Стерилизация биоразлагаемых гидрогелей

Стерилизация биоразлагаемых гидрогелей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Биоразлагаемые гидрогели на основе полиэтиленгликолей представляют интерес во многих областях медицинского или фармацевтического применения, например, при регенерации тканей, для изоляции ран и в составе лекарственных средств. В некоторых областях применения, в частности, при введении в их состав лекарственных средств, из соображений безопасности строго рекомендуется придавать полиэтиленгликолевому гидрогелю способность к биоразложению. Биоразлагаемость может быть придана гидрогелю за счет сложноэфирных связей, которые в водной среде in vivo подвергаются самопроизвольному или ферментативному гидролизу.

Стерильность фармацевтической композиции или медицинского препарата, предназначенного для имплантации или для наружного применения, законодательно обязательна для получения разрешения на выпуск соответствующей продукции на рынок. Предлагались такие различные способы стерилизации, как термическое воздействие, обработка давлением, фильтрование, химическая обработка или облучение. К сожалению, эти способы стерилизации не могут быть использованы на биоразлагаемых полиэтиленгликолевых гидрогелях, поскольку они не позволяют сохранить исходную структуру и свойства такого гидрогеля и в соответствии с этим ограничивают возможность медицинского применения полиэтиленгликолевых биоразлагаемых гидрогелей.

Так, например, растворы для инъекций чаще всего стерилизуются в соответствующих флаконах в автоклавах, но при повышенной температуре биоразлагаемые связи подвергаются ускоренному расщеплению. В соответствии с этим автоклавирование биоразлагаемого полиэтиленгликолевого гидрогеля приведет к преждевременному разложению материала, который после этого окажется непригодным для применения в медицинских целях.

В соответствии с другим способом раствор может быть стерилизован фильтрованием с использованием фильтров с размером пор 0,2 мкм для удаления любой микробной контаминации с последующим заполнением флаконов стерильным раствором в асептических условиях. Однако в случае нерастворимого полиэтиленгликолевого гидрогеля с сетчатой структурой этот материал не может быть переведен в раствор, при этом он может представлять собой суспензию микрочастиц или других трехмерных объектов (например, дисков или трубочек) с размерами, которые обычно превышают 0,2 мкм; в соответствии с этим такие суспензии или гелевые объекты не могут быть стерилизованы фильтрованием.

В заявке на Международный патент WO 2003/035244 представлен аппарат с замкнутым циклом, который обеспечивает получение стерильных микрочастиц. Стерилизованные фильтрованием химические компоненты поддерживаются в системе в стерильном состоянии в асептической среде во время формирования частиц, что и приводит к получению стерильных микрочастиц.

Такой асептический способ получения, включающий стадию стерилизации фильтрованием на уровне исходных материалов и поддержание асептических условий по ходу процесса, имеет определенные недостатки по сравнению со стерилизацией после получения гидрогеля, которую называют термической стерилизацией. Чем раньше реализуется стадия стерилизации в процессе производства, тем выше риск случайной контаминации. Асептический способ получения требует также разработки высокотехнологичного производственного оборудования, что повышает стоимость производства. В соответствии с этим предпочтение отдается способу термической стерилизации.

Фотодеградация полимеров при облучении УФ-светом и гамма-излучением приводит к образованию радикалов и/или ионов, которые часто вызывают расщепление и образование поперечных сшивок. Ситуация осложняется также окислением, поскольку действие света редко осуществляется при отсутствии кислорода. В общем случае это приводит к изменению свойств гидрогеля и способности материала подвергаться биоразложению (Encyclopedia of Polymer Science and Technology, Mark Herman (Изд.) Wiley, 2004, с.263 и сл.).

Обработка газообразным этиленоксидом или раствором, содержащим пероксид водорода, вызовет аналогичные побочные реакции с отрицательным эффектом по отношению к способности гидрогеля к биоразложению и приведет к значительному изменению кинетики разложения обработанного гидрогеля по сравнению с необработанным материалом гидрогеля. В дополнение к этому, надо принимать меры для того, чтобы в гидрогеле не осталось значительных количеств, например, этиленоксида, у которого может проявиться токсичность и который может вызвать нежелательные побочные эффекты.

Для преодоления связанных с термической стерилизацией осложнений объединяли процессы образования сетчатой структуры и стерилизации. Патент США №5634943 относится к способу получения полиэтиленгликолевого гидрогеля с сетчатой структурой при действии гамма-излучения. При таком подходе линейный полиэтиленгликоль (с молекулярной массой 200 кДа) растворяют в водном растворе хлорида натрия, освобождают раствор от газов и облучают его таким источником гамма-излучения, как Со 60. Доза в пределах от 2,5 до 25 Мрад (это эквивалентно дозе от 25 до 250 кГр) достаточна для образования поперечных сшивок между полиэтиленгликолевыми цепями вследствие образования свободных радикалов и установления связей между цепями, и в результате получают гидратированный нерастворимый гидрогель. Поскольку доза радиации достаточно велика и для стерилизации, в одну стадию получают материал, который пригоден для имплантации в роговицу глаза.

По аналогии с этим в заявке на патент США 20090030102 представлен способ формирования предназначенного для использования в электронных устройствах полимерного геля с сетчатой структурой, основанного на полиалкиленоксиде, полиариленоксиде или на полиглицидиловом эфире, при этом сетчатая структура в нем образуется в присутствии средства для образования сетчатой структуры и органического растворителя при облучении УФ-светом и/или при действии гамма-излучения.

Для других областей применения, например, для доставки в организм фармацевтических препаратов, желательно, чтобы полиэтиленгликолевый гидрогель был биоразлагаемым. Патент США №6537569 относится к способу получения разлагаемых полиэтиленгликолевых гидрогелей с помощью гамма-излучения. В этом случае используют линейные полиэтиленгликолевые цепи, соединенные биоразлагаемыми сложноэфирными связями (молекулярные массы 10 кДа). Облучение мощностью от 25 до 30 кГр приводит к образованию связей между цепями и к получению нерастворимого полиэтиленгликолевого гидрогеля.

Существует также возможность регулирования скорости выделения лекарства за счет изменения плотности сетчатой структуры в полиэтиленгликолевых гидрогелях, которые облучались УФ-светом или гамма-излучением (Minkova и др., J. Polym. Sci., Polym. Phys. 27 (1989), 621-642; Belcheva и др., Macromol. Symp.103 (1996), 193; Rosiak и Yoshii, Nuclear Instruments and Methods in Physics research B, 151 (1999), 56-64; Rosiak, Ulansky, Radiation Physics and Chemistry 55 (1999), 139-151; Dimitrov и др., Acta Pharmaceutica Turcica 46 (2004) 49-54). Правда, в таком случае присутствие фармацевтического препарата в процессе облучения требует таких условий, при которых фармацевтический препарат не подвергается трансформациям, однако возможность протекания вызванных облучением побочных реакций, например, окисления или гидролиза или же присоединения к полимерным цепям, делает такой способ обработки практически неприменимым для большинства лекарственных средств.

Было показано, что облучение влияет и на такие другие свойства основанных на полиэтиленгликолях гидрогелей, как набухание и однородность (Kanjickal и др., J. Biomed. Mater. Res. A., 2008 Jan 9 - Effects of sterilization on poly(ethylene glycol) hydrogels).

В литературе описаны различные основанные на полиэтиленгликолях гидрогели. Так, например, в WO 2006/003014 представлены пролекарства в виде конъюгатов с полимерным гидрогелем, в которых гидрогель состоит из не подвергающихся биоразложению основных структурных единиц, связь между которыми осуществляется соединительными структурами, в составе которых есть биоразлагаемые связи. Заявка на Европейский патент №09167026.5 относится к основанному на полиэтиленгликолях гидрогелю с характеристической пакетной кинетикой разложения на поздней стадии.

Гидрогель, состоящий только из полиэтиленгликолевых структурных единиц представлен в Европейском патенте №1019446. Для придания гидрогелю способности к разложению в него встроены подверженные гидролизу связи. Патент относится также к применению такого гидрогеля в качестве средства для доставки в организм лекарства.

В патенте США №5514379 представлены наряду с другими основанные на полиэтиленгликолях гидрогели, которые могут содержать только диагностические метки или их сочетание с терапевтическими препаратами. Аналогично этому в патенте США №6602952 представлены полиэтиленгликоль-хитозановые гидрогели, содержащие биологически активные средства, которые можно вводить инъекционным путем in vivo. В заявке РСТ WO 2006/38462 описаны содержащие поли(этиленоксиды) гидрогели с сетчатой структурой с карбаматными группами, которые применяют в качестве средств для доставки лекарств в организм или для других биомедицинских функций.

Хотя все представленные выше гидрогели должны быть использованы по назначению, которое требует стерильности, в этих патентах или заявках на патент не обращается внимания на выполнение этого требования, что ограничивает возможности их практического применения.

Вследствие трудностей, связанных со стерилизацией гидрогелей, нерастворимые биоразлагаемые гидрогели с сетчатой структурой на основе полиэтиленгликолей пока не нашли широкого применения как таковые, их используют только в качестве прекурсорных композиций, которые образуют гидрогель in situ после поступления в организм (Corgel^ТМ BioHydrogel, Focal® Technology). В соответствии с этим существует потребность в разработке способа финальной стерилизации гидрогелей малозатратным и щадящим путем для эффективного использования гидрогелей в таких областях применения, которые чувствительны к контаминации.

В связи с этим объектом настоящего изобретения является разработка альтернативного способа стерилизации нерастворимого биоразлагаемого гидрогеля на основе полиэтиленгликолей для по крайней мере частичного преодоления представленных выше недостатков и для выполнения представленных выше требований.

Поставленная цель достигается способом стерилизации основанного на поли(этиленгликолях) биоразлагаемого нерастворимого гидрогеля с основными структурными единицами, соединенными между собой разлагаемыми гидролитическим путем связями, включающего стадии:

(а) получение гидрогеля,

(б) сольватирование гидрогеля в защитном растворителе или в смеси двух или нескольких защитных растворителей или же в их водном растворе,

(в) обработка сольватированного гидрогеля гамма-излучением.

Неожиданно было обнаружено, что предварительно сформированный биоразлагаемый нерастворимый гидрогель на основе полиэтиленгликолей может быть стерилизован гамма-излучением так, что при этом не будут повреждены лабильные биоразлагаемые связи, не будут трансформированы стабильные связи и не произойдет образование сетчатой структуры; для этого обработка гамма-излучением должна проводиться в присутствии защитного растворителя, в предпочтительном случае это N-метил-2-пирролидон, диметилацетамид, диметилформамид или 1,3-диметил-2-имидазолидинон, причем более предпочтительным является М-метил-2-пирролидон.

В частности, кинетика разложения in vitro таких соответствующих изобретению обработанных радиацией нерастворимых биоразлагаемых полиэтиленгликолевых гидрогелей идентична кинетике разложения in vitro таких полиэтиленгликолевых гидрогелей, которые не подвергались облучению. Кроме того, такие обработанные радиацией нерастворимые биоразлагаемые полиэтиленгликолевые гидрогели сохраняют способность к полному разложению. Если бы в результате образования радикалов были получены поперечные связи между цепями, то произошло бы изменение кинетики разложения и процесс разложения нерастворимого, биоразлагаемого гидрогеля замедлился, кривая разложения имела бы более пологий характер и разложение не могло бы быть полным.

В случае, когда нерастворимый биоразлагаемый полиэтиленгликолевый гидрогель содержит функциональные группы, такие группы сохраняют свою функциональность и после стерилизации.

В соответствии с настоящим изобретением используемые в нем понятия имеют приведенное далее значение.

Понятие гидрогеля относится к трехмерной гидрофильной или амфифильной полимерной сетчатой структуре, которая может принимать большое количество воды. Сетчатые структуры состоят из гомополимеров или сополимеров, они нерастворимы из-за того, что в них присутствуют ковалентные химические или физические связи (ионные, гидрофобные взаимодействия, взаимопроникновения), образующие поперечные сшивки. Эти поперечные сшивки формируют в сетчатой структуре каркас и делают ее физически однородной.

Понятие «основанные на полиэтиленгликолях гидрогели» («ПЭГ гидрогели») следует понимать в том смысле, что отношение масс полиэтиленгликолевых цепей в гидрогеле составляет не менее 10 масс.%, в предпочтительном случае не менее 25 масс.%, из расчета на общую массу гидрогеля. Остальная масса может состоять из других полимеров и других структурных единиц.

Понятие полимера относится к молекуле, составленной из повторяющихся структурных единиц, соединенных химическими связями с образованием линейных, кольцевых, разветвленных сетчатых или дендримерных структур или их сочетаний, полимеры могут быть синтетического или биологического происхождения или же они могут быть получены сочетанием двух этих механизмов их образования. В число примеров входят, наряду с другими, поли(акриловые) кислоты, поли(акрилаты), поли(акриламиды), поли(алкоксильные) полимеры, поли(амиды), поли(амидоамины), поли(аминокислоты), поли(ангидриды), поли(аспартамиды), поли(масляная кислота), поли(капролактон), поли(карбонаты), поли(цианоакрилаты), поли(диметилакрил-амиды), поли(эфиры), поли(этилены), поли(этиленгликоли), поли(этиленоксиды), поли(этилоксазолины), поли(гликолевая кислота), поли(гидроксиэтилакрилаты), поли(гидроксиэтил-оксазолины), поли(гидроксипропилметакриламиды), поли(гидроксипропилметакрилаты), поли(гидроксипропилоксазолины), поли(иминокарбонаты), поли(N-изопропилакриламиды), поли(дактиды), сополимеры молочной и гликолевой кислоты, поли(метакриламиды), поли(метакрилаты), поли(метилоксазолины), поли(пропиленфумараты), поли(органофосфазены), поли(ортоэфиры), поли(оксазолины), поли(пропиленгликоль), поли(силоксаны), поли(уретаны), поли(виниловые спирты), поли(виниламины), поли(винилметиловый эфир), поли(винилпирролидон), силиконы, рибонуклеиновые кислоты, дизоксирибонуклеиновые кислоты, альбумины, антитела и их фрагменты, белок плазмы крови, коллагены, эластин, фасцин, фибрин, кератины, полиаспартат, полиглютамат, проламины, трансферрины, цитохромы, флавопротеин, гликопротеины, гемопротеины, липопротеины, металлопротеины, фитохромы, фосфопротеины, опсины, агар, агароза, альгинат, арабинаны, арабиногалактаны, каррагенан, целлюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза и другие основанные на углеводах полимеры, хитозан, декстран, декстрин, желатин, гиалуроновая кислота и ее производные, маннан, пектины, рамногалактуронаны, крахмал, гидроксиалкилированный крахмал, ксилан, а также их сополимеры и функционализированные производные.

Понятие «интактный», используемое по отношению к стерилизованному гидрогелю, означает, что в процессе стерилизации не произошло нарушение лабильных биоразлагаемых связей, при этом также не были нарушены стабильные связи и не обнаруживается появление других поперечных сшивок. «Интактность» гидрогеля можно определить по кинетике разложения in vitro основанного на полиэтиленгиколях биоразлагаемого гидрогеля, стерилизованного в соответствии с изобретением, когда ее уровень идентичен кинетике разложения in vitro нестерилизованного биоразлагаемого полиэтиленгликолевого гидрогеля. Более того, такие облученные биоразлагаемые полиэтиленгиколевые гидрогели сохраняют способность к полному разложению. Если бы в результате генерирования радикалов происходило образование связей между цепями, то это проявилось бы на кинетике процесса разложения гидрогеля и скорость процесса разложения гидрогеля замедлилась, стала бы более пологой кривая, описывающая процесс разложения, а сам процесс разложения мог бы стать неполным. Если бы происходил разрыв цепей, то процесс разложения полиэтиленгликолевого гидрогеля должен был ускориться. В предпочтительном случае понятие «идентичный» по отношению к двум кинетикам разложения означает, что время, требуемое для разложения доли в х %, изменяется в обеих кинетиках разложения не более чем на 20%, в предпочтительном случае не более чем на 15%, при этом х лежит в пределах от 5 до 90.

Если биоразлагаемый гидрогель, основанный на полиэтиленгликолях, содержит функциональные группы, то эти функциональные группы не изменяются. Так, например, если функциональные группы представлены аминными группами, то содержание амина в основанном на полиэтиленгликолях гидрогеле после процесса стерилизации остается тем же самым, что и до стерилизации. В этом контексте понятие «тот же самый» означает, что число функциональных групп в стерилизованном в соответствии с настоящим изобретением гидрогеле отличается от числа функциональных групп в гидрогеле до стерилизации не более чем на 30%, в предпочтительном случае не более чем на 20%.

Для изучения кинетики разложения от нерастворимого биоразлагаемого гидрогеля, основанного на полиэтиленгликолях, могут быть отделены аликвотные пробы растворимых продуктов разложения основной структуры и проведено их количественное определение так, чтобы при этом не учитывалось содержание других растворимых продуктов разложения, выделяющихся из гидрогеля. Сам гидрогель может быть отделен от избытка водного буфера с осмотически физиологической концентрацией раствора отстаиванием или центрифугированием. Центрифугирование можно проводить так, чтобы количество супернатанта составляло не менее 10% от объема набухшего гидрогеля. Растворимые продукты разложения гидрогеля остаются в водном супернатанте после проведения такого отстаивания или центрифугирования и растворимые в воде продукты разложения, включающие один или несколько структурных элементов основной структуры, можно изучать, направляя аликвоты этого супернатанта на соответствующее разделение и/или на аналитическое исследование.

В альтернативном случае растворимые в воде продукты разложения могут быть отделены от нерастворимых в воде продуктов разложения фильтрованием через фильтр 0,45 мкм, после которого растворимые в воде продукты разложения оказываются в фильтрате. Растворимые в воде продукты разложения могут быть также отделены от нерастворимых продуктов разложения с помощью комбинирования процессов центрифугирования и фильтрования.

Так, например, структурные единицы основной структуры могут включать группы, которые поглощают УФ-свет с такими длинами волн, в области которых другие продукты разложения ультрафиолетовый свет не поглощают. Группы, характеризующимися избирательным поглощением УФ-света, могут быть представлены такими структурными элементами основной структуры, как амидные связи, или же они могут быть введены в основную структуру присоединением по входящим в ее состав реакционноспособным функциональным группам с включением таких ароматических кольцевых систем, как индолильные группы.

Для улучшения физико-химических или фармакокинетических свойств лекарства in vivo такое лекарство может быть сопряжено с носителем, например, с гидрогелем. Если прочность связи лекарства с носителем и/или с соединительным элементом невелика, то такие системы обозначают как соединенные с носителем пролекарства. В соответствии с определением IUPAC (его можно найти по адресу http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac.medchem, от 22 июля 2009 г.) соединенное с носителем пролекарство представляет собой такое пролекарство, которое содержит легко разлагающуюся связь соответствующего активного вещества с лабильной группой носителя, что приводит к улучшению физико-химических или фармакокинетических свойств, при этом лекарство может легко отделяться in vivo, обычно в результате гидролитического расщепления.

Понятия «лекарство», «биологически активная молекула», «биологически активная структурная единица, «биологически активное действующее вещество», «активное действующее вещество» и подобные им относятся к какому-либо веществу, которое может влиять на какие-либо физические или биохимические свойства биологического организма, включая, наряду с другими, вирусы, бактерии, грибы, растения, животных и людей. В частности, в этих рамках, биологически активные молекулы представляют собой любые вещества, предназначенные для диагностики, ухода за больными, ослабления симптомов, лечения или профилактики болезней у людей или у других животных, а также, с другой стороны, для улучшения физического или ментального самочувствия у людей или у животных. В число примеров биологически активных молекул, наряду с другими, входят пептиды, белки, ферменты, лекарства с небольшими молекулами (например, лекарства непептидной природы), красители, липиды, нуклеозиды, олигонуклеотиды, полинуклеотиды, нуклеиновые кислоты, клетки, вирусы, липосомы, микрочастицы и мицеллы. Классы биологически активных действующих веществ, которые могут быть использованы в рамках изобретения, представлены, наряду с другими, снотворными и успокаивающими средствами, психостимуляторами, транквилизаторами, респираторными лекарствами, антиконвульсантами, мышечными релаксантами, средствами для лечения паркинсонизма (антагонистами дофамина), анальгетиками, противовоспалительными средствами, противоаллергическими средствами, анксиолитиками (средствами для снятия тревожных состояний), средствами для подавления аппетита, средствами от ожирения, средствами для лечения мигрени, мышечными контрактантами, противоинфекционными препаратами (антибиотиками, противовирусными средствами, противогрибковыми средствами, бактерицидами, вакцинами), противовоспалительными препаратами, средствами для лечения артритов, противомалярийными препаратами, противорвотными средствами, противоэпилептическими средствами, антидиабетическими средствами, бронходилаторами, цитокинами, факторами роста, противораковыми средствами, антикоагулянтами, средствами для снижения давления крови, сердечнососудистьми лекарствами, сосудорасширяющими средствами, сосудосуживающими средствами, антиаритмическими средствами, антиоксидантами, антиастматическими средствами, средствами для воздействия на центральную нервную систему, гормональными препаратами, включая противозачаточные средства, иммуномодуляторами, симпатомиметиками, диуретиками, активными веществами для регулирования уровня липидов, антиандрогенными препаратами, противопаразитарными средствами, антикоагулянтами, неопластическими и антинеопластическими препаратами, гипогликемическими средствами, стероидными препаратами, пищевыми веществами и пищевыми добавками, стимуляторами роста, антиэнтеритными средствами, вакцинами, антителами, диагностическими препаратами, контрастными средствами и подобными им.

Понятие «элементы структуры из небольших биологически активных молекул» относится к представленным выше биологически активным элементам структуры с молекулярной массой 3000 Дальтон или меньше.

Биоразлагаемость гидрогелей, получаемых в соответствии с настоящим изобретением, достигается путем введения в их состав связей, расщепляемых гидролитическим путем.

Понятие «биоразлагаемый» в контексте настоящего изобретения относится к системе связей, которые не подвергаются неферментативному гидролитическому разложению в физиологических условиях (водный буфер с рН 7,4 при 37°С) с периодом полупревращения в пределах от одного часа до трех месяцев и в число которых, наряду с другими, входят аконитилы, ацетали, карбоксангидриды, карбоксилатные сложные эфиры, имины, гидразоны, амиды малеиновой кислоты, ортоэфиры, фосфамиды, фосфорные эфиры, фосфосилильные эфиры, силильные эфиры, сульфонильные эфиры, ароматические карбаматы, а также их сочетания и подобные им. Предпочтительные биоразлагаемые системы связей представлены карбоксилатными эфирами, карбонатами, фосфорными эфирами и эфирами сульфокислот, при этом особое предпочтение отдается карбоксилатным эфирам или карбонатам. Понятно, что при исследовании in vitro из практических соображений можно выбрать условия ускоренного протекания процесса, например, водный буфер со значением рН 9 при 37°С.

В соответствии с этим разлагаемые гидролитическим путем связи представлены, например, связями в аконитилах, ацеталях, карбоксангидридах, карбоксилатных сложных эфирах, иминах, гидразонах, амидах малеиновой кислоты, ортоэфирах, фосфамидах, фосфорных эфирах, фосфосилильных эфирах, силильных эфирах, сульфонильных эфирах, ароматических карбаматах, а также в их сочетаниях и подобных им. Предпочтительные биоразлагаемые связи представлены связями в карбоксилатных эфирах, карбонатах, фосфорных эфирах и эфирах сульфокислот, при этом особое предпочтение отдается карбоксилатным эфирам или карбонатам.

Если говорится о «прерванной цепи», то это означает, что между двумя атомами углерода углеродной цепи встроена мочевинная, амидная или карбаматная группа или же иная группа.

Понятие «не подвергающиеся биоразложению» (устойчивые) относится к связям, которые представляют собой нерасщепляющиеся стабильные связи, то есть к соответствующим соединительным структурным элементам с периодом полупревращения в физиологических условиях (водный буфер со значением рН 7,4 при 37°С) не менее шести месяцев.

Понятие «системы доставки пролонгированного действия» относится к композициям, которые высвобождают лекарство в теле пациента в течение продолжительного периода времени.

Понятие «хирургическая пластырная масса» или «медицинская пластырная масса» относится к основанным на гидрогелях клеях и других составах, предназначенных для закрывания таких ран, как разрезы, рваные раны, проколы, потертости, закрытые травмы или места отрыва.

Понятие «гемостатические средства» относится к средствам для остановки кровотечения из ран.

Понятие «хирургические губки» относится к губкам, которые используют для абсорбирования жидкости там, где происходит хирургическое вмешательство.

Гамма-излучение определяется как электромагнитное излучение с энергией кванта более 200 кэВ, независимо от источника этого излучения. В предпочтительном случае источником излучения является кобальт 60.

Понятие «стерильный» относится к отсутствию любых обнаруживаемых передающихся возбудителей, включая бактерии, дрожжи, грибы, вирусы, споры, во всех видах и на всех стадиях их развития.

«Процесс стерилизации» представляет собой процедуру, осуществляемую для того, чтобы сделать материал стерильным, например, с помощью такого излучения, как УФ-свет, или с помощью гамма-излучения. В предпочтительном случае используют гамма-излучение.

Понятие «защитный растворитель» относится к химическому соединению, используемому для сольватирования сухого гидрогеля перед стерилизацией для сохранения его трехмерной структуры и физико-химических свойств, то есть для защиты его от повреждения.

Далее следует более детальное описание настоящего изобретения.

Изобретение относится к способу стерилизации основанных на полиэтиленгликолях биоразлагаемых нерастворимых гидрогелей путем облучения их в присутствии защитного растворителя, который сохраняет гидрогель в неповрежденном состоянии. Основанные на полиэтиленгликолях биоразлагаемые нерастворимые гидрогели, стерилизованные в соответствии с настоящим изобретением, характеризуются той же самой кинетикой разложения, что и до стерилизации, и они подвергаются полному разложению; это означает, что в их составе не произошло повреждение лабильных биоразлагаемых связей, а также не нарушались стабильные связи и не происходило образование нежелательных поперечных связей, то есть гель сохранился в исходном состоянии. Если основанные на полиэтиленгликолях биоразлагаемые нерастворимые гидрогели, стерилизованные в соответствии с настоящим изобретением, содержат реакционноспособные функциональные группы, то сохраняется и функциональность этих групп, то есть эти группы сохраняются в исходном виде. Такие реакционноспособные функциональные группы могут служить в качестве точек присоединения с образованием прямых или промежуточных связей с аффинным лигандом, хелатирующей группой, лекарством, пролекарством, пролекарством, присоединенным через соединительный элемент, и с аналогичными веществами. Не ограничивающими объем притязаний примерами таких реакционноспособных функциональных групп, наряду с другими, служат функциональные группы карбоновых кислот и активированных производных, аминов, малеинимидов, тиолов, сульфокислот и их производных, карбонатов и их производных, карбаматов и их производных, гидроксильные, альдегидные, кетонные, гидразиновые, изоцианатные, изотиоцианатные группы, функциональные группы кислот фосфора и их производных, фосфоновых кислот и их производных, галогенацетильные, алкилгалогенидные, акрилоильные группы и другие альфа-бета-ненасыщенные группы, выступающие в роли акцепторов в реакциях по Михаэлю, такие арилирующие остатки, как арилфторидные, гидроксиламинные группы, такие дисульфидные группы, как пиридилдисульфидные, винилсульфонильные, винилкетонные, диазоалкановые, диазоацетильные соединения, эпоксидные, оксирановые и азиридиновые группы, при этом предпочтение отдается функциональным группам карбоновых кислот и их активированных производных, аминным, тиольным группам, функциональным группам сульфокислот и их производных, карбонатным группам и их производным, карбаматным группам и их производным, гадроксильным, альдегидным, кетонным, гидразиновым, изоцианатным, изотиоцинатным группам, функциональным группам кислот фосфора и их производных, функциональным группам фосфоновых кислот и их производных, галогенацетильным, алкилгалогенидным, акрилоильным группам, таким арилирующим остаткам, как арилфторидные остатки, гидроксиламинным, таким дисульфидным группам, как пиридилдисульфидные группы, винилсульфонильным, винилкетонньш, оксирановьш и азиридиновьш группам. В число предпочтительных реакционноспособных функциональных групп входят тиольные, малеинимидные, аминные группы, функциональные группы карбоновых кислот и их производных, карбонатные группы и их производные, карбаматные группы и их производные, альдегидные, галогенацетильные группы. Более предпочтительными являются тиольные группы, аминогруппы, карбоксилатные группы и их производные, карбонатные группы и их производные, карбаматные группы и их производные, альдегидные и галогенацетильные группы. В предпочтительном случае реакционноспособными функциональными группами являются первичные аминогруппы или функциональные группы карбоновых кислот, особое предпочтение отдается первичным аминным группам.

В одном из вариантов реакционноспособные функциональные группы в биоразлагаемых нерастворимых гидрогелях на основе полиэтиленгликолей защищены защитными группами, которые отщепляются после стерилизации.

Стерилизованные в соответствии с настоящим изобретением нерастворимые гидрогели на основе полиэтиленгликолей могут найти применение по любому назначению, в соответствии с которым их стерильность желательна или обязательна, так, например, это тканевая инженерия, накожное применение, внутриглазное применение, медицинская имплантация, хирургические пластырные массы и губки, гемостатические составы, системы доставки пролонгированного действия, средства для медицинской визуализации и пролекарственные носители. В предпочтительном случае их применяют в качестве систем доставки с пролонгированным действием и пролекарственных носителей, в особо предпочтительном случае в качестве пролекарственных носителей. Предварительно сформированный трехмерный гидрогель стерилизуют облучением в присутствии защитного растворителя или смеси двух или нескольких защитных растворителей или же их водных растворов, после этого в стерильный гидрогель могут быть введены, например, такие биологически активные структурные единицы, как, например, пептиды, белки или небольшие молекулы. Такие биологически активные структурные единицы могут быть присоединены к гидрогелю как через стабильные спейсерные структуры, так и через биоразлагаемые соединительные структурные элементы.

В альтернативном варианте в состав соответствующих настоящему изобретению биоразлагаемых нерастворимых гидрогелей на основе полиэтиленгликолей сначала вводят структурные элементы в виде небольших биологически активных молекул и после этого проводят стерилизацию облучением в присутствии защитного растворителя или смеси двух или нескольких защитных растворителей или же их водных растворов.

Подходящие для стерилизации соответствующие настоящему изобретению нерастворимые гидрогели на основе полиэтиленгликолей могут иметь разную форму, в их число, наряду с другими входят бесформенные образования, сферические, двояковыпуклые, плоские (например, в виде пленок) или трубчатые гидрогели. В предпочтительном варианте основанный на полиэтиленгликолях нерастворимый гидрогель состоит из сферических микрочастиц с диаметром частиц от 1 до 1000 микронов, в предпочтительном случае от 10 до 100 микронов.

Подходящий для стерилизации в соответствии с настоящим изобретением основанный на полиэтиленгликолях нерастворимый гидрогель состоит из основных структурных единиц, связанных между собой разлагаемыми связями. В соответствующих случаях основные структурные единицы могут иметь образующие сетчатую структуру поперечные сшивки через олигомерные, полимерные или низкомолекулярные структурные единицы, которые соединены с основными структурами разлагаемыми связями и которые в дополнение к этому могут иметь другие разлагаемые связи. В случае необходимости основные структурные единицы могут иметь прочные связи с одной или с несколькими из представленных далее структур: лигандные хелатирующие группы, спейсерные молекулы, блокирующие группы.

В одном из вариантов настоящего изобретения гидрогель имеет представленный далее состав.

Основанный на полиэтиленгликолях нерастворимый биоразлагаемый гидрогель состоит из основных структурных единиц, соединенных между собой связями, которые разлагаются гидролитическим путем. В предпочтительном случае основная структурная единица имеет молекулярную массу в пределах от 1 кДа до 20 кДа, в более предпочтительном случае от 1 кДа до 15 кДа.

В предпочтительном случае в основанном на полиэтиленгликолях нерастворимом биоразлагаемом гидрогеле основные структурные единицы характеризуются числом функциональных групп, состоящих из образующих поперечные сшивки биоразлагаемых функциональных групп и реакционноспособных функциональных групп. В предпочтительном случае сумма образующих поперечные сшивки биоразлагаемых групп и реакционноспособных функциональных групп равна шестнадцати или более, в предпочтительном случае эта сумма составляет от 16 до 128, в более предпочтительном случае от 20 до 100, в еще более предпочтительном случае от 20 до 40, в еще более предпочтительном случае от 24 до 80, в еще более предпочтительном случае также от 28 до 32, в наиболее предпочтительном случае от 30 до 60 и в самом предпочтительном случае от 30 до 32. Понятно, что в дополнение к образующим поперечные сшивки функциональным группам и к реакционноспособным функциональным группам могут присутствовать еще и защитные группы.

Функциональные группы могут быть присоединены к линейной цепи, в этом случае функциональные группы могут быть в регулярном или в случайном порядке распределены по цепи или же, в альтернативном случае, цепь может оканчиваться двумя дендритными структу