[发明专利]用于诱导细胞活动和修饰的装置

说明书

对相关申请的交叉参照

本申请根据35 U.S.C. § 119(e)，要求2014年11月15日提交的美国临时专利申请号62/080,302，和2015年3月2日提交的美国临时专利申请号62/126,957的权益，其各自通过引用以其整体结合到本文中，好像在此充分阐述一样。

本发明的技术领域

本公开内容一般涉及医学和神经生物学领域。更特别地说，它涉及用于治疗脊髓损伤的组合物和方法。它还涉及用于生成小直径脉管移植物和治愈复杂的、多组织损伤例如可能发生在战场上的损伤或创伤的组合物和方法。

发明背景

在发育期间和损伤后，响应于生物分子的梯度，神经细胞向适当的靶细胞和器官迁移并延长它们的轴突，所述生物分子通过附接于细胞或者附接于细胞外基质(ECM)，或通过分泌进入细胞外液，引导轴突再生(趋化性)。在一些情况下，趋化性的可溶性分子由特定细胞分泌，并通过从释放部位扩散和对流形成梯度。对这样的梯度的细胞反应可受生物分子(例如胶原蛋白、纤连蛋白和层粘连蛋白)的性质，和ECM的物理特征(例如基质孔径和刚度)二者的影响。

在外周神经系统(PNS)的发育中，神经营养因子(NTF)例如神经-生长因子(NGF)、神经营养蛋白3 (NT-3)和脑-衍生的神经营养因子(BDNF)的梯度，通过远端靶细胞和来自腹部脊髓的运动神经元(VMN)的直接轴突伸长和靶识别，以及在背根神经节(DRG)中的感觉神经元建立。在成人PNS中，感觉神经元的传出分支在损伤后自发地再次分布于皮肤和肌肉靶标，但传入轴突不能进入成人脊髓的敌对环境，除非被诱导的NGF表达诱使。

在再生期间，由损伤的VMN和DRG神经元造成的寻路错误可通过建立适当的NTF梯度被大大降低。不幸的是，由于所需分子信号的持续释放的缺乏和/或ECM支持的缺乏，化学梯度例如NTF梯度的创立，和化学梯度在神经修复中的使用仍然极具挑战性。因此，用于提供化学梯度的改进的设备和方法是需要的。

发明概述

因此，根据本公开内容，提供了以产生一个或多个浓度梯度的释放药物的方式在三维空间排列的药物释放剂的组合物。这种浓度梯度提供给器官、组织、细胞群或单个细胞产生生长-促进环境的方式，其能够启动和/或维持细胞或组织水平反应例如生长、迁移或成熟，如通过所述药物的浓度梯度指导的。

本发明适用于广泛范围的活动，其可以是体外、体内(在人或其它哺乳动物中)、离体或通过计算机(in silico)，或引导或指导细胞或组织反应是需要的其它环境或尝试。

还提供一种促进受试者脊髓生长或再生的方法。该方法包括手术移植导管到受试者脊髓损伤或缺乏的部位，其中所述导管被定位以使所述导管的内腔平行于所需神经生长或再生的轴。导管可锚定在相邻椎段之间，和/或可通过缝合相邻神经元筋膜(例如硬脑膜)保持在适当的地方，或潜在地保持在神经元环境外部例如肌肉纤维。或者，导管不是缝合在适当的位置。导管可由生物可降解的聚合物，通常为α-1酯例如聚-丙交酯、PLGA、聚二氧杂环己酮、聚羟基丁酸酯、聚己内酯等构成；也可利用其它类型或种类的聚合物例如聚氨酯、硅树脂、纤维素或改性纤维素家族的任何成员、琼脂糖、胶原蛋白、明胶，或变性天然细胞外基质。脊髓缺陷可能是先天性的，由于创伤，由于感染，由于自身免疫性疾病、颈椎缺陷、腰椎缺陷、胸椎缺陷，或它可以是手术引起的。受试者可以是人或非-人哺乳动物。方法还可包括在手术前，在手术时，或手术后，用抗炎疗法治疗所述受试者。方法还可包括在手术前或手术后用第二疗法治疗所述受试者。

腔填料(LF)可被布置在所述导管的内腔。LF可由琼脂、胶原蛋白、层粘连蛋白、纤连蛋白或糖蛋白家族的任何一个，或任何多糖的一种或多种形成。LF可包含微隔室或微通道，或可以是单通道，其中所述单通道可符合整个导管内腔并与整个导管内腔一致，含有一种或多种释放神经-生长因子的装置。无论是单或多通道或隔室，每个这样的通道或隔室可含有包含在布置于所述LF中的微粒或洗脱纤维中的神经-生长因子。神经-生长因子可以定时-释放方式洗脱。导管的表面可用一种或多种神经-生长因子或生物相容性材料，例如为神经营养性的(NGF、BDNG、NT-3)、神经胶质-衍生的(GDNF)或多效营养性的(PTN、VEGF)的神经-生长因子涂覆。一种或多种神经-生长因子可以线性或梯度配置存在于所述LF中。梯度配置可以是单向或双向的。导管和LF可以不包含任何神经-生长因子。