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CN119212742A - 包含细胞的gelma聚合物组合物 - Google Patents

包含细胞的gelma聚合物组合物 Download PDF

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CN119212742A
CN119212742A CN202380036596.8A CN202380036596A CN119212742A CN 119212742 A CN119212742 A CN 119212742A CN 202380036596 A CN202380036596 A CN 202380036596A CN 119212742 A CN119212742 A CN 119212742A
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polymer
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M·科特勒
N·维拉-冈萨雷斯
A·德里斯科尔
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Galmedix Co
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Abstract

本公开提供了改进的聚合物组合物，诸如GelMA聚合物组合物。在某些实施方案中，所述改进的聚合物组合物可以用于将一种或多种治疗剂诸如细胞递送至目标治疗区域，诸如受试者的眼睛。在某些实施方案中，所述改进的聚合物组合物为水凝胶，其包含甲基丙烯酰化明胶(即，GelMA)或其聚合交联的衍生物。

Description

包含细胞的GELMA聚合物组合物
相关申请
本申请要求2022年4月20日提交的美国临时专利申请号63/332,963和2022年9月26日提交的美国临时专利申请号63/410,041的优先权。这些申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开提供了改进的聚合物组合物，诸如GelMA聚合物组合物。在某些实施方案中，所述改进的聚合物组合物可以用于将一种或多种治疗剂诸如细胞递送至目标治疗区域，诸如受试者的眼睛。在某些实施方案中，所述改进的聚合物组合物为水凝胶，其包含甲基丙烯酰化明胶(即，GelMA)或其聚合交联的衍生物。
引言
GelMA聚合物组合物已经成为用于封闭、修复和/或治疗受试者软组织中的损伤、缺损或疾病的有效材料。为此目的设计和生产改进的GelMA聚合物组合物是一个活跃的研究领域。
仍然需要改进的GelMA聚合物组合物、生产GelMA聚合物组合物的方法以及GelMA聚合物组合物的治疗应用。
发明内容
在下面的描述中阐述了本公开的各个实施方案的详情。
在某些实施方案中，本公开提供了包含至少一种化学改性的明胶的聚合物组合物。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含至少一种丙烯酸酯化明胶。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含至少一种甲基丙烯酸酯化明胶(GelMA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约0.5％至约5.0％w/v的化学改性的明胶。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约0.5％至约5.0％w/v的丙烯酸酯化明胶。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约0.5％至约5.0％w/v的GelMA。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含至少一种化学改性的明胶(任选地丙烯酸酯化明胶，诸如GelMA)和至少一种聚合物交联引发剂(例如，光引发剂)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：(i)至少一种化学改性的明胶(任选地丙烯酸酯化明胶)；(ii)至少一种聚合物交联引发剂；和(iii)至少一种治疗剂(例如，细胞)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：(i)至少一种化学改性的明胶(任选地甲基丙烯酸酯化明胶，诸如GelMA)；(ii)至少一种聚合物交联引发剂；和(iii)至少一种细胞。在某些实施方案中，所述聚合物组合物为前体聚合物组合物。在某些实施方案中，所述聚合物组合物为凝胶聚合物组合物。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含至少一种交联引发剂。在某些实施方案中，所述交联引发剂包含一种或多种光活化的光引发剂，任选地一种或多种由可见光活化的光引发剂。在某些实施方案中，所述聚合物交联引发剂包含曙红Y、N-乙烯基己内酰胺、三乙醇胺或它们的任何组合。在某些实施方案中，所述聚合物交联引发剂包含曙红Y二钠盐(EYDS)、N-乙烯基己内酰胺(NVC)、三乙醇胺或它们的任何组合。在某些实施方案中，所述聚合物交联引发剂包含曙红Y二钠盐(EYDS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、三乙醇胺或它们的任何组合。在某些实施方案中，所述聚合物交联引发剂包含：(i)约50μM的曙红Y或曙红Y二钠盐(EYDS)；(ii)约3.5至约5.0μL/mL的N-乙烯基己内酰胺(NVC)或N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)；和(iii)三乙醇胺。在某些实施方案中，所述聚合物交联引发剂包含：(i)约50μM的曙红Y二钠盐(EYDS)；(ii)约5.0μL/mL的N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)；和(iii)约1.5％v/v的三乙醇胺。
在某些实施方案中，所述化学改性的明胶为丙烯酸酯化明胶。在某些实施方案中，所述丙烯酸酯化明胶具有约5-40％的丙烯酸酯化度。在某些实施方案中，所述丙烯酸酯化明胶具有5-20％的丙烯酸酯化度。在某些实施方案中，所述丙烯酸酯化明胶具有约5％、约10％或约15％的丙烯酸酯化度。
在某些实施方案中，所述化学改性的明胶为甲基丙烯酸酯化明胶(GelMA)。在某些实施方案中，所述GelMA具有约5-40％的甲基丙烯酸酯化度。在某些实施方案中，所述GelMA具有5-20％的甲基丙烯酸酯化度。在某些实施方案中，所述GelMA具有约5％、约10％或约15％的甲基丙烯酸酯化度。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约2％至约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约3％至约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约3％至约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约3.5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约3％至约4％w/v的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约3.5％w/v的GelMA。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含第一GelMA混合物和第二GelMA混合物的组合。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含第一GelMA混合物和第二GelMA混合物的组合，其中所述聚合物组合物中的总GelMA为约0.5％至约5％w/v。在某些实施方案中，所述聚合物组合物中的总GelMA为约2％至约5％w/v。在某些实施方案中，所述聚合物组合物中的总GelMA为约2％至约4％w/v。在某些实施方案中，所述聚合物组合物中的总GelMA为约3％至约5％w/v。在某些实施方案中，所述聚合物组合物中的总GelMA为约3％至约4％w/v。在某些实施方案中，所述聚合物组合物中的总GelMA为约3.5％w/v。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约0.5％至约3％的第一GelMA混合物和约0.5％至约3％的第二GelMA混合物。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约0.5％至约1.5％的第一GelMA混合物和约2％至约3％的第二GelMA混合物。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约1％的第一GelMA混合物和约2.5％的第二GelMA混合物。
在某些实施方案中，所述第一GelMA混合物包括具有高平均分子量和低甲基丙烯酸酯化度(DOM)的GelMA。在某些实施方案中，所述第二GelMA混合物包括具有低平均分子量和高甲基丙烯酸酯化度(DOM)的GelMA。在某些实施方案中，所述第一GelMA混合物包括具有高平均分子量和低DOM的GelMA；并且所述第二GelMA混合物包括具有低平均分子量和高DOM的GelMA。在某些实施方案中，所述第一GelMA混合物包括具有140-180kDa的平均分子量和5％至40％的DOM的GelMA；并且所述第二GelMA混合物包括具有75-115kDa的平均分子量和50％至80％的DOM的GelMA。在某些实施方案中，所述第一GelMA混合物包括具有140-180kDa的平均分子量和5％至20％的DOM的GelMA；并且所述第二GelMA混合物包括具有80-100kDa的平均分子量和50％至70％的DOM的GelMA。在某些实施方案中，所述第一GelMA混合物包括具有约160kDa的平均分子量和约10％的DOM的GelMA；并且所述第二GelMA混合物包括具有约90kDa的平均分子量和约60％的DOM的GelMA。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约0.5％至约3％w/v的第一GelMA混合物，其包括具有高平均分子量和低DOM的GelMA；和约0.5％至约3％的第二GelMA混合物，其包括具有低平均分子量和高DOM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约0.5％至约3％w/v的第一GelMA混合物，其包括具有140-180kDa的平均分子量和5％至40％的DOM的GelMA；和约0.5％至约3％w/v的第二GelMA混合物，其包括具有75-115kDa的平均分子量和50％至80％的DOM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约0.5％至约1.5％w/v的第一GelMA混合物，其包括具有140-180kDa的平均分子量和5％至40％的DOM的GelMA；和约2％至约3％w/v的第二GelMA混合物，其包括具有75-115kDa的平均分子量和50％至80％的DOM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约0.5％至约1.5％w/v的第一GelMA混合物，其包括具有140-180kDa的平均分子量和5％至20％的DOM的GelMA；和约2％至约3％w/v的第二GelMA混合物，其包括具有85-100kDa的平均分子量和50％至70％的DOM的GelMA。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约1％w/v的第一GelMA混合物，其包括具有约160kDa的平均分子量和约10％的DOM的GelMA；和约2.5％w/v的第二GelMA混合物，其包括具有约90kDa的平均分子量和约60％的DOM的GelMA。
在某些实施方案中，至少一种细胞包括内皮细胞。在某些实施方案中，至少一种细胞包括人脐静脉内皮细胞(HUVEC)。在某些实施方案中，至少一种细胞包括上皮细胞。在某些实施方案中，至少一种细胞包括人视网膜色素上皮细胞(HRPEC)。在某些实施方案中，至少一种细胞包括源自诱导性多能干细胞(iPSC)的人视网膜色素上皮细胞(HRPEC)。在某些实施方案中，至少一种细胞包括眼细胞，或多潜能或胚胎干细胞来源的眼细胞。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物还包含至少0.1％(w/v)的亲水性非离子表面活性剂。在某些实施方案中，所述亲水性非离子表面活性剂包含至少一种泊洛沙姆(poloxamer)表面活性剂，诸如泊洛沙姆407。在某些实施方案中，所述组合物包含约0.2％(w/v)的泊洛沙姆表面活性剂，诸如泊洛沙姆407。
在某些实施方案中，本公开描述了包含本公开的聚合物组合物的前体聚合物组合物。在某些实施方案中，本公开描述了通过光交联本公开的前体聚合物组合物而形成的凝胶聚合物组合物。在某些实施方案中，本公开描述了通过光交联本公开的前体聚合物组合物而形成的水凝胶聚合物组合物。
在某些实施方案中，本公开提供了一种用于治疗和/或修复受试者的目标软组织中的缺损、损伤和/或疾病的方法。在某些实施方案中，本公开提供了一种用于治疗和/或修复受试者的目标软组织中的缺损、损伤和/或疾病的方法，所述方法包括：提供本公开的前体聚合物组合物；将所述前体聚合物组合物施用到所述受试者的所述目标软组织的表面上或表面下，任选地施用到所述软组织缺损、损伤和/或疾病的位置；以及通过将所述聚合物组合物中的所述聚合物交联引发剂暴露于交联条件下来交联所述前体聚合物组合物，其中所述前体聚合物组合物的所述交联产生凝胶聚合物组合物。
在某些实施方案中，本公开提供了一种用于治疗受试者的目标软组织中的缺损、损伤和/或疾病的方法，所述方法包括：提供本公开的凝胶聚合物组合物；以及将所述凝胶聚合物组合物施用到所述受试者的所述目标软组织的表面上、表面下或表面附近。在某些实施方案中，所述凝胶聚合物组合物在所述软组织缺损、损伤和/或疾病的位置处施用。
在某些实施方案中，所述目标软组织为眼组织。在某些实施方案中，所述目标软组织为结膜下眼组织或视网膜眼组织。在某些实施方案中，所述聚合物组合物通过结膜下注射、视网膜下注射或脉络膜上腔注射施加到眼组织的表面上或表面下。
在某些实施方案中，所述目标软组织的缺损、损伤和/或疾病包括眼缺损、损伤和/或疾病；任选地眼溃疡，诸如由感染、损伤、穿孔或其他缺损引起的角膜溃疡。在某些实施方案中，眼缺损、损伤和/或疾病包括视网膜变性疾病。在某些实施方案中，眼缺损、损伤和/或疾病包括年龄相关性黄斑变性(AMD)。在某些实施方案中，眼缺损、损伤和/或疾病包括色素性视网膜炎。
附图说明
前述和其它的目的、特点和优点从本公开的特定实施方案的下列描述中将显而易见，如在附图中所示意的。附图不一定按比例绘制或者不一定全面，而是重点放在说明本公开的各个实施方案的原理上。
图1A提供了将明胶用甲基丙烯酸酐(MA)改性以形成甲基丙烯酰基取代的明胶(GelMA)的反应的实例。图1B提供了将透明质酸用甲基丙烯酸缩水甘油酯改性以形成甲基丙烯酸酯化的透明质酸(MeHA)的反应的实例。图1C提供了将聚(乙二醇)(PEG)用丙烯酰氯改性以形成聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)的反应的实例。
图2提供了用于生产本公开的凝胶聚合物组合物的方法100。
图3提供了使用光引发剂成分和光能由甲基丙烯酰化明胶聚合物前体生产GelMA水凝胶聚合物组合物的一系列反应的实例。
图4A和图4B呈现了关于本公开的水凝胶内交联度与光聚合时间之间的相关性的研究的结果。图4A示出了仅含HAMA的水凝胶的交联度(％)；图4B示出了仅含GelMA的水凝胶的[ME甲基基团对赖氨酸CH2基团]比率。
图5A、图5B、图5C和图5D呈现了关于具有不同GelMA、HAMA和PEGDA浓度的本公开的水凝胶的溶胀比的研究的结果。图5A和图5B示出了本公开的四种水凝胶制剂的溶胀比测量结果；图5C示出了本公开的四种水凝胶制剂在再溶胀条件下的溶胀比测量结果；图5D示出了本公开的七种GelMA、PEGDA和GelMA+PEGDA水凝胶制剂的溶胀比测量结果。
图6A和图6B示出了关于用活性剂制备并且具有不同GelMA、HAMA和PEGDA浓度的本公开的水凝胶的溶胀比的研究的结果。图6A示出了本公开的六种水凝胶制剂(有和没有活性剂)的溶胀比测量结果；图6B示出了本公开的六种水凝胶制剂(有和没有活性剂)在再溶胀条件下的溶胀比测量结果。
图7A、图7B、图7C和图7D呈现了关于具有不同GelMA、HAMA和PEGDA浓度的本公开的水凝胶的药物释放性质的研究的结果。图7A示出了本公开的G4-HM1-P1和G4-HG3-P1水凝胶制剂长达10-13天的药物释放性质；图7B和图7C示出了G4-HM1-P1长达35天(图7B)和65天(图7C)的长期药物释放性质；图7D示出了本公开的G4-HM1-P1、G4-P1和G7-P1水凝胶制剂的药物释放性质。
图8A和图8B呈现了关于真空干燥对用活性剂制备并且具有不同GelMA、HAMA和PEGDA浓度的本公开的水凝胶的药物释放性质的影响的研究的结果。图8A示出了呈“湿润”和“真空干燥”形式的本公开的G4-HM1-P1水凝胶制剂的药物释放性质；图8B示出了呈“湿润”和“真空干燥”形式的本公开的G7-P1和G4-P1水凝胶制剂的药物释放性质。
图9A和图9B呈现了关于水凝胶形状和水合状态对用活性剂制备并且具有不同GelMA、HAMA和PEGDA浓度的本公开的水凝胶的药物释放性质的影响的研究的结果。图9A示出了呈“棒状”和“圆盘”形式(包括湿润、真空干燥和冷冻干燥的棒状形式)的本公开的G4-HM1-P1水凝胶制剂的总药物释放性质；图9B示出了呈“棒状”和“圆盘”形式(包括湿润、真空干燥和冷冻干燥的棒状形式)的本公开的G4-HM1-P1水凝胶制剂的百分比药物释放性质。
图10提供了关于本公开的GelMA+PEGDA水凝胶的释放性质与水凝胶内GelMA甲基丙烯酸酯化度之间的相关性的研究的结果。
图11A和图11B呈现了使用本公开的水凝胶的某些实施方案进行的细胞聚集和活力研究的结果。图11A提供了某些水凝胶样品的基于钙黄绿素AM+的成像；图11B示出了某些水凝胶样品的钙黄绿素AM+百分比(存活/存活+死亡)定量数据。
图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图12F、图12G、图12H和图12I呈现了使用人脐静脉内皮细胞(HUVEC)和本公开的水凝胶的某些实施方案进行的可穿透性细胞培养小室(transwell)下侧细胞生长研究的GFP+细胞成像结果。
图13A、图13B、图13C、图13D和图13E呈现了使用人脐静脉内皮细胞(HUVEC)和本公开的水凝胶的某些实施方案进行的可穿透性细胞培养小室下侧细胞生长研究的共聚焦成像结果。
图14A、图14B、图14C、图14D、图14E、图14F、图14G、图14H、图14I和图14J呈现了使用人脐静脉内皮细胞(HUVEC)和本公开的水凝胶的某些实施方案进行的可穿透性细胞培养小室下侧细胞生长研究的GFP+细胞成像结果。
图15A、图15B、图15C、图15D、图15E、图15F和图15G呈现了使用人视网膜色素上皮细胞(HRPEC)和本公开的水凝胶的某些实施方案进行的可穿透性细胞培养小室下侧细胞生长研究的基于钙黄绿素AM+的成像结果。
图16A、图16B和图16C呈现了使用人视网膜色素上皮细胞(HRPEC)和本公开的水凝胶的某些实施方案进行的可穿透性细胞培养小室顶侧细胞生长研究的基于钙黄绿素AM+的成像结果。
图17A提供了与本公开的水凝胶细胞递送制剂(～2000万个细胞/mL)的体外视网膜细胞生长研究相关的活细胞钙黄绿素AM成像结果。图17B提供了与通过小直径针头挤出GelMA前体聚合物制剂相关的流体剪切速率的测量。图17C提供了与本公开的水凝胶细胞递送制剂(～100万个细胞/mL)的体外视网膜细胞生长研究相关的活细胞钙黄绿素AM成像结果。图17D提供了与本公开的水凝胶细胞递送制剂的体外视网膜细胞生长研究相关的活细胞成像结果(抗-CD73和抗-视紫红质)。
图18A提供了本公开的水凝胶制剂的细胞定位和迁移研究的研究结果。图18B提供了本公开的水凝胶制剂的水凝胶降解研究的研究结果。图18C和图18D示出了与本公开的水凝胶制剂相关的视网膜脱离的图像。图18E为人RPE细胞沉积到天然猪RPE层上的图像。
图19提供了本公开的水凝胶制剂的GelMA传播剂研究的研究结果。
图20提供了与本公开的水凝胶制剂相关的归一化细胞活力研究结果。
图21提供了与本公开的水凝胶制剂相关的细胞生长研究结果。
具体实施方式
I.聚合物组合物
总则
本公开提供了聚合物组合物(例如，GelMA聚合物组合物)，所述聚合物组合物具有优于当前商业使用或本领域已知的组合物的一个或多个优点。在某些实施方案中，相对于当前商业使用或本领域已知的一种或多种组合物，所述聚合物组合物具有以下优点中的一种或多种：(i)成本较低；(ii)更容易生产；(iii)改善的生物相容性；(iv)更快和/或更强的交联和稳定化；(v)更容易和/或更稳定的施加；(vi)对目标表面更强的粘附力和/或保持力；(vii)可以工程改造和调整的降解特征；(viii)一旦施加则表面光滑；和/或(ix)更高的细胞活力或改善的包封细胞递送。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物容许一种或多种治疗剂或细胞在一段时间内受控和持续释放。因此，本公开的聚合物组合物相对于当前商业使用的和本领域当前已知的组合物呈现出明显的改进。
如本文使用的术语“聚合物组合物”可指前体聚合物组合物(例如，交联聚合之前的聚合物组合物)和/或凝胶聚合物组合物(例如，交联聚合之后的聚合物组合物)，如本公开的相应上下文所提供的。凝胶聚合物组合物的实例包括水凝胶以及由于聚合物组合物中的交联聚合而导致粘度增加的聚合物组合物(例如，软凝胶)。
一般而言，根据本公开内的上下文，本公开中提及聚合物组分(例如，GelMA、MeHA、PEGDA)可指聚合物前体组分(例如，单体或前体低聚物)、低聚物中聚合物组分的交联形式(例如，交联低聚物)和/或凝胶聚合物组合物中聚合物组分的聚合形式(例如，水凝胶聚合物)。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶，诸如甲基丙烯酰化明胶(即，GelMA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)和一种或多种交联剂。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)和一种或多种聚合物交联引发剂，诸如光活化的光引发剂成分。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)、一种或多种交联剂和一种或多种聚合物交联引发剂，诸如光活化的光引发剂成分。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)和化学改性的透明质酸(例如，MeHA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)、化学改性的透明质酸(例如，MeHA)和一种或多种交联剂。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)、化学改性的透明质酸(例如，MeHA)和一种或多种聚合物交联引发剂，诸如光活化的光引发剂成分。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)、化学改性的透明质酸(例如，MeHA)、一种或多种交联剂和一种或多种聚合物交联引发剂，诸如光活化的光引发剂成分。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含未改性的HA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含未改性的HA和化学改性的HA(例如，MeHA)。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)和化学改性的聚(乙二醇)(PEG)(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)、化学改性的PEG(例如，PEGDA)和一种或多种交联剂。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)、化学改性的PEG(例如，PEGDA)和一种或多种聚合物交联引发剂，诸如光活化的光引发剂成分。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)、化学改性的PEG(例如，PEGDA)、一种或多种交联剂和一种或多种聚合物交联引发剂，诸如光活化的光引发剂成分。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含未改性的PEG。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含未改性的PEG和化学改性的PEG(例如，PEGDA)。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)、化学改性的透明质酸(例如，MeHA)和化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)、化学改性的透明质酸(例如，MeHA)、化学改性的PEG(例如，PEGDA)和一种或多种交联剂。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)、化学改性的透明质酸(例如，MeHA)、化学改性的PEG(例如，PEGDA)和一种或多种聚合物交联引发剂，诸如光活化的光引发剂成分。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)、化学改性的透明质酸(例如，MeHA)、化学改性的PEG(例如，PEGDA)、一种或多种交联剂和一种或多种聚合物交联引发剂，诸如光活化的光引发剂成分。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含未改性的HA和/或未改性的PEG。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物不包含水解酶。在某些实施方案中，所述聚合物组合物不包含糖苷酶水解酶。
在某些实施方案中，所述凝胶聚合物组合物是水凝胶。水凝胶通常包含交联的聚合框架，所述聚合框架涵盖充满包括水在内的间质溶剂(例如，流体)的孔隙网络。在某些实施方案中，水凝胶聚合物组合物的含水量为约80％或更多。在某些实施方案中，水凝胶聚合物组合物的含水量大于约80％、约81％、约82％、约83％、约84％、约85％、约86％、约87％、约88％、约89％、约90％、约91％、约92％、约93％、约94％、约95％、约96％、约97％、约98％或大于约99％。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物(例如，水凝胶或水凝胶前体)(例如，GelMA聚合物组合物)为主要聚合物组合物，并且可以包含多种次要的形成水凝胶的聚合物组分(即，聚合物或其前体)中的一种或与多种次要的形成水凝胶的聚合物组分(即，聚合物或其前体)中的一种组合。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物(例如，水凝胶或水凝胶前体)(例如，GelMA聚合物组合物)为主要聚合物组合物，并且可以包含选自以下各项的多种次要的形成水凝胶的聚合物组分中的一种或与选自以下各项的多种次要的形成水凝胶的聚合物组分中的一种组合：丙烯酰胺、丙烯酸、藻酸盐、藻酸盐甲基丙烯酸酯、纤维素、壳聚糖、壳聚糖甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酰胺、亚甲基双丙烯酰胺、纤连蛋白、明胶、明胶甲基丙烯酸酯、乙二醇壳聚糖、乙二醇壳聚糖甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸己酯、透明质酸、透明质酸甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、异丙基丙烯酰胺、异丙基甲基丙烯酰胺、层粘连蛋白、甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸、聚酰胺、聚己内酯、聚乙二醇(PEG)、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乳酸、聚氨酯、聚乙烯醇、聚环氧乙烷二甲基丙烯酸酯、硅氧烷、聚硅氧烷或它们的低聚物、聚合物和/或组合。在某些实施方案中，次要水凝胶聚合物(由次要的形成水凝胶的聚合物前体形成)与主要凝胶聚合物组合物(例如，GelMA聚合物组合物)共价交联。在某些实施方案中，次要水凝胶聚合物(由次要的形成水凝胶的聚合物前体形成)不与主要凝胶聚合物组合物(例如，GelMA聚合物组合物)共价交联，例如，次要水凝胶聚合物形成与主要凝胶聚合物组合物的聚合物网络交织的聚合物网络。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含一种或多种生物相容性聚合物组分或多糖。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含一种或多种选自以下各项的生物相容性聚合物组分或多糖：琼脂糖、藻酸盐、支链淀粉、直链淀粉、角叉菜胶、纤维素、几丁质、壳聚糖、硫酸软骨素、胶原蛋白、硫酸皮肤素、葡聚糖、弹性蛋白、弹性蛋白样多肽(ELP)、弹性蛋白原、纤维蛋白、纤维蛋白原、纤连蛋白、明胶、糖原、乙酰肝素、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸肝素、透明质烷、透明质酸、硫酸角质素、层粘连蛋白、果胶、聚癸二酸甘油酯(PGS)、聚乙二醇(PEG)、聚乳酸(PLA)、聚赖氨酸、淀粉、凝血酶、它们的衍生物或它们的组合。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含一种或多种选自以下各项的细胞粘附剂：纤连蛋白、层粘连蛋白、玻连蛋白、RGD、维沙帕汀(vixapatin)、它们的衍生物或它们的组合。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含一种或多种合成聚合物组分，诸如生物相容性合成聚合物组分。在某些实施方案中，聚合物组合物包含一种或多种选自以下各项的合成聚合物组分：聚氨酯、聚硅氧烷、硅酮、聚乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯羟乙酯(聚HEMA)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸、聚乳酸、聚乙醇酸、聚丙交酯-共-乙交酯、尼龙、聚酰胺、聚酸酐、聚乙烯-共-乙烯醇、聚己内酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯氢氧化物、聚环氧乙烷、聚原酸酯、聚烯丙胺、聚乙烯亚胺、聚赖氨酸、聚精氨酸、它们的衍生物或它们的组合和/或共聚物。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含一种或多种包括可交联基团的聚合物组分(例如，单体、前体、聚合物)。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含一种或多种聚合物组分，所述聚合物组分包括选自以下各项(或由其反应形成)的可交联基团：酸酐、酰卤、羧酸、二醇、丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐、丙烯酰氯、丙烯酰溴化物、甲基丙烯酰氯、甲基丙烯酰溴化物、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸、多巴胺、它们的衍生物或它们的组合。
在某些实施方案中，甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)或其聚合物可以约1％至约60％重量/体积(w/v)的浓度存在于聚合物组合物中。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含一种或多种稳定剂和/或增强剂。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含一种或多种选自以下各项的稳定剂和/或增强剂：极性氨基酸(例如，酪氨酸、半胱氨酸、丝氨酸、苏氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、天冬氨酸、谷氨酸、精氨酸、赖氨酸和组氨酸)、氨基酸类似物、氨基酸衍生物、胶原蛋白、二价阳离子螯合剂(例如，乙二胺四乙酸(EDTA)或其盐)或它们的组合。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以是透明和/或半透明的。在某些实施方案中，聚合物组合物可以是部分半透明或部分不透明的。在某些实施方案中，聚合物组合物可以是不透明的。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以包括聚合组分或治疗组分，可以如US20140377326、US20150274805、US20160175488、US 20170232138、US20190022280 A1、WO 2020051133和WO 2020081673中所公开的那样生产、分析或使用，就每个专利描述丙烯酸酯化明胶聚合组合物诸如GelMA水凝胶的组成、生产、分析和使用的程度上而言，其中每个专利通过引用整体并入本文。
制剂
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)、化学改性的透明质酸(例如，MeHA)、化学改性的PEG(例如，PEGDA)；或它们的任何组合。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的透明质酸(例如，MeHA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)和化学改性的透明质酸(例如，MeHA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)和化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的透明质酸(例如，MeHA)和化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含化学改性的明胶(例如，GelMA)、化学改性的透明质酸(例如，MeHA)和化学改性的PEG(例如，PEGDA)。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含根据表1的前体聚合物组分的组合(百分比为总前体聚合物制剂中的w/v浓度)。除非另有说明，否则表1中的GelMA材料为160/80(即，具有160kDa的分子量(MW)和80％的甲基丙烯酸酯化度(DoM))。除非另有说明，否则表1中的HAMA材料为500/30(即，具有500kDa的分子量(MW)和30％的甲基丙烯酸酯化度(DoM))。除非另有说明，否则表1中的PEGDA材料是由35kDa PEG材料形成的。泊洛沙姆407＝Px 407。
表1-前体聚合物组合物的实例
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4-20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约0-1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4-10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1-1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约160kDa的分子量(MW)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约160kDa的分子量(MW)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约80％至约90％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约85％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约80％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约75％至约85％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约70％至约80％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约75％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约70％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约65％至约75％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约60％至约70％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约65％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约60％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约55％至约65％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约50％至约60％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约55％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约50％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约45％至约55％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约40％至约50％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约45％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约40％的DoM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约35％至约45％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约30％至约40％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约35％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约30％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约25％至约35％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约20％至约30％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约25％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约20％的DoM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约15％至约25％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约10％至约20％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约15％的DoM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约10％的DoM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约5％的DoM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约10-40％的DoM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约50-80％的DoM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约10-20％的DoM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约7％的DoM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约5％的DoM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约5-40％的DoM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约5-20％的DoM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约1-10％的DoM的GelMA。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含第一GelMA混合物和第二GelMA混合物的组合。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含第一GelMA混合物和第二GelMA混合物的组合，其中所述聚合物组合物中的总GelMA为约0.5％至约5％。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含第一GelMA混合物和第二GelMA混合物的组合，其中所述聚合物组合物中的总GelMA为约2％至约5％。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含第一GelMA混合物和第二GelMA混合物的组合，其中所述聚合物组合物中的总GelMA为约2％至约4％。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含第一GelMA混合物和第二GelMA混合物的组合，其中所述聚合物组合物中的总GelMA为约3％至约5％。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含第一GelMA混合物和第二GelMA混合物的组合，其中所述聚合物组合物中的总GelMA为约3％至约4％。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约0.5％至约3％的第一GelMA混合物。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约0.5％至约3％的第二GelMA混合物。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约0.5％至约3％的第一GelMA混合物和约0.5％至约3％的第二GelMA混合物。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约0.5％至约1.5％的第一GelMA混合物和约2％至约3％的第二GelMA混合物。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约2％至约3％的第一GelMA混合物和约0.5％至约1.5％的第二GelMA混合物。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约1％的第一GelMA混合物和约2.5％的第二GelMA混合物。
在某些实施方案中，所述第一GelMA混合物包括具有高平均分子量(例如，140-180kDa，或约160kDa)的GelMA。在某些实施方案中，所述第一GelMA混合物包括具有低甲基丙烯酸酯化度(DOM)(例如，5％至40％，或约10％)的GelMA。在某些实施方案中，所述第一GelMA混合物包括具有高平均分子量(例如，140-180kDa，或约160kDa)和低(DOM)(例如，5％至40％，或约10％)的GelMA。在某些实施方案中，所述第一GelMA混合物包括具有140-180kDa的平均分子量和5％至40％的DOM的GelMA。在某些实施方案中，所述第一GelMA混合物包括具有140-180kDa的平均分子量和5％至20％的DOM的GelMA。在某些实施方案中，所述第一GelMA混合物包括具有约160kDa的平均分子量和约10％的DOM的GelMA。
在某些实施方案中，所述第二GelMA混合物包括具有低平均分子量(例如，75-115kDa，或约90kDa)的GelMA。在某些实施方案中，所述第二GelMA混合物包括具有高甲基丙烯酸酯化度(DOM)(例如，50％至80％，或约60％)的GelMA。在某些实施方案中，所述第二GelMA混合物包括具有低平均分子量(例如，75-115kDa，或约90kDa)和高(DOM)(例如，50％至80％，或约60％)的GelMA。在某些实施方案中，所述第二GelMA混合物包括具有75-115kDa的平均分子量和50％至80％的DOM的GelMA。在某些实施方案中，所述第二GelMA混合物包括具有80-115kDa的平均分子量和50％至70％的DOM的GelMA。在某些实施方案中，所述第二GelMA混合物包括具有约90kDa的平均分子量和约60％的DOM的GelMA。
在某些实施方案中，所述第一GelMA混合物包括具有高平均分子量(例如，140-180kDa，或约160kDa)和低(DOM)(例如，5％至40％，或约10％)的GelMA；并且所述第二GelMA混合物包括具有低平均分子量(例如，75-115kDa，或约90kDa)和高(DOM)(例如，50％至80％，或约60％)的GelMA。在某些实施方案中，所述第一GelMA混合物包括具有140-180kDa的平均分子量和5％至40％的DOM的GelMA；并且所述第二GelMA混合物包括具有75-115kDa的平均分子量和50％至80％的DOM的GelMA。在某些实施方案中，所述第一GelMA混合物包括具有140-180kDa的平均分子量和5％至20％的DOM的GelMA；并且所述第二GelMA混合物包括具有80-100kDa的平均分子量和50％至70％的DOM的GelMA。在某些实施方案中，所述第一GelMA混合物包括具有约160kDa的平均分子量和约10％的DOM的GelMA；并且所述第二GelMA混合物包括具有约90kDa的平均分子量和约60％的DOM的GelMA。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约0.5％至约3％w/v的第一GelMA混合物，其包括具有高平均分子量(例如，140-180kDa，或约160kDa)和低(DOM)(例如，5％至40％，或约10％)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约0.5％至约3％w/v的第二GelMA混合物，其包括具有低平均分子量(例如，75-115kDa，或约90kDa)和高(DOM)(例如，50％至80％，或约60％)的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约0.5％至约3％w/v的第一GelMA混合物，其包括具有高平均分子量(例如，140-180kDa，或约160kDa)和低(DOM)(例如，5％至40％，或约10％)的GelMA；和约0.5％至约3％w/v的第二GelMA混合物，其包括具有低平均分子量(例如，75-115kDa，或约90kDa)和高(DOM)(例如，50％至80％，或约60％)的GelMA。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约0.5％至约1.5％w/v的第一GelMA混合物，其包括具有140-180kDa的平均分子量和5％至40％的DOM的GelMA；和约2％至约3％w/v的第二GelMA混合物，其包括具有75-115kDa的平均分子量和50％至80％的DOM的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约0.5％至约1.5％w/v的第一GelMA混合物，其包括具有140-180kDa的平均分子量和5％至20％的DOM的GelMA；和约2％至约3％w/v的第二GelMA混合物，其包括具有85-100kDa的平均分子量和50％至70％的DOM的GelMA。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约1％w/v的第一GelMA混合物，其包括具有约160kDa的平均分子量和约10％的DOM的GelMA；和约2.5％w/v的第二GelMA混合物，其包括具有约90kDa的平均分子量和约60％的DOM的GelMA。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约10％的DoM的GelMA(例如，GelMA 160/10)和具有约80％的DoM的GelMA(例如，GelMA 160/80)的组合。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约10％的DoM的GelMA和具有约80％的DoM的GelMA的组合，其中所述聚合物组合物包含约4-10％w/v的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约10％的DoM的GelMA(例如，GelMA 160/10)和具有约80％的DoM的GelMA(例如，GelMA 160/80)的组合，其中10％DoM GelMA与80％ DoM GelMA的比率为约1:9至约9:1。在某些实施方案中，10％ DoM GelMA与80％ DoM GelMA的比率为约1:9。在某些实施方案中，10％ DoM GelMA与80％ DoM GelMA的比率为约2:8(即，约1:4)。在某些实施方案中，10％DoM GelMA与80％ DoM GelMA的比率为约3:7。在某些实施方案中，10％ DoM GelMA与80％DoM GelMA的比率为约4:6(即，约2:3)。在某些实施方案中，10％ DoM GelMA与80％DoMGelMA的比率为约5:5(即，约1:1)。在某些实施方案中，10％DoM GelMA与80％ DoM GelMA的比率为约4:6(即，约2:3)。在某些实施方案中，10％ DoM GelMA与80％ DoM GelMA的比率为约3:7。在某些实施方案中，10％ DoM GelMA与80％ DoM GelMA的比率为约2:8(即，约1:4)。在某些实施方案中，10％ DoM GelMA与80％ DoM GelMA的比率为约1:9。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约45％的DoM的甲基丙烯酸缩水甘油酯官能化GelMA(例如，GelMA 160/45)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约45％的DoM和160kDa的甲基丙烯酸缩水甘油酯官能化GelMA(GelMA 160/45)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约45％的DoM和90kDa的甲基丙烯酸缩水甘油酯官能化GelMA(GelMA 90/45)。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约500kDa的分子量(MW)的MeHA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有约30％的甲基丙烯酸酯化度(DoM)的MeHA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含由约35kDa的PEG材料形成的PEGDA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含由约2kDa的PEG材料形成的PEGDA。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含泊洛沙姆表面活性剂(例如，泊洛沙姆407)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约0.1-0.5％w/v(例如，约0.2％w/v)的泊洛沙姆表面活性剂(例如，泊洛沙姆407)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含泰洛沙泊(tyloxapol)表面活性剂。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约0.1-0.5％w/v(例如，约0.1％w/v)的泰洛沙泊表面活性剂。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1-1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.67％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约1.0％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.67％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约1.0％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1-1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.67％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约1.0％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.67％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约1.0％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1-1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.67％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约1.0％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.67％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约1.0％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1-1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.67％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约1.0％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.1％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约0.67％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；约1.5％w/v的化学改性的透明质酸(例如，MeHA)；和约1.0％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4-20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4-10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.1-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.1-5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.1％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.67％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约4％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约1.0％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.1％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.67％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约5％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约1.0％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约7％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.1％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约7％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约7％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.67％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约7％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约1.0％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.1％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.67％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约10％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约1.0％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.1％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.5％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约0.67％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含约20％w/v的化学改性的明胶(例如，GelMA)；和约1.0％w/v的化学改性的PEG(例如，PEGDA)。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约4％的GelMA(10-40％的DoM)；和约1％的PEGDA(35kDa)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约2％的GelMA(10-40％的DoM)；约2％的明胶；和约1％的PEGDA(35kDa)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约4％的明胶丙烯酸酯(10-40％的DoM)；和约1％的PEGDA(35kDa)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约2％的明胶丙烯酸酯(10-40％的DoM)；约2％的明胶；和约1％的PEGDA(35kDa)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约4％的GelMA(10-40％的DoM)；约1％的PEGDA(35kDa)；和约1-20％的PEG甲基醚丙烯酸酯(35kDa)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约4％的GelMA(10-40％的DoM)；约1％的HAMA(500kDa，5-40％的DoM)；和约1％的PEGDA(35kDa)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约2％的GelMA(10-40％的DoM)；约2％的明胶；约1％的HAMA(500kDa，5-40％的DoM)；和约1％的PEGDA(35kDa)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约4％的明胶丙烯酸酯(10-40％的DoM)；约1％的HAMA(500kDa，5-40％的DoM)；和约1％的PEGDA(35kDa)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约2％的明胶丙烯酸酯(10-40％的DoM)；约2％的明胶；约1％的HAMA(500kDa，5-40％的DoM)；和约1％的PEGDA(35kDa)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约4％的GelMA(10-40％的DoM)；约1％的HAMA(500kDa，5-40％的DoM)；约1％的PEGDA(35kDa)；和约1-20％的PEG甲基醚丙烯酸酯(35kDa)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约5-20％的GelMA(10-40％的DoM)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约5-20％的GelMA(10-40％的DoM)；和约1％的HAMA(500kDa，5-40％的DoM)。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约4％的GelMA(80％的DoM)；约1％的PEGDA(2kDa)；和约0.2％(w/v)的泊洛沙姆表面活性剂(例如，泊洛沙姆407)；任选地还有活性剂(例如，皮质类固醇)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约4％的GelMA(40％的DoM)；约1％的PEGDA(35kDa)；和约0.2％(w/v)的泊洛沙姆表面活性剂(例如，泊洛沙姆407)；任选地还有活性剂(例如，皮质类固醇)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约4％的GelMA(10％的DoM)；约1％的PEGDA(35kDa)；和约0.2％(w/v)的泊洛沙姆表面活性剂(例如，泊洛沙姆407)；任选地还有活性剂(例如，皮质类固醇)。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含：约20％的GelMA(40％的DoM)；和约0.2％(w/v)的泊洛沙姆表面活性剂(例如，泊洛沙姆407)；任选地还有活性剂(例如，皮质类固醇)。
化学改性的明胶
明胶是由源自胶原蛋白的肽和蛋白质的天然来源的生物相容性混合物，胶原蛋白是动物组织(包括眼组织、骨和皮肤)的主要结构组分。可用于生产本公开的明胶材料的天然基质肽和蛋白质(例如，变性胶原蛋白)可包括源自动物的明胶组分，所述动物包括但不限于猪、牛、马、鸡和鱼。在某些实施方案中，明胶材料可源自结缔组织蛋白质，诸如胶原蛋白。在某些实施方案中，明胶材料可以源自骨、皮肤或眼组织。在某些实施方案中，明胶材料可通过结缔组织蛋白质(例如，胶原蛋白)的酸水解和/或碱水解来制备。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含化学改性的明胶。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含丙烯酸酯化明胶。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含甲基丙烯酰化明胶(即，GelMA)。在某些实施方案中，化学改性的明胶可以包含在本公开的前体聚合物组合物中。在某些实施方案中，化学改性的明胶包含明胶的可光致交联的衍生物。在某些实施方案中，化学改性的明胶可以用丙烯酸酐或丙烯酰氯(经取代或未取代的)改性以形成丙烯酰基取代的明胶。在某些实施方案中，化学改性的明胶可以用一种或多种选自以下各项的可交联基团改性：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酰基、儿茶酚、环氧乙烷或环氧丙烷。在某些实施方案中，化学改性的明胶可以用甲基丙烯酸酐(MA)(也称为甲基丙烯酸酐)改性以形成甲基丙烯酰基取代的明胶(通常称为甲基丙烯酰化明胶或GelMA)。图1A提供了将明胶用甲基丙烯酸酐改性以形成甲基丙烯酰基取代的明胶(GelMA)的反应的实例。
在某些实施方案中，明胶的丙烯酰基修饰可以通过明胶与包含丙烯酸基团的官能化化合物的合成反应来进行。在某些实施方案中，明胶的甲基丙烯酰基修饰可以通过明胶与以下物质的合成反应来进行：甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酰氯、甲基丙烯酸2-异氰酸根合乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸N-羟基琥珀酰亚胺酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸乙烯酯、二(2-甲基丙烯酰基)氧乙基二硫化物、2-羟基-5-N-甲基丙烯酰胺基苯甲酸或它们的组合。
如本文所用，术语“丙烯酰基取代的明胶”和“丙烯酸酯化明胶”可以描述有游离胺(例如，赖氨酸、精氨酸、天冬酰胺或谷氨酰胺侧链)和/或游离羟基(例如，丝氨酸、苏氨酸、天冬氨酸或谷氨酸侧链)已经被至少一个丙烯酰基基团取代的明胶。通常，丙烯酰基基团为由式H2C＝CR'-C(＝O)-R表示的a,b-不饱和羰基化合物，其中R’可以是但不限于：氢、卤素、羟基、C1-C5烷氧基、C1-C5烷基、C3-C8环烷基、C1-C5杂烷基、C3-C8杂环烷基、芳基、杂芳基或氨基基团，各自任选地被卤素、C1-C5烷氧基、C1-C5烷基、C3-C8环烷基、C1-C5杂烷基、C3-C8杂环烷基、芳基、杂芳基或氨基基团取代。对于本公开的丙烯酰基取代的明胶而言，R基团代表明胶上进行丙烯酰基官能化的末端胺和/或羟基基团。
在某些实施方案中，丙烯酰基部分的R'基团是甲基，通常称为甲基丙烯酰基基团。如本文所用，术语“甲基丙烯酰基取代的明胶”、“甲基丙烯酰化明胶”和“GelMA”可以描述有游离胺(例如，赖氨酸、精氨酸、天冬酰胺或谷氨酰胺侧链)和/或游离羟基(例如，丝氨酸、苏氨酸、天冬氨酸或谷氨酸侧链)已经被至少一个甲基丙烯酰基基团，诸如甲基丙烯酰胺基团(来自明胶上的游离胺)和/或甲基丙烯酸基团(来自明胶上的游离羟基)取代的明胶。
在某些实施方案中，化学改性的明胶(例如，GelMA)可以以约1％至约60％重量/体积(w/v)的浓度存在于所述聚合物组合物中。在某些实施方案中，化学改性的明胶(例如，GelMA)可以以约0.5％、约1％、约2％、约3％、约4％、约5％、约6％、约7％、约8％、约9％、约10％、约11％、约12％、约13％、约14％、约15％、约16％、约17％、约18％、约19％、约20％、约21％、约22％、约23％、约24％、约25％、约26％、约27％、约28％、约29％、约30％、约31％、约32％、约33％、约34％、约35％、约36％、约37％、约38％、约39％、约40％、约41％、约42％、约43％、约44％、约45％、约46％、约47％、约48％、约49％、约50％、约51％、约52％、约53％、约54％、约55％、约56％、约57％、约58％、约59％或约60％的重量/体积浓度(w/v)存在于所述聚合物组合物中。在某些实施方案中，化学改性的明胶(例如，GelMA)可以以约1-3％、约3-6％、约6-10％、约1-5％、约1-10％、约5-10％、约11-13％、约13-16％、约16-20％、约10-20％、约10-15％、约15-20％、约21-23％、约23-26％、约26-30％、约20-30％、约20-25％、约25-30％、约31-33％、约33-36％、约36-40％、约30-40％、约30-35％、约35-40％、约41-43％、约43-46％、约46-50％、约40-50％、约40-45％、约45-50％、约51-53％、约53-56％、约56-60％、约50-60％、约50-55％或约55-60％的重量/体积浓度(w/v)存在于所述聚合物组合物中。
在某些实施方案中，聚合物组合物包含具有一定程度的丙烯酰基取代(即，甲基丙烯酰基官能化)的丙烯酸酯化明胶(即，GelMA)。如本文所用，术语“丙烯酰基取代度”可以描述明胶中已经被丙烯酰基基团取代的游离胺和羟基的百分比。如本文所用，术语“甲基丙烯酰基取代度”可以描述明胶中已经被甲基丙烯酰基基团取代的游离胺和羟基的百分比。在某些实施方案中，聚合物组合物包含丙烯酰基取代度为至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约35％、至少约40％、至少约45％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％、至少约80％、至少约85％或至少约90％的丙烯酸酯化明胶。在某些实施方案中，聚合物组合物包含丙烯酰基取代度为约10-99％的丙烯酸酯化明胶。在某些实施方案中，丙烯酰基取代度为约1-5％、约5-10％、约10-15％、约15-20％、约20-25％、约25-30％、约30-35％、约35-40％、约40-45％、约45-50％、约50-55％、约55-60％、约60-65％、约65-70％、约70-75％、约75-80％、约80-85％、约85-90％、约90-95％或约95-99％。在某些实施方案中，聚合物组合物包含甲基丙烯酰基取代度为约1-5％、约5-10％、约10-15％、约15-20％、约20-25％、约25-30％、约30-35％、约35-40％、约40-45％、约45-50％、约50-55％、约55-60％、约60-65％、约65-70％、约70-75％、约75-80％、约80-85％、约85-90％、约90-95％或约95-99％的GelMA。
在某些实施方案中，聚合物组合物包含具有一定程度的甲基丙烯酰胺取代(即，甲基丙烯酰胺官能化)的GelMA。在某些实施方案中，聚合物组合物包含甲基丙烯酰胺取代度为至少约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％或至少约90％的GelMA。在某些实施方案中，聚合物组合物包含甲基丙烯酰胺取代度为约20-90％的GelMA。在某些实施方案中，甲基丙烯酰胺取代度为约1-5％、约5-10％、约10-15％、约15-20％、约20-25％、约25-30％、约30-35％、约35-40％、约40-45％、约45-50％、约50-55％、约55-60％、约60-65％、约65-70％、约70-75％、约75-80％、约80-85％或约85-90％。在某些实施方案中，甲基丙烯酰胺取代度可以使用质子核磁共振来测量。在某些实施方案中，甲基丙烯酰胺取代度可以使用氟化醛测定法来测量。
在某些实施方案中，聚合物组合物包含具有一定程度的甲基丙烯酸酯取代(即，甲基丙烯酸酯官能化)的GelMA。在某些实施方案中，聚合物组合物包含甲基丙烯酸酯取代度为至少约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％或至少约90％的GelMA。在某些实施方案中，聚合物组合物包含甲基丙烯酸酯取代度为约20-90％的GelMA。在某些实施方案中，甲基丙烯酸酯取代度为约1-5％、约5-10％、约10-15％、约15-20％、约20-25％、约25-30％、约30-35％、约35-40％、约40-45％、约45-50％、约50-55％、约55-60％、约60-65％、约65-70％、约70-75％、约75-80％、约80-85％或约85-90％。在某些实施方案中，甲基丙烯酸取代度可以使用质子核磁共振来测量。在某些实施方案中，甲基丙烯酸取代度可以使用基于Fe(III)-异羟肟酸的测定法来测量。在某些实施方案中，甲基丙烯酸取代度的测量可以包括将甲基丙烯酸基团转化为N-羟基甲基丙烯酰胺基团的氨解反应(例如，通过暴露于羟胺溶液中)。
在某些实施方案中，聚合物组合物包含具有一定程度的甲基丙烯酰胺取代和一定程度的甲基丙烯酸酯取代的GelMA。在某些实施方案中，GelMA中甲基丙烯酰胺取代与甲基丙烯酸酯取代的比率为约1:1至99:1。在一些实施方案中，甲基丙烯酰胺取代与甲基丙烯酸酯取代的比率为约1:1至2:1、约2:1至3:1、约3:1至4:1、约4:1至5:1、约1:1至5:1、约5:1至10:1、约10:1至15:1、约15:1至20:1、约20:1至25:1、约25:1至30:1、约30:1至35:1、约35:1至40:1、约40:1至45:1、约45:1至50:1、约50:1至55:1、约55:1至60:1、约60:1至65:1、约65:1至70:1、约70:1至75:1、约75:1至80:1、约80:1至85:1、约85:1至90:1、约90:1至95:1或约95:1至99:1。在某些实施方案中，GelMA中甲基丙烯酸酯取代与甲基丙烯酰胺取代的比率为约1:1至99:1。在一些实施方案中，甲基丙烯酸酯取代与甲基丙烯酰胺取代的比率为约1:1至2:1、约2:1至3:1、约3:1至4:1、约4:1至5:1、约1:1至5:1、约5:1至10:1、约10:1至15:1、约15:1至20:1、约20:1至25:1、约25:1至30:1、约30:1至35:1、约35:1至40:1、约40:1至45:1、约45:1至50:1、约50:1至55:1、约55:1至60:1、约60:1至65:1、约65:1至70:1、约70:1至75:1、约75:1至80:1、约80:1至85:1、约85:1至90:1、约90:1至95:1或约95:1至99:1。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有通过明胶与甲基丙烯酸酐的反应进行的明胶的甲基丙烯酰基修饰的GelMA。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含具有通过明胶与甲基丙烯酸缩水甘油酯的反应进行的明胶的甲基丙烯酰基修饰的GelMA。
在某些实施方案中，明胶可以用锚定整联蛋白和/或蛋白质(例如，与目标表面的表面蛋白质结合的蛋白质)功能化。所述功能化可以用聚(乙二醇)(PEG)或明胶与整联蛋白和/或蛋白质之间的其他聚合物接头进行。
化学改性的透明质酸
透明质酸(HA)是角膜和其他组织中天然存在的一种粘弹性和生物相容性糖胺聚糖。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含化学改性的透明质酸(HA)。在某些实施方案中，聚合物组合物包含丙烯酰基取代的透明质酸。在某些实施方案中，聚合物组合物包含甲基丙烯酸酯化的透明质酸(MeHA)。在某些实施方案中，化学改性的HA可以包含在本公开的前体聚合物组合物中。在某些实施方案中，化学改性的HA包括HA的可光致交联的衍生物。在某些实施方案中，化学改性的HA包括甲基丙烯酸酯化的透明质酸(MeHA)。在某些实施方案中，化学改性的HA包括甲基丙烯酸酯化的透明质酸(MeHA)，其包含甲基丙烯酸酐-透明质酸(HAMA)；即通过甲基丙烯酸酐与透明质酸反应形成的MeHA。在某些实施方案中，化学改性的HA包括甲基丙烯酸酯化的透明质酸(MeHA)，其包含甲基丙烯酸缩水甘油酯-透明质酸(HAGM)；即通过甲基丙烯酸缩水甘油酯与透明质酸反应形成的MeHA。在某些实施方案中，HA的甲基丙烯酸酯化可以通过HA主链的开环反应结合可逆酯交换反应来进行。图1B提供了将透明质酸用甲基丙烯酸缩水甘油酯改性以形成甲基丙烯酸酯化的透明质酸(MeHA)的HAGM形式的反应的实例。
在某些实施方案中，化学改性的HA(例如，MeHA)可以以约1％至约60％重量/体积(w/v)的浓度存在于聚合物组合物中。在某些实施方案中，化学改性的HA(例如，MeHA)可以以约0.5％、约1％、约2％、约3％、约4％、约5％、约6％、约7％、约8％、约9％、约10％、约11％、约12％、约13％、约14％、约15％、约16％、约17％、约18％、约19％、约20％、约21％、约22％、约23％、约24％、约25％、约26％、约27％、约28％、约29％、约30％、约31％、约32％、约33％、约34％、约35％、约36％、约37％、约38％、约39％、约40％、约41％、约42％、约43％、约44％、约45％、约46％、约47％、约48％、约49％、约50％、约51％、约52％、约53％、约54％、约55％、约56％、约57％、约58％、约59％或约60％的重量/体积浓度(w/v)存在于聚合物组合物中。在某些实施方案中，化学改性的HA(例如，MeHA)可以以约1-3％、约3-6％、约6-10％、约1-5％、约1-10％、约5-10％、约11-13％、约13-16％、约16-20％、约10-20％、约10-15％、约15-20％、约21-23％、约23-26％、约26-30％、约20-30％、约20-25％、约25-30％、约31-33％、约33-36％、约36-40％、约30-40％、约30-35％、约35-40％、约41-43％、约43-46％、约46-50％、约40-50％、约40-45％、约45-50％、约51-53％、约53-56％、约56-60％、约50-60％、约50-55％或约55-60％的重量/体积浓度(w/v)存在于聚合物组合物中。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含丙烯酰基取代的明胶(例如，GelMA)和丙烯酰基取代的透明质酸(例如，MeHA)，比率为约30:1至约1:30w/w。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含丙烯酰基取代的明胶和丙烯酰基取代的透明质酸，比率(w/w)为约30:1、约29:1、约28:1、约27:1、约26:1、约25:1、约24:1、约23:1、约22:1、约21:1、约20:1、约19:1、约18:1、约17:1、约16:1、约15:1、约14:1、约13:1、约12:1、约11:1、约10:1、约9:1、约8:1、约7:1、约6:1、约5:1、约4:1、约3:1、约2:1、约1:1、约1:2、约1:3、约1:4、约1:5、约1:6、约1:7、约1:8、约1:9、约1:10、约1:11、约1:12、约1:13、约1:14、约1:15、约1:16、约1:17、约1:18、约1:19、约1:20、约1:21、约1:22、约1:23、约1:24、约1:25、约1:26、约1:27、约1:28、约1:29或约1:30。
在某些实施方案中，丙烯酰基取代的透明质酸(例如，MeHA)可以如Bencherif等人,Biomaterials 29,1739–1749(2008)；或Prata等人,Biomacromolecules 11,769–775(2010)中所教导的那样合成；就每一篇描述丙烯酰基取代的透明质酸聚合物组合物诸如MeHA的组成、生产、分析和使用的程度上而言，其中每一篇都通过引用整体并入本文。
化学改性的聚(乙二醇)
聚(乙二醇)(PEG)是一种合成的线性聚合物，已知其在人体内具有高度生物相容性和免疫耐受性，并且可溶于许多水性和有机溶剂。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含化学改性的PEG。在某些实施方案中，聚合物组合物包含丙烯酰基取代的PEG。在某些实施方案中，聚合物组合物包含一种或多种选自以下各项的丙烯酰基取代的PEG：PEG二丙烯酸酯(PEGDA)、PEG单丙烯酸酯、PEG二甲基丙烯酸酯、PEG单甲基丙烯酸酯、甲氧基PEG丙烯酸酯、甲氧基PEG甲基丙烯酸酯、乙氧基PEG丙烯酸酯、乙氧基PEG甲基丙烯酸酯、丙氧基PEG丙烯酸酯或丙氧基PEG甲基丙烯酸酯。
在某些实施方案中，聚合物组合物包含聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)。在某些实施方案中，化学改性的PEG可以包含在本公开的前体聚合物组合物中。在某些实施方案中，化学改性的PEG包括PEG的可光致交联的衍生物。在某些实施方案中，化学改性的PEG包括聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)。在某些实施方案中，PEG的化学改性可以通过PEG与丙烯酰氯或功能类似的丙烯酸酯化化合物反应来进行。图1C提供了将聚(乙二醇)(PEG)用丙烯酰氯改性以形成聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)的反应的实例。
在某些实施方案中，化学改性的PEG具有约5kDa至约200kDa的分子量。在某些实施方案中，化学改性的PEG可以具有约5-10kDa、约10-15kDa、约15-20kDa、约20-25kDa、约25-30kDa、约30-35kDa、约35-40kDa、约40-45kDa、约45-50kDa、约50-55kDa、约55-60kDa、约60-65kDa、约65-70kDa、约70-75kDa、约75-80kDa、约80-85kDa、约85-90kDa、约90-95kDa、约95-100kDa、约100-105kDa、约105-110kDa、约110-115kDa、约115-120kDa、约120-125kDa、约125-130kDa、约130-135kDa、约135-140kDa、约140-145kDa、约145-150kDa、约150-155kDa、约155-160kDa、约160-165kDa、约165-170kDa、约170-175kDa、约175-180kDa、约180-185kDa、约185-190kDa、约190-195kDa或约195-200kDa的分子量。
在某些实施方案中，化学改性的PEG(例如，PEGDA)可以以约1％至约60％重量/体积(w/v)的浓度存在于所述聚合物组合物中。在某些实施方案中，化学改性的PEG(例如，PEGDA)可以以约0.5％、约1％、约2％、约3％、约4％、约5％、约6％、约7％、约8％、约9％、约10％、约11％、约12％、约13％、约14％、约15％、约16％、约17％、约18％、约19％、约20％、约21％、约22％、约23％、约24％、约25％、约26％、约27％、约28％、约29％、约30％、约31％、约32％、约33％、约34％、约35％、约36％、约37％、约38％、约39％、约40％、约41％、约42％、约43％、约44％、约45％、约46％、约47％、约48％、约49％、约50％、约51％、约52％、约53％、约54％、约55％、约56％、约57％、约58％、约59％或约60％的重量/体积浓度(w/v)存在于所述聚合物组合物中。在某些实施方案中，化学改性的PEG(例如，PEGDA)可以以约1-3％、约3-6％、约6-10％、约1-5％、约1-10％、约5-10％、约11-13％、约13-16％、约16-20％、约10-20％、约10-15％、约15-20％、约21-23％、约23-26％、约26-30％、约20-30％、约20-25％、约25-30％、约31-33％、约33-36％、约36-40％、约30-40％、约30-35％、约35-40％、约41-43％、约43-46％、约46-50％、约40-50％、约40-45％、约45-50％、约51-53％、约53-56％、约56-60％、约50-60％、约50-55％或约55-60％的重量/体积浓度(w/v)存在于所述聚合物组合物中。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含丙烯酰基取代的明胶(例如，GelMA)和丙烯酰基取代的PEG(例如，PEGDA)，比率为约30:1至约1:30w/w。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含丙烯酰基取代的明胶和丙烯酰基取代的PEG，比率(w/w)为约30:1、约29:1、约28:1、约27:1、约26:1、约25:1、约24:1、约23:1、约22:1、约21:1、约20:1、约19:1、约18:1、约17:1、约16:1、约15:1、约14:1、约13:1、约12:1、约11:1、约10:1、约9:1、约8:1、约7:1、约6:1、约5:1、约4:1、约3:1、约2:1、约1:1、约1:2、约1:3、约1:4、约1:5、约1:6、约1:7、约1:8、约1:9、约1:10、约1:11、约1:12、约1:13、约1:14、约1:15、约1:16、约1:17、约1:18、约1:19、约1:20、约1:21、约1:22、约1:23、约1:24、约1:25、约1:26、约1:27、约1:28、约1:29或约1:30。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含丙烯酰基取代的PEG(例如，PEGDA)和丙烯酰基取代的透明质酸(例如，MeHA)，比率为约30:1至约1:30w/w。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含丙烯酰基取代的PEG和丙烯酰基取代的透明质酸，比率(w/w)为约30:1、约29:1、约28:1、约27:1、约26:1、约25:1、约24:1、约23:1、约22:1、约21:1、约20:1、约19:1、约18:1、约17:1、约16:1、约15:1、约14:1、约13:1、约12:1、约11:1、约10:1、约9:1、约8:1、约7:1、约6:1、约5:1、约4:1、约3:1、约2:1、约1:1、约1:2、约1:3、约1:4、约1:5、约1:6、约1:7、约1:8、约1:9、约1:10、约1:11、约1:12、约1:13、约1:14、约1:15、约1:16、约1:17、约1:18、约1:19、约1:20、约1:21、约1:22、约1:23、约1:24、约1:25、约1:26、约1:27、约1:28、约1:29或约1:30。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含一种或多种选自以下各项的合成聚合物组分(即，聚合物或前体)：甲基丙烯酸酯-低聚丙交酯-PEO-低聚丙交酯-甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(PEG)、聚癸二酸甘油酯(PGS)、聚乳酸(PLA)、聚丙二醇(PPO)、PEG-PPO-PEG共聚物(例如普郎尼克类(pluronics))、聚磷腈、聚甲基丙烯酸酯、聚(N-乙烯基吡咯烷酮)和聚乙烯亚胺。
交联剂
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含交联剂。如本文所用，短语“交联剂”可描述形成、促进或调节聚合物单元或链之间的分子间键合(共价键合、离子键合、氢键键合)以产生聚合物链网络的物质。交联剂通常表现出一种或多种，任选地两种或更多种可以在两条或更多条聚合物链之间产生化学键的键合官能度。交联剂可以包括例如两个乙烯基键(四官能度)或三个胺(三官能度)。
在某些实施方案中，聚合物组合物包含交联剂，所述交联剂可用于活化或促进聚合物组合物从前体聚合物组合物聚合、胶凝化和固化成凝胶聚合物组合物。在某些实施方案中，将本公开的聚合物组合物(例如，前体聚合物组合物)暴露于交联条件(例如，在光引发剂存在下暴露于可见光)可引起聚合物组合物中的一个或多个丙烯酰基基团(例如，丙烯酰基取代的明胶、丙烯酰基取代的HA、丙烯酰基取代的PEG和其他基于丙烯酰基的交联剂)与其他丙烯酰基基团反应以交联聚合物组合物并形成凝胶聚合物组合物(例如，GelMA水凝胶)。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物(例如，前体聚合物组合物)包含约1％至约50％(w/v)的一种或多种交联剂。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含浓度(w/v)为至少约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％或约40％的一种或多种交联剂。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含浓度(w/v)不超过约50％、约45％、约40％、约35％或约30％的一种或多种交联剂。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含浓度(w/v)为约1-3％、约3-6％、约6-10％、约1-5％、约1-10％、约5-10％、约11-13％、约13-16％、约16-20％、约10-20％、约10-15％、约15-20％、约21-23％、约23-26％、约26-30％、约20-30％、约20-25％、约25-30％、约31-33％、约33-36％、约36-40％、约30-40％、约30-35％、约35-40％、约41-43％、约43-46％、约46-50％、约40-50％、约40-45％或约45-50％的一种或多种交联剂。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含一种或多种选自以下各项的交联剂：戊二醛、环氧化物(例如，双环氧乙烷)、氧化葡聚糖、对叠氮苯甲酰酰肼、N-(a-马来酰亚胺基乙酰氧基)琥珀酰亚胺酯、对叠氮苯基乙二醛一水合物、双-((4-叠氮水杨酰胺基)乙基)二硫化物、双(磺基琥珀酰亚胺基)辛二酸酯、二硫代双(琥珀酰亚胺基丙酸酯)、辛二酸二琥珀酰亚胺酯、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)、乙氧基化三甲基丙烷三丙烯酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)、它们的衍生物或它们的组合。
在某些实施方案中，本发明的聚合物组合物包含一种或多种选自以下各项的交联剂：聚环氧乙烷二甲基丙烯酸酯、亚甲基双丙烯酰胺、亚甲基双(2-甲基丙烯酰胺)、亚甲基二丙烯酸酯、亚甲基双(2-甲基丙烯酸酯)、二乙二醇二丙烯酸酯、六亚甲基二丙烯酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、氧基双(亚甲基)双(2-甲基丙烯酸酯)、氧基双(乙烷-2,l-二基)双(2-甲基丙烯酸酯)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯三丙烯酸酯、异氰脲酸三(2-丙烯酰氧基乙基)酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯和甘油三丙烯酸酯、氧次膦基三(氧基亚乙基)三丙烯酸酯、它们的衍生物或它们的组合
聚合物交联引发剂/光引发剂
在某些实施方案中，聚合物组合物包含一种或多种聚合物交联引发剂，诸如光引发剂成分。在某些实施方案中，聚合物交联引发剂在暴露于特定的聚合物交联条件(例如，酸性条件、碱性条件、高盐条件、低盐条件、高温、搅拌、溶解条件、曝光)时形成自由基，其中所述自由基可引起组合物中反应性基团之间的键形成，诸如GelMA聚合物组合物中甲基丙烯酸酯基团之间的乙烯基键交联。
在某些实施方案中，聚合物组合物包含一种或多种光引发剂成分(即，通过吸收某一波长的光而引发或活化的交联引发剂)。在某些实施方案中，本公开的前体聚合物组合物包含一种或多种光引发剂成分。在某些实施方案中，光引发剂成分可以通过曝光而活化。在某些实施方案中，曝光可以活化光引发剂以形成自由基，其中自由基可以引起组合物中反应性基团之间的键形成，诸如GelMA聚合物组合物中甲基丙烯酸基团之间的乙烯基键交联。
在某些实施方案中，光引发剂成分可以通过暴露于一种或多种选自以下各项的光源而活化：可见光源(例如，白光或蓝光)、紫外(UV)光源、近红外(NIR)光源和荧光光源。在某些实施方案中，光引发剂成分包括可见光活化的光引发剂，诸如在暴露于波长为约380nm至约740nm的光时被活化的可见光活化的光引发剂。在某些实施方案中，可见光活化的光引发剂可以在暴露于波长为约380-435nm(即，紫光)、约435-500nm(即，蓝光)、约500-565nm(即，绿光)、约565-600nm(即，黄光)、约600-650nm(即，橙光)或约650-740nm(即，红光)的光时被活化。在某些实施方案中，光引发剂成分包括紫外光活化的光引发剂。在某些实施方案中，光引发剂成分包括近红外(NIR)光活化的光引发剂。在某些实施方案中，光引发剂成分包括白光活化的光引发剂。在某些实施方案中，光引发剂成分包括蓝光活化的光引发剂。
在某些实施方案中，聚合物组合物包含一种或多种选自以下各项的光引发剂成分：三乙醇胺；1-乙烯基-2-吡咯烷酮(NVP)；N-乙烯基己内酰胺(NVC)；乙二醇二丙烯酸酯(EGDA)；核黄素；偶氮双异丁腈；过氧化苯甲酰；1-苯甲酰基环己醇；二叔丁基过氧化物；曙红Y(例如，二钠盐)、(2-(2,4,5,7-四溴-6-氧化-3-氧代-3H-呫吨-9-基)苯甲酸酯)；4,6-三甲基苯甲酰亚膦酸盐；三乙醇胺；2,3-二酮基-1,7,7-三甲基降莰烷；1-苯基-1,2-丙二酮；2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦；双(2,6-二氯苯甲酰基)-(4-丙基苯基)氧化膦；4,4'-双(二甲氨基)二苯甲酮；4,4'-双(二乙氨基)二苯甲酮；2-氯噻吨-9-酮；4-(二甲氨基)二苯甲酮；菲醌；二茂铁；2-羟基-4'-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮；2-羟基-2-甲基苯丙酮；二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦/2-羟基-2-甲基苯丙酮(共混物)；安息香甲醚；安息香异丙醚；2,2-二乙氧基苯乙酮；二丁氧基苯乙酮；2,2-二甲氧基-2-苯基-1-苯基乙酮；2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮；二苯并环庚烯酮；(苯)三羰基铬；刃天青；试卤灵；苯甲酰三甲基锗；苯基-2,4,6-三甲基-苯甲酰基膦酸锂；樟脑醌；2-甲基-1-(4-(甲硫基)苯基)-2-吗啉代丙-2-酮；2-苄基-2-(二甲氨基)-4’-吗啉代丁酰苯；2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)丁-1-酮；苯甲酰甲酸甲酯；双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)-苯基氧化膦；双(2,4-环戊二烯-1-基)-双(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)钛；5,7-二碘-3-丁氧基-6-荧光酮；2,4,5,7-四碘-3-羟基-6-荧光酮；2,4,5,7-四碘-3-羟基-9-氰基-6-荧光酮；二甲氧基羟基-苯乙酮；2-萘-磺酰氯；1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-乙氧基-羰基)肟；2-乙基噻吨酮；2-异丙基噻吨酮；2,4-二乙基噻吨酮；2-叔丁基噻吨酮；2-氯噻吨酮；2-丙氧基噻吨酮；甲基苯基乙醛酸酯；苯基2-羟基-2-丙基酮；4-异丙基苯基2-羟基-2-丙基酮；4-正十二烷基苯基2-羟基-2-丙基酮；4-(2-羟基乙氧基)苯基2-羟基-2-丙基酮；1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙烷-1-酮)；4-(2-丙烯酰氧基乙氧基)苯基2-羟基-2-丙基酮；它们的衍生物，或它们的组合。在某些实施方案中，聚合物组合物包含曙红Y、三乙醇胺和/或乙烯基己内酰胺的组合。在某些实施方案中，所述聚合物交联引发剂包含曙红Y二钠盐(EYDS)、N-乙烯基己内酰胺(NVC)、三乙醇胺或它们的任何组合。在某些实施方案中，所述聚合物交联引发剂包含曙红Y二钠盐(EYDS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、三乙醇胺或它们的任何组合。
在某些实施方案中，聚合物交联引发剂包含：(i)约50μM的曙红Y或曙红Y二钠盐(EYDS)，任选地约50μM的曙红Y二钠盐(EYDS)；(ii)约3.5至约5.0μL/mL的N-乙烯基己内酰胺(NVC)或N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)，任选地约3.5至约5.0μL/mL的NVP，任选地约5.0μL/mL的NVP；和(iii)三乙醇胺，任选地约1.5％v/v的三乙醇胺。
在某些实施方案中，聚合物组合物包含一种或多种选自以下各项的光引发剂成分：苯乙酮；茴香偶姻；蒽醌；蒽醌-2-磺酸钠盐一水合物；(苯)三羰基铬；4-(boc-氨甲基)苯基异硫氰酸酯；苯精(benzin)；安息香；安息香乙醚；安息香异丁基醚；安息香甲醚；苯甲酸；苯并苯基-羟基环己基苯基酮；3,3',4,4'-二苯甲酮四羧酸二酐；4-苯甲酰联苯；2-苄基-2-(二甲氨基)-4'-吗啉代丁酰苯；4,4'-双(二乙氨基)二苯甲酮；4,4'-双(二甲氨基)二苯甲酮；米氏酮(Michler's ketone)；樟脑醌；2-氯噻吨-9-酮；5-二苯并环庚烯酮；(枯烯)环戊二烯基铁(II)六氟磷酸盐；二苯并环庚烯酮；2,2-二乙氧基苯乙酮；4,4'-二羟基二苯甲酮；2,2-二甲氧基2-苯基苯乙酮；4-(二甲氨基)二苯甲酮；4,4'-二甲基苄基；2,5-二甲基二苯甲酮；3,4-二甲基二苯甲酮；二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦；2-羟基-2-甲基苯丙酮；4'-乙氧基苯乙酮；2-乙基蒽醌；二茂铁；3’-羟基苯乙酮；4’-羟基苯乙酮；3-羟基二苯甲酮；4-羟基二苯甲酮；1-羟基环己基苯基酮；2-羟基-2-甲基苯丙酮；2-甲基二苯甲酮；3-甲基二苯甲酮；苯甲酰甲酸甲酯；2-甲基-4'-(甲硫基)-2-吗啉代苯丙酮；9,10-菲醌；4'-苯氧基苯乙酮；噻吨-9-酮；六氟锑酸三芳基锍盐；三芳基六氟磷酸锍盐；3-巯基-1-丙醇；巯基-1-十一烷醇；1-巯基-2-丙醇；3-巯基-2-丁醇；过氧化氢；过氧化苯甲酰；4,4'-二甲氧基安息香；2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮；二苯甲酰二硫化物；二苯基二硫代碳酸酯；2,2'-偶氮双异丁腈；2,2'-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟乙基)丙酰胺；樟脑醌；曙红；二甲基氨基苯甲酸酯；二甲氧基-2-苯基-苯乙酮；量子固化ITX光敏剂；Irgacures(例如，907、2959、651)；Darocur 2959；4-N,N-二甲氨基苯甲酸乙酯；1-[-(4-苯甲酰基苯硫基)苯基]-2-甲基-2-(4-甲基苯磺酰基)丙-1-酮；1-羟基-环己基-苯基-酮；2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦；二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦；2-乙基己基-4-二甲氨基苯甲酸酯；2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮；低聚[2-羟基-2-甲基-1-[4-(甲基乙烯基)苯基]丙酮]和丙氧基化三丙烯酸甘油酯；苯并二甲基缩酮；二苯甲酮；二苯甲酮和α-羟基-环己基-苯基酮的共混物；Esacure KIP 150和Esacure TZT的共混物；Esacure KIP150和Esacure TZT的共混物；Esacure KIP150和TPGDA的共混物；氧化膦、Esacure KIP 150和Esacure TZT的共混物；双官能α-羟基酮；4-二甲氨基苯甲酸乙酯；异丙基噻吨酮；2-羟基-2-甲基-苯基丙酮；2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦；2,4,6-三甲基二苯甲酮；4-甲基二苯甲酮和二苯甲酮的共混物；低聚(2-羟基-2-甲基-1-(4(1-甲基乙烯基)苯基)丙酮；低聚(2-羟基-2-甲基-1-4(1-甲基乙烯基)苯基丙酮和2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮；4-甲基二苯甲酮；三甲基二苯甲酮和甲基二苯甲酮；以及2,4,6-三甲基苯甲酰基氧化膦、α-羟基酮、三甲基二苯甲酮和4-甲基二苯甲酮的水乳液。
在某些实施方案中，聚合物组合物包含一种或多种选自以下各项的阳离子和/或阴离子光引发剂成分：四氯化钛、四氯化钒、双(环戊二烯基)二氯化钛、二茂铁、环戊二烯基三羰基锰、十羰基锰、重氮盐、二芳基碘盐(例如，3,3'-二硝基二苯基碘六氟砷酸盐、二苯基碘氟硼酸盐、4-甲氧基二苯基碘氟硼酸盐)和三芳基锍盐。
光引发的聚合和光引发剂在以下文献中有详细讨论：Rabek,Mechanisms ofPhotophysical Processes and Photochemical Reactions in Polymers,New York:Wiley&Sons,1987；及Fouassier,Photoinitiation,Photopolymerization,andPhotocuring,Cincinnati,Ohio:Hanser/Gardner；Fisher等人,2001,Annu.Rev.Mater.Res.,31:171；就各自描述聚合和光引发剂在聚合物组合物(包括丙烯酰基明胶诸如GelMA水凝胶)的生产中的用途的程度上而言，每一篇通过引用整体并入本文。
在某些实施方案中，聚合物组合物包含交联剂或引发剂，其包含一种或多种金属2+离子和/或金属3+离子。在某些实施方案中，聚合物组合物包含交联剂，所述交联剂包含一种或多种选自以下各项的金属2+离子和/或金属3+离子：Fe2+、Fe3+、Ni2+、Zn2+、Cu2+、Ag2+、Au3+、Co2+、Co3+、Cr2+、Cr3+、Cd2+、Mn2+、Mg2+、Pd2+、Pt2+、Al3+或它们的组合。在某些实施方案中，本公开的前体聚合物组合物包含一种或多种光引发剂成分和一种或多种金属2+/3+离子两者。
在某些实施方案中，聚合物组合物包含交联剂或引发剂，其使用点击生物缀合化学进行聚合交联。在某些实施方案中，聚合物组合物包含交联剂或引发剂，其使用选自以下各项的点击生物缀合化学：金属催化的叠氮化物-炔环加成、应变促进的叠氮化物-炔环加成、应变促进的炔-硝酮环加成(例如，烯烃/叠氮化物[3+2]环加成、烯烃/四嗪逆需求Diels-Alder、烯烃/四唑光点击反应)或它们的组合。
II.物理、机械和结构特征
粘度、剪切强度和抗剪力
材料的粘度是对材料在给定速率下抗变形能力的测量。流体材料的粘度常常与该材料的厚度和/或密度相关。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以具有治疗有效的粘度。在某些实施方案中，聚合物组合物可具有在受试者的目标组织上提供强粘附力和高的聚合物组合物保持力的粘度。在某些实施方案中，本公开的前体聚合物组合物可以具有在受试者的目标组织上提供强粘附力和高的聚合物组合物保持力的粘度。在某些实施方案中，前体聚合物组合物可以具有比水大的粘度。在某些实施方案中，前体聚合物组合物可以具有与糊剂相当的粘度。在某些实施方案中，本公开的凝胶聚合物组合物可以具有在受试者的目标组织上提供强粘附力和高的聚合物组合物保持力的粘度。在某些实施方案中，前体聚合物组合物可以具有与水相当的粘度。在某些实施方案中，凝胶聚合物组合物可以在目标组织的表面上保持其形状和/或稠度一个或多个小时、一天或多天或一周或多周。
在某些实施方案中，聚合物组合物在低剪切速率下(例如，在约0.001s-1至约1s-1的剪切速率下)可以具有约0.5帕-秒(Pa·s)至约300Pa·s的粘度。在某些实施方案中，聚合物组合物在低剪切速率下可以具有约0.5-100Pa·s的粘度。在某些实施方案中，聚合物组合物在低剪切速率下可以具有约0.5-5Pa·s、约5-10Pa·s、约10-15Pa·s、约15-20Pa·s、约20-25Pa·s、约25-30Pa·s、约30-35Pa·s、约35-40Pa·s、约40-45Pa·s、约45-50Pa·s、约50-55Pa·s、约55-60Pa·s、约60-65Pa·s、约65-70Pa·s、约70-75Pa·s、约75-80Pa·s、约80-85Pa·s、约85-90Pa·s、约90-95Pa·s、约95-100Pa·s、约100-125Pa·s、约125-150Pa·s、约150-175Pa·s、约175-200Pa·s、约200-225Pa·s、约225-250Pa·s、约250-275Pa·s或约275-300Pa·s的粘度。
剪切强度和/或抗剪力是对材料抵抗外部剪切应力(即，剪切载荷)而不失效(即，丧失粘附力或完整性)的能力的测量。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以具有治疗有效的剪切强度。在某些实施方案中，聚合物组合物可具有在受试者的目标组织上提供持久粘附力和高的聚合物组合物保持力的剪切强度。在某些实施方案中，本公开的凝胶聚合物组合物可以具有在受试者的目标组织上提供持久粘附力和高的聚合物组合物保持力的剪切强度。在某些实施方案中，凝胶聚合物组合物可具有允许聚合物组合物在目标组织的表面上保持其形状、粘附力、连接性和/或稠度一个或多个小时、一天或多天或一周或多周的剪切强度。
在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有约1至约360kPa的剪切强度。在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有约100-360kPa的剪切强度。在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有约200-360kPa的剪切强度。在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有约1-20kPa、约20-40kPa、约40-60kPa、约60-80kPa、约80-100kPa、100-120kPa、约120-140kPa、约140-160kPa、约160-180kPa、约180-200kPa、200-220kPa、约220-240kPa、约240-260kPa、约260-280kPa、约280-300kPa、300-320kPa、约320-340kPa或约340-360kPa的剪切强度。
在某些实施方案中，聚合物组合物的剪切强度可以使用ASTM F2255-05或其经过修改的搭接剪切测试变型来测量。
溶胀和含水量
在某些实施方案中，聚合物组合物包含凝胶。凝胶通常包含交联的聚合框架，所述聚合框架涵盖充满间质溶剂(例如，流体)的孔隙网络。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含水凝胶，其中间质流体包含水。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含醇凝胶，其中间质流体包含醇(例如，甲醇、乙醇)。
当凝胶材料在凝胶的孔隙网络中吸收并保持额外的间质流体时，凝胶中可发生溶胀(即，体积增加)。同样，当凝胶材料从凝胶的孔隙隙网络中排出间质流体时，凝胶中可发生收缩(即，体积减小)。凝胶材料在某些溶剂环境中溶胀和/或收缩的能力和/或趋势将取决于聚合物和溶剂的化学性质(例如，溶解度、疏水性、孔隙结构、亲和力)以及凝胶的聚合物网络的弹性。凝胶的溶胀比是对凝胶因流体吸收而引起的重量分数增加的测量(例如，水凝胶因吸水而增加的重量)。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以具有治疗有效的溶胀比和/或含水量。在某些实施方案中，聚合物组合物可具有在受试者的目标组织上提供强粘附力和高的聚合物组合物保持力的溶胀比和/或含水量。。在某些实施方案中，本公开的凝胶聚合物组合物可以具有在受试者的目标组织上提供强粘附力和高的聚合物组合物保持力的溶胀比和/或含水量。在某些实施方案中，凝胶聚合物组合物可具有允许聚合物组合物在目标组织的表面上保持其形状、粘附力、连接性和/或稠度一个或多个小时、一天或多天或一周或多周的溶胀比和/或含水量。
在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有约5％至约50％的溶胀比。在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有至少约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％或约40％的溶胀比。在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有不超过约50％、约45％、约40％、约35％、约30％、约25％、约20％、约15％或约10％的溶胀比。在某些实施方案中，聚合物组合物具有约25％或更小、约20％或更小、约15％或更小、或约10％或更小的溶胀比。在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有约1-3％、约3-6％、约6-10％、约1-5％、约1-10％、约5-10％、约11-13％、约13-16％、约16-20％、约10-20％、约10-15％、约15-20％、约21-23％、约23-26％、约26-30％、约20-30％、约20-25％、约25-30％、约31-33％、约33-36％、约36-40％、约30-40％、约30-35％、约35-40％、约41-43％、约43-46％、约46-50％、约40-50％、约40-45％或约45-50％的溶胀比。在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有约1-3％、约3-6％、约6-10％、约1-5％、约1-10％、约5-10％、约11-13％、约13-16％、约16-20％、约10-20％、约10-15％、约15-20％、约21-23％、约23-26％、约26-30％、约20-30％、约20-25％、约25-30％、约31-33％、约33-36％、约36-40％、约30-40％、约30-35％、约35-40％、约41-43％、约43-46％、约46-50％、约40-50％、约40-45％或约45-50％的短期溶胀比(即，测量约1至24小时的溶胀比)。在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有约1-3％、约3-6％、约6-10％、约1-5％、约1-10％、约5-10％、约11-13％、约13-16％、约16-20％、约10-20％、约10-15％、约15-20％、约21-23％、约23-26％、约26-30％、约20-30％、约20-25％、约25-30％、约31-33％、约33-36％、约36-40％、约30-40％、约30-35％、约35-40％、约41-43％、约43-46％、约46-50％、约40-50％、约40-45％或约45-50％的中期溶胀比(即，测量约1至7天的溶胀比)。在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有约1-3％、约3-6％、约6-10％、约1-5％、约1-10％、约5-10％、约11-13％、约13-16％、约16-20％、约10-20％、约10-15％、约15-20％、约21-23％、约23-26％、约26-30％、约20-30％、约20-25％、约25-30％、约31-33％、约33-36％、约36-40％、约30-40％、约30-35％、约35-40％、约41-43％、约43-46％、约46-50％、约40-50％、约40-45％或约45-50％的长期溶胀比(即，测量约1至4周或更长时间的溶胀比)。
在某些实施方案中，水凝胶聚合物组合物可以具有约5％至约99％的含水量。在某些实施方案中，水凝胶聚合物组合物可以具有约50％至约99％的含水量。在某些实施方案中，水凝胶聚合物组合物可以具有约65％至约85％的含水量。在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有至少约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％或约80％的含水量。在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有约99％或更小、约95％或更小、约90％或更小、约85％或更小、约80％或更小、约75％或更小、约70％或更小、约65％或更小、约60％或更小、约55％或更小、约50％或更小、约45％或更小、约40％或更小、约35％或更小、或约30％或更小的溶胀比。在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有约1-3％、约3-6％、约6-10％、约1-5％、约5-10％、约1-10％、约11-13％、约13-16％、约16-20％、约10-15％、约15-20％、约10-20％、约21-23％、约23-26％、约26-30％、约20-25％、约25-30％、约20-30％、约31-33％、约33-36％、约36-40％、约30-35％、约35-40％、约30-40％、约41-43％、约43-46％、约46-50％、约40-45％、约45-50％、约40-50％、约51-53％、约53-56％、约56-60％、约50-55％、约55-60％、约50-60％、约61-63％、约63-66％、约66-70％、约60-65％、约65-70％、约60-70％、约71-73％、约73-76％、约76-80％、约70-75％、约75-80％、约70-80％、约81-83％、约83-86％、约86-90％、约80-85％、约85-90％、约80-90％、约91-93％、约93-96％、约96-99％、约90-95％、约95-99％或约90-99％的含水量。
在某些实施方案中，本公开的水凝胶聚合物组合物容许一种或多种治疗剂在一段时间内受控和持续释放。在某些实施方案中，所述水凝胶聚合物组合物允许释放至少1μg/天、至少2μg/天、至少3μg/天、至少4μg/天、至少5μg/天、至少6μg/天、至少7μg/天、至少8μg/天、至少9μg/天、至少10μg/天、至少11μg/天、至少12μg/天、至少13μg/天、至少14μg/天、至少15μg/天、至少16μg/天、至少17μg/天、至少18μg/天、至少19μg/天、至少20μg/天、至少25μg/天、至少30μg/天、至少35μg/天、至少40μg/天、至少45μg/天、至少50μg/天、至少60μg/天、至少70μg/天、至少80μg/天、至少90μg/天、至少100μg/天、至少150μg/天、至少200μg/天、至少250μg/天、至少300μg/天、至少350μg/天、至少400μg/天、至少450μg/天、至少500μg/天、至少600μg/天、至少700μg/天、至少800μg/天、至少900μg/天或至少1000μg/天的治疗剂。在某些实施方案中，所述水凝胶聚合物组合物允许释放至少10μg/天的治疗剂。
耐久性和降解
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以具有治疗有效的聚合物降解速率(即，降解速率)。在某些实施方案中，聚合物组合物可具有在受试者的目标组织上提供持续性粘附力和高的聚合物组合物保持力的降解速率。在某些实施方案中，本公开的凝胶聚合物组合物可以具有在受试者的目标组织上提供持续性粘附力和高的聚合物组合物保持力的降解速率。在某些实施方案中，凝胶聚合物组合物可具有允许聚合物组合物在目标组织的表面上保持其形状、粘附力、连接性和/或稠度一个或多个小时、一天或多天或一周或多周的降解速率。
在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有1-50天的降解速率。在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有约1-3天、约3-6天、约6-10天、约1-5天、约1-10天、约5-10天、约11-13天、约13-16天、约16-20天、约10-20天、约10-15天、约15-20天、约21-23天、约23-26天、约26-30天、约20-30天、约20-25天、约25-30天、约31-33天、约33-36天、约36-40天、约30-40天、约30-35天、约35-40天、约41-43天、约43-46天、约46-50天、约40-50天、约40-45天或约45-50天的降解速率。
生物相容性
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物与受试者的目标组织具有生物相容性。在某些实施方案中，聚合物组合物的生物力学特性与受试者的目标组织(例如，受试者的角膜)的生物力学特性相似和/或生物相容。
在某些实施方案中，聚合物组合物的生物相容性可以通过目标组织或受试者的低炎症反应来证明。在某些实施方案中，聚合物组合物的生物相容性可以通过来自目标组织的细胞的存活率来证明，所述细胞被植入或掺入聚合物组合物的一部分中。
形状
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以形成为模制、冲压或成形的凝胶组合物。模制、冲压或成形的水凝胶可以使用例如US 20050008675或US20040258729中阐述的方法制备，就每篇文献描述水凝胶(包括丙烯酸酯化明胶聚合组合物诸如GelMA水凝胶)的组成、生产(包括模制)、分析和使用的程度上而言，每篇文献通过引用整体并入本文。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物(例如，水凝胶聚合物组合物)可以形成圆柱体，每个圆柱体具有长度和直径。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物(例如，水凝胶聚合物组合物)可以适形于目标表面的形状。在某些实施方案中，聚合物组合物适形于目标表面的凸形、凹形或弯曲形状。
在某些实施方案中，聚合物组合物可以形成圆柱形棒。如本文所用，“圆柱形棒”或“棒”描述圆柱体长度至少为圆柱体直径的3倍(3x)的圆柱体。作为非限制性示例，圆柱形棒可以具有：约3mm的长度和约0.75mm的直径；或者约2.5mm的长度和约0.75mm的直径。在某些实施方案中，本公开的水凝胶棒可以是长度为约3mm且直径为约0.75mm。在某些实施方案中，本公开的水凝胶棒可以是长度为约6mm且直径为约0.75mm。
在某些实施方案中，聚合物组合物可以形成圆柱形圆盘。如本文所用，“圆柱形圆盘”或“圆盘”描述圆柱体直径至少为圆柱体长度的2倍(2x)的圆柱体。作为非限制性示例，圆柱形圆盘可以具有：约2.5mm的长度和约6mm的直径；或者约2mm的长度和约6mm的直径。
III.凝胶生产
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物(例如，GelMA聚合物组合物)可以如本领域所述生产，包括Nichol等人,Biomaterials,2010Jul,31(21):5536-44；Assmann等人,Biomaterials,2017,140:115-127；Noshadi等人,Biomater.Sci.,2017,5:2093-2105；就每篇文献描述聚合物组合物(包括丙烯酰基明胶聚合组合物诸如GelMA水凝胶)的生产的程度上而言，每篇文献通过引用整体并入本文。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以通过交联前体聚合物组合物中的两种或更多种化学改性的明胶组分以形成凝胶聚合物组合物来形成。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以在湿润、含水的和/或生物条件下交联、聚合和/或胶凝以形成凝胶聚合物组合物。在某些实施方案中，当暴露于特定的交联条件(例如，酸性条件、碱性条件、高盐条件、低盐条件、高温、搅拌、溶解条件)时，所述两种或更多种化学改性的明胶组分的交联被引发、促进或实现。在某些实施方案中，所述两种或更多种化学改性的明胶组分的交联由交联剂引发、促进或实现。在某些实施方案中，所述两种或更多种化学改性的明胶组分的交联由交联剂在特定交联条件下引发、促进或实现。
在某些实施方案中，本公开提供了用于生产凝胶聚合物组合物诸如水凝胶聚合物组合物的方法。在某些实施方案中，本公开提供了用于生产GelMA水凝胶聚合物组合物的方法。图2提供了用于生产凝胶聚合物组合物的方法100。在步骤110中，提供前体聚合物组合物，其包含具有可交联基团的化学改性的明胶(例如，丙烯酰基取代的明胶、GelMA)。在任选的步骤115中，将一种或多种另外的具有可交联基团的化学改性的聚合物前体(例如，MeHA、PEGDA)添加到前体聚合物组合物中。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含未改性的HA和/或未改性的PEG和/或未改性的弹性蛋白原。在步骤120中，将包含一种或多种交联剂和/或光引发剂的溶液添加到前体聚合物组合物中。在任选的步骤125中，将治疗剂、细胞和/或颗粒(即，微粒或纳米颗粒)添加到前体聚合物组合物中。在步骤130中，前体聚合物组合物聚合/交联以产生凝胶聚合物组合物。
在某些实施方案中，用于生产凝胶聚合物组合物的方法可以包括提供前体聚合物组合物，其包含具有可交联基团的化学改性的明胶(例如，丙烯酰基取代的明胶、GelMA)。在某些实施方案中，化学改性的明胶包括丙烯酸酯化明胶。在某些实施方案中，化学改性的明胶包括甲基丙烯酰化明胶(即，GelMA)。
在某些实施方案中，前体聚合物组合物包含一种或多种溶剂或液体媒介物、稀释剂、分散介质、分散剂、成粒剂、粘合剂、崩解剂、悬浮剂、表面活性剂、乳化物或乳化剂、等渗剂、增稠剂、防腐剂、固体粘合剂、缓冲剂、润滑剂、着色剂、包衣剂、甜味剂、调味剂、芳香剂或它们的组合。
在某些实施方案中，前体聚合物组合物包含一种或多种溶剂。在某些实施方案中，所述溶剂包括水性溶剂。水性溶剂的实例包括但不限于蒸馏水、去离子水、盐水、杜尔贝科磷酸盐缓冲盐水(Dulbecco’s phosphate-buffered saline，DPBS)和林格氏溶液(Ringer’s solution)。在某些实施方案中，所述溶剂包括DPBS。在某些实施方案中，所述溶剂包括有机溶剂。有机溶剂的实例包括但不限于己烷、苯、甲苯、丙酮、乙醚、氯仿、二氯甲烷、异丙醇、甲醇、乙醇、正丙醇和正丁醇。
在某些实施方案中，前体聚合物组合物可以是可喷射的形式。在某些实施方案中，前体聚合物组合物可以是高粘度形式(例如，糊样粘度)。在某些实施方案中，前体聚合物组合物可以是低粘度形式(例如，液体样粘度)。
在某些实施方案中，用于生产凝胶聚合物组合物的方法可以包括将一种或多种另外的具有可交联基团的化学改性的聚合物前体添加到前体聚合物组合物中的步骤。在某些实施方案中，用于生产凝胶聚合物组合物的方法可以包括：(i)提供包含具有可交联基团的化学改性的明胶(例如，丙烯酰基取代的明胶、GelMA)的前体聚合物组合物；和(ii)将一种或多种另外的具有可交联基团的化学改性的聚合物前体添加到前体聚合物组合物中。在某些实施方案中，所述一种或多种另外的化学改性的聚合物前体包含化学改性的透明质酸，诸如丙烯酰基取代的透明质酸。在某些实施方案中，化学改性的透明质酸包含甲基丙烯酸酯化的透明质酸(MeHA)。在某些实施方案中，所述一种或多种另外的化学改性的聚合物前体包含化学改性的聚(乙二醇)(PEG)，诸如丙烯酰基取代的PEG。在某些实施方案中，化学改性的透明质酸包含聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)。
在某些实施方案中，用于生产凝胶聚合物组合物的方法可以包括将一种或多种交联剂和/或聚合物交联引发剂(例如，光引发剂)添加到前体聚合物组合物中的步骤。在某些实施方案中，用于生产凝胶聚合物组合物的方法可以包括：(i)提供包含具有可交联基团的化学改性的明胶(例如，丙烯酰基取代的明胶、GelMA)的前体聚合物组合物；和(ii)将一种或多种交联剂和/或聚合物交联引发剂(例如，光引发剂)添加到前体聚合物组合物中。在某些实施方案中，用于生产凝胶聚合物组合物的方法可以包括：(i)提供包含具有可交联基团的化学改性的明胶(例如，丙烯酰基取代的明胶、GelMA)的前体聚合物组合物；(ii)将一种或多种另外的具有可交联基团的化学改性的聚合物前体添加到前体聚合物组合物中，和(iii)将一种或多种交联剂和/或聚合物交联引发剂(例如，光引发剂)添加到前体聚合物中。
在某些实施方案中，在将一种或多种另外的具有可交联基团的化学改性的聚合物前体添加到前体聚合物组合物中之前，可以将一种或多种交联剂和/或聚合物交联引发剂(例如，光引发剂)添加到前体聚合物中。在某些实施方案中，用于生产凝胶聚合物组合物的方法可以包括：(i)提供包含具有可交联基团的化学改性的明胶(例如，丙烯酰基取代的明胶、GelMA)的前体聚合物组合物；(ii)将一种或多种交联剂和/或聚合物交联引发剂(例如，光引发剂)添加到前体聚合物中；和(iii)将一种或多种另外的具有可交联基团的化学改性的聚合物前体添加到前体聚合物组合物中。
在某些实施方案中，聚合物组合物包含一种或多种聚合物交联引发剂(例如，当暴露于特定的聚合物交联条件时形成自由基的交联引发剂，所述特定的聚合物交联条件诸如酸性条件、碱性条件、高盐条件、低盐条件、高温、搅拌、溶解条件和曝光)。在某些实施方案中，聚合物组合物包含一种或多种光引发剂成分(即，通过吸收某一波长的光而引发或活化的交联引发剂)。在某些实施方案中，本公开的前体聚合物组合物包含一种或多种光引发剂成分(即，由可见光引发或活化的交联引发剂)。在某些实施方案中，光引发剂成分可以通过曝光而活化。在某些实施方案中，曝光可以活化光引发剂以形成自由基，其中自由基可以引起组合物中反应性基团之间的键形成，诸如GelMA聚合物组合物中甲基丙烯酸基团之间的乙烯基键交联。图3提供了生产GelMA水凝胶聚合物组合物的一系列反应的实例，其中：(i)光引发剂成分受光能(hv)活化以形成自由基(R*)，然后自由基引发单独的甲基丙烯酰化明胶聚合物前体上的反应性基团之间的键形成，从而形成交联的GelMA聚合物网络。甲基丙烯酰化明胶组分上的反应性基团之间的连续反应将引起形成更宽的GelMA水凝胶聚合物组合物。
在某些实施方案中，光引发剂成分可以通过暴露于一种或多种选自以下各项的光源而活化：可见光源(例如，白光或蓝光)、紫外(UV)光源、近红外(NIR)光源和荧光光源。在某些实施方案中，光引发剂成分包括可见光活化的光引发剂，诸如在暴露于波长为约380nm至约740nm的光时被活化的可见光活化的光引发剂。在某些实施方案中，可见光活化的光引发剂可以在暴露于波长为约380-435nm(即，紫光)、约435-500nm(即，蓝光)、约500-565nm(即，绿光)、约565-600nm(即，黄光)、约600-650nm(即，橙光)或约650-740nm(即，红光)的光时被活化。在某些实施方案中，光引发剂成分包括紫外光活化的光引发剂。在某些实施方案中，光引发剂成分包括近红外(NIR)光活化的光引发剂。在某些实施方案中，光引发剂成分包括白光活化的光引发剂。在某些实施方案中，光引发剂成分包括蓝光活化的光引发剂。
在某些实施方案中，用于生产凝胶聚合物组合物的方法可以包括将治疗剂和/或颗粒(即，微粒或纳米颗粒)中的一种或多种添加到前体聚合物组合物中的步骤。在某些实施方案中，在将一种或多种另外的具有可交联基团的化学改性的聚合物前体添加到前体聚合物组合物中之前，可以将治疗剂和/或颗粒中的一种或多种添加到前体聚合物中。在某些实施方案中，在将一种或多种交联剂和/或聚合物交联引发剂(例如，光引发剂)添加到前体聚合物组合物中之前，可以将治疗剂和/或颗粒中的一种或多种添加到前体聚合物中。在某些实施方案中，用于生产凝胶聚合物组合物的方法可以包括：(i)提供包含具有可交联基团的化学改性的明胶(例如，丙烯酰基取代的明胶、GelMA)的前体聚合物组合物；(ii)任选地将一种或多种另外的具有可交联基团的化学改性的聚合物前体添加到前体聚合物组合物中，(iii)将一种或多种交联剂和/或聚合物交联引发剂(例如，光引发剂)添加到前体聚合物中；和(iv)任选地添加一种或多种治疗剂和/或颗粒。
在某些实施方案中，前体聚合物组合物可以在任何聚合/交联步骤之前出于质量和/或纯度进行澄清、纯化或加工。在某些实施方案中，可以过滤前体聚合物组合物。在某些实施方案中，可以冻干前体聚合物组合物。在某些实施方案中，可以冷冻储存前体聚合物组合物。
在某些实施方案中，用于生产凝胶聚合物组合物的方法可以包括聚合/交联前体聚合物组合物以生产凝胶聚合物组合物的步骤。在某些实施方案中，用于生产凝胶聚合物组合物的方法可以包括：(i)提供包含具有可交联基团的化学改性的明胶(例如，丙烯酰基取代的明胶、GelMA)的前体聚合物组合物；(ii)任选地将一种或多种另外的具有可交联基团的化学改性的聚合物前体添加到前体聚合物组合物中，(iii)将一种或多种交联剂和/或聚合物交联引发剂(例如，光引发剂)添加到前体聚合物中；(iv)任选地添加一种或多种治疗剂和/或颗粒；和(v)聚合/交联前体聚合物组合物以生产凝胶聚合物组合物。
在某些实施方案中，化学改性的明胶组分和任何另外的化学改性的聚合物前体(例如，MeHA、PEGDA)的交联通过在光引发剂组分的存在下暴露于UV或可见光而引发、促进或实现。在某些实施方案中，在光引发剂的存在下暴露于UV或可见光致使一个化学改性的明胶分子上的丙烯酰基基团与其他化学改性的明胶分子上的丙烯酰基基团反应，以交联丙烯酰基取代的明胶组分并产生凝胶(例如，水凝胶)。在某些实施方案中，在光引发剂的存在下暴露于可见光致使一个甲基丙烯酰基明胶分子上的甲基丙烯酰基基团与其他甲基丙烯酰基明胶分子上的甲基丙烯酰基基团反应，以交联甲基丙烯酰基取代的明胶组分并产生甲基丙烯酰化明胶(GelMA)水凝胶。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物暴露于光源的持续时间为1-60分钟。在某些实施方案中，所述聚合物组合物暴露于光源的持续时间为1分钟或更长、5分钟或更长、10分钟或更长、15分钟或更长、20分钟或更长、25分钟或更长、或30分钟或更长。在某些实施方案中，所述聚合物组合物暴露于光源的持续时间为1分钟或更少、5分钟或更少、10分钟或更少、15分钟或更少、20分钟或更少、25分钟或更少、或30分钟或更少、35分钟或更少、或40分钟或更少。在某些实施方案中，所述聚合物组合物暴露于光源的持续时间为约5秒、约10秒、约15秒、约20秒、约25秒、约30秒、约35秒、约40秒、约45秒、约50秒、约55秒、约60秒、约65秒、约70秒、约75秒、约80秒、约85秒、约90秒、约95秒、约100秒、约105秒、约110秒、约115秒、约120秒、约3分钟、约4分钟、约5分钟、约6分钟、约7分钟、约8分钟、约9分钟、约10分钟、约11分钟、约12分钟、约13分钟、约14分钟、约15分钟、约16分钟、约17分钟、约18分钟、约19分钟、约20分钟、约21分钟、约22分钟、约23分钟、约24分钟、约25分钟、约26分钟、约27分钟、约28分钟、约29分钟、约30分钟、约31分钟、约32分钟、约33分钟、约34分钟、约35分钟、约36分钟、约37分钟、约38分钟、约39分钟、约40分钟、约41分钟、约42分钟、约43分钟、约44分钟、约45分钟、约46分钟、约47分钟、约48分钟、约49分钟、约50分钟、约51分钟、约52分钟、约53分钟、约54分钟、约55分钟、约56分钟、约57分钟、约58分钟、约59分钟或约60分钟。在某些实施方案中，所述聚合物组合物暴露于光源的持续时间为约1-3分钟、约3-6分钟、约6-10分钟、约1-5分钟、约1-10分钟、约5-10分钟、约11-13分钟、约13-16分钟、约16-20分钟、约10-20分钟、约10-15分钟、约15-20分钟、约21-23分钟、约23-26分钟、约26-30分钟、约20-30分钟、约20-25分钟、约25-30分钟、约31-33分钟、约33-36分钟、约36-40分钟、约30-40分钟、约30-35分钟、约35-40分钟、约41-43分钟、约43-46分钟、约46-50分钟、约40-50分钟、约40-45分钟、约45-50分钟、约51-53分钟、约53-56分钟、约56-60分钟、约50-60分钟、约50-55分钟或约55-60分钟。
在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有约1μm至约10000μm的厚度。在某些实施方案中，聚合物组合物可以具有约1-50μm、约50-100μm、约100-150μm、约150-200μm、约200-250μm、约250-300μm、约300-350μm、约350-400μm、约400-450μm、约450-400μm、约400-450μm、约450-500μm、约500-550μm、约550-600μm、约600-650μm、约650-700μm、约700-750μm、约750-800μm、约800-850μm、约850-900μm、约900-950μm、约950-1000μm、约1000-1500μm、约1500-2000μm、约2000-2500μm、约2500-3000μm、约3000-3500μm、约3500-4000μm、约4000-4500μm、约4500-4000μm、约4000-4500μm、约4500-5000μm、约5000-5500μm、约5500-6000μm、约6000-6500μm、约6500-7000μm、约7000-7500μm、约7500-8000μm、约8000-8500μm、约8500-9000μm、约9000-9500μm或约9500-10000μm的厚度。
在某些实施方案中，前体聚合物组合物可以在交联反应之前或期间冷却。在某些实施方案中，前体聚合物组合物可以在交联反应之前或期间冷却到约0℃至约30℃的温度。在某些实施方案中，前体聚合物组合物可以冷却到约0-5℃、约5-10℃、约0-10℃、约10-15℃、约15-20℃、约10-20℃、约20-25℃、约25-30℃或约20-30℃的温度。在某些实施方案中，前体聚合物组合物可以在交联反应之前或期间加热。在某些实施方案中，前体聚合物组合物可以在交联反应之前或期间加热到约30℃至约150℃的温度。在某些实施方案中，前体聚合物组合物可以加热到约30-35℃、约35-40℃、约30-40℃、约40-45℃、约45-50℃、约40-50℃、约50-55℃、约55-60℃、约50-60℃、约60-65℃、约65-70℃、约60-70℃、约70-75℃、约75-80℃、约70-80℃、约80-85℃、约85-90℃、约80-90℃、约90-95℃、约95-100℃、约90-100℃、约100-105℃、约105-110℃、约100-110℃、约110-115℃、约115-120℃、约110-120℃、约130-135℃、约135-140℃、约130-140℃、约140-145℃、约145-150℃或约140-150℃的温度。
一旦交联反应完成或停止，就可以出于质量、纯度和/或治疗活力而对所得凝胶聚合物材料进行澄清、纯化或加工。在某些实施方案中，可以透析凝胶聚合物组合物以从凝胶混合物或结构中去除任何未反应的化合物。在某些实施方案中，可以用包含去离子水的透析缓冲液透析凝胶聚合物组合物。在某些实施方案中，可以过滤凝胶聚合物组合物。在某些实施方案中，可以干燥凝胶聚合物组合物。在某些实施方案中，可以冻干凝胶聚合物组合物。在某些实施方案中，可以冷冻储存凝胶聚合物组合物。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以形成、模制、挤出编织或以其他方式生产或加工成纤维、膜、圆盘、织物、管、导管、棒、环、网或本领域已知的聚合物或凝胶材料的任何其他形式或形状。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以形成、模制、挤出编织或以其他方式生产或加工成单层结构或多层结构(例如，两层、三层、四层等)。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物包含在聚合物组合物的间隙多孔网络内交织或缠绕但未与核心交联聚合物网络化学连接的大分子聚合物和/或纤维成分。此类大分子的非限制性实例包括聚己内酯、明胶、明胶甲基丙烯酸酯、藻酸盐、藻酸盐甲基丙烯酸酯、壳聚糖、壳聚糖甲基丙烯酸酯、乙二醇壳聚糖、乙二醇壳聚糖甲基丙烯酸酯、透明质酸、透明质酸甲基丙烯酸酯和其他非交联的天然或合成聚合物链。包括交织大分子结构的凝胶材料可以称为复合结构或复合凝胶。水凝胶/纤维复合材料的实例例如在Moutos等人Nat.Mater.,2007,6(2)，第162-7页中有描述；就该文献描述复合凝胶材料的组成、生产、分析和使用的程度上而言，该文献通过引用整体并入本文。在某些实施方案中，前体聚合物组合物可以是高粘度形式(例如，糊样粘度)，并掺入大分子聚合物基质(例如，纤维垫或组织基质)中。在某些实施方案中，前体聚合物组合物可以是低粘度形式(例如，液体样粘度)，并掺入大分子聚合物基质(例如，纤维垫或组织基质)中。
在某些实施方案中，交联聚合物组合物可以具有基本上共价的基质形式。在某些实施方案中，交联聚合物组合物可以具有无定形基质形式(即，主要通过离子键合和/或氢键键合形成的基质)。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以形成为图案化凝胶组合物(例如，微图案化水凝胶)。微图案化水凝胶可以使用例如US 6,423,252中阐述的方法制备，就其描述水凝胶(包括丙烯酸酯化明胶聚合组合物诸如GelMA水凝胶)的组成、生产(包括微图案化)、分析和使用的程度上而言，该文献通过引用整体并入本文。例如，所述方法包括：(i)使前体聚合物组合物与包含微图案的三维阴性构型(即，模板)的模具或表面接触；和(ii)交联和/或聚合前体聚合物组合物以产生交联的凝胶聚合物组合物(例如，GelMA水凝胶)，其至少在水凝胶的表面上包括微图案。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以形成为模制、冲压或成形的凝胶组合物。模制、冲压或成形的水凝胶可以使用例如US 20050008675或US20040258729中阐述的方法制备，就每篇文献描述水凝胶(包括丙烯酸酯化明胶聚合组合物诸如GelMA水凝胶)的组成、生产(包括模制)、分析和使用的程度上而言，每篇文献通过引用整体并入本文。
IV.施用和治疗
总则
缝合、组织移植和使用组织粘合剂是软组织(诸如角膜或巩膜组织)缺损和/或外伤的常见治疗。然而，每种治疗都带有风险和并发症：(i)缝合需要先进的外科技术和早期治疗，它常常产生不规则的疤痕，并且常常可导致微生物截留和感染；(ii)组织植入和移植需要供体组织(伴随高成本)、先进的外科技术，并且呈现出免疫反应或植入组织完全排斥的高风险；(iii)组织粘合剂(诸如氰基丙烯酸酯胶、纤维蛋白胶或基于聚乙二醇(PEG)的密封剂)的有效性和粘附力有限(特别是在水性和生理环境中)，耐久性有限，可能难以施加和控制质地，泄漏可能性高，缺乏生物相容性(诸如炎症性)并且可能有毒性，缺乏半透明度/透明度，感染风险高(包括与高孔隙率相关的风险)，并且通常未获得FDA对减轻角膜缺损或修复明显角膜切口、穿孔或创伤的安全性批准。
仍然需要有效治疗和/或封闭受试者软组织(即，除骨以外的身体组织)的损伤、缺损和疾病的改进的聚合物组合物。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以用作治疗或修复受试者软组织的密封剂组合物。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以用作施用治疗剂以治疗或修复受试者软组织的递送媒介物。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以用作治疗或修复受试者软组织的密封剂组合物，以及用作施用治疗剂以治疗或修复受试者软组织的递送媒介物。
在某些实施方案中，本公开的方法和组合物可用于粘附、封闭或治疗受试者的目标软组织。在某些实施方案中，本公开的方法和组合物可用于粘附、封闭或治疗一种或多种选自以下各项的目标软组织：脂肪组织、膀胱组织、骨髓、心血管组织(例如，心脏组织)、硬脑膜、内分泌腺、胃肠组织、毛囊、肾组织、肝组织、肺组织、淋巴结、肌肉组织、神经系统/神经组织(例如，外周神经系统)、眼组织(例如，角膜组织)、口腔组织(例如，颅面组织、牙组织、牙周组织)、胰腺组织、肾组织、皮肤组织(例如，用于治疗局部溃疡，诸如糖尿病性溃疡)、尿道组织、血管组织。在某些实施方案中，本公开的方法和组合物可用于粘附、封闭或治疗在应激和/或生理环境中的一个或多个目标软组织，或需要弹性和/或粘附组合物的类似应用。
本公开的聚合物组合物(例如，GelMA聚合物组合物)可以通过产生治疗有效结局的任何途径施用。
在某些实施方案中，所述方法包括将预胶凝化聚合物组合物施加到施加器上；将含有预胶凝化聚合物组合物的施加器放置在受试者目标组织的表面上；并且通过将预胶凝化聚合物组合物暴露于交联条件(例如，可见光和光引发剂)来交联(例如，光交联)聚合物组合物。在某些实施方案中，预胶凝化聚合物组合物直接施加到目标组织的表面，无需施加器。在某些实施方案中，施加到目标组织的表面包括施加到目标组织的外表面(例如，局部施加)。在某些实施方案中，施加到目标组织的表面包括施加/注射到目标组织表面正下方的空间(例如，结膜下施加至眼组织、视网膜下施加至眼组织)。
在某些实施方案中，可以通过施加包含本发明的第一聚合物组合物的第一层来治疗或封闭目标软组织，所述第一聚合物组合物经工程改造成具有特定的物理、机械、结构、化学和/或生物特性(例如，弹性、生物降解性、孔隙率)；然后施加包含第二聚合物组合物的第二层，所述第二聚合物组合物经工程改造成具有不同的物理、机械、结构、化学和/或生物特性(例如，弹性、生物降解性、孔隙率)。在某些实施方案中，所述方法可以包括施加一个或多个附加层(例如，第三层、第四层等)，每一层均包含本公开的聚合物组合物，所述聚合物组合物经工程改造成具有特定的物理、机械、结构、化学和/或生物特性(例如，弹性、生物降解性、孔隙率)。
在某些实施方案中，目标软组织可以通过以下方式进行治疗：(i)通过聚合本公开的聚合物组合物形成预形成的聚合物组合物；和(ii)将预形成的聚合物组合物施加到受试者的目标组织的表面上或表面下(例如，结膜下、视网膜下)。在某些实施方案中，施加到目标组织的表面(例如，表面上或表面下)包括施加/注射到目标组织表面正下方的空间(例如，结膜下施加至眼组织、视网膜下施加至眼组织)。在某些实施方案中，预形成的聚合物组合物可以工程改造成具有特定的物理、机械、结构、化学和/或生物特性(例如，弹性、生物降解性、孔隙率)。
在某些实施方案中，目标软组织可以通过以下方式进行治疗：(i)通过聚合本公开的聚合物组合物形成预形成的水凝胶聚合物组合物；(ii)通过从水凝胶中去除大部分间质流体(例如，至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少95％的间质流体)来干燥水凝胶聚合物；(iii)将预形成的聚合物组合物施加到受试者的目标组织的表面上或表面下(例如，结膜下、视网膜下)；和(iv)任选地将干燥的水凝胶聚合物再水合至基本上水合的形式(例如，至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少95％的间质流体体积)。在某些实施方案中，施加到目标组织的表面(例如，表面上或表面下)包括施加/注射到目标组织表面正下方的空间(例如，结膜下施加至眼组织、视网膜下施加至眼组织)。在某些实施方案中，预形成的聚合物组合物可以工程改造成具有特定的物理、机械、结构、化学和/或生物特性(例如，弹性、生物降解性、孔隙率)。
治疗组合物
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以制备成治疗组合物或包含在治疗组合物中。在某些实施方案中，本公开的水凝胶聚合物组合物可以制备成治疗组合物或包含在治疗组合物中。在某些实施方案中，本公开的GelMA水凝胶聚合物组合物可以制备成治疗组合物或包含在治疗组合物中。此类组合物包含本公开的一种或多种聚合物组合物(任选地包括一种或多种治疗剂或活性成分)和一种或多种治疗上可接受的赋形剂(例如，载体、溶剂或递送媒介物)。
根据本公开的治疗组合物中聚合物组合物(例如，GelMA水凝胶聚合物组合物)、治疗上可接受的赋形剂和/或任何附加成分的相对量可以变化，这取决于所治受试者或组织的特性、大小和/或状况，并进一步取决于施用或施加所述组合物的途径。在某些实施方案中，治疗组合物包含按治疗组合物的体积计0.1％至99％(w/v)的本公开的聚合物组合物。在某些实施方案中，治疗组合物包含本公开的聚合物组合物，其重量/体积浓度(w/v)为约0.5％、约1％、约2％、约3％、约4％、约5％、约6％、约7％、约8％、约9％、约10％、约11％、约12％、约13％、约14％、约15％、约16％、约17％、约18％、约19％、约20％、约21％、约22％、约23％、约24％、约25％、约26％、约27％、约28％、约29％、约30％、约31％、约32％、约33％、约34％、约35％、约36％、约37％、约38％、约39％、约40％、约41％、约42％、约43％、约44％、约45％、约46％、约47％、约48％、约49％、约50％、约51％、约52％、约53％、约54％、约55％、约56％、约57％、约58％、约59％、约60％、约61％、约62％、约63％、约64％、约65％、约66％、约67％、约68％、约69％、约70％、约71％、约72％、约73％、约74％、约75％、约76％、约77％、约88％、约79％、约80％、约81％、约82％、约83％、约84％、约85％、约86％、约87％、约88％、约89％、约90％、约91％、约92％、约93％、约94％、约95％、约96％、约97％、约98％或约99％。在某些实施方案中，治疗组合物包含本公开的聚合物组合物，其重量/体积浓度(w/v)为约1-3％、约3-6％、约6-10％、约1-5％、约5-10％、约1-10％、约11-13％、约13-16％、约16-20％、约10-15％、约15-20％、约10-20％、约21-23％、约23-26％、约26-30％、约20-25％、约25-30％、约20-30％、约31-33％、约33-36％、约36-40％、约30-35％、约35-40％、约30-40％、约41-43％、约43-46％、约46-50％、约40-45％、约45-50％、约40-50％、约51-53％、约53-56％、约56-60％、约50-55％、约55-60％、约50-60％、约61-63％、约63-66％、约66-70％、约60-65％、约65-70％、约60-70％、约71-73％、约73-76％、约76-80％、约70-75％、约75-80％、约70-80％、约81-83％、约83-86％、约86-90％、约80-85％、约85-90％、约80-90％、约91-93％、约93-96％、约96-99％、约90-95％、约95-99％或约90-99％。
在某些实施方案中，本公开的治疗组合物和制剂包含但不限于盐水、脂质体(例如，单层囊泡、多层囊泡)、脂质颗粒(包括微粒和纳米颗粒)和/或聚合物颗粒(包括微粒和纳米颗粒)。在某些实施方案中，本公开的治疗组合物和制剂包含本公开的聚合物组合物，其掺入但不限于盐水、脂质体、脂质颗粒(包括微粒和纳米颗粒)、聚合物颗粒(包括微粒和纳米颗粒)或它们的组合。
在某些实施方案中，本公开的治疗组合物和制剂是水性制剂(即，包含水的制剂)。在某些实施方案中，本公开的治疗组合物和制剂包含水、消毒水或注射用水(WFI)。
在某些实施方案中，本公开的治疗组合物和制剂包含以下的一种或多种：pH缓冲溶液(例如，磷酸盐缓冲盐水(PBS)、HEPES、TES、MOPS)、等渗盐水、林格氏溶液、多元醇(例如，甘油、丙二醇、液体聚乙二醇)、藻酸、乙醇及它们治疗上可接受的混合物。在某些实施方案中，本公开的治疗组合物和制剂包含磷酸盐缓冲盐水(PBS)。
本公开的制剂可用于生产、加工、制备、储存、扩展或施用本公开的聚合物组合物的任何步骤。
在某些实施方案中，本公开的治疗组合物包含一种或多种治疗上可接受的赋形剂(例如，能够悬浮或溶解聚合物化合物的媒介物)。赋形剂可以包括例如：抗粘附剂、抗氧化剂、粘合剂、包衣、压缩助剂、崩解剂、染料(色素)、润肤剂、乳化物、填充剂(稀释剂)、成膜剂或包衣、调味剂、香料、助流剂(流动增强剂)、润滑剂、防腐剂、印刷油墨、吸附剂、悬浮剂或分散剂、甜味剂和水合水。示例性的赋形剂包括但不限于：乙酸、硬脂酸铝、丁基羟基甲苯(BHT)、碳酸钙、氯化钙、磷酸钙(二元)、硬脂酸钙、羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素、交联聚乙烯吡咯烷酮、柠檬酸、交联聚维酮、半胱氨酸、乙基纤维素、明胶、葡萄糖、葡萄糖醛酸、葡萄糖酸、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟基丁二酸、肌醇、乳糖、氯化镁、硬脂酸镁、麦芽糖醇、甘露醇、蛋氨酸、甲基纤维素、对羟基苯甲酸甲酯、微晶纤维素、磷酸、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚维酮、预胶凝淀粉、对羟基苯甲酸丙酯、视黄醇棕榈酸酯、蔗糖、虫胶、二氧化硅、乙酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠、羧甲基纤维素钠、氯化钠、柠檬酸钠、氢氧化钠、磷酸钠、淀粉羟乙酸钠、山梨醇、淀粉(玉米)、硬脂酸、蔗糖、滑石、二氧化钛、维生素A、维生素E、维生素C、木糖醇、硬脂酸锌及它们的组合。
治疗剂
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以包含治疗剂。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以包含治疗剂作为递送有效载荷。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以包含浓度(w/v)为约0％至约40％的治疗剂。在某些实施方案中，本公开的前体聚合物组合物可以包含浓度(w/v)为约0％至约40％的治疗剂。在某些实施方案中，本公开的凝胶聚合物组合物可以包含浓度(w/v)为约0％至约40％的治疗剂。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以包含浓度(w/v)为约1-2％、约2-4％、约4-6％、约6-8％、约8-10％、约1-5％、约5-10％、约1-10％,10-12％、约12-14％、约14-16％、约16-18％、约18-20％、约10-15％、约15-20％、约10-20％、约20-22％、约22-24％、约24-26％、约26-28％、约28-30％、约20-25％、约25-30％、约20-30％、约30-32％、约32-34％、约34-36％、约36-38％、约38-40％、约30-35％、约35-40％或约30-40％的治疗剂。
在某些实施方案中，本公开的前体聚合物组合物可以包含浓度为约0.1mg/mL至约500mg/mL的治疗剂。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以包含浓度为约0.1-0.5mg/mL、约0.5-1.0mg/mL、约1.0-2.5mg/mL、约2.5-5.0mg/mL、约5.0-10.0mg/mL、约10.0-25.0mg/mL、约25.0-50.0mg/mL、约50.0-100.0mg/mL、约100-150mg/mL、约150-200mg/mL、约200-250mg/mL、约250-300mg/mL、约300-350mg/mL、约350-400mg/mL、约400-450mg/mL、约450-500mg/mL、约500-550mg/mL、约550-600mg/mL、约600-650mg/mL、约650-700mg/mL、约700-750mg/mL、约750-800mg/mL、约800-850mg/mL、约850-900mg/mL、约900-950mg/mL或约950-1000mg/mL的治疗剂。
在某些实施方案中，聚合物组合物可以在少于1小时内递送治疗剂达到峰值浓度。在某些实施方案中，聚合物组合物可以在少于1天内递送治疗剂达到峰值浓度。在某些实施方案中，聚合物组合物可以在约0-2小时、约2-4小时、约4-6小时、约6-8小时、约8-10小时、约10-12小时、约12-16小时、约16-20小时、约20-24小时、约24-30小时、约30-36小时、约36-42小时或约42-48小时内递送治疗剂达到峰值浓度。在某些实施方案中，聚合物组合物可以在少于1周内递送治疗剂达到峰值浓度。在某些实施方案中，聚合物组合物可以在约0-2天、约2-4天、约4-6天、约6-8天、约8-10天、约10-12天、约12-16天、约16-20天、约20-24天、约24-30天、约30-35天、约35-40天、约40-45天、约45-50天、约50-55天、约55-60天内递送治疗剂达到峰值浓度。在某些实施方案中，聚合物组合物可以在少于1个月内递送治疗剂达到峰值浓度。在某些实施方案中，聚合物组合物可以在少于12个月内递送治疗剂达到峰值浓度。在某些实施方案中，聚合物组合物可以在约0-1个月、约1-2个月、约2-3个月、约3-4个月、约4-5个月、约5-6个月、约6-7个月、约7-8个月、约8-9个月、约9-10个月、约10-11个月或约11-12个月内递送治疗剂达到峰值浓度。
在某些实施方案中，所述治疗剂包含以下的一种或多种：生长因子、止血剂、止痛剂、麻醉剂、抗真菌剂、抗生素、抗细菌剂、消炎药、抗微生物剂、驱肠虫剂、解毒剂、止吐剂、抗组胺药、抗高血压药、抗疟药、抗微生物剂、抗精神病药、退热药、防腐剂、抗关节炎药、抗结核药、镇咳药、抗病毒药、心血管活性药物、泻药、化学治疗剂、有色或荧光显像剂、类皮质激素(诸如类固醇)、抗抑郁药、镇静剂、诊断辅助、利尿剂、酶、祛痰药、激素、安眠药、免疫抑制剂、矿物质、营养补充剂、副交感神经模拟剂、钾补充剂、辐射致敏剂、放射性同位素、镇静剂、磺胺类药、兴奋剂、拟交感神经药、镇定剂、尿路抗感染药、血管收缩剂、血管扩张剂、维生素、黄嘌呤衍生物、有机分子、小分子抑制剂、糖胺聚糖、有机金属试剂、螯合金属或金属盐、基于肽的药物、维生素、营养补充剂、糖蛋白(例如，胶原蛋白)、细胞外基质蛋白或其片段、纤连蛋白、肽和/或蛋白质、多糖、碳水化合物(简单的和/或复杂的)、蛋白聚糖、抗原、寡核苷酸(有义和/或反义DNA和/或RNA)、抗体、核酸序列、基因治疗剂、曲安奈德(triamcinolone acetonide)、卵白蛋白或它们的组合。
在某些实施方案中，所述治疗剂包含一种或多种抗棘阿米巴剂、抗病毒剂和/或抗细菌剂。在某些实施方案中，所述治疗剂包含一种或多种选自以下各项的试剂：阿昔洛韦、伐昔洛韦、泛昔洛韦、喷昔洛韦、曲氟尿苷、阿糖腺苷、羟氯喹、加替沙星、达托霉素、替加环素、特拉万星(telavancin)、氯霉素、夫西地酸、氯己定、聚六亚甲基双胍、普罗帕脒(propamidine)、己脒定(hexamidine)、杆菌肽、甲硝唑、利福平、乙胺丁醇、链霉素、异烟肼、银纳米颗粒、氧化铜纳米颗粒、格列考肽(glicopeptide)(例如，替考拉宁(teicoplanin)、万古霉素(vancomycin))、胺基糖苷类(例如，庆大霉素(gentamycin)、妥布霉素(tobramycin)、阿米卡星(amikacin)、奈替米星(netimicin))、头孢菌素类(例如，头孢唑林(cefazolin)、头孢西丁(cefoxitin)、头孢噻肟(cefotaxime)、头孢呋辛(cefuroxime)、拉氧头孢(moxalactam))、大环内酯类(例如，红霉素)、噁唑烷酮类(例如，利奈唑胺(linezolid))、喹诺酮类、多粘菌素类、磺胺类、四环素类、青霉烯类、碳青霉烯类、单内酰环类(monobactam)、林克酰胺类(lincoside)、壮观霉素(spectinomycin)、克林霉素(clindamycin)、安莎霉素(ansamycin)、达托霉素(daptomycin)、硝基呋喃类、甲氧苄啶磺胺甲基异噁唑、壳聚糖、青霉素、环丙沙星或它们的组合。
在某些实施方案中，所述治疗剂包含一种或多种抗真菌剂。在某些实施方案中，所述治疗剂包含一种或多种选自以下各项的试剂：两性霉素B、纳他霉素(natamycin)、坎底辛(candicin)、菲律平(filipin)、哈霉素(hamycin)、制霉菌素(nystatin)、龟裂霉素(rimocidin)、伏立康唑(voriconazole)、咪唑类、三唑类、噻唑类、烯丙胺类、棘白菌素类(echinocandin)、苯甲酸、环吡酮胺(ciclopirox)、氟胞嘧啶、灰黄霉素、卤普罗近(haloprogin)、托萘酯(tolnaftate)、十一碳烯酸和聚维酮碘或它们的组合。
在某些实施方案中，所述治疗剂包含一种或多种抗微生物剂。在某些实施方案中，所述治疗剂包含一种或多种选自以下的抗微生物剂：多粘菌素B、万古霉素、霍乱毒素、白喉毒素、溶葡萄球菌素、溶血素、杆菌肽、波西普韦(boceprevir)、达巴万星(albavancin)、达托霉素(daptomycin)、恩夫韦肽(enfuvirtide)、奥利万星(oritavancin)、替考拉宁(teicoplanin)、特拉匹韦(telaprevir)、特拉万星、愈创万宁(guavanin)2、Maximin H5、皮离蛋白(dermcidin)、天蚕素(cecropin)、雄抗菌肽(andropin)、家蚕抗菌肽(moricin)、角朊毒素、蜂毒肽、爪蟾抗菌肽(magainin)、皮抑菌肽(dermaseptin)、东北林蛙抗菌肽(brevinin)-1、蛙科皮肤抗菌肽(esculentin)、蟾蜍抗菌肽(buforin)II、CAP18、LL37、baecin、蜜蜂抗菌肽(apidaecin)、猪抗菌肽(prophenin)、吲哚菌素(indolicidin)、抗微生物肽(AMP)(例如，Tet213)、氯己定、氯己定盐、三氯生(triclosan)、多粘菌素、四环素、氨基糖苷(例如，庆大霉素、妥布霉素)、利福平、红霉素、新霉素、氯霉素、咪康唑、喹诺酮、青霉素、夫西地酸、头孢菌素、莫匹罗星(mupirocin)、甲硝唑、塞克罗平(secropin)、protegrin、细菌素(bacteriolcin)、防御素、呋喃西林(nitrofurazone)、磺胺米隆(mafenide)、阿克洛韦(aracyclovir)、克林霉素(clindamycin)、林可霉素(lincomycin)、磺胺类、诺氟沙星(norfloxacin)、培氟沙星(pefloxacin)、萘啶酸(nalidizic acid)、肉桂霉素(cinnamycin)、抗DEFA5、耐久霉素(duramycin)、乳酸链球菌素(nisin)、片球菌素(pediocin)、Abaecin、Ct-AMP1、蜜蜂抗菌肽(Apidaecin)IA、蜜蜂抗菌肽IB、牛抗菌肽(Bactenecin)、牛抗菌肽5、牛抗菌肽7、牛抗菌肽B-2、雨滨蛙抗菌肽(Aurein)家族、SMAP-29、牛蛙抗菌肽(Temporin)B、鱼源抗菌肽(Pleurocidin)、鲎素抗菌肽(Tachyplesin)III、LL-37、Citropin 1.1、BMAP-27、BMAP-28、Agelaia-MP、Temporin 1Ola、NA-CATH、组氨素(Histatin)、Latarcin、Halocidin、铃蟾抗菌肽(Bombinin)、抗菌肽(Cathelicidin)、马拉西丁(Malacidin)、MP196、MS100a7a15、莫瑞伐定(Murepavadin)、贻贝抗菌肽(Myticin)、贻贝杀菌肽(Mytilin)、帕尼巴特(Paenibacterin)、豹鳎毒素(Pardaxin)、哌珀霉素(Peptaibol)、SAAP-148、天蚕抗菌肽(Sarcotoxin)、Stomoxyn、速普肽(Tachyplesin)、含硫醚的蛋白质1、硫堇(Thionin)、丙甲菌素(Alamethicin)、Arenicin、皮啡肽(dermorphin)、δ啡肽(deltorphin)、皮抑菌肽(dermaseptin)、假丝酵素(pseudin)、铃蟾肽(bombesin)、马库拉丁(maculatin)、LEAP2、依法肽(Efrapeptin)、芳霉素(Arylomycin)、卷曲霉素(Capreomycin)、短杆菌肽(Gramicidin)B、抗变形虫素(Antiamoebin)、杆菌霉素(Bacillomycin)、泰斯巴汀(Teixobactin)、短杆菌素(Tyrothricin)、紫霉素(Viomycin)、草酸或它们的组合。
在某些实施方案中，治疗剂包含一种或多种抗炎剂。在某些实施方案中，治疗剂包含一种或多种选自以下各项的抗炎剂：甾体抗炎药(例如，强的松龙)、皮质类固醇(例如，依碳酸氯替泼诺)、水杨酸盐、非甾体抗炎药(例如，溴芬酸)、mTOR抑制剂、钙调神经磷酸酶抑制剂、合成或天然抗炎蛋白、地塞米松、5-氟尿嘧啶、柔红霉素、紫杉醇、姜黄素、白藜芦醇、丝裂霉素、甲基强的松龙、强的松龙、氢化可松、氟氢可的松、强的松、塞来昔布(celecoxib)、酮咯酸(ketorolac)、吡罗昔康(piroxicam)、双氯芬酸(diclorofenac)、布洛芬(ibuprofen)和酮洛芬(ketoprofen)、雷帕霉素(rapamycin)、环孢菌素(cyclosporin)、他克莫司(tacrolimus)/FK-506或它们的组合。
在某些实施方案中，所述治疗剂包含一种或多种生长因子。在某些实施方案中，所述治疗剂包含生长因子，所述生长因子包含重组肝细胞生长因子或重组神经生长因子。在某些实施方案中，所述治疗剂包含一种或多种选自以下各项的生长因子：激活素(例如，激活素A、激活素B、激活素AB)、肾上腺髓质素(AM)、白蛋白、α-2巨球蛋白、膜联蛋白、血管生成素(Ang)、阿尔特敏(Artemin)、自分泌运动因子、骨形态发生蛋白(BMP)(例如，BMP-1、BMP-2、BMP-3、BMP-4、BMP-5、BMP-6、BMP-7、BMP-8、BMP-9)、脑源性神经营养因子(BDNF)、纤毛神经营养因子家族、纤毛神经营养因子(CNTF)、结缔组织激活肽(CTAP)、表皮生长因子(EGF)、肝配蛋白(例如，肝配蛋白A1、肝配蛋白A2、肝配蛋白A3、肝配蛋白A4、肝配蛋白A5、肝配蛋白B1、肝配蛋白B2、肝配蛋白B3)、促红细胞生成素(EPO)、成纤维细胞生长因子(FGF)(例如FGF1、FGF2、FGF3、FGF4、FGF5、FGF6、FGF7、FGF8、FGF9、FGF10、FGF11、FGF12、FGF13、FGF14、FGF15、FGF16、FGF17、FGF18、FGF19、FGF20、FGF21、FGF22、FGF23)、碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)、酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)、胎牛生长激素(FBS)、胶质细胞系源性神经营养因子(GDNF)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)、生长分化因子(GDF)(例如，GDF1、GDF9)、肝素结合生长因子、肝细胞生长因子(HGF)、肝细胞生长因子样蛋白(HGFLP)、肝癌衍生生长因子(HDGF)、抑制素类(例如，抑制素A、抑制素B)、胰岛素、胰岛素样生长因子(IGF)(例如，IGF-1、IGF-2)、白细胞介素(IL)(例如，IL-1、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-8、IL-11和IL-13)、角质细胞生长因子(KGF)、白血病抑制因子(LIF)、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)、巨噬细胞刺激蛋白(MSP)、迁移刺激因子(MSF)、肌生成抑制蛋白、神经调节蛋白(NRG)(例如，NRG1、NRG2、NRG3、NRG4)、神经营养蛋白(NT)(例如，NT-1、NT-2、NT-3、NT-4)、神经营养因子(Neurturin)、神经生长因子(NGF)、成骨因子、Persephin、胎盘生长因子(PGF)、血小板源性生长因子(PDGF)、肾酶(RNLS)、基质细胞源性因子-1、T细胞生长因子(TCGF)、血小板生成素(TPO)、转化生长因子α(TGF-α)、转化生长因子β(TGF-β)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)和血管内皮生长因子(VEGF)、抗血管内皮生长因子(抗VEGF)(例如，贝伐单抗(bevacizumab)、兰尼单抗(ranibizumab)、阿柏西普(aflibercept))和此类生长因子的生物活性类似物、片段、衍生物或它们的组合。
在某些实施方案中，所述治疗剂包含一种或多种激素。在某些实施方案中，所述治疗剂包含一种或多种选自以下各项的激素：抗苗勒管激素、苗勒管抑制因子或激素、脂联素、促肾上腺皮质激素、促皮质素、血管紧张素原、血管紧张素、抗利尿激素、血管加压素、精氨酸加压素、心房利钠肽、心房肽、降钙素、缩胆囊素、胆囊收缩素、促皮质素释放激素、促红细胞生成素、卵泡刺激素、胃泌素、胃饥饿素、胰高血糖素、促性腺激素释放激素、生长激素释放激素、人绒毛膜促性腺激素、人胎盘催乳素、生长激素、生长调节素、瘦素、黄体化激素、黑素细胞刺激激素、食欲素、催产素、甲状旁腺激素、催乳素、松弛素、分泌素、生长抑素、血小板生成素、甲状腺刺激激素、促甲状腺素、促甲状腺素释放激素或它们的组合。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以包含浓度(w/v)为约0.001μg/mL至约2g/mL的一种或多种生长因子。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以包含浓度(w/v)为约0.001μg/mL至约1000μg/mL的一种或多种生长因子。在某些实施方案中，聚合物组合物可以包含浓度(w/v)为约0.01μg/mL至约500μg/mL的一种或多种生长因子。在某些实施方案中，聚合物组合物可以包含浓度(w/v)为约0.1μg/mL至约200μg/mL的一种或多种生长因子。在某些实施方案中，聚合物组合物可以包含浓度(w/v)为约0.1-0.5μg/mL、约0.5-1.0μg/mL、约1-2μg/mL、约2-4μg/mL、约4-6μg/mL、约6-8μg/mL、约8-10μg/mL、约10-12μg/mL、约12-14μg/mL、约14-16μg/mL、约16-18μg/mL、约18-20μg/mL、约20-22μg/mL、约22-24μg/mL、约24-26μg/mL、约26-28μg/mL、约28-30μg/mL、约30-35μg/mL、约35-40μg/mL、约40-45μg/mL、约45-50μg/mL、约50-55μg/mL、约55-60μg/mL、约60-65μg/mL、约65-70μg/mL、约70-75μg/mL、约75-80μg/mL、约80-85μg/mL、约85-90μg/mL、约90-95μg/mL、约95-100μg/mL、约100-125μg/mL、约125-150μg/mL、约150-175μg/mL、约175-200μg/mL、约200-225μg/mL、约225-250μg/mL、约250-275μg/mL、约275-300μg/mL、约300-325μg/mL、约325-350μg/mL、约350-375μg/mL、约375-400μg/mL、约400-425μg/mL、约425-450μg/mL、约450-475μg/mL、约475-500μg/mL、约500-550μg/mL、约550-600μg/mL、约600-650μg/mL、约650-700μg/mL、约700-750μg/mL、约750-800μg/mL、约800-850μg/mL、约850-900μg/mL、约900-950μg/mL、约950-1000μg/mL、约1000-1100μg/mL、约1100-1200μg/mL、约1200-1300μg/mL、约1300-1400μg/mL、约1400-1500μg/mL、约1500-1600μg/mL、约1600-1700μg/mL、约1700-1800μg/mL、约1800-1900μg/mL或约1900-2000μg/mL的一种或多种生长因子。
在某些实施方案中，所述治疗剂包含一种或多种止血剂(即，促进止血的物质)和/或免疫抑制剂。在某些实施方案中，所述治疗剂包含一种或多种选自以下各项的试剂：血小板、血小板样纳米颗粒(例如，硅酸盐纳米颗粒)、凝血因子(例如，凝血酶、凝血酶原)、烷化剂、抗代谢物、霉酚酸酯、环孢菌素、他克莫司、雷帕霉素或它们的组合。在某些实施方案中，所述治疗剂包含抗凝血剂或血液稀释剂(例如，肝素)。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以掺入或涂覆有目标组织的细胞或细胞前体。在某些实施方案中，聚合物组合物可以掺入或涂覆有一种或多种选自以下各项的目标组织的细胞或细胞前体：神经细胞、肌肉细胞、肌细胞、心肌细胞、肝细胞、角质细胞、黑素细胞、成釉细胞、成纤维细胞、前成骨细胞、成骨细胞、破骨细胞、内皮细胞、上皮细胞、间充质干细胞、神经鞘细胞(即，许旺细胞)、胚胎干细胞、成体干细胞、多能干细胞、多能干细胞、造血干细胞、脂肪来源的干细胞、骨髓来源的干细胞、骨细胞、神经细胞或它们的组合。在某些实施方案中，聚合物组合物可以掺入或涂覆有内皮细胞(例如，角膜内皮细胞)。在某些实施方案中，聚合物组合物可以掺入或涂覆有眼细胞。在某些实施方案中，聚合物组合物可以掺入或涂覆有粘附细胞类型(即，形成细胞间网络、3D脉管系统的细胞)。在某些实施方案中，聚合物组合物可以掺入或涂覆有单层细胞类型(即，2D)。在某些实施方案中，聚合物组合物可以掺入或涂覆有上皮细胞、内皮细胞、角膜细胞和它们的组合。在某些实施方案中，聚合物组合物可以掺入或涂覆有人脐静脉内皮细胞(HUVEC)或血管内皮细胞。在某些实施方案中，聚合物组合物可以掺入或涂覆有人视网膜色素上皮细胞(HRPEC)、人神经上皮细胞、人感光细胞、人角膜内皮细胞、人神经嵴细胞、人视网膜神经节细胞、人角膜缘细胞、人心肌细胞、人肝细胞、人真皮细胞、人胃肠上皮细胞、人神经元和人胰岛细胞、人免疫细胞及其他治疗性人细胞。
在某些实施方案中，通过将聚合物凝胶组合物置于细胞培养混合物中持续一段时间，可以将细胞或细胞前体掺入聚合物凝胶基质中或其上。培养时间可根据所用细胞而不同，但通常可以是1至21天。在某些实施方案中，重复将聚合物凝胶组合物暴露于细胞培养物以增加凝胶基质中或凝胶基质上的细胞密度。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以根据以下文献中公开的程序，掺入细胞或细胞前体：WO 2013040559；或Loessner等人,Nature protocols.2016年4月；11(4):727.A1；就每篇文献描述将细胞或细胞前体掺入凝胶基质(诸如GelMA水凝胶)上或凝胶基质中的程度上而言，每篇文献通过引用整体并入本文。
治疗应用
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以用作治疗和/或修复受试者软组织的密封剂和/或治疗组合物。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以用作施用治疗剂以治疗和/或修复受试者软组织的递送媒介物。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以用作治疗和/或修复受试者软组织的密封剂和/或治疗组合物，以及用作施用治疗剂以治疗和/或修复受试者软组织的递送媒介物。
在某些实施方案中，本公开的方法和组合物可以用于粘附、封闭或治疗一种或多种选自以下各项的目标软组织：眼组织(即，眼睛)、肺、心血管、皮肤、肾、膀胱、尿道、硬脑膜、肝、胃肠或口腔(即，嘴)组织。在某些实施方案中，本公开的方法和组合物可用于粘附、封闭或治疗在应激和/或生理环境中的一个或多个目标软组织，或需要弹性和/或粘附组合物的类似应用。
在某些实施方案中，本公开提供了使用本公开的聚合物组合物治疗和/或修复受试者软组织的方法。在某些实施方案中，本公开提供了使用本公开的聚合物组合物治疗和/或修复受试者软组织中的缺损、损伤和/或疾病的方法。在某些实施方案中，所述方法包括：将本公开的预胶凝化聚合物组合物(例如，包含丙烯酰基取代的明胶的聚合物组合物)施加到施加器上；将含有预胶凝化聚合物组合物的施加器放置在受试者目标软组织的表面上(例如，软组织缺损、损伤和/或疾病的位置)；并且通过将预胶凝化聚合物组合物暴露于交联引发剂(例如，光引发剂和可见光)来交联(例如，光交联)聚合物组合物。在某些实施方案中，所述方法包括在聚合物组合物的聚合交联和/或胶凝化完成后，从凝胶聚合物组合物和/或软组织表面移除施加器。在某些实施方案中，预胶凝化聚合物组合物直接施加到目标软组织的表面，无需施加器。在某些实施方案中，预胶凝化聚合物组合物施加在目标软组织上或附近(例如，在同一组织上或在组织下)。在某些实施方案中，预胶凝化聚合物组合物在受试者的目标软组织上具有强的、持续性粘附力和高保持力。在某些实施方案中，凝胶聚合物组合物可在受试者的目标软组织上具有强的、持续性粘附力和高保持力。在某些实施方案中，聚合物组合物经工程改造成呈现物理、机械、结构、化学和/或生物特性(弹性、含水量)以匹配或类似于目标软组织。在某些实施方案中，聚合物组合物经工程改造成将治疗剂分布到目标软组织。
眼损伤和疾病
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以用作治疗和/或修复受试者眼睛中的眼部软组织的密封剂和/或治疗组合物。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以用作密封剂和/或治疗组合物，用于治疗和/或修复受试者眼睛中的眼缺损、眼表损伤或眼病。在某些实施方案中，眼缺损、损伤或疾病是角膜或巩膜缺损、损伤或疾病。在某些实施方案中，角膜或巩膜损伤是撕裂伤(部分或全部厚度)、穿孔、切口(例如，手术切口)或类似的表面创伤(诸如外来物体或抛射物造成的创伤)。在某些实施方案中，眼缺损、损伤或疾病是眼溃疡，诸如由严重的感染、损伤、穿孔或其他缺损引起的角膜溃疡。在某些实施方案中，目标软组织为眼组织；任选地结膜下眼组织或视网膜眼组织。
在某些实施方案中，本公开提供了用本公开的聚合物组合物治疗受试者的眼缺损、眼表损伤或眼病的方法。在某些实施方案中，所述方法包括：将本公开的预胶凝化聚合物组合物(例如，包含丙烯酰基取代的明胶的聚合物组合物)施加到施加器上；将含有预胶凝化聚合物组合物的施加器放置在受试者眼睛的表面上；并且通过将预胶凝化聚合物组合物暴露于交联引发剂(例如，可见光)来交联(例如，光交联)聚合物组合物。在某些实施方案中，所述方法包括在聚合物组合物的聚合交联和/或胶凝化完成后，从凝胶聚合物组合物和/或眼表面移除施加器。在某些实施方案中，预胶凝化聚合物组合物直接施加到目标眼组织的表面，无需施加器。在某些实施方案中，预胶凝化聚合物组合物在受试者的眼组织上具有强的、持续性粘附力和高保持力。在某些实施方案中，凝胶聚合物组合物可在受试者的眼组织上具有强的、持续性粘附力和高保持力。在某些实施方案中，聚合物组合物经工程改造成呈现物理、机械、结构、化学和/或生物特性(弹性、含水量)以匹配或类似于目标眼组织(例如，角膜组织)。
在某些实施方案中，施加器是弯曲的凹面。在某些实施方案中，施加器是曲面透镜(例如，隐形眼镜)。在某些实施方案中，施加器的曲率于目标眼表面的曲率类似。
在某些实施方案中，目标眼组织中的眼缺损、眼表损伤或眼病可以通过以下方式进行治疗：(i)通过聚合本公开的聚合物组合物形成预形成的聚合物组合物；和(ii)将预形成的聚合物组合物施加到受试者的目标组织的表面上或表面下(例如，结膜下、视网膜下)。在某些实施方案中，施加到目标组织的表面包括施加/注射到目标组织表面正下方的空间(例如，结膜下施加至眼组织、视网膜下施加至眼组织)。在某些实施方案中，预形成的聚合物组合物可以工程改造成具有特定的物理、机械、结构、化学和/或生物特性(例如，弹性、生物降解性、孔隙率)。
在某些实施方案中，目标眼组织中的眼缺损、眼表损伤或眼病可以通过以下方式进行治疗：(i)通过聚合本公开的聚合物组合物形成预形成的水凝胶聚合物组合物；(ii)通过从水凝胶中去除大部分间质流体(例如，至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少95％的间质流体)来干燥水凝胶聚合物；(iii)将预形成的聚合物组合物施加到受试者的目标组织的表面上或表面下(例如，结膜下、视网膜下)；和(iv)任选地将干燥的水凝胶聚合物再水合至基本上水合的形式(例如，至少50％、至少60％、至少70％、至少80％、至少90％或至少95％的间质流体体积)。在某些实施方案中，施加到目标组织的表面包括施加/注射到目标组织表面正下方的空间(例如，结膜下施加至眼组织、视网膜下施加至眼组织)。在某些实施方案中，预形成的聚合物组合物可以工程改造成具有特定的物理、机械、结构、化学和/或生物特性(例如，弹性、生物降解性、孔隙率)。
口腔损伤和疾病
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以用作治疗和/或修复受试者口腔中的软组织的密封剂和/或治疗组合物。在某些实施方案中，聚合物组合物可用于治疗和/或修复伴有牙周疾病、损伤或病痛的口腔组织。在某些实施方案中，牙周疾病、损伤或病痛可包括与牙周种植体相关的那些，包括种植体周围疾病(PID)，诸如种植体周围粘膜炎(PIM)和种植体周围炎(PI)。这些病痛常常与牙周种植体周围软组织的炎症(由于细菌积聚和生物膜形成引起)相关，导致口腔组织的出血化脓、红斑、肿胀和感染，以及可能导致种植体失效的进行性骨质流失。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可用于封闭牙周植入体周围的软组织区域。在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可用于将治疗剂(例如，抗微生物剂或抗炎剂)递送至牙周植入体周围的软组织区域。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含骨诱导剂。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含一种或多种选自硅酸盐纳米颗粒(SN)、钙盐、生物玻璃、羟基磷灰石、脱钙骨基质(DBM)或它们的组合的骨诱导剂。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含一种或多种硅酸盐纳米颗粒，包括含有一种或多种金属诸如钙、铝、银、金、铂、钯、锂、镁、钠、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、铱或它们的组合的SN。在某些实施方案中，硅酸盐纳米颗粒包括锂皂石纳米颗粒。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含一种或多种钙盐，诸如磷酸钙、硫酸钙、氢氧化钙、溴化钙、氟化钙、碘化钙、氢化钙或它们的组合。
在某些实施方案中，本公开提供了用本公开的聚合物组合物治疗受试者的口腔软组织中的缺损、损伤或疾病的方法。在某些实施方案中，所述方法包括：将本公开的预胶凝化聚合物组合物(例如，包含丙烯酰基取代的明胶的聚合物组合物)施加到施加器上；将含有预胶凝化聚合物组合物的施加器放置在受试者口腔软组织(例如，牙周植入体周围的软组织)的表面上；并且通过将预胶凝化聚合物组合物暴露于交联引发剂(例如，可见光)来交联(例如，光交联)聚合物组合物。在某些实施方案中，所述方法包括在聚合物组合物的聚合交联和/或胶凝化完成后，从凝胶聚合物组合物和/或口腔软组织表面移除施加器。在某些实施方案中，预胶凝化聚合物组合物直接施加到目标口腔软组织的表面，无需施加器。在某些实施方案中，预胶凝化聚合物组合物在受试者的口腔软组织上具有强的、持续性粘附力和高保持力。在某些实施方案中，凝胶聚合物组合物可在受试者的口腔软组织上具有强的、持续性粘附力和高保持力。在某些实施方案中，聚合物组合物经工程改造成呈现物理、机械、结构、化学和/或生物特性(弹性、含水量)以匹配或类似于目标口腔软组织(例如，牙周植入体周围的软组织)。
神经损伤和疾病
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以用作治疗和/或修复受试者神经系统(例如，中枢神经系统(CNS)、外周神经系统(PNS))中的软组织的密封剂和/或治疗组合物。在某些实施方案中，聚合物组合物可用于治疗和/或修复伴有创伤性损伤或手术损害(包括外周神经损伤(PNI))的神经组织。这些病痛的典型手术干预(包括缝合和/或商业粘合剂)常常与炎症、异物反应加剧(FBR)、疤痕、神经再生缓慢或神经功能丧失(部分或完全)相关。
在某些实施方案中，可通过将本公开的聚合物组合物施加至目标神经组织来治疗或封闭神经组织。在某些实施方案中，可通过将本公开的聚合物组合物施加至神经损伤部位的神经导管腔来治疗或封闭神经组织。
在某些实施方案中，本公开提供了用本公开的聚合物组合物治疗受试者的神经或CNS组织中的缺损、损伤或疾病的方法。在某些实施方案中，所述方法包括：将本公开的预胶凝化聚合物组合物(例如，包含丙烯酰基取代的明胶的聚合物组合物)施加到施加器上；将含有预胶凝化聚合物组合物的施加器放置在受试者神经或CNS软组织(例如，外周神经系统的神经)的表面上；并且通过将预胶凝化聚合物组合物暴露于交联引发剂(例如，可见光)来交联(例如，光交联)聚合物组合物。在某些实施方案中，所述方法包括在聚合物组合物的聚合交联和/或胶凝化完成后，从凝胶聚合物组合物和/或神经/CNS组织表面移除施加器。在某些实施方案中，预胶凝化聚合物组合物直接施加到目标神经或CNS组织的表面，无需施加器。在某些实施方案中，预胶凝化聚合物组合物在受试者的目标神经或CNS组织上具有强的、持续性粘附力和高保持力。在某些实施方案中，凝胶聚合物组合物可在受试者的目标神经或CNS组织上具有强的、持续性粘附力和高保持力。在某些实施方案中，聚合物组合物经工程改造成呈现物理、机械、结构、化学和/或生物特性(弹性、含水量)以匹配或类似于目标神经或CNS组织(例如，外周神经系统的神经)。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以包括聚合组分或治疗组分，或者可以通过如US20190070338中公开的方法(包括用于治疗神经损伤的方法)进行生产、分析或使用，就该专利描述丙烯酸酯化明胶聚合组合物诸如GelMA水凝胶的组成、生产、分析和使用的程度上而言，该专利通过引用整体并入本文。
心血管损伤和疾病
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以用作治疗和/或修复受试者心血管系统(例如，心脏)中的软组织的密封剂和/或治疗组合物。在某些实施方案中，聚合物组合物可用于治疗和/或修复伴有创伤性损伤或手术损害的心血管组织(包括心脏组织)。这些病痛的典型手术干预(包括缝合和/或商业粘合剂)常常与炎症和感染、疤痕、组织再生缓慢或功能丧失(部分或完全)相关。
在某些实施方案中，可通过将本公开的聚合物组合物施加至目标血管/心血管组织来治疗或封闭血管/心血管组织。在某些实施方案中，可以通过将本公开的载有细胞的水凝胶组合物施加至目标血管/心血管组织来治疗或封闭血管/心血管组织。在某些实施方案中，载有细胞的水凝胶组合物包含激励或促进血管/心血管组织(例如，心脏组织)的修复、恢复、置换或再生的细胞或细胞前体。在某些实施方案中，载有细胞的水凝胶组合物包含一种或多种选自以下各项的细胞或细胞前体：平滑肌细胞、心肌细胞、成纤维细胞、间充质干细胞、骨髓干细胞或它们的组合。在某些实施方案中，载有细胞的水凝胶组合物呈垫、织物、网或适于用作覆盖物或移植物的其他形状。
在某些实施方案中，本公开提供了用本公开的聚合物组合物治疗受试者的心血管组织中的缺损、损伤或疾病的方法。在某些实施方案中，所述方法包括：将本公开的预胶凝化聚合物组合物(例如，包含丙烯酰基取代的明胶的聚合物组合物)施加到施加器上；将含有预胶凝化聚合物组合物的施加器放置在受试者心血管组织(例如，心脏组织)的表面上；并且通过将预胶凝化聚合物组合物暴露于交联引发剂(例如，可见光)来交联(例如，光交联)聚合物组合物。在某些实施方案中，所述方法包括在聚合物组合物的聚合交联和/或胶凝化完成后，从凝胶聚合物组合物和/或心血管组织表面移除施加器。在某些实施方案中，预胶凝化聚合物组合物直接施加到目标心血管组织的表面，无需施加器。在某些实施方案中，预胶凝化聚合物组合物在受试者的心血管组织上具有强的、持续性粘附力和高保持力。在某些实施方案中，凝胶聚合物组合物可在受试者的心血管组织上具有强的、持续性粘附力和高保持力。在某些实施方案中，聚合物组合物经工程改造成呈现物理、机械、结构、化学和/或生物特性(弹性、含水量)以匹配或类似于目标心血管组织(例如，心脏组织)。
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以包括聚合组分或治疗组分，或者可以通过如WO2014063194中公开的方法(包括用于治疗心血管损伤的方法)进行生产、分析或使用，就该专利描述丙烯酸酯化明胶聚合组合物诸如GelMA水凝胶的组成、生产、分析和使用的程度上而言，该专利通过引用整体并入本文。
肺损伤和疾病
在某些实施方案中，本公开的聚合物组合物可以用作治疗和/或修复受试者肺中的软组织的密封剂和/或治疗组合物。在某些实施方案中，聚合物组合物可用于治疗和/或修复伴有创伤性损伤或手术损害的肺组织。这些病痛的典型手术干预(包括缝合和/或商业粘合剂)常常与炎症和感染、疤痕、组织再生缓慢或功能丧失(部分或完全)相关。
在某些实施方案中，可以通过将本公开的聚合物组合物施加至目标血管/心血管组织来治疗或封闭肺组织。在某些实施方案中，可以通过将本公开的载有细胞的水凝胶组合物施加至目标肺组织来治疗或封闭肺组织。在某些实施方案中，载有细胞的水凝胶组合物包含激励或促进肺组织的修复、恢复、置换或再生的细胞或细胞前体。在某些实施方案中，载有细胞的水凝胶组合物呈垫、织物、网或适于用作覆盖物或移植物的其他形状。
在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含丙烯酰基取代的明胶(例如，GelMA)和丙烯酰基取代的PEG(例如，PEGDA)，比率为约30:1至约1:30w/w。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含丙烯酰基取代的明胶(例如，GelMA)和丙烯酰基取代的透明质酸(例如，MeHA)，比率为约30:1至约1:30w/w。在某些实施方案中，所述聚合物组合物包含丙烯酰基取代的明胶(例如，GelMA)、丙烯酰基取代的PEG(例如，PEGDA)和丙烯酰基取代的透明质酸(例如，MeHA)。
在某些实施方案中，本公开提供了用本公开的聚合物组合物治疗受试者的肺组织中的缺损、损伤或疾病的方法。在某些实施方案中，所述方法包括：将本公开的预胶凝化聚合物组合物(例如，包含丙烯酰基取代的明胶的聚合物组合物)施加到施加器上；将含有预胶凝化聚合物组合物的施加器放置在受试者肺组织的表面上；并且通过将预胶凝化聚合物组合物暴露于交联引发剂(例如，可见光)来交联(例如，光交联)聚合物组合物。在某些实施方案中，所述方法包括在聚合物组合物的聚合交联和/或胶凝化完成后，从凝胶聚合物组合物和/或肺组织表面移除施加器。在某些实施方案中，预胶凝化聚合物组合物直接施加到目标肺组织的表面，无需施加器。在某些实施方案中，预胶凝化聚合物组合物在受试者的肺组织上具有强的、持续性粘附力和高保持力。在某些实施方案中，凝胶聚合物组合物可在受试者的肺组织上具有强的、持续性粘附力和高保持力。在某些实施方案中，聚合物组合物经工程改造成呈现物理、机械、结构、化学和/或生物特性(弹性、含水量)以匹配或类似于目标肺组织。
V.定义
在本公开的不同地方，本公开的化合物的取代基或特性以组或范围的形式公开。其具体目的是，本公开包括此类组和范围的成员的每一个个体或子组合。
除非另有说明，否则以下术语和短语具有下述含义。这些定义并不意在本质上是限制性的，而是用于提供对本公开的某些方面更清楚的理解。
GelMA聚合物组合物：如本文所用，术语“GelMA聚合物组合物”是指。
施用：如本文所用，术语“施用”是指向受试者提供组合物。
改善：如本文所用，术语“改善”是指病状或疾病的至少一种指标的严重程度降低。
动物：如本文所用，术语“动物”是指动物界的任何成员。在某些实施方案中，“动物”是指处于任何发育阶段的人。在某些实施方案中，“动物”是指处于任何发育阶段的非人类动物。在某些实施方案中，非人动物是哺乳动物(例如，啮齿动物、小鼠、大鼠、兔、猴子、狗、猫、绵羊、牛、灵长类或猪)。在某些实施方案中，动物包括但不限于哺乳动物、鸟类、爬行动物、两栖动物、鱼和蠕虫。在某些实施方案中，动物是转基因动物、基因工程动物或克隆物。
大约：如本文所用，术语“大约”或“约”，正如适用于一个或多个目标值那样，是指与规定参考值相似的值。该术语可以指所列举的值的+/-10％。在某些实施方案中，除非另有规定或另外从上下文中显而易见(除非在此类数字超过可能值的100％的情况下)，该术语是指落入规定参考值任一方向(大于或小于)的25％、20％、19％、18％、17％、16％、15％、14％、13％、12％、11％、10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％或更小的范围内的一系列值。
与......缔合：如本文所用，术语“与......缔合”、“缀合”、“连接”、“附接”和“拴系”当关于两个或更多个部分使用时，意指所述部分直接或经由一个或多个用作连接剂的附加部分彼此物理缔合或连接，以形成足够稳定的结构，使得所述部分在使用所述结构的条件(例如，生理条件)下保持物理缔合。“缔合”不需要严格地通过直接共价化学键合。它还可能暗示离子键或氢键键合或基于杂交的连接足够稳定，使得“缔合”实体保持物理缔合。
生物相容性的：如本文所用，术语“生物相容性的”是指在活组织中产生最小或零毒性、损伤或免疫反应的材料。
可生物降解的：如本文所用，术语“可生物降解的”是指在生理条件下可部分或完全分解成可生物加工的副产物的材料。例如，如果至少10％、至少20％、至少30％、至少40％、至少50％、至少60％、至少70％、至少80％或至少90％的材料可以在生理条件下在期望的时间段内(例如，几分钟、几小时、几天、几周或几个月，取决于材料的性质和生理应用)分解，则所述材料可以被认为是可生物降解的。术语“可生物降解的”可涵盖术语“可生物再吸收的”，其描述在生理条件下分解，分解成经历生物再吸收进入宿主受试者的产物(例如，作为生化系统的代谢物)的物质。
生物活性的：如本文所用，术语“生物活性的”是指在生物系统和/或有机体中具有活性的任何物质或材料的特征。例如，将施用于生物体时，对该生物体具有生物学作用的材料视为有生物活性的。
化合物：本公开的化合物包含中间体或最终化合物中存在的原子的所有同位素。“同位素”是指具有相同原子序数但由于原子核中不同数目的中子而具有不同质量数的原子。例如，氢的同位素包括氚和氘。本公开的化合物和盐可通过常规方法与溶剂或水分子组合制备以形成溶剂化物和水合物。
交联：如本文所用，术语“交联(cross-link或cross-linking)”是指将一个聚合物单元连接到另一个聚合物单元的键形成(例如，共价键形成)。
包封：如本文所用，术语“包封”意指封装、包围或包住。
工程改造的：如本文所用，当本公开的实施方案被设计成具有不同于起点或天然分子的结构或化学特点或特性时，它们是“工程改造的”。
有效量：如本文所用，术语试剂的“有效量”是足以实现有益结果或期望结果(例如临床结果)的量，并且因此，“有效量”取决于其应用的背景。例如，在施加治疗眼部创伤或病症的试剂的背景下，与未施用所述试剂时获得的反应相比，试剂的有效量是例如足以实现眼部创伤或病症治疗的量。
特点：如本文所用，“特点”是指特征、特性或区别性要素。
体外：如本文所用，术语“体外”是指在人工环境中，例如在试管或反应容器中，在细胞培养物中，在陪替氏培养皿(Petri dish)等中，而不是在生物体(例如，动物、植物或微生物)内发生的事件。
体内：如本文所用，术语“体内”是指在生物体(例如，动物、植物或微生物或其细胞或组织)内发生的事件。
改性的：如本文所用，“改性的”是指本公开的分子的改变的状态或结构。分子可以多种方式进行改性，包括化学、结构和功能上改性。如本文所用，当本公开的实施方案具有或拥有不同于起点或天然分子的结构或化学特点或特性时，它们是改性的。
非人类动物：如本文所用，“非人类动物”包括除智人以外的所有动物(例如，脊椎动物)，包括野生和驯养物种。非人类脊椎动物的实例包括但不限于哺乳动物，诸如羊驼、白臀野牛、野牛、骆驼、猫、牛、鹿、狗、驴、大额牛、山羊、豚鼠、马、美洲驼、骡子、猪、兔、驯鹿、绵羊、水牛和牦牛。非人动物包括非人灵长类动物。
药学上可接受的：术语“药学上可接受的”或“治疗上可接受的”在本文中用于指在正确医学判断的范围内适合于与人和动物的组织接触使用而不会产生过多毒性、刺激、过敏反应或其他问题或并发症的、与合理的益处/风险比相称的那些化合物、材料、组合物和/或剂型。
药学上可接受的赋形剂：如本文所用，术语“药学上可接受的赋形剂”或“治疗上可接受的赋形剂”是指除本文所述的聚合物组合物以外，并具有在受试者中基本上无毒和无炎症的特性的成分(例如，能够悬浮或溶解聚合物化合物的媒介物)。
药学上可接受的盐：本公开还包括本文所述的化合物的药学上可接受的盐。如本文所用，“药学上可接受的盐”是指所公开的化合物的衍生物，其中母体化合物通过将现有的酸或碱部分转化为其盐形式(例如，通过使游离碱基团与合适的有机酸反应)进行改性。药学上可接受的盐的实例包括但不限于诸如胺的碱性残基的无机或有机酸盐；诸如羧酸的酸性残基的碱式盐或有机盐；等等。代表性的酸加成盐包括乙酸盐、乙酸、己二酸盐、藻酸盐、抗坏血酸盐、天冬氨酸盐、苯磺酸盐、苯磺酸、苯甲酸盐、硫酸氢盐、硼酸盐、丁酸盐、樟脑酸盐、樟脑磺酸盐、柠檬酸盐、环戊烷丙酸盐、二葡糖酸盐、十二烷基硫酸盐、乙磺酸盐、富马酸盐、葡庚糖酸盐、甘油磷酸盐、半硫酸盐、庚酸盐、己酸盐、氢溴酸盐、盐酸盐、氢碘酸盐、2-羟基-乙磺酸盐、4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸盐、乳糖醛酸盐、乳酸盐、月桂酸盐、月桂基硫酸盐、苹果酸盐、马来酸盐、丙二酸盐、甲磺酸盐、2-萘磺酸盐、烟酸盐、硝酸盐、油酸盐、草酸盐、棕榈酸盐、双羟萘酸盐、果胶酸盐、过硫酸盐、3-苯基丙酸盐、磷酸盐、苦味酸盐、新戊酸盐、丙酸盐、硬脂酸盐、琥珀酸盐、硫酸盐、酒石酸盐、硫氰酸盐、甲苯磺酸盐、十一烷酸盐、戊酸盐等。代表性的碱金属盐或碱土金属盐包括钠盐、锂盐、钾盐、钙盐、镁盐等；以及无毒铵、季铵和胺阳离子，包括但不限于铵、四甲基铵、四乙基铵、甲胺、二甲胺、三甲胺、三乙胺、乙胺等。本公开的药学上可接受的盐包括例如由无毒无机酸或有机酸形成的母体化合物的常规无毒盐。本公开的药学上可接受的盐可以通过常规化学方法由含有碱性部分或酸性部分的母体化合物合成。通常，此类盐可以通过使这些化合物的游离酸或碱形式与化学计量的适当的碱或酸在水中或在有机溶剂中或在两者的混合物中反应来制备；通常，使用非水介质，如乙醚、乙酸乙酯、乙醇、异丙醇或乙腈等。
受试者：如本文所用，术语“受试者”是指例如出于实验、诊断、预防和/或治疗目的，可以对其施用根据本公开的组合物的任何生物体。典型的受试者包括动物(例如，哺乳动物，诸如小鼠、大鼠、兔、非人灵长类动物和人)和/或植物。受试者或患者可以因特定疾病或病状寻求或需要治疗、要求治疗、正在接受治疗、将接受治疗，或由受过训练的专业人员护理。
基本上：如本文所用，术语“基本上”是指表现出全部或接近全部范围或程度的目标特征或性质的定性条件。这些领域的普通技术人员将理解，生物和化学现象很少(即使有)完成和/或继续进行到完成或实现或避免绝对结果。因此，在本文中使用术语“基本上”来明确捕获许多生物学和化学现象中固有的潜在完整性缺失。同样，排除术语“基本上”并不排除许多生物和化学现象中固有的可能缺乏完整性。
合成：术语“合成的”意指人工产生、制备和/或制造。本公开的多核苷酸或多肽或其他分子的合成可以是化学的或酶促的。
治疗剂：术语“治疗剂”是指当施用于受试者时具有治疗、诊断和/或预防作用和/或引起期望的生物学和/或药理学作用的任何试剂。治疗剂的实例包括但不限于：寡核苷酸(例如，有义和/或反义DNA和/或RNA)、蛋白质和多肽(例如，激素、生长因子)、小分子和药物以及细胞(例如，干细胞、上皮细胞)。
治疗：如本文所用，术语“治疗”可以指部分或完全减轻、改善、改良、缓解、预防特定感染、疾病、病症和/或病状，延迟其发作，抑制其进展，降低其严重程度和/或降低其一种或多种症状或特点的发生率。治疗可以施用于未表现出疾病、病症和/或病状体征的受试者，和/或施用于仅表现出疾病、病症和/或病状的早期体征的受试者，为的是降低发展与所述疾病、病症和/或病状相关的病理学的风险。
本领域的技术人员将认识到，或仅仅使用常规实验就能够确定根据本文描述的本公开的具体实施方案的许多等同形式。本公开的范围并不旨在局限于上述描述。
在权利要求中，除非指出相反或从上下文中显而易见，否则冠词诸如“一”、“一种(个)”和“所述(该)”可以意指一个或多于一个。除非指出相反或在其他方面从上下文中显而易见，如果一个、一个以上或所有的组成员存在于给定的产品或方法中，用于给定产品或方法或以其他方式与给定产品或方法相关，则在该组的一个或多个成员之间包含“或”的权利要求或描述被认为是感到满足的。本公开可以包括其中该组中恰好一个成员存在于给定产品或方法中，用于给定产品或方法或以其他方式与给定产品或方法相关的实施方案。本公开可以包括其中多于一个组成员或整组成员存在于给定产品或方法中，用于给定产品或方法或以其他方式与给定产品或方法相关的实施方案。
还应当注意，术语“包含”旨在是开放式的，并且容许但不要求包括附加要素或步骤。当在本文中使用术语“包含”时，因此也涵盖和公开了术语“由......组成”。
缩写“e.g.”源自拉丁语例如“exempli gratia”并且在本文中用于指示非限制性实例。因此，缩写“e.g.”与术语“例如(for example)”同义。
缩写“i.e.”源自拉丁语即(id est)并且在本文中用于指示非限制性的重述或澄清。因此，缩写“i.e.”与术语“也就是说(that is)”同义。
当给出范围时，包括端点。此外，应理解除非另有指示或另外从本公开的上下文和本领域普通技术人员的理解中显而易见，除非上下文另外清楚地指示，否则表示为范围的值可以假定在本公开的不同实施方案中规定范围内的任何具体值或子范围，至该范围下限的单位的十分之一。
另外，应理解落在现有技术之内的本公开的任何特定实施例可以从任何一项或多项权利要求中明确排除。因为此类实施例被视为对于本领域的普通技术人员是已知的，因此它们可以被排除，即使该排除在本文没有明确阐述。本公开的组合物的任何特定实施方案(例如，任何抗生素、治疗或活性成分；任何生产方法；任何使用方法；等等)可以出于任何原因从任何一项或多项权利要求中排除，无论是否与现有技术的存在有关。
应当理解，已经使用的词语是描述性的词语而不是限制性的词语，并且可以在所附权利要求书的范围内进行变化，而不背离本公开在其更宽方面的真实范围和精神。
虽然已经相对于描述的几个实施例相当详细地以一定特殊性描述了本公开，但是并不意图应该将本公开限于任何此类细节或实施例或任何特定的实施例，而是参考所附权利要求来对其进行解释，以便按照本领域的观点来提供对此类权利要求的最广泛的可能解释，以有效地涵盖本公开的预期范围。
本文提到的所有出版物、专利申请、专利和其他参考文献均通过引用整体并入。在有冲突的情况下，将以本说明书，包括定义为准。另外，章节标题、材料、方法和实例仅为说明性，并非旨在为限制性的。
实施例
实施例1.前体聚合物组合物的制备
(a)甲基丙烯酰化明胶(GelMA)前体聚合物组合物的制备
GelMA前体聚合物组合物可以如本领域所述那样合成。例如，通过将10％(w/v)明胶(例如，猪明胶)溶解在磷酸盐缓冲盐水(PBS)中，然后在60℃下加热20分钟来合成GelMA。加热后在50℃下滴加8％(v/v)甲基丙烯酸酐3小时(在持续搅拌下)，接着用PBS稀释并在40-50℃下透析约7天(使用去离子水)。过滤所得混合物并冻干4天。所得GelMA前体聚合物组合物可储存在-80℃下直到进一步使用。
在一个替代方案中，通过在60℃下将10克鱼皮明胶溶解在100ml DPBS中30分钟、然后在60℃下边搅拌边将8％(v/v)的甲基丙烯酸酐滴加到溶液中保持3小时来合成GelMA。添加另外300ml DPBS以停止反应。使用50℃的去离子水浴透析所得混合物约5天，以去除未反应的甲基丙烯酸酐。过滤所得溶液并冻干约4天。
(b)甲基丙烯酸酯化的透明质酸(MeHA)前体聚合物组合物的制备
MeHA前体聚合物组合物可以如本领域中所述那样合成，诸如以下文献中呈现的那些：Bencherif等人,Biomaterials 29,1739–1749(2008)；Prata等人,Biomacromolecules11,769–775(2010)。例如，通过将约2克透明质酸钠盐溶解在200ml去离子水中，接着依次添加8.0mL三乙胺、8.0mL甲基丙烯酸缩水甘油酯和4.0克四丁基溴化铵(每次依次添加间期搅拌1小时)来合成MeHA。将所得混合物在55℃下温育1小时，然后冷却(冰浴)并在丙酮(4L)中沉淀，形成白色固体沉淀物。用新鲜丙酮冲洗沉淀物，将其溶解在纯净水中，透析2天，然后冷冻并冻干储存。
(c)聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)前体聚合物组合物的制备
PEGDA前体聚合物组合物可以如本领域所述那样合成。例如，在惰性条件下(搅拌过夜)，通过在4℃下使10克PEG的二氯甲烷溶液(10％w/v)与三乙胺和丙烯酰氯(1:4:4摩尔比)反应来合成PEGDA。过滤所得混合物，然后用冰冷的乙醚沉淀。过滤所得沉淀产物并在真空干燥器中干燥过夜以去除残留物质。
在一个替代方案中，通过将PEG二醇溶解在苯中，接着使用Dean-Stark分水器在甲苯中进行共沸蒸馏以除水并确保干燥的丙烯酸酯化条件来合成PEGDA。PEG丙烯酰化通过将PEG溶解在二氯甲烷溶液中(在氩气下)、接着以PEG:丙烯酰氯:三乙胺的OH-基团的摩尔比为2:3:3添加丙烯酰氯和三乙胺来进行。所得混合物在室温(暗室条件)下搅拌过夜。然后使用乙醚沉淀所得产物并冷却至4℃，接着过滤回收并真空烘箱干燥。
实施例2：水凝胶聚合物组合物的制备
水凝胶聚合物组合物可以如本领域所述那样合成。例如，将根据实施例1(a)生产的冷冻干燥的GelMA前体聚合物组合物以5-25％(w/v)的浓度溶解在PBS或(4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸)缓冲盐水中。添加2-羟基-4'-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮或曙红Y或曙红Y二钠盐作为光引发剂，并将混合物在20-80℃下溶解。所得前体聚合物组合物经可见光照射(例如，蓝光或白光)进行光交联以形成GelMA水凝胶聚合物组合物。在一个替代方案中，可以将目标浓度的MeHA前体聚合物组合物[实施例1(b)]和/或PEGDA前体聚合物组合物[实施例1(c)]添加到前体聚合物溶液中，其中每种成分的量是基于水凝胶聚合物组合物的期望物理、机械、结构、化学和/或生物特性添加的。
在一个替代方案中，通过首先在室温下将7-15％w/v的实施例1的甲基丙烯酰化明胶溶解在含有至少一种光引发剂成分的溶液，诸如三乙醇胺(约2％w/v)和N-乙烯基己内酰胺(约1.25％w/v)在蒸馏水中的混合物中来合成GelMA水凝胶聚合物组合物。然后将曙红Y二钠盐溶液(0.5mM)添加到甲基丙烯酰化明胶溶液中，然后将所得前体聚合物组合物在暴露于可见光(420-480nm)下进行光交联120秒。在一个替代方案中，可以将目标浓度的MeHA前体聚合物组合物[实施例1(b)]和/或PEGDA前体聚合物组合物[实施例1(c)]添加到前体聚合物溶液中，其中每种成分的量是基于水凝胶聚合物组合物的期望物理、机械、结构、化学和/或生物特性添加的。
在一个替代方案中，在光交联之前，将含有治疗剂(例如，眼用抗生素诸如环丙沙星)的微粒(例如，胶束)掺入GelMA前体聚合物组合物中。
可以通过制造冷冻干燥的、金溅射涂覆的水凝胶样品，然后可以使用扫描电子显微镜(SEM)对所述样品成像来测量和分析孔隙率。
样品还可以经受一系列机械测试，包括弹性、溶胀、压缩测试、质地和拉伸测试。
在一个替代方案中，在目标组织的表面上形成GelMA水凝胶聚合组合物。所得样品可以经受一系列机械和治疗测试，包括粘附力、破裂压力、伤口闭合强度、剪切强度和耐久性/降解速率。
实施例3：水凝胶聚合物组合物的制备
根据以下步骤制备水凝胶聚合物组合物。
制备光聚合引发剂混合物，其包含：在磷酸盐缓冲盐水(PBS；pH 7)中的0.35mg/mL曙红Y(20％v/v)、12.5mg/mL N-乙烯基己内酰胺和18.75mg/mL三乙醇胺(80％v/v)，根据需要使用浓HCl调节pH。
聚合物前体获自以下来源：(1)GelMA-Rousselot Biomedical(160P80或GelMA160P40或GelMA 160P10)；(2)HAMA–HTL Biotechnology(BLo-RD029-008)；(3)HAGM-根据本领域已知的方法内部合成(参见例如实施例1(b))；和(4)PEGDA–Jen Kem(ACLT-PEG35K-ACLT)。在将聚合物前体掺入水凝胶聚合物前体组合物中之前，使其达到室温(RT)。
首先以期望浓度(例如，0.1-20％w/v)将PEGDA前体材料(当适用于目标制剂时)添加到光聚合引发剂混合物中，并使其在37℃下溶解约5分钟。
然后以期望浓度(例如，4-20％w/v)将GelMA前体材料(当适用于目标制剂时)添加到水凝胶前体混合物中，并不时涡流使其在60℃下溶解约2小时。
然后以期望浓度(例如，1-3％w/v)将MeHA(即，HAMA或HAGM)前体材料(当适用于目标制剂时)添加到水凝胶前体混合物中，并搅拌使其在60℃下溶解过夜(以防止任何相分离)。
一旦所有前体材料完全溶解到水凝胶前体混合物中，就以期望浓度(例如，1-350mg/mL)添加活性剂(当适用于目标制剂时)。将混合物保持在37℃搅拌下，直到准备好聚合。
通过将约100μL水凝胶前体混合物移液到位于未处理的24孔板的孔中的单个聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)圆柱形模具中来制备水凝胶圆盘样品。然后使用配备有双臂鹅颈构造(一臂在上方，一臂在下方，因此允许从顶部和底部双重曝光；入射光线90°)的Dolan-Jenner高强度LED照明器(MI-LED-US-B1)对聚合物组合物进行光交联。每条臂输出的平均光功率为～100mW/cm2(λmax＝450，540nm)，曝光时间从5秒到4分钟不等。
通过将内径为0.75mm的硼硅酸盐玻璃毛细管浸入水凝胶前体混合物中，然后振荡毛细管直到填充到距离开口约10mm处来制备水凝胶棒样品。然后使用配备有双臂鹅颈构造(一臂在上方，一臂在下方，因此允许从顶部和底部双重曝光；入射光线90°)的Dolan-Jenner高强度LED照明器(MI-LED-US-B1)对聚合物组合物进行光交联。每条臂输出的平均光功率为～100mW/cm2(λmax＝450，540nm)，曝光时间为约4分钟。使用直径为0.5mm的石英棒从毛细管中挤出水凝胶棒，然后使用卡钳切割成一定大小。
实施例4：水凝胶特性的研究
a)交联度-光聚合时间
完成分析水凝胶内交联度与光聚合时间之间的相关性的研究。
根据实施例3的一般程序制备仅含HAMA的水凝胶，光交联时间为15秒、1分钟、2分钟和4分钟。所得水凝胶在真空下干燥，溶解在氘化DMSO中，然后使用质子NMR分析(d-DMSO溶剂)进行分析。也可以使用其他技术，诸如傅里叶变换红外光谱法(FTIR)和拉曼光谱法(Raman spectroscopy)。对于HAMA水凝胶，甲基丙烯酸酯甲基基团和HA羰基甲基基团之间的质子比的变化根据曝光时间量化，并归一化为未交联HAMA中存在的比率，以表示交联度(％)。图4A中的结果显示交联度随着曝光时间的增加而增加。
根据实施例3的一般程序制备仅含GelMA的水凝胶，光交联时间为30秒、1分钟、2分钟和4分钟。所得水凝胶在真空下干燥，溶解在氘化DMSO中，然后使用质子NMR分析(d-DMSO溶剂)进行分析。也可以使用其他技术，诸如傅里叶变换红外光谱法(FTIR)和拉曼光谱法(Raman spectroscopy)。对于GelMA水凝胶，分析ME甲基基团与GelMA赖氨酸CH2基团的比率。图4B中的结果显示[ME甲基基团与赖氨酸CH2基团]的比率随着曝光时间的增加而降低。
b)溶胀比
完成分析具有不同GelMA、HAMA和PEGDA浓度的水凝胶的溶胀比的研究。
根据实施例3的一般程序制备G4-HM1-P1、G7-HM1、G4-HM1和HM1-P1水凝胶(如表1所述)，光交联时间为4分钟。所得水凝胶圆柱体的直径为6mm，体积为75μL。
为了评估溶胀，采用两种方法。在第一种方法中，将刚交联后的水凝胶重量用作“干”水凝胶重量(Wd-1)，而在第二种方法中，将干聚合物重量(真空干燥的水凝胶)用作干水凝胶重量(Wd-2)。在这两种情况下，“湿”水凝胶重量(Ws)均指在1×PBS中在37℃下温育48小时的水凝胶。溶胀比计算如下：
溶胀比＝(Ws-Wd)/Wd
第一种测量方法的结果不一致，如图5A所示。第二种测量方法的结果更加一致，如图5B所示，并显示增加的GelMA浓度在降低水凝胶溶胀中起作用。
研究G4-HM1-P1、G7-HM1、G4-HM1和HM1-P1水凝胶的溶胀/再溶胀效果。使用第二种方法使样品干燥和溶胀，然后第二次再干燥和再溶胀。图5C中呈现的结果显示，当水凝胶暴露于多于一个干燥/溶胀循环时，溶胀比明显降低。
根据实施例3的一般程序制备G4-P1、G4-P0.1、G20、G10、G5、P20和P5水凝胶(如表1所述)，光交联时间为4分钟。使用干聚合物重量(真空干燥的水凝胶)作为“干”水凝胶重量(Wd)来评估溶胀，而“湿”水凝胶重量(Ws)是指在1×PBS中在37℃下温育48小时的水凝胶。图5D中呈现的结果显示，溶胀质量随着包含PEGDA而明显增加，并且增加的GelMA浓度也使水凝胶的溶胀质量增加。
c)溶胀比与活性剂
完成分析负载有活性剂并且具有不同GelMA、HAMA和PEGDA浓度的水凝胶的溶胀比的研究。
根据实施例3的一般程序制备G4-HM1-P1、G4-HM1、G7-HM1、HM1-P1、G4-P1和G7-P1水凝胶(如表1所述)，光交联时间为4分钟。每种水凝胶的样品也用13.2mg/mL皮质类固醇活性剂制备。
使用干聚合物重量(真空干燥的水凝胶)作为“干”水凝胶重量(Wd)来评估溶胀，而“湿”水凝胶重量(Ws)是指在1×PBS中在37℃下温育48小时的水凝胶。溶胀比计算如下：
溶胀比＝(Ws-Wd)/Wd
图6A呈现的结果显示，负载有活性剂的水凝胶通常具有较高的溶胀比，这可能是由于与将活性剂掺入凝胶网络相关的凝胶网络交联破坏以及较低的交联密度。
还研究了G4-HM1-P1、G4-HM1、G7-HM1、HM1-P1、G4-P1和G7-P1水凝胶(含活性剂)的溶胀/再溶胀效果。使样品干燥和溶胀，然后第二次再干燥和再溶胀。图6B中呈现的结果显示，当水凝胶暴露于一个以上的干燥/溶胀循环时，含有MeHA的水凝胶的溶胀比明显降低，而仅含有GelMA+PEGDA的水凝胶对再溶胀的影响最小。
d)酶促降解
完成分析具有不同GelMA、MeHA和PEGDA浓度的水凝胶的酶促降解稳定性的研究。
根据实施例3的一般程序制备G4-HG3-P1、G4-HM1-P0.67、G4-HG3、G4-HM1、G7-HG3、G7-HM1、HG3-P1和HM1-P0.67水凝胶(如表1所述)，光交联时间为4分钟。然后在20U/mL或2U/mL的透明质酸酶(Hy)和I型胶原酶(CI)或II型胶原酶(CII)中对样品进行酶促消化。所得降解时间如表2所示。
表2-酶促降解时间
e)药物释放
完成分析具有不同GelMA、MeHA和PEGDA浓度的水凝胶的药物释放速率的研究。
根据实施例3的一般程序，用13.2mg/mL皮质类固醇活性剂制备G4-HM1-P1和G4-HG3-P1水凝胶(如表1中所述)，光交联时间为4分钟。所得水凝胶圆柱体的直径为6mm，体积为75μL。
为了进行释放研究，将水凝胶在37℃下在1mL补充有2％ Triton X-100以模拟泪液的1×PBS中静态(无物理搅拌)温育。在每个时间点(经过10-13天)，将温育溶液完全移除并用新鲜的1×PBS+2％ Triton X-100更换。为了量化皮质类固醇的释放，将样品1:2稀释在乙腈中，并使用反相液相色谱法进行分析。在配备有二极管阵列检测器的Agilent1290HPLC系统上使用Agilent Zorbax Eclipse(XDB-C18)4.6x 250mm、5μm分析柱。该柱在25℃下用70％乙腈、30％水进行平衡。注入20μL样品后，溶剂梯度在10分钟的时间跨度内从70％增至90％ ACN。当ACN梯度达到大约80％时，皮质类固醇在接近5分钟时洗脱。对该峰进行积分并通过与皮质类固醇的标准曲线进行比较，使用曲线下面积来确定浓度。图7A中呈现的结果显示，含有较高浓度MeHA的水凝胶提供更快的释放性质。这些结果与相应的研究结果相关，显示水凝胶中较高浓度的MeHA会引起水凝胶溶胀增加。
基于溶胀比研究的结果，水凝胶中较高浓度的MeHA可能会引起水凝胶溶胀增加，并因此引起活性剂更快地爆发释放。较高浓度的MeHA还可导致前体溶液中与GelMA的相分离，这可能导致凝胶网络缺陷(即较高和较低交联密度的区域)，从而导致较高的初始爆发释放。
G4-HM1-P1的释放性质持续35天(图7B)和65天(图7C)。还将G4-HM1-P1的释放性质与G4-P1和G7-P1进行比较(图7D)，再次显示水凝胶中MeHA的存在增加活性剂从水凝胶中的释放速率。
f)真空干燥
完成分析真空干燥对具有不同GelMA、MeHA和PEGDA浓度的水凝胶的药物释放速率的影响的研究。
根据实施例3的一般程序，用13.2mg/mL皮质类固醇活性剂制备G4-HM1-P1、G4-P1和G7-P1水凝胶(如表1中所述)，光交联时间为4分钟。然后真空干燥每种水凝胶的样品。然后根据实施例3(e)的一般研究程序完成使用每种水凝胶的湿样品和干样品的释放研究。G4-HM1-P1水凝胶的结果(图8A)显示，含有MeHA的水凝胶的释放性质可以通过真空干燥水凝胶来降低，使得水凝胶制剂中包含MeHA可以降低干燥样品的释放性质，同时可替代地增加未干燥样品的溶胀和相应的释放性质。G4-P1和G7-P1水凝胶的结果(图8B)显示不含MeHA的GelMA+PEGDA水凝胶的释放性质通常不受真空干燥水凝胶的影响。
g)棒与圆盘
完成分析水凝胶形状(即，棒与圆盘)对包含GelMA、MeHA和PEGDA的水凝胶的药物释放速率的影响的研究。
根据实施例3的一般程序，用13.2mg/mL皮质类固醇活性剂将G4-HM1-P1水凝胶(如表1中所述)制备成圆盘和棒两种形式，光交联时间为4分钟。
G4-HM1-P1水凝胶圆盘的直径(D)为6mm，体积(V)为75μL，表面积(SA)为107mm2，且SA:V比为1.4。
G4-HM1-P1水凝胶棒的直径(D)为2mm，体积(V)为25μL，表面积(SA)为56mm2，且SA:V比为2.2。
然后将来自棒状水凝胶的样品真空干燥或冷冻干燥(即，冻干)。然后根据实施例3(e)的一般研究程序完成使用所得湿样品和干样品的释放研究。总药物释放的结果(图9A)显示圆柱形圆盘提供更大的活性剂总释放量(可能是由于表面积的结果)，棒湿、棒冻干和棒干全部具有相似的释放总量。药物释放百分比的结果(图9B)显示湿的水凝胶(圆柱形圆盘和棒)比真空干燥或冷冻干燥的棒状水凝胶释放更高百分比的活性剂。因此研究结果显示，水凝胶的溶胀特性、表面积(即，形状)和水合状态在水凝胶组合物的药物释放性质中起作用。
h)交联度–甲基丙烯酸酯化度
完成分析GelMA+PEGDA水凝胶的释放性质与水凝胶内GelMA甲基丙烯酸酯化度之间的相关性的研究。
根据实施例3的一般程序，用13.2mg/mL皮质类固醇活性剂制备G4(160P80)-P1(2K)和G4(160P40)-P1(35K)水凝胶(如表1中所述)，光交联时间为4分钟。然后根据实施例3(e)的一般研究程序完成释放研究，将每个样品暴露于胶原酶II 0.5U/mL条件和非酶促标准条件下。总药物释放的结果(图10)显示，GelMA中较低的40％ DoM提供比较高的80％ DoMGelMA水凝胶更快的释放性质。
实施例5：细胞聚集和活力研究
将人脐静脉内皮细胞(HUVEC)群体包封在两种单独的水凝胶制剂中：(i)G7(40)P1[7％ GelMA(160P40)、1％ PEGDA(35kDa)]；和(ii)P8(35kDa)[8％ PEGDA,35kDa]。16天后，用钙黄绿素AM和溴乙啡锭二聚体-1(ethidium homidmer-1)对水凝胶样品染色并成像以观察细胞聚集和活力。结果示于图11A中。如图11A中所见，包含化学改性的明胶(例如，GelMA)和化学改性的PEG(例如，PEGDA)的组合的水凝胶减少了包封在水凝胶框架内的3D粘附细胞(例如，HUVEC细胞)的细胞聚集。
还在第3天、第8天和第16天分析了两种水凝胶制剂的钙黄绿素AM百分比(存活)/[钙黄绿素AM百分比(存活)+溴乙啡锭二聚体-1(死亡)]以量化每种水凝胶中的HUVEC细胞活力。结果示于图11B中。如图11B中所见，包含化学改性的明胶(例如，GelMA)和化学改性的PEG(例如，PEGDA)的组合的水凝胶增加了包封在水凝胶框架内的3D粘附细胞(例如，HUVEC细胞)的细胞活力。G7(40)P1水凝胶在16天的持续时间内保持了60-80％的平均细胞活力，而P8(35kDa)提供了20-40％的平均细胞活力。
实施例6：可穿透性细胞培养小室下侧细胞生长研究-HUVEC
完成研究以评价各种水凝胶制剂附着和将细胞递送至具有挑战性重力要求的膜的能力。
将人脐静脉内皮细胞(HUVEC)的群体添加到两种水凝胶前体制剂中：(i)G5(80)[5％ GelMA,80％ DoM]；和(ii)P5(35kDa)[5％ PEGDA,35kDa]，如实施例3中在PBS中制备的。细胞浓度为约1000万个HUVEC/mL(GFP+)。
然后将PET可穿透性细胞培养小室插入物(孔隙尺寸0.4μm)在含有内皮生长培养基的血清中温育15分钟。用眼矛擦干插入物，将13.2μL每种水凝胶前体溶液(含有HUVEC)添加到单独的可穿透性细胞培养小室下侧并暴露于高强度白光1分钟(配备有双臂鹅颈构造的Dolan-Jenner高强度LED照明器MI-LED-US-B1)。然后将可穿透性细胞培养小室倒置到孔板上，使得每个可穿透性细胞培养小室下侧上的水凝胶浸没在补充有生长因子和血清的内皮生长培养基中。还将游离的HUVEC(即，非水凝胶包封的细胞)添加到孔板中的内皮生长培养基中作为对照。在几天后(例如，第4天和第11天)使用GFP+成像并在第11天使用共聚焦成像分析每种制剂的细胞生长。
a)GFP+成像结果
GFP+成像的结果示于图12A-12I中。
对于G5(80)--在4天后，样品显示HUVEC仍然定域在可穿透性细胞培养小室的下侧(图12A)，具有强的内皮细胞活力和清晰的细胞网络形成(参见图12A中的箭头)，并且仅在孔板底部上发现细胞碎片。在11天后，G5(80)样品继续显示HUVEC定域在可穿透性细胞培养小室的下侧(图12B)，具有继续强的内皮细胞活力和清晰的细胞网络形成(参见图12B中的箭头)，并且仅在孔板底部上发现细胞碎片。
对于P5(35kDa)--在4天后，样品显示部分水凝胶从可穿透性细胞培养小室下侧脱离，一些HUVEC仍定域在可穿透性细胞培养小室下侧(图12C)，其他HUVEC迁移到孔板底部(图12D)。两个位置中的总体细胞密度都低。在11天后，P5(35kDa)样品继续显示出在可穿透性细胞培养小室下侧上低的细胞密度和极少的细胞网络形成(图12E)，剩余的活细胞很少，并且发现的大部分细胞碎片都定域在孔板底部上。
对于游离细胞对照样品(即，无水凝胶)--在4天后，对照样品显示HUVEC极少附着到可穿透性细胞培养小室下侧(图12F)，大多数细胞迁移至孔底部(图12G)。总体细胞密度低。在11天后，对照样品继续显示出在可穿透性细胞培养小室下侧上低的细胞密度和极少的细胞网络形成(图12H)，剩余的活细胞定域在孔板底部上(图12I)，细胞有所伸长但细胞网络形成极少。
b)共聚焦成像结果
在第11天，对来自实施例6(a)的G5(80)和P8(35kDa)的水凝胶样品进行以下染色：肌动蛋白(显示细胞铺展和网络形成的细胞骨架)；PECAM/CD31(内皮标志物)；和DAPI(细胞核)。然后对经染色的样品进行共聚焦成像；结果示于图13A-13E中。
G5(80)样品在可穿透性细胞培养小室的下侧上显示出高的HUVEC沉积(图13A和图13B)，包括形成致密的细胞网络，细胞分布良好而无细胞结团迹象。
P8(35kDa)样品在可穿透性细胞培养小室的下侧上显示出有限的HUVEC沉积(图13C和图13D)，包括较低的细胞密度，斑片状的分布，较高的细胞碎片含量，有限的细胞铺展和网络形成，无CD31表达(可能与不良的内皮细胞功能有关)，以及肌动蛋白丝定位到细胞表面。
当与G5(80)样品相比时，游离细胞(即，无水凝胶)对照样品显示出较低的细胞密度和不良的网络形成(图13E)。
c)另外的制剂的测试
根据实施例6(a)的程序分析另外的水凝胶制剂。可穿透性细胞培养小室下侧成像和分析的结果示于表3中。
表3-GFP+HUVEC分析
d)研究观察结果
研究结果表明，与基于PEGDA的制剂相比，基于GelMA的制剂内的HUVEC更有效地铺展，产生更强的细胞网络，并且聚集更少。研究结果还表明，较高的交联密度(例如，较高的聚合物浓度、较高的DOM)通常不会促进强的细胞铺展和网络形成。基于GelMA的材料还提供了与测试表面(即，可穿透性细胞培养小室下表面)的更强粘附力，并且更有效地沉积细胞以形成致密的细胞网络，即使在具有挑战性的环境和生长条件(例如，对抗重力)下。
实施例7：可穿透性细胞培养小室下侧细胞生长研究-HRPEC
完成研究以评价各种水凝胶制剂附着和将细胞递送至模拟视网膜下空间的挑战性重力环境中的膜的能力。
将人视网膜色素上皮细胞(HRPEC)的群体添加到以下水凝胶前体制剂中：(i)G2(80)H2(500kDa,30)[2％ GelMA,80％ DOM；2％ HAMA,500kDa,～30％ DOM]；(ii)G5(80)[5％ GelMA,80％ DoM]；(iii)G4(80)[5％GelMA,80％ DoM]；(iv)H2(500kDa,30)[2％HAMA,500kDa,～30％DOM]；(v)P5(35kDa)[5％ PEGDA,35kDa]，如实施例3中在PBS中制备的。细胞浓度为每mL约2000万个HRPEC。
然后将PET可穿透性细胞培养小室插入物(孔隙尺寸0.4μm)在含有DMEM/F-12培养基(补充有10％的FBS)的血清中温育15分钟。用眼矛擦干插入物，将13.2μL每种水凝胶前体溶液(含有HRPEC)添加到单独的可穿透性细胞培养小室下侧并暴露于光1分钟。然后将可穿透性细胞培养小室倒置到孔板上，使得每个可穿透性细胞培养小室下侧上的水凝胶浸没在DMEM/F-12培养基(补充有10％的FBS)中。几天后(例如，第3天、第8天、第10天、第20天)对每种制剂的细胞生长进行成像和分析，其中包括使用钙黄绿素AM染色和成像。
结果示于图15A-15G中。
对于G2(80)H2(500kDa,30)--在3天后，样品显示HRPEC仍定域在可穿透性细胞培养小室的下侧上的水凝胶内，而未能在可穿透性细胞培养小室的表面上形成细胞单层(图15A)。10天后观察到类似的定域结果，而没有HRPEC单层形成(图15B)。
对于G5(80)--在8天后，样品显示出分散良好的圆形细胞，但也显示细胞铺展极少并且没有细胞网络形成(图15C)。
对于H2(500kDa,30)--在7天后，样品显示出分散良好的圆形细胞，但也显示细胞铺展极少并且没有细胞网络形成(图15D)。
对于G4(80)--在8天后，水凝胶显示出快速降解/脱离，但也显示出提供了具有良好覆盖率和活力的HRPEC单层，包括成熟单层形成区(图15E)。在20天后，显示成熟的HRPEC单层已形成在整个可穿透性细胞培养小室膜表面之上(图15F)。
对于P5(35kDa)--在8天后，水凝胶显示出快速降解/脱离，并也显示出提供了具有不完全覆盖的HRPEC单层和不一致的单层形成(图15G)。
a)研究观察结果
研究结果表明，HRPEC在具有高甲基丙烯酸酯化度、高分子量和/或高水凝胶聚合物浓度的水凝胶制剂(例如，G2(80)H2(500kDa,30))内具有极少的铺展和网络化。HRPEC在具有较低甲基丙烯酸酯化度和较低水凝胶聚合物浓度的水凝胶制剂内具有改善的铺展和网络化，从而允许有效的HRPEC沉积和单层形成。
另外，基于PEG的水凝胶诸如PEGDA通常显示出具有不良的生物粘附性和不良的生物降解性(常在短至24-48小时内从可穿透性细胞培养小室下方脱离)。可穿透性细胞培养小室表面上剩余的HRPEC据信是光聚合过程期间被捕获在PEGDA水凝胶的表面上的那些。细胞不能够附着或迁移通过PEGDA聚合物网络，而是保持被捕获并且只能够附着到邻近的细胞。
实施例8：可穿透性细胞培养小室顶侧细胞生长研究-HRPEC
完成研究以评价各种水凝胶制剂降解和将细胞递送至膜的能力。
将人视网膜色素上皮细胞(HRPEC)的群体添加到两种水凝胶前体制剂中：(i)G5(10)[5％ GelMA,10％ DoM]；和(ii)G5(80)[5％ GelMA,80％DoM]，如实施例3中在PBS中制备的。细胞浓度为每mL约2000万个HRPEC。
然后将PET可穿透性细胞培养小室插入物(孔隙尺寸0.4μm)在含有DMEM/F-12培养基(补充有10％的FBS)的血清中温育15分钟。用眼矛擦干插入物，将约10μL每种水凝胶前体溶液(含有HRPEC)添加到单独的可穿透性细胞培养小室顶侧并暴露于光1分钟。然后将可穿透性细胞培养小室浸没在DMEM/F-12培养基(补充有10％的FBS)中。还向孔板中的培养基中添加游离的HRPEC(即，无水凝胶)作为对照。
24小时后，用钙黄绿素AM对水凝胶样品染色并成像以观察细胞聚集和活力(图16A)。同样在3天后(图16B)和6天后(图16C)分析样品。
在24小时时(图16A)--仅细胞的对照样品显示出不受抑制的细胞生长和单层形成。G5(10)样品显示水凝胶开始降解、沉积HRPEC并开始形成单层网络。G5(80)样品未显示水凝胶降解且未显示单层形成，其中细胞大体上保持圆形并悬浮在水凝胶内。
在3天时(图16B)--仅细胞的对照样品继续显示出不受抑制的细胞生长和单层形成，其中细胞显示出密堆积。G5(10)样品显示水凝胶大部分降解，沉积的HRPEC在24小时时形成类似于对照样品的透明单层网络，在单层之上剩余很少的圆形包封细胞。G5(80)样品继续显示出很少的水凝胶降解和很少的单层形成，其中细胞大体上保持圆形并悬浮在水凝胶内。
在6天时(图16C)--仅细胞的对照样品继续显示出不受抑制的细胞生长和单层形成，具有堆积的细胞密度和网络化。G5(10)样品显示出水凝胶降解，沉积的HRPEC单层网络在密度和形态上类似于对照样品，在单层之上剩余很少的圆形细胞。G5(80)样品显示水凝胶在某些区域中开始降解并形成早期单层(图16C中G5(80)图像的右上角)，而其他区域仍未降解，没有单层形成(图16C中G5(80)图像的左下角)，HRPEC保持圆形并悬浮在水凝胶内。
实施例9：体外视网膜细胞生长研究
完成研究以评价G5(10)[5％ GelMA,10％ DoM]水凝胶制剂，以促进干细胞来源的视网膜细胞的体外递送和细胞生长，包括视网膜色素上皮(RPE)细胞和视杆感光细胞。
a)单层形成研究
根据实施例3中的一般程序制备G5(10)[5％ GelMA,10％ DoM]水凝胶前体制剂，其中降低光聚合引发剂混合物的浓度。然后将源自诱导性多能干细胞(iPSC)的人视网膜色素上皮细胞(HRPEC)的群体添加到G5(10)水凝胶前体制剂中(～2000万个细胞/mL)。还向盐水溶液中添加iPSC来源的RPE作为对照。通过MedOne Subretinal 38G(外径)(41G内径)视网膜下套管(使用标准的1mL luer-lok塑料注射器)将约200μL的每种制剂以200-300μL/min的受控速率(用注射泵控制流速)注射(在PBS中)到具有0.4μm聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜的6孔可穿透性细胞培养小室板上。包括聚酯膜以模拟天然Bruch的膜；膜可渗透营养物和蛋白质，但不可渗透细胞。然后使用白光将注射的制剂以10μL的滴光交联。
一周后，使用钙黄绿素AM完成活细胞成像。结果示于图17A中。研究结果表明，RPE细胞能够在交联后缓慢降解G5(10)水凝胶底物并然后迁移到可穿透性细胞培养小室膜。RPE细胞在一周后形成了透明的细胞单层，类似于功能性RPE细胞的目标解剖模式(参见图17A)。在盐水(对照)制剂中递送的RPE细胞在一周后未能形成可观察到的细胞单层，尽管以与水凝胶制剂中的细胞相同的接种密度递送。
在采样递送期间测量了与通过38G(41G内径)小直径针头的挤出相关的流体剪切速率。结果(参见图17B)表明，GelMA预聚物可以在前体聚合物溶液中剪切稀化，从而使得能够实现通过小直径针头的保护性活塞流动力学，这将保护乘客细胞(passenger cells)。
b)iPSC去分化研究
将来自实施例9a的前体制剂制备为～100万个细胞/mL，然后使用与实施例9A相同的递送系统和条件注射(在PBS中)到具有0.4μm聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜的6孔可穿透性细胞培养小室板上。然后使用白光将注射的制剂以10μL的滴光交联。一周后，使用钙黄绿素AM完成活细胞成像。结果示于图17C中。研究结果表明，RPE细胞形成了单层，其中细胞保持为标准健康RPE形态的特征的立方形形态和色素沉着模式。在盐水(对照)制剂中递送的RPE细胞变得细长且高度增殖，并且未能保持指示去分化的其立方形形态和RPE色素沉着模式。
不受理论的束缚，研究观察表明，水凝胶底物为RPE细胞提供了定域和浓缩的环境，从而使得能够通过减少由于环境因素导致的RPE去分化来实现具有特征性RPE形态的单层形成。
c)视杆感光器递送研究
根据实施例3中的一般程序制备G5(10)[5％ GelMA,10％ DoM]水凝胶前体制剂，其中降低光聚合引发剂混合物的浓度。然后将源自人视网膜类器官的视杆感光细胞(LakoLab,Newcastle University)的群体添加到G5(10)水凝胶前体制剂中。然后使用与实施例9A相同的递送系统和条件将制剂注射(在PBS中)到具有0.4μm聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜的6孔可穿透性细胞培养小室板中的RPE单层上。然后使用白光将注射的制剂光交联。
两周后，使用抗-CD73和抗-视紫红质成像来完成活细胞成像。结果示于图17D中。研究结果表明，视杆感光细胞(图17D的左上)定域在RPE单层(图17D的左下)之上，并且在两周时保持存活，其中视杆感光细胞和RPE细胞均表达CD73。仅视杆感光细胞显示表达视紫红质(图17D的右侧)。
实施例10：体内视网膜细胞生长研究
完成研究以评价在猪中单次视网膜下(SR)注射三种通过眼内手术光原位聚合的G5[5％ GelMA]水凝胶制剂中的一种后视网膜色素上皮细胞(RPE)的细胞定位和活力。
四个测试组包括向6只眼睛(对于每个组而言，总共是24只眼睛和12只动物)中注射200μl：
组1(对照)：盐水+200k RPE细胞；组2：G5(10)[5％ GelMA,10％DoM]+200k RPE细胞；组3：G5(80)[5％ GelMA,80％ DoM]+200k RPE细胞；组4：[5％ GelMA,80％ DoM]G5(80)+1m RPE细胞。
组2-4中的动物用指定的水凝胶制剂接受RPE的单次SR注射。向组1施用在盐水中的RPE的单次注射作为对照。术前和整个研究期间均给予口服强的松。对于注射，使用配备有6-7英寸延长管的38G/41G MedOne视网膜下针头。在向每组动物注射之前新鲜制备水凝胶前体和细胞混合物。使用Constellation 23G光管进行辐照，其在最大功率下发射大约27mW的光功率(如在517nm下所测得)。
所有动物在注射后以及注射后第1天、第3天、第7天、第14天、第21天、第28天接受了眼科检查、彩色眼底镜检查和眼相干断层扫描(OCT)。对所有入组的眼睛进行了STEM121(移植的人细胞)、Iba-1(小胶质细胞/白细胞)、RPE65(RPE细胞)和DAPI(所有细胞核)染色。
还从每组中选择两只眼睛进行免疫荧光染色。在整个眼睛中以5个水平面：鼻部外周、鼻部与视神经头(ONH)之间的中间、ONH、ONH与颞部之间的中间以及颞部外周对眼块进行矢状切片(14μm)。收集至少10个载玻片/水平面。在获取细胞储库期间扫描载玻片。选择一系列8-10个载玻片/眼睛进行IHC。
图18A中示出了与细胞向视网膜表面的迁移相关的观察结果。由于细胞定位不良(即，细胞在视网膜下区域的外部)，故盐水对照制剂表现出更多的细胞迁移(超过80％)和相应的视网膜外层不良事件。第28天后对眼睛的组织学检查证实了这一发现，其中发现了玻璃体细胞，而视网膜下水凝胶制剂表现出约20％或以下的极少细胞迁移。
图18B中示出了与28天后的水凝胶降解相关的观察结果。组1(对照)不包括水凝胶。对于组2，在28天后仅剩余了约33％的水凝胶(即，损失了约67％)。组3和组4在28天后剩余了约100％的水凝胶(即，损失约0％)。在28天后，具有80％的高甲基丙烯酸酯化的水凝胶(组3和组4)显示出视网膜从下面的层的脱离，如图18C和图18D中所见。染色结果确实显示人干细胞成功移植到天然猪RPE层上，RPE层未被破坏(参见图18E，其中箭头表示人细胞)。
实施例11：自由基传播剂研究
完成研究以评价水凝胶形成中的N-乙烯基己内酰胺(NVC)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和乙二醇二丙烯酸酯(EGDA)。
将三种传播剂(NVC、NVP、EGDA)中的每一种以10uL/mL的传播剂浓度与G5(80)[5％GelMA,80％ DoM]组合，然后胶凝。所得水凝胶的平均杨氏模量(kPa)为如下：EGDA[7.2494kPa]；NVP[6.4995kPa]；NVC[3.4744kPa]。还测试了NVP和EGDA在G5(10)和G5(80)中仍允许水凝胶形成的最小浓度(在～0.43W下交联1分钟)。用于水凝胶形成的最小传播剂浓度为如下：G5(10)[NVP-5uL/mL；EGDA-1.5uL/mL]；G5(80)[NVP-0.3uL/mL；EGDA-0.1uL/mL]
然后通过针头挤出来研究G5(10)-1.5uL/mL EGDA和G5(10)-5uL/mL NVP对RPE细胞的包封(以PBS作为对照)。在初始挤出之后，所有三种样品均显示细胞保持色素沉着和形态。在24小时后，PBS细胞失去色素沉着并显示出上皮-间充质转化(EMT)的早期迹象。两种水凝胶制剂均显示细胞保持色素沉着和形态。在第6天观察到相同的结果。
还对RPE细胞完成了以下细胞毒性研究：NVC、NVP、EGDA和苯乙酰溴(BAP)，以10％DMSO作为对照。图19中示出了细胞在四种传播剂中的每一种中温育18小时后的细胞活力结果。结果显示，在所有相对浓度下，NVP和BAP都具有比NVC高的平均细胞活力，而EGDA具有低的细胞活力结果。
实施例12：使用N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)的G5制剂研究
研究了具有不同平均分子量的G5制剂[5％ GelMA，不同的DoM和MW]的胶凝化和细胞包封特性。具体而言，将G5(10)160kDa、G5(60)90kDa和G5(45)160kDa与标准光引发剂浓度(但使用1％的NVP代替NVC)和5M ARPE-19细胞/mL制剂混合(每凝胶总共～200k个细胞)。使用MedOne 38/41G视网膜下针头(300μL/min注射速率)将样品(包括具有细胞的挤出盐水)注射到样品容器中，并使用光管(设置为26-27mW)模拟Constellation玻璃体切除术设置(曝光30秒)。使用盐水(非挤出)作为归一化对照。
图20中示出了使用钙黄绿素AM(按非挤出盐水归一化)的细胞活力结果。所有制剂均显示出至少150％的归一化细胞活力，其中G5(10)160kDa和G5(60)90kDa显示出超过200％的归一化细胞活力。48小时后，所有三种水凝胶样品的凝胶降解均明显，细胞附着到可穿透性细胞培养小室表面并形成早期单层。很少有细胞保持圆形和未附着。
完成进一步的研究以分析使用NVP作为自由基传播剂的各种G4制剂[4％ GelMA,不同的DoM和MW]和G5制剂[5％ GelMA,不同的DoM和MW]的胶凝化特性。表4呈现了各种制剂的研究条件和结果。
表4-NVP胶凝化研究
还测试了使用0.5％至3.0％的GelMA浓度的另外的聚合物共混物的胶凝化和细胞包封特性。表5呈现了各种制剂的研究条件和结果。
表5-NVP胶凝化研究-低GelMA％
实施例13：组合制剂研究
用各种光引发剂制剂(包括1.5％v/v的三乙醇胺(TEOA))和聚合条件研究了G1(160/10)G2.5(90/60)共混物。表6呈现了各种制剂的研究条件和结果。
表6-组合制剂研究
进一步研究了Rxn 3和Rxn 4。向Rxn 3、Rxn4和PBS(作为对照)中的每一个中添加10M细胞/mL。将Rxn 3样品、Rxn 4样品和一部分PBS对照挤出到可穿透性细胞培养小室表面上，以及将未挤出的PBS施加到可穿透性细胞培养小室表面上。两周后，Rxn 3和Rxn 4均显示出健康的RPE单层生长，类似于PBS对照，其中Rxn 3样品提供了比任一PBS对照样品都高的细胞计数。图21中示出了细胞计数结果。

Claims (32)

1.一种聚合物组合物，所述聚合物组合物包含：
(i)约0.5％至约5.0％w/v的化学改性的明胶；
(ii)至少一种聚合物交联引发剂；和
(iii)至少一种细胞。
2.根据权利要求1所述的聚合物组合物，其中所述聚合物交联引发剂包含一种或多种光活化的光引发剂；任选地一种或多种由可见光活化的光引发剂。
3.根据权利要求2所述的聚合物组合物，其中所述聚合物交联引发剂包含：(i)曙红Y、N-乙烯基己内酰胺(NVC)、三乙醇胺或其任何组合；(ii)曙红Y二钠盐(EYDS)、N-乙烯基己内酰胺(NVC)、三乙醇胺或其任何组合；或(iii)曙红Y二钠盐(EYDS)、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)、三乙醇胺或其任何组合。
4.根据权利要求2所述的聚合物组合物，其中所述聚合物交联引发剂包含：(i)约50μM的曙红Y或曙红Y二钠盐(EYDS)；(ii)约3.5至约5.0μL/mL的N-乙烯基己内酰胺(NVC)或N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)；和(iii)三乙醇胺。
5.根据权利要求2所述的聚合物组合物，其中所述聚合物交联引发剂包含：(i)约50μM的曙红Y二钠盐(EYDS)；(ii)约5.0μL/mL的N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)；和(iii)约1.5％v/v的三乙醇胺。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的聚合物组合物，其中所述化学改性的明胶为丙烯酸酯化明胶。
7.根据权利要求6所述的聚合物组合物，其中所述丙烯酸酯化明胶具有约5-40％；任选地5-20％；任选地约5％、约10％或约15％的丙烯酸酯化度。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的聚合物组合物，其中所述化学改性的明胶为甲基丙烯酸酯化明胶(GelMA)。
9.根据权利要求8所述的聚合物组合物，其中所述GelMA具有约5-40％；任选地5-20％；任选地约5％、约10％或约15％的甲基丙烯酸酯化度。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的聚合物组合物，其中所述聚合物组合物包含约2％至约5％w/v的所述化学改性的明胶；任选地约3％至约5％w/v的所述化学改性的明胶。
11.根据权利要求10所述的聚合物组合物，其中所述聚合物组合物包含约3％至约4％w/v的所述化学改性的明胶；任选地约3.5％w/v。
12.根据权利要求10所述的聚合物组合物，其中所述聚合物组合物包含约3％至约4％w/v的GelMA；任选地约3.5％w/v的GelMA。
13.根据权利要求1-10中任一项所述的聚合物组合物，其中所述聚合物组合物包含第一GelMA混合物和第二GelMA混合物的组合。
14.根据权利要求13所述的聚合物组合物，其中所述聚合物组合物包含约0.5％至约3％w/v的所述第一GelMA混合物和约0.5％至约3％w/v的所述第二GelMA混合物；任选地约0.5％至约1.5％w/v的所述第一GelMA混合物和约1.5％至约3％w/v的所述第二GelMA混合物；任选地约1％w/v的所述第一GelMA混合物和约2.5％w/v的所述第二GelMA混合物。
15.根据权利要求13或权利要求14所述的聚合物组合物，其中所述第一GelMA混合物包括具有高平均分子量和低甲基丙烯酸酯化度(DOM)的GelMA；并且所述第二GelMA混合物包括具有低平均分子量和高(DOM)的GelMA；任选地，其中所述第一GelMA混合物包括具有140-180kDa的平均分子量和5％至40％的DOM的GelMA，并且所述第二GelMA混合物包括具有75-115kDa的平均分子量和50％至80％的DOM的GelMA；任选地，其中所述第一GelMA混合物包括具有140-180kDa的平均分子量和5％至20％的DOM的GelMA；并且所述第二GelMA混合物包括具有80-100kDa的平均分子量和50％至70％的DOM的GelMA。
16.根据权利要求13或权利要求14所述的聚合物组合物，其中所述第一GelMA混合物包括具有约160kDa的平均分子量和约10％的DOM的GelMA；并且所述第二GelMA混合物包括具有约90kDa的平均分子量和约60％的DOM的GelMA。
17.根据权利要求13所述的聚合物组合物，其中所述聚合物组合物包含：约1％w/v的第一GelMA混合物，其包括具有约160kDa的平均分子量和约10％的DOM的GelMA；和约2.5％w/v的第二GelMA混合物，其包括具有约90kDa的平均分子量和约60％的DOM的GelMA。
18.根据权利要求1-17中任一项所述的聚合物组合物，其中所述至少一种细胞包含内皮细胞；任选地人脐静脉内皮细胞(HUVEC)。
19.根据权利要求1-17中任一项所述的聚合物组合物，其中所述至少一种细胞包含上皮细胞；任选地人视网膜色素上皮细胞(HRPEC)；任选地源自胚胎干细胞或诱导性多能干细胞(iPSC)的HRPEC。
20.根据权利要求1-17中任一项所述的聚合物组合物，其中所述至少一种细胞包含眼细胞；任选地源自多能干细胞或胚胎干细胞的眼细胞。
21.根据权利要求1-20中任一项所述的聚合物组合物，所述聚合物组合物还包含至少0.1％(w/v)的亲水性非离子表面活性剂；任选地其中所述亲水性非离子表面活性剂包含至少一种泊洛沙姆表面活性剂，诸如泊洛沙姆407；任选地其中所述组合物包含约0.2％(w/v)的泊洛沙姆表面活性剂，诸如泊洛沙姆407。
22.根据权利要求1-21中任一项所述的聚合物组合物，所述聚合物组合物还包含一种或多种非细胞治疗剂；任选地其中所述一种或多种非细胞治疗剂包含小分子或蛋白质疗法。
23.一种前体聚合物组合物，所述前体聚合物组合物包含根据权利要求1-22中任一项所述的聚合物组合物。
24.一种凝胶聚合物组合物，其中所述凝胶聚合物组合物是通过光交联根据权利要求23所述的前体聚合物组合物形成的；任选地其中所述凝胶聚合物组合物为水凝胶。
25.根据权利要求24所述的凝胶聚合物组合物，其中所述聚合物组合物的形状适形于目标表面的形状；任选地其中所述聚合物组合物适形于所述目标表面的凸形、凹形或弯曲形状。
26.根据权利要求24所述的凝胶聚合物组合物，其中所述聚合物组合物呈圆柱体的形状；任选地其中所述聚合物组合物呈圆盘圆柱体或棒圆柱体的形状；任选地其中所述聚合物组合物呈棒圆柱体的形状，所述棒圆柱体具有约0.75mm的直径和约3mm的长度，或具有约0.75mm的直径和约6mm的长度。
27.一种用于治疗和/或修复受试者的目标软组织中的缺损、损伤和/或疾病的方法，所述方法包括：
提供根据权利要求23所述的前体聚合物组合物；
将所述前体聚合物组合物施加到所述受试者的所述目标软组织的表面上或表面下，任选地施加到所述软组织缺损、损伤和/或疾病的位置；以及
通过将所述聚合物组合物中的所述聚合物交联引发剂暴露于交联条件下来交联所述前体聚合物组合物，其中所述前体聚合物组合物的所述交联产生凝胶聚合物组合物。
28.一种用于治疗受试者的目标软组织中的缺损、损伤和/或疾病的方法，所述方法包括：
提供根据权利要求24-26中任一项所述的凝胶聚合物组合物；以及
将所述凝胶聚合物组合物施加到所述受试者的所述目标软组织的表面上或表面下或表面附近，任选地施加在所述软组织缺损、损伤和/或疾病的位置处。
29.根据权利要求27-28中任一项所述的方法，其中所述目标软组织为眼组织；任选地结膜下眼组织或视网膜眼组织。
30.根据权利要求29所述的方法，其中所述聚合物组合物通过结膜下注射、视网膜下注射或脉络膜上腔注射施加到所述眼组织的表面上或表面下。
31.根据权利要求27-30中任一项所述的方法，其中所述目标软组织的所述缺损、损伤和/或疾病包括眼缺损、损伤和/或疾病；任选地眼溃疡；任选地由感染、损伤、穿孔或其他缺损引起的角膜溃疡。
32.根据权利要求27-30所述的方法，其中所述眼缺损、损伤和/或疾病包括视网膜变性疾病；任选地年龄相关性黄斑变性(AMD)或色素性视网膜炎。
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