CN105658252A - 用于控制流体移动的可植入网状物 - Google Patents

Abstract

本文中描述了用于控制如血液的体液的移动的网状物。该网状物可以是部分或完全生物可降解的或非生物可降解的。在一个实施例中，该网状物由一个或多个自组装肽形成。该肽可以呈纤维，如纳米纤维形式。该肽可以在该网状物形成之前或在该网状物已形成之后但在其应用之前组装。替代地，该网状物可以由在应用时组装的未组装的肽制备。该肽可以在与体液(例如血液)接触后组装或可以与离子溶液接触以引发组装。

Description

用于控制流体移动的可植入网状物

相关申请案的交叉参考

本申请要求于2013年8月22日提交的U.S.S.N.61/868,674的优先权。

序列表的参考

依据37C.F.R.§1.52(e)(5)，2014年8月22日以名称为“CNS_106_ST25.txt”、创建于2014年8月19日并且大小为100,000个字节的文本文件形式提交的序列表在此以引用的方式并入。

技术领域

本发明属于外科手术网状物，尤其控制(例如防止)体液移动、由自组装肽构成的网状物的领域。

背景技术

由于损伤、疾病或在手术期间的体液(如血液)的非所需移动通常是主要问题。血液的大量损失可能给患者造成多个问题，并且非所需位置中血液或其它体液的存在可能对正常组织有害或干扰外科医生观看手术区的能力。当血液得以去除并且出血得到控制时，手术经常被延迟。甚至在微创手术(例如腹腔镜手术)期间，出血也可能存在问题。在一些情况下，如果无法充分控制出血，那么外科医生必须将这些优选程序转换成传统的开放式手术。

用于最小化或控制任一个这些环境中的体液移动的选择方案有限并且典型地包括将压力直接施加到血管或血管外的身体。必须维持压力直到出血得到控制为止。其它物理方法包括使用夹具、夹子、栓塞、海绵或缝线。这些装置具有有限功效，并且其应用可能较麻烦，尤其如果存在许多较小的出血血管。使用热来使血液凝结并且烧灼出血血管在手术期间广泛使用，但其是可能导致组织损伤的破坏性方法。

由纳米结构制成的外科手术网状物已发展为在外科手术期间提供机械支撑的构件。由编织和非编织支架(包括多种天然和非天然聚合物)形成的网状物描述于U.S.S.N.8,568,637、U.S.S.N.7,700,721、U.S.S.N.8,039,258、U.S.S.N.7,704,740、U.S.S.N.5,762,846、U.S.S.N.8,512,728以及丹(Dhan)等人,纳米医学：纳米技术、生物学和医学(Nanomedicine:Nanotechnology,Biology,andMedicine),8,第1242-1262页(2012)；源(Nguyen)和李(Lee),先进材料科学技术(SciTechnolAdv.Mate.),13,035002(11pp)(2012)；艾哈迈德(Ahmad)等人,碳水化合物聚合物(CarbohydratePolymers),V89(1),第222-229页(2012)；以及布朗(Brun)等人,生物材料学报(ActaBiomaterialia),7,第2526-2532页(2011)中。

然而，仍需要可以用于机械支撑并且同时提供体液移动障壁的外科手术网状物。

因此，本发明的一个目的是提供用于防止体液移动的组合物。

本发明的另一个目的是提供方法和组合物以提供组织类型特定的止血网状物。

本发明的又另一个目的是提供用于组织整合和连接的方法和组合物。

发明内容

已确定，包括一个或多个自组装肽的外科手术网状物可以防止体液移动并且为外科手术提供机械支撑。

本文中描述了用于控制如血液的体液的移动的网状物。在一个实施例中，网状物由一个或多个自组装肽形成。肽可以呈纤维，如纳米纤维形式。肽可以在网状物形成之前组装或在网状物已形成之后但在其应用之前组装。替代地，网状物可以由在应用时组装的未组装肽制备。肽可以在与体液(例如血液)接触后组装或可以与离子溶液接触以引发组装。

在一些实施例中，自组装肽具有符合下式中的一个或多个的氨基酸残基序列：

((Xaa^neu-Xaa⁺)_x(Xaa^neu-Xaa^-)_y)_n；

((Xaa^neu-Xaa^-)_x(Xaa^neu-Xaa⁺)_y)_n；

((Xaa⁺-Xaa^neu)_x(Xaa^--Xaa^neu)_y)_n；以及

((Xaa^--Xaa^neu)_x(Xaa⁺-Xaa^neu)_y)_n，

其中Xaa^neu表示具有中性电荷的氨基酸残基，Xaa⁺表示具有正电荷的氨基酸残基，Xaa^-表示具有负电荷的氨基酸残基，x和y独立地是具有1、2、3或4的值的整数，并且n是具有1-5的值的整数。

在某些实施例中，网状物中的所有自组装肽具有相同大小并且具有相同的氨基酸序列。在其它实施例中，网状物可以包括两个或更多个具有不同大小和序列的不同自组装肽。网状物还可以包括其它聚合物并且可以是部分生物可降解的、完全生物可降解的或非生物可降解的。网状物可以包括支架或支撑材料。在一个实施例中，支撑材料是粘附性绷带。

还提供了包括一个或多个自组装肽和一种或多种附加活性剂或生物剂(如活细胞、治疗剂、预防剂和/或诊断剂)的网状物。附加活性剂可以是抗微生物剂、止血剂、干燥剂、pH调节剂、生长因子、细胞因子或其组合。

还提供制备含有自组装肽的网状物的方法。这些方法可以包括注塑模制、冲压、在具有所需形状的表面上模板化、电纺丝、粉末冷冻、溶液冷冻、固体衬底涂布或其组合。自组装肽可以通过使网状物与阳离子溶液接触来组装。肽的自组装可以在制造网状物时，或紧接着在施加网状物之前、期间或之后进行。

还提供用于防止个体中的体液移动的方法，其包括在患者中施加或植入一个或多个包括自组装肽的外科手术网状物。在某些实施例中，该方法防止血液移动。患者可能罹患原发性、继发性或获得性出血/凝结/凝固障碍。

还提供用于递送和/或施加包括一个或多个自组装肽的网状物的***。在一些实施例中，递送***包括锥体的使用。

具体实施方式

I.定义

如本文所使用，“生物相容性”是指由于无毒、无害或无生理学反应性并且不引起免疫排斥反应而与活组织或活***的相容性。

“互补”是指具有在来自结构中的相邻肽的亲水性残基之间形成离子或氢键结相互作用的能力。肽中的各亲水性残基以氢键或离子方式与相邻肽上的亲水性残基配对或曝露于溶剂。配对还可能涉及范德华力(vanderWaalsforce)。

参照如自组装肽或生物分子、医药剂等的活性剂的“有效量”是指引发所需生物反应所必要的量。如本领域的技术人员将了解，有效量的药剂可以取决于如所需生物终点、待递送药剂、药剂递送部位的性质、药剂投与条件的性质等因素而变化。举例来说，用于治疗疾病或病症的组合物的有效量可以是在相比组合物不存在的情况下足以促进更大程度上的恢复的量。

“止血”是指停止出血。

“预防”是指使病况、病状或疾病或其症状或表现或其严重程度恶化不会发生。预防包括降低病况、病状或疾病或其症状或表现或其严重程度恶化将发生的风险。

术语“治疗(treat)”、“治疗(treatment)”以及“治疗(treating)”指的是由投与一种或多种疗法(例如一种或多种治疗剂，如本发明化合物)产生的损伤、疾病或病症的进展、严重程度和/或持续时间的减少或改善，疾病或病症发作的延缓，或损伤、疾病或病症的一个或多个结果、征兆或症状(优选一个或多个可辨别的症状)的改善。术语“治疗(treat)”、“治疗(treatment)”以及“治疗(treating)”还涵盖降低患疾病或病症的风险，并且对疾病或病症复发的延缓或抑制。

参照如在本发明的各种实施例中的修复组织所使用的“修复”可以包括在损伤、劣化或其它损害之前组织状况的结构上或功能上重建的任何方面。举例来说，其可以包括重建因损伤、劣化或其它损害而分离的组织部分之间的物理连续性。优选地，此类物理连续性的重建包括对组织部分重新定位或重建连接，但不涉及在无损伤前不存在的组织类型(如疤痕组织)看得出的分离。修复可以(但无需)包括新的组织的生长或发展。“修复”和“愈合”在本文中可互换使用。

如本文所使用，“自组装”是指分子组装成规定的稳定非共价键结组件，其通过分子间和/或分子内力保持在一起。组装可以是自发或诱发的。

II.网状物

本文中描述了用于控制如血液的体液的移动的网状物。网状物可以是部分或完全生物可降解的或非生物可降解的。在一个实施例中，网状物由一个或多个自组装肽形成。肽可以呈纤维，如纳米纤维形式。肽可以在网状物形成之前组装或在网状物已形成之后但在其应用之前组装。替代地，网状物可以由在应用时组装的未组装肽制备。肽可以在与体液(例如血液)接触后组装或可以与离子溶液接触以引发组装。

在另一个实施例中，网状物由自组装肽与另一种材料的混合物形成。另一种材料可以是有机或无机材料。示例性有机材料包括多肽和蛋白质。在一些实施例中，纤维肽如胶原蛋白和淀粉样蛋白。

在其它实施例中，呈干粉或凝胶形式的肽并入粘附性或非粘附性背衬，其中背衬由除自组装肽外的材料形成。

A.自组装肽

在一个实施例中，自组装材料是自组装肽。如本文所使用的术语“肽”包括“多肽”、“寡肽”以及“蛋白质”，并且是指至少两个通过共价键(例如肽键)连接在一起的α-氨基酸残基的链。“肽”可以指单独的肽或具有相同或不同序列的肽的聚集，其中的任一个可以含有天然存在的α-氨基酸残基、非天然存在的α-氨基酸残基以及其组合。本领域中还已知α-氨基酸类似物并且可以替代采用。具体来说，可以使用D-α-氨基酸残基。

肽可以表示为氨基酸残基序列。那些序列沿着从氨基(“n-”)到羧基(“-c”)端的方向从左到右书写。根据标准命名法，氨基酸残基序列由三字码或单字码命名，如下所指示：丙氨酸(Ala、A)、精氨酸(Arg、R)、天冬酰胺(Asn、N)、天冬氨酸(Asp、D)、半胱氨酸(Cys、C)、谷氨酰胺(Gln、Q)、谷氨酸(Glu、E)、甘氨酸(Gly、G)、组氨酸(His、H)、异亮氨酸(Ile、I)、白氨酸(Leu、L)、赖氨酸(Lys、K)、蛋氨酸(Met、M)、苯丙氨酸(Phe、F)、脯氨酸(Pro、P)、丝氨酸(Ser、S)、苏氨酸(Thr、T)、色氨酸(Trp、W)、酪氨酸(Tyr、Y)以及缬氨酸(Val、V)。肽的“变体”是指多肽或与参考多肽不同但保留基本特性。多肽的典型变体的氨基酸序列与另一个参考多肽不同。变体和参考多肽的氨基酸序列的不同之处可以是一个或多个修饰(例如取代、添加和/或缺失)。

可以在本发明的多肽的结构中做出修饰和改变(例如保守性氨基酸取代)，而不实质上影响多肽的自组装特征。举例来说，某些氨基酸可以取代序列中的其它氨基酸，而无活性明显变化。在进行此类改变时，可以考虑氨基酸的亲水指数。亲水氨基酸指数在赋予多肽相互作用功能方面的重要性是本领域中通常理解的。已知某些氨基酸可以取代具有类似亲水指数或分数的其它氨基酸并且仍产生具有类似功能活性的多肽。本领域中已知氨基酸可以经具有类似亲水指数的另一个氨基酸取代并且仍获得在功能上等效的多肽。

如氨基酸的取代还可以基于电荷进行。在某些实施例中，可以在本发明的多肽的结构中进行在生理条件下具有等效电荷的氨基酸的取代，而不实质上影响多肽的自组装特征。以下电荷状态：在生理条件下带负电(“-ve”)、带正电(“+ve”)以及不带电或中性(“neu”)可以指派给氨基酸残基：天冬氨酸(-ve)、谷氨酸盐(-ve)、精氨酸(+ve)、赖氨酸(+ve)、组氨酸(neu或+ve)、丝氨酸(neu)、天冬酰胺(neu)、谷氨酰胺(neu)、甘氨酸(neu)、脯氨酸(neu)、苏氨酸(neu)、丙氨酸(neu)、半胱氨酸(neu)、蛋氨酸(neu)、缬氨酸(neu)、白氨酸(neu)、异亮氨酸(neu)、酪氨酸(neu)、苯丙氨酸(neu)、色氨酸(neu)。

适用的肽可以在长度方面改变，只要其保留自组装到适用于本文所描述的一个或多个目的的程度的能力即可。肽中的氨基酸残基的数目可以在少至两个α-氨基酸残基到超过200个残基范围内。典型地，自组装肽具有约6到约200个残基，优选约6到约64个残基，更优选约8到约36个残基，最优选约8到约24个残基。肽长度可以为至少六个氨基酸(例如八个或10个氨基酸)，长度为至少12个氨基酸(例如12或14个氨基酸)，或长度为至少16个氨基酸(例如16、18、20、22或24个氨基酸)。长度小于100个氨基酸残基，更优选小于约50个氨基酸的肽可以更容易地组装。在一个实施例中，肽具有约8到约16个残基。在另一个实施例中，肽具有约12到约20个残基。在又另一个实施例中，肽具有约16到约20个残基。

另外，可以通过添加一种或多种化学实体改变或衍生自组装肽中的氨基酸残基中的一个或多个，化学实体包括(但不限于)酰基、碳水化合物基团、碳水化合物链、磷酸酯基、法呢基(farnesylgroup)、异法呢基、脂肪酸基团或允许肽的共轭或官能化的连接基团。举例来说，可以修饰给定肽的任一端或两端。举例来说，羧基和氨基末端残基的羧基和/或氨基可以分别地受保护或不受保护。还可以改变末端处的电荷。举例来说，如酰基(RCO-，其中R是有机基团(例如乙酰基(CH₃CO-))的基团或自由基可以存在于肽的N端处以中和可以其它方式存在的“额外”正电荷(例如不由N端氨基酸的侧链产生的电荷)。类似地，如胺基(RNH-，其中R是有机基团(例如氨基-NH₂))可以用于中和可以其它方式存在于C端处的“额外”负电荷(例如不由C端氨基酸残基的侧链产生的电荷)。在使用胺的情况下，C端带有酰胺(-CONHR)。在末端上中和电荷可以促进自组装。本领域的普通技术人员将能够选择其它适合的基团。

适用的肽还可以是分枝的，在此情况下其将含有至少两种氨基酸聚合物，其中的每一种由至少三个通过肽键接合的氨基酸残基组成。两种氨基酸聚合物可以通过除肽键外的一键连接。

虽然肽的序列可以变化，但适用的序列包括将两亲性性质传输到肽(例如肽可以含有约等于疏水性和亲水性氨基酸残基的数目)的那些，并且肽可以互补并且结构上可相容。互补肽具有在结构中的相邻肽上的残基(例如亲水性残基)之间形成离子或氢键的能力。举例来说，肽中的一个或多个亲水性残基可以氢键或离子方式与相邻肽上的一个或多个亲水性残基配对。亲水性残基为典型地含有极性官能基或在生理条件下带电的官能基的那些残基。示例性官能基包括(但不限于)羧酸基团、氨基、硫酸盐基团、羟基、卤素基团、硝基、磷酸酯基等。疏水性残基为含有非极性官能基的那些残基。示例性官能基包括(但不限于)烷基、烯基、炔基以及苯基。

在一个实施例中，亲水性残基具有式-NH-CH(X)-COO-，其中X具有式(CH₂)_yZ，其中y＝0-8，优选1-6，更优选1-4，并且最优选1-3，并且Z是极性或带电官能基，包括(但不限于)羧酸基、氨基、硫酸盐基团、羟基、卤素基团、硝基、磷酸基含有季胺的官能基。烷基链可以呈线性、支链或环状排列。X还可以在烷基链内含有一个或多个杂原子和/或X可以经一个或多个额外取代基取代。在一个优选实施例中，Z是羧酸基或氨基。在一个实施例中，疏水性残基具有式-NH-CH(X)-COO-，其中X具有式(CH₂)_yZ，其中y＝0-8，优选1-6，更优选1-4，并且更优选1-3，并且Z是非极性官能基，包括(但不限于)烷基、烯基、炔基或苯基。烷基、烯烃或炔烃链可以呈线性、支链或环状排列。X还可以在烷基链内含有一个或多个杂原子和/或X可以经一个或多个额外取代基取代。在一个优选实施例中，X是烷基，如甲基。

在一个实施例中，自组装材料包含具有符合式I-IV中的一个或多个的氨基酸残基序列的肽：

((Xaa^neu-Xaa⁺)_x(Xaa^neu-Xaa^-)_y)_n(I)

((Xaa^neu-Xaa^-)_x(Xaa^neu-Xaa⁺)_y)_n(II)

((Xaa⁺-Xaa^neu)_x(Xaa^--Xaa^neu)_y)_n(III)

((Xaa^--Xaa^neu)_x(Xaa⁺-Xaa^neu)_y)_n(IV)

其中Xaa^neu表示具有中性电荷的氨基酸残基；Xaa⁺表示具有正电荷的氨基酸残基；Xaa^-表示具有负电荷的氨基酸残基；x和y独立地是具有1、2、3或4的值的整数；并且n是具有1-5的值的整数。具有模数I的肽(即，在一侧(例如β-薄片的极性表面)上具有交替的带正电和带负电R基团的肽)通过式I-IV描述，其中x和y为1。具有模数I的肽的实例包括(但不限于)RADA(SEQ.IDNO.57)和RADARADARADARADA(SEQ.IDNO.1)。具有模数II的肽(即，具有两个带有一种类型电荷(例如正电荷)的残基继而两个带有另一种类型电荷(例如中性电荷)的残基的肽)的实例通过相同式描述，其中x和y都为2。具有模数III的肽(即，具有三个带有一种类型电荷(例如正电荷)的残基继而三个带有另一种类型电荷(例如负电荷)的残基的肽)的实例包括(但不限于)RARARADADADA(SEQ.IDNO.112)。具有模数IV的肽(即，具有三个带有一种类型电荷(例如正电荷)的残基继而三个带有另一种类型电荷(例如负电荷)的残基的肽)的实例包括(但不限于)RARARARADADADADA(SEQ.IDNO.113)。

在使用自组装肽的情况下，据认为其侧链(或R基团)分配成两个表面，具有带正电和/或带负电离子侧链(例如含有-OH、-NH、-CO₂H或-SH基团的侧链)的极性表面和具有在生理pH下认为是中性或不带电荷的侧链(例如丙氨酸残基或具有其它疏水基团的残基的侧链)的非极性表面。一个肽的极性表面上的带正电和带负电氨基酸残基可以与另一个肽的带相反电荷的残基形成互补离子对。因此，这些肽可以称为离子自互补肽。如果在极性表面上离子残基与一个带正电残基和一个带负电残基交替(-+-+-+-+)，那么肽可以描述为“模数I”；如果在极性表面上离子残基与两个带正电残基和两个带负电残基交替(--++--++)，那么肽描述为“模数II”；如果在极性表面上离子残基与三个带正电残基和三个带负电残基交替(+++---+++---)，那么肽描述为“模数III”；如果在极性表面上离子残基与四个带正电残基和四个带负电残基交替(++++----++++----)，那么其描述为“模数IV”。具有序列EAKA(SEQIDNO:111)的四个重复单元的肽可以是指定的EAKA16-I(SEQIDNO:410)，并且具有其它序列的肽可以通过相同定则描述。

包括(但不限于)天冬酰胺和谷氨酰胺的形成氢键的其它亲水性残基可以并入肽中。如果肽中的丙氨酸残基被改变成更具疏水性的残基(如白氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸或酪氨酸)，那么所得肽具有更大的自组装倾向并且形成具有增强强度的肽基质。与本文中所描述的肽具有类似氨基酸序列和长度的一些肽形成α-螺旋和随机卷曲，而不是β-薄片，并且并未形成宏观结构。因此，除自互补以外，其它因素可能对于形成宏观结构来说是重要的，如肽长度、分子间相互作用程度以及形成交错阵列的能力。

未配对残基可以与溶剂相互作用(例如形成氢键等)。肽-肽相互作用还可能涉及范德华力和/或并未构成共价键的力。当肽能够维持足够恒定的肽内距离(intrapeptidedistance)以允许自组装和结构形成时，其结构上可相容。肽内距离可以变化。如本文所使用，“肽内距离”是指相邻氨基酸残基之间的距离的代表数值的平均值。在一个实施例中，肽内距离小于约4埃，优选小于约3埃，更优选小于约2埃，并且最优选小于约1埃。然而，肽内距离可以比这大。可以基于分子建模或基于张(Zhang)等人的美国专利第5,670,483号中所描述的简化程序来计算这些距离。

本文中所描述的结构可以经由张等人的美国专利第5,670,483号、第5,955,343号、第6,548,630号以及第6,800,481号；霍姆斯(Holmes)等人,美国科学院院报(Proc.NatlAcad.Sci.USA),97:6728-6733(2000)；张等人,美国科学院院报，90:3334-3338(1993)；张等人,生物材料(Biomaterials),16:1385-1393(1995)；卡普兰(Caplan),生物材料，23:219-227(2002)；利昂(Leon)等人,生物材料科学杂志聚合物版(J.Biomater.SciPolym.Ed.),9:297-312(1998)；以及卡普兰等人,生物大分子(Biomacromolecules),1:627-631(2000)中所描述的肽的自组装形成。

可以使用含有交替的疏水性和亲水性氨基残基的自组装肽。代表性疏水性和亲水性肽的实例在表1中列出。

表1.代表性自组装肽

其它肽或蛋白质可以与所公开的自组装肽或组合物组合或交替使用。应了解，附加肽可以包括其它自组装肽或蛋白质。替代地，肽可以是不自组装的肽。代表性额外肽、蛋白质或其经化学修饰的变体包括(但不限于)表2中所提供的肽。

表2.额外肽

Pmp＝磷酸吡哆胺

Mpr＝3-巯基丙酰基

脱氨基-Pen＝脱氨基青霉胺

Pen＝青霉胺

Asu＝氨基琥珀酰基

OEt＝乙氧基

Me＝甲基

Cit＝瓜氨酸

可以产生其它适用的自组装肽，例如通过单个氨基酸残基或通过多个氨基酸残基(例如通过包括或排除重复四重峰)不同于示例的那些。举例来说，一个或多个半胱氨酸残基可以并入肽中，并且这些残基可以经由形成双硫键彼此键结。相对于用不包括半胱氨酸残基并且因此不能够形成双硫键的相当肽制得的结构，以此方式键结的结构可以具有提高的机械强度。

自组装肽中的氨基酸残基可以是天然存在的或非天然存在的氨基酸残基。天然存在的氨基酸可以包括由标准遗传密码编码的氨基酸残基以及非标准氨基酸(例如具有D-构形而非L-构形的氨基酸)以及可以通过修饰标准氨基酸形成的那些氨基酸(例如吡咯赖氨酸或硒代半胱氨酸和鸟氨酸)。非天然存在的氨基酸在自然界中未发现或尚未发现，但可以并入肽链中。适合的非天然存在的氨基酸包括(但不限于)D-别异亮氨酸(2R,3S)-2-氨基-3-甲基戊酸、L-环戊基甘氨酸(S)-2-氨基-2-环戊基乙酸。非天然存在的氨基酸的其它实例可以见于教科书或万维网(例如由加州技术学院(CaliforniaInstituteofTechnology)维护的网站，其显示已成功并入功能蛋白质中的非天然氨基酸的结构)。非天然氨基酸残基和氨基酸衍生物描述于埃里森(Ellison)的美国专利申请公开案第2004/0204561号中。

自组装肽可以化学方式合成或通过本领域中熟知的方法由天然或以重组方式产生的来源纯化。举例来说，肽可以使用标准F-moc化学方法合成。

标准Fmoc(9-芴基甲氧基羰基)衍生物包括Fmoc-Asp(OtBu)-OH、Fmoc-Arg(Pbf)-OH以及Fmoc-Ala-OH。用DIC(二异丙基碳化二亚胺)/6-Cl-HOBT(6-氯-1-羟基苯并***)介导偶合。在一些实施例中，肽的最后四个残基需要一个或多个重新偶合程序。具体来说，最终Fmoc-Arg(Pbf)-OH偶合可能需要重新偶合。举例来说，可以使用更强的活化化学物质，如DIC/HOAT(1-羟基-7-氮杂苯并***)或HATU(1-[双(二甲氨基)亚甲基]-1H-1,2,3-***并[4,5-b]吡啶3-氧化物六氟磷酸酯)/NMM(N-甲基吗啉)来进行第二次或第三次重新偶合以使肽完整。

肽的酸解裂解可以使用碳阳离子清除剂(硫代苯甲醚、苯甲醚以及H₂O)进行。最佳化可以通过改变裂解混合物的组分比率来实现。示例性裂解混合物比率是90:2.5:2.5:5(三氟乙酸(TFA)-:硫代苯甲醚-苯甲醚-H₂O)。反应可以在室温下进行4小时。

在一些实施例中，通过洗涤步骤进行残余杂质的去除。举例来说，TFA和有机杂质可以通过沉淀和用冷***和甲基叔丁基醚(MTBE)重复洗涤除去。

使用所公开的方法产生的肽可以使用高压液相色谱(HPLC)纯化。用于溶解肽的适合的溶剂包括纯三氟乙酸(TFA)。在一些实施例中，在沉淀后，8mLTFA/g肽足以完全溶解肽。举例来说，TFA可以稀释到适用于所公开的方法的H₂O中。典型地，肽在0.5％到8％的TFA浓度下保持可溶性并且可以装载到用于盐交换的反相(RP)-HPLC管柱上。示例性盐交换方法使用3-4个管柱体积的酸性缓冲液以归因于其更强的酸性系数而洗掉TFA抗衡离子。适用于洗掉TFA抗衡离子的缓冲液包括含0.1％HCl的H₂O。

在去除TFA后，可以用阶段梯度洗脱肽。示例性洗脱缓冲液包括30％乙腈(MeCN)与含0.1％HCl的H₂O。为了乙酸酯交换，肽可以从相同稀释的TFA溶液装载，用3-4个管柱体积的含1％乙酸(AcOH)的H₂O，继而2个管柱体积的含0.1MNH₄OAc的H₂O(pH4.4)洗涤在一些实施例中，管柱再次用3-4个管柱体积的含1％AcOH的H₂O洗涤。

肽可以从管柱使用30％MeCN与含1％AcOH的H₂O的阶段梯度洗脱。在一些实施例中，肽的洗脱可以增强乙酸酯交换。用于乙酸酯交换的示例性缓冲液包括含0.1MNH₄OAc的H₂O(pH4.4)。

可以进行分析型HPLC以评估肽的纯度和均匀性。适用于分析型HPLC的示例性HPLC管柱是管柱。在一些实施例中，使用加热到大于25℃，例如25℃-75℃的温度的管柱和缓冲液进行分析型HPLC。在一个特定实施例中，在约65℃的温度下进行分析型HPLC。阶段梯度可以用于分离肽组合物。在一些实施例中，梯度是1％-40％MeCN与含0.05％TFA的H₂O。梯度改变可以在20分钟内使用1ml/min的流动速率实现。可以使用UV检测在215nm下检测肽。

自互补肽，如EAKA16-I(SEQ.IDNO.410)、RADA16-I(SEQ.IDNO.1)、RAEA16-I(SEQ.IDNO.58)以及KADA16-I(SEQ.IDNO.59)描述于张等人((1999)功能聚合物科学和工程中的肽自组装(Peptideself-assemblyinfunctionalpolymerscienceandengineering).反应性及功能性聚合物(Reactive&FunctionalPolymers),41,91-102)中。

基于肽的结构可以由肽的不均匀混合物(即，含有符合给定式或式中的两个或更多个的一种以上类型的肽的混合物)形成。在一些实施例中，混合物中的每种类型的肽能够单独自组装。在其它实施例中，每种类型的肽中的一种或多种将不会单独自组装但不均匀肽的组合可以自组装(即，混合物中的肽互补并且结构上彼此相容)。因此，可以使用具有相同序列或含有相同重复次单元的自互补和自可相容肽的均匀混合物或互补并且结构上彼此相容的不同肽的不均匀混合物。

在一个优选实施例中，可以将辅助自组装的一个或多个较短氨基酸序列(称为组装辅助序列)添加到单独不会自组装的氨基酸序列的均匀或不均匀混合物中。组装辅助序列含有与混合物中的序列中的氨基酸互补的氨基酸。组装辅助序列可以含有任何数目的氨基酸。优选地，组装辅助序列含有至少4个氨基酸。组装辅助序列可以在辅助自组装的氨基酸之间含有柔性连接基团。举例来说，组装辅助序列可以在经由柔性连接基团连接的序列末端处含有一对、一组三个或一组四个组装辅助氨基酸。适合的组装辅助序列包括(但不限于)RADA(SEQIDNO:57)和EAKA(SEQIDNO:111)。

适合的连接基团包括(但不限于)醚基系链，如聚乙二醇(PEG)、3-(2-吡啶基二硫基)丙酸N-琥珀酰亚胺基酯(SPDP，3-原子和7-原子间隔基)、长链SPDP(12-原子间隔基)、(琥珀酰亚胺基氧基羰基-α-甲基-2-(2-吡啶基二硫基)甲苯)(SMPT，8-原子间隔基)、琥珀酰亚胺基-4-(N-马来酰亚胺基甲基)环己烷-1-羧酸酯)(SMCC，11-原子间隔基)以及磺基琥珀酰亚胺基-4-(N-马来酰亚胺基甲基)环己烷-1-羧酸酯(sulfo-SMCC，11-原子间隔基)、间马来酰亚胺基苯甲酰基-N-羟基琥珀酰亚胺酯(MBS，9-原子间隔基)、N-(γ-马来酰亚胺基丁酰氧基)琥珀酰亚胺酯(GMBS，8-原子间隔基)、N-(γ-马来酰亚胺基丁酰氧基)磺基琥珀酰亚胺酯(sulfo-GMBS，8-原子间隔基)、6-((碘乙酰基)氨基)己酸琥珀酰亚胺基酯(SIAX，9-原子间隔基)、6-(6-(((4-碘乙酰基)氨基)己酰基)氨基)己酸琥珀酰亚胺基酯(SIAXX，16-原子间隔基)以及碘乙酸对硝基苯酯(NPIA，2-原子间隔基)。本领域的普通技术人员还将认识到，可以使用具有不同原子数目的多种其它连接基团。

不管精确形式(例如无论呈液体形式或模制形式)并且不管总组成(例如无论与另一种试剂组合含有在装置内或封装在套组中)，本文中所描述的组合物可以包括一个或多个肽链的混合物。

可以形成具有不同程度的硬度或弹性的自组装结构。结构典型地具有较低弹性模数(例如在约0.01到约1000kPa，优选约1到约100kPa，更优选约1到约10kPa范围内的模数，如通过标准方法在如标准锥体板流变仪中所测量)。较低值可以是优选的，因为其准许结构由于移动、在细胞收缩的情况下响应于压力而变形。更具体来说，可以通过多种方式控制硬度，包括通过改变前体分子(例如自组装肽)的长度、序列和/或浓度。还可以采用用于提高硬度的其它方法。举例来说，一个可以连接到前体、生物素分子或可以随后交联或以其它方式彼此键结的任何其它分子。可以在肽的N端或C端处包括分子(例如生物素)或使其与末端之间的一个或多个残基连接。在使用生物素的情况下，可以通过后续添加抗生物素蛋白实现交联。含有生物素的肽或含有其它可交联分子的肽在本发明的范围内。举例来说，具有可聚合基团(包括(但不限于)乙烯基)的氨基酸残基可以并入并且通过曝露于UV光交联。可以通过施加辐射持续预订时长来精确控制交联程度。可以通过光散射、凝胶过滤或扫描电子显微术，使用本领域中熟知的方法测定交联程度。此外，在用如基质金属蛋白酶的蛋白酶消化之后，可以通过结构的HPLC或质谱分析检测交联。可以在交联之前和之后测定材料强度。不管通过化学剂或光能是否实现交联，分子可以在产生模型过程中或在将含肽溶液施加到身体中时交联。此外，自组装肽链可以交联形成蛛网型图案以活体内强化材料。交联用以强化材料，提供增强的刚度和强度。举例来说，可以将自组装材料施加到伤口，其中材料边缘用可聚合基团官能化。在交联后，材料边缘变得更具刚性，使材料锚定到伤口位置，同时材料内部保持柔性以随着身体移动而移动。

还可以通过将蛋白酶或肽酶裂解位点并入随后形成给定结构的前体中来调节结构的半衰期(例如活体内半衰期)。活体内自然存在或引入(例如由外科医生)的蛋白酶或肽酶可以接着通过裂解其同源受质而促进降解。

可以进行本文所描述的任一个修饰的组合。举例来说，可以利用包括蛋白酶裂解位点和半胱氨酸残基和/或交联剂的自组装肽、含有其的套组和装置以及其使用方法。

由通过任何方法制得的任何自组装肽形成的肽结构可以使用各种生物物理学和光学技术表征，如圆二色谱(CD)、动态光散射、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、原子力(拉力)显微术(ATM)、扫描电子显微术(SEM)以及透射电子显微术(TEM)。举例来说，生物物理学方法可以用于测定肽结构中的β-薄片二级结构的程度。可以使用扫描和/或透射电子显微图的定量图像分析测定长丝和孔径、纤维直径、长度、弹性以及体积分数。还可以使用若干标准机械测试技术检测结构以测量肿胀程度、pH和离子浓度对结构形成的作用、在不同条件下的水合水平、拉伸强度以及在结构形成和降解所需的时间段内不同特征改变的方式。这些方法允许本领域的普通技术人员确定哪些本文中所描述的不同替代方案和肽最适用于不同方法中，并且允许不同方法的最佳化。

在另一个实施例中，自组装材料可以在本文所描述的血管和/或组织的边缘处锚定结构细胞外基质(ECM)或与其相互作用。这些自组装材料典型地具有疏水性和/或亲水性部分，其允许材料与ECM中可见的糖蛋白反应或相互作用。

优选地，自组装材料在其分解时不会造成任何继发毒性。此外，自组装材料的分解产物将适用于周围组织的生长和修复。

1.其它自组装材料

另一个实施例提供自组装肽，其具有在生理条件下带正电荷的残基片段，该残基片段与在生理条件下带负电荷的残基片段接合。带正电或带负电残基的片段可以包括约2到约50个氨基酸残基，典型地约3到约30个残基，更典型地约10到约20个氨基酸残基。在另一个实施例中，自组装肽的约一半残基带正电并且自组装肽的另一半具有带负电的氨基酸残基。这些肽的组合可以通过使第一自组装肽的正极端与第二自组装肽的负极端匹配而自组装。第一自组装肽的负极端将与第二自组装肽的正极端匹配或对准。基于自组装肽的相对端，自组装肽将堆叠或聚集，基于生理组成下的电荷被攻击。一个代表性实施例提供具有以下序列RRRR-DDDD(SEQIDNO:114)或GGGG-SSSS(SEQIDNO:115)的自组装肽。

在再另一个实施例中，自组装肽具有可操作地连接到第一亲水性区域的第一疏水性区域。第一疏水性区域可以包括在生理条件下具有疏水性侧链的氨基酸残基片段。第一亲水性区域可以包括在生理条件下具有亲水性侧链的氨基酸残基片段。在这个实施例中，自组装肽的疏水性末端将与其它疏水性末端组装在一起，并且亲水性末端将与其它亲水性末端组装在一起。可以通过改变肽的环境来控制组装。此类材料可以用于涂布内腔内部。疏水性末端将可能与密封表面的内腔表面的ECM相互作用，同时亲水性末端朝向内腔中心延伸出来。流体将持续流动通过内腔。随着材料降解和/或从内腔表面去除，材料将从其它区域流进并且再次锚定到内腔表面，因此组合物起按需要提供新材料的储存器作用。

替代地，可以投与补充材料以替换已磨损或降解的材料。在另一个实施例中，材料可以用作动态贴片，例如用于治疗溃疡或适用于肠内。

另一个实施例提供含有在生理条件下带正电荷或负电荷的残基片段的自组装肽。用于带正电自组装肽的代表性氨基酸序列包括(但不限于)KKKK(SEQIDNO:116)、RRRR(SEQIDNO:117)或HHHH(SEQIDNO:118)。用于带负电自组装肽的代表性氨基酸序列包括(但不限于)DDDD(SEQIDNO:119)或EEEE(SEQIDNO:120)。组合时，一串带正电氨基酸残基将与一串带负电氨基酸残基平行并且相对对准。在某些实施例中，带正电氨基酸串将与带负电氨基酸串交替以形成多层结构。

再另一个实施例提供具有在生理条件下亲水性极性氨基酸残基与疏水性非极性氨基酸残基的组合的自组装肽。一个或多个亲水性残基可以与一个或多个疏水性残基交替。举例来说，代表性自组装肽的氨基酸序列可以是GQGQ(SEQIDNO:121)、GGQQGG(SEQIDNO:122)、GQQGQQG(SEQIDNO:123)、GGQGGQGG(SEQIDNO:124)等。应了解，可以通过改变疏水性氨基酸残基与亲水性氨基酸残基的比率来控制自组装肽到极性或非极性环境中的分配，其中大于1:1的比率指示相比于亲水性条件，肽在疏水性条件中分配更多。小于1:1的比率指示相比于疏水性条件，肽在亲水性条件中分配更多。

可以进行本文所描述的修饰中的任一个的组合。举例来说，可以利用包括蛋白酶裂解位点和半胱氨酸残基和/或交联剂的自组装肽、含有其的套组和装置以及其使用方法。组合物可以用于防止或限制体液移动，以在投与到有需要的部位时稳定组织或细胞或防止污染。组合物可以呈干粉、晶圆、圆盘、锭剂、胶囊、液体、凝胶、乳膏、泡沫、软膏、乳液、血管内支架、导管或其它医疗植入物上的涂层、并入微粒中的肽、聚合基质、水凝胶、织品、绷带、缝线或海绵形式。

B.自组装的非肽材料

可以自组装的另一种类别的材料是肽模拟物。如本文所使用，肽模拟物是指模拟肽结构的分子。肽模拟物具有类似于其亲本结构多肽的一般特征，如两亲性。此类肽模拟物材料的实例描述于穆尔(Moore)等人,化学评论(Chem.Rev.)101(12),3893-4012(2001)中。

肽模拟物材料可以分成四种类别：α-肽、β-肽、γ-肽以及δ-肽。还可以使用这些肽的共聚物。

α-肽肽模拟物的实例包括(但不限于)N,N'-连接的寡脲、寡吡咯啉酮、噁唑烷-2-酮、氮肽以及氮杂肽。

β-肽的实例包括(但不限于)β-肽折叠体、β-氨氧基酸、含硫β-肽类似物以及肼基肽。

γ-肽的实例包括(但不限于)γ-肽折叠体、寡脲、寡氨基甲酸酯以及磷酸二酯。

δ-肽的实例包括(但不限于)烯烃基δ-氨基酸和碳类肽，如吡喃糖基碳类肽和呋喃糖基碳类肽。

1.具有可以采纳螺旋、薄片或晶格构象的主链的肽模拟物和寡聚物

自组装的另一种类别的化合物包括具有可以采纳螺旋或薄片构象的主链的寡聚物。此类化合物的实例包括(但不限于)具有利用联吡啶片段的主链的化合物、具有利用疏溶性相互作用的主链的化合物、具有利用侧链相互作用的主链的化合物、具有利用氢键结相互作用的主链的化合物以及具有利用金属配位的主链的化合物。

含有利用联吡啶片段的主链的化合物的实例包括(但不限于)寡聚(吡啶-嘧啶)、具有联氨连接基团的寡聚(吡啶-嘧啶)以及吡啶-哒嗪。

含有利用疏溶性相互作用的主链的化合物的实例包括(但不限于)胍盐低聚物；折叠物(利用共价连接次单元的芳香族电子供体-受体相互作用的堆叠特性的结构)，如含有1,4,5,8-萘-四甲酸二酰亚胺环和1,5-二烷氧基萘环的寡聚物；以及二苯撑环烷烃，如经取代的N-苯甲基苯基吡啶二苯撑环烷烃。

含有利用侧链相互作用的主链的化合物的实例包括(但不限于)低聚噻吩，如具有手性对苯基-噁唑啉侧链的低聚噻吩；以及寡聚(间亚苯基-亚乙炔基)。

含有利用氢键结相互作用的主链的化合物的实例包括(但不限于)芳香族酰胺主链，如寡聚(酰化2,2'-联吡啶-3,3'-二胺)和寡聚(2,5-双[2-氨基苯基]吡嗪)；通过氰尿酸酯模板化的二氨基吡啶主链以及通过间苯二甲酸模板化的亚苯基-吡啶-嘧啶亚乙炔基主链。

含有利用金属配位的主链的化合物的实例包括(但不限于)锌毕立侬(bilinone)；与Co(II)、Co(III)、Cu(II)、Ni(II)、Pd(II)、Cr(III)、或Y(III)络合的寡吡啶；含有金属配位氰基基团的寡聚(间亚苯基亚乙炔基)以及六吡咯甲烯。

2.拟核苷酸

可以自组装的另一种类别的分子为拟核苷酸，如异构寡核苷酸、经修饰的碳水化合物、用核苷酸键修饰的核苷酸以及具有替代核碱基的核苷酸。

异构核苷酸的实例包括(但不限于)iso-RNA和iso-DNA和α-DNA(变旋异构构形从β改变到α)、alt-DNA以及1-DNA。

经修饰的碳水化合物的实例包括(但不限于)具有C1'-碱连接性的主链，如四呋喃糖基寡核苷酸、五呋喃糖基寡核苷酸以及六四呋喃糖基寡核苷酸；具有C2'-碱连接性的主链，如异核甘酸(碱糖连接从C1再定位到C2位置)、HNA(在呋喃糖的04'与C1'位置之间***额外亚甲基)、ANA(并入C3'-(S)-羟基)、MNA(C3'-OH构形从ANA中的(S)反转到(R))、CNA(用亚甲基替换己醣的O)、CeNA(在相似环内引入5'-6'烯烃)以及其它环***；扭转受限制的寡核苷酸，如双环寡核苷酸、LNA(五呋喃糖主链限制于3'-内构形)；扭转灵活的寡核苷酸，如碱糖延伸部分(将亚甲基和亚乙基***到α-脱氧核苷酸和β-脱氧核苷酸中)和非环主链(并有甘油衍生物的磷酸二酯键)。

具有经修饰的核苷酸键的核苷酸的实例包括(但不限于)PNA(肽核酸)、NDP(核-8-肽)、稠合的糖-碱主链以及阳离子键。

替代核碱基的实例包括(但不限于)具有替代芳香族核碱基的核苷酸。

3.其它材料

可以自组装的其它材料包括N-烷基丙烯酰胺寡聚物和二嵌段和三嵌段共聚物。N-烷基丙烯酰胺可以假设自组装成类似薄片的结构(参见肯德尔(Kendhale)等人,化学通讯(ChemComm.))。嵌段共聚物的实例包括共多肽、多肽-PEG、PEO-聚丁二烯、PEG-多糖等。

已知自组装的另一种类别的材料为树枝状聚合物。如本文所使用，“树枝状聚合物”是指具有围绕中心核心的分支单元的连续外壳的支化聚合物。树枝状聚合物可以经由多种不同机制自组装，如氢键结、离子相互作用、疏水性相互作用、溶剂相互作用、侧链相互作用等。自组装树枝状聚合物的非限制性实例描述于齐默尔曼(Zimmerman)等人,科学(Science)，第271卷,第5252期,1095-1098(1996)；齐默尔曼等人,美国化学学会杂志(J.Am.Chem.Soc.),124(46),13757-13769(2002)；以及弗雷谢(Frechet),美国科学院院刊(Proc.Nat.Acad.Sci.),第99卷,第8期,4782-4787(2002)中。

C.修饰自组装材料以靶向特异性组织

自组装材料可以进一步含有组织特异性组分。组织特异性组分可以是对眼睛、大脑或皮肤细胞具有特异性的肽、多糖或糖蛋白。举例来说，细胞表面碳水化合物为哺乳动物细胞外表面的主要组分并且是细胞类型的非常常见的特征。假定细胞类型特异性碳水化合物涉及细胞-细胞相互作用。因此，组织特异性组分可以靶向这些细胞特异性表面碳水化合物。

另外，疏水性或亲水性尾部可以添加到自组装材料中。尾部可以与细胞膜相互作用，因此使自组装材料锚定到细胞表面上。表3显示具有疏水性尾部的肽的列表。单独或除疏水性尾部以外，还可以将亲水性尾部添加到肽中以促进与不同血管或组织(如膀胱)的ECM相互作用。

表3.疏水性尾部

D.形成自组装材料

用于形成网状物的肽可以在施加贴片之前组装或可以在通过使网状物与离子溶液接触或允许网状物接触体液来施加时组装。

自组装可以在任何随后时间通过将离子溶质或稀释剂添加到材料溶液中或通过改变pH来引发或增强。举例来说，浓度在约5mM与5M之间的NaCl可以在较短时间段内(例如几分钟内)诱发宏观结构的组装。较低浓度的NaCl也可以诱发组装，但速率较慢。替代地，可以通过将材料(无论干燥，呈半固体凝胶形式或溶解于实质上不含离子的液体溶液中)引入流体(例如生理流体，如血液或胃液)或包含此类离子的区域(例如体腔，如鼻子或口部或通过外科手术曝露的空腔)中来引发或增强自组装。不必在施加到所需位置之前预先形成凝胶。一般来说，预期自组装在以任何方式使材料与此类溶液接触后进行。

可以使用广泛多种离子，包括阴离子和阳离子(无论二价、单价或三价)。举例来说，可以通过曝露于一价阳离子，如Li⁺、Na⁺、K⁺以及Cs⁺来促进相变。诱发或增强自组装所需的此类离子的浓度典型地为至少5mM(例如至少10、20或50mM)。较低浓度同样促进组装，但速率较低。需要时，可以用浓度准许自组装但速率较低的疏水性材料(例如药学上可接受的油)递送自组装材料。当将自组装材料与疏水性试剂，如油或脂质混合时，材料的组装形成不同结构。结构将在油层上看起来好像冰。在一些情况下，当添加另一种材料时，材料将组装成可以适用于装载治疗剂的各种其它三维结构。分子的亲水性部分将以使疏水性-亲水性相互作用减到最少的方式组装，从而在两个环境之间产生障壁。若干实验已显示，自组装材料将在油的表面上如水上冰与朝向表面的分子的疏水性部分和背对油的分子的亲水性部分对准，或将形成内部含有疏水性材料的类似环形的结构。此类型行为使得能够囊封相关治疗剂或其它分子以便于体内递送。

在另一个实施例中，组合物可以含有盐清除剂以驱使组装成优选构形。举例来说，圆二色谱(“CD”)实验指示可以使用盐清除剂或盐增强剂控制组装动力学以增加形成β-薄片、α-螺旋或更随机的构形。组合物可以任选地含有显示组装构形(例如α-螺旋、β-薄片、晶格等)的指示剂。

替代地，本文中所描述的一些材料并不需要离子自组装，而是可以归因于与溶剂、疏水性相互作用、侧链相互作用、氢键结等的相互作用而自组装。

材料可以在规则或不规则形状的模具内形成，其可以包括体腔或身体的一部分(例如血管内腔)或其可以是惰性材料，如塑料或玻璃。可以制得结构或支架以符合预定形状或具有预定体积。为了形成具有预定形状或体积的结构(例如所需几何形状或尺寸，包括较薄薄片或膜)，将材料水溶液放置于预先成型的浇铸模具中并且通过添加多种离子来诱发材料自组装。替代地，可以在将溶液放置到模具中之前不久将离子添加到溶液中，只要谨慎地在实质性组装发生之前将溶液置放到模具中。在模具是组织(例如血管或其它腔室的内腔，无论是否就地)的情况下，添加离子溶液可能不是必需的。所得材料特征、组装所需时间以及所形成的宏观结构的尺寸由所施加的溶液的浓度和量、用于诱发结构组装的离子的浓度以及浇铸设备的尺寸决定。支架在室温下可以实现类似凝胶或基本上固体的形式，并且可以加热以促进模制(例如可以将模制方法中所使用的溶液(例如含有前体的溶液)加热到范围至多约体温(约37℃)的温度)。在支架已达到所需程度的坚固性后，其可以从模具移出并且用于本文中所描述的目的。替代地，本文中所描述的材料可以用于使宿主组织锚定到组织基质或支架。举例来说，本文中所描述的材料可以用作“胶”以使待再生的宿主组织锚定到组织基质或支架以确保基质或支架在其所注入或植入的局部环境中保持在适当位置。组织基质和支架是本领域中众所周知的并且可以由合成、半合成和/或天然材料制备。

与身体或离子溶液接触时组装和/或经历相变(例如从液体状态转变到半固体、凝胶等)的材料适用于防止身体物质移动。通过个体身体中可见的组分(例如离子)或通过生理pH触发自组装或相变并且其通过生理温度辅助。自组装或相变可以在组合物曝露于个体身体或与个体身体接触时开始并且可以通过局部加热组合物已沉积(或将沉积)的区域来促进。基于到目前为止的研究，自组装在无另外加热的情况下与内部身体组织接触后快速发生。在与个体内部组织或类似于身体内可见的那些条件接触后，有效组装和/或相变所需的时间可以在60秒或更短时间内发生(例如在50、40、30、20或10秒或更短时间内)。在一些情况下，如在组合物中的自组装试剂的浓度较低的情况下或在身体物质的移动较大的情况下，自组装或相变可以进行较久以实现所需作用，例如至多一分钟、5分钟、10分钟、30分钟、一小时或更长时间。举例来说，施加到大脑、肝脏或肌肉中血管横切部位的含有自组装肽的溶液在施加后短至10秒的时间内提供完全止血。当组合物用于保护个体不受污染时，含有离子的溶液可以是优选的，因为当非离子溶液接触完整皮肤时不会发生相变或不会容易地发生相变。

组合物可以形成基本上刚性(例如固体或接近固体)或呈现确定形状和体积的结构(例如无论活体内或活体外，符合液体组合物投与位置的形状和体积的结构)。在组装或相变之后凝固的材料可能是略微可变形或可压缩的，但将不会从一个区域实质上流动到另一个区域，如沿着液体到固体连续区在不同部位处组合物可以进行一般，其可以至少部分归因于其进行相变的能力。因此，组合物可以用于防止有需要的个体中的身体物质的移动。自组装可以通过曝露于一定生理值范围内的条件(例如适于细胞或组织培养的条件)或通过曝露于非生理条件而活体外、活体内或离体实现。“非生理条件”是指在身体内或在偏离部位处的正常生理条件的特定部位处的条件。此类条件可能由外伤、手术、损伤、感染或疾病、病症或病况产生。举例来说，胃中的穿刺伤口通常随着胃酸流动到伤口位置中而导致pH下降。本文中所描述的材料应在此类条件下自组装。尽管液体调配物容易分配，但所投与的组合物还可以呈可以在与个体身体接触后变得更硬的凝胶形式。

不管自组装材料的精确性质，在曝露于如本文中所描述的那些的条件后，材料可以形成膜性二维或三维结构，其包括具有有序或无序交织纳米纤维(例如直径约5-20nm，线性尺寸为孔径约50-100nm的纤维)的稳定宏观多孔基质。三维宏观基质可以具有足够大以在较低放大率(例如约10倍或更小)下可见的尺寸，并且膜性结构可以是肉眼可见的，即使是透明的。尽管是三维的，结构可能极薄，包括有限层数的分子(例如2、3或更多层的分子)。典型地，给定结构的各尺寸将为大小至少10μm(例如大小至少100-1000μm(例如1-10mm，10-100mm，或更大)的两个尺寸)。在具有基本上规则形状的结构的情况下(例如其中结构是球体、圆筒、立方体等)，相关尺寸可以表示为长度、宽度、深度、广度、高度、半径、直径或周长，或前述中的任一个的近似值(其中结构不具有规则形状)。

当在如本文中所描述的那些的条件下(例如在足够浓度(例如生理浓度)的离子(例如一价阳离子)存在下)与水接触时，自组装材料可以形成水合材料。材料可以具有较高水含量(例如约95％或更大(例如约97％、98％、99％或更大))，并且组合物可以水合但不会实质上自组装。认识到测量值可以取决于例如制得其所处的情形和个体获取测量值的技术而变化的事实，给定值可以是“近似”的。一般来说，除非以其它方式从上下文清楚得知值不是近似的或在例如此类值将超过可能值的100％的情况下，否则当第一值落在第二值的10％(无论大于或小于)内时，第一值约等于第二值。

可以视需要经由操控其中的组分来控制结构或支架的特性和机械强度。举例来说，可以通过提高其中的自组装材料的浓度来增强组装的凝胶的硬度。替代地，可能需要材料的不同部分具有不同机械特性。举例来说，可能有利的是通过操控氨基酸序列来降低全部或部分材料的稳定性。当使用材料来填充空隙以使得材料边缘自组装以连接到组织部位同时其余材料流出进入空隙中时，此可能是所期望的。下文进一步论述了通过其在自组装后形成的材料和结构的序列、特征以及特性。

E.治疗剂、预防剂以及诊断剂

网状物还可以包括其它治疗剂、预防剂或诊断剂。在一个优选实施例中，这些可以是消炎剂、血管活性剂、抗感染剂、麻醉剂、生长因子、维生素、养分和/或细胞。

这些可以是肽或蛋白质、多糖或糖类、核酸核苷酸、蛋白聚糖、脂质、碳水化合物或小分子，典型地为具有多个碳-碳键的有机化合物，其可以从自然界中分离或经由化学合成制备。小分子具有相对较低分子量(例如小于约1500g/mol)并且不为肽或核酸。物质还可以是生物分子，其是一种分子，如肽、蛋白聚糖、脂质、碳水化合物或核酸，其具有活的生物体中可见的分子特有的特征。如小分子，生物分子可以是天然存在的或可以是人工的(即，其可以是自然界中尚未发现的分子)。举例来说，具有自然界中尚未发现的序列(例如在公开可获得的序列数据库中未出现的一个序列)或具有通过人工以非天然方式经修饰的已知序列(例如通过改变翻译后工艺，如糖基化而经修饰的序列)的蛋白质是人工生物分子。编码此类蛋白质的核酸分子(例如寡核苷酸，任选地在表达载体内含有)也是生物分子并且可以并入本文中所描述的组合物中。举例来说，组合物可以包括多种自组装材料和表达、或经工程改造以表达(借助于含有编码蛋白质生物分子的核酸序列)蛋白质生物分子的细胞。

可以将许多不同治疗剂、预防剂或诊断剂并入调配物中。代表性血管收缩剂包括肾上腺素和苯肾上腺素；代表性着色剂包括偶氮胂(arsenazo)III、偶氮氯膦(chlorophosphonazo)III、偶氮安替比林(antipyrylazo)111、紫脲酸铵(murexide)、羊毛铬黑T(EriochromeBlackT)、羊毛铬蓝SE(EriochromeBlueSE)、偶氮氧(oxyacetazo)I、偶氮羧(carboxyazo)III、托酚酮(tropolone)、甲基百里酚蓝(methylthymolblue)以及媒染黑(MordantBlack)32；代表性麻醉剂包括苯佐卡因(benzocaine)、布比卡因(bupivacaine)、苦味酸氨苯丁酯(butambenpicrate)、氯普鲁卡因(chloroprocaine)、***(***e)、箭毒(curare)、狄布卡因(dibucaine)、达克罗宁(dyclonine)、依替卡因(etidocaine)、利多卡因(lidocaine)、甲哌卡因(mepivacaine)、普拉莫星(pramoxine)、丙胺卡因(prilocaine)、普鲁卡因(procaine)、丙氧卡因(propoxycaine)、罗比卡因(ropivacaine)、丁卡因(tetracaine)或其组合。在一些情形中，例如对于皮肤烧伤或其它伤口，包括褥疮溃疡；创伤，如癌症疮；或对于微创手术来说，局部施加麻醉剂可能是全部所需。将局部麻醉剂与自组装材料组合(无论借助于存在于相同组合物中或借助于共投与来组合)可以帮助在身体内含有麻醉剂并且减少进入循环的量。

可以包括如苯肾上腺素的血管收缩剂以延长局部麻醉作用(例如0.1-0.5％苯肾上腺素)。除局部麻醉剂外的止痛剂如类固醇，非类固醇消炎剂如吲哚美辛(indomethacin)，血小板活化因子(PAF)抑制剂如来昔帕泛(lexipafant)、CV3988和/或PAF受体抑制剂，如SRI63-441。

可以包括抗感染剂或抗微生物剂(例如抗生素、抗细菌剂、抗病毒剂或抗真菌剂)以便全身性或局部投与。实例包括β-内酰胺抗生素，如青霉素和头胞菌素；细胞壁合成的其它抑制剂，如万古霉素(vancomycin)；氯霉素(chloramphenicol)；四环素(tetracycline)；大环内酯(macrolide)；克林霉素(clindamyin)；链阳霉素(streptogramin)；氨基糖苷(aminoglycosides)；大观霉素(spectinomycin)；磺酰胺；甲氧苄氨嘧啶(trimethoprim)；喹诺酮(quinolone)；双性霉素B；氟胞嘧啶；唑，如酮康唑(ketoconazole)、伊曲康唑(itraconazole)、氟康唑(fluconazole)、克霉唑(clotrimazole)以及咪康唑(miconazole)；灰黄霉素(griseofulvin)；特比萘芬(terbinafine)以及制霉菌素(nystatin)。抗微生物剂可以局部投与(例如以治疗皮肤感染或烧伤)或帮助防止在导管(例如静脉内导管)***部位处的感染。适合的局部抗微生物剂包括康霉素(kanamycin)、新霉素(neomycin)、杆菌肽(bacitracin)、多粘菌素(polymixin)、局部磺酰胺(如乙酸磺胺米隆(mafenide)或磺胺嘧啶银)以及硫酸庆大霉素。抗微生物剂还可以是广谱剂。举例来说，可以使用第二代、第三代或***头孢菌素。这些试剂可以针对广泛范围的细菌(包括革兰氏(gram)阳性和革兰氏阴性物种)为活性的。在使用本发明支架来抑制肠道内含物移动的情况下，如在有目的地或偶然地妨碍肠道壁完整性的肠道切除或其它手术期间，此类抗细菌剂可能是尤其适当的。本领域的普通技术人员将能够通过考虑如以下的因素来选择适当的抗微生物剂：患者病史(例如对此类试剂的过敏反应的任何病史)、肽施加位置以及可能存在的感染剂的类型。含有抗微生物剂的组合物可以通过多种方式预防感染，包括：(1)归因于抗微生物剂活性而杀灭感染剂；(2)通过组装材料以形成通过阻挡感染剂上的组织特异性序列与组织相互作用来阻挡感染剂浸润到组织中的障壁而预防感染；(3)归因于自组装材料的电荷，使感染剂改变其相对于组织的定位，并且因此阻挡感染剂浸润到组织中；(4)在自组装材料内囊封感染剂以防止感染剂浸润；以及其组合。材料还可以用于预防其它生物制剂和/或有害材料污染或感染。

本文中所描述的组合物中的任一种可以包括着色剂。适合的着色剂包括市售食品着色剂、天然和合成染料以及荧光分子。优选地，着色剂是无毒的或以使任何毒性作用减到最少的较低浓度包括在内。使用着色剂允许改进被结构或支架覆盖的区域的目测并且可以促进去除(如果需要此类去除)。着色剂可以是当与被污染的区域接触时(例如可以通过污染自身(例如通过存在于伤口部位处的血液或细菌)触发颜色改变)改变颜色的一种着色剂。举例来说，细菌的代谢产物可以触发颜色改变。还可以检测污染物诱发的如pH或氧化还原状态的条件。示例性指示剂包括偶氮胂III、偶氮氯膦III、偶氮安替比林III、紫脲酸铵、针对Mg²⁺的羊毛铬黑T以及羊毛铬蓝SE、偶氮氧I、偶氮羧III、托酚酮、甲基百里酚蓝以及媒染黑32。同样在组合物和方法中使用阿尔玛蓝(AlamarBlue)(氧化还原指示剂)和酚红。在另一个实施例中，着色剂可以呈纳米粒子形式，其反射一个波长的光并且在聚集(即，肽的自组装)后反射不同波长的光。

组合物中可以包括许多其它活性剂。举例来说，可以包括多种生长因子以加快愈合的一个或多个方面(例如血管生成、细胞迁移、过程延伸以及细胞增殖)。这些类型的组合物可以如其它可以借助于包括在组合物中或借助于在本发明方法中共投与一般“包括”在内。实例包括血管内皮生长因子(VEGF)、转化生长因子(TGF)(如转化生长因子p)、血小板衍生生长因子(PDGF)、表皮生长因子(EGF)、神经生长因子(NGF)、***(例如***I)、神经胶质生长因子(GGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)等。应了解，在许多情况下，这些术语指的是多种不同分子物质。举例来说，若干转化生长因子R物质为本领域中已知的。本领域的普通技术人员将通过考虑例如组合物待投与部位来指导适当生长因子的选择。举例来说，EGF可以包括在施加到皮肤的组合物中；NGF和/或GGF可以包括在施加到神经或神经***的组合物中等等。

生长因子或另一种试剂可以是趋化性物质，其在活体内或在细胞培养物中具有将细胞募集到存在该物质的部位的能力。所募集的细胞可以具有促进形成新的组织或修复现有受损组织(例如通过在结构上和/或功能上促进组织(例如通过提供生长因子或促进所需免疫反应))的潜能。某些趋化性物质还可以充当增生剂(例如亲神经因子，如NGF或BDNF)。

组合物还可以与化合物组合使用或替代化合物，这些化合物如氰基丙烯酸酯、氧化纤维素、纤维蛋白密封剂、胶原蛋白凝胶、凝血酶粉末、微孔多糖粉末、凝血因子(例如因子V、因子VIII、纤维蛋白原或凝血酶原)以及沸石粉末。

在一个实施例中，可以将如肝脏手术后的维生素K的维生素添加到材料中。另外，当与材料组合局部施加时，可以添加其它维生素以促进组织或皮肤重建。此可以在损伤之后或在局部水合的正常过程中。

一种或多种治疗剂、诊断剂和/或预防剂可以在相同调配物中与自组装材料同时投与，在单独调配物中同时投与，或依次投与。替代地，活性剂可以共价偶合到自组装材料。

应理解，通常以有效量投与治疗性分子以便实现临床上显著的结果，并且有效剂量和浓度为本领域中已知的。这些剂量和浓度可以指导本上下文中的剂量和浓度的选择。生物活性分子可以多种适合的浓度和适合的量(例如在微克或毫克范围内或更大)提供。关于指导，可以参考如古德曼(Goodman)和吉尔曼(Gilman)的治疗学的药理学基础(ThePharmacologicalBasisofTherapeutics),第10版和卡宗(Katzung),基础和临床药理学(BasicandClinicalPharmacology)。

细胞

在将细胞递送到患者(例如以促进组织愈合)的情况下，可以使用自体细胞。在一个实施例中，细胞可以是来自患者、分散于材料和植入物中的造血细胞。在另一个实施例中，细胞可以是脐带红血细胞。

网状物可以包括一种或多种额外物质，如生物活性分子或细胞。在一些情况下，细胞可以自然地或在遗传工程改造(例如以表达和/或分泌重组蛋白)后分泌生物活性分子。本文中所描述的结构能够支持细胞连接、生存以及生长；这些已在材料表面上培养细胞时或细胞在材料内生长时(例如囊封时)观测到。另外，结构能够充当神经元在其上或其内生长时用于神经突生长和突触形成的衬底。因此，生物活性分子和细胞可以囊封在肽结构内并且当如此囊封时维持实质性功能和存活力(参见例如U.S.S.N.09/778,200和U.S.S.N.10/196,942)。

F.其它成分

所公开的网状物可以包括额外有机和/或无机材料。在一些实施例中，额外材料可以为网状物提供结构支撑，如提供支架的材料。可以选择支架材料以提供物理强度、弹性、孔隙度、溶解度、体积以及块体，视应用需要。在某些实施例中，支架材料具有类似于细胞外基质(ECM)的机械和/或生物特性。

支架材料可以包括聚合物，包括天然聚合物，如多肽和蛋白质。天然聚合物形成上面连接或相连自组装肽、治疗剂、细胞或其它试剂的支架。在一些实施例中，所公开的外科手术网状物包括蛋白质，如ECM蛋白质。适用于所公开的网状物的示例性天然支架材料包括海藻酸盐、纤维蛋白原、玻尿酸、淀粉、壳聚糖、蚕丝、明胶、葡聚糖、弹性蛋白、胶原蛋白以及其组合。

在一些实施例中，网状物包括为合成聚合物的支架材料。示例性合成聚合物包括聚(L-乳酸共-ε-己内酯)(PLCL)；聚(DL-乳酸)(PDLA)；聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)；聚(环氧乙烷)(PEO)；聚(乙烯醇)(PVA)；聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)；聚(亚乙基-共-乙酸乙烯酯)(PEVA)；聚苯乙烯；聚氨基甲酸酯；聚(L-乳酸)(PLLA)；聚乳酸(PLA)以及其混合物。

在优选实施例中，支架材料为生物相容性的。在优选实施例中，支架材料不会诱发免疫反应。

III.制得网状物的方法

本文中所描述的网状物可以使用本领域中已知的任何技术制备。网状物典型地为松散编织材料，所以可以使用适合于制备编织材料的本领域中的任何技术。网状物还可以是非编织的。可以构造具有多种形状和大小的网状物。网状物厚度可以是若干微米到若干厘米，并且可以根据所需用途成形。

用于制造包括多种天然和非天然聚合物的编织和非编织网状物和支架的方法的非限制性实例描述于U.S.S.N.8,568,637、U.S.S.N.7,700,721、U.S.S.N.8,039,258、U.S.S.N.7,704,740、U.S.S.N.5,762,846、U.S.S.N.8,512,728以及丹等人,纳米医学：纳米技术、生物学和医学，8,第1242-1262页(2012)；源和李,先进材料科学技术，13,035002(11pp)(2012)；艾哈迈德等人,碳水化合物聚合物，V89(1),第222-229页(2012)；以及布朗等人,生物材料学报，7,第2526-2532页(2011)中。

A.调配自组装肽

适用于制得所公开的网状物的自组装肽可以是含有至少75％重量/重量(w/w)自组装肽，至少80％w/w，至少85％w/w，至少90％w/w，至少95％w/w，或大于95％w/w自组装肽的干粉调配物。

在其它实施例中，适用于制得所公开的网状物的自组装肽可以在含有约0.25％重量/体积(w/v)到至少7.5％w/v自组装肽，优选约1％w/v到约3％w/v自组装肽的溶液中调配。在一些实施例中，至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或大于95％的自组装肽具有相同大小和序列。

液体的物理特性(例如粘度、表面张力以及导电性)可以使用本领域的普通技术人员已知的任何技术和设备(例如粘度计、克鲁斯张力计(Krusstensiometer)、导电计等)测量。

在一些实施例中，网状物由具有相同序列和长度的肽形成。在其它实施例中，可以使用具有不同大小和序列的自组装肽的混合物。在某些实施例中，包括在网状物纤维内的肽的大小和序列可以产生具有不同结构和功能特性的网状物。举例来说，网状物的强度和弹性可以根据用于形成网状物的肽的长度变化。在某些实施例中，可以按应用需要改变自组装肽的相对比例。

在某些实施例中，网状物含有具有不同数目的相同自组装单元(例如RADA(SEQIDNO57)和RADARADARADARADA(SEQIDNO.1))的肽。在其它实施例中，网状物含有具有不同自组装单元和不同大小的肽(例如RADA(SEQIDNO57)和EAKAEAKAEAKAEAKA(SEQIDNO.410))。

在一些实施例中，具有不同大小和不同氨基酸序列的自组装肽的复合物可以用于提供具有特定结构和生物特性的网状物。在特定实施例中，自组装肽包括两个或更多个序列RADA的重复单元、两个或更多个序列EAKA的重复单元或其混合物。

具有组织特异性序列的自组装肽可以包括在意图用于对应组织类型中的网状物内。具有相同或不同序列的肽可以沉积在第一网状物层顶部上，以形成填充所需空间，如伤口或手术部位的体积的三维网状物。在一些实施例中，可以根据所公开的技术，使用与意图应用或使用网状物的组织类型具有相同模数的自组装肽来制备网状物。

根据所公开的材料和方法制备的网状物可以在使用之前交联、干燥或冷冻。经干燥的网状物可以储存较长时间段。

B.电纺丝

在一个实施例中，通过电纺丝制备网状物。电纺丝使用电荷来从液体抽取非常精细(典型地为微米级或纳米级)的纤维。

所公开的网状物可以通过含有一种或多种自组装材料的储备溶液的电纺丝来产生。储备溶液可以含有呈水性溶液、非水性溶液或干粉形式的自组装肽。自组装肽可以足够高以防止汽化的任何浓度存在于储备溶液中。

公开用于电纺丝成纤维网状物的自组装肽调配物。调配物可以用作储备溶液。用于电纺丝的自组装肽的储备溶液可以是干粉或溶液，如水性溶液或非水性溶液。

储备溶液可以含有具有单个序列或一个或多个不同序列的肽。在一些实施例中，可以同时使用多个喷嘴或随后从相同或不同喷嘴将两种或更多种不同储备溶液电纺到支撑体上。

电纺丝储备溶液可以任选地含有用于电纺丝成网状物的材料混合物。在一些实施例中，在电纺丝之前将自组装肽与一种或多种其它材料的溶液混合。举例来说，储备溶液可以含有一个或多个自组装肽和一种或多种支架材料、治疗或诊断试剂或其组合。当使用含有一种以上材料的储备溶液时，可以根据应用需要改变自组装肽与另一种材料的比率。举例来说，自组装肽可以与另一种材料的任何比率存在于溶液中。

在其它实施例中，通过含有一种或多种支架材料的储备溶液的电纺丝产生网状物，其接着涵盖或涂布有自组装肽。在某些实施例中，将自组装肽涂布到电纺支架材料的表面上。在一些实施例中，以干粉形式将自组装肽施加到支架中。

在一些实施例中，当电纺细胞时使其沉积到纤维上。细胞可以从单独的喷嘴沉积，以使得细胞在网状物形成之前沉积到纤维上。在其它实施例中，细胞在网状物形成之后沉积到网状物上。

静电纺丝

静电纺丝(电纺丝)共有纤维的电喷雾和常规溶液干式纺丝两者的特征。该工艺不需要使用凝结化学作用或高温来从溶液产生固体线。此使得该工艺尤其适合于使用较大并且复杂的分子(如自组装肽)来产生纤维。还可以进行熔融前体的电纺丝。此方法确保不会有溶剂被运送到最终产物中。

当将足够高压施加到液滴时，液体主体变得带电，并且静电排斥抵消表面张力并且拉伸液滴；在临界点处液体流从表面喷出。此喷出点称为泰勒锥(Taylorcone)。如果液体的分子内聚力足够高，那么不会出现液流破裂(如果出现，那么液滴电喷射)并且形成带电液体射流。

因为射流在飞行过程中干燥，电流模式随着电荷迁移到纤维表面而从欧姆改变到对流的。接着通过由纤维中较小弯曲部处开始的静电排斥引起的搅打过程延长射流，直到其最后沉积在接地集电极上为止。由此弯曲不稳定性产生的纤维的延长和薄化导致形成具有纳米级直径的均匀纤维。

改变纺丝头和/或溶液类型可以允许产生具有独特结构和特性的纤维。取决于所纺丝的材料的类型以及所涉及的溶剂的蒸发速率和互溶性，电纺纤维可以采纳多孔或核-壳形态。对于涉及多种纺丝流体的技术来说，用于产生纤维的一般准则取决于外部溶液的可纺性。此使得产生可以充当药物递送***或具有衰竭后自愈能力的复合纤维成为可能。

在一些实施例中，集电极在纺丝期间相对于纺丝头移动。可以控制集电极的移动以使得能够从纺丝工艺形成所需结构。在一些实施例中，网状物是松散编织或非编织网状物。

自组装肽的电纺纤维的大小可以是纳米级的并且纤维可以具有纳米级表面纹理，导致与宏观尺度材料相比不同的与其它材料相互作用的模式。除此之外，通过电纺丝产生的自组装肽的超精细纤维具有非常高的表面积与体积比和分子水平上相对无缺陷的结构。

较高表面积与体积比使得电纺自组装肽网状物适用于需要较高程度物理接触的活动，如提供化学反应部位或通过物理缠结-过滤捕获较小尺寸的微粒材料。第二特性应允许电纺纤维接近纺丝材料的理论最大强度，使得制得较高机械性能复合材料成为可能。

同轴电纺丝

同轴设备使用多个溶液馈入***，其允许在纺丝头端部将一种溶液注入另一种溶液中。鞘流体被认为用作载剂，其在电纺丝射流的泰勒锥处抽取内部流体。如果溶液为不可混溶的，那么通常观测到核壳结构。然而，归因于纤维凝固期间的相分离，可混溶溶液可能产生孔隙或具有不同相的纤维。

乳液电纺丝

可以在不改变纺丝头的情况下使用乳液来形成核壳或复合纤维。然而，相比于同轴纺丝，由于产生乳液过程中必须考虑的变量数目更大，这些纤维通常更难产生。在乳化剂存在下将水相和不可混溶的溶剂相混合以形成乳液。可以使用使不可混溶的相之间的界面稳定的任何试剂。已成功地使用如十二烷基硫酸钠、曲拉通(Triton)以及纳米粒子的表面活性剂。在电纺丝工艺期间，流体内的乳滴拉伸并且逐渐受约束，导致其聚结。如果内部流体的体积分数足够高，那么可以形成连续的内部核心。

掺合物的电纺丝是此技术的变化形式，其利用聚合物通常不可互相混溶并且可以在未使用表面活性剂的情况下相分离的事实。如果使用溶解两种聚合物的溶剂，那么此方法可以进一步简化。

熔融电纺丝

聚合物熔体的电纺丝消除了溶液电纺丝中挥发性溶剂的需要。设备与常规电纺丝中所采用的非常类似并且包括使用注射器或纺丝头、高压电源以及集电极。聚合物熔体通常通过由电阻加热、循环流体、空气加热或激光加热产生。

归因于聚合物熔体的高粘度，纤维直径通常比获自溶液电纺丝的那些大许多。在实现稳定流动速率和热平衡后的纤维均匀性往往会非常良好。归因于较低熔体导电率，熔融纺丝工艺不存在搅打不稳定性(其是主导性阶段，其中从溶液拉伸纤维以便纺丝)。从文献可知，影响纤维大小的最大因素往往是聚合物的馈入速率和分子量。迄今已产生在约250nm到几百微米范围内的纤维大小，其中较小大小使用低分子量聚合物实现。

直接放置电纺丝

在一些实施例中，网状物的电纺丝可以紧接着在活体外或活体内施加之前或之时进行。在某些实施例中，直接由分配纺丝头将电纺纤维沉积到个体身体中或之上。在一个特定实施例中，分配可以使网状物直接沉积到患病或受损组织(如创伤或手术部位)中或之上。

在一些实施例中，电纺丝设备适用于促进电纺纤维的直接放置。在某些实施例中，电纺丝设备是便携式或手持式设备。使用便携式或手持式设备可以帮助将纤维直接放置到活体内和活体外所需位置。

在其它实施例中，改变纺丝头和/或溶液类型可以允许自组装纤维相对于彼此直接放置。控制直接放置的参数可以包括电荷、疏水性以及pH。直接放置的自组装肽可以使得能够形成具有所需结构和功能特性(如网状物的不同区域处的不同强度和模数)的网状物。

电纺纤维的直接放置可以使得某些纤维能够特定沉积到特定组织类型和/或组织内的特定位置。在一个实施例中，通过使不同类型纤维连续沉积到目标位置上或之中来产生多层结构。在一些实施例中，不同层内的纤维包括具有不同序列、大小和结构的自组装肽。

C.制得网状物的其它方法

可以使用本领域的普通技术人员已知的一种或多种技术产生自组装肽的网状物，包括(但不限于)微流体技术；纺丝技术，包括分散纺丝、湿式纺丝、粘性纺丝、使用离心力的力纺丝以及凝胶纺丝；在表面上模板化；注塑模制自组装肽的调配物；冲压自组装肽的干粉调配物或冷冻调配物；将含有自组装肽的浆料调配物直接施加到漏印板或图案化表面(如绷带或粘附性绷带)上；或组装通过组合这些方法形成的复合结构。

在一些实施例中，应将预先形成的聚合物网状物浸泡在自组装多肽溶液中并且接着冷冻干燥以使聚合物涂布有多肽。

在一些实施例中，适用于所描述的方法的肽在网状物形成之前组装。在其它实施例中，自组装在网状物形成时或形成后发生。可以应用如溶剂的温度和离子强度的物理参数的变化来诱发肽在网状物结构形成期间所需时刻组装。

D.保护或支撑材料

所公开的网状物可以包括一种或多种生物或非生物材料，其为纤维结构提供支撑和/或保护。在一些实施例中，网状物包括保护层或支撑层，如粘附性条带、膜、微型多孔衬底或网状结构、海绵等。保护层或支撑层可以呈背衬层形式，如粘附性绷带或金属膜。

示例性保护或支撑材料包括(但不限于)聚氨基甲酸酯、锡箔、聚(L-乳酸共-ε-己内酯)(PLCL)；聚(DL-乳酸)(PDLA)；聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)；聚(环氧乙烷)(PEO)；聚(乙烯醇)(PVA)；聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)；聚(亚乙基-共-乙酸乙烯酯)(PEVA)；PPO嵌段共聚物聚苯乙烯；聚氨基甲酸酯；聚(L-乳酸)(PLLA)；聚乳酸(PLA)以及其混合物。支撑材料可以是完全或部分生物可降解的或非生物可降解的。

在某些实施例中，产生自组装肽的网状物并且直接沉积到保护层或支撑层上。

IV.网状物使用方法

所公开的外科手术网状物可以在手术期间用作器官和其它组织的永久性或临时性支撑和/或用于加固组织。网状物在无机和生物材料两者中都可获得，并且用于多种手术中。尽管疝修复手术是最常见的应用，但其还可以用于重建性操作；如用于骨盆器官(例如膀胱、子宫、大肠或直肠)脱垂和胸壁重建。网状物还可以用于治疗外科或外伤性创伤。永久性网状物保留在身体内，而临时性网状物随时间推移而溶解；举例来说，一些网状物组合永久性和临时性网状物，如维嘉(Vipro)；其为组合由聚乙醇酸制成的可再吸收材料维普(vipryl)和普罗纶(prolene)(非可再吸收聚丙烯)的产品的商品名。使用前，网状物可以是具有较高表面积与体积比的编织或非编织纤维薄片。

本文所描述的网状物还可以用于控制体液移动，例如防止如血液的流体移动。在一个实施例中，网状物是止血网状物。在某些实施例中，网状物是生物可降解的。网状物可以在施加后一定时间生物降解，即与愈合和组织再生所需的时间一致。网状物可以在施加后一天、一周、一个月或大于一个月生物降解。在一些实施例中，所公开的网状物在施加后几周(例如1、2、3、5、6、7、8或大于8周)的时段内降解。网状物可以完全降解，或可以是部分生物可降解的或完全非生物可降解的。

肽可以在网状物施加之前的任何时间或在网状物施加期间组装。举例来说，可以制造网状物并且使完成的网状物曝露于离子溶液以诱发凝胶形成。胶化网状物可以储存直到使用。胶化网状物可以在储存之前脱水。网状物可以在模具中胶化以形成特定形状。在其它实施例中，制备网状物并且以未组装形式储存。网状物可以在储存之前干燥。紧接着在使用之前，使网状物曝露于离子溶液以引发组装。此外，网状物可以在模具中胶化以形成特定形状。在其它实施例中，网状物以未组装形式施加或植入并且肽在与体液接触后组装。如果希望网状物以施加部位(如空隙、血管、内腔等)的形状胶化，那么此可以是适用的。

网状物可以与如上文所论述的一种或多种治疗剂、预防剂和/或诊断剂相连。试剂可以浸渍到网状物中和/或涂布在网状物上。在其它实施例中，试剂共价偶合到构成网状物的材料中的一种或多种。在一些实施例中网状物与一种或多种止血剂、生长因子、干燥剂、维生素、抗微生物剂、镇痛剂、消炎剂或其组合相连。

在其它实施例中，网状物含有pH调节剂，其在投与部位处释放以改变投与部位处的pH。举例来说，皮肤创伤典型地在较低pH下更有效地愈合。因此，一种或多种降低施加部位处的pH的试剂可以缩短愈合时间并且提高网状物功效。相比之下，GI道创伤(例如外科手术、外伤或者(溃疡))可以受益于治疗部位处的更高pH以抵消GI道的更酸性环境。可以通过将碱性试剂并入网状物中来提高施加部位处的pH。

网状物可以进一步含有背衬层或支撑层，其为网状物提供支撑和/或保护。背衬层可以是生物可降解的或非生物可降解的。背衬层可以由对于那些实施例(其中同样施加/植入背衬层)来说是生物相容性的任何材料构成。在其它实施例中，背衬层可以在施加网状物之前去除。背衬层可以是粘附性或非粘附性的。对于施加/植入背衬层的那些实施例来说，背衬层可以与如上文所论述的一种或多种治疗剂、预防剂和/或诊断剂相连。

本文中所描述的网状物可以用于治疗如上文所论述的多种病症。在一些实施例中，本文中所描述的网状物用于治疗患有原发性或继发性或获得性出血/凝结/凝固障碍的患者。示例性凝结障碍包括维生素K缺乏症；范威勒布朗氏病(VonWillebranddisease)、血友病、先天性无纤维素原血症、格拉兹曼氏血小板机能不全(Glanzmann'sthrombasthenia)、伯纳德-苏利耶综合症(Bernard-Souliersyndrome)以及血小板减少症。凝结减少的示例性患者包括凝结级联***的一种或多种组分(因子V、因子X、因子XII等)缺乏的个体以及接受抗凝剂疗法(例如阿司匹林(aspirin)、阿地肝素(ardeparin)、尿激酶、华法林(warfarin)、肝素、凝血酶抑制剂等)或导致与正常对照相比出血增加或凝结减少的其它药物的患者。

网状物可以与一种或多种装置一起封装以便于将网状物施加到难以到达(GI道、肺脏、心脏等)或具有复杂的形状/几何形状(例如鼻出血的鼻子)的位置。示例性装置包括锥体和允许在难以到达的位置中植入网状物的其它装置。其它装置包括腹腔镜、内窥镜等。

实例

实例1：自组装肽引起止血

材料和方法

在无菌水中将具有序列RADARADARADARADA(RADA4；SEQ.ID.NO:1)乙酸盐的自组装肽重构到3％。在环境温度下在上面具有冰袋的冷却器中储存材料直到带到研究设施处。使用铲压碎3小瓶的冻干饼块并且接着合并在1个小瓶中。用1mL体积的无菌水重构经合并的含量以用于注射。冻干调配物在1-2分钟内容易地溶入溶液中并且使用前涡旋30秒。

用甲苯噻嗪/***的混合物麻醉四个雌性史泊格多利(SpragueDawley)大鼠(各称重为300-320g)。当达到适合的麻醉平面时，在腹部开出腹中线切口，允许目测并且操控肝脏的右叶。进行进一步操控以曝露门静脉，从而允许抽取1mL血液以便于测量血液活性凝固时间(ACT)。

接着将木铲放置在肝脏的右叶后，并且使用4mm直径的活检打孔器来去除全厚度4mm直径的肝脏切片，产生损伤，伴随快速出血。

紧接着，使用221/2规格针头将0.5mL于无菌水中重构的预调配RADA4肽的3％水溶液施加到活检部位。

结果

可见在施加RADA4肽溶液后出血减慢并且在30秒内完全停止。RADA4施加后10分钟时的随后评估显示止血稳定，而未进一步出血。

实例2：在抗凝剂存在下自组装肽引起止血

材料和方法

为了测定是否可以在抗凝剂存在下实现止血，接着以直接注射到门静脉中的每千克体重500IU的剂量向动物投与肝素。在肝素注射两分钟之后，靠近肝脏右叶中的第一处损伤开出第二处4mm直径活检打孔器损伤，并且再次将0.5ml3％RADA4肽水溶液添加到损伤中。

结果

可见出血减慢并且在添加肽30秒内停止，并且此在10分钟时为稳定的，如前所述。这些动物中的基线ACT测量值为约110秒。肝素注射(500IU/kg)后8分钟获得的其它ACT测量值大于1,300秒，指示这些动物中显著的肝素诱发的抗凝。

在不存在和存在临床上显著的抗凝作用的情况下使用调配为3％RADA4肽水溶液的RADA4肽在大鼠肝脏活检打孔器模型中产生止血方面是成功的。

除非另外规定，否则本文中所使用的所有技术和科学术语都具有与所公开的本发明所属领域的技术人员通常所理解相同的含义。本文中所引用的公开案和其所针对引用的材料专门以引用的方式并入。

本领域的普通技术人员仅使用常规实验即可认识到或能够确定本文中所描述的本发明的特定实施例的许多等效物。此类等效物意图涵盖在随附权利要求书内。

Claims (20)

1.一种包含自组装肽的外科手术网状物，其中所述网状物包含所述自组装肽的纤维。

2.根据权利要求1所述的外科手术网状物，其中所述自组装肽具有符合式I-IV中的一个或多个的氨基酸残基序列：

((Xaa^neu-Xaa⁺)_x(Xaa^neu-Xaa^-)_y)_n(I)；

((Xaa^neu-Xaa^-)_x(Xaa^neu-Xaa⁺)_y)_n(II)；

((Xaa⁺-Xaa^neu)_x(Xaa^--Xaa^neu)_y)_n(III)；

((Xaa^--Xaa^neu)_x(Xaa⁺-Xaa^neu)_y)_n(IV)；

其中Xaa^neu表示在生理条件下具有中性电荷的氨基酸残基；Xaa⁺表示在生理条件下具有正电荷的氨基酸残基；Xaa^-表示在生理条件下具有负电荷的氨基酸残基；x和y独立地是具有1、2、3或4的值的整数；并且n是具有1-5的值的整数。

3.根据权利要求1或2所述的外科手术网状物，其中所有所述自组装肽具有相同大小并且具有相同氨基酸序列。

4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的网状物，其进一步包含另一种非自组装材料。

5.根据权利要求1到4中任一权利要求所述的网状物，其中所述网状物是部分或完全生物可降解的。

6.根据权利要求1到5中任一权利要求所述的网状物，其中所述网状物进一步包含背衬材料。

7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的网状物，其中所述网状物进一步包含一种或多种治疗剂、预防剂和/或诊断剂。

8.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的网状物，其中所述网状物包含止血剂。

9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的网状物，其中所述网状物包含干燥剂。

10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的网状物，其进一步包含pH调节剂。

11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的网状物，其中所述网状物通过选自由以下组成的群组的方法制备：微流体；注塑模制；冲压；在具有所需形状的表面上模板化；电纺丝；冷冻粉末；冷冻溶液；涂布固体衬底或其组合。

12.根据权利要求1到11中任一权利要求所述的网状物，其中所述网状物通过所述自组装肽的电纺丝制备。

13.一种用于防止患者中的体液移动的方法，所述方法包含向患者施加根据权利要求1所述的网状物或在患者体内植入根据权利要求1所述的网状物。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述体液是血液。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述患者罹患原发性、继发性或获得性出血/凝结/凝固障碍。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述自组装肽在制造所述网状物时自组装。

17.根据权利要求12到15中任一权利要求所述的方法，其中所述自组装肽紧接着在施加所述网状物之前、期间或之后组装。

18.根据权利要求12到17中任一权利要求所述的方法，其中所述肽通过使所述网状物与阳离子溶液接触来组装。

19.一种***，其包含递送设备和根据权利要求1到11中任一权利要求所述的网状物。

20.根据权利要求19所述的***，其中所述递送设备是锥体。