ИНЪЕКЦИОННЫЕ ГЕЛИ, СОДЕРЖАЩИЕ ПОПЕРЕЧНО СШИТУЮ ГИАЛУРОНОВУЮ КИСЛОТУ И ГИДРОКСИАПАТИТ, И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ
INJECTION GELS CONTAINING CROSS-LINKED HYALURONIC ACID AND HYDROXYAPATITE, AND THEIR PRODUCTION METHODS

Область техники, к которой относится изобретение
[001] Настоящее изобретение относится к композитным материалам, содержащим поперечно сшитую гиалуроновую кислоту и гидроксиапатит, способам получения таких композитных материалов и их применению для приготовления косметических композиций, медицинских композиций и фармацевтических композиций.
Уровень техники
in vivo
[002] Гиалуроновая кислота является распространенным компонентом косметических препаратов и применяется в некоторых косметических процедурах, особенно при заполнении морщин. Природная гиалуроновая кислота обладает плохой стабильностью  из-за быстрого ферментативного расщепления и гидролиза, и, соответственно, для решения этой проблемы плохой стабильности были получены различные химически модифицированные формы гиалуроновой кислоты (например, поперечно сшитые формы, ионно-модифицированные формы, этерифицированные формы и т.д.).
5
4
3
10
4
6
2
[003] Гидроксиапатит имеет химический состав, который очень сходен с минеральной фазой кости. Его биологические свойства и его биосовместимость делают его отличным продуктом, замещающим кость. Колонизация кости заменителем обычно сильно зависит от пористых характеристик материала и, в частности, от размера и распределения пор и взаимосвязи между макропорами (количество и размер). Эти взаимосвязи представляют собой туннели, которые обеспечивают прохождение клеток и циркуляцию крови между порами и, таким образом, способствуют образованию кости внутри заменителя. Гидроксиапатит кальция (CaHAp) представляет собой минеральную разновидность семейства фосфатов, имеющий формулу Ca(PO)(OH), обычно записываемую как Ca(PO)(OH), чтобы подчеркнуть тот факт, что решетка кристаллической структуры содержит две молекулы. Гидроксиапатит относится к семейству кристаллографических апатитов, которые представляют собой изоморфные соединения, имеющие одинаковую гексагональную структуру. Это химическое соединение на протяжении многих лет использовалось в качестве биоматериала в различных областях медицины.
[004] В настоящее время гиалуроновая кислота или ее поперечно сшитые варианты используются в различных формах геля, например, в качестве продуктов для увеличения мягких тканей, противоспаечных барьеров и тому подобного.
[005] Например, в  Международной патентной заявке РСТ WO 2013/053457 раскрыта композиция из двух полимеров гиалуроновой кислоты с разной молекулярной массой, сшитых в присутствии гидроксиапатита. В Международной патентной заявке РСТ WO 2016/074794 описаны композиции дермального наполнителя в форме геля, включающие в себя гиалуроновую кислоту (ГК), карбоксиметилцеллюлозу (КМЦ) и, необязательно, микрочастицы, такие как гидроксиапатит кальция (CaHAP). В Международной патентной заявке РСТ WO 2016/025945 описан композитный материал, который включает в себя гель на основе гиалуроновой кислоты и наноструктуру, расположенную внутри геля. В публикации заявки на патент США US 2013096081 описаны композиции дермального наполнителя для инъекций с длительным сроком годности на основе гиалуроновой кислоты, изготовленные с диаминным или мультиаминным сшивающим агентом в присутствии карбодиимидного связующего агента. В заявке на патент Кореи KR 20110137907 описана композиция дермального наполнителя, которая образуется путем адсорбции или ковалентного связывания анионных полимеров на поверхности керамических гранул, таких как гранула гидроксиапатита, гранула биостекла, гранула карбоната кальция, гранула диоксида титана, гранула сульфата бария, гранула оксида алюминия и гранула диоксида циркония. В публикации заявки на патент США US 2010136070 раскрыта поперечно сшитая композиция гиалуроновой кислоты, производных гиалуроновой кислоты или их смесей, альгиновой кислоты, производных гиалуроновой кислоты или их смесей и ионов кальция. Кроме того, в заявках на патент США US 20150257989 и US 015238525 описывается когезивный гель поперечно сшитой гиалуроновой кислоты, заполненный частицами гидроксиапатита. В публикации заявки на патент США US 2011038938 описана инъекционная самозастывающая композиция, содержащая: связующие частицы, способные подвергаться реакции связывания при контакте с подходящей жидкостью для схватывания; и, по меньшей мере, один сшиваемый полимерный гель, где указанный полимерный гель способен подвергаться ионному сшиванию в присутствии многовалентных ионов.
[006] В данной области техники существует потребность в создании композитных материалов с гиалуроновой кислотой с улучшенными желаемыми свойствами, такими как контролируемая устойчивость к деградации, как ферментативной, так и неферментативной, и/или пространственное набухание, и/или улучшенные реологические свойства и/или механическая стабильность и/или уменьшенные побочные эффекты, и/или биосовместимость, и/или контролируемая осмолярность.
Сущность изобретения
[007] Предложены композитные материалы, способы их получения и косметические, медицинские или фармацевтические композиции гиалуроновой кислоты и гидроксиапатита, как более подробно описано ниже. В одном аспекте гиалуроновую кислоту сшивают в несколько этапов. В другом аспекте гидроксиапатит добавляют в несколько этапов. При необходимости, гиалуроновую кислоту сшивают в несколько этапов, и гидроксиапатит добавляют в несколько этапов.
[008] Изобретатели неожиданно обнаружили, что поперечная сшивка гиалуроновой кислоты и добавление гидроксиапатита может быть выполнено в несколько этапов, например, по меньшей мере, в два этапа. Согласно способу получения композитного материала по настоящему изобретению гидроксиапатит добавляют к гиалуроновой кислоте в несколько этапов, например в два этапа, разделенные этапом поперечной сшивки гиалуроновой кислоты или одновременно с ней, то есть поэтапно. Полученный композитный материал включает в себя диспергированные, например тонкодисперсные, частицы гидроксиапатита в сшитом геле, распределенные между различными функциональными областями матрицы поперечно сшитой гиалуроновой кислоты (ГК), как определено ниже, и имеющие различную степень связи с матрицей ГК, например, плотно связанный гидроксиапатит и слабо связанный гидроксиапатит, тем самым обеспечивая получение композитного материала, имеющего улучшенные свойства. Не ограничиваясь какой-либо теорией, считается, что в результате многостадийного процесса в соответствии с настоящим изобретением частицы гидроксиапатита, которые добавляются на разных этапах поперечной сшивки гиалуроновой кислоты, обладают различной степенью связи с матрицей гиалуроновой кислоты, обеспечивая тем самым постепенное высвобождение частиц гидроксиапатита из матрицы.
[009] Композитный материал может быть включен в косметический, медицинский (включая хирургический) или фармацевтический препарат. Этот препарат обычно находится в форме вязкоупругого геля. Препарат может содержать гиалуроновую кислоту в концентрациях от примерно 0,2 до 9% по массе включительно. Препарат может дополнительно содержать гидроксиапатит кальция в концентрациях от примерно 5 до 90 мас.% Препарат может дополнительно содержать дополнительный материал, например, лекарственные средства, неограничивающими примерами которых являются местные анестетики, например лидокаин, или гормоны, факторы роста, стероиды.
[010] В первом аспекте представленное здесь настоящее изобретение относится к способу получения гелевого продукта, содержащего поперечно сшитую гиалуроновую кислоту и гидроксиапатит, причем указанный способ включает в себя: объединение в водной среде гиалуроновой кислоты или ее соли сшивающего агента и проведение реакции поперечной сшивки в присутствии первой порции гидроксиапатита; завершение реакции поперечной сшивки; и включение второй порции гидроксиапатита в образованный таким образом гель.
[0011] Поперечная сшивка может быть осуществлена путем повышения значения pH среды. Завершение реакции может быть достигнуто путем выдерживания реакционной смеси и/или нейтрализации указанной реакционной смеси, например путем доведения значения pH среды до примерно 6,0-7,8, например, до примерно 7.
[0012] Концентрация гидроксиапатита в геле может составлять более 25 мас.%, предпочтительно более 45 мас.%, и еще более предпочтительно от 50 до 60 мас.%.
[0013] Общее количество гидроксиапатита делят таким образом, что первая порция гидроксиапатита, который присутствует в сшивающей реакционной смеси, составляла от 5 до 90 массовых процентов от общего количества гидроксиапатита. То есть массовое соотношение между первой порцией и второй порцией составляет от 1:9 до 9:1. Предпочтительно первая порция гидроксиапатита составляет от 5 до 30 мас.% от общего количества гидроксиапатита. То есть массовое соотношение между первой порцией и второй порцией предпочтительно составляет от примерно 1:7 до 1:3, а именно, в некоторых вариантах осуществления изобретения преобладающая порция добавляют во вторую порцию.
[0014] Гидроксиапатит кальция, используемый в способе, может иметь средний размер частиц от 25 до 45 микрометров.
[0015] Сшивающий агент может быть выбран из группы, состоящей из диглицидилового эфира 1,4-бутандиола, диглицидилового эфира полиэтиленгликоля и диглицидилового эфира этиленгликоля; предпочтительно сшивающий агент представляет собой диглицидиловый эфир 1,4-бутандиола.
[0016] Концентрация указанной гиалуроновой кислоты в указанной водной среде может составлять от 0,2 до 9 мас.%, предпочтительно от 0,5 до 4 мас.%.
[0017] Массовое соотношение между гиалуроновой кислотой и сшивающим агентом в водной среде может составлять от 15:1 до 2:1.
[0018] Способ может дополнительно включать в себя введение дополнительного количества гиалуроновой кислоты, то есть свободной несшитой гиалуроновой кислоты, в гель после завершения реакции поперечной сшивки.
[0019] Полученный гель может быть дегазирован, например, в вакууме, помещен в подходящее инъекционное устройство и стерилизован, чтобы быть пригодным для инъекции нуждающемуся в этом субъекту.
[0020] В конкретном варианте осуществления способ настоящего изобретения включает в себя загрузку в реакционный сосуд воды и гиалуроновой кислоты или ее соли, перемешивание для получения раствора, добавление диглицидилового эфира 1,4-бутандиола, гидроксида натрия и первой порции гидроксиапатита кальция, выдерживание при повышенной температуре в течение первого периода и при температуре окружающей среды в течение второго периода, добавление фосфатно-буферного раствора и водной кислоты, чтобы получить гель с почти нейтральным значением pH, и добавление в гель второй порции гидроксиапатита кальция, где массовое соотношение между первой порцией гидроксиапатита кальция и второй порцией гидроксиапатита кальция составляет от 1:3 до 1:7, а общая концентрация гидроксиапатита кальция составляет от 50 до 60 мас.%.
[0021] В другом аспекте представленное здесь настоящее изобретение относится к инъекционной гелевой композиции, содержащей поперечно сшитую гиалуроновую кислоту и гидроксиапатит, где концентрация указанного гидроксиапатита составляет более 45 мас.% от общей массы геля, предпочтительно от 50 до 60 массовых процентов от общей массы геля.
[0022] В еще одном аспекте представленное здесь настоящее изобретение относится к инъекционной гелевой композиции, содержащей поперечно сшитую гиалуроновую кислоту и гидроксиапатит, где концентрация указанного гидроксиапатита составляет более 20 массовых процентов от общей массы геля, например, более 25 массовых процентов, более предпочтительно более 45 массовых процентов и еще более предпочтительно от 50 до 60 массовых процентов, и где часть указанного гидроксиапатита неотделима от указанного геля после центрифугирования в течение 10 минут с центробежной силой 735 g, где указанная часть составляет, по меньшей мере, примерно пятую часть от общего количества гидроксиапатита, например, примерно от одной пятой до одной трети от общего количества гидроксиапатита, то есть от 18 до 35 массовых процентов, и неотделима от указанного геля.
[0023] В инъекционном геле частицы гидроксиапатита могут иметь средний размер частиц от 25 до 45 микрометров.
[0024] Концентрация указанной поперечно сшитой гиалуроновой кислоты в инъекционной гелевой композиции может составлять от 0,2 до 9 массовых процентов.
[0025] Структурная единица, которая сшивает поперечно сшитую гиалуроновую кислоту в инъекционном геле, соответствует сшивающему агенту, который был использован в процессе сшивки, например, диглицидиловый эфир 1,4-бутандиола, диглицидиловый эфир полиэтиленгликоля или диглицидиловый эфир этиленгликоля. Таким образом, структурная единица соответствует преобразованным формам сшивающих агентов.
[0026] Кроме того, гель может содержать несшитую гиалуроновую кислоту.
Краткое описание чертежей
[0027] На Фигуре 1 представлена блок-схема процесса получения инъекционного геля в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.
[0028] На Фигуре 2 представлена диаграмма малоуглового рентгеновского рассеяния различных гелей, содержащих только слабо или плотно и слабо связанный гидроксиапатит.
[0029] На Фигуре 3 показан схематический чертеж, демонстрирующий устройство, используемое для измерения высвобождения гидроксиапатита кальция из гелей с течением времени.
Подробное описание
[0030] Если из контекста явно не следует иное, то термины «препарат», «композиция», «композит», «состав» и тому подобное, используемые здесь взаимозаменяемо, следует истолковывать как относящиеся к инъекционному гелевому продукту поперечно сшитой гиалуроновой кислоты и гидроксиапатита, как в целом описано в настоящем изобретении.
[0031] Термины «плотно связанный» и «слабо связанный», используемые здесь применительно к гидроксиапатиту в разных областях (например, «функциональных областях») геля, следует понимать как относящиеся к областям геля гиалуроновой кислоты с различной степенью связи между частицами гидроксиапатита и поперечно сшитым гелем, высокой и низкой, соответственно. Таким образом, относящийся к материалу термин «плотно связанный» или «тесно связанный» следует истолковывать как область материала, в которой гидроксиапатит лучше связан, или более плотно солокализуется, с поперечно сшитой ГК на единицу объема геля. И наоборот, относящийся к материалу термин «слабо связанный» следует понимать как область материала, в которой гидроксиапатит менее связан или более свободно солокализуется с поперечно сшитой ГК на единицу объема геля. Термины «область», «функциональная область», «фаза» и тому подобное, используемые в отношении плотно и слабо связанных областей гидроксиапатита, следует понимать как фракцию геля гиалуроновой кислоты с различной степенью ассоциации или солокализации с гидроксиапатитом. Считается, что плотно связанные частицы гидроксиапатита трудно отделить от геля, например, центрифугированием. Также считается, что присутствие тесно связанной фракции гидроксиапатита может препятствовать отделению более слабо связанных частиц от геля.
10
4
6
2
[0032] В контексте настоящего изобретения используемые здесь термины «апатит», «гидроксиапатит», «гидроксиапатит кальция» и тому подобное относятся к минералу гидроксиапатита общей формулы Ca(PO)(OH), подходящего для применения/введения качества и чистоты, например, для инъекции людям.
2+
3-
4-
4
2
7
[0033] Иногда гидроксиапатит может быть заменен другими минералами фосфата кальция. Термин «минералы фосфата кальция» относится к семейству минералов, содержащих ионы кальция (Ca) вместе с ортофосфатами (PO), метафосфатами или пирофосфатами (PO) и иногда ионами водорода или гидроксида. Неограничивающими примерами минералов фосфата кальция, которые могут быть использованы в качестве альтернативы гидроксиапатиту, являются альфа-трикальцийфосфат и бета-трикальцийфосфат. Другие частицы биосовместимого материала также могут быть подходящими.
[0034] В некоторых вариантах осуществления изобретения гидроксиапатит может быть частично или полностью заменен минералами фосфата кальция, в частности альфа-трикальцийфосфатом и/или бета-трикальцийфосфатом, и/или их смесью. В тех вариантах осуществления изобретения, где часть гидроксиапатита заменена минералами фосфата кальция, эта часть может варьироваться от примерно 10 до примерно 90 мас.%, Например, от 10 до 30, или от 30 до 50, или от 50 до 70, или от 70 до 90, или от 10 до 70, или от 30 до 90, или от 30 до 70 массовых процентов. В этих вариантах осуществления изобретения массовая доля, выраженная в массовых процентах, представляет собой процент от количества, указанного в настоящем описании для гидроксиапатита. В некоторых вариантах осуществления изобретения гидроксиапатит полностью заменен минералами фосфата кальция; в этих вариантах осуществления изобретения количества минералов фосфата кальция в композициях являются такими, как указано в настоящем описании для гидроксиапатита.
[0035] Гидроксиапатит включают в состав композиций настоящего изобретения, так как он может действовать как дермальный наполнитель и может индуцировать синтез коллагена. Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что степень связи гидроксиапатита с матрицей ГК, например, конкретное количество плотно связанного гидроксиапатита и слабо связанного гидроксиапатита в матрице ГК, может регулироваться производственным процессом, например, относительными количествами гидроксиапатита, добавленного на различных этапах процесса формирования матрицы ГК.
[0036] Гидроксиапатит может присутствовать в препарате настоящего изобретения, как правило, в концентрациях от 5 до 90 мас.%, Например, от 5 до 70 мас.% или от 20 до 65 мас.%, предпочтительно от 30 до 60 или от 40 до 70 мас.% от общей массы геля. В некоторых вариантах осуществления изобретения гидроксиапатит находится в концентрации от 50 до 60 мас.%. В других вариантах осуществления изобретения концентрация гидроксиапатита составляет более 25 мас.%, например, более 35, или более 45, или 48, или 51, 53, или от 54 до 57 массовых процентов.
[0037] В некоторых вариантах осуществления изобретения часть гидроксиапатита неотделима от препарата после центрифугирования. Как правило, неотделимая часть может быть определена либо с силой 2040 g в течение 5 минут, либо с силой 735 g в течение 10 минут. Неотделимая часть может составлять, по меньшей мере, 18 мас.% от общего количества гидроксиапатита и может составлять, по меньшей мере, одну пятую (например, 20 мас.%), одну четвертую (например, 25 мас.%), например, примерно до одной трети (например, 35 мас.%) от всего гидроксиапатита. Центрифугирование может быть выполнено, как общеизвестно известно в данной области техники, например, с использованием центрифуги Eppendorf 5415C (размеры: (Ш х В х Г) 21,0 см х 28,0 см х 28,5 см) с образцами геля, помещенными в подходящие пробирки, например 2-мл пробирки Eppendorf. С помощью этой центрифуги сила 2040 g достигается при 5000 об/мин, а сила 735 g достигается при 3000 об/мин.
[0038] Гидроксиапатит может находиться в форме порошка, например, множества частиц. Средний размер частиц может быть меньше или равен 650 мкм, предпочтительно менее чем примерно 200 мкм, еще более предпочтительно менее чем примерно 80 мкм, а также может быть меньше чем примерно 500 нм. Кроме того, предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, 75% частиц гидроксиапатита имели размер от 25 до 500 мкм, или от 25 до 300 мкм, или от 25 до 200 мкм, или от 25 до 100 мкм, предпочтительно, от 25 мкм до 45 мкм. Альтернативно или дополнительно, по меньшей мере, 75% частиц гидроксиапатита могут иметь размер от 1 до 100 мкм или от 5 до 45 мкм, или от 10 до 45 мкм. Термины «средний размер частиц», «размер частиц», «средневесовой размер частиц» и тому подобное, используемые здесь взаимозаменяемо применительно к частицам гидроксиапатита кальция, относятся к средневесовому распределению частиц порошка по размерам, например, порошка гидроксиапатита кальция; то есть среднему значению размера частиц в массе порошка, взятой по весовой пропорции каждой фракции.
[0039] В контексте настоящего изобретения термины «гиалуроновая кислота», «ГК» или «гиалуронат» относятся взаимозаменяемо к линейному полисахариду или его соли, в частности к несульфатированному гликозаминогликану, состоящему из повторяющихся дисахаридных единиц, каждая из которых состоит из D-глюконовой кислоты и D-N-ацетилглюкозамина, соединенных чередующимися β-1,4 и β-1,3 гликозидными связями.
[0040] Гиалуроновая кислота может быть изображена структурной формулой 1, приведенной ниже.
Формула 1
[0041] Гиалуроновая кислота или ее соли могут быть получены из большого количества источников и иметь различные молекулярные массы и другие характеристики. Как правило, все источники гиалуроновой кислоты могут быть пригодны для целей настоящего изобретения, включая бактериальные и птичьи источники.
[0042] Молекулярная масса гиалуроновой кислоты может быть использована в качестве характеристики для описания этого материала. Термин «молекулярная масса» включает в себя как среднечисленную молекулярную массу, так и средневесовую молекулярную массу, как известно для полимеров. Подходящие материалы гиалуроновой кислоты могут иметь молекулярную массу от примерно 0,25 МДа (мегадальтон) до примерно 4,0 МДа, например, от примерно 0,5 до примерно 4,0 МДа. Подходящие диапазоны молекулярной массы ГК включают в себя от примерно 0,6 до примерно 2,6 МДа, предпочтительно от примерно 1,3 до примерно 2,0 МДа. Подходящие диапазоны молекулярной массы ГК могут также включать в себя от примерно 1,0 до примерно 3,0 МДа, от примерно 1,0 до примерно 2,5 МДа, от примерно 1,5 до примерно 2,0 МДа. В частности, можно использовать ГК с молекулярной массой примерно 0,7 МДа, примерно 1,8 МДа или примерно 2,7 МДа. В некоторых вариантах осуществления изобретения гель содержит ГК, имеющую молекулярную массу от 0,1 до 5 МДа, от 1 до 5 МДа, от 0,1 до 2 МДа, от 0,1 до 1 МДа, от 1 до 4 МДа, от 2 до 3,5 МДа или от 0,1 до 5 МДа.
[0043] Гиалуроновая кислота может быть дополнительно охарактеризована значением полидисперсности, указывающим на изменение молекулярных масс в полимере. Хотя может быть выгодно использовать гиалуроновую кислоту с низкой полидисперсностью для улучшения воспроизводимости процессов, это может быть экономически нецелесообразно. Разумный компромисс между размахом полидисперсности молекулярных масс и ценой исходного материала может быть достигнут, и подходящие материалы гиалуроновой кислоты могут иметь полидисперсность примерно от 1,1 до 4,0, предпочтительно менее 3,0, еще более предпочтительно менее 2,0.
[0044] Концентрация поперечно сшитой гиалуроновой кислоты в композиции может варьировать от 0,2 до 9 мас.%. В некоторых вариантах осуществления изобретения концентрация гиалуроновой кислоты составляет от 0,5 до 8, или от 0,8 до 7, или от 0,2 до 1, или от 0,5 до 1,5, или от 0,5 до 4, или от 3 до 6, или от 1 до 5 массовых процентов. Как правило, поперечно сшитая гиалуроновая кислота в композиции представляет собой гиалуроновую кислоту, которую объединили со сшивающим агентом в условиях сшивки, как описано здесь.
[0045] Гиалуроновая кислота может быть, по меньшей мере, частично поперечно сшита. Термин «поперечно сшитая», используемый здесь в отношении гиалуроновой кислоты, следует понимать как химическую или физическую модификацию двух или более полимерных цепей гиалуроновой кислоты, в результате чего цепи гиалуроновой кислоты связаны вместе, предпочтительно ковалентно связаны. Процесс сшивки предпочтительно может включать в себя сшивающий агент. Аналогично, возможен процесс межмолекулярной или внутримолекулярной реакции без сшивающего агента, который приводит к образованию лактона, ангидрида, простого эфира или сложного эфира, либо в пределах одной полимерной цепи, либо между двумя или более цепями. Термин «сшитый» может также использоваться в отношении гиалуроновой кислоты, ковалентно связанной с сшивающим агентом, или ковалентно модифицированной гиалуроновой кислоты.
[0046] Кроме того, гель может дополнительно содержать свободную гиалуроновую кислоту, то есть несшитую гиалуроновую кислоту. Как правило, свободная гиалуроновая кислота не подвергается условиям сшивки. В некоторых вариантах осуществления изобретения гели могут содержать свободную гиалуроновую кислоту, и свободная гиалуроновая кислота может присутствовать в концентрациях от 5 до 95 массовых процентов от общего количества гиалуроновой кислоты. Таким образом, отношение поперечно сшитой к несшитой ГК может составлять, по меньшей мере, 0,1:1, например, по меньшей мере, 0,5:1, или 1:1, или 2:1, или 5:1, или 10:1.
[0047] Используемый здесь термин «сшивающий агент» относится к молекулам, которые содержат, по меньшей мере, две реакционноспособные функциональные группы, которые создают ковалентные связи между двумя или более молекулами гиалуроновой кислоты. Сшивающие агенты могут быть гомобифункциональными (то есть иметь два одинаковых реакционноспособных конца) или гетеробифункциональными (то есть иметь два разных реакционноспособных конца). Сшивающие агенты, пригодные для использования в настоящем изобретении, как правило, содержат функциональные группы комплементарные соответствующим группам гиалуроновой кислоты, так что могут образовываться поперечные связи. Предпочтительно, поперечная сшивка не образует этерифицированную гиалуроновую кислоту. Неограничивающие примеры сшивающих агентов, пригодных для настоящего изобретения, включают в себя диглицидиловый эфир 1,4-бутандиола (BDDE), 1,2,7,8-диэпоксиоктан (DEO), бискарбодиимид (BCDI), адипиновый дигидразид (ADH), бис(сульфо-сукцинимидил) суберат (BS3), гексаметилендиамин (NMDA), 1-(2,3-эпоксипропил)-2,3-эпоксицикло-гексан, многофункциональные сшивающие агенты, такие как пента-эритрит-тетраглицидиловый простой эфир (PETGE) или ПЭГ, такой как полиэтилендиглицидиловый эфир (ПЭГДЭ), моноэтиленгликольдиглицидиловый эфир (ЭГДЭ) или их комбинацию. Предпочтительно сшивающий агент представляет собой BDDE.
2
2
n
[0048] Используемые здесь взаимозаменяемо термины «сшивающий агент на основе ПЭГ» и тому подобное относятся к (поли)этиленгликолевым производным. Термин «ПЭГ» относится к полиэфирному соединению полиэтиленгликоля, имеющему множество применений от промышленного производства до медицины. ПЭГ также известен как полиэтиленоксид (ПЭО) или полиоксиэтилен (ПОЭ), в зависимости от его молекулярной массы. Структура ПЭГ обычно выражается как H-(O-CH-CH)-OH. Неограничивающими примерами производных ПЭГ, которые могут использоваться в качестве сшивающих агентов, являются эпоксиды ПЭГ, такие как поли(этиленгликоль) диглицидиловый эфир, ПЭГ-дигидразид, ПЭГ-дигалогениды, диазид-ПЭГ, диаминоокси-ПЭГ, диамин-ПЭГ, и т.п.
[0049] Используемый здесь общий термин «условия сшивки» относится к условиям реакции, которые допускают образование ковалентных связей между цепями ГК. Как правило, условия сшивки влияют на реакцию сшивки и могут включать доведение смеси до желаемого значения рН и температуры, специфичных для используемого сшивающего агента. Условия сшивки могут включать в себя доведение рН смеси до значения рН выше 12. Условия сшивки могут дополнительно включать в себя воздействие на смесь повышенной температуры, например, до 45°C в течение первого периода, например, от 1 до 5 часов, например 3 часа. Условия сшивки могут дополнительно включать в себя воздействие на смесь температуры 25°C в течение второго периода, например, 15 часов Оптимальны температура сшивки и значение pH могут быть легко определены экспериментально путем тестирования условий сшивки для ГК, которые хорошо известны в данной области техники для конкретного сшивающего агента. Иногда условия сшивки могут быть активно отменены для прекращения реакции сшивки. Прекращение реакции сшивки может включать доведение смеси до желаемого значения рН и температуры, специфичных для используемого сшивающего агента, например, доведение рН смеси до значения рН примерно 7.
[0050] Степень сшивки может быть выражена в виде процентиля реакционноспособных групп ГК, которые были заняты после завершения процесса сшивки. Степень сшивки может быть важной для физико-химических свойств полученных гелей, например, скорости разложения и/или устойчивости к ферментативному разложению. Степень модификации (СМ), определяемая отношением молей сшивающего агента к молям димера ГК, может составлять от 1% до 40%, от 2% до 30%, от 3% до 20%, от 4% до 10%, предпочтительно от 6% до 10%.
[0051] Сшивка ГК может быть достигнута путем растворения/диспергирования гиалуроновой кислоты в растворителе, предпочтительно воде, добавления сшивающего агента и предпочтительно, по меньшей мере, одной добавки, например, гидроксиапатита, и доведения смеси до условий сшивки. Альтернативно, сшивающий агент может постепенно добавляться к смеси гиалуроновой кислоты с необязательными добавками в условиях сшивки.
[0052] Композитные гели могут дополнительно содержать биологически активный материал, например, лекарственные средства. Неограничивающие примеры лекарственных средств, подходящих для композитных гелей, включают в себя местный анестетик, например лидокаин, а также гормоны, факторы роста и стероиды.
[0053] Композитные гели настоящего изобретения могут быть сформированы в виде фармацевтического, медицинского или косметического препарата. Препарат может обычно представлять собой водную композицию, содержащую поперечно сшитую гиалуроновую кислоту или ее соль и гидроксиапатит кальция, предпочтительно в форме инъекционного геля, при необходимости стерильного инъекционного геля. Еще более предпочтительно, препарат представляет собой косметический препарат.
[0054] При осуществлении способа настоящего изобретения гиалуроновую кислоту или ее соль можно добавлять в воду и смешивать в подходящем смесителе до растворения. Сшивающий агент, например BDDE можно добавлять в смеситель и перемешивать до растворения. Альтернативно, раствор сшивающего агента может быть добавлен к раствору гиалуроновой кислоты. Гидроксиапатит может быть диспергирован в реакционной смеси, например с использованием роторно-статорного гомогенизатора.
[0055] Проведение реакции сшивки может включать в себя повышение значения рН среды. Это может быть достигнуто путем добавления к реакционной смеси достаточного количества основания или раствора основания и перемешивания до однородного состояния. Температура реакционной смеси может быть повышена при необходимости. Завершение реакции сшивки с получением геля может включать нейтрализацию указанной реакционной смеси, то есть до доведение значения рН примерно от 6,0 до 7,8, например, примерно 7, например, путем добавления водной кислоты или нейтрального или кислотного буфера, или дав возможность реакции протекать до практически полной конверсии сшивающего агента.
[0056] Предпочтительно гелевая композиция содержит:
i) воду;
ii) поперечно сшитую гиалуроновую кислоту или одну из ее солей в концентрации от 0,2 до 9 мас.% (по массе);
iii) гидроксиапатит в концентрации от 5 до 90 мас.% (мас./мас.), как описано в настоящем заявке, разделенный между первой и второй порциями; и при необходимости
iv) лекарственное средство, например местный анестетик, такой как лидокаин, до 1% по массе.
[0057] Композиция может дополнительно содержать буферные агенты и осмолярные агенты, например хлорид натрия, фосфатные соли и тому подобное. Фосфатные соли могут включать в себя одноосновные, двухосновные или трехосновные соли ортофосфорной кислоты с натрием и/или калием.
[0058] Концентрация гиалуроновой кислоты в гелевой композиции может находиться в диапазоне от 0,2 до 9 мас.%, или от 1 до 6 мас.%, или от 1,5 до 5 мас.%, или от 2,5 до 4,5 мас.%, или примерно 4 мас.%. В некоторых вариантах осуществления изобретения концентрация гиалуроновой кислоты составляет от 0,5 до 8, или от 0,8 до 7, или от 0,5 до 1,5, или от 0,5 до 1, или от 3 до 6, или от 1 до 5 массовых процентов. Предпочтительно концентрация гиалуроновой кислоты составляет от 0,5 до 4% по массе.
[0059] В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения частицы гидроксиапатита кальция присутствуют в композиции в концентрации от 55 до 57 мас.%, например 55,7% по массе.
[0060] Частицы гидроксиапатита могут содержаться в композиции в различных областях с различной степенью связи с матрицей ГК, например как в виде плотно связанного гидроксиапатита, так и как в виде слабо связанного гидроксиапатита, в соответствии с процессом его изготовления. Плотно связанный гидроксиапатит может быть получен, например, путем добавления части гидроксиапатита в раствор, содержащий сшиваемую гиалуроновую кислоту, например свободную гиалуроновую кислоту или частично сшитую гиалуроновую кислоту, добавления сшивающего агента и воздействия на смесь условий сшивки. Слабо связанный гидроксиапатит может быть получен, например, путем введения гидроксиапатита в поперечно сшитую гиалуроновую кислоту и предпочтительно гомогенизации смеси. Таким образом, общее количество гидроксиапатита может быть разделено на первую часть и вторую часть.
[0061] Подходящее количество для первой части гидроксиапатита (например, «плотно связанного гидроксиапатита») может составлять от 1 до 20, предпочтительно от 1 до 10 мас.% От общей массы готового продукта (после суммирования всех ингредиентов). Первая часть может составлять от 5 до 90 мас.% От общего количества гидроксиапатита. В некоторых вариантах осуществления изобретения первая часть может содержать от 10 до 70 мас.%, от 20 до 60 мас.%, от 30 до 50 мас.%.
[0062] Подходящее количество для второй части гидроксиапатита (например, «слабо связанного гидроксиапатита») может составлять от 5 до 90 мас.% от общего количества гидроксиапатита. В некоторых вариантах осуществления изобретения вторая часть может составлять от 10 до 70 мас.%, от 20 до 60 мас.%, от 30 до 50 мас.%.
[0063] В приводимых  в качестве примера вариантах осуществления изобретения, в которых композиция содержит 30 мас.% гидроксиапатита, первая и вторая части могут иметь относительное соотношение 5:25, или 10:20, или 15:15, или 20:10. В других приводимых  в качестве примера вариантах осуществления изобретения, в которых композиция содержит 40 мас.% гидроксиапатита, первая и вторая части могут иметь относительное соотношение 5:35, или 10:30, или 15:25, или 20:20. В других приводимых  в качестве примера вариантах осуществления изобретения, в которых композиция содержит 55,7 мас.% гидроксиапатита, первая и вторая части могут иметь относительное соотношение 10:45,7 или 20:35,7. В других приводимых  в качестве примера вариантах осуществления изобретения, в которых композиция содержит 70 мас.% гидроксиапатита, первая и вторая части могут иметь относительное соотношение 5:65, или 10:60, или 15:55, или 20:50.
[0064] Способ настоящего изобретения может быть осуществлен путем осуществления следующих этапов: a) приготовление первой смеси, содержащей воду и, по меньшей мере, от 0,2 до 9 мас.% гиалуроновой кислоты или ее соли, и сшивающий агент; b) воздействие на смесь условий сшивки; c) добавление гидроксиапатита в концентрации от 1 до 20 мас.% и воздействие на смесь условий сшивки, d) нейтрализация смеси, e) добавление гидроксиапатита в концентрации от 5 до 70 мас.% и равномерное диспергирование его в геле поперечно сшитой гиалуроновой кислоты. Дополнительно или альтернативно, первая часть гидроксиапатита может быть добавлена к реакционной смеси в ходе этапа a). Кроме того, этап нейтрализации может быть выполнен до добавления очередной порции гидроксиапатита. Кроме того, способ может дополнительно включать в себя добавление дополнительной порции того же или другого сшивающего агента и последующее воздействие на смесь условий сшивки. Таким образом, процесс может включать в себя более одного этапа нейтрализации, как описано ниже.
[0065] Значение pH и осмолярность водной композиции могут быть дополнительно доведены до физиологических значений. Нейтрализация может быть осуществлена путем добавления водных растворов, содержащих фармацевтически приемлемые кислоты, буферные агенты, например фосфатные соли, с рН от 6 до 8, в соответствии с требованием конечного значения pH.
[0066] Аналогично, регулирование осмолярности может быть выполнено путем добавления к смеси раствора солей, например хлорида натрия, фосфатов, как описано здесь, и смешивания композиции для получения однородного геля.
[0067] На любом этапе производственного процесса смесь может быть проверена в целях обеспечения качества. Применимые стандартные тесты известны специалисту в данной области техники и включают в себя, например, реометрию, определение значения pH, количественное определение остаточного сшивающего агента, микроскопию, осаждение центрифугированием и другие.
[0068] Готовая композиция перед упаковкой может быть измельчена, например, путем экструзии или при помощи смесителя с высоким усилием сдвига для улучшения свойств текучести. Помол может быть выполнен в присутствии дополнительных жидких компонентов, например, воды и/или раствора для нейтрализации и/или регулирования осмолярности.
[0069] Гели могут быть легко инъецируемыми. В некоторых вариантах осуществления изобретения гели можно вводить через обычную медицинскую или косметическую иглу, например иглу 25G/16 мм. Термин «инъецируемый» следует понимать так, что не требуется чрезмерного усилия для введения геля через иглу с обычной скоростью инъекции. Скорость инъекции может составлять от 0,2 мл до 1,5 мл в минуту, предпочтительно от 0,9 мл/мин до 1,1 мл/мин. Усилие, необходимое для введения гелей, может варьироваться в зависимости от их соответствующего состава и концентрации гидроксиапатита и гиалуроновой кислоты, но, как правило, при экструзии через иглу 25G среднее усилие, необходимое для выталкивания геля из стандартного шприца объемом 1 мл с внутренним диаметром 6,35±0,1 мм, составляет менее 40 ньютон.
[0070] Композиция может быть помещена в шприцы и стерилизована, например, автоклавированием или гамма-излучением.
[0071] Стерильная композиция может применяться для различных целей, например при заполнении тканей, таком как заполнение морщин или заполнение костного трансплантата.
2
4
2
4
[0072] На Фигуре 1 изображена приведенная в качестве примера блок-схема способа в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Приготовление раствора гиалуроновой кислоты, обозначенное как «Приг. раств. ГК», осуществляется путем растворения гиалуроната натрия («Na-ГК») и диглицидилового эфира бутандиола («BDDE») в воде («Вода») в центробежном смесителе («ЦбС»), в течение 15-30 минут, при 300-2000 об/мин. Приготовление сшивающего раствора, обозначенное как («Приг. сшив. раств.»), проводят путем смешивания гидроксида натрия в воде («Вода») в центробежном смесителе («ЦбС») в течение 30-60 минут при 300-2000 об/мин. Сшивку гиалуроновой кислоты («Сшив. ГК») осуществляют путем объединения раствора ГК, сшивающего раствора и первой порции гидроксиапатита кальция («CaHAp I»), примерно 10 мас.%, в центробежном смесителе («ЦбС»), в течение 15-30 минут, при 300-2000 об/мин. Нейтрализующий раствор («Приг. нейтр. раств.») готовят путем смешивания воды («Вода»), дигидрофосфата калия («KHPO»), динатрийфосфата («NaHPO») и соляной кислоты («HCl»), в мешалке с верхним приводом («МВП») в течение 1-10 минут. Смесь гидроксиапатита с поперечно сшитой гиалуроновой кислотой («Сшит. ГК + CaHAp I») смешивают с нейтрализующим раствором в центробежном смесителе («ЦбС») в течение 10-120 минут при 300-2000 об/мин для получения нейтрализованного геля («Нейтр. Гель»). Дополнительный гидроксиапатит («CaHAp II») добавляют к гелю и смешивают («Смеш. Гель») в центробежном смесителе («ЦбС») и/или планетарном смесителе («Thinky») в течение 1-30 минут при 300-2000 об/мин. Гель дегазируют («Дегаз. Гель») при давлении около 20 мБар (абсолютное давление) в течение 30 минут, затем измельчают («Изм.»), упаковывают («Упак.») в шприцы («Шприц»), а затем стерилизуют («Стерил.») автоклавированием («Автоклав»).
Примеры
Пример 1
-
Приготовление геля #1 - гель с плотно и слабо связанным гидроксиапатитом
Этап 1:
Приготовление сшитого геля на основе гиалуроновой кислоты и гидроксиапатита кальция.
10
4
6
2
[0073] Гиалуронат натрия (ГК) с молекулярной массой 1,3-2,0 МДа (фармацевтическая чистота) в количестве 2,31 г, добавляли к 19,19 г воды, смешивали до растворения при комнатной температуре, при 300 об/мин с использованием центробежного смесителя, производства Collomix, с последующим добавлением 0,23 г диглицидилового эфира 1,4-бутандиола (BDDE) (поставляемого TCI), и эту смесь дополнительно перемешивали в течение 30 мин при 300 об/мин. После этого к смеси добавляли 3,98 г 1М раствора гидроксида натрия (NaOH), доводя общую массу до 25,71 г при значении рН > 12. Затем смесь гомогенизировали в течение 60 мин при 300 об/мин с использованием центробежного смесителя. Затем к смеси добавляли 24,00 г плотных микросфер гидроксиапатита кальция Ca(PO)(OH) (медицинская чистота) со средним размером частиц 25-45 микрометров, в результате чего общая масса составила 49,71 г, и затем снова перемешивали в течение 30 мин при 300 об/мин. Затем смесь помещали в печь, с установленной температурой 45°C на 3 часа, а затем выдерживали при температуре 25°C в течение еще дополнительных 15 часов.
Этап 2:
Приготовление конечной массы.
2
4
2
4
[0074] Смесь нейтрализовали путем добавления 80,61 г нейтрализующего раствора до значения pH 7. Состав нейтрализующего раствора был следующим: 0,56 г дигидрофосфата калия (KHPO) (фармацевтическая чистота, производство Merck), 0,56 г динатрийфосфата (NaHPO) (фармацевтическая чистота, производство Merck), 76,66 г воды для инъекций и 2,83 г 1M раствора соляной кислоты (HCl) (фармацевтическая чистота, производство Merck). Смесь перемешивали в течение 1 часа при 300 об/мин, используя центробежный смеситель, до образования однородного геля. Вторую порцию гидроксиапатита кальция массой 109,68 г, добавляли к 130,32 г геля, образовавшегося после нейтрализации, и смесь дополнительно гомогенизировали в течение 30 минут при 300 об/мин. В конце процесса гель дегазировали в вакууме, подвергая его воздействию вакуума 20 мбар в течение 30 минут, помещали в стеклянные шприцы объемом 1,25 мл и стерилизовали в паровом автоклаве при температуре 121°C в течение 20 минут. В результате получали когезивный и вязкоупругий гель.
[0075] Концентрация гиалуроновой кислоты в геле (не включая внедренные микросферы гидроксиапатита кальция) составляла 20 мг/г (2% по массе), ее рН составляла ~ 7,0, а ее осмоляльность составляла ~ 300 мОсм/кг. Гель имел конечную  концентрацию гидроксиапатита кальция 55,7%, 10% в виде плотно связанного гидроксиапатита и 45,7% в виде слабо связанного гидроксиапатита.
Тест 1 - определение инъецируемости
[0076] Силу экструзии (СЭ) измеряли путем определения максимальной силы, необходимой для введения геля при помощи иглы 25G/16 мм с внутренним диаметром 0,31 мм (производство PIC, каталожный номер 03.070250.300.800). В кратком изложении, гель вводили в 1-мл шприцы BD с внутренним диаметром 6,35 мм ( 0,1) и экструдировали через иглу со скоростью 1 мл/мин. Усилие измеряли при помощи устройства для измерения силы экструзии (изготовлено на месте), в котором использовался датчик силы YISIDA DS-2 и программное обеспечение датчика силы (ShanheDS2_Eng). Средняя измеренная сила экструзии составила 34 Ньютона.
Пример 2 - сравнительный, приготовление геля #2, только со слабо связанным гидроксиапатитом
Этап 1: Приготовление сшитого геля.
[0077] Гиалуронат натрия (ГК) с молекулярной массой 1,3-2,0 МДа (фармацевтическая чистота) в количестве 2,31 г, добавляли к 19,19 г воды, смешивали до растворения при комнатной температуре, при 300 об/мин с использованием центробежного смесителя, производства Collomix, с последующим добавлением 0,23 г диглицидилового эфира 1,4-бутандиола (BDDE) (поставляемого TCI), и эту смесь дополнительно перемешивали в течение 30 мин при 300 об/мин. После этого к смеси добавляли 3,98 г 1М раствора гидроксида натрия (NaOH), доводя общую массу до 25,71 г при значении рН > 12. Затем смесь гомогенизировали в течение 90 мин при 300 об/мин с использованием центробежного смесителя. Затем смесь помещали в печь, с установленной температурой 45°C на 3 часа, а затем выдерживали при температуре 25°C в течение еще дополнительных 15 часов.
Этап 2: Приготовление конечной массы.
2
4
2
4
10
4
6
2
[0078] Смесь нейтрализовали путем добавления 80,61 г нейтрализующего раствора до значения pH 7. Состав нейтрализующего раствора был следующим: 0,56 г дигидрофосфата калия (KHPO) (фармацевтическая чистота, производство Merck), 0,56 г динатрийфосфата (NaHPO) (фармацевтическая чистота, производство Merck), 76,66 г воды для инъекций и 2,83 г 1M раствора соляной кислоты (HCl) (фармацевтическая чистота, производство Merck). Смесь перемешивали в течение 60 минут при 300 об/мин до образования однородного геля. В 106,32 г геля, образованного после нейтрализации, добавляли 133,68 г плотных микросфер гидроксиапатита кальция Ca(PO)(OH) (медицинская чистота) со средним размером частиц 25-45 микрометров, и эту смесь дополнительно гомогенизировали в течение 60 минут при 300 об/мин. В конце процесса гель дегазировали в вакууме, подвергая его воздействию вакуума 20 мбар в течение 30 минут, помещали в стеклянные шприцы объемом 1,25 мл и стерилизовали в паровом автоклаве при температуре 121°C в течение 20 минут. В результате получали когезивный и вязкоупругий гель.
[0079] Гель имел конечную концентрацию гидроксиапатита кальция 55,7% в виде слабо связанного гидроксиапатита.
Пример 3 - тестирование высвобождения из гелей
2
2
[0080] Аликвоты примерно 1 г гелей 1 и 2 из Примера 1 и Приготовления 1, соответственно, помещали в металлические сетчатые вставки (карманы) общей площадью 81 см, с проводами примерно 40 мкм и порами примерно 50 мкм. Вставки помещали в стандартные 50-мл центрифужные пробирки и в каждую пробирку добавляли 30 мл воды, так что примерно 28,5 см металлического кармана было погружено в воду. Образцы оставляли на заданные интервалы времени, как подробно описано в приведенной ниже Таблице 1, каждый образец на указанный интервал. В ходе эксперимента гели поглощали воду и постепенно высвобождали частицы гидроксиапатита кальция в воду. Схематическое представление этой системы показано на Фигуре 3.
[0081] Содержание частиц гидроксиапатита кальция, высвобождаемых в воду в каждой пробирке, проверяли и количественно определяли гравиметрически. В кратком изложении, металлический карман удаляли, и пробирку центрифугировли. Затем большую часть воды удаляли путем декантации. Осадок частиц гидроксиапатита кальция промывали примерно 7 мл этанола и сушили при температуре 70°C в течение ночи. Результаты приведены в Таблице 1.
Таблица 1
<b>Продолжительность (дни)</b>
<b>Гель</b>
<b>Масса геля (г)</b>
<b>Масса сухого CaHAp (г)</b>
<b>% CaHAp в геле</b>
1
Гель #1
1,0173
0,1402
13,78
Гель #2
1,0557
0,2874
27,22
6
Гель #1
1,0908
0,3588
32,90
Гель #2
1,0355
0,4323
41,75
17
Гель #1
1,0383
0,3787
36,47
Гель #2
1,0487
0,4312
41,11
[0082] Легко видеть, что меньше частиц гидроксиапатита кальция высвобождается из геля #1 по сравнению с гелем #2 в каждый момент времени, то есть кинетика высвобождения из геля #1 медленнее, чем из геля #2. Это связано с тем, что гидроксиапатит кальция плотно связан со сшитым гелем в геле #1, в отличие от частиц в геле #2, которые были слабо связаны с гелем.
Пример 4 - Сила связи гидроксиапатита
[0083] Гели тестировали, помещая точно взвешенные аликвоты приблизительно 1,25 г в 2-мл пробирки Eppendorf и центрифугировали при 2040 g, используя центрифугу Eppendorf 5415C (размеры: (Ш х В х Г) 21,0 см х 28,0 см х 28,5 см) при 5000 об/мин, в течение 5 минут или при 735 g, при 3000 об/мин в течение 10 минут.
[0084] После центрифугирования наблюдали две фазы: нижняя фаза содержала частицы гидроксиапатита кальция, которые были отделены от геля, а верхняя фаза содержала оставшуюся часть геля с частицами, которые все еще были прикреплены к гелю. Эти две фазы были разделены. Гель в верхней фазе расщепляли с использованием гиалуронидазы, частицы гидроксиапатита кальция осаждали центрифугированием, промывали водой и сушили и количественно оценивали, как описано в Примере 3. Частицы гидроксиапатита кальция в нижней фазе также сушили и количественно оценивали, как в Примере 3.
[0085] Поскольку гель перед центрифугированием взвешивали, можно было рассчитать процентное содержание CaHAp в каждой фазе. Процент гидроксиапатита кальция рассчитывали по формуле: (масса сухого CaHAp в каждой фазе) / (общее количество геля) X 100%.
[0086] Результаты центрифугирования при 735 g представлены ниже в Таблице 2. Небольшие отклонения от теоретической 55,7%  нагрузки гидроксиапатита кальция могут быть связаны с ошибками взвешивания.
Таблица 2
<b>Гель</b>
<b>Общая масса геля (г)</b>
<b>Масса сухого CaHAp (г)</b>
<b>% CaHAp от общего кол-ва геля</b>
<b>% CaHAp - Общее кол-во геля</b>
<b>Тест 1</b>
Гель #1 (гель)
2,0308
0,2370
11,67
55,07
Гель #1 (осадок)
0,8813
43,40
<b>Тест 2</b>
Гель #2 (гель)
1,8131
0,0599
3,30
50,38
Гель #2 (осадок)
0,8535
47,07
Пример 5 - Сравнение геля предшествующего уровня техники (только слабо связанный гидроксиапатит) и геля, как с плотно, так и со слабо связанным гидроксиапатитом
[0087] Приготовили еще два геля и сравнили их характеристики. Первый гель (гель #3) был приготовлен, как описано в заявке на Патент США, опубликованной как US20150257989, в которой CaHAp слабо связан со сшитым гелем. Второй гель (гель #4) готовили в соответствии с той же процедурой; однако гидроксиапатит кальция добавляли в два отдельных этапа, как описано в настоящей заявке, для получения плотно и слабо связанного CaHAp в конечном геле. Конечная концентрация гидроксиапатита кальция в обоих гелях составляла 30 массовых процентов.
[0088] В кратком изложении, гель #3 готовили следующим образом:
Этап 1:
[0089]  3,75 г гиалуроната натрия с молекулярной массой 1,3-2,0 МДа добавляли к 30,5 г 1,0% (0,25 М) NaOH. Смесь оставляли для гомогенизации на 90 мин. Затем к смеси добавляли 420 мг диглицидилового эфира 1,4-бутандиола (BDDE), который гомогенизировали в течение 5 минут, закрывали и помещали в печь с температурой 50°C на 2 часа. Затем процедуру адаптировали, выдерживая смесь в течение дополнительных 15 ч при температуре 25°C, чтобы получить подходящий для обработки гель. Затем смесь нейтрализовали добавлением 7,5 г 1Н HCl.
2
4
2
4
[0090] Гель очищали в течение 24 часов путем диализа фосфатным буфером (KHPO:NaHPO, в соотношении 1:1), чтобы получить конечную концентрацию гиалуроновой кислоты 25 мг/мл (2,5%), и затем гомогенизировали в течение 90 минут. Масса геля после диализа составила 139,29 г.
Этап 2:
[0091]  100 г приготовленного геля отбирали и смешивали с 42,9 г CaHAp (размер частиц - 25~45 мкм) в течение 90 мин до достижения однородного состояния. Гомогенизированный гель дегазировали, помещали в шприцы объемом 1,25 мл и стерилизовали в паровом автоклаве при температуре 130°C в течение 3 минут.
[0092] Гель #4 готовили в соответствии со следующей процедурой:
Этап 1:
[0093]  3,75 г гиалуроната натрия с молекулярной массой 1,3-2,0 МДа добавляли к 30,5 г 1,0% (0,25 М) NaOH. Смесь оставляли для гомогенизации на 90 мин. Затем добавляли 420 мг диглицидилового эфира 1,4-бутандиола (BDDE) и перемешивали в течение 5 минут. После этого к смеси добавляли первую порцию гидроксиапатита кальция, 19,90 г (размер частиц - 25~45 мкм) и гомогенизировали в течение 30 минут, закрывали и помещали в печь с температурой 50°C на 2 часа, а затем выдерживали в течение дополнительных 15 ч при температуре 25°C. Затем смесь нейтрализовали добавлением 7,5 г 1Н HCl.
2
4
2
4
[0094] Гель очищали в течение 24 часов путем диализа фосфатным буфером (KHPO:NaHPO, в соотношении 1:1), чтобы получить конечную концентрацию гиалуроновой кислоты 25 мг/мл (2,5%), и затем гомогенизировали в течение 90 минут. Масса геля после диализа составила 159,19 г.
Этап 2:
[0095]  114,29 г приготовленного геля отбирали и смешивали со второй порцией гидроксиапатита кальция, 28,58 г (размер частиц - 25~45 мкм), в течение 90 мин до достижения однородного состояния. Гомогенизированный гель дегазировали, помещали в шприцы объемом 1,25 мл и стерилизовали в паровом автоклаве при температуре 130°C в течение 3 минут.
Тест 1: Сила связи
[0096] Испытание проводили в соответствии с Примером 3 при силе вращения 2040 g с использованием центрифуги Eppendorf 5415C в течение 5 минут при 5000 об/мин. Полное разделение между гелем и кальцием наблюдалось в геле #3, в то время как в геле #4 наблюдалось лишь небольшое отделение. Результаты представлены ниже в Таблице 3. Небольшие отклонения от теоретической 30%  нагрузки гидроксиапатита кальция могут быть связаны с ошибками взвешивания.
Таблица 3
<b>Гель</b>
<b>Общая масса геля (г)</b>
<b>Масса сухого CaHAp (г)</b>
<b>% CaHAp от общего кол-ва геля</b>
<b>% CaHAp - Общее кол-во геля</b>
<b>Тест 1</b>
Гель #3 (гель)
1,3610
0,0039
0,29
29,07
Гель #3 (осадок)
0,3917
28,78
<b>Тест 2</b>
Гель #3 (гель)
1,3512
0,0046
0,34
27,33
Гель #3 (осадок)
0,3647
26,99
<b>Тест 1</b>
Гель #4 (гель)
1,5024
0,1804
12,01
30,83
Гель #4 (осадок)
0,2827
18,82
<b>Тест 2</b>
Гель #4 (гель)
1,5422
0,1807
11,72
32,91
Гель #4 (осадок)
0,3268
21,19
[0097] Легко можно видеть, что в геле #3 из предшествующего уровня техники, который содержал гидроксиапатит кальция только в качестве слабосвязанного компонента, практически весь CaHAp (> 99%) отделился от геля. Однако в геле #4, по меньшей мере, одна треть CaHAp удерживалась в геле. Не ограничиваясь какой-либо теорией, считается, что частицы CaHAp в геле #4 более прочно прикрепляются к гелю и, следовательно, менее склонны отделяться от него даже в количестве, превышающем 10%, которые были добавлены на этапе сшивки.
Тест 2: Высвобождение гидроксиапатита кальция из гелей
[0098] Испытание обычно проводили в соответствии с Примером 3 с использованием примерно 1,5 г геля.
[0099] Результаты представлены ниже в Таблице 4. Легко можно видеть, что даже через 6 и 14 дней больше CaHAp высвобождается из геля #3, чем из геля #4.
[00100] Не ограничиваясь какой-либо теорией, считается, что из-за более сильной связи между частицами и сшитым гелем в геле #4 кинетика высвобождения частиц является более медленной. В отличие от этого, гель #3 содержал только частицы, которые были более слабо связаны с гелем, что влияло на скорость их высвобождения из него.
Таблица 4
<b>Продолжительность (дни)</b>
<b>Гель</b>
<b>Масса геля (г)</b>
<b>Масса сухого CaHAp (г)</b>
<b>% CaHAp (из геля)</b>
6
Гель #3
1,5939
0,2436
15,28
1,5563
0,1996
12,83
Гель #4
1,5615
0,0254
1,63
1,5901
0,0311
1,96
14
Гель #3
1,5740
0,2784
17,69
Гель #4
1,5289
0,0349
2,28
Пример 6 - Малоугловое рентгеновское рассеяние (МРР)
[00101] Кроме того, некоторые гели были проанализированы методом малоуглового рентгеновского рассеяния (МРР).
-1
[00102] Паттерны малоуглового рентгеновского рассеяния (МРР) для полимерных гелей получали с помощью прибора SAXSLAB GANESHA 300-XL. CuKα-излучение генерировалось Cu-источником Genix 3D со встроенным монохроматором, коллимацией с 3 точками и двумерным детектором Pilatus 300K. Интенсивность рассеяния I (q) регистрировали с интервалами 0,012<q<0,6 . Измерения проводили в вакууме при температуре окружающей среды.
[00103] Образцы гелей помещали в ячейки для образцов из нержавеющей стали с входными и выходными окнами, изготовленными из слюды. Анализ данных основывался на подборе кривой рассеяния с помощью программного обеспечения, предоставленного NIST (NIST SANS версия 6.32 для IGOR). Кривые рассеяния были скорректированы с учетом времени счета и поглощения образца. Кривые рассеяния представлены на Фигуре 2.
[00104] Было исследовано три геля, как описано выше: гели ## 1, 3 и 4. Результаты МРР показывают, что матрица ГК в геле, в которой частицы гидроксиапатита кальция прикреплены более свободно, является более объемной, чем гель, содержащий также некоторое количество плотно связанных частиц CaHAp.
Пример 7 - Гели с низкой концентрацией
[00105] Были получены дополнительные гели, содержащие низкую концентрацию плотно связанного CaHAp и низкие концентрации ГК. Кроме того, было исследовано влияние различной молекулярной массы ГК.
[00106] Гели ## 5 и 6 готовили в соответствии с методикой Примера 1.
[00107] Характеристики гелей представлены ниже в Таблице 5, со средним значением СЭ, представленным для каждого геля. Легко видеть, что протестированные гели обладали относительно сходными значениями СЭ.
Таблица 5
Гель
Общий % CaHAp
Связь CaHAp
Общий % ГК в геле
Общий % ГК в продукте
М.м. ГК
СЭ (Н)
5
18
10%-плотно8%-слабо
1
0,87
~2 МДа
12,0
6
18
10%-плотно8%-слабо
1
0,87
~3,5 МДа
12,5
Пример 8 - двойной сшитый гель с плотно связанным гидроксиапатитом и слабо связанным гидроксиапатитом
Этап 1:
Приготовление сшитого геля на основе гиалуроновой кислоты.
[00108] Гиалуронат натрия (ГК) с молекулярной массой 1,3-2,0 МДа (фармацевтическая чистота) в количестве 2,31 г, добавляли к 19,19 г воды, смешивали до растворения при комнатной температуре при 300 об/мин с использованием центробежного смесителя, производства Collomix, с последующим добавлением 0,12 г диглицидилового эфира 1,4-бутандиола (BDDE) (поставляемого TCI), и эту смесь дополнительно перемешивали в течение 30 минут при 300 об/мин. После этого к смеси добавляли 3,98 г 1М раствора гидроксида натрия (NaOH), доводя общую массу до 25,60 г при значении рН > 12. Затем смесь помещали в печь с установленной температурой 45°C на 3 часа, а затем выдерживали при температуре 25°C в течение еще дополнительных 15 часов.
Этап 2:
Приготовление двойного сшитого геля с гидроксиапатитом кальция.
10
4
6
2
[00109] Добавляли примерно 2,5-4 мл раствор 1М соляной кислоты (HCl), доводя значение рН смеси до ~ 4 с последующим перемешиванием в течение 15 мин. Добавляли примерно 3-5 мл 1 М раствора гидроксида натрия (NaOH), доводя значение рН смеси до рН 12, с последующим перемешиванием в течение 15 минут при 300 об/мин. После этого к смеси добавляли 0,11 г диглицидилового эфира 1,4-бутандиола (BDDE) и 24,00 г плотных микросфер гидроксиапатита кальция Ca(PO)(OH) со средним размером частиц 25-45 микрометров (медицинская чистота), и перемешивали эту смесь в течение 15 мин при 300 об/мин.
[00110] Затем смесь помещали в печь с установленной температурой 45°C на 3 часа, а затем выдерживали при температуре 25°C в течение еще дополнительных 15 часов.
Этап 2:
Приготовление конечной массы.
2
4
2
4
[00111] Смесь нейтрализовали путем добавления 80,61 г нейтрализующего раствора до значения pH 7. Состав нейтрализующего раствора был следующим: 0,25 г дигидрофосфата калия (KHPO) (фармацевтическая чистота, производство Merck), 0,87 г динатрийфосфата (NaHPO) (фармацевтическая чистота, производство Merck), 76,43 г воды для инъекций и 2,83 г 1M раствора соляной кислоты (HCl) (фармацевтическая чистота, производство Merck). Смесь перемешивали в течение 1 часа при 300 об/мин, используя центробежный смеситель, до образования однородного геля. Вторую порцию гидроксиапатита кальция массой 109,68 г, добавляли к 130,32 г геля, образовавшегося после нейтрализации, и смесь дополнительно гомогенизировали в течение 30 минут при 300 об/мин, используя центробежный смеситель. В конце процесса гель дегазировали в вакууме, подвергая его воздействию вакуума 20 мбар в течение 30 минут, помещали в стеклянные шприцы объемом 1,25 мл и стерилизовали в паровом автоклаве при температуре 121°C в течение 20 минут. В результате получали когезивный и вязкоупругий гель.
[00112] Концентрация гиалуроновой кислоты в геле (не включая внедренные микросферы гидроксиапатита кальция) составляла 20 мг/г (2% по массе), ее рН составляла ~ 7,0, а ее осмоляльность составляла ~ 300 мОсм/кг. Конечный гель легко вводился через иглу: для инъекции геля через иглу 25G/16 мм с обычной стенкой (производства PIC) со скоростью 1 мл/мин требовалось усилие от 20 до 40 Н.
Пример 9 - двойной сшитый гель с плотно связанным гидроксиапатитом и слабо связанным гидроксиапатитом, альтернативный процесс
Этап 1:
Приготовление сшитого геля на основе гиалуроновой кислоты с гидроксиапатитом кальция.
[00113] Гиалуронат натрия (ГК) с молекулярной массой 1,3-2,0 МДа (фармацевтическая чистота) в количестве 2,31 г, добавляли к 19,19 г воды, смешивали до растворения при комнатной температуре при 300 об/мин с использованием центробежного смесителя, производства Collomix, с последующим добавлением 0,12 г диглицидилового эфира 1,4-бутандиола (BDDE) (поставляемого TCI). После этого к смеси добавляли 3,98 г 1М раствора гидроксида натрия (NaOH), доводя общую массу до 25,60 г при значении рН > 12. Смесь перемешивали в течение 15 минут при 300 об/мин с использованием центробежного смесителя. Затем смесь помещали в печь с установленной температурой 45°C на 3 часа, а затем выдерживали при температуре 25°C в течение еще дополнительных 15 часов.
10
4
6
2
[00114] Затем добавляли дополнительные 0,11 г диглицидилового эфира 1,4-бутандиола (BDDE) и 24,00 г плотных микросфер гидроксиапатита кальция Ca(PO)(OH) со средним размером частиц 25-45 микрометров (медицинская чистота), и перемешивали смесь в течение 15 мин при 300 об/мин с использованием центробежного смесителя, производства Collomix.
[00115] Затем смесь помещали в печь с установленной температурой 45°C на 3 часа, а затем выдерживали при температуре 25°C в течение еще дополнительных 15 часов.
Этап 2:
Приготовление конечной массы.
2
4
2
4
[00116] Смесь нейтрализовали путем добавления 80,61 г нейтрализующего раствора до значения pH 7. Состав нейтрализующего раствора был следующим: 0,25 г дигидрофосфата калия (KHPO) (фармацевтическая чистота, производство Merck), 0,87 г динатрийфосфата (NaHPO) (фармацевтическая чистота, производство Merck), 76,66 г воды для инъекций и 2,83 г 1M раствора соляной кислоты (HCl) (фармацевтическая чистота, производство Merck). Смесь перемешивали в течение 1 часа при 300 об/мин, используя центробежный смеситель, до образования однородного геля. Вторую порцию гидроксиапатита кальция массой 109,68 г, добавляли к 130,32 г геля, образовавшегося после нейтрализации, и смесь дополнительно гомогенизировали в течение 30 минут при 300 об/мин. В конце процесса гель дегазировали в вакууме, подвергая его воздействию вакуума 20 мбар в течение 30 минут, помещали в стеклянные шприцы объемом 1,25 мл и стерилизовали в паровом автоклаве при температуре 121°C в течение 20 минут. В результате получали когезивный и вязкоупругий гель.
[00117] Концентрация гиалуроновой кислоты в геле (не включая внедренные микросферы гидроксиапатита кальция) составляла 20 мг/г (2% по массе), ее рН составляла ~ 7,0, а ее осмоляльность составляла 300 мОсм/кг. Конечный гель легко вводился через иглу: для инъекции геля через иглу 25G/16 мм с обычной стенкой (производства PIC) со скоростью 1 мл/мин требовалось усилие от 20 до 40 Н.