CN111194226B

CN111194226B - 吸湿性、交联涂层和生物粘合剂

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Publication number: CN111194226B
Application number: CN201880058229.7A
Authority: CN
Inventors: 特里·W·J·斯蒂勒; 伊凡·德乔迪维奇
Original assignee: Nanyang Technological University
Current assignee: Nanyang Technological University
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2022-10-14
Anticipated expiration: 2038-09-06
Also published as: WO2019050479A1; EP3678713B1; KR20200051727A; EP3678713A1; EP3678713A4; CN111194226A; US20200282102A1; US11406731B2

Abstract

根据本公开，提供了一种生物粘合剂制剂及其用途。该生物粘合剂制剂包括聚己内酯树枝状聚合物，该聚己内酯树枝状聚合物具有树枝状聚合物核和从树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链，其中，聚己内酯链中的至少一个具有与双吖丙啶共价连接的端部，并且其中，当将刺激剂施用到生物粘合剂制剂时，双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基。

Description

吸湿性、交联涂层和生物粘合剂

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年9月6日提交的第10201707244R号新加坡专利申请的优先权的权益，所述专利申请的内容出于所有目的通过引用而全部并入于此。

技术领域

本公开涉及一种生物粘合剂制剂及其用途。本公开还涉及形成这样的生物粘合剂制剂的方法。

背景技术

临床实践中组织固定的常规方法涉及诸如缝合线、针、线和螺钉的机械技术。这样的机械组织闭合倾向于对组织造成损害、需要较长的施用时间(duration ofapplication)和/或引起免疫反应。

可替代方案可以是胶状材料的应用，该胶状材料在本公开中被称为“生物粘合剂”，其已经被开发以代替上述机械技术。几种生物粘合剂产品是商业可获得的，并且它们可源自合成聚合物(例如氰基丙烯酸酯、聚酯、树枝状聚合物、聚氨酯)、蛋白质(例如纤维蛋白、明胶、白蛋白)、多糖(例如壳聚糖、葡聚糖、硫酸软骨素、透明质酸)以及仿壁虎或贻贝粘蛋白。例如，临床实践中使用的生物粘合剂通常包括氰基丙烯酸酯类粘合剂(例如Dermabond)和蛋白质类密封剂(例如Tisseel、TachoComb、TachoSil)。

Dermabond是一种设计为代替用于切口或撕裂修复的缝合线的商业组织粘合剂，当被应用时，在伤口边缘形成牢固的粘结，并且这种类型的粘合剂促进皮肤屏障下方的愈合。该粘合剂提供了一种柔性的防水伤口涂层，其外观效果可与传统的伤口密封方法相比。氰基丙烯酸酯组织粘合剂(诸如Dermabond)通过水分诱导的皮肤表面聚合反应起作用，并且形成的聚合物粘合剂结合到上皮上层，并通过氰基丙烯酸酯桥密封两个伤口边缘。然而，这是产生热量和可能的甲醛的放热反应，这可能在施用部位引起炎症，对于在微创性的手术程序中使用氰基丙烯酸酯生物粘合剂带来了很大的缺点。此外，当氰基丙烯酸酯降解时，必须考虑其溶浸剂的毒性。因此，氰基丙烯酸酯粘合剂(诸如Dermabond)的应用不适用于严重污染的伤口、溃疡、刺破的伤口、粘膜(包括粘膜皮肤交界处)或水分含量高的区域。

作为缝合线和U形钉的另一种替代例或附属物，已经使用了蛋白质类密封剂，诸如Tisseel和其他纤维蛋白生物粘合剂。这样的密封剂包含纤维蛋白原和凝血酶，它们可组合用作用于心血管手术的止血剂。蛋白质类密封剂，例如纤维蛋白类生物粘合剂引起最小的炎症，并且可被认为是生物相容的并在从数天至数周的施用时间内生物可降解。通常使用分别包含凝血酶和纤维蛋白的双注射器系统来施用该类型的密封剂。这样的密封剂的缺点包括(i)复杂的制备/施用程序，(ii)源自人血浆，这带来了病毒污染的风险，(iii)源自牛血浆，并可能引发免疫学、变应原性或致敏反应，(iv)与合成胶相比，粘合性差以及(v)要在干燥的表面上起效。

除以上之外，已经探索了可共价连接至固体基质或树枝状聚合物系统的基于自由基和卡宾前体的生物粘合剂。这样的生物粘合剂中的一种是基于接枝有4-[3-(三氟甲基)-3H-双吖丙啶-3-基]苄基溴(4-[3-(trifluoromethyl)-3H-diazirin-3-yl]benzylbromide)的聚酰胺胺(PAMAM)树枝状聚合物的水溶性、可注射的生物粘合剂(PAMAM接枝双吖丙啶)。当这样的生物粘合剂暴露于紫外(UV)光或低压活化下时，共轭双吖丙啶(conjugated diazirine)与水合组织形成共价交联。然而，这样的PAMAM树枝状聚合物生物粘合剂具有其局限性。例如，它们不能作为纯净(即未稀释)的制剂适当地分配，因为这样的制剂的所得粘度通常太高(超过100Pa.s)。因此，这样的生物粘合剂不能通过注射器很好地分配。如果将PAMAM树枝状聚合物生物粘合剂在水性溶剂(例如盐水)中稀释以降低其粘度以用于注射器施用，则由于卡宾前体(例如双吖丙啶)的水解，即使在室温下，稀释也可能损害长期存储(例如12个月或更长时间)，并且稀释不允许在潮湿的基材上进一步吸收或分散水分，这可能会阻止均匀的粘合和/或交联。

此外，在水性溶剂或甚至有机溶剂(例如，乙醇)中稀释PAMAM树枝状聚合物生物粘合剂可能限制聚合物之间的内部交联量和/或阻止均匀粘附至组织，因为含水或溶剂分子竞争与树枝状聚合物的分子内交联，从而影响材料性能并防止形成坚韧而有弹性的聚合物网络。不利地，交联的PAMAM树枝状聚合物生物粘合剂导致具有强的表面粘附力但弱的基质性质的脆性水凝胶。

PAMAM树枝状聚合物生物粘合剂的另一个限制是它们的高生产成本(每公斤超过10000美元)，这使得不希望扩大其生产规模。

鉴于以上情况，需要提供一种改善上述限制中的一个或多个的生物粘合剂。生物粘合剂至少应能够密封组织伤口。

发明内容

在第一方面中，提供一种生物粘合剂制剂，该生物粘合剂制剂包括聚己内酯树枝状聚合物，聚己内酯树枝状聚合物具有树枝状聚合物核和从树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链，其中，聚己内酯链中的至少一个具有与双吖丙啶共价连接的端部，并且其中，当将刺激剂施用到生物粘合剂制剂时，双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基。

在另一方面中，提供一种根据第一方面所描述的生物粘合剂制剂在治疗中的用途。

在另一方面中，提供一种根据第一方面所描述的生物粘合剂制剂在用于(i)预防由组织固定引起的血栓形成和/或(ii)减轻手术期间和/或手术之后的不适和/或疼痛中的用途。

在另一方面中，提供一种根据第一方面所描述的生物粘合剂制剂在制造多孔生物粘合剂复合物中的用途，该多孔生物粘合剂复合物用于(i)预防由组织固定引起的血栓形成和/或(ii)减轻手术期间和/或手术之后的不适和/或疼痛。

在另一方面中，提供一种预防由组织固定引起的血栓形成的方法，包括：

将生物粘合剂制剂植入到靶部位，其中，生物粘合剂制剂包括抗血栓形成剂和聚己内酯树枝状聚合物，其中，聚己内酯树枝状聚合物具有树枝状聚合物核和从树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链，其中，聚己内酯链中的至少一个具有与双吖丙啶共价连接的端部；以及

将刺激剂施用到生物粘合剂制剂，以将双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基，从而固化生物粘合剂制剂，以形成具有掺入有抗血栓形成剂的一个或多个表面的多孔生物粘合剂复合物。

在另一方面中，提供一种减轻手术期间和/或手术之后的不适和/或疼痛的方法，包括：

将生物粘合剂制剂植入到靶部位，其中，生物粘合剂制剂包括麻醉剂和聚己内酯树枝状聚合物，其中，聚己内酯树枝状聚合物具有树枝状聚合物核和从树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链，其中，聚己内酯链中的至少一个具有与双吖丙啶共价连接的端部；以及

将刺激剂施用到生物粘合剂制剂，以将双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基，从而固化生物粘合剂制剂，以形成具有掺入有麻醉剂的多孔生物粘合剂复合物，其中，当多孔生物粘合剂复合物经受应力时，从多孔生物粘合剂复合物中释放麻醉剂。

在另一方面中，提供一种组织固定的方法，包括：

将生物粘合剂制剂植入到要被固定的组织，其中，生物粘合剂制剂包括聚己内酯树枝状聚合物，其中，聚己内酯树枝状聚合物具有树枝状聚合物核和从树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链，其中，聚己内酯链中的至少一个具有与双吖丙啶共价连接的端部；以及

将刺激剂施用到生物粘合剂制剂，以将双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基，从而固化生物粘合剂制剂，以用于组织固定。

在另一方面中，提供一种形成生物粘合剂制剂的方法，包括：

在弱碱存在下将包括一个或多个-OH和/或-COOH基团的聚己内酯树枝状聚合物前体与双吖丙啶前体混合，以形成包括聚己内酯树枝状聚合物的混合物，其中，双吖丙啶前体由下式表示：

其中，R_a至R_e中的至少一个是氢或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基；

其中，Y是氢、卤素或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基；

用分子筛过滤混合物；以及

向过滤后的混合物添加水以沉淀聚己内酯树枝状聚合物，其中，聚己内酯树枝状聚合物包括树枝状聚合物核和从树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链，其中，聚己内酯链中的至少一个具有通过醚键或酯键与双吖丙啶共价连接的端部，并且其中，当将刺激剂施用于生物粘合剂制剂时，双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基。

在弱碱存在下将包括一个或多个-OH和/或-COOH基团的聚己内酯树枝状聚合物前体与双吖丙啶前体混合，以形成包括聚己内酯树枝状聚合物的悬浮液，其中，所述双吖丙啶前体由下式表示：

其中，R₁至R_v中的至少一个是氢或-R_viC(＝O)-Z；

其中，R_vi是键，或未被取代或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基-；

其中，Z是卤素；

其中，Y是氢、卤素或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基；以及

从悬浮液中萃取聚己内酯树枝状聚合物，其中，聚己内酯树枝状聚合物包括树枝状聚合物核和从树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链，其中，聚己内酯链中的至少一个具有通过酯键或酸酐键与双吖丙啶共价连接的端部，并且其中，当将刺激剂施用于生物粘合剂制剂时，双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基。

附图说明

附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在示出本发明的原理上。在以下描述中，参照以下附图描述了本公开的各种实施例，在附图中：

图1A示出了用于生物粘合剂组合物的接枝有70％的双吖丙啶(PCLT-D70)和柠檬酸(CA)添加剂的聚己内酯树枝状聚合物的化学结构。

图1B示出了储能模量G’与时间的关系图。具体地，图1B示出了针对与用作对照的纯PCLT-D相比，具有不同CA浓度的PCLT-D70/CA生物粘合剂的G’在120mW.cm^-2的UV活化下的流变结果。

图1C示出了在通过FTIR(傅里叶变换红外)光谱仪暴露于低强度紫外线(UVA)照射(在365nm处的1J.cm^-2)之后10秒时PCLT-D70中重氮烷基官能团的形成和双吖丙啶官能团的消耗。

图2A示出了尸体大鼠肝脏上PCLT-D70/CA复合物(柠檬酸的吸湿性添加剂和70％的接枝双吖丙啶)的交联。图2A具体示出了暴露的大鼠肝脏。

图2B示出了尸体大鼠肝脏上PCLT-D70/CA复合物(柠檬酸的吸湿性添加剂和70％的接枝双吖丙啶)的交联。图2B具体示出了原始PCLT-D70/CA复合物的薄层的施用。

图2C示出了尸体大鼠肝脏上PCLT-D70/CA复合物(柠檬酸的吸湿性添加剂和70％的接枝双吖丙啶)的交联。图2C具体示出了施用有PCLT-D70/CA复合物的标记区域(虚线)。

图2D显示了尸体大鼠肝脏上PCLT-D70/CA复合物(柠檬酸的吸湿性添加剂和70％的接枝双吖丙啶)的交联。图2D用于具体证明在70mW.cm^-2下进行2分钟的UVA活化的交联。

图2E示出了尸体大鼠肝脏上PCLT-D70/CA复合物(柠檬酸的吸湿性添加剂和70％的接枝双吖丙啶)的交联。图2E具体示出了暴露于UVA光2分钟之后的交联复合物。

图2F示出了尸体大鼠肝脏上PCLT-D70/CA复合物(柠檬酸的吸湿性添加剂和70％的接枝双吖丙啶)的交联。图2F具体示出了用镊子手动拉紧的固化泡沫复合物和组织界面。

图3A示出了针对具有羟基磷灰石纳米颗粒作为具有UVA活化作用(120mW.cm^-2)的吸湿性添加剂的PCLT-D50复合物测量的流变G’值，其中吸湿性添加剂为0％w/w、10％w/w、30％w/w和50％w/w。还比较了PCLT对照，以证明该对照没有交联能力。

图3B示出了针对具有羟基磷灰石纳米颗粒作为具有UVA活化作用(120mW.cm^-2)的吸湿性添加剂的PCLT-D70复合物测量的流变G’值，其中吸湿性添加剂为0％w/w、10％w/w、30％w/w和50％w/w。具有PCLT-D70和50％w/w的羟基磷灰石纳米颗粒获得了27MPa的最高剪切储能模量，这是小梁骨的剪切模量(50MPa至70MPa)的40％至60％。还比较了PCLT对照，以证明该对照没有交联能力。

图4A示出了搭接剪切粘附力测试结果。图4A具体示出了用作对照的纯聚合物树枝状聚合物PCLT-D70在350mW.cm^-2的UVA强度下的剪切粘附力。

图4B示出了搭接剪切粘附力测试结果。图4B具体示出了在350mW.cm^-2的UVA强度下的PCLT-D70/HA(50％)粘附强度。

图4C示出了粘附到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)片、用于演示搭接剪切粘附力测试的骨样品的数码照片。

图4D示出了粘附到PMMA片、用于演示搭接剪切粘附力测试的骨样品的数码照片。

图4E示出了粘附之后的PMMA片和骨的粘着破坏(cohesive failure)。粘着破坏表明在粘结失败之后骨未被损坏。

图5A示出了衍生自四醇Capa 4101的双吖丙啶苯甲酸酯V和VI的光固化性质(也参见实施例7中的方案5)。实线和虚线分别代表V和VI。

图5B示出了衍生自四醇Capa 4101的双吖丙啶苯甲酸酯VII的光固化性质(也参见实施例7中的步骤(v))。

图6A示出通过苏木精和曙红(H&E)染色皮下植入7天之后的组织学分析。医用级聚乳酸-羟基乙酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid)，PLGA)用作对照。比例尺代表100μm。组织学图像的注释如下：P-聚合物；F-纤维组织；M-肌肉组织；MC-成熟的胶原蛋白(用虚线隔开横截面层)。虚线箭头指向巨噬细胞，而实线箭头指向多形核细胞。虚圆圈指示新血管形成，而实圆圈表示淋巴细胞。

图6B示出了通过马松三色(Masson's trichrome，MT)染色皮下植入7天之后的组织学分析。医用级聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)用作对照。比例尺代表100μm。组织学图像的注释如下：P-聚合物；F-纤维组织；M-肌肉组织；MC-成熟的胶原蛋白(用虚线隔开横截面层)。虚线箭头指向巨噬细胞，而实线箭头指向成纤维细胞。虚圆圈表示新血管形成，而实圆圈表示淋巴细胞。

图6C示出了通过苏木精和曙红(H&E)染色皮下植入7天之后的组织学分析。使用了具有PCLT-D的PLGA贴剂，该PLGA贴剂通过UV光交联并粘附到皮下组织。比例尺代表100μm。组织学图像的注释如下：P-聚合物；F-纤维组织；M-肌肉组织；MC-成熟的胶原蛋白(用虚线隔开横截面层)。虚线箭头指向巨噬细胞，而实线箭头指向成纤维细胞。虚圆圈表示新血管形成，而实圆圈表示淋巴细胞。

图6D示出了通过马松三色(MT)染色皮下植入7天之后的组织学分析。使用了通过UV光交联并粘附到皮下组织的具有PCLT-D的PLGA贴剂。比例尺代表100μm。组织学图像的注释如下：P-聚合物；F-纤维组织；M-肌肉组织；MC-成熟的胶原蛋白(用虚线隔开横截面层)。虚线箭头指向巨噬细胞，而实线箭头指向成纤维细胞。虚圆圈表示新血管形成，而实圆圈表示淋巴细胞。

图7A示出了在PLGA对照上使用人血进行的血小板粘附测试结果。图7A具体示出了针对PLGA对照记录的扫描电子显微镜(SEM)图像。细箭头指示失活期/静止期的血小板，而粗箭头指示活化的血小板。比例尺代表10μm。

图7B示出了在PCLT-D上使用人血进行的血小板粘附测试结果。图7B具体示出了针对PCLT-D记录的SEM图像。细箭头指示失活期或静止期的血小板，而粗箭头指示活化的血小板。比例尺代表10μm。

图7C示出了在具有癸二酸(30％)的PCLT-D上使用人血进行的血小板粘附测试结果。图7C具体示出了针对具有癸二酸(30％)的PCLT-D记录的SEM图像。细箭头指示失活期或静止期的血小板，而粗箭头指示活化的血小板。比例尺代表10μm。

图7D示出了在各种生物粘合剂的表面上粘附和活化的血小板的图。“*”指示p<0.005的统计学意义。

图8A示出了在缝合线对照下施用到拼接髂动脉(spliced iliac artery)的PCLT-D贴剂(黄色)。左图示出了完整的吻合构造，而右图示出了7天之后收获时的情况。

图8B示出了半月形拼接的组织病理学图像。比例尺代表2mm。通过PCLT-D贴剂修复的半月形和全月形拼接在手术后(施用之后1小时)和处死(施用之后7天)均显示通畅。在缝合线和PCLT-D贴剂吻合术之间观察到相似的组织病理学。

图8C示出了全月形拼接的组织病理学图像。比例尺代表2mm。通过PCLT-D贴剂修复的半月形和全月形拼接在手术后(施用之后1小时)和处死(施用之后7天)均显示通畅。在缝合线和PCLT-D贴剂吻合术之间观察到相似的组织病理学。

图9A示出了制剂A、B和C在7天内的运动行为。光固化的PCLT-D(组B和组C)不亚于组A(布比卡因对照(bupivacaine control))。

图9B示出了多孔光固化的PCLT-D基质内的组织再生。比例尺代表100μm。

具体实施方式

参照附图进行以下的详细描述，该附图通过例示示出了可实践本发明的具体细节和实施例。

对各种实施例进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实践本发明。在不脱离本发明的范围的情况下，可利用其他实施例，并且可进行改变。各种实施例不必互相排斥，因为一些实施例可与一个或多个其他实施例结合以形成新的实施例。

在实施例的上下文中描述的特征可相应地应用于其他实施例中的相同或相似的特征。即使在其他实施例中没有明确描述，在实施例的上下文中描述的特征也可相应地应用于这些其他实施例。此外，在实施例的上下文中针对特征所描述的增加和/或组合和/或替代可相应地应用于其他实施例中的相同或相似的特征。

本公开的各种实施例涉及如上所述的第一方面的生物粘合剂制剂以及这样的生物粘合剂制剂的用途。各个实施例还涉及形成这样的生物粘合剂制剂的方法。

生物粘合剂制剂的优点在于：由于其被简单地施用到组织开口并且刺激剂可用于固化生物粘合剂制剂以形成密封或固定组织开口的生物粘合剂复合物，因此避免了由缝合或钉合组织开口(例如，伤口)而造成的损害。在本公开的上下文中，组织开口的固定意味着组织被维持在保持组织开口被密封的位置。

当本发明的生物粘合剂制剂固化时，不发生放热反应，并且没有形成或浸出有毒物质。本发明的生物粘合剂制剂在固化时变为生物可吸收的(即，生物可降解的和/或可被人体溶解或吸收的)生物粘合剂复合物(例如，固体密封剂)。因此，本发明的生物粘合剂制剂优于面对这样的问题的常规氰基丙烯酸酯生物粘合剂。

本发明的生物粘合剂制剂优于蛋白质(例如凝血酶和纤维蛋白)类密封剂，因为这样的蛋白质类密封剂可源自人血浆，因此当被施用到另一对象(例如人)时带来了病毒污染的风险或引起不利的免疫学、变应原性或过敏性反应。这样的蛋白质类密封剂可能需要将表面干燥以进行使用。然而，本发明的生物粘合剂制剂不受这样的问题的约束，因为它既不是源自于人血浆，也不需要干燥的表面用以起效。

本发明的生物粘合剂制剂优于衍生自接枝有双吖丙啶的聚酰胺胺(PAMAM)树枝状聚合物的常规生物粘合剂(PAMAM-D)。这是因为由于PAMAM-D生物粘合剂的粘度太高(超过100Pa.s)，因此在没有过量的水或水性溶剂的情况下，无法将这样的PAMAM生物粘合剂作为制剂进行分配(例如通过注射器)。即使将PAMAM-D生物粘合剂用水或水性溶剂稀释，它们的存储时间(在室温下)也受到影响(例如，少于12个月)，并且由于当在水性介质中稀释时交联较少，它们倾向于形成基质性质弱的脆性水凝胶。相反，本发明的生物粘合剂制剂不面临这样的问题。有利地，本发明的生物粘合剂可作为液体制剂(例如，在没有稀释的情况下通过注射器)施用于组织表面。

有利地，本发明的生物粘合剂制剂可用于多种应用，该多种应用包括但不限于当与抗血栓形成剂组合使用时预防血栓形成，当与麻醉剂组合使用时缓解不适和/或疼痛、组织固定、治疗等。本发明的生物粘合剂制剂还可用于牙科应用，因为本发明的生物粘合剂制剂在被固化时具有与骨组织的性质相当的性质。本发明的生物粘合剂制剂还可用于制造生物粘合剂复合物，该生物粘合剂复合物用于如本文所描述的各种应用或目的。

在详细介绍本发明的生物粘合剂制剂、其用途和制备本发明的生物粘合剂制剂的方法之前，提供以下某些术语、表达和短语的定义。

如本文所使用的短语“有机溶剂”是指能够溶解有机化合物的碳类液体。有机溶剂可以是极性的或非极性的。

如本文所使用的术语“共价”是指两个原子通过电子共享而键合在一起。

如本文所使用的短语“醚键”是指两个化学部分通过-O-基团彼此连接。

如本文所使用的短语“酯键”是指两个化学部分通过-COO-基团彼此连接。

如本文所使用的短语“酸酐键”是指两个化学部分通过-C(＝O)OC(＝O)-基团彼此连接。

在本公开的上下文中，术语“疏水性”是指不溶于或基本上不溶于水、盐溶液或磷酸盐缓冲盐溶液、但可溶于一种或多种有机溶剂的物质。

除非另外指出，否则作为基团或基团的一部分的术语“烷基”是指具有1至12个碳原子，优选具有1至10个碳原子或1至6个碳原子的直链或支链饱和脂族基团。例如，“C_1-12烷基”基团可具有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12个碳原子。术语“烷基”包括但不限于甲基、乙基、1-丙基、异丙基、1-丁基、2-丁基、异丁基、叔丁基、戊基、1,2-二甲基丙基、1,1-二甲基丙基、戊基、异戊基、己基、4-甲代戊基、1-甲代戊基、2-甲代戊基、3-甲代戊基、2,2-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、1,2,2-三甲基丙基、1,1,2-三甲基丙基、2-乙基戊基、3-乙基戊基、庚基、1-甲基己基、2,2-二甲基戊基、3,3-二甲基戊基、4,4-二甲基戊基、1,2-二甲基戊基、1,3-二甲基戊基、1,4-二甲基戊基、1,2,3-三甲基丁基、1,1,2-三甲基丁基、1,1,3-三甲基丁基、5-甲基庚基、1-甲基庚基、辛基、壬基、癸基等。

术语“卤素”或“卤化物”是指元素周期表第17族的元素，并且包括例如氟、氯、溴等。

术语“生物粘合剂”和“密封剂”在本公开中可互换使用。

词语“基本上”不排除“完全地”，例如，“基本上不含”Y的组合物可完全不含Y。必要时，可在本发明的定义中省略词语“基本上”。

在各种实施例的上下文中，使用的关于特征或元素的冠词“一”、“一个”和“该”包括对特征或元素中的一个或多个的引用。

在各种实施例的上下文中，应用于数值的术语“大约”或“近似”涵盖精确值和合理的方差。

如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或多个的任意组合和所有组合。

除非另有说明，否则术语“包括”和“包含”及其语法变体旨在表示“开放”或“包含性”语言，使得它们包括叙述的元素，但也允许包括其他的未叙述的要素。

以下描述了本发明的生物粘合剂制剂，其用途和形成本发明的生物粘合剂制剂的方法的各种实施例和细。

在本公开中，提供一种生物粘合剂制剂，该生物粘合剂制剂包括具有树枝状聚合物核和从树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链的聚己内酯树枝状聚合物，其中聚己内酯链中的至少一个聚己内酯链具有与双吖丙啶共价连接的端部，其中当将刺激剂施用到生物粘合剂制剂时，双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基。

聚己内酯是生物可吸收的聚合物，因此可有利地用于医疗器械、药物递送系统等的生产。本发明的生物粘合剂制剂基于聚己内酯，并且聚己内酯为聚己内酯树枝状聚合物的形式。聚己内酯树枝状聚合物可衍生自具有数均摩尔质量小于2000Da的聚己内酯树枝状聚合物前体，这允许容易地控制流变性和粘弹性。聚己内酯树枝状聚合物前体可具有一定的分子量和星形几何形状，以提供其上要接枝的多个官能团。例如，聚己内酯树枝状聚合物前体可以是具有一个或多个-OH和/或-COOH基团的聚己内酯树枝状聚合物。聚己内酯树枝状聚合物前体可以是聚己内酯多元醇树枝状聚合物，并且非限制性示例包括聚己内酯二醇树枝状聚合物、聚己内酯三醇树枝状聚合物、聚己内酯四醇树枝状聚合物、聚己内酯己醇树枝状聚合物等。

聚己内酯树枝状聚合物前体可由聚己内酯引发剂合成。聚己内酯引发剂可形成聚己内酯树枝状聚合物核。聚己内酯引发剂可以是无毒的前体，诸如柠檬酸。以聚己内酯三醇树枝状聚合物前体作为示例，聚己内酯三醇树枝状聚合物前体可由柠檬酸合成。柠檬酸可能在人的新陈代谢期间存在，因此被认为是无毒的、生物可降解的和生物相容的引发剂。具有将聚己内酯链接枝到柠檬酸上(以形成三醇)的该性质是有利的，因为柠檬酸可与直链和支链多元醇反应以生成具有一系列机械性能的聚酯弹性体，该聚酯弹性体允许通过熔融或热聚合技术加工成各种形状和形式，诸如生物可降解涂层、多孔组织工程支架、骨固定装置、药物递送系统(drug delivery system)、热响应性注射水凝胶等。因此，基于聚己内酯树枝状聚合物的本发明的生物粘合剂制剂具有这样的优点。

当双吖丙啶前体和聚己内酯树枝状聚合物前体反应以形成包括接枝双吖丙啶的聚己内酯树枝状聚合物(PCLT-D)的本发明的生物粘合剂制剂时，可克服包括PAMAM-D树枝状聚合物的PAMAM树枝状聚合物所遇到的问题。例如，PAMAM树枝状聚合物的生物粘合剂在室温下的粘度为100Pa.s，但是本发明的生物粘合剂的粘度为约1Pa.s，并且较低的粘度允许在无需稀释的情况下方便地应用注射器。此外，即使稀释，本发明的生物粘合剂制剂的存储时间也不被损害为少于12个月。由于可避免在水性介质或甚至有机溶剂中的稀释，因此在固化期间本发明的聚己内酯树枝状聚合物的交联也没有受到损害。

如本文所使用的术语“树枝状聚合物”与具有沿着其线性直链主链从一个或多个位置分支的各种化学部分的线性聚合物区别开。由于其线性结构，这样的线性聚合物可被称为聚合物链。相反，树枝状聚合物不是这样的线性聚合物。反而树枝状聚合物具有多个化学部分或分子，该化学部分或分子延伸至单个中央核(即树枝状聚合物核)或从单个中央核(即树枝状聚合物核)延伸。多个化学部分或分子可相同或不同。在本公开的上下文中，多个化学部分或分子是聚己内酯链。聚己内酯树枝状聚合物前体中的聚己内酯链中的每个可具有至少一个-OH和/或至少一个-COOH基团。当-OH基团被氧化时，-COOH基团可以存在。对于聚己内酯树枝状聚合物，聚己内酯链中的至少一个具有共价连接至聚己内酯链的一个端部的至少一个双吖丙啶。该端部可以是远离树枝状聚合物核延伸的聚己内酯链的端部。该端部可以是聚己内酯链的远离树枝状聚合物核延伸的末端。表述“末端”在被相对于聚己内酯链使用时是指相对于树枝状聚合物核，该链中最近或最远的原子。例如，双吖丙啶可共价连接至聚己内酯链的末端碳上，该聚己内酯链的末端碳的位置距树枝状聚合物核最远。术语“共轭”和“接枝”可与术语“连接”互换使用。

同时，聚己内酯链的未连接有双吖丙啶、-OH基团和/或-COOH基团的另一端部连接至树枝状聚合物核或可被认为是树枝状聚合物核的一部分。在以上已经描述的非限制性示例中，树枝状聚合物核可由柠檬酸引发剂形成。

在各种实施例中，聚己内酯链中的每个可包含以下一个或多个重复单元：

其中，每个重复单元的部分A远离树枝状聚合物核延伸，并且每个重复单元的部分B朝向树枝状聚合物核延伸。在各种实施例中，针对聚己内酯链中的至少一个，重复单元的布置成距树枝状聚合物核最远的部分A形成如下端部：在该端部处，双吖丙啶共价连接至聚己内酯链。因此，在各种实施例中，聚己内酯链中的每个可包含以下一个或多个重复单元：

其中，每个重复单元的部分A远离树枝状聚合物核延伸，并且每个重复单元的部分B朝向树枝状聚合物核延伸，并且其中，在具有与双吖丙啶共价连接的端部的至少一个聚己内酯链中，布置为距树枝状聚合物核最远的重复单元的部分A形成如下端部：在该端部处，双吖丙啶共价连接至至少一个聚己内酯链。在仅存在一个这样的重复单元的实施例中，该一个重复单元可被认为是布置为距树枝状聚合物核最远的重复单元。在这样的实施例中，一个重复单元的部分A形成如下端部：在该端部处，存在共价连接有双吖丙啶或共价连接至双吖丙啶的末端原子。短语“重复单元”是聚合物的一部分，该聚合物的一部分的重复将产生完整的聚合物链。

在各个实施例中，重复单元的布置为距树枝状聚合物核最远的部分A形成如下端部：在该端部处，存在用于与双吖丙啶形成醚键、酯键或酸酐键的氧。在各种实施例中，重复单元的被布置为距树枝状聚合物核最远的部分A处的末端原子或连接至所述部分A的末端原子可以是氧。存在氧以形成醚键、酯键或酸酐键，因为形成聚己内酯链的一个或多个重复单元的末端(部分A)可以是-OH和/或-COOH基团。在一些实施例中，在一个或多个重复单元的端部(部分A)具有-OH基团或-COOH基团的情况下，是否形成醚键、酯键或酸酐键取决于在形成聚己内酯树枝状聚合物时与聚己内酯链的端部(部分A)反应的双吖丙啶前体的官能团(例如，卤化物或由-C(＝O)W表示的酰基卤，其中W表示卤素)。

在各种实施例中，共价连接至聚己内酯链或聚己内酯链的端部(部分A)的双吖丙啶可以是由下式表示的双吖丙啶：

其中，R₁至R₅中的至少一个是氢、未被取代或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基-或-R₆C(＝O)-，其中，R₁至R₅中的至少一个中的-C_1-12烷基-共价连接至氧以与聚己内酯链形成醚键或酯键，其中，R₁至R₅中至少一个中的-R₆C(＝O)-共价连接至氧以与聚己内酯链形成酯键或者酸酐键，其中，R₆是键，或未被取代或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基-，并且其中X为氢、卤素或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基。卤素可以是氟、氯、溴等。作为非限制性示例，R₃可以是被末端卤素取代的-C_1-12烷基-，而R₁、R₂、R₄和R₅可以是氢并且X可以是被多于一个的卤素取代的-C_1-12烷基。当X为氯时，可从双吖丙啶转化更多的卡宾。例如，99％或更多的双吖丙啶可转化为卡宾，这意味着1％或更少的双吖丙啶可转化为重氮烷基。这可用于影响重氮烷基/卡宾形成的比率。

在某些实施例中，共价连接的双吖丙啶可以是包括以下的双吖丙啶：

这些双吖丙啶的优点在于它们可通过一步接枝过程接枝到聚己内酯树枝状聚合物上。也就是说，作为示例，双吖丙啶通过醚键共价连接至聚己内酯树枝状聚合物所用的反应机理可以是简单的。当形成用于这些双吖丙啶的共价连接的酯键时，可获得更高的产率。交联反应在动力学上可能更快，因为该反应对光用于活化更敏感。

双吖丙啶与聚己内酯链的共价连接对生物粘合剂制剂是有利的，因为根据所施用的刺激剂，双吖丙啶可转化为卡宾或重氮烷基。换句话说，根据所施用的刺激剂，与双吖丙啶共价连接的聚己内酯链中的每个可变成与卡宾或重氮烷基共价连接的聚己内酯链。

如本文所使用的术语“卡宾”是指如由-C:-表示的具有两个价电子的碳，其中，“:”是指两个价电子。当双吖丙啶转化为卡宾时，可发生随机的非特异性交联，因为卡宾可与附近任何含有Q-H键的分子形成交联，其中，Q可以是C、N、O或S。这样的非特异性的交联赋予了生物粘合剂多功能性，因为它随后可交联到任何组织表面以改善粘附、和/或与生物粘合剂制剂中的任何其他分子或化学部分形成内部交联，以在固化时增强生物粘合剂制剂的基质。例如，卡宾可与任何其他附近的聚己内酯树枝状聚合物的聚己内酯链形成交联。由于交联的形成是随机的和非特异性的，因此可形成更多的内部交联以产生非脆性生物粘合剂。

同时，由重氮烷基产生的交联是特异性的，因为其与诸如-COOH基团、-OH基团、-SH基团等的亲核官能团特异性交联。如果需要特异性交联，则这是有利的。如本文所使用的术语“重氮烷基”可表示为：

其中，R₁至R_p中的至少一个是氢，未被取代或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基-或-RqC(＝O)-。R₁至R_p的至少一个中的-C_1-12烷基-可共价连接至与聚己内酯链形成醚键或酯键的氧。R₁至R_p中的至少一个中的-RqC(＝O)-可共价连接至与聚己内酯链形成酯键或酸酐键的氧。R_q是键，或未被取代或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基-。X是氢、卤素或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基。卤素可以是氟、氯、溴等。当X包含卤素时，可防止任何C-H键与“N＝N＝”基团的反应。当X是氯时，如上所述，可从双吖丙啶转化较少的重氮烷基。通过控制形成的重氮烷基/卡宾的比率，也可控制交联的类型。如上所示的式所表示的，本公开的重氮烷基由共价连接至聚己内酯链的双吖丙啶转化而来，其中已在上文中描述了该双吖丙啶。

通过刺激剂将双吖丙啶转化为卡宾或重氮烷基可用于改变生物粘合剂内内部形成的交联量。换句话说，根据所使用的刺激剂，双吖丙啶有利地允许不同程度的固化。固化程度可用于调节所得固化生物粘合剂的孔隙率。如本文所使用的术语“固化”是指通过形成共价交联键来使物质硬化或增韧。

所施用的刺激剂可以是或可包括具有从315nm至1400nm、315nm至400nm、680nm至730nm、650nm至750nm、365nm等中的一个或多个波长的电磁辐射。所施用的刺激剂也可以是或也可包括具有在1mW.cm^-2至1000mW.cm^-2的范围内的一种或多种强度的电磁辐射。例如，可将分别将双吖丙啶转化为卡宾和重氮烷基的高强度和低强度的紫外线A(UVA)照射到施用于组织开口的生物粘合剂制剂上。术语“紫外线A”是指具有在315nm至400nm的范围内的波长的电磁辐射。在另一实施例中，可将单一强度的近红外射线照射到生物粘合剂制剂上，以将双吖丙啶转化为卡宾或重氮烷基。根据所使用的刺激剂，聚己内酯树枝状聚合物可由具有卡宾的一些聚己内酯链和具有重氮烷基的一些聚己内酯链来固化。这意味着根据所使用的刺激剂，可形成特异性和随机性的非特异性交联。

所施用的刺激剂也可以是或也可包括在1mA至100mA、10mA至100mA、20mA至100mA、30mA至100mA、40mA至100mA、50mA至100mA、60mA至100mA、70mA至100mA、80mA至100mA、90mA至100mA、10mA至90mA、20mA至90mA、30mA至90mA、40mA至90mA、50mA至90mA、60mA至90mA、70mA至90mA、80mA至90mA、10mA至80mA、20mA至80mA、30mA至80mA、40mA至80mA、50mA至80mA、60mA至80mA、70mA至80mA、10mA至70mA、20mA至70mA、30mA至70mA、40mA至70mA、50mA至70mA、60mA至70mA、10mA至60mA、20mA至60mA、30mA至60mA、40mA至60mA、50mA至60mA、10mA至50mA、20mA至50mA、30mA至50mA、40mA至50mA、10mA至40mA、20mA至40mA、30mA至40mA、10mA至30mA、20mA至30mA、10mA至20mA等的范围内的电流。

所施用的刺激剂也可以是或还可包括在±50V、±40V、±30V、±20V、±10V、±5V、±2V、-5V至50V、2V至50V等。

在各种实施例中，所施用的刺激剂可包括(i)具有从315nm至1400nm的一个或多个波长的电磁辐射，(ii)具有在1mW.cm^-2至1000mW.cm^-2的范围内的一个或多个强度的电磁辐射，(iii)在1mA至100mA的范围内的电流和/或(iv)在±50V的范围内的电压。

例如，当施用于组织表面的生物粘合剂制剂呈液体制剂形式时，需要施用刺激剂以固化生物粘合剂制剂。施用呈液体形式的生物粘附制剂是有利的，因为其允许生物粘附制剂扩散以充分覆盖所需的组织区域。因此，当液体制剂由于转化的卡宾和/或重氮烷基引起的交联而固化时，生物粘合剂制剂变成固化的生物粘合剂。固化的生物粘合剂是硬化的生物粘合剂，其密封或固定组织开口或组织伤口以闭合。在各种实施例中，生物粘合剂制剂可呈液体制剂的形式，其中当将刺激剂施用到生物粘合剂制剂上时，液体制剂变成固化的生物粘合剂。

在某些实施例中，生物粘合剂制剂可包含或可与吸湿性添加剂组合使用。如本文所使用的术语“吸湿性”是指从周围环境(包括周围空气)吸收水分的物质。吸湿性添加剂的存在增加了本发明的生物粘合剂制剂的优点。本发明的生物粘合剂制剂本质上是疏水的，其允许粘附到具有疏水的表面或至少一部分疏水表面的组织。使用吸湿性添加剂，改善了对具有亲水性的表面或至少一部分亲水性的表面的组织的粘附性，并且生物粘附制剂对具有疏水性和亲水性表面的组织具有改善的粘附性。有利地，吸湿性添加剂还有助于减少亲水性表面上的生物粘合剂积垢并提供表面水合作用。后者是有用的，因为高度交联的非水相液体生物粘合剂由于其具有非水相(例如疏水)性质而倾向于难以施用于水合表面或与这样的水合表面不相容。通过吸湿性添加剂，本发明的生物粘合剂制剂在被固化时由于其疏水性质而在其所施用的组织表面上提供了不透水的密封剂和/或涂层，而不会损害所改善的与具有亲水表面的组织的粘附性。具有吸湿性添加剂的本发明的生物粘合剂制剂可施用到疏水和/或亲水表面，从而使本发明的生物粘合剂制剂极为通用。吸湿性添加剂的示例可以是或可包括无水柠檬酸、无水乙醇、无水硫酸镁和/或羟基磷灰石。可适当地使用形成水共沸物的其他无水生物相容性溶剂。也可适当地使用其他无水生物相容性盐或干燥剂。如上所述，通过添加吸湿性添加剂克服了PAMAM树枝状聚合物的局限性。

本发明的生物粘合剂制剂还可包含抗血栓形成剂。这有助于减少和/或消除施用有本发明的生物粘合剂制剂的组织表面处的血栓形成。因此，可避免不被期望的凝结。这也意味着本发明的生物粘合剂制剂在被固化后具有防止血小板形成的抗血栓形成表面。有利地，本发明的生物粘合剂制剂可潜在地用于心血管或血管病理状况(例如心室或心房中隔缺损)。抗血栓形成剂可以是或可包含癸二酸。癸二酸是含有10个碳原子的二链烷酸。可包括任何其他二链烷酸或抗凝剂作为抗血栓形成剂，例如，含有6至12个碳原子的任何二链烷酸。抗凝剂和/或抗血栓形成剂可以是水溶性的，并且不溶于聚己内酯。

本发明的生物粘合剂制剂可进一步包含麻醉剂。麻醉剂可用来减轻或用于减轻手术期间和/或手术之后的不适和/或疼痛。本发明的生物粘合剂制剂可设计成具有延长的麻醉剂释放。例如，可调整聚己内酯树枝状聚合物的孔隙率，使得生物粘合剂在通过刺激剂固化时充当海绵，以在受到来自周围组织或环境的压力和/或应变时吸收和/或排出流体以及释放麻醉剂。麻醉剂可以是或可包含布比卡因。其他麻醉剂可包括例如阿米卡因、可卡因、左旋布比卡因、甲哌卡因、丙胺卡因、罗哌卡因等。

基于以上，根据各种实施例，生物粘合剂制剂还可包含吸湿性添加剂、抗血栓形成剂和/或麻醉剂。

相应地，本公开内容提供了以上已经根据第一方面的各种实施例描述的生物粘合剂制剂，其用于(i)预防由组织固定引起的血栓形成和/或(ii)减轻手术期间和/或手术之后的不适和/或疼痛。

本公开还提供了以上已经根据第一方面的各个实施例描述的生物粘合剂制剂在制造多孔生物粘合剂复合物中的用途，其用于(i)预防由组织固定引起的血栓形成和/或(ii)减轻手术期间和/或手术之后的不适和/或疼痛。如本文所使用的表述“生物粘合剂复合物”是指固化的生物粘合剂制剂。

本公开还提供了以上已经根据第一方面的各种实施例描述的用于治疗的生物粘合剂制剂。

本公开提供了一种预防由组织固定引起的血栓形成的方法。在本发明的生物粘合剂制剂的上下文中描述的实施例和优点对于本文所描述的用于预防由组织固定引起的血栓形成的方法类似地有效，反之亦然。

如以上已经描述的，本发明的生物粘合剂制剂可包含抗血栓形成剂。这有助于预防或消除所施用的生物粘合剂的血栓形成(包括血小板凝结)。因此，该方法包括将生物粘合剂制剂植入靶部位，其中，生物粘合剂制剂包含抗血栓形成剂和聚己内酯树枝状聚合物，其中，聚己内酯树枝状聚合物具有树枝状聚合物核和从树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链，其中，聚己内酯链中的至少一个具有与双吖丙啶基共价连接的端部，并且将刺激剂施用到生物粘合剂制剂上以将双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基，从而固化生物粘合剂制剂以形成具有掺入有抗血栓形成剂的一个或多个表面的多孔生物粘合剂复合物。

以上已经在涉及第一方面的各种实施例中描述了本发明的生物粘合剂制剂的特征和各种实施例(聚己内酯树枝状聚合物、树枝状聚合物核、多个聚己内酯链、共价连接的双吖丙啶、刺激剂、卡宾、重氮烷基、抗血栓形成剂等)。

靶部位可指其上施用了本发明的生物粘合剂制剂的组织。靶部位可能位于患者体内。靶部位可以是或可包括血管和/或心血管组织。

根据该方法的各种实施例，施用刺激剂可包括将植入的生物粘合剂制剂暴露于(i)具有从315nm至1400nm的一个或多个波长的电磁辐射，和/或(ii)具有在1mW.cm^-2至1000mW.cm^-2的范围内的一种或多种强度的电磁辐射，和/或使植入的生物粘合剂制剂经受(iii)1mA至100mA的范围内的电流和/或(iv)±50V的范围内的电压。刺激剂的其他实施例已经在以上涉及第一方面的各种实施例中进行了描述。

本公开还提供了减轻手术期间和/或手术之后的不适和/或疼痛的方法。在本发明的生物粘合剂制剂的上下文中描述的实施例和优点对于本文所描述的用于减轻手术期间和/或手术之后的不适和/或疼痛的方法类似地有效，反之亦然。

如以上已经描述的，本发明的生物粘合剂制剂可包括麻醉剂。这有助于减轻手术期间和/或手术之后的不适和/或疼痛。因此，该方法包括将生物粘合剂制剂植入靶部位，其中，该生物粘合剂制剂包含麻醉剂和聚己内酯树枝状聚合物，其中，聚己内酯树枝状聚合物具有树枝状聚合物核和从树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链，其中，聚己内酯链中的至少一个具有与双吖丙啶共价连接的端部，并将刺激剂施用到生物粘合剂制剂以将双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基，从而固化生物粘合剂制剂以形成掺入有麻醉剂的多孔生物粘合剂复合物，其中，当多孔生物粘合剂复合物经受应力时，麻醉剂被从多孔生物粘合剂复合物中释放。

以上已经在涉及第一方面的各种实施例中描述了本发明的生物粘合剂制剂的特征和各种实施例(聚己内酯树枝状聚合物、树枝状聚合物核、多个聚己内酯链、共价连接的双吖丙啶、刺激剂、卡宾、重氮烷基、麻醉剂等)。

靶部位可指其上施用了本发明的生物粘合剂制剂的组织。靶部位可能位于患者体内。靶部位可以是或可包括组织伤口。

在本公开中，提供了使用已经在第一方面的各种实施例中描述的本发明的生物粘合剂制剂进行组织固定的方法。在本发明的生物粘合剂制剂的上下文中描述的实施例和优点对于本文所描述的用于组织固定的方法类似地有效，反之亦然。

组织固定的方法可包括将生物粘合剂制剂植入要固定的组织，其中，生物粘合剂制剂包括具有树枝状聚合物核和从树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链的聚己内酯树枝状聚合物，其中，聚己内酯链中的至少一个具有与双吖丙啶共价连接的端部，并且向生物粘合剂制剂施加刺激剂以将双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基，从而固化生物粘合剂制剂以用于组织固定。

以上已经在涉及第一方面的各种实施例中描述了本发明的生物粘合剂制剂的特征和各种实施例(聚己内酯树枝状聚合物、树枝状聚合物核、多个聚己内酯链、共价连接的双吖丙啶、刺激剂、卡宾、重氮烷基等)。

根据该方法的各种实施例，施用刺激剂可包括将植入的生物粘合剂制剂暴露于(i)具有从315nm至1400nm的一个或多个波长的电磁辐射，和/或(ii)具有在1mW.cm^-2至1000mW.cm^-2的范围内的一种或多种强度的电磁辐射，和/或使植入的生物粘合剂制剂经受(iii)1mA至100mA的范围内的电流和/或(iv)±50V的范围内的电压。有利地，施加刺激剂将双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基，其在固化生物粘合剂制剂期间分别形成随机的非特异性和特异性交联。因此，这固定了组织和/或密封了组织开口(例如，伤口)。以上已经在涉及第一方面的各种实施例中描述了刺激剂的其他实施例。

在这样的组织固定方法中使用的生物粘合剂制剂还可包括吸湿性添加剂。已经在涉及第一方面的各种实施例中描述了吸湿性添加剂的各种实施例。

在本公开中，提供了形成本发明的生物粘合剂制剂的方法。该方法可包括在弱碱存在下将包含一个或多个-OH和/或-COOH基团的聚己内酯树枝状聚合物前体与双吖丙啶前体混合，以形成包含聚己内酯树枝状聚合物的混合物，其中，所述双吖丙啶前体由下式表示：

其中，R_a至R_e中的至少一个是氢或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基，其中，Y是氢、卤素或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基，用分子筛过滤混合物，向过滤后的混合物添加水以沉淀聚己内酯树枝状聚合物，其中，聚己内酯树枝状聚合物包括树枝状聚合物核和从树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链，其中，聚己内酯链中的至少一个具有通过醚键或酯键与双吖丙啶共价连接的端部，并且其中，当将刺激剂施用于生物粘合剂制剂时，双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基。当R_a至R_e的卤素与聚己内酯树枝状聚合物前体的-OH基团反应时，可形成醚键。当R_a至R_e的卤素与聚己内酯树枝状聚合物前体的-COOH基团反应时，可形成酯键。

在本发明的生物粘合剂制剂的上下文中描述的实施例和优点对于本文所描述的用于形成本发明的生物粘合剂制剂的方法类似地有效，反之亦然。

以上已经描述了聚己内酯树枝状聚合物前体的特征和各种实施例。如以上已经描述的，聚己内酯树枝状聚合物前体可以是具有带有一个或多个-OH基团和/或-COOH基团的至少一个聚己内酯链的聚己内酯树枝状聚合物。聚己内酯树枝状聚合物前体可由聚己内酯引发剂合成。聚己内酯引发剂可形成聚己内酯树枝状聚合物核。聚己内酯引发剂可以是无毒的前体，诸如柠檬酸。本方法中的卤素可以是氟、氯、溴等。

在该方法的一些实施例中，双吖丙啶前体可包含

包含一个或多个-OH和/或-COOH基团的聚己内酯树枝状聚合物前体与该方法的双吖丙啶前体混合，且可以以取决于聚己内酯树枝状聚合物前体上存在的-OH和/或-COOH的数目的摩尔比进行混合。在一些实施例中，将包含一个或多个-OH和/或-COOH基团的聚己内酯树枝状聚合物前体与双吖丙啶前体混合的摩尔比可以为1:6、1:5、1:4、1:3、1:2或1:1等。该摩尔比可用于调整共价连接至聚己内酯树枝状聚合物的双吖丙啶的量，这进而控制固化程度(即，交联量)。

在各种实施例中，可在没有溶剂的情况下或在无水有机溶剂的情况下进行聚己内酯树枝状聚合物前体与双吖丙啶前体的混合。如本文在本公开中使用的术语“无水的”是指不存在水。

在各种实施例中，无水有机溶剂可包括二氯甲烷、乙醚、四氢呋喃、四氢吡喃、1,4-二恶烷、苯、甲苯、乙基叔丁基醚、甲基叔丁基醚、甲基四氢呋喃、吗啉或二甘醇二甲醚。也可以使用其他液体醚或二恶烷。

在各种实施例中，弱碱可包括氧化银或吡啶。有利地，使用弱碱避免了要混合的双吖丙啶前体的分解，因为强碱(例如，NaOH、NaH)可例如分解芳香族溴(例如，双吖丙啶溴)。

在各种实施例中，可在氮气或氩气的惰性气氛下进行该方法。

在本公开中，提供了形成本发明生物粘合剂制剂的另一种方法。该方法可包括在弱碱存在下将包括一个或多个-OH和/或-COOH基团的聚己内酯树枝状聚合物前体与双吖丙啶前体混合，以形成包括聚己内酯树枝状聚合物的悬浮液，其中，所述双吖丙啶前体由下式表示：

其中，R₁至R_v中的至少一个是氢或-R_viC(＝O)-Z，其中，R_vi是键，或未被取代或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基-，其中，Z是卤素，其中，Y是氢、卤素或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基，并从悬浮液中萃取聚己内酯树枝状聚合物，其中，聚己内酯树枝状聚合物包含树枝状聚合物核和从树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链，其中，聚己内酯链中的至少一个具有通过酯键或酸酐键与双吖丙啶共价连接的端部，并且其中，当将刺激剂施用于生物粘合剂制剂时双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基。当-R_viC(＝O)-Z包含与聚己内酯树枝状聚合物前体的-OH基团反应的酰基卤时，可形成酯键。当-R_viC(＝O)-Z包含与聚己内酯树枝状聚合物前体的-COOH基团反应的酰基卤时，可形成酸酐键。

在本发明的生物粘合剂制剂的上下文中描述的实施例和优点对于本文所述的用于形成本发明的生物粘合剂制剂的该类其他方法类似地有效，反之亦然。

以上已经在较早方法中描述的聚己内酯树枝状聚合物前体的特征和各种实施例也适用于该类其他方法的聚己内酯树枝状聚合物前体。本方法中的卤素可以是氟、氯、溴等。

在该方法的一些实施例中，双吖丙啶前体可包含

在各种实施例中，可在没有溶剂的情况下或在无水有机溶剂的情况下进行聚己内酯树枝状聚合物前体与双吖丙啶前体的混合。

在各种实施例中，无水有机溶剂可包含乙醚。其他无水有机溶剂可包含二氯甲烷、四氢呋喃、1,4-二恶烷、苯、甲苯、乙基叔丁基醚、甲基叔丁基醚、甲基四氢呋喃、吗啉、二甘醇二甲醚、四氢吡喃等。也可以使用其他液体醚或二恶烷。

在各种实施例中，弱碱可包含氧化银或吡啶。如以上在较早方法中所描述的使用弱碱的优点适用于该方法的弱碱。吡啶也是有利的，因为它可通过任何方便的分离方法(诸如水萃取、真空蒸发等)完全除去。也可使用其他水溶性的弱碱或可溶于有机溶剂的弱碱。非限制性示例是烷胺。

在各种实施例中，萃取聚己内酯树枝状聚合物可包括(i)将HCl水溶液、NaHCO₃水溶液、盐水和水添加到悬浮液中，或(ii)将悬浮液与乙酸乙酯混合以形成混合物，并向该混合物添加HCl水溶液、NaHCO₃水溶液和盐水。

在各种实施例中，在添加HCl水溶液、NaHCO₃水溶液和盐水之后，可在干燥剂上进一步干燥该混合物。干燥剂可包含Na₂SO₄。

在第一方面中针对本发明的生物粘合剂制剂所描述的实施方式和优点对于本文所描述的任何后续方面的实施例和特征(例如，形成本发明的生物粘合剂制剂的用途和方法)类似地有效，反之亦然。

虽然以上描述的方法被示出和描述为一系列步骤或事件，但将领会的是，这样的步骤或事件的任何顺序将不以限制性意义来解释。例如，除了本文所示出和/或描述的步骤和事件以外，一些步骤可以以不同的顺序发生和/或与其他步骤或事件同时发生。此外，实现本文所描述的一个或多个方面或实施例可能不需要所有示出的步骤。此外，本文描述的步骤中的一个或多个可在一个或多个单独的动作和/或阶段中执行。

实施例

本公开涉及通过合成有机组分生产的生物粘合剂。具体地，本公开涉及生物可降解的聚合物体系，其可用作粘合剂、密封剂和药物洗脱涂层，用于施用在柔软和湿润的组织表面上。

本文公开的制备聚合物生物粘合剂(密封剂)的方法描述了无水和/或无溶剂的液体粘合剂，该无水和/或无溶剂的液体粘合剂在外部刺激(热、紫外照射、电压等)的作用下迅速交联成可粘结水合表面的弹性体泡沫。本发明的生物粘合剂的特征包括：(1)吸收、分散或吸收和分散水合基质上的表面水，赋予表面水合作用的暂时性减少以允许基质共价交联，(2)从10％至300％的可编程体积膨胀，允许通过产生开孔或闭孔气体填充泡沫来完成表面的完全覆盖和填充基质空隙，以及(3)通过能量活化的重氮官能团进行基质QH键(其中Q＝C、N、O或S)的非特异性、不加区别的交联。

通过以下阐述的非限制性示例详细描述本发明的生物粘合剂、其用途和形成本发明的生物粘合剂的方法。

实施例1A：相对于常规氰基丙烯酸酯生物粘合剂的优点和改进

本发明的生物粘合剂是相对于常规氰基丙烯酸酯生物粘合剂(例如，EthiconDermabond)的改进。

Dermabond的降解产物可引起炎症，因此Dermabond仅限于局部和皮肤施用。不能向氰基丙烯酸酯添加吸湿性添加剂，因为它们引发聚合。也就是说，当将吸湿性添加剂与氰基丙烯酸酯组合使用时，难以排除可引发氰基丙烯酸酯聚合的微量水分。

同时，本发明聚己内酯生物粘合剂的降解产物是生物可吸收的。本文所演示的在动物模型中固化的聚己内酯生物粘合剂的植入表面没有表现出明显的炎症反应。此外，聚己内酯聚合物被美国FDA列在“一般公认安全(GRAS)”类别下。

实施例1B：相对于常规纤维蛋白粘合剂的优点和改进

本发明的生物粘合剂是相对于常规纤维蛋白粘合剂(例如，Baxter Tisseel)的改进。

在纤维蛋白凝胶中，不管纤维蛋白原或凝血酶浓度如何，纤维蛋白原粘合剂的杨氏模量都被限制在10kPa至30kPa。这使得它们相对弱，并且它们无法匹配许多软组织和软基底的材料特性，从而它们的用途限于止血目的。

相反，本发明的聚己内酯生物粘合剂具有可调整的杨氏模量、储能模量、损耗模量和tanδ(粘弹性参数)。例如，本发明聚己内酯生物粘合剂的杨氏模量可容易地从1kPa调整到300kPa。

此外，由于纤维蛋白粘合剂已经溶解在水溶液中，因此吸湿性添加剂不改善常规纤维蛋白粘合剂的粘附性。此外，纤维蛋白粘合剂难以(i)溶解或不能溶解在有机溶剂中，和(ii)形成为无水和/或无溶剂的制剂。

实施例1C：相对于常规聚乙二醇(PEG)密封剂的优点和改进

本发明的生物粘合剂是相对于常规PEG密封剂(例如CoSeal和DuraSeal)的改进。

常规地，PEG密封剂由化学官能化的线性或支链PEG分子组成。它们可在混合时通过化学交联而进行交联，或者在通过用光反应性元素(诸如丙烯酸酯基团)封端的PEG的光交联而照射光时进行交联，以形成水凝胶粘合剂。然而，PEG密封剂需要干燥的表面来获得良好的粘附力，并且具有高达其原始体积的400％的溶胀率。后者意味着在将PEG密封剂施用于封闭空间时需要格外小心，以避免在周围组织上积聚压力(例如，神经压迫)。

PEG密封剂还需要从干燥的组分重构，并且在重构之后仅具有2小时的稳定性。CoSeal的PEG密封胶已证明在动物中皮肤致敏，而Duraseal的蓝色染料可能与过敏反应相关联。另一方面，疏水性的本发明聚己内酯生物粘合剂不具有这样大的溶胀率，并且不需要重构聚己内酯。

此外，吸湿性添加剂不改善PEG密封剂的湿粘附性，因为它们已经被制备并溶解在水溶液中(重构)。

实施例1D：相对于常规丙烯酸酯压敏粘合剂(PSA)贴剂的优点和改进

本发明的生物粘合剂是相对于常规丙烯酸酯PSA贴剂(例如，DURO-TAK和GELVAPSA贴剂)的改进。这样的丙烯酸酯PSA贴剂仅在清洁、干燥的表面上起效，并且该表面被限于皮肤和局部施用。这样的丙烯酸酯类生物粘合剂还受限于它们的形式，即，作为膜或贴剂受限。

相反，本发明聚己内酯生物粘合剂可粘到湿表面的和水合表面。它们可被配制成液体制剂(用于注射器、喷雾器、刷子施用器)、贴剂、膜和流变过渡粘弹性制剂(热胶凝)。

此外，吸湿性添加剂不改善丙烯酸酯PSA贴剂的粘附性，因为丙烯酸酯粘合剂太粘而不允许水渗透。

实施例1E：相对于聚氨酯生物粘合剂的优点和改进

本发明的生物粘合剂是相对于聚氨酯生物粘合剂的改进。

聚氨酯用作生物粘合剂需要克服三个挑战，并且它们包括(1)延长的固化时间(set time)，(2)醚类聚氨酯不易生物降解，以及(3)其降解产物的毒性和致癌性。本发明聚己内酯生物粘合剂由于其合成方法、其交联方法而避免了这样的问题，并且鉴于以上问题，它是优于聚氨酯生物粘合剂的生物粘合剂。

实施例1F：相对于常规蛋白质胶的优点和改进

本发明的生物粘合剂是相对于常规蛋白质胶(例如，Bioglue、Cryolife、Kennesaw)的改进。

GRF/GRFG胶(明胶间苯二酚甲醛/戊二醛)，也称为“法国胶”，是由(1)明胶和间苯二酚的混合物和(2)甲醛或甲醛和作为聚合剂的戊二醛的组合组成的双组分胶。尽管被使用了很多年，尤其是在欧洲，但由于甲醛的可能的诱变性、致癌性、过敏性和局部组织坏死，因此甲醛作为未反应醛的残留物或作为降解产物的存在仍然令人担忧。另一方面，美国FDA已经将聚己内酯聚合物分类在GRAS列表下，这意味着目前的聚己内酯生物粘合剂已经消除了这样的问题。

实施例1G：相对于3,4-二羟基苯丙氨酸(DOPA)类贻贝粘合剂蛋白质的优点和改进

本发明的生物粘合剂是相对于DOPA类贻贝粘合剂蛋白质的改进。

DOPA类粘合剂取决于不同的氧化剂，诸如辣根过氧化物、过氧化氢、高碘酸钠和蘑菇酪氨酸酶。这样的氧化剂导致急性或慢性炎症。此外，其合成生产复杂并且不能方便地扩大规模。然而，本发明聚己内酯生物粘合剂不需要氧化剂，并且其合成方法是简单而直接的。

实施例1H：本发明聚己内酯生物粘合剂的其他优点和改进

本发明聚己内酯生物粘合剂在固化期间适度膨胀。聚己内酯生物粘合剂在固化时由于氮的释放而膨胀，因此具有作为具有不透水表面或用于堵塞穿孔器官(例如，气胸)的密封剂的优点。同时，常规的生物粘合剂在固化时倾向于收缩或萎缩。与PEG密封剂相比，PEG密封剂仅在固化之后由于从组织吸收水而溶胀。发生吸收是因为PEG密封剂在固化之前和之后都是亲水性基质。PEG密封剂的吸水性无法控制，因为它取决于许多因素，包括周围组织、水合存在、位置等。

本发明聚己内酯生物粘合剂在固化之前和甚至在固化之后透过可见光波长，因此允许观察下面的基材(例如，密封的组织伤口)。

本发明聚己内酯生物粘合剂和吸湿性添加剂的组合有利地增加了本发明聚己内酯生物粘合剂的粘附性和储能模量。

实施例2A：一锅法合成方法1

通过两种方法实现了将双吖丙啶接枝到聚己内酯多元醇树枝状聚合物的-OH和-COOH侧基官能团上。第一种方法描述如下，第二种方法在实施例2B中描述。

在第一种方法中，在弱碱存在下，醇与卤化物之间的S_N2反应用于双吖丙啶的共轭。双吖丙啶的共轭反应在以下的方案1中进行描述。

方案1

在方案1中，在弱碱性氧化银(Ag₂O)存在下，基于威廉姆森-醚反应(Williamson-ether reaction)，用溴代双吖丙啶(以双吖丙啶:PCLT的摩尔比为2∶1)对聚己内酯(PCLT)三醇(左侧结构)进行化学修饰。由于反应可能水分敏感，因此在反应之前，应干燥用于反应的所有组分(包括任何溶剂)(或使用于反应的所有组分(包括任何溶剂)不含水)。

使用新鲜制备的氧化银(Ag₂O)代替强碱(诸如NaOH或NaH)，作为溴化物清除剂。这是因为强碱可分解芳香族溴(在这种情况下为双吖丙啶溴)，因此必须避免强碱。可根据聚己内酯链上的侧基-OH和/或-COOH基团的数目来调整双吖丙啶前体(例如，溴代双吖丙啶)与其他反应物之间的摩尔比，其中侧基基团中的每个与一个摩尔当量的双吖丙啶前体反应(方案1)。

在新鲜制备的Ag₂O存在下，在纯净条件(无溶剂)下进行或在使用有机溶剂(1,4-二恶烷、苯或甲苯)的情况下进行该反应。可使用其他极性非质子溶剂(例如二氯甲烷(DCM)或四氢呋喃(THF))。如本文所使用的术语“非质子”是指不能提供氢或H⁺离子的物质。如果要使用挥发性溶剂(例如DCM或THF)，则应将反应置于回流下。惰性气氛(氮气或氩气)和使用分子筛对于从反应混合物中除去水可能是必需的。在室温下执行反应48小时至96小时。然后，将产物从分子筛(例如4埃，铝硅酸盐矿物或基于沸石的分子筛)中过滤或离心，并且形成AgBr作为另一种反应产物。1,4-二恶烷是优选的溶剂，因为其水可混溶性允许双吖丙啶树枝状聚合物在水中沉淀，从而在反应完成后用作非溶剂。在该特定情况下，将产物的二恶烷溶液添加到水中，进一步过滤并冷冻干燥。如果使用更多的挥发性溶剂(例如DCM或THF)，则可通过溶剂蒸发来分离过滤后的产物。

用于双吖丙啶的共轭的可能的分子包括聚己内酯多元醇(例如聚己内酯二醇、聚己内酯三醇、聚己内酯四醇、聚己内酯五醇、聚己内酯六醇)、聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)、甘油、柠檬酸和其他聚合物、预聚物以及具有一个或多个-OH和/或-COOH基团的单体。用于形成聚己内酯多元醇树枝状聚合物的聚己内酯前体可在10℃至60℃的任何温度下为液体(流变tanδ大于1)，并且具有300Da至3000Da的数均摩尔质量。

在本公开中，预聚物是指可溶解在有机溶剂中或可熔化以作为纯净液体存在的交联聚合物。例如，POCS(聚辛二醇柠檬酸酯/癸二酸酯)和PGS(聚癸二酸甘油酯)可经历两个固化阶段。第一阶段涉及预聚物，该预聚物可溶于有机溶剂中或熔化成纯净液体。第二固化阶段(热固化或光固化)可能会导致无法被溶解或熔化的交联的生物橡胶。PCLT-D70可被视为预聚物。

实施例2B：一锅法合成方法2

第二种方法涉及通过-COOH基团将双吖丙啶与聚合物树枝状聚合物共轭。如果使用包含一个或多个COOH基团的双吖丙啶酸，它仍可与具有-OH和/或-COOH基团的聚合物树枝状聚合物共轭。树枝状聚合物上相对高浓度的-COOH侧基基团为进一步用双吖丙啶官能化提供了可能性。第二种方法通过如下所阐述的方案2和3来表示。

方案2

在第一步骤中，如方案2所示，该方案2示出了使用SOCl₂形成双吖丙啶酰氯，将4-[3-(三氟甲基)-3H-双吖丙啶-3-基]苯甲酸(双吖丙啶酸)通过与氯离子(例如，亚硫酰氯、SOCl₂)亲核加成-消除转化为酰氯。该反应可在黑暗条件下(即在没有光的情况下)进行15小时。该反应也可在五氯化磷(PCl₅)或三氯化磷(PCl₃)存在下进行。

在第二步骤中，由以下方案3所示，通过方案2产生的反应性双吖丙啶酰氯形成与聚合物树枝状聚合物的-OH基团形成酯键或与聚合物树枝状聚合物的-COOH基团形成酸酐键。在以下的方案3中描绘了双吖丙啶酰氯与聚己内酯三醇之间的共轭反应的示例。使用了弱碱吡啶。

方案3

在方案3中，双吖丙啶酰氯与聚己内酯三醇(具有3个侧-OH基团，并且双吖丙啶酰氯:PCLT的摩尔比为2∶1)的反应在共轭双吖丙啶与聚己内酯树枝状聚合物之间形成酯键。

用于双吖丙啶的共轭的可能的分子包括各种聚己内酯多元醇、例如，聚己内酯二醇、聚己内酯三醇，聚己内酯四醇、聚己内酯五醇、聚己内酯六醇。用于形成聚己内酯多元醇树枝状聚合物的聚己内酯前体可在10℃至60℃的任何温度下为液体(流变tanδ大于1)，并且具有300Da至3000Da的数均摩尔质量。

实施例3：通过固化和近红外活化的独特方法进行交联

取决于所使用的UVA强度、焦耳剂量和波长(例如340nm至390nm)，可将双吖丙啶活化以具有瞬态卡宾化学(transient carbene chemistry)或转化为重氮烷基化剂。

通过瞬态卡宾化学，卡宾可立即与任何相邻的Q-H(其中Q＝C、N、O或S)键反应以进行交联。这意味着交联是非特异性的，卡宾可与添加剂、前体聚合物、水、溶解的水性小分子、基材等交联。

对于特异性交联，可使用通过合适的光学参数从共轭双吖丙啶转化的重氮烷基化剂。如以下方案4中所示，这样的光学参数有利于重氮烷基化剂的形成，并且包括低强度UVA、低焦耳剂量、较长的UVA波长等。低强度UVA可以是具有强度为0.1mW.cm-²至100mW.cm-²的UVA。低焦耳剂量可包括在UVA波长下范围从0.1至0.5的占空比或脉冲宽度调制和/或范围从10³至10⁹Hz，更优选10⁷至10⁹Hz的光脉冲。较长的UVA波长的范围可以是370nm至400nm。可见波长活化可以是从400nm到500nm。

三重态敏化(triplet sensitization)也可用于将共轭双吖丙啶转化为重氮烷基化剂。三重态敏化允许可见光波长激发，这是感兴趣的分子没有被直接激发的过程。相反，激发涉及辅助分子，称为敏化剂。激发到单重态后，敏化剂通过系统间杂交(ISC)自发转化为三重态，通常具有高产率。然后，它在三重态能量转移(TET)步骤中将其能量转移到双吖丙啶。三重态光敏剂可能在400nm至500nm的可见光范围内可用。

方案4

方案4演示了使用提供了特异性和非特异性的交联的可变的UVA强度。在高强度UVA下，卡宾立即形成，这导致与附近任何包含QH键(其中Q＝C、N、O或S)、包括用于形成聚合物树枝状聚合物的前体、添加剂和溶剂的分子进行非特异性交联。相比之下，低强度UVA将双吖丙啶转化为重氮异构体，该重氮异构体与存在于组织表面的亲核官能团选择性交联。

为了实现两种类型的交联，采用了双光子吸收(例如，包含高强度和低强度的UVA)。双光子吸收提供了两种类型的双吖丙啶活化，并允许控制卡宾/重氮烷基官能团的比例。双光子吸收还允许使用位于组织光学窗口(即650nm至750nm)内的680nm至730nm的近红外波长，其中在这些波长下的活化允许皮下活化聚己内酯生物粘合剂。

实施例4A：具有吸湿性添加剂的聚己内酯生物粘合剂

将标记为PCLT-D70制剂的具有70％接枝双吖丙啶(-OH:双吖丙啶的摩尔比为3∶7)的聚己内酯生物粘合剂与柠檬酸(CA)混合，以产生具有吸湿性组分的生物粘合剂，如图1A所示。

吸湿剂吸收并减少组织表面上的界面水，从而进一步增强PCLT-D70的卡宾侧基基团与组织之间的接触。从而即使在高度水合的生理环境中也可增强组织粘附性。在对该概念进行离体组织评价(ex vivo tissue evaluation)之前，如图1B所示，分析了具有柠檬酸添加剂的原始PCLT-D70在UV活化后的流变性质。

实施例4B：具有用于粘结至湿组织表面的吸湿性添加剂的聚己内酯生物粘合剂

在UV活化的1分钟内，观察到复合物制剂的储能模量G’明显更快地增加(确切的储能模量G’值显示在图1B中)。作为由于吸湿性添加剂(柠檬酸)的存在，交联密度较高的结果，在UV活化2分钟之后，G’从7kPa增加至高达660kPa。

实施例4C：大鼠肝脏的离体实验

用新鲜暴露的尸体大鼠肝脏进行离体实验，以用于生物粘合剂、密封剂和涂层施用。肝脏表面的大小(约4cm²，参见图2A)允许通过在水合组织表面上铺展一层薄层来施用PCLT-D70/柠檬酸复合物制剂(图2B)。生物粘合剂表面(图2C)通过暴露于UV光(70mW.cm-²持续2分钟，参见图2D)而交联，并且固化的泡沫复合物层如图2E所示。通过用镊子对基质施加应力(在3mm²上约有50g的剪切力，参见图2F)，对粘附应力进行定性测量，表明粘附强度多于10kPa。

实施例5：用于模仿骨骼材料的性质的、具有吸湿性添加剂的聚己内酯生物粘合剂

还证明了本发明聚己内酯生物粘合剂用于肌腱和骨组织的固定。通过将PCLT-D50和PCLT-D70生物粘合剂与羟基磷灰石(HA)纳米颗粒的吸湿性添加剂以预定浓度混合，来配制用于肌腱和骨组织固定的聚己内酯生物粘合剂。PCLT三醇(前体)上的聚己内酯侧基-OH基团的共轭双吖丙啶(百分比分别为50％和70％)和羟基磷灰石纳米颗粒的浓度由于交联密度的增加而增强了本发明的生物粘合剂的粘附强度。分析了本实施例所制备的具有HA吸湿性添加剂的聚己内酯生物粘合剂和纯聚己内酯生物粘合剂的流变性，其结果示出在图3A和3B中。

针对PCLT-D50生物粘合剂的15kPa的剪切储能模量G’值随着HA浓度而逐渐增加，直至达到270kPa的最大G’值，如图3A中所看到的。这涵盖了剪切模量为50kPa至200kPa的肌腱范围。在PCLT-D70的情况下，由于由UVA活化而引起的交联密度增加，G’值的增加甚至更为显著。图3B示出了从针对纯净PCLT-D70的3MPa增加到高达针对PCLT-D70/HA(50％)测得的27MPa，这是小梁骨的剪切模量(50MPa至70MPa)的40％至60％。

实施例6：用于与骨组织强粘附的、具有吸湿性添加剂的聚己内酯生物粘附剂

该实施例演示了对作为骨粘合剂、密封剂或涂层的具有羟基磷灰石(HA)的吸湿性添加剂的PCLT-D70生物粘合剂的潜力的评估。通过将新切的骨板粘附到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基材来进行离体试验，该聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基材是通常被植入的医用塑料，如图4C和图4D所看到的。

测量了纯PCLT-D70和PCLT-D70/HA(50％)复合物的粘附强度。当UVA强度在350mW.cm-²下活化30秒时，纯PCLT-D70对照显示出对软组织测得的中等粘附强度(约20kPa、骨组织离体测量，参见图4A)。然而，PCLT-D70/HA(50％)的用UV功率(350mW.cm-²)的交联活化达到了明显更高的值，该值由于粘附强度超过了50N测力传感器的粘附强度而保持为未确定(参见图4B)，从而超过125kPa的粘附强度。换句话说，暴露于UV功率(350mW.cm-²)的PCLT-D70/HA(50％)的粘附强度超过了氰基丙烯酸酯(例如Dermabond)生物粘合剂的粘附强度。

实施例7：聚己内酯三醇/四元醇接枝双吖丙啶(生物粘合剂V、VI和VII)的本体合成

以下方案5中所示出的合成过程在该方案中所示出的材料的基础上以每克20USD的成本生产了弹性聚己内酯生物粘合剂。就成本而言，限制性起始试剂是双吖丙啶中间体I，该双吖丙啶中间体I占用于实验室生产的成本的99.9％。为了将生产成本降低到每克1USD以下，必须设计出中试规模的反应方法，以允许用最小的变化将规模扩大10倍至100倍。树枝状聚合物生物粘附剂VI是基于45wt％的双吖丙啶III和55wt％的聚己内酯树枝状聚合物IV衍生的。聚己内酯三醇/四醇树枝状聚合物IV用于制造聚氨酯，因此可容易获得小于每kg 1USD的批量(bulk quantities)。

方案5

方案5示出了本发明聚己内酯生物粘合剂的扩大规模的合成。步骤(i)至(iii)中使用的试剂分别是(i)碱和KMnO₄，(ii)DCM和SOCl₂以及(iii)二乙醚和吡啶。方案5的步骤(i)至步骤(v)详细描述如下。

步骤(i)-将双吖丙啶苄醇I氧化为双吖丙啶苯甲酸II：

从76.5克双吖丙啶苄醇I制备76.26克的双吖丙啶苯甲酸II(产率为93％)。将双吖丙啶苄醇在0.5L的NaOH水溶液(6.58克)和100mL的二恶烷中搅拌，全部置于浸入水浴的1L烧瓶中。此外，在保持温度低于40℃的同时，小分量(5克至10克)添加80.7克KMnO₄粉末。将内容物再搅拌3小时。通过添加Na₂SO₃可使过量的KMnO₄脱色，直至粉红色消失。然后，将棕色的MnO₂沉淀物过滤并用水充分地洗涤，将过滤后的溶液用H₂SO₄(例如，20％的H₂SO₄)酸化，直到pH约为1。呈白色沉淀形式的产物被收集在过滤器上，用水将其充分地洗涤并将其在干燥器中干燥，产生76.26克(恒重，产率为93％)的双吖丙啶苯甲酸。

步骤(ii)-将双吖丙啶苯甲酸II转化为其酰氯III：

将76克的双吖丙啶苯甲酸转化为其酰氯(84克，至少95％)。所有这些酰氯用于Capa 4101四醇的酯化反应，以制备95％以上的酯化V和50％的酯化双吖丙啶苯甲酸酯IV。将酸II(76克)溶解在0.25L去了皮重的和干燥的烧瓶中的50mL DCM中(全部被粉末吸收)，添加25mL亚硫酰氯(SOCl₂)，然后3小时的时间内每小时添加3×12mL的SOCl₂。在添加结束时，观察悬浮液，因此将其置于35℃下搅拌过夜，其后得到澄清的黄色溶液。对该溶液进行蒸发以去除挥发性组分，留下84克黄色油(恒重，产率超过99％)。

步骤(iii)-制备双吖丙啶1:2苯甲酸酯V：

将1kDa的IV的Capa 4101四醇(58.8克)悬浮(不溶解)在200mL无水乙醚(Et₂O)中。在搅拌的同时逐滴地添加30.1克制备的酰氯III，并将混合物搅拌过夜。第二天，添加10mL无水吡啶，并搅拌6小时。通过依次添加1M HCl水溶液、然后添加10％的NaHCO₃水溶液、然后添加盐水、然后添加水、在真空中干燥以及然后冷冻干燥，来从反应混合物中萃取产物V(79.5克，产率为94.8％)。

步骤(iv)-制备双吖丙啶1:4苯甲酸酯VI：

将43.0克的IV悬浮在200mL的无水Et₂O中，在搅拌的同时逐滴地添加53.9克的新鲜制备的酰氯III，随后添加20mL的无水吡啶。将反应混合物搅拌过夜。将混合物溶解在乙酸乙酯(EtOAc)中，并用1M HCl水溶液处理，然后用10％的NaHCO₃水溶液处理，然后用盐水处理，然后在Na₂SO₄上干燥。将所得黄色溶液置于旋转蒸发仪上直至产物达到恒重，剩下黄色油VI(74.3克，产率为93％)。

步骤(v)-制备抗血栓形成生物粘合剂制剂VII：

将V以20％w/v溶解在丙酮中，然后添加癸二酸(癸二酸∶V的重量比为1∶10)。然后，将混合物涡旋并随后蒸发以产生均质的液体。

实施例8：使用低强度UVA照射对光活化的交联生物粘合剂V、VI和VII进行机械评估

根据UV照射的粘弹性的流变学分析(储能模量G’和损耗模量G”)用于评估V、VI和VII的交联动力学。这些生物粘合剂中的每个作为液体制剂进行施用，然后其在UVA照射下进行交联以形成橡胶状弹性生物粘合剂。该特性在组织生物粘合剂将要用作密封剂以防止流体从动脉和肺泄漏的情况下是重要的。在交联之后，生物粘合层应具有与治疗后的组织匹配的模量。就机械特性而言，软组织的模量表现为10kPa至400kPa。图1C示出了在通过傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪暴露于低强度UVA照射(在365nm下1J.cm-²)之后10秒钟，由双吖丙啶形成的重氮烷基官能团以及纯净PCLT-D70(液体)中的双吖丙啶基团的消耗，作为证明成功交联的一个示例。

图5A和5B示出了G’和G”对UVA活化的焦耳依赖性。所有制剂在UVA活化之后迅速交联，得到G’值超过40kPa。在20J的UVA活化之后，记录了针对VI的显著较高的G’为2MPa。就生物材料性能和组织反应而言，生物粘合剂制剂应在控制机械性能方面表现出多功能性。本粘合剂的流变特性(rheological profile)不仅取决于双吖丙啶共轭百分比，还取决于交联密度，其中的后者也取决于UVA剂量。例如，V、VI和VII具有在通过施用较低的UVA剂量来匹配组织的机械性能所需的可取的范围内可调整的G’值。所有制剂在UVA活化前表现出类似液体的特性(G”>G’)，在UVA活化之后转变为弹性生物橡胶。液体生物粘合剂制剂符合其所施用的组织和材料的表面。

生物粘合剂可作为液体来施用并在不到30秒的时间内固化为弹性生物粘合剂生物橡胶，用于例如在化妆品、香料、将医疗器件固定到软组织以及更换机械固定技术(例如缝线、钉合)的领域中的组织粘结和密封剂施用。UVA剂量决定了机械性能，这允许模仿组织基材，从而防止应力应变失配和过早分层。

实施例9：体内评估-对聚己内酯三醇-G-双吖丙啶的临床前体内免疫反应

聚己内酯三醇-双吖丙啶PCLT-D属于具有相对慢的可吸收动力学的聚己内酯生物材料家族，根据其聚合物(或共聚物)组成，吸收时间可为6个月至4年。由于本文公开的聚己内酯生物粘合剂可以是多孔的，因此预期其可吸收动力学更好，从而将吸收缩短至一周而不是一个月。

将PCLT-D制剂和对照皮下地植入购自InVivos Pte有限公司(新加坡)的10周龄的Wistar雌性大鼠(300±50克)中。所有试验均在南洋理工大学动物护理和使用委员会(IACUC；协议：ARF-SBS/NIE-A0301)的批准下进行。在每个大鼠的背部做出四个全层伤口(长1.5cm和深0.5cm)，从而暴露肌肉组织。首先通过刮刀(spatula)将液体生物粘合剂制剂施用到聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)贴剂上(直径＝6mm；厚度＝0.1mm)，然后直接植入裸露的肌肉组织上(使用没有生物粘合剂的PLGA贴剂用作对照)。用365nm UV滤色器以约100mW.cm-²∶6J.cm-²)使用UVA光持续1分钟来使生物粘合剂贴剂交联。在伤口后第7天，处死动物，将具有表皮和真皮缝合线植入物以及内部植入物材料的解剖皮肤样品固定，并用H&E(苏木精和曙红)和MT(马松三色)染色。所有部分由职业认证的病理学家进行评估和分级。图6A至图6D示出了染色结果。

图6A至6D显示了固化的聚己内酯生物粘合剂和PLGA对照。皮下植入物被单核细胞(巨噬细胞、淋巴细胞和浆细胞)、多形核细胞(主要是中性粒细胞)和相对少数目的巨细胞、纤维变性和新血管形成所包围。纤维变性伴有水肿和新血管形成。与PLGA对照相比，PCLT-D的植入物周围的新血管形成和纤维变性程度、淋巴浆细胞浸润程度和较少的巨细胞浸润程度稍高。在PCLT-D和PLGA对照中，植入物-组织界面的每个组织区域的胶原蛋白量(MT试验中被染为蓝色)是相似的。使用H&E染色的组织学分析显示，与PLGA对照相比，PCLT-D中植入物-组织界面处的单核细胞浸润稍有增加。这些由淋巴细胞和浆细胞组成，它们在炎症的慢性期被视为正常免疫反应的一部分。与PLGA对照相比，PCLT-D中较少的巨细胞表明植入物部位处异物反应的程度较小。纤维变性和新血管形成是正常愈合反应的一部分，为PCLT-D植入物-组织界面的组织再生提供了良好的环境。用MT染色分析的新形成的胶原蛋白(纤维变性区域)表明，对于纯PLGA和PCLT-D生物粘合剂，每个组织区域的胶原蛋白沉积量相似。

实施例10：本发明的聚己内酯三醇-双吖丙啶与癸二酸的抗血栓形成特性

抗血栓形成的表面是针对血管(例如吻合)和心血管病理学(例如心室或心房间隔缺损)设计的生物粘合剂的重要考虑因素。当前与血液接触的生物粘合剂膜引起纤维蛋白(来自血浆纤维蛋白原)的吸附，从而引发血栓形成并可能导致血液凝块。自然地，表面特性在所研究的生物材料的总体血液相容性中起作用。血小板形态变化是用于定性评估血小板活化的最常见标准之一。

将本公开的聚己内酯三醇-双吖丙啶复合物暴露于人血，并将结果与用作对照的PLGA涂层进行比较(图7A至图7D)。失活期的血小板通过其球形形态进行鉴别，通常被视为处于“静止期”(粗箭头)。在对照和生物粘合剂表面上也检测到活化的血小板，其特征在于多个伪足的出现(虚线箭头)。量化样品表面上的血小板数目，结果示出在图7A至图7D中。随着癸二酸浓度的增加(10％-30％，w/w)，在UV交联的复合物上观察到血小板粘附和活化逐渐降低。癸二酸用作生物相容性抗血栓形成添加剂，其中聚己内酯三醇-双吖丙啶的疏水性质允许包含癸二酸，即使它不能被掺入水基组织粘合剂中。进行定量分析以评估单位表面积的粘附和活化的血小板的总数目，结果表明，随着癸二酸浓度的增加，粘附的血小板数目显著减少(图7D)。作为酸，它产生防止血小板粘附和活化的阴离子表面。

该实施例证明了本发明的生物粘合剂制剂具有如针对人血液所评估的抗血栓形成的性质。生物粘合剂材料的性质与抗血栓形成的表面相结合，使治疗具有解决心血管和血管病理学领域(例如心室或心房间隔缺损)中未满足的临床需求的潜力。

实施例11：血管的吻合密封剂

吻合术是两个血管的接合，需要穿过需要修补的两个血管精确地放置缝合线。该技术具有技术挑战性，需要通过关于尸体、体内动物处死或两者的实践来长期学习。如今的缝合实践已经差不多100年了。在解决可能出现的并发症(包括由于疤痕组织(内膜增生)引起的长期衰竭或对缝合材料的异物反应)方面尚未取得显著进展。此外，通过缝合线接合在一起的小于1mm的血管是不可靠的，因为它们易于破裂。

进行临床前试验，以评估本发明的聚己内酯三醇-双吖丙啶(PCLT-D)吻合拼接动脉的能力，从而减少对缝合线的依赖性的能力。麻醉白色新西兰兔，并暴露主动脉和髂动脉。髂动脉在背部和近端都被剪断，并拼接[半路；半月(HM)和完全满月(FM)]。拼接的动脉在4个位置被缝合。刷涂引物层95％PTCL-D，并用5J UVA光进行光固化。然后，用带有髂动脉的单个针固定聚合物网。施用PCLT-D的涂层并用10J能量进行光固化。将聚合物网滚动到固化的粘合剂上，然后再涂覆一层PCLT-D。用10J光固化PCLT-D，以增强两个粘合剂层之间的聚合物网，从而增强粘合剂基质。然后，翻转夹子，周向地进行类似的过程。一旦将PCLT-D与聚合物网状复合物一起光固化，就使其静置，然后松开夹子并使血液流动。为了进行控制，拼接并缝合8针到10针，缝合左髂动脉。7天之后收获活体动物，并由外部病理学家进行盲组织病理学评估。图8A示出了吻合之后和施用后7天的代表性数字图像。

完成了5个兔子的吻合，两个HM在主动脉上，3个在髂动脉上。所有的兔子手术后存活。在松开夹子后，仅观察到一只兔子流血，通过用5J的UVA照射基质来止血。在7天结束时，每5个兔子动脉中的4个兔子动脉是通畅的。基于组织病理学评估(图8B和图8C)，HM吻合的主动脉具有中度炎症和纤维变形。没有观察到暗示腔内通畅性破坏的腔内血栓形成。HM和FM髂动脉显示对左(缝合线控制)和右髂(PCLT-D)具有相似的反应，具有轻度至中度炎症。在不冲洗掉导致腔内血栓形成的残留血液的情况下，将收获的动脉直接添加到福尔马林中。对于所有样品，在吻合部位处的血管腔衬壁似乎被血管内膜细胞(tunica intimacell)覆盖，这是血管再内皮化的证据。

已证明并开发了本发明的生物粘合剂，以粘附至湿组织并承受生理血压，并具有抗血栓形成表面和持续的局部药物递送的额外能力。在下一个示例中演示后者。

实施例12：对手术组织的应力活化的局部麻醉

在大多数外科手术期间和外科手术之后，局部麻醉剂(例如布比卡因)在提供患者舒适性方面是必不可少的，但是由于剂量过多而引起的全身毒性是潜在的风险。当前的注射器注射局麻药仅将疼痛缓解限制在几个小时内，因此需要全身麻醉剂(例如鸦片剂、非类固醇抗炎药)，这可能产生不利的副作用。先前的尝试将释放延长至几天，但是这些制剂遭受静态、预编程的释放动力学和可能的迁移。因此，患者因没有在延长的麻醉释放制剂中设计宿主反馈而遭受疼痛和不适。聚己内酯三醇-双吖丙啶(PCLT-D)的孔隙率充当海绵，以在应变时吸收和排出液体，这用作应力活化药物递送的方法。

通过超声将布比卡因麻醉药掺入本PCLT-D生物粘合剂中。暴露腓肠肌(雌性Wister大鼠)，并使用20J的有效UV剂量在切口上直接光固化25mg的对照物或生物粘合剂。为进行对照，通过盐水递送布比卡因(图9A中的组A)。纯净PCLT-D(图9A中的组C)和10％w/w布比卡因∶PCLT-D70(图9A中的组B)形成了试验组。用不间断的方形针使伤口闭合。在1m宽的盒子中进行手术后运动分析，以评估相对于所使用的生物粘合剂，疼痛对愈合周期的影响。在7天之后，处死大鼠并进行炎症和组织再生的盲组织病理学评估(n＝5)。

通过在(手术之后)第0天、第1天、第2天、第3天、第4天和第7天的一个1m的距离内测量大鼠的速度来完成运动研究。如图9A所看到的，每个大鼠的平均速度都显示出相似的趋势，而与制剂无关。与组A和组C相比，组B显示出速度持续地线性增长直到第4天。基于统计学分析，每组的速度在统计学上无差异。PCLT-D的性能不劣于布比卡因对照。基于盲组织病理学报告，与布比卡因盐水(组A)样品相比，固化的生物粘合剂(组B和组C)没有显示出任何逆反应。没有迹象表明UV诱发坏死或炎症。当与针对组B的12个手术部位(operatedsite)中的6个和针对组C的12个手术部位中的5个相比时，组C的12个手术部位中的9个显示肉芽组织形成。类似地，针对组A的12个手术部位中的8个、针对组B的12个手术部位中的9个以及针对组C的12个手术部位中的10个，炎症评分为0或1。基于组织学分析(例如，参见图9B)，组C中的组织再生是最完整的，超过50％被再吸收，光固化粘合剂显示出新的组织生长。

基于图9A和图9B中所示出的结果，本发明的生物粘合剂保持对湿组织的粘附，同时充当疏水性药物递送库，且在7天内聚己内酯基质的再吸收超过50％。传统上，商业生物粘合剂不能或可能难以掺入疏水性药物以控制药物递送。

实例13：商业和潜在应用

聚己内酯(PCLT)前体(摩尔质量小于3000Da的星形PCLT)可在50℃下以1Pa.s以下的粘度存在。因此，PCLT前体不需要在水性或有机溶剂中稀释(即，以其纯净形式)，并且可容易地通过注射器或其他液体施用器进行施用。可以以一锅法合成方法用合适的卡宾前体(即双吖丙啶)进行接枝将PCLT前体合成为PCLT生物粘合剂。合成方法允许从实验室批量生产到反应器规模连续生产的合理产率的规模可扩大生产。

所得的PCLT生物粘合剂是防止水渗入聚合物基质中的疏水材料。由于防止了卡宾前体的水解，因此这允许长期上架存储12个月或更长时间。PCLT生物粘合剂还在干燥和水合表面上充当不透水的密封剂和涂层。通过适当改变成孔添加剂，PCLT生物粘合剂也可被修饰成多孔的或无孔的。

本发明的生物粘合剂制剂可与吸湿性添加剂一起使用。也就是说，所得的PCLT生物粘合剂可以是PCLT吸湿性复合粘合剂(PCLT-HYGRO)。这样的复合物允许暂时减少粘合剂的积垢和表面水合。在针对非水液体粘合剂生产高度交联的基材时，水合表面可能会成为障碍。当与湿基材接触时，PCLT-HYGRO在接触10秒至300秒之后有利地减少了表面水合量。随后的固化使得界面粘结强度增加。

低分子量聚己内酯(PCLT)前体和PCLT生物粘合剂能够溶解线性和支链PCLT低聚物(2kDa至10kDa)和PCLT聚合物(大于10kDa)以形成PCLT粘合剂复合物(PCLT-COMP)。这允许了在预固化的材料性能和后固化的粘合材料性能方面的高度的灵活性。粘弹性材料的性能可灵活调整。

因此，PCLT-HYGRO、PCLT-COMP及其组合对于未满足要求的密封剂、涂层和医疗应用具有增强的流变性能。例如，接枝有1摩尔当量至3摩尔当量的双吖丙啶的聚己内酯三醇(摩尔质量为2000Da，Perstorp CAPA 3201)在50℃(粘度小于1Pa.s)下为液体，但与基材接触时胶凝不超过40℃。因此，本PCLT生物粘合剂制剂易于使用注射器、刷子、喷雾器等进行施用(即使在50℃或更高的温度下)，并且在低于40℃的温度下与组织基材接触时保持静止。

本发明的生物粘合剂制剂还可在处于其预固化状态时(例如，通过机械剥离或溶解在有机溶剂中)容易地从基材上去除。在固化时，交联的基质能够粘附到其上施用有生物粘合剂制剂的组织表面，以固定或密封组织开口(例如，伤口)。有利地，固化的基质是疏水的，防止水渗透到伤口中。

固化可通过各种方法来建立，而不仅限于UVA辐照(1mW.cm^-2至1000mW.cm^-2)、施加电压(2V至50V)或电流(1mA至100mA)。皮下组织的固化可通过使用两光子吸收的近红外照射(1mW.cm^-2至1000W.cm^-2)来建立。

形成本发明的生物粘合剂的方法在经济上是可行的，因为低成本的聚己内酯前体(例如三醇和四醇)可以以食品级纯度经济地获得。这样的前体的成本可能低于每kg10USD。

此外，具有熔点低于90℃的任何热塑性聚己内酯可转化为可模塑的热塑性聚己内酯，可进行光固(光固化)或热固(在110℃以上进行热固化)。

由于用17％至100％(基于例如侧基-OH基团)的卡宾前体(例如，双吖丙啶)官能化的多臂(例如从3臂至6臂)聚己内酯前体(摩尔质量小于3000Da的星形PCLT)，在50℃下已经为粘度在1Pa.s以下的液体，因此不损害固化程度。PCLT前体无需在水性溶剂或有机溶剂中(以其纯净形式)稀释，并且可通过液体施用器轻松施用PCLT前体，而不会损害交联。

有利地，可控制刺激剂(UVA强度、焦耳剂量、波长活化等)以调节卡宾/重氮烷基官能团的比率。例如，可使用双光子吸收来实现将双吖丙啶官能团活化为卡宾/重氮烷基官能团。

本文公开的生物粘合剂在用于外科器械的医用塑料市场中具有商业应用。到2020年，这样的材料的市场在美国预计将达到6.45亿磅。

本发明的生物粘合剂的另一潜在用途是其作为微创手术(MIS)装置的应用，特别是作为用于心胸外科手术的生物粘合剂。例如，本发明的生物粘合剂可用于密封水合组织。MIS装置的全球市场(包括本文公开的生物粘合剂)到2019年估计达到215亿美元。

虽然已经参照特定实施例具体示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应理解的是，在不脱离本发明的由所附权利要求限定的精神和范围的情况下可在其中进行形式和细节上的各种改变。因此，本发明的范围由所附的权利要求来指示，并且因此旨在包含落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变。

Claims

1.一种生物粘合剂制剂，包括聚己内酯树枝状聚合物，所述聚己内酯树枝状聚合物具有树枝状聚合物核和从所述树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链，其中，所述聚己内酯链中的至少一个具有与双吖丙啶共价连接的端部，并且其中，当将刺激剂施用到所述生物粘合剂制剂时，所述双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基，其中所述生物粘合剂制剂还包含吸湿性添加剂，所述吸湿性添加剂使所述生物粘合剂制剂可粘附到疏水性和亲水性表面。

2.根据权利要求1所述的生物粘合剂制剂，其特征在于，所述聚己内酯链中的每个包括以下一个或多个重复单元：

其中，每个重复单元的部分A远离所述树枝状聚合物核延伸，并且每个重复单元的部分B朝向所述树枝状聚合物核延伸，并且其中，在具有与双吖丙啶共价连接的端部的至少一个聚己内酯链中，所述重复单元的布置成距所述树枝状聚合物核最远的部分A形成如下端部：在所述端部处，所述双吖丙啶共价连接至所述至少一个聚己内酯链。

3.根据权利要求2所述的生物粘合剂制剂，其特征在于，所述重复单元的布置成距所述树枝状聚合物核最远的部分A形成如下端部：在所述端部处，存在用于与所述双吖丙啶形成醚键、酯键或酸酐键的氧。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的生物粘合剂制剂，其特征在于，所述双吖丙啶由以下式来表示：

其中，R₁至R₅中的至少一个是氢、未被取代或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基-、或-R₆C(＝O)-；

其中，R₁至R₅中的至少一个中的所述-C_1-12烷基-共价连接至氧，以与所述聚己内酯链形成醚键或酯键；

其中，R₁至R₅中至少一个中的所述-R₆C(＝O)-共价连接至氧，以与所述聚己内酯链形成酯键或者酸酐键；

其中，R₆是键，或未被取代或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基-；并且

其中，X为氢、卤素或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的生物粘合剂制剂，其特征在于，所述双吖丙啶包括：

6.根据权利要求1至3中任一项所述的生物粘合剂制剂，其特征在于，所述生物粘合剂制剂还包括抗血栓形成剂和/或麻醉剂。

7.根据权利要求1所述的生物粘合剂制剂，其特征在于，所述吸湿性添加剂包括无水柠檬酸、无水乙醇、无水硫酸镁和/或羟基磷灰石。

8.根据权利要求6所述的生物粘合剂制剂，其特征在于，所述抗血栓形成剂包括癸二酸。

9.根据权利要求6所述的生物粘合剂制剂，其特征在于，所述麻醉剂包括布比卡因。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的生物粘合剂制剂，其特征在于，所述生物粘合剂制剂呈液体制剂形式，并且其中，当将所述刺激剂施用到所述生物粘合剂制剂时，所述液体制剂变为固化的生物粘合剂。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的生物粘合剂制剂，其特征在于，所述刺激剂包括(i)具有从315nm至1400nm的一个或多个波长的电磁辐射，(ii)具有在1mW.cm^-2至1000mW.cm^-2的范围内的一个或多个强度的电磁辐射，(iii)在1mA至100mA的范围内的电流和/或(iv)在±50V的范围内的电压。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的生物粘合剂制剂在制造多孔生物粘合剂复合物中的用途，所述多孔生物粘合剂复合物用于(i)预防由组织固定引起的血栓形成和/或(ii)减轻手术期间和/或手术之后的不适和/或疼痛。

13.一种形成根据权利要求1所述的生物粘合剂制剂的方法，包括：

在弱碱存在下将包括一个或多个-OH和/或-COOH基团的聚己内酯树枝状聚合物前体与双吖丙啶前体混合，以形成包括聚己内酯树枝状聚合物的混合物，其中，所述双吖丙啶前体由下式表示：

其中，R_a至R_e中的至少一个是氢、或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基；

其中，Y是氢、卤素或被一个或多个卤素取代的-C_1-12烷基；

用分子筛过滤所述混合物；以及

向过滤后的所述混合物添加水以沉淀所述聚己内酯树枝状聚合物，其中，所述聚己内酯树枝状聚合物包括树枝状聚合物核和从所述树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链，其中，所述聚己内酯链中的至少一个具有通过醚键或酯键与双吖丙啶共价连接的端部，并且其中，当将刺激剂施用于所述生物粘合剂制剂时，所述双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述双吖丙啶前体包括

15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，在没有溶剂的情况下或在无水有机溶剂的情况下进行所述聚己内酯树枝状聚合物前体与所述双吖丙啶前体的混合。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述无水有机溶剂包括二氯甲烷、乙醚、四氢呋喃、四氢吡喃、1,4-二恶烷、苯、甲苯、乙基叔丁基醚、甲基叔丁基醚、甲基四氢呋喃、吗啉或二甘醇二甲醚。

17.根据权利要求13至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述弱碱包括氧化银或吡啶。

18.根据权利要求13至14中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在氮气或氩气的惰性气氛下进行。

19.一种形成根据权利要求1所述的生物粘合剂制剂的方法，包括：

其中，R₁至R_v中的至少一个是氢或-R_viC(＝O)-Z；

其中，R_vi是键，或未被取代或被一个或多个卤素取代-C_1-12烷基-；

其中，Z是卤素；

从所述悬浮液中萃取所述聚己内酯树枝状聚合物，其中，所述聚己内酯树枝状聚合物包括树枝状聚合物核和从所述树枝状聚合物核延伸的多个聚己内酯链，其中，所述聚己内酯链中的至少一个具有通过酯键或酸酐键与双吖丙啶共价连接的端部，并且其中，当将刺激剂施用于所述生物粘合剂制剂时，双吖丙啶转化为卡宾和/或重氮烷基。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述双吖丙啶前体包括

21.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，在没有溶剂的情况下或在无水有机溶剂的情况下进行所述聚己内酯树枝状聚合物前体与所述双吖丙啶前体的混合。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述无水有机溶剂包括二氯甲烷、乙醚、四氢呋喃、四氢吡喃、1,4-二恶烷、苯、甲苯、乙基叔丁基醚、甲基叔丁基醚、甲基四氢呋喃、吗啉或二甘醇二甲醚。

23.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，所述弱碱包括氧化银或吡啶。

24.根据权利要求19或20所述的方法，其特征在于，萃取所述聚己内酯树枝状聚合物包括(i)将HCl水溶液、NaHCO₃水溶液、盐水和水添加到悬浮液中，或(ii)将所述悬浮液与乙酸乙酯混合以形成混合物，并向所述混合物添加HCl水溶液、NaHCO₃水溶液和盐水。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，在添加所述HCl水溶液、所述NaHCO₃水溶液和所述盐水之后，在干燥剂上进一步干燥所述混合物。