專利名稱：用于生物活性物質(zhì)控釋的生物可降解的大分子的單體的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及給予生物活性物質(zhì)的方法和用于給予這些物質(zhì)的生物可降解的組合物。
遺傳工程和生物技術(shù)領(lǐng)域的快速進展已經(jīng)導(dǎo)致日益增加的可用作藥物的蛋白質(zhì)和肽的研制開發(fā)。因此，給予這些新藥物的方法的開發(fā)具有日益增加的重要性。特別是，局部或系統(tǒng)給予諸如蛋白質(zhì)的生物活性物質(zhì)是目前所關(guān)注的。
蛋白質(zhì)的傳遞可能是復(fù)雜的，因為蛋白質(zhì)會在傳統(tǒng)上用于給予小分子的許多載體中降解。在許多情況下，活性形式的蛋白質(zhì)難以在生物可降解聚合物中配制?？梢允褂弥T如生物可降解水凝膠的合成材料傳遞蛋白質(zhì)。然而在許多方法中，將蛋白質(zhì)傳遞至系統(tǒng)或局部循環(huán)相對迅速，這主要由所述蛋白質(zhì)顆粒溶解速率決定。這些方法的實用性有限，因為藥物的釋放可以以最初的“爆發(fā)(burst)”發(fā)生，而不是以持續(xù)的控制速率發(fā)生。
發(fā)明概述第一方面，本發(fā)明特征性描述了一個傳遞生物活性物質(zhì)的方法，包括以下步驟(a)將所述活性物質(zhì)與一種大分子單體混合；(b)形成步驟(a)中形成的組合物的混合物；(c)使所述混合物聚合形成制品(articles)；和(d)將所述制品或其部分給予哺乳動物，其中步驟(c)在缺乏可聚合單乙烯基(monovinyl)單體的情況下進行。
第二方面，本發(fā)明特征性描述了一個傳遞生物活性物質(zhì)的方法，包括以下步驟(a)將所述活性物質(zhì)與一種大分子單體混合；(b)形成步驟(a)中形成的組合物的混合物；(c)使所述混合物聚合形成制品；和(d)將所述制品或其部分給予哺乳動物，其中步驟(c)在缺乏水溶性可聚合單乙烯基單體的情況下進行。
第三方面，本發(fā)明特征性描述了一個傳遞生物活性物質(zhì)的方法，包括以下步驟(a)將所述活性物質(zhì)與一種大分子單體混合；(b)形成步驟(a)中形成的組合物的混合物；(c)使所述混合物聚合形成制品；和(d)將所述制品或其部分給予哺乳動物，其中步驟(c)在缺乏乙烯基吡咯烷酮單體的情況下進行。本發(fā)明也特征性描述了用這些方法形成的組合物。
第四方面，本發(fā)明特征性描述了一個傳遞生物活性物質(zhì)的方法，包括以下步驟(a)將所述活性物質(zhì)與一種大分子單體混合；(b)形成步驟(a)中形成的組合物的混合物；(c)使所述混合物聚合形成制品；和(d)將所述制品或其部分給予哺乳動物，其中所述制品釋放至少80％所述活性物質(zhì)的釋放時間比t50多2.5倍。
第五方面，本發(fā)明特征性描述了一個傳遞生物活性物質(zhì)的方法，包括以下步驟(a)將所述活性物質(zhì)與一種大分子單體混合；(b)形成步驟(a)中形成的組合物的混合物；(c)使所述混合物聚合形成制品；和(d)將所述制品或其部分給予哺乳動物，其中所述制品釋放治療劑量的活性物質(zhì)的時間至少比t50多2.5倍。
第六方面，本發(fā)明特征性描述了用于傳遞生物活性物質(zhì)的組合物，所述組合物包括包含一種水凝膠和一種生物活性物質(zhì)的顆粒，其中所述顆粒的釋放動力學(xué)與粒徑無關(guān)，其中所述顆粒的質(zhì)均直徑(massmean diameter)為約50nm至約1mm。
第七方面，本發(fā)明特征性描述了一種制備用于控釋生物活性物質(zhì)的制品的方法，包括以下步驟(a)在引發(fā)劑存在下將所述活性物質(zhì)與一種生物可降解的可聚合大分子單體混合，所述大分子單體包括至少一個水溶性區(qū)、至少一個在體內(nèi)條件下可水解的可降解區(qū)和能夠形成額外共價鍵、導(dǎo)致大分子單體聚合的可聚合端基，其中所述可聚合端基被至少一個可降解區(qū)分離；(b)在缺乏光的情況下使所述大分子單體聚合，形成水凝膠并將所述活性物質(zhì)摻入所述水凝膠中；和(c)使所述水凝膠形成能夠控釋所述活性物質(zhì)的制品。所述引發(fā)劑可以是自由基引發(fā)劑或離子型引發(fā)劑。
第八方面，本發(fā)明特征性描述了一種制備可聚合水凝膠的方法，所述方法包括以下步驟(a)將一種疏水、水不溶性大分子單體、引發(fā)劑和水混合；(b)讓所述大分子單體膨脹；(c)將所述大分子單體混合，形成均相混合物；和(d)使所述大分子單體聚合形成水凝膠。所述方法最好還包括在步驟(d)之前將生物活性物質(zhì)加入所述混合物中。
第九方面，本發(fā)明特征性描述了一種制備聚合水凝膠的方法，包括以下步驟(a)將一種親水大分子單體和一種疏水、水不溶性大分子單體混合；(b)加熱并攪拌在步驟(a)中形成的組合物，以形成均相混合物；(c)將所述混合物冷卻至室溫；和(d)將水和引發(fā)劑加入所述混合物中，并讓所述混合物膨脹；和(e)使所述大分子單體聚合形成水凝膠。所述方法最好還包括在步驟(d)之前將生物活性物質(zhì)加入所述混合物中。
第十方面，本發(fā)明特征性描述了一種傳遞蛋白質(zhì)的方法，包括以下步驟(a)將所述蛋白質(zhì)與一種可聚合親水聚合物混合；(b)形成在步驟(a)中形成的組合物的混合物；(c)使所述混合物聚合形成制品；和(d)將所述制品或其部分給予哺乳動物，其中所述蛋白質(zhì)保持完整，并且其中至少70％的所述蛋白質(zhì)從所述制品中釋放。
第十一方面，本發(fā)明特征性描述了一種傳遞生物活性物質(zhì)的方法，所述方法包括以下步驟(a)在水溶液中，在自由基引發(fā)劑存在下，將所述生物活性物質(zhì)與一種生物可降解的可聚合大分子單體混合；(b)將所述溶液分散，形成包含所述大分子單體和所述生物活性物質(zhì)的細滴；(c)使在所述細滴中的所述大分子單體聚合，由此形成所述生物活性物質(zhì)摻入其中的水凝膠顆粒，其中所述顆粒能夠控釋所述生物活性劑；和(d)將所述制品或其部分給予哺乳動物，其中步驟(c)在缺乏乙烯基吡咯烷酮單體的情況下進行。最好是至少80％的所述顆粒的粒徑小于約5μm。
第十二方面，本發(fā)明特征性描述了包含封入生物可降解的可聚合大分子單體中的生物活性物質(zhì)的組合物，所述大分子單體包括至少一個水溶性區(qū)、至少一個在體內(nèi)條件下可水解的可降解區(qū)和能夠形成額外共價鍵、導(dǎo)致大分子單體聚合的可聚合端基，其中所述可聚合端基被至少一個可降解區(qū)分離，其中所述組合物含有至少5％(重量)的所述活性物質(zhì)。
第十三方面，本發(fā)明特征性描述了不溶性大分子單體，它包括至少一個水溶性區(qū)、至少一個在體內(nèi)條件下可水解的可降解區(qū)和能夠形成額外共價鍵、導(dǎo)致大分子單體聚合的可聚合端基，其中所述可聚合端基被至少一個可降解區(qū)分離。
第十四方面，本發(fā)明特征性描述了用于持續(xù)傳遞蛋白質(zhì)的組合物，其中所述組合物包含不溶性大分子單體，所述大分子單體包括至少一個水溶性區(qū)、至少一個在體內(nèi)條件下可水解的可降解區(qū)和能夠形成額外共價鍵、導(dǎo)致大分子單體聚合的可聚合端基，其中所述可聚合端基被至少一個可降解區(qū)分離。
第十五方面，本發(fā)明特征性描述了一種大分子單體，所述大分子單體體包括至少一個水溶性區(qū)、至少一個在體內(nèi)條件下可水解的可降解區(qū)和能夠形成額外共價鍵、導(dǎo)致大分子單體聚合的可聚合端基，其中所述可聚合端基被至少一個可降解區(qū)分離，其中所述可降解區(qū)基本上由聚(碳酸亞丙基酯)組成。
第十六方面，本發(fā)明特征性描述了用于皮下給予LHRH的組合物，其中所述組合物包括一個分子量約1000道爾頓的聚(乙二醇)核心和由聚(己內(nèi)酯)組成的可降解區(qū)，其中所述組合物能夠在30天以上的時間內(nèi)傳遞治療劑量的LHRH。
第十七方面，本發(fā)明特征性描述了一種包含胰高血糖素(glucacon)樣肽-1和一種大分子單體的組合物，所述大分子單體包括至少一個水溶性區(qū)、至少一個在體內(nèi)條件下可水解的可降解區(qū)和能夠形成額外共價鍵、導(dǎo)致大分子單體聚合的可聚合端基，其中所述可聚合端基被至少一個可降解區(qū)分離。
第十八方面，本發(fā)明特征性描述了用于持續(xù)釋放生物活性物質(zhì)的水凝膠組合物，其中所述組合物包含的顆粒的堆積密度小于0.4g/cm3，其中至少50％的所述顆粒的質(zhì)均直徑小于約5μm，并且其中所述組合物配制用于肺部給藥。
第十九方面，本發(fā)明特征性描述了用于持續(xù)釋放生物活性物質(zhì)的組合物，其中所述組合物包含的顆粒的堆積密度大于0.4g/cm3。
在本發(fā)明的上述方面，優(yōu)選實施方案如下。10％的所述可釋放活性物質(zhì)的釋放時間大于t50的1/10。制品和大分子單體組合物包含至少2.5％(重量)的活性物質(zhì)，最好包含至少5％、10％、25％或40％(重量)的活性物質(zhì)。大分子單體包括(a)形成中心核心的水溶性區(qū)；(b)連接至所述核心的至少兩個可降解區(qū)；和(c)至少兩個可聚合端基，其中所述可聚合端基連接至可降解區(qū)。
所述水溶性區(qū)包括選自以下的一種聚合物聚(乙二醇)、聚(環(huán)氧乙烷)、聚(乙烯醇)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(乙基噁唑啉)、聚(環(huán)氧乙烷)-co-聚(環(huán)氧丙烷)嵌段共聚物、多糖、糖類、蛋白質(zhì)和它們的組合物。所述水溶性區(qū)可以包括至少兩個臂。
所述可降解區(qū)包括選自以下的一種聚合物聚(α-羥基酸)、聚(內(nèi)酯)、聚(氨基酸)、聚(酐)、聚(原酸酯)、聚(原碳酸酯)和聚(磷酸酯)。例如，所述可降解區(qū)可以包括聚(碳酸亞丙基酯)或聚(己內(nèi)酯)?；蛘?，所述可降解區(qū)可以含有選自以下的一種聚(α-羥基酸)聚(乙醇酸)、聚(DL-乳酸)和聚(L-乳酸)。所述可降解區(qū)可以或者包括選自以下的一種聚(內(nèi)酯)聚(ε-己內(nèi)酯)、聚(δ-戊內(nèi)酯)和聚(γ-丁內(nèi)酯)。所述可降解區(qū)可以包括至少兩種不同單體的共聚物或至少兩種不同單體的摻混物。
所述可聚合端基含有能夠使所述大分子單體聚合的碳-碳雙鍵。
將所述制品給予所述哺乳動物肺部?；蛘撸瑢⑺鲋破缝o脈內(nèi)、皮下、肌內(nèi)、經(jīng)口或鼻給予。最好將所述制品給予人類，所述生物活性物質(zhì)最好是蛋白質(zhì)。
當指生物活性物質(zhì)時，“治療劑量”是指最佳有效水平和毒性水平之間的血漿水平。
“釋放動力學(xué)”是指藥物從其裝置/劑型釋放的速率。
“大分子單體”是指具有以下三種組分的聚合物(a)生物相容性水溶性區(qū)；(2)生物可降解/可水解區(qū)，和(3)至少兩個可聚合區(qū)。
用于蛋白質(zhì)或肽方面的“完整”是指所述蛋白質(zhì)或肽為其生物活性形式，并且未被降解或未聚集。
“水中不溶的”或“水不溶性”是指化合物在水溶液中或在包含高至5％有機溶劑(諸如二甲基亞砜)的水溶液中的溶解度低于1g/100ml。
本發(fā)明的方法和組合物提供相對大量生物活性藥劑(諸如蛋白質(zhì))的控釋。用于傳遞所述蛋白質(zhì)的大分子單體既保護所述蛋白不受降解，也使得可以調(diào)節(jié)所述蛋白的釋放速率?？梢栽跀?shù)小時內(nèi)或在數(shù)月內(nèi)釋放蛋白。另外，本發(fā)明的方法和組合物提供相對恒定劑量的所述活性物質(zhì)，而不是提供一陣(a burst of)所述物質(zhì)。
附圖簡述

圖1圖示其中蛋白顆粒不均一分散于所述載體介質(zhì)中的顆粒、以及其中蛋白顆粒均一分散于所述介質(zhì)中的顆粒。
圖2圖示物質(zhì)從大分子單體組合物中釋放的分布圖。
圖3圖示bST從3.4KL4和PEGDA摻合物中釋放的分布圖。
圖4圖示胰島素從3.4KL5中釋放的分布圖。
圖5圖示ZnbST從3.45KC6和3.45KL6的50∶50摻合物中的每日釋放和累積釋放。
圖6圖示ZnbST從3.4KL5和3.4KC6的75∶250摻合物中的每日釋放和累積釋放。
圖7圖示ZnbST單體、二聚體和可溶解單體從3.4KL5和3.4KC6的75∶250摻合物中的每日釋放。
圖8圖示bST注射和持續(xù)傳遞bST制劑對hyphysectomized大鼠生長的效應(yīng)。
圖9圖示bST從直徑小和直徑大的圓柱形水凝膠裝置中的初始釋放。
圖10圖示EPO注射和持續(xù)傳遞EPO制劑對網(wǎng)織紅細胞百分率的影響。
圖11圖示皮下注射胰島素和皮下緩釋水凝膠胰島素制劑對糖尿病大鼠血液葡萄糖水平的影響。
圖12圖示肺部緩釋水凝膠制劑胰島素對糖尿病大鼠血液葡萄糖水平的影響。
圖13圖示EPO從3.4KL5的體外釋放速率。
圖14圖示胰島素從3.4KL5顆粒的體外釋放。
詳細描述本發(fā)明提供用于給予生物活性物質(zhì)的方法和組合物。這些方法和組合物提供這些物質(zhì)相對大量的受控的持續(xù)傳遞。
在一個實施方案中，在缺乏聚合引發(fā)劑的情況下，將生物活性物質(zhì)與生物可降解的可聚合大分子單體混合。所述大分子單體聚合形成水凝膠，并將所述物質(zhì)摻入所得的水凝膠中。使含有所述活性物質(zhì)的所得的水凝膠成型為能夠控釋所述物質(zhì)的制品。大分子單體本發(fā)明的大分子單體具有至少一個水溶性區(qū)、至少一個可降解(例如可水解)區(qū)和至少一個可聚合區(qū)。這些大分子單體聚合形成水凝膠，所述水凝膠可用于以受控速率傳遞摻入的物質(zhì)。所述大分子單體的一個重要方面是，所述可聚合區(qū)被至少一個可降解區(qū)分離。這種分離有助于體內(nèi)的均勻降解。
所述大分子單體的水溶性區(qū)和可水解區(qū)之間的比率決定了所述大分子單體的一般性質(zhì)。例如，通過改變疏水可降解基團組成的所述大分子單體的百分比，可以控制所述大分子單體的水溶性。
這些大分子單體有幾種變化。例如，可聚合區(qū)可以直接連接至可降解區(qū)；或者，它們可以間接通過水溶性的非可降解區(qū)連接，并且可聚合區(qū)可被一個可降解區(qū)分離。例如，如果所述大分子單體含有偶聯(lián)至可降解區(qū)的單一的水溶性區(qū)，可以將一個可聚合區(qū)連接至水溶性區(qū)，并且將另一可聚合區(qū)連接至可降解區(qū)。
在另一實施方案中，水溶性區(qū)形成所述大分子單體的中心核心，至少兩個可降解區(qū)連接至該核心。至少兩個可聚合區(qū)連接至可降解區(qū)，使得降解時分離可聚合區(qū)，特別是聚合凝膠形式的可聚合區(qū)。或者，如果所述大分子單體的中心核心由一個可降解區(qū)形成，則可以將至少兩個水溶性區(qū)連接至該核心，并且將可聚合區(qū)連接至每個水溶性區(qū)。
在再一實施方案中，所述大分子單體具有水溶性骨架區(qū)，一個可降解區(qū)連接至所述大分子單體骨架。至少兩個可聚合區(qū)連接至可降解區(qū)，使得它們在降解時分離，導(dǎo)致凝膠產(chǎn)物溶解。在又一實施方案中，所述大分子單體骨架由一個可降解骨架，具有水溶性區(qū)作為分支或移植物連接至該可降解骨架。兩個或兩個以上的可聚合區(qū)連接至所述水溶性分支或移植物。
在另一變化中，所述骨架可以具有多個臂；例如，它可以是星形或梳形。所述骨架可以包括一個水溶性區(qū)、一個生物可降解區(qū)或一個水溶性生物可降解區(qū)。所述可降解區(qū)連接至該骨架。再者，可聚合區(qū)必須在某個點被一個可降解區(qū)分離。
在整個說明書中，以下縮寫有時用來描述本發(fā)明的具體大分子單體。在兩個具體實施例中，一種大分子單體具有一個水溶性區(qū)，該水溶性區(qū)一個由分子量為4000道爾頓的聚(乙二醇)構(gòu)成，該區(qū)兩端各具有5個乳酸酯基團，在該區(qū)的兩端用丙烯酸酯基團封端，該大分子單體稱為“4KL5”。同樣，一種大分子單體具有一個水溶性區(qū)，該水溶性區(qū)一個由分子量為3,400道爾頓的聚(乙二醇)構(gòu)成，該區(qū)兩端各具有6個己內(nèi)酯基團，在該區(qū)的兩端用丙烯酸酯基團封端，該大分子單體稱為“3.4KC6”。水溶性區(qū)水溶性區(qū)可以包括聚(乙二醇)、聚(環(huán)氧乙烷)、聚(乙烯醇)、聚(乙烯吡咯烷酮)、聚(乙烯噁唑啉)、聚(環(huán)氧乙烷)-co-聚(環(huán)氧丙烷)嵌段共聚物、多糖、糖類或蛋白質(zhì)或它們的組合物。
所述大分子單體最好包括一個包含聚(乙二醇)(PEG)的水溶性核心區(qū)，因為PEG的親水性和水溶性高以及生物相容性好。所述聚(乙二醇)區(qū)的分子量優(yōu)選為約400至約40,000Da，更優(yōu)選為約1,000至約30,000Da、約1,000至約20,000Da或約2,000至約10,000Da。可降解區(qū)可降解區(qū)可以含有例如聚(α-羥基酸)、聚(內(nèi)酯)、聚(氨基酸)、聚(酐)、聚(原酸酯)、聚(原碳酸酯)或聚(磷酸酯)或這些聚合物的摻合物或共聚物。
典型的聚(α-羥基酸)包括聚(乙醇酸)、聚(DL-乳酸)和聚(L-乳酸)。典型的聚(內(nèi)酯)包括聚(ε-己內(nèi)酯)、聚(δ-戊內(nèi)酯)、聚(γ-丁內(nèi)酯)、聚(1，5-dioxepan-2-one)和聚(碳酸亞丙基酯)。
共聚物的實例包括己內(nèi)酯和乙醇酸的共聚物；以及己內(nèi)酯和乳酸的共聚物。可聚合區(qū)可聚合區(qū)最好含有能夠使所述大分子單體聚合的碳-碳雙鍵。合適的可聚合基團的選擇允許快速聚合和膠凝。最好是含有丙烯酸酯的可聚合區(qū)，因為它們可以用如以下討論的幾種引發(fā)系統(tǒng)聚合。丙烯酸酯的實例包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸甲酯。聚合步驟在長波長紫外光、可見光、熱能或氧化還原系統(tǒng)的影響下，用聚合引發(fā)劑可以聚合所述大分子單體。聚合可以在室溫或較低溫度下進行，例如在低于20℃的溫度下進行。在聚合期間，諸如蛋白質(zhì)的物質(zhì)物理摻入所得的凝膠聚合物網(wǎng)中。
可以由波長為320nm或波長更長的光原位引發(fā)聚合。當可聚合區(qū)含有丙烯酸酯基團時，所述引發(fā)劑可以是許多合適染料中的任一種，諸如黃嘌呤染料、吖啶染料、噻嗪染料、吩嗪染料、樟腦醌染料、苯乙酮染料或曙紅染料與三乙醇胺、2，2-二甲基-2-苯基苯乙酮和2-甲氧基-2-苯基苯乙酮。
聚合也可以在無光的情況下進行。例如，如實施例中更詳細描述的，可以用氧化還原系統(tǒng)引發(fā)聚合。在某些情況下，最好能夠用本發(fā)明的氧化還原系統(tǒng)聚合，因為自由基引發(fā)劑的產(chǎn)生在廣泛的溫度范圍內(nèi)以合理的速率發(fā)發(fā)生。
可以用于所述氧化還原系統(tǒng)的引發(fā)劑包括但不限于諸如乙酰基、苯甲酰基、枯基和叔丁基的過氧化物；諸如叔丁基和枯基的氫過氧化物；過酸酯，諸如過苯甲酸叔丁酯；?；榛酋；^氧化物、過氧二碳酸二烷基酯、二過氧縮酮、酮過氧化物、偶氮化合物，諸如2，2’-偶氮(雙)異丁腈(AIBN)、二硫化物和四氮烯。大分子單體的性質(zhì)本發(fā)明的制品是生物可降解的。生物可降解發(fā)生于延伸寡聚物內(nèi)的鍵上，并產(chǎn)生無毒并易于從機體去除和/或為在機體內(nèi)正常、安全的化學(xué)中間體的片段。這些物質(zhì)特別可用于傳遞親水物質(zhì)，因為所述聚合物的水溶性區(qū)允許水接近該聚合物內(nèi)捕獲的物質(zhì)。
更重要的是，所述制品能夠在體內(nèi)條件下降解，其降解速率允許摻入的物質(zhì)的控制釋放。在降解之前通過所述材料從所述聚合物擴散和/或當所述材料降解時所述材料從所述聚合物擴散，可以發(fā)生釋放。所述聚合物的降解有助于通過末端酯鍵的逐漸水解而在體內(nèi)最終控釋游離的大分子。因此，在制劑范圍內(nèi)避免了有時與其它釋放系統(tǒng)相關(guān)的爆發(fā)效應(yīng)。
釋放速率部分取決于所述水溶性區(qū)的組成，諸如水溶性區(qū)中組分的分子量。所述生物活性藥劑的釋放速率也可以取決于所述大分子單體聚合的程度以及其它因素。
所述物質(zhì)的釋放速率也取決于所述大分子單體可降解區(qū)的降解速率。例如，乙醇酸酯導(dǎo)致非?？斓慕到?，乳酸酯導(dǎo)致略慢的降解，(caprolactic esters)導(dǎo)致非常慢的降解。當可降解區(qū)由聚乙醇酸組成時，釋放時間少于1周。當可降解區(qū)由聚(乳酸)組成時，釋放時間約1周。當可降解區(qū)由己內(nèi)酯和乳酸的共聚物或碳酸亞丙基酯和乳酸的共聚物組成時，釋放時間為2-4周。當可降解區(qū)由聚(碳酸亞丙基酯)或己內(nèi)酯和碳酸亞丙基酯的共聚物組成時，釋放時間約3-8周。當可降解區(qū)由聚(碳酸亞丙基酯)或聚(已內(nèi)酯)組成時，釋放時間為約5周以上。
可以通過改變親水和疏水組分的比率，進一步改變精確的釋放速率。例如，水溶性非常強的大分子單體在聚合后將產(chǎn)生親水凝膠；已經(jīng)表明親水凝膠比疏水凝膠降解快得多。親水大分子單體(例如4KL5)與疏水水不溶性大分子單體(3.4KC6)的摻合物用來形成聚合水凝膠。該水凝膠的釋放速率在僅含乳酸的水凝膠的釋放速率和僅含己內(nèi)酯的水凝膠的釋放速率之間?？山到鈪^(qū)為己內(nèi)酯和乳酸的共聚物的大分子單體，其釋放速率也在僅含乳酸的水凝膠的釋放速率和僅含己內(nèi)酯作為主要可降解基團的水凝膠的釋放速率之間。
另外，給定制品的釋放速率取決于所裝載物質(zhì)的量，該量以終產(chǎn)物制劑的百分率計；所述活性物質(zhì)的溶解性；所述活性物質(zhì)的親水性(親水性活性物質(zhì)一般比疏水性活性物質(zhì)釋放快)；和在懸浮液的情況下，取決于粒徑。通過調(diào)節(jié)上述因素，降解和控釋可以在非常寬的范圍內(nèi)變化。例如，可以設(shè)計在數(shù)小時內(nèi)、數(shù)天內(nèi)或數(shù)月內(nèi)發(fā)生釋放。
如圖1所示，本發(fā)明的方法可以產(chǎn)生起均相藥物傳遞系統(tǒng)作用的顆粒。因為本發(fā)明制品的均相性質(zhì)，沒有所釋放物質(zhì)的初始爆發(fā)。另外，均一的一致性使得可能摻入相對大量的蛋白質(zhì)，同時仍使爆發(fā)釋放最小化。
一般而言，水溶性物質(zhì)摻入本發(fā)明大分子單體時，將產(chǎn)生均相系統(tǒng)。在形成本發(fā)明大分子單體所需的時間內(nèi)不溶于水的物質(zhì)，將產(chǎn)生異相系統(tǒng)。可以采用具有小顆粒的顆粒懸浮液使在異相系統(tǒng)中爆發(fā)的量最小化。
圖2顯示物質(zhì)的釋放分布圖。水平軸表示給予后的時間，垂直軸代表所釋放的物質(zhì)的量。如圖2所示，時間t50為已經(jīng)釋放50％所述可釋放物質(zhì)的時間。時間t10相應(yīng)地為已經(jīng)釋放10％所述可釋放物質(zhì)的時間?？舍尫呕钚晕镔|(zhì)的量為在超過10倍于釋放10％所摻入活性物質(zhì)所需時間的時間內(nèi)，從制品釋放的量。
當釋放曲線為完美線性時，t10＝t50的1/5。當有初始爆發(fā)時，t10比t50的1/5低得多。在本發(fā)明方法和組合物中，t10最好大于t50的1/10。換句話說，沒有或幾乎沒有所述物質(zhì)的初始“爆發(fā)”釋放。
本發(fā)明也特征性描述了水溶性大分子單體。這些大分子單體含有至少一個水溶性區(qū)、至少一個可降解(例如可水解)區(qū)和至少一個可聚合區(qū)?？山到鈪^(qū)含有乙醇酸、乳酸或己內(nèi)酯、碳酸亞丙基酯的聚合物或它們的摻合物或共聚物?？山到鈪^(qū)必須為水不溶性的。例如，可以制備具有一個含15-20個交酯單位的可降解區(qū)的大分子單體；該大分子單體但提供相對快的釋放速率。具有含6個己內(nèi)酯單位的可降解區(qū)的大分子單體將提供相對慢的釋放速率。具有含6個己內(nèi)酯單位、4個交酯單位和4個乙醇酸單位的可降解區(qū)的大分子單體，將提供快的釋放速率，而具有含3個交酯單位和7個碳酸亞丙基酯單位的可降解區(qū)的大分子單體將提供中等釋放速率。
這些大分子單體的水溶性區(qū)最好為PEG。水溶性區(qū)可以具有多個臂；例如，它可以是星形或梳形。水溶性區(qū)最好具有4、6、或8個臂，其分子量為10,000-40,000道爾頓。高裝載量特征治療劑可以容易地以高產(chǎn)量摻入本文所述制品中。例如，可以制備含有至少2.5％(重量)活性物質(zhì)的制品。所述制品最好含有至少5、10、25或40％(重量)。
通過將所述制品的碎片溶于合適的溶劑中，并用本領(lǐng)域可利用的方法(諸如分光光度法)分析所活性物質(zhì)的量，可以測定裝載的活性物質(zhì)的量。制品的成型用上述方法成型的制品可以以所需的任何形狀成型。例如，可以使所述制品成型以適于特定的體腔。它們也可以成型為薄的扁平盤或小球體。或者，可以使所述制品成型，然后在使用之前加工為所需的形狀，或研磨為細顆粒。所述制品的所述形狀取決于具體的應(yīng)用。
可以用本領(lǐng)域己知的技術(shù)，包括單和雙乳液溶劑蒸發(fā)、噴霧干燥和溶劑提取，來制備顆粒。本文所用的術(shù)語“顆?！卑ǖ幌抻谛∏蝮w。在小球體中，治療劑或其它藥劑基本上分散在整個顆粒中。所述顆?？梢跃哂衅交虿灰?guī)則的表面，并且可以是固體或多孔的。例如在以下文獻中描述了制備小球體的方法Mathiowitz和Langer，J.Controlled Release 513-22(1987)；Mathiowitz等，Reactive Polymers6275-283(1987)；Mathiowitz等，J.Appl.Polymer Sci.35755-774(1988)；Mathiowitz等，Scanning Microscopy 4329-340(1990)；Mathiowitz等，J.Appl.Polymer Sci.，45125-134(1992)；和Benita等，J.Pharm.Sci.731721-1724(1984)。
例如在Mathiowitz等，(1990)，Benita等(1984)和美國專利第4,272,398號中描述的，在溶劑蒸發(fā)中，聚合物溶于揮發(fā)性有機溶劑中，諸如溶于二氯甲烷中?？梢詫⒁钥扇苄孕问交蛞约氼w粒分散的待摻入藥劑任選地加入所述聚合物溶液中，將所述混合物懸浮于水相中，該水相含有諸如聚(乙烯醇)的表面活性劑。攪拌所得的乳液，直至大多數(shù)有機溶劑蒸發(fā)，留下固體小球體，可以用水將該小球體洗滌，并在冷凍干燥器中干燥過夜。
在溶劑的去除中，將治療劑或診斷劑分散于或溶于選定聚合物在揮發(fā)性有機溶劑(諸如二氯甲烷)中的溶液中。然后可以通過攪拌將混合物懸浮于諸如硅油的油中，形成乳液。由于所述溶劑擴散到油相中，則乳液小滴變硬，形成固體聚合物小球體。
在PCT WO 97/41833中描述了用于制備生物分子的超細顆粒的方法，即將所述大分子的液體溶液霧化，干燥在霧化步驟中形成的小滴，并收集所述顆粒。
通過使諸如治療劑的物質(zhì)和用于形成水凝膠的可聚合大分子單體的均相混合物通過噴嘴、旋轉(zhuǎn)式圓盤或相當?shù)难b置，完成噴霧干燥，以將所述混合物霧化形成細滴。所述物質(zhì)和所述可聚合大分子單體可以以溶液或懸浮液提供，諸如水溶液。將細滴暴露于光，以引起所述大分子單體聚合并形成摻入所述物質(zhì)的水凝膠小滴。
在另一實施方案中，用油包水乳液法制備水凝膠顆粒，其中將所述可聚合大分子單體和待摻入物質(zhì)懸浮于油包水乳液中，并暴露于光進行聚合，使所述大分子單體聚合形成摻入所述物質(zhì)(諸如生物活性物質(zhì))的水凝膠顆粒。通常，聚合在室溫下進行。
將用上述技術(shù)制備的小球體冷凍干燥，因此，它們的貯存期限長(無降解)，并且所述藥物保持生物活性。在用于注射制劑之前，將所述小球體在合適的溶液諸如鹽水或其它液體中重建(reconstituted)。對于肺部傳遞，可以使用冷凍干燥顆?；蛑亟w粒。生物活性物質(zhì)可以摻入本發(fā)明組合物中的生物活性物質(zhì)包括治療劑、診斷劑和預(yù)防劑。它們可以是天然存在的化合物、合成有機化合物或無機化合物?？梢該饺氡景l(fā)明制品的物質(zhì)包括蛋白質(zhì)、肽、糖類、無機物質(zhì)、抗生素、抗腫瘤藥物、局部麻醉劑、抗血管發(fā)生劑、血管活性劑、抗凝劑、免疫調(diào)節(jié)劑、細胞毒性劑、抗病毒劑、抗體、神經(jīng)遞質(zhì)、影響精神行為的藥物、寡核苷酸、脂質(zhì)、細胞、組織、組織或細胞聚集體和它們的組合物。
典型的治療劑包括降鈣素、粒細胞巨噬細胞集落刺激因子(GMCSF)、睫狀(ciliary)神經(jīng)營養(yǎng)因子、甲狀旁腺激素和囊性纖維化跨膜調(diào)節(jié)蛋白基因。
其它具體的治療劑包括甲狀旁腺激素相關(guān)肽、促生長素抑制素、睪酮、孕酮、雌二醇、煙堿、芬太尼、炔諾酮、可樂定、東莨菪堿、水楊酸鹽、沙美特羅、formeterol、albeterol和地西泮。
可以使用用于治療肺炎的藥物，包括羥乙磺酸戊氧苯脒?？梢允褂糜糜谥委煼尾考膊≈T如哮喘的藥物，包括硫酸舒喘靈、β-激動劑、硫酸異丙喘寧、倍氯美松雙丙酸酯、去炎松乙酰胺(triamcinoloneacetamide)、布地縮松丙酮化合物(budesonide acetonide)、異丙托溴銨、9-去氟膚輕松、色甘酸鈉(cromolyn sodium)、酒石酸麥角胺和諸如TNF拮抗劑或白介素拮抗劑的蛋白質(zhì)或肽藥物。
其它治療劑包括癌化療劑，諸如細胞因子、淋巴因子和DNA以及疫苗，諸如減毒流感病毒?？梢該饺氲暮怂岚ɑ?、cDNAs編碼蛋白、表達載體、結(jié)合至互補核酸序列以抑制轉(zhuǎn)錄或翻譯的反義分子和核酶。例如，可以給予用于治療諸如囊性纖維化的疾病的基因。也可以給予多糖，諸如肝素。
其它治療劑包括組織纖溶酶原激活物(t-Pa)、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、促黃體生成激素釋放激素(LHRH)拮抗劑、IL-11血小板因子、IL-4受體、enbrel、IL-1受體拮抗劑、TNF受體融合蛋白、巨核細胞生長發(fā)育因子(MGFD)、stemgen、抗HER-2和抗VEGF人源化單克隆抗體、抗Tac抗體、GLP-1糊精和GLP-1糊精類似物。
另外的治療劑包括心鈉素、心房肽、β-人絨毛膜促性腺素、堿性成纖維細胞生長因子、牛生長激素、骨形態(tài)發(fā)生蛋白、B細胞刺激因子-1、B細胞刺激因子-2、牛促生長素、癌破壞因子(carcinobreakingfactor)、軟骨誘導(dǎo)因子、促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子、集落刺激因子、分化因子-1、內(nèi)皮細胞生長因子、紅細胞分化因子、延長因子1-α、表皮生長因子、促紅細胞生成素、成纖維細胞生長因子、促卵泡激素、粒細胞集落刺激因子、膠質(zhì)原纖維酸性蛋白、生長激素釋放因子、人α-1抗胰蛋白酶、人心鈉素、人絨毛膜促性腺素、人生長激素、人白血病抑制因子、紅細胞生成素-1、肝細胞生長因子、人轉(zhuǎn)化生長因子、人促甲狀腺激素、干擾素、免疫球蛋白A、免疫球蛋白D、免疫球蛋白E、胰島素樣生長因子-1、胰島素樣生長因子-II、免疫球蛋白G、免疫球蛋白M、白介素-1、白介素-2、白介素-3、白介素-4、白介素-5、白介素-6、腎纖溶酶原激活物、凝集素細胞粘著分子、黃體生成激素、白血病抑制因子、單克隆抗體、巨噬細胞激活因子、巨噬細胞細胞毒性因子、巨噬細胞集落刺激因子、巨核細胞集落刺激因子、腫瘤壞死因子、巨噬細胞抑制因子、米勒(Mullerian)抑制物質(zhì)、巨核細胞刺激因子、黑素細胞刺激因子、嗜中性白細胞趨化因子、神經(jīng)生長因子、新纖溶酶原激活物、非類固醇抗炎藥、成骨因子提取物、抗腫瘤淋巴因子、前列腺特異性抗原、抗血小板激活因子、纖溶酶原激活物抑制劑、血小板衍生生長因子、血小板衍生傷口愈合配制物(formula)、原生質(zhì)人白介素誘導(dǎo)蛋白、腫瘤血管生成因子、組織控制因子、T細胞生長因子、T細胞調(diào)節(jié)肽、轉(zhuǎn)化生長因子、腫瘤生長抑制劑、腫瘤抑制因子、金屬蛋白酶組織抑制劑、腫瘤壞死因子、組織纖溶酶原激活物、血小板生成素、促甲狀腺激素、尿激酶-纖溶酶原激活物、血管內(nèi)皮生長因子和血管活性腸肽。
典型的診斷劑包括用于正電子發(fā)射斷層顯象(PET)、計算機輔助斷層顯象(CAT)、單光子發(fā)射計算機化斷層顯象、X射線、熒光鏡和磁共振成象(MRI)的氣體和其它市售的顯象劑。用作MRI中造影劑(contrast agent)的合適物質(zhì)包括釓螯合劑以及鐵、鎂、錳、銅和鉻的螯合劑?？捎糜贑AT和X射線的物質(zhì)實例包括基于碘的物質(zhì)。
優(yōu)選的生物活性物質(zhì)是蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)定義為由100個或更多氨基酸殘基組成；而肽少于100個個氨基酸殘基。除非另有說明，否則術(shù)語蛋白質(zhì)是指蛋白質(zhì)和肽?？梢岳缤ㄟ^從天然來源中分離產(chǎn)生所述蛋白質(zhì)，或重組產(chǎn)生所述蛋白質(zhì)。實例包括胰島素和其它激素，包括生長激素，諸如人生長激素和牛生長激素。其它典型的蛋白質(zhì)包括因子VIII、因子IX、因子VIIa和抗炎劑，諸如白介素，包括白介素-4、NSAID或皮質(zhì)類固醇。其它典型的蛋白質(zhì)包括酶，諸如DNase酶或蛋白酶。其它蛋白包括細胞因子、干擾素(包括干擾素α和干擾素β)、poetins、集落刺激因子、生長因子、ceredase、赤霉素、植物生長素和維生素和它們的片段。典型的生長因子包括血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、內(nèi)皮細胞抑制因子(ECGF)、堿性成纖維細胞生長因子(bFGF)和血小板衍生抑制因子(PDGF)。
蛋白質(zhì)在在本發(fā)明水凝膠中穩(wěn)定。例如，如下面在實施例中討論的，許多蛋白被保護免受二聚或聚集。通過共摻入肽酶抑制劑，可以進一步將蛋白質(zhì)或肽的酶降解最小化。給藥途徑吸入使用本發(fā)明的水凝膠顆?？梢栽鰪娝幬镏练尾康膫鬟f。給予肺部提供的藥物傳遞可以跨肺部組織屏障輸送，并輸送到循環(huán)中，正如1997年7月18日申請的美國臨時專利申請系列第60/053,029號中所述。
將活性物質(zhì)傳遞至肺部的問題是，肺部巨噬細胞可以攝入所述物質(zhì)，因此阻礙物質(zhì)進入系統(tǒng)循環(huán)和局部循環(huán)。當吸附至所述顆粒表面的蛋白質(zhì)與巨噬細胞表面上的受體結(jié)合時，發(fā)生攝入。為了防止攝入，本發(fā)明提供非離子水凝膠，例如用基于聚乙二醇的聚合物形成的水凝膠。這些水凝膠吸附的蛋白質(zhì)水平低，因此與細胞表面的結(jié)合差。用聚丙烯酸形成的陰離子水凝膠吸附的蛋白質(zhì)水平也較低，因此與細胞表面的結(jié)合差。
在再一實施方案中，可以形成生物相容性微囊，并且表面提供諸如聚環(huán)氧乙烷(PEO)的水溶性非離子聚合物，以產(chǎn)生對細胞粘著的抗性，如1997年7月18日申請的美國專利第5,380,536號所述。
也可以選擇所述顆粒的大小和密度，以使傳遞至肺部的活性物質(zhì)的量最大化。例如，所述巨噬細胞不能如它們吸收小顆粒一樣有效地吸收大顆粒。然而，大顆粒不如小顆粒一樣很好地傳遞至肺部深處。為了克服這些矛盾的因素，本發(fā)明提供了水合時可以膨脹的小顆粒。將所述顆粒作為小的(即1-5μm)干燥或略濕的顆粒給予肺部深處；所述顆粒水合時膨脹，因此變?yōu)榭狗尾烤奘杉毎臄z入。當所述顆粒由干燥狀態(tài)水合時，以及由于溫度、pH、鹽濃度的變化，或例如根據(jù)所述水凝膠聚合物的化學(xué)和物理性質(zhì)而存在其它溶劑，由一種水合狀態(tài)水合為另一種水合狀態(tài)時，可以發(fā)生膨脹。
本文所用的術(shù)語“干燥”是指所述粉末顆粒的含水量使得所述粉末容易分散于吸入裝置，以形成氣溶膠。最好是，所述顆粒的含水量低于10％(重量)水，更優(yōu)選低于約5％(重量)或可任選地低于約2％(重量)或更低。
所述顆粒的密度以堆積密度表示。堆積密度是包膜質(zhì)量密度(envolepe mass density)的標準測量。各向同性顆粒的包膜質(zhì)量密度定義為由最小球體包膜體積提供的它可以封裝入內(nèi)的顆粒質(zhì)量?？梢杂肎eoPyc(Micrometers Instrument Corp.，Norcross，GA)或AutoTap(Quantachrome Corp.，Boyton Beach，F(xiàn)L)測量顆粒的密度。
例如，3.4KL5顆粒的密度如下測量。將3.4KL5(1.0025g)、200mMTEOA的PBS pH7(1.0260g)和1000ppm曙紅(0.1028g)混合。將200mg該溶液與滑石粉(0.1015g)混合。將所得的懸浮液置于100μl玻璃移液管中，用光聚合15秒鐘(ILC Technology，Inc.配有光纖的氙光源)。推出該棒，置于鋁箔上，進一步聚合3.5分鐘。將硬化棒凍干(真空15E-3mbar，捕獲溫度-50℃)18小時。將干燥棒(含水量＜10％)切為小碎片，置于庚烷中，用勻漿器(Silverson L4RT-A)以5,000rpm切為小顆粒。將濕顆粒風(fēng)干，然后用氮氣流干燥。粒徑范圍為1μm-0.5mm。
將1.645g這些顆粒置于10ml量筒中。將量筒安裝在Autotap密度計(Quantachrome)頂部。將樣品輕擊100次，讀出顆粒的體積。重復(fù)該過程，直至沒有觀察到體積的變化。終體積為2.8ml。所述顆粒的堆積密度為1.6345g/2.8ml＝0.5870g/ml。
除所述顆粒外，可以提供適于傳遞至肺部深處的其它形狀的聚合物。例如，使PEG乳液小球體在平面上經(jīng)受高壓和真空，以形成非常輕非常薄的層，例如具有雪片的稠度(snow flake consistency)，這對射流風(fēng)力(fluidic wind force)有不同反應(yīng)。所得的薄片可以例如厚0.01μm、1μm或10μm。
可以將所述顆粒單獨給予呼吸系統(tǒng)，或在任何合適的藥學(xué)上可接受的賦形劑中給予呼吸系統(tǒng)，所述賦形劑諸如液體，例如鹽水或粉末。特定的治療應(yīng)用可以選擇氣溶膠劑量、制劑和傳遞系統(tǒng)，如例如在Gonda，I.“用于將治療劑和診斷劑傳遞至呼吸道的氣溶膠”，CriticalReviews in Therapeutic Drug Carrier Systems，6273-313，1990；和Moren，“氣溶膠劑型和制劑”，Aerosols in Medicine.Principles，Diagnosis and Therapy，Moren等編輯，Elsevier，Amsterdam，1985中所述。
采用諸如液體霧化器、基于氣溶膠的劑量給藥吸入器和干粉分散裝置，可以得到肺部藥物傳遞。對于使用干粉分散裝置，例如通過凍干或噴霧干燥，將摻入所述治療劑的聚合物顆粒配制為干粉。PCR WO96/32149中描述了用于制備噴霧干燥的基于藥物的干粉的方法，所述干粉包含藥學(xué)上可接受量的治療劑和載體。
可以給予肺部的藥物實例包括但不限于胰島素、抗胰蛋白酶、降鈣素、α干擾素、β干擾素、GLP-1和DNA酶。經(jīng)鼻傳遞也可以用所述組合物經(jīng)鼻給予化合物。例如，可以經(jīng)鼻給予含疫苗的冷凍干燥或重建的小球體。肌內(nèi)和皮下給藥本發(fā)明的制品可以用來通過肌內(nèi)注射或皮下注射給予在數(shù)天至3個月內(nèi)降解的小球體。
例如，可以皮下給予生長激素；所述激素在注射部位當小球體降解時離開小球體。生長激素進入系統(tǒng)循環(huán)，在此進而直接發(fā)揮其作用，并通過在肝臟中誘導(dǎo)促生長素的產(chǎn)生間接發(fā)揮其作用。
對于此應(yīng)用，使用大至0.5mm的粒徑。
在其它實施方案中，所述活性藥劑為疫苗，諸如破傷風(fēng)疫苗、其它蛋白或肽或更復(fù)雜的免疫原。所述疫苗在1周至許多周的時間內(nèi)釋放，與大劑量注射后注射一次或多次加強注射相同總劑量的免疫原相比，導(dǎo)致對所述疫苗的免疫應(yīng)答提高。不同類型小球體的混合物可以產(chǎn)生初次免疫以及加強注射型免疫。靜脈內(nèi)給藥含有可用于治療凝血疾病的藥物(諸如用于血友病的因子VIII或因子IX)的水凝膠小球體，可以通過靜脈注射給予。所述藥物在數(shù)天或數(shù)周內(nèi)釋放。維持治療水平的所述藥物，導(dǎo)致更好的臨床結(jié)果。另外，有可能可以給予降低的總劑量的藥物，并獲得相應(yīng)的經(jīng)濟益處。這些方法有助于促進患者的依從性。
在靜脈注射的情況下，重要的是在可接受的藥劑中配制小球體，因此所述小球體不聚集并且不阻塞血管。所述小球體的大小必須合適，使得它們不沉積在毛細管中。對于此應(yīng)用，粒徑最好為0.2-0.5μm。
在許多炎性病癥中，作為由選擇蛋白和ICAM表達/與嗜中性白細胞內(nèi)滲(intravisation)結(jié)合介導(dǎo)的炎癥過程的部分，血管在炎癥部位變得滲漏?？梢越o予水凝膠小球體，這些小球體將在炎癥部位滲漏出血管，然后在一段時間內(nèi)局部釋放其藥物有效裝載量?？墒褂迷摲椒ǖ募膊〔“Y可以包括但不限于炎性腸道疾病、哮喘、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、骨關(guān)節(jié)炎、肺氣腫和囊性纖維化(用DNA酶作為酶藥物)。
含有細胞因子、淋巴因子或其它治療癌癥的化合物的水凝膠小球體可以通過靜脈注射給予。大實體瘤內(nèi)的血管一般為滲漏性的，在所述實體瘤內(nèi)血流通常緩慢。因此，小球體將沉積在實體瘤內(nèi)，并局部釋放其抗癌藥物，或者直接殺傷腫瘤細胞，或者通過局部激活免疫系統(tǒng)間接殺傷腫瘤細胞。當所述系統(tǒng)毒性和局部毒性為劑量限制性的，并且已經(jīng)具有明顯的副作用時，該方法可以與例如白介素-2的化合物一起使用。
本發(fā)明的小球體將相對緩慢地從循環(huán)中清除?；蛘?，可以所述小球體通過滲漏的血管或通過更具活性的導(dǎo)向機制(例如受體介導(dǎo)的導(dǎo)向機制)導(dǎo)出循環(huán)系統(tǒng)。口服在胃腸道的某些部分中，蛋白質(zhì)較好地通過腸粘膜轉(zhuǎn)運到系統(tǒng)循環(huán)和局部循環(huán)。因此，可以口服在合適的腸溶制劑中的例如含蛋白質(zhì)的冷凍干燥小球體(粒徑非常小)的本發(fā)明組合物，所述腸溶制劑保護含藥物小球體不受酶和上胃腸道中發(fā)現(xiàn)的低pH的攻擊。也可以用幾種可利用的技術(shù)設(shè)計這種腸溶制劑，以當腸溶膠囊通過胃腸道時逐漸排出含藥物小球體。這在臨時申請USSN 60/053,029和Mathiowitz等，Nature 386(6623)410-414(1997)中有更詳細的描述。預(yù)期該方法有優(yōu)于口服傳遞蛋白質(zhì)和其它分子(甚至小分子)的其它方法的許多優(yōu)點。首先，PEG和蛋白質(zhì)是相容的，因此可以避免用其它藥物傳遞方法發(fā)現(xiàn)的主要的生產(chǎn)和穩(wěn)定性問題。第二，干燥的水凝膠對濕組織的粘著非常強。微粒將很好地結(jié)合至GI道，并通過胃腸道循環(huán)或在腸粘膜上釋放其內(nèi)容物而傳遞至系統(tǒng)；進而所述藥物進入系統(tǒng)循環(huán)和胃腸循環(huán)。也可以包括利用特異性和非特異性生物轉(zhuǎn)運機制以促進穿過GI道輸送到系統(tǒng)循環(huán)的含化學(xué)增強劑或制劑的組合物。導(dǎo)向?qū)蚺潴w可以通過所述顆粒上的反應(yīng)性官能團連接至所述顆粒。導(dǎo)向配體允許所述顆粒與特定的受體位點(諸如肺內(nèi)的受體位點或機體微血管系統(tǒng)中不同區(qū)域特異性的內(nèi)皮細胞上的受體位點)之間的結(jié)合相互作用。選擇特異性或非特異性結(jié)合至特定靶的導(dǎo)向配體。典型的導(dǎo)向配體包括抗體及其片段(包括抗體可變區(qū))、凝集素、激素或能夠特異性結(jié)合至靶細胞表面上受體的其它有機分子。在Science，第279卷，323-324(1998)中描述了其它配體。
可以用藥物和導(dǎo)向分子制備小球體。也可以制備雙小球體，其中內(nèi)部球體含有藥物，而外部PEG殼含有導(dǎo)向分子或試劑。賦形劑和載體摻入治療劑或診斷劑的顆?？梢耘c本領(lǐng)域可利用的一種或多種藥學(xué)上可接受的賦形劑一起提供，如例如在PCR WO 95/31479中所述。選擇可以在某些應(yīng)用中增強穩(wěn)定性、分散性、稠度和膨脹的賦形劑，以確保均一的肺部傳遞。所述賦形劑可以是例如人血清白蛋白(HSA)、膨脹劑諸如糖類、氨基酸、肽、pH調(diào)節(jié)劑或緩沖劑和鹽。其它賦形劑包括鋅、抗壞血酸、甘露醇、蔗糖、海藻糖、環(huán)葡聚糖(cyclodextrans)、聚乙二醇和其它常用的藥用賦形劑，包括在1995年United States Pharmacopeia Convention，Inc.出版的美國藥典(參見第2205-2207頁)中描述的那些賦形劑。典型的糖類包括單糖(諸如半乳糖)和雙糖(諸如乳糖)。穩(wěn)定蛋白質(zhì)的賦形劑是特別有用的。
在某些情況下，所述賦形劑用作載體；即用它們來調(diào)節(jié)所述活性物質(zhì)的釋放速率。例如，可以用甘露醇促進或延遲釋放。
以下是描述本發(fā)明組合物制備和本發(fā)明方法的具體實施例。提供這些實施例是為了說明本發(fā)明，不應(yīng)該理解為限制性的。
在以下某些實施例中，使用由丙烯酸酯-PCL-PLA-PEG-PLA-丙烯酸酯的三單元組(triad)ABA嵌段共聚物制備的大分子單體。所述PEG的分子量為3,400；兩端的聚(乳酸)平均每端具有約5個乳酸酯單元；因此將它們稱為“3.4KL5”。當使用諸如2,000的分子量較低的PEG時，所得的大分子單體縮寫為“2KL5”。
在其它實施例中，使用丙烯酸酯-PEG-PCL-丙烯酸酯大分子單體。所述PEG的MW為3,400，兩端具有聚己內(nèi)酯，平均每端約6個己?；鶈卧?。所述聚合物本文稱為“3.4KC6”。
本文描述的所有動物研究均經(jīng)過Institutional Animal Care andUse Committee的批準進行。實施例1大分子單體溶液的一般制備稱量所述蛋白，將以下組分加入所述蛋白(i)90mM TEOA/PBS，pH8.0；(ii)35％正乙烯吡咯烷酮(n-VP)；和(iii)1000ppm曙紅。用刮勺充分攪拌所得的混合物。但溶液保持在黑暗中約10分鐘，或直至所述大分子單體吸附所有的溶液，或直至溶液為均相。
制備具有以下組分的大分子單體溶液。<
實施例2由水水溶性大分子單體制備水凝膠將0.5g 3.4KC6加入20-cc閃爍管制瓶內(nèi)。加入0.5ml 200mMTEOA pH6.95/PBS緩沖液，讓所述大分子單體膨脹。然后混合所述大分子單體，直至它形成均相混合物。向該混合物中加入20μl 1000 PPM曙紅的PBS溶液、10μl 35％n-VP溶液和0.0845g ZnbST。
將所得溶液置于硅烷化玻璃玻片上。用厚度為約0.4±0.2mm的塑料布片作為間隔物，將另一硅烷化玻璃玻片置于頂部，用夾子保持固定。
用夾具和支架將光源(ILC Technology，Inc.配有光纖的氙光源)調(diào)至從光源至玻璃玻片約5-cm距離用于照明。對所述圓盤的兩面每面照明2分鐘，以形成不透明圓盤。實施例3由水溶性和不溶性大分子單體的50∶50摻合物制備水凝膠將0.56g 3.4KL5和0.56g置于閃爍管制瓶中。將管制瓶置于52℃烘箱中；混合物自發(fā)混合，直至形成均相組合物。然后將其冷卻至室溫。向0.5g上述混合物中加入0.5ml 200mM TEOA和pH6.95/PBS緩沖液。讓所得大分子單體膨脹。
一旦膨脹后，將所述大分子單體混合，直至形成具有面團樣稠度的均相組合物。向該組合物中加入20μl 1000-PPM曙紅的PBS溶液和10μl 35％ n-VP溶液和0.0845g ZnbST。攪拌所得的溶液，然后置于硅烷化玻璃玻片上。用厚度為約0.4±0.2mm的塑料布片作為間隔物，將另一硅烷化玻璃玻片置于頂部，用夾子保持固定。
將光源(ILC Technology，Inc.配有光纖的氙光源)調(diào)至約5-cm的距。對所述圓盤中心照明；對所述圓盤的兩面每面照明2分鐘，以形成不透明圓盤。實施例4用REDOX引發(fā)系統(tǒng)生產(chǎn)小球體將300mg 3.4KL5溶于1ml含0.5％過硫酸銨的PBS中。用氮氣將30ml硅油(100cp)脫氣。將含所述大分子單體的0.25ml水性介質(zhì)加入所述油中，用配有5/8”頭的Silverson勻漿器以2000rpm攪拌。充分混合所述組合物5分鐘后，加入0.5ml四甲基乙二胺。將所得的乳液攪拌30分鐘。30分鐘后，加入20ml庚烷。將所得的懸浮液以2000rpm離心2分鐘，從離心管底部收集。通過光學(xué)顯微鏡用相差于400倍分析所得的小球體。發(fā)現(xiàn)小球體的平均大小為2.5μm。實施例5bST的長期釋放裝置的制備使用可降解大分子單體(3.4KL5)和非可降解大分子單體(PEG-二丙烯酸酯，MW3,400)的摻合物。所用的蛋白質(zhì)為ZnbST(Monsanto/Protiva)。將蛋白質(zhì)按重量計以20％的裝載量裝載。如下制備3種樣品。
樣品的制備按實施例1所述，制備20μl bST前體溶液。用具有硅烷化玻璃吸頭(tip)的正壓移液管吸取混合物。將溶液置于硅烷化玻璃玻片上。用厚度為約0.4±0.2mm的塑料布片作為間隔物，將另一硅烷化玻璃玻片置于頂部，用夾子保持固定。用夾具和支架將光源(ILC Technology，Inc.配有光纖的氙光源)調(diào)至距玻璃玻片約5-cm距離。對所述圓盤中心照明；對所述圓盤的兩面每面照明2分鐘。
小心去除夾子、玻璃玻片和間隔物。用刮勺和鑷子，取出圓盤并在干凈配衡(tared)的玻璃玻片上稱量。如下文更詳細描述的，將圓盤置于熱封膜袋中。在每個袋中放置一個20μl圓盤。將袋熱封，置于2.0ml磷酸緩沖液釋放介質(zhì)(0.01％ NaN3、0.05M PBS，pH7.4)，置于以100rpm旋轉(zhuǎn)的定軌搖床上，于39℃溫育。
對于每個時間點，將袋置于新鮮的2.0ml PBS釋放介質(zhì)中。只要釋放bST，則收集樣品每天進行分析。
如下制備膜袋。將膜片切成約7×2.5cm的小片。將片對折。用Bunsen燃燒器或丙烷噴燈加熱刮勺，直至變紅。將膜片邊緣對齊，用熾熱的鑷子切膜邊以封邊。一旦將圓盤置于袋中，用相同的熱封技術(shù)密封最后一個邊。
每日用SEC-HPLC分析樣品?？梢杂迷摲椒z測單體、二聚體和水溶性聚集體。所用的流動相是0.08M TFA的60/40％ CH3CN/H2O，調(diào)至pH2.0，恒溶劑洗脫，流速為1.5ml/min。于220nm波長檢測信號。所用的柱子為Bio-Rad Bio-Sil SEC 250，5μ粒徑，300×7.8mmID，配有保護柱(Bio-Rad Bio-Sil SEC 250 Guard，5μ粒徑，300×7.8mm ID)。注射體積為10μl。標準校準曲線為流動相中的0、0.1、0.25、0.5、0.75和1mg/ml bST。
結(jié)果示于圖3。如圖所示，bST在14天內(nèi)釋放。在釋放介質(zhì)中沒有明顯的可檢測水平的二聚體和可溶性聚集體。前兩天每天最少初始釋放12％，然后以中等釋放速率釋放。實施例6胰島素的短期釋放裝置的制備使用可降解大分子單體(3.4KL5)。所用的蛋白質(zhì)是Zn-胰島素(購自Sigma)。將該蛋白以47％(重量)的裝載量裝載。制備三種樣品。
按實施例4所述制備樣品。用實施例5所述的條件，經(jīng)SEC-HPLC分析樣品，以檢測單體、二聚體和可溶性聚集體。
結(jié)果示于圖4。胰島素在24小時內(nèi)釋放。沒有檢測到二聚體和可溶性聚集體。在24小時內(nèi)達到完全釋放(100％)。實施例7從不溶性大分子單體和可溶性大分子單體摻合物釋放藥物如上所述制備裝置。含可溶性大分子單體(3.4KL5)和不溶性大分子單體(3.4KC6)以50∶50的比率使用。所用的蛋白為ZnbST(Protiva/Monsanto)；將其以25％(重量)的裝載量裝載。制備6個樣品。如上所述經(jīng)SEC-HPLC分析樣品。監(jiān)測樣品單體、二聚體和可溶性聚集體的存在。
結(jié)果示于圖5。觀察到ZnbST在20天內(nèi)釋放；監(jiān)測到非常低濃度(低于2％)的二聚體或可溶性聚集體。另外，沒有觀察到初始的爆發(fā)釋放。實施例8藥物從不溶性大分子單體和可溶性大分子單體摻合物中釋放如上所述制備裝置。使用可溶性大分子單體(3.4KL5)和不溶性大分子單體(3.4KC6)的摻合物，比率為75∶25。將蛋白ZnbST(Protiva/Monsanto)以25％(重量)的裝載量裝載。制備6種樣品。如上所述經(jīng)SEC-HPLC分析樣品，以檢測單體、二聚體和可溶性聚集體。
結(jié)果示于圖6和圖7。觀察到ZnbST的17天內(nèi)的長時間釋放；在13天的釋放中，釋放90％摻入的ZnbST。釋放了非常少的二聚體或聚集體。實施例9牛促生長素在垂體切除的大鼠中的控釋在垂體切除的大鼠模型中證實了活性牛促生長素(MW 20 Kd)的控制傳遞。垂體切除的雌性大鼠購自Taconic Labs(Germantown，NY)。每天早晨給大鼠稱重。在研究開始之前，喂養(yǎng)大鼠7天，以證實缺乏生長。第一天，大鼠重118±1.5克(平均值±sem，n＝18)。將大鼠分為平均重量相等的3組。組1保持不處理，用作陰性對照。組2接受由3.4KL5和PEGFA(每種裝置含有0.9-1.1mg bST)的3∶1摻合物制備的水凝膠中的bST移植。給組3大鼠在研究期間每天皮下注射100μg bST。
結(jié)果示于圖8。未處理對照組在研究期間沒有生長，11天后平均重119±2.9克。組3大鼠在研究期間每天接受100μg bST，表現(xiàn)出持續(xù)的生長，處理11天后重151±4克。組2大鼠的生長速率與組3相似，11天后重145±3.7克(對于與組3比較，t-檢驗p＝.32)。實施例10bST的釋放用上述方法制備含約30％(w/w)bST的大分子單體混合物。將所述大分子單體/蛋白質(zhì)混合物放入內(nèi)徑為1.12mm或0.61mm的玻璃杯內(nèi)。將該系統(tǒng)暴露于光下20秒，將其從玻璃杯中取出，置于鋁箔上，再暴露于光下3.5分鐘。將所得的水凝膠圓柱體置于1ml釋放介質(zhì)(PBS，pH7.4)中，經(jīng)HPLC監(jiān)測釋放的bST。最初的數(shù)據(jù)顯示，從直徑較大的圓柱體中的釋放緊隨從小直徑圓柱體的釋放。另外，bST釋放的特征顯示受控系統(tǒng)的降解/膨脹。系統(tǒng)顯示以下分數(shù)釋放(fractionrelease)M/M∞為短時間的時間t的冪函數(shù)M/M∞＝k’tn，其中k’為該系統(tǒng)特征性常數(shù)，而n為轉(zhuǎn)運模式特征性指數(shù)。對于n＝0.5，所述藥物釋放遵循Fickian擴散機制。對于n＞0.5，則觀察不到Fickian行為。
當在侵蝕(erosion)/擴散釋放機制方面分析示于圖9的數(shù)據(jù)時，大圓柱體的值M/M∞＝1E-06t2，而小圓柱體的值M/M∞＝3E-05t2。因此，當n＝2時，觀察不到Fickian行為。
在僅基于擴散的不同分析中，用以下Fickian公式分析從圓柱體的流出量J＝D*A*ΔC/ΔX，其中J為流出量；D為擴散常數(shù)；A為表面積；C為圓柱體中的濃度；而S為距中心的距離。在該分析中，無論所述釋放是從大直徑圓柱體釋放還是從小直徑圓柱體釋放，流出量均應(yīng)該顯著不同。理論分析預(yù)測，在Fickian擴散下，當直徑較小的圓柱體釋放20％時，直徑較大的圓柱體可能釋放7％摻入的藥物。然而，我們觀察到當直徑較小的圓柱體釋放20％時，直徑較大的圓柱體釋放16％。因此，沒有觀察到Fickian行為。
在這些水凝膠系統(tǒng)中，初始釋放相涉及水攝入(膨脹)；結(jié)果，在基質(zhì)內(nèi)均相藥物濃度的分布圖變?yōu)镾形曲線。高濃度的藥物存在于圓柱體中心，在該裝置周緣可得到的藥物非常少或沒有。這種圓柱體系統(tǒng)產(chǎn)生的釋放動力學(xué)與圓柱體的半徑無關(guān)。在Ping I.Lee，“控制擴散的基質(zhì)系統(tǒng)”，Treatise on Controlled Drug Delivery，Kydonieus，A.編輯，第155-197頁(1992)中可以找到對該現(xiàn)象的詳細描述。實施例11促紅細胞生成素在大鼠中的控釋在購自Taconic Labs(Germantown，NY)的雄性Sprague-Dauley大鼠中證實了活性人促紅細胞生成素(EPO)的控制傳遞。按實施例14所述制備水凝膠裝置，以使其含有3000單位/裝置。在缺乏乙烯吡咯烷酮，和其它可聚合的單乙烯基單體時，制備這些裝置。將這些裝置之一移植到3只大鼠中的每一只。其它3只大鼠每日接受皮下注射EPO(1000單位)3天。對照組3只大鼠不接受處理。
移植該裝置或開始皮下注射后第5天，從每只大鼠獲得靜脈血樣品，貯存于EDTA中。用吖啶橙染色后，用自動流式細胞儀測定網(wǎng)織紅細胞(未成熟紅細胞)分級組分(fraction)。
結(jié)果示于圖10。如圖所示，對照組中的大鼠有約2.5％網(wǎng)織紅細胞。具有移植物的大鼠有約12％網(wǎng)織紅細胞，而接受注射的大鼠在5天后有約19％網(wǎng)織紅細胞。實施例12胰島素在糖尿病大鼠中的控釋Sprague-Dawley大鼠購自Taconic Labs(Germantown，NY)。通過用鏈脲菌素處理(65mg/kg，i.v.)誘導(dǎo)糖尿病，48小時后根據(jù)血液葡萄糖升高(＞300mg/dl)得到證實。用戊巴比妥(35mg/kg)麻醉大鼠后，將導(dǎo)管置于頸靜脈中。取基線血樣用于測定血樣葡萄糖濃度后，皮下移植含1單位胰島素的水凝膠裝置。在缺乏乙烯吡咯烷酮和其它可聚合單乙烯單體的情況下制備所述裝置。在移植該裝置后15、30、60、120和180分鐘時取血樣，用來測定血樣葡萄糖水平。
結(jié)果示于圖11。如圖所示，血樣葡萄糖水平下降。這證明所述裝置能夠釋放活性形式的胰島素。
為了測試所述肺傳遞系統(tǒng)，以中線切口打開頸部，通過鈍器解剖法暴露氣管。將切口切至氣管，使小的聚乙烯管遠側(cè)進入肺。將小體積的含胰島素水凝膠微粒(總劑量為3單位胰島素)安裝到肺部，取出管。取血樣，并如上所述分析所述皮下裝置。
結(jié)果示于圖12。葡萄糖水平在30分鐘內(nèi)顯著下降，在至少180分鐘內(nèi)保持低水平(低于150mg/dl)。實施例13人生長激素在垂體切除大鼠中的控釋在垂體切除大鼠模型中證實了活性人生長激素(hGH，MW 20 Kd)的控制傳遞。將購自Taconic Labs(Germantown，NY)的垂體切除雌性大鼠每天早晨稱重。在研究開始之前，喂養(yǎng)大鼠7天，以證實缺乏生長。將大鼠分為平均重量相等的3組。組1保持不處理，用作陰性對照。組2接受由3.4KL5和3.4KC6(每種裝置含有約1mg hGH)的3∶1摻合物制備的水凝膠中的hGH移植。在研究期間給組3大鼠每天皮下注射100μg hGH。
初步結(jié)果表明，用hGH可重復(fù)先前用bST獲得的結(jié)果。未處理對照組在在研究期間沒有生長。組3大鼠在研究期間每天接受100μghGH，表現(xiàn)出持續(xù)的生長。組2大鼠的生長速率與組3大鼠相似。實施例14EPO從大分子單體中的釋放向無菌20ml管制瓶中加入0.0330g TEOA(純凈的)、1.0076g3.4KL5、0.0598g 1000ppm曙紅(PBS溶液，pH7.0)和232g EPO溶液(10,000單位/ml)。不加入乙烯吡咯烷酮和其它可聚合單乙烯基單體。將所得的混合物混合，并用光(ILC Technology，Inc.配有光纖的氙光源)聚合。
通過將從含平均2500單位/圓盤的3個圓盤的釋放量平均，計算體外釋放速率。所述釋放在4ml PBS(pH7.4)中于39℃進行。每日更換釋放介質(zhì)。通過尺寸排阻層析進行分析。(HPLCwaters的2690型，柱子BioRad的SEX 250，流動相0.8M TFA的60％乙腈溶液，于1.5ml/min下，檢測器波長220nm)。
結(jié)果示于圖13。如圖所示，EPO至少釋放120小時。120小時后，仍在釋放超過500單位的EPO。實施例15胰島素從大分子單體顆粒中的釋放向無菌20ml管制瓶中加入0.2559g 200mM TEOA(在PBS緩沖液中，pH7.0)、0.2548g 3.4KL5、0.0206g 1000ppm曙紅(PBS溶液，pH7.0)和0.0615g胰島素(Sigma)。不加入乙烯吡咯烷酮和其它可聚合單乙烯基單體。將所得的混合物混合，并置于10ml玻璃試管中。將試管暴露于光(ILC Technology，Inc.配有光纖的氙光源)10秒。將半固化(semi-cured)水凝膠壓出玻璃試管，進一步聚合3.5分鐘。將固化的水凝膠棒置于15ml庚烷中，用勻漿器(Silverson L4RT-A)以5000rpm研磨30秒，然后以3000rpm研磨30秒。棄去庚烷，粉末在氮氣下干燥。所得顆粒的大小分布為2mm-500mm。
將顆粒(16mg)置于多孔(0.8mm)“釋放袋”(如實施例5所述)。通過將2個釋放帶的釋放平均，計算體外釋放。將所述釋放帶置于39℃的2ml PBS(pH7.4)中。前2小時每15分鐘更換釋放介質(zhì)，此后每30分鐘更換釋放介質(zhì)。通過尺寸排阻層析進行分析。(HPLCwaters的2690型，柱子BioRad的SEX 250，流動相0.8M TFA的60％乙腈溶液，于1.5ml/min下，檢測器波長220nm)。
結(jié)果示于圖14。如圖所示，胰島素在90分鐘內(nèi)釋放。90分鐘后，仍在釋放超過100μg的胰島素。實施例16黃體生成激素(LHRH)的釋放向20ml管制瓶中加入0.2559g 200mM TEOA(在PBS緩沖液中，pH7.0)、0.2548g 1KC3、0.0206g 1000ppm曙紅(PBS溶液，pH7.0)和0.0615g LHRH(Sigma)。不加入乙烯吡咯烷酮和其它可聚合單乙烯基單體。將所得的混合物置于兩個玻璃片之間，用氙光(ILC Technology，Inc.配有光纖的氙光源)每面聚合2分鐘。將最終的水凝膠片冷凍研磨，產(chǎn)生注射用粉末。實施例17含人生長激素(hGH)的肺部裝置向20ml管制瓶中加入0.2559g 200mM TEOA(在PBS緩中液中，pH7.0)、0.2548g 3.4KL5、0.0206g 1000ppm曙紅(PBS溶液，pH7.0)和0.0615g hGH(Genentech的hGH注射制劑，通過MilliporeCentriconTM純化)。不加入乙烯吡咯烷酮和其它可聚合單乙烯基單體。攪拌所得的混合物，并置于10ml玻璃試管中。將試管暴露于氙光(ILCTechnology，Inc.配有光纖的氙光源)10秒。將半固化水凝膠壓出玻璃試管，進一步聚合3.5分鐘。將固化的水凝膠棒放入15ml庚烷中，用勻漿器(Silverson L4RT-A)以5000rpm研磨30秒，然后以3000rpm研磨30秒。棄去庚烷，粉末在氮氣下干燥。所述粉末用于肺部、經(jīng)口或皮下持續(xù)傳遞hGH。實施例18GLP-1的釋放GLP-1(胰高血糖素樣肽-1)是已經(jīng)表明在II型糖尿病治療中有前途的肽藥物。向20ml管制瓶中加入0.2559g 200mM TEOA(在PBS緩沖液中，pH7.0)、0.2548g 1KC3、0.0206g 1000ppm曙紅(PBS溶液，pH7.0)和0.0615g GLP-1。將所得的混合物置于兩個玻璃片之間，用氙光(ILC Technology，Inc.配有光纖的氙光源)每面聚合2分鐘。將最終的水凝膠片冷凍研磨，產(chǎn)生注射用粉末。實施例19釋放蛋白質(zhì)的口服制劑采用實施例15的步驟，將胰島素、人生長激素、人α干擾素或促紅細胞生成素摻入大分子單體顆粒中。用冷凍研磨或?qū)嵤├?5的研磨方法，產(chǎn)生非常小的微粒，平均大小最好小于約500納米。然后，采用導(dǎo)管輸注到上胃腸道，將這種納顆粒(nanoparticle)經(jīng)手術(shù)引入大鼠GI道。這種納顆粒的給予基于這樣一種假設(shè)考慮到每種藥物的具體藥理學(xué)，納顆粒中約0.5％的所述藥物將在這種大鼠的血樣中可例如通過RIA檢測到。
在胰島素的情況下，于時間t＝-15、0、30、60、90、120和180分鐘時取血樣，通過RIA檢測胰島素，用葡萄糖計檢測血液葡萄糖(當給予胰島素時，使用糖尿病大鼠)。
對于其它藥物，使用正常大鼠，在這些相同的時間點，用RIA或ELIZA技術(shù)測定血液藥物水平。
除以上方法外，可以修飾含上述藥物的小球體，以增強它們在小腸、結(jié)腸和其它GI道的合適區(qū)域中的吸收。這種修飾可以包括沉淀微囊周圍的脂雙層，使得它們顯得象來自消化食物的脂肪樣顆粒；將諸如鐵蛋白的分子連接至所述顆粒；或?qū)щ姾蓪又糜谒鑫⒘Ｍ獠俊?br> 其它實施方案根據(jù)以上描述，顯然可以對本文描述的本發(fā)明進行改變和修改，以使其適于各種用途和疾病。這種實施方案也屬于以下權(quán)利要求書的范圍。
該說明書中所有出版物和專利均通過引用結(jié)合到本文中，其程度與各個出版物或?qū)＠唧w而單獨地指明通過引用結(jié)合到本文中一樣。
權(quán)利要求
1.傳遞生物活性物質(zhì)的方法，所述方法包括以下步驟(a)將所述活性物質(zhì)與一種大分子單體混合；(b)形成步驟(a)中形成的組合物的混合物；(c)使所述混合物聚合形成制品；和(d)將所述制品或其部分給予哺乳動物，其中步驟(c)在缺乏可聚合的單乙烯基單體的情況下進行。
2.傳遞生物活性物質(zhì)的方法，所述方法包括以下步驟(a)將所述活性物質(zhì)與一種大分子單體混合；(b)形成步驟(a)中形成的組合物的混合物；(c)使所述混合物聚合形成制品；和(d)將所述制品或其部分給予哺乳動物，其中步驟(c)在缺乏水溶性可聚合的單乙烯基單體的情況下進行。
3.傳遞生物活性物質(zhì)的方法，所述方法包括以下步驟(a)將所述活性物質(zhì)與一種大分子單體混合；(b)形成步驟(a)中形成的組合物的混合物；(c)使所述混合物聚合形成制品；和(d)將所述制品或其部分給予哺乳動物，其中步驟(c)在缺乏乙烯吡咯烷酮單體的情況下進行。
4.權(quán)利要求1的方法，其中10％的所述可釋放活性物質(zhì)釋放的時間大于t50的1/10。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述制品包含至少2.5％(重量)的活性物質(zhì)。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述制品包含至少5％(重量)的活性物質(zhì)。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所述制品包含至少10％(重量)的活性物質(zhì)。
8.權(quán)利要求1的方法，其中所述制品包含至少25％(重量)的活性物質(zhì)。
9.權(quán)利要求1的方法，其中所述制品包含至少40％(重量)的活性物質(zhì)。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所述大分子單體包括(a)形成中心核心的水溶性區(qū)；(b)連接至所述核心的至少兩個可降解區(qū)；和(c)至少兩個可聚合端基，其中所述可聚合端基連接至所述可降解區(qū)。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述水溶性區(qū)包括選自以下的一種聚合物聚(乙二醇)、聚(環(huán)氧乙烷)、聚(乙烯醇)、聚(乙烯吡咯烷酮)、聚(乙基噁唑啉)、聚(環(huán)氧乙烷)-co-聚(環(huán)氧丙烷)嵌段聚合物、多糖、糖類、蛋白質(zhì)和它們的組合物。
12.權(quán)利要求10的方法，其中所述可降解區(qū)包括選自以下的一種聚合物聚(α-羥基酸)、聚(內(nèi)酯)、聚(氨基酸)、聚(酐)、聚(原酸酯)、聚(原碳酸酯)和聚(磷酸酯)。
13.權(quán)利要求10的方法，其中所述可降解區(qū)可以包括聚(碳酸亞丙基酯)。
14.權(quán)利要求10的方法，其中所述可降解區(qū)包括聚(己內(nèi)酯)。
15.權(quán)利要求12的方法，其中所述聚(α-羥基酸)選自聚(乙醇酸)、聚(DL-乳酸)和聚(L-乳酸)。
16.權(quán)利要求12的方法，其中所述聚(內(nèi)酯)選自聚(ε-己內(nèi)酯)、聚(δ-戊內(nèi)酯)和聚(γ-丁內(nèi)酯)。
17.權(quán)利要求10的方法，其中所述可聚合端基含有能夠使所述大分子單體聚合的碳-碳雙鍵。
18.權(quán)利要求10的方法，其中所述核心包含聚(乙二醇)；所述可降解區(qū)包含一種生物可降解的聚(α-羥基酸)；和所述封端化合物包含一種丙烯酸酯寡聚物或單體。
19.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(d)包括將所述制品給予所述哺乳動物的肺部。
20.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(d)包括靜脈給予所述制品。
21.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(d)包括皮下給予所述制品。
22.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(d)包括肌內(nèi)給予所述制品。
23.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(d)包括口服所述制品。
24.權(quán)利要求1的方法，其中步驟(d)包括經(jīng)鼻給予所述制品。
25.權(quán)利要求1的方法，其中所述哺乳動物為人類。
26.權(quán)利要求1的方法，其中所述生物活性物質(zhì)為蛋白質(zhì)。
27.用權(quán)利要求1的方法形成的組合物。
28.用權(quán)利要求2的方法形成的組合物。
29.用權(quán)利要求3的方法形成的組合物。
30.傳遞生物活性物質(zhì)的方法，所述方法包括以下步驟(a)將所述生物活性物質(zhì)與一種大分子單體混合；(b)形成步驟(a)中形成的組合物的混合物；(c)使所述混合物聚合形成制品；和(d)將所述制品或其部分給予哺乳動物，其中所述制品釋放至少80％的活性物質(zhì)的時間比t50多2.5倍。
31.傳遞生物活性物質(zhì)的方法，所述方法包括以下步驟(a)將所述生物活性物質(zhì)與一種大分子單體混合；(b)形成步驟(a)中形成的組合物的混合物；(c)使所述混合物聚合形成制品；和(d)將所述制品或其部分給予哺乳動物，其中所述制品釋放治療劑量的活性物質(zhì)的時間至少比t50多2.5倍。
32.用于傳遞生物活性物質(zhì)的組合物，所述組合物包括包含一種水凝膠和一種生物活性物質(zhì)的顆粒，其中所述顆粒的釋放動力學(xué)與粒徑無關(guān)，其中所述顆粒的質(zhì)均直徑為約50nm至約1mm。
33.制備用于控釋生物活性物質(zhì)的制品的方法，所述方法包括以下步驟(a)在引發(fā)劑存在下將所述生物活性物質(zhì)與一種生物可降解可聚合的大分子單體混合，所述大分子單體包括至少一個水溶性區(qū)、至少一個在體內(nèi)條件下可水解的可降解區(qū)和能夠形成額外共價鍵、導(dǎo)致大分子單體聚合的可聚合端基，其中所述可聚合端基被至少一個可降解區(qū)分離；(b)在缺乏光的情況下使所述大分子單體聚合，形成水凝膠并將所述生物活性物質(zhì)摻入所述水凝膠中；和(c)使所述水凝膠成型為能夠控釋所述生物活性物質(zhì)的制品。
34.權(quán)利要求33的方法，其中所述引發(fā)劑是自由基引發(fā)劑。
35.權(quán)利要求33的方法，其中所述引發(fā)劑是離子型引發(fā)劑。
36.制備可聚合水凝膠的方法，所述方法包括以下步驟(a)將一種疏水、水不溶性大分子單體、引發(fā)劑和水混合；(b)讓所述大分子單體膨脹；(c)將所述大分子單體混合，形成均相混合物；和(d)使所述大分子單體聚合形成水凝膠。
37.權(quán)利要求36的方法，其中所述方法還包括在步驟(d)之前將生物活性物質(zhì)加入所述混合物中。
38.制備聚合水凝膠的方法，所述方法包括以下步驟(a)將一種親水大分子單體和一種疏水、水不溶性大分子單體混合；(b)加熱并攪拌在步驟(a)中形成的組合物，以形成均相混合物；(c)將所述混合物冷卻至室溫；(d)將水和引發(fā)劑加入所述混合物中，并讓所述混合物膨脹；和(e)使所述大分子單體聚合形成水凝膠。
39.權(quán)利要求38的方法，其中所述方法還包括在步驟(d)之前將生物活性物質(zhì)加入所述混合物中。
40.傳遞蛋白質(zhì)的方法，所述方法包括以下步驟(a)將所述蛋白質(zhì)與一種可聚合親水聚合物混合；(b)形成在步驟(a)中形成的組合物的混合物；(c)使所述混合物聚合形成制品；和(d)將所述制品或其部分給予哺乳動物，其中所述蛋白質(zhì)保持完整，并且其中至少70％的所述蛋白質(zhì)從所述制品釋放。
41.傳遞生物活性物質(zhì)的方法，所述方法包括以下步驟(a)在水溶液中，在自由基引發(fā)劑存在下，將所述生物活性物質(zhì)與一種生物可降解可聚合的大分子單體混合；(b)將所述溶液分散，形成包含所述大分子單體和所述生物活性物質(zhì)的細滴，(c)使所述細滴中的所述大分子單體聚合，由此形成所述生物活性物質(zhì)摻入其中的水凝膠顆粒，其中所述顆粒能夠控釋所述生物活性劑；和(d)將所述制品或其部分給予哺乳動物，其中步驟(c)在缺乏乙烯吡咯烷酮單體的情況下進行。
42.權(quán)利要求41的方法，其中所述溶液通過噴霧干燥或油包水乳液法分散。
43.權(quán)利要求41的方法，其中至少80％的所述顆粒的粒徑小于約5μm。
44.包含封入生物可降解可聚合的大分子單體中的生物活性物質(zhì)的組合物，所述大分子單體包括至少一個水溶性區(qū)、至少一個在體內(nèi)條件下可水解的可降解區(qū)和能夠形成額外共價鍵、導(dǎo)致大分子單體聚合的可聚合端基，其中所述可聚合端基被至少一個可降解區(qū)分離，其中所述組合物含有至少5％(重量)的所述生物活性物質(zhì)。
45.權(quán)利要求44的組合物，其中所述組合物含有至少10％(重量)的所述生物活性物質(zhì)。
46.權(quán)利要求44的組合物，其中所述組合物含有至少20％(重量)的所述生物活性物質(zhì)。
47.不溶性大分子單體，它包括至少一個水溶性區(qū)、至少一個在體內(nèi)條件下可水解的可降解區(qū)和能夠形成額外共價鍵、導(dǎo)致大分子單體聚合的可聚合端基，其中所述可聚合端基被至少一個可降解區(qū)分離。
48.權(quán)利要求47的大分子單體，其中所述可降解區(qū)包含至少兩種不同聚合物的摻合物。
49.權(quán)利要求47的大分子單體，其中所述可降解區(qū)包含至少兩種不同單體的共聚物。
50.權(quán)利要求47的大分子單體，其中所述水溶性區(qū)包括至少兩個臂。
51.權(quán)利要求47的大分子單體，其中所述水溶性區(qū)基本上由分子量約400-8000道爾頓的聚(乙二醇)組成。
52.用于持續(xù)傳遞蛋白質(zhì)的組合物，其中所述組合物包含不溶性大分子單體，所述大分子單體包括至少一個水溶性區(qū)、至少一個在體內(nèi)條件下可水解的可降解區(qū)和能夠形成額外共價鍵、導(dǎo)致大分子單體聚合的可聚合端基，其中所述可聚合端基被至少一個可降解區(qū)分離。
53.一種大分子單體，所述大分子單體體包括至少一個水溶性區(qū)、至少一個在體內(nèi)條件下可水解的可降解區(qū)和能夠形成額外共價鍵、導(dǎo)致大分子單體聚合的可聚合端基，其中所述可聚合端基被至少一個可降解區(qū)分離，其中所述可降解區(qū)基本上由聚(碳酸亞丙基酯)組成。
54.用于皮下給予LHRH的組合物，其中所述組合物包括一個分子量約1000道爾頓的聚(乙二醇)核心和由聚(己內(nèi)酯)組成的可降解區(qū)，其中所述組合物能夠在30天以上的時間內(nèi)傳遞治療劑量的LHRH。
55.包含胰高血糖素(glucacon)樣肽-1和一種大分子單體的組合物，所述大分子單體包括至少一個水溶性區(qū)、至少一個在體內(nèi)條件下可水解的可降解區(qū)和能夠形成額外共價鍵、導(dǎo)致大分子單體聚合的可聚合端基，其中所述可聚合端基被至少一個可降解區(qū)分離。
56.用于持續(xù)釋放生物活性物質(zhì)的水凝膠組合物，其中所述組合物包含的顆粒的堆積密度小于0.4g/cm3，其中至少50％的所述顆粒的質(zhì)均直徑小于約5μm，并且其中所述組合物被配制用于肺部給藥。
57.用于持續(xù)釋放生物活性物質(zhì)的組合物，其中所述組合物包含的顆粒的堆積密度大于0.4g/cm3。
58.權(quán)利要求57的組合物，其中所述組合物被配制用于肺部給藥。
全文摘要
公開了一種傳遞生物活性物質(zhì)的方法,所述方法包括以下步驟:(a)將所述生物活性物質(zhì)與一種大分子單體混合;(b)形成步驟(a)中形成的組合物的混合物;(c)使所述混合物聚合形成制品;和(d)將所述制品或其部分給予哺乳動物,其中步驟(c)在缺乏可聚合單乙烯基單體的情況下進行。
文檔編號A61K9/22GK1271277SQ98809053
公開日2000年10月25日 申請日期1998年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月18日
發(fā)明者J·A·哈貝爾, M·T·基拉斯, E·S·隆, S·C·羅維 申請人:因菲米德有限公司