專利名稱：基于1,1－亞甲基丙二酸酯的新型表面活性劑共聚物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一類新型的生物相容性表面活性劑共聚物，其具有廣泛的用途，特別是在藥物領(lǐng)域中的用途，且用于分散狀態(tài)的物質(zhì)的合成，以及用于處理材料或生物材料的表面。
更特別地，本發(fā)明的目的是包含一種或多種具有疏水特性的序列的表面活性劑生物相容性共聚物，所述序列主要由下面所定義通式的重復(fù)單元或非重復(fù)單元構(gòu)成，尤其是形成聚(1,1-亞甲基丙二酸酯)。
由一種或多種具有親水特性的序列和一種或多種具有疏水特性的序列形成的表面活性劑共聚物長期以來便已屬于公知內(nèi)容。
特別地，由具有親水特性的聚氧乙烯序列和具有疏水特性的聚氧丙烯序列構(gòu)成并以標(biāo)記PLURONIC銷售的產(chǎn)品通常被用于制備美容或藥用組合物。
這些共聚物的主要缺點(diǎn)是它們不包含生物降解序列。
包含生物降解序列的表面活性劑共聚物已經(jīng)例如描述于EP583955文獻(xiàn)中。其中涉及含有作為疏水性序列的環(huán)氧乙烷單元和由氨基酸得到的單元的嵌段共聚物。
這些已知共聚物的生物降解能力伴隨有主鏈的斷裂。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并且構(gòu)成了本發(fā)明基礎(chǔ)的是通過不會(huì)顯著改變所述共聚物的聚合度的生物腐蝕機(jī)理可生物降解的一類新型生物相容性表面活性劑共聚物。
更具體地，本發(fā)明的共聚物通過構(gòu)成疏水性序列的側(cè)取代基的斷裂能夠化學(xué)或生物化學(xué)降解，該生物腐蝕有利地伴隨有下列現(xiàn)象具有表面活性劑特性的共聚物轉(zhuǎn)化為與起始聚合物具有相同聚合度的完全親水性共聚物中。
本發(fā)明的共聚物與迄今為止已知的表面活性劑共聚物相比具有許多優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)起因于它們的疏水性序列的特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)。
這些序列特別能夠提供具有各種結(jié)構(gòu)、嵌段結(jié)構(gòu)或接枝結(jié)構(gòu)的共聚物，在例如文獻(xiàn)EP583955描述的共聚物的情況下，難以產(chǎn)生這些結(jié)構(gòu)。
在陰離子聚合反應(yīng)以及自由基聚合反應(yīng)中，用于制備這些疏水性序列的單體的高反應(yīng)活性有利于調(diào)節(jié)這些序列的分子質(zhì)量并且因此而有利于調(diào)節(jié)共聚物的性能。
最后，根據(jù)其疏水性序列的化學(xué)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的共聚物呈現(xiàn)各種降解動(dòng)力學(xué)，并因而適合于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
因此，按照第一方面，本申請(qǐng)的目的是涉及包含至少一種親水性序列和至少一種疏水性序列的生物相容性共聚物類型，其特征在于所述具有疏水特性的序列由下面的一種形成-或是由下面通式(Ⅰ)的重復(fù)單元構(gòu)成的均聚物 其中-R1表示1～6個(gè)碳原子的烷基或(CH2)m-COOR3基團(tuán)，其中m是1～5的整數(shù)，R3表示1～6個(gè)碳原子的烷基；-R2表示1～6個(gè)碳原子的烷基；和-n是1～5的整數(shù)；-或是由如上定義的式(Ⅰ)的不同重復(fù)單元構(gòu)成的無規(guī)共聚物；-最后，或是主要由如上定義的式(Ⅰ)的單元構(gòu)成的無規(guī)共聚物。
有利地，上述疏水性序列將通過由如上定義的式(Ⅰ)的重復(fù)單元構(gòu)成的均聚物形成。
在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，所述具有疏水特性的序列也能夠通過由如上定義的式(Ⅰ)的不同重復(fù)單元構(gòu)成的無規(guī)共聚物形成或甚至通過主要由，即由至少50mol％如上定義的式(Ⅰ)的單元構(gòu)成的無規(guī)共聚物形成，其它單元有可能由可與式(Ⅰ)的1,1-亞甲基丙二酸酯單元共聚的丙二酸、乙烯或丙烯酸單體形成。
按照本發(fā)明的目前優(yōu)選實(shí)施方案，上述具有疏水特性的序列由上述通式(Ⅰ)的重復(fù)單元構(gòu)成，其中R1表示1～6個(gè)碳原子的烷基；R2表示1～6個(gè)碳原子的烷基；和n等于1。
按照本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方案，上述具有疏水特性的序列通過由下式的重復(fù)單元構(gòu)成的均聚物形成 按照一個(gè)具體特征，本發(fā)明生物相容性共聚物的親水性序列選自聚(氧乙烯)、聚(乙烯醇)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(N-2-羥基丙基甲基丙烯酰胺)、聚(甲基丙烯酸羥乙酯)、親水性聚(氨基酸)例如多熔素、多糖，并優(yōu)選由聚(氧乙烯)構(gòu)成。
本發(fā)明的共聚物能夠具有各種結(jié)構(gòu)、嵌段結(jié)構(gòu)或接枝結(jié)構(gòu)。
這些共聚物的特征一般地被表述為-具有疏水特性的序列的重量含量是5～95％、優(yōu)選10～90％；-具有疏水特性的序列的總摩爾質(zhì)量是1,000～80,000g/mol，并優(yōu)選1,000～50,000g/mol。
本發(fā)明的共聚物能夠通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的傳統(tǒng)聚合技術(shù)制備。
在這些技術(shù)中，陰離子聚合、自由基聚合或甚至共聚物的前體序列的偶合技術(shù)被優(yōu)選使用，這些序列事先在其鏈端已被適當(dāng)?shù)毓倌芑?br> 陰離子聚合反應(yīng)更特別地適合于制備嵌段共聚物。
陰離子共聚反應(yīng)包括順序加入單體，并能夠獲得具有完全確定結(jié)構(gòu)的共聚物，引發(fā)劑和參與反應(yīng)單體的量使得能夠控制每一序列的聚合度。
因此，嵌段共聚物能夠通過下面的一種方法獲得
-或是第一單體的陰離子聚合反應(yīng)和增長鏈與第二單體的反應(yīng)；-或是用作第二單體聚合反應(yīng)引發(fā)劑的前體聚合物的活化作用。
能夠用于這些陰離子聚合反應(yīng)中的引發(fā)劑一般是-一方面是有機(jī)金屬衍生物，例如丁基鋰，且特別是二苯基己基鋰；-另一方面是醇鹽，且特別是高分子醇鹽，例如POE醇鹽，其能夠通過枯基鉀、二苯基甲基鉀或萘基鉀對(duì)羥基官能團(tuán)的活化作用而產(chǎn)生。
陰離子聚合反應(yīng)一般在與共聚物的各種序列相容的溶劑中進(jìn)行。
在其中具有親水特性的序列由聚(氧乙烯)構(gòu)成和具有疏水特性的序列由聚(1,1-亞甲基丙二酸酯)構(gòu)成的情況中，本發(fā)明的嵌段共聚物優(yōu)選通過環(huán)氧乙烷和然后1,1-亞甲基丙二酸酯依次進(jìn)行陰離子聚合反應(yīng)制備，或通過市售單羥基化聚氧乙烯化前體的活化作用和聚(1,1-亞甲基丙二酸酯)序列的后續(xù)陰離子聚合反應(yīng)制備。
一般，四氫呋喃被優(yōu)選用作聚合反應(yīng)溶劑，該產(chǎn)品使得能夠在均相介質(zhì)中操作并有利地影響聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。
關(guān)于起始單體，可以例如按照對(duì)應(yīng)于專利US4,931,584和US5,142,098并被引入本文供參考的專利EP283346描述的方法制備1,1-亞甲基丙二酸酯，且通常將1,1-亞甲基丙二酸酯在葉輪泵的真空度下脫氣至恒重，以便除去聚合反應(yīng)抑制劑(SO2)。
用于制備親水性序列的單體一般是市售產(chǎn)品。
偶合技術(shù)也更具體地適合于制備嵌段共聚物。
一般在偶合劑存在下和視具體情況而定在活化劑存在下，在合適的溶劑中由預(yù)合成的和官能化的均聚物進(jìn)行該反應(yīng)。
在制備其中親水性序列由聚(氧乙烯)構(gòu)成、其疏水性序列由聚(1,1-亞甲基丙二酸酯)構(gòu)成的本發(fā)明優(yōu)選共聚物的情況下，有利地采用α-羧基官能化聚(氧乙烯)均聚物和α-羥基官能化聚(1,1-亞甲基丙二酸酯)均聚物。
α-羧基官能化聚(氧乙烯)均聚物能夠例如通過用琥珀酸酐變性商購α-羥基官能化聚(氧乙烯)而獲得。
α-羥基官能化聚(1,1-亞甲基丙二酸酯)均聚物能夠直接通過在含水介質(zhì)中進(jìn)行陰離子合成或通過使用氫氧化鈉水溶液作為聚合反應(yīng)引發(fā)劑在溶劑中進(jìn)行陰離子合成而獲得。
二環(huán)己基碳化二亞胺(DCCI)被有利地用作特別適合于該聚合反應(yīng)的偶合劑。
偶合反應(yīng)能夠視具體情況而定地通過堿性催化劑活化，且一般在與均聚物相容的溶劑，尤其是例如在本發(fā)明優(yōu)選共聚物的特定情況中的二氯甲烷中進(jìn)行。
自由基聚合反應(yīng)更特別適合于制備接枝共聚物。
該聚合反應(yīng)一般通過大分子單體，即在其末端之一帶有可自由基聚合且能夠與單體反應(yīng)以形成具有接枝結(jié)構(gòu)的共聚物的烯屬基團(tuán)的低聚物而進(jìn)行。
該聚合反應(yīng)一般在合適的溶劑中在引發(fā)劑存在下進(jìn)行。在制備其中親水性序列由聚(氧乙烯)構(gòu)成的本發(fā)明優(yōu)選共聚物的情況下，可以采用各種官能化大分子單體。
更特別優(yōu)選地使用異丁烯?；倌芑?氧乙烯)大分子單體。
這樣的產(chǎn)品可以商購(Aldrich)，并例如由摩爾質(zhì)量介于308～440g/mol之間的聚(氧乙烯)鏈構(gòu)成，或由商購聚(乙二醇)單甲基醚通過與甲基丙烯酸在二氯甲烷中偶合以形成甲氧基末端官能團(tuán)而制備。
這樣的大分子單體甚至可通過聚(氧乙烯)的活化作用和與異丁烯酰氯的后續(xù)反應(yīng)而制備。
本發(fā)明具有接枝結(jié)構(gòu)的共聚物也可能通過聚(氧乙烯)單甲基醚與預(yù)合成的聚(1,1-亞甲基丙二酸酯)的側(cè)酯鏈進(jìn)行酯基轉(zhuǎn)移反應(yīng)而制備。
該酯基轉(zhuǎn)移反應(yīng)一般在催化劑存在下在高溫與醇進(jìn)行。
一般，本發(fā)明的共聚物作為表面活性劑具有廣泛的用途。
這些共聚物尤其是能夠降低水的表面張力和水/與水不混溶的有機(jī)溶劑體系的表面張力。
這些共聚物甚至能夠制備尤其適用作有效成分載體的含水介質(zhì)中的膠束體系。
這些共聚物也能夠制備或穩(wěn)定簡單的油包水或水包油型乳液。
這些共聚物甚至能夠密封各種活性物質(zhì)，特別是治療用途的物質(zhì)。
本發(fā)明的共聚物甚至可被用作穩(wěn)定納米粒子的保護(hù)膠體。
當(dāng)這些粒子由包含與其中疏水性序列的重復(fù)單元相同的重復(fù)單元的聚合物制備時(shí)，它們特別有用，正如所理解的，這有利于共聚物固著在這些粒子的表面上，同時(shí)由于在該共聚物中存在至少一種生物相容性親水性序列而賦予它們以生物相容性和親水性。
本發(fā)明的共聚物也能夠作為材料或生物材料表面處理試劑尤其是被用于通過該共聚物的固著賦予處理表面以親水性，或用于在這些材料或生物材料易于與該細(xì)胞或生命分子接觸時(shí)最大限度地降低與動(dòng)物組織、細(xì)胞或生命分子的界面粘合力。
本發(fā)明的共聚物也能夠用于制備能夠用作造影劑的粒子。
本發(fā)明的共聚物甚至能夠例如以膜或模制件的形式作為生物相容性材料用于處理嵌入結(jié)構(gòu)的表面，并用于最小化或有利于界面吸收機(jī)理。
通過下面的非限制性實(shí)施例說明本發(fā)明。在這些實(shí)施例中，使用下面的縮寫EO環(huán)氧乙烷POE聚(氧乙烯)MM2.1.2下式的1,1-亞甲基丙二酸酯 也稱為1-乙氧基羰基-1-乙氧基羰基亞甲基氧基羰基-乙烯MM2.3.2下式的1,1-亞甲基丙二酸酯 MM3.3下式的1,1-亞甲基丙二酸酯 PMM2.1.2由下式的重復(fù)單體單元構(gòu)成的聚合物 PMM2.3.2由下式的重復(fù)單體單元構(gòu)成的聚合物 PMM3.3由下式的重復(fù)單體單元構(gòu)成的聚合物 THF四氫呋喃P.I.；多分散性指數(shù)DCCI二環(huán)己基碳化二亞胺DMAP二甲基氨基吡啶PEG聚乙二醇實(shí)施例1陰離子法制備本發(fā)明的嵌段共聚物使用下面的實(shí)驗(yàn)方案，由制備POE嵌段開始，通過兩種單體的連續(xù)聚合反應(yīng)制備POE-PMM2.1.2嵌段共聚物。
進(jìn)行聚合反應(yīng)的反應(yīng)器(250ml)與真空旋塞排相連，該管道使得能夠在高真空下工作，并去除質(zhì)子性雜質(zhì)。
將提純?nèi)サ羲泻哿克值娜軇?THF,150ml)在-70℃低溫蒸餾進(jìn)入反應(yīng)器中。
然后借助注射器通過隔膜加入引發(fā)劑(叔丁醇鉀(0.1N/THF)；10ml)。
然后通過低溫蒸餾引入環(huán)氧乙烷(5g)。
在室溫下進(jìn)行聚合反應(yīng)48小時(shí)。之后，提取試樣使得能夠通過凝膠滲透色譜法監(jiān)測第一序列的摩爾質(zhì)量(4,000g/mol)和多分散性指數(shù)(1.13)。
剛剛經(jīng)過其目的在于除去用作聚合反應(yīng)抑制劑的SO2的真空脫氣的MM2.1.2(0.5ml)在室溫下被一次性快速加入。
5小時(shí)后，通過加入甲醇鈍化共聚物并在乙醚中沉淀。
將由MM2.1.2衍生的5個(gè)鏈節(jié)固定到POE上，其對(duì)應(yīng)于PMM2.1.2的摩爾質(zhì)量為1,150g/mol。
對(duì)共聚物進(jìn)行的熱分析顯示出-16℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以及45℃的熔融峰值(ΔH=117J/g)。
實(shí)施例2陰離子法制備本發(fā)明的嵌段共聚物實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)施例1所描述的相同。
使用下面的試劑溶劑THF100ml環(huán)氧乙烷(EO):3g引發(fā)劑二苯基甲基鉀(0.25N/THF):3mlMM2.1.2或是2ml或是3.2ml合成的POE的摩爾質(zhì)量是3,600g/mol(P.I.=1.12)。
在室溫下加入第二序列產(chǎn)生最終摩爾質(zhì)量為5,900g/mol(對(duì)于加入2ml單體)和9,300g/mol(對(duì)于加入3.2ml單體)的共聚物，即分別具有10和25個(gè)MM2.1.2鏈節(jié)，這對(duì)應(yīng)于PMM2.1.2的總摩爾質(zhì)量分別是2,300g/mol和5,750g/mol。
對(duì)共聚物進(jìn)行的熱分析表明第一共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為-18℃，而第二共聚物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為6℃，它們的熔融峰值分別處在33℃和39℃(ΔH分別為53和63J/g)。
實(shí)施例2A陰離子法制備本發(fā)明的嵌段共聚物在該實(shí)施例中，制備其疏水性序列由以不同單元構(gòu)成的無規(guī)共聚物形成的本發(fā)明共聚物。
實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)施例1和2中描述的相同。
使用下面的試劑溶劑THF,100ml環(huán)氧乙烷(EO):4g引發(fā)劑二苯基甲基鉀(0.35M/THF):2.9mlMM2.1.2:1.5mlMM3.3:3ml。
以已在上面實(shí)施例中描述的方式合成的POE的摩爾質(zhì)量是11,000g/mol(P.I.=1.11)。
在室溫下，剛剛在真空下被脫氣的兩種單體(MM2.1.2和MM3.3)的混合物被快速加到POE嵌段的烷氧基官能團(tuán)上。
鈍化后，將共聚物在乙醚中沉淀。
通過離心作用將其從醚溶液中分離出來。
NMR和GPC分析顯示，分別地，MM2.1.2(25個(gè)鏈節(jié))的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為23.6wt％,MM3.3(36個(gè)鏈節(jié))的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為30.6wt％。
對(duì)該共聚物進(jìn)行的熱分析顯示POE的熔融溫度在58℃(ΔH=61J/g)和唯一的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在11℃。
實(shí)施例2B陰離子法制備本發(fā)明的嵌段共聚物實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)施例2A所描述的相似。
使用下面的試劑
溶劑THF,150ml環(huán)氧乙烷(EO):3g引發(fā)劑二苯基甲基鉀(0.35M/THF):3ml疏水性單體MM2.1.2:2ml和MM3.3:1ml或MM2.1.2:2ml和MM3.3:2ml合成的第一序列POE的摩爾質(zhì)量是9,500g/mol(P.I.=1.03)。
將兩種單體的混合物加到POE的烷氧基官能團(tuán)上。
沉淀和回收共聚物之后，通過NMR分析測定其最終組成。
在混合物(MM2.1.2/MM3.3:2/1)的情況下，引入的MM2.1.2的重量百分比是32.2％(27個(gè)鏈節(jié))和MM3.3的重量百分?jǐn)?shù)是19.4％(19個(gè)鏈節(jié))。
在混合物(MM2.1.2/MM3.3:2/2)的情況下，引入的MM2.1.2的重量百分比是29.6％(29個(gè)鏈節(jié))和MM3.3的重量百分?jǐn)?shù)是27.6％(30個(gè)鏈節(jié))。
實(shí)施例2C陰離子法制備本發(fā)明的嵌段共聚物實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)施例1和2所描述的相同。
使用下面的試劑溶劑THF 100ml環(huán)氧乙烷(EO):3g引發(fā)劑二苯基甲基鉀(0.32M/THF):2.7mlMM2.3.2:2ml以傳統(tǒng)方式合成的POE的摩爾質(zhì)量是3,500g/mol(P.I.=1.10)。
在室溫下，將事先在數(shù)毫升無水THF中稀釋的第二單體快速加入到醇鹽中，并產(chǎn)生引入了5個(gè)MM2.3.2鏈節(jié)的共聚物，MM2.3.2相對(duì)于PPM2.3.2的摩爾質(zhì)量是1,290g/mol。
實(shí)施例2D陰離子法制備本發(fā)明的嵌段共聚物實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)施例2A和2B中描述的相同。
使用下面的試劑溶劑THF 100ml
環(huán)氧乙烷(EO):4g引發(fā)劑二苯基甲基鉀(0.4M/THF):2.5mlMM2.1.2:1.5mlMM2.3.2:2ml以已在上面實(shí)施例中描述的方式合成的POE的摩爾質(zhì)量是11,000g/mol(P.I.=1.11)。
在室溫下，剛剛在真空下被脫氣的兩種單體(MM2.1.2和MM2.3.2)的混合物被快速加到POE嵌段的烷氧基官能團(tuán)上。
鈍化后，將共聚物在乙醚中沉淀。
NMR和GPC分析顯示，分別地，MM2.1.2(4個(gè)鏈節(jié))的重量百分比是7wt％和MM2.3.2(7個(gè)鏈節(jié))的重量百分比是13wt％。
實(shí)施例3陰離子法制備本發(fā)明的嵌段共聚物通過實(shí)施下面的方案，通過再引發(fā)確定長度的預(yù)形成POE前體，然后通過1,1-亞甲基丙二酸酯與所得的醇鹽反應(yīng)，獲得POE-PMM2.1.2共聚物在與真空旋塞排相連的聚合反應(yīng)器中，將單羥基化的PEG(PEG單甲基醚ALDRICH Mn=2,000g/mol:1.2g)在高真空度下干燥。
在-70℃在聚合物上低溫蒸餾100ml無水THF。
然后將溫度逐漸升高到20℃，使得聚合物加溶。
通過隔膜將合理量的有機(jī)金屬衍生物(二苯基己基鋰(在THF中0.056M):10.7ml)逐滴加入到反應(yīng)器中。
溶液幾乎立即脫色，且在加入后，溶液呈淡黃色，證明存在烷氧基陰離子。
反應(yīng)3小時(shí)后，在室溫下將在真空下剛剛脫氣并在10ml無水THF中稀釋的MM2.1.2(3.7g)快速加入到反應(yīng)器中。介質(zhì)在幾秒鐘內(nèi)脫色。
聚合反應(yīng)進(jìn)行5小時(shí)后，通過加入5ml甲醇終止共聚物。濃縮反應(yīng)介質(zhì)，然后在乙醚中沉淀后回收聚合物，用乙醚洗滌并在真空下干燥。
實(shí)施例3A陰離子法制備本發(fā)明的嵌段共聚物使用類似于實(shí)施例3的方案，通過引發(fā)預(yù)定摩爾質(zhì)量的二羥基化POE前體，然后通過1,1-亞甲基丙二酸酯與所得的二醇鹽的反應(yīng)，獲得三嵌段共聚物PMM2.1.2-POE-PMM2.1.2。
使用下面的試劑溶劑THF,100ml二羥基化POE(Fluka)2,000g/mol:2g引發(fā)劑二苯基己基鋰(0.145M/THF):13.8mlMM2.1.2:3ml有機(jī)鋰的加入量使得能夠?qū)OE的兩個(gè)羥基化端基金屬化，由此，它能夠在親水性序列的兩端引發(fā)并聚合MM2.1.2序列。
加入MM2.1.2經(jīng)過5小時(shí)后，通過向反應(yīng)混合物中加入5ml甲醇來封端共聚物。濃縮反應(yīng)介質(zhì)后，通過在乙醚中再沉淀來回收共聚物。
MM2.1.2在共聚物中的最終組成是81.6wt％，即19個(gè)MM2.1.2鏈節(jié)，45個(gè)EO鏈節(jié)和再一次出現(xiàn)19個(gè)MM2.1.2鏈節(jié)組成的系列排布。
實(shí)施例4通過偶合反應(yīng)制備本發(fā)明的嵌段共聚物通過α-羧基官能化氧乙烯化均聚物(Mn=5,000g/mol)和α-羥基官能化MM2.1.2均聚物之間的偶合反應(yīng)制備本發(fā)明的嵌段共聚物。
通過下面的一種能夠獲得α-羥基官能化PMM2.1.2序列的OH端基-或是在含水介質(zhì)中合成聚合物(參見Lescure F.等；Pharmaceutical Research,11,9,1270-1276,1994)；-或是使用氫氧化鈉水溶液作為THF或丙酮介質(zhì)中MM2.1.2聚合反應(yīng)的引發(fā)劑。
將1當(dāng)量的每種均聚物溶解于二氯甲烷中；然后加入二氯甲烷溶液中的1當(dāng)量DCCI和0.3當(dāng)量DMAP。
在室溫下反應(yīng)10小時(shí)后，通過過濾除去二環(huán)己基脲(DCHU)的特性濁度。
然后用酸洗滌混合物(除去殘留DCHU和DMAP)，接著用碳酸鈉溶液中和。
通過在水(主序列即PMM2.1.2的非溶劑)中沉淀獲得共聚物。
實(shí)施例5自由基法制備本發(fā)明的接枝共聚物通過下述實(shí)驗(yàn)方案由兩種下面的均聚物獲得本發(fā)明的接枝共聚物-PEG單甲基醚ALDRICH(Mn=2,000g/mol):0.1g-PMM2.1.2(Mn=30,000g/mol):0.27g將兩種干燥的均聚物溶解于甲苯中。
在氮?dú)庀聦⒒旌衔锩摎獠⒓訜岬?0℃。
然后將在少量甲苯中稀釋的催化劑(1-己醇，2-乙基，鈦酸酯(+4)鹽，Tyzor TOT(DuPont))加入到反應(yīng)介質(zhì)中。
在60℃合成持續(xù)12小時(shí)。
濃縮粗反應(yīng)產(chǎn)物，然后在水中再沉淀以便將共聚物和未酯基轉(zhuǎn)移的PMM2.1.2與未固著PEG分離。
實(shí)施例6自由基法制備本發(fā)明的接枝共聚物由兩種下面的物質(zhì)獲得本發(fā)明的接枝共聚物-PEG甲基丙烯酸酯(大分子單體)，Mn=2,000g/mol:0.71g-MM2.1.2:0.62g在三頸燒瓶中加入兩種共聚用單體以及溶劑(THF,30ml)。
將全部物料加熱到40℃。
然后在THF中以溶液形式加入引發(fā)劑(過碳酸環(huán)己酯(相對(duì)于加入的單體總量的1mol％))。
在40℃合成持續(xù)18小時(shí)。
蒸發(fā)掉反應(yīng)溶劑，將所形成共聚物與殘留大分子單體餾分混合。
通過凝膠滲透色譜技術(shù)和通過含水介質(zhì)中膠束的形成來證明有效地獲得了共聚物。
實(shí)施例6A酯基轉(zhuǎn)移法制備本發(fā)明的接枝共聚物通過聚(氧乙烯)單甲基醚與預(yù)合成的聚(1,1-亞甲基丙二酸酯)的側(cè)酯鏈的酯基轉(zhuǎn)移反應(yīng)獲得具有PMM2.1.2-POE接枝結(jié)構(gòu)的共聚物。
使用下面的試劑溶劑THF,150mlPMM2.1.2(Mn=30,000g/mol):2g引發(fā)劑二苯基己基鋰(0.02M/THF):3.3mlPOE單甲基醚Mn=2,000g/mol:0.15g使用下面的方案。
在-70℃將THF新鮮低溫蒸餾進(jìn)入聚合反應(yīng)器中。
然后引入二苯基己基鋰并使溫度升高到約15℃。
然后加入POE單甲基醚。在開始時(shí)為深紅色的引發(fā)劑立刻褪色。
然后將在-70℃THF中通過使用二苯基己基鋰作為引發(fā)劑陰離子法合成的PMM 2.1.2引入到其中存在醇鹽的反應(yīng)器中。
反應(yīng)進(jìn)行3小時(shí)后，通過加入1ml甲醇終止聚合反應(yīng)，并在真空下蒸發(fā)反應(yīng)溶劑后回收聚合物。
實(shí)施例7本發(fā)明的共聚物在獲得水中膠束方面的用途在組成為2/1/1(體積)的THF/MeOH/H2O的起始混合物中滲析共聚物溶液后，獲得水中膠束。
該實(shí)施例的目的是通過本身能夠構(gòu)成有效成分載體的膠束的形成，說明POE-PMM2.1.2共聚物在水中的表面活性劑性能。
滲析通過膜(SPECTRA POR ref132638，孔隙度1,000道爾頓)進(jìn)行，該膜只允許溶劑交換而阻止共聚物通過。滲析導(dǎo)致在由膜限定的體積內(nèi)水逐步富集。
所得膠束的尺寸在下面的表中給出
(*)根據(jù)實(shí)施例1和2中描述的方法獲得共聚物，EOx.MMy=具有x個(gè)EO鏈節(jié)和y個(gè)MM2.1.2鏈節(jié)的共聚物。
實(shí)施例8本發(fā)明的共聚物在穩(wěn)定油包水乳液(W/O)方面的用途通過向含有預(yù)定量共聚物的10ml乙酸乙酯溶液中加入1ml水來制備乳液。
用Ultra Turrax JANKE & KUNKEL T25以13,000rpm的速度將混合物乳化5分鐘。
用TURBISCAN MA1,000型光學(xué)設(shè)備，肉眼評(píng)價(jià)乳液的穩(wěn)定性。
使用PLURONIC型聚合物進(jìn)行比較實(shí)驗(yàn)。乳液的特性在下面的表中給出
(**):GRIFFIN(1954)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式HLB=20(親水性官能團(tuán)的分子量)/(總的分子量)。
(*):EOx.MMy=具有x個(gè)EO鏈節(jié)和y個(gè)MM2.1.2鏈節(jié)的共聚物。
實(shí)施例9:PMM212-POE共聚物的水溶液的表面張力測試為了驗(yàn)證所合成的共聚物的表面活性劑特性，在通過在水中直接溶解共聚物獲得的濃度為10g/l的共聚物水溶液上進(jìn)行表面張力測試。在分析之前將溶液靜置12小時(shí)。
使用鉑箔借助于TENSIMATn3設(shè)備(Prolabo)在20℃進(jìn)行測試。
(*):EO單元數(shù)/MM212單元數(shù)。按照實(shí)施例1和2中所述的方法制備共聚物。
實(shí)施例10通過用NFT通訊公司(MONTS，法國)設(shè)備進(jìn)行潤濕性實(shí)驗(yàn)(落滴記數(shù)法)，通過測試已知表面張力的液體(純水、Prolabo、乙二醇、甲酰胺、甘油、二碘甲烷和1-溴萘，Sigma-Aldrich)的接觸角O，進(jìn)行沉積在玻璃片上的共聚物膜的表面能的計(jì)算。將所得結(jié)果與疏水性物質(zhì)PMM2.1.2的膜進(jìn)行比較。
(*):EOx-MMy具有x個(gè)EO鏈節(jié)和y個(gè)MM2.1.2鏈節(jié)的共聚物。
可以看出，親水性的表面能特征參數(shù)的分量γp隨著各種共聚物中EO百分比的增加而增加。
實(shí)施例11為了驗(yàn)證本發(fā)明共聚物的生命分子或細(xì)胞吸收抑制特性，通過用NFT通訊公司(MONTS，法國)設(shè)備進(jìn)行潤濕性實(shí)驗(yàn)(落滴記數(shù)法)，在單獨(dú)的干燥共聚物膜上并在與生命分子的水溶液(雞蛋卵白蛋白，Aldrich)接觸之后，進(jìn)行表面能的計(jì)算。
每次進(jìn)行與疏水性物質(zhì)PMM2.1.2的比較。
(*):EOx-MMy具有x個(gè)EO鏈節(jié)和y個(gè)MM2.1.2鏈節(jié)的共聚物能夠注意到，環(huán)氧乙烷的百分比的增加，減少了在有或無卵白蛋白存在下測試的表面能分量的數(shù)值變化。因而共聚物膜上的生命分子的吸附水平降低。
實(shí)施例12本發(fā)明的共聚物在獲得水中納米粒子方面的用途這里利用本發(fā)明共聚物的表面活性劑性能，以便使得能夠穩(wěn)定含水介質(zhì)中納米級(jí)粒徑的疏水性PMM2.1.2粒子。通過充分?jǐn)嚢?，由溶解?ml丙酮中的200mg的PMM2.1.2聚合物在含有POE-PMM2.1.共聚物(36wt％MM2.1.2)的含水介質(zhì)(10ml蒸餾水)中的分散體獲得納米粒子。
在20℃借助于Coulter N4型的Coultronics設(shè)備測定粒子的平均直徑。
所得結(jié)果如下
(*)在每100ml水相中以g表示。
這些結(jié)果顯示出，本發(fā)明的共聚物具有表面活性劑性能，使得它們能夠在沒有任何其它表面活性劑或保護(hù)膠體存在下穩(wěn)定納米粒子在水中的懸浮液。
實(shí)施例13A由本發(fā)明的PMM2.1.2-POE共聚物穩(wěn)定并裝有環(huán)孢菌素A的PMM2.1.2納米粒子的配方使用下面的實(shí)驗(yàn)方案聚合反應(yīng)介質(zhì)滲透水pH6.3=5ml丙酮相 -MM2.1.2=50mg-PMM2.1.2-POE=100mg-丙酮=1ml環(huán)孢菌素A:5mg非放射性標(biāo)記的環(huán)孢菌素(冷)/500μl乙醇和滴定的環(huán)孢菌素A(4.4μCi)在機(jī)械攪拌下(1,000rpm)將丙酮相分散于水中。聚合反應(yīng)開始30分鐘后，加入冷的環(huán)孢菌素A/熱的(放射性標(biāo)記的)環(huán)孢菌素A的混合物。聚合反應(yīng)持續(xù)時(shí)間是18小時(shí)。
通過Nanosizer設(shè)備(Coultronics，法國)測試的粒子的平均直徑是206nm+/-41nm(3次測試平均值)。
以下面方式進(jìn)行環(huán)孢菌素A的固著水平的測定-方法液體閃爍計(jì)數(shù)(Beckman LS6000TA計(jì)數(shù)器)。
-閃爍液體Ultima Gold*(Packard)。
-1ml懸浮液以140,000g超速離心45分鐘。
-在200μl上層清液和200μl全部懸浮液中進(jìn)行放射性測試。
由此測得的環(huán)孢菌素A的固著水平對(duì)應(yīng)于納米粒子中存在的相對(duì)于起始加入量的有效成分百分比，為50％+/-3％。
實(shí)施例13B由本發(fā)明的PMM2.1.2-POE共聚物穩(wěn)定并裝有阿霉素的PMM2.1.2納米粒子的配方使用下面的實(shí)驗(yàn)方案聚合反應(yīng)介質(zhì)滲透水pH6.3=5ml阿霉素=4mg丙酮相-MM2.1.2=50mg-PMM2.1.2-POE=100mg-丙酮=1ml將阿霉素溶解于水中。然后在機(jī)械攪拌下(1,000rpm)將丙酮相分散于含水相中。聚合反應(yīng)的持續(xù)時(shí)間是18小時(shí)。
通過Nanosizer設(shè)備(Coultronics，法國)測試的粒子的平均直徑是179nm+/-28nm(3次測試平均值)。
以下面方式進(jìn)行阿霉素的包封水平的測定-方法HPLC；C18柱；流動(dòng)相甲醇/乙酸乙酯/乙酸70/28.7/1.3。
-1ml懸浮液以140,000g超速離心45分鐘。
-在全部懸浮液和上層清液中測定阿霉素的濃度。
由此測得的阿霉素的包封水平對(duì)應(yīng)于納米粒子中存在的相對(duì)于起始加入量的有效成分百分比，為43％。
實(shí)施例13C由本發(fā)明的PMM2.1.2-POE共聚物穩(wěn)定并裝有V3肽/卵白蛋白綴合物的PMM2.1.2納米粒子的配方使用下面的實(shí)驗(yàn)方案聚合反應(yīng)介質(zhì)滲透水pH6.3=5mlV3肽/卵白蛋白=分別為1.15mg和0.6mg丙酮相-MM2.1.2=50mg-PMM2.1.2-POE=100mg-丙酮=1ml以PBS中含水懸浮液的形式獲得V3肽/卵清蛋白綴合物，其濃度是每ml懸浮液中2.3mg肽和1.2mg卵白蛋白。因而納米粒子的懸浮液中綴合物的濃度是每ml中0.23mg V3肽和0.12mg卵白蛋白。
在機(jī)械攪拌下(1,000rpm)將丙酮相加入到含水相中。聚合反應(yīng)的持續(xù)時(shí)間是18小時(shí)。
通過Nanosizer設(shè)備(Coultronics，法國)測試的粒子的平均直徑是161nm+/-19nm(3次測試平均值)。
以下面方式進(jìn)行V3肽/卵白蛋白綴合物的包封水平的測定-方法納米粒子降解和氨基酸分析后在C18柱梯度的HPLC。流動(dòng)相A:CH3COONa,0.05M,pH5.1；流動(dòng)相B乙腈/水(60∶40)；檢測器UV:λ=254nm。
-1ml懸浮液以140,000g超速離心45分鐘。
-對(duì)全部懸浮液和上層清液降解的殘留物進(jìn)行HPLC。
由此測得的V3肽/卵白蛋白綴合物的包封水平對(duì)應(yīng)于納米粒子中存在的相對(duì)于起始加入量的有效成分的百分比，為48％+/-3％。
結(jié)論因此，PMM 2.1.2的納米粒子能夠在pH6.3的滲透水中獲得，被至少2％PMM2.1.2-POE共聚物穩(wěn)定。在這些操作條件下，作為環(huán)孢菌素A、阿霉素和V3肽/卵白蛋白綴合物的所測試的有效成分可被包封。
權(quán)利要求
1.包含至少一種親水性序列和至少一種疏水性序列的生物相容性共聚物類型，其特征在于所述具有疏水特性的序列由下面的一種形成-或是由下面通式(Ⅰ)的重復(fù)單元構(gòu)成的均聚物 其中-R1表示1～6個(gè)碳原子的烷基或(CH2)m-COOR3基團(tuán)，其中m是1～5的整數(shù)，R3表示1～6個(gè)碳原子的烷基；-R2表示1～6個(gè)碳原子的烷基；和-n是1～5的整數(shù)；-或是由如上定義的式(Ⅰ)的不同重復(fù)單元構(gòu)成的無規(guī)共聚物；-最后，或是主要由如上定義的式(Ⅰ)的單元構(gòu)成的無規(guī)共聚物。
2.權(quán)利要求1的共聚物，其特征在于上述具有疏水特性的序列由上述通式(Ⅰ)的重復(fù)單元構(gòu)成，其中R1表示1～6個(gè)碳原子的烷基；R2表示1～6個(gè)碳原子的烷基；和n等于1。
3.權(quán)利要求1的共聚物，其特征在于上述具有疏水特性的序列由下式的重復(fù)單元構(gòu)成
4.權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)的共聚物，其特征在于上述具有親水特性的序列選自聚(氧乙烯)、聚(乙烯醇)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(N-2-羥基丙基甲基丙烯酰胺)、聚(甲基丙烯酸羥乙酯)、親水性聚(氨基酸)例如多熔素和多糖。
5.權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)的共聚物，其特征在于它們具有嵌段結(jié)構(gòu)，優(yōu)選二嵌段或三嵌段結(jié)構(gòu)，或接枝結(jié)構(gòu)。
6.權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)的共聚物，其特征在于其中具有疏水特性的序列的重量含量是5～95％、優(yōu)選10～90％。
7.權(quán)利要求1～6中任一項(xiàng)的共聚物，其特征在于具有疏水特性的序列的總摩爾質(zhì)量是1,000～80,000g/mol，并優(yōu)選1,000～50,000g/mol。
8.權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)的共聚物在制備膠束體系、乳液，在制備或穩(wěn)定納米粒子或包封活性物質(zhì)方面的用途。
9.權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)的共聚物作為材料或生物材料的表面處理劑在特別是通過該共聚物的固著賦予處理表面以親水性方面的用途。
10.權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)的共聚物作為與動(dòng)物組織、細(xì)胞或生命分子接觸的材料或生物材料的表面處理劑在特別是最大限度地降低與所述動(dòng)物組織、細(xì)胞或生命分子的界面粘合力方面的用途。
全文摘要
本發(fā)明通常涉及一類新型的生物相容性表面活性劑共聚物,其具有廣泛的,特別是在藥物領(lǐng)域中的用途,且用于分散狀態(tài)的物質(zhì)的合成,以及用于材料和生物材料的表面處理。所述共聚物的特征在于它們包含一種具有疏水特性的序列,該序列由下面的一種形成:或是由下面通式(Ⅰ)的重復(fù)單元構(gòu)成的均聚物,其中R
文檔編號(hào)B01F17/52GK1289347SQ9980249
公開日2001年3月28日 申請(qǐng)日期1999年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月29日
發(fā)明者N·布魯－麥格尼茲, V·拉爾拉斯, G·里斯, P·布萊頓, P·庫弗里爾, C·羅奎斯－卡姆斯 申請(qǐng)人:維赫索拉公司