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CN101557801B - 含有低分子量藻酸盐的水凝胶和从其制备的生物构建物 - Google Patents

含有低分子量藻酸盐的水凝胶和从其制备的生物构建物 Download PDF

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Abstract

本发明涉及包含低分子量(例如，低于75,000道尔顿)藻酸盐的水凝胶，其中该藻酸盐以高浓度存在(例如，以该水凝胶的重量为基准计，高于2.5％)。本发明还涉及制备和利用该水凝胶的方法以及含有该水凝胶的产物。

Description

含有低分子量藻酸盐的水凝胶和从其制备的生物构建物
发明领域
本发明涉及包含低分子量(例如，低于75,000道尔顿)藻酸盐的水凝胶，其中所述藻酸盐以高浓度存在(例如，以水凝胶的重量为基准计大于2.5％)。本发明还涉及制备和利用该水凝胶的方法以及含有该水凝胶的产品。
发明背景
藻酸盐是具有形成热稳定凝胶的独特性能的亲水性海洋生物聚合物，所述凝胶在生理相关温度产生并固化(set)。藻酸盐是一类1-4糖苷键连接的β-D-甘露糖醛酸(M)和α-L-古洛糖醛酸(G)残基的非支化二元共聚物。两种糖醛酸单体的相对量和它们沿聚合物链中的顺序排列可依藻酸盐来源、海藻种类、植物年龄和海藻的部分(例如，茎、叶)而极为不同。藻酸基本上不溶于水。藻酸与碱金属，例如钠、钾和锂；镁；铵；和衍生自低级胺，例如甲胺、乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺的取代铵阳离子形成水溶性盐。这些盐可溶于pH 4以上的水性介质，但当pH降低到约pH 4以下时转化成藻酸。有合适浓度的成凝胶离子，例如钙、钡、锶、锌、铜(+2)、铝和它们的混合物存在下，可形成热不可逆的水不溶性藻酸盐凝胶。藻酸盐凝胶可以是水凝胶，即含有大量水而不溶解的交联藻酸盐聚合物。藻酸盐水凝胶的应用包括细胞或组织封装、组织工程、药物递送等等。
目前感兴趣的是开发新的封装技术以产生更强、更稳定而耐久的水凝胶，从而能用于各种医学领域。更强的凝胶网络无需用聚阳离子包被藻酸盐凝胶珠，所述用聚阳离子包被的做法常用于增加珠的强度。还需要开发能降低溶胀特性的封装技术，设计具有受控生物可降解性的藻酸盐构建物，产生钡离子密度增加的新造影剂和不透射线的材料，以及开发可生物再吸收(bioresorbable)的治疗性组合物。本发明解决了这些以及其它需要。
发明概述
本发明提供包含分子量低于75,000道尔顿的藻酸盐的水凝胶，其中以所述凝胶的重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为2.5重量％。
本发明还提供包含分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐的稳定水凝胶，其中以所述水凝胶的重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为4％。
本发明还提供非氧化水凝胶，其包含分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐以及细胞、药学活性剂、营养学活性剂、组织、药物、食物、化妆品或放射性同位素中的至少一种，其中以所述水凝胶的重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为4％。
本发明还提供包含分子量高于10,000道尔顿但低于75,000道尔顿的藻酸盐的水凝胶，其中以所述水凝胶的重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为4％，其中所述水凝胶还包含细胞或组织。
本发明还提供由以下方法形成的水凝胶，所述方法包括：
a)通过混合i)含有可溶性藻酸盐的溶液与不可溶凝胶颗粒或ii)速溶(immediately soluble)藻酸盐、不可溶凝胶颗粒和溶剂来形成分散体，和
b)分散该分散体，藉此该分散体形成水凝胶；其中所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量低于75,000道尔顿，其中以所述水凝胶的重量为基准计计，所述可溶性藻酸盐的含量至少为2.5％，并且其中不可溶藻酸盐的分子量高于75,000道尔顿。
本发明还提供包含本发明水凝胶的珠。
本发明还提供包含分子量低于75,000道尔顿的藻酸盐的珠，其中以所述凝胶的重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为4％。
本发明还提供制备本发明水凝胶或珠的方法，包括制备藻酸盐溶液和将所述藻酸盐溶液加入含胶凝阳离子的溶液中以形成所述水凝胶的步骤。
本发明还提供制备本发明水凝胶的方法，包括将含胶凝阳离子的化合物混入含藻酸盐的溶液中，所述阳离子以所需速度释放入所述藻酸盐溶液中从而形成所述水凝胶。
本发明还提供本发明方法的产品。
本发明还提供包含本发明水凝胶的可植入医疗装置。
本发明还提供将本发明的珠或可植入医疗装置植入有此需要的患者的方法，包括将可植入医疗装置植入所述患者。
本发明还提供植入所需细胞的方法，包括植入本发明的水凝胶、珠或可植入医疗装置，其中所述水凝胶、珠或可植入医疗装置的所述水凝胶还包含细胞。
本发明还提供包含本发明水凝胶或珠的药物递送制剂。
本发明还提供含有分子量低于75,000道尔顿的藻酸盐和离子性结合于所述藻酸盐的钡的造影剂或不透射线的材料，其中：以凝胶的重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为2.5％；水凝胶中所述钡用作不透射线的材料。
本发明还提供利用本发明水凝胶或珠阻断血管的方法，其中所述水凝胶或所述珠是可生物再吸收的。
本发明还提供包含本发明水凝胶或珠的栓塞性治疗组合物(embolictherapeutic composition)，其中所述水凝胶或所述珠是可生物再吸收的。
本发明还提供形成本发明水凝胶的方法，包括：
a)通过混合i)含有可溶性藻酸盐的溶液与不可溶凝胶颗粒或ii)速溶藻酸盐、不可溶凝胶颗粒和溶剂来形成分散体，和
b)分散该分散体，藉此该分散体形成水凝胶；其中所述可溶性藻酸盐的分子量低于75,000道尔顿，以所述水凝胶的重量为基准计，所述可溶性藻酸盐的含量至少为2.5％。
附图简述
图1描述了低分子量(MW)藻酸盐对藻酸盐珠在盐水中随时间溶胀的作用。
图2描述了单用2％Protanal LF 10/60溶液或与0-5％高度降解的藻酸盐联用制备的珠的机械强度。
图3描述了单用2％LF 10/60或与0-5％低分子量藻酸盐(降解的Protanal LFR 5/60)联用制备的珠的机械强度。
图4描述了藻酸盐珠(珠直径约3mm)的机械阻力与压缩的函数关系。
发明详述
在本发明中，我们发现与以前已知的相比，利用分子量低于早先提出的藻酸盐是有益的。本发明可用于细胞(组织)封装、药物递送领域和组织工程应用中。例如，该发现能制备比目前胶凝技术获得的凝胶更稠密的藻酸盐凝胶。这表示该凝胶更耐久、更强而且更稳定。更强的凝胶网络还无需用聚阳离子包被藻酸盐凝胶珠，所述用聚阳离子包被的做法常用于增加珠的强度。我们还发现可利用极低分子量的藻酸盐来制备生物可降解构建物以用于组织工程和持久药物递送应用。这是可能达到的，因为如果分子量的降低超过一定水平，增加的结构强度可能再次丧失。我们还发现，降低至低MW的藻酸盐可与较高MW藻酸盐联用以增加藻酸盐构建物的稳定性(包括降低溶胀特性)以及制备具有受控生物降解性的藻酸盐构建物。可通过控制所用藻酸盐类型、其分子量和在生物构建物中的用量来改变生物降解性。
本发明另一方面还要制备交联二价阳离子，例如Ca2+、Ba2+或Sr2+的密度增加的生物构建物。本发明的一种特定应用是利用Ba2+作为交联离子或造影剂制备不透射线性增强的藻酸盐构建物。
在一些实施方式中，所述分子量是重均分子量。可通过尺寸排阻色谱法和多角度激光散射检测(SEC-MALS)测定重均分子量。
因此，在第一方面，本发明提供包含分子量低于75,000道尔顿的藻酸盐的水凝胶，其中以凝胶的重量为基准计，藻酸盐的含量至少为2.5％。
在第二方面，本发明还提供包含分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐的稳定水凝胶，其中以水凝胶的重量为基准计，藻酸盐的含量至少为4％。本文所用的术语“稳定的水凝胶”表示至少90％的水凝胶不会在90天内溶解于生理溶液中。在一些实施方式中，至少80％的水凝胶不会在90天内溶解于生理溶液中。在一些实施方式中，至少80％的水凝胶不会在60天内溶解于生理溶液中。在一些实施方式中，至少80％的水凝胶不会在30天内溶解于生理溶液中。在一些实施方式中，至少80％的水凝胶不会在30天内在生理条件下溶解。在一些实施方式中，至少80％的水凝胶不会在60天内在生理条件下溶解。在一些实施方式中，至少80％的水凝胶不会在90天内在生理条件下溶解。本文所用的“生理条件”指处于生理温度的生理溶液。
在第三方面，本发明还提供非氧化水凝胶，其包含分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐以及细胞、药学活性剂、营养学活性剂、组织、药物、食物、化妆品或放射性同位素中的至少一种，其中以水凝胶的重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为4％。本文所用的术语“非氧化藻酸盐”表示藻酸盐的氧化程度低于20％。可通过本领域已知的方法，例如用肼基甲酸叔丁酯检测醛基数量来检测氧化程度(参见，例如Bouhadir，Polymer 1999，40，3575-84)。
在第四方面，本发明还提供包含分子量高于10,000道尔顿并低于75,000道尔顿的藻酸盐的水凝胶，其中以水凝胶的重量为基准计，藻酸盐的含量至少为4％，其中所述水凝胶还包含细胞或组织。
应该知道，出于清晰起见而在不同实施方式中描述的本发明某些特征还可在一个实施方式中组合提供。相反，出于简明起见而在一个实施方式中描述的本发明各特征还可个别或以任何合适的亚组合提供。例如，在合适之处，本发明各方面应提供了下文描述的藻酸盐分子量和浓度。实际上，还可以任何合适的组合在本发明的各方面内组合这些实施方式。
在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，藻酸盐的含量为至少3.0％、至少约4.0％、至少约5.0％、至少约6.0％、至少约7.0％、至少约8.0％或至少约9.0％。
在一些实施方式中，藻酸盐的分子量低于70,000道尔顿、低于65,000道尔顿、低于50,000道尔顿、低于45,000道尔顿、低于40,000道尔顿、低于35,000道尔顿、低于30,000道尔顿、低于25,000道尔顿、低于20,000道尔顿、低于15,000道尔顿、低于10,000道尔顿、低于5,000道尔顿、低于3,000道尔顿、低于1,000道尔顿或低于350道尔顿。
在一些实施方式中，藻酸盐的分子量高于3,000道尔顿、高于5,000道尔顿、高于7,000道尔顿、高于10,000道尔顿、高于15,000道尔顿或高于20,000道尔顿。
在一些实施方式中，藻酸盐的分子量低于约75,000道尔顿，但高于约7,000道尔顿。在一些实施方式中，藻酸盐的分子量低于约75,000道尔顿，但高于约10,000道尔顿。在一些实施方式中，藻酸盐的分子量低于约75,000道尔顿，但高于约15,000道尔顿。在一些实施方式中，藻酸盐的分子量低于约75,000道尔顿，但高于约20,000道尔顿。
在一些实施方式中，藻酸盐的分子量低于50kDa。在一些实施方式中，藻酸盐的分子量低于6kD。
在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，藻酸盐的含量至少为2.50％；该藻酸盐的分子量低于50kDa。在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，藻酸盐的含量至少为3.0％；该藻酸盐的分子量低于50kDa。在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，藻酸盐的含量至少为4.0％；该藻酸盐的分子量低于50kDa。在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，藻酸盐的含量至少为5.0％；该藻酸盐的分子量低于50kDa。在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，藻酸盐的含量至少为6.0％；该藻酸盐的分子量低于50kDa。
在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，藻酸盐的含量至少为2.50％；该藻酸盐的分子量低于6kDa。在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，藻酸盐的含量至少为3.0％；该藻酸盐的分子量低于6kDa。在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，藻酸盐的含量至少为4.0％；该藻酸盐的分子量低于6kDa。在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，藻酸盐的含量至少为5.0％；该藻酸盐的分子量低于6kDa。在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，藻酸盐的含量至少为6.0％；该藻酸盐的分子量低于6kDa。
在一些实施方式中，藻酸盐的分子量低于约50,000道尔顿，但高于约3,000道尔顿。在一些实施方式中，藻酸盐的分子量低于约50,000道尔顿，但高于约5,000道尔顿。在一些实施方式中，藻酸盐的分子量低于约50,000道尔顿，但高于约7,000道尔顿。在一些实施方式中，藻酸盐的分子量低于约50,000道尔顿，但高于约10,000道尔顿。在一些实施方式中，藻酸盐的分子量低于约50,000道尔顿，但高于约15,000道尔顿。在一些实施方式中，藻酸盐的分子量在20,000道尔顿-50,000道尔顿之间。
在一些实施方式中，藻酸盐的分子量低于约6,000道尔顿，但高于约3,000道尔顿。
在一些实施方式中，所述藻酸盐包括以下所列中的至少一种：(i)G-嵌段(block)构成的藻酸盐，(ii)只由M-嵌段构成的藻酸盐或(iii)MG-嵌段构成的藻酸盐。在一些实施方式中，所述藻酸盐是G-嵌段构成的藻酸盐。在一些实施方式中，所述藻酸盐是只由M-嵌段构成的藻酸盐。在一些实施方式中，所述藻酸盐是MG-嵌段构成的藻酸盐。在一些实施方式中，以所述藻酸盐的重量为基准计，所述藻酸盐包含含量高于50％的古洛糖醛酸。在一些实施方式中，以所述藻酸盐的重量为基准计，所述藻酸盐包含含量低于50％的古洛糖醛酸。
在一些实施方式中，藻酸盐包含与其共价连接的至少一种细胞粘着肽。在一些实施方式中，藻酸盐包含与其共价连接的至少一种细胞粘着肽，其中所述细胞粘着肽包含RGD。在一些实施方式中，细胞粘着肽包含RGD，YIGSR(SEQ ID NO：1)，IKVAV(SEQ ID NO：2)，REDV(SEQ ID NO：3)，DGEA(SEQ ID NO：4)，VGVAPG(SEQ ID NO：5)，GRGDS(SEQ ID NO：6)，LDV，RGDV(SEQ ID NO：7)，PDSGR(SEQ ID NO：8)，RYVVLPR(SEQ IDNO：9)，LGTIPG(SEQ ID NO：10)，LAG，RGDS(SEQ ID NO：11)，RGDF(SEQID NO：12)，HHLGGALQAGDV(SEQ ID NO：13)，VTCG(SEQ ID NO：14)，SDGD(SEQ ID NO：15)，GREDVY(SEQ ID NO：16)，GRGDY(SEQ IDNO：17)，GRGDSP(SEQ ID NO：18)，VAPG(SEQ ID NO：19)，GGGGRGDSP(SEQ ID NO：20)和GGGGRGDY(SEQ ID NO：21)及FTLCFD(SEQ IDNO：22)。用于细胞粘着或其它细胞相互作用的生物学活性分子可包括EGF、VEGF、b-FGF、FGF、TGF、TGF-β或蛋白聚糖。在一些实施方式中，包含RGD的细胞粘着肽的长度可以为3、4、5、6、7、8、9或10个氨基酸。包含RGD的合适细胞粘着肽包括但不限于：Novatach RGD(NovaMatrix，FMC生物聚合物公司(FMC BioPolymer)，奥斯陆，挪威)和通过引用全文纳入本文的美国专利号6,642,363公开的那些。可利用许多公司的肽合成服务，包括美国弗吉尼亚州里士满的联邦生物技术公司(CommonwealthBiotechnologies，Inc.，Richmond，Virginia，USA)。将肽偶联于藻酸盐主链的化学技术可见美国专利6,642,363。
在一些实施方式中，水凝胶还包含等于或小于2％、1.5％、1％或0.5％的藻酸盐，其分子量等于或大于75,000道尔顿。在一些实施方式中，水凝胶还包含等于或小于2％的藻酸盐，其分子量等于或大于75,000道尔顿。在一些实施方式中，水凝胶还包含等于或小于1％的藻酸盐，其分子量等于或大于75,000道尔顿。
在一些实施方式中，至少90％的所述水凝胶不会在90天内溶解于生理溶液中。在一些实施方式中，至少90％的所述水凝胶不会在80、70、60、50、40或30天内溶解于生理溶液中。在一些实施方式中，至少90％的所述水凝胶不会在120天内溶解于生理溶液中。在一些实施方式中，至少80％的所述水凝胶不会在30、90或120天内溶解于生理溶液中。在一些实施方式中，至少70％的所述水凝胶不会在30、90或120天内溶解于生理溶液中。
在一些实施方式中，至少90％的水凝胶在不到3天内溶解于生理溶液中。
在一些实施方式中，水凝胶还包含至少一种多糖。在一些实施方式中，多糖包括透明质酸酶或壳聚糖中的至少一种。
在一些实施方式中，水凝胶还包含与所述藻酸盐离子性结合的钙、锶或钡中的至少一种。在一些实施方式中，水凝胶中离子性结合的钡用作不透射线的材料。
在一些实施方式中，水凝胶经灭菌。在一些实施方式中，水凝胶的藻酸盐经灭菌。在一些实施方式中，通过γ射线灭菌水凝胶。在一些实施方式中，通过γ射线灭菌水凝胶的藻酸盐。在一些实施方式中，灭菌包括γ-辐射、E-束(E-beam)、环氧乙烷、高压蒸气消毒或先将水凝胶与酒精接触再加入液体组分或与NOx气体接触、氢气等离子体灭菌。
在一些实施方式中，所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,500EU/g、1,000EU/g、500EU/g、150EU/g、100EU/g、75EU/g、50EU/g或35EU/g。在一些实施方式中，所述水凝胶的内毒素水平等于或小于1,500EU/g、1,000EU/g、500EU/g、150EU/g、100EU/g、75EU/g、50EU/g或35EU/g。
在本文所述的各实施方式中，水凝胶还可包含细胞、药学活性剂、营养学活性剂、组织、药物、食物、化妆品或放射性同位素中的至少一种。在一些实施方式中，所述细胞包括胰岛细胞、角质形成细胞(kerotinocyte)、肝细胞、肾单位、软骨细胞、成肌细胞、成纤维细胞或神经元；所述药学活性剂包括抗生素、癌症化疗剂、吗啡、生长因子和抗感染剂。在一些实施方式中，水凝胶还包含细胞。在一些实施方式中，水凝胶还包含选自胰岛细胞、角质形成细胞(kerotinocyte)、肝细胞、肾单位、软骨细胞、成肌细胞、成纤维细胞或神经元的细胞。在一些实施方式中，所述细胞包括胰岛细胞。
细胞移植领域的技术人员不难知道适用于本文所述水凝胶的各种细胞。适当的细胞(自体、同种异体、异种)包括，例如肝细胞，所有类型的干细胞，产生胰岛素的细胞，包括衍生自任何来源干细胞的细胞(例如，胰岛细胞、分离的胰腺β细胞、胰岛素瘤细胞等)，产生内分泌激素的细胞(例如，甲状旁腺、甲状腺、肾上腺，等)和分泌治疗剂，例如治疗疾病或其它病症的蛋白质或激素的任何遗传工程改造的细胞，和分泌诊断剂的遗传工程改造的细胞。在一些实施方式中，水凝胶包含胰岛细胞、肝细胞、神经细胞、血管内皮细胞、甲状腺细胞、肾上腺细胞、胸腺细胞和卵巢细胞。在一些实施方式中，水凝胶包含选自胰岛细胞、间充质干细胞、甲状旁腺细胞或甲状腺细胞的细胞。在一些实施方式中，水凝胶包含选自胰岛细胞或甲状旁腺细胞的细胞。在一些实施方式中，水凝胶包含胰岛细胞。在一些实施方式中，水凝胶包含任何本文所述细胞的组织。
在一些实施方式中，所述细胞包括人或猪的细胞。在一些实施方式中，所述细胞包括人、新生猪或成年猪的细胞。在一些实施方式中，所述细胞包括人的细胞。在一些实施方式中，所述细胞包括新生猪或成年猪的细胞。在一些实施方式中，所述细胞包括新生猪的细胞。在一些实施方式中，所述细胞包括成年猪的细胞。在一些实施方式中，所述胰岛细胞包括人或猪的细胞。在一些实施方式中，所述胰岛细胞包括人、新生猪或成年猪的细胞。在一些实施方式中，所述胰岛细胞包括人的细胞。在一些实施方式中，所述胰岛细胞包括新生猪或成年猪的细胞。在一些实施方式中，所述胰岛细胞包括新生猪的细胞。在一些实施方式中，所述胰岛细胞包括成年猪的细胞。
在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为4％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为5％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为6％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为7％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为8％。
在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，其中以凝胶的重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为4％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为5％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为6％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为7％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为8％。
在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为4％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为5％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为6％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为7％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为8％。
在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为4％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为5％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为6％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为7％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为8％。
在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为4％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为5％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为6％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为7％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为8％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。
在一些实施方式中，所述水凝胶包含分子量低于40,000道尔顿的藻酸盐，其中以凝胶重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为4％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为5％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为6％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为7％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为8％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。
在一些实施方式中，所述水凝胶包含分子量低于30,000道尔顿的藻酸盐，其中以凝胶重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为4％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为5％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为6％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为7％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为8％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。
在一些实施方式中，所述水凝胶包含分子量低于20,000道尔顿的藻酸盐，其中以凝胶重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为4％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为5％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为6％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为7％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为8％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。
在以上8段所述的各实施方式或它们的组合中，所述水凝胶还可包含细胞、药学活性剂、营养学活性剂、组织、药物、食物、化妆品或放射性同位素中的至少一种。在一些实施方式中，所述细胞包括胰岛细胞、角质形成细胞(kerotinocyte)、肝细胞、肾单位、软骨细胞、成肌细胞、成纤维细胞或神经元；所述药学活性剂包括抗生素、癌症化疗剂、吗啡、生长因子和抗感染剂。在一些实施方式中，水凝胶还包含细胞。在一些实施方式中，水凝胶还包含选自胰岛细胞、角质形成细胞(kerotinocyte)、肝细胞、肾单位、软骨细胞、成肌细胞、成纤维细胞或神经元的细胞。在一些实施方式中，所述细胞包括胰岛细胞。
在第五方面，本发明还提供通过自胶凝方法制备的含有低分子量和高分子量藻酸盐的混合物的水凝胶。可利用自凝胶过程中的迟滞作用先将溶液注射入身体和/或将细胞或其它生物材料混入凝胶基质中再形成凝胶。这些水凝胶可用作生物可降解材料从而能用于各种医学领域。因此，根据以下方法形成这些水凝胶，该方法包括：
a)通过混合i)含有可溶性藻酸盐的溶液与不可溶凝胶颗粒或ii)速溶藻酸盐、不可溶凝胶颗粒和溶剂来形成分散体，和
b)分散该分散体，藉此该分散体形成水凝胶；其中所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量低于75,000道尔顿，其中以所述水凝胶的重量为基准计，所述可溶性藻酸盐的含量至少为2.5％。本文所用的术语“不可溶凝胶颗粒”指将胶凝离子加入分子量高于75,000道尔顿的藻酸盐聚合物而形成的干燥凝胶颗粒。在一些实施方式中，所述不可溶凝胶颗粒包含分子量高于100,000道尔顿、高于150,000道尔顿或高于200,000道尔顿的藻酸盐聚合物。可如2006年7月20日公布的美国专利公布2006/0159823所述制备不可溶凝胶颗粒，该出版物通过引用全文纳入本文(将不可溶凝胶颗粒称为“不可溶藻酸盐/胶凝离子颗粒”)。
在一些实施方式中，将可溶性藻酸盐冻干或以其它方式脱水。冻干的可溶性藻酸盐是“速溶的”。“速溶的”藻酸盐可在不到一分钟，优选不到30秒、更优选不到15秒内溶于水。用于其它水凝胶实施方式的上述藻酸盐的分子量和浓度(和它们的组合)可用于自胶凝水凝胶的可溶性藻酸盐。
在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于50,000、40,000、30,000、20,000或约10,000道尔顿。在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的含量至少为3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％。
在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为4％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为5％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为6％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为7％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为8％。
在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于40,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为4％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于40,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为5％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于40,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为6％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于450,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为7％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于40,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为8％。
在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于30,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为4％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于30,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为5％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于30,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为6％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于30,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为7％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于30,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为8％。
在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于20,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为4％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于20,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为5％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于20,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为6％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于20,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为7％。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于20,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为8％。
在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于50,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为4％；其中所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的内毒素水平各自独立等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于50,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为5％；其中所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的内毒素水平各自独立等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于50,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为6％；其中所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的内毒素水平各自独立等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于50,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为7％；其中所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的内毒素水平各自独立等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于50,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为8％；其中所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的内毒素水平各自独立等于或小于1,000EU/g。
在一些实施方式中，所述水凝胶包含可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐，其分子量各自独立为低于30,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为4％；其中所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的内毒素水平各自独立等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于30,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为5％；其中所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的内毒素水平各自独立等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于30,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为6％；其中所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的内毒素水平各自独立等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于30,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为7％；其中所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的内毒素水平各自独立等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立为低于30,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为8％；其中所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的内毒素水平各自独立等于或小于1,000EU/g。
在一些实施方式中，自胶凝方法产生的水凝胶还可包含细胞、药学活性剂、营养学活性剂、组织、药物、食物、化妆品或放射性同位素中的至少一种。在一些实施方式中，所述细胞包括胰岛细胞、角质形成细胞(kerotinocyte)、肝细胞、肾单位、软骨细胞、成肌细胞、成纤维细胞或神经元；所述药学活性剂包括抗生素、癌症化疗剂、吗啡、生长因子和抗感染剂。在一些实施方式中，水凝胶还包含细胞。在一些实施方式中，水凝胶还包含选自胰岛细胞、角质形成细胞(kerotinocyte)、肝细胞、肾单位、软骨细胞、成肌细胞、成纤维细胞或神经元的细胞。在一些实施方式中，所述细胞包括胰岛细胞。
在一些实施方式中，通过自胶凝方法制备的水凝胶的内毒素水平低于1500、100、500、100、50、25或10EU/g。在一些实施方式中，至少90％的所述水凝胶在不到3天内溶解于生理溶液中。在一些实施方式中，至少90％的所述水凝胶在不到6周内溶解于生理溶液中。在一些实施方式中，至少90％的所述水凝胶在不到3周内溶解于生理溶液中。在一些实施方式中，至少90％的所述水凝胶在不到1周内溶解于生理溶液中。
在一些实施方式中，所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐包括以下所列中的至少一种：(i)G-嵌段构成的藻酸盐，(ii)只由M-嵌段构成的藻酸盐或(iii)MG-嵌段构成的藻酸盐。在一些实施方式中，所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐是G-嵌段构成的藻酸盐。在一些实施方式中，所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐包含与其共价连接的至少一种细胞粘着肽。
在一些实施方式中，所述可溶性藻酸盐、速溶藻酸盐和不可溶的胶凝藻酸盐颗粒的藻酸盐的内毒素水平各自等于或小于1,500EU/g、1,000EU/g、500EU/g、150EU/g、100EU/g、75EU/g、50EU/g或35EU/g。在一些实施方式中，所述水凝胶的内毒素水平等于或小于1,500EU/g、1,000EU/g、500EU/g、150EU/g、100EU/g、75EU/g、50EU/g或35EU/g。
在第六方面，本发明还提供包含本文所述水凝胶的诸种实施方式以及那些实施方式的任何组合的珠。
在第七方面，本发明还提供包含水凝胶的珠，所述水凝胶包含分子量低于75,000道尔顿的藻酸盐，其中以凝胶的重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为4％。
在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量各自独立低于50,000、40,000、30,000、20,000或约10,000道尔顿。在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，所述藻酸盐的含量为至少3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％。
在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为4％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为5％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为6％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为7％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为8％。
在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，其中以凝胶的重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为4％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为5％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为6％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为7％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为8％。
在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为4％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为5％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为6％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为7％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为8％。
在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为4％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为5％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为6％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为7％。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为8％。
在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为4％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为5％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为6％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为7％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000道尔顿，以凝胶的重量为基准计，其含量至少为8％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。
在一些实施方式中，所述水凝胶包含分子量低于40,000道尔顿的藻酸盐，其中以凝胶重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为4％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为5％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为6％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为7％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为8％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。
在一些实施方式中，所述水凝胶包含分子量低于30,000道尔顿的藻酸盐，其中以凝胶重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为4％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为5％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为6％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为7％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为8％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。
在一些实施方式中，所述水凝胶包含分子量低于20,000道尔顿的藻酸盐，其中以凝胶重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为4％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为5％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为6％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为7％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿，以凝胶重量为基准计，其含量至少为8％；其中所述藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。
在以上10段所述的一些实施方式或它们的组合中，所述水凝胶还可包含细胞、药学活性剂、营养学活性剂、组织、药物、食物、化妆品或放射性同位素中的至少一种。在一些实施方式中，所述细胞包括胰岛细胞、角质形成细胞(kerotinocyte)、肝细胞、肾单位、软骨细胞、成肌细胞、成纤维细胞或神经元；所述药学活性剂包括抗生素、癌症化疗剂、吗啡、生长因子和抗感染剂。在一些实施方式中，水凝胶还包含细胞。在一些实施方式中，水凝胶还包含选自胰岛细胞、角质形成细胞(kerotinocyte)、肝细胞、肾单位、软骨细胞、成肌细胞、成纤维细胞或神经元的细胞。在一些实施方式中，所述细胞包括胰岛细胞。
在以上11段所述的一些实施方式或它们的组合中，所述藻酸盐包括以下所列中的至少一种：(i)G-嵌段构成的藻酸盐，(ii)只由M-嵌段构成的藻酸盐或(iii)MG-嵌段构成的藻酸盐。在一些实施方式中，所述藻酸盐是G-嵌段构成的藻酸盐。在一些实施方式中，所述藻酸盐包含与其共价连接的至少一种细胞粘着肽。
低分子量藻酸盐
适用于本发明各方面的低分子(量)藻酸盐可购得或通过本领域已知的方法制备。合适的藻酸盐包括PRONOVA UP VLVM和VLVM(NovaMatrix，FMC生物聚合物联合股份有限公司(FMC Biopolymer AS)，奥斯陆，挪威)。合成低分子量藻酸盐的合适途径包括但不限于：在升温下酸水解，或热解聚，从而诱导起始藻酸盐降解。改变反应时间和温度可产生特定的分子量范围。合适的非限制性制品如下所示。
制品1.将3.0kg富含M的藻酸盐溶解于300kg纯化水。将pH调节至4.3+/-0.1。在73℃(起始)到62℃(终止)温度下酸水解18.5小时。向溶液中加入氢氧化钠直至pH 7.0。干燥(喷雾干燥)产物。产物的pH和粘度分别是6.5和3.9mPas。
制品2.利用热蒸汽降解Protanal LFR 5/60。然后于80℃在溶液中采用酸水解以进一步解聚该产物(pH 4.3)，从而产生特征如下表所示的6个组分。
样品   固有粘度[ml/g]  Mw[g/mol]*   Mw[g/mol]截短的   量[mg]
0       161              30127           30000         56
3    133   24532    25000    263
4    106   19221    19000    304
5    70    12303    12000    335
6    41    6922     6900     176
7    28    4593     4600     3855
K＝  0.011
a＝  0.93
制品3.将Protanal LFR 5/60的干粉在80℃的温度下总共处理305-385小时以进行热解聚。
还知道各种分级技术来产生具有高含量古洛糖醛酸嵌段(“G-嵌段”)、甘露糖醛酸(“M-嵌段”)或MG嵌段的低分子量藻酸盐。例如，1998年5月8日提交的美国专利号6,121,441和2001年10月2日提交的美国专利号6,747,015公开了形成这种藻酸盐的合适非限制性方法，两篇专利通过引用全文纳入本文。
制备水凝胶和珠的方法
可采用本文的方法产生上文所述水凝胶或珠的任何实施方式，包括这些实施方式的各种组合和亚组合。
本发明还提供制备水凝胶的方法，包括以下步骤：制备藻酸盐溶液和将所述藻酸盐溶液加入含胶凝阳离子的溶液以形成所述水凝胶。
本发明还提供制备水凝胶的方法，包括将含胶凝阳离子的化合物混入含藻酸盐的溶液中，其中所述阳离子在所述藻酸盐溶液中以所需速度释放以形成所述水凝胶。
本发明还提供通过自胶凝方法制备含有低分子量和高分子量藻酸盐的混合物的水凝胶的方法。因此，该方法包括：
a)通过混合i)含有可溶性藻酸盐的溶液与不可溶凝胶颗粒或ii)速溶藻酸盐、不可溶凝胶颗粒和溶剂来形成分散体，和
b)分散该分散体，藉此该分散体形成水凝胶；其中所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的分子量各自独立低于75,000道尔顿，其中以水凝胶的重量为基准计，所述可溶性藻酸盐或速溶藻酸盐的含量至少为2.5％。
在一些实施方式中，所述化合物是碳酸钙、含钙脂质体、硫酸钙、磷酸钙、乳酸钙或柠檬酸钙中的至少一种。在一些实施方式中，胶凝阳离子选自：锶、钡、钙和它们的组合。在一些实施方式中，胶凝阳离子是钙离子。在一些实施方式中，胶凝阳离子是钡离子。在一些实施方式中，胶凝阳离子是锶离子。在一些实施方式中，胶凝阳离子是锶和钙离子。在一些实施方式中，胶凝阳离子是钡和钙离子。在一些实施方式中，胶凝阳离子是钡和锶离子。
可利用提供所需的胶凝阳离子或成凝胶离子混合物的盐或盐的组合作为成凝胶离子。用于形成凝胶或涂层的合适成凝胶离子包括单价和多价离子，优选能与多糖形成凝胶或不与藻酸盐形成可溶性盐的二价和/或三价离子，或离子混合物。对于藻酸盐，合适的多价阳离子包括，例如钙(2+)、钡(2+)、锶(2+)、铁(2+)、锌(2+)、铜(2+)和铝(3+)。优选的阳离子是二价金属阳离子，更优选钙(2+)阳离子。
在一些实施方式中，胶凝阳离子选自：锶离子、钡离子、钙离子和它们的组合。在一些实施方式中，胶凝阳离子选自：钡离子、钙离子和它们的组合。在一些实施方式中，胶凝阳离子选自：锶离子、钙离子和它们的组合。在一些实施方式中，水凝胶中的成凝胶离子是锶离子。在一些实施方式中，胶凝阳离子是钙离子。在一些实施方式中，胶凝阳离子是钡离子。在一些实施方式中，所述胶凝阳离子是锶离子。
可以计算100％饱和藻酸盐的胶凝位点所需的胶凝阳离子浓度，虽然本发明包括被胶凝阳离子过饱和或不饱和的水凝胶。例如，当存在足够的胶凝阳离子，如钙离子与所有可用的胶凝位点(例如，藻酸盐情形中的L-古洛糖醛酸单元)反应时，藻酸盐是100％饱和的。例如，据认为，当在胶凝过程中只使用二价阳离子或只使用三价阳离子时，完全饱和藻酸盐的胶凝位点所需的阳离子用量是藻酸盐中的每2摩尔L-古洛糖醛酸对1摩尔二价阳离子，或藻酸盐中的每3摩尔L-古洛糖醛酸对1摩尔三价阳离子。当使用一种或多种二价阳离子和一种或多种三价阳离子的混合物时，可以确定饱和藻酸盐所需的用量，因为一个二价阳离子占据两个胶凝位点而一个三价阳离子占据三个胶凝位点。
对于各类藻酸盐，可以认为两个古洛糖醛酸单元加一个二价阳离子是产生一个离子交联所需来计算二价阳离子，例如钙与这些G-嵌段化学计量反应所需的用量。化学计量饱和1％藻酸钠溶液所需的钙用量如下表所示：
Figure G2007800323010D00221
Figure G2007800323010D00231
各种市售可购得的藻酸盐、它们的特性和它们来源的清单见通过引用全文纳入本文的Shapiro，美国专利号6,334,968，表1，第16列第49行到第17列第18行。可利用藻酸盐的混合物，例如不同分子量和/或G含量的藻酸盐作为成凝胶聚合物。
当组成中含有1摩尔二价阳离子对2摩尔L-古洛糖醛酸单位时，胶凝位点完全饱和(100％饱和)。例如，100％饱和从北极海带茎提取的1％藻酸钠溶液需要约15mM的钙离子溶液，100％饱和从北极海带叶片(叶)提取的1％藻酸钠溶液需要约12mM的钙溶液，100％饱和从褐藻提取的1％藻酸钠溶液需要约14mM的钙离子溶液。当利用微溶的盐作为成凝胶离子时，可通过控制凝胶形成过程中胶凝剂，例如碳酸钙的用量和/或增溶剂，例如pH调节剂，如葡糖酸δ内酯的用量来控制交联程度。
在一些实施方式中，这些方法中使用或形成的胶凝阳离子的溶液的浓度为约5mM-约1000mM。在一些实施方式中，胶凝阳离子的溶液的浓度为10mM-约1000mM。在一些实施方式中，胶凝阳离子的溶液的浓度为20mM-约500mM。在一些实施方式中，胶凝阳离子的溶液的浓度为50mM-约100mM。在一些实施方式中，这些方法中使用或形成的胶凝阳离子的溶液为等渗浓度，从而能将细胞加入含藻酸盐的溶液中。
本发明还提供增强藻酸盐水凝胶对化学或物理应力的强度和稳定性的方法，包括利用上述任一实施方式或它们的组合中所述的藻酸盐制备所述水凝胶的步骤。
水凝胶或珠及其产物的用法
本发明提供包含任一实施方式或它们的组合中所述水凝胶的可植入医疗装置。
本发明还提供包含任一实施方式或它们的组合中所述水凝胶的药物递送制剂。
本发明还提供包含任一实施方式或它们的组合中所述水凝胶的造影剂。
本发明还提供将可植入医疗装置植入有此需要的患者的方法，包括将本文实施方式或它们的任何组合中所述的一个或多个可植入医疗装置植入所述患者。在一些实施方式中，所述可植入医疗装置的水凝胶包含细胞、药学活性剂、营养学活性剂、组织、药物、食物、化妆品或放射性同位素中的至少一种。在一些实施方式中，所述可植入医疗装置的水凝胶包含细胞。在一些实施方式中，所述细胞包括胰岛细胞、角质形成细胞(kerotinocyte)、肝细胞、肾单位、软骨细胞、成肌细胞、成纤维细胞或神经元。
本发明还提供将水凝胶珠植入有此需要的患者的方法，包括将本文实施方式或它们的任何组合中所述的一个或多个水凝胶珠植入所述患者。在一些实施方式中，所述水凝胶珠的水凝胶包含细胞、药学活性剂、营养学活性剂、组织、药物、食物、化妆品或放射性同位素中的至少一种。在一些实施方式中，所述水凝胶珠的水凝胶包含细胞。在一些实施方式中，所述细胞包括胰岛细胞、角质形成细胞(kerotinocyte)、肝细胞、肾单位、软骨细胞、成肌细胞、成纤维细胞或神经元。
在一些实施方式中，固定在所述医疗装置中的细胞可以植入动物，其中所述水凝胶用作免疫屏障并防止免疫系统的检测，从而能植入异种移植物。在一些实施方式中，当植入需要动物细胞(异种移植物)时，可用锶作为成凝胶离子，因为在利用这类人工器官时，细胞不长出植入的装置从而不与免疫系统接触至关重要。在一些实施方式中，所述装置还可用于将细胞、肿瘤和组织异种移植物安置在，例如癌症研究的动物中。在所述装置中固定多细胞聚集体，例如胰岛(islets Langerhans)能将所述多细胞聚集体植入动物或人而没有免疫排斥，然后这种植入的细胞聚集体可用作产生，例如胰岛素的人工器官。在一些实施方式中，这些细胞包括胰岛细胞、角质形成细胞(kerotinocyte)、肝细胞、肾单位、软骨细胞、成肌细胞、成纤维细胞或神经元。在一些实施方式中，这些细胞包括胰岛细胞。
本文所述的技术可用于本文所述的各种不同细胞类型。所选择的细胞类型因具体治疗应用而有所不同。可通过本领域技术人员已知的各种方法植入这些装置。例如，可通过本领域技术人员已知的各种方法，如通过皮下或外科手术将这些装置植入各种器官、肌肉、组织或器官的空腔中。可将所述水凝胶、珠和可植入医疗装置植入各种组织，包括但不限于：腹膜后腔、腹膜外空间(properitoneal space)、肠系膜、肾包膜下空间(renal subcapular space)、腹膜和肌肉内空间。
在一些实施方式中，皮下植入所述一个或多个装置。在一些实施方式中，将3-4个装置植入患者。
在一些实施方式中，植入治疗有效量的细胞。治疗特定疾病所需的细胞数量根据所治疗的具体疾病、个体的体形、年龄和反应模式、疾病的严重程度、主治医师的判断、给药方式和给药目的(例如预防或治疗)而有所不同。短语“有效量”指能在组织、系统、动物、个体、患者或人中引发研究者、兽医、医生或其它临床医师所找寻的生物学或医学反应的细胞数量。所需的生物学或医学反应可包括预防个体的疾病(例如，预防对该疾病易感，但未经历或显示该疾病的病状或症状的个体产生疾病)。所需的生物学或医学反应还可包括抑制正经历或显示疾病的病状或症状的个体的疾病(即，使病状和/或症状的进一步发展停滞或减缓)。所需的生物学或医学反应还可包括改善正经历或显示疾病的病状或症状的个体的疾病(即，逆转病状或症状)。
可将一个或多个装置植入患者以获得治疗有效量的细胞。此外，如果需要，可在第一细胞层和第二细胞层之间分配细胞数量。在一些实施方式中，水凝胶包含约5,000以上个细胞。在一些实施方式中，水凝胶包含约5,000-约300,000个细胞、约5,000-约200,000个细胞、约5,000-约100,000个细胞、约10,000-约100,000个细胞、约5,000-约60,000个细胞、约10,000-约60,000个细胞、约20,000-约60,000或约20,000-约40,000个细胞。
将细胞包埋在水凝胶内还可用于组织工程应用。对于组织工程，需要细胞在3-维构建物内或其上生长，因此需要用于这种领域的良好生物材料。具体地说，本文所述自胶凝方法制备的水凝胶显示能在皮下和肌肉内植入后降解。
还可将可注射的藻酸盐/细胞悬浮系统递送至缺陷或受损的组织部位而无需外科手术干预。对于这些应用，在形成凝胶前有一定工作时间使材料成形至关重要。然而，还可能需要胶凝速度适当快些，从而可避免患者长期等待或应用凝胶/溶液相关的问题。本发明的水凝胶能容纳较高浓度的藻酸盐，从而更能控制降解过程。此外，自胶凝系统的水凝胶在给予该凝胶时更灵活。
本发明还提供利用任一实施方式或它们的组合中描述的珠或水凝胶来阻断血管的方法，其中所述珠或水凝胶可再吸收。本发明还提供包含任一实施方式或它们的组合中描述的珠或水凝胶的栓塞性治疗组合物，其中所述珠或水凝胶是可生物再吸收的。
具体地说，自胶凝方法制备的水凝胶还特别可用于栓塞形成过程(embolization procedure)，因为与其它闭合类型，例如缝线相比，其可引入不易接近的血管并分散成液体淤浆从而完全贴合血管内腔进而更彻底而有效地将其阻断。自胶凝溶液可充分分散，从而在原位形成水凝胶后阻断循环。此外，水凝胶中低分子量聚合物的浓度较高还使得阻塞组合物的强度更佳，或更好地控制降解过程。
本发明还提供含有分子量低于75,000道尔顿的藻酸盐和离子性结合于所述藻酸盐的钡的造影剂或不透射线的材料，其中：以凝胶的重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为2.5％；水凝胶中所述钡用作不透射线的材料。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于50,000。在一些实施方式中，所述藻酸盐的分子量低于30,000。在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为4％。在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为5％。在一些实施方式中，以凝胶的重量为基准计，所述藻酸盐的含量至少为6％。
实施例
现在参考具体的实施例进一步描述本发明。应该知道这些实施例只是说明性的，本发明不限于这些实施例中列举的条件、材料或装置。在本说明书中，除非另有注明，所有部分和百分比以重量为基准计。
实施例1：有低分子量藻酸盐存在下藻酸盐珠的稳定性增加
单独将2％Protanal LF 10/60溶液(FMC生物聚合物公司，MW 100000-170 000g/mol)或与1-5％北极海带茎的高度降解藻酸盐一起滴入50mM CaCl2溶液来制备直径约1mm的藻酸盐珠。在升高的温度下通过酸水解(pH 4.3，80℃，按照所需MW优化降解时间)在溶液中将北极海带茎的高度降解藻酸盐降解至MW低于25kDa。将这些珠维持在CaCl2溶液中至少30分钟。在所测试的浓度，高度降解的藻酸盐本身不能形成凝胶。将5ml珠转移至量筒。取出氯化钙溶液，用25ml 150mM NaCl溶液替换以模拟生理盐浓度。每两天观察注入了珠的量筒体积，然后更换NaCl溶液。图1显示含有0-0.5％高度降解藻酸盐的珠的相对溶胀情况。数据明确显示较高的藻酸盐浓度能防止珠在生理盐浓度下随时间产生的不稳定和溶胀。
实施例2.有低分子量藻酸盐存在下藻酸盐珠的机械强度增加
单独将2％Protanal LF 10/60溶液(FMC生物聚合物公司，MW 100000-170000g/mol)或与1-5％北极海带茎的高度降解藻酸盐一起滴入50mM CaCl2溶液来制备直径约3mm的藻酸盐珠。在升高的温度下通过酸水解(pH 4.3，80℃，按照所需MW优化降解时间)在溶液中将北极海带茎的高度降解藻酸盐降解至MW低于25kDa。将这些珠维持在CaCl2溶液中至少30分钟。在所测试的浓度，高度降解的藻酸盐本身不能形成凝胶。利用扁平探头(flat probe)，以稳定微系统公司(Stable Microsystems)的织构分析仪检测各珠的机械强度。压缩速度是0.1mm/s，压缩距离(compression distance)设定为1.5mm。数据(图2)显示机械强度随着高度降解的藻酸盐含量增加而增加，最高为约3.5％。
单用2％Protanal LF 10/60或与从Protanal LFR 5/60(FMC生物聚合物公司，MW 30000-50000g/mol)制备的1-5％降解藻酸盐联用制备珠来进行类似实验(图3)。实验条件或可相同，用织构分析仪检测各珠的机械强度。在此情形中，数据(图3)显示机械强度确实随着高度降解的藻酸盐含量增加而增加，最高为约5％。
实施例3.利用低分子量藻酸盐的藻酸盐珠的强度和稳定性增加
将藻酸盐溶液滴入50mM CaCl2溶液中来制备直径约3mm的藻酸盐珠。调节所有溶液的藻酸盐浓度使得粘度约为300mPa，从而获得球形珠。用以下溶液制备这些珠：1.5％PRONOVA UP LVG藻酸盐(FP-408-02，MW 219kDa)、1.5％PRONOVA UP LVM藻酸盐(FP-408-01，MW 222kDa)、8.0％PRONOVA UP VLVG(FP-507-01，MW 41kDa，从PROTANAL LFR 5/60纯化)和9.5％PRONOVA VLVG(FP-512-01，MW 25kDa，通过热解聚干粉来制备；80℃；处理时间600小时)。曲线峰(所示的)是造成珠破裂的压缩所致。注意，就我们的知识而言，由于高粘度，当利用LVG和LVM藻酸盐时，浓度高于约3％的藻酸盐在生理条件下不可能制备小的球形藻酸盐珠。利用扁平探头，以稳定微系统公司的织构分析仪检测各珠的机械强度。压缩速度是0.1mm/s，将压缩作用力检测为压缩的函数。数据(图4)显示PRONOVA LVG和LVM藻酸盐珠的最终破裂作用力很高。然而，在破裂极限以下(在约1.4mm压缩下的峰值)，两种VLVG藻酸盐对压缩的阻力均较高。因此，对于较低程度的压缩，数据证明利用低分子量藻酸盐可能制备刚度增加的藻酸盐构建物而无需利用粘度非常高的溶液。
实施例4：证明含限定的低分子量藻酸盐组分的藻酸盐构建物作为植入材 料的体内可降解性
该实施例利用藻酸盐“自胶凝”组合物，该组合物由不可溶的藻酸钙和藻酸钠溶液的混合物构成。选择该制剂是因其易于预先混合，然后可先用注射器注射入不同组织随后该溶液形成藻酸盐水凝胶。在测试中，皮下或肌肉内给予Sprague-Dawley大鼠一次。
该项研究首先制备自凝胶试剂盒，其由通过3-通接头(3way-connector)相连的两个1ml的含藻酸盐组分的注射器构成。各试剂盒中的两个注射器分别填充有0.2ml 5％藻酸钙(PRONOVA Ca M 45-75um，批次：FU-606-01)和0.8ml 1.25％藻酸钠(PRONOVA VLVM，批次：FP-604-02，在升高温度下在溶液中采用酸水解从商品化富含M的藻酸盐解聚制备，pH 4.3，75℃，24小时)(4.6％D-甘露醇配制)。通过高压蒸气(120℃，20分钟)灭菌藻酸钙分散体。除菌过滤灭菌藻酸钠溶液。在II型安全柜中进行注射器填充，将试剂盒转移至动物实验室并保存在冰箱中待用。检测到测试的PRONOVAVLVM藻酸盐批次的分子量约为35kD(采用布氏粘度测定法(Brookfieldviscosimetry)检测20℃时1％溶液中的表观粘度为5.8mPa)。
就在注射入动物之前通过以下过程混合两种组分：连接注射器，从含最大体积的注射器(藻酸钠溶液)开始将一个注射器的内含物转移至另一注射器中，然后反转该过程以混合10次(每只手5次)。然后利用28G针头(注射0.50或0.25ml)将粘性溶液立即注射入动物。在皮下测试中，将0.5ml藻酸盐自胶凝组合物注射入12只雄性大鼠的右上背部肩胛骨，出于比较目的，将载体(0.5ml 4.6％甘露醇溶液)一次性皮下注射入左上背部肩胛骨。在第3、15、31和60天处死3只动物，收集注射部位作组织学分析。类似地，将0.25ml藻酸盐自胶凝组合物肌肉内注射入其它9只雄性大鼠的右后肢，将4.6％甘露醇溶液注射入左后肢。在第3、15和60天处死3只动物，收集注射部位作组织学分析。在两种情形中，用阿辛蓝染色组织学样品以目测观察组织中存在的藻酸盐。
在两种情形中，在观察过程中均未见不利的全身性体征，对于该年龄和品系的大鼠，体重变化认为是可接受的。在接受藻酸盐自胶凝组合物的皮下部位，注意到些许软组织肿胀。在第3天和第15天，接受藻酸盐自胶凝组合物的皮下注射部位还显示皮下凝胶状增厚(gelatinous thickening)。在一只动物中，注射后有19天也注意到该情况。虽然用阿辛蓝作组织学染色证实注射后第31和第60天在所有3个部位存在中等弥散的外来藻酸盐物质，但第29天和第60天的尸检没有肉眼可见的发现。因此，此时大多数制剂从注射部位消失。第3天的尸检在肌肉内注射部位没有肉眼可见的发现，证明大多数制剂在观察之前从注射部位消失了。然而，用阿辛蓝作组织学染色证实第3天时，3个部位中有2个存在少量弥散性或局限性的筋膜外来物质。在第15天阿辛蓝染色还证实3个部位中有2个存在少量弥散性或中等局限性的筋膜外来物质。与之相比，没有组织学发现表明在第60天组织中存在藻酸盐，从而表明组织中完全不存在藻酸盐。
总之，我们的观察结果证明利用含有分子量约35kD的藻酸盐的可注射藻酸盐自胶凝制剂给予的藻酸盐凝胶能降解并从注射部位消失。此外，降解速度明显是组织特异性的，因为观察到这些物质在肌肉内消失得快于皮下部位。
本申请要求2006年7月14日提交的美国临时申请60/830,959的优先权，后一申请通过引用全文纳入本文。
虽然参考其具体实施方式详细描述了本发明，但本领域技术人员应该知道可在其中作出各种改变和改进而不脱离其构思和范围。本申请所引用的各参考文献，包括所有专利、专利申请和出版物通过引用全文纳入本文。
序列表
 
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J.E.梅尔维克(Melvik，Jan E.)
O.加塞罗德(Gaserod，Olay)
 
<120>含有低分子量藻酸盐的水凝胶和从其制备的生物构建物
 
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<150>US 60/830,959
<151>2006-07-14
 
<160>22
 
<170>PatentIn version 3.4
 
<210>1
<211>5
<212>PRT
<213>人工序列
 
<220>
<223>细胞粘着肽1
 
<400>1
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1               5
 
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<211>5
<212>PRT
<213>人工序列
 
<220>
<223>细胞粘着肽2
 
<400>2
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1               5
 
<210>3
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<212>PRT
<213>人工序列
 
<220>
<223>细胞粘着肽3
 
<400>3
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1
 
<210>4
<211>4
<212>PRT
<213>人工序列
 
<220>
<223>细胞粘着肽4
 
<400>4
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1
 
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<211>6
<212>PRT
<213>人工序列
 
<220>
<223>细胞粘着肽5
 
<400>5
Val Gly Val Ala Pro Gly
1               5
 
<210>6
<211>5
<212>PRT
<213>人工序列
 
<220>
<223>细胞粘着肽6
 
<400>6
Gly Arg Gly Asp Ser
1               5
 
<210>7
<211>4
<212>PRT
<213>人工序列
 
<220>
<223>细胞粘着肽7
 
<400>7
Arg Gly Asp Val
1
 
<210>8
<211>5
<212>PRT
<213>人工序列
 
<220>
<223>细胞粘着肽8
 
<400>8
Pro Asp Ser Gly Arg
1               5
 
<210>9
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<212>PRT
<213>人工序列
 
<220>
<223>细胞粘着肽9
 
<400>9
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1               5
 
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<211>6
<212>PRT
<213>人工序列
 
<220>
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<211>4
<212>PRT
<213>人工序列
 
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<223>细胞粘着肽11
 
<400>11
Arg Gly Asp Ser
1
 
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<212>PRT
<213>人工序列
 
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<223>细胞粘着肽12
 
<400>12
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1
 
<210>13
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<212>PRT
<213>人工序列
 
<220>
<223>细胞粘着肽13
 
<400>13
His His Leu Gly Gly Ala Leu Gln Ala Gly Asp Val
1               5                   10
 
<210>14
<211>4
<212>PRT
<213>人工序列
 
<220>
<223>细胞粘着肽14
 
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1
 
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<211>4
<212>PRT
<213>人工序列
 
<220>
<223>细胞粘着肽15
 
<400>15
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<212>PRT
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<220>
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<212>PRT
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<223>细胞粘着肽20
 
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<223>细胞粘着肽21
 
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Gly Gly Gly Gly Arg Gly Asp Tyr
1               5
 
<210>22
<211>6
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<213>人工序列
 
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<223>细胞粘着肽22
 
<400>22
Phe Thr Leu Cys Phe Asp
1               5

Claims (21)

1.一种水凝胶，其包含（i）分子量低于50,000道尔顿的非氧化藻酸盐，其中以所述凝胶的重量为基准计，其含量至少为4%，所述非氧化藻酸盐的氧化程度低于20%，（ii）分子量等于或高于75,000道尔顿的藻酸盐，其含量等于或小于该凝胶的2%，以及细胞、药学活性剂、营养学活性剂、组织、化妆品中的至少一种，所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐包含离子性结合于所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐的钙离子、锶离子或钡离子中至少一种。
2.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述细胞包括胰岛细胞、角质形成细胞、肝细胞、软骨细胞、成肌细胞、成纤维细胞或神经元；所述药学活性剂包括抗生素、癌症化疗剂、吗啡、生长因子和抗感染剂。
3.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，以该凝胶的重量为基准计，所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐的含量至少为5.0%。
4.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，以该凝胶的重量为基准计，所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐的含量至少为6.0%。
5.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，以该凝胶的重量为基准计，所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐的含量至少为7.0%。
6.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，以该凝胶的重量为基准计，所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐的含量至少为8.0%。
7.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐的分子量低于40,000道尔顿。
8.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐的分子量低于30,000道尔顿。
9.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐的分子量低于20,000道尔顿。
10.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐包括以下所列中的至少一种：(i)G-嵌段构成的藻酸盐，(ii)只由M-嵌段构成的藻酸盐或(iii)MG-嵌段构成的藻酸盐。
11.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐包括至少一种由G-嵌段构成的藻酸盐。
12.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，以所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐的重量为基准计，所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐包含含量高于50%的古洛糖醛酸。
13.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，以所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐的重量为基准计，所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐包含含量低于50%的古洛糖醛酸。
14.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐包含与其共价连接的至少一种细胞粘着肽。
15.如权利要求14所述的水凝胶，其特征在于，所述细胞粘着肽是包含RGD的肽。
16.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述分子量低于50,000道尔顿的藻酸盐的内毒素水平等于或小于1,000EU/g。
17.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述分子量等于或高于75,000道尔顿的藻酸盐的含量等于或小于该凝胶的1%。
18.一种制备如权利要求1所述的水凝胶的方法，该方法包括：
(a)制备权利要求1的(i)和(ii)中限定的藻酸盐的溶液并将所述藻酸盐溶液加入到包含钙离子、铯离子和钡离子或其组合的溶液中以形成所述水凝胶；或者
(b)将含有所述钙离子、铯离子、钡离子或其组合的化合物混合到包含权利要求1的(i)和(ii)中限定的藻酸盐的溶液中，所述阳离子在所述藻酸盐溶液中以所需的速率释放以形成水凝胶。
19.一种珠，其包含权利要求1-17中任一项所述的水凝胶。
20.一种可植入医疗装置，其包含权利要求1-17中任一项所述的水凝胶。
21.一种药物递送制剂，其包含权利要求1-17中任一项所述的水凝胶、或权利要求19所述的珠或权利要求20所述的可植入医疗装置。
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