用于受控的治疗剂释放的可注射生物可降解颗粒的制作方法【专利摘要】按照一个方面，提供的栓塞颗粒包含生物可降解聚合物和治疗剂，其中该颗粒设置为，在给药到对象的体腔中后，从给药的时间开始释放治疗剂直至范围为给药后约1周至给药后约4周的范围中任何时间的第一时间点，治疗剂在该时间点上停止释放。也设置颗粒使得从治疗剂停止释放的第一时间点开始到第一时间点之后约2周至约12个月范围的范围中任何时间的第二时间点上，颗粒在体腔中持续存在，颗粒在第二时间点上完全降解。其他方面涉及制备这类颗粒的方法。其他方面还涉及包含这类颗粒的可注射组合物并涉及采用这类可注射组合物的治疗方法。【专利说明】用于受控的治疗剂释放的可注射生物可降解颗粒[0001]相关申请的声明[0002]本申请要求2012年5月30日提交并题为"用于受控的治疗剂释放的可注射生物可降解颗粒"的美国系列号61/653,233的权益，其通过引用全文纳入本文。【
技术领域：
】[0003]本发明涉及用于注射的聚合颗粒，其显示受控的治疗剂释放。[0004]发明背景[0005]许多临床情况受益于通过限制体液的流动或分泌来调节血管、淋巴或输送管系统。例如，栓塞形成的技术涉及向循环中导入颗粒以堵塞血管，例如，以阻滞或防止出血或截断流向结构或器官的血液。多种疾病和病症的处理而言需要使血管临时堵塞。[0006]在栓塞形成术的一个示例中，首先在总动脉上给予局部麻醉。然后经皮穿刺动脉，并且插入导管且经荧光检查导入感兴趣的区域。然后通过经导管注射造影剂来进行血管造影。然后通过导管沉积栓塞剂。例如，基于待堵塞的血管的尺寸、栓塞所需的时间和/或待治疗的疾病或病症类型（例如，富血管肿瘤、子宫纤维瘤等）等因素来选择栓塞剂。随后可进行血管造影来确定动脉堵塞的特异性和完整性。阻断组织的血液供给旨在导致该组织的收缩和/或死亡。[0007]目前采用各种微球来栓塞血管。这些微球通常被导入到打算通过微导管形成栓塞的位置。许多市售可得的栓塞微球由聚合物组成。通常商业上用于该目的的材料包括聚乙烯醇（PVA)、缩醛化PVA(例如，美国马萨诸塞州内蒂克的波士顿科学公司（BostonScientific)的ContourSE?栓塞剂）和交联的丙烯酸水凝胶（例如，美国马萨诸塞州罗克兰的生物圈医学公司（BiosphereMedical)的Embospheres?)。已经在化疗栓塞中使用相似的微球来增加递送后治疗剂的残留时间。市售可得的微球的其他示例包括具有包埋的放射性同位素（例如，9°Y)的玻璃微球，具体是加拿大渥太华的MDS诺丁公司（MDSNordion)的TheraSpheres?，和能够螯合放射性同位素（9°Υ)的聚合物微球，具体是澳大利亚新南威尔士州的SIRTex医学公司（SIRTexMedical)的SIR-Spheres?。在一个具体的例子中，直接向聚乙烯醇水凝胶微球添加治疗剂（多柔比星）使得其能够在递送后局部释放（例如，英国萨里郡法纳姆的生物相容国际公司（BiocompatiblesInternationalpic)的DC珠?药物递送化疗栓塞系统）。现在市场上也有允许健康护理提供者在"空"多孔珠上加载药物的颗粒（例如，美国犹他州南约旦市的迈瑞特医疗公司（MeritMedicalSystems,Inc.)的Embosphereu)。通常通过药物与颗粒的离子结合来实现加载，这导致颗粒摄入较低的药物和较快的释放（例如，在48小时内）。【
发明内容】[0008]按照本发明的一个方面，提供包含生物可降解聚合物和治疗剂的栓塞颗粒，其中该颗粒设置为，在给药到对象的体腔中后，从给药的时间开始释放治疗剂直至给予后约1周至给药后约4周范围中的任何时间的第一时间点，治疗剂在该时间点停止释放。也设置颗粒使得从治疗剂停止释放的第一时间点开始到第一时间点之后约2周至约12个月范围中的任何时间的第二时间点，颗粒在体腔中持续存在，颗粒在第二时间点完全降解。[0009]本发明的其他方面涉及制备这类颗粒的方法。[0010]本发明的其他方面涉及包含这类颗粒的可注射组合物，并涉及采用这类可注射组合物的治疗方法。[0011]在阅读完发明详述和所附的任意权利要求之后，本发明的这些和各额外方面、实施方式和优势对于本领域普通技术人员会立即变得显而易见。[0012]附图简要说明[0013]图1是按照本发明的一个实施方式的球芯-壳生物可降解颗粒的示意图。[0014]图2是图1的颗粒在颗粒壳降解后的示意图。[0015]图3是按照本发明的另一个实施方式的球芯-壳生物可降解颗粒的示意图。[0016]图4是图3的颗粒在颗粒芯降解后的示意图。[0017]图5是按照本发明的一个实施方式，使用三喷嘴设备生产球芯-壳生物可降解颗粒的工艺的示意图。[0018]图6是按照本发明的一个实施方式，使用微流体双T-通道设备生产球芯-壳生物可降解颗粒的工艺的示意图。[0019]图7是按照本发明的一个实施方式具有多芯的球芯-壳生物可降解颗粒的示意图。[0020]图8是图7的颗粒在颗粒芯降解后的示意图。[0021]发明详沭[0022]按照各个方面，本发明提供了含有生物可降解聚合物和治疗剂的可注射生物可降解聚合颗粒。[0023]设置颗粒使得在向对象的体腔给药后（例如，诸如动脉、淋巴管等的血管），治疗剂从给药时间点直至给药后约1周至给药后约4周范围中的任何时间的第一时间点释放，治疗剂在第一时间点停止释放。例如，治疗剂停止释放的第一时间点的范围可以是给药后1周至2周至3周最长至4周中的任何时间。[0024]也可设置颗粒使得在第一段时间结束后（即在治疗剂停止释放后），颗粒在体腔中持续第二段时间。例如，还可设置颗粒使得从治疗剂停止释放的第一时间点开始到第一时间点之后约2周至约12个月范围中的任何时间的第二时间点，颗粒在体腔中持续存在，颗粒在第二时间点完全降解。例如，第二时间点的范围可以是第一时间点后2周至3周至4周至2个月至4个月至6个月至8个月至10个月至12个月中的任何时间。[0025]如本文所述，治疗剂停止的时间点是从颗粒释放的速率降低至最大释放速率的约5%以下的时间点。[0026]如本文所述，完全降解的时间点是相对于颗粒的初始重量（即注释时间点时的重量）出现至少95重量％的颗粒降解的时间点。[0027]本文使用的"聚合颗粒"是含有聚合物，通常含有50重量％至75重量％至90重量％至95重量％至97.5重量％至99重量％或更多聚合物的颗粒。[0028]本文使用的"生物可降解聚合颗粒"是在体内经过链切割的颗粒。如本文所用，如果聚合物在体内沿聚合物主链发生键切割，则无论键切割的机制（例如，酶促分解、水解、氧化等），均为"生物可降解"。[0029]本文使用的"聚合物"是含有一种或多种类型的组成物质（通常称为单体）的多拷贝的分子。给定聚合物内的单体数量可以广泛变化，范围是，例如5至10至25至50至100至1000至10000或更多个组成单元。本文使用的术语"单体"是指游离单体和纳入聚合物的那些单体（本文也成为单体"残基"），从使用术语的上下文中可清楚地区分。[0030]本文使用的"部分"是聚合物的亚基并且包含单体和单体的集合。在本文中可基于所用的或可用于产生部分（例如，通过导致产生水分子的缩合反应等）的物质来对部分命名。作为一个具体示例，可以使用琥珀酸hoocch2ch2cooh通过缩合反应产生"琥珀酸部分"，-COCH2CH2CO-,但也可以使用诸如琥珀酰氯C10CCH2CH2C0C1的另一种物质来产生。[0031]本发明的可注射颗粒可以是非交联的或它们可以是共价和/或非共价交联的。因此，在一些实施方式中，在可注射颗粒中可以存在诸如共价交联剂或离子交联剂的交联剂，而在其他实施方式中，颗粒中不含交联剂。在一些实施方式中，颗粒可以通过暴露于辐射(例如，Y或e-束辐射）而交联，这可以与颗粒的灭菌一起进行。[0032]可以使用可注射颗粒来治疗多种对象中的多种疾病和病症。对象包括脊椎动物对象，尤其是人和各种温血动物，包括宠物和牲畜。本文使用的"治疗"是指预防疾病或病症、减少或消除与疾病或病症相关的症状，或使疾病或病症基本或完全消除。优选的治疗是栓塞治疗。[0033]本发明的可注射颗粒形状可以不同。在某些实施方式中，它们基本是球形的，例如，具有完美（对于肉眼）球状形式或近-完美球状形式，如扁圆类球体（轻微延长的球形）或扁长类球体（轻微压平的球形）等其他规则或不规则近球形几何形状。在颗粒基本是球形的实施方式中，至少一半（颗粒样品的50%或更高，例如，50%至75%至90%至95%或更高）的颗粒的球形度为0·8或更高（例如，0·80至0·85至0·9至0·95至0·97或更高）。例如，使用贝克曼库尔特快速VUE图像分析仪（BeckmanCoulterRapidVUEImageAnalyzer)2.06版（佛罗里达州迈阿密的贝克曼库尔特公司（BeckmanCoulter))可以测定颗粒的球形度。简而言之，快速VUE拍摄连续色调（灰度）形式的图片并将其通过取样和定量处理转化为数字形式。系统软件在图像中鉴定并测量颗粒。颗粒的球形度，其以Da/Dp计算（其中Da=V(4A/π);Dp=P/π;A=像素面积；P=像素周长），其值为0到1，1代表完美的圆。如果颗粒具有〇.8或更高（例如，0.80至0.85至0.9至0.95至0.97或更高）的球形度，则其是"球形"的。[0034]本发明的可注射颗粒可以在尺寸上明显不同，颗粒的一般最长线性截面尺寸（例如，球的直径，棒或纤维等的长度）的范围是，例如40至5000微米（μm)(例如，40至50至100至150至200至250至300至400至500至750至1000至1500至2000至2500至5000微米），更优选45至300微米。例如，可以使用微导管（例如，具有530至690微米范围等尺寸的内径的微导管）来递送这类颗粒。[0035]对于颗粒的集合，该组的算术平均最大尺寸优选在前述的范围内。如上述，可使用贝克曼库尔特快速VUE图像分析仪2.06版（佛罗里达州迈阿密的贝克曼库尔特公司）测定一组颗粒的算术平均最大尺寸。可通过将组中全部颗粒的最大尺寸（对于球是直径）之和除以组中颗粒的数量来测定一组颗粒（例如，组合物中）的算术平均最大尺寸。[0036]在某些实施方式中，可以采用颗粒尺寸的多峰分布。例如，颗粒的集合可拥有具有40至50微米的第一算术平均最大尺寸的第一组颗粒和具有100至150微米的第二算术平均最大尺寸的第二组颗粒等可能性。[0037]用于本发明的栓塞颗粒的生物可降解聚合物包括生物可降解聚酯（例如，聚羟基酸）、聚原酸酯、聚醚酯、聚酰胺、聚酯酰胺、聚缩酚羧酸肽（polydepsidpetide)、聚氨酯、多糖和聚羟基烷酸酯等。[0038]根据生物降解机制，聚合物可经过表面降解、主体降解或其组合。表面降解与主体降解通常取决于降解是否通过水解机制（例如，酯水解）或通过酶促机制。在通过水解发生降解的情况中，发生主体降解，但是可通过对水渗透和材料溶胀速率施加控制来控制主体降解，这些是由聚合物的亲水性决定的。在酶或细胞介导的生物降解的情况中，其机制可主要通过表面降解。例如，可通过水解或氧化机制发生酶促降解。这些降解机制可以是炎性外来体响应的结果，炎性外来体响应发生在聚合药物递送系统的植入之后。通常参与生物降解的酶包括酯酶、蛋白酶、弹性蛋白酶和过氧化物酶。参见，例如AylvinA.Dias和MarcHendriks,"AminoAcid-ContainingDegradablePolymers&TheirPotentialinControlledDrugDelivery(含氨基酸的可降解聚合物及其在受控药物递送中的潜力）"DrugDeliveryTechnology，2010年5月，卷10,第4期，20-25。[0039]可用于本发明的生物可降解聚合物包括其中主要以表面降解作为体内降解机制的那些。当治疗剂在这种聚合物中分散时（即，聚合材料作为捕获治疗剂的基质时）中，治疗剂从聚合材料的释放的速率也受到表面降解的控制，允许药物释放持续直至聚合材料基本完全被侵蚀。[0040]一组已经证明由表面侵蚀主导降解的聚合物是基于氨基酸的聚（酯酰胺）(AA-PEA)。例如，在A.Ghaffar等，Biomacromolecules2011，12,3243-3251中，一类AA-PEA采用α-糜蛋白酶和蛋白酶K的经体外酶促降解。发现使用两种酶时聚合物以稳定的速率降解，剩余聚合物的平均分子量中变化不明显，表明在酶介导的降解期间发生表面侵蚀。在实验的过程期间，没有观察到酸性副产物的累积。在缺少酶的情况下，这类聚合物也显示出显著的水解稳定性。[0041]AA-PEA似乎通过促进再内皮化和降低炎症响应来支持比基于脂族聚酯的生物材料更天然的伤口愈合过程。参见KaiGuo和C.C.Chu，JournalofBiomedicalMaterials1^8631'(：11?31^13:六口口1丨6(113;[01]^七61'丨318，卷8913，第2期，2008,491-500。例如，在支架涂层应用中，AA-PEA已经显示出良好的组织和血液相容性，在猪冠状动脉中测试的体内生物相容性显示聚合物涂覆的支架具有与裸露的金属支架相似的损伤和炎症分数。参见AylvinA.Dias和MarcHendriks，DrugDeliveryTechnology，2010年5月，卷10,第4期，20-25。[0042]现在参照图1，显示了按照本发明的球形生物可降解颗粒100,其包含（a)含有一种或多种生物可降解聚合物且不含治疗剂的生物可降解芯110,以及（b)含有一种或多种生物可降解聚合物和分布其中的一种或多种治疗剂的生物可降解壳120。[0043]如上述，在向对象给药之后，按照本发明的生物可降解颗粒显示第一段时间（例如，3周等），其中一种或多种治疗剂的释放伴随着降解，以及之后的第二段时间（例如，4周等），其中颗粒持续降解，但是没有伴随治疗剂释放，直至实现颗粒的完全降解。在像图1的颗粒100中，这可以通过采用发生表面降解但没有或几乎没有主体降解的壳120来实现，壳120的完全表面降解的时间与发生药物释放的第一段时间相应。如图2所示，在第一段时间(和壳的完全表面降解）之后，只剩下聚合物的芯110。然后芯110持续降解且没有伴随任何治疗剂释放直至实现颗粒的完全降解。[0044]可以采用其他策略来产生具有本发明的释放特征的颗粒。现在参照图3,显示了按照本发明的基本球形的生物可降解颗粒200,其包含（a)含有一种或多种生物可降解聚合物和分布其中的一种或多种治疗剂的生物可降解芯210以及（b)含有一种或多种生物可降解聚合物且不含治疗剂的生物可降解壳220。如前述，在向对象给药之后，按照本发明的生物可降解颗粒显示第一段时间，其中一种或多种治疗剂的释放伴随着降解，以及颗粒持续降解的第二段时间，其中不伴随治疗剂释放，直至实现颗粒的完全降解。在像图3的颗粒200中，这可以通过采用发生表面降解但没有或几乎没有主体降解的芯210来实现，芯210完全降解的时间与发生药物释放的第一段时间相应。在另一方面，壳220由比芯降解更慢的材料形成。此外，由设备22a提供壳，其允许外部物质（例如，水、酶等）扩散进入芯中并且也允许内部物质（例如，治疗剂和聚合物降解产物）扩散到芯以外。如图4所示，在这样的系统中，在第一段时间（和芯完全降解）后，只剩下壳220。然后壳220持续降解且不伴随治疗剂释放直至在第二段时间结束时实现颗粒的完全降解。[0045]按照另一个策略，现在参照图7,显示了按照本发明的基本球形的生物可降解颗粒700,其包含（a)含有一种或多种生物可降解聚合物和分布其中的一种或多种治疗剂的多个生物可降解芯710,以及（b)含有一种或多种生物可降解聚合物且不含治疗剂的生物可降解壳720。如前述，在向对象给药之后，按照本发明的生物可降解颗粒显示第一段时间，其中一种或多种治疗剂的释放伴随着降解，以及颗粒持续降解的第二段时间，其中不伴随治疗剂释放，直至实现颗粒的完全降解。在像图7的颗粒700中，这可以通过采用主体可侵蚀的或更优选地发生表面降解但没有或几乎没有主体降解的多个芯710来实现，芯710完全降解的时间与发生药物释放的第一段时间相应。在另一方面，壳720由比芯降解更慢的材料形成。通过使用多个芯（例如，2个，3个等）构造，能够产生由非常薄的壳材料层（如果存在的话）将芯与外部环境分开的生物降解快速的颗粒，允许外部物质（例如，水、酶等）扩散进入芯中并且也允许内部物质（例如，治疗剂和聚合物降解产物）扩散到芯以外。因此，不需要像图3中形成的那些设备。如图8所示，在这样的系统中，在第一段时间（和芯完全降解）后，只剩下壳720。然后壳720持续降解但不伴随治疗剂释放直至在第二段时间结束时实现颗粒的完全降解。[0046]在另一个策略中，包含聚合物和治疗剂的第一颗粒与包含聚合物但不包含治疗剂的第二颗粒一起使用，其中第二颗粒比第一颗粒降解更慢。例如，可以一起采用含治疗剂的较小颗粒（例如，具有40至60微米的第一直径范围的球形颗粒）和不含治疗剂的较大颗粒（例如，具有150至200微米的第二直径范围的球形颗粒）。可以由相同的聚合物材料形成较小和较大的颗粒。也可以由不同的聚合材料形成较小或较大的颗粒，只要较小的颗粒在第一段时间完全降解并且较大的颗粒在第一颗粒完全降解后持续第二段时间即可。作为另一个示例，第一和第二颗粒可以具有基本相同的尺寸并且包含不同的聚合材料，从而第一颗粒在第一段时间完全降解并且第二颗粒在所述颗粒完全降解之后持续第二段时间。[0047]如上述，用于形成本文所述的颗粒的聚合物包括基于氨基酸的聚（酯酰胺）(AA-PEA)，其包含氨基酸部分（优选α-氨基酸部分），和其它选择部分（例如选自多元醇部分（例如，二醇、三醇等）、多酸部分（例如，二酸、三酸等）和羟基酸部分等）。[0048]各种适用于本发明的AA-PEA描述于聚合物领域并且包括，例如，以下描述的那些：KaiGuo和C.C.Chu，"BiodegradableandInjectablePaclitaxel-LoadedPoly(esteramide)sMicrospheres!FabricationandCharacterization(生物可降角军和可注射紫杉醇-加载的聚（酯酰胺）微球：制备和表征）"JournalofBiomedicalMaterialsResearchPartB:AppliedBiomaterials，卷89B，第2期，2008,491-500;M.Vera等，"Microspheresfromnewbiodegradablepoly(esteramide)swithdifferentratiosofL_andD-alanineforcontrolleddrugdelivery(用于受控药物递送的来自具有不同L-和D-丙氨酸比率的新生物可降解聚（酯酰胺）的微球）"JournalofMicroencapsulation，2006年9月；23(6):686-697;AylvinA.Dias和MarcHendriks，"AminoAcid-ContainingDegradablePolymers&TheirPotentialinControlledDrugDelivery(含氨基酸的可降解聚合物及其在受控的药物递送中的潜力）"DrugDeliveryTechnology，2010年5月，卷10,第4期，20-25;Α·Ghaffar等，"MonitoringtheinVitroEnzyme-MediatedDegradationofDegradablePoly(esteramide)forControlledDrugDeliverybyLC-ToF-MS(通过LC-ToF-MS监测用于受控药物递送的可降解聚（酯酰胺）的体外酶介导的降解），'Biomacromolecules2011，12,3243-3251;AlfonsoRodriguez-Galan等，"DegradablePoly(esteramide)sforBiomedicalApplications(用于生物医学应用的可降解聚（酯酰胺））"P〇lymers2011，3,65-99;XuanPang等，"Synthesis,characterizationandbiodegradationoffunctionalizedaminoacid-basedpoly(esteramide)s(官能化的基于氨基酸的聚（酯酰胺）的合成、表征和生物降解）Wiomaterials31(2010)3745-3754;Chu等的美国专利号7,304,122和Chu等的美国专利【发明者】J·韦伯申请人:波士顿科学医学有限公司