專利名稱：：聚合物組織封閉劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及生物材料(尤其是聚合物組織封閉劑)和能夠形成生物材料(尤其是聚合物組織封閉劑)的前體分子，及其制備和使用方法。具體地講，本發(fā)明涉及用于封閉或阻隔組織裂傷、割傷或擦傷的生物材料。
背景技術(shù)：
：在實(shí)施作為損傷的手術(shù)干預(yù)或治療組成部分的醫(yī)學(xué)手術(shù)時，醫(yī)師常常必須處理溢出的體液，例如腦或脊柱手術(shù)期間的腦脊液、或因損傷、疾病或病癥或者由外科手術(shù)產(chǎn)生的血液。不論損害是由損傷造成還是因外科手術(shù)產(chǎn)生，恢復(fù)組織和循環(huán)完整性對于治療的正面結(jié)果十分重要。最早的縫合受損組織的方法是使用機(jī)械緊固器，例如夾鉗、纖維(staple)或縫線。機(jī)械組織緊固器遇到許多限制。機(jī)械緊固器需要相當(dāng)?shù)募夹g(shù)，使用起來耗費(fèi)時間，并可能沿連接線滲漏，該連接線本身可對周圍組織造成額外的損傷。另外，機(jī)械緊固器可能對許多高度血管化器官不起作用。這些缺點(diǎn)進(jìn)一步延緩了外科手術(shù)和愈合時間?？朔@些缺點(diǎn)的努力已導(dǎo)致開發(fā)出各種膠粘劑、膠或封閉劑，這些能夠單獨(dú)或與機(jī)械緊固結(jié)合以使組織表面快速粘合在一起，從而促進(jìn)或至少不抑制正常愈合，并減少或阻止體液流失?！惼胀ǖ慕M織膠粘劑是基于血纖蛋白的材料，它含有血纖蛋白原和凝血酶的濃縮物。血纖蛋白膠粘劑通常是二組分膠粘劑，當(dāng)與鈣源混合在一起時起反應(yīng)，剌激天然存在的血凝塊形成級聯(lián)的最后階段。所產(chǎn)生的血塊粘附到組織上，橋接組織、裂縫，并封閉組織直到開始出現(xiàn)愈合為止。然而，由于封閉材料強(qiáng)度低以及與使用人血衍生產(chǎn)品有關(guān)的轉(zhuǎn)染風(fēng)險，所以基于血纖蛋白的膠粘劑的成效有限?；诿髂z與醛交聯(lián)的膠的成效同樣有限。代表性的這類膠為明膠-間苯二酚與甲醛(GRF)或戊二醛(GRFG)交聯(lián)。雖然已經(jīng)對基于明膠的膠進(jìn)行了廣泛深入的研究，且結(jié)果表明一般是有效的，但是由于使用熱明膠溶液、與醛有關(guān)的組織剌激以及為了在連接部位獲得適當(dāng)交聯(lián)所需要的處理操作的危險程度，因此這些組合物的成效有限。由于上述限制，相當(dāng)多的開發(fā)努力直指尋找可能用作組織膠或封閉劑的合適的合成組合物。為此，除其它合成聚合物以外，對氰基丙烯酸酯類、聚氨基甲酸酯類、聚甲基丙烯酸甲酯類和聚乙二醇類作為組織膠或封閉劑進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示成效有限。除了操作性能與各種手術(shù)環(huán)境一致以外，幾乎沒有有效的組織膠或封閉劑組合物符合足夠機(jī)械強(qiáng)度和生物相容性的要求。然而，這些組合物卻具有關(guān)于操作和機(jī)械性能的缺點(diǎn)，例如生物材料的溶脹。因此，存在對可用作組織膠或封閉劑的生物材料的需要，這種材料不僅是生物相容的，而且還是明確療法(well-definedcure)，并具有所需要的機(jī)械性能的組合。因此，本發(fā)明的一個目的是提供適于形成用作組織封閉劑的合成生物材料的組合物、方法和藥盒。本發(fā)明的又一個目的是提供用作組織封閉劑的合成生物材料，該材料由吸水所引起的體積增不大。本發(fā)明的又一個目的是提供用作組織封閉劑的合成生物材料，該材料是隨時間變化完全可再吸收的。本發(fā)明的又一個目的是提供用作組織封閉劑的合成生物材料，該材料具有良好的機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明的又一個目的是提供合成生物材料，該材料可有效用作頭顱手術(shù)期間縫合的硬膜修復(fù)的輔助材料，并減少或防止腦脊液滲漏至外部環(huán)境。發(fā)明概述本文披露了用于制備用作組織封閉劑的生物材料的組合物和方法、裝有用于形成生物材料的前體分子的藥盒及生物材料在手術(shù)環(huán)境中的用途。用于制備生物材料的組合物包含至少第一前體分子和第二前體分子。第一前體分子含有至少2個親核基團(tuán)，第二前體分子含有至少2個親電子基團(tuán)。第一前體分子和第二前體分子的親核基團(tuán)和親電子基團(tuán)能夠在生理條件下彼此形成共價鍵。該交聯(lián)優(yōu)選在堿性條件下發(fā)生在水中。根據(jù)所需生物材料的性能選擇前體分子。在一個實(shí)施方案中，第一前體分子是基于聚乙二醇的聚合物，具有x個選自巰基或氨基的親核基團(tuán)，其中x大于或等于2。X個親核基團(tuán)優(yōu)選為巰基。優(yōu)選第二前體分子是在其備臂上用共軛不飽和基團(tuán)官能化的多臂聚(環(huán)氧乙烷_聚環(huán)氧丙烷)(poly(ethyleneoxide-polypropyleneoxide)，PE0-PP0)嵌段共聚物，第二前體分子為下列通式I的分子a-KCAOKCAOh-BL(式I)其中m和n為1-200的整數(shù)，i大于2，優(yōu)選為3、4、5、6、7或8，a為支化點(diǎn)，B為共軛不飽和基團(tuán)，例如丙烯酸基(acrylate)。這類聚合物由basf以商品名稱Tetronie⑧銷售。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一前體分子是其各臂被巰基官能化的四臂聚乙二醇(PEG)(四巰基季戊四醇聚乙二醇醚(pentaerythritolpoly(ethyleneglycol)ethertetra-sulfhydryl)"四巰基PEG")。在最優(yōu)選的實(shí)施方案中，四巰基季戊四醇聚乙二醇醚分子量的范圍約為2-20kD，更優(yōu)選范圍約為3-llkD，甚至最優(yōu)選范圍約為5-10kD。在另一個實(shí)施方案中，第二前體分子的共軛不飽和基團(tuán)B是丙烯酸基。優(yōu)選第二前體分子的支化點(diǎn)a選自碳、甘油、季戊四醇、二季戊四醇和乙二胺。更優(yōu)選第二前體分子的支化點(diǎn)a為乙二胺。式I第二前體分子的分子量范圍約為10-25kD，更優(yōu)選范圍約為12-20kD，甚至更優(yōu)選范圍約為14-18kD。優(yōu)選第一前體分子或第二前體分子各臂具有相同的聚合度。這就意味著第一前體分子或第二前體分子各臂具有相同的分子量。選擇其中親核基團(tuán)和親電子基團(tuán)總數(shù)大于或等于5的前體分子導(dǎo)致形成三維網(wǎng)狀物(three-dimensionalnetwork)。任選組合物含有一種或多種添加劑，例如著色劑、觸變劑、造影劑、填充劑、穩(wěn)定劑或生物活性劑(bioactiveagent)。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，組合物含有選自亞甲藍(lán)、麗絲胺綠或堅牢綠的著色劑。組合物還任選含有堿。在一個實(shí)施方案中，堿為碳酸鈉。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，由組合物形成的生物材料被用來減少、抑制或控制體液流失，例如腦部和/或脊柱手術(shù)后的腦脊液流失。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用組合物作為醫(yī)療封閉劑。在另一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用組合物涂抹于組織表面。在另一個實(shí)施方案中，使用組合物制備實(shí)現(xiàn)第一表面和第二表面非手術(shù)連接的藥物。為了制備本發(fā)明的生物材料，一種制備生物材料的方法包括以下步驟i)提供第一前體分子，ii)提供第二前體分子，iii)在堿性溶液存在下，使兩種前體分子反應(yīng)以形成交聯(lián)的三維網(wǎng)狀物。優(yōu)選堿性溶液pH范圍介于9-14之間，更優(yōu)選范圍介于10-13之間，甚至更優(yōu)選范圍介于10-12之間。步驟i)、步驟ii)或步驟iii)每一步所得溶液的pH范圍優(yōu)選介于9-13之間、更優(yōu)選介于9.5-11.5之間、甚至更優(yōu)選介于9.8-ll之間以便快速膠凝化。優(yōu)選堿性溶液為碳酸鈉溶液。兩種前體分子與堿性溶液接觸之后，快速形成生物材料，優(yōu)選生物材料在不到2分鐘內(nèi)形成，更優(yōu)選在不到10秒鐘內(nèi)形成，甚至更優(yōu)選在不到5秒鐘內(nèi)形成。前體分子可分別作為干燥粉保存和/或在通常為酸性pH的緩沖溶液中保存。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一前體分子作為干燥粉保存在第一容器中，第二前體分子保存在第二容器內(nèi)的含水緩沖溶液中，緩沖溶液具有酸性pH。任選堿可以保存在第三容器內(nèi)的溶液中。臨用前可使前體分子接觸數(shù)分鐘或數(shù)小時。在一個實(shí)施方案中，第一前體分子和第二前體分子分開保存，只在將所得混合物轉(zhuǎn)移到雙室注射器(dualcompartmentsyringe)中之前混合。注射器的一個室裝有前體分子的混合物，另一室裝有堿性溶液。為了制備具有所需性質(zhì)的生物材料，在交聯(lián)前控制前體分子的濃度是一個重要的參數(shù)。為了保持這種控制，雙室注射器可包括預(yù)先設(shè)定體積比的兩個室。優(yōu)選兩室的體積比為l:5，更優(yōu)選為1:10。較大的室裝有前體分子的混合物，較小的室裝有堿性溶液。雙室注射器裝備有可拆卸的噴頭，兩個室的內(nèi)容物被一起噴出，在體內(nèi)需要的部位原位形成具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的生物材料。附圖簡述圖1表示當(dāng)在37t:下保存在磷酸緩沖鹽溶液中時，所公開的生物材料和市售生物材料代表性制劑的溶脹百分比對時間的曲線圖的比較。圖2表示當(dāng)在5(TC下保存在磷酸緩沖鹽溶液時，所公開的生物材料和市售生物材料代表性制劑的溶脹百分比與時間的曲線圖的比較。圖3顯示緩沖液對用pH7.4、pH8和pH8.5TEA緩沖液制備的組合物10的膠凝時間的影響。圖4顯示緩沖液對用pH9.13、pH9.32和pH9.47硼酸鹽緩沖液制備的組合物13的膠凝時間的影響。發(fā)明詳述定義本文通常使用的"生物相容性"或"生物相容的"是指材料在具體應(yīng)用中伴隨適當(dāng)?shù)乃拗鞣磻?yīng)起效的能力。從最廣義來說，這是指沒有可能超出材料和/或治療對患者的益處的對身體的不良反應(yīng)。本文通常使用的"生物材料"或"組合物"是指適于與生物系統(tǒng)界面連接以優(yōu)選評價、治療或封閉身體任何組織、器官或功能的材料。生物材料是指在達(dá)到并超過其膠凝點(diǎn)之時和之后的全部材料(前體分子，加上所有添加劑、堿或溶劑和生物活性劑(如有的話))。組合物是指在達(dá)到其膠凝點(diǎn)之前的全部材料。本文所使用的"前體組分的濃度"是指質(zhì)量百分比，定義為溶質(zhì)的質(zhì)量(克)乘以100后除以溶液的總質(zhì)量(克)(即溶劑和溶質(zhì)的總量)質(zhì)量％=溶質(zhì)質(zhì)量(100)/溶液總質(zhì)量。"共軛不飽和鍵"可指碳_碳、碳_雜原子或雜原子_雜原子多鍵與單鍵兩者的交替。被CH或CH2單元間隔的雙鍵稱為"勻共軛雙鍵"。本文通常使用的"交聯(lián)"是指共價鍵的形成。本文所使用的"交聯(lián)點(diǎn)密度"是指各分子兩個交聯(lián)點(diǎn)之間的平均分子量(M。)。本文所使用的"親電子基團(tuán)"是指能夠在極性鍵形成反應(yīng)中從親核體接受電子對的官能團(tuán)。術(shù)語親電體和親電子基團(tuán)作為同義詞使用。本文通常使用的"官能度"是指前體分子上反應(yīng)活性部位的數(shù)目。"反應(yīng)活性部位"是指能夠至少但并非唯一地在人或動物體內(nèi)的條件下彼此反應(yīng)的親核基團(tuán)和親電子基團(tuán)。"凝膠"是指物質(zhì)介于液態(tài)和固態(tài)之間的狀態(tài)。因此，"凝膠"具有某些液體性質(zhì)(即形狀是有彈性并可變形的)及某些固體性質(zhì)(即形狀是足夠不連續(xù)的以在二維表面上保持三維狀態(tài))。本文所使用的"凝膠點(diǎn)"是指當(dāng)粘性模量和彈性模量彼此交叉且粘度增加的點(diǎn)。因此，凝膠點(diǎn)是液體從此開始呈現(xiàn)凝膠半固體性質(zhì)的階段。本文通常使用的"原位形成"是指在注射前和注射時基本未交聯(lián)的前體分子的混合物在身體注射部位于生理溫度下彼此形成共價鍵的能力。本文所使用的"分子量"是指在任何給定樣品中許多分子的重量平均分子量，正如本領(lǐng)域普遍使用的一樣。因此，PEG5,000的樣品可含有重量范圍為例如4，000-6，000道爾頓(D)、其中某一范圍的一種分子略不同于下一種分子的聚合物分子的統(tǒng)計混合物。分子量范圍的規(guī)定表明平均分子量可以是規(guī)定極限值之內(nèi)的任何值，且可以包括這些極限值以外單獨(dú)的分子。因此，約2，000D至約20，000D的分子量范圍表明至少約2，000D直到約20kD的平均分子量。本文通常使用的"多官能團(tuán)"是指每前體分子一個以上的官能團(tuán)。本文通常使用的"親核基團(tuán)"是指能夠在極性鍵形成反應(yīng)中向親電體提供電子對的官能團(tuán)。優(yōu)選親核體在生理PH下的親核性大于H20。強(qiáng)親核體的實(shí)例為巰基且指含有這些官能團(tuán)的分子。術(shù)語親核體和親核基團(tuán)作為同義詞使用。"低聚物和聚合物"以該術(shù)語的通常意義使用。低聚物為低分子量聚合物。低聚物通常含有介于2-10個之間的單體單元。本文所使用的聚合物通常含有IO個以上的單體單元。"基于聚乙二醇的聚合物"是指其中聚合鏈或聚合物鏈主要、優(yōu)選完全由聚乙二醇構(gòu)成的聚合物。本文所使用的"生理"是指可存在于有生命的脊椎動物內(nèi)的條件。具體地講，生理條件是指人體的溫度、PH等條件。生理溫度特別是指介于35°C_421:之間的溫度范圍，在大氣壓下優(yōu)選大約為37t:。本文所使用的"聚合網(wǎng)狀物(Polymericnetwork)"是指其中基本所有用作前體分子的單體、低聚物或聚合物通過其有效官能團(tuán)由分子間鍵(優(yōu)選共價鍵)結(jié)合形成太分子的過程的產(chǎn)物。本文所使用的"前體分子"是指形成生物材料聚合網(wǎng)狀物的分子。除聚合網(wǎng)狀物以外，生物材料可含有添加劑和生物活性劑。前體分子可以選自官能化單體、低聚物和聚合物。本文所使用的"相應(yīng)的對應(yīng)物(Respectivecounterpart)"是指給定前體分子的反應(yīng)配偶體。親電子基團(tuán)相應(yīng)的對應(yīng)物為親核基團(tuán)，反之亦然。本文通常使用的"自選擇反應(yīng)(Selfselectivereaction)"是指組合物的第一前體分子與組合物的第二前體分子的反應(yīng)(反之亦然)比與在組合物中和/或在反應(yīng)部位存在的其它化合物的反應(yīng)快得多。本文所使用的第一前體分子的親核基團(tuán)優(yōu)先與第二前體分子的親電子基團(tuán)結(jié)合而不是與其它生物化合物結(jié)合，第二前體分子的親電子基團(tuán)優(yōu)先與第一前體分子的親核基團(tuán)結(jié)合而不是與其它生物化合物結(jié)合。本文所使用的"溶脹"是指本發(fā)明生物材料的吸水。這是一種通常在將生物材料放入過量的PBS緩沖液(10mM磷酸緩沖鹽溶液，例如得自Sigma的P3813粉，得到0.01M磷酸鹽、0.0027M氯化鉀和0.138M氯化鈉的緩沖液(pH7.4))之后在平衡溶脹時生物材料質(zhì)量增加的函數(shù)。平衡溶脹通常在2天內(nèi)達(dá)到，被定義為當(dāng)生物材料在生物材料降解前達(dá)到其最大質(zhì)量的時間。通過將在平衡溶脹時生物材料質(zhì)量除以交聯(lián)反應(yīng)后IO分鐘生物材料的最初質(zhì)量，計算出溶脹。術(shù)語"吸水"和"溶脹"在本申請全文中作為同義詞使用。"粘結(jié)強(qiáng)度(Cohesivestrength)"是指本發(fā)明的生物材料當(dāng)遇到物理性應(yīng)力或環(huán)境條件時保持完整，即不破裂、撕裂或開裂的能力。"粘結(jié)強(qiáng)度"和"爆破強(qiáng)度"在本申請全文中作為同義詞使用。"粘附強(qiáng)度(Adhesivestrength)"是指本發(fā)明的生物材料當(dāng)遇到物理性應(yīng)力或環(huán)境條件時能夠在給予部位保持附著在組織上的能力。組合物本發(fā)明提供用于制備可原位交聯(lián)的生物材料的組合物，該生物材料可優(yōu)選用于降低、防止或控制人體液體的流失。組合物含有至少第一多官能團(tuán)前體分子和第二多官能團(tuán)前體分子。可任選將添加齊U、著色劑和/或生物活性劑加到前體分子中以形成組合物。組合物包含前體分子加任何添加劑和/或生物活性劑，且前體分子可在身體需要的部位原位聚合形成生物材料的聚合網(wǎng)狀物。根據(jù)所需要的生物材料的類型來選擇前體分子的結(jié)構(gòu)。A.fH本第一前體分子含有至少2個親核基團(tuán)，第二前體分子含有至少2個親電子基團(tuán)。選擇第一前體分子和第二前體分子使得親核基團(tuán)和親電子基團(tuán)能夠在生理條件或在堿性條件下彼此形成共價鍵。這可通過不同的反應(yīng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)。一種反應(yīng)機(jī)制是親核取代反應(yīng)。在另一個實(shí)施方案中，前體分子通過第一前體分子上的親核基團(tuán)或部分與第二前體分子上的共軛不飽和基團(tuán)或部分之間的邁克爾加成(Michaeladdition)反應(yīng)形成共價鍵。邁克爾加成反應(yīng)包括親核體(例如巰基、胺或羥基)與共軛不飽和部分(例如含a，P-不飽和羰基部分)的反應(yīng)。前體分子的實(shí)例包括但不限于聚醚衍生物，例如聚氧化烯或其衍生物、肽和多肽、聚乙烯吡咯烷酮("PVP")和聚氨基酸。優(yōu)選的聚氧化烯衍生物為聚乙二醇("PEG")、聚環(huán)氧丙烷("PPO")、聚環(huán)氧乙烷("PEO")、聚環(huán)氧乙烷_聚環(huán)氧丙烷共聚物("PEO-PPO")、環(huán)氧乙烷嵌段共聚物或無規(guī)共聚物、泊洛沙姆、merox即ols、poloxamines和聚乙烯醇("PVA")。嵌段共聚物或均共聚物(當(dāng)A=B時)可以是線性的(AB、ABA、ABABA或ABCBA型)、星形(AnB或BAnC，其中B至少為n價，n為3-6)或分支的(1個B懸掛多個A)。優(yōu)選的前體分子選自PEG和PE0-PP0嵌段共聚物。最優(yōu)選的PEG和PEO-PPO嵌段共聚物彼此組合使用。優(yōu)選的第一前體分子是基于聚乙二醇的聚合物，具有x個選自巰基或氨基的親核基團(tuán)，其中x大于或等于2。優(yōu)選第二前體分子為下列通式(I)的多臂聚(環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷)(PEO-PPO)嵌段共聚物A-[(C3H60)n-(C2H40)邁-B]i(式I)其中m禾Pn為1-200的整數(shù)，i大于2，優(yōu)選為3、4、5、6、7或8，A為支化點(diǎn)，B為共軛不飽和基團(tuán)。前體分子為多官能團(tuán)單體、低聚物和/或聚合物。優(yōu)選第一前體分子的分子量范圍介于2-20kD之間，更優(yōu)選介于3kD和11kD之間，最優(yōu)選介于5kD和10kD之間。第二前體分子優(yōu)選的分子量優(yōu)選介于10kD和25kD之間，更優(yōu)選介于12kD和20kD之間，最優(yōu)選介于14kD和18kD之間。優(yōu)選第二前體分子的支化點(diǎn)A選自碳、甘油、季戊四醇、二季戊四醇和乙二胺。在一個實(shí)施方案中，生物材料由式I的多臂聚(環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷)(PE0-PP0)嵌段共聚物形成，其中A為乙二胺分子(即i等于4)，B為丙烯酸基(Tetronic-四丙烯酸酯)。具有乙二胺核心分子的四臂聚(環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷)(PEO-PPO)嵌段共聚物由BASF以商品名稱Tetronic⑧銷售。在又一個實(shí)施方案中，組合物包含分子量約為15kD的Tetronic⑧四丙烯酸酯(Tetronic1107)和分子量約為iokD的四疏基peg。在另一個實(shí)施方案中，生物材料由分子量約為15kD的Tetronic⑧四丙烯酸酯和分子量約為5kD的四疏基peg形成。在另一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，生物材料由分子量約為15kD的Tetronic(D四丙烯酸酯和分子量約為3.4kD的線性端官能化二巰基peg形成。在又一個實(shí)施方案中，Tetronie⑧四丙烯酸酯與二硫蘇糖醇(DTT)交聯(lián)。生物材料的機(jī)械性能(即粘結(jié)強(qiáng)度和粘附強(qiáng)度、溶脹和膠凝時間)受前體分子臂的數(shù)目和這些臂的長度影響。各前體分子上臂的數(shù)量大將導(dǎo)致具有較高粘結(jié)強(qiáng)度的較密集的交聯(lián)網(wǎng)狀物。然而，所得生物材料的再吸收將較長。第一前體分子的鏈長對所得生物材料的溶脹有影響。較長的聚乙二醇鏈可提供較可溶脹的生物材料。優(yōu)選前體分子是對稱的，這意味著分支具有相同的分子量和結(jié)構(gòu)。第一前體分子和第二前體分子官能度的總數(shù)大于或等于5。在一個實(shí)施方案中，第一前體分子具有4個官能度，第二前體分子具有3個官能度。在另一個實(shí)施方案中，第一前體分子具有2個官能度，第二前體分子具有4個官能度。在又一個實(shí)施方案中，前體分子之一具有8個官能度，另一個具有4個。在又一個實(shí)施方案中，兩種前體分子都具有4個以上的官能度。比起伸展的前體分子，小而緊湊的前體分子將形成強(qiáng)度較大的聚合網(wǎng)狀物，盡管官能度和反應(yīng)配偶體對于兩種分子可能是相同的。按一般準(zhǔn)則，選擇第一前體組分與第二前體組分的比率使得兩個組分的多數(shù)官能團(tuán)與相應(yīng)的對應(yīng)物反應(yīng)。第一前體分子與第二前體分子官能團(tuán)的比率(即親電子基團(tuán)與親核基團(tuán)的比率)的范圍介于0.7和1.2之間，更優(yōu)選介于0.8和1.l之間，最優(yōu)選為l(即化學(xué)計量比)。a.親核基團(tuán)第一前體組分的親核基團(tuán)能夠以多種反應(yīng)機(jī)制與親電子基團(tuán)(例如共軛不飽和基團(tuán))反應(yīng)，優(yōu)選人體中通過親核取代或邁克爾型加成反應(yīng)的自選擇反應(yīng)。有用的親核體是在人或動物體條件下通過加成反應(yīng)、特別是自選擇邁克爾加成反應(yīng)，優(yōu)選對共軛不飽和基團(tuán)起反應(yīng)的親核體。親核體的反應(yīng)性取決于特定的不飽和基團(tuán)。特定的不飽和基團(tuán)首先由于其在生理pH下與水反應(yīng)而受到限制。因此，有益的親核體的親核性一般在生理pH下比水大。合適的親核體包括但不限于-SH、-NH2、-OH、-PH2和-CO-NH-NH2。具體親核體的實(shí)用性取決于所預(yù)期的情況和所需要的自選擇的量。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，親核體為巰基。然而，胺和/或羥基也可為有效的親核體。要給予pH特別的關(guān)注，因?yàn)槊撡|(zhì)子化胺或巰基是比質(zhì)子化胺或巰基強(qiáng)得多的親核體。因此，如果給予用作強(qiáng)親核體的胺或巰基的pK特別關(guān)注，則可以獲得實(shí)質(zhì)上的自選擇。其中溶液pH接近前體分子胺或巰基的pK的反應(yīng)條件有利于共軛不飽和基團(tuán)與提供的胺或巰基反應(yīng)而不是與系統(tǒng)中存在的其它親核體反應(yīng)。親核基團(tuán)可包含在整體結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)撓性的分子中。例如，雙官能親核體可以Nuc-P-Nuc的形式存在，其中P表示單體、低聚物或聚合物，Nuc是指親核體。同樣，支化聚合物P，可用多個親核體衍生化以產(chǎn)生P-(Nuc)i.，其中i大于1。親核體可以是重復(fù)結(jié)構(gòu)的組成部分，例如(P-Nuc)i.。顯然，這類結(jié)構(gòu)中并非所有的P或親核體都必須相同?？砂凑瘴墨I(xiàn)所述方法，例如POLY(ETHYLENEGLYCOL)CHEMISTRY:BIOTECHNICALANDBI0MEDICALAPPLICATI0NS，第22章，J.MiltonHarris,編著，PlenumPress,NY(1992)，對聚乙二醇類及其衍生物進(jìn)行化學(xué)修飾以含有多個伯氨基或巰基。在最優(yōu)選的實(shí)施方案中，通過巰基(SH)取代末端羥基，將第一前體分子末端存在的巰基引入基于PEG的聚合物上。由此獲得的前體分子與第二前體分子的反應(yīng)比其中巰基是通過巰基丙酸基引入的前體分子快。不同形式的多氨基PEG購自NektarTherapeutics,Inc.，SanCarlos,Calif(通過其收購的ShearwaterPolymersofH皿tsville，Ala.)及以"Jeffamine"的名稱購自TexacoChemicalCompanyofHouston,Tex.。用于本發(fā)明的多氨基PEG包括Texaco'sJeffamine二胺("D"系列)和三胺("T"系列)，它們分別含有每分子2個和3個伯氨基。多胺例如乙二胺(，-(^2(^2-朋2)、四亞甲基二胺(H2N_(CH2)4_NH2)、五亞甲基二胺(尸胺)(H2N-(CH2)5-NH2)、六亞甲基二胺(H2N-(CH2)6_NH2)、雙(2-羥乙基)胺(HN-(CH2CH20H)2)、雙(2-氨基乙基)胺(HN-(CH2CH2NH2)2)和三(2-氨基乙基)胺(N_(CH2CH2NH2)3)也可用作含多個親核基團(tuán)的合成聚合物。二硫蘇糖醇(HS-CH2-CH0H-CH0H-CH2-SH)也可用作含多個親核基團(tuán)的合成聚合物。優(yōu)選的第一前體分子在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一前體分子為下式II的四巰基PEG:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>(式II)其中n的范圍介于25和60之間。b.親電子基團(tuán)第二前體分子的親電子基團(tuán)優(yōu)選為共軛不飽和基團(tuán)。P和共軛不飽和基團(tuán)的結(jié)構(gòu)可與上述有關(guān)親核體描述的類似。唯一必需的是一個親電子前體含有的這類親電子基團(tuán)大于或等于2個。在一個實(shí)施方案中，親電子基團(tuán)為共軛不飽和基團(tuán)。有可能在多種共軛不飽和化合物上進(jìn)行親核加成反應(yīng)，特別是邁克爾加成反應(yīng)。在下列所示結(jié)構(gòu)中，單體結(jié)構(gòu)、低聚物結(jié)構(gòu)或聚合物結(jié)構(gòu)用P表示。具體P的各種優(yōu)選的可能性如本文所述。P可與活性共軛不飽和基團(tuán)偶聯(lián)，活性共軛不飽和基團(tuán)包括但不限于表1中編號為1-20的結(jié)構(gòu)。表l:含有P和共軛不飽和基團(tuán)的分子結(jié)構(gòu)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>反應(yīng)性雙鍵可與線性酮、酯或酰胺結(jié)構(gòu)(la、lb、2)中的一個或多個羰基共軛或環(huán)系中的兩個羰基共軛，如馬來酸或?qū)︴脱苌?3、4、5、6、7、8、9、10)中的一樣。在后一種情況下，環(huán)可以稠合得到萘醌(6、7、10)或4，7-苯并咪唑二酮(8)，且羰基可轉(zhuǎn)化為月虧(9、10)。雙鍵可與雜原子-雜原子雙鍵共軛，例如砜(H)、亞砜(12)、磺酸酯或磺酰胺(13)、或膦酸酯或膦酰胺(14)。最后，雙鍵可與缺電子芳族系統(tǒng)共軛，例如4-乙烯基吡啶鎗離子(15)。三鍵可用于與羰基或雜原子型多鍵共軛(16、17、18、19、20)。la、lb和2等結(jié)構(gòu)以碳_碳雙鍵與一個或兩個吸電子基團(tuán)的共軛為基礎(chǔ)。它們中的一個總為羰基，增加了從酰胺傳給酯然后傳給苯基酮結(jié)構(gòu)的反應(yīng)性。在降低位阻或增加a位上的吸電子能力時，親核加成更加容易。例如，存在下列關(guān)系，CH3<H<C00W<CN，其中CH3具有最小的吸電子能力，CN具有最大的吸電子能力。使用最后兩個結(jié)構(gòu)獲得的較高反應(yīng)性可通過改變發(fā)生親核攻擊的13位取代基的大小來調(diào)節(jié)；在P<W<Ph<H順序中，反應(yīng)性降低。因此，可利用P的位置來調(diào)整對親核體的反應(yīng)性。該化合物家族包括對其毒理和在醫(yī)學(xué)中的用途了解甚多的某些化合物。例如，在其末端具有丙烯酸基和甲基丙烯酸基的水溶性聚合物在體內(nèi)聚合(通過自由基機(jī)制)。因此，含有丙烯酸基和甲基丙烯酸基的聚合物已用于體內(nèi)的臨床產(chǎn)品，但卻具有顯著不同的化學(xué)反應(yīng)流程。由于雙鍵的順式構(gòu)型且存在兩個吸電子基團(tuán)，結(jié)構(gòu)3-10對親核體的反應(yīng)性非常高。由于這些羰基的電負(fù)性較強(qiáng)，所以不飽和酮的反應(yīng)比酰胺或酰亞胺的快。因此，環(huán)戊烯二酮衍生物的反應(yīng)比馬來酰亞胺酮(maleimidicones)(3)的快，對醌比馬來酰肼(4)和環(huán)己酮更快起反應(yīng)，這是由于更擴(kuò)大的共軛體系所致。萘醌(7)顯出最高的反應(yīng)性?？蓪置于不會降低不飽和基團(tuán)反應(yīng)性的位置上，也就是環(huán)的相對部分(3、5)、另一個環(huán)上(7，8)或通過對醌單肟與O連接(9、10)。為了降低親核加成反應(yīng)的速率，還可將P連接到反應(yīng)性雙鍵上(6、8)?？梢酝ㄟ^使用基于雜原子的吸電子基團(tuán)獲得雙鍵對親核加成的活性。實(shí)際上，含雜原子的酮(11、12)、酯和酰胺(13、14)的類似物提供類似的吸電子作用。對親核加成的反應(yīng)性隨基團(tuán)的電負(fù)性增加。因此，各結(jié)構(gòu)具有下列關(guān)系11>12>13>14，其中11為最高電負(fù)性，14為最低電負(fù)性。對親核加成的反應(yīng)性還通過與芳環(huán)連接而提高。還可使用基于芳環(huán)的吸電子基團(tuán)，獲得有強(qiáng)活性的雙鍵。含有吡啶鎗樣陽離子的任何芳族結(jié)構(gòu)(例如喹啉、咪唑、吡嗪、嘧啶、噠嗪和類似的含sp廠氮化合物的衍生物)均使雙鍵強(qiáng)極化，使快速邁克爾型加成成為可能。與碳型或雜原子型吸電子基團(tuán)共軛的碳-碳三鍵，可容易地與硫親核體反應(yīng)得到單加成和雙加成的產(chǎn)物。取代基以上述含雙鍵類似化合物類似的方式影響反應(yīng)性。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，親電子基團(tuán)為丙烯酸基。優(yōu)選的第二前體分子在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，第二前體分子為含有丙烯酸基的單體、低聚物或聚合物。具體地講，第二前體為下式Ia的化合物，為式I的具體實(shí)施方案<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>(式Ia)其中n和m為1-200的整數(shù)。優(yōu)選n介于18-22之間的范圍，m介于58-62之間范圍。Tetronic⑧是基于聚環(huán)氧乙烷和聚環(huán)氧丙烷的四官能嵌段共聚物，可獲自BASF?？稍趬A的存在下，通過使聚合物上的游離羥基與過量丙烯酰氯反應(yīng)，從而用共軛不飽和基團(tuán)(例如丙烯酸基)使Tetronic⑧嵌段共聚物官能化?？砂搭愃品绞教砑悠渌H電子基團(tuán)。c.添加劑組合物還可含有有機(jī)和/或無機(jī)添加劑，例如觸變劑；造影劑和/或熒光劑，以跟蹤實(shí)際應(yīng)用的情況或即時檢測不易觀察到的可能的滲漏；穩(wěn)定劑，用于穩(wěn)定前體分子以避免過早聚合；和/或填充劑，它可使生物材料的機(jī)械性能(例如最終的壓縮強(qiáng)度和楊氏模量E(Yo皿g'smodulusE))比聚合網(wǎng)狀物的機(jī)械性能提高。穩(wěn)定劑的實(shí)例包括自由基清除劑，例如丁基化羥基甲苯或二硫蘇糖醇。根據(jù)應(yīng)用，組合物(及由此產(chǎn)生的生物材料)可含有著色劑，優(yōu)選有機(jī)顏料，例如染料。在一個實(shí)施方案中，加入亞甲藍(lán)作為著色劑。亞甲藍(lán)不僅起著色劑的作用，而且還可通過用作還原劑起含丙烯酸基前體分子的穩(wěn)定劑的作用。它還可起二硫化物形成指示劑的作用(因?yàn)樗谶€原時變?yōu)闊o色)。在另一個實(shí)施方案中，加入堅牢綠作為著色劑。另一種優(yōu)選的著色劑是麗絲胺綠。麗絲胺綠和堅牢綠著色劑具有因溶液pH而引起顏色改變的能力。它們在酸性條件下為綠色，在堿性條件下為藍(lán)色。因此，這兩種著色劑具有表示前體分子溶液與堿性溶液充分混合的額外優(yōu)勢。d.堿第一前體分子和第二前體分子的原位交聯(lián)發(fā)生在堿性條件下。多種堿符合在生理條件下催化反應(yīng)并對患者身體無害的要求，因此在生物材料形成時起活化劑的作用。合適的堿包括但不限于叔烷基胺，例如三丁胺、三乙胺、乙基二異丙胺或N，N-二甲基丁胺。對于給定組合物(并主要根據(jù)前體分子的類型)，膠凝時間取決于堿的類型和溶液的pH。因此，可通過改變堿性溶液的pH，在所需要的應(yīng)用中控制和調(diào)整組合物的膠凝時間。增加堿性溶液的pH可縮短膠凝時間，但也將延長生物材料的降解時間。因此，應(yīng)對膠凝和降解時間進(jìn)行折衷處理。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，作為共價交聯(lián)反應(yīng)活化劑的堿選自含水緩沖溶液，其pH值和pK值在同一范圍內(nèi)。pK范圍優(yōu)選介于9和13之間。如果堿在堿性范圍內(nèi)有兩個pK值，則第一個優(yōu)選介于8.5和10之間，第二個介于10和13之間。合適的緩沖劑包括但不限于碳酸鈉、硼酸鈉和甘氨酸。在一個實(shí)施方案中，優(yōu)選的堿為碳酸鈉。優(yōu)選堿性溶液pH范圍介于9-14之間，更優(yōu)選介于10-13之間的范圍，甚至更優(yōu)選介于10-12之間的范圍。e.生物活性劑生物材料還可含有生物活性因子，比如小分子或肽、蛋白質(zhì)，其可慢慢由生物材料中擴(kuò)散出來，因此幫助組織再生和愈合。在這些情況下，生物材料作為具有額外組織再生性質(zhì)的組織封閉劑并作為遞藥基質(zhì)起作用。生物活性因子和/或小分子可僅僅混合入生物材料中，或者可通過將游離巰基摻入分子而與生物材料共價結(jié)合并通過水解或酶促降解釋放出來。生物活性因子可以是生長因子，優(yōu)選TGFI3超家族和PDGF的生長因子。II.生物材料正如上述，生物材料的要求以及進(jìn)而前體分子的選擇取決于體內(nèi)應(yīng)用的目的和部位。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，生物材料形成阻止、減少或控制液體流失的覆蓋層、屏障或封閉層。液體流失包括但不限于任何生物液體或氣體的流失，例如血液流失、腦髓液流失或肺部氣體流失。生物材料可應(yīng)用于身體內(nèi)部或外部。為此，生物材料應(yīng)具有良好的粘附強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度、可適應(yīng)快速的膠凝時間、由吸水所致的體積增加較小，以及隨時間變化被身體完全再吸收。而生物材料的機(jī)械穩(wěn)定性基本取決于聚合網(wǎng)狀物的交聯(lián)點(diǎn)密度，生物材料的吸水受交聯(lián)點(diǎn)密度和聚合網(wǎng)狀物疏水性相互作用的影響。生物材料的交聯(lián)點(diǎn)密度和疏水性質(zhì)在很大程度上由前體組分的結(jié)構(gòu)和比率決定。因此，生物材料的吸水和機(jī)械性能可受適當(dāng)選擇的前體組分的控制和影響。生物材料的性質(zhì)在一個實(shí)施方案中，在硬腦/脊膜切開或受傷之后，使用生物材料將其封閉以防止或減少腦脊液在手術(shù)干預(yù)之后滲漏到外部環(huán)境。如果硬膜損傷不大，則可作為縫合輔助手段進(jìn)行封閉。生物材料可用作唯一的閉合手段以實(shí)現(xiàn)第一表面和第二表面的非手術(shù)連接。在最優(yōu)選的應(yīng)用中，在頭顱手術(shù)后，使用組合物作為縫合硬膜修復(fù)的縫合輔助手段。影響形成生物材料的反應(yīng)時間的一個因素是交聯(lián)時組合物的pH，該生物材料用作硬膜封閉劑(簡稱"封閉劑")。將前體分子溶于PH介于2和7.5之間、更優(yōu)選介于4和5之間的含水緩沖溶液中。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用pK為4.76的乙酸鈉、pKl為2.15、pK2為7.2的磷酸鈉或鹽酸(HC1)制備緩沖溶液或者調(diào)整前體分子溶液的pH。在前體分子(及任何添加劑和/或生物活性劑)混合之后或混合之時，堿作為活化劑催化反應(yīng)。優(yōu)選使用至少一個PK值范圍介于9和13之間的堿性溶液作為活化劑。最優(yōu)選是pK2為10.33的碳酸鈉或pKl為9.23、pK2為12.74的硼酸鈉。另外，硼酸鈉具有抗菌性能，出于此原因也有利地用16于傷口敷料。在另一個實(shí)施方案中，甘氨酸可以用作活化劑，其PK2為9.78。優(yōu)選交聯(lián)時組合物pH范圍介于9-13之間、更優(yōu)選范圍介于9.5-11.5之間、甚至更優(yōu)選范圍介于9.8_11之間、甚至更優(yōu)選范圍介于10.3-10.6之間。用作硬膜封閉劑的組合物必須具有非?？斓慕宦?lián)時間，以便停留在原位并及時防止?jié)B漏。優(yōu)選組合物在2分鐘以內(nèi)、甚至更優(yōu)選在1分鐘以內(nèi)、最優(yōu)選介于5-20秒鐘之間、甚至更優(yōu)選介于1秒鐘和5秒鐘之間交聯(lián)。生物材料的溶脹應(yīng)有限，因?yàn)槿苊浛蓪M織造成壓力，導(dǎo)致神經(jīng)受壓或局部缺血。如本文上文中的定義，封閉劑的溶脹不應(yīng)超過1.5，優(yōu)選小于l，更優(yōu)選小于0.5。最優(yōu)選溶脹值的范圍介于0.1-1.5之間，更優(yōu)選范圍介于0.1-1之間，甚至更優(yōu)選為0.1-0.8。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少前體分子之一具有疏水性比聚乙二醇高的分子作為主鏈。例如，在一個實(shí)施方案中，第一前體分子具有PEG主鏈，且PE0/PP0嵌段共聚物作為第二前體分子的主鏈。優(yōu)選兩種前體分子都具有三個以上的多個末端官能化臂。最優(yōu)選兩種前體分子都含有四個末端官能化臂。優(yōu)選第一前體分子為分子量介于4kD和11kD之間、更優(yōu)選介于5kD和10kD之間的四巰基PEG(式II)。第二前體組分優(yōu)選為分子量介于10kD和20kD之間、更優(yōu)選約為15kD的Tetronie⑧四丙烯酸酯(式i)。特別地，可通過將5kD或iokD四巰基PEG與Tetrcmi(^四丙烯酸酯混合獲得具有優(yōu)良性能的封閉劑材料。形成生物材料的第二前體分子(親電子前體)的濃度范圍介于8%-18%(重量/重量)之間，更優(yōu)選介于10%-16%(重量/重量)之間，最優(yōu)選介于12%和14%(重量/重量)之間。計算出第一前體分子(親核前體分子)的濃度，并根據(jù)所需的第一前體分子和第二前體分子間官能團(tuán)的比率進(jìn)行調(diào)整。前體分子的濃度范圍同樣對生物材料的溶脹、膠凝和再吸收時間有重大影響，出于此原因，最佳范圍對于作為封閉劑的最終性能十分重要。由低濃度前體分子開始可延長膠凝時間，不過卻可產(chǎn)生溶脹至較低程度的生物材料。在又一個實(shí)施方案中，生物材料在12周以內(nèi)在體內(nèi)降解。III.形成生物材料的方法A.IC存第一前體分子和第二前體分子優(yōu)選保存在排除氧氣、低溫(例如約+4°C)條件下的溶液中，以避免官能團(tuán)用前分解。前體分子可作為干燥粉或作為緩沖液中的溶液保存。在一個實(shí)施方案中，兩種前體分子作為酸性乙酸鈉緩沖液中的溶液保存。在另一個實(shí)施方案中，第一前體分子作為干燥粉保存，第二前體分子保存在酸性PH溶液中。B.用于組織封閉劑的組合物的制備形成生物材料、特別是組織封閉劑的組合物可通過以下通用方法制備a)提供至少一種第一多官能團(tuán)前體分子，該前體分子包含至少2個親核基團(tuán)，優(yōu)選4個親核基團(tuán)，任選包含添加劑和/或生物活性劑；b)提供至少一種第二多官能團(tuán)前體分子，該前體分子包含在生理條件下能夠與步驟a)的親核基團(tuán)形成共價鍵的至少2個親電子基團(tuán)，優(yōu)選4個親電子基團(tuán)，任選包含添加劑和/或生物活性劑；c)將步驟a)和步驟b)的前體分子溶于緩沖溶液中，緩沖溶液優(yōu)選具有酸性pH;d)將在步驟c)獲得的前體分子溶液混合；禾口e)在步驟d)期間或之后加入堿性溶液，優(yōu)選pH值介于9和13之間的含水緩沖溶液，以開始進(jìn)行第一前體分子溶液和第二前體分子溶液間的交聯(lián)反應(yīng)。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，生物材料的制備方法包括以下步驟i)提供第一前體分子，該前體分子是基于聚乙二醇的聚合物，具有x個末端巰基，其中x等于2或大于2，優(yōu)選為3、4、5、6、7或8;ii)提供下列通式的第二前體分子A-KCAOKCAOh-BL其中m和n為1-200的整數(shù)；i大于2，優(yōu)選為3、4、5、6、7或8;A選自碳、甘油、季戊四醇、二季戊四醇和乙二胺；B為共軛不飽和基團(tuán)；iii)在堿的存在下，使步驟i)和步驟ii)的前體分子反應(yīng)形成交聯(lián)的三維網(wǎng)狀物。在使第一前體分子和第二前體分子混合時，如果溶液的pH為酸性，則交聯(lián)以慢速發(fā)生(IO分鐘至數(shù)小時)。為了避免混合物在給予前達(dá)到膠凝點(diǎn)并且按快速的預(yù)定時間形成生物材料，需要將前體分子保存在具有酸性pH的溶液中。優(yōu)選溶液的pH范圍介于2-6之間，更優(yōu)選范圍介于2.5-5.5之間。優(yōu)選的酸性溶液用乙酸鹽緩沖液或鹽酸溶液獲得。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，將第一前體分子和第二前體分子溶于具有酸性pH的緩沖溶液中。在另一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一前體分子為干燥粉，第二前體分子溶于具有酸性pH的緩沖溶液中，在與堿接觸前將兩種前體分子混合。任選可在混合前，對第一前體分子和第二前體分子以及任何添加劑和/或生物活性劑(如果存在)進(jìn)行滅菌。這優(yōu)選通過對前體組分和任何可溶解的其它組分進(jìn)行無菌過濾來實(shí)現(xiàn)，水不溶性組分則通過Y照射實(shí)現(xiàn)。在步驟a)、步驟b)中獲得的前體分子和/或在步驟d)中獲得的混合物可長期保存，優(yōu)選在低溫下保存。應(yīng)用前，將前體分子(及其它組分，如果存在)彼此混合，其次與作為活化劑的堿性溶液混合。在引入堿性溶液時，組合物快速膠凝。優(yōu)選組合物(包括堿性溶液)pH范圍介于9-13之間、更優(yōu)選范圍介于9.5-11.5之間、甚至更優(yōu)選范圍介于9.8_11之間、甚至更優(yōu)選范圍介于10.3-10.6之間，可供在2分鐘以內(nèi)、優(yōu)選10秒鐘以內(nèi)、更優(yōu)選5秒鐘以內(nèi)產(chǎn)生膠凝作用。存在不同的混合方式。在一個實(shí)施方案中，3支注射器可使用三通連接器裝置互相連接，其中1支裝有親核前體，另1支裝有親電子前體，第3支裝有堿性溶液。在三通連接器裝置出口處，通過靜態(tài)混合，擠出注射器的內(nèi)容物，從而使其混合。將靜態(tài)混合器與注射針連接，將組合物直接注射到身體內(nèi)需要治療的部位。在第二個實(shí)施方案中，將一種前體分子溶液與堿性溶液混合。這優(yōu)選將裝有堿性溶液的注射器與優(yōu)選裝有親電子前體(還任選裝有添加劑和/或生物活性劑)的注射器通過連接器裝置連接來進(jìn)行，所述連接器裝置可供注射器間相應(yīng)內(nèi)容物的混合之用。靜態(tài)混合器可以是連接器裝置的組成部分。當(dāng)達(dá)到均勻混合時混合便完成?；旌现?，l支注射器裝有堿/前體分子的混合物，另l支注射器是空的。然后，從連接器裝置上拆下空注射器，替換上裝有另一前體分子、任選還裝有添加劑和/或生物活性劑的注射器。注射器間的混合再次為單向的，以達(dá)到兩種內(nèi)容物均勻混合。隨后將裝有混合物的注射器與注射針連接，將組合物注射到體內(nèi)需要的部位。或者，將裝有堿/前體混合物的注射器與裝有另一前體的注射器通過在其出口包括靜態(tài)混合器的兩通連接器裝置互相連接。兩通連接器裝置可以是雙室注射器。通過靜態(tài)混合器擠出注射器的內(nèi)容物使內(nèi)容物混合。靜態(tài)混合器與注射針直接連接，或在又一個注射器中擠出混合物，然后該注射器與注射針連接。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，使第一前體分子溶液和第二前體分子溶液混合，優(yōu)選使溶于乙酸鈉緩沖液的第一前體分子和第二前體分子混合(需要時，與任何添加劑或生物活性劑一起)，然后與活化劑即堿性溶液一起噴到組織上。IV.形成原位可交聯(lián)組合物的藥盒本發(fā)明的藥盒是用于形成本發(fā)明生物材料的組成部分的套裝。藥盒裝有至少第一前體組分和第二前體組分。藥盒還可裝有一個或多個裝置，例如用于給予第一前體分子和第二前體分子加上任何添加劑和/或生物活性劑的注射器或雙室注射器。藥盒還可裝有保存前體分子和堿性溶液的容器。藥盒還裝有無針裝置，以將容器中的內(nèi)容物彼此轉(zhuǎn)移，或?qū)⑷萜髦械膬?nèi)容物轉(zhuǎn)移到雙室注射器。任選藥盒還裝有堿性溶液。優(yōu)選堿保存在第三容器中。第一前體分子和/或第二前體分子任選含有一種或多種添加劑和/或生物活性劑?？梢栽诮o予患者之前，將前體分子放置在一個或多個裝置中。藥盒還可包括可加到生物材料中以促使生物材料顯現(xiàn)的染料，例如亞甲藍(lán)、麗絲胺綠或堅牢綠。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，特別適用于施用生物材料，把前體分子溶液保存在雙室裝置的一個室內(nèi)，把堿性溶液保存在同一裝置的第二室內(nèi)。裝置的出口裝有噴嘴，該噴嘴任選可與靜態(tài)混合器聯(lián)合以使堿性溶液與前體分子溶液混合最優(yōu)化。前體分子溶液(必要時加上任何添加劑或生物活性劑)可裝在預(yù)混合室內(nèi)，或前體分子在室內(nèi)可被膜分隔開，當(dāng)所述膜被除去或破壞時可使分子混合。在另一個實(shí)施方案中，藥盒包括第一容器(真空)，該容器可為玻璃小瓶，裝有作為干燥粉的第一前體分子；第二容器可為玻璃小瓶，裝有溶于具有酸性PH的含水緩沖溶液的第二前體分子。第一容器或第二容器可任選裝有一種或多種選自觸變劑和造影劑或著色劑的添加劑。將第二容器的內(nèi)容物通過無針轉(zhuǎn)移裝置(Mix2Vial20/20，West)轉(zhuǎn)移到第一容器中。之后，將第一前體分子和第二前體分子混合并溶于具有酸性PH的含水緩沖溶液中?？梢允遣Ａ∑康牡谌萜餮b有堿性溶液。優(yōu)選地，雙室注射器配備有雙灌注轉(zhuǎn)移接頭(doublefilingad即tor)。雙注射器的兩室可有不同的體積。接受前體分子的混合物的隔室的體積優(yōu)選為接受堿性溶液隔室的體積的10倍。將裝有前體分子的容器和裝有堿的容器與連接裝置連接，通過拉動注射器活塞將容器內(nèi)容物同時轉(zhuǎn)移到注射器的兩個室內(nèi)。從注射器上拆除連接裝置和兩個容器，給注射器裝上可拆卸的噴嘴。前體分子溶液和堿性溶液在噴嘴中發(fā)生混合，把所得均勻混合物噴射到所需要的部位。V.組合物的用途選擇并設(shè)計多官能團(tuán)前體組分以產(chǎn)生具有所需性能的生物材料。前體分子能夠在生理溫度下原位交聯(lián)以滿足具體的封閉劑要求。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用本發(fā)明的組合物和生物材料以防止、減少、抑制或控制生物液體的流失。在另一個實(shí)施方案中，使用本發(fā)明的組合物和生物材料用于覆蓋組織表面。A.組織封閉劑在一個實(shí)施方案中，本發(fā)明的組合物和生物材料用作組織封閉劑。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，原位交聯(lián)組合物形成生物材料，該生物材料形成覆蓋層、屏障或封閉劑以減少、抑制或控制液體流失。具體地講，在醫(yī)學(xué)手術(shù)后可以使用生物材料阻制、減少或控制液體流失。優(yōu)選的醫(yī)學(xué)手術(shù)包括但不限于腦手術(shù)或神經(jīng)外科手術(shù)。B.組織封閉劑以外的醫(yī)學(xué)適應(yīng)癥所公開的生物材料不限于用于外科手術(shù)。生物材料可用于任何身體部位傷口的傷口敷料。在一個實(shí)施方案中，生物材料可用作野外敷料(fielddressing)以防止或減少由外傷引起的血液流失。在另一個實(shí)施方案中，生物材料可用來減少或防止手術(shù)后防粘連(post_surgicalanti_adhesion)。實(shí)施例材料按照Biomaterials25(2004)5115-5124中所述方法，將乙二胺四(聚(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷)嵌段共聚物)(tetronicH07，分子量l5kD，BASF)用丙烯酸基進(jìn)行末端官能化以產(chǎn)生乙二胺四((聚(環(huán)氧乙烷-環(huán)氧丙烷)嵌段共聚物)-丙烯酸酯)(tetronic-四丙烯酸酯，分子量15kD)。緩沖液制備將1.llg三乙醇胺溶于25mlmilli-Q水中后，加入5M鹽酸調(diào)節(jié)pH，來制備0.3M三乙醇胺(TEA)。將8gNaCl、0.2gKC1和3gTris堿溶于1LMilliQ水中來制備TBS。用5MNaOH調(diào)節(jié)pH。甘氨酸緩沖液將7.5g甘氨酸和5.85gNaCl溶于1LMilliQ水中。用5MNaOH調(diào)節(jié)pH。乙酸鹽緩沖液用MilliQ水制備10mM乙酸(acidicacid)緩沖液和10mM乙酸鈉緩沖液。將兩種緩沖液按比率混合得到所需PH。硼酸鹽緩沖液制備lOOmM硼酸緩沖液和50mM四硼酸鈉十水合物緩沖液。將兩種緩沖液按比率混合得到所需PH。碳酸鹽緩沖液在MilliQ水中制備lOOmM碳酸鈉緩沖液和lOOmM碳酸氫鈉緩沖液。將兩種溶液按比率混合得到所需PH。膠凝試驗(yàn)為了評價膠凝時間，50-100iU規(guī)定量的第一前體分子溶液和第二前體分子溶液(表2)用移液管移到Eppendorf管中。對于快速膠凝材料，將幾滴(等體積)各第一前體分子溶液加到內(nèi)壁上以防止還未與第二前體溶液接觸便提前膠凝。在將Eppendorf管置于渦旋的同時開啟定時器，然后使溶液混合正好5秒鐘。緊接混合之后，用針探測混合的溶液，當(dāng)針從溶液中抽出時，有細(xì)線開始保持粘附在針上時的"凝膠點(diǎn)"(當(dāng)抽出后細(xì)線保持粘附在針上)記錄時間記作"凝膠點(diǎn)"。對于快速膠凝配方，記錄在5秒鐘探測后的狀態(tài)(例如細(xì)線、粗線和/或硬凝膠)。或者，混合通過注射器間混合進(jìn)行。為此，將第一前體分子溶液和第二前體分子溶液吸入注射器，將注射器與連接器連接，來回推動溶液10次。將混合物轉(zhuǎn)移到稱量皿中，通過上述"針探測法"測定凝膠點(diǎn)。在最初膠凝之后，水凝膠通常保持粘性直到獲得較大程度的交聯(lián)。材料所需要充分交聯(lián)(粘性特征喪失)的時間記作"凝固時間(settime)"，反映了在此時間后可以接觸材料而無損害。實(shí)施例1:組織封閉劑組合物la:組合物1:Tetronic-四丙烯酸酯和PEG-SH-IO第一前體分子溶液將235mg四巰基聚乙二醇("PEG-SH-10")(分子量10kD)和0.Img麗絲胺綠溶于lmLlOmM乙酸鹽緩沖液(pH5)中。第二前體分子溶液將315mgtetronic-四丙烯酸酯(分子量15kD)溶于lmL10mM乙酸鹽緩沖液(pH5)中。堿性溶液0.22mL50mM硼酸鹽緩沖液(pH9.8)。lb:組合物2:Tetronic-四丙烯酸酯和PEG-SH-5第一前體分子溶液將112mg四巰基聚乙二醇("PEG-SH-5")(分子量5kD)和0.Img麗絲胺綠溶于lmLlOmM乙酸鹽緩沖液(pH5)中。第二前體分子溶液將315mgtetronic-四丙烯酸酯(分子量15kD)溶于lmL10mM乙酸鹽緩沖液(pH5)中。堿性溶液0.22mL50mM硼酸鹽緩沖液(pH10.4)。lc:組合物3:Tetronic-四丙烯酸酯和PEG-SH-5第一前體分子溶液將168mg四巰基聚乙二醇("PEG-SH-5")(分子量5kD)溶于ImLlOmM乙酸鹽緩沖液(pH4.9)中。第二前體分子溶液472mg的tetronic-四丙烯酸酯(分子量15kD)溶于2mL20mM乙酸鹽緩沖液(pH4.9)中。堿性溶液0.3mL250mM碳酸鹽緩沖液(pH11.0)。Id:組合物4:Tetronic-四丙烯酸酯和PEG_SH_5第一前體分子溶液將192mg四巰基聚乙二醇("PEG-SH-5")(分子量5kD)溶于lmL5mM乙酸鹽緩沖液(pH4.9)中。第二前體分子溶液將427mgtetronic-四丙烯酸酯(分子量15kD)溶于lmL15mM乙酸鹽緩沖液(pH4.9)中。堿性溶液0.3mL250mM碳酸鹽緩沖液(pH11.0)。le:組合物5:Tetronic-四丙烯酸酯和DTT第一前體分子溶液將2.5mg二硫蘇糖醇(DTT，分子量154g/mol)溶于500yL0.3M三乙醇胺緩沖液(pH8.5)中。第二前體分子溶液將120mgtetronic-四丙烯酸酯(分子量15kD)溶于500yL0.3M三乙醇胺緩沖液(pH8.5)中?；蛘叩谝磺绑w分子溶液將3.15mg二硫蘇糖醇溶于500yL0.3M三乙醇胺緩沖液(pH8.5)中。第二前體分子溶液將150mgtetronic-四丙烯酸酯(分子量15kD)溶于500iiLO.3M三乙醇胺緩沖液(pH8.5)中。lf:組合物6:Tetronic-四丙烯酸酯和2臂PEG-SH-3.4第一前體分子溶液將156mg二巰基聚乙二醇("PEG-SH-3.4")(分子量3.4kD)溶于lmL10mM乙酸鹽緩沖液(pH5.5)中。第二前體分子溶液堿性溶液0.3mL250mM碳酸鹽緩沖液(pH10.0)。lg:組合物7:Tetronic-四丙烯酸酯和8臂PEG-SH-IO第一前體分子溶液161mg8臂八巰基聚乙二醇("8臂PEG-SH-10")(分子量5kD)溶于lmL10mM乙酸鹽(pH4.9)中。第二前體分子將472mg的tetronic-四丙烯酸酯(15kD)溶于2ml20mM乙酸鹽(pH4.9)。堿性溶液0.3mL0.25M碳酸鈉緩沖液(pH11.0)。lh:組合物8:Tetronic-四丙烯酸酯和4臂PEG-SH-5472mgtetronic-四丙烯酸酯，15kD192mg四巰基PEG，5kD0.55mg鹽酸9.5mg碳酸鈉0.15mg亞甲藍(lán)水合物3.3g注射用水藥盒的制備將5mL100mMHC1溶液在95mlmilli-Q水中稀釋來制備5mMHCl儲備液。將20mg亞甲藍(lán)溶于20mlHC1儲備液中，來制備lmg/ml/5mMHC1亞甲藍(lán)儲備液。由5mMHC1與0.05mg/ml亞甲藍(lán)制備用于重配tetronic-四丙烯酸酯的緩沖液。按1:20的比率用HCl儲備液稀釋，調(diào)節(jié)pH至2.3-2.6的范圍內(nèi)。調(diào)節(jié)堿性溶液(碳酸鹽緩沖液)的pH至11.35-11.45的范圍內(nèi)。將472mgtetronic-四丙烯酸酯溶于3ml冷的tetronic四丙烯酸酯緩沖液中，在冰上保持5分鐘以易于增溶。將溶液以3000rpm離心1分鐘以除去氣泡后，用移液管移至裝有192mg四巰基PEG的小瓶中，通過輕輕搖動使之溶解。在聚合物重配之后，將混合物3ml轉(zhuǎn)移至l:IO雙注射器較大的室內(nèi)。較小的室充入0.4ml300mM碳酸鈉。插入塞子，小心地從注射器中排除空氣，連上噴嘴。ii:DuraSeal⑧的制備DuraSeal(ConfluentSurgicalInc.)按照使用說明書制備。1j:組合物lOTetronic-四丙烯酸酯和2臂PEG-SH-3.4將133mg二巰基聚乙二醇("PEG-SH-3.4")(分子量3.4kD)溶于500iiLO.3M三乙醇胺緩沖液(pH8.5)中。第二前體分子溶液將220mgtetronic-四丙烯酸酯(分子量15kD)溶于500yLO.3M三乙醇胺緩沖液(pH8.5)中。lk:組合物11:Tetronic-四丙烯酸酯和2臂PEG-SH-3.4將107mg二巰基聚乙二醇("PEG-SH-3.4")(分子量3.4kD)溶于1.5mL0.3M三乙醇胺緩沖液(pH8.5)中。第二前體分子溶液將220mgtetronic-四丙烯酸酯(分子量15kD)溶于500iiLO.3M三乙醇胺緩沖液(pH8.5)中。11:組合物12:Tetronic-四丙烯酸酯和2臂PEG_SH_3.4將354mg二巰基聚乙二醇("PEG-SH-3.4")(分子量3.4kD)溶于1.5mL0.3M三乙醇胺緩沖液(pH8.5)中。第二前體分子溶液將240mgtetronic-四丙烯酸酯(分子量15kD)溶于500iiLO.3M三乙醇胺緩沖液(pH8.5)中。lm:組合物13:Tetronic-四丙烯酸酯和2臂PEG_SH_3.4將140.7mg二巰基聚乙二醇("PEG-SH-3.4")(分子量3.4kD)溶于50iiLlOOmM的pH為10.1、9.8和9.6的硼酸鹽緩沖液中。第二前體分子溶液將286mgtetronic-四丙烯酸酯(分子量15kD)溶于50iiLlOOmM硼酸鹽緩沖液(pH8.5)中。實(shí)施例2a:第一前體分子和第二前體分子的混合物的穩(wěn)定性第一前體分子溶液將194mg四巰基聚乙二醇("PEG-SH-5")(分子量5kD)溶于lmLlOmM乙酸鹽緩沖液(pH4.9)中。通過將lOOmM乙酸緩沖液和lOOmM乙酸鈉緩沖液混合以達(dá)到pH4.90來制備緩沖液，并用水按1:10(體積/體積)稀釋緩沖液。第二前體分子溶液將545mgtetronic-四丙烯酸酯(分子量15kD)溶于2mL20mM乙酸鹽緩沖液(pH4.9)中。通過將lOOmM乙酸和lOOmM乙酸鈉緩沖液混合以達(dá)到pH4.90來制備緩沖液，并用水以1:5(體積/體積)稀釋緩沖液。堿性溶液0.3mL250mM碳酸鹽緩沖液(pH11.0)。當(dāng)僅第一前體分子和第二前體分子通過渦旋30秒鐘混合時，在30分鐘內(nèi)發(fā)生膠凝。膠凝時間通過將針浸入溶液并從溶液取出來測量，測定直到細(xì)線形成的時間，這表明了材料交聯(lián)的高級程度。在較低濃度的前體分子的情況下，即對于按實(shí)施例lc和實(shí)施例ld(組合物3和組合物4)中所述制備的前體分子溶液，在l小時后才發(fā)生膠凝。當(dāng)將堿性溶液用于前體分子的混合物中時，兩種組合物在數(shù)秒鐘內(nèi)(IO秒鐘內(nèi))膠凝。實(shí)施例2b:存在于相應(yīng)聚合物中的丙烯酸基和巰基官能團(tuán)數(shù)目之比的作用以不同的體積比(O.25:1、0.375:1、0.5:1、0.675:1和0.75:1)將實(shí)施例ic中所述的第一前體分子溶液和第二前體分子溶液混合。這些比率與i:o.5、i:0.75、i:i、i:1.25和i:i.5的摩爾巰基與摩爾丙烯酸基的比率相對應(yīng)。通過渦旋使第一前體分子溶液與第二前體分子溶液混合30秒鐘。然后，按相當(dāng)于前體分子溶液總體積十分之一的體積加入0.2mL50mM硼酸鹽緩沖液(pH9.3)。通過渦旋使混合物混合正好5秒鐘。通過將針浸入溶液并從溶液中取出，測定直到細(xì)線形成的時間，這表明了材料交聯(lián)的高級程度。對于丙烯酸基與巰基摩爾比率為i:i和i:0.75的樣品，所得最小膠凝時間為10-11秒鐘。其它比率的膠凝時間增至13-15秒鐘。實(shí)施例3:生物材料的制備3a:得自組合物1、2、3、4和6的生物材料的制備在所需部位應(yīng)用藥物組合物之前，將第一前體分子溶液和第二前體分子溶液充入兩個分開的用連接器連接的注射器中。將裝在一支注射器中的材料轉(zhuǎn)移到另一支注射器中，使第一前體分子溶液與第二前體分子溶液混合(通常將溶液來回推動10次)。雖然，混合物在其制備后保持穩(wěn)定10-20分鐘，理想的是，藥物組合物應(yīng)在其制備之后5分鐘內(nèi)使用。通過使用配備涂布器頭或噴霧器頭的兩組分裝置，將包含第一前體分子和第二前體分子以及活化劑的混合物遞送到缺損部位，在所需部位原位形成生物材料。在遞送兩組分裝置中的內(nèi)容物后1分鐘以內(nèi)形成生物材料。3b.得自組合物5、10、11、12和13的生物材料的制備將第一前體分子溶液和第二前體分子溶液充入兩個分開的用連接器連接的注射器中。將裝在一支注射器的材料轉(zhuǎn)移到另一支注射器中，使第一前體分子與第二前體分子溶液混合。在注射器中達(dá)到膠凝點(diǎn)，將生物材料從注射器中擠出，并遞送到模子中。3c.得自組合物7的生物材料的制備通過注射器間混合使兩種前體分子相混合。不加入堿性溶液，前體分子在30分鐘內(nèi)膠凝。這就意味著前體分子的混合物可在用前保存30分鐘。當(dāng)加入300iU0.25M碳酸鈉緩沖液(PH11.0)時，在數(shù)秒(5秒鐘以內(nèi))內(nèi)發(fā)生膠凝。實(shí)施例4:生物材料的溶脹/降解為了評價生物材料的溶脹和降解，按實(shí)施例la和實(shí)施例lb中所述由組合物制備生物材料。在所需部位應(yīng)用組合物之前，將第一前體分子溶液和第二前體分子溶液充入用連24接器連接的兩個分開的注射器中。將裝在一支注射器的材料轉(zhuǎn)移到另一支注射器中，使第一前體分子溶液與第二前體分子溶液相混合(通常將溶液來回推動10次)。雖然，混合物在其制備后10-20分鐘保持穩(wěn)定(意味著混合物在10-20分鐘之前不會達(dá)到膠凝點(diǎn))，理想的是，組合物應(yīng)在其制備后5分鐘內(nèi)使用。通過使用配備有涂布器頭或噴霧器頭的兩室裝置，將包含第一前體分子和第二前體分子以及堿性溶液的混合物遞送到所需部位，在所需部位原位形成生物材料。在遞送兩室裝置的內(nèi)容物后5秒鐘內(nèi)形成生物材料。將組合物涂布在稱量皿上，使之形成lmm的生物材料層。然后裝有反應(yīng)溶液的稱量皿置于37°C、濕潤氣氛下，并熟化10分鐘。在每塊薄膜上切下直徑為1.2cm的3個圓盤。將樣本放入裝有磷酸鹽緩沖溶液(PBS)的管中，并放置于37t:培養(yǎng)箱中。在不同的時間點(diǎn)上，借助刮刀從管中取出生物材料。使用綿紙小心地使生物材料干燥以除去任何過量的水份，然后稱重。之后將生物材料放回它們相應(yīng)的管中，并放回培養(yǎng)箱內(nèi)。在PBS中于37t:下2天后，對于由實(shí)施例la組合物形成的生物材料，溶脹值達(dá)到O.87±0.ll，對于由實(shí)施例lb組合物形成的生物材料，溶脹值達(dá)到0.32±0.06%。兩種生物材料在28-35天內(nèi)全部溶解(圖1和圖2)。實(shí)施例5:抗壓試驗(yàn)通過將100ii1組合物1和組合物2充入到刻度lml的注射器中，以制備實(shí)施例la中所述的由組合物1形成的8個生物材料樣本和實(shí)施例lb中所述的由組合物2形成的8個生物材料樣本。使生物材料熟化5-10分鐘后，從模子中取出。得到直徑為5mm，高度為11.5mm的圓柱體。將4份生物材料放入10mMPBS(pH7.4)中，并將4份生物材料放到干燥管中。將該管在37t:下保溫24小時。由于用pH分別為9.8和10.4的堿性溶液時的膠凝時間太快而無法形成均勻的樣本，因此降低堿性溶液的pH至pH9.6。用"ZwickMaterialprilfung1456"儀器對樣品進(jìn)行了測定。楊氏模量(彈性模量)用50N測力傳感器測量，極限強(qiáng)度用20kN測力傳感器測量。預(yù)壓速度由0.05mm/秒提高到0.lmm/秒，等待時間減少到3秒。在3%加壓但在0.08mm/秒速度下測量楊氏模量。以20kN測力傳感器采用同一速度，用于壓力記錄直到材料破裂。各生物材料樣本在干燥狀態(tài)，在PBS中保溫24小時后加壓。當(dāng)加壓高達(dá)99%時，生物材料無一在其干燥狀態(tài)受到破壞(保存在空氣、37t:下達(dá)24小時)。在濕潤狀態(tài)下，對于由組合物1形成的生物材料，遭破壞時的壓力為3.8±2.5N/mrf，對于由組合物2形成的生物材料為1.51±0.17N/mm2。對于由組合物1形成的生物材料，遭破壞時的加壓％為91±3%，對于由組合物2形成的生物材料為88±2%。在濕潤狀態(tài)下，對于由組合物1形成的生物材料，楊氏模量為0.125±0.005N/mm、對于由組合物2形成的生物材料為0.10±0.00N/mm2。在干燥狀態(tài)下，由組合物2形成的生物材料的楊氏模量值為0.561±0.152N/mn^，高于由組合物1形成的生物材料，該材料的楊氏模量為0.152±0.024N/mm2。實(shí)施例6:生物材料的粘合強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度在爆破試驗(yàn)中研究了生物材料的粘合強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度。按照ASTMF-2329-04(手術(shù)封閉劑爆破強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn))，進(jìn)行了爆破試驗(yàn)測量。采用測量范圍為0-2巴(最大超壓4巴)，分辨率為0.1毫巴的相對壓力傳感器(DeltaOhmTP704-2BGI)。采用恒流注射泵為液壓泵(Alaris，AsenaGH)。對于爆破壓力測試，將按實(shí)施例lh和li制備的組合物8和DuraSeal⑧應(yīng)用到濕膠原膜上。為了保證相同的樣品形狀，將膠原膜置于掩膜片(mask)下，通過掩膜片施以封閉劑。然后，使樣品熟化后，小心地從掩膜片取下。測量樣品厚度和25重量后，將樣品夾在測試裝置上，分別進(jìn)行測試。連續(xù)測定通過膠原上的預(yù)制孔直接對封閉劑起作用的遞增壓力。在封閉劑爆裂后，可將泵關(guān)閉，并對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行評價。為了比較不同樣品的具體爆破強(qiáng)度，在測試前測量其厚度并歸一化至lmm。兩種合成手術(shù)封閉劑的爆破壓力測試表明了它們在抗破壞中的明顯差異。DuraSeal⑧在74mmHg的平均壓力下爆裂，而由組合物8形成的生物材料在240mmHg的平均壓力下爆裂。兩種封閉劑內(nèi)聚破壞的比率為90%，它表明與用于試驗(yàn)中的膠原膜良好粘合。實(shí)施例7:綿羊硬膜的手術(shù)封閉綿羊被處死3小時后，剖出硬膜。用解剖刀去皮，用骨刀將頭骨割出一長方形。提起頭骨，因?yàn)橛材と圆糠诌B在頭骨上，所以要小心地將硬膜從頭骨上切離并放回到腦部。將組合物1和組合物2(實(shí)施例la和實(shí)施例lb中所述)在硬膜上涂成薄膜，使之熟化1分鐘。觀察無液體滲出。用扁圓形刮刀從硬膜嘗試揭開/剝離熟化材料。按l-5的等級對凝膠外觀、膠凝時間和粘連性進(jìn)行定量評價。對于凝膠外觀，l級相當(dāng)于凝膠不均勻。2級相當(dāng)于凝膠大多是粗糙的，3級相當(dāng)于凝膠有部分粗糙，5級相當(dāng)于凝膠均勻光滑。對于膠凝時間，1級相當(dāng)于約50-100%的組合物流掉。2級相當(dāng)于約25-50%的組合物流掉，3級相當(dāng)于約5-10%的組合物流掉，5級相當(dāng)于約0-5%的組合物流掉。對于粘連性，1級表示不用力可剝離凝膠，2級表示用少許力可剝離凝膠，3級表示需要施以中等力可剝離凝膠，4級表示剝離出非常少的凝膠，5級表示無法剝離任何凝膠。對于組合物2，增加pH至10.4以降低膠凝時間。為了比較，還將組合物應(yīng)用到濕膠原膜以及直接應(yīng)用到腦部。發(fā)現(xiàn)由組合物形成的兩種生物材料非常好地粘附在硬膜上(組合物1形成的生物材料_4級，組合物2形成的生物材料-3級)。發(fā)現(xiàn)生物材料對硬膜的粘連性比對膠原膜的粘連性好得多。相比之下，當(dāng)將生物材料應(yīng)用到綿羊腦(被軟腦膜和蛛網(wǎng)膜層覆蓋)時較易剝離。組合物l快速膠凝(4級)，因此在施用過程結(jié)束時，由于半膠凝材料與涂布器接觸產(chǎn)生一些粗糙部分(凝膠外觀為4級)。另一方面，組合物2膠凝相當(dāng)慢(2級)，甚至當(dāng)堿性溶液pH增加到10.4時，并非所有產(chǎn)物都保持在使用的位置上，而是流到側(cè)邊，尤其如果硬膜不是水平放置時更是如此。盡管如此，使用材料的位置仍保留薄的材料層。在30秒鐘內(nèi)，材料形成粗糙且無粘性的水凝膠(凝膠外觀為5級)。實(shí)施例8:綿羊硬膜切開術(shù)(Durotomy)模型使經(jīng)麻醉綿羊的硬膜暴露出來，在硬膜和蛛網(wǎng)膜上切開2cm的切口，使得腦脊液滲漏出來。缺損處使用4/0聚丙烯縫線進(jìn)行松修復(fù)，只留下lmm縫隙。按照下列方法使用實(shí)施例lh中所述的組合物8。組分滅菌所有施用器組件、小袋、玻璃小瓶和罩子(closures)用Y幅射按21.8kGy的量進(jìn)行滅菌。之后無菌材料的任何操作都在無菌通風(fēng)櫥中進(jìn)行。將緩沖液和tetronic-四丙烯酸酯溶液經(jīng)過0.22iimPES注射器過濾器無菌過濾。藥盒中提供的PEG-SH-5未經(jīng)滅菌，在藥盒制備期間，在與tetronic-四丙烯酸酯重配后經(jīng)過0.22ymPES注射器過濾器進(jìn)行過濾。緩沖液的制備將1.59g碳酸鈉溶于50ml注射用水(aquaadinjectable)來制備堿性溶液。記錄的pH為11.38。將471mgtetronic-四丙烯酸酯溶于含有0.05mg/ml亞甲藍(lán)的3ml5mMHC1中來制備Tetronic-丙烯酸酯溶液。通過渦旋10-20秒鐘，得到重配液，將溶液保存在4"C下10分鐘后以2500rpm離心5分鐘。lOOmMHC1溶液用注射用水稀釋制備5mMHC1溶液。亞甲藍(lán)被制備成10mg/ml亞甲藍(lán)的5mMHC1溶液后，用5mMHC1稀釋。藥盒的無菌灌裝和包裝在滅菌前將雙注射器裝上活塞。將400iU碳酸鈉灌裝到注射器較小的室內(nèi)，與4個噴頭和1個柱塞包裝在一起裝入1號袋。稱取192mg聚合物裝入玻璃小瓶中來制備PEG-SH-5-組分。玻璃小瓶用乙醇搖蕩(whip)，在不觸碰外部的情況下，將粉末倒入無菌玻璃小瓶中。小瓶用巻邊(crimp)蓋封蓋。將tetronic-四丙烯酸酯溶液裝入20ml注射器中，通過注射器間連接器將3.3ml轉(zhuǎn)移到5ml注射器中。注射器用combi塞(combi-stopper)封蓋。將小瓶、5ml注射器、藍(lán)色針和粉紅色針及注射器過濾器包裝在2號袋中后熱封。將1號袋和2號袋合在一起放到較大的袋中后熱封。將藥盒保存在_15°〇以下至_25°〇，用干冰運(yùn)送。在實(shí)驗(yàn)當(dāng)天，從倉庫取出藥盒，置于室溫下直到完全融化為止。用時，在無菌區(qū)打開藥盒。將tetronic-四丙烯酸酯溶液轉(zhuǎn)移到裝有PEG-SH-5粉的小瓶中。粉末通過在1_2分鐘內(nèi)輕輕搖動小瓶進(jìn)行重配。再次將混合物加到注射器中，將注射器與無菌過濾器和藍(lán)針連接后，轉(zhuǎn)移到雙注射器較大的室內(nèi)。將分配器與雙注射器連接，從雙注射器中排除殘留空氣。把噴嘴安裝在雙注射器上，此時備好施用器待使用。將組合物噴灑在硬膜缺損上，生物材料在5秒鐘內(nèi)固化。仔細(xì)檢查硬膜缺損再次出現(xiàn)的CSF滲漏。手術(shù)期中，封閉劑能夠阻止液體滲漏。一周后材料仍然存在，12周之后被完全再吸收。實(shí)施例9:高濃度Tetronic-丙烯酸酯的熱凝膠性能測試結(jié)合線性PEG-SH3.4kDa，對組合物11(如實(shí)施例lk中所述)和組合物12(如實(shí)施例11中所述)的膠凝性能進(jìn)行了比較。預(yù)期凝膠形成在組合物11中通過化學(xué)交聯(lián)產(chǎn)生，在組合物12中通過物理手段(熱膠凝)之后通過化學(xué)交聯(lián)產(chǎn)生。組合物11在注射器間混合30秒鐘后于1.5分鐘內(nèi)膠化，將溶液用于稱量皿后(通過針)得到的凝固時間為2-3.5分鐘。在組合物12的情況下，當(dāng)將組合物用于周圍用37t:水浴加熱的稱量皿時形成凝膠，防止了材料逸散開來(run-down)。然而，凝固時間增至4_55分鐘，因此膠凝時間比組合物11的長。實(shí)施例10:pH對反應(yīng)動力學(xué)的影響組合物10(如實(shí)施例1j中制備)的膠凝時間與緩沖溶液pH的關(guān)系見圖3。該圖顯示膠凝時間隨pH增加而減少。在組合物13(按實(shí)施例lm中所述制備)中觀察到類似作用。權(quán)利要求一種包含至少第一前體分子和第二前體分子的組合物，其中i)第一前體分子是基于聚乙二醇的聚合物，具有x個選自巰基或氨基的親核基團(tuán)，其中x等于2或大于2，優(yōu)選為3、4、5、6、7或8；ii)第二前體分子為下列通式的分子A-[(C3H6O)n-(C2H4O)m-B]i其中m和n為1-200的整數(shù)，i大于2，優(yōu)選為3、4、5、6、7或8，A為支化點(diǎn)或部分，B為共軛不飽和基團(tuán)。2.權(quán)利要求1的組合物，其中x等于4。3權(quán)利要求1-2中任一項的組合物，其中第一前體分子是四巰基季戊四醇聚乙二醇醚。4.權(quán)利要求3的組合物，其中四巰基季戊四醇聚乙二醇醚的分子量范圍約為2-20kD。5.權(quán)利要求4的組合物，其中四巰基季戊四醇聚乙二醇醚的分子量范圍約為3-llkD。6.權(quán)利要求1-5中任一項的組合物，其中第二前體分子的B是丙烯酸基。7.權(quán)利要求1-6中任一項的組合物，其中第二前體分子的支化點(diǎn)或部分A選自碳、甘油、季戊四醇、二季戊四醇和乙二胺。8.權(quán)利要求1-7中任一項的組合物，其中第二前體分子的分子量范圍約為10-25kD。9.權(quán)利要求1-7中任一項的組合物，所述組合物還包含堿。10.權(quán)利要求9的組合物，其中所述堿是碳酸鈉。11.權(quán)利要求i-io中任一項的組合物，其中所述組合物還包含著色劑。12.權(quán)利要求11的組合物，其中所述著色劑選自亞甲藍(lán)、麗絲胺綠和堅牢綠。13.—種制備生物材料的方法，該方法包括以下步驟i)提供第一前體分子，所述前體分子是基于聚乙二醇的聚合物，具有x個選自巰基或氨基的親核基團(tuán)，其中x等于2或大于2，優(yōu)選為3、4、5或6;ii)提供具有以下通式的第二前體分子其中m和n為1-200的整數(shù)，i大于2，優(yōu)選為3、4、5或6，A為支化點(diǎn)或部分，B為共軛不飽和基團(tuán)，iii)在堿性溶液存在下，使步驟i)和步驟ii)的前體分子反應(yīng)形成交聯(lián)的三維網(wǎng)狀物。14.權(quán)利要求13的方法，其中將所述第一前體分子和第二前體分子在步驟iii)之前溶于具有酸性PH的含水緩沖溶液中。15.權(quán)利要求13和權(quán)利要求14中任一項的方法，其中所述生物材料在2分鐘以內(nèi)形成。16.權(quán)利要求13和權(quán)利要求15中任一項的方法，其中所述生物材料在10秒鐘以內(nèi)形成。17.權(quán)利要求13的方法，其中步驟iii)的組合物的pH范圍介于9-13之間。18.—種由權(quán)利要求1-12中任一項的組合物形成的合成生物材料。19.用作組織封閉劑的權(quán)利要求1-12中任一項的組合物。20.用于覆蓋組織表面的權(quán)利要求1-12中任一項的組合物。21.用于減少、抑制或控制生物液體或氣體流失的權(quán)利要求1-12中任一項的組合物。22.權(quán)利要求1-12中任一項的組合物在制備用于實(shí)施非手術(shù)連接第一表面和第二表面的藥物中的用途。23.—種形成生物材料的藥盒，所述藥盒包括i)裝有第一前體分子的第一容器，所述前體分子是基于聚乙二醇的聚合物，具有x個選自巰基或氨基的親核基團(tuán)，其中x等于2或大于2，優(yōu)選為3、4、5、6、7或8;ii)裝有以下通式的第二前體分子的第二容器其中m和n為1-200的整數(shù)，i大于2，優(yōu)選為3、4、5、6、7或8，A為支化點(diǎn)或部分，B為共軛不飽和基團(tuán)。24.權(quán)利要求23的藥盒，所述藥盒還包括裝有堿性溶液的第三容器。25.權(quán)利要求23-24中任一項的藥盒，所述藥盒還包括雙室注射器。全文摘要本文涉及用作組織封閉劑的生物材料的制備方法、裝有用于形成生物材料的前體的藥盒和所產(chǎn)生的生物材料。生物材料由包含至少第一前體分子和第二前體分子的組合物形成，其中i)第一前體分子是基于聚乙二醇的聚合物，具有x個選自巰基或氨基的親核基團(tuán)，其中x等于2或大于2，優(yōu)選為3、4、5、6、7或8；ii)第二前體分子具有以下通式A-[(C3H6O)n-(C2H4O)m-B]i，其中m和n為1-200的整數(shù)，i大于2，優(yōu)選為3、4、5、6、7或8，A為支化點(diǎn)，B為共軛不飽和基團(tuán)。文檔編號A61L15/58GK101711168SQ200880019280公開日2010年5月19日申請日期2008年4月14日優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日發(fā)明者A·雷霍爾,S·塞里特利申請人:庫羅斯生物外科股份公司