用于降低选定生物分子的生物利用度的多孔亲和水凝胶颗粒制造技术

本发明专利技术涉及一种平均横截面直径在1微米(μm)至1000微米范围内的水凝胶颗粒，其中该颗粒包括具有平均网孔尺寸的第一聚合物网络，该第一聚合物网络允许流体力学半径为1000纳米(nm)或更小的分子扩散到第一聚合物网络中，并且该颗粒含有一个或多个被聚合物网络固定的结合分子。所述水凝胶颗粒优选具有其中第一聚合物网络的平均网孔尺寸，该平均网孔尺寸能够防止平均水力半径大于1000纳米的分子扩散到第一聚合物网络中，优选该网孔尺寸能够防止流体力学半径大于100纳米，优选大于5纳米的分子扩散。本发明专利技术尤其涉及一种通过使用所述水凝胶颗粒来降低生物系统中一种或多种可溶性生物分子的生物利用率的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于降低选定生物分子的生物利用度的多孔亲和水凝胶颗粒
本专利技术涉及从直接环境中清除生物分子的手段和方法。更具体地说，涉及内含固定化结合分子的水凝胶颗粒，该颗粒可以结合和封存生物分子。该水凝胶颗粒可用于降低或抑制生物分子的生物活性。该水凝胶颗粒优选为可注射的。
技术介绍
许多(慢性/进行性)炎症性、感染性和遗传性疾病/病况(例如骨关节炎、炎症性关节炎、类风湿性关节炎、克罗恩病、哮喘、细菌感染、败血症和整器官衰竭、癌症和移植排斥)通过细胞信号分子(即促炎细胞因子和抗炎细胞因子以及生长因子、生长因子拮抗剂；本文中进一步称为可溶性因子)调节和维持的。使用抗体中和这些可溶性因子是稳定甚至治愈此类疾病的有效方法。为此已经研发了各种可溶性因子中和策略，有些甚至在先进的临床疗法中实施。这些可溶性因子中和疗法通常依赖于推注抗体或抗体释放剂/颗粒，例如已被广泛地用于治疗系统疾病，例如类风湿性关节炎。还测试了它们对炎症的局部调节作用，例如(膝盖)骨关节炎的情况。[1-3]在这些情况下，中和抗体被注射到关节内以使抗体保持在局部关节环境中。然而，由于关节内推注的中和抗体的快速清除，这些疗法的疗效有限。类似的高清除率发生在许多其他部位，在这些部位，大剂量注射的分子通过流体循环进入血管和淋巴系统，并在血管和淋巴系统内被迅速清除。此外，可以通过(免疫)细胞介导的吞噬作用快速清除推注的抗体。同时由于抗体在体液中的快速分解，在炎症部位的快速浓注也显得基本无效。为了延长注射抗体局部治疗炎症的治疗效果，已经研发了具有较长关节内滞留时间的各种抗体释放颗粒，[4-7]另外，也有将抗体共价系留(covalentlytethered)在颗粒表面。[8-10]综上所述，目前存在两种方法控制细胞因子中和抗体发生：i)控制细胞因子中和部分的原位释放，以及ii)利用表面修饰的纳米颗粒捕获细胞因子，如图1所示。最先进的注射给药系统确实延长了细胞因子中和剂(如抗体)的体内/原位保留时间。然而，它们仍远未达到最佳效果。例如，抗体被直接释放到/暴露在恶劣的(如发炎的)体内环境中。因此，由于例如蛋白质变性，治疗剂的生物学功能受到损害。重要的是，受损的抗体甚至可以通过具有增加的免疫原性而起到反作用。此外，纳米颗粒可以诱导氧化应激和促炎症反应而导致毒性作用，并且相对较快地被清除(例如通过炎症组织中的“渗漏的脉管系统”)，并且与微颗粒相比更容易被吞噬细胞清除。表面有抗体甚至促进吞噬作用，这是通过表面形成的免疫复合物介导的。此外，存在于纳米颗粒或微颗粒表面上的抗体无法避免与体液的非特异性相互作用，从而导致抗体对目标细胞因子的亲和力不理想。本专利技术提供了“可注射的生物分子池”，它们是用于局部隔离或消耗所选生物分子的亲和水凝胶颗粒。
技术实现思路
本专利技术提供了一种平均横截面直径的范围为1微米(μm)至1000微米的水凝胶颗粒，其中所述颗粒含有具有平均网孔尺寸的第一聚合物网络，所述第一聚合物的网孔尺寸允许流体动力学半径为1000纳米(nm)以下的分子扩散到第一聚合物网络中，并且该颗粒含有被聚合物网络固定的结合分子。第一聚合物网络的网孔尺寸优选使流体动力学半径大于1000纳米的分子无法穿透，优选使流体力学半径大于100纳米的分子无法穿透。所述结合分子优选结合生物分子。所述结合分子优选与生物分子特异性结合。这样的结合分子也被称为特异性结合分子。所述第一聚合物网络优选含有固定在所述第一聚合物网络中的结合分子。本专利技术还提供了一种平均横截面直径的范围为1微米(μm)至1000微米的水凝胶颗粒，其中所述颗粒含有具有平均网孔尺寸的第一聚合物网络，该第一聚合物网络允许流体力学半径为1000纳米(nm)以下的分子扩散到第一聚合物网络中，并且该颗粒含有由所述聚合物网络固定的结合分子，该结合分子与所述分子特异性地结合。所述分子是流体力学半径为1000纳米(nm)以下的分子。水凝胶颗粒优选含有两个以上的结合分子，其中至少两个所述结合分子结合不同的靶生物分子。在一个优选的实施方案中，该颗粒包括三个以上的结合分子，其中至少三个所述结合分子结合不同的靶生物分子。如本文所述的水凝胶颗粒的使用方法和用途通常在以下情况下是有用的：如果同时减少颗粒的直接周围环境中的几种可溶性因子，则是有帮助的。在这种情况下，将一个以上的生物分子整合在同一颗粒中会很有帮助。出于许多目的要施用多个颗粒，特别是为了在较长时间内捕获大量的生物分子而施用多个颗粒。这些颗粒可以大致相同。因此，本专利技术还提供了水凝胶颗粒的组合物，该组合物含有多个如本文所述的水凝胶颗粒。本专利技术还提供了一种组合物，其含有如本文所述的至少两个水凝胶颗粒的集合(pool)，其中所述集合的至少两个水凝胶颗粒含有结合不同生物分子的结合分子。还提供了如本文所述的水凝胶颗粒，或者药物溶液，或者含有所述水凝胶颗粒的组合物，或者含有本文所述集合的组合物，用于治疗免疫系统过度活跃的患者、癌症患者，或者具有过度活跃的激素和/或细胞因子产生细胞的患者，优选用于治疗炎症，优选用于治疗关节炎。免疫系统过度活跃的患者可以是自身免疫疾病患者、炎症患者或类似的患者。还提供了一种适合于注射的水溶液，其含有本文所述的水凝胶颗粒。还提供了一种用于降低生物系统中可溶性生物分子的生物利用度的方法，该方法包括向所述系统提供如本文所述的水凝胶颗粒，其中生物分子具有可以使其进入所述聚合物网络的流体力学半径，并且所述结合分子可结合所述生物分子。还提供了一种如本文所述的水凝胶颗粒，或者药物溶液，或者含有所述水凝胶颗粒的组合物在用于降低生物系统中生物分子的生物利用度中的用途。还提供了一种水溶液，优选含有水凝胶颗粒的药物溶液。还提供了水溶液的用途，优选将含有水凝胶颗粒的油墨用于印刷或者作为制造应用的添加剂。还提供了将本文所述的水凝胶颗粒或水溶液作为体外细胞培养补充剂的用途。本专利技术的详细说明聚合物水凝胶已被证明在广泛的应用中非常有用，例如缓慢释放封装的药物并且/或者屏蔽封装的材料以保护材料免受宿主体内不利环境的影响。本专利技术的水凝胶可以形成为离散的颗粒。水凝胶颗粒包括但不限于球形。水凝胶颗粒优选为球形颗粒。本文所述的水凝胶颗粒可具有约1微米(μm)至1000μm的平均横截面直径。本文所述的水凝胶颗粒优选具有约2-1000μm的平均横截面直径。平均横截面直径优选为3-1000μm，优选为5-1000μm，更优选为10-1000μm。在一种特别优选的具体实施方式中，所述水凝胶颗粒的横截面直径为1-250μm，优选为2-250μm，优选为3-250μm，优选为5-250μm，更优选为10-250μm。在一种特别优选的具体实施方式中，所述水凝胶颗粒的横截面直径为1-100μm，优选为2-100μm，优选为3-100μm，优选为5-100μm，更优选为10-100μm。在一些实施方式中，平均直径横截面直径为5-500μm。在一种特别优选的具体实施方式中，横截面直径为5-250μm，更优选为10-200μm。所示尺寸的水凝胶颗粒易于注射而没有明显的剪切作用。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水凝胶颗粒，其平均横截面直径的范围为1微米(μm)至1000μm，其特征在于，该颗粒含有第一聚合物网络，所述第一聚合物网络具有允许流体力学半径为1000纳米(nm)以下的分子扩散到所述第一聚合物网络中的平均网孔尺寸，以及该颗粒含有被所述聚合物网络固定的结合分子，并且该结合分子特异性地结合流体力学半径为1000纳米(nm)以下的分子。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180118 EP 18152397.81.一种水凝胶颗粒，其平均横截面直径的范围为1微米(μm)至1000μm，其特征在于，该颗粒含有第一聚合物网络，所述第一聚合物网络具有允许流体力学半径为1000纳米(nm)以下的分子扩散到所述第一聚合物网络中的平均网孔尺寸，以及该颗粒含有被所述聚合物网络固定的结合分子，并且该结合分子特异性地结合流体力学半径为1000纳米(nm)以下的分子。


2.根据权利要求1所述的水凝胶颗粒，其中，所述第一聚合物网络具有能够防止平均流体力学半径大于1000nm的分子扩散到所述第一聚合物网络中的平均网孔尺寸，优选地，网孔尺寸能够防止平均流体力学半径大于100nm，优选大于5nm的分子的扩散。


3.根据权利要求1或2所述的水凝胶颗粒，其中，所述第一聚合物网络的所述网孔尺寸通过测量具有已知平均流体力学半径的分子的扩散确定。


4.根据权利要求1-3中任意一项所述的水凝胶颗粒，其中，所述聚合物是生物相容性聚合物，优选为葡聚糖、透明质酸和聚乙二醇(PEG)中的一种或多种。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的水凝胶颗粒，其中，水凝胶包括葡聚糖-酪胺水凝胶、透明质酸-酪胺水凝胶、PEG-酪胺水凝胶或它们的组合。


6.根据权利要求1-5中任意一项所述的水凝胶颗粒，其中，所述结合分子是结合肽、抗体或其抗原结合部分、配体结合受体，或者适配体。


7.根据权利要求6所述的水凝胶颗粒，其中，所述抗体或其抗原结合部分是单域抗体。


8.根据权利要求7所述的水凝胶颗粒，其中，所述单域抗体是骆驼科或软骨鱼的单链抗体的重链抗体(asinglechainheavychainonlyantibody)的可变域(分别也称为VHH和VNAR)。


9.根据权利要求1-8中任意一项所述的水凝胶颗粒，其中，所述颗粒含有围绕所述第一聚合物网络的第二聚合物网络，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·坎伯曼，L·P·卡巴特，H·B·J·凯瑞亚，J·C·H·莱伊滕，P·J·迪克特拉，B·佐特比耶，
申请(专利权)人：HY二保健公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL