(57)【要約】第１のアセチル化度を有する第１のグリコサミノグリカンおよび第１のアセチル化度とは異なる第２のアセチル化度を有する第２のグリコサミノグリカンを有するグリコサミノグリカン組成物と反応性がある生体適合性ポリマーを含有する、酵素分解性組成物。本発明の多層インプラントは、第１のアセチル化度を有する第１のグリコサミノグリカンを含む第１のグリコサミノグリカン組成物を含む第１の層と、上記第１のアセチル化度とは異なる第２のアセチル化度を有する少なくとも１種の第２のグリコサミノグリカンを含む第２のグリコサミノグリカン組成物を含む第２の層とを含む。
2014528406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアセチル化度を有する第１のグリコサミノグリカンを含む第１のグリコサミノグリカン組成物を含む第１の層と、
前記第１のアセチル化度とは異なる第２のアセチル化度を有する少なくとも１種の第２のグリコサミノグリカンを含む第２のグリコサミノグリカン組成物を含む第２の層と
を含む、治療薬を送達するための多層インプラントであって、
前記第１の層および前記第２の層のうちの少なくとも１つが治療薬をさらに含む、多層インプラント。
【請求項２】
第１のアセチル化度を有する第１のグリコサミノグリカンおよび前記第１のアセチル化度とは異なる第２のアセチル化度を有する第２のグリコサミノグリカンを含む第１のグリコサミノグリカン組成物を含む第１の層、
第３のアセチル化度を有する第３のグリコサミノグリカンおよび前記第３のアセチル化度とは異なる第４のアセチル化度を有する第４のグリコサミノグリカンを含む第２のグリコサミノグリカン組成物を含む第２の層
を含む、治療薬を送達するための多層インプラントであって、
前記第１の層および前記第２の層のうちの少なくとも１つが治療薬をさらに含む、多層インプラント。
【請求項３】
前記第１のグリコサミノグリカン組成物が、ヒアルロン酸、コンドロイチン、デルマタン、キチン、キトサン、ケラタン、ヘパリンならびにこれらの誘導体および組合せからなる群より選択されるグリコサミノグリカンを含む、請求項１または２に記載のインプラント。
【請求項４】
前記第２のグリコサミノグリカン組成物が、ヒアルロン酸、コンドロイチン、デルマタン、キチン、キトサン、ケラタン、ヘパリンならびにこれらの誘導体および組合せからなる群より選択されるグリコサミノグリカンを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項５】
前記第１のグリコサミノグリカン組成物および前記第２のグリコサミノグリカン組成物が、同じグリコサミノグリカンを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項６】
前記第１のグリコサミノグリカン組成物および前記第２のグリコサミノグリカン組成物が、異なるグリコサミノグリカンを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項７】
前記第１のグリコサミノグリカンが、約１％から約１０％のアセチル化度を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項８】
前記第２のグリコサミノグリカンが、約１０％から約７０％のアセチル化度を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項９】
前記治療薬が、抗菌剤、鎮痛剤、解熱剤、麻酔剤、抗てんかん剤、抗ヒスタミン剤、抗炎症剤、心血管薬、診断薬、交感神経作用剤、コリン作用剤、抗ムスカリン剤、抗痙攣剤、ホルモン、成長因子、筋弛緩剤、アドレナリン作動性ニューロン遮断剤、抗新生物剤、免疫原性薬、免疫抑制剤、胃腸薬、利尿剤、ステロイド、脂質、リポ多糖、多糖、血小板活性化薬、凝固因子、酵素、およびこれらの組合せからなる群より選択される、請求項１から８のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項１０】
前記治療薬が、抗菌薬を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項１１】
メッシュをさらに含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項１２】
前記第１の層が、ペンダント求電子基を含む第１の生体適合性ポリマーに結合された第１のキトサン組成物を含み、前記第１のキトサン組成物が、第１のアセチル化度を有する少なくとも１種の第１のキトサンを含み、
前記第２の層が、ペンダント求電子基を含む第２の生体適合性ポリマーに結合された第２のキトサン組成物を含み、前記第２のキトサン組成物が、前記第１のアセチル化度とは異なる第２のアセチル化度を有する少なくとも１種の第２のキトサンを含む、
請求項１または３から１１のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項１３】
前記生体適合性ポリマーが、ペンダント求電子基を含むように官能化されたポリ（エチレングリコール）を含む、請求項１２に記載のインプラント。
【請求項１４】
前記生体適合性ポリマーが、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル（ＮＨＳ）、Ｎ−ヒドロキシスルホスクシンイミドエステル（ＳＮＨＳ）、Ｎ−ヒドロキシエトキシ化スクシンイミドエステル（ＥＮＨＳ）、およびこれらの組合せからなる群より選択される求電子基を含む、請求項１２または１３に記載のインプラント。
【請求項１５】
前記第１のキトサンが、約１％から約１０％のアセチル化度を含む、請求項１２から１４のいずれか一項に記載のインプラント。
【請求項１６】
前記第２のキトサンが、約１０％から約７０％のアセチル化度を含む、請求項１２から１５のいずれか一項に記載のインプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、多層インプラントに関し、より特定すれば、第１のアセチル化度を有する少なくとも１種のグリコサミノグリカンを含む第１の層と、第１のアセチル化度とは異なるアセチル化度を有する少なくとも１種のグリコサミノグリカンを含む第２の層とを含む、治療薬を送達するのに適した多層インプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
埋め込み可能な医療用デバイスの使用による治療薬の送達は、広く様々に記述されている。そのような治療薬の送達の既存の方法は、主に、水溶性薬物およびポリマーを使用して、医療用デバイスの表面上に位置決めされた薄い表面コーティングを形成することに焦点を当てているが、治療ペイロードには制約があり、治療薬の放出の制御にも制約がある。
【０００３】
さらに、水溶性が高い薬物は加水分解に感受性であり、水性環境に迅速に放出される可能性があり、それによって制御もしくは持続放出を維持することができない点で、または、疎水性もしくは水不溶性の薬物担体、即ち、疎水性ポリマーと共に特に有用な有機系において限られた溶解度しか与えない可能性がある点で、この水溶性が高い薬物は、制御または持続放出用に調合することが難しい場合がある。水溶性が高い薬物の、限られた溶解度は、薬物の不十分なカプセル封入効率、および埋め込み可能なデバイスに対する限られた治療ペイロードを、さらにもたらす可能性がある。そのような親水性薬物は、放出を持続するのに十分な水障壁を必要とする。現行の系は、治療上の利益を与えることも含めて薬物ペイロードおよび持続放出の見地から、疑義が生じている。
【０００４】
ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）、即ち許容可能な毒性および免疫原性を示す親水性ポリマーは、バイオテクノロジーにおいて、特に被膜、フォーム、および／またはヒドロゲルの形成において、非常に有用であることが見出された。ＰＥＧは、一般に生体適合性があると見なされ、免疫原性はなく、即ち、ＰＥＧは一般に、生体組織と共存することが可能であり、体内で免疫応答をもたらす傾向はない。しかし従来の被膜、フォーム、またはヒドロゲルと、ＰＥＧおよび他の合成生体適合性ポリマーをベースにした他の医療用インプラントは、一般にポリマー鎖の特定の連結（例えば、エステル連結）の加水分解により誘導されるｉｎ−ｖｉｖｏ分解に感受性である可能性がある。したがって、そのような分解プロファイルは、分解が主に水の存在によって生じるので、受動的であると見なすことができる。ＰＥＧ、ＰＥＧ誘導体、またはｉｎ−ｖｉｖｏ酵素分解に適している可能性のある他の合成生体適合性ポリマーを含むことができる、インプラントを提供することが望ましいと考えられる。酵素分解を介して調整可能なまたは制御可能な材料を含むことにより治療薬の放出を制御することが可能であり、かつ加水分解への感受性のみによって制約を受けるわけではない、埋め込み可能な医療用デバイスを提供することが有益と考えられる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、少なくとも１種の治療薬を送達するのに適している多層インプラントについて記述する。実施形態では、インプラントは、第１のアセチル化度を有する少なくとも１種の第１のグリコサミノグリカンを含む第１のグリコサミノグリカン組成物を含有する第１の層と、第１のアセチル化度とは異なる第２のアセチル化度を有する少なくとも１種の第２のグリコサミノグリカンを含む第２のグリコサミノグリカン組成物を含有する第２の層とを含む。インプラントは、層の少なくとも１つに少なくとも１種の治療薬をさらに含んでいてもよい。
【０００６】
実施形態では、治療薬を送達するための多層インプラントは、第１のアセチル化度を有する第１のグリコサミノグリカンおよび第１のアセチル化度とは異なる第２のアセチル化度を有する第２のグリコサミノグリカンを含む第１のグリコサミノグリカン組成物を含有する第１の層と、第３のアセチル化度を有する第３のグリコサミノグリカンおよび第３のアセチル化度とは異なる第４のアセチル化度を有する第４のグリコサミノグリカンを含む第２のグリコサミノグリカン組成物を含有する第２の層とを含む。第１の層および第２の層の少なくとも１つは、治療薬をさらに含む。
【０００７】
実施形態では、第１のグリコサミノグリカン組成物は、ヒアルロン酸、コンドロイチン、デルマタン、キチン、キトサン、ケラタン、ヘパリンならびにこれらの誘導体および組合せからなる群より選択されるグリコサミノグリカンを含む。実施形態では、第２のグリコサミノグリカン組成物は、ヒアルロン酸、コンドロイチン、デルマタン、キチン、キトサン、ケラタン、ヘパリンならびにこれらの誘導体および組合せからなる群より選択されるグリコサミノグリカンを含む。
【０００８】
実施形態では、第１および第２のグリコサミノグリカン組成物は、同じグリコサミノグリカンを含む。あるいは、第１および第２のグリコサミノグリカン組成物は、異なるグリコサミノグリカンを含んでいてもよい。
【０００９】
実施形態では、第１のグリコサミノグリカンは、約１％から約１０％のアセチル化度を含む。実施形態では、第２のグリコサミノグリカンは、約１０％から約７０％のアセチル化度を含む。
【００１０】
ある実施形態では、ペンダント求電子基を含む第１の生体適合性ポリマーに結合された第１のキトサン組成物を含有する第１の層を含む、治療薬を送達するのに適した多層インプラントについて記述する。第１のキトサン組成物は、第１のアセチル化度を有する少なくとも１種の第１のキトサンを含む。インプラントは、ペンダント求電子基を含む第２の生体適合性ポリマーに結合された第２のキトサン組成物を含有する第２の層も含み、この第２のキトサン組成物は、第１のアセチル化度とは異なる第２のアセチル化度を有する少なくとも１種の第２のキトサンを含む。第１の層および第２の層の少なくとも１つは、治療薬をさらに含む。治療薬は、任意の層および／または層の任意の部分に組み合わされるか、または連結されていてもよい。
【００１１】
実施形態では、生体適合性ポリマーは、ペンダント求電子基を含むように官能化されたポリ（エチレングリコール）を含む。実施形態では、生体適合性ポリマーは、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル（ＮＨＳ）、Ｎ−ヒドロキシスルホスクシンイミドエステル（ＳＮＨＳ）、Ｎ−ヒドロキシエトキシ化スクシンイミドエステル（ＥＮＨＳ）、およびこれらの組合せからなる群より選択される求電子基を含む。実施形態では、第１のキトサンは、約１％から約１０％のアセチル化度を含む。実施形態では、第２のキトサンは、約１０％から約７０％のアセチル化度を含む。
【００１２】
実施形態では、治療薬は、抗菌剤、鎮痛剤、解熱剤、麻酔剤、抗てんかん剤、抗ヒスタミン剤、抗炎症剤、心血管薬、診断薬、交感神経作用剤、コリン作用剤、抗ムスカリン剤、抗痙攣剤、ホルモン、成長因子、筋弛緩剤、アドレナリン作動性ニューロン遮断剤、抗新生物剤、免疫原性薬、免疫抑制剤、胃腸薬、利尿剤、ステロイド、脂質、リポ多糖、多糖、血小板活性化薬、凝固因子、酵素、およびこれらの組合せからなる群より選択される。例えば、治療薬は、抗菌薬を含む。
【００１３】
実施形態では、インプラントは、メッシュをさらに含む。
【００１４】
他の実施形態では、多層インプラントを作製する方法についても、本明細書で記述する。
【００１５】
本開示は、添付図面に関連した以下の記述から、より明らかに理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本明細書に記述される少なくとも１つの実施形態による、多層インプラントの側面図である。
【図２】図２は、本明細書に記述される少なくとも１つの実施形態による、多層インプラントの側面図である。
【図３】図３は、本明細書に記述される少なくとも１つの実施形態による、多層インプラントの側面図である。
【図４】図４は、本明細書に記述される少なくとも１つの実施形態による、多層インプラントの側面図である。
【図５】図５は、本明細書に記述される少なくとも１つの実施形態による、多層インプラントの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示は、少なくとも１種の治療薬を送達するのに適している多層インプラントについて記述する。多層インプラントは、少なくとも第１の層および第２の層を含む。多層インプラントは、第１のアセチル化度を有する少なくとも１種のグリコサミノグリカンと、第１のアセチル化度とは異なる第２のアセチル化度を有する少なくとも１種のグリコサミノグリカンと、インプラントの一部分に含まれる治療薬も含む。
【００１８】
本明細書に記述される多層インプラントは、任意の数の層および／または層の構成を含んでいてもよいことが想定される。例えば、実施形態において、インプラントは、同じ寸法および／または厚さの２つの層だけを含んでいてもよい。別の例では、実施形態において、インプラントは、層の少なくとも１つの厚さおよび／または寸法がその他の層とは異なる３つの層を含んでいてもよい。
【００１９】
本明細書に記述される多層インプラントは、単層および／または層の任意の組合せ中に、異なるアセチル化度を有する任意の数および／または組合せのグリコサミノグリカンを含んでいてもよいことがさらに想定される。例えば、実施形態では、インプラントは、異なるアセチル化度を有する少なくとも２種のグリコサミノグリカンを含む単層を含んでいてもよい。他の例では、実施形態において、インプラントは、複数種のグリコサミノグリカンを含み、そのグリコサミノグリカンの少なくとも１種が異なるアセチル化度を有している第１の層と、この実施形態における第１の層のグリコサミノグリカンの少なくとも１種とは異なるアセチル化度を有する少なくとも１種のグリコサミノグリカンを含む第２の層とを含んでいてもよい。
【００２０】
グリコサミノグリカン組成物は、異なるアセチル化度を有する様々なグリコサミノグリカンの、任意の組合せを含んでいてもよい。グリコサミノグリカンは、様々な量のペンダントアセチル化アミンを有する反復二糖単位を含有する長分枝多糖である。アセチル化度に応じて、ペンダントアミンの一部分はアセチル化されないことになり、その部分は、インプラントに含まれる生体適合性ポリマー、治療薬、および／または埋め込み部位付近の組織に見出される天然材料など、他の周囲の材料または化合物上の求電子基にと反応性があるままになる。
【００２１】
遊離アミン基を有する任意の適切なグリコサミノグリカンを、本明細書に記述される組成物を形成するのに使用してもよい。実施形態では、遊離アミン基は、共有結合または架橋が形成されるように、インプラントに含まれる生体適合性ポリマーの求電子基と相互に作用してもよい。適切なグリコサミノグリカンのいくつかの非限定的な例には、ヒアルロン酸、コンドロイチン、デルマタン、キチン、キトサン、ケラタン、ヘパリンならびにこれらの誘導体および組合せが含まれる。いくつかの実施形態では、グリコサミノグリカン組成物は、同じグリコサミノグリカンを２種以上含んでいてもよく、これらのグリコサミノグリカンは、異なる様々なアセチル化度を含むものである。例えば、いくつかの実施形態では、グリコサミノグリカン組成物は、様々なアセチル化度の少なくとも２種のキトサン化合物を含む。
【００２２】
キトサンは、Ｎ−アセチルＤ−グルコサミン（アセチル化単位）およびＤ−グルコサミン（非アセチル化単位）の、天然線状コポリマーである。キトサンは、キチンの部分的なまたは完全な脱アセチル化によって生成されてもよい。キチンは、天然供給源、例えば、イカの甲、エビの殻などの甲殻類の外骨格、またはマッシュルーム、例えば「シャンピニオンドパリ（ｃｈａｍｐｉｇｎｏｎ  ｄｅ  Ｐａｒｉｓ）」などの植物供給源から抽出されてもよい。キトサンは、合成により生成されてもよく、または細菌などの改変された微生物により合成されてもよい。
【００２３】
天然キトサンの構造は、粘弾性、ならびに生物学的な基質との特異的な相互作用であって、−ＮＨ２基を化学的に付加するであろう多糖などの他の変性多糖では見出すことのできないものを提供する。次いでキトサンは、生物学的に許容することもできる、被膜、フォーム、および／またはゲルを形成するための優れた粘性を提供してもよい。
【００２４】
キトサンと他のポリマーとの接着は、いくつか例を挙げると、静電的相互作用、水素結合、および疎水性相互作用などの異なる種類の相互作用の会合を含む。キトサンは、ある状況下では、ＮＨ３＋基を含有するカチオン性ポリマーである。キトサンの、正に帯電した第一級アミノ基は、他のポリマーのアニオン性基を引き付ける。したがってキトサンとアニオン性ポリマーとは、高分子電解質複合体を形成することができる。高分子電解質複合体の形成は、ポリマーの機械的特性を改善することができ、沈殿物、被膜、フォーム、繊維、およびゲルなどの新しい構造をもたらすことができる。
【００２５】
キトサンと他のポリマーとの接着は、多層インプラントの、各層の両方の構成成分の間および／または異なる層の構成成分の間に共有結合を生じさせることにより、調合物の機械的特性を強化することによって、促進させることもできる。キトサンは、任意の埋め込み可能な材料のペンダント求電子基と共有結合的に反応することができる、ＮＨ２基を有する。
【００２６】
グリコサミノグリカン中のアセチル化度（ＤＡ）、すなわちＮ−アセチルＤ−グルコサミンのパーセンテージは、約０％から約９０％であってもよい。実施形態では、アセチル化度が約０％から約５０％であってもよい。実施形態では、アセチル化度は、約０％から約１０％であってもよい。様々な範囲が記述されるが、任意の２種のグリコサミノグリカンのアセチル化度の差は、わずか約２％から約９０％にも及んでもよく、それらの間に個々に位置する任意の数が含まれる。
【００２７】
グリコサミノグリカン中のアセチル化度は、本明細書に記述されるグリコサミノグリカン組成物のｉｎ  ｖｉｖｏ存続および／または分解時間に影響を及ぼす可能性がある。例えば、低ＤＡ、即ち０％から２０％を示すグリコサミノグリカンは、高ＤＡ、即ち７０％から９０％を有するグリコサミノグリカンよりも短いｉｎ  ｖｉｖｏ存続を示す可能性がある。実施形態において、本明細書に記述されるインプラントからの治療薬の即時、持続、および／または制御放出は、様々なアセチル化度および様々なｉｎ  ｖｉｖｏ存続の多層を使用して制御することができる。
【００２８】
低ＤＡはまた、十分な量のＮＨ３＋がイオン性相互作用を発生させるのに利用可能であることも確実にする。低ＤＡはまた、グリコサミノグリカンが、官能化合成ポリマーと架橋する能力を有すること（例えば、遊離アミノ基）も確実にする。グリコサミノグリカンは、約１，０００ｇ／ｍｏｌから約１，０００，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有していてもよい。実施形態において、グリコサミノグリカンは、約２，０００ｇ／ｍｏｌから約９００，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有していてもよい。
【００２９】
アセチル化度を制御するための方法は、当技術分野で公知であり、任意の適切な方法を、グリコサミノグリカンのアセチル化度を調整および／または制御するのに使用することができる。例えば、水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムによるグリコサミノグリカンの処理は、グリコサミノグリカンのアセチル化を制御する１つの様式である。温度、水酸化物の濃度、および／またはｐＨを変動させることにより、当業者ならアセチル化度が変化し得るレベルを制御することができる。アセチル化度は、例えばアセチル化化学反応物として無水酢酸を使用する再アセチル化の反応後に得ることもできる。
【００３０】
グリコサミノグリカン組成物は、任意の物理形態でのグリコサミノグリカンの混合物を含んでいてもよい。いくつかの実施形態において、グリコサミノグリカン組成物は、乾燥粒子状形態、即ち粉末または顆粒であってもよい。他の実施形態では、グリコサミノグリカン組成物は溶液であってもよい。例えば、異なるアセチル化度を有する２種のキトサン化合物の溶液は、全てのＮＨ２基の完全なプロトン化が確実になるように、化学量論量のＨＣｌと共に２種のキトサン化合物を蒸留水に溶解することによって調製することができる。最終溶液は、約０．５％（ｗ／ｗ）から約２０％（ｗ／ｗ）のキトサンを含有していてもよい。
【００３１】
実施形態では、本明細書に記述される多層インプラントの個々の層が、被膜、フォーム、ゲル、およびこれらの組合せであってもよい。例えば、少なくとも１種のグリコサミノグリカンおよび治療薬を含む第１のグリコサミノグリカン溶液を押し出して、第１の層の被膜を形成してもよく、第１の溶液とは異なるアセチル化度を有するグリコサミノグリカンを含む第２のグリコサミノグリカン溶液を、凍結乾燥またはフリーズドライして、第２の層のフォームを形成してもよい。被膜を乾燥する前に、第２の層のフォームを第１の層の被膜に接触させて配置することにより、フォームを、少なくともわずかに濡れた被膜に付着させて、多層インプラントを形成することができる。実施形態では、適切な接着剤の付加または任意の追加の固定手段、即ちステープルおよびステッチなどを使用して、フォームを被膜にしっかりと付着させることもできる。
【００３２】
当技術分野では、グリコサミノグリカンを被膜、フォーム、またはゲルに形成するための、適切な方法が存在し得る。例えば、被膜形成プロセスは、押出し、成形、射出成形、ソルベントキャスティング、および超音波噴霧などを含んでいてもよい。別の例では、フォーム形成プロセスは、フリーズドライおよび凍結乾燥などを含む。これらの適切なプロセスのいずれか１つおよび／または組合せを使用して、本明細書に記述される多層インプラントを形成してもよい。
【００３３】
実施形態では、グリコサミノグリカン組成物は、異なるアセチル化度を有する２種の異なるキトサン化合物を含んでいてもよい。第１のキトサン化合物は、約０％から約１０％であってもよい比較的低いＤＡを有していてもよく、実施形態では約１％から約２％である。第２のキトサン化合物は、第１のキトサン化合物のＤＡよりも高いＤＡを有していてもよい。第２のキトサン化合物のＤＡは、約１０％から約８０％であってもよく、実施形態では約１５％から約７０％である。グリコサミノグリカン組成物のキトサン含量は、ａ）第１のキトサン化合物を約７０％から約１００％、実施形態では第１のキトサン化合物を約８０％から約９５％；およびｂ）第２のキトサン化合物を約０％から約３０％、実施形態では第２のキトサン化合物を約５％から約２０％含んでいてもよい。いかなる特別な理論にも拘束されるものではないが、低ＤＡおよび高ＤＡのキトサン化合物の組合せは、組成物のキトサン含量の、親水性相互作用と疎水性相互作用との間のバランスを修正し、これは親水性および／または疎水性治療薬と組み合わせたときに有用であり得ると考えられる。
【００３４】
本明細書に記述されるインプラントは、少なくとも１種の生体適合性ポリマーを、異なるアセチル化度を有するグリコサミノグリカンと組み合わせて、さらに含んでいてもよい。ポリマーとグリコサミノグリカンとの組合せは、加水分解および／または酵素分解に感受性である層を形成し得る。いくつかの実施形態では、異なるアセチル化度を有するグリコサミノグリカンの組合せは、様々な程度の酵素分解に感受性である。いくつかの実施形態では、生体適合性ポリマーは加水分解に感受性である。
【００３５】
本明細書に記述される生体適合性ポリマーは、天然でも合成であってもよく、結合を形成するために、様々なアセチル化度のグリコサミノグリカンの組合せに見出される遊離アミノ基と相互に作用することが可能な求電子反応性基を含む。ある実施形態では、グリコサミノグリカンは、ペンダント求電子基を有する少なくとも１種の合成生体適合性ポリマーと組み合わせてもよい。
【００３６】
合成生体適合性ポリマーは、天然に存在しないかつ／または化学合成もしくは修飾を介して生成される、任意のオリゴマーまたはポリマーを含む。適切な合成生体適合性ポリマーの例には、求電子反応性基を含むように化学的に修飾された任意の生体適合性ポリマー、およびそのようなポリマーの誘導体を含めてもよい。さらに、例えば分解性連結を含むように修飾された、かつ／または求電子反応性基を含むように官能化された、天然のバイオポリマーは、合成生体適合性ポリマーの適切な例でもあり得る。
【００３７】
生体適合性ポリマーは、吸収性、非吸収性、親水性、疎水性、およびこれらの組合せであってもよい。生体適合性ポリマーは、線状、分枝状、星形、およびデンドリマー状であってもよい。実施形態では、合成生体適合性ポリマーがポリ（エチレングリコール）またはポリ（エチレングリコール）の誘導体である。
【００３８】
本開示によるポリ（エチレングリコール）およびその誘導体は、グリコサミノグリカン組成物と反応してこの組成物と結合を形成することが可能である。本明細書に記述されるＰＥＧ誘導体は、実質的に無毒性であり望ましくない影響を及ぼすべきではない、官能化または活性化ＰＥＧ誘導体であってもよい。
【００３９】
本明細書で使用される「基」、「官能基」、および／または「反応性基」という用語は全て、化学分野ではいくらか同義とすることができ、当技術分野および本明細書では、分子またはポリマーの全く異なった画定可能な部分または単位、および何らかの機能または活性を発揮し、他の分子またはポリマーと反応し得る単位を指すのに使用することができる。
【００４０】
本明細書で使用される「連結」という用語は、化学反応の結果、形成され得る群を指すのに使用され、典型的には共有連結であってもよい。加水分解上安定な連結は、この連結が長時間にわたって、潜在的には無期限に、有用なｐＨで水中で安定になることができかつ水と反応しないことを意味する。加水分解上不安定な連結は、水と反応し、典型的には分子を２つ以上の構成成分に分離させるものであってもよい。連結は、この連結が加水分解に感受性である場合、加水分解性であると言われる。
【００４１】
実施形態では、本明細書に記述されるグリコサミノグリカンのいずれかを、少なくとも１つの求電子基を有する官能化または活性化された合成生体適合性ポリマーと組み合わせて、多層インプラントの少なくとも１つの層を形成してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、第１のアセチル化度を有する第１のキトサン化合物および第１のアセチル化度よりも高い第２のアセチル化度を有する第２のキトサン化合物を含むキトサン組成物を、少なくとも１つの求電子基を有する官能化または活性化された合成生体適合性ポリマーと組み合わせて、被膜、フォーム、およびヒドロゲルなどの様々な組成物を形成してもよい。キトサン組成物と合成生体適合性ポリマーとの比は、所望の調合物が提供されるように調節することができる。各調合物は、その混合比（ＭＲ）により特徴付けられる。本明細書で使用される「混合比」という用語は、官能化された合成生体適合性ポリマーの求電子基の量に対するキトサンの遊離アミノ基の量を意味する。混合比は、少なくとも約１とすることができ、実施形態では約１から約４０である。さらに、キトサン組成物のキトサン含量は、得られる接着剤の所望の強度および／または分解プロファイルが実現されるように、調節することができる。言い換えれば、異なるアセチル化度を有する２種以上のキトサン化合物を組み合わせることによる全アセチル化度の調節は、得られる組成物の分解プロファイルを微細に調整することができる。
【００４２】
グリコサミノグリカンと合成生体適合性ポリマーとの間の相互作用が、共有結合に起因する可能性があるとしても、生理学的条件下でのグリコサミノグリカンの挙動に起因する物理的ゲル化の重要性を、無視することはできない。例えば、キトサンと他の官能化バイオポリマー、例えば酸化デンプンとの間の相互作用は、ＦＴＩＲ、ＮＭＲ、およびレオロジーにより研究されてきた。共有結合は、２種のポリマーの間に存在するが、水素結合または疎水性相互作用などの他のタイプの相互作用と共存してもよい。
【００４３】
実施形態では、本開示による合成生体適合性ポリマーは、第１および／または第２のグリコサミノグリカン上の遊離アミン基と反応することが可能な、少なくとも２つのペンダント求電子官能基を含む。合成生体適合性ポリマーは、多官能性コアを含んでいてもよく、このコアは、第１および／または第２のグリコサミノグリカン上の遊離アミンと反応することが可能なペンダントまたは末端求電子官能基をそれぞれ有する１つまたは複数のアームを持つ。ただ１つのアームが、アミン基と反応することが可能な末端官能基を含むコアに付着されてもよく、他の基はコアに付着されず、または非反応性アームがコアに付着されてもよいことを、理解すべきである。その他のアームは、例えば、単純な−ＯＨ末端ＰＥＧアーム、またはアミン反応性ではない反応性基で終結するＰＥＧベースアームであってもよい。実施形態では、本発明の合成生体適合性ポリマーは、第１および第２のグリコサミノグリカン上のアミン基と反応することが可能な末端官能基を含む１から８個のいずれかのアームを含んでいてもよい。
【００４４】
官能基は、求電子官能基であってもよい。グリコサミノグリカン組成物と反応することが可能な求電子基のいくつかの例には、Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドエステル（ＮＨＳ）、Ｎ−ヒドロキシスルホスクシンイミドエステル（ＳＮＨＳ）、およびＮ−ヒドロキシエトキシ化スクシンイミドエステル（ＥＮＨＳ）が含まれるが、これらに限定するものではない。
【００４５】
ＮＨＳ−アミン反応の利点は、反応動態によって、通常は約１０分以内、実施形態では約１０秒から約１分の、迅速なゲル化がもたらされることであると考えられる。この素早いゲル化は、生体組織上でのｉｎ  ｓｉｔｕ反応に特に有用である。ＮＨＳ−アミン架橋反応は、副生成物としてＮ−ヒドロキシスクシンイミドの形成をもたらす。Ｎ−ヒドロキシスクシンイミドのスルホン化またはエトキシ化形態は、水中でのその高い溶解度に起因して、したがって身体からのその急速な排除に起因して、有用であり得る。スクシンイミド環上のスルホン酸塩は、第一級アミンとのＮＨＳ基の反応性を変化させない。
【００４６】
ペンダント−ＮＨＳ基を含む多重アームポリ（エチレングリコール）など、ペンダント求電子基を含むように官能化された生体適合性ポリマーを、遊離アミン基を含有するグリコサミノグリカン組成物と組み合わせて、架橋ポリマーを形成することができる。実施形態では、グリコサミノグリカン組成物は複数のアミン基を含み、本質的に架橋剤として働く。一般に、遊離アミン基を有するグリコサミノグリカンの任意の組合せは、本明細書に記述される合成生体適合性ポリマーと相互作用するのに適したグリコサミノグリカン組成物を形成するのに使用することができる。
【００４７】
得られる架橋ポリマーは、加水分解性部分および非加水分解性部分を含んでいてもよい。より詳細には、得られる被膜、フォーム、またはヒドロゲルは、水性流体に曝されることによって受動的分解に感受性である可能性がある、生体適合性ポリマーに見られる加水分解性部分を含有していてもよく、潜在的に、治療薬のより素早い放出または初期放出が得られる。得られた被膜、フォーム、またはヒドロゲルは、酵素分解など、それほど受動的ではなくかつ／またはより制御可能な分解プロセスに感受性である可能性があるグリコサミノグリカン部分に、非加水分解性部分を含有していてもよく、多種のグリコサミノグリカンの様々なアセチル化度は、ヒドロゲルまたはポリマーの分解時間（ｉｎ−ｖｉｖｏ残存率としても公知である）が延長または短縮するように変動させることができ、潜在的に、インプラントからの治療薬の、よりゆっくりとした持続または制御放出が得られる。
【００４８】
得られた合成生体適合性ポリマー／グリコサミノグリカン組成物の被膜、フォーム、またはヒドロゲルの分解に関し、いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、グリコサミノグリカンの様々なアセチル化度が、ヒドロゲルまたはポリマーに様々な程度のｉｎ−ｖｉｖｏ残存率を与えると考えられる。その結果、得られた架橋ポリマーのｉｎ−ｖｉｖｏ残存率は、グリコサミノグリカンのアセチル化度に依存するかまたはそのアセチル化度によって制御することができる。
【００４９】
上述のように、合成生体適合性ポリマー、即ちＰＥＧ誘導体は、多重アームを含んでいてもよく、各アームは、様々なアセチル化度を有するグリコサミノグリカン組成物と反応してもよいペンダントＮＨＳ基を含む。実施形態では、生体適合性ポリマー中のペンダントＮＨＳ基の数とグリコサミノグリカン組成物中のペンダントアミン基の数との組合せは、架橋性ヒドロゲルが形成されるように合計で５個またはそれより多くあり得る。少なくとも２個以上のペンダントアミン基を含む２種以上のグリコサミノグリカンを含むグリコサミノグリカン組成物を、少なくとも２つのアームを有する多重アーム生体適合性ポリマーと組み合わせて、足場、接着障壁、治療剤送達デバイス、組織支持体、および組織充填材などとして使用するのに適した架橋材料を形成することができる。当然ながら、合計で５個またはそれより多いペンダントＮＨＳおよびアミンの任意の組合せは、適切な架橋ポリマーまたはヒドロゲルを形成するのに適していると考えられる。
【００５０】
本明細書に記述される合成生体適合性ポリマー、即ち分解性ポリ（エチレングリコール）誘導体を、グリコサミノグリカン組成物と組み合わせて、本明細書に記述される多層インプラントの任意の層を形成してもよい。さらに、多層インプラントは、ステント、メッシュ、縫合糸、ステープル、バルーン、縫合糸アンカー、骨板、ピン、ネジ、および棒などを含むがこれらに限定されない任意の適切な医療用デバイスと組み合わせることができる。
【００５１】
実施形態では、いくつかの生体適合性架橋材料を、本明細書に記述する合成生体適合性ポリマーおよびグリコサミノグリカン組成物を使用して生成することができる。架橋するための反応条件は、官能基の性質に左右されることになる。実施形態では、反応は、ｐＨ５から１２の緩衝水溶液中で実施することができる。緩衝剤の適切な非限定的な例には、ホウ酸ナトリウム、トリエタノールアミン、リン酸ナトリウム、炭酸塩、およびフタル酸水素カリウムを含めることができる。高いｐＨは、反応速度を増大させることができる。いくつかの実施形態では、エタノールまたはイソプロパノールなどの有機溶媒を添加して、反応速度を改善することができまたは所与の調合物の粘度を調節することができる。
【００５２】
いかなる理論にも拘束されるものではないが、上述の架橋した被膜、フォーム、またはゲルは、生体適合性ポリマー中のエステル連結の加水分解およびアセチル化グリコサミノグリカンでの内部アミド結合の酵素分解によって、分解すると考えられる。本明細書に記述される合成生体適合性ポリマーおよびグリコサミノグリカン組成物の水溶液は、ＮＨＳ基と水との反応により、架橋反応の直前に作製してもよい。より長い「ポットライフ」は、これらの溶液をより低いｐＨ（例えば、約４のｐＨから約５のｐＨ）で保持することによって、得ることができる。
【００５３】
得られた生体適合性架橋ポリマーの架橋密度は、合成生体適合性ポリマーおよびグリコサミノグリカン組成物の全体的な分子量と、１分子当たりの利用可能な官能基の数とによって、制御することができる。６００など、架橋間のより低い分子量は、１０，０００などのより高い分子量に比べてさらに高い架橋密度をもたらすことになる。実施形態では、より高い分子量の合成生体適合性ポリマーを使用してもよい。いくつかの実施形態では、弾性ゲルが得られるように、３０００超の合成生体適合性ポリマーを使用してもよい。
【００５４】
実施形態では、少なくとも１種の治療薬が、本明細書に記述されるインプラントに含まれていてもよい。この薬剤は、多層インプラントの任意の層の構成成分と自由に混合することができ、または任意の様々な化学結合を通して構成成分に繋ぎ止めることができる。これらの実施形態では、多層インプラントが、薬剤を送達するためのビヒクルとして働く。本明細書で使用される「治療薬」という用語は、その最も広い意味で使用され、臨床用途を有する任意の物質または物質の混合物を含む。その結果、治療薬は、それ自体が薬理学的活性を有していてもそうでなくてもよく、例えば染料または香料であってもよい。あるいは治療薬は、治療または予防効果を発揮する任意の薬剤、組織成長、細胞成長、細胞分化に影響を及ぼすかまたは関与する化合物、抗接着化合物、免疫応答などの生物学的作用を誘発させることが可能であってもよい化合物とすることができ、または、１つもしくは複数の生物学的プロセスで任意の他の役割を果たすことができる。治療薬は、任意の適切な形態の物体として、例えば粉末、液体、およびゲルなどとして、グリコサミノグリカン組成物に添加してもよいと想定される。
【００５５】
本開示により利用することができる治療薬の部類の例には、抗菌剤、鎮痛剤、解熱剤、麻酔剤、抗てんかん剤、抗ヒスタミン剤、抗炎症剤、心血管薬、診断薬、交感神経作用剤、コリン作用剤、抗ムスカリン剤、抗痙攣剤、ホルモン、成長因子、筋弛緩剤、アドレナリン作動性ニューロン遮断剤、抗新生物剤、免疫原性薬、免疫抑制剤、胃腸薬、利尿剤、ステロイド、脂質、リポ多糖、多糖、血小板活性化薬、凝固因子、および酵素が含まれる。また、治療薬の組合せを使用してもよいものとする。
【００５６】
他の治療薬には、局所麻酔剤；非ステロイド系避妊薬；副交感神経作動薬；精神治療薬；トランキライザー；うっ血除去剤；催眠鎮静剤；ステロイド；スルホンアミド；交感神経作動薬；ワクチン；ビタミン；抗マラリア剤；抗片頭痛薬；Ｌ−ドーパなどの抗パーキンソン薬；抗痙攣剤；抗コリン作動薬（例えば、オキシブチニン）；鎮咳剤；気管支拡張剤；冠血管拡張剤およびニトログリセリンなどの心血管薬；アルカロイド；鎮痛剤；コデイン、ジヒドロコデイノン、メペリジン、およびモルヒネなどの麻薬；サリチレート、アスピリン、アセトアミノフェン、およびｄ−プロポキシフェンなどの非麻薬；ナルトレキソンおよびナロキソンなどのオピオイド受容体アンタゴニスト；抗癌薬；抗痙縮剤；制吐剤；抗ヒスタミン剤；ホルモン薬、ヒドロコルチゾン、プレドニゾロン、プレドニゾン、非ホルモン薬、アロプリノール、インドメタシン、およびフェニルブタゾンなどの抗炎症薬；プロスタグランジンおよび細胞傷害性薬；化学療法剤、エストロゲン；抗細菌剤；抗生剤；抗真菌剤；抗ウイルス剤；抗凝血剤；抗痙縮剤；抗うつ剤；抗ヒスタミン剤；および免疫薬が含まれる。
【００５７】
適切な治療薬の他の例には、ウイルスおよび細胞、ペプチド、ポリペプチド、およびタンパク質、これらの類似体、ムテイン、および活性断片、例えばイムノグロブリン、抗体、サイトカイン（例えば、リンホカイン、モノカイン、ケモカイン）、血液凝固因子、造血因子、インターロイキン（ＩＬ−２、ＩＬ−３、ＩＬ−４、ＩＬ−６）、インターフェロン（β−ＩＦＮ、（α−ＩＦＮおよびγ−ＩＦＮ）、エリスロポエチン、ヌクレアーゼ、腫瘍壊死因子、コロニー刺激因子（例えば、ＧＣＳＦ、ＧＭ−ＣＳＦ、ＭＣＳＦ）、インスリン、抗腫瘍薬および腫瘍抑制剤、血液タンパク質、フィブリン、トロンビン、フィブリノゲン、合成トロンビン、合成フィブリン、合成フィブリノゲン、ゴナドトロピン（例えば、ＦＳＨ、ＬＨ、ＣＧなど）、ホルモンおよびホルモン類似体（例えば、成長ホルモン）、ワクチン（例えば、腫瘍抗原、細菌抗原およびウイルス抗原）；ソマトスタチン；抗原；血液凝集因子；成長因子（例えば、神経成長因子、インスリン様成長因子）；骨形態形成タンパク質、ＴＧＦ−Ｂ、タンパク質阻害剤、タンパク質アンタゴニスト、およびタンパク質アゴニスト；核酸、例えばアンチセンス分子、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＲＮＡｉ；オリゴヌクレオチド；ポリヌクレオチド；ならびにリボザイムが含まれる。
【００５８】
治療薬は、添加剤、例えばフカン、乳化剤、界面活性剤、湿潤剤、緩衝剤、ｐＨ調節剤、キレート剤、粘性剤（ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ  ａｇｅｎｔ）、および任意の他の生成物であって、組織修復を高め、敗血症の危険性を制限し、分解性組成物の機械的特性をモジュレートできるものとすることもできる。組織再生に好ましいその生物活性が公知である、金属イオンを使用してもよいと想定される。
【００５９】
次に図１を参照すると、第１のアセチル化度を有する少なくとも１つのグリコサミノグリカンを含む第１の層２０と、第１のアセチル化度とは異なる第２のアセチル化度を有する少なくとも１つのグリコサミノグリカンを含む第２の層３０とを含む、多層インプラント１０が示されている。治療薬３５は、第２の層３０に組み込まれた状態が示されている。加水分解および／または酵素分解を介した第２の層３０の分解によって、治療薬３５を多層インプラント１０から放出することができると想定される。
【００６０】
図２に示される実施形態では、多層インプラント１００は、第１のアセチル化度を有する第１のグリコサミノグリカンと、第１のグリコサミノグリカンとは異なる第２のアセチル化度を有する第２のグリコサミノグリカンとを有する、グリコサミノグリカン組成物を含有する第１の被膜層１２０を含んでいてもよい。第１の治療薬１２５は、第１の層１２０に組み込まれる。第２のフォーム層１３０は、第３のアセチル化度を有する第３のグリコサミノグリカンと、第３のグリコサミノグリカンとは異なる第４のアセチル化度を有する第４のグリコサミノグリカンとを有する、第２のグリコサミノグリカン組成物を含有する。第２の治療薬１３５は、第２の層１３０に組み込まれる。実施形態では、第１の被膜層１２０は、接着障壁として作用してもよく、第１の治療薬１２５として抗接着薬を含んでいてもよい。実施形態では、第２のフォーム層１３０は、細胞付着および／または組織内部成長用の足場として作用してもよく、成長ホルモン、成長因子、酵素、凝固薬、および接着剤など、付着または内部成長を促進するのに適している少なくとも１種の第２の治療薬１３５を含んでいてもよい。
【００６１】
さらに他の実施形態では、本明細書に記述される多層インプラントは、２つより多い層を含んでいてもよい。例えば、図３に示されるように、第１の層２３０は、第１のアセチル化度を有する少なくとも１種のグリコサミノグリカンを含み、第２の層２２０と第３の層２４０との間に挟まれる。第２の層２２０および第３の層２４０の少なくとも１つは、第１の層２３０とは異なる第２のアセチル化度を有する第２のグリコサミノグリカンを含む。実施形態では、第２の層２２０および／または第３の層２４０中の（１種または複数の）グリコサミノグリカンのアセチル化度は、第１の層２３０中のグリコサミノグリカンの第１のアセチル化度よりも高いまたは低い。そのような実施形態では、第２の層２２０および第３の層２４０の分解が、第１の層２３０の分解および第１の層２３０に組み込まれた治療薬２３５の放出の速度を落とすことになる。
【００６２】
本明細書に記述される多層インプラントは、他の医療用デバイスとは独立して利用するのに十分な引張り強さを含むが、いくつかの実施形態では、多層インプラントを、例えば外科用ステープル、ネジ、ピン、縫合糸、外科用メッシュ、または他の繊維強化部材などの他の適切な医療用デバイスと組み合わせてもよい。実施形態では、外科用メッシュなどの多孔質強化部材は、インプラントへの細胞付着および／または組織内部成長を促進させる多層インプラントの能力を、さらに高めることができる。
【００６３】
図４に示されるように、多層インプラント３００は、第１の層３２０と第２の層３３０との間に位置決めされた外科用メッシュ３５０を含む。第１の層３２０は、第１のアセチル化度を有する少なくとも１種の第１のグリコサミノグリカン、即ちキトサンを含み、第２の層３３０は、第１のグリコサミノグリカンのアセチル化度とは異なる第２のアセチル化度を有する少なくとも１種の第２のグリコサミノグリカン、即ちキトサンを含む。第１の層は、少なくとも１種の治療薬３３５をさらに含む。メッシュ３５０は、埋め込み前に取り扱うためにならびに埋め込み後に組織を支持するために、インプラントに追加の強度を与えることができると想定される。第１の層３２０および第２の層３３０は、メッシュ３５０全体にわたる連続層のように見えるが、実施形態では、多層インプラントの層のいずれか１つが、その他の層および／または医療用デバイス、即ちメッシュ上の不連続層を形成してもよい。
【００６４】
さらに、医療用デバイス、即ち外科用メッシュは、本明細書に記述される多層インプラントの任意の部分に沿って位置決めしてもよい。例えば、図５に示される実施形態では、メッシュ４５０は、治療薬４２５を含有する第１の層４２０と、メッシュ４５０の少なくとも一部および第１の層４２０の間に位置決めされた第２の層４３０とを含む、インプラント４００の外面に沿って位置決めされる。第１の層４２０は、第２の層４３０の少なくとも１種のグリコサミノグリカンよりも低いアセチル化度（ＤＡ）を有する少なくとも１種のグリコサミノグリカンを含む。そのような実施形態では、第２の層４３０は、非多孔質被膜の形態をとってもよく、第１の層４２０に最も近い側の組織と、メッシュ４５０に最も近い反対側の組織との間の組織内部成長の障壁として作用する。第１の層４２０は、より低いアセチル化度（ＤＡ）を有するグリコサミノグリカンを含むので、第１の層４２０は、短くなったｉｎ  ｖｉｖｏ存続を示すことができ、それによって、第２の層４３０よりも素早く分解するかまたは吸収される。今度は、第１の層４２０の多孔度ならびに治療薬４２５の放出は増大することができ、それによって第１の層４２０での組織内部成長が促進される。そのようなインプラントは、接着を形成することが公知である組織間に位置決めするのに適していると考えられる。本明細書に記述されるインプラントは、ヘルニア修復および膣脱修復などにも適していると考えられる。
【００６５】
様々な修正を、本明細書に開示される実施形態に行ってもよいことが理解されよう。例えば、治療薬の制御放出は、いずれか１つの層のキトサンのアセチル化度を修正することにより、かつ／または時宜を得た治療上効率的なように治療薬の放出を持続させるかまたは制御するのに必要な任意の数の層を付加することにより、影響を受ける可能性がある。したがって、上記説明は、限定するものと解釈すべきではなく、単なる実施形態の例示として解釈すべきである。当業者なら、本開示の範囲および精神の範囲内での他の修正を想定するであろう。そのような修正例および変形例は、以下の特許請求の範囲の範囲内にあるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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