可注射缓冲水凝胶制造技术

本发明专利技术涉及用于治疗或预防脊椎动物中的骨关节炎的试剂盒，其由在各自容器中的组合物(C1)和(C2)组成，其中：(a)组合物(C1)是液体水凝胶制剂，其包含具有化学可交联基团的聚合物胶凝剂；(b)组合物(C2)是水性辅助制剂，其包含一种或多种溶解的交联剂Z，所述交联剂Z具有两个或更多个可通过形成共价键来化学交联聚合物胶凝剂的反应性基团；或者包含一种或多种溶解的化合物Y，其选自由氧化剂、氧化酶、过氧化物酶及其组合组成的组，其引发或介导聚合物胶凝剂的化学交联；其中所述治疗包括将组合物(C1)和(C2)组合以形成液体水凝胶组合物(C3)，并将所述液体水凝胶组合物(C3)施用于脊椎动物的滑液或滑膜关节腔，以在脊椎动物的滑膜关节中形成交联水凝胶(C4)；或者其中所述治疗包括在第一步骤中向脊椎动物的滑液或滑膜关节腔施用组合物(C1)或(C2)中的一种，并且在第二步骤中施用组合物(C1)或(C2)中的另一种，以在脊椎动物的滑膜关节中形成液体水凝胶组合物(C3)，其反应成交联水凝胶(C4)。其反应成交联水凝胶(C4)。其反应成交联水凝胶(C4)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可注射缓冲水凝胶


[0001]本专利技术涉及包含聚合物胶凝剂的可注射液体水凝胶制剂，其在与水性辅助组合物交联后产生弹性和缓冲水凝胶，其还包含有利于应力松弛的可逆交联。这些缓冲水凝胶可用于预防和治疗骨关节炎。

技术介绍

[0002]脊椎动物中的关节(join或articulation)是骨骼的骨之间的连接。滑膜关节，诸如踝关节、膝关节和手指关节，能够传递垂直于其表面的巨大力，并沿其进行实质上几乎无摩擦的运动。这是通过覆盖骨末端的软骨和润滑关节并包含在柔性膜内的滑膜的存在来实现的。与骨相反，软骨不含神经，因此负载和滑动不会引起任何疼痛。软骨由蛋白聚糖、胶原蛋白和软骨细胞(软骨内的细胞)构成。这些细胞承受全方位的液压并且几乎没有任何剪切(扭曲)应力。在这些条件下，它们会产生新的胶原蛋白和蛋白聚糖来修复微损伤。
[0003]软骨可能因创伤、严重过度使用和/或炎症而受损。如果基质受损(最常见的是胶原蛋白失效)，蛋白聚糖就会被释放并且软骨内的液压就会丧失。软骨内的软骨细胞体积缩小，并承受来自关节负载的更直接的力，从而产生扭曲应变。结果，它们失去了球形形状并变得拉长，从而引发细胞反应，导致炎症并产生进一步分解基质的酶。这种退化的恶性循环可能会在不被注意的情况下发展数年，直到最终整个关节软骨层被分解至下面的骨；一种称为骨关节炎的痛苦病症，这是最常见的关节疾病类型。
[0004]尽管骨关节炎是多因素疾病，涉及滑膜炎症和软骨基质退化，但越来越多的人认为机械创伤是(非常)大部分患者中疾病的原因。专利技术人发现机械创伤导致关节软骨中放射学上不可见但机械上可测量的瘀伤。在此类软骨瘀伤中，撞击区域比邻近软骨软50
‑
90％，因为II型胶原蛋白网络因撞击而被破坏，并且水结合蛋白聚糖被释放，从而降低了软骨基质的静水压力。来自额外创伤或仅仅来自日常活动的进一步负载，使软骨陷入基质损伤、水分流失、软骨细胞剪切负载增加、炎症和分解代谢基因表达以及随后基质进一步分解的恶性循环。这会导致瘀伤面积扩大以及软骨质量恶化。通常情况下，这种退化的恶性循环需要10
‑
15年的时间才会变得疼痛并在临床上变得明显，然后才发现软骨已经恶化到无法再做任何事情来治愈关节的程度，并且需要进行侵入性和毁损性手术。由于高机械负载会刺激软骨退化，抑制这种机械负载可以减少其破坏性刺激。如D.L.Bader等人,Arthritis,2011,2011,979032所示，静水压力的恢复驱动软骨细胞进入合成代谢、基质产生模式，这可以再生因创伤而引起的损伤。另一方面，完全去负载会导致软骨废用性萎缩，这表明软骨再生需要特定的机械负载机制，这是软骨负载和去负载之间的权衡。
[0005]因此，需要一种合适的材料来减轻关节软骨的机械负载，但又不会导致关节完全去负载。此外，该材料应恢复软骨细胞周围的静水压力，从而刺激它们产生新的基质并治愈受损的软骨组织。这种植入物通过提供机械环境，该环境通过关节负载消除高剪切应力并且反而缓冲受损软骨并刺激软骨组织愈合，从而防止创伤性软骨瘀伤进展为有症状的骨关节炎。显然，用于这种植入物的材料应该能够耗散能量(以便分散和减少瘀伤软骨上的负
载)，能够承受大的负载力而不失效(以便用于日常生活活动中的承重关节)，是可注射的(以便使干预是微创的)，并且在一定时间内可生物降解(以便临时预防或治疗并且消除长期免疫性异物反应的风险)。
[0006]目前骨关节炎的治疗集中于临时抑制症状——例如通过口服或局部止痛药——直到症状严重到只有手术融合或关节置换才能缓解。
[0007]阻止、减缓或逆转软骨退化的恶性循环的可能性有限。此外，据专利技术人所知，没有可用于预防或治疗引发软骨退化恶性循环的第一(创伤性)局灶性(骨)软骨(微)损伤的技术。
[0008]此前，患有膝骨关节炎的患者接受了外部牵引装置，该装置减轻膝关节的机械负载，同时保持其活动能力。经过一年的随访，这些患者中大多数人的关节中都长出了新的关节软骨，从而带来了显著的临床益处(减轻疼痛，提高生活质量)，如K.Wiegant等人,Osteoarthritis Cartilage,21,2013,pp 1660
‑
1667所表明的那样。虽然关节牵引对膝关节提供了良好的结果，但使用外部牵引器是一种不方便的治疗方法，并且存在相当大的感染风险。此外，与膝关节牵引相比，其它关节(例如踝)的外部牵引似乎更成问题(E.C.Rodriguez
‑
Merchan.,Arch.BoneJt.Surg.,5,2017,pp 208
‑
212)。
[0009]正在研究的另一种治疗方法是使用人源细胞和/或蛋白质对新软骨进行组织工程。WO2011/059325A2(通过引用并入本文)公开了包含接枝有酪胺修饰的葡聚糖的透明质酸的可注射水凝胶，其原位交联并且可以负载有能够产生新软骨的活细胞，其中基于多糖的水凝胶由于透明质酸酶的酶促水解而容易降解(1
‑
3周)。
[0010]E.Jooybar等人,Acta Biomat.83,2019,pp 233
‑
244(通过引用并入本文)公开了例如包含接枝有酪胺修饰的葡聚糖的透明质酸的可注射水凝胶，其原位交联。所公开的水凝胶还包含从人外周血获得的血小板裂解物和人骨髓来源的间充质干细胞(hMSC)，并且显示可用于新软骨的组织工程，其中水凝胶在一周内被透明质酸酶降解。因此，这些水凝胶充当临时软骨替代品，填充软骨缺陷并释放药物以增强软骨再生。
[0011]水凝胶可以表征为聚合物链的三维网络，其可以吸收极性溶剂，诸如水。它们可用于水管理和医疗应用中，包括骨移植、组织粘合剂、药物递送系统和药品。水凝胶可以以交联形式或以非交联形式存在。由于聚合物链的分子活动性受到强烈限制，交联通常会提供更硬的凝胶。交联可以通过形成共价键(永久)以化学方式实现，或可以通过形成可逆键(动态)(例如氢键或离子相互作用)以物理方式实现。显然，交联也可以通过化学和物理手段二者来实现。基于氢键合的可逆键的一个实例是脲基嘧啶酮衍生物的二聚体(4H单元的实例)。
[0012]WO2006/118460A1(通过引用并入本文)公开了包含水胶凝剂的超分子水凝胶材料，所述水胶凝剂由亲水性聚合物组成，至少两个4H单元通过氨基甲酸乙酯
‑
烷基部分共价连接至所述亲水性聚合物。然而，这些可逆氢键合的水凝胶材料的强度不足以满足多种应用的需要，并且它们在生物医学相关温度的粘度太高，无法通过液体处理技术(例如通过注射器注射)进行施用。
[0013]EP1972661A1(通过引用并入本文)公开了在亲水性聚合物中包含4H单元以及脲键合基序的超分子水凝胶。这些水凝胶由于其超分子性质且水凝胶中不存在共价交联而具有热可逆性。然而，当例如体内存在过量的水时，它们的可逆性质也可能导致凝胶溶解。
[0014]M.M.C.Bastings等人,Adv.Healthcare Mat.,3,2014,pp 70本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于治疗或预防脊椎动物中的骨关节炎的试剂盒，其由在各自容器中的组合物(C1)和(C2)组成，其中：(a)组合物(C1)是液体水凝胶制剂，其包含基于组合物(C1)的重量50.0
‑
99.7重量％的水、0.3
‑
50.0重量％的根据式(VIII)的聚合物胶凝剂和0
‑
20重量％的其它成分：其中：
·
m和n各自独立地为1至20范围内的整数；
·
a为选自0或1的整数；
·
K为选自酰胺、酯或醚的连接基团；
·
E为在水性辅助制剂(C2)中能够与另一基团E由一种或多种化合物Y引发或介导而反应的基团，其中所述一种或多种化合物Y选自由氧化剂、氧化酶、过氧化物酶及其组合组成的组，从而在不同基团E之间形成一个或多个共价键，或者E为在水性辅助制剂(C2)中能够与一种或多种交联剂Z反应的基团，其中所述一种或多种交联剂Z具有两个或更多个反应性基团，从而在E和所述一种或多种交联剂Z之间形成共价键；
·
POL为直链聚合物基团，其通过端基滴定测定的平均分子量M
n
为约250至约30000Da；
·
A代表选自由式(I
‑
B)至(V
‑
B)组成的组的部分，其中A通过标有星号的键连接至L：
·
X为N或CR1；
·
每个L独立地为氨基甲酸乙酯或脲连接基团，条件是根据式(I
‑
B)和(II
‑
B)的任何部分A总是与4
‑
嘧啶酮的2
‑
位上的脲连接基团L偶联，根据式(III
‑
B)和(IV
‑
B)的任何部分A对于X＝N总是与1,3,5
‑
三嗪的4
‑
位上的脲连接基团L偶联，或对于X为CR1总是与嘧啶的2
‑
位上的脲连接基团L偶联，并且根据式(V
‑
B)的任何部分A总是与两个脲连接基团L偶联；
·
R1选自由氢和C1‑
C
20
烷基组成的组；
·
R2选自由C1‑
C
20
亚烷基组成的组；
·
R3选自由直接共价键、直链C1‑
C
24
亚烷基基团、支化C2‑
C
24
亚烷基基团、环状C3‑
C
24
亚烷基基团、C6‑
C
24
亚芳基基团、C7‑
C
24
亚烷芳基基团和C7‑
C
24
芳基亚烷基基团组成的组，其中所述亚烷基基团、亚芳基基团、亚烷芳基基团和芳基亚烷基基团任选地包含1
‑
5个选自由O、N和S组成的组的杂原子；并且
·
R4选自由直链或支化C2‑
C
20
亚烷基基团和环状C3‑
C
24
亚烷基基团组成的组；并且(b)组合物(C2)是水性辅助制剂，其包含基于组合物(C2)的重量75.0
‑
99.9重量％的水、0
‑
5重量％的其它成分和0.1
‑
20重量％的：
·
一种或多种溶解的交联剂Z，其具有两个或更多个反应性基团，所述两个或更多个反应性基团能够通过与两个或更多个基团E形成共价键来化学交联根据式(VIII)的聚合物胶凝剂；或
·
一种或多种溶解的化合物Y，其选自由氧化剂、氧化酶、过氧化物酶及其组合组成的组，其引发或介导根据式(VIII)的聚合物胶凝剂上的两个或更多个基团E的化学交联；其中所述治疗包括将组合物(C1)和(C2)组合以形成液体水凝胶组合物(C3)，并将所述液体水凝胶组合物(C3)施用于所述脊椎动物的滑液或滑膜关节腔，以在所述脊椎动物的所述滑膜关节腔内形成交联水凝胶(C4)。2.一种用于治疗或预防脊椎动物中的骨关节炎的试剂盒，其由在各自容器中的组合物(C1)和(C2)组成，其中：(a)组合物(C1)是液体水凝胶制剂，其包含基于组合物(C1)的重量50.0
‑
99.7重量％的水、0.3
‑
50.0重量％的根据式(VIII)的聚合物胶凝剂和0
‑
20重量％的其它成分：其中：
·
m和n各自独立地为1至20范围内的整数；
·
a为选自0或1的整数；
·
K为选自酰胺、酯或醚的连接基团；
·
E为在水性辅助制剂(C2)中能够与另一基团E由一种或多种化合物Y引发或介导而反应的基团，其中所述一种或多种化合物Y选自由氧化剂、氧化酶、过氧化物酶及其组合组成的组，从而在不同基团E之间形成一个或多个共价键，或者E为在水性辅助制剂(C2)中能够与一种或多种交联剂Z反应的基团，其中所述一种或多种交联剂Z具有两个或更多个反应性基团，从而在E和所述一种或多种交联剂Z之间形成共价键；
·
POL为直链聚合物基团，其通过端基滴定测定的平均分子量M
n
为约250至约30000Da；
·
A代表选自由式(I
‑
B)至(V
‑
B)组成的组的部分，其中A通过标有星号的键连接至L：
·
X为N或CR1；
·
每个L独立地为氨基甲酸乙酯或脲连接基团，条件是根据式(I
‑
B)和(II
‑
B)的任何部分A总是与4
‑
嘧啶酮的2
‑
位上的脲连接基团L偶联，根据式(III
‑
B)和(IV
‑
B)的任何部分A对于X＝N总是与1,3,5
‑
三嗪的4
‑
位上的脲连接基团L偶联，或对于X为CR1总是与嘧啶的2
‑
位上的脲连接基团L偶联，并且根据式(V
‑
B)的任何部分A总是与两个脲连接基团L偶联；
·
R1选自由氢和C1‑
C
20
烷基组成的组；
·
R2选自由C1‑
C
20
亚烷基组成的组；
·
R3选自由直接共价键、直链C1‑
C
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亚烷基基团、支化C2‑
C
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亚烷基基团、环状C3‑
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亚烷基基团、C6‑
C
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亚芳基基团、C7‑
C
24
亚烷芳基基团和C7‑
C
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芳基亚烷基基团组成的组，其中所述亚烷基基团、亚芳基基团、亚烷芳基基团和芳基亚烷基基团任选地包含1
‑
5个选自由O、N和S组成的组的杂原子；并且
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R4选自由直链或支化C2‑
C
20
亚烷基基团和环状C3‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：安东，
申请(专利权)人：阿姆斯特丹大学学术医学中心，
类型：发明
国别省市：