用于栓塞的方法和材料

本申请根据35U.S.C.Section 119(e)而要求共同待审和共同转让的美国临时专利申请系列No 63/065,880的利益，该临时专利申请提交于2020年8月14日并且标题为“用于栓塞的方法和材料(METHODS AND MATERIALS FOR EMBOLIZATION)”，该申请以引用方式并入本文。

本发明在美国国立卫生研究院授予的HL137193和HL140951的政府资助下完成。政府对于本发明具有某些权利。

技术领域

本公开涉及用于一个或多个血管(例如，一个或多个动脉)的栓塞的方法和材料。例如，本公开提供了用于哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管(例如，一个或多个动脉)的栓塞的水凝胶组合物。

背景技术

抗凝(ACA)环境下的出血为一种与高发病率和死亡率相关联的严重医疗急诊。仅在美国，超过260万人患有关于ACA的心房纤颤(Lloyd-Jones等人，《循环(Circulation)》，121:948(2010年))。每年写出3000万以上的关于抗凝血剂的处方，并且关于新型口服抗凝剂的处方也在增加；仅抗凝血剂的出血频率骨架为每年15％至20％(Wysowski等人，《内科医学档案(Arch.Intern.Med.)》，167:1414(2007年)；和Zareh等人，《西部急诊医学杂志(West.J.Emerg.Med.)》，12:386(2011年))。具有机械瓣膜和心脏辅助装置(CAD)的患者的出血风险为甚至更高的(Eckman等人，《循环》，125:3038(2012年)；Kirley等人，《循环：心血管质量和转归(Circ.Cardiovasc.Qual.Outcomes)》，5:615(2012年)；和Smith等人，《胸部疾病杂志(J.Thorac.Dis.)》，7:2112(2015年))。

15年前引入的液体栓塞剂为特定配制材料，其设计成在原位部署之后自行固化。一旦注入，则液体栓塞剂经历转变以基于物理化学机制而形成固体，这些物理化学机制包括聚合、沉淀，和通过离子、共价或热过程的交联。然而，液体栓塞剂与风险相关联，诸如导管卡压(Qureshi等人，《血管与介入性神经病学杂志(J.Interv.Neurol.)》，8:37(2015年))，至多36％的再通率(Cekirge等人，《神经放射学(Neuroradiology)》，48:113(2006年))，以及注入期间的渗漏，该渗漏可引起非目标栓塞、血管毒性和/或坏死。

发明内容

本公开提供了用于一个或多个血管(例如，一个或多个动脉)的栓塞的方法和材料。例如，本公开提供了用于哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管(例如，一个或多个动脉)的栓塞(例如，可逆栓塞)的水凝胶组合物。

如本文所示出，包括18％(w/v)的A型明胶、9％(w/v)的硅酸盐纳米片和10％(w/w)的碘海醇或20％(w/w)的钽颗粒的射线不可透水凝胶组合物(例如，凝胶栓塞材料(GEM))可利用临床导管快速地输送至病变血管(例如，静脉或动脉)以实现一阶动脉的栓塞，诸如肾脏动脉和髂动脉。还如本文所示出，利用包括18％(w/v)的A型明胶、9％(w/v)的硅酸盐纳米片和10％(w/w)的碘海醇或20％(w/w)的钽颗粒的射线不可透GEM的栓塞可利用多个成像平台而在体内可视化。

通过输送水凝胶组合物(包含明胶、纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂)而具有执行哺乳动物(例如，人)的血管内的栓塞的能力提供了独特且未实现机会，以安全地和迅速地实现哺乳动物内一个或多个血管的止血，该一个或多个血管可进行可视化和监测(例如，在输送期间和/或之后)。例如，包含明胶、纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物可用于治疗流血，诸如出血(例如，内部器官的出血)。例如，利用临床导管来输送本文所提供的用于栓塞的水凝胶组合物为高效的、有效的、安全的和/或成本有效的。

一般来讲，本公开的一个方面特征在于水凝胶组合物，该水凝胶组合物包含：(a)明胶；(b)纳米硅酸盐；和(c)射线不可透造影剂。水凝胶组合物可包含约0.1％(w/v)至约20％(w/v)的明胶。水凝胶组合物可包含18％(w/v)的明胶。明胶可为A型明胶。水凝胶组合物可包含约3％(w/v)至约9％(w/v)的纳米硅酸盐。水凝胶组合物可包含约9％(w/v)的纳米硅酸盐。纳米硅酸盐可为硅酸盐纳米片。水凝胶组合物可包含约2％(w/w)至约30％(w/w)的射线不可透造影剂。水凝胶组合物可包含约10％(w/w)的射线不可透造影剂，并且该射线不可透造影剂可包含碘海醇。水凝胶组合物可包含约20％(w/w)的射线不可透造影剂，并且该射线不可透造影剂可包含钽颗粒。水凝胶组合物的粘度可以在约10

在另一个方面，本公开特征在于用于哺乳动物内血管的栓塞的方法。这些方法可包括将水凝胶组合物输送至哺乳动物内的血管或基本上由该输送组成，该水凝胶组合物包括明胶、纳米硅酸盐和射线不可透造影剂。哺乳动物可为人。输送可包括导管引导输送。输送可包括约1mL/分钟至约2mL/分钟的输送速率。输送可包括约2mL至约5mL的所述水凝胶组合物。

在另一个方面，本公开特征在于用于降低哺乳动物内血管的血流的方法。这些方法可包括将水凝胶组合物输送至哺乳动物内的血管或基本上由该输送组成，该水凝胶组合物包括明胶、纳米硅酸盐和射线不可透造影剂。哺乳动物可为人。输送可包括导管引导输送。输送可包括约1mL/分钟至约2mL/分钟的输送速率。输送可包括约2mL至约5mL的所述水凝胶组合物。

在另一个方面，本公开特征在于用于诱导哺乳动物内血管中的凝结的方法。这些方法可包括将水凝胶组合物输送至哺乳动物内的血管或基本上由该输送组成，该水凝胶组合物包括明胶、纳米硅酸盐和射线不可透造影剂。凝结可在输送之后的小于约20分钟内诱导。凝结可包括印迹凝块的形成，该印迹凝块具有约0.5立方厘米(cm

在另一个方面，本公开特征在于用于治疗患有出血性疾病的哺乳动物的方法。这些方法可包括将水凝胶组合物输送至哺乳动物内的血管或基本上由该输送组成，该水凝胶组合物包括明胶、纳米硅酸盐和射线不可透造影剂。出血性疾病可为非创伤性出血、创伤性出血、囊状动脉瘤、血管畸形、内漏、胃食管静脉曲张或动静脉瘘。哺乳动物可为人。输送可包括导管引导输送。输送可包括约1mL/分钟至约2mL/分钟的输送速率。输送可包括约2mL至约5mL的所述水凝胶组合物。

在另一个方面，本公开特征在于用于治疗患有肿瘤的哺乳动物的方法。这些方法可包括将水凝胶组合物输送至哺乳动物内的血管或基本上由该输送组成，该水凝胶组合物包括明胶、纳米硅酸盐和射线不可透造影剂，该血管滋养哺乳动物体内的肿瘤。肿瘤可为良性肿瘤。肿瘤可为恶性肿瘤。肿瘤可为肝脏肿瘤、子宫肌瘤、前列腺肿瘤、肾脏肿瘤或大脑肿瘤。哺乳动物可为人。输送可包括导管引导输送。输送可包括约1mL/分钟至约2mL/分钟的输送速率。输送可包括约2mL至约5mL的所述水凝胶组合物。

除非另有定义，本文所用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员通常所理解相同的意义。尽管与本文所描述那些类似或等同的方法和材料可用于实践本发明，但是下文描述了合适方法和材料。本文所提及的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献全文以引用方式并入。在冲突的情况下，将以本说明书(包括定义)为准。此外，材料、方法和实例仅为例示性的，并且不旨在为限制性的。

本发明的一个或多个实施例的细节在下述附图和具体实施方式中进行阐述。本发明的其它特征、目标和优点根据描述和附图并且根据权利要求书将为显而易见的。

附图说明

图1A至图1I.使用GEM的大鼠股动脉栓塞模型。大鼠股动脉(FA；箭头)在GEM注入之前(图1A)和之后(图1B，箭头)的图像。所暴露FA在GEM注入之前(图1C，箭头)和之后(图1D，箭头)的激光斑点造影微灌注成像(LSCI)示出血流的缺失。图1E.远侧主动脉中导管的数字减影血管造影术示出了右侧股动脉的GEM闭塞(箭头指示绕过GEM闭塞的侧支动脉)。图1F.利用在FA(箭头)的GEM栓塞之后的基线、第3天、第7天和第21天的LSCI的一组代表性后肢微灌注图像；对侧肢体为未处理对照。图1G.LSCI后肢灌注在基线、GEM栓塞后第0、1、3、7、14和21天的定量分析(相比于基线，*P<0.0001；n＝6)。图1H.FA的重建最大强度投影(MIP)图像示出了在第0、3、7和21天的所栓塞动脉的管腔内的GEM以及造影剂(箭头)；这些图像示出了动脉内侧的GEM的时间依赖性结构变化，从而表明逐渐材料重塑(*第0天指示侧环支动脉中的GEM)。图1I.GEM栓塞FA在第0天和第21天的H&E染色横截面；第0天的箭头指示动脉管腔以GEM的完全闭塞。第21天的箭头指示GEM以FA管腔内侧的肉芽组织的近乎完全替代的重塑。

图2A至图2M.以多种成像形态评估GEM可视性。图2A.示出了在模拟人胸部的影像内侧的装载有0至30％Ta-GEM的8个注射器的CT轴向图像；20％Ta GEM(虚线轮廓)展示了当相比于30％Ta GEM或50％碘海醇(n＝4)GEM时的类似Hounsfield单位(图2B)。图2C.装载有GEM(包含10％的碘海醇、20％的Ta纳米颗粒(纳米Ta)或20％的Ta微粒(微Ta))的注射器的荧光图像；关于荧光图像的平均像素强度的量化示出，20％的微Ta产生了图2D所示的最高强度(n＝4)。图2E至图2F.在猪的经皮肝脏静脉栓塞期间利用20％Ta-GEM的相应超声和荧光图像(白色箭头)。图2G.包含0至30％的Ta微粒的GEM的剪切波弹性图的图形总结(n＝3)。图2H.填充有20％Ta-GEM的注射器的标准T1和T2 MR成像的横视图示出了T1序列的衰减和T2序列的明亮信号。图2I.肌肉和肝脏的T1和T2信号相对于MRI影像进行计算。图2J和图2K.图形示出了20％Ta GEM相对于所计算信号(图2I)的T1和T2信号；这些信号指示，信号强度大于肌肉或肝脏，从而表明20％Ta GEM将为通过MRI可视的。图2L.20％Ta-GEM的扫描电镜术(白色箭头，钽微粒)。图2M.装载了20％Ta-GEM的注射器的Micro-CT图像示出了Ta在GEM中的均匀分布。数据为平均值±SD(**P<0.01，***P<0.001，****P<0.0001)。

图3A至图3L.Ta-GEM的物理和机械表征。图3A.注入力测试的示意图。表示指示在测试期间所用的导管和参数(I.D.：导管的内径)。图3B.1mL注射器中GEM和Ta-GEM的代表性注入力曲线，以1mL/分钟通过110cm，2.8F的微导管所注入。图3C.2.8F微导管系统中GEM和Ta-GEM的挣脱力和注入力的总结(n＝5)。图3D.GEM和Ta-GEM的代表性注入力曲线，其分别装载于3mL注射器中并且以2mL/分钟通过100cm的5F导管进行注入。图3E.GEM和Ta-GEM在5F导管系统中的挣脱力和注入力的总结(n＝5)。图3F.Ta-GEM以2mL/分钟通过5F导管的间断输送(10秒输送，然后5秒停留时间)的注入力曲线。图3G.比较GEM和Ta-GEM在37℃下的流动曲线示出了剪切稀化性质。图3H.GEM和Ta-GEM在37℃下的幅值扫描。图3I.GEM和Ta-GEM在25℃和37℃下的储能模量动力的总结(n＝3)。数据为图3C、图3E和图3I的平均值±SD。图3J.体外栓塞试验中的阻力压力曲线。图3K.图形总结示出，相比于仅线圈，Ta-GEM+线圈最大程度地生成了峰值压力(**p<0.01，***p<＝0.001，****p<0.0001，数据表示平均值±SD，其中n＝3)。图3L.在GEM在注入前后的导管输送(以绿色示出)之后的血管模型内侧的线圈纤维的照片。

图4A至图4J.评估抗凝猪髂动脉中的Ta-GEM栓塞。图4A至图4C.以Ta-GEM的经导管动脉栓塞的示意图。图4D.数字减影血管造影术(DSA)示出了线圈无法实现闭塞(黑色箭头；造影剂流动通过动脉内侧的线圈块)，并且对侧髂动脉中的白色箭头示出了该动脉以Ta-GEM的完全闭塞。图4E.髂动脉中的造影剂注入示出，造影剂流动通过线圈块(黑色箭头)并超出(白色箭头)。在GEM至图4E中线圈块的输送之后，图4F中的DSA图像示出了完全闭塞而无穿通血流(箭头)。图4G.图4F的冠状微CT图像示出了，GEM(箭头)均匀地浇注髂内动脉上而无伪影；相比之下，线圈块(箭头)产生了显著条纹伪影，从而限制了动脉和相邻分支的评估。图4H至图4J.图4H中正常猪盆腔动脉的连续DSA图像，图4I中Ta-GEM所栓塞的左髂内动脉(箭头)，以及图4J中Ta-GEM完全取出后的DSA示出了动脉中血流的恢复。Ta-GEM的取出在动脉的栓塞之后3小时执行。

图5A至图5D.评估猪髂内动脉闭塞的计算机断层摄影术和组织学。图5A.分别示出了髂内动脉在栓塞后的0、1、2或4周内关于组织学的一组微CT图像和对应横截面，该髂内动脉以H&E、VG弹性蛋白、梅森氏三色和髓过氧化物酶(MPO)进行染色。在第0天，存在动脉以Ta-GEM的均匀闭塞(箭头)。随后，同心纤维炎症反应确保导致GEM的生物降解。图5B.在每个血管内侧的Ta-GEM在栓塞后0、1、2或4周内的分段之后，外植猪髂内动脉的重建高分辨率微CT扫描的3D冠状图(箭头指向GEM，动脉内侧的黑色；结缔组织示为灰色)。随时间推移，存在Ta-GEM的渐进式生物降解和纤维化程度的增加(灰色)。图5C.主动脉至髂动脉的重建线性描述示出了左髂内动脉(箭头)和通畅右髂内动脉(箭头)内侧的Ta-GEM。图5D.Ta-GEM随时间推移从图5B中微CT分段数据集的量化示为图表，该图表显示出GEM在动脉内侧的渐进式增加。利用方差分析和Tukey事后分析，数据为平均值±SEM，其中n＝4，*p<0.0001，**p＝0.007。

图6A至图6N.利用Ta-GEM的猪肾脏动脉栓塞和与明胶海绵的比较结果。在以Ta-GEM的肾脏动脉栓塞之前(图6A)和之后(图6B)的荧光图像；在2mL至3mL的Ta-GEM的注入之后，完全不存在至肾脏的肾脏动脉流(箭头)。图6C.最大强度投影图像示出了以Ta-GEM所闭塞的左主肾脏动脉和节段性分支(箭头)。轴向CT(图6D)和3D重建图像(图6E)示出了以肾脏动脉中的Ta-GEM的显著萎缩肾脏。图6F至图6I.以Ta-GEM的栓塞肾脏分别在第0、1、2或4周的代表性冠状CT图像。肾脏的皮质缺乏Ta-GEM。图6J.照片示出了栓塞肾脏在4周内的大体外观，该栓塞肾脏具有对侧肾脏的代偿性肥大。图6K.在肾动脉栓塞之后的总体肾脏体积测量的总结(利用单向方差分析，***p<0.001，****p<0.0001，每组n＝4)。随时间推移，存在肾脏的渐进式萎缩。在肾脏动脉利用明胶海绵的栓塞之前(图6L)和之后(图6M)的DSA图像(黑色箭头)。图6N.在栓塞后两周，轴向CT图像示出了栓塞肾脏以及动脉血流的增强，尽管肾脏动脉栓塞成功(虚线轮廓)。数据记录为平均值±SEM。

图7A至图7L.大鼠股动脉中GEM的形态变化利用微CT和组织学的时间依赖性表征。A至D.表面对体积比、表面凸度指数、分形维数和结构模型指数的微CT分析分别指示了GEM在大鼠FA内侧的结构变化。代表性FA组织切片以Verhoeff-Van Gieson(E)、Mason's三色染色(F)、髓过氧化物酶(MPO)和CD68(H)进行染色。I至J.内侧厚度和管腔面积在栓塞后不同时间点的时间依赖性变化的图表。K.每个时间点的高倍视野的MPO表达细胞的平均数量的图形总结示出了在3天内的明显粒细胞浸润和7天和21天内的下降。L.总结了每个高倍视野的CD68表达细胞的平均数量的图表示出了在GEM栓塞之后21天内的显著巨噬细胞募集。数据为平均值±SEM(*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001，****P＜0.0001；n＝6)。刻度，200μm。

图8A至图8G.抗凝状态下的大鼠股动脉栓塞。肝素化大鼠的股动脉和静脉的激光斑点造影成像(LSCI)示出了基线处的通畅股动脉(A；箭头)和以GEM的栓塞之后的完全闭塞(B；白色箭头)。C.图表示出，相比于基线，活化凝结时间(ACT)在肝素注入之后的显著增加，从而确认了抗凝作用。D.在栓塞之后3天内，抗凝和对照大鼠的具有Ta-GEM的外植股动脉的冠状微CT图像。E.后肢灌注利用LSCI的定量分析示出，在栓塞之后1天和3天内，抗凝和正常大鼠之间没有差异，从而表明无破碎或迁移的证据(n＝6)。F-G.在栓塞之后3天内从抗凝或未处理大鼠所获得的大鼠股动脉横截面的相应组织学显微照片示出了连续地浇注两个血管管腔的GEM。数据为平均值±SEM(***P<0.001，****P<0.0001；n＝6)。刻度，650μm。

图9A至图9C.评估钽微粒对于血栓形成和GEM无菌性的影响。A.示出了仅血液、GEM、Ta-GEM和临床使用栓塞线圈(与血液混合)的血栓形成时间。GEM、Ta-GEM和线圈样本早在4分钟示出了血栓形成的证据。B.相比于仅血液或仅GEM，随时间推移所形成的凝块的平均质量示出了以Ta-GEM的增强致血栓性。C.GEM和GEM-Ta在LB培养基的接种并且在37℃下温育24小时之后的无菌性测试的图表总结；这些总结与仅LB培养基和接种有大肠杆菌的LB培养基相比较。在600nm测量每个等份的光密度。结果为平均值±SEM(**P<0.01，****P<0.0001；n＝4)。

图10A至图10H.Ta-GEM从猪动脉的导管引导输送和取出。A-C.示出了在Ta-GEM至髂动脉的注入期间的连续数字减影血管造影术(DSA)图像(实时视频，参见电影S1)。这些图像示出了在从导管离开时的瞬时闭塞，而无需远侧破碎。D.在尸检时，示出了包含Ta-GEM的髂动脉(箭头)。E-H.以Ta-GEM初始地栓塞(E；白色箭头)和随后利用Penumbra抽吸导管取出((F,G)黄色箭头)的髂内动脉的代表性图像。H.示出了在GEM取出之后的血流的恢复。

图11A至图11L.在栓塞后4周内以计算机断层摄影血管造影术评估猪的动脉闭塞和器官完整性。A.对比增强CT血管造影术的重建3D图像示出了右髂内动脉的缺失(红色箭头)；该动脉不透明，因为它由Ta-GEM闭塞。(A)中的黄色虚线圆圈的轴向图像显示于(B)中。B.红色圆圈示出了栓塞动脉中血流的缺失，其中臀部肌肉中的区域低密度指示局部缺血的证据(白色箭头)。对侧动脉(小黄色圆圈)为广泛通畅的，缺乏相应臀部肌肉的低密度或局部缺血的证据(蓝色箭头)。(A)中蓝色虚线圆圈的轴向图像显示于(C)中。C.远侧后肢的轴向图像示出了流向足部的正常血管(箭头)，从而表明不存在非目标栓塞的证据。大脑(D)、心脏(E)、肺部(F)、肝脏(G)、脾脏(H)、肾脏(I)、骨盆(J，K)、后肢(L)的一组轴向CT图像显示出正常放射学外观。

图12A至图12E.炎症细胞浸润在髂内动脉栓塞之后的定量分析和组织学。A.在以Ta-GEM所栓塞的猪髂内动脉的管腔内侧的MPO表达细胞的平均数量的摘要图表；在栓塞之后的2周内存在MPO表达细胞的显著浸润(利用方差分析与Kruskal-Wallis事后检验，**P＝0.004)。B.浸润动脉壁区的MPO表达细胞的图表示出了在栓塞之后2周内的明显增加。利用方差分析与Tukey事后检验，**P＝0.007。数据为平均值±SEM，每个数据点的n＝4。C.在组织学上，在栓塞之后第0天，三色染色示出了完整介质层。D.然而，在第14天，出现介质层的破坏和纤维化；E.介质层的弹性蛋白染色示出了内膜和介质层的破坏。比例尺50微米。

图13A至图13F.利用Fogarty导管而评估Ta-GEM在猪的肾脏动脉栓塞之后的血管内分布。A.中段主肾脏动脉的4French Fogarty导管进行充气，并且Ta-GEM进行连续注入，直至球囊开始朝近侧移位。在尸检时肾脏的冠状横切之后，以包含吲哚青绿的Ta-GEM所栓塞的该肾脏的近红外成像示出了GEM在主肾脏动脉和在不包括皮质的分段动脉中的分布。B.横穿下极的横向截面示出了以Ta-GEM所栓塞的小动脉(箭头)。C.示出皮质的玻片的H&E示出了正常肾小球，其中皮质缺乏Ta-GEM。D.H&E图像示出了以Ta-GEM所栓塞的肾叶间小动脉。(刻度；500μm)。E.(A)中完整肾脏在微CT扫描仪中进行体外成像；这些图像示出了血管中的栓塞材料，该栓塞材料到达近侧弓状小动脉。F.在四个肾脏中所测量的动脉直径的图形总结显示出所栓塞最小动脉的平均血管直径在320μm的范围内。

具体实施方式

在实施例的具体实施方式中，可参考形成该具体实施方式的一部分的附图，并且其中通过举例的方式示出了其中本发明可付诸实践的具体实施例。应当理解，可利用其它实施例，并且可做出结构变化而不脱离本发明的范围。除非另有定义，本文所用的所有专门术语、注释和其它科学术语或专门用语旨在具有与本发明所属领域的技术人员通常所理解的意义。在一些情况下，出于清晰和/或便于参考的目的，本文限定了具有通常理解意义的术语，并且此类定义的包括不应必然地解释为表示与本领域通常所理解的显著性差异。本文所描述或所引用的技术和程序的许多方面为本领域技术人员所熟知和通常所采用的。下述文字讨论了本发明的各种实施例。

本公开提供了用于哺乳动物(例如，人)体内一个或多个血管(例如，一个或多个动脉)的栓塞的方法和材料。例如，本公开提供了用于一个或多个血管的栓塞的水凝胶组合物，该水凝胶组合物可输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管(例如，一个或多个动脉)。在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物可输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管，以诱导该一个或多个血管内血栓(例如，人工栓子)的形成。在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物可输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管，以形成该一个或多个血管内的栓子(例如，人工栓子)。

本文所提供的水凝胶组合物可包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂。在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物可为无菌的。在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物可为抗菌的。在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物可为生物活性的。例如，本文所提供的的水凝胶组合物可包含一种或多种治疗剂。

本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可包含任何类型的明胶。在一些情况下，水凝胶组合物可包含单一类型的明胶。在一些情况下，水凝胶组合物可包含两种或更多种(例如，两种、三种、四种或更多种)类型的明胶。在一些情况下，明胶可为合成明胶。在一些情况下，明胶可提取自动物的组织(例如，皮肤、骨骼和结缔组织)。可包含于本文所提供的水凝胶组合物中的明胶类型的实例包括但不限于A型明胶、B型明胶、提取自牛的明胶、提取自猪的明胶，和提取自鱼的明胶。

本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可包含任何量的明胶。例如，本文所提供的水凝胶组合物可包含约0.1％(w/v)至约20％(w/v)的明胶(例如，约0.5％(w/v)至约20％(w/v)的明胶、约1％(w/v)至约20％(w/v)的明胶、约5％(w/v)至约20％(w/v)的明胶、约10％(w/v)至约20％(w/v)的明胶、约12％(w/v)至约20％(w/v)的明胶、约15％(w/v)至约20％(w/v)的明胶、约17％(w/v)至约20％(w/v)的明胶、约0.1％(w/v)至约18％(w/v)的明胶、约0.1％(w/v)至约15％(w/v)的明胶、约0.1％(w/v)至约12％(w/v)的明胶、约0.1％(w/v)至约10％(w/v)的明胶、约0.1％(w/v)至约8％(w/v)的明胶、约0.1％(w/v)至约5％(w/v)的明胶、约0.5％(w/v)至约18％(w/v)的明胶、约1％(w/v)至约15％(w/v)的明胶、约5％(w/v)至约12％(w/v)的明胶、约8％(w/v)至约10％(w/v)的明胶、约1％(w/v)至约5％(w/v)的明胶、约5％(w/v)至约10％(w/v)的明胶，或约10％(w/v)至约15％(w/v)的明胶)。在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物可包含约18％(w/v)的明胶(例如，A型明胶)。在一些实施例中，本公开的水凝胶包含约0.2％至约1.2％的明胶(w/w)，包括约0.2％、约0.3％、约0.4％、约0.5％、约0.6％、约0.7％、约0.8％、约0.9％、约1.0％、约1.1％和约1.2％，包括其间的所有数值和范围。在一些实施例中，本公开的水凝胶包含约0.6％至约1.0％的明胶(w/w)。在一些实施例中，本公开的水凝胶包含约0.4％至约0.8％的明胶(w/w)。在一些实施例中，本公开的水凝胶包含约0.2％、约0.3％、约0.4％、约0.5％、约0.6％、约0.7％、约0.8％、约0.9％、约1.0％、约1.1％或约1.2％的明胶(w/w)。在一些实施例中，本公开的水凝胶包含约0.6％的明胶(w/w)。在一些实施例中，本公开的水凝胶包含约0.8％的明胶(w/w)。

本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可包含任何类型的纳米硅酸盐。在一些情况下，水凝胶组合物可包含单一类型的纳米硅酸盐。在一些情况下，水凝胶组合物可包含两种或更多种(例如，两种、三种、四种或更多种)类型的纳米硅酸盐。可包含于本文所提供的的水凝胶组合物中的纳米硅酸盐的实例包括但不限于硅酸锂镁钠，诸如

本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可包含任何量的纳米硅酸盐。例如，本文所提供的水凝胶组合物可包含约3％(w/v)至约9％(w/v)的纳米硅酸盐(例如，约4％(w/v)至约9％(w/v)的纳米硅酸盐、约5％(w/v)至约9％(w/v)的纳米硅酸盐、约6％(w/v)至约9％(w/v)的纳米硅酸盐、约7％(w/v)至约9％(w/v)的纳米硅酸盐、约8％(w/v)至约9％(w/v)的纳米硅酸盐、约3％(w/v)至约8％(w/v)的纳米硅酸盐、约3％(w/v)至约7％(w/v)的纳米硅酸盐、约3％(w/v)至约6％(w/v)的纳米硅酸盐、约3％(w/v)至约5％(w/v)的纳米硅酸盐、约3％(w/v)至约4％(w/v)的纳米硅酸盐、约4％(w/v)至约8％(w/v)的纳米硅酸盐、约5％(w/v)至约7％(w/v)的纳米硅酸盐、约3％(w/v)至约5％(w/v)的纳米硅酸盐、约4％(w/v)至约6％(w/v)的纳米硅酸盐、约5％(w/v)至约7％(w/v)的纳米硅酸盐，或约6％(w/v)至约8％(w/v)的纳米硅酸盐)。在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物可包含约9％(w/v)的纳米硅酸盐(例如，硅酸盐纳米片)。在一些实施例中，本公开的水凝胶包含约2.5％至约6％的纳米硅酸盐(w/w)，包括约2.5％、约3.0％、约3.5％、约4.0％、约4.5％、约5.0％、约5.5％和约6.0％，包括其间的所有数值和范围。在一些实施例中，水凝胶包含约3.0％至约4.0％的纳米硅酸盐(w/w)。在一些实施例中，水凝胶包含约3.25％至约3.75％的纳米硅酸盐(w/w)。在一些实施例中，水凝胶包含约4.0％至约5.5％的纳米硅酸盐(w/w)。在一些实施例中，水凝胶包含约4.25％至约5.25％的纳米硅酸盐(w/w)。在一些实施例中，水凝胶包含约4.5％至约5.0％的纳米硅酸盐(w/w)。在一些实施例中，水凝胶包含约2.75％、约3.0％、约3.25％、约3.5％、约3.75％、4.0％、约4.25％、约4.5％、约4.75％、约5.0％、约5.25％或约5.5％的纳米硅酸盐(w/w)。在一些实施例中，水凝胶包含约4.75％的纳米硅酸盐(w/w)。在一些实施例中，水凝胶包含约4％的纳米硅酸盐(w/w)。在一些实施例中，水凝胶包含约3.5％的纳米硅酸盐(w/w)。本文所提供的水凝胶组合物可具有明胶与纳米硅酸盐的任何比例。例如，本文所提供的水凝胶组合物可具有约1:2至约1:9(例如，约1:2至约1:8、约1:2至约1:7、约1:2至约1:6、约1:2至约1:5、约1:2至约1:4、约1:3至约1:9、约1:4至约1:9、约1:5至约1:9、约1:6至约1:9、约1:7至约1:9、约1:3至约1:8、约1:4至约1:7、约1：5至约1:6、约1:2至约1:4、约1:3至约1:6、约1:4至约1:7，或约1:5至约1:8)的明胶与纳米硅酸盐的比例。在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物可具有约1:6的明胶对纳米硅酸盐的比例。

在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可包含水(例如，超纯水)。在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物可具有约1:5:6的明胶对纳米硅酸盐对水的比例。在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物可具有约1:6:5的明胶对纳米硅酸盐对水的比例。

本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可包含任何类型的射线不可透造影剂。在一些情况下，水凝胶组合物可包含单一类型的射线不可透造影剂。在一些情况下，水凝胶组合物可包含两种或更多种(例如，两种、三种、四种或更多种)类型的射线不可透造影剂。可包含于本文所提供的水凝胶组合物的射线不可透造影剂的实例包括但不限于碘化分子(例如，碘海醇、碘丙胺、碘沙醇、碘阿加特、碘酞酸盐和碘帕醇)、钽颗粒(例如，钽纳米颗粒)、金纳米颗粒(AuNP)、碘化油(例如，

本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可包含任何量的射线不可透造影剂。例如，本文所提供的水凝胶组合物可包含约2％(w/w)至约30％(w/w)的射线不可透造影剂(例如，约2％(w/w)至约25％(w/w)、约2％(w/w)至约20％(w/w)、约2％(w/w)至约15％(w/w)、约2％(w/w)至约10％(w/w)、约2％(w/w)至约5％(w/w)、约5％(w/w)至约30％(w/w)、约10％(w/w)至约30％(w/w)、约15％(w/w)至约30％(w/w)、约20％(w/w)至约30％(w/w)、约25％(w/w)至约30％(w/w)、约5％(w/w)至约25％(w/w)、约10％(w/w)至约20％(w/w)、约5％(w/w)至约10％(w/w)、约10％(w/w)至约15％(w/w)、约15％(w/w)至约20％(w/w)，或约20％(w/w)至约25％(w/w))。在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物可包含约10％(w/w)的射线不可透造影剂(例如，约10％(w/w)的碘海醇)。在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物可包含约10％(w/w)的射线不可透造影剂(例如，约20％(w/w)的钽颗粒，诸如钽微粒)。

在一些实施例中，本公开的水凝胶包含约10％(w/w)至约30％(w/w)的钽颗粒，包括约15％、约20％和约25％以及其所有数值和范围。在一些实施例中，本公开的水凝胶包含约15％(w/w)至约25％(w/w)的钽颗粒。在一些实施例中，本公开的水凝胶包含约20％(w/w)的钽颗粒。

本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可利用任何适当方法进行可视化(例如，在哺乳动物内)。例如，成像技术(诸如超声、计算机断层摄影术、磁共振成像和/或荧光检查)可用于使本文所提供的水凝胶组合物可视化。

在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可包含水18％(w/v)的明胶、9％(w/v)的硅酸盐纳米片和10％(w/v)的碘海醇。

在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可包含18％(w/v)的明胶、9％(w/v)的硅酸盐纳米片和20％(w/v)的钽微粒。在一些实施例中，本公开提供了一种水凝胶，该水凝胶包含明胶、硅酸盐纳米片和钽微粒。在一些实施例中，本公开提供了一种水凝胶，该水凝胶基本上包含明胶、硅酸盐纳米片、钽微粒和谁(例如，去离子水)。

在一些实施例中，本公开的水凝胶包含：

约15％至约25％的钽颗粒(w/w)；

约2.5％至约6％的硅酸盐纳米片(w/w)；

约0.2％至约1.5％的明胶(w/w)；和

水。

在一些实施例中，本公开的水凝胶包含：

约17.5％至约22.5％的钽颗粒(w/w)；

约3.5％至约6％的硅酸盐纳米片(w/w)；

约0.6％至约1.0％的明胶(w/w)；和

水。

在一些实施例中，本公开的水凝胶包含：

约20％的钽颗粒(w/w)；

约4.75％的硅酸盐纳米片(w/w)；

约0.8％的明胶(w/w)；和

水。

在一些实施例中，本公开的水凝胶包含：

约15％至约25％的钽颗粒(w/w)；

约2.0％至约5％的硅酸盐纳米片(w/w)；

约0.4％至约0.8％的明胶(w/w)；和

水。

在一些实施例中，本公开的水凝胶包含：

约20％的钽颗粒(w/w)；

约4％的硅酸盐纳米片(w/w)；

约0.7％的明胶(w/w)；和

水。

在一些实施例中，本公开的水凝胶包含：

约17.5％至约22.5％的钽颗粒(w/w)；

约2.5％至约4.5％的硅酸盐纳米片(w/w)；

约0.5％至约0.7％的明胶(w/w)；和

水。

在一些实施例中，本公开的水凝胶包含：

约20％的钽颗粒(w/w)；

约3.5％的硅酸盐纳米片(w/w)；

约0.6％的明胶(w/w)；和

水。

在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可为生物可降解的。例如，输送至哺乳动物(例如，人)内血管的水凝胶组合物的体积可随着时间而下降。在一些情况下，输送至哺乳动物(例如，人)内血管的水凝胶组合物的体积可随着时间而下降至少约25％(例如，至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％，或至少约75％)。在一些情况下，输送至哺乳动物(例如，人)内血管的水凝胶组合物的体积可在输送之后约28天内下降。在一些情况下，输送至哺乳动物(例如，人)内血管的水凝胶组合物的体积可在输送之后约28天内下降约75％。

在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可为剪切稀化水凝胶组合物。例如，本文所提供的水凝胶组合物的粘度可以在约10

在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可具有排替压力，该排替压力高于血管(例如，健康血管，或已以线圈栓塞的血管)的平均压力。在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可具有约15kPa至约45kPa的排替压力。

本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可利用任何适当方法来制备。在一些情况下，明胶和一种或多种纳米硅酸盐可首先混合，并且然后可添加一种或多种射线不可透造影剂。例如，离心混合、手动混合、高剪切分散、真空混合、涡旋和/或注射器混合可用于明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的混合(例如，均匀混合)，以制备本文所提供的水凝胶组合物。在一些情况下，水凝胶组合物可如实例1所描述进行制备。

任选地，本发明的水凝胶组合物可包含一种或多种生物活性剂，诸如栓塞剂、抗炎剂、调节凝聚的试剂、抗生素剂、化疗剂等。本发明的水凝胶组合物可配制用作生物活性剂的载体或支架，诸如药物、细胞、蛋白质和生物活性分子(例如，抗体和酶)。作为载体，此类组合物可并入试剂并且将其输送至身体的期望部位以用于各种病理病症的治疗。例示性栓塞剂包括例如不锈钢线圈、可吸收明胶纱布和粉末、聚乙烯泡沫、乙醇、胶水，等等。示例性止血剂包括例如Celox、QuikClot和Hemcon。可适于用于本发明的此类实施例中的某些例示性材料和方法见于例如《水凝胶：药物输送和再生医学的设计、合成和应用(Hydrogels:Design,Synthesis and Application in Drug Delivery and RegenerativeMedicine)》，第一版，Singh、Laverty和Donnelly Eds；和《生物学和医学中的水凝胶(Hydrogels in Biology and Medicine)》(《聚合物科学和技术(Polymer Science andTechnology)》)，英国版，由J.Michalek等人编辑。此外，作为支架，本发明的组合物可向细胞和其它试剂提供灵活停留空间，以用于组织修复和期望组织的再生(例如，软骨、骨、视网膜、大脑，以及神经组织修复、血管再生、创伤愈合，等等)。

在一些情况下，本文所提供的水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可进行消毒。任何适当方法可用于使本文所提供的水凝胶组合物消毒。例如，辐照(例如，电离辐照)、伽马辐照、电子束辐照、基于气体(例如，环氧乙烷)的辐照，和/或x射线辐照可用于使本文所提供的水凝胶组合物消毒。在一些情况下，水凝胶组合物可如实例1所描述进行消毒。

本文还提供了用于利用本文所提供的一种或多种水凝胶组合物的方法(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)。在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可用于哺乳动物(例如，人)内一个或多个血管的栓塞。例如，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至哺乳动物内的一个或多个血管，以用于该一个或多个血管的栓塞。在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可用于栓塞，而无需所输送水凝胶组合物的破碎。在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可用于栓塞，而无需水凝胶组合物的迁移。在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可用于栓塞，该栓塞具有小于约35％(例如，小于约30％、小于约25％、小于约20％、小于约15％，或小于约10％)的再通率。

在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管，以降低或消除该一个或多个血管内的血流。例如，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管，以将该一个或多个血管内的血流降低了例如10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或更多。

例如，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管，以诱导该一个或多个血管内的凝结。例如，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管，以在小于约20分钟(例如，小于约15分钟、小于约12分钟、小于约10分钟、小于约8分钟，或小于约3分钟)内诱导该一个或多个血管内的凝结。例如，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐，和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管，以诱导该一个或多个血管内血凝块的形成，该血凝块具有约0.5立方厘米(cm

在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至哺乳动物(例如，人)内的患有出血性疾病的一个或多个血管，以治疗该哺乳动物。例如，本文所提供的水凝胶组合物可输送至哺乳动物内滋养一种或多种肿瘤的一个或多个血管，以降低或消除与出血性疾病相关联的血流。可如本文所描述进行治疗(例如，通过将水凝胶组合物输送至哺乳动物内的一个或多个血管，该水凝胶组合物包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂)的出血性疾病的实例包括但不限于出血(例如，非创伤性出血和创伤性出血)、囊状动脉瘤、血管畸形、内漏、胃食道静脉曲张(例如，出血性胃食道静脉曲张)和动静脉瘘。

在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至哺乳动物(例如，人)内的患有一种或多种肿瘤的一个或多个血管，以治疗该哺乳动物。例如，本文所提供的水凝胶组合物可输送至哺乳动物内滋养一个或多个肿瘤的一个或多个血管，以降低或消除至肿瘤的血流。在一些情况下，肿瘤可为恶性肿瘤。在一些情况下，肿瘤可为良性肿瘤。可如本文所描述进行治疗(例如，通过将水凝胶组合物输送至哺乳动物内的一个或多个血管，该水凝胶组合物包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂)的肿瘤的实例包括但不限于肝脏肿瘤、子宫肌瘤、前列腺肿瘤、肾脏肿瘤和大脑肿瘤。例如，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至哺乳动物(例如，人)内的滋养一种或多种肿瘤的一个或多个血管，以将该肿瘤的尺寸(例如，体积)降低了例如10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或更多。

在一些情况下，当本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管时，该哺乳动物可经历与栓塞相关联的最小并发症或未经历并发症。与栓塞相关联的并发症的实例包括但不限于血管痉挛、血栓形成、解剖、破裂、坏死、穿刺部位的出血，和穿刺部位的血肿。

本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至任何种类哺乳动物内的一个或多个血管。在一些情况下，哺乳动物(例如，人)可为抗凝的(例如，可服用一种或多种抗凝剂)。在一些情况下，哺乳动物(例如，人)可患有凝血病(例如，可具有出血性疾病，其中哺乳动物的血液凝聚能力受损)。哺乳动物(其可服用本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)，该一种或多种水凝胶组合物输送至该哺乳动物内的一个或多个血管)的实例包括但不限于人、非人灵长类(诸如猴、狗、猫、马、牛、猪、羊、小鼠、大鼠和兔)。

本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至哺乳动物(例如，人)内的任何类型的血管。在一些情况下，血管可为病变血管。在一些情况下，血管可为受伤血管。本文所提供的水凝胶组合物可输送于其中的血管类型的实例包括但不限于动脉、静脉和毛细血管。当本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)输送至动脉时，该动脉可为哺乳动物(例如，人)内的任何动脉，诸如肾脏动脉、肾动脉、髂动脉、胃动脉、前列腺动脉或肠系膜动脉。当本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)输送至静脉时，该静脉可为哺乳动物(例如，人)内的任何静脉，诸如门静脉和盆腔静脉。

在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至哺乳动物(例如，人)内的淋巴系统。

在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至内漏部位(例如，修复之后的血管移植物的内漏)。

本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至哺乳动物(例如，人)内的任何尺寸血管。在一些情况下，血管可具有约50微米至约10000微米(1cm)(例如，约50微米至约5000微米、约50微米至约1500微米、约50微米至约1000微米、约50微米至约900微米、约50微米至约800微米、约50微米至约700微米、约50微米至约600微米、约50微米至约500微米、约50微米至约400微米、约50微米至约300微米、约50微米至约200微米、约50微米至约100微米、约100微米至约10000微米、约200微米至约10000微米、约300微米至约10000微米、约400微米至约10000微米、约500微米至约10000微米、约600微米至约10000微米、约700微米至约10000微米、约800微米至约10000微米、约900微米至约10000微米、约1000微米至约10000微米、约5000微米至约10000微米、约100微米至约5000微米、约200微米至约1000微米、约300微米至约900微米、约400微米至约800微米、约500微米至约700微米、约100微米至约400微米、约200微米至约500微米、约300微米至约600微米、约400微米至约700微米、约500微米至约800微米、约600微米至约900微米，或约700微米至约1000微米)的直径(例如，管腔直径)。

当将本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管时，可使用任何适当输送方法。在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可通过直接地注入至血管(例如，需要栓塞的血管)而输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管。在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可通过导管引导输送(例如，经由导管，该导管插入至需要栓塞的血管中)而输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管。当本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)通过导管引导输送而输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管时，可使用任何类型的导管(例如，Bernstein导管、微导管、Cobra导管、Fogarty球囊和ProGreat导管)。当本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)通过导管引导输送而输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管时，可使用任何尺寸导管。例如，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可利用导管而输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管，该导管具有约2.8French至约5French的尺寸。

本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可以任何输送速率输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管。在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可以约1mL/分钟至约2mL/分钟的速率输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管。

任何量的本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管。例如，约2mL至约5mL(例如，约2mL至约4mL、约2mL至约3mL、约3mL至约5mL、约4mL至约5mL、约2mL至约3mL，或约3mL至约4mL)的本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管。

在一些情况下，在本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)用于哺乳动物(例如，人)内一个或多个血管的栓塞之后，该水凝胶组合物可从血管取出。例如，在本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)输送至哺乳动物内的一个或多个血管以用于该一个或多个血管的栓塞之后，该水凝胶组合物可取出以增加(例如，恢复)穿过该血管的血流。任何适当方法可用于从哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管取出本文所提供的一种或多种水凝胶组合物。例如，抽吸导管(例如，通过输送导管的抽吸)和外科移除可用于从哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管取出本文所提供的一种或多种水凝胶组合物。

在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可输送至哺乳动物(例如，人)内的患有出血性疾病的一个或多个血管，作为用于栓塞的位移活性剂。

在一些情况下，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可与用于栓塞的一种或多种额外试剂组合地输送至哺乳动物(例如，人)内的一个或多个血管。例如，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)可与固体栓塞材料(例如，线圈、颗粒、泡沫、堵头、微球体和/或珠状物)、液体栓塞材料(例如，氰基丙烯酸丁酯(n-BCA)和

在其中本文所提供的一种或多种水凝胶组合物(例如，包含明胶、一种或多种纳米硅酸盐和一种或多种射线不可透造影剂的水凝胶组合物)与用于栓塞的额外试剂组合地使用的情况下，一种或多种额外试剂可同时(例如，在相同组合物或在独立组合物中)或单独地施用。例如，本文所提供的一种或多种水凝胶组合物可首先施用，并且其次施用一种或多种额外试剂，或反之亦然。

本发明将在下述实例中进一步描述，这些实例未限制权利要求书所描述的本发明的范围。

实例

实例1：用于快速动脉栓塞的导管引导可注入生物材料

评估在大鼠股动脉闭塞模型中的GEM性能

明胶状栓塞剂的一个主要问题为在输送期间的破碎的可能性，这可导致非目标远侧栓塞和非预期组织缺血。为估计GEM在高速和高压脉管系统中的稳定性，创建了大鼠股动脉闭塞模型。在这个模型中，股动脉(FA)的动脉血流以GEM进行闭塞；然而，至远侧后肢的血流通过侧支动脉流进行保留。任何分解的GEM将在大鼠后肢朝远侧行进，并且表现为该指头或肢体的灌注损失。在将GEM直接地输送至FA中之后(图1A、图1B)，高分辨率激光斑点对比成像(LSCI)示出了动脉血流的缺失(图1C、图1D)，从而确认动脉通过GEM的闭塞。为显示出经由侧支动脉至后肢的血流，2French微导管从颈动脉穿孔输送至远侧主动脉，并且利用基于碘海醇的造影剂而执行数字减影血管造影术(DSA)；这确认了FA闭塞和侧支血管的通畅性，从而允许血流绕过FA的闭塞部段(图1E)。在FA栓塞之后，然后允许大鼠存活0天、3天、7天或21天，其中利用LSCI而连续评估后肢灌注(图1F、图1G)。LSCI数据示出，至手指的后肢灌注得以保留，从而指示FA中的GEM保留于注入部位，而无任何碎片进入远侧动脉系统。大鼠利用Tarlov量表的运动估计还示出了在利用GEM的FA栓塞之后的正常运动活性；这与血管造影术一致，从而示出至后肢的持续侧支灌注。

为评估GEM在FA中的耐久性和生物降解，在第0、3、7和21天执行定量微CT成像和组织学。FA以10微米分辨率的轴向图像示出了FA管腔的均匀灌注，包括较小曲折侧分支，诸如侧向环状动脉(图1H)。GEM进入较小动脉分支的能力为一种重要性质，因为这可放置出血情形的逆行流血。微CT图像示出了动脉的持续闭塞，伴有渐进式生物降解(图1H)和生物材料以纤维化组织的替代，这通过组织学来确认(图1I)。微CT数据集随时间推移的广泛3D形态分析(图7A至图7D)支持与动脉管腔内侧的材料重塑相关联的结构变化。

FA的GEM栓塞引起动脉管腔的初始膨胀和动脉壁的稀化；在21天之后，随着GEM生物降解和重塑，动脉壁变厚，从而降低动脉壁张力，并且减少了动脉管腔面积(图7E至图7L)。为评估对于GEM栓塞的免疫应答，执行髓过氧化物酶(MPO)和CD68免疫染色(图7G至图7H)。动脉管腔内的MPO染色细胞的数量在栓塞后第3天达到峰值(图7K)，与GEM的急性炎症应答一致，因为中性粒细胞从外围浸润动脉管腔。相比之下，CD68染色细胞在栓塞后21天内达到峰值(图7L)，从而表明单核细胞/巨噬细胞在栓塞动脉管腔的纤维化重塑过程中起作用。

为评估GEM栓塞在抗凝状态下的功效，在活化凝结时间(ACT)数值超过300秒的情况下，在肝素化大鼠中重复大鼠FA闭塞模型(图8)。微CT图像示出，肝素治疗未改变GEM在FA中的形态(图8D)。此外，LASCI图像未示出肝素治疗和未治疗大鼠之间的后肢远侧灌注的差异(图8E)，并且组织学确认了FA管腔的持续浇注的存在(图8F、图8G)。在这组大鼠中，GEM保持定位至FA的注入部位而无迁移、破碎或再通，从而意味着GEM未依赖于GEM-血液界面处的血栓来防止迁移和非目标栓塞。

为评估对于GEM栓塞的系统应答，利用在第0、3、7和21天所分离的大鼠血清而执行27种细胞因子和趋化因子的定量估计。结果示出，相比于基线，血清样本中的促炎症介质(诸如TNF-α、IL-1β、IL-6和MIP-1α)无明显增加。相比之下，抗炎细胞因子(诸如IL-1α、IL-10和IL-4)存在显著增加，在第7天达到峰值，并在21天内返回至基线。这些结果表明，动脉内GEM注入未引发系统性促炎症细胞因子应答，从而进一步支持其生物相容性和安全性(表1)。

表1.大鼠股动脉栓塞之后的血清细胞因子和趋化因子水平。在股动脉栓塞之后的3天、7天和21天内，大鼠血清中所测量的细胞银子和趋化因子的多重分析。结果示出，相比于利用方差分析的第0天的基线，IL-1a、IL-10和IL-4水平明显增加，这些水平在第7天达到峰值并且然后在第21天降低。相比于第0天的基线对照，血清促炎症细胞因子水平无变化。结果为平均值±SEM；单位为pg/ml，每组的n＝6(*P<0.05，**P<0.01；n＝6)。

增强GEM可视性，以允许大型动物模型中的栓塞

在测试猪栓塞模型中的GEM之前，GEM在实时x射线荧光透视期间的可视化进行优化，因为这对于实现靶向和受控输送为至关重要的。在临床上，现今用于栓塞的金属线圈在荧光透视期间为可视的；然而，它们在CT成像、MRI和US中明显伪影。由于伪影，无法评估在栓塞之后的干预效果为现今临床实践中的重大阻碍。在此，示出了，GEM的形成将允许所有成像形态(包括CT、MRI、US和荧光透视)的GEM和局部结构可视化，而无明显伪影。

在大鼠实验中，以10％碘海醇所制备的GEM不适于荧光透视成像的可视化，如图1E所示。为改善GEM的可视化，使用钽(Ta)颗粒，因为Ta颗粒已与各种医疗装置一起用于临床应用。为引入充分射线不透形来允许在荧光透视期间的可视化，Ta微粒(具有2μm的平均尺寸)或Ta纳米颗粒利用快速混合器与GEM进行混合以形成Ta-GEM(例如，2％至30％w/w的Ta-GEM)。CT影像研究(图2A、图2B)指示，与20％钽混合的GEM生成了令人满意可视性，而无任何条纹伪影。荧光透视实验示出，纳米Ta不可均匀分布遍及GEM，从而引起不良可视性；因而，随后实验利用了GEM中的微米级Ta颗粒(图2C、图2D)。为测试Ta-GEM在体内的可视性，利用21G针头在超声引导下经皮进入猪肝脏中的肝静脉；实时地，在Ta-GEM注入期间执行US和荧光透视成像两者，从而指示充分可视性(图2E、图2F)。US成像示出，GEM为有回声的，从而允许直接可视化；此外，剪切波US成像指示，当相比于具有Ta的其它样本时，Ta的添加未引起栓塞剂的硬度的明显增加(图2G)。接下来，对于装载于注射器中的20％的Ta-GEM执行标准基于T1和T2的MRI。如所预期，T1序列产生了黑暗图像，并且基于T2的序列产生了明亮图像；鉴于Ta的MR性质和GEM的水凝胶性质，这为预期的(图2H至图2K)。包括微CT、CT、MRI和扫描电子显微镜成像的GEM分析一致地表明了Ta在GEM中的均匀分散，从而表示有效高速混合技术；这对于在成像期间提供均匀信号为重要的(图2L、图2M)。估计Ta-GEM可注入性和剪切稀化性质

手动注入注射器所填充Ta-GEM(与临床导管相连)的能力为GEM设计的一项关键实际要求。为确定Ta-GEM是否适合经导管输送，GEM和Ta-GEM分别通过2.8French和5French临床导管的可注入性利用压缩测试进行检查(图3A)。在这两个系统中，Ta-GEM显示出与GTEM相当的可注入性，从而表明，Ta颗粒的添加未影响可注入性(图3B至图3E)。接下来，研究间断输送的效应；再次观察到对于注入力的无明显影响(图3F)。在实时评估栓塞的情况下执行间歇性输送的能力为一种重要性质；现今，这在当前技术的情况下为不可能的。

除了可注入性，Ta微粒对于GEM机械性质的影响也利用流变学研究进行分析。GEM和Ta-GEM的流动曲线显示出类似剪切稀化特性(图3G)。为评估GEM和Ta-GEM的栓塞强度，执行幅度振动测试，以测量其储能模量G’和损失模量G”。图3H示出，GEM和Ta-GEM均为粘弹性的，并且它们具有大约10倍于G”的G’数值。此外，相比于GEM，在Ta-GEM中未观察到G′的明显变化(以0.1％的应变进行测量)(图3I)，从而表明Ta对于GEM机械性质具有最小影响。这些结果表明了GEM和Ta-GEM之间的相当栓塞强度；这通过体外栓塞实验来进一步确认(图3J至图3L)。GEM和Ta-GEM的排替压力为类似的(分别为35.8±3.9kPa和33.2±2.6kPa；p＝0.5)，但明显高于仅线圈(9.9±1.5kPa，P<0.0001)。更重要地，当Ta-GEM与线圈进行组合时，排替压力高达234.5±21.4kPa，或相比于人的标准生理收缩压为近乎15倍较大的。与线圈相组合的GEM的额外强度可由于Ta颗粒和线圈之间的增加摩擦力。

钽对于GEM致栓性的影响

Ta-GEM的增强致血栓性为栓塞剂用以实现血管闭塞的一个有利特征。将与Ta-GEM相混合的柠檬化人血的等分试样的血液凝固情况与患者所用的标准线圈进行比较。当相比于仅血液时，GEM和Ta-GEM这两种线圈显示出凝块促进性质；然而，当测量凝块的质量时，相比于GEM和仅血液，Ta-GEM显示出在3分钟开始的明显质量上升(图9A、图9B)。这些结果表明，Ta-GEM具有增强凝块形成性质，这还可使血液-GEM界面处的栓塞材料稳定。

GEM消毒

为使Ta-GEM消毒，使用了台式X射线辐照器(RS2000，RAD.SOURCE)。在对于GEM的11cGy/分钟的电离辐射(总剂量为12000拉德)之后(这足以根除细菌和病菌)，所辐照样本中无可检测微生物生长，从而确认其无菌性(图9C)。此外，在实验室台面上的非无菌条件下所配制的GEM也未示出微生物生长的任何证据，从而表明GEM自身的组合物为抗菌的。

在猪栓塞模型中测试Ta-GEM

GEM的栓塞功效在猪动脉系统中进行测试。实验设计成评估GEM在极端抗凝状态下对于一阶动脉的栓塞的性能，与线圈相比较。还研究了无法实现止血的线圈是否可随后通过对于线圈块的GEM注入来补救，以及GEM是否可在注入之后从动脉取出。现今，栓塞线圈不可在抗凝状态下实现止血，或线圈未设计成在输送之后移除。猪模型中利用GEM的髂动脉栓塞

利用临床工具和成像设备，线材和导管的组合用于将导管末端输送至远侧腹部动脉。数字减影血管造影术(DSA)示出了主动脉至成对外部和内部髂动脉的特性分裂。在诸如20至30000单位的IV肝素以实现ACT＞300秒之后，对髂动脉插入导管；大约6cm至7cm的髂动脉随后通过5French Bernstein导管或2.8French微导管以GEM进行栓塞(图4；GEM在体内的实时输送显示于图10A至图10C中)。栓塞之后的主动脉分叉的DSA显示了目标动脉的随即和完全局灶性闭塞(图4D，白色箭头)。相比之下，各种长度的0.018英寸或0.035英寸厚的可拆卸线圈用于使对侧髂动脉栓塞；尽管在ACA＞300的状态下部署大约50cm至80cm的线圈，但是这些线圈在实验期间未实现止血，这与临床经验一致(图4D、图4E；黑色箭头)。此外，平均而言，利用GEM的栓塞时间相比于线圈栓塞为40X较快的；P＜0.00001(图4D)；这显示了GEM输送的简单性和实用性，这为GEM的独特方面。

接下来，测试始终无法实现闭塞和止血的线圈(例如，图4D)是否可通过注入GEM来补救。在其中线圈未处于抗凝状态的8个病例中，向线圈块的近侧端部的2mL至3mL的GEM注入实现了即时止血和闭塞(图4F)。在尸检之后所收获的栓塞部段的微CT成像示出了髂动脉以GEM的均匀浇注而无任何CT成像伪影，即使在高分辨率成像下，从而允许评估干预效果的能力(图4G，箭头)。然而，在进行线圈栓塞的相邻动脉部段，注意到明显条纹伪影，从而无法评估栓塞和相邻动脉(图4G，白色箭头)。这些条纹微营销在接受CT扫描的患者中为常见现象；它们限制了治疗区域的估计，并且在脑动脉瘤情况下，通常导致创伤性血管造影术来估计栓塞功效。

非目标栓塞在栓塞手术中始终为一个问题。作为一种安全机制，估计GEM在非故意或意外非目标栓塞的情况下是否可取出。在5个病例中，髂动脉利用GEM进行栓塞；在长达3小时之后，GEM利用Penumbra抽吸导管系统来全部取出(图4H至图4J；图10E至图10H)，该Penumbra抽吸导管系统为FDA批准用于中风血栓切除的装置，从而恢复了血流。这些结果指示，GEM可取出。这些结果还表明，第一次，临时栓塞可为其中GEM可取出以恢复正常血流(例如，在血管创伤患者体内)的可能性。

利用GEM的猪髂动脉栓塞模型的存活实验

研究了将GEM用于猪髂动脉栓塞同时每日接受关于抗凝的抗血小板疗法的长期效果。在栓塞术后存活28天之后，动物经历了对比增强CT血管造影(CTA)并且然后进行安乐死。所有16只动物在每个时间点显示出持续栓塞，而在CTA成像上无非目标栓塞的证据(图5)。栓塞髂动脉以GEM进行闭塞，缺少任何血流来表面再通；经由侧支动脉从主动脉至脚踝的下后肢灌注也得以保留(图11A至图11C)。在骨盆或后肢肌肉区内不存在局灶性明亮斑点来表明GEM的破碎和移位(图11B)。经认证放射科医生对于猪CTA图像的全面审查未发现任何异常(图11D至图11L)；例如，不存在淋巴结病的证据，并且包括肺部、脾脏、肾脏和肝脏的实体器官为正常的。随后，在尸检期间，还收集了这些器官的标本以用于组织学评估；这些玻片通过经认证病理学家的审查显示正常。在尸检期间，还解剖了盆腔动脉，并立即利用高分辨率微CT扫描仪进行成像。相比于对应组织学切片，微CT数据的图像分析显示了GEM在4周内的渐进式生物降解(图5)。利用从700Gb至1TB范围内的微CT数据集的分段和3D重建髂动脉示出了GEM体积的渐进式损失(图5B，每个动脉内侧的黑色表示GEM)和栓塞动脉的管腔直径的减小。在4周之后，微CT容积分析显示，大约75％的GEM已生物降解(图5D)。在第0天，对应组织学图像示出了髂动脉的均匀闭塞，而无明显组织反应并且不存在细胞浸润(图5A)。然而，随时间推移，动脉管腔中随之出现同心纤维炎症反应，该动脉管腔富含巨噬细胞、肌成纤维细胞和纤维蛋白，类似于肉芽组织。随着GEM逐渐地由结缔组织替代，生物材料以MPO阳性粒细胞和分散多核巨细胞进行浸润。大多数粒细胞处于动脉的管腔内(图5A和图12)，并且内部和外部弹性层均示出由于内膜和中层的弹性纤维的分解而破坏的证据，以及中层的明显纤维化(图5A、图12C至图12E)。随着管腔的渐进式纤维化，在由于GEM栓塞的初始膨胀之后的4周内，管腔直径下降(图5，H&E和三色染色)。与大鼠动脉壁相比，动脉的中值厚度在4周内未改变。

为评估对于GEM的系统毒性和炎症应答，执行全血细胞计数(CBC)、基本代谢板(BMP)、肝功能测试(LFT)和细胞因子阵列分析；栓塞前的样本与处死之前所获得的血液样本相比较。栓塞前后的血液测试(包括CBC、LFT和BMP)为无异常的(P>0.05，表2)；这为重要结果，因为其指示GEM未消耗血小板，未使急性期反应物活化，未由于感染而增加了白细胞数量，或未损伤实体器官。栓塞前后的血液的细胞因子阵列分析未示出炎症迹象，其中栓塞后样本中的大多数因子减少(表3)。这些血液测试、细胞因子分析、组织学和猪的横截面成像进一步示出，GEM为生物相容的和安全的，而无不良系统应答的证据。

表2.猪在以GEM的动脉栓塞之后的全血细胞计数和血清化学概况。该表示出了在髂内动脉栓塞之后0、1、2或4周内所测量的血液值。WBC，白细胞；HTC，血细胞比容；MCHC，平均血球血红蛋白浓度；MCV，平均血球容积；RDW，红细胞分布宽度；HGB，血红蛋白；RBC，红细胞；MPV，平均血小板体积；ALP，碱性磷酸酶；CRE，肌酐；ALT，丙氨酸氨基转移酶；BUN，血尿素氮。所有测量值保持于约克郡猪的正常限值内。结果为平均值±SEM；单位为皮克每ml，每组的n＝4(*P<0.05)。

表3.猪动脉栓塞之后的血清细胞因子和趋化因子水平。在髂内动脉栓塞之后0、1、2或4周内的细胞因子和趋化因子的多重分析。结果未示出所有测量值的明显增加。结果为平均值±SEM；单位为皮克每ml，每组的n＝4。GM-CSF，粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子；IFNγ，干扰素-γ；IL，白细胞介素；TNF，肿瘤坏死因子。

利用GEM的猪肾脏动脉栓塞模型的存活实验

髂动脉栓塞示出，GEM在28天内具有稳定永久性闭塞(例如，动脉闭塞，而在血管造影成像上无血流的任何证据，从而指示该栓塞为稳定的)。然而，栓塞动脉部段的再通不可确定地排除，因为栓塞髂动脉远侧的CT图像显示出对比增强；这可为广泛跨盆腔侧支流绕过了栓塞段或再通的结果。为评估GEM随时间推移的可能再通，16只猪的主肾脏动脉进行栓塞。肾脏包括终末器官动脉；主肾脏动脉的成功栓塞将导致远侧缺血和肾脏萎缩。然而，GEM的任何再通将导致血流的恢复和萎缩的减少或消失。此外，因为肾脏动脉为终末动脉，所以还确定了可以GEM进行栓塞的最小血管并且通过组织学进行确认。

利用5French Cobra导管，对主肾脏动脉插入导管，并通过DSA成像进行确认(图6A)。随后，注入2mL至3mL的GEM，从而导致动脉的瞬间浇注和闭塞(图6B)。利用Cobra导管从主动脉的DSA成像持续地示出肾脏动脉的完全闭塞。在尸检之前，执行利用临床CT扫描仪的成像(图6C至图6E)；这些成像显示出至栓塞肾脏的血流确实，和28天研究期限内的渐进式萎缩。4周后，栓塞肾脏示出了一致大约4倍的肾脏体积减少，而无栓塞肾脏动脉或任何远侧动脉部段的任何流动(图6F至图6K)；这些数据表明，不存在再通的任何证据。接下来，评估了碎片和非目标栓塞的任何证据；因为肾脏为终末器官动脉，5微米至8微米毛细血管将捕获任何脱离GEM，并通过微CT、近红外光谱成像和通过组织学将为可视的(图13)。这种广泛分析示出，肾脏的皮质不包含GEM的任何证据。经进一步分析，为确定GEM可流入的最小动脉，4French Fogarty球囊在主肾脏动脉中进行充气以固定其位置，然后是通过该Fogarty导管的GEM注入；当Fogarty球囊示出朝近侧位移时，停止注入(图13)。随后高分辨率微CT成像示出，最小动脉GEM可以所测量约320微米进行检测(图13D至图13F)。此外，胸部通过经认证放射科医生利用轴向和重新格式化冠状图像的评估未示出局灶性超高密度或肺膨胀不全的证据，来表明栓塞材料从肾脏动脉血管至毛细血管的迁移(图11E至图11F)。大脑和四肢手指的轴向、冠状和矢状图像对于非目标栓塞和任何缺血性变化或微血管梗塞的证据也为否定的(图11)。

猪肾脏动脉的基于明胶的明胶海绵栓塞

GEM的栓塞性能与明胶海绵进行比较，该明胶海绵现今临床上用于出血控制。类似于GEM所用的明胶，明胶海绵也包括猪明胶。预切割明胶海绵(EmboCube，麦瑞通医疗公司(Meritt Medical))与50％v/v的生理盐水和50％的碘海醇进行混合以形成浆液。这些浆液随后用于将肾脏动脉栓塞至随即闭塞(图6L至图6M)。在存活两周之后，动物利用临床CT扫描仪进行成像；这些图像示出了肾脏的对比增强，该对比增强由于肾脏动脉内的再通和持续血流(图6N)。在尸检和组织学检查时，该对比增强由于肾脏动脉内侧缺少明胶海绵来确认。这些数据表明，GEM优于线圈和明胶海绵(现今用于栓塞的现有临床工具)。

实验章节

GEM合成和消毒

不含碘海醇的GEM通过以1:6:5的重量比混合18％(w/v)的明胶(A型，西格玛奥德里奇公司，美国密苏里州圣路易斯市(Sigma Aldrich，St.Louis，MO，USA))、9％(w/v)的硅酸盐纳米片(Laponite XLG，毕克化学美国公司，美国密歇根州罗切斯特山市(BYK USAInc.，Rochester Hills，MI，USA))和超纯水来制备，根据如别处所描述(参见，例如Avery等人，《科学转化医学(Sci.Transl.Med.)》，8:365ra156(2016年)；和Gaharwar等人，《纳米技术(ACS Nano.)》，8:9833(2014年))。为引入射线不可透性，GEM与碘海醇或碳颗粒进行混合。碘海醇溶液(Omnipaque 350mgI/mL，通用医疗公司，马萨诸塞州(GE HealthCare，MA))混合至GEM中，以实现10％w/w的最终浓度。平均尺寸为2μm的钽微粒(Ta)(阿法埃莎公司，美国马萨诸塞州黑弗里尔市(Alfa Aesar,Haverhill,MA,USA))或粒度<25nm的钽纳米颗粒(西格玛奥德里奇公司，密苏里州圣路易斯市)与GEM以各种w/w水平进行混合，以形成GEM-Ta水凝胶(例如，20％w/w的Ta GEM)。所有GEM制剂的均匀混合通过利用高速混合器(FlackTek公司，南卡罗来纳州兰德鲁姆市(FlackTek Inc.,Landrum,SC))来实现。为对GEM进行消毒，RS2000辐照器系统(RAD.SOURCE公司)用于将装载有GEM的注射器暴露于160kV、25mA的电离辐照剂量(相当于11cGy/分钟，共计12000拉德，基于既定协议)，以根除细菌和真菌。为确认无菌性，标准微生物生长测定利用LB琼脂板或含有和不含100mg/mL氨苄青霉素的LB培养基来执行。含有10

流变学测试

流量曲线和幅值扫描如别处所描述来执行(参见例如Avery等人，《科学转化医学》(8:365ra156(2016年))。GEM的流变学评估利用Anton Paar MCR 302流变仪(安东帕美国公司，美国加利福尼亚州托伦斯市(Anton Paar USA Inc.,Torrance,CA,USA))来执行。所有测量利用了喷砂25mm直径铝上板和铝下板，其间的间隙为500μm。在25℃和37℃下获得了流量曲线和幅值扫描(10rad/s)。对于37℃下的测试，使用了溶剂捕集器，并且溶剂捕集器的边缘填充有水以提供加湿环境。每个实验至少采集三份数据。

GEM可注入性的分析

根据先前建立协议，可注入性利用机械测试仪(英斯特朗公司，马萨诸塞州诺伍德市(Instron,Norwood,MA))来检查，该机械测试仪配备有100N的测力计。简而言之，GEM装载于1mL或3mL的鲁尔锁注射器(Medallion，麦瑞通医疗公司，犹他州南乔丹市(MeritMedical，South Jordan,UT))中，并且分别通过110cm的2.8French ProGreat导管(泰尔茂医疗公司，美国新泽西州萨默塞特市(Terumo Medical Corporation,Somerset,NJ,USA))或100厘米的5F Bernstein导管(库克医疗公司，印第安纳州布卢明顿市(Cook MedicalInc,Bloomington,IN))来注入。含有GEM的注射器插入于定制设计的3D打印保持器内侧，并且柱塞抵着测力计板放置；5F和2.8F的压缩力分别以2mL/分钟或1mL/分钟的速率来施加。为模拟临床实践期间的注射，还施加了10秒的间断压缩力，然后暂停5秒；这个周期通过5French导管重复8次。随时间推移所生成的挣脱力和注入力利用Bluehill 3版软件(英斯特朗公司，美国马萨诸塞州诺伍德市)来获取并绘制。可注入性测试对于每种条件重复至少五次。评估GEM对于血液凝结时间的影响

凝结时间和血栓重量如别处所描述进行量化(参见例如Avery等人，《科学转化医学》Med.)》，8:365ra156(2016年)；和Gaharwar等人，《纳米技术(ACS Nano.)》，8:9833(2014年))。简而言之，将0.5克的GEM等份称量至2mL的微管中。GEM在1000RPM下离心，以使血液相互作用表面标准化。未凝聚柠檬酸化血通过添加10％(v/v)的0.1M CaCl

大鼠股动脉闭塞模型

所有体内研究由机构动物管理和使用委员会(IACUC)批准，并根据联邦和机构指南来进行。右股动脉在远离股静脉和神经的近侧深脉和尾部上腹浅动脉之间进行解剖。两个4-0丝质结扎带绕着远侧和近侧端部环绕，以在注入期间操纵和稳定动脉部段。微血管夹放置于深脉分支的远侧。在利用27号针的GEM注入之后，大鼠随机地分为四组，并且存活0、3、7或21天(每组的n＝6)。0天时间点的大鼠在GEM栓塞之后1小时进行安乐死；这些大鼠用作对照组。每只大鼠利用激光斑点对比成像(LSCI)进行连续地成像，以量化后肢微灌注，并且运动功能另修改Tarlov量表进行评估。成像通过将麻醉大鼠以俯卧姿势放置于温暖平台上(以将体心温度维持于37℃下)来执行。在稳定5分钟之后，激光器以20厘米的设定距离位于大鼠上方，并且开始灌注成像。数据在基线(注入之后随即)和在手术后第1天进行采集，并且随手每周采集一次。灌注数据计算为注入后肢脚掌的GEM与对侧非注入后肢脚掌的灌注比，并表示为基线的百分比。

抗凝大鼠的股动脉闭塞

如上文所描述，六只大鼠在至股动脉的GEM注入之前接受肝素，并且在GEM注入后持续接受抗凝治疗3天。在肝素施用前后从尾部上腹浅静脉所抽取的0.25mL的血液试样的活化凝结时间(ACT)利用iSTAT分析仪(阿博特公司，新泽西州普林斯顿市(Abbot,Princeton,NJ))进行记录。一旦记录了基线ACT值，则将稀释于250μL正常生理盐水中的1200IU/kg的肝素经静脉输注至股静脉分支中。随后，这些大鼠在GEM注入之后经皮下接受150IU/kg的肝素，每天两次，持续3天。平行组的6只大鼠接受类似体积的替代肝素的生理盐水，作为对照组。

猪的经皮血管内栓塞

这项研究由机构动物管理和使用委员会(IACUC)批准。体重48kg至55kg的约克夏猪(S&S农场，加利福尼亚州布伦特伍德市(S&S Farms,Brentwoods，CA))适应至少4天。麻醉利用5mg/kg的替拉明-唑拉西泮(Telazol，硕腾公司(Zoetis))、2mg/mL的甲苯噻嗪和0.02mg/kg的甘罗溴铵的肌肉注入来诱导。然后，猪以仰卧姿势放置，并且在X射线兼容手术台(潘诺梅德艾伦公司，肯塔基州德雷市(Pannomed Aeron,DRE,KY))上进行插管。在插管之后，麻醉以1.5％至3％异氟醚的吸入来维持。在手术期间，监测心电图、经皮氧合血红蛋白饱和度(SpO

CT、US、MRI和荧光透视采集方法

CT采集在双源扫描仪(Siemens Force，西门子医疗公司，德国埃尔朗根市(Siemens Healthineers,Erlangen,Germany))上执行。螺旋扫描以150kVp和80kVp的能量水平来执行，分别采用0.6mm的检测器尺寸配置。MRI采集在3.0T扫描仪(西门子斯凯拉公司，德国埃尔朗根市(Siemens Skyra,Erlangen,Germany))上执行。具有主体发射线圈的20通道头部线圈用于采集数据。MRI采集包括轴向单次T2、轴向双回波同相位和异相位、T1加权成像前，以及平衡稳态自由前移。荧光透视采集在移动C臂上执行(OEC 9800Plus,通用医疗系统公司，美国伊利诺伊州)。

微CT成像和结构分析

外植栓塞血管以10％的福尔马林进行固定，并在70％的乙醇中培养24小时。微CT成像利用SkyScan 1276(布鲁克公司，比利时康宁区(Bruker,Kontich,Belgium))以10μm的像素尺寸对于大鼠血管以33kV、223μA并且对于猪动脉以45kV和200μA来执行。数据分析利用NRecon、CTvox、Data Viewer和CTAn软件(布鲁克公司，比利时康宁区)来执行。为记录所注入GEM的结构变化，执行定量形态分析以计算表面与体积比、表面凸度指数、分形维数和结构模型指数。为计算栓塞猪血管内侧的GEM体积，Mimics软件(Materialise公司，比利时鲁汶市(Leuven,Belgium))用于将GEM和血管管腔分段。

组织病理学和免疫组织化学

石蜡包埋切片以H&E、梅森氏三色或EVG弹性蛋白染色进行染色，并且对于髓过氧化物酶(MPO；ab208670，Abcam)或CD68(ab125212，Abcam)的免疫染色如别处所描述来执行(例如，见Avery等人，《科学转化医学》(8:365ra156(2016年))。形态分析利用图像分析软件(Celleste 4.1，赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific))来执行。盲化观察者对MPO或CD68阳性细胞进行计数。

血清的多重分析

所选生物标记(包括细胞因子、趋化因子和生长因子)在血清样本中进行测量，该血液样本从大鼠在栓塞后的0、3、7和21天内和从猪在栓塞后的0、1、2和4周内的血液样本的等分试样获得。大鼠的血清样本利用细胞因子/趋化因子阵列27-plex进行分析，同时猪样本利用猪细胞因子/趋化因子阵列13-plex(夏娃科技公司，加利福尼亚州卡尔加里市(EveTechnologies,Calgary,CA))进行分析。分析物浓度以皮克/mL来表示。

统计分析

不同时间点的组之间分析利用方差分析(ANOVA)以及事后多种比较程序来执行。两组之间的比较利用学生t检验来计算。组间差异的统计意义以95％的置信水平进行评估(P<0.05)。数据表示为平均值±平均值的标准误差(SEM)。所有比较利用GraphPad Prism 7(图板软件公司，加利福尼亚州拉乔拉市(GraphPad Software,Inc.,La Jolla,CA))来获得。

其它实施例

应当理解，虽然本发明已结合其详细描述进行描述，但是前述描述旨在说明并且非限制本发明的范围，本发明的范围由附属权利要求书的范围来限定。其它方面、优点和修改在下述权利要求书的范围内。

本文所述及的所有公布(例如，美国专利公布20180104059)以引用方式并入本文，以公开并描述相关于所引用公布的方面、方法和/或材料。

本公开的编号实施例

1.一种催化剂组合物，包括：

(a)明胶；

(b)纳米硅酸盐；和

(c)钽。

2.根据实施例1所述的水凝胶组合物，还包含去离子水。

3.根据实施例1至2中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约15％至约25％的钽(w/w)。

4.根据实施例1至3中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约17.5％至约22.5％的钽(w/w)。

5.根据实施例1至3中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约15％、约17.5％、约20％、约22.5％或约25％的钽(w/w)。

6.根据实施例1至5中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约20％的钽(w/w)。

7.根据实施例1至6中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述纳米硅酸盐为硅酸盐纳米片。

8.根据实施例1至7中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约2.5％至约6％的纳米硅酸盐(w/w)。

9.根据实施例1至7中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约3.0％至约4.0％的纳米硅酸盐(w/w)。

10.根据实施例1至7中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约3.25％至约3.75％的纳米硅酸盐(w/w)。

11.根据实施例1至7中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约4.0％至约5.5％的纳米硅酸盐(w/w)。

12.根据实施例1至7中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约4.25％至约5.25％的纳米硅酸盐(w/w)。

13.根据实施例1至7中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约4.5％至约5.0％的纳米硅酸盐(w/w)。

14.根据实施例1至7中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约2.75％、约3.0％、约3.25％、约3.5％、约3.75％、4.0％、约4.25％、约4.5％、约4.75％、约5.0％、约5.25％或约5.5％的纳米硅酸盐(w/w)。

15.根据实施例1至7中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约4.75％的纳米硅酸盐(w/w)。

16.根据实施例1至7中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约4％的纳米硅酸盐(w/w)。

17.根据实施例1至7中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约3.5％的纳米硅酸盐(w/w)。

18.根据权利要求7至17中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述硅酸盐纳米片的中值直径为约1μm至约15μm。

19.根据权利要求7至17中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述硅酸盐纳米片的中值直径为约2μm至约5μm。

20.根据实施例1至19中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约0.2％至约1.2％的明胶(w/w)。

21.根据实施例1至19中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约0.6％至约1.0％的明胶(w/w)。

22.根据实施例1至19中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约0.4％至约0.8％的明胶(w/w)。

23.根据实施例1至19中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约0.2％、约0.3％、约0.4％、约0.5％、约0.6％、约0.7％、约0.8％、约0.9％、约1.0％、约1.1％或约1.2％的明胶(w/w)。

24.根据实施例1至19中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约0.6％的明胶(w/w)。

25.根据实施例1至19中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约0.7％的明胶(w/w)。

26.根据实施例1至19中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物包含约0.8％的明胶(w/w)。

27.根据实施例1至26中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物的粘度在约10

28.根据实施例1至27中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物具有约15kPa至约45kPa的排替压力。

29.根据实施例1至28中任一项所述的水凝胶组合物，其中所述组合物为无菌的。

30.一种用于血管的栓塞的试剂盒，所述试剂盒包括封装于合适容器中的根据权利要求1至29中任一项所述的水凝胶组合物。

31.根据实施例31所述的试剂盒，其中所述合适容器为注射器。

32.根据实施例30至31中任一项所述的试剂盒，其中所述合适容器包含约0.5mL至约5mL的所述水凝胶组合物。

33.根据实施例29至32中任一项所述的试剂盒，其中所述合适容器包含约0.5mL、约1.0mL、约1.5mL、约2.0mL、约2.5mL、约3.0mL、约3.5mL、约4.0mL、约4.5mL或约5.0mL的所述水凝胶组合物。

34.根据实施例29至33中任一项所述的试剂盒，其中所述合适容器包含约1.0mL的所述水凝胶组合物。

35.一种用于有需要患者体内血管的栓塞的方法，所述方法包括将治疗有效量的根据权利要求1至29中任一项所述的所述水凝胶组合物施用至所述患者的血管。

36.根据实施例35所述的方法，其中最大血管尺寸为约3mm。

37.根据实施例35至36中任一项所述的方法，其中所述组合物通过经由导管的注射而施用至所述血管。

38.根据实施例35至37中任一项所述的方法，其中所述血管为富血管化肿瘤的血管。

39.一种用于使有需要患者体内的出血性和/或出血外周血管栓塞的方法，所述方法包括将治疗有效量的根据权利要求1至29中任一项所述的所述组合物施用至所述患者的血管。

40.根据实施例39所述的方法，其中最大血管尺寸为约3mm。

41.根据实施例39至40中任一项所述的方法，其中所述组合物通过经由导管的注射而施用至所述血管。

42.根据实施例35至41中任一项所述的方法，还包括通过荧光可视化而使所述组合物至所述血管的所述施用可视化。

43.根据实施例35至41中任一项所述的方法，还包括通过荧光可视化而确定所述治疗有效量的所述组合物的所述施用。

44.根据实施例35至43中任一项所述的方法，其中施用约0.5mL至约5mL的所述组合物。

45.根据实施例35至44中任一项所述的方法，其中施用约2mL至约5mL的所述组合物。