本发明专利技术的发明专利技术人使用环糊精用于作为蛋白聚糖替代物来工程化仿生的基于胶原的基质组合物。所产生的环糊精在本发明专利技术的胶原组合物中的掺入增强了胶原热稳定性并降低了胶原纤维发生。结果，形成了厚的、透明的且机械强度高的基于胶原的组合物。该环糊精‑胶原组合物具有被用作用于角膜修复的治疗性眼贴(eye patch)的极大潜力。还提供了用于制造本发明专利技术的这些组合物的方法及本发明专利技术的这些组合物的用途。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的引用本申请要求于2014年4月25日提交的美国临时专利申请第61/984,328号的权益，其为了所有目的通过引用在此被并入，如同在本文充分陈述一样。政府利益的声明本专利技术根据美国陆军授予的合同号W81XWH-09-2-0173在政府支持下进行。政府在本专利技术中具有一定权利。专利技术背景细胞外基质(ECM)是由蛋白、蛋白聚糖和其他可溶性分子组成的复杂的大分子混合物。胶原(动物中最丰富的蛋白)在多种生物应用中被广泛应用。然而，由于获得大量纯化的蛋白聚糖的困难，对工程化包含胶原和蛋白聚糖二者的ECM支架做出了很少的努力。在天然角膜中，蛋白聚糖通过调节胶原原纤维(fibril)直径和间距在角膜透明度中起至关重要的作用。因此，寻找蛋白聚糖替代物来开发仿生的基于胶原的ECM是有前景的研究领域，其将提供解决与临床应用诸如角膜再生相关的富有挑战的问题的新模板。环糊精(CD)是包含6至8个葡萄糖分子的环的环状寡聚物的家族。这些环状分子的特征是内部疏水核和外部亲水环，所述环状分子可以与小分子或大的化合物的部分形成复合物。天然环糊精的溶解性非常差，并且起初这阻止环糊精成为有效的络合剂(complexingagent)。在20世纪60年代末，发现在2-、3-和6-羟基位点的化学取代将极大增强溶解性。化学取代的程度和用于取代的基团的性质决定了环糊精在水性介质中的最终的最大浓度。大多数化学改性的环糊精在水中能够达到50％(w/v)浓度。专利技术概述根据一个或更多个实施方案，本专利技术的专利技术人假设，与天然组织中的蛋白聚糖类似，环糊精在胶原基质中的掺入将调节胶原纤维发生，同时保持胶原三螺旋形成。具有原纤维结构的传统工程化的I型胶原基质是不透明的，而包含无定形胶原网络的透明凝胶则表现出不良的机械性能。预期环糊精可以作为蛋白聚糖替代物被添加至胶原基质，并且将协助优化用于角膜再生的光学和机械性能。根据一个实施方案，本专利技术提供了一种组合物，所述组合物包含具有第一组分和第二组分的玻璃化基质凝胶，其中所述第一组分包含胶原，并且其中所述第二组分包含环糊精。根据另一个实施方案，本专利技术提供了一种组合物，所述组合物包含具有第一组分和第二组分的玻璃化基质凝胶，其中所述第一组分包含胶原，并且其中所述第二组分包含环糊精，并且所述组合物还包含至少一种生物活性剂。根据又一个实施方案，本专利技术提供了一种用于制造玻璃化基质凝胶的方法，所述玻璃化基质凝胶具有第一组分和第二组分，其中所述第一组分包含胶原，并且其中所述第二组分包含环糊精，所述方法包括：a)获得胶原的水性溶液；b)获得环糊精的水性溶液；c)将a)和b)的溶液组合；和d)使c)的组合的溶液脱水持续足以允许所述溶液玻璃化的一段时间。根据又另一个实施方案，本专利技术提供了以上描述的组合物作为用于修复哺乳动物的组织的基质的用途。根据另一个实施方案，本专利技术提供了以上描述的组合物作为用于修复哺乳动物的眼角膜的基质的用途。附图简述图1描绘了包括以下的三种基于胶原的膜的差示扫描量热法(DSC)第一加热曲线：常规胶原玻璃质凝胶(vitrigel)(CV)、本专利技术的α-CD-col组合物和交联的CV。图2是示出了本专利技术的α-CD-col组合物表现出优异的透明度的图，具有在550nm的高达96％的透光率。图中的插图示出了置于印刷的单词“eye”上的湿膜的照片。图3是描绘了厚度分别为520μm和170μm的本专利技术的两种α-CD-col组合物的缝合性(suturablity)测试的荷载相对变形(displacement)的图。图中的插图示出了较厚的膜在拉伸超过5.6mm后的照片。图4是在本专利技术的组合物的荷载测试中使用的装置的照片。图5示出了细胞突起分析的示意图和不同玻璃质凝胶组合物胶原密度对牛角膜细胞的原代培养物的作用。图6描绘了牛角膜细胞的原代培养物中的三个不同的基因标志物的基因表达如何被本专利技术的玻璃质凝胶组合物的原纤维纳米结构所影响。图7是示出了不同环糊精的结构和它们在溶液中如何与胶原原纤维相互作用的示意图。环糊精分子中的空间可以被用作水不溶性药物和生物活性剂的药物贮库(drugreservoir)。专利技术详述根据一个或更多个实施方案，本专利技术的专利技术人使用环糊精用于作为蛋白聚糖替代物来工程化仿生的基于胶原的基质组合物。所产生的环糊精在本专利技术的胶原组合物中的掺入增强了胶原热稳定性并降低了胶原纤维发生。结果，形成了厚的、透明的且机械强度高的基于胶原的组合物。该环糊精-胶原组合物具有被用作用于角膜修复的治疗性眼贴(eyepatch)的极大潜力。根据一个实施方案，本专利技术提供了一种组合物，所述组合物包含具有第一组分和第二组分的玻璃化基质凝胶，其中所述第一组分包含胶原，并且其中所述第二组分包含环糊精。如本文使用的，术语“玻璃化”或“玻璃质凝胶(vitrigel)”意指组合物包含一种或更多种胶原和一种或更多种环糊精的混合物的水性溶液并且允许形成水凝胶。在一些实施方案中，组合物的凝胶化在37℃的温度进行。在形成水凝胶之后，通过脱水，诸如例如在特定温度和湿度加热水凝胶持续允许玻璃化发生的特定时间长度来使水凝胶玻璃化。在一些实施方案中，玻璃化在35℃至45℃的温度和在约30％和50％相对湿度之间的湿度进行。在一个实施方案中，玻璃化在40℃的温度和40％的相对湿度进行。组合物的玻璃化所需的时间可以从数天到数周变化。在一个实施方案中，用于组合物的玻璃化的时间为约1周至2周。“凝胶”指介于液体和固体之间的物质状态，并且通常被定义为在液体介质中膨胀的交联聚合物网络。通常，凝胶是包含固体和液体二者的两相胶体分散体，其中固体的量大于被称为“溶胶(sol)”的两相胶体分散体中的固体的量。如此，“凝胶”具有液体的一些特性(即，形状是有弹性的且可变形的)和固体的一些特性(即，形状足够离散以在二维表面上维持三维)。“水凝胶”意指可以吸收水以形成弹性凝胶的遇水膨胀的(water-swellable)聚合物基质，其中“基质”是通过共价交联或非共价交联保持在一起的三维大分子网络。当放置在水性环境中时，干燥的水凝胶通过向其中获取液体而膨胀至交联度所允许的程度。本专利技术的组合物包含胶原。第一组分的胶原选自由I型、II型、III型和IV型胶原组成的组。在一个实施方案中，用作组合物的第一组分的胶原是I型胶原。本领域普通技术人员将理解，在组合物和方法中使用的胶原可以包括多于一种类型的胶原。本专利技术的组合物还包含环糊精。第二组分的环糊精选自由α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精组成的组。在一个实施方案中，用作组合物的第二组分的环糊精是α-环糊精。本领域普通技术人员将理解，在组合物和方法中使用的环糊精可以包括多于一种类型的环糊精。如本文使用的，本专利技术的玻璃化组合物在使用前被水合。本专利技术的玻璃质凝胶组合物是光学上透明的并且适合于多种用途。在一个实施方案中，玻璃质凝胶组合物具有在550nm的约96％的光学透明度。将理解，本专利技术的玻璃质凝胶组合物可以被模制或形成适合于用作替代组织或组织填充物的任何特定形状。本专利技术提供了形成支架等的离体聚合技术，所述支架等可以被模制以采取组织缺损所需要的形状、通过刺激天然细胞修复促进组织形成并且可以通过微创注射(minimallyinvasiveinjection本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种组合物，所述组合物包含具有第一组分和第二组分的玻璃化基质凝胶，其中所述第一组分包含胶原，且其中所述第二组分包含环糊精。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.25 US 61/984,3281.一种组合物，所述组合物包含具有第一组分和第二组分的玻璃化基质凝胶，其中所述第一组分包含胶原，且其中所述第二组分包含环糊精。2.如权利要求1所述的组合物，其中所述第一组分的胶原选自由I型、II型、III型和IV型胶原组成的组。3.如权利要求1或2所述的组合物，其中所述第二组分的环糊精选自由α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精组成的组。4.如权利要求3所述的组合物，其中所述组合物还包含至少一种生物活性剂。5.如权利要求4所述的组合物，其中所述组合物在使用前被水合。6.如权利要求3所述的组合物，其中所述组合物形成适用于用作人工角膜的形状。7.如权利要求3所述的组合物，其中所述组合物具有在550nm的高于90％的光学透明度。8.如权利要求1至8中任一项所述的组合物作为用于修复哺乳动物的组织的基质的用途。9.如权利要求1至8中任一项所述的组合物的用途，其中所述组合物被水合，并且然后...
【专利技术属性】
技术研发人员：詹尼弗·叶利谢耶夫，郭琼玉，肖姆尤·马加姆达，
申请(专利权)人：约翰霍普金斯大学，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。