CN116615263A - 水凝胶微粒基润滑剂 - Google Patents

Abstract

公开了在人或动物受试者的关节或手术部位进行粘弹性补充的方法，以及用于实现这种有益结果的独特材料。所述方法通常包括向所述关节或手术部位引入多个多孔粘弹性固体水凝胶微粒，所述水凝胶微粒具有大于约30pm尺寸并且基本上不含任何细胞、组织或治疗性化合物。还公开了用于在人或动物受试者的关节或手术部位中进行粘弹性补充的试剂盒。所述试剂盒包括多个多孔粘弹性固体水凝胶微粒，所述水凝胶微粒具有大于约30pm尺寸并且基本上不含任何细胞、组织或治疗性化合物，以及施用其的说明书。

Description

水凝胶微粒基润滑剂

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年12月9日提交的题为“水凝胶微粒基润滑剂(HYDROGELMICROPARTICLE-BASED LUBRICANT)”的美国临时专利申请序列号63/123,218的优先权权益，通过援引以其整体并入本文。

背景技术

技术领域

本发明涉及由各种水凝胶制成的用作关节或外科润滑剂的完全交联的微粒。

背景技术

在普遍的美国人口中，关节痛是慢性疼痛和残疾的主要起因。在古代文献中已经发现了骨关节炎(OA)的描述，以及控制症状的尝试，然而至今患者仍然遭受痛苦。尽管每年的花费>270亿美元，OA患者由于慢性疼痛和不良的睡眠质量，即使积极治疗也对他们的护理不满意，并诉说生活质量差。可导致慢性疼痛和软骨缺失的关节损伤或炎症的其他原因包括(但不限于)缺血性坏死、骨癌、甲状腺功能减退、狼疮、结节病、硬皮病、外伤以及药物诸如类固醇。

目前关节疼痛和软骨缺失的护理标准包括疼痛用药物、糖皮质激素或透明质酸(HA)的关节内(IA)注射,以及最终的外科手术，其通常是关节置换。新的治疗方法诸如自体软骨细胞移植已经产生了成功的功能性结果，但由于需要供体部位和老年人软骨形成潜能下降而受到阻碍。HA仍然是关节治疗中最常用的注射剂并且有多种形式可供选择，包括稀液体溶液、半浓溶液或表现出一些凝胶状行为的缠结或部分交联的溶液。通常，此类产品被错误地称为“水凝胶”，尽管它们通常为液体、可流动的形式，适用于通过小规格针头注射，并且粘性不高也没有表现出任何类型的半固体行为。

给药HA的主要目的是补充在慢性关节损伤期间缺失的滑膜HA。虽然目前的产品可以缓解关节疼痛，但一旦进入关节，它们就会快速地被内源性酶降解。这种快速降解是由于起始原料是未交联的或仅部分交联的，导致了最小的结构完整性。此外，HA被内源性透明质酸酶自然降解，这在发炎组织中有所增强。低分子量HA(10-500kDa)从关节中迅速清除，其半衰期仅为几个小时，而高分子量HA(>500kDA)仍在关节中仅持续长达9天。HA和其它聚合物作为关节润滑剂或外科润滑剂的用途在人类健康和兽医健康领域都得到了广泛的应用。

发明内容

本公开内容描述了使用完全交联的粘弹性水凝胶微粒的第一方法，所述微粒可以作为关节润滑剂被递送到关节的关节内空间中，以在人类或兽用应用中减少关节疼痛和损伤。所述微粒还可以用于润滑将是有益的其他医学或兽医学应用，诸如减少所植入的医疗装置(例如，外科网(surgical mesh))和周围组织之间的磨损或摩擦，或用作皮肤填充剂等。与目前的未交联或部分交联的悬浮液、凝胶或糊剂相比，所述交联的微粒在关节或其他植入区域保留更长的时间，从而提供更长持续时间的疼痛缓解和对关节更少的损伤。

附图说明

本专利或申请文件包含至少一张彩色附图。应请求并且支付必要的费用后，具有一张或多张彩色附图的本专利或专利申请公布的副本将由专利局提供。

图1包含不同形状的微粒的图像，这些不同形状的微粒可以作为润滑剂注射到关节或身体的其他区域。A)示出为球形，B)泪滴状，C)椭圆形，D)随机微管形状，E)形状的混合。

图2包含在物理应力之前和之后的微粒图像。A)在应力之前，由甲基丙烯酸酯化的透明质酸制成的微粒具有相对一致的形状。B)在物理应力(通过小规格针头)之后，微粒尺寸小且不规则，但它们仍然是固体颗粒。C)另一个水凝胶实例也是如此，为了更好地成像，丙烯酸酯化的透明质酸负载有荧光染料。同样，颗粒最初在大小和形状上是一致的。D)通过针头后，颗粒破裂成更小的碎片，但仍保持物理结构，如通过绿色荧光染料所看到的。

图3包含在BioTek Cytation 5成像多模式阅读器(Imaging Multi-Mode Reader)上捕获的显微图像，显示了可制成交联的颗粒的各种大小。A)平均直径为2040+21μm，B)平均直径为1214+46μm，C)平均直径为361+19μm，D)各种尺寸的混合。

图4提供了在BioTek Cytation 5成像多模式阅读器上捕获的可以用于制备微粒的不同材料的显微照片——图中标记了用于每种颗粒类型的材料。

图5是不同微粒制剂的溶胀比随时间变化的图表。

图6描述了两种是示例性水凝胶(A)PEGDA和(B)AHA的流变特性。

图7A示出了基于初始的起始化学特性的微粒的不同扩散特性的成像。AHA微球(左侧)允许荧光葡聚糖探针进入微粒，以及在洗涤(3min)后以及在洗涤30分钟后，仍有葡聚糖探针留在微粒中。相比之下，PEGDA让少量相同的葡聚糖探针进入微粒，并且当经过冲洗，很明显葡聚糖探针只能够进入微粒的外部区域，而不能扩散进微粒核中。

图7B是基于图7A中所示出的两种示例性水凝胶制剂的荧光排斥实验的扩散特性的图表。

图7C是基于图7A中所示出的示例性图像的两个示例性水凝胶制剂的基于相对扩散速率(Relative Diffusion Rate)的扩散特性的图表。

图8是提供了一种微粒在与互补分子交联后如何被修饰的实例的示意图。完全交联的微粒在表面上仍然具有未结合的反应基团；在所述实例硫醇(SH)部分中。通过将微粒暴露于荧光连接的PEG-马来酰亚胺(MAL-CF350)，马来酰亚胺结合可及的硫醇部分(SH)，并且微粒发出荧光，如左侧图像所示。如果微粒首先暴露于不发出荧光的PEG-马来酰亚胺，表面硫醇现在与PEG结合，并且随后暴露于荧光PEG-马来酰亚胺将导致无荧光，如左侧图像所示。

图9包含描绘来自两个不同批次的微粒的尺寸分布(单分散性)的图表。

图10是由不同化学物质制成的微粒在37℃下的体外降解速率的实例。

图11包含示出水凝胶可以被荧光标记以追踪其在体内的位置和持续时间的图像。A)显微照片显示了使用导致更小粒径的程序由HA制成的微粒。B)显微照片显示了由更大直径的PEG制成的微粒。

图12是显示微粒制剂之一的体内降解的图表。

图13包含显示健康大鼠网膜附近或网膜中的许多不同微粒制剂的生物相容性的图像。

图14包含用(A.)载体对照注射比对用(B.)具有交联微粒的关节的大鼠膝部的软骨缺损性骨关节炎动物模型中，增加的软骨生成(红色)和改善的关节软骨表面光滑度的图像。箭头指向关节中应该产生新的软骨的位置。载体关节(A.)在表面处没有新的软骨，且仅在骨表面下有极少的软骨。此外，表面不光滑。相反，接受微粒(B.)的关节具有沿两侧骨表面(箭头)的新软骨的区域以及更光滑的表面。

图15A是在注射有对照载体的大鼠膝关节中的内侧半月板骨关节炎动物模型去稳定化后的体内研究的图像。

图15B是示出在注射了交联的微粒的大鼠膝关节的内侧半月板骨关节炎动物模型的去稳定化中增加的软骨生成和改善的关节软骨光滑度的图像(与图15A中的载体对照相比)。

图16是在水中于室温下储存超过4年并且然后成像的硫醇化HA微粒的显微照片，其示出了微粒中没有结构缺失。

图17A是在BioTek Cytation 5成像多模式阅读器上捕获的显微照片，其示出了在液氮中冷冻之前的微粒(PEG-MAL)。

图17B是在液氮中冷冻并随后解冻后的PEG-MAL微粒的图像，其示出了在冷冻保存方案后的完整微粒。

具体实施方式

微粒包括、基本上由、或甚至由完全交联的水凝胶聚合物化合物(共价或强离子交联)的3维基质组成，使得所得微粒体表征为多孔粘弹性固体(水凝胶)，其中弹性变形是可逆的(即，微粒是半刚性的，但有弹性，使得微粒在负载下可以弯曲并在负载移除后恢复其原始形状)。用于在形成微粒中使用的合适的水凝胶前体化合物包括形成水凝胶的聚合物、低聚物和/或单体，并且因此能够通过共价或强离子交联形成交联的或网状的结构或基质，其中液体可以保留、悬浮、包埋和/或包封在所得的弹性凝胶化结构或基质体(水凝胶)的间隙空间或孔中。

微粒是3维自维持体，这意味着一旦形成形状，在没有外部支撑结构的情况下它们会保持其特定形状且不容易仅仅由于其自身重量或重力而形变或蠕变。换句话说，自维持体不像冻胶、油灰或糊剂那样是可永久形变的或可流动的，而是有弹性的，使得基质本体在力的作用下可以暂时屈服或变形，并且除非破裂，否则在力去除后将恢复原始形状。微粒通常具有的面至面(surface-to-surface)尺寸(例如，在大致球形体的情况下的直径)为小于约2000μm，优选小于约1500μm，但大于约30μm，优选大于约100μm。水凝胶微粒也可表征为微球、微珠或水凝胶微粒。取决于所使用的聚合物体系，微粒通常可以由杨氏弹性模量来表征，其杨氏弹性模量范围为约1000Pa至约2.5MPa(兆帕)，更优选约10000Pa至约2MPa，更优选约25000Pa至约1MPa，更优选约50000Pa至约0.5MPa。尽管微粒是有弹性的并且具有弹性成分，但是在施加足够的力的情况下，微粒可能会破裂或破碎成更小的块；然而，这种后续的块尽管是更小尺寸的本体或碎片，但仍将包含3维聚合物基质。换句话说，水凝胶微粒即不是剪切稀化的，基质本体自身也不容易在溶剂体系中溶解或稀释；尽管单个基质本体的溶胀可能根据溶剂体系而发生(即，当液体移动到基质的间隙空间或孔中时)。在一种或多种实施方式中，水凝胶微粒可表征为不可逆水凝胶，这意味着一旦断裂，基质交联将不会重新形成或以其他方式恢复或自愈合。

用于形成微粒的示例性聚合物前体化合物包括形成坚固基质的快速胶凝天然聚合物诸如藻酸盐以及慢速胶凝聚合物前体，所述慢胶凝聚合物前体选自由以下组成的组：支链或非支链的透明质酸、支链或非支链的官能化的透明质酸、支链或非支链的官能化的聚乙二醇、透明质酸(hyaluronan)、纤维蛋白、壳聚糖、胶原、聚乳酸、聚(L-乳酸)、聚乳酸-co-乙醇酸、聚己内酯、聚乙烯醇及其组合。所述基质可以进一步包括与聚合物化合物交联的交联剂，所述交联剂选自由以下组成的组：二硫苏糖醇、支链或非支链的官能化的聚乙二醇、二硫醇、乙二醇双-巯基乙酸酯及其组合。示例性官能化的聚乙二醇包括但不限于聚乙二醇二硫醇、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二乙烯基砜、聚乙二醇二马来酰亚胺及其组合。所述基质可以是均质的，包括一种类型的共价交联的聚合物主链(有或没有额外的不同聚合物类型的交联剂)。所述基质也可以是异质的，包括两种或更多种聚合物前体的混合物，诸如高(≥500kDA，优选≥100kDA)和低(≤100kDA，优选≤50kDa)分子量聚合物前体的组合，和/或两种或更多种交联剂的混合物。通常，包括在前体溶液中的聚合物前体的量将小于50％w/w。对于高分子量(≥500kDa，优选≥100kDa)、多取代的聚合物，诸如透明质酸，该量范围将为约1％至约50％w/w，并且对于较低分子量聚合物(≤100kDa，优选≤50kDa)，诸如PEGDA或PEGMAL，该量范围将为约5％至约50％w/w。

下表中列出了可以用于与适当的交联剂一起形成水凝胶的来自不同主链化学物的反应基团的实例。一些反应是由UV光引发的，而其他则是化学反应。

表反应基团和交联化学

额外的示例性前体化合物包括但不限于非藻酸盐多糖、胶原/明胶、壳聚糖、琼脂糖等。这些前体化合物可以是具有多个臂的支化聚合物或单一主链的未支化/线性聚合物链。它们可以进一步通过附着染料进行功能化，以便视觉观察。特别优选的水凝胶前体化合物是透明质酸，或透明质酸/PEG混合物。一种或多种前体化合物也可以用各种生物实体进行功能化，诸如软骨生长因子，包括IFG-1(胰岛素样生长因子-1)、TGF-β1(转化生长因子-β1)、BMP-2(骨形态发生蛋白-2)、GDF-5(生长分化因子-5)。相反地，可以加入抗炎细胞因子，诸如IL-10(白细胞介素10)和TNF-α(肿瘤坏死因子α)。免疫调节细胞因子诸如IFN-γ(干扰素γ)也可以在水凝胶制造时加入到前体化合物中。这些分子将与水凝胶基质结合，而不是包封在间隙空隙中，以便于微粒的简单扩散。相反地，可以将非治疗性化学物质添加到包括纳米颗粒的前体化合物中，这将改变水凝胶的物理特性，例如增加渗透性或允许跟踪水凝胶，如图11中所示。

生物相容性水凝胶也是特别优选的，取决于水凝胶的指定的最终用途。如本文使用的，“生物相容性”意指它对活组织无害，以及更特别地说，它不是生物学上或以其他方式所不希望的，在于它可以向受试者给药而没有过度的毒性、刺激性，或过敏反应或免疫原性反应，并且不会引起任何不希望的生物效应或不以有害方式相互作用。如本领域技术人员将所众所周知的，将选择生物相容性水凝胶以使受试者的任何不利副作用最小化。可以与水凝胶前体一起包括的额外的任选成分包括纤连蛋白、层粘连蛋白、胶原、细胞外基质的其他组分等，包括其合成形式。

可以通过调节前体化合物的分子量以及选择的交联剂、交联条件和交联过程来调整微粒的交联概况。例如，在一些实施方式中，可能需要“更紧”或更快的交联，以通过限制分子在交联期间从液滴/核渗出到周围环境中的能力来获得更光滑的珠粒表面和/或更强的凝胶。这均可以通过增加前体物质的分子量(例如，～≥40kDa)和/或通过减少交联时间(通过调节交联化学或引发方法)来实现。取决于具体的水凝胶前体化合物，可以通过各种机制进行交联。

通常，在提交于2015年6月3日的美国专利号9,642,814中详细描述了一种用于制备微粒的技术，其通过援引并入本文。该方法涉及制备水凝胶前体溶液，所述溶液由分散或溶解在溶剂体系中的水凝胶前体化合物和二价阳离子(例如钙、钡、锶及其组合)组成。二价阳离子与水凝胶前体化合物一起分散或溶解在溶剂体系中。基于以溶液的总体积为100％，二价阳离子应当以约0.025摩尔/升至约0.25摩尔/升的水平包括在溶液中。

水凝胶前体溶液还可以包括任选的水凝胶交联剂、催化剂、添加剂、培养基、营养物、pH缓冲剂、密度调节剂、粘度调节剂等。然后将水凝胶前体溶液与藻酸盐组合以引发在水凝胶前体溶液周围的藻酸盐的凝胶化(通过“由内而外”的凝胶化过程)以产生核/壳微粒。每个核/壳微粒包括围绕液体核的藻酸盐壳，其包括水凝胶前体溶液。这通常涉及将前体溶液逐滴添加到藻酸盐浴中，诸如通过产生/挤出滴入或喷入藻酸盐浴中的前体溶液液滴。基于以溶液的总体积为100％，溶液中藻酸盐的量可以变化，但是范围可以是约0.1％至约2.0％重量/体积。通常，藻酸盐溶液的粘度应当小于水凝胶前体溶液的粘度。藻酸盐溶液的粘度取决于藻酸盐浓度和藻酸盐聚合物的平均分子量(即藻酸盐分子的长度或链中单体单元的数目)，在相似的浓度下，链越长导致粘度越高。在一种或多种实施方式中，藻酸盐溶液的粘度在室温(～20至25℃)下范围将为约1至约20cP，以及优选为约1至约4cP。更特别地，在室温下，水凝胶前体溶液的粘度与藻酸盐溶液的粘度的比率应当大于1。在一种或多种实施方式中，水凝胶前体溶液的粘度与藻酸盐溶液的粘度的比率为约1:1至约1000:1。在一种或多种实施方式中，水凝胶前体的粘度比率为约20:1。在一种或多种实施方式中，水凝胶前体溶液的粘度为约1至约500cP，其中在室温下约40至约100cP是特别优选的。藻酸盐浴的pH范围应当为约6.2至约7.8，以及优选约6.6至约7.4。

藻酸盐壳由内而外形成，并随着阳离子从前体溶液液滴中浸出而在液滴周围变厚。换句话说，液滴中阳离子的存在导致浴中的藻酸盐聚结到表面并在液滴周围交联。

接下来，引发液体核中水凝胶前体化合物的凝胶化，诸如通过交联和/或聚合以产生核/壳交联的微粒。在一种或多种实施方式中，核/壳微粒与水凝胶基质交联剂组合，优选在溶液中。交联剂通过藻酸盐壳浸出到核/壳微粒中，导致水凝胶前体化合物凝胶化(交联)，以形成3维水凝胶基质。交联剂将对应于水凝胶前体化合物，但可以被改变以控制在所获得的交联基质内实现的交联速度和水平。通常，根据所选的交联剂和聚合物体系，用于形成微粒的交联剂量范围将为约0.5mM至约30mM，优选约1mM至约20mM，更优选约2mM至约15mM，甚至更优选约2.5mM至约10mM，以及甚至更优选约2.5mM至约5mM。

每个核/壳交联的微粒包括藻酸盐壳和胶凝核，胶凝核包括交联的3维水凝胶基质。交联可以是化学诱导的、热诱导或光引发的，这取决于制备的具体前体溶液。例如，水凝胶交联剂可以包括在藻酸盐浴中并通过藻酸盐壳扩散以交联在核中的水凝胶微粒。替代地，核/壳微粒可以经受UV辐射源以引发水凝胶微粒核中的交联。UV暴露时间范围为约1min.至约10min.，优选约2min.至约8min.，甚至更优选约2.5min.至约5min.。UV暴露的波长将取决于所选择的光引发剂和/或聚合物体系，但是通常范围将为约100nm至约400nm，优选约315nm至约400nm，以及更优选约365nm。

合适的交联剂包括光或热引发的交联剂、化学交联剂，诸如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、乙烯基砜、二硫醇等，其将作为藻酸盐浴的一部分包括在内。也可以使用自交联水凝胶前体。在这些实施方式中，光引发剂诸如2959(2-羟基-4′-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮)或苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基-次膦酸锂(LAP)可以包括在水凝胶前体溶液中作为催化剂。光引发剂也可以包括在藻酸盐浴中。对于化学交联体系，通常在藻酸盐浴中提供交联剂。对于UV引发的交联体系，交联剂可以与主要聚合物(主链)物质一起包括在藻酸盐浴或水凝胶前体溶液中。

应当理解，通过交联反应化学地改变在最终产物中的前体化合物，以产生表征为颗粒形式的多孔弹性固体的交联的水凝胶基质。例如，在一种或多种实施方式中，水凝胶基质基本上由(或甚至由其组成)包含硫醚和酯交联键的PEG和HA聚合物的交联网络组成(例如，对于硫醇化的HA)。然而，应当理解，基质可以包括留在网络中的痕量未反应的前体化合物、官能团等。实例中描述了可能的水凝胶基质和交联的其他实例。该列表提供了实例，但并非详尽的。可使用的主链分子的实例包括壳聚糖、琼脂糖、硫酸软骨素或分子的组合。主链之间形成的键包括与硫醚加酯、硫醚加酯和β碳上的甲基、硫醚砜或硫醚琥珀酰亚胺的化学键。但是可以使用其他化学键。光(自由基)键可以包括酯加醚或酰胺加醚。应当理解，存在可以利用的越来越复杂的组合，使得可能的组合实际上是无限的。

核一旦经过交联，然后藻酸盐壳被去除(例如，用螯合剂和/或机械搅动，诸如超声处理)以产生具有本文其它地方所述特性的自维持水凝胶微粒或微珠。换句话说，藻酸盐壳不是最终产品的一部分，并且总是在使用微粒之前被去除。所得的水凝胶微粒可以使用网筛或其他装置从溶液中收集，并且可以根据需要冲洗或悬浮于介质中。

其他制造方法包括双重乳化、喷涂和挤压。不管制造方法如何，所得水凝胶基质表征为可渗透液体和气体的半刚性网络，但是其表现为不流动并在稳态下保持其完整性。水凝胶微粒是一种基质型胶囊，在整个珠粒中保持填充材料，而不是像核-壳型胶囊那样具有不同的壳。如上所述的，水凝胶微粒也是自维持体。在一种或多种实施方式中，所得微粒的形状基本为球形(应当理解，球形体不一定必须是完美的圆形，而是可以是椭圆形、长圆形、卵形等)。有利地，取决于所选液滴发生器的能力，粒度是高度可定制的。在一种或多种实施方式中，所得水凝胶微球或微粒具有大于30μm的平均(average)(均值(mean))最大截面至面尺寸(即，在球形或椭圆形微球的情况下，其直径)，以及在一些情况下大于300μm。在一种或多种实施方式中，所得水凝胶微球或微粒具有的平均(均值)最大面至面尺寸为小于约5mm。优选地，所得水凝胶微球或微粒具有的平均(均值)最大面至面尺寸为小于约2mm，更优选约30μm至约2mm，甚至更优选范围为约50μm至约1.5mm，更优选约150μm至约1.5mm，甚至更优选约300μm至约1.4mm。在一些情况下，可以形成的更小的微粒大小的范围为约30μm至约750μm或500μm。在某些情况下，为单个应用生产不同范围的大小可能是有益的。在其他情况下，产品具有更均匀的微粒直径范围可能是有益的。为了便于参考，该截面尺寸在本文中简称为微粒的“大小”。在任何情况下，本发明的水凝胶微粒不是纳米级的并且不会被认为是纳米颗粒或任何其他种类的纳米晶体形状。

微粒的耐久性可以通过改变微粒的各种参数来调节，包括配制和/或加工参数，诸如聚合物前体质量分数或分子量、交联剂分子量、交联剂与聚合物前体的比率、交联剂水解、交联动力学、交联时间(例如，UV暴露时间)及其组合。在2020年6月5日提交的共同未决PCT/US2020/036361中描述了另外的水凝胶，其全部内容通过援引并入本文。

本发明的微粒不用于递送小分子治疗剂或细胞或组织，并且是“空的”——也就是说，基本上不含这种药物、生物制剂、细胞、组织或封装在其中或附着于其上的其他治疗性有效载荷。微粒也基本上不含金属或塑料。如本文使用的，术语“基本上不含”意指成分并非有意添加到组合物中，尽管可能会出现附带的杂质，或者在制造过程中可能留下残留/痕量。在这样的实施方式中，基于以溶液的总重量为按重量计100％，水凝胶前体溶液组合物包括小于按重量计约0.05％，优选小于约0.01％，以及更优选按重量计约0％的这样的成分。本文设想的唯一有效载荷本质上是非治疗性的，诸如可以用于显现微粒的染料或其他可检测标记。

本文还描述了包括悬浮在药学上可接受的递送载体中的多个3维水凝胶微粒的组合物。基于以粘弹性补充剂(viscosupplement)的总重量/体积计为按重量计100％，所得的粘性补充剂将包含约0.1％至约60％wt/wt，优选约3％至约60％wt/wt的微粒。优选地选择适于在植入部位处用于局部递送(直接注射)，诸如通过小规格针头的载体。在一种或多种实施方式中，水凝胶微粒可以经冻干并且在用合适的水性载体复原之前作为干粉储存。在一种或多种实施方式中，水凝胶微粒可以冷冻保存，并且解冻后不会存在基质品质下降的情况。

在一种或多种实施方式中，本文考虑了粘弹性补充(viscosupplementation)的方法。该方法通常包括将大量水凝胶微粒注射或植入受试者的植入部位中或附近。所植入的水凝胶微粒在植入部位处提供缓冲和/或减少在组织之间的摩擦或磨损。如工作实例中所示，微粒还在植入部位处诱导受试者的有利的生理反应。例如，微粒不会在植入部位处诱导炎症反应，同时促进愈合，诸如通过增加软骨生成和/或所生成软骨的品质(光滑度)。在一种或多种实施方式中，本文设想的方法涉及通过向关节中引入大量微粒来减轻关节中的疼痛和/或提供粘弹性补充。微粒有助于维持软骨表面之间的结构和缓冲以防止软骨接触。此外，由于它们的粘弹性质，它们在关节接合和承载负荷期间表现出弹性反应，以吸收负重并防止软骨接触，同时仍然允许软骨表面以低摩擦彼此移动(其由于微粒本体的光滑外表面)。这又进一步减少了植入部位处的疼痛、炎症和进一步的损伤。

该方法可以应用于多种人或动物关节，包括但不限于膝、髋、踝、腕、肘、肩、趾、指和脊柱。优选地，将微粒或包含该微粒的组合物引入关节的关节内空间中，更优选地引入至关节的滑膜囊部分中。所述关节可能受到OA的影响或有发展为OA的风险。该方法还包括使用所述微粒作为手术润滑剂，其中所述微粒被施加在手术装置(诸如手术网等)的植入部位中和/或其周围，或者在器官之间，以减少与周围组织的摩擦和刺激。该方法还包括微粒作为皮肤填充剂以及在伤口愈合中的用途。

对于治疗方法，将微粒悬浮或分散在合适的递送载体中以向受试者给药。示例性递送载体将包括其中分布有微粒的生物相容性液体悬浮液、粘性溶液、油灰、糊剂或凝胶，诸如合成滑液和未交联/低浓度HA液体溶液。盐溶液或其他缓冲溶液也可以用作递送载体。

更通常地，该方法包括(或由以下组成)局部给药治疗有效量以治疗患者的炎症、损伤、关节炎、手术、退化等的部位。剂量将针对不同的关节或外科应用以及待治疗的患者的体型/种类而不同。用于治疗人类膝盖、肩膀、脊柱或骶髂关节的示例性注射剂量包括但不限于每个关节约0.25mL至约10mL，以及更优选约1mL至约4mL。对于人的髋，体积范围可以在每个关节约0.5mL到约15mL之间，或者更优选地在每个关节约1mL到约6mL之间。对于人的手或其它较小的关节(诸如脚和趾)的应用将需要更小的计量，其范围为每个关节约0.01mL至约2mL。在兽医应用中，马关节将需要每个关节约0.5mL至约15mL的更大的体积用于球节(fetlock)、膝盖或膝关节。狗和猫将需要每个关节应用约0.10mL至约5mL的更小的剂量。虽然注射的目的是减少对患者的给药频率，但预计对相同或不同关节的重复治疗可能是必要的。

所注射的组合物可以包含窄尺寸范围(例如700-1000mm的直径)内的微粒的单一制剂。相反地，该组合物可以是具有不同微粒大小的制剂的混合物。例如，混合不同的水凝胶制剂以具有在不同时间点降解或具有不同刚度特性的微粒组合可能是有利的。因此，本文考虑了异质微粒的组合物，其包括具有第一特征(例如，大小范围、刚度和/或降解特性(profile)等)的第一微粒群和具有第二特征(例如，大小范围、刚度和/或降解特性等)的第二微粒群，其中所述第二特征不同于所述第一特征。异质组合物可以包括2、3、4、5、6、7、8、9或10种或者更多种不同的微粒制剂。同样地，本发明的粘弹性微粒可以与未交联或仅部分交联的粘性HA或其它粘性流体关节补充剂(作为运载载体)混合以产生合适的治疗性制剂。例如，该产品可以由微粒与粘性流体关节补充剂诸如部分交联的HA以1:10的比例组成。

给药通常包括在炎症、损伤、关节炎、手术、退化等的部位处或附近，诸如注射到关节或到组织之间直接注射微粒组合物。有利地，耐久性微粒通常在治疗有效的时间段内被限制在局部区域。如本文使用的，术语“治疗有效的”是指将引起研究员或临床医师正在寻求的组织、系统、动物或人的生物学或医学反应的量和/或时间段，并且特别是引起一些希望的治疗效果的量和/或时间段。例如，在一种或多种实施方式中，治疗有效量和时间段是减轻炎症并引发或促进炎症、损伤、关节炎、退化等的部位愈合的那些。本领域技术人员认识到，即使病症没有完全根除而是部分改善，量或时间段也可以被认为是治疗有效的。

如有必要，可以通过额外注射或输注重复治疗。本领域技术人员将理解，治疗方案可以根据具体炎症、损伤、关节炎、手术、退化、病症或愈合状态以及医学或兽医从业者或研究员的偏好而变化。

有利的是，水凝胶微粒是耐久的，这意味着它们在磷酸盐缓冲盐水(PBS)中于37℃下至少6个月的储存条件下不会分解或降解。换句话说，耐久性微粒具有大于6个月的“体外储存稳定性”。在一种或多种实施方式中，耐久性水凝胶颗粒在PBS中于室温(27℃)下一年或更长中是贮存稳定的，以当前数据例证微粒的保质期超过4年。优选地，当这样的耐久性水凝胶微粒被植入时，它们在正常生理(亦称通过吞噬作用、降解、吸附等的正常体内异物清除)条件下至少3个月以及更优选至少6个月内不会被分解。因此，在一种或多种实施方式中，使用水凝胶微粒的粘弹性补充的益处可以通过单次注射实现，其在延长的时间段内保持有效。也就是说，使用这些本发明的粘弹性补充剂的治疗方案不需要在单治疗方案中多次注射，也不需要像现有的治疗方案那样每周或每月间隔给药水凝胶微粒。在一种或多种实施方式中，水凝胶微粒作为单次注射给药，其至少6周以及在一些情况下至少10周或更长时间内不必重复给药。

与其他类型的微粒相比，本发明的组合物和微粒在植入时的特别优势是它们改善的“粘性”。即，微粒在植入部位具有粘附或附着到体内组织的趋势，并在以下实施例的照片中示出。通过在植入部位处保持局部润滑，这进一步增强了治疗的效果。此外，微粒证明在植入部位处没有诱导任何炎症反应和/或任何异物反应，包括淋巴细胞或胶原环形成。

下表A提供了目前可商购的HA基关节润滑剂的比较，并将它们与以下两种形式的本发明微粒进行比较：一种由HA生产，另一种由聚乙二醇(PEG)生产。该表说明了最终产品显著更高的分子量，以及高交联度和极大增加的刚度。刚度与交联剂的强度直接相关，而交联剂的强度与水凝胶在体内的持续时间相关。在本发明的微粒中，刚度大得多，以及因此持续时间显著更长。

外科手术通常需要在外科干预的内部部位放置润滑剂，以避免在该区域形成纤维化疤痕。当装置插入体内并预计长期留在体内诸如在使用疝修补用网状物或放置心脏起搏器时，这一点尤其重要。手术时使用润滑剂通常可以抑制疤痕形成并促进恢复。

除了交联的微粒在治疗人类关节疾病和创伤中的许多人类应用之外，该产品在兽医实践中也有广泛的应用。这包括马的跛行和犬猫的关节发育不良。下表B总结了本发明微粒与兽用市场上销售的产品的特性比较。

上表中报道的特性表明，与目前可获得的产品相比，本发明的微粒具有更高的交联度和在更长持续时间内显著更大的刚度。

在审阅本文的公开内容和下面的工作实施例后，本发明的各种实施方式的额外的优点对于本领域技术人员来说将是显而易见的。应当理解，除非本文另有说明，否则本文描述的各种实施方式不一定是相互排斥的。例如，在一种实施方式中描述或描绘的特征也可以包括在其他实施方式中，但不一定包括在内。因此，本发明涵盖本文描述的特定实施方式的多种组合和/或整合。

如本文使用的，短语“和/或”在两个或更多个项目的列表中使用时意指可单独采用所列项目中的任何一个或可采用所列条目中的两个或更多个的任何组合。例如，如果组合物被描述为包含或不包含组分A、B和/或C，则该组合物可以包含或不包含：仅A；仅B；仅C；A和B组合；A和C组合；B和C组合；或A、B和C组合。

本说明书还使用数值范围来量化与本发明的各种实施方式相关的某些参数。应当理解，当提供数值范围时，这样的范围将被解释为：为仅列举范围的下限值的声称限制以及仅列举范围的上限值的声称限制提供字面支持。例如，约10至约100的公开数值范围为列举“大于约10”(没有上限)的声称和列举“小于约100”(没有下限)的声称提供字面支持。

实施例

以下实施例阐述了根据本发明的方法。然而，应当理解，这些实施例是通过说明的方式提供的，并且不应当将其中的任何内容视为对本发明的整体范围的限制。

最终水凝胶微粒的特性

可以使用许多不同的制造方法来构建交联的微粒，这些方法包括(但不限于):核壳球形化、乳液、藻酸盐的挤出、图案化模具和印刷。微粒通常小到足以通过针头注射或通过导管输注。我们已经制造了大小范围在400μm以下至1500μm以上的微粒，使得它们能够通过18至25G的针，这使得它们能够容易地注射到关节空间或其他体腔中。微粒的大小和形状可以改变以满足治疗目的。图1示出了球形(图1A)、泪滴状(图1B)、卵形(图1C)和有机大管形状(图1D)的微粒的实施例。该产物也可以成形为管状、矩形或其他形状。此外，如图1E中所示，可以在同一产品中制造和使用多种形状的混合。颗粒可以承受物理力，诸如剪切力。然而，当它们受到过大的力时，它们会分裂成更小的块，但仍保持不同的物理形状。这不同于糊状润滑剂凝胶，其不保持物理边界和独特的形状。图2示出了暴露于剪切力之前(图2A)和之后(图2B)的MeHA微粒。示出了暴露于剪切力之前(图2C)和之后(图2D)的浸渍有荧光探针的AHA微粒。

同样，如图3中所示，微粒可以在平均200-2000微米的宽尺寸范围内创建。图3A中示出了大微粒，图3B中示出了中等大小微粒，图3C中示出了小微粒，以及图3D中示出了各种大小的混合。

通过利用不同的前体聚合物和交联方案，交联的微粒可以由多种材料制成。图4提供了由硫醇化的透明质酸(ThHA)、聚乙二醇二硫醇马来酰亚胺(PEG-硫醇Mal)、聚乙二醇二丙烯酸酯聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、藻酸盐、聚乙烯乙烯基砜和丙烯酸酯化的透明质酸(AHA)制成的微粒的几个实施例。

水凝胶微粒可以有利地由多种慢胶凝聚合物前体制造，诸如透明质酸(HA)和聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)、聚乙二醇马来酰亚胺(PEGMAL)、多臂PEG、透明质酸、纤维蛋白、壳聚糖、胶原、肝素、聚乳酸(PLA)、聚(L-乳酸)(PLLA)、聚乳酸-co-乙醇酸(PLGA)、聚己内酯(PCL)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、甲基丙烯酸(MAA)、甲基丙烯酸2-羟乙酯(HEMA)、聚丙烯酰胺(PAM)细胞外基质及其官能化的种类(例如，丙烯酸酯化的、甲基丙烯酸酯化的、硫醇化的等)或其多臂种类(例如，4臂PEG、8臂PEG)。然而，任何可交联的水凝胶前体化合物都将适用于与本发明一起使用，其中优选的化合物是生物相容性均聚物或共聚物，并且特别是嵌段共聚物，以及其他类型的可交联单体和/或低聚物。

表1提供了最终产物的一些化学形式的进一步特征。第一行表示在交联之前的前体特性的变化，包括前体化学、质量分数和粘度(范围从50到190cST)。可以利用不同的交联机制，包括光引发和化学反应(表1)，并且因此不同的交联方法需要不同的固化时间量，如表1所示。

最终微粒可以具有极大不同的质量分数，其范围从0.39到3.6％，并且随后的Q值(溶胀比)的变化很大，其范围从28到256(表1)。颗粒大小的平均直径和大小范围也在397至1156变化，并且与溶胀比有关。发现一些水凝胶的溶胀比随时间而变化。例如，AHA起初显示溶胀比急剧增加，并且然后在跟踪的42天内持续上升(图5)。相比之下，在相同的时间段内，PEGDA微粒的溶胀比没有变化。与Q值的差异相关的是不同水凝胶的流变特性的差异，如图6中所示。如图所示，两种水凝胶的E’大于E”，表明它们在组成上是固体状的。水凝胶微粒的扩散特性也与溶胀和流变值有关。例如，与PEGDA微粒相比，AHA微粒更分散，具有更高的Q值(图7)。

除了不同的交联方法外，还可以进行额外的化学修饰来改变微粒的特性。例如，如图8中所示，完全交联的颗粒中未反应的物质可以被进一步修饰。这可以改变颗粒与周围组织的相互作用，使其反应性更低或反应性更强，这取决于应用。在该实施例中，交联后水凝胶中通常存在低水平的残留反应性基团。如果需要，这些基团可以用于下游官能化。在该实施例中，单官能化的PEG-马来酰亚胺“分子帽”用于猝灭残留的硫醇基团。如实施例中所见，用分子帽处理水凝胶球成功地阻断了缀合荧光染料的马来酰亚胺的结合，这与容易结合染料的未处理球形成对比。

单量微粒的大小可以在窄尺寸范围内，也可以具有更宽的范围，这可以根据给定的应用进行设计。图9说明了两种不同水凝胶制剂的批量单分散性的差异。

体外降解速率

与这些未交联形式的HA相比，我们的完全交联的HA微粒具有大约50天的体外半衰期，而由聚乙二醇制成的微粒具有无限的体外持续时间(图10)。在该实验中，微粒在37℃和10％湿度下保持50天。

在体内，微粒的降解依取决于内源性酶，诸如透明质酸酶。初步阶段中的体外研究将证明完全交联的微粒的酶促降解。为了能够监测在体内的微粒降解，我们开发了荧光微粒。图11A中所示，将SAMSA荧光素加入到前体AHA溶液中。图11B示出了PEGDA微粒的荧光标记。

在负重大鼠膝盖中监测到具有更高Q值的微粒(AHA微粒)的体内降解速率。在选定的时间点，分析膝盖的剩余微粒。如图所示，该制剂在大约6周内在体内降解(图12)。然而，可以通过适当的化学修饰诸如使用不同的交联剂、交联密度、交联剂长度和基础聚合物浓度根据需要增加或减少体内降解时间。

微粒的生物相容性

微粒的生物相容性在图13中举例说明，其中水凝胶颗粒由PEGDA、ThHA或AHA使用相同的技术制成。腹腔内注射微粒到大鼠内，以及2周后，在该区域仍发现完整的水凝胶微球。由2名遮盲的技术人员在每个微球周围的4个不同位置处测量纤维化(胶原环)和炎症反应(巨噬细胞和淋巴细胞)的面积。仅在一些微粒周围发现有限的纤维化(图13)。事实上，只有28.8％的AHA微珠显示出周围纤维化区域的任何迹象，而更多的PEGDA微珠具有一些纤维化(表2)。当在AHA微粒周围发现纤维化时，它比由其他组分制成的微粒小得多。此外，我们测量了微粒周围炎性细胞区域的宽度。更少的样品显示出微粒周围的炎性细胞迹象，其中PEGDA的占比为71％的样品以及AHA微粒为16％，并且这些区域的平均宽度较小(表2)。

骨关节炎关节的保护

为了测试微粒在控制骨关节炎中的有效性，给关节炎大鼠注射小的AHA微粒。我们测试了两种不同的大鼠骨关节炎模型，内侧半月板失稳(DMM)和关节软骨缺损模型(CD)。

对于CD模型，9-12周龄的雄性Sprague-Dawley大鼠在无菌条件下接受关节软骨的直接人工损伤。通过内侧髌旁切口暴露膝关节并切开关节囊。在手术过程期间，将髌骨侧向移位，并且使髌腱保持完整并仔细保护。在股骨的髌骨沟中制造2.0×4.0mm的关节软骨缺损(CD)。用生理盐水冲洗掉组织碎片。关键韧带和膝关节周围的其他韧带被保留，以保持手术后关节的稳定性和活动性。在制造关节软骨缺损后，将髌骨和髌腱还原到它们的原始位置。缝合关节囊以确保手术后膝关节的正常使用。

对于DMM模型，对9-12周龄的Sprague Dawley大鼠进行麻醉，然后，在解剖显微镜下对膝关节进行外科手术。通过内侧髌旁切口暴露膝关节并切开关节囊。在手术过程期间，将髌骨和髌腱保持完整并仔细保护。内侧半月板韧带(MML)将内侧半月板固定在胫骨平台上。在小心暴露MML后，用手术剪刀将其横切，以破坏内侧半月板的稳定性，从而诱导创伤后骨关节炎。关键韧带和膝关节周围的其他韧带被保留，以保持手术后关节的稳定性和活动性。闭合关节囊并缝合皮肤。

手术后四周，对于两种动物模型(DMM和CD),将水凝胶注射到右膝，将载体(单独的PBS)注射到左膝(对照)。在注射微珠后6或12周对动物实施安乐死，获取膝关节并进行组织学和其他实验室分析。

所收集的图像实施例显示了微珠注射的改善。图14提供了骨关节炎的CD模型在注射微珠或载体后的12周后大鼠膝盖的实施例。图14中示出了完整的膝关节切片，清楚地指示了所去除的软骨的位置，用红色箭头标识的压凹区域。在接受载体对照物注射的膝盖中(图14A),关节表面呈锯齿状，并且在关节表面没有软骨染色(红色)。黑色箭头指示的深红色代表生长板，其不受处理的影响。在接受微粒的大鼠中(图14B)，关节表面有红色染色，表明关节表面有剩余软骨。此外，与载体相比，关节表面更光滑，没有锯齿状边缘(白色箭头)。

图15中示出了DMM大鼠骨关节炎模型的更高放大倍数的图像。注射载体或微珠六周后，对动物实施安乐死，并对软骨组织进行染色(红色)。在较高的放大倍数下，在注射载体的对照组中，关节粗糙的边缘以及软骨的缺失是明显的(图15A)。或者说，接受微珠的膝盖具有更多的软骨组织(红色染色)和更光滑的边缘(图15B)。

微珠的保质期

非正式地说，我们已经于室温下在PBS中保持PEG基的水凝胶微珠超过4年，而没有可见的物理性质的恶化。图16提供了2个于室温下在水中储存超过4年然后成像的硫醇化的透明质酸的示例性图像。更正式地说，我们冷冻保存了微球，并确定了它们在解冻后的结构完整性。

最终的交联的产品可以使用缓慢冷冻方案冷冻，而不会负面影响微粒的物理化学性质，并且发现在37℃放置约2分钟解冻后，微粒保持其结构和表面形貌。图17示出了在-80℃冷冻保存前以及冷冻保存并解冻后微粒的照片，其大小、形状或微观结构没有变化。

Claims (32)

1.一种用于在人或动物受试者的关节或手术部位进行粘弹性补充的方法，所述方法包括：向所述关节或手术部位引入多个多孔粘弹性固体水凝胶微粒，所述水凝胶微粒具有大于约30μm尺寸，并且基本上不含任何细胞、组织或治疗性化合物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述水凝胶微粒在所述关节或手术部位处或附近注射。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水凝胶微粒表征为具有共价或离子交联的聚合物化合物的3维基质的自维持体。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多个多孔粘弹性固体水凝胶微粒包括至少两种不同的微粒群，其中第一微粒群包括具有第一特征的多个微粒，第二微粒群包括具有第二特征的多个微粒，其中所述第一特征不同于所述第二特征。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水凝胶微粒在所述关节或手术部位处或附近提供缓冲和/或减少组织之间的摩擦。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水凝胶微粒在所述植入部位处诱导所述受试者的有利的生理反应。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水凝胶微粒不诱导炎症。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水凝胶微粒增加在所述植入部位处的关节中产生的软骨的数量或提高软骨的品质。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水凝胶微粒提供用于缓冲的对承载负荷的弹性响应和减少所述植入部位处关节内的摩擦。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述水凝胶微粒引入膝、髋、踝、腕、肘、肩、趾、指或脊柱的关节中。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述水凝胶微粒注射到关节的关节内空间中。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述水凝胶微粒引入至所述关节的滑膜囊部分中。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述水凝胶微粒引入至所述受试者的手术装置的植入部位中和/或周围。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述手术装置是外科网。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水凝胶微粒作为皮肤填充剂被皮下引入。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述水凝胶微粒引入所述受试者的器官之间。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水凝胶微粒悬浮或分散在合适的递送载体中。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述递送载体是缓冲盐溶液、粘性溶液、油灰、糊剂或凝胶。

19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，将所述水凝胶微粒直接注射至所述植入部位中。

20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水凝胶微粒以组合物提供在用于注射到关节或手术部位的预装注射器中。

21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水凝胶微粒在治疗有效的时间段内被限制在所述植入部位。

22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水凝胶微粒在正常生理条件下保持在所述植入部位处至少3个月而不降解。

23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述水凝胶微粒在正常生理条件下保持在所述植入部位处至少6个月而不降解。

24.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述人或动物受试者接受以每3个月、优选每3-6个月、优选每6-12个月的间隔给药的重复剂量的所述水凝胶微粒。

25.一种用于在人或动物受试者的关节或手术部位中进行粘弹性补充的试剂盒，包括：多个多孔粘弹性固体水凝胶微粒，所述水凝胶微粒具有大于约30μm尺寸，并且基本上不含任何细胞、组织或治疗性化合物，以及用于给药其的说明书。

26.根据权利要求25所述的试剂盒，其中，所述多个多孔粘弹性固体水凝胶微粒是冻干的，所述试剂盒还包括在用于复原所述水凝胶微粒的单独容器中的生物相容性载体或用于在给药前复原所述水凝胶微粒的说明书。

27.根据权利要求26所述的试剂盒，进一步包括空注射器以及用于在复原后用所述水凝胶微粒装入所述注射器的说明书。

28.根据权利要求25所述的试剂盒，其中，所述多个多孔粘弹性固体水凝胶微粒被包装在溶液中，其中所述溶液被预装入至用于给药的注射器以及其说明书。

29.根据权利要求25所述的试剂盒，其中，所述多个多孔粘弹性固体水凝胶微粒被包装在溶液中，其中所述试剂盒包括空注射器和在单独容器中的所述水凝胶微粒，所述容器配置成允许在所述给药之前从所述容器中取出所述溶液以装入所述注射器，以及其说明书。

30.一种粘弹性补充剂，用于治疗人或动物受试者的关节或手术部位的用途诸如通过润滑和缓冲关节内关节表面和组织，包括多个多孔粘弹性固体水凝胶微粒，所述水凝胶微粒具有大于约30μm尺寸并且基本上不含任何细胞、组织或治疗性化合物，其中所述粘性补充剂配置为用于引入人或动物受试者的关节或手术部位中。

31.根据权利要求30所述的粘弹性补充剂，其中，所述多个多孔粘弹性固体水凝胶微粒分散在药学上可接受的载体中。

32.一种粘弹性补充剂在治疗人或动物受试者的关节或手术部位中的用途诸如通过润滑和缓冲关节内关节表面和组织，所述粘性补充剂包括多个多孔粘弹性固体水凝胶微粒，所述水凝胶微粒具有大于约30μm尺寸并且基本上不含任何细胞、组织或治疗性化合物。