(57)【要約】本開示は、一般的に、適切な媒体中にキトサン、親水性ポリマー、ポリシロキサン、及びゲル化剤を含有するゾルゲルポリマー複合材料に関する。有利に、ゾルゲルポリマー複合材料は、１つ以上の生理的刺激に応答して耐久性のあるシール、または強力な固体を形成することが可能である。さらに、本開示は、この複合材料の医療用途及び動物用途、特に、乳畜における乳房疾患の発生を減少させる、または防ぐための方法及び送達システムに関する。さらに特に、本開示は、非ヒト動物の乳頭表面上に、または乳頭管もしくは槽中に、乳腺炎などの乳房疾患の予防的処置のために物理的障壁を作製する方法及びゾルゲルポリマー複合材料組成物を含み、その中でゾルゲルポリマーは、１つ以上の生理的刺激に応答してシールを作製する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
雌の非ヒト動物における乳房疾患の予防、または処置するための生成物であって、
有効量の、キトサンを含有するゾルゲルポリマー複合材料、キトサンとは別の親水性ポリマー、ゲル化剤及び適切な媒体を含み、
ポリシロキサンをさらに含む、
前記生成物。
【請求項２】
前記媒体は、酢酸水溶液である、請求項１に記載の生成物。
【請求項３】
前記キトサンは、アシル化されている、請求項１に記載の生成物。
【請求項４】
前記ポリシロキサンは、ジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）である、請求項１に記載の生成物。
【請求項５】
前記親水性ポリマーは、水溶性多糖類である、請求項１に記載の生成物。
【請求項６】
前記水溶性多糖類は、セルロースまたはその誘導体である、請求項５に記載の生成物。
【請求項７】
前記親水性ポリマーは、メチルセルロース、ポリ酢酸ビニル、アシル化ポリ酢酸ビニル、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、エチルヒドロキシルエチルセルロース（ｅｔｈｙｌ  ｈｙｄｒｏｘｙｌｅｔｈｙｌ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）、ヒプロメロース酢酸エステルコハク酸エステル、ヒアルロン酸、非イオン性トリブロックコポリマー、ポリエチレングリコール、アルギン酸ナトリウム及びゼラチンからなる群から選択される、請求項１に記載の生成物。
【請求項８】
前記ゲル化剤は、β−グリセロリン酸二ナトリウム水和物、β-グリセロリン酸二ナトリウム五水和物、ピロリン酸ナトリウム四塩基性、リン酸カリウム二塩基性三水和物、ヘキサメタリン酸ナトリウム、テトラポリリン酸ナトリウム、ヘキサポリリン酸ナトリウム、ヘプタポリリン酸ナトリウム、オクタポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム及びポリリン酸ナトリウム、フェリシアン化カリウムならびにそれらの混合物からなる群から選択される塩である、請求項１に記載の生成物。
【請求項９】
前記ゲル化剤は、親油性リン酸塩類、可塑剤、アニオン界面活性剤、ガム類、ペクチン、カラゲナン(イオタ、カッパ、及びラムダ)、アルギン酸塩、シクロデキストリン類、及びそれらの混合物からなる群から選択されるイオン架橋剤である、請求項１に記載の生成物。
【請求項１０】
前記ゲル化剤は、ゲニピン、ジエチルスクアラート、ジスクシンイミジルスベレート、グルタルアルデヒド、ジカルボン酸、ジイソシアネート及びそれらの混合物からなる群から選択される化学的架橋剤である、請求項１に記載の生成物。
【請求項１１】
前記ポリシロキサンは、約７０重量％以下の量で提供される、請求項１に記載の生成物。
【請求項１２】
前記ポリシロキサンは、約５〜７０重量％の量で提供される、請求項１１に記載の生成物。
【請求項１３】
前記ゾルゲルポリマー複合材料は、１つ以上の抗微生物薬剤をさらに含む、請求項１に記載の生成物。
【請求項１４】
前記抗微生物薬剤は、マクロライド、セファロスポリン、リンコサミニド系（ｌｉｎｃｏｓａｍｉｎｉｄｅ）抗生物質、フルオロキノロン、テトラサイクリン、ペニシリン、スペクチノマイシン、スルホンアミド、クロラムフェニコール、チアンフェニコールのフッ素化合成類縁体及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１３に記載の生成物。
【請求項１５】
前記抗微生物薬剤は、セファロスポリンであり、前記セファロスポリンは、セフチオフル塩酸塩である、請求項１４に記載の生成物。
【請求項１６】
雌の非ヒト動物における乳房疾患を予防、または処置する方法であって、
前記動物の乳頭、乳頭管または乳頭槽へ有効量の請求項１〜１５のいずれかのゾルゲルポリマー複合材料を投与することを含む、
前記方法。
【請求項１７】
乳房疾患の予防または処置のための非ヒト動物の前記乳頭管または乳頭槽中に物理的障壁を形成するためのシステムであって、
前記システムは、請求項１〜１５のいずれかのゾルゲルポリマー複合材料を含む送達装置を備える、
前記システム。
【請求項１８】
雌の非ヒト動物における乳房疾患を予防、または処置するための生成物であって、
有効量の、キトサンを含有するゾルゲルポリマー複合材料、キトサンとは別の親水性ポリマー、ゲル化剤、適切な媒体、油、及び少なくとも１つの両親媒性界面活性剤を含む、
前記生成物。
【請求項１９】
複数の両親媒性界面活性剤をさらに含む、請求項１８に記載の生成物。
【請求項２０】
少なくとも１つの親水性界面活性剤、及び少なくとも１つの疎水性界面活性剤をさらに含む、請求項１８に記載の生成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に、固有のゾルゲルポリマー複合材料、及びそれらについての新規の用途に関する。さらに特に、本開示は、生理的刺激に応答して強力な固体を形成するゾルゲルポリマー複合材料に関し、この強力な固体は、生理的刺激に応答して所定の浸透性及び機械的特性を有する。これらの複合材料は、容易に注入可能であり、被検体に注入後に急速に凝固する液体を注入することが望ましい広範囲のヒト及び動物の健康用途においてそれらを有用にする、せん断流動化特性を有する。また、本開示は、これらの複合材料を乳頭シーラントとして利用することによって、乳畜の乳腺を病原体添加から保護して、動物における乳腺炎の発生を減少させる、または防ぐ新規の方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書に引用されるすべての特許及び刊行物の内容は、参照によりそれらの全体が本明細書によって援用される。
【０００３】
ハイドロゲル類は、水または他の生物流体中に分散する、高度に水和した、巨大分子網目である。ハイドロゲル類は、温度が上昇すると粘性が増加する特異的特性を示し、熱可逆性、温度感受性（または熱硬化性）ハイドロゲル類として知られている。キチンの部分的から実質的にアルカリ性のＮ−脱アセチル化によって得られる市販の安価なポリマーであるキトサン、Ｎ−アセチルグルコサミン単位から作られ、β−１，４−グリコシド結合を介して結合される線状多糖類などの天然由来のポリマー類から温度感受性ハイドロゲル類を調製することができることが知られている。脱アセチル化プロセスは、熱い、濃縮された、水酸化物溶液、通常、水酸化ナトリウムを使用して一般的に実行される。
【０００４】
キトサンは、生体適合性、無毒性、及び非免疫原性であり、医療、製薬、化粧品及び組織構築分野におけるその用途を可能にする。たとえば、網膜近くの局所眼球用途及び眼球内注入または移植に使用されている。さらに、キトサンは、ある特定の特異的酵素、たとえば、リゾチームによって代謝開裂されるため、生分解性とみなされることが可能である。加えて、キトサンが上皮タイトジャンクションを開くことによって、浸透促進剤として作用することが報告されている。また、キトサンは、治療を促進し、抗菌特性、抗真菌特性及び抗腫瘍特性を示す。
【０００５】
天然組織などの生物構造の複雑さの結果として、被検体の皮膚上に、または体内に液体として導入され、そして簡単な塗布または注入を通して固体または固体様になる生体材料及び医療機器の使用を研究者らが探求することになった。たとえば、キトサンハイドロゲル類は、急性及び慢性軟骨欠損と関連する膝関節痛の軟骨再生及び防止のために有用であることが示されている。また、キトサンベースのゲル類は、新規に合成された大量のアニオン性プロテオグリカンを捕捉することによって、椎間板（ＩＶＤ）細胞のカプセル化のための足場に変わり、これらの足場として機能することを示している。キトサンは、リン酸誘導体などのいくつかの多価アニオンの存在下で熱可逆性ゲル類を形成することが知られている。キトサン／有機リン酸水溶液系などのイオン性多糖類ゲルの温度制御されたｐＨ依存形成は、たとえば、ＰＣＴ国際公開第ＷＯ９９／０７４１６号、及び米国特許第６，３４４，４８８号に記載されている。しかしながら、キトサンなどのイオン性多糖類から作製される、ハイドロゲル類は、弱く、ポリマー及び塩溶液を混合した後に、比較的長い待機時間の後にのみ通常形成される。これは、その溶解度が低いことが原因で、高濃度のキトサン、特に、高分子量のキトサンを含む、均一な、完全に水和したキトサン溶液を得ることが難しいという事実が主な原因である。さらに、いくつかの医療用途は、簡単なゾルゲル転移だけではなく、所望のマクロポロシティ及び機械的特性を有する固体構造の提供をも必要とする。さらに、温度は、非特異的刺激であり、高外気温などの人体外側の要素によって、または単に熱い飲み物を飲む、経口適用のために誘発される可能性がある。したがって、特異的生理的刺激によって誘発される場合に限り、所望の機械的特性及び／または浸透性特性に達することが可能である刺激応答性インプラント及びパッチが必要である。
【０００６】
米国特許第９，０３４，３４８号は、ハイドロゲル類を形成する、注入可能なキトサン混合物を開示する。約３０％から約６０％の範囲にアセチル化の程度を有する少なくとも１つのタイプのキトサン、及び少なくとも約７０％の脱アセチル化の程度を有する少なくとも１つのタイプのキトサンを含む、生理的ｐＨ及び３７℃付近でハイドロゲルを形成する、キトサン組成物が記述されている。さらに開示されるのは、少なくとも約７０％の脱アセチル化の程度、及び１０〜４０００ｋＤａの分子量を有する少なくとも１つのタイプのキトサン、及び２００〜２００００Ｄａの分子量を有する少なくとも１つのタイプのキトサンを含む、生理的ｐＨ及び３７℃付近でハイドロゲルを形成する、キトサン組成物である。また、開示されるのは、キトサン組成物の調製及び使用方法である。
【０００７】
米国特許出願公開第２０１０／００２８４３４号は、温度制御され、ｐＨ依存性自己ゲル化生体高分子水溶液を開示する。酸性水性媒体、０．１から１０重量％のｐＨゲル化酸可溶性生体高分子、ならびに塩基性及び６．０から８．４の間のｐＫａを有する０．１から１０重量％の水溶性分子、または塩基性及び６．０から８．４の間のｐＫａを有する分子の水溶性残基もしくは配列を含む、自己ゲル化システム及びゲル類を生成するための生体高分子液体水溶性組成物が記述されている。液体組成物は、５．８から７．４に及ぶ最終ｐＨを有し、安定した固体、及び均質なゲルを１０から７０℃の温度範囲内で形成する。また、これらの組成物を調製する方法、及びそれらの用途を記述する。
【０００８】
米国特許出願公開第２０１０／０２８５１１３号は、向上した安定性を有する逆熱ゲル化複合材料ハイドロゲル類を開示する。微粒子及びナノ粒子から選択されるそれらの中のポリマーの疎水性粒子などの、分散されたポリマー粒子を含む、ヒアルロナン（一般にヒアルロン酸とも称される）などのアニオン性多糖類またはその誘導体の水溶液と、メチルセルロースまたはその別の水溶性セルロース誘導体の水溶液との配合物を含む複合材料ハイドロゲル類が記述されており、その中でハイドロゲルの安定性はハイドロゲル単独の安定性と比較して向上している。ポリマー粒子は、少なくとも１つの治療剤を含むことができ、この場合、各治療剤は、微粒子及び／またはナノ粒子の適切なポリマー製剤を選択することによって調整される、または変更されることが可能である線形徐放性速度を示す。この複合材料は、注入可能であり、治療剤の非存在下で、再建手術及び美容手術のためのバルク剤として使用されることができる、または後続の治療剤送達のためのプラットフォームとして作用することができる。
【０００９】
獣医学的な健康問題に関する限り、乳腺炎は、乳腺の炎症であり、ほとんどの場合、乳頭口を介して乳腺に入る細菌によって典型的に引き起こされる。乳腺における非泌乳期または「乾乳期」中に、乳頭口及び乳頭管におけるケラチンの沈着は、第一の防御機構を形成する。動物の乳頭に形成されるケラチン栓は、保護障壁を形成し、乾乳牛分泌の自然保護因子と同様に、乳頭におけるＦｕｒｓｔｅｎｂｕｒｇのロゼットの免疫性に富む組織は、高水準の自然発生する抗菌物質（カチオン性タンパク質）を含み、これらの抗菌物質は、乳頭口から乳頭槽（部分的に洞）及び乳腺槽への細菌の通過を抑制する。しかしながら、動物が泌乳の終わりに乾乳期に入る場合に、動物の乾乳期中に、及び／または分娩中に、このケラチン栓、及びこれらの自然免疫防御機構によって細菌の侵入を克服することが可能である。結果として、細菌は、乳腺に侵入し、乾乳期中に、またはさらに特に、分娩直後に乳腺炎を引き起こす。
【００１０】
乳腺炎を引き起こす主な病原体は、ブドウ球菌種（たとえば、ストレプトコッカスアガラクチア、黄色ブドウ球菌及び同様のものなど）、コリネバクテリウムボビス、マイコプラズマ、大腸菌群（たとえば、エシェリキアコリ（Ｅｓｈｅｒｉｃｈｉａ  ｃｏｌｉ）、クレブシエラ菌種、エンテロバクター菌種及びシトロバクター菌種など）、環境性連鎖球菌種（たとえば、ストレプトコッカスディスガラクティアエ、ストレプトコッカスユベリス及びエンテロコッカス菌種など）、シュードモナス菌種などである。乳腺炎が主に細菌によって引き起こされるが、炎症は、二次細菌感染の発生の有無にかかわらず、ウイルス（たとえば、ウシヘルペスウイルスII及びＩＶ、偽牛痘などのパラワクシニアウイルス及び同様のもの）感染、または真菌性（たとえば、カンジダ菌種及びアスペルギルス菌種）もしくは藻類微生物（たとえば、プロトテカ菌種）のような非定型病原体による感染の結果として引き起こされることも可能である。
【００１１】
病原体の存在が原因である乳腺炎は、酪農場の範囲内で高度伝染性状態になる可能性があり、酪農業に大きな生産損失をもたらす。つぎに、飲用可能な牛乳の減少は、人間の消費に適合しない牛乳にする、有害な病原体の影響、またはさまざまな処置から発生する。重篤な場合、死に至る可能性があり、妨げられていない激増も、動物の乳房に永久的な損傷を引き起こす可能性がある。乳畜の主な風土病として、乳腺炎は、動物福祉を危険にさらし、ある程度コストのかかる獣医学的ケアを必要とすることが多い。早期の泌乳期を乾乳期から続く既存の感染、及び新規の感染から保護する価値は、酪農業に非常に高いままである。動物の健康を維持するために、また酪農業において高いコストの乳生産を下げるために乳腺炎の処置及び制御が重要な目標であるということは明白である。
【００１２】
そのために、特に未経産のウシ、及び以前に１回以上妊娠を経験した雌ウシについて、乳腺炎及び他の状態を防ぐために動物の乳頭をシールする試みにおいて、たとえば、泌乳期中に乳頭の外面及び乳頭管をシールするための障壁乳頭ディップ、ならびに乾乳期中に、乳頭管を遮断する、もしくはシールするための、または乳頭槽に栓をするための内部乳頭シーラントにおいて、生成物を開発している。
【００１３】
これらの生成物に加えて、乳腺炎の発生率を低下させる、いくつかの方法は、当該技術、たとえば、単一の送達装置から抗微生物製剤及びシール製剤を非ヒト動物の乳頭管中へ順次送達することを備え、その中でシール製剤がビスマスなどの無毒の重金属塩である方法（米国特許第８，３５３，８７７号）；乳頭管及び／または乳頭洞へ外因性ケラチンを含む組成物を塗布する方法（米国特許第８，２２６，９６９号）；乳頭シール製剤の量を動物の乳頭管中へ注入することによって動物の乾乳期中の発症予防のために乳頭管中に物理的障壁を形成し、その中で乳頭シール製剤がチタン、亜鉛、バリウムまたはそれらの組み合わせのビスマスを含まない無毒の重金属塩を含み、物理的障壁が動物の乳によって作られる乳製品に黒点欠陥を引き起こさない方法（米国特許第７，９０６，１３８号）；乾乳期中の乳腺炎の予防的処置のための抗感染性のない物理的障壁を動物の乳頭管中に形成し、抗感染症剤なしでシール製剤を動物の乳頭管中へ注入するステップを備え、その中で流動パラフィンなどのビヒクルを含むステアリン酸アルミニウムのゲル塩基、またはポリエチレンゲルを含むゲル塩基中にシール製剤がビスマスなどの無毒の重金属塩を含む方法（米国特許第６，２５４，８８１号）、ならびに同様の方法に記述されている。
【００１４】
しかしながら、既存のシール製剤または外部ディップ生成物のいずれも、未経産のウシの中でのような、動物に、乳腺炎、特に致死的である、及び／または非常に伝染性である可能性がある形態を防ぐのに十分な時間、乳畜の乳頭の外部にシールしない。さらに、乳頭シーラントは、抗生物質選択または投与に関係なく、より高水準の保護を提供する実行可能な方法として確立されているが、市場にある現在の生成物は、使いやすさ及び長期持続性の組織接着性、取り外しのしやすさ、乳の汚染の回避、ならびに熟成チーズにおける黒点欠陥の防止のための要求を満たすことができない。したがって、必要とされるのは、投与する動物取り扱い者にとって容易、かつ安全であり、好ましくは効果的で長期持続性のシールを組織上の適所に直接に（すなわち、「原位置に」）形成する無毒の製剤である。加えて、乳畜の乳、乳から作られるヨーグルトまたはチーズ製品の品質を損なわないことがシール製剤にとって必要であり、特に、熟成チーズにおける黒点欠陥を回避することがシーラントにとって必要である。確かに、好ましくは動物の乳の公共消費のために保留期間を必要とする抗生物質または他の医薬品を使用せずに、病原体によって引き起こされる乳腺炎を防ぐ、または乳腺炎の発生率を有意に低下させるために動物の乳頭上に十分な障壁を形成する、長期持続性の、無毒の、非刺激性シール製剤を見出す獣医学的分野における明確な技術に認められた必要性がある。また、乳腺炎の有効な処置または予防のために抗生物質及び同様のものを含むことが可能である、長期持続性シール製剤を見出す明確な必要性がある。
【００１５】
したがって、既知のハイドロゲル類の不都合を改善するゾルゲルポリマー複合材料を提供することが本発明の科学技術の目的である。
【発明の概要】
【００１６】
本開示は、適切な媒体中にキトサン、親水性ポリマー、ポリシロキサン、及びゲル化剤を含む、新規のゾルゲルポリマー複合材料に関する。有利に、ゾルゲルポリマー複合材料は、１つ以上の生理的刺激に応答して耐久性のあるシール、または強力な固体を形成することが可能である。さらに、本開示は、ゾルゲルポリマー複合材料についてのさまざまな医療用途及び獣医学的用途に関する。具体的に、本開示は、ゾルゲルポリマー複合材料を動物の乳頭へ外部に塗布する、またはこの複合材料を乳頭管もしくは乳頭槽内に注入する基本のステップを備える、動物が乾乳期に入る場合、または乾乳期中に、主に発生する乳房疾患の予防的処置または予防のために、物理的障壁を乳畜の乳頭管中に形成する新規の方法に関与する。好ましくは、組成物は、１つ以上の生理的刺激に応答して急速にゲル化し、または凝固し、強力な固体を形成する。また、本開示は、乳房疾患の処置のために、乳畜の乳頭管中に物理的障壁を形成するシステムを提供し、このシステムは、ゾルゲルポリマー複合材料、及びこの組成物を動物の乳頭槽中へ注入するための注入装置を含む。これらのようなシステムは、乳腺炎を引き起こす微生物による乳腺の侵入を乳頭シーラントが遮断すること、または感染の発生もしくは再発を減少させることを可能にする。
【００１７】
本開示の背景、及び当該技術からのその逸脱は、添付の図面を参照して本明細書の下記にさらに記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】Ｆ１−２０１４１２１０製剤について、ｆ＝０．１Ｈｚで記録される２５から３７℃への温度跳躍、及びτ＝１Ｐａの振動応力時の弾性率（Ｇ’）及び損失正接（ｔａｎδ＝Ｇ”／Ｇ’）の時間依存のグラフを示す。
【図１Ｂ】Ｆ４−２０１４１２１０製剤について、ｆ＝０．１Ｈｚで記録される２５から３７℃への温度跳躍、及びτ＝１Ｐａの振動応力時の弾性率（Ｇ’）及び損失正接（ｔａｎδ＝Ｇ”／Ｇ’）の時間依存のグラフを示す。
【図２】ｆ＝０．１Ｈｚ及びτ＝１Ｐａの振動応力での滅菌後、時間０から１２週間に記録されるＦ１−２０１４１２１０製剤について、２５から３７℃への温度跳躍時の弾性率（Ｇ’）及び損失正接（ｔａｎδ＝Ｇ”／Ｇ’）の時間依存のグラフを示す。
【図３】振動周波数ｆ＝０．１Ｈｚ、及び温度Ｔ＝２５℃で登録される、製剤Ｆ１−２０１４０８２５（非滅菌）及びＦ１−２０１４１２１０（滅菌して１２週間室温で保管される）についての応力掃引結果のグラフを示す。矢印は、両方の試料について類似した、せん断流動化領域の開始を示す。
【図４】１％  ｗ／ｗのキトサン（ＣＨ）（約６のｐＨ）中の１７％  ｗ／ｗのＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７の製剤についてのナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）量でのゲル化温度依存のグラフを示す。
【図５】時間の関数として６ｓ−１で、また異なる温度でアシル化ＰＶＡの粘度のグラフを示す。
【図６】振動周波数ｆ＝０．１Ｈｚ、及び温度Ｔ＝２５℃で示されるような、ゾルゲルポリマー複合材料製剤Ｆ１〜Ｆ４についての応力掃引結果を示す。矢印は、せん断流動化領域の開始を示す。
【図７】ｆ＝１Ｈｚ、及びτ＝１Ｐａの振動応力で記録される２５から３７℃への温度跳躍時の弾性率Ｇ’及び損失正接、ｔａｎδ＝Ｇ”／Ｇ’の時間依存を示す。
【図８】Ｔ＝２５℃及びＴ＝３７℃でのゾルゲルポリマー複合材料製剤Ｆ２からのアモキシシリンの平均放出速度を示す。エラーバーは、標準偏差（ｎ＝３）を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本開示に従い、キトサン、親水性ポリマー、及びゲル化剤を適切な媒体、望ましくは、水溶性媒体、及びさらに望ましくは、弱酸性水性媒体中に含む、新規のゾルゲルポリマー複合材料が提供される。ゾルゲルポリマー複合材料は、この複合材料がシリンジにおいて室温で変形することが可能であるように、せん断流動化特性を有する。また、ゾルゲルポリマー複合材料は、シングルバレルシリンジ及び同様のものを使用して注入されることが可能である。有利に、この複合材料は、いかなる他の薬剤の追加もなく、１つ以上の生理的刺激に応答して、固体、多くの場合、特に強力な固体を形成することが可能である。これらの刺激に応答して、ゾルゲルポリマー複合材料は、急速に凝固することが多い。別の利点は、この複合材料が生理的状態において機械的圧力または水圧に耐えることが可能な瞬時にゲル化する強力な固体を提供することである。加えて、この複合材料は、哺乳類被検体中への注入後に、漏れや滴下のない栓を形成することが可能である。
【００２０】
本開示は、特別に設計された製剤から恩恵を被る、ゾルゲルポリマー複合材料についての複数の医学的用途及び獣医学的用途をさらに提供する。ヒトへの適用は、本開示から明らかになり、好ましい用途は、動物が乾乳期に入る場合に、または乾乳期中に典型的に発生する乳房疾患の予防的処置のために乳畜の乳頭管中に物理的障壁を形成する固有の方法に関し、この方法は、好ましくは、１つ以上の生理的刺激に応答して急速にゲル化して、または凝固して、耐久性のあるシール、または強力な固体を形成する組成物を包含する、ゾルゲルポリマー複合材料を動物の乳頭へ、または乳頭管内に投与するステップを備える。また、本開示は、乳腺炎を引き起こす微生物による乳腺侵入を遮断し、新たな感染または再感染の発生を減少させる、または防ぐ新規の処置方法を提供する。
【００２１】
本開示は、物理的障壁を形成するシステムを備え、この物理的障壁は、好ましくは、乳畜の乳頭管内の内部障壁であり、乳房疾患を防ぎ、または感染の有害な影響を和らげ、このシステムは、ゾルゲルポリマー複合材料、及び組成物を動物の乳頭槽中へ注入するための送達装置を含む。これらのようなシステムは、処置が乳腺の乳腺炎を引き起こす微生物による侵入を遮断すること、または感染の発生もしくは再発のリスクを低下させることを可能にする。さらに特に、本開示は、好ましくは、未経産牛もしくは乳牛を含むが、ヤギ、ヒツジ、水牛及び同様のものなどの他の動物をも含むことが可能である、動物が乾乳期になる場合に、または乳畜動物の乾乳期中に、ゾルゲルポリマー複合材料を主に注入する、方法及びシステムを提供する。ゾルゲルポリマー複合材料は、乾乳期中の乳腺炎の予防及び制御における補助として作用するため、乾乳期中の、及び泌乳の第一段階（分娩後）に、臨床及び無症状の症例を減少させる。乾乳期全体を通して乳頭管中に残ることにより、ゾルゲルポリマー複合材料は、プリフレッシュ乳畜における高リスク期間中に乳頭管を通した微生物侵入を除く、または減少させる。
【００２２】
１つの態様において、本開示は、微生物乳腺炎を乳畜において防止するための方法を提供し、この方法は、動物から得られる乳を乳製品の生産に使用することを可能にし、この方法は、乳畜の関連がある乳房組織上に、または乳頭管内に直接にゾルゲルポリマー複合材料を、局所的に塗布して、または注入して乳頭シールを形成することを備える。この乳頭シーラントは、乳房内投与を介して各乳頭へ乾乳期に典型的に投与される。好ましくは、ゾルゲルポリマー複合材料は、健康な動物の感染前に塗布される、または注入される。別の態様において、本開示は、乳製品の生産において公共消費を許可する前の、乳腺炎について処置されている動物から得られる乳の保留期間を減少させる方法を提供し、その中でゾルゲルポリマー複合材料は、動物の乳頭管内に、局所的に塗布される、または注入される。また、本開示は、乳製品の生産を改善するために乳腺炎を防ぐ、または乳腺炎の頻度を低下させるように予防的に処置される動物から得られる乳の保留期間を短縮するための方法を提供し、その中でゾルゲルポリマー複合材料は、動物の乳頭管内に、局所的に塗布される、または注入される。
【００２３】
さらに特に、本開示は、乳製品が乳、ヨーグルトまたはチーズである、上記の方法を提供する。乳製品が乳であるとき、これらの方法は、乾燥または流体乳を包含する。また、本開示は、ゾルゲルポリマー複合材料が乳房内注入を介して、または乳頭を浸漬することによって投与される、これらのような方法を提供する。すべての実施形態において、本開示の関連がある獣医学的用途を必要としている非ヒト動物は、好ましくは、未経産牛または乳牛であるが、別の乳畜動物であることも可能であり、この投与は、動物が乾乳期に入る場合に、または乾乳期中に、乳房内注入によって優先的に達成される。さらに、本開示は、ゾルゲルポリマー複合材料が非泌乳動物の分娩後期間中に投与される、またはゾルゲルポリマー複合材料が動物の分娩前期間中に投与される、これらのような方法を提供する。
【００２４】
本開示の乳頭シーラントは、市場にある現在のシーラントを上回る、向上した使いやすさ（投与及び取り外しの両方）、及びその新規の品質側面の要旨を通して多くの利点、たとえば、ゾルゲルポリマー複合材料の無毒性、生体適合性、生分解性、弾性 （柔軟性）、長期持続性組織接着性、シリンジ通過性、室温での流動性、体温に応答して凝固する能力、３７℃での高速ゲル化時間、非刺激性及び不活性な性質などを提供する。特に、不溶解性水性温度転移ゾルゲルハイドロゲル類は、固有に、室温で流体であり、さらに体温で乳頭管中へゲルを形成する。ゾルゲルポリマー製剤は、広い温度範囲にわたる注入しやすさ、及び乳頭管から手動で剥ぎ取ることによる除去しやすさを可能にする目的に合わせることができる、せん断流動化特性を実証する。体腔から取り外すと、ゾルゲルポリマー複合材料は、室温で液相に戻り、乳業に真の利益を与える。加えて、現在の市販のシーラントとは異なり、本開示の乳頭シーラントは、乳の最初の処理段階中にステンレス鋼パイプ（ミルクライン）またはバルクタンクへ固着せず、標準的な冷水または温水洗浄中に浄化可能であり（すなわち、産業表面を容易に取り除く）、最終的に、乳の汚染を回避することにより、熟成チーズによくみられ、既知の従来の乳頭シーラントによって引き起こされる黒点欠陥を防ぐ。
【００２５】
また有利に、本開示の乳頭シーラントは、乳腺炎について予防的に処置される、非ヒト動物から得られる乳の保留期間をなくす、または有意に短縮させることにより、動物に抗生物質を与えるときに要求される標準的な乳破棄期間を回避する、または短縮させる。等しく実用的な、乳頭シーラントは、ゾルゲルポリマー複合材料の塩成分を変えることによって、相対的に中性のｐＨによる調製時にチーズスターターカルチャーと完全に適合性があるように優先的に設計されることが可能である。また、処置された動物からの初乳は、仔ウシに与えても安全である。
【００２６】
定義
本明細書に使用される、すべての科学技術用語が当業者により通常理解されるのと同一の意味を有することが理解されるであろう。下記の定義は、本開示に関連して使用される主な用語の一般的な意味を説明するために与えられるに過ぎない。
【００２７】
本明細書において、用語「乳房」は、雌ウシ、ヤギ、ヒツジ、水牛及び同様のものなどの、雌性反芻動物の乳腺構造を指す。ヒツジ及びヤギが２つの乳腺を含むが、雌ウシにおいて、それは、それぞれ１つの乳頭及び１つの出口管を含む、４つの独立した乳腺を備える。本明細書において、用語「乳頭」は、乳または乳頭洞の部分を含む乳腺の突出部分を指す。
【００２８】
本明細書において、用語「乳頭シーラント」は、動物乳頭の表面上に、またはこの内側に物理的障壁を形成するために使用される組成物及び装置を指す。乳頭シーラントは、乳頭表面上に、乳頭管内側に、及び／または乳頭槽内側にあることが可能である。
【００２９】
本明細書において、用語「抗微生物」は、細菌、ウイルス、真菌、酵母、もしくは原生動物などの微生物を死滅させる、またはこれらの増殖もしくは繁殖を抑制する物質を指す。
【００３０】
本明細書において、用語「溶液」は、別段に記載されない限り、溶液、懸濁液、または分散液を指す。本明細書において使用される場合、用語「噴霧剤」は、組成物の広範な塗布を送達する意図された目的のために、エアロゾル塗布器またはスプレー塗布器を通して塗布されるような、小さな、または大きな液滴からなるような、微粒化された組成物を指す。
【００３１】
本明細書において、用語「ストリーム」は、組成物の連続的で直接的な集中した塗布を指す。本明細書において、用語「注入」は、流体または溶液の腔、静脈、または槽中への連続的な導入を指す。
【００３２】
本明細書において、用語「哺乳類」は、皮膚上に毛髪または毛皮、幼い仔に栄養を与えるために雌により乳を生成する乳腺からの乳の分泌、及び四腔のある心臓を持つ、ヒト及び動物の両方を含む哺乳網の温血脊椎動物を指す。
【００３３】
乳腺炎に関する本開示の実施形態について、本明細書において、用語「動物」は、雌ウシ、ヒツジ、ヤギ、ウマ、ブタ、水牛及び同様のものなどの家畜動物を含むが、これに限定されない、泌乳期間を有する雌性の非ヒト哺乳類を指す。好ましくは、この動物は、乳牛である。「雌ウシ」及び「未経産牛」の両方が雌ウシであるが、本明細書において、用語「未経産牛」は、仔牛を出産していない、いずれかの若い雌ウシ、典型的に、離乳した、３歳未満の若い雌ウシを指す。用語「雌ウシ」は、仔牛を出産した高齢の雌性動物を指すことが多い。
【００３４】
本明細書において、用語「乾乳期」は、雌ウシまたは他の乳畜の泌乳サイクルの非泌乳期を指す。それは、１泌乳サイクルの終了と、つぎの泌乳の開始との間に起こる。各泌乳サイクルの終了時に、動物の非泌乳期間（乾乳期）に乳生成の休止と関連する通常の生理的な変化、代謝的な変化、及び内分泌性の変化を有する乾乳期に動物が入る場合に、動物は、「乾乳」期を開始する。
【００３５】
本明細書において、用語「乳製品」は、液体または粉末形状にある乳のいずれかの量を含む製品を指す。それは、チーズ及びヨーグルトをも含む。
【００３６】
本明細書において、用語「分娩後」は、仔を産んだ直後に開始し、約６週間継続する期間を指す。本明細書において、用語「分娩前」は、仔を産む前である、妊娠中の期間を指す。本明細書において、用語「周産期」は、仔を産む直前及び直後の期間を指す。
【００３７】
本明細書において、用語「退縮」は、雌ウシにおける乳生成休止後、最初の２から３週間を指す。
【００３８】
本明細書において、用語「ケラチン栓」は、乾乳期間の乳生成の休止後に雌ウシの乳頭（ｔｅａｔ）管／乳頭（ｓｔｒｅａｋ）管のケラチンベースの閉塞を指す。
【００３９】
本明細書において、用語「微生物侵入」は、病原微生物、たとえば、体組織または体腔中で増殖して、感染及び／または疾病へ進行する可能性がある組織傷害をもたらす、細菌（特に、膿形成または壊死性細菌）、ウイルス、真菌、酵母、原生動物及び同様のものなどの移動を指す。本開示の目的のために、本明細書において、「微生物侵入」は、「細菌侵入」を典型的に指す。
【００４０】
本明細書において、用語「ゾルゲルポリマー複合材料」は、本明細書に記載されるように、ある特定の条件下でゾルゲル状態を形成するゾルゲルプロセスを受けることが可能であるポリマー組成物を指す。本明細書において、用語「固体」及び「ゲル」、ならびに「凝固」及び「ゲル化」は、互換的に使用され、ゾルゲル相転移が１つ以上の生理的刺激に応答して発生した後に形成されるゲル／固体を指す。
【００４１】
本明細書において、用語「ポリマー」は、１セットの巨大分子を含む材料を指す。ポリマーに含まれる、これらの巨大分子は、同一であることが可能である、またはいくつかの方式において互いに異なることが可能である。巨大分子は、さまざまな骨格構造のいずれかを有することが可能であり、１つ以上のタイプのモノマー単位を含むことが可能である。特に、巨大分子は、線形または非線形である骨格構造を有することが可能である。非線形骨格構造の例は、星型分岐する、櫛形分岐する、または樹状分岐するこれらの骨格構造のような分岐した骨格構造、及びネットワーク骨格構造を含む。ホモポリマーに含まれる巨大分子は、１つのタイプのモノマー単位を典型的に含むが、コポリマーに含まれる巨大分子は、２つ以上のタイプのモノマー単位を典型的に含む。コポリマーの例は、統計コポリマー、ランダムコポリマー、交互コポリマー、周期コポリマー、ブロックコポリマー、放射状コポリマー、及びグラフトコポリマーを含む。
【００４２】
ポリマーに関して本明細書に使用されるように、用語「分子量（ＭＷ）」は、ポリマーの数平均分子量、重量平均分子量、またはメルトインデックスを指す。
【００４３】
本明細書において、用語「弾性率」（「ヤング率」または貯蔵弾性率（Ｇ’）とも称される）は、材料中に加えられたひずみ（すなわち、せん断応力（単位面積当たりの力）対せん断ひずみ（比例変形）の比）に関する応力における変化として定義される。本質的に、弾性率は、試験された材料がその元の形状及びサイズに戻る能力を測定する、弾性材料の剛性の定量的測定値である。Ｇ’は、弾性率が応力対ひずみの比（すなわち、加えられた圧力対サイズにおけるわずかな変化の比）に等しいことを述べる、フックの法則から導出される式を使用して計算されることが可能である。弾性率の尺度は、単位面積当たりの力（ニュートン対単位面積の標準メートル比（Ｎ／ｍ２）、または１パスカルが１平方メートル（１ｍ２）の面積にわたり加えられる力の１ニュートン（１Ｎ）に等しいパスカル（Ｐａ））として報告されている。このパスカル単位は、圧力、引張強度、応力及び弾性の単位を定義するために使用されることが多い、当該技術に認められた用語である。
【００４４】
本明細書において使用される場合に、用語「せん断流動化」は、せん断速度または応力の増加とともに流体粘性が低下する非ニュートン流体の一般特性を指す。せん断流動化は、懸濁液、エマルション、ポリマー溶液及びゲル中で観察される。せん断流動化性状により、ポリマー、巨大分子またはゲルの粘度を低下させることは、せん断速度を増加させることによって可能にされる。基本的に、せん断速度における増加時の粘度における低下の結果として、「せん断流動化」特性は、ハイドロゲルネットワークがシリンジのピストンからの穏やかな手動圧力の適用を通じて一時的に変形する能力の尺度である。このせん断流動化現象は、たとえば、本来であれば固い生体適合性ハイドロゲルを注入可能にするために使用されることができる。
【００４５】
本明細書において、用語「損失正接ｔａｎδ」または「ｔａｎδ」は、位相角の正接、すなわち、粘性係数（Ｇ”）対弾性率（Ｇ’）の比、及び流体における弾性の存在と、この弾性の程度との有用な数量詞を指す。１未満のｔａｎδ値は、弾性支配的（すなわち、固体様）挙動を示し、１を上回る値は、粘性支配的（すなわち、液体様）挙動を示す。弾性固体において、ｔａｎδ”＝０。
【００４６】
本明細書に使用される場合、「強力な」は、一般に、生理的温度で、約４２０Ｐａ以上から、約６００Ｐａから約１０，０００Ｐａ、または約６０００Ｐａから約１０，０００Ｐａなどの広い範囲に及ぶことが可能である弾性率Ｇ’を意味することが意図される。剛性のレベルに基づき、固体の本体は、たとえば、負荷がそれに加えられるときに変形する。この材料が弾性である場合、この本体は、負荷が除去された後に、その元の形状に戻る。「強力な固体」は、一般的にゾルゲル相転移後に形成されるゲルまたは固体であるため、強力な固体が製剤を作製する、滅菌する、または保管する処理ステップにおける他の因子によって約５６０Ｐａ未満、または約１０，０００Ｐａ超で形成されることができるが、生理的条件（たとえば、３７℃、及び／または生理的ｐＨ付近）においてＧ’は、典型的に約５６０Ｐａを上回る。
【００４７】
本明細書に使用される、用語「生理的温度」は、哺乳類についての正常な体温範囲、たとえば、約３５℃から約４０℃、約３６℃から約４０℃、約３７℃、約３７．５℃及び同様の温度を意味することが意図される。
【００４８】
本明細書において、用語「１つ以上の生理的刺激」は、温度（たとえば、約３６℃から約４０℃、または約３７℃の温度のような体温）、ｐＨ（たとえば、生理的ｐＨ付近、アルカリ性または酸性状態）、イオン強度（たとえば、低浸透圧または高浸透圧状態）及び同様のものを含むが、これらに限定されない、１つ以上の刺激の選択を指す。他のタイプの生理的刺激は、体液、たとえば、母乳または他の分泌物、血液、及び同様のものなどへの曝露を含む。別のタイプの刺激は、制限なしに、イオン、電解質、カルシウム、ナトリウム、細胞毒、マクロファージ、酵素、抗原、グルコース、エストロゲンなどのような、生体化学物質または巨大分子との接触から起こることができる。
【００４９】
組成物の成分及び特性
一般に、本開示のゾルゲルポリマー複合材料は、適切な酸性水性媒体中にキトサン、親水性ポリマー、ポリシロキサン、及びゲル化剤を含む。任意選択で、ゾルゲルポリマー複合材料は、乳化剤、補強剤（適切なナノ結晶充填剤、固体微粒子または水溶性添加剤など）、及び／または１つ以上の抗微生物薬剤をさらに含む。有利に、ゾルゲルポリマー複合材料は、１つ以上の生理的刺激に応答して、耐久性のあるシール、または強力な固体を形成する。これらの製剤は、送達性、膨張、及び接着の固有の組み合わせを示す。
【００５０】
新規のゾルゲルポリマー複合材料の要素について、キトサンは、いくつかの例において、アシル化され、たとえば、キトサンは、カルボキシメチルキトサン（ＣＭＣｈ）を含むが、これに限定されない、アシルキトサンを含む。いくつかの実施形態において、キトサンは、少なくとも約７５％、少なくとも約７７％、少なくとも約８０％、または少なくとも約９０％の脱アセチル化度（％ＤＤＡ）を有する。いくつかの実施形態において、キトサンは、約７５％、約７７％、約８０％、約９５％、約９６％、約９７％、約９８％、約９９％の、またはこれより高い％ＤＤＡを有する。親水性ポリマーは、非常に粘性の温度感受性ゲルを形成することが可能な、メチルセルロースエーテル類またはセルロースエーテル類などのメチルセルロース（ＭＣ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、アシル化ＰＶＡ、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、エチルヒドロキシエチルセルロース（ＥＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ヒプロメロース酢酸エステルコハク酸エステル（ＨＰＭＣ−ＡＳ）、ヒアルロン酸（ＨＡ）、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）（たとえば、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７及びＰ１２３）などのポロクサマー（非イオン性トリブロックコポリマー）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ゼラチン、アルギン酸ナトリウム、または別の水溶性多糖類を含むが、これらに限定されない。親水性ポリマーは、アシル化されることができる。望ましくは、ゾルゲルポリマー複合材料は、冷水中に溶解後に希薄混合物（スラリー）、及び生理的温度において濃厚ゲルを形成する、メチルセルロースまたはアシル化ＰＶＡを含む。
【００５１】
通常、ゲル化剤は、刺激、たとえば、温度に応答して、物理的架橋を受ける、熱ゲル化要素である。いくつかの実施形態において、ゲル化剤は、β−グリセロリン酸二ナトリウム水和物または五水和物、ピロリン酸ナトリウム四塩基性、リン酸カリウム二塩基性三水和物、ヘキサメタリン酸ナトリウム、テトラポリリン酸ナトリウム、ヘキサポリリン酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ｈｅｘａｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、ヘプタポリリン酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ｈｅｐｔａｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、オクタポリリン酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ｏｃｔａｐｏｌｙｐｈｏｓｐｈａｔｅ）、トリポリリン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウム、フェリシアン化カリウム、それらの混合物、及び同様のものなどの塩である。有利に、ゲル化剤は、ピロリン酸ナトリウム四塩基性及びリン酸カリウム二塩基性三水和物塩類の混合物である。いくつかの態様に従い、ゲル化剤は、親油性リン酸塩類(オクチル-及びオクタデシル-リン酸塩類を含む)、可塑剤(アセチルクエン酸トリブチルを含む)、アニオン界面活性剤(オクチル硫酸塩、ラウリル硫酸塩、ヘキサデシル硫酸塩、セチルステアリル（ｃｅｔｙｌｓｔｅａｒｙｌ）硫酸塩)、ガム類 (キサンタンガムを含む)、ペクチン、カラゲナン(イオタ、カッパ、及びラムダ)、アルギン酸塩、シクロデキストリン類、及びそれらの混合物からなる群から選択されるイオン架橋剤である。いくつかの態様に従い、ゲル化剤は、ゲニピン、スクアル酸ジエチル、スベリン酸ジスクシンイミジル、グルタルアルデヒド、ジカルボン酸(スベリン酸、グルタミン酸、コハク酸を含む)、ジイソシアネート、それらの混合物及び同様のもののような、化学的架橋剤である。用語「ゲル化剤（ｇｅｌａｔｉｏｎ  ａｇｅｎｔ）」及び「ゲル化剤（ｇｅｌａｔｏｒ）」は、本明細書において互換的に使用される。
【００５２】
キトサン溶液（ｐＨ＜６）を使用して、ゲル形成は、複数の異なる多価アニオン性対イオンによって起こる。キトサン溶液（ｐＨ＜６）をアニオン性架橋溶液類（ｐＨ＞６）と混合することによって、真の向イオン性ゲルを形成することができる。キトサンのＮＨ２基は、プロトン化され、イオン架橋は、起こる。
【００５３】
高分子量の対イオンと架橋されたキトサンは、カプセル剤をもたらし、低分子量の対イオンと架橋すると、小球をもたらす。高分子量の対イオンの例は、ポリ（１−ヒドロキシ−１−スルホン酸−２−プロペン）、ポリ（炭酸アルデヒド（ａｌｄｅｈｙｄｏｃａｒｂｏｎｉｃ  ａｃｉｄ））、キサンタン、ペクチン及び同様のものを含むが、これらに限定されない。低分子量の対イオンの例は、二リン酸塩、トリポリリン酸塩、テトラポリリン酸塩、オクタポリリン酸塩、ヘキサメタリン酸塩、フェリシアン化物、ヘキサシアノ鉄酸塩(III)、フェリシアン化カリウム及び同様のものを含むが、これらに限定されない。より疎水性の対イオンを使用して、疎水性システムを調製することができる。これらのような疎水性の対イオンの例は、オクチル硫酸塩、ラウリル硫酸塩、ヘキサデシル硫酸塩、セチルステアリル硫酸塩及び同様のものを含むが、これらに限定されない。
【００５４】
表現されるポリリン酸塩は、線状または環状であることが可能であり、ＨＯまたはＮａＯにカップリングされることが可能である。本発明により用いられることが可能であるポリリン酸塩の特異的な例は、ヘキサメタリン酸ナトリウム、テトラポリリン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキサポリリン酸ナトリウム、ヘプタポリリン酸ナトリウム、オクタポリリン酸ナトリウム及び同様のものを含むことが可能である。
【００５５】
ゾルゲルポリマー複合材料を弱酸性水性媒体、たとえば、０．１Ｍの酢酸水などの中で調製することが好ましい。
【００５６】
ゾルゲルポリマー複合材料の製剤は、炭酸カルシウムまたは酸化アルミニウムのような密度調整剤を任意選択で包含することができる。この材料をゾルゲルポリマー複合材料中へ加え、組成物の比重を増加させることができる。これらの例は、塩化カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、酸化チタン、二酸化ケイ素、硫酸クロム、塩化クロム、酸化亜鉛、硫酸鉄、それらの混合物及び同様のものを含むが、これらに限定されない。
【００５７】
ゾルゲルポリマー複合材料の製剤は、ナノ結晶充填剤のような補強剤を任意選択で包含することができる。強化材料は、「ナノ結晶充填剤」と称され、一般的に、機械的強化をゾルゲルポリマー複合材料へ、制限なしに、水素結合または静電吸着などの非共有物理的相互作用を通して提供することができる、ナノ結晶材料、たとえば、ナノ結晶粒子またはポリマーである。これらの例は、ナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）、無機粘土、有機粘土、カーボンブラック、フュームドシリカ、グラフェン、グラファイト及び同様のものを含むが、これらに限定されない。好ましくは、ナノ結晶充填剤は、ナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）である。代替に、ナノ結晶充填剤は、たとえば、ナノ結晶デンプン、ナノクレイ、グラフェン、カーボンナノチューブ、有機ナノクレイ、またはオルガノクレイを含む。別の例について、ナノ結晶充填剤は、モンモリロナイト、ベントナイト、カオリナイト、ヘクトライト、ハロイサイトなどであることができる。
【００５８】
いくつかの実施形態において、ゾルゲルポリマー複合材料は、無機充填剤、たとえば、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）などの補強剤を含む。
【００５９】
いくつかの実施形態において、ゾルゲルポリマー複合材料は、リン酸カルシウムを補強剤としてさらに含む。他の実施形態において、ゾルゲルポリマー複合材料は、ダブルネットワークハイドロゲルを強力な固相の補強のために形成する。ダブルネットワークゲル類は、２つのタイプのポリマー成分からなる特殊なネットワーク構造によって特徴付けられ、高含水率（約９０％  ｗ／ｗ）と、高い機械的強度及び靭性との両方を有する。
【００６０】
ゾルゲルポリマー複合材料の製剤は、固体微粒子添加剤、水溶性添加剤、またはポリマー添加剤を包含し、機械的特性を改善することができる。これらの添加剤は、制限なく、水素結合または静電吸着などの非共有物理的相互作用を通して、機械的補強をゾルゲルポリマー複合材料へ提供することが可能である。これらの例は、水溶性ポリ（エチレンオキシド）、ポリアクリル酸、Ｃａｒｂｏｐｏｌ（登録商標）架橋されたポリアクリル酸ポリマー類、ポリビニルピロリドン、ポリ（ビニルアルコール）、脂肪酸類（ステアリン酸を含む）、乳化剤類（モノステアリン酸グリセロール、モノラウリン酸グリセロールを含む）、ポリアクリルアミド、ビスアクリルアミド、Ａｅｒｏｓｉｌ（登録商標）Ｒ９７２疎水性二酸化ケイ素、ジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ）のようなポリシロキサン類などを含むが、これらに限定されない。
【００６１】
ポリシロキサンは、いくつかの例において、充填剤を含む、シリコーン材料であることができる。１つの態様に従い、ポリシロキサンは、Ｗａｃｋｅｒ  Ｃｈｅｍｉｅ  ＡＧから入手できる、ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ（登録商標）であることができる。ポリシロキサンは、形成された栓の凝集性及び安定性のために使用される疎水性添加剤として提供されることができる。いくつかの例において、所有権の量において、ポリジメチルハイドロジェンメチル（ｈｙｄｒｏｇｅｎｍｅｔｈｙｌ）シロキサン、シラザン処理されたシリカ−ＨＤＫ、及びビニル末端ポリジメチルシロキサンを含む、ＥＬＡＴＯＳＩＬ（登録商標）ＲＴ６２５Ａを使用することができる。
【００６２】
本開示に従う、これらの組成物は、組成物の約７０重量％以下の量中に存在し、好ましくは、組成物の約５重量％から約７０重量％の量中に存在し、より好ましくは、組成物の約３０重量％から約７０重量％の量中に存在し、より好ましくは、組成物の約４５重量％から約５５重量％の量に存在し、そしてさらにより好ましくは、組成物の約５０重量％から約５１重量％の量中に存在するポリシロキサンを含むことができる。ポリシロキサンを含有する、これらのような組成物は、組成物の約０．２５重量％から約０．３５重量％の量中に塩溶液（塩混合物を含む）、組成物の約０．５重量％から約１．５重量％、及びさらに特に約１重量％の量中にキトサン、組成物の約０．４重量％から約０．６重量％、及びさらに特に約０．５重量％の量中に酢酸、ならびに組成物の約４．５重量％から約５．５重量％の量中に親水性ポリマー（たとえば、メチルセルロース）をさらに含むことができる。いくつかの例において、第一及び第二塩成分を提供することができる。
【００６３】
ポリシロキサンを含有する、これらのような組成物は、つぎの物理的特性、約４００〜１４００Ｐａ−ｓの最大初期（せん断前）粘度範囲、約１０〜２５Ｐａ−ｓの平均せん断粘度範囲、約９６％〜２５０％の構造回復範囲、約１．０３〜１．１ｇ／ｍＬの範囲における比重（密度）、約１３０〜１５０Ｎのシリンジ力、及び約４．０〜６．２の範囲におけるｐＨを有することができる。
【００６４】
また、組成物は、１つ以上の医薬品、特に、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌または抗寄生虫活性及び同様のものを有する抗微生物薬剤を任意選択で含むことができる。単一の医薬品、または複数の医薬品は、その形成時に組成物中に閉じ込められるようになり、この組成物から直ちに、または一定期間にわたり放出される。
【００６５】
乳腺炎における典型的な原因病原体が細菌であるため、ゾルゲルポリマー複合材料は、抗菌剤を望ましくは含むことができる。動物における使用に利用可能である、さまざまな抗菌剤がある。これらの抗菌剤は、つぎの、マクロライド類、たとえば、ツラスロマイシン（Ｄｒａｘｘｉｎ（登録商標））、チルジピロシン（ｔｉｌｄｉｐｉｒｏｓｉｎ）（Ｚｕｐｒｅｖｏ（登録商標））、チルミコシン（Ｍｉｃｏｔｉｌ（登録商標））、リン酸チロシン（Ｔｙｌａｎ（登録商標））、及びガミスロマイシン（Ｚａｃｔｒａｎ（登録商標））；セファロスポリン類、たとえば、セフチオフルナトリウム（たとえば、Ｎａｘｃｅｌ（登録商標）及びＥｘｃｅｎｅｌ（登録商標））、セフチオフル塩酸塩（たとえば、Ｅｘｃｅｎｅｌ  ＲＴＵ（登録商標）、Ｅｘｃｅｎｅｌ  ＲＴＵ  ＥＺ（登録商標）、Ｓｐｅｃｔｒａｍａｓｔ（登録商標））、セフチオフル結晶性遊離酸（Ｅｘｃｅｄｅ（登録商標））、セフォベシンナトリウム（Ｃｏｎｖｅｎｉａ（登録商標））、及びセフポドキシムプロキセチル（Ｓｉｍｐｌｉｃｅｆ（登録商標））；リンコサミニド系抗生物質類、たとえば、リンコマイシン（Ｌｉｎｃｏｍｉｘ（登録商標））、ピルリマイシン塩酸塩（Ｐｉｒｓｕｅ（登録商標））、及びクリンダマイシン塩酸塩（Ａｎｔｉｒｏｂｅ（登録商標））；フルオロキノロン類、たとえば、ダノフロキサシン（Ａｄｖｏｃｉｎ（登録商標））、エンロフロキサシン（Ｂａｙｔｒｉｌ（登録商標））、及びマルボフロキサシン（Ｚｅｎｉｑｕｉｎ（登録商標））；ならびにテトラサイクリン類、たとえば、クロルテトラサイクリン、オキシテトラサイクリン、及びドキシサイクリンを含むが、これらに限定されない。他の抗菌剤は、アモキシシリン三水和物単独のような、またはクラブロニック酸（ｃｌａｖｕｌｏｎｉｃ  ａｃｉｄ）（Ｃｌａｖａｍｏｘ（登録商標））、スペクチノマイシン（Ａｄｓｐｅｃ（登録商標））、トリメトプリム／スルファジアジン（Ｔｕｃｏｐｒｉｍ（登録商標））を含む増強されたスルホンアミド類、及びスルファジメトキシン／オルメトプリム（Ｐｒｉｍｏｒ（登録商標））を含むアモキシシリン三水和物のようなペニシリン誘導体；チアンフェニコール、及びフロルフェニコール（たとえば、Ｎｕｆｌｏｒ（登録商標）及びＮｕｆｌｏｒ（登録商標）Ｇｏｌｄ）のようなチアンフェニコールのフッ素化した合成類縁体のようなクロラムフェニコール及びその誘導体を含むが、これらに限定されない。抗微生物薬剤を本開示のこれらの組成物と同時に、または順次に投与することができる。
【００６６】
いくつかの態様に従い、本開示による、これらの組成物は、連続水性ゾルゲルポリマー相、及び不連続油相の非混和性混合物を含むことができる。本明細書に使用される場合、「連続水性ゾルゲルポリマー相」は、不連続油相が分散するエマルションの部分を指す。その結果、「不連続油相」は、連続水性液相内で分散し、この連続水性液相と非混和性である多種多様な別個の要素を指す。
【００６７】
本開示による安定な水中油型エマルションは、油、１つ以上の乳化剤、及びゾルゲルポリマー複合材料を含むことができ、このゾルゲル複合材料は、エマルションの容積の約５５％から約９０％に存在し、油は、エマルションの約１０重量％から約４５重量％の量に存在する。
【００６８】
「乳化剤」は、不連続油相が連続水性液相内で実質的に分散したままであるように、水中油型エマルションの安定性を促進する材料を指す。一般的に、乳化剤は、少なくとも連続水性液相または不連続油相において少なくとも部分的に可溶性である。いくつかの実施形態に従い、乳化剤は、連続水性液相及び不連続油相の両方の中で部分的に可溶性である。本開示に従い使用されるこれらの乳化剤は、両親媒性界面活性剤、または親水性界面活性剤と疎水性界面活性剤との組み合わせを含むことができる。特別な関心の対象である乳化剤は、アカシアゴム、改質されたアカシアゴム、レシチン、寒天、ガティガム（ｇｈａｔｔｉ  ｇｕｍ）、改質されたガティガム、ペクチン、カラゲナン、キサンタンガム、改質されたデンプン、特に加工食品デンプン(たとえば、加工コーンスターチ)、改質されたアルギン酸塩(たとえば、アルギン酸プロピレングリコールのようなアルギン酸塩のエステル類)、ポリオキシエチレンソルビタン、ポリオキシエチレンソルビタンエステル(たとえば、ポリソルベート２０、ポリソルベート８０、及び同様のもの)、シュガーエステル(たとえば、ショ糖モノステアラート、及び同様のもの)、及びそれらの組み合わせ、脂肪アルコール(たとえば、セトステアリルアルコール、セテアリルアルコール、セチルステアリルアルコール、及び同様のもの)、モノグリセリド及び／またはジグリセリド、タンパク質、ならびにそれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。
【００６９】
本開示のゾルゲルポリマー複合材料は、１つ以上の生理的刺激、典型的に、約３７℃の温度に応答して、耐久性のあるシール、または強力な固体を形成することが可能である。理想的に、「強力な」固体のゾルゲルポリマーは、弾性率Ｇ’（貯蔵弾性率（Ｇ’）とも称される）が生理的温度において少なくとも約４２０Ｐａ以上であることを意味する。「強力な固体」は、一般的に、ゾルゲル相転移後に形成されるゲルまたは固体であり、これらのゲルまたは固体についての生理的条件（たとえば、３７℃、及び／または生理的ｐＨ付近）におけるＧ’は、一般的に、約５６０Ｐａ超であり、約６００Ｐａ以上であることが多いが、約４５０Ｐａから約１０，０００Ｐａをも包含し、約４９０Ｐａ、約５６０Ｐａ、約６５０Ｐａ、約８００Ｐａ、約１７００Ｐａ、約１９００Ｐａ、約２５００Ｐａ、約５５００Ｐａ、約６０００Ｐａ、約６５００Ｐａ、約７０００Ｐａ、約７５００Ｐａ、約８０００Ｐａ、約８５００Ｐａ、約９８００Ｐａ、約９０００Ｐａ、約９５００Ｐａ、約１０，０００Ｐａ以上、及び同様のものの値を含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、Ｇ’は、約４５０Ｐａから約６００Ｐａ、約５００Ｐａから約１０００Ｐａ、約１０００Ｐａから約６０００Ｐａ、約５０００Ｐａから約９８００Ｐａ、約７０００Ｐａから約１０，０００Ｐａ、約８５００Ｐａから約１０，０００Ｐａなどである。本開示の「強力な」固体のゾルゲルポリマー複合材料は、弱いことが知られている、既知のキトサンハイドロゲル類より一般的に強力である（換言すれば、強力なゾルゲルポリマー複合材料は既知のキトサンハイドロゲル類より強力な、またはより高い機械的特性を有する）。他の実施形態において、乳頭シーラントとして有用なゾルゲルポリマー複合材料のＧ’は、約４２０Ｐａから９，８００Ｐａ以上であることができ、その中でポリマー複合材料は、漏れなく注入可能であり、本明細書に記載されるより強力なポリマー複合材料に類似して、生理的刺激に反応して耐久性のあるシールを形成することを予想外に見出された。
【００７０】
有利に、ゾルゲルポリマー複合材料は、それらを生理的温度のような１つ以上の生理的刺激に応答して迅速にゲル化して、または凝固して、いずれかの他の薬剤の追加なく長期持続性シールまたは強力な固体を形成することを可能にする熱増粘特性を持つ。さらに、ゾルゲルポリマー複合材料は、１つ以上の生理的刺激に応答して非常に迅速にゲル化し、または凝固し、本明細書に記載されるような機械的特性または粘弾性特性を有するシールまたは固体塊を形成し、その中で固体は、それが動物における生理的条件下で機械的圧力または水圧に独特に耐えることを可能にするのに十分な強度を持つ。いくつかの例において、ゾルゲルポリマー複合材料は、生理的刺激への曝露後、たとえば、乳畜中への注入後、数秒内に、すなわち、瞬時に、またはほぼ瞬時に、ゲル化する、または凝固することができる。本明細書に提供されるゾルゲルポリマー複合材料は、生理的刺激に応答して非常に高速に液相−固相転移を起こし、栓を注入部位に迅速に形成する。ゾルゲルポリマー複合材料は、凝固が既に起こった場合でさえ、ゾルゲルポリマー複合材料が容易に注入されること、または注入前に、シリンジ中に室温で変形することができることを有利に可能にする、都合の良い、せん断流動化特性を示す、すなわち、それらの粘度は、せん断速度が上がると低下する。有利なせん断流動化特性により、ゾルゲルポリマー複合材料は、乳頭領域をシールし、さらに乳腺炎の処置に必要とされる医薬品の放出を可能にする材料のより良い操作のために、高い空隙率及び／または弾性を有する固体構造を包含することが可能である。
【００７１】
動的生理的環境において拡散して漏れる傾向がある当該技術において知られている弱いゲルを使用する不利な点と対照的に、漏らすことなく、または滴下することなくシリンジを通した容易な注入を、また乳畜の乳頭管または乳頭洞中への注入後にゾルゲル栓の漏れのない、滴下のない迅速な形成を可能にする、瞬時ゲル化、弾力的なシール、または強力な固体を本発明のゾルゲルポリマー複合材料が提供することが可能であるように、迅速に凝固することは、本発明のゾルゲルポリマー複合材料のその能力においてさらなる利点である。いくつかの例において、ゾルゲルポリマー複合材料は、シングルバレルシリンジによって投与されることが可能である。
【００７２】
温度、ｐＨ及びイオン強度における変化に応答するゾルゲルポリマー製剤の特性により、それらは、力が加えられないときに、長期持続性シールまたは強力なゲル／固体を形成することが可能であるが、それらは、流動することが可能であり、たとえば、シリンジ中に、外力の適用時に注射可能である。また、これらの複合材料は、注入後に、耐久性のある、弾性ゲル、発泡体または多孔質固体を形成することが可能である。
【００７３】
特別に設計されたゾルゲルポリマー複合材料にみられる他の貴重な技術的効果は、粘度を増加させるためにポリマー中の疎水性置換、生理的流体中で架橋することが可能なミクロゲル球、及び薬物放出のために使用されることが可能なミクロゲル球を形成し、動物における分解速度を制御し、被検体において特定の孔サイズ、及び生理的温度において望ましい粘弾性特性を有する多孔質固体を形成する能力である。
【００７４】
有利に、これらの水系ゾルゲルポリマー製剤は、乳生成動物の乳頭管中へ直接に注入されることが可能であり、乾乳期中に堅いシーラントを形成する。これらの製剤は、乳の存在下で、乳腺の乾乳期に通常みられる高いイオン含有量の下で、不浸透性シールを３７℃で作製することが可能である。
【００７５】
ゾルゲルポリマー複合材料を製造する方法
ゾルゲルプロセスは、材料科学及び工学の分野において幅広く使用されている湿式化学技法である。これらのような方法は、別個の粒子またはネットワークポリマーの統合ネットワーク（またはゲル）についての前駆体として作用する、コロイド溶液（ゾル）から開始する材料の製造のために主に使用される。ゾルゲルプロセスにおいて、コロイド状固体（ゾル）の流体懸濁液は、液相及び固相の両方を含むゲル様二相性システムの形成に向けて徐々に進化し、その形態は、別個の粒子から連続ポリマーネットワークに及ぶ（一般情報について、Ｃ．Ｊ．Ｂｒｉｎｋｅｒ  ａｎｄ  Ｇ．Ｗ．Ｓｃｈｅｒｅｒ，１９９０，Ｓｏｌ−Ｇｅｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ：Ｔｈｅ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ｏｆ  Ｓｏｌ−Ｇｅｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，ＩＳＢＮ０１２１３４９７０５；Ｌ．Ｌ．Ｈｅｎｃｈ  ａｎｄ  Ｊ．Ｋ．Ｗｅｓｔ，１９９０，Ｔｈｅ  Ｓｏｌ−Ｇｅｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ，Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗｓ９０：３３を参照する）。
【００７６】
いくつかの例において、ポリマーの反応性及び機能性は、酸無水物、アミノもしくは塩、Ｎ−置換アミノ、アミド、カルボニル、カルボキシもしくは塩、シクロヘキシルエポキシ、エポキシ、グリシジル、ヒドロキシ、イソシアネート、尿素、アルデヒド、エステル、エーテル、アルキル、アルケニル、アルキニル、チオール、ジスルフィド、シリルもしくはシランを含むが、これらに限定されない１セットの官能基、またはグリオキサール類、アジリジン類、活性メチル化合物類もしくは他のβ−ジカルボニル化合物類  （たとえば、２，４−ペンタンジオン、マロン酸、アセチルアセトン、酢酸エチルアセトン、マロンアミド、アセトアセトアミド及びそのメチル類縁体類、アセト酢酸エチル、ならびにアセト酢酸イソプロピル）、ハロ、水素化物、もしくは他の極性もしくはＨ結合基及びそれらの組み合わせから選択された基の追加によって変わることが可能である。これらのような官能基は、ポリマー沿いのさまざまな場所に加えられる、たとえば、ポリマーの別々のダングリング側鎖として接着される、またはポリマーの骨格へ直接に接着される、ポリマー沿いに、ポリマー末端に、側端に、または結晶化可能な側鎖上のいずれかの位置に、ランダムに、または規則的に分散されることが可能である。また、ポリマーは、周囲条件または処理条件下での分解に対する、その機械的強度、またはその抵抗性を向上させるために、架橋する、絡み合う、または水素結合することができることが可能である。
【００７７】
理解されることが可能であるように、ポリマーは、ポリマーの分子量（ＭＷ）がポリマーを形成するために使用される処理条件に依存していることが可能であるので、異なる分子量を有する、さまざまな形態で提供されることが可能である。その結果、ポリマーは、本明細書において、特異的分子量、または分子量の範囲を有すると称されることが可能である。
【００７８】
ゾルゲルポリマー複合材料は、高度に粘稠性の温度感受性ゲルを作製する、キトサンを親水性ポリマー（たとえば、水溶性多糖類）と混合することによって形成されるキトサンに基づく高速の、塩誘導及び熱可逆性ゲル化システムに依存する。これらの水膨潤性ポリマー複合材料の製剤は、温度、ｐＨ及びイオン強度が上がるときに、急速なゲル化を受ける。これらの複合材料は、２つの親水性ポリマー及びイオンゲル化剤を典型的に含む。第一ポリマーは、温度誘導ゲル化を受け、生理的温度で、たとえば、約３７℃で乳頭管中の弾性ゲルの形成を可能にする。第二ポリマーは、製剤に導入されるイオンゲル化剤（ｇｅｌａｔｏｒ）（ゲル化剤（ｇｅｌａｔｉｏｎ  ａｇｅｎｔ））と接触するとゲルを形成する。ゲル化剤（すなわち、熱ゲル化要素）の追加によって、このシステムは、物理的架橋を作製する。ゲル化は、形成されるポリマー間に共有架橋結合がない、生成物中の主な成分であるポリマーにおける物理的な立体構造変化へ基本的に依存する。第二ポリマーのゲルの強度は、加えられるゲル化剤の量、ならびに約５．１から６．８のｐＨ、及び約５ｇ／Ｌのイオン強度を典型的に有する、製剤のｐＨ及びイオン強度に依存する。２つの親水性ポリマーは、塩の追加、及び体温などの刺激への高速応答に通じる、キトサンのゲル化について深刻な影響を有する。結果として、乾燥する乳頭管におけるｐＨ及びイオン含有量の変化時に、これらのゲルを強化する。
【００７９】
ポリマー、塩、及びゲル化剤の濃度をシステムにおいて慎重に調整することによって、システムのゲル化温度及び機械的特性または統合性、生理的条件（たとえば、温度）下でゲル形成の速度及び可逆性を含む下記及び上記の両方のゲル化閾値、ならびに生体適合性、粘弾性特性（たとえば、Ｇ’）、システムの浸透性／空隙率、及びゲル化後に形成されるシールまたは強力な固体の耐久性を微調整することが可能である。たとえば、ポリマー、塩の追加、及びゲル化剤は、特異的孔サイズを有し耐久性のある弾性特性を有するマクロ多孔質固体を必要とする、特別に設計されたヒトもしくは獣医学的用途に、または抗生物質などの生体分子の自由な通過を可能にするために高い空隙率を有する、もしくは特定の孔サイズを有する固体である構造を必要とする用途に、適しているゾルゲルポリマー複合材料を作製するように操作されることが可能である。
【００８０】
さらに、ゾルゲルポリマー製剤は、チーズスターターカルチャー、たとえば、ラクトコッカスラクティス、Ｌ．ラクティス亜種クレモリス、ストレプトコッカスサーモフィラス、及び同様のものに関する適合性及び用途のために優先的に設計されることが可能である。生のスターターカルチャーがチーズに作用させるプロセスについて適切な酸性化を達成する必要があるため、塩成分を変えることによってポリマー製剤の酸性度を適切に調整して、培養物活性及び増殖を妨げることを回避することが可能である。したがって、ゾルゲルポリマー製剤をチーズスターターカルチャーと有利に適合させるために、塩成分を容易に変えて、最終生成物の酸性度を中和する。典型的に、たとえば、約６．８のｐＨ（相対的に中性）における製剤は、標準細菌培養物を阻害せず、チーズスターターカルチャーに関する用途を見出す。
【００８１】
本開示のある特定の製剤を図示するために、ゾルゲルポリマー複合材料は、約７．３％ｗ／ｗのメチルセルロース、約１．８％ｗ／ｗのキトサン、約９．４％ｗ／ｗのピロリン酸ナトリウム四塩基性（塩の溶液として）、約０．０５％ｗ／ｗのビロリン酸ナトリウム四塩基性（塩の固体として）、及び約８２％ｗ／ｗの０．１Ｍの酢酸水溶液を含む。この複合材料は、本明細書において、「Ｆ１」または「Ｆ１−２０１４１２１０」製剤とも称される。第二実施形態において、ゾルゲルポリマー複合材料は、約７．３％ｗ／ｗのメチルセルロース、約１．８％ｗ／ｗのキトサン、約９．１％ｗ／ｗのβ−グリセロリン酸二ナトリウム（塩の溶液として）、約３．０％ｗ／ｗのβ−グリセロリン酸二ナトリウム（塩の固体として）、及び約８２％ｗ／ｗの０．１Ｍの酢酸水溶液を含む。この複合材料は、本明細書において、「Ｆ４」または「Ｆ４−２０１４１２１０」製剤と称される。比較のために、下記の表Ｂ及びＣに示される、他のゾルゲルポリマー複合材料、たとえば、Ｆ２またはＦ３製剤などを調製した。さらなる例において、ゾルゲルポリマー複合材料は、約１６％ｗ／ｗ、１７％ｗ／ｗまたは１８％ｗ／ｗのＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７を、酢酸中の０．５％ｗ／ｗ、１％ｗ／ｗ、または２％ｗ／ｗのキトサン溶液中に含む。別の実施形態において、ゾルゲルポリマー複合材料は、下記の表４に記載される、キトサン−Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７溶液のうちの１つを含む
【００８２】
通則として、本開示のゾルゲルポリマー複合材料の製剤における成分の量は、若干変えることができる。Ｆ１からＦ４製剤の上記の説明において、たとえば、メチルセルロース量は、約４％ｗ／ｗから約１２％ｗ／ｗの間に及ぶことができ、キトサンは、約０．５％ｗ／ｗから約４％ｗ／ｗの間に及ぶことができ、塩の溶液またはゲル化剤は、約６％ｗ／ｗから約１２％ｗ／ｗの間に及ぶことができ、塩の固体は、約０．０１％ｗ／ｗから約４％ｗ／ｗの間に及ぶことができ、０．１Ｍより高濃度の酢酸水溶液は、使用されることができる。それにもかかわらず、本明細書に記述される所望の特性を有するゲルまたはハイドロゲルを形成するために、記載された範囲より高い、またはより低い量を含む、ある特定の組み合わせが容易に調整されることができることを理解するであろう。
【００８３】
ゾルゲルポリマー複合材料の用途
本明細書に提供されるゾルゲルポリマー複合材料は、１つ以上の生理的刺激に応答して液相−固相転移を受ける。したがって、それらは、被検体中に注入後に急速に凝固する液体を注入することが望ましい、幅広い範囲の動物及びヒトの医療用途における使用を有することができる。特に、ゾルゲルポリマー複合材料は、高い空隙率、弾性または被検体における生理的条件下で機械的圧力もしくは水圧に耐えるのに十分な強度を有する固体構造が提供されることが望ましい用途における使用を有することができる。
【００８４】
特定の用途についてのゾルゲルポリマー複合材料の適合性が複数の要因、たとえば、それらの生体適合性、機械的統合性、生理的条件（たとえば、温度）下でのゲル形成の速度及び可逆性、機械的または粘弾性特性（たとえば、Ｇ’）、空隙率／浸透性、ならびに耐久性などによって影響されることを理解するであろう。本発明の科学技術に従い、これらのような特性は、本明細書に記述されるように、ポリマー及びゲル化剤の濃度をシステムにおいて調整することによって決定されることが可能である。たとえば、いくつかの実施形態において、ゾルゲルポリマー複合材料は、特異的孔サイズを有し、耐久性のある弾性特性を有するマクロ多孔質固体を必要とする用途における、またはグルコース、酸素、もしくはインスリンなどの生体分子の自由な通過を可能にするために、高い空隙率もしくは特定の孔サイズを有する固体である構造を必要とする用途における使用に適している。
【００８５】
いくつかの実施形態において、ゾルゲルポリマー複合材料は、被検体においてオリフィス内側の漏れのない、滴下のない栓の形成を必要とする用途における使用に適している。たとえば、それらは、人工椎間板及び軟骨組織も同様に、漏れのない、滴下のない栓を必要とする、粘膜接着性インプラント、点眼剤、経皮パッチ、歯科用インプラント、膣坐薬などとしての使用を見出す。
【００８６】
他の実施形態において、ゾルゲルポリマー複合材料は、インプラントを関節内の劣化した、またはその他の方法により損傷した軟骨組織と置換することが可能である、組織工学における使用に適している。この点で、これらの複合材料は、人工軟骨組織としての使用に適している。軟骨組織が正常な関節機能に重要であるため、外傷または老化によって損傷した組織を置換する治療用途用の人工軟骨組織についての必要性がある。人工軟骨組織における使用のための潜在的な材料は、本明細書に提供されるゾルゲルポリマー複合材料のような、粘弾性、強度、及び耐久性である必要がある。したがって、ゾルゲルポリマー複合材料は、関節手術に使用される、膝関節に移植される、角膜修復材料として使用される、または組織及び体部位を修復する、置換する、もしくは治療上処置するために使用されることができる。ゾルゲルポリマー複合材料は、注入後に耐久性のある弾性ゲルを形成し、また滑液及び骨中のイオンの存在下で、人工軟骨組織、メニスカスまたは髄核を形成することができる。
【００８７】
また、これらの複合材料は、変形性関節症、関節リウマチ、他の炎症性疾患、全身性関節痛もしくは創傷治癒のための他の関節疾患を処置するために注入可能なインプラントとして、または坐薬として有利に有用である。いくつかの実施形態において、ゾルゲルポリマー複合材料を注入して、栓を被検体中に迅速に形成することができ、特に、生理的刺激に応答して、液相−固相転移は非常に速く起こるため、栓を注入部位に即時に形成する。ゾルゲルポリマー複合材料は、たとえば、島細胞を免疫単離して、グルコース及び酸素の自由な通過を可能にするために、膵臓中のランゲルハンス膵島中へ注入されることができる。
【００８８】
ある特定の実施形態において、ゾルゲルポリマー複合材料は、塞栓剤または閉塞剤として、たとえば、動脈を遮断するために、またはがん細胞を飢餓させるために有用である。他の実施形態において、ゾルゲルポリマー複合材料は、超音波造影剤として有用である。さらに他の実施形態において、ゾルゲルポリマー複合材料は、組織工学について、マクロ多孔質基質またはミクロ多孔質基質を形成することが可能である細胞に加えて、注入に適している。
【００８９】
代替の実施形態は、再建手術または美容外科手術のために、治療剤の徐放送達のためのプラットフォームとしてなどの薬物送達システムのために、または注入可能な発泡体を形成するなどの静脈瘤の処置のために、バルク剤としての使用にゾルゲルポリマー複合材料が適していることを見出す。いくつかの実施形態において、これらのゾルゲルポリマー複合材料は、子宮筋腫を処置するバルク剤としての、または歯科インプラントとしての使用に適している。これらの複合材料は、創傷を止血する、たとえば、注入後に多孔質固体を形成して血流を遮断するように、たとえば、歯細管を遮断するように、そして脳インプラントとして、また歯の上の膜形成ポリマーとして機能する際の使用にさらに適している。
【００９０】
動物のための乳頭シーラントとしてのゾルゲルポリマー複合材料
シーラントが塗布される箇所（たとえば、乳房組織外側に、または乳頭洞内に）、シーラントの製剤及びその他の因子などの、シーラントの意図された利用に依存して、本開示のゾルゲルポリマー複合材料を包含する乳頭シーラントの所望の特性が変わることを理解するであろう。しかしながら、乳頭シーラントのいくつかの一般的な特性を記載することが可能である。シーラントが乳房内の乳頭管中に置かれる場合、たとえば、目的に合わせることが可能なせん断流動化特性は、注入と、乳頭管から手動で剥ぎ取ることによる除去とを容易にすることを可能にする。接着された乳頭シーラントが乳頭から容易に除去可能であることが有利である。乳頭シーラントの製剤を調整することによって、ゾルゲルポリマー複合材料は、シーラントが乳頭から容易に剥がされ、最初の条片中の１つの付着ユニットにおいて除去され、背後に材料をほとんどからまったく残さないことが可能であるように十分に強力にされることが可能である。ゾルゲルポリマー複合材料をマクロまたはミクロレベルで栓として使用するときに、それらを製剤化して、原位置で形成された組成物が組織へ接着すること、及び適所に必要な限り留まることを可能にするが、部位から手動で容易に除去される、接着の適切な範囲を包含することが可能である。加えて、流体を保持する、または吸収する障壁が必要である位置に、これらの組成物の栓をする場合、この組成物は、それらの所望の位置に残りながら自然に流体を吸収するように製剤化されることが可能である。
【００９１】
本開示の原位置で形成された乳頭シーラントが乳頭または乳頭管の形状に適合可能であることがさらに有利である。ゾルゲルポリマー複合材料の柔軟性特性は、シーラントが良好な適合のために乳頭表面または乳頭管、及び乳頭周囲の組織表面のトポグラフィに適合することを可能にする。また、このような適合性は、乳頭シーラントの寿命、快適性及び有効性を拡大する。
【００９２】
また、本開示における乳頭シーラントとして有用なゾルゲルポリマー複合材料は、安全かつ安定性である。シーラントの無毒特性は、標的動物、ならびに動物を扱う人、及び動物にシーラントを塗布する人へ安全性を提供する。乳頭シーラントがミルクラインまたは関連したパーラー機器中のシーラントの残留蓄積を引き起こさないため、シーラントの無毒性は、人間用の食品、たとえば、処置された動物から得られる乳、及び乳から作られる乳製品などが消費するのに安全であることをも確保する。いくつかの例において、すべての組成物成分は、最終的な乳頭シーラント製剤に存在する量において動物に対して、天然の非重金属、生体適合性、生分解性の組織接着、及び非刺激性である。一方、他の例において、組成物成分は、非生分解性合成材料を含むことができる。ゾルゲルポリマー複合材料が動物の乳腺中への注入に適しているため、それらは、毒性材料、刺激物などがなく作られ、温度、ｐＨ、イオン強度などの生理的条件下での使用に適していることができる。さらに、ゾルゲルポリマー組成物は、標準蒸気、乾式滅菌器（オートクレーブ）、ガンマ線照射、電子ビーム法（電子ビーム滅菌）及び同様のものによって、容易に滅菌されることが可能である。また、保存料は、乳頭シーラントの有益な特性を変えることなく、組成物中に含まれることが可能である。
【００９３】
送達方法により、粘性は、乳頭シーラントの製剤において特別に設計され、局所的な用途、注入及び同様のものに適切にされる。したがって、ゾルゲルポリマー複合材料の粘性を制御するので、優れた障壁を作るこのような方式において乳頭上へ、または乳頭中へこの組成物を噴霧する、または流動させることが可能である。また、ゾルゲルポリマー複合材料は、動物取扱者による迅速かつ容易な生成物の使用のために、シリンジを容易に通過し、シリンジ中のこの複合材料を室温で成形するために必要である優れたせん断流動化特性を有する。特に、ゾルゲルポリマー複合材料は、シングルバレルシリンジを使用して有利に注入されることが可能である。乳頭中へ直接に注入されるときに、これらの製剤は、乳頭管を充填して、体温で迅速にゲルへ転移する能力を有する。これらの製剤のせん断流動化特性は、注入の容易さ、及び除去能の両方を可能にする。
【００９４】
乳頭上での組成物のゲル化は、好ましくは急速であり、塗布位置から組成物を流出する、または損失することを回避する。ゲル化時間は、約５分以下、好ましくは約３分未満、さらに好ましくは約３０秒未満、及びいくつかの状況において、特にゾルゲルポリマー複合材料の外部塗布に関して、約１０秒と同じくらい短い、または約１０秒未満であることが可能である。
【００９５】
本開示に有用な乳頭シーラントの所望の、前述の特性のうちのいくつかは、ゾルゲルポリマー複合材料中のポリマー及びゲル化剤の濃度を調整して、耐久性のあるシールまたは強力な固体の機械的特性及び浸透率／空隙率を変更することによって得られる。基本的に、乳頭シーラントの接着及び膨潤特性は、この製剤を特別に設計することによって制御される。ゾルゲルポリマー複合材料は、接着及び膨潤特性の特異的組み合わせを持ち、拡張された期間に動物の組織に接着して、さらに、予防的処置を終了するときに乳頭障壁として容易に除去されるように、または動物の乳頭から一体で剥かれる、もしくは半固体もしくは液体として容易に除去されるのに十分に強力であり、さらに快適に動物の体に適合して、有効な障壁として適所に残留し、乳房疾患の発生を防ぐ、もしくは減少させるのに十分な柔軟性である、比較不能で、新規の特性を示す。
【００９６】
乳頭シーラント組成物の送達
適切な粘性は、用いられる送達手段に依存する。一般的に、この組成物は、室温で、または使用条件（すなわち、動物ではなく）の中で、約８００ｃｐｓ未満、好ましくは、３００ｃｐｓ未満、より好ましくは、２００ｃｐｓ未満の粘度を有し、エアロゾルを介して送達される。ポンプスプレーを通す送達は、約１５０ｃｐｓ未満のような、より低い粘度を通常必要とする。エアロゾルのないスプレーは、約５０ｃｐｓ未満の粘度を必要とする。
【００９７】
乳頭シーラント製剤は、たとえば、シリンジ、ポンプ、スプレーノズル、エアロゾル、ディップ、または他のタイプの装置からのスプレーまたはストリームなどの従来の手段によって乳頭に塗布される。スプレー及びストリームの組み合わせは、シャワーヘッドに類似した方法において塗布されることができることにより、複数のストリームは、スプレー塗布のシミュレートされた幅広い適用範囲を提供する。ゾルゲルポリマー複合材料は、乳頭組織上の外部に噴霧され、または流動し、乳頭組織上にそれらは、障壁シールを形成する。
【００９８】
乳頭洞または槽中のような、乳頭内部への注入による塗布について、溶液の乳頭管中への注入のために特に作られる、テーパ状シリンジ端部、乳頭ニードルまたは乳房内チップを含む、いずれかの動物用シリンジを使用することができる。例のために、標準的な５または６ｍＬのシリンジを使用して、これらのゲルを従来の注入カニューレまたは注入ノズルを通して挿入することが可能である。乳房疾患を防ぐ、または処置するために、乳頭管中に所望の物理的障壁を形成する、有効量の乳頭シーラントは、乳畜の種及びその乳頭のサイズに依存する。通常、２から３ｍＬの間の量は、乳頭管を適切に充填するのに十分であるが、この量は、変わることができ、取扱者によって容易に滴定され、シーラントを乳頭中へ注入することが可能である。
【００９９】
一般的に、約０．５から５．０ｍＬ、好ましくは、約１．０から４．０ｍＬ、より好ましくは、約２．０ｍＬ以上、及びさらにより好ましくは、約３．０ｍＬの組成物を動物の乳頭へ投与する。これらの製剤は、容易な単位用量の投与のために、シリンジ中へ事前に装填されることができる。望ましくは、乳畜が泌乳サイクルの終わりに乾乳期に入るときに、または乳畜の乾乳期中に、特に、その乳畜が未経産牛または雌ウシであるときに、この組成物を投与する。
【０１００】
また、乳頭に対して外部に、または局所的に、噴霧装置または流動装置から組成物を送達することができる。噴霧装置は、液体組成物の噴霧送達のためのディスペンサーを含む容器を備えることができる。使用される、このタイプの容器は、組成物及びスプレーディスペンサーとの適合性により可変であり、ガラス、プラスチック、または金属であることが可能である。これらの溶液が十分低い粘性のものである場合、噴霧送達は、適切に設計されたノズルを通して手動でシリンジのプランジャを押し下げるときにこれらが達成されるような、単純な機械的な力によって達成されることができる。組成物のいくつかの層を乳頭へ塗布して、乳頭の十分な適用範囲を確保することが望ましい可能性がある。いずれかの場合に、物理的障壁を形成するための有効量は、乳頭上へのシーラントの視覚的出現によって容易に決定されることが可能である。
【０１０１】
また、スプレーヘッドに取り付けられるシリンジを使用して、この組成物を送達することが可能である。一般的に、スプレーとして容器から液体組成物を噴射させるために、いずれかの化学的、機械的または電子的方法が適切である。１つの態様において、適合性液体または気体エアロゾルの噴射剤は、組成物とともに適切な容器中に置かれ、ディスペンサーは、液体組成物の微粒化された噴霧送達を可能にするバルブ機構を含む。望ましくは、乳房内注入装置を使用して、乳頭シーラント組成物を乳頭へ直接に送達することができる。この装置は、単一ディスペンサー、たとえば、Ｎｏｒｄｓｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｗｅｓｔｌａｋｅ，Ｏｈｉｏ，Ｕ．Ｓ．Ａ．）からのスプレーチップを含むことが可能である。この装置は、メーターを含むことができるため、組成物の量を制御することが可能である。
【０１０２】
これらの組成物を乳頭シーラントとして送達するために使用されること、または送達する使用のために変更されることが可能である装置の例は、ＷＯ２０１５／０３８２８１（Ｚｏｅｔｉｓ）、米国特許出願第２０１５／００８０８４１号（Ｃ．Ｍ．Ｂｒａｄｌｅｙ  ｅｔ  ａｌ．）、米国特許第５，９８９，２１５号（Ｙ．Ｄｅｌｍｏｔｔｅ  ｅｔ  ａｌ．）、米国特許第８，３５３，８７７号（Ｓ．Ｈａｌｌａｈａｎ  ｅｔ  ａｌ．）、ＷＯ２００３／０２２２４５（Ｂｉｍｅｄａ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ＆Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｌｉｍｉｔｅｄ）、及びＷＯ２０１３／０２１１８６（Ｎｏｒｂｒｏｏｋ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｌｉｍｉｔｅｄ）に記述されるものを含む。
【０１０３】
前記の説明は、本開示における使用のために、新規のゾルゲルポリマー複合材料の製剤、及びそれらの固有の特性を作る方法を示す。下記の例は、本開示の他の態様を実証する。しかしながら、これらの例が説明のためだけのものであり、本開示の条件及び範囲について全体的に決定的であることを意味しないことを理解するであろう。化学物質は、別段に示されない限り、Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭｉｓｓｏｕｒｉにあるＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから購入された。ゾルゲルポリマー複合材料の調製におけるステップの順序が重要ではなく、例と異なることができることを理解するであろう。たとえば、最終生成物を損なうことなく、これらの成分をタンク中へ導入する順序を変えることが可能である（キトサンを最初に加える代わりに、メチルセルロースを最初に加えるなどのような）。典型的な反応条件（たとえば、温度、反応時間など）を与えられているときに、一般にあまり便利ではないが、上記及び下記の両方に指定された範囲のこれらの条件をも使用することが可能であることをさらに理解するであろう。別段に示されるものを除き、これらの例は、室温（約２３℃から約２８℃）で、また大気圧で行われる。本明細書に言及される、すべての部分及びパーセントは、重量に基づき、すべての温度は、別段に明示されない限り、摂氏度で表される。
【０１０４】
本開示のさらなる理解は、以下に続く非限定的な実施例から得られることができる。
【実施例】
【０１０５】
実施例１
ゾルゲルポリマー複合材料の調製及び特性
４つのポリマー複合材料の製剤（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、及びＦ４）は、下記のように調製された。表Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤは、それぞれＦ１、Ｆ２、Ｆ３、及びＦ４の製剤を示す。これらの製剤は、これらの表に示されるように、約３０ｇ、１１０ｇ、または１６５ｇのバッチに調製された。
【表Ａ】
2020517344.tif 000002
【表Ｂ】
2020517344.tif 000003
【表Ｃ】
2020517344.tif 000004
【表Ｄ】
2020517344.tif 000005
【０１０６】
Ｆ１及びＦ４製剤は、下記のように調製された。最初に、Ｆ１について、０．８１３ｇ（０．７７２ｍＬ）のＡｃＯＨを１３５．５ｍＬの水へ加えたことによって、０．１ＭのＡｃＯＨを調製した。Ｆ４について、０．８１ｇ（０．７７ｍＬ）のＡｃＯＨを１３５．０ｍＬの水へ加えた。つぎに、メチルセルロース（１２ｇ）、キトサン（３ｇ）の溶液を０．１Ｎ（０．１Ｍ）のＡｃＯＨ（Ｆ１について１３５．５ｍＬ、及びＦ４について１３５．０ｍＬ）中で調製した。激しい撹拌を伴い８５〜９０℃へ加熱された０．１Ｎ（０．１Ｍ）のＡｃＯＨへの粉末ポリマーの追加によって、この溶液を調製した。均一分散を得るまで、継続して加熱した（約５分）。つぎに、撹拌（３００ｒｐｍ）しながら、この溶液を室温へ冷却した。冷却すると、この溶液は、透明で、非常に粘稠性になり、６０〜１００ｒｐｍへ撹拌速度の低下を必要とした。冷却、そして透明化に約１時間かかった。つぎに、さらなる使用まで、この溶液を４℃で保管した。
【０１０７】
つぎに、粉末形態で塩を水と混合したことによって、ゲル化剤（塩はゲル化剤（ｇｅｌａｔｉｏｎ  ａｇｅｎｔ）として調製に作用し、「ゲル化剤」（ｇｅｌａｔｏｒ）とも称される）の溶液を水中で調製した。塩溶液についての濃度は、以下のようであった。Ｆ１について、１００ｍｇのピロリン酸ナトリウム四塩基性を２０ｍＬの水中へ加え、それを完全に溶解するまで撹拌したことによって、ピロリン酸ナトリウム四塩基性（５ｇ／Ｌ）を調製した。Ｆ４について、２２ｇのβ−グリセロリン酸二ナトリウム水和物（４４％ｗ／ｗの水溶液として）の３３ｍＬの水中への追加によって、β−グリセロリン酸二ナトリウム水和物（４４％ｗ／ｗの水溶液として）（６６ｇの水あたり４４ｇ）を調製し、完全に溶解するまで撹拌しながら４５℃に加温した。
【０１０８】
したがって、均質になるまで緩慢に機械撹拌しながら（ミキサーによって１００ｒｐｍで）、調製されたゲル化剤溶液を冷却したポリマー溶液へ加えた。有意な粘性増大及び発泡体形成を観察した。つぎに、この溶液を放置し、一晩４℃で安置した。液体サイクルにおいてオートクレーブによって、これらの製剤を滅菌した。
【０１０９】
Ｆ２及びＦ３製剤をつぎのように調製した。０．６ｇ（０．５７ｍＬ）のＡｃＯＨを１００ｍＬの水へ加えたことによって、０．１ＭのＡｃＯＨを調製した。メチルセルロース（８ｇ）、キトサン（２ｇ）、及びアジ化ナトリウム（０．０２５ｇ）の溶液を０．１ＮのＡｃＯＨ（９０ｍＬ）中で調製した。スターラーバーを備えるビーカーの重量を測定した。撹拌中に煮沸（８５〜９０℃）まで加熱された０．１ＮのＡｃＯＨへの粉末（１回限り）の追加によって、溶液を調製した。加熱を停止し、約３分間スパーテルで撹拌したことによって均一な分散を得た。これは、最終重量（塩なし）を達成するまで、ＡｃＯＨの追加によって完了した。つぎに、この溶液を室温へ冷却した。冷却すると、この溶液は、透明化して、非常に粘稠性になった。冷却及び透明化に約１時間かかった。このビーカーをパラフィルムによって覆い、４℃で２４時間（またはさらに使用するまで）保管した。
【０１１０】
つぎに、粉末形態の塩を水と混合することによって所望の濃度へ、ゲル化剤（ゲル化剤（ｇｅｌａｔｉｏｎ  ａｇｅｎｔ）またはゲル化剤（ｇｅｌａｔｏｒ）としての塩）の溶液を水中で調製した。緩慢な機械的撹拌（スパーテルまたはミキサーによって１００ｒｐｍで）中に、ゲル化溶液を冷却したポリマー溶液へ加えた。有意な粘性増大及び発泡体形成を観察した。この溶液を放置して、一晩４℃で静置した。気泡を除去するために、この溶液を４０００ｒｐｍで１０分間遠心分離した。
【０１１１】
製剤中のいくつかのポリマーをさまざまな濃度で試験し、製剤性能のために最も好ましいポリマー、及びそれらの濃度を選択した。さまざまなゲル化剤をも試験し、製剤の温度応答性、そのシリンジ通過性、及びその流動特性を調整した。つぎに、幅広い範囲の流動特性を有する、４つのゾルゲルポリマー複合材料製剤（Ｆ１〜Ｆ４）をさらに試験するために選択した。
【０１１２】
Ｆ１〜Ｆ４の試料の予備的な特性を表Ｅに示す。ゲルのｐＨが約６から７の間にあったことに留意する。この実験において、６ｍＬのシリンジを使用して、これらのゲルを標準的な１６ゲージニードルを通して注入することが可能であったことを示したので、乳頭シーラントとしての使用のために、乳頭ニードルまたはノズルを通して注入されるそれらの特有の能力を実証する。表Ｅにおけるデータについて、試験された製剤は、合計１１０ｇについて表Ａ〜Ｄ中の成分及び量を使用して調整されたものであった。
【表Ｅ】
2020517344.tif 000006
【０１１３】
０．５ｍＬの乳（３．５％脂肪）を３７℃で含む試験管中へ製剤（１．５〜２ｍＬ）を加えたことによって、乳の存在下での栓形成を試験した。すべての製剤は、乳の表面上にゲル栓を形成した。乳とゲルとの間の界面の検査は、ゲルの乳への添加時に、ある程度の製剤と乳との間の混合を予期したが、これらの試料が栓の形成時に乳との非常に限られた混和性を予想外に示したことを明らかにした。これらの結果は、これらの製剤が乳の存在下でゲルを形成し、試験管からの漏れを防ぐことか可能であったことを示した。
【０１１４】
応力掃引試験（すなわち、固定された周波数における応力の関数としての弾性率及び損失弾性率の測定）を実行し、これらの試料のせん断流動化特性を確認した。これらの結果を図６に示す。図６におけるデータについて、試験された、これらの製剤は、合計１１０ｇについて表Ａ〜Ｄ中の成分及び量を使用して調製されたものであった。
【０１１５】
加えられた低い応力において、弾性率Ｇ’の値は、一定であった。これらの試料の弾性は、Ｆ１についての約１０ＰａからＦ４についての約４４０Ｐａに及ぶ、広範なスペクトルを占めた。せん断流動化挙動（すなわち、加えられた応力の関数としての弾性率Ｇ’の低下）をより高い応力値において観察した。せん断流動化領域は、Ｆ１、Ｆ３、及びＦ４を後に伴う、Ｆ２の製剤についての最低応力で開始した。これらの結果は、これらの試料がシリンジ通過性であり、それらの注入が可能であることを確認する。製剤注入中に、また処置後乳頭からの剥離中に加えられる力が約３００Ｐａを大きく上回るため、すべての製剤は、いかなる送達または回復問題も受けない。
【０１１６】
つぎに、室温から体温への温度における急激な跳躍時に、製剤のレオロジーを監視した。１Ｐａの一定の応力（すなわち、定常領域における）、及び周波数（ｆ＝０．１Ｈｚ）における時間の関数としての弾性率及び貯蔵弾性率の値を追跡した。この実験の第一ステップ（１０分）において、温度を２５℃に保った。第二ステップ（１０分）において、温度を３７℃に固定した。両方のステップ間の加温プロセスは、約２０秒かかった。これらの結果を表Ｆ及び図７に示す。それらは、弾性率Ｇ’及び損失正接ｔａｎδ＝Ｇ”／Ｇ’として表現され、弾性及び粘性特性の比率は、どちらが優勢であるかを示す。１のｔａｎδの値に関して、材料の弾性及び粘性特性は、等しい。損失正接が小さいほど、材料の弾性が大きくなる。物理ゲルについて、Ｇ’＞Ｇ”、かつδ＜１。粘稠性液体について、Ｇ”＞Ｇ’、かつｔａｎδ＞１。表Ｆ及び図７におけるデータについて、試験された、これらの製剤は、合計１１０ｇに表Ａ〜Ｄ中の成分及び量を使用して調整されたものであった。これらの値が用いられる機器及びレオロジー方法に基づき変わる可能性があり、さらにこれらの値が特定の試験プロトコルにより互いに関連していることを理解するであろう。
【表Ｆ】
2020517344.tif 000007
【０１１７】
Ｆ１〜Ｆ４の弾性は、５３（Ｆ１）から２０（Ｆ４）へ変化したＧ’（３７℃）／Ｇ’（２５℃）の比率の値（表Ｅ）によって証明されるように、有意に温度とともに上がった。室温で、Ｆ１は、粘性液体（ｔａｎδ＞１）のように挙動した。３つの他の製剤は、Ｆ３＜Ｆ２＜Ｆ４の順序において、より明白になった固体様挙動を示した。
【０１１８】
３７℃で、弾性率は、有意に上昇した。これは、損失正接の高速低下を伴い、ゲル構造の補強を示した。このプロセスは、Ｆ２、Ｆ３及びＦ４について、約１〜２分かかった。それは、Ｆ１製剤に対して、わずかに長かった（約５分）。
【０１１９】
結論として、幅広い範囲の流動特性を網羅した、４つのゾルゲルポリマー複合材料製剤を調製して、特性を明らかにした。ポリマー複合材料製剤は、温度、ｐＨ及び／またはイオン強度を上げるときに、急速なゲル化を受ける。これらの複合材料は、２つの親水性ポリマー及びイオンゲル化剤を含む。記述されるように、第一ポリマーは、温度誘導ゲル化を受け、弾性ゲルの約３７℃での形成を可能にする。第二ポリマーは、製剤に導入されるイオンゲル化剤と接触すると、ゲルを形成する。第二ポリマーのゲルの強度は、加えられるゲル化剤の量、ならびに製剤のｐＨ及びイオン強度に依存した。
【０１２０】
これらの試料は、それらのせん断流動化特性により不溶解性であった。それらは、温度誘導濃厚化を示した、すなわち、それらのゲル構造は、温度の上昇時により強力になった。これらの結果は、これらの製剤の弾性、せん断流動化の開始、温度誘導濃厚化の程度、及びこれらのプロセスの時間尺度が製剤に使用されたゲル化剤に依存し、潜在的に流動特性の正確な調整を可能にすることを示した。
【表Ｇ】
2020517344.tif 000008
【０１２１】
追加の製剤は、表Ｇに示されるように、製剤Ｆ１、Ｆ２及びＦ４の組み合わせを使用して調製された。これらの製剤は、架橋剤として使用される塩の量及びタイプによって変わる。これらの量は、Ｆ３が５０％のＦ１の塩及び５０％のＦ２の塩の組み合わせであることに基づき、本明細書に開示されるような製剤に使用された濃度のパーセント（すなわち、開示される濃度である１００％、この濃度の半分である５０％）として変化した。
【０１２２】
実施例２
ゾルゲルポリマー複合材料製剤における滅菌の効果
滅菌方法としてオートクレーブにより試験した。上記の製剤に使用されたものに類似したポリマーが電離放射線またはエチレンオキシドによる滅菌時に有意な分解を受ける可能性があることが知られている。この分解は、高い温度を使用して、これらの試料を滅菌することによって減少することができる。
【０１２３】
滅菌を１２１℃で１０分間実行した。加熱及び冷却部分を含む、サイクルの合計長さは、約４５分であった。表１は、滅菌前後に２つの異なるゲル化剤（Ｆ１及びＦ４）によって調製された製剤の特性の比較を示す。表１におけるデータについて、表Ａ及びＤ中のそれぞれ合計１６５．５及び１６５ｇについてのレシピを使用して、試験された製剤を調製した。
【表１】
2020517344.tif 000009
【０１２４】
滅菌後に、すべての製剤は、６ｍＬのシリンジを使用して、標準１６ゲージニードルを通して注入されることが可能であったため、これらの製剤が乳頭シーラントとして乳頭ニードルまたはノズルを通して注入されることが可能であることを示す。製剤のｐＨは、滅菌時に有意に変化しなかった。しかしながら、視覚的観察は、オートクレーブ後に両方の製剤がより明白な黄色／茶色をみせたこと、そしてそれらの流動特性が変化したことを示した。Ｆ１−２０１４１２１０の場合、「ゲル」から「液体」への２５℃での変化があった。
【０１２５】
つぎに、滅菌製剤及び非滅菌製剤の流動特性における、これらの変化は、温度における２５℃から３７℃への跳躍時により密接に監視された。一定の応力（１Ｐａ）及び周波数（ｆ＝０．１Ｈｚ）で、時間の関数としての弾性率及び貯蔵弾性率の値を追跡した。実験の第一ステップ（１０分）において、温度を２５℃に保った。第二ステップ（１０分）において、温度を３７℃に固定した。両方のステップの間の加温プロセスは、約２０秒かかった。これらの結果を表２に、また図１に示し、そこでそれらは、弾性率Ｇ’及び損失正接ｔａｎδ＝Ｇ”／Ｇ’として表現され、弾性及び粘性特性の比率はどちらが優勢なものであるかを示す。ｔａｎδの値が１であるときに、材料の弾性及び粘性特性は、等しい。損失正接が小さいほど、材料の弾性が大きくなる。物理ゲルについて、これらの値は、Ｇ’＞Ｇ”及びｔａｎδ＜１である。粘性液体について、これらの値は、Ｇ”＞Ｇ’及びｔａｎδ＞１である。表２及び図１中のデータについて、表Ａ及びＤ中のそれぞれ合計１６５．５及び１６５ｇについてのレシピを使用して、試験された製剤を調製した。
【表２】
2020517344.tif 000010
【０１２６】
滅菌製剤は、それらの非滅菌対応物と比較して、わずかにより小さな値の弾性率を特徴とした。しかしながら、この差は、特にＦ４−２０１４１２１０の場合に小さかった。３７℃で、弾性率は、有意に上昇した。これは、損失正接の高速な低下を伴い、ゲル構造の補強を示した。このプロセスは、製剤Ｆ４−２０１４１２１０について、約１〜２分かかり、それは、試料Ｆ１−２０１４１２１０に対して、わずかに長かった（約５分）。これらの試料の滅菌は、試料が３７℃で到達した、粘性補強の動態でも、Ｇ’及びｔａｎδの最終値でも有意に影響しなかった（図１）。
【０１２７】
結論として、２つの複合材料ゲルを試験した。これらの複合材料は、それらのせん断流動化特性が原因で不溶解性であった。それらは、温度誘導濃厚化を示した、すなわち、それらのゲル構造は、温度の上昇時により強力になった。試料の滅菌が少ないわずかな変化をこれらの試料の外観に誘導したが、滅菌プロセスによって、これらの製剤の弾性、温度誘導濃厚化の程度、及びこのプロセスの時間尺度に有意に影響しない。
【０１２８】
実施例３
ポリマー複合材料製剤の滅菌に関するさらなる研究
Ｆ１及びＦ４製剤は、温度、ｐＨ及び／またはイオン強度を上げると、急速なゲル化を受ける水膨潤性ポリマーである。これらの複合材料は、２つの親水性ポリマー及びイオンゲル化剤を含む。第一ポリマーは、温度誘導ゲル化を受け、弾性ゲルの約３７℃での形成を可能にする。第二ポリマーは、製剤へ導入されたイオンゲル化剤と接触するとゲルを形成する。第二ポリマーのゲルの強度は、加えられるゲル化剤の量、ならびに製剤のｐＨ及びイオン強度（一般的に、約５．１から６．８のｐＨ、及び約５ｇ／Ｌのイオン強度）に依存する。
【０１２９】
実施例２において、滅菌がこれらの製剤の流動特性に有意に影響しなかったことが示された。このさらなる研究は、水膨潤性ポリマー複合材料上での滅菌の影響を示す。
【０１３０】
試料Ｆ１−２０１４１２１０について、滅菌の１２週後にレオロジー測定を繰り返した。この期間中に、試料を暗所で閉鎖されたプラスチックバイアル中に室温で保管した。視覚的観察は、試料の外観及びコンシステンシーが保管の１２週後に有意に変化しなかったことを確認した。加えて、微生物増殖の視覚的徴候を試料中で検出しなかった。
【０１３１】
最初に、２５℃から３７℃への温度での跳躍時に流動特性における変化を監視した。一定の応力（１Ｐａ）及び周波数（ｆ＝０．１Ｈｚ）における時間の関数として弾性率及び貯蔵弾性率の値を追跡した。実験（１０分）の第一ステップにおいて、温度を２５℃に保った。第二ステップ（１０分）において、温度を３７℃に固定した。両方のステップの間の加温プロセスは、約２０秒かかった。これらの結果を表３及び図２に示し、それらは、弾性率Ｇ’及び損失正接ｔａｎδ＝Ｇ”／Ｇ’と表現され、弾性及び粘性特性の比率はどちらが優勢なものであるかを示す。１のｔａｎδの値に関して、材料の弾性及び粘性特性は、等しい。損失正接が小さいほど、材料の弾性が大きくなる。物理ゲルについて、これらの値は、Ｇ’＞Ｇ”及びｔａｎδ＜１である。粘性液体について、これらの値は、Ｇ”＞Ｇ’及びｔａｎδ＞１である。表３及び図２中のデータについて、表Ａ及びＤ中のそれぞれ合計１６５．５及び１６５ｇについてのレシピを使用して、試験された、これらの製剤を調製した。
【表３】
2020517344.tif 000011
【０１３２】
このデータは、Ｆ１−２０１４１２１０試料を１２週間保管したことが流動特性または熱濃厚化効果の程度に有意に影響しなかったことを示す（図２）。２５℃で、試料は、約１の損失正接を示した。３７℃への加温は、ｔａｎδの高速低下を伴ったため、ゲル構造の補強を示した。このプロセスの動態は、新たに滅菌した、また１２週間経過した試料に類似した。
【０１３３】
１２週間保管された試料のせん断流動化特性を確認するために、応力掃引試験（すなわち、固定された周波数における応力の関数としての弾性率及び損失弾性率の測定）を実行した。これらの結果を図３に示す。加えられた低い応力において、弾性率Ｇ’のこれらの値は、一定であり、Ｆ１−２０１４０８２５試料について得られたこれらに類似した（表Ａ中の合計１１０ｇについてのレシピを使用して調製された）（すなわち、合計１６５．５ｇのバッチ中で調製された、Ｆ１−２０１４１２１０についてのこれらに類似した条件下で調製された非滅菌試料）。せん断流動化挙動（すなわち、加えられた応力の関数としての弾性率Ｇ’の低下）を両方の製剤について約８０Ｐａの類似した値で観察した。これらの結果は、室温での１２週間保管時に試料のシリンジ通過性に有意に影響しないことを確認する。
【０１３４】
結論として、複合材料ゲル試料のうちの１つの物理化学的な安定性を、室温での保管（閉鎖された容器中で暗所に）の１２週後に評価した。これらの結果は、１２週の保管時間後に、試料の流動特性及びシリンジ通過性に有意に影響しないことを示す。
【０１３５】
実施例４
ナノ結晶セルロースによって補強されたＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７ゲルの調製
開発は、（１）体温／皮膚温度（３２〜３５℃）付近の温度で製剤のゲル化の開始、（２）室温での製剤のシリンジ通過性、及び（３）３５℃でゲルの形成を誘導するのに必要とされる時間の観点から実行された。
【０１３６】
つぎの手順を使用して、すべての製剤を調製した。Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７ポリマー（１．６から１．８ｇ）を２０ｍＬのガラスバイアル中で加熱及び撹拌しながら溶解させた。必要な場合、充填剤（ナノ結晶セルロース（ＮＣＣ））を加えた（１００または２００ｍｇ）。撹拌及び加熱を約５分間継続した。１０ｇの試料の最終重量へ撹拌中に２％のＡｃＯＨ水溶液中にキトサン溶液を加えた。この試料を一晩激しく撹拌し続けた（加熱せずに）。
【０１３７】
ウォーターバス中の試料を所望の温度へ加熱することによって、ゲル化の開始を測定した。いくつかの製剤について、室温で約３ｍＬの製剤を１０ｍＬのプラスチック製シリンジから１６ゲージニードルを通過させることによって、シリンジ通過性／流動性を検証した。
【０１３８】
別々の実験において、室温に保たれた一滴の試料を、１６ゲージニードルを通して３７℃に加温されたプラスチック製エッペンドルフチューブの壁部上に蓄積させることによって、ゲル化時間を推定した。溶液の流動を停止させるために必要とされる時間をゲル化時間の近似として取った。
【０１３９】
キトサン溶液をつぎのように調製した。２％のＡｃＯＨ中に懸濁されたキトサン粉末を一晩激しく撹拌して、キトサン（ＣＨ、２％ｗ／ｗ）の溶液を調製し、透明で均質なやや黄色の溶液の形成をもたした。この溶液を１％及び０．５％の濃度へ水によって希釈した後、約６のｐＨまで０．５％のＮａＯＨ溶液の追加を伴った。キトサン溶液を表４に示す。
【表４】
2020517344.tif 000012
【０１４０】
１％のＣＨ中の１７％のＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７の製剤（約６のｐＨで）についてのナノ結晶セルロース（ＮＣＣ）量におけるゲル化温度の依存を明らかにするグラフを図４に示す。
【０１４１】
Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７の濃度を調整することによって、これらの製剤のゲル化温度を調整することが可能であった。ＣＨの存在は、ゲル化に影響を有さなかった。すべての試料は、室温でシリンジ通過性であった。１８％のＰｌｕｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｆ１２７を１％または２％のＣＨ溶液中に含む製剤について、ほぼ即時であるゲル化時間を推定した。ＮＣＣの追加は、ゲル化温度における低下に通じた。ＮＣＣは、ゲルを強化し、温度ヒステリシスを誘導した（すなわち、これらの試料は加熱時に決定されるようなそれらのゲル化点より低い温度へ冷却されると、液体になる）。
【０１４２】
実施例５
修飾されたキトサンゲルの合成
カルボキシメチルキトサンをつぎのように調製した。キトサン（２ｇ）を２０％のＮａＯＨ（ｗ／ｖ  １００ｍＬ）中で１５分間撹拌することによって、カルボキシメチル化を実行した。つぎに、モノクロロ酢酸（１５ｇ）液滴を反応混合物へ加え、この反応を２時間４０＋／−２℃で撹拌しながら継続させた。その後、反応混合物を１０％の酢酸によって中和した後、７０％のメタノールの過剰量中へ注いだ。生成されたカルボキシメチルキトサンをＧ２が焼結された漏斗を使用して濾過し、そしてメタノールによって洗浄した。この生成物を真空中の５５℃で８時間乾燥させ、６．５ｇの乾燥したカルボキシメチルキトサンを与えた。カルボキシメチルキトサン（ＣＭＣｈ）の置換の程度は、記載されるような方法（Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，Ｖｏｌ．５，ｎｏ．２，２００４）を使用して、０．７５であったことが判定された。
【０１４３】
ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）（１ｇ）を水（８５ｍＬ）中に４５℃で溶解させた。ＰＶＡ−水溶液を室温に冷却した後に、アセトン（１５ｍＬ）液滴を１５分間激しく撹拌されたＰＶＡ溶液へ加え、約１％（ｗ／ｖ）のＰＶＡ溶液を形成した。つぎに、この溶液は、それが淡黄色になるまで５℃で２４時間保たれ、ＰＶＡの長鎖がナノ粒子へ収縮したことを示した。ＣＭＣｈの異なる量（０．５、１及び２ｗｔ％）をこの溶液へ加えた。この溶液をＮ２によって３０分間で一掃し、つぎに４．０ｍｍｏｌのメチレンビスアクリルアミド（ＭＢＡ）、０．４ｍｍｏｌのペルオキソ二硫酸カリウム（ＫＰＳ）、及び０．６７ｍｍｏｌのテトラメチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ）をこの溶液に加え、重合を１５時間３０℃で実行した。形成されたナノゲルを、直接に使用したか、使用前に、水中で容易に事前に分散させ、ナノ粒子分散液を形成する乾燥凍結された粉末を形成するために凍結させることが可能であったかのいずれか一方であった。
【０１４４】
アシルキトサンをつぎのように調製した。アミノ基をキトサン分子上でアシル化反応から保護することを援助するために、キトサンに対する溶媒としてＭｅＳＯ３Ｈを使用した。典型的に、ＭｅＳＯ３Ｈ中でキトサンを室温で１時間溶解させ、つぎに塩化オクタノイル液滴を撹拌中に加え、塩化オクタノイル対繰り返すキトサン単位のモル比は０．６６：１に等しかった。この反応を砕かれた氷の追加によって停止させる前に、周囲温度で５時間継続させることが可能であった。得られた溶液を１日間透析して、ほとんどの酸を除去し、残りの酸及びアンモニア塩をＮａＨＣＯ３によってその後中和した。最終混合物をミリＱ水に対して３日間超透析した後に、アシルキトサン（ＡＣ）粉末として凍結乾燥させた。
【０１４５】
実施例６
アシル化ＰＶＡの合成
材料：ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、１８６Ｋ、８７％〜８９％加水分解：１０ｇ。Ｒ−ＣＯＣｌ（たとえば、ラウロイルクロリド、パルミトイルクロリド、オクタノイルクロリド）：１．６８ｇ。トリエチルアミン（ＥＴ３Ｎ）：２．２５ｍＬ。１−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）：１００ｇ。
【０１４６】
代替の実験において、これらの材料は、つぎのようなものである。１０ｇのＰＶＡ、１８６Ｋ、８７〜８９％加水分解；３．３６ｇのＲ−ＣＯＣｌ（ラウロイルクロリド、パルミトイルクロリド、またはオクタノイルクロリド）；４．５０ｍＬのＥＴ３Ｎ；及び１５０ｍＬのＮＭＰ。
【０１４７】
合成手順：ＰＶＡを熱いＮＭＰへ加えた；粘性が高すぎる場合、つぎにさらなるＮＭＰを５０ｍＬの最終容量まで加えた。溶解を完了した後、Ｒ−ＣＯＣｌを加え、ＥＴ３Ｎを後に伴った。この混合物を室温で一晩撹拌しながら放置した。つぎに、３回水を加えて撹拌したことによって、アシル化ＰＶＡを希釈した後に、５日間にわたる透析を通して精製し、その後凍結乾燥させた。収率：９０％。
【０１４８】
こうして、６ｓ−１のアシル化ＰＶＡにおける粘度を図５に示す。
【０１４９】
実施例７
雌ウシに注入された乳頭シーラントの保持及び耐性の評価
本研究の目的は、畜乳の乾乳期中に乳房内乳頭シーラント（ＩＴＳ）として、２つのゾルゲルポリマー複合材料製剤（Ｆ１及びＦ４、合計１６５．０ｇについて、それぞれ表Ａ及びＤ中のこれらの製剤を使用して調製された）の新規の用途の保持及び耐性を評価することであった。
【０１５０】
８頭の雌ウシ（成体、泌乳妊娠期ホルスタイン乳牛）は、研究の開始時に乾乳期であり、各四半期を２つの処置群Ｔ０１及びＴ０２のうちの１つに割り当てた。群Ｔ０１は、Ｆ１による処置を受け、群Ｔ０２は、Ｆ４による処置を受けた。シーラント注入前にラベル指示に従い四半期毎にＳｐｅｃｔｒａｍａｓｔ（登録商標）ＤＣ（セフチオフル塩酸塩）の乾乳期雌ウシ処置を投与した。注入前に、製剤を蒸気滅菌した。ＩＴＳのすべての用量を割り当てられた雌ウシのすべての利用可能な四半期へ乳房内注入として投与した。一貫した超音波評価のために本研究の期間全体を通して所定の期間に、８頭のすべての動物を割り当てた。投与の約６０日後、分娩時に、すべての試験ＩＴＳを手動で剥ぎ取り除去した。一般的な健康観察及び視覚的な乳房／四半期観察を実行し、本研究全体を通して記録した。
【０１５１】
ＩＴＳ製剤は、シリンジ及び特殊なミキシングチップアタッチメント、またはすぐに使えるプラステット（ｐｌａｓｔｅｔ）のいずれか一方を介して、乳房内（ＩＭＡＭ）に、２．０ｍＬが送達された。投与の部分挿入方法を使用した。Ｆ１及びＦ４を２．２ｇ＋／−０．５ｇで注入した。基質のせん断流動化特性による開始への初期抵抗を認めたが、両方の製剤を容易に注入した。Ｆ４は、Ｆ１と比較して注入するのにさらに力を必要とした。しかしながら、流動を開始すると、Ｆ４は、注入しやすくなった。すべてのシリンジは、注入する前にオートクレーブされた。動物におけるすべての試験乳頭中への基質の注入を容易に達成した。シリンジは、欠点を示さなかった。シリンジは、注入について困難を示さなかった。
【０１５２】
仔ウシは、分娩時に直ちに移されたため、乳を飲むことが不可能であったことが理解された。分娩後、投与の約６０日後の動物の最初の搾乳時に、基質をすべての乳頭から手動で剥ぎ取ることによって容易に除去した。いかなる基質のいかなる動物の乳頭からの除去時にも、困難を示さなかった。
【０１５３】
分娩後の最初の乳の試料を採取し、シーラント基質の存在について分析した。除去後の試料の重量は、乳頭シーラント材料を初乳と区別することができなかったことにより、判定されなかった。せん断流動化及び温度感受性の乳頭シーラントの特性の結果として、またせん断力を製剤上に用いて、それらを乳頭槽から除去するので、製剤は、乳頭からの除去時に希薄した。加えて、これらの製剤がより温かな温度でゲル化し、より冷たい温度で液体になるため、採取された試料を剥ぎ取る初乳を採取後直ちに冷蔵庫中へ置いたことにより、製剤がさらに希薄された。液体に戻った製剤が冷蔵庫の冷たい温度で形成するときに、シーラント基質を初乳から分離し、取り除かれた全基質の測定について正確な回復率を促すことが従来の手段によって困難になった。
【０１５４】
病理学者は、製剤の安全性について乳頭管の内側を調べた。試験基質または製剤にいずれかの関連性を有した肉眼での損傷は、特定されなかった。軽度の上皮下線維症及び単核浸潤を含む１つの乳頭の１つの発生を認めた。この発見を試験基質に相関することが不可能であった。調べられたすべての他の乳頭は、有害な発見がなく、正常であった。肉眼での病理学的懸念のいずれかの領域が特定され、いずれかの基質懸念を除外したが特定されなかった場合に、薄片を作るために、これらの組織を送った。この保持試験からの顕微鏡組織評価は、基質関連の発見をもたらさなかった。
【０１５５】
これらの製剤は、分娩まで乳頭中に残り、保持期間全体を通して超音波スコアリングによって視覚的に評価された。訓練されたスタッフによって超音波観察を実行し、０、１、４日目に、そしてその後分娩まで毎週、シーラントの存在を評価した。数値は、０（乳頭槽中に明らかにシーラントがない）から５（乳頭槽はシーラントによって完全に遮断されているようにみえる）の視覚的尺度に基づきロギングした。いかなる普通ではない観察も日々の観察形式で記録された。すべての製剤は、発生なく乾乳期全体を通して乳頭中に留まった。
【０１５６】
超音波スコアリングの結果をそれぞれＦ１及びＦ２について下記の表５及び６に示す。
【表５】
2020517344.tif 000013
【表６】
2020517344.tif 000014
【０１５７】
要約すると、本研究は、ゾルゲルポリマー複合材料製剤を乳房内注入によって投与することが、また手動で剥ぎ取ることによって除去することが容易であったことを示した。また、これらの結果は、乳牛が有害な副作用なしで乳頭シーラントを許容したことを示した。最終的に、これらの結果は、シーラントを本研究の終了時に物理的に除去するまで乳牛の乾乳期中に乳頭シーラントの保持を実証した。
【０１５８】
実施例８
雌ウシに注入された乳頭シーラントの保持及び耐性の評価
本研究の目的は、乳牛の乾乳期中に乳房内乳頭シーラント（ＩＴＳ）としての、２つのゾルゲルポリマー複合材料製剤（Ｆ１及びＦ４、合計１６５．０ｇについて、それぞれ表Ａ及びＤにおける製剤を使用して調製された）の新規の用途の保持及び耐性を評価することであった。
【０１５９】
３０頭の雌ウシ（成体、泌乳妊娠期ホルスタイン乳牛）は、研究の開始時に乾乳期であり、各四半期は、４つの処置群、Ｔ０１からＴ０４のうちの１つに割り当てられた。製剤毎に２．０及び３．０ｍＬの２つの用量を注入し、容量が保持に影響を有したかどうかを評価した。群Ｔ０１及びＴ０２は、Ｆ１による処置をそれぞれ約２．０ｍＬ（実際の送達：平均１．９９＋／−０．１９）、及び約３．０ｍＬ（実際の送達：平均２．８８＋／−０．１５）の容量で受けた。群Ｔ０３及びＴ０４は、Ｆ４による処置をそれぞれ約２．０ｍＬ（実際の送達：平均１．５４＋／−０．３７）、及び約３．０ｍＬ（実際の送達：平均２．２４＋／−０．５５）で受けた。動物を研究の開始前の少なくとも１０日間、施設、食餌及び水源に最初に順応させた。研究日−１＋／−２日に、朝の搾乳前に、乳の四半期試料を体細胞計数分析及び細菌評価のために取った。
【０１６０】
Ｓｐｅｃｔｒａｍａｓｔ（登録商標）ＤＣ（セフチオフル塩酸塩）の乾乳期雌ウシ処置を、シーラント注入前にラベル指示に従い四半期毎に投与した。ＩＴＳのすべての用量を乳房内注入として割り当てられた雌ウシのすべての利用可能な四半期に投与した。所定の期間に本研究全体を通して、３０頭すべての動物の乳頭の毎週の超音波評価は、シーラントの物理的障壁としての保持及び評価を決定する試みの中で完了した。
【０１６１】
１５頭の動物の４つのすべての四半期の乳頭端部を細菌懸濁液へ乾乳期全体を通して、また乳頭シーラント及び乾乳期雌ウシ処置の投与後に毎週曝露し、乳業において不十分な衛生学的条件をシミュレートした。大腸菌の凍結ストックを使用して、１×１０６のコロニー形成単位／ｍＬ（ＣＦＵ／ｍＬ）の細菌懸濁液をトリプチケースソイブロス中で調製した。７日目に開始して毎週１回、動物の４つのすべての乳頭端部をディップカップから大腸菌プレパラートへの１回の浸漬によって曝露した。大腸菌への曝露は、分娩後または乳頭シーラント除去後に止めた。
【０１６２】
投与の約６０日後に、また分娩後の最初の搾乳時に、試験ＩＴＳを手動で剥ぎ取ることによって除去した。回収されたシーラント試料を室温で保管した。分娩後初めての搾乳の日に開始して、乳腺炎の臨床徴候について各雌ウシを観察した。分娩後１、２、３、７、１０及び１４日目に、個々の各乳頭の慎重な洗浄及び事前の剥ぎ取りの四半期後に、細菌学的培養液について滅菌した四半期試料を各乳房から採取した。潜在的な残留物または代謝物を測定するために、乳及び初乳試料をさまざまな期間に実験全体を通して採取した。また、体細胞計数及び乳重量を記録し、乳房状態、乳腺炎の存在、及び乳の品質を評価した。
【０１６３】
すべての基質についての超音波分析は、乾乳期全体を通して有意な量の材料の存在を用量に無関係に示した。１４〜３５日目の間に外観における変化を受けた基質を観察した。両方の製剤は、乳頭管中に存続するように見え、乾乳期全体を通して乳頭シーラントの物理的除去まで、保護障壁として残った。分娩後、基質を乳頭から手動で剥ぎ取ることを通して除去した。
【０１６４】
泌乳に戻ると、２週間にわたり本研究に残るすべての動物について、乳房の健康、乳の外観、及び細菌の存在を監視した。異常な（上昇した）乳房健康スコアは、１４日の期間の過程にわたり、すべての処置群について少数の個々の雌ウシに認められ、これらは、乳頭シーラントの欠点に起因しなかった可能性があった。いかなる乳房健康または乳の品質も、処置群の間で統計学的に異なっていなかった。
【０１６５】
適切に設計され、監視されたフィールド研究は、乳腺炎の予防を確認するために必要とされる。しかしながら、この保持研究に基づき、ゾルゲルポリマー複合材料が新たな感染または再感染から健康な乳畜を保護することができる、十分に、長期持続性の物理的障壁を提供すると結論づけられることが可能である。
【０１６６】
要約すると、すべての処置は、超音波評価を通じて、乾乳期全体を通して残り、乳頭を保護したように見えた。すべての基質は、容易に除去可能であり、処置関連の影響は、組織の肉眼での評価、及び顕微鏡評価時に認められなかった。全体的に、両方の製剤Ｆ１及びＦ４は、乾乳期全体を通して良好な保持によってうまく機能した。
【０１６７】
実施例９
薬物放出についてのゾルゲルポリマー複合材料の使用の評価
本研究の目的は、ゾルゲルポリマー複合材料製剤による抗菌剤の放出及び抗微生物活性を評価することであった。本明細書の上記に記載されるように調製された、製剤Ｆ２は、伸長が乳頭シーラントについての栓形成に関連する、そのレオロジー特性に影響することなく使用され、１ｇの製剤あたり２０ｍｇのアモキシシリンを添加された。
【０１６８】
アモキシシリン添加：均一なオフホワイトのクリーム色を得るまで、メチルセルロース（８．０ｍ％）、キトサン（２．０ｍ％）、アモキシシリン三水和物（２．０ｍ％）、及びリン酸一カリウム（０．７６ｍ％）を０．１Ｍの酢酸中へ完全に混合することによって、添加されたＦ２ゾルゲルポリマー複合材料製剤を調製した。
【０１６９】
添加されたＦ２ゾルゲルのレオロジーデータは、添加されていないＦ２ゾルゲルポリマー複合材料（表７）のものと比較された。表７からのデータは、添加されていない（ｎ＝６）または添加された（ｎ＝３）ゾルゲルのいずれか一方のいくつかのバッチ（同一の生の材料から）の平均特性を表す。せん断貯蔵弾性率Ｇ’及びせん断損失弾性率Ｇ”の値は、２つのゾルゲル製剤の間で統計学的に等しかった。したがって、ｔａｎδの値も、自明に等しかった。これは、ゾルゲルポリマー複合材料のこれらの関連した物理特性が２ｍ％のアモキシシリンの取り込みによって影響されなかったことを実証する。
【０１７０】
アモキシシリン定量化：添加されたゾルゲルポリマー複合材料からのアモキシシリン放出を監視するために、簡単な分光光度法を用いて、薬物を定量化した。ε２７４＝１．２ｍＭ−１ｃｍ−１（Ｃａｒｙ６０  ＵＶ−Ｖは分光光度計、Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓである）を使用して、２７４ｎｍにおける吸光度を、リン酸水性緩衝液中のアモキシシリン濃度に相関した。この消衰係数は、文献にみられる他の値と一貫している（ε２７４，エタノール＝１．４  ｍＭ−１ｃｍ−１及びε２７２，ＨＣｌ  ０．１Ｍ＝１．１ｍＭ−１ｃｍ−１；Ｔｈｅ  Ｍｅｒｃｋ  Ｉｎｄｅｘ  Ｏｎｌｉｎｅ）。
【０１７１】
アモキシシリン放出：添加されたゾルゲルポリマー複合材料の量は、Ｔ＝３７℃またはＴ＝２５℃のいずれか一方で保持された、石英キュベットの最下部に最初に蓄積した。つぎに、このキュベットを既知の容量のリン酸緩衝液（１００ｍＭ  ＫＨ２ＰＯ４、１００ｍＭ  ＮａＣｌ、ｐＨ＝６．５）によって充填した。この時点で、アモキシシリンは、ゾルゲルから拡散し始めた。２７４ｎｍでゾルゲルアリコートを上回る溶液の吸光度を追跡することによって、この放出を監視した。アモキシシリン放出（図８）は、
放出％＝（Ａ／εｌ）・（ｎａｍｏｘ／Ｖ）
によって計算され、式中、Ａは、２７４ｎｍでの吸光度であり、εは、２７４ｎｍでのアモキシシリンの消衰係数（１．２ｍＭ−１ｃｍ−１）であり、ｌは、キュベットの経路長であり、ｎａｍｏｘは、キュベット底部に蓄積したゾルゲルに最初に含まれたアモキシシリン含量であり、そしてＶは、キュベット中の総容積である（すなわち、Ｖ緩衝液＋Ｖゲル）。図８における曲線は、３つのゾルゲルポリマー複合材料バッチ上で実行された実験からの平均放出を表す。３７℃の曲線（すなわち、生理的温度）は、５０％の薬物が約１時間にわたり放出された後、約６時間後に１００％のアモキシシリンを放出するまで徐放を伴った、ゾルゲルによる早期放出挙動を示した。この挙動は、迅速、かつ持続性の抗微生物薬剤の血中レベルを達成するために有益である。２５℃において、放出は、ゾルゲルポリマー複合材料から２０％のアモキシシリンのみを５時間後に放出した場合、さらにより緩徐になった。これらの結果は、生理的温度でのかなり緩やかな放出曲線に従い、添加されたゾルゲル製剤がその内容物を放出したことを実証する。さらに、放出速度は、試料温度に正に相関されることがわかった。
【表７】
2020517344.tif 000015
【０１７２】
抗微生物活性：アモキシシリンが添加されたゾルゲルポリマー複合材料の抗微生物活性をＫｉｒｂｙ−Ｂａｕｅｒディスク感受性試験によって評価した。その抑制ゾーンを評価し、添加されていないゲルのものと比較した。
【０１７３】
上述されるように調製された、１ｇのアモキシシリンが添加されたＦ２ゾルゲルのアリコートを２５ｍｍのセルロースディスク（Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ）上に塗り広げた。つぎに、ブロス培養液中の１００μＬの大腸菌ＡＴＣＣ２５９２２を播種され、０．５ＭｃＦａｒｌａｎｄ濁度標準液に適合するように希釈された、ＴＳＡＩＩ血液寒天プレート（Ｏｘｏｉｄ）上に、このディスクを置いた。添加されていないＦ２ゾルゲルを使用して実行された対照実験に対して、同一の手順を使用した。
【０１７４】
インキュベーションの２４時間後、ｄ＝４２ｍｍのインキュベーションゾーン（表８）は、添加されたゲルについてのセルロースディスクの周囲に可視であったが、対照は、抑制ゾーンを示さなかった。１６ｍｍを上回るディスクサイズの抑制ゾーンに関して、大腸菌ＡＴＣＣ２５９２２上でのアモキシシリンの効果のある抗微生物作用が観察される。
【表８】
2020517344.tif 000016
【０１７５】
要約すると、アモキシシリンは、分光光度法によって、ゾルゲルポリマー複合材料から３７℃で６時間内に完全に放出されたが、単独で２５％が２５℃で放出されたことが示された。最終的に、アモキシシリンを添加されたゾルゲルポリマー複合材料は、Ｋｉｒｂｙ−Ｂａｕｅｒの感受性ディスク法によって評価された場合、添加されていないゾルゲルと比較して、明らかな抗微生物活性を示した。
【０１７６】
実施例１０
細菌移動に対する障壁としてのゾルゲルポリマー複合材料の評価
本研究における２つの試験の目的は、シミュレートされたガラス雌ウシ乳頭における細菌移動に対する障壁として作用する、ゾルゲルポリマー複合材料製剤の能力を示すことであった。
【０１７７】
表９に示されたゾルゲルポリマー複合材料製剤Ｆ１〜Ｆ４を本明細書に上述されるように調製した。
【表９】
2020517344.tif 000017
異なるゾルゲル製剤は、表１０に提示されるように、それらのそれぞれのレオロジー特性によってＴａｎδ、Ｇ’及びＧ”の形式で定義されることが可能である。
【表１０】
2020517344.tif 000018
加えて、トリプトース１０．０ｇ／Ｌ及び塩化ナトリウム５．０ｇ／Ｌを混合した後、寒天５．０ｇ／Ｌの追加により硬化されることよって、「ＢＡＭ１０３」とラベル付けされた対照運動性試験培地を調製した。
【０１７８】
試験１−ゾルゲルポリマー複合材料の細菌に対する不透過性の評価：試験１は、ゾルゲルポリマー複合材料の試料を含むゲル培地を通して移動する細菌の能力を試験する、標準細菌運動性試験に基づいた。この目的のために、運動性細菌、大腸菌ＡＴＣＣ２５９２２は、０．５ＭｃＦａｒｌａｎｄ濁度標準液に適合するように、トリプチックソイブロス（ＴＳＢ）中に一晩培地の１／１０希釈として播種された。１５ｍＬのポリプロピレン試験管において、調べられる１０ｍＬのゲル栓を最初に加えた後、トリフェニルテトラゾリウムクロリド（ＴＴＣ  ０．５ｇ／Ｌ）の層を各試験製剤の頂部上に加えた。ＴＴＣは、細菌と接触した還元時に赤色沈殿物を形成する細菌感受性色素である。
【０１７９】
一晩ＴＳＢ中で培養された細菌溶液を第三層として加えた。１ｍＬのこの接種菌液をＴＴＣへ加え、試験管を２４及び４８時間３７℃でインキュベートした。
【０１８０】
ゾルゲルポリマー複合材料製剤中で移動する細菌の能力は、試験管中の下部ゾルゲル層の頂部から底部へ測定された赤色の深さによって評価される。試験管は、潜在的な細菌の移動により頂部から底部へ広がることができる、色について調べられた。培地中の部分的な浸透（ＴＴＣの還元）により、細菌−ゲル界面に出現した最初の赤色があった。表１１に提示されるように、本開示のＦ１〜Ｆ４のゾルゲルポリマー複合材料製剤は、細菌の浸透を許容しないが、ＢＡＭ１０３の対照は、４８時間内に細菌浸透を許容した。堅い寒天対照の細菌浸透は、寒天の薄い界面水層を形成した、Ｆ１−Ｆ４ゲルと試験管との間の界面でのみ観察された。
【表１１】
2020517344.tif 000019
【０１８１】
前述の実験は、運動性細菌へ不浸透性であるゾルゲルポリマー複合材料製剤の能力を実証した。
【０１８２】
試験２−人工ガラス雌ウシ乳頭におけるゾルゲルポリマー複合材料障壁特性の評価：試験２を使用して、２つの容器間の細菌移動を防ぐ、ゾルゲルポリマー複合材料の能力を評価した。この実験について、第一容器１の底部を栄養ブロス及び細菌によって充填した。第二容器２の頂部を滅菌栄養ブロスによって充填した。２つの容器は、本明細書に上述されるように調製された、ゾルゲルポリマー複合材料製剤Ｆ３によって充填された、シミュレートされたガラス乳頭（直径２６ｍｍ、６ｃｍ長さ、孔径２．６ｍｍ）によって連結された。本実験は、容器２中へ上方向に経時的に３７℃で移動することができる細菌混入の存在または非存在を追跡することからなった。
【０１８３】
ウシの乳腺炎の発生源を代表する混合された培養物として試験のために、表１２に提示された菌種を選択した。
【表１２】
2020517344.tif 000020
【０１８４】
この実験において、ガラスとゾルゲルポリマー複合材料栓との間の接着は、障壁性能にとって重大な意味を持つように見えた。気泡の存在、不均一な接着、または連続したゾルゲルポリマー複合材料転移は、ガラス−ゲル接着を低下させることにより性能を低下させた。この現象は、２つの容器の直接併合を誘発した、実験の開始時に特に有意であった。ガラス−ゲル接着の欠如を追跡することは、細菌と接触する還元時に赤色沈殿を形成する、トリフェニルテトラゾリウムクロリド（ＴＴＣ  ０．５ｇ／Ｌ）、細菌感受性色素の追加によって実行された。
【０１８５】
細菌障壁特性を経時的に維持する、ＴＴＣラベル付けされたＦ３の能力の研究を評価した。０、２、５、６、９、１２及び１８日目に、滅菌及び混入された培地区画の両方における細菌混入を評価した。０、３、６、１４、及び１５日目に観察を記録した。培養培地置換及び新鮮な播種を、混入された区画へ３、６、９、及び１３日目に加えた。１２日目に、部分的な接着欠如の徴候は、ガラス−ゲル接着の低下を示し始めた。１２及び１７日目に、Ｆ１〜Ｆ４ゾルゲルポリマー複合材料試料とのガラス雌ウシ乳頭界面における接着欠如を観察した。１５日目に、上部容器２中のゲル栓より上に混入の視覚的検出があった（すなわち、０日目に良く接着した栓がガラスへの接着を失ったときに、ＴＴＣ色素拡散は最初に混入されていない区画中で赤色を示した）。１７日目に、栓は、ガラスへ完全に接着することを止めた。１８日目まで、ガラスへの接着の減少により、細菌が容器２の混入に通じるゲル−ガラス界面を通して移動することを許容した場合、プレート計数による細菌混入定量化は、滅菌状態の裂け目を証明した。
【０１８６】
ガラスへのゾルゲルの接着の裂け目の高いリスクを知っているため、この試験は、ゾルゲル性能に非常に好ましくはない。接着欠如まで、実験の１から１５日間にいくつかの試験について報告され、表１３にまとめられた実際の性能は、Ｆ３が細菌混入を防いだことを示す。ワセリン／パラフィンワックスの１：５の対照は、細菌に完全に不浸透性として知られているが、対照もゾルゲル複合材料について観察されたこれらに類似してガラスとの接着問題を調べられた疎水性栓に基づく。結果は、この不浸透性対照、及び本開示のゾルゲルポリマー製剤について類似した性能を示す。８から１５日間、ガラスへの接着を保ち、細菌への障壁として作用する能力の中で、Ｆ３について得られた性能は、２４時間後に細菌混入を防ぐことが不可能である浸透性対照ＢＡＭ１０３について観察されたものより有意に高い。したがって、試験２は、本開示のゾルゲル複合材料製剤が細菌移動に対して有効な障壁である能力を持っていた根拠を提供する。
【表１３】
2020517344.tif 000021
【０１８７】
要約すると、試験１は、運動性細菌の移動を許容した対照ゲルＢＡＭ１０３と比較して、４８時間内の細菌の移動を防ぐゾルゲルポリマー複合材料製剤の能力を実証した。さまざまなゾルゲルポリマー複合材料製剤の結果は、細菌に対して完全な不浸透性を示したため、ゲル中への細菌の浸透を防いだ。試験２において、細菌移動に対する人工ガラス雌ウシ乳頭における障壁特性は、ガラス（シミュレートされた基質）とゾルゲル栓との間で接着が持続する限り、維持されたことを示した。パラフィン／ワセリンの不浸透性対照に類似し、ＢＡＭ１０３の浸透性対照より有意に長い性能を示した。実施例７及び８に記述されるインビボ研究において長期の保持を観察したため、シーラントを物理的に除去するまで乳牛の乾乳期中に、本開示のゾルゲルポリマー複合材料製剤が運動性及び不動性の細菌移動の両方に対して有効な乳頭シーラント障壁として作用することを理解することが可能である。
【０１８８】
実施例１１
ゾルゲルレオロジーについて無機充填剤の影響の評価
ゾルゲルポリマー複合材料製剤Ｆ２（１．５Ｌ）を実施例１に上述されるように調製した後に、さまざまな濃度（１ｗｔ％、５ｗｔ％。及び２０ｗｔ％）で充填剤（二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）またはナノ結晶セルロース（ＮＣＣ））と混合した。ゾルゲルポリマー複合材料製剤の密度及びレオロジー特性についての充填剤の影響を評価した。結果を表１４に示す。
【表１４】
2020517344.tif 000022
【０１８９】
これらの結果は、貯蔵弾性率（Ｇ’）がゾルゲルポリマー複合材料製剤中の充填剤の量を増加させることによって上昇したことを示し、この製剤中の固形分が多いほど、ゲルが３７℃で堅くなることを示す。１及び５ｗｔ％のＳｉＯ２において、損失弾性率は、元の製剤（「なし」）と比較して、少しだけ同じままであった。同一の観察は、Ｇ”が主な材料と比較して両方の温度で上昇した５ｗｔ％を除く、ＮＣＣについて行われることが可能であった。２５℃でのｔａｎδに関して、それは、元のバッチ（「なし」）と比較して、室温でゲルがより良く流動していることを示す、１ｗｔ％のＳｉＯ２で上昇した。つぎに、それは、固形分について前述された同一の理由のために充填剤の量の増加によって低下した。同一の挙動は、ＮＣＣについてみられた。ゲル転移は、２０ｗｔ％のＮＣＣに関して、明らかに観察されなかった。最終的に、元のバッチは、ゾルゲル内の気泡の存在が原因で水より低い密度（０．９６ｇ／ｍｌ）を有した。ゾルゲル製剤に対して２０ｗｔ％までの充填剤の追加により、気泡のないＦ２製剤の誤差の範囲内の約１．１０ｇ／ｍｌの密度を生成物が達成することが可能であった。要約すると、これらの結果は、二酸化ケイ素の無機充填剤の追加により、製剤のゾルからゲルへの転移、及びせん断流動化に影響することなく、ゾル及びゲル状態の両方について有意なＧ’の上昇（約２倍まで）が可能であることを示す。
【０１９０】
実施例１２
ゾルゲル特性におけるキトサンの脱アセチル化度（ＤＤＡ）の影響の評価
実施例１に上述されるように、さまざまな脱アセチル化度（％ＤＤＡ）を有するキトサンを使用して、ゾルゲルポリマー複合材料製剤Ｆ２を調製した。結果を表１５に示す。
【０１９１】
製剤Ｆ２におけるキトサンの％ＤＤＡが７６％を下回ったときに、この製剤は、そのゾルゲル特性を失い始めた。特に、２５℃及び３７℃で観察されたｔａｎδの値、そして特にｔａｎδの比率（２５℃でのｔａｎδ／３７℃でのｔａｎδ）は、ゾルゲル転移の指標及びスケールを提供する。下記の表１５に示されるように、低い％ＤＤＡ（９０％から７５．５％のＤＤＡ）を提供したキトサンへの転移時に、ｔａｎδの比率が３．３〜６．４から１．２へ低下した、Ｆ２性能における注目すべき低下を観察した。
【表１５】
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【０１９２】
ゾルゲル性能における低下を説明するために、２因子実験計画法（ＤＯＥ）を考案した。キトサンの２つのパラメータ、すなわち、脱アセチル化度（％ＤＤＡ）及び分子量（ＭＷ）を考慮した。
【０１９３】
最適なＦ２製剤についての最も有意な出力因子、及びそれらの期待値は、許容可能なｔａｎδの値を３７℃で維持しながら、つぎの、２５℃での複合体粘度、２５℃でのｔａｎδ、及びゲル化の振動応力である。
【０１９４】
Ｆ２製剤について可能な限り最も「液体」の特性を示すために、複合体粘度は、低く、２５℃でのｔａｎδの値は、高く、これは、製剤についてスケールアップ加工性を最大にすることが期待される。ゲル化の振動応力は、生成物の「シリンジ通過性」を向上させるために、最終的に、エンドユーザによってシリンジを介する繰り返された生成物送達のために低い。ＤＯＥ結果を表１６に要約する。
【表１６】
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【０１９５】
表１６に示される、これらの結果は、複合体粘度を低下させる際に、ｔａｎδを２５℃で上昇させる際に、そして製剤のシリンジ通過性を低下させる際に％ＤＤＡが最も有意な因子であったことを示す。また、このＤＯＥの結果は、高いＭＷ／高い％ＤＤＡ（４０４５８０ｋＤａ、９７．６％のＤＤＡ）のキトサンがこれらの特性に関して最適な製剤を生成したことを示唆した。得られた製剤は、適切な粘性ゲルを３７℃（３７℃でのｔａｎδ）で維持しながら調べられた、すべての試料のうちの、ゲル状とは対照的な性質（２５℃でのｔａｎδ）として最も粘性の低い（複合体粘度）液体、最も粘性の高い液体、及び最もシリンジ通過性の製剤（振動応力）をもたらした。これらの結果は、いくつかの実施形態において、機能性ゾルゲルを得るために約７７％以上の％ＤＤＡを有するキトサンを必要とすることを示唆する。
【０１９６】
実施例１３
ゾルゲルポリマー複合材料の調製及び特性
ポリマー複合材料製剤をつぎのように調製した。表Ａは、製剤を示す。約２２０グラムのバッチにおいて、この製剤を調製した。
【数Ａ】
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【０１９７】
均一な混合物を達成するまで、脱イオン水及びキトサンＣｈｉｔｏＣｌｅａｒを氷酢酸と混合した。均一な混合物を達成するまで、メチルセルロースＡ１５  Ｐｒｅｍｉｕｍ（Ｄｏｗから）をこのような混合物へ室温で加えた。その後、均一な混合物を達成するまで、リン酸カリウム二塩基性及びβ−グリセロリン酸二ナトリウム水和物の塩溶液をこのような混合物へ室温で加えたことにより、キトサン組成物（Ｆ３Ｖ２）を形成した。
【０１９８】
ＥＬＡＳＴＯＳＩＬ（登録商標）ＲＴ６２５Ａをキトサン組成物へ室温℃加えた後に、均一な混合物を得るまで、少なくとも１０分間６０℃に加熱した。最終組成物は、約５０％のＥＬＡＳＴＯＳＩＬ（登録商標）ＲＴ６２５Ａ及び約５０％のキトサン組成物からなった。
【０１９９】
形成された組成物は、２５℃でベージュの粘性液体の外観を有した。固形分は、約５７．３％であり、ｐＨは、約５．３であった。
【０２００】
最初のインビボ試験は、Ｆ３ｖ２＋ＰＤＭＳ（上記の表Ａに示される）が１６のうちの１２の四半期（７５％）から回収された有意な材料を含み、陽性の対照が１６のうちの１５の四半期（９３．８％）に見出された有意な材料を含んだことを実証した。
【０２０１】
この試料をオートクレーブすることによって蒸気滅菌して、試験を実行し、さまざまな物理的特性を決定した。この材料は、ゲル化点が約３３〜３５℃で起こる、熱ゲル化特性を維持した。この材料の室温（２０℃）での貯蔵弾性率は、９００〜１２００Ｐａであり、生理的温度（３７℃）では、３０００〜８０００Ｐａへ上昇した。
【０２０２】
シリンジ力
ＴＡ．ＸＴ  ｐｌｕｓテクスチャーアナライザを使用して、標準的な乳房内カニューレ（約１．３〜１．５ｍｍＩＤ）を備えたシリンジから材料の大部分を約１秒で押し出すために必要とされる力を測定した。Ｆ３ｖ２＋ＰＤＭＳについて投与中に達成された最大力の平均は、１３０〜１５０Ｎであった。
【０２０３】
比重
材料の比重は、容積変位によって測定される。５ｍＬのメスシリンダーを３ｍＬの水によって充填され（ａ）、この重量を記録した（ｃ）。容積が５ｍＬになるまで材料を加え（ｂ）、この重量を記録した（ｄ）。比重は、つぎの式によって決定された。
【数１】
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Ｆ３ｖ２＋ＰＤＭＳ製剤は、１．０３〜１．１０ｇ／ｍＬの平均比重を有する。
【０２０４】
粘度
この試験について、Ａｎｔｏｎ−Ｐａａｒレオメータ及びＣＰ２５−２を使用して、せん断速度を上げること、せん断応力を測定すること、及び粘度を２０℃で計算することによって最大初期粘度及び平均せん断粘度を決定した。最大初期粘度は、１１００〜１４００Ｐａ−ｓであり、平均せん断粘度は、２０〜２５Ｐａ−ｓであった。
【０２０５】
構造回復
構造回復は、乳房内カニューレを通した投与などの、高いせん断状態の後に、その元の状態に戻る生成物の能力を表す。この試験について、Ａｎｔｏｎ−Ｐａａｒレオメータ及びＰＰ２５を使用して、材料を安静時に測定した後、投与を表す、短いせん断事象を伴った。この材料を１０分間生理的温度で回復させ、回復率を差異によって決定した。Ｆ３ｖ２＋ＰＤＭＳ試料は、１００％を上回る構造回復を有した。
【０２０６】
Ｆ３ｖ２＋ＰＤＭＳ：比率及び組成物
下記は、Ｆ３＋ＰＤＭＳまたはＦ３ｖ２＋ＰＤＭＳのさまざまな比率の製剤作用及び試験である。
試験に使用されたＦ３及びＦ３ｖ２組成物の比較：
【数Ｂ】
2020517344.tif 000027
３０〜６０％のＷａｃｋｅｒ  Ｅｌａｓｔｏｓｉｌ（登録商標）ＲＴ６２５Ａを使用して、Ｆ３及びＷａｃｋｅｒ  Ｅｌａｓｔｏｓｉｌ（登録商標）ＲＴ６２５Ａによる試験を実行し、結果を下記の表に示す。
【数Ｃ】
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２５〜５０％のＷａｃｋｅｒ  Ｅｌａｓｔｏｓｉｌ（登録商標）ＲＴ６２５Ａを使用して、Ｆ３ｖ２及びＷａｃｋｅｒ  Ｅｌａｓｔｏｓｉｌ（登録商標）ＲＴ６２５Ａによる試験を実行し、結果を下記の表に示す。
【数Ｄ】
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Ｅｌａｓｔｏｓｉｌ（登録商標）Ｍ４６００及びＥｌａｓｔｏｓｉｌ（登録商標）Ｍ４６０１使用して、Ｆ３ｖ２、及びＷａｃｋｅｒ  Ｅｌａｓｔｏｓｉｌ（登録商標）ＲＴ６２５Ａへの食品グレード代替物による試験を実行し、結果を下記の表に示す。
【数Ｅ】
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【０２０７】
上記で調製された各試験製剤は、固定周波数における応力の関数として貯蔵弾性率及び損失弾性率の両方を決定する応力掃引試験を受けた。加えられた低い応力において、貯蔵弾性率（Ｇ’）の値は、一定であり、３５４から２０，０００Ｐａに及んだ幅広いスペクトルを占めた。せん断流動化挙動は、加えられた応力の関数として貯蔵弾性率（Ｇ’）の低下によって測定され、より高い応力値において観察された。また、せん断流動化領域は、組成物によって、２〜１００Ｐａで開始する幅広い範囲を占めた。粘度の決定のために制御されたせん断方法は、４００〜１４００Ｐａ−ｓの最大初期粘度範囲を提供し、平均せん断粘度は、試験製剤について１０〜２５Ｐａ−ｓであった。
追加の物理的特性データをつぎのように試験製剤について収集した。
【数Ｆ】
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【数Ｇ】
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【数Ｈ】
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【０２０８】
上記において、限定ではなく例示の目的のために本開示の特定の実施形態の詳細な説明が提供されている。本開示に基づく当業者に明らかな、すべての他の修正形態、派生効果及び均等物が特許請求される本開示の範囲内に含まれることが意図されることを理解するであろう。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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