(57)【要約】本出願は、両親媒性ポリペプチド材料、それを作製及び使用するための方法に関する。提供される両親媒性ポリペプチド材料は、水性であり、全水性処理を用いて製造される。提供される材料は、生物学的活性分子または高分子を埋め込みかつ蓄積する性能を提示する。こうした生物学的活性分子または高分子は、処理工程または曝露により、実質的に劣化、低減、及び／または阻害されないように、その構造及びその生物学的活性を保持する。提供される材料は、サイズ、密度、成形性、及び機械加工性を含めた特有の機械特性及び構造特性を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベータシート2次構造形態及び球状構造形態のうちの少なくとも1つをとる性能により特徴付けられる、少なくとも1つの両親媒性ポリペプチドを含む材料であって、
前記材料が、
少なくとも約40%のベータシート含有量と；
約50  wt%未満の結合水含有量と；
複数の前記球状構造であって、各々が約5  nm〜約250  nmの少なくとも1つの寸法を有し、個々の球状構造が相互に凝集し得る、前記複数の前記球状構造の存在と；
これらの組み合わせと；のうちの1つ以上によって特徴付けられ、
生物学的活性分子または高分子が前記材料内に埋め込まれた場合、その構造及びその生物学的活性のうちの一方または両方が、その埋め込みによって実質的に劣化、低減、及び／または阻害されないように前記材料が設計及び構成される、前記材料。
【請求項２】
前記生物学的活性分子または高分子が、抗体、成長因子、ホルモン、核酸、ペプチド、タンパク質、またはワクチンからなる群から選択されるメンバーを含む、請求項１に記載の材料。
【請求項３】
前記材料が実質的にヘキサフルオロイソプロパノールを含まない、請求項１または請求項２に記載の材料。
【請求項４】
前記両親媒性ポリペプチドが少なくとも2つの両親媒性ポリペプチドのブレンドである、先行請求項のいずれかに記載の材料。
【請求項５】
前記材料が、機械的操作に対して耐性があるように十分物理的にロバスト性があり、その結果、前記材料が機械加工される場合に所望の形状をとり、かつ保持するものとして特徴付けられる、先行請求項のいずれかに記載の材料。
【請求項６】
機械的操作が、手工具及び／または工作機械の使用または適用を含む、請求項５に記載の材料。
【請求項７】
前記両親媒性ポリペプチドが絹フィブロインである、先行請求項のいずれかに記載の材料。
【請求項８】
約1.1  kg/dm3〜約1.4  kg/dm3のかさ密度により特徴付けられる、請求項７に記載の材料。
【請求項９】
前記材料が、前記両親媒性ポリペプチドの密度に実質的に同等なかさ密度により特徴付けられる、先行請求項のいずれかに記載の材料。
【請求項１０】
前記材料が半透明である、先行請求項のいずれかに記載の材料。
【請求項１１】
前記材料が琥珀色である、先行請求項のいずれかに記載の材料。
【請求項１２】
作用剤、添加剤、及び／または官能性部分をさらに含む、先行請求項のいずれかに記載の材料。
【請求項１３】
前記作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が経時的に放出されるような分解により前記材料が特徴付けられる、請求項１２に記載の材料。
【請求項１４】
前記作用剤、添加剤、及び／または官能性部分がポロゲンである、請求項１２に記載の材料。
【請求項１５】
前記作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が生物活性である、請求項１２に記載の材料。
【請求項１６】
前記作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が前記材料の色を変化させる、請求項１２に記載の材料。
【請求項１７】
前記作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が色素である、請求項１６に記載の材料。
【請求項１８】
前記作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が前記材料の不透明度を変化させる、請求項１２に記載の材料。
【請求項１９】
前記作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が前記材料の半透明度を変化させる、請求項１２に記載の材料。
【請求項２０】
前記作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が前記材料に蓄積された不安定化合物である、請求項１２に記載の材料。
【請求項２１】
前記作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が治療剤である、請求項１２に記載の材料。
【請求項２２】
前記材料が分解、劣化、変質、及び／または剥離した場合に、前記作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が前記材料から放出されるように、前記作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が前記材料中に存在する、請求項１２に記載の材料。
【請求項２３】
前記材料が異方性によって特徴付けられる、先行請求項のいずれかに記載の材料。
【請求項２４】
前記材料が、二乗平均平方根が約30  nm未満である表面粗さによって特徴付けられる、先行請求項のいずれかに記載の材料。
【請求項２５】
前記材料が、前記材料の表面が電子部品の集積化に対応するという点で特徴付けられる、請求項２４に記載の材料。
【請求項２６】
前記材料が、電気ゲル化によって形成された場合の優先的な絹フィブロイン結晶配向により特徴付けられる、請求項１２に記載の材料。
【請求項２７】
前記優先的な絹フィブロイン結晶配向が、電気ゲル化の間に印加される電界の方向に沿っている、請求項２６に記載の材料。
【請求項２８】
前記材料が、約60  MPa超の圧縮率によって特徴付けられる、先行請求項のいずれかに記載の材料。
【請求項２９】
前記材料が、約10  MPa超の降伏強度によって特徴付けられる、先行請求項のいずれかに記載の材料。
【請求項３０】
前記材料が、約100  Pa〜約5000  kPaの範囲の弾性率によって特徴付けられる、先行請求項のいずれかに記載の材料。
【請求項３１】
前記材料が、約500  Pa〜約1  GPaの範囲の圧縮率によって特徴付けられる、先行請求項のいずれかに記載の材料。
【請求項３２】
前記材料が、加えられた約500  Nの引き抜き力からのダメージに対する抵抗力によって特徴付けられる、先行請求項のいずれかに記載の材料。
【請求項３３】
前記材料が、最大約100  MPaまでのせん断応力によって特徴付けられる、先行請求項のいずれかに記載の材料。
【請求項３４】
作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が前記材料の弾性率を増加させる、請求項３０に記載の材料。
【請求項３５】
作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が前記材料の引っ張り強さを増加させる、請求項３１に記載の材料。
【請求項３６】
作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が前記材料の曲げ剛性を増加させる、請求項３２に記載の材料。
【請求項３７】
作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が前記材料のせん断剛性を増加させる、請求項３３に記載の材料。
【請求項３８】
材料を製造する方法であって、
両親媒性ポリペプチドを含む水溶液を供給する工程と；
前記水溶液をゲルにコンフォーマルに変化させる工程と；
固体を形成するために、前記ゲルで転移を誘起する工程と、を含み、
前記誘起する工程が、前記ゲルから水分を除去すること、前記ゲル中の結合水を少なくとも0℃の温度で凍結させること、またはこれらの組み合わせを含み、
前記両親媒性ポリペプチドが、ベータシート2次構造形態をとる性能により特徴付けられ、
前記材料が、
少なくとも約55%のベータシート含有量と；
約50  wt%未満の結合水含有量と；
これらの組み合わせと、のうちの1つ以上によって特徴付けられ、
生物学的活性分子または高分子が前記材料内に埋め込まれた場合、その構造及びその生物学的活性のうちの一方または両方が、その埋め込みによって実質的に劣化、低減、及び／または阻害されないように前記材料が設計及び構成される、前記方法。
【請求項３９】
前記両親媒性ポリペプチドが絹フィブロインであり、前記水溶液を供給する前記工程が、水溶液中で絹フィブロインを生成することを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
水溶液中で前記絹フィブロインを生成する前記工程が、
絹フィブロインを形成するために絹をデガミングすることと；
カオトロピック塩中で前記絹フィブロインを可溶化することと；
前記絹フィブロイン溶液を水に対して透析することと、を含む、請求項３８または請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記ポリペプチド溶液を供給する前記工程であって、前記ポリペプチド溶液が非晶質確認により特徴付けられる、請求項３８から請求項４０のいずれかに記載の方法。
【請求項４２】
前記溶液を前記ゲルにコンフォーマルに変化させる前記工程であって、前記ゲルがヘリックス構造及びベータシート構造により特徴付けられ、
前記ゲルが分子間相互作用及び分子間架橋の存在によりさらに特徴付けられ、
前記ゲルがミセル間相互作用によりさらに特徴付けられる、請求項３８から請求項４１のいずれかに記載の方法。
【請求項４３】
前記絹溶液が、水以外の溶媒を実質的に含まない、請求項３８から請求項４３のいずれかに記載の方法。
【請求項４４】
前記ポリペプチド溶液を供給する前記工程が、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を組み込むことをさらに含む、請求項３８から請求項４４のいずれかに記載の方法。
【請求項４５】
添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を組み込む前記工程であって、前記添加剤または作用剤が治療剤である、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を組み込む前記工程であって、前記添加剤または作用剤がポロゲンである、請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を組み込む前記工程であって、前記添加剤または作用剤が生物活性化合物である、請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
前記溶液が約0.1%（w/v）〜約99%（w/v）の前記添加剤または作用剤を含む、請求項３８から請求項４７のいずれかに記載の方法。
【請求項４９】
前記溶液を前記ゲルにコンフォーマルに変化させる前記工程が、前記溶液を電気ゲル化することを含む、請求項３８から請求項４８のいずれかに記載の方法。
【請求項５０】
前記溶液を前記ゲルにコンフォーマルに変化させる前記工程が、前記溶液を自然発生的に自己ゲル化することを含む、請求項３８から請求項４９のいずれかに記載の方法。
【請求項５１】
前記溶液を前記ゲルにコンフォーマルに変化させる前記工程が、溶液pHを減少させることを含む、請求項３８から請求項５０のいずれかに記載の方法。
【請求項５２】
前記溶液を前記ゲルにコンフォーマルに変化させる前記工程が、前記溶液を超音波処理することを含む、請求項３８から請求項５１のいずれかに記載の方法。
【請求項５３】
前記溶液を前記ゲルにコンフォーマルに変化させる前記工程が、前記溶液をボルテックス処理することを含む、請求項３８から請求項５２のいずれかに記載の方法。
【請求項５４】
前記溶液を前記ゲルにコンフォーマルに変化させる前記工程が、前記溶液を極性溶媒に曝露することをすることを含む、請求項３８から請求項５３のいずれかに記載の方法。
【請求項５５】
前記溶液を極性溶媒に曝露する前記工程であって、前記極性溶媒が、メタノール、エタノール、アセトン、またはこれらの組み合わせを含む、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記溶液を自然発生的に自己ゲル化する前記工程であって、前記自己ゲル化の温度が約2℃〜約90℃である、請求項５０に記載の方法。
【請求項５７】
前記溶液を前記ゲルにコンフォーマルに変化させる前記工程が、前記絹水溶液を20  wt%を超える濃度に濃縮することを含む、請求項３８から請求項５６のいずれかに記載の方法。
【請求項５８】
前記溶液を前記ゲルにコンフォーマルに変化させる前記工程が、異方性を誘起するように電界を印加することをさらに含む、請求項３８から請求項５７のいずれかに記載の方法。
【請求項５９】
前記溶液を前記ゲルにコンフォーマルに変化させる前記工程が、水分の蒸発を増やし、かつ異方性を誘起するように、非透水性環境で前記ゲルの半封じ込めを行うことをさらに含む、請求項３８から請求項５８のいずれかに記載の方法。
【請求項６０】
前記ゲルから水分を除去する前記工程が、前記ゲルをガスに曝露することを含む、請求項３８から請求項５９のいずれかに記載の方法。
【請求項６１】
前記ガスが強制ガスまたは静止ガスである、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記ガスの温度が約0℃〜約90℃である、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
固体を形成するために、前記ゲルで転移を誘起する前記工程が、前記材料を所望の形状に加工することをさらに含む、請求項３８から請求項６２のいずれかに記載の方法。
【請求項６４】
前記材料を所望の形状に加工する前記工程が、前記ゲルを鋳型に封じ込める間に、前記ゲルから水分を除去すること、もしくは少なくとも0℃の温度で結合水を凍結させること、またはこれらの組み合わせを含む、請求項３８から請求項６３のいずれかに記載の方法。
【請求項６５】
固体を形成するために、前記ゲルで転移を誘起する前記工程が、前記材料の結晶性を調整することをさらに含む、請求項６０に記載の方法。
【請求項６６】
結晶性を調整する前記工程が、残留水分の量、凍結結合水の量、またはこれらの組み合わせを選択的に調節することを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６７】
結晶性を調整する前記工程が、前記材料を加熱すること、前記材料を極性溶媒で処理すること、またはこれらの組み合わせを含む、請求項６２に記載の方法。
【請求項６８】
前記材料を前記所望の形状に加工する前記工程が、機械加工、旋削、圧延、ねじ転造、穿孔、フライス削り、研磨、パンチング、打抜き、ブランキング、ブローチ削り、またはこれらの組み合わせを含む、請求項６３に記載の方法。
【請求項６９】
前記材料が、劣化、変質、分解、及び／または剥離した場合に前記作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が送達されるような条件下で、前記作用剤、添加剤、及び／または官能性部分を保持することをさらに含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項７０】
材料を製造する方法であって、
両親媒性ポリペプチドを含む水溶液を供給する工程であって、前記溶液が略中性のpHを有するとして特徴付けられる、前記供給する工程と；
固体を形成するために、前記水溶液中で転移を誘起する工程と、を含み、
前記誘起する工程が、少なくとも0℃の温度で前記溶液から水分を除去することを含み、
前記両親媒性ポリペプチドが、球状構造形態をとる性能により特徴付けられ、
前記材料が、
約50  wt%未満の結合水含有量と；
複数の前記球状構造であって、各々が約5  nm〜約30  nmの少なくとも1つの寸法を有し、個々の球状構造が相互に凝集し得る、前記複数の前記球状構造の存在と；
これらの組み合わせと；のうちの1つ以上によって特徴付けられ、
生物学的活性分子または高分子が前記材料内に埋め込まれた場合、その構造及びその生物学的活性のうちの一方または両方が、その埋め込みによって実質的に劣化、低減、及び／または阻害されないように前記材料が設計及び構成される、前記方法。
【請求項７１】
前記誘起する工程が、
25%〜30%溶液を形成するために、前記両親媒性ポリペプチド溶液を脱水することと、
前記溶液のpHが約8になるように、前記溶液のpHを制御することと；
前記溶液を鋳型に装填することと；
固体を形成するために、少なくとも約0℃の温度で前記溶液から水分を除去することと；
約30℃〜約60℃の温度で前記固体から残留水分を除去することと、を含む、請求項７０に記載の方法。
【請求項７２】
前記両親媒性ポリペプチドが絹フィブロインであり、前記水溶液を供給する前記工程が、水溶液中で絹フィブロインを生成することを含む、請求項７０または請求項７１に記載の方法。
【請求項７３】
水溶液中で前記絹フィブロインを生成する前記工程が、
絹フィブロインを形成するために絹をデガミングすることと；
カオトロピック塩中で前記絹フィブロインを可溶化することと；
前記絹フィブロイン溶液を水に対して透析することと、を含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記ポリペプチド溶液を供給する前記工程であって、前記ポリペプチド溶液が非晶質構造により特徴付けられる、請求項７０から請求項７３のいずれかに記載の方法。
【請求項７５】
前記絹溶液が、水以外の溶媒を実質的に含まない、請求項７０から請求項７４のいずれかに記載の方法。
【請求項７６】
前記ポリペプチド溶液を供給する前記工程が、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を組み込むことをさらに含む、請求項７０から請求項７５のいずれかに記載の方法。
【請求項７７】
添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を組み込む前記工程であって、前記添加剤または作用剤が治療剤である、請求項７６に記載の方法。
【請求項７８】
添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を組み込む前記工程であって、前記添加剤または作用剤がポロゲンである、請求項７６に記載の方法。
【請求項７９】
添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を組み込む前記工程であって、前記添加剤または作用剤が生物活性化合物である、請求項７６に記載の方法。
【請求項８０】
前記溶液が約0.1%（w/v）〜約99%（w/v）の前記添加剤または作用剤を含む、請求項７０から請求項７９のいずれかに記載の方法。
【請求項８１】
前記ガスが強制ガスまたは静止ガスである、請求項６０に記載の方法。
【請求項８２】
前記ガスの温度が約0℃〜約90℃である、請求項８１に記載の方法。
【請求項８３】
前記固体を形成するために、前記水溶液中で転移を誘起する前記工程が、前記材料を所望の形状に加工することをさらに含む、請求項７０から請求項８２のいずれかに記載の方法。
【請求項８４】
前記材料を前記所望の形状に加工する前記工程が、前記溶液を鋳型に封じ込めることを含む、請求項８３に記載の方法。
【請求項８５】
前記誘起する工程が、前記材料の結晶性を調整することをさらに含む、請求項７０から請求項８３のいずれかに記載の方法。
【請求項８６】
結晶性を調整する前記工程が、前記材料中の残留水分の量を選択的に調節することを含む、請求項８５に記載の方法。
【請求項８７】
結晶性を調整する前記工程が、前記材料を加熱すること、前記材料を極性溶媒で処理すること、またはこれらの組み合わせを含む、請求項８５に記載の方法。
【請求項８８】
機械加工、旋削、圧延、ねじ転造、穿孔、フライス削り、研磨、パンチング、打抜き、ブランキング、ブローチ削り、またはこれらの組み合わせの工程をさらに含む、請求項７０から請求項８７のいずれかに記載の方法。
【請求項８９】
前記材料が、劣化、変質、分解、及び／または剥離した場合に前記作用剤、添加剤、及び／または官能性部分が送達されるような条件下で、前記作用剤、添加剤、及び／または官能性部分を保持することをさらに含む、請求項７６に記載の方法。
【請求項９０】
両親媒性ポリペプチドを含む水溶液を供給する工程と；
前記水溶液をゲルにコンフォーマルに変化させる工程と；
固体を形成するために、前記ゲルで転移を誘起する工程と、を含むプロセスにより調製される材料であって、
前記誘起する工程が、前記ゲルから水分を除去すること、前記ゲル中の結合水を少なくとも0℃の温度で凍結させること、またはこれらの組み合わせを含み、
前記両親媒性ポリペプチドが、ベータシート2次構造形態をとる性能により特徴付けられ、
前記材料が、
少なくとも約55%のベータシート含有量、
約50  wt%未満の結合水含有量；または  
これらの組み合わせ、のうちの1つ以上によって特徴付けられ、
生物学的活性分子または高分子が前記材料内に埋め込まれた場合、その構造及びその生物学的活性のうちの一方または両方が、その埋め込みにより実質的に劣化、低減、及び／または阻害されないように前記材料が設計及び構成される、前記材料。
【請求項９１】
約1.4  kg/dm3の密度により特徴付けられる、請求項９０に記載の材料。
【請求項９２】
少なくとも約60%のベータシート含有量により特徴付けられる、請求項９０または請求項９１に記載の材料。
【請求項９３】
約20  wt%未満の結合水含有量により特徴付けられる、請求項９０から請求項９２のいずれかに記載の材料。
【請求項９４】
両親媒性ポリペプチドを含む水溶液を供給する工程であって、前記溶液が略中性のpHを有するとして特徴付けられる、前記供給する工程と；
固体を形成するために、前記水溶液中で転移を誘起する工程と、を含むプロセスにより調製される材料であって、
前記誘起する工程が、少なくとも0℃の温度で前記溶液から水分を除去することを含み、
前記両親媒性ポリペプチドが、球状構造形態をとる性能により特徴付けられ、
前記材料が、
約50  wt%未満の結合水含有量；または  
複数の前記球状構造であって、各々が約5  nm〜約30  nmの少なくとも1つの寸法を有し、個々の球状構造が相互に凝集し得る、前記複数の前記球状構造の存在；及び  
これらの組み合わせ、のうちの1つ以上によって特徴付けられ、
生物学的活性分子または高分子が前記材料内に埋め込まれた場合、その構造及びその生物学的活性のうちの一方または両方が、その埋め込みにより実質的に劣化、低減、及び／または阻害されないように前記材料が設計及び構成される、前記材料。
【請求項９５】
請求項１に記載の材料を含む製造物品。
【請求項９６】
機械加工、旋削、圧延、ねじ転造、穿孔、フライス削り、研磨、パンチング、打抜き、ブランキング、ブローチ削り、またはこれらの組み合わせの工程に、材料を供することによって調製される、請求項９５に記載の製造物品。
【請求項９７】
請求項１に記載の材料を含む、整形外科用デバイス。
【請求項９８】
前記デバイスがその形状によって特徴付けられる、請求項９７に記載の整形外科用デバイス。
【請求項９９】
前記デバイスの形状が小ねじの形状である、請求項９８に記載の整形外科用デバイス。
【請求項１００】
機械加工、旋削、圧延、ねじ転造、穿孔、フライス削り、研磨、パンチング、打抜き、ブランキング、ブローチ削り、またはこれらの組み合わせの工程に、材料を供することによって調製される、請求項９９に記載の整形外科用デバイス。
【請求項１０１】
少なくとも1つの寸法が1  cmよりも大きい、請求項１に記載の材料。
【請求項１０２】
少なくとも1つの寸法が5  cmよりも大きい、請求項１０１に記載の材料。
【請求項１０３】
単一の凝集性材料であるという点で特徴付けられる、請求項１０１に記載の材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、2015年7月28日に出願された「ポリペプチドモノリス（Polypeptide  Monoliths）」と題する米国仮特許出願番号第62/197,693号に対する優先権及びその利益を主張するものであり、その内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される。
【０００２】
政府の支援
本発明は、米国国立衛生研究所により授与された助成金番号AR068048、及び米国空軍科学研究局により授与された助成金番号FA9550-10-1-0172の下で、政府の支援を受けてなされた。政府は、本発明において特定の権利を有する。
【背景技術】
【０００３】
モノリスは、固体状かつ連続した物質の3次元ブロックである。用語「モノリス」は、典型的には、硬質構造物への処理を可能にする特性（例えば、かさ密度、硬度、耐破壊性など）によって特徴付けられる材料を指すのに用いられる。したがって、適正なサイズのモノリスが、所望の形状に機械加工され得る。タンパク質／ポリペプチドモノリスは、その潜在的な生体適合性及び生分解性を含めた種々の理由から、特に関心が持たれている。さらに、適正なモノリス材料は、例えば、ブロックにさらなる機能性を付与することができる添加剤の包含または組み込みに耐用可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示は、特に、両親媒性ポリペプチド材料を提供するものである。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は3次元であるという点で特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、本明細書にて「モノリス」とも称される3次元の「ブロック」である。こうした両親媒性ポリペプチド材料は、既知のモノリスと比較した場合に、特有の構造的特徴及び特性を提示する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、任意の既知のタンパク質／ポリペプチドモノリス材料に比べて相当大きい3次元構造である。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、工作機械を用いて機械加工できるという点で特徴付けられる。一部の実施形態では、生成した両親媒性ポリペプチド材料は、天然繊維の反復ナノスケール構造となっている。
【０００５】
一部の実施形態では、本開示はまた、両親媒性ポリペプチド材料の作製方法及び使用方法も提供する。
【０００６】
本開示の実施は、広範囲の用途に有用であり、用途として、以下に限定されないが、偽造防止材料、バイオマテリアル、バイオメディカルデバイス、市販製品、制御分解用途、制御放出用途、薬物送達、薬物放出、電子機器、押出射出成形、調整可能な分解用の材料、オプティクス、整形外科用デバイス、フォトニクス、生物学的に不安定な化合物の保存、熱的に不安定な化合物の保存、人工器官、再生医学、ロボット工学、センシング、組織工学用途、組織再生、組織スキャフォールディング、誘発放出用途、及び／または創傷凝固が挙げられる。
【０００７】
一部の実施形態では、ポリペプチド材料は、両親媒性ポリペプチド及び／もしくはその断片であるか、またはそれを含む。
【０００８】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、特定の分子量を有する両親媒性ポリペプチド及び／またはその断片を含む。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド及び／またはその断片は、様々な分子量を有する両親媒性ポリペプチドを含む。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドの平均分子量は、例えば約100  Da〜約400  kDaである。
【０００９】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、密度により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、かさ密度により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、フィブロイン構造形態または球状構造形態である場合に、天然ポリペプチドの密度と同等のかさ密度を有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、その材料全体にわたって均質なまたは連続しているかさ密度により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、マイクロ密度連続性を有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、ナノ密度連続性を有する。
【００１０】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、天然両親媒性ポリペプチド材料の密度に近い密度により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約0.05  kg/dm3〜約5.0  kg/dm3の密度により特徴付けられる。一部の実施形態では、例えば、両親媒性ポリペプチドが絹である場合、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約1.4  kg/dm3の密度により特徴付けられる。
【００１１】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、水性である。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、残留水分を含有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、低い結合溶媒含有量を有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、水性であり、結合水の低含有量により特徴付けられる。例えば、一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、50%未満の凍結及び非凍結の結合水含有量を有する。
【００１２】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、非水溶媒を含まないか、または実質的に含まない。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、残留非水溶媒を含有していない。
【００１３】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、構造が自己組織化した両親媒性ポリペプチドにより特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、自己組織化して、前述の3次元構造を形成する。両親媒性ポリペプチドは、一部の実施形態では、疎水性尾部、アミノ酸領域、親水性末端部を含む。
【００１４】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料の親水性末端部は、その分子が水中で可溶になるように設計されている。一部の実施形態では、親水性末端部は、両親媒性ポリペプチド材料の生物学的機能を働かせるか、または増強する。
【００１５】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドの疎水性尾部は、水によってはじかれた結果、凝集する。
【００１６】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料のアミノ酸ドメインは、無秩序な（すなわち非結晶性の）配列によって隔てられた高頻度反復（すなわち結晶性の）アミノ酸配列により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料のアミノ酸領域は、分子間相互作用を引き起こし、自己組織化を促す配列を含む。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、長範囲規則分子の2次構造、3次構造、及び4次構造（例えば、ベータシート、コイル、ヘリックスなど）において、タンパク質のフォールディングを駆動する架橋結合を形成している。このように、一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドの個々のドメインが互いに会合し、その結果大きな集合体が生じることになる。
【００１７】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、結晶質として、及び／またはナノサイズの結晶粒子を含むものとして特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、サブミクロンサイズまたはナノサイズの結晶体、結晶化された球及び／もしくは粒子を含む。
【００１８】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、その結晶形状により特徴付けられる。一部の実施形態では、結晶体は、高アスペクト比（すなわち針形状）を有する。
【００１９】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、両親媒性ポリペプチド小球のネットワークにより特徴付けられる。一部の実施形態では、微細構造は球状構造形態を含む。一部の実施形態では、微細構造は複数の個々の小球を含む。一部の実施形態では、小球はナノ小球である。一部の実施形態では、小球の少なくとも1つの寸法が約5  nm〜約45  nmである。
【００２０】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球は、互いに相互作用することにより凝集する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球の少なくとも1つの寸法が約5  nm〜約30  nmである。一部の実施形態では、複数の球状構造の少なくとも1つの寸法が約5  nm〜約30  nmである。一部の実施形態では、個々の球状構造が、相互に凝集され得る。
【００２１】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球は、互いに相互作用することにより凝集する。一部の実施形態では、小球は、相互に凝集した結果、嵌合構造を形成する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球は、凝集して数十〜数百ナノメートルサイズの構造を形成する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球は、凝集して両親媒性ポリペプチドのナノ構造及びマイクロ構造を形成する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球は、互いに相互作用して高密度ネットワークを形成する。一部の実施形態では、小球の充填密度は、提供される材料の機械的性質に影響を及ぼし得る。
【００２２】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、2次構造を持つものとして特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、実質的に非晶質であるか、実質的に結晶質であるか、またはこれらの組み合わせである。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、ヘリックス構造、ベータ構造、またはこれらの組み合わせを含む。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、2次構造であって、こうした2次構造の相対量または濃度が、その材料のバルクの大部分にわたって一様に分布されている、及び／または均一である該2次構造により特徴付けられる。
【００２３】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、ベータシート構造を含み、その材料が、ある平面またはある方向に従う結晶配列を呈する結晶配向によって特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、その特有の結晶構造面に沿って劈開するまたは分割劈開する傾向により特徴付けられる。
【００２４】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、ベータシート性状により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、少なくとも約40%のベータシートにより特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、少なくとも約45%のベータシートにより特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、少なくとも約50%のベータシートにより特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、少なくとも約55%のベータシートにより特徴付けられる。
【００２５】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、靱性により特徴付けられる。一部の実施形態では、靱性は、圧力または衝撃からのダメージに対する限界抵抗力を表している。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、既存の欠陥を進展させるのに要する応力量を示す破壊靱性により特徴付けられる。
【００２６】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、加えられた圧縮、膨張、変形などに対する応答により特徴付けられる。一部の実施形態では、例えば、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約100  Pa〜約5000  kPaの範囲の弾性率値により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約500  Pa〜約100  GPaの範囲の圧縮率値により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約1  kPa〜約3000  kPaの範囲の貯蔵弾性率値により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、加えられた最大約1  GPaまでのせん断応力による変形に対する抵抗力によって特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、加えられた約500  Nの引き抜き力からのダメージに対する抵抗力によって特徴付けられる。
【００２７】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、該材料が、特定の分子量範囲内の両親媒性ポリペプチドとその断片とを含み、その結果、本明細書に記載したように、該材料が1つ以上の所望の特徴を呈するという点で特徴付けられる。一部の実施形態では、本明細書に記載した両親媒性ポリペプチド材料を選択、設計、及び／または生成するのに施される技術は、1つ以上の所望の（例えば、予め定められた所望の）特徴を有する材料が提供されるように、特定の分子量範囲内の両親媒性ポリペプチド材料を選択、設計、及び／または生成することを含む。一部の実施形態では、例えば、加えられた圧縮、膨張、または変形に対する、提供される両親媒性ポリペプチド材料の応答は、その両親媒性ポリペプチド及び／またはその断片の分子量と直接相関する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド、及び／または両親媒性ポリペプチド材料を含む断片の分子量が増加すると、材料に対する圧縮率が増加する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド、及び／または両親媒性ポリペプチド材料を含む断片の分子量が増加すると、材料に対するせん断応力値が増加する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド、及び／または両親媒性ポリペプチド材料を含む断片の分子量が増加すると、材料に対する引き抜き強さが増加する。
【００２８】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、異方性を呈する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、機械的性質に関して異方性を呈する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、その材料の特定の特性が、結晶方向によって、またはある結晶面の配列によって左右されるという点で特徴付けられる。
【００２９】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、多孔度により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約0.5%〜約98.5%の多孔度を有する。
【００３０】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、それらのサイズにより特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、その高さ、幅、奥行き、直径、またはこれらの組み合わせといったその寸法により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、それらの体積により特徴付けられる。
【００３１】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、材料の利用可能性に従って、及び／またはこの材料を形成するのに用いられる型板、鋳型、もしくは基材の容積に従ってのみ制限された寸法を有するブロックであるか、または該ブロックを形成する。
【００３２】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、材料単体であるか、もしくは材料単体を含むという点で連続しているとして特徴付けられるブロックまたはモノリスである。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、その全形及び／または全体積にわたって固体状であり、かつ連続したマクロ構造である。
【００３３】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、所望の任意の形状で存在することができるものである。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、鋳型または型板などの基材の形状を呈する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、処理の間、キャスト、フレーム、型、鋳型、型板を用いて成形されて、所望の形状を持つ。一部の実施形態では、例えば、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、型板、鋳型内または基材上に、添加、堆積、導入、及び／または注入され、ならびに成形された後に、所望の形状を呈した。
【００３４】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、特定の形状に機械加工されて、その形状を持つようになる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、標準的な工作機械、工具、及び方法を用いて機械加工される。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、例えば、工作機械及び／または手工具を用いて機械的に操作される。
【００３５】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、露出表面を含む。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の露出表面は、略平坦である。
【００３６】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、わずか数nm程度の表面粗さを有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、表面が電子部品の集積を可能にする程度の小さい偏差により特徴付けられる表面粗さを有する。一部の実施形態では、例えば、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約5  nm未満のRMS表面粗さを有する。
【００３７】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、熱可塑性を呈する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、熱及び圧力に対して影響を受け易い。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、少なくとも2つの異なる状態（低温状態及び加熱された状態）をとることができるという点で特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、加熱された際に、熱及び圧力により変形するか、または曲がる。一部の実施形態では、例えば、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、60℃より高い温度で加熱された際に、圧力が加わると、通常の状態から曲がるか、または変形する。一部の実施形態では、加熱を付加しなければ、かかる材料は曲がることも、変形することもない。
【００３８】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の表面は、熱及び圧力に対して影響を受け易い。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の表面は、エンボス加工された場合、エンボス加工のパターンを提示することになる。一部の実施形態では、表面のエンボス加工は、最小約1  nmのフィーチャサイズを有するパターンをもたらす。
【００３９】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、その表面に、または表面上に形成されたパターンを含む。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、その表面に、または表面上に形成されたナノパターンを含む。本明細書で用いられる場合、用語「ナノパターン形成」とは、ナノメートルスケールで略測定され得るサイズの構造的特色を有する、表面上に提供されるパターン形成を意味するものであり、該ナノメートルスケールは、例えば、本開示に従って使用されるパターン形成の典型例である約数ナノメートル〜数マイクロメートルである。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、光デバイスとして成形されるか、機械加工されるか、または製造され、該光デバイスとして、例えば、回折格子、フォトニック結晶、流体光学デバイス、及び導波管などが挙げられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の表面のパターンまたはナノパターンは、当該技術分野で既知の方法（例えば、ナノインプリンティング）を用いて形成された。一部の実施形態では、ナノインプリンティングは、表面を、パターン（例えば、ナノパターンまたはマイクロパターン）が形成された基材と接触させることを含む。一部の実施形態では、基材表面は、電子ビームリソグラフィーで形成される。
【００４０】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、生体適合性がある。
【００４１】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含有するか、包含するか、含むか、組み込むか、または蓄積する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を、その材料のモノリス構造体に、埋め込み、包含し、含み、組み込み、及び／または蓄積する。
【００４２】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、そのモノリス構造体に高分子及び／または生物学的活性分子を蓄積する。一部の実施形態では、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、提供される両親媒性ポリペプチド材料の至る所に一様に分布される。一部の実施形態では、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、提供される両親媒性ポリペプチド材料全体に対して、かかる提供される両親媒性ポリペプチド材料のある特定の部分または領域で濃縮されている。一部の実施形態では、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、かかる提供される両親媒性ポリペプチド材料の表面で濃縮されている。
【００４３】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、不安定化合物であるかまたは不安定化合物を含む、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を備える。一部の実施形態では、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、高分子及び／または生物学的活性分子であるか、またはそれを含む。一部の実施形態では、生物学的に活性である添加剤、作用剤、及び／または官能性部分が、生物学的機能を有する。一部の実施形態では、生物学的活性／機能性のある添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を細胞レベルで含む、提供される両親媒性ポリペプチド材料が、使用され得るか、または攻撃、防御、予防、及び／または保護などの機能を補助することができる。
【００４４】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、埋め込まれた生物学的に活性である添加剤、作用剤、及び／または官能性部分の活性を保持する。一部の実施形態では、生物学的に活性である添加剤、作用剤、及び／または官能性部分が、提供される両親媒性ポリペプチド材料内に添加され、埋め込まれ、包含され、含まれ、組み込まれ、及び／または蓄積された場合に、その添加剤、作用剤、及び／または官能性部分の構造及び／または生物学的活性が保持され、その結果、実質的に劣化、低減、及び／または阻害されないという点で、提供される両親媒性ポリペプチド材料が特徴付けられるように、かかる材料が設計及び構成されている。一部の実施形態では、例えば、生物学的に活性な添加剤、作用剤、及び／または官能性部分が本明細書に記載したとおり両親媒性ポリペプチド材料に埋め込まれた場合、生物学的に活性な材料は、最大1年までの間、活性が実質的に劣化、低減、及び／または阻害されないようにその活性を保持する。
【００４５】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、「通常」保存条件外で保持される。一部の実施形態では、通常保存条件は、およそ周囲温度、周囲圧力、及び／または周囲相対湿度を含む。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、通常保存条件外に曝露された場合、埋め込まれた生物学的に活性である添加剤、作用剤、及び／または官能性部分の活性を保持する。
【００４６】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、生分解性がある。
【００４７】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、かかる材料が、分解するか、変質するか、剥離するか、または溶解するという点で特徴付けられる。一部の実施形態では、絹フィブロイン系材料は、かかる材料が、分解するか、変質するか、剥離するか、または溶解して、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を放出するという点で特徴付けられる。
【００４８】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、in  vivoで導入される。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、in  vivoで存在する場合、分解するか、変質するか、剥離するか、または溶解する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、in  vivoで存在する場合、有意な免疫反応を伴わずに分解するか、変質するか、剥離するか、または溶解する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、予測できる分解速度論を提示する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、in  vivoで再吸収され、天然組織に置き換えられる。
【００４９】
一部の実施形態では、本明細書で提供した技術及びプロセスにより、両親媒性ポリペプチド材料の製造が可能になる。
【００５０】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料を形成、製造、提供、及び／または調製する方法は、両親媒性ポリペプチド溶液を両親媒性ポリペプチド材料（すなわち、固体）に変換する工程を含む。一部の実施形態では、本明細書に提供した方法は、ヒドロゲル中間体を調製することなく、両親媒性ポリペプチド材料を形成することを含む。
【００５１】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料を形成、製造、提供、及び／または調製する方法は、中間のゲル形成工程を含む。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド溶液を固体に変換する工程は、溶液−ゲル−固体変換を含む。一部の実施形態では、本明細書に提供した方法は、両親媒性ポリペプチド水溶液からヒドロゲル中間体を形成することを含む。一部の実施形態では、ヒドロゲル中間体が両親媒性ポリペプチド材料を形成する。
【００５２】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の機械的性質は、その製造プロセスの制御により調整可能である。
【００５３】
一部の実施形態では、方法は、両親媒性ポリペプチド及び／またはその断片を供給することを含む。
【００５４】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、全て水性処理工程により生成される。一部の実施形態では、本開示はまた、両親媒性ポリペプチド材料を、バイオミメティックな全水性処理工程により作製及び使用する方法を提供する。一部の実施形態では、バイオミメティックなプロセスによって生成された両親媒性ポリペプチド材料は、天然の両親媒性ポリペプチド構造を持つ。
【００５５】
一部の実施形態では、方法は、約100  Da〜約400  kDaの平均分子量を持つ両親媒性ポリペプチド及び／または断片を供給することを含む。
【００５６】
一部の実施形態では、方法は、両親媒性ポリペプチド水溶液を供給することを含む。一部の実施形態では、方法は、両親媒性ポリペプチド溶液を供給、調製、及び／または製造することを含む。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド溶液は、水であるか、または水を含む溶媒を含有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料を製造する方法は、その製造において有機溶媒及び／または非水溶媒を含まず、使用せず、また必要としない。
【００５７】
一部の実施形態では、方法は、リン酸緩衝食塩水（PBS）、ダルベッコ変法イーグル培地（DMEM）、他の培地、他の緩衝液、またはそれらの組み合わせを含む両親媒性ポリペプチド水溶液を供給することを包含する。
【００５８】
一部の実施形態では、方法は、約0.1%〜約30%の範囲の濃度を有する両親媒性ポリペプチドであるか、または該両親媒性ポリペプチドを含む、両親媒性ポリペプチド水溶液を供給することを包含する。一部の実施形態では、方法は、約20%〜約30%の範囲の濃度を有する両親媒性ポリペプチドであるか、または該両親媒性ポリペプチドを含む、両親媒性ポリペプチド水溶液を供給することを包含する。
【００５９】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、両親媒性ポリペプチド水溶液を脱水することによって生成される。
【００６０】
一部の実施形態では、本明細書に提供した方法は、両親媒性ポリペプチド水溶液を脱水することを含む。一部の実施形態では、水分除去が制御される。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の機械的性質は、脱水（すなわち、水分除去）を通した制御により調整可能である。
【００６１】
一部の実施形態では、上述したように、溶液から固体への変換を誘起する方法は、ゲル中間体の形成を含まない。
【００６２】
一部の実施形態では、溶液から固体への変換（すなわち両親媒性ポリペプチド材料の形成）を誘起する方法は、ゲル化工程またはヒドロゲル中間体の調製を含まない。一部の実施形態では、本明細書に提供した方法は、ヒドロゲル中間体を形成することなしに固体が形成するように、ゲル中間体の発生を制御可能に遅らせながら両親媒性ポリペプチド水溶液を脱水することを含む。
【００６３】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料を形成、製造、提供、及び／または調製する方法は、両親媒性ポリペプチド溶液を固体に変換する工程を含む。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料を形成、製造、提供、及び／または調製する方法は、両親媒性ポリペプチド溶液を徐々に脱水する工程を含む。
【００６４】
一部の実施形態では、ポリペプチド水溶液を固体に変換することは、例えばポリペプチド水溶液のpH及びその濃度を制御することによって、水溶液を徐々に脱水することを含む。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド水溶液から水分を除去することが、例えばpHを変えることにより、圧力を変えることにより、温度を変えることにより、または曝露時間を変えることにより、制御される。一部の実施形態では、方法は、中性付近または略中性のpHを有する溶液の変換を誘起することを含む。
【００６５】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料を形成、製造、提供、及び／または調製する方法は、両親媒性ポリペプチド溶液から水分を除去する工程を含む。一部の実施形態では、水分を除去することは、約0℃よりも高い温度で両親媒性溶液を脱水することを含む。一部の実施形態では、水分を除去することは、約10℃よりも高い温度で両親媒性溶液を脱水することを含む。
【００６６】
一部の実施形態では、両親媒性溶液から水分を除去した後に、さらなる水分が高温で除去される。一部の実施形態では、高温は、約30℃〜約60℃である。
【００６７】
一部の実施形態では、溶液から固体への変換を誘起することが、固体を形成するように約10℃で溶液から水分を除去し、続いて材料を形成するように約45℃で固体から水分を除去することを含む。
【００６８】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料を形成、製造、提供、及び／または調製する方法は、バイオミメティックプロセスを含む。一部の実施形態では、方法は、溶液から固体への変換を誘起することを含む。
【００６９】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、両親媒性ポリペプチド小球のネットワークにより特徴付けられる。一部の実施形態では、小球はナノ小球である。一部の実施形態では、小球の少なくとも1つの寸法が約5  nm〜約45  nmである。
【００７０】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球は、互いに相互作用することにより凝集する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球の少なくとも1つの寸法が約5  nm〜約30  nmであり、互いに相互作用し、それにより該小球が凝集する。一部の実施形態では、小球は、相互に凝集した結果、嵌合構造を形成する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球は、凝集して数十〜数百ナノメートルサイズの嵌合構造を形成する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球は、互いに相互作用して高密度ネットワークを形成する。一部の実施形態では、小球の充填密度は、提供される材料の機械的性質に影響を及ぼし得る。
【００７１】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料を形成、製造、提供、及び／または調製する方法は、両親媒性ポリペプチド溶液を徐々に脱水して、25%〜30%溶液を形成する工程を含む。一部の実施形態では、徐々に脱水する工程は、pHが約8に制御されて、ヒドロゲルの形成を防止する。一部の実施形態では、濃縮された両親媒性ポリペプチド溶液が鋳型に装填され、0℃より高い温度でさらに脱水される。一部の実施形態では、濃縮された両親媒性ポリペプチド溶液が鋳型に装填され、10℃より高い温度でさらに脱水される。一部の実施形態では、任意の残留水分が高温（例えば約30℃〜約60℃）でのさらなる脱水により除去される。
【００７２】
一部の実施形態では、上述したように、両親媒性ポリペプチド材料を作製する方法が、両親媒性ポリペプチドゲル中間体を形成した後にポリペプチド水溶液を固体に変換することを含む。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料を作製する方法は、溶液−ゲル−固体転移を含む。一部の実施形態では、方法は、ポリペプチド水溶液をゲルに変換することを含む。一部の実施形態では、方法は、ゲルを脱水して固体を形成することを含む。
【００７３】
一部の実施形態では、本方法は、両親媒性ポリペプチド溶液におけるゾル−ゲル転移を誘起することを含む。
【００７４】
一部の実施形態では、本方法は、両親媒性ポリペプチド溶液をゾル−ゲル転移を介して転移させて、両親媒性ポリペプチドゲルを形成することを含む。一部の実施形態では、ポリペプチド水溶液を固体に変換することが、当該技術分野で既知の手段を用いて両親媒性ポリペプチドゲル中間体を形成することを含む。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド溶液から両親媒性ポリペプチドゲルに転移させる方法は、例えば、電気ゲル化、超音波処理、ボルテックス処理、溶液pHの変更、溶液温度の変更、溶液の極性溶媒への曝露などの工程を含む。一部の実施形態では、ゲルは自己組織化する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドゲルは、ゾル−ゲル転移を介して、当業者に既知の任意の方法及び／または文献で既に報告された任意の方法により形成され得る。
【００７５】
一部の実施形態では、ゾル−ゲル転移を介したゲル化は、両親媒性ポリペプチドのポリマー鎖が化学的または物理的に架橋する際に起こる。一部の実施形態では、ネットワーク状への架橋は、化学試薬（例えば、架橋剤など）または物理的な刺激（例えばpH及び／または温度など）により誘発される。一部の実施形態では、架橋は、ヘリックス構造、ベータ構造、またはこれらの組み合わせなどの2次構造を形成することを含む。
【００７６】
一部の実施形態では、方法は、結晶性を調整することを含み、例えば、提供される両親媒性ポリペプチド材料のベータシート含有量の割合を、ゲル製造の間にゾル−ゲル転移を調節することによって、前もって増やすことを含む。一部の実施形態では、結晶性を増加させる工程は既知である。
【００７７】
一部の実施形態では、方法は、提供される両親媒性ポリペプチド材料における異方性を誘起することを含む。一部の実施形態では、異方性は、ゾル−ゲル転移の間、例えば電界をかけることによって誘起される。一部の実施形態では、方法は、多形を促すことを含む。
【００７８】
一部の実施形態では、方法は結晶配向性を誘起することを含む。一部の実施形態では、方法は反復構造の長さを最大化することを含む。
【００７９】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドゲルを、鋳型及び／または基材に注入し、挿入し、載置し、注ぎ込み、プレスし、及び／または移送する。一部の実施形態では、鋳型及び／または基材は、両親媒性ポリペプチドゲル用に画定された形状を維持及び／または保持する。
【００８０】
一部の実施形態では、本方法は、両親媒性ポリペプチドゲルにおけるゲルから固体への転移を誘起することを含む。
【００８１】
一部の実施形態では、ポリペプチド水溶液を固体に変換することが、両親媒性ポリペプチドゲルを提供することを含む。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料を形成する方法は、両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することを含む。
【００８２】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、ゲルから自由水を除去することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、少なくとも一部の凍結結合水を除去することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、制御された蒸発により、及び／または両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することにより、両親媒性ポリペプチドゲル粒子を固体の両親媒性ポリペプチド材料に融合することで成し遂げられる。
【００８３】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドを脱水することにより、固体の両親媒性ポリペプチド材料が自己組織化する。一部の実施形態では、自己組織化は、ベータシート形成アミノ酸間の水素結合と尾部の疎水性崩壊との組み合わせによって起こり、ミセルを生じる。
【００８４】
一部の実施形態では、脱水、及びゲルからの固体の形成は、周囲条件にて行われる。一部の実施形態において、脱水には水分を除去するのに時間が必要である。
【００８５】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドゲルに要する脱水時間は、そのサイズ及び形状に依存する。一部の実施形態では、ゲルが大きい場合には、長い脱水時間となる。一部の実施形態では、ゲルが小さい露出表面積を備えた形状を有する場合には、長い脱水時間となる。
【００８６】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドゲルに要する脱水時間は、濃度に依存する。一部の実施形態では、例えば、両親媒性ポリペプチドの濃度が低くかつ溶媒容量が多い場合には、長い脱水時間となる。
【００８７】
一部の実施形態では、脱水は、例えば温度、圧力、湿度などの条件を変えたり、強制ガス流を添加したり、強制ガス流量を増加したりすることにより加速され得る。一部の実施形態では、ゲル−固体転移条件は一定に保持され、例えば、温度が設定され、ゲル−固体転移の間を通して一定に保持される。一部の実施形態では、ゲル−固体転移条件は、無作為に、または設定したランプ速度に応じて変わる。
【００８８】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、約0℃〜約90℃で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は高温でより高速になる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、室温で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。
【００８９】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、ある圧力で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、大気圧よりも高い圧力で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は高圧でより高速になる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、大気圧で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。
【００９０】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、約0%〜約70%の相対湿度で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は低湿度でより高速になる。
【００９１】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、両親媒性ポリペプチドゲルを強制ガスに曝露することで、かかる両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は強制ガスを用いるとより高速になる。一部の実施形態では、ガスは、当該技術分野で既知のものの中でも特に、窒素、アルゴン、二酸化炭素、圧縮乾燥空気、酸素、ネオン、ヘリウムであるか、またはそれらを含む。
【００９２】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、両親媒性ポリペプチドゲルをデシケータ中で乾燥剤と共に密閉することで、両親媒性ポリペプチドを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、乾燥剤は、その近傍において乾燥状態を誘起するか、または保持する吸湿性物質である。
【００９３】
一部の実施形態では、乾燥剤は、アルミナ、アルミニウムアマルガム、酸化バリウム、過塩素酸バリウム、無水ホウ酸、塩化カルシウム（無水）、酸化カルシウム、硫酸カルシウム（無水）、硫酸銅（II）（無水）、マグネシウムアマルガム、過塩素酸マグネシウム（無水）、硫酸マグネシウム（無水）、五酸化リン、カリウム（金属）、炭酸カリウム（無水）、シリカゲル、ナトリウム（金属）、水酸化ナトリウム、ナトリウムカリウム合金、硫酸ナトリウム（無水）、硫酸（濃縮）であるか、またはそれらを含む。
【００９４】
一部の実施形態では、本方法により製造される、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、1週間未満の製造時間を伴う。
【００９５】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、液液界面の形成を介して両親媒性ポリペプチドを脱水することにより起き、そこで、凝固浴槽における拡散で準静的に溶媒を除去することによって両親媒性ポリペプチド材料が生じる。
【００９６】
一部の実施形態では、埋め込み、包含し、含み、組み込み、及び／または蓄積する工程が、ゲルから固体への転移の間／後に行われる。一部の実施形態では、少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分が、両親媒性ポリペプチド材料に埋め込まれ、包含され、含まれ、組み込まれ、及び／または蓄積される。
【００９７】
一部の実施形態では、本明細書に開示した両親媒性ポリペプチド材料を形成する方法は、少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を、埋め込み、包含し、含み、組み込み、及び／または蓄積することを含む。一部の実施形態では、少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、生体不安定化合物、生物学的活性化合物、または官能性化合物である。一部の実施形態では、少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、生体不安定化合物（例えば、ポロゲン）ではない。
【００９８】
一部の実施形態では、埋め込み、包含し、含み、組み込み、及び／または蓄積する工程が、溶液中で、及び／またはゾル−ゲル転移の前に行われる。一部の実施形態では、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分のうちの少なくとも1つが、両親媒性ポリペプチド溶液中に導入される。
【００９９】
一部の実施形態では、本明細書に開示した両親媒性ポリペプチド材料を形成する方法は、少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を、埋め込み、包含し、含み、組み込み、及び／または蓄積することを含む。一部の実施形態では、方法は、ゾル−ゲル転移の間に、埋め込み、包含し、含み、組み込み、及び／または蓄積する工程を含む。一部の実施形態では、方法は、ゾル−ゲル転移が行われる間に、実質的なゲル化の前または実質的なゲル化が両親媒性ポリペプチド溶液中で起こった後のどちらかに、埋め込み、包含し、含み、組み込み、及び／または蓄積する工程を含む。一部の実施形態では、埋め込み、包含し、含み、組み込み、及び／または蓄積する工程が、ゾル−ゲル転移の後に行われる。一部の実施形態では、少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分が、両親媒性ポリペプチドゲルに埋め込まれ、包含され、含まれ、組み込まれ、及び／または蓄積される。
【０１００】
一部の実施形態では、本方法は、周囲条件、例えば本明細書に記載した温度、圧力、空気／ガス流、及び／または湿度などの条件で、両親媒性ポリペプチド材料を製造することを含む。一部の実施形態では、全水性処理条件及び周囲処理条件は、生体適合性がある。一部の実施形態では、生物学的活性材料が材料形成の間に有害な影響を受けることのないように、生体適合性の処理が好適である。
【０１０１】
一部の実施形態では、方法は、提供される両親媒性ポリペプチド材料の結晶性を、当業者に既知の後処理技術（例えば、加熱、極性溶媒への浸漬など）によって、固体形成の後、事後に調整することを含む。
【０１０２】
一部の実施形態では、方法は、両親媒性ポリペプチド及び／または両親媒性ポリペプチドの表面を改変する工程（機械加工、手工具による操作など）を含む。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、機械加工に適する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、機械加工により、最初の体積に比べて体積が減少しているという点で特徴付けられる。一部の実施形態では、機械加工により、提供される両親媒性ポリペプチド材料の体積が減少して、一定の形状を有する構造が形成される。
【０１０３】
一部の実施形態では、方法は、両親媒性ポリペプチド及び／または両親媒性ポリペプチドの表面を改変する工程（エンボス加工、ナノインプリンティングなど）を含む。一部の実施形態では、ナノインプリンティングまたはエンボス加工の工程が、表面のフィーチャ（例えば、インプリント回折格子など）を変える。一部の実施形態では、インプリンティングまたはエンボス加工の工程は、数ナノメートル〜数百ミリメートルの構造を形成することを含む。
【０１０４】
一部の実施形態では、異方性が、提供される両親媒性ポリペプチド材料の特性及び／または機械的構造を調整するのに用いられる。一部の実施形態では、異方性を、後処理技術を用いて生じさせる。一部の実施形態では、提供される方法は、提供される両親媒性ポリペプチド材料に、材料の乾燥段階（すなわち、ゲル−固体転移段階、または溶液から固体への段階）で異方性を生じさせることを含む。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料に異方性を生じさせることは、非透水性環境で、優先的に水分を蒸発させるゲルの半封じ込めにより行う。
【０１０５】
一部の実施形態では、提供される両親媒性材料の機械的性質は、調整可能である。一部の実施形態では、提供される両親媒性材料の調整可能な機械的性質として、例えば、脆性、圧縮性、結晶性、延性、弾性、機械加工性、せん断応力などが挙げられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性材料の機械的性質は、形成中に残留結合水の含有量を変化させることにより調整可能である。一部の実施形態では、材料は、形成中に密度を変化させることにより調整可能である。一部の実施形態では、材料は、形成中にポリペプチドの分子量を変化させることにより調整可能である。一部の実施形態では、材料は、形成中にポリペプチドの溶液濃度を変化させることにより調整可能である。一部の実施形態では、材料は、形成中に溶液のpHを変化させることにより調整可能である。一部の実施形態では、材料は、ゲル化のタイミングと条件とにより調整可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
本開示の前述の目的及び他の目的、態様、特色、ならびに利点は、添付の図面と共に以下の明細書を参考にすることによって、さらに明らかになり、またさらによく理解されるであろう。
【０１０７】
【図１ａ】図１は、絹フィブロインモノリスを形成する全水性プロセスを示す。図１のパネル（ａ）は、絹溶液−ゾルゲル−ゲル固体転移を示す。絹フィブロインのゾル−ゲル転移は、これまでに報告されたプロセスにより成し遂げられる。ゾル−ゲル転移により、分子間及び分子内の架橋が形成される。次いで、静止空気または強制空気への曝露を通して水分を除去することにより、ゲルを固体モノリスに変えて、高密度及び半透明の琥珀様絹フィブロインブロックを得る。
【図１ｂ】図１は、絹フィブロインモノリスを形成する全水性プロセスを示す。図１のパネル（ｂ）は絹溶液を示す。
【図１ｃ】図１は、絹フィブロインモノリスを形成する全水性プロセスを示す。図１のパネル（ｃ）はゾル−ゲル転移を示す。
【図１ｄ】図１は、絹フィブロインモノリスを形成する全水性プロセスを示す。図１のパネル（ｄ）はゲル−固体転移を示す。
【０１０８】
【図２】図２は、絹フィブロインモノリスの形態的特徴を示す。図２のパネル（ａ）は、絹フィブロインモノリスの走査電子顕微鏡（SEM）画像を示す。図２のパネル（ｂ）は、絹フィブロインモノリスの原子間力顕微鏡（AFM）画像を示す。図２のパネル（ｃ）は、数nmのRMSを有する形成された平滑表面のAFM分析結果を示す。
【０１０９】
【図３ａ】図３は、電気ゲル化により得られた絹フィブロインモノリスの分光学的特徴を示す。図３のパネル（ａ）は、モノリス形成プロセス中における絹フィブロインの構造変化をモニターするために、顕微ラマン（μRaman）分析を使用したことを示す。
【図３ｂ−ｃ】図３は、電気ゲル化により得られた絹フィブロインモノリスの分光学的特徴を示す。図３のパネル（ｂ）は、高結晶性の逆平行ベータシート構造を備えた絹フィブロインモノリスに使用された、1621  cm-1を中心とするアミドIピークを含むATR-FTIR分析結果を示す。図３のパネル（ｃ）は、X線回折（2θが8及び21付近にピーク有）測定結果を示す。
【０１１０】
【図４】図４は、絹フィブロインモノリスの機械的性質を示す。電気ゲル化により得られた絹モノリスの機械的性質を検討するために、管状試験片を圧縮試験により評価した。固体モノリスの緻密化挙動を示す典型的な3つの領域が見られた。図に示すように、3つの領域には、線形弾性、プラトー、及び緻密化の領域が含まれる。
【０１１１】
【図５】図５は、絹フィブロインモノリスと、照度の影響とを示す。図５のパネル（ａ）及びパネル（ｂ）は、Auナノロッド（AuNR）がバルクに担持され、かつ1  cmのねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。図５のパネル（ｃ）は、Auナノロッド（AuNR）がバルクに担持され、かつ1  cmのねじに機械加工された絹フィブロインモノリスのLEDによる照度を示す。
【０１１２】
【図６】図６は、絹フィブロインモノリスと、その表面熱可塑性とを示す。図６のパネル（ａ）は、絹フィブロインモノリスのパターン形成された表面を示す。パネル（ａ）は、ゲル−固体転移の間、室温にて100  kPaでのエンボス加工（この方法は10  Pa〜500  MPaの範囲で有効である）によって表面にパターン形成された約50×50×5  mmサイズの絹フィブロインモノリスを示している。この材料の塑性変形は、経時的に、-80℃〜220℃の温度で安定である（最大2か月以上まで）。図６のパネル（ｂ）は、パターン形成された表面とは反対側の絹フィブロインモノリスの表面を示し、モノリスの透明性／光学特性を提示している。
【０１１３】
【図７】図７は、絹フィブロインモノリスと、そのバルク熱可塑性とを示す。図７のパネル（ａ）は、絹フィブロインのピン
【数１】
2018527978.tif 000003
であって、その端部のうちの1つで把持された該ピンの写真画像を示す。ピンの対向端部は200  gの荷重を支えている。図７のパネル（ｂ）は、パネル（ａ）の写真に対応するピンの赤外線サーモグラフィ（IRT）画像を示す。図７のパネル（ｃ）は、絹フィブロインのピン
【数２】
2018527978.tif 000004
であって、その端部のうちの1つで把持された該ピンの写真画像を示す。ピンの対向端部は200  gの荷重を支えている。ピンは、ヒートガンで加熱されている。図７のパネル（ｄ）は、パネル（ｃ）の写真に対応するピンの赤外線サーモグラフィ（IRT）画像を示す。図７のパネル（ｅ）は、絹フィブロインのピン
【数３】
2018527978.tif 000005
であって、その端部のうちの1つで把持された該ピンの写真画像を示す。ピンの対向端部は200  gの荷重を支えている。ピンは、ヒートガンで加熱されている。図７のパネル（ｆ）は、パネル（ｅ）の写真に対応するピンの赤外線サーモグラフィ（IRT）画像を示す。
【０１１４】
【図８】図８は、絹フィブロインモノリスと、熱不安定性分子を保持及び放出する該モノリスの性能とを示す。図８のパネル（ａ）は、ねじに機械加工された4つの絹フィブロインモノリスの写真画像を示す。図８のパネル（ａ）の一番左は「HRP無」と注釈され、ホースラディッシュペルオキシダーゼ（「HRP」）がモノリスにバルク担持されていない、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。図８のパネル（ａ）の左から2番目は「HRP低」と注釈され、0.2  U/10  mg絹のHRPがモノリスにバルク担持された、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。図８のパネル（ａ）の右から2番目は「HRP中」と注釈され、1  U/10  mg絹のHRPがモノリスにバルク担持された、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。図８のパネル（ａ）の一番右は「HRP高」と注釈され、2  U/10  mg絹のHRPがモノリスにバルク担持された、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。図８のパネル（ｂ）は、ねじに機械加工され、溶媒に浸漬された絹フィブロインモノリスの写真画像を示す。画像は、T＝0秒、すなわち浸漬と同時におけるねじを示す。図８のパネル（ｂ）の左側は「HRP無」と注釈され、HRPがモノリスにバルク担持されていなく、かつ溶媒に浸漬された（T＝0秒）、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。図８のパネル（ｂ）の右側は「HRP中」と注釈され、1U/10  mg絹のHRPがモノリスにバルク担持され、かつ溶媒に浸漬された（T＝0秒）、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。図８のパネル（ｃ）は、ねじに機械加工され、溶媒に浸漬された絹フィブロインモノリスの写真画像を示す。画像は、T＝20秒におけるねじを示す。図８のパネル（ｃ）の左側は「HRP無」と注釈され、HRPがモノリスにバルク担持されていなく、かつ溶媒に浸漬された（T＝20秒）、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。図８のパネル（ｃ）の右側は「HRP中」と注釈され、1U/10  mg絹のHRPがモノリスにバルク担持され、かつ溶媒に浸漬された（T＝20秒）、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。
【０１１５】
【図９】図９は、水性条件で及びヘキサフルオロイソプロパノール（HFIP）中で調製された種々の分子量を持つモノリスの圧縮率を比較したグラフである。
【０１１６】
【図１０】図１０は、水性条件で及びヘキサフルオロイソプロパノール（HFIP）中で調製された種々の分子量を持つモノリスのせん断応力を比較したグラフである。
【０１１７】
【図１１】図１１は、水性条件で及びヘキサフルオロイソプロパノール（HFIP）中で調製された種々の分子量を持つモノリスの引き抜き強さを比較したグラフである。
【０１１８】
【図１２ａ−ｂ】図１２は、製造プロセスの概略図と、バイオミメティック絹材料の特徴とを示す。図１２のパネル（ａ）は、カイコの紡糸管を図示したものである。図１２のパネル（ｂ）は、絹水溶液のバイオミメティックな漸進的脱水によって得られた固体の絹材料を示す。（1）絹溶液を25%〜30%（wt/wt）まで濃縮する。（2）濃縮された絹溶液を絹ブランク鋳型に注入する。（3）強制空気流により10℃にて3日間〜4日間水分を除去する。（4）換気フードで4日間、続いてオーブンで45℃にて4日間乾燥させることにより、残留水分を除去する。（5）絹ブランクを所望の形状の整形外科用デバイスに機械加工する。
【図１２ｃ−ｉ】図１２は、製造プロセスの概略図と、バイオミメティック絹材料の特徴とを示す。図１２のパネル（ｃ）は、バイオミメティック絹材料から機械加工された種々の形状を示す（目盛り＝1  cm）。図１２のパネル（ｄ）、（ｅ）は直径1.5  mmを有する絹ロッドの断面のSEM画像を示し、図１２のパネル（ｆ）は該断面のAFM画像を示し、各目盛りは、図１２のパネル（ｄ）では40  μmであり、図１２のパネル（ｅ）では2  μmであり、図１２のパネル（ｆ）では200  nmである。図１２のパネル（ｇ）は、絹材料のFTIRスペクトルを示す（曲線A：凍結乾燥した濃縮絹溶液、曲線B：10℃及び室温で脱水した後に得られた絹材料、曲線C：機械加工前の絹ブランク）。図１２のパネル（ｈ）は、バイオミメティック絹材料の真の応力−歪み曲線を示す。図１２のパネル（ｉ）は、バイオミメティック絹材料の比強度及び比弾性率を、天然の絹材料、骨、ポリマー、セラミック、及び金属／合金と比較した図である。（ネイチャー・パブリッシング・グループからの許可を得て書き換えられており、U.  G.  K.  Wegst,  14  Nature  Mater.,  23  (2015)を参照されたい）。黄色の楕円は、本研究における絹材料及び絹／HAP材料を表している。
【図１２ｊ】図１２は、製造プロセスの概略図と、バイオミメティック絹材料の特徴とを示す。図１２のパネル（ｊ）は、本明細書で開示されたバイオミメティックな製造プロセスに対する絹分子の構造進化を示す。
【０１１９】
【図１３ａ−ｆ】図１３は、絹整形外科用デバイスを示す。図１３のパネル（ａ）は、HAねじ山を備えた骨ねじを示す。（目盛り＝5  mm）。ねじの大径は約1.8  mmであり、ピッチは600  μmであった。図１３のパネル（ｂ）は、皮質骨ねじのSEM画像を示す（目盛り＝100  μm）。図１３のパネル（ｃ）は、直径1.5  mmの絹IMロッドを示す（目盛り＝5  mm）。図１３のパネル（ｄ）は、絹IMロッドのSEM画像を示す（目盛り＝5  m）。図１３のパネル（ｅ）は、長さ29  mmと厚さ2  mmの4つ孔絹プレートを示す（目盛り＝5  mm）。図１３のパネル（ｆ）は、絹プレートの溝の付いた表面のSEM画像を示す（目盛り＝100  μm）。
【図１３ｇ−ｈ】図１３は、絹整形外科用デバイスを示す。図１３のパネル（ｇ）は、2面せん断機械試験による直径1.5  mmの絹ピンの代表的なせん断強さ−変位曲線を示す。図１３のパネル（ｈ）は、4点曲げ試験による長さ29  mmと厚さ2  mmの4つ孔絹プレートの代表的な荷重変位曲線を示す。図１３のパネル（ｉ）は、バイオミメティック絹材料のアセンブリプロセスの模式図を示す。絹分子は、濃縮された絹溶液中でオリゴマー凝集物を形成する。脱水により、絹分子を高密度充填固体材料に凝縮及びアセンブリさせる。
【０１２０】
【図１４ａ−ｄ】図１４は、機能化された絹系整形外科用デバイスを示す。図１４のパネル（ａ）〜パネル（ｊ）は、BMP-2/P24が組み込まれた絹ねじにより誘導されたhMSCのin  vitro分化を示す。図１４のパネル（ａ）は、in  vitro細胞培養装置の概略図を示す。BMP-2/P24が組み込まれた絹ねじを、400  μm〜500  μmのポアサイズを有する管状絹スポンジに挿入し、hMSCをスポンジに播種した。骨形成培地で6週間培養した後、hMSCの骨形成分化をHAPに対するOsteoImage蛍光染色で評価した。図１４のパネル（ｂ）、パネル（ｅ）、及びパネル（ｈ）は、透射光を示し、図１４のパネル（ｃ）、パネル（ｆ）、及びパネル（ｉ）は蛍光画像を示す。図１４のパネル（ｂ）〜パネル（ｄ）は、重ね合わせ画像が明らかにした骨形成対照における石化パターンを示す。
【図１４ｅ−ｊ】図１４は、機能化された絹系整形外科用デバイスを示す。図１４のパネル（ａ）〜パネル（ｊ）は、BMP-2/P24が組み込まれた絹ねじにより誘導されたhMSCのin  vitro分化を示す。図１４のパネル（ｅ）〜パネル（ｇ）は、重ね合わせ画像が明らかにしたBMP-2における石化パターンを示す。図１４のパネル（ｈ）〜パネル（ｊ）は、重ね合わせ画像が明らかにしたP24群における石化パターンを示す。（目盛り＝200  μm）。
【図１４ｋ−ｍ】図１４は、機能化された絹系整形外科用デバイスを示す。図１４のパネル（ａ）〜パネル（ｊ）は、BMP-2/P24が組み込まれた絹ねじにより誘導されたhMSCのin  vitro分化を示す。図１４のパネル（ｋ）は、5%（wt/wt）シプロフロキサシンを含有する骨プレートを示す（目盛り＝5  mm）。図１４のパネル（ｌ）は、抑制透明ゾーンが、黄色ブドウ球菌（S.  aureus）培養物に対してシプロフロキサシンを放出する絹ロッドの周囲に形成されたことを示す（目盛り＝1  mm）。図１４のパネル（ｍ）は、シプロフロキサシンが組み込まれた絹ロッドからのシプロフロキサシンの36日間にわたる累積放出量を示す。
【図１４ｎ−ｐ】図１４は、機能化された絹系整形外科用デバイスを示す。図１４のパネル（ａ）〜パネル（ｊ）は、BMP-2/P24が組み込まれた絹ねじにより誘導されたhMSCのin  vitro分化を示す。図１４のパネル（ｎ）及びパネル（ｑ）は、ねじの大径が約1.8  mmであったことを示す。図１４のパネル（ｏ）及びパネル（ｒ）は、光学画像を示す。図１４のパネル（ｐ）及びパネル（ｓ）は、SEM画像を示す。図１４のパネル（ｎ）〜パネル（ｐ）は、絹／HAP（90/10  wt/wt）のFTIRスペクトルを示し、図１４のパネル（ｑ）〜パネル（ｓ）は、HA骨ねじ山を備えた絹／シリカ（90/10  wt/wt）複合ねじを示す。図１４のパネル（ｎ）及びパネル（ｑ）では目盛りは5  mmであり、図１４のパネル（ｏ）及びパネル（ｒ）では目盛りは100  μmである。
【図１４ｑ−ｓ】同上。
【０１２１】
【図１５】図１５は、絹ブロック材料の代替的な製造プロセスの概略図を示す。図１５の経路（ａ）は事前ゲル化（pre-gelation）プロセスを示す。絹ブランクは、ピン、ねじ、及びプレートに機械加工され得る。図１５の経路（ｂ）は、高速脱水プロセスを示す。
【０１２２】
【図１６】図１６は、絹ブランクを製造するための事前ゲル化プロセスを示す。図１６のパネル（ａ）は、25%のSF溶液から得られた、室温で約7日間インキュベートさせた後のヒドロゲルを示す（目盛り＝5  mm）。図１６のパネル（ｂ）は、ヒドロゲルを脱水させた後の固体の絹ブランクを示す（目盛り＝5  mm）。図１６のパネル（ｃ）は、HA骨ねじ用ねじ山を備えたねじを示す（目盛り＝5  mm）。（ｄ）ねじのSEM画像である（目盛り＝100  μm）。図１６のパネル（ｅ）は、ねじの表面モフォロジーを表すSEM画像を示す（目盛り＝2  μm）。
【０１２３】
【図１７】図１７は、パネル（ａ）は絹骨ねじ表面のSEM画像を示す。（目盛り＝10  μm）。図１７のパネル（ｂ）は、高速脱水プロセスによって得られた絹ブランクから機械加工された絹ピンの断面のAFM画像を示す。目盛り＝200  nm
【０１２４】
【図１８】図１８は、4つ孔プレート（長さ29  mm、幅7  mm、厚さ2  mmであり、端部から3.5  mmの所とそれと4.5  mm離れた所とに置かれた直径1.6/3  mmの孔を持つ）の図面を示す。図１８のパネル（ａ）は、4つ孔プレートの上面図を示す。図１８のパネル（ｂ）は、4つ孔プレートの側面図を示す。図１８のパネル（ｃ）は、4つ孔プレートの孔の拡大図を示す。
【０１２５】
【図１９】図１９は、絹整形外科用デバイスの機械試験設備を示す。図１９のパネル（ａ）は、せん断強度用設備の上部と下部とを示す。図１９のパネル（ｂ）は、プレート曲げ用設備を示す。（目盛り＝1  cm）。
【０１２６】
【図２０】図２０は、絹ロッドに組み込まれたBMP-2の免疫染色と、絹ロッドから放出されたBMP-2の生物活性とを示す。図２０のパネル（ａ）は、BMP-2が組み込まれた絹ロッドを示す。図２０のパネル（ｂ）は、2次抗体のみを備えた、BMP-2が組み込まれた絹ロッドを示す。図２０のパネル（ｃ）は、絹ロッドを示す。（目盛り＝500  μm）。図２０のパネル（ｄ）〜パネル（ｆ）は、アルカリホスファターゼ染色を示す。図２０のパネル（ｇ）〜パネル（ｉ）は、絹ロッドから放出されたBMP-2のOsteoImage染色を示す。図２０のパネル（ｄ）とパネル（ｇ）は、増殖培地対照を示す。図２０のパネル（ｅ）とパネル（ｈ）は、骨形成対照を示す。図２０のパネル（ｆ）とパネル（ｉ）は、骨形成培地におけるBMP-2が組み込まれた絹ロッドを示す。（目盛り＝100  μm）。BMP-2が組み込まれた絹ロッドの存在下における増強されたALP活性及びヒドロキシアパタイト形成により、絹ロッドから放出されたBMP2の生物活性が示された。（ａ）〜（ｃ）では目盛りは500  μmであり、（ｄ）〜（ｆ）では目盛りは100  μmである。
【発明を実施するための形態】
【０１２７】
定義
本開示をより容易に理解するために、ある特定の用語を以下に最初に定義する。以下の用語及び他の用語のさらなる定義は、本明細書全体を通して記載される。
【０１２８】
本出願では、別段文脈から明らかでない限り、不定冠詞の用語「ａ」は、「少なくとも1つ」を意味すると理解され得る。本出願において用いられる場合、用語「または」は、「及び／または」を意味すると理解され得る。本出願では、用語「含む」及び「備える」は、列挙した成分または工程を、それが単独で存在するかまたは1つ以上の追加の成分または工程と共に存在するかにかかわらず、包含すると理解され得る。特記されない限り、用語「約」及び「およそ」は、当業者であれば理解するように、標準偏差を許容すると理解され得る。範囲が本明細書で提供される場合、端点が含まれる。本出願において用いられる場合、用語「含む」、ならびに「含んでいる」及び「含み」などの該用語の変化形は、他の添加物、成分、整数、または工程を除外することを意図するものではない。
【０１２９】
本出願において用いられる場合、用語「約」及び「およそ」は同意語として用いられる。本出願において用いられる任意の数字は、約／およそを伴っても伴わなくても、当業者により認識される任意の正常変動を含むことを意味するものである。特定の実施形態では、用語「およそ」または「約」は、特記されない限り、ないしは特に文脈から明らかでない限り、記述される参照値のいずれかの方向（大きい方向または小さい方向）の25%、20%、19%、18%、17%、16%、15%、14%、13%、12%、11%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、または1%以下に入る値の範囲を意味する（かかる数字が取り得る値の100%を超える場合を除く）。
【０１３０】
「投与」：本明細書で用いられる場合、用語「投与」は、対象へ組成物を投与することを意味する。投与は、任意の適正な経路によりなされ得る。例えば、一部の実施形態において、投与は、気管支内（気管支点滴によるものを含む）、頬側、腸内、皮膚間（interdarmal）、動脈内、皮内（intradermal）、胃内、髄内、筋肉内、鼻腔内、腹腔内、くも膜下腔、静脈内、心室内、粘膜内、鼻、口腔、直腸、皮下（subcutaneous）、舌下、局所、気管（気管内点滴によるものを含む）、経皮、腟、及び硝子体内経由であってもよい。
【０１３１】
「アフィニティ」：当該技術分野で公知であるように、「アフィニティ」は、特定のリガンドがそのパートナーに結合した場合の結合力の尺度である。アフィニティは、様々な方法で測定することができる。一部の実施形態において、アフィニティは、定量的アッセイにより測定される。こうした一部の実施形態において、結合パートナーの濃度は、生理学的条件を模倣するように、リガンド濃度を超過して固定されてもよい。別の方法として、または加えて、一部の実施形態では、結合パートナーの濃度、及び／またはリガンドの濃度を変化させてもよい。こうした一部の実施形態において、アフィニティは、同等条件（例えば、濃度）下で、基準に対して比較されてもよい。
【０１３２】
「作用剤」：本明細書で用いられる場合、用語「作用剤」は、例えば、ポリペプチド、核酸、単糖類、脂質、小分子、金属、またはそれらの組み合わせを含む、任意の化学分類の化合物または物質を意味し得る。文脈から明らかになるように、一部の実施形態では、作用剤は、細胞もしくは生物体、またはその一部分、抽出物、もしくは成分であるか、あるいはそれを含み得る。一部の実施形態では、作用剤は、自然界に存在する、及び／または自然界から取得されるという点で天然産物であるか、あるいは天然産物を含む。一部の実施形態では、作用剤は、ヒトの手による動作を介して設計、操作、及び／もしくは生成され、ならびに／または自然界には存在しないという点で人工的である1つ以上の物質であるか、あるいはその物質を含む。一部の実施形態では、作用剤は、単離形態または純粋形態で利用されてもよく、一部の実施形態において、作用剤は、粗製形態で利用されてもよい。一部の実施形態では、コレクションまたはライブラリーとして候補の作用剤が提供され、例えば、それらの中において活性剤を特定するか、または特性決定するためにスクリーニングを行うことができる。本開示に従って使用され得る作用剤の一部の特定の実施形態には、低分子、抗体、抗体断片、アプタマー、siRNA、shRNA、DNA/RNAハイブリッド、アンチセンスオリゴヌクレオチド、リボザイム、ペプチド、ペプチド模倣体、小分子などが含まれる。一部の実施形態では、作用剤は、ポリマーであるか、またはポリマーを含む。一部の実施形態では、作用剤はポリマーではなく、及び／またはいずれのポリマーも実質的に含まない。一部の実施形態では、作用剤は、少なくとも1つのポリマー部分を含有する。一部の実施形態では、作用剤は、いかなるポリマー部分をも欠いているか、またはいかなるポリマー部分をも実質的に含まない。
【０１３３】
「類似体」：本明細書で用いられる場合、用語「類似体」は、基準物質と、1つ以上の特定の構造的特色、要素、成分、または部分構造を共有する物質を意味する。典型的には、「類似体」は、基準物質と有意な構造的類似性を示し、例えば、コアまたは共通構造を共有するが、ある別の点では異なるものである。一部の実施形態では、類似体は、基準物質から、基準物質の化学的処理により生成され得る物質である。一部の実施形態では、類似体は、基準物質を生成するプロセスと実質的に類似した（例えば、該プロセスと複数の工程を共有した）合成プロセスを行うことで生成され得る物質である。一部の実施形態では、類似体は、基準物質を生成するのに用いられるプロセスとは異なる合成プロセスを行うことで、生成されるか、または生成され得る。
【０１３４】
「アミノ酸」：本明細書で用いられる場合、用語「アミノ酸」は、その最も広い意味で、例えば1つ以上のペプチド結合の形成を介して、ポリペプチド鎖に組み込まれ得る任意の化合物及び／または物質を意味する。一部の実施形態では、アミノ酸は、一般構造H2N-C(H)(R)-COOHを有する。一部の実施形態では、アミノ酸は、天然に存在するアミノ酸である。一部の実施形態では、アミノ酸は合成アミノ酸であり、一部の実施形態では、アミノ酸はD-アミノ酸であり、一部の実施形態では、アミノ酸はL-アミノ酸である。「標準アミノ酸」は、天然に存在するペプチドに通常見られる20個の標準L-アミノ酸のいずれかを意味する。「非標準アミノ酸」は、合成して調製されるか天然源から得られるかにかかわらず、標準アミノ酸以外の任意のアミノ酸を意味する。一部の実施形態では、アミノ酸（ポリペプチドにおいてカルボキシル末端及び／またはアミノ末端のアミノ酸を含む）は、本明細書における一般的な構造と比べて構造修飾を含み得る。例えば一部の実施形態では、アミノ酸は、一般的な構造と比べて、メチル化、アミド化、アセチル化、及び／または置換によって修飾され得る。一部の実施形態では、こうした修飾により、例えば、修飾されたアミノ酸を含むポリペプチドの循環半減期が、未修飾の別の同一アミノ酸を含むポリペプチドと比較して変化し得る。一部の実施形態では、こうした修飾により、修飾されたアミノ酸を含むポリペプチドの関連活性が、未修飾の別の同一アミノ酸を含むポリペプチドと比較して有意には変化しない。文脈から明らかになるように、一部の実施形態では、用語「アミノ酸」は、遊離アミノ酸を意味するのに用いられ、一部の実施形態では、ポリペプチドのアミノ酸残基を意味するのに用いられる。
【０１３５】
「抗体」：本明細書で用いられる場合、用語「抗体」は、特定の標的抗原への特異的結合を付与するのに十分な標準免疫グロブリン配列エレメントを含むポリペプチドを意味する。当該技術分野で公知であるように、天然に生成されたインタクトな抗体は、およそ150  kDの4量体物質であり、該4量体は2つの同一の重鎖ポリペプチド（各約50  kD）と2つの同一の軽鎖ポリペプチド（各約25  kD）とから構成され、これらは相互に会合して、「Y字型」構造と一般的に称されるものになる。各重鎖は、少なくとも4つのドメイン（各約110個のアミノ酸長）から構成され、該4つのドメインは、アミノ末端可変（VH）ドメイン（Y字構造の端部に位置する）と、それに続く3つの定常ドメイン：CH1、CH2、及びカルボキシ末端CH3（Y字軸の基部に位置する）とからなる。「スイッチ」として知られる短い領域は、重鎖可変領域と定常領域とを接続している。「ヒンジ」は、CH2ドメイン及びCH3ドメインを抗体の残りの部分に接続している。このヒンジ領域の2つのジスルフィド結合が、インタクトな抗体において、2つの重鎖ポリペプチドを相互に接続している。各軽鎖は、アミノ末端可変（VL）ドメインと、それに続くカルボキシ末端定常（CL）ドメインの2つのドメインから構成され、別の「スイッチ」により相互に離間している。インタクトな抗体4量体は、2つの重鎖−軽鎖2量体から構成され、そこで、その重鎖と軽鎖は単一のジスルフィド結合により互いに連結し、他の2つのジスルフィド結合が重鎖ヒンジ領域を互いに接続し、したがって2量体が相互に接続し、4量体を形成する。また、天然に生成された抗体は、通例CH2ドメインでグリコシル化される。天然抗体における各ドメインは、圧縮逆平行のベータバレル（compressed  antiparallel  beta  barrel）で互いに束ねられた2つのベータシート（例えば、3本鎖シート、4本鎖シート、または5本鎖シート）から形成された「免疫グロブリンフォールド」により特徴付けられる構造を有する。各可変ドメインは、「相補性決定領域」として知られる3つの超可変ループ（CDR1、CDR2、及びCDR3）と、4つのややインバリアントな「フレームワーク」領域（FR1、FR2、FR3、及びFR4）とを含む。天然抗体がフォールドする際、FR領域はドメインに構造的フレームワークを提供するベータシートを形成し、重鎖及び軽鎖の両方に由来するCDRループ領域が3次元空間で合わせられ、その結果、Y字構造の尖端部に位置する単一の超可変抗原結合サイトを作る。抗体ポリペプチド鎖間のアミノ酸配列を比較することにより、2つの軽鎖（κ及びλ）クラス、数種の重鎖（例えば、μ、γ、α、ε、δ）クラス、及び特定の重鎖サブクラス（α1、α2、γ1、γ2、γ3、及びγ4）が規定される。抗体クラス（IgA（IgA1、IgA2を含む）、IgD、IgE、IgG（IgG1、IgG2、IgG3、IgG4を含む）、IgM）は、利用する重鎖配列のクラスに基づいて規定される。本開示では、特定の実施形態において、天然抗体に見られるように十分な免疫グロブリンドメイン配列を含む任意のポリペプチドまたはポリペプチドの複合体は、かかるポリペプチドが天然に生成された（例えば、抗原に反応する生物体によって生成された）ものか、あるいは遺伝子組み換え操作、化学合成、または他の人為的システムもしくは方法によって生成されたものかにかかわらず、「抗体」として称され、及び／ま���は使用され得る。一部の実施形態では、抗体はモノクローナルであり、一部の実施形態では、抗体はモノクローナルである。一部の実施形態では、抗体は、マウス抗体、ウサギ抗体、霊長類抗体、またはヒト抗体の特徴を示す定常領域配列を有する。一部の実施形態では、抗体配列エレメントは、当該技術分野で知られるように、例えば、ヒト化、霊長類化、キメラ化される。さらに、本明細書で用いられる場合、用語「抗体」は、代替的な提示において、抗体の構造的特色及び機能的特色を取得するための公知もしくは開発済みの任意の構築物またはフォーマットを包含することが理解され（特記されない限り、または文脈から明らかでない限り）、また、適正な実施形態において、該任意の構築物またはフォーマットを意味し得る。例えば、一部の実施形態では、該用語は、二重特異性抗体または多特異性（例えばZybodyなど）抗体、小モジュラー免疫薬（「SMIPsTM」）、1本鎖抗体、ラクダ抗体、及び／または抗体断片を意味し得る。一部の実施形態では、抗体は、天然に生成された場合に有するはずである共有結合修飾（例えば、グリカンの結合など）を欠く場合がある。一部の実施形態では、抗体は、共有結合修飾（例えば、グリカン、ペイロード（例えば、検出可能部分、治療部分、触媒部分など）、または他のペンダント基（例えば、ポリエチレングリコールなど）の結合）を含み得る。
【０１３６】
「物品」：本明細書で用いられる場合、用語「物品」は、材料の製造形態である。一部の実施形態では、物品は、ブロック、構築物、織物、繊維、フィルム、泡、ゲル、インプラント、マット（例えば、織布及び／または不織布）、メッシュ、針、粒子、粉末、スキャフォールド、シート、またはチューブであり得る。一部の実施形態では、物品は、乾燥（例えば、凍結乾燥）形態である。一部の実施形態では、物品は、液体または溶媒（例えば、水性液体または有機液体）を含有し、一部のこうした実施形態では、該液体が水であるか、または水を含む（例えば、ヒドロゲルなどのゲル中に存在し得る）。
【０１３７】
「会合した」または「と会合した」：本明細書で用いられる場合、用語「会合した」または「と会合した」は、物理的に相互に近接している2つ以上の物質であって、適正な条件（例えば、生理学的条件）下でその物質が物理的に近接したままになるように、直接的または間接的に（例えば、結合剤として作用する1つ以上のさらなる物質を介して）十分安定な構造を形成している、該物質を意味するのが典型的である。一部の実施形態では、会合した物質は相互に共有結合されている。一部の実施形態では、会合した物質は非共有結合されている。一部の実施形態では、会合した物質は、特異的な非共有的相互作用によって（すなわち、その相互作用パートナーを、使用の文脈で存する他の物質から識別する相互作用リガンド間の相互作用、例えばストレプトアビジン／アビジン相互作用、抗体／抗原相互作用などによって）相互に連結されている。別の方法として、または加えて、十分な数の弱い非共有的相互作用により、部分構造が会合したままになるように十分な安定性が提供され得る。例示的な非共有的相互作用として、以下に限定されないが、アフィニティ相互作用、金属配位、物理吸着、ホストゲスト相互作用、疎水性相互作用、パイスタッキング相互作用、水素結合相互作用、ファンデアワールス相互作用、磁気相互作用、静電相互作用、双極子相互作用などが挙げられる。
【０１３８】
「結合」：本明細書で用いられる場合、用語「結合」は、2つ以上の物質の間の非共有的会合を意味するのが一般的であると理解されるであろう。「直接」結合は、物質または部分構造間の物理的接触を含み、間接結合は、1つ以上の中間部分との物理的接触を介した物理的相互作用を含むものである。2つ以上の物質間の結合を、典型的には種々の状況で評価することができ、該状況には、相互作用している物質または部分構造を、単離した状況で、またはより複雑系である状況下で（例えば、担体部分と共有結合しているか、もしくは会合した状態で、及び／または生物系もしくは細胞内で）検討する場合が含まれる。
【０１３９】
「結合剤」：一般的に、用語「結合剤」は、本明細書において、本明細書に記載した対象となる標的に結合する任意の物質を意味するのに用いられる。多くの実施形態において、対象となる結合剤は、その標的を他の潜在的な結合パートナーから特定の相互作用の状況で識別するという点で、その標的と特異的に結合するものである。一般的に、結合剤は、任意の化学分類（例えば、ポリマー、非ポリマー、小分子、ポリペプチド、炭水化物、脂質、核酸など）の物質であり得るか、または該物質を含み得る。一部の実施形態では、結合剤は単一の化学物質である。一部の実施形態では、結合剤は、適正な条件下で非共有的な相互作用により相互に会合した2つ以上の別の化学物質の複合体である。例えば、一部の実施形態において、結合剤が「ジェネリック」な結合部分（例えば、ビオチン／アビジン／ストレプトアビジンのうちの1つ及び／またはクラス特異的抗体）と、ジェネリックな結合部分のパートナーに連結する「特異的」結合部分（例えば、特定の分子標的を持つ抗体またはアプタマー）とを含み得ることを、当業者は認識しているはずである。一部の実施形態では、こうしたアプローチにより、種々の特異的結合部分と、前述のジェネリックな結合部分のパートナーとの結合を介した多重結合剤のモジュラーアセンブリが可能になり得る。一部の実施形態では、結合剤は、ポリペプチド（例えば、抗体または抗体断片を含む）であるか、またはポリペプチドを含む。一部の実施形態では、結合剤は小分子であるか、または小分子を含む。一部の実施形態では、結合剤は核酸であるか、または核酸を含む。一部の実施形態では、結合剤はアプタマーである。一部の実施形態では、結合剤はポリマーであり、一部の実施形態では、結合剤はポリマーではない。一部の実施形態では、結合剤はポリマー部分を欠くという点で非ポリマーである。一部の実施形態では、結合剤は炭水化物であるか、または炭水化物を含む。一部の実施形態では、結合剤はレクチンであるか、またはレクチンを含む。一部の実施形態では、結合剤はペプチドミ模倣薬であるか、またはペプチド模倣薬を含む。一部の実施形態では、結合剤はスキャフォールドタンパク質であるか、またはスキャフォールドタンパク質を含む。一部の実施形態では、結合剤はミメオトープであるか、またはミメオトープを含む。一部の実施形態では、結合剤はステープルドペプチドであるか、またはステープルドペプチドを含む。一部の実施形態では、結合剤はDNAまたはRNAなどの核酸であるか、または該核酸を含む。
【０１４０】
「生体適合性」：本明細書で用いられる場合、用語「生体適合性」は、材料が生体組織と（例えばin  vivoで）接触して置かれた場合に、かかる組織に有意な害を引き起こすことのない材料を意味する。特定の実施形態では、材料は、細胞に有害ではない場合に「生体適合性」がある。特定の実施形態では、材料は、in  vitroで細胞に追加しても20%以下の細胞死となり、及び／またはin  vivoで投与しても有意な炎症または他の悪影響を誘導しない場合に、「生体適合性」がある。
【０１４１】
「生分解性」：本明細書で用いられる場合、用語「生分解性」は、細胞に導入された場合に、該細胞に有意な有害作用をもたらすことなく、該細胞によって再利用され得るか、または処理され得る成分に分解される（例えば、酵素分解、加水分解、及び／またはこれらの組み合わせなどの細胞機構によって）材料を意味する。特定の実施形態では、生分解性材料の分解により生成する成分は、生体適合性があり、それゆえにin  vivoでの有意な炎症及び／または他の悪影響を誘導しない。一部の実施形態では、生分解性ポリマー材料は、その成分のモノマーに分解する。一部の実施形態では、生分解性材料（例えば、生分解性ポリマー材料を含む）の分解は、エステル結合の加水分解を含む。別の方法として、または加えて、一部の実施形態では、生分解性材料（例えば、生分解性ポリマー材料を含む）の分解は、ウレタン結合の切断を含む。例示的な生分解性ポリマーとして、例えば、乳酸及びグリコール酸などのヒドロキシ酸のポリマーが挙げられ、以下に限定されないが、ポリ（ヒドロキシ酸）、ポリ（乳酸）（PLA）、ポリ（グリコール酸）（PGA）、乳酸−グリコール酸共重合体（PLGA）、PEGを有する共重合体、ポリ酸無水物、ポリ（オルト）エステル、ポリエステル、ポリウレタン、ポリ（酪酸）、ポリ（吉草酸）、ポリ（カプロラクトン）、ポリ（ヒドロキシアルカノアート）、ラクチド−カプロラクトン共重合体、これらのブレンド及び共重合体が挙げられる。多くの天然に存在するポリマーはまた、生分解性であり、例えば、アルブミン、コラーゲン、ゼラチン、及びプロラミン（例えばゼイン）などのタンパク質と、アルギナート、セルロース誘導体、及びポリヒドロキシアルカン酸（例えばポリヒドロキシ酪酸混合物及びその共重合体）などの多糖類とを含む。当業者は、こうしたポリマーが生体適合性及び／または生分解性のその誘導体である（例えば、当該技術分野で既知である特定の化学基の置換または付加においてのみ異なる、実質的に同一な構造によって親ポリマーと関連している）場合を認識するか、または判定可能であるだろう。
【０１４２】
「生物学的活性」：本明細書で用いられる場合、語句「生物学的活性」は、生物系で（例えば、細胞（例えば、培養液中で、組織内で、生物体内で単離された細胞）で、細胞培養物で、組織で、生物体でなど）活性を有する物質を意味する。例えば、物質であって、生物体に投与された場合、その生物体に対して生物学的作用を有する物質は、生物学的活性があると考えられる。生物学的活性物質の一部分または断片のみが、活性が存在するのに必要となる（例えば必要十分となる）場合が多く、こうした状況下で、該一部分または断片が「生物学的活性」な一部分または断片であると見なされることが当業者に認識されるであろう。
【０１４３】
「特徴部分」：本明細書で用いられる場合、用語「特徴部分」は広い意味で、物質の一部分の存在（または不在）が、該物質の特定の特色、特質、または活性の存在（または不在）と相関する該物質の一部分を意味するのに用いられる。一部の実施形態では、物質の特徴部分は、該物質において、及び特定の特色、特質、または活性を共有する関連物質において見られるが、特定の特色、特質、または活性を共有しない物質には見られない一部分である。特定の実施形態では、特徴部分は、少なくとも1つの機能的特徴をインタクトな物質と共有している。例えば、一部の実施形態では、タンパク質またはポリペプチドの「特徴部分」は、合わせてタンパク質またはポリペプチドの特徴となるアミノ酸連続区間、またはアミノ酸連続区間のコレクションを含有するものである。一部の実施形態では、各こうした連続区間は、一般的に少なくとも2個、5個、10個、15個、20個、50個またはそれより多いアミノ酸を含有する。一般的には、物質（例えば、タンパク質、抗体など）の特徴部分は、上記に明記した配列同一性及び／または構造同一性に加えて、関連するインタクトな物質と少なくとも1つの機能的特徴を共有している部分である。一部の実施形態では、特徴部分は生物学的活性であり得る。
【０１４４】
「同等」：本明細書で用いられる場合、用語「同等」は、互いに同一ではないが、観察された差異または類似性に基づき合理的に結論を下すことができるような比較を可能にするのに十分類似性がある、2つ以上の作用剤、物質、状況、条件群などを意味する。当分野の当業者であれば、文脈において、2つ以上のかかる作用剤、物質、状況、条件群などが同等と見なされるためには、任意の所与の環境下で、どの程度の同一性が必要とされるかを理解するであろう。
【０１４５】
「抱合した」：本明細書で用いられる用語「抱合した」、「連結した」、「結合した」、及び「会合した」は、2つ以上の部分構造に関して使用される場合、該部分構造が、直接的に、または結合剤として作用する1つ以上のさらなる部分構造を介して、相互に物理的会合しているか、または接続して、構造を形成し、該構造が使用される条件（例えば、生理学的条件）下において、該部分構造が物理的に会合したままであるように十分安定であることを意味する。該部分構造は、1つ以上の共有結合により、または特異的結合を伴う機序により、結合しているのが典型的である。別の方法として、十分な数の弱い相互作用により、部分構造が物理的に会合したままになるように十分な安定性が提供され得る。
【０１４６】
「相当する」：本明細書で用いられる場合、用語「相当する」は、例えば、ポリペプチドにおけるアミノ酸残基または核酸におけるヌクレオチド残基などのポリマーにおける残基の位置／同一性を示すのに使用されることが多い。当業者であれば、簡略化を目的として、こうしたポリマーの残基は多くの場合、基準関連ポリマーに基づく正準番号付けシステムを使用して示され、それによって、例えば基準ポリマーの190位の残基に「相当する」第1のポリマーの残基は、実際には必ずしも第1のポリマーにおける190番目の残基である必要はなく、むしろ基準ポリマーの190番目に見出される残基に相当するということを認識するであろう。当分野の当業者であれば、どのようにして「相当する」アミノ酸を特定するかを、例えばポリマー配列比較用に特別に設計された1つ以上の市販のアルゴリズムを用いることによって、容易に認識するであろう。
【０１４７】
「検出物質」：本明細書で用いられる場合、用語「検出物質」は、検出可能な任意のエレメント、分子、官能基、化合物、断片、または部分構造を意味する。一部の実施形態では、検出物質は単独で提供されるか、または利用される。一部の実施形態では、検出物質は、他の作用剤と併用して（例えば、合わせて）提供され、及び／または利用される。検出物質の例として、以下に限定されないが、種々のリガンド、放射性核種（例えば、3H、14C、18F、19F、32P、35S、135I、125I、123I、64Cu、187Re、111In、90Y、99mTc、177Lu、89Zrなど）、蛍光染料（特定の例示的な蛍光染料に関しては以下を参照のこと）、化学発光剤（例えば、アクリジニウムエステル、安定化ジオキセタンなど）、生物発光剤、分光分解可能な無機蛍光半導体ナノ結晶（例えば、量子ドット）、金属ナノ粒子（例えば、金、銀、銅、白金など）、ナノクラスタ、常磁性金属イオン、酵素（特定の酵素の例に関しては以下を参照のこと）、比色ラベル（例えば、染料、金コロイドなど）、ビオチン、ジオキシゲニン（dioxigenin）、ハプテン、及びタンパク質（抗血清またはモノクローナル抗体が使用可能である）が挙げられる。
【０１４８】
「測定」：本明細書に記載の多くの方法には、「測定する」工程が含まれる。当業者は、本明細書を読んで、こうした「測定」が、当業者に使用可能な種々の技法（例えば、本明細書に明示的に参照される特定の技法を含む）のいずれかを利用するか、または該技法の使用を介して成し遂げられ得ることを認識するであろう。一部の実施形態では、測定は、身体試料の処置を含む。一部の実施形態では、測定は、例えば、該当する分析を行うように適合されたコンピュータまたは他の処理ユニットを活用して、データまたは情報を検討及び／または操作することを含む。一部の実施形態では、測定は、関連情報及び／または材料を供給源から受け取ることを含む。一部の実施形態では、測定は、試料または物質の1つ以上の特色を同等の基準と比較することを含む。
【０１４９】
「剤形」：本明細書で用いられる場合、用語「剤形」は、対象に投与するための治療剤の物理的に分離された単位を意味する。各単位は、活性剤の所定の量を含有する。一部の実施形態では、かかる量は、適正な集団に投与された際に、所望の結果または有益な結果と相関すると判定された投与レジメン（すなわち治療用投与レジメン）に従って投与するのに適切な単位用量（またはその全分率）である。
【０１５０】
「埋め込まれた」：用語「埋め込まれた」は、本明細書において、別の材料によって完全に囲まれる物質を意味するのに用いられる。
【０１５１】
「官能性」：本明細書で用いられる場合、「官能性」生体分子は、それが特徴付けられる特性及び／または活性を呈する形態の生体分子である。生体分子は、2つの官能性（すなわち二官能性）または多数の官能性（すなわち多官能性）を有していてもよい。
【０１５２】
「移植片拒絶」：本明細書で用いられる場合、用語「移植片拒絶」は、ドナー個人からレシピエント個人に移植された組織の拒絶を意味する。一部の実施形態では、移植片拒絶は、ドナー個人とレシピエント個人が同種である、同種移植片拒絶を意味する。典型的には、同種移植片拒絶は、レシピエントの免疫系が拒絶反応を起こす相手である同種抗原を、ドナー組織が保有する場合に起こるものである。
【０１５３】
「高分子量ポリマー」：本明細書で用いられる場合、用語「高分子量ポリマー」は、少なくとも約200  kDaの分子量を有し、かつ絹フィブロインの30%以下が100  kDa未満の分子量を有するポリマー（例えば、絹などのタンパク質ポリマー）から構成されるポリマー及び／またはポリマー溶液を意味する。一部の実施形態では、高分子量ポリマー及び／またはポリマー溶液の平均分子量は、少なくとも約100  kDa以上であり、例えば、少なくとも約150  kDa、少なくとも約200  kDa、少なくとも約250  kDa、少なくとも約300  kDa、または少なくとも約350  kDa以上を含む。一部の実施形態では、高分子量ポリマーは分子量分布を有し、絹フィブロインの50%以下、例えば、40%以下、30%以下、20%以下、10%以下が、150  kDa未満、または125  kDa未満、または100  kDa未満の分子量を有し得る。
【０１５４】
「加水分解的に分解可能」：本明細書で用いられる場合、用語「加水分解的に分解可能」は、加水分解によって分解する材料を意味するのに用いられる。一部の実施形態では、加水分解的に分解可能な材料は水中で分解する。一部の実施形態では、加水分解的に分解可能な材料は、任意の他の作用剤または物質がない状態で、水中で分解する。一部の実施形態では、加水分解的に分解可能な材料は、加水分解により（例えば水中で）完全に分解する。一方、用語「非加水分解的に分解可能」は、加水分解により、及び／または水の存在下（例えば、水のみの存在下）で、完全には分解しない材料を意味するのが一般的である。
【０１５５】
「親水性」：本明細書で用いられる場合、用語「親水性」及び／または「極性」は、水と混ざるか、または水に容易に溶解する傾向を意味する。
【０１５６】
「疎水性」：本明細書で用いられる場合、用語「疎水性」及び／または「非極性」は、水をはじくか、水と混ざらないか、または水に容易に溶解できない傾向を意味する。
【０１５７】
「同一性」：本明細書で用いられる場合、用語「同一性」は、ポリマー分子間、例えば、核酸分子（例えば、DNA分子及び／またはRNA分子）間、及び／またはポリペプチド分子間の全体的な関連性を意味する。一部の実施形態では、ポリマー分子は、それらの配列が少なくとも25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、または99%同一である場合、相互に「実質的に同一」であると見なされる。2つの核酸配列またはポリペプチド配列のパーセント同一性の計算は、例えば、2つの配列を至適比較目的でアライメントすることによって行われ得る（例えば、至適アライメントのためにギャップを第1の配列と第2の配列の一方または両方に導入することができ、また非同一配列を比較目的のために無視することができる）。特定の実施形態では、比較目的でアライメントされる配列の長さは、基準配列の長さの少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、または実質的に100%である。続いて、該当する位置のヌクレオチドを比較する。第1の配列のある位置が、第2の配列における該当する位置と同じ残基（例えば、ヌクレオチドまたはアミノ酸）で占有されている場合、分子はその位置で同一である。2つの配列間のパーセント同一性は、配列により共有される同一位置の数の関数であり、2つの配列の至適比較のために導入すべきギャップの数及び各ギャップの長さを考慮に入れている。配列の比較及び2つの配列間のパーセント同一性の測定は、数学的アルゴリズムを用いて遂行され得る。例えば、2つのヌクレオチド配列間のパーセント同一性は、ALIGNプログラム（バージョン2.0）に組み込まれたMeyers及びMillerのアルゴリズム（CABIOS,  1989,  4:  11-17）を用いて測定され得る。一部の例示的な実施形態では、ALIGNプログラムを使用してなされた核酸配列比較は、PAM120重量残基表、ギャップ長ペナルティ12、及びギャップペナルティ4を用いている。あるいは、2つのヌクレオチド配列間のパーセント同一性は、GCGソフトウェアパッケージのGAPプログラムを用いて、NWSgapdna.CMPマトリックスを使用して測定され得る。
【０１５８】
「不溶性状態」：本明細書で用いられる場合、不溶性状態という用語は、絹ポリマーに関して用いられ、実質的に非晶質の、主としてβシート構造である状態を形成するか、または該状態であることを意味する。この用語は、可溶性絹ポリマーを水に不溶な状態へと変換したことを表すことが意図される。本明細書で用いる絹ポリマーは、遠心分離によりペレット化され得る場合、または37℃以下で水に浸漬もしくは水でリンスすることによって溶解不能な場合に、「不溶性状態」である。
【０１５９】
「in  vitro」：本明細書で用いられる場合、用語「in  vitro」は、多細胞生物体内ではなく、例えば、試験管または反応槽中、細胞培養液中などの人工的な環境で生じる事象を意味する。
【０１６０】
「in  vivo」：本明細書で用いられる場合、用語「in  vivo」は、ヒト及び非ヒト動物などの多細胞生物体内で生じる事象を意味する。細胞系システムの文脈において、該用語は、生細胞内で生じる事象を意味するのに（例えばin  vitro系との対語として）使用されてもよい。
【０１６１】
「低分子量ポリマー」：本明細書で用いられる場合、用語「低分子量ポリマー」は、約20  kDa〜約400  kDaの範囲の分子量を有するポリマー（例えば、タンパク質ポリマー）から構成されるポリマー及び／またはポリマー溶液（絹など）を意味する。一部の実施形態では、低分子量ポリマー（例えば、タンパク質ポリマー）は、下界（例えば、約20  kDa、約30  kDa、約40  kDa、約50  kDa、または約60  kDa以上）と上界（約400  kDa、約375  kDa、約350  kDa、約325  kDa、または約300  kDa以下）の間の範囲内にある分子量を有する。一部の実施形態では、低分子量ポリマー（例えば、絹などのタンパク質ポリマー）は、約400  kDよりも大きい分子量を有するポリマーを実質的に含まない。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料のうちで最大分子量のポリマーは、約300  kD〜約400  kD未満（例えば、約400  kD未満、約375  kD未満、約350  kD未満、約325  kD未満、約300  kD未満など）である。一部の実施形態では、低分子量ポリマー及び／またはポリマー溶液は、以下の点で特徴付けられる分子量の範囲を持つポリマー断片の集団を含み得る：集団におけるポリマー断片の全モル数の15%以下が200  kDaを超える分子量を有し、集団における絹フィブロイン断片の全モル数の少なくとも50%が特定の範囲内の分子量を有し、該特定の範囲が、約3.5  kDa〜約120  kDaであるか、または約5  kDa〜約125  kDaである。
【０１６２】
「マーカー」：本明細書で用いられる場合、マーカーは、その存在またはレベルが特定の状態または事象の特徴を示す物質または部分構造を意味する。一部の実施形態では、特定のマーカーの存在またはレベルは、疾患、障害、または状態の存在または段階の特徴を示してもよい。一例を挙げると、一部の実施形態では、該用語は、特定の腫瘍、腫瘍のサブクラス、腫瘍の病期などの特徴を示す遺伝子発現産物を意味する。別の方法として、または加えて、一部の実施形態では、特定のマーカーの存在またはレベルが、例えば、腫瘍の特定のクラスの特徴を示し得る、特定のシグナル伝達経路の活性（または活性レベル）と相関する。マーカーの存在または不在の統計的有意性は、個々のマーカーに応じて変動し得る。一部の実施形態では、マーカーの検出は、腫瘍が特定のサブクラスである確率が高いことを反映するという点で極めて特異的である。こうした特異性は、感度を犠牲にする場合がある（すなわち、該腫瘍がマーカーの発現を予測できる腫瘍であっても、陰性の結果になり得る）。逆に、高感度のマーカーは、低感度のマーカーに比べて特異性が低い場合がある。本開示に従えば、有用なマーカーが特定のサブクラスの腫瘍を100%正確に識別する必要はない。
【０１６３】
「モジュレータ」：用語「モジュレータ」は、対象となる活性を観測するシステムにおけるある物質の存在またはレベルが、モジュレータがない場合の同等条件下で観測される活性と比べて、活性のレベル及び／または性質の変化と相関する、該物質を意味するのに用いられる。一部の実施形態では、モジュレータは、その存在により、モジュレータがない場合の同等条件下で観測される活性に比べて、活性を増加させるという点で活性化剤である。一部の実施形態では、モジュレータは、その存在により、モジュレータがない場合の同等条件下と比べて、活性を減少させるという点でアンタゴニストまたは阻害剤である。一部の実施形態では、モジュレータは、対象となる活性を持つ標的物質と直接相互作用する。一部の実施形態では、モジュレータは、対象となる活性を持つ標的物質と間接的に（すなわち、標的物質と相互作用する中間作用剤と直接的に）相互作用する。一部の実施形態では、モジュレータは、対象の標的物質のレベルに影響を及ぼし、あるいは、または加えて、一部の実施形態では、モジュレータは、標的物質のレベルに影響を及ぼすことなく、対象の標的物質の活性に影響を及ぼす。一部の実施形態では、モジュレータは、対象の標的物質のレベルと活性の両方に影響を及ぼし、その結果、観測された活性の差異が、観測されたレベルの差異によって完全には説明できないか、または該レベルの差異と比例する。
【０１６４】
「ナノ粒子」：本明細書で用いられる場合、用語「ナノ粒子」は、1000ナノメートル（nm）未満の直径を有する粒子を意味する。一部の実施形態では、ナノ粒子は全米科学財団により定義されるように、300  nm未満の直径を有する。一部の実施形態では、ナノ粒子は米国国立衛生研究所により定義されるように、100  nm未満の直径を有する。一部の実施形態では、ナノ粒子は、封入された部分を含むという点でミセルであり、ミセル膜によってバルク溶液から分離され、典型的には空間または部分を囲いかつ封入する（例えば内腔を画定する）両親媒性物質から構成されている。一部の実施形態では、ミセル膜は、少なくとも1つのポリマー（例えば、生体適合性及び／または生分解性のポリマー）から構成される。
【０１６５】
「ナノ粒子組成物」：本明細書で用いられる場合、用語「ナノ粒子組成物」は、少なくとも1つのナノ粒子と少なくとも1つのさらなる作用剤または成分とを含有する組成物を意味する。一部の実施形態では、ナノ粒子組成物は、本明細書に記載のナノ粒子の実質的に一様の集まりを含む。
【０１６６】
「核酸」：本明細書で用いられる場合、用語「核酸」は、最も広い意味において、オリゴヌクレオチド鎖に組み込まれる、または組み込まれ得る任意の化合物及び／または物質を意味する。一部の実施形態では、核酸は、ホスホジエステル結合を介してオリゴヌクレオチド鎖に組み込まれるか、または組み込まれ得る化合物及び／または物質である。一部の実施形態では、「核酸」は、個々の核酸残基（例えば、ヌクレオチド及び／またはヌクレオシド）を意味する。一部の実施形態では、「核酸」は、個々の核酸残基を含むオリゴヌクレオチド鎖を意味する。本明細書で用いられる場合、用語「オリゴヌクレオチド」及び「ポリヌクレオチド」は、交換可能に使用され得る。一部の実施形態では、「核酸」は、RNA、ならびに1本鎖及び／または2本鎖のDNA及び／またはcDNAを包含する。さらに、用語「核酸」「DNA」「RNA」及び／または類似の用語は、核酸類似体、すなわち、ホスホジエステル骨格以外を有する類似体を含む。例えば、いわゆる「ペプチド核酸」は、当分野において公知であり、骨格にホスホジエステル結合の代わりにペプチド結合を有しており、本開示の範囲内にあると見なされる。用語「アミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列」は、相互に縮重型である及び／または同一のアミノ酸配列をコードする全てのヌクレオチド配列を含む。タンパク質及び／またはRNAをコードするヌクレオチド配列はイントロンを含み得る。核酸は、例えば、天然源から精製され、組み換え発現系を用いて生成されかつ任意選択的に精製され、化学的に合成され得る。適切な場合には、例えば、化学的に合成された分子の場合、核酸は、化学修飾された塩基または糖類、骨格修飾などを有する類似体といったヌクレオシド類似体を含み得る。核酸配列は、特に示されない限り、5'から3'の方向に提示される。用語「核酸セグメント」は、本明細書において、長い核酸配列の一部分である核酸配列を意味するのに用いられる。多くの実施形態では、核酸セグメントは、少なくとも3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、またはそれ以上の残基を含む。一部の実施形態では、核酸は、天然のヌクレオシド（例えば、アデノシン、チミジン、グアノシン、シチジン、ウリジン、デオキシアデノシン、デオキシチミジン、デオキシグアノシン、及びデオキシシチジン）；ヌクレオシド類似体（例えば、2-アミノアデノシン、2-チオチミジン、イノシン、ピロロ-ピリミジン、3-メチルアデノシン、5-メチルシチジン、C-5プロピニル-シチジン、C-5プロピニル-ウリジン、2-アミノアデノシン、C5-ブロモウリジン、C5-フルオロウリジン、C5-ヨードウリジン、C5-プロピニル-ウリジン、C5-プロピニル-シチジン、C5-メチルシチジン、2-アミノアデノシン、7-デアザアデノシン、7-デアザグアノシン、8-オキソアデノシン、8-オキソグアノシン、O(6)-メチルグアニン、及び2-チオシチジン）；化学修飾された塩基；生体修飾された塩基（例えば、メチル化塩基）；介在塩基；修飾された糖類（例えば、2'-フルオロリボース、リボース、2'-デオキシリボース、アラビノース、及びヘキソース）；ならびに／もしくは修飾されたリン酸基（例えば、ホスホロチオエート及び5'-N-ホスホルアミダイト連結）であるか、またはそれらを含む。一部の実施形態では、本開示は、���達を促進または達成するために化学的に修飾されていない核酸（例えば、ヌクレオチド及び／またはヌクレオシドを含む、ポリヌクレオチド及び残基）を意味する「未修飾核酸」を特に対象とする。
【０１６７】
「医薬組成物」：本明細書で用いられる場合、用語「医薬組成物」は、1つ以上の薬学的に許容される担体と合わせて製剤化された活性剤を意味する。一部の実施形態では、活性剤は、適正な集団に投与された際に、所定の治療効果を達成する確率が統計的に有意である治療レジメンにおいて、投与に適正な単位用量で存在する。一部の実施形態では、医薬組成物は、固体形態または液体形態で投与用に特別に製剤化され、以下に適応したものを含む：経口投与（例えば、飲薬（水性または非水性の溶液または懸濁液）、錠剤（例えば、頬側吸収、舌下吸収、及び全身吸収を対象としたもの）、ボーラス、粉末、顆粒、舌への適用用のペースト）、非経口投与（例えば、滅菌溶液もしくは懸濁液、または徐放性製剤としての皮下注射、筋肉内注射、静脈注射、または硬膜外注射）、局所適用（例えば、クリーム、軟膏、または皮膚、肺、もしくは口腔に適用される制御放出パッチもしくはスプレー）、腟内または直腸内投与（例えば、腟坐薬、クリーム、または泡）、舌下投与、眼内投与、経皮投与、または経鼻投与、肺投与、ならびに他の粘膜表面への投与。
【０１６８】
「生理学的条件」：本明細書で用いられる場合、用語「生理学的条件」は、組織の細胞内液及び細胞外液において見られる可能性が高い化学的条件（例えば、pH、イオン強度）及び生化学的条件（例えば、酵素濃度）の範囲を意味する。多くの組織では、生理学的なpHの範囲は約6.8〜約8.0であり、温度範囲は摂氏約20℃〜40℃、約25℃〜40℃、約30℃〜40℃、約35℃〜40℃、約37℃であり、圧力は約1気圧である。一部の実施形態では、生理学的条件は、水性環境（例えば、水、生理食塩水、リンゲル液、または他の緩衝液）を利用するか、または含み、一部のこうした実施形態では、水性環境は、リン酸緩衝液（例えば、リン酸緩衝生理食塩水）であるか、またはリン酸緩衝液を含む。
【０１６９】
「ポリペプチド」：本明細書で用いられる場合、用語「ポリペプチド」は、一般的に、相互にペプチド結合で連結した少なくとも3つのアミノ酸のポリマーという当該技術分野で認識された意味を有する。一部の実施形態では、該用語は、ポリペプチドの特定の機能的分類を意味するのに用いられる。こうした分類の各々に対して、本明細書は、該分類内における既知の例示的なポリペプチドのアミノ酸配列の数例を提供し、一部の実施形態では、かかる既知のポリペプチドは、該分類の基準ポリペプチドである。こうした実施形態では、用語「ポリペプチド」は、適正な基準ポリペプチドと有意な配列相同性または同一性を示す、該分類の任意のメンバーを意味する。多くの実施形態では、かかるメンバーはまた、基準ポリペプチドと有意な活性を共有している。別の方法として、または加えて、多くの実施形態では、かかるメンバーはまた、特定の特徴的な配列エレメントを基準ポリペプチドと共有する（及び／または該分類の他のポリペプチドと共有し、一部の実施形態では、該分類内の全てのポリペプチドと共有する）。例えば、一部の実施形態では、メンバーのポリペプチドは、少なくとも約30%〜40%、及び多くの場合には約50%、60%、70%、80%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、もしくは99%以上を超える基準ポリペプチドとの配列相同性もしくは同一性の程度を全体として示し、ならびに／または、多くの場合には90%を超える、もしくはさらには95%、96%、97%、98%、もしくは99%を超える極めて高い配列同一性を示す、少なくとも1つの領域（すなわち、一部の実施形態において、特徴的な配列エレメントであり得るか、または特徴的な配列エレメントを含み得る保存領域）を備える。こうした保存領域は通常、少なくとも3個〜4個、多くの場合には最大20個まで、またはそれより多いアミノ酸を包含し、一部の実施形態では、保存領域は、少なくとも2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、または15個以上の連続したアミノ酸のうちの少なくとも1つの連続配列を包含する。一部の実施形態において、有用なポリペプチドは、親ポリペプチドの断片を含有してもよく、または親ポリペプチドの断片からなっていてもよい。一部の実施形態では、有用なポリペプチドは、複数の断片を含有してもよく、または複数の断片からなっていてもよく、それら断片の各々は、対象のポリペプチドに見られる場合とは相互に異なる空間配置で、同じ親ポリペプチドに見られるものであり（例えば、親ポリペプチドでは直接連結されていた断片が、対象のポリペプチドでは空間的に分離されている場合もあり、もしくはその逆の場合もあり、及び／または断片は、対象のポリペプチドにおいて、親ポリペプチドとは異なる順序で存在している場合もある）、したがって、対象のポリペプチドは、その親ポリペプチドの派生物となる。一部の実施形態では、ポリペプチドは、天然アミノ酸、非天然アミノ酸、またはその両方を含んでいてもよい。一部の実施形態では、ポリペプチドは、天然アミノ酸のみ、または非天然アミノ酸のみを含んでいてもよい。一部の実施形態では、ポリペプチドは、D-アミノ酸、L-アミノ酸、またはその両方を含んでいてもよい。一部の実施形態では、ポリペプチドは、D-アミノ酸のみを含んでいてもよい。一部の実施形態では、ポリペプチドは、L-アミノ酸のみを含んでいてもよい。一部の実施形態では、ポリペプチドは、1つ以上のペンダント基を含んでいてもよく、該ペンダント基は、例えば、1つ以上のアミノ酸側鎖に対して、及び／またはポリペプチドのN末端、ポリペプチドのC末端、もしくはその両方で、修飾するか、または結合されている。一部の実施形態では、ポリペプチドは環状であってもよい。一部の実施形態では、ポリペプチドは環状でなくてもよい。一部の実施形態では、ポリペプチドは直線状である。
【０１７０】
「多糖類」：用語「多糖類」は、糖のポリマーを意味する。典型的には、多糖類は少なくとも3つの糖を含む。一部の実施形態では、ポリペプチドは天然糖（例えば、グルコース、フルクトース、ガラクトース、マンノース、アラビノース、リボース、及びキシロース）を含み、あるいは、または加えて、一部の実施形態では、ポリペプチドは1つ以上の非天然アミノ酸（例えば、2'-フルオロリボース、2'-デオキシリボース、及びヘキソースなどの修飾された糖）を含む。
【０１７１】
「多孔度」：本明細書で用いられる場合、用語「多孔度」は、材料中の空孔空間の程度を意味し、全体積に対する空孔の体積の0%〜100%の百分率としての割合である。多孔度の測定は、当業者に既知であり、標準技術、例えば水銀圧入法及び気体吸着（例えば、窒素吸着）法を用いる。
【０１７２】
「タンパク質」：本明細書で用いられる場合、用語「タンパク質」は、ポリペプチド（すなわち、相互にペプチド結合で連結された少なくとも2つの一連のアミノ酸）を意味する。タンパク質は、アミノ酸以外の部分構造（例えば、糖タンパク質、プロテオグリカンなど）を含むことができ、及び／または別途処理されるか、または修飾され得る。当業者は、「タンパク質」が細胞により産生される完全なポリペプチド鎖であり得るか（シグナル配列の有無にかかわらず）、またはその特徴部分であり得ることを理解しているであろう。タンパク質が、例えば、1つ以上のジスルフィド結合によって連結した、または他の手段によって会合した、2つ以上のポリペプチド鎖を含むことがあり得ることを、当業者は理解しているであろう。ポリペプチドは、L-アミノ酸、D-アミノ酸、またはその両方を含有してもよく、当該技術分野で既知の種々のアミノ酸修飾または類似体のいずれかを含有してもよい。有用な修飾として、例えば、末端のアセチル化、アミド化、メチル化などが挙げられる。一部の実施形態では、タンパク質は、天然アミノ酸、非天然アミノ酸、合成アミノ酸、及びこれらの組み合わせを含み得る。用語「ペプチド」は、一般的に、アミノ酸約100個未満、アミノ酸約50個未満、アミノ酸20個未満、またはアミノ酸約10個未満の長さを有するポリペプチドを意味するのに用いられる。一部の実施形態では、タンパク質は、抗体、抗体断片、その生物学的活性部分、及び／またはその特徴部分である。
【０１７３】
「基準」：用語「基準」は、本明細書において、対象の作用剤、個体、集団、試料、配列、または値の比較対照となる、標準もしくは対照の作用剤、個体、集団、試料、配列、または値を示すのに通例用いられる。  一部の実施形態では、基準の作用剤、個体、集団、試料、配列、または値は、対象の作用剤、個体、集団、試料、配列または値を試験または測定するのと実質的同時に、試験及び／または測定される。  一部の実施形態では、基準の作用剤、個体、集団、試料、配列または値は、公知の基準であり、任意選択的に有形媒体に具体的に表されている。  典型的には、当業者に理解されるように、基準の作用剤、個体、集団、試料、配列、または値は、対象の作用剤、個体、集団、試料、配列、または値を測定または特徴付けるのに利用される条件と同等な条件下で、測定されるか、または特徴付けられる。
【０１７４】
「小分子」：本明細書で用いられる場合、用語「小分子」は、天然に存在するか、または人工的に作製されているか（例えば、化学的合成により）にかかわらず、比較的低い分子量を有し、有機化合物及び／または無機化合物である分子を意味するのに用いられる。典型的には、「小分子」は、単量体であり、約1500  g/mol未満の分子量を有する。一般的に、「小分子」は、約5キロダルトン（kDa）未満のサイズの分子である。一部の実施形態では、小分子は、約4  kDa、3  kDa、約2  kDa、または約1  kDa未満である。一部の実施形態では、小分子は、約800ダルトン（Da）、約600  Da、約500  Da、約400  Da、約300  Da、約200  Da、または約100  Da未満である。一部の実施形態では、小分子は、約2000  g/mol未満、約1500  g/mol未満、約1000  g/mol未満、約800  g/mol未満、または約500  g/mol未満である。一部の実施形態では、小分子はポリマーではない。一部の実施形態では、小分子はポリマー部分を含まない。一部の実施形態では、小分子は、タンパク質でもポリペプチドでもない（例えば、オリゴペプチドでもペプチドでもない）。一部の実施形態では、小分子は、ポリヌクレオチドではない（例えば、オリゴヌクレオチドではない）。一部の実施形態では、小分子は多糖類ではない。一部の実施形態では、小分子は、多糖類を含まない（例えば、糖タンパク質でも、プロテオグリカンでも、糖脂質などでもない）。一部の実施形態では、小分子は脂質ではない。一部の実施形態では、小分子は調整剤である。一部の実施形態では、小分子は生物学的活性がある。一部の実施形態では、小分子は検出可能である（例えば、少なくとも1つの検出可能な部分を含む）。一部の実施形態では、小分子は治療剤である。好ましい小分子は、動物、好ましくは哺乳動物、より好ましくはヒトに局所的作用または全身的作用をもたらすという点において生物学的活性がある。特定の好ましい実施形態では、小分子は薬剤である。必ずしも必要ではないが、薬剤は、使用するのに安全であり効果的であると、適正な行政機関または行政団体によって既に認められているものであることが好ましい。例えば、連邦規則集第21章（21  C.F.R.）§§330.5、331〜361、440〜460に基づきFDAによって列挙されているヒト使用向けの薬剤、21C.F.R.§§500〜589に基づきFDAによって列挙されている家畜使用向けの薬剤が、参照により本明細書に援用されており、その全てが本出願に従って使用することができると考えられる。
【０１７５】
「溶液」：本明細書で用いられる場合、用語「溶液」は、概して、1つの相から構成される均一混合物を意味する。典型的には、溶液は、溶媒（複数可）に溶解された溶質（複数可）を含む。溶液は、混合物の特性（濃度、温度、密度など）が、その体積全体にわたって均一に分布され得るという点で特徴付けられる。したがって、本出願の文脈において、「絹フィブロイン溶液」は、水などの溶媒に溶解した、可溶な形態での絹フィブロインタンパク質を意味する。一部の実施形態では、絹フィブロイン溶液は、絹フィルム及び他のスキャフォールドなどの固体状態の絹フィブロイン材料（すなわち絹マトリックス）から調製され得る。典型的には、固体状態の絹フィブロイン材料は、水や緩衝液などの水溶液により、絹フィブロイン溶液に戻される。均一ではない液体混合物（例えば、コロイド、懸濁液、乳濁液）が溶液と見なされないことに留意されたい。
【０１７６】
「安定」：用語「安定」が本明細書の組成物に適用される場合、その組成物は、物理的構造及び／または活性の1つ以上の態様を、指定された一連の条件下で、ある一定期間にわたって維持することを意味する。一部の実施形態では、該一定期間は、少なくとも約1時間であり、一部の実施形態では、該一定期間は、約5時間、約10時間、約1日、約1週、約2週、約1か月、約2か月、約3か月、約4か月、約5か月、約6か月、約8か月、約10か月、約12か月、約24か月、約36か月、またはそれより長い期間である。一部の実施形態では、該一定期間は、約1日〜約24か月、約2週〜約12か月、約2か月〜約5か月などの範囲内である。一部の実施形態では、該指定された条件は、周囲条件（例えば、室温及び雰囲気圧）である。一部の実施形態では、該指定された条件は、生理学的条件（例えば、in  vivo、または約37℃の例えば血清もしくはリン酸緩衝食塩水中）である。一部の実施形態では、指定された条件は、冷蔵下（例えば約4℃以下、-20℃以下、または-70℃以下）である。一部の実施形態では、指定された条件は、暗所である。
【０１７７】
「実質的」：本明細書で用いられる場合、用語「実質的」及び文法上の同意語は、対象となる特徴または特性の全て、もしくはほぼ全ての範囲または程度を示す定性的な状態を意味する。当業者であれば、生物学的及び化学的な現象が、完了すること、及び／あるいは完了に向かうこと、または絶対的な結果を達成または回避することが、仮にあったとしても稀であることを理解するであろう。
【０１７８】
「徐放」：用語「徐放」は、本明細書において、長期間にわたって生じる放出という当該技術分野で公知の意味に従って用いられる。該長期間は、少なくとも約3日、約5日、約7日、約10日、約15日、約30日、約1か月、約2か月、約3か月、約6か月、またはさらに約1年であり得る。一部の実施形態では、徐放は実質的にバーストを含まない。一部の実施形態では、徐放は、長期間にわたる定常放出を含み、したがって、放出速度は、長期間にわたり、約5%、約10%、約15%、約20%、約30%、約40%、または約50%を超えて変動するものではない。一部の実施形態では、徐放は、1次の反応速度論に従って放出される。一部の実施形態では、徐放は、初期のバーストに続いて定常放出の期間がある。一部の実施形態では、徐放は、初期のバーストを含まない。一部の実施形態では、徐放は、実質的にバーストを含まない放出である。
【０１７９】
「治療剤」：本明細書で用いられる場合、語句「治療剤」は、生物体に投与された場合に、所望の薬理学的効果を引き出す任意の作用剤を意味する。一部の実施形態では、作用剤は、適正な集団にわたって統計的に有意な効果を示す場合に、治療剤であると見なされる。一部の実施形態では、該適正な集団は、モデル生物体の集団であってもよい。一部の実施形態では、適正な集団は、特定の年齢群、性別、遺伝的背景、既往臨床症状などの種々の判断基準によって規定され得る。一部の実施形態では、治療剤は、疾患、障害、及び／または状態の1つ以上の症状もしくは特徴を軽減する、改善する、緩和する、抑制する、予防する、その開始を遅延する、その重症度を低減する、及び／またはその発症率を低減するために使用することができる任意の物質である。
【０１８０】
「治療有効量」：本明細書で用いられる場合、用語「治療有効量」は、疾患、障害、及び／または状態に罹患している、または感受性を持つ集団に、治療薬投与レジメンに従って投与された場合に、該疾患、障害及び／または状態を治療するのに十分である量を意味する。一部の実施形態では、治療有効量は、疾患、障害、及び／または状態の1つ以上の症状の発生率及び／もしくは重症度を低減させる、ならびに／またはその発症を遅延させる量である。用語「治療有効量」は、実際、特定個体で治療の成功が達成されるのを要さないことを、当業者であれば認識するであろう。むしろ、治療有効量は、こうした治療の必要な患者に投与された場合に、有意な数の対象において、所望される特定の薬理学的反応をもたらす量であってもよい。特定の対象は、実際、「治療有効量」に対して「治療抵抗性」があってもよいと明確に理解されている。一例を挙げると、治療抵抗性の対象は、臨床的有効性を得ることができない程度である低い生物学的利用能を有し得る。一部の実施形態では、治療有効量に対する基準は、1つ以上の特定の組織（例えば、疾患、障害または状態によって影響を受ける組織）、または液体（例えば、血液、唾液、血清、汗、涙、尿など）において測定されたときの量に対する基準であってもよい。当業者であれば、一部の実施形態において、治療有効量は、単回用量で製剤化及び／または投与され得ることを認識するであろう。一部の実施形態では、治療有効量は、例えば投与レジメンの一部として、複数回用量で製剤化及び／または投与され得る。
【０１８１】
「治療」：本明細書で用いられる場合、用語「治療」は、特定の疾患、障害、及び／または状態の1つ以上の症状または特徴を、部分的にまたは完全に軽減する、改善する、緩和する、抑制する、予防する（少なくともある一定の期間）、その開始を遅延する、その重症度を低減する、その頻度を低減する、及び／またはその発症率を低減することを意味する。一部の実施形態では、治療は、疾患の症状、徴候、もしくは特徴を提示していない対象、ならびに／または疾患の初期の症状、徴候、及び／もしくは特徴のみを提示している対象に対しても、例えば該疾患に関連する病態を発現するリスクの低減を目的として、投与され得る。一部の実施形態では、治療は、疾患の1つ以上の症状、徴候、及び／または特徴が発現した後に投与され得る。
【０１８２】
「変異体」：本明細書で用いられる場合、用語「変異体」は、基準物質と有意な構造同一性を示すが、基準物質と比べた場合の1つ以上の化学的部分構造の存在またはレベルにおいて、基準物質とは構造的に異なる物質を意味する。多くの実施形態では、変異体は、その基準物質とは機能的にも異なるものである。一般的に、特定の物質が基準物質の「変異体」であると適切に見なされるかどうかは、基準物質との構造同一性の度合いに基づく。当業者によって認識されるように、任意の生物学的または化学的基準物質は、特定の特徴的な構造要素を有する。変異体は、定義によれば、1つ以上のこうした特徴的構造要素を共有する別個の化学物質である。数例を挙げると、小分子は、特徴的なコア構造要素（例えば、大環状分子のコア）、及び／または1つ以上の特徴的なペンダント基を備えることができ、その結果、小分子の変異体は、そのコア構造要素と特徴的なペンダント基とを共有するが、他のペンダント基において及び／またはコア内に存在する結合の種類（一重結合対二重結合、E対Zなど）において異なるものである。ポリペプチドは、直線もしくは3次元空間において互いに対して所定の位置を占め、及び／または特定の生物学的機能に寄与する複数のアミノ酸から構成される特徴的な配列要素を備えることができ、核酸は、直線もしくは3次元空間において互いに対して所定の位置を占める複数のヌクレオチド残基から構成される特徴的な配列を備えることができる。例えば、変異体ポリペプチドは、アミノ酸配列における1つ以上の差異、及び／またはポリペプチド骨格に共有結合された化学的部分構造（例えば、炭水化物、脂質など）における1つ以上の差異の結果として、基準ポリペプチドとは異なっていてもよい。一部の実施形態では、変異体ポリペプチドは、基準ポリペプチドと少なくとも85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、または99%の全体の配列同一性を示す。あるいは、または加えて、一部の実施形態では、変異体ポリペプチドは、基準ポリペプチドと少なくとも1つの特徴的配列エレメントを共有しない。一部の実施形態では、基準ポリペプチドは、1つ以上の生物学的活性を有する。一部の実施形態では、変異体ポリペプチドは、基準ポリペプチドの生物学的活性のうちの1つ以上を共有する。一部の実施形態では、変異体ポリペプチドは、基準ポリペプチドの生物学的活性のうちの1つ以上を欠いている。一部の実施形態では、変異体ポリペプチドは、基準ポリペプチドと比べて、1つ以上の生物学的活性レベルが減少している。多くの実施形態において、対象のポリペプチドは、特定の位置で少数の配列変異を持つことを別にすれば、親ポリペプチドと同一のアミノ酸配列を有する場合、親ポリペプチドまたは基準ポリペプチドの「変異体」と見なされる。典型的には、変異体における残基の20%、15%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%未満が、その親と比較して置換されている。一部の実施形態では、変異体は、親と比較して10個、9個、8個、7個、6個、5個、4個、3個、2個、または1個の置換残基を有する。多くの場合、変異体は、極めて少数（例えば、5個、4個、3個、2個、または1個未満）の置換された官能残基（すなわち、特定の生物学的活性に関与する残基）数を有する。さらに、変��体は、その親と比較して、5個、4個、3個、2個、または1個以下の付加または欠失を有するのが典型的であり、付加または欠失を有さないことも多い。さらに、任意の付加または欠失は、約25個、約20個、約19個、約18個、約17個、約16個、約15個、約14個、約13個、約10個、約9個、約8個、約7個、約6個未満の残基であることが典型的であり、約5個、約4個、約3個、または約2個未満の残基であることも多い。一部の実施形態では、親ポリペプチドまたは基準ポリペプチドは、自然界で見出されるものである。当業者によって理解されるように、対象となる特定のポリペプチドの複数の変異体は、特に、対象となるポリペプチドが感染因子ポリペプチドである場合に、一般的に自然界で見出すことができる。
【０１８３】
（特定の実施形態の詳細な説明）
本開示は、特にポリペプチドから構成される材料を提供する。一部の実施形態では、提供されるポリペプチド材料は、両親媒性ポリペプチドであるか、または両親媒性ポリペプチドを含む。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、製造される際に、3次元構造（すなわち、任意のサイズまたは形状のブロックまたはモノリス）を形成することができるという点で特徴付けられる。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料、ならびにかかる両親媒性ポリペプチド材料を調製及び使用する方法が提供される。
【０１８４】
本開示による種々の実施形態が、本明細書で詳細に説明される。特に、本開示は、提供される両親媒性ポリペプチド材料及び種々の用途におけるその使用を説明したものであり、種々の用途として、例えば、偽造防止材料、バイオマテリアル、バイオメディカルデバイス、市販製品、制御分解用途、制御放出用途、薬物送達、薬物放出、電子機器、押出射出成形、調整可能な分解用の材料、オプティクス、整形外科用デバイス、整形外科用インプラント、フォトニクス、生物学的に不安定な化合物の保存、熱的に不安定な化合物の保存、人工器官、再生医学、ロボット工学、センシング、組織工学用途、組織再生、組織スキャフォールディング、誘発放出用途、及び／または創傷凝固が挙げられる。
【０１８５】
ポリマーブロックまたはポリマーモノリスとは、3次元であり、かつ異なるサイズ及び形状を呈することができる材料を表すのが一般である。3次元のポリペプチド構造は、バイオマテリアルとして有用であることが特定の技術分野において知られている。特に、繊維状タンパク質及び球状タンパク質は、生物系において剛性と3次元形状の両方を付与することができる構造タンパク質である。繊維状タンパク質は、例えば、種々の鳥類及び哺乳動物における皮膚、毛皮、毛髪、羊毛、鉤爪、爪、蹄、角、鱗、くちばし、及び羽毛を与える。
【０１８６】
3次元のポリマー構造は、例えば、組織の修復または置換に使用されてきた。従来のポリマー材料及びポリペプチド材料は、組織の構造的な支持体を付与し、また再生増殖を補助することができる。しかし、従来の材料には欠点があり、その欠点として、機械的強度を欠く材料を用いて製造すること、組織または骨に適合する伸張性を持たない材料を用いて製造すること、材料の分解が早すぎるか遅すぎるために不適合である材料を用いて製造することなどが挙げられていた。（例えば、Caterson  et  al.,  57  J.  Biomed.  Mater.  Res.,  394-403  (2001)；Karp  et  al.,  14  J.  Craniofacial  Surgery  3,  317-323  (2003)；Harris  et  al.,  42  J.  Biomed.  Mater.  Res.  396-402  (1998)；Holy  et  al.,  65A  J.  Biomed.  Mater.  Res.,  447-453  (2003)；Hutmacher  D.  21  Biomaterials,  2529-2543  (2000)；Martin  et  al.,  55  J.  Biomed.  Mater.  Res.,  229-235  (2001)；Perez-Rigueiro  et  al.,  70  Science,  2439-2447  (1998)；Petite  et  al.,  18  Nat.  Biotechnol.,  959-96  (2000)；Sofia  et  al.,  54  J.  of  Biomedical  Materials  Research,  139-148  (2001)を参照のこと）。
【０１８７】
最近になって、絹ポリマー溶液とヒドロキシアパタイト粒子との混合物から構成されたブロックが紹介された。（2009年8月13日に公開された「3-Dimensional  Silk  Hydroxyapatite  Compositions」と題する国際特許公開第2009/100280(A2)号（以下「Kaplan出願」）を参照のこと）。Kaplan出願のポリマーブロックは、絹フィブロインとヒドロキシアパタイト粒子とを含むペーストをヘキサフルオロイソプロパノール（「HFIP」）と混合することによって形成され、その結果として実質的に不溶性の結晶性材料をもたらす。
【０１８８】
Kaplan出願の不溶性結晶体は、具体的には、非結晶性絹フィブロインペーストがHFIPと混合され、及び／またはベータシート性状を誘発する条件に曝露された場合に形成される。Kaplan出願には、その組成物を欠陥サイトに直接適用することによって、またはその組成物を鋳型に注入するまたは注ぎ込むことによって、ベータシート性状を誘発することが記載されている。（Kaplan出願の段落[010]を参照のこと）。Kaplan出願は、脱水またはせん断応力（注入の間にかけられる場合）のいずれかを介して、該ペーストが不溶性結晶状態に硬化すると説明した。（Kaplan出願の段落[070]を参照のこと）。Kaplan出願は、さらに、一旦誘発されると、不溶性状態の絹が3次元構造を欠陥サイトに形成するか、または絹溶液が鋳型を占めている場合には、該鋳型の略サイズ及び形状を有する不溶性の3次元構造ができるはずであると説明した。（Kaplan出願の段落[068]〜[070]を参照のこと）。Kaplan出願は、全水性手法を理論付け、こうした手法が、HFIP及びメタノールなどの溶媒によって引き起こされる組織へのダメージを最小化するために有用となるはずであると説明した。（Kaplan出願の段落[068]〜[070]を参照のこと）。
組成物及び構造
【０１８９】
一部の実施形態では、本明細書に記載したポリペプチド材料モノリスは、両親媒性ポリペプチドであるか、または両親媒性ポリペプチドを含む。
【０１９０】
本開示の態様は、全体を通して、両親媒性ポリペプチドとしての絹フィブロインの検討及び／または使用によって例証される。当業者は、多くの場合、絹に関して提供された教示及び例が、本明細書に開示した他の両親媒性ポリペプチドにも同様に適用可能であることを容易に理解するであろう。例えば、本明細書に記載した両親媒性ポリペプチドは、以下のリストから選択されたポリペプチドのアミノ酸配列を含むことができる：アクチン、カテニン、クローディン、コイリン、コラーゲン、エラスチン、エラウニン、エクステンシン、フィブリリン、フィブロイン、ラミン、ラミニン、ケラチン、レジリン、チューブリン、ウイルス構造タンパク質、またはゼインタンパク質（種子貯蔵タンパク質）。
【０１９１】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、天然または野生型の対応物と比較して1つ以上の配列変異が有るか無いかにかかわらず、上記に提供したリストのうちのいずれか1つに該当するポリペプチドから作製される。一部の実施形態では、例えば、こうした変異体は、野生型配列と比べて少なくとも85%の全体の配列同一性を示し得る。一部の実施形態では、例えば、こうした変異体は、少なくとも86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%の全体の配列同一性を示し得る。
【０１９２】
実際、本開示が、かかる両親媒性ポリペプチドの合成物、ブレンド、組み合わせ、組成物、融合物、または混合物に適用可能であることを、当業者は理解するであろう。
【０１９３】
さらに、本開示の態様は、カイコ（Bombyx  mori）由来の絹フィブロインの検討及び／または使用によって以下に例証される。実際、本開示により提供される教示及び例が、絹フィブロインの他の形態または種類（例えば、アメリカジョロウグモ（Nephila  clavipes）由来などのクモ絹、及び／または細菌細胞、酵母細胞、哺乳動物細胞、トランスジェニック動物、もしくはトランスジェニック植物由来などの遺伝子操作された絹）にも同様に適用可能であることも、当業者はまた理解するであろう。
【０１９４】
クモ及びカイコにより紡がれた絹繊維は、強度、伸長性、及び靱性の特有の組み合わせを有する優れた機械的性質を呈する。
【０１９５】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、水性である。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、残留水分を含有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、残留非水溶媒を含有していない。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、従来の材料よりも低い結合溶媒含有量を有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、50%未満の凍結及び非凍結の結合水含有量を有する。
【０１９６】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料が絹フィブロインである場合、かかる材料は、約80  wt%、約75  wt%、約70  wt%、約65  wt%、約60  wt%、約55  wt%、約50  wt%、約45  wt%、約40  wt%、約39  wt%、約38  wt%、約37  wt%、約36  wt%、約35  wt%、約34  wt%、約33  wt%、約32  wt%、約31  wt%、約30  wt%、約29  wt%、約28  wt%、約27  wt%、約26  wt%、約25  wt%、約24  wt%、約23  wt%、約22  wt%、約21  wt%、約20  wt%、約19  wt%、約18  wt%、約17  wt%、約16  wt%、約15  wt%、約14  wt%、約13  wt%、約12  wt%、約11  wt%、約10  wt%、約9  wt%、約8  wt%、約7  wt%、約6  wt%、約5  wt%、約4  wt%、約3  wt%、約2  wt%、約1  wt%、約0.5  wt%、または約0.1  wt%未満である結合水含有量（凍結及び非凍結）を有する。
【０１９７】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、本明細書にて「モノリス」とも称される3次元の「ブロック」を形成する。一部の実施形態では、本明細書で提供されるように、モノリスは両親媒性ポリペプチド材料の3次元ブロックである。
【０１９８】
両親媒性ポリペプチドは、生体の構成要素である構造タンパク質である。両親媒性ポリペプチドは、複数のドメインから構成される分子である。両親媒性ポリペプチドは、3つのドメイン（親水性末端部、アミノ酸を含む領域、及び疎水性尾部）を有するのが典型的である。
【０１９９】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料のアミノ酸ドメインは、無秩序な（すなわち非結晶性の）配列によって隔てられた高頻度反復（すなわち結晶性の）アミノ酸配列により特徴付けられる。一部の実施形態では、親水性末端部は、両親媒性ポリペプチド材料の生物学的機能を働かせるか、または増強する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドの疎水性尾部は、水によってはじかれた結果、凝集する。
【０２００】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の配列は、分子間相互作用を引き起こし、自己組織化を促す能力を有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、長範囲規則分子の2次構造、3次構造、及び4次構造（例えば、ベータシート、コイル、ヘリックスなど）において、タンパク質のフォールディングを駆動する架橋結合を形成する。このように、一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドの個々のドメインが互いに会合し、その結果大きな集合体が生じることになる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、3次元モノリス構造を有する両親媒性ポリペプチドアセンブルを含む。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、特有の生物学的機能性と共に、極めて優れた構造的及び機械的性質により特徴付けられる。
特性
【０２０１】
提供される両親媒性ポリペプチド材料は、従来の材料及び／または従来の材料組成物に比べて利点をもたらす、特有の機械的性質または特色により特徴付けられる。
【０２０２】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料の機械的性質は、その製造プロセスの制御により調整可能である。
【０２０３】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、3次元の構造、ブロック、またはモノリスであるという点で特徴付けられる。
【０２０４】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、材料単体であるか、または材料単体を含むという点で特徴付けられるブロックまたはモノリスである。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、その全形及び／または全体積にわたって固体状であり、かつ連続したマクロ構造である。
【０２０５】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、サイズにより特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、その高さ、幅、奥行き、直径、またはこれらの組み合わせなどの寸法により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、体積により特徴付けられる。
【０２０６】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、各寸法において約1  nm未満である。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、各寸法において、例えば約0.1  nm、約0.5  nm、約1  nm、約2  nm、約5  nm、約10  nm、約20  nm、約30  nm、約40  nm、約50  nm、約100  nm、約250  nm、約500  nm、約750  nm、約1000  nm、約5  μm、約10  μm、約50  μm、約100  μm、約250  μm、約500  μm、約750  μm、約1000  μm、約5  mm、約10  mm、約20  mm、約30  mm、約40  mm、約50  mm、約100  mm、約250  mm、約500  mm、約750  mm、または約1000  mm以上である。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、材料の利用可能性に従って、及び／またはかかる材料を形成するのに用いられる型板、鋳型、もしくは基材の容積に従ってのみ制限された寸法を有するブロックであるか、または該ブロックを形成する。
【０２０７】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、材料の利用可能性に従って、及び／またはかかる材料を形成するのに用いられる型板、鋳型、もしくは基材の容積に従ってのみ制限された寸法を有する。
【０２０８】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、従来の材料に比べて存外に大きい。Kaplan出願には、容器の形状をとった、約6.5  mmの直径と約4  mm〜6  mmの高さを有する「管状石化絹バイオポリマー構造」が説明されている。一方で、一部の実施形態において、提供される両親媒性ポリペプチド材料の寸法は、材料の供給体及び／または鋳型もしくは基材の寸法によってのみ制限される。
【０２０９】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、単一の凝集性材料である。一部の実施形態では、単一の凝集性材料は、材料の個々の層または断面から組み立てられていないという点で特徴付けられる。
【０２１０】
フィブロイン固体構造製造用の、Kaplan出願に記載された材料と、タンパク質溶媒として使用するヘキサフルオロイソプロパノール（HFIP）、トリフルオロイソプロパノール（TFIP）、またはギ酸（FA）とでは、大型構造（l0＞5  cm）を得ることはできない。
【０２１１】
フィブロイン固体構造製造用の、Kaplan出願に記載された材料と、タンパク質溶媒として使用するヘキサフルオロイソプロパノール（HFIP）、トリフルオロイソプロパノール（TFIP）、またはギ酸（FA）とは、絹フィブロインを高濃度（＞15  wt%）、高粘性の溶液に溶解することを可能にし、そこでそのタンパク質のプレベータシート、ヘリックス形態が維持される。実際、これらの溶媒系プロセスは、小型の結晶性絹ブロックを産することができるが、凝固浴槽（任意の極性溶媒）と接触した際に粘性溶液が不安定になることに起因して、大型（l0＞5  cm）構造を得ることができない。
【０２１２】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、それらの材料が、所望の任意の形状で存在することができるものとする。
【０２１３】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、処理の間、キャスト、フレーム、型、鋳型、型板を用いて成形されて、所望の形状になる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、型板、鋳型内または基材上に、添加、堆積、導入、及び／または注入され、かつ成形された際に、所望の形状を呈するであろう。
【０２１４】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、機械加工される。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、標準的な工作機械、工具、及び方法を用いて機械加工される。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、例えば、手工具を用いて機械的に操作される。
【０２１５】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、それらの密度により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、例えば、それがフィブロイン形態または球状形態である場合に、天然ポリペプチドの密度と同等の密度を有する。従来の材料（例えばKaplan出願に記載された従来の材料）だけでは、こうした同等の密度の値を達成することができない。
【０２１６】
従来の材料とは対照的に、一部の実施形態では、例えば、提供される両親媒性ポリペプチド材料が絹フィブロインである場合、かかる材料は天然の絹フィブロインの密度と同等の密度を有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料が絹フィブロインである場合、かかる材料は天然の絹フィブロインの密度と同等の約1.4  kg/dm3の密度を有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料が絹フィブロインである場合、かかる材料は、約0.05  kg/dm3及び約5.0  kg/dm3、約0.7  kg/dm3及び約2.1  kg/dm3、約1.0  kg/dm3及び約1.5  kg/dm3、または約1.1  kg/dm3及び約1.4  kg/dm3の測定密度を有する。一部の実施形態では、例えば、ポリペプチド材料が絹フィブロインである場合、かかる材料は、例えば、約0.1  kg/dm3、0.2  kg/dm3、0.3  kg/dm3、0.4  kg/dm3、0.5  kg/dm3、0.6  kg/dm3、0.6  kg/dm3、0.8  kg/dm3、0.9  kg/dm3、1.0  kg/dm3、1.1  kg/dm3、1.2  kg/dm3、1.3  kg/dm3、1.4  kg/dm3、1.5  kg/dm3、1.6  kg/dm3、1.7  kg/dm3、1.8  kg/dm3、1.9  kg/dm3、2.0  kg/dm3、2.1  kg/dm3、2.2  kg/dm3、2.3  kg/dm3、2.4  kg/dm3、または少なくとも約2.5  kg/dm3の密度を有する。
【０２１７】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、均一な密度により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、マイクロ密度連続性を有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、ナノ密度連続性を有する。
【０２１８】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、多孔度により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約0.5%〜98.5%の多孔度を有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、例えば、約0.01〜0.9の多孔度を有する。一部の実施形態では、本開示の両親媒性ポリペプチド材料は、約1%未満の多孔度、約2%未満の多孔度、約3%未満の多孔度、約4%未満の多孔度、約5%未満の多孔度、約6%未満の多孔度、約7%未満の多孔度、約8%未満の多孔度、約9%未満の多孔度、約10%未満の多孔度、約20%未満の多孔度、約30%未満の多孔度、約40%未満の多孔度、約50%未満の多孔度、約60%未満の多孔度、約70%未満の多孔度、約80%未満の多孔度、約90%未満の多孔度、少なくとも約98.5%の多孔度を有する。例えば、一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、機械的エーロゲルと同等の多孔度を有する。
【０２１９】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、平均ポア直径を有するポアを備え、該直径は、約0.5  μm、約1  μm、約2  μm、約3  μm、約4  μm、約5  μm、約10  μm、約15  μm、約20  μm、約25  μm、約30  μm、約35  μm、約40  μm、約45  μm、約50  μm、約55  μm、約60  μm、約65  μm、約70  μm、約75  μm、約80  μm、約85  μm、約90  μm、約95  μm、約100  μm、約125  μm、約150  μm、約175  μm、約200  μm、約225  μm、約250  μm、約275  μm、約300  μm、約325  μm、約350  μm、約375  μm、約400  μm、約450  μm、約475  μm、または約500  μm以上を含む。
【０２２０】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の多孔度は、遅速分解ポロゲン、または極性溶媒に可溶性のポロゲン（PMMA球など）が組み込まれると制御される。
【０２２１】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、実質的に非晶質であるか、実質的に結晶質であるか、またはこれらの組み合わせである。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、結晶性、及び／またはナノサイズの結晶粒子を提示するものとして特徴付けられる。
【０２２２】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、2次構造により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、ヘリックス構造、ベータ構造、またはこれらの組み合わせにより特徴付けられる。
【０２２３】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、その材料全体にわたる一様に均一な2次構造により特徴付けられる。
【０２２４】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、極めて高結晶性であり、従来の材料と比べた場合、驚くほど高結晶性である。一部の実施形態では、絹フィブロイン系材料は、例えばベータシート構造及び／または水素結合を含めた結晶構造により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、従来の材料よりも少なくとも約5パーセント〜10パーセント高いベータシート含有量を有する。一部の実施形態では、例えば、提供される両親媒性ポリペプチド材料が絹フィブロインである場合、ベータシート含有量は少なくとも約55%である。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料のうちのベータシート性状は、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、または約100%である。
【０２２５】
Kaplan出願に記載されたHFIP絹ヒドロキシアパタイト組成物も全水性絹ヒドロキシアパタイト組成物も、このような値のベータシート含有量を達成することはできなかった。絹ヒドロキシアパタイトブロックが達成すると示された最大のベータシート含有量は約45%であった。いかなる特定の理論に依存することも望まないが、溶媒の受動蒸発単独では、またはKaplan出願に記載されたせん断応力との組み合わせでは、本開示で提供されるブロックを形成するのに十分なベータシート含有量を誘発するには足りないと考えられる。ベータシートを増加させるための従来の方法は既知であり、例えば、メタノールなどの溶媒への浸漬、アニーリングなどがある。
【０２２６】
一方、一部の実施形態では、例えば、提供される両親媒性ポリペプチド材料が絹フィブロインである場合、ベータシート含有量の百分率の測定結果は、例えば、約55%〜約100%、約55%〜約95%、約55%〜約90%である。一部の実施形態では、例えば、提供される両親媒性ポリペプチド材料が絹フィブロインである場合、ベータシート含有量の百分率の測定結果は、例えば、約55%、約56%、約57%、約58%、約59%、約60%、約61%、約62%、約63%、約64%、約65%、約66%、約67%、約68%、約69%、約70%、約71%、約72%、約73%、約74%、約75%、約76%、約77%、約78%、約79%、約80%、約85%、約90%、または約95%以上である。
【０２２７】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、結晶配向により特徴付けられる。
【０２２８】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、結晶質である。一部の実施形態では、こうした結晶性ポリペプチド材料の原子及びイオンは、反復パターンまたは配向に従って組織化される。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、その配向に対してアライメントされた構造面を有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、その特有の結晶構造面に沿って劈開するまたは分割劈開する傾向により特徴付けられる。
【０２２９】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、結晶配向を有するベータシート結晶性により特徴付けられる。つまり、提供される両親媒性ポリペプチド材料は実質的に多形を含まない。
【０２３０】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は実質的に多形である。
【０２３１】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、結晶格子面または格子方向により特徴付けられる。
【０２３２】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、サブミクロンサイズまたはナノサイズの結晶化された球及び／または粒子を含むという点で特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、マイクロメートルサイズの球及び／または粒子を含むという点で特徴付けられる。一部の実施形態では、絹フィブロイン系材料は、約1  nm〜約5マイクロメートルサイズの範囲の平均寸法を有する結晶化された球及び／または粒子を含むという点で特徴付けられる。一部の実施形態では、サブミクロンサイズまたはナノサイズの結晶化された球及び／または粒子は、500  nm未満の平均直径、例えば、400  nm未満、450  nm未満、400  nm未満、350  nm未満、300  nm未満、250  nm未満、200  nm未満、190  nm未満、180  nm未満、170  nm未満、160  nm未満、150  nm未満、145  nm未満、140  nm未満、135  nm未満、130  nm未満、125  nm未満、120  nm未満、115  nm未満、110  nm未満、100  nm未満、90  nm未満、80  nm未満、70  nm未満、60  nm未満、50  nm未満、40  nm未満、30  nm未満、20  nm未満、15  nm未満、10  nm未満、5  nm未満、またはそれより小さい平均直径を有する。一部の好ましい実施形態では、サブミクロンサイズまたはナノサイズの結晶化された球及び／または粒子は、100  nm未満の平均直径を有する。
【０２３３】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、異方性を呈する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、その両親媒性ポリペプチドの結晶性に関して異方性を呈する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、結晶面のアライメントに応じた機械的性質に関して異方性を呈する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、かかる材料の特定の特性が、結晶性の程度または結晶方向に依存しているという点で特徴付けられる。
【０２３４】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、両親媒性ポリペプチド小球のネットワークにより特徴付けられる。
【０２３５】
一部の実施形態では、微細構造が、両親媒性ポリペプチド小球を含む。一部の実施形態では、微細構造が、複数の両親媒性ポリペプチド小球を含む。
【０２３６】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球はナノ小球である。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球の少なくとも1つの寸法が約5  nm〜約30  nmである。
【０２３７】
一部の実施形態では、複数の小球のうちの両親媒性ポリペプチド小球のサイズ分布は、提供される両親媒性ポリペプチド材料の機械的性質に影響を及ぼし得る。
【０２３８】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球は、互いに凝集する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球は、互いに嵌合することにより凝集する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球は、互いに相互作用することにより凝集して、高密度のネットワークを形成する。
【０２３９】
一部の実施形態では、相互に凝集または嵌合した複数の両親媒性ポリペプチド小球は、ある充填密度を有する。一部の実施形態では、充填密度は、提供される両親媒性ポリペプチド材料の機械的性質に影響を及ぼし得る。一部の実施形態では、密に充填された両親媒性ポリペプチド小球は、緩く充填された両親媒性ポリペプチド小球とは異なる機械的性質を有する。
【０２４０】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球は、凝集して、両親媒性ポリペプチドの微細構造を形成する。一部の実施形態では、小球は、相互に凝集した結果、嵌合微細構造を形成する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球は、凝集して数十〜数百ナノメートルサイズの構造を形成する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球は、互いに相互作用することにより凝集する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球は、互いに相互作用して高密度ネットワークを形成する。一部の実施形態では、小球の充填密度は、提供される材料の機械的性質に影響を及ぼし得る。
【０２４１】
Kaplan出願は、方向に依存した機械的性質を有する特有の結晶構造面の形成について開示していない。
【０２４２】
一方、一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、特性（例えば、約500  Pa〜約3000  kPaの範囲の圧縮率を含む）に関する異方性により特徴付けられる。
【０２４３】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、圧力または衝撃からのダメージに対する限界抵抗力である靱性により特徴付けられる。
【０２４４】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、既存の欠陥を進展させるのに要する応力量を示す破壊靱性により特徴付けられる。
【０２４５】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、圧縮に対して影響を受け易い。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、圧縮前の初期容積に対する圧縮を示し、圧縮後に初期容積の少なくとも約25%、圧縮後に初期容積の少なくとも約30%、圧縮後に初期容積の少なくとも約35%、圧縮後に初期容積の少なくとも約40%、圧縮後に初期容積の少なくとも約45%、圧縮後に初期容積の少なくとも約50%、圧縮後に初期容積の少なくとも約55%、圧縮後に初期容積の少なくとも約60%、圧縮後に初期容積の少なくとも約65%、圧縮後に初期容積の少なくとも約70%、圧縮後に初期容積の少なくとも約75%、圧縮後に初期容積の少なくとも約80%、圧縮後に初期容積の少なくとも約85%、圧縮後に初期容積の少なくとも約90%、圧縮後に初期容積の少なくとも約95%、圧縮後に初期容積の少なくとも約100%になるまで圧縮される。
【０２４６】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約1  kPa〜約2500  kPaの範囲の弾性率値により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約1  kPa未満、約2  kPa未満、約3  kPa未満、約4  kPa未満、約5  kPa未満、約6  kPa未満、約7  kPa未満、約8  kPa未満、約9  kPa未満、約10  kPa未満、約15  kPa未満、約20  kPa未満、約25  kPa未満、約30  kPa未満、約35  kPa未満、約40  kPa未満、約45  kPa未満、約50  kPa未満、約55  kPa未満、約60  kPa未満、約65  kPa未満、約70  kPa未満、約75  kPa未満、約80  kPa未満、約85  kPa未満、約90  kPa未満、約95  kPa未満、約100  kPa未満、約125  kPa未満、約150  kPa未満、約175  kPa未満、約200  kPa未満、約225  kPa未満、約250  kPa未満、約275  kPa未満、約300  kPa未満、約325  kPa未満、約350  kPa未満、約375  kPa未満、約400  kPa未満、約425  kPa未満、約450  kPa未満、約475  kPa未満、約500  kPa未満、約600  kPa未満、約700  kPa未満、約800  kPa未満、約900  kPa未満、約1000  kPa未満、約1100  kPa未満、約1200  kPa未満、約1300  kPa未満、約1400  kPa未満、約1500  kPa未満、約1600  kPa未満、約1700  kPa未満、約1800  kPa未満、約1900  kPa未満、約2000  kPa未満、約2100  kPa未満、約2200  kPa未満、約2300  kPa未満、約2400  kPa未満、または約2500  kPa未満の弾性率により特徴付けられる。
【０２４７】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約500  Pa〜約3000  kPaの範囲の圧縮率値により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約500  Pa未満、約600  Pa未満、約700  Pa未満、約800  Pa未満、約900  Pa未満、約1  kPa未満、約2  kPa未満、約3  kPa未満、約4  kPa未満、約5  kPa未満、約6  kPa未満、約7  kPa未満、約8  kPa未満、約9  kPa未満、約10  kPa未満、約15  kPa未満、約20  kPa未満、約25  kPa未満、約30  kPa未満、約35  kPa未満、約40  kPa未満、約45  kPa未満、約50  kPa未満、約55  kPa未満、約60  kPa未満、約65  kPa未満、約70  kPa未満、約75  kPa未満、約80  kPa未満、約85  kPa未満、約90  kPa未満、約95  kPa未満、約100  kPa未満、約150  kPa未満、約200  kPa未満、約250  kPa未満、約500  kPa未満、約750  kPa未満、約1  MPa未満、約2.5  MPa未満、約5  MPa未満、約10  MPa未満、約20  MPa未満、約30  MPa未満、約40  MPa未満、約50  MPa未満、約100  MPa未満、約200  MPa未満、約300  MPa未満、約400  MPa未満、約500  MPa未満、約600  MPa未満、約700  MPa未満、約800  MPa未満、約900  MPa未満、約1  GPa未満、約2.5  MPa未満、約5  GPa未満、約10  GPa未満、約20  GPa未満、約30  GPa未満、約40  GPa未満、約50  GPa、または約100  GPa未満の圧縮率により特徴付けられる。
【０２４８】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約1  kPa〜約3000  kPaの範囲の貯蔵弾性率値により特徴付けられる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約1  kPa未満、約2  kPa未満、約3  kPa未満、約4  kPa未満、約5  kPa未満、約6  kPa未満、約7  kPa未満、約8  kPa未満、約9  kPa未満、約10  kPa未満、約15  kPa未満、約20  kPa未満、約25  kPa未満、約30  kPa未満、約35  kPa未満、約40  kPa未満、約45  kPa未満、約50  kPa未満、約55  kPa未満、約60  kPa未満、約65  kPa未満、約70  kPa未満、約75  kPa未満、約80  kPa未満、約85  kPa未満、約90  kPa未満、約95  kPa未満、約100  kPa未満、約125  kPa未満、約150  kPa未満、約175  kPa未満、約200  kPa未満、約225  kPa未満、約250  kPa未満、約275  kPa未満、約300  kPa未満、約325  kPa未満、約350  kPa未満、約375  kPa未満、約400  kPa未満、約425  kPa未満、約450  kPa未満、約475  kPa未満、約500  kPa未満、約600  kPa未満、約700  kPa未満、約800  kPa未満、約900  kPa未満、約1000  kPa未満、約1100  kPa未満、約1200  kPa未満、約1300  kPa未満、約1400  kPa未満、約1500  kPa未満、約1600  kPa未満、約1700  kPa未満、約1800  kPa未満、約1900  kPa未満、約2000  kPa未満、約2100  kPa未満、約2200  kPa未満、約2300  kPa未満、約2400  kPa未満、約2500  kPa未満、約2600  kPa未満、約2700  kPa未満、約2800  kPa未満、約2900  kPa、または約3000  kPa未満の圧縮率によって特徴付けられる。
【０２４９】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約100  Pa、約200  Pa、約300  Pa、約400  Pa、約500  Pa、約1  kPa、約2  kPa、約3  kPa、約4  kPa、約5  kPa、約10  kPa、約15  kPa、約20  kPa、約30  kPa、約40  kPa、約50  kPa、約60  kPa、約70  kPa、約80  kPa、約90  kPa、約100  kPa、約200  kPa、約300  kPa、約400  kPa、約500  kPa、約600  kPa、約700  kPa、約800  kPa、約900  kPa、約1  MPa、約2  MPa、約3  MPa、約4  MPa、約5  MPa、約10  MPa、約20  MPa、約30  MPa、約40  MPa、約50  MPa、約60  MPa、約70  MPa、約80  MPa、約90  MPa、約100  MPa、約200  MPa、約300  MPa、約400  MPa、約500  MPa、約600  MPa、約700  MPa、約800  MPa、約900  MPa、または約1  GPaの加えられたせん断応力による変形に対する抵抗力によって特徴付けられる。
【０２５０】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約0.1  N、約0.5  N、約1  N、約2  N、約3  N、約4  N、約5  N、約6  N、約7  N、約8  N、約9  N、約10  N、約11  N、約12  N、約13  N、約14  N、約15  N、約16  N、約17  N、約18  N、約19  N、約20  N、約21  N、約22  N、約23  N、約24  N、約25  N、約30  N、約35  N、約40  N、約45  N、約50  N、約55  N、約60  N、約65  N、約70  N、約75  N、約80  N、約85  N、約90  N、約95  N、約100  N、約105  N、約110  N、約115  N、約120  N、約125  N、約130  N、約135  N、約140  N、約145  N、約150  N、約155  N、約160  N、約165  N、約170  N、約175  N、約180  N、約185  N、約190  N、約195  N、約200  N、約205  N、約210  N、約215  N、約220  N、約225  N、約230  N、約235  N、約240  N、約245  N、約250  N、約260  N、約270  N、約280  N、約290  N、約300  N、約350  N、約400  N、約450  N、約500  N、または約550  N以上の加えられた引き抜き力による変形に対する抵抗力によって特徴付けられる。
【０２５１】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、これらの材料が、特定の分子量範囲内の両親媒性ポリペプチドとその断片とを含み、その結果、本明細書に記載したように、1つ以上の所望の特徴を示しているという点で特徴付けられる。一部の実施形態では、本明細書に記載した両親媒性ポリペプチド材料を選択、設計、及び／または生成するのに提供される技術は、1つ以上の所望の（例えば、予め定められた所望の）特徴を有する材料が提供されるように、特定の分子量範囲内の両親媒性ポリペプチド材料を選択、設計、及び／または生成することを含む。一部の実施形態では、例えば、加えられた圧縮、膨張、または変形に対する、提供される両親媒性ポリペプチド材料の応答は、その両親媒性ポリペプチド及び／またはその断片の分子量と直接相関する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド、及び／または両親媒性ポリペプチド材料を含む断片の分子量が増加すると、材料に対する圧縮率が増加する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド、及び／または両親媒性ポリペプチド材料を含む断片の分子量が増加すると、材料に対するせん断応力値が増加する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド、及び／または両親媒性ポリペプチド材料を含む断片の分子量が増加すると、材料に対する引き抜き強さが増加する。
【０２５２】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、露出表面を含む。
【０２５３】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の露出表面は、略平坦である。
【０２５４】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の露出表面は、わずか数nm程度の表面粗さを有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、表面が電子部品の集積を可能にする程度の小さい偏差により特徴付けられる表面粗さを有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約5  nm未満の二乗平均平方根（「RMS」）の表面粗さを有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約4.0  nm、約3.5  nm、約3.0  nm、約2.5  nm、約2.0  nm、約1.5  nm、または約1  nmのRMS表面粗さを有する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、約1  nm未満のRMS表面粗さを有する。
【０２５５】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の露出表面は、その表面に、または表面上に形成されたパターンを含む。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、その表面に、または表面上に形成されたナノパターンを含む。本明細書で用いられる場合、用語「ナノパターン形成」とは、ナノメートルスケールで略測定され得るサイズの構造的特色を有する、表面上に提供されたパターン形成を意味するものであり、該ナノメートルスケールは、例えば、本開示に従って使用されるパターン形成の典型例である約数ナノメートル〜数マイクロメートルである。
【０２５６】
一部の実施形態では、パターンは、両親媒性ポリペプチド材料の表面に対して高くなっているか、または隆起している。一部の実施形態では、パターンは、両親媒性ポリペプチド材料の表面に対して低くなっているか、または凹部となっている。一部の実施形態では、パターンまたはナノパターンは、例えば、電子ビームリソグラフィー、ナノインプリンティングなどの当該技術分野で既知の手段を用いて表面に形成される。
【０２５７】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、光デバイスとして有用である。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、光デバイスとして成形されるか、機械加工されるか、または製造され、該光デバイスとして、例えば、回折格子、フォトニック結晶、流体光学デバイス、及び導波管などが挙げられる。一部の実施形態において、提供される両親媒性ポリペプチド材料の表面に形成されたナノパターンは、特定の波長の光に曝露されるという点で特徴付けられる。（例えば、国際公開第2008/127404号、国際公開第2008/118211号、国際公開第2008/127402号、国際公開第2008/127403号、国際公開第2008/127401号、国際公開第2008/140562号、国際公開第2009/061823号、国際公開第2009/155397号、国際公開第2010/126640号、国際公開第2011/046652号、国際公開第2011/026101号、国際公開第2012/054121号、国際公開第2011/130335号、国際公開第2011/112931号、国際公開第2012/047682号、国際公開第2012/031282号、国際公開第2010/088585号、国際公開第2013/130156号を参照されたく、上記列挙した出願の各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。
【０２５８】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含有するか、包含するか、含むか、組み込むか、または蓄積する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を、その材料のモノリス構造体に、埋め込み、包含し、含み、組み込み、及び／または蓄積する。
【０２５９】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、生体適合性がある。
【０２６０】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、不安定化合物もしくは生体不安定化合物であるか、またはそれを含む。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、高分子及び／または生物学的活性分子であるか、またはそれを含む。一部の実施形態では、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、生物学的活性または生物学的機能性があるか、またはそれを含む。一部の実施形態では、生物学的機能性のある添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含む提供される両親媒性ポリペプチド材料は、細胞レベルで使用され得るか、または攻撃、防御、予防、及び／または保護などの機能を補助することができる。
【０２６１】
一部の実施形態では、周囲条件下の全水性処理条件が好適である。一部の実施形態では、製造の間に非水溶媒を使用もしくは必要とするか、または任意の残留非水溶媒（HFIP及び／またはメタノールなど）を含む従来の材料と比べると、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、生物学的に活性な添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を埋め込み、包含し、含み、組み込み、及び／または蓄積する優れた能力を示し、その結果、該材料は、その生物学的活性及び／または機能性を維持及び／または保持する。
【０２６２】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、生物学的活性または機能性を有する添加剤または作用剤が、提供される両親媒性ポリペプチド材料に添加され、埋め込まれ、包含され、含まれ、組み込まれ、及び／または蓄積された場合に、その作用剤、添加剤、及び／もしくは官能性部分の構造が保持され、ならびに／またはその生物学的活性が実質的に劣化、阻害、及び／もしくは低減されないという点で特徴付けられる。
【０２６３】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、埋め込まれた生物学的に活性である添加剤、作用剤、及び／または官能性部分の活性を保持する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、生物学的に活性である添加剤、作用剤、及び／または官能性部分が該材料内に埋め込まれた場合に、かかる添加剤、作用剤、及び／または官能性部分の構造及び／または生物学的活性が保持され、その結果、実質的に劣化、低減、及び／または阻害されないという点で該材料が特徴付けられるように設計及び構成される。特定の理論に束縛されることを望まないが、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分が本明細書に記載したモノリス内に埋め込まれた場合、酸化ストレスが低減すると考えられる。
【０２６４】
一部の実施形態では、生物学的に活性な添加剤、作用剤、及び／または官能性部分が、本明細書に記載のように両親媒性ポリペプチド材料に添加され、埋め込まれ、包含され、含まれ、組み込まれ、及び／または蓄積された場合に、該生物学的に活性な材料は、その活性が、約1日、約2日、約3日、約4日、約5日、約6日、約7日、約8日、約9日、約10日、約11日、約12日、約13日、約14日、約3週、約4週、約5週、約6週、約7週、約8週、約9週、約10週、約2か月、約3か月、約4か月、約5か月、約6か月、約7か月、約8か月、約9か月、約10か月、約11か月、約1年、または約2年以上まで実質的に劣化、低減、及び／または阻害されないように、その活性を保持する。
【０２６５】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、「通常」保存条件外で保持される。一部の実施形態では、通常保存条件は、およそ周囲温度、周囲圧力、及び／または周囲相対湿度を含む。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、通常保存条件外で曝露された場合、埋め込まれた生物学的に活性である添加剤、作用剤、及び／または官能性部分の活性を保持する。
【０２６６】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、そのモノリス構造体に高分子及び／または生物学的活性分子を蓄積する。一部の実施形態では、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、提供される両親媒性ポリペプチド材料の至る所に一様に分布される。一部の実施形態では、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、提供される両親媒性ポリペプチド材料全体に対して、かかる提供される両親媒性ポリペプチド材料のある特定の部分または領域で濃縮されている。一部の実施形態では、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、かかる提供される両親媒性ポリペプチド材料の表面で濃縮されている。
【０２６７】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、生分解性がある。
【０２６８】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、かかる材料が、分解するか、変質するか、剥離するか、または溶解するという点で特徴付けられる。一部の実施形態では、絹フィブロイン系材料は、かかる材料が、分解するか、変質するか、剥離するか、または溶解して、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を放出するという点で特徴付けられる。
【０２６９】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、in  vivoで導入される。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、in  vivoで存在する場合、分解するか、変質するか、剥離するか、または溶解する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、in  vivoで存在する場合、有意な免疫反応を伴わずに分解するか、変質するか、剥離するか、または溶解する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、予測できる分解速度論を提示する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、in  vivoで再吸収され、天然組織に置き換えられる。
【０２７０】
フィブロイン固体構造製造用の、Kaplan出願に記載された材料と、タンパク質溶媒として使用するヘキサフルオロイソプロパノール（HFIP）、トリフルオロイソプロパノール（TFIP）、またはギ酸（FA）とは、いくつかのプロセス（すなわち、凍結乾燥、フッ素化溶媒への溶解、及び凝固浴への曝露）を経て、ブロックの形成用に調製される。これらの全工程は、時間がかかるだけでなく、タンパク質の特性を安定化及び保持させる基盤、ならびに生化学的及び生物学的特性をタンパク質構築物に提供する基盤となる、生物学的活性分子または高分子全般のフィブロイン構造への組み込みの妨げにもなる。
【０２７１】
一部の実施形態では、材料は骨形成機能を提供する。
【０２７２】
一部の実施形態では、水性処理は、生物活性分子の整形外科用デバイスへの組み込みを可能にする。一部の実施形態では、生物活性体は、整形外科用デバイスを機能化する。一部の実施形態では、生物活性体は、骨誘導特性及び抗菌特性を付与する。
【０２７３】
一部の実施形態では、バイオ複合材料の整形外科用デバイスは、バイオ複合材料のねじであるか、またはそれを含む。一部の実施形態では、バイオ複合材料のねじは、絹／ヒドロキシアパタイト及び絹／シリカを含む。
【０２７４】
一部の実施形態では、整形外科用デバイスは、生体適合性を改善し、かつ骨誘導の可能性を提供するものである。
【０２７５】
一部の実施形態では、有機溶媒系の親媒性溶液と比べた場合、水性両親媒性溶液の少なくとも1つの利点は、同様の機械的性質を持つが、有害な溶媒の使用に付随するリスクを取り除いた整形外科用デバイスなどの有形物を調製できることである。さらに、一部の実施形態では、マイルドな水性系処理により、ドーパント及び生物活性化合物の添加を容易にし、したがって、骨誘導特性、骨伝導特性、及び抗炎症特性などのさらなる臨床上の有効性を提供する。
絹フィブロイン系材料
【０２７６】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、絹フィブロイン及び／または絹フィブロイン断片であるか、またはそれを含む。
【０２７７】
クモ及びカイコにより紡がれた絹繊維は、強度、伸長性、及び靱性の特有の組み合わせを有する優れた機械的性質を呈する。一部の実施形態では、提供される絹材料の機械的性質は、その製造プロセスの制御により調整可能である。
絹
【０２７８】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドは絹である。絹は、特定の生物体の固有の腺で産生される天然タンパク質繊維である。絹タンパク質は、ゾル−ゲル−固体転移により合成される繊維状タンパク質である。カイコ及びクモの腺では、水溶性の絹フィブロインは、紡糸プロセスの間にゾル−ゲル転移し、これにより、繊維の長軸方向にアライメントされた結晶体を備え、逆平行ベータシート構造によって特徴付けられた、固体で水不溶性である異方性の柔靭な繊維が最終的に形成される。生物体における絹の産物は、膜翅目（ミツハチ、スズメバチ、及びアリ）において特によく知られており、巣作りに用いられることがある。節足動物の他の種も絹を産生し、クモなどの種々のクモ形類動物が最もよく知られている（例えば、クモ絹）。昆虫及びクモによって産生される絹繊維は、最高強度の既知の天然繊維であり、合成した高性能繊維に匹敵する。
【０２７９】
絹は、古代中国に初めて現れてから、大いに必要とされ、広く用いられた織物であった（例えば、Elisseeffの「The  Silk  Roads:  Highways  of  Culture  and  Commerce」Berghahn  Books/UNESCO,  New  York  (2000)を参照、またVainkerの「Chinese  Silk:  A  Cultural  History」Rutgers  University  Press,  Piscataway,  New  Jersey  (2004)を参照されたく、上記列挙した文献の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。光沢があり滑らかな絹は、機械的に強靭であるが身体内で害を与えることなく分解することから、ファッションデザイナーだけでなく再生医学者にも支持され、高ロバストな生体適合性材料基材として新規な可能性を提供している（例えば、Altman  et  al.,  Biomaterials,  24:  401  (2003)を参照、またSashina  et  al.,  Russ.  J.  Appl.  Chem.,  79:  869  (2006)を参照されたく、上記列挙した文献の各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。
【０２８０】
絹は様々な種によって天然に産生され、該種として、以下に限定されないが、タサールサン（Antheraea  mylitta）、サクサン（Antheraea  pernyi）、ヤママユ（Antheraea  yamamai）、ハチノスツヅリガ（Galleria  mellonella）、カイコガ（Bombyx  mori）、クワコ（Bombyx  mandarina）、ハチノスツヅリガ（Galleria  mellonella）、アメリカジョロウグモ（Nephila  clavipes）、セネガルジョロウグモ（Nephila  senegalensis）、チブサトゲグモ（Gasteracantha  mammosa）、キマダラコガネグモ（Argiope  aurantia）、ニワオニグモ（Araneus  diadematus）、ハイイロゴケグモ（Latrodectus  geometricus）、アラネウス・ビセンテナリウス（Araneus  bicentenarius）、テトラグナタ・ベルシカラー（Tetragnatha  versicolor）、オニグモ（Araneus  ventricosus）、ドロメデス・テネブロサス（Dolomedes  tenebrosus）、ユーアグラス・チソセウス（Euagrus  chisoseus）、プレクトレウリス・トリスチス（Plectreurys  tristis）、シマニワオニグモ（Argiope  trifasciata）、及びネフィラ・マダガスカリエンシス（Nephila  madagascariensis）が挙げられる。
【０２８１】
一般に、本開示に従って使用するための絹は、任意のこうした生物体によって、組み換え源から産生され得るか、または、絹タンパク質及び／もしくは化学合成物を産生するように例えば細胞もしくは生物体の遺伝子操作を含めた人工的なプロセスにより調製され得る。本開示の一部の実施形態では、絹は、カイコ（Bombyx  mori）によって産生される。
【０２８２】
当該技術分野で知られているように、絹は、短い（約100個のアミノ酸）末端ドメイン（N末端及びC末端）に隣接した巨大な内部反復を備えたモジュラー設計である。天然に存在する絹は、10,000塩基対以上の転写物及び3000個超のアミノ酸を備えた高分子量（200  kDa〜350  kDa以上）を有する（Omenetto  and  Kaplan  (2010)  Science  329:  528-531に概説されている）。より大きいモジュラードメインには、カイコ絹の場合、疎水性電荷基を有する比較的短いスペーサーが介在している。N末端及びC末端は、アセンブリのpH制御を含めた、絹のアセンブリ及び処理に関与している。該N末端及びC末端は、内部モジュールと比べて比較的小さいサイズであるにもかかわらず、高度に保存される。以下、表１には絹産生種及び絹タンパク質の例示的なリストを示す。
A.カイコ
【表１−１】
2018527978.tif 000006
B.クモ
【表１−２】
2018527978.tif 000007
【表１−３】
2018527978.tif 000008
絹フィブロイン
【０２８３】
フィブロインは、絹を産生する特定のクモ種及び昆虫種により産生される構造タンパク質の一種である。カイコ（Bombyx  mori）により産生される繭絹は、織物などの多くの市販用途に適した低コストな量産性を提供するため、特に関心が持たれている。
【０２８４】
カイコの繭絹は、2つの構造タンパク質であるフィブロイン重鎖（約350  kDa）とフィブロイン軽鎖（約25  kDa）を含有し、これらは、繭を形成する際にフィブロインを互いに粘着させるセリシンと称される非構造タンパク質ファミリーに関連する。フィブロインの重鎖及び軽鎖は、2つのサブユニットのC-末端でジスルフィド結合により連結されている（例えば、Takei,  F.,  Kikuchi,  Y.,  Kikuchi,  A.,  Mizuno,  S.  and  Shimura,  K.  (1987)  105  J.  Cell  Biol.,  175-180を参照；またTanaka,  K.,  Mori,  K.  and  Mizuno,  S.  114  J.  Biochem.  (Tokyo),  1-4  (1993)；Tanaka,  K.,  Kajiyama,  N.,  Ishikura,  K.,  Waga,  S.,  Kikuchi,  A.,  Ohtomo,  K.,  Takagi,  T.  and  Mizuno,  S.,  1432  Biochim.  Biophys.  Acta.,  92-103  (1999)；Y  Kikuchi,  K  Mori,  S  Suzuki,  K  Yamaguchi  and  S  Mizuno,  “Structure  of  the  Bombyx  mori  fibroin  light-chain-encoding  gene:  upstream  sequence  elements  common  to  the  light  and  heavy  chain,”  110  Gene,  151-158  (1992)を参照されたく、上記列挙した文献の各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。セリシンは高分子量であり、材料に粘着性を付与する絹の可溶性糖タンパク質成分である。これらの糖タンパク質は親水性であり、水で煮沸することにより、繭から容易に除去され得る。
【０２８５】
フィブロインは、タンパク質の環境条件（例えば、pH及びカオトロピックイオンの濃度）の微調整により、絹糸腺で水溶性のままにされ、同様に、結晶性フィブロインはin  vitroで、絹フィブロインのアンフォールディングを非晶質形態にするカオトロピックイオン（例えば、臭化リチウム）の高濃度溶液を用いて再生（再可溶化）することができ、そこで、分子内及び分子間の水素結合形成はエネルギー吸収性である。
【０２８６】
本明細書で用いられる場合、用語「絹フィブロイン」は、カイコ、クモ、または他の昆虫により産生されたか、別の方法で生成されたかどうかにかかわらず、絹フィブロインタンパク質を意味する（例えば、Lucas  et  al.,  13  Adv.  Protein  Chem.,  107-242  (1958)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。一部の実施形態では、絹フィブロインを、溶解したカイコ絹またはクモ絹を含有する溶液から得る。例えば、一部の実施形態において、カイコ絹フィブロインを、カイコ（Bombyx  mori）の繭から得る。一部の実施形態では、クモ絹フィブロインを、例えば、アメリカジョロウグモ（Nephila  clavipes）から得る。代替として、一部の実施形態では、本発明の使用に適した絹フィブロインを、細菌細胞、酵母細胞、哺乳動物細胞、トランスジェニック動物、またはトランスジェニック植物から採取した遺伝子操作された絹を含む溶液から得る。（国際公開第97/08315号及び米国特許第5,245,  012号を参照されたく、その各々は参照としてその全体が本明細書に援用される）。
【０２８７】
したがって、一部の実施形態では、絹溶液を使用して、セリシンを実質的に含まずにフィブロインタンパク質を含有する、本開示の組成物を作製する。一部の実施形態では、本開示の種々の組成物を作製するのに使用される絹溶液は、フィブロインの重鎖を含有するが、他のタンパク質を実質的に含まない。他の実施形態では、本開示の種々の組成物を作製するのに使用される絹溶液は、フィブロインの重鎖と軽鎖の両方を含有するが、他のタンパク質を実質的に含まない。特定の実施形態では、本開示の種々の組成物を作製するのに使用される絹溶液は、絹フィブロインの重鎖と軽鎖の両方を含み、一部のこうした実施形態では、絹フィブロインの重鎖と軽鎖は、少なくとも1つのジスルフィド結合を介して連結されている。フィブロインの重鎖と軽鎖が存在している一部の実施形態では、それらは、1つ、2つ、または3つ以上のジスルフィド結合を介して連結されている。異なる絹産生生物体及び異なる絹の種類は、異なるアミノ酸組成物を有するにもかかわらず、種々のフィブロインタンパク質は特定の構造的特徴を共有する。絹フィブロイン構造における1つの一般的な傾向には、通例のようにグリシンとアラニンが交互になっているか、またはアラニン単独によって特徴付けられるアミノ酸配列がある。こうした構成により、フィブロイン分子がベータシート構造に自己組織化される。これらの「アラニンリッチ」の疎水性ブロックは、嵩高い側鎖を有するアミノ酸のセグメント（例えば親水性スペーサー）によって離間しているのが典型的である。
【０２８８】
一部の実施形態では、フィブロインの疎水性ブロックのコア反復配列を、以下のアミノ酸配列及び／または式により表す：
【０２８９】
(GAGAGS)5-15（配列番号1）；
【０２９０】
(GX)5-15（X＝V,  I,  A）（配列番号2）；
【０２９１】
GAAS（配列番号3）；
【０２９２】
(S1-2A11-13)
【０２９３】
（配列番号4）；
【０２９４】
GX1-4  GGX（配列番号5）；
【０２９５】
GGGX（X＝A,  S,  Y,  R,  D,  V,  W,  R,  D）（配列番号6）；
【０２９６】
(S1-2A1-4)1-2（配列番号7）；
【０２９７】
GLGGLG（配列番号8）；
【０２９８】
GXGGXG（X＝L,  I,  V,  P）（配列番号9）；
【０２９９】
GPX（X＝L,  Y,  I）；(GP(GGX)1-4  Y)n（X＝Y,  V,  S,  A）（配列番号10）；
【０３００】
GRGGAn（配列番号11）；
【０３０１】
GGXn（X＝A,  T,  V,  S）；GAG(A)6-7GGA（配列番号12）；及び
【０３０２】
GGX  GX  GXX（X＝Q,  Y,  L,  A,  S,  R）（配列番号13）。
【０３０３】
一部の実施形態では、フィブロインペプチドは、複数の疎水性ブロックを含有し、例えば、そのペプチド内に3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、11個、12個、13個、14個、15個、16個、17個、18個、19個、及び20個の疎水性ブロックを含有する。一部の実施形態では、フィブロインペプチドは、4個〜17個の疎水性ブロックを含有する。一部の実施形態では、フィブロインペプチドは、約4個〜50個のアミノ酸長である少なくとも1つの親水性スペーサー配列（「親水性ブロック」）を含む。一部の実施形態では、親水性スペーサー配列の非限定の例として、
【０３０４】
TGSSGFGPYVNGGYSG（配列番号14）；
【０３０５】
YEYAWSSE（配列番号15）；
【０３０６】
SDFGTGS（配列番号16）；
【０３０７】
RRAGYDR（配列番号17）；
【０３０８】
EVIVIDDR（配列番号18）；
【０３０９】
TTIIEDLDITIDGADGPI（配列番号19）、及び  
【０３１０】
TISEELTI（配列番号20）が挙げられる。
【０３１１】
一部の実施形態では、フィブロインペプチドは、上記に列挙した代表的なスペーサー配列のうちのいずれか1つの誘導体である親水性スペーサー配列を含有する。一部の実施形態では、こうした誘導体は、親水性スペーサー配列のうちのいずれか1つに少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、または少なくとも95%同一である。
【０３１２】
一部の実施形態では、本開示に適したフィブロインペプチドはスペーサーを含まない。
【０３１３】
一部の実施形態では、絹は繊維状タンパク質であり、高分子量、高頻度反復タンパク質を形成するように互いに連結したモジュラーユニットにより特徴付けられる。一部の実施形態では、モジュラーユニットまたはドメインは、各々が特定のアミノ酸配列及び化学的性質を有し、特定の機能を提供すると考えられている。例えば、ポリアラニン（polyA）及びポリアラニン−グリシン（poly-AG）などの配列モチーフはベータシートを形成する傾向にあり、GXXモチーフは31-ヘリックス形成に寄与し、GXGモチーフは剛性を付与し、GPGXX（配列番号22）はベータらせん形成に寄与する。これらは、位置決定及び配置が絹系材料の最終的な材料特性と密接に関係している、種々の絹構造における主要な要素の例である（Omenetto  and  Kaplan  (2010)  Science  329:  528-531に概説されている）。
【０３１４】
フィブロインタンパク質のベータシートが積み重なって結晶体を形成する一方で、他のセグメントは非晶質ドメインを形成することが確認されていた。絹に特別な特性を付与するのは、硬質結晶性セグメントと、歪んだ弾性半非晶質領域との間の相互作用である。フィブロイン配列の疎水性成分と親水性成分の例示的なリストは、例えば、国際特許公開第2011/130335号に見出すことができ、その全内容は参照により本明細書に援用される。
【０３１５】
本明細書に明確に例証した絹材料は、典型的には、カイコ（Bombyx  mori）によって紡がれた材料から調製された。通例、繭を0.02  MのNa2CO3水溶液で煮沸した後に、水で十分にリンスして、膠様セリシンタンパク質を抽出する。抽出された絹を、続いて、溶媒（例えばLiBr溶液（9.3  Mなど））に室温で溶解する。得られた絹フィブロイン溶液を、本明細書の他の箇所に記載したように、種々の用途に向けてさらに処理し得る。
【０３１６】
一部の実施形態では、ポリマーは、絹フィブロインタンパク質またはその変異体由来の断片に相当するアミノ酸配列を有するペプチド鎖またはポリペプチドを意味する。本開示の絹フィブロイン系材料の文脈では、絹フィブロイン断片は、その絹フィブロイン断片のうちの1つ以上が集団または組成物内になるように、天然に存在する完全長絹フィブロイン対応物よりも小さい絹フィブロインペプチド鎖またはポリペプチドを意味するのが一般的である。一部の実施形態では、例えば、絹フィブロイン系材料は、約3.5  kDa〜約400  kDaの平均分子量を有する絹フィブロインポリペプチドを含む。一部の実施形態では、絹フィブロイン断片の適正な範囲として、以下に限定されないが、約3.5  kDa〜約200  kDaの平均分子量を有する絹フィブロインポリペプチド、約3.5  kDa〜約150  kDaの平均分子量を有する絹フィブロインポリペプチド、約3.5  kDa〜約120  kDaの平均分子量を有する絹フィブロインポリペプチドが挙げられる。一部の実施形態では、絹フィブロインポリペプチドは、約3.5  kDa、約4  kDa、約4.5  kDa、約5  kDa、約6  kDa、約7  kDa、約8  kDa、約9  kDa、約10  kDa、約15  kDa、約20  kDa、約25  kDa、約30  kDa、約35  kDa、約40  kDa、約45  kDa、約50  kDa、約55  kDa、約60  kDa、約65  kDa、約70  kDa、約75  kDa、約80  kDa、約85  kDa、約90  kDa、約95  kDa、約100  kDa、約105  kDa、約110  kDa、約115  kDa、約120  kDa、約125  kDa、約150  kDa、約200  kDa、約250  kDa、約300  kDa、約350  kDa、または約400  kDaの平均分子量を有する。一部の好ましい実施形態では、絹フィブロインポリペプチドは、約100  kDaの平均分子量を有する。
【０３１７】
一部の実施形態では、絹フィブロイン系材料は、絹フィブロイン及び／または絹フィブロイン断片であるか、またはそれを含む。一部の実施形態では、様々な分子量の絹フィブロイン及び／または絹フィブロイン断片が使用され得る。一部の実施形態では、様々な分子量の絹フィブロイン及び／または絹フィブロイン断片は、絹フィブロインポリペプチドである。一部の実施形態では、絹フィブロインポリペプチドは、例えば本来の、すなわち野生型の対応物よりもサイズが小さくなっており、「低分子量絹フィブロイン」と称することができる。低分子量絹フィブロインに関するさらなる詳細については、同時に出願された「LOW  MOLECULAR  WEIGHT  SILK  FIBROIN  AND  USES  THEREOF」と題する米国仮特許出願を参照されたく、その全内容は参照により本明細書に援用される。一部の実施形態では、絹フィブロインポリペプチドは、350  kDa未満、300  kDa未満、250  kDa未満、200  kDa未満、175  kDa未満、150  kDa未満、120  kDa未満、100  kDa未満、90  kDa未満、80  kDa未満、70  kDa未満、60  kDa未満、50  kDa未満、40  kDa未満、30  kDa未満、25  kDa未満、20  kDa未満、15  kDa未満、12  kDa未満、10  kDa未満、9  kDa未満、8  kDa未満、7  kDa未満、6  kDa未満、5  kDa未満、4  kDa未満、3.5  kDa未満、3  kDa未満、2.5  kDa未満、2  kDa未満、1.5  kDa未満、または1.0  kDa未満などの平均分子量を有する。
絹及び絹系材料の分解特性
【０３１８】
当業者に認識されるように、さらに多くの検討により、研究者らは絹の分解プロセスを制御可能であることが明らかにされてきた。本開示によると、こうした制御は、電子部品、特に電子部品自体、及び／またはバイオマテリアルに適合する電子部品の製造において殊に有益な場合がある。分解性（例えば生分解性）は、組織工学及び組織移植で使用されるバイオマテリアルに不可欠であることが多い。本開示は、こうした分解性が絹電子部品の製造においても妥当であり、有用であるという認識を含む。
【０３１９】
本開示によると、絹系材料の特に望ましい1つの特性は、それらがプログラム可能に分解できる点である。つまり、当該技術分野で知られるように、特定の絹系材料がどのように調製されるかに応じて、所定の速度で分解するように制御され得る。絹系材料由来の物質の分解性及び制御放出については公開されている（例えば、国際公開第2004/080346号、国際公開第2005/012606号、国際公開第2005/123114号、国際公開第2007/016524号、国際公開第2008/150861号、国際公開第2008/118133号を参照されたく、それらの各々は参照により本明細書に援用される）。
【０３２０】
絹材料の生成方法、及び絹系材料の種々の形態の制御により、既知の分解特性を備えた絹組成物が生成され得る。例えば、様々な絹フィブロイン系材料を使用して、治療剤などの捕捉される作用剤を活性形態で装填することができ、制御して放出させる（例えば、数分間、数時間、数日、数週間〜数ヶ月にわたって）。層状の絹フィブロインコーティングを使用して、任意の材料、形状、及びサイズの基材をコーティングすることができ、それを制御放出用（例えば、2日〜90日）の分子を捕捉するのに用いることができる。
添加剤、作用剤、及び／または官能性部分  
【０３２１】
本発明に包含される実施形態のいずれにおいても、絹フィブロイン系材料は、特定の用途に応じて、1つ以上の添加剤、作用剤、及び／または官能性部分、ならびに他の活性剤または不活性剤をさらに含み得る。
【０３２２】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、1つ以上（例えば、1つ、2つ、3つ、4つ、または5つ以上）の添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含み得る。特定の理論に束縛されることを望まないが、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、1つ以上の所望の特性（例えば、強度、可撓性、処理及び操作の簡易性、生体適合性、生体再吸収性、表面モフォロジー、放出速度、及び／または組成物に存在する1つ以上の活性剤の速度論など）を付与するか、または増強し得る。一部の実施形態では、こうした1つ以上の添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、絹フィブロイン系材料と（例えば、その材料を構成する絹フィブロインなどのポリマーと）共有結合または非共有結合で連結することができ、ならびに、絹組成物内で均一に、または不均一に組み込まれ得る。
【０３２３】
一部の実施形態では、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、ポリマーと共有結合で会合（例えば、化学修飾または遺伝子操作を介して）された部分であるか、または該部分を含む。一部の実施形態では、添加剤は、絹フィブロイン系材料または絹フィブロイン系材料成分と非共有結合で会合されている。
【０３２４】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、全絹組成物の約0.01  wt%〜約99  wt%、約0.01  wt%〜約70  wt%、約5  wt%〜約60  wt%、約10  wt%〜約50  wt%、約15  wt%〜約45  wt%、または約20  wt%〜約40  wt%の総量で、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含む。一部の実施形態では、該組成物における絹フィブロインと添加剤の比は、約1000：1(w/w)〜約1：1000(w/w)、約500：1(w/w)〜約1：500(w/w)、約250：1(w/w)〜約1：250(w/w)、約200：1(w/w)〜約1：200(w/w)、約25：1(w/w)〜約1：25(w/w)、約20：1(w/w)〜約1：20(w/w)、約10：1(w/w)〜約1：10(w/w)、または約5：1(w/w)〜約1：5(w/w)の範囲であり得る。
【０３２５】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、1つ以上の添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を、例えば、少なくとも1000：1、少なくとも900：1、少なくとも800：1、少なくとも700：1、少なくとも600：1、少なくとも500：1、少なくとも400：1、少なくとも300：1、少なくとも200：1、少なくとも100：1、少なくとも90：1、少なくとも80：1、少なくとも70：1、少なくとも60：1、少なくとも50：1、少なくとも40：1、少なくとも30：1、少なくとも20：1、少なくとも10：1、少なくとも7：1、少なくとも5：1、少なくとも3：1、少なくとも1：1、少なくとも1：3、少なくとも1：5、少なくとも1：7、少なくとも1：10、少なくとも1：20、少なくとも1：30、少なくとも1：40、少なくとも1：50、少なくとも1：60、少なくとも1：70、少なくとも1：80、少なくとも1：90、少なくとも1：100、少なくとも1：200、少なくとも1：300、少なくとも1：400、少なくとも1：500、少なくとも600、少なくとも1：700、少なくとも1：800、少なくとも1：900、または少なくとも1：100のポリマーに対するモル比（すなわち、絹：添加剤の比）で含む。
【０３２６】
一部の実施形態では、部分構造の絹：添加剤比は、例えば、多くても1000：1、多くても900：1、多くても800：1、多くても700：1、多くても600：1、多くても500：1、多くても400：1、多くても300：1、多くても200:1,  100：1、多くても90：1、多くても80：1、多くても70：1、多くても60：1、多くても50：1、多くても40：1、多くても30：1、多くても20：1、多くても10：1、多くても7：1、多くても5：1、多くても3：1、多くても1：1、多くても1：3、多くても1：5、多くても1：7、多くても1：10、多くても1：20、多くても1：30、多くても1：40、多くても1：50、多くても1：60、多くても1：70、多くても1：80、多くても1：90、多くても1：100、多くても1：200、多くても1：300、多くても1：400、多くても1：500、多くても1：600、多くても1：700、多くても1：800、多くても1：900、または多くても1：1000である。
【０３２７】
一部の実施形態では、部分構造の絹：添加剤比は、例えば、約1000：1〜約1：1000、約900：1〜約1：900、約800：1〜約1：800、約700：1〜約1：700、約600：1〜約1：600、約500：1〜約1：500、約400：1〜約1：400、約300：1〜約1：300、約200：1〜約1：200、約100：1〜約1：100、約90：1〜約1：90、約80：1〜約1：80、約70：1〜約1：70、約60：1〜約1：60、約50：1〜約1：50、約40：1〜約1：40、約30：1〜約1：30、約20：1〜約1：20、約10：1〜約1：10、約7：1〜約1：7、約5：1〜約1：5、約3：1〜約1：3、または約1：1である。
【０３２８】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、例えば治療剤、予防剤、及び／または診断剤などの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含む。
【０３２９】
一部の実施形態では、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分は、1つ以上の治療剤であるか、またはそれを含む。一般的に、治療剤は、薬理学的活性（例えば、1つ以上の適正な前臨床モデルまたは臨床状況において統計的有意性を有して示された活性）を備えた小分子及び／または有機化合物であるか、またはそれを含む。一部の実施形態では、治療剤は、臨床で使用される薬剤である。一部の実施形態では、治療剤は、細胞、タンパク質、ペプチド、核酸類似体、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、核酸（DNA、RNA、siRNA）、ペプチド核酸、アプタマー、抗体またはその断片もしくはその一部分、麻酔剤、抗凝固剤、抗癌剤、酵素阻害剤、ステロイド剤、抗炎症剤、抗腫瘍薬、抗原、ワクチン、抗体、充血除去剤、降圧剤、鎮静剤、避妊剤、黄体ホルモン剤、抗コリン剤、鎮痛剤、抗うつ剤、抗精神病剤、βアドレナリン効果抑制剤、利尿剤、心血管活性剤、血管作用剤、抗緑内障剤、神経保護剤、血管形成阻害剤、ホルモン、ホルモンアンタゴニスト、成長因子または組み換え成長因子ならびにその断片及びその変異体、サイトカイン、酵素、抗生物質または抗菌化合物、抗カビ剤、抗ウイルス剤、毒素、プロドラッグ、化学療法剤、小分子、薬剤（例えば、薬品、染料、アミノ酸、ビタミン、酸化防止剤）、薬理学的作用剤、ならびにこれらの組み合わせであるか、あるいはそれらを含む。
【０３３０】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、例えば細胞などの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含む。本明細書における使用に適切な細胞として、以下に限定されないが、前駆細胞または幹細胞、平滑筋細胞、骨格筋細胞、心筋細胞、上皮細胞  、内皮細胞、尿路上皮細胞、繊維芽細胞、筋芽細胞、軟骨細胞、軟骨芽細胞、骨芽細胞、破骨細胞、ケラチノサイト、肝細胞、胆管細胞、膵島細胞、甲状腺細胞、上皮小体細胞、副腎細胞、視床下部細胞、下垂体細胞、卵巣細胞、精巣細胞、唾液腺細胞、脂肪細胞、及び前駆体細胞が挙げられる。
【０３３１】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、添加剤、作用剤、及び／または官能性部分（例えば、細菌、真菌類、植物もしくは動物、またはウイルスなどの生物体）を含む。一部の実施形態では、活性剤は、神経伝達物質、ホルモン、細胞内シグナル伝達剤、薬学的活性剤、毒物、農薬、化学的毒素、生物学的毒素、微生物、及び動物細胞（ニューロン、肝細胞、及び免疫系細胞など）を含むか、またはこれらから選択されてもよい。活性剤はまた、薬理学的材料、ビタミン、鎮静剤、催眠剤、プロスタグランジン類、及び放射性医薬品などの治療用化合物を含んでいてもよい。
【０３３２】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、例えば抗生物質などの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含む。絹フィブロイン系材料に組み込むのに適した抗生物質として、以下に限定されないが、アミノグリコシド類（例えば、ネオマイシン）、アンサマイシン類、カルバセフェム、カルバペネム類、セファロスポリン類（例えば、セファゾリン、セファクロル、セフジトレン、セフジトレン、セフトビプロール）、グリコペプチド類（例えば、バンコマイシン）、マクロライド類（例えば、エリスロマイシン、アジスロマイシン）、モノバクタム類、ペニシリン類（例えば、アモキシシリン、アンピシリン、クロキサシリン、ジクロキサシリン、フルクロキサシリン）、ポリペプチド類（例えば、バシトラシン、ポリミキシンB）、キノロン類（例えば、シプロフロキサシン、エノキサシン、ガチフロキサシン、オフロキサシンなど）、スルホンアミド類（例えば、スルファサラジン、トリメトプリム、トリメトプリム-スルファメトキサゾール（コ-トリモキサゾール））、テトラサイクリン類（例えば、ドキシサイクリン、ミノサイクリン、テトラサイクリンなど）、クロラムフェニコール、リンコマイシン、クリンダマイシン、エタンブトール、ムピロシン、メトロニダゾール、ピラジンアミド、チアンフェニコール、リファンピシン、チアンフェニクル（thiamphenicl）、ダプソン、クロファジミン、キヌプリスチン、メトロニダゾール、リネゾリド、イソニアジド、ホスホマイシン、フシジン酸、βラクタム系抗生物質、リファマイシン類、ノボビオシン、フシジン酸ナトリウム、カプレオマイシン、コリスティメタート、グラミシジン、ドキシサイクリン、エリスロマイシン、ナリジクス酸、及びバンコマイシンが挙げられる。例えば、βラクタム系抗生物質は、アジオシリン（aziocillin）、アズトレオナム、カルベニシリン、セフォペラゾン、セフトリアキソン、セファロリジン、セファロチン、モキサラクタム、ピペラシリン、チカルシリン、及びこれらの組み合わせであり得る。
【０３３３】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、例えば抗炎症剤などの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含む。抗炎症剤として、コルチコステロイド類（例えば、グルココルチコイド）、毛様体筋麻痺剤、非ステロイド性抗炎症薬（NSAIDs）、免疫選択性抗炎症誘導体（ImSAIDs）、及びこれらの任意の組み合わせが挙げられ得る。例示的なNSAIDsとして、以下に限定されないが、セレコキシブ（Celebrex（登録商標））、ロフェコキシブ（Vioxx（登録商標））、エトリコキシブ（Arcoxia（登録商標））、メロキシカム（Mobic（登録商標））、バルデコキシブ、ジクロフェナク（Voltaren（登録商標）、Cataflam（登録商標））、エトドラク（Lodine（登録商標））、スリンダク（Clinori（登録商標））、アスピリン、アルクロフェナク、フェンクロフェナク、ジフルニサル（Dolobid（登録商標））、ベノリラート、ホスホサール、サリチル酸（アセチルサリチル酸、アセチルサリチル酸ナトリウム、アセチルサリチル酸カルシウム、サリチル酸ナトリウムを含む）、イブプロフェン（Motrin）、ケトプロフェン、カルプロフェン、フェンブフェン、フルルビプロフェン、オキサプロジン、スプロフェン、チアプロフェン酸、フェノプロフェン、インドプロフェン、ピロプロフェン、フルフェナム酸、メフェナム酸、メクロフェナム酸、ニフルム酸、サルサレート、ロルメリン（rolmerin）、フェンチアザク、チロミソール、オキシフェンブタゾン、フェニルブタゾン、アパゾン、フェプラゾン、スドキシカム、イソキシカム、テノキシカム、ピロキシカム（Feldene（登録商標））、インドメタシン（Indocin（登録商標））、ナブメトン（Relafen（登録商標））、ナプロキセン（Naprosyn（登録商標））、トルメチン、ルミラコキシブ、パレコキシブ、リコフェロン（ML3000）が挙げられ、またその薬学的に許容される塩、異性体、鏡像異性体、誘導体、プロドラッグ、結晶多形、非晶質変態、共晶体、及びそれらの組み合わせが挙げられる。
【０３３４】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、例えば抗体などの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含む。絹フィブロイン系材料への組み込み用の適正な抗体として、以下に限定されないが、アブシキマブ、アダリムマブ、アレムツズマブ、バシリキシマブ、ベバシズマブ、セツキシマブ、セルトリズマブ・ペゴル、ダクリズマブ、エクリズマブ、エファリズマブ、ゲムツズマブ、イブリツモマブ・チウキセタン、インフリキシマブ、ムロモナブ-CD3、ナタリズマブ、オファツムマブ、オマリズマブ、パリビズマブ、パニツムマブ、ラニビズマブ、リツキシマブ、トシツモマブ、トラスツズマブ、アルツモマブペンテテート（altumomab  pentetate）、アルシツモマブ、アトリズマブ、ベクツモマブ、ベリムマブ、ベシレソマブ、ビシロマブ（biciromab）、カナキヌマブ、カプロマブペンデチド、カツマキソマブ、デノスマブ、エドレコロマブ、エファングマブ（efungumab）、エルツマキソマブ、エタラシズマブ、ファノレソマブ（fanolesomab）、フォントリズマブ、ゲムツズマブオゾガマイシン、ゴリムマブ、イゴボマブ（igovomab）、イミシロマブ（imciromab）、ラベツズマブ、メポリズマブ、モタビズマブ、ニモツズマブ、ノフェツモマブメルペンタン（nofetumomab  merpentan）、オレゴボマブ、ペムツモマブ（pemtumomab）、ペルツズマブ、ロベリズマブ（rovelizumab）、ルプリズマブ（ruplizumab）、スレソマブ、タカツズマブ・テトラキセタン（tacatuzumab  tetraxetan）、テフィバズマブ（tefibazumab）、トシリズマブ、ウステキヌマブ、ビジリズマブ、ボツムマブ（votumumab）、ザルツムバブ、及びザノリムマブが挙げられる。
【０３３５】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、例えばポリペプチド（例えば、タンパク質）などの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含み、以下に限定されないが、1つ以上の抗原、サイトカイン、ホルモン、ケモカイン、酵素、及びその任意の組み合わせを、作用剤及び／または官能基として含む。本明細書における使用に適した例示的な酵素として、以下に限定されないが、ペルオキシダーゼ、リパーゼ、アミロース、有機リン酸デヒドロゲナーゼ、リガーゼ類、制限エンドヌクレアーゼ類、リボヌクレアーゼ類、DNAポリメラーゼ類、グルコースオキシダーゼ、ラッカーゼなどが挙げられる。
【０３３６】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、例えば、創傷治癒に特に有用である添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含む。一部の実施形態では、創傷治癒に有用な作用剤として、1）自然の創傷治癒プロセスを促進もしくは加速する、または2）不適当なもしくは遅延した創傷治癒に関連する作用（例えば、該作用には、有害な炎症、上皮形成、血管形成及びマトリックス沈着、ならびに瘢痕化及び繊維症が含まれる）を低減させる、創傷治癒カスケードの刺激剤、増強剤、または陽性媒介物質が挙げられる。
【０３３７】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、例えば、光学活性剤または電気活性剤などの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含み、該活性剤として、以下に限定されないが、発色団、発光有機化合物（ルシフェリン、カロテンなど）、発光無機化合物（化学染料など）、集光性化合物（クロロフィル、バクテリオロドプシン、プロテオロドプシン、及びポルフィリンなど）、光捕獲複合体（フィコビリタンパク質など）、及び関連する電気活性化合物、ならびにこれらの組み合わせが挙げられる。一部の実施形態では、無機充填剤は、例えば、β-TCP及び二相リン酸カルシウム（BCP）を含む。
【０３３８】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、例えば、絹フィブロイン系材料の化学修飾に特に有用である添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含む。一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、例えば、特に、親水性、水吸収性、形状保持、または疎水性を改善するための添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含み、以下に限定されないが、4-スルファニル酸、ポリリジン、4-(ヘプチルオキシ)アニリン、4'-アミノアセトフェノン、高吸水性ポリマーを含み、該ポリマーの例として、以下に限定されないが、ポリアクリル酸ナトリウム、架橋ポリビニルアルコール（PVA）、ポリエチレンオキシド（PEO）、ポリアクリル酸、吸湿性材料、セルロース及びデンプン（例えば、修飾済または未修飾）、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエチレングリコール、またはこれらの組み合わせが挙げられる。
核酸  
【０３３９】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、例えば核酸剤などの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含む。一部の実施形態では、絹フィブロイン系材料は、核酸剤を放出し得る。一部の実施形態では、核酸剤は、治療剤であるか、または治療剤を含む。一部の実施形態では、核酸剤は、診断剤であるか、または診断剤を含む。一部の実施形態では、核酸剤は、予防剤であるか、または予防剤を含む。
【０３４０】
核酸剤が広範囲の長さを有し得ることは、当業者に理解されるであろう。一部の実施形態では、核酸剤は、少なくとも長さ約40のヌクレオチド配列、例えば、少なくとも長さ約60、少なくとも長さ約80、少なくとも長さ約100、少なくとも長さ約200、少なくとも長さ約500、少なくとも長さ約1000、または少なくとも長さ約3000のヌクレオチドを有する。一部の実施形態では、核酸剤は、長さ約6〜約40のヌクレオチドを有する。例えば、核酸剤は、長さ約12〜約35のヌクレオチド、長さ約12〜約20のヌクレオチド、または長さ約18〜約32のヌクレオチドであり得る。
【０３４１】
一部の実施形態では、核酸剤は、デオキシリボ核酸（DNA）、リボ核酸（RNA）、ペプチド核酸（PNA）、モルホリノ核酸、ロックド核酸（LNA）、グリコール核酸（GNA）、トレオース核酸（TNA）、及び／またはこれらの組み合わせであり得るか、またはそれを含む。
【０３４２】
一部の実施形態では、核酸は、少なくとも1つのタンパク質コードエレメントであるかまたはそれを含む、ヌクレオチド配列を有する。一部の実施形態では、核酸は、タンパク質コード配列に相補的である少なくとも1つのエレメントであるかまたはそれを含む、ヌクレオチド配列を有する。一部の実施形態では、核酸は、1つ以上の遺伝子発現調節エレメント（例えば、プロモーターエレメント、エンハンサーエレメント、スプライスドナー部位、スプライスアクセプター部位、転写終結配列、翻訳開始配列、翻訳終結配列など）を含むヌクレオチド配列を有する。一部の実施形態では、核酸は、複製開始点を含むヌクレオチド配列を有する。一部の実施形態では、核酸は、1つ以上の組み込み配列を含むヌクレオチド配列を有する。一部の実施形態では、核酸は、分子内組み換えまたは分子間組み換え（例えば、相同性組み換え）に関与する1つ以上のエレメントを含むヌクレオチド配列を有する。一部の実施形態では、核酸は、酵素活性を有する。一部の実施形態では、核酸は、細胞、組織、または生物体において標的とハイブリダイズする。一部の実施形態では、核酸は、細胞内で標的に作用（例えば、標的と結合、標的を切断など）する。一部の実施形態では、核酸は、提供される組成物から放出された後、細胞で発現する。一部の実施形態では、核酸は、提供される組成物から放出された後、細胞の遺伝子に融合する。
【０３４３】
一部の実施形態では、核酸剤は、1本鎖ヌクレオチド配列を有する。一部の実施形態では、核酸剤は、高次構造（例えば2本鎖及び／または3本鎖構造）にフォールドするヌクレオチド配列を有する。一部の実施形態では、核酸剤は、オリゴヌクレオチドであるか、またはオリゴヌクレオチドを含む。一部の実施形態では、核酸剤は、アンチセンスオリゴヌクレオチドであるか、またはアンチセンスオリゴヌクレオチドを含む。核酸剤は、個々のヌクレオチドのレベルで、またはオリゴヌクレオチド骨格のレベルで化学修飾を含む場合があるか、または修飾を含まない場合がある。
【０３４４】
本開示の一部の実施形態では、核酸剤はsiRNA剤である。低分子干渉RNA（siRNA）は、およそ19塩基対長の2重鎖のRNAを含み、任意選択的に1つまたは2つの1本鎖オーバーハングをさらに含む。siRNAは、相互にハイブリダイズする2つのRNA分子から形成されてもよく、または代わりに、自己ハイブリダイズする部分を含む単一RNA分子から生成されてもよい。siRNA分子の遊離5'末端がリン酸基を有し、遊離3'末端がヒドロキシル基を有することが一般的に好ましい。siRNAの2重鎖部分は、1つ以上の不対ヌクレオチドからなる1つ以上のバルジを含有してもよいが、典型的には含有しない。siRNAの一方の鎖は、標的転写物とハイブリダイズする部分を含む。本発明の特定の好ましい実施形態では、siRNAの一方の鎖は標的転写物のある領域と寸分たがわずに相補的であり、これはsiRNAが1つのミスマッチもなく標的転写物にハイブリダイズすることを意味する。本発明の他の実施形態では、siRNAと標的転写物の標的部分との間に1つ以上のミスマッチが存在し得る。完全相補性が達成されていない本発明の多くの実施形態では、任意のミスマッチが、siRNAの末端に、または末端付近に位置するのが一般的に好ましい。
【０３４５】
低分子ヘアピン型RNAは、RNAiを媒介するのに十分に長い（典型的には少なくとも長さ19の塩基対）2本鎖（2重鎖）構造を形成するようにハイブリダイズされた、またはハイブリダイズすることができる少なくとも2つの相補的な部分と、少なくとも1つの1本鎖部分（典型的には、ループを形成するおよそ長さ1〜10のヌクレオチド）とを含むRNA分子を意味する。2重鎖部分は、1つ以上の不対ヌクレオチドからなる1つ以上のバルジを含有してもよいが、典型的には含有しない。以下にさらに説明するように、shRNAは、保存された細胞性RNAi機構により処理されてsiRNAになると考えられる。したがって、shRNAはsiRNAの前駆体であり、一般的に標的転写物の発現を阻害することが同様に可能である。
【０３４６】
siRNAについて説明する際に、siRNAのセンス鎖及びアンチセンス鎖に言及すると好都合であることが多い。通例、siRNAセンス鎖の2重鎖部分の配列は、標的転写物の標的部分に実質的同一である一方で、siRNAのアンチセンス鎖は、以下にさらに説明するように、この領域の標的転写物に実質相補的である。shRNAは自己ハイブリダイズする単一のRNA分子を含むが、得られる2重鎖構造は、センス及びアンチセンスの鎖または部分を含むと見なされ得ることが認識されるであろう。それゆえに、本明細書において、shRNAのセンス鎖及びアンチセンス鎖、またはセンス部分及びアンチセンス部分に言及することが好都合であり、そこで、アンチセンス鎖またはアンチセンス部分は、2重鎖を形成するかまたは形成可能であり、かつ標的転写物の標的部分に実質相補的である、分子のセグメントであり、センス鎖またはセンス部分は、2重鎖を形成するかまたは形成可能であり、かつ標的転写物の標的部分の配列に実質的に同一である、分子のセグメントである。
【０３４７】
説明の目的で、以下の議論は、siRNAまたはshRNAよりもむしろsiRNAに言及する場合がある。しかしながら、当業者に明白であるように、siRNAのセンス鎖及びアンチセンス鎖に関する教示は、対応するshRNAの基部のセンス部分及びアンチセンス部分に通常適用可能である。したがって、総じて、以下の検討はshRNAにも適用する。
【０３４８】
siRNA剤は、本明細書に記載した目的のために、1）標的転写物の安定性が、siRNAもしくはshRNAの存在下で、それがない場合と比べて減少した場合、ならびに／または2）siRNAもしくはshRNAが、少なくとも約15、より好ましくは少なくとも約17、さらにより好ましくは少なくとも約18もしくは19から約21〜23のヌクレオチドのストレッチに対して、標的転写物と、少なくとも約90%、より好ましくは少なくとも約91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、または100%の正確な配列相補性を示す場合、ならびに／または3）siRNAの一方の鎖またはshRNAの自己相補的部分の一方が、in  vitroにおける小さい（50ヌクレオチド未満）RNA分子のハイブリダイゼーション向けのストリンジェントな条件下で、及び／もしくは哺乳動物細胞の細胞質もしくは核内に典型的に見られる条件下で、標的転写物にハイブリダイズする場合、標的転写物を標的にしていると見なされる。転写物を標的とする作用は、該転写物の合成を誘導する遺伝子の発現を低減させるか、または阻害することであるため、転写物を標的にするsiRNA、shRNAは、遺伝子自体（すなわち、ゲノムDNA）が、siRNA、shRNA、または細胞サイレンシング機構の構成要素と相互作用するとは考えられないとしても、転写物の合成を誘導する遺伝子を標的にしているとも考えられる。したがって、一部の実施形態では、転写物を標的にするsiRNA、shRNAは、転写物の合成のためのテンプレートを提供する遺伝子を標的にすると理解される。
【０３４９】
一部の実施形態では、siRNA剤は、ポリペプチド（例えばタンパク質）の発現を阻害することができる。例示的なポリペプチドとして、以下に限定されないが、マトリックスメタロペプチダーゼ9（MMP-9）、中性エンドペプチダーゼ（NEP）、及びタンパク質チロシンホスファターゼ1B（PTP1B）が挙げられる。
成長因子  
【０３５０】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、例えば成長因子などの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含む。一部の実施形態では、絹フィブロイン系材料は、成長因子を放出し得る。一部の実施形態では、絹フィブロイン系材料は、複数の成長因子を放出し得る。一部の実施形態では、当該技術で知られる成長因子として、例えば、アドレノメデュリン、アンジオポエチン、自己分泌型細胞運動刺激因子、好塩基球、脳由来神経栄養因子、骨形成タンパク質、コロニー刺激因子、結合組織成長因子、内皮細胞、上皮成長因子、エリスロポエチン、線維芽細胞成長因子、線維芽細胞、グリア細胞由来神経栄養因子、顆粒球コロニー刺激因子、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子、成長分化因子-9、肝細胞成長因子、肝癌由来成長因子、インスリン様成長因子、インターロイキン、ケラチノサイト増殖因子、ケラチノサイト、リンパ球、マクロファージ、マスト細胞、ミオスタチン、神経成長因子、ニューロトロフィン、血小板由来成長因子、胎盤増殖因子、骨芽細胞、血小板、炎症性間質細胞、Tリンパ球、トロンボポエチン、トランスフォーミング成長因子アルファ、トランスフォーミング成長因子ベータ、腫瘍壊死因子-アルファ、血管内皮細胞成長因子、及びそれらの組み合わせが挙げられる。
【０３５１】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、例えば、治癒に特に有用である添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含む。欠損修復及び／または治癒のための成長因子として有用である例示的な作用剤として、以下に限定されないが、当該技術で現在公知であるか、または後に開発される欠陥治療モダリティ用の成長因子が挙げられ、例示的な因子、作用剤、またはモダリティは、骨及び／または組織の欠陥治癒を促進させる天然または合成の成長因子、サイトカイン、またはそれらのモジュレータを含む。適切な例として、以下に限定されないが、1）局所治療剤または密封治療剤及び関連する治療剤ならびに排膿促進剤（例えばSantyl（登録商標）コラゲナーゼ）及びIodosorb（登録商標）（カデキソマーヨウ素）；2）全身もしくは局所用クリームまたはゲルを含む抗菌剤、例えばSAG（銀抗菌ゲル）などの銀含有剤（CollaGUARD（商標）、Innocoll,  Inc）（精製I型コラーゲンタンパク質系包帯剤）、CollaGUARD  Ag（感染した創傷または感染リスクのある創傷用の銀含浸コラーゲン系生物活性包帯剤）、DermaSIL（商標）（深創傷及び高滲出性創傷用のコラーゲン−合成フォーム複合包帯剤）；3）細胞療法または生物工学による皮膚、皮膚代用物、及び皮膚等価物、例えば、Dermograft（サイトカイン及び成長因子を分泌するヒト線維芽細胞の3次元マトリックス培養物）、Apligraf（登録商標）（ヒトのケラチノサイト及び線維芽細胞）、Graftskin（登録商標）（組織学的に正常な皮膚に類似し、正常な皮膚によって産生される成長因子に類似の成長因子を産生する、上皮細胞及び線維芽細胞からなる二重層）、TransCyte（ヒト線維芽細胞由来の一時的皮膚代用物（Human  Fibroblast  Derived  Temporary  Skin  Substitute））及びOasis（登録商標）（成長因子と、細胞外マトリックス成分（例えば、コラーゲン、プロテオグリカン、及びグリコサミノグリカン）の両方を含む活性バイオマテリアル）；4）創傷治癒を促進するために創傷に導入されるサイトカイン、成長因子、またはホルモン（天然と合成の両方）、例えば、NGF、NT3、BDGF、インテグリン、プラスミン、セマフォリン（semaphoring）、血液由来成長因子、ケラチノサイト成長因子、組織成長因子、TGF-アルファ、TGF-ベータ、PDGF（3つのサブタイプ（AA、AB、及びB）のうちの1つ以上が使用され得る）、PDGF-BB、TGF-ベータ3、TGFβ3とTGFβ1とTGFβ2との相対レベルを調節する因子（例えば、マンノース-6-リン酸）、性ステロイド（例えば、エストロゲンか、エストラジオールか、またはエチニルエストラジオール、ジエネストロール、メストラノール、エストラジオール、エストリオール、抱合型エストロゲン、ピペラジンエストロンスルフェート、スティルベストロール、フォスフェステロール四ナトリウム（fosfesterol  tetrasodium）、リン酸ポリエストラジオール、チボロン、フィトエストロゲン、17-ベータ-エストラジオールからなる群から選択されるエストロゲン受容体アゴニストを含む）；胸腺ホルモン（例えば、サイモシン-ベータ-4）、EGF、HB-EGF、線維芽成長因子（例えば、FGF1、FGF2、FGF7）、ケラチノサイト成長因子、TNF、炎症反応モジュレータ（例えば、IL-10、IL-1、IL-2、IL-6、IL-8、及びIL-10、ならびにこれらのモジュレータ）のインターロイキンファミリー；INF（INF-アルファ、INF-ベータ、及びINF-��ルタ）；アクチビンまたはインヒビンの刺激物質、ならびにインターフェロンガンマプロスタグランジンE2（PGE2）の阻害剤及びアデノシン3’,5’-環状一リン酸（cAMP）経路の媒介物の阻害剤；アデノシンA1アゴニスト、アデノシンA2アゴニスト、または5）創傷治癒に有用な他の薬剤、例えば、VEGF、VEGFA、IGFの天然または合成の両方の相同体、アゴニスト、及びアンタゴニスト；IGF-1、炎症性サイトカイン、GM-CSF、及びレプチン、ならびに6）IGF-1及びKGF  cDNA、自己血小板ゲル、次亜塩素酸（Sterilox（登録商標）リポ酸、一酸化窒素シンターゼ3、マトリックスメタロプロテイナーゼ9（MMP-9）、CCT-ETA、αvβ5インテグリン、成長因子プライム化線維芽細胞及びデコリン、銀含有創傷包帯剤、Xenaderm（商標）、パパイン創傷排膿促進剤、ラクトフェリン、サブスタンスP、コラーゲン、及び銀-ORC、胎盤アルカリホスファターゼまたは胎盤成長因子、ヘッジホッグシグナル伝達のモジュレータ、コレステロール合成経路のモジュレータ、及びAPC（活性化プロテインC）、ケラチノサイト成長因子、TNF、トロンボキサンA2、NGF、BMP骨形成タンパク質、BMP-2、P24ペプチド、CTGF（結合組織成長因子）、創傷治癒ケモカイン、デコリン、乳酸誘導新血管形成のモジュレータ、タラ肝油、胎盤アルカリホスファターゼまたは胎盤成長因子、及びチモシンベータ4が挙げられ得る。特定の実施形態では、創傷治癒に有用な1つ、2つ、3つ、4つ、5つ、または6つの作用剤を組み合わせて用いることができる。さらなる詳細を米国特許第8,247,384号に見出すことができ、その内容は参照により本明細書に援用される。
【０３５２】
治癒用の成長因子（例えば、成長因子及びサイトカインを含む）に有用な作用剤は、全ての天然に存在する多形（例えば、成長因子またはサイトカインの多形）を包含することが理解されるべきである。また、創傷治癒に有用な該作用剤のうちの1つを含む、機能性断片、キメラタンパク質またはその機能性断片、創傷治癒剤の1つ以上のアミノ酸の同類置換によって得られた相同体、及び種相同体が包含される。創傷治癒に有用な1つ以上の作用剤は組み換えDNA技術の産物であってもよく、また創傷治癒に有用な1つ以上の作用剤はトランスジェニック技術の産物であってもよいと考えられる。例えば、成長因子由来の血小板は、組み換えPDGF、またはPDGFのコード配列を含む遺伝子治療ベクターの形態で提供され得る。
診断剤
【０３５３】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、例えば、診断剤に特に有用である添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含む。一部の実施形態では、診断剤として、ガス；ポジトロン断層撮影（PET）、コンピュータ断層撮影（CAT）、単一光子放射断層撮影、X線撮影、蛍光透視法、及び磁気共鳴画像法（MRI）に使用される市販の造影剤；ならびにコントラスト剤が挙げられる。MRIのコントラスト剤として使用されるのに適正な材料の例として、ガドリニウムキレート、ならびに、鉄、マグネシウム、マンガン、銅、及びクロムが挙げられる。CAT及びX線撮影に有用な材料の例として、ヨウ素系の材料が挙げられる。
【０３５４】
一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン系材料は、例えば、治療剤及び／または診断剤として特に有用である放射性核種などの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を含む。使用される放射性核種のうち、ガンマ放射体、ポジトロン放射体、及びX線放射体が診断及び／または治療に適する一方、ベータ放射体及びアルファ放射体も治療に使用され得る。本発明による熱応答性抱合体の形成に適した放射性核種として、以下に限定されないが、123I、125I、130I、131I、133I、135I、47Sc、72As、72Se、90Y、88Y、97Ru、100Pd、101mRh、119Sb、128Ba、197Hg、211At、212Bi、212Pb、109Pd、111In、67Ga、68Ga、67Cu、75Br、77Br、99mTc、14C、13N、15O、32P、33P、及び18Fが挙げられる。一部の実施形態では、診断剤は、蛍光部分、発光部分、または磁性部分であり得る。
【０３５５】
蛍光部分及び発光部分は、一般的に「染料」「ラベル」または「指示薬」と称される種々の異なる有機小分子または無機小分子を含む。例として、フルオレセイン、ローダミン、アクリジン染料、Alexa染料、シアニン染料などが挙げられる。蛍光部分及び発光部分として、種々の天然に存在するタンパク質及びその誘導体（例えば、遺伝子操作された変異体）が挙げられ得る。例えば、蛍光タンパク質として、緑色蛍光タンパク質（GFP）、増強GFP、赤色蛍光タンパク質、青色蛍光タンパク質、黄色蛍光タンパク質、青緑色蛍光タンパク質、サファイア蛍光タンパク質、サンゴ礁蛍光タンパク質などが挙げられる。発光タンパク質として、ルシフェラーゼ、エクオリン、及びその誘導体が挙げられる。数多くの蛍光染料及び蛍光タンパク質ならびに発光染料及び発光タンパク質が当該技術分野で公知である（例えば、米国特許出願公開第2004/0067503号；Valeur,  B.,  “Molecular  Fluorescence:  Principles  and  Applications,”  John  Wiley  and  Sons,  2002；Handbook  of  Fluorescent  Probes  and  Research  Products,  Molecular  Probes,  9th  edition,  2002；及びThe  Handbook  -  A  Guide  to  Fluorescent  Probes  and  Labeling  Technologies,  Invitrogen,  10th  edition（Invitrogenのウェブサイトで閲覧可能）を参照されたく、これらのいずれも参照により本明細書に援用される）。
両親媒性ポリペプチド材料の製造方法
【０３５６】
本開示は、両親媒性ポリペプチド材料を形成、製造、提供、及び／または調製する方法を提供する。様々な実施形態によると、本発明は、溶液から固体への転移を達成するための技術を提供する。様々な実施形態によると、本発明は、溶液−ゲル−固体への転移を達成するための技術を提供する。本明細書において以下に説明するように、こうした転移を達成することで、本開示によって提供されるように両親媒性ポリペプチド材料が形成されることになる。
【０３５７】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の製造は、溶液から固体への転移を含む。
【０３５８】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の製造は、溶液−ゲル−固体への転移を含む。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料を製造する方法は、両親媒性ポリペプチド溶液を供給することを含む。一部の実施形態では、方法は、両親媒性ポリペプチド溶液を両親媒性ポリペプチドゲルにコンフォーマルに変化させることを含む。一部の実施形態では、方法は、両親媒性ポリペプチドゲルを供給することを含む。一部の実施形態では、方法は、両親媒性ポリペプチドゲルを両親媒性ポリペプチド固体に転移させることを含む。
【０３５９】
一部の実施形態では、開示された方法の工程は、全水性である。一部の実施形態では、開示された方法の工程は、非水溶媒を含まない。
【０３６０】
一部の実施形態では、本開示により、提供される両親媒性ポリペプチド材料を水溶液から製造することが認められる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料を製造する方法は、その製造において有機溶媒及び／または非水溶媒を含まず、使用せず、また必要としない。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料を製造する方法は、こうした材料から有機溶媒及び／または非水溶媒を除去することを含まず、使用せず、また必要としない。一部の実施形態では、全水性系処理は、材料の生体適合性を損なわない。
【０３６１】
一部の実施形態では、本開示により、提供される両親媒性ポリペプチド材料を周囲条件下で製造することが認められる。
【０３６２】
一部の実施形態では、提供される方法で形成した両親媒性ポリペプチド材料の材料特性及び機械的性質は、本明細書に記載した、例えば温度、圧力、空気／ガス流、及び／または湿度などの条件に影響され易い。
【０３６３】
一部の実施形態では、上述したように、両親媒性ポリペプチド溶液を含む方法には、絹フィブロインがあるか、または絹フィブロインが含まれる。
水溶液における両親媒性ポリペプチドの再生  
【０３６４】
一部の実施形態では、本開示の実施に際して使用するための提供される両親媒性ポリペプチド材料を、両親媒性ポリペプチドを水溶液中で形成することによって、提供、調製、及び／または製造する。
【０３６５】
上述のように、本方法は、任意の両親媒性ポリペプチド（例えば本明細書において詳細に説明したとおり、絹フィブロイン）に有用である。
【０３６６】
一部の実施形態では、本開示の実施に際して使用するための両親媒性ポリペプチド溶液を、ポリペプチド（例えば、絹ポリマー）の水溶液（溶媒は、水、PBS、及びそれらの組み合わせ）から提供、調製、及び／または製造する。一部の実施形態では、本開示に従って使用するための両親媒性ポリペプチド溶液を、ポリペプチド水溶液（PBS以外の溶媒）から提供、調製、及び／または製造する。一部の実施形態では、本開示に従って使用するための両親媒性ポリペプチド溶液を、ポリペプチド水溶液から提供、調製、及び／または製造する。一部の実施形態では、本開示に従って使用するための両親媒性ポリペプチド溶液を、DMEM中のポリペプチド溶液から提供、調製、及び／または製造する。一部の実施形態では、本開示に従って使用するための両親媒性ポリペプチド溶液を、緩衝されないポリペプチド水溶液から提供、調製、及び／または製造する。
【０３６７】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料を、約0.1  %〜約30  %の範囲の両親媒性ポリペプチド溶液濃度から作製することができる。
【０３６８】
一部の実施形態では、高分子量の絹を用いて、本方法による提供される両親媒性ポリペプチド材料を形成することができる。一部の実施形態では、低分子量の絹を、本方法を用いて、提供される絹フィブロイン材料／モノリスにすることができる。例えば、一部の実施形態では、約50  kDa〜約400  kDaの範囲の分子量を有する絹フィブロインが、提供される絹フィブロイン材料／モノリスを形成することができる。一部の実施形態では、極めて低分子量の絹（90  mb）を、提供される絹フィブロイン材料／モノリスにすることができる。一部の実施形態では、提供される絹フィブロイン材料は、下界（例えば、約20  kDa、約30  kDa、約40  kDa、約50  kDa、または約60  kDa以上）と上界（例えば、約400  kDa、約375  kDa、約350  kDa、約325  kDa、または約300  kDa以下）の間の範囲内にある分子量を有する絹フィブロインから構成される。一部の実施形態では、本開示された方法に従って提供、調製、及び／または製造される絹フィブロイン材料／モノリスは、約60  kDaの分子量を有する絹フィブロインであるか、または該絹フィブロインを含む。
【０３６９】
一部の実施形態では、高分子量の絹フィブロイン断片を有する絹フィブロイン溶液を供給することで、結晶性と脆性の両方共高い絹フィブロインポリペプチド材料／モノリスが生じることになる。
【０３７０】
一部の実施形態では、低分子量の両親媒性ポリペプチド断片を有する絹フィブロイン溶液を供給することで、結晶性と脆性の両方共低い絹フィブロイン材料が生じることになる。
【０３７１】
一部の実施形態では、絹フィブロインなどの両親媒性ポリペプチドの煮沸及びデガミングは、例えば、Na2CO3中などの溶液中で行われる。
【０３７２】
一部の実施形態では、本開示の提供される両親媒性ポリペプチド材料（絹など）を、約30℃、約35℃、約40℃、約45℃、約50℃、約55℃、約60℃、約65℃、約70℃、約75℃、約80℃、約85℃、約90℃、約95℃、約100℃、約105℃、約110℃、約115℃、約120℃、約125℃、約130℃、約135℃、約140℃、約145℃、または少なくとも約150℃の温度にて、絹繭を水溶液でデガミングすることによって、両親媒性ポリペプチドから生成する。一部の実施形態では、方法には、約101℃〜約135℃、約105℃〜約130℃、約110℃〜約130℃、約115℃〜約125℃、約118℃〜約123℃などの高温下（例えば、約115℃、116℃、117℃、118℃、119℃、120℃、121℃、122℃、123℃、124℃、125℃）でのポリペプチド（絹フィブロインなど）の抽出が含まれる。一部の実施形態では、煮沸は約65℃未満の温度で行われる。一部の実施形態では、煮沸は約60℃以下の温度で行われる。
【０３７３】
加えて、または代替的に、一部の実施形態では、提供される方法には、高圧下（約  5  psi、6  psi、7  psi、8  psi、9  psi、10  psi、11  psi、12  psi、13  psi、14  psi、15  psi、16  psi、17  psi、18  psi、19  psi、20  psi、21  psi、22  psi、23  psi、24  psi、25  psi、30  psi、31  psi、32  psi、33  psi、34  psi、及び35  psiなど）での両親媒性ポリペプチド（絹フィブロインなど）の抽出が含まれる。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド（絹フィブロインなど）を、0.2μmフィルターを容易に通過できる両親媒性ポリペプチド溶液を生成するのに適切な期間の間、高温下及び高圧下（例えば、約110℃及び約130℃、ならびに約10  psi及び約20  psiなど）で抽出する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド（絹フィブロインなど）を、高温下及び高圧下（例えば、約110℃及び約130℃、ならびに約10  psi及び約20  psiなど）で、約60分間〜約180分間抽出する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド（絹フィブロインなど）を、高温下及び高圧下で抽出する。
【０３７４】
一部の実施形態では、煮沸時間の長さに逆相関した分子量を有する、本開示で使用するための両親媒性ポリペプチド断片を生成する。一部の実施形態では、本開示に従って使用するための両親媒性ポリペプチド材料を、少なくとも約5分間、10分間、15分間、20分間、25分間、30分間、35分間、40分間、45分間、50分間、55分間、60分間、70分間、80分間、90分間、100分間、110分間、120分間、150分間、180分間、210分間、240分間、270分間、310分間、340分間、370分間、410分間、またはそれより長い時間煮沸したポリペプチド溶液（例えば、絹フィブロイン）から提供、調製、及び／または製造する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド（絹フィブロイン断片など）を、少なくとも約    1分間の煮沸、2分間の煮沸、3分間の煮沸、4分間の煮沸、5分間の煮沸、6分間の煮沸、7分間の煮沸、8分間の煮沸、9分間の煮沸、10分間の煮沸、11分間の煮沸、12分間の煮沸、13分間の煮沸、14分間の煮沸、15分間の煮沸、16分間の煮沸、17分間の煮沸、18分間の煮沸、19分間の煮沸、20分間の煮沸、25分間の煮沸、30分間の煮沸、35分間の煮沸、40分間の煮沸、45分間の煮沸、50分間の煮沸、55分間の煮沸、または60分間以上（例えば、少なくとも約70分、少なくとも約80分、少なくとも約90分、少なくとも約100分、少なくとも約110分、少なくとも約120分、またはそれより長い時間を含む）で、大気沸点にて、または大気沸点付近（例えば、５％内）にて絹繭をデガミングすることによって、得ることができる。本明細書で用いられる場合、用語「大気沸点」は、液体が大気圧下で沸騰する温度を意味する。
【０３７５】
一部の実施形態では、提供される材料を、LiBrに溶解した後、水に対して透析した絹繊維から調製及び／または製造する。
【０３７６】
一部の実施形態では、本開示に従って使用するための両親媒性ポリペプチド（例えば、絹フィブロイン）を、準生理学的（sub-physiological）pHで調整及び／または保持した絹溶液から提供、調製、及び／または製造する。例えば、一部の実施形態では、本開示に従って使用するための両親媒性ポリペプチドを、pHが約6付近もしくは6未満に調整及び／または保持された両親媒性ポリペプチド溶液から提供、調製、及び／または製造する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドを、pHが、例えば、約6以下、約5以下、約4以下、約3以下、約2以下、約1.5以下、または約1以下の両親媒性ポリペプチド溶液から提供、調製、及び／または製造する。しかしながら、一部の代替的な実施形態では、両親媒性ポリペプチドを、pHが、例えば、少なくとも6、少なくとも7、少なくとも8、少なくとも9、及び少なくとも約10の範囲の両親媒性ポリペプチド溶液から提供、調製、及び／または製造する。
【０３７７】
一部の実施形態では、本開示に従って使用するための提供される両親媒性ポリペプチド材料を、約0.5  wt%ポリペプチド〜約30  wt%ポリペプチドの絹フィブロイン溶液などの両親媒性ポリペプチド溶液から提供、調製、及び／または製造する。一部の実施形態では、本開示に従って使用するための提供される両親媒性ポリペプチド材料を、約30  wt%ポリペプチド未満の絹フィブロイン溶液などの両親媒性ポリペプチド溶液から提供、調製、及び／または製造する。一部の実施形態では、本開示に従って使用するための提供される両親媒性ポリペプチド材料を、約20  wt%ポリペプチド未満の絹フィブロイン溶液などのポリペプチド溶液から提供、調製、及び／または製造する。一部の実施形態では、本発明に従って使用するための提供される両親媒性ポリペプチド材料を、約10  wt%両親媒性ポリペプチド未満の絹フィブロイン溶液などの両親媒性ポリペプチド溶液から提供、調製、及び／または製造する。一部の実施形態では、本発明に従って使用するための提供される両親媒性ポリペプチド材料を、約10  wt%両親媒性ポリペプチド未満、またはさらに約5  wt%、約4  wt%、約3  wt%、約2  wt%、もしくは約1  wt%両親媒性ポリペプチド以下の絹フィブロイン溶液などの両親媒性ポリペプチド溶液から提供、調製、及び／または製造する。
【０３７８】
一部の実施形態では、絹フィブロイン系材料などの提供される両親媒性ポリペプチド材料は、絹の濃度を制御することによって調節される。一部の実施形態では、絹フィブロインの重量パーセントは、溶液中で、必要に応じた任意の濃度になり得る。一部の実施形態では、絹フィブロイン溶液の絹フィブロイン濃度は、約0.1  mg/mL〜50  mg/mLであり得る。一部の実施形態では、絹フィブロイン溶液の絹フィブロイン濃度は、約1  mg/mL未満、約1.5  mg/mL未満、約2  mg/mL未満、約2.5  mg/mL未満、約3  mg/mL未満、約3.5  mg/mL未満、約4  mg/mL未満、約4.5  mg/mL未満、約5  mg/mL未満、約5.5  mg/mL未満、約6  mg/mL未満、約6.5  mg/mL未満、約7  mg/mL未満、約7.5  mg/mL未満、約8  mg/mL未満、約8.5  mg/mL未満、約9  mg/mL未満、約9.5  mg/mL未満、約10  mg/mL未満、約11  mg/mL未満、約12  mg/mL未満、約13  mg/mL未満、約14  mg/mL未満、約15  mg/mL未満、約16  mg/mL未満、約17  mg/mL未満、約18  mg/mL未満、約19  mg/mL未満、約20  mg/mL未満、約25  mg/mL未満、約30  mg/mL未満、約35  mg/mL未満、約40  mg/mL未満、約45  mg/mL、または約50  mg/mL未満であり得る。
【０３７９】
天然由来の両親媒性ポリペプチドのうち、絹フィブロインタンパク質は、それが優れた機械的性質、生体適合性、制御可能な分解速度、及び結晶性βシート構造ネットワークの誘導的形成を有することから、研究がなされてきた。（例えば、Altman  et  al.,  24  Biomats.  401-16  (2003)；Jin  &  Kaplan,  424  Nature  1057-61  (2003)；Horan  et  al.,  26  Biomats.  3385-93  (2005)；Kim  et  al.,  26  Biomats.  2775-85  (2005)；Ishida  et  al.,  23  Macromolecules  88-94  (1990)；Nazarov  et  al.,  5  Biomacromolecules  718-26  (2004)を参照のこと）。絹フィブロインは、組織工学や制御された薬剤放出の用途向けに、フィルム、3次元多孔スキャフォールド、電気紡糸繊維、及び微粒子を含めた種々の材料形態に製造されている（Jin  et  al.,  5  Biomacromolecules  711-7  (2004)；Jin  et  al.,  3  Biomacro-molecules,  1233-39  (2002)；Hino  et  al.,  266  J.  Colloid  Interface  Sci.  68-73  (2003)；Wang  et  al.,  117  J.  Control  Release,  360-70  (2007)を参照のこと；また米国特許出願公開第11/020,650号、同第10/541,182号、同第11/407,373号、及び同第11/664,234号、国際出願PCT/US07/020,789号、同PCT/US08/55072号も参照されたく、上記列挙した文献の各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。
ゾル−ゲル転移  
【０３８０】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料を、溶液−ゲル−固体への転移によって形成することができる。
【０３８１】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドゲルを、既に文献に報告された任意の方法により形成することができる。
【０３８２】
一部の実施形態では、ゲル化するのは、ポリマー鎖が、化学試薬（例えば、架橋剤）または物理的な刺激（例えばpH及び／または温度など）により誘発されて、ネットワーク状に化学的または物理的に架橋する際である。
【０３８３】
一般的に、天然由来のポリマーは、その高分子特性が細胞外マトリックスに綿密にアライメントされ、その分解産物が無毒であることから、組織工学及び埋め込み型医療機器用の細胞及び生物活性分子の担体として有用である傾向にあるが、該ポリマーのゲル化は制御し難い。（Lee  et  al.,  221  Int'l  J.  Pharma.  1-22  (2001)；Smidsrod  et  al.,  8  Trends  Biotech.  71-78  (1990)を参照されたく、これらの内容はその全体が本明細書に援用される）。
【０３８４】
In  vitroで、精製済み絹フィブロイン水溶液はβシート構造に自己組織化され、ヒドロゲルを形成する。ゾル−ゲル転移は、温度、pH、及びイオン強度によって影響を受ける。（Wang  et  al.,  36  Int'l  J.  Biol.  Macromol.  66-70  (2005)；Kim  et  al.,  5  Biomacromolecules  786-92  (2004)；Matsumoto  et  al.,  110  J.  Phys.  Chem.  B  21630-38  (2006)を参照されたく、上記列挙した文献の各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。
【０３８５】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドのゾル−ゲル転移は、約0.5  wt%〜約30  wt%の濃度を有する溶液を用いて、溶液の電気ゲル化、溶液pHの減少、溶液の超音波処理、溶液のボルテックス処理、極性溶媒（例えば、アセトン、エタノール、メタノール）への曝露、様々な温度（2℃＜T＜90℃）での自己ゲル化によって成し遂げられる。別の方法で、一部の実施形態では、水溶液を濃度20  wt%超に濃縮することによって、アクアゲルを形成することができる。
【０３８６】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド溶液に電界をかけることにより、溶液がゲルに変化する。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドが絹である場合、絹フィブロイン溶液に電圧を直接かけることにより絹フィブロインゲルが形成される。
【０３８７】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドゲルを、両親媒性ポリペプチド溶液の電気ゲル化により形成することができる。電気ゲル化は当該技術分野で公知である（例えば、2010年4月1日に公開された国際公開第2010/036992A2号のBernhardらの「Active  Silk  Muco-Adhesives,  Silk  Electrogelation  Process,  and  Devices」を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。
【０３８８】
一部の実施形態では、例えば、絹フィブロイン溶液に電極を浸漬することや、該電極間に定電圧をかけることにより、絹フィブロイン溶液に電界を印加することができる。一部の実施形態では、電圧により生じる電界によって、絹フィブロインがランダムコイル構造から絹I構造へと構造変化する。一部の実施形態では、電気ゲル化により、絹フィブロインの準安定絹I構造の増加が成し遂げられる。加えて、一部の実施形態では、ゲル形態に見られる絹I構造は、液体形態（ランダムコイル形態）に戻り得るか、さらなる最小限の分子アライメントによってβシート構造に変えられ得る。
【０３８９】
一部の実施形態では、絹溶液に電界をかける他の方法（例えば、電流源、アンテナ、レーザー、及び他の発生装置）も用いることができる。
【０３９０】
一部の実施形態では、本開示に使用されるボルテックス処理には、ゾル−ゲル転移を誘発するように両親媒性ポリペプチド溶液にせん断勾配をかけることが含まれる。
【０３９１】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドゲルを、両親媒性ポリペプチド溶液のボルテックス処理により形成することができる。ボルテックス処理は当該技術分野で公知である（例えば、2011年1月13日に公開された国際公開第2011/005381A2号のKaplanらの「Vortex-Induced  Silk  Fibroin  Gelation  for  Encapsulation  and  Delivery」を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。
【０３９２】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドが絹である場合、絹フィブロイン溶液に対してボルテックス処理をかけると、絹フィブロインゲルが形成される。一部の実施形態では、方法は、ゲル化を開始するのに十分な期間の間、絹フィブロイン溶液を、ボルテックス処理を含む処理に曝すことを含む。一部の実施形態では、絹フィブロイン溶液のボルテックス処理は、絹フィブロインβシート構造の分子間自己組織化を開始するのに十分な時間の間行われる。一部の実施形態では、ボルテックス処理技術は、絹フィブロイン構造及び溶液粘弾性特性の変化を誘発して、せん断勾配をもたらし、ボルテックス処理後の自己組織化と絹フィブロインの速度論とを制御する。
【０３９３】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド溶液の超音波処理は、ゾル−ゲル転移を誘起する。
【０３９４】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドゲルを、両親媒性ポリペプチド溶液の超音波処理により形成することができる。超音波処理は当該技術分野で公知である（例えば、2008年12月11日に公開された国際公開第2008/150861A1号のWang  らの「Method  for  Silk  Fibroin  Gelation  Using  Sonication」を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。
【０３９５】
一般に、超音波処理では、機械振動が、キャビテーションとして知られる溶液中に泡の形成と崩壊とを引き起こす。このキャビテーションの結果として、溶液は、極端な局所作用（加熱（10,000  K）、高圧（200  bar）、及び高歪み速度（107  s-1））を受ける場合がある。（Paulusse  &  Sijbesma,  44  J.  Polym.  Sci.-Polym.  Chem.  5445-53  (2006)；Kemmere  et  al.,  290  Macromol.  Mater.  Eng.  302-10  (2005)を参照されたく、上記列挙した文献の各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。機構的に、一部の実施形態では、超音波処理は、フィブロインタンパク質鎖の疎水性水和を変化させることにより、βシートの物理的架橋を誘起する。
【０３９６】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドが絹である場合、絹フィブロイン鎖に特徴付けられた特有の疎水性ブロック配列は、絹を形成する際に、この種の技法に特に適しているが、これは鎖内及び鎖間相互作用の制御において水が決定的役割を果たすためである。（例えば、Jin  &  Kaplan,  424  Nature  1057-61  (2003)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。
【０３９７】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドが絹である場合、ゲル化を開始するのに十分な期間の間、絹フィブロインを、超音波処理を含む処理に曝すとゲル化が生じる。一部の実施形態では、超音波処理により絹フィブロインゲルが速やかに形成され、通例、超音波処理後24時間以内に実質的にゲル化が生じる。いかなる特定の理論に束縛されることも望まないが、超音波処理に関連したいくつかの物理的要素（局所的な温度増加、機械力／せん断力、及び空気−液体界面の増加）が、絹フィブロインの迅速なゲル化のプロセスに影響を及ぼす可能性が高い。
【０３９８】
一部の実施形態では、方法は、pHと塩濃度のゲル化に及ぼす影響を操作することをさらに含む。
【０３９９】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドゲルを、両親媒性ポリペプチド溶液のpHを変えることにより形成することができる。こうした処理は当該技術分野で公知である（例えば、2012年6月28日に公開された国際公開第2012/087823A2号のKaplanらの「PH  Induced  Silk  Fibroin  Gels  and  Uses  Thereof」を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。
【０４００】
一部の実施形態では、方法は、両親媒性ポリペプチド溶液のpHレベルを低減させることによって、両親媒性ポリペプチドゲルを調製することを含む。
【０４０１】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドが絹である場合、絹フィブロインゲルは、pHの減少により誘起されることで形成される。一部の実施形態では、pHの減少は、直接pH滴定に基づく。一部の実施形態では、pHの減少は、間接的なpH変化に基づく。一部の実施形態では、pHの減少は、局所的に、またはバルク溶液中に、絹フィブロイン溶液のプロトン濃度の増加をもたらす。一部の実施形態では、絹フィブロイン溶液の局所的なpH、またはバルクのpHを酸性のpHまで下げることにより、絹のゲルを形成する。一部の実施形態では、絹フィブロイン溶液のpHを下げる工程は、酸を含む絹フィブロイン溶液を酸性のpHまで滴定することを含む。
【０４０２】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド溶液を極性溶媒（例えば、アセトンまたはエタノール）に曝露することにより、両親媒性ポリペプチドゲルを形成することができる。こうした処理は当該技術分野で公知である（例えば、2010年4月15日に公開された国際公開第2010/042798A2号のKaplanらの「Modified  Silk  Films  Containing  Glycerol」を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。一部の実施形態では、方法は、極性溶媒に浸漬することによって、両親媒性ポリペプチドゲルを調製することを含む。一部の実施形態では、絹II構造は、アセトン、メタノール、及び／またはエタノールを用いるなどの溶媒処理によって得ることができる。
【０４０３】
一部の実施形態では、例えば、多くの細胞系の用途では、ゲル化はマイルドな条件下にて比較的短期間（数時間以内）で誘起されなければならない。しかしながら、天然の絹フィブロインタンパク質に化学修飾が施されていない場合、非生理学的な処理（低pH、高温、添加剤など）が考慮されなければ、絹のゲル化時間は極めて長くなる可能性がある。0.6%〜15%（w/v）の絹フィブロイン濃度に対して、室温または37℃でのゾル−ゲル転移には、数日から数週間を要する。（例えば、Kim  et  al.,  5  Biomacromolecules  786-92  (2004)；Matsumoto  et  al.,  110  J.  Phys.  Chem.  B  21630-38  (2006)を参照されたく、上記列挙した文献の各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。生理学的レベルを超える濃度に塩を添加しても、ゲル化の速度論は有意には変わらない（Kim  et  al.,  2004）。pHを下げること（pH＜5）または温度を上げること（＞60℃）で、ゲル化時間が数時間まで低減され得るが（Kim  et  al.,  5  Biomacromolecules  786-92  (2004)；Motta  et  al.,  15  J.  Biomater.  Sci.  Polymer.  Edu.  851-64  (2004)を参照されたく、上記列挙した文献の各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）、これらの条件は、細胞の機能を変えかつ細胞の生存度に影響を及ぼす可能性がある。一部の実施形態では、ゾル−ゲル転移を、任意の温度で成し遂げることができる。一部の実施形態では、高温により、短い転移時間となる。一部の実施形態では、低温により、埋め込まれ、包含され、含まれ、組み込まれ、及び／または蓄積された添加剤、作用剤、及び／または官能性部分の安定性に対して有利になる。
【０４０４】
一部の実施形態では、提供される方法は、少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を、提供される両親媒性ポリペプチド材料に埋め込み、包含し、含み、組み込み、及び／または蓄積することをさらに含む。
【０４０５】
一部の実施形態では、少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分が、両親媒性ポリペプチド溶液に埋め込まれ、包含され、含まれ、組み込まれ、及び／または蓄積される。一部の実施形態では、少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分が、ゾル−ゲル転移に先立って、埋め込まれ、包含され、含まれ、組み込まれ、及び／または蓄積される。一部の実施形態では、少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分が、ゾル−ゲル転移の間に、埋め込まれ、包含され、含まれ、組み込まれ、及び／または蓄積される。一部の実施形態では、少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分が、実質的なゲル化が絹フィブロイン溶液に生じる前に、埋め込まれ、包含され、含まれ、組み込まれ、及び／または蓄積される。一部の実施形態では、少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分が、実質的なゲル化が絹フィブロイン溶液に生じた後に、埋め込まれ、包含され、含まれ、組み込まれ、及び／または蓄積される。一部の実施形態では、少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分が、ゾル−ゲル転移後に、埋め込まれ、包含され、含まれ、組み込まれ、及び／または蓄積される。一部の実施形態では、少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分が、両親媒性ポリペプチドゲルに埋め込まれ、包含され、含まれ、組み込まれ、及び／または蓄積される。
【０４０６】
実際に、例えばヒト骨髄由来間葉系幹細胞（hMSC）が絹のゲルに埋め込まれている。hMSCは、これらの細胞が、組織の修復または再生及び長期の薬剤放出に適する可能性があるために、種々のヒドロゲル系（ポリエチレングリコール、アガロース、コラーゲン及びアルジネートなど）に成功裏に埋め込まれている。（例えば、Nuttelman  et  al.,  24  Matrix  Biol.  208-18  (2005)；Nuttelman  et  al.,  27  Biomats.  1377-86  (2006)；Mauck  et  al.,  14  Osteoarthr.  Cartilage  179-89  (2006)；Lewus  &  Nauman,  11  Tissue  Eng.  1015-22  (2005)；Majumdar  et  al.,  185  J.  Cell  Physiol.  98-106  (2000)；Boison,  27  Trends  Pharmacol.  Sci.  652-58  (2006)を参照されたく、上記列挙した文献の各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。
【０４０７】
一部の実施形態では、ゲルを、鋳型及び／または基材に注入し、挿入し、載置し、注ぎ込み、プレスし、及び／または移送する。
【０４０８】
一部の実施形態では、鋳型及び／または基材は、両親媒性ポリペプチドゲルに対して画定された形状を維持及び／または保持する。
【０４０９】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の結晶性を調整する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の結晶性を、ゲル製造の間にゾル−ゲル転移を調節することによって前もって調整する。一部の実施形態では、結晶性を、当業者に既知の方法（例えば、熱、極性溶媒処理など）を用いて調整する。
【０４１０】
一部の実施形態では、異方性が、提供される両親媒性ポリペプチド材料において誘起される。一部の実施形態では、異方性は、ゾル−ゲル転移の間に誘起される。一部の実施形態では、異方性は、電界の印加により誘起される。
ゲルからの固体形成
【０４１１】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、両親媒性ポリペプチドゲルが固体に転移する時に形成される。
【０４１２】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド分子は、両親媒性ポリペプチドゲル中で及び／または種々の両親媒性ポリペプチドのブレンドを含むゲル中で自然発生的に自己組織化される。
【０４１３】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、ゲル粒子をポリペプチド材料に融合することにより成し遂げられる。
【０４１４】
一部の実施形態では、ゲル粒子を融合することは、ゲルから自由水を除去することを含む。
【０４１５】
一部の実施形態では、ゲル粒子を融合することは、少なくとも幾分かの凍結結合水を除去することを含む。一部の実施形態では、方法は、少なくとも0℃の温度で凍結結合水を除去することを含む。
【０４１６】
一部の実施形態では、ゲルからの自由水の除去は、制御された蒸発技術を用いる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、脱水は水分を減じる任意の既知の手段により達成される。
【０４１７】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドを脱水することにより、固体の両親媒性ポリペプチド材料が自己組織化する。一部の実施形態では、自己組織化は、ベータシート形成アミノ酸間の水素結合と尾部の疎水性崩壊との組み合わせによって起こり、ミセルを生じる。
【０４１８】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、両親媒性ポリペプチドを脱水することにより液液界面の形成を通じて起き、そこで、凝固浴槽における拡散で準静的に溶媒を除去することによって両親媒性ポリペプチド材料が生じる。
【０４１９】
一部の実施形態では、周囲条件にて脱水し、ゲルから固体を形成する。一部の実施形態では、脱水は水分を除去するのに時間を要する。
【０４２０】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドゲルを脱水する時間は、そのサイズ及び形状に依存する。一部の実施形態では、ゲルが大きい場合には、長い脱水時間となる。一部の実施形態では、ゲルが小さい露出表面積の形状を有する場合には、長い脱水時間となる。
【０４２１】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドゲルを脱水する時間は、濃度に依存する。一部の実施形態では、例えば、濃度が低くかつ溶媒容量が多い場合には、長い脱水時間となる。
【０４２２】
一部の実施形態では、脱水は、例えば温度、圧力、湿度、強制ガス流の添加、強制ガス流量の増加などの条件を変えることにより加速され得る。一部の実施形態では、ゲル−固体転移条件は一定に保持され、例えば、温度が設定され、ゲル−固体転移の間を通して一定に保持される。一部の実施形態では、ゲル−固体転移条件は、無作為にまたは設定したランプ速度に応じて変化する。
【０４２３】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、約0℃〜約90℃で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は高温でより高速になる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、室温で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、脱水温度は、約5℃、約10℃、約15℃、約20℃、約25℃、約30℃、約35℃、約40℃、約45℃、約50℃、約55℃、約60℃、約65℃、約70℃、約75℃、約80℃、約85℃、または約90℃以上である。一部の実施形態では、熱不安定性分子である少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を、埋め込み、包含し、含み、組み込み、及び／または蓄積している場合、温度は略室温である。
【０４２４】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、大気圧で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、大気圧よりも高い圧力で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は高圧でより高速になる。
【０４２５】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、約0%〜約70%の相対湿度で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は低湿度でより高速になる。
【０４２６】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、両親媒性ポリペプチドゲルをガスの強制流に曝露することで両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。
【０４２７】
一部の実施形態では、空気は、圧縮乾燥空気であるか、または圧縮乾燥空気を含む。一部の実施形態では、ガスは、当該技術分野で既知のものの中でも特に、窒素、アルゴン、二酸化炭素、圧縮乾燥空気、酸素、ネオン、ヘリウムであるか、またはそれらを含む。
【０４２８】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、両親媒性ポリペプチドゲルをデシケータ中で乾燥剤と共に密閉することで、両親媒性ポリペプチドを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、乾燥剤は、その近傍において乾燥状態を誘起するか、または保持する吸湿性物質である。
【０４２９】
一部の実施形態では、乾燥剤は、アルミナ、アルミニウムアマルガム、酸化バリウム、過塩素酸バリウム、無水ホウ酸、塩化カルシウム（無水）、酸化カルシウム、硫酸カルシウム（無水）、硫酸銅（II）（無水）、マグネシウムアマルガム、過塩素酸マグネシウム（無水）、硫酸マグネシウム（無水）、五酸化リン、カリウム（金属）、炭酸カリウム（無水）、シリカゲル、ナトリウム（金属）、水酸化ナトリウム、ナトリウムカリウム合金、硫酸ナトリウム（無水）、硫酸（濃縮）であるか、またはそれらを含む。
溶液からの固体形成  
【０４３０】
自然界において、絹フィブロイン水溶液は、例えばカイコ腺の後部で産生された後、最大30%（w/v）までの濃度で中間部に蓄積され、高濃度のランダムコイルまたはアルファヘリックス構造を含有する。空気中に紡糸する間、高いせん断力及び伸長流により、自己組織化と、βシート構造への構造転移とが誘起され、固体の繊維が形成される。（例えば、Vollrath  &  Knight,  410  Nature,  541-48  (2001)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。種々の腺部における金属イオンの存在とpH変化は、この転移に影響を及ぼす。（例えば、Chen  et  al.,  3  Biomacromolecules  644-8  (2002)；Zhou  et  al.,  109  J.  Phys.  Chem.  B  16937-45  (2005)；Dicko  et  al.,  5  Biomacromolecules  704-10  (2004)；Terry  et  al.,  5  Biomacromolecules  768-72  (2004)を参照されたく、上記列挙した文献の各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。
【０４３１】
天然の絹繊維の極めて優れた機械的性質は、その特有の構造及び紡糸プロセスに由来する。一部の実施形態では、バイオミメティックな全水性プロセスが両親媒性ポリペプチド材料を得るのに用いられる。一部の実施形態では、提供される方法により生成された両親媒性ポリペプチド材料は、天然絹繊維のナノスケール構造を反復している。
【０４３２】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、両親媒性ポリペプチド溶液が固体に転移する時に形成される。
【０４３３】
一部の実施形態では、カイコによって利用される天然の紡糸プロセスを模倣することによって、全グリーンな水性プロセスが緻密な結晶性絹ブロック材料などの両親媒性材料を生成することになる。
【０４３４】
一部の実施形態では、種々の両親媒性ポリペプチドのブレンドを含み得る両親媒性ポリペプチド分子が自然発生的に自己組織化される。
【０４３５】
一部の実施形態では、溶液から固体への転移は、緩やかな脱水プロセスにより成し遂げられる。一部の実施形態では、周囲条件にて脱水し、溶液から固体を形成する。一部の実施形態では、脱水は水分を除去するのに時間を要する。一部の実施形態では、方法は少なくとも10℃の温度で脱水することを含む。
【０４３６】
一部の実施形態では、例えば、絹溶液のpHは8.0に制御されて、脱水プロセスの間にヒドロゲルが形成されるのを防止する。
【０４３７】
一部の実施形態では、ゲルからの自由水の除去は、制御された蒸発技術を用いる。一部の実施形態では、溶液から固体への転移は、両親媒性ポリペプチド溶液を脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、脱水は水分を減じる任意の既知の手段により達成される。
【０４３８】
一部の実施形態では、水分が両親媒性ポリペプチド溶液から引き出されるにつれて、両親媒性ポリペプチド小球が生じる。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球の少なくとも1つの寸法が約5  nm〜約30  nmである。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド小球が互いに相互作用し、その結果凝集する。
【０４３９】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド溶液を脱水する時間は、その容量に依存する。一部の実施形態では、大容量または小さい露出表面積の場合には、長い脱水時間となる。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチドゲルを脱水する時間は、濃度に依存する。一部の実施形態では、例えば、濃度が低くかつ溶媒容量が多い場合には、長い脱水時間となる。
【０４４０】
一部の実施形態では、脱水は、例えば温度、圧力、湿度、強制ガス流の添加、強制ガス流量の増加などの条件を変えることにより加速され得る。一部の実施形態では、溶液から固体への条件は一定に保持され、例えば、温度が設定され、溶液から固体への転移の間を通して一定に保持される。一部の実施形態では、溶液から固体への転移条件は、無作為にまたは設定したランプ速度に応じて異なる。
【０４４１】
一部の実施形態では、溶液から固体への転移は、約0℃〜約90℃で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、溶液から固体への転移は高温でより高速になる。一部の実施形態では、溶液から固体への転移は、室温で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、脱水温度は、約5℃、約10℃、約15℃、約20℃、約25℃、約30℃、約35℃、約40℃、約45℃、約50℃、約55℃、約60℃、約65℃、約70℃、約75℃、約80℃、約85℃、または約90℃以上である。一部の実施形態では、熱不安定性分子である少なくとも1つの添加剤、作用剤、及び／または官能性部分を、埋め込み、包含し、含み、組み込み、及び／または蓄積している場合、温度は略室温である。
【０４４２】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、大気圧で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、大気圧よりも高い圧力で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は高圧でより高速になる。
【０４４３】
一部の実施形態では、ゲル−固体転移は、約0%〜約70%の相対湿度で両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、ゲル−固体転移は低湿度でより高速になる。
【０４４４】
一部の実施形態では、溶液から固体への転移は、両親媒性ポリペプチドゲルをガスの強制流に曝露することで、両親媒性ポリペプチドゲルを脱水することによって成し遂げられる。
【０４４５】
一部の実施形態では、空気は、圧縮乾燥空気であるか、または圧縮乾燥空気を含む。一部の実施形態では、ガスは、当該技術分野で既知のものの中でも特に、窒素、アルゴン、二酸化炭素、圧縮乾燥空気、酸素、ネオン、ヘリウムであるか、またはそれらを含む。
【０４４６】
一部の実施形態では、溶液から固体への転移は、両親媒性ポリペプチドゲルをデシケータ中で乾燥剤と共に密閉することで、両親媒性ポリペプチドを脱水することによって成し遂げられる。一部の実施形態では、乾燥剤は、その近傍において乾燥状態を誘起するか、または保持する吸湿性物質である。
【０４４７】
一部の実施形態では、乾燥剤は、アルミナ、アルミニウムアマルガム、酸化バリウム、過塩素酸バリウム、無水ホウ酸、塩化カルシウム（無水）、酸化カルシウム、硫酸カルシウム（無水）、硫酸銅（II）（無水）、マグネシウムアマルガム、過塩素酸マグネシウム（無水）、硫酸マグネシウム（無水）、五酸化リン、カリウム（金属）、炭酸カリウム（無水）、シリカゲル、ナトリウム（金属）、水酸化ナトリウム、ナトリウムカリウム合金、硫酸ナトリウム（無水）、硫酸（濃縮）であるか、またはそれらを含む。
材料
多孔度及び分解プロファイルに影響を及ぼすように導入された添加剤
【０４４８】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の多孔度は調整され得る。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の処理は、材料製造の特定の時点でポロゲンを組み込む工程を含む。遅速分解ポロゲン、または極性溶媒に可溶のポロゲンを組み込むことによって、多孔度が、絹ゲルに対して制御され得るのと同様に制御され得る。
【０４４９】
一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド材料の分解プロファイルは、他の材料の分解プロファイルを基準にした場合及び他の材料形態の分解プロファイルを基準にした場合に、類似し及び／または予想可能である。一部の実施形態では、脂質ベシクル担持プロテアーゼ（その放出は、温度によって誘発または調節され得る）が、分解プロファイルに影響を及ぼすことになる。一部の実施形態では、ベシクルは、溶液形成の特定の時点で両親媒性ポリペプチド材料に組み込まれる。一部の実施形態では、両親媒性ポリペプチド断片の分子量を調節することにより、制御された分解プロファイルを得ることができる。
機械加工性
【０４５０】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、機械加工に適する。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の処理は、機械加工する工程を含む。
【０４５１】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、機械加工により最初の体積に比べて体積が減少しているという点で特徴付けられる。一部の実施形態では、機械加工により、提供される両親媒性ポリペプチド材料の体積が減少して、一定の形状を有する構造が形成される。例えば、一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、旋盤で機械加工される。一部の実施形態では、旋盤を介して処理された場合、旋盤により、切削、研磨、ローレット切り、穿孔、変形、面削り、または旋削からなる群から選択される作業を行いながら、かかる材料をその軸を中心に回転させて、回転軸回りに対称性を持つ物体を作製する。
【０４５２】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の処理は、工作機械よりも手工具を用いることにより操作する工程を含む。
【０４５３】
一部の実施形態では、方法は、両親媒性ポリペプチド材料を形成した後に、両親媒性ポリペプチド材料及び／または両親媒性ポリペプチド材料の表面を改変する工程を含む。
【０４５４】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の結晶性を、固体形成の後、当業者に既知の後処理技術を用いて事後調整する。一部の実施形態では、事後技術として、例えば、熱、極性溶媒浸漬処理などが挙げられる。
【０４５５】
一部の実施形態では、異方性が、提供される両親媒性ポリペプチド材料の特性及び／または機械的構造を調整するのに用いられる。一部の実施形態では、異方性は、後処理技術を用いて生じさせる。一部の実施形態では、提供される方法は、提供される両親媒性ポリペプチド材料に、材料の乾燥段階（すなわち、溶液から固体への転移段階）で異方性を生じさせることを含む。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料に異方性を生じさせることは、非透水性環境で、優先的に水を蒸発させるゲルの半封じ込めにより行う。
【０４５６】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、エンボス加工される。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の処理は、エンボス加工する工程を含む。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、ナノインプリンティングされる。一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料の処理は、ナノインプリンティングする工程を含む。一部の実施形態では、ナノインプリンティングまたはエンボス加工の工程により、表面のフィーチャ（例えば、インプリント回折格子など）が変わる。一部の実施形態では、インプリンティングまたはエンボス加工の工程は、数ナノメートル〜数百ミリメートルの構造を形成することを含む。
【０４５７】
本開示は、大型モノリスを形成することができ、そのモノリス構造体において高分子と生物活性分子とを蓄積し及び安定化させることができる、両親媒性ポリペプチド材料を迅速に製造する新規な方法を提供する。さらに、該材料の異方性を、材料の結晶度に合わせて制御することができる。
【０４５８】
タンパク質の脱水を誘起するのに使用されるタンパク質濃度、幾何学的因子、環境条件、及び方法論は、分子内水素結合または分子間水素結合の形成を誘導し、得られる絹フィブロイン材料のサイズ及び材料特性を最終的に調節する決定的因子である。
【０４５９】
一部の実施形態では、提供される両親媒性ポリペプチド材料は、本方法に従って製造され、両親媒性ポリペプチド材料の製造時間は1週間未満である。
【実施例】
【０４６０】
以下の実施例は、本発明の一部の実施形態及び態様を説明する。種々の改変、追加、及び置換などを、本発明の趣旨または範囲を変えることなく行うことができ、こうした改変及び変更は、以下に記載する特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内に包含されることは、当業者に明らかであろう。以下の実施例は、本発明を何ら限定するものではない。
実施例１
【０４６１】
本実施例は、本明細書で提供される絹ポリペプチド材料の合成及び特性決定について説明する。
材料及び方法  
【０４６２】
一部の実施形態では、絹フィブロインモノリスの全水性製造には、溶液−ゲル−固体転移が含まれる。図１は、絹フィブロインモノリスを形成する全水性プロセスを示す。図１のパネル（ａ）は、絹溶液−ゲル−固体への物理的転移を示す。溶液−ゲル−固体転移は、3つの工程を備え、i）絹フィブロインの水溶液中での再生、ii）文献に記載された方法のうちのいずれかを用いた（好ましくは、e-ゲル形成または自然発生的自己組織化を用いた）絹溶液のゾル−ゲル転移、iii）自由水及び凍結結合水の一部分を0℃以上で除去することによるゲル−固体転移（すなわち、絹ゲルを構成する粒子の絹モノリスへの融合）を含む。
絹フィブロイン再生
【０４６３】
カイコ（Bombyx  Mori）由来の繭を、フィブロインの供給源として用いた。細断した絹繭を2.5g／リットルで含む0.02  Mの炭酸ナトリウム溶液を煮沸（時間＝5分〜60分）することを含む標準デガミングプロセスにより、絹フィブロインの抽出を行った。次に、絹フィブロインを、9.3  Mの臭化リチウム中で、60℃のオーブンにて4時間溶解した。続いて、カオトロピック塩を、Milli-Q水に対して全72時間の透析（3.5  kDa  MWCO）により除去して、8  wt%の絹フィブロイン溶液を得た。その後、得られたSF溶液を、4℃の定温で25分間2回にわたる9000  rpm（約12,700  g）での遠心分離によって精製した。
【０４６４】
図１のパネル（ｂ）は絹溶液を示す。溶液状態では、絹は、実質的に粒子形態のミセルにより特徴付けられる。溶液中では、絹フィブロイン重鎖は非晶質構造で存在し、分子間相互作用を示さず、また結晶構造を欠く。実際に、こうした絹溶液は静電反発により特徴付けられ、その結果、溶液には構造安定性がない。
ゾル−ゲル転移
【０４６５】
絹フィブロインのゾル−ゲル転移を、既に文献で報告された方法を用いて実現した。特に、絹フィブロインヒドロゲルは、2  wt%〜18  wt%の溶液から開始して、電気ゲル化、溶液pHの減少、絹溶液の超音波処理、絹溶液のボルテックス処理、極性溶媒（例えば、アセトンまたはエタノール）への曝露、様々な温度（2℃＜T＜90℃）での自己ゲル化によって形成された。別の方法として、絹水溶液を濃度20  wt%超に濃縮することによって、絹アクアゲルを得た。
【０４６６】
図１のパネル（ｃ）は絹溶液から絹ゲルへの転移状態を示す。ゾル−ゲル転移は、ミセル間相互作用により特徴付けられる。ゾル−ゲル転移の間、絹ゲルの絹フィブロイン重鎖は、ヘリカル構造及びベータシート構造で存在し、分子間相互作用が現れ、かつ分子間架橋のある程度の証拠を示すようになる。ゾル−ゲル転移の間、絹ゲルは、準安定性確認により特徴付けられる。
ゲル−固体転移
【０４６７】
ゲル−固体転移を、ゲル（ヒドロゲルまたはアクアゲル）を空気（強制または静止もしくは強制、0＜RH＜70）に種々の温度（0℃＜T＜90℃）で曝すことにより実現した。ある場合（特にアクアゲルの場合）には、半透膜（3.5  kDa  MWCO）で作製された鋳型を用いて、絹ゲルを画定された形状に維持した。
【０４６８】
図１のパネル（ｄ）は絹ゲルから固体絹への転移状態を示す。ゲル−固体転移は、結晶性絹フィブロイン構築物を形成するミセルの融合により特徴付けられる。ゲル−ゾル転移の間、絹フィブロイン重鎖は、ベータシート構造で存在し、分子間架橋が現れるようになる。ゲル−ゾル転移の間、ハードシルクまたは固体絹は、安定性確認によって特徴付けられる。
材料特性決定  
【０４６９】
絹フィブロインモノリスを、走査電子顕微鏡（SEM）及び原子間力顕微鏡（AFM）を用いて形態学的に分析した。フィブロインモノリスの残留水分含有量（非結合及び結合凍結水）を、熱重量分析（TGA）を用いて相対湿度（RH）30%で分析した。モノリス構造における絹フィブロイン構造を、ATR-FTIR、顕微ラマン、及びXRD分析を用いて解析した。絹フィブロインの機械的性質を、非拘束圧縮試験を用いて評価した。
結果と考察
【０４７０】
ゲルから水を準静的に除去した結果、画定された寸法、結晶性、及び機械的性質を持つ絹モノリスブロックが形成された。全水性系のグリーン処理は、材料の生体適合性を損なわない。
【０４７１】
全てのブロックは、琥珀様色を持ち半透明であった。ブロック密度は、1.4  Kg/dm3であり、絹フィブロインの推定かさ密度と同等であった。熱重量分析から測定された、絹ブロックの結合水含有量（凍結及び不凍結）は20  wt%未満であった。さらに、絹フィブロインモノリスは、3D構造における絹フィルムの有利な特徴を全て提示した。図２は、絹フィブロインモノリスの形態的特徴を示す。図２のパネル（ａ）は、絹フィブロインモノリスの走査電子顕微鏡（SEM）画像を示す。図２のパネル（ｂ）は、絹フィブロインモノリスの原子間力顕微鏡（AFM）画像を示す。図２のパネル（ｃ）は、数nmのRMSを有する形成された平滑表面のAFM分析結果を示す。表面粗さは、ナノメートル台（AFMの結果、RMS＝21  nm）であり、これは電子部品のモノリス表面への集積を可能にする。さらに、全水性系の処理は、不安定性化合物（抗生物質、ワクチン、成長因子）のモノリスへの組み込みを可能にし、他の絹形態にこれまで見られたように、「通常」の保存条件の範囲を超えてその活性を保持した（未だ実験検証中）。
【０４７２】
図３は、電気ゲル化により得られた絹フィブロインモノリスの分光学的特徴を示す。図３のパネル（ａ）は、モノリス形成プロセス中における絹フィブロインの構造変化をモニターするのに使用した顕微ラマン分析結果を示す。非結晶性絹フィブロインは、e-ゲル形成の間にヘリックス状タンパク質に変換された（ゾル−ゲル転移）。絹ゲルは、絹フィブロインモノリスを形成する間に、タンパク質の脱水により変換された（ゲル−固体転移）。固体形成は、高結晶性の逆平行ベータシート構造の形成に匹敵した。図３のパネル（ｂ）は、高結晶性の逆平行ベータシート構造を備えた絹フィブロインモノリスに使用された、1621  cm-1を中心とするアミドIピークを含むATR-FTIR分析結果を示す。偏光ATR-FTIRでは、電気ゲル化プロセスの間に用いられた電界方向に沿った絹フィブロイン結晶の優先配向が見られた。図３のパネル（ｃ）は、高結晶性の逆平行ベータシート構造を備えた絹フィブロインモノリスを示すのに使用された、X線回折の測定結果（2θが8度及び21度付近にピーク有）を示す。
【０４７３】
図４は、絹フィブロインモノリスの機械的性質を示す。絹モノリスは、力学的に、極めて優れた機械的性質を示した（圧縮率＝97.65±15.26  MPa、降伏強度＝15.32±4.21  MPa）。加えて、異方性がゲル形成の特定の時点で材料に生じる場合があり、これが構造の力学を調整するのに用いられ得る。異方性は、ゾル−ゲル転移の間に電界によって、または材料乾燥（ゲル−固体転移）の特定の時点で、非透水性環境において優先的に水分を蒸発させるゲルの半封じ込めによって生じ得る。絹モノリスは機械加工する（例えば、旋盤を用いて）ことができ、堆肥化可能であり、またその結晶性を、事前にゲル製造の間に調整することができ（ゾル−ゲル転移を調節することにより）、事後に既に開発済みの後処理技術（例えば、加熱、極性溶媒処理など）を用いて調整することもできる。
実施例２  
【０４７４】
本実施例では、両親媒性ポリペプチド材料が提供され、その特性が説明される。本実施例は、こうした両親媒性ポリペプチド材料をどのように製造し、及び／またはどのように構造体に機械加工することができるのかを示している。加えて、本実施例は、両親媒性ポリペプチド材料が機能的な絹フィブロインモノリスをもたらすことについても説明する。
【０４７５】
本実施例の両親媒性ポリペプチド材料を、実施例１に記載したゾル−ゲル−固体変換によって調製した。
結果と考察
光誘起加熱及び／または熱分解
【０４７６】
図５のパネル（ａ）及びパネル（ｂ）は、Auナノロッド（AuNR）がバルクに担持され、かつ1  cmのねじに機械加工された絹ポリペプチド材料を示す。
【０４７７】
絹ポリペプチドねじを、約1Wの850  nm光に曝露した。LEDを用いた照射の際に、絹ポリペプチドねじのAuNRはエネルギーを吸収した。図５のパネル（ｃ）は、AuNRによる吸収で、ねじが約158℃まで加熱されたことを示している。
【０４７８】
LEDの出力を増加すると、機械部品は熱分解により燃焼する。提供される両親媒性ポリペプチド材料から作製される部品（例えば、分解可能ねじ、ナット、ボルト、及び装置部品）は、曝露を伴うコマンドで分解することになる。こうした機能性材料は、機械製容器などの複数の形態に機械加工され得る。こうした材料製容器は、加熱によって活性化される化学物質を担持して、そのデバイスを溶解させるように遠隔誘発することができる。
熱可塑性
【０４７９】
約70℃〜約80℃まで加熱すると、本明細書で提供される絹ポリペプチド材料は、熱可塑性挙動を示す。
【０４８０】
図６は、絹ポリペプチド材料のモノリスを図示したものである。絹フィブロインモノリスが、約50  mm×50  mm×5  mmのサイズに作られた。
【０４８１】
絹フィブロインモノリスは、ゲル−固体転移の間に室温で表面にパターン形成された。モノリスは、室温で約  100  kPaでのエンボス加工によってパターン形成された。当業者は、約10  Pa〜約500  MPaの範囲でポリペプチド材料を効果的にパターン形成できると考えるであろう。つまり、結晶化の際に、材料の表面を、低圧（10  Pa＜P＜500  MPa）、低温（25℃＜T＜170℃）により可塑的に修飾することができる。
【０４８２】
特定の理論に束縛されることを望まないが、絹フィブロイン表面は、絹フィブロイン材料表面を可塑的に変形させる温度及び圧力の組み合わせでパターン形成されると考えられる。絹フィブロイン材料表面の可塑的な変形は、水分蒸発の特定の時点で起こる。
【０４８３】
パターン形成された構造のサイズは、エンボス加工によってのみ制限される。図６のパネル（ａ）に示すパターンには、「Tufts  University」がはっきりと示されている。図６のパネル（ｂ）に示す最小のフィーチャサイズは、およそ250  nmである。
【０４８４】
塑性変形は、経時的にも温度的にも安定である。パターン形成された表面は、2か月以上の間、安定なままであった。パターン形成された表面は、約-80℃〜約220℃の温度で安定なままであった。
【０４８５】
こうした表面熱可塑性を有する両親媒性ポリペプチド材料は、偽造防止材料、フォトニック材料、細胞ガイダンスなどに有益となるであろう。
【０４８６】
絹ポリペプチドモノリスを、ピン形状に形成した。図７は、絹フィブロインのピンを示す
【数４】
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。形成された状態で、絹フィブロインのピンは実質的に直線状であった。
【０４８７】
図７のパネル（ａ）に、万力の先端に把持されたピンの端部の一方を示す写真を示す。200  gの荷重を、ピンの反対側の突き出た端部にかけた。図７のパネル（ｂ）は、ピンの赤外線サーモグラフィ（IRT）画像を示す。画像により、絹フィブロインピンの温度が約18℃〜約25℃である、すなわち室温付近であることが示されている。図７のパネル（ａ）とパネル（ｂ）は、200  gの重量によりピンが曲がらなかったことを示す。ピンは、熱をかけずに重量がかけられた場合、実質的に直線状のままであった。
【０４８８】
続いて、ピンを、ヒートガンで加熱した。図７のパネル（ｃ）は、加熱下のピンの写真画像を示す。ピンは、温度を増加させると、わずかに曲げられたように見えた。図７のパネル（ｄ）は、ピンの温度が少なくとも70℃であったことを示している。IRT画像の様相から、ピンは実質的に直線の状態から少なくともわずかに曲げられたことがわかる。
【０４８９】
図７のパネル（ｅ）は、さらに加熱した場合のピンの写真画像を示す。図７のパネル（ｆ）は、ピンの温度が少なくとも70℃であったことを示している。ピンは明らかに曲がっているように見える。IRT画像の様相から、ピンは実質的に直線の状態から曲げられたことがわかる。
【０４９０】
絹フィブロインピンは、温度と圧力で可塑的に変形した。図７のパネル（ａ）とパネル（ｂ）で示すように、ピンは、200  gの圧力のみによって変形しなかった。本明細書にデータを示していないが、ピンは、温度のみによって変形しなかった。
【０４９１】
特定の理論に束縛されることを望まないが、絹フィブロイン材料の変形は、圧力と熱とによって誘起される塑性変形によって生じると考えられる。一部の実施形態では、熱をかけ加熱することにより、非晶質から結晶質への材料の局所的な構造変化が生じると考えられる。200  gの重量の下向き圧力と熱（25℃＜T＜170℃）との組み合わせによって部分的に結晶化すると、材料は、その形状が（部分的に）可塑的に変質するにつれて部分的な熱可塑性挙動を示す。温度と圧力を変えることにより、材料を非晶質から結晶質に構造変化させ、またそれに対応した塑性変形をもたらすことを、当業者は認識するであろう。
【０４９２】
こうしたバルクの熱可塑性を有する両親媒性ポリペプチド材料は、ポリマーの熱可塑性挙動を用いる技術（例えば、押出成形、射出成形）を伴う製造において役立つであろう。
熱不安定性分子の保持及び放出
【０４９３】
図８は、絹フィブロインモノリスと、熱不安定性分子を保持及び放出する該モノリスの能力を示す。図８のパネル（ａ）は、ねじに機械加工された4つの絹フィブロインモノリスの写真画像を示す。図８のパネル（ａ）の一番左は「HRP無」と注釈され、ホースラディッシュペルオキシダーゼ（「HRP」）がモノリスにバルク担持されていない、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。図８のパネル（ａ）の左から2番目は「HRP低」と注釈され、0.2U/10  mg絹のHRPがモノリスにバルク担持された、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。図８のパネル（ａ）の右から2番目は「HRP中」と注釈され、1U/10  mg絹のHRPがモノリスにバルク担持された、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。図８のパネル（ａ）の一番右は「HRP高」と注釈され、2U/10  mg絹のHRPがモノリスにバルク担持された、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。
【０４９４】
絹フィブロインねじを、室温で14日間放置した。絹に埋め込まれていないHRPは、これらの保存条件下で長期保存できないことに留意されたい。
【０４９５】
HRPは、湿潤環境に曝露されることによりねじから放出された。
【０４９６】
放出の際、HRPは、発色基質（ここでは3,3',5,5'-テトラメチルベンジジン（TMB））と反応することによって可視化された。TMBを含む湿潤環境に曝すと、HRPを含有する絹フィブロインねじは、青色を生成するHRPを放出した。
【０４９７】
図８のパネル（ｂ）は、ねじに機械加工され、TMBを含む溶媒に浸漬された絹フィブロインモノリスの写真画像を示す。画像は、T＝0秒、すなわち浸漬と同時におけるねじを示す。図８のパネル（ｂ）の左側は「HRP無」と注釈され、HRPがモノリスにバルク担持されていない、かつ溶媒に浸漬された（T＝20秒）、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。浸漬された「HRP無」絹フィブロインねじは、青色発色を呈さなかった。
【０４９８】
図８のパネル（ｂ）の右側は「HRP中」と注釈され、1U/10  mg絹のHRPがモノリスにバルク担持された、かつ溶媒に浸漬された（T＝0秒）、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。図８のパネル（ｃ）は、ねじに機械加工され、溶媒に浸漬された絹フィブロインモノリスの写真画像を示す。画像は、T＝20秒におけるねじを示す。図８のパネル（ｃ）の左側は「HRP無」と注釈され、HRPがモノリスにバルク担持されていない、かつ溶媒に浸漬された（T＝20秒）、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。図８のパネル（ｃ）の右側は「HRP中」と注釈され、1U/10  mg絹のHRPがモノリスにバルク担持された、かつ溶媒に浸漬された（T＝20秒）、ねじに機械加工された絹フィブロインモノリスを示す。浸漬された「HRP中」絹フィブロインねじでは、HRPの放出を示す、溶液中に移動する青色発色が視覚的に示された。HRPは、48時間の間、実質的に放出された。
【０４９９】
特定の理論に束縛されることを望まないが、絹フィブロイン材料は、酸化的ストレスに対してHRPを保護し、それによってHRPを長期間にわたって保持していたと考えられる。さらに、HRP（または他の不安定な材料）を含有する絹フィブロイン材料を溶媒に曝露することにより、予測可能な分解プロファイル及び放出プロファイルが備わる。
【０５００】
こうした保持プロファイル及び放出プロファイルを有する両親媒性ポリペプチド材料は、少数の例を挙げれば、細胞指示、薬剤放出、熱不安定性化合物の保持、及び検出用途にかかわる製造において役立つであろう。
実施例３
【０５０１】
本実施例は、両親媒性ポリペプチド材料を提供する。本実施例の両親媒性ポリペプチド材料を、実施例１に記載したゾル−ゲル−固体変換によって調製した。本実施例は、こうした材料の機械的性質を提示する。また、本実施例は、HFIPの絹溶液で製造された材料（例えば、モノリス）と絹水溶液で製造された材料との比較を示す。
結果と考察
圧縮率
【０５０２】
図９は、絹フィブロイン材料の圧縮率を分子量の関数として分析した結果を示す。圧縮率は、材料の軟性または硬性を特徴付ける測度である。圧縮率は、力がかけられた後の永久歪みに対する抵抗力である。圧縮率は、応力を歪みで除算した量と同等である。応力は圧力である。歪みは、初期の厚さに対する厚さの変化率である。図９に示すように、圧縮率は、絹フィブロインの分子量の増加と直接相関性がある。約350  kDa〜230  kDaの分子量を有する絹フィブロイン材料の圧縮率は、約9  GPaであった。約310  kDa〜150  kDaの分子量を有する絹フィブロイン材料の圧縮率は、約8  GPaであった。約220  kDa〜95  kDaの分子量を有する絹フィブロイン材料の圧縮率は、約6  GPaであった。約130  kDa〜75  kDaの分子量を有する絹フィブロイン材料の圧縮率は、約2  GPaであった。約220  kDa〜約95  kDaの分子量を有する絹フィブロインから水溶液中で調製された絹フィブロイン材料を、約220  kDa〜約95  kDaの分子量を有する絹フィブロインからHFIP中で調製されたモノリスと比較した。水溶液から作製された絹フィブロイン材料の圧縮率は、溶媒としてHFIPを含有する溶液から作製された絹フィブロイン材料の圧縮率の約3倍であることが示された。
せん断応力
【０５０３】
図１０は、絹フィブロイン材料のせん断応力を分子量の関数として分析した結果を示す。せん断応力は、物質が置かれている平面に対して平行に、物質表面に作用する外力である。せん断応力は、上記に述べたように、圧縮応力に直角の応力がかかった面積に対して面内で作用する。せん断応力は、物質をせん断するに至る応力である。図１０に示すように、せん断応力は、絹フィブロインの分子量の増加と直接相関性がある。約350  kDa〜230  kDaの分子量を有する絹フィブロイン材料のせん断応力は、約120  MPaであった。約310  kDa〜150  kDaの分子量を有する絹フィブロイン材料のせん断応力は、約100  MPaであった。約220  kDa〜95  kDaの分子量を有する絹フィブロイン材料のせん断応力は、約90  MPaであった。約130  kDa〜75  kDaの分子量を有する絹フィブロイン材料のせん断応力は、約80  MPaであった。約220  kDa〜約95  kDaの分子量を有する絹フィブロインから水溶液中で調製された絹フィブロイン材料を、約220  kDa〜約95  kDaの分子量を有する絹フィブロインからHFIP中で調製されたモノリスと比較した。水溶液から作製された絹フィブロイン材料のせん断応力は、わずかに高かったが、溶媒としてHFIPを含有する溶液から作製された絹フィブロイン材料と同等であった。
引き抜き強さ
【０５０４】
図１１は、絹フィブロイン材料の引き抜き強さを分子量の関数として分析した結果を示す。図１１に示すように、引き抜き強さは、絹フィブロインの分子量の増加と直接相関性がある。約350  kDa〜230  kDaの分子量を有する絹フィブロイン材料の引き抜き強さは、約160  Nであった。約310  kDa〜150  kDaの分子量を有する絹フィブロイン材料の引き抜き強さは、約150  Nであった。約220  kDa〜95  kDaの分子量を有する絹フィブロイン材料の引き抜き強さは、約130  Nであった。約130  kDa〜75  kDaの分子量を有する絹フィブロイン材料の引き抜き強さは、約90  Nであった。約220  kDa〜約95  kDaの分子量を有する絹フィブロインから水溶液中で調製された絹フィブロイン材料を、約220  kDa〜約95  kDaの分子量を有する絹フィブロインからHFIP中で調製されたモノリスと比較した。水溶液から作製された絹フィブロイン材料の引き抜き強さは、溶媒としてHFIPを含有する溶液から作製された絹フィブロイン材料の引き抜き強さよりも50%超大きかった。
実施例４
【０５０５】
本実施例は、本明細書で提供される絹ポリペプチド材料の合成について説明する。本実施例における絹ポリペプチド材料を、溶液から固体への変換によって調製した。
材料及び方法  
水性絹溶液の調製  
【０５０６】
一部の実施形態では、絹フィブロインモノリスの全水性製造には、溶液から固体への転移が含まれる。絹フィブロイン溶液は、発明者らの確立したプロトコルを一部変更して使用して、カイコ（B.  mori）繭から調製した。（D.  N.  Rockwood,  6  Nat.  Protoc.,  1612  (2011)を参照のこと）。最初に、繭片を0.02  MのNa2CO3水溶液で煮沸することによってセリシンを除去した後に、蒸留水で十分に洗浄した。続いて、デガミングした絹を一晩乾燥し、9.3  MのLiBrに60℃で4時間溶解して、20%（w/v）溶液を得た。LiBr溶液のpHを、1  MのLiOH溶液を添加することにより調整し、その結果、透析後の最終的な絹溶液のpHは8.0であった。絹／LiBr溶液を、蒸留水に対して、水を10回替えながら2日間透析した。溶液を、2回×20分間、9,000  rpmで遠心分離した。既知の重量の溶液から水を蒸発させ、残留固形物を化学天秤を用いて秤量することによって、絹濃度を測定した。
水性絹溶液からのバイオミメティック材料の調製：
【０５０７】
提供されるバイオミメティックな、全水性の再生された絹系材料は、整形外科用デバイスの製造に有用である。生成された絹材料は天然の絹繊維のナノスケール構造を反復し、得られた材料及びデバイスは、優れた機械的性質を有する。さらに、提供される絹材料は、機械加工に適しており、有機溶媒を回避することから、生物活性分子を用いた機能付与によって骨リモデリング及び骨統合が促進される新系統の吸収性整形外科用デバイスの製造に向けた道筋を提供する。
【０５０８】
天然の絹繊維の極めて優れた機械的性質は、その特有の構造及び紡糸プロセスに由来する。図１２は、製造プロセスの概略図と、バイオミメティック絹材料の特徴を示す。図１２のパネル（ａ）は、カイコ（Bombyx  mori）が用いている天然の紡糸プロセスの概略である。こうしたプロセスでは、絹フィブロイン（以後絹と称する）濃度は、絹分子が絹糸腺の後部から前部に動くにつれて、約12%〜30%まで漸進的かつ制御可能に増加する。その間に、鎖はミセルにアセンブルし、続いてそれらを段階的に配列して互いに積み重ね、pH、イオン濃度、物理的せん断力、及び／または伸長流などの外部環境の調整下、緻密な固体構造を形成する。天然の絹繊維の機械的性質に匹敵するまたはそれを凌駕する機械的性質を有する絹材料を再生するために、多くの努力が払われてきた。（J.  Luo,  66  Int.  J.  Biol.  Macromol.,  319  (2014)を参照のこと；またM.  Sun,  22  J.  Mater.  Chem.  18372  (2012)；及びG.  Zhou,  21  Adv.  Mater.,  366  (2009)も参照のこと）。これらの研究の1つの共通した特徴は、高密度で緻密な固体構造を形成するために不可欠な高濃度絹溶液の紡糸ドープである。しかしながら、その焦点が主にマイクロメートル範囲の1次元的絹繊維生成に限られ、これがその用途を著しく制限している。整形外科用デバイスなどの、高い機械的要求を満たすデバイスを製造するのに使用可能である、より大きい寸法の3次元絹材料を開発する必要がある。
【０５０９】
チタン合金及びステンレス鋼などの金属は、そのロバストな機械的性質と、製造及び移植が容易であることに起因して、依然として整形外科用デバイスに最も標準的に用いられている一方、応力遮蔽、感染、骨リモデリング、及び再度の外科的除去といった制限により、主な関心が分解デバイスへとシフトしてきている。（D.  S.  Goldberg,  6  J.  Craniofac.  Surg.  301  (1995)；J.  Zhang,  72  J.  Trauma  Acute  Care  Surg.,  E106  (2012)を参照されたく、上記列挙した文献の各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。ポリ-L-乳酸及びポリグリコール酸で構成される吸収性整形外科用デバイスにより、ハードウエアの除去や骨リモデリングの改善の必要性が少なくなる。しかしながら、これらの吸収性デバイスの分解は、その酸性分解産物のために炎症性の異物反応を伴う。（D.  Eglin,  16  European  cells  &  materials,  80  (2008)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。したがって、こうした制限を打破することができる完全分解整形外科用デバイスを開発する必要性が依然として残っている。
【０５１０】
絹は、その優れた機械的性質及び生体適合性ならびに調整可能な分解性により、この問題に対処するための唯一の候補である。（G.  S.  Perrone,  Nat.  Commun.  5  (2014)；及びC.  Vepari,  32  Prog.  Polym.  Sci.  991  (2007)を参照されたく、上記列挙した文献の各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。天然の紡糸プロセスに触発され、提供される材料は、大きい寸法において特有の構造及び優れた機械的性質を備えた絹材料を作り出す、全水性の「グリーン」かつ制御可能な方法により形成される。図１２のパネル（ｂ）は、大きい寸法において特有の構造及び優れた機械的性質を備えた絹材料を作製する水性プロセスを示す。絹ブランクを、4つの段階の脱水プロセスにより調製した。最初に、カイコ腺の前部における絹濃度に匹敵する25%〜30%の水性絹溶液を、緩やかな脱水プロセスにより得た。絹溶液のpHを8.0に制御して、脱水の間にヒドロゲルが形成されるのを防止した。続いて、濃縮絹溶液を鋳型に装填し、ヒドロゲルを形成することなく10℃でさらなる水分除去を行い、固体の絹ブランクを得た。残留した水を、高温でさらなる脱水により除去した。絹ブランクの顕著な特徴は、その機械加工性である。絹ブランクは、骨ねじ、プレート、及び髄内（IM）釘などの様々な種類の整形外科用デバイスに機械加工することができる。図１２のバネル（ｃ）は、絹ブランクを容易に他の所望の形状（円柱、三角柱、星形、及びフラッシュサインなど）に機械加工できることを示す。したがって、この新規な生体にやさしい絹バイオミメティック材料は、複雑な形状や所望の機能を備えた工業用部品の製造に役立ち得る。発明者らは以前に、絹タンパク質が、頭蓋顔面修復用のデバイスを調製するための成形及び機械加工可能なバイオマテリアル系として実現可能かどうかを、有機溶媒系のプロセス（1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール（HFIP））を使用して明らかにした。（G.  S.  Perrone,  Nat.  Commun.  5  (2014)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。機械的性質が改善された整形外科用デバイスを産する水性絹調製であれば、該溶媒系のシステムと比べて、有害な有機溶媒の使用に伴うリスクが排除される。さらに、マイルドな水性系のプロセスにより、ドーパント及び生物活性化合物の添加が容易になり、したがって、骨誘導特性、骨伝導特性、及び抗炎症特性などのさらなる臨床上の有益をもたらす。
【０５１１】
自己組織化バイオミメティック材料内の構造的特徴を、走査電子顕微鏡（SEM）及び原子間力顕微鏡（AFM）により得た。図１２のパネル（ｄ）、パネル（ｅ）、及びパネル（ｆ）は、2つの技術の組み合わせにより明らかにされた、天然の絹繊維の球状構造に類似した、約15  nm〜約30  nmのサイズの絹小球から構成される均一な高密度構造を示す。（J.  Perez-Rigueiro,  40  Macromolecules,  5360  (2007)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。クモ絹は等方性の約10  nmの小球を提示した一方で、カイコ絹は異方性（約23  nm×16  nm）の小球を産生する。再生された絹材料の別の固有の特徴は、材料の階層構成である。図１２のパネル（ｅ）は、数十〜数百ナノメートルサイズの凝集体から形成される絹ナノ小球であって、これらの凝集体が互いに相互作用して高密度ネットワークを形成した、絹ナノ小球を示す。図１２のパネル（ｆ）に示すように、得られた材料は、嵌合ナノ小球から構成された微細構造を呈し、これは、天然絹繊維におけるナノフィブリルの基本構造でもある。滑り止めの運動学にかかわる種々のサイズのナノ小球は、フィブリル間のせん断を制限し、これは、バルクを破壊することなく局所的な滑り及びエネルギー散逸を制御することを可能にする。（C.  P.  Brown,  6  ACS  Nano,  1961  (2012)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。
【０５１２】
図１２のパネル（ｇ）は、絹材料のアセンブリプロセスの間の構造変化をモニターするのに用いられたフーリエ変換赤外分光法（FTIR）の結果を示す。アミドII領域の1515  cm-1バンドは、チロシン（Tyr）側鎖の芳香環のC-C伸縮に相当し、Tyr微小環境の構造変化及び親水性に関する局所的なモニターである。（D.  Reinstadler,  34  Proteins:  Struct.  Funct.  Bioinform.,  303  (1999)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。1512  cm-1への波数の減少が脱水に伴って観察され、これは、ペプチドフォールディングによって誘起された、さらに疎水性の微小環境に関係していると考えられる。（A.  Barth,  74  Progress  in  Biophysics  and  Molecular  Biology,  141  (2000)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。図１２のパネル（ｇ）は、溶液pHの制御と緩やかな脱水プロセスにより、フィブロイン鎖が自己組織化するのに十分な時間が与えられ、したがってβシート含有量が経時的に増加することを示している。
【０５１３】
図１２のパネル（ｇ）（プロットA）に示すように、絹分子は濃縮絹溶液にオリゴマー凝集として存在し、紡糸管における絹分子と同様に、主にランダムコイル構造をとっている。局所的なタンパク質濃度がさらなる脱水で増加すると、タンパク質鎖の間に結晶核形成が誘起され、ナノサイズの小球からなる規則的な繊維状／球状の中間構造が形成される。水分子は、そのシステムに残り続ける一方で、これらの中間構造は、水素結合を介してネットワークを形成し、最終的に高密度に充填された固体の絹材料を形成した。図１２のパネル（ｇ）（プロットB）は、10℃で3日間かつ室温で4日間脱水した後、吸収バンドが1632  cm-1及び1697  cm-1付近に現れたことを示し、それぞれ分子内βシート構造及び分子間βシート構造の形成を意味するものである。（X.  Hu,  39  Macromolecules,  6161  (2006)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。図１２のパネル（ｇ）（プロットC）は、45℃でのさらなる脱水の後、絹構造に有意な変化が誘起されなかったことを示す。
【０５１４】
天然の絹との高い構造的類似性と、天然の絹繊維の極めて優れた機械的性能を考慮して、発明者らはバイオミメティック絹材料の機械的性質の評価を試みた。圧縮性応力−歪みプロファイルは、天然の骨（塑性変形相となる弾性域）と同様であった。図１２のパネル（ｈ）は、123.6±8.6  MPaの圧縮降伏強度及び4.2±0.4  GPaの圧縮率（絹）が、海綿骨の機械的耐性（それぞれ2  MPa〜12  MPa及び50  MPa〜500  MPa）を上回り、皮質骨の機械的耐性（それぞれ100  MPa〜230  MPa及び7  GPa〜30  GPa）に近づいたことを示す。注目すべきことに、バイオミメティック絹材料の機械的性質は、無機充填剤を添加することによってさらに改善され得る。例えば、骨の天然成分である20%のナノヒドロキシアパタイト（HAP）を絹材料に含めた場合（絹／HAP）、圧縮降伏強度及び圧縮率は、それぞれ164.0±5.9  MPa及び6.4±0.7  GPaに増加した。図１２のパネル（ｉ）は、バイオミメティック絹材料の比強度及び比弾性率を、天然の絹材料、骨、ポリマー、セラミック、及び金属／合金と比較した図である。（ネイチャー・パブリッシング・グループからの許可を得て書き換えられており、U.  G.  K.  Wegst,  14  Nature  Mater.,  23  (2015)を参照されたい）。黄色の楕円は、本研究における絹材料及び絹／HAP材料を表している。図１２のパネル（ｊ）は、前述の構造上の形跡に応じた、本明細書で提供される、発明者らの設計したバイオミメティックな製造プロセスにおける絹分子の構造進化を示す。タンパク質分子は、その引力と反発性排除体積効果により、可逆的クラスタ／凝集体をさらに形成する傾向にある。（A.  Saluja,  358  Int.  J.  Pharm.,  1  (2008)；A.  Stradner,  432  Nature,  492  (2004)；E.J.  Yearley,  106  Biophys.  J.,  1763  (2014)を参照されたく、上記列挙した文献の各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。
実施例５
【０５１５】
本実施例は、本明細書で提供される絹ポリペプチド材料由来の整形外科用デバイスの形成について説明する。本実施例における絹ポリペプチド材料を、実施例４に説明したとおり、溶液から固体への変換によって調製した。
材料及び方法  
P24合成
【０５１６】
BMP-2-関連ペプチドP24（SKIPKASSVPTEL-SAISTLYLDDD）を、Tufts大学のコア施設で合成した。ペプチドを、Fmoc化学作用とHBTU活性化を用いるABI  431  Peptide  Synthesizerで作製した。ペプチドの純度は90%超であった。
機械加工用の絹系ブランクの調製：
【０５１７】
6%〜8%（wt/wt）の絹溶液を、強制空気流に曝し、水を絹濃度が25%〜30%に到達するまで10℃で徐々に除去した。溶液の濃度を、乾燥後の残留固形物を秤量することによってモニターした。透水性膜を備えた長方形の鋳型を用いて、機械加工用の絹ブランクを調製した。例として、内室寸法が65  mm×28  mm×6.5  mmである3  ml〜12  mlのSlide-A-Lyzer透析カセット（Thermo  Fisher、米国）に濃縮絹溶液を装填し、強制空気流を備えた冷蔵インキュベータに10℃で3日間〜4日間載置した。水分が多孔透水性膜を介してカセットの両側から蒸発し、その結果、固体の絹材料が得られた。続いて材料を4日間換気フードに放置した後、45℃のオーブンにてさらなる4日間放置して、残留水分を除去した。絹系複合材料を生成するために、シリカ（20  nm〜200  nm、Sigma、米国）及びヒドロキシアパタイト（200  nm、Sigma、米国）を、最初に超音波処理によって水に分散し、絹フィブロイン溶液と混合して、所望の量のSiO2またはHAPを含む懸濁液を得た。上述したのと同一の脱水手順を行って、絹／SiO2ブランク及び絹／HAPブランクを得た。抗生物質含有絹材料を生成するために、シプロフロキサシン・HClの懸濁水溶液を、最終のシプロフロキサシン含有量が5%（wt/wt）になるまで26.5%（wt/wt）の絹溶液と混合した。混合物を鋳型に装填し、10℃で3日間脱水した後に、室温で換気フードにて2週間乾燥した。骨誘導絹材料を同様の方法で得たが、例外としてBMP-2（Wyeth、米国）及びP24溶液を、それぞれ1gの絹あたり30  μg（BMP-2）及び1gの絹あたり1.0  mg（P24）の濃度で濃縮絹溶液と混合した。
絹整形外科用デバイスの機械加工：
【０５１８】
絹ブランクをねじ及びIM釘に、CNC旋盤（Trak  TRL  1440  EX）を用いて機械加工した。IM釘に関しては、所望の直径に到達すると、釘ブランクをCNC旋盤に置き、針型の先端を挿入用に端部に載置した。骨ねじ山を備えたねじに関しては、個別仕様の単一点外部カッター（single  point  external  cutter）（Vargus、米国）をCNC旋盤で用いて、所望のピッチ長で切削するように旋回速度をカッターの水平速度にマッチングさせることにより、ねじ山を切削した（外径約1.8  mm、ピッチ＝600  μm）。ねじ頭部をCNC旋盤を使用することにより機械加工して、管状頭部を得た。機械加工する際に、ねじまたはIM釘を、頭部または釘の長さで切り離した。ダイヤモンドカッターを旋盤に搭載し、使用して、ねじ挿入用にねじ頭部にスロットを切削した。プレートに関しては、長方形の絹ブランクを、CNCフライス盤（Trak  DPM）を用いて機械加工した。フライス盤を使用して、所望の型形状及び厚さに切削した。一旦プレートが成形され所定の大きさになるとすぐに、90度Ford座ぐり穴を用いて円柱状または円錐状のねじ孔を切削した。
特性決定  
【０５１９】
バイオミメティック絹材料及び絹系整形外科用デバイスのモフォロジーを走査電子顕微鏡（SEM）及び原子間力顕微鏡（AFM）により特徴付けた。構造をJASCO  6200  FTIR分光計で分析した。
【０５２０】
SEM：モフォロジー分析のために、試料を白金でスパッタリングコートし、Zeiss  Supra  55VP  SEM（Cal  Zeiss、ドイツ）を用いてイメージングした。1.5  mmの絹ロッドを液体窒素中で破砕し、破砕表面をSEMでイメージングした。
【０５２１】
AFM：AFM分析をMFP-3D-BIO  AFM（Asylum  Research、米国）のタッピングモードで行った。先端部の半径が10  nm未満であり、Cr/Au（5/45）コートされたシリコンカンチレバーを使用した（k＝2  N/m、v＝約70  kHz、Asylum  Research、米国）。
【０５２２】
ATR-FTIR：FTIR分析前の元の構造を保持するために、26.5%のSF溶液を液体窒素中で急速冷凍し、凍結乾燥した。FTIRスペクトルを、硫酸トリグリシン検出器を備えたFT/IR-6200  Spectrometer（Jasco、米国）を用いて減衰全反射（ATR）モードで収集した。測定を4000〜400  cm-1の範囲で、2  cm-1の分解能にて128スキャンにより行った。バックグラウンドスペクトルを同一条件で収集し、各試料のスキャンから差し引いた。
機械試験：
【０５２３】
全ての機械試験を、周囲条件下で乾燥状態にて行った。
【０５２４】
圧縮試験：絹ブランクを直径4  mm及び高さ4  mmの円柱に機械加工した。円柱の圧縮強度及び圧縮率を、Instron  3366（Instron、米国）フレームを用いてクロスヘッド速度5  mm/minで測定した。
【０５２５】
せん断試験：2面せん断試験を、直径1.5  mmの絹ピンで行った。図１９のパネル（ａ）は、絹ピンの密接嵌合を可能にする1.5  mmのアライメントされた孔を備えた、3つの隣接するステンレス鋼プレートからなる設備を示す。下部設備は静止したままであり、上部設備はInstron  3366の試験フレームに搭載され、ピンが破壊されるまで速度5  mm/minで押された（ASTM標準F2502-11）。（K.  J.  Bozic,  26  J.  Hand  Surg.  Am.,  755  (2001)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。最大せん断応力を、最大荷重及びピンの断面積から算出した。
【０５２６】
曲げ試験：図１８は、幅7  mm、長さ29  mm、厚さ2  mmを有する絹プレートが曲げ強度に対して試験されたことを示す。プレートは、2  mm直径の孔を有する4つ孔プレートであった。孔は、プレートの端部から3.5  mmの所に置かれ、またそれに隣接する孔が4.5  mm離れて置かれた。2つの中央部の孔は13  mm離れていた。図１９のパネル（ｂ）は、4点曲げ用設備が、真ちゅう製荷重用ローラーと支持ローラーとを備えた、ステンレス鋼から機械加工されたことを示し、これは試験の間に回転が摩擦力の影響を受けないようにする。該設備は、荷重スパンと、6  mmの中央スパンとを有し、支持ローラーが2つの外側孔の間に直接置かれている。下部設備は静止したままであり、上部設備はInstron  3366の試験フレームに搭載され、破壊されるか、または下部設備にまで完全に押し付けられるまで、速度5  mm/minで押された。曲げ剛性、曲げ構造剛性、及び曲げ強度を、ASTM標準F2502-11に記載された方法を用いて、荷重対荷重点変位曲線から算出した。
【０５２７】
曲げ係数を式（1）を用いて算出した：
【数５】
2018527978.tif 000010
（F.  Mujika,  25  Polym.  Test.,  214  (2006)を参照のこと）。
ここで、
E4p＝4点曲げ係数（MPa）
M4p＝4点曲げ剛性（N/mm）
L0＝支持ローラーの間の長さ（mm）
t＝プレートの厚さ（mm）
w＝プレートの幅（mm）
in  vitro領域の阻害試験及び抗生物質放出：
【０５２８】
in  vitroでのシプロフロキサシン担持絹整形外科用デバイスの抗菌効果を、Kirby-Bauer感受性試験を用いて評価した。簡潔に述べると、一晩培養したOD値が0.8〜1.0である50  μlの黄色ブドウ球菌（S.  aureus）（ATCC  25923）を、Tryptic  Soy  Agarプレートに蒔いた。24時間後、阻害領域をImage  Jソフトウェアを用いて測定した。シプロフロキサシン含有絹ピン（直径1.5  mm及び長さ3  mm〜4  mm）をプレートに入れ、37℃で一晩インキュベートして、細菌を増殖させた。薬剤担持絹ピンをダルベッコPBS（0.2  mL）に37℃で浸漬することにより、シプロフロキサシン放出を測定した。所望の時点で、緩衝液を除去し、新しい緩衝液と交換した。放出量を、阻害試験の直接領域を用いて測定した。活性な抗生物質を、細菌菌叢におけるクリアランス領域と、既知の抗生物質濃度基準により生じるクリアランス領域とを比較することにより定量した。
ヒト間葉系幹細胞（hMSC）の単離及び増殖：
【０５２９】
hMSCを、25歳未満の健康な非喫煙者の男性集団由来の全骨髄穿刺液（Lonza、米国）から単離した。全骨髄を、膨張培地で希釈し、175  cm2のフラスコ（Corning、米国）に200,000細胞/cm2の密度で入れ、5%のCO2を含む加湿環境にて37℃で培養した。膨張培地は、ダルベッコ変法イーグル培地（DMEM）、10%のウシ胎仔血清（FBS）、1%の非必須アミノ酸、1  ng/mlのbFGF、及び1%の抗生物質／抗真菌剤（ThermoFisher  Scientific、米国ニューヨーク州）から構成された。各フラスコには最終容量35  mlが含まれ、それを日々振盪させ、造血細胞が懸濁液の状態のままであり、間質細胞がフラスコに付着するようにした。付着細胞が80%コンフルエンスに到達した後、トリプシン処理し、10%ジメチルスルホキシド（DMSO）を含有するFBSに懸濁し、液体窒素中で保存した。第2通過細胞を実験に使用した。
BMP-2染色：
【０５３０】
BMP-2が組み込まれた絹ロッドを、10%ヤギ血清中で室温にて1時間インキュベートして、非特異的なタンパク質−タンパク質相互作用を遮断した。続いて、ロッドを、抗BMP-2抗体（1×）と共に4℃で一晩インキュベートした。試料をPBSで3回洗浄し、Alexa  Fluor  488ヤギ抗ウサギIgGの1/200希釈液中で室温にて1時間インキュベートした。次に試料をPBSで3回洗浄し、Keyence  BZ-X710蛍光顕微鏡（Keyence、米国）でイメージングした。
絹ロッドから放出されたBMP-2の生物活性
【０５３１】
hMSCを、BMP-2が組み込まれた絹ロッドを含む24ウェルプレートに、密度1×104細胞／ウェルで播種し、骨形成培地（DMEM、10%FBS、100  nMデキサメタゾン、10  mMβ-グリセロールリン酸、0.05  mMアスコルビン酸、1%NEAA、1%抗生物質／抗真菌剤）中で保持した。増殖培地（DMEM、10%FBS、1%NEAA、1%抗生物質／抗真菌剤）及び骨形成培地で増殖した細胞を対照として用いた。4週間後、細胞をアルカリホスファターゼ（ALP）及びヒドロキシアパタイト形成に対して染色した。ALPをBCIP/NBT（Sigma、米国）を基質として用いて検出した。OsteoImage石灰化アッセイキット（Lonza、米国）を用いて、製造業者の指示書に従ってヒドロキシアパタイト沈着物を染色した。続いて、試料をKeyence  BZ-X710蛍光顕微鏡（Keyence、米国）で観察した。
BMP2/P24が組み込まれたねじによって誘起されるhMSCの骨形成分化
【０５３２】
ポアサイズ400〜500  μmの絹スポンジを前述したとおりに調製した。（D.  N.  Rockwood,  6  Nat.  Protoc.,  1612  (2011)を参照のこと）。管状絹スポンジ（内径2  mm、外径4  mm、高さ4  mm）を、そのスポンジからダーマルパンチで切断した。次に、エチレンオキシド殺菌済BMP-2及びP24を担持した絹ねじを、管状スポンジに挿入し、100万個のhMSCをスポンジに播種した。構築物を骨形成培地で6週間保持した。ねじとスポンジの界面を露出するために、収集した構築物を長軸方向に沿って半分に切断した。続いて、試料をOsteoImageで染色し、Keyence  BZ-X710蛍光顕微鏡で観察した。
実施例６
【０５３３】
本実施例ではまた、絹ポリペプチド材料が提供され、その特性が説明される。本実施例は、こうした絹ポリペプチド材料をどのように製造し、及び／またはどのように構造体に機械加工することができるのかを示している。加えて、本実施例は、絹ポリペプチド材料が機能的な絹フィブロインモノリスをもたらすことについても説明する。本実施例における両親媒性ポリペプチド材料を、実施例４に説明したとおり、溶液から固体への変換によって調製した。
結果と考察
両親媒性ポリペプチド材料：整形外科用デバイス
【０５３４】
整形外科用デバイスのモフォロジー要件及び構造要件を満たすために、発明者らは、バイオミメティック水性プロセスにより生成される再生絹材料の機械加工性を調べた。図１３は、絹ねじ、ピン、及びプレートが絹ブランクから成功裏に機械加工されたことを示す。
【０５３５】
図１３のパネル（ａ）は、得られた絹ねじ（大径約1.8  mm）を示し、該絹ねじは、欠陥のない光沢ある表面に見え、より重要なことには、鋭い端部を備えた特徴的なねじ山を提示している。図１３のパネル（ｂ）は、低倍率で比較的均一な外観を有するねじ山を示す。微細フィーチャをSEM画像により表した結果、600  μmのねじ山ピッチを備えた均一なねじ山の奥行き（約100  μm）を示した。
【０５３６】
図１７は、高倍率での粗い表面を示す。ねじ山はまた、低倍率（1目盛り数百マイクロメートル）では比較的に均一な外観を示す一方、高倍率（1目盛り数マイクロメートル）では粗い表面を示した。1目盛り数マイクロメートルでの高い粗度のプロファイルにより、インプラントと骨内部成長の間で機械的嵌合することで、早期固着性及び長期安定性が向上すると考えられる。（M.  M.  Shalabi,  85  J.  Dent.  Res.,  496  (2006)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。さらに、この粗い局所的なフィーチャは、整形外科用インプラントに対する生物学的応答に決定的役割を果たす。（M.  Jager,  J.  Biomed.  Biotechnol.  (2007)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。また、骨固定デバイスはせん断力を著しく受けるものである。ねじの代わりに直径1.5  mmの絹ピンを使用して、最大せん断応力を測定した。図１３のパネル（ｇ）は、絹ピンが溶媒系システムの最大せん断応力（約90  MPa）に匹敵する、約80.2  ±  8.5  MPaの最大せん断応力に達したことを示す。（G.  S.  Perrone,  Nat.  Commun.  5  (2014)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。これらの値は、100  MPa〜185  MPaのせん断力を有する現存の吸収性システムにも匹敵する。（N.  Ashammakhi,  17  J.  Mater.  Sci.  Mater.  Med.  1275  (2006)；S.  Leinonen,  13  J.  Craniofac.  Surg.  212  (2002)を参照されたく、これらの各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。図１３のパネル（ｈ）は、絹プレートの機械的性質が4点曲げ試験により測定されたことを示す。水性プレートの機械的構造は、溶媒系プレートと比べて有意に改善された。絹プレートの機械的性質を、長さ29  mmと厚さ2  mmの4つ孔絹プレートを用いた4点曲げ試験により測定した。水性プレートの機械的構造（曲げ剛性206.3±13.8  N/mm、構造剛性18574.4±1242.8  N/mm2、曲げ強度469.6±92.8  N・mm、及び曲げ係数2.7±0.2  GPa）は、溶媒系プレートの機械的構造（曲げ剛性162.8±23.0  N/mm、構造剛性11621.7±2608.7  N/mm2、曲げ強度389.6±  56.4  N・mm、及び曲げ係数1.7±0.3  GPa）に比べて有意に改善された。
【０５３７】
絹ナノ小球の密充填は、再生絹材料の機械的性質及び機械加工性の決定に有用である。高速脱水プロセスから得られた絹ブランクは機械加工できなかったが、これは、メタノール処理によりβシート構造の繊維／小球が高速形成され、より緩く充填された構造が得られたことに起因すると考えられる。
【０５３８】
バイオミメティック絹材料の多機能性を説明するために、数種の機能化された絹整形外科用デバイスを調製した。水性系プロセスの1つの主な魅力は、骨誘導整形外科用デバイスの開発にある。種々の生物活性化合物を用いて、様々な絹形態を機能化させる性能についての広範な研究が報告されている。（A.  B.  Li,  219  J.  Controlled  Release,  416  (2015)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。絹の整形外科用デバイスを、骨形成タンパク質2（BMP-2）またはP24ペプチドの組み込みにより、骨誘導因子を用いて機能化した。P24は、BMP-2のナックルエピトープの残基に相当する合成BMP-2-関連ペプチドであり、骨髄間質細胞の固着及び分化を調節し、異所性骨形成を誘起し得る。図２０は絹ピンにBMP-2が均一に組み込まれたことを示すBMP-2免疫染色を示し、また放出されたBMP-2の生物活性を、ALP活性の改善と石灰化とにより確認した。
【０５３９】
in  vitro細胞培養システムをねじ−骨界面を模倣するように作製し、形成されたヒドロキシアパタイトを細胞培養の6週後にOsteoImageで染色した。図１４のパネル（ｅ）〜図１４のパネル（ｊ）は、BMP-2が組み込まれた絹ねじ群及びP24が組み込まれた絹ねじ群において、正のOsteoImage染色がねじ／スポンジ界面とスポンジ内とで検出されたことを示す。対照的に、図１４のパネル（ｂ）〜図１４のパネル（ｄ）は、BMP-2もP24もない骨形成対照において、石化が絹スポンジの外縁のみに発生したことを示す。特に、石化組織の沈着はねじの輪郭をなぞり、BMP2の存在下でねじ表面と直接接触して観察され、これは、in  vivoでインプラントされた場合、骨組織を備えたねじの良好な骨統合を意味し得る。現状の金属製整形外科用固定システムも吸収性整形外科用固定システムも、骨形成機能を付与しない。絹からの骨誘導化合物の放出を安定化及び制御する性能により、濃度が局所微小環境に対して調整されて、異所性骨合併症が回避され、必要に応じて持続性のある機能的特徴が最適化され得る。この制御により、生分解性及び吸収性であるだけでなく、実際に骨増殖も促進及び誘起し、かつ局所的にのみリモデンリングするという明確な利点が付与されるはずである。
【０５４０】
水性系バイオミメティックプロセスのさらなる利点は、システムに抗菌機能を付加することである。生分解性整形外科用インプラント内に抗生物質を組み込むことにより、さほど全身曝露させることなく、バイオマテリアル関連感染の局所的な抗菌予防への手法が提供される。これは、整形外科修復に主として必要である。（T.  J.  Makinen,  36  Bone,  292  (2005)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。この目的のために、シプロフロキサシンを含有する絹デバイスを調製した。シプロフロキサシンは、黄色ブドウ球菌（S.  aureus）などの骨髄炎原因病原体の多くを含めた広域スペクトル活性を有するために、本研究で選択された。図１４のパネル（ｌ）は、絹／シプロフロキサシンピンの抗菌効果が阻害試験領域によって示されたことと、細菌増殖のない透明ゾーンが黄色ブドウ球菌（S.  aureus）細菌菌叢に置かれたシプロフロキサシン含有絹ロッドの周囲に生じたこととを示す。放出についての検討をPBS中及びプロテアーゼIXVの存在下で行って、in  vivoでの絹のタンパク質分解の可能性をモデル化した。図１４のパネル（ｍ）は、シプロフロキサシンの連続的放出が少なくとも36日間持続することを示し、これは、感受性治療剤の生物活性が、マイルドな水性処理製造プロセスの間に保持されていたことを示唆する。絹が抗生物質活性に及ぼす安定化効果は、種々の形態における絹材料内の抗生物質安定化に関するこれまでの結果と一致した。（E.  M.  Pritchard,  23  Adv.  Funct.  Mater.  854  (2013)；J.  Zhang,  109  Proc.  Natl.  Acad.  Sci.  USA,  11981  (2012)を参照されたく、これらの各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。加えて、プロテアーゼ溶液中でのシプロフロキサシン放出は、PBS中での該放出に比べて有意に高速であり、これは、放出プロファイルが絹分解によって調整され得ることを示唆した。
【０５４１】
複合ねじは、実証済みの骨伝導性に基づき、HAP及びβ-リン酸三カルシウムなどの無機充填剤を添加することによって、これまでに開発されてきた。（M.  Johnston,  27  Arthroscopy,  1671  (2011)；及びArthrex  Research  and  Development,  Arthrex  BioComposite  Interference  Screws  for  ACL  and  PCL  Reconstruction  (2010)を参照されたく、これらの各々の内容は、参照によりその全体が本明細書に援用される）。研究によれば、シリカナノ粒子などのシリカ含有材料が、in  vitroで骨形成骨芽細胞の分化及び活性を刺激することができる一方、骨吸収破骨細胞を抑制し得ることが示されてきた。（L.  Macarini,  113  La  radiologia  medica,  1185  (2008)を参照されたく、その内容は参照によりその全体が本明細書に援用される）。図１４のパネル（ｎ）、（ｏ）、（ｑ）、及び（ｒ）は、絹ブランク中の組み込まれたHAP及びシリカナノ粒子ならびに複合ブランクが、整形外科用デバイスになる複合ブランクとなっていたことを示す。複合材料は、絹単独と同様の機械加工性を示した。例えば、絹／HAP及び絹／SiO2のバイオ複合材料ねじは、機械加工後に滑らかな表面を示していた。図１４のパネル（ｑ）及びパネル（ｓ）は、FTIR分析により、ねじ内のHAP及びシリカナノ粒子の存在が明らかになったことを示す。
【０５４２】
発明者らは、機械加工可能な絹材料をバイオミメティックな全水性プロセスにより生成することが実現可能であることを示した。発明者らは、絹溶液の脱水及び絹分子のアセンブリに着目して、緻密な結晶構造を作製することで、工順として、高密度で組織化された構成ブロックを作製し、該ブロックから機械的にロバストな絹系整形外科用デバイスを作製した。マイルドな全水系プロセスは、絹を他の生体分子（例えば、抗生物質、成長因子、サイトカイン）と組み合わせることにより幅広い可能性を提供し、したがって、機能化された整形外科用デバイスに対する有用な手段を提供する。
他の実施形態及び等価物
【０５４３】
本開示は、本開示のある特定の実施形態及び実施例について明示的に説明してきたが、当業者は、本発明がこうした実施形態または実施例に限定されることを意図しないことを認識するであろう。それどころか、当業者に認識されるように、本開示はこうした特定の実施形態及び／または実施例の種々の代替物、変更物、及び均等物を包含するものである。
【０５４４】
したがって、例えば、明示的に記載しない限り、または文脈から明らかに必要とされない限り（例えば、別の方法では実施できないなど）、方法及び図表は、工程または要素の特定の記載された順序または配置に限定されるものとして解されるべきではない。さらに、異なる実施形態で例証され得る特定の要素の異なる特徴が、一部の実施形態において相互に組み合わせられてもよい。
【図１ａ】
2018527978.tif 000011
【図１ｂ】
2018527978.tif 000012
【図１ｃ】
2018527978.tif 000013
【図１ｄ】
2018527978.tif 000014
【図２ａ】
2018527978.tif 000015
【図２ｂ】
2018527978.tif 000016
【図２ｃ】
2018527978.tif 000017
【図３ａ】
2018527978.tif 000018
【図３ｂ−ｃ】
2018527978.tif 000019
【図４】
2018527978.tif 000020
【図５】
2018527978.tif 000021
【図６ａ】
2018527978.tif 000022
【図６ｂ】
2018527978.tif 000023
【図７】
2018527978.tif 000024
【図８】
2018527978.tif 000025
【図９】
2018527978.tif 000026
【図１０】
2018527978.tif 000027
【図１１】
2018527978.tif 000028
【図１２ａ−ｂ】
2018527978.tif 000029
【図１２ｃ−ｉ】
2018527978.tif 000030
【図１２ｊ】
2018527978.tif 000031
【図１３ａ−ｆ】
2018527978.tif 000032
【図１３ｇ−ｈ】
2018527978.tif 000033
【図１４ａ−ｄ】
2018527978.tif 000034
【図１４ｅ−ｊ】
2018527978.tif 000035
【図１４ｋ−ｍ】
2018527978.tif 000036
【図１４ｎ−ｐ】
2018527978.tif 000037
【図１４ｑ−ｓ】
2018527978.tif 000038
【図１５】
2018527978.tif 000039
【図１６ａ】
2018527978.tif 000040
【図１６ｂ】
2018527978.tif 000041
【図１６ｃ】
2018527978.tif 000042
【図１６ｄ】
2018527978.tif 000043
【図１６ｅ】
2018527978.tif 000044
【図１７（ａ）】
2018527978.tif 000045
【図１７（ｂ）】
2018527978.tif 000046
【図１８ａ】
2018527978.tif 000047
【図１８ｂ】
2018527978.tif 000048
【図１８ｃ】
2018527978.tif 000049
【図１９】
2018527978.tif 000050
【図２０ａ】
2018527978.tif 000051
【図２０ｂ】
2018527978.tif 000052
【図２０ｃ】
2018527978.tif 000053
【図２０ｄ】
2018527978.tif 000054
【図２０ｅ】
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【図２０ｆ】
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【図２０ｇ】
2018527978.tif 000057
【図２０ｈ】
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【図２０ｉ】
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【国際調査報告】
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