醫(yī)用有機凝膠方法和組合物的制作方法
【專利摘要】描述了順序溶劑生物材料。實施方式包括在有機溶劑中制造的材料，所述材料被除掉溶劑并用于患者中，在患者處它們吸收水并形成水凝膠。這些材料對于尤其是遞送治療劑、組織擴充和放射學標記是有用的。
【專利說明】醫(yī)用有機凝膠方法和組合物
[0001] 相關申請的奪叉引用
[0002] 本專利申請要求2011年12月5日提交的美國序列號61/566, 768的優(yōu)先權(quán)，將其 特此通過參考引入本文中。

【技術(shù)領域】
[0003]

【技術(shù)領域】總體上涉及藥物的控制釋放，且包括由小顆粒遞送蛋白質(zhì)。

【背景技術(shù)】
[0004] 治療劑要求遞送方式是有效的。藥物遞送涉及在人或動物中施用藥物化合物以實 現(xiàn)治療效果。提供藥劑隨時間的釋放的遞送機制是有用的。為了改善產(chǎn)品效力和安全性、 以及患者方便性和順應性的益處，藥物遞送技術(shù)可幫助改變藥物釋放曲線（profile)、吸收、 分布或藥物消除。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 盡管在這些領域中有大量的研究，但是由于生物試劑、包括蛋白質(zhì)在體內(nèi)的差的 穩(wěn)定性，使用生物試劑的治療的有效性和成功仍然相當有限。盡管有如下常識：在藥物加工 技術(shù)中蛋白質(zhì)不應暴露于有機溶劑，但已觀察到可使用許多溶劑。描述使用這樣的溶劑的 方法，包括對于雙溶劑遞送系統(tǒng)的實施方式，其中第一溶劑為在加工中的有機溶劑且第二 溶劑為體內(nèi)的生理流體。
[0006] 本發(fā)明的實施方式是干凝膠，其包括分散在所述干凝膠的基體中的蛋白質(zhì)粉末或 其它水溶性生物試劑（生物制劑）粉末。所述干凝膠可在就要使用的時候（at the point of use)水合并放置于組織中，在組織中其隨著時間可控地釋放所述蛋白質(zhì)。下面詳述該實 施方式等等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖IA描繪生物材料的形成；
[0008] 圖IB描繪圖IA的生物材料的微觀結(jié)構(gòu)；
[0009] 圖IC描繪生物材料的替代性實施方式的微觀結(jié)構(gòu)；
[0010] 圖2A為顯示卵白蛋白在生理溶液中在37°C下隨時間的釋放的HPLC數(shù)據(jù)的圖；
[0011] 圖2B為圖2A的數(shù)據(jù)在對于水凝膠完全溶出時的蛋白質(zhì)水平歸一化之后的圖；
[0012] 圖3為顯示卵白蛋白在生理溶液中在pH 8.5和37°C下和在生理溶液中在pH 7. 4 和37°C下隨時間的釋放的HPLC數(shù)據(jù)的圖。數(shù)據(jù)對于完全溶出時的蛋白質(zhì)水平歸一化；
[0013] 圖4為顯示IgG在生理溶液中在37°C下隨時間的釋放的HPLC數(shù)據(jù)的圖；
[0014] 圖5為圖4的數(shù)據(jù)在對于水凝膠完全溶出時的蛋白質(zhì)水平歸一化之后的圖；
[0015] 圖6為描繪來自水凝膠賦形劑（vehicle)的組合計算的白蛋白的釋放曲線的圖； [0016] 圖7為描繪來自水凝膠賦形劑的組合計算的白蛋白的釋放曲線的圖；
[0017] 圖8為在眼睛處或眼睛附近用于施加生物材料的各種位點的圖解；
[0018] 圖9A為用于將生物材料放置在眼睛中的方法的圖解，且描繪將針插入眼睛中的 過程；和
[0019] 圖9B描繪圖9A的在眼睛中接收生物材料的位點的多種實例。

【具體實施方式】
[0020] 本發(fā)明的實施方式為干凝膠，其包括分散在所述干凝膠的基體中的蛋白質(zhì)粉末或 其它水溶性生物試劑粉末。所述干凝膠可在就要使用的時候水合且放置在組織中，在組織 中其隨時間可控地釋放所述蛋白質(zhì)。所述粉末含有蛋白質(zhì)的細顆粒。所述干凝膠基體在水 合時為由交聯(lián)的基體制成的水凝膠。所述蛋白質(zhì)處于固相且基本上是不可溶的直至所述基 體開始受侵蝕（侵蝕，erode)，由此容許所述蛋白質(zhì)進入溶液中。所述基體保護所述蛋白質(zhì) 免受細胞、酶促變性、和不需要的局部反應的影響。所述蛋白質(zhì)處于基本上固相直至通過逐 漸的溶劑化（溶解）被釋放，且因此被保護免受變性、自動水解、蛋白質(zhì)水解和局部化學反 應的影響，其可導致效力的損失或產(chǎn)生抗原性。
[0021] 圖IA描繪該方法的實施方式，其以蛋白質(zhì)顆粒100開始，蛋白質(zhì)顆粒100通過常 規(guī)手段制備以保持蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)以及如果存在的三級或四級結(jié)構(gòu)。將這些與前體102、 104-起合并到有機溶劑106中。加工混合物以實現(xiàn)生物材料的所需形狀，例如通過流延 (鑄造）108、作為棒110、作為顆粒和/或球112、和模塑形狀114。從所述形狀除掉（strip, 汽提）溶劑且材料當暴露于水時將形成水凝膠。直到對于患者實際使用干凝膠的時刻的整 個過程可在不存在水的情況下和/或在不存在疏水材料的情況下進行。圖IB描繪通過該 方法制造的生物材料120的微觀結(jié)構(gòu)。所述結(jié)構(gòu)代表跨越其制造和使用過程的材料：有機 凝膠、干凝膠、和然后的水凝膠。交聯(lián)的基體由已彼此共價反應的前體124制成。水溶性生 物試劑的顆粒124分散在所述基體內(nèi)。所述基體為連續(xù)相，且所述顆粒在其內(nèi)部展開且為 不連續(xù)相，也稱作分散相。
[0022] 替代性實施方式涉及使用通過疏水域（結(jié)構(gòu)域、區(qū)，domain)的形成而物理交聯(lián)的 嵌段共聚物前體，如圖IC中所描繪的。生物材料130具有分散在基體中的生物試劑顆粒 132。所述前體具有親水嵌段134和疏水嵌段136。疏水嵌段136自組裝以形成疏水域138， 其在所述前體之間產(chǎn)生物理交聯(lián)。術(shù)語物理交聯(lián)意指非共價鍵合的交聯(lián)。疏水域是一個這 樣的實例，以及聚氨酯或其它多嵌段共聚物的硬和軟鏈段。離子交聯(lián)是另一實例。術(shù)語交 聯(lián)被技術(shù)人員充分地理解，所述技術(shù)人員將立即能夠?qū)⒐矁r交聯(lián)與物理交聯(lián)、以及物理交 聯(lián)的子類型例如離子、疏水和結(jié)晶域區(qū)別開。
[0023] 其它藥物遞送途徑已使用例如脂質(zhì)體或膠束包封蛋白質(zhì)，或制造納米顆粒，在所 述顆粒的產(chǎn)生中使用聚合物或其它試劑。在水凝膠中的蛋白質(zhì)遞送通常涉及使蛋白質(zhì)與水 凝膠隔絕：例如，通過將水凝膠放置在脂質(zhì)體、膠束中、或在具有粘結(jié)劑例如聚合物的混合 物中。其它途徑涉及將材料直接吸附到蛋白質(zhì)以抑制它們的溶出。另一途徑是在遞送過程 中使蛋白質(zhì)沉淀，如在美國公布No. 2008/0187568中公開的。其它途徑使用水凝膠，其中能 溶解的蛋白質(zhì)分散遍及水凝膠，其中水凝膠受侵蝕控制釋放。
[0024] 盡管有所有這些努力，但是使用生物試劑（包括蛋白質(zhì)）的持續(xù)釋放治療的有效 性和成功仍是有限的，因為所述生物試劑在體內(nèi)的穩(wěn)定性趨于是差的。并且構(gòu)象的損失可 不僅導致效力的損失，而且其可通過導致不想要的效果或引起免疫反應而可為有害的。盡 管有非常多的努力，但是還不存在足夠有效以具有真實世界臨床價值的普遍可應用的解決 方案，如在 Wu and Jin，AAPS PhamSciTech 9(4):1218-1229(2008)中所評述的。
[0025] 然而，令人驚奇地，本文中提供的實施方式顯示，蛋白質(zhì)或其它生物試劑的溶解性 和從基體的釋放可通過如下控制：將生物試劑作為固相顆粒設置在合適的基體中，使得不 需要這些其它的涉及聚合物、包封劑、粘結(jié)劑等的途徑。此外，生物試劑甚至在含水的體內(nèi) 環(huán)境中也抵抗變性。在基體中的顆粒是水溶性的，但是，盡管不具有任何包衣（coating) 等，仍然緩慢地溶解，且它們在生理溶液中的溶出（其通常以分鐘或小時度量）可延長至 數(shù)天、數(shù)星期或數(shù)月。而且，已觀察到另一出乎意料且令人驚奇的結(jié)果：即，生物試劑不趨 于聚集，即使它們必須以非常高的濃度存在于基體內(nèi)也是如此?？雌饋砩镌噭┓浅＞徛?地離開顆粒。第一工作原理（本發(fā)明不限于其）是，由高度可移動的聚合物-例如如下的 聚合物：例如聚乙二醇（PEG)或聚乙烯亞胺-制成的基體的分子鏈（分子束，molecular strand)在它們自身周圍形成排斥（排阻）體積，其限制任何其它大分子在緊鄰附近的溶 解度。該結(jié)構(gòu)屬性不僅通過在基體內(nèi)的物理截留（entrapment)將蛋白質(zhì)限制在固相，而 且限制大分子的溶出，使得蛋白質(zhì)顆粒不能移動到溶液中；當顆粒和蛋白質(zhì)通過與水的溶 劑化開始溶脹時，它們被基體限制直至基體至少部分地溶解。因此，隨著交聯(lián)密度降低且分 子鏈進一步分開地移動，促進被截留的大分子顆粒的逐漸溶出。這些過程由此提供出乎意 料且令人驚奇的結(jié)果：生物試劑留在固相中直至它們變得臨近它們從基體釋放的時刻：因 此，蛋白質(zhì)或其它生物試劑是穩(wěn)定的，因為其不遭受長時間在溶解狀態(tài)中的有害作用。釋放 也受大分子從基體擴散出來的限制且受大分子的分子量以及形成基體的聚合物的特性的 影響。第二工作原理是與第一工作原理互補的且同樣不是本發(fā)明限于其的機理：基體的分 子鏈與蛋白質(zhì)附近的水分子締合，使得蛋白質(zhì)不能夠溶解。該第二原理可適用于具有高度 可移動的、親水的直鏈的聚合物例如PEG。除PEG之外，還可選擇呈現(xiàn)出與所選擇的蛋白質(zhì) 的排斥體積效應的其它水溶性聚合物或共聚物。例如，諸如聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚乙烯基 吡咯烷酮（PVP)和聚甲基丙烯酸羥乙酯（PHEMA)的聚合物通常將具有這樣的效應。一些多 糖也具有這些效應。PEG和/或這些其它聚合物也可作為固體引入有機凝膠中。它們將在 水的存在下，即，在水凝膠中溶解（溶液化，solubilize)。而且，非交聯(lián)的PEG和/或PEG 共聚物例如PLUR0NIC是這樣的添加劑，其可與蛋白質(zhì)一起被陷在水凝膠中以提升排斥體 積效應，由此將蛋白質(zhì)保持在固體狀態(tài)。
[0026] 本文中公開的系統(tǒng)的方面涉及在通過將蛋白質(zhì)顆粒放置在能水合的干凝膠中導 致的隨時間的釋放的控制方面的大的提高。實施例1-2詳述了用于形成含有水溶性生物試 劑的顆粒的干凝膠的方法。使用蛋白質(zhì)白蛋白和免疫球蛋白（IgG)作為水溶性治療劑蛋白 質(zhì)的模型。制備這些蛋白質(zhì)的粉末。將粉末顆粒與水凝膠前體在有機溶劑中組合以形成有 機凝膠。實施例1的表1-5闡述了包括分散的蛋白質(zhì)粉末的有機凝膠的實例。將所述有機 凝膠破碎并篩分成顆粒的集合體（集合，collection)，將其排空有機溶劑以形成干凝膠。 工作實施例2記錄了蛋白質(zhì)從干凝膠的釋放。
[0027] 如圖2-5中說明的，蛋白質(zhì)被充分（完全）釋放；出乎意料地，不存在有機凝膠前 體與蛋白質(zhì)的可檢測的反應，這防止它們在基體降解時被溶解。實際上，這些蛋白質(zhì)，和通 常的蛋白質(zhì)，含有胺和硫醇官能團，其對于強的親電體例如所使用的親電前體是潛在地非 常反應性的。盡管預期有與這些親電官能團的反應，但反應的缺乏表明，通過如下防止這些 反應：在凝膠化之前,讓蛋白質(zhì)處于非溶解相或基本上固相，而形成凝膠的前體處于液相。 釋放曲線顯示對釋放速率的良好控制，且范圍從數(shù)小時的快速釋放到數(shù)月的釋放。
[0028] 而且，釋放的速率和動力學可進一步通過將多組的顆粒彼此組合而控制，如在圖6 和7中說明的。這些證明基本上零級的釋放，這是以不依賴于時間的速率遞送藥物的能力 且藥物在藥物劑型內(nèi)的濃度是合乎需要的。零級釋放機制確保隨時間釋放穩(wěn)定量的藥物， 使?jié)撛诘牟ǚ?波谷波動和副作用最小化，同時使藥物濃度保持在治療窗內(nèi)的時間量（效 力）最大化。
[0029] 用于制備用于水溶性生物試劑的有機凝膠_水凝膠、雙溶劑遞送系統(tǒng)的方法和材 料
[0030] 第一實施方式涉及形成共價交聯(lián)的基體。制備水溶性生物試劑的細粉末并將其懸 浮在不將所述水溶性生物試劑例如蛋白質(zhì)溶劑化的有機溶劑中。術(shù)語粉末在本文中寬泛地 用于指干燥顆粒的集合體。術(shù)語顆粒是寬泛的且包括球、淚珠形狀、小棒和其它不規(guī)則的形 狀。通常，粉末被加工以提供具有其已知的尺寸、形狀和分布（與平均值或平均數(shù)的差異） 的受控顆粒組成。蛋白質(zhì)粉末典型地含有穩(wěn)定用糖例如蔗糖或海藻糖。這些糖通常是水溶 性的且不是有機溶解性的。發(fā)現(xiàn)，在整個方法中，這些將與蛋白質(zhì)一起保持，直至水合以形 成水凝膠的時刻。制備基體前體，其具有通過在有機溶劑中彼此反應形成交聯(lián)的有機凝膠 的能力。前體選擇成在所述有機溶劑中是能溶解的。將前體和水溶性生物試劑粉末在有機 溶劑中混合，使得水溶性生物試劑顆粒分散遍及在前體之間形成共價鍵時形成的基體。在 有機溶劑中形成的基體稱作有機凝膠。除去溶劑以形成干凝膠。在水中水合時，基體形成 內(nèi)部共價交聯(lián)的水凝膠。該方法為順序的（serial)雙溶劑方法，因為有機溶劑必須是對于 生物試劑和前體有效的、可除掉的（即，可除去的而沒有留下藥學上不可接受的殘余物）， 但前體必須是在體內(nèi)含水環(huán)境中是有效的。蛋白質(zhì)決不暴露于有機相和水相兩者。認為水 溶液中的蛋白質(zhì)暴露于例如與有機液體或固體或空氣氣泡的界面對蛋白質(zhì)吸附和變性作 貢獻。有機凝膠到干凝膠到水凝膠的順序方法消除了界面暴露的可能性，即，實施方式包括 如本文中描述的方法在水溶性生物試劑不暴露于在下列的任何組合之間的界面的情況下 進行：空氣、氣體、水、有機溶劑。
[0031] 另一實施方式是通過采用液體反應性聚合物作為基體前體形成共價交聯(lián)的凝膠 (在本文中也稱作假有機凝膠）。制備基體前體，其具有通過在不存在有機溶劑的情況下例 如當處于熔融狀態(tài)時彼此反應形成交聯(lián)的有機凝膠的能力。將前體和水溶性生物試劑粉末 在高到足以使前體聚合物液化、但低到足以保持蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的溫度下混合。這樣的溫度 的實例為從約l〇°C到約75°C、或直至約60°C或直至約75°C ;技術(shù)人員將立即理解，在明確 陳述的值之間的所有值和范圍被設計且引入本文中，如同詳細地寫出的一樣。采用混合條 件使得水溶性生物試劑顆粒分散遍及在前體之間形成共價鍵時形成的基體。所述反應因此 在聚合物的熔體中進行，術(shù)語熔體意味著不存在溶劑。然而，在熔體中可存在其它材料，例 如生物試劑、糖、蛋白質(zhì)、緩沖液。實施方式包括材料和制造醫(yī)用材料的方法，其包括圍繞 水溶性生物試劑的粉末形成凝膠，其中所述粉末分散在所述凝膠中，其中形成所述凝膠包 括制備一種或多種前體的熔體和使所述前體共價交聯(lián)。所述凝膠的體積的大部分，例如，約 30% -約95%體積/體積，可被所述生物試劑或其它固體（例如糖、緩沖鹽）占據(jù)；技術(shù)人 員將立即理解，在明確陳述的值之間的所有值和范圍被設計且引入本文中，如同詳細地寫 出的一樣，例如，至少30%體積/體積或約40% -約75%。
[0032] 所述順序雙溶劑方法的另一實施方式涉及形成具有物理交聯(lián)的交聯(lián)材料。一種這 樣的實施方式使用嵌段共聚物作為前體。所述前體具有親液的（親溶劑的）嵌段和疏液的 (憎溶劑的）嵌段。將這些前體添加到有機溶劑并形成物理交聯(lián)基體。在特定有機溶劑中 沉淀以形成有機凝膠的嵌段（也稱作鏈段）可為或可不為在水中沉淀以形成水凝膠的相同 鏈段。在除掉溶劑之后，所得干凝膠在水溶液中形成水凝膠，因為一個或多個嵌段或鏈段 部分是疏水的且一個或多個嵌段或鏈段部分是親水的。相關實施方式使用兩種有機溶劑： 將嵌段共聚物型前體溶解于第一有機溶劑中。然后將共聚物溶液與第二有機溶劑混合，所 述第二有機溶劑是與所述第一溶劑能混溶的，但對于所述共聚物的鏈段的至少一種為非溶 齊IJ。疏液域形成有機凝膠。另一實施方式使用所述第一和第二有機溶劑且也使用所述第二 有機溶劑使生物試劑沉淀，使得在相同的步驟形成有機凝膠和生物試劑的顆粒。
[0033] 所述順序雙溶劑方法的另一實施方涉及熱凝膠化。將在有機溶劑中在約_20°C至 約70°C范圍內(nèi)的溫度下從溶液轉(zhuǎn)變成有機凝膠的前體與生物試劑一起在其中前體處于溶 解狀態(tài)的溫度下放置在有機溶劑中。然后將溶液冷卻至低于凝膠化點的第二溫度，和前體 形成有機凝膠。因此，用于制造有機凝膠的方法是加熱溶劑以使共聚物溶解，然后將溶液冷 卻以使共聚物的鏈段的至少一種沉淀。然后除掉溶劑以制造干凝膠。選擇前體使得干凝膠 在生理溫度下為水凝膠。
[0034] 對于在這些方法中的使用能適用的嵌段共聚物包括許多的PEG共聚物。PEG是 親水的且對于許多有機溶劑是親液的。其它親水聚合物和聚合物型鏈段為聚乙烯醇、聚丙 烯酸、聚馬來酸酐、PVP、PHEMA、多糖、聚乙烯亞胺、聚乙烯基胺、聚丙烯酰胺等。其它嵌段 選擇成疏水的和對于有機溶劑是疏液的。這些其它嵌段的實例為：聚對苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)、聚乳酸、聚乙醇酸、聚三亞甲基碳酸酯、聚二氧雜環(huán)己酮、和聚烷基醚例如聚環(huán)氧丙 烷（PLUR0NICS，P0L0XAMERS)。所述共聚物可具有各嵌段類型的一種或多種。
[0035] 可進行這些方法使得水溶性生物試劑從其最初被制備的時間開始從未接觸水直 至被放置在體內(nèi)?？蛇M一步加工水溶性生物試劑，使得一旦在來源或制造位置處以純化的 形式獲得，其之后在凝膠制造過程期間便不溶解于水中和/或從未暴露于水中。暴露于水 可導致多種問題。一個問題是蛋白質(zhì)將隨時間經(jīng)歷水解，使得其緩慢地降解。另一問題是， 蛋白質(zhì)，一旦其處于溶解狀態(tài)，便可重排或形成準穩(wěn)定的聚集體例如二聚體或三聚體。
[0036] 本發(fā)明的實施方式包括在不存在疏水聚合物和/或疏水溶劑的情況下進行的這 些方法。需要疏水嵌段聚合物的實施方式不能以無疏水的方法進行，但是技術(shù)人員可容易 地辨別哪些方法是可適用的。一個實施方式提供在有機凝膠步驟和隨后的步驟兩者處親水 前體在有機溶劑中在生物試劑顆粒的存在下且在不存在疏水材料的情況下共價交聯(lián)。在一 些實施方式中，疏水的溶劑可存在而沒有損害，取決于所述溶劑，因此實施方式包括不存在 除溶劑之外的疏水材料；和/或不存在疏水聚合物；和/或不存在疏水聚合物鏈段。
[0037] 常識教導有機溶劑通常使蛋白質(zhì)變性。一些生命科學過程可忍受某程度的變 性，例如，在診斷或分析裝置中。然而，在醫(yī)學領域中，即使小程度的變性也是不合乎需 要的。變性的蛋白質(zhì)可呈現(xiàn)出寬范圍的特性，從溶解度的損失到共同聚集（communal aggregation)。共同聚集涉及疏水蛋白質(zhì)彼此更接近以減少暴露于水的總面積的聚集。距 離的減少可導致永久的或準穩(wěn)定的締合。當?shù)鞍踪|(zhì)變性時，其二級和三級結(jié)構(gòu)改變，但氨基 酸之間的一級結(jié)構(gòu)的肽鍵通常保持完整無損。
[0038] 然而，令人驚奇地，已發(fā)現(xiàn)，留在固相中的蛋白質(zhì)可暴露于一些有機溶劑而沒有大 量變性。在無水條件下處理的完全無水的有機溶劑是優(yōu)選的。當?shù)鞍踪|(zhì)已經(jīng)在水溶液中時 和/或如果有機溶劑、或有機/含水混合溶劑（例如乙醇/水）具有溶解或者甚至以有限 的方式溶脹蛋白質(zhì)顆粒的傾向，由暴露于有機溶劑的變性可發(fā)生。蛋白質(zhì)-溶劑相容性可 通過如下而在實驗上建立：暴露，隨后進行表征測試以確定蛋白質(zhì)是否已變性和/或經(jīng)歷 一個或多個化學基團的代替或改變。有機溶劑相容性可通過如下而簡單地測試：將受試蛋 白質(zhì)浸漬在受試溶劑中一段合適的時間，移除蛋白質(zhì)、例如通過過濾和真空干燥，然后通過 HPLC或其它合適的分析方法測試蛋白質(zhì)的收取。最可能使蛋白質(zhì)沒有受損害的溶劑是無水 的和疏水的，但還必須是對于形成凝膠的前體分子的良好溶劑。在聚乙二醇（PEG)前體的 情況中，采用了例如二氯甲烷和碳酸二甲酯的溶劑。其它溶劑例如丙酮（或丙酮/水）、乙 酸乙酯、四氫呋喃也可為有用的。超臨界流體溶劑例如二氧化碳對于形成有機凝膠也可為 有用的。
[0039] 在本文中在別處詳細描述了前體。許多有用的前體是可作為多種前體利用的。將 第一前體添加到溶劑_蛋白質(zhì)混合物，隨后添加第二前體，其與第一前體為反應性的以形 成交聯(lián)。第一前體可選擇成僅具有如下的那些官能團：其對于在不存在進一步的化學組分 的情況下與蛋白質(zhì)形成共價鍵是非反應性的。蛋白質(zhì)具有可用于與一些親電官能團反應以 形成共價鍵的胺和硫醇、以及對于其它化學反應可利用的羧基和羥基。所述前體可因此選 擇成對這些官能團是非反應性的。例如，所述前體可具有胺和/或硫醇和/或羥基和/或 羧基且對蛋白質(zhì)是非反應性的。因此，本發(fā)明的實施方式涉及向蛋白質(zhì)-有機溶劑混合物 添加蛋白質(zhì)-非反應性的第一前體，然后添加對第一前體為反應性的第二前體。
[0040] 水溶性生物試劑顆?？刹缓缦碌囊环N或多種：粘結(jié)劑、脂肪酸、疏水材料、表面 活性劑、脂肪、磷脂、油、蠟、膠束、脂質(zhì)體、和納米囊（膠囊）。包括水溶性生物試劑顆粒的有 機凝膠或干凝膠也可不含上述的一種或多種。干凝膠中的蛋白質(zhì)或其它水溶性生物試劑可 全部處于固相，可為全部結(jié)晶的、部分結(jié)晶的、或基本上不含晶體（意味著超過90%不含晶 體，重量/重量；技術(shù)人員將立即理解，在明確陳述的范圍內(nèi)的所有范圍和值被設計）。
[0041] 干凝膠-水溶性生物試劑材料可以所需的形狀形成。一種方法是使前體在具有所 需的形狀的模具中反應。在除去溶劑之前或之后將所述形狀從模具移出。還可使所述材料 碎裂成顆粒，如在本文中在別處更詳細地描述的。
[0042] 在有機溶劑中形成基體之后，可除去溶劑以形成干凝膠?？赡艿姆椒òǎ?， 使用非溶劑的沉淀、氮氣吹掃干燥、真空干燥、冷凍干燥、熱和真空的組合、和凍干法。
[0043] 如果在不存在第三（tertiary)溶劑的情況下使用烙融前體，則無需采用任何溶 劑除去過程。在冷卻時，材料形成橡膠狀固體（如果高于Tm)、半剛性半結(jié)晶材料（如果低 于Tm)或剛性玻璃狀固體（如果低于Tg)。這些材料比由有機溶劑形成的干凝膠致密。當 用其它材料例如治療劑、緩沖鹽、可視化試劑的顆粒填充時，它們可為高度多孔的，因為固 體顆粒產(chǎn)生并填充孔。
[0044] 所有這些方法可在沒有水溶性生物試劑的情況下進行。材料（包括顆粒）在沒有 生物試劑的情況下對許多應用具有有用性。用途包括，例如，組織擴充（augmentation)、填 充劑、和在放射療法中的組織分離。
[0045] 而且，所有這些方法可用代替所述生物試劑或者另外地與所述生物試劑一起的額 外的試劑進行。這樣的額外的試劑包括對于肉眼可見的可視化試劑和不透射線的試劑或材 料。
[0046] 顆粒制備
[0047] 可形成有機凝膠，然后弄碎成顆粒，所述顆粒隨后被處理以除去有機溶劑以形成 干凝膠。對于可注射的形式，可將有機凝膠浸軟（macerate)、均質(zhì)化、擠出、篩選、剁碎、切 丁、或者以另外的方式弄碎成顆粒形式。或者，有機凝膠可作為含有懸浮的蛋白質(zhì)顆粒的模 制品或滴（droplet)形成。
[0048] 一種用于制造有機凝膠顆粒的方法涉及產(chǎn)生基體，將所述基體破碎以制造有機凝 膠顆粒。因此，用如本文中所描述的前體制造基體，然后將其破碎。一種技術(shù)涉及制備具有 蛋白質(zhì)顆粒的有機凝膠并將其磨碎，例如，在球磨機中或使用研缽和研杵?？捎玫痘蚓€將基 體剁碎或切丁。或者可在共混機或均化器中將基體切碎。另一方法涉及強迫有機凝膠通過 網(wǎng)，收集碎片，并使它們通過同一網(wǎng)或另一網(wǎng)直至達到所需的尺寸。
[0049]在分散到有機凝膠中之前，將水溶性生物試劑例如蛋白質(zhì)制備為顆粒。多種蛋白 質(zhì)造粒（particulation)技術(shù)例如噴霧干燥或沉淀存在且可被采用，條件是所關注的蛋白 質(zhì)與這樣的加工是相適應的。顆粒制備的實施方式涉及接收沒有實質(zhì)（顯著）變性的生物 試劑，例如從供應者或動物或重組（recombinant)來源。對于蛋白質(zhì)，固相是穩(wěn)定的形式。 將蛋白質(zhì)凍干或濃縮或如接收到的那樣使用。然后通過將蛋白質(zhì)以固體狀態(tài)并避免高溫、 水分且任選地在無氧環(huán)境中加工而將蛋白質(zhì)制備為細粉末而沒有變性。粉末可通過例如如 下制備：磨碎、球磨研磨、低溫研磨（cryomilling)、微流化、或研缽和研件研磨、，隨后篩分 固體蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)也可在相容的無水有機溶劑中在保持蛋白質(zhì)為固體形式的同時被加 工，在所述無水有機溶劑中所討論的蛋白質(zhì)是不可溶的。顆粒尺寸減小至所需的范圍可通 過例如如下實現(xiàn)：磨碎、球磨研磨、在相容的有機溶劑中的固體蛋白質(zhì)懸浮體的噴射研磨。 應使高的剪切速率加工、高的壓力和突然的溫度變化最小化，因為它們導致蛋白質(zhì)的不穩(wěn) 定性。因此，必須注意以避免損害的方式處理蛋白質(zhì)或其它水溶性生物試劑，且在沒有結(jié)果 的合適的再設計和測試的情況下，不應認為用于制造顆粒的常規(guī)方法的使用是合適的，且 將不預期其是有用的。
[0050] 術(shù)語蛋白質(zhì)的粉末是指由一種或多種蛋白質(zhì)制造的粉末。類似地，水溶性生物試 劑的粉末是具有由一種或多種水溶性生物試劑制成的顆粒的粉末。蛋白質(zhì)顆粒中的蛋白 質(zhì)或生物試劑顆粒中的生物試劑彼此締合以向干燥顆粒提供機械完整性和結(jié)構(gòu)，即使是在 不存在粘結(jié)劑或包封劑的情況下。這些粉末與使用包封或例如脂質(zhì)體、膠束、或納米囊的 途徑、基本上包封蛋白質(zhì)或生物試劑的其它技術(shù)的蛋白質(zhì)或生物試劑遞送不同。粉末和/ 或包含它們的干凝膠或水凝膠可不含包封材料且不含脂質(zhì)體、膠束、或納米囊的一種或多 種。此外，可制造不含如下的一種或多種的蛋白質(zhì)顆?；蛩苄陨镌噭╊w粒：粘結(jié)劑、非 肽（non-peptidic)聚合物、表面活性劑、油、脂肪、蠟、疏水聚合物、包括比4個CH2基團長 的烷基鏈的聚合物、磷脂、形成膠束的聚合物、形成膠束的組合物、兩性分子、多糖、三個或 更多個糖的多糖、脂肪酸、和脂質(zhì)。凍干的、噴霧干燥的或以其它方式加工的蛋白質(zhì)常常與 糖例如海藻糖一起配制以通過用于制備蛋白質(zhì)的凍干法或其它方法使蛋白質(zhì)穩(wěn)定?？扇菰S 這些糖在整個有機凝膠/干凝膠方法中持續(xù)存在于顆粒中。顆?？芍圃斐砂s20% -約 100% (干的，重量/重量）蛋白質(zhì)；技術(shù)人員將立即理解，在明確陳述的范圍內(nèi)的所有范圍 和值被設計，例如，約50 % -約80 %或至少90 %或至少約99 %。
[0051] 可通過多種方法將生物試劑的顆?；蛴袡C凝膠的顆粒或干凝膠的顆粒分離成具 有所需的尺寸范圍和尺寸分布的集合體。分級（Sizing)的非常精細的控制是可得到的，其 中尺寸范圍從1微米到若干_，且其中對于窄的分布，顆粒尺寸的平均值和范圍是可控的。 技術(shù)人員將立即理解，在明確陳述的范圍內(nèi)的所有范圍和值被設計，例如，約1-約IOum 或約1-約30i!m。約1-約500微米是另一這樣的有用的范圍，其中尺寸落入整個所述范 圍內(nèi)且具有在所述范圍內(nèi)的一個值處的平均尺寸、以及以平均值為中心的標準偏差例如約 1%-約100%。用于將顆粒分級的簡單方法涉及使用訂制的或標準化的篩網(wǎng)目尺寸。除標 準的美國和Tyler網(wǎng)目尺寸之外，也通常使用以商品等級（Market Grade)、研磨等級（Mill Grade)和拉伸篩絹（Tensile Bolting Cloth)的篩。被迫使通過網(wǎng)的材料可顯示變形使 得顆粒尺寸不是精確地匹配網(wǎng)目尺寸；不過，可選擇網(wǎng)目尺寸以實現(xiàn)所需的顆粒尺寸范圍。 通常使用顆粒尺寸分析儀，其中蛋白質(zhì)顆粒分散于有機或油相中。還通常使用顯微鏡方法 來測定顆粒尺寸。球狀顆粒是指顆粒其中最長的中心軸（通過顆粒的幾何中心的直線）不 超過其它中心軸的長度的約兩倍的顆粒，其中所述顆粒為字面上地球狀的或者具有不規(guī)則 的形狀。棒狀顆粒是指其中縱向中心軸超過最短的中心軸的長度的約兩倍的顆粒。實施方 式包括：制造多個顆粒集合體，其中所述集合體具有不同的體內(nèi)降解速率，和將所述集合體 混合以制造具有所需的降解性能的生物材料。
[0052] 沒有變性地遞送水溶性生物試劑
[0053] 這些過程可使用蛋白質(zhì)或其它水溶性生物試劑進行。這些包括肽和蛋白質(zhì)。如本 文中使用的術(shù)語蛋白質(zhì)是指至少約5000道爾頓的肽。如本文中使用的術(shù)語肽是指任何大 小的肽。術(shù)語寡肽是指具有最高達約5000道爾頓的質(zhì)量的肽。肽包括治療蛋白質(zhì)和肽、抗 體、抗體片段、短鏈可變區(qū)（片段）（scFv)、生長因子、血管生成因子、和胰島素。其它水溶性 生物試劑為碳水化合物、多糖、核酸、反義核酸、RNA、DNA、小干擾RNA(SiRNA)和適體。本文 中的描述常常是按照蛋白質(zhì)闡述的，但所述方法普遍可適用于其它水溶性生物試劑。
[0054] 蛋白質(zhì)容易地變性。然而，如本文中所描述的，蛋白質(zhì)可基本上沒有變性地遞送， 包括其中不使用粘結(jié)劑、親脂材料、表面活性劑、或其它預防組分的情況。術(shù)語基本上沒有 變性是這樣的蛋白質(zhì)，其被加工成顆粒而沒有所述蛋白質(zhì)的化學結(jié)構(gòu)的改變（沒有化學基 團的添加或現(xiàn)存的化學基團的變化）和沒有蛋白質(zhì)的構(gòu)象即二級和/或三級和/或四級結(jié) 構(gòu)的變化。在該環(huán)境中，術(shù)語基本上意指對于通過對于表位（抗原決定部位）變性的酶聯(lián)免 疫吸附測定（ELISA)和通過對于在等點電（pi)方面超過0. 2的位移的等電聚焦（IEF)在常 規(guī)條件下測試的平均化的測試組未觀察到在經(jīng)加工的蛋白質(zhì)和對照蛋白質(zhì)之間的顯著差 異（p值〈0. 05)，參見美國序列號13/234, 428,將其特此通過參考引入本文中用于測試或蛋 白質(zhì)穩(wěn)定性和所有目的；萬一沖突，本說明書支配。一級蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)是指氨基酸序列。為了 能夠執(zhí)行它們的生物學功能，蛋白質(zhì)折疊成一種或多種特殊的空間構(gòu)象，其通過許多非共 價相互作用例如氫鍵鍵合、離子相互作用、范德華力和疏水堆積（packing)來驅(qū)動。術(shù)語二 級結(jié)構(gòu)是指局部蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，例如局部折疊。三級結(jié)構(gòu)是指特定的三維構(gòu)象，包括折疊。具 有二級和/或三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)因此呈現(xiàn)出局部和總體結(jié)構(gòu)組織。相反，不具有特定構(gòu)象 的線型肽不具有二級和/或三級結(jié)構(gòu)。術(shù)語天然意指如在體內(nèi)天然（實際上，in nature) 發(fā)現(xiàn)的，使得蛋白質(zhì)可以天然構(gòu)象加工成顆粒和釋放。
[0055] 可通過多種技術(shù)測試蛋白質(zhì)的變性，包括酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA)、等電聚焦 (IEF)、尺寸排阻色譜法（SEC)、高壓液相色譜法（HPLC)、圓二色性（CD)、和傅里葉變換紅外 光譜法（FTIR)。這些測試報道例如如下的參數(shù)：分子量的變化、端基的變化、鍵的變化、疏 水性或體積排阻的變化、和抗原位點（抗原基）的暴露/隱藏。通常，可設計通過IEF和 ELISA的測試，其足以顯示加工之后的天然構(gòu)象，盡管可替代地使用其它測試和測試組合。
[0056] 實驗已顯示，可控制對沒有變性地加工和遞送蛋白質(zhì)作貢獻的許多因素。蛋白質(zhì) 可作為粉末制備，其中根據(jù)最終的有機凝膠的尺寸選擇粉末顆粒尺寸。對于蛋白質(zhì)的所有 有機溶劑可選擇使得蛋白質(zhì)不被有機溶劑溶劑化，且與蛋白質(zhì)是相容的。另一因素是氧，且 氧的消除在加工中是有用的以避免變性。另一因素是化學反應。這些可通過如下避免：將 蛋白質(zhì)保持在固相且不含溶解蛋白質(zhì)的溶劑直至植入蛋白質(zhì)這樣的時間。
[0057] 顆粒制備的一個實施方式涉及接收沒有實質(zhì)（顯著）變性的蛋白質(zhì)，例如從供應 者或動物或重組來源。將蛋白質(zhì)凍干、噴霧干燥或濃縮或如接收到的那樣使用。然后通過 將蛋白質(zhì)以固體狀態(tài)并避免高的溫度、水分且任選地在無氧環(huán)境中加工而將其制備為細粉 末而沒有變性。粉末可通過例如磨碎、球磨研磨、或研缽和研杵研磨固體蛋白質(zhì)而制備。
[0058] 將蛋白質(zhì)試劑或其它水溶性生物試劑制造成顆?？蔀橛糜谟晒滔噙f送所述試劑 的有用的第一步驟。然而，其不是用于實現(xiàn)在延長的時間段上從基體的良好控制的釋放、或 有效的釋放的充分步驟。然而，在植入時，當水接觸顆粒并使所述試劑溶劑化時，顆粒將趨 向于快速地溶解。在水凝膠中的顆粒的情況中，例如，水滲透水凝膠并接觸顆粒。然而，出乎 意料地，防止水凝膠中的顆粒中的水溶性生物試劑溶解是可能的。用于這樣做的一些機制 闡述在本文中，但將不用于將本發(fā)明限于特定的作用理論。一種機制顯然涉及使用防止所 述試劑從顆粒移開的基體。而且，即使所述試劑的分子溶解，其也被保持在當?shù)氐模ň植浚?位置處且將使當?shù)氐奈恢蔑柡鸵苑乐蛊渌噭┓肿拥倪M一步溶劑化。另一機制涉及基體的 溶劑化，其與潛在地能溶解的試劑競爭水，其中所述基體具有體積排阻效應以干擾試劑溶 劑化。
[0059] 這些機制涉及在致密的基體的分子鏈之間實現(xiàn)間隔。有機凝膠基體（和因此的干 凝膠及水凝膠基體）的交聯(lián)密度通過用作交聯(lián)劑的前體和其它前體的總的分子量以及每 前體分子可利用的官能團的數(shù)量控制。與在交聯(lián)（鍵）之間的較高的分子量例如1〇,〇〇〇 相比，在交聯(lián)之間的較低的分子量例如500將提供高得多的交聯(lián)密度。交聯(lián)密度還可通過 交聯(lián)劑和官能聚合物溶液的總的固體物百分數(shù)控制。又一用于控制交聯(lián)密度的方法是通過 調(diào)節(jié)親核官能團對親電官能團的化學計量。一比一的比例導致最高的交聯(lián)密度。在可交聯(lián) 位點之間具有較長距離的前體形成通常較軟、較復雜和彈性較大的凝膠。因此水溶性鏈段 例如聚乙二醇的增加的長度趨于提升彈性以產(chǎn)生合乎需要的物理性質(zhì)。因此一些實施方式 涉及擁有具有在2, 000-100, 000范圍內(nèi)的分子量的水溶性鏈段的前體；技術(shù)人員將立即理 解，在明確陳述的范圍內(nèi)的所有范圍和值被設計，例如10, 000-35, 000。水凝膠的固體物含 量可影響其機械性質(zhì)和生物相容性并反映競爭要求之間的平衡。相對低的固體物含量是有 用的，例如，約2. 5 % -約20 %，包括在其之間的所有范圍和值，例如，約2. 5 % -約10 %、約 5% -約15%、或少于約15%。技術(shù)人員將理解，相同的材料可用于制造具有大范圍的結(jié)構(gòu) 的基體，其將具有非常不同的機械性質(zhì)和性能，使得特定性質(zhì)的實現(xiàn)不應僅基于所涉及的 前體的大體類型假定。
[0060] 水溶性生物試劑和其它治療劑的遞送
[0061] 各種水溶性生物試劑和/或其它治療劑可用本文中描述的系統(tǒng)遞送。含有蛋白質(zhì) 粉末的干凝膠顆?？捎糜谶f送水溶性生物試劑和/或其它治療劑。所述顆?？稍诟赡z內(nèi) 部施用。干凝膠可為預成型結(jié)構(gòu)，例如具有至少2cm3的體積（技術(shù)人員將立即理解，在明確 陳述的范圍內(nèi)的所有范圍和值被設計，例如約2-約20cm3)，或為顆粒的集合體?；蛘?，干凝 膠顆?？芍苯?、或以藥學上可接受的粘結(jié)劑或載體施用。其它材料可包括干凝膠顆粒。水 溶性試劑為可作為在干凝膠內(nèi)部的粉末遞送的一類試劑。其它藥物例如疏水試劑或小分子 藥物（水溶性的或疏水的）也可混合到干凝膠中、或與干凝膠混合。
[0062] 蛋白質(zhì)為一類水溶性試劑。可加工干凝膠顆粒，使得蛋白質(zhì)沒有實質(zhì)變性地和 /或以它們的天然構(gòu)象引入和釋放。一些抗-血管內(nèi)皮生長因子（抗-VEGF)試劑為治 療劑蛋白質(zhì)?？?VEGF治療在一些癌癥的治療中和在年齡相關性黃斑變性中是重要的。 它們可涉及單克隆抗體例如貝代單抗（bevacizumab) (AVASTIN)，抗體衍生物例如蘭尼單 抗（ranibizumab) (LUCENTIS)，或抑制通過VEGF刺激的（激發(fā)的）酪氨酸激酶的小分 子：拉帕替尼（TYKERB)、舒尼替尼（SUTENT)、索拉非尼（sorafenib) (NEXAVAR)、阿西替尼 (axitinib)和帕唑帕尼（pazopanib)。（這些治療的一些祀向與VEGF相對的VEGF受體）。
[0063] 一些常規(guī)的眼藥物遞送系統(tǒng)以局部（外用）滴眼劑遞送藥物。例如，在白內(nèi)障和 玻璃體視網(wǎng)膜手術(shù)之后，每幾小時逐滴施用抗生素若干天。另外，還可需要頻繁地提供其 它藥物例如非甾族抗炎藥（NSAIDS)。這些滴眼劑的一些例如RESTASIS(Allergan)也具有 與它們的施用有關的刺痛和灼燒感覺。RESTASIS被指示用于干眼且必須被患者一天使用 若干次。類似地，對于其它眼病例如囊樣黃斑水腫、糖尿病性黃斑水腫（DME)和糖尿病性 視網(wǎng)膜病變的治療也需要施用留族或NSAID藥物。若干血管增生性疾病例如黃斑變性使 用VEGF抑制劑的玻璃體內(nèi)注射治療。這些包括例如LUCENTIS和AVASTIN(Genentech)和 MACUGEN(OSI)的藥物。這樣的藥物可使用本文中描述的水凝膠-和-顆粒系統(tǒng)遞送，其中 避免重復的劑量給藥的步驟；例如，不每天、每周或每月進行新的藥物施加，或者不使用局 部滴眼劑以施用藥物。
[0064] 多種藥物遞送系統(tǒng)是已知的。這些多種其它系統(tǒng)通常包括玻璃體內(nèi)植入儲庫 (reservoir)型系統(tǒng)、能生物降解的庫（depot)系統(tǒng)、或需要移除的（不可侵蝕的）植入物。 在這點上的技術(shù)水平已被描述于教科書例如"Intraocular Drug Delivery"（Jaffe等， Taylor&Francis出版，2006)中。然而，這些植入物的大部分需要到期移除，可從它們的靶 位分離，可在眼睛的后部導致視覺障礙，或者由于顯著量的酸性降解產(chǎn)物的釋放，它們自身 可為炎性的。這些植入物因此制造成非常小的，具有非常高的藥物濃度。即使它們是小的， 它們?nèi)匀恍枰贸叽绯^25G(25號（gauge))的針展開（運用，cbploy)、或者需要手術(shù)途 徑遞送系統(tǒng)以在需要時植入或移除。通常，這些為向玻璃體或玻璃體內(nèi)植入物中的藥物溶 液的局部性注射劑，其使用能生物降解的途徑或能移除的儲庫途徑。例如，遞送到玻璃體中 的局部性注射劑包括抗-VEGF試劑LUCENTIS或AVASTIN。POSURDEX(Allergan)是能生物 降解的植入物，其中使用的適應癥（indication)為糖尿病性黃斑水腫（DME)或視網(wǎng)膜靜脈 阻塞，其中使用22號注射器遞送系統(tǒng)以遞送到玻璃體腔中；這些是在短的藥物遞送持續(xù)時 間設定中強力的藥物。治療劑為具有聚乳酸（polylactic)/聚乙醇酸（polyglycolic)聚 合物基體的地塞米松（dexamethasone)。對于糖尿病性視網(wǎng)膜病使用P0SURDEX的試驗在進 行中。而且例如，MEDIDURE植入物（PSIVIDA)被用于DME適應癥。該植入物的治療劑為氟 輕松（f luocinolone acetonide)，且具有18個月或36個月（兩種形式的）的標稱遞送壽 命。含有曲安奈德（triamcinolone acetonide)的玻璃體內(nèi)可移除的植入物正在被測試。 其標稱遞送壽命為約兩年且需要外科植入。其適應癥是對于DME。
[0065] 與這些常規(guī)的系統(tǒng)相反，這些或其它治療劑可使用干凝膠顆粒的集合體或包括所 述顆粒的系統(tǒng)遞送。干凝膠顆粒包括所述劑。干凝膠在暴露于生理流體時吸收所述流體以 形成對于眼睛是生物相容的水凝膠，眼睛是顯然不同于其它環(huán)境的環(huán)境。最低程度地炎性 的材料使用避免血管生成，血管生成在眼睛中在許多情形中是有害的。生物相容的眼材料 因此避免非故意的血管生成；在一些方面中，避免酸性降解產(chǎn)物實現(xiàn)該目標。此外，通過使 用水凝膠和親水材料（具有至少一克/升地在水中的溶解度的組分，例如，聚乙二醇/氧化 物），還使炎性細胞的流入最小化；該過程與非水凝膠或剛性的基于儲庫的眼植入物的常 規(guī)使用是相反的。而且，可避免一些蛋白質(zhì)以提升生物相容性；膠原或纖維蛋白膠例如趨于 促進炎癥或不想要的細胞反應，因為這些在它們降解時釋放促進生物活性的信號。代替地， 使用合成材料或在自然界中通常未發(fā)現(xiàn)的肽序列。另外，可使用能生物降解的材料以避免 慢性異物反應，例如，如同不降解的熱形成的凝膠一樣。此外，軟的材料或原位制造以符合 周圍組織的形狀的材料可使眼變形最小化，和低溶脹材料可用于消除由溶脹導致的視覺變 形。在形成、引入或降解階段都可避免高或低pH材料。
[0066] 干凝膠可用多類藥物（以及用于局部以及系統(tǒng)遞送的到身體的其它部分的藥 物）制備且用于遞送它們，其包括留族化合物、非留族抗炎藥（NSAIDS)、抗癌藥物、抗生 素等。干凝膠可用于遞送藥物和治療劑，例如抗炎藥（例如Diclofenac)、止疼藥（例 如 Bupivacaine)、|丐通道阻滯藥（例如 Nifedipine)、抗生素（例如 CiprofIoxacin)、 細胞循環(huán)抑制劑（例如Simvastatin)、蛋白質(zhì)（例如胰島素）。所述顆?？捎糜谶f送多 類藥物，包括例如留族化合物、NSAIDS、抗生素、止疼藥、血管內(nèi)皮生長因子（VEGF)抑制 齊U、化學治療、抗病毒藥物。NSAIDS的實例為布洛芬（Ibuprofen)、甲氯滅酸鈉、甲滅酸 (mefanamic acid)、雙水楊酯、舒林酸（sulindac)、托美丁鈉（tolmetin sodium)、酮基布洛 芬（ketoprofen)、雙氟尼酸（diflunisal)、批羅昔康（piroxicam)、萘普生（naproxen)、依 托度酸（etodolac)、氟比洛芬（flurbiprofen)、非諾洛芬I丐（fenoprofen calcium)、卩引哚 美辛（Indomethacin)、celoxib、酮咯酸（ketrolac)和奈帕芬胺（nepafenac)。所述藥物自 身可為小分子、蛋白質(zhì)、RNA片段、蛋白質(zhì)、糖胺聚糖（葡萄糖胺聚糖）、碳水化合物、核酸、無 機和有機生物活性化合物，其中特異性生物活性試劑包括但不限于：酶、抗生素、抗腫瘤劑、 局部麻醉劑、激素、血管生成劑、抗血管生成劑、生長因子、抗體、神經(jīng)傳遞素、精神藥物、抗 癌藥物、化學治療藥物、影響生殖器的藥物、基因、和寡核苷酸、或其它構(gòu)型。
[0067] 可使用這些干凝膠顆粒或其它干凝膠結(jié)構(gòu)遞送多種藥物或其它治療劑。提供試 劑或系列藥物以及所述試劑的適應癥的實例的列表。所述試劑還可用作治療所指示的病 癥或制造用于治療所指示的病狀的方法的部分。例如，AZOPT(布林佐胺（brinzolamide) 眼用懸浮液）可用于具有眼高壓或開角型青光眼的患者的升高的眼內(nèi)壓的治療。在聚維 酮碘眼用溶液中的BETADINE可用于眼周區(qū)域的預備和眼表面的沖洗。BET0PTIC(鹽酸倍 他洛爾（betaxolol HCl))可用于降低眼內(nèi)壓、或用于慢性開角型青光眼和/或眼高壓。 CIL0XAN(鹽酸環(huán)丙沙星（Ciprofloxacin HC1)眼用溶液）可用于治療由微生物的感性品 系（susceptible strains)導致的感染。NATACYN(納他霉素（Natamycin)眼用懸浮液） 可用于真菌瞼炎、結(jié)膜炎和角膜炎的治療。NEVANAC(奈帕芬胺（Nepanfenac)眼用懸浮 液）可用于與白內(nèi)障手術(shù)有關的炎癥和疼痛的治療。TRAVATAN(曲伏前列素（Travoprost) 眼用溶液）可用于降低升高的眼內(nèi)壓-開角型青光眼或眼高壓。FML F0RTE(氟米龍 (Fluorometholone)眼用懸浮液）可用于眼球的瞼結(jié)膜和球結(jié)膜、角膜和前段的皮質(zhì)類 固醇-反應性炎癥的治療。LUMIGAN(比馬前列素（Bimatoprost)眼用溶液）可用于降 低升高的眼內(nèi)壓-開角型青光眼或眼高壓。PRED F0RTE(醋酸潑尼松龍（Prednisolone acetate))可用于眼球的瞼結(jié)膜和球結(jié)膜、角膜和前段的留族化合物-反應性炎癥的治療。 PR0PINE(鹽酸地匹福林（Dipivefrin hydrochloride))可用于慢性開角型青光眼中的眼 內(nèi)壓的控制。RESTASIS(環(huán)孢霉素（Cyclosporine)眼用乳液）可用于增加患者例如具有與 干燥性角膜結(jié)膜炎有關的眼炎癥的那些的眼淚產(chǎn)生。ALREX(依碳酸氯替潑諾（Loteprednol etabonate)眼用懸浮液）可用于季節(jié)性變應性結(jié)膜炎的暫時緩解。L0TEMAX(依碳酸氯替 潑諾眼用懸浮液）可用于眼球的瞼結(jié)膜和球結(jié)膜、角膜和前段的留族化合物-反應性炎癥 的治療。MACUGEN(哌加他尼鈉（Pegaptanib sodium)注射劑）可用于新生血管（濕的）年 齡相關性黃斑變性的治療。〇PTIVAR(鹽酸氮卓斯?。ˋzelastine hydrochloride))可用于 與變應性結(jié)膜炎有關的眼癢的治療。XALATAN(拉坦前列素（Latanoprost)眼用溶液）可 用于降低患者（例如，具有開角型青光眼或眼高壓）的升高的眼內(nèi)壓。BETMOL(噻嗎洛爾 (Timolol)眼用溶液）可用于具有眼高壓或開角型青光眼的患者的升高的眼內(nèi)壓的治療。 拉坦前列素是游離酸形式的前藥，其為類前列腺素選擇性FP受體激動劑。拉坦前列素以很 少的副作用降低青光眼患者的眼內(nèi)壓。拉坦前列素在水溶液中具有相對低的溶解度，但在 對于使用溶劑蒸發(fā)的微球制造典型地使用的有機溶劑中是能容易地溶解的。
[0068] 用于遞送的試劑的進一步實施方式包括在體內(nèi)特異性地結(jié)合靶肽以防止靶肽 與其天然受體或其它配體的相互作用的那些。AVASTIN例如為結(jié)合VEGF的抗體。而且 AFLIBERCEPT為包括用于捕獲VEGF的VEGF受體的部分的融合蛋白。利用IL-I受體的細 胞外域的IL-I捕獲劑（IL-Itrap)也是已知的；所述捕獲劑阻斷IL-I結(jié)合和激活在細胞表 面上的受體。用于遞送的試劑的實施方式包括核酸，例如適體。哌加他尼（MACUGEN)例如 為聚乙二醇化的（pegylated)抗VEGF適體。顆粒-和-水凝膠遞送方法的優(yōu)點是適體被 保護免遭體內(nèi)環(huán)境影響直至它們被釋放。用于遞送的試劑的進一步實施方式包括大分子藥 物，其為指顯著大于經(jīng)典的小分子藥物的藥物（即，例如寡核苷酸（適體，反義，RNAi)、核 酶、基因治療核酸、重組肽和抗體的藥物）的術(shù)語。
[0069] 一個實施方式包括用于變應性結(jié)膜炎的藥物的延長釋放。例如，可將酮替芬 (ketotifen)(-種抗組胺和肥大細胞穩(wěn)定劑）如本文中所描述的那樣以對于治療變應性 結(jié)膜炎的有效量提供在顆粒中并釋放到眼睛。季節(jié)性變應性結(jié)膜炎（SAC)和常年性變應性 結(jié)膜炎（PAC)為變應性結(jié)膜障礙（病癥）。癥狀包括癢和粉紅到微紅的眼睛。這兩種眼睛 狀況通過肥大細胞介導。改善癥狀的非特異性措施常規(guī)地包括：冷敷、具有眼淚替代物的洗 眼水和避免變應原。治療常規(guī)地由抗組胺肥大細胞穩(wěn)定劑、雙重機制（dual mechanism)抗 變應原劑、或局部抗組胺組成。皮質(zhì)類固醇可為有效的，但是由于副作用，其被保留用于變 應性結(jié)膜炎的更嚴重的形式例如春季角膜結(jié)膜炎（VKC)和特應性角膜結(jié)膜炎（AKC)。
[0070] 莫西沙星（moxif Ioxacin)是VIGAM0X中的有效成分，其為被批準用于治療或預防 眼細菌感染的氟喹諾酮。劑量典型地為一滴0. 5%溶液，其每天施用3次達一周或更長的時 間。
[0071] VKC和AKC為其中嗜酸性細胞（eosinophil)、結(jié)膜成纖維細胞、上皮細胞、肥大細 胞、和/或TH2淋巴細胞使結(jié)膜的生物化學和組織學惡化的慢性變應性疾病。VKC和AKC可 通過用于抗擊變應性結(jié)膜炎的藥物治療。
[0072] 滲透劑為試劑且也可包括在如本文中所描述的凝膠、水凝膠、有機凝膠、干凝膠、 和生物材料中。這些為幫助藥物滲透到預期的組織中的試劑。滲透劑可如組織所需要地選 擇，例如用于皮膚的滲透劑、用于鼓膜的滲透劑、用于眼睛的滲透劑。
[0073] 干凝膠顆粒共混和集合體
[0074] 顆粒（試劑的粉末顆粒和/或干凝膠/水凝膠顆粒）的集合體可包括顆粒的群 (set)。術(shù)語干凝膠/水凝膠是指干凝膠和/或水合為水凝膠的干凝膠。例如，集合體可包 括一些含有不透射線劑的干凝膠顆粒，其中那些顆粒在所述集合體中形成群。其它群涉及 顆粒尺寸，其中所述群具有不同的形狀或尺寸分布。如所討論的，顆粒可以良好控制的尺寸 制造且可因此被制造和分成多個群以組合到集合體中。
[0075] -些群由具有特定降解性的顆粒（干凝膠/水凝膠）制成。一個實施方式涉及多 個各自具有不同的降解性曲線的群。不同的降解速率提供不同的釋放曲線?？芍圃觳煌?顆粒群的組合以實現(xiàn)所需的曲線，如在圖6和7中所證明的，參考實施例2。降解時間包括 3-1000天；技術(shù)人員將立即理解，在明確陳述的范圍內(nèi)的所有范圍和值被設計。例如，第一 群可具有約5-約8天的中值降解時間，第二群可具有約30-約90天的中值時間，和第三群 可具有約180-約360天的中值時間。
[0076] 可將干凝膠/水凝膠顆粒共混以實現(xiàn)所需的蛋白質(zhì)釋放曲線?？蓪⒕哂胁煌慕?解速率的凝膠（如水凝膠）組合以提供恒定的或幾乎恒定的釋放，其抵償單一凝膠的內(nèi)在 非線性的釋放曲線。
[0077] 干凝膠/水凝膠顆粒的集合體可包括試劑的群。例如，一些顆粒可被制成含有第 一治療劑，其中那些顆粒在集合體中形成群。和其它群可具有另一試劑。試劑的實例為水 溶性生物試劑、蛋白質(zhì)、肽、核酸、小分子藥物和疏水劑。其它群可涉及顆粒尺寸，其中所述 群具有不同的形狀或尺寸分布。如所討論的，顆粒可以良好控制的尺寸制造且分成多個群 以組合到集合體中。這些多個群可以例如如下的組合和子組合自由地混合和匹配：尺寸、降 解性、治療劑和可視化試劑。
[0078] 干凝膠/水凝膠可進一步包括不是粉末形式的試劑。所述試劑可以干凝膠/水凝 膠布置或者與同干凝膠/水凝膠一起使用的其它賦形劑的溶液混合。例如，干凝膠顆粒的 集合體可通過添加進一步包括藥物溶液的鹽水或水在就要使用的時候水合以形成水凝膠。 這樣的藥物或試劑可與干凝膠/水凝膠中的粉末形式的試劑相同以提供初始的突發(fā)釋放， 或者可用于第二治療（secondary therapy)或可視化。
[0079] 潤滑性
[0080] 集合體可以用于手工注射通過小號針的尺寸和潤滑性制造。粉碎成約40-約100 微米直徑的球狀顆粒的親水水凝膠小到足以手工注射通過30號針。觀察到親水水凝膠顆 粒困難地通過小號針/導管，如美國公布No. 2011/0142936中所報道的，將其特此引入本文 中用于所有目的；萬一沖突，本說明書支配。顆粒尺寸對阻力以及溶液的粘度作貢獻。顆粒 趨于堵塞針。阻力是與流體的粘度成比例的，其中較粘的流體需要較多的力以推動通過小 的開口。
[0081] 如美國公布No. 2011/0142936中報道的，出乎意料地發(fā)現(xiàn)增加用于顆粒的溶劑的 粘度可降低通過導管和/或針的阻力。該降低可歸因于使用具有高的滲量（摩爾滲透壓 濃度）的溶劑。不受特定理論的束縛，添加這些試劑以改善注射能力是由如下導致的：顆 粒收縮、降低顆粒到顆粒對粘度的貢獻的在顆粒之間的增加的自由水、和自由水的增加的 粘度，這幫助將顆粒拉入和拉出注射器，防止應變（straining)和堵塞。線型聚合物的使 用可進一步有助于觸變性質(zhì)，其對于防止顆粒的沉降和促進顆粒與溶劑一起的移動是有用 的，但當被迫使從小的開口出來時呈現(xiàn)出剪切變稀。還觀察到該途徑解決另一問題，即在 使顆粒從溶液移動通過針/導管方面的困難，因為顆粒趨于沉降和以其它方式逃避拾取 (pick-up)。觀察到在含水（水性）溶劑中的顆粒的溶液通過小的孔開口的逐出；溶劑趨于 優(yōu)先從施加器（涂藥器，applicator)移出，留下不能從施加器清除、或者堵塞施加器、或者 在一些情況下可清除（但僅通過使用不適合于操作手持注射器的一般使用者的不合適地 大的力）的過量的顆粒。然而，滲透劑的添加有助于粘度和/或觸變行為，其幫助從施加器 排空顆粒。
[0082] 本發(fā)明的實施方式包括向多個干凝膠/水凝膠顆粒添加滲透劑。這樣的劑的實例 包括鹽和聚合物。實施方式包括聚合物，線型聚合物和親水聚合物、或其組合。實施方式包 括約500-約100, 000分子量的聚合物；技術(shù)人員將立即理解，在明確陳述的范圍內(nèi)的所有 范圍和值被設計，例如約5000-約50, 000分子量。實施方式包括例如約1% -約50%重量 /重量的滲透劑濃度；技術(shù)人員將立即理解，在明確陳述的范圍內(nèi)的所有范圍和值被設計， 例如10% -30%。所述劑和水凝膠可引入患者中并且可為用于其的試劑盒的部分。
[0083] 前體
[0084] 基體可被制備且用于包含水溶性生物試劑的顆粒。因此，本文中提供實施方式用 于制造可植入的基體。這樣的基體包括具有大于約20%體積/體積的孔隙率的基體；技術(shù) 人員將立即理解，在明確陳述的范圍內(nèi)的所有范圍和值被設計?？蓪⑶绑w溶解于有機溶劑 中以制造有機凝膠。有機凝膠是由俘獲在三維交聯(lián)網(wǎng)絡中的液體有機相構(gòu)成的非結(jié)晶的、 非玻璃狀的固體材料。所述液體可為例如有機溶劑、礦物油、或植物油。溶劑的溶解性和尺 寸（dimension)對于有機凝膠的彈性性質(zhì)和穩(wěn)固性是重要特性。或者，前體分子自身可能 夠形成它們自己的有機基體，消除對于第三有機溶劑的需要。術(shù)語前體是指變成交聯(lián)的基 體的部分的組分。變成交聯(lián)到基體中的聚合物為前體，而僅存在于基體中的鹽或蛋白質(zhì)不 是前體。
[0085] 從有機凝膠除去溶劑（如果使用的話）提供干凝膠，即干燥的凝膠。通過例如冷 凍干燥形成的干凝膠可具有高的孔隙率（至少約20%)、大的表面積和小的孔尺寸。用親 水材料制造的干凝膠當暴露于水溶液時形成水凝膠。高的孔隙率的干凝膠比更致密的干凝 膠水合得快。水凝膠為在水中不溶解且在它們的結(jié)構(gòu)內(nèi)保持相當大分數(shù)（超過20%)的水 的材料。實際上，超過90%的水含量經(jīng)常是已知的。水凝膠可通過使水溶性分子交聯(lián)以形 成基本上無限分子量的網(wǎng)絡而形成。具有高的水含量的水凝膠典型地是軟的、易彎的材料。 如美國公布No. 2009/0017097、2011/0142936和2012/0071865中描述的水凝膠和藥物遞送 系統(tǒng)可適合于與本文中的材料和方法一起通過按照本文中提供的指導使用；這些參考文獻 特此通過參考引入本文中用于所有目的，且萬一沖突，本說明書支配。
[0086] 有機凝膠和水凝膠可由天然的、合成的、或生物合成的聚合物形成。天然聚合物可 包括糖胺聚糖、多糖和蛋白質(zhì)。糖胺聚糖的一些實例包括硫酸皮膚素、透明質(zhì)酸、硫酸軟骨 素、殼多糖、肝素、硫酸角質(zhì)素、硫酸角質(zhì)、和其衍生物。通常，糖胺聚糖從天然來源提取且純 化和衍生。然而，它們還可通過修飾微生物例如細菌合成地制造或合成。這些材料可由天 然地能溶解的狀態(tài)合成地改變成部分能溶解的或水能溶脹的或水凝膠狀態(tài)。該改變可通過 多種公知的技術(shù)實現(xiàn)，例如通過可離子化的或可氫鍵合的官能團例如羧基和/或羥基或胺 基與其它更疏水的基團的接合（conjugation)或替換實現(xiàn)。
[0087] 例如，透明質(zhì)酸上的羧基可通過醇酯化以降低透明質(zhì)酸的溶解度。這樣的方法 被透明質(zhì)酸產(chǎn)品的多個制造商（例如Genzyme Corp.，Cambridge, MA)使用以產(chǎn)生基于 透明質(zhì)酸的片（sheet)、纖維和織物，其形成水凝膠。其它天然多糖例如羧甲基纖維素 或氧化的再生纖維素、天然樹膠、瓊脂、瓊脂糖、藻酸鈉、角叉菜膠、巖藻依聚糖、帚叉藻膠 (furcellaran)、海帶多糖、沙菜（hypnea)、麒麟菜（eucheuma)、阿拉伯膠、印度膠、刺梧桐 膠、黃蓍膠、槐豆膠、阿拉伯半乳聚糖（arbinoglactan)、果膠、支鏈淀粉、明膠、親水膠體例 如用多元醇例如丙二醇等交聯(lián)的羧甲基纖維素膠或藻酸鹽膠，也在與含水環(huán)境接觸時形成 水凝膠。
[0088] 合成有機凝膠或水凝膠可為生物穩(wěn)定的或能生物降解的。生物穩(wěn)定的親水聚合物 材料的實例為聚（甲基丙烯酸羥烷基酯）、聚（電解質(zhì)絡合物）、與能水解的或以其它方式 能降解的鍵交聯(lián)的聚（乙酸乙烯酯）、和水能溶脹的N-乙烯基內(nèi)酰胺。其它水凝膠包括稱 作CARBOPOL?的親水水凝膠、酸性羧基聚合物（Carbomer樹脂是用丙烯酸C10-C30烷 基酯改性的高分子量的、烯丙基季戊四醇交聯(lián)的、基于丙烯酸的聚合物）、聚丙烯酰胺、聚丙 烯酸、淀粉接枝共聚物、丙烯酸酯聚合物、酯交聯(lián)的聚葡萄糖（polyglucan)。這樣的水凝膠 描述于例如Etes的美國專利No. 3, 640, 741、Hartop的美國專利No. 3, 865, 108、Denzinger 等的美國專利No. 3, 992, 562、Manning等的美國專利No. 4, 002, 173、Arnold的美國專利 No. 4, 014, 335和Michaels的美國專利No. 4, 207, 893中，將其全部通過參考引入本文中，其 中萬一沖突，本說明書支配。
[0089] 水凝膠和有機凝膠可由前體制造。前體不是水凝膠/有機凝膠，而是彼此交聯(lián)以 形成水凝膠/有機凝膠。交聯(lián)可通過共價鍵或物理鍵形成。物理鍵的實例為離子鍵、前體 分子鏈段的疏水締合、和前體分子鏈段的結(jié)晶化。前體可被觸發(fā)反應以形成交聯(lián)的水凝膠。 前體可為可聚合的且包括交聯(lián)劑，交聯(lián)劑經(jīng)常是、但不總是可聚合的前體?？删酆系那绑w因 此是具有彼此反應以形成由重復單元制成的聚合物和/或基體的官能團的前體。前體可為 聚合物。
[0090] 一些前體因此通過鏈增長聚合（也稱作加成聚合）反應，且涉及引入雙或三化學 鍵的單體的一起交聯(lián)。這些不飽和單體具有能夠斷裂和與其它單體連接以形成重復鏈的額 外的內(nèi)部鍵。單體為具有至少一個與其它基團反應以形成聚合物的基團的可聚合的分子。 大單體（或大分子單體）為這樣的聚合物或低聚物，其具有至少一個反應性基團，所述反應 性基團經(jīng)常在端部，所述反應性基團使得其能夠充當單體；各大單體分子通過反應性基團 的反應連接到聚合物。因此，具有兩個或更多個單體或其它官能團的大單體趨于形成共價 交聯(lián)。在例如聚丙烯或聚氯乙烯的制造中涉及加成聚合。加成聚合的一種類型為活性聚合。
[0091] 一些前體因此通過當單體通過縮合反應鍵合在一起時發(fā)生的縮合聚合反應。典型 地，這些反應可通過使引入醇、胺或羧基酸（或其它羧基衍生物）官能團的分子反應實現(xiàn)。 當胺與羧酸反應時，形成酰胺或肽鍵，并且釋放水。一些縮合反應按照親核?；〈?，例如， 如美國專利No. 6, 958, 212中的，其特此通過參考全部引入本文中至其不與本文中明確公 開的內(nèi)容抵觸的程度。
[0092] 一些前體通過鏈增長機理反應。鏈增長聚合物定義為通過單體或大單體與反 應性中心的反應形成的聚合物。反應性中心為這樣的化合物內(nèi)的特定位置，所述化合物 為化學涉及其中的反應的引發(fā)劑。在鏈增長聚合物化學中，這也是用于生長鏈的增長 (propagation)的點。反應性中心通常在本質(zhì)上是自由基的、陰離子的或陽離子的，但也可 采取其它形式。鏈增長體系包括自由基聚合，其涉及引發(fā)、增長和終止的過程。引發(fā)是產(chǎn)生 對于增長所必需的自由基，如由自由基引發(fā)劑例如有機過氧化物分子產(chǎn)生的。當自由基以 防止進一步增長的方式反應時，終止發(fā)生。最通常的終止方法是通過偶聯(lián)（coupling)，其中 兩個自由基物質(zhì)彼此反應形成單個分子。
[0093] 一些前體通過逐步增長機理反應，且為通過單體的官能團之間的逐步反應形成的 聚合物。大部分逐步增長聚合物也被分類為縮合聚合物，但是并非所有的逐步增長聚合物 釋放出縮合物。
[0094] 單體可為聚合物或小分子。聚合物為通過將許多小分子（單體）以規(guī)則的模式組 合而形成的高分子量分子。低聚物為具有少于約20個單體重復單元的聚合物。小分子通 常是指小于約2000道爾頓的分子。
[0095] 前體可因此為小分子例如丙烯酸或乙烯基己內(nèi)酰胺，含有可聚合基團的較大分子 例如丙烯酸酯封端的聚乙二醇（PEG-二丙烯酸酯），或含有烯屬不飽和基團的其它聚合物 例如如下的那些：Dunn等的美國專利No. 4, 938, 763、Cohn等的美國專利No. 5, 100, 992和 4, 826, 945、或DeLuca等的美國專利No. 4, 741，872和5, 160, 745,將其各自特此通過參考全 部引入本文中至其不與本文中明確公開的內(nèi)容抵觸的程度。
[0096] 為了形成共價交聯(lián)的水凝膠，前體必須共價交聯(lián)在一起。通常，聚合物型前體為將 在兩個或更多個點處結(jié)合到其它聚合物型前體的聚合物，其中各個點為到相同或不同的聚 合物的連接（linkage)。具有至少兩個反應性中心（例如，在自由基聚合中）的前體可用作 交聯(lián)劑，因為各反應性基團可參與不同的生長聚合物鏈的形成。在不具有反應性中心的官 能團的情況中，其中，交聯(lián)需要在前體類型的至少一種上的三個或更多個這樣的官能團。例 如，許多親電-親核反應消耗親電和親核官能團，使得對于前體需要第三官能團以形成交 聯(lián)。這樣的前體因此可具有三個或更多個官能團且可通過具有兩個或更多個官能團的前體 交聯(lián)。交聯(lián)的分子可經(jīng)由離子或共價鍵、物理力、或其它吸引力交聯(lián)。然而，共價交聯(lián)將典 型地提供反應產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中的穩(wěn)定性和可預測性。
[0097] 在一些實施方式中，各前體是多官能的，意味著其包括兩個或更多個親電或親核 官能團，使得一個前體上的親核官能團可與另一前體上的親電官能團反應以形成共價鍵。 前體的至少一種包括超過兩個官能團，使得作為親電-親核反應的結(jié)果，前體結(jié)合以形成 交聯(lián)的聚合物型產(chǎn)物。
[0098] 前體可具有生物學惰性的且親水的部分，例如，核。在支化聚合物的情況中，核是 指結(jié)合到從核延伸的臂的分子的鄰近部分，其中臂具有官能團，其經(jīng)常處于分支的末端。親 水的前體或前體部分在水溶液中具有至少lg/l〇〇mL的溶解度。親水部分可為例如聚醚，例 如聚氧化烯例如聚乙二醇（PEG)、聚環(huán)氧乙烷（PEO)、聚環(huán)氧乙烷-共-聚環(huán)氧丙烷（PPO)、 共聚環(huán)氧乙烷嵌段或無規(guī)共聚物，和聚乙烯醇（PVA)，聚（乙烯基吡咯烷酮）（PVP)，聚氨基 酸，葡聚糖，或蛋白質(zhì)。所述前體可具有聚亞烷基二醇部分且可為基于聚乙二醇的，其中所 述聚合物的至少約80重量％或90重量％包括聚環(huán)氧乙燒重復物。所述聚醚且更特別地聚 (氧化烯）或聚（乙二醇）或聚乙二醇通常是親水的。如在這些領域中習慣的，術(shù)語PEG用 于指具有或不具有羥基端基的PE0。
[0099] 前體也可為大分子（或大分子單體），其為具有在一千至許多百萬范圍內(nèi)的分子 量的分子。然而，在一些實施方式中，前體的至少一種為約IOOODa或更小的小分子。大分 子，當與約IOOODa或更小的小分子組合反應時，優(yōu)選在分子量方面為所述小分子的至少五 至五十倍大且優(yōu)選小于約60, OOODa ;技術(shù)人員將立即理解，在明確陳述的范圍內(nèi)的所有范 圍和值被設計。更優(yōu)選的范圍是分子量為交聯(lián)劑的約七至約三十倍大的大分子，且最優(yōu)選 的范圍為分子量的約十至二十倍的差異。此外，5, 000-50, 000的大分子分子量是有用的，如 7, 000-40, 000的分子量或10, 000-20, 000的分子量。
[0100] -些大分子單體前體是Hubbell等的美國專利No. 5, 410, 016中描述的可交聯(lián)的、 能生物降解的、水溶性的大分子單體，將該專利特此通過參考全部引入本文中至其不與明 確公開的內(nèi)容抵觸的程度。這些大分子單體以具有至少兩個被至少一個能降解的區(qū)域分隔 的可聚合基團為特征。
[0101] 可使用合成前體。合成是指在自然界中未發(fā)現(xiàn)或者在人中通常未發(fā)現(xiàn)的分子。一 些合成前體不含在自然界中存在的氨基酸或不含在自然界中存在的氨基酸序列。一些合成 前體為在自然界中未發(fā)現(xiàn)或者在人體中通常未發(fā)現(xiàn)的多肽，例如，二聚-、三聚-或四聚-賴 氨酸。一些合成分子具有氨基酸殘基，但僅具有鄰近的一個、兩個或三個，其中氨基酸或其 簇被非天然的聚合物或基團分隔。多糖或它們的衍生物因此不是合成的。
[0102] 或者，天然蛋白質(zhì)或多糖可適合于以這些方法使用，例如膠原、纖維蛋白（原）、白 蛋白、藻酸鹽、透明質(zhì)酸和肝素。這些天然分子可進一步包括化學衍生化，例如，合成聚合物 裝飾（decoration)。所述天然分子可經(jīng)由其天然親核體或者在其用官能團衍生之后交聯(lián)， 例如，如在美國專利No. 5, 304, 595、5, 324, 775、6, 371，975和7, 129, 210中的，將其各自特 此通過參考引入至其不與本文中明確公開的內(nèi)容抵觸的程度。天然是指在自然界中發(fā)現(xiàn)的 分子。天然聚合物，例如蛋白質(zhì)或糖胺聚糖例如膠原、纖維蛋白原、白蛋白和纖維蛋白，可使 用具有親電官能團的反應性前體物質(zhì)交聯(lián)。通常在身體中發(fā)現(xiàn)的天然聚合物通過存在于身 體中的蛋白酶蛋白水解地降解。這樣的聚合物可經(jīng)由在它們的氨基酸上的官能團例如胺、 硫醇、或羧基反應或衍生以具有可活化的官能團。盡管在水凝膠中可使用天然聚合物，但是 必須通過適當?shù)匾腩~外的官能團和選擇合適的反應條件例如pH來控制它們的凝膠化時 間和最終的機械性質(zhì)。
[0103] 前體可制造成具有親水部分，條件是所得水凝膠保持需要量的水，例如至少約 20%。在一些情況中，前體仍然是在水中能溶解的，因為其還具有親水部分。在其它情況中， 前體在水中進行分散（懸浮液），但仍然是可反應的以形成交聯(lián)的材料。一些疏水部分可 包括多個烷基、聚丙烯、烷基鏈、或其它基團。一些具有疏水部分的前體以商品名PLURONIC F68、JEFFAMINE或TECTRONIC出售。疏水分子或共聚物的疏水部分等為這樣的疏水分子或 疏水部分：其是充分地疏水的以導致分子（例如聚合物或共聚物）聚集以在含水的連續(xù)相 中形成包括疏水域的膠束或微相；或者其當單獨測試時是充分地疏水的以從處于約30-約 50攝氏度的溫度的在約7-約7. 5的pH的水的水溶液沉淀、或者以其它方式改變相，同時在 所述水溶液內(nèi)。
[0104] 前體可具有例如2-100個臂，其中各個臂具有末端，記住一些前體可為枝狀大分 子或其它高度支化的材料。水凝膠前體上的臂是指將可交聯(lián)官能團連接到聚合物核的化學 基團的直鏈。一些實施方式為具有3-300個臂的前體；技術(shù)人員將立即理解，在明確陳述的 范圍內(nèi)的所有范圍和值被設計，例如4-16個、8-100個、或至少6個臂。
[0105] 因此水凝膠可例如由具有第一組官能團的多臂前體和具有第二組官能團的低分 子量前體制造。例如，六臂或八臂前體可具有親水臂，例如，以伯胺封端的聚乙二醇，其中臂 的分子量為約1，000-約40, 000 ;技術(shù)人員將立即理解，在明確陳述的范圍內(nèi)的所有范圍和 值被設計。這樣的前體可與相對較小的前體，例如具有至少約三個官能團、或約3-約16個 官能團的具有約100-約5000、或不超過約800、1000、2000、或5000的分子量的分子混合； 普通技術(shù)人員將理解，在這些明確說明的值之間的所有范圍和值被設計。這樣的小分子可 為聚合物或非聚合物且可為天然的或合成的。
[0106] 可使用不是枝狀大分子的前體。枝狀分子是高度支化的輻射對稱的聚合物，其中 原子布置在從中心核向外輻射的許多臂和子臂中。枝狀大分子以它們的結(jié)構(gòu)完美性為特征 (如基于對稱性和多分散性兩者的評價）且需要特定的化學方法來合成。因此，技術(shù)人員可 容易地區(qū)分枝狀大分子前體與非枝狀大分子前體。枝狀大分子具有形狀，所述形狀典型地 依賴于其組分聚合物在給定的環(huán)境中的溶解度的形狀，且可根據(jù)在其周圍溶劑和溶質(zhì)，例 如溫度、pH或離子含量的變化而顯著改變。
[0107] 前體可為枝狀大分子，例如，如在美國公布No. 2004/0086479和2004/0131582以 及PCT公布No. W007005249、W007001926和W006031358、或其美國同族中的；枝狀大分子作 為多官能前體也可為有用的，例如，如在美國公布No. 2004/0131582和2004/0086479以及 PCT公布No. W006031388和W006031388中的；將所述美國和PCT申請各自特此通過參考全 部引入本文中至它們不與本文中明確公開的內(nèi)容抵觸的程度。枝狀大分子是高度有序的， 具有高的表面積對體積比，且展示出許多用于潛在的官能化的端基。實施方式包括不是枝 狀大分子的多官能前體。
[0108] -些實施方式包括基本上由不超過五個殘基的寡肽序列，例如包括至少一個胺、 硫醇、羧基或羥基側(cè)鏈的氨基酸組成的前體。殘基為氨基酸，如在自然界中存在的或其衍生 的。這樣的寡肽的骨架可為天然的或合成的。在一些實施方式中，將兩個或更多個氨基酸 的肽與合成的骨架組合以制造前體；這樣的前體的一些實施方式具有在約100-約10, 〇〇〇 或約300-約500范圍內(nèi)的分子量。技術(shù)人員將立即理解，在這些明確說明的范圍之間的所 有范圍和值被設計。
[0109] 前體可制備成不含通過在引入位點處存在的酶可裂解的氨基酸序列，包括不含易 被金屬蛋白酶和/或膠原酶附著的序列。此外，前體可制造成不含所有的氨基酸，或不含超 過約50、30、20、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1個氨基酸的氨基酸序列。前體可為非蛋白質(zhì)，意味 著它們不是天然存在的蛋白質(zhì)并且不能通過使天然存在的蛋白質(zhì)裂解而制造且不能通過 向蛋白質(zhì)添加合成材料而制造。前體可為非膠原、非纖維蛋白、非纖維蛋白原和非白蛋白， 意味著它們不是這些蛋白質(zhì)之一且不是這些蛋白質(zhì)之一的化學衍生物。非蛋白質(zhì)前體的使 用和氨基酸序列的有限使用對于避免免疫反應、避免不想要的細胞識別、和避免與使用源 自天然來源的蛋白質(zhì)有關的危險可為有用的。前體還可為非糖的（不含糖）或基本上非糖 的（不含超過前體分子量的約5%重量/重量的糖。因此前體可例如排除透明質(zhì)酸、肝素、 或膠凝糖（結(jié)冷膠，gellan)。前體還可為非蛋白質(zhì)的和非糖的兩者。
[0110] 肽可用作前體。通常，具有少于約10個殘基的肽是優(yōu)選的，盡管可使用更大的序 列（例如蛋白質(zhì)）。技術(shù)人員將立即理解，包括在這些明確的范圍內(nèi)的每一個范圍和值，例 如1-10、2-9、3-10、1、2、3、4、5、6或7。一些氨基酸具有親核基團（例如伯胺或硫醇）或在 需要時可衍生以引入親核基團或親電基團（例如羧基或羥基）的基團。如果合成產(chǎn)生的聚 氨基酸聚合物在自然界中未被發(fā)現(xiàn)且被工程化為與天然存在的生物分子不相同，則它們通 常被認為是合成的。
[0111] 一些有機凝膠和水凝膠以含有聚乙二醇的前體制造。聚乙二醇（PEG，當以高的分 子量存在時也稱作聚環(huán)氧乙烷）是指具有其中n為至少3的重復基團（CH2CH2O)n的聚合物。 具有聚乙二醇的聚合物型前體因此具有以直線系列彼此連接的至少三個這些重復基團。聚 合物或臂的聚乙二醇含量通過將所述聚合物或臂上的所有聚乙二醇基團合計起來計算，即 使它們被其它基團中斷。因此，具有至少1000MW聚乙二醇的臂具有足夠的CH2CH20基團到 總計至少1000MW。如這些領域中的慣用術(shù)語，聚乙二醇聚合物不一定是指在羥基中封端的 分子。使用符號k將分子量以千縮寫，例如15K意味著15, 000分子量，即15, 000道爾頓。 SG是指琥珀酰亞胺基戊二酸酯。SS是指琥珀酰亞胺基琥珀酸酯。SAP是指琥珀酰亞胺基己 二酸酯。SAZ是指琥珀酰亞胺基壬二酸酯。SS、SG、SAP和SAZ為琥珀酰亞胺基酯，其具有通 過在水中的水解而降解的酯基團?？伤饨到獾囊虼耸侵冈跊]有任何酶或細胞存在以介導 降解的情況下在體外在過量的水中自發(fā)地降解的材料。降解時間是指如通過肉眼判斷的所 述材料的有效消失。三聚賴氨酸（也縮寫為LLL)為合成的三肽。PEG和/或水凝膠、以及 包括其的組合物可以藥學上可接受的形式提供，意味著其是高度純化的且不含污染物例如 熱原。
[0112] 官能團
[0113] 用于共價交聯(lián)的前體具有在患者外部、或原位彼此反應以形成材料的官能團。所 述官能團通常具有用于聚合的可聚合基團或以親電體-親核體反應彼此反應或配置成參 與其它聚合反應。聚合反應的多個方面在本文中的前體部分中討論。
[0114] 因此在一些實施方式中，前體具有可聚合基團，其通過例如如聚合領域中使用 的光引發(fā)或氧化還原體系活化，或親電官能團，其為碳化二咪唑（carbodiimidazole)、 磺酰氯、氯代碳酸酯、n-羥基琥珀酰亞胺基酯、琥珀酰亞胺基酯或磺胺琥珀酰亞胺基 (8111€&811(：(^1^1111(^1)酯，或如美國專利此.5,410,016或6，149,931中的，將其各自特此通 過參考全部引入本文中至它們不與本文中明確公開的內(nèi)容抵觸的程度。親核官能團可為例 如胺、羥基、羧基和硫醇。另一類親電體為?；?，如美國專利No. 6, 958, 212中的，其尤 其描述了用于使聚合物反應的邁克爾（Michael)加成方案。
[0115] 一些官能團例如醇或羧酸在生理條件（例如pH 7. 2-11.0, 37°C)下通常不與其它 官能團例如胺反應。然而，通過使用活化基團例如N-羥基琥珀酰亞胺可使這樣的官能團更 具反應性。一些活化基團包括羰基二咪唑、磺酰氯、芳基鹵化物、磺基琥珀酰亞胺基酯、N-羥 基琥珀酰亞胺基酯、琥珀酰亞胺基酯、環(huán)氧化物、醛、馬來酰亞胺、亞氨酸酯等。N-羥基琥珀 酰亞胺酯或N-羥基磺基琥珀酰亞胺（NHS)基團對于蛋白質(zhì)或含胺聚合物例如氨基封端的 聚乙二醇的交聯(lián)是有用的基團。NHS-胺反應的優(yōu)點是反應動力學是有利的，但凝膠化速率 可通過pH或濃度進行調(diào)節(jié)。NHS-胺交聯(lián)反應導致作為副產(chǎn)物的N-羥基琥珀酰亞胺的形 成。N-羥基琥珀酰亞胺的磺化或乙氧基化形式具有在水中的相對增加的溶解度和因此的 它們從身體的迅速清除。NHS-胺交聯(lián)反應可在水溶液中且在緩沖液例如磷酸鹽緩沖液（pH 5. 0-7. 5)、三乙醇胺緩沖液（pH 7. 5-9. 0)、或硼酸鹽緩沖液（pH 9. 0-12)、或碳酸氫鈉緩沖 液（pH9. 0-10.0)的存在下進行。由于NHS基團與水的反應，優(yōu)選剛好在交聯(lián)反應之前制造 基于NHS的交聯(lián)劑和官能聚合物的水溶液。這些基團的反應速率可通過將這些溶液保持在 較低的pH(pH 4-7)下而延緩。在引入身體中的水凝膠中也可包括緩沖液。
[0116] 在一些實施方式中，各前體包括僅親核官能團或僅親電官能團，只要親核和親電 前體兩者都用于交聯(lián)反應中。因此，例如，如果交聯(lián)劑具有親核官能團例如胺，則官能聚合 物可具有親電官能團例如N-羥基琥珀酰亞胺。另一方面，如果交聯(lián)劑具有親電官能團例如 磺基琥珀酰亞胺，則官能聚合物可具有親核官能團例如胺或硫醇。因此，可使用官能聚合物 例如蛋白質(zhì)、聚（烯丙基胺）、或胺封端的二或多官能聚（乙二醇）。
[0117] -個實施方式具有各自擁有3-16個親核官能團的反應性前體物質(zhì)和各自擁有 2-12個親電官能團的反應性前體物質(zhì)；技術(shù)人員將立即理解，在明確陳述的范圍內(nèi)的所有 范圍和值被設計。
[0118] 官能團可為，例如，可與親核體反應的親電體、可與特定親核體例如伯胺反應的基 團、與生物學流體中的材料形成酰胺鍵的基團、與羧基形成酰胺鍵的基團、經(jīng)活化的酸官能 團、或其組合。官能團可為例如強的親電官能團，意味著在室溫和壓力下在PH 9.0的水溶 液中與伯胺有效地形成共價鍵的親電官能團和/或通過邁克爾型反應進行反應的親電基 團。強的親電體可為不參與邁克爾型反應的類型或參與邁克爾型反應的類型。
[0119] 邁克爾型反應是指在共軛不飽和體系上的親核體的1，4加成反應。加成機理可為 純粹地極性的，或者通過類似自由基的中間狀態(tài)進行；路易斯酸或適當設計的氫鍵合物質(zhì) 可充當催化劑。術(shù)語共軛（接合）可指碳-碳、碳-雜原子、雜原子-雜原子多重鍵與單鍵的 交替，或者官能團連接到大分子例如合成聚合物或蛋白質(zhì)兩者。在美國專利No. 6, 958, 212 中詳細地討論了邁克爾型反應，將其特此通過參考全部引入本文中用于所有目的至其不與 本文中明確公開的內(nèi)容抵觸的程度。
[0120] 不參與邁克爾型反應的強的親電體的實例為：琥珀酰亞胺、琥珀酰亞胺基酯、或 NHS-酯。邁克爾型親電體的實例為丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、和其它不飽 和的可聚合的基團。
[0121] 引發(fā)體系
[0122] 一些前體使用引發(fā)劑反應。引發(fā)劑基團為能夠引發(fā)自由基聚合反應的化學基團。 例如，其可作為獨立的組分、或者作為前體上的懸垂基團存在。引發(fā)劑基團包括熱引發(fā)劑、 可光活化的引發(fā)劑和氧化-還原（氧化還原）體系。長波UV和可見光可光活化的引發(fā)劑 包括例如乙基曙紅基團、2, 2-二甲氧基-2-苯基乙酰苯基團、其它乙酰苯衍生物、噻噸酮基 團、二苯甲酮基團、和樟腦醌基團。熱反應性引發(fā)劑的實例包括4,4'偶氮二（4-氰基戊酸） 基團、以及苯甲?；^氧化物基團的類似物?？墒褂萌舾煽缮藤彽玫降牡蜏刈杂苫l(fā)劑 例如可得自Wako Chemicals USA，Inc.，Richmond，Va.的V-044在身體溫度下引發(fā)自由基 交聯(lián)反應以用前述單體形成水凝膠涂層。
[0123] 金屬離子可在氧化還原引發(fā)體系中用作氧化劑或還原劑。例如，亞鐵離子可與過 氧化物或氫過氧化物組合使用來引發(fā)聚合、或者作為聚合體系的部分。在這種情況中，亞鐵 離子將用作還原劑?；蛘?，金屬離子可用作氧化劑。例如，高鈰離子（鈰的4+價態(tài)）與多 種有機基團（包括羧酸和氨基甲酸酯）相互作用以將電子移到金屬離子，并在有機基團上 留下引發(fā)自由基。在這樣的體系中，金屬離子充當氧化劑。用于任一作用的潛在地合適的 金屬離子為具有至少兩種可容易地達到的氧化態(tài)的任意過渡金屬離子、鑭系元素和錒系元 素。特別有用的金屬離子具有被電荷的僅一個差異分開的至少兩種狀態(tài)。這些之中，最通 常使用的是三價鐵/亞鐵；二價銅/亞銅；高鈰/三價鈰；三價鈷/二價鈷；釩酸鹽V對IV ; 高猛酸鹽；和三價猛/二價猛。可使用含有過氧（peroxygen)的化合物,例如過氧化物和氫 過氧化物，包括過氧化氫、叔丁基氫過氧化物、叔丁基過氧化物、苯甲酰過氧化物、枯基過氧 化物。
[0124] 引發(fā)體系的實例為在一種溶液中的過氧化合物和在另一溶液中的反應性離子例 如過渡金屬的組合。在這種情況中，當含有兩個互補的反應性官能團的部分在施加位置處 相互作用時，不需要外部的聚合引發(fā)劑且聚合自發(fā)地且在不施加外部能量或使用外部能源 的情況下進行。
[0125] 可視化試劑
[0126] 可視化試劑可在干凝膠/水凝膠中作為粉末使用；其反射或發(fā)射人眼可檢測的波 長的光，使得當對象含有有效量的試劑時，施加水凝膠的使用者可觀測所述對象。需要機械 幫助用于成像的試劑在本文中被稱作成像劑，且實例包括：不透射線造影劑和超聲造影劑。
[0127] 一些生物相容的可視化試劑為FD&C BLUE#1、FD&C BLUE#2和亞甲藍。這些試劑優(yōu) 選以超過0. 05mg/ml且優(yōu)選在至少0. 1-約12mg/ml的濃度范圍內(nèi)、且更優(yōu)選在0. 1-4. Omg/ ml的范圍內(nèi)的濃度存在于最終的親電-親核反應性前體物質(zhì)混合物中，盡管可潛在地使用 更大的濃度，最高達可視化試劑的溶解度的極限?？梢暬噭┛晒矁r連接到干凝膠/水凝 膠的分子網(wǎng)絡，因此在施加至患者之后保持可視化直至水凝膠水解以溶出。
[0128] 可視化試劑可選自適用于醫(yī)用可植入醫(yī)療器械中的任意各種非毒性著色物質(zhì)，例 如FD&C BLUE染料3和6、曙紅、亞甲藍、吲哚花青綠、或在合成手術(shù)縫合線中通常存在的著 色染料。反應性可視化試劑例如NHS-熒光素可用于將可視化試劑引入干凝膠/水凝膠的 分子網(wǎng)絡中。可視化試劑可與反應性前體物質(zhì)例如交聯(lián)劑或官能聚合物溶液一起存在。優(yōu) 選的著色物質(zhì)可變成或可不變成化學結(jié)合到水凝膠?？梢暬噭┛梢孕〉牧?，例如1%重量 /體積、更優(yōu)選小于〇. 01 %重量/體積且最優(yōu)選小于〇. 001 %重量/體積的濃度使用；技術(shù) 人員將立即理解，在明確陳述的范圍內(nèi)的所有范圍和值被設計。所述試劑趨于標記顆粒的 位置和提供其存在和溶出速率的指示。
[0129] 生物降解
[0130] 干凝膠可由有機凝膠形成，使得在生理溶液中水合時，形成水凝膠，所述水凝膠是 水能降解的，如通過如下可度量的：所述水凝膠通過水能降解的基團的水解降解在體外在 過量的水中喪失其機械強度并最終消散。該測試預示在體內(nèi)水解驅(qū)動的溶出，其為與細胞 或蛋白酶驅(qū)動的降解相反的過程。然而，值得注意地，對于酸性組分降解的聚酸酐或其它常 規(guī)使用的可降解材料趨于在組織中導致炎癥。然而，水凝膠可排除這樣的材料，且可不含聚 酸酐、酸酐鍵、或降解成酸或二酸的前體。術(shù)語通過在水中的溶劑化的降解，也稱作在水中 的溶解，是指基體逐漸溶解的過程，其為對于共價交聯(lián)的材料和在水中不能溶解的材料不 能發(fā)生的過程。
[0131] 例如，親電基團例如SG (N-羥基琥珀酰亞胺基戊二酸酯）、SS (N-羥基琥珀酰亞胺 基琥珀酸酯）、SC (N-羥基琥珀酰亞胺基碳酸酯）、SAP (N-羥基琥珀酰亞胺基己二酸酯）或 SAZ (N-羥基琥珀酰亞胺基壬二酸酯）可被使用且具有水解不穩(wěn)定的酯連接。還可使用更 線型的疏水連接例如庚二酸酯、辛二酸酯、壬二酸酯或癸二酸酯連接，其中與琥珀酸酯、戊 二酸酯或己二酸酯連接相比，這些連接是不太能水解的。還可使用支化的、環(huán)狀的或其它疏 水連接。聚乙二醇和其它前體可用這些基團制備。當使用水能降解的材料時，交聯(lián)的水凝 膠降解可通過能生物降解的鏈段的水驅(qū)動的水解進行。也可包括包含酯連接的聚合物以提 供所需的降解速率，其中在酯附近添加或減去基團以提高或降低降解速率。因此，可使用能 降解的鏈段構(gòu)造具有從幾天到許多個月的所需降解曲線的水凝膠。例如，如果使用聚乙醇 酸酯作為能生物降解的鏈段，取決于網(wǎng)絡的交聯(lián)密度，可使交聯(lián)的聚合物在約1-約30天內(nèi) 降解。類似地，可使基于聚己內(nèi)酯的交聯(lián)網(wǎng)絡在約1-約8個月內(nèi)降解。降解時間通常以下 列順序根據(jù)所使用的能降解的鏈段的類型改變：聚乙醇酸酯〈聚乳酸酯〈聚三亞甲基碳酸 酯〈聚己內(nèi)酯。因此，可使用能降解的鏈段構(gòu)造具有從幾天到許多個月的所需降解曲線的 水凝膠。
[0132] 有機凝膠和/或干凝膠和/或水凝膠和/或前體中的能生物降解的連接可為水能 降解的或酶促能降解的。說明性的水能降解的能生物降解的連接包括乙交酯、dl-丙交酯、 1-丙交酯、二氧環(huán)己酮、酯、碳酸酯和三亞甲基碳酸酯的聚合物、共聚物和低聚物。說明性 的酶促能生物降解的連接包括通過金屬蛋白酶和膠原酶能裂解的肽連接。能生物降解的連 接的實例包括如下的聚合物和共聚物：聚（羥基酸）、聚（原碳酸酯）、聚（酸酐）、聚（內(nèi) 酯）、聚（氨基酸）、聚（碳酸酯）和聚（膦酸酯）。
[0133] 如果期望生物相容的交聯(lián)的基體是能生物降解的或能吸收的，則可使用具有存在 于官能團之間的能生物降解的連接的一種或多種前體。能生物降解的連接還任選地可用作 用于制造基體的前體的一種或多種的水溶性核。對于各途徑，可選擇能生物降解的連接，使 得所得的能生物降解的生物相容的交聯(lián)的聚合物將在所需的時間段內(nèi)降解或被吸收。
[0134] 可選擇基體材料，使得降解產(chǎn)物被吸收到循環(huán)系統(tǒng)中并且經(jīng)由腎過濾基本上從身 體清除?；w材料可為在生理溶液中的水凝膠。一種方法是選擇在身體中不分解的前體，其 中前體之間的連接降解以返回到前體或具有由共價交聯(lián)過程導致的小的變化的前體。該途 徑與選擇被酶促過程破壞的生物學基體材料和/或被巨噬細胞清除的材料、或?qū)е聦嶋H上 不是水溶性的副產(chǎn)物的材料是相反的。通過腎過濾從身體清除的材料可使用技術(shù)人員已知 的技術(shù)標記且在尿中檢測。盡管可至少存在這些材料的一些到其它身體系統(tǒng)的理論損失， 但材料的通常結(jié)局是腎清除過程。術(shù)語基本上清除因此是指通常通過腎清除的材料。
[0135] 施用
[0136] 干凝膠的施用可直接進行到所關注的位點中。例如，干凝膠的微透鏡（Ienticule) 可施加到角膜，或者膜可施加到真皮或表皮。干凝膠顆粒可通過吸入施用。而且粉末遞送 系統(tǒng)可用于將干凝膠粉末直接注射到組織中。
[0137] 干凝膠的施用還可涉及在將近（大約，about)使用的時侯、或者就要使用的時候 的水合。使干凝膠暴露于水溶液例如生理鹽水，并容許其吸收水以形成水凝膠。直接地、手 術(shù)地、或者經(jīng)由通過注射器或?qū)Ч茏⑸渲踩胨z。
[0138] 本發(fā)明的實施方式包括在眼睛處或在眼睛附近的施用。哺乳動物眼睛的結(jié)構(gòu)可分 為三個主要的層或膜：纖維膜、血管膜、和神經(jīng)膜。纖維膜，也稱作眼纖維膜，為由角膜和鞏 膜組成的眼球的外層。鞏膜為眼睛的支撐壁且向眼睛賦予其白顏色的大部分。其從角膜 (眼睛的透明的前面部分）延伸到在眼睛后部的視神經(jīng)。鞏膜是纖維性的、彈性的和保護性 的組織，由緊密堆積的膠原原纖維構(gòu)成，含有約70%的水。
[0139] 在纖維膜上覆蓋的是結(jié)膜。結(jié)膜是覆蓋鞏膜（眼睛的白色部分）并給眼瞼的內(nèi)部 做襯里（line)的膜。其通過產(chǎn)生粘液和眼淚幫助潤滑眼睛，盡管與淚腺相比產(chǎn)生較小體積 的眼淚。結(jié)膜典型地分成三個部分：(a)瞼結(jié)膜或瞼板結(jié)膜，其為給眼瞼做襯里的結(jié)膜；瞼 結(jié)膜在上穹窿和下穹窿處折回以變成球結(jié)膜，（b)穹窿結(jié)膜：眼瞼的內(nèi)部部分和眼球相遇 之處的結(jié)膜，（c)球結(jié)膜：覆蓋眼球的在鞏膜上方的結(jié)膜。結(jié)膜的該區(qū)域緊密地（堅固地） 結(jié)合且隨著眼球的移動而移動。結(jié)膜有效地圍繞、覆蓋和附著至鞏膜。其具有細胞和結(jié)締 組織，是稍微彈性的，且可被移除、切取（tease)掉、或以其它方式取下以使鞏膜的表面區(qū) 域暴露。
[0140] 血管膜，也稱作眼血管膜，為包括虹膜、睫狀體和脈絡膜的中間血管化的層。脈絡 膜含有向視網(wǎng)膜細胞供應氧且除去呼吸作用的廢物的血管。神經(jīng)膜，也稱作眼神經(jīng)膜，為包 括視網(wǎng)膜的內(nèi)部感官。視網(wǎng)膜含有感光的視桿細胞和視錐細胞以及有關的神經(jīng)元。視網(wǎng)膜 是相對光滑的（但彎曲的）層。其具有這樣的兩個點：在所述兩個點處，其是不同的；中央 凹（fovea)和視神經(jīng)盤。中央凹是與晶狀體正好相反的視網(wǎng)膜中的下沉，其是密集地堆積 有視錐細胞。中央凹是視網(wǎng)膜中區(qū)（黃斑，macula)的部分。中央凹對于人的色視覺在很 大程度上負責，且使得實現(xiàn)高的敏銳度，這在閱讀中是必需的。視神經(jīng)盤為視網(wǎng)膜上的點， 在那里視神經(jīng)穿透視網(wǎng)膜以連接到在其內(nèi)部的神經(jīng)細胞。
[0141] 哺乳動物眼睛還可分成兩個主要的段：前段和后段。前段由前房和后房組成。前 房位于虹膜的前面和角膜內(nèi)皮的后面且包括瞳孔、虹膜、睫狀體和房水。后房位于虹膜的后 面和玻璃體面的前面，其中晶狀體和小帶纖維位于水（房水）環(huán)境中的前囊和后囊之間。
[0142] 角膜和晶狀體幫助將光線會聚以聚焦到視網(wǎng)膜上。在虹膜后面的晶狀體是通過第 二體液將光聚焦到視網(wǎng)膜上的凸起的、有彈性的盤狀物。其經(jīng)由稱作秦氏小帶（Zonule of Zinn)的懸韌帶的環(huán)附著至睫狀體。睫狀肌被放松以聚焦在遠處的物體上，這使連接其與 晶狀體的纖維伸展，由此使晶狀體變平。光進入眼睛，通過角膜，并進入兩種體液的第一種 (房水）中。眼睛的總折射本領的約三分之二來自具有固定的曲率的角膜。房水是將眼睛 的角膜與晶狀體連接、幫助維持角膜的凸起形狀（在晶狀體處的光的會聚所必需的）和為 角膜內(nèi)皮提供營養(yǎng)物的透明物質(zhì)。
[0143] 后段位于晶狀體的后面和視網(wǎng)膜的前面。其占眼睛的約三分之二，其包括前玻璃 體膜和在其后面的所有結(jié)構(gòu)：玻璃體液、視網(wǎng)膜、c和視神經(jīng)。晶狀體的另一側(cè)上是第二體 液（玻璃體液），其被如下在所有側(cè)上被限制：晶狀體、睫狀體、懸韌帶和視網(wǎng)膜。其讓光在 沒有折射的情況下通過，幫助保持眼睛的形狀和使脆弱的（delicate)晶狀體懸浮。
[0144] 圖8顯示在眼睛200處或在其附近的一些遞送點。眼睛200包括鞏膜212、虹膜 214、角膜222、玻璃體232、小帶間隙242、中央凹236、視網(wǎng)膜238和視神經(jīng)225。用于遞送 的一個區(qū)域局部地在260處，其中區(qū)域260通過在眼睛200的表面上的點指示。另一區(qū)域 是在玻璃體內(nèi)的，如由數(shù)字262指示的，或透鞏膜的，如由數(shù)字264指示的。在使用中，使用 例如注射器266、導管（未示出）或其它器械將干凝膠（或凝膠或水凝膠或其前體）遞送， 任選地通過針268,到眼睛中，在玻璃體內(nèi)，如在262處的，或在眼周，如在272處的。另一區(qū) 域是在結(jié)膜下（未示出），在結(jié)膜211下面且在鞏膜212上方。藥物或其它治療劑被釋放到 眼內(nèi)間隙。在眼睛后部疾病的情況中，藥物可經(jīng)由眼周或玻璃體內(nèi)途徑靶向至大致目標區(qū) 域274,在那里它們與生物學特征互相作用以實現(xiàn)治療。實施方式為將干凝膠放置成與視 網(wǎng)膜238接觸或放置在視網(wǎng)膜238附近而不接觸它。例如，干凝膠、水凝膠和/或顆粒（或 本文中闡述的棒、微球、單一材料、珠、或其它形狀）可遞送到與視網(wǎng)膜238鄰近或在視網(wǎng)膜 238上的位置。水凝膠有利地錨定（anchor)在玻璃體凝膠中且不容許顆粒的擴散。相反， 使用棒或滑的微球的其它系統(tǒng)不提供錨定以及響應于眼睛的移動或摩擦的擴散或遷移。在 視網(wǎng)膜（或其它位置）處或附近放置庫容許在預期的位點處實現(xiàn)高的濃度，其中小的顆粒 可用于遞送藥物以進行有效的治療。相反，太大而不能擴散或遷移的球、棒或其它形狀具有 對于有效的控制釋放是不利的體積/表面積比。用于放置干凝膠、水凝膠和/或顆粒、或包 括所述顆粒的其它材料的另一區(qū)域在淚點（Pimctum)(未示出）中，例如，通過將顆粒放置 在插入眼睛的淚點中的淚點塞（punctal plug)(有機娃、多糖、水凝膠、或其它材料）中。
[0145] 其中藥物遞送庫可在眼睛中或在眼睛附近形成的位點包括尤其是前房、玻璃體 (玻璃體內(nèi)放置）、鞏膜外的、在后眼球筋膜下間隙（下穹窿）中的、結(jié)膜下的、在角膜或結(jié) 膜的表面上的。與局部和系統(tǒng)途徑相比，使用結(jié)膜下的、眼球后的或眼球筋膜下的放置的眼 水凝膠植入物的眼周藥物遞送具有向視網(wǎng)膜提供更安全的和提升的藥物遞送系統(tǒng)的潛力。
[0146] 在圖9A中對于玻璃體內(nèi)植入說明原位放置的實例。在圖9A中，使用視網(wǎng)膜下插 管392將干凝膠植入物通過平坦部切口 390玻璃體內(nèi)地注入緣（limbus)后約2. 5mm，如通 過拿著以使眼睛310上的切口 390可視化的放大鏡394的描繪所顯示的，這可在當需要時 切割掉（dissect away)或以其它方式清除結(jié)膜之后進行。然后將視網(wǎng)膜下插管392 (或其 它合適的插管）插入通過切口 390并在眼內(nèi)定位于所需的靶位點，例如，位點396、398、300 的至少一個（圖9B)，在那里干凝膠被引入且隨后原位形成水凝膠。干凝膠形成為可吸收的 凝膠302、304和/或306,附著至所需的靶位點。在一個或多個凝膠中可包括包含治療劑的 顆粒。值得注意的是，可使用九號針放置前體。實施方式包括用25號針的放置。另外的實 施方式包括使用直徑比25號小的針，例如26、27、30、31、32號。
[0147] 玻璃體內(nèi)原位植入物實施方式可以若干種方式改善眼睛疾病的治療中的有效治 療劑的效力和藥代動力學并使患者副作用最小化。首先，植入物可放置在玻璃體腔中特定 的疾病位點處，繞開局部或系統(tǒng)途徑并由此提高藥物生物利用率。其次，植入物在延長的時 間段內(nèi)在特定的靶組織位點處保持局部治療濃度。再次，在12個月的治療方案期間，玻璃 體內(nèi)注射的次數(shù)將顯著減少，由此降低患者的以下風險：感染、視網(wǎng)膜脫落、和短暫性視覺 障礙（白色斑點漂浮在玻璃體中），其可發(fā)生直至玻璃體中的藥物朝眼睛的下壁向下遷移 和從中央玻璃體或視網(wǎng)膜中區(qū)的部分遷移離開。
[0148] 可將干凝膠或水合為水凝膠的干凝膠（干凝膠/水凝膠）在有或沒有結(jié)膜存在的 情況下放置在鞏膜組織上。干凝膠/水凝膠可附著到鞏膜或在鞏膜附近的其它組織以促進 藥物擴散通過預期的組織或提供穩(wěn)定的庫以根據(jù)需要引導治療劑?？刹捎盟z粘合劑例 如RESURE?密封劑作為粘附助劑。在一些實施方式中，可將眼睛的結(jié)膜移除、浸軟、切 割掉、或切取掉，使得所述組織可從鞏膜抬離以接近鞏膜的用于干凝膠/水凝膠的植入或 注射的特定區(qū)域。放置干凝膠/水凝膠以在表面上產(chǎn)生層和粘附到表面?？扇菰S結(jié)膜接觸 所述組織，如果其仍然存在或保持足夠的機械完整性以如此做的話。在一些實施方式中，干 凝膠/水凝膠由至少50 %、75 %、80 %、90 %或99 %重量/重量的水溶性的前體（通過如下 計算：測量親水前體的重量和除以所有前體的重量，使得忽略水或溶劑或非水凝膠組分的 重量）構(gòu)成以提升水凝膠的非粘著性。在一些實施方式中，這樣的親水前體實質(zhì)上（大量 地）包括PE0。在一些實施方式中，包括用于減少通過生物學機制（包括細胞有絲分裂、細 胞遷移、或者巨噬細胞遷移或活化）介導的組織粘附的藥物，例如消炎藥、抗有絲分裂劑、 抗生素、紫杉醇（PACLITAXEL)、絲裂霉素（MITOMYCIN)、或紅豆杉醇。
[0149] 在其它實施方式中，鞏膜基本上不被清除結(jié)膜。結(jié)膜是覆蓋鞏膜的許多或全部的 重要組織物質(zhì)（塊）。可用針或?qū)Ч芑蛱坠茚槍⒔Y(jié)膜刺破或穿透并將前體引入鞏膜和結(jié)膜 之間的間隙中。植入物的該放置稱作結(jié)膜下設置。在一些情況中，可將結(jié)膜刺破以接近被 前體填充的組織之間的天然潛在間隙。在其它情況中，用套管針、展延器等機械地產(chǎn)生潛在 的或?qū)嶋H的間隙，所述套管針、展延器等破壞鞏膜和結(jié)膜之間的粘附，使得可引入前體。結(jié) 膜具有足夠的彈性以容許引入有用量的干凝膠或迫使其進入這樣的天然的或產(chǎn)生的間隙。 因此，在一些情況中，干凝膠/水凝膠體積為約0. 25-約5ml ;技術(shù)人員將立即理解，在明確 陳述的范圍內(nèi)的所有范圍和值被設計，例如約Iml或從0. 5ml到約I. 5ml。
[0150] 而且，使用玻璃體切割術(shù)切割器（如果植入物位于玻璃體腔）或手動I/A注射器 和插管（如果植入物位于鞏膜表面上）或沖洗/抽吸機頭，也容易地實現(xiàn)已形成水凝膠的 干凝膠的除去，不論存在于眼內(nèi)還是眼周。這與移除一些常規(guī)的不可吸收的植入物所需要 的主要手術(shù)操作形成對比。
[0151] 在進一步的實施方式中，可將干凝膠/水凝膠材料放置到患者中，例如，在組織或 器官中，包括皮下的、肌內(nèi)的、腹膜內(nèi)的，在身體的潛在間隙中、或在天然腔或開口中。所述 材料為試劑隨時間的釋放提供庫。實施方式因此包括用于放置的約〇. 5-約500ml體積（在 遞送的顆粒集合體的情況下稱作總體積）；技術(shù)人員將立即理解，在明確陳述的范圍內(nèi)的 所有范圍和值被設計，例如I-IOml或5-50ml。腹膜內(nèi)或肌內(nèi)注射，例如，對于試劑在數(shù)小 時、數(shù)天或數(shù)星期期間的延長控制釋放是有用的區(qū)域。
[0152] 本文中描述的材料可用于遞送藥物或其它治療劑（例如成像劑或標記物）。一 種施加模式是通過針、套管、導管或空心線將干凝膠/水凝膠顆粒和其它材料（例如治療 齊U、緩沖液、加速劑、引發(fā)劑）的混合物施加到位點。所述混合物可例如使用手動控制的注 射器或機械控制的注射器例如注射器泵遞送。或者，可使用雙注射器或多管注射器或多腔 (multi-lumen)系統(tǒng)將干凝膠/水凝膠顆粒在位點處或在位點附近與水合流體和/或其它 試劑混合。
[0153] 干凝膠可以可流動的形式提供到位點，例如，作為可流動的顆粒。干凝膠可懸浮于 液體中并施加到位點?？墒垢赡z顆粒具有通過3到5French導管或10-30號針手動排出 注射器的最大直徑。技術(shù)人員將立即理解，在明確陳述的范圍內(nèi)的所有范圍和值被設計，例 如25-30號。小的針的使用在作為敏感器官的眼睛中是特別有利的。施加到其它器官也是 有利的，例如，以控制出血或其它損害。顆?？赏ㄟ^如下形成：產(chǎn)生水凝膠，然后將其破碎 成較小的片?？蓪⒉牧侠缭谇蚰C中或者用研缽和研杵研磨、或者用刀或線剁碎或切丁。 或者可將材料在共混機中切碎。另一方法涉及迫使有機凝膠或凝膠步驟中的材料通過網(wǎng)， 收集碎片，和使它們通過相同的網(wǎng)或另一網(wǎng)直至達到所需的尺寸，隨后制造干凝膠。干凝膠 /水凝膠可含有負載治療劑的顆粒。水凝膠顆粒的一些或全部可含有負載治療劑的顆粒。 在一些實施方式中，負載有第一治療劑的負載治療劑的顆粒的第一群包括在干凝膠顆粒的 第一群內(nèi)，且負載有第二治療劑的負載治療劑的顆粒的第二群包括在干凝膠顆粒的第二群 內(nèi)。以這種方式，從單一植入物可釋放多種試劑。顆粒的實施方式包括具有特定形狀例如 球、棒或盤的那些。
[0154] 實施方式包括多個干凝膠/水凝膠顆粒的放置。干凝膠/水凝膠顆粒可包括治療 齊U，例如蛋白質(zhì)例如抗-VEGF?？墒顾鲱w粒具有用于手動通過27號或更小直徑的針的尺 寸?？墒謩拥靥峁┯糜谄仁诡w粒通過針的壓力。
[0155] 用于顆粒的遞送的替代方案是將凝膠預先形成為成型的顆粒，然后將所述材料引 入身體中。例如，干凝膠/水凝膠可形成為球、棒、圓柱體或其它形狀。實施方式包括用于 一種或多種試劑的皮下植入和遞送的干凝膠/水凝膠的固體棒。
[0156] 如本文中闡述的干凝膠/水凝膠可用于組織擴充。膠原對于皮膚擴充的用途是公 知的。干凝膠/水凝膠例如粒子可用于皮膚填充物或用于組織擴充。實施方式包括在組織 中注射或以其它方式放置多個顆粒、或原位形成水凝膠。可在預期的位點注射或以其它方 式放置所述材料。
[0157] 如本文中闡述的干凝膠/水凝膠可用于將組織分離以減少被組織之一接收的放 射能劑量。如美國專利No. 7, 744, 913 (將其特此通過參考引入本文中用于所有目的，其中 萬一沖突，則本說明書支配）中所闡述的，可將間隔體材料放置在患者中。一些實施方式 為包括如下的方法：將間隔體引入第一組織位置和第二組織位置之間的位置以增加第一組 織位置和第二組織位置之間的距離。此外，可存在向至少第一組織位置或第二組織位置施 用一個劑量的放射能的步驟。例如，方法是向患者遞送治療劑量的輻射，包括在第一組織 位置和第二組織位置之間引入生物相容的、能生物降解的粒狀干凝膠，例如任選地具有不 透射線內(nèi)容物的顆粒的集合體以增加第一組織位置和第二組織位置之間的距離，并用治療 劑量的輻射處理第二組織位置，使得填充物設備的存在導致與在不存在間隔體的情況下第 一組織位置將接收的放射能劑量的量相比，第一組織位置接收更少的放射能劑量。所述間 隔體可作為干凝膠引入，所述干凝膠在患者中形成水凝膠，所述水凝膠通過在患者中間隔 體-水凝膠的生物降解移除。實例為其中第一組織位置與直腸有關且第二組織位置與前列 腺有關的情況。輻射的減少量可改變。實施方式包括至少約1〇%_約90%;技術(shù)人員將 立即理解，在明確陳述的范圍內(nèi)的所有范圍和值被設計，例如至少約50%。輻射可替代地 被引向第三組織，使得作為其與其它組織分離的結(jié)果，第一組織或第二組織接收較低量的 輻射。第一組織和第二組織可在身體中彼此鄰近，或者可通過其它組織彼此分離。用于分 離組織的間隔體體積取決于待處理的組織和待彼此分離的組織的配置。在許多情況中，約 20立方厘米（cc或ml)的體積是合適的。在其它實施方式中，可需要小到約lcc。其它體 積在約5-lOOOcc范圍內(nèi)；技術(shù)人員將立即理解，在明確陳述的范圍內(nèi)的所有范圍和值被設 計，例如10-30CC。在一些實施方式中，間隔體在不同的時刻以兩次劑量施用以容許組織伸 展并容納間隔體且由此接收比否則將是容易地可能的更大的間隔體體積。待通過間隔體分 離的組織包括，例如，直腸、前列腺和胸的至少一種、或其部分。例如，胸的第一部分可與第 二部分分離。
[0158] 試劑盒
[0159] 可制備用于由干凝膠制造水凝膠的試劑盒或系統(tǒng)，使得干凝膠存儲在試劑盒中并 且當需要用于對患者使用時制成水凝膠。而且，可制造試劑盒用于以干凝膠形式施加干凝 膠。施加器可與干凝膠和/或水凝膠組合使用。試劑盒使用醫(yī)學上可接受的條件制造并含 有具有無菌性、純度和藥學上可接受的制備的組分。試劑盒可含有施加器（當合適時）以 及說明書。包括治療劑的干凝膠顆粒對于與在試劑盒中的或獨立地提供的溶液混合可為可 用的。干凝膠組分可作為如下提供：干凝膠的一個或多個容器，其形成水凝膠，其中干凝膠 為放置到患者中的多個顆粒的形式，或者作為整體植入物?？蓪⑷軇?溶液提供在試劑盒 中或者獨立地提供，或者可將組分與溶劑預先混合。試劑盒可包括用于混合和/或遞送的 注射器和/或針。試劑盒或系統(tǒng)可包括本文中闡述的組分。
[0160] 一些實施方式提供單一施加器，例如，一個注射器，其包括用于遞送的干凝膠顆 粒，其中水溶液添加到施加器用于水合，隨后使用注射器將材料放置在患者中。干凝膠顆粒 溶劑可基本上為水，意指溶劑的約99%體積/體積為水，其中鹽或緩沖液在需要時存在。可 使用安全的和生物相容的其它溶劑，例如二甲亞砜。干凝膠顆粒可進一步包括蛋白質(zhì)和/ 或其它試劑的粉末。
[0161] 前體和/或整個試劑盒的包裝優(yōu)選在不含氧氣的干燥條件下進行?？蓪⑶绑w和/ 或試劑盒組分置于對水分或氧氣是不可滲透的氣密密封的容器例如玻璃或金屬（箔）容器 中。
[0162] 在可植入材料制造過程結(jié)束時可將含有蛋白質(zhì)粉末或其它固相、水溶性生物試劑 的干凝膠進行Y滅菌。可替代地或進一步地，在試劑盒的組裝和密封之前和/或之后，可 存在滅菌過程。在該技術(shù)中，低水分條件經(jīng)常是有用的。已觀察到，固相分散的粉末抵抗在 Y輻射下的聚集體形成和交聯(lián)。該結(jié)果是出乎意料的和令人吃驚的，因為Y輻射滅菌通常 被認為損害蛋白質(zhì)或肽生物試劑。不受特定工作原理的束縛，據(jù)信小的顆粒尺寸和水分的 不存在不利于這些不想要的反應。
[0163] 進一步的描述
[0164] (1)本發(fā)明的第一實施方式涉及制造醫(yī)用材料的方法，包括圍繞水溶性生物試劑 的粉末形成有機凝膠，其中所述粉末分散在所述有機凝膠中。（2)本發(fā)明的第二實施方式涉 及制造醫(yī)用材料的方法，包括圍繞水溶性生物試劑的粉末形成凝膠，其中所述粉末分散在 所述凝膠中，其中形成所述凝膠包括制備一種或多種前體的熔體并使所述前體共價交聯(lián)。 (3)本發(fā)明的第三實施方式涉及制造醫(yī)用材料的方法，包括圍繞生物試劑的粉末的顆粒形 成有機凝膠，其中所述顆粒分散在所述有機凝膠中，和從所述有機凝膠除去溶劑，由此形成 干凝膠，所述方法在不存在水的情況下進行。（4)本發(fā)明的第四實施方式涉及制造醫(yī)用材料 的方法，包括由熔體形成有機凝膠或凝膠，由所述（有機）凝膠制造干凝膠，和將所述干凝 膠作為顆粒的集合體提供，其中所述干凝膠在暴露于水溶液時為水凝膠。（5)本發(fā)明的第五 實施方式涉及如在實施方式I-IV的任一項中的藥學上可接受的材料。（6)本發(fā)明的第六實 施方式涉及醫(yī)用材料，其包括藥學上可接受的能生物降解的干凝膠，所述干凝膠包含分散 的蛋白質(zhì)顆粒，所述蛋白質(zhì)為治療劑且具有-級和/或二級結(jié)構(gòu)。此外，所述蛋白質(zhì)可以基 本上沒有變性的構(gòu)象在水溶液中從所述顆粒釋放。（7)本發(fā)明的第七實施方式涉及用于治 療性水溶性生物試劑的控制釋放的（藥學上可接受的）生物材料，其包括藥學上可接受的 干凝膠，所述干凝膠包括分散于其中的所述生物試劑的固體顆粒，（任選地，其中所述干凝 膠不含疏水材料）且其中當暴露于水時，所述干凝膠為水凝膠。（8)第八實施方式為制造實 施方式VI或VII的材料的任一種的方法。
[0165] 進一步的實施方式為：(9)如1-8的任一項中的，其中所述（水溶性）生物試劑為 蛋白質(zhì)。（10)如1-9的任一項中的，其中所述蛋白質(zhì)具有至少約10, 000道爾頓的分子量且 糖與所述蛋白質(zhì)締合。（11)如1-10的任一項中的，其中所述粉末被使用且為第一粉末，其 中所述方法進一步包括第二粉末，所述第二粉末包括第二水溶性生物試劑，其中所述第一 粉末和所述第二粉末分散遍及所述有機凝膠。（12)如1-11的任一項中的，其中所述粉末被 使用且具有約Ium-約IOiim的平均顆粒尺寸。（13)如1-12的任一項中的，其中所述有機 凝膠在不存在水溶液的情況下形成。（14)如1-13的任一項中的，包括在可需要時從所述 有機凝膠除去溶劑以由此形成干凝膠。（15)如1-14的任一項中的，包括通過選自真空除 去、凍干法、和冷凍隨后施加真空的方法除去溶劑。（16)如1-15的任一項中的，包括所述干 凝膠，其中所述干凝膠在暴露于水溶液時為水凝膠。（17)如1-15的任一項中的，包括所述 粉末，其中所述（水溶性）生物試劑當水凝膠形成時基本上以固相保持在所述粉末中，且當 所述水凝膠暴露于哺乳動物體內(nèi)的生理溶液時在一段時間期間緩慢地溶解。（18)如17中 的，其中所述在一段時間期間溶解是在約1星期-約52星期的范圍內(nèi)。（19)如1-18的任 一項中的，其中所述凝膠中的所述生物試劑為具有二級和/或三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，其中所 述蛋白質(zhì)以基本上沒有變性的構(gòu)象釋放，如能通過例如酶聯(lián)免疫吸附測定和等電聚焦測量 的。（20)如1-19的任一項中的，其中所述凝膠或有機凝膠或干凝膠包括共價交聯(lián)的親水 聚合物。（21)如1-20的任一項中的，其中所述凝膠有機凝膠或干凝膠有機凝膠包括選自 如下的共價交聯(lián)的親水聚合物：聚環(huán)氧乙烷、聚乙烯基吡咯烷酮、透明質(zhì)酸、聚甲基丙烯酸 羥乙酯、及其嵌段共聚物。（22)如1-21的任一項中的，其中，當所述水凝膠存在時，所述水 凝膠為通過選自酯、碳酸酯、酸酐和原碳酸酯的能水解降解的連接的自發(fā)水解能生物降解 的。（23)如1-22的任一項中的，其中，當所述有機凝膠存在時，所述有機凝膠包括形成所 述有機凝膠的嵌段共聚物，且在除去溶劑以形成干凝膠之后，在暴露于水溶液時形成水凝 膠。（24)如1-23的任一項中的，其中，當所述有機凝膠存在時，所述有機凝膠包括其中所述 有機凝膠（和所述水凝膠）包括離子交聯(lián)的聚合物。（25)如1-24的任一項中的，其中，當 所述有機凝膠存在時，所述有機凝膠包括選自藻酸鹽、膠凝糖、膠原和多糖的成員。（25)如 1-24的任一項中的，包括由如下形成多個顆粒：(a)所述凝膠，（b)所述有機凝膠，（c)由所 述凝膠或所述有機凝膠制造的干凝膠，或（d)由所述凝膠或有機凝膠制造的水凝膠。（26) 如1-25的任一項中的，其中，當所述有機凝膠存在時，在有機溶劑中由前體形成所述有機 凝膠，其中所述前體化學反應以形成共價鍵以由此形成所述有機凝膠，其中所述有機凝膠 是共價交聯(lián)的。（27)如1-26的任一項中的，其中所述前體通過自由基聚合進行反應以形成 所述有機凝膠。（28)如1-27的任一項中的，其中所述前體為包含第一官能團的第一前體 且進一步包括包含第二官能團的第二前體，其中所述第一官能團和所述第二官能團在所述 有機溶劑中是反應性的以形成共價鍵。（29)如28中的，其中所述第一官能團和所述第二 官能團各自選自親電體和親核體，且所述第一官能團和第二官能團之間的反應為形成共價 鍵的親電-親核反應。（30)如28或29中的，其中親電基團包括琥珀酰亞胺、琥珀酰亞胺 酯、n-羥基琥珀酰亞胺、馬來酰亞胺、琥珀酸酯、硝基苯碳酸酯、醛、乙烯基砜、疊氮化物、酰 肼、異氰酸酯、二異氰酸酯、甲苯磺?；?、三氟乙烷磺酰基（tresyl)、或羰基二咪唑。（31)如 28-30的任一項中的，其中親核體基團包括伯胺或伯硫醇。（32)如28-31的任一項中的，其 中所述第一前體和所述第二前體是水溶性的。（33)如28-32的任一項中的，其中所述第一 前體和所述第二前體的至少一種包括合成聚合物。（34)如28-33的任一項中的，其中所述 第一前體包括選自如下的聚合物：聚乙二醇、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、及其嵌段共聚 物。（35)如1-34的任一項中的，包括所述有機凝膠，包括將所述有機凝膠制備為選自如下 的結(jié)構(gòu)：棒、片、顆粒、球和其至少一種的集合體。（36)如1-35的任一項中的，包括，或進一 步包括治療劑，其中所述治療劑包括氟喹諾酮、莫西沙星、曲伏前列素、地塞米松、抗生素、 或vestibulotoxin。（37)如36中的，其中所述有機凝膠進一步包括滲透增強劑。（38)如 1-8的任一項中的，其中所述有機凝膠通過域的形成而物理交聯(lián)，所述方法進一步包括在有 機溶劑中由前體形成有機凝膠，其中所述前體為包括第一嵌段和第二嵌段的嵌段共聚物。 (39)如38中的，包括加熱所述前體和所述有機溶劑的混合物并容許所述溶液冷卻，由此使 共聚物型前體的至少第一嵌段沉淀，其中所述域至少包括所述第一嵌段。（40)如38或39 中的，包括在溶解共聚物型前體的第一有機溶劑中混合前體，其中所述共聚物型前體的所 有嵌段在所述第一有機溶劑中是能溶解的，和添加與所述第一有機溶劑能混溶的第二有機 溶劑，其中所述共聚物型前體的所述第一嵌段在所述第二有機溶劑中是不溶的，其中所述 第二溶劑對于形成所述域是有效的，其中所述域包括所述共聚物的所述第一嵌段。（41)如 38-40的任一項中的，其中共聚物型前體包括選自聚乙二醇的嵌段。（42)如38-41的任一項 中的，其中共聚物型前體進一步包括選自如下的第二嵌段：聚乳酸、聚乙醇酸、聚三亞甲基 碳酸酯、聚對二氧雜環(huán)己酮、聚烷基、聚對苯二甲酸丁二醇酯、和聚賴氨酸。（43)如1-37的 任一項中的，其中所述有機凝膠不含疏水材料；或者不含疏水聚合物，或者不含除溶劑（其 可為稍微疏水的）之外的所有疏水材料。（44)如1-43的任一項中的，包括根據(jù)避免所述生 物試劑的變性的方法制備所述生物試劑的粉末，和一旦已制備了所述粉末，防止所述粉末 暴露于水。（45)如1-44的任一項中的，其中所述生物試劑為具有二級和/或三級結(jié)構(gòu)的治 療蛋白質(zhì)。（46)如1-45的任一項中的，包括干凝膠，其中所述干凝膠在暴露于水之后為水 凝膠。（47)如1-46的任一項中的，其中所述水凝膠、或由所述凝膠/有機凝膠/干凝膠制 造的水凝膠是能生物降解的。（48)如1-47的任一項中的，包括所述干凝膠，其中在將所述 水凝膠和顆粒放置在鹽水溶液中之后約1個月到約6個月的時間時，所述試劑的累積釋放 量達到所述試劑的90%重量/重量。（49)如1-48的任一項中的生物材料。（50)如1-49 的任一項中的生物材料，其中所述干凝膠包括共價交聯(lián)的親水聚合物。（51)如1-50的任 一項中的生物材料，其中所述水溶性生物試劑為具有二級和/或三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。（52) 如1-51的任一項中的生物材料，其中所述水溶性生物試劑當水凝膠形成時基本上以固相 保持，且當水凝膠暴露于哺乳動物體內(nèi)的生理溶液時在一段時間期間緩慢地溶解。（53)如 1-52的任一項中的生物材料，包括所述有機凝膠，其中所述有機凝膠包括共價交聯(lián)的親水 聚合物。（54)53的生物材料，其中所述聚合物包括選自如下的成員：聚環(huán)氧乙烷，聚乙烯基 吡咯烷酮、透明質(zhì)酸、聚甲基丙烯酸羥乙酯、及其嵌段共聚物。（54)如1-53的任一項中的， 其中所述材料為選自如下的結(jié)構(gòu)：棒、片、顆粒、球、和其集合體。（55) 1-54的任一項，包括 所述干凝膠，或例如通過選自如下的方法將所述干凝膠作為顆粒的集合體提供的方法：(a) 制造所述有機凝膠并將其破碎以形成用于所述集合體的顆粒，（b)制造所述干凝膠并將所 述干凝膠破碎以形成用于所述集合體的顆粒，和（c)將所述有機凝膠制造成用于所述集合 體的多個顆粒，所述顆粒被除掉有機溶劑以制造所述干凝膠。（56)如55中的方法，包括制 造多個的顆粒集合體，其中所述集合體具有不同的體內(nèi)降解速率，和將集合體混合以制造 具有所需的降解性能的生物材料。
[0166] 這些實施方式1-56可進一步制備為具有聚合物、生物試劑或蛋白質(zhì)、以及施加器 的試劑盒，其中所述試劑盒在無菌容器中。這些實施方式1-56可進一步通過將所述材料、 或者通過所述方法之一制造的材料放置成與患者的組織接觸而實踐。組織的實例為腹膜內(nèi) 間隙、肌肉、真皮、表皮、自然內(nèi)腔或空隙、腹腔、前列腺、直腸、在前列腺和直腸之間的位置、 胸、在輻射靶和健康組織之間的組織、和脈管系統(tǒng)。
[0167] 實施例
[0168] 實施例1.含有蛋白質(zhì)顆粒的有機凝膠和干凝膠的制備
[0169] 聚乙二醇（PEG)化合物
[0170] PEG化合物為用下列結(jié)構(gòu)獲得的：
[0171] 表 IPEG 酯
[0172]

【權(quán)利要求】
1. 制造醫(yī)用材料的方法，包括圍繞水溶性生物試劑的粉末形成有機凝膠，其中所述粉 末分散在所述有機凝膠中。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中所述水溶性生物試劑為具有至少約10, 000道爾頓的分子量 的蛋白質(zhì)且糖與所述蛋白質(zhì)締合。
3. 權(quán)利要求1或2的方法，其中所述粉末為第一粉末，其中所述方法進一步包括第二粉 末，所述第二粉末包括第二水溶性生物試劑，其中所述第一粉末和所述第二粉末分散遍及 所述有機凝膠。
4. 權(quán)利要求1-3中任一項的方法，其中所述有機凝膠在不存在水溶液的情況下形成。
5. 權(quán)利要求1-4中任一項的方法，進一步包括從所述有機凝膠除去溶劑以由此形成干 凝膠。
6. 權(quán)利要求5的方法，其中通過選自如下的方法除去所述溶劑：真空除去，凍干法，和 冷凍隨后施加真空。
7. 權(quán)利要求5的方法，其中所述干凝膠在暴露于水溶液時為水凝膠。
8. 權(quán)利要求7的方法，其中所述水溶性生物試劑當水凝膠形成時基本上以固相保持在 所述粉末中，且當所述水凝膠暴露于哺乳動物體內(nèi)的生理溶液時在一段時間期間緩慢地溶 解。
9. 權(quán)利要求7的方法，其中所述生物試劑為具有二級和/或三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)，其中所 述蛋白質(zhì)以基本上沒有變性的構(gòu)象釋放，其能通過例如酶聯(lián)免疫吸附測定和等電聚焦測量 的。
10. 權(quán)利要求1-9中任一項的方法，其中所述有機凝膠包括共價交聯(lián)的親水聚合物。
11. 權(quán)利要求1-9中任一項的方法，其中所述有機凝膠包括嵌段共聚物，所述嵌段共聚 物形成所述有機凝膠且在除去溶劑以形成干凝膠之后、在暴露于水溶液時形成水凝膠。
12. 權(quán)利要求1-11中任一項的方法，其中將所述有機凝膠除掉溶劑以制造干凝膠，所 述干凝膠在暴露于水溶液時形成水凝膠，其中所述水凝膠是通過選自如下的能水解降解的 連接的自發(fā)水解而能生物降解的：酯、碳酸酯、酸酐和原碳酸酯。
13. 權(quán)利要求1-9或12中任一項的方法，其中所述有機凝膠包括離子交聯(lián)的聚合物。
14. 權(quán)利要求1的方法，其中所述有機凝膠包括選自藻酸鹽、膠凝糖、膠原和多糖的成 員。
15. 權(quán)利要求1-13中任一項的方法，進一步包括由如下形成多個顆粒：所述有機凝膠、 由所述有機凝膠制造的干凝膠、或由所述有機凝膠制造的水凝膠。
16. 權(quán)利要求1-10或14-15中任一項的方法，包括在有機溶劑中由前體形成所述有機 凝膠，其中所述前體化學反應以形成共價鍵以由此形成所述有機凝膠，其中所述有機凝膠 是共價交聯(lián)的。
17. 權(quán)利要求16的方法，其中所述前體通過自由基聚合而反應以形成所述有機凝膠。
18. 權(quán)利要求16的方法，其中所述前體為包含第一官能團的第一前體且，進一步包括 包含第二官能團的第二前體，其中所述第一官能團和所述第二官能團在所述有機溶劑中是 反應性的以形成共價鍵。
19. 權(quán)利要求18的方法，其中所述第一官能團和所述第二官能團各自選自親電體和親 核體，且所述第一官能團和所述第二官能團之間的反應為形成共價鍵的親電-親核反應。
20. 權(quán)利要求18或19的方法，其中親電基團包括琥珀酰亞胺、琥珀酰亞胺酯、n-羥基 琥珀酰亞胺、馬來酰亞胺、琥珀酸酯、硝基苯碳酸酯、醛、乙烯基砜、疊氮化物、酰肼、異氰酸 酯、二異氰酸酯、甲苯磺?；?、三氟乙烷磺?；?、或羰基二咪唑。
21. 權(quán)利要求18-20中任一項的方法，其中親核體基團包括伯胺或伯硫醇。
22. 權(quán)利要求18-21中任一項的方法，其中所述第一前體和所述第二前體是水溶性的。
23. 權(quán)利要求18-22中任一項的方法，其中所述第一前體和所述第二前體的任一種或 兩者包括合成聚合物。
24. 權(quán)利要求18-23中任一項的方法，其中所述第一前體包括選自如下的聚合物：聚乙 二醇、聚丙烯酸、聚乙烯基吡咯烷酮、及其嵌段共聚物。
25. 權(quán)利要求1-24中任一項的方法，其中所述水溶性生物試劑包括選自如下的治療 齊II :氟喹諾酮、莫西沙星、曲伏前列素、地塞米松、抗生素、或vestibulotoxin。
26. 權(quán)利要求1-9、11-12、14-15、或24-25中任一項的方法，其中所述有機凝膠通過域 的形成而物理交聯(lián)，所述方法進一步包括在有機溶劑中由前體形成所述有機凝膠，其中所 述前體為包括第一嵌段和第二嵌段的嵌段共聚物。
27. 權(quán)利要求26的方法，包括加熱所述前體和所述有機溶劑的混合物并容許溶液冷 卻，由此使共聚物型前體的至少所述第一嵌段沉淀，其中所述域包括至少所述第一嵌段。
28. 權(quán)利要求26的方法，包括： 將所述前體混合在第一有機溶劑中，所述第一有機溶劑溶解共聚物型前體，其中所述 共聚物型前體的所有嵌段在所述第一有機溶劑中是能溶解的，和 添加第二有機溶劑，所述第二有機溶劑與所述第一有機溶劑是混溶的，其中所述共聚 物型前體的所述第一嵌段在所述第二有機溶劑中是不溶的，其中所述第二溶劑對于形成所 述域是有效的，其中所述域包括所述共聚物的所述第一嵌段。
29. 權(quán)利要求26的方法，其中共聚物型前體包括選自聚乙二醇的嵌段。
30. 權(quán)利要求1-10或12-25中任一項的方法，其中所述有機凝膠不含疏水材料。
31. 權(quán)利要求1-30中任一項的方法，包括根據(jù)避免所述生物試劑的變性的方法制備所 述生物試劑的粉末，和一旦制備了所述粉末，便防止所述粉末暴露于水直至對患者使用所 述醫(yī)用材料。
32. 通過權(quán)利要求1-31中任一項的方法制造的生物材料。
33. 用于治療性水溶性生物試劑的控制釋放的生物材料，其包括藥學上可接受的干凝 膠，所述干凝膠包括分散于其中的所述生物試劑的固體顆粒，其中所述干凝膠當暴露于水 時為水凝膠。
34. 權(quán)利要求33的生物材料，其中所述干凝膠包括共價交聯(lián)的親水聚合物和/或其中 所述水溶性生物試劑為具有二級和/或三級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。
35. 權(quán)利要求33或34的生物材料，其中所述水溶性生物試劑當水凝膠形成時基本上以 固相保持，且當水凝膠暴露于哺乳動物體內(nèi)的生理溶液時在一段時間期間緩慢地溶解。
36. 權(quán)利要求33-35中任一項的生物材料，其中所述有機凝膠包括共價交聯(lián)的親水聚 合物。
37. 權(quán)利要求33-36中任一項的生物材料，其中所述干凝膠在水中水合之后是通過選 自如下的能水解降解的連接的自發(fā)水解而能生物降解的：酯、碳酸酯、酸酐和原碳酸酯。
38. 權(quán)利要求33-37中任一項的生物材料，其中所述干凝膠為包含第一官能團的第一 前體和包含第二官能團的第二前體的化學反應產(chǎn)物，其中所述第一官能團和所述第二官能 團反應以形成共價鍵。
39. 藥物的控制遞送的方法，包括將權(quán)利要求33-38中任一項的生物材料放置成與患 者的組織接觸。
40. 權(quán)利要求39的方法，其中所述組織包括腹膜內(nèi)空間、肌肉、真皮、表皮、自然內(nèi)腔或 空隙、腹腔、前列腺、直腸、在前列腺和直腸之間的位置、胸、在輻射靶和健康組織之間的組 織、和脈管系統(tǒng)。
41. 包括權(quán)利要求1-40中任一項的生物材料的試劑盒。
42. 權(quán)利要求41的試劑盒，其中所述生物材料為在暴露于水時形成水凝膠顆粒的干凝 膠顆粒的集合體。
43. 制造醫(yī)用材料的方法，包括 形成有機凝膠， 由所述有機凝膠制造干凝膠， 和將所述干凝膠作為顆粒的集合體提供，其中所述干凝膠在暴露于水溶液時為水凝 膠。
44. 權(quán)利要求43的方法，包括：制造多個所述顆粒集合體，其中所述集合體具有不同的 體內(nèi)降解速率，和將集合體混合以制造具有所需的降解性能的生物材料。
【文檔編號】A61K31/437GK104349769SQ201280073745
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月5日
【發(fā)明者】R.艾爾?？? P.賈勒特, A.S.索內(nèi) 申請人:因賽普特有限責任公司