可溶胀明胶组合物

本发明涉及明胶水凝胶领域。更具体地，本发明涉及包括交联明胶的可溶胀组合物，这些组合物为多颗粒形式并且可适合用于各种应用，诸如食品工业、化妆品、人类医学和/或兽医学。

背景技术：

1、明胶是源于自然的生物聚合物材料，具有优异的细胞互动性质和形成水凝胶的潜力。基于其广泛的可用性和成本效益，它在食品和制药工业具有广泛的应用。因此，该材料已成为组织工程和生物制造领域的基准之一。然而，由于明胶的特性是临界溶液温度上限低于生理温度(正负30生)，天然明胶水凝胶不适合于诸如组织工程的生物医学应用。为了适合于生物医学应用，有必要提高明胶在生理学条件下的稳定性和力学性质。因此，已出现了多种策略来交联明胶和改善明胶的稳定性和力学性质。现有技术中的交联方法可分为三类：物理、化学和酶法。

2、物理交联方法通常包括高能电子束、伽马照射、等离子体处理和/或脱氢热处理。

3、化学方法包括使用例如edc/nhs、甲醛、戊二醛、京尼平和/或(甲基)丙烯酰胺。酶方法包括例如微生物谷氨酰胺转酶法。在这些方法中，化学交联方法提供了在明胶聚合链之间形成共价键，这导致更稳定的水凝胶和更可控的力学性质。特别地，使用光交联策略具有特定的意义，因为这些方法通常的特征是相对温和的条件使得细胞包封在水凝胶中。此外，某些(高分辨率)增材制造技术，包括立体光刻和双光子聚合(2pp)需要光交联来构造材料。根据交联机制已知的光交联策略可通常分为两大类：链式增长聚合和逐步增长聚合。

4、历史地，光诱导明胶交联策略的主要部分使用链式增长聚合(自由基介导的链式增长光聚合)进行。在这方面，经常报道的明胶衍生物是明胶-甲基丙烯酰胺(gel-mod或gel-ma)，其中明胶的伯胺基团已使用甲基丙烯酸酐官能化，产生可交联的甲基丙烯酰胺。在过去十年中，逐步增长的硫醇-烯水凝胶，诸如硫醇-烯(光)点击水凝胶获得越来越多的关注。

5、尽管一般来讲官能化明胶的交联在某些应用中是有利的，因为它提供了增加的体内稳定性和改进的力学性质，但交联明胶不适合被注射，这是因为由于溶胀后能够获得的材料的粘度不允许交联明胶通过注射针施用，它不适合被注射。

6、目前，用于组织工程应用的一些类型的官能化明胶在交联前被注入并且此后在体内交联，例如硫醇-烯化学改性明胶。体内交联的可能性通常是通过存在活性物类提供的，其引发聚合并且赋予交联，例如光引发剂。此外，可注射的稳定的基于明胶的组合物包括体内自由基，这引起植入后存在活性氧。这些活性物类对细胞可为有害的。

7、如今其它的目前的注射剂使用温敏性聚合物，使用的引发材料展现出在体温附近的lcst(低临界溶液温度)。对于这些注射剂，它们的合成提供了对其力学性质和降解时间的较少控制，因此不能根据需要轻易调整。

8、现有技术中，其它的注射剂包括基于胶原蛋白的填料。这些填料具有几个缺点。首先，由于物理交联容易裂解的事实，基于胶原蛋白的填料在体内迅速降解。其次，注入后的过敏反应的案例已报道。因为进行了苛刻的提取过程，衍生自胶原蛋白的明胶比胶原蛋白的免疫原性低，这导致明胶提供显著减少的不良过敏反应。

9、肽可用作注射剂，因为它展现出剪切稀化效应。然而，已看到这些小链在体内很快降解。

10、现有技术中其它的可注射填料，诸如基于透明质酸的填料例如或是昂贵的并且不包含rgd序列，也被称为精氨酸、甘氨酸和天冬氨酸三肽，其由于与细胞膜上的整合素相互作用促进细胞活性。另一方面，基于明胶的填料包含所述rgd序列，但如果不具有本文上面提到的缺点，是不可注射的。

11、因此，尽管该领域的进步已提供了改进的官能化明胶类型和合成和注射方法，但是现有技术缺乏允许侵入性较小且结构稳定的递送方法的明胶组合物，这也克服了上述缺点。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供允许侵入性较小、有成本效益以及结构稳定的细胞递送方法的含明胶的组合物。本发明的其它的目的是提供避免现有技术的缺点的改性明胶。本发明的其它的目的是提供具有可控溶胀和/或吸水能力的水凝胶。本发明的其它的目的是提供基于明胶的组合物，该组合物是热稳定和化学稳定的。此外，本发明的目的是提供特别是在高温下具有改进的储存稳定性的明胶组合物。

2、根据本发明的第一方面，提供了可溶胀组合物，其中该可溶胀组合物包括明胶，该明胶在溶胀前为交联状态，所述可溶胀组合物为多颗粒形式并且包括具有粉碎的无定形形状的明胶颗粒。

3、根据本发明的实施方案，所述颗粒具有至多0.80的平均沃德尔球形度φ。根据本发明的其它的实施方案，所述颗粒具有0.20至0.80、优选约0.30至约0.70、更优选约0.40至约0.60的平均沃德尔球形度φ。

4、此外，根据本发明的实施方案，所述多颗粒形式包括具有约1.100的平均球形度s的颗粒。根据本发明的其它的实施方案，所述颗粒具有约1.100至约1.500、优选约1.200至约1.400的平均球形度s。

5、根据本发明的其它的实施方案，所述颗粒具有至少140的角度。根据本发明的其它的实施方案，所述颗粒具有140至950的角度。根据本发明的其它的实施方案，所述颗粒具有250至550、优选300至500的的平均角度。

6、在具体的实施方案中，本发明的明胶包括在所述交联状态下的具有可交联官能团的至少第一聚合物链。

7、在其它的具体的实施方案中，所述多颗粒形式包括具有通过光学显微镜测定的约0.1μm至2mm、优选1μm至1.5mm、更优选5μm至约1mm的粒度的颗粒。

8、在其它的具体的实施方案中，所述可交联官能团选自：甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、降冰片烯、马来酰亚胺、硫醇、edc、京尼平、戊二醛、马来酰亚胺、糠基、甲基丙烯酸缩水甘油酯，优选甲基丙烯酰胺、降冰片烯、硫醇和它们的组合。

9、在其它的具体的实施方案中，明胶还包括第二聚合物链，该聚合物链选自：合成聚合物(例如peg)、多糖、重组链、蛋白质、肽、生长因子以及它们的组合。

10、在其它的具体的实施方案中，明胶包括多个第一和/或第二聚合物链。

11、根据本发明的具体实施方案，明胶具有约10至100％的取代度。

12、根据本发明的具体实施方案，明胶具有约10至100％、优选25至100％、更优选40至100％的交联度。

13、根据第二方面，本发明提供了溶胀组合物，其包括根据本发明的可溶胀组合物和至少一种溶胀剂。

14、在具体的实施方案中，溶胀组合物具有通过流变学方法测定的约大于0至200pa.s、优选10至150pa.s、更优选20至120pa.s的粘度。

15、根据本发明的其它的实施方案，溶胀组合物具有约1000pa至约3000pa、优选约1500pa至约2500pa的储存模量。

16、根据本发明的其它的方面，在此提供制备可溶胀组合物的方法，该方法包括以下步骤：

17、(a)提供可交联明胶

18、(b)将步骤(a)的明胶交联以获得交联明胶；

19、(c)将步骤(b)中获得的交联明胶干燥；

20、(d)将步骤(c)中获得的干燥明胶研磨以获得包括具有粉碎的无定形形状的明胶颗粒的多颗粒形式；

21、从而获得根据本发明的其它实施方案中所定义的可溶胀组合物。

22、在本发明的实施方案中，该方法还包括步骤(d)：将干燥的明胶研磨，从而获得具有0.20至0.80、优选约0.30至约0.70、更优选约0.40至约0.60的平均沃德尔球形度φ的颗粒。

23、在特定实施方案中，该方法还包括步骤(f)：在步骤(e)中获得的溶胀组合物中加入组分，该组分选自：(干)细胞、药用活性化合物或生长因子或它们的组合。

24、在其它的具体实施方案中，在步骤(b)中明胶以膜或片材的形式交联或者交联可以本体(in bulk)进行。

25、根据本发明的其它的实施方案，在步骤(c)中，采用选自以下的非排他性技术清单的方法将交联明胶干燥：空气干燥、真空干燥、冷冻干燥、喷雾干燥。在根据本发明的优选实施方案中，将交联明胶冷冻干燥。

26、在其它的具体的实施方案中，步骤(d)在液氮存在下进行。

27、在其它的具体的实施方案中，在步骤(d)中，将交联明胶研磨成约0.1μm至2mm、优选1μm至1.5mm、更优选5μm至1mm的粒度。

28、在其它的方面，本发明提供了根据其它相关实施方案所定义的可溶胀组合物，或根据其它相关实施方案所定义的溶胀组合物，用于人类医学和/或兽医学。

29、在其它的方面，本发明提供了根据本发明定义的可溶胀组合物或根据本发明定义的溶胀组合物在食品工业、化妆品中的用途。

30、在具体实施方案中，本发明提供了根据本发明所定义的可溶胀组合物或根据本发明所定义的溶胀组合物在药物递送和/或细胞递送中和/或作为生长因子递送的用途。

31、在其它的具体实施方案中，本发明提供了根据本发明所定义的可溶胀组合物或根据本发明所定义的溶胀组合物作为化妆品填料的用途。

32、在其它的具体的实施方案中，本发明提供了根据本发明所定义的可溶胀组合物或根据本发明所定义的溶胀组合物在制备乳膏或软膏中作为凝胶剂或增稠剂的用途。

33、在其它的具体实施方案中，本发明提供了根据本发明所定义的可溶胀组合物或根据本发明所定义的溶胀组合物作为细胞外基质模拟物的用途。

34、在其它的具体的实施方案中，本发明提供了根据本发明所定义的可溶胀组合物或根据本发明所定义的溶胀组合物的用途：在组织工程应用，诸如但不限于：美容程序，大体积组织重建，小体积组织重建，脂肪移植，脂肪填充，烧伤伤口，牙科应用，软骨和骨组织工程，软组织工程，例如脂肪、脊柱、心脏等组织工程，肌肉和腱组织工程中作为组合物。