近視的治療的制作方法

專利名稱：近視的治療的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及眼科和細胞生物學領域。特別地，本發明涉及改變眼組織，諸如鞏膜的物理和/或化學特性。更具體地說，本發明描述了近視的治療方法。
背景技術：
近視影響了美國人口的約25％和某些國家中高達80％的亞洲人群。高度近視(諸如，例如＞8個屈光度)較不常見，但與進行性脈絡膜視網膜變性有關。在發生這種變性的高度近視者亞組(病理性近視)中，通常在生命的第50和第60年發生不可逆的視力喪失。在亞洲，病理性近視是影響約1％人口的不可治療的失明的主要原因。目前，尚無有效治療病理性近視的方法。
在變性近視中，存在眼的進行性軸伸長(enlongation)。變性近視中過度的過度軸擴大導致眼外膜牽張和變薄(鞏膜和脈絡膜視網膜組織)。因為這種牽張和變薄優先在后極中出現并且涉及黃斑，所以具有變性近視的眼會發生視力喪失。對變性近視中鞏膜變薄和牽張的原因尚不完全了解，但鞏膜膠原蛋白加速更新和鞏膜糖胺聚糖類改變可以促進該病。當近視中鞏膜的機械特性改變時，眼因眼內壓的負荷效應而傾向于牽張。目前，尚未經證實的預防變性近視中出現的過度眼擴張的方式。由于能夠延緩或防止眼擴張，所以近視的發展可以得以減緩且視力喪失至少可以部分得到預防。增加鞏膜的拉伸強度或模量為預防眼擴張和減緩近視發展的方式。
美國專利US5,756,541涉及改善視力的方法，包括給予足以定位于靶眼組織的用量的光活性化合物并且用來自激光的光照射靶組織，其中照射波長被光活性化合物吸收并且將照射進行足以改善視力的時間和強度。在具體的實施方案中，光活性化合物為綠卟啉。美國專利US5,910,510涉及具有特定照射定時的相同方法。
美國專利US5,798,349關注治療特征在于不需要的新血管系統的眼病，諸如AMD的方法，通過給予足以定位于所述的新血管系統的用量和時間的綠卟啉的脂質體制劑來進行，隨后用激光照射該新血管系統，其中被綠卟啉吸收的光封閉了新血管系統。在相關的美國專利US6,225,303中，輻射度在約300mW/cm2-約900mW/cm2的范圍。
美國專利US6,128,525涉及控制光動力療法的劑量測定的方法和設備。
美國專利US5,935,942關注封閉哺乳動物眼中的脈管系統的方法，包括通過靜脈內共同給予用熱敏性脂質體包囊的熒光染料與通過照射活化的組織-反應劑。脂質體在眼中得到加熱以釋放其內含物，瓊脂組織-反應劑保持無活性，隨后監測脈管系統內的熒光染料流動。組織-反應劑在具有低常血流的脈管系統中被活化，使得活化劑以化學方式封閉脈管系統。相關的美國專利US6,140,314的方法進一步包括共同給予有效影響血管生長或再生的組織-特異性因子。相關的美國專利US6,248,727關注相關的診斷試劑和試劑盒。
發明概述在近視中，存在眼的進行性伸長和眼組織牽張。最外層膜鞏膜為眼提供機械穩定性。當鞏膜在病理性近視中牽張時，相鄰的視網膜和脈絡膜也得到牽張，并且這種牽張在黃斑區中不成比例，牽張鞏膜和視網膜變薄程度最大。這導致局部外翻形成或葡萄腫。當黃斑組織牽張時，視網膜細胞萎縮，從而導致不可逆的視力喪失。由于黃斑區內鞏膜的進行性牽張得到抑制，所以視網膜牽張或進一步的視網膜牽張不會發生，并且可以保護視力。已經進行了嘗試來支持帶有置于眼周圍的外供體鞏膜或合成聚合物帶的黃斑區，但始終未證實這一方法有效。
在本發明中，提供了用于治療和/或預防近視的方法和組合物。在具體的方面中，例如，通過加固鞏膜、減輕鞏膜牽張、減少葡萄腫形成、增加鞏膜模量、減少鞏膜的順應性和/或減少鞏膜中的蠕變來治療或預防近視。特別地，本發明者通過改變化學和/或物理結構而強化了鞏膜組織，對鞏膜提供了更大的機械穩定性和/或防止了鞏膜組織強度和/或厚度的進一步下降。可以使用本發明中許多合適的組合物及其使用方法實現這一目的。
在本發明的一個實施方案中，提供了交聯化合物，它可以使鞏膜與其中已經存在的組合物交聯。直接具有活性(例如甘油醛類)或使用紫外(UV)光活化(例如核黃素)的各交聯分子為本領域中公知的。毒理學局限限制了可以給予的試劑的濃度。為了克服這一局限，可以使試劑的許多單元與被身體充分耐受的籠形(例如包括作為單體或共聚單體的試劑的聚合物)連接。本領域中公知的額外的局限為UV照射的毒性。在本發明中，提供了一種增加每個遞送光子的功效的方法。例如，將光用于籠形的解聚以便從單一光-活化情況中釋放許多試劑分子。此外，可以將本發明用于使用足夠能量的單光子(例如紫外光)或使用低能的兩種或多種同時被吸收以實現籠形化合物活化的光子(例如紅外光)激發光-活化。
在本發明的一個實施方案中，將光籠形試劑用于交聯鞏膜的一種或多種成分。通過籠蔽有效賦予交聯劑生物惰性，并且在照射時，交聯化合物得以釋放，由此使得化合物適合于對鞏膜組織起作用。特別地，所述的交聯試劑為籠蔽的單體或聚合物并且在從籠形結構中釋放所述試劑后，產生用于交聯的活性單體或聚合物。本領域技術人員認識到這種通過靶向釋放交聯劑的遞送方式特別適合于具有潛在毒性的化合物，因為該化合物無法在包括指定靶向的區域，也稱作所需區域的任何位置上提供作用。交聯劑可以為分子的各化合物或完整的鏈，并且從籠形結構中釋放交聯化合物的光活化通過照射和選擇性靶向具體組織而實現活化的精確度。例如，以使用照射活化的端基封端的分子的鏈可以被解聚成眾多分子。這類照射可以具有任何形式，不過特別地，照射使用光，包括，例如通過單光子激發、雙光子激發或多光子激發。例如，備選實施方案可以使用超聲提供所需能量。
在籠形交聯劑光活化的一個具體而典型的實施方案中，將光籠蔽試劑，諸如香豆素-籠蔽的甘油醛(附

圖1)用于在使用雙光子技術激發時交聯鞏膜膠原蛋白和/或其它鞏膜蛋白質。因為許多關鍵組織與鞏膜相鄰并且需要單獨限制對鞏膜的化學修飾，所以可以使試劑籠蔽，以便它們僅被合適的光刺激物，例如雙光子激發活化。特別地，可以使用具有高度雙光子吸收橫截面的香豆素籠蔽光籠蔽的甘油醛。以任意合適的方式，諸如通過眼球后注射給予該籠形結構(無活性的分子)。這使得籠蔽劑廣泛擴散入鞏膜和眼眶組織。然后可以使用照射，諸如雙光子激發選擇性活化籠蔽劑，以便使其在鞏膜組織中釋放，從而使鞏膜強化。活化的籠蔽劑擴散入血流并且排泄。
在另一個實施方案中，為鞏膜提供了大分子單體以便在鞏膜內和/或周圍形成網狀結構，諸如使組合物透入鞏膜的網狀結構。大分子單體為包括許多單體單元(例如乙二醇、氨基酸或糖單元)和能夠彼此形成共價鍵的兩種或多種反應部分(諸如，例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或乙烯基)的分子。本領域中已知將液體形式的單體或大分子單體施用在組織(例如血管腔)表面上或使其進入空隙(例如空晶狀體囊或骨中的裂縫)，隨后在原位聚合。空間聚合程度在很大程度上受到單體或大分子單體所施用的表面或空隙的控制。在本發明中，大分子透入存在的組織并且在組織內進行聚合。特別地，將帶有可以彼此、與鞏膜組織成分或它們兩者連接的一個或多個側基的光聚合大分子單體或其混合物與光敏引發劑一起提供給鞏膜。將光施加在具有光可聚合的化合物或化合物的混合物和光敏引發劑的所需組織上，由此使得側基彼此、與鞏膜中的分子或它們兩者聚合。在具體的實施方案中，將適合于光聚合的大分子單體和光敏引發劑的混合物遞送至眼。例如，諸如通過單光子激發、雙光子激發或多光子激發將照射施加在靶向的組織上，由此使組織得以強化。光聚合大分子單體可以為任意合適的化合物，只要它在接觸光時和/或在有光敏引發劑存在下聚合。在具體的實施方案中，光可聚合的化合物包括可聚合端基，諸如丙烯酸酯、二丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯和乙烯基；和賦予在水中的溶解性且充分被眼組織耐受的寡聚體，諸如寡聚乙二醇(PEG)。特別地，可以將聚乙二醇(PEG)、PEG-共聚物、聚(氨基酸)、聚(氨基酸)-共聚物、蛋白質、聚碳水化合物、基于PEG的化合物、水凝膠等用作光可聚合的化合物。
在涉及光可聚合的化合物的具體實施方案中，例如，存在使用大分子單體，諸如聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(附圖2)與諸如附圖3中提供的光敏引發劑的混合物在鞏膜組織內部的光引發的聚合。可以按照任意合適的方式，諸如提供眼球后注射給予試劑。精確地控制典型雙光子激發以便引發大分子單體在鞏膜中聚合，這可以強化鞏膜組織。
將光敏引發劑與光可聚合的化合物一起應用為有益的。本領域技術人員認識到光敏引發劑的選擇指定了所用光源的類型，并且不同的光敏引發劑在不同的波長處和不同的效能下具有活性。特別地，可以激發光敏引發劑的空間拆分取決于光敏引發劑是通過單光子還是雙光子激發被激發。光敏引發劑可以為水溶性的，被氧抑制并且優選為生物相容性的。光敏引發劑擴散入鞏膜受到化合物尺寸以及光敏引發劑與鞏膜的親水性和/或疏水性相互作用的控制。所需的擴散速率為快速的，以便將治療時間減至最少，并且優選與光可聚合的化合物的擴散速率相匹配。高效光敏引發劑為理想的，因為照射能量、照射時間和光敏引發劑的濃度被減至最少。優選氧起抑制劑的作用以便降低光敏引發劑的功效并且有效減少聚合。這種抑制作用提供了防止攜帶氧的血管發生聚合的有害作用的方法。在具體的實施方案中，使用為水溶性的、無毒性的并且對氧濃度的量敏感的光敏引發劑。可以利用氧的敏感性保護鞏膜內和接近鞏膜的脈管系統。
盡管在具體的實施方案中使用光，但是可以將光聚合，包括釋放活性劑的合適的方法進一步定義為單光子激發、雙光子激發和都光子激發。在本發明的具體方面中，使用成像，例如使用光學結合性體層攝影術(OCT)-多普勒技術，諸如，例如目的在于表征和靶向用于照射和治療的組織(諸如描述在美國專利申請順序號US10/611,013中，該文獻完整地引入本文作為參考)。在額外優選的實施方案中，光能來源于任意聚焦的光源，包括，例如激光源。就單光子激發而言，本領域技術員認識到不一定使光聚焦并且照射組織的寬束光就足夠。在額外優選的實施方案中，用以程序化模式的光，通過許多本領域技術人員所熟知的技術之一照射為治療選擇的區域，所述的程序化模式包括，但不限于例如程序化電流計或DLP微鏡像陣列。治療照射具有適合于對其所需活性而言足夠的合適強度和波長，所需活性包括用于釋放交聯劑或與用于引發光可聚合的化合物聚合。在另一個具體的實施方案中，光能來源于聚焦的激光源，并且治療區域受到各種技術之一控制，包括，但不限于電流計控制的光學技術。
OCT可以用于在靶向的組織檢測，諸如檢測鞏膜組成(諸如使用特異性試劑散射或標記)或構成的改變。多普勒OCT提供了診斷信息，諸如有關鞏膜中散射體的可動性、位置和/或深度和/或通過活化和釋放交聯試劑或聚合光聚合物化合物而用于診斷和/或治療的所關注特定區域的靶向。
在具體的實施方案中，本發明提供給需要治療或預防近視的哺乳動物，諸如人。個體可以為已知患有近視或易于發生近視的個體，或可以為懷疑發生近視的個體。本發明還可以用于阻止低度和中度近視發展。在具體的實施方案中，可以采用相同的療法將具有低度近視的改變減小到最低限度并且防止對眼鏡校正的需求。在低水平的近視中，也存在眼球的軸伸長，但顯著低于病理性近視。
鞏膜堅硬可以為具有懷疑或證實的病理性近視的患者中的特征。還可以通過鑒定異常軸長(諸如，例如通過超聲或部分結合性干擾測定法測定)和屈光不正確定近視。在這些測量值為異常并且可能進一步與早期鞏膜變薄相關的實施方案中，可以如所述的給予本發明的組合物或使它們接觸光以便強化鞏膜。可以通過測定鞏膜厚度和/或硬度定期再評價患者。如果檢測到異常改變，那么可以重復鞏膜強化操作步驟。該方法可以預防鞏膜牽張或將其減小到最低限度并且保護那些受病理性近視影響的患者的視力。
在具體的方面中，本發明的組合物為生物相容性的和/或無毒性的。此外，本領域技術人員認識到在本發明上下文中使用的光活化不會損害或有害地影響眼和視力。
在本發明的具體方面中，本發明的方法和組合物可以強化靶向的組織，諸如眼的鞏膜。在具體的實施方案中，不靶向眼的特定組織，諸如那些硬化可能有害的組織。例如，本發明特別充分適合于避免眼內，并且特別是那些在鞏膜內或鄰近的血管壁硬化。即在具體的實施方案中，本發明使用在鞏膜內的選擇性聚合，并且如此進行可以因血管周圍高氧含量而消除血管，從而抑制光聚合。
在本發明的另一個具體的實施方案中，將本發明的分子以藥物上可接受的組合物形式給予個體。在另一個具體的實施方案中，將所述的分子以藥物上可接受的組合物形式通過全身和/或局部對個體給藥。在另一個具體的實施方案中，將所述的分子以藥物上可接受的組合物形式按照任意合適的方式對個體給藥，諸如，例如通過口服；通過注射，諸如眼球后注射、眼周注射、眼內注射或靜脈內注射；或通過局部。
在另一個具體的實施方案中，本發明中使用能量為光，不過，在備選實施方案中，例如，所述的能量為超聲。
在本發明的另一個具體的實施方案中，提供了治療個體中至少一只眼的近視的方法，所述的近視的特征在于牽張的鞏膜或消弱的鞏膜，該方法包括下列步驟對個體給予足以使分子與鞏膜結合的用量的分子；并且使鞏膜接觸活化源，其中在接觸步驟后，眼的機械特性改善。改善的機械特性可能與如下情況中的一種或多種有關例如鞏膜增厚；鞏膜變薄減緩或停止；鞏膜(schleral)模量增加；順應性下降；蠕變減緩等。在另一個具體的實施方案中，以藥物上可接受的組合物形式給予所述的分子。
在本發明的另一個具體的實施方案中，提供了居于合適的容器內的試劑盒，包括本發明的組合物，諸如籠壁的交聯劑、光可聚合的化合物、光敏引發劑或其混合物。在具體的實施方案中，該試劑盒進一步包括用于活化所述無活性試劑的活化源。可以將該試劑盒進一步定義為用于治療和/或預防近視、減緩鞏膜牽張、延緩鞏膜牽張、增加鞏膜模量、減少鞏膜順應性、減緩蠕變等的試劑盒。
在本發明的另一個實施方案中，提供了診斷個體的至少一只眼中的眼病的方法，該方法基于從靶向的組織，諸如鞏膜中散射的內在光感。使用可見光或紅外光的光學結合性體層攝影術(OCT)的技術用于檢測眼內鞏膜的物理和/或化學性質的改變。當用于人眼上的某些上述操作時時，OCT不僅可以用于觀察眼內結構，而且可以用于研究這些結構的可動性和組織的化學性質。在該實施方案中，OCT和/或其變化形式用于測定具有或沒有改變的特性的鞏膜性質以便能夠指導治療。
本領域技術人員認識到診斷變性近視中的軸伸長是常規的并且可以通過標準方方式進行，在這些方面特別包括例如超聲、部分結合性干擾測定(interferomety)，而且包括OCT和OCT多普勒。
在本發明的一個實施方案中，提供了用于改變個體鞏膜的方法，包括下列步驟對鞏膜給予足以使得分子蓄積在鞏膜中的用量的分子；并且使該分子接觸活化源，其中活化源將籠蔽分子活化成活性形式或對該分子進行光聚合，這種活化導致鞏膜的至少部分改變。
在本發明的一個實施方案中，提供了治療和/或預防個體近視的方法，包括下列步驟給該個體的鞏膜提供由光可活化的籠蔽劑組成的交聯化合物，其中在籠蔽劑光活化時，所述的交聯化合物與鞏膜的至少一種分子交聯。在具體的實施方案中，將所述的交聯化合物進一步定義為單一交聯分子、交聯分子的鏈或其混合物。在一個額外的具體實施方案中，鞏膜的分子為蛋白質、多糖(Protein polysaccharide)、糖胺聚糖、蛋白聚糖或其組合或混合物。在額外的實施方案中，所述蛋白質為膠原蛋白和/或所述的交聯化合物包括甘油醛。在額外的實施方案中，所述的光活化包括單光子激發、雙光子激發或多光子激發。具體的籠蔽劑可以包括對-硝基芐基、二乙酰苯基、苯甲酰甲基、反式-鄰-肉桂酰基、香豆素基、喹啉-2-酮基、呫噸基、噻噸基、硒基呫噸基、蒽基或均二苯代乙烯基。
在本發明的一個額外的實施方案中，提供了治療和/或預防個體近視的方法，包括對個體鞏膜提供如下成分的步驟帶有至少一種適合于聚合的端基的光可聚合的化合物；和光敏引發劑，其中在接觸光時，所述的化合物能夠與該化合物的另一個分子、鞏膜的分子或它們兩者聚合。在具體的實施方案中，光可聚合的化合物的端基進一步定義為包括丙烯酸酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯和/或乙烯基。在另一個具體的實施方案中，將光可聚合的化合物進一步定義為基于PEG的化合物，諸如，例如聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)，或例如，水凝膠。
可以將接觸光進一步定義為單光子激發、雙光子激發或多光子激發。在一個具體的實施方案中，光敏引發劑為水溶性的。在額外的具體實施方案中，光敏引發劑被氧抑制。
在本發明的一個額外的實施方案中，提供了治療和/或預防個體近視的方法，包括下列步驟對個體鞏膜提供用光可活化的籠蔽劑籠蔽的交聯化合物；使光可活化的籠蔽劑光活化；并且交聯鞏膜的至少一種分子。
在本發明的另一個額外的實施方案中，提供了改變眼組織的一種或多種機械特性的方法，包括下列步驟之一或它們兩者1)給個體的眼組織提供由光可活化的籠蔽劑組成的交聯化合物，其中在使籠蔽劑選擇性光活化時，交聯化合物交聯眼組織的至少一種分子；和2)給個體的眼組織提供帶有至少一種適合于聚合的端基的光可聚合的化合物；和光敏引發劑，其中在接觸光時，化合物與其自身、與眼組織的分子或它們兩者聚合。在具體的實施方案中，眼組織包括角質層、鞏膜、眼瞼、虹膜、小梁網或流出通道的至少部分。在另一個具體的實施方案中，將交聯劑進一步定義為使其自身與眼組織的化合物交聯。在具體的實施方案中，交聯劑不會促進兩種或多種已經存在于眼組織中的成分之間的交聯，但其自身為被交聯的一種或多種分子之一。
在本發明的一個實施方案中，提供了治療和/或預防個體近視的方法，包括下列步驟對個體鞏膜提供用光可活化的籠蔽劑組成的交聯化合物，其中在使籠蔽劑光活化時，交聯化合物與鞏膜的至少一種分子交聯。可以將交聯化合物進一步定義為單一交聯分子或交聯分子的鏈。鞏膜的分子可以為任意包括其中的至少部分的分子，并且在具體的實施方案中為蛋白質、多糖、碳水化合物、糖胺聚糖或其組合。在一個具體的實施方案中，所述的蛋白質為膠原蛋白。在一個額外的具體實施方案中，所述的交聯化合物包括甘油醛。在另一個具體的實施方案中，所述的光化合包括單光子吸收、雙光子吸收或多光子吸收。在另一個具體的實施方案中，所述的籠蔽劑包括丙烯酸酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯或乙烯基。
在另一個實施方案中，提供了治療和/或預防個體近視的方法，包括下列步驟對個體鞏膜提供帶有至少一種適合于聚合的端基的光可聚合的化合物；和光敏引發劑，其中在接觸光時，所述的化合物與其自身、與鞏膜的分子或它們兩者聚合。在一個具體的實施方案中，將光可聚合的化合物的端基進一步定義為包括丙烯酸酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯或乙烯基。在另一個具體的實施方案中，將光可聚合的化合物進一步定義為基于PEG的化合物，諸如聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)或水凝膠。在另一個具體的實施方案中，光活化包括單光子、雙光子吸收或多光子吸收。例如，所述的光敏引發劑可以為水溶性的和/或被氧抑制。
在本發明的一個具體的實施方案中，提供了包括多肽的光可聚合的化合物，是的多肽諸如，例如彈性蛋白，可以將其進一步定義為天然彈性蛋白或改造的彈性蛋白。在另一個具體的實施方案中，將所述的多肽進一步定義為帶有一種或多種適合于聚合的氨基酸取代，和/或其中將所述的多肽進一步定義為帶有一種或多種非-天然氨基酸，這些氨基酸包括適合于聚合、光引發或它們兩者的一種或多種化學基團。
在本發明的一個額外的實施方案中，提供了治療和/或預防個體近視的方法，包括下列步驟對個體鞏膜給予用光可活化的籠蔽劑籠蔽的交聯化合物；使所述的光可活化的籠蔽劑光活化；并且交聯鞏膜的至少一種分子。
在本發明的另一個實施方案中，提供了改變眼組織的一種或多種機械特性的方法，包括下列步驟之一或它們兩者1)給個體的眼組織提供由光可活化的籠蔽劑組成的交聯化合物，其中在使籠蔽劑選擇性光活化時，交聯化合物交聯眼組織的至少一種分子；和2)給個體的眼組織提供帶有至少一種適合于聚合的端基的光可聚合的化合物；和光敏引發劑，其中在接觸光時，化合物與其自身、與眼組織的分子或它們兩者聚合。在具體的實施方案中，眼組織包括角質層、鞏膜、眼瞼、虹膜、小梁網或流出通道的至少部分。在另一個具體的實施方案中，將交聯劑進一步定義為使其自身與眼組織的化合物交聯。
在本發明的另一個實施方案中，提供了治療和/或預防個體近視的方法，包括下列步驟對個體的鞏膜提供由光可活化的籠蔽劑組成的交聯化合物，使得該化合物可以特異性地被照射活化而在組織的所需區域中產生交聯物。在一個具體的實施方案中，所述的交聯化合物在被活化時產生兩種或多種交聯分子。在另一個具體的實施方案中，所述的交聯化合物包括在活化時變成各交聯分子的多個重復單元。在另一個具體的實施方案中，交聯反應能夠與鞏膜的分子形成鍵。
在本發明的另一個實施方案中，提供了治療和/或預防個體近視的方法，包括對個體提供下列化合物的步驟帶有至少一種適合于聚合的部分的光可聚合的化合物；和光敏引發劑，其中在接觸光時，所述的化合物能夠與該化合物的另一個分子、與鞏膜的分子或它們兩者形成共價鍵。在一個具體的實施方案中，將光可聚合的化合物的部分進一步定義為包括丙烯酸酯、二丙烯酸酯、三丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯或乙烯基。在另一個實施方案中，將所述的光可聚合的化合物進一步定義為親水性聚合物，它可以包括聚乙二醇(PEG)、蛋白質或多糖。在一個具體的實施方案中，所述的多糖包括例如聚(透明質酸)、硫酸皮膚素、硫酸軟骨素或硫酸角質素。
上述已經概括了本發明相當廣泛的特征和技術優點，目的在于可以更好地理解本發明的詳細描述。下文會描述構成本發明權利要求主題的額外特征和優點。本領域技術人員應理解所披露的構思和具體實施方案易于用作修改或設計用于實施本發明相同目的的其它結構。本領域技術人員還應理解這類等同結構不會脫離如帶批權利要求中所列的本發明實質和范圍。在結合附圖考慮時，會更好地理解認為是本發明特征的新的特征，無論是就結構組成和操作方法，還是其它目的和優點而言。不過，特別應理解，提供每個附圖僅是為了解釋和描述目的，而并不用作對本發明限制的定義。
附圖簡述為了更完整地理解本發明，參照如下描述與附圖。
附圖1解釋了本發明光籠蔽的試劑的典型實施方案。
附圖2解釋了用于與光敏引發劑的混合物的單體的典型實施方案。
附圖3解釋了本發明光敏引發劑的典型實施方案。
附圖4表示通過用聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)處理的豬鞏膜模量的增加。
附圖5表示通過用聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)處理的人鞏膜模量的增加。
附圖6提供了雙光子聚合引發劑的典型合成。
附圖7解釋了乙二醇寡聚體的典型合成。
附圖8提供了單光子聚合引發劑的典型合成。
附圖9解釋了短波長單光子聚合引發劑。
附圖10A-10E解釋了某些典型可聚合的水溶性單體(附圖10A)和水溶性光敏引發劑(附圖10B-10E)。
附圖11表示用作本發明實施方案中非天然氨基酸的甲硫氨酸、異亮氨酸和亮氨酸的典型類似物。
解釋性實施方案的描述本領域技術人員顯然易于理解可以在不脫離本發明范圍和實質的情況下對本文披露的本發明做出各種替換和變型。本領域技術人員公認在某些實施方案中，本發明主要由本發明的一種或多種成分組成和/或本發明的方法主要由本發明的一個或多個步驟組成或使用本發明的一種或多種成分。
I.定義作為本說明書中使用的“一種(a)”或“一種(an)”可以指的是一種或多種。作為在權利要求中使用的措詞“一種(a)”或“一種(an)”在與措詞“包括”聯用時可以指的是一種或一種以上。作為本文中使用的“另一種”可以指至少第二種或第二種以上。
本文所用的術語“生物相容性”指的是對個體無毒性或無害的化合物。不過，盡管可以認為化合物是有毒性的，但是如果進行保護，諸如，例如使用籠蔽劑，那么它仍然可以用于本發明。除非在諸如使用定向于具有籠蔽的化合物的所需具體組織上的光使籠蔽劑靶向的特異性活化的條件下，毒性化合物可以不被釋放。
本文所用的術語“籠蔽的”指的是改變組織的分子的官能基被另一種分子/部分保護。在一個具體的實施方案中，該術語指的是維持改變組織的分子的無活性形式，直到它被能源活化為止。
本文所用的術語“順應性”指的是測定的物質變形值除以物質的應力值的數值。
本文所用的術語“蠕變”指的是在應力下物質持續的逐步變形。特別地，該物質包括鞏膜的至少部分。
本文所用的術語“機械穩定性”指的是組織或器官甚至在影響施加在體內的它上面的應力的條件下仍然維持其功能形狀的能力。
本文所用的術語“模量”指的是諸如，例如以數字方式代表物質或身體具有機械特性(諸如，例如強度或彈性)的程度的常數或系數。本領域技術人員公認模量的范圍取決于確切的測定方法、所測定的模量的具體類型、所測定的物質，并且就鞏膜而言，取決于組織的情況(如年齡或健康狀況)以及在眼球上的組織定位。
本文所用的術語“多光子激發”指的是施加可以通過接近同時吸收一種以上光子活化分子的光。還可以將其描述為通過同時或接近同時吸收或散射幾種光子激發原子或分子。在一個具體的實施方案中，多光子激發具有合適的強度和波長以便使吸收化合物達到活化態，即釋放籠蔽的分子或聚合光可聚合的化合物。這類多光子吸收可以通過不同方法進行，包括那些光子通過接近同時吸收活化吸收物質的方法和那些依次吸收多光子的方法。
本文所用的術語“近視”還可以稱作近視眼，指的是在達到接近，但未在一小段距離處清楚看到物體的能力。本發明適合于所有形式和程度的近視。在具體的實施方案中，當眼球伸長與眼球后部中的眼組織變薄相關時，近視為病理性的并且得到診斷。將高度近視定義為大于8個屈光度。
本文所用的術語“基于聚(乙二醇)(PEG)的化合物”指的是一種化合物，它包括帶有或不帶有不同端基的乙二醇的一種部分或完整聚(乙二醇)骨架單體并且還包括某些或無其它單體，所述的其它單體諸如例如二甲基硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯、賴氨酸、精氨酸、硫酸軟骨素、硫酸角質素等。在具體的實施方案中，將其定義為包括乙二醇(-OCH2CH2-)重復單元的寡聚體或聚合物。
本文所用的術語“光可聚合的化合物”指的是物質被光活化并且依次與其自身或其它分子反應而通過共價鍵形成鏈、支鏈或其它構象的能力。在具體的實施方案中，光聚合包括與另一種光可聚合分子或其亞單位聚合，與鞏膜的分子聚合，或與它們兩者聚合。在具體的方面中，該術語指的是改變組織的物理、化學或這兩種特性，使得組織模量增加和/或使得組織強度增加(或防止或延緩強度下降)的至少一種分子。在本發明的具體方面中，其為能夠在光照射與和不與引發劑條件下形成寡聚體或聚合物的化合物。
本文所用的術語“預防近視”指的是避免發生近視。盡管在具體的實施方案中，近視可以得到持久避免，但是在備選的實施方案中，可以阻止近視發作。在額外具體的實施方案中，預防近視的個體為易發生近視的個體。
本文所用的術語“鞏膜”指的是與角膜前和視神經經后延續的眼的外纖維被膜。
本文所用的術語“單光子激發”指的是施加可以通過吸收單光子活化分子的光。還可以將其描述為通過吸收或散射單光子激發原子或分子。在一個具體的實施方案中，單光子激發具有合適的強度和波長以便釋放籠蔽的分子或聚合光可聚合的化合物。
本文所用的術語“治療近視”指的是改善近視的至少一種癥狀或指的是例如延緩鞏膜牽張、阻止鞏膜變薄或阻止鞏膜強度下降。此外，本領域技術人員公認治療并不需要改善視力，諸如將其改善至最完全的程度。在具體的方面中，該術語指的是預防近視，諸如，例如變性近視發展或延緩其發展。
本文所用的術語“雙光子激發”指的是施加可以通過接近同時吸收兩種光子活化分子的光。按照另一種描述方式，它指的是通過同時或暫時接近同時吸收或散射雙光子激發原子或分子。在一個具體的實施方案中，雙光子激發具有合適的強度和波長以便釋放籠蔽的分子或聚合光可聚合的化合物。這類雙光子吸收可以通過不同方法進行，包括那些光子通過同時或接近同時吸收活化吸收物質的方法和那些依次吸收雙光子的方法。
II.本發明本發明涉及治療和/或預防近視的方法，特別通過影響鞏膜的物理和/或性質來進行。在具體的實施方案中，鞏膜在近視，并且特別上在病理性近視中牽張，且本發明緩解了這種牽張或至少部分減輕了持續的牽張，由此給鞏膜施加了更大的強度或阻止了鞏膜失去任何額外的強度。在一個具體的實施方案中，所述的方法和組合物影響了鞏膜以使近視的發展停止或減慢。
一般來說，諸如通過全身或局部對存在近視征兆或癥狀或易發生近視的個體給予如下兩種化合物中的至少一種1)被光可活化籠蔽劑籠蔽的交聯試劑；和/或2)被光選擇性活化的光可聚合的化合物。特別地，提供了化合物的應用，使得鞏膜的模量增加和/或使得鞏膜不會有任何進一步的牽張。在每種情況中，將靶向的光源施加在鞏膜或其一個或多個區域上。在具體的實施方案中，在光可聚合的試劑充分分布的足夠時間后，分子蓄積在多種組織內，包括鞏膜。由于使用光源，諸如光或可選超聲精確地靶向了鞏膜，所以交聯試劑的釋放選擇性發生并且光可聚合的分子被選擇性活化或優先在鞏膜內被活化。
III.近視在本發明的具體實施方案中，近視，也可以稱作近視眼在進入眼的光聚焦在視網膜前而非直接聚焦在其上時發生。這種情況由較為浸漬的角膜和/或比正常眼長的眼導致。近視眼的人一般看得足夠近，但難以看得遠。近視通常在兒童中表現，通常在經過青春期時進行性惡化并且在早期成人期中穩定；癥狀可以包括模糊的遠距視覺和/或在斜視時看起來較為清楚的視力。
近視眼通常為輕度虛弱的疾病，在大部分情況中，易于通過帶眼鏡、接觸鏡片或折射外科手術校正。在具體的實施方案中，本發明關注，但不限于這類情況，牽張近視的嚴重程度可以被認為是病理性的(約2％的美國人受侵害)。病理性近視也可以稱作變性近視，一般到生命的第二個十年期時開始發生。在某些實施方案中，眼球牽張可以隨年齡而惡化，導致一般在生命的第五到第七個十年期過程中視力進行性和嚴重喪失。在具體的實施方案中，在黃斑下還存在新血管的異常生長(新生血管形成)。
通過測量屈光度中的屈光不正、軸長測量和視網膜后和視神經的臨床檢查來確定近視的程度。本領域技術人員了解涉及近視的不同分類的參考文獻，諸如Goss等在“患有近視的患者的視力臨床實踐指導性護理”，American Optometric Association，1997中綜述的。
IV.交聯實施方案在本發明的具體方面中，對鞏膜提供交聯試劑以便交聯鞏膜中的一種或多種分子，由此給鞏膜提供強度。在具體的實施方案中，交聯試劑可以對某些組織更具毒性，而對其它組織毒性較低或無毒性。通過使交聯劑活化選擇性靶向至它在其中無毒性的鞏膜，在更敏感性組織中的潛在毒性作用可以得到避免。即交聯試劑因其被一種或多種封端部分籠蔽而得到有效失活。在光優先靶向鞏膜組織中的籠蔽劑時，交聯試劑被釋放并且可以與已經存在于鞏膜組織中的一種或多種分子交聯或與交聯劑被共同導入。
在具體的實施方案中，所述的交聯試劑為單個分子，不過，它可以包括“解聚”，由此使多種交聯試劑釋放以便與鞏膜分子，諸如膠原蛋白交聯的交聯試劑鏈。
可以使用許多策略籠蔽交聯試劑。可以通過用籠蔽基團的反應前體處理天然釋放的分子進行籠蔽。例如，可以使用光可除去的鄰-硝基芐基，通過用鄰-硝基芐基溴處理含半胱氨酸的蛋白質籠蔽氨基酸半胱氨酸的側鏈。用于籠蔽蛋白質的備選策略包括使用從合適的籠蔽的氨基酸開始，使用固相肽合成化學合成蛋白質，通過使用基于無義抑制的方法直接翻譯參入蛋白質或通過使用籠蔽的氨基酸補充營養缺陷型細菌菌株來進行。
在一個具體的實施方案中，將交聯試劑籠蔽以使其失活，此后使其定位于鞏膜，并且它在接觸能源時被活化。在一個具體的實施方案中，所述的交聯試劑包括具有氨基酸側鏈的蛋白質。那些易于使用保護基，諸如光可除去的保擴基修飾的氨基酸包括例如半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、組氨酸、賴氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、精氨酸、絲氨酸、蘇氨酸或酪氨酸。光可除去的保護基的實例包括對-硝基芐基、二乙酰苯基、苯甲酰甲基、反式-鄰-肉桂酰基、香豆素基、喹啉-2-酮基、呫噸基、噻噸基、硒基呫噸基和蒽基、均二苯代乙烯基和/或其衍生物。可以如本文其它部分中所述將這些保護基添加到側鏈上。
因此，本發明的交聯試劑可以包括至少一種氨基酸殘基并且通過籠蔽為無活性形式，牽張至少一種氨基酸側鏈，諸如來自半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、組氨酸、賴氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、精氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸或其組合的氨基酸側鏈包括光可除去的保護基，諸如，例如至少一種香豆素基、喹啉-2-酮基、呫噸基、噻噸基、硒基呫噸基和蒽基和/或均二苯代乙烯基。在另一個實施方案中，通過用超聲造影劑，諸如微泡或脂質體籠蔽使所述的交聯試劑失活。
可以將分子配制成可在所需組織中提供所需濃度。在某些實施方案中，盡管分子蓄積在未受影響的組織中，但是對個體沒有問題，因為活化能源精確靶向至鞏膜可以賦予鞏膜上或內選擇性活化。不用活化能處理籠蔽的分子蓄積的其它區域；因此，例如，籠蔽的分子保持無活性并且通過腎和/或肝消除。在一個具體的實施方案中，籠蔽的分子在任何方式中是無害的或無毒性的，且盡管如此，但是優選在給藥后約48小時以內，且更優選在給藥后約24小時以內從體內排泄。
在某些實施方案中，使分子與可以結合鞏膜內的特異性靶分子的特異性結合配體偶聯。靶分子對鞏膜而言可以未內源性的，或可以通過使用雙光子激發交聯靶分子而選擇性將其遞送至鞏膜。在這些實施方案中，可以將分子以較高濃度遞送至靶組織。在一個具體的實施方案中，各種蛋白質結合結構域，諸如亮氨酸拉鏈域與該分子結合。
V.光聚合實施方案本發明使用了用于對鞏膜給藥的分子，在具體的實施方案中，本發明使用用于強化鞏膜組織的至少部分和/或增加鞏膜模量的分子，并且在具體的實施方案中，這些生理改變使得對個體的至少一只眼中的近視進行了治療和/或預防。即在具體的實施方案中，光可聚合的分子用于實現這類作用。光可聚合的化合物可以具有任意合適的類型，例如，只要它可增加鞏膜的模量和/或增加鞏膜的強度，或只要至少一種的近視癥狀至少部分得以改善。該分子優選改變所述組織的生理和/或化學特性。
在本發明的具體方面中，對需要的個體的鞏膜提供能夠被聚合的單體與光敏引發劑的混合物。可以將分子視為無活性的，并且在本發明的具體方面中，為非聚合形式，直到光靶向該分子為止。因此，在將該分子給予個體并且其在接觸能源而活化時，分子被聚合，由此增加鞏膜的模量和/或使鞏膜強化。在具體的實施方案中，聚合在單體中和/或與鞏膜組織中的一種或多種分子，諸如，例如膠原蛋白發生。在其它具體的實施方案中，聚合包括聚合鞏膜分子周圍的單體，諸如，例如膠原蛋白、糖胺聚糖類、蛋白聚糖類、透明質烷、皮膚素和雙糖鏈蛋白聚糖。
可以將光可聚合的化合物定義為包括一種或多種部分，諸如端基，例如此時通過與其它單體或聚合物鏈聚合，通過與其自身聚合，通過與鞏膜組織中的至少一種分子聚合或通過與這些實施方案中的兩種或多種聚合發生聚合。將可聚合的水溶性單體的非限制性實例提供在附圖10A中。
在具體的實施方案中，光可聚合的化合物包括多肽，諸如，例如天然彈性蛋白、改造的彈性蛋白或其混合物。可以按照任何合適的方式生產改造的彈性蛋白，不過，在具體的實施方案中，例如，彈性蛋白的一種或多種氨基酸在接觸化學物質或通過編碼彈性蛋白的多肽的定向誘變得到改變。可以通過接觸苯并[a]芘、N-乙酰氧基-2-乙酰氨基芴或黃曲霉毒素(aflotoxin)B1實現核酸的化學誘變。定向誘變為本領域眾所周知并且還可以在例如美國專利US5,220,007、US5,284,760、US5,354,670、US5,366,878、US5,389,514、US5,635,377和US5,789,16中找到。
例如，可以通過連接兩個或多個甲基丙烯酰基或丙烯酰基修飾改造的彈性蛋白。在具體的實施方案中，可以將彈性蛋白用作光聚合的單體。本領域技術人員公認修飾的彈性蛋白為長壽命和化學上通用的。
多肽類的實例包括氨基分子序列，該序列包括在天然合成的蛋白質中的20種常用氨基酸的至少一種和/或至少一種修飾或不常用的氨基酸，包括，但不限于4-氨基丁酸和那些如下表1中所示的那些氨基酸。
典型苯丙氨酸和酪氨酸類似物包括對-氨基苯丙氨酸、對-乙炔基苯丙氨酸、疊氮基苯丙氨酸、鄰-乙酰基酪氨酸、鄰-烯丙基酪氨酸、對-溴苯丙氨酸、間-碘-和間-氯酪氨酸。將典型的甲硫氨酸、異亮氨酸和亮氨酸的類似物提供在附圖11中。
優選使用光敏引發劑提供光可聚合的化合物。光敏引發劑優選為水溶性的并且與可以使用的光源相關。在具體的實施方案中，光敏引發劑被氧抑制，由此使其特別適合于避免發現強化可能有害的組織，諸如血管壁強化。光敏引發劑的實例包括那些提供在附圖10B-10E中的化合物，包括為單光子聚合引發劑或雙光子聚合引發劑的水溶性光敏引發劑。單光子引發劑包括例如苯基乙酰苯衍生物(λ＞320nm)、酰基氧膦(acyphosphine)衍生物(λ＞385nm)和醌/胺混合物(λ，420nm-500nm)雙光子聚合引發劑例如包括基于芴的光敏引發劑。
VI.制劑可以將本發明的分子配制成可在所需組織中提供所需濃度。在某些實施方案中，盡管分子蓄積在未受影響的組織中，但是對個體沒有問題，因為活化能源精確靶向至鞏膜可以賦予該組織內的選擇性活化。不用活化能處理分子蓄積的其它區域；因此，籠蔽的分子保持無活性并且通過腎和/或肝消除。在某些實施方案中，使分子與可以結合靶鞏膜內的特異性表面成分的特異性結合配體偶聯，或如果需要，通過使用將較高濃度丁酸至靶組織的載體的制劑進行。在一個具體的實施方案中，各種蛋白質結合結構域，諸如亮氨酸拉鏈域與本發明的分子結合。
制劑的性質取決于給藥方式和選擇的分子的性質。可以使用任意使用具體化合物的藥物上可接受的賦形劑或其組合。因此，可以將所述化合物作為含水組合物、局部組合物、跨粘膜或透皮組合物、以口服制劑或靜脈內制劑的形式、以局部注射劑(諸如眼周或眼內)或其組合給予所述的化合物。制劑還可以包括遞送載體，諸如，例如脂質體。
VII.給予和劑量盡管可以以任意各種方式，包括通過全身給予本發明的分子，但是在具體的實施方案中，通過局部將其給藥(諸如，例如直接局部施用在鞏膜上、眼周注射和眼球后注射)。
改變組織的分子的劑量根據下列因素的不同而廣泛改變給藥方式；攜帶該分子的制劑，諸如脂質體形式；或該分子是否與靶標特異性配體，諸如抗體或免疫活性片段偶聯。作為一般公認的，在分子類型、制劑、給藥方式與劑量水平之間存在相關性。調整這些參數以適合于具體的組合是可能和常規的。
VIII.能源能源包括相應釋放籠蔽的交聯試劑或光聚合光可聚合的化合物的任意刺激物。盡管能源為本領域中眾所周知，但是能源的典型形式包括光或超聲。在具體的實施方案中，使用單光子光化學、雙光子光化學或多光子光化學。在一個具體的實施方案中，使用單色光。
用于分子的有效地選擇性光活化的各種參數可能是相關的。因此，劑量應根據其它參數來調整，例如能流、輻射度、治療期限和給予該劑量與治療照射之間的時間間隔。應調整所有這些參數以便在不明顯損害眼組織的情況下產生對視力功能的提高，并且本領域技術人員充分了解如何如此進行。
例如，涉及雙光子吸收的組合物和方法為本領域中眾所周知，不過，典型方法描述在美國專利US6,267,913、美國專利US6,472,541和WO00/31588中，將這些文獻完整地引入本文作為參考。
IX.用于治療作用的試驗在本發明具體的方面中，通過本發明的方法和組合物強化鞏膜。在本發明備選的描述中，使眼組織模量增加，至少阻止鞏膜變薄，減少順應性，減少蠕變等。在使用本發明的方法之前和/或之后，通過本領域中合適的方法測定這些參數，并且這些方法可以為定性試驗或定量試驗。
在具體的實施方案中，提出的治療近視的方法使得近視的發生得到預防或抑制。在近視患者中，治療應使該病的發展停止或延緩。可以使用可按受的診斷技術進行臨床實踐中的治療有效性評價，諸如超聲、光學結合性體層攝影術、核磁共振成像、眼底照相術、掃描激光眼科學(opthalmology)、裂隙燈眼科學(opthalmology)等(Goss 1997，Haigis 2000)。這些技術可以用于對眼特征進行測定，例如，軸長、玻璃體腔長度和眼球形狀。
用于評價治療有效性的體外研究可以用于研究組織物理特性，例如滲透性和機械特性的改變。可以使用諸如MRJ或與Ussing使實驗聯合的粒子檢測這類方法進行滲透性定量(Olsen 1995)。機械特性的預計改變可以包括，但不限于或必然包括剪切模量增加、Young氏模量增加、壓縮模量增加、順應性下降和蠕變減少。常用的生物機械和流變操作可以用于對這類治療作用進行定量(Downs 2003，Jin 2001，Knapp 1997，McBrien 2003，St.Helen 1961，本文中的實施例1和2)。
用于測定強度和模量的其它實施方案包括鞏膜中超聲和波的傳播。
實施例通過實例提供了下列實施例，并且它們不以任何方式來限定本發明的范圍。
實施例1通過聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)處理增加鞏膜模量本發明包括通過改變鞏膜的物理或化學特性治療近視的方法。在這類治療方法的一個實例中，光可聚合的分子可以用于獲得所需的效果，包括鞏膜的增厚、加強、交聯和強化。這類分子在給藥時為無活性的并且近通過局部定向的能量，如光或超聲活化。用經藥理學驗證的方法施用所述的治療，優選眼球后給藥。
作為具體的實例，可以提供眼球后施用無活性分子并且給予5-60分鐘以便擴散入鞏膜而達到所需深度。可以使用與無活性分子結合或不結合，但以與分子相同速率擴散的熒光標記監測分子灌注。然后可以通過使用能量，例如UV光照射適當的劑量時間(1-30分鐘)活化分子而獲得所需效果。可以基于患者需求、選擇的分子、擴散時間、光源和遞送方法調整用于所需效果的照射時間。可以將將進一步的檢查用于測定進一步的治療是否必不可少。
作為可以使用的分子的一個具體實例，將聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)與光敏引發劑([(4-苯甲酰基芐基)三甲基銨溴化物)選作驗證物質。PEGDM因其被聚合的能力、其水溶性及其生物相容性而成為一種用于這種治療的合適的物質(Riley 2001)。理想的光敏引發劑應為是如有些，如化合物15，但活化波長、活化效能、自由基產生和毒性是可變的，可以對其進行調整以便獲得理想的治療效果。這種能源提供了局部激活治療的方法，并且在本實施例中，以與用于體內對角膜研究類似的水平使用UV(Wollensak，2003)。臨床光源優選長波(＞400nm)和多光子，透入較大的深度，較低的細胞毒性和更精確的三維治療定位。
本實施例證實這類治療增加鞏膜模量且由此強化該組織的能力。研究用于進行如下測定1)是否可以通過使用聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)與光敏引發劑灌注并且使聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)與光敏引發劑進行光聚合來增加鞏膜的剪切模量；2)是否該模量依賴于PEGDM濃度；和3)是否該反應受到組織中氧濃度的影響。
方法使用8mm環鉆沖頭從豬眼(死亡(mortem)后＜36小時)的后極中切下新鮮的8mm直徑鞏膜組織切片。在22℃下將組織切片放入Dulbecco’s磷酸鹽緩沖鹽水(DPBS)中24小時，此后開始測定貯存模量G’，即樣品的彈性的測量值。通過在安裝了減少通常在生物樣品中的壁滑動的固著楔工具(平行圍繞的正方形固著楔450um側邊，600um長，正方形格上中心到中心的距離1350um；Nickerson和Kornfield，2005)的TA Instruments AR2000電流計上的振蕩剪切試驗測定G’。在樣品負荷過程中的正常力為～0.1N。在負荷后，使組織在37℃下的DPBS溶液浴中平衡2分鐘。以恒定幅度的應力(5Pa)和角頻率(1rad/秒)將試驗進行1分鐘期限。然后從電流計上取下鞏膜切片并且放入不同百分比(0-25％w/w)550MW的聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)與1％w/w的典型光敏引發劑([(4-苯甲酰基芐基)三甲基銨溴化物)的溶液中。將該組織浸入溶液1小時，取出溶液并且用Kimwipe襯干，且然后放入如下三種環境之一中1]在組織大小的密封室中面對玻璃窗；2)空氣凈化的氣體中；3)氬氣凈化的氣體中。在沒有照射的5分鐘后，使用汞燈將鞏膜接觸365nm UV照射(5.0-～5.5mW/cm2)30分鐘。在照射和光聚合后，在22℃下將鞏膜切片放入DPBS沖洗24小時。然后使用與對起始模量相同的操作步驟測定最終模量。
結果附圖4中的每個數據點代表來自4個組織切片的結果(AVG±SD)。由于使用了25％PEGDM溶液，所以在氬氣環境中發生的模量改變超過了空氣環境(分別為241±105％增加和99±65％增加)；而小玻璃室使得改變(267±107％)與氫氣環境的改變接近。來自低濃度PEGDM溶液的改變較少。
顯然，可以通過用光可交聯的單體，諸如PEGDM處理增加鞏膜的貯存模量。這些實驗證實氧依賴于光聚合且劑量依賴于模量。固氧傾向于作為自由基清除劑起作用而預計氧的依賴性，并且控制組織中氧的濃度可以提供調節反應的有用方法。此外，鞏膜中的脈管系統對聚合敏感性較低并且保持不變，而周圍組織得到處理。因為在較低濃度下可以添加的對存在的網狀結構的支持程度較低，所以預計了濃度依賴性模量。在具體的實施方案中，這允許基于溶液劑量的鞏膜機械特性轉變。玻璃窗分離了組織并且在自由基清除劑的數量耗盡時，反應以不受訪礙的形式進行，因為它可以處于氬氣環境中。該方法提供了密封組織的附加有益性以便自始至終在本研究中防止水化。
實施例2鞏膜結構完整性的增加正如實施例1中所述，治療近視能夠使用諸如PEGDM這類分子。除上述變量外，不同分子量的單體可以在治療的組織中產生不同的特性，諸如厚度、強度、柔韌性和滲透性。
研究用于測定使用PEGDM溶液灌注并且使用UV光照射的人鞏膜是否可以獲得如貯存模量G’所確定的在結構完整性增加。
使用8mm環鉆沖頭從豬眼(死亡(mortem)后＜72小時)的后極中切下新鮮的8mm直徑鞏膜組織切片。在22℃下將組織切片放入Dulbecco’s磷酸鹽緩沖鹽水(DPBS)中24小時，此后開始測定貯存模量G’，即樣品的彈性的測量值。通過在安裝了減少通常在生物樣品中的壁滑動的固著楔工具(平行圍繞的正方形固著楔450um側邊，600um長，正方形格上中心到中心的距離1350um；Nickerson和Kornfield，2005)的TA Instruments AR2000電流計上的振蕩剪切試驗測定G’。在樣品負荷過程中的正常力為～0.1N。在負荷后，使組織在37℃下的DPBS溶液浴中平衡2分鐘。以恒定幅度的應力(5Pa)和角頻率(1rad/秒)將試驗進行1分鐘期限。然后將鞏膜切片并且放入不同百分比(0、10、50％w/w)和分子量(550或875MW)的聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯(PEGDM)與1％w/w的光敏引發劑([(4-苯甲酰基芐基)三甲基銨溴化物)的溶液中。將該組織浸入溶液1小時，取出溶液并且用Kimwipe襯干，且然后放入在組織大小的密封室中面對玻璃窗。使用汞燈將鞏膜接觸365nm UV照射(～4mW/cm2)30分鐘。在照射和光聚合后，在22℃下將鞏膜切片放入DPBS沖洗4.5小時。然后使用與對起始模量相同的操作步驟測定最終模量。
正如在附圖5中所觀察到的，模量的改變速PEGDM濃度的增加而增加。根據該數據可以確定分子量不依賴于模量。
通過用PEGDM溶液處理可以強化人鞏膜，并且結果表明可以預計具有劑量依賴性的模量。在本發明的具體實施方案中，盡管可以將進一步的研究用于測定依賴于模量的分子量，但是溶液中單體的分子量直接或間接影響治療組織的最終物理特性。
實施例3典型聚合引發劑及其合成在使用光可聚合的化合物的實施方案中，優選將該化合物與光敏引發劑一起提供。盡管可以使用各種光敏引發劑，但是附圖6中解釋了三種典型聚合引發劑的合成(1)雙光子聚合引發劑化合物2的合成向燒瓶中加入2.5gm(7.71mmol)2，7-二溴芴(化合物1)、4.9gm(19.1mmol)6-碘己酸叔丁酯并且向200mg 12-冠-6中加入80mL DMSO和7mL水，隨后添加1.5gm(26.8mmol)KOH。將該反應混合物在氬氣環境中攪拌過夜。通過添加500mL乙酸乙酯和400mL鹽水溶液稀釋該反應混合物。在充分振搖后，分離有機層并且再用鹽水洗滌。用硫酸鈉干燥有機層并且濃縮。給硅膠(150gm)中加載己烷，加載在少量CH2Cl2中的粗產物并且用0-70％CH2Cl2/己烷洗脫柱，通過TLC(CH2Cl2∶己烷＝7∶3)鑒定級分并且收集所需級分且濃縮至得到4.5g(84.7％)的化合物2。
化合物3的合成向燒瓶中加入2.0gm(11.8mmol)4-溴苯酚、2.7gm(10.8mmol)6-碘己酸叔丁酯并且向100mg 12-冠-6中加入40mLDMSO和5mL水，隨后添加1.0gm(17.8mmol)KOH。將該反應混合物在氬氣環境中攪拌過夜。通過添加500mL乙酸乙酯和200mL鹽水溶液稀釋該反應混合物。在充分振搖后，分離有機層并且再用鹽水洗滌。用硫酸鈉干燥有機層并且濃縮。給硅膠(100gm)中加載己烷，加載在少量CH2Cl2中的粗產物并且用0-50％CH2Cl2/己烷洗脫柱，通過TLC(CH2Cl2∶己烷＝1∶1)鑒定級分，通過UV光和CAM染色劑顯色并且收集所需級分且濃縮至得到3.1g(76.5％)的化合物3。
化合物4的合成向50mL-Shlenk管中加入1.5gm(4.3mmol)化合物3、0.65g(7.0mmol)苯胺、75mg(0.082mmol)Pd2(dab)3[三二亞芐基丙酮)二鈀(0)]和95mg(0.17mmol)DPPF[1，1’-雙(二苯基膦基)二茂鐵]和30mL甲苯。將該反應混合物在氬氣環境中攪拌20分鐘并且加熱至110℃，立即加入600mg(6.2mmol)叔丁醇鈉。密封該反應混合物并且在110℃下加熱30分鐘。在冷卻后，將該化合物從Shlenk管中傾入200mL乙酸乙酯，并且用鹽水將該溶液洗滌兩次，用硫酸鈉干燥并且濃縮。給硅膠(100gm)加載己烷，且加載在少量CH2Cl2中的粗產物并且用0-10％乙酸乙酯/己烷洗脫柱，通過TLC(EtOAc∶己烷＝1∶1)鑒定級分，通過UV光顯色并且收集所需級分且濃縮至得到1.2g(78.5％)的化合物4。
化合物5的合成向50mL-Shlenk管中加入0.88gm(1.28mmol)化合物2、1.0g(2.81mmol)化合物4、80mg(0.087mmol)Pd2(dab)3和100mg(0.18mmol)DPPF和20mL甲苯.將該反應混合物在氬氣環境中攪拌20分鐘并且加熱至110℃，立即加入670mg(7.0mmol)叔丁醇鈉。密封該反應混合物并且在110℃下加熱2 小時。在冷卻后，將該化合物從Shlenk管中傾入200mL乙酸乙酯，并且用鹽水將該溶液洗滌兩次，用硫酸鈉干燥并且濃縮。給硅膠(100gm)加載CH2Cl2，加載在少量CH2Cl2中的粗產物并且用2×250mL CH2Cl2和2×250mLCH2Cl25％乙酸乙酯/CH2Cl2洗脫柱，通過TLC(EtOAc∶CH2Cl2＝5∶95)鑒定級分，通過UV光顯色并且收集所需級分且濃縮至得到0.7g(45.1％)的化合物5。
化合物5的合成向0.30gm(0.24mmol)化合物5中加入含有0.1mL三異丙基硅烷的20mL TFA(三氟乙酸)/20mL CH2Cl2的溶液。將該反應混合物在氬氣環境中攪拌2小時并且通過添加40mL甲苯稀釋所得混合物。除去溶劑并且將殘余物與甲苯一起共蒸發三次。將粗產物化合物5不經進一步純化使用。
附圖7解釋了乙二醇寡聚體的典型合成途經。
化合物7的合成向5.0gm(14.3mmol)聚(乙二醇)甲醚(典型的Mn350)中加入50mL干THF，同時將該溶液冷卻入冰水浴，分部分加入在礦物油中的0.68gm(17.0mmol)NaH。在攪拌的同時和2小時內將該反應混合物逐步溫至室溫。將所得混合物重新冷卻入相同的冰水浴，加入4.1gm(21.5mmol)的甲苯磺酰氯并且將該混合物攪拌過夜。除去溶劑并且通過添加150mL二氯甲烷和100mL鹽水稀釋殘余物，在充分振搖后，分離有機層并且用鹽水洗滌一次以上，用硫酸鈉干燥并且濃縮。給硅膠(100gm)加載CH2Cl2，加載在少量CH2Cl2中的粗產物并且用1-5％CH3OH/CH2Cl2洗脫柱，通過TLC(CH3OH∶CH2Cl2＝5∶95)鑒定級分，用碘顯色并且收集所需級分且濃縮至得到2.4g(86.4％)的化合物8。
化合物9的合成向2.4gm(4.82mmol)化合物8中加入80mLTHF、1.8mL水和12.5gm(47.7mmol)三苯膦。將該反應混合物在氬氣環境中攪拌過夜。在除去溶劑后，將殘余物溶于40mL 4％的檸檬酸溶液和100mL乙酸乙酯。分離有機層并且用10mL 4％的檸檬酸溶液反萃取。用20mL乙酸乙酯將合并的水溶液萃取1次。通過添加5N NaOH溶液將該水溶液的pH調整至14。用二氯甲烷(2×150mL)將所得堿性溶液萃取2次。用硫酸鈉干燥合并的萃取物并且濃縮至得到1.7g(92.0％)的純化合物9。
化合物10的合成向100mg(0.082mmol)化合物6中加入252mg(0.66mmol)化合物9、200mg(0.78mmol)2-氯-1-甲基吡啶碘化物、1.0mL TEA(三乙胺)和25mL二氯甲烷。將該反應混合物在氬氣環境中攪拌過夜。通過添加50mL二氯甲烷稀釋該方化合物，用1.0N NaOH將該反應混合物洗滌1次，用4％檸檬酸溶液洗滌1次并且用鹽水洗滌1次，用硫酸鈉干燥并且濃縮。給硅膠(50gm)加載CH2Cl2，加載在少量CH2Cl2中的粗產物并且用1-8％CH3OH/CH2Cl2洗脫柱，通過TLC(CH3OH∶CH2Cl2＝5∶95)鑒定級分，通過長波UV顯色并且收集所需級分且濃縮至得到220mg(84.6％)的化合物10。
(2)單光子聚合引發劑(i)長波單光子聚合引發劑附圖8解釋了單光子聚合引發劑的典型合成途經。
化合物11的合成向燒瓶中加入4.0gm(20mmol)4-溴-3，5-二甲基苯酚，加入50mL干THF，同時將該溶液冷卻入冰水浴，分部分加入在礦物油中的0.90gm(22.5mmol)NaH。在攪拌的同時和2小時內將該反應混合物逐步溫至室溫。將所得混合物重新冷卻入冰水浴，加入8.0gm(12.8mmol)化合物7和1.0gm 18-管-6并且將該化合物在氬氣環境中回流過夜。除去溶劑并且通過添加150mL二氯甲烷和100mL鹽水稀釋殘余物，在充分振搖后，分離有機層并且用鹽水洗滌一次以上，用硫酸鈉光子并且濃縮。給硅膠(100gm)加載CH2Cl2，加載在少量CH2Cl2中的粗產物并且用1-5％CH3OH/CH2Cl2洗脫柱，通過TLC(CH3OH∶CH2Cl2＝8∶92)鑒定級分，用碘顯色并且收集所需級分且濃縮至得到7.1g(93.1％)的化合物11。
化合物12的合成向2.5gm化合物11中加入40mL干THF。在將該溶液冷卻入干冰-丙酮浴(-78℃)的同時，緩慢加入3.5mL(9.8mmol)2.8M在己烷中的nBuli。將該反應混合物逐步溫至室溫并且重新冷卻入相同的干冰-丙酮浴，并且使CO2氣體通過進入該溶液發泡30分鐘。將該反應混合物攪拌過夜。在加入20mL 1.0N HCl溶液后，濃縮該混合物，將殘余物溶于200mL二氯甲烷。用4％檸檬酸溶液(2×100mL)將有機層洗滌2次。給硅膠(70gm)加載CH2Cl2，加載在少量CH2Cl2中的粗產物并且用1-8％CH3OH/CH2Cl2洗脫柱，通過TLC(CH3OH∶CH2Cl2＝8∶92)鑒定級分，用碘顯色并且收集所需級分且濃縮至得到0.9g(44.5％)的化合物12。
(ii)短波單光子聚合引發劑附圖9解釋了短波單光子聚合引發劑的典型合成途經化合物15的合成向0.5gm(1.88mmol)4-(溴甲基)乙酰苯中加入15mL氯仿、15mL乙醚和2.2mL三甲胺。將該反應混合物攪拌3小時，除去溶劑。將殘余物溶于15mL甲醇并且加入80mL乙醚。將該混合物在20℃下冷卻3小時，形成白色沉淀并且過濾。在用高度真空干燥后，得到0.55gm(90.4％)的所需產物化合物15。
實施例4近視的治療在本發明的一個具體的實施方案中，患有進行性高度近視的患者接受眼球后注射本發明的化合物，諸如聚(乙二醇)二甲基丙烯酸酯的單體，且然后在月15-120分鐘后，在后極區對鞏膜進行雙光子照射。在PEGDM聚合后，鞏膜模量增加且近視的發展得到防止或阻止。重復治療，諸如，例如在約2-12個月后，同時，例如使用部分結合性干擾測定法測量眼的伸長。
在本發明的另一個實施方案中，提供了鑒定基于來自靶向的組織，諸如鞏膜的內部光散射治療的組織的方法。使用可見光或紅外光的光學結合性體層攝影術(OCT)用于檢測眼中鞏膜的物理或化學性質的改變。在某些實施方案中，OCT不僅用于觀察眼內的結構，而且通過多普勒OCT觀察結構的可動性和化學性質。在該實施方案中，OCT和/或其變化形式用于測定具有改變特性的鞏膜的性質以便允許指導治療。治療可以為對在鞏膜內或接近鞏膜的部位給予的活性劑進行光釋放或光活化。
參考文獻本說明書中提及的所有專利和公開文獻表示本領域技術人員所涉及的水平。將所有專利和公開文獻引入本文作為參考，其引用程度與將參考文獻各自特別和分別引入本文作為參考的程度相同。
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權利要求
1.治療和/或預防個體近視的方法，所述方法包括下列步驟給該個體的鞏膜提供由光可活化的籠蔽劑組成的交聯化合物，使得該化合物可以特異性地被照射活化而在所述組織的所需區域產生交聯物。
2.權利要求1所述的方法，其中所述的交聯化合物在被活化時產生單一的交聯分子。
3.權利要求1所述的方法，其中所述的交聯化合物在被活化時產生兩種或多種交聯分子。
4.權利要求1所述的方法，其中所述的交聯化合物包括在活化時變成各交聯分子的多個重復單元。
5.權利要求1所述的方法，交聯反應能夠與鞏膜的分子形成鍵。
6.權利要求5所述的方法，其中所述的鞏膜分子為蛋白質、多糖、碳水化合物、糖胺聚糖、蛋白聚糖或其組合。
7.權利要求1所述的方法，其中所述的光活化包括單光子吸收。
8.權利要求1所述的方法，其中所述的光活化包括雙光子吸收。
9.權利要求1所述的方法，其中所述的光活化包括多光子吸收。
10.權利要求1所述的方法，其中所述的籠蔽劑包括對-硝基芐基、二乙酰苯基、苯甲酰甲基、反式-鄰-肉桂酰基、香豆素基、喹啉-2-酮基、呫噸基、噻噸基、硒基呫噸基、蒽基或均二苯代乙烯基。
11.權利要求1所述的方法，其中通過診斷成像鑒定所需的區域。
12.權利要求1所述的方法，其中通過超聲成像、OCT成像、OCT多普勒顯像或磁共振成像(MRI)鑒定所需的區域。
13.治療和/或預防個體近視的方法，包括給該個體的鞏膜提供如下成分的步驟帶有至少一種適合于聚合的部分的光可聚合的化合物；和光敏引發劑，其中在接觸光時，所述化合物能夠與該化合物的另一個分子、鞏膜的分子或它們兩者形成共價鍵。
14.權利要求13所述的方法，其中將所述光可聚合的化合物的部分進一步定義為包括丙烯酸酯、二丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸酯或乙烯基。
15.權利要求13所述的方法，其中將所述的光可聚合的化合物進一步定義為親水性聚合物。
16.權利要求15所述的方法，其中所述的親水性聚合物包括聚乙二醇(PEG)、蛋白質或多糖。
17.權利要求16所述的方法，其中所述的多糖包括聚(透明質酸)、硫酸皮膚素、硫酸軟骨素或硫酸角質素。
18.權利要求15所述的方法，其中所述的親水性聚合物包括彈性蛋白。
19.權利要求18所述的方法，其中將所述的彈性蛋白進一步定義為天然彈性蛋白或改造的彈性蛋白。
20.權利要求19所述的方法，其中將所述的改造的彈性蛋白進一步定義為具有適合于聚合的一種或多種天然氨基酸取代。
21.權利要求19所述的方法，其中將所述的改造的彈性蛋白進一步定義為帶有一種或多種非-天然氨基酸，它們包括一種或多種適合于聚合、適合于光引發或這兩者的化學基團。
22.權利要求13所述的方法，其中接觸光定向于通過診斷成像鑒定的鞏膜區。
23.權利要求13所述的方法，其中接觸光定向于通過超聲成像、OCT成像、OCT多普勒顯像或磁共振成像(MRI)鑒定的鞏膜區。
24.治療和/或預防個體近視的方法，包括下列步驟對個體提供用光可活化的籠蔽劑籠蔽的交聯化合物；使光可活化的籠蔽劑發生光活化；和交聯鞏膜的至少一種分子。
25.改變眼組織的一種或多種機械特性的方法，包括下列步驟中的一個或兩者1)對個體的眼組織提供由光可活化的籠蔽劑組成的交聯化合物，其中在對籠蔽劑進行選擇性光活化時，交聯化合物與眼組織的至少一種分子交聯；和2)對個體的眼組織提供帶有至少一種適合于聚合的端基的光可聚合的化合物，和光敏引發劑，其中在接觸光時，該化合物與其自身、與眼組織的分子或它們兩者聚合。
26.權利要求25所述的方法，其中所述的眼組織包括角質層、鞏膜、眼瞼、虹膜、小梁網或流出通道的至少部分。
27.權利要求25所述的方法，其中將所述的交聯劑進一步定義為自身與眼組織中的化合物交聯。
全文摘要
本發明涉及改變眼內至少一種組織的至少部分的物理和/或化學特性的方法。在一個具體的實施方案中，本發明涉及治療和/或預防近視的方法。活化的能源用于光聚合或交聯鞏膜內的分子，由此增加該組織的強度。對個體給予與所述膜結合的交聯試劑或光聚合分子，然后使其精確接觸能源，諸如光或超聲。
文檔編號A61K49/00GK1980651SQ200580023011
公開日2007年6月13日 申請日期2005年5月9日 優先權日2004年5月7日
發明者D·M·施沃茨, 喻長軍, R·H·格魯布斯, J·A·科恩費爾德, S·E·弗拉澤, M·S·馬特森 申請人:加州大學評議會, 加利福尼亞科技學院