专利名称：近视的治疗的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及眼科和细胞生物学领域。特别地，本发明涉及改变眼组织，诸如巩膜的物理和/或化学特性。更具体地说，本发明描述了近视的治疗方法。
背景技术：
近视影响了美国人口的约25％和某些国家中高达80％的亚洲人群。高度近视(诸如，例如＞8个屈光度)较不常见，但与进行性脉络膜视网膜变性有关。在发生这种变性的高度近视者亚组(病理性近视)中，通常在生命的第50和第60年发生不可逆的视力丧失。在亚洲，病理性近视是影响约1％人口的不可治疗的失明的主要原因。目前，尚无有效治疗病理性近视的方法。
在变性近视中，存在眼的进行性轴伸长(enlongation)。变性近视中过度的过度轴扩大导致眼外膜牵张和变薄(巩膜和脉络膜视网膜组织)。因为这种牵张和变薄优先在后极中出现并且涉及黄斑，所以具有变性近视的眼会发生视力丧失。对变性近视中巩膜变薄和牵张的原因尚不完全了解，但巩膜胶原蛋白加速更新和巩膜糖胺聚糖类改变可以促进该病。当近视中巩膜的机械特性改变时，眼因眼内压的负荷效应而倾向于牵张。目前，尚未经证实的预防变性近视中出现的过度眼扩张的方式。由于能够延缓或防止眼扩张，所以近视的发展可以得以减缓且视力丧失至少可以部分得到预防。增加巩膜的拉伸强度或模量为预防眼扩张和减缓近视发展的方式。
美国专利US5,756,541涉及改善视力的方法，包括给予足以定位于靶眼组织的用量的光活性化合物并且用来自激光的光照射靶组织，其中照射波长被光活性化合物吸收并且将照射进行足以改善视力的时间和强度。在具体的实施方案中，光活性化合物为绿卟啉。美国专利US5,910,510涉及具有特定照射定时的相同方法。
美国专利US5,798,349关注治疗特征在于不需要的新血管系统的眼病，诸如AMD的方法，通过给予足以定位于所述的新血管系统的用量和时间的绿卟啉的脂质体制剂来进行，随后用激光照射该新血管系统，其中被绿卟啉吸收的光封闭了新血管系统。在相关的美国专利US6,225,303中，辐射度在约300mW/cm2-约900mW/cm2的范围。
美国专利US6,128,525涉及控制光动力疗法的剂量测定的方法和设备。
美国专利US5,935,942关注封闭哺乳动物眼中的脉管系统的方法，包括通过静脉内共同给予用热敏性脂质体包囊的荧光染料与通过照射活化的组织-反应剂。脂质体在眼中得到加热以释放其内含物，琼脂组织-反应剂保持无活性，随后监测脉管系统内的荧光染料流动。组织-反应剂在具有低常血流的脉管系统中被活化，使得活化剂以化学方式封闭脉管系统。相关的美国专利US6,140,314的方法进一步包括共同给予有效影响血管生长或再生的组织-特异性因子。相关的美国专利US6,248,727关注相关的诊断试剂和试剂盒。
发明概述在近视中，存在眼的进行性伸长和眼组织牵张。最外层膜巩膜为眼提供机械稳定性。当巩膜在病理性近视中牵张时，相邻的视网膜和脉络膜也得到牵张，并且这种牵张在黄斑区中不成比例，牵张巩膜和视网膜变薄程度最大。这导致局部外翻形成或葡萄肿。当黄斑组织牵张时，视网膜细胞萎缩，从而导致不可逆的视力丧失。由于黄斑区内巩膜的进行性牵张得到抑制，所以视网膜牵张或进一步的视网膜牵张不会发生，并且可以保护视力。已经进行了尝试来支持带有置于眼周围的外供体巩膜或合成聚合物带的黄斑区，但始终未证实这一方法有效。
在本发明中，提供了用于治疗和/或预防近视的方法和组合物。在具体的方面中，例如，通过加固巩膜、减轻巩膜牵张、减少葡萄肿形成、增加巩膜模量、减少巩膜的顺应性和/或减少巩膜中的蠕变来治疗或预防近视。特别地，本发明者通过改变化学和/或物理结构而强化了巩膜组织，对巩膜提供了更大的机械稳定性和/或防止了巩膜组织强度和/或厚度的进一步下降。可以使用本发明中许多合适的组合物及其使用方法实现这一目的。
在本发明的一个实施方案中，提供了交联化合物，它可以使巩膜与其中已经存在的组合物交联。直接具有活性(例如甘油醛类)或使用紫外(UV)光活化(例如核黄素)的各交联分子为本领域中公知的。毒理学局限限制了可以给予的试剂的浓度。为了克服这一局限，可以使试剂的许多单元与被身体充分耐受的笼形(例如包括作为单体或共聚单体的试剂的聚合物)连接。本领域中公知的额外的局限为UV照射的毒性。在本发明中，提供了一种增加每个递送光子的功效的方法。例如，将光用于笼形的解聚以便从单一光-活化情况中释放许多试剂分子。此外，可以将本发明用于使用足够能量的单光子(例如紫外光)或使用低能的两种或多种同时被吸收以实现笼形化合物活化的光子(例如红外光)激发光-活化。
在本发明的一个实施方案中，将光笼形试剂用于交联巩膜的一种或多种成分。通过笼蔽有效赋予交联剂生物惰性，并且在照射时，交联化合物得以释放，由此使得化合物适合于对巩膜组织起作用。特别地，所述的交联试剂为笼蔽的单体或聚合物并且在从笼形结构中释放所述试剂后，产生用于交联的活性单体或聚合物。本领域技术人员认识到这种通过靶向释放交联剂的递送方式特别适合于具有潜在毒性的化合物，因为该化合物无法在包括指定靶向的区域，也称作所需区域的任何位置上提供作用。交联剂可以为分子的各化合物或完整的链，并且从笼形结构中释放交联化合物的光活化通过照射和选择性靶向具体组织而实现活化的精确度。例如，以使用照射活化的端基封端的分子的链可以被解聚成众多分子。这类照射可以具有任何形式，不过特别地，照射使用光，包括，例如通过单光子激发、双光子激发或多光子激发。例如，备选实施方案可以使用超声提供所需能量。
在笼形交联剂光活化的一个具体而典型的实施方案中，将光笼蔽试剂，诸如香豆素-笼蔽的甘油醛(附
图1)用于在使用双光子技术激发时交联巩膜胶原蛋白和/或其它巩膜蛋白质。因为许多关键组织与巩膜相邻并且需要单独限制对巩膜的化学修饰，所以可以使试剂笼蔽，以便它们仅被合适的光刺激物，例如双光子激发活化。特别地，可以使用具有高度双光子吸收横截面的香豆素笼蔽光笼蔽的甘油醛。以任意合适的方式，诸如通过眼球后注射给予该笼形结构(无活性的分子)。这使得笼蔽剂广泛扩散入巩膜和眼眶组织。然后可以使用照射，诸如双光子激发选择性活化笼蔽剂，以便使其在巩膜组织中释放，从而使巩膜强化。活化的笼蔽剂扩散入血流并且排泄。
在另一个实施方案中，为巩膜提供了大分子单体以便在巩膜内和/或周围形成网状结构，诸如使组合物透入巩膜的网状结构。大分子单体为包括许多单体单元(例如乙二醇、氨基酸或糖单元)和能够彼此形成共价键的两种或多种反应部分(诸如，例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或乙烯基)的分子。本领域中已知将液体形式的单体或大分子单体施用在组织(例如血管腔)表面上或使其进入空隙(例如空晶状体囊或骨中的裂缝)，随后在原位聚合。空间聚合程度在很大程度上受到单体或大分子单体所施用的表面或空隙的控制。在本发明中，大分子透入存在的组织并且在组织内进行聚合。特别地，将带有可以彼此、与巩膜组织成分或它们两者连接的一个或多个侧基的光聚合大分子单体或其混合物与光敏引发剂一起提供给巩膜。将光施加在具有光可聚合的化合物或化合物的混合物和光敏引发剂的所需组织上，由此使得侧基彼此、与巩膜中的分子或它们两者聚合。在具体的实施方案中，将适合于光聚合的大分子单体和光敏引发剂的混合物递送至眼。例如，诸如通过单光子激发、双光子激发或多光子激发将照射施加在靶向的组织上，由此使组织得以强化。光聚合大分子单体可以为任意合适的化合物，只要它在接触光时和/或在有光敏引发剂存在下聚合。在具体的实施方案中，光可聚合的化合物包括可聚合端基，诸如丙烯酸酯、二丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯和乙烯基；和赋予在水中的溶解性且充分被眼组织耐受的寡聚体，诸如寡聚乙二醇(PEG)。特别地，可以将聚乙二醇(PEG)、PEG-共聚物、聚(氨基酸)、聚(氨基酸)-共聚物、蛋白质、聚碳水化合物、基于PEG的化合物、水凝胶等用作光可聚合的化合物。
在涉及光可聚合的化合物的具体实施方案中，例如，存在使用大分子单体，诸如聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(附图2)与诸如附图3中提供的光敏引发剂的混合物在巩膜组织内部的光引发的聚合。可以按照任意合适的方式，诸如提供眼球后注射给予试剂。精确地控制典型双光子激发以便引发大分子单体在巩膜中聚合，这可以强化巩膜组织。
将光敏引发剂与光可聚合的化合物一起应用为有益的。本领域技术人员认识到光敏引发剂的选择指定了所用光源的类型，并且不同的光敏引发剂在不同的波长处和不同的效能下具有活性。特别地，可以激发光敏引发剂的空间拆分取决于光敏引发剂是通过单光子还是双光子激发被激发。光敏引发剂可以为水溶性的，被氧抑制并且优选为生物相容性的。光敏引发剂扩散入巩膜受到化合物尺寸以及光敏引发剂与巩膜的亲水性和/或疏水性相互作用的控制。所需的扩散速率为快速的，以便将治疗时间减至最少，并且优选与光可聚合的化合物的扩散速率相匹配。高效光敏引发剂为理想的，因为照射能量、照射时间和光敏引发剂的浓度被减至最少。优选氧起抑制剂的作用以便降低光敏引发剂的功效并且有效减少聚合。这种抑制作用提供了防止携带氧的血管发生聚合的有害作用的方法。在具体的实施方案中，使用为水溶性的、无毒性的并且对氧浓度的量敏感的光敏引发剂。可以利用氧的敏感性保护巩膜内和接近巩膜的脉管系统。
尽管在具体的实施方案中使用光，但是可以将光聚合，包括释放活性剂的合适的方法进一步定义为单光子激发、双光子激发和都光子激发。在本发明的具体方面中，使用成像，例如使用光学结合性体层摄影术(OCT)-多普勒技术，诸如，例如目的在于表征和靶向用于照射和治疗的组织(诸如描述在美国专利申请顺序号US10/611,013中，该文献完整地引入本文作为参考)。在额外优选的实施方案中，光能来源于任意聚焦的光源，包括，例如激光源。就单光子激发而言，本领域技术员认识到不一定使光聚焦并且照射组织的宽束光就足够。在额外优选的实施方案中，用以程序化模式的光，通过许多本领域技术人员所熟知的技术之一照射为治疗选择的区域，所述的程序化模式包括，但不限于例如程序化电流计或DLP微镜像阵列。治疗照射具有适合于对其所需活性而言足够的合适强度和波长，所需活性包括用于释放交联剂或与用于引发光可聚合的化合物聚合。在另一个具体的实施方案中，光能来源于聚焦的激光源，并且治疗区域受到各种技术之一控制，包括，但不限于电流计控制的光学技术。
OCT可以用于在靶向的组织检测，诸如检测巩膜组成(诸如使用特异性试剂散射或标记)或构成的改变。多普勒OCT提供了诊断信息，诸如有关巩膜中散射体的可动性、位置和/或深度和/或通过活化和释放交联试剂或聚合光聚合物化合物而用于诊断和/或治疗的所关注特定区域的靶向。
在具体的实施方案中，本发明提供给需要治疗或预防近视的哺乳动物，诸如人。个体可以为已知患有近视或易于发生近视的个体，或可以为怀疑发生近视的个体。本发明还可以用于阻止低度和中度近视发展。在具体的实施方案中，可以采用相同的疗法将具有低度近视的改变减小到最低限度并且防止对眼镜校正的需求。在低水平的近视中，也存在眼球的轴伸长，但显著低于病理性近视。
巩膜坚硬可以为具有怀疑或证实的病理性近视的患者中的特征。还可以通过鉴定异常轴长(诸如，例如通过超声或部分结合性干扰测定法测定)和屈光不正确定近视。在这些测量值为异常并且可能进一步与早期巩膜变薄相关的实施方案中，可以如所述的给予本发明的组合物或使它们接触光以便强化巩膜。可以通过测定巩膜厚度和/或硬度定期再评价患者。如果检测到异常改变，那么可以重复巩膜强化操作步骤。该方法可以预防巩膜牵张或将其减小到最低限度并且保护那些受病理性近视影响的患者的视力。
在具体的方面中，本发明的组合物为生物相容性的和/或无毒性的。此外，本领域技术人员认识到在本发明上下文中使用的光活化不会损害或有害地影响眼和视力。
在本发明的具体方面中，本发明的方法和组合物可以强化靶向的组织，诸如眼的巩膜。在具体的实施方案中，不靶向眼的特定组织，诸如那些硬化可能有害的组织。例如，本发明特别充分适合于避免眼内，并且特别是那些在巩膜内或邻近的血管壁硬化。即在具体的实施方案中，本发明使用在巩膜内的选择性聚合，并且如此进行可以因血管周围高氧含量而消除血管，从而抑制光聚合。
在本发明的另一个具体的实施方案中，将本发明的分子以药物上可接受的组合物形式给予个体。在另一个具体的实施方案中，将所述的分子以药物上可接受的组合物形式通过全身和/或局部对个体给药。在另一个具体的实施方案中，将所述的分子以药物上可接受的组合物形式按照任意合适的方式对个体给药，诸如，例如通过口服；通过注射，诸如眼球后注射、眼周注射、眼内注射或静脉内注射；或通过局部。
在另一个具体的实施方案中，本发明中使用能量为光，不过，在备选实施方案中，例如，所述的能量为超声。
在本发明的另一个具体的实施方案中，提供了治疗个体中至少一只眼的近视的方法，所述的近视的特征在于牵张的巩膜或消弱的巩膜，该方法包括下列步骤对个体给予足以使分子与巩膜结合的用量的分子；并且使巩膜接触活化源，其中在接触步骤后，眼的机械特性改善。改善的机械特性可能与如下情况中的一种或多种有关例如巩膜增厚；巩膜变薄减缓或停止；巩膜(schleral)模量增加；顺应性下降；蠕变减缓等。在另一个具体的实施方案中，以药物上可接受的组合物形式给予所述的分子。
在本发明的另一个具体的实施方案中，提供了居于合适的容器内的试剂盒，包括本发明的组合物，诸如笼壁的交联剂、光可聚合的化合物、光敏引发剂或其混合物。在具体的实施方案中，该试剂盒进一步包括用于活化所述无活性试剂的活化源。可以将该试剂盒进一步定义为用于治疗和/或预防近视、减缓巩膜牵张、延缓巩膜牵张、增加巩膜模量、减少巩膜顺应性、减缓蠕变等的试剂盒。
在本发明的另一个实施方案中，提供了诊断个体的至少一只眼中的眼病的方法，该方法基于从靶向的组织，诸如巩膜中散射的内在光感。使用可见光或红外光的光学结合性体层摄影术(OCT)的技术用于检测眼内巩膜的物理和/或化学性质的改变。当用于人眼上的某些上述操作时时，OCT不仅可以用于观察眼内结构，而且可以用于研究这些结构的可动性和组织的化学性质。在该实施方案中，OCT和/或其变化形式用于测定具有或没有改变的特性的巩膜性质以便能够指导治疗。
本领域技术人员认识到诊断变性近视中的轴伸长是常规的并且可以通过标准方方式进行，在这些方面特别包括例如超声、部分结合性干扰测定(interferomety)，而且包括OCT和OCT多普勒。
在本发明的一个实施方案中，提供了用于改变个体巩膜的方法，包括下列步骤对巩膜给予足以使得分子蓄积在巩膜中的用量的分子；并且使该分子接触活化源，其中活化源将笼蔽分子活化成活性形式或对该分子进行光聚合，这种活化导致巩膜的至少部分改变。
在本发明的一个实施方案中，提供了治疗和/或预防个体近视的方法，包括下列步骤给该个体的巩膜提供由光可活化的笼蔽剂组成的交联化合物，其中在笼蔽剂光活化时，所述的交联化合物与巩膜的至少一种分子交联。在具体的实施方案中，将所述的交联化合物进一步定义为单一交联分子、交联分子的链或其混合物。在一个额外的具体实施方案中，巩膜的分子为蛋白质、多糖(Protein polysaccharide)、糖胺聚糖、蛋白聚糖或其组合或混合物。在额外的实施方案中，所述蛋白质为胶原蛋白和/或所述的交联化合物包括甘油醛。在额外的实施方案中，所述的光活化包括单光子激发、双光子激发或多光子激发。具体的笼蔽剂可以包括对-硝基苄基、二乙酰苯基、苯甲酰甲基、反式-邻-肉桂酰基、香豆素基、喹啉-2-酮基、呫吨基、噻吨基、硒基呫吨基、蒽基或均二苯代乙烯基。
在本发明的一个额外的实施方案中，提供了治疗和/或预防个体近视的方法，包括对个体巩膜提供如下成分的步骤带有至少一种适合于聚合的端基的光可聚合的化合物；和光敏引发剂，其中在接触光时，所述的化合物能够与该化合物的另一个分子、巩膜的分子或它们两者聚合。在具体的实施方案中，光可聚合的化合物的端基进一步定义为包括丙烯酸酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯和/或乙烯基。在另一个具体的实施方案中，将光可聚合的化合物进一步定义为基于PEG的化合物，诸如，例如聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)，或例如，水凝胶。
可以将接触光进一步定义为单光子激发、双光子激发或多光子激发。在一个具体的实施方案中，光敏引发剂为水溶性的。在额外的具体实施方案中，光敏引发剂被氧抑制。
在本发明的一个额外的实施方案中，提供了治疗和/或预防个体近视的方法，包括下列步骤对个体巩膜提供用光可活化的笼蔽剂笼蔽的交联化合物；使光可活化的笼蔽剂光活化；并且交联巩膜的至少一种分子。
在本发明的另一个额外的实施方案中，提供了改变眼组织的一种或多种机械特性的方法，包括下列步骤之一或它们两者1)给个体的眼组织提供由光可活化的笼蔽剂组成的交联化合物，其中在使笼蔽剂选择性光活化时，交联化合物交联眼组织的至少一种分子；和2)给个体的眼组织提供带有至少一种适合于聚合的端基的光可聚合的化合物；和光敏引发剂，其中在接触光时，化合物与其自身、与眼组织的分子或它们两者聚合。在具体的实施方案中，眼组织包括角质层、巩膜、眼睑、虹膜、小梁网或流出通道的至少部分。在另一个具体的实施方案中，将交联剂进一步定义为使其自身与眼组织的化合物交联。在具体的实施方案中，交联剂不会促进两种或多种已经存在于眼组织中的成分之间的交联，但其自身为被交联的一种或多种分子之一。
在本发明的一个实施方案中，提供了治疗和/或预防个体近视的方法，包括下列步骤对个体巩膜提供用光可活化的笼蔽剂组成的交联化合物，其中在使笼蔽剂光活化时，交联化合物与巩膜的至少一种分子交联。可以将交联化合物进一步定义为单一交联分子或交联分子的链。巩膜的分子可以为任意包括其中的至少部分的分子，并且在具体的实施方案中为蛋白质、多糖、碳水化合物、糖胺聚糖或其组合。在一个具体的实施方案中，所述的蛋白质为胶原蛋白。在一个额外的具体实施方案中，所述的交联化合物包括甘油醛。在另一个具体的实施方案中，所述的光化合包括单光子吸收、双光子吸收或多光子吸收。在另一个具体的实施方案中，所述的笼蔽剂包括丙烯酸酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯或乙烯基。
在另一个实施方案中，提供了治疗和/或预防个体近视的方法，包括下列步骤对个体巩膜提供带有至少一种适合于聚合的端基的光可聚合的化合物；和光敏引发剂，其中在接触光时，所述的化合物与其自身、与巩膜的分子或它们两者聚合。在一个具体的实施方案中，将光可聚合的化合物的端基进一步定义为包括丙烯酸酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯或乙烯基。在另一个具体的实施方案中，将光可聚合的化合物进一步定义为基于PEG的化合物，诸如聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)或水凝胶。在另一个具体的实施方案中，光活化包括单光子、双光子吸收或多光子吸收。例如，所述的光敏引发剂可以为水溶性的和/或被氧抑制。
在本发明的一个具体的实施方案中，提供了包括多肽的光可聚合的化合物，是的多肽诸如，例如弹性蛋白，可以将其进一步定义为天然弹性蛋白或改造的弹性蛋白。在另一个具体的实施方案中，将所述的多肽进一步定义为带有一种或多种适合于聚合的氨基酸取代，和/或其中将所述的多肽进一步定义为带有一种或多种非-天然氨基酸，这些氨基酸包括适合于聚合、光引发或它们两者的一种或多种化学基团。
在本发明的一个额外的实施方案中，提供了治疗和/或预防个体近视的方法，包括下列步骤对个体巩膜给予用光可活化的笼蔽剂笼蔽的交联化合物；使所述的光可活化的笼蔽剂光活化；并且交联巩膜的至少一种分子。
在本发明的另一个实施方案中，提供了改变眼组织的一种或多种机械特性的方法，包括下列步骤之一或它们两者1)给个体的眼组织提供由光可活化的笼蔽剂组成的交联化合物，其中在使笼蔽剂选择性光活化时，交联化合物交联眼组织的至少一种分子；和2)给个体的眼组织提供带有至少一种适合于聚合的端基的光可聚合的化合物；和光敏引发剂，其中在接触光时，化合物与其自身、与眼组织的分子或它们两者聚合。在具体的实施方案中，眼组织包括角质层、巩膜、眼睑、虹膜、小梁网或流出通道的至少部分。在另一个具体的实施方案中，将交联剂进一步定义为使其自身与眼组织的化合物交联。
在本发明的另一个实施方案中，提供了治疗和/或预防个体近视的方法，包括下列步骤对个体的巩膜提供由光可活化的笼蔽剂组成的交联化合物，使得该化合物可以特异性地被照射活化而在组织的所需区域中产生交联物。在一个具体的实施方案中，所述的交联化合物在被活化时产生两种或多种交联分子。在另一个具体的实施方案中，所述的交联化合物包括在活化时变成各交联分子的多个重复单元。在另一个具体的实施方案中，交联反应能够与巩膜的分子形成键。
在本发明的另一个实施方案中，提供了治疗和/或预防个体近视的方法，包括对个体提供下列化合物的步骤带有至少一种适合于聚合的部分的光可聚合的化合物；和光敏引发剂，其中在接触光时，所述的化合物能够与该化合物的另一个分子、与巩膜的分子或它们两者形成共价键。在一个具体的实施方案中，将光可聚合的化合物的部分进一步定义为包括丙烯酸酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯或乙烯基。在另一个实施方案中，将所述的光可聚合的化合物进一步定义为亲水性聚合物，它可以包括聚乙二醇(PEG)、蛋白质或多糖。在一个具体的实施方案中，所述的多糖包括例如聚(透明质酸)、硫酸皮肤素、硫酸软骨素或硫酸角质素。
上述已经概括了本发明相当广泛的特征和技术优点，目的在于可以更好地理解本发明的详细描述。下文会描述构成本发明权利要求主题的额外特征和优点。本领域技术人员应理解所披露的构思和具体实施方案易于用作修改或设计用于实施本发明相同目的的其它结构。本领域技术人员还应理解这类等同结构不会脱离如带批权利要求中所列的本发明实质和范围。在结合附图考虑时，会更好地理解认为是本发明特征的新的特征，无论是就结构组成和操作方法，还是其它目的和优点而言。不过，特别应理解，提供每个附图仅是为了解释和描述目的，而并不用作对本发明限制的定义。
附图简述为了更完整地理解本发明，参照如下描述与附图。
附图1解释了本发明光笼蔽的试剂的典型实施方案。
附图2解释了用于与光敏引发剂的混合物的单体的典型实施方案。
附图3解释了本发明光敏引发剂的典型实施方案。
附图4表示通过用聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)处理的猪巩膜模量的增加。
附图5表示通过用聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)处理的人巩膜模量的增加。
附图6提供了双光子聚合引发剂的典型合成。
附图7解释了乙二醇寡聚体的典型合成。
附图8提供了单光子聚合引发剂的典型合成。
附图9解释了短波长单光子聚合引发剂。
附图10A-10E解释了某些典型可聚合的水溶性单体(附图10A)和水溶性光敏引发剂(附图10B-10E)。
附图11表示用作本发明实施方案中非天然氨基酸的甲硫氨酸、异亮氨酸和亮氨酸的典型类似物。
解释性实施方案的描述本领域技术人员显然易于理解可以在不脱离本发明范围和实质的情况下对本文披露的本发明做出各种替换和变型。本领域技术人员公认在某些实施方案中，本发明主要由本发明的一种或多种成分组成和/或本发明的方法主要由本发明的一个或多个步骤组成或使用本发明的一种或多种成分。
I.定义作为本说明书中使用的“一种(a)”或“一种(an)”可以指的是一种或多种。作为在权利要求中使用的措词“一种(a)”或“一种(an)”在与措词“包括”联用时可以指的是一种或一种以上。作为本文中使用的“另一种”可以指至少第二种或第二种以上。
本文所用的术语“生物相容性”指的是对个体无毒性或无害的化合物。不过，尽管可以认为化合物是有毒性的，但是如果进行保护，诸如，例如使用笼蔽剂，那么它仍然可以用于本发明。除非在诸如使用定向于具有笼蔽的化合物的所需具体组织上的光使笼蔽剂靶向的特异性活化的条件下，毒性化合物可以不被释放。
本文所用的术语“笼蔽的”指的是改变组织的分子的官能基被另一种分子/部分保护。在一个具体的实施方案中，该术语指的是维持改变组织的分子的无活性形式，直到它被能源活化为止。
本文所用的术语“顺应性”指的是测定的物质变形值除以物质的应力值的数值。
本文所用的术语“蠕变”指的是在应力下物质持续的逐步变形。特别地，该物质包括巩膜的至少部分。
本文所用的术语“机械稳定性”指的是组织或器官甚至在影响施加在体内的它上面的应力的条件下仍然维持其功能形状的能力。
本文所用的术语“模量”指的是诸如，例如以数字方式代表物质或身体具有机械特性(诸如，例如强度或弹性)的程度的常数或系数。本领域技术人员公认模量的范围取决于确切的测定方法、所测定的模量的具体类型、所测定的物质，并且就巩膜而言，取决于组织的情况(如年龄或健康状况)以及在眼球上的组织定位。
本文所用的术语“多光子激发”指的是施加可以通过接近同时吸收一种以上光子活化分子的光。还可以将其描述为通过同时或接近同时吸收或散射几种光子激发原子或分子。在一个具体的实施方案中，多光子激发具有合适的强度和波长以便使吸收化合物达到活化态，即释放笼蔽的分子或聚合光可聚合的化合物。这类多光子吸收可以通过不同方法进行，包括那些光子通过接近同时吸收活化吸收物质的方法和那些依次吸收多光子的方法。
本文所用的术语“近视”还可以称作近视眼，指的是在达到接近，但未在一小段距离处清楚看到物体的能力。本发明适合于所有形式和程度的近视。在具体的实施方案中，当眼球伸长与眼球后部中的眼组织变薄相关时，近视为病理性的并且得到诊断。将高度近视定义为大于8个屈光度。
本文所用的术语“基于聚(乙二醇)(PEG)的化合物”指的是一种化合物，它包括带有或不带有不同端基的乙二醇的一种部分或完整聚(乙二醇)骨架单体并且还包括某些或无其它单体，所述的其它单体诸如例如二甲基硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯、赖氨酸、精氨酸、硫酸软骨素、硫酸角质素等。在具体的实施方案中，将其定义为包括乙二醇(-OCH2CH2-)重复单元的寡聚体或聚合物。
本文所用的术语“光可聚合的化合物”指的是物质被光活化并且依次与其自身或其它分子反应而通过共价键形成链、支链或其它构象的能力。在具体的实施方案中，光聚合包括与另一种光可聚合分子或其亚单位聚合，与巩膜的分子聚合，或与它们两者聚合。在具体的方面中，该术语指的是改变组织的物理、化学或这两种特性，使得组织模量增加和/或使得组织强度增加(或防止或延缓强度下降)的至少一种分子。在本发明的具体方面中，其为能够在光照射与和不与引发剂条件下形成寡聚体或聚合物的化合物。
本文所用的术语“预防近视”指的是避免发生近视。尽管在具体的实施方案中，近视可以得到持久避免，但是在备选的实施方案中，可以阻止近视发作。在额外具体的实施方案中，预防近视的个体为易发生近视的个体。
本文所用的术语“巩膜”指的是与角膜前和视神经经后延续的眼的外纤维被膜。
本文所用的术语“单光子激发”指的是施加可以通过吸收单光子活化分子的光。还可以将其描述为通过吸收或散射单光子激发原子或分子。在一个具体的实施方案中，单光子激发具有合适的强度和波长以便释放笼蔽的分子或聚合光可聚合的化合物。
本文所用的术语“治疗近视”指的是改善近视的至少一种症状或指的是例如延缓巩膜牵张、阻止巩膜变薄或阻止巩膜强度下降。此外，本领域技术人员公认治疗并不需要改善视力，诸如将其改善至最完全的程度。在具体的方面中，该术语指的是预防近视，诸如，例如变性近视发展或延缓其发展。
本文所用的术语“双光子激发”指的是施加可以通过接近同时吸收两种光子活化分子的光。按照另一种描述方式，它指的是通过同时或暂时接近同时吸收或散射双光子激发原子或分子。在一个具体的实施方案中，双光子激发具有合适的强度和波长以便释放笼蔽的分子或聚合光可聚合的化合物。这类双光子吸收可以通过不同方法进行，包括那些光子通过同时或接近同时吸收活化吸收物质的方法和那些依次吸收双光子的方法。
II.本发明本发明涉及治疗和/或预防近视的方法，特别通过影响巩膜的物理和/或性质来进行。在具体的实施方案中，巩膜在近视，并且特别上在病理性近视中牵张，且本发明缓解了这种牵张或至少部分减轻了持续的牵张，由此给巩膜施加了更大的强度或阻止了巩膜失去任何额外的强度。在一个具体的实施方案中，所述的方法和组合物影响了巩膜以使近视的发展停止或减慢。
一般来说，诸如通过全身或局部对存在近视征兆或症状或易发生近视的个体给予如下两种化合物中的至少一种1)被光可活化笼蔽剂笼蔽的交联试剂；和/或2)被光选择性活化的光可聚合的化合物。特别地，提供了化合物的应用，使得巩膜的模量增加和/或使得巩膜不会有任何进一步的牵张。在每种情况中，将靶向的光源施加在巩膜或其一个或多个区域上。在具体的实施方案中，在光可聚合的试剂充分分布的足够时间后，分子蓄积在多种组织内，包括巩膜。由于使用光源，诸如光或可选超声精确地靶向了巩膜，所以交联试剂的释放选择性发生并且光可聚合的分子被选择性活化或优先在巩膜内被活化。
III.近视在本发明的具体实施方案中，近视，也可以称作近视眼在进入眼的光聚焦在视网膜前而非直接聚焦在其上时发生。这种情况由较为浸渍的角膜和/或比正常眼长的眼导致。近视眼的人一般看得足够近，但难以看得远。近视通常在儿童中表现，通常在经过青春期时进行性恶化并且在早期成人期中稳定；症状可以包括模糊的远距视觉和/或在斜视时看起来较为清楚的视力。
近视眼通常为轻度虚弱的疾病，在大部分情况中，易于通过带眼镜、接触镜片或折射外科手术校正。在具体的实施方案中，本发明关注，但不限于这类情况，牵张近视的严重程度可以被认为是病理性的(约2％的美国人受侵害)。病理性近视也可以称作变性近视，一般到生命的第二个十年期时开始发生。在某些实施方案中，眼球牵张可以随年龄而恶化，导致一般在生命的第五到第七个十年期过程中视力进行性和严重丧失。在具体的实施方案中，在黄斑下还存在新血管的异常生长(新生血管形成)。
通过测量屈光度中的屈光不正、轴长测量和视网膜后和视神经的临床检查来确定近视的程度。本领域技术人员了解涉及近视的不同分类的参考文献，诸如Goss等在“患有近视的患者的视力临床实践指导性护理”，American Optometric Association，1997中综述的。
IV.交联实施方案在本发明的具体方面中，对巩膜提供交联试剂以便交联巩膜中的一种或多种分子，由此给巩膜提供强度。在具体的实施方案中，交联试剂可以对某些组织更具毒性，而对其它组织毒性较低或无毒性。通过使交联剂活化选择性靶向至它在其中无毒性的巩膜，在更敏感性组织中的潜在毒性作用可以得到避免。即交联试剂因其被一种或多种封端部分笼蔽而得到有效失活。在光优先靶向巩膜组织中的笼蔽剂时，交联试剂被释放并且可以与已经存在于巩膜组织中的一种或多种分子交联或与交联剂被共同导入。
在具体的实施方案中，所述的交联试剂为单个分子，不过，它可以包括“解聚”，由此使多种交联试剂释放以便与巩膜分子，诸如胶原蛋白交联的交联试剂链。
可以使用许多策略笼蔽交联试剂。可以通过用笼蔽基团的反应前体处理天然释放的分子进行笼蔽。例如，可以使用光可除去的邻-硝基苄基，通过用邻-硝基苄基溴处理含半胱氨酸的蛋白质笼蔽氨基酸半胱氨酸的侧链。用于笼蔽蛋白质的备选策略包括使用从合适的笼蔽的氨基酸开始，使用固相肽合成化学合成蛋白质，通过使用基于无义抑制的方法直接翻译参入蛋白质或通过使用笼蔽的氨基酸补充营养缺陷型细菌菌株来进行。
在一个具体的实施方案中，将交联试剂笼蔽以使其失活，此后使其定位于巩膜，并且它在接触能源时被活化。在一个具体的实施方案中，所述的交联试剂包括具有氨基酸侧链的蛋白质。那些易于使用保护基，诸如光可除去的保扩基修饰的氨基酸包括例如半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、组氨酸、赖氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、精氨酸、丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸。光可除去的保护基的实例包括对-硝基苄基、二乙酰苯基、苯甲酰甲基、反式-邻-肉桂酰基、香豆素基、喹啉-2-酮基、呫吨基、噻吨基、硒基呫吨基和蒽基、均二苯代乙烯基和/或其衍生物。可以如本文其它部分中所述将这些保护基添加到侧链上。
因此，本发明的交联试剂可以包括至少一种氨基酸残基并且通过笼蔽为无活性形式，牵张至少一种氨基酸侧链，诸如来自半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、组氨酸、赖氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、精氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸或其组合的氨基酸侧链包括光可除去的保护基，诸如，例如至少一种香豆素基、喹啉-2-酮基、呫吨基、噻吨基、硒基呫吨基和蒽基和/或均二苯代乙烯基。在另一个实施方案中，通过用超声造影剂，诸如微泡或脂质体笼蔽使所述的交联试剂失活。
可以将分子配制成可在所需组织中提供所需浓度。在某些实施方案中，尽管分子蓄积在未受影响的组织中，但是对个体没有问题，因为活化能源精确靶向至巩膜可以赋予巩膜上或内选择性活化。不用活化能处理笼蔽的分子蓄积的其它区域；因此，例如，笼蔽的分子保持无活性并且通过肾和/或肝消除。在一个具体的实施方案中，笼蔽的分子在任何方式中是无害的或无毒性的，且尽管如此，但是优选在给药后约48小时以内，且更优选在给药后约24小时以内从体内排泄。
在某些实施方案中，使分子与可以结合巩膜内的特异性靶分子的特异性结合配体偶联。靶分子对巩膜而言可以未内源性的，或可以通过使用双光子激发交联靶分子而选择性将其递送至巩膜。在这些实施方案中，可以将分子以较高浓度递送至靶组织。在一个具体的实施方案中，各种蛋白质结合结构域，诸如亮氨酸拉链域与该分子结合。
V.光聚合实施方案本发明使用了用于对巩膜给药的分子，在具体的实施方案中，本发明使用用于强化巩膜组织的至少部分和/或增加巩膜模量的分子，并且在具体的实施方案中，这些生理改变使得对个体的至少一只眼中的近视进行了治疗和/或预防。即在具体的实施方案中，光可聚合的分子用于实现这类作用。光可聚合的化合物可以具有任意合适的类型，例如，只要它可增加巩膜的模量和/或增加巩膜的强度，或只要至少一种的近视症状至少部分得以改善。该分子优选改变所述组织的生理和/或化学特性。
在本发明的具体方面中，对需要的个体的巩膜提供能够被聚合的单体与光敏引发剂的混合物。可以将分子视为无活性的，并且在本发明的具体方面中，为非聚合形式，直到光靶向该分子为止。因此，在将该分子给予个体并且其在接触能源而活化时，分子被聚合，由此增加巩膜的模量和/或使巩膜强化。在具体的实施方案中，聚合在单体中和/或与巩膜组织中的一种或多种分子，诸如，例如胶原蛋白发生。在其它具体的实施方案中，聚合包括聚合巩膜分子周围的单体，诸如，例如胶原蛋白、糖胺聚糖类、蛋白聚糖类、透明质烷、皮肤素和双糖链蛋白聚糖。
可以将光可聚合的化合物定义为包括一种或多种部分，诸如端基，例如此时通过与其它单体或聚合物链聚合，通过与其自身聚合，通过与巩膜组织中的至少一种分子聚合或通过与这些实施方案中的两种或多种聚合发生聚合。将可聚合的水溶性单体的非限制性实例提供在附图10A中。
在具体的实施方案中，光可聚合的化合物包括多肽，诸如，例如天然弹性蛋白、改造的弹性蛋白或其混合物。可以按照任何合适的方式生产改造的弹性蛋白，不过，在具体的实施方案中，例如，弹性蛋白的一种或多种氨基酸在接触化学物质或通过编码弹性蛋白的多肽的定向诱变得到改变。可以通过接触苯并[a]芘、N-乙酰氧基-2-乙酰氨基芴或黄曲霉毒素(aflotoxin)B1实现核酸的化学诱变。定向诱变为本领域众所周知并且还可以在例如美国专利US5,220,007、US5,284,760、US5,354,670、US5,366,878、US5,389,514、US5,635,377和US5,789,16中找到。
例如，可以通过连接两个或多个甲基丙烯酰基或丙烯酰基修饰改造的弹性蛋白。在具体的实施方案中，可以将弹性蛋白用作光聚合的单体。本领域技术人员公认修饰的弹性蛋白为长寿命和化学上通用的。
多肽类的实例包括氨基分子序列，该序列包括在天然合成的蛋白质中的20种常用氨基酸的至少一种和/或至少一种修饰或不常用的氨基酸，包括，但不限于4-氨基丁酸和那些如下表1中所示的那些氨基酸。
典型苯丙氨酸和酪氨酸类似物包括对-氨基苯丙氨酸、对-乙炔基苯丙氨酸、叠氮基苯丙氨酸、邻-乙酰基酪氨酸、邻-烯丙基酪氨酸、对-溴苯丙氨酸、间-碘-和间-氯酪氨酸。将典型的甲硫氨酸、异亮氨酸和亮氨酸的类似物提供在附图11中。
优选使用光敏引发剂提供光可聚合的化合物。光敏引发剂优选为水溶性的并且与可以使用的光源相关。在具体的实施方案中，光敏引发剂被氧抑制，由此使其特别适合于避免发现强化可能有害的组织，诸如血管壁强化。光敏引发剂的实例包括那些提供在附图10B-10E中的化合物，包括为单光子聚合引发剂或双光子聚合引发剂的水溶性光敏引发剂。单光子引发剂包括例如苯基乙酰苯衍生物(λ＞320nm)、酰基氧膦(acyphosphine)衍生物(λ＞385nm)和醌/胺混合物(λ，420nm-500nm)双光子聚合引发剂例如包括基于芴的光敏引发剂。
VI.制剂可以将本发明的分子配制成可在所需组织中提供所需浓度。在某些实施方案中，尽管分子蓄积在未受影响的组织中，但是对个体没有问题，因为活化能源精确靶向至巩膜可以赋予该组织内的选择性活化。不用活化能处理分子蓄积的其它区域；因此，笼蔽的分子保持无活性并且通过肾和/或肝消除。在某些实施方案中，使分子与可以结合靶巩膜内的特异性表面成分的特异性结合配体偶联，或如果需要，通过使用将较高浓度丁酸至靶组织的载体的制剂进行。在一个具体的实施方案中，各种蛋白质结合结构域，诸如亮氨酸拉链域与本发明的分子结合。
制剂的性质取决于给药方式和选择的分子的性质。可以使用任意使用具体化合物的药物上可接受的赋形剂或其组合。因此，可以将所述化合物作为含水组合物、局部组合物、跨粘膜或透皮组合物、以口服制剂或静脉内制剂的形式、以局部注射剂(诸如眼周或眼内)或其组合给予所述的化合物。制剂还可以包括递送载体，诸如，例如脂质体。
VII.给予和剂量尽管可以以任意各种方式，包括通过全身给予本发明的分子，但是在具体的实施方案中，通过局部将其给药(诸如，例如直接局部施用在巩膜上、眼周注射和眼球后注射)。
改变组织的分子的剂量根据下列因素的不同而广泛改变给药方式；携带该分子的制剂，诸如脂质体形式；或该分子是否与靶标特异性配体，诸如抗体或免疫活性片段偶联。作为一般公认的，在分子类型、制剂、给药方式与剂量水平之间存在相关性。调整这些参数以适合于具体的组合是可能和常规的。
VIII.能源能源包括相应释放笼蔽的交联试剂或光聚合光可聚合的化合物的任意刺激物。尽管能源为本领域中众所周知，但是能源的典型形式包括光或超声。在具体的实施方案中，使用单光子光化学、双光子光化学或多光子光化学。在一个具体的实施方案中，使用单色光。
用于分子的有效地选择性光活化的各种参数可能是相关的。因此，剂量应根据其它参数来调整，例如能流、辐射度、治疗期限和给予该剂量与治疗照射之间的时间间隔。应调整所有这些参数以便在不明显损害眼组织的情况下产生对视力功能的提高，并且本领域技术人员充分了解如何如此进行。
例如，涉及双光子吸收的组合物和方法为本领域中众所周知，不过，典型方法描述在美国专利US6,267,913、美国专利US6,472,541和WO00/31588中，将这些文献完整地引入本文作为参考。
IX.用于治疗作用的试验在本发明具体的方面中，通过本发明的方法和组合物强化巩膜。在本发明备选的描述中，使眼组织模量增加，至少阻止巩膜变薄，减少顺应性，减少蠕变等。在使用本发明的方法之前和/或之后，通过本领域中合适的方法测定这些参数，并且这些方法可以为定性试验或定量试验。
在具体的实施方案中，提出的治疗近视的方法使得近视的发生得到预防或抑制。在近视患者中，治疗应使该病的发展停止或延缓。可以使用可按受的诊断技术进行临床实践中的治疗有效性评价，诸如超声、光学结合性体层摄影术、核磁共振成像、眼底照相术、扫描激光眼科学(opthalmology)、裂隙灯眼科学(opthalmology)等(Goss 1997，Haigis 2000)。这些技术可以用于对眼特征进行测定，例如，轴长、玻璃体腔长度和眼球形状。
用于评价治疗有效性的体外研究可以用于研究组织物理特性，例如渗透性和机械特性的改变。可以使用诸如MRJ或与Ussing使实验联合的粒子检测这类方法进行渗透性定量(Olsen 1995)。机械特性的预计改变可以包括，但不限于或必然包括剪切模量增加、Young氏模量增加、压缩模量增加、顺应性下降和蠕变减少。常用的生物机械和流变操作可以用于对这类治疗作用进行定量(Downs 2003，Jin 2001，Knapp 1997，McBrien 2003，St.Helen 1961，本文中的实施例1和2)。
用于测定强度和模量的其它实施方案包括巩膜中超声和波的传播。
实施例通过实例提供了下列实施例，并且它们不以任何方式来限定本发明的范围。
实施例1通过聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)处理增加巩膜模量本发明包括通过改变巩膜的物理或化学特性治疗近视的方法。在这类治疗方法的一个实例中，光可聚合的分子可以用于获得所需的效果，包括巩膜的增厚、加强、交联和强化。这类分子在给药时为无活性的并且近通过局部定向的能量，如光或超声活化。用经药理学验证的方法施用所述的治疗，优选眼球后给药。
作为具体的实例，可以提供眼球后施用无活性分子并且给予5-60分钟以便扩散入巩膜而达到所需深度。可以使用与无活性分子结合或不结合，但以与分子相同速率扩散的荧光标记监测分子灌注。然后可以通过使用能量，例如UV光照射适当的剂量时间(1-30分钟)活化分子而获得所需效果。可以基于患者需求、选择的分子、扩散时间、光源和递送方法调整用于所需效果的照射时间。可以将将进一步的检查用于测定进一步的治疗是否必不可少。
作为可以使用的分子的一个具体实例，将聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)与光敏引发剂([(4-苯甲酰基苄基)三甲基铵溴化物)选作验证物质。PEGDM因其被聚合的能力、其水溶性及其生物相容性而成为一种用于这种治疗的合适的物质(Riley 2001)。理想的光敏引发剂应为是如有些，如化合物15，但活化波长、活化效能、自由基产生和毒性是可变的，可以对其进行调整以便获得理想的治疗效果。这种能源提供了局部激活治疗的方法，并且在本实施例中，以与用于体内对角膜研究类似的水平使用UV(Wollensak，2003)。临床光源优选长波(＞400nm)和多光子，透入较大的深度，较低的细胞毒性和更精确的三维治疗定位。
本实施例证实这类治疗增加巩膜模量且由此强化该组织的能力。研究用于进行如下测定1)是否可以通过使用聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)与光敏引发剂灌注并且使聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)与光敏引发剂进行光聚合来增加巩膜的剪切模量；2)是否该模量依赖于PEGDM浓度；和3)是否该反应受到组织中氧浓度的影响。
方法使用8mm环钻冲头从猪眼(死亡(mortem)后＜36小时)的后极中切下新鲜的8mm直径巩膜组织切片。在22℃下将组织切片放入Dulbecco’s磷酸盐缓冲盐水(DPBS)中24小时，此后开始测定贮存模量G’，即样品的弹性的测量值。通过在安装了减少通常在生物样品中的壁滑动的固着楔工具(平行围绕的正方形固着楔450um侧边，600um长，正方形格上中心到中心的距离1350um；Nickerson和Kornfield，2005)的TA Instruments AR2000电流计上的振荡剪切试验测定G’。在样品负荷过程中的正常力为～0.1N。在负荷后，使组织在37℃下的DPBS溶液浴中平衡2分钟。以恒定幅度的应力(5Pa)和角频率(1rad/秒)将试验进行1分钟期限。然后从电流计上取下巩膜切片并且放入不同百分比(0-25％w/w)550MW的聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)与1％w/w的典型光敏引发剂([(4-苯甲酰基苄基)三甲基铵溴化物)的溶液中。将该组织浸入溶液1小时，取出溶液并且用Kimwipe衬干，且然后放入如下三种环境之一中1]在组织大小的密封室中面对玻璃窗；2)空气净化的气体中；3)氩气净化的气体中。在没有照射的5分钟后，使用汞灯将巩膜接触365nm UV照射(5.0-～5.5mW/cm2)30分钟。在照射和光聚合后，在22℃下将巩膜切片放入DPBS冲洗24小时。然后使用与对起始模量相同的操作步骤测定最终模量。
结果附图4中的每个数据点代表来自4个组织切片的结果(AVG±SD)。由于使用了25％PEGDM溶液，所以在氩气环境中发生的模量改变超过了空气环境(分别为241±105％增加和99±65％增加)；而小玻璃室使得改变(267±107％)与氢气环境的改变接近。来自低浓度PEGDM溶液的改变较少。
显然，可以通过用光可交联的单体，诸如PEGDM处理增加巩膜的贮存模量。这些实验证实氧依赖于光聚合且剂量依赖于模量。固氧倾向于作为自由基清除剂起作用而预计氧的依赖性，并且控制组织中氧的浓度可以提供调节反应的有用方法。此外，巩膜中的脉管系统对聚合敏感性较低并且保持不变，而周围组织得到处理。因为在较低浓度下可以添加的对存在的网状结构的支持程度较低，所以预计了浓度依赖性模量。在具体的实施方案中，这允许基于溶液剂量的巩膜机械特性转变。玻璃窗分离了组织并且在自由基清除剂的数量耗尽时，反应以不受访碍的形式进行，因为它可以处于氩气环境中。该方法提供了密封组织的附加有益性以便自始至终在本研究中防止水化。
实施例2巩膜结构完整性的增加正如实施例1中所述，治疗近视能够使用诸如PEGDM这类分子。除上述变量外，不同分子量的单体可以在治疗的组织中产生不同的特性，诸如厚度、强度、柔韧性和渗透性。
研究用于测定使用PEGDM溶液灌注并且使用UV光照射的人巩膜是否可以获得如贮存模量G’所确定的在结构完整性增加。
使用8mm环钻冲头从猪眼(死亡(mortem)后＜72小时)的后极中切下新鲜的8mm直径巩膜组织切片。在22℃下将组织切片放入Dulbecco’s磷酸盐缓冲盐水(DPBS)中24小时，此后开始测定贮存模量G’，即样品的弹性的测量值。通过在安装了减少通常在生物样品中的壁滑动的固着楔工具(平行围绕的正方形固着楔450um侧边，600um长，正方形格上中心到中心的距离1350um；Nickerson和Kornfield，2005)的TA Instruments AR2000电流计上的振荡剪切试验测定G’。在样品负荷过程中的正常力为～0.1N。在负荷后，使组织在37℃下的DPBS溶液浴中平衡2分钟。以恒定幅度的应力(5Pa)和角频率(1rad/秒)将试验进行1分钟期限。然后将巩膜切片并且放入不同百分比(0、10、50％w/w)和分子量(550或875MW)的聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)与1％w/w的光敏引发剂([(4-苯甲酰基苄基)三甲基铵溴化物)的溶液中。将该组织浸入溶液1小时，取出溶液并且用Kimwipe衬干，且然后放入在组织大小的密封室中面对玻璃窗。使用汞灯将巩膜接触365nm UV照射(～4mW/cm2)30分钟。在照射和光聚合后，在22℃下将巩膜切片放入DPBS冲洗4.5小时。然后使用与对起始模量相同的操作步骤测定最终模量。
正如在附图5中所观察到的，模量的改变速PEGDM浓度的增加而增加。根据该数据可以确定分子量不依赖于模量。
通过用PEGDM溶液处理可以强化人巩膜，并且结果表明可以预计具有剂量依赖性的模量。在本发明的具体实施方案中，尽管可以将进一步的研究用于测定依赖于模量的分子量，但是溶液中单体的分子量直接或间接影响治疗组织的最终物理特性。
实施例3典型聚合引发剂及其合成在使用光可聚合的化合物的实施方案中，优选将该化合物与光敏引发剂一起提供。尽管可以使用各种光敏引发剂，但是附图6中解释了三种典型聚合引发剂的合成(1)双光子聚合引发剂化合物2的合成向烧瓶中加入2.5gm(7.71mmol)2，7-二溴芴(化合物1)、4.9gm(19.1mmol)6-碘己酸叔丁酯并且向200mg 12-冠-6中加入80mL DMSO和7mL水，随后添加1.5gm(26.8mmol)KOH。将该反应混合物在氩气环境中搅拌过夜。通过添加500mL乙酸乙酯和400mL盐水溶液稀释该反应混合物。在充分振摇后，分离有机层并且再用盐水洗涤。用硫酸钠干燥有机层并且浓缩。给硅胶(150gm)中加载己烷，加载在少量CH2Cl2中的粗产物并且用0-70％CH2Cl2/己烷洗脱柱，通过TLC(CH2Cl2∶己烷＝7∶3)鉴定级分并且收集所需级分且浓缩至得到4.5g(84.7％)的化合物2。
化合物3的合成向烧瓶中加入2.0gm(11.8mmol)4-溴苯酚、2.7gm(10.8mmol)6-碘己酸叔丁酯并且向100mg 12-冠-6中加入40mLDMSO和5mL水，随后添加1.0gm(17.8mmol)KOH。将该反应混合物在氩气环境中搅拌过夜。通过添加500mL乙酸乙酯和200mL盐水溶液稀释该反应混合物。在充分振摇后，分离有机层并且再用盐水洗涤。用硫酸钠干燥有机层并且浓缩。给硅胶(100gm)中加载己烷，加载在少量CH2Cl2中的粗产物并且用0-50％CH2Cl2/己烷洗脱柱，通过TLC(CH2Cl2∶己烷＝1∶1)鉴定级分，通过UV光和CAM染色剂显色并且收集所需级分且浓缩至得到3.1g(76.5％)的化合物3。
化合物4的合成向50mL-Shlenk管中加入1.5gm(4.3mmol)化合物3、0.65g(7.0mmol)苯胺、75mg(0.082mmol)Pd2(dab)3[三二亚苄基丙酮)二钯(0)]和95mg(0.17mmol)DPPF[1，1’-双(二苯基膦基)二茂铁]和30mL甲苯。将该反应混合物在氩气环境中搅拌20分钟并且加热至110℃，立即加入600mg(6.2mmol)叔丁醇钠。密封该反应混合物并且在110℃下加热30分钟。在冷却后，将该化合物从Shlenk管中倾入200mL乙酸乙酯，并且用盐水将该溶液洗涤两次，用硫酸钠干燥并且浓缩。给硅胶(100gm)加载己烷，且加载在少量CH2Cl2中的粗产物并且用0-10％乙酸乙酯/己烷洗脱柱，通过TLC(EtOAc∶己烷＝1∶1)鉴定级分，通过UV光显色并且收集所需级分且浓缩至得到1.2g(78.5％)的化合物4。
化合物5的合成向50mL-Shlenk管中加入0.88gm(1.28mmol)化合物2、1.0g(2.81mmol)化合物4、80mg(0.087mmol)Pd2(dab)3和100mg(0.18mmol)DPPF和20mL甲苯.将该反应混合物在氩气环境中搅拌20分钟并且加热至110℃，立即加入670mg(7.0mmol)叔丁醇钠。密封该反应混合物并且在110℃下加热2 小时。在冷却后，将该化合物从Shlenk管中倾入200mL乙酸乙酯，并且用盐水将该溶液洗涤两次，用硫酸钠干燥并且浓缩。给硅胶(100gm)加载CH2Cl2，加载在少量CH2Cl2中的粗产物并且用2×250mL CH2Cl2和2×250mLCH2Cl25％乙酸乙酯/CH2Cl2洗脱柱，通过TLC(EtOAc∶CH2Cl2＝5∶95)鉴定级分，通过UV光显色并且收集所需级分且浓缩至得到0.7g(45.1％)的化合物5。
化合物5的合成向0.30gm(0.24mmol)化合物5中加入含有0.1mL三异丙基硅烷的20mL TFA(三氟乙酸)/20mL CH2Cl2的溶液。将该反应混合物在氩气环境中搅拌2小时并且通过添加40mL甲苯稀释所得混合物。除去溶剂并且将残余物与甲苯一起共蒸发三次。将粗产物化合物5不经进一步纯化使用。
附图7解释了乙二醇寡聚体的典型合成途经。
化合物7的合成向5.0gm(14.3mmol)聚(乙二醇)甲醚(典型的Mn350)中加入50mL干THF，同时将该溶液冷却入冰水浴，分部分加入在矿物油中的0.68gm(17.0mmol)NaH。在搅拌的同时和2小时内将该反应混合物逐步温至室温。将所得混合物重新冷却入相同的冰水浴，加入4.1gm(21.5mmol)的甲苯磺酰氯并且将该混合物搅拌过夜。除去溶剂并且通过添加150mL二氯甲烷和100mL盐水稀释残余物，在充分振摇后，分离有机层并且用盐水洗涤一次以上，用硫酸钠干燥并且浓缩。给硅胶(100gm)加载CH2Cl2，加载在少量CH2Cl2中的粗产物并且用1-5％CH3OH/CH2Cl2洗脱柱，通过TLC(CH3OH∶CH2Cl2＝5∶95)鉴定级分，用碘显色并且收集所需级分且浓缩至得到2.4g(86.4％)的化合物8。
化合物9的合成向2.4gm(4.82mmol)化合物8中加入80mLTHF、1.8mL水和12.5gm(47.7mmol)三苯膦。将该反应混合物在氩气环境中搅拌过夜。在除去溶剂后，将残余物溶于40mL 4％的柠檬酸溶液和100mL乙酸乙酯。分离有机层并且用10mL 4％的柠檬酸溶液反萃取。用20mL乙酸乙酯将合并的水溶液萃取1次。通过添加5N NaOH溶液将该水溶液的pH调整至14。用二氯甲烷(2×150mL)将所得碱性溶液萃取2次。用硫酸钠干燥合并的萃取物并且浓缩至得到1.7g(92.0％)的纯化合物9。
化合物10的合成向100mg(0.082mmol)化合物6中加入252mg(0.66mmol)化合物9、200mg(0.78mmol)2-氯-1-甲基吡啶碘化物、1.0mL TEA(三乙胺)和25mL二氯甲烷。将该反应混合物在氩气环境中搅拌过夜。通过添加50mL二氯甲烷稀释该方化合物，用1.0N NaOH将该反应混合物洗涤1次，用4％柠檬酸溶液洗涤1次并且用盐水洗涤1次，用硫酸钠干燥并且浓缩。给硅胶(50gm)加载CH2Cl2，加载在少量CH2Cl2中的粗产物并且用1-8％CH3OH/CH2Cl2洗脱柱，通过TLC(CH3OH∶CH2Cl2＝5∶95)鉴定级分，通过长波UV显色并且收集所需级分且浓缩至得到220mg(84.6％)的化合物10。
(2)单光子聚合引发剂(i)长波单光子聚合引发剂附图8解释了单光子聚合引发剂的典型合成途经。
化合物11的合成向烧瓶中加入4.0gm(20mmol)4-溴-3，5-二甲基苯酚，加入50mL干THF，同时将该溶液冷却入冰水浴，分部分加入在矿物油中的0.90gm(22.5mmol)NaH。在搅拌的同时和2小时内将该反应混合物逐步温至室温。将所得混合物重新冷却入冰水浴，加入8.0gm(12.8mmol)化合物7和1.0gm 18-管-6并且将该化合物在氩气环境中回流过夜。除去溶剂并且通过添加150mL二氯甲烷和100mL盐水稀释残余物，在充分振摇后，分离有机层并且用盐水洗涤一次以上，用硫酸钠光子并且浓缩。给硅胶(100gm)加载CH2Cl2，加载在少量CH2Cl2中的粗产物并且用1-5％CH3OH/CH2Cl2洗脱柱，通过TLC(CH3OH∶CH2Cl2＝8∶92)鉴定级分，用碘显色并且收集所需级分且浓缩至得到7.1g(93.1％)的化合物11。
化合物12的合成向2.5gm化合物11中加入40mL干THF。在将该溶液冷却入干冰-丙酮浴(-78℃)的同时，缓慢加入3.5mL(9.8mmol)2.8M在己烷中的nBuli。将该反应混合物逐步温至室温并且重新冷却入相同的干冰-丙酮浴，并且使CO2气体通过进入该溶液发泡30分钟。将该反应混合物搅拌过夜。在加入20mL 1.0N HCl溶液后，浓缩该混合物，将残余物溶于200mL二氯甲烷。用4％柠檬酸溶液(2×100mL)将有机层洗涤2次。给硅胶(70gm)加载CH2Cl2，加载在少量CH2Cl2中的粗产物并且用1-8％CH3OH/CH2Cl2洗脱柱，通过TLC(CH3OH∶CH2Cl2＝8∶92)鉴定级分，用碘显色并且收集所需级分且浓缩至得到0.9g(44.5％)的化合物12。
(ii)短波单光子聚合引发剂附图9解释了短波单光子聚合引发剂的典型合成途经化合物15的合成向0.5gm(1.88mmol)4-(溴甲基)乙酰苯中加入15mL氯仿、15mL乙醚和2.2mL三甲胺。将该反应混合物搅拌3小时，除去溶剂。将残余物溶于15mL甲醇并且加入80mL乙醚。将该混合物在20℃下冷却3小时，形成白色沉淀并且过滤。在用高度真空干燥后，得到0.55gm(90.4％)的所需产物化合物15。
实施例4近视的治疗在本发明的一个具体的实施方案中，患有进行性高度近视的患者接受眼球后注射本发明的化合物，诸如聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯的单体，且然后在月15-120分钟后，在后极区对巩膜进行双光子照射。在PEGDM聚合后，巩膜模量增加且近视的发展得到防止或阻止。重复治疗，诸如，例如在约2-12个月后，同时，例如使用部分结合性干扰测定法测量眼的伸长。
在本发明的另一个实施方案中，提供了鉴定基于来自靶向的组织，诸如巩膜的内部光散射治疗的组织的方法。使用可见光或红外光的光学结合性体层摄影术(OCT)用于检测眼中巩膜的物理或化学性质的改变。在某些实施方案中，OCT不仅用于观察眼内的结构，而且通过多普勒OCT观察结构的可动性和化学性质。在该实施方案中，OCT和/或其变化形式用于测定具有改变特性的巩膜的性质以便允许指导治疗。治疗可以为对在巩膜内或接近巩膜的部位给予的活性剂进行光释放或光活化。
参考文献本说明书中提及的所有专利和公开文献表示本领域技术人员所涉及的水平。将所有专利和公开文献引入本文作为参考，其引用程度与将参考文献各自特别和分别引入本文作为参考的程度相同。
专利美国专利US5,220,007美国专利US5,284,760美国专利US5,354,670美国专利US5,366,878美国专利US5,389,514美国专利US5,635,377美国专利US5,789,166美国专利US5,756,541美国专利US5,789,349美国专利US5,910,510美国专利US5,935,942美国专利US6,128,525美国专利US6,140,314美国专利US6,225,303美国专利US6,248,727美国专利US6,267,913美国专利US6,472,54WO00/31588公开文献Downs，J.C.等“视乳头周围的巩膜的粘弹性表征家兔和猴眼中的四分体的物质特性”-Journal of Biomechanical Engineering，2003年2月，Vol 125，124-131。
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权利要求
1.治疗和/或预防个体近视的方法，所述方法包括下列步骤给该个体的巩膜提供由光可活化的笼蔽剂组成的交联化合物，使得该化合物可以特异性地被照射活化而在所述组织的所需区域产生交联物。
2.权利要求1所述的方法，其中所述的交联化合物在被活化时产生单一的交联分子。
3.权利要求1所述的方法，其中所述的交联化合物在被活化时产生两种或多种交联分子。
4.权利要求1所述的方法，其中所述的交联化合物包括在活化时变成各交联分子的多个重复单元。
5.权利要求1所述的方法，交联反应能够与巩膜的分子形成键。
6.权利要求5所述的方法，其中所述的巩膜分子为蛋白质、多糖、碳水化合物、糖胺聚糖、蛋白聚糖或其组合。
7.权利要求1所述的方法，其中所述的光活化包括单光子吸收。
8.权利要求1所述的方法，其中所述的光活化包括双光子吸收。
9.权利要求1所述的方法，其中所述的光活化包括多光子吸收。
10.权利要求1所述的方法，其中所述的笼蔽剂包括对-硝基苄基、二乙酰苯基、苯甲酰甲基、反式-邻-肉桂酰基、香豆素基、喹啉-2-酮基、呫吨基、噻吨基、硒基呫吨基、蒽基或均二苯代乙烯基。
11.权利要求1所述的方法，其中通过诊断成像鉴定所需的区域。
12.权利要求1所述的方法，其中通过超声成像、OCT成像、OCT多普勒显像或磁共振成像(MRI)鉴定所需的区域。
13.治疗和/或预防个体近视的方法，包括给该个体的巩膜提供如下成分的步骤带有至少一种适合于聚合的部分的光可聚合的化合物；和光敏引发剂，其中在接触光时，所述化合物能够与该化合物的另一个分子、巩膜的分子或它们两者形成共价键。
14.权利要求13所述的方法，其中将所述光可聚合的化合物的部分进一步定义为包括丙烯酸酯、二丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯或乙烯基。
15.权利要求13所述的方法，其中将所述的光可聚合的化合物进一步定义为亲水性聚合物。
16.权利要求15所述的方法，其中所述的亲水性聚合物包括聚乙二醇(PEG)、蛋白质或多糖。
17.权利要求16所述的方法，其中所述的多糖包括聚(透明质酸)、硫酸皮肤素、硫酸软骨素或硫酸角质素。
18.权利要求15所述的方法，其中所述的亲水性聚合物包括弹性蛋白。
19.权利要求18所述的方法，其中将所述的弹性蛋白进一步定义为天然弹性蛋白或改造的弹性蛋白。
20.权利要求19所述的方法，其中将所述的改造的弹性蛋白进一步定义为具有适合于聚合的一种或多种天然氨基酸取代。
21.权利要求19所述的方法，其中将所述的改造的弹性蛋白进一步定义为带有一种或多种非-天然氨基酸，它们包括一种或多种适合于聚合、适合于光引发或这两者的化学基团。
22.权利要求13所述的方法，其中接触光定向于通过诊断成像鉴定的巩膜区。
23.权利要求13所述的方法，其中接触光定向于通过超声成像、OCT成像、OCT多普勒显像或磁共振成像(MRI)鉴定的巩膜区。
24.治疗和/或预防个体近视的方法，包括下列步骤对个体提供用光可活化的笼蔽剂笼蔽的交联化合物；使光可活化的笼蔽剂发生光活化；和交联巩膜的至少一种分子。
25.改变眼组织的一种或多种机械特性的方法，包括下列步骤中的一个或两者1)对个体的眼组织提供由光可活化的笼蔽剂组成的交联化合物，其中在对笼蔽剂进行选择性光活化时，交联化合物与眼组织的至少一种分子交联；和2)对个体的眼组织提供带有至少一种适合于聚合的端基的光可聚合的化合物，和光敏引发剂，其中在接触光时，该化合物与其自身、与眼组织的分子或它们两者聚合。
26.权利要求25所述的方法，其中所述的眼组织包括角质层、巩膜、眼睑、虹膜、小梁网或流出通道的至少部分。
27.权利要求25所述的方法，其中将所述的交联剂进一步定义为自身与眼组织中的化合物交联。
全文摘要
本发明涉及改变眼内至少一种组织的至少部分的物理和/或化学特性的方法。在一个具体的实施方案中，本发明涉及治疗和/或预防近视的方法。活化的能源用于光聚合或交联巩膜内的分子，由此增加该组织的强度。对个体给予与所述膜结合的交联试剂或光聚合分子，然后使其精确接触能源，诸如光或超声。
文档编号A61K49/00GK1980651SQ200580023011
公开日2007年6月13日 申请日期2005年5月9日 优先权日2004年5月7日
发明者D·M·施沃茨, 喻长军, R·H·格鲁布斯, J·A·科恩费尔德, S·E·弗拉泽, M·S·马特森 申请人:加州大学评议会, 加利福尼亚科技学院