囊封治疗产品的方法及其用途技术

本发明专利技术涉及囊封方法，所述囊封方法包括用于生物材料或治疗剂的免疫保护和长期发挥功能的藻酸盐基微囊化。生物材料或治疗剂被通过使藻酸盐聚合物胶凝而形成的膜包围。具体而言，尽管绝非排他性地，囊封系统预期用于同种或异种移植。所述膜提供囊封材料的保护性屏障，确保了寿命并且防止来自屏障外部的不希望的影响，例如炎性反应或免疫响应。本发明专利技术还涉及产生和提供用于细胞疗法的囊封产品的方法。通过囊封方法得到的治疗产品可提供改善或治疗一系列病症的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及囊封方法，所述囊封方法包括用于活细胞或治疗剂的免疫保护和长期发挥功能的藻酸盐基微囊化。具体而言，尽管绝非排他性地，囊封系统用于同种或异种移植。本专利技术还涉及制造和使用囊封系统的方法，以及囊封细胞产品在细胞疗法中的用途。
技术介绍
细胞移植在实验上和临床上正变得越来越成功。其利用材料科学、细胞生物学和药物递送方面的发展来开发微囊化和大囊化的细胞疗法平台。这些构思允许受控递送治疗分子以治疗急性和慢性疾病，但它们的广泛使用受到以下几方面的阻碍:频繁施用易侵蚀材料的需要，以及不可降解材料的取回和长期生物相容性问题。在可生物降解材料的情况下，囊封的细胞疗法的成功将在很大程度上取决于对材料在移植后的稳定性的理解，并最终取决于该稳定性如何影响移植物支持细胞存活、蛋白质分泌和扩散、免疫分离、生物相容性、物理放置和固定、降解的能力，以及分泌产物的功效和药效学。细胞(微)囊封是一个良好建立的概念，其可被实施用于许多应用，例如细胞疗法、细胞生物传感器、用于蛋白质和抗体生产的细胞固定化、食品工业或营养品的益生菌囊封。使用活细胞来治疗病理病症的细胞疗法可能是治疗性蛋白质递送中遇到的困难的解决方案。实际上，由于蛋白质的物理化学和生物特性，蛋白质的生产和施用是具有挑战性的。微囊化是其中例如生物来源的小的离散物质变成被膜包封的过程，所述膜优选与其被放置在其中的受体相容。所产生的膜为半透膜，其允许细胞代谢必需的分子(营养物、氧气、生长因子等)流入，并允许治疗性蛋白质和废物向外扩散。同时，免疫系统的细胞和较大分子被保持在远处，避免终身暴露 于高毒性的免疫抑制药物。已经提出了许多装置类型，但包埋在基质中显示出显著的优点，因为这样的装置由于具有高表面与内部体积比而使质量转移优化，高表面与内部体积比对于细胞成活率和对外部信号的快速分泌响应是至关重要的。尽管这样的人工装置并不直接连接到宿主身体和器官(血管外装置)，但它们表现出支持截留的细胞代谢、生长和分化。此外，将基质包埋的物质沉积在特定的身体隔室中可获得蛋白质的高且持续的局部浓度，降低可能的副作用。基质和中空球可通过用于药物递送和其它非药理学应用的良好描述的许多技术来有效地产生。但是，在细胞囊封应用中，必须满足复杂并且相冲突的要求。不仅需要重复性非常好的方法用于制备具有非常精确的参数(渗透性、大小、表面)的装置，而且这些方法还应在囊封过程中和植入后额外地支持细胞完整性和成活率。最后，制备方法必须确保对于细胞存活和功能而言足够的跨粒子膜流量，以及与宿主组织的长期生物相容性，而没有相关的炎性反应(包括有效的新血管形成)。虽然将这样的囊封材料移植到患者内以在受体患者内部执行该材料的特定功能的尝试已取得了部分成功，但患者身体常常以通过身体中的成纤维细胞或该物质的其它炎症相关的过度生长来损害装置活性的方式做出反应。用于诱导成纤维细胞的可能机制是巨噬细胞的活化和因此粒子物质对细胞因子的刺激。细胞因子是身体对一组新的抗原作出响应而分泌的分子，并且对于囊封的细胞来说往往是有毒的。某些细胞因子继而刺激患者的免疫系统。因此，在囊封材料的有效寿命中，免疫响应仍然可以是限制因素。此外，成纤维细胞倾向于使装置过度生长，显然也是对新释放的细胞因子作出的响应。成纤维细胞的这种生长使得装置的孔隙度降低。因此，装置内部的细胞材料不能接收到营养物，并且细胞材料的产物不能透过装置壁。这可造成囊封的活材料死亡，并且能削弱该装置作为递送系统的有效性。生物材料的性质对于移植的装置的成活率来说是至关重要的。描述了适用于囊封细胞的各种生物相容性材料。实例例如为琼脂、藻酸盐、角叉菜胶、纤维素及其衍生物、壳聚糖、胶原蛋白、明胶、环氧树脂、可光交联的树脂、聚丙烯酰胺、聚酯、聚苯乙烯和聚氨酯、聚乙二醇(PEG)。已使用藻酸盐进行了大量的工作，藻酸盐被认为是用于细胞微囊化的高度有效的生物材料。藻酸盐为天然聚合物，其可以从藻类中提取到。藻酸盐包含一类异质的1-4连接的β -D-甘露糖醒酸与其C-5差向异构体a -L-古洛糖醛酸的线性二元共聚物。藻酸盐长期以来被作为生物材料在宽范围的生理和治疗应用中进行研究。在1964年在人工扩展血浆体积的手术作用中首次探讨了藻酸盐作为生物相容性植入材料的可能性(Murphy等人，Surgery.56:1099-108, 1964)。在过去的二十年中，用于治疗例如糖尿病等疾病的藻酸盐细胞微囊化取得了显著进展。尽管在许多动物模型和临床同种移植中取得了成功，但仍然存在影响扩散、免疫分离、并最终导致移植物存活降低和排斥的可变的降解动力学。从严格的材料角度来看，对藻酸盐粒子的体内稳定性的总体认识是有限的，并且这继而限制了它们的使用。尽管已做出了某 些尝试来通过改善其生物相容性和稳定性而优化粒子的性能(参考例如Sun等人，(1987))，但对于使粒子的主聚合物组分(藻酸盐)的分子结构和大小与得到的粒子的功能性质相关联的工作却做得相对较少。数个专利和专利申请已试图完善囊封的材料和方法:W091/09119公开了用藻酸盐凝胶将生物材料、更具体而言为胰岛细胞囊封在珠粒中的方法，所述珠粒随后被第二层、优先为聚L-赖氨酸和由藻酸盐组成的第三层囊封。US5, 084，350提供了一种将生物活性材料囊封在大基质中、随后进行微囊的液化的方法。US4, 663，286公开了一种通过使微囊胶凝并随后通过水合作用使微囊膨胀以控制囊的渗透性来制造微囊的方法。由于需要将芯液化而使得囊的结构完整性受损，因此，现有技术的囊具有影响其寿命的数个问题。此外，解凝(dejelly)对于活细胞来说是一个严酷的处理。而且，若暴露可造成纤维化的聚赖氨酸涂层不像本来那样紧密地结合于藻酸钙内层。此外，囊芯的解凝可导致未结合的聚赖氨酸或溶解的藻酸盐浸出，对微囊造成纤维化反应。而且，装置的形状和结构在植入后在囊封的生物材料的成活率方面起到同等作用。由囊封系统所引起的显著并发症为氧气、营养物和代谢废物扩散入和扩散出装置的效率降低。球倾向于在体腔内形成大的聚集体，因此，由于缺乏营养物，在这些聚集体中心的细胞更易于细胞死亡和坏死。最后，所设想的植入物效应将严重降低或甚至丧失。本专利技术的目的在于克服现有技术中上文提到的问题中的至少一部分。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改善藻酸盐基生物装置的稳定性，并且产生基于这些生物装置的可用于体内应用的治疗产品。与现有技术的藻酸盐聚阳离子囊相比，本专利技术的囊封方法表现出数种改善的特性，即(i)更高的机械和化学稳定性；(ii)在受体中不引起炎性反应或者很低的炎性反应；(iii)允许用于植入的低影响手术过程；(iv)通过降低坏死的风险而增强微装置在植入后的耐久性。通过根据所希望的化学结构和分子大小来选择用于囊封的材料(及其胶凝离子)，以及通过控制基质形成的动力学，来进行本专利技术的藻酸盐基囊封(具有改善的机械和化学稳定性以及生物相容性)。本专利技术的装置优选地由富含古洛糖醛酸的藻酸盐制成。该装置的特征还在于确定比率的藻酸钙/藻酸钡。可产生藻酸盐装置的各种形状。在优选实施方式中，该装置由长丝形状构成。通过使用长丝形式的囊封的细胞，确保了植入物的寿命。本专利技术人发现，植入长丝形式的微粒子具有以下优点:囊封的细胞不太易于细胞死亡和坏死，因为本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于囊封生物材料的方法，其包括以下步骤：a）形成所述生物材料与生物相容性基质组合物的混合物，b）向包含钙阳离子交联剂和钡阳离子交联剂的溶液提供所述混合物；c）通过使生物相容性基质组合物胶凝而在步骤b）中得到的混合物中形成微滴；d）在水性缓冲剂中漂洗所述微滴并且将所述微滴保持在无血清的营养缓冲剂中直到移植。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.29 EP 11160298.31.用于囊封生物材料的方法，其包括以下步骤: a)形成所述生物材料与生物相容性基质组合物的混合物， b)向包含钙阳离子交联剂和钡阳离子交联剂的溶液提供所述混合物； c)通过使生物相容性基质组合物胶凝而在步骤b)中得到的混合物中形成微滴； d)在水性缓冲剂中漂洗所述微滴并且将所述微滴保持在无血清的营养缓冲剂中直到移植。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述生物相容性基质组合物选自:琼脂、藻酸盐、角叉菜胶、纤维素及其衍生物、壳聚糖、胶原蛋白、明胶、环氧树脂、可光交联的树脂、聚丙烯酰胺、聚酯、聚苯乙烯或聚氨酯、聚乙二醇；优选地，所述生物相容性基质组合物至少包含藻酸盐或藻酸盐结合物。3.根据前述权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述微滴被成形为颗粒、球或长丝，更优选地为长丝。4.根据权利要求1至3所述的方法，其中所述微滴的大小在200μπι与800μπι之间。5.根据权利要求1至4所述的方法，其中所述生物材料包含DNA、RNA、细胞器、激素、活组织和/或活细胞、蛋白质，例如抗体、免疫蛋白和肽。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述生物材料包含活细胞，优选为哺乳动物...

【专利技术属性】
技术研发人员：米莱姆·莱亚·维利·波曼斯，卢克·朔恩延斯，古德蒙德·斯克亚克布莱克，
申请(专利权)人：β细胞公司，
类型：
国别省市：