包含柠檬酸的组合物及其应用
【专利说明】
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请依据35U.S.C. § 119(e)要求2013年1月4日提交的美国临时专利申请序 列号61/748, 906的优先权，所述临时专利申请据此以引用的方式整体并入本文。
技术领域
[0003] 本发明涉及柠檬酸递呈组合物，并且具体来说，涉及用于骨应用的柠檬酸递呈组 合物。
【背景技术】
[0004] 天然骨基质是一种包含约60至65重量％的包埋在胶原蛋白基质内的无机材料的 复合物。此外，磷灰石纳米晶体薄层包埋在胶原蛋白网状结构内。因此，一些工程化生物材 料已组合各种无机材料与合成聚合物以用于骨组织工程应用中。然而，一些现存生物材料 未能匹配天然骨组成，提供足够机械支撑，使炎症性反应减至最小限度，快速促进骨再生和 /或与周围组织完全整合。
[0005] 因此，存在对用于各种矫形和骨应用的提供改进的性质的组合物和方法的需要， 所述改进的性质包括改进的机械性质和/或改进的骨生长性质。
【发明内容】
[0006] 在一个方面，本文描述在一些情况下，相较于用于骨应用的其它组合物，可提供一 种或多种优势的组合物。举例来说，在一些实施方案中，本文所述的组合物可提供改进的机 械性质、降低的炎症性反应、改进的可生物降解性和与周围组织的优越整合。此外，在一些 情况下，本文所述的组合物可以改进的方式促进骨生长，包括通过促进骨细胞群体（如包 含干细胞或成骨细胞的群体）中的细胞分化或表型进展。此外，在一些情况下，本文所述的 组合物也可抑制包括骨癌的癌的生长。
[0007] 在一些实施方案中，本文所述的组合物是柠檬酸递呈组合物。举例来说，在一些情 况下，本文所述的柠檬酸递呈组合物包含含有柠檬酸部分的聚合物或寡聚物。在一些实施 方案中，本文所述的组合物包含具有下文所述的式（I)结构的第一聚合物或寡聚物和具有 下文所述的式（II)结构的第二聚合物或寡聚物，其中所述第一聚合物或寡聚物与所述第 二聚合物或寡聚物掺合。此外，在一些情况下，第一聚合物或寡聚物和第二聚合物或寡聚物 彼此交联以形成聚合物网状结构。另外，在一些情况下，组合物进一步包含分散在聚合物网 状结构中的颗粒材料。颗粒材料可为羟磷灰石、磷酸三钙、双相磷酸钙、生物玻璃、陶瓷、镁 粉、镁合金和脱细胞骨组织粒子中的一个或多个。
[0008] 此外，在一些实施方案中，本文所述的组合物进一步包含粘着于聚合物网状结构 的骨组织。在一些情况下，骨组织围绕聚合物网状结构，并且聚合物网状结构整合至骨组织 中。
[0009] 在另一方面，本文描述促进骨生长的方法，其在一些情况下可提供一种或多种超 过其它方法的优势。在一些情况下，举例来说，本文所述的方法促进骨细胞群体中的细胞分 化或表型进展，所述方法包括向所述骨细胞提供柠檬酸递呈组合物。在一些实施方案中，在 所选细胞发育的第一阶段向骨细胞提供柠檬酸递呈组合物以获得第一细胞分化或表型进 展。另外，在一些情况下，在所选细胞发育的第二阶段向骨细胞进一步提供第二柠檬酸递呈 组合物以获得第二细胞分化或表型进展。根据本文所述的方法处理的骨细胞可在体外或在 体内。在一些情况下，骨细胞包括骨干细胞。此外，在一些实施方案中，本文所述的促进骨生 长的方法包括将柠檬酸递呈组合物安置在生物环境中。此外，在一些实施方案中，促进骨生 长包括上调生物环境中的Osterix(OSX)基因表达和/或碱性磷酸酶（ALP)基因表达。在 一些情况下，促进骨生长包括改进生物环境中的骨传导性和/或骨诱导性。在一些实施方 案中，促进骨生长包括促进生物环境中的矿物化或钙沈积物形成。此外，在一些情况下，本 文所述的方法也有效用于至少部分抑制包括骨癌细胞的癌细胞的生长和/或增殖。此外， 在一些实施方案中，一种或多种前述作用由柠檬酸递呈组合物以剂量依赖性方式提供。 [0010] 根据本文所述的方法向骨细胞提供和/或安置在生物环境中的柠檬酸递呈组合 物可包括上文所述的任何组合物。举例来说，在一些实施方案中，柠檬酸递呈组合物包含含 有柠檬酸部分的聚合物或寡聚物，如具有式（I)或式（Π )结构的聚合物或寡聚物。也可使 用其它聚合物或寡聚物。此外，在一些所述实施方案中，本文所述的方法进一步包括通过降 解聚合物或寡聚物来自聚合物或寡聚物释放柠檬酸盐。在其它情况下，柠檬酸递呈组合物 包含柠檬酸、或柠檬酸盐水溶液。在一些实施方案中，柠檬酸递呈组合物构成补充有柠檬酸 或柠檬酸盐的培养基。此外，在一些情况下，以组合物的体积计，用于本文所述的方法中的 柠檬酸递呈组合物提供在约20 μ M与约2000 μ M之间的柠檬酸盐浓度。另外，在一些情况 下，本文所述的方法进一步包括向骨细胞提供如ΒΜΡ-2的生物因子。
[0011] 在另一方面，本文描述包含柠檬酸递呈组合物的物品。在一些实施方案中，物品 包含上文所述的柠檬酸递呈组合物，如由具有式（I)结构的聚合物或寡聚物和/或具有式
[11] 结构的聚合物或寡聚物形成的交联聚合物网状结构。此外，在一些情况下，本文所述的 物品形成生物或手术植入物，如矫形固定装置，如骨螺钉。
[0012] 这些和其它实施方案在随后详述中更详细地加以描述。
【附图说明】
[0013] 图1说明用于形成根据本文所述的一个实施方案的复合网状结构的流程。
[0014] 图2说明根据本文所述的一些实施方案的一系列组合物的一系列差示扫描量热 法（DSC)热分析图。
[0015] 图3A说明根据本文所述的一些实施方案的一系列组合物的压缩模量。
[0016] 图3B说明根据本文所述的一些实施方案的一系列组合物的压缩峰值强度。
[0017] 图4说明根据本文所述的一些实施方案的一系列组合物的体外降解速率。
[0018] 图5说明根据本文所述的方法的一些实施方案的一系列复合物的矿物化的扫描 电子显微术（SEM)图像。
[0019] 图6A说明根据本文所述的方法的一些实施方案的钙结节形成的光学显微镜图 像。
[0020] 图6B说明根据本文所述的方法的一些实施方案的钙结节形成数据。
[0021] 图6C说明根据本文所述的方法的一些实施方案的钙结节形成数据。
[0022] 图7说明根据本文所述的方法的一些实施方案的碱性磷酸酶（ALP)表达。
[0023] 图8A说明根据本文所述的方法的一些实施方案的ALP表达。
[0024] 图8B说明根据本文所述的方法的一些实施方案的ALP表达。
[0025] 图9说明根据本文所述的方法的一些实施方案的骨桥蛋白（OPN)表达。
[0026] 图10说明根据本文所述的一些实施方案的促进骨生长的方法的结果的光学显微 镜图像。
[0027] 图IlA说明根据本文所述的一些实施方案的促进骨生长的方法的结果的SEM图 像。
[0028] 图IlB说明根据本文所述的方法的一些实施方案的ALP表达。
[0029] 图IlC说明根据本文所述的方法的一些实施方案的osterix(OSX)表达。
[0030] 图12A说明根据本文所述的一个实施方案的促进骨生长的方法的结果的微型CT 图像。
[0031] 图12B说明根据本文所述的一个实施方案的促进骨生长的方法的结果的微型CT 图像。
[0032] 图13说明根据本文所述的一个实施方案的促进骨生长的方法的结果的两个微型 CT图像。
[0033] 图14说明对应于本文所述的方法的一个实施方案的细胞增殖数据。
[0034] 图15说明对应于本文所述的方法的一个实施方案的细胞增殖数据。
[0035] 图16说明对应于本文所述的方法的一个实施方案的细胞增殖数据。
【具体实施方式】
[0036] 通过参照以下详述、实施例和图，本文所述的实施方案可更易于理解。然而，本文 所述的要素、装置和方法不限于详述、实施例和图中呈现的特定实施方案。应认识到这些实 施方案仅说明本发明的原理。在不脱离本发明的精神和范围下，众多修改和改适将易于为 本领域技术人员显而易知。
[0037] 此外，本文公开的所有范围都应理解成涵盖其中包括的任何和所有子范围。举例 来说，陈述的范围"1.0至10. 0"应视为包括以最小值1.0或大于1.0开始，并且以最大值 10. 0或小于10. 0结束的任何和所有子范围，例如I. 0至5. 3、或4. 7至10. 0、或3. 6至7. 9。
[0038] 除非另外明确陈述，否则本文公开的所有范围也都应视为包括范围的端点。举例 来说，"在5与10之间"的范围通常应视为包括端点5和10。
[0039] 此外，当短语"多达"与量或数量关联使用时，应了解所述量至少是可检测量或数 量。举例来说，以"多达"指定量的量存在的物质可自可检测量并且多达且包括所述指定量 存在。
[0040] 包含柠檬酸的组合物
[0041] 在一个方面，本文描述包含柠檬酸或递呈柠檬酸的组合物。在一些实施方案中，组 合物包含含有柠檬酸部分的聚合物或寡聚物。"柠檬酸部分"在本文中出于参照目的包括具 有式（III)结构的部分：
[0042]
[0043] 其中&、1?2和1?3独立地是-!1、-01 3、-012013^+或与聚合物或寡聚物的其余部分的 连接点；
[0044] &是-H或与聚合物或寡聚物的其余部分的连接点；并且
[0045] M+是阳离子，如Na+或K+，前提是Rp R2、RjPR4中的至少一个是与聚合物或寡聚 物的其余部分的连接点。
[0046] 可使用不与本发明的目标不一致的任何聚合物或寡聚物。举例来说，在一些情况 下，本文所述的组合物的聚合物或寡聚物包含（i)柠檬酸、柠檬酸盐或柠檬酸酯（如柠檬酸 三乙酯）与（ii)多元醇（如二醇）的反应产物。适用于本文所述的一些实施方案中的多元 醇的非限制性实例包括C2-C20 α，ω -正烷二醇或C2-C20 α，ω -烯二醇。在其它情况下， 本文所述的组合物的聚合物或寡聚物包含（i)柠檬酸、柠檬酸盐或柠檬酸酯与（ii)多元 醇，和（iii)胺、酰胺或异氰酸酯的反应产物。在一些情况下，胺包括一种或多种具有2至 10个碳原子的伯胺。在其它情况下，胺包括一种或多种具有2至15个碳原子的仲胺或叔 胺。在一些实施方案中，异氰酸酯包括单异氰酸酯。在其它情况下，异氰酸酯包括二异氰酸 酯，如二异氰酸烷酯。此外，本文所述的组合物的聚合物或寡聚物也可包含（i)柠檬酸、柠 檬酸盐或柠檬酸酯与（ii)多元醇，和（iii)多元羧酸（如二羧酸）或多元羧酸的功能性等 效物，如多元羧酸的环酐或酸氯化物的反应产物。此外，多元羧酸或其功能性等效物可为饱 和或不饱和的。举例来说，在一些情况下，多元羧酸或其功能性等效物包括顺丁烯二酸、顺 丁烯二酸酐、反丁烯二酸或反丁烯二酰氯。在其它实施方案中，本文所述的组合物的聚合物 或寡聚物包含（i)柠檬酸、柠檬酸盐或柠檬酸酯与（ii)多元醇，和（iii)氨基酸，如α-氨 基酸的反应产物。在一些实施方案中，α-氨基酸包括L-氨基酸、D-氨基酸或D, L-氨基 酸。在一些情况下，α-氨基酸包括丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、甘氨 酸、谷氨酰胺