组合物和递送系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可注射支架，及这种支架在递送系统中将试剂递送至受试者(主体，对 象，subject)的革E位(祀点，target site)的用途。
【背景技术】
[0002] 在再生医药领域中存在许多通过使试剂，如生长因子或患者内特定位置的细胞局 部化来促进组织修复的新临床处理的机会。临床的机会的实例包括梗塞之后心肌的再生、 脊柱融合术(spinal fusion)中骨生长的诱导、糖尿病足部溃疡的治愈以及由于中风的损 伤的限制或也许逆转。可以使用支架实现试剂，如生长因子的局部化。支架提供用于血管生 成和组织形成的适当的机械环境、构架和表面化学。支架作为药物或细胞递送系统的用途 具有较大的潜力，但是由于需要使支架的孔隙率、强度和降解动力学适于组织类型，同时达 到适当的释放试剂（如起生长因子作用的蛋白质或细胞）的动力学，因此也是非常挑战性 的。
[0003]在将支架用作用于体内修复和/或再生的递送系统的另一复杂之处是给药途径的 问题。在许多临床例中，需要修复的组织部位是难以达到的（例如对于中风疗法，在大脑内， 或对于梗塞后治疗，在心肌内）或大小与形状未知的。因此，存在对于可以通过最小侵入性 过程给予的改善的可注射支架的需要。
[0004] 广泛来说，支架通常是具有大的互连孔隙或水凝胶的，预成型的不溶于水的基体 (matrix)。将这种支架植入患者中用于增加体内组织修复和/或再生。
[0005] 在植入方面，预成型的不溶于水的基体必须成形从而填充体内的腔，需要知道腔 的尺寸并限制可以填充的腔的形状。此外，需要侵入性操作以递送支架。
[0006] 相反地，许多水凝胶材料已经设计为可以直接通过注射器递送至体内。凝胶遵从 触发信号，例如温度变化或UV光曝光在体内形成。这种系统具有它们可以不预先知道腔的 尺寸而填充任何形状的腔的优势。然而，这种水凝胶缺少大的互连孔隙网络，并且因此从凝 胶释放试剂受限于不良的扩散性质。
[0007] 此外，水凝胶不良的机械强度意味着它们经常不能承受使用中施加的压缩力，此 外这可以导致不希望的递送性质，因为凝胶内的试剂实际上可以被挤出水凝胶。
[0008] WO 2010/100506(通过引证将其内容结合在本文中）提供了可注射试剂递送系统， 包括组合物，该组合物包含：（i)包含离散颗粒的可注射支架材料;和（ii)包含用于递送的 试剂的载体。离散颗粒能够相互作用以形成支架。
[0009]用于递送试剂的支架的一个用途是在骨修复，具体地，在脊柱融合术、不愈合骨折 (non-union fracture)和牙科骨修复领域中。已经示出抑制素(他汀，statin)药物通过间 接促进内源骨形态发生蛋白-2(BMP-2;-种骨诱导生长因子)的活性，和刺激血管内皮生长 因子的产生(VEGF;促进成骨细胞分化和血管形成为发育的组织）来促进骨形成。抑制素具 有作为用于高胆留醇血症的口腔治疗的临床用途的长久历史。它们在体内代谢因而整形外 科应用需要局部递送。
[0010] 局部递送抑制素的构思首次由Mundy等人在1996年描述(US 6022887,将其内容以 其整体结合在此）。随后，存在大量的疗效的研究论文和临床前研究，但是至今没有商用的 出产。
[0011]研究文献描述了对于用于局部递送抑制素的适当载体的需要。理想的材料会将药 物在作用部位局部化，以刺激修复而不引起炎症或其他副作用的水平提供活性的持续释 放，并且理想地也会提供用于渗透骨祖细胞和组织构建的支撑结构。特别是获得期望的释 放特性已经证明是挑战性的并阻碍了开发。仅在近期通过递送基体的合理设计尝试复制了 体外的基准数据(Rashidi et al ,Polymers，2010,2,709_718) 〇
【发明内容】
[0012] 本发明人出乎意料地发现，使用本发明的递送系统可以获得改善的结果。在第一 方面中，本发明提供可注射试剂递送系统，包含组合物，该组合物包含位于离散颗粒中的用 于递送的试剂，和包含能够相互作用以形成支架的离散颗粒的可注射支架材料。
[0013] 与许多依赖于延缓分散的递送系统不同，在本发明中药物释放是由材料降解精确 控制的。缓释分布可以在数周至数月之间变化，并且制剂具有抑制的初始'爆释（爆发， burst) '效果(然而对于储藏式释放(depot release)系统是典型的）。因此在开发用于具有 较窄的治疗指数的药物的制剂时，该系统的通用性(多面性，versatility)提供了明显的优 势。该材料的独特的机械和多孔性能帮助形成新的组织和血管，起到主体(宿主，host)可以 在其上重建新的结构和功能元件的基底(substrate)的作用。因此，当与常规基底如递送短 寿命丸剂的胶原蛋白相比时，本发明可以提供改善的释放和效力保持。
[0014] 本发明的组合物具有以下优势，其可用于生成在注射部位自组装的多孔支架，并 且该支架含有试剂并使该试剂在支架形成的部位受控释放。通过提供试剂释放的增强控 制，可以有效地避免不需要的效果。例如，在用于骨修复的抑制素递送中，在一些现有技术 的递送系统中药物释放的初始爆释可以导致释放过多的抑制素，有不需要的、可以阻断骨 形成的炎症反应的风险。本发明的递送系统、组合物和方法通过提供更慢的并且更加受控 的延缓释放分布避免该问题。
[0015] 在一些实施方式中，用于递送的试剂位于能够相互作用以形成支架的离散颗粒 内。在一些实施方式中，递送系统的组合物包括除了能够相互作用以形成支架的那些之外 的离散颗粒，并且在这种实施方式中，用于递送的试剂可以位于不是能够相互作用以形成 支架的那些离散颗粒内，或能够相互作用以形成支架的那些离散颗粒中。在一些实施方式 中，具有可以和不能相互作用以形成支架的颗粒，用于递送的试剂位于两种类型的颗粒中。
[0016] 本发明进一步提供以下组合物，其包含位于离散颗粒内的用于递送的试剂和包含 能够相互作用以形成支架的离散颗粒的可注射支架材料，以用于通过手术或疗法治疗人体 或动物体的方法，或用于在人体或动物体上实施的诊断方法。优选地，该组合物用于药物用 途或整容手术。
[0017]该组合物可以是用于治疗或预防选自以下病症的方法中的组合物:神经退行性病 症(例如后中风(post stroke)、亨廷顿病、阿尔茨海默病、帕金森病）、与骨相关的病症(包 括骨关节炎、椎间盘萎缩、需要填充的骨腔、需要再生或修复的骨折）、烧伤、癌症、肝脏病症 (包括肝萎缩）、肾脏病症(包括肾脏萎缩）、膀胱、输尿管或尿道的病症(包括需要重建的输 尿管损伤或膀胱损伤、膀胱或子宫脱垂）、糖尿病、需要IVF治疗的不育、肌肉萎缩病症(包括 肌营养不良）、心脏病症(例如心肌梗塞后心脏组织损伤、充血性心脏病）、眼病(例如角膜损 伤或病变）、需要再生或修复的脉管系统损伤、溃疡、和需要再生或重建的组织损伤(包括需 要再生或重建的器官损伤，和需要再生或重建的神经损伤）。
[0018] 优选地，试剂可以是治疗性、预防性或诊断性活性物质。其可以是任何生物活性试 剂。用于递送的试剂可以是药物、细胞、信号分子如生长因子，或任何其他适合的试剂。
[0019] 例如，试剂可以包含氨基酸、肽、蛋白质、糖、抗体、核酸、抗生素、抗真菌素、生长因 子、营养素、酶、激素、类固醇、合成材料、粘附分子、着色剂/染料(其可以用于识别）、放射性 同位素(其可以用于降解的X-射线检查和/或监测）、和其他适合的组分，或它们的组合。
[0020] 可以使用任何具有本发明的组合物的动物细胞。可以使用的细胞的实例包括骨、 骨祖细胞、软骨(cartilage)、肌肉、肝脏、肾脏、皮肤、内皮、肠(gut)、小肠（intestinal)、心 血管、心肌细胞<^1(1；[01117(^6)、软骨细胞(011011(11'007丨6)、肺、胎盘、羊膜、绒膜、胎儿细胞 或干细胞。在使用干细胞的情况下，优选地使用非胚胎干细胞。可以包括细胞用于递送至支 架形成部位，或可以将它们包括并旨在保留在支架中，例如为诱发支架的定殖 (colonisation)0
[0021] 其他可以加入的试剂包括但不限于表皮生长因子、源自血小板的生长因子、碱性 成纤维细胞生长因子、血管内皮生长因子、类胰岛素生长因子、神经生长因子、肝细胞生长 因子、转化生长因子和其他骨形态发生蛋白、细胞因子，包括干扰素、白细胞介素、单核细胞 趋化蛋白-I (MCP-1 )、雌激素、睾酮、激酶、趋化激酶(chemokinase)、葡萄糖或其他糖类、氨 基酸、钙化因子、多巴胺、富胺寡肽，如在粘着蛋白如纤连蛋白和层粘连蛋白中发现的肝素 结合域，其他胺类、他莫昔芬、顺铂、肽和某些类毒素。此外，可以包括药物(包括抑制素和 NSAID)、激素、酶、营养素或其他治疗试剂或因子，或它们的混合物。
[0022] 在一些实施方式中，用于递送的试剂是抑制素，例如辛伐他汀、阿托伐他汀、氟伐 他汀、普伐他汀或罗素伐他汀。优选地，抑制素是辛伐他汀。其中试剂是抑制素的实施方式 特别适用于整形外科症候（indication)、颅颂面外科手术和牙科的治疗。在一些实施方式 中，该治疗是牙骨修复，如牙嵴复位。在其他实施方式中，该治疗是不愈合骨折的修复。在其 他实施方式中该治疗是脊柱融合术。
[0023] 牙科骨移植替代物主要用于需要额外的骨支持的植入过程。使用先进产品增强骨 再生，使得在否则不能接受这种治疗的患者上进行牙科骨移植过程。在所有植牙病例的约 40%中，存在不足以确保适当的植入整合的骨，并需要骨移植替代物。拔牙可以导致牙槽骨 的退化，导致慢性渐进病症，称作剩余牙槽嵴骨吸收(RRR)。标准的骨移植方案导致继发性 损害、免疫排斥和不良的长期结果(Wu et al.Int.J.Oral Maxillofac.Surg，2008,37， 170-176)。由非免疫原性递送系统释放的骨诱导因子可以提供解决方法。
[0024] 牙医市场的增长由各种因素驱动，包括在植牙和牙周病学过程二者中使用的骨移 植材料的增加、产品的改善、骨移植产品暴露的增加、和全球人口的老化。移植技术使得可 以扩展植入的候选池以包括，由于严重的骨吸收，是齿科植入的不良候选人的缺齿患者的 大量人群。牙科骨移植物的全球销售额在2006年达到一亿三千万美元，比2005年上升12%。 预期到2012年会多于两倍，收入达到两亿六千六百万美元(http://www.prleap, com/pr/ 77509/)。牙科骨移植代替物和其他生物材料的美国市场预期在2012-2018年内会以12%的 CAGR 增长（http: //www.prnewswire · corn/news-release s/us-market-for-dental-bone-grafts ubstitues-dental-membranes-and-tissue-engineering-products-2012-137656403.html)。
[0025] 在西方世界长骨骨折的发生率在300-400个体/100,000/年之间。5-30%之间的患 者会在治愈过程中发生并发症，导致骨折的延迟愈合乃至不愈合(Lissenberg-Thunnissen et al，Int Orthop. 201 IVol. 35(9)，1271-1280)。这些并发症可以引起住院治疗的延长和 带有伴随的不便和花费的次级干预。特别是对那些患者，但也对于所有具有骨折的患者，对 于积极地影响骨的治愈且随后缩短骨愈合所需时间的治疗是有很大兴趣的。不愈合处的外 科手术需要重新暴露活组织并插入骨诱导移植材料。这种治疗使用自体移植或异体移植材 料，在70-80%的情况下是成功的，并且成本估计为14，000美元/患者。因此存在对更有效的 移植材料的大量兴趣。
[0026] 脊柱融合术用于外科手术治疗脊椎畸形如脊柱弯曲（脊柱侧凸或脊柱后凸）、椎间 盘移位(椎间盘切除之后）、或骨折。该过程使用移植材料(具有或没有椎弓根螺钉、板或笼） 或其他装置以将椎骨融合在一起。
[0027]在世界范围内每年进行的超过一百万骨移植的50%涉及脊柱融合术，并且这些患 者的25%在手术后多达2年抱怨来自自体移植采集物的供体部位的疼痛(Olabisi et al， Spine J. 2