[发明专利]用于长时间持续释放人类抗体的多层可注射自组装肽脚手架水凝胶

说明书

相关申请

本申请要求2013年3月14日递交的美国临时申请第61/782,791号的权利。上述申请的全部教导通过引证在此全部并入本文。

技术背景

由于自20世纪60年代开始，控制释放主要集中在聚合物水凝胶和动物衍生的生物材料，因此使用水凝胶作为药物传递载体已经被研究过了。但是，由合成聚合物组成的水凝胶由于以下原因不能代表生物医学应用的理想系统：(i)组分和降解产物的毒性(例如，许多聚合物需要利用有毒的交联剂，例如戊二醛，及其他能够威胁生命的化学试剂，例如聚乙醇酸-聚乳酸及其类似物，在降解过程中局部释放酸)，(ii)后凝胶化聚合物膨胀常常会导致宿主疼痛，和(iii)由于聚合物网络的大孔，活性聚合物在较短的时间内释放。

而且，在实际涉及人体的临床应用中不会考虑从动物体提取的生物聚合物，例如，胶原蛋白、明胶、纤维蛋白和粘连蛋白[^{1，2，3，4}]，这是由于这些生物聚合物的来源和具有引发宿主对可能存在于供体组织中的病毒、细菌及其他未知物质的炎症性反应的风险。为了满足生物相容性药物释放系统的需要，研发了可生物降解的合成聚合物[^{5，6，7，8}]。尽管对新型水凝胶系统进行了广泛的研究和持续的研发，但是这些挑战没有被完全攻克。

之前，研究了由肽ac-(RADA)₄-CONH₂(其中，R是精氨酸，A是丙氨酸并且D是天冬氨酸)自组装组成的纳米纤维水凝胶对小模型药物分子的控制释放[⁹]。在近期研究中已经表明，具有不同分子量和等电点的蛋白质可以通过ac-(RADA)₄-CONH₂肽水凝胶缓慢释放，并且研究了在3个月时间内的释放动力学[¹⁰]。自组装肽水凝胶是可注射的，这是由于他们可以在体内随着肽溶液和生物液体的相互作用形成。在被引入电解质溶液过程中，自组装肽形成直径在10纳米-20纳米之间的纳米纤维，这近一步组织形成含水率高达99.5％(重量/体积)的脚手架水凝胶，并且形成的小孔直径在5纳米-200纳米之间[¹¹]。肽的凝胶化不需要有害的材料(例如毒性交联剂)来引发溶胶-凝胶变化，并且这种水凝胶的降解产物是天然氨基酸，这种天然氨基酸可以被代谢并被身体重新利用。溶胶-凝胶变化在生理条件下进行的事实促进了肽溶液与生物活性分子的混合，并且以一种组织特异性方式被共同注射，在组织中形成药物传递载体。根据分子设计，肽脚手架水凝胶是生物相容的，并且已经被用于许多组织工程应用，包括骨和软骨再造、神经元的和心脏组织再生、伤口愈合、血管生成和止血[^12，13]。自组装肽水凝胶提供了一种平台，该平台使其可以理想的用于各种生物纳米医学应用，用于促进水凝胶内部的细胞迁移。而且他们是无毒的、非免疫原性的、非凝血酶原性的、生物可降解的，并且适合于通过注射入某一具体组织而进行定位治疗[^14，15]。

由于除了存在复杂的三维结构之外还存在多种功能性基团，大蛋白质，例如抗体，比传统的有机药物和无机药物更大并且更为复杂，因此他们的控制释放位点制剂更难功克。为了使抗体维持生物活性，该制剂必须在整个治疗期间保护抗体的功能性。在持续释放期间，由于三维结构的缺失或者化学不稳定性，抗体有多种降解途径。这些挑战被治疗长度弱化。具有治疗性质的功能性抗体的呈递对于持续传递生物医学应用是重要的。因此，需要开发一种基于生物可降解的肽的持续释放系统，从而在延长的时间期限内传递治疗有效性大蛋白质，例如，抗体。

发明内容

本发明涉及一种用于持续传递治疗剂的药物制剂，所述治疗剂优选蛋白质、多肽、抗体或者抗体片段，所述药物制剂包括一种或者一种以上胶体形成肽，其中，所述制剂在至少2周、至少三周、至少四周、至少五周、至少六周、至少七周、至少八周、至少九周、至少十周、至少十一周、至少十二周或者更长的时间内显示持续的传递。在一个实施方案中，本发明涉及一种制剂，所述制剂包括在电解质溶液(例如，生物流体和盐)存在的情况下经历溶胶-凝胶变化的自组装肽。所述制剂可以持续释放抗体和抗体片段，尤其是IgG。随着水凝胶纳米纤维密度的增加，抗体的扩散率会减少，从而提供了一种控制释放动力学的方式。