多層薄膜藥物遞送裝置以及其制造和使用方法
【專利摘要】提供包括在施用至受試者時洗脫到周圍組織的生物活性劑的多層薄膜裝置。多層薄膜裝置適用作醫(yī)療裝置，如眼部裝置。還提供用于將生物活性劑局部遞送至受試者的組織的方法和試劑盒，以及制備標(biāo)的裝置的方法。多層薄膜醫(yī)療裝置包括第一層、生物活性劑以及第二層。第一和第二層可以是多孔的或無孔的。裝置具有適合施用到受試者的收攏結(jié)構(gòu)。
【專利說明】多層薄膜藥物遞送裝置以及其制造和使用方法
[0001]較早提交的申請的交叉引用
[0002]依照35U.S.C.§ 119(e)，本申請要求于2011年4月14日提交的美國臨時專利申請序列號61/475，373的優(yōu)先權(quán)，其以引用的方式整體并入本文。
[0003]背景[0004]慢性疾病通常需要依靠傳統(tǒng)藥物遞送方法如注射和其它需要定期到醫(yī)院或辦公室就診的長期治療策略。將藥物濃度保持在臨床相關(guān)的治療窗內(nèi)使用藥過量和藥物浪費(fèi)降至最小并使產(chǎn)生的副作用更少且使患者依從性和藥物功效增加。已開發(fā)出了運(yùn)用長期藥物遞送的這些原理的若干技術(shù)，包括用于遞送化學(xué)治療劑的可植入式輸注泵、用于治療糖尿病的胰島素泵以及用于治療下背痛的脊柱藥物施用。
[0005]長期藥物遞送系統(tǒng)的最新發(fā)展包括小型化以便靶向特定器官。例如，對于長期受控藥物遞送，眼睛受到關(guān)注，這是因?yàn)槠涑叽缧〔⑶矣绊懷劬Φ脑S多疾病的性質(zhì)為慢性病，所述疾病包括葡萄膜炎、糖尿病性視網(wǎng)膜病、黃斑水腫、青光眼以及年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)。
[0006]蛋白質(zhì)治療劑可有效治療許多疾病。例如，新生血管性AMD可用抗血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)制劑如雷珠單抗(ranibizumab) (Lucentis, Genentech, Inc.)和貝伐單抗(bevacizumab) (Avastin, Genentech, Inc.)有效治療。每月將這些治療劑直接注射至玻璃體腔中，這是一種侵入性程序，它的副作用可包括眼內(nèi)炎、眼內(nèi)壓升高、白內(nèi)障以及視網(wǎng)膜脫落。特別是對于AMD，抗VEGF藥物和其它基于大蛋白質(zhì)和抗體的藥劑的不良生物穩(wěn)定性會對長期藥物遞送造成限制。由于僅具有若干天的半衰期，因此這些抗VEGF藥物在標(biāo)準(zhǔn)玻璃體內(nèi)注射后從眼睛中清除，從而需要每月注射超臨限單次劑量以試圖延長治療有效期。
[0007]持續(xù)或控制藥物遞送裝置能夠?qū)ǖ鞍踪|(zhì)治療劑在內(nèi)的藥物遞送至眼前段和/或眼后段，同時使治療和保持眼睛內(nèi)治療濃度所需要的眼內(nèi)注射次數(shù)減至最少，因此受到關(guān)注。
[0008]概述
[0009]提供包括在施用至受試者時洗脫到周圍組織的生物活性劑的多層薄膜醫(yī)療裝置。還提供用于將生物活性劑局部遞送至受試者的組織的方法和試劑盒，以及制備標(biāo)的裝置的方法。多層薄膜醫(yī)療裝置包括第一層、生物活性劑以及第二層。第一和第二層可以是多孔的或無孔的。裝置具有適于經(jīng)由針管或?qū)Ч苁┯玫绞茉囌叩氖諗n結(jié)構(gòu)。
[0010]提供包括在施用至受試者時洗脫到周圍組織的生物活性劑的多層薄膜裝置。所述裝置適用作用于藥物遞送的醫(yī)療裝置，包括用于遞送生物活性蛋白質(zhì)和小分子的眼部裝置。還提供用于將生物活性劑局部遞送至受試者的組織的方法，以及制備標(biāo)的多層薄膜醫(yī)療裝置的方法。
[0011]在某些實(shí)施方案中，多層薄膜醫(yī)療裝置包括第一薄膜層、生物活性劑以及第二薄膜層，其中生物活性劑安置于第一和第二層之間。第一層可包括聚合物和成孔劑。第二層可以是多孔的或無孔的。第一和第二層可以是可生物降解的或不可生物降解的。在施用到受試者之后，成孔劑溶解產(chǎn)生多孔的第一層并允許生物活性劑(例如，蛋白質(zhì)治療劑)洗脫至周圍組織。在一些實(shí)施方案中，裝置進(jìn)一步包括安置于第一層與生物活性劑儲存器之間的第三納米結(jié)構(gòu)多孔層。
[0012]在某些實(shí)施方案中，多層薄膜醫(yī)療裝置包括第一無孔薄膜層、生物活性劑以及第二無孔薄膜層，其中生物活性劑安置于第一和第二層之間。
[0013]在某些實(shí)施方案中，裝置具有收攏結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)在水合液存在下在體內(nèi)展開。在某些情況下，具有收攏結(jié)構(gòu)的裝置可通過注射到靶組織中來施用到受試者。
[0014]這些裝置和方法可用于其中需要將生物活性劑遞送至受試者的多種應(yīng)用中。
[0015]附圖簡述
[0016]本公開內(nèi)容中描述的實(shí)施方案可根據(jù)詳細(xì)描述在結(jié)合附圖閱讀時得到最好的理解。要強(qiáng)調(diào)的是，按照常規(guī)，附圖的各種特征并不是按照比例的。相反，為了清楚起見，各種特征的尺寸可以任意地?cái)U(kuò)大或縮小。附圖中包括以下圖式:
[0017]圖1A至F示出聚己內(nèi)酯(PCL)/明膠薄膜在PBS中孵育五天后的掃描電子顯微照片(SEM)圖像和相應(yīng)的孔徑直方圖。
[0018]圖2A至B示出PCL/明膠薄膜在PBS中孵育后的孔隙率和質(zhì)量損失的圖。
[0019]圖3A至C說明多層薄膜裝置的制造。㈧制造；⑶直徑為~2mm的完成的裝置；和(C)裝置邊緣的曲線圖。
[0020]圖4A至B示出蛋白質(zhì)((A) BSA ; (B) IgG)從PCL/明膠薄膜裝置和只有PCL的薄膜裝置的洗脫分?jǐn)?shù)曲線圖。
[0021]圖5示出BSA與1gG 從PCL/明膠薄膜裝置的洗脫速率的比較。
[0022]圖6A說明如通過ELISA和BCA測定所測定，從PCL/明膠薄膜裝置中洗脫的IgG的生物活性隨時間保持。圖6B說明施用后6周從PCL/明膠薄膜裝置中洗脫的IgG的體內(nèi)活性。
[0023]圖7A至C示出收攏的薄膜裝置(A)，和展開的裝置(B)，它具有薄形因子(C)。
[0024]圖8A至E說明薄膜制造程序。圖8F至G示出典型納米結(jié)構(gòu)PCL膜的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。
[0025]圖9A至C示出示例性多層薄膜裝置㈧的示意圖以及微孔⑶和納米孔薄膜層(C)的側(cè)面輪廓SEM圖像。圖9D至G描繪示例性多層薄膜裝置的另外的配置。圖9D示出包括中心定位的層的多層薄膜裝置的示意圖，所述中心定位的層包括其中存在生物活性劑的儲存器。儲存器中的生物活性劑可經(jīng)由夾住含有儲存器的層的納米孔薄層洗脫。納米孔層各自由微孔層覆蓋。圖9E提供包括中心層的多層薄膜裝置的示意圖，所述中心層包括其中存在兩種不同生物活性劑的儲存器。儲存器中的生物活性劑可經(jīng)由夾住含有儲存器的層的納米孔薄層洗脫。納米孔層各自由微孔層覆蓋。圖9F說明與圖9A中所描繪的多層薄膜裝置相似的多層薄膜裝置，但增加了另一個含有生物活性劑的儲存器。兩個儲存器包括不同的生物活性劑(圖9G)。
[0026]圖1OA示出填充了 FITC-1gG蛋白質(zhì)的無孔PCL薄膜中的孔。圖1OB示出示例性多層薄膜裝置的尺寸。
[0027]圖1lA至IlC描繪可用于制造本文所公開的多層薄膜裝置的示例性設(shè)備。
[0028]圖12示出蛋白質(zhì)從本文所公開的多層薄膜裝置中的釋放。
[0029]圖13說明小分子(雷帕霉素，分子量914.172Da)從納米孔薄膜裝置(實(shí)心圓形)、無孔裝置(實(shí)心正方形)以及藥物混合在聚合物膜中的PCL薄膜(實(shí)心三角形)中釋放的釋放動力學(xué)。納米孔薄膜裝置由支撐納米結(jié)構(gòu)膜(20nm至40nm的納米結(jié)構(gòu)孔和I微米至3微米的支撐層孔)組成。無孔膜在中間儲存器中含有雷帕霉素。對于PCL薄膜，小分子被混合至聚合物本身中而不是包含在儲存器中。
[0030]詳細(xì)描述
[0031]如上所概述，提供包括在施用至受試者時洗脫到周圍組織的生物活性劑的多層薄膜。標(biāo)的裝置包括第一層、生物活性劑和第二層，其中生物活性劑安置于第一和第二層之間。一種或多種生物活性劑可被包括在第一層與第二層之間。第一和第二層可以是無孔的。第一層可包括可生物降解的聚合物和成孔劑。在施用至受試者之后，成孔劑溶解產(chǎn)生多孔的第一層并允許生物活性劑(例如，蛋白質(zhì)治療劑)洗脫到周圍組織。不存在成孔劑時，第一層可以是無孔的。第二層可以是無孔的或多孔的。在一些實(shí)施方案中，任何或所有層都可以是不可生物降解的。在其他的實(shí)施方案中，第一層和/或第二層可以是可生物降解的。
[0032]在一些實(shí)施方案中，裝置進(jìn)一步包括安置于第一層與生物活性劑之間的第三納米結(jié)構(gòu)多孔層。在某些實(shí)施方案中，標(biāo)的裝置具有收攏結(jié)構(gòu)。收攏結(jié)構(gòu)適于將裝置通過注射或經(jīng)由導(dǎo)管施用至受試者。一旦被放置到受試者體內(nèi)，所述結(jié)構(gòu)就在水合液存在下在體內(nèi)展開，所述水合液可以是受試者的體液。在一些實(shí)施方案中，裝置含有兩層無孔膜，其為可生物降解的或不可生物降解的，且生物活性劑安置于這些膜之間。
[0033]標(biāo)的裝置含有生物活性劑的儲存器，以供在將所述裝置放置在受試者體內(nèi)后局部遞送至周圍組織。在一些實(shí)施方案中，生物活性劑在一段延長的時間內(nèi)從裝置中洗脫。此外，藥物或生物活性劑從標(biāo)的裝置中的釋放或洗脫可由參數(shù)控制，所述參數(shù)如但不限于尺寸、孔隙率、厚度以及薄膜層的組成。對藥物的釋放動力學(xué)進(jìn)行控制以達(dá)成藥物在一段延長的時間內(nèi)持續(xù)且大致上恒定的釋放。用于標(biāo)的裝置的示例性醫(yī)療裝置包括但不限于心血管裝置、神經(jīng)裝置、神經(jīng)血管裝置、腸胃裝置、肌肉裝置、眼部裝置等。在一些實(shí)施方案中，多層薄膜可被用于將生物活性劑局部遞送至軟組織，如關(guān)節(jié)間隙、神經(jīng)、肝臟、腎臟、胃腸道、胰腺、前列腺、結(jié)腸等。
[0034]在一些實(shí)施方案中，裝置含有安置于第一與第二膜層之間的一個以上的儲存器，其中各儲存器含有單一生物活性劑或兩種或更多種不同生物活性劑。標(biāo)的裝置可以被注射到靶組織中，或手術(shù)植入到靶組織中，或口服施用。
[0035]在更詳細(xì)地描述某些實(shí)施方案之前，應(yīng)理解本公開內(nèi)容不限于所描述的某些實(shí)施方案，因?yàn)槠洚?dāng)然會發(fā)生變化。還應(yīng)理解，本文所使用的術(shù)語只是用于描述特定實(shí)施方案的目的，并且不欲具有限制性，因?yàn)楸竟_內(nèi)容的范圍將僅受隨附權(quán)利要求書限制。
[0036]在提供值的范圍的情況下，應(yīng)理解，除非上下文另外明確規(guī)定，否則還明確公開所述范圍的上限和下限之間的每個中間值，直至下限單位的十分之一。所述范圍中的任何所述值或中間值與該所述范圍中的任何其它所述值或中間值之間的每個較小的范圍都涵蓋在本公開內(nèi)容內(nèi)。這些較小范圍的上限或下限可獨(dú)立地包括或不包括在該范圍內(nèi)，并且任一個限值、沒有限值或兩個限值都包括在該較小范圍內(nèi)的每個范圍也涵蓋在本公開內(nèi)容內(nèi)，并受限于所述范圍中的任何明確排除的限值。在所述范圍包括所述限值中的一個或兩個的情況下，不包括這些所包括的限值中的一個或兩個的范圍也包括在本公開內(nèi)容中。
[0037]除非另外定義，否則本文所使用的所以技術(shù)術(shù)語和科技術(shù)語都具有如本公開內(nèi)容所屬的領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員所通常理解的含義。雖然在本文所述的實(shí)施方案的實(shí)踐或測試中可使用與本文所述的方法或材料相似或等同的任何方法和材料，但是現(xiàn)在描述一些可能或優(yōu)選的方法和材料。本文所提及的所有公布都以引用的方式并入本文以公開和描述結(jié)合所述公布引述的方法和/或材料。應(yīng)理解，在存在沖突的情況下，本公開內(nèi)容可替代所并入的公布的任何公開內(nèi)容。 [0038]必須注意，如本文和隨附權(quán)利要求所使用的，單數(shù)形式“一(a/an)”以及“所述(the)”包括復(fù)數(shù)個指示物，除非上下文另外明確規(guī)定。因此，例如，提到“一個細(xì)胞”包括多個所述細(xì)胞并且提到“所述化合物”包括提到一種或多種化合物及其本領(lǐng)域中已知的等同
物，等等。
[0039]本文所討論的公布只是關(guān)于它們在本申請的提交日期之前的公開內(nèi)容而提供。本文中的任何內(nèi)容都不應(yīng)解釋為承認(rèn)本公開內(nèi)容由于先前的發(fā)明而無權(quán)早于所述公布。此外，所提供的公布的日期可能與實(shí)際公布日期不同，所述實(shí)際公布日期可能需要獨(dú)立確認(rèn)。
[0040]多層薄膜
[0041]提供包括多個薄膜層和生物活性劑的多層薄膜醫(yī)療裝置，用于將生物活性劑局部遞送至有需要的受試者的組織。在一些實(shí)施方案中，標(biāo)的裝置的至少一層薄膜如1、2、3、4、5層或更多層薄膜包括可生物降解或不可生物降解的聚合物和成孔劑。在一些實(shí)施方案中，標(biāo)的裝置的至少一層薄膜如1、2、3、4、5層或更多層薄膜是多孔薄膜(例如，微孔薄膜或納米孔薄膜)。在一些實(shí)施方案中，多個薄膜層是無孔的并且在兩個無孔薄膜層之間包括生物活性劑。
[0042]在一些實(shí)施方案中，多層薄膜醫(yī)療裝置包括第一層，所述第一層包括可生物降解或不可生物降解的聚合物和成孔劑；生物活性劑；以及與生物活性劑接觸的第二層，其中生物活性劑安置于第一層與第二層之間。
[0043]在一些實(shí)施方案中，第二層是無孔層(例如，背襯層)。在一些實(shí)施方案中，第二層是多孔層(例如，微孔或納米孔層)。第二層可包括可生物降解或不可生物降解的聚合物和成孔劑。在某些實(shí)施方案中，第二層是納米結(jié)構(gòu)多孔層。
[0044]在一些實(shí)施方案中，多層薄膜醫(yī)療裝置包括安置于兩個多孔層之間的生物活性劑。在一些情況下，所述層中的一個或兩個是納米結(jié)構(gòu)多孔層。在一些情況下，所述層中的一個或兩個是微孔層。在一些實(shí)施方案中，多層薄膜醫(yī)療裝置包括安置于兩個層之間的生物活性劑的儲存器，其中所述層中的一個或兩個包括可生物降解或不可生物降解的聚合物和成孔劑。在某些實(shí)施方案中，標(biāo)的裝置進(jìn)一步包括安置于第一層和/或第二層與生物活性劑的儲存器之間的一個或多個另外的納米結(jié)構(gòu)多孔層。
[0045]在一些實(shí)施方案中，多層薄膜醫(yī)療裝置包括第一層，所述第一層包括可生物降解或不可生物降解的聚合物和成孔劑；生物活性劑；以及與生物活性劑接觸的第二無孔層，其中生物活性劑安置于第一層與第二層之間。
[0046]在一些實(shí)施方案中，多層薄膜醫(yī)療裝置包括第一多孔層，所述第一多孔層包括可生物降解或不可生物降解的聚合物；生物活性劑；以及與生物活性劑接觸的第二無孔層，其中生物活性劑安置于第一層與第二層之間。
[0047]在某些實(shí)施方案中，標(biāo)的裝置包括收攏結(jié)構(gòu)(例如，大致上圓柱形、大致上圓錐形或大致上截頭圓錐形結(jié)構(gòu))。在某些實(shí)施方案中，標(biāo)的裝置包括展開結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)可具有大致上圓形的外周邊緣。[0048]在某些實(shí)施方案中，標(biāo)的裝置進(jìn)一步包括安置于第一層與生物活性劑儲存器之間的第三納米結(jié)構(gòu)多孔層。
[0049]在一些實(shí)施方案中，多層薄膜醫(yī)療裝置包括第一無孔層，所述第一無孔層包括可生物降解或不可生物降解的聚合物；生物活性劑；以及與生物活性劑接觸的第二無孔層，其中生物活性劑安置于第一層與第二層之間。
[0050]在某些實(shí)施方案中，在標(biāo)的裝置中，第一無孔層與第二無孔層在多層薄膜的邊緣彼此接觸，由此將生物活性藥物密封在多層薄膜內(nèi)部。在某些實(shí)施方案中，所述無孔層中的一個或兩個是可生物降解的。在其它的實(shí)施方案中，所述無孔層中的一個或兩個是不可生物降解的。
[0051]在某些實(shí)施方案中，在標(biāo)的裝置中，生物活性劑以凍干材料的細(xì)瘦球粒形式存在。在某些實(shí)施方案中，在標(biāo)的裝置中，生物活性劑沉積在多個儲存器中，所述多個儲存器橫跨第二無孔層的一個表面定位。在其它實(shí)施方案中，兩種或更多種生物活性劑沉積在多個儲存器中，例如，在同一儲存器或不同儲存器中。
[0052]在某些實(shí)施方案中，第一生物活性劑沉積在橫跨第二無孔層的一個表面定位的多個儲存器的第一儲存器中并且第二生物活性劑沉積在所述多個儲存器的第二儲存器中。
[0053]在其它的實(shí)施方案中，多種生物活性劑存在于多層薄膜裝置中。例如，兩種或更多種生物活性劑可存在于第一薄膜層與第二薄膜層之間。
[0054]成孔劑
[0055]成孔劑能夠從第一薄膜層溶解或蝕解掉以產(chǎn)生剩下的聚合物的多孔第一薄膜。應(yīng)用適合的條件(例如，與體內(nèi)的水性液體接觸)將會使成孔劑溶解。示例性條件在下文闡述。例如，將裝置放置到受試者的眼睛中時，成孔劑與玻璃體液接觸并溶解掉，由此提供生物活性劑隨時間通過在薄膜中形成的孔的釋放。在某些實(shí)施方案中，成孔劑的溶解是快速的，例如，生物活性劑的洗脫開始于施用后的約60分鐘內(nèi)，如施用后的約30分鐘內(nèi)、約15分鐘內(nèi)、約10分鐘內(nèi)、約5分鐘內(nèi)或約2分鐘內(nèi)。
[0056]在一些實(shí)施方案中，在成孔劑溶解后所形成的多孔薄膜是微孔的，例如，薄膜包括孔徑為約Iym至約100 μ m(如約I μ m至約30 μ m、約I μ m至約20 μ m或約I μ m至約10 μ m)的多孔結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施方案中，多孔薄膜的平均孔徑在約I μ m與約30 μ m之間，如在約I μ m與約15 μ m之間、在約I μ m與約10 μ m之間或在約I μ m與約5 μ m之間。在某些實(shí)施方案中，多孔薄膜的孔隙率％在約20%與約0.01%之間，如在約10%與約0.1%之間、在約5%與約0.1%之間或在約2%與約0.1%之間，且包括在約0.1%與約0.4%之間、在約0.4%與約1%之間以及在約1%與約2%之間。在某些實(shí)施方案中，微孔薄膜的孔隙率％為 0.1%、0.5% 或 1.8%ο
[0057]在某些情況下，成孔劑是生物相容性的和/或可生物降解的，并且能夠在施用至受試者時溶解。適合的成孔劑可根據(jù)特定生物活性劑和薄膜的組成，以及所需的洗脫曲線或釋放速率來進(jìn)行選擇。任何適合的水溶性聚合物或水凝膠都可用作成孔劑。成孔劑可以是天然存在的藥劑或聚合物或合成的藥劑或聚合物。在一些實(shí)施方案中，成孔劑為水溶性聚合物如聚乙二醇、聚氧乙烯共聚物、丙烯酸酯聚合物、丙烯酸酯-丙烯酸共聚物、聚丙烯酸、包括季銨基團(tuán)的丙烯酸酯共聚物、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、透明質(zhì)酸或聚乙烯吡咯烷酮。[0058]在一些實(shí)施方案中，成孔劑是碳水化合物、蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)衍生物等等。示例性成孔試劑包括但不限于明膠、聚乙二醇(PEG)、殼聚糖、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯醇或瓊脂糖。任何適合的PEG都可選用作成孔劑。
[0059]在某些實(shí)施方案中，標(biāo)的裝置的至少一層薄膜包括在約1:2與99:1之間的范圍內(nèi)，如約1: 2、1:5或約7:3與9:1之間，如約7: 3、約8:2或約9:1的可生物降解或不可生物降解的聚合物與成孔劑的質(zhì)量比。
[0060]可生物降解的聚合物
[0061]在一些實(shí)施方案中，標(biāo)的裝置是可生物降解的。在一些實(shí)施方案中，標(biāo)的裝置的多個薄膜各自獨(dú)立地包括可生物降解的聚合物。在一些實(shí)施方案中，第二無孔薄膜層包括可生物降解的聚合物。在一些實(shí)施方案中，一個或多個納米孔薄膜層包括可生物降解的聚合物。標(biāo)的裝置的薄膜可由多種適合的材料制造。示例性可生物降解的聚合物包括但不限于可生物降解或可生物蝕解的聚合物，如聚(DL-丙交酯-共-乙交酯)(PLGA)、聚(DL-丙交酯-共-ε -己內(nèi)酯)(DLPLCL)、聚(ε -己內(nèi)酯)(PCL)或其組合或共聚物，以及天然可生物降解聚合物，如膠原等等。PLGA是聚丙交酯(PLA)與聚乙交酯(PGA)的整體蝕解的共聚物。在一些實(shí)施方案中，可生物降解的聚合物包括PLA、PGA、PCL、PLGA或PLCL。
[0062]在一些實(shí)施方案中，可生物降解的聚合物包括聚己內(nèi)酯(PCL)。PCL是在體內(nèi)生物相容性并且可生物降解的示例性聚合物并且在裝置的存在和降解的整個持續(xù)時間內(nèi)耐受性良好，[參見例如，Sun等，"The in vivo degradation,absorption and excretion ofPCL-based device.//Biomaterials27 (9) (2006) 1735-1740 ;Beeley 等，"Fabrication，imp Iantation，elution, and retrieval of a steroid-loaded polycaprolactone subretinaldevice."J.Biomed.Mater.Res.A，73 (4) (2005) 437-444 ；Giavaresi 等"New polymers fordrug delivery systems in orthopaedics:1n vivo biocompatibility evaluation.Biomedicine&Pharmacotherapy58 (8) (2004)411-417]。
[0063]在一些情況下，在生理?xiàng)l件下，可生物降解的聚合物通過隨機(jī)斷鏈作用降解，這產(chǎn)生兩個階段的降解。最初，隨著分子量減小，物理結(jié)構(gòu)并未受到明顯影響。降解在整個聚合物材料上發(fā)生，并且進(jìn)行直到達(dá)到臨界分子量，此時降解產(chǎn)物變得小到足夠被溶解。此時，結(jié)構(gòu)開始變得明顯更多孔且水合。例如，快速再吸收的PGA和慢速再吸收的PLA的一種組合允許PLGA共聚物具有大約6周的再吸收速率。
[0064]在一些情況下，可生物降解的聚合物的MW為約80kDa或更大并且在受試者的組織中直到I年或更長時間以后才降解。在一些實(shí)施方案中，可生物降解的聚合物(例如PCL)的宏觀降解可能會在約8kDa時發(fā)生。在一些實(shí)施方案中，選擇可生物降解的聚合物的MW以調(diào)整材料在體內(nèi)的降解時間。例如，約15kDa至約20kDa的PCL聚合物可在4個月后開始結(jié)構(gòu)分解并在6個月時失去機(jī)械完整性。
[0065]在一些實(shí)施方案中，可生物降解的聚合物包括麗為約IOkDa或更大、如約15kDa或更大、約20kDa或更大、約30kDa或更大、約40kDa或更大、約50kDa或更大、約60kDa或更大、約70kDa或更大、約80kDa或更大、約90kDa或更大或約IOOkDa或更大的聚合物。在一些實(shí)施方案中，可生物降解的聚合物包括聚合物的摻混物，其中聚合物可以是相同或不同類型的聚合物，并且各聚合物可以具有不同的MW。在一些實(shí)施方案中，可生物降解的聚合物包括高M(jìn)W聚合物和低MW聚合物的摻混物。高M(jìn)W聚合物可以具有約25kDa或更大，如約30kDa或更大、約40kDa或更大、約50kDa或更大、約60kDa或更大、約70kDa或更大、約80kDa或更大、約90kDa或更大或約IOOkDa或更大。低MW聚合物可以具有約20kDa或更小,如約15kDa或更小、約IOkDa或更小、約8kDa或更小、約6kDa或更小、或約4kDa或更小。
[0066]在一些實(shí)施方案中，聚合物摻混物中高M(jìn)W聚合物與低MW聚合物的質(zhì)量比在約1:9與約9:1之間，如在約2:8與約8:2之間、在約2:8與約6:4之間或在約2:8與約1:1之間。在某些實(shí)施方案中，高M(jìn)W聚合物與低MW聚合物的質(zhì)量比為約3:17、約2:8、約1:3、約3:7、約7:13、約2:3、約9:11、約1: 1、約11:9或約3:2。在一些實(shí)施方案中，選擇可生物降解的聚合物的組成以提供在約500C與約700C之間，如在約580C與約63°C之間的熔化溫度(Tm)。在一些實(shí)施方案中，選擇可生物降解的聚合物的組成以提供在約_50°C與約_80°C之間，如在約_60°C與約-65°C之間的玻璃化轉(zhuǎn)變(Tg)。
[0067]在一些實(shí)施方案中，可生物降解聚合物層的厚度的范圍可為約I微米至約100微米。在一些實(shí)施方案中，可生物降解聚合物層的厚度的范圍可為約IOOnm至約990nm。例如，可生物降解聚合物層的厚度可以是約lOOnm、200nm、300nm、400nm、500nm、600nm、7OOnm、800nm、900nm 或 990nm。
[0068]生物活性劑的儲存器
[0069]標(biāo)的裝置包括一種或多種生物活性劑的儲存器。儲存器包含在標(biāo)的裝置內(nèi)，以使得在施用時，生物活性劑可隨后從裝置中通過一個或多個多孔薄膜層洗脫到受試者的周圍組織中。
[0070]在一些實(shí)施方案中，標(biāo)的裝置利用以干燥凍干形式包裝在裝置內(nèi)并且隨后在施用后原位重新溶解以便釋放至周圍組織中的生物活性劑。例如，在插入眼中后，凍干生物活性劑隔離在裝置內(nèi)，被限制在儲存器內(nèi)而與眼部環(huán)境隔開，從而保持生物活性持續(xù)數(shù)月，其中經(jīng)由工程改造的孔對再水合和釋放進(jìn)行控制(例如，在納米孔薄膜和/或微孔薄膜中)。在所述實(shí)施方案中，儲存器中生物活性劑的穩(wěn)定性和生物活性在施用后保持一段延長的時間。
[0071]在一些實(shí)施方案中，儲存器由包括生物活性劑的組合物的連續(xù)層界定。例如，如圖3中所描繪的一層凍干材料。在所述實(shí)施方案中，生物活性劑的儲存器安置于第一薄膜層與第二薄膜層(例如，無孔薄膜)之間，其中第一層可以是包括可生物降解或不可生物降解的聚合物和成孔劑的薄膜，或成孔劑已溶解掉的微孔薄膜。在某些實(shí)施方案中，第三納米孔薄膜層安置于第一層與生物活性劑的儲存器之間。
[0072]在一些實(shí)施方案中，儲存器由薄膜層中的多個結(jié)構(gòu)界定，諸如但不限于穿過和/或橫跨薄膜表面定位的孔隙、孔、小室或通道，其中結(jié)構(gòu)空隙由包括生物活性劑的組合物填充。例如，如圖10所描繪的，儲存器可由無孔薄膜中填有生物活性劑的多個孔隙界定。在所述實(shí)施方案中，由多個結(jié)構(gòu)所界定的儲存器可由另一薄膜覆蓋，所述另一薄膜提供在施用時生物活性劑可擴(kuò)散通過的多孔層(例如，納米孔薄膜、微孔薄膜或其前體或其組合)。在所述情況下，由多個結(jié)構(gòu)界定的這個儲存器可被描述成安置于第一薄膜層和第二薄膜層之間。在一些情況下，儲存器可包括多種生物活性劑。在一些實(shí)施方案中，多個儲存器的第一個儲存器可包括第一生物活性劑，多個儲存器的第二個儲存器可包括第二生物活性劑。在一些實(shí)施方案中，多種不同的生物活性劑可存在于不同的儲存器中。在一些實(shí)施方案中，儲存器由多個薄膜層界定(例如，厚度為約10 μ m或更小的多個層)，其中每個層都可隔離生物活性藥物，并且其中每個層都會借助于位于其上的層而避免暴露于水合液(例如，來自受試者的周圍組織的液體)。在所述情況下，在施用后，在一段延長的時間內(nèi)，生物活性藥物從儲存器的每個層中連續(xù)洗脫。儲存器的各層可進(jìn)一步包括可生物降解的聚合物，其包括如孔、通道或孔隙的納米結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)。
[0073]成孔劑可通過密封和保持裝置中的生物活性劑呈凍干狀態(tài)來避免生物活性劑降解。在某些實(shí)施方案中，裝置是儲存穩(wěn)定的，例如，生物活性劑是可將其生物活性保持一端延長的時間(如I個月或更長、2個月或更長、3個月或更長、6個月或更長、9個月或更長或12個月或更長)的蛋白質(zhì)治療劑。在一些實(shí)施方案中，成孔劑的溶解提供將裝置安置到受試者體內(nèi)時生物活性劑洗脫到周圍組織的洗脫曲線(例如，延遲洗脫曲線、兩種洗脫曲線、大致上零級洗脫曲線)。
[0074]示例性生物活性劑包括但不限于多肽、核酸(如DNA，RNA和siRNA)、生長因子、類固醇藥劑、抗體療法、抗微生物劑、抗生素、抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物、抗炎癥化合物、抗腫瘤劑、抗血管生成劑以及化療劑。在某些實(shí)施方案中，多層薄膜包括共價連接的生物活性劑。在一些實(shí)施方案中，多層薄膜裝置進(jìn)一步包括細(xì)胞，如干細(xì)胞、胰島或β細(xì)胞、視網(wǎng)膜祖細(xì)胞、心臟祖細(xì)胞、骨祖細(xì)胞、神經(jīng)元祖細(xì)胞等等。
[0075]任何適宜的生物活性劑都可被選擇用于標(biāo)的裝置。在一些實(shí)施方案中，生物活性劑為小分子或大分子，如蛋白質(zhì)(例如，蛋白質(zhì)生物劑或抗體)或適體(例如，單鏈多核苷酸藥物)。在某些情況下，可在將生物活性劑放置在標(biāo)的裝置的層上之前或之后，將生物活性劑與藥學(xué)上可接受的添加劑進(jìn)行組合。術(shù)語“藥學(xué)上可接受的添加劑”是指在藥物配制領(lǐng)域中已知或使用的防腐劑、抗氧化劑、乳化劑、染料或賦形劑并且不過度干擾活性劑的生物活性的有效性，且對患者來說充分無毒。例如，如本領(lǐng)域已知的，生物活性劑可與惰性填充劑、抗刺激劑、膠凝劑、穩(wěn)定劑、表面活性劑、軟化劑、著色劑、防腐劑或緩沖劑一起配制。術(shù)語“賦形劑”按照慣例被認(rèn)為是指用于配制對于所需用途來說有效的載劑、稀釋劑和/或媒介物。
[0076]在一些實(shí)施方案中，生物活性劑為小分子，諸如但不限于，抗青光眼藥物、抗炎癥藥物、免疫抑制劑藥物、維生素、微量元素或抗氧化劑、抗細(xì)菌藥物(例如，萬古霉素或頭孢唑啉)、抗病毒藥物(例如，丙氧鳥苷、阿昔洛韋或磷卡萘替)、抗真菌藥物(例如，兩性霉素B、氟康唑或伏立康唑)或抗癌藥物(例如，環(huán)磷酰胺或美法侖)。在某些實(shí)施方案中，小分子是維生素、微量元素或抗氧化劑，諸如但不限于，維生素Α、維生素C、維生素Ε、鋅、銅、葉黃素或玉米黃素。在某些實(shí)施方案中，小分子是免疫抑制劑藥物，諸如但不限于，環(huán)孢霉素、甲氨蝶呤或硫唑嘌呤。在某些實(shí)施方案中，小分子是抗炎癥藥物，諸如但不限于，皮質(zhì)類固醇(例如，曲安奈德或地塞米松)或非類固醇藥物(例如，酮咯酸或雙氯芬酸)。在某些實(shí)施方案中，小分子藥物是抗青光眼藥物，諸如但不限于，拉坦前列素、travarost、噻嗎洛爾、溴莫尼定或多佐胺。
[0077]在某些實(shí)施方案中，小分子可以是疏水性小分子。在其它的實(shí)施方案中，小分子可以是親水性小分子。一般來說，小分子不包括蛋白質(zhì)。
[0078]在一些實(shí)施方案中，生物活性劑是大分子藥物，其為抗血管生成藥物、抗VEGF藥物、免疫抑制劑藥物、補(bǔ)體抑制劑、神經(jīng)肌肉阻斷劑藥物、造血因子(例如，促紅細(xì)胞生成素)、溶血栓藥物(例如，組織纖溶酶原活化因子)或溶膠原藥物(例如，透明質(zhì)酸酶或微纖溶酶)。在某些實(shí)施方案中，大分子藥物是免疫抑制劑藥物，例如但不限于，依那西普、英夫利昔單抗或達(dá)利珠單抗。在某些實(shí)施方案中，大分子藥物是神經(jīng)肌肉阻斷劑藥物，諸如但不限于肉毒桿菌毒素A。在某些實(shí)施方案中，大分子藥物是補(bǔ)體抑制劑藥物，諸如但不限于抗C3化合物。
[0079]在一些實(shí)施方案中，生物活性劑是蛋白質(zhì)，諸如但不限于，抗體治療劑，如雷珠單抗(Lucentis?, Genentech, Inc.)、貝伐單抗(Avastin?, Genentech/Roche)、曲妥單抗 (Herceptin?, Genentech, Inc.)、利妥昔單抗(RJtUXan?, Genentech, Inc.)、吉妥單抗
(Myllotarg?, Pfizer, Inc.)或西妥昔單抗(Erbitux?，ImClone LLC);酶，諸如但不限
于，膠原酶、肽酶或氧化酶；蛋白質(zhì)治療劑，諸如但不限于，胰島素、促紅細(xì)胞生成素(例如，rHuEPO- a，Epoetin α )、血液因子、干擾素(例如，干擾素a -2b ( rNTROX K A)或聚乙二醇干擾素a_2b)。在某些實(shí)施方案中，生物活性劑是調(diào)節(jié)治療標(biāo)靶(如但不限于，VEGF、GP120、RANKL、NGF或TNF- α )的活性的蛋白質(zhì)。在某些實(shí)施方案中，生物活性劑是作為抗血管生成藥物(例如，PDGF抑制劑或抗VEGF藥物)的大分子。在某些實(shí)施方案中，生物活性劑是VEGF拮抗劑，諸如但不限于雷珠單抗或貝伐單抗。
[0080]在一些實(shí)施方案中，生物活性劑是蛋白質(zhì)治療劑，諸如但不限于雷珠單抗、貝伐單抗、曲妥單抗、利妥昔單抗、吉妥單抗或西妥昔單抗。
[0081]生物活性劑可以呈純化的形式、部分純化的形式、重組形式或適合包括在多層薄膜醫(yī)療裝置中的任何其它形式。藥劑可以不含雜質(zhì)和污染物。安置在多層薄膜醫(yī)療裝置中的生物活性劑可包括穩(wěn)定劑作為添加劑以增加生物活性劑的穩(wěn)定性。例如，生物活性劑可與穩(wěn)定劑(如可商購獲得的穩(wěn)定劑)組合。一般來說，所使用的穩(wěn)定劑可取決于多層薄膜裝置中所包括的生物活性劑的類型。
[0082]納米孔薄膜
[0083]在一些實(shí)施方案中，標(biāo)的裝置的一個或多個薄膜層(如1、2、3層或更多層薄膜)是納米孔薄膜層。如本文所使用的，術(shù)語“納米孔”是指納米結(jié)構(gòu)薄膜多孔層，其中平均孔徑是亞微米,如在約Inm與約990nm之間、在約Inm與約IOOnm之間、在約2nm與約700nm之間、在約2nm與約500nm之間、在約3nm與約400nm之間、在約5nm與約200nm之間或在約7nm與約50nm之間。
[0084]在一些實(shí)施方案中，納米孔薄膜安置于如上所述的另一薄膜(例如，其包括可生物降解的聚合物和成孔劑)與生物活性劑的儲存器之間。納米孔薄膜與生物活性劑接觸并且提供標(biāo)的裝置的生物活性劑的所需洗脫曲線(例如，避免初始突釋效應(yīng)的大致上零級的洗脫曲線)。例如，通過控制納米孔薄膜的參數(shù)如孔徑、聚合物厚度、多孔區(qū)域以及孔密度，納米孔薄膜可充當(dāng)多種生物活性劑的擴(kuò)散屏障。
[0085]在某些實(shí)施方案中，納米孔薄膜的平均孔徑接近生物活性劑溶質(zhì)(例如，蛋白質(zhì)治療劑)的大小，以使得生物活性劑分子經(jīng)由單向擴(kuò)散(SFD)或受阻擴(kuò)散而擴(kuò)散通過納米孔。在這種情況下，會發(fā)生菲克定律的實(shí)質(zhì)性偏離并且生物活性劑的擴(kuò)散可獨(dú)立于生物活性劑的濃度梯度發(fā)生。
[0086]在一些實(shí)施方案中，納米孔薄膜包括如上所述的可生物降解的聚合物(例如，PCL)。在一些實(shí)施方案中，納米孔薄膜的厚度為約ΙΟμ--或更小、如約8μπ?或更小、約6μ--或更小、約4 μ m或更小、約2 μ m或更小、或約I μ m或更小。
[0087]多層薄膜結(jié)構(gòu)
[0088]標(biāo)的裝置可形成任何適宜結(jié)構(gòu)，諸如但不限于收攏或展開結(jié)構(gòu)、折疊結(jié)構(gòu)、管狀結(jié)構(gòu)、平面結(jié)構(gòu)、復(fù)曲面結(jié)構(gòu)或盤狀結(jié)構(gòu)。
[0089]在一些實(shí)施方案中，標(biāo)的裝置形成收攏或展開結(jié)構(gòu)。如本文所使用的，術(shù)語“收攏的”是指與材料的大致上平面、平坦或“展開”結(jié)構(gòu)相比，其中材料自身是卷曲或卷起的材料結(jié)構(gòu)(例如，所述結(jié)構(gòu)是繞中心軸排布的環(huán)形薄板)。術(shù)語“收攏”是指將材料從展開結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成收攏結(jié)構(gòu)的過程(例如，由此平坦的薄板圍繞中心軸卷曲以形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。術(shù)語“展開”是指其中薄膜鋪開、展開或伸開的相反過程。將合適的收攏或展開條件應(yīng)用到標(biāo)的裝置上可引起轉(zhuǎn)變以產(chǎn)生所需的相應(yīng)收攏或展開結(jié)構(gòu)。本公開內(nèi)容的多層薄膜裝置結(jié)構(gòu)可響應(yīng)于適合條件自發(fā)地收攏或展開。例如，足夠使標(biāo)的裝置收攏并產(chǎn)生收攏結(jié)構(gòu)的干燥條件?；蛘?，使收攏多層薄膜結(jié)構(gòu)與水合液(例如，存在于受試者眼中的玻璃體液)接觸產(chǎn)生大致上平面的展開結(jié)構(gòu)。在一些情況下，在施用并與水合液接觸時，多層薄膜醫(yī)療裝置發(fā)生膨脹?！芭蛎洝笔侵赣捎谥車后w使膜水合而使得薄膜尺寸或體積變大。
[0090]在某些實(shí)施方案中，收攏結(jié)構(gòu)是大致上圓柱形的，例如圖7中所描繪的其中平面膜已自身卷曲形成圓柱形狀的結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施方案中，收攏結(jié)構(gòu)是大致上截頭圓錐形的。截頭圓錐形是指具有截頭圓錐體的形狀(即尖端被平行于其底部的平面截去的圓錐體的形狀)的結(jié)構(gòu)
[0091]在某些實(shí)施方案中，裝置具有包括大致上環(huán)形外周邊緣的展開結(jié)構(gòu)。
[0092]在一些實(shí)施方案中，多層薄膜裝置被制造成直徑在約Imm與約50mm之間，如在約Imm與約IOmm之間、在約2mm與約8mm之間、在約3mm與約7mm之間、在約4mm與約6mm之間。在一些情況下，直徑為約1_、約2_、約3_、約4mm、約5_、約6_、約7_、約8_、約9mm或約10mm。在一些情況下，多層薄膜裝置被制造成面積在約Imm2與約IOOmm2之間,包括在約4mm2與約64mm2之間、在約9mm2與約49mm2之間、在約16mm2與約36mm2之間，如約16mm2、約 25mm2 或約 36mm2。
[0093]在一些實(shí)施方案中，多層薄膜被制造成厚度在約I μ m與約Imm之間，如在約10 μ m與約500 μ m之間、在約50 μ m與約300 μ m之間、在約100 μ m與約200 μ m之間，如約100 μ m、約 125 μ m、約 150 μ m、約 175 μ m 或約 200 μ m。
[0094]制備方法
[0095]還提供制備標(biāo)的多層薄膜醫(yī)療裝置的方法。在一些實(shí)施方案中，方法包括制造包括可生物降解或不可生物降解的聚合物和成孔劑的第一薄膜層；將生物活性劑層沉積在第一薄膜層上；將第二薄膜層(例如無孔或多孔層)安置在生物活性劑層上以產(chǎn)生多層薄膜結(jié)構(gòu)；通過使用粘合劑或通過使用加熱或溶劑以熔化第一薄膜層與第二薄膜層將生物活性劑密封在第一薄膜層與第二薄膜層之間；以及通過將多層薄膜結(jié)構(gòu)干燥一段足夠的時間或通過機(jī)械轉(zhuǎn)動多層薄膜裝置形成多層薄膜裝置的收攏結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方案中，單一膜可圍繞生物活性儲存器自身密封以制成單膜多層裝置。
[0096]可使用任何適宜方法來制造薄膜層。例如，如上所述的包括可生物降解或不可生物降解的聚合物和成孔劑的第一薄膜層可通過使用自Steedman等("Enhanceddifferentiation of retinal progenitor cells using microfabricated topographicalcues.Biomedical Microde vices", 12 (3) (2010) 363-369)中所述的方法容易地改適的方法將可生物降解的聚合物(例如，PCL)和成孔劑(例如，明膠)的溶液旋轉(zhuǎn)澆鑄在平坦圓形模具上來制造?？墒褂门c上述方法相似的方法制造第二無孔薄膜層?？墒褂门c上述方法相似的方法制造具有無孔第一薄膜層的裝置。
[0097]生物活性劑的儲存器可以制備在標(biāo)的多層薄膜中，例如，作為包括生物活性劑的組合物的不連續(xù)層。可使用任何適宜方法制備生物活性劑層。例如，生物活性劑可以凍干組合物形式沉積。例如，生物活性劑層可以通過將包括生物活性劑的溶液涂覆到薄膜上，隨后進(jìn)行后續(xù)干燥(例如，蒸發(fā)、凍干)來形成。生物活性劑層安置于第一和第二薄膜層之間。
[0098]在某些實(shí)施方案中，使用可被加熱的環(huán)狀物來執(zhí)行標(biāo)的方法的密封步驟。示例性加熱步驟包括使用加熱至制造薄膜層中所使用的聚合物(例如，PCL)的熔化溫度以上的溫度(例如，80°C)的環(huán)狀物(例如，加熱的PDMS環(huán)狀物)。將加熱的環(huán)狀物應(yīng)用到多層薄膜的一個表面上(例如，通過用平坦的不銹鋼重物在環(huán)狀物上下壓30秒)會熔化膜并將膜密封在一起以產(chǎn)生具有環(huán)形周緣的多層薄膜結(jié)構(gòu)?？蛇x擇環(huán)狀物的大小和形狀以產(chǎn)生所需大小的裝置 。在這種情況下，使第一薄膜層和第二薄膜層粘合，由此將生物活性劑密封在多層薄膜結(jié)構(gòu)之間。
[0099]在某些實(shí)施方案中，使用激光束加熱薄膜層的確定區(qū)域(例如，其中安置了生物活性劑的區(qū)域周圍的圓形區(qū)域)來執(zhí)行標(biāo)的方法的密封步驟。在某些實(shí)施方案中，通過將粘合劑材料安置在一個或兩個薄膜層上來執(zhí)行標(biāo)的方法的密封步驟。例如，粘合劑材料可被安置在第一薄膜層和/或第二薄膜層上其中安置了生物活性劑的區(qū)域的周圍區(qū)域中。當(dāng)兩個層發(fā)生接觸時，粘合劑可將兩個層密封。或者，粘合劑可以是熱敏粘合劑或壓敏粘合劑。在這些實(shí)施方案中，可應(yīng)用熱和壓力來將薄膜裝置的層密封。
[0100]在一些實(shí)施方案中，形成收攏多層薄膜裝置可以通過例如在足以允許多層薄膜結(jié)構(gòu)形成收攏結(jié)構(gòu)的條件下干燥多層薄膜裝置來進(jìn)行。示例性的干燥條件包括在減壓下的凍干條件，其中大部分所存在的水可以從多層薄膜裝置中蒸發(fā)同時保持生物活性劑的穩(wěn)定性和生物活性。在其它的實(shí)施方案中，形成收攏多層薄膜裝置可通過多層薄膜裝置機(jī)械轉(zhuǎn)動成收攏結(jié)構(gòu)來進(jìn)行。
[0101]在一些實(shí)施方案中，制備標(biāo)的裝置的方法是包括以下的方法:在納米模板上制造第一納米孔薄膜層；在第一納米孔薄膜層上制造包括可生物降解的聚合物和成孔劑的第二薄膜層；將第一和第二薄膜層從納米模板上移除；制造包括多個儲存器孔隙的第三無孔薄膜層；將生物活性劑沉積在多個儲存器孔隙中；將第三無孔薄膜層安置在第一和第二層上以產(chǎn)生多層薄膜結(jié)構(gòu)；將多層薄膜結(jié)構(gòu)密封以使第一薄膜層粘合至第三薄膜層，由此將生物活性劑密封在多層薄膜結(jié)構(gòu)之間；以及通過例如將多層薄膜裝置干燥一段足夠的時間以允許多層薄膜結(jié)構(gòu)形成收攏結(jié)構(gòu)，或通過轉(zhuǎn)動(如機(jī)械轉(zhuǎn)動)多層薄膜裝置來使多層薄膜裝置收攏。
[0102]可使用與上述方法相似的方法來執(zhí)行標(biāo)的方法。可通過任何適宜方法來制造第一納米孔薄膜層。例如，可使用納米模板合成方法來在易于針對在標(biāo)的制備方法中使用而改適的可生物降解聚合物薄膜中產(chǎn)生納米結(jié)構(gòu)?？墒褂萌魏芜m宜方法來制備對齊并有序的納米線(例如，ZnO棒)的無機(jī)納米模板?？墒褂枚喾N技術(shù)來將聚合物(例如，可生物降解的聚合物)沉積在納米模板上。例如，可將聚合物加熱至其熔點(diǎn)以上并使其符合模板。例如，可使用聚合物溶液的旋轉(zhuǎn)澆鑄。在一些情況下，為了提供機(jī)械穩(wěn)固性，在移除模板之前，在第一納米孔薄膜層的頂部制造第二薄膜層(例如，微孔薄膜層，或包括成孔劑的層)。在一些實(shí)施方案中，納米孔薄膜層的厚度對應(yīng)于模板的納米棒的長度。[0103]可在對受試者施用前使用任何適宜方法將一種或多種生物活性劑的儲存器并入到多層薄膜中。例如，通過將凍干材料沉積到薄膜上，或通過在制造過程中將裝置浸入含有藥劑的溶液或分散液中。在一些實(shí)施方案中，如上所述，將包括生物活性劑的組合物沉積在包括多個結(jié)構(gòu)的薄膜上。組合物填充由這些結(jié)構(gòu)界定的結(jié)構(gòu)空隙(例如，如圖1OA中所描繪的橫跨無孔薄膜表面的孔隙)。然后可將生物活性劑的儲存器安置于第一和第二薄膜層之間，并且如上所述，隨后密封和收攏多層薄膜結(jié)構(gòu)。
[0104]局部遞送生物活性劑的方法
[0105]還提供一種將生物活性劑局部遞送至組織的方法。在一些實(shí)施方案中，如上所述，方法包括對受試者施用多層薄膜醫(yī)療裝置。施用是指將裝置安置在受試者身體內(nèi)的位置?？赏ㄟ^將裝置放置(例如，手術(shù)放置、利用注射器注射或利用導(dǎo)管遞送、通過口服放置到口中)在受試者的需要局部遞送生物活性劑的任何合適的開口、組織或體腔內(nèi)來進(jìn)行裝置在受試者體內(nèi)的安置。例如，可將裝置注射至受試者眼睛的空腔中，如眼睛的外周玻璃體腔中。例如，裝置可安置于組織塊內(nèi)的任何適宜空間。裝置可具有適于注射(例如，利用注射器注射)的收攏結(jié)構(gòu)。
[0106]當(dāng)將收攏的多層薄膜裝置安置于受試者體內(nèi)時，它可接觸受試者體內(nèi)的水合液并展開以產(chǎn)生展開的多層薄膜結(jié)構(gòu)。此外，水合液可從展開多層薄膜結(jié)構(gòu)的一層中溶解成孔劑以產(chǎn)生允許生物活性劑從醫(yī)療裝置中釋放的多孔層。
[0107]在一些實(shí)施方案中，標(biāo)的裝置以時間控制的方式釋放生物活性劑。通過這種方式，通過添加生物活性劑所賦予的治療優(yōu)勢可持續(xù)一段延長的時間。在一些實(shí)施方案中，在將裝置放置在患者體內(nèi)一段時間時，標(biāo)的裝置會將生物活性劑洗脫至周圍組織，所述時間的范圍為約2分鐘至約I天或更長，如約2天或更長、3天或更長、7天或更長、14天或更長、21天或更長或I個月或更長。在標(biāo)的方法的某些實(shí)施方案中，釋放裝置在一段延長的時間(例如，I個月或更長，如2個月或更長、3個月或更長、4個月或更長、5個月或更長、6個月或更長、9個月或更長或12個月或更長)內(nèi)局部遞送有效量的生物活性劑。
[0108]在標(biāo)的方法的某些實(shí)施方案中，生物活性劑從醫(yī)療裝置中的釋放是沒有生物活性劑初始突釋的控制釋放。“沒有初始突釋"是指在預(yù)定的初始時間段(例如，I周或更短，如3天或更短、I天或更短、12小時或更短、6小時或更短、3小時或更短或I小時或更短)期間生物活性劑不以可察覺的量從裝置中釋放。生物活性劑初始突釋的存在和水平可由本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員使用任何適宜藥理學(xué)方法來容易地測定。例如，在預(yù)定初始時期內(nèi)，低于約50%的生物活性劑(如低于約40%、低于約30%、低于約20%、低于約10%、低于約5%、低于約2%或低于約1%的生物活性劑)被釋放。
[0109]在標(biāo)的方法的某些實(shí)施方案中，在一段延長的時間內(nèi)，生物活性劑從醫(yī)療裝置中的釋放是大致上零級的。“大致上零級”是指生物活性劑從允許藥物大致上恒定釋放的裝置中釋放的釋放曲線，例如其中從裝置中洗脫的生物活性劑的分?jǐn)?shù)在一段延長的時間內(nèi)與時間成大致上線性關(guān)系的釋放曲線。例如，其中在施用后的10天后約20%或更少，如約10%或更少，或5%或更少的生物活性劑被釋放的釋放曲線。例如，其中在施用后的20天后約40%或更少，如約20%或更少，或約10%或更少的生物活性劑被釋放的釋放曲線。例如，其中在施用后的30天后約60%或更少，如約30%或更少，或約15%或更少的生物活性劑被釋放的釋放曲線。例如，其中在施用后的40天后約80%或更少，如約40%或更少，或約20%或更少的生物活性劑被釋放的釋放曲線。例如，其中在施用后的50天后約80%或更少，如約70%或更少、或約60%或約50%或更少的生物活性劑被釋放的釋放曲線。例如，其中在施用后的60天后約90%或更少，如約80%或更少、約70%或更少、約60%或更少或約50%或更少的生物活性劑被釋放的釋放曲線。例如，作為蛋白質(zhì)的生物活性劑的大致上零級釋放曲線，其中蛋白質(zhì)在一段延長的時間內(nèi)以約20微克/月至約1.0微克/月的速率從裝置中釋放。例如，在一段延長的時間內(nèi)有效量的蛋白質(zhì)生物活性劑(例如，干擾素)以約0.5mg/天大致上恒定釋放。
[0110]在施用一段延長的時間后，生物活性劑的生物活性或穩(wěn)定性在裝置中可得到保持。例如，在一段延長的時間(例如，I個月或更長、2個月或更長、70天或更長、3個月或更長、6個月或更長或I年或更長)內(nèi)，每單位量的從裝置中洗脫的藥劑的生物活性劑(例如，抗體治療劑)的生物活性是大致上恒定的。因此，與類似地安置于受試者體內(nèi)但不存在于多層薄膜裝置中的生物活性劑的生物活性相比，標(biāo)的裝置在一段延長的時間(例如I個月或更長、2個月或更長、70天或更長、3個月或更長、6個月或更長或I年或更長)內(nèi)保持生物活性劑的生物活性方面提供顯著的改進(jìn)。
[0111]在標(biāo)的方法的某些實(shí)施方案中，裝置被施用到受試者眼睛的玻璃體內(nèi)，例如通過玻璃體內(nèi)注射來施用裝置。在其它的實(shí)施方案中，裝置被施用至受試者的視網(wǎng)膜下。在其它的實(shí)施方案中，將標(biāo)的裝置施用至患者的眼睛包括施用至患者眼睛的前房、玻璃體、脈絡(luò)膜上腔、結(jié)膜下腔中的一者或多者。在某些實(shí)施方案中，生物活性劑是蛋白質(zhì)治療劑，如抗VEGF抗體。在某些實(shí)施方案中，受試者體內(nèi)的水合液是玻璃體液。
[0112]在標(biāo)的方法的某些實(shí)施方案中，插入是插入到眼睛的前房中。在某些實(shí)施方案中，生物活性劑是小分子治療劑，如用于青光眼治療的拉坦前列素。
[0113]在標(biāo)的方法的某些實(shí)施方案中，多層薄膜醫(yī)療裝置進(jìn)一步包括安置于第一層與生物活性劑的儲存器之間的第三納米結(jié)構(gòu)多孔層，其中第三納米結(jié)構(gòu)多孔層包括可生物降解的聚合物(例如，PCL)。在某些實(shí)施方案中，第三納米結(jié)構(gòu)多孔層的平均孔徑在約2nm與約50nm之間。
[0114]在標(biāo)的方法的某些實(shí)施方案中，第二無孔層是可生物降解的。在某些實(shí)施方案中，第二無孔層包括PCL。
[0115]還提供治療需要用于遞送藥物的醫(yī)療裝置的患者的方法，其包括選擇醫(yī)療裝置的步驟。示例性裝置包括心血管裝置、神經(jīng)裝置、神經(jīng)血管裝置、腸胃裝置、肌肉裝置、眼部裝置等。在這個實(shí)施方案中，術(shù)語“選擇”是指例如購買、選取或提供裝置而不是制備裝置。
[0116]本文所公開的方法和裝置可被用于人類臨床醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)學(xué)應(yīng)用。因此，裝置所施用的受試者或患者可以是人，或在獸醫(yī)學(xué)應(yīng)用的情況下，可以是實(shí)驗(yàn)室、農(nóng)業(yè)、馴養(yǎng)或野生動物。標(biāo)的裝置和方法可應(yīng)用于動物，其包括但不限于，人、實(shí)驗(yàn)室動物如猴子和黑猩猩、馴養(yǎng)動物如狗和貓、農(nóng)業(yè)動物如奶牛、馬、豬、綿羊、山羊以及圈養(yǎng)的野生動物如熊、熊貓、獅子、老虎、豹、大象、斑馬、長頸鹿、大猩猩、海豚和鯨。
[0117]在一些實(shí)施方案中，從標(biāo)的裝置中洗脫的一種或多種生物活性劑的釋放動力學(xué)允許大致上恒定地局部遞送治療相關(guān)劑量的生物活性劑。在某些實(shí)施方案中，生物活性劑的釋放動力學(xué)在一段延長的時間內(nèi)為大致上零級的。在一些實(shí)施方案中，標(biāo)的裝置的組成可被設(shè)計(jì)成提供兩個洗脫曲線，例如，生物活性劑從第一層中的第一早期洗脫，以及生物活性劑從第二層中的第二后期洗脫。在一些實(shí)施方案中，生物活性劑在標(biāo)的裝置中在一段延長的時間內(nèi)是穩(wěn)定的。在某些實(shí)施方案中，在體內(nèi)施用后，儲存器中生物活性劑的活性得到保持。例如，儲存器中生物活性劑的活性在約30天或更長，如約60天或更長、70天或更長、3個月或更長、約4個月或更長、約5個月或更長、約6個月或更長、約8個月或更長、約10個月或更長或約12個月或更長的時期內(nèi)得到保持。 [0118]試劑盒
[0119]還提供用于與標(biāo)的裝置和方法結(jié)合使用的試劑盒。包括用于在放置到受試者體內(nèi)時洗脫到周圍組織的一種或多種生物活性劑的上述多層薄膜裝置可以隨同適合的說明書以便進(jìn)行如上所述的方法一起以試劑盒提供。在某些實(shí)施方案中，試劑盒含有具有收攏結(jié)構(gòu)的標(biāo)的裝置。在一些實(shí)施方案中，裝置具有展開結(jié)構(gòu)并且試劑盒包括用于使裝置收攏以使得裝置可通過注射器安置在受試者體內(nèi)的說明書。
[0120]標(biāo)的試劑盒還可包括能夠?qū)⒀b置遞送至受試者(例如，通過注射含有具有收攏結(jié)構(gòu)的裝置的載劑流體)的注射器。注射器具有適于體內(nèi)注射所述裝置的規(guī)格(例如，20號)。在一些實(shí)施方案中，注射器預(yù)先加載有含有所述裝置的載劑流體，其中裝置在載劑流體中保持收攏結(jié)構(gòu)。在其它的實(shí)施方案中，試劑盒包括用于在加載注射器和施用至受試者之前儲存裝置的容器，其中所儲存的裝置可具有收攏或展開結(jié)構(gòu)。在某些實(shí)施方案中，當(dāng)裝置以展開狀態(tài)儲存在容器中時，試劑盒可包括用于在施用前將裝置收攏(例如，通過在降低的真空下干燥)的說明書。容器可任選地包括適于儲存標(biāo)的裝置和/或施用裝置的載劑流體。
[0121]在一些實(shí)施方案中，試劑盒在單獨(dú)的容器中含有制造多層薄膜所必需的材料。試劑盒還可包括用于對受試者施用裝置的材料。在試劑盒中可包括用于實(shí)施方法的說明書(例如，書面、磁帶、VCR，CD-ROM等)。取決于具體的方法，試劑盒還可含有其它的包裝試劑和材料(即緩沖劑等)。說明書一般記錄在適合的記錄介質(zhì)上。例如，說明書可印刷在基板上，如紙張或塑料等。因此，說明書可作為包裝插頁存在于試劑盒、試劑盒的容器的標(biāo)簽或其組件中(例如，與包裝或次包裝相關(guān)聯(lián))等。在其它的實(shí)施方案中，說明書作為存在于合適的計(jì)算機(jī)可讀儲存媒體(例如，CD-ROM、磁盤等，包括與提供程序的媒體相同的相同媒體)上的電子儲存數(shù)據(jù)文件而存在。
[0122]在其它的實(shí)施方案中，說明書本身不存在于試劑盒中，而是提供用于從遠(yuǎn)程來源(例如，經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng))獲得說明書的方法。這個實(shí)施方案的一個實(shí)例是包括可查看說明書可下載說明書的網(wǎng)址的試劑盒。
[0123]此外，試劑盒可以是其中所獲得的說明書是從遠(yuǎn)程來源(如在互聯(lián)網(wǎng)上或萬維網(wǎng))下載的試劑盒?？墒褂靡恍┬问降脑L問安全性或識別協(xié)議以限制那些有權(quán)使用標(biāo)的試劑盒的人的訪問。當(dāng)使用這樣的說明書時，用于獲得說明書和/或編程的方法一般記錄在適合的記錄介質(zhì)上。
實(shí)施例[0124]提出以下實(shí)施例以為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員提供如何制造和使用本公開內(nèi)容的實(shí)施方案的完整公開內(nèi)容和描述，并且不欲限制發(fā)明人所認(rèn)為的發(fā)明的范圍，并且他們也不欲提出以下實(shí)驗(yàn)是所進(jìn)行的所有或唯僅有的實(shí)驗(yàn)。已努力確保關(guān)于所使用的數(shù)字(例如，量、溫度等)的準(zhǔn)確性，但是應(yīng)當(dāng)考慮到一些實(shí)驗(yàn)誤差和偏差。除非另外說明，否則份數(shù)為重量份數(shù)，分子量為重均分子量，溫度為攝氏度，并且壓力為大氣壓或接近大氣壓。
[0125]方法和材料
[0126]在以下實(shí)施例中使用以下方法和材料。
[0127]微孔薄膜制造
[0128]由于PCL/明膠薄膜的柔韌性和柔軟性，將薄膜旋轉(zhuǎn)澆鑄在平坦圓形聚(二甲基硅氧燒)(PDMS) (Sylgardl84, Dow Corning, Midland, Ml)模具上。為了制造PDMS模具，以 10:1的比率混合基料和固化劑，在真空下脫氣，傾注到3〃硅晶片上，并在65°C下烘烤2個小時。一旦固化，就從硅母版上剝離PDMS并將其切成直徑為35mm的圓。在80°C下在熱板上將聚己內(nèi)酯(PCL) (MW80, 000, Sigma-Aldrich, St.Louis, MO)和明膠(來自豬皮，Sigma-AIdrich)的單獨(dú)溶液在0.1g三氟乙醇(TFE)(Sigma-Aldrich)中恒定攪拌直至溶解。然后將PCL和明膠以如下體積比組合到離心管中:7:3、8:2、9:1以及10:0(PCL:明膠)。為了將PCL與明膠混合在一起，將溶液渦旋30秒并倒置兩次。臨澆鑄之前將這個過程每個溶液重復(fù)5分鐘。如之前所描述的，使用P6700系列旋涂機(jī)(Specialty CoatingSystems, Indianapolis, IN)以 1500RPM 將 PCL/ 明膠溶液旋轉(zhuǎn)燒鑄 I 分鐘[Steedman等，"Enhanced differentiation of retinal progenitor cells using microfabricatedtopographical cues."Biomedical Microdevicesl2 (3) (2010)363-369]。在旋轉(zhuǎn)燒鑄后使用鑷子小心地將薄膜從PDMS模具上剝離。
[0129]納米孔薄膜制造
[0130]用于納米孔PCL制造的所有化學(xué)品都從Sigma-Aldrich (St.Louis, MO)獲得。使用利用氧化鋅納米棒模板的技術(shù)來制造納米孔PCL膜。使氧化鋅棒在使用前用硫酸和過氧化氫的溶液(3:1)清洗30分鐘并隨后用去離子水沖洗并用氮?dú)飧稍锏牟ＡЩ蚬杌迳?。將基板暴露于氧等離子體(200W，0.5mTorr)5分鐘，隨后旋轉(zhuǎn)澆鑄乙酸鋅(ZnAc2)晶種層。為此，以1000rpm將0.75M ZnAc2和乙醇胺的2-甲氧基乙醇溶液澆鑄到干凈的玻璃或硅基板上60秒。在400°C的熱板上將基板退火30分鐘以將ZnAc2轉(zhuǎn)化成ZnO。然后在85°C至90°C下將基板放置在5mM ZnAc2水溶液中4個小時(替換一次生長浴)，這使得ZnO納米棒生長。如上所述，制備300mg/ml的PCL于2，2，2-三氟乙醇中的溶液并以500rpm澆鑄到ZnO模板上30秒，之后以1500rpm澆鑄30秒，其厚度足以覆蓋ZnO模板。在熱板上將這些基板加熱至130°C以移除任何過量溶劑并允許PCL緊密接觸模板。接著用IOmM H2SO4蝕刻ZnO模板直到模板被移除并且PCL膜自然地浮起。
[0131]薄膜降解分析
[0132]在恒定攪拌下將薄膜儲存在PBS中5天。在成像之前，用去離子水沖洗樣本并在真空爐中脫水。使用mySEM掃描電子顯微鏡(NovelX, Lafayette, CA)在IkV的加速電壓下對樣本進(jìn)行成像。對于孔面積和孔隙率計(jì)算，對每個PCL:明膠比率的3個薄膜進(jìn)行成像。對于每個薄膜，對每個薄膜的10個隨機(jī)區(qū)域進(jìn)行成像并進(jìn)行編輯。使用ImageJ(NationalInstitutes of Health, Bethesda, MD)計(jì)算孔面積。[0133]多層薄膜裝置制造
[0134]如圖3中所說明的，由兩層薄膜(無孔PCL基底層和微孔9:1PCL/明膠頂層)制造裝置。使用PCL的濃縮溶液(0.2g ml-1的TFE溶液)制造PCL基底層，其中所述溶液是在硅晶片上以1500RPM旋轉(zhuǎn)澆鑄2分鐘。將凍干蛋白質(zhì)(Img至4mg)放置在兩個裝置層之間并固定在硅晶片上。將PDMS的環(huán)形片加熱至80°C，然后放置在兩層薄膜的頂部。使用平坦不銹鋼重物(170g)在PDMS環(huán)形物上下壓30秒，從而使兩層膜熔化并將兩層膜密封在一起。使用小的平坦重物以確保均一密封。對BSA和IgG從薄膜裝置中的洗脫監(jiān)測10周并與從只有無孔PCL的裝置中的洗脫進(jìn)行比較。每個實(shí)驗(yàn)制造和分析每種類型的三個裝置。
[0135]輪廓曲線測定法[0136]用Ambios Technology XP-2觸針曲線儀(Santa Cruz, CA)來表征裝置厚度。以
0.01mm sec—1的掃描速度、1.5mm長度以及0.2mg觸針力進(jìn)行輪廓曲線法。
[0137]微二辛可寧酸測定
[0138]進(jìn)行微二辛可寧酸測定(ThermoScientific Pierce, Rockford, IL)以定量蛋白質(zhì)從PCL薄膜中的洗脫。將載有凍干BSA(Sigma-Aldrich)或IgG(從牛血清分離的，Sigma-Aldrich)的多層薄膜放置在離心管中的5mL PBS中并在室溫下連續(xù)振蕩10周。在取樣期間移除ImL溶液并置換為新鮮的PBS。在SpectraMaX190微板讀取儀(MolecularDevices, Sunnyvale, CA)上在 562nm 下讀取樣本。在 Excel (Microsoft, Redmond, WA)中進(jìn)行數(shù)據(jù)和線性回歸分析。
[0139]牛IgG酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)
[0140]進(jìn)行牛IgG 酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA) (Bethyl Laboratories, Inc., Montgomery, TX)以驗(yàn)證從PCL/明膠裝置中洗脫的IgG的活性。首先用微二辛可寧酸測定來測定總蛋白質(zhì)樣本濃度，然后進(jìn)行1/100稀釋以使其落到ELISA測定的動態(tài)范圍內(nèi)。然后測定這些樣本，并將所得到的濃度值與之前的二辛可寧酸測定結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較。計(jì)算在裝置構(gòu)建后的I至70天內(nèi)的四個時間點(diǎn)兩個濃度值的比率。
[0141]載有雷帕霉素的PCL膜
[0142]通過在70°C下在熱板上攪拌200mg/mL PCL于2，2，2_三氟乙醇(TFE)中的溶液(Sigma-Aldrich)直至溶解來制備載有雷帕霉素的PCL膜。然后將雷帕霉素加入溶液中至濃度為5mg/mL并進(jìn)行攪拌直至溶解。然后以1000rpm將溶液旋轉(zhuǎn)澆鑄在3英寸硅晶片上30秒，之后以2000rpm進(jìn)行30秒。切割出直徑為16mm的圓形膜切片并在37°C下在PBS中孵育。為對藥物釋放進(jìn)行取樣，在取樣期間移除ImL溶液并置換為新鮮的PBS。在SpectraMaxl90 微板讀取儀(Molecular Devices, Sunnyvale, CA)上在 260nm下讀取雷帕霉素濃度。在Excel (Microsoft, Redmond, WA)中進(jìn)行數(shù)據(jù)和線性回歸分析。
[0143]實(shí)施例1
[0144]微孔薄膜制造與降解
[0145]分別以以下體積比組合PCL和明膠的溶液:7:3、8:2、9:1以及10:0。在用力混合
之后，將組合的溶液旋轉(zhuǎn)澆鑄成柔性聚合物薄膜。起初將無孔薄膜暴露于PBS持續(xù)5天以消除薄膜的容易溶解的明膠組分。在PBS中降解5天之后，使用掃描電子顯微術(shù)對薄膜進(jìn)行成像(圖1)。在所有含有明膠的薄膜中都發(fā)現(xiàn)有微孔，而只有PCL的薄膜顯示沒有降解或多孔結(jié)構(gòu)的跡象。對個別孔面積進(jìn)行定量并顯示于圖1中。[0146]圖1A至F示出于PBS中降解五天后PCL/明膠薄膜的掃描電子顯微照片(SEM)圖像和相應(yīng)孔徑直方圖。薄膜由比率為7:3 (A和B)、8:2 (C和D)以及9:1 (E和F)的PCL與明膠的混合物制成。僅由PCL制成的薄膜不含任何孔。
[0147]用最高濃度的明膠(7:3)制造的薄膜含有廣泛的孔徑范圍，最小的直徑小于2μπι且最大的直徑超過30μπι(圖1A和1Β)。具有中等明膠濃度(8:2)的薄膜也含有寬泛的孔徑范圍，不過這些膜中所發(fā)現(xiàn)的最大孔比7:3明膠薄膜中的孔小且只達(dá)到28 μ m的最大直徑(圖1C和1D)。具有最低明膠濃度(9:1)的薄膜含有小得多的孔，其中95%的直徑小于10 μ m (圖1E和1F)。不用明膠(10:0)制造的薄膜在整個旋轉(zhuǎn)澆鑄薄膜表面上都是無孔的。
[0148]對孔隙率百分比或每個薄膜的孔面積除以總面積進(jìn)行定量并于圖2A中示出。當(dāng)明膠于PBS中快速溶解時，增加薄膜中明膠的量導(dǎo)致降解后更高的孔隙率。7:3膜具有最多孔，之后是8:2膜，并且接著是9:1膜。因?yàn)?0:0膜不含明膠，因此未觀察到降解并因此未觀察到孔隙率。
[0149]圖2A至B說明在PBS中孵育后PCL/明膠薄膜的孔隙率和質(zhì)量損失。A:在PBS中5天后，不同明膠濃度的PCL/明膠薄膜的孔隙率百分比?？傮w孔隙率隨明膠濃度增加。B:由明膠溶解導(dǎo)致的孔隙率導(dǎo)致質(zhì)量減少。對于不含明膠的薄膜，PCL膨脹和鹽吸收導(dǎo)致質(zhì)量總體小幅增加。*p〈0.05, Student-Newman, Keuls檢驗(yàn)。誤差條指示由3個獨(dú)立實(shí)驗(yàn)獲得的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
[0150]薄膜中發(fā)現(xiàn)的孔隙率是歸因于PCL與明膠的不完全混合。雖然兩種物質(zhì)都溶解于TFE中，但是將兩種溶液 組合得到異質(zhì)乳液，必須將其不斷混合或者兩種溶液將會分離成兩種不混溶的液體。由于溶解溶液的高粘度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定在旋轉(zhuǎn)澆鑄之前保持穩(wěn)定混合物需要接近持續(xù)不斷的渦旋。加入遞增量的明膠使得明膠在PCL/明膠混合物中聚集，所述聚集在9:1薄膜中未發(fā)現(xiàn)。
[0151]還使用PBS中5天后所損失質(zhì)量的量來對降解進(jìn)行定量。在PBS浸潰前測定初始質(zhì)量，同時在PBS中5天且隨后在真空爐中使薄膜脫水后測定降解后質(zhì)量。結(jié)果與孔面積和孔隙率百分比一致；7:3薄膜損失最多的質(zhì)量，約為其初始質(zhì)量的25%，而8:2膜只平均損失不到10%。9:1薄膜損失小于5%，并且不含明膠的膜由于在PBS中浸潰而獲得極少量的質(zhì)量(圖2B)。這最有可能是由于水和鹽吸收而發(fā)生，使得PCL面積在PBS中浸潰期間膨脹。
[0152]多層薄膜裝置制造和藥物洗脫
[0153]如圖3中所圖示的，由PCL基底層和微孔9:1PCL/明膠頂層構(gòu)建PCL薄膜裝置。為了通過使裝置的孔隙率達(dá)到最小來限制蛋白質(zhì)洗脫，只使用9:1PCL/明膠薄膜來制造所有載有蛋白質(zhì)的實(shí)驗(yàn)裝置的微孔頂層。將凍干蛋白質(zhì)沉積在兩個薄膜層之間，然后使用PDMS環(huán)狀物使其熔化到一起。在室溫下將裝置浸入PBS中，并且定量在10周的時間段內(nèi)BSA和IgG從PCL/明膠薄膜裝置中的洗脫。還構(gòu)建由兩個只有PCL的薄膜制成的無孔裝置并用作對照。
[0154]圖3A至C說明多層聚合物薄膜裝置的制造。A:凍干蛋白質(zhì)包含在無孔PCL薄膜基底層與微孔PCL/明膠薄膜之間。B:直徑為~2mm的完成裝置。C =PCL/明膠裝置邊緣的曲線。
[0155]BSA從多孔PCL/明膠薄膜裝置和無孔僅PCL薄膜裝置中的洗脫呈現(xiàn)于圖4A中。在前七周BSA以零級動力學(xué)從PCL/明膠裝置中洗脫，對應(yīng)于略高于60%的加載到每個裝置中的~3mg BSA。類似地，IgG洗脫呈現(xiàn)于圖4B中。IgG也達(dá)成在前七周從9:1PCL/明膠裝置中零級洗脫。
[0156]圖4A至B示出蛋白質(zhì)從PCL/明膠薄膜裝置中的洗脫。A =BSA從9:1PCL/明膠和只有PCL的薄膜裝置中的洗脫分?jǐn)?shù)。在PCL/明膠裝置中在前7周觀察到零級洗脫，其后裝置失效導(dǎo)致突發(fā)釋放相。在8周后，只有PCL的裝置開始泄露。B =IgG從9:1PCL/明膠薄膜裝置中的洗脫分?jǐn)?shù)。接近整個10周觀察到IgG從PCL/明膠裝置中的零級洗脫。誤差條指不由3個獨(dú)立實(shí)驗(yàn)獲得的標(biāo)準(zhǔn)偏差。[0157]圖5中直接比較蛋白質(zhì)從一個載有BSA和一個載有IgG的PCL/明膠薄膜裝置的洗脫。顯示7周的洗脫，對應(yīng)于BSA和IgG的R2值分別為0.99和0.94的零級釋放動力學(xué)。BSA以36 μ g/天的速率洗脫，而IgG以20 μ g/天的較慢的速率洗脫。IgG的較慢洗脫速率最有可能歸因于其較大的分子量(150kDa相對于BSA的66kDa)。
[0158]圖5示出BSA與IgG從PCL/明膠薄膜裝置的洗脫速率的比較。較大分子重量的IgG(150kDa)以慢于BSA(66kDa)的速率洗脫。線性回歸分析得到的洗脫速率對于BSA為
0.36 μ g/ 天(R2=0.99)并且對于 IgG 為 0.20 μ g/ 天(R2=0.94)。
[0159]使用兩個不同的測定來定量IgG濃度以驗(yàn)證整個實(shí)驗(yàn)過程中的蛋白質(zhì)活性。圖6A示出通過ELISA和BCA測定測得的洗脫IgG濃度的比率的比較。比較洗脫的第1、28、56以及70天時濃度。誤差條指示由3個獨(dú)立實(shí)驗(yàn)獲得的標(biāo)準(zhǔn)偏差。繪制洗脫的第I至70天中四個時間點(diǎn)的這兩個濃度的比率。BCA測定定量總蛋白濃度，而ELISA的特異性高得多且只定量結(jié)合的IgG。比率為I表示兩個測定之間的IgG濃度相等，這表明從PCL/明膠薄膜裝置中釋放的IgG在洗脫70天后有活性。由于四個數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的差異不明顯并且標(biāo)準(zhǔn)偏差全部都落在比率I以內(nèi)，因此這些結(jié)果表明IgG在實(shí)驗(yàn)過程中未降解。
[0160]圖6B示出在施用含有IgG的薄膜裝置之后洗脫到眼睛中的IgG的活性。在施用6周后在眼睛中可檢測出IgG的體內(nèi)活性。
[0161]實(shí)施例2
[0162]納米結(jié)構(gòu)薄膜
[0163]使用模板合成方法在可生物降解聚集物膜中產(chǎn)生納米結(jié)構(gòu)。這種方法基于需要使用無機(jī)納米結(jié)構(gòu)表面(例如，氧化鋅ZnO材料的充分表征的棒結(jié)構(gòu))作為模板用于隨后產(chǎn)生具有所需納米結(jié)構(gòu)的“軟”生物聚合物薄膜的模板化。使用兩步程序進(jìn)行ZnO納米棒生長:沉積納米結(jié)構(gòu)晶種層并且以水熱法由所述晶種層生長出棒。通過對晶種層沉積和水熱生長條件進(jìn)行變化，產(chǎn)生從隨機(jī)到良好取向的棒的多種形態(tài)?？刂萍庸l件允許制造具有廣泛范圍的直徑、長度和棒間距的納米棒。
[0164]使用多種技術(shù)來將標(biāo)靶聚合物沉積在ZnO模板上。
[0165]在一個實(shí)施例中，將聚合物加熱至其熔點(diǎn)以上并使其符合模板?；蛘?，使用聚合物溶液的旋轉(zhuǎn)澆鑄來產(chǎn)生具有可再現(xiàn)厚度的薄膜。選擇聚己內(nèi)酯作為起始材料，因?yàn)槠湟扬@示出在眼內(nèi)具有極好的生物相容性和完整性。在生理?xiàng)l件下，PCL通過隨機(jī)斷鏈作用降解，這產(chǎn)生兩個階段的降解。最初，隨著分子量減小，物理結(jié)構(gòu)并未受到影響，因?yàn)樗a(chǎn)生的聚合物鏈不能充分溶解，但是在延長的降解后，單體降解產(chǎn)物的產(chǎn)生增加，得到明顯的物理降解。
[0166]SOkDa PCL膜在眼中直到I年后才降解并且基于宏觀降解近似麗(SkDa)，據(jù)估計(jì)麗在15kDa與20kDa之間的PCL裝置會在4個月后開始結(jié)構(gòu)分解并且在6個月時失去機(jī)械完整性。因此，使用兩個示例性不同比率(20:80和45:55)的80kDa:10kDa PCL(Tm=58°C至63°C，Tg=-65°C至_60°C )來產(chǎn)生膜。我們還可以并入其它可生物降解聚合物。此外，可產(chǎn)生其它的膜，如共聚物25/75聚(DL丙交酯-共-ε己內(nèi)酯)(25/7OTLPLCL)(無定形，Tg=20°C )或 80/20 聚(DL-丙交酯-共-ε -己內(nèi)酯)(80/20DLPLCL)(無定形，Tg=20°C )以調(diào)節(jié)降解速率。最后，接著通過在酸性或強(qiáng)堿性溶液中溶解來移除ZnO模板。轉(zhuǎn)移后使模板結(jié)構(gòu)顛倒并且隨后的聚合物薄膜顯示出用于藥物洗脫和控制釋放的納米通道。使用這種方法，平均棒直徑為23±7nm且密度為約101°個棒/cm2的ZnO棒可得到孔徑為21±7nm且孔密度為5xl09個孔/cm2的PCL膜。膜的厚度對應(yīng)于所生長的納米棒的長度，例如，約I微米。因此，為了進(jìn)一步提高機(jī)械穩(wěn)固性，在移除模板前沉積另一多孔層，因此得到兼有納米孔和微孔區(qū)域的膜(圖9A至9C)。例如，這通過澆鑄天然形成多孔網(wǎng)絡(luò)的聚合物混合物，如聚乙二醇(PEG)和PCL來實(shí)現(xiàn)，其中與移除模板相結(jié)合，PEG容易溶解。
[0167] 圖8A至SE說明用于薄膜制造的示例性工藝。(圖8A)利用氧化鋅晶種層來旋轉(zhuǎn)澆鑄干凈的硅基板(圖8B)并以水熱方式生長納米棒。在ZnO模板上(圖SC)旋轉(zhuǎn)澆鑄PCL,之后(圖8D)旋轉(zhuǎn)澆鑄PCL和PEG溶液。(圖8E)用去離子水沖洗將PEG相從支撐層沖洗掉并用IOmM H2SO4蝕刻ZnO模板以留下被支撐的納米結(jié)構(gòu)PCL薄膜。圖8F示出典型納米結(jié)構(gòu)PCL膜的掃描電子顯微鏡圖像。圖SG示出支撐膜上的納米結(jié)構(gòu)薄層。
[0168]使用掃描電子顯微術(shù)(SEM)來驗(yàn)證模板形態(tài)和轉(zhuǎn)移至聚合物膜的保真度。另外使用電子色散型X射線光譜學(xué)(EDX)或X射線光電子光譜學(xué)(XPS)進(jìn)行表征以測定化學(xué)組成和證明ZnO模板的有效移除。然后將納米結(jié)構(gòu)膜熱密封至含有藥物儲存器的不透性覆蓋膜中(圖10A)ο
[0169]舉例來說，如上所述，使用對齊并有序的納米線的無機(jī)模板產(chǎn)生納米孔聚合物膜，其為由SOkDa MW聚己內(nèi)酯制成的示例性薄膜，其在干燥狀態(tài)下卷曲并且在水性環(huán)境中展開(圖7)。將此薄膜裝置制造成兼具適于本文所述的侵入性最低的藥物遞送應(yīng)用的物理尺寸(小于100微米)和機(jī)械特性(可收攏性)。
[0170]薄膜裝置的物理特性
[0171]操作柔性軟材料，其中特別著眼于可收攏性以允許以最低的侵入性插入靶組織中。大約100微米厚和5 X 5mm的聚己內(nèi)酯薄膜裝置能夠容納足夠持續(xù)六個月遞送抗VEGF的藥物且仍能夠經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)注射來遞送。進(jìn)行示例性裝置(尺寸和材料組成相同但分子量不同)的廣泛評價以確定其對于眼內(nèi)施用的適用性。動物研究數(shù)據(jù)表明45/5580kDa:10kDPCL的膜組成在5個月時仍保持完整，而20/8080kDa:1OkD PCL在2個月時顯示降解的跡象。進(jìn)一步調(diào)節(jié)參數(shù)會使得裝置的降解曲線針對零級釋放獲得優(yōu)化。
[0172]藥物加載方法和藥物有效載荷
[0173]因?yàn)榧{米孔膜制造是獨(dú)立于藥物加載，所以利用若干策略來并入治療有效載荷。一種方法將膜與含有較大藥物儲存器的下層膜結(jié)合。這種配置允許大的藥物承載能力和有效載荷制劑的通用性，同時納米孔膜有助于控制藥物從儲存器結(jié)構(gòu)中的洗脫。
[0174]通過利用另一微孔支撐層，將納米通道放置在裝置的中性機(jī)械面附近，從而使轉(zhuǎn)動/展開時納米孔的應(yīng)力減至最小。使用照相平板印刷和軟光刻技術(shù)來制造裝置的儲存器組件:使用照相平板印刷術(shù)通過對可光固化的環(huán)氧樹脂(SU-8)進(jìn)行圖案化來在硅晶片上產(chǎn)生主模，這將決定最終的儲存器幾何結(jié)構(gòu)。使用CAD設(shè)計(jì)精確的主圖案，并在鉻掩模上進(jìn)行圖案化以充當(dāng)用于光學(xué)圖案化的模板。然后使用軟光刻術(shù)將主模的倒模澆鑄至彈性體聚二甲基硅氧烷(PDMS)中。通過將相關(guān)聚合物澆鑄在PDMS模具上，載有藥物的儲存器的幾何結(jié)構(gòu)被直接轉(zhuǎn)移至所需的聚合物上，例如，如圖1OA中所示。整個裝置是平坦的，薄的(例如，約100 μ m或更薄)，且含有多個治療劑儲存器；這提供藥物有效荷載，同時使局部膜破裂或失效時治療劑的突發(fā)釋放減至最少。 [0175]薄膜裝置的模塊化性質(zhì)允許儲存器在構(gòu)建多層生物聚合物裝置期間以多種方式填充。一種方法是通過浸入直接在裝置中凍干的藥物的溶液中來填充組裝裝置的儲存器和相關(guān)納米通道。第二種方法是使凍干藥物直接沉積在儲存器膜上并隨后對膜進(jìn)行層壓，對膜進(jìn)行熱密封以生成完整的裝置。將凍干藥物直接沉積在裝置儲存器中或并入可生物降解聚合物或凝膠基質(zhì)中。使用熒光標(biāo)記(FITC)的靶藥物來確認(rèn)藥物加載和儲存器圖案化并用熒光顯微術(shù)進(jìn)行觀測(圖10A)。
[0176]有效荷載計(jì)算和安全性考慮
[0177]基于使眼后部的濃度保持至少4個月時期的零級釋放曲線來分析裝置的加載要求。例如，基于具有20nm孔和50%間隙空間的5mmX 5mm薄膜，此裝置中的最大藥物加載量是1.3mg凍干藥物，其中基于膜實(shí)驗(yàn)，釋放速率高達(dá)2 μ g/天/mm2。所需的釋放速率取決于藥物親和力、玻璃體半衰期以及靶玻璃體濃度?；谂R床給藥量，對于示例性裝置來說估計(jì)連續(xù)遞送裝置需要4 μ g/天來維持例如雷珠單抗(50 μ g/眼的持續(xù)濃度)或480 μ g總藥物的治療濃度。為遞送6個月而設(shè)計(jì)的裝置的完全劑量釋放會在失效后產(chǎn)生小于3.4ng/ml的全身性藥物濃度，其完全低于認(rèn)為會使VEGF被抑制50%的llng/ml至27ng/ml的臨限值。此外，多室儲存器(圖10)使整個藥物有效荷載會無意釋放的風(fēng)險減至最小。基于玻璃體液中Lucentis?半衰期的保守估計(jì)，估計(jì)載有約800 μ g藥物的裝置可保持治療水平持續(xù)6個月或更長時間。
[0178]眼部生物相容性研究
[0179]為了評估微結(jié)構(gòu)和納米結(jié)構(gòu)生物聚合物的結(jié)構(gòu)完整性和眼部耐受性，在成年兔眼內(nèi)進(jìn)行體內(nèi)安全性研究。使用標(biāo)準(zhǔn)顯微外科手術(shù)技術(shù)將由聚(己內(nèi)酯)(PCL)制造的裝置施用至麻醉的新西蘭白兔(N=15)的眼中。使用針頭注射(20號)來將收攏的生物聚合物膜插入玻璃體中。在范圍為I至6個月的隨訪期內(nèi)，進(jìn)行定期眼科檢查(裂隙燈、眼壓測量法以及間接眼底檢查法)以監(jiān)測眼部耐受性。以數(shù)天至數(shù)月的時間間隔對摘除的死后眼睛進(jìn)行組織學(xué)研究以評估任何形態(tài)異?；蜓b置/組織反應(yīng)。從眼中收回PCL膜通過掃描電子顯微術(shù)(SEM)進(jìn)行評估來測定裝置的耐久性和結(jié)構(gòu)完整性。在施用至眼內(nèi)前房和玻璃體位點(diǎn)時，PCL膜具有耐受性并且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。體內(nèi)眼科檢查的結(jié)果未顯示關(guān)于炎癥、慢性感染、白內(nèi)障以及眼內(nèi)壓的眼部耐受性的不良跡象。6個月后觀察到裝置遷移。對組織進(jìn)行的組織學(xué)檢查揭露在眼部位點(diǎn)(包括視網(wǎng)膜小梁網(wǎng)和施用后在解剖上裝置的特定駐留位點(diǎn))未發(fā)生細(xì)胞炎癥或形態(tài)異常。未觀察到裝置/組織反應(yīng)，如纖維化、神經(jīng)膠質(zhì)增生或出血。
[0180]多層薄膜裝置制造設(shè)備
[0181]可用于制造本文所公開的多層薄膜的示例性設(shè)備說明于圖1lA至IlC中。
[0182]圖1lA0薄膜裝置可包括平坦的PCL膜、藥物球粒以及使用下壓重物夾在支撐結(jié)構(gòu)之間的納米結(jié)構(gòu)PCL膜。將含有組成裝置層的設(shè)備放置在熱板上以使PCL膜熔化。因?yàn)榛恐渭黔h(huán)形的，所以裝置的中心經(jīng)受相當(dāng)少的加熱。
[0183]圖11B。從底部向上，裝置由平坦的PCL膜、藥物球粒以及使用下壓重物夾在支撐結(jié)構(gòu)之間的納米結(jié)構(gòu)PCL膜組成。設(shè)備的基部含有將裝置從邊緣密封的電阻式加熱元件。通過控制供應(yīng)至加熱元件的能量和加熱的持續(xù)時間，可對密封進(jìn)行控制。
[0184]圖11C。從底部向上，裝置由平坦的PCL膜、藥物球粒以及使用下壓重物夾在支撐結(jié)構(gòu)之間的納米結(jié)構(gòu)PCL膜組成。設(shè)備的基部含有將裝置從邊緣密封的電阻式加熱元件。移除基部和頂部支撐件的中心以使得裝置中心部分的加熱減至最少。通過控制供應(yīng)至加熱元件的能量和加熱的持續(xù)時間，可對密封進(jìn)行控制 。
[0185]用于蛋白質(zhì)的控制釋放的多層薄膜裝置
[0186]如本文所述制造具有范圍為20nm至40nm的孔徑的多層薄膜裝置。
[0187]圖12示出FITC-BSA蛋白質(zhì)在210天的時期內(nèi)從孔徑為20nm至40nm的納米結(jié)構(gòu)PCL裝置(n=3)中以I μ g/天的速率釋放。
[0188]用于小分子的控制釋放的多層薄膜裝置
[0189]制造具有含有小分子雷帕霉素(MW914Da)的生物活性藥物儲存器的納米孔多層薄膜裝置。將雷帕霉素從此納米孔多層薄膜裝置中釋放的釋放動力學(xué)與雷帕霉素從無孔裝置和從雷帕霉素混合在聚合物膜中的PCL薄膜釋放的釋放動力學(xué)進(jìn)行比較。
[0190]圖13說明小分子(雷帕霉素，分子量914.172Da)從納米孔薄膜裝置(實(shí)心圓)、無孔裝置(實(shí)心正方形)以及藥物混合在聚合物膜中的PCL薄膜(實(shí)心三角形)中釋放的釋放動力學(xué)。
[0191]如上所述制造納米孔薄膜裝置，其由支撐納米結(jié)構(gòu)膜(20nm至40nm的納米結(jié)構(gòu)孔和I微米至3微米的支撐層孔)的第一層和第二無孔層組成。將雷帕霉素與第一層的納米孔一側(cè)一起放置在第二層上。將納米孔第一薄膜層放置于無孔膜上，從而將雷帕霉素封裝在納米孔層與無孔層之間。
[0192]無孔裝置包括無孔膜的第一層。雷帕霉素沉積在第一層的表面上。第二無孔層放置在第一層上。將兩個無孔層密封在一起，從而將雷帕霉素封裝在無孔層之間。
[0193]對于PCL薄膜，小分子被混合至聚合物本身中而不是包含在兩個層之間。
[0194]將小分子藥物雷帕霉素(西羅莫司)從納米孔和無孔PCL裝置中釋放的動力學(xué)與相同分子從含有藥物的PCL膜中釋放的釋放動力學(xué)進(jìn)行比較。圖13說明納米孔PCL裝置(20nm至40nm的納米結(jié)構(gòu)孔和I微米至3微米的支撐層孔)和無孔PCL裝置提供在一段延長的時間內(nèi)小分子的零級釋放。相比之下，含有西羅莫司的PCL薄膜在較短的時間段內(nèi)以一級釋放動力學(xué)釋放小分子。
[0195]雖然出于清楚理解的目的借助于說明和實(shí)施例對前述本發(fā)明進(jìn)行了一定程度的詳細(xì)描述，但是對于本領(lǐng)的普通技術(shù)人員來說鑒于本發(fā)明的教導(dǎo)顯而易見的是，可在不背離隨附權(quán)利要求的精神和范圍的情況下做出某些變化和修改。
[0196]因此，前面僅僅說明本發(fā)明的原理。應(yīng)了解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將能夠設(shè)想各種配置，雖然未在本文中明確地描述或展示，但是所述配置體現(xiàn)了本發(fā)明的原理并且包括在其精神和范圍內(nèi)。此外，本文所引用的所有實(shí)施例和條件語言主要旨在幫助讀者理解本發(fā)明的原理和由發(fā)明人提供的促進(jìn)技術(shù)的構(gòu)想，并且應(yīng)解釋為不對這些特別引用的實(shí)施例和條件構(gòu)成限制。此外，本文引述本發(fā)明的原理、方面和實(shí)施方案以及其具體實(shí)施例的所有陳述意欲涵蓋其結(jié)構(gòu)等同物和功能等同物。此外，希望所述等同物包括當(dāng)前已知的等同物和未來開發(fā)出來的等同物，即不管結(jié)構(gòu)如何，所開發(fā)的執(zhí)行相同功能的任何元件。因此，本發(fā)明的范圍不欲限于本文所展示和描述的示例性實(shí)施方案。相反，本發(fā)明的范圍和精神是由隨附權(quán)利要求體現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種多層薄膜醫(yī)療裝置，其包括: 包括聚合物和成孔劑的第一層； 生物活性劑；以及 與所述生物活性劑接觸的第二層； 其中所述生物活性劑安置于所述第一層和所述第二層之間。
2.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述裝置包括收攏結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述收攏結(jié)構(gòu)是大致上圓柱形的。
4.如權(quán)利要求2所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述收攏結(jié)構(gòu)是大致上截頭圓錐形的。
5.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述裝置包括展開結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述展開結(jié)構(gòu)包括大致上圓形的外周邊緣。
7.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第二層是多孔的或無孔的。
8.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其進(jìn)一步包括安置于所述第一層與所述生物活性劑之間的第三納米結(jié)構(gòu)多孔層。
9.如權(quán)利要求8所述的多層 薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第三納米結(jié)構(gòu)多孔層的平均孔徑在約Inm與約IOOnm之間。
10.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第一層與所述第二層在所述多層薄膜的邊緣彼此接觸，由此將所述生物活性藥物密封在所述多層薄膜內(nèi)部。
11.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述聚合物包括可生物降解的聚合物。
12.如權(quán)利要求11所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述可生物降解的聚合物是PLA、PGA、PCL、PLGA, PLCL 或其組合。
13.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述成孔劑包括明膠、PEG、殼聚糖或瓊脂糖。
14.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第一層中的所述聚合物和成孔劑以約1:5與約99:1之間的比率存在。
15.如權(quán)利要求14所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第一層中聚合物與成孔劑的比率為約9:1。
16.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第二層包括聚合物。
17.如權(quán)利要求16所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述聚合物是可生物降解的聚合物。
18.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑被安置在橫跨所述第二層的一個表面定位的多個儲存器中。
19.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第二層包括橫跨所述第二層的一個表面定位的多個儲存器，其中所述多個儲存器的第一個儲存器包括所述生物活性劑并且所述多個儲存器的第二個儲存器包括另一生物活性劑。
20.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑以凍干形式存在。
21.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑包括凍干材料的薄膜。
22.如權(quán)利要求8所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其包括與所述第二層接觸的第四無孔層、與所述第四無孔層接觸的包括含有另一生物活性劑的儲存器的第五層、與所述第五層接觸的第六納米結(jié)構(gòu)層以及與第六納米結(jié)構(gòu)層接觸的包括聚合物和成孔劑的第七層。
23.如權(quán)利要求8所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑被安置在橫跨所述第二層的一個表面定位的多個儲存器中。
24.如權(quán)利要求8所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第二層包括橫跨所述第二層的一個表面定位的多個儲存器，其中所述多個儲存器的第一個儲存器包括所述生物活性劑并且所述多個儲存器的第二個儲存器包括另一生物活性劑。
25.如權(quán)利要求1所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑是蛋白質(zhì)治療劑、小分子藥物、大分子藥物或適體。
26.如權(quán)利要求25所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑是選自雷珠單抗(ranibizumab)、貝伐單抗(bevacizumab)、曲妥單抗(trastuzumab)、利妥昔單抗(rituximab)、吉妥單抗(gentuzumab ozogamicin)和西妥昔單抗(cetuximab)的蛋白質(zhì)治療劑。
27.如權(quán)利要求25所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑是選自類固醇、雷帕霉素(rapamycin)以及前列腺素(prostaglandin)的小分子治療劑。
28.一種多層薄膜醫(yī)療裝置，其包括: 包括聚合物的第一多孔層； 生物活性劑；以及 與所述生物活性劑接觸的第二層； 其中所述生物活性劑安置于所述第一多孔層和所述第二層之間。
29.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述裝置包括收攏結(jié)構(gòu)。
30.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述收攏結(jié)構(gòu)是大致上圓柱形的。
31.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述收攏結(jié)構(gòu)是大致上截頭圓錐形的。
32.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述裝置包括展開結(jié)構(gòu)。
33.如權(quán)利要求32所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述展開結(jié)構(gòu)包括大致上圓形的外周邊緣。
34.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第二層是多孔的或無孔的。
35.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其進(jìn)一步包括安置于所述第一多孔層與所述生物活性劑之間的第三納米結(jié)構(gòu)多孔層。
36.如權(quán)利要求35所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第三納米結(jié)構(gòu)多孔層的平均孔徑在約Inm與約IOOnm之間。
37.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述聚合物是可生物降解的聚合物。
38.如權(quán)利要求37所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述可生物降解的聚合物選自由PLA、PGA、PCL、PLGA, PLCL和其組合或共聚物組成的組。
39.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第一多孔層的孔隙率％在約20%與約0.01%之間。
40.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第一多孔層的平均孔徑為30 μ m或更小。
41.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述裝置的面積在0.7_2與2000mm2 之間。
42.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第二層為可生物降解的。
43.如權(quán)利要求36所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第二層包括PCL。
44.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑被安置在橫跨所述第二層的一個表面定位的多個儲存器中。
45.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第二層包括橫跨所述第二層的一個表面定位的多個儲存器，其中所述多個儲存器的第一個儲存器包括所述生物活性劑并且所述多個儲存器的第二個儲存器包括另一生物活性劑。
46.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑以凍干形式存在。
47.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑包括凍干材料的薄膜。
48.如權(quán)利要求35所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其包括與所述第二層接觸的第四無孔層、與所述第四無孔層接觸的包括含有另一生物活性劑的儲存器的第五層、與所述第五層接觸的第六納米結(jié)構(gòu)層以及與所述第六納米結(jié)構(gòu)層接觸的第七微孔層。
49.如權(quán)利要求35所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑被安置在橫跨所述第二層的一個表面定位的多個儲存器中。
50.如權(quán)利要求35所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第二層包括橫跨所述第二層的一個表面定位的多個儲存器，其中所述多個儲存器的第一個儲存器包括所述生物活性劑并且所述多個儲存器的第二個儲存器包括另一生物活性劑。
51.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑是蛋白質(zhì)治療劑、小分子藥物、大分子藥物或適體。
52.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑是選自雷珠單抗、貝伐單抗、曲妥單抗、利妥昔單抗、吉妥單抗和西妥昔單抗的蛋白質(zhì)治療劑。
53.如權(quán)利要求28所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑是選自類固醇、雷帕霉素或前列腺素的小分子治療劑。
54.一種將生物活性劑局部遞送至組織的方法，所述方法包括: 將多層薄膜醫(yī)療裝置安置于受試者體內(nèi)，所述多層薄膜醫(yī)療裝置包括: 包括聚合物和成孔劑的第一層； 生物活性劑；以及 與所述生物活性劑接觸的第二層； 其中所述生物活性劑安置于所述第一層和所述第二層之間，且其中所述多層薄膜結(jié)構(gòu)處于收攏狀態(tài)； 所述收攏多層薄膜結(jié)構(gòu)在與所述受試者體內(nèi)的水合液接觸后展開以產(chǎn)生展開的多層薄膜結(jié)構(gòu)； 所述成孔劑自所述展開的多層薄膜結(jié)構(gòu)溶解以產(chǎn)生多孔第一層；以及所述生物活性劑從所述醫(yī)療裝置中通過所述多孔第一層釋放以將所述生物活性劑局部遞送至所述組織。
55.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述展開和溶解同時發(fā)生。
56.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述展開和溶解依次發(fā)生。
57.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述釋放在一段延長的時間內(nèi)局部遞送有效量的所述生物活性劑。
58.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述生物活性劑從所述醫(yī)療裝置中的所述釋放是大致上零級的。
59.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述安置是安置在所述受試者的眼睛中。61。
60.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述安置包括將所述收攏裝置注射至所述受試者的眼睛中。
61.如權(quán)利要求60所述的方法，其中所述注射包括玻璃體內(nèi)注射。
62.如權(quán)利要求60所述的方法，其中所述注射包括視網(wǎng)膜下注射。
63.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述生物活性劑是蛋白質(zhì)治療劑、小分子藥物、大分子藥物或適體。
64.如權(quán)利要求63所述的方法，其中所述生物活性劑是選自雷珠單抗、貝伐單抗、曲妥單抗、利妥昔單抗、吉妥單抗和西妥昔單抗的蛋白質(zhì)治療劑。
65.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述聚合物是可生物降解的聚合物。
66.如權(quán)利要求65所述的方法，其中所述可生物降解的聚合物選自由PLA、PGA、PCL、PLGA, PLCL和其組合組成的組。
67.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述成孔劑選自由明膠、PEG、殼聚糖或瓊脂糖組成的組。
68.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述第二層是多孔的或無孔的。
69.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述收攏多層薄膜結(jié)構(gòu)的所述第一層中的可生物降解的聚合物與成孔劑的比率在約1:5與約99:1之間。
70.如權(quán)利要求69所述的方法，其中所述收攏多層薄膜結(jié)構(gòu)的所述第一層中的可生物降解的聚合物與成孔劑的比率為約9:1。
71.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述展開的多層薄膜結(jié)構(gòu)的所述多孔第一層的孔隙率％在約20%與約0.01%之間。
72.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述展開的多層薄膜結(jié)構(gòu)的所述多孔第一層的平均孔徑為30 μ m或更小。
73.如權(quán)利要求72所述的方法，其中所述展開的多層薄膜結(jié)構(gòu)的所述多孔第一層的平均孔徑為10 μ m或更小。
74.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述展開的多層薄膜結(jié)構(gòu)的面積在0.7mm2與2000mm2 之間。
75.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述多層薄膜醫(yī)療裝置進(jìn)一步包括安置于所述第一層與所述生物活性劑的所述儲存器之間的第三納米結(jié)構(gòu)多孔層，其中所述第三納米結(jié)構(gòu)多孔層包括可生物降解的聚合物。
76.如權(quán)利要求75所述的方法，其中所述第三納米結(jié)構(gòu)多孔層的平均孔徑在約Inm與約IOOnm之間。
77.如權(quán)利要求75所述的方法，其中所述可生物降解的聚合物選自由PLA、PGA、PCL、PLGA, PLCL和其組合組成的組。
78.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述第二層是可生物降解的。
79.一種制備醫(yī)療裝置的方法，所述方法包括: 將包括聚合物和成孔劑的第一薄膜層與包括生物活性劑的第二薄膜層密封在一起；以及 將所述多層薄膜結(jié)構(gòu)處理一段足夠長的時間以允許所述多層薄膜結(jié)構(gòu)形成收攏結(jié)構(gòu)。
80.如權(quán)利要求79所述的方法，其中所述密封是通過加熱所述第一和第二層的確定區(qū)域來進(jìn)行。
81.如權(quán)利要求80所述的方法，其中使用環(huán)形物進(jìn)行所述加熱。
82.如權(quán)利要求80所述的方法，其中所述加熱包括將所述第一和第二薄膜層熔化。
83.如權(quán)利要求79所述的方法，其中在所述密封之前將所述生物活性劑安置在所述第二層上。
84.如權(quán)利要求79所述的方法，其中所述聚合物是可生物降解的聚合物。
85.如權(quán)利要求84所述·的方法，其中所述可生物降解的聚合物選自由PLA、PGA、PCL、PLGA, PLCL和其組合組成的組。
86.如權(quán)利要求79所述的方法，其中所述成孔劑是明膠、PEG、殼聚糖或瓊脂糖。
87.如權(quán)利要求79所述的方法，其中所述第二層是多孔的或無孔的。
88.如權(quán)利要求79所述的方法，其中所述第一薄膜層中聚合物與成孔劑的比率在約1:5與約99:1之間。
89.如權(quán)利要求88所述的方法，其中所述第一薄膜層中聚合物與成孔劑的比率為約9:1。
90.如權(quán)利要求79所述的方法，其中所述第二薄膜層為可生物降解的。
91.如權(quán)利要求72所述的方法，其中所述第二薄膜層包括選自由PLA、PGA、PCL、PLGA、PLCL和其組合組成的組的聚合物。
92.如權(quán)利要求79所述的方法，其中所述生物活性劑是蛋白質(zhì)治療劑、小分子藥物、大分子藥物或適體。
93.如權(quán)利要求92所述的方法，其中所述生物活性劑是選自雷珠單抗、貝伐單抗、曲妥單抗、利妥昔單抗、吉妥單抗和西妥昔單抗的蛋白質(zhì)治療劑。
94.如權(quán)利要求92所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑是選自類固醇、雷帕霉素、前列腺素等的小分子治療劑。
95.一種制備醫(yī)療裝置的方法，所述方法包括: 在納米模板上制造第一納米孔薄膜層； 在所述第一納米孔薄膜層上制造包括聚合物和成孔劑的第二薄膜層； 將所述第一和第二薄膜層從所述納米模板上移除； 將所述第一和第二層與包括生物活性劑的第三薄膜層組合以產(chǎn)生多層薄膜結(jié)構(gòu)，其中所述第一層安置于所述第二層與所述生物活性劑之間； 將所述多層薄膜結(jié)構(gòu)密封以將所述第一薄膜層粘合至所述第三薄膜層上，由此將所述生物活性劑密封在所述多層薄膜結(jié)構(gòu)中；以及 將所述多層薄膜結(jié)構(gòu)處理一段足夠長的時間以允許所述多層薄膜結(jié)構(gòu)形成收攏結(jié)構(gòu)。
96.如權(quán)利要求95所述的方法，其中使用加熱來進(jìn)行所述密封。
97.如權(quán)利要求95所述的方法，其中通過使用環(huán)形物加熱所述薄膜層的確定區(qū)域來進(jìn)行所述密封。
98.如權(quán)利要求95所述的方法，其中通過使用激光加熱所述薄膜層的確定區(qū)域來進(jìn)行所述密封。
99.如權(quán)利要求95所述的方法，其中所述聚合物是可生物降解的。
100.如權(quán)利要求99所述的方法，其中所述可生物降解的聚合物選自由PLA、PGA、PCL、PLGA, PLCL和其組合組成的組。
101.如權(quán)利要求95所述的方法，其中所述成孔劑是明膠、PEG、殼聚糖或瓊脂糖。
102.如權(quán)利要求95所述的方法，其中在所述第一納米孔薄膜層上制造包括聚合物和成孔劑的所述第二薄膜層進(jìn)一步包括移除所述成孔劑以產(chǎn)生微孔第二薄膜層。
103.如權(quán)利要求95所述的方法，其中所述第二薄膜層中聚合物與成孔劑的比率在約1:5與約99:1之間。
104.如權(quán)利要求103所述的方法，其中所述第二薄膜層中聚合物與成孔劑的比率為約9:1。
105.如權(quán)利要求103所述的 方法，其中所述第三薄膜層是多孔的或無孔的并且是可生物降解的。
106.如權(quán)利要求104所述的方法，其中所述第三薄膜層包括PCL。
107.如權(quán)利要求95所述的方法，其中所述生物活性劑是蛋白質(zhì)治療劑、小分子藥物、大分子藥物或適體。
108.如權(quán)利要求106所述的方法，其中所述生物活性劑是選自雷珠單抗、貝伐單抗、曲妥單抗、利妥昔單抗、吉妥單抗和西妥昔單抗的蛋白質(zhì)治療劑。
109.如權(quán)利要求95所述的方法，其中所述第三無孔薄膜層包括多個儲存器并且所述方法包括將所述生物活性劑沉積在所述多個儲存器中。
110.如權(quán)利要求95所述的方法，其中第三無孔薄膜層包括多個儲存器并且所述方法包括將所述生物活性劑沉積在所述多個儲存器的第一個儲存器中并且將另一生物活性劑沉積在所述多個儲存器的第二儲存器中。
111.一種用于將生物活性劑局部遞送至受試者的試劑盒，所述試劑盒包括多層薄膜醫(yī)療裝置，其包括: 包括可生物降解的聚合物和成孔劑的第一層； 生物活性劑；以及 與所述生物活性劑接觸的第二層； 其中所述生物活性劑安置于所述第一層和所述第二層之間。
112.如權(quán)利要求111所述的試劑盒，其中所述裝置包括收攏結(jié)構(gòu)。
113.如權(quán)利要求111所述的試劑盒，其進(jìn)一步包括能夠?qū)⑺鲅b置注射至所述受試者體內(nèi)的注射器。
114.如權(quán)利要求113所述的試劑盒，其中所述注射器含有所述裝置和載劑流體。
115.一種多層薄膜醫(yī)療裝置，其包括: 第一無孔層； 生物活性劑；以及 與所述生物活性劑接觸的第二無孔層； 其中所述生物活性劑安置于所述第一層和所述第二層之間。
116.如權(quán)利要求115所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述裝置包括收攏結(jié)構(gòu)。
117.如權(quán)利要求116所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述收攏結(jié)構(gòu)是大致上圓柱形的。
118.如權(quán)利要求116所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述收攏結(jié)構(gòu)是大致上截頭圓錐形的。
119.如權(quán)利要求115所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述裝置包括展開結(jié)構(gòu)。
120.如權(quán)利要求119所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述展開結(jié)構(gòu)包括大致上圓形的外周邊緣。
121.如權(quán)利要求119所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述展開結(jié)構(gòu)的形狀是平面狀的。
122.如權(quán)利要求115所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第一層與所述第二層在所述多層薄膜的邊緣彼此接觸，由此將所述生物活性劑密封在所述多層薄膜內(nèi)部。
123.如權(quán)利要求115所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第一無孔層包括可生物降解的聚合物。
124.如權(quán)利要求123所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述可生物降解的聚合物是PLA、PGA、PCL、PLGA, PLCL 或其組合。
125.如權(quán)利要求115所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第二無孔層包括可生物降解的聚合物。
126.如權(quán)利要求125所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述可生物降解的聚合物是PLA、PGA、PCL、PLGA, PLCL 或其組合。
127.如權(quán)利要求115所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第一無孔層包括不可生物降解的聚合物。
128.如權(quán)利要求115所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第二無孔層包括不可生物降解的聚合物。
129.如權(quán)利要求115所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑被安置在定位于所述第二無孔層的表面上的儲存器中。
130.如權(quán)利要求129所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述儲存器包括另一生物活性劑。
131.如權(quán)利要求115所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑被安置在定位于所述第二無孔層的表面上的多個儲存器中。
132.如權(quán)利要求131所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述多個儲存器進(jìn)一步包括另一生物活性劑。
133.如權(quán)利要求115所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述第二層包括橫跨所述第二層的一個表面定位的多個儲存器，其中所述多個儲存器的第一個儲存器包括所述生物活性劑并且所述多個儲存器的第二個儲存器包括另一生物活性劑。
134.如權(quán)利要求115所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑以凍干形式存在。
135.如權(quán)利要求115所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述生物活性劑為小分子。
136.如權(quán)利要求135所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述小分子為有機(jī)化合物。
137.如權(quán)利要求136所述的多層薄膜醫(yī)療裝置，其中所述有機(jī)化合物是雷帕霉素、前列腺素或類固醇?！?br> 【文檔編號】A61K9/00GK103547255SQ201280022010
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月14日
【發(fā)明者】K·D·蘭斯, T·A·德塞, M·R·斯蒂德曼, R·B·比西特庫爾, D·A·伯納德斯 申請人:加利福尼亞大學(xué)董事會