[发明专利]延迟的自胶凝藻酸盐体系及其应用

说明书

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US2008/010193，国际申请日为2008年8月28日，进入中国国家阶段的申请号为200880110505.6，名称为“延迟的自胶凝藻酸盐体系及其应用”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及具有延迟的胶凝过程的藻酸盐体系，并涉及制备和使用所述体系的组合物、装置、试剂盒和方法。

背景技术

本申请要求2007年8月28日提交的美国临时专利申请60/966,437的优先权，该申请的内容被纳入本文作为参考。

藻酸盐是亲水性海洋生物聚合物，具有在生理学相关温度下发展和固化形成热稳定凝胶的独特能力。藻酸盐是1-4糖苷键连接的β-D-甘露糖醛酸(M)和α-L-古洛糖醛酸(G)残基的非支化二元共聚物家族。两种糖醛酸单体的相对量及其沿聚合物链的顺序排列可广泛变化，取决于藻酸盐的来源。藻酸盐是海洋褐藻类的结构聚合物，例如极北海带(Laminaria hyperborean)、巨藻(Macrocystis pyrifera)、黑褐藻(Lessonia nigrescens)和球型褐藻(Ascophyllum nodosum)。藻酸盐也可以由某些细菌产生，例如绿脓假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii)和荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)(WO04011628A1)。

当二价阳离子与来自两种不同藻酸盐聚合物各自的G残基的负电荷基团形成离子键，从而使两种聚合物发生交联时，制备藻酸盐凝胶。许多藻酸盐聚合物间多重交联键的形成导致藻酸盐凝胶结构的基质。

藻酸盐凝胶可以是水凝胶，即包含大量水而不溶解的交联的藻酸盐聚合物。生物聚合物凝胶，例如藻酸盐水凝胶是组织工程改造及其他生物医学应用中有吸引力的候选物质。由于这个原因以及在生理学条件下形成凝胶的能力，藻酸盐被广泛使用和研究用于包封目的和用作生物结构材料。将细胞包封到藻酸盐珠中是一种常用的技术。而且，已经证明藻酸盐是其他类型的生物结构的有用材料，包括组织工程改造应用和用作神经再生的支架。

存在不同的制备藻酸盐水凝胶的方法。最常见的方法是透析/扩散法，其中藻酸盐溶液由于外部储库中的胶凝离子的扩散而发生胶凝。该方法在制备藻酸盐凝胶珠和食品应用中最常用。藻酸盐微珠的制备是受到凝胶离子扩散进入凝胶网络限制的快速过程。虽然该过程非常适合将细胞包裹到微珠内，但较少用于制备其他形状或结构。扩散胶凝体系对于制造较大尺寸的凝胶结构的应用有限。这是因为快速胶凝过程限制的形成凝胶结构的时间。

可利用胶凝过程的延迟在凝胶形成之前将溶液注入主体和/或混合细胞或其他生物材料而形成凝胶介质。因此，开发了另一种方法来制造其他类型的生物相容性藻酸盐凝胶结构。采用胶凝离子在形成的凝胶内更慢释放的内部胶凝体系可降低胶凝速度。这可以描述为凝胶的内部设置。填充，在内部胶凝体系中，溶解度有限的钙盐或络合Ca²⁺离子与藻酸盐溶液混合，钙离子缓慢释放到藻酸盐溶液中。已经在用于组织工程改造的基于藻酸盐的细胞递送载体中使用硫酸钙。也可采用具有pH依赖性溶解度的钙盐和加入缓慢起效的酸如D-葡萄糖酸-δ-内酯(GDL)来控制钙的释放和凝胶动力学。随着pH的变化，钙离子释放。也已使用含钙的脂质体作为可控制的藻酸盐胶凝体系。与扩散体系相反，基于内部凝胶作用的藻酸盐凝胶体系具有更加限定和有限的胶凝离子供应，在扩散体系中钙离子扩散进入藻酸盐溶液而形成钙饱和的凝胶。

目前各种制备藻酸盐凝胶结构的方法存在缺陷。一些技术仅仅适用于制备尺寸和形状有限的凝胶。根据应用，存在与凝动力学控制有关的问题。在一些情况下，凝胶中可能存在不希望的材料，因为这些材料是化学受控凝胶机制的残留物和副产物。在一些情况下，可能需要在非生理学pH值发生胶凝，这种条件对于所述方法的应用可能存在限制。因此，需要其他胶凝体系和制剂。

发明内容

本发明涉及在藻酸盐溶液中包含不溶性藻酸盐/胶凝离子颗粒的分散体，所述分散体在不加入非胶凝阳离子的情况下1分钟后的最终凝胶储能模量小于10%。

本发明还涉及用于制备所述藻酸盐凝胶的试剂盒。该试剂盒包括第一容器和第二容器，第一容器包含可溶性藻酸盐，第二容器包含不溶性藻酸盐/胶凝离子颗粒。

本发明还涉及用于制备藻酸盐凝胶的组合物。该组合物包含速溶藻酸盐和不溶性藻酸盐/胶凝离子颗粒。