) 평생 면역 억제와 관련된 부작용 (Hirshberg et al., Current Diabetes Reports 7 : 301-303 2007); Gibly et al., Diabetologia, 54 : 2494-2505 (2011); O'Sullivan 등, Endocrine Reviews 32 : 827-844 (2011)). 평생 동안 면역 억제의 필요성을 완화시키는 방법은 가장 광범위한 임상 구현을 가능하게하기 위해 개발되어야한다 (Hirshberg et al., Current Diabetes Reports 7 : 301-303 (2007), Shapiro et al., The Review of Diabetic Studies : RDS 9 : 385-406 (2012); Vogel 등, Diabetologia 56 : 1605-1614 (2013)).

세포 캡슐화는 치료 거부 반응으로부터 치료 조직을 보호함으로써 면역 억제의 필요성을 극복하는 유망한 기술이다 (Dolin, Nat. Med.20 : 9-11 (2014), Jacobs-Tulleneers-Thevissen 등, Diabetologia 56 : 1605-1614 (2013)). 췌도 캡슐 치료를위한 가장 일반적으로 연구된 방법은 알기네이트 미세 구로 고립된 섬 (islet)을 제형하는 것이다 (Jacobs-Tulleneers-Thevissen et al., Diabetologia 56 : 1605-1614 (2013), Scharp et al., Advanced Drug Delivery Reviews 67-68 : 35-73 (2014)). 사체 인간 섬을 가진 당뇨병 환자에서이 기술의 임상 평가는 단시간에 혈당 교정을 달성했다 (Jacobs-Tulleneers-Thevissen 외, Diabetologia 56 : 1605-1614 (2013), Basta 외, Diabetes Care 34 : 2406 -2409 (2011), Calafiore 등, Diabetes Care 29 : 137-138, (2006)). 이 연구의 임플란트는 섬유 성 침착, 영양 분리, 기증자 조직 괴사를 유발하는 강력한 면역 매개 이물 반응을 특징으로한다 (De Groot et al., Journal of Surgical Research 121 : 141-150 (2004), Tuch et al ., Diabetes Care 32 : 1887-1889 (2009)). 유사한 결과가 전임상 당뇨병 마우스 또는 비인간 영장류 모델에서 캡슐화된 이종 이도 (isenlets) 및 췌장 전구 세포 (proscient cell)에서 관찰되며, 캡슐화된 사체 인간의 치료 효능 (Hirshberg et al., Current Diabetes Reports 7 : 301-303 (Elliot et al., Transplantation Proceedings 37 : 3505-3508 (2005), Omer et al., Diabetes 52 : 69-75 (2003), Schneider et al., Diabetes 54 : 687)에 의해 방해 받고있다 -693 (2005)] 참조).

캡슐화된 세포 이식 물의 성능에 주요한 기여는 세포 캡슐화에 사용되는 생체 재료에 대한 면역 반응이다 (Lim et al., Science 210 : 908-910 (1980); Jacobs-Tulleneers-Thevissen 외, Diabetologia 56 : 1605 -1614 (2013); Scharp et al., Advanced Drug Delivery Reviews 67-68 : 35-73 (2014)). 면역이 매개되는 이물질에 대한 이식 재료의 반응은 일반적으로 임플란트 실패를 초래하는 조직 캡슐 형성을 유발한다 (King et al., Journal of Biomedical Materials Research 57 : 374-383 (2001)). C57BL / 6J와 같은 견고한 면역계를 가진 비인간 영장류 또는 설치류의 복강 내 공간에 이식하면 (King et al., Journal of Biomedical Materials Research 57 : 374-383 (2001); Dang et al., Biomaterials 32 , 4464-4470 (2011)) 알기네이트 미세 구는 이물 반응 및 섬유화를 유발한다 (King et al., Journal of Biomedical Materials Research 57 : 374-383 (2001); Dang et al., Biomaterials 32 : 4464-4470 (2011) ).

화학적으로 변형된 알기네이트의 대형 라이브러리가 최근 개발되어 설치류 및 비인간 영장류 모델 모두에서 임플란트 거부에 저항할 수 있는 가능성에 대해 평가되었다. 이 예는 면역 작용이있는 C57BL / 6 마우스 (도 14 내지도 16)에서 트라이 아졸 - 티오 모르 폴린 디옥사이드 (TMTD;도 13) 알기네이트 - 캡슐화 인간 세포가 이물 반응을 완화시킬 수 있음을 보여주기 위해 그 연구를 확장시킨다. 결과적으로, TMTD 알기네이트 캡슐화 인간 세포는 장기적인 혈당 보정 및 글루코스 - 응답 성을 제공할 수 있다. 이러한 결과는 이러한 새로운 물질이 마이크로 캡슐화된 인간 세포의 이식을 통해 장기간의 혈당 교정을 제공하여 그러한 삽입된 세포의 치료 효과를 향상시키는 데 사용될 수 있음을 보여준다.

이 예는 면역 억제없이 정상 혈당의 회복을 위해 면역 수용성 동물에서 캡슐화된 인간 세포의 성공적인 사용 가능성을 보여준다. 이는 개시된 변형된 알기네이트가 세포를 캡슐화하고 물질을 코팅하고 그들이 이식된 대상에있는 세포 및 물질에 면역 반응을 유지하는데 사용될 수 있다는 기대를 나타낸다. 이들 연구에서 적절한 생체 적합성 평가를 보장하기 위해 면역 형질 감염된 스트렙토 조토 신 유발 당뇨병 C57BL / 6 마우스 모델이 사용되었는데, 이는이 환자가 인간 환자에서 관찰된 것과 유사한 강한 섬유 성 및 이물질 반응을 생성하는 것으로 알려져 있기 때문이다 (Kolb et al., J. Respir. Cell. Mol. Biol. 27 : 141-150 (2002)). 알기네이트 (Lim et al., Science 210, 908-910 (1980), Calafiore et al., Diabetes Care 29 : 137-138, (2006))와 같은 통상적 인 마이크로 캡슐화와 같은 다른 조직 공급원을 이용하는 혈당 보정을 나타내는 제제는, (Veiseh et al., Nat. Mater., DOI : 10.1038 / NMAT4290)은 인간 세포에서 혈당 교정을 지원할 수 없었다.

모든 재료를 복강 내에 이식하고 승인된 프로토콜 및 연방 지침에 따라 면역 능력이있는 스트렙토 조 토신 유도 당뇨병 C57BL / 6 또는 B6.129S6-Ccr6tm1 (EGFP) Irw / J 마우스로부터 특정 시간에 회수 하였다. 샘플 처리, 염색, FACS 및 이미징은 아래에 설명된대로 수행되었다.

I. 재료

별도의 언급이없는 한, 모든 화학 물질은 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO) 및 Life Technologies (Grand Island, NY)의 세포 배양 시약에서 얻은 것이다. 항체 : Alexa Fluor 488 접합 항 마우스 CD68 (카탈로그 번호 137012, 클론 FA-11) 및 Alexa Fluor 647 접합 항 마우스 Ly 6G / Ly-6C (카탈로그 번호 137012, 클론 RB6 -8C5)를 BioLegend Inc. (San Diego, CA)에서 구입 하였다. Cy3 결합 항 마우스 알파 평활근 액틴 항체는 Sigma Aldrich (St. Louis MO)로부터 구입 하였다. Filamentous actin (F-actin) 특이 적 Alexa Fluor 488 conjugated Phalloidin은 Life Technologies (Grand Island, NY)에서 구입하였다. 항 염증성 고양이 # ab82270, 항 인슐린 고양이 # ab7842, 염소 기생 돼지 IgG H & L 접합 Alexa Fluor? 488 고양이 # ab150185 및 염소 항 마우스 IgG H & L 접합 Alexa Fluor? 594 cat # ab150116은 abcam ( 캠브리지, MA). 항 인간 C- 펩타이드 고양이 # GN-1D4는 Developmental Studies Hybridoma Bank (아이오와 대학, 아이오와 시티, 아이오와)로부터 구입 하였다. 이 연구에서 사용된 구체 샘플링은 상업적 공급 업체 (Charles River, Wilmington, MA)의 내 독소 테스트를 위해 제출되었으며, 결과는 0.05 EU / ml의 내 독소 수준을 함유하고 있음을 보여 주었다.

II. 방법

A. 알기네이트 하이드로 겔 캡슐의 제조 및 세포 캡슐화

모든 완충액을 오토 클레이브로 멸균시키고, 알기네이트 용액을 0.2 ㎛ 필터를 통해 여과하여 멸균시켰다. 용액을 멸균 한 후, 무균 처리는 II 형 A2 바이오 안전성 캐비닛에서 캡슐 형성을 수행하여 제조된 마이크로 캡슐 / 구의 무균 상태를 유지하여 시행되었다. 실시예 8에 기재된 프로토콜에 따라 하이드로 겔 캡슐.

알기네이트를 용해시키기 위해, SLG20 (NovaMatrix, Sandvika, Norway)을 0.8 % 식염수에 1.4 % 부피비로 용해시켰다. TMTD 알기네이트는 0.8 % 식염수에 5 % 부피비로 초기에 용해시킨 다음 80 % TMTD 알기네이트 대 20 % SLG100의 체적비로 3 % 체중의 SLG100 (또한 0.8 % 식염수에 용해)과 혼합했다.

0.5mm 구의 형성을 위해, 25G 무딘 바늘, 5kV의 전압 및 200㎕ / 분의 유속으로 구형이 생성되었다. 1.5 mm 구의 형성을 위해, 18 게이지의 뭉툭한 팁 바늘 (SAI Infusion Technologies)을 5-7 kV의 전압으로 사용 하였다.

배양된 인간 세포를 캡슐화에 사용 하였다. 캡슐화하기 직전에, 배양된 인간 세포 클러스터를 1,400 rpm에서 1 분간 원심 분리하고, Ca-없는 Krebs-Henseleit (KH) 완충액 (4.7 mM KCl, 25 mM HEPES, 1.2 mM KH2PO4, 1.2 mM MgSO4 × 7H2O, 135mM NaCl, pH 약 7.4, 약 290mOsm). 세척 후, 인간 세포를 다시 원심 분리하고 모든 상청액을 흡인 하였다. 그런 다음 인간 세포 펠렛을 알기네이트 용액 0.5ml 당 1,000, 250 및 100 클러스터의 클러스터 밀도로 SLG20 또는 TMTD 알기네이트 용액 (상기 설명)에 재현 탁했다. 구체는 BaCl2 겔화 용액을 사용하여 가교 결합되었으며, 이들의 크기는 상기 기술된 바와 같이 조절되었다. 가교 결합 직후, 캡슐화된 인간 세포 클러스터를 CMRLM 배지 50 mL로 4 회 세척하고, 이식 전에 37 ℃의 스피너 플라스크에서 밤새 배양 하였다. 캡슐화 프로세스 동안 인간 세포 클러스터의 불가피한 손실로 인해 캡슐화된 클러스터의 총 수는 캡슐화 이후에 다시 기록되었다.

B. 이식 수술

모든 동물 실험은 MIT 동물 애호위원회 (Committee on Animal Care)에 의해 승인되었으며, 모든 수술 절차 및 수술 후 관리는 MIT Division of Comparative Medicine 수의진이 감독하였다. 면역 능력이있는 수컷 STZ- 유도 당뇨병 C57BL / 6 마우스 (Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME) 또는 수컷 B6.129S6-Ccr6tm1 (EGFP) Irw / J 마우스 (Jackson Laboratory, Bar Harbor, ME)를 3 % 이소 플루 란으로 마취시켰다 베타 인 (betaadine)과 이소프로판올 (isopropanol)을 사용하여 복부를 면도하고 멸균시켰다. 수술 전 모든 마우스는 탈수를 막기 위해 0.3 % 식염수 0.3mL와 함께 수술 전 진통제로 0.05mg / kg 용량의 부프 레노 핀을 피하 투여했다. 복부 정중선을 따라 0.5mm 절개를하고 무딘 절개를 사용하여 복막 내피를 노출시켰다. 복강 벽은 집게로 그 때 붙들고 0.5-1 밀리미터 절개는 선형 알바에 따라서했다. 원하는 구의 체적 (랑게르 섬을 캡슐화 한 SLG20 구체뿐만 아니라 랑게르름이없는 모든 물질)을 멸균 피펫에 넣고 절개를 통해 복강 내로 이식 하였다. 5-0 테이퍼 팁 폴리 다이옥산 (PDS II) 흡수성 봉합을 사용하여 절개를 막았다. 이어서 상처 클립 및 조직 접착제를 사용하여 절개 위로 피부를 닫았다.

C. 혈당 모니터링

인슐린 의존성 당뇨병 마우스를 만들기 위해 건강한 C57BL / 6 마우스를 MIT에 선적하기 전에 벤처 (Jackson Harbor, ME)의 스트렙토 조 토신 (Streptozotocin, STZ)으로 치료했다. 모든 생쥐의 혈당 수치는 이식 전에 재시험되었다. 비 금식 혈당치가 2 일 연속 400mg / dL 이상인 쥐만 당뇨병으로 간주되어 이식을 받았다.

아일렛 함유 알기네이트 캡슐을 이식 한 후 주당 3 회 혈당치를 모니터링 하였다. 작은 피의 작은 방울이 란셋을 사용하여 꼬리 정맥으로부터 채취되어 상업적 글루코 미터 (Clarity One, Clarity Diagnostic Test Group, Boca Raton, FL)를 사용하여 시험되었다. 200mg / dL 미만의 혈당치가없는 마우스는 정상 혈당 강하제로 간주된다. 모니터링은 실험 시간 점에 도달할 때까지 계속되었으며, 그 시점에서 안락사되어 구체가 회수되었다.

D. 인간 c- 펩타이드 모니터링

인간 c- 펩타이드 수준은 인간 세포 함유 알기네이트 캡슐의 이식 후 3 주마다 모니터링 하였다. 생쥐를 채혈하기 전에 1 시간 동안 절식 한 후 약 100-150 μL의 혈액을 역전사 구로 채취하여 혈청 채취 관에 넣었다. 수집된 혈액을 13000 rpm에서 10 분간 원심 분리하고, 혈청을 제거하고, 분석 될 때까지 20 ℃에서 저장 하였다. 제조사의 지시에 따라 Alpco 인간 c- 킷트 키트 (카탈로그 번호 : 80-CPTHU-E10)를 사용하여 혈청을 인간 c- 펩타이드에 대해 분석 하였다.

E. 세포, 조직 및 물질 검색

세포, 조직 및 물질의 회수는 실시예 8에서 상기 기재된 바와 같이 수행 하였다.

F. 검색된 물질 구체의 이미징

실시예 8에 기재된 프로토콜에 따라 회수된 물질의 위상차 이미징을 수행 하였다.

검색된 물질의 명 시야 이미징을 위해 샘플을 Krebs 완충액을 사용하여 부드럽게 씻어 내고 Leica Stereoscopic 현미경을 사용하여 명 시야 이미징을 위해 35 mm 페트리 접시에 옮겼다.

G. 공 초점 면역 형광법

Immunofluorescence imaging은 구에 부착된 면역 집단을 결정하는데 사용되었다. 4 C에서 4 % 파라 포름 알데히드를 사용하여 재료를 마우스에서 추출하고 밤새 고정시켰다. 이어서, 샘플을 KREBS 완충액으로 2 회 세척하고, 0.1 % Triton X100 용액을 사용하여 30 분 동안 투과성 화시킨 다음, 1 % 소 혈청 알부민 (BSA) 용액을 사용하여 1 시간 동안 차단시켰다. 다음으로, 구를 BSA 중의 DAPI (500 nM), 특이 마커 프로브 (1 : 200 희석)로 구성된 면역 염색 칵테일 용액에서 1 시간 동안 배양 하였다. 염색 후, 구를 0.1 % Tween 20 용액으로 3 회 세척하고 50 % 글리세롤 용액에서 유지시켰다. 그런 다음 구를 유리 바닥 접시에 옮기고 5X 및 10X 대물 렌즈가 장착된 LSM 700 점 스캐닝 공 초점 현미경 (Carl Zeiss Microscopy, Jena Germany)을 사용하여 이미지를 찍다. 얻은 이미지는 Photoshop (Adobe Inc., Seattle, WA)을 사용하여 프리젠 테이션을 위해 선형 적으로 조정되었다.

H. 단백질 분석

1. 환원, 알킬화 및 트립신 분해

회수된 샘플을 요소 세포 용해 완충액 (8M 우레아, 트리스 pH 8.0)에 현탁시키고 4 ℃에서 밤새 배양 하였다. 동등한 양의 단백질을 환원시키고 (10 mM 디티 오 트레이 톨, 56 ℃에서 45 분), 알킬화시켰다 (50 mM 요오도 아세트 아미드, 암실에서 1 시간 동안 실온). 이어서, 단백질을 실온에서 100 mM 아세트산 암모늄 pH 8.9 중에서 밤새 1 : 50의 효소 / 기질 비율로 트립신 (시퀀싱 등급, Promega, Madison, WI)으로 분해시켰다. 최종 농도 5 %로 포름산을 첨가하여 트립신 활성을 켄칭시켰다. C18 SpinTips (Protea, Morgantown, WV)를 사용하여 펩타이드를 탈염시킨 후 동결 건조시키고 -80 ℃에서 보관 하였다.

2. TMT 라벨링

펩티드는 제조자의 지시에 따라 TMT 6plex (Thermo)로 표지 하였다. 동결 건조된 샘플을 에탄올 70 ㎕와 500 mM triethylammonium bicarbonate (pH 8.5) 30 ㎕에 용해시키고 TMT 시약을 30 μl의 무수 아세토 니트릴에 용해시켰다. 펩티드 및 TMT 시약을 함유하는 용액을 교반하고, 실온에서 1 시간 동안 인큐베이션 하였다. 6 개의 상이한 동위 원소 TMT 시약으로 표지된 샘플을 합치고 진공 원심 분리기에서 농축시켰다. 첫 번째 분석을 위해 샘플은 다음과 같이 TMT 6 플렉스 채널을 사용하여 라벨링되었다 : 126 - RZA 1.5mm 250 생물학적 복제 1; 127- RZA 1.5mm 250 생물학적 복제 물 2; 128 - SLG20 1.5mm 250 생물학적 복제 1; 129 - SLG20 1.5mm 250 생물학적 복제 물 2; 130 - SLG20 500μm 250 생물학적 복제 1; 및 1₃₁ - SLG20 500μm 250 생물학적 복제 2. 2 차 분석을 위해 샘플을 TMT 6 플렉스 채널을 사용하여 다음과 같이 라벨링 하였다 : 126 - RZA 1.5mm 250 생물학적 복제 3; 127- RZA 1.5mm 250 생물학적 복제 4; 128 - SLG20 1.5mm 250 생물학적 복제 3; 129 - SLG20 1.5mm 250 생물학적 복제 4; 130 - SLG20 500μm 250 생물학적 복제 3; 및 1₃₁ - SLG20 500μm 250 생물학적 복제 4.

3. LC-MS / MS

이어서, 펩타이드를 예비 컬럼에 로딩하고, QExactive 질량 분석기 (Thermo)를 사용하여 나노 전자 스프레이를 수행하기 전에 역상 HPLC (Thermo Easy nLC1000)를 140 분의 구배 이상으로 분리 하였다. 질량 분석기는 데이터 종속 모드로 작동되었다. 전체 스캔 MS에 대한 파라미터는 350-2000 m / z에서 70,000의 분해능, AGC 3e6 및 최대 IT 50 ms이다. NCE가 32이고 역동적 인 배제가 30 초인 각주기의 상위 10 개 전구체 이온에 대해 전체 MS 스캔을 수행 한 후 MS / MS를 수행하였다. 원시 질량 스펙트럼 데이터 파일 (.raw)은 Proteome Discoverer (Thermo) 및 Mascot 버전 2.4.1 (Matrix Science)을 사용하여 검색하였다. 마스코트 검색 매개 변수는 다음과 같다 : 전구 물질 이온에 대한 질량 허용치 10ppm; 0.8 Dathe 단편 이온 질량 내성; 2 개의 trypsin 분열 중단; 고정된 변형은 시스테인의 카바 미도 메틸화; 다양한 변형은 메티오닌 산화였다. Proteome Discoverer를 사용하여 TMT 정량을 얻었으며 제조업체의 지침에 따라 동위 원소 보정되었다.

I. H & E 및 Masson Trichrome 염색을위한 조직 학적 처리

회수된 물질은 4 ℃에서 4 % 파라 포름 알데히드를 사용하여 밤새 고정시켰다. 고정 후, 알기네이트 구 또는 회수 조직 샘플을 70 % 알콜을 사용하여 세척 하였다. 그런 다음 물질을 4도 칼슘 냉각 Histogel (VWR, CA # 60872-486)과 혼합했다. 몰드가 경화된 후, 블록을 표준 조직 학적 방법에 따라 파라핀 매립, 절단 및 염색 처리 하였다.

J. 조직학 면역 염색

인간 인슐린 (항 인슐린 고양이 # ab7842, abcam), 인간 c- 펩타이드 (C- 펩타이드 고양이 # GN-1D4, 발달 연구 하이 브리 도마 은행, 아이오와 대학), 인간 글루카곤 ( 항 - 글루카곤 고양이 # ab82270, abcam). 세포핵을 DAPI (cat # D1306, Life Technologies)로 염색 하였다.

파라핀 슬라이드는 이후의 용매 (Xylene 5 분 2 x 100 % ETOH 2 분 x 2 95 % 2 분 x 2 70 % 2 분 x 2 d-water)에서 연속 배양하여 탈 파라핀 화 하였다. 항원 검색은 얼음으로 냉각시킨 PBS에서 30 분 동안 배양 한 다음 30 분 동안 차단하기 위해 3 % 말 혈청으로 블로킹하여 수행 하였다. 다음으로 항체 혼합물을 도포 하였다 : 1 차 A - 글루칸 1 내지 200 및 c- 펩타이드 1 내지 500을 혼합한다. 1 차 B - 인슐린 1 내지 500 및 글루카곤 1 내지 200을 함께 혼합하고 2 시간 동안 항온 처리 한 다음 PBS 10 분 x 4. 보조 A - 안티 마우스 AF594 1 ~ 500 및 안티 쥐 AF488 1 ~ 500을 추가한다. 보조 B - 안티 기니 돼지 AF488 1 ~ 500을 안티 마우스 AF594로 추가한다. 1 ~ 500 배양액을 30 분 동안 배양 한 다음 10 분 씻으십시오 4x. 슬라이드를 DAPI로 염색 한 다음 연장된 황금 색 반점 (Life Technologies, Carlsbad, CA)을 사용하여 장착 한 coverslips를 넣었다.

K. 웨스턴 블 랏팅

단백질을 웨스턴 블랏 분석을 위해 물질로부터 직접 추출 하였다. 단백질 분석을 위해 회수된 물질은 얼음에서 프로테아제 억제제 (Halt Protease 억제제 일회용 칵테일, Cat. # 78430, Thermo Scientific)가있는 Pierce RIPA 완충액 (Cat. # 89901, Thermo Scientific)에 물질을 담금으로써 준비한 다음 용해시켰다 초음파 처리 (30 초 동안 30 초 동안, 70 % 진폭에서 2 회). 그 후 시료를 4 ℃에서 2 시간 동안 일정하게 교반 하였다. 이어서, 용해 액을 4 ℃에서 12000 rpm으로 20 분 동안 원심 분리하고, 단백질 함유 상등액을 얼음 상에 유지된 새로운 튜브에 수집 하였다. 지방 조직의 샘플에서, 과잉의 지방 (상층 액의 최상층)이 상청액 전달 전에 먼저 제거되었다. 각 차선마다 20 μg의 단백질 (BCA 분석으로 측정, Pierce BCA 단백질 분석 키트, Cat. # 23225, Thermo Scientific)을 95 ℃에서 5 분간 끓여서 SDS- 폴리 아크릴 아미드 겔 (모든 kD 15- 웰 빗 미니 겔, Biorad, Cat. # 456-9036)로 세척 한 후 니트로 셀룰로오스 멤브레인 (Biorad, Cat. # 1620213)으로 블팅 하였다. Blot은 Anti-Smooth Muscle actin 항체 (1 : 400 희석, 알파 평활근 액틴에 대한 토끼 다 클론, Cat. # ab5694, AbCam), 항 PDX1 항체 (1 : 1000 희석, 토끼 다 클론 대 췌장 및 십이지장 호 메오 박 1, Cat. # 06-1379, EMD Millipore) 및 항 -b- 액틴 항체 (1 : 4000 희석, 쥐에서 생성된 단일 클론 항 -β- 액틴 항체; Cat. # A1978, Sigma Aldrich) (1 : 15,000 희석, Cat. # 926-32213, Li-Cor) 및 염소 항 마우스 (1 : 15000 희석, Cat. # 926-68070, Li-Cor) 형광 물질 접합 이차 항체에 의해 측정 하였다. 항체 - 항원 복합체는 700 nm 및 800 nm 파장에서 Odyssey 검출 (Li-Cor, 일련 번호 ODY-2329)을 사용하여 가시화되었다.

L. FACS 분석

신선하게 절제된 조직의 단일 세포 현탁액을 제조사의 프로토콜에 따라 부드러운 MACS Dissociator (Miltenyi Biotec, Auburn, CA)를 사용하여 제조 하였다. 단세포 현탁액을 수동 PEB 해리 완충액 (1X PBS, pH 7.2, 0.5 % BSA 및 2mM EDTA)에서 제조하고 현탁액을 70 m 필터 (Cat. # 22363548, Fisher Scientific, Pittsburgh, PA). 이 과정은 표면에 부착된 세포의 대부분을 제거한다 (> 90 %). 모든 조직 및 재료 샘플에서 추출한 단일 세포 집단을 4 ℃에서 5 분간 1X RBC 용해 완충액 (Cat. # 00-4333, eBioscience, San Diego, CA, USA) 5ml로 적혈구 용해시켰다.. 20 ml의 멸균 1X PBS를 첨가하여 반응을 종결시켰다. 남아있는 세포를 4℃에서 300-400g으로 원심 분리하고 항체 배양을위한 최소 체적 (~ 50 ㎕)의 eBioscience Staining Buffer (카탈로그 # 00-4222)에 재현 탁한다. 모든 표본은 암 표식 4 C에서 암 표식 CD68 (1 ㎕ (0.5 ㎍) / CD68-Alexa647, 클론 FA- Ly-6G-Alexa-647, 클론 RB6-8C5, 카탈로그 # 108418), Ly-6G (Gr-1) (샘플 당 11 ㎍ (11 ㎍), BioLegend # 11-59₃₁) CD11b-Alexa-488, 클론 M1 / 70, 카탈로그 # 101217, BioLegend), CD19 (1 ㎕ (0.2 ㎍) / 샘플), CD19b (1 ㎕ (0.2 ㎍) IgM-FITC, Clone RMM-1, Cat. # 406505, BioLegend), CD8 + (1-ul1) (샘플 당 1 l (0.2 ㎍)), 클론 HIB19, 카탈로그 # 302222, BioLegend) 샘플 당 l (0.2 g), BioLegend). eBioscience Flow Cytometry Staining Buffer (cat. # 00-4222, eBioscience) 2ml를 넣고 샘플을 4 ℃에서 5 분간 400-500g에서 원심 분리했다. 상청액을 흡인에 의해 제거하고,이 세척 단계를 염색 완충액으로 2 회 더 반복 하였다. 세 번째 세척 후 각 샘플을 500 ㎕의 Flow Cytometry Staining Buffer에 재현 탁하고 BD FACSCalibur (카탈로그 번호 # 342975)를 사용하여 최종 FACS 분석을 위해 40 m 필터 (Cat. # 22363547, Fisher Scientific) BD Biosciences, San Jose, CA, USA). 적절한 배경 및 레이저 강도 설정을 위해 염색되지 않은 단일 항체 및 IgG (Alexa-488 또는 Alexa-647, BioLegend로 표시) 컨트롤도 실행되었다.

M. 생체 이미징 (Intravital Imaging)

생체 이미징을 위해, 0.5mm 및 1.5mm 크기의 인간 세포 함유 하이드로 겔을 Qdot 605 (Life Technologies, Grand Island, NY)로 제조하고 전술 한 바와 같이 B6.129S6-Ccr6tm1 (EGFP) Irw / J 마우스에 외과 적으로 이식 하였다.

주입 후 14 일 후, 마우스를 이소 플루 란 마취하에 놓고 원래의 수술 부위에 작은 절개를하여 비드를 노출시켰다. 마우스를 거꾸로된 현미경에 놓고 860 nm의 여기 파장에서 Olympus FVB-1000 MP 다 광자 현미경에 25x, N.A. 1.05 대물 렌즈를 사용하여 영상화했다. 이미지에 따라 20-45 분의 시간차에 대해 200 μm (10 μm 간격)의 Z- 스택을 2 분 간격으로 수집하였다. 생쥐는 일정한 isoflurane 마취하에 유지하고 이미징 세션을 통해 모니터링되었다. 획득된 이미지를 Velocity 3D Image Analysis Software (Perkin Elmer, Waltham, MA)를 사용하여 분석 하였다.

N. 생체 내 포도당 챌린지 ( GSIS )

마우스를 글루코오스 시도 전에 밤새 (12 시간) 금식시켰다. 챌린지 당일에 공복시 혈당치를 측정 한 다음 쥐에게 꼬리 정맥을 통해 포도당 30g / L 용액 200mg / kg을 주입하였다. 혈당은 15 분마다 2 시간 동안 모니터되었다.

O. 췌장 제거 및 인슐린 정량

174 일 후에, TMTD- 알기네이트 내에 캡슐화된 인간 세포로 처리된 마우스를 안락사시키고 각 마우스의 췌장을 제거 하였다. 각 췌장의 무게를 측정 한 다음 샘플을 액체 질소에서 동결시키면서 스테인레스 스틸 볼로 바이알에 넣었다. 3 ml의 산 에탄올을 각 바이알에 첨가하고 샘플을 조직이 분쇄 될 때까지 1 분 간격으로 1000 rpm으로 GenoGrinder상에서 균질화시켰다. 샘플 바이알은 각 사이클 사이에 액체 질소에 넣을 수 있는 알루미늄 블록으로 보관하여 차갑게 유지한다. 그 다음, 바이알을 4 ℃에서 30 분 동안 2400 rpm으로 원심 분리 하였다. 상등액 (이제 인슐린이 들어 있음)을 꺼내어 보관하고 바이알에 산성 에탄올을 더 넣고 섞어서 보관한다. 바이알을 밤새 4 ℃에서 흔들어 주었다. 다시 바이알을 4 ℃에서 2400 rpm으로 30 분 동안 원심 분리하고 상등액을 수집하여 이전에 저장된 상등액에 첨가 하였다. 산 에탄올을 다시 바이알에 넣고 볼 텍싱 (vortexing) 한 다음 하룻밤 동안 배양하고 원심 분리하고 상등액을 모으고 혼합 하였다. 상청액은 Genevac EZ-2 plus를 사용하여 증발시켰다. 샘플을 사용할 때까지 -80oC에서 보관하였다. 인슐린 양을 측정하기 전에 샘플을 PBS에 재현 탁하고 마우스 인슐린 ELISA 키트 (Alpco 카탈로그 # : 80-INSMS-E10)를 사용하여 제조업체의 지침에 따라 정량 하였다. 건강한 야생형 C57BL / 6 마우스 및 STZ 처리된 C57BL / 6 마우스에 대해서도 동일한 절차를 반복 하였다.

P. 통계 분석

데이터는 평균 ± SEM 및 시간당 및 처리 그룹 당 N = 5 마우스로 표현된다. 쥐 연구에서 치료 당 N = 3. 이 표본 크기는 이전의 문헌을 토대로 선택되었다. 모든 동물은 예상치 못한 질병이나 병적 상태를 제외하고 분석에 포함되었다. 동물 코호트를 무작위로 선택하였다. 수사관은 실험을 수행하는 데 눈이 멀지 않았다. FACS 데이터는 GraphPad Prism 5에서 구현된대로 unpaired, two-tailed t-test 또는 Bonferroni 다중 비교 보정을 사용하여 통계적으로 유의미한 것으로 분석되었다. * : p <0.05, ** : p <0.001, *** : p <0.0001.

정량화된 데이터는 그룹 평균값 ± SEM이다.

II. 결과

A. TMTD 알기네이트는 캡슐화된 인간 세포에 면역 반응을 완화시킨다 .

마이크로 스피어 크기는 설치류와 비인간 영장류에서 섬유 성 반응을 완화시키는 1.5mm 직경 이상의 구형 및 TMTD 알기네이트와 함께 이식된 알기네이트에 대한 면역 학적 반응에 저항하는데 유익한 영향을 미친다는 것이 최근에 입증되었다 (Veiseh et al. in 언론과 라스베가스 등이 제출). TMTD의 화학 구조가 그림 13에 나와 있다.

이 구체에 대한 면역 반응을 평가하기 위해, 캡슐화된 인간 세포를 C57BL / 6 마우스에 IP로 이식하고 14 일 후에 회수 하였다. 분야의 외부와 관련된 세포는 고립되어 FACS에 의해 분석되었다 (그림 14와 15). SLG20 대조군 (제제 1, 2)과 비교하여, 대 식세포, 호중구, B 세포 및 CD8 + T 세포의 통계적으로 유의 수준이 낮은 수준을 TMTD 알기네이트 캡슐화 인간 세포 (제형 3)에 대해 측정 하였다. STZ-C57BL / 6J 마우스에서 80-90 일 후에 채취 한 임플란트는 TMTD 알기네이트 구가 훨씬 낮은 수준의 섬유 성 침착을 가짐을 보여주었다. 세포 침착 (DAPI, F- 액틴) 및 근섬유 아세포 (α-SMA)에 대해 이들 검색된 구체의 면역 형광 염색은 TMTD 알기네이트 구 상에 세포 침착 수준이 유의하게 낮았다. 이 단백질 추출물의 프로테옴 분석은 18 개의 콜라겐 이소 폼을 검출했으며, 18 개의 검출된 콜라겐 단백질 중 10 개가 TMTD 알기네이트 이식에서 유의하게 감소되어 이들 물질이 섬유 성 반응을 완화시킬 수 있음을 보여 주었다 (그림 16).

검색된 임플란트에서 추출한 α-SMA 단백질의 웨스턴 블럿 정량은 TMTD 구체 (그림 10)에서 낮은 섬유화 수준과 일치한다.

마지막으로, 이러한 결과와 일치하여, STZ-C57BL / 6 마우스로부터 90 일 이상 경과 한 후에 회수된 TMTD 캡슐화 인간 클러스터의 조직 학적 처리 및 면역 염색은 성숙한 인간 세포 마커 인 인간 인슐린 및 c- 펩타이드의 양성 동시 국소 염색을 갖는 세포 클러스터를 나타냈다. 인간 c- 펩타이드와 글루카곤 또는 인간 인슐린과 글루카곤 간에는 최소한의 국소 염색이 관찰되지 않았으며, 인간 세포가 전체 연구를 통해 분화 상태를 유지하는 것과 일치한다.

다음으로, 캡슐화된 인간 세포의 면역 분리를 제공하기위한 TMTD 알기네이트 구의 능력을 특성화 하였다. freeze-fracture 극저온 주사 전자 현미경 (cryo-SEM)은 크기가 서브 마이크론에서 1 ~ 3 μm 범위의 이종 기공 구조를 나타내며 세포와 큰 단백질의 침투를 막을 수 있는 범위이다. B6.129S6-Ccr6tm1 (EGFP) Irw / J 마우스 (T, B 및 수지상 세포가 EGFP를 발현 함)에서 14 일 후 이식된 구체의 생체 내 이미징은 인간 세포를 함유하는 영역의 영역에 CCR6 + 세포의 국소화를 나타내지 만 이 세포들은 접촉하여 세포 독성을 일으킨다.

B. 트라이 아졸 - 티오 모르 폴린 디옥사이드 (TMTD) 알기네이트염을 이용한 인간 세포의 캡슐화는 STZ-C57BL / 6J에서 혈당 교정을 가능하게 한다.

혈당 교정을 제공하기위한 인간 세포의 미세 캡슐화 가능성을 조사하기 위해, 세포는 3 개의 상이한 제형으로 사용되었다 : (1) 췌장 캡슐화에 통상적으로 사용되는 500 ㎛ 알기네이트 마이크로 캡슐 (Lim 등, Science 210 : 908-910 (1980); (2) 1.5 mm 알기네이트 구 (Veiseh 외), 및 (3) 1.5 mm TMTD 알기네이트 구를 포함 하나 이에 한정되지는 않는다. 이들 각 제형 물을 스트렙토 조 토신 (STZ) 처리된 C57BL / 6J 마우스에 인간 세포 클러스터의 3 가지 상이한 용량으로 이식하여 정상 혈당 회복 능력을 평가 하였다. 알몸의 캡슐화되지 않은 인간 세포는 이식 모델과 상관없이 당뇨병 모델에서 혈당 조절을 제공할 수 없다.

500 μm 바륨 알기네이트 마이크로 캡슐로의 캡슐화는 랑게르한스 이식 (림 등, Science 210, 908-910 (1980), Calafiore, et al., Diabetes Care 29 : 137-138, (2006))에 일반적으로 실행되는 제형이다. 500 μm 마이크로 캡슐에 캡슐화된 인간 세포를 이식 한 마우스는 혈당 조절이 가장 낮았으며, 이식된 클러스터의 최고 복용량만으로 15 일 동안 정상 혈당을 회복할 수있었다. 1.5 mm 알기네이트 구에 캡슐화된 인간 세포는 500 μm 마이크로 캡슐 제제보다 우수한 성능을 보였으 나 두 개의 높은 용량에서 20-30 일간 정상 혈당치를 유지했으며 쥐 섬 (Veiseh et al. 시험된 3 가지 용량 모두에서 1.5mm TMTD 알기네이트염 구로 70 일 이상 지속된 정상 혈당치가 달성되었다. 인간 c- 펩타이드의 최고 수준을 보여주는 TMTD 알기네이트 구가 인간 세포 기능과 일치하여, 본 연구의 진행 동안 21, 43 및 63 일에 견고한 인간 c- 펩타이드 수준이 측정되었다.

C. 캡슐화된 인간 세포는 STZ - C57BL / 6J에서 지속적인 정상 혈당 및 포도당 반응을 지원한다.

TMTD 알기네이트 캡슐화된 인간 세포 이식 물의 정상적인 혈당 유지 능력을 평가하기 위해 이식된 당뇨병 마우스를 6 개월 동안 추적 관찰했다. 이식된 마우스는 6 개월 동안 혈당 교정을 성공적으로 유지했으며 비슷한 기간 동안 추적 한 야생형 C57BL / 6J 마우스의 혈당 수치와 거의 일치하였다. 또한 연구 기간 동안 여러 지점에서 100 pmol / L 이상의 강력한 인간 c- 펩타이드 수치가 기록되었다. 포도당 챌린지는 이식 150 일 후에 이들 마우스에서 수행되었고, 캡슐화된 인간 세포는 야생형 마우스와 비교하여 정상 혈당을 회복시켰다. 성공적인 STZ 치료와 내인성 췌장 세포 재생의 결핍을 확인하기 위해 각 코호트에 대한 숙주 췌장 인슐린 수치도 분석했다. 6 개월 후에 회수된 인간 세포 임플란트는 섬유 아세포의 과증식을 보이지 않았고, 콜라겐 성 및 세포 침착은 캡슐에서 분명하지 않았다. 3 개월 후에 추출된 구체가 최소 수준의 섬유화를 보였기 때문에 TMTD 알기네이트는 면역 인식 / 활성화 동역학을 변경함으로써 면역 반응을 완화한다는 것을 나타낸다.

그 결과 캡슐화된 인간 세포는 면역 기능이없는 당뇨병 동물에서 포도당 반응, 장기간 혈당 교정 (170 일 이상)을 얻을 수 있음을 보여준다. 이 결과는 인간 세포 임플란트에 대한 면역 학적 반응을 완화시키는 새로운 TMTD 알기네이트 제형을 구현하여 조직 괴사를 이식하는 섬유 성 침착을 효과적으로 지연시킴으로써 달성되었다. 이 제형은 이종 세포가 면역 수용체 설치 수용체에서 나타나는 이종간 자극에도 불구하고 장기간의 혈당 교정을 가능하게하는 충분한 면역 보호를 제공했다. 이러한 결과는 개시된 변형된 알기네이트에 캡슐화된 인간 세포가 제 1 형 당뇨병 환자에게 인슐린 독립성을 제공할 수 있다는 기대를 뒷받침한다. 이러한 결과는 개시된 변형된 알기네이트에 캡슐화된 인간 세포가 캡슐화된 세포에 의해 생성된 생성물을 오랜 시간 동안 환자에게 환자에게 제공할 수 있다는 기대를 지지한다.

Claims

화학식 III에 따른 구조를 갖는 다중의 변형된 알기네이트 중합체:

화학식 III
상기 X는 산소, 황 또는 NR₄이고;
R₁, R₆, R₇, R₈, 및 R₉ 는, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자, 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며, 대표적인 유기 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C20 사이클릭, 치환된 C₃-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고;
여기서,
Y₁ 및 Y₂는 독립적으로 수소 또는 -PO(OR₅)₂이고; 또는
Y₂는 부재하고, Y₁은, Y₁ 및 Y₂가 부착된 2개의 산소 원자와 함께, 화학식 IV에 나타낸 고리형 구조를 형성하고,

화학식 IV
여기서,
R₂ 및 R₃은, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자, 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 또는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며,
대표적인 R₂ 및 R₃ 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C20 사이클릭, 치환된 C₃-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고; 또는,
R₂ 및 R₃은, 이들이 결합된 탄소 원자와 함께 3-원 내지 8-원의 비치환 또는 치환된 카보사이클릭 또는 헤테로사이클릭 고리를 형성하고; 그리고
R₄ 및 R₅는, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자, 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 또는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며,
대표적인 R₄ 및 R₅는, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아닐, 치환된 폴리아릴, C₃-C20 사이클릭, 치환된 C₃-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군인 것을 특징으로 하는 다중의 변형된 알기네이트 중합체.
제1항에 있어서,
상기 R₁은, 독립적으로

여기서, a는 1 내지 30의 정수이고, z는 0 내지 5의 정수이고, n은 1 내지 12의 정수이고, m은 3 내지 16의 정수이고, R^a는 독립적으로 알콕시, 아미노, 알킬아미노, 디알킬아미노, 하이드록시, 알케닐, 알키닐, 치환된 알킬, 치환된 알케닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C20 사이클릭, 치환된 C₃-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군에서 선택되고,
R^b는

이고,
여기서,
R₆, R₇, R₈, 및 R₉는, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자, 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며, 대표적인 유기 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 술포닐, 치환된 술포닐, 술폰산, 포스포릴, 치환된 포스포릴, 포스포닐, 치환된 포스포닐, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C20 사이클릭, 치환된 C₃-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군인 것을 특징으로 하는 다중의 변형된 알기네이트 중합체.
제1항에 있어서,
R₆ 는 -CH₂-Ar- 또는 -CH₂-CH₂-(O-CH₂-CH₂)₃-이고;
R₇ 는 수소이고;
R₈ 는 수소, 메틸, 또는 -CH2-OH이고;
R₉ 는 메틸, -COCH3, -CH2-N(CH2-CH3)2,

인 것을 특징으로 하는 다중의 변형된 알기네이트 중합체.
제3항에 있어서,
R₉ 는

인 것을 특징으로 하는 다중의 변형된 알기네이트 중합체.
제3항에 있어서,
R₉ 는

인 것을 특징으로 하는 다중의 변형된 알기네이트 중합체.
제3항에 있어서,
R₉ 는 메틸, -COCH3, 또는 -CH2-N(CH2-CH3)2인 것을 특징으로 하는 다중의 변형된 알기네이트 중합체.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
X는 산소, 또는 NR₄ 이고, R₄는 수소, 메틸, 또는 CH2-CH3 이고,
R₁는 -CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-OH, -CH₂-CH₂-(O-CH₂-CH₂)_m-O-CH₃이고, 여기서, m은 3 내지 16의 정수, -CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-OH, -(CH₂-CH₂)₃-NH-CH₃,

또는

인 것을 특징으로 하는 다중의 변형된 알기네이트 중합체.
화학식 I으로 정의되는 하나 또는 하나 이상의 공유결합적으로 변형된 단량체를 포함하는 변형된 알기네이트이고,

X는 산소, 황 또는 NR₄이고;
R₁은, 독립적으로 하나 또는 하나 이상의 변형된 단량체에서,

또는 -R₆-R^b 이고,
여기서, a는 1 내지 30의 정수이고, z는 0 내지 5의 정수이고, n은 1 내지 12의 정수이고, m은 3 내지 16의 정수이고, R^a는 독립적으로 알콕시, 아미노, 알킬아미노, 디알킬아미노, 하이드록시, 알케닐, 알키닐, 치환된 알킬, 치환된 알케닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C20 사이클릭, 치환된 C₃-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군에서 선택되고,
R^b는

이고,
여기서,
Y₁ 및 Y₂는 독립적으로 수소 또는 -PO(OR₅)₂이고; 또는
Y₂는 부재하고, Y₁은, Y₁ 및 Y₂가 부착된 2개의 산소 원자와 함께, 화학식 II에 나타낸 고리형 구조를 형성하고,

여기서, R₂ 및 R₃은, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자, 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 또는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며,
대표적인 R₂ 및 R₃ 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C20 사이클릭, 치환된 C₃-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고; 또는,
R₂ 및 R₃은, 이들이 결합된 탄소 원자와 함께 3-원 내지 8-원의 비치환 또는 치환된 카보사이클릭 또는 헤테로사이클릭 고리를 형성하고;
R₄ 및 R₅는, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자, 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 또는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며,
대표적인 유기 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아닐, 치환된 폴리아릴, C₃-C20 사이클릭, 치환된 C₃-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고;
R₆, R₈, 및 R₉는, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자, 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며, 대표적인 유기 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 술포닐, 치환된 술포닐, 술폰산, 포스포릴, 치환된 포스포릴, 포스포닐, 치환된 포스포닐, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C20 사이클릭, 치환된 C₃-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군인 것을 특징으로 하는 다중의 변형된 알기네이트 중합체.
제8항에 있어서,
R₆ 는 -CH₂-Ar- 또는 -CH₂-CH₂-(O-CH₂-CH₂)₃-이고;
R₄ 는 수소이고;
R₈ 는 수소, 메틸, 또는 -CH2-OH이고;
R₉ 는 메틸, -COCH3, -CH2-N(CH2-CH3)2,

인 것을 특징으로 하는 다중의 변형된 알기네이트 중합체.
제9항에 있어서,
R₉ 는

인 것을 특징으로 하는 다중의 변형된 알기네이트 중합체.
제9항에 있어서,
R₉ 는
인 것을 특징으로 하는 다중의 변형된 알기네이트 중합체.
제9항에 있어서,
R₉는 메틸, -COCH3, 또는 -CH2-N(CH2-CH3)2인 것을 특징으로 하는 다중의 변형된 알기네이트 중합체.
제8항에 있어서,
X는 산소, 또는 NR₄ 이고, R₄는 수소, 메틸, 또는 CH2-CH3 이고,
R₁는 -CH₂-CH₂-CH₂-CH₂-OH, -CH₂-CH₂-(O-CH₂-CH₂)_m-O-CH₃이고, 여기서, m은 3 내지 16의 정수, -CH₂-CH₂-O-CH₂-CH₂-OH, -(CH₂-CH₂)₃-NH-CH₃,

또는

인 것을 특징으로 하는 다중의 변형된 알기네이트 중합체.
제8항에 있어서,
하나 또는 하나 이상의 변형된 단량체는,

인 것을 특징으로 하는 다중의 변형된 알기네이트 중합체.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
Y1 및 Y2는 수소인 것을 특징으로 하는 다중의 변형된 알기네이트 중합체.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 의해 정의되는 이온적으로 가교된 변형된 알기네이트 중합체로 캡슐화된 생물학적 물질을 포함하는 조성물.
제16항에 있어서,
상기 조성물은 유사한 이온 가교된 비 변형된 알기네이트 중합체 캡슐화된 생물학적 물질보다 더 낮은 이물 반응을 유도하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 생물학적 물질은 세포인 것을 특징으로 하는 조성물.
제16항 또는 제17항에 있어서,
상기 세포는 이종 조직으로부터의 세포, 사체로부터의 세포, 줄기 세포, 줄기 세포 유래 세포, 세포주 유래 세포, 일차 세포, 재프로그램화 세포, 재 프로그래밍된 줄기 세포, 재프로그래밍된 줄기 세포 유래 세포, 유전적으로 조작된 세포 또는 그 조합인 것을 특징으로 하는 조성물.
제18항 또는 제19항에 있어서,
상기 세포는 인간 세포인 것을 특징으로 하는 조성물.
제18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세포는 인슐린-생성 세포인 것을 특징으로 하는 조성물.
제18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 세포는 췌장 섬 세포인 것을 특징으로 하는 조성물.
제16항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변형된 알기네이트는 공유결합적으로 가교된 것을 특징으로 하는 조성물.
제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 변형된 알기네이트는 변형되지 않은 알기네이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조성물.
제16항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 생물학적 물질은 변형된 알기네이트를 포함하는 캡슐로 캡슐화된 것을 특징으로 하는 조성물.
제25항에 있어서,
상기 캡슐은 1.0mm 내지 1.5mm의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 조성물.
의료용 제품이고, 전부 또는 일부분이 상기 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 의해 정의된 이온 가교된 변형된 알기네이트 또는 화학식 I에 의해 정의된 하나 또는 하나 이상의 공유결합적으로 변형된 단량체를 포함하는 변형된 알기네이트로 피복된 의료용 제품:

X는 산소, 또는 NR₄ 이고,
R₁은, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자, 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며, 대표적인 유기 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C20 사이클릭, 치환된 C₃-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고;
Y₁ 및 Y₂는 독립적으로 수소 또는 -PO(OR₅)₂이고; 또는
Y₂는 부재하고, Y₁은, Y₁ 및 Y₂가 부착된 2개의 산소 원자와 함께, 화학식 II에 나타낸 고리형 구조를 형성하고,

여기서, R₂ 및 R₃은, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자, 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 또는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며,
대표적인 R₂ 및 R₃ 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로 아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아릴, 치환된 폴리아릴, C₃-C20 사이클릭, 치환된 C₃-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군이고; 또는,
R₂ 및 R₃은, 이들이 결합된 탄소 원자와 함께 3-원 내지 8-원의 비치환 또는 치환된 카보사이클릭 또는 헤테로사이클릭 고리를 형성하고;
R₄ 및 R₅는, 독립적으로, 수소 또는 임의의 수의 탄소 원자, 1 내지 30 개의 탄소 원자, 1 내지 20 개의 탄소 원자, 또는 1 내지 14 개의 탄소 원자를 포함하는 유기 그룹이고, 선택적으로, 산소, 황 또는 선형, 가지형 또는 고리형 구조 형식의 질소 그룹과 같은 하나 또는 하나 이상의 헤테로 원자를 포함하며,
대표적인 유기 그룹은, 알킬, 치환된 알킬, 알케닐, 치환된 알케닐, 알키닐, 치환된 알키닐, 페닐, 치환된 페닐, 아릴, 치환된 아릴, 헤테로아릴, 치환된 헤테로아릴, 알콕시, 치환된 알콕시, 페녹시, 치환된 페녹시, 아록시, 치환된 아록시, 알킬티오, 치환된 알킬티오, 페닐티오, 치환된 페닐티오, 아릴티오, 치환된 아릴티오, 카보닐, 치환된 카보닐, 카복실, 치환된 카복실, 아미노, 치환된 아미노, 아미도, 치환된 아미도, 폴리아닐, 치환된 폴리아릴, C₃-C20 사이클릭, 치환된 C₃-C20 사이클릭, 헤테로 사이클릭, 치환된 헤테로 사이클릭, 아미노산, 폴리(에틸렌 글리콜), 펩타이드, 또는 폴리펩타이드 군인 것을 특징으로 하는 의료용 제품.
제27항에 있어서,
상기 의료용 제품은 유사한 이온 가교된 비 변형된 알기네이트 중합체 캡슐화된 생물학적 물질보다 더 낮은 이물 반응을 유도하는 것을 특징으로 하는 의료용 제품.
제27항 또는 제28항에 있어서,
상기 의료용 제품은, 이식 가능한 장치, 심장 페이스 메이커, 카테터, 바늘 주입 카테터, 혈전 필터, 혈관 이식, 풍선, 스텐트 이식, 담즙 스텐트, 장 스텐트, 기관지 스텐트, 식도 스텐트, 요관 스텐트, 동맥류 채움 코일 또는 다른 코일 장치, 외과 수술 메쉬, 심근 경색 혈관 재개발 장치, 경피 심근 혈관 재건 장치, 인공 삽입물, 기관, 혈관, 대동맥, 심장 판막, 튜브 중공 섬유, 멤브레인, 직물, 은행 혈액, 혈액 용기, 타이 터 플레이트, 흡착 매체, 투석기, 연결 피스, 센서, 밸브, 내시경, 필터, 펌프 챔버, 또는 혈액 적합성을 갖는 다른 의료용 장치인 것을 특징으로 하는 의료용 제품.
인간 또는 동물 환자의 질환 또는 장애를 치료하는 방법으로서,
제16항 내지 제26항 중 어느 한 항에 따른 조성물 또는 제28항 내지 제30항 중 어느 한 항에 따른 의료기구를 인간 또는 동물 환자에게 이식 또는 전송하는 단계를 포함하는 치료 방법.
변형된 알기네이트 중합체의 합성 방법으로서,
단일 변형된 알기네이트 중합체를 생성시키기 위하여, 미 변형 알기네이트 중합체를, 아민 및 알콜로 이루어진 군으로부터 선택된 작용기를 포함하는 제1 화합물과 반응시켜 단계;
단일 변형된 알기네이트 중합체를,할라이드 및 아지드로 이루어진 군으로부터 선택된 작용기를 포함하는 제2화합물과 반응시켜 다중 변형된 예비 중합체를 생성시키는 단계; 및
상기 다중 변형된 예비 중합체를 알킨 작용기를 포함하는 제3화합물과 반응시켜 다중 변형된 알기네이트 중합체를 제조하는 단계를 포함하는 변형된 알기네이트 중합체의 합성 방법.