CN109475573A

CN109475573A - 响应性弹性聚合物及其制备和使用方法

Info

Publication number: CN109475573A
Application number: CN201780044188.1A
Authority: CN
Inventors: M.邓; L.邝; G.J.布雷尔; J.科
Original assignee: Purdue Research Foundation
Current assignee: Purdue Research Foundation
Priority date: 2016-06-13
Filing date: 2017-06-13
Publication date: 2019-03-15
Also published as: US20230098351A1; CN119978237A; WO2017218532A1; US11491233B2; US20170354758A1; US20190184024A1

Abstract

本发明公开了官能化透明质酸(HA)、包含官能化HA的响应性弹性聚合物体系、以及制备和使用它们的方法。该聚合物系统可用于镇痛药、麻醉药、抗生素和其他药物以及组织工程制品的受控的局部或全身药物递送释放。

Description

响应性弹性聚合物及其制备和使用方法

本申请要求2016年6月13日提交的美国临时申请62/349,475和2016年7月25日提交的美国临时申请62/366,160的权益，其全部内容明确地并入本申请。

技术领域

本发明大体上涉及聚合物体系，并且具体地涉及官能化的透明质酸(HA)、包含官能化HA的响应性弹性聚合物体系，及其制备和使用方法。

背景技术

本节介绍了可有助于更好地理解本发明的方面。相应地，这些陈述应从这个角度来阅读，并且不应被理解为承认了什么是现有技术或不是现有技术。

与常规剂型相比，受控药物递送提供了许多优点，包括改善的功效、降低的毒性、减少对特效药施用(例如重复注射)的需要，以及改善的患者依从性和便利性[1]。目前正在研究数种基于生物材料的受控系统，例如聚合物囊泡(polymersome)、聚合物胶束、微球、纳米球、纳米颗粒、聚合物膜和二氧化硅纳米颗粒，以便以时空控制的方式递送药物。由在水中溶胀的聚合物网络组成的水凝胶为受控药物释放应用提供了有希望的递送平台，因为可以产生贮库制剂以允许药物缓慢洗脱，在较长时间内在周围组织中维持较高的局部药物浓度[2]。此外，这种水凝胶也可用于受控的全身药物释放。因为响应性水凝胶可以同时响应触发以下因素，例如pH、温度、光、离子和蛋白质，因此其代表了用于开发药物递送载体以实现延长作用的有吸引力的候选材料[3]。

然而，常规水凝胶用于临床应用的效用常常受到其较差的机械性能的阻碍。例如，一般来说它们非常弱并且不具有高拉伸能力[4]。因此，在诸如滑膜关节的承重解剖部位中使用常规水凝胶是一个巨大的挑战。为了在这些环境中有效地起作用，水凝胶必须在压缩和张力下可伸展和可膨胀而不会破裂。因此，对开发响应性高弹性可注射水凝胶存在未满足的需求。

发明内容

本发明提供了组合物，其包含聚合物基质，所述聚合物基质包含与至少一个遥爪聚合物(telechelic polymer)单元交联的具有至少100个单体单元的官能化的透明质酸(HA)。

在一些实施方案中，前述官能化的透明质酸选自式I-IV:

其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅可包括以下中的任何一个或者组合：卤代乙酸酯、二酰肼、胺、硫醇、羧酸、醛、酮、在芳族环上的活性氢部位、二烯、叠氮异硫氰酸酯、异氰酸酯、酰基叠氮化物、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)酯、磺基-NHS、磺酰氯、环氧化物、碳酸酯、芳基卤化物、亚氨酸酯、碳化二亚胺(例如，N,N’-二环己基碳化二亚胺(DCC)和1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺(EDC))、烷基磷酸酯化合物、酸酐、氟代苯基酯、羟基甲基膦、胍基、碘代乙酰基衍生物、马来酰亚胺、氮杂环丙烷、丙烯酰基衍生物、芳基化剂、二硫化物衍生物、乙烯基砜、苯基硫酯、顺铂、重氮基乙酸酯、羰基二咪唑、氧杂环丙烷、N,N’-二琥珀酰亚胺基碳酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺基氯甲酸酯、卤代烷基(alkyl halogen)、肼、炔、和结合磷的氯。

在一些实施方案中，前述遥爪聚合物选自以下中的任何一个或者组合：聚(脂族酯)(例如，聚(丙交酯)(PLA)、聚(ε-己内酯)(PCL)、聚(羟乙酸)(PGA)、聚(乳酸-共聚-羟乙酸)(PLGA)、聚(三亚甲基碳酸酯)(PTMC)、聚二噁烷酮(PDS)、聚(原酸酯)、聚酸酐、聚(酸酐-共聚-酰亚胺)、聚(酸酐-酯)、聚氨酯(例如，degrapol)、聚(酰胺)、聚(酯酰胺)、聚(原酸酯)、聚(二噁烷酮)、聚(缩醛)、聚(缩酮)、聚(碳酸酯)、聚(原碳酸酯)、聚(羟基丁酸酯)、聚(羟基-戊酸酯)、聚(草酸亚烷基酯)、聚(琥珀酸亚烷基酯)(poly(alkylene succunate))、聚(苹果酸)、聚(氨基酸)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(羟基纤维素)、聚(癸二酸甘油酯)、聚(乙烯亚胺)、聚(丙烯酸)(PAA)、聚(甲基丙烯酸N,N′-二乙基氨基乙基酯、聚乙二醇(PEG)、聚(氧化丙烯)(PPO)、PEO-b-PPO嵌段共聚物(例如，普流尼克(或者泊洛沙姆)，和tetronic)、聚(乙烯醇)(PVA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)、聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)(PDEAAm)、聚(噁唑啉)(例如，聚(2-甲基噁唑啉和聚(2-乙基-2-噁唑啉)、低聚(乙二醇)富马酸酯(OPF)、聚(富马酸丙二醇酯)、聚(氰基丙烯酸烷基酯)、聚(丙烯酰胺)、合成聚(氨基酸)(例如，聚(L-谷氨酸)(L-PGA)和聚(天冬氨酸))、聚磷腈、和聚(磷酸酯)。

在一些实施方案中，前述遥爪聚合物选自以下中的任何一个或者组合：纤维蛋白、胶原、基质胶、弹性蛋白、弹性蛋白样肽、白蛋白、天然聚(氨基酸)(例如，藻青素、聚(ε-l-赖氨酸)、聚(γ-谷氨酸))、多糖(例如，壳聚糖、葡聚糖、硫酸软骨素、琼脂糖、藻酸盐、甲基纤维素和肝素)。

在一些实施方案中，前述官能化的透明质酸包含至少一个用胺基团官能化的透明质酸的单体单元。

在一些实施方案中，前述官能化的透明质酸包含至少一个用丙烯酸酯基团官能化的透明质酸的单体单元。

在一些实施方案中，前述遥爪聚合物为硫醇化的聚(N-异丙基丙烯酰胺)PNIPAm。

本发明还提供了制备基于透明质酸(HA)的聚合物基质的方法，所述聚合物基质包含与遥爪聚合物的至少一个单元交联的具有至少100个单体单元的官能化的透明质酸。所述方法包括以下步骤：

制备具有至少100个单体单元的官能化的透明质酸；

制备预加工的官能遥爪聚合物；

通过碳化二亚胺介导的反应、酯化、酰胺化、醛和酮反应、活性氢反应、光化学反应、叠氮化物-炔烃环加成(例如，铜催化的叠氮化物-炔烃环加成(CuAAC)、无铜叠氮化物-炔烃huisgen环加成)、硫醇-点击反应(thiol-clickreaction)、狄尔斯-阿德耳反应、氧化腈环加成和酶促交联策略(例如，辣根过氧化物酶和过氧化氢)，使官能化的透明质酸与官能遥爪聚合物交联。

在一些实施方案中，前述官能遥爪聚合物为硫醇化的PNIPAm。

在一些实施方案中，前述基于HA的聚合物基质还包含聚合物的至少一个单体单元，所述聚合物可通过i)‘接枝至’和(ii)‘接枝自’策略的聚合反应制备。

在一些实施方案中，前述在官能化的透明质酸和硫醇化的PNIPAm之间的交联反应是巯醇-烯烃反应(thiol-ene reaction)。

在一些实施方案中，前述‘接枝自’方法涉及包含至少一个可聚合部分的官能化的透明质酸、引发剂、RAFT剂和引发-转移-终止剂(infertier)。

在一些实施方案中，前述可聚合部分为丙烯酸酯。

在一些实施方案中，前述RAFT剂为S-1-十二烷基-S’-(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯(DATC)。

在一些实施方案中，前述聚合反应为‘接枝自’方法，其使用PNIPAm的表面引发的RAFT聚合。

本发明还提供了包含前述组合物的基于聚合物的药物递送平台，其进一步通过物理相互作用或者化学相互作用将麻醉药、镇痛药或者抗生素用聚合物基质体系包封。

在一些实施方案中，前述物理相互作用包括以下中的任何一个或者组合：疏水相互作用、亲水相互作用、氢键合和分子间静电相互作用。

在一些实施方案中，前述药物递送平台包含以下中的任何一个：阿片样物质(例如，吗啡)或者非甾类抗炎药物(NSAID)，其包括氯普鲁卡因、布比卡因、利多卡因和普鲁卡因。

本发明还提供了受控递送药物的方法。所述方法包括:

制备聚合物基质，其包含与遥爪聚合物交联的具有至少100个单体单元的官能化的透明质酸(HA)，所述遥爪聚合物的理论取代度为100％至30％；

制备聚合物基质，其包含与遥爪聚合物交联的具有至少100个单体单元的官能化的透明质酸(HA)，所述遥爪聚合物的胺基团的理论取代度为20％至80％；

以0至30％(w/v)的浓度制备所述药物在所述聚合物基质中的缀合物；和

观察到随着聚合物基质的分子量增加所述药物释放速率减少。

在一些实施方案中，前述药物递送聚合物基质为HA-g-PNIPAm，且所述药物为吗啡。

参考以下附图、相关描述和权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优点。

附图说明

图1是描绘基于透明质酸的聚合物基质的合成途径的示意图。

图2显示由式I、II、III、IV表示的官能化单体透明质酸。

图3显示了通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合和硫醇-烯烃点击反应的组合合成HA-g-PNIPAm方法。

图4显示了使用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合通过'接枝自'方法合成HA-g-PNIPAm。

图5显示了HA-g-PNIPAm水凝胶的优点的示意图。

图6显示了HA(黑线)、HA-ADH(蓝线)、HA-NAS(粉红线)和HA-g-PNIPAm(红线)的FTIR光谱，证明了每个步骤的成功合成。

图7显示了HA、HA-ADH、HA-NAS和HA-g-PNIPAm的¹H NMR谱，证明了每个步骤的成功合成。

图8显示了HA-g-PNIPAm水凝胶的可逆性。

图9显示了HA-g-PNIPAm水凝胶形成确认。

图10显示了在37℃装载和卸载的HA-g-PNIPAm水凝胶的时间过程图，证明了水凝胶的弹性性质。

图11显示了HA-g-PNIPAm水凝胶的频率扫描。测定了相对于频率的线性模量平台。随着HA-g-PNIPAm浓度的增加，凝胶硬度增加。

图12显示了HA-g-PNIPAm凝胶形成的建议机制：分子内和分子间氢键的形成。

图13显示了吗啡从负载吗啡的HA-g-PNIPAm(13k)的体外释放曲线，浓度(w/v)分别为5％、7.5％、10％和15％，以及HA-g-PNIPAm(13k)水凝胶对照。吗啡浓度为0.468％(w/v)。随着HA-g-PNIPAm浓度的增加，吗啡的释放速度减慢。

图14显示了吗啡在大鼠中的药代动力学研究。(A)颈动脉导管插入术；(B)皮下(s.c.)注射(0.25mL)负载吗啡的10％HA-g-PNIPAm水凝胶；(C)使用自动系统(Culex)通过预先放置的颈动脉导管收集血样；和(D)在皮下注射(0.25mL)3天后，可以看到显示出水凝胶袋的恢复组织，证实了皮下注射后水凝胶形成。

图15显示了在大鼠中皮下注射(0.25mL)后的体内药物释放曲线。吗啡血浆浓度(ng/mL)作为时间的函数。蓝线表示治疗血浆浓度(10ng/mL)。

图16显示了用于关节内递送镇痛药或麻醉药的可注射水凝胶的示意图。

图17为10％(w/v)浓度的HA-g-PNIPAm水凝胶的频率扫描。测定了相对于频率的线性模量平台。随着HA-g-PNIPAm的分子量增加，凝胶硬度增加。

图18.(A)分别在0℃、31℃和37℃的温度的10％PNIPAm(w/v)的FTIR光谱。(B)分别在0℃、31℃和37℃的温度的10％HA-g-PNIPAm13k(w/v)的FTIR光谱。结果表明氢键在HA-g-PNIPAM水凝胶形成中起重要作用。

图19.吗啡分别从负载吗啡的HA-g-PNIPAm 13k和20k的体外释放曲线。吗啡浓度为0.468％(w/v)。随着HA-g-PNIPAm的分子量增加，吗啡的释放减少。

图20.向尸体狗中的关节内注射。水凝胶很好地分布在关节的颅室(cranialcompartment)中。凝胶最有可能在滑车槽中以及髁的外侧和内侧形成薄片。

图21.HA-g-PNIPAm的接枝密度和浓度对(A)凝胶化温度和(B)凝胶化时间的影响。理论取代度(DS)：在10％(w/v)的浓度下，S5为100％，S4为80％，S3为64％，S2为40％，和S1为30％。S6：在100％的DS和在15％的浓度。

图22.在HA-g-PNIPAm 17k中的可调胺基团，结构No.5、No.2、No.6和No.4分别具有100％、40％、50％和80％的PNIPAm DS。

图23.使用大鼠模型的HA-g-PNIPAm水凝胶的可注射性和降解性(在15％(w/v)的浓度)。照片图像显示(A)关节内注射至大鼠中。(B)注射后立即形成水凝胶。(C)注射后21天水凝胶降解。

图24.从HA-g-PNIPAm水凝胶释放缀合Alexa Fluor 680的BSA的活体荧光成像。(n＝4)

图25.作为时间函数的膝关节发出的总辐射效率。从HA-g-PNIPAm水凝胶释放的缀合Alexa Fluor 680的BSA(BSA-AF)在关节内注射后6-12小时显示最大浓度，且显示持续释放曲线，并且在膝关节中检测到BSA-AF超过24小时。

图26.注射后72小时不同组织的离体荧光成像。

具体实施方式

为了促进对本发明的原理的理解，现在将参考附图中示出的实施方案，并且将使用特定语言来描述这些实施方案。然而，应理解的是，其由此不旨在限制本发明的范围。

虽然在本发明的附图和说明书中详细说明和描述了本发明的概念，但是附图中的结果及其描述被认为是示例性的而非限制性的；应当理解，仅示出和描述了示例性实施方案，并且希望保护落入本发明精神内的所有改变和修改。

除非另外定义，否则科学和技术的命名具有与本发明内容的领域内普通技术人员通常理解的含义相同的含义。

如本发明所用，取代基(例如，PNIPAm或胺基团)的“取代度”(DS)是与聚合物HA的总单体单元连接的取代基(例如，PNIPAm或胺基团)的(平均)数目。例如，HA的理论DS等于(取代基数目)/(聚合物HA的单体单元数目)。由于聚合物HA的每个单体单元含有一个-COOH，因此DS＝(取代基的数目)/(-COOH的数目)。

响应于未满足的需要，本发明公开了包括官能化透明质酸(HA)的响应性高弹性可注射水凝胶的开发。

HA是一种免疫中性多糖，由[β(1,4)-D-葡萄糖醛酸-β(1,3)-N-乙酰基-D-葡糖胺)连接基的交替二糖单元组成[5]。HA是唯一广泛分布于全身的非硫酸化糖胺聚糖，特别是在关节滑膜、眼玻璃体和皮肤真皮中。HA主要位于细胞外和细胞周围基质。在功能上，HA有助于流体结缔组织包括滑液和玻璃体液的弹性粘度，并调节水合和水通过组织的运输[6]。HA的酶促降解来自三种酶的作用：透明质酸酶、β-葡糖醛酸糖苷酶和β-n乙酰基-己糖胺酶，这解释了HA衍生的水凝胶的可生物降解性质[7]。此外，HA已在临床上使用超过30年[8,9]。例如，自1997年以来，它已被美国食品和药物管理局批准用于治疗人类骨关节炎[10]。

由于HA的主要优点，交联的基于HA的聚合物生物材料被广泛用于药物递送载体，所述优点包括：(i)生物降解性和生物相容性；(ii)由于羧酸和羟基丰富而易于化学改性；(iii)高潜在载药量；(iv)其内在靶向特性，这是由于与受体如CD44、Toll2、Toll4、RAAMM受体或用于胞吞的透明质酸受体的选择性相互作用；(vi)从基于HA的聚合物生物材料降解的HA可以用作关节中的润滑剂和减震器。HA可以稳定关节功能，因为它在低剪切下具有润滑性能，在高剪切下具有增加的摩擦力。HA薄层在软骨和软骨/半月板表面之间起到减震器作用；以及(vii)HA涂覆疼痛受体以防止与肽激动剂的结合[11,12]。

交联的基于HA的聚合物生物材料可以用于组织工程，部分原因在于它们有效地包封细胞的能力。可以通过改变控制网络孔径、水含量、机械性质和细胞-材料相互作用的交联密度来控制机械和结构性质。在一些情况下，交联的聚合物或凝胶可具有高的组织样水含量，其可允许营养物和废物运输。HA在组织整合中，包括伤口愈合[13]、细胞粘附和增殖[14]、细胞运动、血管生成、细胞信号传导和基质组织[9]，具有许多有用的生物学特性。

根据至少一个实施方案，可以遵循两种主要策略制备基于HA的聚合物基质：(i)'接枝至'和(ii)'接枝自'策略，如图1所示。

“接枝至”策略涉及通过物理吸附或共价键形成(化学吸附)附着预制聚合物[15]。HA可以通过多种方式进行修饰，以改变所得材料的性质，包括导致疏水性和生物活性的修饰[10]。部分地，本发明提供了包含至少一个由至少一个官能团部分(functional groupmoiety)官能化的HA单体单元的组合物。HA的化学修饰可以靶向三种官能团：葡糖醛酸羧酸、伯羟基和仲羟基，和N-乙酰基(脱酰胺后)。在一些实施方案中，提供了本发明中的HA组合物，其可以由式I、II、III和IV表示(图2)。

HA主链中的羧酸酯可以通过碳化二亚胺介导的反应、酯化和酰胺化来改性。HA主链中的羟基可以通过醚化阳离子、二乙烯基砜交联、酯化和双环氧化物交联来改性。另外，通过HA的高碘酸盐氧化可以实现将二醇转化为醛。最后，HA的N-乙酰基的脱乙酰化恢复了氨基，其然后可以使用相同的酰胺化与酸反应。

官能团R₁、R₂、R₃、R₄和R₅包括以下中的任何一个或者组合：卤代乙酸酯、二酰肼、胺、硫醇、羧酸、醛、酮、在芳族环上的活性氢部位、二烯、叠氮异硫氰酸酯、异氰酸酯、酰基叠氮化物、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)酯、磺基-NHS、磺酰氯、环氧化物、碳酸酯、芳基卤化物、亚氨酸酯、碳化二亚胺(例如，N,N’-二环己基碳化二亚胺(DCC)和1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺(EDC))、烷基磷酸酯化合物、酸酐、氟代苯基酯、羟基甲基膦、胍基、碘代乙酰基衍生物、马来酰亚胺、氮杂环丙烷、丙烯酰基衍生物、芳基化剂、二硫化物衍生物、乙烯基砜、苯基硫酯、顺铂、重氮基乙酸盐、羰基二咪唑、氧杂环丙烷、N,N’-二琥珀酰亚胺基碳酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺基氯甲酸酯、卤代烷基、肼、马来酰亚胺、炔烃和结合磷的氯。

遥爪聚合物可为合成聚合物和天然聚合物。合成聚合物包括以下中的任何一个或者组合：聚(脂族酯)(例如，聚(丙交酯)(PLA)、聚(ε-己内酯)(PCL)、聚(羟乙酸)(PGA)、聚(乳酸-共聚-羟乙酸)(PLGA)、聚(三亚甲基碳酸酯)(PTMC)、聚二噁烷酮(PDS)、聚(原酸酯)、聚酸酐、聚(酸酐-共聚-酰亚胺)、聚(酸酐-酯)、聚氨酯(例如，degrapol)、聚(酰胺)、聚(酯酰胺)、聚(原酸酯)、聚(二噁烷酮)、聚(缩醛)、聚(缩酮)、聚(碳酸酯)、聚(原碳酸酯)、聚(羟基丁酸酯)、聚(羟基-戊酸酯)、聚(草酸亚烷基酯)、聚(琥珀酸亚烷基酯)、聚(苹果酸)、聚(氨基酸)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(羟基纤维素)、聚(癸二酸甘油酯)、聚(乙烯亚胺)、聚(丙烯酸)(PAA)、聚(甲基丙烯酸N,N′-二乙基氨基乙基酯、聚乙二醇(PEG)、聚(氧化丙烯)(PPO)、PEO-PPO嵌段共聚物(例如，普流尼克(或者泊洛沙姆)，和tetronic)、聚(乙烯醇)(PVA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)、聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)(PDEAAm)、聚(噁唑啉)(例如，聚(2-甲基噁唑啉和聚(2-乙基-2-噁唑啉)、低聚(乙二醇)富马酸酯(OPF)、聚(富马酸丙二醇酯)、聚(氰基丙烯酸烷基酯)、聚(丙烯酰胺)、合成的聚(氨基酸)(例如，聚(L-谷氨酸)(L-PGA)和聚(天冬氨酸))、聚磷腈、聚(磷酸酯)及其共混物。

合成的遥爪聚合物可通过常规方法制备，例如本体聚合、溶液(或均相)聚合、悬浮聚合、乳液聚合、辐射聚合(使用γ射线，电子束等)。合成的遥爪聚合物可通过加成或链增长聚合、配位聚合、缩合或逐步增长聚合制备。加成或链增长聚合包括自由基聚合、受控活性自由基聚合(例如原子转移自由基聚合(ATRP)、可逆加成断裂转移(RAFT)聚合，和氮氧化物介导的自由基聚合(NMP))，阳离子聚合、阴离子聚合等。

天然聚合物包括以下中的任何一种或者组合：纤维蛋白、胶原、基质胶、弹性蛋白、弹性蛋白样肽、白蛋白、天然聚(氨基酸)(例如，藻青素、聚(ε-l-赖氨酸)、聚(γ-谷氨酸))、多糖(例如，壳聚糖、葡聚糖、硫酸软骨素、琼脂糖、藻酸盐、甲基纤维素和肝素)，及其共混物。

官能HA和遥爪聚合物的缀合可通过碳化二亚胺介导的反应、酯化、酰胺化、醛和酮反应、活性氢反应、光化学反应、叠氮化物-炔烃环加成(例如，铜催化的叠氮化物-炔烃环加成(CuAAC)、无铜叠氮化物-炔烃huisgen环加成)、硫醇-点击反应、狄尔斯-阿德耳反应、氧化腈环加成，和酶促交联策略(例如，辣根过氧化物酶和过氧化氢)实现。

缀合的连接包括以下中的任何一种或者组合：异硫脲、异脲、酰胺、磺酰胺、席夫碱、仲胺、氨基甲酸酯、芳基胺、脒、氨基磷酸酯、硫醚、二硫化物、β-硫代磺酰基、酯、氨基甲酸酯、腙、重氮基、三唑、碳水化合物，和氨基酸酯键。

或者，可通过'接枝自'方法制备交联的基于HA的聚合物基质(图1)。'接枝自'方法包括用含有最终能够引发第二单体聚合的官能团的单体单元制备主链聚合物的前体[15]。在该实施方案中，至少一个HA的单体单元与可聚合部分、引发剂、RAFT剂和引发-转移-终止剂(iniferter)中的至少一个缀合。

可聚合部分包括在暴露于聚合引发剂时能够聚合的任何部分。可聚合部分可包括烯基部分，例如丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、低聚丙烯酸酯、低聚甲基丙烯酸酯、乙基丙烯酸酯、衣康酸酯丙烯酰胺、醛、烯键式不饱和单体。烯键式不饱和单体可包括丙烯酸的或甲基丙烯酸的烷基酯、相同酸的腈和酰胺、含羧酸基团的不饱和单体和聚烯键式不饱和单体。丙烯酸的或甲基丙烯酸的烷基酯的实例是甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸苄酯、相同酸的羟烷基酯(例如丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯和甲基丙烯酸2-羟丙酯)。相同酸的腈和酰胺的实例是丙烯腈、甲基丙烯腈和甲基丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、偏二氯乙烯、氯乙烯和乙烯基芳族化合物如苯乙烯、叔丁基苯乙烯和乙烯基甲苯、马来酸二烷基酯、衣康酸二烷基酯、亚甲基丙二酸二烷基酯、异戊二烯和丁二烯。含有羧酸基团的不饱和单体的实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、衣康酸单烷基酯。聚烯键式不饱和单体的实例包括丁二烯、异戊二烯、甲基丙烯酸烯丙酯、烷基二醇的二丙烯酸酯(例如二丙烯酸丁二醇酯和二丙烯酸己二醇酯，和二乙烯基苯)。

RAFT试剂部分包括能够捕获增长的聚合物基团并释放聚合物片段作为基团以实现高度受控的聚合的任何部分[16]。RAFT剂部分可包括二硫代苯甲酸酯(例如二硫代苯甲酸枯基酯、二硫代苯甲酸氰基戊酸酯)、三硫代碳酸酯(例如4-氰基-4-(十二烷基硫烷基硫代羰基)硫烷基戊酸、邻苯二甲酰亚胺基甲基三硫代碳酸酯、S-1-十二烷基-S'-(a,a')-二甲基-a"-乙酸)三硫代碳酸酯(DATC)、3,5-双(2-十二烷基硫基硫代甲酰硫基-1-氧代丙氧基)苯甲酸、4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫代羰基)硫烷基]戊醇、4-氰基-4-[(十二烷基硫烷基硫代羰基)硫烷基]戊酸)和黄原酸酯。

ATRP引发剂部分包括能够在ATRP过程中引发聚合的任何部分[17]。ATRP引发剂部分的实例包括但不限于2-溴丙腈(BPN)、2-溴异丁酸乙酯(BriB)、2-溴丙酸乙酯(EBrP)、2-溴丙酸甲酯、1-苯基乙基溴(1-PEBr)、甲苯磺酰氯(TsCl)、1-氰基-1-甲基乙基二乙基二硫代氨基甲酸酯(MANDC)、2-(N,N-二乙基二硫代氨基甲酰基)-异丁酸乙酯(EMADC)和2,6-二溴庚二酸二甲酯(DMDBHD)。

NMP引发-转移-终止剂包括但不限于2,2,6,6-四甲基哌啶氧基(TEMPO)和基于TEMPO的衍生物。基于TEMPO的衍生物包括但不限于4-乙酰氨基-TEMPO、4-乙酰氨基-2,2,6,6-四甲基哌啶1-氧基嘌呤(purum)、4-氨基-TEMPO、2-氮杂金刚烷-N-氧基、4-(2-溴乙酰氨基)-TEMPO、4-羧基-TEMPO、4-氰基-TEMPO、4-羟基-TEMPO嘌呤、4-羟基-TEMPO嘌呤、4-羟基-TEMPO苯甲酸酯、4-(2-碘乙酰氨基)-TEMPO、4-异硫氰酸根-TEMPO、4-马来酰亚胺基-TEMPO、4-甲氧基-TEMPO、4-氧代-TEMPO、4-膦酰氧基-TEMPO水合物、2,2,6,6-四甲基-4-(甲基磺酰氧基)-1-哌啶氧基。

本发明的聚合反应可通过常规方法进行，如本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合、辐射聚合(使用γ射线、电子束等)、自由基聚合、受控活性自由基聚合(例如ATRP、RAFT聚合和NMP)、光聚合、开环聚合和逐步增长聚合等。

聚合引发剂包括但不限于机电辐射、热引发剂、氧化还原引发剂和光引发剂。聚合的引发可以通过用波长在约200至约700nm之间的光照射来完成。氧化还原型引发剂可以是这些引发剂、四甲基乙烯、亚铁盐、亚硫酸氢钠或类似还原剂等中的一种或其组合。有用的光引发剂的实例包括2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮或乙基曙红(10^-4至10^-2M)和三乙醇胺(0.001至0.1M)的组合。热引发剂的实例包括但不限于4,4-偶氮双(4-氰基戊酸)、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈(AIBN)、过氧化二叔丁基等。这种体系在生理温度下引发自由基聚合，包括例如有或没有四甲基乙二胺存在下的过硫酸钾；有或没有三乙醇胺存在下的过氧化苯甲酰；在亚硫酸氢钠存在下的过硫酸铵。

通过物理相互作用或化学相互作用(例如聚合物-药物缀合)在聚合物基质体系内包封麻醉药、镇痛药和抗生素而开发基于HA的药物递送平台。

物理相互作用包括以下中的任何一种或者组合：疏水相互作用、亲水相互作用、氢键合和分子间静电相互作用。

聚合物-治疗性缀合反应包括以下中的任何一种或者组合：胺反应、硫醇反应(例如硫醇-烯烃点击反应、迈克尔加成)、羧酸酯反应、羟基反应、醛和酮反应、活性氢反应、光化学反应和环加成反应(例如狄尔斯-阿德耳反应、CuAAC、无铜叠氮化物-炔烃huisgen环加成)。

缀合的连接基包括以下中的任何一种或者组合：异硫脲、异脲、酰胺、磺酰胺、席夫碱、仲胺、氨基甲酸酯、芳基胺、脒、氨基磷酸酯、硫醚、二硫化物、β-硫代磺酰基、酯、氨基甲酸酯、腙、重氮基、2+4环加成、1,2,3-三唑、碳水化合物和氨基酸酯键。

实施例:

实施例1

材料

透明质酸钠盐(HA)购自Carbosynth Limited(Berkshire,UK)。N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)购自Aldrich并在使用之前通过在己烷(3:1)中重结晶纯化。S-1-十二烷基-S’-(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯(DATC)根据相关文献[18]合成。

实施例2

通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合和硫醇-烯烃点击反应的组合合成HA-g-PNIPAm(图3)。选择PNIPAm是基于其生物相容性[19]和热响应相变特性(即，亲水性环-疏水性球体转变发生在32℃附近)[20,21]。制备明确定义分子量的聚合物的RAFT聚合与硫醇-烯烃“点击”化学的有效偶联机制的组合允许具有不同物理性质的HA水凝胶的高度受控形成。HA-g-PNIPAm的优点如图4所示。

(1)HA-ADH的合成。将HA(100mg)溶解在20mL水中以制备5mg/mL的HA溶液。将40倍摩尔过量的固体己二酸二酰肼(ADH)(1.736g)加入到溶液中并通过混合10分钟完全溶解。通过加入1.0N HCl将混合溶液的pH调节至4.8。之后，加入四倍摩尔过量的固体EDC(0.191g)。通过加入1.0N HCl将混合溶液的pH值保持在4.8。通过用1.0N NaOH将反应溶液的pH升至7.0来终止反应。将反应溶液对大量过量的100mM NaCl溶液透析，然后使用透析膜(MWCO，12-14kDa)对25体积％乙醇和去离子水透析。最后将所得溶液冻干3天[13]。

(2)HA-NAS的合成。将100mg HA-ADH溶于20mL蒸馏水中。随后将N-丙烯酰氧基琥珀酰亚胺(NAS)(0.5g，3mmol)加入到HA-ADH溶液中。通过在室温搅拌继续反应12小时。使用透析膜(MWCO，12-14kDa)，将HA-NAS针对100mM NaCl溶液进行彻底透析，然后对25体积％乙醇和去离子水进行透析。然后将产物冻干3天，获得固体丙烯酸化HA(HA-NAS)。

(3)通过RAFT聚合合成羧基封端的PNIPAm。将NIPAm(3.0g，94mmol)、DATC(0.1000g，0.35mmol)、AIBN(10.0mg，0.0625mmol)和DMF(5.0mL)的混合物置于10mL聚合管中。通过吹扫氩气除去氧气后，将密封管浸入保持在60℃的温控油浴中并搅拌24小时。停止加热后，将反应混合物用THF溶解，然后在10倍乙醚中沉淀。过滤收集聚合物，并在40℃的真空烘箱中干燥[21]。

(4)PNIPAm的氨解。将PNIPAm和己胺的THF溶液在室温反应过夜，将反应混合物从己烷中析出三次，得到氨解产物，硫醇化的PNIPAm(PNIPAm-SH)。

(5)通过硫醇-烯烃点击反应将HA-NAS与PNIPAm-SH缀合。然后将PNIPAm-SH和HA-NAS溶解在去离子(DI)水中。搅拌过夜后，通过对DI水透析(MWCO 50kDa)纯化所得溶液。然后通过冷冻干燥回收产物(HA-g-PNIPAm)，其为白色粉末。通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)(图6)和¹H核磁共振(NMR)谱(图7)确认每个步骤中产物的化学结构。NMR谱在BrukerARX400MHz上获得。D₂O被用作所有样品的溶剂，报告的谱代表平均64次扫描。

实施例3

使用RAFT聚合通过‘接枝自’方法合成HA-g-PNIPAm(图4)。

(1)合成基于HA的大分子RAFT剂。为了使透明质酸可溶于DMSO，使HA的钠离子与亲脂性四丁基铵(TBA)离子交换。将HANa(10mg/mL)的水溶液(1L)进行离子交换柱色谱(Dowex50w×8[H+]，Dow Chemicals，Midland，MI)，得到HA的水溶液(1.5L)[22]。接下来，将四丁基溴化铵加入到1000mL1％(w/w)HA水溶液中并在室温下混合2小时。将混合物以5000rpm离心2分钟以除去树脂。将获得的HA-TBA溶液冻干。通过FTIR和¹H NMR证实了成功合成HA-TBA。在50℃和氮气氛下制备1％(w/v)HA-TBA的DMSO溶液(100mL)。随后，根据所需的取代度(DS)，加入0.2g DMAP和计算量的DATC和DCC。将溶液在50℃下搅拌48小时。通过在乙醚中析出3次获得HA-DATC。通过UV-vis证实了成功合成HA-DATC。

(2)RAFT聚合。合成HA-g-PNIPAm纳米复合材料的聚合条件如下：HA-DATC:AIBN:PNIPAm＝1:0.2:500和反应混合物。详细地，向Schlenk烧瓶中加入80mg HA-DATC、1gNIPAm、2mL无水DMSO和0.55mg AIBN。通过四次冷冻-泵-解冻循环使反应混合物脱气，然后将其置于70℃的振荡器中。在反应时间之后，通过液氮冷却终止聚合反应，并将反应混合物在10倍冷乙醚中析出，并在40℃真空干燥。通过重量分析确定转化率。

实施例4

水凝胶形成和凝胶化时间。简而言之，将室温下的HA-g-PNIPAm溶液(1-20w/v％)快速放入37℃的水浴中。形成凝胶的时间(表示为凝胶化时间)定义为当凝胶在倒置状态下1分钟没有流动性时的时间[23]。实验一式三份进行。表1显示了各种浓度和分子量的HA-g-PNIPAm的凝胶化温度和凝胶化时间。

表1.HA-g-PNIPAm水凝胶的凝胶化温度和时间。

实施例5

流变学表征。使用新的Discovery系列混合流变仪(DHR)-3(TA)，使用平行板(20mm直径，0℃)配置在37℃以振荡模式进行流变学实验。使用20mm平行板几何形状在37℃进行应变扫描和频率扫描。进行时间扫描以确定水凝胶的凝胶化时间。每个水凝胶样品仅用于一次测试。每个测试一式三份进行，数据代表三次测试的平均值，并具有相应的标准偏差。确定胶凝化时间和模量的测试时间非常短，因此不需要使用加湿室或阱来进行这些实验。

HA-g-PNIPAm在室温可溶于水，但在生理温度下在其浓度范围内(5-15％w/v)迅速形成水凝胶，如通过反向方法所证明的(图8和图9)。水凝胶在压缩时能够保持其弹性和形状(图10)。流变学测试(图11)显示HA-g-PNIPAm浓度的增加显著增加了水凝胶硬度。因此，15％和10％HA-g-PNIPAm水凝胶的弹性模量分别为～42kPa和～32kPa，这表明它们的高弹性性质是由于水凝胶内的双氢键网络(图12)。

实施例6

体外药物释放

在基于膜的扩散系统中评估体外吗啡释放。制备吗啡和具有不同浓度(5-15％w/v)的HA-g-PNIPAm并装入3mL注射器中。将水凝胶在37℃培养箱中平衡10分钟。然后将水凝胶分配到12孔板中的细胞培养插入物(12mm直径，3μm孔径(Corning Incorporated，USA))中。然后将水凝胶用PBS浸没，将孔板置于37℃水浴中。以指定的时间间隔，从各个孔取出1mL溶液并用预热的水代替。通过UV分光光度法在263nm处测定来自缓冲溶液的吗啡浓度。

由于吗啡从负载吗啡的HA-g-PNIPAm水凝胶中扩散，在48小时内观察到持续的吗啡释放曲线(图13)。我们的水凝胶系统也显示了简单地通过调节HA-g-PNIPAm浓度来调节释放曲线的可行性：48小时后，15％HA-g-PNIPAM水凝胶具有最慢的分布，具有～70％的累积释放；10％HA-g-PNIPAM水凝胶显示出中间释放曲线，具有～80％的累积释放。该结果与流变学数据得出的结论一致。在另一项体外研究中，水凝胶支持软骨细胞和骨髓来源干细胞的细胞生长，在培养过程中具有高生存力，这意味着我们的水凝胶具有细胞相容性。

实施例7

通过皮下注射的体内药物释放

为了评估我们的水凝胶递送系统用于镇痛的有效性，使用了清醒大鼠模型，其允许定量血浆中吗啡的释放以及评估水凝胶的生物相容性。体内功效评估的具体方案设计如下：

(1)动物种群。将大鼠(样本大小n＝10)登记在研究中。该研究在临床前试验中随机化并且不知情。将每只sprague dawley大鼠分配至3个治疗组中的1个，所述3个治疗组包括负载吗啡的水凝胶、阳性对照(吗啡，皮下)、阴性对照(盐水/水凝胶)。

(2)手术程序。在无菌条件下对各只大鼠进行手术。在麻醉室中使用异氟醚(3-5％)，以用异氟醚(1.5-3％)和面罩进行诱导和维持。剃去背部和腹部颈部的毛，用Nolvasan擦洗，并用酒精替换。侧面的两侧均以1x1方形剃毛。在我们的初步研究中，3天后可见水凝胶袋，证实通过注射器皮下注射大分子溶液形成了水凝胶，并可允许在数天内持续释放(图14)。

(3)药代动力学研究。在颈动脉插管后24小时，在清醒大鼠模型中使用颈动脉放置方法在设计的时间点从皮下端口取血样。倾析的血浆经SPE萃取。另外，鉴定了HPLC-质谱(HLPC-MS)方法用于可靠地测定大鼠中吗啡的血浆水平。在HPLC-MS之前，通过单一固相萃取(SPE)方法从血浆样品中提取分析物和内标(吗啡-d3)。我们的标准校准曲线在10-1000ng/mL范围内呈线性(r＝0.999)。吗啡从HA-g-PNIPAm水凝胶的体内药物释放显示在图15中。体内研究表明，HA-g-PNIPAm水凝胶使吗啡能够以超过治疗血浆浓度(10ng/mL)持续释放[24]长达48h(图15)。

(4)统计分析。使用Shapiro Wilk测试进行描述性统计和数据正态性测试。根据数据的正态性，将采用ANOVA(如果数据是正态的)或将利用KruskalWallis ANOVA统计检验(如果是非参数的)来比较治疗组。显著性设定为P<0.05。

实施例8

通过关节内注射的体内药物释放

在犬动物模型中进行负载吗啡的新型水凝胶的体内研究，以确定该系统在疼痛缓解研究中的有效性以及在狗和可能的男人中的镇痛作用的持续时间。用于镇痛药或麻醉药的关节内递送的可注射水凝胶的示意图显示在图16中。体内功效评估的具体方案设计如下[25]:

(1)动物。患有前十字韧带断裂的客户所有的狗将在获得所有者知情同意的情况下参加研究。

(2)实验设计。研究设计是前瞻性、随机和盲法临床试验。随机数字表将用于将狗分配到4个治疗组中的1个以用于关节内给药以下药物：盐水溶液(对照组)、吗啡组(对照组)、仅水凝胶(对照组)和负载吗啡的水凝胶(治疗组)。

(3)程序。在手术前，将所有的狗用氢吗啡酮(0.1mg/kg IM)和乙酰丙嗪(0.01mg/kg IM)预先给药，并用异丙酚(4-6mg/kg，IV)诱导麻醉，并用在100％氧气中的异氟醚(1-2.5％产生效果)维持。通过内侧皮肤和关节切开术方法的常规胫骨结节前移术(TTA)或胫骨平台矫正截骨术(TPLO)将由经过委员会认证的兽医或在这些技术方面经验丰富的外科住院医师进行。

(4)疼痛评估和评分。使用两种疼痛评分系统采用的修改标准、软组织手术的动态和交互式视觉模拟评分(DIVAS)和针对后腿膝关节切开术研究开发的多因素疼痛评分(MPS)评估所有狗的疼痛迹象。疼痛评分评估将由训练有素的研究者在关节内注射后2、4、6、8、10、12、16、20和24小时进行，所述研究者对使用的关节内制剂不知情。

救援参数。如果在评估时得分系统超过：70mm(对于DIVAS)；6的Glascow Scale复合疼痛量表，将对狗给予全身性救助镇痛。

另外的公开内容在附录A中找到，在此提交，其全部内容通过引用结合到本发明中。

本领域技术人员将认识到，可以对上述具体实施方式进行多种修改。实现方式不应限于所描述的特定限制。其他实现方式也是可能的。另外，本发明引用的所有参考文献均指示本领域技术水平，并通过引用整体并入本发明。

文献:

[1]Uhrich KE,Cannizzaro SM,Langer RS,Shakesheff KM.Polymeric Systemsfor Controlled Drug Release.Chemical Reviews.1999；99:3181-98.

[2]Hoare TR,Kohane DS.Hydrogels in drug delivery:Progress andchallenges.Polymer.2008；49:1993-2007.

[3]Bagshaw KR,Hanenbaum CL,Carbone EJ,Lo KW,Laurencin CT,Walker J等人Pain management via local anesthetics and responsive hydrogels.Therapeuticdelivery.2015；6:165-76.

[4]Calvert P.Hydrogels for Soft Machines.Advanced Materials.2009；21:743-56.

[5]Julian T,Yujie M,Bruekers SMC,Shaohua M,Huck WTS.25th AnniversaryArticle:Designer Hydrogels for Cell Cultures:A Materials SelectionGuide.Advanced Materials.2014；26:125–48.

[6]Lee KY,Mooney DJ.Hydrogels for tissue engineering.Chem Rev.2001；101:1869-79.

[7]Necas J,Bartosikova L,Brauner P,Kolar J.Hyaluronic acid(hyaluronan):a review.Veterinarni medicina.2008；53:397-411.

[8]Burdick JA,Prestwich GD.Hyaluronic Acid Hydrogels for BiomedicalApplications.Advanced Materials.2011；23:H41-H56.

[9]Thiele J,Ma Y,Bruekers SMC,Ma S,Huck WTS.25th Anniversary Article:Designer Hydrogels for Cell Cultures:A Materials Selection Guide.AdvancedMaterials.2014；26:125-48.

[10]Bhatia D,Bejarano T,Novo M.Current interventions in themanagement of knee osteoarthritis.Journal of Pharmacy&BioalliedSciences.2013；5:30-8.

[11]Moskowitz RW.Osteoarthritis:diagnosis and medical/surgicalmanagement:Lippincott Williams&Wilkins；2007.

[12]Mero A,Campisi M.Hyaluronic acid bioconjugates for the deliveryof bioactive molecules.Polymers.2014；6:346-69.

[13]Kirker KR,Luo Y,Nielson JH,Shelby J,PrestwichGD.Glycosaminoglycan hydrogel films as bio-interactive dressings for woundhealing.Biomaterials.2002；23:3661-71.

[14]Hu X,Li D,Zhou F,Gao C.Biological hydrogel synthesized fromhyaluronic acid,gelatin and chondroitin sulfate by click chemistry.ActaBiomaterialia.2011；7:1618-26.

[15]Grigoriadis C,Nese A,Matyjaszewski K,Pakula T,Butt H-J,FloudasG.Dynamic Homogeneity by Architectural Design–BottlebrushPolymers.Macromolecular Chemistry and Physics.2012；213:1311-20.

[16]Motokucho S,Sudo A,Endo T.Polymer having a trithiocarbonatemoiety in the main chain:Application to reversible addition–fragmentationchain transfer controlled thermal and photoinduced monomer insertionpolymerizations.Journal of Polymer Science Part A:Polymer Chemistry.2006；44:6324-31.

[17]Matyjaszewski K.AtomTransfer Radical Polymerization(ATRP):CurrentStatus and Future Perspectives.Macromolecules.2012；45:4015-39.

[18]Lai JT,Filla D,Shea R.Functional polymers from novel carboxyl-terminated trithiocarbonates as highly efficient RAFTagents.Macromolecules.2002；35:6754-6.

[19]Cooperstein MA,Canavan HE.Assessment of cytotoxicity of(N-isopropyl acrylamide)and Poly(N-isopropyl acrylamide)-coatedsurfaces.Biointerphases.2013；8:19.

[20]Eeckman F,AJ,Amighi K.Synthesis and characterization ofthermosensitive copolymers for oral controlled drug delivery.European PolymerJournal.2004；40:873-81.

[21]Hua D,Jiang J,Kuang L,Jiang J,Zheng W,Liang H.Smart Chitosan-Based Stimuli-Responsive Nanocarriers for the Controlled Delivery ofHydrophobic Pharmaceuticals.Macromolecules.2011；44:1298-302.

[22]Ohya S,Nakayama Y,Matsuda T.Thermoresponsive artificialextracellular matrix for tissue engineering:hyaluronic acid bioconjugatedwith poly(N-isopropylacrylamide)grafts.Biomacromolecules.2001；2:856-63.

[23]Cai S,Liu Y,Shu XZ,Prestwich GD.Injectable glycosaminoglycanhydrogels for controlled release of human basic fibroblast growthfactor.Biomaterials.2005；26:6054-67.

[24]Linares OA,Linares AL.Computational Opioid Prescribing:A NovelApplication of Clinical Pharmacokinetics.Journal of Pain&Palliative CarePharmacotherapy.2011；25:125-35.

[25]Soto N,Fauber AE,Ko JC,Moore GE,Lambrechts NE.Analgesic effect ofintra-articularly administered morphine,dexmedetomidine,or a morphine-dexmedetomidine combination immediately following stifle joint surgery indogs.Journal of the American Veterinary Medical Association.2014；244:1291-7.

Claims

1.组合物，其包含聚合物基质，所述聚合物基质包含与遥爪聚合物的至少一个单元交联的至少100个单体单元的官能化的透明质酸(HA)。

2.根据权利要求1的组合物，其中所述官能化的透明质酸包含式I-IV:

其中R₁、R₂、R₃、R₄和R₅可包括以下中的任何一种或者组合：卤代乙酸酯、二酰肼、胺、硫醇、羧酸、醛、酮、在芳族环上的活性氢部位、二烯、叠氮异硫氰酸酯、异氰酸酯、酰基叠氮化物、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)酯、磺基-NHS、磺酰氯、环氧化物、碳酸酯、芳基卤化物、亚氨酸酯、碳化二亚胺(例如，N,N’-二环己基碳化二亚胺(DCC)和1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺(EDC))、烷基磷酸酯化合物、酸酐、氟代苯基酯、羟基甲基膦、胍基、碘代乙酰基衍生物、马来酰亚胺、氮杂环丙烷、丙烯酰基衍生物、芳基化剂、二硫化物衍生物、乙烯基砜、苯基硫酯、顺铂、重氮基乙酸酯、羰基二咪唑、氧杂环丙烷、N,N’-二琥珀酰亚胺基碳酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺基氯甲酸酯、卤代烷基、肼、炔和结合磷的氯。

3.根据权利要求1的组合物，其中所述遥爪聚合物选自以下中的任何一种或者其组合：聚(脂族酯)(例如，聚(丙交酯)(PLA)、聚(ε-己内酯)(PCL)、聚(羟乙酸)(PGA)、聚(乳酸-共聚-羟乙酸)(PLGA)、聚(三亚甲基碳酸酯)(PTMC)、聚二噁烷酮(PDS)、聚(原酸酯)、聚酸酐、聚(酸酐-共聚-酰亚胺)、聚(酸酐-酯)、聚氨酯(例如，degrapol)、聚(酰胺)、聚(酯酰胺)、聚(原酸酯)、聚(二噁烷酮)、聚(缩醛)、聚(缩酮)、聚(碳酸酯)、聚(原碳酸酯)、聚(羟基丁酸酯)、聚(羟基-戊酸酯)、聚(草酸亚烷基酯)、聚(琥珀酸亚烷基酯)、聚(苹果酸)、聚(氨基酸)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(羟基纤维素)、聚(癸二酸甘油酯)、聚(乙烯亚胺)、聚(丙烯酸)(PAA)、聚(甲基丙烯酸N,N′-二乙基氨基乙基酯)、聚乙二醇(PEG)、聚(氧化丙烯)(PPO)、PEO-PPO嵌段共聚物(例如，普流尼克(或者泊洛沙姆)，和tetronic)、聚(乙烯醇)(PVA)、聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)、聚(N,N-二乙基丙烯酰胺)(PDEAAm)、聚(噁唑啉)(例如，聚(2-甲基噁唑啉和聚(2-乙基-2-噁唑啉)、低聚(乙二醇)富马酸酯(OPF)、聚(富马酸丙二醇酯)、聚(氰基丙烯酸烷基酯)、聚(丙烯酰胺)、合成聚(氨基酸)(例如，聚(L-谷氨酸)(L-PGA)和聚(天冬氨酸))、聚磷腈和聚(磷酸酯)。

4.根据权利要求1的组合物，其中所述遥爪聚合物选自以下中的任何一种或者组合：纤维蛋白、胶原、基质胶、弹性蛋白、弹性蛋白样肽、白蛋白、天然聚(氨基酸)(例如，藻青素、聚(ε-l-赖氨酸)聚(γ-谷氨酸))、多糖(例如，壳聚糖、葡聚糖、硫酸软骨素、琼脂糖、藻酸盐、甲基纤维素和肝素)。

5.权利要求1的组合物，其中所述官能化的透明质酸包含至少一个用胺基团官能化的透明质酸的单体单元。

6.权利要求1的组合物，其中所述官能化的透明质酸包含至少一个用丙烯酸酯基团官能化的透明质酸的单体单元。

7.权利要求1的组合物，其中所述遥爪聚合物为硫醇化的聚(N-异丙基丙烯酰胺)PNIPAm。

8.制备基于透明质酸(HA)的聚合物基质的方法，所述聚合物基质包含与遥爪聚合物的至少一个单元交联的具有至少100个单体单元的官能化的透明质酸，其包括以下步骤：

制备具有至少100个单体单元的官能化的透明质酸；

制备预加工的官能遥爪聚合物；

通过碳化二亚胺介导的反应、酯化、酰胺化、醛和酮反应、活性氢反应、光化学反应、叠氮化物-炔烃环加成(例如，铜催化的叠氮化物-炔烃环加成(CuAAC)、无铜叠氮化物-炔烃huisgen环加成、硫醇-点击反应、狄尔斯-阿德耳反应、氧化腈环加成和酶促交联策略(例如，辣根过氧化物酶和过氧化氢)，使所述官能化的透明质酸与所述官能遥爪聚合物交联。

9.权利要求8的方法，其中所述官能遥爪聚合物为硫醇化的PNIPAm。

10.权利要求8的方法，其中所述基于HA的聚合物基质还包含聚合物的至少一个单体单元，所述聚合物可通过i)‘接枝至’和(ii)‘接枝自’策略的聚合反应制备。

11.权利要求9的方法，其中在官能化的透明质酸和硫醇化的PNIPAm之间的交联反应为巯醇-烯烃反应。

12.权利要求10的方法，其中所述‘接枝自’方法涉及官能化的透明质酸，所述官能化的透明质酸包含可聚合部分、引发剂、RAFT剂和引发-转移-终止剂中的至少一个。

13.权利要求10的方法，其中所述可聚合部分为丙烯酸酯。

14.权利要求10的方法，其中所述RAFT剂为S-1-十二烷基-S’-(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯(DATC)。

15.权利要求10的方法，其中所述聚合反应为使用PNIPAm的RAFT聚合的‘接枝自’方法。

16.一种基于聚合物的药物递送平台，其包含权利要求1的组合物，所述药物递送平台进一步通过物理相互作用或化学相互作用用聚合物基质体系包封麻醉药、镇痛药或者抗生素。

17.权利要求16的平台，其中所述物理相互作用包括以下中的任何一种或者组合：疏水相互作用、亲水相互作用、氢键合和分子间静电相互作用。

18.权利要求16的平台，其包含以下中的任何一种：阿片样物质(例如，吗啡)或者非甾类抗炎药物(NSAID)，所述非甾类抗炎药物包括氯普鲁卡因、布比卡因、利多卡因和普鲁卡因。

19.受控递送药物的方法，其包括：

观察到所述药物的释放速率随着聚合物基质的分子量增加而减少。

20.权利要求19的方法，其中所述聚合物基质为HA-g-PNIPAm以及所述药物为吗啡。