[发明专利]用于软骨损伤的检测和治疗的微米和纳米装置

说明书

本发明提供了靶向探针、成像探针和用作药物的探针以治疗损坏的软骨，其中所述探针靶向损伤的组织，然后可以成像和/或释放药剂以引发周围软骨细胞从健康组织向损伤的组织迁移和/或募集滑膜干细胞。

发明的技术领域

本发明涉及用于检测和治疗损伤的软骨的微型支架的开发。我们的发明基于微米或纳米尺寸的支架的设计，其可以(1)通过靶向活化的/损伤的细胞诊断损伤的软骨，和(2)通过释放生物分子以促进自体干细胞和软骨细胞应答来修复损伤的软骨(募集和软骨再生)。

背景技术

在不限制本发明的范围的情况下，就用于开发用于检测和治疗损伤的软骨的微型支架的组合物和方法描述本发明的背景。

支架由生物可降解的材料制成，其可通过针注射给予，并且还具有释放生物分子的能力。为了细胞靶向，支架含有对于活化的/损伤的/或凋亡的细胞而言独特的配体。这些配体包括用于CD44受体的透明质酸(在活化的软骨细胞上被上调)，用于活化的巨噬细胞的叶酸。配体可以是支架的部分或被涂覆在支架上和支架内部。

用于促进干细胞应答的生物分子包括促红细胞生成素、基质来源因子。生物分子可通过物理吸附或化学结合负载到支架载体中。

发明内容

创伤后骨关节炎(PTOA)是最常见的关节炎形式之一。PTOA被认为是关节软骨损伤的结果。传统上，已经使用X射线和MRI来检查发生于损坏的软骨中的解剖变化。不幸的是，没有方法检测早期软骨损伤，特别是在细胞水平。以前的研究已表明，PTOA中软骨细胞凋亡和蛋白聚糖消耗之间存在良好的关系。

关节炎是以炎症为特征的关节疾病。有许多类型的关节炎。关节炎的类型范围从与软骨磨损有关的那些到与由过于活跃的免疫应答导致的炎症有关的那些。

关节炎的标准治疗始于减轻体重、低强度运动和关节周围的肌肉强化，以及口服非甾体抗炎药(NSAID)。为了减少通常与长期使用NSAID和甾体有关联的全身性并发症，关节内注射可的松或润滑聚合物(Hylamers)。尽管这些药物治疗有效地减少不适和许多症状，但它们对于改变关节炎的自然病程无效。这些治疗的失败使手术成为必需，其通常涉及清创、重建和使用人工植入物替换磨损的关节表面。像药理学方法一样，常规的外科疗法无法恢复关节软骨关节的全部功能。此外，关节假体可能与天然组织不良地结合，引起异物反应并且寿命有限，每十到十五年需要多次手术干预。有效和持久治疗的缺乏使得可以改善关节的愈合，同时减少炎症反应的新的治疗方法成为必要。本发明被设计为永久治愈关节炎。

本发明提供了用于使损坏的软骨成像的靶向探针。靶向探针可靶向损伤的组织，然后释放趋化因子以引发周围软骨细胞从健康组织向损伤的组织迁移。靶向探针可以靶向损伤的组织，然后释放趋化因子以募集滑膜干细胞。干细胞随后分化成软骨细胞，该软骨细胞然后参与软骨再生。在一些实施方案中，要求保护的发明可以实施所有这三种功能，而在其他实施方案中，要求保护的发明可以实施这些功能中的全部、一种或两种。

本发明提供了关节炎软骨靶向探针，其用作药物以靶向和/或治疗关节炎软骨，其中关节炎软骨靶向探针包含生物相容的透明质酸聚合物，其通过乙烯砜交联以形成交联的生物聚合物，其中生物相容的透明质酸聚合物具有10K至1.5M的分子量，并且生物相容的HA聚合物：乙烯砜的交联比为4:1至1:4，并且交联的生物聚合物具有大于约200nm的直径以调节内化；与交联的生物聚合物接触的配体，其中配体是与CD44受体相互作用的透明质酸，与叶酸受体相互作用的叶酸或两者；和与交联剂、第一生物相容的聚合物、配体或其组合接触的可检测的标签。