DE69636289T2 - Vernetzten polymerisatmassen und verfahren für ihre verwendung - Google Patents

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Description

  • Querverweise
  • Diese Anmeldung ist eine Continuation-in-Part der US-Anmeldung mit der Nr. 08/573,799, eingereicht am 18. Dezember 1995, deren Priorität unter 35 U.S.C. § 120 beansprucht wird.
  • Gebiet der Erfindung
  • Diese Erfindung betrifft im allgemeinen vernetzte Polymerzusammensetzungen umfassend ein erstes synthetisches Polymer enthaltend mehrere nukleophile Gruppen, das unter Verwendung eines zweiten synthetischen Polymers enthaltend mehrere elektrophile Gruppen vernetzt ist, und Verfahren zur Verwendung solcher Zusammensetzungen als Biohaftstoffe, zur Gewebevermehrung, bei der Prävention chirurgischer Adhäsionen und zum Beschichten von Oberflächen von synthetischen Implantaten, als Arzneimittelliefermatrizen und für ophthalmische Anwendungen.
  • Hintergrund der Erfindung
  • U.S. 5,162,430 , ausgegeben am 10. November 1992 an Rhee et al. und gemeinhin gehalten vom Rechtsnachfolger der vorliegenden Erfindung, offenbart Conjugate aus Collagensynthetischem Polymer, hergestellt durch kovalentes Binden von Collagen an synthetische hydrophile Polymere, wie verschiedene Derivate von Polyethylenglykol.
  • Das gemeinhin gehaltene US-Patent 5,324,775, ausgegeben am 28. Juni 1994 an Rhee et al., offenbart verschiedene natürlich vorkommende, biokompatible Einschubpolymere (wie Polysaccharide), die kovalent an synthetische, nicht-immunogene, hydrophile Polyethylenglykolpolymere gebunden sind.
  • Das gemeinhin gehaltene US 5,328,955 , ausgegeben am 12. Juli 1994 an Rhee et al., offenbart verschiedene aktivierte Formen von Polyethylenglykol und verschiedene Verknüpfungen, die verwendet werden können, um Conjugate aus Collagen-synthetischem Polymer mit einem Bereich an physikalischen und chemischen Eigenschaften herzustellen.
  • Die gemeinhin gehaltene, anhängige US-Anmeldung mit der Nr. 08/403,358, eingereicht am 14. März 1995, offenbart eine vernetzte Biomaterialzusammensetzung, die hergestellt wird unter Verwendung eines hydrophoben Vernetzungsagens oder einer Mischung von hydrophilen und hydrophoben Vernetzungsagenzien. Bevorzugte hydrophobe Vernetzungsagenzien schließen jedes hydrophobe Polymer ein, das zwei oder mehr Succinimidylgruppen enthält oder chemisch derivatisiert werden kann, um zwei oder mehr Succinimidylgruppen zu enthalten.
  • Die gemeinhin gehaltene, anhängige US-Anmeldung mit der Nr. 08/403,360, eingereicht am 14. März 1995, offenbart eine Zusammensetzung, die bei der Prävention von chirurgischen Adhäsionen geeignet ist, umfassend ein Substratmaterial und ein Anti-Adhäsionsbindungsagens, wobei das Substratmaterial bevorzugt Collagen umfaßt und das Bindungsagens bevorzugt wenigstens eine gewebereaktive funktionelle Gruppe und wenigstens eine substratreaktive funktionelle Gruppe umfaßt.
  • Die gemeinhin gehaltene US-Anmeldung mit der Nr. 08/476,825, eingereicht am 7. Juni 1995 von Rhee et al., offenbart bioadhäsive Zusammensetzungen umfassend Collagen, das vernetzt wird unter Verwendung eines multifunktionellen, aktivierten, synthetischen, hydrophilen Polymers, sowie Verfahren zur Verwendung solcher Zusammensetzungen, um eine Adhäsion zwischen einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche zu bewirken, wobei wenigstens eine der ersten und zweiten Oberflächen bevorzugt eine native Gewebeoberfläche ist.
  • Die japanische Patentveröffentlichung Nr. 07090241 offenbart eine Zusammensetzung, die für eine zeitweilige Adhäsion eines Linsenmaterials an einen Träger verwendet wird, um das Material an einer Verarbeitungsvorrichtung zu montieren, umfassend eine Mischung aus Polyethylenglykol mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht im Bereich von 1000 – 5000 und Poly-N-Vinylpyrrolidon mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht im Bereich von 30.000 – 200.000.
  • West und Hubbell, Biomaterials, (1995) 16:1153-1156 offenbaren die Prävention von nachoperativen Adhäsionen unter Verwendung eines photopolymerisierten Polyethylenglykol-co-Milchsäurediacrylat-Hydrogels und eines physikalisch vernetzten Polyethylenglykol-co-Polypropylenglykol-Hydrogels, Poloxamer 407®.
  • Wir offenbaren nun eine detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, einschließend vernetzte Polymerzusammensetzungen, die synthetische Polymere umfassen, die mehrere nukleophile Gruppen enthalten, die vernetzt sind unter Verwendung von synthetischen Polymeren, die mehrere elektrophile Gruppen enthalten, und Verfahren zur Verwendung dieser Zusammensetzungen, um eine Adhäsion zwischen einer ersten Oberfläche und einer zweiten Oberfläche zu bewirken (wobei wenigstens eine der ersten und zweiten Oberflächen bevorzugt eine native Gewebeoberfläche ist) oder um die Vermehrung von Gewebe zu bewirken, oder eine chirurgische Adhäsion zu vermeiden oder Oberflächen von synthetischen Implantaten zu beschichten, oder zum Liefern von Arzneimitteln oder anderen aktiven Agenzien, oder für ophthalmische Anwendungen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung offenbart eine vernetzte Polymerzusammensetzung umfassend ein erstes synthetisches Polymer enthaltend zwei oder mehr nukleophile Gruppen und ein zweites synthetisches Polymer enthaltend zwei oder mehr elektrophile Gruppen, um kovalente Bindungen zwischen einander zu bilden, um eine dreidimensionale Matrix zu bilden, wobei jedes synthetische Polymer eine Alkylenoxid-Hauptkette aufweist.
  • Eine bevorzugte Zusammensetzung der Erfindung umfaßt Polyethylenglykol enthaltend zwei oder mehr primäre Aminogruppen als das erste synthetische Polymer und Polyethylenglykol enthaltend zwei oder mehr Succinimidylgruppen (eine fünfgliedrige Ringstruktur, die hierin als -N(COCH2)2 dargestellt wird) als das zweite synthetische Polymer.
  • In einem allgemeinen Verfahren zum Herstellen einer Zusammensetzung für die Lieferung einer negativ geladenen Verbindung (wie eines Proteins oder eines Arzneimittels) wird ein erstes synthetisches Polymer enthaltend zwei oder mehr nukleophile Gruppen mit einem zweiten synthetischen Polymer enthaltend zwei oder mehr elektrophile Gruppen umgesetzt, wobei das erste synthetische Polymer in molarem Überschuß im Vergleich zum zweiten synthetischen Polymer vorhanden ist, um eine positiv geladene Matrix zu bilden, welche dann umgesetzt wird mit einer negativ geladenen Verbindung. In einem allgemeinen Verfahren zum Herstellen einer Matrix für die Lieferung einer positiv geladenen Verbindung wird ein erstes synthetisches Polymer enthaltend zwei oder mehr nukleophile Gruppen mit einem zweiten synthetischen Polymer enthaltend zwei oder mehr elektrophile Gruppen umgesetzt, wobei das zweite synthetische Polymer in molarem Überschuß im Vergleich zum ersten synthetischen Polymer vorliegt, um eine negativ geladene Matrix zu bilden, die dann mit einer positiv geladenen Verbindung umgesetzt wird.
  • In einem allgemeinen Verfahren zum Bewirken der nicht-chirurgischen Anfügung einer ersten Oberfläche an eine zweite Oberfläche wird ein erstes synthetisches Polymer enthaltend zwei oder mehr nukleophile Gruppen mit einem zweiten synthetischen Polymer enthaltend zwei oder mehr elektrophile Gruppen vermischt, um eine Reaktionsmischung bereitzustellen; die Reaktionsmischung wird auf eine erste Oberfläche aufgetragen, bevor eine beträchtliche Vernetzung stattgefunden hat; und die erste Oberfläche wird mit einer zweiten Oberfläche kontaktiert, um eine Adhäsion zwischen den zwei Oberflächen zu bewirken.
  • In einem allgemeinen Verfahren zum Vermehren von weichem oder hartem Gewebe innerhalb des Körpers eines Säugetiers werden ein erstes synthetisches Polymer enthaltend zwei oder mehr nukleophile Gruppen und ein zweites synthetisches Polymer enthaltend zwei oder mehr elektrophile Gruppen gleichzeitig an eine Gewebestelle, die eine Vermehrung bedarf, verabreicht, und die Reaktionsmischung kann in situ vernetzen, um eine Vermehrung des Gewebes zu bewirken. Alternativ können das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer gleichzeitig vermischt werden, bevor sie an eine Gewebestelle verabreicht werden, so daß die Mehrzahl der Vernetzungsreaktion in vivo voranschreitet.
  • In einem allgemeinen Verfahren zur Vermeidung der Bildung von Adhäsionen folgend einer Operation wird ein erstes synthetisches Polymer enthaltend zwei oder mehr nukleophile Gruppen mit einem zweiten synthetischen Polymer enthaltend zwei oder mehr elektrophile Gruppen gemischt, um eine Reaktionsmischung bereitzustellen; die Reaktionsmischung wird auf Gewebe aufgetragen, das eine chirurgische Stelle umfaßt, umgibt oder angrenzend daran ist, bevor eine wesentliche Vernetzung zwischen den nukleophilen Gruppen und den elektrophilen Gruppen stattgefunden hat; die Reaktionsmischung kann mit der Vernetzung in situ fortfahren, bis eine Gleichgewichtsvernetzung erzielt worden ist; und die chirurgische Stelle wird durch herkömmliche Methodologien verschlossen.
  • In einem allgemeinen Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines synthetischen Implantats wird ein erstes synthetisches Polymer enthaltend zwei oder mehr nukleophile Gruppen mit einem zweiten synthetischen Polymer enthaltend zwei oder mehr elektrophile Gruppen vermischt, um eine Reaktionsmischung bereitzustellen; die Reaktionsmischung wird auf eine Oberfläche eines synthetischen Implantats aufgetragen; und die Komponenten der Reaktionsmischung können miteinander auf der Oberfläche des Implantats vernetzen.
  • Ein Merkmal der Erfindung ist, daß die vernetzten Polymerzusammensetzungen optisch klar sind, was die Zusammensetzungen und Verfahren der Erfindung insbesondere geeignet macht zur Verwendung in ophthalmischen Anwendungen, in denen optische Klarheit eine Erfordernis ist. Ferner sind die Zusammensetzungen der Erfindung von biokompatiblen nicht-immunogenen Komponenten umfaßt, die keine toxischen, potentiell entzündlichen oder immunogenen Reaktionsprodukte an der Gewebestelle der Verabreichung belassen.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß die vernetzten Polymerzusammensetzungen eine hohe Kompressionsfestigkeit und hohe Quellbarkeit aufweisen, d.h. eine Zusammensetzung, die getrocknet worden ist, wird auf das Dreifache (oder mehr) ihrer getrockneten Größe bei Rehydratation aufquellen und ist „elastischer". Da diese Polymere im allgemeinen sehr hydrophil sind, werden sie einfacher injiziert, d.h. die vernetzte Zusammensetzung bleibt als eine „kohäsive Masse", wenn sie durch eine Nadel mit feiner Nadelnummer (27-30 Gauge) injiziert wird.
  • Noch ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß nukleophile Gruppen am ersten synthetischen Polymer sich kovalent an primäre Aminogruppen an Lysinresten von Collagenmolekülen an der Gewebestelle der Verabreichung anbinden können, wobei in der Tat die Zusammensetzung an das Wirtsgewebe „biologisch verankert" wird.
  • Ein Merkmal der Erfindung ist, daß die Komponenten der Zusammensetzungen nicht-immunogen sind und keinen „Hauttest" vor dem Beginn einer Behandlung erfordern, wie es gegenwärtig erhältliche xenogene Collagenzusammensetzungen tun, wie solche, die aus Rinderfellen hergestellt werden.
  • Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß, im Gegensatz zu Collagen, die Zusammensetzungen der Erfindung nicht Gegenstand einer enzymatischen Spaltung durch Matrixmetalloproteinasen, wie Collagenase, sind und daher nicht leicht in vivo abbaubar sind und somit für diese erwartet wird, eine größere Langzeitpersistenz in vivo als Collagenzusammensetzung aus dem Stand der Technik aufzuweisen.
  • Noch ein weiteres Merkmal ist, daß, wenn die Gruppen an jedem der eingesetzten Polymere reagieren, um eine Amidbindung zu bilden, die Herstellung der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung in großem Maße gesteuert werden kann, was eine konsistentere Qualität der Produkte erlaubt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 zeigt eine Kompressionskraft gegen eine Verschiebung für Scheiben (ungefähre Abmessungen: 5 mm dick × 5 mm im Duchmesser) von vernetzten Polymerzusammensetzungen umfassend Tetra-Amino-PEG (10.000 MW), vernetzt unter Verwendung von tetrafunktionell aktiviertem SE-PEG (10.000 MW), gemessen unter Verwendung des Instron Universal Tester, Modell 4202, bei einer Kompressionsrate von 2 mm pro Minute.
  • 2 zeigt Kompressionskraft gegen Verschiebung für Scheiben (ungefähre Abmessungen: 5 mm dick × 5 mm im Durchmesser) von vernetzten Polymerzusammensetzungen umfassend Tetra-Amino-PEG (10.000 MW), vernetzt unter Verwendung von trifunktionell aktiviertem SC-PEG (5.000 MW), gemessen unter Verwendung des Instron Universal Tester, Modell 4202, mit einer Kompressionsrate von 2 mm pro Minute.
  • 3 zeigt die chemische Struktur von zwei kommerziell erhältlichen Polyethylenglykolen enthaltend mehrere primäre Aminogruppen.
  • 4 bis 13 zeigen die Bildung von verschiedenen vernetzten synthetischen Polymerzusammensetzungen aus hydrophilen Polymeren.
  • 14 bis 18 zeigen die Bildung von verschiedenen vernetzten synthetischen Polymerzusammensetzungen aus hydrophoben Polymeren.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung werden vernetzte Polymerzusammensetzungen hergestellt durch Umsetzung eines ersten synthetischen Polymers enthaltend zwei oder mehr nukleophile Gruppen mit einem zweiten synthetischen Polymer enthaltend zwei oder mehr elektrophile Gruppen, die eine kovalente Bindung mit den nukleophilen Gruppen am ersten synthetischen Polymer bilden können.
  • Die Komponenten der vorliegenden Erfindung sind nicht-immunogen und als solche erfordern sie keinen „Hauttest" vor dem Beginn der Behandlung, wie es xenogenes Collagen erfordert. Ebenfalls sind im Gegensatz zu Collagen die Zusammensetzungen der Erfindung nicht Gegenstand einer enzymatischen Spaltung durch Matrixmetalloproteinasen (z.B. Collagenase) und für diese wird daher erwartet, eine größere Langzeitpersistenz in vivo als gegenwärtig verfügbare Collagenzusammensetzungen aufzuweisen.
  • Das Konzept hinter der vorliegenden Erfindung ist, daß ein synthetisches Polymer enthaltend mehrere nukleophile Gruppen (dargestellt unten als „X") mit einem synthetischen Polymer enthaltend mehrere elektrophile Gruppen (dargestellt unten als „Y") reagieren wird, was in einem kovalent gebundenen Polymernetzwerk resultiert, das wie folgt dargestellt wird: Polymer-Xm + Polymer-Yn → Polymer-Z-Polymer wobei m ≥ 2, n ≥ 2 und m + n ≥ 5 ist;
    X = -NH2, -SH, -OH, -PH2, -CO-NH-NH2 etc. ist und gleich oder verschieden sein kann;
    Y = -CO2N(COCH2)2, -CO2H, -CHO, -CHOCH2, -N=C=O, -SO2CH=CH2, -N(COCH)2), -S-S-(C5H4N), etc. ist und gleich oder verschieden sein kann; und
    Z = eine funktionelle Gruppe resultierend aus der Vereinigung einer nukleophilen Gruppe (X) und einer elektrophilen Gruppe (Y) ist.
  • Wie oben erwähnt wird ebenfalls in Erwägung gezogen durch die vorliegende Erfindung, daß X und Y gleich oder verschieden sein können, d.h. das Polymer kann zwei unterschiedliche elektrophile Gruppen oder zwei unterschiedliche nukleophile Gruppen, wie für Glutathion, aufweisen.
  • Die Hauptkette jedes Polymers ist ein Alkylenoxid, insbesondere Ethylenoxid, Propylenoxid und Mischungen derselben. Beispiele von difunktionellen Alkylenoxiden können dargestellt werden durch: X-Polymer-X Y-Polymer-Y wobei X und Y wie oben definiert sind und der Begriff "Polymer" -(CH2CH2O)n- oder -(CH(CH3)(CH2O)n- oder -(CH2CH2O)n-(CH(CH3)CH2O)n- ist.
  • Die erforderliche funktionelle Gruppe X oder Y wird üblicherweise mit der Polymerhauptkette durch eine Verknüpfungsgruppe (dargestellt unten als „Q") gekoppelt, von denen viele bekannt oder möglich sind. Es gibt viele Wege, um die verschiedenen funktionalisierten Polymere herzustellen, einige von ihnen sind unten aufgeführt: Polymer-Q1-X + Polymer-Q2-Y → Polymer-Q1-Z-Q2-Polymer-
    wobei Q = Gesamtstruktur =
    -O-(CH2)n- Polymer-O-(CH2)n-X (oder Y)
    -S-(CH2)n- Polymer-S-(CH2)n-X (oder Y)
    -NH-(CH2)n- Polymer-NH-(CH2)n-X (oder Y)
    -O2C-NH-(CH2)n- Polymer-O2C-NH-(CH2)n-X (oder Y)
    -O2C-(CH2)n- Polymer-O2C-(CH2)n-X (oder Y)
    -O2C-CR1H- Polymer-O2C-CRH-X (oder Y)
    -O-R2-CO-NH- Polymer-O-R-CO-NH-X (oder Y)
    wobei n = 1 bis 10 in jedem Falle ist;
    R1 = H, CH3, C2H5, etc.;
    R2 = CH2, CO-NH-CH2CH2 ist.
    Q1 und Q2 können gleich oder verschieden sein.
  • Wenn beispielsweise Q2 = OCH2CH2 ist (es gibt kein Q1 in diesem Falle); Y = -CO2N(COCH2)2; und X = -NH2, -SH oder -OH ist, wären die resultierenden Reaktionen und Z-Gruppen wie folgt: Polymer-NH2 + Polymer-OCH2CH2CO2-N(COCH2)2 → Polymer-NH-OCH2CH2CO-Polymer (Amid) Polymer-SH + Polymer-OCH2CH2CO2-N(COCH2)2 → Polymer-S-OCH2CH2CO-Polymer (Thioester) Polymer-OH + Polymer-OCH2CH2CO2-N(COCH2)2 → Polymer-O-OCH2CH2CO-Polymer (Ester)
  • Eine weitere Gruppe, dargestellt unten als "D", kann zwischen das Polymer und die Verknüpfungsgruppe eingeschoben werden, um den Abbau der vernetzten Polymerzusammensetzung in vivo, beispielsweise zur Verwendung in Arzneimittellieferanwendungen, zu erhöhen. Polymer-D-Q-X + Polymer-D-Q-Y → Polymer-D-Q-Z-Q-D-Polymer-
  • Einige geeignete bioabbaubare Gruppen „D" schließen Lactid, Glykolid, ε-Caprolacton, Poly(α-hydroxysäure), Poly(aminosäuren), Poly(anhydrid) und verschiedene Di- oder Tripeptide ein.
  • Synthetische Polymere
  • Um die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung herzustellen, ist es zunächst notwendig, ein erstes synthetisches Polymer enthaltend zwei oder mehr nukleophile Gruppen, wie primäre Aminogruppen oder Thiolgruppen, und ein zweites synthetisches Polymer enthaltend zwei oder mehr elektrophile Gruppen, die kovalente Bindung mit den nukleophilen Gruppen am zweiten synthetischen Polymer bilden können, bereitzustellen.
  • Wenn er hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „Polymer" auf synthetische Polymere mit einer Alkylenoxid-Hauptkette.
  • Synthetische Polymere enthaltend entweder nukleophile oder elektrophile Gruppen werden hierin ebenfalls als „multifunktionell aktivierte synthetische Polymere" bezeichnet. Der Begriff „multifunktionell aktiviert" (oder einfach „aktiviert") bezieht sich auf synthetische Polymere, die zwei oder mehr nukleophile oder elektrophile Gruppen aufweisen oder chemisch modifiziert worden sind, um diese Gruppen aufzuweisen, die in der Lage sind zur Reaktion miteinander (d.h. die nukleophilen Gruppen reagieren mit den elektrophilen Gruppen), um kovalente Bindungen zu bilden. Arten von multifunktionell aktivierten synthetischen Polymeren schließen difunktionell aktivierte, tetrafunktionell aktivierte und sternverzweigte Polymere ein.
  • Multifunktionell aktivierte synthetische Polymere zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung müssen wenigstens zwei, bevorzugter wenigstens drei funktionelle Gruppen enthalten, um ein dreidimensionales vernetztes Netzwerk mit synthetischen Polymeren enthaltend mehrere nukleophile Gruppen (d.h. „multi-nukleophile Polymere") zu bilden. Mit anderen Worten müssen sie wenigstens difunktionell aktiviert sein, und noch bevorzugter trifunktionell oder tetrafunktionell aktiviert sein. Wenn das erste synthetische Polymer ein difunktionell aktiviertes synthetisches Polymer ist, muß das zweite synthetische Polymer drei oder mehr funktionelle Gruppen enthalten, um ein dreidimensionales, vernetztes Netzwerk zu erhalten. Am bevorzugtesten enthalten sowohl das erste als auch das zweite synthetische Polymer wenigstens drei funktionelle Gruppen.
  • Synthetische Polymere enthaltend mehrere nukleophile Gruppen
  • Synthetische Polymere enthaltend mehrere nukleophile Gruppen werden ebenfalls im allgemeinen hierin als „multi-nukleophile Polymere" bezeichnet. Zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung müssen multi-nukleophile Polymere wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei nukleophile Gruppen enthalten. Wenn ein synthetisches Polymer enthaltend lediglich zwei nukleophile Gruppen verwendet wird, muß ein synthetisches Polymer enthaltend drei oder mehr elektrophile Gruppen verwendet werden, um ein dreidimensionales, vernetztes Netzwerk zu erhalten.
  • Bevorzugte multi-nukleophile Polymere zur Verwendung in den Zusammensetzungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung schließen synthetische Polymere ein, die mehrere nukleophile Gruppen enthalten oder modifiziert worden sind, um mehrere nukleophile Gruppen zu enthalten, wie primäre Aminogruppen und Thiolgruppen. Bevorzugte multinukleophile Polymere schließen ein: Polyethylenglykole, die modifiziert worden sind, um zwei oder mehr primäre Aminogruppen oder Thiolgruppen zu enthalten. Im allgemeinen tendiert eine Reaktion einer Thiolgruppe mit einer elektrophilen Gruppe dazu, langsamer voranzuschreiten als eine Reaktion einer primären Aminogruppe mit einer elektrophilen Gruppe.
  • Polyethylenglykol kann chemisch modifiziert werden, um mehrere primäre Amino- oder Thiolgruppen zu enthalten, gemäß Verfahren, die beispielsweise in Kapitel 22 aus Poly(ethylen Glycol) Chemistry: Biotechnical and Biomedical Applications, J. Milton Harris, Hrg., Plenum Press, NY (1992) dargelegt werden. Polyethylenglykole, die modifiziert worden sind, um zwei oder mehr primäre Aminogruppen zu enthalten, werden hierin als „Multi-Amino-PEGs" bezeichnet. Polyethylenglykole, die modifiziert worden sind, um zwei oder mehr Thiolgruppen zu enthalten, werden hierin als „Multi-Thiol-PEGs" bezeichnet. Wenn er hierin verwendet wird, schließt der Begriff „Polyethylenglykol(e)" modifiziertes und/oder derivatisiertes Polyethylenglykol(e) ein.
  • Verschiedene Formen von Multi-Amino-PEG sind kommerziell von Nektar Therapeutics (San Carlos, CA) und von Texaco Chemical Company (Houston, TX) unter dem Namen „Jeffamine" erhältlich. Multi-Amino-PEGs, die in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen Texaco's Jeffamine-Diamine („D"-Reihe) und -Triamine („T"-Reihe) ein, die zwei bzw. drei primäre Aminogruppen pro Molekül enthalen. Allgemeine Strukturen für die Jeffamine-Diamine und -Triamine sind in 3 gezeigt.
  • Synthetische Polymere enthaltend mehrere elektrophile Gruppen
  • Synthetische Polymere enthaltend mehrere elektrophile Gruppen werden hierin ebenfalls als „multi-elektrophile Polymere" bezeichnet. Zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung müssen die multifunktionell aktivierten synthetischen Polymere wenigstens zwei, bevorzugt wenigstens drei elektrophile Gruppen enthalten, um ein dreidimensionales vernetztes Netzwerk mit multi-nukleophilen Polymeren zu bilden.
  • Bevorzugte multi-elektrophile Polymere zur Verwendung in den Zusammensetzungen der Erfindung sind Polymere, die zwei oder mehr Succinimidylgruppen enthalten, die kovalente Bindungen mit elektrophilen Gruppen an anderen Molekülen bilden können. Succinimidylgruppen sind mit Materialien enthaltend primären Aminogruppen (-NH2), wie Multi-Amino-PEG, hochreaktiv. Succinimidylgruppen sind etwas weniger reaktiv mit Materialien enthaltend Thiolgruppen (-SH), wie Multi-Thiol-PEG.
  • Wenn hierin verwendet, ist der Begriff „enthaltend zwei oder mehr Succinimidylgruppen" gemeint, um Polymere zu umfassen, die kommerziell erhältlich sind, die zwei oder mehr Succinimidylgruppen enthalten, ebenso wie solche, die chemisch derivatisiert werden müssen, um zwei oder mehr Succinimidylgruppen zu enthalten. Wenn er hierin verwendet wird, ist der Begriff „Succinimidylgruppe" beabsichtigt, um Sulfosuccinimidylgruppen und andere solche Variationen der „generischen" Succinimidylgruppe zu umfassen. Die Gegenwart der Natriumsulfiteinheit an der Sulfosuccinimidylgruppe dient dazu, die Löslichkeit des Polymers zu erhöhen.
  • Hydrophile Polymere
  • Hydrophile Polymere und insbesondere verschiedene Polyethylenglykole sind zur Verwendung in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bevorzugt. Wenn hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „PEG" auf Polymere mit der Wiederholungsstruktur (OCH2CH2)n.
  • Strukturen für einige spezifische, tetrafunktionell aktivierte Formen von PEG sind in 4 bis 13 gezeigt, als verallgemeinerte Reaktionsprodukte, die erhalten werden durch Umsetzung von tetrafunktionell aktivierten PEGs mit Multi-Amino-PEGs. Wie in den Figuren gezeigt ist, ist die Succinimidylgruppe eine fünfgliedrige Ringstruktur, die als -N(COCH2)2 dargestellt wird. In 4 bis 13 bezeichnet das Symbol ^^^ eine offene Verknüpfung.
  • 4 zeigt die Reaktion von tetrafunktionell aktiviertem PEG-Succinimidylglutarat, hierin bezeichnet als SG-PEG, mit Multi-Amino-PEG und das Reaktionsprodukt, das dadurch erhalten wird.
  • Eine weitere aktivierte Form von PEG wird als PEG-Succinimidylpropionat (SE-PEG) bezeichnet. Die strukturelle Formel für tetrafunktionell aktiviertes SE-PEG und das durch Umsetzung desselben mit Multi-Amino-PEG erhaltene Reaktionsprodukt sind in 5 gezeigt. In einer allgemeinen strukturellen Formel für die Verbindung ist die Indizierung 3 durch ein „m" ersetzt. In der in 4 gezeigten Ausführungsform ist m=3, als daß es drei wiederholende CH2-Gruppen auf jeder Seite des PEG gibt.
  • Die Struktur in 5 resultiert in einem Conjugat, das eine „Ether"-Verknüpfung einschließt, die weniger zu einer Hydrolyse neigt. Dies ist verschieden von dem in 4 gezeigten Conjugat, wobei eine Esterverknüpfung bereitgestellt wird. Die Esterverknüpfung unterliegt unter physiologischen Bedingungen einer Hydrolyse.
  • Noch eine weitere funktionell aktivierte Form von Polyethylenglykol, wobei m=2 ist, ist in 6 gezeigt, als das Conjugat, das durch Umsetzung des tetrafunktionell aktivierten PEGs mit einem Multi-Amino-PEG gebildet wird.
  • Ein weiteres funktionell aktiviertes PEG ähnlich zu den Verbindungen aus 5 und 6 wird bereitgestellt, wenn m=1 ist. Die strukturelle Formel des tetrafunktionell aktivierten PEGs und des resultierenden Conjugats, das durch Umsetzung des aktivierten PEGs mit Multi-Amino-PEG gebildet wird, sind in 7 gezeigt. Es wird erwähnt, daß dieses conjugat sowohl eine Ether- als auch eine Peptid-Verknüpfung einschließt. Diese Verknüpfungen sind unter physiologischen Bedingungen stabil.
  • Eine weitere funktionell aktivierte Form von PEG wird als PEG-Succinimidyl-Succinamid (SSA-PEG) bezeichnet. Die strukturellen Formeln für die tetrafunktionell aktivierte Form dieser Verbindung und das Reaktionsprodukt, das durch Umsetzung derselben mit Multi-Amino-PEG erhalten wird, sind in 8 gezeigt. In der in 8 gezeigten Struktur ist m=2; jedoch können verwandte Verbindungen, in denen m=1 oder m=3-10 ist, ebenfalls in den Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden.
  • Die Struktur in 8 resultiert in einem Conjugat, welches eine „Amid"-Verknüpfung einschließt, die, wie die zuvor beschriebene Etherverknüpfung, weniger zu einer Hydrolyse neigt und daher stabiler als eine Esterverknüpfung ist.
  • Noch eine weitere aktivierte Form von PEG wird bereitgestellt, wenn m=0 ist. Diese Verbindung wird als PEG-Succinimidylcarbonat (SC-PEG) bezeichnet. Die strukturellen Formeln des tetrafunktionell aktivierten SC-PEG und des Conjugats, das durch Umsetzung desselben mit Multi-Amino-PEG gebildet wird, sind in 9 gezeigt.
  • Wie oben diskutiert, enthalten bevorzugte aktivierte Polyethylenglykolderivate zur Verwendung in der Erfindung Succinimidylgruppen als die reaktive Gruppe. Jedoch können unterschiedliche aktivierende Gruppen an Stellen entlang der Länge des PEG-Moleküls angefügt sein. Beispielsweise kann PEG derivatisiert sein, um funktionell aktiviertes PEG-Propionaldehyd (A-PEG) zu bilden, dessen tetrafunktionell aktivierte Form in 10 gezeigt ist, als das Conjugat, das durch Reaktion von A-PEG mit Multi-Amino-PEG gebildet wird. Die in 10 gezeigte Verknüpfung wird als eine -(CH2)m-NH-Verknüpfung bezeichnet, wobei m=1-10 ist.
  • Noch eine weitere Form eines aktivierten Polyethylenglykols ist funktionell aktivierter PEG-Glycidylether (E-PEG), dessen tetrafunktionell aktivierte Verbindung in 11 gezeigt ist, als das Conjugat, das durch Umsetzung desselben mit Multi-Amino-PEG gebildet wird.
  • Ein weiteres aktiviertes Derivat von Polyethylenglykol ist funktionell aktiviertes PEG-Isocyanat (I-PEG), das in 12 gezeigt ist, zusammen mit dem Conjugat, das durch Umsetzung desselben mit Multi-Amino-PEG gebildet wird.
  • Ein weiteres aktiviertes Derivat von Polyethylenglykol ist funktionell aktiviertes PEG-Vinylsulfon (V-PEG), das in 13 unten gezeigt ist, zusammen mit dem Conjugat, das durch Umsetzung desselben mit Multi-Amino-PEG gebildet wird.
  • Bevorzugte multifunktionell aktivierte Polyethylenglykole zur Verwendung in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind Polyethylenglykole enthaltend Succinimidylgruppen, wie SG-PEG und SE-PEG (in 4-7 gezeigt), bevorzugt in trifunktionell oder tetrafunktionell aktivierter Form.
  • Viele der aktivierten Formen der oben beschriebenen Polyethylenglykole sind nun kommerziell von Nektar Therapeutics, San Carlos, Kalifornien, und Union Carbide, South Charleston, West Virginia, erhältlich.
  • Hydrophobe Polymere
  • Hydrophobe Polymere können ebenfalls verwendet werden, um die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung herzustellen. Hydrophobe Polymere zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung enthalten bevorzugt zwei oder mehr elektrophile Gruppen oder können derivatisiert werden, um zwei oder mehr elektrophile Gruppen zu enthalten, wie Succinimidylgruppen, am bevorzugtesten zwei, drei oder vier elektrophile Gruppen. Wenn er hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „hydrophobes Polymer" auf Polymere, die einen verhältnismäßig kleinen Anteil von Sauerstoff- oder Stickstoffatomen enthalten.
  • Hydrophobe Polymere, die bereits zwei oder mehr Succinimidylgruppen enthalten, schließen ohne Begrenzung Disuccinimidylsuberat (DSS), Bis(sulfosuccinimidyl)suberat (BS3), Dithiobis(succinimidylpropionat) (DSP), Bis(2-succinimidooxycarbonyloxy)ethylsulfon (BSOCOES) und 3,3'-Dithiobis(sulfosuccinimidylpropionat (DTSPP) und deren Analoga und Derivate ein. Die oben bezeichneten Polymere sind kommerziell von Pierce (Rockford, IL) unter den Katalognummern 21555, 21579, 22585, 21554 bzw. 21577 erhältlich. Strukturelle Formeln für die oben bezeichneten Polymere und ebenso für verallgemeinerte Reaktionsprodukte, die durch Umsetzung jedes dieser Polymere mit Amino-PEG erhalten werden, sind unten in 14-18 gezeigt.
  • Bevorzugte hydrophobe Polymere zur Verwendung in der Erfindung weisen im allgemeinen eine Kohlenstoffkette auf, die nicht länger als etwa 14 Kohlenstoffe ist. Polymere mit Kohlenstoffketten, die wesentlich länger sind als 14 Kohlenstoffe, weisen im allgemeinen eine sehr schlechte Löslichkeit in wäßrigen Lösungen auf und damit sehr lange Reaktionszeiten, wenn sie mit wäßrigen Lösungen von synthetischen Polymeren enthaltend mehrere nukleophile Gruppen gemischt werden.
  • Derivatisierung von Polymeren um funktionelle Gruppen zu enthalten
  • Bestimmte Polymere, wie Polysäuren, können derivatisiert werden, um zwei oder mehr funktionelle Gruppen, wie Succinimidylgruppen, zu enthalten. Polysäuren zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung schließen ohne Begrenzung Tricarbonsäure auf Trimethylolpropanbasis, Tetracarbonsäure auf Di(trimethylolpropan)basis, Heptandisäure, Octandisäure (Suberinsäure) und Hexadecandisäure (Thapsinsäure) ein. Viele dieser Polysäuren sind kommerziell von DuPont Chemical Company erhältlich.
  • Gemäß einem allgemeinen Verfahren können Polysäuren chemisch derivatisiert werden, um zwei oder mehr Succinimidylgruppen zu enthalten, durch Reaktion mit einer geeigneten molaren Menge an N-Hydroxysuccinimid (NHS) in der Gegenwart von N,N'-Dicyclohexylcarbodümid (DCC).
  • Polyalkohole, wie Trimethylolpropan und Di(trimethylolpropan) können in Carbonsäureform unter Verwendung verschiedener Verfahren umgewandelt werden, dann weiter derivatisiert werden durch Umsetzung mit NHS in der Gegenwart von DCC, um trifunktionell bzw. tetrafunktionell aktivierte Polymere zu erstellen, wie es in der gemeinhin gehaltenen, anhängigen US-Anmeldung mit der Nummer 08/403,358 beschrieben wird. Polysäuren, wie Heptandisäure (HOOC-(CH2)5-COOH), Octandisäure (HOOC-(CH2)6-COOH) und Hexadecandisäure (HOOC-(CH2)14-COOH) werden durch Zugabe von Succinimidylgruppen derivatisiert, um difunktionell aktivierte Polymere herzustellen.
  • Polyamine, wie Ethylendiamin (H2N-CH2CH2-NH2), Tetramethylendiamin (H2N-(CH2)4-NH2), Pentamethylendiamin (Cadaverin) (H2N-(CH2)5-NH2, Hexamethylendiamin (H2N- (CH2)6-NH2), Bis(2-hydroxyethyl)amin (HN-(CH2CH2OH)2), Bis(2)aminoethyl)amin (HN-(CH2CH2NH2)2) und Tris(2-aminoethyl)amin (N-(CH2CH2NH2)3) können chemisch zu Polysäuren derivatisiert werden, die dann derivatisiert werden können, um zwei oder mehr Succinimidylgruppen durch Umsetzung mit den geeigneten molaren Mengen des N-Hydroxysuccinimids in der Gegenwart von DCC zu enthalten, wie es in der US-Anmeldung mit der Nummer 08/403,358 beschrieben ist. Viele dieser Polyamine sind kommerziell von DuPont Chemical Company erhältlich.
  • Herstellung von vernetzten Polymerzusammensetzungen
  • In einem allgemeinen Verfahren zum Herstellen der vernetzten Polymerzusammensetzungen der Erfindung wird ein erstes synthetisches Polymer enthaltend mehrere nukleophile Gruppen mit einem zweiten synthetischen Polymer enthaltend mehrere elektrophile Gruppen gemischt. Eine Bildung eines dreidimensionalen vernetzten Netzwerks findet als ein Ergebnis der Reaktion zwischen den nukleophilen Gruppen am ersten synthetischen Polymer und den elektrophilen Gruppen am zweiten synthetischen Polymer statt.
  • Im folgenden wird der Begriff „erstes synthetisches Polymer" verwendet, um sich auf ein synthetisches Polymer enthaltend zwei oder mehr nukleophile Gruppen zu beziehen, und der Begriff „zweites synthetisches Polymer" wird verwendet, um sich auf ein synthetisches Polymer enthaltend zwei oder mehr elektrophile Gruppen zu beziehen. Die Konzentrationen des ersten synthetischen Polymers und des zweiten synthetischen Polymers, die verwendet werden, um die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung herzustellen, werden variieren, abhängig von einer Anzahl von Faktoren, einschließend die Arten und Molekulargewichte der bestimmten verwendeten synthetischen Polymere und der gewünschten Endverwendungsanwendung.
  • Im allgemeinen haben wir gefunden, daß, wenn Multi-Amino-PEG als das erste synthetische Polymer verwendet wird, es bevorzugt in einer Konzentration im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 20 Gew.-% der Endzusammensetzung verwendet wird, während das zweite synthetische Polymer in einer Konzentration im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 20 Gew.-% der Endzusammensetzung verwendet wird. Beispielsweise würde eine Endzusammensetzung mit einem Gesamtgewicht von 1 Gramm (1000 Milligramm) zwischen etwa 5 bis etwa 200 Milligramm Multi-Amino-PEG und zwischen etwa 5 bis etwa 200 Milligramm des zweiten synthetischen Polymers enthalten.
  • Eine Verwendung höherer Konzentrationen sowohl der ersten als auch zweiten synthetischen Polymere wird in der Bildung eines festeren vernetzten Netzwerks resultieren, was ein steiferes, robusteres Gel erzeugt. Als solches werden Zusammensetzungen, die zur Verwendung in Gewebevermehrung beabsichtigt sind, im allgemeinen Konzentrationen des ersten und zweiten synthetischen Polymers einsetzen, die in Richtung des höheren Endes des bevorzugten Konzentrationsbereichs fallen. Zusammensetzungen, die zur Verwendung als Bioadhäsive oder in der Adhäsionsprävention beabsichtigt sind, müssen nicht so fest sein und können daher geringere Polymerkonzentrationen enthalten.
  • Da Polymere enthaltend mehrere elektrophile Gruppen ebenfalls mit Wasser reagieren werden, wird das zweite syntletische Polymer im allgemeinen in steriler, trockener Form gelagert und verwendet, um den Verlust an Vernetzungsfähigkeit aufgrund der Hydrolyse zu vermeiden, die typischerweise bei Exposition solcher elektrophiler Gruppen gegenüber wäßrigen Medien auftritt. Verfahren zum Herstellen synthetischer hydrophiler Polymere enthaltend mehrere elektrophile Gruppen in steriler, trockener Form werden in der gemeinhin gehaltenen, anhängigen US-Anmeldung mit der Nummer 08/497,573, eingereicht am 30. Juni 1995, nunmehr die US 5,643,464 an Rhee et al., dargelegt. Beispielsweise kann das trockene synthetische Polymer kompressionsgeformt werden in einen dünnen Bogen oder Membran, die dann unter Verwendung von Gamma- oder bevorzugt Elektronenstrahlbestrahlung sterilisiert werden kann. Die resultierende trockene Membran oder der Bogen kann auf die gewünschte Größe geschnitten werden oder in Teilchen kleinerer Größe zerhackt werden.
  • Polymere enthaltend mehrere nukleophile Gruppen sind im allgemeinen nicht wasserreaktiv und können daher in wäßriger Lösung gelagert werden.
  • Die vernetzten Polymerzusammensetzungen können ebenfalls hergestellt werden, um verschiedene Bildgebungsagentien, wie Iod oder Bariumsulfat, oder Fluor, zu enthalten, um eine Visualisierung der Zusammensetzungen nach Verabreichung über Röntgenstrahlen bzw. 19F-MRI zu unterstützen.
  • Integration anderer Komponenten in das vernetzte synthetische Polymer
  • Natürlich vorkommende Proteine, wie Collagen und Derivate von verschiedenen, natürlich vorkommenden Polysaccariden, wie Glycosaminoglycanen, können zusätzlich in die Zusammensetzungen der Erfindung integriert werden. Wenn diese anderen Komponenten ebenfalls funktionelle Gruppen enthalten, die mit den funktionellen Gruppen an den synthetischen Polymeren reagieren, wird deren Gegenwart während des Mischens und/oder des Vernetzens des ersten und zweiten synthetischen Polymers in der Bildung einer Matrix aus vernetztem synthetischen Polymer – natürlich vorkommendem Polymer resultieren. Insbesondere wenn das natürlich vorkommende Polymer (Protein oder Polysaccharid) ebenfalls nukleopohile Gruppen, wie primäre Aminogruppen, enthält, werden die elektrophilen Gruppen am zweiten synthetischen Polymer mit den primären Aminogruppen an diesen Komponenten und ebenso mit den nukleophilen Gruppen am ersten synthetischen Polymer reagieren, so daß diese anderen Komponenten Teil der Polymermatrix werden.
  • Im allgemeinen müssen Glycosaminoglycane chemisch durch Deacetylierung, Desulfatierung oder beides derivatisiert werden, um primäre Aminogruppen zu enthalten, die zur Reaktion mit elektrophilen Gruppen an synthetischen Polymermolekülen verfügbar sind. Glycosaminoglycane, die gemäß einem oder beiden der zuvor genannten Verfahren derivatisiert werden können, schließen die folgenden ein: Hyaluronsäure, Chondroitinsulfat A, Chondroitinsulfat B (Dermatansulfat), Chondroitinsulfat C, Chitin (kann zu Chitosan derivatisiert werden), Keratansulfat, Keratosulfat und Heparin. Eine Derivatisierung von Glycosaminoglycanen durch Deacetylierung und/oder Desulfatierung und eine kovalente Bindung der resultierenden Glycosaminoglycanderivate mit synthetischen hydrophilen Polymeren wird im weiteren Detail in der gemeinhin gehaltenen, erteilten US-Patentanmeldung mit der Nummer 08/146,843, eingereicht am 3. November 1993, nunmehr die US 5,510,418 an Rhee et al., beschrieben.
  • In ähnlicher Weise werden elektrophile Gruppen am zweiten synthetischen Polymer mit primären Aminogruppen an Lysinresten oder Thiolgruppen an Cysteinresten von bestimmten natürlich vorkommenden Proteinen reagieren. Lysrinreiche Proteine, wie Collagen und seine Derivate, sind insbesondere mit elektrphilen Gruppen an synthetischen Polymeren reaktiv. Wenn er hierin verwendet wird, ist der Begriff „Collagen" beabsichtigt, um Collagen irgendeines Typs von irgendeiner Quelle zu umfassen, einschließend, jedoch nicht begrenzt auf Collagen, das aus Gewebe extrahiert ist, oder rekombinant erzeugt wird, Collagenanaloga, Collagenderivate, modifizierte Collagene und denaturierte Collagene, wie Gelatine. Eine kovalente Bindung des Collagens an synthetische hydrophile Polymere wird im Detail im gemeinhin gehaltenen US 5,162,430 , ausgegeben am 10. November 1992 an Rhee et al., beschrieben.
  • Im allgemeinen kann Collagen aus irgendeiner Quelle in den Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden; beispielsweise kann Collagen aus einer menschlichen oder anderen Säugetierquelle extrahiert und gereinigt werden, wie Rinder- oder Schweinecorium und menschlicher Plazenta, oder kann rekombinant oder anderweitig hergestellt werden. Die Herstellung von gereinigtem, im wesentlichen nicht-antigenem Collagen in Lösung aus Rinderhaut ist auf dem Fachgebiet gut bekannt. Gemeinhin gehaltenes US-Patent 5,428,022, ausgegeben am 27. Juli 1995 an Palefsky et al., offenbart Verfahren zum Extrahieren und Reinigen von Collagen aus der menschlichen Plazenta. Gemeinhin gehaltene, anhängige US-Anmeldung mit der Nummer 08/183,648, eingereicht am 18. Januar 1994, nunmehr die US 5,667,839 an Berg et al., offenbart Verfahren zum Herstellen von rekombinantem menschlichem Collagen in der Milch von transgenen Tieren, einschließlich transgene Kühe.
  • Der Begriff „Collagen" oder „Collagenmaterial", wenn er hierin verwendet wird, bezieht sich auf alle Formen von Collagen, einschließlich solche, die bearbeitet oder anderweitig modifiziert worden sind.
  • Collagen irgendeines Typs, einschließend, jedoch nicht begrenzt auf Typen I, II, III, IV oder irgendeiner Kombination derselben, kann in den Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden, obwohl Typ I im allgemeinen bevorzugt ist. Entweder Atelopeptid- oder Telopeptid-enthaltendes Collagen kann verwendet werden; wenn jedoch Collagen aus einer xenogenen Quelle, wie Rindercollagen, verwendet wird, ist Atelopeptidcollagen im allgemeinen aufgrund seiner reduzierten Immunogenizität verglichen mit Telopeptidenthaltendem Collagen bevorzugt.
  • Collagen, das nicht zuvor durch Verfahren, wie Wärme, Bestrahlung oder chemische Vernetzungsagentien vernetzt worden ist, ist zur Verwendung in den Zusammensetzungen der Erfindung bevorzugt, obwohl zuvor vernetztes Collagen verwendet werden kann. Nichtvernetztes fibrilläres Atelopeptidcollagen ist kommerziell von Inamed Aesthetics (Santa Barbara, CA) mit Collagenkonzentrationen von 35 mg/ml und 65 mg/ml unter dem Markennamen Zyderm® I Collagen und Zyderm® II Collagen erhältlich. Glutaraldehydvernetztes, fibrilläres Atelopeptidcollagen ist kommerziell von Inamed Aesthetics mit einer Collagenkonzentration von 35 mg/ml unter der Marke Zyplast® Collagen erhältlich.
  • Collagene zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind im allgemeinen in wäßriger Lösung mit einer Konzentration zwischen etwa 20 mg/ml bis etwa 120 mg/ml; bevorzugt zwischen etwa 30 mg/ml bis etwa 90 mg/ml.
  • Obwohl intaktes Collagen bevorzugt ist, kann denaturiertes Collagen, gemeinhin bekannt als Gelatine, ebenfalls in den Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden. Gelatine kann den zusätzlichen Nutzen aufweisen, daß es schneller als Collagen abbaubar ist.
  • Aufgrund seiner klebrigen Konsistenz ist nicht-fibrilläres Collagen im allgemeinen zur Verwendung in Zusammensetzungen der Erfindung bevorzugt, die zur Verwendung als bioadhäsive beabsichtigt sind. Der Begriff „nicht-fibrilläres Collagen" bezieht sich auf irgendein modifiziertes oder unmodifiziertes Collagenmaterial, das in im wesentlichen nicht fibrillärer Form bei pH 7 vorliegt, wie es durch optische Klarheit einer wäßrigen Suspension des Collagens angezeigt wird.
  • Collagen, das bereits in nicht-fibrillärer Form ist, kann in den Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden. Wenn er hierin verwendet wird, ist der Begriff „nicht-fibrilläres Collagen" beabsichtigt, um Collagenarten zu umfassen, die nicht fibrillär in nativer Form sind und ebenso Collagene, die chemisch modifiziert worden sind, so daß sie in nicht-fibrillärer Form bei oder um neutralen pH-Wert sind. Collagentypen, die nicht fibrillär (oder mikrofibrillär) in nativer Form sind, schließen Typen IV, VI und VII ein.
  • Chemisch modifizierte Collagene, die in nicht-fibrillärer Form bei neutralen pH-Werten sind, schließen succinyliertes Collagen und methyliertes Collagen ein, die beide gemäß den in der US 4,164,559 , ausgegeben am 14. August 1979 an Miyata et al., beschriebenen Verfahren hergestellt werden können. Aufgrund seiner inhärenten Klebrigkeit ist methyliertes Collagen besonders bevorzugt zur Verwendung in Bioadhäsivzusammensetzungen, wie es in der gemeinhin gehaltenen US-Anmeldung mit der Nummer 08/476,825, nun der US 5,614,587 an Rhee et al., offenbart wird.
  • Collagene zur Verwendung in den vernetzten Polymerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können als fibrilläre Form starten, können dann nicht-fibriläar gemacht werden durch die Zugabe eines oder mehrerer Faserabbauagentien. Das Faserabbauagens muß in einer Menge vorhanden sein, die ausreichend ist, um das Collagen bei pH 7 im wesentlichen nicht-fibrillär zu machen, wie es oben beschrieben wird. Faserabbauagentien zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung schließen ohne Begrenzung verschiedene biokompatible Alkohole, Aminosäuren, anorganische Salze und Kohlenhydrate ein, wobei biokompatible Alkohole besonders bevorzugt sind. Bevorzugte biokompatible Alkohole schließen Glycerol und Propylenglykol ein. Nicht-biokompatible Alkohole, wie Ethanol, Methanol und Isopropanol, sind zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung aufgrund ihrer potentiell schädlichen Effekte auf den Körper des Patienten, der diese erhält, nicht bevorzugt. Bevorzugte Aminosäuren schließen Arginin ein. Bevorzugte anorganische Salze schließen Natriumchlorid und Kaliumchlorid ein. Obwohl Kohlenhydrate, wie verschiedene Zucker einschließlich Succrose, in der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind sie nicht so bevorzugt wie andere Arten von Faserabbauagentien, da sie cytotoxische Effekte in vivo haben können.
  • Da es opak und weniger klebrig als nicht-fibrilläres Collagen ist, ist fibrilläres Collagen zur Verwendung in Bioadhäsivzusammensetzungen weniger bevorzugt. Wie jedoch in der gemeinhin gehaltenen US-Anmeldung mit der Nummer 08/476,825 offenbart, kann fibrilläres Collagen oder Mischungen aus nicht-fibrillärem und fibrillärem Collagen zur Verwendung in Adhäsivzusammensetzungen bevorzugt sein, die für eine Langzeitpersistenz in vivo beabsichtigt sind, wenn optische Klarheit keine Erfordernis ist.
  • Für Zusammensetzungen, die zur Verwendung in der Gewebevermehrung beabsichtigt sind, ist fibrilläres Collagen bevorzugt, da es dazu tendiert, stärker vernetzte Gele mit größerer Langzeitpersistenz in vivo als solche hergestellt unter Verwendung nicht-fibrillären Collagens zu bilden.
  • Im allgemeinen wird das Collagen zum ersten synthetischen Polymer zugegeben, dann das Collagen unter das erste synthetische Polymer gründlich gemischt, um eine homogene Zusammensetzung zu erreichen. Das zweite synthetische Polymer wird dann zugegeben und in die Mischung aus dem Collagen/ersten synthetischen Polymer gemischt, wo es kovalent mit primären Aminogruppen oder Thiolgruppen am ersten synethetischen Polymer und primären Aminogruppen am Collagen binden wird, was in der Bildung eines homogenen vernetzten Netztwerks resultiert. Verschiedene deacetylierte und/oder desulfatierte Glykosaminoglycanderivate können in die Zusammensetzung in einer ähnlichen Weise wie derjenigen, die oben für Collagen beschrieben worden ist, integriert werden.
  • Zur Verwendung in der Gewebeadhäsion, wie es unten diskutiert wird, kann es ebenfalls wünschenswert sein, Proteine, wie Albumin, Fibrin oder Fibrinogen, in die vernetzte Polymerzusammensetzung zu integrieren, um eine zelluläre Adhäsion zu fördern.
  • Zusätzlich kann die Einführung von Hydrocolloiden, wie Carboxymethylcellulose, Gewebeadhäsion und/oder Quellbarkeit fördern.
  • Verabreichung der vernetzten synthetischen Polymerzusammensetzungen
  • Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können vor, während oder nach Vernetzung des ersten und zweiten synthetischen Polymers verabreicht werden. Bestimmte Verwendungen, die in größerem Detail unten diskutiert werden, wie Gewebevermehrung, können erfordern, daß die Zusammensetzungen vor der Verabreichung vernetzt sind, wohingegen andere Anwendungen, wie Gewebeadhäsion, erfordern, daß die Zusammensetzungen vor der Vernetzung ein „Gleichgewicht" erreicht haben. Der Punkt, an dem eine Vernetzung ein Gleichgewicht erreicht hat, wird hierin definiert als der Punkt, an dem die Zusammensetzung sich nicht länger klebrig oder haftend anfühlt.
  • Um die Zusammensetzung vor dem Vernetzen zu verabreichen, können das erste synethische Polymer und das zweite synthetische Polymer innerhalb getrennter Gebinde einer Doppelfachspritze enthalten sein. In diesem Falle vermischen sich die zwei synthetischen Polymere tatsächlich nicht bis zu dem Punkt, an dem die zwei Polymere aus der Spitze der Spritzennadel in das Gewebe des Patienten extrudiert werden. Dies ermöglicht es, daß der Hauptteil der Vernetzungsreaktion in situ stattfindet, was die Probleme einer Nadelblockage vermeidet, die häufig aufritt, wenn die zwei synthetischen Polymere zu früh vermischt werden und eine Vernetzung zwischen den zwei Komponenten bereits zu weit fortgeschritten ist vor der Lieferung an die Spritzennadel. Die Verwendung einer Doppelfachspritze, wie sie oben beschrieben wird, ermöglicht die Verwendung von Nadeln mit kleinerem Durchmesser, was vorteilhaft ist, wenn eine Weichgewebevermehrung in empfindlichem Facialgewebe durchgeführt wird, wie demjenigen, das die Augen umgibt.
  • Alternativ können das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer gemäß den oben beschriebenen Verfahren vor der Lieferung an die Gewebestelle vermischt werden und dann an der gewünschten Gewebestelle unmittelbar (bevorzugt innerhalb von etwa 60 Sekunden) folgend dem Vermischen injiziert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer vermischt, dann extrudiert und können dann vernetzen in eine Schicht oder andere feste Form. Der vernetzte Feststoff wird dann dehydratisiert, um im wesentlichen das gesamte ungebundene Wasser zu entfernen. Der resultierende getrocknete Feststoff kann in Teilchen zermahlen oder zerkleinert werden, dann in einem nicht-wäßrigen Fluidträger suspendiert werden, einschließend ohne Begrenzung Hyaluronsäure, Dextransulfat, Dextran, succinyliertes nicht-vernetztes Collagen, methyliertes nicht-vernetztes Collagen, Glykogen, Glycerol, Dextrose, Maltose, Triglyceride von Fettsäuren (wie Maisöl, Sojabohnenöl und Sesamöl) und Eidotterphospholipid. Die Suspension der Teilchen kann durch eine Nadel mit kleiner Feinheit an eine Gewebestelle injiziert werden. Sobald sie innerhalb des Gewebes sind, werden die vernetzten Polymerteilchen rehydratisieren und in der Größe um wenigstens das Fünffache anquellen.
  • Verwendung von vernetzten synthetischen Polymeren um geladene Verbindungen zu liefern
  • Durch Variation der relativen molaren Mengen des ersten synthetischen Polymers und des zweiten synthetischen Polymers ist es möglich, die Nettoladung der resultierenden vernetzten Polymerzusammensetzung zu ändern, um eine Matrix für die Lieferung einer geladenen Verbindung (wie eines Proteins oder eines Arzneimittels) herzustellen. Als solches könnte die Lieferung von geladenen Proteinen oder Arzneimitteln, die normalerweise schnell aus einer neutralen Trägermatrix diffundieren würden, gesteuert wrden.
  • Wenn beispielsweise ein molarer Überschuß eines ersten synthetischen Polymers enthaltend mehrere nukleophile Gruppen verwendet wird, weist die resultierende Matrix eine positive Nettoladung auf und kann verwendet werden, um ionisch negativ geladene Verbindungen zu binden und zu liefern. Beispiele von negativ geladenen Verbindungen, die aus diesen Matrizen geliefert werden können, schließen verschiedene Arzneimittel, Zellen, Proteine und Polysaccharide ein. Negativ geladene Collagene, wie succinyliertes Collagen, und Glycosaminoglycanderivate, wie Natriumhyaluronat, Keratansulfat, Keratosulfat, Natriumchondroitinsulfat A, Natriumdermatansulfat B, Natriumchrondroitinsulfat C, Heparin, verestertes Chondroitinsulfat C und verestertes Heparin, können effektiv in die vernetze Polymermatrix, wie es oben beschrieben wird, integriert werden.
  • Wenn ein molarer Überschuß eines zweiten synthetischen Polymers enthaltend mehrere elektrophile Gruppen verwendet wird, weist die resultierende Matrix eine negative Nettoladung auf und kann verwendet werden, um die positiv geladenen Verbindungen ionisch zu binden und zu liefern. Beispiele von positiv geladenen Verbindungen, die aus diesen Matrizes geliefert werden können, schließen verschiedene Arzneimittel, Zellen, Proteine und Polysaccharide ein. Positiv geladene Collagene, wie methyliertes Collagen, und Glycosaminoglycanderivate, wie veresterte deacetylierte Hyaluronsäure, verestertes deacetyliertes desulfatiertes Chrondrotinsulfat A, verestertes deacetyliertes desulfatiertes Chrondroitinsulfat C, deacetyliertes desulfatiertes Keratansulfat, deacetyliertes desulfatiertes Keratosulfat, verestertes desulfatiertes Heparin und Chitosan, können effektiv in die vernetzte Polymermatrix, wie es oben beschrieben wird, integriert werden.
  • Verwendung von vernetzten synthetischen Polymeren, um biologisch aktive Agentien zu liefern
  • Die vernetzten Polymerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können ebenfalls zur lokalen Lieferung von verschiedenen Arzneimitteln und anderen biologisch aktiven Agentien verwendet werden. Biologisch aktive Agentien, wie Wachstumsfaktoren, können aus der Zusammensetzung an eine lokale Gewebestelle geliefert werden, um die Gewebeheilung und -regeneration zu verbessern.
  • Der Begriff „biologisch aktives Agens" oder „aktives Agens", wenn er hierin verwendet wird, bezieht sich auf organische Moleküle, die biologische Effekte in vivo ausüben. Beispiele von aktiven Agentien schließen ohne Begrenzung Enzyme, Rezeptorantagonisten oder -agonisten, Hormone, Wachstumsfaktoren, autogenes Knochemark, Antibiotika, antimikrobiolle Agentien und Antikörper ein. Der Begriff „aktives Agens" ist ebenfalls beabsichtigt, um verschiedene Zelltypen und -gene zu umfassen, die in die Zusammensetzung der Erfindung integriert werden können. Der Begriff „aktives Agens" ist ebenfalls beabsichtigt, um Kombinationen oder Mischungen von zwei oder mehr aktiven Agentien zu umfassen, wie sie oben definiert werden.
  • Bevorzugte aktive Agentien zur Verwendung in den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung schließen Wachstumsfaktoren, wie transformierende Wachstumsfaktoren (TGFs), Fibroblastwachstumsfaktoren (FGFs), Plättchen erhaltene Wachstumsfaktoren (PDGFs), Epidermalwachstumsfaktoren (EGFs), Bindegewebe-aktivierte Peptide (CTAPs), osteogene Faktoren und biologisch aktive Analoga, Fragmente und Derivate solcher Wachstumsfaktoren ein. Mitglieder der Supergenfamilie der transformierenden Wachstumsfaktoren (TGF), die multifunktionelle Regulationsproteine sind, sind besonders bevorzugt. Mitglieder der TGF-Supergenfamilie schließen die beta-transformierenden Wachstumfaktoren (beispielsweise TGF-β1, TGF-β2, TGF-β3); morphogenetische Knochenproteine (beispielsweise BMP-1, BMP-2, BMP-3, BMP-4, BMP-5, BMP-6, BMP-7, BMP-8, BMP-9); Heparin-bindende Wachstumsfaktoren (beispielsweise Fibroblastwachstumsfaktor (FGF), Epidermalwachstumsfaktor (EGF), plättchenabgeleiteter Wachstumsfaktor (PDGF), insulinartiger Wachstumsfaktor (IGF); Inhibine (beispielsweise Inhibin A, Inhibin B); wachstumsdifferenzierende Faktoren (beispielsweise GDF-1); und Aktivine (beispielsweise Activin A, Activin B, Activin AB) ein.
  • Wachstumfaktoren können aus nativen oder natürlichen Quellen, wie aus Säugetierzellen, isoliert werden oder können synthetisch, wie durch rekombinante DNA-Methoden oder durch verschiedene chemische Verfahren, hergestellt werden. Zusätzlich können Analoga, Fragmente oder Derivate dieser Faktoren verwendet werden, vorausgesetzt, daß sie wenigstens etwas der biologischen Aktivität des nativen Moleküls zeigen. Beispielsweise können Analoga durch Exprimierung von Genen hergestellt werden, die durch Stellenspezifische Mutagenese oder andere genetische Engineeringmethoden geändert werden.
  • Biologisch aktive Agentien können in die vernetzte synthetische Polymerzusammensetzung durch Beimischung integriert werden. Alternativ können die Agentien in die vernetzte Polymermatrix, wie es oben beschrieben wird, durch Binden dieser Agentien mit den funktionellen Gruppen an den synthetischen Polymeren integriert werden. Verfahren zum kovalenten Binden biologisch aktiver Agentien, wie Wachstumsfaktoren, unter Verwendung funktionell aktivierter Polyethylenglykole werden im gemeinhin gehaltenen US 5,162,430 , ausgegeben am 10. November 1992 an Rhee et al., beschrieben. Solche Zusammensetzungen schließen bevorzugt Verknüpfungen ein, die leicht bioabgebaut werden können, beispielsweise als ein Ergebnis eines enzymatischen Abbaus, was in der Freisetzung des aktiven Agens in das Zielgewebe resultiert, wo es seinen gewünschten therapeutischen Effekt ausübt.
  • Ein einfaches Verfahren zum Integrieren von biologisch aktiven Agentien enthaltend nukleophile Gruppen in die vernetzte Polymerzusammensetzung schließt ein Mischen des aktiven Agens mit dem ersten synthetischen Polymer (oder der Mischung des ersten synthetischen Polymers/Collagen) vor dem Zufügen der zweiten synthetischen Polymers ein. Dieses Verfahren wird in einer kovalenten Bindung des aktiven Agens an die vernetzte Polymerzusammensetzung resultieren, was eine hoch effektive Zusammensetzung mit verzögerter Freisetzung erzeugt.
  • Die Art und Menge des aktiven Agens, das verwendet wird, wird unter anderem abhängen von der bestimmten Stelle und dem zu behandelnden Zustand und der biologischen Aktivität und den Pharmakokinetiken des ausgewählten aktiven Agens.
  • Verwendung von vernetzten synthetischen Polymeren, um Zellen oder Gene zu liefern
  • Die vernetzten Polymerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können ebenfalls verwendet werden, um verschiedene Arten von lebenden Zellen oder Genen an eine gewünschte Verabreichungsstelle zu liefern, um neues Gewebe zu bilden. Der Begriff „Gene", wenn er hierin verwendet wird, ist beabsichtigt, um genetisches Material aus natürlichen Quellen, synthetischen Nukleinsäuren, DNA, Antisense-DNA und RNA zu umfassen.
  • Wenn es beispielsweise verwendet wird, um Zellen zu liefern, können mesenchymale Stammzellen geliefert werden, um Zellen des gleichen Typs wie das Gewebe, in welches sie geliefert werden, herzustellen. Mesenchymale Stammzellen sind nicht differenziert und können daher nicht differenzieren, um verschiedene Arten neuer Zellen aufgrund der Gegenwart eines aktiven Agens oder der Effekte (chemisch, physikalisch, etc.) der lokalen Gewebeumgebung zu bilden. Beispiele von mesenchymalen Stammzellen schließen Osteoblasten, Chondrozyten und Fibroblasten ein. Osteoblasten können an die Stelle eines Knochendefekts geliefert werden, um neuen Knochen herzustellen; Chondrozyten können an die Stelle eines Knorpeldefekts geliefert werden, um neuen Knorpel herzustellen; Fibroblasten können geliefert werden, um Collagen herzustellen, wo immer neues Bindegewebe nötig ist; neurektodermale Zellen können geliefert werden, um neues Nervengewebe zu bilden; Epithelialzellen können geliefert werden, um neue Epithelialgewebe zu bilden, wie Leber, Bauchspeicheldrüse, etc.
  • Die Zellen oder Gene können der Herkunft nach entweder allogen oder xenogen sein. Beispielsweise können die Zusammensetzungen verwendet werden, um Zellen oder Gene aus anderen Spezies zu liefern, die genetisch modifiziert worden sind. Da die Zusammensetzungen der Erfindung nicht leicht in vivo abgebaut werden, werden Zellen und Gene, die innerhalb der vernetzten Polymerzusammensetzungen eingeschlossen sind, von den eigenen Zellen des Patienten isoliert und als solche keine Immunreaktion im Patienten hervorrufen. Um die Zellen oder Gene innerhalb einer vernetzten Polymermatrix einzuschließen, können das erste Polymer und die Zellen oder Gene vorgemischt werden, dann das zweite Polymer in die Mischung aus erstem Polymer/Zelle oder Gen eingemischt werden, um eine vernetzte Matrix zu bilden, wodurch die Zellen oder Gene innerhalb der Matrix eingeschlossen werden.
  • Wie oben diskutiert für biologisch aktive Agentien, wenn sie verwendet werden, um Zellen oder Gene zu liefern, können die synthetischen Polymere bevorzugt ebenfalls bioabbaubare Gruppen enthalten, um bei der gesteuerten Freisetzung der Zellen oder Gene an der beabsichtigten Lieferstelle zu helfen.
  • Verwendung der vernetzten synthetischen Polymere als Bioadhäsive
  • Wir haben gefunden, daß die bevorzugten Zusammensetzungen der Erfindung dazu tendieren, eine ungewöhnlich hohe Klebrigkeit zu haben, was sie insbesondere geeignet macht zur Verwendung als Bioadhäsive, beispielsweise zur Verwendung in der Chirurgie. Wie hierin erwähnt, werden „Bioadhäsiv", „biologisches Adhäsiv" und „chirurgisches Adhäsiv" austauschbar verwendet, um biologische Zusammensetzungen zu bezeichnen, die eine temporäre oder permanente Anfügung zwischen den Oberflächen von zwei nativen Geweben oder zwischen einer nativen Gewebeoberfläche und einer nicht-nativen Gewebeoberfläche oder einer Oberfläche eines synthetischen Implantats bewirken können.
  • In einem allgemeinen Verfahren zum Bewirken der Anfügung einer ersten Oberfläche an einer zweiten Oberfläche werden das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer an einer ersten Oberfläche aufgetragen, dann die erste Oberfläche mit einer zweiten Oberfläche kontaktiert, um eine Adhäsion zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche zu bewirken. Bevorzugt werden das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer vermischt, um eine Vernetzung zu initiieren, dann auf eine erste Oberfläche geliefert, bevor eine wesentliche Vernetzung zwischen den nukleophilen Gruppen am ersten synthetischen Polymer und den elektrophilen Gruppen am zweiten synthetischen Polymer stattgefunden hat. Die erste Oberfläche wird dann mit der zweiten Oberfläche, vorzugsweise unmittelbar, kontaktiert, um eine Adhäsion zwischen den zwei Oberflächen zu bewirken. Wenigstens eine der ersten und zweiten Oberflächen ist bevorzugt eine native Gewebeoberfläche.
  • Beispielsweise werden das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer in separaten Spritzen bereitgestellt, deren Inhalte dann zusammengemischt werden unter Verwendung von Spritze-zu-Spritze-Mischmethoden, unmittelbar vor der Lieferung an eine erste Oberfläche. Das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer werden bevorzugt für ein Minimum von 20 (bevorzugt 20 bis 100; bevorzugter 30 bis 60) Durchgängen vermischt, um eine adäquate Mischung zu gewährleisten. Wenn eine Vernetzung zwischen den entsprechenden reaktiven Gruppen an den zwei synthetischen Polymeren im allgemeinen während des Mischverfahrens initiiert wird, ist es wichtig, die Reaktionsmischung an die erste Oberfläche so schnell wie möglich nach dem Vermischen zu liefern.
  • Die Rektionsmischung kann auf der ersten Oberfläche aus der Öffnung einer Spritze oder einer anderen geeigneten Extrusionsvorrichtung extrudiert werden. Folgend der Auftragung kann die extrudierte Extrusionsmischung über der ersten Oberfläche unter Verwendung eines Spatels, sofern es notwendig ist, verteilt werden. Alternativ können das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer zusammen in einer geeigneten Mischschale oder einem geeigneten Mischungsbehälter vermischt, und dann auf die erste Oberfläche unter Verwendung eines Spatels aufgetragen werden.
  • In einem weiteren Verfahren zum Herstellen der Reaktionsmischung werden das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer in getrennten Kammern einer Sprühdose oder -flasche mit einer Düse oder einer anderen geeigneten Sprühvorrichtung gehalten. In diesem Szenario vermischen sich die ersten und zweiten Polymere tatsächlich nicht, bis sie zusammen aus der Düse der Sprühvorrichtung ausgeworfen werden. Folgend der Auftragung der Reaktionsmischung auf eine Oberfläche enthaltend Collagen wird die erste Oberfläche mit einer zweiten Oberfläche kontaktiert. Wenn die zwei Oberflächen kontaktiert werden, bevor eine wesentliche Vernetzung zwischen dem synthetischen Polymer und dem Vernetzungsagens stattgefunden hat, werden die reaktiven Gruppen am Vernetzungsagens ebenfalls kovalent mit primären Aminogruppen an Lysinresten von Collagenmolekülen, die auf entweder einer oder beiden der Oberflächen vorhanden sind, anbinden, was eine verbesserte Adhäsion bereitstellt.
  • Die zwei Oberflächen können manuell zusammengehalten werden oder unter Verwendung anderer geeigneter Mittel, während die Vernetzungsreaktion zur Vollständigkeit voranschreitet. Eine Vernetzung ist typischerweise innerhalb von 5 bis 60 Minuten nach dem Vermischen der ersten und zweiten synthetischen Polymere vollständig. Jedoch ist die Zeit, die zur vollständigen Vernetzung erforderlich ist, abhängig von einer Anzahl von Faktoren, einschließend die Arten und Molekulargewichte der zwei synthetischen Polymere und insbesondere die Konzentrationen der zwei synthetischen Polymere (d.h. höhere Konzentrationen resultierend in schnelleren Vernetzungszeiten).
  • Wenigstens eine der ersten und zweiten Oberflächen ist bevorzugt eine native Gewebeoberfläche. Wenn er hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „natives Gewebe" auf biologische Gewebe, die für den Körper des zu behandelnden spezifischen Patienten nativ sind. Wenn er hierin verwendet wird, ist der Begriff „natives Gewebe" beabsichtigt, um biologische Gewebe einzuschließen, die aus einem Teil des Körpers eines Patienten zur Implantation in einem anderen Teil des Körpers des gleichen Patienten angehoben oder entfernt worden ist (wie Knochenautotransplantate, Hautlappenautotransplantate, etc.). Beispielsweise können die Zusammensetzungen der Erfindung verwendet werden, um ein Hautstück von einem Teil eines Patientenkörpers an einem anderen Teil des Körpers anzuheften, wie in dem Falle von Verbrennungsopfern.
  • Die andere Oberfläche kann eine native Gewebeoberfläche, eine nicht-native Gewebeoberfläche oder eine Oberfläche eines synthetischen Implantats sein. Wenn er hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „nicht natives Gewebe" auf biologische Gewebe, die aus dem Körper eines Spenderpatienten (der von der gleichen Spezies oder von einer unterschiedlichen Spezies wie der Empfängerpatient sein kann) zur Implantation in den Körper eines Empfängerpatienten (zum Beispiel Gewebe- und Organtransplantate) entfernt worden ist. Beispielsweise können die vernetzten Polymerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um eine Spenderhornhaut an das Auge eines Empfängerpatienten anzuheften.
  • Wenn er hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff „synthetisches Implantat" auf irgendein biokompatibles Material, das zur Implantation in den Körper eines Patienten beabsichtigt ist, das nicht von der obigen Definitionen für natives Gewebe und nicht-natives Gewebe umfaßt ist. Synthetische Implantate schließen beispielsweise künstliche Blutgefäße, Herzklappen, künstliche Organe, Knochenprothesen, implantierbare Linsen, Gefäßtransplantate, Stents und Stent/Transplant-Kombinationen, etc. ein.
  • Verwendung von vernetzten synthetischen Polymeren in ophthalmischen Anwendungen
  • Aufgrund ihrer optischen Klarheit sind die vernetzten Polymerzusammensetzungen der Erfindung, die kein Collagen enthalten, insbesondere gut geeignet zur Verwendung in ophthalmischen Anwendungen. Beispielsweise kann eine synthetische Linse zur Sichtkorrektur an die Bowman-Schicht der Hornhaut des Auges eines Patienten unter Verwendung der Verfahren der vorliegenden Erfindung angefügt werden. Wie offenbart in der gemeinhin übertragenen, erteilten US-Anmeldung mit der Nummer 08/147,227, eingereicht am 3. November 1993 von Rhee et al., nun US 5,565,519 , kann ein chemisch modifiziertes Collagen (wie succinyliertes oder methyliertes Collagen), welches in im wesentlichen nicht-fibrillärer Form bei pH 7 ist, vernetzt werden unter Verwendung eines synthetischen hydrophilen Polymers, dann in eine gewünschte Linsenform geformt werden und kann dann vollständig vernetzen. Die resultierende vernetzte Collagenlinse kann dann an die Bowman-Schicht einer de-epithelialisierten Hornhaut eines Auges eines Patienten unter Verwendung von Verfahren der vorliegenden Erfindung angefügt werden. Durch Auftragung der Reaktionsmischung umfassend die ersten und zweiten synthetischen Polymere auf die Anterioroberfläche der Hornhaut, dann Kontaktieren der Anterioroberfläche der Hornhaut mit der Posterioroberfläche der Linse, bevor eine wesentliche Vernetzung stattgefunden hat, werden ebenfalls elektrophile Gruppen am zweiten synthetischen Polymer covalent mit Collagenmolekülen sowohl im Hornhautgewebe als auch der Linse binden, um die Linse fest an Ort und Stelle zu verankern. (Alternativ kann die Reaktionsmischung zunächst auf die Posterioroberfläche der Linse aufgetragen werden, die dann mit der Anterioroberfläche der Hornhaut kontaktiert wird).
  • Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung sind ebenfalls zur Verwendung in einem Glaskörperaustausch geeignet.
  • Verwendung von vernetzten synthetischen Polymerzusammensetzungen bei der Gewebevermehrung
  • Die vernetzten Polymerzusammensetzungen der Erfindung können ebenfalls zur Vermehrung von Weich- oder Hartgewebe innerhalb des Körpers eines Säugetiers verwendet werden. Als solche können sie besser als gegenwärtig vertriebene Materialien auf Collagenbasis für Weichgewebevermehrung sein, da sie weniger immunogen und persistenter sind. Beispiele von Weichgewebevermehrungsanwendungen schließen Schließmuskel (zum Beispiel urinär, anal, esophageal) und die Behandlung von Rhytiden und Narben ein. Beispiele von Hartgewebevermehrungsanwendungen schließen die Reparatur und/oder den Austausch von Knochen und/oder Knorpelgewebe ein.
  • Die Zusammensetzungen der Erfindung sind insbesondere geeignet zur Verwendung als ein Austauschmaterial für Synovialfluid in osteoarthritischen Verbindungsstellen, wo die vernetzten Polymerzusammensetzungen dazu dienen, Gelenkschmerzen zu reduzieren und Gelenkfunktion durch Wiederherstellung eines weichen Hydrogelnetzwerks in dem Gelenk zu verbessern. Die vernetzten Polymerzusammensetzungen können ebenfalls als ein Austauschmaterials für den Nukleus pulposus einer beschädigten Bandscheibe verwendet werden. Als solches wird zunächst der Nukleus pulposus der beschädigten Scheibe entfernt, dann die vernetzte Polymerzusammensetzung injiziert oder anderweitig in die Mitte der Scheibe eingeführt. Die Zusammensetzung kann entweder vor der Einführung in die Scheibe vernetzt werden oder kann in situ vernetzen.
  • In einem allgemeinen Verfahren zum Bewirken einer Gewebevermehrung innerhalb des Körpers eines Säugetiers werden die ersten und zweiten synthetischen Polymere gleichzeitig an einer Gewebestelle, die einer Vermehrung bedarf, durch eine Nadel mit kleiner Feinheit (zum Beispiel 25-32 Gauge) injiziert. Sobald sie innerhalb des Körpers des Patienten sind, werden die nukleophilen Gruppen am ersten synthetischen Polymer und die elektrophilen Gruppen am zweiten synthetischen Polymer miteinander reagieren, um in situ ein vernetztes Polymernetzwerk zu bilden. Die elektrophilen Gruppen am zweiten synthetischen Polymer können ebenfalls mit primären Aminogruppen an Lysinresten von Collagenmolekülen innerhalb des eigenen Gewebes des Patienten reagieren, was eine „biologische Verankerung" der Zusammensetzungen mit dem Wirtsgewebe bereitstellt.
  • Verwendung der vernetzten synthetischen Polymerzusammensetzungen, um Adhäsionen zu vermeiden
  • Eine weitere Verwendung der vernetzten Polymerzusammensetzungen der Erfindung liegt darin, Gewebe zu beschichten, um die Bildung von Adhäsionen folgend einer Operation oder einer Verletzung gegenüber inneren Geweben oder Organen zu vermeiden. In einem allgemeinen Verfahren zum Beschichten von Geweben, um die Bildung von Adhäsionen folgend einer Operation zu vermeiden, werden die ersten und zweiten synthetischen Polymere vermischt, dann eine dünne Schicht der Rektionsmischung auf die Gewebe aufgetragen, umfassend, umgebend und/oder benachbart der Operationsstelle, bevor eine wesentliche Vernetzung zwischen den nukleophilen Gruppen am ersten synthetischen Polymer und den elektrophilen Gruppen am zweiten synthetischen Polymer stattgefunden hat. Eine Auftragung der Reaktionsmischung auf die Gewebestelle kann durch Extrusion, Bürsten, Sprühen (wie oben beschrieben) oder durch irgendein anderes praktisches Mittel erfolgen.
  • Folgend der Auftragung der Reaktionsmischung auf die Operationsstelle kann eine Vernetzung in situ fortfahren bis zum Verschluß des chirurgischen Einschnitts. Sobald die Vernetzung ein Gleichgewicht erreicht hat, werden Gewebe, die in Kontakt mit den beschichteten Geweben gebracht werden, nicht an den beschichteten Geweben ankleben. Zu diesem Zeitpunkt kann die chirurgische Stelle unter Verwendung herkömmlicher Mittel (Nähte, etc.) verschlossen werden.
  • Im allgemeinen sind Zusammensetzungen, die eine vollständige Vernetzung innerhalb einer verhältnismäßig kurzen Zeitdauer (d.h. 5-15 Minuten folgenden der Mischung des ersten synthetischen Polymers und des zweiten synthetischen Polymers) erreichen, zur Verwendung bei der Vermeidung chirurgischer Adhäsionen bevorzugt, so daß die Operationsstelle verhältnismäßig bald nach Vervollständigung der Operation geschlossen werden kann.
  • Verwendung der vernetzten synthetischen Polymere, um Implantate zu beschichten
  • Eine weitere Verwendung der vernetzten Polymerzusammensetzungen der Erfindung ist als ein Beschichtungsmaterial für synthetische Implantate. In einem allgemeinen Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines synthetischen Implantats werden die ersten und zweiten synthetischen Polymere vermischt, dann eine dünne Schicht der Reaktionsmischung auf eine Oberfläche des Implantats aufgetragen, bevor eine wesentliche Vernetzung zwischen den nukleophilen Gruppen am ersten synthetischen Polymer und den elektrophilen Gruppen am zweiten synthetischen Polymer stattgefunden hat. Um eine zelluläre und faserartige Reaktion gegenüber dem beschichteten Implantat zu minimieren, wird die Reaktionsmischung bevorzugt hergestellt, um eine neutrale Nettoladung zu haben. Eine Auftragung der Reaktionsmischung auf die Implantatoberfläche kann durch Extrusion, Bürsten, Sprühen (wie oben beschrieben) oder durch irgendein anderes praktisches Mittel erfolgen. Folgend der Auftragung der Reaktionsmischung auf die Implantatoberfläche kann eine Vernetzung fortfahren, bis eine vollständige Vernetzung erzielt worden ist.
  • Obwohl dieses Verfahren verwendet werden kann, um die Oberfläche irgendeiner Art an synthetischem Implantat zu beschichten, ist es insbesondere für Implantate nützlich, wo eine verminderte Thrombogenizität eine wichtige Überlegung ist, wie künstliche Blutgefäße und Herzklappen, Gefäßtransplantate, Gefäßstents und Stent/Transplantat-Kombinationen. Das Verfahren kann ebenfalls verwendet werden, um implantierbare chirurgische Membrane (z.B. Monofilamentpolypropylen) oder Gewebe (z.B. zur Verwendung bei der Leistenbruchreparatur) zu beschichten. Brustimplantate können ebenfalls unter Verwendung des obigen Verfahrens beschichtet werden, um eine Kapselkontraktur zu minimieren.
  • Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können ebenfalls verwendet werden, um Linsen zu beschichten, die aus entweder natürlich vorkommenden oder synthetischen Polymeren hergestellt sind.
  • Verwendung der vernetzten synthetischen Polymere um Aneurysma zu behandeln.
  • Die vernetzten Polymerzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können in der Form eines Fadens oder einer Spule extrudiert oder gebildet und dann dehydratisiert werden. Der resultierende dehydratisierte Faden oder die Spule können über einen Katheter an die Stelle einer Gefäßfehlbildung, wie eines Aneurysmas, für die Zwecke eines Gefäßverschlusses und schließlich einer Reparatur der Fehlbildung geliefert werden. Der dehydratisierte Faden oder die Spule können in einer kompakten Größe geliefert werden und werden innerhalb des Gefäßes rehydratisieren, wobei sie zu ihrem dehydratisierten Zustand bezüglich der Größe um mehrere Male quellen, während ihre ursprüngliche Form bewahrt wird.
  • Andere Verwendungen für die vernetzten synthetischen Polymere
  • Wie in der gemeinhin gehaltenen, anhängigen Anmeldung mit der Nummer 08/574,050, eingereicht am 18. Dezember 1995, nun US 5,752,974 an Rhee et al., diskutiert, können die vernetzten Polymerzusammensetzungen der Erfindung verwendet werden, um verschiedene Lumen und Hohlräume im Körper eines Säugetiers zu blockieren oder zu füllen. Die Zusammensetzungen können ebenfalls als Biodichtungsmittel verwendet werden, um Brüche oder Spalten innerhalb eines Gewebes oder einer Struktur (wie eines Gefäßes) oder Verbindungsstellen zwischen angrenzenden Geweben oder Strukturen abzudichten, um eine Leckage von Blut oder anderen biologischen Fluiden zu vermeiden.
  • Die vernetzten Polymerzusammensetzungen können ebenfalls als eine großvolumige Füllvorrichtung für Organersetzung in einem Körperhohlraum während einer chirurgischen oder Bestrahlungsverfahrens beispielsweise verwendet werden, um die Därme während eines geplanten Verlaufs der Bestrahlung des Beckens zu schützen.
  • Die vernetzten Polymerzusammensetzungen der Erfindung können ebenfalls auf die innere Oberfläche eines physiologischen Lumens, wie eines Blutgefäßes oder eines Eileiters beschichtet werden, um dadurch als ein Dichtungsmittel zu dienen, um eine Restenose des Lumens folgend einer medizinischen Behandlung, wie beispielsweise einer Ballonkatheterisierung zu vermeiden, um arterielle Belagabscheidungen von der inneren Oberfläche eines Blutgefäßes zu entfernen, oder zur Entfernung von Narbengewebe oder Endometrialgewebe von dem Inneren eines Eileiters. Eine dünne Schicht der Reaktionsmischung wird bevorzugt auf die innere Oberfläche des Gefäßes (zum Beispiel über Katheter) unmittelbar folgend dem Vermischen der ersten und zweiten synthetischen Polymere aufgetragen. Da die Zusammensetzungen der Erfindung nicht leicht bioabbaubar sind, wird das Potential für eine Restinose aufgrund des Abbaus der Beschichtung minimiert. Die Verwendung von vernetzten Polymerzusammensetzungen mit einer neutralen Nettoladung minimiert ferner das Potential einer Restenose.
  • BEISPIELE
  • Die folgenden Beispiele werden bereitgestellt, um Fachleute auf dem Gebiet mit einer vollständigen Offenbarung und Beschreibung darüber zu versehen, wie die bevorzugten Ausführungsformen der Conjugate, Zusammensetzungen und Vorrichtungen herzustellen sind, und ist nicht beabsichtigt, um den Umfang desjenigen zu begrenzen, was die Erfinder als ihre Erfindung betrachten. Anstrengungen sind durchgeführt worden, um eine Genauigkeit in Bezug auf die verwendeten Zahlen (z.B. Mengen, Temperatur, Molekulargewicht, etc.) zu gewährleisten, jedoch sollten einige experimentelle Fehler und Abweichungen möglich sein. Sofern nicht anderweitig bezeichnet, sind Teile Gewichtsteile, Molekulargewicht Gewichtsmittelmolekulargewicht, Temperatur in Grad Celsius und Druck bei oder nahe atmosphärischem Druck.
  • Beispiel 1
  • (Herstellung von vernetzten Multi-Amino-PEG-Zusammensetzungen)
  • 0,15 Gramm Di-Amino-PEG (3400 MW, erhalten von Nektar Therapeutics, San Carlos, CA) in 250 μl Wasser wurden mit 0,1 Gramm trifunktionell aktiviertem SC-PEG (5000 MW, ebenfalls erhalten von Shearwater Polymers) unter Verwendung einer Spritze-zu-Spritze-Vermischung vermischt. Die Reaktionsmischung wurde auf einer Petrischale extrudiert und bildete ein weiches Gel bei Raumtemperatur.
  • 0,15 Gramm Di-Amino-PEG in 250 μl Wasser wurden mit 0,1 g tetrafunktionell aktiviertem SE-PEG (ebenfalls von Shearwater Polymers) unter Verwendung einer Spritze-zu-Spritze-Vermischung vermischt. Die Reaktionsmischung wurde auf eine Petrischale extrudiert und bildete ein weiches Gel bei Raumtemperatur.
  • Beispiel 2
  • (Herstellung von vernetzten Multi-Amino-PEG-Zusammensetzungen)
  • Die folgenden Vorratslösungen von verschiedenen Di-Amino-PEGs wurden hergestellt:
    Zehn (10) Gramm Jeffamine ED-2001 (erhalten von Texaco Chemical Company, Houston, TX) wurden in 9 ml Wasser gelöst.
  • Zehn (10) Gramm Jeffamine ED-4000 (ebenfalls erhalten von Texaco Chemcial Company) wurden in 9 ml Wasser gelöst.
  • 0,1 Gramm Di-Amino-PEG (3400 MW, erhalten von Shearwater Polymers, Huntsville, AL) wurden in 300 μl Wasser gelöst.
  • Jede der drei Di-Amino-PEG-Lösungen, die oben hergestellt uwrden, wurde mit wäßrigen Lösungen von trifunktionell aktiviertem SC-PEG (TSC-PEG, 5000 MW, ebenfalls erhalten von Shearwater Polymers) vermischt, wie es unten in Tabelle 1 dargelegt ist. Tabelle 1. Herstellung von vernetzten Polymerzusammensetzungen
    Di-Amino-PEG TSC-PEG + wäßriges Lösungsmittel
    50 μl 0 mg + 50 μl Wasser
    50 μl 10 mg + 50 μl PBS
    50 μl 10 mg + 100 μl PBS
    250 μl 50 mg + 500 μl PBS
  • Die Lösungen von Di-Amino-PEG und TSC-PEG wurden unter Verwendung einer Spritze-zu-Spritze-Vermischung vermischt. Jedes der Materialien wurde aus der Spritze extrudiert und konnte sich für eine Stunde bei 37°C setzen. Jedes der Materialien bildete ein Gel. Im allgemeinen wurden die Gele mit Zunahme des Wassergehalts weicher; die Gele enthaltend die geringste Menge an wäßrigem Lösungsmittel (Wasser oder PBS) waren am festesten.
  • Beispiel 3
  • (Kennzeichnung der vernetzten Multi-Amino-PEG-Zusammensetzungen)
  • Fünfzig (50) Milligramm Tetra-Amino-PEG (10.000 MW, erhalten von Nektar Therapeutics, San Carlos, CA) in 0,5 ml PBS wurden unter Verwendung einer Spritze-zu-Spritze-Mischung mit 50 mg tetrafunktionell aktiviertem SE-PEG („Tetra-SE-PEG", 10.000 MW, ebenfalls erhalten von Nektar Therapeutics) in 0,5 ml PBS oder mit trifunktionell aktiviertem SC-PEG („Tri-SC-PEG", 5.000 MW, ebenfalls erhalten von Nektar Therapeutics) in 0,5 ml PBS vermischt.
  • Spritzen enthaltend jede der zwei Mischungen wurden bei 37°C für etwa 16 Stunden inkubiert. Beide Zusammensetzungen bildeten elastische Gele. Die Gele wurden aus den Spritzen geschoben und in 5-6 ml dicke Scheiben mit einem Durchmesser von 5 mm zur Verwendung in Kompressions- und Quellbarkeitstests, wie es unten beschrieben wird, geschnitten.
  • Kompressionskraft gegenüber einer Verschiebung für die zwei Gele wurde in dem Instron Universal Tester, Modell 4202, mit einer Kompressionsrate von 2 mm pro Minute unter Verwendung von Scheiben der zwei Gele, die wie oben beschrieben hergestellt waren, gemessen. Kompressionskraft (in Newton) gegen Gelverschiebung (pro Millimeter) ist in 1 und 2 für Gele gezeigt, die unter Verwendung des Tetra-SE-PEG bzw. Tri-SC-PEG hergestellt wurden.
  • Unter Kompressionskräften von 30-35 Newton brachen die Gele nicht, sondern verblieben elastisch.
  • Scheiben jedes der zwei Gele, die wie oben beschrieben hergestellt wurden, wurden gewogen und die Abmessungen (Durchmesser und Länge) gemessen. Die Scheiben wurden dann in PBS eingetaucht und bei 37°C inkubiert. Nach 3 Tagen Inkubation wurden die Scheiben aus dem PBS entfernt, gewogen und gemessen. Die Ergebnisse der Quellbarkeitstests sind in Tabelle 2 unten gezeigt.
  • Tabelle 2. Quellbarkeitstests von vernetzten Multi-Amino-PEG-Zusammensetzungen
    Figure 00460001
  • Wie gezeigt, quollen die Gele im Gewicht um das 2- bis 3-Fache und ebenso im Durchschnitt um etwa 50% in sowohl dem Durchmesser als der Dicke.
  • Beispiel 4
  • (Herstellung von vernetzten Poly(lysin)zusammensetzungen)
  • Zehn (10) Milligramm Poly-L-Lysinhydrobromid (8.000 MW, erhalten von Peninsula Laboratories, Belmont, CA) in 0,1 ml Phosphatpuffer (0,2 M, pH = 6,6) wurden mit 10 mg tetrafunktionell aktiviertem SE-PEG (10.000 MW, erhalten von Nektar Therapeutics, San Carlos, CA) in 0,1 ml PBS vermischt. Die Zusammensetzung bildete beinahe sofort ein weiches Gel.
  • Beispiel 5
  • (Herstellung und mechanisches Testen von vernetzten Multi-Amino-PEG-Zusammensetzungen)
  • Gele umfassend Tetra-Amino-PEG (10.000 MW, erhalten von Nektar Therapeutics, San Carlos, CA) und 1-4 Gew.-% tetrafunktionell aktiviertes SE-PEG („Tetra-SE-PEG", 10.000 MW, ebenfalls erhalten von Nektar Therapeutics) wurden durch Mischen des Tetra-Amino-PEG (mit einer Konzentration von 25 mg/ml in Wasser) mit dem Tetra-SE-PEG (in PBS) in einer Petrischale hergestellt. Die resultierenden Mischungen aus Tetra-Amino-PEG/SE-PEG wurden bei 37°C für 16 Stunden inkubiert.
  • Die Mischung enthaltend 1% SE-PEG bildete kein Gel aufgrund der geringen SE-PEG-Konzentration. Die Mischung enthaltend 2% SE-PEG bildete ein Gel an einem gewissen Punkt während der 16-stündigen Inkubationsdauer. Die Mischungen enthaltend 3 und 4% SE-PEG bildeten Gele innerhalb von 4-6 Minuten nach dem Mischen. Das Gel enthaltend 2% SE-PEG war leicht durch eine Nadel mit 30 Gauge extrudierbar; das Gel enthaltend 3% SE-PEG konnte durch eine Nadel mit 27 Gauge extrudiert werden.
  • Der Effekt der erhöhten Temperatur auf die Gelbildung wurde untersucht. Gele umfassend Tetra-Amino-PEG und 2,5 Gew.-% Tetra-SE-PEG wurden hergestellt und bei Temperaturen von 37°C und 40-50°C inkubiert. Für die erhöhte Temperatur wurde gefunden, einen beträchtlichen Effekt auf die Gelierungszeit zu haben: die Tetra-Amino-PEG/SE-PEG-Mischung, inkubiert bei 37°C, bildete ein Gel innerhalb von etwa 20-25 Minuten, während Mischungen, inkubiert bei 40-50°C, Gele innerhalb von etwa 5 Minuten bildeten. Beide Gele waren durch eine Nadel mit 27 Gauge extrudierbar.
  • Der Effekt des pH-Werts auf Gelbildung wurde untersucht. Gele umfassend Tetra-Amino-PEG und 2,5 Gew.-% Tetra-SE-PEG wurden wie in Tabelle 3 unten dargelegt hergestellt.
  • Tabelle 3. Effekt des pH-Werts auf Gelbildung von Tetra-Amino-PEG/Tetra-SE-PEG-Zubereitungen
    Figure 00480001
  • Eine Extrudierbarkeit durch eine Nadel mit 27 Gauge wurde für Gele umfassend Tetra-Amino-PEG und 1-3 Gew.-% Tetra-SE-PEG untersucht. Die Gele wurden innerhalb von Spritzen mit 1-cc aufgenommen. Die Kraft, die erforderlich ist, um den Spritzenstopfen mit einer Geschwindigkeit von 5 cm pro Minute hinunterzudrücken, wurde unter Verwendung des Instron Universal Testers, Modell 4202, gemessen. Die Ergebnisse des Extrusionstestens sind unten in Tabelle 4 dargestellt. Tabelle 4. Extrusion von Tetra-Amino-PEG/Tetra-SE-PEG-Gelen durch eine Nadel mit 27 Gauge
    Konzentration von SE-PEG (Gewicht) Extrusionskraft (N)
    1,5-2% 10-11
    2-2,5% 52
    2,5-3% 88
  • Extrusionskräfte von 100 N oder weniger wurden als annehmbar für eine manuelle Injektion ohne die Hilfe einer Spritzenassistenzvorrichtung betrachtet.
  • Zugfestigkeit (d.h. Elastizität) von 3 mm dicken Gelen umfassend Tetra-Amino-PEG und 2,5, 5 und 10 Gew.-% Tetra-SE-PEG wurden unter Verwendung des Instron Universal Testers, Modell 4202, gemessen. Gele mit varriierender Anfangslängen wurden mit einer Geschwindigkeit von 10 Millimetern pro Minute gestreckt. Die Länge jedes Gels, Bruchdehnung (Veränderung der Länge als ein Prozentanteil der Anfangslänge) und Bruchspannung sind unten in Tabelle 5 dargelegt.
  • Tabelle 5. Zugfestigkeit von Tetra-Amino-PEG/Tetra-SE-PEG-Gelen
    Figure 00490001
  • Gele enthaltend 5 und 10% Tetra-SE-PEG verdoppelten etwa ihre Länge vor dem Brechen. Gele enthaltend 2,5% SE-PEG verdreifachten etwa ihre Länge vor dem Brechen, waren jedoch beträchtlich schwächer (d.h. geringere Bruchspannung) als die höhervernetzten Gele.
  • Beispiel 6
  • (Effekt von pH-Wert auf Gelbildung von Tetra-Amino-PEG/Tetra-SE-PEG-Zubereitungen)
  • Gele umfassend verschiedene Konzentrationen an Tetra-Amino-PEG und Tetra-SE-PEG bei pH 6, 7 und 8 wurden in Petrischalen hergestellt. Folgend dem Mischen des Tetra-Amino-PEGs und Tetra-SE-PEGs wurden die Schalen wiederholt gekippt; die Gelierzeit wurde als der Zeitpunkt betrachtet, zu dem die Formulierung nicht mehr floß. Der Effekt des pH-Werts auf die Gelierzeit der verschiedenen Tetra-Amino-PEG/Tetra-SE-PEG-Zubereitungen bei Raumtemperatur ist in Tabelle 6 unten gezeigt.
  • Tabelle 6 Effekt des pH-Werts auf Gelbildung von Tetra-Amino-PEG/Tetra-SE-PEG-Zubereitungen
    Figure 00500001
  • Die zur Gelbildung erforderliche Zeit nahm mit zunehmendem pH und zunehmenden Tetra-Amino-PEG- und Tetra-SE-PEG-Konzentrationen ab.
  • Beispiel 7
  • (Kultivierung von Zellen in vernetzter Multi-Amino-PEG-Matrix)
  • Dreißig (30) Milligramm Tetra-Amino-PEG (10.000 MW, erhalten von Nektar Therapeutics, San Carlos, CA) wurden in 0,6 ml PBS gelöst, dann steril filtriert. Dreißig (30) Milligramm tetrafunktionell aktiviertes SE-PEG („Tetra-SE-PEG", 10.000 MW, ebenfalls erhältlich von Shearwater Polymers) wurden in 0,6 ml PBS gelöst und dann steril filtriert.
  • Die Lösungen von Tetra-Amino-PEG und Tetra-SE-PEG wurden zusammen mit einem Pellet enthaltend menschliche Hautfibroblastzellen („HSF") (CRL #1885, Durchgang 4, erhalten von American Tissue Type Culture Collection, Manassas, VA) vermischt. Zweihundertfünfzig (250) Mikroliter der resultierenden, zellenthaltenden Lösung aus Tetra-Amino-PEG/Tetra-SE-PEG (PEG-PEG) wurden in jeweils zwei Vertiefungen einer 48-Vertiefungsplatte verteilt und konnte für etwa 5 Minuten bei Raumtemperatur gelieren. Ein (1) Milliliter Dulbecco Modified Eagle's Media (ergänzt mit 10% Fötalrinderserum, L-Glutamin, Penicillin-Streptomycin und nicht-essentiellen Aminosäuren) wurde zu jeder der zwei Vertiefungen zugegeben. Die Konzentration der Zellen war etwa 3 × 105 Zellen pro Milliliter der Lösung aus Tetra-Amino-PEG/Tetra-SE-PEG, oder 7,5 × 105 Zellen pro Vertiefung.
  • Um eine Kontrolle herzustellen, wurde ein Pellet aus HSF-Zellen in 1,2 ml Vollmedium suspendiert. Zweihundertfünfzig (250) Mikroliter der Kontrollmischung wurden in jeweils drei Vertiefungen auf der gleichen 48-Vertiefungskultivierungsplatte, wie sie oben verwendet wurde, verteilt. Jede Vertiefung wurde geschätzt, um etwa 7,5 × 105 Zellen zu enthalten. Jeder Vertiefung wurde frisches Medium jeden zweiten Tag gegeben.
  • Anfänglich waren die zellenthaltenden Tetra-Amino-PEG/Tetra-SE-PEG-Gele klar, und für die Zellen wurde gefunden, dicht bevölkert und spheroidal in der Morphologie zu sein, was anzeigt, daß es wenig Adhäsion zwischen den Zellen und dem PEG/PEG-Gel gab (die Zellen würden normalerweise eine flache, Spindel-förmige Morphologie annehmen, wenn sie an ein Substrat anhaften, wie an das behandelte Plastik der Gewebekultivierungsplatten). Nach dreitätiger Inkubation bei 37°C wurde für die Medien in den Vertiefungen enthaltend die PEG/PEG-Gele gefunden, in der Farbe aufgehellt zu sein (Dulbecco Modified Eagle's Media ist normalerweise in der Farbe Rot), anzeigend eine pH-Änderung im Medium. Dies zeigt an, daß die Zellen lebendig waren und sich ernährten. Nach siebentägiger Inkubation bei 37°C waren die Zellen noch spheroidal in der Morphologie (anzeigend einen Mangel an Adhäsion an das Gel), und das Medium hatte sich noch weiter aufgehellt, was anzeigt, daß die Zellen noch lebensfähig waren und sich noch stets ernährten.
  • Am Tag 7 wurden die Inhalte jeder Vertiefung in eine 10%-ige Formalinlösung zur histologischen Einschätzung angeordnet. Gemäß der histologischen Einschätzung erschienen geschätzte 75% der Zellen in den Vertiefungen enthaltend die PEG/PEG-Gele noch lebendig, erschienen jedoch nicht sich zu reproduzieren.
  • Die Ergebnisse des Experiments zeigen, daß HSF-Zellen in den vernetzten Tetra-Amino-PEG/Tetra-SE-PEG-Gelen lebensfähig sind, jedoch nicht erscheinen, um an dem Gel anzuhaften und nicht erscheinen, um sich zu reproduzieren, während sie innerhalb der Gelmatrix eingeschlossen sind. Wie oben beschrieben, kann eine Anhaftung oder Nicht-Anhaftung von Zellen an ein Substratmaterial die Morphologie der Zellen beeinflussen. In bestimmten Zellarten kann wiederum die zelluläre Morphologie bestimmte zelluläre Funktionen beeinflussen. Daher kann eine Nicht-Anhaftung der Zellen an die PEG/PEG-Gelmatrix in der Lieferung bestimmter Zellarten vorteilhaft sein, deren Funktion durch Zellmorphologie beeinflußt wird. Beispielsweise wird die Fähigkeit von Knorpelzellen extrazelluläre Matrixmaterialien herzustellen durch zelluläre Morphologie beeinflußt: wenn die Zellen in der flachen, spindelförmigen Konfiguration sind, sind die Zellen im reproduktiven Modus; wenn die Zellen in der spheroidalen Konfiguration sind, stoppt die Reproduktion und die Zellen beginnen, extrazelluläre Matrixkomponenten herzustellen.
  • Da die PEG-PEG-Gele nicht leicht in vivo abgebaut werden, sind die Gele besonders geeignet in Zelllieferanwendungen, wo es wünschenswert ist, daß die Zellen innerhalb der Matrix für ausgedehnte Zeitdauern eingeschlossen verbleiben.

Claims (79)

  1. Zusammensetzung, die ein erstes synthetisches Polymer mit nukleophilen Gruppen und ein zweites synthetisches Polymer mit elektrophilen Gruppen umfaßt; wobei besagte nukleophile Gruppen und besagte elektrophile Gruppen reagieren können, um kovalente Bindungen zwischen dem ersten synthetischen Polymer und dem zweiten synthetischen Polymer zu bilden, was zur Bildung einer dreidimensionalen Matrix führt; wobei jedes synthetische Polymer eine Alkylenoxid-Hauptkette besitzt.
  2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Alkylenoxid-Hauptkette ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Ethylenoxid (-CH2CH2O-), Propylenoxid (-CH2(CH3)CH2O-) und Mischungen derselben besteht.
  3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes erste synthetische Polymer m nukleophile Gruppen besitzt und besagtes zweite synthetische Polymer n elektrophile Gruppen besitzt, wobei m und n jeweils größer als oder gleich 2 sind und wobei m+n größer als oder gleich 5 ist.
  4. Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß m größer als oder gleich 2 ist und n=2.
  5. Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß m=2 und n größer als oder gleich 2 ist.
  6. Zusammensetzung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß m und n jeweils größer als oder gleich 3 sind.
  7. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste synthetische Polymer ein Polyethylenglykol ist, das modifiziert worden ist, um zwei oder mehr nukleophile Gruppen zu enthalten, die ausgewählt sind aus einer primären Aminogruppe und einer Thiolgruppe.
  8. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite synthetische Polymer ein synthetisches hydrophiles Polymer ist, das zwei oder mehr elektrophile Gruppen enthält.
  9. Zusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische hydrophile Polymer zwei oder mehr Succinimidylgruppen enthält.
  10. Zusammensetzung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische hydrophile Polymer ein Polyethylenglykol-Derivat ist.
  11. Zusammensetzung nach Anspruch 1, die weiter ein Polysaccharid oder ein Protein umfaßt.
  12. Zusammensetzung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysaccharid ein Glykosaminoglykan ist.
  13. Zusammensetzung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Glykosaminoglykan ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Hyaluronsäure, Chitin, Chondroitinsulfat A, Chondroitinsulfat B, Chondroitinsulfat C, Keratinsulfat, Keratosuflat, Heparin und Derivaten derselben.
  14. Zusammensetzung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Protein Collagen oder ein Derivat desselben ist.
  15. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nukleophilen Gruppen über eine Verknüpfungsgruppe an die Alkylenoxid-Hauptkette des ersten synthetischen Polymers gekoppelt sind.
  16. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrophilen Gruppen über eine Verknüpfungsgruppe an die Alkylenoxid-Hauptkette des zweiten synthetischen Polymers gekoppelt sind.
  17. Zusammensetzung nach den Ansprüchen 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsgruppe unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus -O-(CH2)n-, -S-(CH2)n-, -NH-(CH2)n-, -O2C-NH-(CH2)n-, -O2C-(CH2)n-, -O2C-CR1H- und -O-R2-CO-NH-, worin n = 1-10, R1 = H, CH3, C2H5 und R2 = CH2 oder CO-NH-CH2CH2.
  18. Zusammensetzung nach Anspruch 15, die weiter eine zusätzliche Gruppe umfaßt, die zwischen das erste synthetische Polymer und die Verknüpfungsgruppe eingeschoben ist, wobei die zusätzliche Gruppe ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Lactid, Glykolid, ε-Caprolacton, Poly(α-hydroxysäure), Poly(aminosäuren), Poly(anhydrid), Dipeptiden und Tripeptiden.
  19. Zusammensetzung nach Anspruch 16, die weiter eine zusätzliche Gruppe umfaßt, die zwischen das erste synthetische Polymer und die Verknüpfungsgruppe eingeschoben ist, wobei die zusätzliche Gruppe ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Lactid, Glykolid, ε-Caprolacton, Poly(α-hydroxysäure), Poly(aminosäuren), Poly(anhydrid), Dipeptiden und Tripeptiden.
  20. Zusammensetzung, die ein erstes Polyethylenglykol mit primären Aminogruppen und ein zweites Polyethylenglykol mit Succinimidylgruppen umfaßt.
  21. Zusammensetzung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes erste Polyethylenglykol m primäre Aminogruppen besitzt und besagtes zweite Polyethylenglykol n Succinimidylgruppen besitzt, wobei m und n jeweils größer als oder gleich 2 sind und wobei m+n größer als oder gleich 5 ist.
  22. Zusammensetzung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß m größer als 3 ist und n=2.
  23. Zusammensetzung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß m=2 und n größer als oder gleich 3 ist.
  24. Zusammensetzung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß m und n jeweils größer als oder gleich 3 sind.
  25. Zusammensetzung nach Anspruch 20, die weiter ein natürlich vorkommendes Polysaccharid oder ein natürlich vorkommendes Protein umfaßt.
  26. Zusammensetzung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das natürlich vorkommende Polysaccharid ein Glykosaminoglykan ist.
  27. Zusammensetzung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Glykosaminoglykan ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Hyaluronsäure, Chitin, Chondroitinsulfat A, Chondroitinsulfat B, Chondoitinsulfat C, Keratinsulfat, Keratosuflat, Heparin und Derivaten derselben.
  28. Zusammensetzung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das natürlich vorkommende Protein Collagen oder ein Derivat desselben ist.
  29. Zusammensetzung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Polyethylenglykol Multiamino-PEG ist.
  30. Zusammensetzung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Polyethylenglykol die folgende Struktur besitzt:
    Figure 00580001
  31. Zusammensetzung nach den Ansprüchen 29 und 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion des Multiamino-PEGs und des zweiten Polyethylenglykols ein Molekül mit der folgenden Struktur liefert:
    Figure 00580002
  32. Zusammensetzung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Polyethylenglykol die folgende Struktur besitzt:
    Figure 00590001
  33. Zusammensetzung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Polyethylenglykol die folgende Struktur besitzt:
    Figure 00590002
  34. Zusammensetzung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Polyethylenglykol die folgende Struktur besitzt:
    Figure 00590003
  35. Zusammensetzung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Polyethylenglykol die folgende Struktur besitzt:
    Figure 00600001
  36. Zusammensetzung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Polyethylenglykol die folgende Struktur besitzt:
    Figure 00600002
  37. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite synthetische Polyethylenglykol die folgende Struktur besitzt:
    Figure 00600003
  38. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite synthetische Polyethylenglykol die folgende Struktur besitzt:
    Figure 00610001
  39. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite synthetische Polyethylenglykol die folgende Struktur besitzt:
    Figure 00610002
  40. Zusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite synthetische Polyethylenglykol die folgende Struktur besitzt:
    Figure 00610003
  41. Zusammensetzung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die primäre Aminogruppe über eine Verknüpfungsgruppe an das erste Polyethylenglykol gekoppelt ist.
  42. Zusammensetzung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Succinimidylgruppe über eine Verknüpfungsgruppe an das zweite Polyethylenglykol gekoppelt ist.
  43. Zusammensetzung nach den Ansprüchen 41 oder 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungsgruppe unabhängig ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus -O-(CH2)n-, -S-(CH2)n-, -NH-(CH2)n-, -O2C-NH-(CH2)n-, -O2C-(CH2)n-, -O2C-CR1H- und -O-R2-CO-NH-, worin n = 1-10, R1 = H, CH3, C2H5 und R2 = CH2 oder CO-NH-CH2CH2.
  44. Zusammensetzung nach Anspruch 41, die weiter eine zusätzliche Gruppe umfaßt, die zwischen das erste Polyethylenglykol und die Verknüpfungsgruppe eingeschoben ist, wobei die zusätzliche Gruppe ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Lactid, Glykolid, ε-Caprolacton, Poly(α-hydroxysäure), Poly(aminosäuren), Poly(anhydrid), Dipeptiden und Tripeptiden.
  45. Zusammensetzung nach Anspruch 42, die weiter eine zusätzliche Gruppe umfaßt, die zwischen das zweite Polyethylenglykol und die Verknüpfungsgruppe eingeschoben ist, wobei die zusätzliche Gruppe ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Lactid, Glykolid, ε-Caprolacton, Poly(α-hydroxysäure), Poly(aminosäuren), Poly(anhydrid), Dipeptiden und Tripeptiden.
  46. Verfahren zur Herstellung einer eine negativ geladene Verbindung enthaltenden Matrix, die zur Abgabe einer negativ geladenen Verbindung an ein Säugerindividuum nützlich ist, welches die Schritte umfaßt: Bereitstellen eines ersten synthetischen Polymers, das nukleophile Gruppen enthält und eine Alkylenoxid-Hauptkette besitzt, und eines zweiten synthetischen Polymers, das elektrophile Gruppen enthält und eine Alkylenoxid-Hauptkette besitzt; Bilden einer Mischung durch Mischen des ersten synthetischen Polymers und des zweiten synthetischen Polymers, um Vernetzung zu initiieren, wobei das erste synthetische Polymer in der Mischung in molarem Überschuß, verglichen mit dem zweiten synthetischen Polymer, vorhanden ist; Erlauben, daß das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer Vernetzung fortsetzen, um eine positiv geladene vernetzte synthetische Polymermatrix zu bilden; und Reagierenlassen der Matrix mit der negativ geladenen Verbindung.
  47. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes erste synthetische Polymer m nukleophile Gruppen besitzt und besagtes zweite synthetische Polymer n elektrophile Gruppen besitzt, wobei m und n jeweils größer als oder gleich 2 sind und wobei m+n größer als oder gleich 5 ist.
  48. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß das erste synthetische Polymer ein Polyethylenglykol ist und daß die nukleophilen Gruppen ausgewählt sind aus der primären Aminogruppe und einer Thiolgruppe.
  49. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite synthetische Polymer ein Polyethylenglykol-Derivat ist und daß die elektrophilen Gruppen Succinimidylgruppen sind.
  50. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die negativ geladene Verbindung succinyliertes Collagen ist.
  51. Verfahren nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die negativ geladene Verbindung ein negativ geladenes Glykosaminoglykan-Derivat ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: Natriumhyaluronat, Keratansulfat, Keratosuflat, Natriumchondroitinsulfat A, Natriumdermatansuflat B, Natriumchondroitinsulfat C, Heparin, verestertem Chondroitinsulfat C, verestertem Heparin und Kombinationen derselben.
  52. Verfahren zur Herstellung einer eine positiv geladene Verbindung enthaltenden Matrix, die zur Abgabe einer positiv geladenen Verbindung an ein Säugerindividuum nützlich ist, welches die Schritte umfaßt: Bereitstellen eines ersten synthetischen Polymers, das nukleophile Gruppen enthält und eine Alkylenoxid-Hauptkette besitzt, und eines zweiten synthetischen Polymers, das elektrophile Gruppen enthält und eine Alkylenoxid-Hauptkette besitzt; Bilden einer Mischung durch Mischen des ersten synthetischen Polymers und des zweiten synthetischen Polymers, um Vernetzung zu initiieren, wobei das zweite synthetische Polymer in der Mischung in molarem Überschuß, verglichen mit dem ersten synthetischen Polymer, vorhanden ist; Erlauben, daß das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer Vernetzung fortsetzen, um eine negativ geladene vernetzte synthetische Polymermatrix zu bilden; und Reagierenlassen der Matrix mit der positiv geladenen Verbindung.
  53. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes erste synthetische Polymer m nukleophile Gruppen besitzt und besagtes zweite synthetische Polymer n elektrophile Gruppen besitzt, wobei m und n jeweils größer als oder gleich 2 sind und wobei m+n größer als oder gleich 5 ist.
  54. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß das erste synthetische Polymer ein Polyethylenglykol ist und daß die nukleophilen Gruppen ausgewählt sind aus einer primären Aminogruppe und einer Thiolgruppe.
  55. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite synthetische Polymer ein Polyethylenglykol ist und daß die elektrophilen Gruppen Succinimidylgruppen sind.
  56. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die positiv geladene Verbindung methyliertes Collagen ist.
  57. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß die positiv geladene Verbindung ein Glykosaminoglykan-Derivat ist, das ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: veresterter deacetylierter Hyaluronsäure, verestertem deacetyliertem desulfatiertem Chondroitinsulfat A, verestertem deacetyliertem desulfatiertem Chondroitinsulfat C, deacetyliertem desulfatiertem Keratinsulfat, deacetyliertem desulfatiertem Keratosulfat, verestertem desulfatiertem Heparin, Chitosan und Kombinationen derselben.
  58. Verfahren zur Herstellung einer synthetischen Linse, welches die Schritte umfaßt: Bereitstellen eines ersten synthetischen Polymers, das nukleophile Gruppen enthält und eine Alkylenoxid-Hauptkette besitzt, und eines zweiten synthetischen Polymers, das elektrophile Gruppen enthält und eine Alkylen-Hauptkette besitzt; Bilden einer Mischung durch Mischen des ersten synthetischen Polymers und des zweiten synthetischen Polymers, um Vernetzung zu initiieren; Einbringen besagter Mischung in eine linsenförmige Form oder auf eine Oberfläche eines Auges; und Erlauben, daß das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer Vernetzung fortsetzen, um eine klare Linse zu bilden.
  59. Verfahren nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes erste synthetische Polymer m nukleophile Gruppen besitzt und besagtes zweite synthetische Polymer n elektrophile Gruppen besitzt, wobei m und n jeweils größer als oder gleich 2 sind und wobei m+n größer als oder gleich 5 ist.
  60. Verfahren nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß das erste synthetische Polymer ein Polyethylenglykol ist und daß die nukleophilen Gruppen ausgewählt sind aus einer primären Aminogruppe und einer Thiolgruppe.
  61. Verfahren nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite synthetische Polymer ein Polyethylenglykol ist und daß die elektrophilen Gruppen Succinimidylgruppen sind.
  62. Verfahren nach Anspruch 58, das weiter ein Protein umfaßt.
  63. Verfahren nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß besagtes Protein Collagen oder ein Derivat desselben ist.
  64. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 45 zur Verwendung im Verfahren zur Verhinderung der Bildung von Adhäsionen im Anschluß an chirurgischen Eingriff oder Verletzung.
  65. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 45 zur Verwendung als ein biologisches Dichtungsmittel.
  66. Zweikammer-Spritze, wobei eine Kammer ein erstes synthetisches Polymer mit nukleophilen Gruppen, wie angegeben in einem der Ansprüche 1 bis 45, enthält und die zweite Kammer ein zweites synthetisches Polymer mit elektrophilen Gruppen, wie definiert in einem der Ansprüche 1 bis 45, enthält.
  67. Erstes synthetisches Polymer mit nukleophilen Gruppen, wie angegeben in einem der Ansprüche 1 bis 45, und zweites synthetisches Polymer mit elektrophilen Gruppen, wie angegeben in einem der Ansprüche 1 bis 45, für gleichzeitige Verwendung in einem Verfahren zum Einbringen einer vernetzten Polymerzusammensetzung in ein Gewebe innerhalb eines Körpers eines Säugerindividuums, wobei besagte nukleophilen und elektrophilen Gruppen reagieren können, um kovalente Bindungen zwischen dem ersten synthetischen Polymer und den zweiten synthetischen Polymer zu bilden, um eine dreidimensionale Matrix zu bilden.
  68. Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 45 zur Herstellung eines Arzneimittels zur Verwendung in einem Verfahren zum Bewirken der nicht-chirurgischen Befestigung einer ersten Oberfläche an einer zweiten Oberfläche, welches die Schritte umfaßt: Bereitstellen des ersten synthetischen Polymers, das nukleophile Gruppen enthält, und des zweiten synthetischen Polymers, das elektrophile Gruppen enthält; Mischen des ersten synthetischen Polymers und des zweiten synthetischen Polymers, um die Vernetzung zu initiieren; Aufbringen der Mischung auf eine erste Oberfläche, bevor substantielle Vernetzung aufgetreten ist; und Inkontaktbringen der ersten Oberfläche mit einer zweiten Oberfläche, um Adhäsion zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche zu bewirken.
  69. Verwendung nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die erste oder die zweite Oberfläche eine native Gewebeoberfläche ist und die andere von der ersten und zweiten Oberfläche ausgewählt ist aus einer nicht-nativen Gewebeoberfläche und einer Oberfläche eines synthetischen Implantats.
  70. Verwendung nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die erste als auch die zweite Oberfläche native Gewebeoberflächen sind.
  71. Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 45 zur Herstellung eines Arzneimittels zur Verwendung in einem Verfahren zum Einbringen einer vernetzten synthetischen Polymerzusammensetzung in ein Gewebe innerhalb eines Körpers eines Säugerindividuums, welches die Schritte umfaßt: Bereitstellen des ersten synthetischen Polymers, das nukleophile Gruppen enthält, und des zweiten synthetischen Polymers, das elektrophile Gruppen enthält; gleichzeitiges Verabreichen des ersten synthetischen Polymers und des zweiten synthetischen Polymers an das Gewebe; und Erlauben, daß das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer in situ vernetzen.
  72. Verwendung nach Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe weiches Gewebe ist.
  73. Verwendung nach Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe hartes Gewebe ist.
  74. Verwendung nach einem der Ansprüche 71 bis 73, dadurch gekennzeichnet, daß das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer in getrennten Zylindern einer Zweikammer-Spritze enthalten sind und aus dieser verabreicht werden.
  75. Verwendung nach Anspruch 71, die den zusätzlichen Schritt umfaßt, daß eine Mischung durch Mischen des ersten synthetischen Polymers und des zweiten synthetischen Polymers vor Verabreichung gebildet wird, wobei die Mischung innerhalb von 60 Sekunden nach dem Mischen verabreicht wird.
  76. Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 45 zur Herstellung eines Arzneimittels zur Verwendung in einem Verfahren zur Verhinderung der Adhäsion eines ersten Gewebes und eines zweiten Gewebes, das die Schritte umfaßt: Bereitstellen eines ersten synthetischen Polymers, das nukleophile Gruppen enthält, und eines zweiten synthetischen Polymers, das elektrophile Gruppen enthält; Bilden einer Mischung durch Mischen des ersten synthetischen Polymers und des zweiten Polymers, um Vernetzung zu initiieren; Aufbringen der Mischung auf das erste Gewebe, bevor substantielle Vernetzung aufgetreten ist; und Erlauben, daß das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer Vernetzung in situ fortsetzen.
  77. Verwendung der Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 45 zur Herstellung eines Arzneimittels zur Verwendung in einem Verfahren zum Beschichten einer Oberfläche eines synthetischen Implantats, das die Schritte umfaßt: Bereitstellen des ersten synthetischen Polymers, das nukleophile Gruppen enthält, und des zweiten synthetischen Polymers, das elektrophile Gruppen enthält; Bilden einer Mischung durch Mischen des ersten synthetischen Polymers und des zweiten synthetischen Polymers, um Vernetzung zu initiieren; Aufbringen der Mischung auf eine Oberfläche des synthetischen Implantats; und Erlauben, daß das erste synthetische Polymer und das zweite synthetische Polymer miteinander auf der Oberfläche des synthetischen Implantats vernetzen.
  78. Verwendung nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische Implantat ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus: künstlichen Blutgefäßen, künstlichen Herzklappen, Gefäßtransplantaten, Gefäßstents, Kombinationen aus Gefäßstent/-transplantat, chirurgischen Membranen, chirurgischen Netzen und Brustimplantaten.
  79. Verwendung nach Anspruch 77, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung eine netto neutrale Ladung besitzt.
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