[发明专利]二氧化硅纤维组合物和使用方法

说明书

本发明的实施方案包括可用于治疗动物伤口和组织，以及可用于工业中的其他应用的二氧化硅纤维组合物。所述纤维组合物可通过对用诸如原硅酸四乙酯的硅烷氧化物试剂、醇溶剂和酸催化剂产生的溶胶凝胶进行电纺丝而形成。

相关申请

本申请要求2018年9月14日提交的美国专利申请序列号16/131,531、2018年3月23日提交的美国专利申请序列号15/934,599、2018年2月16日提交的美国临时专利申请号62/710,305和2018年3月16日提交的美国临时专利申请号62/643,946的权益和优先权，这些专利中的每一者的整体公开内容据此以引用方式并入本文。

技术领域

在各种实施方案中，本发明涉及二氧化硅纤维的制造和用途。

背景技术

伤口愈合涉及一系列协调良好的生物学过程，所述生物学过程包括组织破坏和组织再生。例如，在正常的伤口愈合期间，嗜中性粒细胞和单核细胞在早期炎症阶段被募集到伤口。嗜中性粒细胞吞噬碎片和微生物；单核细胞和其他细胞在周围的基质中释放酶以消化受损的组织。作为该过程的一部分，纤维蛋白被分解，并且降解产物将成纤维细胞和上皮细胞吸引到伤口部位处。募集到伤口的巨噬细胞(以及其他细胞)分泌细胞外酶，所述细胞外酶作用于细胞外基质的所有组分并负责去除失活的组织。巨噬细胞还分泌各种细胞因子和生长因子，所述各种细胞因子和生长因子能够刺激角质形成细胞、成纤维细胞和血管新生，这促进了向愈合的增殖期的过渡。增殖期的特征在于血管新生、胶原蛋白沉积、肉芽组织形成、伤口收缩和上皮形成。增殖涉及真皮组织的置换以及伤口的收缩。

尽管胶原蛋白的破坏在伤口愈合的早期很重要，但是胶原蛋白的沉积和重塑对于后期是至关重要的。在伤口愈合期间，创面床从下至上充满胶原蛋白并且必须保持在最佳环境(适当的水分平衡和温度)中，然后上皮细胞将开始增殖并迁移穿过伤口的表面从而使伤口闭合。胶原蛋白结构为细胞提供了发育、器官发生、细胞生长和伤口修复所需的生物学环境。

慢性伤口是指没有通过这种正常、有序的修复顺序进展的伤口。进一步地，慢性伤口可能最终经历修复过程但没有恢复持续的解剖和功能组织。当身体未能纠正伤口原因时和/或在没有用于愈合的有利环境的情况下，可能会导致慢性伤口。例如，新沉积的胶原蛋白可能会由于不受控的炎症反应而被酶破坏，从而使真皮细胞难以在伤口中聚居(populate)和增殖。

本发明提供了用于促进伤口愈合的组合物和方法，包括针对以下伤口的组合物和方法：急性和慢性伤口，以及由于干扰正常伤口愈合生理学的物理、生物学或遗传原因而导致的伤口。

发明内容

本发明在各个方面和实施方案中提供了用于制备可用于治疗动物伤口和组织以及可用于工业中的其他应用的二氧化硅纤维毡的方法。所述方法包括用硅烷氧化物试剂(诸如原硅酸四乙酯(TEOS))、醇溶剂和酸催化剂制备溶胶，以及在湿度和温度均受控的条件下将所述溶胶转变至少2天(并且在一些实施方案中，不超过7天)。对该溶胶-凝胶进行电纺丝，以制造出具有优异质地和特性的二氧化硅纤维毡。

在一些实施方案中，该组合物是由二氧化硅纤维(例如，二氧化硅纳米纤维)组成的轻质结构。通过使溶胶在受控的环境条件下熟化(或“转变”)和/或在熟化/转变过程期间监测溶胶的性质，可以确定对溶胶-凝胶进行成功电纺丝的相对较短窗口，以制备用于伤口护理和其他应用的优良组合物。

在各个方面中，本发明提供了用于改善受试者中的受损组织的完整性的组合物和方法，包括用于加速或改善急性或慢性伤口的愈合的组合物和方法。所述组合物包含二氧化硅纤维基质，其被施加到受损组织上以支持组织再生和愈合。在一些实施方案中，二氧化硅纤维基质是永久的(并且在各种实施方案中，是不可生物降解的)支架，所述支架没有从伤口中取出(不同于常规的伤口敷料)，而是与再生的组织整合在一起。