用于細胞移植的裝置和方法

專利名稱：用于細胞移植的裝置和方法
用于細胞移植的裝置和方法
技術領域：
本發明的技術領域和背景
本發明涉及醫用裝置，更具體但非唯一地涉及一種用于細胞移植的 裝置和方法。
生物學物質和生物化學物質的局部遞送用在治療受損、損傷、功能 異常、患病和/或功能障礙組織中。已經認識到生物學物質和生物化學 物質的局部遞送可以修復或補償器官或組織功能的損傷或喪失。在許多 疾病或營養缺乏狀態中，受影響的器官或組織是響應特定代謝物水平的 波動而正常地起作用并由此保持內環境穩定的器官或組織。例如，曱狀 旁腺通常響應血清鈣的波動來調節甲狀旁腺激素的生成。同樣地，胰島 中的P細胞通常響應血清葡萄糖的波動來調節胰島素的生成。
然而，治療這些疾病的傳統治療方法不能補償正常組織對這些波動 的響應。例如，可接受的糖尿病治療包括日常注射胰島素。這種療法不 能補償例如由劇烈運動產生的血清葡萄糖水平的快速、瞬時波動。無法
提供這樣的補償可能導致所述病癥的并發癥；在糖尿病中尤其如此。
同樣地，目前可用的調節脊髄內疼痛敏感度的脊柱內給藥技術一直 與多種并發病和不希望的神經綜合癥相關聯。在腦治療領域中，已經嘗 試設計了微滲透泵以便為腦局部提供藥物或其它因子的基本供給。然 而，某些藥物有限的溶解性和穩定性以及儲存量的限制都制約了該技術 的實用性。另 一項用于治療性移植的技術采用微膠嚢或封裝細胞溶液微 滴的微嚢化。然而，這些方法存在缺點，因為作為體內移植物的封裝細 胞常常喪失活力。即使當細胞存活時，它們分泌的產物有時也低于治療 有用的水平。
因此需要開發局部遞送生物學物質和生物化學物質的方法，以應對 多種臨床需要。 一種這樣的局部遞送技術包括將活細胞移植到靶組織附 近。該活細胞產生并分泌期望的生物學物質或生物化學物質用于修復或 補償組織功能的損傷。然而，已經認識到雖然這樣的移植可以提供顯著 的益處，但是其應用仍限于相對少量的適合于且可用于移植的器官。通常，對象在移植前經免疫抑制以預防對移植體的免疫排斥，因為免疫排 斥會導致移植體功能的喪失以及移植組織或細胞的最終壞死。在許多情 況下，移植的細胞必須在長時間甚至患者的余生中保持功能。使患者長 時間保持免疫抑制狀態既是不希望的也是昂貴的。
本領域已知將細胞或組織移植到物理屏障內的移植方法，所述物理 屏障允許養分、廢物和分泌物擴散而阻止免疫排斥的細胞效應物和分子
效應物(參見例如美國專利4,892,538、 5，106，627、 5，156，844、 5,182,111、 5,798,113、 5，800，828、 5,800,829、 5,834,001、 5,869,077、 5,871,767、 5,874,099、 6,083,523、 6,322,804、 6,960,351)。
一種有前途的用于植入式裝置的制造技術是靜電紡絲技術。靜電紡 絲是一種制造超薄合成纖維的方法，該方法減少生產過程中所需的工藝 操作的數量并以多種方式改進所得制品。
靜電紡絲過程產生液體細流或噴射流，所述液體細流或噴射流經溶 劑或液體的適當蒸發至固體過渡態產生非織造結構。利用靜電力將少量 聚合物溶液拉過空間以產生液體細流。更具體地，靜電紡絲方法包括使 液化物質(例如聚合物)進入電場，由此使液體生成纖維，通過電力將該 纖維拉到電極并經受硬化步驟。在液體區室溫固化的情況下，硬化步驟
可以僅是冷卻；但是也可以采用其它步驟，例如化學硬化(聚合)或蒸發 溶劑。在適當定位的沉降裝置上收集生成的纖維，隨后從該裝置上剝離。 通常根據所希望的成品的幾何形狀使沉降裝置成形，成品可以是例如管 狀、扁平或甚至是任意形狀的產品。
已知靜電紡絲用于制造或涂覆植入式醫用裝置，尤其是人造血管和 支架。該技術允許得到各種范圍的纖維厚度(從幾十納米到幾十微米)， 實現非同 一般的均勻性、平滑度以及所希望的沿涂層厚度的空隙分布。
盡管已開發的多種人造或合成移植體仍在進步，但是已知技術足在 替代天然的高度復雜結構方面和克服身體防御系統方面的能力遠不能 令人滿意。盡管在該領域有較大的進步，現代技術仍未擺脫包括發炎、 降解和排斥的并發癥。此外，目前已知的技術仍不能令人滿意地提供長
效移植功能。因此，對于提供沒有上述缺陷的用于細胞移植的裝置和方法仍然存 在廣泛的需要并且是高度有利的。

發明內容
根據本發明的一個方面，提供一種用于細胞移植的裝置。所述裝置包 括通過至少部分由非織造聚合物纖維制成的半透性包膜包封的區室以及 在所述包膜中形成的至少一個入口 。所"口可從包膜的外部1并設置 為與所述區室建立流體連通。
根據下述本發明優選實施方案的其它特征，所述裝置包括足夠量的 活細胞。
才艮據本發明的另一個方面，提供一種將生物活性物質遞送給哺乳動物
的方法。所述方法包括如下步驟將足夠量的能夠分泌生物活性物質的活 細胞遞送到所述裝置的區室中，并將該裝置引入到需要所述生物活性物質 的位置。
根據下述本發明優選實施方案的其它特征，在將所述裝置引入到所述 位置的步驟之前進行所述遞送活細胞的步驟。
根據所述優選實施方案的其它特征，足夠量為至少10,000個細胞。
根據所述優選實施方案的其它特征，當所述裝置在所述位置處時引入 所述活細胞。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述方法還包括從哺乳動物， 獲得所述活細胞。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述位置在哺乳動物體內。
根據所述優選實施方案的其它特征，經皮注射引入所述裝置。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述方法還包括在將所述裝置引 入到所述位置的步驟期間對至少部分所述動物體成l象。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述方法還包括監測體內的所述 裝置。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述半透性包膜包括多個層。 根據所述優選實施方案的其它特征，所述入口通常是閉合的并在刺穿后具有自動封閉能力。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述入口包含非織造的可溶脹聚 合物纖維。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述裝置還包括在所述包膜中形 成的一個或更多個出口。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述出口是親水的。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述出口經設計并設置為保持所 述區室和環境之間的流體動態平衡。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述半透性包膜的特征在于截留
分子量為約75 kDa到約500 kDa。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述半透性包膜包括摻入其中的 至少一種藥劑。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述藥劑包括固定在半透性包膜 上的抗體。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述藥劑包旨斷劑，例如成像劑。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述藥劑包括fcfc管生成劑。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述藥劑包括血管內皮生長因子。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述藥劑包括抗生素劑。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述藥劑包括免疫抑制劑。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述裝置還包括至少一種調節化 合物。才l^所述優選實施方案的其它特征，所述調節化合物包括選擇用于 提高和/或介導所述生長因子調節或介導細胞增殖、細胞分化、組織再生和 細胞吸引中至少之一的能力的增效化合物。根據所述優選實施方案的其它 特征，所述調節化合物包括選擇用于抑制能干擾所述生長因子調節或介導 細胞增殖、細胞分化、組織再生和細胞吸引中至少之一的能力的藥劑的抑 制化合物。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述細胞選自胰島素生產細胞、 腎上腺嗜鉻細胞、抗體分泌細胞、成纖維細胞、星形膠質細胞和p細胞系。根據所述優選實施方案的其它特征，所述胰島素生產細胞為胰島形式。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述細胞能夠分泌生物活性物質。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述細胞能夠為對象提供生物學 功能。
才艮據所述優選實施方案的其它特征，所述生物活性物質包括止痛劑或 減輕疼痛的物質。根據所述優選實施方案的其它特征，所述減輕疼痛的物 質選自腦啡肽、兒茶盼胺肽、阿片樣肽及其任意混合物。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述生物活性物質包括生長因子 和營養因子中的至少之一。根據所述優選實施方案的其它特征，所述生長 因子選自神經生長因子、堿性成纖維細胞生長因子、血小板衍生生長因子 和表皮生長因子。根據所述優選實施方案的其它特征，所述營養因子包括 神經營養因子。根據所述優選實施方案的其它特征，所述神經營養因子 選自睫狀神經營養因子、腦衍生神經營養因子和膠質衍生神經營養因 子。根據所述優選實施方案的其它特征，所述神經營養因子包括神經營
養因子3。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述生物活性物質包括激素。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述生物活性物質包括細胞因子。
;^據所述優選實施方案的其它特征，所述生物活性物質包括"淋巴因子。
^L據所述優選實施方案的其它特征，所述生物活性物質包括神經遞質。 根據所述優選實施方案的其它特征，所述神經遞質選自多巴胺、左旋多巴、 Y氨基丁酸、5-羥色胺、乙酰膽堿、去曱腎上腺素、腎上腺素、谷氤酸。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述生物活性物質包括神經肽。 根據所述優選實施方案的其它特征，所述神經肽包括神經降壓肽和P物質 中的至少之一。
根據所述優選實施方案的其它特征，所述生物活性物質包括選自曱狀 旁腺激素、白細胞介素、紅細胞生成素、白蛋白、轉鐵蛋白和因子VIII 中的至少之一。
本發明通過提供用于細胞移植的裝置和將生物活性物質遞送給哺 乳動物的方法順利地解決了目前已知構造的缺點。除非另有限定，本文所用的技術和科學術語具有與本發明所屬技術 領域的技術人員通常理解相同的含義。雖然可以將類似于或等同于本文 所描述的那些方法和材料用于實踐或測試本發明，但是合適的方法和材 料如下所述。如有沖突，以本專利說明書(包括定義)為準。此外，所 述材料、方法和實施例僅是示例性的和非限制性的。


參照附圖，在此僅以舉例方式描述本發明。盡管現在將特別詳細地 參照附圖，應當注意所示的細節僅為舉例并僅為示例性討論本發明優選 實施方案，以及為了提供據信是最有用的且最易于理解的本發明的原理 和概念特征。因此，僅提供了為基本上理解本發明所需的結構細節。對 本領域技術人員而言，附圖和說明已經揭示了如何在實踐中具體化本發 明的若干種形式。
在圖中
圖la-b是根據本發明各示例性實施方案的用于細胞移植的裝置的 示意性局部圖2是顯示一個優選實施方案中所述裝置的包膜層的示意性局部 圖，其中所述層由非織造的聚合物纖維網狀物構成，所述纖維網狀物內 已嵌入由顆粒構成的物質；
圖3是顯示一個優選實施方案中所述裝置的包膜層的示意性局部 圖，其中所述層包括分布在聚合物纖維之間的致密物；
圖4是根據本發明各示例性實施方案的用于細胞移植的方法的流程圖。
具體實施例方式
本發明涉及可用于細胞移植的裝置和方法。具體地，本發明可用于 為靶組織遞送生物活性物質和/或提供代謝功能。
參照附圖和相關描述可以更好地理解根據本發明的裝置和方法的 原理和操作。在詳細地解釋本發明的至少一個實施方案之前，應當理解本發明在 應用中并不限于下面描述中提出的或在附圖中顯示的結構細節和部件 布置。本發明能夠具有其它實施方案或能夠以多種方式實施或完成。另 外，應該理解本文所用的表述和術語僅是為了描述，而不應視為限制。
如本文所用的，"細胞移植，，描述了涉及用于修復、保持或改善組織 功能的生物替代物的應用。更具體地，"細胞移植"包括任何將活細胞遞 送至特定位置并任選地在所述特定位置培養以修復、保持或改善組織功 能的方法。
本實施方案提供一種裝置，所述裝置可作為運栽工具將一種或更多 種生物活性物質遞送至需要所述物質的位置。所述裝置可以用于改變細 胞生長、骨生長、神經刺激、生物應答或其組合。該裝置還可用于提供 代謝能力或功能，例如從血流中移除特定溶質。
現在參照附圖。圖la-b顯示根據本發明各示例性實施方案的用于細 胞移植的裝置10。裝置10包括由半透性包膜14包封的區室12和在包 膜14中形成的一個或更多個入口 16。
本文所用的術語"半透性包膜"是指一種諸如膜的結構，該結構允許 具有分子量小于或等于預定的截留分子量的溶質擴散通過而阻止具有 其它分子量的溶質擴散通過。根據本發明各示例性實施方案的優選的截 留分子量為約75,000道爾頓(75kDa)到約500,000道爾頓(500 kDa)。這 樣的截留分子量值允許多種生物活性物質(例如生長因子、營養因子、 激素、神經遞質、足夠小的肽等)擴散，而阻止多種細胞(例如胰島素生 產細胞、腎上腺嗜鉻細胞、抗體分泌細胞、成纖維細胞、星形膠質細胞、 P細胞等)擴散。
使用半透性包膜的優點在于當裝置IO移植到體內的植入位置時， 包膜14保護區室12的前部不受免疫攻擊。雖然具有免疫應答的某些低 分子量介體(例如細胞因子，已知其分子量低于70 kDa)可能會透過包膜 14,但是在大多數情況下這些物質的局部水平或循環水平不足以高至具 有不利作用。保護區室12的前部使其不被接受者的免疫系統攻擊并避 免由植入位置處裝置周圍的組織產生的可能有害的炎癥反應。因此，區 室12可以容納各種物質22(例如活細胞)，該物質在其它情況下(即，在包膜14不存在時)會被免疫系統攻擊。例如，與接受者異源、甚至異種 的活組織可以全部或部分占據區室12，而不被接受者的免疫系統排斥。 這樣，甚至可以長時間地將所需的物質或代謝功能遞送給接受者，而不 需要用危險的免疫抑制藥物治療接受者。
包膜14和/或口 16優選至少部分由生物相容的非織造聚合物纖維制成。
本文所用的術語"聚合物"包括但不限于均聚物、共聚物(例如嵌段、 接枝、無規和交替共聚物)、三元共聚物等、以及其共混物和/或改性物。 另外，除非具體限定，術語"聚合物，，包括所有可能的幾何構型，包括但 不限于等規、間規和無規對稱。
包膜14的聚合物纖維可以由所希望的生物穩定的聚合物或可生物 降解的聚合物制成。適合于本發明實施方案的生物穩定的聚合物可以包 括下列聚合物中的一種或更多種基于聚碳酸酯的脂肪族聚氨酯、基于 硅氧烷的芳香族聚氨酯、聚二甲基硅氧烷和其它硅橡膠、聚酯、聚烯烴、 聚曱基丙烯酸甲酯、卣乙烯聚合物和共聚物、聚乙烯基芳族化合物、聚 偏氟乙烯、聚乙烯基酯、聚酰胺、聚酰亞胺和聚醚。
適合于本發明實施方案的可生物降解的聚合物包括下列聚合物中 的一種或更多種聚(L-乳酸)、聚(D-乳酸)、聚(丙交酯-co-乙交酯)、聚 己內酯、聚磷酸酯、聚(羥基丁酸酯)、聚(羥基乙酸)、聚(DL-乳酸)、聚(氨 基酸)、氰基丙烯酸酯(cyanocrylate)、共聚物和生物分子例如但不限于 膠原、DNA、絲、殼聚糖和纖維素。
當裝置10攜帶一種或更多種如下文進一步詳述的藥劑時，使用可 生物降解的聚合物是尤其有用的。使用可生物降解的聚合物也有利于控 制裝置10和植入該裝置10的個體(人或動物對象)身體之間的相互作用。 例如，包膜14可以至少部分由親水的水可降解聚合物纖維制成，該纖 維在植入后的預定時間開始降解。
口 16優選可從包膜14的外部進入并經設置以建立與區室12的流 體連通。根據本發明的一個優選實施方案，口 16通常是閉合的，在刺 穿后具有自動封閉能力。在使用中，注射裝置的頂端18(例如注射器針200680048271.8
說明書第9/16頁
頭等)暫時穿透口 16以允許在注射裝置和區室12之間進行流體交換。 當頂端18撤回時，口16將自動封閉，例如通過形成口 16的纖維的溶 脹和/或穿透位置處的纖維的重排而自動封閉。
當通過溶脹自動封閉時，口 16優選包含非織造的水可溶脹聚合物 纖維。
口 16的聚合物纖維優選由水可溶脹聚合物制成。
本文所用的術語"可溶脹"描述了在溶脹劑存在下，材料在物理尺寸 (長度、面積和/或體積)方面膨脹或增加的功能性。術語"水可溶脹聚合 物，，是指溶脹劑為含水介質(例如但不限于水或生物流體)的可溶脹聚合 物。當暴露于含水介質時"水可溶脹聚合物"優選吸收水，同時伴隨體積 的增加。在吸收或吸附水的過程中，水可溶脹聚合物通常保持其最初特 性或物理結構，但處于高度膨脹狀態。
在本發明的各示例性實施方案中，在最有利的條件下，水可溶脹聚 合物在溶脹劑的存在下能夠吸收或吸附至少約3倍其重量，并且更希望 至少約6倍其重量的溶脹劑。
本文所用的術語"約"是指±10 %。
本發明實施方案的水可溶脹聚合物可以是天然聚合物、合成聚合物 或改性的天然聚合物。另外，本發明實施方案的水可溶脹聚合物可以是 無機聚合物或有機聚合物。
適合于本發明實施方案的水可溶脹聚合物的典型實例包括但不限 于改性的聚氨酯(例如以商品名HydrothaneTM 、 HydromedTM和 HydroslipTM出售的那些聚氨酯)、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚(曱基丙烯 酸羥乙酯)、聚(曱基丙烯酸羥丙酯)、聚丙烯酸多元醇酯等。
本發明實施方案的水可溶脹聚合物纖維還可以包括其它材料，例如 但不限于聚(異丁烯-co-馬來酸)鈉鹽、明膠和膠原。
當通過纖維的重排自動封閉時，口 16包括至少一層非織造纖維， 所述纖維的特征在于有足夠高的彈性(優選高于50 %)、足夠多的纖維間 空隙數量(優選10,000個空隙/立方毫米)和足夠少的纖維間結合的數量(優選1 ，000個空隙/立方亳米)。
在本發明的各示例性實施方案中，裝置10還包括一個或更多個在 包膜14中形成的出口 20。優選出口 20經設計并設置為保持區室12和 環境之間的流體動態平衡。根據本發明的一個優選實施方案，出口 20 是親水的。出口 20可由非織造聚合物纖維、優選生物穩定的非織造聚 合物纖維制成。適合于出口 20的聚合物的典型實例包括但不限于親水 的熱塑性聚氨酯(Hydrothane、 Elasthane、 ElastEon)、聚砜、聚碳酸酯、 聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯基酯和聚醚。在本發明的各示例性實施方案 中，與包膜14相比，口20更具剛性。
可以通過本領域已知的任何纖維成形工藝形成非織造聚合物纖維。 在本發明的各示例性實施方案中采用紡絲技術。優選的紡絲技術是靜電 紡絲技術，其中通過利用靜電力將少量帶電液化聚合物拉過空間以產生 液體的細流或噴射流。在適當定位的沉降裝置上固化并收集產生的纖 維，以形成靜電紡絲纖維的非織造制品。例如在國際專利申請公開WO 2002/049535、 WO 2002/049536、 WO 2002/049536、 WO 2002/049678、 WO 2002/074189、 WO 2002/0741卯、WO 2002/074191、 WO 2005/032400 和WO 2005/065578中公開了合適的靜電紡絲技術，這些專利的內容由 此通過參考并入本文。
應該理解，雖然特別強調參照靜電紡絲技術描述根據本發明目前的 優選實施方案，但這并不意味著將本發明的范圍限制于靜電紡絲技術。 適合于本發明實施方案的其它紡絲技術的典型實例包括但不限于濕法 紡絲技術、干法紡絲技術、凝膠紡絲技術、分散紡絲技術、反應紡絲技 術或黎性紡絲技術。這樣的和其它的紡絲技術是本領域已知的，并且在 例如美國專利3，737，508、 3，950，478、 3,996,321、 4,189,336、 4,402,900、 4,421,707、 4,431,602、 4，557，732、 4，643，657、 4，804，511 、 5，002，474、 5,122,329、 5,387,387、 5,667,743、 6,248,273和6,252,031中公開，這些 專利的內容由此通過參考并入本文。
包膜14的聚合物纖維的一般厚度為但不限于約50 nm到約2000 nm，更優選約100 nm到約500 nm。包膜14的總厚度優選為約0.1 mm 到約1 mm,更優選約0.5 mm到約1 mm。入口 16的聚合物纖維的一般厚度為但不限于約100 nm到約l，OOO nm，更優選約300 nm到約400 nm。出口 20的聚合物纖維的一般厚度 為但不限于約100 nm到約l，OOO nm，更優選約400 nm到約600 nm。 根據本發明的一個優選實施方案，入口 16和出口 20的總厚度各自獨立 地為約20 pm到約200 fim，更優選約50 fim到約100 nm。
裝置10優選但非必須具有通常細長的形狀。裝置10的優選尺寸是 長度為約1 cm到約10 cm，橫截面積為約100 nm2到約1 mm2。使用細 長裝置的優點是有助于通過經皮注射將裝置10植入哺乳動物宿主的體 內。應當理解，雖然具有上述尺寸的細長形狀是裝置10的優選形狀， 但并不意味著將本發明的范圍限制于任何特定形狀的裝置IO。因此，裝 置10的形狀和/或尺寸存在許多替代方案，包括但不限于盤、橢圓、球、 橢球、六面體等。
在本發明的各示例性實施方案中，裝置10包括足夠量(例如，約 10，000或更多)的活細胞22，該活細胞至少部分占據區室12。
除非另有規定，本文所用的術語"細胞"是指任何形式的細胞，包括 但不限于保留在組織中的細胞、細胞簇和單獨分離的細胞。
細胞22任選并優選能夠將生物學上有用的作用施加于體內植入裝 置10的個體(人或動物對象)。根據本發明的一個優選實施方案，細胞 22分泌或釋放生物活性物質。
所述生物活性物質可以是任何活性因子，例如神經遞質、神經調質、 兒茶酚胺、生長因子、輔助因子、營養因子和激素。生物活性物質也可 以是類似物、激動劑、衍生物或具有活性因子生物活性的活性因子片段。 生物活性物質還可以是正常生物因子的抑制劑。該實施方案在由過量所 述生物因子引起的疾病(例如，如在亨廷頓病中那樣)的情況下特別有用。
細胞22可以包括自然產生并分泌生物活性物質的細胞和/或利用遺 傳工程產生生物活性物質的細胞。
預期在本專利的保護期內將開發許多相關的生物活性物質，術語生 物活性物質的范圍意在包括所有這樣的新的先驗^L術。作為替代方案或附加方案，細胞22可以提供代謝能力或功能，例 如從個體的血流中移除特定溶質。
區室12和/或包膜14優選經構造以便為細胞22的繼續存活和功能 提供合適的局部環境。因此，根據本發明的一個優選實施方案，區室12 和/或包膜14包括培養基，該培養基任選地含有用來維持細胞存活和功 能的另外因子的液體源。這樣的培養基可以包括例如處于適當濃度并具 有各種添加劑的鹽、糖、氨基酸和礦物質，并且本領域技術人員能夠根 據特定細胞類型確定合適的培養基。例如，區室12和/或包膜14可以 包含天然或合成營養源、細胞外基質組分、生長因子或生長調節物質、 飼養細胞群(population of feeder )、佐細胞或02栽體。
細胞22可以是具有適合于施加生物學上有用效用的任何類型。典 型實例包括但不限于完全分化的細胞、依賴貼壁細胞、初生組織、不完 全分化的胎兒組織、新生組織、不依賴貼壁轉化細胞、細胞系等。更具 體但非唯一地，細胞22可以包括胰島素生產細胞(例如胰島)、腎上腺嗜 鉻細胞、抗體分泌細胞、成纖維細胞(尤其是利用遺傳工程處理為產生 重組神經生長因子的成纖維細胞)、星形膠質細胞和/或p細胞系。
可以使用裝置10遞送的生物活性物質包括多種通常由各種器官或 組織分泌的因子。例如，可以將胰島素遞送給糖尿病患者、將多巴胺遞 送給帕金森病患者或將因子VIII遞送給A型血友病患者。
另一類適于通過裝置IO遞送的生物活性物質包括生物反應調節物， 包括淋巴因子和細胞因子。也可以遞送來自抗體分泌細胞的抗體。可能 有用的特異性抗體包括針對腫瘤特異性抗原的那些抗體。抗體的釋放在 降低化合物(例如激素或生長因子)的循環水平中也可能是有用的。這些 產品可用于治療多種疾病、炎性病癥或疾病以及癌癥。
細胞22經優選選擇其分泌物為激素、細胞因子、生長因子、營 養因子、血管生成因子、抗體、凝血因子、淋巴因子、酶和其它治療劑 或激動劑、其前體、活性類似物或活性片段。這些分泌物包括但不限于 胰島素、甲狀旁腺激素、白細胞介素3、白蛋白、轉鐵蛋白、因子VIII、 紅細胞生成素、神經生長因子、膠質衍生神經營養因子、血小板衍生生 長因子、表皮生長因子、腦衍生神經營養因子、神經營養因子3、 一系列成纖維細胞生長因子和睫狀神經營養因子。其還可預期為肽，例如但
不限于內啡肽、強啡肽及其任意混合物，以及神經肽例如但不限于神經 降壓肽和P物質。
例如，當裝置IO植入適當的腦部區域時，營養因子是極其有用的。 合適地，在該實施方案中，細胞22是已知分泌至少一種因子(堿性成纖 維細胞生長因子)的腎上腺嗜鉻細胞。嗜鉻細胞還可以分泌其它尚未確 認的營養因子。
細胞22還可以分泌或釋放多種神經遞質，包括但不限于多巴胺、 左旋多巴、y氨基丁酸、5-羥色胺、乙酰膽堿、去甲腎上腺素、腎上腺 素、谷氨酸。
神經遞質是作為神經元之間的化學通訊工具的小分子(分子量低 于lkDa)。它們由突觸前神經元合成并釋放到突觸間隙中，然后它們在 突觸間隙中被突觸后神經元吸收。神經遞質不足與多種神經病有關。神 經遞質介導的突觸接觸的缺乏引起神經病理學癥狀，并且還可能導致相 關神經元的最終損壞。已經認識到將有關的神經遞質局部遞送至靶組織 可以逆轉病狀，而不需要特異性突觸接觸。本發明目前優選的實施方案 的優點在于有利于將所需的神經遞質遞送至缺乏該神經遞質的局部靶 區域，而不影響其它神經結構。
通過將止痛劑或減輕疼痛的物質遞送給個體，本發明實施方案的 裝置還用于治療患有急性疼痛和/或慢性疼痛的個體。所述減輕疼痛的 物質包括腦啡肽、兒茶酚胺肽和其它阿片樣肽。這樣的化合物可以由例 如腎上腺嗜鉻細胞分泌。
在本發明的各示例性實施方案中，包膜14包括摻入其中的至少一 種藥劑。
本文所用"藥劑"是指治療劑(例如藥物)或診斷劑(例如成像劑)。
藥劑可以包括例如固定在包膜14上的抗體、g管生成劑(例如血 管內皮生長因子)、抗生素劑、免疫抑制劑(例如納巴霉素、納巴霉素類似 物或納巴霉素衍生物)等。包膜14還可以包括一種或更多種調節化合物，所述調節化合物優選 包括選擇用于提高和/或介導生長因子能力的增效化合物，以便調節或介導 細胞增殖、細胞分化、組織再生、細胞吸引和/或創傷修復。作為替代方 案或附加方案，所述調節化合物包括選擇用于抑制能干擾生長因子能力 的藥劑的抑制化合物，以便調節或介導上述過程。
適合于摻入包膜14的成像劑的典型實例包括但不限于倫琴造影 劑、MRI造影劑和超聲波造影劑。
將藥劑摻入包膜14纖維的方法不止一種。例如，當通過紡絲技術 形成纖維時，所述藥劑可以與紡絲工藝中所用的液化聚合物混合。
圖2舉例說明了將藥劑摻入包膜14的另一種技術。圖2示出根據 本發明優選實施方案制備的非織造聚合物纖維網狀物的一部分。纖維 122、 124和126相交并在相交處結合，所得的空隙使得網狀物是高度多 孔性的。優選纖維是細的，以便提供具有大表面積的包膜14，其允許將 大量藥劑摻混至其上。當纖維是靜電紡纖維時，其比表面積進入于活性 碳的比表面積，由此使非織造聚合物纖維的網狀物成為有效的局部藥物 遞送體系。在圖2所示的代表性圖中，由嵌入聚合物纖維的顆粒128構 成藥劑。當所述藥劑在手術后頭數天或數周釋放時，該實施方案是尤其 有用的。遞送過程的持續時間受制造包膜的聚合物的類型影響。具體地， 通過使用適度穩定的可生物降解的聚合物以確保最佳釋放速率。
圖3顯示將藥劑摻入包膜14的替代技術。在該實施方案中，由分 布在包膜聚合物纖維之間的致密物130構成藥劑。致密物130可以是任 何已知的形式，例如但不限于適度穩定的可生物降解的聚合物膠嚢。
當希望摻入長期(例如數月到數年)釋放的藥劑時，將該藥劑溶于 或封裝于由生物穩定纖維制成的層中。從生物穩定層內向外擴散的速率 基本上較慢，由此確保長期釋放效果。
因此，根據本發明的各示例性實施方案，通過聚合物類型、將藥 劑摻入聚合物纖維的技術以及藥劑的濃度來控制物質釋放的時間長度。
現在參照圖4。圖4是根據本發明各示例性實施方案的適合于細 胞移植的方法的流程圖。本方法可用于將生物活性物質遞送給對象(人或其它哺乳動物對象)。本方法還可用于為對象體內的靶組織提供代謝 能力或功能。
應當理解，除非另有規定，下文描述的方法步驟可同時或連續地 以多種組合或實施順序來實施。特別地，流程圖的順序不被視為限制。 例如，兩個或更多個以特定順序出現在下面描述中或流程圖中的方法步 驟可以以不同的順序(例如相反的順序)或基本上同時實施。另外，若干 個下述方法步驟是任選的，可以不實施。
本方法從步驟40開始，任選并優選繼續進行任選的步驟41，在 步驟41中得到足夠量的活細胞(例如細胞22)。所述細胞可以從供體獲 得或者它們可以得自細胞庫。當細胞是適合于體外生長的復制細胞或細 胞系時，細胞庫是尤其有用的。使用細胞庫的優點在于它是由相同培 養物制備的細胞源或同一批細胞。即，所有細胞都源自相同的細胞源并 暴露于相同的條件和應激。當從供體獲得細胞時，供體可以是對象自己、 相同物種的不同對象或不同物種的不同對象，這取決于所用細胞類型。
所述方法任選并優選繼續進行任選的步驟42，在步驟42中將活 細胞遞送進入具有由半透性包膜包封的區室的裝置中，所述包膜形成有 至少一個入口(例如在上文中詳述的裝置10)。可以利用注射裝置(參見， 例如圖lb)例如注射器等通過所述入口將活細胞遞送進入裝置的區室 中。
所述方法繼續進行任選的步驟43，在步驟43中，通過例如MRI、 CT或超聲波對至少部分對象成像以便識別對象體內需要所述生物活性 物質的位置。因此，當所述位置在例如腦部時，可以通過CT或MRI 對對象的頭成像以確定靶位點和立體坐標。在采用成像步驟的實施方案 中，裝置的包膜優選包括如上文詳述的成像劑。
所述方法繼續進行步驟44，在步驟44中將裝置引入需要所述生 物活性物質的位置，優選進入于耙組織。可以采用任何已知的程序(包 括非侵入性程序、最少侵入性程序和侵入性程序)將裝置引入所選的位 置。在本發明的各示例性實施方案中，采用經皮注射，并且更優選采用 成像引導的經皮注射。當所選的位置是外部例如皮膚創傷時，所述裝置 可用作創傷敷料并且該步驟可能是完全非侵入性的。所述方法任選并優選繼續進行任選的步驟45，在步驟45中監測 所述裝置和/或所述對象。監測可以是可視的，例如成像檢測，或者監 測可以包括更多的有關測試和分析。例如，監測可以包括對裝置附近組 織的活組織檢查和/或利用注射器或其它類似裝置通過所述入口從體內 裝置中抽取流體。步驟45優選在預定的潛伏期內進行，該潛伏期可以 為數小時到數天、數周或數月。
所述方法可以繼續進行任選的步驟46,在步驟46中將足夠量的 細胞和/或細胞培養基遞送入體內裝置的區室中，即當所述裝置在植入 位置處時。可以通過在上文中詳述的裝置的入口遞送所述細胞和細胞培 養基。當植入位置不在外部時，優選通過成像引導遞送所述細胞和/或 細胞培養基。所述細胞可以與在任選步驟42(在該實施方案中實施步驟 42)中遞送的細胞具有相同的類型，或者該細胞可以具有其它類型，這 取決于醫生的決定。如上文所述，所述細胞可以從供體(該供體可以是 對象自己、相同物種的不同對象或不同物種的不同對象)獲得，或者可 以得自細胞庫。根據本發明的優選實施方案，所述方法周期地返回步驟 45(監測)，以評估裝置的性能。根據監測的結果，醫生可以決定是否增 加或更換裝置的區室中的所述活細胞和細胞培養基。
所述方法在步驟47結束。
應當理解，為清楚起見而在分開的實施方案的上下文中描述的本 發明的某些特征也可以在單個實施方案中以組合的方式提供。相反，為 簡明起見在單個實施方案的上下文中描述的本發明的各個特征也可以 分別地或以任何合適的次組合方式提供。
雖然結合特定的實施方案描述了本發明，但是顯然許多替代方案、 改進方案和變化方案對本領域技術人員是顯而易見的。因此，本發明意 在包括落在所附權利要求的精神和寬范圍內的所有這樣的替代方案、改 進方案和變化方案。在本說明書中提到的所有出版物、專利和專利申請 在此通過參考將其全部內容并入本說明書，與好像特別并單獨地指出通 過參考將每篇單獨的出版物、專利和專利申請并入本文的程度一樣。另 外，本申請中對任何參考資料的引用或指認不應該被解釋為承認這樣的
參考資料可用作本發明的現有技術。
權利要求
1. 一種用于細胞移植的裝置，包括通過至少部分由非織造聚合物纖維制成的半透性包膜包封的區室以及在所述包膜中形成的至少一個入口，所述至少一個入口可從所述包膜的外部進入并設置為與所述區室建立流體連通。
2. —種將生物活性物質遞送給哺乳動物的方法，所述方法包括如下步 驟將足夠量的能夠分泌所述生物活性物質的活細胞遞送到權利要求1 的裝置中，并且將所述裝置引入到需要所述生物活性物質的位置。
3. 權利要求2的方法，其中所述活細胞的所述遞送在將所述裝置引入 到所述位置的步驟之前進行。
4. 權利要求2的方法，其中當所述裝置在所述位置時進行所述活細胞 的所述引入。
5. 權利要求2的方法，還包括從哺乳動物供體獲得所述活細胞。
6. 權利要求2的方法，其中所述裝置的所述引入包括將所述裝置經皮 注射到所述哺乳動物。
7. 權利要求2的方法，還包括在將所述裝置引入到所述位置的步驟期 間對至少部分所述身體成像。
8. 權利要求2的方法，所述方法還包括監測體內的所述裝置。
9. 權利要求1或2的裝置或方法，其中所述半透性包膜包括多個層，
10. 權利要求1或2的裝置或方法，其中所述至少一個入口通常是閉合 的并且具有在刺穿后的自封閉能力。
11. 權利要求1或2的裝置或方法，其中所述至少一個入口包含非織造 的可溶脹聚合物纖維。
12. 權利要求1或2的裝置或方法，其中所述裝置還包括在所述包膜中 形成的至少一個出口。
13. 權利要求12的裝置或方法，其中所述至少一個出口是親水的。
14. 權利要求12的裝置或方法，其中所述至少一個出口經設計并配置 為保持所迷區室和環境之間的流體動態平衡。
15. 權利要求l的裝置，其中所述裝置還包括足夠量的活細胞。
16. 權利要求2或15的裝置或方法，其中所述足夠量是至少IO，OOO個 細胞。
17. 權利要求1或2的裝置或方法，其中所述半透性包膜的特征在于截 留分子量為約75 kDa到約500 kDa。
18. 權利要求1或2的裝置或方法，其中所述半透性包膜包括摻入其中 的至少一種藥劑。
19. 權利要求18的裝置或方法，其中所述至少一種藥劑包括固定在所 述半透性包膜上的抗體。
20. 權利要求18的裝置或方法，其中所述至少一種藥劑包括診斷劑。
21. 權利要求18的裝置或方法，其中所述至少一種藥劑包括促血管生 成劑。
22. 權利要求18的裝置或方法，其中所述至少一種藥劑包括血管內皮 生長因子。
23. 權利要求18的裝置或方法，其中所述至少一種藥劑包括抗生素劑。
24. 權利要求18的裝置或方法，其中所述至少一種藥劑包括免疫抑制 劑。
25. 權利要求22的裝置或方法，其中所述裝置還包括至少一種調節化 合物。
26. 權利要求25的裝置或方法，其中所述至少一種調節化合物包括選 擇用來提高和/或介導所述生長因子調節或介導細胞增殖、細胞分化、 組織再生和細胞吸引中至少之一的能力的增效化合物。
27. 權利要求25的裝置或方法，其中所述至少一種調節化合物包括經 選擇用于抑制能干擾所述生長因子調節或介導細胞增殖、細胞分化、組織再生和細胞吸引中至少之一的能力的藥劑的抑制化合物。
28. 權利要求15的裝置或方法，其中所述細胞選自胰島素生產細胞、 腎上腺嗜鉻細胞、抗體分泌細胞、成纖維細胞、星形膠質細胞和p細胞 系。
29. 權利要求28的裝置或方法，其中所述胰島素生產細胞為胰島形式。
30. 權利要求l的裝置，其中所述細胞能夠分泌生物活性物質。
31. 權利要求1或2的裝置或方法，其中所述細胞能夠為對象提供生物學功能。
32. 權利要求2或30的裝置或方法，其中所述生物活性物質包括止痛 劑或減輕疼痛的物質。
33. 權利要求2或30的裝置或方法，其中所述生物活性物質包括生長 因子和營養因子中的至少之一。
34. 權利要求33的裝置或方法，其中所述生長因子選自神經生長因子、 堿性成纖維細胞生長因子、血小板衍生生長因子和表皮生長因子。
35. 權利要求33的裝置或方法，其中所述營養因子包括神經營養因子。
36. 權利要求35的裝置或方法，其中所述神經營養因子選自睫狀神經 營養因子、腦衍生神經營養因子和膠質衍生神經營養因子。
37. 權利要求35的裝置或方法，其中所述神經營養因子包括神經營養 因子3。
38. 權利要求32的裝置或方法，其中所述減輕疼痛的物質選自腦啡肽、 兒茶酚胺肽、阿片樣肽及其任意混合物。
39. 權利要求2或30的裝置或方法，其中所述生物活性物質包括激素。
40. 權利要求2或30的裝置或方法，其中所述生物活性物質包括細胞 因子。
41. 權利要求2或30的裝置或方法，其中所述生物活性物質包括淋巴 因子。
42. 權利要求2或30的裝置或方法，其中所述生物活性物質包括神經 遞質。
43. 權利要求42的裝置或方法，其中所述神經遞質選自多巴胺、左旋多 巴、y氨基丁酸、5-羥色胺、乙跣膽堿、去甲腎上腺素、腎上腺素、谷 氨酸。
44. 權利要求2或30的裝置或方法，其中所述生物活性物質包括神經 肽。
45. 權利要求44的裝置或方法，其中所述神經肽包括神經降壓肽和P 物質中的至少之一。
46. 權利要求2或30的裝置或方法，其中所述生物活性物質包括選自 甲狀旁腺激素、白細胞介素、紅細胞生成素、白蛋白、轉鐵蛋白和因子VIII中的至少一種物質
全文摘要
公開了一種用于細胞移植的裝置。該裝置包括通過至少部分由非織造聚合物纖維制成的半透性包膜包封的區室以及在所述包膜中形成的至少一個入口。所述入口可從包膜的外部進入并設置為與區室建立流體連通。
文檔編號C07K14/435GK101511303SQ200680048271
公開日2009年8月19日 申請日期2006年11月21日 優先權日2005年11月21日
發明者阿隆·沙萊夫 申請人:尼卡斯特有限公司