專利名稱：聚合偶合劑和由其制備的具有藥學(xué)活性的聚合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用作中間體的聚合偶合劑、由其制備的具有藥學(xué)活性的聚合物，包含所述聚合物及由其所制備的有形物的組合物。
背景技術(shù)：
目前，在多種醫(yī)療狀況中應(yīng)用可植入性醫(yī)療用具已經(jīng)是很普遍的事情了，例如輸注藥物和血液透析。然而，醫(yī)療用具的植入經(jīng)常伴有下述危險(1)感染，(2)發(fā)炎，(3)增生，(4)血液凝固。因此開發(fā)能夠增強生物相容性的物質(zhì)是非常重要的。生物相容性是物質(zhì)在特定情況下能夠引起適當?shù)乃拗鲬?yīng)答的能力。宿主與生物材料被放置在其中的環(huán)境相關(guān)，并且在人的血液、骨骼、軟骨、心臟和腦等位置不同。盡管任何高分子特定群都可能具有這種特有的生物醫(yī)學(xué)優(yōu)點，然而這種材料本身一旦被引入生物醫(yī)學(xué)裝置，就會被固定地限制在其本身的性能中，這是因為它們沒有能力處理好與預(yù)期的特定應(yīng)用相關(guān)的所有危急性生物相容性問題。比如說，當一種材料具有特定的與血小板相關(guān)的抗凝固特性時，它可能不具有階式凝固器的主要特征，也不能阻止細菌集群。另一種材料可能具有抗菌作用，但對于長期應(yīng)用則具有生物不穩(wěn)定性。在生物醫(yī)學(xué)裝置中的多功能特性的合并往往是復(fù)雜且造價昂貴的過程，它幾乎總是使一種聚合物性能或生物學(xué)功能妥協(xié)于另一種聚合物，然而所有的血液和組織的接觸裝置都能夠從改善的生物相容性中有所獲益。即使在最簡單的裝置中的凝塊、毒性、炎癥、感染、免疫應(yīng)答都可能對患者造成死亡或不可逆性損傷。既然大多數(shù)血液和組織材料的相互作用發(fā)生在生物學(xué)環(huán)境和醫(yī)療裝置之間的界面上，那么多聚體材料外分子層(大多數(shù)在亞微粒層)的組成就與界面上的生物學(xué)相互作用有關(guān)了。當通過本體聚合物的腐蝕而使新表面持續(xù)暴露要求該表面的生物相容性部分持續(xù)更新時，這對于生物可降低聚合物系統(tǒng)是特別具有挑戰(zhàn)性的問題。
含有聚合物包衣的生物活性劑已被開發(fā)用于提高醫(yī)療裝置表面的生物相容性。Patnaik等(5)描述了一種通過親水性異氰酸酯/胺末端間隔物將生物活性劑例如肝素(抗凝結(jié)劑)和聚合物底物相連接的方法，其目的是在醫(yī)療裝置上提供生物活性材料包衣。研究者發(fā)現(xiàn)，當間隔物基團的分子量為約100-10,000道爾頓時，就能夠獲得生物活性劑活性。但最優(yōu)選是4000道爾頓。不幸的是，這樣一種材料只能夠被應(yīng)用于特定底物，這種底物不能生物降解和與新的組織整合相交換，因為肝素被限制于表面，且不形成聚合物鏈的主體結(jié)構(gòu)。
生物材料設(shè)計的另一種例子涉及感染控制。在最近的十年里，大量的策略被用于試圖解決例如與醫(yī)療裝置感染有關(guān)的問題。一種方法是提供更具有生物相容性的可植入裝置以減少細菌附著。鍍銀的導(dǎo)管已被用于預(yù)防和慢性靜脈通路(6)及腹膜透析(7)相關(guān)的出口位點感染。然而，長期的研究未能證明出口位點感染在數(shù)量和嚴重程度上有顯著性降低。另外，細菌對于銀的抵抗力能夠隨著時間增強，并伴有多重抗生素耐藥性(8)的危險。
由于細菌附著是一個非常復(fù)雜的過程，僅通過被動的方法達到對于細菌附著的完全性預(yù)防是非常困難的。仍舊存在對于局部控制性給藥的需求。后一種方法的優(yōu)點包括1)在沒有全身性毒性和副作用的條件下能夠獲得高水平且持續(xù)的局部藥物濃度，而為了達到相似的局部藥物濃度所采用的足夠的全身性劑量卻能夠產(chǎn)生上述毒性和副作用；2)即便是當全身性給藥時能夠快速代謝或者不穩(wěn)定的藥物也能夠獲得高水平的局部藥物濃度；3)通過預(yù)防藥物穿過動脈壁外流或者應(yīng)用能夠延長活性持續(xù)時間的載體或藥物，有些定位給藥形式可能建立并保持局部藥物的活性；4)提供了設(shè)計一種聰明的藥物傳遞系統(tǒng)的可能性，該系統(tǒng)可以根據(jù)感染的狀況觸發(fā)藥物釋放和/或調(diào)節(jié)釋放速度。
獲得將藥物和聚合物包括在一個復(fù)合物形式中以產(chǎn)生生物活性劑釋放包衣的組合物的方法是已知的。例如Chudzik等(9)配制了一種包衣復(fù)合物，其中包括生物活性劑(例如藥物)和兩種聚合物，即多聚(甲基丙烯酸丁酯)和多聚(乙烯-共-醋酸乙烯酯)。由上述配方制備的包衣具有良好的耐用性和彈性，并具有顯著的藥物釋放，其特別適用于在傳遞和/或應(yīng)用過程中具有顯著彎曲和/或擴張?zhí)匦缘难b置，例如支承架和導(dǎo)管。這些裝置具有在高水平藥物濃度中局部傳遞的優(yōu)點，但其不能夠保持藥物長期的持續(xù)和控制釋放。Ragheb等(10)發(fā)現(xiàn)了一種從聚合物包衣中控制性釋放生物活性劑的方法。其中，在醫(yī)療裝置上應(yīng)用兩層聚合物包衣層。裝置的第一層包衣是吸收性物質(zhì)例如聚對二甲苯衍生物。藥物或生物活性劑至少被存放在這一層的至少一部分中。在藥物和第一層之上的第二生物相容性聚合物層必須是多孔的。聚合物通過水汽沉積或者血漿沉積而應(yīng)用。由于藥物釋放機理完全受控于孔的大小，在第二層上制造適當?shù)目讖椒植家詽M足釋放模型的需要通常是一項技術(shù)挑戰(zhàn)。另外，這種類型的系統(tǒng)需要多重處理步驟，這就增加了制造成本，并且增強了對于QA/QC步驟的需要。
除了上述文獻中描述的傳統(tǒng)擴散控制型傳遞系統(tǒng)以外，還存在某些更加復(fù)雜的原位藥物遞送聚合物，其可以通過改善靶向傳遞以及改變傳遞速度的控制參數(shù)來改變藥物的效能。其中包括生物可降解水凝膠(11)、聚合脂質(zhì)體(12)、生物再吸收多聚體(13)和聚合物藥物(14-16)。聚合物藥物包括以懸垂基團共價連接到聚合物鏈上的藥物，或者甚至是并入聚合物主鏈的藥物。例如，Nathan等(17)公開了青霉素V和頭孢霉定以懸垂物抗生素形式共軛鏈接到聚氨基甲酸酯上。他們的工作顯示可水解不穩(wěn)定性懸垂藥物被解離，并且顯示出對抗金黃色葡萄球菌、類腸球菌和優(yōu)膿性鏈球菌的抗菌活性。
Ghosh等(18)將萘啶酸，一種喹諾酮抗生素以懸垂方式偶聯(lián)在活性乙烯基分子上。然后，這些乙烯基基團相聚合形成在每個單體上懸垂抗生素的聚合物。然而，具有這些懸垂基團將明顯地改變聚合物的物理結(jié)構(gòu)。一種更好的辦法則是將藥物包含在聚合物的鏈狀骨架部分上。在體內(nèi)的水解研究中，他們報告說在前100個小時內(nèi)，有50％的藥物得到釋放。該喹諾酮類藥物已顯示出在治療泌尿道感染時能夠有效地對抗革蘭氏陰性菌，然而其化學(xué)修飾物(例如環(huán)丙沙星、諾氟沙星等等)則具有更廣譜的抗菌活性。對于諾氟沙星和甘露糖化葡聚糖(mannosylated dextran)共軛連結(jié)的最新進展已有報道。其動力在于提高細胞對于藥物的吸收，以促使它們更快地進入微-有機體(19)。研究表明，諾氟沙星通過酶中介物可以從藥物/聚合物的結(jié)合物上釋放，體內(nèi)研究也表明藥物/聚合物的結(jié)合物可有效地對抗位于肝臟部位的結(jié)核分支桿菌(20)。在此系統(tǒng)中，諾氟沙星懸垂連接在氨基酸序列上，通過溶酶體酶、組織蛋白酶B的作用可以從氨基酸序列上裂解出來。
Santerre(13a)描述了新材料的合成及應(yīng)用，當將其加至聚合物上時，能夠?qū)⒈砻孓D(zhuǎn)化為具有生物活性，當其離開時，聚合物的整體性能實際上還是完好的。應(yīng)用定向于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。這些材料是帶有懸垂藥物的低聚氟化添加物，在氟基團移向空氣/聚合物界面期間，所述藥物被傳遞至本體聚合物表面。這些材料可傳送大量藥物至表面，包括抗生素、抗凝結(jié)劑和抗炎藥物。然而，修飾變化只局限在表面。這就變成了在生物可降解聚合物中的一種局限，而生物可降解聚合物有可能需要在聚合物生物侵蝕過程的各個階段都保持活性。
Santerre和Mittleman(14)教導(dǎo)了利用藥理活性劑作為聚合物共聚單體之一合成聚合物材料的方法。其中，1，6-二異氰酸基己烷和/或1，12-二異氰酸基十二烷單體或其低聚物分子與抗微生物劑、環(huán)丙沙星反應(yīng)，以生成藥物聚合物。藥理活性化合物提供增強的長期抗炎、抗菌、抗微生物和/或抗真菌活性。然而，由于環(huán)丙沙星的羧酸基團和仲胺基團與異氰酸酯基團的反應(yīng)性有所不同，所以反應(yīng)動力學(xué)變得很有挑戰(zhàn)性。另外，組分必須是有選擇性的以便藥物成分和聚合物鏈氫鍵部分之間的范德瓦耳斯相互作用的力度最小化，這種相互作用可以延遲藥物的有效釋放。因此，后一系統(tǒng)的改善在于由藥物和試劑組成的生物單體，其不受理論的制約，能夠確保在聚合物水解時藥物進入具有更少的限制，以及具有更多同樣的化學(xué)功能用于和異氰酸酯基團或其它單體試劑反應(yīng)。
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發(fā)明簡述由于可用作商供單體，被特別設(shè)計用于合成用于復(fù)合物中的上述藥物聚合物中的藥物有限，所以存在藥物前體的一般合成方法的需要。不是依賴于一般商供藥物固有提供的化學(xué)功能，更好的是能夠提供用于合成水解型聚合物的具有相似的多官能度基團、優(yōu)選具有相似的雙官能度基團的單體。本發(fā)明涉及一組新的二胺或二醇單體，其同時具有下述特征1)它們在溫和條件下通過可水解鍵將生物學(xué)或藥物學(xué)或生物相容性成分偶合起來；2)它們包括選擇性反應(yīng)基團(雙官能或更多)(包括胺(仲胺或伯胺)和羥基)，這些基團可用于隨后聚脂、聚酰胺、聚氨酯、聚砜和很多其他常規(guī)步驟生成的聚合物的聚合作用；3)它們包含選擇性可水解基團，該可水解基團能夠釋放包括生物學(xué)、藥物學(xué)或生物相容性成分的特定降解產(chǎn)物；4)它們的分子量可以根據(jù)藥物學(xué)或生物相容性試劑的分子量而發(fā)生變化，可高達4000，但通常分子的分子量優(yōu)選小于2000，以便在并入聚合物中時使它們具有良好的分子區(qū)段可移動性，并且在聚合反應(yīng)溶液中具有良好的反應(yīng)活性；5)它們能夠提供增強重要的生物學(xué)、藥物學(xué)或生物相容性試劑的引入的戰(zhàn)略，所述試劑另外還包括官能團(例如隔離的酯類、磺胺類、酰胺和酐)，由于藥物聚合物主鏈之間存在的強大的范德瓦耳斯相互作用力和氫鍵，這些官能團在水解反應(yīng)中的反應(yīng)性很弱。6)由于這些分子具有相似的官能團，在常規(guī)生成聚合物的過程中它們則具有一貫的并且更加可預(yù)測的反應(yīng)性。本發(fā)明描述了生物單體的一種獨特的合成方法，并提供了在合成聚合物時其用途的實施例以及公開了制備所述聚合物的方法，該聚合物應(yīng)用于范圍涉及從生物醫(yī)學(xué)到環(huán)境相關(guān)產(chǎn)品的生物可降解材料。
本發(fā)明的目的之一是提供生物偶合劑/生物單體的合成方法，包括，例如，作為生物單體前體的抗炎、抗菌、抗微生物和/或抗真菌藥物，其在合成聚合物時具有良好的反應(yīng)性。
本發(fā)明的另一個目的是提供包括所述生物偶合化合物/單體的生物聚合物，其具有藥物活性。
本發(fā)明的另一個目的是提供單獨的所述聚合物化合物或者其和可相容多聚生物材料或多聚復(fù)合生物材料的混合物，用于制備具有藥物活性的有形產(chǎn)品。
本發(fā)明的另一個目的是提供用作醫(yī)療裝置的所述有形產(chǎn)品，其中包括在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)和人體體液及組織相接觸的裝置，或者在生物技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用用于產(chǎn)生抗感染、抗炎活性。
本發(fā)明的另一個目的是提供作為包衣的單獨的所述聚合物化合物或者和堿聚氨酯、聚硅酮、聚酯、聚醚砜、聚碳酸酯、聚烯烴或聚酰胺之一混合的聚合物化合物，其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被用作所述醫(yī)療裝置，用于提高抗感染、抗炎、抗微生物、抗凝、抗氧化、抗增殖功能。
本發(fā)明的另一個目的是提供制備所述生物單體、包括所述生物單體的聚合物、所述混合物和所述有形物品的聚合物的方法。
總而言之，本發(fā)明提供了在溫和條件下將生物制品或藥物或生物相容性組份共價偶合到所述可彎曲二醇或二胺的獨特合成方法，所述二醇或二胺例如但不限于三甘醇或任意其它種類的線性二醇或二胺。生物活性劑必須具有反應(yīng)基團例如羧酸、磺化或磷酸化基團，其通過碳化二亞胺介導(dǎo)的反應(yīng)能夠共軛鏈接到可彎曲的二醇或二胺上。在偶合反應(yīng)中應(yīng)用的生物活性劑還必須包括選擇性活性多官能基團，優(yōu)選是雙官能基團(包括胺(仲胺或伯胺)和羥基)，這些基團在以后可用于聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚磺酰胺和任何其他經(jīng)典步驟生成的包含偶合劑/單體的聚合物藥物的聚合反應(yīng)。
本發(fā)明的一個方面提供了一種具有中央部分的生物偶合劑(生物單體)，所述中央部分包括可彎曲的(即不是受限的鏈狀動力學(xué)運動)，例如理論分子量小于2000并且為可水解鍵連接的芳香環(huán)、線性或脂肪族(飽和的)區(qū)段。
因此，本發(fā)明提供了一種通式(III)生物偶合劑PBio-LINK A-PBio(III)其中PBio是通過可水解共價鍵連接至LINK A的生物活性劑片段或其前體，其具有至少一個官能團以允許逐步發(fā)生聚合作用；LINK A是連接到每一個所述PBio片段上的理論分子量小于2000的偶合中央可彎曲線狀第一區(qū)段。
在本說明書和權(quán)利要求中，術(shù)語“生物單體”是指在合成式(I)化合物中應(yīng)用的式(III)化合物，所述合成是利用官能團逐步發(fā)生聚合作用完成的。
最優(yōu)選地，每一個PBio片段限定為在逐步發(fā)生聚合作用時應(yīng)用的單個官能基團。
因此，本發(fā)明的另一個方面提供了通式(I)藥物活性聚合化合物Y-[Yn-LINK B-X]m-LINK B(I)其中，(i)X是通式(II)的成對生物偶合劑Bio-LINK A-Bio(II)其中Bio通過可水解共價鍵連接到LINK A的生物活性劑片段或其前體；LINK A是連接到每一個所述Bio片段的理論分子量小于2000的偶合中央可彎曲線形第一區(qū)段；(ii)Y是LINK B-OLIGO；其中(a)LINK B是將一個OLIGO連接到另一個OLIGO并且將OLIGO連接到X或其前體的偶合第二區(qū)段；(b)OLIGO是分子量小于5,000的較短長度的聚合物區(qū)段，其中包括少于100個單體重復(fù)單元；(iii)m是1-40；以及(iv)n選自2-50。
本發(fā)明的另一個方面提供了一種藥物活性聚合物材料，該材料由所述生物單體制備成主鏈。這種聚合物包括理論分子量小于5000的低聚物區(qū)段和任選的連結(jié)區(qū)段，此處是指共價偶合到低聚物區(qū)段的[LINkB]和所述生物單體，其中低聚物區(qū)段在這里指的是[oligo]。
術(shù)語“低聚物區(qū)段”是指長度相對較短的重復(fù)單元，通常少于約50個單體單元，分子量小于10,000，但優(yōu)選＜5000。優(yōu)選地，[oligo]選自聚氨酯、聚脲、聚酰胺、聚環(huán)氧烷烴、聚碳酸酯、聚酯、聚內(nèi)酯、聚硅酮、聚醚砜、聚烯烴、聚乙烯、多肽、多糖組成的基團，以及連接在這些區(qū)段上的醚和胺。
術(shù)語“LINK A分子”是指在所述生物單體中與生物活性劑共價連接在一起的分子。典型地，LINK A分子的分子量范圍為60-2000，優(yōu)選60-700，其具有多官能度但優(yōu)選雙官能度以允許和兩個生物活性劑相偶聯(lián)。優(yōu)選地，LINK A分子是由選自二醇、二胺和/或同時包含胺和羥基的化合物的前體單體合成，溶或不溶于水。LINK A前體的代表性例子列于表1中，但并不僅限于此。
表1-乙二醇-丁二醇-己二醇-環(huán)己二醇-1，5戊二醇-2，2-二甲基-1，3丙二醇-1，4-環(huán)己二醇-1，4-環(huán)己二甲醇-三(乙二醇)-聚(乙二醇)，Mn100-2000-聚(環(huán)氧乙烷)二胺；Mn100-2000-賴氨酸酯-硅酮二醇和二胺-聚醚二醇和二胺-碳酸酯二醇和二胺-二羥基乙烯基衍生物-二羥基二苯砜-乙二胺-環(huán)己二胺-1，2-二氨基-2甲基丙烷-3，3-二氨基-N-甲基二丙胺-1，4二氨基丁烷-1，7二氨基庚烷-1，8二氨基辛烷術(shù)語“LINK B分子”是指與寡聚單元共價偶合在一起以形成中央部分中的第二偶合區(qū)段的分子。典型地，LINK B分子的分子量范圍為60-2000，優(yōu)選60-700，并且含有雙官能度以偶合兩個寡聚單元。優(yōu)選地，LINK B分子由二胺、二異氰酸酯、二磺酸、二羧酸、二酰氯和二醛制得。寡聚分子末端的羥基、胺或羧酸可以和二胺反應(yīng)形成寡聚酰胺；和二異氰酸酯反應(yīng)形成寡聚尿烷、寡聚脲、寡聚酰胺；和二磺酸反應(yīng)形成寡聚磺酸酯、寡聚磺酰胺；和二羧酸反應(yīng)形成寡聚酯、寡聚酰胺；和二酰氯反應(yīng)形成寡聚酯、寡聚酰胺；和二醛反應(yīng)形成寡聚乙縮醛、寡聚亞胺。
術(shù)語“藥學(xué)或生物活性劑”或其前體指的是可以通過可水解共價鍵偶合至LINK A區(qū)段的分子。該分子須具有某些特殊的和可預(yù)期的藥學(xué)或生物學(xué)活性。典型地，[Bio]單元的分子量范圍對于藥物為40-2000，但根據(jù)分子結(jié)構(gòu)的不同其分子量對于生物藥劑要更高一些。優(yōu)選地，Bio單元選自抗炎劑、抗氧化劑、抗凝結(jié)劑、抗微生物劑(包括氟喹諾酮類)、細胞受體配體和生物粘著分子，特別是寡肽類和寡糖類、DNA和基因序列鍵的寡核苷酸序列，以及提供細胞膜模擬的磷脂端基。Bio組分必須具有選自羥基、胺、羧酸或磺酸的雙官能基團，這樣在和LINK A偶合后，所述生物單體才能夠和寡聚物區(qū)段的第二基團反應(yīng)以形成LINK B連結(jié)。在第一基團和LINK A反應(yīng)期間，所述第二基團可以被保護起來。
表2.用于合成生物單體偶合劑的典型藥物分子
本發(fā)明對于如下的藥理學(xué)活性化合物具有特別的價值，所述的藥理學(xué)活性化合物，具有如上文所述的生物響應(yīng)性，在體內(nèi)能夠產(chǎn)生藥理學(xué)活性成分。所述藥理學(xué)活性成分有至少兩個官能團，但是官能基團之一與下述物質(zhì)的反應(yīng)活性很低和二異氰酸酯反應(yīng)形成寡聚尿烷或寡聚脲、寡聚酰胺；和二磺酸反應(yīng)形成寡聚磺酸酯、寡聚磺酰胺；和二羧酸反應(yīng)形成寡聚酯、寡聚酰胺；和二酰氯反應(yīng)形成寡聚酯、寡聚酰胺；以及和二醛反應(yīng)形成寡聚乙縮醛、寡聚亞胺。這種藥理學(xué)試劑包括如上述表2所列舉的氟喹諾酮類抗生素、或抗凝結(jié)劑、抗炎劑或抗增殖劑。
本發(fā)明對如下藥物特別有用，其中藥理學(xué)活性片段由美國專利No.4,670,444中描述的抗生素7-氨基-1-環(huán)丙基-4-氧-1，4-二氫喹啉和萘啶-3-羧酸形成。此類化合物中最優(yōu)選的抗生素為1-環(huán)丙基-6-氟-1，4-二氫-4-氧-7-哌嗪-喹啉-3-羧酸和1-乙基-6-氟-1，4-二氫-4-氧-7-哌嗪-喹啉-3-羧酸，通用名分別為環(huán)丙沙星和諾氟沙星。這類中的其他藥物包括司帕沙星和曲伐沙星。
不受理論束縛，可以相信的是，本發(fā)明所述的LINK A的存在使得在本發(fā)明的生物活性聚合物中具有令人滿意的“生物間間距”，該生物間間距能夠在體內(nèi)促進水解作用以釋放出生物活性成分。根據(jù)鏈長的變化，以及還可能根據(jù)由鏈長變化引起的立體和構(gòu)象結(jié)構(gòu)的變化，LINK A能夠調(diào)節(jié)水解速率范圍。
現(xiàn)有技術(shù)公開的化合物沒有LINK A鏈長的變化但其中LINK B的鏈長在兩種生物學(xué)實體之間，這種化合物不具有上述水解速率變化的優(yōu)點。
如下所述的本發(fā)明特別有用，其中藥理學(xué)活性片段由抗炎藥物(2S，3S)-1-乙?；?4-羥基-吡咯烷-2-羧酸(通用名為奧沙西羅)和(2S4aS，6aS，6bR，8aR，10S，12aS，12bR，14bR)-10-羥基-2，4a，6a，6b，9，9，12a-七甲基-13-氧-1，2，3，4，4a，5，6，6a，6b，7，8，8a，9，10，11，12，12a，12b，13，14b-二十氫-苉-2-羧酸(通用名為甘草次酸)形成。
如下所述的本發(fā)明特別有用，其中藥理學(xué)活性片段由抗凝血酶劑(S)-2-(丁烷-1-磺酰胺基)-3-[4-(4-哌啶-4-基-丁氧基)苯基]-丙酸(通用名為替羅非班)和[(S)-7-([4，4′]二哌啶基-l-羰基)-4-甲基-3-氧-2，3，4，5-四氫-1H-苯并[e][1，4]二氮雜-2-基]-乙酸(通用名為洛曲非班)形成。
如下所述的本發(fā)明特別有用，其中藥理學(xué)活性片段由抗神經(jīng)可塑劑(αS，5S)-α-氨基-3-氯-2-異唑乙酸基-5-乙酸(通用名為阿西維辛)和4-[二(2-氯乙基)氨基-]-L-苯基丙氨酸(通用名為愛克蘭(Alkeren))形成。
寡聚物區(qū)段優(yōu)選分子量＜10,000；更優(yōu)選＜5,000。
本說明書中的術(shù)語“理論分子量”是對絕對分子量的一個術(shù)語，其由用于合成任何給定生物活性聚合物的試劑的反應(yīng)而得到。如本領(lǐng)域所公知的，絕對分子量的實際測定值由于在利用凝膠滲透色譜法對聚合物進行分子量測定中的物理限制而很復(fù)雜。因此，聚苯乙烯當量分子量被報告用于凝膠滲透色譜測定方法。因為很多藥學(xué)活性化合物在UV區(qū)段吸收光線，凝膠滲透色譜技術(shù)還提供了一種檢測偶合在聚合物鏈的藥學(xué)活性化合物的分布情況的方法。
本發(fā)明中應(yīng)用的聚合物材料的聚苯乙烯當量分子量范圍為2×103到1×106，優(yōu)選2×103到2×105。
在另一個方面，本發(fā)明提供了單獨含有生物單體的聚合物的組合物或底物聚合物與含有生物單體的聚合物混合的組合物，如本文所述，優(yōu)選是有形物的形式。
和本發(fā)明所述生物活性聚合物相混合的底物聚合物的代表性例子包括聚氨酯、聚砜類、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚硅酮、聚(丙烯腈-丁二烯苯乙烯)、聚酰胺、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯腈、聚乙烯氯化物、聚乙烯對苯二酸鹽、纖維素和其他多糖。優(yōu)選的聚合物包括聚酰胺、聚氨酯、聚硅酮、聚砜類、聚烯烴、聚酯、聚乙烯衍生物、多肽衍生物和多糖衍生物。更優(yōu)選地，生物可降解底物聚合物包括區(qū)段聚氨酯、聚酯、聚碳酸酯、多糖或聚酰胺。
包含所述生物單體的聚合物或本發(fā)明所述的混合組合物可用作物品的表面覆蓋物，或者，最優(yōu)選地，聚合物或混合物屬于這種類型，其能形成1)自支持型結(jié)構(gòu)體，2)薄膜；或者3)纖維，優(yōu)選針織或編織物。組合物在物體的整體或某一部分可以包括一個表面，優(yōu)選地，生物醫(yī)療裝置或者常規(guī)的生物技術(shù)應(yīng)用設(shè)備。在前者的情況下，本申請可包括心臟助推器、組織工程學(xué)聚合物支架及相關(guān)裝置、心臟置換裝置、心臟間隔片、主動脈內(nèi)氣囊、經(jīng)皮心臟助推器、體外回路、A-V管、透析組件(管、過濾器、薄膜等)、無耐受力裝置(aphoresis units)、膜式充氧器、心臟旁路組件(管、過濾器等)、圍心囊、隱形眼鏡、耳窩埋植劑、縫線、縫紉環(huán)、插管、避孕用具、注射器、o-環(huán)、膀胱、陰莖埋植劑、藥物傳送系統(tǒng)、排液管、起搏器引導(dǎo)隔離體、心臟瓣膜、血袋、植入性金屬線包衣、導(dǎo)管、血管支架、血管成形氣囊及裝置、繃帶、心臟按摩杯、氣管導(dǎo)管、乳房植入包衣、人造導(dǎo)管、顱面及頜面改造裝置、韌帶、輸卵管。后一應(yīng)用包括生物可吸收聚合物的合成，該聚合物用于無損于環(huán)境的產(chǎn)品(包括但不限于垃圾袋、瓶子、罐、儲存袋及裝置)，能夠向環(huán)境中釋放試劑以控制不同的生物系統(tǒng)包括控制害蟲、生物活性污染物，消除細菌或病毒劑，促進與健康相關(guān)的因素包括增強飲用液體和食物的營養(yǎng)價值的產(chǎn)品，或者能夠用于生物系統(tǒng)(包括人、動物及其他)的不同軟膏及乳劑。
在一個優(yōu)選的方面，本發(fā)明提供了一種混合組合物，如上文所述，包括區(qū)段性聚氨酯、聚酯、聚碳酸酯、多糖、聚酰胺或聚硅酮以及包含所述生物單體的可相容聚合物。
根據(jù)本發(fā)明，包含所述生物單體的聚合物以某種方法合成制得，其包含聚合物區(qū)段即聚合物主鏈中的[oligo]區(qū)段和所述生物單體，所述聚合物包括下述之一的生物化學(xué)功能抗凝結(jié)、抗炎、抗增殖、抗氧化、抗微生物可能性、細胞受體配體例如肽配體和生物粘著分子例如低聚糖、DNA和基因序列鍵的寡聚核苷酸序列，或生物活性成分的前體。
體內(nèi)的藥理學(xué)活性產(chǎn)生可能為，例如，抗炎、抗菌、抗微生物、抗增殖、抗真菌，但本發(fā)明并不限于上述生物學(xué)活性。


為了更好地理解本發(fā)明，下面將通過實施例及參考相應(yīng)附圖的形式對優(yōu)選實施例進行說明，其中圖1.是生物單體(偶合劑)NORF-TEG-NORF的質(zhì)子核磁共振譜圖2.是生物單體NOF-TEG-NORF的碳核磁共振譜圖3.是生物單體NORF-TEG-NORF的陽性電噴霧質(zhì)譜圖4.是生物單體CIPRO-TEG-CIPRO的質(zhì)子核磁共振譜圖5.是生物單體CIPRO-TEG-CIPRO的碳核磁共振譜圖6.是生物單體CIPRO-TEG-CIPRO的陽性電噴霧質(zhì)譜圖7.是POC的質(zhì)子核磁共振譜圖8.是POC的碳核磁共振譜圖9.是POC的陽性電噴霧質(zhì)譜圖10.是生物單體POC-TEG-POC的質(zhì)子核磁共振譜圖11.是生物單體POC-TEG-POC的碳核磁共振譜圖12.是POC-TEG-POC的陽性電噴霧質(zhì)譜圖13.是PAK的質(zhì)子核磁共振譜圖14.是PAK的碳核磁共振譜圖15.是PAK的陽性電噴霧質(zhì)譜圖16.是生物單體PAK-TEG-PAK的質(zhì)子核磁共振譜圖17.是生物單體PAK-TEG-PAK的質(zhì)子核磁共振譜圖18.是PAK-TEG-PAK的陽性電噴霧質(zhì)譜圖19.是THDI/PCL/NORF的凝膠滲透色譜分析圖20.是THDI/PCL/CIPRO的凝膠滲透色譜分析圖21.是對照聚合物和藥物聚合物對于哺乳動物細胞的細胞毒性試驗圖22.是在存在和不存在膽固醇酯酶條件下從NF聚合物中釋放的諾氟沙星的曲線圖23.是植入性試驗的細菌計數(shù)曲線優(yōu)選實施例詳述生物單體的合成方案A描述的是對于產(chǎn)物D的生物偶合劑/生物單體的新制備方法，其中R相對于諾氟沙星和環(huán)丙沙星分別是CH2CH3或環(huán)丙基。典型地，linkA分子的分子量為60-2000，優(yōu)選60-700，其必須含有至少兩個官能度以允許和至少兩個[Bio]單元相偶合。[Bio]單元的分子量＜2000，但根據(jù)分子結(jié)構(gòu)的不同可稍高一些。優(yōu)選的[Bio]組分包括但不限于下述種類和例子抗炎劑非甾體-奧沙西羅、甾體類，甘草次酸；抗凝血酶劑替羅非班、洛曲非班；抗凝結(jié)劑肝素；抗增殖劑阿西維辛和愛克蘭；抗微生物劑氟喹諾酮類例如諾氟沙星、環(huán)丙沙星、司帕沙星和曲伐沙星及其他氟喹諾酮類藥物。
方案A提供了一種制備式(I)產(chǎn)物D化合物的常規(guī)合成方法
方案1生物活性單體合成路線在步驟A中，藥學(xué)活性藥物例如諾氟沙星或環(huán)丙沙星(以鹽酸鹽形式)在三乙胺存在下和保護基團例如三苯甲基鹵化物反應(yīng)生成中間產(chǎn)物，其中胺基和羧酸基均被三苯甲基保護起來。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，其他保護基團也可以用于本發(fā)明實施例中。
適當?shù)娜郊谆u化物在適當溶劑中與諾氟沙星或環(huán)丙沙星鹽酸鹽反應(yīng)，其中所述適當溶劑例如是氯仿。根據(jù)所選擇的保護基團和形成生物單體的試劑的溶解性，還可能需要很多其它溶劑。適當?shù)娜郊谆u化物包括三苯甲基氯化物和三苯甲基溴化物。優(yōu)選的三苯甲基鹵化物是三苯甲基氯化物。三苯甲基鹵化物的用量為2-4摩爾當量諾氟沙星/環(huán)丙沙星，優(yōu)選2.2摩爾當量。將三乙胺加入廢HCl中，其是副產(chǎn)物。稍微過量的三乙胺可以避免在隨后的選擇性水解步驟中N-三乙胺基團脫保護。如果是環(huán)丙沙星，在反應(yīng)混合物中加入2-4倍過度摩爾量的三乙胺，優(yōu)選3倍的量。0-60℃條件下，將反應(yīng)混合物攪拌2-24小時。優(yōu)選的攪拌時間是4小時，優(yōu)選的溫度是25℃。得到均勻溶液。之后，將產(chǎn)物A置于反應(yīng)液中用于下步的原位反應(yīng)。在此過程中，無需將產(chǎn)物A分離出來。
在步驟B中，步驟A的反應(yīng)產(chǎn)物例如其中的胺基和羧酸基團均被三苯甲基所保護的諾氟沙星/環(huán)丙沙星選擇性地脫保護以生成含有游離羧酸和N-三乙胺基團的產(chǎn)物B。
例如，在步驟B中，將大量甲醇加入步驟A的反應(yīng)混合物中。甲醇的體積為在步驟A中所使用的溶劑的相等或兩倍用量。優(yōu)選是該溶劑體積的1.5倍體積。反應(yīng)混合物在25℃-60℃條件下攪拌1-24小時。優(yōu)選攪拌時間為2小時，優(yōu)選溫度為50℃。選擇性脫保護的氟喹諾酮類材料從反應(yīng)溶液中沉淀出來。當反應(yīng)混合物冷卻至室溫后，過濾反應(yīng)液，獲得產(chǎn)物B。使用標準的重結(jié)晶方法，以CHCl3/甲醇(9∶1)為溶劑進一步純化產(chǎn)物B。
在步驟C中，純化的胺保護氟喹諾酮與二醇或二胺(在此實施例中，應(yīng)用的是三乙二醇)的兩側(cè)均進行偶合，所述二醇或二胺包括可彎曲和/或水溶性中央部分。
例如，在存在適當?shù)呐己蟿├?-乙基-3-(3-二甲基氨基-丙基)碳二亞胺(此處縮寫為EDAC)和適當?shù)膲A例如4-(二甲基氨基)吡啶(此處縮寫為DMAP)的條件下，純化的胺保護氟喹諾酮(產(chǎn)物B)和三(乙二醇)偶合，其中上述堿為催化劑。其他的偶合劑還可包括各種碳二亞胺例如CMC(1-環(huán)己基-3-(2-嗎啉基乙基)碳二亞胺)、DCC(N，N′-二環(huán)己基-碳二亞胺)、DIC(二異丙基碳二亞胺)等等，但不限于此。二醇的用量為產(chǎn)物B的0.3-0.5摩爾當量。優(yōu)選的二醇用量為產(chǎn)物B的0.475摩爾當量。偶合劑EDAC的用量為產(chǎn)物B的2-10倍摩爾當量，優(yōu)選8倍摩爾當量。堿DMAP的用量為產(chǎn)物B的0.1-摩爾當量，優(yōu)選0.5摩爾當量。反應(yīng)在適當?shù)娜軇├缍燃淄?、惰性氣體例如氮氣或氬氣條件下進行。根據(jù)產(chǎn)物B的溶解性以及對于試劑的潛在反應(yīng)性，其它溶劑也可能是合適的。0-50℃條件下，反應(yīng)物在一起攪拌24小時至兩周。優(yōu)選的攪拌時間為1周，優(yōu)選的溫度為25℃。
反應(yīng)結(jié)束后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)移除溶劑。用水洗滌殘留物數(shù)次以去掉可溶性試劑例如EDAC。然后將固體溶解在氯仿中。使用氯仿作為萃取溶劑，利用常規(guī)萃取方法從溶液中獲取方案1中所述的產(chǎn)物C。使用氯仿/甲醇/氨水溶液(9.2∶0.6∶0.2)作為展開劑，利用柱色譜法進一步分離出產(chǎn)物C。使用氯仿和甲醇利用重結(jié)晶技術(shù)進一步純化產(chǎn)物C。
在步驟D中，純化的產(chǎn)物C上的N-三乙胺基團脫保護生成相應(yīng)的預(yù)期藥物偶合劑/生物單體。
例如，在存在少量弱酸如三氟乙酸的條件下，適當?shù)漠a(chǎn)物C在適當?shù)挠袡C溶劑例如二氯甲烷中與少量水反應(yīng)。水量為1％-10％體積，優(yōu)選1％體積。三氟乙酸的用量為1％-10％體積，優(yōu)選2％。0-50℃條件下，反應(yīng)混合物攪拌2-24小時。優(yōu)選的溫度為25℃，優(yōu)選攪拌4小時。產(chǎn)物D從反應(yīng)溶液中沉淀出來，過濾，收集。使用CHCl3洗滌進一步純化產(chǎn)物。
生物單體在聚合物合成中的應(yīng)用藥物活性聚合物采用本領(lǐng)域已知的常規(guī)分步式聚合反應(yīng)方法進行合成。多官能度LINK B分子和多官能度寡聚分子反應(yīng)形成預(yù)聚物。所述生物單體對該預(yù)聚物鏈進行擴展，生成包含生物單體的聚合物。也可使用非生物學(xué)擴展物例如乙二胺、丁二醇、乙二醇及其他物質(zhì)。LINKB分子優(yōu)選但不限于天然的雙官能度分子，這是為了有助于線型、包含生物單體的聚合物的形成。用于生物醫(yī)療和生物技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)選linkB分子是二異氰酸酯例如2，4甲苯二異氰酸酯、2，6甲苯二異氰酸酯、亞甲基二(對苯基)二異氰酸酯、賴氨酸二異氰酰酯、1，6己烷二異氰酸酯、1，12十二烷二異氰酸酯、二-亞甲基二(環(huán)己基異氰酸酯)、三甲基-1，6二異氰酰己烷、二羧酸、二-酰氯、二磺酰氯或其他。寡聚成分優(yōu)選但不限于雙官能度，這是為了有助于包含所述生物單體的線型聚合物的形成。優(yōu)選的寡聚成分是下述物質(zhì)的末端二胺和二醇試劑例如聚碳酸酯、聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯-丁烯共聚物、聚丁二烯、包括聚己酸內(nèi)酯、聚乳酸和其他聚酯在內(nèi)的聚酯、聚氨酯/砜共聚物、聚氨酯、聚酰胺、包括寡聚肽(聚丙氨酸、聚甘氨酸或氨基酸共聚物)和聚脲、聚環(huán)氧烷烴特別是聚環(huán)氧丙烷、聚環(huán)氧乙烷和聚環(huán)氧丁烷。[oligo]基團的分子量小于10,000，但優(yōu)選小于5000。由預(yù)聚物合成生物活性聚合物可以采用適當?shù)脑噭┙M合物根據(jù)常規(guī)的氨基甲酸乙酯/脲反應(yīng)制得，但其中要有過量的linkB分子以達到用linkB分子對預(yù)聚物末端蓋帽的目的。當預(yù)聚物達到預(yù)期鏈長時，加入所述生物單體以擴展預(yù)聚物鏈，獲得最終的生物活性聚合物?；蛘?，生物單體可以被代替用作寡聚基團。
生物活性聚合物可由不同的成分及計量化學(xué)合成。在合成之前，LINK B分子優(yōu)選進行真空蒸餾以去除殘留水分。干燥生物單體以去除所有的水份。寡聚組分除氣過夜以去除殘留水分和低分子量有機物。
雖然反應(yīng)物能夠在無溶劑條件下進行反應(yīng)，但在實際中，優(yōu)選選用與反應(yīng)物化學(xué)特性相適宜的有機溶劑，以對終產(chǎn)物的特性有良好的控制。代表性的有機溶劑包括，例如，二甲基乙酰胺、丙酮、四氫呋喃、乙醚、氯仿、二甲基亞砜和二甲基甲酰胺。優(yōu)選的反應(yīng)溶劑為二甲基亞砜(DMSO，Aldrich化學(xué)公司，Milwaukee，Wis.)。
考慮到某些二異氰酸酯例如DDI和THDI與寡聚前體二醇的低反應(yīng)活性，優(yōu)選在合成中使用催化劑。代表性的催化劑與氨基甲酸乙酯化學(xué)合成中應(yīng)用的相似，包括二丁酰二月桂酸酯、辛酸亞錫、N，N’-二乙基環(huán)己胺、N-甲基嗎啉、1，4二氮雜(2，2，2)二環(huán)-辛烷和鋯絡(luò)合物例如鋯四(2，4-戊二酮)絡(luò)合物。
在制備預(yù)聚物的第一個步驟中，例如，將linkB分子加入寡聚成分中，任選地，加入催化劑，生成生物活性聚合物的預(yù)聚物。反應(yīng)混合物在60℃溫度下攪拌適當長時間，這取決于反應(yīng)成分及其化學(xué)計量。溫度可在25-110℃范圍內(nèi)變化。隨后，將所述生物單體加入到此預(yù)聚物中，通常，混合物反應(yīng)過夜。使用甲醇終止反應(yīng)，在乙醚、乙醚和蒸餾水的混合物或者其他適當溶劑中沉淀出反應(yīng)產(chǎn)物。將沉淀物溶解在適當溶劑例如丙酮中，然后在乙醚或乙醚和蒸餾水的混合物中再次沉淀。將此過程重復(fù)3次，以去除任何殘留的催化劑化合物。洗滌后，40℃條件下真空干燥產(chǎn)物。
或者，采用如下文描述的常規(guī)反應(yīng)可由生物單體制備聚酰胺。
產(chǎn)物制備包含生物單體的藥物聚合物在制備產(chǎn)品時可單獨應(yīng)用，也可以和適當量的底物聚合物混合使用。如果混合在一起，那么適當?shù)木酆衔锟砂ň郯滨ァ⒕埘セ蚱渌孜锞酆衔?。產(chǎn)品可通過下述方法制備1)用于隨后擠壓、注塑或成型的復(fù)合方法；2)底物聚合物和生物活性聚合物共溶于具有常規(guī)相容性的溶劑中，以隨后在模子中鑄造成形或者成紡織狀纖維以制得產(chǎn)品；3)使用生物活性聚合物或其混合物在具有常規(guī)相容性的溶劑中的溶液濕潤產(chǎn)品表面，其中在所述溶液中加入聚氨酯或其他聚合物；或者4)與可硬化的聚氨酯相混合，例如，2部分可硬化系統(tǒng)，如表層。上述所有方法可使用包含生物單體基團的純聚合物，或者所述聚合物和常規(guī)生物醫(yī)療聚合物的混合物。
因此，本發(fā)明提供了一種合成具有藥學(xué)或生物學(xué)分子內(nèi)特性的某些新聚合物材料的方法的能力。當所述聚合物單獨應(yīng)用或和某些物質(zhì)例如聚氨酯混合應(yīng)用時，生物活性聚合物提供了一種具有更好藥物功能的復(fù)合物，特別是用于醫(yī)療裝置，促進細胞功能及調(diào)整、組織整合、預(yù)活性血液相容性以及特別是抗凝血/血小板功能、生物穩(wěn)定性、抗微生物功能及抗炎功能，或者以其生物活性在生物技術(shù)領(lǐng)域應(yīng)用。
這些材料的應(yīng)用包括在醫(yī)療裝置產(chǎn)品中使用的生物重吸收聚合物的合成，所述醫(yī)療裝置產(chǎn)品用于遞送生物制品、藥物或者在生物體(人或動物)內(nèi)或與生物體接觸時利用生物降解釋放生物相容性材料。其包括以膜(鑄塑或熱塑)、纖維(溶劑或熔融紡織)形式生產(chǎn)產(chǎn)品，形成任意形狀的組合物材料(以任何形式與陶瓷、金屬或其他聚合物結(jié)合的聚合物)，注塑、壓縮模塑、擠出制得的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品可包括但不限于心臟助推器、組織工程學(xué)聚合物支架及相關(guān)裝置、心臟置換裝置、心臟間隔片、主動脈內(nèi)氣囊、經(jīng)皮心臟助推器、體外回路、A-V管、透析組件(管、過濾器、薄膜等)、無耐受力裝置、膜式充氧器、心臟旁路組件(管、過濾器等)、圍心囊、隱形眼鏡、耳窩埋植劑、縫線、縫紉環(huán)、插管、避孕用具、注射器、o-環(huán)、膀胱、陰莖埋植劑、藥物傳送系統(tǒng)、排液管、起搏器引導(dǎo)隔離體、心臟瓣膜、血袋、植入性金屬線包衣、導(dǎo)管、血管支架、血管成形氣囊及裝置、繃帶、心臟按摩杯、氣管導(dǎo)管、乳房植入片包衣、人造導(dǎo)管、顱面及領(lǐng)面改造裝置、韌帶、輸卵管。
其他的非醫(yī)療應(yīng)用可包括在產(chǎn)品中使用的生物可吸收聚合物，該產(chǎn)品無損于環(huán)境(包括但不限于垃圾袋、瓶子、罐、儲存袋及裝置、能夠向環(huán)境中釋放試劑以控制不同的生物系統(tǒng)包括控制害蟲、生物活性污染物，消除細菌或病毒劑，促進與健康相關(guān)的因素包括增強飲用液體和食物的營養(yǎng)價值的產(chǎn)品，或者能夠用于生物系統(tǒng)(包括人、動物及其他)的不同軟膏及乳劑。
在這些實施例中，應(yīng)用了下述縮寫NORF(諾氟沙星)CIPRO(環(huán)丙沙星)OC(奧沙西羅)POC(保護性奧沙西羅)TF(替羅非班)PTF(保護性替羅非班)AK(愛克蘭)PAK(保護性愛克蘭)AF(氨芬酸)AV(阿西維辛)BF(溴芬酸)TEG(三乙二醇)HDL(1，6-己二醇)HDA(1，6-己二胺)TrCl(三苯甲基氯化物)DMAP(4-(二甲基氨基)吡啶)EDAC(1-乙基-3-(3-二甲基氨基-丙基)碳二亞胺)TEA(三乙胺)TFA(三氟乙酸)THDI(三甲基-1，6二異氰酰己烷)PCL聚己內(nèi)酰酮二醇AC(己二酰氯化物)
THDI/PCL/TEG(區(qū)段聚氨酯)DBTL(二丁酰二月桂酸酯)DCM(二氯甲烷)DMF(二甲基甲酰胺)TLC(薄層色譜法)CC(柱色譜法)其中適當?shù)氖撬械漠惽杷狨シ磻?yīng)都是用DBTL(二丁酰二月桂酸酯)作為催化劑。
使用核磁共振檢測生物單體的結(jié)構(gòu)。
使用質(zhì)譜分析確定所合成的生物單體的摩爾質(zhì)量。
使用凝膠滲透層析法確定藥物聚合物中[Bio]的分布，并用于估計聚合物的相對分子量。
使用X(射)線光電子分光鏡(測定化學(xué)組合物)在90度位置測定位于藥物聚合物包衣表面的錫殘留物的性質(zhì)。由于錫殘留物是有毒性的，因此去除錫殘留物對于生物應(yīng)用而言是非常重要的。
在體外進行抗微生物劑釋放和降解的評估，這是為了評價對于不同抗微生物聚合物制劑的降解速率，以及確定有效期。在這些研究中，使用酶對聚合物進行培養(yǎng)，回收溶液已分離出降解產(chǎn)物。與單核細胞巨噬細胞相關(guān)的水解酶，特別是膽固醇酯酶及嗜中性粒細胞(彈性蛋白酶)和pH7磷酸鹽緩沖生理鹽水溶液可用于為期10周的體外測試。應(yīng)用高效液相色譜法(HPLC)聯(lián)用質(zhì)譜，可測定降解產(chǎn)物的性質(zhì)。
使用最低抑制濃度(MIC)分析法可以評價培養(yǎng)液的抗微生物活性，所述培養(yǎng)液從對抗P.Aeruginosa的藥物聚合物生物降解研究獲得。記錄每一個培養(yǎng)物的混濁度用于評價藥物聚合物的降解溶液的抑制性質(zhì)。
在對藥物聚合物進行γ-射線(輻射劑量25Kgy)滅菌后，應(yīng)用醫(yī)療裝置領(lǐng)域的常規(guī)方法評價藥物聚合物的滅菌穩(wěn)定性。在樣品進行輻射前以及輻射后1-4周后，采用GPC測量法對這些樣品進行測定。
同時進行藥物聚合物的生物相容性研究，以評價對照聚合物和藥物聚合物對于哺乳動物細胞的生物相容性。在此研究中，直接將HeLa細胞培養(yǎng)到聚氨酯聚合物膜上，在37℃培養(yǎng)24小時。通過丁二酸脫氫酶染色測定細胞的生命力。
在體內(nèi)，對在生物活性聚合物全部或某一部分形成的本發(fā)明底物、裝置或物質(zhì)進行動物研究。將包含生物活性聚合物或非生物活性對照聚合物的物質(zhì)植入雄性鼠的腹膜炎部位，并且同時接種P.Aeurogniosa菌。在將大鼠養(yǎng)1周后，將該物質(zhì)取出。評價抗微生物聚合物的作用。
實施例下述實施例描述了本發(fā)明生物單體和生物應(yīng)答藥理活性聚合物的制備方法。
實施例1NORF-TEG-NORF和CIPRO-TEG-CIPRO是本發(fā)明包含生物單體的抗微生物藥物的代表例子。本實施例顯示了單獨的藥物或藥物組合物的用途。反應(yīng)的合成條件如下文所述。
在步驟A中，在CIPRO存在條件下，NORF(1.3g，4mmol)/或CIPRO鹽酸鹽(4mmol)與三苯甲基氯化物(2.7g，8.8mmol)及TEA(0.6ml，8mmol)(Aldrich，99％)/或12mmol的TEA在40ml CHCl3中室溫下反應(yīng)4小時。得到一澄清溶液。
在步驟B中，將40ml甲醇加入上述澄清溶液中。將混合物加熱至50℃，攪拌1小時，溶液中產(chǎn)生沉淀。反應(yīng)混合物冷卻至室溫后，過濾收集沉淀。使用CHCl3/甲醇進一步純化沉淀物，獲得3.4mmol產(chǎn)物B。通常產(chǎn)率超過85％。
在步驟C中，將產(chǎn)物B(20mmol)、TEG(1.44g，9.5mmol)和DMAP(1.24g，10mmol)溶于100ml DCM中。然后在反應(yīng)系統(tǒng)中加入EDAC(31g，160mmol)。氮氣環(huán)境中，將反應(yīng)混合物室溫下攪拌一周。反應(yīng)結(jié)束后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)移除DCM。使用去離子水洗滌殘留物數(shù)次以去除可溶性試劑例如脲的副產(chǎn)物。然后將固體溶于氯仿中，再用去離子水進行洗滌。通過萃取，從溶液中獲得反應(yīng)粗產(chǎn)品。以氯仿/甲醇/氨水溶液(9.2∶0.6∶0.2)作為展開劑，利用柱色譜法分離出產(chǎn)物C。使用氯仿和甲醇利用重結(jié)晶技術(shù)進一步純化產(chǎn)物C。產(chǎn)物C的產(chǎn)率為85％。
在步驟D中，將純化的產(chǎn)物C(5.4g，4.4mmol)溶于氯仿中，其中氯仿中含有1％體積的水和1％體積的三氟乙酸。室溫下攪拌反應(yīng)溶液4小時。過濾收集反應(yīng)中產(chǎn)生的白色固體，氯仿洗滌純化。將產(chǎn)物D洗滌后，即在40℃條件下在真空爐內(nèi)將產(chǎn)物D(即生物單體)干燥24小時。純的產(chǎn)物D(即所述生物單體)的產(chǎn)率為95％。
NORF-TEG-NORF的1H NMR(400MHz，DMSO).δ9.33(bs，2H，NH)，8.52(s，2H，H2，ar)，7.66(d，2H，J＝13.6Hz，H5，ar)，7.01(d，2H，J＝7.2Hz，H8，ar)，4.33(q，4H，J＝6.8Hz，N-CH2-CH3)，4.26(t，4H，J＝4.8Hz，CO2CH2)，3.71(t，4H，J＝4.8Hz，CO2CH2CH2)3.48-3.28(m，16H，哌嗪)，1.33(t，6H，J＝6.8Hz，NCH2CH3)。
NORF-TEG-NORF的13C NMR(400MHz，DMSO).δ171.9，164.7，159.3，159.0，153.8，151.4，149.0，143.4，143.3，136.4，123.4，122.0，119.0，116.0，112.4，109.4，106.6，70.4，68.9，63.6，48.6，47.1，43.1，43.0，14.6。[附圖2]NORF-TEG-NORF的ES-MS(m/z，％)(陽性模型)C38H46F2N6O8的計算值752amu，實測值753，377(M+2H)+。[附圖3]CIPRO-TEG-CIPRO的1H NMR(400MHz，DMSO).δ9.16(bs，2H，NH-R)，8.30(s，2H，H2，ar)，7.49(d，2H，J＝13.2Hz，H5，ar)，7.34(d，2H，J＝7.6Hz，H8，ar)，4.25(t，4H，J＝5.2Hz，N-CH(CH2)2)；3.73(t，4H，J＝4.4Hz，CO2CH2)，3.46-3.30(m，16H，哌嗪)，1.22(q，4H，J＝6.4Hz，CH(CH2CH2))，1.07(m，4H，CH(CH2CH2))。[附圖4]CIPRO-TEG-CIPRO的13C NMR(400MHz，DMSO).δ171.9，164.1，158.7，153.9，151.5，148.4，143.0，142.9，138.1，122.6，122.5，111.9，111.7，109.2，107.0，79.6，70.5，70.4，68.9，63.7，47.0，43.2，35.3，7.9。
CIPRO-TEG-CIPRO的ES-MS(m/z，％)(陽性模型)C40H46F2N6O8的計算值776amu，實測值777(M+H+)；389(M+2H)+。[附圖6]實施例2CIPRO-HDL-CIPRO是本發(fā)明生物單體的例子，與實施例1不同的在于其引入的是疏水性linkA分子而不是親水性linkA分子。此反應(yīng)的合成條件如下文所示。
選擇性保護CIPRO的胺基的反應(yīng)條件與實施例1步驟A和B相同。
在步驟C中，將產(chǎn)物B(20mmol)、HDL(9.5mmol)和DMAP(1.24g，10mmol)溶于100ml DCM中。然后在反應(yīng)系統(tǒng)中加入EDAC(31g，160mmol)。氮氣環(huán)境下，將反應(yīng)混合物室溫下攪拌1周。反應(yīng)結(jié)束后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)移除DCM。使用去離子水洗滌殘留物數(shù)次以去除可溶性試劑例如脲的副產(chǎn)物。然后將固體溶于氯仿中，再用去離子水進行洗滌。通過萃取，從溶液中獲得反應(yīng)粗產(chǎn)品。以氯仿/甲醇/氨水溶液(9.2∶0.6∶0.2)作為展開劑，利用柱色譜法分離出產(chǎn)物C。使用氯仿和甲醇利用重結(jié)晶技術(shù)進一步純化產(chǎn)物C。
在步驟D中，將純化的產(chǎn)物C(4mmol)溶于氯仿中，其中氯仿中含有1％體積的水和1％體積的三氟乙酸。室溫下攪拌反應(yīng)溶液4小時。過濾收集反應(yīng)中產(chǎn)生的白色固體，氯仿洗滌純化。將產(chǎn)物D洗滌后，在40℃條件下在真空爐內(nèi)將產(chǎn)物D(即生物單體)干燥24小時。
實施例3NORF-HDA-NORF是本發(fā)明生物單體的例子，其有別于實施例1，區(qū)別在于二胺用于生成酰胺而不是生物單體中的酯鏈。反應(yīng)的合成條件如下文所述。
選擇性保護NORF的胺基的反應(yīng)條件與實施例1步驟A和B相同。
在步驟C中，將產(chǎn)物B(20mmol)、HDL(9.5mmol)和DMAP(1.24g，10mmol)溶于100ml DCM中。然后在反應(yīng)系統(tǒng)中加入EDAC(31g，160mmol)。氮氣環(huán)境下，將反應(yīng)混合物室溫下攪拌1周。反應(yīng)結(jié)束后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)移除DCM。使用去離子水洗滌殘留物數(shù)次以去除可溶性試劑例如脲的副產(chǎn)物。然后將固體溶于氯仿中，再用去離子水進行洗滌。通過萃取，從溶液中獲得反應(yīng)粗產(chǎn)品。以氯仿/甲醇/氨水溶液(9.2∶0.6∶0.2)作為展開劑，利用柱色譜法分離出產(chǎn)物C。使用氯仿和甲醇利用重結(jié)晶技術(shù)進一步純化產(chǎn)物C。
在步驟D中，將純化的產(chǎn)物C(4mmol)溶于氯仿中，其中氯仿中含有1％體積的水和1％體積的三氟乙酸。室溫下攪拌反應(yīng)溶液4小時。過濾收集反應(yīng)中產(chǎn)生的白色固體，氯仿洗滌純化。將產(chǎn)物D洗滌后，在40℃條件下在真空爐內(nèi)將產(chǎn)物D(即生物單體)干燥24小時。
實施例4
OC-TEG-OC是本發(fā)明包含生物單體的抗炎藥物的例子。生物單體用奧沙西羅(OC)合成，通過羧酸和TEG的羥基反應(yīng)留下羥基以用于隨后的聚合反應(yīng)。該反應(yīng)的合成條件如下文所述。
在步驟A中，0℃條件下，OC(11.55mmol)與叔丁基二甲基甲硅氧烷氯化物(28.87mmol)及1，8-二氮雜二環(huán)[5.4.0]十一-7-烯(30.03mmol)在4ml乙腈中反應(yīng)，反應(yīng)期間加入堿。然后室溫下過夜。反應(yīng)過程中產(chǎn)生沉淀物，過濾沉淀。
在步驟B中，用水(10ml)處理濾液，然后使用正戊烷(2×5ml)進行萃取。減壓條件下，移除水溶液部分中的溶劑。將殘留物溶于甲醇(10mL)、四氫呋喃(5mL)和水(5mL)中，然后使用2N氫氧化鈉水溶液(8mL)處理。室溫下攪拌反應(yīng)混合物1.5小時，使用1N HCl調(diào)節(jié)pH至3，濃縮，過濾。用水進行重結(jié)晶，獲得沉淀物，為純4(2.79g，84％)。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ4.87(bs，1H，CO2H)，4.61(dd，1H，J＝8.0Hz，6.4Hz，CHCO2H)，4.48(p，1H，J＝4.4Hz，CHOSi)，3.67(dd，1H，J＝10.4Hz，4.8Hz，CHHN)，3.36(dd，1H，J＝10.4Hz，6.0Hz，CHHN)，2.36(dt，2H，J＝13.2Hz，5.2Hz，2H，CH2CHCO2H)，2.12(s，3H，COCH3)，0.86(s，9H，C(CH3)3)，0.08(s，3H，SiCH3)，0.07(s，3H，SiCH3)。[附圖7]13C NMR(400MHz，CDCl3)δ172.7，172.3，70.0，58.3，56.2，37.1，25.6，22.2，17.9，-4.8，-5.0。[附圖8]ES-MS(m/z，％)(陰性模型)C13H25NO4Si的計算值287amu，實測值286.1。[附圖9]在步驟C中，將產(chǎn)物B(3.48mmol)、TEG(1.58mmol)和DMAP(0.16mmol)溶于DCM(5ml)中，然后向冷卻至0℃的反應(yīng)溶液中加入EDAC(3.95mmol)。0℃條件下將制得的溶液攪拌1小時，移除冷卻源，混合物在室溫下攪拌5天。減壓移除溶劑。加入水(20mL)，使用戊烷(3×10ml)萃取系統(tǒng)?；旌衔焱檩腿∫?，硫酸鈉干燥，過濾，減壓移除溶劑。得到0.74g(67％)預(yù)期產(chǎn)物。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ4.87(m，2H，CHCO2)，4.26(m，2H，CHOSi)，4.05(m，2H，CHHN)，3.74-3.31(m，4H)，3.31(m，2H，CHHN)，2.13(m，4H，CH2CHCO2)，2.12(s，6H，COCH3)，2.0(m，4H)，1.18(m，4H)，0.81(s，18H，C(CH3)3)，-0.003(s，6H，SiCH3)，-0.03(s，6H，SiCH3)。[附圖10]
13C NMR(400MHz，CDCl3)δ172.3，171.0，72.5，70.6，70.4，64.0，60.3，57.5，57.3，55.9，54.3，52.1，40.4，38.3，34.0，26.6，22.1，20.9，17.8，14.1，-4.8，-5.0。[附圖11]ES-MS(m/z，％)(陽性模型)C32H60N2O10Si2的計算值688amu，實測值689.3。[附圖12]在步驟D中，將純化的產(chǎn)物C(0.7mmol)溶于THF(5ml)中。加入四n-丁基氟化銨(xml，1.4mmol)之前，先將溶液冷卻至0℃。然后在℃條件下攪拌溶液5分鐘，移走冰浴，環(huán)境溫度下繼續(xù)持續(xù)攪拌40分鐘。減壓移除溶劑，使用水處理殘渣，將溶液pH調(diào)節(jié)至3，這時有沉淀產(chǎn)生。過濾沉淀，獲得預(yù)期產(chǎn)物。
實施例5TF-TEG-TF是本發(fā)明包含生物單體的抗凝血醇劑的例子。該生物單體由替羅非班(TF)合成，通過羧酸和TEG的羥基反應(yīng)并留下胺基以適于隨后的聚合反應(yīng)。該反應(yīng)的合成條件如下文所述。
步驟A中，TF(4mmol)與三苯甲基氯化物(8.8mmol)、TEA(8mmol)(Aldrich，99％)在40ml CHCl3中室溫下反應(yīng)4小時，得到一澄清溶液。
步驟B中，將40ml甲醇加入上述澄清溶液中?；旌衔锛訜嶂?0℃，攪拌1小時，溶液中產(chǎn)生許多沉淀物。反應(yīng)混合物冷卻至室溫后，過濾收集沉淀物。使用CHCl3/甲醇進一步純化沉淀物，得到3.4mmol產(chǎn)物B。
在步驟C中，將產(chǎn)物B(20mmol)、TEG(9.5mmol)和DMAP(1.24g，10mmol)溶于100ml DCM中，然后向反應(yīng)系統(tǒng)中加入EDAC(31g，160mmol)。氮氣條件中，將反應(yīng)混合物在室溫下攪拌1周。反應(yīng)結(jié)束后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)移除DCM。使用去離子水洗滌殘留物數(shù)次以去除可溶性試劑例如脲的副產(chǎn)物。然后將固體溶于氯仿中，再用去離子水進行洗滌。通過萃取，從溶液中獲得反應(yīng)粗產(chǎn)品。以氯仿/甲醇/氨水溶液(9.2∶0.6∶0.2)作為展開劑，利用柱色譜法分離出產(chǎn)物C。使用氯仿和甲醇利用重結(jié)晶技術(shù)進一步純化產(chǎn)物C。
在步驟D中，將純化的產(chǎn)物C(4mmol)溶于氯仿中，其中氯仿中含有1％體積的水和1％體積的三氟乙酸。室溫下攪拌反應(yīng)溶液4小時。過濾收集反應(yīng)中產(chǎn)生的白色固體，氯仿洗滌純化。將產(chǎn)物D洗滌后，在40℃條件下在真空爐內(nèi)將產(chǎn)物D(即生物單體)干燥24小時。
實施例6AK-TEG-AK是本發(fā)明包含生物單體的抗增殖劑的例子。該生物單體由愛克蘭(AK)合成，通過羧酸和TEG的羥基反應(yīng)留下胺基以用于隨后的聚合反應(yīng)。該反應(yīng)的合成條件如下文所述。
在步驟A中，AK(0.32mmol)與二叔丁基碳酸鹽(0.5mmol)及TEA(0.32mmol)(Aldrich，99％)在THF(4ml)反應(yīng)。將混懸物冷卻至0℃，然后加入酸酐。將二甲基甲酰胺(0.9ml)加入至反應(yīng)混合物中以均化。0℃下攪拌溶液2小時，然后在環(huán)境溫度下放置過夜。然后減壓蒸發(fā)溶液，將得到的淡黃色油狀殘留物重新溶于5％碳酸氫鈉溶液(3ml)中。溶液使用石油醚(3×3ml)進行洗滌，用1N鹽酸溶液將水相pH調(diào)節(jié)至3?；旌衔镉靡宜嵋阴?3×3ml)萃取。有機相用無水硫酸鈉干燥，過濾，然后減壓蒸發(fā)。將殘留物溶于己烷、乙酸乙酯和乙酸(20∶10∶1)(3ml)的混合物中。然后使用硅膠柱利用色譜法進行純化。得到115g(86％)預(yù)期產(chǎn)物(Rf＝0.49)。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ11.02(bs，1H，CO2H)，7.08(d，2H，J＝5.4Hz，Ar-H)，6.64(d，2H，J＝5.4Hz，Ar-H)，4.97(d，1H，J＝5Hz，NH)，4.57(m，1H，CHCO2H)，3.72-3.59(m，8H，CH2CH2Cl)，3.12-2.98(m，2H，CH2CH)，1.42(s，9H，C(CH3)3)。[附圖13]13C NMR(400MHz，CDCl3)δ177.3，176.6155.4，144.9，130.7，112.3，80.2，54.4，53.6，40.3，28.3，20.8。[附圖14]ES-MS(m/z，％)(陽性模型)C18H26Cl2N2O4的計算值404amu，實測值405.1。[附圖15]在步驟C中，將產(chǎn)物B(0.20mmol)、TEG(0.09mmol)、DMAP(0.009mmol)溶于DCM(2ml)中。0℃向攪拌的溶液中滴加EDC-HCl(0.22mmol)的二氯甲烷(1ml)溶液10分鐘。0℃攪拌所得溶液1小時，移除冷卻源，環(huán)境溫度下攪拌混合物3天。以薄層色譜法監(jiān)視反應(yīng)過程。一旦觀察到起始原料全部消失，則減壓移除反應(yīng)溶劑。利用柱色譜法(Rf＝0.93)純化產(chǎn)物，洗脫液為氯仿∶甲醇(9∶1)。得到0.8g(73％)預(yù)期產(chǎn)物。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ7.03(d，4H，J＝5.4Hz，Ar-H)，6.64(d，4H，J＝5.4Hz，Ar-H)，4.98(d，2H，J＝5.0Hz，NH)，4.55(m，2H，CHCO2H)，4.28(m，4H，CO2CH2)3.72-3.59(m，24H，CH2CH2Cl，OCH2CH2OCH2)，3.06-2.95(m，4H，CH2CH)，1.42(s，18H，C(CH3)3)。[附圖16]13C NMR(400MHz，CDCl3)δ177.3，171.9，155.0，144.6，130.7，112.5，79.8，70.6，69.0，64.3，54.4，53.7，40.2，37.1，28.3。[附圖17]ES-MS(m/z，％)(陽性模型)C42H62Cl4N4O10的計算值922amu，實測值923.2。[附圖18]步驟D中，將純化產(chǎn)物C(2mmol)溶于氯仿中，其中氯仿中含有1％體積的水和1％體積的三氟乙酸。室溫下攪拌反應(yīng)溶液2小時。過濾收集反應(yīng)中產(chǎn)生的白色固體，氯仿洗滌純化。將產(chǎn)物D洗滌后，在40℃條件下在真空爐內(nèi)將產(chǎn)物D(即生物單體)干燥24小時。
實施例7THDI/PCL/NORF是本發(fā)明包含15％藥物的藥物活性聚氨酯的例子。反應(yīng)合成條件如下文所述。
氮氣環(huán)境中，1.5g PCL與0.27g THDI在0.06ml二丁酰二月桂酸酯催化劑條件下在二甲基亞砜(DMSO)(10mL)溶劑中反應(yīng)1小時。反應(yīng)溫度維持在60-70℃之間。將0.32g NORF-TEG-NORF溶于5ml DMSO中，然后將其加入反應(yīng)系統(tǒng)中。反應(yīng)在60-70℃保持5小時，然后室溫下放置過夜。最后以1ml甲醇終止反應(yīng)。終產(chǎn)物藥物聚合物在乙醚/水(50v/v％)混合物中沉淀出來。然后將沉淀聚合物溶于丙酮中，再次在乙醚中沉淀。此洗滌過程反復(fù)進行三次。
諾氟沙星是藥物聚合物中唯一的成分，其在UV范圍的280nm處有強烈的可探測性吸光度。因此，利用紫外分光光度儀可以檢測到諾氟沙星的存在。附圖5是藥物聚合物的紫外色譜圖及其利用常規(guī)折射率檢測器繪制的常規(guī)凝膠滲透層析(GPC)曲線的重疊圖形。附圖6中顯示了環(huán)丙沙星聚合物相似的數(shù)據(jù)。后者檢出了存在的所有分子，這是因為它對于在特定時間段從GPC柱上洗脫的材料質(zhì)量具有依賴性。因此，兩組數(shù)據(jù)的比較顯示了諾氟沙星的分布與實際分子量鏈的分布是相同的，這就說明不存在諾氟沙星/環(huán)丙沙星對于低分子量鏈(相對于高分子量鏈)的優(yōu)先偶合，反過來也一樣，暗示了諾氟沙星/環(huán)丙沙星的偶合是均等的。
實施例8AC/CIPRO是本發(fā)明包含抗微生物藥物環(huán)丙沙星的藥理學(xué)活性聚酰胺的代表例。其與實施例1的區(qū)別在于其不是聚氨酯，并且在多步驟聚合反應(yīng)中顯示出了生物單體應(yīng)用的多面性。合成方法為常規(guī)的聚酰胺界面聚縮反應(yīng)。如下文所述3.88g(5mmol)CIPRO-TEG-CIPRO和1.06g(10mmol)碳酸鈉的30ml水溶液在冰浴中冷卻15分鐘，然后作為水相加入到150ml帶有攪拌棒的燒瓶中。劇烈攪拌下，將0.915g己二酰氯化物(AC，5mmol)的20ml二氯甲烷有機溶液緩慢加入到水相中。該有機溶液在冰浴中預(yù)冷卻15分鐘。加完有機相后，立即加入5ml二氯甲烷，沖洗有機酸氯化物容器，并將溶劑轉(zhuǎn)移至反應(yīng)燒瓶中。然后以最大速度繼續(xù)攪拌聚合反應(yīng)中間體5分鐘。過濾，收集產(chǎn)生的聚合物。然后用水至少洗滌聚合物三次。再用丙酮洗滌兩次。40℃下真空干燥產(chǎn)物24小時。
實施例9γ輻射是對以聚合物為基礎(chǔ)的醫(yī)療裝置(21)進行滅菌消毒的一種普遍且完善的方法。然后，已知這種技術(shù)會導(dǎo)致被處理的材料發(fā)生顯著性變化。高能輻射造成聚合物分子的離子化和激發(fā)。受輻射聚合物的穩(wěn)定性過程導(dǎo)致產(chǎn)生物理和化學(xué)性交聯(lián)或者鏈分裂，在輻射期間、輻射之后立即或者輻射之后的數(shù)天、數(shù)周都會發(fā)生上述現(xiàn)象。在此實施例中，NF和CP聚合物溶于適當?shù)娜軇├?0％氯仿中。在適當?shù)闹Ъ芾鏣eflon模型中形成薄膜，并且放置在60℃烘箱內(nèi)進行干燥。通過γ輻射對干燥的薄膜滅菌。所采用的劑量應(yīng)該可以達到預(yù)先選擇的滅菌確保等級(22)。在選擇滅菌劑量時可采用下述一種或兩種方法(a)通過1)生物負荷信息或2)通過增加劑量獲得的信息選擇滅菌劑量；b)證實25Kgy是適當劑量之后，選擇其為滅菌劑量。每個樣品準備12個膜(N＝3)，通過γ輻射進行滅菌。在下述不同時間點檢測產(chǎn)生的化學(xué)變化a)沒有滅菌時(3)；b)滅菌結(jié)束后立即(3)c)輻射后兩周(3)；d)輻射后1個月(3)。γ輻射后，使用GPC分析薄膜以檢測數(shù)均分子量(Mn)、重均分子量(Mw)和輻射前后聚合物鏈的多分散性(Mw/Mn)的變化。結(jié)果列于表3。證明在輻射滅菌后，藥物聚合物沒有產(chǎn)生物理和化學(xué)的顯著變化。
表3.輻射前后聚合物的Mn、Mw和多分散性


實施例10本實施例采用直接接觸法測定了非生物活性對照聚合物、NF和CP聚合物對于哺乳動物細胞系的體外細胞毒性。在此方法中，將分別含有1mg/ml、3mg/ml和5mg/ml對照聚合物或藥物聚合物的1ml聚合物DMSO溶液置于0.45μm微孔過濾器上，所述過濾器位于培養(yǎng)皿中的瓊脂頂端。然后在37℃條件下，將這些培養(yǎng)皿在含有5％CO2的濕潤空氣中培養(yǎng)24小時。當溶劑擴散到瓊脂中以后，將其中放置了聚合物的過濾器轉(zhuǎn)移到一個含有凝固瓊脂的新的培養(yǎng)皿中。HeLa細胞被種植在這些過濾器上。37℃條件下，將這些培養(yǎng)皿在含有5％CO2的濕潤空氣中培養(yǎng)48小時。利用琥珀酸脫氫酶染色緩沖液對細胞進行染色。過濾器上的染色區(qū)域顯示了材料的細胞毒性。附圖7是種植在放置了不同量的對照、NF和CP聚合物的過濾器上的染色細胞的掃描圖片。在每個過濾器中都有未被染色的區(qū)域。該結(jié)果說明對照聚合物及生物活性聚合物和哺乳動物細胞具有良好的生物相容性。
實施例11NF聚合物用于評價水解酶降解材料優(yōu)選釋放藥物的能力。將NF聚合物包被在小的玻璃圓柱體上，然后在存在或不存在水解酶(即膽固醇酯酶)的情況下于37℃條件下培養(yǎng)至多10周。每隔一個星期，移除NF聚合物的培養(yǎng)溶液，加入新鮮的酶溶液。利用高壓液相色譜法(HPLC)分析培養(yǎng)溶液。將純諾氟沙星的標準溶液注入HPLC系統(tǒng)，繪制系統(tǒng)校正曲線。將培養(yǎng)溶液的藥物峰面積與校正曲線相對照，測算出培養(yǎng)溶液中的諾氟沙星濃度。附圖8顯示了在存在或不存在膽固醇酯酶的情況下，從NF聚合物中釋放出的諾氟沙星。當存在CE時，10周內(nèi)諾氟沙星有明顯釋放。然后當沒有CE時，前6周僅有一些藥物釋放，比整個試驗過程中的酶培養(yǎng)樣品的藥物釋放量還要低。
已進行HPLC測定的NF聚合物培養(yǎng)溶液同時也采用生物分析法評價其抗微生物活性。進行大-稀釋度最低抑制濃度(MIC)分析以測定抗微生物劑(諾氟沙星)的濃度，所述抗微生物劑能夠抑制經(jīng)常伴隨裝置相關(guān)性感染的病原體及綠膿假單胞菌的生長。測定該有機物和諾氟沙星的MIC值為0.8mug/mL。酶以及NF聚合物的緩沖對照處理的培養(yǎng)溶液被用在生物分析基質(zhì)中，所述基質(zhì)用于評估諾氟沙星濃度，作為培養(yǎng)時間和處理的一個函數(shù)。數(shù)據(jù)列于表4。對于暴露于緩沖(對照)培養(yǎng)液的NF聚合物，僅測定了兩周之內(nèi)的抗微生物活性。然而，在10周的培養(yǎng)期間內(nèi)，經(jīng)酶處理的NF聚合物釋放出了顯著的臨床抗生素水平(＞MIC水平)。這些生物分析數(shù)據(jù)顯示出和上文所述的HPLC數(shù)據(jù)具有明顯的相關(guān)性。這些試驗結(jié)果證明在酶活化作用下從NF聚合物中釋放出了抗生素，并且這些抗生素具有顯著的臨床抗菌活性。另外，抗生素在長達10周的時間內(nèi)具有顯著的臨床濃度(即，MIC水平)表4.對于降解的NF聚合物溶液的抗菌活性MIC分析
實施例13由對照品和CP聚合物制成尺寸為1×2cm的試樣，對該試樣進行動物體內(nèi)研究。將該試樣植入雄性鼠腹膜腔內(nèi)，鼠生活1周后取出試樣。本發(fā)明試驗條件如下文所述對于植入，每個實驗組使用5只雄性斯普拉-道來(氏)(Sprague-Dawley)大鼠(250-300g)。麻醉后，在腹部開一個2cm的切口。切除網(wǎng)膜和引帶組織，因為它們會將試樣包圍起來。然后，將一個對照試樣或者一個CP試樣(1×2cm)植入腹腔內(nèi)。兩層縫合切口。動物生活1周后(每天都對鼠進行監(jiān)測)，取出試樣。所做的觀測從總體上講包括粘連、膿腫、炎癥和包囊。結(jié)果是CP聚合物試樣組沒有發(fā)現(xiàn)粘連、膿腫和炎癥，而對照聚合物試樣組則觀測到明顯的粘連、膿腫以及嚴重的炎癥。使用無菌外科器械取回試樣。擦拭腹腔。在PBS緩沖液中沖洗試樣以去掉非黏附細胞，然后將試樣放在無菌試管中用于進一步的細菌培養(yǎng)。從對照和CP試樣的培養(yǎng)物中獲取的細菌數(shù)列于附圖9中。很清楚地是，CP試樣具有抗微生物作用，產(chǎn)生的菌落單元(CFUs)數(shù)量非常少。
實施例12利用下述方法1、2、3將生物活性聚合物整合為多聚體的生物醫(yī)療物品的例子包括，例如完全或部分由聚氨脂成分制備的下述物品即，心臟助推器、組織工程學(xué)聚合物支架及相關(guān)裝置、心臟置換裝置、心臟間隔片、主動脈內(nèi)氣囊、經(jīng)皮心臟助推器、體外回路、A-V管、透析組件(管、過濾器、薄膜等)、無耐受力裝置、膜式充氧器、心臟旁路組件(管、過濾器等)、圍心囊、隱形眼鏡、耳窩埋植劑、縫線、縫紉環(huán)、插管、避孕用具、注射器、o-環(huán)、膀胱、陰莖埋植劑、藥物傳送系統(tǒng)、排液管、起搏器引導(dǎo)隔離體、心臟瓣膜、血袋、植入性金屬線包衣、導(dǎo)管、血管支架、血管成形氣囊及裝置、繃帶、心臟按摩杯、氣管導(dǎo)管、乳房植入片包衣、人造導(dǎo)管、顱面及頜面改造裝置、韌帶、輸卵管、生物傳感器和生物診斷性底物。
由上文所述方法1)制造的非生物醫(yī)療物品包括，例如，擠壓型衛(wèi)生保健產(chǎn)品、生物感應(yīng)器催化床或親和色譜柱填充物，或生物傳感器以及生物診斷性底物。
方法2)制備的代表性非醫(yī)療應(yīng)用包括用于凈化水的纖維膜。
方法3)制備的代表性非醫(yī)療應(yīng)用包括用于無菌表面的具有生物學(xué)功能的牙科用腔洞襯料。
雖然說明書描述并附圖解釋了本發(fā)明的某些優(yōu)選實施例，但可以理解的是，本發(fā)明并不限于這些實施例。另外，本發(fā)明還包括與上述實施例功能性或機械性相當?shù)乃袑嵤├?，以及具有本發(fā)明所描述和圖解的特征的所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種如通式(I)所示的藥學(xué)活性多聚化合物，Y-[Yn-LINK B-X]m-LINK B(I)其中，(i)X是通式(II)的成對生物偶合劑Bio-LINK A-Bio(II)其中Bio是通過可水解共價鍵連接到LINK A的生物活性劑片段或其前體；LINK A是連接到每一個所述Bio片段的理論分子量小于2000的偶合中央可彎曲線性第一區(qū)段；(ii)Y是LINK B-OLIGO；其中(a)LINK B是將一個OLIGO連接到另一個OLIGO并且將OLIGO連接到X或其前體的偶合第二區(qū)段；(b)OLIGO是分子量小于5,000的短長度的聚合物區(qū)段，其中包括少于100個單體重復(fù)單元；(iii)m是1-40；以及(iv)n選自2-50。
2.如權(quán)利要求1所述的化合物，其中LINK A通過羧酸酯、酰胺或磺酰胺鏈接到Bio上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的化合物，其中LINK A本身中包括聚烷基、聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧烷烴、聚酰胺、聚酯、聚乙烯基、聚碳酸酯、聚酐或聚硅氧烷。
4.如權(quán)利要求1-3任一項所述的化合物，其中LINKA分子量選自60-700。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的化合物，其中Yn的理論分子量小于15,000。
6.如權(quán)利要求5所述的化合物，其中Yn的分子量＜10,000。
7.如權(quán)利要求6所述的化合物，其中Yn的分子量＜5,000。
8.如權(quán)利要求1-7任一項所述的化合物，其中LINK B的分子量選自60-2000。
9.如權(quán)利要求8所述的化合物，其中LINK B的分子量選自60-700。
10.如權(quán)利要求1-9任一項所述的化合物，其中LINK B通過尿烷、酯、脲、磺酰胺、碳酸酯、酐或酰胺鏈接到其他區(qū)段上。
11.如權(quán)利要求1-10任一項所述的化合物，其中包含至少兩個具有不同生物活性的Bio片段或其前體。
12.如權(quán)利要求1-11任一項所述的化合物，其中所述Bio的分子量＜4000。
13.如權(quán)利要求12所述的化合物，其中所述Bio的分子量＜2000。
14.如權(quán)利要求1-13任一項所述的化合物，其中所述Bio是選自抗凝結(jié)劑、抗炎劑、抗增殖劑、抗微生物劑、抗凝血酶劑及其可水解前體片段的生物活性物質(zhì)。
15.如權(quán)利要求1-14任一項所述的化合物，其中具有至少兩個所述Bio實體和/或其所述可水解前體片段。
16.如權(quán)利要求16所述的化合物，其中所述Bio是抗微生物劑或其可水解前體片段。
17.如權(quán)利要求14所述的化合物，其中所述抗微生物劑選自環(huán)丙沙星和諾氟沙星。
18.如權(quán)利要求14所述的化合物，其中所述抗炎劑選自氨芬酸、醋氯芬酸、奧沙西羅和甘草次酸。
19.如權(quán)利要求14所述的化合物，其中所述抗凝血酶劑選自溴芬酸、替羅非班和洛曲非班。
20.如權(quán)利要求14所述的化合物，其中所述抗增殖劑選自阿西維辛和愛克蘭。
21.一種如通式(III)所示的生物偶合劑，PBio-LINK A-PBio(III)其中PBio是通過可水解共價鍵連接至LINK A的生物活性劑片段或其前體，其具有至少一個官能基團以允許逐步發(fā)生聚合作用；LINK A是連接到每一個所述PBio片段上的理論分子量小于2000的偶合中央可彎曲線性第一區(qū)段。
22.如權(quán)利要求21所述的偶合劑，其中LINK A是通過羧酸酯、酰胺或磺酰胺鏈連接到Bio上的。
23.如權(quán)利要求21或22所述的偶合劑，其中LINK A的分子量選自60-700。
24.如權(quán)利要求21-23任一項所述的偶合劑，其中所述Bio是選自抗凝結(jié)劑、抗炎劑、抗增殖劑、抗微生物劑、抗凝血酶劑及其可水解前體片段的生物活性體。
25.如權(quán)利要求24所述的偶合劑，其中所述抗微生物劑選自環(huán)丙沙星和諾氟沙星。
26.如權(quán)利要求24所述的偶合劑，其中所述抗炎劑選自氨芬酸、醋氯芬酸、奧沙西羅和甘草次酸。
27.如權(quán)利要求24所述的偶合劑，其中所述抗凝血酶劑選自奧沙西羅、溴芬酸、替羅非班和洛曲非班。
28.如權(quán)利要求24所述的偶合劑，其中所述抗增殖劑選自阿西維辛和愛克蘭。
29.一種藥物活性多聚組合物，其中包括如權(quán)利要求1-20任一項所述的藥學(xué)活性多聚化合物與可相容性底物聚合物相混合。
30.如權(quán)利要求29所述的組合物，其中所述底物聚合物選自聚氨酯、聚砜類、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚硅酮、聚(丙烯腈-丁二烯苯乙烯)、聚丁二烯、聚異戊二烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚胺、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯腈、聚乙烯氯化物、聚乙烯、對苯二酸酯、纖維素及其它多糖。
31.如權(quán)利要求29或30所述的組合物，其中所述底物聚合物是區(qū)段聚氨酯、聚酯、聚碳酸酯、多糖、聚酰胺或聚硅酮。
32.如權(quán)利要求29-31任一項所述的組合物，其是有形物品形式。
33.如權(quán)利要求32所述的有形物品，其是可植入性醫(yī)療裝置、自身支持性膜或纖維。
34.如權(quán)利要求1所述的化合物，其是有形物品形式。
35.如權(quán)利要求34所述的有形物品，其是可植入性醫(yī)療裝置、自身支持性膜或纖維的形式。
全文摘要
具有藥學(xué)活性的通式(I)聚合物，Y－[Y
文檔編號A61L27/14GK1968715SQ200580015468
公開日2007年5月23日 申請日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者P·J·桑特里, F·J·拉龍德, M·李 申請人:界面生物公司