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TW202404567A - 包含細胞之明膠甲基丙烯醯(GelMA)聚合物組合物 - Google Patents

包含細胞之明膠甲基丙烯醯(GelMA)聚合物組合物 Download PDF

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TW202404567A
TW202404567A TW112114815A TW112114815A TW202404567A TW 202404567 A TW202404567 A TW 202404567A TW 112114815 A TW112114815 A TW 112114815A TW 112114815 A TW112114815 A TW 112114815A TW 202404567 A TW202404567 A TW 202404567A
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TW
Taiwan
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polymer composition
gelma
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chemically modified
polymer
Prior art date
Application number
TW112114815A
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English (en)
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馬克斯 寇特
岡薩雷茲 諾爾 維拉
亞瑟 錐斯寇爾
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美商蓋爾密迪斯公司
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Abstract

本發明提供改良之聚合物組合物，諸如GelMA聚合物組合物。在某些實施例中，該等改良之聚合物組合物可用於將一或多種治療劑(諸如細胞)遞送至個體之目標治療區域(諸如眼睛)。在某些實施例中，該等改良之聚合物組合物為水凝膠，其包含明膠甲基丙烯醯(亦即GelMA)或其聚合交聯衍生物。

Description

包含細胞之明膠甲基丙烯醯(GelMA)聚合物組合物
本發明提供改良之聚合物組合物，諸如GelMA聚合物組合物。在某些實施例中，該等改良之聚合物組合物可用於將一或多種治療劑(諸如細胞)遞送至個體之目標治療區域(諸如眼睛)。在某些實施例中，該等改良之聚合物組合物為水凝膠，其包含明膠甲基丙烯醯(亦即GelMA)或其聚合交聯衍生物。
GelMA聚合物組合物已成為用於密封、修復及/或治療個體軟組織之損傷、缺損或疾病的有效材料。出於此目的，經改良之GelMA聚合物組合物之設計及產生為活躍的研究領域。
仍需要經改良之GelMA聚合物組合物、用於產生GelMA聚合物組合物之方法及GelMA聚合物組合物之治療性應用。
本發明之各種實施例之細節闡述於以下實施方式中。
在某些實施例中，本發明提供包含至少一種化學改性明膠之聚合物組合物。在某些實施例中，聚合物組合物包含至少一種丙烯酸酯化明膠。在某些實施例中，聚合物組合物包含至少一種甲基丙烯酸酯化明膠(GelMA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約0.5%至約5.0% w/v之間的化學改性明膠。在某些實施例中，聚合物組合物包含約0.5%至約5.0% w/v之間的丙烯酸酯化明膠。在某些實施例中，聚合物組合物包含約0.5%至約5.0% w/v之間的GelMA。
在某些實施例中，聚合物組合物包含至少一種化學改性明膠(視情況丙烯酸酯化明膠，諸如GelMA)及至少一種聚合物交聯引發劑(例如光引發劑)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：(i)至少一種化學改性明膠(視情況丙烯酸酯化明膠)；(ii)至少一種聚合物交聯引發劑；及(iii)至少一種治療劑(例如細胞)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：(i)至少一種化學改性明膠(視情況甲基丙烯酸酯化明膠，諸如GelMA)；(ii)至少一種聚合物交聯引發劑；及(iii)至少一種細胞。在某些實施例中，聚合物組合物為前驅體聚合物組合物。在某些實施例中，聚合物組合物為凝膠聚合物組合物。
在某些實施例中，聚合物組合物包含至少一種交聯引發劑。在某些實施例中，交聯引發劑包含一或多種光活化之光引發劑，視情況一或多種藉由可見光活化之光引發劑。在某些實施例中，聚合物交聯引發劑包含黃色曙紅(eosin Y)、N-乙烯基己內醯胺、三乙醇胺或其任何組合。在某些實施例中，聚合物交聯引發劑包含黃色曙紅二鈉鹽(EYDS)、N-乙烯基己內醯胺(NVC)、三乙醇胺或其任何組合。在某些實施例中，聚合物交聯引發劑包含黃色曙紅二鈉鹽(EYDS)、N-乙烯基吡咯啶酮(NVP)、三乙醇胺或其任何組合。在某些實施例中，聚合物交聯引發劑包含：(i)約50 µM黃色曙紅或黃色曙紅二鈉鹽(EYDS)；(ii)約3.5至約5.0 µL/mL之N-乙烯基己內醯胺(NVC)或N-乙烯基吡咯啶酮(NVP)；及(iii)三乙醇胺。在某些實施例中，聚合物交聯引發劑包含：(i)約50 µM黃色曙紅二鈉鹽(EYDS)；(ii)約5.0 µL/mL N-乙烯基吡咯啶酮(NVP)；及(iii)約1.5% v/v之三乙醇胺。
在某些實施例中，化學改性明膠為丙烯酸酯化明膠。在某些實施例中，丙烯酸酯化明膠具有約5-40%之丙烯醯化度。在某些實施例中，丙烯酸酯化明膠具有5-20%之丙烯醯化度。在某些實施例中，丙烯酸酯化明膠具有約5%、約10%或約15%之丙烯醯化度。
在某些實施例中，化學改性明膠為甲基丙烯酸酯化明膠(GelMA)。在某些實施例中，GelMA具有約5-40%之甲基丙烯醯化度。在某些實施例中，GelMA具有5-20%之甲基丙烯醯化度。在某些實施例中，GelMA具有約5%、約10%或約15%之甲基丙烯醯化度。
在某些實施例中，聚合物組合物包含約2%至約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約3%至約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約3%至約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)。在某些實施例中，聚合物組合物包括約3.5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約3%至約4% w/v之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包括約3.5% w/v之GelMA。
在某些實施例中，聚合物組合物包含第一GelMA混合物及第二GelMA混合物之組合。在某些實施例中，聚合物組合物包含第一GelMA混合物及第二GelMA混合物之組合，其中聚合物組合物中之總GelMA為約0.5%至約5% w/v。在某些實施例中，聚合物組合物中之總GelMA為約2%至約5% w/v。在某些實施例中，聚合物組合物中之總GelMA為約2%至約4% w/v。在某些實施例中，聚合物組合物中之總GelMA為約3%至約5% w/v。在某些實施例中，聚合物組合物中之總GelMA為約3%至約4% w/v。在某些實施例中，聚合物組合物中之總GelMA為約3.5% w/v。
在某些實施例中，聚合物組合物包含約0.5%至約3%之第一GelMA混合物及約0.5%至約3%之第二GelMA混合物。在某些實施例中，聚合物組合物包含約0.5%至約1.5%之第一GelMA混合物及約2%至約3%之第二GelMA混合物。在某些實施例中，聚合物組合物包含約1%之第一GelMA混合物及約2.5%之第二GelMA混合物。
在某些實施例中，第一GelMA混合物包括具有高平均分子量及低甲基丙烯醯化度(DOM)之GelMA。在某些實施例中，第二GelMA混合物包括具有低平均分子量及高甲基丙烯醯化度(DOM)之GelMA。在某些實施例中，第一GelMA混合物包括具有高平均分子量及低DOM之GelMA；且第二GelMA混合物包括具有低平均分子量及高DOM之GelMA。在某些實施例中，第一GelMA混合物包括具有140-180 kDa之平均分子量及5%至40%之DOM的GelMA；且第二GelMA混合物包括具有75-115 kDa之平均分子量及50%至80%之DOM的GelMA。在某些實施例中，第一GelMA混合物包括具有140-180 kDa之平均分子量及5%至20%之DOM的GelMA；且第二GelMA混合物包括具有80-100 kDa之平均分子量及50%至70%之DOM的GelMA。在某些實施例中，第一GelMA混合物包括具有約160 kDa之平均分子量及約10%之DOM的GelMA；且第二GelMA混合物包括具有約90 kDa之平均分子量及約60%之DOM的GelMA。
在某些實施例中，聚合物組合物包含：約0.5%至約3% w/v之第一GelMA混合物，其包括具有高平均分子量及低DOM之GelMA；及約0.5%至約3%之第二GelMA混合物，其包括具有低平均分子量及高DOM之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約0.5%至約3% w/v之第一GelMA混合物，其包括具有140-180 kDa之平均分子量及5%至40%之DOM的GelMA；及約0.5%至約3% w/v之第二GelMA混合物，其包括具有75-115 kDa之平均分子量及50%至80%之DOM的GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約0.5%至約1.5% w/v之第一GelMA混合物，其包括具有140-180 kDa之平均分子量及5%至40%之DOM的GelMA；及約2%至約3% w/v之第二GelMA混合物，其包括具有75-115 kDa之平均分子量及50%至80%之DOM的GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約0.5%至約1.5% w/v之第一GelMA混合物，其包括具有140-180 kDa之平均分子量及5%至20%之DOM的GelMA；及約2%至約3% w/v之第二GelMA混合物，其包括具有85-100 kDa之平均分子量及50%至70%之DOM的GelMA。
在某些實施例中，聚合物組合物包含：約1% w/v之第一GelMA混合物，其包括具有約160 kDa之平均分子量及約10%之DOM的GelMA；及約2.5% w/v之第二GelMA混合物，其包括具有約90 kDa之平均分子量及約60%之DOM的GelMA。
在某些實施例中，至少一種細胞包含內皮細胞。在某些實施例中，至少一種細胞包含人類臍靜脈內皮細胞(HUVEC)。在某些實施例中，至少一種細胞包含上皮細胞。在某些實施例中，至少一種細胞包含人類視網膜色素上皮細胞(HRPEC)。在某些實施例中，至少一種細胞包含衍生自誘導性富潛能幹細胞(iPSC)之人類視網膜色素上皮細胞(HRPEC)。在某些實施例中，至少一種細胞包含眼部細胞或富潛能幹細胞或胚胎幹細胞衍生之眼部細胞。
在某些實施例中，聚合物組合物進一步包含至少0.1% (w/v)之親水性非離子界面活性劑。在某些實施例中，親水性非離子界面活性劑包含至少一種泊洛沙姆(poloxamer)界面活性劑，諸如泊洛沙姆407。在某些實施例中，組合物包含約0.2% (w/v)之泊洛沙姆界面活性劑，諸如泊洛沙姆407。
在某些實施例中，本發明描述一種包含本發明之聚合物組合物的前驅體聚合物組合物。在某些實施例中，本發明描述一種藉由使本發明之前驅體聚合物組合物光交聯而形成的凝膠聚合物組合物。在某些實施例中，本發明描述一種藉由使本發明之前驅體聚合物組合物光交聯而形成的水凝膠聚合物組合物。
在某些實施例中，本發明提供一種用於治療及/或修復個體之目標軟組織之缺損、損傷及/或疾病的方法。在某些實施例中，本發明提供一種用於治療及/或修復個體之目標軟組織之缺損、損傷及/或疾病的方法，該方法包含：提供本發明之前驅體聚合物組合物；將前驅體聚合物組合物投與至個體之目標軟組織之表面上或表面下，視情況投與在軟組織缺損、損傷及/或疾病之位置處；及藉由使聚合物組合物中之聚合物交聯引發劑暴露於交聯條件而使前驅體聚合物組合物交聯，其中前驅體聚合物組合物之交聯產生凝膠聚合物組合物。
在某些實施例中，本發明提供一種用於治療個體之目標軟組織之缺損、損傷及/或疾病的方法，該方法包含：提供本發明之凝膠聚合物組合物；及將凝膠聚合物組合物投與至個體之目標軟組織之表面上、表面下或附近。在某些實施例中，將凝膠聚合物組合物投與在軟組織缺損、損傷及/或疾病之位置處。
在某些實施例中，目標軟組織為眼部組織。在某些實施例中，目標軟組織為結膜下眼部組織或視網膜眼部組織。在某些實施例中，藉由結膜下注射、視網膜下注射或脈絡膜上腔注射將聚合物組合物施用至眼部組織之表面上或表面下。
在某些實施例中，目標軟組織之缺損、損傷及/或疾病包含眼部缺損、損傷及/或疾病；視情況為眼部潰瘍，諸如由感染、損傷、穿孔或其他缺損引起之角膜潰瘍。在某些實施例中，眼部缺損、損傷及/或疾病包含視網膜變性疾病。在某些實施例中，眼部缺損、損傷及/或疾病包含年齡相關黃斑變性(AMD)。在某些實施例中，眼部缺損、損傷及/或疾病包含色素性視網膜炎。
相關申請案
本申請案主張2022年4月20日提交之美國臨時專利申請案第63/332,963號及2022年9月26日提交之美國臨時專利申請案第63/410,041號之優先權。此等申請案之全部內容以引用之方式併入本文中。 I. 聚合物組合物 綜述
本發明提供與當前商業用途中或此項技術中已知的組合物相比具有一或多個優點的聚合物組合物(例如，GelMA聚合物組合物)。在某些實施例中，聚合物組合物相對於當前商業用途中或此項技術中已知的一或多種組合物具有以下優點中之一或多者：(i)成本更低；(ii)產生更容易；(iii)生物相容性改良；(iv)交聯及穩定更快及/或更強；(v)施用更容易及/或更穩定；(vi)對目標表面之黏著力及/或保持力更強；(vii)可經工程改造及調節之降解特性；(viii)施用後表面光滑；及/或(ix)經囊封細胞之細胞存活率更高或遞送改良。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物允許一或多種治療劑或細胞在一段時間內之受控及持續釋放。因此，本發明之聚合物組合物與當前商業用途及當前此項技術中已知的組合物相比呈現出明顯的改良。
如本文所使用之術語「聚合物組合物」可指前驅體聚合物組合物(例如，交聯聚合之前的聚合物組合物)及/或凝膠聚合物組合物(例如，交聯聚合之後的聚合物組合物)，如由本發明之對應上下文所提供。凝膠聚合物組合物之實例包括水凝膠及由聚合物組合物中之交聯聚合產生的黏度增加之聚合物組合物(例如軟凝膠)。
一般而言，根據本發明內之上下文，對本發明中之聚合物組分(例如，GelMA、MeHA、PEGDA)之提及可指聚合物前驅體組分(例如，單體或前驅體寡聚物)、寡聚物(例如，交聯寡聚物)中交聯形式之聚合物組分及/或凝膠聚合物組合物(例如，水凝膠聚合物)中聚合形式之聚合物組分。
在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠，諸如明膠甲基丙烯醯(亦即GelMA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)及一或多種交聯劑。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)及一或多種聚合物交聯引發劑(諸如光活化之光引發劑成分)。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)、一或多種交聯劑及一或多種聚合物交聯引發劑(諸如光活化之光引發劑成分)。
在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)及化學改性透明質酸(例如MeHA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)、化學改性透明質酸(例如MeHA)及一或多種交聯劑。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)、化學改性透明質酸(例如MeHA)及一或多種聚合物交聯引發劑(諸如光活化之光引發劑成分)。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)、化學改性透明質酸(例如MeHA)、一或多種交聯劑及一或多種聚合物交聯引發劑(諸如光活化之光引發劑成分)。在某些實施例中，聚合物組合物包含未改性HA。在某些實施例中，聚合物組合物包含未改性HA及化學改性HA (例如MeHA)。
在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)及化學改性聚(乙二醇) (PEG) (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)、化學改性PEG (例如PEGDA)及一或多種交聯劑。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)、化學改性PEG (例如PEGDA)及一或多種聚合物交聯引發劑(諸如光活化之光引發劑成分)。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)、化學改性PEG (例如PEGDA)、一或多種交聯劑及一或多種聚合物交聯引發劑(諸如光活化之光引發劑成分)。在某些實施例中，聚合物組合物包含未改性PEG。在某些實施例中，聚合物組合物包含未改性PEG及化學改性PEG (例如PEGDA)。
在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)、化學改性透明質酸(例如MeHA)及化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)、化學改性透明質酸(例如MeHA)、化學改性PEG (例如PEGDA)及一或多種交聯劑。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)、化學改性透明質酸(例如MeHA)、化學改性PEG(例如PEGDA)及一或多種聚合物交聯引發劑(諸如光活化之光引發劑成分)。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)、化學改性透明質酸(例如MeHA)、化學改性PEG (例如PEGDA)、一或多種交聯劑及一或多種聚合物交聯引發劑(諸如光活化之光引發劑成分)。在某些實施例中，聚合物組合物包含未改性HA及/或未改性PEG。
在某些實施例中，聚合物組合物不包含水解酶。在某些實施例中，聚合物組合物不包含糖苷酶水解酶。
在某些實施例中，凝膠聚合物組合物為水凝膠。水凝膠通常包含交聯聚合構架，其包含填充有包括水之填隙溶劑(例如，流體)之孔隙網狀結構。在某些實施例中，水凝膠聚合物組合物具有約80%或更高之含水量。在某些實施例中，水凝膠聚合物組合物具有高於約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%或高於約99%之含水量。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物(例如，水凝膠或水凝膠前驅體) (例如GelMA聚合物組合物)為主要聚合物組合物，且可包括多種次要的形成水凝膠之聚合物組分(亦即，聚合物或其前驅體)中之一者或與其組合。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物(例如，水凝膠或水凝膠前驅體) (例如GelMA聚合物組合物)為主要聚合物組合物，且可包括選自以下之多種次要的形成水凝膠之聚合物組分中之一者或與其組合：丙烯醯胺、丙烯酸、海藻酸酯、海藻酸甲基丙烯酸酯、纖維素、聚葡萄胺糖、聚葡萄胺糖甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯醯胺、亞甲基雙丙烯醯胺、纖維連接蛋白、明膠、明膠甲基丙烯酸酯、二醇聚葡萄胺糖、二醇聚葡萄胺糖甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸己酯、透明質酸、透明質酸甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥乙酯、異丙基丙烯醯胺、異丙基甲基丙烯醯胺、層黏連蛋白、甲基丙烯醯胺、甲基丙烯酸、聚醯胺、聚己內酯、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯對苯二甲酸酯、聚乳酸、聚氨酯、聚乙烯醇、聚氧化乙烯二甲基丙烯酸酯、矽氧烷、聚矽氧烷或其寡聚物、聚合物及/或組合。在某些實施例中，次要水凝膠聚合物(由次要的形成水凝膠之聚合物前驅體形成)與主要凝膠聚合物組合物(例如GelMA聚合物組合物)共價交聯。在某些實施例中，次要水凝膠聚合物(由次要的形成水凝膠之聚合物前驅體形成)不與主要凝膠聚合物組合物(例如GelMA聚合物組合物)共價交聯，例如次要水凝膠聚合物形成與主要凝膠聚合物組合物之聚合物網狀結構交織的聚合物網狀結構。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含一或多種生物相容性聚合物組分或多醣。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含一或多種選自以下之生物相容性聚合物組分或多醣：瓊脂糖、海藻酸酯、支鏈澱粉、直鏈澱粉、角叉菜膠、纖維素、幾丁質、聚葡萄胺糖、硫酸軟骨素、膠原蛋白、硫酸皮膚素、聚葡萄糖、彈性蛋白、彈性蛋白樣多肽(ELP)、原彈性蛋白、纖維蛋白、纖維蛋白原、纖維連接蛋白、明膠、肝醣、乙醯肝素、硫酸乙醯肝素、肝素、硫酸肝素、玻尿酸、透明質酸、硫酸角質素、層黏連蛋白、果膠、聚甘油癸二酸酯(PGS)、聚乙二醇(PEG)、聚乳酸(PLA)、聚離胺酸、澱粉、凝血酶、其衍生物或其組合。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含一或多種選自以下之細胞黏著劑：纖維連接蛋白、層黏連蛋白、玻連蛋白、RGD、vixapatin、其衍生物或其組合。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含一或多種合成聚合物組分，諸如生物相容性合成聚合物組分。在某些實施例中，聚合物組合物包含一或多種選自以下之合成聚合物組分：聚氨酯、聚矽氧烷、聚矽氧、聚乙烯、聚乙烯基吡咯啶酮、聚甲基丙烯酸羥乙酯(聚HEMA)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯醯胺、聚乙烯-共聚-乙酸乙烯酯、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸、聚乳酸、聚乙醇酸、聚乳酸交酯-共聚-乙交酯、耐綸、聚醯胺、聚酸酐、聚乙烯-共聚-乙烯醇、聚己內酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯基氫氧化物(polyvinylhydroxide)、聚氧化乙烯、聚原酸酯、聚烯丙胺、聚乙烯亞胺、聚離胺酸、聚精胺酸、其衍生物或其組合及/或共聚物。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含一或多種包括可交聯基團之聚合物組分(例如，單體、前驅體、聚合物)。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含一或多種選自以下(或由與以下之反應形成)的包括可交聯基團之聚合物組分：酸酐、酸性鹵化物、羧酸、二醇、丙烯酸酐、甲基丙烯酸酐、丙烯醯氯、丙烯醯溴、甲基丙烯醯氯、甲基丙烯醯溴、丙烯酸、甲基丙烯酸環氧丙酯、甲基丙烯酸、多巴胺、其衍生物或其組合。
在某些實施例中，甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)或其聚合物可以約1%至約60%重量/體積(w/v)之濃度存在於聚合物組合物中。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含一或多種穩定劑及/或增強劑。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含一或多種選自以下之穩定劑及/或增強劑：極性胺基酸(例如，酪胺酸、半胱胺酸、絲胺酸、蘇胺酸、天冬醯胺、麩醯胺酸、天冬胺酸、麩胺酸、精胺酸、離胺酸及組胺酸)、胺基酸類似物、胺基酸衍生物、膠原蛋白、二價陽離子螯合劑(例如，乙二胺四乙酸(EDTA)或其鹽)或其組合。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可為透明及/或半透明的。在某些實施例中，聚合物組合物可為部分半透明或部分不透明的。在某些實施例中，聚合物組合物可為不透明的。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可包括如以下文獻中所揭示之聚合或治療組分、可如以下文獻中所揭示產生、可如以下文獻中所揭示分析或可如以下文獻中所揭示使用：US 20140377326、US 20150274805、US 20160175488、US 20170232138、US 20190022280 A1、WO 2020051133及WO 2020081673，該等文獻中之各者以全文引用之方式併入本文中，如同其分別描述丙烯酸酯化明膠聚合組合物(諸如GelMA水凝膠)之組成、產生、分析及使用一般。 調配物
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)、化學改性透明質酸(例如MeHA)、化學改性PEG (例如PEGDA)或其任何組合。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性透明質酸(例如MeHA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)及化學改性透明質酸(例如MeHA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)及化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性透明質酸(例如MeHA)及化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含化學改性明膠(例如GelMA)、化學改性透明質酸(例如MeHA)及化學改性PEG (例如PEGDA)。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含根據表1之前驅體聚合物組分之組合(百分比為總前驅體聚合物調配物中之w/v濃度)。除非另外說明，否則表1中之GelMA材料為160/80 (亦即，具有160 kDa分子量(MW)及80%甲基丙烯醯化度(DoM))。除非另外說明，否則表1中之HAMA材料為500/30 (亦即，具有500 kDa分子量(MW)及30%甲基丙烯醯化度(DoM))。除非另外說明，否則表1中之PEGDA材料由35 kDa PEG材料形成。泊洛沙姆407 = Px 407。 表1 - 前驅體聚合物組合物之實例
調配物 改性明膠 改性 HA 改性 PEG 其他
G10-H M1.5-P0.5(2K) 10% GelMA 1.5% HAMA 0.5% PEGDA (2 kDa) -
G4-H G3-P1 4% GelMA 3% HAGM 1% PEGDA -
G4-H M1-P1 4% GelMA 1% HAMA 1% PEGDA -
G4-H M1-P0.67 4% GelMA 1% HAMA 0.67% PEGDA -
G7-H G3 7% GelMA 3% HAGM - -
G7-H M1 7% GelMA 1% HAMA - -
G4-H G3 4% GelMA 3% HAGM - -
G4-H M1 4% GelMA 1% HAMA - -
G7-P1 7% GelMA - 1% PEGDA -
G7(160/40)-P1 7% GelMA (160/40) - 1% PEGDA -
G5-P1 5% GelMA - 1% PEGDA -
G5(160/40)-P1 5% GelMA (160/40) - 1% PEGDA -
G4-P1 4% GelMA - 1% PEGDA -
G4-P1(2K) 4% GelMA - 1% PEGDA (2 kDa) -
G4(160/40)-P1 4% GelMA (160/40) - 1% PEGDA -
G4(160/40)-P0.1 4% GelMA (160/40) - 0.1% PEGDA -
G20 20% GelMA - - -
G20(160/40) 20% GelMA (160/40) - - -
G15 15% GelMA - - -
G15(160/40) 15% GelMA (160/40) - - -
G10 10% GelMA - - -
G10(160/40) 10% GelMA (160/40) - - -
G7 7% GelMA - - -
G7(160/40) 7% GelMA (160/40) - - -
G5 5% GelMA - - -
G5(160/10) 5% GelMA (160/10)         
G5(160/40) 5% GelMA (160/40) - - -
G4 4% GelMA - - -
G4(160/40) 4% GelMA (160/40) - - -
G4(160/10) 4%GelMA (160/10)         
G1(160/10)G2.5(90/60) 1% Gelma (160/10) + 2.5% Gelma (90/60)         
G1(160/10)G2.5(90/60)P0.5 1% Gelma (160/10) + 2.5% Gelma (90/60)    0.5% PEGDA (2 kDa)   
GM2(160/45)G2.5(90/45) 1% Gelma [經甲基丙烯酸縮水甘油酯官能化] (160/45) + 2.5% Gelma (90/45) [經甲基丙烯酸縮水甘油酯官能化]         
H G3-P1 - 3% HAGM 1% PEGDA -
H M1-P1 - 1% HAMA 1% PEGDA -
H M1-P0.67 - 1% HAMA 0.67% PEGDA -
H G3 - 3% HAGM - -
H M1 - 1% HAMA - -
P20 - - 20% PEGDA -
P10 - - 10% PEGDA -
P8 - - 8% PEGDA -
P6 - - 6% PEGDA -
P5 - - 5% PEGDA -
P4 - - 4% PEGDA -
在某些實施例中，聚合物組合物包含約4-20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約0-1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4-10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1-1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。
在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約160 kDa分子量(MW)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約160 kDa分子量(MW)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約80%至約90%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約85%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約80%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約75%至約85%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約70%至約80%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約75%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約70%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約65%至約75%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約60%至約70%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約65%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約60%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約55%至約65%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約50%至約60%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約55%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約50%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約45%至約55%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約40%至約50%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約45%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約40% DoM之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約35%至約45%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約30%至約40%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約35%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約30%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約25%至約35%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約20%至約30%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約25%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約20% DoM之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約15%至約25%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約10%至約20%甲基丙烯醯化度(DoM)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約15% DoM之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約10% DoM之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約5% DoM之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約10-40% DoM之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約50-80% DoM之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約10-20% DoM之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約7% DoM之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約5% DoM之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約5-40% DoM之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約5-20% DoM之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約1-10% DoM之GelMA。
在某些實施例中，聚合物組合物包含第一GelMA混合物及第二GelMA混合物之組合。在某些實施例中，聚合物組合物包含第一GelMA混合物及第二GelMA混合物之組合，其中聚合物組合物中之總GelMA為約0.5%至約5%。在某些實施例中，聚合物組合物包含第一GelMA混合物及第二GelMA混合物之組合，其中聚合物組合物中之總GelMA為約2%至約5%。在某些實施例中，聚合物組合物包含第一GelMA混合物及第二GelMA混合物之組合，其中聚合物組合物中之總GelMA為約2%至約4%。在某些實施例中，聚合物組合物包含第一GelMA混合物及第二GelMA混合物之組合，其中聚合物組合物中之總GelMA為約3%至約5%。在某些實施例中，聚合物組合物包含第一GelMA混合物及第二GelMA混合物之組合，其中聚合物組合物中之總GelMA為約3%至約4%。
在某些實施例中，聚合物組合物包含約0.5%至約3%之第一GelMA混合物。在某些實施例中，聚合物組合物包含約0.5%至約3%之第二GelMA混合物。在某些實施例中，聚合物組合物包含約0.5%至約3%之第一GelMA混合物及約0.5%至約3%之第二GelMA混合物。在某些實施例中，聚合物組合物包含約0.5%至約1.5%之第一GelMA混合物及約2%至約3%之第二GelMA混合物。在某些實施例中，聚合物組合物包含約2%至約3%之第一GelMA混合物及約0.5%至約1.5%之第二GelMA混合物。在某些實施例中，聚合物組合物包含約1%之第一GelMA混合物及約2.5%之第二GelMA混合物。
在某些實施例中，第一GelMA混合物包括具有高平均分子量(例如140-180 kDa，或約160 kDa)之GelMA。在某些實施例中，第一GelMA混合物包括具有低甲基丙烯醯化度(DOM) (例如5%至40%，或約10%)之GelMA。在某些實施例中，第一GelMA混合物包括具有高平均分子量(例如140-180 kDa，或約160 kDa)及低(DOM) (例如5%至40%，或約10%)之GelMA。在某些實施例中，第一GelMA混合物包括具有140-180 kDa之平均分子量及5%至40%之DOM的GelMA。在某些實施例中，第一GelMA混合物包括具有140-180 kDa之平均分子量及5%至20%之DOM的GelMA。在某些實施例中，第一GelMA混合物包括具有約160 kDa之平均分子量及約10%之DOM的GelMA。
在某些實施例中，第二GelMA混合物包括具有低平均分子量(例如75-115 kDa，或約90 kDa)之GelMA。在某些實施例中，第二GelMA混合物包括具有高甲基丙烯醯化度(DOM) (例如50%至80%，或約60%)之GelMA。在某些實施例中，第二GelMA混合物包括具有低平均分子量(例如75-115 kDa，或約90 kDa)及高(DOM) (例如50%至80%，或約60%)之GelMA。在某些實施例中，第二GelMA混合物包括具有75-115 kDa之平均分子量及50%至80%之DOM的GelMA。在某些實施例中，第二GelMA混合物包括具有80-115 kDa之平均分子量及50%至70%之DOM的GelMA。在某些實施例中，第二GelMA混合物包括具有約90 kDa之平均分子量及約60%之DOM的GelMA。
在某些實施例中，第一GelMA混合物包括具有高平均分子量(例如140-180 kDa，或約160 kDa)及低(DOM) (例如5%至40%，或約10%)之GelMA；且第二GelMA混合物包括具有低平均分子量(例如75-115 kDa，或約90 kDa)及高(DOM) (例如50%至80%，或約60%)之GelMA。在某些實施例中，第一GelMA混合物包括具有140-180 kDa之平均分子量及5%至40%之DOM的GelMA；且第二GelMA混合物包括具有75-115 kDa之平均分子量及50%至80%之DOM的GelMA。在某些實施例中，第一GelMA混合物包括具有140-180 kDa之平均分子量及5%至20%之DOM的GelMA；且第二GelMA混合物包括具有80-100 kDa之平均分子量及50%至70%之DOM的GelMA。在某些實施例中，第一GelMA混合物包括具有約160 kDa之平均分子量及約10%之DOM的GelMA；且第二GelMA混合物包括具有約90 kDa之平均分子量及約60%之DOM的GelMA。
在某些實施例中，聚合物組合物包含約0.5%至約3% w/v之第一GelMA混合物，其包括具有高平均分子量(例如140-180 kDa，或約160 kDa)及低(DOM) (例如5%至40%，或約10%)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含約0.5%至約3% w/v之第二GelMA混合物，其包括具有低平均分子量(例如75-115 kDa，或約90 kDa)及高(DOM) (例如50%至80%，或約60%)之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約0.5%至約3% w/v之第一GelMA混合物，其包括具有高平均分子量(例如140-180 kDa，或約160 kDa)及低(DOM) (例如5%至40%，或約10%)之GelMA；及約0.5%至約3% w/v之第二GelMA混合物，其包括具有低平均分子量(例如75-115 kDa，或約90 kDa)及高(DOM) (例如50%至80%，或約60%)之GelMA。
在某些實施例中，聚合物組合物包含：約0.5%至約1.5% w/v之第一GelMA混合物，其包括具有140-180 kDa之平均分子量及5%至40%之DOM的GelMA；及約2%至約3% w/v之第二GelMA混合物，其包括具有75-115 kDa之平均分子量及50%至80%之DOM的GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約0.5%至約1.5% w/v之第一GelMA混合物，其包括具有140-180 kDa之平均分子量及5%至20%之DOM的GelMA；及約2%至約3% w/v之第二GelMA混合物，其包括具有85-100 kDa之平均分子量及50%至70%之DOM的GelMA。
在某些實施例中，聚合物組合物包含：約1% w/v之第一GelMA混合物，其包括具有約160 kDa之平均分子量及約10%之DOM的GelMA；及約2.5% w/v之第二GelMA混合物，其包括具有約90 kDa之平均分子量及約60%之DOM的GelMA。
在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約10% DoM之GelMA (例如GelMA 160/10)與具有約80% DoM之GelMA (例如GelMA 160/80)的組合。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約10% DoM之GelMA與具有約80% DoM之GelMA的組合，其中聚合物組合物包含約4-10% w/v之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約10% DoM之GelMA (例如GelMA 160/10)與具有約80% DoM之GelMA (例如GelMA 160/80)的組合，其中10% DoM GelMA與80% DoM GelMA之比率為約1:9至約9:1。在某些實施例中，10% DoM GelMA與80% DoM GelMA之比率為約1:9。在某些實施例中，10% DoM GelMA與80% DoM GelMA之比率為約2:8 (亦即，約1:4)。在某些實施例中，10% DoM GelMA與80% DoM GelMA之比率為約3:7。在某些實施例中，10% DoM GelMA與80% DoM GelMA之比率為約4:6 (亦即，約2:3)。在某些實施例中，10% DoM GelMA與80% DoM GelMA之比率為約5:5 (亦即，約1:1)。在某些實施例中，10% DoM GelMA與80% DoM GelMA之比率為約4:6 (亦即，約2:3)。在某些實施例中，10% DoM GelMA與80% DoM GelMA之比率為約3:7。在某些實施例中，10% DoM GelMA與80% DoM GelMA之比率為約2:8 (亦即，約1:4)。在某些實施例中，10% DoM GelMA與80% DoM GelMA之比率為約1:9。
在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約45% DoM的經甲基丙烯酸縮水甘油酯官能化之GelMA (例如GelMA 160/45)。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約45% DoM及160 kDa的經甲基丙烯酸縮水甘油酯官能化之GelMA (GelMA 160/45)。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約45% DoM及90 kDa的經甲基丙烯酸縮水甘油酯官能化之GelMA (GelMA 90/45)。
在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約500 kDa分子量(MW)之MeHA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有約30%甲基丙烯醯化度(DoM)之MeHA。在某些實施例中，聚合物組合物包含由約35 kDa PEG材料形成之PEGDA。在某些實施例中，聚合物組合物包含由約2 kDa PEG材料形成之PEGDA。
在某些實施例中，聚合物組合物包含泊洛沙姆界面活性劑(例如泊洛沙姆407)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約0.1-0.5% w/v (例如約0.2% w/v)之泊洛沙姆界面活性劑(例如泊洛沙姆407)。在某些實施例中，聚合物組合物包含泰洛沙泊(tyloxapol)界面活性劑。在某些實施例中，聚合物組合物包含約0.1-0.5% w/v (例如約0.1% w/v)之泰洛沙泊界面活性劑。
在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1-1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.67% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約1.0% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.67% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約1.0% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。
在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1-1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.67% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約1.0% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.67% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約1.0% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。
在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1-1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.67% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約1.0% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.67% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約1.0% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。
在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1-1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.67% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約1.0% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.1% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約0.67% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；約1.5% w/v之化學改性透明質酸(例如MeHA)；及約1.0% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。
在某些實施例中，聚合物組合物包含約4-20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4-10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.1-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.1-5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.1% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.67% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約4% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約1.0% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.1% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.67% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約5% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約1.0% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約7% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.1% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約7% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約7% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.67% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約7% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約1.0% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.1% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.67% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約10% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約1.0% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.1% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.5% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約0.67% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約20% w/v之化學改性明膠(例如GelMA)；及約1.0% w/v之化學改性PEG (例如PEGDA)。
在某些實施例中，聚合物組合物包含：約4% GelMA (10-40% DoM)；及約1% PEGDA (35 kDa)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約2% GelMA (10-40% DoM)；約2%明膠；及約1% PEGDA (35 kDa)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約4%丙烯酸酯明膠(10-40% DoM)；及約1% PEGDA (35 kDa)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約2%丙烯酸酯明膠(10-40% DoM)；約2%明膠；及約1% PEGDA (35 kDa)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約4% GelMA (10-40% DoM)；約1% PEGDA (35 kDa)；及約1-20%甲基醚丙烯酸酯PEG (35 kDa)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約4% GelMA (10-40% DoM)；約1% HAMA (500 kDa，5-40% DoM)；及約1% PEGDA (35 kDa)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約2% GelMA (10-40% DoM)；約2%明膠；約1% HAMA (500 kDa，5-40% DoM)；及約1% PEGDA (35 kDa)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約4%丙烯酸酯明膠(10-40% DoM)；約1% HAMA (500 kDa，5-40% DoM)；及約1% PEGDA (35 kDa)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約2%丙烯酸酯明膠(10-40% DoM)；約2%明膠；約1% HAMA (500 kDa，5-40% DoM)；及約1% PEGDA (35 kDa)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約4% GelMA (10-40% DoM)；約1% HAMA (500 kDa，5-40% DoM)；約1% PEGDA (35 kDa)；及約1-20%甲基醚丙烯酸酯PEG (35 kDa)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約5-20% GelMA (10-40% DoM)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約5-20% GelMA (10-40% DoM)；及約1% HAMA (500 kDa，5-40% DoM)。
在某些實施例中，聚合物組合物包含：約4% GelMA (80% DoM)；約1% PEGDA (2 kDa)；及約0.2% (w/v)之泊洛沙姆界面活性劑(例如泊洛沙姆407)；視情況含有活性劑(例如皮質類固醇)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約4% GelMA (40% DoM)；約1% PEGDA (35 kDa)；及約0.2% (w/v)之泊洛沙姆界面活性劑(例如泊洛沙姆407)；視情況含有活性劑(例如皮質類固醇)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約4% GelMA (10% DoM)；約1% PEGDA (35 kDa)；及約0.2% (w/v)之泊洛沙姆界面活性劑(例如泊洛沙姆407)；視情況含有活性劑(例如皮質類固醇)。在某些實施例中，聚合物組合物包含：約20% GelMA (40% DoM)；及約0.2% (w/v)之泊洛沙姆界面活性劑(例如泊洛沙姆407)；視情況含有活性劑(例如皮質類固醇)。 化學改性明膠
明膠為來源於膠原蛋白之肽及蛋白質的天然衍生之生物相容性混合物，膠原蛋白為動物組織(包括眼部組織、骨胳及皮膚)之主要結構組分。可用於產生本發明之明膠材料的天然基質肽及蛋白質(例如，變性膠原蛋白)可包括來源於動物之明膠組分，該等動物包括(但不限於)豬、牛、馬、雞及魚。在某些實施例中，明膠材料可來源於結締組織蛋白，諸如膠原蛋白。在某些實施例中，明膠材料可來源於骨胳、皮膚或眼部組織。在某些實施例中，明膠材料可藉由結締組織蛋白(例如膠原蛋白)之酸水解及/或鹼水解製備。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含化學改性明膠。在某些實施例中，聚合物組合物包含丙烯酸酯化明膠。在某些實施例中，聚合物組合物包含明膠甲基丙烯醯(亦即GelMA)。在某些實施例中，化學改性明膠可包括在本發明之前驅體聚合物組合物中。在某些實施例中，化學改性明膠包含明膠之光可交聯衍生物。在某些實施例中，化學改性明膠可經丙烯酸酐或丙烯醯氯(經取代或未經取代)改性以形成經丙烯醯基取代之明膠。在某些實施例中，化學改性明膠可經一或多個選自以下之可交聯基團改性：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、甲基丙烯醯基、兒茶酚、環氧乙烷或環氧丙烷。在某些實施例中，化學改性明膠可經甲基丙烯酸酐(MA) (亦稱為甲基丙烯醯酸酐)改性以形成經甲基丙烯醯基取代之明膠(通常稱為明膠甲基丙烯醯或GelMA)。圖1A提供其中明膠經甲基丙烯酸酐改性以形成經甲基丙烯醯基取代之明膠(GelMA)的反應之實例。
在某些實施例中，明膠之丙烯醯基改性可藉由明膠與包含丙烯酸酯基之官能化化合物之合成反應進行。在某些實施例中，明膠之甲基丙烯醯基改性可藉由明膠與以下之合成反應進行：甲基丙烯酸酐、甲基丙烯醯氯、甲基丙烯酸2-異氰氧基乙酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸N-羥基琥珀醯亞胺酯、甲基丙烯酸烯丙酯、甲基丙烯酸乙烯酯、雙(2-甲基丙烯醯基)氧基乙基二硫化物、2-羥基-5-N-甲基丙烯醯胺基苯甲酸或其組合。
如本文所使用，術語「經丙烯醯基取代之明膠」及「丙烯酸酯化明膠」可描述具有已經至少一個丙烯醯基取代之游離胺(例如離胺酸、精胺酸、天冬醯胺或麩醯胺酸側鏈)及/或游離羥基(例如絲胺酸、蘇胺酸、天冬胺酸或麩胺酸側鏈)的明膠。一般而言，丙烯醯基為由式H 2C=CR'-C(=O)-R表示之a,b-不飽和羰基化合物，其中R'可為(但不限於)：氫、鹵素、羥基、C 1-C 5烷氧基、C 1-C 5烷基、C 3-C 8環烷基、C 1-C 5雜烷基、C 3-C 8雜環烷基、芳基、雜芳基或胺基，其中之各者視情況經鹵素、C 1-C 5烷氧基、C 1-C 5烷基、C 3-C 8環烷基、C 1-C 5雜烷基、C 3-C 8雜環烷基、芳基、雜芳基或胺基取代。對於本發明之經丙烯醯基取代之明膠，R基團表示明膠上經受丙烯醯基官能化之末端胺及/或羥基。
在某些實施例中，丙烯醯基部分之R'基團為甲基，通常稱為甲基丙烯醯基。如本文所使用，術語「經甲基丙烯醯基取代之明膠」、「明膠甲基丙烯醯」及「GelMA」可描述具有已經至少一個甲基丙烯醯基取代之游離胺(例如離胺酸、精胺酸、天冬醯胺或麩醯胺酸側鏈)及/或游離羥基(例如絲胺酸、蘇胺酸、天冬胺酸或麩胺酸側鏈)的明膠，該至少一個甲基丙烯醯基諸如甲基丙烯醯胺基(來自明膠上之游離胺)及/或甲基丙烯酸酯基(來自明膠上之游離羥基)。
在某些實施例中，化學改性明膠(例如GelMA)可以約1%至約60%重量/體積(w/v)之濃度存在於聚合物組合物中。在某些實施例中，化學改性明膠(例如GelMA)可以約0.5%、約1%、約2%、約3%、約4%、約5%、約6%、約7%、約8%、約9%、約10%、約11%、約12%、約13%、約14%、約15%、約16%、約17%、約18%、約19%、約20%、約21%、約22%、約23%、約24%、約25%、約26%、約27%、約28%、約29%、約30%、約31%、約32%、約33%、約34%、約35%、約36%、約37%、約38%、約39%、約40%、約41%、約42%、約43%、約44%、約45%、約46%、約47%、約48%、約49%、約50%、約51%、約52%、約53%、約54%、約55%、約56%、約57%、約58%、約59%或約60%之重量/體積(w/v)濃度存在於聚合物組合物中。在某些實施例中，化學改性明膠(例如GelMA)可以約1-3%、約3-6%、約6-10%、約1-5%、約1-10%、約5-10%、約11-13%、約13-16%、約16-20%、約10-20%、約10-15%、約15-20%、約21-23%、約23-26%、約26-30%、約20-30%、約20-25%、約25-30%、約31-33%、約33-36%、約36-40%、約30-40%、約30-35%、約35-40%、約41-43%、約43-46%、約46-50%、約40-50%、約40-45%、約45-50%、約51-53%、約53-56%、約56-60%、約50-60%、約50-55%或約55-60%之重量/體積(w/v)濃度存在於聚合物組合物中。
在某些實施例中，聚合物組合物包含具有某一丙烯醯基取代(亦即甲基丙烯醯基官能化)度之丙烯酸酯化明膠(亦即GelMA)。如本文所使用，術語「丙烯醯基取代度」可描述明膠中已經丙烯醯基取代之游離胺及羥基之百分比。如本文所使用，術語「甲基丙烯醯基取代度」可描述明膠中已經甲基丙烯醯基取代之游離胺及羥基之百分比。在某些實施例中，聚合物組合物包含丙烯醯基取代度為至少約10%、至少約15%、至少約20%、至少約25%、至少約30%、至少約35%、至少約40%、至少約45%、至少約50%、至少約55%、至少約60%、至少約65%、至少約70%、至少約75%、至少約80%、至少約85%或至少約90%之丙烯酸酯化明膠。在某些實施例中，聚合物組合物包含丙烯醯基取代度為約10-99%之丙烯酸酯化明膠。在某些實施例中，丙烯醯基取代度為約1-5%、約5-10%、約10-15%、約15-20%、約20-25%、約25-30%、約30-35%、約35-40%、約40-45%、約45-50%、約50-55%、約55-60%、約60-65%、約65-70%、約70-75%、約75-80%、約80-85%、約85-90%、約90-95%或約95-99%。在某些實施例中，聚合物組合物包含甲基丙烯醯基取代度為約1-5%、約5-10%、約10-15%、約15-20%、約20-25%、約25-30%、約30-35%、約35-40%、約40-45%、約45-50%、約50-55%、約55-60%、約60-65%、約65-70%、約70-75%、約75-80%、約80-85%、約85-90%、約90-95%或約95-99%之GelMA。
在某些實施例中，聚合物組合物包含具有某一甲基丙烯醯胺取代(亦即甲基丙烯醯胺官能化)度之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含甲基丙烯醯胺取代度為至少約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%、約85%或至少約90%之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含甲基丙烯醯胺取代度為約20-90%之GelMA。在某些實施例中，甲基丙烯醯胺取代度為約1-5%、約5-10%、約10-15%、約15-20%、約20-25%、約25-30%、約30-35%、約35-40%、約40-45%、約45-50%、約50-55%、約55-60%、約60-65%、約65-70%、約70-75%、約75-80%、約80-85%或約85-90%。在某些實施例中，甲基丙烯醯胺取代度可使用質子核磁共振量測。在某些實施例中，甲基丙烯醯胺取代度可使用氟化醛(fluoraldehyde)分析量測。
在某些實施例中，聚合物組合物包含具有某一甲基丙烯酸酯取代(亦即甲基丙烯酸酯官能化)度之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含甲基丙烯酸酯取代度為至少約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%、約85%或至少約90%之GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含甲基丙烯酸酯取代度為約20-90%之GelMA。在某些實施例中，甲基丙烯酸酯取代度為約1-5%、約5-10%、約10-15%、約15-20%、約20-25%、約25-30%、約30-35%、約35-40%、約40-45%、約45-50%、約50-55%、約55-60%、約60-65%、約65-70%、約70-75%、約75-80%、約80-85%或約85-90%。在某些實施例中，甲基丙烯酸酯取代度可使用質子核磁共振量測。在某些實施例中，甲基丙烯酸酯取代度可使用基於Fe(III)-羥肟酸之分析量測。在某些實施例中，甲基丙烯酸酯取代度之量測可包括將甲基丙烯酸酯基轉化成N-羥甲基丙烯醯胺基之胺解反應(例如藉由暴露於羥胺溶液)。
在某些實施例中，聚合物組合物包含具有某一甲基丙烯醯胺取代度且具有某一甲基丙烯酸酯取代度之GelMA。在某些實施例中，GelMA中甲基丙烯醯胺取代與甲基丙烯酸酯取代之比率為約1:1至99:1。在一些實施例中，甲基丙烯醯胺取代與甲基丙烯酸酯取代之比率為約1:1至2:1、約2:1至3:1、約3:1至4:1、約4:1至5:1、約1:1至5:1、約5:1至10:1、約10:1至15:1、約15:1至20:1、約20:1至25:1、約25:1至30:1、約30:1至35:1、約35:1至40:1、約40:1至45:1、約45:1至50:1、約50:1至55:1、約55:1至60:1、約60:1至65:1、約65:1至70:1、約70:1至75:1、約75:1至80:1、約80:1至85:1、約85:1至90:1、約90:1至95:1或約95:1至99:1。在某些實施例中，GelMA中甲基丙烯酸酯取代與甲基丙烯醯胺取代之比率為約1:1至99:1。在一些實施例中，甲基丙烯酸酯取代與甲基丙烯醯胺取代之比率為約1:1至2:1、約2:1至3:1、約3:1至4:1、約4:1至5:1、約1:1至5:1、約5:1至10:1、約10:1至15:1、約15:1至20:1、約20:1至25:1、約25:1至30:1、約30:1至35:1、約35:1至40:1、約40:1至45:1、約45:1至50:1、約50:1至55:1、約55:1至60:1、約60:1至65:1、約65:1至70:1、約70:1至75:1、約75:1至80:1、約80:1至85:1、約85:1至90:1、約90:1至95:1或約95:1至99:1。
在某些實施例中，聚合物組合物包含具有藉由明膠與甲基丙烯酸酐之反應進行的明膠之甲基丙烯醯基改性的GelMA。在某些實施例中，聚合物組合物包含具有藉由明膠與甲基丙烯酸縮水甘油酯之反應進行的明膠之甲基丙烯醯基改性的GelMA。
在某些實施例中，明膠可經錨定整合素及/或蛋白質(例如，結合至目標表面之表面蛋白質的蛋白質)官能化。該官能化可藉由明膠與整合素及/或蛋白質之間的聚(乙二醇) (PEG)或其他聚合連接子發生。 化學改性透明質酸
透明質酸(HA)為黏彈性及生物相容性醣胺聚醣，其天然存在於角膜及其他組織中。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含化學改性透明質酸(HA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含經丙烯醯基取代之透明質酸。在某些實施例中，聚合物組合物包含甲基丙烯酸酯化透明質酸(MeHA)。在某些實施例中，化學改性HA可包括在本發明之前驅體聚合物組合物中。在某些實施例中，化學改性HA包含HA之光可交聯衍生物。在某些實施例中，化學改性HA包含甲基丙烯酸酯化透明質酸(MeHA)。在某些實施例中，化學改性HA包含甲基丙烯酸酯化透明質酸(MeHA)，其包含甲基丙烯酸酐-透明質酸(HAMA)；亦即由甲基丙烯酸酐與透明質酸反應形成之MeHA。在某些實施例中，化學改性HA包含甲基丙烯酸酯化透明質酸(MeHA)，其包含甲基丙烯酸縮水甘油酯-透明質酸(HAGM)；亦即由甲基丙烯酸縮水甘油酯與透明質酸反應形成之MeHA。在某些實施例中，HA之甲基丙烯醯化可藉由HA主鏈之開環反應物與可逆酯基轉移反應之組合進行。圖1B提供其中透明質酸經甲基丙烯酸縮水甘油酯改性以形成HAGM形式之甲基丙烯酸酯化透明質酸(MeHA)的反應之實例。
在某些實施例中，化學改性HA (例如MeHA)可以約1%至約60%重量/體積(w/v)之濃度存在於聚合物組合物中。在某些實施例中，化學改性HA (例如MeHA)可以約0.5%、約1%、約2%、約3%、約4%、約5%、約6%、約7%、約8%、約9%、約10%、約11%、約12%、約13%、約14%、約15%、約16%、約17%、約18%、約19%、約20%、約21%、約22%、約23%、約24%、約25%、約26%、約27%、約28%、約29%、約30%、約31%、約32%、約33%、約34%、約35%、約36%、約37%、約38%、約39%、約40%、約41%、約42%、約43%、約44%、約45%、約46%、約47%、約48%、約49%、約50%、約51%、約52%、約53%、約54%、約55%、約56%、約57%、約58%、約59%或約60%之重量/體積(w/v)濃度存在於聚合物組合物中。在某些實施例中，化學改性HA (例如MeHA)可以約1-3%、約3-6%、約6-10%、約1-5%、約1-10%、約5-10%、約11-13%、約13-16%、約16-20%、約10-20%、約10-15%、約15-20%、約21-23%、約23-26%、約26-30%、約20-30%、約20-25%、約25-30%、約31-33%、約33-36%、約36-40%、約30-40%、約30-35%、約35-40%、約41-43%、約43-46%、約46-50%、約40-50%、約40-45%、約45-50%、約51-53%、約53-56%、約56-60%、約50-60%、約50-55%或約55-60%之重量/體積(w/v)濃度存在於聚合物組合物中。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含約30:1至約1:30 w/w之比率的經丙烯醯基取代之明膠(例如GelMA)及經丙烯醯基取代之透明質酸(例如MeHA)。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含約30:1、約29:1、約28:1、約27:1、約26:1、約25:1、約24:1、約23:1、約22:1、約21:1、約20:1、約19:1、約18:1、約17:1、約16:1、約15:1、約14:1、約13:1、約12:1、約11:1、約10:1、約9:1、約8:1、約7:1、約6:1、約5:1、約4:1、約3:1、約2:1、約1:1、約1:2、約1:3、約1:4、約1:5、約1:6、約1:7、約1:8、約1:9、約1:10、約1:11、約1:12、約1:13、約1:14、約1:15、約1:16、約1:17、約1:18、約1:19、約1:20、約1:21、約1:22、約1:23、約1:24、約1:25、約1:26、約1:27、約1:28、約1:29或約1:30之比率(w/w)的經丙烯醯基取代之明膠及經丙烯醯基取代之透明質酸。
在某些實施例中，及經丙烯醯基取代之透明質酸(例如MeHA)可如以下文獻中所教示合成：Bencherif等人, Biomaterials 29, 1739-1749 (2008)；或Prata等人, Biomacromolecules 11, 769-775 (2010)；該等文獻中之各者以全文引用之方式併入本文中，如同其分別描述經丙烯醯基取代之透明質酸聚合物組合物(諸如MeHA)之組成、產生、分析及使用一般。 化學改性聚(乙二醇)
聚(乙二醇) (PEG)為已知在人體中具有高生物相容性及免疫耐受性且可溶於多種水性及有機溶劑中的合成線性聚合物。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含化學改性PEG。在某些實施例中，聚合物組合物包含經丙烯醯基取代之PEG。在某些實施例中，聚合物組合物包含一或多種選自以下之經丙烯醯基取代之PEG：PEG二丙烯酸酯(PEGDA)、PEG單丙烯酸酯、PEG二甲基丙烯酸酯、PEG單甲基丙烯酸酯、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。
在某些實施例中，聚合物組合物包含聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)。在某些實施例中，化學改性PEG可包括在本發明之前驅體聚合物組合物中。在某些實施例中，化學改性PEG包含PEG之光可交聯衍生物。在某些實施例中，化學改性PEG包含聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)。在某些實施例中，PEG之化學改性可藉由使PEG與丙烯醯氯或功能上類似之丙烯酸酯化化合物反應來進行。圖1C提供其中聚(乙二醇) (PEG)經丙烯醯氯改性以形成聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)的反應之實例。
在某些實施例中，化學改性PEG具有約5 kDa至約200 kDa之分子量。在某些實施例中，化學改性PEG可具有約5-10 kDa、約10-15 kDa、約15-20 kDa、約20-25 kDa、約25-30 kDa、約30-35 kDa、約35-40 kDa、約40-45 kDa、約45-50 kDa、約50-55 kDa、約55-60 kDa、約60-65 kDa、約65-70 kDa、約70-75 kDa、約75-80 kDa、約80-85 kDa、約85-90 kDa、約90-95 kDa、約95-100 kDa、約100-105 kDa、約105-110 kDa、約110-115 kDa、約115-120 kDa、約120-125 kDa、約125-130 kDa、約130-135 kDa、約135-140 kDa、約140-145 kDa、約145-150 kDa、約150-155 kDa、約155-160 kDa、約160-165 kDa、約165-170 kDa、約170-175 kDa、約175-180 kDa、約180-185 kDa、約185-190 kDa、約190-195 kDa或約195-200 kDa之分子量。
在某些實施例中，化學改性PEG (例如PEGDA)可以約1%至約60%重量/體積(w/v)之濃度存在於聚合物組合物中。在某些實施例中，化學改性PEG (例如PEGDA)可以約0.5%、約1%、約2%、約3%、約4%、約5%、約6%、約7%、約8%、約9%、約10%、約11%、約12%、約13%、約14%、約15%、約16%、約17%、約18%、約19%、約20%、約21%、約22%、約23%、約24%、約25%、約26%、約27%、約28%、約29%、約30%、約31%、約32%、約33%、約34%、約35%、約36%、約37%、約38%、約39%、約40%、約41%、約42%、約43%、約44%、約45%、約46%、約47%、約48%、約49%、約50%、約51%、約52%、約53%、約54%、約55%、約56%、約57%、約58%、約59%或約60%之重量/體積(w/v)濃度存在於聚合物組合物中。在某些實施例中，化學改性PEG (例如PEGDA)可以約1-3%、約3-6%、約6-10%、約1-5%、約1-10%、約5-10%、約11-13%、約13-16%、約16-20%、約10-20%、約10-15%、約15-20%、約21-23%、約23-26%、約26-30%、約20-30%、約20-25%、約25-30%、約31-33%、約33-36%、約36-40%、約30-40%、約30-35%、約35-40%、約41-43%、約43-46%、約46-50%、約40-50%、約40-45%、約45-50%、約51-53%、約53-56%、約56-60%、約50-60%、約50-55%或約55-60%之重量/體積(w/v)濃度存在於聚合物組合物中。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含約30:1至約1:30 w/w之比率的經丙烯醯基取代之明膠(例如GelMA)及經丙烯醯基取代之PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含約30:1、約29:1、約28:1、約27:1、約26:1、約25:1、約24:1、約23:1、約22:1、約21:1、約20:1、約19:1、約18:1、約17:1、約16:1、約15:1、約14:1、約13:1、約12:1、約11:1、約10:1、約9:1、約8:1、約7:1、約6:1、約5:1、約4:1、約3:1、約2:1、約1:1、約1:2、約1:3、約1:4、約1:5、約1:6、約1:7、約1:8、約1:9、約1:10、約1:11、約1:12、約1:13、約1:14、約1:15、約1:16、約1:17、約1:18、約1:19、約1:20、約1:21、約1:22、約1:23、約1:24、約1:25、約1:26、約1:27、約1:28、約1:29或約1:30之比率(w/w)的經丙烯醯基取代之明膠及經丙烯醯基取代之PEG。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含約30:1至約1:30 w/w之比率的經丙烯醯基取代之PEG (例如PEGDA)及經丙烯醯基取代之透明質酸(例如MeHA)。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含約30:1、約29:1、約28:1、約27:1、約26:1、約25:1、約24:1、約23:1、約22:1、約21:1、約20:1、約19:1、約18:1、約17:1、約16:1、約15:1、約14:1、約13:1、約12:1、約11:1、約10:1、約9:1、約8:1、約7:1、約6:1、約5:1、約4:1、約3:1、約2:1、約1:1、約1:2、約1:3、約1:4、約1:5、約1:6、約1:7、約1:8、約1:9、約1:10、約1:11、約1:12、約1:13、約1:14、約1:15、約1:16、約1:17、約1:18、約1:19、約1:20、約1:21、約1:22、約1:23、約1:24、約1:25、約1:26、約1:27、約1:28、約1:29或約1:30之比率(w/w)的經丙烯醯基取代之PEG及經丙烯醯基取代之透明質酸。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含一或多種選自以下之合成聚合物組分(亦即聚合物或前驅體)：甲基丙烯酸酯-寡聚乳酸交酯-PEO-寡聚乳酸交酯-甲基丙烯酸酯、聚乙二醇(PEG)、聚甘油癸二酸酯(PGS)、聚乳酸(PLA)、聚丙二醇(PPO)、PEG-PPO-PEG共聚物(例如普朗尼克(pluronic))、聚磷腈、聚甲基丙烯酸酯、聚(N-乙烯基吡咯啶酮)及聚次乙亞胺。 交聯劑
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含交聯劑。如本文所使用，片語「交聯劑」可描述在聚合單元或鏈之間形成、促進或調節分子間鍵結(共價、離子、氫)以產生聚合鏈網狀結構的物質。交聯劑通常展現一或多個，視情況兩個或更多個鍵結官能基，其可在兩個或更多個聚合物鏈之間產生化學鍵。交聯劑可包括例如兩個乙烯基鍵(四官能基)或三個胺(三官能基)。
在某些實施例中，聚合物組合物包含可用於活化或促進來自前驅體聚合物組合物之聚合物組合物至凝膠聚合物組合物之聚合、膠凝及凝固的交聯劑。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物(例如，前驅體聚合物組合物)暴露於交聯條件(例如在光引發劑存在下暴露於可見光)可使得聚合物組合物(例如經丙烯醯基取代之明膠、經丙烯醯基取代之HA、經丙烯醯基取代之PEG及其他基於丙烯醯基之交聯劑)中之一或多個丙烯醯基與其他丙烯醯基反應，從而使聚合物組合物交聯且形成凝膠聚合物組合物(例如GelMA水凝膠)。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物(例如前驅體聚合物組合物)包含約1%至約50% (w/v)之一或多種交聯劑。在某些實施例中，聚合物組合物包含至少約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%或約40%之濃度(w/v)的一或多種交聯劑。在某些實施例中，聚合物組合物包含不超過約50%、約45%、約40%、約35%或約30%之濃度(w/v)的一或多種交聯劑。在某些實施例中，聚合物組合物包含約1-3%、約3-6%、約6-10%、約1-5%、約1-10%、約5-10%、約11-13%、約13-16%、約16-20%、約10-20%、約10-15%、約15-20%、約21-23%、約23-26%、約26-30%、約20-30%、約20-25%、約25-30%、約31-33%、約33-36%、約36-40%、約30-40%、約30-35%、約35-40%、約41-43%、約43-46%、約46-50%、約40-50%、約40-45%或約45-50%之濃度(w/v)的一或多種交聯劑。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含一或多種選自以下之交聯劑：戊二醛、環氧化物(例如，雙環氧乙烷)、氧化聚葡萄糖、對疊氮基苯甲醯肼、N-(a-順丁烯二醯亞胺乙醯氧基)琥珀醯亞胺酯、對疊氮苯基乙二醛一水合物、雙((4-疊氮基柳基醯胺基)乙基)二硫化物、雙(磺基琥珀醯亞胺基)辛二酸酯、二硫雙(丙酸琥珀醯亞胺酯)、辛二酸二琥珀醯亞胺酯、1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)、乙氧基化三甲基丙烷三丙烯酸酯、N-羥基琥珀醯亞胺(NHS)、其衍生物或其組合。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含一或多種選自以下之交聯劑：聚氧化乙烯二甲基丙烯酸酯、亞甲基雙丙烯醯胺、亞甲基雙(2-甲基丙烯醯胺)、亞甲基二丙烯酸酯、亞甲基雙(2-甲基丙烯酸酯)、二乙二醇二丙烯酸酯、六亞甲基二丙烯酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、氧基雙(亞甲基)雙(2-甲基丙烯酸酯)、氧基雙(乙烷-2,l-二基)雙(2-甲基丙烯酸酯)、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊四醇三丙烯酸酯、參(2-羥乙基)異氰尿酸三丙烯酸酯、異氰尿酸參(2-丙烯醯氧基乙基)酯、乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三丙烯酸新戊四醇酯及甘油三丙烯酸酯、氧膦基參(氧乙烯)三丙烯酸酯、其衍生物或其組合。 聚合物交聯引發劑/光引發劑
在某些實施例中，聚合物組合物包含一或多種聚合物交聯引發劑，諸如光引發劑成分。在某些實施例中，聚合物交聯引發劑在暴露於特定聚合物交聯條件(例如酸性條件、鹼性條件、高鹽條件、低鹽條件、高溫、攪拌、溶解度條件、光暴露)時形成自由基，其中該等自由基可引起組合物中之反應性基團之間的鍵形成，諸如GelMA聚合物組合物中之甲基丙烯酸酯基之間的乙烯基鍵結交聯。
在某些實施例中，聚合物組合物包含一或多種光引發劑成分(亦即，藉由吸收特定波長之光而引發或活化的交聯引發劑)。在某些實施例中，本發明之前驅體聚合物組合物包含一或多種光引發劑成分。在某些實施例中，光引發劑成分可藉由暴露於光而活化。在某些實施例中，光暴露可活化光引發劑以形成自由基，其中該等自由基可引起組合物中之反應性基團之間的鍵形成，諸如GelMA聚合物組合物中之甲基丙烯酸酯基之間的乙烯基鍵結交聯。
在某些實施例中，光引發劑成分可藉由暴露於一或多個選自以下之光源而活化：可見光源(例如白光或藍光)、紫外(UV)光源、近紅外(NIR)光源及螢光光源。在某些實施例中，光引發劑成分包含可見光活化之光引發劑，諸如當暴露於波長為約380 nm至約740 nm之光時活化的可見光活化之光引發劑。在某些實施例中，可見光活化之光引發劑可在暴露於波長為約380-435 nm (亦即紫光)、約435-500 nm (亦即藍光)、約500-565 nm (亦即綠光)、約565-600 nm (亦即黃光)、約600-650 nm (亦即橙光)或約650-740 nm (亦即紅光)之光時活化。在某些實施例中，光引發劑成分包含紫外光活化之光引發劑。在某些實施例中，光引發劑成分包含近紅外(NIR)光活化之光引發劑。在某些實施例中，光引發劑成分包含白光活化之光引發劑。在某些實施例中，光引發劑成分包含藍光活化之光引發劑。
在某些實施例中，聚合物組合物包含一或多種選自以下之光引發劑成分：三乙醇胺；1-乙烯基-2-吡咯啶酮(NVP)；N-乙烯基己內醯胺(NVC)；乙二醇二丙烯酸酯(EGDA)；核黃素；偶氮雙異丁腈；苯甲醯基過氧化物；1-苯甲醯基環己醇；二三級丁基過氧化物；黃色曙紅(例如二鈉鹽) (苯甲酸2-(2,4,5,7-四溴-6-氧離子基-3-側氧基-3H-二苯并哌喃-9-基)酯)；4,6-三甲基苯甲醯基亞膦酸酯；三乙醇胺；2,3-二酮-1,7,7-三甲基降莰烷；1-苯基-1,2-丙二酮；2,4,6-三甲基苯甲醯基-二苯基膦氧化物；雙(2,6-二氯苯甲醯基)-(4-丙基苯基)膦氧化物；4,4'-雙(二甲胺基)二苯甲酮；4,4'-雙(二乙胺基)二苯甲酮；2-氯噻噸-9-酮；4-(二甲胺基)二苯甲酮；菲醌；二茂鐵；2-羥基-4'-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮；2-羥基-2-甲基苯丙酮；二苯基(2,4,6-三甲基苯甲醯基)膦氧化物/2-羥基-2-甲基苯丙酮(摻混物)；安息香甲基醚；安息香異丙基醚；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；二苯并環庚烯酮；(苯)三羰基鉻；刃天青(resazurin)；試鹵靈(resorufin)；苯甲醯基三甲基鍺烷；苯基-2,4,6-三甲基-苯甲醯基亞膦酸鋰；樟腦醌；2-甲基-1-(4-(甲硫基)苯基)-2-(N-𠰌啉基)丙-2-酮；2-苯甲基-2-(二甲胺基)-4'-(N-𠰌啉基)苯丁酮；2-苯甲基-2-二甲胺基-1-(4-(N-𠰌啉基)苯基)丁-1-酮；甲基苯甲醯基甲酸酯；雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基膦氧化物；雙(2,4-環戊二烯-1-基)-雙(2,6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)-苯基)鈦；5,7-二碘-3-丁氧基-6-螢光酮；2,4,5,7-四碘-3-羥基-6-螢光酮；2,4,5,7-四碘-3-羥基-9-氰基-6-螢光酮；二甲氧基羥基-苯乙酮；2-萘-磺醯氯；1-苯基-1,2-丙二酮-2-(O-乙氧基-羰基)肟；2-乙基噻噸酮；2-異丙基噻噸酮；2,4-二乙基噻噸酮；2-三級丁基噻噸酮；2-氯噻噸酮；2-丙氧基噻噸酮；甲基苯基乙醛酸酯；苯基2-羥基-2-丙基酮；4-異丙基苯基2-羥基-2-丙基酮；4-正十二烷基苯基2-羥基-2-丙基酮；4-(2-羥乙氧基)苯基2-羥基-2-丙基酮；1-[4-(2-羥乙氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮；4-(2-丙烯醯氧基乙氧基)苯基2-羥基-2-丙基酮；其衍生物；或其組合。在某些實施例中，聚合物組合物包含黃色曙紅、三乙醇胺及/或乙烯基己內醯胺之組合。在某些實施例中，聚合物交聯引發劑包含黃色曙紅二鈉鹽(EYDS)、N-乙烯基己內醯胺(NVC)、三乙醇胺或其任何組合。在某些實施例中，聚合物交聯引發劑包含黃色曙紅二鈉鹽(EYDS)、N-乙烯基吡咯啶酮(NVP)、三乙醇胺或其任何組合。
在某些實施例中，聚合物交聯引發劑包含：(i)約50 µM黃色曙紅或黃色曙紅二鈉鹽(EYDS)，視情況約50 µM黃色曙紅二鈉鹽(EYDS)；(ii)約3.5至約5.0 µL/mL之N-乙烯基己內醯胺(NVC)或N-乙烯基吡咯啶酮(NVP)，視情況約3.5至約5.0 µL/mL之NVP，視情況約5.0 µL/mL之NVP；及(iii)三乙醇胺，視情況約1.5% v/v之三乙醇胺。
在某些實施例中，聚合物組合物包含一或多種選自以下之光引發劑成分：苯乙酮；大茴香偶姻；蒽醌；蒽醌-2-磺酸鈉鹽一水合物；(苯)三羰基鉻；異硫氰酸4-(boc-胺基甲基)苯酯；石油醚(benzin)；安息香；安息香乙醚；安息香異丁基乙醚；安息香甲基醚；苯甲酸；苯并苯基-羥基環己基苯基酮；3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐；4-苯甲醯基聯苯；2-苯甲基-2-(二甲胺基)-4'-(N-𠰌啉基)苯丁酮；4,4'-雙(二乙胺基)二苯甲酮；4,4'-雙(二甲胺基)二苯甲酮；米其勒酮(Michler's ketone)；樟腦醌；2-氯噻噸-9-酮；5-二苯并環庚烯酮；六氟磷酸(異丙苯)環戊二烯基鐵(II)；二苯并環庚烯酮；2,2-二乙氧基苯乙酮；4,4'-二羥基二苯甲酮；2,2-二甲氧基2-苯基苯乙酮；4-(二甲胺基)二苯甲酮；4,4'-二甲基苯甲基；2,5-二甲基二苯甲酮；3,4-二甲基二苯甲酮；二苯基(2,4,6-三甲基苯甲醯基)膦氧化物；2-羥基-2-甲基苯丙酮；4'-乙氧基苯乙酮；2-乙基蒽醌；二茂鐵；3'-羥基苯乙酮；4'-羥基苯乙酮；3-羥基二苯甲酮；4-羥基二苯甲酮；1-羥基環己基苯基酮；2-羥基-2-甲基苯丙酮；2-甲基二苯甲酮；3-甲基二苯甲酮；甲基苯甲醯基甲酸酯；2-甲基-4'-(甲硫基)-2-(N-𠰌啉基)苯丙酮；9,10-菲醌；4'-苯氧基苯乙酮；噻噸-9-酮；六氟銻酸三芳基鋶鹽；六氟磷酸三芳基鋶鹽；3-巰基-1-丙醇；巰基-1-十一醇；1-巰基-2-丙醇；3-巰基-2-丁醇；過氧化氫；苯甲醯基過氧化物；4,4'-二甲氧基安息香；2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮；二苯甲醯基二硫化物；二苯基二硫代碳酸酯；2,2'-偶氮雙異丁腈；2,2'-偶氮雙[2-甲基-N-(2-羥乙基)丙醯胺；樟腦醌；曙紅；二甲胺基苯甲酸酯；二甲氧基-2-苯基-苯乙酮；Quanta-cure ITX感光劑；Irgacure (例如907、2959、651)；Darocur 2959；乙基-4-N,N-二甲胺基苯甲酸酯；1-[-(4-苯甲醯基苯基氫硫基)苯基]-2-甲基-2-(4-甲基苯磺醯基)丙-1-酮；1-羥基-環己基-苯基-酮；2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物；二苯基(2,4,6-三甲基苯甲醯基)膦；2-乙基己基-4-二甲胺基苯甲酸酯；2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮；寡聚[2-羥基-2-甲基-1-[4-(甲基乙烯基)苯基]丙酮]及丙氧基化三丙烯酸甘油酯；二苯乙二酮二甲基縮酮；二苯甲酮；二苯甲酮與α-羥基-環己基-苯基酮之摻混物；Esacure KIP 150與Esacure TZT之摻混物；Esacure KIP150與Esacure TZT之摻混物；Esacure KIP150與TPGDA之摻混物；膦氧化物、Esacure KIP 150及Esacure TZT之摻混物；雙官能α-羥基酮；4-二甲胺基苯甲酸乙酯；異丙基噻噸酮；2-羥基-2甲基-苯基丙酮；2,4,6-三甲基苯甲醯基二苯基膦氧化物；2,4,6-三甲基二苯甲酮；4-甲基二苯甲酮與二苯甲酮之摻混物；寡聚(2-羥基-2-甲基-1-(4(1-甲基乙烯基)苯基)丙酮；寡聚(2-羥基-2-甲基-1-4(1-甲基乙烯基)苯基丙酮及2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮；4-甲基二苯甲酮；三甲基二苯甲酮及甲基二苯甲酮；及2,4,6-三甲基苯甲醯基膦氧化物、α羥基酮、三甲基二苯甲酮及4-甲基二苯甲酮之水乳液。
在某些實施例中，聚合物組合物包含一或多種選自以下之陽離子及/或陰離子光引發劑成分：四氯化鈦、四氯化釩、二氯化雙(環戊二烯基)鈦、二茂鐵、三羰基環戊二烯基錳、十羰基錳、重氮鹽、二芳基錪鹽(例如六氟砷酸3,3'-二硝基二苯基錪、氟硼酸二苯基錪、氟硼酸4-甲氧基二苯基錪)及三芳基鋶鹽。
光引發之聚合及光引發劑詳細論述於以下文獻中：Rabek, Mechanisms of Photophysical Processes and Photochemical Reactions in Polymers, New York: Wiley & Sons, 1987；及Fouassier, Photoinitiation, Photopolymerization, and Photocuring, Cincinnati, Ohio: Hanser/Gardner；Fisher等人, 2001, Annu. Rev. Mater. Res., 31:171；該等文獻中之各者以全文引用之方式併入本文中，如同其分別描述聚合及光引發劑在產生聚合物組合物(包括明膠丙烯醯，諸如GelMA水凝膠)中之使用一般。
在某些實施例中，聚合物組合物包含包括一或多種金屬 2+離子及/或金屬 3+離子的交聯劑或引發劑。在某些實施例中，聚合物組合物包含包括一或多種選自以下之金屬 2+離子及/或金屬 3+離子的交聯劑：Fe 2+、Fe 3+、Ni 2+、Zn 2+、Cu 2+、Ag 2+、Au 3+、Co 2+、Co 3+、Cr 2+、Cr 3+、Cd 2+、Mn 2+、Mg 2+、Pd 2+、Pt 2+、Al 3+或其組合。在某些實施例中，本發明之前驅體聚合物組合物包含一或多種光引發劑成分及一或多種金屬 2+/3+離子兩者。
在某些實施例中，聚合物組合物包含使用點擊生物結合化學方法來進行聚合交聯的交聯劑或引發劑。在某些實施例中，聚合物組合物包含使用選自以下之點擊生物結合化學方法的交聯劑或引發劑：經金屬催化之疊氮化物-炔烴環加成、應變促進之疊氮化物-炔烴環加成、應變促進之炔烴-硝酮環加成(例如烯烴/疊氮化物[3+2]環加成、烯烴/四𠯤逆需求狄耳士-阿爾德反應(inverse-demand Diels-Alder)、烯烴/四唑光點擊反應)或其組合。 II. 物理、力學及結構特徵  黏度、剪切強度及剪切阻力
材料之黏度為材料在給定速率下對形變之阻力的量測值。流體材料之黏度常常與該材料之厚度及/或密度相關。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可具有治療有效黏度。在某些實施例中，聚合物組合物可具有提供聚合物組合物在個體之目標組織上之強黏著力及高保持力的黏度。在某些實施例中，本發明之前驅體聚合物組合物可具有提供聚合物組合物在個體之目標組織上之強黏著力及高保持力的黏度。在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可具有大於水之黏度。在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可具有相當於膏體之黏度。在某些實施例中，本發明之凝膠聚合物組合物可具有提供聚合物組合物在個體之目標組織上之強黏著力及高保持力的黏度。在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可具有相當於水之黏度。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可在目標組織之表面上保持其形狀及/或稠度一或多個小時、一或多天或一或多週。
在某些實施例中，聚合物組合物可在低剪切速率下(例如在約0.001 s -1至約1 s -1之剪切速率下)具有約0.5帕斯卡-秒(Pa·s)至約300 Pa·s之黏度。在某些實施例中，聚合物組合物可在低剪切速率下具有約0.5-100 Pa·s之黏度。在某些實施例中，聚合物組合物可在低剪切速率下具有約0.5-5 Pa·s、約5-10 Pa·s、約10-15 Pa·s、約15-20 Pa·s、約20-25 Pa·s、約25-30 Pa·s、約30-35 Pa·s、約35-40 Pa·s、約40-45 Pa·s、約45-50 Pa·s、約50-55 Pa·s、約55-60 Pa·s、約60-65 Pa·s、約65-70 Pa·s、約70-75 Pa·s、約75-80 Pa·s、約80-85 Pa·s、約85-90 Pa·s、約90-95 Pa·s、約95-100 Pa·s、約100-125 Pa·s、約125-150 Pa·s、約150-175 Pa·s、約175-200 Pa·s、約200-225 Pa·s、約225-250 Pa·s、約250-275 Pa·s或約275-300 Pa·s之黏度。
剪切強度及/或阻力為材料在未失效(亦即未失去黏著力或完整性)的情況下抵抗外部剪切應力(亦即，剪切負荷)之能力的量測值。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可具有治療有效剪切強度。在某些實施例中，聚合物組合物可具有提供聚合物組合物在個體之目標組織上之持久黏著力及高保持力的剪切強度。在某些實施例中，本發明之凝膠聚合物組合物可具有提供聚合物組合物在個體之目標組織上之持久黏著力及高保持力的剪切強度。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可具有允許聚合物組合物在目標組織之表面上保持其形狀、黏著力、連接性及/或稠度一或多個小時、一或多天或一或多週的剪切強度。
在某些實施例中，聚合物組合物可具有約1至約360 kPa之剪切強度。在某些實施例中，聚合物組合物可具有約100-360 kPa之剪切強度。在某些實施例中，聚合物組合物可具有約200-360 kPa之剪切強度。在某些實施例中，聚合物組合物可具有約1-20 kPa、約20-40 kPa、約40-60 kPa、約60-80 kPa、約80-100 kPa、100-120 kPa、約120-140 kPa、約140-160 kPa、約160-180 kPa、約180-200 kPa、200-220 kPa、約220-240 kPa、約240-260 kPa、約260-280 kPa、約280-300 kPa、300-320 kPa、約320-340 kPa或約340-360 kPa之剪切強度。
在某些實施例中，聚合物組合物之剪切強度可使用ASTM F2255-05或其經修改之搭接剪切(Lap Shear)測試變化形式量測。 溶脹及含水量
在某些實施例中，聚合物組合物包含凝膠。凝膠通常包含交聯聚合構架，其包含填充有填隙溶劑(例如，流體)之孔隙網狀結構。在某些實施例中，聚合物組合物包含水凝膠，其中填隙流體包含水。在某些實施例中，聚合物組合物包含醇凝膠，其中填隙流體包含醇(例如甲醇、乙醇)。
當凝膠材料在凝膠之孔隙網狀結構內吸附且保留額外填隙流體時，凝膠中可出現溶脹(亦即，體積增加)。類似地，當凝膠材料自凝膠之孔隙網狀結構排出填隙流體時，凝膠中可出現收縮(亦即，體積減小)。凝膠材料在特定溶劑環境中溶脹及/或收縮之能力及/或傾向將取決於聚合物及溶劑之化學性質(例如溶解度、疏水性、孔隙結構、親和力)以及凝膠之聚合物網狀結構之彈性。凝膠之溶脹比為凝膠之重量歸應於流體吸收之微量增加(例如，水凝膠由於吸收水之重量增加)的量測值。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可具有治療有效溶脹比及/或含水量。在某些實施例中，聚合物組合物可具有提供聚合物組合物在個體之目標組織上之強黏著力及高保持力的溶脹比及/或含水量。在某些實施例中，本發明之凝膠聚合物組合物可具有提供聚合物組合物在個體之目標組織上之強黏著力及高保持力的溶脹比及/或含水量。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可具有允許聚合物組合物在目標組織之表面上保持其形狀、黏著力、連接性及/或稠度一或多個小時、一或多天或一或多週的溶脹比及/或含水量。
在某些實施例中，聚合物組合物可具有約5%至約50%之溶脹比。在某些實施例中，聚合物組合物可具有至少約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%或約40%之溶脹比。在某些實施例中，聚合物組合物可具有不超過約50%、約45%、約40%、約35%、約30%、約25%、約20%、約15%或約10%之溶脹比。在某些實施例中，聚合物組合物具有約25%或更小、約20%或更小、約15%或更小、或約10%或更小之溶脹比。在某些實施例中，聚合物組合物可具有約1-3%、約3-6%、約6-10%、約1-5%、約1-10%、約5-10%、約11-13%、約13-16%、約16-20%、約10-20%、約10-15%、約15-20%、約21-23%、約23-26%、約26-30%、約20-30%、約20-25%、約25-30%、約31-33%、約33-36%、約36-40%、約30-40%、約30-35%、約35-40%、約41-43%、約43-46%、約46-50%、約40-50%、約40-45%或約45-50%之溶脹比。在某些實施例中，聚合物組合物可具有約1-3%、約3-6%、約6-10%、約1-5%、約1-10%、約5-10%、約11-13%、約13-16%、約16-20%、約10-20%、約10-15%、約15-20%、約21-23%、約23-26%、約26-30%、約20-30%、約20-25%、約25-30%、約31-33%、約33-36%、約36-40%、約30-40%、約30-35%、約35-40%、約41-43%、約43-46%、約46-50%、約40-50%、約40-45%或約45-50%之短期溶脹比(亦即，在約1至24小時內量測之溶脹比)。在某些實施例中，聚合物組合物可具有約1-3%、約3-6%、約6-10%、約1-5%、約1-10%、約5-10%、約11-13%、約13-16%、約16-20%、約10-20%、約10-15%、約15-20%、約21-23%、約23-26%、約26-30%、約20-30%、約20-25%、約25-30%、約31-33%、約33-36%、約36-40%、約30-40%、約30-35%、約35-40%、約41-43%、約43-46%、約46-50%、約40-50%、約40-45%或約45-50%之中期溶脹比(亦即，在約1至7天內量測之溶脹比)。在某些實施例中，聚合物組合物可具有約1-3%、約3-6%、約6-10%、約1-5%、約1-10%、約5-10%、約11-13%、約13-16%、約16-20%、約10-20%、約10-15%、約15-20%、約21-23%、約23-26%、約26-30%、約20-30%、約20-25%、約25-30%、約31-33%、約33-36%、約36-40%、約30-40%、約30-35%、約35-40%、約41-43%、約43-46%、約46-50%、約40-50%、約40-45%或約45-50%之長期溶脹比(亦即，在約1至4週或更長時間內量測之溶脹比)。
在某些實施例中，水凝膠聚合物組合物可具有約5%至約99%之含水量。在某些實施例中，水凝膠聚合物組合物可具有約50%至約99%之含水量。在某些實施例中，水凝膠聚合物組合物可具有約65%至約85%之含水量。在某些實施例中，聚合物組合物可具有至少約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%或約80%之含水量。在某些實施例中，聚合物組合物可具有約99%或更小、約95%或更小、約90%或更小、約85%或更小、約80%或更小、約75%或更小、約70%或更小、約65%或更小、約60%或更小、約55%或更小、約50%或更小、約45%或更小、約40%或更小、約35%或更小、或約30%或更小之溶脹比。在某些實施例中，聚合物組合物可具有約1-3%、約3-6%、約6-10%、約1-5%、約5-10%、約1-10%、約11-13%、約13-16%、約16-20%、約10-15%、約15-20%、約10-20%、約21-23%、約23-26%、約26-30%、約20-25%、約25-30%、約20-30%、約31-33%、約33-36%、約36-40%、約30-35%、約35-40%、約30-40%、約41-43%、約43-46%、約46-50%、約40-45%、約45-50%、約40-50%、約51-53%、約53-56%、約56-60%、約50-55%、約55-60%、約50-60%、約61-63%、約63-66%、約66-70%、約60-65%、約65-70%、約60-70%、約71-73%、約73-76%、約76-80%、約70-75%、約75-80%、約70-80%、約81-83%、約83-86%、約86-90%、約80-85%、約85-90%、約80-90%、約91-93%、約93-96%、約96-99%、約90-95%、約95-99%或約90-99%之含水量。
在某些實施例中，本發明之水凝膠聚合物組合物允許一或多種治療劑在一段時間內之受控及持續釋放。在某些實施例中，水凝膠聚合物組合物允許至少1 µg/天、至少2 µg/天、至少3 µg/天、至少4 µg/天、至少5 µg/天、至少6 µg/天、至少7 µg/天、至少8 µg/天、至少9 µg/天、至少10 µg/天、至少11 µg/天、至少12 µg/天、至少13 µg/天、至少14 µg/天、至少15 µg/天、至少16 µg/天、至少17 µg/天、至少18 µg/天、至少19 µg/天、至少20 µg/天、至少25 µg/天、至少30 µg/天、至少35 µg/天、至少40 µg/天、至少45 µg/天、至少50 µg/天、至少60 µg/天、至少70 µg/天、至少80 µg/天、至少90 µg/天、至少100 µg/天、至少150 µg/天、至少200 µg/天、至少250 µg/天、至少300 µg/天、至少350 µg/天、至少400 µg/天、至少450 µg/天、至少500 µg/天、至少600 µg/天、至少700 µg/天、至少800 µg/天、至少900 µg/天或至少1000 µg/天之治療劑之釋放。在某些實施例中，水凝膠聚合物組合物允許至少10 µg/天之治療劑之釋放。 耐久性及降解
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可具有治療有效之聚合降解速率(亦即降解速率)。在某些實施例中，聚合物組合物可具有提供聚合物組合物在個體之目標組織上之持續黏著力及高保持力的降解速率。在某些實施例中，本發明之凝膠聚合物組合物可具有提供聚合物組合物在個體之目標組織上之持續黏著力及高保持力的降解速率。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可具有允許聚合物組合物在目標組織之表面上保持其形狀、黏著力、連接性及/或稠度一或多個小時、一或多天或一或多週的降解速率。
在某些實施例中，聚合物組合物可具有1-50天之降解速率。在某些實施例中，聚合物組合物可具有約1-3天、約3-6天、約6-10天、約1-5天、約1-10天、約5-10天、約11-13天、約13-16天、約16-20天、約10-20天、約10-15天、約15-20天、約21-23天、約23-26天、約26-30天、約20-30天、約20-25天、約25-30天、約31-33天、約33-36天、約36-40天、約30-40天、約30-35天、約35-40天、約41-43天、約43-46天、約46-50天、約40-50天、約40-45天或約45-50天之降解速率。 生物相容性
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物與個體之目標組織具有生物相容性。在某些實施例中，聚合物組合物之生物力學特性與個體之目標組織(例如個體之角膜)之生物力學特性類似及/或生物相容。
在某些實施例中，聚合物組合物之生物相容性可藉由目標組織或個體中之低發炎反應證明。在某些實施例中，聚合物組合物之生物相容性可藉由植入或併入聚合物組合物之一部分中的來自目標組織之細胞之存活率證明。 形狀
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可以模製、衝壓或成型凝膠組合物之形式形成。模製、衝壓或成型水凝膠可使用例如US 20050008675或US 20040258729中所闡述之方法製備，該等文獻中之各者以全文引用之方式併入本文中，如同其分別描述水凝膠(包括丙烯酸酯化明膠聚合組合物，諸如GelMA水凝膠)之組成、產生(包括模製)、分析及使用一般。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物(例如水凝膠聚合物組合物)可形成為圓柱體，各圓柱體具有長度及直徑。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物(例如水凝膠聚合物組合物)可符合目標表面之形狀。在某些實施例中，聚合物組合物符合目標表面之凸形、凹形或彎曲形狀。
在某些實施例中，聚合物組合物可形成為圓柱形棒。如本文所使用，「圓柱形棒」或「棒」描述圓柱體長度至少為圓柱體直徑之3倍(3×)的圓柱體。作為非限制性實例，圓柱形棒可具有：約3 mm之長度及約0.75 mm之直徑；或約2.5 mm之長度及約0.75 mm之直徑。在某些實施例中，本發明之水凝膠棒可具有約3 mm之長度及約0.75 mm之直徑。在某些實施例中，本發明之水凝膠棒可具有約6 mm之長度及約0.75 mm之直徑。
在某些實施例中，聚合物組合物可形成為圓柱形片。如本文所使用，「圓柱形片」或「片」描述圓柱體直徑至少為圓柱體長度之2倍(2×)的圓柱體。作為非限制性實例，圓柱形片可具有：約2.5 mm之長度及約6 mm之直徑；或約2 mm之長度及約6 mm之直徑。 III. 凝膠產生
在某些實施例中，本發明之聚合組合物(例如GelMA聚合物組合物)可如此項技術中所描述產生，包括Nichol等人, Biomaterials, 2010年7月, 31(21):5536-44；Assmann等人, Biomaterials, 2017, 140:115-127；Noshadi等人, Biomater. Sci., 2017, 5: 2093-2105；該等文獻中之各者以全文引用之方式併入本文中，如同其分別描述聚合組合物(包括明膠丙烯醯聚合組合物，諸如GelMA水凝膠)之產生一般。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可藉由使前驅體聚合物組合物中之兩種或更多種化學改性明膠組分交聯以形成凝膠聚合物組合物而形成。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可在濕潤、水性及/或生物條件下交聯、聚合及/或膠凝以形成凝膠聚合物組合物。在某些實施例中，兩種或更多種化學改性明膠組分之交聯在暴露於特定交聯條件(例如酸性條件、鹼性條件、高鹽條件、低鹽條件、高溫、攪拌、溶解度條件)時引發、促進或實現。在某些實施例中，兩種或更多種化學改性明膠組分之交聯藉由交聯劑引發、促進或實現。在某些實施例中，兩種或更多種化學改性明膠組分之交聯在特定交聯條件下藉由交聯劑引發、促進或實現。
在某些實施例中，本發明提供用於產生凝膠聚合物組合物(諸如水凝膠聚合物組合物)之方法。在某些實施例中，本發明提供用於產生GelMA水凝膠聚合物組合物之方法。圖2提供用於產生凝膠聚合物組合物之方法 100。在步驟 110中，提供包含具有可交聯基團之化學改性明膠(例如經丙烯醯基取代之明膠、GelMA)的前驅體聚合物組合物。在視情況存在之步驟 115中，將一或多種具有可交聯基團之額外化學改性聚合物前驅體(例如MeHA、PEGDA)添加至前驅體聚合物組合物中。在某些實施例中，聚合物組合物包含未改性HA及/或未改性PEG及/或未改性原彈性蛋白。在步驟 120中，將包含一或多種交聯劑及/或光引發劑之溶液添加至前驅體聚合物組合物中。在視情況存在之步驟 125中，將治療劑、細胞及/或粒子(亦即微粒或奈米粒子)添加至前驅體聚合物組合物中。在步驟 130中，使前驅體聚合物組合物聚合/交聯以產生凝膠聚合物組合物。
在某些實施例中，用於產生凝膠聚合物組合物之方法可包括提供包含具有可交聯基團之化學改性明膠(例如經丙烯醯基取代之明膠、GelMA)的前驅體聚合物組合物。在某些實施例中，化學改性明膠包含丙烯酸酯化明膠。在某些實施例中，化學改性明膠包含明膠甲基丙烯醯(亦即GelMA)。
在某些實施例中，前驅體聚合組合物包含一或多種溶劑或液體媒劑、稀釋劑、分散介質、分散劑、製粒劑、黏合劑、崩解劑、懸浮劑、表面活性劑、乳化劑(emulsifier/emulsifying agent)、等張劑、增稠劑、防腐劑、固體黏合劑、緩衝劑、潤滑劑、著色劑、塗佈劑、甜味劑、調味劑、芳香劑或其組合。
在某些實施例中，前驅體聚合組合物包含一或多種溶劑。在某些實施例中，溶劑包含水溶劑。水性溶劑之實例包括(但不限於)蒸餾水、去離子水、生理鹽水、達爾伯克氏磷酸鹽緩衝鹽水(Dulbecco's phosphate-buffered saline；DPBS)及林格氏溶液(Ringer's solution)。在某些實施例中，溶劑包含DPBS。在某些實施例中，溶劑包含有機溶劑。有機溶劑之實例包括(但不限於)己烷、苯、甲苯、丙酮、二乙醚、氯仿、二氯甲烷、異丙醇、甲醇、乙醇、正丙醇及正丁醇。
在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可呈可噴塗形式。在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可呈高黏度形式(例如，類膏體黏度)。在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可呈低黏度形式(例如，類液體黏度)。
在某些實施例中，用於產生凝膠聚合物組合物之方法可包括將一或多種具有可交聯基團之額外化學改性聚合物前驅體添加至前驅體聚合物組合物中的步驟。在某些實施例中，用於產生凝膠聚合物組合物之方法可包括：(i)提供包含具有可交聯基團之化學改性明膠(例如經丙烯醯基取代之明膠、GelMA)的前驅體聚合物組合物；及(ii)將一或多種具有可交聯基團之額外化學改性聚合物前驅體添加至前驅體聚合物組合物中。在某些實施例中，一或多種額外化學改性聚合物前驅體包含化學改性透明質酸，諸如經丙烯醯基取代之透明質酸。在某些實施例中，化學改性透明質酸包含甲基丙烯酸酯化透明質酸(MeHA)。在某些實施例中，一或多種額外化學改性聚合物前驅體包含化學改性聚(乙二醇) (PEG)，諸如經丙烯醯基取代之PEG。在某些實施例中，化學改性透明質酸包含聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)。
在某些實施例中，用於產生凝膠聚合物組合物之方法可包括將一或多種交聯劑及/或聚合物交聯引發劑(例如光引發劑)添加至前驅體聚合物組合物中的步驟。在某些實施例中，用於產生凝膠聚合物組合物之方法可包括：(i)提供包含具有可交聯基團之化學改性明膠(例如經丙烯醯基取代之明膠、GelMA)的前驅體聚合物組合物；及(ii)將一或多種交聯劑及/或聚合物交聯引發劑(例如光引發劑)添加至前驅體聚合物組合物中。在某些實施例中，用於產生凝膠聚合物組合物之方法可包括：(i)提供包含具有可交聯基團之化學改性明膠(例如經丙烯醯基取代之明膠、GelMA)的前驅體聚合物組合物；(ii)將一或多種具有可交聯基團之額外化學改性聚合物前驅體添加至前驅體聚合物組合物中；及(iii)將一或多種交聯劑及/或聚合物交聯引發劑(例如光引發劑)添加至前驅體聚合物中。
在某些實施例中，可在將一或多種具有可交聯基團之額外化學改性聚合物前驅體添加至前驅體聚合物組合物之前將一或多種交聯劑及/或聚合物交聯引發劑(例如光引發劑)添加至前驅體聚合物中。在某些實施例中，用於產生凝膠聚合物組合物之方法可包括：(i)提供包含具有可交聯基團之化學改性明膠(例如經丙烯醯基取代之明膠、GelMA)的前驅體聚合物組合物；(ii)將一或多種交聯劑及/或聚合物交聯引發劑(例如光引發劑)添加至前驅體聚合物中；及(iii)將一或多種具有可交聯基團之額外化學改性聚合物前驅體添加至前驅體聚合物組合物中。
在某些實施例中，聚合物組合物包含一或多種聚合物交聯引發劑(例如，當暴露於特定聚合物交聯條件，諸如酸性條件、鹼性條件、高鹽條件、低鹽條件、高溫、攪拌、溶解度條件及光暴露時形成自由基的交聯引發劑)。在某些實施例中，聚合物組合物包含一或多種光引發劑成分(亦即，藉由吸收特定波長之光而引發或活化的交聯引發劑)。在某些實施例中，本發明之前驅體聚合物組合物包含一或多種光引發劑成分(亦即，藉由可見光引發或活化的交聯引發劑)。在某些實施例中，光引發劑成分可藉由暴露於光而活化。在某些實施例中，光暴露可活化光引發劑以形成自由基，其中該等自由基可引起組合物中之反應性基團之間的鍵形成，諸如GelMA聚合物組合物中之甲基丙烯酸酯基之間的乙烯基鍵結交聯。圖3提供用以產生GelMA水凝膠聚合物組合物之一系列反應的實例，其中：(i)光引發劑成分藉由光能( hv)活化以形成自由基(R*)，其接著引發單獨明膠甲基丙烯醯聚合物前驅體上之反應性基團之間的鍵形成，從而形成交聯的GelMA聚合物網狀結構。明膠甲基丙烯醯組分上之反應性基團之間的持續反應將引起形成較寬GelMA水凝膠聚合物組合物。
在某些實施例中，光引發劑成分可藉由暴露於一或多個選自以下之光源而活化：可見光源(例如白光或藍光)、紫外(UV)光源、近紅外(NIR)光源及螢光光源。在某些實施例中，光引發劑成分包含可見光活化之光引發劑，諸如當暴露於波長為約380 nm至約740 nm之光時活化的可見光活化之光引發劑。在某些實施例中，可見光活化之光引發劑可在暴露於波長為約380-435 nm (亦即紫光)、約435-500 nm (亦即藍光)、約500-565 nm (亦即綠光)、約565-600 nm (亦即黃光)、約600-650 nm (亦即橙光)或約650-740 nm (亦即紅光)之光時活化。在某些實施例中，光引發劑成分包含紫外光活化之光引發劑。在某些實施例中，光引發劑成分包含近紅外(NIR)光活化之光引發劑。在某些實施例中，光引發劑成分包含白光活化之光引發劑。在某些實施例中，光引發劑成分包含藍光活化之光引發劑。
在某些實施例中，用於產生凝膠聚合物組合物之方法可包括將一或多種治療劑及/或粒子(亦即微粒或奈米粒子)添加至前驅體聚合物組合物中的步驟。在某些實施例中，可在將一或多種具有可交聯基團之額外化學改性聚合物前驅體添加至前驅體聚合物組合物中之前將一或多種治療劑及/或粒子添加至前驅體聚合物中。在某些實施例中，可在將一或多種交聯劑及/或聚合物交聯引發劑(例如光引發劑)添加至前驅體聚合物組合物中之前將一或多種治療劑及/或粒子添加至前驅體聚合物中。在某些實施例中，用於產生凝膠聚合物組合物之方法可包括：(i)提供包含具有可交聯基團之化學改性明膠(例如經丙烯醯基取代之明膠、GelMA)的前驅體聚合物組合物；(ii)視情況將一或多種具有可交聯基團之額外化學改性聚合物前驅體添加至前驅體聚合物組合物中；(iii)將一或多種交聯劑及/或聚合物交聯引發劑(例如光引發劑)添加至前驅體聚合物中；及(iv)視情況添加一或多種治療劑及/或粒子。
在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可在任何聚合/交聯步驟之前經澄清、純化或處理以獲得品質及/或純度。在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可經過濾。在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可經凍乾。在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可經冷凍以供儲存。
在某些實施例中，用於產生凝膠聚合物組合物之方法可包括使前驅體聚合物組合物聚合/交聯以產生凝膠聚合物組合物的步驟。在某些實施例中，用於產生凝膠聚合物組合物之方法可包括：(i)提供包含具有可交聯基團之化學改性明膠(例如經丙烯醯基取代之明膠、GelMA)的前驅體聚合物組合物；(ii)視情況將一或多種具有可交聯基團之額外化學改性聚合物前驅體添加至前驅體聚合物組合物中；(iii)將一或多種交聯劑及/或聚合物交聯引發劑(例如光引發劑)添加至前驅體聚合物中；(iv)視情況添加一或多種治療劑及/或粒子；及(v)使前驅體聚合物組合物聚合/交聯以產生凝膠聚合物組合物。
在某些實施例中，化學改性明膠組分與任何額外化學改性聚合物前驅體(例如MeHA、PEGDA)之交聯藉由在光引發劑組分存在下暴露於UV或可見光而引發、促進或實現。在某些實施例中，在光引發劑存在下暴露於UV或可見光使得一種化學改性明膠分子上之丙烯醯基與其他化學改性明膠分子上之丙烯醯基反應，從而使經丙烯醯基取代之明膠組分交聯且產生凝膠(例如水凝膠)。在某些實施例中，在光引發劑存在下暴露於可見光使得一種甲基丙烯醯明膠分子上之甲基丙烯醯基與其他甲基丙烯醯明膠分子上之甲基丙烯醯基反應，從而使經甲基丙烯醯基取代之明膠組分交聯且產生明膠甲基丙烯醯(GelMA)水凝膠。
在某些實施例中，聚合物組合物暴露於光源持續1-60分鐘之持續時間。在某些實施例中，聚合物組合物暴露於光源持續1分鐘或更長、5分鐘或更長、10分鐘或更長、15分鐘或更長、20分鐘或更長、25分鐘或更長、或30分鐘或更長之持續時間。在某些實施例中，聚合物組合物暴露於光源持續1分鐘或更短、5分鐘或更短、10分鐘或更短、15分鐘或更短、20分鐘或更短、25分鐘或更短、或30分鐘或更短、35分鐘或更短、或40分鐘或更短之持續時間。在某些實施例中，聚合物組合物暴露於光源持續約5秒、約10秒、約15秒、約20秒、約25秒、約30秒、約35秒、約40秒、約45秒、約50秒、約55秒、約60秒、約65秒、約70秒、約75秒、約80秒、約85秒、約90秒、約95秒、約100秒、約105秒、約110秒、約115秒、約120秒、約3分鐘、約4分鐘、約5分鐘、約6分鐘、約7分鐘、約8分鐘、約9分鐘、約10分鐘、約11分鐘、約12分鐘、約13分鐘、約14分鐘、約15分鐘、約16分鐘、約17分鐘、約18分鐘、約19分鐘、約20分鐘、約21分鐘、約22分鐘、約23分鐘、約24分鐘、約25分鐘、約26分鐘、約27分鐘、約28分鐘、約29分鐘、約30分鐘、約31分鐘、約32分鐘、約33分鐘、約34分鐘、約35分鐘、約36分鐘、約37分鐘、約38分鐘、約39分鐘、約40分鐘、約41分鐘、約42分鐘、約43分鐘、約44分鐘、約45分鐘、約46分鐘、約47分鐘、約48分鐘、約49分鐘、約50分鐘、約51分鐘、約52分鐘、約53分鐘、約54分鐘、約55分鐘、約56分鐘、約57分鐘、約58分鐘、約59分鐘或約60分鐘之持續時間。在某些實施例中，聚合物組合物暴露於光源持續約1-3分鐘、約3-6分鐘、約6-10分鐘、約1-5分鐘、約1-10分鐘、約5-10分鐘、約11-13分鐘、約13-16分鐘、約16-20分鐘、約10-20分鐘、約10-15分鐘、約15-20分鐘、約21-23分鐘、約23-26分鐘、約26-30分鐘、約20-30分鐘、約20-25分鐘、約25-30分鐘、約31-33分鐘、約33-36分鐘、約36-40分鐘、約30-40分鐘、約30-35分鐘、約35-40分鐘、約41-43分鐘、約43-46分鐘、約46-50分鐘、約40-50分鐘、約40-45分鐘、約45-50分鐘、約51-53分鐘、約53-56分鐘、約56-60分鐘、約50-60分鐘、約50-55分鐘或約55-60分鐘之持續時間。
在某些實施例中，聚合物組合物可具有約1 μm至約10000 μm之厚度。在某些實施例中，聚合物組合物可具有約1-50 μm、約50-100 μm、約100-150 μm、約150-200 μm、約200-250 μm、約250-300 μm、約300-350 μm、約350-400 μm、約400-450 μm、約450-400 μm、約400-450 μm、約450-500 μm、約500-550 μm、約550-600 μm、約600-650 μm、約650-700 μm、約700-750 μm、約750-800 μm、約800-850 μm、約850-900 μm、約900-950 μm、約950-1000 μm、約1000-1500 μm、約1500-2000 μm、約2000-2500 μm、約2500-3000 μm、約3000-3500 μm、約3500-4000 μm、約4000-4500 μm、約4500-4000 μm、約4000-4500 μm、約4500-5000 μm、約5000-5500 μm、約5500-6000 μm、約6000-6500 μm、約6500-7000 μm、約7000-7500 μm、約7500-8000 μm、約8000-8500 μm、約8500-9000 μm、約9000-9500 μm或約9500-10000 μm之厚度。
在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可在交聯反應之前或期間經冷卻。在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可在交聯反應之前或期間冷卻至約0℃至約30℃之溫度。在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可冷卻至約0-5℃、約5-10℃、約0-10℃、約10-15℃、約15-20℃、約10-20℃、約20-25℃、約25-30℃、或約20-30℃之溫度。在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可在交聯反應之前或期間經加熱。在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可在交聯反應之前或期間加熱至約30℃至約150℃之溫度。在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可加熱至約30-35℃、約35-40℃、約30-40℃、約40-45℃、約45-50℃、約40-50℃、約50-55℃、約55-60℃、約50-60℃、約60-65℃、約65-70℃、約60-70℃、約70-75℃、約75-80℃、約70-80℃、約80-85℃、約85-90℃、約80-90℃、約90-95℃、約95-100℃、約90-100℃、約100-105℃、約105-110℃、約100-110℃、約110-115℃、約115-120℃、約110-120℃、約130-135℃、約135-140℃、約130-140℃、約140-145℃、約145-150℃、或約140-150℃之溫度。
在交聯反應完成或停止後，所得凝膠聚合物材料可經澄清、純化或處理以獲得品質、純度及/或治療活性。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可經滲析以自凝膠混合物或結構移除任何未反應之化合物。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可用包含去離子水之滲析緩衝液滲析。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可經過濾。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可經乾燥。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可經凍乾。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可經冷凍以供儲存。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可經形成、模製、擠出編織或以其他方式產生或加工成纖維、薄膜、片、織物、管、導管、棒、環、網或此項技術中已知的聚合或凝膠材料之任何其他形式或形狀。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可形成、模製、擠出編織或以其他方式產生或加工成單層結構或多層結構(例如兩層、三層、四層等)。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物包含在聚合物組合物之填隙多孔網狀結構內交織或纏結但並未以化學方式連接至核心交聯聚合網狀結構之大分子聚合及/或纖維成分。此類大分子之非限制性實例包括聚己內酯、明膠、明膠甲基丙烯酸酯、海藻酸酯、海藻酸甲基丙烯酸酯、聚葡萄胺糖、聚葡萄胺糖甲基丙烯酸酯、二醇聚葡萄胺糖、二醇聚葡萄胺糖甲基丙烯酸酯、透明質酸、透明質酸甲基丙烯酸酯及其他非交聯的天然或合成聚合鏈。包括交織大分子結構之凝膠材料可被稱為複合結構或複合凝膠。水凝膠/纖維複合物之實例描述於例如Moutos等人 Nat. Mater., 2007, 6(2), 第162-7頁中；該文獻以全文引用之方式併入本文中，如同其描述複合凝膠材料之組成、產生、分析及使用一般。在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可呈高黏度形式(例如，類膏體黏度)且併入大分子聚合基質(例如纖維墊子或組織基質)中。在某些實施例中，前驅體聚合物組合物可呈低黏度形式(例如，類液體黏度)且併入大分子聚合基質(例如纖維墊子或組織基質)中。
在某些實施例中，交聯之聚合物組合物可具有實質上共價的基質形式。在某些實施例中，交聯之聚合物組合物可具有非晶形基質形式(亦即，主要經由離子鍵結及/或氫鍵結形成之基質)。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可形成為經圖案化之凝膠組合物(例如，微圖案化之水凝膠)。微圖案化之水凝膠可使用例如US 6,423,252中所闡述之方法製備，該文獻以全文引用之方式併入本文中，如同其描述水凝膠(包括丙烯酸酯化明膠聚合組合物，諸如GelMA水凝膠)之組成、產生(包括微圖案化)、分析及使用一般。舉例而言，該方法包含：(i)使前驅體聚合物組合物與包含微圖案之三維相反組態(亦即模板)的模具或表面接觸；及(ii)使前驅體聚合物組合物交聯及/或聚合以產生至少在水凝膠之表面上包括微圖案的交聯之凝膠聚合物組合物(例如GelMA水凝膠)。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可以模製、衝壓或成型凝膠組合物之形式形成。模製、衝壓或成型水凝膠可使用例如US 20050008675或US 20040258729中所闡述之方法製備，該等文獻中之各者以全文引用之方式併入本文中，如同其分別描述水凝膠(包括丙烯酸酯化明膠聚合組合物，諸如GelMA水凝膠)之組成、產生(包括模製)、分析及使用一般。 IV. 投與及治療  綜述
縫合、組織移植及組織黏合劑之使用為針對軟組織(諸如角膜或鞏膜組織)之缺損及/或外傷性損傷的常用治療。然而，各治療具有風險及併發症：(i)縫合需要高級的手術技能及早期治療，其常常產生不規則的有斑狀態，且常常可引起微生物留存及感染；(ii)組織移植(tissue grafting)及移植(transplantation)需要供體組織(具有相關高成本)、高級的手術技能，且存在對所移植組織出現免疫反應或完全排斥之高風險；(iii)組織黏合劑(諸如氰基丙烯酸酯膠、纖維蛋白膠或基於聚乙烯二醇(PEG)之密封劑)具有有限的效力及黏著力(尤其在水性及生理環境中)，具有有限的耐久性，可難以施用及控制質地，具有高滲漏機率，缺少生物相容性(例如具有發炎性)且可能具有毒性，缺少半透明度/透明度，具有高感染風險(包括與高孔隙度有關之風險)，且通常未得到FDA安全性批准以用於緩解角膜缺損或修復角膜切口、穿孔或外傷。
仍需要可有效治療及/或密封個體之軟組織(亦即除骨胳外之身體組織)之損傷、缺損及疾病的經改良聚合物組合物。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可用作密封劑組合物以用於治療或修復個體之軟組織。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可用作遞送媒劑以用於投與用以治療或修復個體之軟組織的治療劑。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可用作密封劑組合物以用於治療或修復個體之軟組織，且用作遞送媒劑以用於投與用以治療或修復個體之軟組織的治療劑。
在某些實施例中，本發明之方法及組合物可用於黏合、密封或治療個體之目標軟組織。在某些實施例中，本發明之方法及組合物可用於黏合、密封或治療一或多種選自以下之目標軟組織：脂肪組織、膀胱組織、骨髓、心臟血管組織(例如心臟組織)、硬腦膜、內分泌腺、胃腸組織、毛囊、腎臟組織、肝臟組織、肺臟組織、淋巴結、肌肉組織、神經(neural/nerve)組織(例如周邊神經系統)、眼部組織(例如角膜)、口腔組織(例如顱面、牙、牙周組織)、胰臟組織、腎臟組織、皮膚組織(例如用於治療局部潰瘍，諸如糖尿病潰瘍)、尿道組織、血管組織。在某些實施例中，本發明之方法及組合物可用於在加壓及/或生理環境中黏合、密封或治療一或多種目標軟組織，或用於需要彈性及/或黏合性組合物之類似應用。
本發明之聚合物組合物(例如GelMA聚合物組合物)可藉由任何產生治療有效結果之途徑來投與。
在某些實施例中，該方法包括：將預膠凝聚合物組合物施用至施用器；將含有預膠凝聚合物組合物之施用器置放至個體之目標組織之表面上；及藉由使預膠凝聚合物組合物暴露於交聯條件(例如在光引發劑存在下暴露於可見光)而使聚合物組合物交聯(例如光交聯)。在某些實施例中，在不用施用器的情況下將預膠凝聚合物組合物直接施用至目標組織之表面。在某些實施例中，施用至目標組織之表面包含施用至目標組織之外表面(例如外用施用)。在某些實施例中，施用至目標組織之表面包含施用/注射至目標組織之表面正下方的空間(例如，結膜下施用至眼部組織、視網膜下施用至眼部組織)。
在某些實施例中，目標軟組織可藉由以下方式來治療或密封：施用第一層，其包含經工程改造以具有特定物理、力學、結構、化學及/或生物特性(例如彈性、可生物降解性、孔隙度)的本發明之第一聚合物組合物；及接著施用第二層，其包含經工程改造以具有不同物理、力學、結構、化學及/或生物特性(例如彈性、可生物降解性、孔隙度)的第二聚合物組合物。在某些實施例中，該方法可包括施用一或多個額外層(例如第三層、第四層等)，其各自包含經工程改造以具有特定物理、力學、結構、化學及/或生物特性(例如彈性、可生物降解性、孔隙度)的本發明之聚合物組合物。
在某些實施例中，目標軟組織可藉由以下方式來治療：(i)藉由使本發明之聚合物組合物聚合而形成預製聚合物組合物；及(ii)將預製聚合物組合物施用至個體之目標組織之表面上或表面下(例如結膜下、視網膜下)。在某些實施例中，施用至目標組織之表面(例如施用至表面上或表面下)包含施用/注射至目標組織之表面正下方的空間(例如，結膜下施用至眼部組織、視網膜下施用至眼部組織)。在某些實施例中，預製聚合物組合物可經工程改造以具有特定物理、力學、結構、化學及/或生物特性(例如彈性、可生物降解性、孔隙度)。
在某些實施例中，目標軟組織可藉由以下方式來治療：(i)藉由使本發明之聚合物組合物聚合而形成預製水凝膠聚合物組合物；(ii)藉由自水凝膠移除實質部分之填隙流體(例如至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%或至少95%之填隙流體)而使水凝膠聚合物乾燥；(iii)將預製聚合物組合物施用至個體之目標組織之表面上或表面下(例如結膜下、視網膜下)；及(iv)視情況使經乾燥之水凝膠聚合物再水合至實質上水合形式(例如至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%或至少95%之填隙流體體積)。在某些實施例中，施用至目標組織之表面(例如施用至表面上或表面下)包含施用/注射至目標組織之表面正下方的空間(例如，結膜下施用至眼部組織、視網膜下施用至眼部組織)。在某些實施例中，預製聚合物組合物可經工程改造以具有特定物理、力學、結構、化學及/或生物特性(例如彈性、可生物降解性、孔隙度)。 治療性組合物
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可製備成治療性組合物或包含於治療性組合物中。在某些實施例中，本發明之水凝膠聚合物組合物可製備成治療性組合物或包含於治療性組合物中。在某些實施例中，本發明之GelMA水凝膠聚合物組合物可製備成治療性組合物或包含於治療性組合物中。此類組合物包含一或多種本發明之聚合物組合物(視情況包括一或多種治療劑或活性成分)及一或多種治療學上可接受之賦形劑(例如載劑、溶劑或遞送媒劑)。
視所治療之個體或組織之屬性(identity)、大小及/或狀況而定，且進一步視用以投與或施用組合物之途徑而定，根據本發明之治療性組合物中之聚合物組合物(例如GelMA水凝膠聚合物組合物)、治療學上可接受之賦形劑及/或任何額外成分之相對量可變化。在某些實施例中，以治療性組合物之體積計，治療性組合物包含0.1%至99% (w/v)的本發明之聚合物組合物。在某些實施例中，治療性組合物包含約0.5%、約1%、約2%、約3%、約4%、約5%、約6%、約7%、約8%、約9%、約10%、約11%、約12%、約13%、約14%、約15%、約16%、約17%、約18%、約19%、約20%、約21%、約22%、約23%、約24%、約25%、約26%、約27%、約28%、約29%、約30%、約31%、約32%、約33%、約34%、約35%、約36%、約37%、約38%、約39%、約40%、約41%、約42%、約43%、約44%、約45%、約46%、約47%、約48%、約49%、約50%、約51%、約52%、約53%、約54%、約55%、約56%、約57%、約58%、約59%、約60%、約61%、約62%、約63%、約64%、約65%、約66%、約67%、約68%、約69%、約70%、約71%、約72%、約73%、約74%、約75%、約76%、約77%、約88%、約79%、約80%、約81%、約82%、約83%、約84%、約85%、約86%、約87%、約88%、約89%、約90%、約91%、約92%、約93%、約94%、約95%、約96%、約97%、約98%或約99%之重量/體積(w/v)濃度的本發明之聚合物組合物。在某些實施例中，治療性組合物包含約1-3%、約3-6%、約6-10%、約1-5%、約5-10%、約1-10%、約11-13%、約13-16%、約16-20%、約10-15%、約15-20%、約10-20%、約21-23%、約23-26%、約26-30%、約20-25%、約25-30%、約20-30%、約31-33%、約33-36%、約36-40%、約30-35%、約35-40%、約30-40%、約41-43%、約43-46%、約46-50%、約40-45%、約45-50%、約40-50%、約51-53%、約53-56%、約56-60%、約50-55%、約55-60%、約50-60%、約61-63%、約63-66%、約66-70%、約60-65%、約65-70%、約60-70%、約71-73%、約73-76%、約76-80%、約70-75%、約75-80%、約70-80%、約81-83%、約83-86%、約86-90%、約80-85%、約85-90%、約80-90%、約91-93%、約93-96%、約96-99%、約90-95%、約95-99%或約90-99%之重量/體積(w/v)濃度的本發明之聚合物組合物。
在某些實施例中，本發明之治療性組合物及調配物包含(但不限於)生理鹽水、脂質體(例如單層囊泡、多層囊泡)、脂質粒子(包括微粒及奈米粒子)及/或聚合粒子(包括微粒及奈米粒子)。在某些實施例中，本發明之治療性組合物及調配物包含併入有(但不限於)生理鹽水、脂質體、脂質粒子(包括微粒及奈米粒子)、聚合粒子(包括微粒及奈米粒子)或其組合的本發明之聚合組合物。
在某些實施例中，本發明之治療性組合物及調配物為水性調配物(亦即，包含水之調配物)。在某些實施例中，本發明之治療性組合物及調配物包含水、消毒水或注射用水(WFI)。
在某些實施例中，本發明之治療性組合物及調配物包含以下中之一或多者：pH緩衝溶液(例如磷酸鹽緩衝鹽水(PBS)、HEPES、TES、MOPS)、等張生理鹽水、林格氏溶液、多元醇(例如甘油、丙二醇、液體聚乙二醇)、海藻酸、乙醇及其治療學上可接受之混合物。在某些實施例中，本發明之治療性組合物及調配物包含磷酸鹽緩衝鹽水(PBS)。
本發明之調配物可用於產生、處理、製備、儲存、擴增或投與本發明之聚合物組合物的任何步驟中。
在某些實施例中，本發明之治療性組合物包含一或多種治療學上可接受之賦形劑(例如，能夠使聚合化合物懸浮或溶解之媒劑)。賦形劑可包括例如：抗黏劑、抗氧化劑、黏合劑、包衣、壓製助劑、崩解劑、染料(著色料)、潤膚劑、乳化劑、填充劑(稀釋劑)、成膜劑或包衣、調味劑、芳香劑、助滑劑(流動增強劑)、潤滑劑、防腐劑、印刷油墨、吸附劑、懸浮劑或分散劑、甜味劑及水合用水。例示性賦形劑包括(但不限於)：乙酸、硬脂酸鋁、丁基化羥基甲苯(BHT)、碳酸鈣、氯化鈣、磷酸鈣(磷酸氫鈣)、硬脂酸鈣、羧甲基纖維素、交聯羧甲纖維素、交聯聚乙烯吡咯啶酮、檸檬酸、交聯聚維酮、半胱胺酸、乙基纖維素、明膠、葡萄糖、葡糖醛酸、葡萄糖酸、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羥基丁二酸、肌糖、乳糖、氯化鎂、硬脂酸鎂、麥芽糖醇、甘露糖醇、甲硫胺酸、甲基纖維素、對羥基苯甲酸甲酯、微晶纖維素、磷酸、聚乙二醇、聚乙烯吡咯啶酮、聚維酮、預膠凝化澱粉、對羥基苯甲酸丙酯、棕櫚酸視黃基酯、蔗糖(saccharose)、蟲膠、二氧化矽、乙酸鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、羧甲基纖維素鈉、氯化鈉、檸檬酸鈉、氫氧化鈉、磷酸鈉、羥基乙酸澱粉鈉、山梨糖醇、澱粉(玉米)、硬脂酸、蔗糖(sucrose)、滑石、二氧化鈦、維生素A、維生素E、維生素C、木糖醇、硬脂酸鋅及其組合。 治療劑
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可包括治療劑。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可包括呈遞送負載物形式之治療劑。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可包括約0%至約40%之濃度(w/v)的治療劑。在某些實施例中，本發明之前驅體聚合物組合物可包括約0%至約40%之濃度(w/v)的治療劑。在某些實施例中，本發明之凝膠聚合物組合物可包括約0%至約40%之濃度(w/v)的治療劑。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可包括約1-2%、約2-4%、約4-6%、約6-8%、約8-10%、約1-5%、約5-10%、約1-10%、10-12%、約12-14%、約14-16%、約16-18%、約18-20%、約10-15%、約15-20%、約10-20%、約20-22%、約22-24%、約24-26%、約26-28%、約28-30%、約20-25%、約25-30%、約20-30%、約30-32%、約32-34%、約34-36%、約36-38%、約38-40%、約30-35%、約35-40%或約30-40%之濃度(w/v)的治療劑。
在某些實施例中，本發明之前驅體聚合物組合物可包括約0.1 mg/mL至約500 mg/mL之濃度的治療劑。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可包括約0.1-0.5 mg/mL、約0.5-1.0 mg/mL、約1.0-2.5 mg/mL、約2.5-5.0 mg/mL、約5.0-10.0 mg/mL、約10.0-25.0 mg/mL、約25.0-50.0 mg/mL、約50.0-100.0 mg/mL、約100-150 mg/mL、約150-200 mg/mL、約200-250 mg/mL、約250-300 mg/mL、約300-350 mg/mL、約350-400 mg/mL、約400-450 mg/mL、約450-500 mg/mL、約500-550 mg/mL、約550-600 mg/mL、約600-650 mg/mL、約650-700 mg/mL、約700-750 mg/mL、約750-800 mg/mL、約800-850 mg/mL、約850-900 mg/mL、約900-950 mg/mL或約950-1000 mg/mL之濃度的治療劑。
在某些實施例中，聚合物組合物可在少於1小時內遞送治療劑至峰值濃度。在某些實施例中，聚合物組合物可在少於1天內遞送治療劑至峰值濃度。在某些實施例中，聚合物組合物可在約0-2小時、約2-4小時、約4-6小時、約6-8小時、約8-10小時、約10-12小時、約12-16小時、約16-20小時、約20-24小時、約24-30小時、約30-36小時、約36-42小時或約42-48小時內遞送治療劑至峰值濃度。在某些實施例中，聚合物組合物可在少於1週內遞送治療劑至峰值濃度。在某些實施例中，聚合物組合物可在約0-2天、約2-4天、約4-6天、約6-8天、約8-10天、約10-12天、約12-16天、約16-20天、約20-24天、約24-30天、約30-35天、約35-40天、約40-45天、約45-50天、約50-55天、約55-60天內遞送治療劑至峰值濃度。在某些實施例中，聚合物組合物可在少於1個月內遞送治療劑至峰值濃度。在某些實施例中，聚合物組合物可在少於12個月內遞送治療劑至峰值濃度。在某些實施例中，聚合物組合物可在約0-1個月、約1-2個月、約2-3個月、約3-4個月、約4-5個月、約5-6個月、約6-7個月、約7-8個月、約8-9個月、約9-10個月、約10-11個月或約11-12個月內遞送治療劑至峰值濃度。
在某些實施例中，治療劑包含以下中之一或多者：生長因子、止血劑、鎮痛劑、麻醉劑、抗真菌劑、抗生素、抗細菌劑、消炎劑、抗微生物劑、驅蟲劑、解毒劑、止吐藥、抗組織胺、抗高血壓劑、抗瘧疾藥、抗精神病藥、退熱劑、消毒劑、抗關節炎劑、抗結核藥、止咳藥、抗病毒劑、心血管活性藥物、瀉藥、化學治療劑、彩色或螢光顯影劑、類皮質素(諸如類固醇)、抗抑鬱劑、鎮靜劑、診斷用輔助劑、利尿劑、酶類、祛痰劑、激素、安眠藥、免疫抑制劑、礦物質、營養補充劑、擬副交感神經藥、鉀補充劑、放射增敏劑、放射性同位素、鎮定劑、磺醯胺、刺激劑、擬交感神經藥、安神劑、尿路抗感染劑、血管收縮劑、血管擴張劑、維生素、黃嘌呤衍生物、有機分子、小分子抑制劑、醣胺聚醣、有機金屬劑、螯合金屬或金屬鹽、基於肽之藥物、維生素、營養補充劑、糖蛋白(例如膠原蛋白)、細胞外基質蛋白或其片段、纖維連接蛋白、肽及/或蛋白質、多醣、碳水化合物(簡單及/或複合碳水化合物)、蛋白多糖、抗原、寡核苷酸(有義及/或反義DNA及/或RNA)、抗體、核酸序列、基因治療劑、曲安奈德(triamcinolone acetonide)、卵白蛋白或其組合。
在某些實施例中，治療劑包含一或多種抗棘阿米巴屬劑、抗病毒劑及/或抗細菌劑。在某些實施例中，治療劑包含一或多種選自以下之藥劑：阿昔洛韋(acyclovir)、發昔洛韋(valacyclovir)、泛昔洛韋(famciclovir)、噴昔洛韋(penciclovir)、曲氟尿苷(trifluridine)、阿糖腺苷(vidarabine)、羥基氯喹(hydroxychloroquine)、加替沙星(gatifloxacin)、達托黴素(daptomicin)、泰格環黴素(tigecycline)、替拉凡星(telavancin)、氯黴素(chloramphenicol)、梭鏈孢酸、氯己定(chlorohexidine)、聚六亞甲基雙胍、普羅帕脒(propamidine)、己脒定(hexamidine)、桿菌素、甲硝噠唑(metronidazole)、利福平(rifampin)、乙胺丁醇、鏈黴素、異煙肼、銀奈米粒子、氧化銅奈米粒子、糖肽(例如替考拉寧(teicoplanin)、萬古黴素(vancomycin))、胺基苷類(例如健大黴素(gentamycin)、托普黴素(tobramycin)、阿米卡星(amikacin)、奈替米星(netimicin))、頭孢菌素(例如頭孢唑林(cefazolin)、頭孢西丁(cefoxitin)、頭孢噻肟(cefotaxime)、頭孢呋辛(cefuroxime)、拉氧頭孢(moxalactam))、巨環內酯(例如紅黴素(erythromycin))、㗁唑啶酮(例如利奈唑胺(linezolid))、喹啉酮、多黏菌素、磺醯胺、四環素、青黴烯類、碳青黴烯、單醯胺菌素、林克醯胺類(lincoside)、大觀黴素(spectinomycin)、克林達黴素(clindamycin)、安莎黴素(ansamycin)、達托黴素(daptomycin)、硝基呋喃、甲氧苄啶磺胺甲基異㗁唑、聚葡萄胺糖、青黴素、環丙沙星(ciprofloxacin)或其組合。
在某些實施例中，治療劑包含一或多種抗真菌劑。在某些實施例中，治療劑包含一或多種選自以下之藥劑：兩性黴素B (amphotericin B)、鏈黴菌素(natamycin)、坎底辛(candicin)、非律平(filipin)、哈黴素(hamycin)、耐絲菌素(nystatin)、龜裂黴素(rimocidin)、伏立康唑(voriconazole)、咪唑、三唑、噻唑、烯丙胺、棘白菌素(echinocandin)、苯甲酸、環吡酮、氟胞嘧啶(flucytosine)、灰黃黴素(griseofulvin)、鹵苯炔醚(haloprogin)、托萘酯(tolnaftate)、十一碳烯酸及聚維酮碘或其組合。
在某些實施例中，治療劑包含一或多種抗微生物劑。在某些實施例中，治療劑包含一或多種選自以下之抗微生物劑：多黏菌素B、萬古黴素、霍亂毒素(cholera toxin)、白喉毒素(diphtheria toxin)、溶葡球菌酶、溶血素、桿菌素、波普瑞韋(boceprevir)、阿巴萬星(albavancin)、達托黴素、恩夫韋肽(enfuvirtide)、奧利萬星(oritavancin)、替考拉寧、替拉瑞韋(telaprevir)、替拉凡星、guavanin 2、Maximin H5、皮離蛋白、蛾血素(cecropin)、雄抗菌肽(andropin)、家蠶抗菌肽(moricin)、角朊毒素(ceratotoxin)、蜂毒素(melittin)、爪蟾抗菌肽(magainin)、皮抑菌肽(dermaseptin)、brevinin-1、七葉內酯(esculentin)、buforin II、CAP18、LL37、baecin、蜜蜂抗菌肽(apidaecin)、prophenin、吲哚西啶、抗微生物肽(AMP) (例如Tet213)、氯己定、雙氯苯雙胍己烷葡萄糖酸鹽(chlorhexadine salt)、三氯沙(triclosan)、多黏菌素、四環素、胺基糖苷(例如慶大黴素(gentamicin)、托普黴素)、立複黴素(rifampicin)、紅黴素、新黴素、氯黴素、咪康唑(miconazole)、喹啉酮、青黴素、梭鏈孢酸、頭孢菌素、莫匹羅星(mupirocin)、甲硝噠唑、secropin、protegrin、細菌素(bacteriolcin)、防禦素、呋喃西林(nitrofurazone)、磺胺米隆(mafenide)、阿昔洛韋、克林達黴素、林可黴素、磺醯胺、諾氟沙星(norfloxacin)、培氟沙星(pefloxacin)、萘啶酸(nalidizic acid)、肉桂黴素、抗DEFA5、耐久黴素(duramycin)、乳酸鏈球菌素(nisin)、乳酸片球菌素(pediocin)、Abaecin、Ct-AMP1、Apidaecin IA、Apidaecin IB、牛抗菌肽(Bactenecin)、牛抗菌肽5、牛抗菌肽7、殺細菌素B-2 (Bactericidin B-2)、Aurein家族、SMAP-29、Temporin B、普洛西汀(Pleurocidin)、Tachyplesin III、L1-37、Citropin 1.1、BMAP-27、BMAP-28、Agelaia-MP、Temporin 1Ola、NA-CATH、富組蛋白(Histatins)、Latarcin、Halocidin、鈴蟾抗菌肽(Bombinin)、組織蛋白酶抑制素(Cathelicidin)、Malacidin、MP196、MS100a7a15、Murepavadin、Myticin、Mytilin、Paenibacterin、豹鰨毒素(Pardaxin)、哌珀黴素(Peptaibol)、SAAP-148、麻蠅抗菌肽(Sarcotoxin)、家蠅抗菌肽(Stomoxyn)、Tachyplesin、含有硫酯之蛋白質1、硫堇(Thionin)、丙甲菌素(Alamethicin)、阿雷尼辛(Arenicin)、皮啡肽(dermorphin)、δ啡肽(deltorphin)、德瑪普汀(dermaseptin)、pseudin、鈴蟾素(bombesin)、maculatins、LEAP2、Efrapeptin、Arylomycin、卷麴黴素(Capreomycin)、短桿菌肽B (Gramicidin B)、抗變形蟲素(Antiamoebin)、桿菌抗黴素(Bacillomycin)、特巴汀(Teixobactin)、短桿菌素(Tyrothricin)、紫黴素(Viomycin)、草酸或其組合。
在某些實施例中，治療劑包含一或多種消炎劑。在某些實施例中，治療劑包含一或多種選自以下之消炎劑：類固醇消炎藥(例如潑尼松龍(prednisolone))、皮質類固醇(例如依碳氯替潑諾(loteprednol etabonate))、水楊酸酯、非類固醇消炎藥(例如溴芬酸(bromfenac))、mTOR抑制劑、鈣調神經磷酸酶抑制劑、合成或天然消炎蛋白質、地塞米松(dexamethasone)、5-氟尿嘧啶、柔紅黴素(daunomycin)、紫杉醇(paclitaxel)、薑黃素(curcumin)、白藜蘆醇、絲裂黴素、甲基潑尼松龍、潑尼松龍、氫化可的松(hydrocortisone)、氟可的松(fludrocortisone)、普賴松(prednisone)、塞內昔布(celecoxib)、酮咯酸(ketorolac)、吡羅昔康(piroxicam)、二氯芬酸(diclorofenac)、布洛芬(ibuprofen)及酮基布洛芬、雷帕黴素(rapamycin)、環孢素、他克莫司(tacrolimus)/FK-506或其組合。
在某些實施例中，治療劑包含一或多種生長因子。在某些實施例中，治療劑包含生長因子，其包含重組肝細胞生長因子或重組神經生長因子。在某些實施例中，治療劑包含一或多種選自以下之生長因子：活化素(Activin) (例如活化素A、活化素B、活化素AB)、腎上腺髓素(AM)、白蛋白、α-2巨球蛋白、磷脂結合蛋白、血管生成素(Ang)、青蒿琥酯(Artemin)、自分泌運動因子、骨胳成形性蛋白質(BMP) (例如BMP-1、BMP-2、BMP-3、BMP-4、BMP-5、BMP-6、BMP-7、BMP-8、BMP-9)、大腦衍生神經營養因子(BDNF)、睫狀神經營養因子家族、睫狀神經營養因子(CNTF)、結締組織活化肽(CTAP)、表皮生長因子(EGF)、艾普瑞林(Ephrin) (例如艾普瑞林A1、艾普瑞林A2、艾普瑞林A3、艾普瑞林A4、艾普瑞林A5、艾普瑞林B1、艾普瑞林B2、艾普瑞林B3)、紅血球生成素(EPO)、纖維母細胞生長因子(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)、鹼性纖維母細胞生長因子(bFGF)、酸性纖維母細胞生長因子(aFGF)、胎牛血清生長激素(Fetal Bovine Somatotrophin；FBS)、膠細胞株衍生之神經營養因子(GDNF)、顆粒球群落刺激因子(G-CSF)、顆粒球巨噬細胞群落刺激因子(GM-CSF)、生長分化因子(GDF) (例如GDF1、GDF9)、肝素結合生長因子、肝細胞生長因子(HGF)、肝細胞生長因子樣蛋白(HGFLP)、肝細胞瘤衍生之生長因子(HDGF)、抑制素(例如抑制素A、抑制素B)、胰島素、胰島素樣生長因子(IGF) (例如IGF-1、IGF-2)、介白素(IL) (例如IL-1、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-8、IL-11及IL-13)、角質細胞生長因子(KGF)、白血病抑制因子(LIF)、巨噬細胞群落刺激因子(M-CSF)、巨噬細胞刺激蛋白(MSP)、遷移刺激因子(MSF)、肌肉抑制素(Myostatin)、神經調節蛋白(NRG) (例如NRG1、NRG2、NRG3、NRG4)、神經營養素(NT) (例如NT-1、NT-2、NT-3、NT-4)、神經營養因子(Neurturin)、神經生長因子(NGF)、成骨因子、珀瑟芬(Persephin)、胎盤生長因子(PGF)、血小板衍生生長因子(PDGF)、腎酶(RNLS)、基質細胞衍生因子-1、T細胞生長因子(TCGF)、血小板生成素(TPO)、轉型生長因子α (TGF-α)、轉型生長因子β (TGF-β)、腫瘤壞死因子-α (TNF-α)及血管內皮生長因子(VEGF)、抗血管內皮生長因子(抗VEGF) (例如貝伐單抗(bevacizumab)、蘭尼單抗(ranibizumab)、阿柏西普(aflibercept))及此類生長因子之生物活性類似物、片段、衍生物或其組合。
在某些實施例中，治療劑包含一或多種激素。在某些實施例中，治療劑包含一或多種選自以下之激素：抗苗勒氏管激素、苗勒氏管抑制因子或激素、脂聯素、促腎上腺皮質激素、促皮質素、血管收縮素原、血管緊張素、抗利尿激素、升壓素、精胺酸升壓素、心房利鈉肽、心鈉素(atriopeptin)、降鈣素、膽囊收縮素、促皮質素釋放激素、紅血球生成素、卵泡刺激激素、胃泌素、胃內激素、升糖素、促性腺激素釋放激素、生長激素釋放激素、人類絨毛膜激性腺素、人類胎盤生乳素、生長激素、促生長因子、瘦素、促黃體生成激素、黑色素細胞刺激激素、食慾激素受體(orexin)、催產素、副甲狀腺激素、促乳素、鬆弛素、腸泌素、生長抑素、血小板生成素、甲狀腺刺激激素、促甲狀腺素、促甲狀腺素釋放激素或其組合。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可包括約0.001 µg/mL至約2 g/mL之濃度(w/v)的一或多種生長因子。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可包括約0.001 µg/mL至約1000 µg/mL之濃度(w/v)的一或多種生長因子。在某些實施例中，聚合物組合物可包括約0.01 µg/mL至約500 µg/mL之濃度(w/v)的一或多種生長因子。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可包括約0.1 µg/mL至約200 µg/mL之濃度(w/v)的一或多種生長因子。在某些實施例中，聚合物組合物可包括約0.1-0.5 µg/mL、約0.5-1.0 µg/mL、約1-2 µg/mL、約2-4 µg/mL、約4-6 µg/mL、約6-8 µg/mL、約8-10 µg/mL、約10-12 µg/mL、約12-14 µg/mL、約14-16 µg/mL、約16-18 µg/mL、約18-20 µg/mL、約20-22 µg/mL、約22-24 µg/mL、約24-26 µg/mL、約26-28 µg/mL、約28-30 µg/mL、約30-35 µg/mL、約35-40 µg/mL、約40-45 µg/mL、約45-50 µg/mL、約50-55 µg/mL、約55-60 µg/mL、約60-65 µg/mL、約65-70 µg/mL、約70-75 µg/mL、約75-80 µg/mL、約80-85 µg/mL、約85-90 µg/mL、約90-95 µg/mL、約95-100 µg/mL、約100-125 µg/mL、約125-150 µg/mL、約150-175 µg/mL、約175-200 µg/mL、約200-225 µg/mL、約225-250 µg/mL、約250-275 µg/mL、約275-300 µg/mL、約300-325 µg/mL、約325-350 µg/mL、約350-375 µg/mL、約375-400 µg/mL、約400-425 µg/mL、約425-450 µg/mL、約450-475 µg/mL、約475-500 µg/mL、約500-550 µg/mL、約550-600 µg/mL、約600-650 µg/mL、約650-700 µg/mL、約700-750 µg/mL、約750-800 µg/mL、約800-850 µg/mL、約850-900 µg/mL、約900-950 µg/mL、約950-1000 µg/mL、約1000-1100 µg/mL、約1100-1200 µg/mL、約1200-1300 µg/mL、約1300-1400 µg/mL、約1400-1500 µg/mL、約1500-1600 µg/mL、約1600-1700 µg/mL、約1700-1800 µg/mL、約1800-1900 µg/mL或約1900-2000 µg/mL之濃度(w/v)的一或多種生長因子。
在某些實施例中，治療劑包含一或多種止血劑(亦即，促進止血之物質)及/或免疫抑制劑。在某些實施例中，治療劑包含一或多種選自以下之藥劑：血小板、血小板樣奈米粒子(例如矽酸鹽奈米粒子)、血液凝固因子(例如凝血酶、凝血酶原)、烷基化劑、抗代謝物、黴酚酸酯、環孢靈、他克莫司(tacrolimus)、雷帕黴素或其組合。在某些實施例中，治療劑包含抗凝血劑或血液稀釋劑(例如肝素)。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可併入有或塗佈有目標組織之細胞或細胞前驅體。在某些實施例中，聚合物組合物可併入有或塗佈有一或多種選自以下之目標組織之細胞或細胞前驅體：神經細胞(nerve cell)、肌肉細胞、肌細胞、心肌細胞、肝細胞、角質細胞、黑色素細胞、釉母細胞、纖維母細胞、前骨母細胞、骨母細胞、破骨細胞、內皮細胞、上皮細胞、間葉幹細胞、神經膜細胞(亦即，許旺細胞(Schwann cell))、胚胎幹細胞、成體幹細胞、多能幹細胞(pluripotent stem cell)、多能幹細胞(multipotent stem cell)、造血幹細胞、脂肪衍生幹細胞、骨髓衍生幹細胞、骨細胞、神經細胞(neurocyte)或其組合。在某些實施例中，聚合物組合物可併入有或塗佈有內皮細胞(例如角膜內皮細胞)。在某些實施例中，聚合物組合物可併入有或塗佈有眼部細胞。在某些實施例中，聚合物組合物可併入有或塗佈有貼附型細胞類型(亦即，形成細胞-細胞網狀結構、3D血管結構之細胞)。在某些實施例中，聚合物組合物可併入有或塗佈有單層細胞類型(亦即，2D)。在某些實施例中，聚合物組合物可併入有或塗佈有上皮細胞、內皮細胞、角膜細胞(keratocyte)及其組合。在某些實施例中，聚合物組合物可併入有或塗佈有人類臍靜脈內皮細胞(HUVEC)或血管內皮細胞。在某些實施例中，聚合物組合物可併入有或塗佈有人類視網膜色素上皮細胞(HRPEC)、人類神經上皮細胞、人類感光細胞、人類角膜內皮細胞、人類神經脊細胞、人類視網膜神經節細胞、人類角膜緣細胞、人類心肌細胞、人類肝細胞、人類真皮細胞、人類胃腸道上皮細胞、人類神經元、及人類胰島細胞、人類免疫細胞及其他治療性人類細胞。
在某些實施例中，可藉由將聚合物凝膠組合物置放於細胞培養物混合物中持續一段時間而將細胞或細胞前驅體併入至聚合物凝膠基質中或併入至聚合物凝膠基質上。培養時間可視所用細胞而不同，但一般可為1至21天。在某些實施例中，重複將聚合物凝膠組合物暴露於細胞培養物以增加凝膠基質中或凝膠基質上之細胞密度。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可根據以下文獻中所揭示之程序併入有細胞或細胞前驅體：WO 2013040559；或Loessner等人, Nature protocols. 2016年4月;11(4):727. A1；該等文獻中之各者以全文引用之方式併入本文中，如同其分別描述細胞或細胞前驅體至凝膠基質(諸如GelMA水凝膠)上或至該凝膠基質中之併入一般。 治療應用
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可用作密封劑及/或治療性組合物以用於治療及/或修復個體之軟組織。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可用作遞送媒劑以用於投與用以治療及/或修復個體之軟組織的治療劑。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可用作密封劑及/或治療性組合物以用於治療及/或修復個體之軟組織，且用作遞送媒劑以用於投與用以治療及/或修復個體之軟組織的治療劑。
在某些實施例中，本發明之方法及組合物可用於黏合、密封或治療一或多種選自以下之目標軟組織：眼部組織(亦即眼睛)、肺臟、心臟血管、皮膚、腎臟、膀胱、尿道、硬腦膜、肝臟、胃腸道或口腔(亦即口部)組織。在某些實施例中，本發明之方法及組合物可用於在加壓及/或生理環境中黏合、密封或治療一或多種目標軟組織，或用於需要彈性及/或黏合性組合物之類似應用。
在某些實施例中，本發明提供使用本發明之聚合物組合物來治療及/或修復個體之軟組織的方法。在某些實施例中，本發明提供使用本發明之聚合物組合物來治療及/或修復個體之軟組織之缺損、損傷及/或疾病的方法。在某些實施例中，該方法包括：將本發明之預膠凝聚合物組合物(例如包含經丙烯醯基取代之明膠的聚合物組合物)施用至施用器；將含有預膠凝聚合物組合物之施用器置放於個體之目標軟組織之表面上(例如軟組織缺損、損傷及/或疾病之位置處)；及藉由使預膠凝聚合物組合物暴露於交聯引發劑(例如光引發劑及可見光)而使聚合物組合物交聯(例如光交聯)。在某些實施例中，該方法包括在聚合物組合物之聚合交聯及/或膠凝完成之後自凝膠聚合物組合物及/或軟組織表面移除施用器。在某些實施例中，在不用施用器的情況下將預膠凝聚合物組合物直接施用至目標軟組織之表面。在某些實施例中，將預膠凝聚合物組合物施用至目標軟組織上或附近(例如同一組織上或組織下)。在某些實施例中，預膠凝聚合物組合物可在個體之目標軟組織上具有強持續黏著力及高保持力。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可在個體之目標軟組織上具有強持續黏著力及高保持力。在某些實施例中，聚合物組合物經工程改造以呈現用以匹配或類似於目標軟組織之物理、力學、結構、化學及/或生物特性(彈性、含水量)。在某些實施例中，聚合物組合物經工程改造以使治療劑分佈至目標軟組織。 眼部損傷及疾病
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可用作密封劑及/或治療性組合物以用於治療及/或修復個體眼睛中之眼部軟組織。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可用作密封劑及/或治療性組合物以用於治療及/或修復個體眼睛中之眼部缺損、眼部表面損傷或眼部疾病。在某些實施例中，眼部缺損、損傷或疾病為角膜或鞏膜缺損、損傷或疾病。在某些實施例中，角膜或鞏膜損傷為裂傷(部分皮層或全皮層裂傷)、穿孔、切口(例如手術切口)或類似表面外傷(諸如由外部物體或拋射體引起之外傷)。在某些實施例中，眼部缺損、損傷或疾病為眼部潰瘍，諸如由嚴重感染、損傷、穿孔或其他缺損引起之角膜潰瘍。在某些實施例中，目標軟組織為眼部組織；視情況結膜下眼部組織或視網膜眼部組織。
在某些實施例中，本發明提供用本發明之聚合物組合物來治療個體之眼部缺損、眼部表面損傷或眼部疾病的方法。在某些實施例中，該方法包括：將本發明之預膠凝聚合物組合物(例如包含經丙烯醯基取代之明膠的聚合物組合物)施用至施用器；將含有預膠凝聚合物組合物之施用器置放於個體眼睛之表面上；及藉由使預膠凝聚合物組合物暴露於交聯引發劑(例如可見光)而使聚合物組合物交聯(例如光交聯)。在某些實施例中，該方法包括在聚合物組合物之聚合交聯及/或膠凝完成之後自凝膠聚合物組合物及/或眼部表面移除施用器。在某些實施例中，在不用施用器的情況下將預膠凝聚合物組合物直接施用至目標眼部組織之表面。在某些實施例中，預膠凝聚合物組合物可在個體之眼部組織上具有強持續黏著力及高保持力。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可在個體之眼部組織上具有強持續黏著力及高保持力。在某些實施例中，聚合物組合物經工程改造以呈現用以匹配或類似於目標眼部組織(例如角膜組織)之物理、力學、結構、化學及/或生物特性(彈性、含水量)。
在某些實施例中，施用器為彎曲的凹表面。在某些實施例中，施用器為曲面透鏡(例如隱形眼鏡)。在某些實施例中，施用器之曲率類似於目標眼部表面之曲率。
在某些實施例中，目標眼部組織中之眼部缺損、眼部表面損傷或眼部疾病可藉由以下方式治療：(i)藉由使本發明之聚合物組合物聚合而形成預製聚合物組合物；及(ii)將預製聚合物組合物施用至個體之目標組織之表面上或表面下(例如結膜下、視網膜下)。在某些實施例中，施用至目標組織之表面包含施用/注射至目標組織之表面正下方的空間(例如，結膜下施用至眼部組織、視網膜下施用至眼部組織)。在某些實施例中，預製聚合物組合物可經工程改造以具有特定物理、力學、結構、化學及/或生物特性(例如彈性、可生物降解性、孔隙度)。
在某些實施例中，目標眼部組織中之眼部缺損、眼部表面損傷或眼部疾病可藉由以下方式治療：(i)藉由使本發明之聚合物組合物聚合而形成預製水凝膠聚合物組合物；(ii)藉由自水凝膠移除實質部分之填隙流體(例如至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%或至少95%之填隙流體)而使水凝膠聚合物乾燥；(iii)將預製聚合物組合物施用至個體之目標組織之表面上或表面下(例如結膜下、視網膜下)；及(iv)視情況使經乾燥之水凝膠聚合物再水合至實質上水合形式(例如至少50%、至少60%、至少70%、至少80%、至少90%或至少95%之填隙流體體積)。在某些實施例中，施用至目標組織之表面包含施用/注射至目標組織之表面正下方的空間(例如，結膜下施用至眼部組織、視網膜下施用至眼部組織)。在某些實施例中，預製聚合物組合物可經工程改造以具有特定物理、力學、結構、化學及/或生物特性(例如彈性、可生物降解性、孔隙度)。 口腔損傷及疾病
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可用作密封劑及/或治療性組合物以用於治療及/或修復個體口腔中之軟組織。在某些實施例中，聚合物組合物可用於治療及/或修復與牙周疾病、損傷或病痛有關的口腔組織。在某些實施例中，牙周疾病、損傷或病痛可包括與牙周植體相關之彼等者，包括植體周圍疾病(PID)，諸如植體周圍黏膜炎(PIM)及植體周圍炎(PI)。此等病痛通常與牙周植體周圍之軟組織之發炎(由細菌積聚及生物膜形成引起之發炎)有關，從而導致口腔組織之出血性化膿、紅斑、腫脹及感染，以及可導致植入失敗之可能進行性骨質流失。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可用於密封牙周植體周圍之軟組織區域。在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可用於將治療劑(例如抗微生物劑或消炎劑)遞送至牙周植體周圍之軟組織區域。在某些實施例中，聚合物組合物包含骨誘導劑。在某些實施例中，聚合物組合物包含一或多種選自以下之骨誘導劑：矽酸鹽奈米粒子(SN)、鈣鹽、生物玻璃、羥基磷灰石、去礦物質骨基質(DBM)或其組合。在某些實施例中，聚合物組合物包含一或多種矽酸鹽奈米粒子，包括包含一或多種金屬之SN，該一或多種金屬諸如鈣、鋁、銀、金、鉑、鈀、鋰、鎂、鈉、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、銥或其組合。在某些實施例中，矽酸鹽奈米粒子包括合成鋰皂石奈米粒子。在某些實施例中，聚合物組合物包含一或多種鈣鹽，諸如磷酸鈣、硫酸鈣、氫氧化鈣、溴化鈣、氟化鈣、碘化鈣、氫化鈣或其組合。
在某些實施例中，本發明提供用本發明之聚合物組合物來治療個體之口腔軟組織之缺損、損傷或疾病的方法。在某些實施例中，該方法包括：將本發明之預膠凝聚合物組合物(例如包含經丙烯醯基取代之明膠的聚合物組合物)施用至施用器；將含有預膠凝聚合物組合物之施用器置放於個體之口腔軟組織(例如牙周植體周圍之軟組織)之表面上；及藉由使預膠凝聚合物組合物暴露於交聯引發劑(例如可見光)而使聚合物組合物交聯(例如光交聯)。在某些實施例中，該方法包括在聚合物組合物之聚合交聯及/或膠凝完成之後自凝膠聚合物組合物及/或口腔軟組織表面移除施用器。在某些實施例中，在不用施用器的情況下將預膠凝聚合物組合物直接施用至目標口腔軟組織之表面。在某些實施例中，預膠凝聚合物組合物可在個體之口腔軟組織上具有強持續黏著力及高保持力。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可在個體之口腔軟組織上具有強持續黏著力及高保持力。在某些實施例中，聚合物組合物經工程改造以呈現用以匹配或類似於目標口腔軟組織(例如牙周植體周圍之軟組織)之物理、力學、結構、化學及/或生物特性(彈性、含水量)。 神經損傷及疾病
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可用作密封劑及/或治療性組合物以用於治療及/或修復個體之神經系統(例如中樞神經系統(CNS)、周邊神經系統(PNS))中之軟組織。在某些實施例中，聚合物組合物可用於治療及/或修復與外傷性損傷或手術損害(包括周邊神經損傷(PNI))有關之神經組織。此等病痛之典型手術干預(包括縫合及/或市售黏合劑)常常與發炎、加強之異物反應(FBR)、結疤、較慢神經再生或神經功能缺失(部分或完全)有關。
在某些實施例中，神經組織可藉由將本發明之聚合物組合物施用至目標神經組織來治療或密封。在某些實施例中，神經組織可藉由將本發明之聚合物組合物施用至神經損傷位置之神經導管之內腔來治療或密封。
在某些實施例中，本發明提供用本發明之聚合物組合物來治療個體之神經或CNS組織之缺損、損傷或疾病的方法。在某些實施例中，該方法包括：將本發明之預膠凝聚合物組合物(例如包含經丙烯醯基取代之明膠的聚合物組合物)施用至施用器；將含有預膠凝聚合物組合物之施用器置放於個體之神經或CNS組織(例如周邊神經系統之神經)之表面上；及藉由使預膠凝聚合物組合物暴露於交聯引發劑(例如可見光)而使聚合物組合物交聯(例如光交聯)。在某些實施例中，該方法包括在聚合物組合物之聚合交聯及/或膠凝完成之後自凝膠聚合物組合物及/或神經/CNS組織表面移除施用器。在某些實施例中，在不用施用器的情況下將預膠凝聚合物組合物直接施用至目標神經或CNS組織之表面。在某些實施例中，預膠凝聚合物組合物可在個體之目標神經或CNS組織上具有強持續黏著力及高保持力。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可在個體之目標神經或CNS組織上具有強持續黏著力及高保持力。在某些實施例中，聚合物組合物經工程改造以呈現用以匹配或類似於目標神經或CNS組織(例如周邊神經系統之神經)之物理、力學、結構、化學及/或生物特性(彈性、含水量)。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可包括如US 20190070338中所揭示之聚合或治療性組分，或可藉由如US 20190070338中所揭示之方法產生、分析或使用(包括用於治療神經損傷)，該文獻以全文引用之方式併入本文中，如同其描述丙烯酸酯化明膠聚合組合物(諸如GelMA水凝膠)之組成、產生、分析及使用一般。 心臟血管損傷及疾病
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可用作密封劑及/或治療性組合物以用於治療及/或修復個體之心臟血管系統(例如心臟)中之軟組織。在某些實施例中，聚合物組合物可用於治療及/或修復與外傷性損傷或手術損害有關之心臟血管組織，包括心臟組織。此等病痛之典型手術干預(包括縫合及/或市售黏合劑)常常與發炎及感染、結疤、較慢組織再生或功能缺失(部分或完全)有關。
在某些實施例中，血管/心臟血管組織可藉由將本發明之聚合物組合物施用至目標血管/心臟血管組織來治療或密封。在某些實施例中，血管/心臟血管組織可藉由將負載有細胞的本發明之水凝膠組合物施用至目標血管/心臟血管組織來治療或密封。在某些實施例中，負載有細胞的水凝膠組合物包含助長或促進血管/心臟血管組織(例如心臟組織)之修復、復原、替代或再生的細胞或細胞前驅體。在某些實施例中，負載有細胞的水凝膠組合物包含一或多種選自以下之細胞或細胞前驅體：平滑肌細胞、心肌細胞、纖維母細胞、間葉幹細胞、骨髓幹細胞或其組合。在某些實施例中，負載有細胞的水凝膠組合物呈墊子、織物、網或能夠用作覆蓋物或植體之其他形狀之形式。
在某些實施例中，本發明提供用本發明之聚合物組合物來治療個體之心臟血管組織之缺損、損傷或疾病的方法。在某些實施例中，該方法包括：將本發明之預膠凝聚合物組合物(例如包含經丙烯醯基取代之明膠的聚合物組合物)施用至施用器；將含有預膠凝聚合物組合物之施用器置放於個體之心臟血管組織(例如心臟組織)之表面上；及藉由使預膠凝聚合物組合物暴露於交聯引發劑(例如可見光)而使聚合物組合物交聯(例如光交聯)。在某些實施例中，該方法包括在聚合物組合物之聚合交聯及/或膠凝完成之後自凝膠聚合物組合物及/或心臟血管組織表面移除施用器。在某些實施例中，在不用施用器的情況下將預膠凝聚合物組合物直接施用至目標心臟血管組織之表面。在某些實施例中，預膠凝聚合物組合物可在個體之心臟血管組織上具有強持續黏著力及高保持力。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可在個體之心臟血管組織上具有強持續黏著力及高保持力。在某些實施例中，聚合物組合物經工程改造以呈現用以匹配或類似於目標心臟血管組織(例如心臟組織)之物理、力學、結構、化學及/或生物特性(彈性、含水量)。
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可包括如WO2014063194中所揭示之聚合或治療性組分，或可藉由如WO2014063194中所揭示之方法產生、分析或使用(包括用於治療心臟血管損傷)，該文獻以全文引用之方式併入本文中，如同其描述丙烯酸酯化明膠聚合組合物(諸如GelMA水凝膠)之組成、產生、分析及使用一般。 肺臟損傷及疾病
在某些實施例中，本發明之聚合物組合物可用作密封劑及/或治療性組合物以用於治療及/或修復個體之肺臟中之軟組織。在某些實施例中，聚合物組合物可用於治療及/或修復與外傷性損傷或手術損害有關的肺臟組織。此等病痛之典型手術干預(包括縫合及/或市售黏合劑)常常與發炎及感染、結疤、較慢組織再生或功能缺失(部分或完全)有關。
在某些實施例中，肺臟組織可藉由將本發明之聚合物組合物施用至目標肺臟組織來治療或密封。在某些實施例中，肺臟組織可藉由將負載有細胞的本發明之水凝膠組合物施用至目標肺臟組織來治療或密封。在某些實施例中，負載有細胞的水凝膠組合物包含助長或促進肺臟組織之修復、復原、替代或再生的細胞或細胞前驅體。在某些實施例中，負載有細胞的水凝膠組合物呈墊子、織物、網或能夠用作覆蓋物或植體之其他形狀之形式。
在某些實施例中，聚合物組合物包含約30:1至約1:30 w/w之比率的經丙烯醯基取代之明膠(例如GelMA)及經丙烯醯基取代之PEG (例如PEGDA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含約30:1至約1:30 w/w之比率的經丙烯醯基取代之明膠(例如GelMA)及經丙烯醯基取代之透明質酸(例如MeHA)。在某些實施例中，聚合物組合物包含經丙烯醯基取代之明膠(例如GelMA)、經丙烯醯基取代之PEG (例如PEGDA)及經丙烯醯基取代之透明質酸(例如MeHA)。
在某些實施例中，本發明提供用本發明之聚合物組合物來治療個體之肺臟組織之缺損、損傷或疾病的方法。在某些實施例中，該方法包括：將本發明之預膠凝聚合物組合物(例如包含經丙烯醯基取代之明膠的聚合物組合物)施用至施用器；將含有預膠凝聚合物組合物之施用器置放於個體之肺臟組織之表面上；及藉由使預膠凝聚合物組合物暴露於交聯引發劑(例如可見光)而使聚合物組合物交聯(例如光交聯)。在某些實施例中，該方法包括在聚合物組合物之聚合交聯及/或膠凝完成之後自凝膠聚合物組合物及/或肺臟組織表面移除施用器。在某些實施例中，在不用施用器的情況下將預膠凝聚合物組合物直接施用至目標肺臟組織之表面。在某些實施例中，預膠凝聚合物組合物可在個體之肺臟組織上具有強持續黏著力及高保持力。在某些實施例中，凝膠聚合物組合物可在個體之肺臟組織上具有強持續黏著力及高保持力。在某些實施例中，聚合物組合物經工程改造以呈現用以匹配或類似於目標肺臟組織之物理、力學、結構、化學及/或生物特性(彈性、含水量)。 V. 定義
在本發明中各個位置處，本發明化合物之取代物或特性以群組或範圍形式揭示。特別期望的是，本發明包含此類群組及範圍之每一個別成員或其子組合。
除非另外說明，否則以下術語及片語具有下文所描述之含義。定義本質上並不意謂為限制性的且用以提供對本發明之某些態樣之更清晰理解。
投與：如本文所使用，術語「投與」係指向個體提供組合物。
改善：如本文所使用，術語「改善(amelioration)」或「改善(ameliorating)」係指病況或疾病之至少一個指標的嚴重程度減輕。
動物：如本文所使用，術語「動物」係指動物界之任何成員。在某些實施例中，「動物」係指任何發育階段之人類。在某些實施例中，「動物」係指任何發育階段之非人類動物。在某些實施例中，非人類動物為哺乳動物(例如，嚙齒動物、小鼠、大鼠、兔、猴、狗、貓、羊、牛、靈長類動物或豬)。在某些實施例中，動物包含(但不限於)：哺乳動物、鳥類、爬行動物、兩棲動物、魚類及蠕蟲。在某些實施例中，動物為轉殖基因動物、經基因工程改造之動物或殖株。
大約：如本文所使用，術語「大約」或「約」在應用於一或多個所關注值時係指類似於所陳述參考值之值。該術語可指所敍述值之+/- 10%。在某些實施例中，除非另外說明或另外自上下文顯而易見(除了此類數目將超出可能值之100%的情況)，否則該術語係指在所陳述參考值之任一方向(大於或小於)落入25%、20%、19%、18%、17%、16%、15%、14%、13%、12%、11%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%或更小百分比內的一系列值。
與 … 締合：如本文所使用，當關於兩個或更多個部分使用時，術語「與…締合」、「結合」、「連接」、「附接」及「繫留」意謂該等部分直接或經由一或多個充當連接劑之額外部分而在實體上彼此締合或連接以形成足夠穩定之結構，使得該等部分在使用該結構之條件(例如生理條件)下保持實體締合。「締合」不必嚴格經由直接共價化學鍵結進行。其亦可表示足夠穩定以使得「締合的」實體保持實體締合的離子鍵結或氫鍵結或基於雜化之連接。
生物相容性：如本文所使用，術語「生物相容性」係指在活組織中產生最小或零毒性、損害或免疫反應的材料。
可生物降解：如本文所使用，術語「可生物降解」係指可在生理條件下部分或完全分解成可生物處理之副產物的材料。舉例而言，若至少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%之材料可在生理條件下在所需時間段(例如數分鐘、數小時、數天、數週或數月，視材料及生理應用之性質而定)內分解，則該材料可被視為可生物降解的。術語「可生物降解」可涵蓋術語「生物可吸收」，其描述在生理條件下分解，分解為生物吸收至宿主個體中之產物(例如作為生物化學系統之代謝物)的物質。
生物活性：如本文所使用，術語「生物活性」係指任何物質或材料在生物系統及/或生物體中具有活性之特徵。舉例而言，當向生物體投與時，對該生物體具有生物作用之材料被認為具有生物活性。
化合物：本發明之化合物包含存在於中間或最終化合物中之原子的所有同位素。「同位素」係指具有相同原子數但因為原子核中之中子數不同而具有不同質量數的原子。舉例而言，氫之同位素包含氚及氘。本發明之化合物及鹽可藉由常規方法與溶劑或水分子組合製備以形成溶劑合物及水合物。
交聯：如本文所使用，術語「交聯(cross-link)」或「交聯(cross-linking)」係指將一個聚合物單元連接至另一聚合物單元的鍵形成(例如共價鍵化成)。
囊封：如本文所使用，術語「囊封」意謂封閉、包圍或包覆。
經工程改造：如本文所使用，當本發明之實施例經設計以具有與起始點或天然分子不同的特徵或特性(結構上或化學上)時，該等實施例「經工程改造」。
有效量：如本文所使用，術語藥劑之「有效量」為足以實現有益或所需結果(例如臨床結果)之量，且因此有效量視其應用之情形而定。舉例而言，在投與治療眼部外傷或病症之藥劑的情況下，藥劑之有效量為例如相比於在未投與藥劑之情況下所獲得的反應，足以達成對眼部外傷或病症之治療的量。
特徵 (feature)：如本文所使用，「特徵」係指特徵(characteristic)、特性或獨特要素。
活體外：如本文所使用，術語「活體外」係指發生在人工環境中(例如試管或反應容器中、細胞培養物中、皮氏培養皿(Petri dish)中等)而非發生在生物體(例如動物、植物或微生物)內的事件。
活體內：如本文所使用，術語「活體內」係指發生在生物體(例如動物、植物或微生物或其細胞或組織)內之事件。
改性：如本文所使用，術語「改性」係指本發明分子之狀態或結構改變。分子可以包含化學上、結構上及功能上之許多方式經改性。如本文所使用，當本發明之實施例具有或擁有與起始點或天然分子不同的特徵或特性(結構上或化學上)時，該等實施例經改性。
非人類動物：如本文所使用，「非人類動物」包括除了智人( Homo sapiens)之外的所有動物(例如脊椎動物)，包括野生及家養物種。非人類脊椎動物之實例包括但不限於哺乳動物，諸如羊駝、爪哇牛、野牛、駱駝、貓、家牛、鹿、狗、驢、大額牛、山羊、天竺鼠、馬、駱馬、騾、豬、兔、馴鹿、綿羊、水牛及犛牛。非人類動物包括非人類靈長類動物。
醫藥學上可接受：術語「醫藥學上可接受」或「治療學上可接受」在本文中用於指在合理醫學判斷範疇內，適用於與人類及動物之組織接觸而無過度毒性、刺激、過敏反應或其他問題或併發症，與合理益處/風險比相稱的彼等化合物、材料、組合物及/或劑型。
醫藥學上可接受之賦形劑：如本文所使用，術語「醫藥學上可接受之賦形劑」或「治療學上可接受之賦形劑」係指除本文所描述之聚合組合物以外的成分(例如，能夠使聚合化合物懸浮或溶解之媒劑)且其具有在個體中實質上無毒性且無發炎性之特性。
醫藥學上可接受之鹽：本發明亦包含本文所描述之化合物之醫藥學上可接受之鹽。如本文所用，「醫藥學上可接受之鹽」係指所揭示化合物之衍生物，其中母體化合物藉由將現有酸或鹼部分轉化為其鹽形式(例如藉由使游離鹼基與適合有機酸反應)來改性。醫藥學上可接受之鹽的實例包含(但不限於)鹼性殘基(諸如胺)之無機酸鹽或有機酸鹽；酸性殘基(諸如羧酸)之鹼金屬鹽或有機鹽；以及其類似物。代表性酸加成鹽包含乙酸鹽、乙酸、己二酸鹽、海藻酸鹽、抗壞血酸鹽、天冬胺酸鹽、苯磺酸鹽、苯磺酸、苯甲酸鹽、硫酸氫鹽、硼酸鹽、丁酸鹽、樟腦酸鹽、樟腦磺酸鹽、檸檬酸鹽、環戊烷丙酸鹽、二葡糖酸鹽、十二烷基硫酸鹽、乙磺酸鹽、反丁烯二酸鹽、葡庚糖酸鹽、甘油磷酸鹽、半硫酸鹽、庚酸鹽、己酸鹽、氫溴酸鹽、鹽酸鹽、氫碘酸鹽、2-羥基-乙磺酸鹽、4-(2-羥乙基)-1-哌嗪乙磺酸鹽、乳糖酸鹽、乳酸鹽、月桂酸鹽、月桂基硫酸鹽、蘋果酸鹽、順丁烯二酸鹽、丙二酸鹽、甲磺酸鹽、2-萘磺酸鹽、菸鹼酸鹽、硝酸鹽、油酸鹽、草酸鹽、棕櫚酸鹽、雙羥萘酸鹽、果膠酸鹽、過硫酸鹽、3-苯基丙酸鹽、磷酸鹽、苦味酸鹽、特戊酸鹽、丙酸鹽、硬脂酸鹽、琥珀酸鹽、硫酸鹽、酒石酸鹽、硫氰酸鹽、甲苯磺酸鹽、十一烷酸鹽、戊酸鹽及其類似物。代表性鹼金屬或鹼土金屬鹽包含鈉、鋰、鉀、鈣、鎂及其類似物，以及無毒性銨、四級銨及胺陽離子，其包含但不限於銨、四甲銨、四乙銨、甲胺、二甲胺、三甲胺、三乙胺、乙胺及其類似物。本發明之醫藥學上可接受之鹽包含由例如無毒性無機酸或有機酸形成之母體化合物的習知無毒性鹽。本發明之醫藥學上可接受之鹽可藉由習知化學方法由含有鹼性或酸性部分之母體化合物合成。一般而言，此類鹽可藉由使游離酸或鹼形式之此等化合物與化學計量之適當鹼或酸於水中或於有機溶劑中或於兩者之混合物中反應來製備。一般而言，可使用非水性介質，如乙醚、乙酸乙酯、乙醇、異丙醇或乙腈。
個體：如本文所使用，術語「個體」係指可例如出於實驗、診斷、預防及/或治療目的向其投與根據本發明之組合物的任何生物體。典型個體包含動物(例如哺乳動物，諸如小鼠、大鼠、兔、非人類靈長類動物及人類)及/或植物。個體或患者可能尋求或需要治療，要求治療，正在接受治療，即將接受治療，或受到經過訓練的專業人員針對特定疾病或病況之照護。
實質上：如本文所使用，術語「實質上」係指展現所關注之特徵或特性之全部或接近全部界限或程度的定性狀況。一般熟習此項技術者應理解，生物及化學現象很少(若曾經)進行完全及/或繼續進行至完全或達成或避免絕對結果。因此，在本文中使用術語「實質上」來明確地獲得許多生物及化學現象中固有的完整性之潛在缺乏。同樣地，不包括術語「實質上」並不排除許多生物及化學現象中固有的相同的完整性之潛在缺乏。
合成：術語「合成」意謂藉由人工產生、製備及/或製造。本發明之聚核苷酸或多肽或其他分子之合成可為化學合成或酶合成。
治療劑：術語「治療劑」係指當向個體投與時，具有治療、診斷及/或預防作用及/或引發所需生物學及/或藥理學作用之任何藥劑。治療劑之實例包括(但不限於)：寡核苷酸(例如，有義及/或反義DNA及/或RNA)、蛋白質及多肽(例如，激素、生長因子)、小分子及醫藥劑，以及細胞(例如，幹細胞、上皮細胞)。
治療：如本文所使用，術語「治療」係指部分或完全緩解、改善、改良、減輕、預防特定感染、疾病、病症及/或病況、延遲其發作、抑制其進展、降低其嚴重程度及/或降低其一或多種症狀或特徵之發生率。出於降低患上與疾病、病症及/或病況相關之病變的風險的目的，可向未展現該疾病、病症及/或病況之病徵的個體及/或向僅展現該疾病、病症及/或病況之早期病徵的個體投與治療。
使用不超出常規實驗，熟習此項技術者將識別或能夠確定根據本文所描述之本發明之特定實施例的許多等效物。本發明之範疇並不意欲限於以上描述。
在申請專利範圍中，除非相反地指示或另外自上下文顯而易見，否則諸如「一(a/an)」及「該」之冠詞可意謂一個或超過一個。除非相反地指示或另外自上下文中顯而易見，否則若一個、超過一個或所有群組成員存在於給定產物或方法中、用於給定產物或方法中或以其他方式與給定產物或方法相關，則在該群組之一或多個成員之間包含「或」的申請專利範圍或描述視為滿足。本發明可包括群組中恰好一個成員存在於給定產物或方法中、用於給定產物或方法中或以其他方式與給定產物或方法相關之實施例。本發明可包括超過一個或全部群組成員存在於給定產物或方法中、用於給定產物或方法中或以其他方式與給定產物或方法相關之實施例。
亦應注意，術語「包含」意欲為開放的且准許但不要求包括額外要素或步驟。當本文中使用術語「包含」時，亦因此涵蓋並揭示術語「由…組成」。
縮寫「例如(e.g.)」係衍生自拉丁語例如( exempli gratia)，且在本文中用以指示非限制性實例。因此，縮寫「例如(e.g.)」與術語「例如(for example)」同義。
縮寫「亦即(i.e.)」係衍生自拉丁語亦即( id est)，且在本文中用以指示非限制性重述或說明。因此，縮寫「亦即(i.e.)」與術語「亦即(that is)」同義。
在給出範圍之情況下，包含端點。此外，應理解，除非另外指示或另外自本發明之上下文及一般熟習此項技術者之理解顯而易見，否則表示為範圍之值可在本發明之不同實施例中採用所陳述範圍內之任何特定值或子範圍，除非上下文另外明確規定，否則達到該範圍下限之單位的十分之一。
另外，應理解，屬於先前技術內之本發明之任何特定實施例可自任何一或多個請求項中明確排除。因為認為此類實施例為一般熟習此項技術者已知的，所以可對其進行排除，即使未在本文中明確地闡述該排除亦可。出於任何原因，無論是否與先前技術之存在相關，本發明之組合物之任何特定實施例(例如任何抗生素、治療或活性成分；任何產生方法；任何使用方法；等)可自任何一或多個請求項中排除。
應理解，已使用之文字係描述性而非限制性文字，且可在不背離本發明在其較廣泛態樣中之真實範疇及精神之情況下，在隨附申請專利範圍之權限內作出改變。
儘管已經相對於所描述之若干實施例以一定的長度及一些特殊性描述了本發明，但並非意指本發明應受限於任何此類細節或實施例或任何特定實施例，而是應參考隨附申請專利範圍進行解釋，以便考慮到先前技術提供對此類申請專利範圍之儘可能最廣泛的解釋，並因此有效地涵蓋本發明之預期範疇。
所有公開案、專利申請案、專利及本文所提及之其他參考案均以全文引用的方式併入。在有衝突之情況下，將以本說明書(包含定義)為凖。另外，章節標題、材料、方法及實例僅為說明性的而不意欲為限制性的。 實例  實例1. 前驅體聚合組合物之製備  (a)明膠甲基丙烯醯(GelMA)前驅體聚合組合物之製備
GelMA前驅體聚合組合物可如此項技術中所描述合成。舉例而言，GelMA係藉由將10% (w/v)明膠(例如豬肉明膠)溶解於磷酸鹽緩衝鹽水(PBS)中且接著在60℃下加熱20分鐘來合成。加熱後，在50℃下逐滴添加8% (v/v)甲基丙烯酸酐(在連續攪拌下)後保持3小時，接著用PBS稀釋，且在40-50℃下滲析約7天(使用去離子水)。過濾所得混合物且凍乾4天。所得GelMA前驅體聚合組合物可儲存在-80℃下直至進一步使用。
在一個替代方案中，GelMA係藉由在60℃下將10公克來自魚皮之明膠溶解於100 ml DPBS中30分鐘來合成。接著在60℃下，在攪拌下向溶液中逐滴添加8% (v/v)甲基丙烯酸酐後保持3小時。添加額外300 ml DPBS以停止反應。所得混合物使用去離子水浴在50℃下滲析約5天以移除未反應之甲基丙烯酸酐。過濾所得溶液且凍乾約4天。 (b)甲基丙烯酸酯化透明質酸(MeHA)前驅體聚合組合物之製備
MeHA前驅體聚合組合物可如此項技術中所描述合成，諸如以下文獻中所提供之彼等：Bencherif等人, Biomaterials 29, 1739-1749 (2008)；Prata等人, Biomacromolecules 11, 769-775 (2010)。舉例而言，MeHA係藉由將約2公克透明質酸鈉鹽溶解於200 ml去離子水中，接著依序添加8.0 mL三乙胺、8.0 mL甲基丙烯酸縮水甘油酯及4.0 g溴化四丁銨(各依序添加之間攪拌1小時)來合成。所得混合物在55℃下培育1小時，接著冷卻(冰浴)且在丙酮(4 L)中沈澱，從而形成白色固體沈澱物。將沈澱物用新製丙酮沖洗，溶解於純水中，滲析2天，接著冷凍且凍乾以供儲存。 (c)聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)前驅體聚合組合物之製備
PEGDA前驅體聚合組合物可如此項技術中所描述合成。舉例而言，PEGDA係藉由使10公克含PEG之二氯甲烷(10% w/v)與三乙胺及丙烯醯氯(1:4:4莫耳比)在4℃下在惰性條件下反應(攪拌過夜)來合成。過濾所得混合物且接著使用冰冷的乙醚來沈澱。過濾所得沈澱產物且在真空乾燥器中乾燥過夜以移除殘餘材料。
在一個替代方案中，PEGDA係藉由將PEG二醇溶解於苯中，接著使用迪恩-斯塔克分水器(Dean-Stark trap)在甲苯中共沸蒸餾以移除水且確保乾燥丙烯酸酯化條件來合成。PEG丙烯酸酯化係藉由將PEG溶解於二氯甲烷溶液中(在氬氣下)，接著以2:3:3的PEG之OH基:丙烯醯氯:三乙胺莫耳比添加丙烯醯氯及三乙胺來進行。將所得混合物在室溫下攪拌過夜(暗室條件)。所得產物接著使用二乙醚進行沈澱且冷卻至4℃，接著過濾回收且真空烘箱乾燥。 實例2：水凝膠聚合組合物之製備
水凝膠聚合組合物可如此項技術中所描述合成。舉例而言，將根據實例1(a)產生之冷凍乾燥的GelMA前驅體聚合組合物以5-25% (w/v)之濃度溶解於PBS或(4-(2-羥乙基)-1-哌𠯤乙磺酸)緩衝鹽水中。添加2-羥基-4'-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮或黃色曙紅或黃色曙紅二鈉鹽作為光引發劑，且使混合物在20-80℃下溶解。所得前驅體聚合組合物經由可見光照射(例如藍光或白光)而光交聯，從而形成GelMA水凝膠聚合組合物。在一個替代方案中，可將目標濃度之MeHA前驅體聚合組合物[實例1(b)]及/或PEGDA前驅體聚合組合物[實例1(c)]添加至前驅體聚合溶液中，其中各成分之量基於水凝膠聚合組合物之所需物理、力學、結構、化學及/或生物特性而添加。
在一個替代方案中，GelMA水凝膠聚合組合物係藉由以下方式合成：首先在室溫下將7-15% w/v之來自實例1之明膠甲基丙烯醯溶解於在蒸餾水中含有至少一種光引發劑成分(諸如三乙醇胺(約2% w/v)及N-乙烯基己內醯胺(約1.25% w/v)之混合物)的溶液中。接著將黃色曙紅二鈉鹽溶液(0.5 mM)添加至明膠甲基丙烯醯溶液中，且所得前驅體聚合組合物接著藉由暴露於可見光(420-480 nm) 120秒而光交聯。在一個替代方案中，可將目標濃度之MeHA前驅體聚合組合物[實例1(b)]及/或PEGDA前驅體聚合組合物[實例1(c)]添加至前驅體聚合溶液中，其中各成分之量基於水凝膠聚合組合物之所需物理、力學、結構、化學及/或生物特性而添加。
在一個替代方案中，在光交聯之前，將含有治療劑(例如眼部抗生素，諸如環丙沙星(ciprofloxacin))之微粒(例如膠束)併入至GelMA前驅體聚合組合物中。
孔隙度可藉由製造隨後可使用掃描電子顯微鏡(SEM)進行成像的經冷凍乾燥的金濺鍍塗佈之水凝膠樣品來量測及分析。
樣品亦可經受一系列力學測試，包括彈性、溶脹、壓縮測試、質地及拉伸測試。
在一個替代方案中，GelMA水凝膠聚合組合物在目標組織之表面上形成。所得樣品可經受一系列力學及治療測試，包括黏著力、破裂壓力、傷口閉合強度、剪切強度及耐久性/降解速率。 實例3：水凝膠聚合組合物之製備
根據以下步驟製備水凝膠聚合組合物。
在磷酸鹽緩衝鹽水(PBS；pH 7)中製備包含以下之光聚合引發劑混合物：0.35 mg/mL黃色曙紅(20% v/v)、12.5 mg/mL N-乙烯基己內醯胺及18.75 mg/mL三乙醇胺(80% v/v)，其中視需要使用濃HCl進行pH調節。
聚合前驅體係獲自以下來源：(1) GelMA - Rousselot Biomedical (160P80或GelMA 160P40或GelMA 160P10)；(2) HAMA - HTL Biotechnology (BLo-RD029-008)；(3) HAGM - 根據此項技術中已知之方法(參見例如實例1(b))自產合成；及(4) PEGDA - Jen Kem (ACLT-PEG35K-ACLT)。使聚合前驅體達到室溫(RT)，之後將其併入水凝膠聚合前驅體組合物中。
首先以所需濃度(例如0.1-20% w/v)將PEGDA前驅體材料(當適用於目標調配物時)添加至光聚合引發劑混合物中，且使其在37℃下溶解約5分鐘。
接著以所需濃度(例如4-20% w/v)將GelMA前驅體材料(當適用於目標調配物時)添加至水凝膠前驅體混合物中，且使其在60℃下溶解約2小時，期間偶爾渦旋。
接著以所需濃度(例如1-3% w/v)將MeHA (亦即HAMA或HAGM)前驅體材料(當適用於目標調配物時)添加至水凝膠前驅體混合物中，且使其在攪拌下(以防止任何相分離)在60℃下溶解過夜。
一旦所有前驅體材料都完全溶解於水凝膠前驅體混合物中，便以所需濃度(例如1-350 mg/mL)添加活性劑(當適用於目標調配物時)。將混合物在攪拌下保持在37℃下直至準備好聚合為止。
藉由將約100 μL水凝膠前驅體混合物吸移至位於24孔未經處理盤之各孔中的個別聚(二甲基矽氧烷) (PDMS)圓柱形模具中來製備水凝膠片樣品。接著使用具備雙臂鵝頸形組態(一個臂在上方且一個臂在下方，由此允許來自頂部及底部之雙向光暴露；入射線90°)之Dolan-Jenner高強度LED照明器(MI-LED-US-B1)使聚合物組合物光交聯。每一臂輸出約100 mW/cm 2之平均光功率(λmax= 450、540 nm)，其中光暴露時間在5秒至4分鐘之間變化。
藉由將0.75 mm內徑之硼矽酸鹽玻璃毛細管浸入水凝膠前驅體混合物中，且接著振盪毛細管直至填充至距開口約10 mm處來製備水凝膠棒樣品。接著使用具備雙臂鵝頸形組態(一個臂在上方且一個臂在下方，由此允許來自頂部及底部之雙向光暴露；入射線90°)之Dolan-Jenner高強度LED照明器(MI-LED-US-B1)使聚合物組合物光交聯。每一臂輸出約100 mW/cm 2之平均光功率(λmax= 450、540 nm)，其中光暴露時間為約4分鐘。使用0.5 mm直徑之石英棒將水凝膠棒自毛細管中擠出，且接著使用卡鉗切割至一定尺寸。 實例4：水凝膠特性之研究  a)交聯度 - 光聚合時間
完成研究以分析水凝膠內之交聯度隨光聚合時間而變化的相關性。
根據實例3之通用程序，以15秒、1分鐘、2分鐘及4分鐘之光交聯時間製備僅HAMA水凝膠。所得水凝膠經真空乾燥，溶解於氘化DMSO中，且接著使用質子NMR分析(d-DMSO溶劑)進行分析。亦可使用其他技術，諸如傅立葉轉換紅外光譜法(Fourier-transform infrared spectroscopy；FTIR)及拉曼光譜法(Raman spectroscopy)。對於HAMA水凝膠，甲基丙烯酸酯甲基與HA羰基甲基之間的質子比率改變根據光暴露時間進行定量且相對於未交聯HAMA中存在之比率進行標準化以表示交聯度(%)。圖4A中之結果顯示交聯度隨著光暴露時間增加而增加。
根據實例3之通用程序，以30秒、1分鐘、2分鐘及4分鐘之光交聯時間製備僅GelMA水凝膠。所得水凝膠經真空乾燥，溶解於氘化DMSO中，且接著使用質子NMR分析(d-DMSO溶劑)進行分析。亦可使用其他技術，諸如傅立葉轉換紅外光譜法(FTIR)及拉曼光譜法。對於GelMA水凝膠，分析ME甲基與GelMA離胺酸CH 2基團之比率。圖4B中之結果顯示[ME甲基與離胺酸CH 2基團]之比率隨著光暴露時間增加而降低。 b)溶脹比
完成研究以分析具有各種GelMA、HAMA及PEGDA濃度之水凝膠的溶脹比。
根據實例3之通用程序，以4分鐘之光交聯時間製備G4-H M1-P1、G7-H M1、G4-H M1及H M1-P1水凝膠(如表1中所描述)。所得水凝膠圓柱體具有6 mm之直徑及75 μL之體積。
為了評定溶脹，採用兩種方法。在第一方法中，剛交聯後的水凝膠重量用作「乾燥」水凝膠重量(Wd-1)，而在第二方法中，乾燥聚合物重量(經真空乾燥之水凝膠)用作乾燥水凝膠重量(Wd-2)。在兩種情況下，「濕潤」水凝膠重量(Ws)係參考在37℃下在1× PBS中培育48小時之水凝膠。溶脹比計算如下： 溶脹比= (𝑊𝑠−𝑊𝑑)/𝑊𝑑
來自第一量測方法之結果不一致，如圖5A中所示。來自第二量測方法之結果更一致，如圖5B中所示，且顯示增加之GelMA濃度在減少水凝膠溶脹中起作用。
研究G4-H M1-P1、G7-H M1、G4-H M1及H M1-P1水凝膠之溶脹/再溶脹效應。樣品使用第二方法乾燥及溶脹，且接著再乾燥及再溶脹第二次。圖5C中呈現之結果顯示，當水凝膠暴露於超過一個乾燥/溶脹循環時，溶脹比顯著降低。
根據實例3之通用程序，以4分鐘之光交聯時間製備G4-P1、G4-P0.1、G20、G10、G5、P20及P5水凝膠(如表1中所描述)。使用乾燥聚合物重量(經真空乾燥之水凝膠)作為「乾燥」水凝膠重量(Wd)來評定溶脹，且其中「濕潤」水凝膠重量(Ws)係參考在37℃下在1× PBS中培育48小時之水凝膠。圖5D中呈現之結果顯示溶脹質量在包括PEGDA的情況下顯著增加，且增加之GelMA濃度亦增加水凝膠之溶脹質量。 c)活性劑存在下之溶脹比
完成研究以分析負載有活性劑且具有各種GelMA、HAMA及PEGDA濃度之水凝膠的溶脹比。
根據實例3之通用程序，以4分鐘之光交聯時間製備G4-H M1-P1、G4-H M1、G7-H M1、H M1-P1、G4-P1及G7-P1水凝膠(如表1中所描述)。亦製備含有13.2 mg/mL皮質類固醇活性劑之各水凝膠之樣品。
使用乾燥聚合物重量(經真空乾燥之水凝膠)作為「乾燥」水凝膠重量(Wd)來評定溶脹，且其中「濕潤」水凝膠重量(Ws)係參考在37℃下在1× PBS中培育48小時之水凝膠。溶脹比計算如下： 溶脹比= (𝑊𝑠−𝑊𝑑)/𝑊𝑑
圖6A中呈現之結果顯示負載有活性劑之水凝膠通常具有較高溶脹比，此可能係由於與活性劑併入凝膠網狀結構中有關的凝膠網狀結構交聯破壞及較低交聯密度。
亦研究G4-H M1-P1、G4-H M1、G7-H M1、H M1-P1、G4-P1及G7-P1水凝膠(含活性劑)之溶脹/再溶脹效應。使樣品乾燥及溶脹，且接著再乾燥及再溶脹第二次。圖6B中呈現之結果顯示，當含有MeHA之水凝膠暴露於超過一個乾燥/溶脹循環時，該等水凝膠之溶脹比顯著降低，而僅含有GelMA + PEGDA之水凝膠受再溶脹之影響最小。 d)酶降解
完成研究以分析具有各種GelMA、MeHA及PEGDA濃度之水凝膠的酶降解穩定性。
根據實例3之通用程序，以4分鐘之光交聯時間製備G4-H G3-P1、G4-H M1-P0.67、G4-H G3、G4-H M1、G7-H G3、G7-H M1、H G3-P1及H M1-P0.67水凝膠(如表1中所描述)。樣品接著在玻尿酸酶(Hy)及20 U/mL或2 U/mL之I型膠原蛋白酶(C I)或II型膠原蛋白酶(C II)中進行酶消化。所得降解時間展示於表2中。 表2 - 酶降解時間
調配物 20 U/mL 2 U/mL Hy + C I 2 U/mL Hy + C I
G4-H G3-P1 1-2天 32天 -
G4- H M1-P0.67 - 6天
G7-H G3 6天 -
G7-H M1 - 6天
G4-H G3 - -
G4-H M1 - 7天
H G3-P1 14天 -
H M1-P0.67 - 12天
e)藥物釋放
完成研究以分析具有各種GelMA、MeHA及PEGDA濃度之水凝膠的藥物釋放速率。
根據實例3之通用程序，以4分鐘之光交聯時間製備含有13.2 mg/mL皮質類固醇活性劑之G4-H M1-P1及G4-H G3-P1水凝膠(如表1中所描述)。所得水凝膠圓柱體具有6 mm之直徑及75 μL之體積。
對於釋放研究，將水凝膠在37℃下在用以模擬淚液的補充有2% Triton X-100之1 mL的1× PBS中靜態(無實體攪拌)地培育。在各時間點(歷經10至13天)，完全移除培育溶液且更換為新鮮的1× PBS + 2% Triton X-100。為了量化皮質類固醇釋放，將樣品在乙腈中1:2稀釋且使用逆相液相層析進行分析。在裝備有二極體陣列偵測器之Agilent 1290 HPLC系統上，使用Agilent Zorbax Eclipse (XDB-C18) 4.6 × 250 mm、5 μm分析型管柱。使管柱在25℃下在70%乙腈、30%水處平衡。在注射20 μL樣品之後，溶劑梯度在10分鐘之時間跨度期間自70%增加至90% ACN。當ACN梯度達到大約80%時，皮質類固醇溶離將近5分鐘。整合此峰，且曲線下面積藉由與皮質類固醇之標準曲線進行比較而用於測定濃度。圖7A中呈現之結果顯示含有較高濃度MeHA之水凝膠提供更快速的釋放曲線。此等結果與顯示水凝膠中之較高濃度MeHA引起水凝膠溶脹增加的對應研究結果相關。
基於溶脹比研究中之結果，水凝膠中之較高濃度MeHA有可能引起水凝膠溶脹增加，且因此導致活性劑之更快速爆釋。較高濃度MeHA亦可引起在前驅體溶液內與GelMA之相分離，其可導致凝膠網狀結構缺陷(亦即具有較高及較低交聯密度之區域)，從而引起較高初始爆釋。
G4-H M1-P1之釋放曲線持續至35天(圖7B)及65天(圖7C)。G4-H M1-P1之釋放曲線亦與G4-P1及G7-P1進行比較(圖7D)，同樣顯示水凝膠中MeHA之存在增加活性劑自水凝膠之釋放速率。 f)真空乾燥
完成研究以分析真空乾燥對具有各種GelMA、MeHA及PEGDA濃度之水凝膠之藥物釋放速率的影響。
根據實例3之通用程序，以4分鐘之光交聯時間製備含有13.2 mg/mL皮質類固醇活性劑之G4-H M1-P1、G4-P1及G7-P1水凝膠(如表1中所描述)。隨後將來自各水凝膠之樣品真空乾燥。使用各水凝膠之濕潤及乾燥樣品進行釋放研究，其中該等釋放研究係根據實例3(e)之通用研究程序完成。G4-H M1-P1水凝膠之結果(圖8A)顯示，含有MeHA之水凝膠之釋放曲線可藉由對水凝膠進行真空乾燥而減小，因此在水凝膠調配物中包括MeHA可減小經乾燥樣品之釋放曲線，同時替代地增加未經乾燥的樣品之溶脹及對應釋放曲線。G4-P1及G7-P1水凝膠之結果(圖8B)顯示，不含有MeHA之GelMA + PEGDA水凝膠的釋放曲線通常無法藉由對水凝膠進行真空乾燥來實現。 g)棒與片
完成研究以分析水凝膠形狀(亦即棒與片)對包含GelMA、MeHA及PEGDA之水凝膠之藥物釋放速率的影響。
根據實例3之通用程序且以4分鐘之光交聯時間，製備呈片及棒形式的含有13.2 mg/mL皮質類固醇活性劑之G4-H M1-P1水凝膠(如表1中所描述)。
G4-H M1-P1水凝膠片具有6 mm之直徑(D)、75 µL之體積(V)、107 mm 2之表面積(SA)及1.4之SA:V比率。
G4-H M1-P1水凝膠棒具有2 mm之直徑(D)、25 µL之體積(V)、56 mm 2之表面積(SA)及2.2之SA:V比率。
接著將來自棒狀水凝膠之樣品真空乾燥或冷凍乾燥(亦即凍乾)。使用所得濕潤及乾燥樣品進行釋放研究，其中該等釋放研究係根據實例3(e)之通用研究程序完成。總藥物釋放之結果(圖9A)顯示，圓柱體片提供活性劑之較大總釋放(可能由於高表面積)，其中Rod wet、Rod lyo及Rod dry皆具有類似釋放總量。藥物釋放百分比之結果(圖9B)顯示濕潤水凝膠(圓柱體片及棒)與真空乾燥或冷凍乾燥之棒狀水凝膠相比釋放更高百分比之活性劑。因此，研究結果顯示水凝膠之溶脹特性、表面積(亦即形狀)及水合狀態在水凝膠組合物之藥物釋放曲線中起作用。 h)交聯度 - 甲基丙烯醯化度
完成研究以分析GelMA+PEGDA水凝膠之釋放曲線與水凝膠內之GelMA甲基丙烯醯化度之間的相關性。
根據實例3之通用程序且以4分鐘之光交聯時間，製備含有13.2 mg/mL皮質類固醇活性劑之G4(160P80)-P1(2K)及G4(160P40)-P1(35K)水凝膠(如表1中所描述)。接著根據實例3(e)之通用研究程序完成釋放研究，其中各樣品暴露於膠原蛋白酶II 0.5 U/mL條件及無酶標準條件。總藥物釋放之結果(圖10)顯示GelMA中之較低40% DoM提供比較高80% DoM GelMA水凝膠更快的釋放曲線。 實例5：細胞聚集及存活率研究
將人類臍靜脈內皮細胞(HUVEC)群體囊封於兩種不同的水凝膠調配物中：(i) G7(40)P1 [7% GelMA (160P40)、1% PEGDA (35 kDa)]；及(ii) P8(35kDa) [8% PEGDA、35kDa]。在16天之後，水凝膠樣品用鈣黃綠素AM及乙錠均二聚體-1染色，且針對細胞聚集及存活率進行成像。結果展示於圖11A中。如圖11A中所見，包括化學改性明膠(例如GelMA)與化學改性PEG (例如PEGDA)之組合的水凝膠減少囊封於水凝膠構架內之3D貼附型細胞(例如HUVEC細胞)之細胞聚集。
亦在第3天、第8天及第16天分析兩種水凝膠調配物之鈣黃綠素AM百分比(活)/[鈣黃綠素AM百分比(活) + 乙錠均二聚體-1 (死)]以定量各水凝膠中之HUVEC細胞存活率。結果展示於圖11B中。如圖11B中所見，包括化學改性明膠(例如GelMA)與化學改性PEG (例如PEGDA)之組合的水凝膠提高囊封於水凝膠構架內之3D貼附型細胞(例如HUVEC細胞)之細胞存活率。G7(40)P1水凝膠在16天之持續時間內維持60-80%之平均細胞存活率，而P8(35kDa)提供20-40%之平均細胞存活率。 實例6：穿膜培養皿下側細胞生長研究 - HUVEC
完成研究以評估各種水凝膠調配物在具有挑戰性的重力要求下將細胞附著及遞送至膜之能力。
將人類臍靜脈內皮細胞(HUVEC)群體添加至如在實例3中於PBS中製備之兩種水凝膠前驅體調配物中：(i) G5(80) [5% GelMA，80% DoM]；及(ii) P5(35kDa) [5% PEGD，35kDa]。細胞濃度為約1000萬個HUVEC/mL (GFP+)。
隨後將PET 穿膜培養皿插入物(0.4 µm孔徑)在含有血清之內皮生長培養基中培育15分鐘。插入物經眼矛(eye spear)乾燥，且將13.2 µL之各水凝膠前驅體溶液(含有HUVEC)添加至個別穿膜培養皿下側並暴露於高強度白光1分鐘(具備雙臂鵝頸形組態之Dolan-Jenner高強度LED照明器MI-LED-US-B1)。隨後將穿膜培養皿倒置於孔盤上，使得各穿膜培養皿下側之水凝膠浸沒在補充有生長因子及血清之內皮生長培養基中。亦將游離HUVEC (亦即，非水凝膠囊封之細胞)添加至孔盤中之內皮生長培養基中作為對照。在若干天之後(例如在第4天及第11天)使用GFP+成像且在第11天使用共焦成像來分析各調配物之細胞生長。 a) GFP+成像結果
GFP+成像之結果展示於圖12A至圖12I中。
對於G5(80) -- 4天後，樣品顯示HUVEC仍位於穿膜培養皿之下側(圖12A)，具有較強的內皮細胞活力及明顯的細胞網狀結構形成(參見圖12A中之箭頭)，且僅發現細胞碎片位於孔盤底部。11天後，G5(80)樣品繼續顯示HUVEC位於穿膜培養皿之下側(圖12B)，具有持續較強的內皮細胞活力及明顯的細胞網狀結構形成(參見圖12B中之箭頭)，且僅發現細胞碎片位於孔盤底部。
對於P5(35kDa) -- 4天後，樣品顯示部分水凝膠自穿膜培養皿下側脫落，其中一些HUVEC仍位於穿膜培養皿下側(圖12C)，且其他HUVEC遷移至孔盤底部(圖12D)。兩個位置之總體細胞密度均較低。11天後，P5(35kDa)樣品繼續顯示低細胞密度及穿膜培養皿下側之極少細胞網狀結構形成(圖12E)，幾乎沒有剩餘的活細胞且發現大部分細胞碎片位於孔盤底部。
對於游離細胞對照樣品(亦即，無水凝膠) -- 4天後，對照樣品顯示極少HUVEC附著至穿膜培養皿下側(圖12F)，其中大部分細胞遷移至孔底部(圖12G)。總體細胞密度較低。11天後，對照樣品繼續顯示低細胞密度及穿膜培養皿下側之極少細胞網狀結構形成(圖12H)，活細胞仍位於孔盤底部(圖12I)，有一定的細胞伸長但具有極少細胞網狀結構形成。 b)共焦成像結果
第11天，針對以下對來自實例6(a)之G5(80)及P8(35kDa)之水凝膠樣品進行染色：肌動蛋白(顯示細胞鋪展及網狀結構形成之細胞骨架)；PECAM/CD31 (內皮標記物)；及DAPI (細胞核)。隨後對染色樣品進行共焦成像；結果展示於圖13A至圖13E中。
G5(80)樣品顯示穿膜培養皿下側之高HUVEC沈積(圖13A及圖13B)，包括具有良好細胞分佈之密集細胞網狀結構之形成且無細胞凝結之跡象。
P8(35kDa)樣品顯示穿膜培養皿下側之有限HUVEC沈積(圖13C及圖13D)，包括具有片狀分佈之較低細胞密度、較高細胞碎片含量、有限的細胞鋪展及網狀結構形成、無CD 31表現(可能與內皮細胞功能不良有關)以及肌動蛋白絲位於細胞表面。
當與G5(80)樣品相比時，游離細胞(亦即，無水凝膠)對照樣品顯示較低的細胞密度及不佳的網狀結構形成(圖13E)。 c)額外調配物測試
根據實例6(a)之程序分析額外水凝膠調配物。穿膜培養皿下側成像及分析之結果展示於表3中。 表3 - GFP+ HUVEC分析
調配物 天數 圖 結果
G10(40) 4 圖14A 低存活率；無鋪展或網狀結構形成
G5(40)P1(35kDa) 4 圖14B 良好存活率；無細胞鋪展；無網狀結構形成；一些細胞聚集
P6(35kDa) 4 圖14C 良好存活率；無細胞鋪展；無網狀結構形成；一些細胞聚集
G7(80) 3 圖14D 低存活率；無鋪展或網狀結構形成；無聚集
G7(80) 7 圖14E 3天後，將VEGF添加至培養基中。 低存活率；無鋪展或網狀結構形成；無持久聚集
P4(35kDa) 28 圖14F 極低存活率；無鋪展或網狀結構形成；增加之聚集
P10(35kDa) 4 圖14G 低存活率；無鋪展或網狀結構形成；一些聚集
G15(40) 3 圖14H 良好存活率；極少細胞鋪展；無網狀結構形成
G15(40) 35 圖14I 良好存活率；極少細胞鋪展；無網狀結構形成；水凝膠降解變得明顯
G15(40) 52 圖14J 良好存活率；極少細胞鋪展；無網狀結構形成；水凝膠降解在水凝膠中心處顯著
d)研究觀測結果
研究結果顯示，與基於PEGDA之調配物相比，在基於GelMA之調配物內，HUVEC更有效地鋪展，產生更牢固的細胞網狀結構，且更少聚集。研究結果亦顯示，較高交聯密度(例如，較高聚合物濃度、較高DOM)通常不會促成強的細胞鋪展及網狀結構形成。基於GelMA之材料亦提供對測試表面(亦即，穿膜培養皿下表面)之較強黏著力且更有效地沈積細胞以形成密集細胞網狀結構，即使在具有挑戰性的環境及生長條件(例如，對抗重力)下亦如此。 實例7：穿膜培養皿下側細胞生長研究 - HRPEC
完成研究以評估各種水凝膠調配物在模擬視網膜下腔的具有挑戰性的重力環境中將細胞附著及遞送至膜之能力。
將人類視網膜色素上皮細胞(HRPEC)之群體添加至如在實例3中於PBS中製備之以下水凝膠前驅體調配物中：(i) G2(80)H2(500kDa，30) [2% GelMA，80% DOM；2% HAMA，500 kDa，約30% DOM]；(ii) G5(80) [5% GelMA，80% DoM]；(iii) G4(80) [5% GelMA，80% DoM]；(iv) H2(500kDa，30) [2% HAMA，500 kDa，約30% DOM]；(v) P5(35kDa) [5% PEGDA，35kDa]。細胞濃度為約2000萬個HRPEC/mL。
隨後將PET 穿膜培養皿插入物(0.4 µm孔徑)在含有血清之DMEM/F-12培養基(補充有10% FBS)中培育15分鐘。插入物經眼矛乾燥，且將13.2 µL之各水凝膠前驅體溶液(含有HRPEC)添加至個別穿膜培養皿下側並暴露於光1分鐘。隨後將穿膜培養皿倒置於孔盤上，使得各穿膜培養皿下側之水凝膠浸沒在DMEM/F-12培養基(補充有10% FBS)中。在若干天之後(例如在第3天、第8天、第10天、第20天)對各調配物之細胞生長進行成像及分析，包括使用鈣黃綠素AM染色及成像。
結果展示於圖15A至圖15G中。
對於G2(80)H2(500kDa，30) -- 3天後，樣品顯示HRPEC仍位於水凝膠內，位於穿膜培養皿下側，並且未能在穿膜培養皿之表面形成細胞單層(圖15A)。10天後觀測到類似的定位結果， 無HRPEC單層形成(圖15B)。
對於G5(80) -- 8天後，樣品顯示良好分散之圓形細胞，且亦顯示極少細胞鋪展且無細胞網狀結構形成(圖15C)。
對於H2(500kDa，30) -- 7天後，樣品顯示良好分散之圓形細胞，且亦顯示極少細胞鋪展且無細胞網狀結構形成(圖15D)。
對於G4(80) -- 8天後，水凝膠顯示出快速降解/脫落，但亦顯示提供具有良好覆蓋性及活力之HRPEC單層，包括成熟單層形成區域(圖15E)。20天後，顯示在整個穿膜培養皿膜表面上形成成熟的HRPEC單層(圖15F)。
對於P5(35kDa) -- 8天後，水凝膠顯示出快速降解/脫落，且亦顯示提供具有不完全覆蓋及不一致單層形成之HRPEC單層(圖15G)。 a)研究觀測結果
研究結果顯示，HRPEC在具有高甲基丙烯醯化度、高分子量及/或高聚合物濃度之水凝膠的水凝膠調配物(例如G2(80)H2(500 kDa，30))內具有極少鋪展及網狀物連接。HRPEC在具有較低甲基丙烯醯化度及較低聚合物濃度之水凝膠的水凝膠調配物內具有改良之鋪展及網狀物連接，由此允許有效HRPEC沈積及單層形成。
此外，基於PEG之水凝膠(諸如PEGDA)通常表現出不良的生物黏著力及不良的可生物降解性(通常在短短24-48小時內自穿膜培養皿下方脫落)。穿膜培養皿表面上剩餘的HRPEC被認為係在光聚合過程期間在PEGDA水凝膠表面上捕獲的彼等HRPEC。細胞無法附著或遷移通過PEGDA聚合網狀結構，剩餘的細胞被捕獲且僅能夠附著至鄰近的細胞。 實例8：穿膜培養皿上側細胞生長研究 - HRPEC
完成研究以評估各種水凝膠調配物降解細胞且將細胞遞送至膜之能力。
將人類視網膜色素上皮細胞(HRPEC)之群體添加至如在實例3中於PBS中製備之兩種水凝膠前驅體調配物中：(i) G5(10) [5% GelMA，10% DoM]；及(ii) G5(80) [5% GelMA，80% DoM]。細胞濃度為約2000萬個HRPEC/mL。
隨後將PET 穿膜培養皿插入物(0.4 µm孔徑)在含有血清之DMEM/F-12培養基(補充有10% FBS)中培育15分鐘。插入物經眼矛乾燥，且將約10 µL之各水凝膠前驅體溶液(含有HRPEC)添加至個別穿膜培養皿上側並暴露於光1分鐘。隨後將穿膜培養皿浸沒在DMEM/F-12培養基(補充有10% FBS)中。亦將游離HRPEC (亦即，無水凝膠)添加至孔盤中之培養基中作為對照。
24小時之後，水凝膠樣品用鈣黃綠素AM染色，且針對細胞聚集及存活率進行成像(圖16A)。在3天後(圖16B)及6天後(圖16C)同樣地分析樣品。
在24小時時(圖16A) -- 僅細胞對照樣品顯示不受抑制之細胞生長及單層形成。G5(10)樣品顯示水凝膠開始降解，沈積HRPEC，且開始形成單層網狀結構。G5(80)樣品沒有顯示水凝膠降解，亦沒有單層形成，細胞通常保持圓形且懸浮在水凝膠內。
在3天時(圖16B) -- 僅細胞對照樣品繼續顯示不受抑制之細胞生長及單層形成，其中細胞呈現密集堆積。G5(10)樣品顯示水凝膠大部分降解，沈積的HRPEC在24小時時形成與對照樣品類似的明顯單層網狀結構，且單層上殘留有少量圓形的經囊封細胞。G5(80)樣品繼續顯示極少的水凝膠降解及極少的單層形成，細胞通常保持圓形且懸浮在水凝膠內。
在6天時(圖16C) -- 僅細胞對照樣品繼續顯示不受抑制之細胞生長及單層形成，具有緊密的細胞密度及網狀物連接。G5(10)樣品顯示水凝膠降解，沈積的HRPEC單層網狀結構在密度及形態上與對照樣品類似，且單層上殘留有少量圓形細胞。G5(80)樣品顯示水凝膠開始降解且在某些區域中提前形成單層(圖16C中G5(80)之影像之右上方)，而其他區域保持未降解且沒有單層形成(圖16C中G5(80)之影像之左下方)，且HRPEC保持圓形並且懸浮在水凝膠內。 實例9：活體外視網膜細胞生長研究
完成研究以評估G5(10) [5% GelMA，10% DoM]水凝膠調配物對幹細胞衍生之視網膜細胞(包括視網膜色素上皮(RPE)細胞及視桿感光細胞)之活體外遞送及細胞生長的促進。 a)單層形成研究
根據實例3中之通用程序，使用降低濃度之光聚合引發劑混合物來製備G5(10) [5% GelMA，10% DoM]水凝膠前驅體調配物。隨後將衍生自誘導性富潛能幹細胞(iPSC)的人類視網膜色素上皮細胞(HRPEC)之群體添加至G5(10)水凝膠前驅體調配物中(約2000萬個細胞/毫升)。亦將iPSC衍生之RPE添加至鹽水溶液中作為對照。經由MedOne Subretinal PolyTip® 38G (外徑) (41G內徑)視網膜下插管(使用標準1 mL luer-lok塑膠注射器)以200-300 µL/min之受控速率(用注射泵控制流動速率)將約200 µL之各調配物注射(於PBS中)至具有0.4 µm聚酯(聚對苯二甲酸乙二酯)膜之6孔穿膜培養皿盤上。包括聚酯膜以模擬天然布魯赫膜(Bruch's membrane)；膜可滲透營養物質及蛋白質，但不可滲透細胞。隨後使用白光使所注射之調配物在10 µL液滴中光交聯。
一週後，使用鈣黃綠素AM完成活細胞成像。結果展示於圖17A中。研究結果顯示，在交聯之後RPE細胞能夠緩慢降解G5(10)水凝膠基質，且隨後遷移至穿膜培養皿膜。RPE細胞在一週後形成明顯的細胞單層，其模擬功能性RPE細胞之目標解剖模式(參見圖17A)。儘管以與水凝膠調配物中之細胞相同的接種密度進行遞送，但在鹽水(對照)調配物中遞送之RPE細胞在一週後未能形成可觀察到的細胞單層。
在取樣遞送期間量測與經由38G (41G內)小直徑針頭之擠出相關的流體剪切速率。結果(參見圖17B)顯示，GelMA預聚合物可在前驅體聚合物溶液中剪切稀化，從而能夠經由小直徑針頭實現保護性塞流動力學，從而保護乘客細胞。 b)  iPSC去分化研究
將來自實例9a之前驅體調配物製備為約100萬個細胞/毫升，且隨後使用與實例9A相同的遞送系統及條件將其注射(於PBS中)至具有0.4 µm聚酯(聚對苯二甲酸乙二酯)膜之6孔穿膜培養皿盤上。隨後使用白光使所注射之調配物在10 µL液滴中光交聯。一週後，使用鈣黃綠素AM完成活細胞成像。結果展示於圖17C中。研究結果顯示，RPE細胞形成單層，細胞保留立方形形態及色素沈著模式，此係標準、健康RPE形態之特徵。在鹽水(對照)調配物中遞送之RPE細胞變得細長且高度增殖，並且未能保留其立方形形態及RPE色素沈著模式，表明去分化。
不受理論束縛，研究觀測結果顯示，水凝膠基質為RPE細胞提供侷限且濃縮的環境，從而藉由減少由於環境因素導致的RPE去分化而實現具有特徵性RPE形態之單層形成。 c)視桿感光細胞遞送研究
根據實例3中之通用程序，使用降低濃度之光聚合引發劑混合物來製備G5(10) [5% GelMA，10% DoM]水凝膠前驅體調配物。隨後將來源於人類視網膜類器官(Lako Lab, Newcastle University)的視桿感光細胞之群體添加至G5(10)水凝膠前驅體調配物中。隨後使用與實例9A相同的遞送系統及條件，將調配物注射(於PBS中)至具有0.4 µm聚酯(聚對苯二甲酸乙二酯)膜之6孔穿膜培養皿盤中之RPE單層上。隨後使用白光使所注射之調配物光交聯。
兩週後，使用抗CD73及抗視紫質成像完成活細胞成像。結果展示於圖17D中。研究結果顯示，視桿感光細胞(圖17D之左上方)位於RPE單層(圖17D之左下方)上方，且在兩週時保持存活，其中視桿感光細胞及RPE細胞均表現CD73。僅視桿感光細胞顯示表現視紫質(圖17D之右側)。 實例10：活體內視網膜細胞生長研究
完成研究以評估在經由眼內手術燈原位聚合的三種G5 [5% GelMA]水凝膠調配物中之一者中對豬進行單次視網膜下(SR)注射後視網膜色素上皮細胞(RPE)之細胞定位及存活率。
四個測試組包括向6隻眼睛注射200微升(各組總共24隻眼睛及12隻動物)：
第1組(對照)：鹽水 + 200k RPE細胞；第2組：G5(10) [5% GelMA，10% DoM] + 200k RPE細胞；第3組：G5(80) [5% GelMA，80% DoM] + 200k RPE細胞；第4組：[5% GelMA，80% DoM] G5(80) + 1m RPE細胞。
第2至4組中之動物接受RPE與指定水凝膠調配物之單次SR注射。第1組在鹽水中投與RPE之單次注射作為對照。在術前及整個研究期間給與口服普賴松。注射時，使用配備有6至7吋延長管之38G/41G MedOne視網膜下針頭。在各組之前新鮮製備水凝膠前驅體及細胞混合物。使用Constellation 23G光管來進行照射，其在最大功率下發出大約27 mW之光功率(在517 nm下量測)。
所有動物在注射後以及注射後第1天、第3天、第7天、第14天、第21天、第28天進行眼科檢查、彩色眼底鏡檢查及光學相干斷層掃描(OCT)。所有參與的眼睛均針對STEM121 (移植的人類細胞)、Iba-1 (微神經膠質細胞/白血球)、RPE65 (RPE細胞)及DAPI (所有細胞核)進行染色。
各組亦選擇兩隻眼睛進行免疫螢光染色。將塊體在眼睛之5個水準上進行矢狀切片(14 µm)：鼻、周圍、鼻與視神經頭(ONH)之間的中間位置、ONH、ONH與顳部之間的中間位置以及顳部周圍。每水準收集至少10個玻片。在採集細胞庫期間掃描玻片。每隻眼睛選擇一系列8至10個玻片進行IHC。
與至視網膜表面之細胞遷移相關的觀測結果展示於圖18A中。鹽水對照調配物展現出更多的細胞遷移(超過80%)以及由於細胞定位不良(亦即，視網膜下區域外之細胞)而導致的相應視網膜前不良事件。在第28天後對眼睛進行組織學檢查證實了此發現，其中發現了玻璃體細胞，且視網膜下水凝膠調配物展現出約20%或更低之極少細胞遷移。
與28天後之水凝膠降解相關的觀測結果展示於圖18B中。第1組(對照)不包括水凝膠。對於第2組，在28天之後僅剩下約33%水凝膠(亦即，約67%損失)。第3組及第4組在28天之後剩餘約100%水凝膠(亦即，約0%損失)。28天後，具有80%高甲基丙烯醯化之水凝膠(第3組及第4組)顯示視網膜自底層脫落，如圖18C及圖18D中所見。染色結果確實顯示人類幹細胞成功移植至天然豬RPE層上，其沒有被破壞(參見圖18E，其中箭頭表示人類細胞)。 實例11：自由基傳播劑研究
完成研究以評估水凝膠形成中之N-乙烯基己內醯胺(NVC)、N-乙烯基吡咯啶酮(NVP)及乙二醇二丙烯酸酯(EGDA)。
將三種傳播劑(NVC、NVP、EGDA)中之各者與G5(80) [5% GelMA，80% DoM]以10 μL/mL傳播劑濃度組合，然後膠凝。所得水凝膠之平均楊氏模數(Young's Modulus) (kPa)如下：EGDA [7.2494 kPa]；NVP [6.4995 kPa]；NVC [3.4744 kPa]。亦測試G5(10)及G5(80)中NVP及EGDA之最低濃度，該濃度仍允許水凝膠形成(約0.43 W下交聯1分鐘)。水凝膠形成之最低傳播劑濃度如下：G5 (10) [NVP - 5 μL/mL；EGDA - 1.5 μL/mL]；G5 (80) [NVP - 0.3 μL/mL；EGDA - 0.1 μL/mL]。
隨後經由針頭擠出研究G5(10) - 1.5 μL/mL EGDA及G5(10) - 5 μL/mL NVP對RPE細胞之囊封(用PBS作為對照)。在初始擠出之後，所有三種樣品均顯示細胞保留色素沈著及形態。24小時後，PBS細胞失去色素沈著且顯示出上皮-間質轉化(EMT)之早期跡象。兩種水凝膠調配物均顯示細胞保留色素沈著及形態。在第6天觀測到相同結果。
亦使用RPE細胞完成以下之細胞毒性研究：NVC、NVP、EGDA及苯乙醯溴(BAP)，用10% DMSO作為對照。在四種傳播劑中之各者中培育細胞18小時後之細胞存活率結果展示於圖19中。結果顯示，在所有相對濃度下，NVP及BAP之平均細胞存活率均高於NVC，且EGDA具有低細胞存活率結果。 實例12：使用N-乙烯基吡咯啶酮(NVP)之G5調配物研究
研究具有不同平均分子量之G5調配物[5% GelMA，不同DoM及MW]的膠凝及細胞囊封特性。具體言之，將G5(10) 160 kDa、G5(60) 90kDa及G5(45) 160 kDa與標準光引發劑濃度(但用1% NVP代替NVC)及5 M ARPE-19細胞/毫升調配物混合(每凝膠總共約20萬個細胞)。使用MedOne 38/41G視網膜下針頭將樣品(包括含有細胞之擠出鹽水)注射至樣品容器中(注射速率300 µL/min)，且使用光管(設置為26-27 mW)來模擬Constellation玻璃體切除術裝置(30秒暴露)。使用鹽水(非擠出)作為正規化對照。
使用鈣黃綠素AM之細胞存活率結果(相對於非擠出鹽水正規化)展示於圖20中。所有調配物均顯示至少150%之正規化細胞存活率，其中G5(10) 160 kDa及G5(60) 90kDa顯示超過200%之正規化細胞存活率。48小時後，所有三種水凝膠樣品之凝膠降解都很明顯，細胞附著至穿膜培養皿表面且提前形成單層。極少細胞保持圓形且未附著。
使用NVP作為自由基傳播劑，完成進一步研究以分析各種G4調配物[4% GelMA，不同DoM及MW]及G5調配物[5% GelMA，不同DoM及MW]之膠凝特性。表4提供各種調配物之研究條件及結果。 表4 - NVP膠凝研究
調配物 MW 近似值 (kDa) 熱壓處理 ( 在 121 ℃ 下 30 分鐘 ) 傳播劑 光功率 (mW) 膠凝 (2 分鐘後 ) 水解降解
G5(40) 160 是 0.1% NVP 26 否   
G5(40) 160 是 1% NVP 26 軟凝膠 2週
G5(40) 160 否 0.1% NVP 26 100 否 軟凝膠   
G5(40) 160 否 1% NVP 26 是 2週
G5(10) 160 否 1% NVP 26 否   
G5(60) 90 否 1% NVP 26 否   
G5(60) 90 否 1% NVP 26 (30秒後) - 軟、彈性、黏稠 5天
亦測試使用0.5%至3.0%之GelMA濃度的額外聚合物摻混物的膠凝及細胞囊封特性。表5提供各種調配物之研究條件及結果。 表5 - NVP膠凝研究 - 低GelMA%
調配物 傳播劑 光功率 (mW) 膠凝 (1 分鐘後 ) 水解降解
G3(10)G0.5(60) 1% NVP 26 mW 否   
G3(10)G1(60)
G3.5(10)G1(60)
G3.5(10)G1.5(60)
G3(10)G2(60)
G2(10)G1.5(60)
G1.5(10)G2(60)
G1(10)G2.5(60) 軟凝膠 少於3天
實例13：組合調配物研究
使用各種光引發劑調配物(包括1.5% v/v之三乙醇胺(TEOA))及聚合條件來研究G1(160/10)G2.5(90/60)摻混物。表6提供各種調配物之研究條件及結果。 表6 - 組合調配物研究
反應條件 調配物 EYDS 濃度 NVP 濃度 膠凝時間 ( 在 26 mW 下 ) 凝膠特性
Rxn 1 G1(160/10)G2.5(90/60) 10 µM 3.5 µM/mL 2分鐘 彈性、黏稠
4分鐘 軟水凝膠
Rxn 2 50 µM 3.5 µM/mL 2分鐘 彈性、黏稠
4分鐘 軟水凝膠
Rxn 3 50 µM 5 µM/mL 1分鐘 彈性、黏稠
2分鐘 軟水凝膠
Rxn 4 50 µM 5 µM/mL + 0.5% 2K PEGDA 30秒 高度黏稠
40秒 軟水凝膠
進一步研究Rxn 3及Rxn 4。將10 M細胞/毫升添加至Rxn 3、Rxn4及PBS (作為對照)中之各者中。將Rxn 3樣品、Rxn 4樣品及一部分PBS對照物以及非擠出之PBS擠出至穿膜培養皿表面上。兩週後，Rxn 3及Rxn 4均顯示出健康的RPE單層生長，與PBS對照類似，其中Rxn 3樣品提供之細胞計數高於任一PBS對照樣品。細胞計數結果展示於圖21中。
100:方法 110:步驟 115:步驟 120:步驟 125:步驟 130:步驟
前述及其他目標、特徵及優勢將自如隨附圖式中所說明之本發明特定實施例的以下描述顯而易見。圖式未必按比例或全面，而是強調說明本發明之各種實施例的原理。
圖1A提供其中明膠經甲基丙烯酸酐(MA)改性以形成經甲基丙烯醯基取代之明膠(GelMA)的反應之實例。圖1B提供其中透明質酸經甲基丙烯酸縮水甘油酯改性以形成甲基丙烯酸酯化透明質酸(MeHA)的反應之實例。圖1C提供其中聚(乙二醇) (PEG)經丙烯醯氯改性以形成聚(乙二醇)二丙烯酸酯(PEGDA)的反應之實例。
圖2提供用於產生本發明之凝膠聚合物組合物的方法 100。
圖3提供使用光引發劑成分及光能自明膠甲基丙烯醯聚合物前驅體產生GelMA水凝膠聚合物組合物的一系列反應之實例。
圖4A及圖4B提供對本發明水凝膠內之交聯度隨光聚合時間而變的相關性的研究結果。圖4A展示僅HAMA水凝膠之交聯度(%)；圖4B展示僅GelMA水凝膠之[ME甲基與離胺酸CH 2基團]之比率。
圖5A、圖5B、圖5C及圖5D提供對具有各種GelMA、HAMA及PEGDA濃度之本發明水凝膠之溶脹比的研究結果。圖5A及圖5B展示本發明之四種水凝膠調配物之溶脹比量測結果；圖5C展示本發明之四種水凝膠調配物在再溶脹條件下之溶脹比量測結果；圖5D展示本發明之七種GelMA、PEGDA及GelMA+PEGDA水凝膠調配物之溶脹比量測結果。
圖6A及圖6B提供對用活性劑製備且具有各種GelMA、HAMA及PEGDA濃度之本發明水凝膠之溶脹比的研究結果。圖6A展示含有及不含有活性劑的本發明之六種水凝膠調配物之溶脹比量測結果；圖6B展示含有及不含有活性劑的本發明之六種水凝膠調配物在再溶脹條件下之溶脹比量測結果。
圖7A、圖7B、圖7C及圖7D提供對具有各種GelMA、HAMA及PEGDA濃度之本發明水凝膠之藥物釋放曲線的研究結果。圖7A展示本發明之G4-H M1-P1及G4-H G3-P1水凝膠調配物直至10至13天之藥物釋放曲線；圖7B及圖7C展示G4-H M1-P1直至35天(圖7B)及65天(圖7C)之延伸藥物釋放曲線；圖7D展示本發明之G4-H M1-P1、G4-P1及G7-P1水凝膠調配物之藥物釋放曲線。
圖8A及圖8B提供對真空乾燥對用活性劑製備且具有各種GelMA、HAMA及PEGDA濃度之本發明水凝膠之藥物釋放曲線之影響的研究結果。圖8A展示呈「濕潤」及「真空乾燥」形式的本發明之G4-H M1-P1水凝膠調配物之藥物釋放曲線；圖8B展示呈「濕潤」及「真空乾燥」形式的本發明之G7-P1及G4-P1水凝膠調配物之藥物釋放曲線。
圖9A及圖9B提供對水凝膠形狀及水合狀態對用活性劑製備且具有各種GelMA、HAMA及PEGDA濃度之本發明水凝膠之藥物釋放曲線之影響的研究結果。圖9A展示呈「棒」及「片」形式(包括濕潤、真空乾燥及冷凍乾燥之棒形式)的本發明之G4-H M1-P1水凝膠調配物之總藥物釋放曲線；圖9B展示呈「棒」及「片」形式(包括濕潤、真空乾燥及冷凍乾燥之棒形式)的本發明之G4-H M1-P1水凝膠調配物之藥物釋放百分比曲線。
圖10提供對本發明之GelMA+PEGDA水凝膠之釋放曲線與水凝膠內之GelMA甲基丙烯醯化度之間的相關性的研究結果。
圖11A及圖11B提供使用本發明之水凝膠之某些實施例的細胞聚集及存活率研究之結果。圖11A提供某些水凝膠樣品之基於鈣黃綠素AM+之成像；圖11B展示某些水凝膠樣品之鈣黃綠素AM+百分比(活/活+死)定量資料。
圖12A、圖12B、圖12C、圖12D、圖12E、圖12F、圖12G、圖12H及圖12I提供使用人類臍靜脈內皮細胞(HUVEC)及本發明之水凝膠之某些實施例的穿膜培養皿(transwell)下側細胞生長研究之GFP+細胞成像結果。
圖13A、圖13B、圖13C、圖13D及圖13E提供使用人類臍靜脈內皮細胞(HUVEC)及本發明之水凝膠之某些實施例的穿膜培養皿下側細胞生長研究之共焦成像結果。
圖14A、圖14B、圖14C、圖14D、圖14E、圖14F、圖14G、圖14H、圖14I及圖14J提供使用人類臍靜脈內皮細胞(HUVEC)及本發明之水凝膠之某些實施例的穿膜培養皿下側細胞生長研究之GFP+細胞成像結果。
圖15A、圖15B、圖15C、圖15D、圖15E、圖15F及圖15G提供使用人類視網膜色素上皮細胞(HRPEC)及本發明之水凝膠之某些實施例的穿膜培養皿下側細胞生長研究之基於鈣黃綠素AM+之成像結果。
圖16A、圖16B及圖16C提供使用人類視網膜色素上皮細胞(HRPEC)及本發明之水凝膠之某些實施例的穿膜培養皿上側細胞生長研究之基於鈣黃綠素AM+之成像結果。
圖17A提供與本發明之水凝膠細胞遞送調配物(約2000萬個細胞/毫升)之活體外視網膜細胞生長研究相關的活細胞鈣黃綠素AM成像結果。圖17B提供與經由小直徑針頭擠出GelMA前驅體聚合物調配物相關的流體剪切速率之量測結果。圖17C提供與本發明之水凝膠細胞遞送調配物(約100萬個細胞/毫升)之活體外視網膜細胞生長研究的活細胞鈣黃綠素AM成像結果。圖17D提供與本發明之水凝膠細胞遞送調配物之活體外視網膜細胞生長研究相關的活細胞成像結果(抗CD73及抗視紫質)。
圖18A提供本發明之水凝膠調配物之細胞定位及遷移研究的研究結果。圖18B提供本發明之水凝膠調配物之水凝膠降解研究的研究結果。圖18C及圖18D展示與本發明之水凝膠調配物相關的視網膜脫落影像。圖18E為人類RPE細胞沈積至天然豬RPE層上之影像。
圖19提供本發明之水凝膠調配物之GelMA傳播劑研究的研究結果。
圖20提供與本發明之水凝膠調配物相關的正規化細胞存活率研究結果。
圖21提供與本發明之水凝膠調配物相關的細胞生長研究結果。

Claims (32)

  1. 一種聚合物組合物，其包含： (i)約0.5%至約5.0% w/v之間的化學改性明膠； (ii)至少一種聚合物交聯引發劑；及 (iii)至少一種細胞。
  2. 如請求項1之聚合物組合物，其中該聚合物交聯引發劑包含一或多種光活化之光引發劑；視情況一或多種藉由可見光活化之光引發劑。
  3. 如請求項2之聚合物組合物，其中該聚合物交聯引發劑包含：(i)黃色曙紅(eosin Y)、N-乙烯基己內醯胺(NVC)、三乙醇胺或其任何組合；(ii)黃色曙紅二鈉鹽(EYDS)、N-乙烯基己內醯胺(NVC)、三乙醇胺或其任何組合；或(iii)黃色曙紅二鈉鹽(EYDS)、N-乙烯基吡咯啶酮(NVP)、三乙醇胺或其任何組合。
  4. 如請求項2之聚合物組合物，其中該聚合物交聯引發劑包含：(i)約50 µM黃色曙紅或黃色曙紅二鈉鹽(EYDS)；(ii)約3.5至約5.0 µL/mL之N-乙烯基己內醯胺(NVC)或N-乙烯基吡咯啶酮(NVP)；及(iii)三乙醇胺。
  5. 如請求項2之聚合物組合物，其中該聚合物交聯引發劑包含：(i)約50 µM黃色曙紅二鈉鹽(EYDS)；(ii)約5.0 µL/mL N-乙烯基吡咯啶酮(NVP)；及(iii)約1.5% v/v之三乙醇胺。
  6. 如請求項1至5中任一項之聚合物組合物，其中該化學改性明膠為丙烯酸酯化明膠。
  7. 如請求項6之聚合物組合物，其中該丙烯酸酯化明膠之丙烯醯化度為約5-40%；視情況5-20%；視情況約5%、約10%或約15%。
  8. 如請求項1至5中任一項之聚合物組合物，其中該化學改性明膠為甲基丙烯酸酯化明膠(GelMA)。
  9. 如請求項8之聚合物組合物，其中該GelMA之甲基丙烯醯化度為約5-40%；視情況5-20%；視情況約5%、約10%或約15%。
  10. 如請求項1至9中任一項之聚合物組合物，其中該聚合物組合物包含約2%至約5% w/v之該化學改性明膠；視情況約3%至約5% w/v之該化學改性明膠。
  11. 如請求項10之聚合物組合物，其中該聚合物組合物包含約3%至約4% w/v之該化學改性明膠；視情況約3.5% w/v。
  12. 如請求項10之聚合物組合物，其中該聚合物組合物包含約3%至約4% w/v GelMA；視情況約3.5% w/v GelMA。
  13. 如請求項1至10中任一項之聚合物組合物，其中該聚合物組合物包含第一GelMA混合物與第二GelMA混合物之組合。
  14. 如請求項13之聚合物組合物，其中該聚合物組合物包含約0.5%至約3% w/v之該第一GelMA混合物及約0.5%至約3% w/v之該第二GelMA混合物；視情況約0.5%至約1.5% w/v之該第一GelMA混合物及約1.5%至約3% w/v之該第二GelMA混合物；視情況約1% w/v之該第一GelMA混合物及約2.5% w/v之該第二GelMA混合物。
  15. 如請求項13或請求項14之聚合物組合物，其中該第一GelMA混合物包括具有高平均分子量及低甲基丙烯醯化度(DOM)之GelMA；且該第二GelMA混合物包括具有低平均分子量及高(DOM)之GelMA；視情況其中該第一GelMA混合物包括具有140-180 kDa之平均分子量及5%至40%之DOM的GelMA，且該第二GelMA混合物包括具有75-115 kDa之平均分子量及50%至80%之DOM的GelMA；視情況其中該第一GelMA混合物包括具有140-180 kDa之平均分子量及5%至20%之DOM的GelMA；且該第二GelMA混合物包括具有80-100 kDa之平均分子量及50%至70%之DOM的GelMA。
  16. 如請求項13或請求項14之聚合物組合物，其中該第一GelMA混合物包括具有約160 kDa之平均分子量及約10%之DOM的GelMA；且該第二GelMA混合物包括具有約90 kDa之平均分子量及約60%之DOM的GelMA。
  17. 如請求項13之聚合物組合物，其中該聚合物組合物包含：約1% w/v之第一GelMA混合物，其包括具有約160 kDa之平均分子量及約10%之DOM的GelMA；及約2.5% w/v之第二GelMA混合物，其包括具有約90 kDa之平均分子量及約60%之DOM的GelMA。
  18. 如請求項1至17中任一項之聚合物組合物，其中該至少一種細胞包含內皮細胞；視情況人類臍靜脈內皮細胞(HUVEC)。
  19. 如請求項1至17中任一項之聚合物組合物，其中該至少一種細胞包含上皮細胞；視情況人類視網膜色素上皮細胞(HRPEC)；視情況衍生自胚胎幹細胞或誘導性富潛能幹細胞(iPSC)之HRPEC。
  20. 如請求項1至17中任一項之聚合物組合物，其中該至少一種細胞包含眼部細胞；視情況衍生自富潛能幹細胞或胚胎幹細胞之眼部細胞。
  21. 如請求項1至20中任一項之聚合物組合物，其進一步包含至少0.1% (w/v)之親水性非離子界面活性劑；視情況其中該親水性非離子界面活性劑包含至少一種泊洛沙姆(poloxamer)界面活性劑，諸如泊洛沙姆407；視情況其中該組合物包含約0.2% (w/v)之泊洛沙姆界面活性劑，諸如泊洛沙姆407。
  22. 如請求項1至21中任一項之聚合物組合物，其進一步包含一或多種非細胞治療劑；視情況其中該一或多種非細胞治療劑包含小分子或蛋白質療法。
  23. 一種前驅體聚合物組合物，其包含如請求項1至22中任一項之聚合物組合物。
  24. 一種凝膠聚合物組合物，其中該凝膠聚合物組合物係藉由使如請求項23之前驅體聚合物組合物光交聯而形成；視情況其中該凝膠聚合物組合物為水凝膠。
  25. 如請求項24之凝膠聚合物組合物，其中該聚合物組合物之形狀符合目標表面之形狀；視情況其中該聚合物組合物符合目標表面之凸形、凹形或彎曲形狀。
  26. 如請求項24之凝膠聚合物組合物，其中該聚合物組合物呈圓柱體形狀；視情況其中該聚合物組合物呈盤狀圓柱體或棒狀圓柱體形狀；視情況其中該聚合物組合物呈具有約0.75 mm之直徑及約3 mm之長度或具有約0.75 mm之直徑及約6 mm之長度的棒狀圓柱體形狀。
  27. 一種用於治療及/或修復個體之目標軟組織之缺損、損傷及/或疾病的方法，該方法包含： 提供如請求項23之前驅體聚合物組合物； 將該前驅體聚合物組合物投與至該個體之該目標軟組織之表面上或表面下，視情況投與在該軟組織缺損、損傷及/或疾病之位置處；及 藉由使該聚合物組合物中之聚合物交聯引發劑暴露於交聯條件而使該前驅體聚合物組合物交聯，其中該前驅體聚合物組合物之交聯產生凝膠聚合物組合物。
  28. 一種用於治療個體之目標軟組織之缺損、損傷及/或疾病的方法，該方法包含： 提供如請求項24至26中任一項之凝膠聚合物組合物；及 將該凝膠聚合物組合物投與至該個體之該目標軟組織之表面上、表面下或附近；視情況投與在該軟組織缺損、損傷及/或疾病之位置處。
  29. 如請求項27至28中任一項之方法，其中目標軟組織為眼部組織；視情況結膜下眼部組織或視網膜眼部組織。
  30. 如請求項29之方法，其中藉由結膜下注射、視網膜下注射或脈絡膜上腔注射將該聚合物組合物施用至該眼部組織之表面上或表面下。
  31. 如請求項27至30中任一項之方法，其中該目標軟組織之該缺損、損傷及/或疾病包含眼部缺損、損傷及/或疾病；視情況眼部潰瘍；視情況由感染、損傷、穿孔或其他缺損引起之角膜潰瘍。
  32. 如請求項27至30中任一項之方法，其中該眼部缺損、損傷及/或疾病包含視網膜變性疾病；視情況年齡相關黃斑變性(AMD)或色素性視網膜炎。
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