TWI761709B

TWI761709B - 生物可崩解之止血海綿及其製備及使用方法

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Publication number: TWI761709B
Application number: TW108136606A
Authority: TW
Inventors: 楊正昌; 張良裕; 洪士涵; 張馨仁; 鄧乃嘉
Original assignee: 臺北醫學大學
Priority date: 2019-10-09
Filing date: 2019-10-09
Publication date: 2022-04-21
Also published as: TW202114750A

Abstract

本發明提供一種生物可崩解之海綿，其包含由約5%至約20%(w/w)之絲蛋白質、約5%至約85%(w/w)之水溶性合成聚合物或水溶性合成聚合物之混合物、及約10%至約90%(w/w)之多醣的混合物經過冷凍乾燥所形成之三維多孔架構。

Description

生物可崩解之止血海綿及其製備及使用方法

本發明係關於具有生物可崩解之止血特性的產品。更特定言之，本發明係關於一種具有絲蛋白質之海綿。

止血係使損傷部位止血同時維持循環中其他地方之正常血流的生理過程，一種涉及細胞(血小板，尤其纖維母細胞)，及可溶性(凝血因子及抑制劑)及不溶性蛋白質(細胞外基質蛋白質)之複雜生理過程。已研發出用於在習知助劑不可用或低於最佳效果之情形下控制出血之材料。例示性已知敷料包括微原纖膠原蛋白止血劑、殼聚糖止血劑、沸石、凝血酶及纖維蛋白質膠產品及發泡體形成劑等。

US2012/0,114,592A1提供一種生物可分解之止血發泡體，其包含水溶性聚合物與包含非晶形片段及結晶片段之相分離的聚胺基甲酸酯之聚合物摻合物。US10,039,721B2提供一種包括絲蛋白質層及親水性糖苷化合物之敷料，且該親水性糖苷化合物塗佈於該絲蛋白質層上。

然而，需要不斷改良易於促進止血之能力。

本發明提供一種生物可崩解之海綿，其包含三維多孔架構，該三維多孔架構係藉由冷凍乾燥約5%至約20%(w/w)之絲蛋白質，約5%至約85%(w/w)之水溶性聚合物或水溶性合成聚合物之混合物及約10%至約90%(w/w)之多醣或多醣混合物之溶液而形成。

本發明亦提供一種製備生物可崩解之海綿之方法，其包含混合約5%至約20%(w/w)之絲蛋白質、約5%至約85%(w/w)之水溶性合成聚合物或水溶性合成聚合物之混合物及約10%至約90%(w/w)之多醣或多醣混合物以形成溶液，且隨後冷凍乾燥該溶液以形成生物可崩解之海綿。

在一個實施例中，在冷凍乾燥之前，將該在溶液置放在降低之溫度下。在一個實施例中，溫度以2階段方式降低。在另一實施例中，使第一階段之溫度降低至約4℃ +/-約2℃，且使第二階段之溫度以大於5℃/min之速率逐漸降低至約-20℃ +/-約2℃。在另一實施例中，隨後將該溶液置放在約-20℃ +/-約2℃下超過14小時。

在一些實施例中，該絲蛋白質為蠶絲蛋白質或蛛絲蛋白質或其片段。在一個實施例中，該絲蛋白質呈凍乾形式或結構之形式。在一些實施例中，絲蛋白質之量在約5%至約15%(w/w)、約5%至約10%(w/w)、約8%至約20%(w/w)、約10%至約20%(w/w)、約12%至約20%(w/w)、約15%至約20%(w/w)或約8%至約20%(w/w)範圍內。

在一些實施例中，水溶性合成聚合物包括但不限於：聚乙二醇(PEG)、聚乙烯基吡咯啶酮(PVP)、聚乙烯醇(PVA)、聚氧化乙烯(PEO)、聚(氧化丙烯)(PPO)、聚(丙二醇)(PPG)及其混合物。在一些實施例中，聚合物之量在約5%至約80%(w/w)、約5%至約75%(w/w)、約5%至約70%(w/w)、約5%至約65%(w/w)、約5%至約60%(w/w)、約5% 至約55%(w/w)、約5%至約50%(w/w)、約5%至約45%(w/w)、約5%至約40%(w/w)、約5%至約35%(w/w)、約5%至約30%(w/w)、約5%至約25%(w/w)、約5%至約20%(w/w)、約5%至約15%(w/w)、約10%至約85%(w/w)、約15%至約85%(w/w)、約20%至約85%(w/w)、約25%至約85%(w/w)、約30%至約85%(w/w)、約35%至約85%(w/w)、約40%至約85%(w/w)、約45%至約85%(w/w)、約50%至約85%(w/w)、約55%至約85%(w/w)、約60%至約85%(w/w)、約65%至約85%(w/w)、約70%至約85%(w/w)或約75%至約85%(w/w)範圍內。

在一些實施例中，多醣包括但不限於：纖維素、纖維素衍生物、甲基纖維素(MC)、羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素(CMC)、乙基(羥乙基)纖維素(EHEC)、乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、乙基纖維素、烷基纖維素、烷氧基纖維素、羥乙基纖維素、殼聚糖、殼聚糖水解產物及肝糖。在一些實施例中，多醣之量在約10%至約85%(w/w)、約10%至約80%(w/w)、約10%至約75%(w/w)、約10%至約70%(w/w)、約10%至約65%(w/w)、約10%至約60%(w/w)、約10%至約55%(w/w)、約10%至約50%(w/w)、約10%至約45%(w/w)、約10%至約40%(w/w)、約10%至約35%(w/w)、約10%至約30%(w/w)、約10%至約25%(w/w)、約10%至約20%(w/w)、約20%至約90%(w/w)、約25%至約90%(w/w)、約30%至約90%(w/w)、約35%至約90%(w/w)、約40%至約90%(w/w)、約45%至約90%(w/w)、約50%至約90%(w/w)、約55%至約90%(w/w)、約60%至約90%(w/w)、約65%至約90%(w/w)、約70%至約90%(w/w)、約75%至約90%(w/w)或約80%至約90%(w/w)範圍內。

本發明亦提供一種敷料，其包含本發明之生物可崩解之多孔海綿。在一些實施例中，該敷料為鼻填料、多孔架構、止血海綿、架構或傳遞植入物之物質。在一些實施例中，該鼻填料呈栓子、片狀或填塞條之形式。

本發明亦提供一種控制出血、改善傷口癒合或閉合、防止組織沾黏、填塞身體之竇或空腔、或支持組織再生之方法，其包含將本發明之生物可崩解之多孔海綿施用於需要其之部位。在一些實施例中，本發明之方法維持傷口穩定24小時且在72小時後逐漸崩解。在另一實施例中，本發明之多孔海綿可在崩解之前維持30天。

圖1展示浸沒於標準生理食鹽水中0小時、24小時、48小時、72小時及96小時時之RhinoSilk I、RhinoSilk II及NasoPore^®團塊之相片。

圖2展示RhinoSilk I及NasoPore^®之壓縮強度。

圖3A及3B展示在電子顯微鏡下RhinoSilk I及NasoPore®之結構。

本文中所使用之各種術語與一般熟習此項技術者所理解之含義一致。藉助於進一步說明，如下定義若干術語。

除非上下文另外清楚，否則術語「一(a)」可理解為意謂「至少一」。如本申請案中所使用，術語「或」可理解為意謂「及/或」。

如本申請案中所使用，術語「約」與「大致」作為同義詞使用。本申請案所使用任何數值在有或無「約/大致」之情況下，均意謂涵蓋熟習相關技術者咸瞭解之任何正常波動。在某些實施例中，除非另外說明或另外自上下文顯而易見(除非該數值超過可能值的100%)，否則術語「大致」或「約」係指處於所陳述參考值之任一方向(大於或小於)之25%、20%、19%、18%、17%、16%、15%、14%、13%、12%、11%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%或更小範圍內的數值。

如本文所使用，術語「絲蛋白質」及「絲多肽」係指可用於製造絲纖維、及/或纖維蛋白質複合物之纖維蛋白質/多肽。

如本文所使用，術語「生物可崩解」係指當引入至細胞中時，會崩解為細胞可再利用或處理成對細胞無顯著毒性作用之組分的材料。

如本文所使用，術語「孔隙率」：如本文所用之術語「孔隙率」係指材料中空隙空間之量度且係空隙體積佔總體積之百分率，呈0與100%之間的百分比。

本發明提供一種用於填塞人體或動物體中之竇或空腔的一般多孔且生物可崩解之吸收性海綿。本發明之海綿可維持傷口穩定24小時且在72小時後逐漸崩解。

本發明之生物可崩解之海綿為生物可崩解性，其能夠使聚合物崩解成化學或生物化學產物。另外，該等海綿具有生物可吸收特性，因此其可被人體或動物體代謝，且在體內使用。

該生物可崩解之海綿包含三維多孔架構，其尤其適用於填塞人體或動物體中之竇或空腔且能夠止血及保存組織。

本發明之生物可崩解之海綿係由約5%至約20%(w/w)之絲蛋白質、約5%至約85%(w/w)之水溶性合成聚合物或水溶性合成聚合物之混合物、及約10%至約90%(w/w)之多醣或多醣混合物之溶液經過冷凍乾燥來製備。

在冷凍乾燥之前，將絲蛋白質、水溶性合成聚合物或其混合物及多醣或其混合物之溶液置放在以2階段方式降低之溫度下。使第一階段之溫度降低至約4 +/-約2℃，以使得溶液溫度達到約4 +/-約2℃。隨後，使溶液溫度以大於5℃/min之速率逐漸降低至約-20℃ +/-約2℃。此外，隨後將溶液置放於約-20℃ +/-約2℃下超過14小時。

因此，本發明提供一種具有高孔隙率之可崩解海綿且孔隙係互連。該海綿亦可用作供針對組織工程改造及其他生物材料應用之其他治療劑/生物活性分子/細胞(原生或幹細胞)用之載體。

本發明之海綿可用於各種應用；例如，用於滲液傷口之吸收性發泡體敷料，用於鼻腔內處理、耳部及其他體腔之敷料、用作藥物及細胞載體及細胞生長基質、用作各種治療劑及抗微生物劑之載體、或用作受損組織之保護層。

熟習此項技術者將認識到，除上述實施例之外，本發明之聚電解質錯合物凝膠、軟組織增強植入物及方法將具有各種其他用途。其將瞭解，前述說明書及隨附圖式係藉助於說明來闡述且不限制本發明。應進一步瞭解，可在不背離本發明之精神及範疇的情況下在其中進行各種修改及改變，其僅受所附申請專利範圍之範疇限制。

實例

實例1 製備本發明之生物可崩解之海綿

混合以下比率之聚(乙烯醇)/聚(乙烯基吡咯啶酮)、瓊脂糖及羧基甲基殼聚糖(表1)。將所得混合物填充至模具中以在4±2℃之溫度下成形。在溶液溫度達到4±2℃之後，將溶液溫度以大於5℃/min之速率逐漸降低至-20℃ +/- 2℃，且隨後在-20℃ +/- 2℃下靜置超過14小時以形成海綿。將所得海綿冷凍乾燥以獲得乾燥海綿。

實例2 對於本發明之生物可崩解之海綿之降解測試

將獲自實例1之調配物H及G(RhinoSilk I及RhinoSilk II)及市售產品NasoPore^®之海綿切成尺寸為10×5×5mm³之團塊。將RhinoSilk及NasoPore^®團塊分別置放於各具有3ml標準生理食鹽水之容器中且置放於37+/-2℃下。以一定時間間隔拍攝團塊相片(參見圖1)且在96小時之後使用100g強度進行崩解測試以確定團塊之生物可崩解性(TA.XT Plus質構儀(Texture Analyser),Stable Micro Systems,United Kingdom)。

實例3 對於本發明之生物可崩解之海綿之抗壓縮測試

將獲自實例1之調配物H(RhinoSilk)及市售產品NasoPore^®之海綿切成尺寸為10×5×5mm³之團塊。藉由全質構分析(Texture Profile Analysis，TPA)(TA.XT Plus質構儀，Stable Micro Systems,United Kingdom)量測RhinoSilk及NasoPore^®團塊之壓縮強度。圖2展示 RhinoSilk之壓縮強度優於NasoPore^®之壓縮強度。

實例4 本發明之生物可崩解之海綿之結構對比

將獲自實例1之調配物H(RhinoSilk)及市售產品NasoPore^®之海綿切成尺寸為10×5×5mm³之團塊。使用電子顯微法(TM-3030,Hitachi,Japan)觀測RhinoSilk及NasoPore®團塊。RhinoSilk及NasoPore®之結構展示於圖3中。

Claims

一種生物可崩解之多孔海綿，其包含三維多孔架構，其係由約5%至約20%(w/w)之絲蛋白質、約5%至約70%(w/w)之水溶性合成聚合物或水溶性合成聚合物之混合物、及約10%至約90%(w/w)之多醣或多醣混合物之溶液經過冷凍乾燥而形成，其中該水溶性合成聚合物為聚乙二醇、聚乙烯基吡咯啶酮、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚(氧化丙烯)、聚(丙二醇)或其混合物。
如請求項1之生物可崩解之多孔海綿，其中該絲蛋白質為蠶絲蛋白質或蛛絲蛋白質或其片段。
如請求項1之生物可崩解之多孔海綿，其中該絲蛋白質呈凍乾形式或結構之形式。
如請求項1之生物可崩解之多孔海綿，其中該絲蛋白質之量在約5%至約15%(w/w)範圍內。
如請求項1之生物可崩解之多孔海綿，其中該多醣為纖維素、纖維素衍生物、甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉、羧甲基纖維素(CMC)、乙基(羥乙基)纖維素(EHEC)、乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素(HPMC)、乙基纖維素、烷基纖維素、烷氧基纖維素、羥乙基纖維素、殼聚糖、殼聚糖水解產物或肝糖。
如請求項1之生物可崩解之多孔海綿，其中該多醣之量在約10%至約85%(w/w)範圍內。
如請求項1之生物可崩解之多孔海綿，其中在冷凍乾燥之前，將該溶液置放在以2階段方式降低之溫度下。
如請求項7之生物可崩解之多孔海綿，其中使第一階段之溫度降低至約4℃ +/-約2℃，且使第二階段之溫度以大於5℃/min之速率逐漸降低至約-20℃ +/-約2℃。
如請求項8之生物可崩解之多孔海綿，其中隨後將該溶液置放在約-20℃ +/-約2℃下超過14小時。
一種製備生物可崩解海綿之方法，其包含混合約5%至約20%(w/w)之絲蛋白質、約5%至約70%(w/w)之水溶性合成聚合物或水溶性合成聚合物之混合物、及約10%至約90%(w/w)之多醣或多醣混合物，形成溶液，且隨後冷凍乾燥該溶液，形成該生物可崩解海綿，其中該水溶性合成聚合物為聚乙二醇、聚乙烯基吡咯啶酮、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚(氧化丙烯)、聚(丙二醇)或其混合物。
如請求項10之方法，在冷凍乾燥之前，其進一步包含將該溶液置放在以2階段方式降低的溫度下之步驟。
如請求項11之方法，其中使第一階段之溫度降低至約4℃ +/-約2℃，且使第二階段之溫度以大於5℃/min之速率逐漸降低至約-20℃ +/-約2℃。
如請求項12之方法，其中隨後將該溶液置放在約-20℃ +/-約2℃下超過14小時。
一種敷料，其包含如請求項1之生物可崩解之多孔海綿。
如請求項14之敷料，其中該敷料為鼻填料、多孔架構、止血海綿或傳遞植入物之物質。
如請求項15之敷料，其中該鼻填料呈栓子、片狀或填塞條之形式。
一種如請求項1至9中任一項之生物可崩解之多孔海綿用於製備醫藥品之用途，其中該醫藥品係用於控制出血、改善傷口癒合或閉合、防止組織沾黏、填塞身體之竇或空腔、或支持組織再生。
如請求項17之用途，其中該醫藥品維持傷口穩定24小時且在72小時後逐漸崩解。