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CN102438666A - 降解时间缩短的水凝胶组织粘合剂 - Google Patents

降解时间缩短的水凝胶组织粘合剂 Download PDF

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CN102438666A
CN102438666A CN2010800162665A CN201080016266A CN102438666A CN 102438666 A CN102438666 A CN 102438666A CN 2010800162665 A CN2010800162665 A CN 2010800162665A CN 201080016266 A CN201080016266 A CN 201080016266A CN 102438666 A CN102438666 A CN 102438666A
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CN
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oligomer
dispersion
oxidation
weight
aqueous solution
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CN2010800162665A
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M·E·瓦曼
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Original Assignee
Actamax Surgical Materials LLC
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Publication date
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Abstract

本发明描述了一种降解时间缩短的水凝胶组织粘合剂。所述水凝胶组织粘合剂通过使氧化多糖与水分散性多臂聚醚胺在低聚物添加剂的存在下进行反应而形成，所述低聚物添加剂可促进所述水凝胶的降解。所述水凝胶可在医学应用中用作组织粘合剂或封闭剂，例如用作止血封闭剂或者用以防止由创伤或外科手术引起的非期望的组织间粘连。

Description

降解时间缩短的水凝胶组织粘合剂
相关申请的交叉引用
根据美国法典第35卷第119条之规定，本专利申请要求全部提交于2009年4月9日的美国临时申请61/167877、61/167881和61/167879的优先权。
发明领域
本发明涉及医用粘合剂领域。更具体地讲，本发明涉及由氧化多糖与水分散性多臂聚醚胺反应形成的水凝胶组织粘合剂，其中水凝胶包含缩短水凝胶降解时间的低聚物添加剂。
发明背景
组织粘合剂具有许多潜在的医用，包括闭合伤口、在内外科手术中辅助或替代缝合线或卡钉、将合成的覆盖物或镶嵌物粘连到角膜上、药物递送装置、以及作为防止术后粘连的防粘阻隔物。常规的组织粘合剂一般不适用于广泛的粘合剂应用范围。例如，氰基丙烯酸酯基的粘合剂已被用于局部伤口闭合，但是有毒降解产物的释放则限制了其内部应用中的用途。纤维蛋白基的粘合剂固化缓慢，具有差的机械强度，并且具有病毒感染的风险。此外，纤维蛋白基粘合剂不与下层组织共价结合。
已研发出若干种水凝胶组织粘合剂，它们具有改善的粘合性和胶粘性并且不具毒性(参见例如授予Sehl等人的美国专利申请公布2003/0119985和授予Goldmann的美国专利申请公布2005/0002893)。这些水凝胶一般通过具有亲核基团的组分与具有亲电基团的组分反应形成，所述亲电基团能够与第一组分的亲核基团反应以经由共价键合形成交联网络。然而，这些水凝胶通常过快溶胀或溶解掉，或者缺乏足够的粘合性或机械强度，因此降低了它们作为外科手术用粘合剂的功效。
Kodokian等人(共同未决和共同拥有的美国专利申请公布2006/0078536)描述了由氧化多糖与水分散性多臂聚醚胺反应形成的水凝胶组织粘合剂。这些粘合剂提供了改善的粘合性和胶粘性，在体温下易于交联，能够保持初始外形稳定性，不快速降解，并且对细胞无毒而不致使组织发炎。然而，对于某些应用例如用作止血封闭剂或者用以防止由创伤或外科手术引起的非期望组织间粘连，需要的是快速胶凝、具有良好的粘合和胶粘强度、以及降解更为迅速的组织粘合剂。要使水凝胶降解时间缩短同时使胶凝时间延长不超出预期可能较为困难。
Figuly等人(共同未决和共同拥有的美国专利申请12/145737)描述了一种方法，该方法可延长氧化多糖的胶凝时间，从而使氧化多糖与水分散性多臂聚醚胺反应生成水凝胶。该方法还缩短了水凝胶的降解时间。该方法使用了化学添加剂，该化学添加剂与氧化多糖或水分散性多臂聚醚胺的官能团反应，从而减少了交联可用的基团数目。
因此，存在对具有如下特征的水凝胶组织粘合剂的需求：快速胶凝、具有良好的粘合和胶粘强度，并且比常规水凝胶粘合剂降解更为迅速。
发明概述
本发明通过提供由氧化多糖与水分散性多臂聚醚胺反应形成的水凝胶组织粘合剂满足了上述需求，其中水凝胶包含缩短水凝胶降解时间的低聚物添加剂。
相应地，本发明在一个实施方案中提供了包含如下物质的试剂盒：
a)至少一种含有醛基的氧化多糖，所述氧化多糖的重均分子量为约1,000至约1,000,000道尔顿，并且每醛基当量为约65至约1500道尔顿；
b)至少一种水分散性多臂聚醚胺，其中至少三条臂由至少一种伯胺基封端，所述多臂聚醚胺的数均分子量为约450至约200,000道尔顿；以及
c)至少一种下式的低聚物：
R1-(PS)-R2
其中：
(i)PS为直链聚合物链段，其包含环氧乙烷单体或环氧乙烷与环氧丙烷单体的组合，其中所述环氧乙烷单体构成所述聚合物链段的至少约50重量％；
(ii)R1为至少一种亲核基团，其能够与醛基反应形成至少一种可逆共价键；
(iii)R2为至少一种官能团，其不能与醛、伯胺、仲胺、或R1反应形成共价键，使得所述低聚物在单独与(a)或单独与(b)混合于含水介质中时不会引发胶凝作用；
(iv)所述低聚物的重均分子量为约200至约10,000道尔顿；并且
(v)所述低聚物为水溶性的。
在另一个实施方案中，本发明提供了由包括以下步骤的方法形成的干燥水凝胶：
a)在溶剂中合并以下物质：(i)至少一种含有醛基的氧化多糖，所述氧化多糖的重均分子量为约1,000至约1,000,000道尔顿并且每醛基当量为约65至约1500道尔顿；(ii)至少一种水分散性多臂聚醚胺，其中至少三条臂由至少一种伯胺基封端，所述多臂聚醚胺的数均分子量为约450至约200,000道尔顿；以及(iii)至少一种下式的低聚物：
R1-(PS)-R2
从而生成水凝胶；其中：
(A)PS为直链聚合物链段，其包含环氧乙烷单体或环氧乙烷与环氧丙烷单体的组合，其中所述环氧乙烷单体构成所述聚合物链段的至少约50重量％；
(B)R1为至少一种亲核基团，其能够与醛基反应形成至少一种可逆共价键；
(C)R2为至少一种官能团，其不能与醛、伯胺、仲胺、或R1反应形成共价键，使得所述低聚物在单独与(i)或单独与(ii)混合于含水介质中时不会引发胶凝作用；
(D)所述低聚物的重均分子量为约200至约10,000道尔顿；并且
(E)所述低聚物为水溶性的；以及
b)对所述水凝胶进行处理以去除至少一部分所述溶剂，从而形成干燥水凝胶。
在另一个实施方案中，本发明提供了包含以下物质的反应产物的组合物：
a)至少一种含有醛基的氧化多糖，所述氧化多糖的重均分子量为约1,000至约1,000,000道尔顿，每醛基当量为约65至约1500道尔顿；
b)至少一种水分散性多臂聚醚胺，其中至少三条臂由至少一种伯胺基封端，所述多臂聚醚胺的数均分子量为约450至约200,000道尔顿；以及
c)至少一种下式的低聚物：
R1-(PS)-R2
其中：
(i)PS为直链聚合物链段，其包含环氧乙烷单体或环氧乙烷与环氧丙烷单体的组合，其中所述环氧乙烷单体构成所述聚合物链段的至少约50重量％；
(ii)R1为至少一种亲核基团，其能够与醛基反应形成至少一种可逆共价键；
(iii)R2为至少一种官能团，其不能与醛、伯胺、仲胺、或R1反应形成共价键，使得所述低聚物在单独与(a)或单独与(b)混合于含水介质中时不会引发胶凝作用；
(iv)所述低聚物的重均分子量为约200至约10,000道尔顿；并且
(v)所述低聚物为水溶性的。
在另一个实施方案中，本发明提供了向活生物体组织上的解剖位点施用涂层的方法，所述方法包括：
向所述位点施用
a)至少一种含有醛基的氧化多糖，所述氧化多糖的重均分子量为约1,000至约1,000,000道尔顿，每醛基当量为约65至约1500道尔顿；
b)至少一种水分散性多臂聚醚胺，其中至少三条臂由至少一种伯胺基封端，所述多臂聚醚胺的数均分子量为约450至约200,000道尔顿；以及
c)至少一种下式的低聚物：
R1-(PS)-R2
其中：
(i)PS为直链聚合物链段，其包含环氧乙烷单体或环氧乙烷与环氧丙烷单体的组合，其中所述环氧乙烷单体构成所述聚合物链段的至少约50重量％；
(ii)R1为至少一种亲核基团，其能够与醛基反应形成至少一种可逆共价键；
(iii)R2为至少一种官能团，其不能与醛、伯胺、仲胺、或R1反应形成共价键，使得所述低聚物在单独与(a)或单独与(b)混合于含水介质中时不会引发胶凝作用；
(iv)所述低聚物的重均分子量为约200至约10,000道尔顿；并且
(v)所述低聚物为水溶性的；
其中将(a)、(b)和(c)以任意次序施用于该位点，或者预混(a)、(b)和(c)，在混合物完全固化之前将所得混合物施用于该位点。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种方法，用于缩短由至少一种氧化多糖(组分A)与至少一种水分散性多臂聚醚胺(组分B)形成的水凝胶的降解时间，所述至少一种氧化多糖含有醛基，其重均分子量为约1,000至1,000,000道尔顿，并且每醛基当量为约65至约1500道尔顿，并且所述至少一种水分散性多臂聚醚胺中的至少三条臂由至少一种伯胺基封端，所述多臂聚醚胺的数均分子量为约450至约200,000道尔顿；所述方法包括如下步骤：
在含水介质的存在下使组分A与组分B以及至少一种下式的低聚物接触：
R1-(PS)-R2
其中：
(i)PS为直链聚合物链段，其包含环氧乙烷单体或环氧乙烷与环氧丙烷单体的组合，其中所述环氧乙烷单体构成所述聚合物链段的至少约50重量％；
(ii)R1为至少一种亲核基团，其能够与醛基反应形成至少一种可逆共价键；
(iii)R2为至少一种官能团，其不能与醛、伯胺、仲胺、或R1反应形成共价键，使得所述低聚物在单独与A或单独与B混合于含水介质中时不会引发胶凝作用；
(iv)所述低聚物的重均分子量为约200至约10,000道尔顿；并且
(v)所述低聚物为水溶性的；
其中，与在预定条件下但不存在所述低聚物时形成的水凝胶的降解时间相比，在所述方法中使用的低聚物的量足以使在所述预定条件下所得的水凝胶的降解时间缩短至少约10％。
发明详述
除非另外指明，如以上及本发明的整个说明书中所用，以下术语将定义如下：
术语“氧化多糖”是指已经与氧化剂反应而将醛基引入到分子中的多糖。
术语“每醛基当量”是指氧化多糖的分子量除以分子中引入的醛基数。
术语“水分散性多臂聚醚胺”是指具有三条或更多条聚合物链(“臂”)的聚醚，所述聚合物链可以为从中心结构发出的直链或支链，所述中心结构可以为单个原子、核心分子或聚合物主链，其中至少三条支链(“臂”)由至少一种伯胺基封端。所述水分散性多臂聚醚胺为水溶性的或者能够分散于水中形成胶态悬浮液，该胶态悬浮液能够与水溶液或分散体中的第二反应物反应。
如本文所用，术语“分散体”是指能够与含水介质中的第二反应物反应的胶态悬浮液。
术语“聚醚”是指具有重复单元[-O-R]-的聚合物，其中R为具有2至5个碳原子的亚烃基。所述聚醚还可为包含不同重复单元的无规或嵌段共聚物，所述不同的重复单元具有不同的R基团。
术语“亚烃基”是指通过从烃的两个不同碳原子的每一个上分别移除一个氢原子形成的二价基团。
术语“支化的聚醚”是指具有一个或多个枝点(“臂”)的聚醚，包括星形聚醚、树枝状聚醚、梳形聚醚和超支化聚醚。
术语“树枝状聚醚”是指具有树状结构的高度支化的聚醚。
术语“梳形聚醚”是指主链具有多个三官能枝点的聚醚，由每个所述三官能枝点散发出直链臂。
术语“星形聚醚”是指具有中心枝点的聚醚，所述枝点可以是单个原子或化学基团，由所述枝点散发出直链臂。
术语“超支化聚醚”是指与树枝状聚醚相比分枝更少并且支化更无规的高度支化的聚醚。
术语“伯胺”是指具有两个自由氢的中性氨基。所述氨基可与伯碳、仲碳或叔碳键合。
术语“多官能胺”是指包含至少两个官能团，其中至少一个为伯胺基的化合物。
术语“交联”是指连接在两个不同聚合物链之间并且连接两个不同聚合物链的键或原子链。
本文中，术语“交联密度”定义为交联连接位点之间链原子平均数的倒数。
除非另外指明，术语“重量百分比”在本文中还被称为“wt％”，是指相对于溶液或分散体总重量的重量百分比。
如本文所用，术语“亲核基团”是指分子内通过供给电子形成化学键的单个原子或一组原子，即，亲核基团是供电子基团。
如本文所用，术语“官能团”是指分子内参与特征性化学反应的单个原子或一组原子。
如本文所用，术语“可逆共价键”是指参与可逆反应的共价键。
如本文所用，术语“可逆反应”是指通过改变物理条件可双向(即正向或逆向)进行的化学反应。
如本文所用，术语“共价键”是指一种化学键类型，其特征在于原子间共享电子对。
如本文所用，术语“水溶性”是指在18至25℃的温度和大气压(即，740至760mm汞柱)下物质能够以至少1重量％的浓度溶解于水中，并保持溶液态。
术语“解剖位点”是指人体或动物体的任何外部或内部部分。
术语“组织”是指人体或动物体中的任何活的或死亡的生物组织。
术语“水凝胶”是指由高分子三维网络组成的水可溶胀的聚合物基质，所述高分子通过共价交联保持在一起，所述聚合物基质可吸收大量水而形成弹性凝胶。
术语“干燥水凝胶”是指经处理去除至少一部分其中所含溶剂的水凝胶。优选地，将基本上所有溶剂从水凝胶中去除。
如本文所用，术语“PEG”是指聚乙二醇。
如本文所用，术语“Mw”是指重均分子量。
如本文所用，术语“Mn”是指数均分子量。
如本文所用，术语“医学应用”是指与人和动物相关的医学应用。
所用缩写的含义如下：“min”是指分钟，“h”是指小时，“sec”是指秒，“d”是指天，“mL”是指毫升，“L”是指升，“μL”是指微升，“cm”是指厘米，“mm”是指毫米，“μm”是指微米，“mol”是指摩尔，“mmol”是指毫摩尔，“g”是指克，“mg”是指毫克，“wt％”是指重量百分比，“mol％”是指摩尔百分比，“Vol”是指体积，“v/v”是指体积比，“Da”是指道尔顿，“kDa”是指千道尔顿，名称“10K”是指聚合物分子具有10千道尔顿的数均分子量，“M”是指摩尔浓度，“Pa”是指帕斯卡，“kPa”是指千帕，“mTorr”是指毫托，“1H NMR”是指质子核磁共振光谱，“ppm”是指百万分率，“PBS”是指磷酸盐缓冲液，“RT”是指室温，“rpm”是指每分钟转数，“psi”是指磅每平方英寸。
参照符“Aldrich”或参照符“Sigma”是指所述化合物或成分得自Sigma-Aldrich(St.Louis，MO)。
本文公开了由氧化多糖与水分散性多臂聚醚胺反应形成的水凝胶组织粘合剂，其中水凝胶包含缩短水凝胶降解时间的低聚物添加剂。该水凝胶可在需要更快降解的医学应用中用作组织粘合剂或封闭剂，这些医学应用包括但不限于用作止血封闭剂，或者用以防止由创伤或外科手术引起的非期望组织间粘连。
氧化多糖
用于本发明的氧化多糖包括但不限于以下多糖的氧化衍生物：葡聚糖、羧甲基葡聚糖、淀粉、琼脂、纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、普鲁兰、菊粉、果聚糖和透明质酸。这些多糖原料可从来源如SigmaChemical Co.(St.Louis，MO)商购获得。如本领域已知，多糖通常是具有不同分子量分布的非均匀混合物，并且通过平均分子量例如重均分子量(Mw)或数均分子量(Mn)来表征。适宜的氧化多糖的重均分子量为约1,000至约1,000,000道尔顿，更具体地讲为约3,000至约250,000道尔顿，更具体地讲为约5,000至约100,000道尔顿，并且更具体地讲为约10,000至约60,000道尔顿。在一个实施方案中，氧化多糖是氧化葡聚糖，在本文中还被称为葡聚糖醛。
可通过使用任何适宜的氧化剂将多糖氧化引入醛基来制备氧化多糖，所述氧化剂包括但不限于高碘酸盐、次氯酸盐、臭氧、过氧化物、氢过氧化物、过硫酸盐和过碳酸盐。例如，所述多糖可通过与高碘酸钠的反应而被氧化，如Mo等人所述(J.Biomater.Sci.Polymer Edn.11：341-351，2000)。多糖可与不同量的高碘酸盐反应，以得到具有不同氧化度的多糖，从而得到具有不同醛基数量的多糖。此外，可使用由Cohen等人(共同未决和共同拥有的国际专利申请公布WO 2008/133847)所述的方法制备氧化多糖。制备氧化多糖的方法包括沉淀步骤和分离步骤的组合，以纯化使用高碘酸盐氧化多糖而形成的氧化多糖(如下文实施例中所详述)，并且提供具有极少量含碘物质的氧化多糖。可使用本领域已知的方法测定氧化多糖的氧化度(本文也称为氧化转化率)。例如，可使用由Hofreiter等人(Anal Chem.27：1930-1931，1955)所述的方法测定氧化多糖的氧化度。在该方法中，在具体反应条件下，经由pH滴定确定氧化多糖中每摩尔二醛消耗的碱的量。作为另外一种选择，可使用下文实施例中详述的核磁共振(NMR)光谱测定氧化多糖的氧化度。在一个实施方案中，氧化多糖的每醛基当量为约65至约1500道尔顿，更具体地讲为约90至约1500道尔顿。
水分散性多臂聚醚胺
如本文所定义，水分散性多臂聚醚胺是具有重复单元[-O-R]-的水分散性聚醚，其中R为具有2至5个碳原子的亚烃基。适用于本文的多臂聚醚胺的数均分子量通常为约450至200,000道尔顿，更具体地讲为约2,000至约40,000道尔顿，并且更具体地讲为约2,000至约10,000道尔顿。适宜的水分散性多臂聚醚胺包括但不限于氨基封端的星形聚环氧乙烷、氨基封端的树枝状聚环氧乙烷、氨基封端的梳形聚环氧乙烷、氨基封端的星形聚环氧丙烷、氨基封端的树枝状聚环氧丙烷、氨基封端的梳形聚环氧丙烷、氨基封端的星形聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物、氨基封端的树枝状聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物、氨基封端的梳形聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物，以及由Huntsman LLC.(Houston，TX)以商品名Jeffamine
Figure BPA00001446356700101
三胺销售的聚氧化烯三胺。星形聚环氧乙烷胺的实例包括但不限于各种多臂聚乙二醇胺以及用伯胺封端的具有3、4、6或8条臂的星形聚乙二醇(在本文分别称为3、4、6或8臂星形PEG胺)。适宜的Jeffamine
Figure BPA00001446356700102
三胺的实例包括但不限于Jeffamine
Figure BPA00001446356700103
T-403(CAS No.39423-51-3)、Jeffamine
Figure BPA00001446356700104
T-3000(CAS No.64852-22-8)和Jeffamine
Figure BPA00001446356700105
T-5000(CAS No.64852-22-8)。在一个实施方案中，水分散性多臂聚醚胺为具有八条以伯胺基封端的臂并且具有约10,000道尔顿数均分子量的八臂聚乙二醇。
这些多臂聚醚胺可如上所述通过商购获得，或者可以使用本领域已知的方法制备。例如，可通过将胺末端置于多臂聚乙二醇(例如，3、4、6和8臂星形聚乙二醇，可得自诸如Nektar Transforming Therapeutics、SunBio，Inc.(Anyang City，South Korea)、NOF Corp.(Tokyo，Japan)或JenKemTechnology USA(Allen，TX)等公司)上来制备其中至少三条臂由伯胺基封端的多臂聚乙二醇，所用方法为Buckmann等人(Makromol.Chem.182：1379-1384，1981)描述的方法。在该方法中，使多臂聚乙二醇与亚硫酰溴反应，以将羟基转化成溴，其随后通过在100℃下与氨反应转化成胺。所述方法可广泛应用于制备其他多臂聚醚胺。此外，多臂聚醚胺还可采用由Chenault(共同未决和共同拥有的美国专利申请公布2007/0249870)描述的方法，由多臂多元醇制得。在该方法中，使多臂聚醚与亚硫酰氯反应，以将羟基转化成氯基，其随后通过与氨水或无水氨反应转化成胺。可用于制备多臂聚醚胺的其他方法由Merrill等人在美国专利5,830,986中以及由Chang等人在WO97/30103中有所描述。
适用于本文的水分散性多臂聚醚胺还可以是如Arthur(共同未决和共同拥有的国际专利申请公布WO 2008/066787)所述的末端支化的多臂聚醚胺。所述末端支化的多臂聚醚胺为在每个聚合物臂末端具有两个或三个伯胺基的支链聚合物。官能团的多重性增加了在指定链端处反应的统计概率，并且使支链分子更有效的掺入到网状聚合物中。用于制备末端支化的聚醚胺的原料可以是多臂聚醚多元醇，其包括但不限于梳形和星形聚醚多元醇。可以通过使用本领域熟知的方法与羟基反应将多个胺基连接到多臂聚醚多元醇的末端，从而制备末端支化的多臂聚醚胺。例如，在每个聚合物臂末端具有两个胺官能团的末端支化的聚醚胺可如下制得：使上列原料与亚硫酰氯在适宜溶剂如甲苯中反应获得氯化物衍生物，其随后与三(2-氨基乙基)胺反应获得在聚合物臂末端具有两个伯胺基的末端支化的多臂聚醚胺。
应认识到，水分散性多臂聚醚胺一般为非均匀混合物，其具有臂长分布并且在一些情况下具有臂数不同的种类分布。当多臂聚醚胺具有臂数不同的种类分布时，其可根据分布中的平均臂数来归属。例如，在一个实施方案中，多臂聚醚胺为8臂星形PEG胺，其包含多臂星形PEG胺的混合物，其中一些具有小于8条的臂且其中一些具有多于8条的臂；但是混合物中的多臂星形PEG胺平均具有8条臂。因此，如本文所用，涉及多臂聚醚胺的术语“8臂”、“6臂”、“4臂”和“3臂”应解释为是指具有臂长分布的非均匀混合物，并且在一些情况下，是指具有臂数不同的种类分布的非均匀混合物，在此情况下，所述臂数是指混合物中的平均臂数。
低聚物添加剂
低聚物添加剂用于缩短由氧化多糖与水分散性多臂聚醚胺反应产生的水凝胶的降解时间，并且会或不会降低形成水凝胶的胶凝速率，具体取决于所用浓度。适宜的低聚物添加剂具有如下通式：
R1-(PS)-R2        (1)
其中：PS为直链聚合物链段，其包含环氧乙烷单体或环氧乙烷与环氧丙烷单体的组合，其中环氧乙烷单体构成所述聚合物链段的至少约50重量％，更具体地讲构成所述聚合物链段的至少约60重量％，更具体地讲构成所述聚合物链段的至少约70重量％，更具体地讲构成所述聚合物链段的至少约80重量％，更具体地讲构成所述聚合物链段的至少约90重量％，并且更具体地讲构成所述聚合物链段的100重量％。PS可包含环氧乙烷与环氧丙烷的无规或嵌段共聚物。如下文所述，聚合物链段还可包含将R1和R2连接到聚合物链段末端的连接子。在一个实施方案中，PS为直链聚合物链段，其以所述链段两个末端上的亚甲基封端；其中所述链段衍生自聚合物，所述聚合物选自：聚环氧乙烷，聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物，以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物。如本文所用，当涉及聚合物链段时，“衍生自聚合物”是指聚合物链段具有的聚合物结构不含聚合物末端基团(如羟基)，因此聚合物链段两端均由亚甲基封端。
R1为至少一种亲核基团，其能够与醛基反应形成至少一种可逆共价键。适宜的R1基团包括但不限于伯胺、仲胺和甲酰肼。R2为至少一种官能团，其不能与醛、伯胺、仲胺、或R1反应形成共价键，使得所述低聚物在单独与氧化多糖或单独与水分散性多臂聚醚胺混合于含水介质中时不会引发胶凝作用(即，所述低聚物不起交联剂的作用)。适宜的R2基团包括但不限于羟基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基和苯氧基。适宜的低聚物的重均分子量为约200至约10,000道尔顿，更具体地讲为约350至约5,000道尔顿，并且更具体地讲为约350至约2,000道尔顿。所述低聚物为水溶性的。
适宜的低聚物可从诸如Sigma-Aldrich(St.Louis，MO)的公司商购获得，或者可使用本领域已知方法合成。例如，可通过如下方法制备甲氧基PEG胺：使适宜分子量的甲氧基PEG醇(得自Sigma-Aldrich)进行甲磺酰化反应，然后使甲磺酰化的中间体进行胺化反应，该方法在下文实施例中详述。此外，可使用聚合物链段末端处的多种连接基团将R1和R2连接到聚合物链段。连接基团的非限制性实例包括S-R2-CH2和NH-R2-CH2，其中R2为具有1至5个碳原子的亚烷基。例如，在诸如三戊胺的碱的存在下，适宜分子量的甲氧基PEG醇可与甲磺酰氯于适宜溶剂例如二氯甲烷中反应生成甲磺酸酯衍生物，其随后与二胺例如乙二胺反应生成低聚物，其中R1(伯胺基)通过连接子NH-CH2-CH2相连，该连接子位于聚合物链段的一端(即，NH-CH2-CH2-R1)。
在一个实施方案中，所述低聚物为甲氧基聚乙二醇胺，其中PS为衍生自聚环氧乙烷的直链聚合物链段，R1为伯胺基并且R2为甲氧基。
在一个实施方案中，含有醛基的氧化多糖为氧化葡聚糖，水分散性多臂聚醚胺为多臂聚乙二醇胺，并且低聚物为甲氧基聚乙二醇胺，其中PS为衍生自聚环氧乙烷的直链聚合物链段，R1为伯胺并且R2为甲氧基。
水凝胶组织粘合剂使用方法
本文所公开的水凝胶组织粘合剂可以多种形式使用。在一个实施方案中，含有醛基的氧化多糖、水分散性多臂聚醚胺和低聚物添加剂用作水溶液或分散体的组分。为了制备包含氧化多糖的水溶液或分散体(本文称为“第一水溶液或分散体”)，向水中加入至少一种氧化多糖，使浓度达到相对于溶液或分散体总重量的约5重量％至约40重量％，更具体地讲约5重量％至约30重量％，并且更具体地讲约10重量％至约30重量％。此外，可使用至少两种不同氧化多糖的混合物，所述至少两种不同氧化多糖具有不同重均分子量、不同氧化度、或者不同重均分子量和不同氧化度。当使用氧化多糖混合物时，氧化多糖的总浓度为相对于溶液或分散体总重量的约5重量％至约40重量％，更具体地讲约5重量％至约30重量％，并且更具体地讲约10重量％至约30重量％。
相似地，为了制备包含水分散性多臂聚醚胺的水溶液或分散体(本文称为“第二水溶液或分散体”)，向水中加入至少一种水分散性多臂聚醚胺，使浓度达到相对于溶液或分散体总重量的约5重量％至约70重量％，更具体地讲约20重量％至约50重量％。将要用到的最佳浓度取决于预期应用以及在第一水溶液或分散体中使用的氧化多糖的浓度。此外，可使用不同水分散性多臂聚醚胺的混合物，所述不同水分散性多臂聚醚胺具有不同数均分子量、不同臂数、或者不同数均分子量和不同臂数。当使用水分散性多臂聚醚胺混合物时，多臂聚醚胺的总浓度为相对于溶液或分散体总重量的约5重量％至约70重量％，更具体地讲约20重量％至约50重量％。
将有效量的如上所述至少一种低聚物添加剂加入到下列至少一种溶液或分散体中：包含氧化多糖的水溶液或分散体(即，第一水溶液或分散体)、包含水分散性多臂聚醚胺的水溶液或分散体(即，第二水溶液或分散体)、或第三水溶液或分散体。如下文实施例所示，低聚物添加剂在加入包含氧化多糖的水溶液或分散体(即，第一水溶液或分散体)中时对水凝胶降解时间的影响最大。此外，如下文实施例所示，低聚物在第一水溶液或分散体制备过程中加入时可提高氧化多糖的溶解率。
可采用多种方法制备含有低聚物添加剂的溶液或分散体。例如，可将低聚物加入到如上所述制备的含有氧化多糖的第一水溶液或分散体中，或者加入到如上所述制备的含有水分散性多臂聚醚胺的第二水溶液或分散体中。作为另外一种选择，可首先将低聚物溶解于水中，随后再添加氧化多糖或多臂聚醚胺。此外，可将含有低聚物的水溶液或分散体与第一或第二水溶液或分散体组合。低聚物的有效量为足以提供期望的水凝胶降解时间的任何量。一般来讲，低聚物用量越大，对缩短水凝胶降解时间的效应就越强。在低聚物载量较低时(即，此时醛反应性基团(R1)占氧化多糖中醛基总摩尔数的约5摩尔％或更少)，低聚物可缩短降解时间，同时不会影响形成水凝胶的胶凝时间或其他水凝胶特性。在低聚物载量较高时(即，此时醛反应性基团(R1)大于氧化多糖中醛基总摩尔数的5摩尔％)，低聚物不仅妨碍了胶凝作用还缩短了降解时间。本领域技术人员可使用常规实验确定达到期望降解时间的低聚物用量。
在一个实施方案中，低聚物添加剂的有效量为相对于水溶液或分散体(具体地讲，第一水溶液或分散体、第二水溶液或分散体、或第三水溶液或分散体)总重量的约0.25重量％至约30重量％，更具体地讲约0.5重量％至约30重量％，并且更具体地讲约0.75重量％至约20重量％。
在一个实施方案中，与在预定条件下但不存在低聚物时形成的水凝胶的降解时间相比，低聚物的用量足以使在相同条件下形成的水凝胶的降解时间缩短至少约10％。对于任何组的预定条件，均可使用本领域已知的方法测定所得水凝胶的降解时间。例如，在水凝胶形成后，可将其置于含水介质中在指定温度和搅拌速度下振荡培养，然后可如下文实施例中所述测定水凝胶溶解所需的时间。
为用于活性组织上，优选将第一水溶液或分散体和第二水溶液或分散体消毒，以防止感染。可使用本领域已知的任何适宜的消毒方法，所述方法不会对组分反应生成有效水凝胶的能力起到不利影响，并且包括但不限于电子束辐照、γ辐照、环氧乙烷消毒、或通过0.2μm微孔膜进行的超滤。如果第三水溶液或分散体中含有低聚物，则也可使用上列方法对该溶液或分散体进行消毒。
第一水溶液或分散体、第二水溶液或分散体和/或第三水溶液或分散体(如果使用的话)还可包含多种添加剂，具体取决于预期应用。优选地，添加剂不会妨碍形成水凝胶的有效胶凝作用。添加剂的用量取决于具体的应用，并且易于由本领域技术人员使用常规实验来确定。例如，第一水溶液或分散体、第二水溶液或分散体和/或第三水溶液或分散体可包含选自以下的至少一种添加剂：pH调节剂、抗微生物剂、着色剂、表面活性剂、药品和治疗剂。
第一水溶液或分散体、第二水溶液或分散体和/或第三水溶液或分散体可任选地包含至少一种pH调节剂，以便调节该溶液或分散体的pH。适宜的pH调节剂是本领域熟知的。pH调节剂可以为酸性或碱性化合物。酸性pH调节剂实例包括但不限于羧酸、无机酸和磺酸。碱性pH调节剂的实例包括但不限于氢氧化物、醇盐、除了伯胺和仲胺以外的含氮化合物和碱性碳酸盐和磷酸盐。
第一水溶液或分散体、第二水溶液或分散体和/或第三水溶液或分散体可任选地包含至少一种抗微生物剂。适宜的抗微生物防腐剂是本领域熟知的。适宜的抗微生物剂的实例包括但不限于对羟基苯甲酸烷基脂，例如对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯和对羟基苯甲酸丁酯；三氯生；氯己定；甲酚；氯甲酚；对苯二酚；苯甲酸钠；以及苯甲酸钾。
第一水溶液或分散体、第二水溶液或分散体和/或第三水溶液或分散体可任选地包含至少一种着色剂，以便增强该溶液或分散体的可见度。适宜的着色剂包括染料、颜料和天然着色剂。适宜的着色剂的实例包括但不限于FD&C和D&C着色剂，如FD&C紫2号、FD&C蓝1号、D&C绿6号、D&C绿5号、D&C紫2号；以及天然着色剂，如甜菜根红、角黄素、叶绿素、曙红、藏红和胭脂红。
第一水溶液或分散体、第二水溶液或分散体和/或第三水溶液或分散体可任选地包含至少一种表面活性剂。如本文所用，表面活性剂是指降低水的表面张力的化合物。所述表面活性剂可为离子表面活性剂诸如月桂基硫酸钠，或中性表面活性剂诸如聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酯和聚氧乙烯脱水山梨糖醇。
此外，第一水溶液或分散体、第二水溶液或分散体和/或第三水溶液或分散体可任选地包含至少一种药品或治疗剂。适宜的药物和治疗剂是本领域熟知的(参见例如United States Pharmacopeia(USP)、Physician’s DeskReference(Thomson Publishing)、The Merck Manual of Diagnosis and Therapy第18版(Mark H.Beers和Robert Berkow(编辑)，Merck PublishingGroup，2006)；或就动物而言，参见The Merck Veterinary Manual第9版(Kahn，C.A.(编辑)，Merck Publishing Group，2005)。非限制性实例包括但不限于抗炎剂，例如糖皮质素，如泼尼松、地塞米松、布德松；非甾族抗炎剂，如吲哚美辛、乙酰水杨酸、布洛芬、舒林酸、吡罗昔康和萘普生；纤维蛋白溶解剂，如组织纤溶酶原激活剂和链激酶；抗凝剂，如肝素、水蛭素、安克洛酶、双香豆素、醋硝香豆素、伊洛前列素、L-精氨酸、双嘧达莫和其他血小板功能抑制剂；抗体；核酸；肽；激素；生长因子；细胞因子；趋化因子；凝血因子；内源性凝血抑制剂；抗菌剂；抗病毒剂；抗真菌剂；抗癌药剂；细胞粘附抑制剂；愈合促进剂；疫苗；凝血酶原试剂，如凝血酶、纤维蛋白原、高半胱氨酸和雌二醇氮芥；射线不透性化合物，如硫酸钡和金粒子，以及放射性标记物。
此外，包含水分散性多臂聚醚胺的第二水溶液或分散体可任选地包含具有一个或多个伯胺基的至少一种其他多官能胺，从而提供其他有益特性，例如疏水性或改进的交联密度。多官能胺在与氧化多糖混合于水溶液或分散体中时能够引发胶凝作用。多官能胺可以为第二水分散性多臂聚醚胺，例如以上描述的那些，或另一种类型的多官能胺，包括但不限于直链和支链二胺，例如二氨基烷烃、聚氨基烷烃和精胺；支链聚胺，例如聚氮丙啶；环状二胺，例如N，N’-双(3-氨基丙基)哌嗪、5-氨基-1，3，3-三甲基环己烷甲胺、1，3-双(氨基甲基)环己烷、1，4-二氨基环己烷和对二甲苯基二胺；氨基烷基三烷氧基硅烷，例如3-氨基丙基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷；氨基烷基二烷氧基烷基硅烷，例如3-氨基丙基二甲氧基甲基硅烷；二酰肼，例如己二酸二酰肼；直链聚合物二胺，例如直链聚氮丙啶、α，ω-氨基封端的聚醚、α，ω-双(3-氨基丙基)聚丁二醇、β，ω-1-氨基封端的聚醚(直链Jeffamines
Figure BPA00001446356700171
)；梳形聚胺，例如脱乙酰壳多糖、聚烯丙基胺和聚赖氨酸；以及二酰肼和聚酰肼，例如双(羧基肼基)聚醚和聚(羧基肼基)星形聚醚。这些化合物中，有许多可从公司商购获得，诸如Sigma-Aldrich和Huntsman LLC。通常，如果存在的话，相对于水溶液或分散体中的多臂聚醚胺的重量而言，所述多官能胺的使用浓度为约5重量％至约1000重量％。
在一个实施方案中，第一水溶液或分散体和第二水溶液或分散体(其中至少一种包含低聚物添加剂)可用于向活生物体组织上的解剖位点施用涂层。这两种水溶液或分散体可以多种方式施用到位点上。将两种溶液或分散体在位点上混合后，通常在约2至3分钟内它们交联形成水凝胶，此过程在本文中称为固化。水凝胶在该位点上形成涂层。
在一个实施方案中，可相继使用任何适宜的装置将两种水溶液或分散体施用到所述位点上，包括但不限于喷雾、用棉签或刷子涂抹、或使用吸移管或注射器压出。可以任何顺序施用所述溶液或分散体。接着使用任何适宜的装置诸如棉签、刮刀或吸移管或注射器的尖端，在所述位点上混合所述溶液或分散体。
在另一个实施方案中，在施用到位点上前，先将两种水溶液或分散体手动混合。然后在其完全固化之前，使用如上所述的适宜施用装置，将所得混合物施用到所述位点上。
在另一个实施方案中，将第一水溶液或分散体和第二水溶液或分散体同时施用到所述位点，它们在该位点混合形成水凝胶。例如，可将这两种水溶液或分散体容纳于双筒注射器的分隔圆筒内。这样，可用注射器同时将两种水溶液或分散体施用到所述位点上。适宜的双筒注射器施用装置是本领域已知的。例如，Redl在美国专利6,620,125(尤其是图1、5和6，其描述于第4栏第10行至第6栏第47行中)中描述了若干适用于本发明中的施用装置。还可使用双腔导管(例如得自Bistech，Inc.(Woburn，MA)的那些)将这两种水溶液或分散体施用到所述位点上。此外，用于借助内窥镜将两种液体组分同时引入体内的注射装置为本领域已知，并且可适用于递送本文所公开的两种水溶液或分散体(参见例如授予Linder等人的美国专利5,322,510)。
在另一个实施方案中，可将第一水溶液或分散体和第二水溶液或分散体进行预混，然后使用内有静态混合器的双筒注射器(例如得自ConProtec，Inc.(Salem，NH)或Mixpac Systems AG(Rotkreuz，Switzerland)的那些)将其递送到所述位点。作为另外一种选择，混合头可配备有喷雾头，例如由Cruise等人在美国专利6,458,147中描述的那些。此外，可使用导管或内窥镜将这两种水溶液或分散体的混合物从双筒注射器施用到所述位点。用于混合两种液体组分组织粘合剂和借助内窥镜递送所得混合物的装置为本领域已知，并且可适用于混合和递送本文所公开的这两种水溶液或分散体(参见例如授予Nielson的美国专利6,723,067和授予Redl等人的美国专利4,631,055)。
在另一个实施方案中，可使用喷雾装置(例如由Fukunaga等人(美国专利5,582,596)、Delmotte等人(美国专利5,989,215)或Sawhney(美国专利6,179,862)描述的那些)将这两种水溶液或分散体施用到所述位点。
在另一个实施方案中，可使用微创外科手术施用装置(例如由Sawhney(美国专利7,347,850)描述的那些)将这两种水溶液或分散体施用到所述位点。
在另一个实施方案中，其中第三水溶液或分散体中含有低聚物添加剂，可使用上述任何方法将这三种水溶液或分散体以任意次序施用到解剖位点。在此实施方案中，可对所用递送装置进行修改，以递送这三种水溶液或分散体。例如，可将双筒注射器修改为具有三个圆筒，每个圆筒用于一种水溶液或分散体。
在另一个实施方案中，可使用本发明的水凝胶组织粘合剂，以将至少两个解剖位点粘合在一起。在此实施方案中，使用上述方法将第一水溶液或分散体施用到至少一个解剖位点上，而将第二水溶液或分散体施用到至少一个相同解剖位点或另一个解剖位点上。可手工或使用某些其他装置诸如外科手术用夹具，使两个或更多个位点接触并且在一起保持足够的时间，以使所述混合物固化。作为另外一种选择，使用上述方法将这两种水溶液或分散体的混合物施用到至少一个待粘合的解剖位点上。可手工或使用某些其他装置诸如外科手术用夹具，使两个或更多个位点接触并且在一起保持足够的时间，以使所述混合物固化。
在另一个实施方案中，其中第三水溶液或分散体中包含低聚物，并且与第一水溶液或分散体和第二水溶液或分散体一起使用，以将至少两个解剖位点粘合在一起，可以任意次序将这三种水溶液或分散体分别施用到至少一个解剖位点上。可将水溶液或分散体施用到相同的位点或不同的位点上。作为另外一种选择，可使用上述任何方法将这三种水溶液或分散体预混，并且在所得混合物完全固化之前，将所述混合物施用到至少一个待粘合的解剖位点上。然后可手工或使用某些其他装置诸如外科手术用夹具，使两个或更多个位点接触并且在一起保持足够的时间，以使所述混合物固化。
在另一个实施方案中，可使用细分粉末形式的氧化多糖、水分散性多臂聚醚胺和低聚物。可使用任何适宜的方法制备粉末。例如，可使用加热、真空、加热和真空的组合，或通过冷冻干燥将上述水溶液或分散体干燥形成粉末。任选地，可使用本领域已知的方法将粉末粉碎成更细的颗粒，所述方法包括但不限于碾磨、铣削或者用研钵和研杵压碎。可使用上述方法对细分的粉末消毒。可采用多种方法将细分的粉末施用到活生物体组织上的解剖位点。例如，可通过喷洒或喷雾将粉末以任意次序单独施用到位点。此外，可将粉末预混，并通过喷洒或喷雾将所得混合物施用到位点。可通过添加水溶液例如水或适宜的缓冲液(如磷酸盐缓冲液)或通过该位点存在的生理体液，使粉末在该位点上形成水合物。如以上针对水溶液或分散体所述，细分的粉末还可用于将两个解剖位点粘合到一起。作为另外一种选择，可在使用前使粉末与水或适宜的水溶液发生水合，以形成如上所述的第一和第二水溶液或分散体。
在另一个实施方案中，本文所公开的水凝胶组织粘合剂可以干燥水凝胶的形式使用。在此实施方案中，干燥水凝胶通过如下方式制备：将至少一种氧化多糖与至少一种水分散性多臂聚醚胺以及至少一种式(1)的低聚物混合于溶剂中以形成水凝胶，并且处理所述水凝胶以去除至少一部分溶剂，从而形成干燥水凝胶。适宜的溶剂包括但不限于水、乙醇、异丙醇、四氢呋喃、己烷、聚乙二醇、以及它们的混合物。如果使用了两种不同溶剂，则这两种溶剂可彼此混溶。在一个实施方案中，所述溶剂为水。可采用多种方法混合氧化多糖、水分散性多臂聚醚胺和低聚物。例如，包含氧化多糖的第一水溶液或分散体和包含水分散性多臂聚醚胺的第二水溶液或分散体(其中至少一种包含低聚物添加剂)可按照如上所述的方法制备和混合以形成水凝胶。作为另外一种选择，包含氧化多糖的第一水溶液或分散体、包含水分散性多臂聚醚胺的第二水溶液或分散体、以及包含低聚物添加剂的第三水溶液或分散体可按照如上所述的方法制备和混合以形成水凝胶。用于制备水凝胶的溶液或分散体还可包含多种添加剂，具体取决于预期应用。可使用上述任何添加剂。然后对水凝胶进行处理以去除至少一部分其中所含的溶剂，从而形成干燥水凝胶。优选地，基本上将所有溶剂从水凝胶中去除。可使用本领域已知的方法，例如使用加热、真空、加热和真空的组合，或使干燥空气或干燥惰性气体例如氮气的气流流过水凝胶，将溶剂从水凝胶中去除。可使用上述方法对干燥水凝胶消毒。如下文所述，可采用多种方法将干燥水凝胶施用到解剖位点上。可通过添加适宜的水溶液例如水或缓冲液(如磷酸盐缓冲液)或通过该位点存在的生理体液，使干燥水凝胶在该位点上形成水合物。
在一个实施方案中，干燥水凝胶可以膜形式使用。干燥水凝胶膜可通过如下方法形成：将溶液或分散体的混合物浇铸在适宜的基底上，然后处理所得的水凝胶，从而形成干燥水凝胶膜。可将干燥水凝胶膜直接施用到解剖位点上。此外，可使用干燥水凝胶膜将两个解剖位点粘合到一起。
在另一个实施方案中，干燥水凝胶可以细分颗粒的形式使用。可使用本领域已知的方法将干燥水凝胶粉碎成干燥水凝胶颗粒，所述方法包括但不限于碾磨、铣削或用研钵和研杵压碎。可采用多种方法例如喷洒或喷雾将干燥水凝胶施用到解剖位点上，并且还可使用干燥水凝胶将两个解剖位点粘合到一起。
缩短降解时间的方法
在另一个实施方案中，本发明提供了一种方法，用于缩短由至少一种氧化多糖(组分A)与至少一种水分散性多臂聚醚胺(组分B)形成的水凝胶的降解时间，所述至少一种氧化多糖含有醛基，所述醛基的重均分子量为约1,000至1,000,000道尔顿，每醛基当量为约65至约1500道尔顿，并且所述至少一种水分散性多臂聚醚胺中的至少三条臂由至少一种伯胺基封端，所述至少一种水分散性多臂聚醚胺的数均分子量为约450至约200,000道尔顿；所述方法包括如下步骤：
在含水介质的存在下使组分A与组分B以及至少一种式(1)的重均分子量为约200至约10,000道尔顿的低聚物接触，以形成产生所得水凝胶的混合物，其中，与在预定条件下但不存在所述低聚物时形成的水凝胶的降解时间相比，在所述方法中使用的低聚物的量足以使在所述条件下获得的水凝胶的降解时间缩短至少约10％。
对于任何组的预定条件，均可使用本领域已知的方法测定所得水凝胶的降解时间。例如，在水凝胶形成后，可将其置于含水介质中在指定温度和搅拌速度下振荡培养，然后可通过下文实施例中所述的方法测定水凝胶溶解所需的时间。在相同的预定条件下低聚物的加入可使降解时间缩短至少约10％。
试剂盒
在一个实施方案中，本发明提供了包含如下物质的试剂盒：如上所述的至少一种含有醛基的氧化多糖；至少一种水分散性多臂聚醚胺，其中至少三条臂由至少一种伯胺基封端；以及至少一种式(1)的低聚物。
在另一个实施方案中，试剂盒包含如下物质：第一水溶液或分散体，其包含至少一种含有醛基的氧化多糖；第二水溶液或分散体，其包含至少一种水分散性多臂聚醚胺；以及至少一种式(1)的低聚物。如上所述，低聚物是第一水溶液或分散体、第二水溶液或分散体、或第三水溶液或分散体中至少一种的组分。每一种水溶液或分散体均可包含于任何适宜的容器中，诸如小瓶或注射器圆筒。
在另一个实施方案中，试剂盒包含如上所述细分粉末形式的至少一种氧化多糖、至少一种水分散性多臂聚醚胺、以及至少一种式(1)的低聚物。这些粉末可容纳于分隔容器中或者可以将其预混再容纳于单个容器中。所述试剂盒还可包含使粉末形成水合物的水溶液。
在另一个实施方案中，试剂盒包含如上所述的干燥水凝胶。干燥水凝胶可以为膜形式、细分颗粒形式、或其他干燥形式。试剂盒还可包含使干燥水凝胶形成水合物的水溶液。可将干燥水凝胶颗粒容纳于任何适宜的容器中。
医学应用：
本文所公开的水凝胶可在医学应用中用作组织粘合剂或封闭剂，包括但不限于用作止血封闭剂或者用以防止由创伤或外科手术引起的非期望组织间粘连。在这些应用中，可使用上述方法将氧化多糖、水分散性多臂聚醚胺和低聚物添加剂或干燥水凝胶施用到期望的解剖位点上。
实施例
本发明将在下面的实施例中得到进一步阐述。应当理解，尽管这些实施例说明了本发明的优选实施方案，但仅是以例证的方式给出的。通过上述论述和这些实施例，本领域的技术人员可确定本发明的必要特征，并且在不脱离本发明的实质和范围内的前提下，可对本发明进行各种变化和修改以适应多种用途和条件。
试剂
具有若干平均分子量(即，5000、2000和750Da)的甲氧基PEG胺(CAS No.80506-64-5)得自Sigma-Aldrich。如下文所述，合成具有350Da平均分子量的甲氧基PEG胺。使用相同的步骤合成具有750Da平均分子量的甲氧基PEG胺。除了具体指明使用合成材料的地方外，在下列实施例中均使用得自Sigma-Aldrich的具有750Da平均分子量的甲氧基PEG胺。在下列实施例中，甲氧基PEG胺被称为“MPA”并且后接平均分子量。例如，MPA 2000为具有2000Da平均分子量的甲氧基PEG胺。
MPA 350的制备
采用两步法合成分子量为350的甲氧基PEG胺，该方法包括使类似分子量的甲氧基PEG醇进行甲磺酰化反应，然后使甲磺酰化的中间体进行胺化反应。
步骤1-甲氧基PEG醇的甲磺酰化反应：
在第一步中，在室温(RT)下将17.502g(0.05mol)具有350Da平均分子量的甲氧基PEG醇(Sigma-Aldrich)溶解于500mL 3颈圆底烧瓶中所盛的250mL二氯甲烷中。向该溶液添加13.94mL(0.1mol)三乙胺，然后逐滴加入7.74mL(0.1mol)甲磺酰氯(发烟、轻微放热)。将所得反应溶液在室温下搅拌过夜同时保持在氮气层下。然后，将反应溶液用250mL氯仿稀释并用1.0M磷酸氢二钾(2×100mL)、1.0M碳酸钾(2×100mL)和去离子水(3×100mL)洗涤。将有机层经硫酸镁干燥、过滤后，使用旋转蒸发器浓缩成琥珀色油状产物。将琥珀色油状产物置于高真空(即，小于100毫托(13.3Pa))下干燥过夜。干燥产物的最终重量为20.32g。通过以氘代氯仿为溶剂的1H NMR来鉴定产物。
步骤2-甲磺酰化产物的胺化反应：
Figure BPA00001446356700232
在第二步中，将得自步骤1的19.8g甲磺酰化产物溶于瓶盖紧闭的400mL氢氧化铵溶液(28-30％的水溶液)中并在室温下搅拌5天。然后用氮气将所述溶液鼓泡6小时，使残余的氨逸出(逸出量达到初始体积的大约85％)。将所得溶液用200mL的2.0M碳酸钾溶液稀释并用氯仿(3×150mL)萃取。合并氯仿层，经硫酸镁干燥后，使用旋转蒸发器将其浓缩成淡黄色油状物。将油状物置于高真空(即，小于90毫托(12.0Pa))下进一步干燥。所得产物的最终重量为14.4g。通过以氘代二甲亚砜为溶剂的1HNMR来鉴定产物。
MPA 750的制备
采用如上所述用于制备MPA 350的两步法合成分子量为750的甲氧基PEG胺。平均分子量为约750道尔顿的甲氧基PEG醇原料得自Sigma-Aldrich。
葡聚糖醛(D10-50)的制备
通过在水溶液中使用高碘酸钠氧化葡聚糖来制备葡聚糖醛。根据Cohen等人(共同未决并且共同拥有的国际专利申请公布WO 2008/133847)所述的方法，由重均分子量为8,500至11,500道尔顿的葡聚糖(Sigma)制得具有约50％氧化转化率的氧化葡聚糖(即葡聚糖聚合物中约一半的葡萄糖环被氧化成二醛)。此处描述了典型的方法。
向配备有机械搅拌器、加料漏斗、内部温度探针和氮气扫气的20L反应器中，加入1000g葡聚糖和9.00L去离子水。将混合物在环境温度下搅拌溶解葡聚糖，然后冷却至10至15℃。在一小时期间内，向冷却的葡聚糖溶液中加入1000g溶于9.00L去离子水中的高碘酸钠的溶液，同时保持反应温度低于25℃。在加入所有高碘酸钠溶液之后，将混合物在20至25℃下再搅拌4小时。然后将反应混合物冷却至0℃，并且过滤使其澄清。将氯化钙(500g)加入到滤液中，并且将混合物在环境温度下搅拌30分钟，然后过滤。将碘化钾(400g)加入到滤液中，并且将混合物在环境温度下搅拌30分钟。在10至15分钟的时间内将一份3L的所得红色溶液加入到9.0L丙酮中，同时在加入过程中用机械搅拌器剧烈搅拌。再搅拌若干分钟后，结块产物与上清液分离。以与上述相同的方式处理将碘化钾加入到第二滤液中所获得的剩余红色溶液。使合并的结块产物破碎，在不锈钢大混碎机中与2L甲醇混合并且共混，直至固体变成颗粒状。通过过滤回收颗粒状固体，并且在氮气扫气下，真空干燥。然后将颗粒状固体锤磨成细粉。向20L反应器中加入10.8L去离子水和7.2L甲醇，并且将混合物冷却至0℃。将由前一步形成的颗粒加入到反应器中，并且将浆液剧烈搅拌一小时。停止搅拌，并且使固体沉降到反应器底部。真空滗析出上清液，将15L甲醇加入到反应器中，并且将浆液搅拌30至45min，同时冷却至0℃。将浆液分份过滤，并且用甲醇洗涤回收的固体，合并并且在氮气扫气下真空干燥，获得约600g氧化葡聚糖，其在本文中被称为D10-50。
由质子NMR测定产物的氧化度，为约50％(每醛基当量＝146)。在NMR方法中，测定两个范围内峰的积分，具体地讲，约6.2份每百万份(ppm)至约4.15ppm处(去除HOD峰)的-O2CHx-，和约4.15ppm至约2.8ppm处(去除任何甲醇峰，如果存在的话)的-OCHx-。氧化度计算基于这些面积的计算比率(R)，具体地讲，R＝(OCH)/(O2CH)。
八臂PEG 10K八胺(P8-10-1)的制备：
根据Chenault在共同未决并且共同拥有的美国专利申请公布2007/0249870中所述的两步法合成八臂PEG 10K八胺(Mn＝10kDa)。在第一步中，通过亚硫酰氯与8臂PEG 10K八醇的反应制得8臂PEG 10K氯化物。在第二步中，使8臂PEG 10K氯化物与氨水反应获得8臂PEG 10K八胺。此处描述了典型的方法。
通过在85℃下真空(0.06mm汞柱(8.0Pa))加热并且搅拌4小时，或者通过在减压(2kPa)和60℃罐温下与50g甲苯共沸蒸馏，来干燥8臂PEG 10K八醇(Mn＝10000；SunBright HGEO-10000；NOF Corp.)(100g，含于500mL圆底烧瓶中)。使8臂PEG 10K八醇冷却至室温，并且将亚硫酰氯(35mL，0.48mol)加入到配备回流冷凝器的烧瓶中，并且在氮气氛下，将混合物在85℃下加热并且搅拌24小时。通过旋转蒸发(浴温为40℃)除去过量的亚硫酰氯。相继加入两份50mL甲苯，并且减压蒸发(2kPa，浴温为60℃)以完全除去亚硫酰氯。一次合成的质子NMR结果为：
1H NMR(500MHz，DMSO-d6)δ3.71-3.69(m，16H)，3.67-3.65(m，16H)，3.50(s，～800H)。
将8臂PEG 10K八氯化物(100g)溶于640mL浓氨水(28wt％)中，并且在压力容器中于60℃下加热48小时。用干燥的氮气将所述溶液鼓泡1-2小时，以除去50至70g氨。然后使所述溶液通过氢氧化物形式的强碱性阴离子交换树脂(Purolite
Figure BPA00001446356700251
A-860，The Purolite Co.，Bala-Cynwyd，PA)柱(500mL柱床体积)。收集洗脱剂，并且使三份250mL去离子水通过所述柱，并且同样收集起来。将水溶液合并，减压(2kPa，浴温为60℃)浓缩至约200g，分批冷冻并且冻干，获得无色蜡质固体状8臂PEG 10K八胺，其在本文中被称为P8-10-1。
一般方法
水凝胶前体溶液的制备
通过将期望量的氧化葡聚糖或多臂PEG胺溶解于蒸馏水达到期望浓度(重量％)来制备氧化葡聚糖溶液或多臂PEG胺溶液。多臂PEG胺通常易于在室温下溶解。在不存在添加剂的情况下，氧化葡聚糖在室温下溶解缓慢，但在37℃加热过夜后完全溶解。
将多种甲氧基PEG胺加入到氧化葡聚糖或多臂PEG胺溶液的任一者中，或加入到这两者中。通过从对照制剂中去除一定量的水并替换成等量的添加剂来设计含有添加剂的制剂。引入添加剂的具体步骤描述于下列实施例中。
胶凝时间测定
对水凝胶前体溶液混合后的胶凝时间进行了研究，以评估体内使用时施用的容易度。将氧化葡聚糖溶液(0.10mL)置于小瓶中。然后，将0.10mL多臂PEG胺溶液加入到小瓶中，立即用小刮刀搅拌混合物直到混合物发生胶凝并达到可保持其形状且不流动的程度。测定该时间并将该时间作为胶凝时间。
降解时间测定
按照如下方式对37℃下在pH 7.4的杜氏磷酸盐缓冲液(DPBS，1×不含钙或镁，Invitrogen(Carlsbad，CA)；产品目录号14190或Mediatech(Herndon，VA)；产品目录号21-031)中的水凝胶的降解行为进行了研究，以评估水凝胶制剂用于体内应用的可接受性。使用配有16阶静态混合头的双筒注射器(1∶1体积比)来制备水凝胶测试条。将氧化葡聚糖溶液加入到双筒注射器一侧，并将多臂PEG胺溶液加入到另一侧。将混合头端部切去5mm，使出口直径更大。
使用配有混合头的双筒注射器将水凝胶制剂浇铸到1mm厚×6.8mm宽×大约70mm长的模具内。15分钟后，修剪端部，将所得水凝胶条切成尺寸均为30mm×6.8mm×1mm的2个测试条。称重后，将测试条均放置在盛有DPBS缓冲液的20mL小瓶内。盖上小瓶并放置在37℃和80rpm的振荡培养箱中。通常在第一天每2小时和5小时对水凝胶测试条称重，其后每24小时对其称重，直到测试条的重量小于其初始重量的50％。每次都将水凝胶条从缓冲液中取出，排出多余液体，再称重。然后将测试条放入盛有新鲜DPBS的小瓶中，再放回培养箱。
该方法获得了水凝胶重量与时间的曲线图，该图表示为初始重量的百分比与时间的关系。通常，最初由于平衡溶胀而出现重量增加，然后因交联被破坏而出现某些另外的溶胀，最后因可溶的降解产物从水凝胶扩散而造成重量损失。水凝胶片段可能会留存一段时间。采用达到初始重量的50％所需的时间作为降解曲线的有意义参数，该参数适用于比较制剂。该时间在本文中称为降解时间，其通过在重量刚好高于50％的时间点与重量刚好低于50％的时间点之间进行插算法来估算。报告值为两个水凝胶条样品的测定值的平均值。
实施例1-4
不同分子量的甲氧基PEG胺对氧化葡聚糖溶解性的影响
这些实施例的目的是展示甲氧基PEG胺对氧化葡聚糖溶解率的影响。
将平均分子量为750、2000和5000Da的甲氧基PEG胺(得自Sigma-Aldrich)分别溶解于小瓶中所盛的去离子水中。然后将氧化葡聚糖D10-50粉末一次性全部倾倒入小瓶中。盖上小瓶，然后在室温下用磁力搅拌器搅拌。为了进行比较，将等量D10-50倾倒入盛有去离子水但没有甲氧基PEG胺的小瓶中(比较实施例4)。组合物和观察结果总结于表1中。
表1
甲氧基PEG胺对氧化葡聚糖溶解率的影响
Figure BPA00001446356700271
表1中的结果表明在包含8wt％的MPA 750(实施例1)和包含8wt％的MPA 2000(实施例2)的组合物中，氧化葡聚糖在室温下只需几分钟即可完全溶解。在包含MPA 5000(实施例3)和包含比较制剂但不含MPA(比较实施例4)的组合物中，即便超过24小时，氧化葡聚糖也不能完全溶解。这些组合物需要置于37℃培养箱中数小时才能实现氧化葡聚糖的完全溶解。
实施例5-8
在甲氧基PEG胺的存在下由氧化葡聚糖和多臂PEG胺形成水凝胶所需 的胶凝时间
这些实施例的目的是展示在甲氧基PEG胺添加剂的存在下由氧化葡聚糖(D10-50)和多臂PEG胺(P8-10-1)形成水凝胶的情形。还测定了形成水凝胶所需的时间(即，胶凝时间)。
使用以上“一般方法”中描述的方法，通过将含有氧化葡聚糖(即，D10-50)和甲氧基PEG胺的水溶液与含有多臂PEG胺(即，P8-10-1)的水溶液混合形成水凝胶。所用氧化葡聚糖溶液在实施例1-4中有所描述。结果总结于表2中。
表2
形成水凝胶所需的胶凝时间
Figure BPA00001446356700281
表2给出的结果表明，与不含甲氧基PEG胺添加剂的比较实施例(比较实施例8)相比，较低分子量的MPA添加剂显著增强了葡聚糖醛的溶解性(实施例5和6)，同时也明显延迟了胶凝时间。
实施例9-12
不同浓度的甲氧基PEG胺750对氧化葡聚糖溶解性的影响
分别在小瓶中将各种浓度的MPA 750溶解于去离子水中。然后将氧化葡聚糖D10-50粉末一次性全部倾倒入小瓶中。盖上小瓶，然后在室温下用磁力搅拌器搅拌直到D10-50溶解。组合物和观察结果总结于表3中。
表3
MPA 750对氧化葡聚糖溶解率的影响
Figure BPA00001446356700291
表3所示结果表明，仅1或2wt％的MPA 750(实施例11和12)提高了D10-50的溶解率(参见比较实施例4)。
实施例13-16
在MPA 750的存在下由氧化葡聚糖和多臂PEG胺形成水凝胶所需的胶 凝时间
这些实施例的目的是展示在不同浓度MPA 750的存在下由氧化葡聚糖(D10-50)和多臂PEG胺(P8-10-1)形成水凝胶的情形。还测定了形成水凝胶所需的时间(即，胶凝时间)。
使用以上“一般方法”中描述的方法，通过将含有氧化葡聚糖(即，D10-50)和MPA 750的水溶液与含有多臂PEG胺(即，P8-10-1)的水溶液混合形成水凝胶。所用氧化葡聚糖溶液在实施例9-12中有所描述。结果总结于表4中。
表4
形成水凝胶所需的胶凝时间
Figure BPA00001446356700292
表4中的数据表明，MPA 750浓度较低(即，2wt％(实施例15)和1wt％(实施例16))时，对胶凝时间的影响也相当微弱(参见比较实施例8)。在MPA 750为2wt％和D10-50为8wt％时，将MPA 750上的胺完全反应的醛仅占D10-50上可用醛的约5％。因此，当与P8-10-1多臂PEG胺混合时，D10-50还有95％的醛基可供交联。
实施例17-21
不同浓度的甲氧基PEG胺750对高浓度氧化葡聚糖溶解性的影响
分别在小瓶中将各种浓度的MPA 750溶解于去离子水中。然后将氧化葡聚糖D10-50粉末一次性全部倾倒入小瓶中。盖上小瓶，然后在室温下用磁力搅拌器搅拌直到D10-50溶解。组合物和观察结果总结于表5中。
表5
MPA 750对氧化葡聚糖溶解率的影响
Figure BPA00001446356700301
表5所示结果表明，虽然加入MPA 750不能使得25重量％的D10-50在数分钟内完全溶解，但其影响仍然很显著。在不含MPA 750的情况下(比较实施例21)，D10-50与水的混合物在若干小时内均为无法搅拌的固体，直到其缓慢变成凝胶状才可搅拌。相比之下，加入MPA 750能够使混合物迅速变得具有流动性并且能够使部分或大部分D10-50在数分钟内溶解。
实施例22-26
在不同浓度MPA 750的存在下由高浓度氧化葡聚糖和多臂PEG胺形成 水凝胶所需的胶凝时间
这些实施例的目的是展示在不同浓度MPA 750的存在下由高浓度氧化葡聚糖(D10-50)和多臂PEG胺(P8-10-1)形成水凝胶的情形。还测定了形成水凝胶所需的时间(即，胶凝时间)。
使用以上“一般方法”中描述的方法，通过将含有高浓度氧化葡聚糖(即，D10-50)和MPA 750的水溶液与含有多臂PEG胺(即，P8-10-1)的水溶液混合形成水凝胶。所用氧化葡聚糖溶液在实施例17-21中有所描述。结果总结于表6中。
表6
形成水凝胶所需的胶凝时间
Figure BPA00001446356700311
表6中的数据表明，MPA 750浓度较低(即，5wt％(实施例24)和2.5wt％(实施例25))时，对胶凝时间的影响也相当微弱，此时的胶凝时间相当于在不含MPA 750的情况下(比较实施例26)的胶凝时间。
实施例27-32
具有不同分子量的甲氧基PEG胺对水凝胶体外降解时间的影响
使用12％的D10-50氧化葡聚糖水溶液与40％的P8-10-1多臂PEG胺水溶液的基础制剂，研究了加入甲氧基PEG胺的影响。通过加入各种量的平均分子量为750、2000或5000的甲氧基PEG胺来替代氧化葡聚糖溶液中的水，从而制得制剂。按照“一般方法”中所述测定所得水凝胶的降解时间。制剂和降解时间示于表7中。
表7
水凝胶的体外降解时间
Figure BPA00001446356700321
表7所示结果表明，与不含甲氧基PEG胺的相同制剂(比较实施例27)相比，甲氧基PEG胺的加入促进了水凝胶的降解。虽然所有甲氧基PEG胺的加入均缩短了降解时间，但较低分子量的甲氧基PEG胺在浓度较低时产生的影响更大。例如，仅1％的MPA 750就可将降解时间从151小时缩短至88小时(将实施例27和实施例28进行对比)，而2％的MPA 2000才能将降解时间从151小时缩短至113小时(将实施例27和实施例29进行对比)。
实施例33-39
甲氧基PEG胺对胶凝时间和体外降解时间的影响
使用8wt％和10wt％的D10-50氧化葡聚糖水溶液与30wt％的P8-10-1多臂PEG胺水溶液的基础制剂，研究了甲氧基PEG胺的加入对胶凝时间和体外降解时间的影响。通过加入各种量的分子量为350或750的甲氧基PEG胺来替代氧化葡聚糖溶液中的水，从而制得制剂。按照“一般方法”中描述的方法测定胶凝时间和体外降解时间。制剂和结果示于表8中。
表8
水凝胶的胶凝时间和体外降解时间
Figure BPA00001446356700331
表8所示结果表明，甲氧基PEG胺添加剂处于这些低浓度时，对胶凝时间的影响很小。然而，降解时间的缩短却是显著的。例如，对于含有8wt％的D10-50的基础制剂而言，仅添加1wt％的MPA 350或2wt％的MPA750就可将降解时间从26小时缩短至4小时(将实施例34和35与比较实施例33进行对比)。当向含有10wt％的D10-50的基础制剂中添加MPA 350或750时，可观察到类似的较大影响(将实施例37、38和39与比较实施例36进行对比)。
实施例40
向多臂PEG胺溶液中添加甲氧基PEG胺对胶凝时间和体外降解时间的 影响
为了对比向多臂PEG胺溶液中添加甲氧基PEG胺的作用和向氧化葡聚糖溶液中添加甲氧基PEG胺的作用，重复使用了实施例39的制剂，不同的是，向多臂PEG胺溶液中添加了3％的MPA 750，用以代替等量的水。采用实施例33至39的相同方法测定胶凝时间和体外降解时间。该制剂的胶凝时间为4-8秒，降解时间为40小时。
将这些结果与比较实施例36和实施例39的结果进行对比，显示出MPA的添加方式具有显著的影响。将3wt％的MPA 750加入到P8-10-1溶液中时，降解时间从85小时缩短至40小时(比较实施例36与实施例40对比)。但将相同量的MPA 750加入到D10-50溶液中时，降解时间从85小时缩短至4小时(比较实施例36与实施例39对比)。与将3wt％的MPA750加入到D10-50溶液中时所观察到的对胶凝时间的适度影响不同，将3wt％的MPA 750加入到P8-10-1溶液中并未对胶凝时间造成可视的影响。因此，这些结果说明，将甲氧基PEG胺加入到氧化葡聚糖溶液中对于降解时间的影响要大于将其加入到多臂PEG胺溶液中。
实施例41和42
甲氧基PEG胺的细胞毒性测试
这些实施例的目的是为了展示甲氧基PEG胺在体外细胞毒性测试中的安全性。
制备了甲氧基PEG胺溶液(1.0重量％)并测试了其细胞毒性。将得自Sigma-Aldrich的MPA 750(102.2mg)(实施例41)与如“试剂”中所述合成的MPA 750(103.3mg)(实施例42)分别置于FalconTM试管中。向每个试管添加10毫升Dulbecco改良的必需培养基(DMEM)，以获得10mg/mL工作液浓度。待MPA溶解于细胞培养基之后，两个培养基均变为亮紫色，表明MPA使pH升高。将两个MPA溶液转移至细胞培养瓶中，并在37℃、5％CO2的条件下置于培养箱中培养至少1小时以使培养基的pH平衡到中性pH。将两个MPA溶液通过0.22μm的过滤装置进行过滤，然后施用于细胞。
在胰蛋白酶的辅助下，将NIH 3T3 P20细胞从培养瓶壁上分离，并以约五十万个细胞每孔的适宜细胞浓度重悬在六孔板中，用作样品、阳性和阴性对照品。向阳性对照品孔中添加100μl的Tween
Figure BPA00001446356700341
20，与细胞混合。用DMEM培养基培养阴性对照品孔中的细胞。使用光学显微镜在20小时和48小时后对细胞进行成像，对毒性进行进一步评估。所有样品均未显示出细胞毒性。样品中的细胞生长情况与阴性对照品相同。因此，不论是得自Sigma-Aldrich(实施例41)还是在实验室中合成(实施例42)的1％MPA750，均未显示出对于NIH 3T3 P20细胞的毒性，此结果表明甲氧基PEG胺可安全地作为水凝胶的添加剂在人体内使用。
实施例43-45
含有甲氧基PEG胺的水凝胶的细胞毒性测试
这些实施例的目的是为了展示含有甲氧基PEG胺的水凝胶在体外细胞毒性测试中的安全性。
通过将如表9所示的前体细胞溶液从双筒注射器通过16步混合头分配入0.45mm厚的模具中，制得水凝胶。将所得胶凝样品切割为重量范围为30-35mg的圆盘。将这些圆盘置入六孔板的孔中。在水凝胶制备中，所用工具在使用前均采用70％乙醇进行清洗，以便将污染降至最低程度。
表9
用于制备水凝胶的前体细胞溶液
  实施例   D10-50(wt％)   P8-10-1(wt％)   MPA 750(wt％)
  比较性实施例43   12％   40％   无
  44   12％   40％   1％(得自Sigma-Aldrich)
  45   12％   40％   1％(合成)
在胰蛋白酶的辅助下，将NIH 3T3 P20细胞从培养瓶壁上分离，并以约五十万个细胞每孔的适宜细胞浓度重悬在六孔板中，用作样品、阳性和阴性对照品。向阳性对照品孔中添加100μl的Tween
Figure BPA00001446356700351
20，与细胞混合。用DMEM培养基培养阴性对照品孔中的细胞。使用光学显微镜在20小时和48小时后对细胞进行成像，对毒性进行进一步评估。全部三个样品均未显示出细胞毒性。样品中的细胞生长情况与阴性对照品相同。对于实施例44和45，即使接近水凝胶，细胞的生长情况依然良好，甚至优于不含MPA 750的比较实施例43。因此，不论是得自Sigma-Aldrich(实施例44)还是在实验室中合成(实施例45)的含有MPA 750的水凝胶，均未显示出对于NIH3T3 P20细胞的毒性，此结果表面含甲氧基PEG胺的水凝胶可安全地在人体内使用。
实施例46-51
含有甲氧基PEG胺的水凝胶制剂的破裂强度测试
这些实施例的目的是为了展示用含有甲氧基PEG胺添加剂的水凝胶在猪子宫角中所形成的切口密封的破裂强度。
使用15号外科手术刀片在一截6至8cm的干净、新鲜猪子宫角中切割出5至6mm的切口。采用配有厚度为1至2mm混合头的双筒注射器施用水凝胶制剂，对伤口进行密封。在水凝胶固化(通常为2至3分钟)后，用尼龙扎线带将子宫角截段的一端固定到金属接头，将另一端夹紧闭合。通过塑性管材将金属接头连接到装备有压力表的注射器泵。将子宫角截段浸入盛有水的烧杯中，通过注射器泵以11mL/min的速度将紫色染料水泵入该截段中。记录密封伤口处出现渗漏时的压力并报告为破裂强度。报告值通常为3至4次测量值的平均值。测定多个含有MPA 750的水凝胶制剂的破裂强度。制剂和结果(以平均值和标准偏差示出)总结于表10中。
表10
含有甲氧基PEG胺的水凝胶的破裂强度
Figure BPA00001446356700361
表10中所示的结果表明，制剂中所含MPA 750的水平可增强氧化葡聚糖溶解性并促进降解时，该制剂还表现出适用于粘合剂和其他体内应用的破裂强度。

Claims (20)

1.试剂盒，所述试剂盒包括：
a)至少一种含有醛基的氧化多糖，所述氧化多糖的重均分子量为约1,000至约1,000,000道尔顿，并且每醛基当量为约65至约1500道尔顿；
b)至少一种水分散性多臂聚醚胺，其中至少三条臂由至少一种伯胺基封端，所述多臂聚醚胺的数均分子量为约450至约200,000道尔顿；以及
c)至少一种下式的低聚物：
R1-(PS)-R2
其中：
(i)PS为直链聚合物链段，所述链段包含环氧乙烷单体或环氧乙烷与环氧丙烷单体的组合，其中所述环氧乙烷单体构成所述聚合物链段的至少约50重量％；
(ii)R1为至少一种亲核基团，其能够与醛基反应形成至少一种可逆共价键；
(iii)R2为至少一种官能团，其不能与醛、伯胺、仲胺、或R1反应形成共价键，使得所述低聚物在单独与(a)或单独与(b)混合于含水介质中时不会引发胶凝作用；
(iv)所述低聚物的重均分子量为约200至约10,000道尔顿；并且
(v)所述低聚物为水溶性的。
2.根据权利要求1的试剂盒，其中所述氧化多糖是第一水溶液或分散体的组分，所述水分散性多臂聚醚胺是第二水溶液或分散体的组分，并且所述低聚物是以下溶液或分散体中至少一者的组分：(i)所述第一水溶液或分散体；(ii)所述第二水溶液或分散体；或(iii)第三水溶液或分散体。
3.根据权利要求2的试剂盒，其中所述第一水溶液或分散体包含所述氧化多糖，其浓度相对于所述溶液或分散体的总重量为约5重量％至约40重量％。
4.根据权利要求2的试剂盒，其中所述第二水溶液或分散体包含所述水分散性多臂聚醚胺，其浓度相对于所述溶液或分散体的总重量为约5重量％至约70重量％。
5.根据权利要求2的试剂盒，其中所述第一水溶液或分散体、所述第二水溶液或分散体、或者所述第三水溶液或分散体中的至少一者包含所述低聚物，其浓度相对于所述溶液或分散体的总重量为约0.25重量％至约30重量％。
6.根据权利要求1的试剂盒，其中所述氧化多糖选自以下物质的氧化衍生物：葡聚糖、羧甲基葡聚糖、淀粉、琼脂、纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、普鲁兰、菊粉、果聚糖、以及透明质酸。
7.根据权利要求6的试剂盒，其中所述氧化多糖为氧化葡聚糖。
8.根据权利要求1的试剂盒，其中所述水分散性多臂聚醚胺选自：氨基封端的星形聚环氧乙烷、氨基封端的树枝状聚环氧乙烷、氨基封端的梳形聚环氧乙烷、氨基封端的星形聚环氧丙烷、氨基封端的树枝状聚环氧丙烷、氨基封端的梳形聚环氧丙烷、氨基封端的星形聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物、氨基封端的树枝状聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物、氨基封端的梳形聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物、以及聚氧化烯三胺。
9.根据权利要求1的试剂盒，其中PS为直链聚合物链段，其以所述链段两个末端上的亚甲基封端，其中所述链段衍生自聚合物，所述聚合物选自：聚环氧乙烷、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物，以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物。
10.根据权利要求1的试剂盒，其中R1选自伯胺、仲胺和甲酰肼。
11.根据权利要求1的试剂盒，其中R2选自羟基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基和苯氧基。
12.根据权利要求1的试剂盒，其中所述低聚物为甲氧基聚乙二醇胺，其中PS为衍生自聚环氧乙烷的直链聚合物链段，R1为伯胺，并且R2为甲氧基。
13.干燥的水凝胶，所述水凝胶通过包括以下步骤的方法形成：
a)在溶剂中合并(i)至少一种含有醛基的氧化多糖，所述氧化多糖的重均分子量为约1,000至约1,000,000道尔顿并且每醛基当量为约65至约1500道尔顿；(ii)至少一种水分散性多臂聚醚胺，其中至少三条所述臂由至少一种伯胺基封端，所述多臂聚醚胺的数均分子量为约450至约200,000道尔顿；以及(iii)至少一种下式的低聚物：
R1-(PS)-R2
从而形成水凝胶；其中：
(A)PS为直链聚合物链段，所述链段包含环氧乙烷单体或环氧乙烷与环氧丙烷单体的组合，其中所述环氧乙烷单体构成所述聚合物链段的至少约50重量％；
(B)R1为至少一种亲核基团，其能够与醛基反应形成至少一种可逆共价键；
(C)R2为至少一种官能团，其不能与醛、伯胺、仲胺、或R1反应形成共价键，使得所述低聚物在单独与(i)或单独与(ii)混合于含水介质中时不会引发胶凝作用；
(D)所述低聚物的重均分子量为约200至约10,000道尔顿；并且
(E)所述低聚物是水溶性的；以及
b)对所述水凝胶进行处理以去除至少一部分所述溶剂，从而形成所述干燥水凝胶。
14.包含以下物质的反应产物的组合物：
a)至少一种含有醛基的氧化多糖，所述氧化多糖的重均分子量为约1,000至约1,000,000道尔顿，每醛基当量为约65至约1500道尔顿；
b)至少一种水分散性多臂聚醚胺，其中至少三条所述臂由至少一种伯胺基封端，所述多臂聚醚胺的数均分子量为约450至约200,000道尔顿；以及
c)至少一种下式的低聚物：
R1-(PS)-R2
其中：
(i)PS为直链聚合物链段，所述链段包含环氧乙烷单体或环氧乙烷与环氧丙烷单体的组合，其中所述环氧乙烷单体构成所述聚合物链段的至少约50重量％；
(ii)R1为至少一种亲核基团，其能够与醛基反应形成至少一种可逆共价键；
(iii)R2为至少一种官能团，其不能与醛、伯胺、仲胺、或R1反应形成共价键，使得所述低聚物在单独与(a)或单独与(b)混合于含水介质中时不会引发胶凝作用；
(iv)所述低聚物的重均分子量为约200至约10,000道尔顿；并且
(v)所述低聚物是水溶性的。
15.用于向活生物体组织上的解剖位点施用涂层的方法，所述方法包括：
向所述位点施用
a)至少一种含有醛基的氧化多糖，所述氧化多糖的重均分子量为约1,000至约1,000,000道尔顿，每醛基当量为约65至约1500道尔顿；
b)至少一种水分散性多臂聚醚胺，其中至少三条所述臂由至少一种伯胺基封端，所述多臂聚醚胺的数均分子量为约450至约200,000道尔顿；以及
c)至少一种下式的低聚物：
R1-(PS)-R2
其中：
(i)PS为直链聚合物链段，所述链段包含环氧乙烷单体或环氧乙烷与环氧丙烷单体的组合，其中所述环氧乙烷单体构成所述聚合物链段的至少约50重量％；
(ii)R1为至少一种亲核基团，其能够与醛基反应形成至少一种可逆共价键；
(iii)R2为至少一种官能团，其不能与醛、伯胺、仲胺、或R1反应形成共价键，使得所述低聚物在单独与(a)或单独与(b)混合于含水介质中时不会引发胶凝作用；
(iv)所述低聚物的重均分子量为约200至约10,000道尔顿；并且
(v)所述低聚物是水溶性的；
其中将(a)、(b)和(c)以任意次序施用于所述位点，或者预先混合(a)、(b)和(c)，在所述混合物完全固化之前将所得混合物施用于所述位点。
16.根据权利要求15的方法，其中所述氧化多糖是第一水溶液或分散体的组分，所述水分散性多臂聚醚胺是第二水溶液或分散体的组分，并且所述低聚物是以下溶液或分散体中至少一者的组分：(i)所述第一水溶液或分散体；(ii)所述第二水溶液或分散体；或(iii)第三水溶液或分散体。
17.根据权利要求15的方法，其中所述氧化多糖选自以下物质的氧化衍生物：葡聚糖、羧甲基葡聚糖、淀粉、琼脂、纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、普鲁兰、菊粉、果聚糖、以及透明质酸。
18.根据权利要求15的方法，其中所述水分散性多臂聚醚胺选自：氨基封端的星形聚环氧乙烷、氨基封端的树枝状聚环氧乙烷、氨基封端的梳形聚环氧乙烷、氨基封端的星形聚环氧丙烷、氨基封端的树枝状聚环氧丙烷、氨基封端的梳形聚环氧丙烷、氨基封端的星形聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物、氨基封端的树枝状聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物、氨基封端的梳形聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物、以及聚氧化烯三胺。
19.根据权利要求15的方法，其中PS为直链聚合物链段，其以所述链段两个末端上的亚甲基封端，其中所述链段衍生自聚合物，所述聚合物选自：聚环氧乙烷、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物。
20.用于缩短由至少一种氧化多糖(组分A)与至少一种水分散性多臂聚醚胺(组分B)形成的水凝胶的降解时间的方法，所述至少一种氧化多糖包含醛基，所述醛基的重均分子量为约1,000至1,000,000道尔顿，每醛基当量为约65至约1500道尔顿，并且所述至少一种水分散性多臂聚醚胺中的至少三条臂由至少一种伯胺基封端，所述多臂聚醚胺的数均分子量为约450至约200,000道尔顿；所述方法包括以下步骤：
在含水介质的存在下使组分A和组分B以及至少一种下式的低聚物接触：
R1-(PS)-R2
其中：
(i)PS为直链聚合物链段，所述链段包含环氧乙烷单体或环氧乙烷与环氧丙烷单体的组合，其中所述环氧乙烷单体构成所述聚合物链段的至少约50重量％；
(ii)R1为至少一种亲核基团，其能够与醛基反应形成至少一种可逆共价键；
(iii)R2为至少一种官能团，其不能与醛、伯胺、仲胺、或R1反应形成共价键，使得所述低聚物在单独与A或单独与B混合于含水介质中时不会引发胶凝作用；
(iv)所述低聚物的重均分子量为约200至约10,000道尔顿；并且
(v)所述低聚物是水溶性的；
其中，与在所述预定条件下但不存在所述低聚物时形成的水凝胶的降解时间相比，所述方法中使用的所述低聚物的量足以使在所述预定条件下所得的水凝胶的降解时间缩短至少约10％。
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