水凝膠密封劑，和應用水凝膠密封劑治療或預防創(chuàng)傷、刺傷、割傷、燒傷、潰瘍和類似傷口的裝置、系統(tǒng)和方法。在一個實施方案中，本發(fā)明提供肺部組織缺損的治療或預防，從而預防受試者發(fā)生氣胸(即肺萎陷)。
[0047]本發(fā)明包括將水凝膠密封劑應用于目標部位的裝置。在某些實施方案中，本發(fā)明的裝置遞送在受試者內的目標部位處形成氣密密封劑的水凝膠組合物。在某些實施方案中，所述裝置包括雙筒注射器，其包括第一腔室和第二腔室，其中第一腔室容納液體組分且第二腔室容納固體組分。在一個實施方案中，所述裝置包括連接所述第一腔室與所述第二腔室的端口，以使在裝置即將使用前才在第一腔室、第二腔室或兩者中將液體組分與固定組分混合在一起形成水凝膠溶液。水凝膠溶液隨后在使用所述裝置將溶液或凝膠施用至受試者內的目標部位前、期間或后膠化形成水凝膠。
[0048]在一個實施方案中，本發(fā)明包括密封由活檢、消融或其他臨床手術造成的肺部刺孔的裝置和方法。在某些方面，在活檢期間在刺穿肺部前將本發(fā)明的水凝膠應用于肺的表面。本發(fā)明降低了患者在經皮穿刺針肺活檢期間發(fā)生肺萎陷的風險。
[0049]在一個實施方案中，本發(fā)明的裝置和方法被用于在組織缺損形成于組織上或中之前、期間或之后將不同剛度的壓力水凝膠施用至身體組織。例如，在一個實施方案中，本發(fā)明的裝置包括結合肺針活檢使用的水凝膠密封劑，其中所述密封劑經制備并在刺穿肺部前施用至肺的表面上。所施用的水凝膠從而防止空氣泄漏至胸膜腔中和相關并發(fā)癥。在一個實施方案中，本發(fā)明的裝置和方法被用于在組織缺損形成于組織上或中之后將不同剛度的壓力水凝膠施用至身體組織以終止空氣、血液或其他流體泄漏蔓延。
[0050]在某些實施方案中，所施用的本發(fā)明水凝膠將治療劑如利多卡因釋放至目標部位。可遞送任何治療劑，包括，但不限制于，疼痛緩解劑、麻醉藥、鎮(zhèn)痛藥、類固醇、激素、抗炎藥、凝血劑、抗凝血劑和類似治療劑。在一個實施方案中，本發(fā)明的裝置被用于在醫(yī)療手術前將水凝膠施用至受試者的目標部位，且可用于釋放藥物如疼痛緩解劑同時提供對抗空氣或其他流體的壓力密封。一種或多種治療劑的釋放可在水凝膠首次應用后的幾秒、幾分鐘、幾小時、幾天、幾周、幾個月或幾年內發(fā)生。
[0051]在一個實施方案中，本發(fā)明的裝置包括具有至少兩個腔室的注射器總成。例如，所述裝置可包括第一腔室和第二腔室，其中所述第一腔室容置水凝膠的第一組分且所述第二腔室容置水凝膠的第二組分，其中在使用所述裝置前，隔離所述腔室從而防止第一與第二組分接觸。例如，在某些實施方案中，第一和第二腔室各自容置水凝膠的液體組分或固體組分之一。這些組分被分開儲存以提供延長的裝置壽命，并允許在應用前通過混合機構將固體組分快速水合成具有各種可調節(jié)性質的水凝膠。在將水凝膠應用于受試者組織前，使用所述裝置，通過將液體與固體組分混合在一起首先配制水凝膠溶液，并隨后將溶液或聚合水凝膠遞送至受試者的目標部位。
[0052]圖1至圖3描繪包括第一針筒10和第二針筒20的本發(fā)明示例性裝置100。第一針筒10包括近端、遠端和行經針筒長度的內孔或內腔。裝置100包括與第一針筒10的近端連通的第一活塞11。例如，第一活塞11被構造成可滑動嚙合在第一針筒10內，以使可操縱第一活塞11在第一針筒10的內孔內往復滑動。在某些實施方案中，第一活塞11包括在第一活塞11的近端處的把手16，其允許用戶對活塞11施加推拉運動。第一活塞11還包括安裝在第一活塞11的遠尖端的第一塞子12。第一塞子12被設計以適配在第一針筒10內，以使第一塞子12填充第一針筒10的徑向橫截面，從而在第一針筒10內形成可滑動密封。第一針筒10和第一塞子12形成安置于第一針筒10的遠端處的第一腔室13，以使第一活塞11和第一塞子12在第一針筒10內的滑動改變第一腔室13的大小和體積。第一腔室13能夠容置水凝膠、水凝膠溶液和/或聚合水凝膠的一種或多種組分。
[0053]類似于第一針筒10，第二針筒20包括近端、遠端和行經針筒長度的內孔或內腔。裝置100包括與第二針筒20的近端連通的第二活塞21。例如，第二活塞21被構造成可在第二針筒20內滑動嚙合，以使可操縱第二活塞21在第二針筒20的內孔內往復滑動。在某些實施方案中，第二活塞21包括在第二活塞21的近端處的把手26，其允許用戶對活塞21施加推拉運動。第二活塞21還包括安裝于第二活塞21的遠尖端處的第二塞子22。第二塞子22被設計以適配在第二針筒20內，以使第二塞子22填充第二針筒20的徑向橫截面，從而在第二針筒20內形成可滑動密封。第二針筒20和第二塞子22形成安置于第二針筒20的遠端處的第二腔室23，以使第二活塞21和第二塞子22在第二針筒20內的滑動改變第二腔室23的大小和體積。第二腔室23能夠容置水凝膠、水凝膠溶液和/或聚合水凝膠的一種或多種組分。
[0054]在一個實施方案中，第一腔室13包括水凝膠的第一組分且第二腔室包括水凝膠的第二組分。例如，在一個實施方案中，第一腔室13包括水凝膠的液體組分14，且第二腔室23包括水凝膠的固體組分24。然而，正如技術人員所理解，裝置不限制于用哪一腔室容納哪一組分。例如，在某些實施方案中，第一腔室13容納固體組分，而第二腔室23容納液體組分。在使用裝置前，第一腔室13和第二腔室23被用于容納并分離水凝膠的液體和固體組分，以使其在裝置使用之前不久或期間接觸。
[0055]第一針筒10和第二針筒20可以具有被構造成在每個針筒的腔室內容納合適量液體組分14和固體組分24的任何合適大小和形狀。例如，針筒可以呈圓柱形、矩形、三角形、不規(guī)則形狀或類似形狀。
[0056]在某些實施方案中，第一針筒10或第二針筒20具有適合在第一腔室13或第二腔室23內容置在約lcc至約lOOcc范圍內的體積的液體組分14的大小。然而，裝置不限制于任何特定的液體組分14體積。在某些實施方案中，第一針筒10或第二針筒20具有適合在第一腔室13或第二腔室內容置在約lmg至約100g范圍內的固體組分24量的大小。然而，裝置不限制于任何特定的固體組分24量或體積。指定范圍提供了適合不同生理機能和情況的寬廣可調諧的水凝膠參數(shù)范圍。
[0057]第一針筒10和第二針筒20可由本領域已知的任何合適材料制造，包括但不限制于，塑料、聚合物、玻璃和類似材料。在某些實施方案中，材料呈非反應性，以使其不與容納于腔室內的液體組分、固體組分或水凝膠溶液反應。
[0058]第一塞子12和第二塞子22可由本領域已知的任何合適材料制造，包括但不限制于塑料、橡膠、聚合物和類似材料。在某些實施方案中，材料呈非反應性，以使其不與容納于腔室內的液體組分、固體組分或水凝膠溶液反應。
[0059]裝置100還包括與第一腔室13和第二腔室23連通的端口 40。端口 40可具有允許水凝膠組分向和從第一腔室13和第二腔室23流通的任何合適大小和形狀。在某些方面，端口 40可以是在分離第一腔室13與第二腔室23的壁中的開口。在另一實施方案中，端口40包括具有界定長度的導管，其連接第一腔室13與第二腔室23。端口 40能夠針對混合固體組分24與液體組分14形成均質水凝膠溶液70的目的提供第一腔室13與第二腔室23之間的受控液體流動。端口 40可按各種不同方式控制液體的流動，包括但不限制于提供單向、雙向或手動可調節(jié)流動控制，使用閥門、膜式過濾器、基于形狀的混合通道或其他流動控制裝置之一或組合。在某些實施方案中，端口 40包括可拆除物理障礙(虛線)，其分離第一腔室13與第二腔室23的內容物。例如，物理障礙可以是可爆裂膜、可滑動臂、閥門或類似裝置。例如，在某些實施方案中，可爆裂膜初始時阻塞端口 40，在混合期間被操縱活塞中的一個或多個往復通過針筒所產生的壓力破壞。在一個實施方案中，端口 40包括具有一個或多個狹縫的柔性或彈性材料，其僅在施加力時才允許流體流通。
[0060]應明白端口 40可沿針筒10和針筒20的長度安置于任何位置，以使當混合時水凝膠組分中的一種或多種可經由端口 40在腔室13與腔室23之間流通。在特定實施方案中，端口 40安置于第一針筒10和第二針筒20的遠端處或附近。
[0061]在另一實施方案中，可在第一針筒10和/或第二針筒20內引導第一塞子12和/或第二塞子22阻塞端口 40。圖2描繪裝置100的替代實施方案，其中端口 40稍靠近針筒遠端安置，以使第二塞子22在其初始位置物理阻塞端口 40。
[0062]在某些實施方案中，端口 40可另外充當?shù)谝唤M分或第二組分的儲存腔室，替代或補充腔室之一。
[0063]在一個實施方案中，裝置包括水凝膠的第一組分和水凝膠的第二組分，以使當混合時，兩種組分形成水凝膠。例如，在某些實施方案中，裝置包括固體組分和液體組分。例如，裝置的固體組分可以是經過粉末化、冷凍干燥、干燥、凍干和類似處理的水凝膠形成化合物。在某些實施方案中，固體組分包括凍干固體聚合物粉末。在一個實施方案中，首先通過連同任何所需治療劑將聚合物與合適液體(例如，蒸餾水)混合形成凝膠，從而生成聚合物粉末。這個混合過程可以利用渦旋混合機輔助以加快固體聚合物與液體水合劑的混合過程，使得總混合時間在幾分鐘之內。隨后在約24小時的過程中冷凍干燥這種水凝膠以產生固體聚合物。為了增大表面積，隨后將這種聚合物碾碎成更小的片段至成為粉末。受凍干過程限制，總制備時間為約24小時。
[0064]裝置的液體組分可以是任何合適水合劑，包括本領域已知的鹽水或其他緩沖液。在使用裝置施用水凝膠前，混合固體與液體組分形成壓力水凝膠。在一個實施方案中，固體組分、液體組分或兩者包含一種或多種治療劑。
[0065]水凝膠一般可吸收大量液體并在平衡時，基本上由60至95%液體和僅5至30%固體聚合物組成。由于交聯(lián)聚合網絡的固有生物相容性，水凝膠特別有用(Hill-West等人，1994，Proc.Natl.Acad.Sc1.USA91:5967-5971)。水凝膠生物相容性可歸功于親水性和吸納大量生物流體的能力(Brannon-Peppas.Preparat1n and Characterizat1nof Cross-1 inked Hydrophilic Networks in Absorbent Polymer Technology,Brannon-Peppas 和 Harland 編著，1990，Elsevier:Amsterdam,第 45 至 66 頁；Peppas 和Mikos