專利名稱：低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物及其交聯(lián)材料和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低改性度生物相容高分子衍生物，尤其涉及低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物，本發(fā)明還涉及低交聯(lián)度的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料， 此外本發(fā)明還涉及該交聯(lián)材料在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
生物相容高分子具有許多重要的生理功能，例如透明質(zhì)酸在關(guān)節(jié)炎的增粘治療、 促進(jìn)創(chuàng)傷愈合等方面具有顯著的效果。然而，通常生物相容高分子在體內(nèi)的代謝很快或者易溶于體液，這在很大程度上限制了其在很多臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用，例如透明質(zhì)酸用于關(guān)節(jié)炎的增粘治療的療程為連續(xù)五周的每周一次關(guān)節(jié)注射，不僅給患者和醫(yī)務(wù)工作者帶來不便，同時(shí)還增加了感染的風(fēng)險(xiǎn)。對生物相容高分子進(jìn)行化學(xué)改性、化學(xué)交聯(lián)、或者化學(xué)改性后進(jìn)行交聯(lián)是延緩生物相容高分子在體內(nèi)的代謝和降低溶解性的有效手段，顯著拓展了生物相容高分子在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。例如對于關(guān)節(jié)炎的增粘治療，交聯(lián)透明質(zhì)酸鈉的一次關(guān)節(jié)注射即可達(dá)到非交聯(lián)透明質(zhì)酸鈉五次關(guān)節(jié)注射的療效；同時(shí)交聯(lián)透明質(zhì)酸還被廣泛應(yīng)用于真皮填料等美容用途。雖然生物相容高分子的化學(xué)改性和/或交聯(lián)大大拓展了其在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用， 然而在理論和實(shí)際過程中仍然存在相互矛盾之處。一方面，生物相容高分子的化學(xué)改性和 /或交聯(lián)必須達(dá)到一定程度才能延緩生物相容高分子在生物體內(nèi)的代謝和降低溶解性，因此目前在臨床醫(yī)學(xué)中得到廣泛應(yīng)用的化學(xué)改性和/或交聯(lián)的生物相容高分子衍生物或交聯(lián)材料都具有很高或者比較高的改性度或交聯(lián)度，例如意大利Fidia公司的HYAFF系列產(chǎn)品是高度酯化的透明質(zhì)酸鈉衍生物(改性度可高達(dá)100% )；另一方面，化學(xué)改性和/或交聯(lián)改變了生物相容高分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)，影響和降低了生物相容高分子的生理功能和生物相容性能，甚至引起一定的副反應(yīng)，例如Jacob等人的研究結(jié)果表明基于高度改性HYAFF的 MeroGel 引起了炎性反應(yīng)和成骨化反應(yīng)(Jacob 等，Laryngoscope 112 =37-42,2002)。然而，目前大部分的研究都集中于提高改性度和/或交聯(lián)度以延緩生物相容高分子在體內(nèi)的代謝和降低溶解性。在我們看來，相當(dāng)多的情況下高度改性和/或交聯(lián)的生物相容高分子并不能較好地滿足臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用的需要，甚至還可能引起炎癥反應(yīng)等副作用。 因此，生物相容高分子的化學(xué)改性和/或交聯(lián)必須兼顧兩方面的因素即盡可能降低化學(xué)改性和/或交聯(lián)程度以保持生物相容高分子的初始結(jié)構(gòu)、生理功能和生物相容性，同時(shí)化學(xué)改性和/或交聯(lián)程度需要適當(dāng)?shù)匮泳徤锵嗳莞叻肿釉隗w內(nèi)的代謝和降低溶解性以滿足臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用的要求。然而同時(shí)兼顧上述兩方面因素的生物相容高分子化學(xué)改性和/或交聯(lián)是一個(gè)技術(shù)難題。生物相容高分子的巰基化改性和雙硫鍵交聯(lián)是一種新型的化學(xué)改性和交聯(lián)方法，具有很多優(yōu)點(diǎn)，在臨床醫(yī)學(xué)中具有許多重要的潛在用途。例如生物相容高分子巰基化衍生物已經(jīng)被用于各種小分子藥物和多肽蛋白藥物的化學(xué)活性修飾等等，基于這些生物相容高分子巰基化衍生物制備的交聯(lián)材料可以作為細(xì)胞生長基質(zhì)、創(chuàng)傷修復(fù)再生基質(zhì)、藥物緩釋載體、傷口敷料，原位包埋細(xì)胞基質(zhì)等(Bernkop-Schnurch，W02000/025823 ； Shu 等，Biomacromolecules, 3 1304，2002 ；Bulpitt 等，W02002/068383 ；Prestwich 等， WO 2004/037164 ；Prestwich 等，WO 2005/056608 ；Prestwich 等，W02008/008857 ；Song, W02008/071058 ；Song, W02008/083542 ；Gonzalez 等，W02009/132226)。通常研究人員認(rèn)為較高的巰基化改性度對于制備后續(xù)的生物相容高分子巰基化改性衍生物的交聯(lián)材料是必須的，因此在上述公開的文獻(xiàn)報(bào)道中，生物相容高分子的巰基化改性度和/或交聯(lián)度都很高，例如在Shu等的報(bào)道中26. 8 66. 8 %的基團(tuán)被改性和交聯(lián)(Shu等， Biomacromolecules, 3 :1304,2002)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之一是提供一類低巰基化改性度的生物相容高分子巰基化衍生物，這些低巰基化改性度的生物相容高分子巰基化衍生物最大限度保持了生物相容高分子的初始結(jié)構(gòu)、生理功能和生物相容性，同時(shí)引入的巰基可有效地進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)以制備低交聯(lián)度生物相容高分子交聯(lián)材料。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之二是提供一類雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，該交聯(lián)材料具有很低的雙硫鍵交聯(lián)度，不僅最大限度保持了生物相容高分子的初始結(jié)構(gòu)、生理功能和生物相容性，同時(shí)也有效地延緩了生物相容高分子在體內(nèi)的代謝和降低了溶解性，較好地滿足各種醫(yī)藥學(xué)應(yīng)用的要求。另外，這些雙硫鍵交聯(lián)生物相容高分子交聯(lián)材料的交聯(lián)過程可以在可注射容器內(nèi)完成，具有可注射的性能，使用方便、不含雜質(zhì)、生物相容性好、無毒副作用，在醫(yī)藥領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題之三是提供上述雙硫鍵交聯(lián)生物相容高分子交聯(lián)材料在醫(yī)藥領(lǐng)域中的用途。在本發(fā)明中所使用的部分術(shù)語定義如下所述。生物相容高分子是指具有良好生物相容性的高分子，包括多糖、蛋白質(zhì)以及合成高分子等等。其中多糖包括硫酸軟骨素、皮膚素、肝素、類肝素、海藻酸、透明質(zhì)酸、硫酸皮膚素、果膠、羧甲基纖維素、殼聚糖、羧甲基殼聚糖等以及它們的鹽形式(如鈉鹽，鉀鹽等)和衍生物形式；合成高分子包括聚丙烯酸、聚天冬氨酸、聚酒石酸、聚谷氨酸、聚富馬酸等以及它們的鹽形式(如鈉鹽，鉀鹽等)和衍生物形式；蛋白質(zhì)包括膠原蛋白、堿性明膠蛋白、酸性明膠蛋白、彈性蛋白、核心蛋白、多糖層粘連蛋白、纖維結(jié)合蛋白等以及它們的鹽形式(如鈉鹽，鉀鹽等)和衍生物形式。生物相容高分子優(yōu)選硫酸軟骨素、肝素、類肝素、海藻酸、透明質(zhì)酸、聚天冬氨酸、聚谷氨酸、殼聚糖、羧甲基殼聚糖、堿性明膠蛋白和酸性明膠蛋白以及它們的鹽形式(如鈉鹽，鉀鹽等)和衍生物形式；特別優(yōu)選硫酸軟骨素和透明質(zhì)酸以及它們的鹽形式(如鈉鹽，鉀鹽等)和衍生物形式。生物相容高分子巰基化衍生物是指生物相容高分子側(cè)鏈基團(tuán)通過化學(xué)方式引入巰基的衍生物，巰基化改性度是指引入巰基的數(shù)量占生物相容高分子可供改性側(cè)鏈基團(tuán)數(shù)量的百分比。例如，當(dāng)透明質(zhì)酸的側(cè)鏈羧基進(jìn)行巰基化改性時(shí)，巰基化改性度是指引入巰基的數(shù)量占透明質(zhì)酸側(cè)鏈羧基總數(shù)量的百分比。雙硫鍵交聯(lián)是指生物相容高分子巰基化衍生物通過雙硫鍵的形式形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，雙硫鍵交聯(lián)度是指生物相容高分子巰基化衍生物中形成雙硫鍵的巰基數(shù)量占生物相容高分子可供改性側(cè)鏈基團(tuán)數(shù)量的百分比。水凝膠是指含有大量水的具有三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，介于液態(tài)和固態(tài)之間， 沒有流動(dòng)性，凝膠化是指從具有流動(dòng)性的液態(tài)到失去流動(dòng)性的凝膠態(tài)的過程。動(dòng)力粘度是指使單位距離的單位面積液層產(chǎn)生單位流速所需之力，其單位為厘泊 (mPa · s)或泊(Pa · s)。動(dòng)力粘度是評定粘度的指標(biāo)，動(dòng)力粘度越小，流動(dòng)性越好，反之則流動(dòng)性越差。本發(fā)明的一方面是提供了一類低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物，這些低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物最大限度保持了生物相容高分子的初始結(jié)構(gòu)、生理功能和生物相容性，同時(shí)引入的巰基可有效地進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)以制備低交聯(lián)度的生物相容高分子交聯(lián)材料。在本發(fā)明中，低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物通常可以通過下述方法制備，這些方法已經(jīng)在專利文件W02009006780進(jìn)行了描述。方法一是側(cè)鏈羧基的氨基 (酰胼)/碳二亞胺偶合化學(xué)方法。其通常方式是羧基在碳化二亞胺的活化下形成中間產(chǎn)物，含有雙硫鍵的二氨或二酰胼親核取代生成中間產(chǎn)物，最后雙硫鍵還原為巰基即可得到生物相容高分子巰基化衍生物(Shu 等，Biomacromolecules, 3,1304, 2002 ；Aeschlimann 等，US 7，196，180B1)。也可用含有自由巰基(或巰基保護(hù))的伯氨代替含有雙硫鍵的二氨或二酰胼，即可得到生物相容高分子巰基化衍生物，或所得到的中間產(chǎn)物脫除巰基保護(hù)基團(tuán)即可得到生物相容高分子巰基化衍生物(Gianolio等，Bioconjugate Chemistry, 16, 1512，200 。上述的碳化二亞胺通常是指1-乙基-3-(3-二甲胺丙基)碳二亞胺鹽酸鹽。 方法二是側(cè)鏈羧基直接與含有雙硫鍵的碳二亞胺(如2，2’ - 二硫代雙(N-乙基(N’ -乙基碳二亞胺))等等)反應(yīng)制備，所制備的生物相容高分子巰基化改性衍生物具有下述通式 (III)的結(jié)構(gòu)(Bulpitt等，US 6884788)。方法三是對側(cè)鏈氨基的改性，一般分為直接和間接改性兩種方式。直接改性方式是指對側(cè)鏈氨基的直接修飾，引入巰基。例如雙丁二酸雙酰胱胺雙羰二咪唑活化酯對膠原氨基的巰基化改性(Yamauchi等，Biomaterials, 22,855, 2001 ；Nicolas等，Biomaterials, 18,807,1997) 方法三中氨基的間接巰基化改性方式一般分為兩個(gè)步驟。第一步是氨基的羧基化，第二步是采用前述方法一或二進(jìn)行羧基的巰基化改性。方法四是側(cè)鏈羥基的改性。通常的方法是羥基在強(qiáng)堿條件下的羧基化，然后羧基再按照前述方法一和方法二巰基化，例如，纖維素、透明質(zhì)酸、甲殼素和殼聚糖等高分子的側(cè)鏈羥基都可以羧甲基化，然后采用氨基(酰胼)/碳二亞胺碳化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行巰基化改性。對于具有一種或多種官能團(tuán)(羧基、氨基和羥基)的生物相容高分子，可采用上述一種或多種方法制備本發(fā)明的低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物。在本發(fā)明中，低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物采用前述制備方法制備，通過調(diào)節(jié)反應(yīng)原料的投料比、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度等參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在本發(fā)明中，低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物的純化是非常重要的。殘余雜質(zhì)不僅可能在生物體內(nèi)產(chǎn)生炎癥等毒副作用，同時(shí)還會(huì)干擾后續(xù)的雙硫鍵交聯(lián)。 在本發(fā)明中，殘余雜質(zhì)可以通過透析和/或有機(jī)溶劑(如乙醇等)沉淀等方法去除。在本發(fā)明中，所采用的生物相容高分子的分子量通常在1000 10000000之間，優(yōu)選 10000 3000000，特別優(yōu)選 20000 1500000。
在本發(fā)明中，保留了大部分的生物相容高分子的初始結(jié)構(gòu)，巰基化改性度很低。本發(fā)明的低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物側(cè)鏈至少含有三個(gè)巰基，且?guī)€基化改性度< 4. 5 %，巰基化改性度優(yōu)選0.5^-3.0%,巰基化改性度特別優(yōu)選0.75^-2.5 ^對于生物相容高分子巰基化衍生物，研究人員普遍具有一種技術(shù)偏見即較高的巰基化改性度對于制備后續(xù)的生物相容高分子巰基化衍生物的交聯(lián)材料以及滿足臨床醫(yī)學(xué)用途是必須的。例如，Prestwich等的研究表明巰基化改性度較高的生物相容高分子衍生物才能較好地實(shí)現(xiàn)交聯(lián)(Prestwich等，WO 2008/008857)，因此研究人員普遍傾向于提高生物相容高分子的巰基化改性程度。Sparer等在1983年公開了糖胺多糖(透明質(zhì)酸和硫酸軟骨素-半胱氨酸甲酯的衍生物，半胱氨酸甲酯與糖胺多糖通過酰胺鍵偶合，5% 87%的糖胺多糖側(cè)鏈羧基被改性為巰基(Sparer等，Chapter 6,Page 107-119,Controlled Release Delivery System,Edited byTheodore J. Roseman,S. Z. Mansdorf,Marcel Dekker Inc.)。Gianolio等于2005年公開了透明質(zhì)酸-半胱胺衍生物，半胱氨與透明質(zhì)酸的側(cè)鏈羧基通過酰胺鍵偶合，22%的透明質(zhì)酸側(cè)鏈羧基被改性為巰基(Gianolio等，Bioconjugate Chemistry, 16 1512-1518，2005)。印等于2008年公開了透明質(zhì)酸-半胱胺衍生物，半胱氨與透明質(zhì)酸的側(cè)鏈羧基通過酰胺鍵偶合，衍生物同時(shí)含有10 200ymol/g巰基和 120 500 μ mol/g雙硫鍵，按照透明質(zhì)酸的二糖重復(fù)鏈段分子量為400計(jì)算，巰基化改性度分別為10% 48% (即10% 48%的透明質(zhì)酸側(cè)鏈羧基被巰基化改性)(印等，CN 101367884)。Shu等公開的通過酰胼鍵偶合的透明質(zhì)酸巰基化衍生物的巰基化改性度為 26. 8%~ 66. 8% (Shu 等，Biomacromolecules, 3 :1304,2002)。然而，當(dāng)巰基化改性度較高時(shí)，生物相容高分子的初始結(jié)構(gòu)被顯著改變，這會(huì)對生物相容高分子的生理功能和生物相容性產(chǎn)生不利的影響。例如王等的研究結(jié)果表明殼聚糖巰基化衍生物在高巰基化改性度時(shí)產(chǎn)生了顯著的細(xì)胞毒性(王等，高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)， 29 :206-211，2008)，我們的研究也表明高度的巰基化改變了透明質(zhì)酸的結(jié)構(gòu)，干擾了與受體(如CD44等)的結(jié)合。在本發(fā)明中，所制備的低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物采用前述一種或多種方法進(jìn)行了高度純化，殘余雜質(zhì)的重量含量通常小于千分之一甚至萬分之一。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物的巰基化改性度很低，最大限度保持了生物相容高分子的初始結(jié)構(gòu)、生理功能和生物相容性， 同時(shí)還具有原料用量少、反應(yīng)時(shí)間短等特點(diǎn)，此外本發(fā)明的低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物可以方便地用于制備交聯(lián)材料和滿足多種臨床醫(yī)學(xué)用途的要求。另外本發(fā)明還克服了前述技術(shù)偏見即較高的巰基化改性度對于制備后續(xù)的生物相容高分子巰基化衍生物的交聯(lián)材料以及滿足臨床醫(yī)學(xué)用途是必須的。本發(fā)明的另一方面是提供一類雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，這些生物相容高分子交聯(lián)材料具有很低的雙硫鍵交聯(lián)度，不僅最大限度保持了生物相容高分子的初始結(jié)構(gòu)、生理功能和生物相容性，同時(shí)也有效地延緩了生物相容高分子在體內(nèi)的代謝和降低了溶解性，較好地滿足各種臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用的要求。本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料通常為水凝膠的形式，其優(yōu)選含水量為95% (重量/體積百分比，g/ml)以上的水凝膠形式，特別優(yōu)選含水量為98% (重量/體積百分比，g/ml)以上的水凝膠形式。本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠干燥或冷凍干燥后即可制成薄膜、海綿等多種固態(tài)形式。本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠采用本發(fā)明的低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物為原料制得，一種實(shí)現(xiàn)途徑如下所述將本發(fā)明的低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物溶解于水得到合適濃度的溶液(通常為0. 2% 5.0%),調(diào)節(jié)溶液pH值為特定值(通常為中性，即pH值約為7)，然后巰基在空氣中的氧氣和溶液中的溶解氧氣的氧化下逐漸形成雙硫鍵，溶液逐漸凝膠化，溶液動(dòng)力粘度逐漸增加， 最終溶液失去流動(dòng)性形成三維網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)。也可以在上述溶液中加入氧化劑(如過氧化氫等)加快交聯(lián)過程。本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠的第二種實(shí)現(xiàn)途徑是采用Sm 等公開的方法(W02010043106)。在該方法中凝膠化過程可以在可注射容器內(nèi)完成，具有可注射的性能，使用方便、不含雜質(zhì)、生物相容性好、無毒副作用等特點(diǎn)。該實(shí)現(xiàn)途徑的具體過程如下所述將本發(fā)明的低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物溶解于水得到合適濃度的溶液(通常為0. 2% 5. 0% )，調(diào)節(jié)溶液pH值為特定值(通常為中性)，然后將溶液灌注于可注射容器內(nèi)并密封，巰基主要在溶液中溶解氧氣的氧化下逐漸形成雙硫鍵，溶液逐漸凝膠化，溶液動(dòng)力粘度逐漸增加，最終溶液失去流動(dòng)性形成三維網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)。也可以在上述溶液中加入氧化劑(如過氧化氫等)加快交聯(lián)過程。本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠的第二種實(shí)現(xiàn)途徑可采用無菌工藝或終端滅菌工藝(如醫(yī)藥工業(yè)常用的濕熱滅菌工藝等)的方式生產(chǎn)，以滿足不同臨床醫(yī)學(xué)要求?？刹捎冕t(yī)藥工業(yè)常用的罐封生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，每小時(shí)產(chǎn)量可方便地達(dá)3000支以上。罐封生產(chǎn)線可選用高寧格公司的直線式全自動(dòng)注射器預(yù)灌封生產(chǎn)線或蜂巢式注射器全自動(dòng)預(yù)罐裝和加塞設(shè)備、以及德國博世等公司的預(yù)消毒滅菌注射器液體灌封機(jī)等等?？勺⑸淙萜骺梢允遣ＡР馁|(zhì)或塑料材質(zhì)注射器，如BD公司的Hypak SCF類預(yù)消毒滅菌注射器，也可以用軟膠袋等可擠出容器代替注射器。在本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠中，由于采用本發(fā)明的低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物為原料，雙硫鍵的交聯(lián)度取決于本發(fā)明的低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物的巰基化改性度(< 4. 5% )，因此本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠中的雙硫鍵交聯(lián)度也很低(<4.5%)。通常情況下在本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠中一半以上的巰基被氧化成了雙硫鍵， 形成了三維網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，失去了液體溶液的流動(dòng)性，具有很高的動(dòng)力粘度。與未形成交聯(lián)的初始溶液相比較，本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠的動(dòng)力粘度通常提高了 50倍以上，在優(yōu)化條件下甚至可提高500倍以上，本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠的高動(dòng)力粘度的特性使其在術(shù)后粘連防治、關(guān)節(jié)炎增粘治療等重要臨床醫(yī)學(xué)用途方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。采用旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，按照《中華人民共和國藥典》(2005年版)二部附錄VI G第二法測定，在剪切速率不小于0. 25Hz、25士0. 1°C條件下，本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠的動(dòng)力粘度通常大于10000厘泊(mPa· s)，動(dòng)力粘度優(yōu)選大于 25000 (mPa · s)，動(dòng)力粘度特別優(yōu)選大于40000 (mPa · s)。本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料可以含有一種或多種本發(fā)明的低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物，此外還可以含有一種或多種其它物質(zhì)。這些物質(zhì)可以是多糖、蛋白質(zhì)或合成高分子，如硫酸軟骨素、肝素、類肝素、海藻酸、透明質(zhì)酸、 聚天冬氨酸、聚谷氨酸、殼聚糖、羧甲基殼聚糖、膠原蛋白、堿性明膠蛋白和酸性明膠蛋白以及它們的鹽形式(如鈉鹽，鉀鹽等)和衍生物形式等，優(yōu)選透明質(zhì)酸鈉、硫酸軟骨素、肝素鈉、堿性明膠蛋白和酸性明膠蛋白等，特別優(yōu)選透明質(zhì)酸鈉、硫酸軟骨素和肝素鈉；這些物質(zhì)也可以是活性藥物組份，包括類固醇、抗生素、治療腫瘤的藥物和各種多肽蛋白藥物，例如皮質(zhì)激素(屬于類固醇)，如倍氯米松、倍氯美松雙丙酸酯、布地奈德、地塞米松、潑尼松龍、潑尼松等；又如各種多肽蛋白藥物，如各種生長因子(堿性生長因子、酸性生長因子、血管生長因子、成骨生長因子等)、核酸(如RNA)等等。該活性藥物組份可以固體顆粒形式分散和/或溶解在本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料中。在醫(yī)藥領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中，要求雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠有合適的貯存時(shí)間，其性能需要保持穩(wěn)定。然而，雙硫鍵交聯(lián)的高改性生物相容高分子交聯(lián)水凝膠并不穩(wěn)定，隨著貯存時(shí)間的增加，水凝膠逐漸收縮，大量水從水凝膠中被擠出，導(dǎo)致動(dòng)力粘度大大降低，嚴(yán)重影響了凝膠性能，不符合臨床醫(yī)學(xué)實(shí)際應(yīng)用的需要，嚴(yán)重制約了雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用。例如雙硫鍵交聯(lián)的透明質(zhì)酸交聯(lián)水凝膠(13. 5%的巰基化改性度)在室溫儲(chǔ)存6個(gè)月后，水凝膠的體積收縮了約30%。本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠采用本發(fā)明的低巰基化改性度生物相容高分子巰基化衍生物為原料，取得了意想不到的技術(shù)效果，很好地解決了上述雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠不穩(wěn)定的難題。為期6個(gè)月的穩(wěn)定性加速試驗(yàn)表明本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠具有很好的穩(wěn)定性，將結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料具有很低的交聯(lián)度，不僅最大限度保持了生物相容高分子的初始結(jié)構(gòu)、生理功能和生物相容性，同時(shí)具有很高的動(dòng)力粘度，有效地延緩了生物相容高分子在體內(nèi)的代謝和降低了溶解性，較好地滿足各種臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用的要求。本發(fā)明的有益效果還包括本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)水凝膠具有很好的穩(wěn)定性。在本發(fā)明的另一方面，還提供了上述雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料在醫(yī)藥領(lǐng)域中的應(yīng)用。本發(fā)明的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用包括可以用于促進(jìn)傷口愈合，可用于皮膚或其它創(chuàng)傷的傷口敷料；也可用于防止粘連，包括外科手術(shù)(例如鼻竇炎手術(shù))之后防止組織或器官之間的纖維性粘連；也可用作關(guān)節(jié)潤滑劑用于關(guān)節(jié)炎增粘治療等。本發(fā)明所制備的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料在藥學(xué)中的應(yīng)用包括作為各種活性治療物質(zhì)的緩釋載體，實(shí)現(xiàn)緩慢釋放的性能。活性治療物質(zhì)可以是化學(xué)藥物或生物學(xué)上的活性因子，包括消炎劑、抗生素、止痛藥、麻醉劑、傷口愈合促進(jìn)劑、細(xì)胞生長促進(jìn)或抑制因子、免疫刺激劑、抗病毒藥物等等。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例12的實(shí)驗(yàn)結(jié)果示意圖(即左后足的重量分布圖)。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例可以使本領(lǐng)域技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。實(shí)施例1透明質(zhì)酸巰基化衍生物的制備及表征按照Shu等人在Biomacromolecules，3，1304，2002中公開的方法制備。透明質(zhì)酸 20克溶解于2升蒸餾水，加入11. 9克二硫代二丙二酰胼，攪拌溶解。然后溶液的pH值用 0. 1摩爾/升鹽酸調(diào)節(jié)至4. 75，按照表1分別加入一定量的1-乙基-3-(3- 二甲胺丙基) 碳二亞胺鹽酸鹽(EDCI) (Aldrich，美國)，電磁攪拌。在上述溶液中不斷加入適量0. 1摩爾 /升鹽酸，使溶液的PH值保持在4. 75。加入1.0摩爾/升的氫氧化鈉溶液到pH 7.0終止反應(yīng)。然后加入100克二硫蘇糖醇(Diagnostic Chemical Limited，美國)和適量1. 0摩爾/升的氫氧化鈉溶液，攪拌。調(diào)解溶液的PH值為8. 5。室溫電磁攪拌反應(yīng)M小時(shí)。此后，在上述溶液中加入1摩爾/升的鹽酸直至約PH 3. 0。上述溶液裝入透析管(截除分子量3500，Sigma，美國)，用大量0. 001摩爾/升的鹽酸和0. 2摩爾/升的氯化鈉溶液透析5 天，每8小時(shí)換一次透析液；然后再用大量的0. 001摩爾/升的鹽酸溶液透析3天，每8小時(shí)換透析液。最后收集透析管內(nèi)的溶液，直接使用制備的溶液或冷凍干燥得到白色絮狀固體。采用Shu 等人在 Biomacromolecules，3，1304，2002 中報(bào)道的改進(jìn) Ellman 方法檢測巰基含量并計(jì)算巰基化改性度，或者采用氫譜核磁共振檢測(1H-NMR) (D2O為溶劑)測定巰基化改性度(以透明質(zhì)酸的乙?；奶卣骷谆辗鍨閮?nèi)標(biāo))。巰基化改性度是指引入巰基的數(shù)量占透明質(zhì)酸側(cè)鏈羧基總數(shù)量的百分比，其結(jié)果如下表1.巰基化改性度
權(quán)利要求
1.一類低巰基化改性度的生物相容高分子巰基化衍生物，其特征在于，該生物相容高分子巰基化衍生物的側(cè)鏈至少含有三個(gè)巰基，且?guī)€基化改性度< 4. 5% ；所述生物相容高分子巰基化衍生物是指生物相容高分子側(cè)鏈基團(tuán)通過化學(xué)方式引入巰基的衍生物；所述巰基化改性度是指引入巰基的數(shù)量占生物相容高分子可供改性側(cè)鏈基團(tuán)數(shù)量的百分比；所述生物相容高分子是指具有良好生物相容性的高分子，包括多糖、蛋白質(zhì)以及合成高分子。
2.按照權(quán)利要求1所述的低巰基化改性度的生物相容高分子巰基化衍生物，其特征在于，所述的巰基化改性度為0. 5% 3. 0%。
3.按照權(quán)利要求2所述的低巰基化改性度的生物相容高分子巰基化衍生物，其特征在于，所述的巰基化改性度為0. 75% 2. 5%。
4.按照權(quán)利要求1所述的低巰基化改性度的生物相容高分子巰基化衍生物，其特征在于，所述多糖是硫酸軟骨素、皮膚素、肝素、類肝素、海藻酸、透明質(zhì)酸、硫酸皮膚素、果膠、羧甲基纖維素、殼聚糖、羧甲基殼聚糖或它們的鹽形式和衍生物形式；所述合成高分子是聚丙烯酸、聚天冬氨酸、聚酒石酸、聚谷氨酸、聚富馬酸或它們的鹽形式和衍生物形式；所述蛋白質(zhì)包括膠原蛋白、堿性明膠蛋白、酸性明膠蛋白、彈性蛋白、核心蛋白、多糖層粘連蛋白、纖維結(jié)合蛋白或它們的鹽形式和衍生物形式。
5.按照權(quán)利要求1所述的低巰基化改性度的生物相容高分子巰基化衍生物，其特征在于，所述的生物相容高分子是硫酸軟骨素、肝素、類肝素、海藻酸、透明質(zhì)酸、聚天冬氨酸、聚谷氨酸、殼聚糖、羧甲基殼聚糖、堿性明膠蛋白、酸性明膠蛋白或它們的鹽形式和衍生物形式。
6.按照權(quán)利要求5所述的低巰基化改性度的生物相容高分子巰基化衍生物，其特征在于，所述的生物相容高分子是硫酸軟骨素、透明質(zhì)酸或它們的鹽形式和衍生物形式。
7.按照權(quán)利要求1所述的低巰基化改性度的生物相容高分子巰基化衍生物，其特征在于，所述的生物相容高分子的分子量在1000 10000000之間。
8.按照權(quán)利要求7所述的低巰基化改性度的生物相容高分子巰基化衍生物，其特征在于，所述的生物相容高分子的分子量在10000 3000000之間。
9.按照權(quán)利要求8所述的低巰基化改性度的生物相容高分子巰基化衍生物，其特征在于，所述的生物相容高分子的分子量在20000 1500000之間。
10.采用如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的一種或一種以上低巰基化改性度的生物相容高分子巰基化衍生物制備的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料。
11.按照權(quán)利要求10所述的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，其特征在于，所述的交聯(lián)材料為包括薄膜、海綿的固態(tài)形式。
12.按照權(quán)利要求10所述的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，其特征在于，所述的交聯(lián)材料為水凝膠。
13.按照權(quán)利要求12所述的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，其特征在于，所述的水凝膠的含水量為95%以上，該含水量是重量/體積百分比。
14.按照權(quán)利要求13所述的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，其特征在于，所述的水凝膠的含水量為98%以上，該含水量是重量/體積百分比。
15.按照權(quán)利要求12所述的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，其特征在于，所述的水凝膠的動(dòng)力粘度大于IOOOOmPa · S。
16.按照權(quán)利要求15所述的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，其特征在于，所述的水凝膠的動(dòng)力粘度大于25000mPa · s。
17.按照權(quán)利要求16所述的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，其特征在于，所述的水凝膠的動(dòng)力粘度大于40000mPa · s。
18.按照權(quán)利要求10-17任一項(xiàng)所述的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，其特征在于，所述的交聯(lián)材料還含有一種或一種以上的多糖、蛋白質(zhì)、合成高分子和活性藥物組份。
19.按照權(quán)利要求18所述的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，其特征在于，所述的多糖、蛋白質(zhì)和合成高分子是硫酸軟骨素、肝素、類肝素、海藻酸、透明質(zhì)酸、聚天冬氨酸、聚谷氨酸、殼聚糖、羧甲基殼聚糖、膠原蛋白、堿性明膠蛋白和酸性明膠蛋白或它們的鹽形式和衍生物形式。
20.按照權(quán)利要求19所述的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，其特征在于，所述的多糖、蛋白質(zhì)和合成高分子是透明質(zhì)酸鈉、硫酸軟骨素、肝素鈉、堿性明膠蛋白和酸性明膠蛋白。
21.按照權(quán)利要求20所述的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，其特征在于，所述的多糖、蛋白質(zhì)和合成高分子是透明質(zhì)酸鈉、硫酸軟骨素和肝素鈉。
22.按照權(quán)利要求18所述的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，其特征在于，所述的活性藥物組份以固體顆粒形式分散在交聯(lián)材料中，或者溶解在交聯(lián)材料中。
23.按照權(quán)利要求18或22所述的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，其特征在于，所述的活性藥物組份包括類固醇、抗生素、腫瘤治療藥物以及各種多肽蛋白藥物。
24.按照權(quán)利要求23所述的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，其特征在于，所述的活性藥物組份為皮質(zhì)激素，所述皮質(zhì)激素包括倍氯米松、倍氯美松雙丙酸酯、布地奈德、地塞米松、潑尼松龍和潑尼松。
25.一種如權(quán)利要求IO-M任一項(xiàng)所述的雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料在醫(yī)藥領(lǐng)域中的用途。
26.按照權(quán)利要求25所述的用途，其特征在于，所述在醫(yī)藥領(lǐng)域中的用途包括在制備術(shù)后粘連防治制劑中的用途、在制備關(guān)節(jié)炎增粘治療制劑中的用途和作為活性治療物質(zhì)緩釋載體中的用途。
27.按照權(quán)利要求沈所述的用途，其特征在于，所述活性治療物質(zhì)是化學(xué)藥物或生物學(xué)上的活性因子。
28.按照權(quán)利要求27所述的用途，其特征在于，所述活性治療物質(zhì)是消炎劑、抗生素、 止痛藥、麻醉劑、傷口愈合促進(jìn)劑、細(xì)胞生長促進(jìn)或抑制因子、免疫刺激劑或抗病毒藥物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一類低改性生物相容高分子巰基化改性衍生物，這些衍生物具有很低的巰基化改性度，最大限度保持了生物相容高分子的初始結(jié)構(gòu)、生理功能和生物相容性，同時(shí)引入的巰基可有效地進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)以制備低交聯(lián)度的生物相容高分子交聯(lián)材料。本發(fā)明還公開了一類雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料，這些交聯(lián)材料具有很低的交聯(lián)度，不僅最大限度保持了生物相容高分子的初始結(jié)構(gòu)、生理功能和生物相容性，同時(shí)也有效地延緩了生物相容高分子在體內(nèi)的代謝和降低了溶解性，能較好地滿足各種臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用的要求。本發(fā)明還涉及該雙硫鍵交聯(lián)的生物相容高分子交聯(lián)材料在醫(yī)學(xué)和藥學(xué)中的用途。
文檔編號(hào)C08J3/24GK102399295SQ20101027737
公開日2012年4月4日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者仲偉平, 俞美霞, 王云云, 舒曉正 申請人:常州百瑞吉生物醫(yī)藥有限公司