專利名稱:組織粘性材料的制作方法
發(fā)明領域本發(fā)明涉及一種包括交聯(lián)聚合物母體的柔韌薄片，該薄片適合用作組織粘合劑和密封劑，以為了治療目的而局部應用到身體的內表面和外表面。本發(fā)明還涉及用于制備該薄片的方法和使用該薄片的方法。具體地，本發(fā)明涉及自粘性的、可生物相容的和可水合的聚合物薄片，該薄片可以用于治療目的，例如傷口愈合、連接、密封和加固弱化的組織，和用于遞送藥物，本發(fā)明還涉及制備和使用該薄片的方法。本發(fā)明還涉及由與薄片材料類似的材料中形成的三維制品，并涉及用該材料涂布的可植入醫(yī)療器械。
發(fā)明背景對于許多手術應用或其它治療應用，使用能夠粘合至生物學組織的材料，例如作為使用機械緊固件如縫合線、釘?shù)鹊奶娲镆鹆巳藗兊臉O大關注。迄今提出的這些材料的劑型包括粘稠溶液或凝膠，它們被制成粘稠溶液或凝膠的形式，或者就在使用前通過混合成分而制得。然后使用合適的給藥器械如注射器將這些劑型施用到組織表面。
上述劑型類型會遇到許多缺點。如果劑型是低粘性的，它就會從施用區(qū)域擴散，因此難以準確施用到所需的組織區(qū)域。另一方面，如果劑型是過粘的，則難以分配。在任一種情況下，制成水合形式的劑型都可能具有有限的壽命，可能會遭遇過早固化。因此可能必須立刻使用全部劑型或者棄去。而且，就在使用前通過混合成分來制備劑型，這明顯是費力和耗時的。除了這些缺點外，這些劑型在組織表面之間提供的粘合度也可能小于所需的粘合度。
組織粘性材料的劑型還被應用到合適的載體上，以應用到組織表面上。在廣闊范圍的醫(yī)療應用中充分證明了薄片、貼片或薄膜形式的治療材料局部施用到身體的內部或外部器官的用途。但是，至今提出的產品的缺點在于，對下面組織的粘合度，尤其是較長期的粘合度，可能是不夠的。雖然初始粘合性可能是令人滿意的，但通常在僅幾秒或幾分鐘后，薄片可能隨后從組織上脫落，例如由于薄片應用后的水合作用。此外，產品的柔韌性可能不足以使它容易地配合所應用的表面，這還可能對于其粘合也具有不利影響。
由于這些產品的粘合度不夠，就必須提供進一步的加固，例如通過機械連接，使用縫合線、釘?shù)??；蛘撸瑸榱艘l(fā)粘合劑劑型與下面組織的化學結合，從而使組織表面相互結合，可以施加能量(例如光能或熱能)。顯然，這些方法會引入其他缺點。使用機械緊固件如縫合線或釘通常就是這樣的，希望能取代或避免使用這些產品。在許多情況下，使用這些緊固件是不完全有效的(例如在肺上)，或者是不希望的，因為引入它們會使其他的組織區(qū)域弱化。使用外部能量需要提供和操作這些能量的來源。這些能源可能昂貴并難以操作，尤其是在手術室或類似環(huán)境的限制下。而且，對于外科醫(yī)生來說，使用外部能量來連接可能既耗時，又(在一些情況下)需要非常謹慎的判斷，以評價何時輸送足夠的能量以實現(xiàn)連接，而不會損害下面的組織。
WO 00/02539公開了一種包含活性劑的局部膏藥，該活性劑為非甾類抗風濕藥的形式。膏藥由應用有自粘性基體層的惰性背襯層組成，所述自粘性基體層基于聚丙烯酸酯粘合劑并包含活性劑。
WO 02/34304公開了用于體內或體外局部應用的多層薄片。薄片包括可交聯(lián)的材料和具有生物粘附性的合成聚合物。
WO 2004/087227公開了組織粘合劑型，該劑型包括可交聯(lián)的微粒物質，摻混著包括組織活性官能團的微粒材料。為了形成適合應用到身體的薄片，可以將劑型應用到芯材上。
WO 03/20824公開了一種基于自粘性聚丙烯酸的凝膠基體，其包括乙烯基吡咯烷酮的均聚物或共聚物作為聚丙烯酸的交聯(lián)劑。
現(xiàn)在已經設計出對上述普通類型的組織粘性薄片的改進、和對于組織粘性材料的相關應用的改進，以克服或充分減輕現(xiàn)有技術的上述和/或其它缺點。
發(fā)明簡述根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了包括均勻的預成型的交聯(lián)基體的組織粘性薄片，該基體由一種或多種聚合物形成，所述薄片的至少一個表面在使用時會暴露，所述一種或多種聚合物中的至少一種為合成聚合物且具有第一形式的側鏈(appendant)官能團，通過一部分所述第一形式的官能團來交聯(lián)所述基體，剩余的所述第一形式的官能團是游離的。
在某些實施方案中，第一形式的官能團是合成聚合物(或者當基體包括多種具有第一形式官能團的合成聚合物時，為一種或多種合成聚合物)中僅存的側基(appendant group)。
在其它實施方案中，合成聚合物(或者當基體包括多種具有第一形式官能團的合成聚合物時，為一種或多種合成聚合物)還可以包括與第一形式官能團不同的附加側基。
在某些實施方案中，當基體包括多種合成聚合物時，所述多種合成聚合物中所含的不同于第一形式官能團的附加側基可以全部相同，或者它們可以不同，即該附加側基可以是多種類型的基團。
在本發(fā)明中，一部分第一形式的官能團會參與基體的交聯(lián)，而剩余者是游離的。這只是意味著這些官能團中的一些、但僅僅一些在制備過程中會與劑型所含的其它官能團反應，從而形成交聯(lián)的基體，而剩余的第一形式官能團在制備過程中不參與交聯(lián)，因此在成品中以未反應的形式存在?？梢允褂玫哪軌虼_保僅有一些第一形式的官能團參與基體交聯(lián)的方法對本領域技術人員是顯而易見的，一種這樣的方法包括混合具有適當化學計量比的成分。
第一形式的官能團可以是能夠與劑型中一種或多種組分反應以使基體交聯(lián)的任何官能團。
最優(yōu)選通過共價鍵合來交聯(lián)基體。
優(yōu)選地，第一形式的官能團可賦予薄片以生物粘附性。這意味著材料應該對所應用的生物組織具有良好的初始粘合性。具有這種性質的聚合物典型地包含具有高離子密度的化學基團，例如羥基、羧基、酰胺基、內酰胺基、醚基和酯基、及其鹽，通過形成離子鍵和氫鍵、偶極-偶極相互作用和范德華力，這些基團與組織協(xié)同地相互作用。
因此，第一形式的官能團優(yōu)選選自羥基、羧基、酰胺基、內酰胺基、醚基和酯基。特別優(yōu)選的第一形式官能團為羥基或羧基。
在所述或各種合成聚合物中所含的第一形式官能團中，有一些會參與基體的交聯(lián)。這種交聯(lián)發(fā)生在制造薄片的過程中，而不是發(fā)生在將薄片應用到組織上后(盡管有可能會接著繼發(fā)一定量的附加交聯(lián))。剩余的第一形式官能團是游離的。在本發(fā)明的某些實施方案中，至少一些第一形式的游離官能團是衍生或活化的形式，從而形成組織活性官能團，即在使用時對薄片所應用的組織具有化學活性的，或者對組織具有增加活性的基團。例如，當?shù)谝恍问降墓倌軋F是羧基時，一部分游離羧基可以被轉化成活性酯，尤其是N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)酯基團。
在本發(fā)明的其它實施方案中，至少一些第一形式的游離官能團會偶合到附加部分如聚合部分上，這些部分包含組織活性官能團。
本發(fā)明薄片的主要優(yōu)點在于，它能有效地結合到組織上，從而使它能用于各種醫(yī)療應用。在優(yōu)選實施方案中，薄片對它所應用的組織具有良好的初始粘合性(因此可以描述為“自粘性”)，并且在較長的時間范圍仍能充分粘合到組織上。不希望受任何理論的約束，據(jù)信薄片對組織的初始粘合性來自薄片對組織的電子結合，通過在劑型的組織活性功能團與組織之間的化學結合，尤其是在組織表面上的胺基和/或硫醇基與薄片的組織活性基團之間的化學結合，可以補充或取代這種電子結合。
薄片對組織表面具有良好的初始粘合性，這據(jù)信是由于薄片和組織表面之間的范德華力和/或氫鍵所致。在與組織表面接觸后，薄片被水合，從而引起組織活性官能團與下面組織表面之間的反應。組織活性官能團與下面組織之間的這種反應導致薄片與組織表面之間的高度粘合。薄片可以吸收生理流體(作為應用到滲出性組織表面的結果)、和在應用后用于使薄片水合的任何附加溶液(這些流體可以是手術沖洗時使用的常用溶液)，變得對組織表面更依從和粘合，從而提供粘合密封、止血和靜氣(pneumostatic)功能。
使用薄片減少或消除了對機械連接至組織的附加方式(例如縫合線或釘)的需要，或提供熱或光形式的外部能量以將薄片粘合到下面組織的需要。本發(fā)明薄片的另一個優(yōu)點在于，它是作為預成型的制品應用到組織上的，而不是就在使用前通過混合材料而制備的。
此外，因為薄片被制成固體形式，也就是直到薄片與組織表面接觸并在其上水合后，薄片才會基本上失活，所以薄片不易于發(fā)生過早反應，結果是其貯存期限相當長，例如當在室溫下正確貯存時大于六個月。
術語“薄片”是指制品的厚度顯著小于制品的其它尺寸。或者可以將該制品描述為貼片或薄膜。
因為預成型的交聯(lián)基體是均勻的，這意味著它在全部范圍內具有連續(xù)均勻的組成，而不具有多層結構或是由離散的物理區(qū)域如粒子形成的，所以薄片可具有改善的柔韌性和/或比現(xiàn)有技術的薄片更不易碎。
在某些實施方案中，可能必須或希望向薄片中添加支架(scaffold)以增加薄膜的機械強度和/或柔韌性以用于特定的應用。因此，在本發(fā)明的另一個方面，提供了一種組織粘性薄片，該薄片包括應用到支架材料上的、均勻的、預成型的交聯(lián)基體，所述基體由一種或多種聚合物形成，所述一種或多種聚合物中的至少一種為合成聚合物且具有第一形式的側鏈官能團，通過一部分所述第一形式的官能團來交聯(lián)所述基體，剩余的所述第一形式的官能團是游離的。
合適的支架優(yōu)選由生物相容的可生物降解的材料組成。支架方便地為一片材料的形式，將均勻的預成型的交聯(lián)基體應用到薄片的一側或兩側。在這種情況下，產物是多層形式。支架可以是連續(xù)的或有孔的。最優(yōu)選地，支架是穿孔的。在特別優(yōu)選的實施方案中，形成的支架薄片具有一排穿孔，將均勻的薄膜應用到支架薄片的一側或兩側。
本發(fā)明的其它實施方案具有可植入體內的三維制品形式。因此，在本發(fā)明的另一方面，提供了可植入的三維制品，所述制品包括預成型的交聯(lián)基體，該基體由一種或多種聚合物中形成，所述一種或多種聚合物中的至少一種是合成的聚合物并具有第一形式的側鏈官能團，通過一部分所述第一形式的官能團來交聯(lián)所述基體，剩余的所述第一形式的官能團是游離的。
例如，這種形式的三維制品可以為塞子、小球或小拭子(pledget)的形式。
本發(fā)明也可以用于給可植入的醫(yī)療器械提供粘合涂料。因此，在本發(fā)明的另一方面，提供了可植入的醫(yī)療器械，該器械的至少部分外表面具有涂料，該涂料包括由一種或多種聚合物形成的交聯(lián)基體，所述一種或多種聚合物中的至少一種為合成聚合物且具有第一形式的側鏈官能團，通過一部分所述第一形式的官能團來交聯(lián)所述基體，剩余的所述第一形式的官能團是游離的。
在本發(fā)明的下面詳細描述中，主要參考薄片形式的本發(fā)明實施方案。但是將會理解，在適當時，類似的評述適用于涉及支架、可植入三維制品或可植入器械上的涂料的本發(fā)明實施方案。
在另一方面，本發(fā)明還提供了一種將組織表面連接到另一個組織、或密封組織表面的方法，該方法包括將本發(fā)明第一方面的薄片應用到組織表面。
本發(fā)明的薄片可以用于將一種或多種治療活性劑遞送到應用薄片的位置。在這種情況下，例如通過將活性劑與制造薄片時所用的其它成分相摻混，可以將活性劑添加到薄片中?；蛘撸钚詣┛梢耘c劑型的組分共價結合。但是，在其它實施方案中，薄片不包括治療活性劑。
附圖簡述圖1表示聚合丙烯酸N-羥基琥珀酰亞胺酯以獲得羥基官能聚合物。
圖2顯示了通過與琥珀酰氯的反應來偶合圖1的羥基官能聚合物。
圖3說明了通過堿水解從圖2的偶合聚合物中除去NHS基團。
圖4顯示了用鈰(IV)將丙烯酸接枝聚合到羥基官能聚合物上。
圖5顯示了圖4的接枝共聚物可在體內降解的機理。
圖6表示基于聚(丙烯酸)的可生物降解的聚合物的合成。
圖7顯示了本發(fā)明組織粘性薄片對離體豬肝的平均粘附功。
發(fā)明詳述簡寫AAc 丙烯酸AIBN 偶氮異丁腈CMC 羧甲基纖維素DCC 二環(huán)己基碳二亞胺DCU 二環(huán)己脲DEAE-葡聚糖 二乙氨基乙基-葡聚糖DMF 二甲基甲酰胺ENT 耳、鼻和喉HEMA 甲基丙烯酸羥乙酯HPC 羥丙基纖維素HPC-三元共聚物 HPC與PEG二羧酸交聯(lián)并與聚(VP-AAc-AAc(NHS)部分偶合的共軛物HPMC 羥丙基甲基纖維素Mn數(shù)均分子量Mw重均分子量DPn聚合度NHS N-羥基琥珀酰亞胺PCL 聚己酸內酯PEEK 聚醚酮PEG 聚乙二醇PTFE 聚四氟乙烯PHBV 聚羥基丁酸酯-戊酸酯PLG 聚(DL-丙交酯-共(co)-乙交酯)聚(VP-AAc) 乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸的共聚物聚(VP-AAc(NHS) 乙烯基吡咯烷酮與丙烯酸NHS酯的共聚物聚(VP-AAc-AAc(NHS)) 乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸和丙烯酸NHS酯的三元共聚物PVOH 聚乙烯醇一種或多種聚合物的性質薄片包括一種或多種聚合物，所述聚合物交聯(lián)(在制造過程中)形成基體。至少一種聚合物是合成的，并包括第一形式的側鏈官能團。
第一形式的官能團可在基體中實現(xiàn)三種功能a)一部分第一形式的官能團參與交聯(lián)；b)剩余的第一形式官能團中的至少一些仍是游離的，可以在薄片和其所應用的組織之間提供良好的觸點粘結(即生物粘附性)；和c)促進基體和其所應用的組織表面之間形成共價鍵，一些第一形式的游離官能團可以是衍生化或活化的形式，從而它們構成組織活性基團，和/或可以與包含組織活性基團的其它部分偶合。
羥基或羧基可以實現(xiàn)上述的所有三種功能，因此強烈優(yōu)選的是，具有第一形式官能團的所述或各種合成聚合物都應具有側鏈羥基或側鏈羧基。
在用于本發(fā)明時，具有側鏈羥基的優(yōu)選合成聚合物是合成的多糖，優(yōu)選纖維素衍生物，更優(yōu)選纖維素醚。具有側鏈羥基的最優(yōu)選合成聚合物是羥丙基纖維素(HPC)。
在用于本發(fā)明時，具有側鏈羧基的合成聚合物的優(yōu)選例子包括聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)和聚(VP-AAc)。
在用于本發(fā)明時，聚(丙烯酸)是一種特別優(yōu)選的合成聚合物?？梢砸陨唐访鸆arbopol購得合適級別的聚(丙烯酸)。
已發(fā)現(xiàn)分子量大于250,000的聚(丙烯酸)具有特別良好的粘合性能。通過簡單的制造方法，用包括作為Carbopol 907(分子量Mw為約500,000)出售的聚(丙烯酸)級別的劑型進行初步研究，制得的薄片具有優(yōu)良的粘合力、彈性和柔韌性。但是，對于許多應用，尤其是將薄片用于身體內部的應用，可優(yōu)選使用包含相對低分子量的聚(丙烯酸)的材料，或者使用能降解以產生相對低分子量的聚(丙烯酸)的材料。
例如，這些材料可以具有下列兩種常規(guī)形式中的一種1)高分子量的聚(丙烯酸)聚合物，其包括通過可生物降解的鍵連接的相對低分子量部分；2)高分子量的聚合物，其包括相對低分子量的聚(丙烯酸)鏈，該聚(丙烯酸)鏈通過可生物降解的鍵連接到聚合物骨架上。
典型地，被添加到這些材料中的聚(丙烯酸)部分或鏈的分子量Mw小于10,000，更優(yōu)選小于5,000，例如約2,000。
在一種方法中，第一常規(guī)形式的材料由通過亞烷基二酯鍵連接的低分子量(例如Mw≤2,000)聚(丙烯酸)組成，通過保護聚(丙烯酸)上的酸部分、與二?；确磻?、然后除去保護基，可以合成該材料。
在另一種方法中，可以將丙烯酸N-羥基琥珀酰亞胺酯聚合(例如使用羥基官能引發(fā)劑，例如由Wako Chemicals供應的VA-086)，以獲得α，ω-二羥基官能聚合物(參見圖1，其中R-OH表示衍生自所用引發(fā)劑的殘基，例如在VA-086的情況下殘基為-C(CH3)2CONHCH2CH2OH，n可以具有廣闊范圍的值)。然后可以使α，ω-二羥基官能聚合物與琥珀酰氯反應，以獲得沿著骨架具有水解敏感鍵的聚合物(圖2，其中m典型地為100-150)。通過堿水解除去NHS基團，產生由聚(丙烯酸)單元組成的聚合物，所述聚(丙烯酸)單元通過可生物水解的鍵連接(圖3)。優(yōu)選地，聚合物的分子量為250,000或更高。
在第二常規(guī)形式的材料中，通過可生物降解的鍵將聚(丙烯酸)鏈連接到聚合物骨架上，可以通過接枝共聚來合成該材料。
在一種合適的合成方法中，可以用鈰(IV)抽取(abstract)與羥基官能團相鄰的碳原子上的質子，以提供用于游離基生長的位置(圖4，其中m具有廣闊范圍的值)。添加正確化學計量學的丙烯酸將產生被接枝到羥基官能材料上的聚(丙烯酸)。這可以發(fā)生在可溶于水的任何聚合物上，例如可以將聚(丙烯酸)接枝到聚(HEMA)骨架上?？梢允褂玫牧u基官能材料的其它例子包括α，ω-二羥基PEG，多糖如HPC、CMC、HPMC、脫乙酰殼多糖(chitosan)、PVOH等。此外，有可能使用類似的反應以將聚(丙烯酸)鏈接枝到如下碳原子上，該碳原子與聚醚如α，ω-二甲氧基PEG的氧原子相鄰。
在圖4所示的產物中，酯基將聚(丙烯酸)鏈連接到聚合物骨架上。這些連接基對水解敏感，因此這些官能材料可以如圖5所示進行生物降解。
圖6概括了制備第二常規(guī)形式的材料的另一種方法，該材料中包含可生物降解的聚(丙烯酸)。
首先，可以如圖1所示合成具有合適分子量(DPn≤30)的羥基官能聚(丙烯酸-NHS)。然后，可以使用羧基活化劑如DCC將該反應的產物偶合到羧酸官能聚合物上(例如HPC-琥珀酸酯、PVOH-琥珀酸酯、聚(丙烯酸)等)(參見圖6，步驟A)。容易地使NHS水解(圖6，步驟B)，以通過可水解的鍵使聚(丙烯酸)連接到惰性或無毒的聚合物骨架。
還可以通過向包括側鏈羥基的聚合物如聚(乙烯醇)中引入酸官能團，從而合成第二常規(guī)形式的材料。通過添加在羧基中終止的鏈增長基團，可以向這些聚合物中引入酸官能團。在堿如吡啶或4-二甲氨基吡啶存在的情況下，通過聚(乙烯醇)與環(huán)酐(例如琥珀酸酐)的反應，可以實現(xiàn)這種引入。
除了第一形式的官能團外，用于形成交聯(lián)基體的合成聚合物(或者當有多種聚合物時，為多種合成的聚合物)還可以包括其它的側基。這種合成聚合物的一個例子是聚(N-乙烯基-2-吡咯烷酮-共-丙烯酸)共聚物-聚(VP-AAc)，其中丙烯酸衍生單元的摩爾比優(yōu)選為0.20至0.80，因此乙烯基吡咯烷酮衍生單元的摩爾比為0.80至0.20。最優(yōu)選地，共聚物中丙烯酸衍生單元與乙烯基吡咯烷酮衍生單元的摩爾比都落入0.35至0.65的范圍內。
在這種情況下，其它側基能夠賦予基體以生物粘附性。例如，當基體包括衍生化PVP、或乙烯基吡咯烷酮與另一種單體(例如丙烯酸)的衍生化共聚物時，吡咯烷酮側基將有助于即時觸點粘結(據(jù)信是由于氫鍵和/或范德化鍵，如上所述)。
形成基體的合成聚合物的總分子量Mw通常將超過100,000，更經常超過200,000，常常超過300,000。
組織活性基團如上所述，在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，一些第一形式的游離官能團為羥基或羧基，它們可能會(如果它們不是組織活性基團)被轉化為組織活性官能團。
“組織活性官能團”是指官能團能夠與組織表面存在的其它官能團反應，從而在劑型和組織之間形成共價鍵。組織通常部分地由蛋白質組成，該蛋白質通常包含硫醇和伯胺部分。許多官能團如亞氨酸酯、碳酸對硝基苯酯、NHS酯、環(huán)氧化物、異氰酸酯、丙烯酸酯、乙烯砜、鄰(ortho)吡啶基-二硫化物、馬來酰亞胺、醛、碘乙酰胺等可以與硫醇或伯胺反應，從而構成“組織活性官能團”。用于本文時，術語“NHS”或“NHS酯”不僅用于包括N-羥基琥珀酰亞胺本身，而且包括其琥珀酰亞胺環(huán)被取代的衍生物。這種衍生物的一個例子是N-羥基磺基琥珀酰亞胺及其鹽，尤其是鈉鹽，它可以增加組織活性材料的溶解性。
可以用于本發(fā)明的組織活性官能團是能夠與組織表面存在的官能團反應(在將劑型應用到組織的一般條件下，即在水性環(huán)境中并且不使用顯著量的熱或其它外部能量)的任何官能團。后一類官能團包括硫醇和胺基，因此組織活性官能團包括能與硫醇和/或胺基反應的基團。例子為亞氨酸酯；碳酸對硝基苯酯；NHS酯；環(huán)氧化物；異氰酸酯；丙烯酸酯；乙烯砜；鄰吡啶基-二硫化物；馬來酰亞胺；醛；和碘乙酰胺。
NHS酯是特別優(yōu)選的組織活性官能團。
優(yōu)選地，僅有一些第一形式的官能團會被活化以形成組織活性官能團。
在本發(fā)明的其它實施方案中，至少一些第一形式的游離官能團與包含組織活性官能團的一種或多種附加材料偶合。這些附加的材料優(yōu)選為包括側鏈組織官能團的聚合物(“組織活性聚合物”)。NHS酯是特別優(yōu)選的組織活性官能團，因此優(yōu)選的組織活性聚合物是富含NHS酯的聚合物。特別優(yōu)選的組織活性聚合物是聚(VP-AAc(NHS))和聚(VP-AAc-AAc(NHS))三元共聚物。
用于本文時，術語“官能化的”是指所參照的合成聚合物中的一些第一形式的游離官能團被活化以形成組織活性官能團，或者與包含組織活性功能團的附加材料如組織活性聚合物反應。
通過改變被衍生化以形成組織活性基團和/或通過反應連接至組織活性聚合物的第一形式官能團的比例，可以控制基體中組織活性官能團與組織結合的程度。
目前最優(yōu)選的官能化合成聚合物是HPC-三元共聚物(HPC與聚(VP-AAc-AAc(NHS)交聯(lián)的共軛物)，其一個合成例子描述于實施例M。
除了包含第一形式官能團的官能化聚合物外，通過在劑型中引入一種或多種組織活性材料，尤其是組織活性聚合物，也可以增加薄片的粘合性。在這些附加的組織活性聚合物中所含的組織活性基團可以與劑型中任何官能化合成聚合物中存在的組織活性基團相同或不同。優(yōu)選的附加組織活性聚合物包括聚(VP-共-AAc(NHS))和聚(VP-AAc-AAc(NHS))三元共聚物。
例如通過進行粘合強度測試，能夠在體外定量確定薄片通過生物粘附聚合物對組織的初始粘合程度的充足性。如下進行該測試使薄片粘合至合適的底物(固定在固定位置上)，同時將薄片本身物理連接到與張力試驗儀的載荷分離的點，其位置能使薄片在測試前不經受載荷。測力傳感器可以沿著基本上與底物安裝所沿的軸垂直的軸移動。測試包括以恒定的預定速率使測力傳感器移動離開底物，直到薄片與底物分開。測試結果是定量測量該薄片的粘合能-即打破薄片和其所粘合底物之間相互作用所需的累積能量。本發(fā)明薄片的合適累積粘合能將不小于0.5mJ。
在本發(fā)明的某些實施方案中，其中第一形式的官能團是羧基，優(yōu)選的官能化聚合物是聚(VP-AAc-AAc(NHS))三元共聚物。在DCC存在、的情況下，通過與NHS反應，可以將聚(VP-AAc)上的羧基轉化為NHS酯(參見實施例K)。如果確定了聚(VP-AAc)的酸含量(摩爾量)，通過添加所需摩爾百分比的NHS就可以控制轉化百分比。
當?shù)谝恍问降墓倌軋F是羥基時，優(yōu)選的官能化聚合物是HPC琥珀酸酯-NSH。在這種情況下，通過琥珀酸鍵用NHS活化一些羥基(參見實施例L)。
在特別優(yōu)選的實施方案中，其中具有第一形式官能團的合成聚合物是羥丙基纖維素，特別優(yōu)選用聚(VP-AAc-AAc(NHS))三元共聚物(在這種情況下它組成組織活性聚合物)將聚合物官能化。使用PEG二酸交聯(lián)HPC，然后通過三元共聚物上的酸基與HPC上一些羥基的反應，形成最優(yōu)選的HPC-三元共聚物共軛物。特別合適的PEG二酸是α，ω-二羧酸官能PEG，最優(yōu)選聚(乙二醇)二(羧甲基)醚。
本發(fā)明的薄片可以包括具有第一形式官能團的多種合成聚合物。不一定要將具有第一形式官能團的附加合成聚合物官能化。因此，在優(yōu)選實施方案中，薄片包括第一官能化合成聚合物(具有第一形式的官能團，其中一些官能團被衍生化以形成組織活性基團)和第二合成聚合物，其具有未官能化的第一形式的官能團。
雖然可以選擇第二未官能化合成聚合物上的第一形式的官能團，以提供對生物學組織的一些初始粘合性，但未官能化聚合物的首要作用將是交聯(lián)基體，從而為薄片提供結構完整性。
通過添加其它聚合物和添加劑，有可能優(yōu)化組織粘性薄片的性質。
增塑劑可能希望通過添加一種或多種增塑劑來改善本發(fā)明組織粘性薄片的柔韌性和/或濕強度。尤其是，可以將低分子量種類如甘油和低分子量聚(乙二醇)(優(yōu)選Mw＝200-600)添加到劑型中以增加柔韌性。當添加水平高達組成薄片的成分重量的30％時，這些材料可以增加薄片的柔韌性。但是，添加高水平的這些材料可能會損害薄片的粘合性能。
為了彌補這種缺點，優(yōu)選的增塑劑是包括組織活性基團的官能材料，例如α，ω-二NHS酯官能聚(乙二醇)和檸檬酸NHS酯，它們可以參與組織粘合。
胺化或硫醇化的聚合物優(yōu)選地，本發(fā)明的薄片完全是合成的或基本上如此，不包含或基本上不包含來自人或動物、尤其是哺乳動物的材料。這意味著薄片包含小于10％w/w、更優(yōu)選小于5％w/w、小于1％w/w或小于0.1％w/w的這些材料。
但是，已發(fā)現(xiàn)添加少量的一種或多種胺化和/或硫醇化聚合物可以改善本發(fā)明組織粘性薄片的結構完整性，尤其是水合時的結構完整性，并且可以改善柔韌性和對組織的粘合性。一些這類聚合物是天然的，或是從天然材料中衍生的。合適的天然胺化聚合物包括某些多糖和蛋白質。白蛋白是合適蛋白質的一個例子。但是，由于與傳播病原體相關的危險或感知危險，優(yōu)選非蛋白類胺化聚合物。合適多糖材料的優(yōu)選例子包括二乙氨基乙基-葡聚糖(DEAE-葡聚糖)，更優(yōu)選脫乙酰殼多糖或脫乙酰殼多糖低聚糖(它也具有止血性)。PEG衍生物可以是適合的，例如用胺基和/或硫醇基官能化的PEG，如果聚乙烯胺和聚烯丙胺是生物相容的，則它們也是有益的。
劑型中胺化(或硫醇化)聚合物的優(yōu)選百分比將取決于聚合物中胺基(或硫醇基)的密度。但是，按組成薄片的成分的重量計，胺化或硫醇化聚合物的含量水平優(yōu)選小于10％。
在制造薄片的過程中，不希望胺化(或硫醇化)聚合物與劑型中的組織活性基團反應，因為這會減少可用于與組織表面反應的基團數(shù)，從而減少薄片的生物粘附。因此，特別優(yōu)選的胺化聚合物不溶于如下溶劑，該溶劑在制造過程中用于溶解劑型中的其它組分(最便利地，可以如下制備基體將基體的組分溶解或分散到合適的溶劑中，然后將所得溶液澆鑄到合適的模具內或合適的板上)。
例如，磨細的脫乙酰殼多糖、脫乙酰殼多糖低聚糖、二乙氨基乙基葡聚糖和白蛋白在15/4 v/v二氯甲烷/甲醇中形成微懸浮體，該懸浮體在短期內不會與含NHS酯材料的溶液反應。
緩沖劑在本發(fā)明薄片的官能團與組織表面官能團之間的反應可以隨pH變化。因此，優(yōu)選就在應用前緩沖組織表面，或者更優(yōu)選在劑型中包括緩沖劑。實驗工作顯示，通過用pH10.5的磷酸鹽/碳酸鹽緩沖劑緩沖組織表面，改善了本發(fā)明某些薄片與離體豬肝的平均粘附功(圖7和實施例P)。
更優(yōu)選地，如果需要，有可能通過從緩沖溶液中凍干胺化聚合物，將緩沖劑添加到劑型中。
其它添加劑可以包括無粘性的添加劑，以改善薄片的柔韌性和強度。預期任何生物相容的和可生物降解的成膜聚合物都是合適的。優(yōu)選的添加劑包括以商品名Biopol出售的PHBV和PCL。但是，具有這種性質的最優(yōu)選添加劑是PLG。
按組成本發(fā)明生物粘附薄片的成分重量計，這些添加劑的優(yōu)選含量水平為0至10％。按成分的重量計，這些添加劑的更優(yōu)選水平為約3％。
在制造過程中基體的交聯(lián)主要通過一部分第一形式的官能團將合成聚合物的分子偶合在一起，從而交聯(lián)基體。這種交聯(lián)增加了基體的物理強度，可以調節(jié)這種交聯(lián)以優(yōu)化薄片的性質，尤其是薄片在應用后生物降解所需要的時間。
可以通過各種方式進行基體的交聯(lián)。但是，最優(yōu)選將至少一種組分添加到制造薄片的劑型中，該組分包括至少兩個官能團，所述官能團能與形成基體的合成聚合物中存在的第一形式的官能團反應。因此，這種組分將作為交聯(lián)劑發(fā)揮作用。優(yōu)選地，交聯(lián)劑包含同一形式的至少兩種官能團。因此，最優(yōu)選交聯(lián)劑為同型雙官能(homobifunctional)或同型多官能的交聯(lián)劑。
如上所述，第一形式官能團的優(yōu)選類型為羥基或羧基。羥基和羧基縮合以形成酯鍵的反應特別適合交聯(lián)組分，以形成本發(fā)明的基體。
在本發(fā)明的某些優(yōu)選實施方案中，其中第一形式的官能團是羧基，優(yōu)選通過羧基與劑型中一種或多種組分上羥基的反應實現(xiàn)交聯(lián)。在這種情況下，多元醇是特別優(yōu)選的交聯(lián)劑。這些多元醇交聯(lián)劑的例子包括蔗糖、甘油和PEG，上面提及它們可以用作增塑劑。
為了優(yōu)化薄片的性質，將制造薄片時要用的交聯(lián)劑組合起來是特別有益的。因此，通過使用不同的交聯(lián)劑(例如不同分子量的PEG)、不同比率的雙官能交聯(lián)劑(例如PEG和甘油)和多官能交聯(lián)劑(例如蔗糖)，可以改變薄片的性質。
在其它優(yōu)選實施方案中，其中第一形式的官能團是羥基，優(yōu)選通過羥基與劑型中一種或多種組分上羧基的反應實現(xiàn)交聯(lián)。在羥基為第一形式官能團的劑型中，一種特別優(yōu)選的組分是聚(VP-AAc-AAc(NHS))三元共聚物。劑型中的官能化合成聚合物可以包括聚(VP-AAc-AAc(NHS))三元共聚物基團，和/或聚(VP-AAc-AAc(NHS))三元共聚物可以作為附加的組織活性聚合物存在于在劑型中。
薄片的物理形式薄片的總厚度典型地可為0.01至1mm，典型地為0.0 1至0.5mm，更普遍為0.02至0.4mm，例如約50μm或100μm或200μm。
可以將薄片的尺寸制備成、或隨后切割成幾平方毫米至高達幾十平方厘米。
任選地，可以用無粘性材料來涂布在使用時不希望粘合組織的薄片表面。最優(yōu)選地，該材料為合成聚合物。合適的聚合物例子包括PEG、聚丙交酯和PLG。具有該無粘性涂料的薄片將只粘合目標組織(薄片下側所應用的組織)，而不會粘合周圍的組織(例如胸膜壁或腹膜壁)。這種無粘性涂料的厚度典型地為10-50μm。無粘性涂料可以包括能吸收可見光(visibly-absorbing)的生色團以區(qū)別薄片的非組織接觸表面。合適生色團的例子為亞甲藍(methylthioninium chloride)。
如上所述，在某些實施方案中可能會希望添加支架材料以改善薄片的機械強度和/或柔韌性以用于特殊應用，或加固薄片的特定部分。支架可以作為薄片上的背襯或涂料存在，或作為被基體包封的中心核存在。合適的支架可以是穿孔或未穿孔的，優(yōu)選穿孔的。優(yōu)選的支架材料包括聚乙烯醇、聚酯、PTFE、PEEK、聚丙交酯(假設它們不溶于如下溶劑，該溶劑用于溶解在制造交聯(lián)基體時所用的合成聚合物和其它組分)。
薄片的制造最便利地，通過將基體組分溶解或分散到合適的溶劑中，并將所得溶液澆鑄到合適的模具內或合適的板上，從而可以制備基體。最優(yōu)選地，隨后干燥以除去溶劑，固化以獲得所需的交聯(lián)度。最優(yōu)選通過延長應用高溫(典型地為，在超過60℃的溫度下固化幾小時)來促進固化。
一旦制造好，在使用前，本發(fā)明薄片的含水量典型地小于10％w/w，最普遍為小于5％w/w。
通過用液體劑型來填充模具可類似地制備三維制品。
通過將液體劑型澆鑄到支架上、通過在液體劑型中浸漬支架、或通過將劑型噴灑到支架上，可以制造包括結構支架的薄片。如果在薄片的一側上需要支架作為背襯，可以在固化過程之中或之后添加支架。
類似地，通過在器械上澆鑄劑型、在液體劑型中浸漬器械、或通過用液體劑型噴灑器械，可以將涂料應用到醫(yī)療器械上。
可以從所示比率的下列成分中典型地制備本發(fā)明的薄片和其它劑型具有第一形式官能團的合成聚合物優(yōu)選20-80％w/w，更優(yōu)選20-70％w/w、30-60％w/w或40-60％w/w；附加的合成聚合物優(yōu)選0-30％w/w，更優(yōu)選0-20％w/w或5-20％w/w；增塑劑優(yōu)選0-30％w/w，更優(yōu)選10-30％w/w或10-20％w/w；胺化和/或硫醇化的聚合物優(yōu)選0-10％w/w，更優(yōu)選2-8％w/w；無粘性的成膜聚合物優(yōu)選0-10％w/w，更優(yōu)選0-5％w/w。
薄片的治療應用本發(fā)明的薄片適用于身體的內表面和外表面，即它可以局部用于身體的外部(例如應用至皮膚)，或者局部應用到內表面，例如在手術方法中暴露的內部器官表面，手術方法包括常規(guī)的手術和微創(chuàng)(minimallyinvasive)手術。
本發(fā)明的薄片特別適合下列區(qū)域的手術應用胸/心血管常規(guī)手術ENT(耳鼻喉)泌尿科口/頜面整形外科神經科胃腸科眼科婦科/產科下面更詳細地描述了可能的用途。
傷口愈合薄片的可降解性意味著，在內部和局部程序中，它可以支持并促進傷口愈合。一旦薄片開始降解，成纖維細胞就會移動到細胞外基體內，并開始沉積該細胞外基體的組分。因此薄片可以用作內部或外部敷料。此外，可以向劑型中添加已知能促進皮膚細胞增殖的因子如生長因子和cAMP，以有助于愈合過程?？梢栽O計薄片以控制水分和抗感染藥的傳送，從而特別用于治療燒傷。
皮膚閉合可以局部應用薄片以促進傷口閉合(作為縫合線的替代物)。這樣可具有有益的效果，因為它可以減少疤痕，因此在小手術方法(例如在意外事故和急救部(Accident and Emergency Department))中，可以將劑型和薄片用于化妝目的。薄片的自粘性使其易于快速應用。
疝修補在疝修補方法中，可以用薄片提供加固。自粘性連接克服了常規(guī)外科加固網(wǎng)產品面臨的潛在問題，其需要在已經弱化的區(qū)域中進行縫合或訂釘。用于該過程的薄片可以設計成具有短期或長期的耐久性，這取決于組織修復所需的程度。薄片也可以能夠經受釘?shù)膽谩?br>本發(fā)明還可應用于為疝網(wǎng)器械制備粘合涂料。
吻合自粘性薄片提供了快速密封連接的管狀結構如血管、血管移植物(vascular grafts)和膀胱移植物、和GI(胃腸)道并防止其泄漏的方式。如果用于神經修復，則薄片支持組織修復的能力會具有特殊的價值。
密封大面積組織薄片的良好密封性和操作性、連同其自粘性和覆蓋巨大表面積的能力意味著它可以特別用于密封切除的組織表面，尤其是那些彌散性出血成為問題的切除組織表面(例如肝)。薄片還可以為這些位置的組織修復提供理想的支撐基體。薄片也可以用于在神經手術后限制腦脊髓液的泄漏。
密封氣漏(air leak)除了上述的貼片性質外，薄片的高拉伸強度和良好的固有彈性(在水合以及與組織活性官能團反應后)使它特別適用于密封肺中的氣漏，尤其是在肺切除后。而且，在進行密封后，薄片為這些位置的組織修復提供了理想的支撐基體。
止血可以將薄片應用于出血區(qū)域作為物理屏障。薄片中的組織活性材料可固定蛋白質，從而促進止血。
施用治療劑可以將藥物和其它治療劑(包括生物學活性劑如生長因子，甚至細胞和細胞組分)添加到用于形成薄片組分的溶液中，或者在使用組分制造薄片前，將藥物和其它治療劑共價鍵合到組分上。一旦準備好薄片，在應用到所需的位置后，藥物將會通過擴散而緩慢釋放，或者設計薄片使得在它隨時間降解時，釋放藥物。通過適當?shù)卦O計薄片能夠控制釋放速率。因此薄片可以提供一種用于向全身或向精確位置遞送已知量藥物的方式?？梢詫⑺幬镏苯咏Y合到劑型的組分上，或者簡單地分散到劑型中。
防止術后粘合術后粘合就是在相鄰組織間形成不希望的連接組織，這是嚴重的問題，它會產生嚴重的術后并發(fā)癥。在腸手術中它是特別的問題，其中例如它能引起腸纏繞，這樣會需要再進行外科手術。向在手術方法中暴露的組織應用具有自粘性的本發(fā)明薄片材料，這能夠有效地防止該組織和相鄰組織之間的術后粘合。
微創(chuàng)方法使用微創(chuàng)技術以通過活組織檢查采集組織樣品、插入器械、遞送治療劑和實施手術方法，這已經迅速發(fā)展成為常規(guī)“開放性”手術的替代選擇。微創(chuàng)方法典型地導致患者更少的疼痛、更少的疤痕、更快的恢復時間和更少的術后并發(fā)癥，以及減少健康護理成本。用特別設計的儀器實施該方法，通過鎖眼尺寸的小手術切口插入該儀器。通過現(xiàn)有地特別設計的微創(chuàng)手術器械和套針系統(tǒng)，可以將薄片引入體內，可以將薄片成形為或制造為適當?shù)某叽绾蜆嬓?。也可以修改配方的形式，從而能夠遞送粉末、片劑、小球、帶/條/小拭子(pleget)和其它三維基體。使用自粘性劑型將顯著減少與操作、閉合和修復組織相關的技術難題，這些組織的通路是受限制的。此外，薄片的性質使得它們特別適合密封空氣、血液或流體的漏出，或用于遞送治療劑。本發(fā)明柔韌形式的薄片和其它三維基體可使得它們能特別用于微創(chuàng)手術方法。
優(yōu)選實施方案詳述現(xiàn)在將僅通過說明、并參考下列實施方案來更詳細地描述本發(fā)明。
實施例A-用官能化的HPC制備生物粘附薄片的常規(guī)方法
除了胺化聚合物的15/4 v/v二氯甲烷/甲醇(DCM/MeOH)溶液外，將組分溶解以產生用該配方制備的薄片。一旦充分混合，就將它們與胺化聚合物在同一溶劑中的懸浮液合并。在約40℃干燥薄片直到變干，然后在90℃真空中干燥3-4小時，通過成分聚合物中存在的酸官能團與醇官能團的縮合，提供進一步的交聯(lián)。
可以使用的具體材料包括如下
實施例B-D-使用聚(丙烯酸)制備生物粘附薄片的優(yōu)選配方通過以所示濃度將下列成分分散到100ml 50∶50丙酮∶水中，制備本發(fā)明的薄片。
*丙烯酸與N-乙烯基吡咯烷酮的50∶50共聚物，其中將約一半的丙烯酸羧基活化以形成活性NHS酯基(如實施例K所示)**近似相對分子量為200的聚乙二醇將溶液倒入具有PTFE襯里的陪替氏培養(yǎng)皿(Petri dish)中，或者澆鑄到PTFE板上，通過在40℃加熱16小時來除去丙酮。隨后在90℃將薄片固化四小時(實施例B和C)，或者在90℃固化8小時(實施例D)。
通過將15mm×15mm的樣品放置到離體豬肝上，測定薄片對豬肝的粘合。在5分鐘后，將樣品在Dulbecco氏磷酸鹽緩沖鹽水中再浸泡5分鐘，然后用Zwick萬能試驗機除去。還用30分鐘浸泡和90分鐘浸泡重復這個過程。
各種配方的平均粘合能如下
不希望受任何具體理論的約束，據(jù)信實施例D的粘合減少可歸因為，由于存在相對大量的多官能交聯(lián)劑(蔗糖)而超過了聚合物的最佳交聯(lián)，以及因為超過了無粘性增塑劑(蔗糖和PEG)的最佳濃度。結果是高比例的羧基可參與交聯(lián)，從而相應減少數(shù)量的羧基和相應減少百分比的NHS酯基可用于分別與組織反應，以提供初始接觸粘合和較長期的粘合。
實施例E-I-含聚(丙烯酸)的材料，可以將該材料添加到上面實施例B-D所示的配方中，作為未官能化的合成聚合物Carbopol 907的直接代替物。
在每種情況下，通過可降解的鍵合將聚(丙烯酸)接枝到主要的聚合物骨架上，聚(丙烯酸)的組合分子量為250,000或更高。
實施例E-F的合成方法的修改來自，通過將免疫球蛋白G共價偶合至聚(乙烯醇)-聚(丙烯酸)接枝聚合物來作為制造表面胞質團共振免疫感受器的界面識別層的方法(Disley D.M.等人，Biosensors andBioelectronics(1998)，Vol 13，No.3-4，pp 383-396)。
圖4顯示了，在氧化劑鈰(IV)存在的情況下，PVOH與丙烯酸之間的反應。
實施例E-丙烯酸在高分子量PVOH上的接枝聚合將1g分子量為145,000的PVOH水解99-99.8％，將其溶于500ml蒸餾水中。通過將無氧的氮氣從水中鼓泡通過至少30分鐘，以將水脫氧。將24.5g(0.34摩爾)丙烯酸添加到聚合物溶液中，再使氮氣鼓泡通過溶液五分鐘。將13.3g(0.023摩爾)硝酸鈰(IV)銨溶于30ml 1.0M硝酸中，在快速攪拌下將其添加到聚合物/丙烯酸溶液中。在室溫下，將反應物在氮氣層下放置18小時。過濾該溶液以除去催化劑殘渣，并將其凍干以分離聚合物。
實施例F-丙烯酸在低分子量PVOH上的接枝聚合將1g分子量為9-10,000的PVOH水解80％，將其溶于500ml蒸餾水中。通過使無氧的氮氣從水中鼓泡通過至少30分鐘，以將水脫氧。將36.32g(0.50摩爾)丙烯酸添加到聚合物溶液中，再使氮氣鼓泡通過溶液五分鐘。將9.86g(0.018摩爾)硝酸鈰(IV)銨溶于30ml 1.0M硝酸中，在快速攪拌下將其添加到聚合物/丙烯酸溶液中。在室溫下，將反應物在氮氣層下放置18小時。將溶液過濾以除去催化劑殘渣，并凍干以分離聚合物。
實施例G-丙烯酸在脫乙酰殼多糖上的接枝聚合(參考對脫乙酰殼多糖-g-聚(丙烯酸)共聚物降解行為的研究(“Studies on the degradation behaviour of chitosan-g-poly(acrylic acid)copolymers”)，Ming-Don等人，Tamkang Journal of Science andEngineering，Vol 5，No.4，pp 235-240(2002)。)將1g脫乙酰殼多糖溶于100ml脫氧蒸餾水和13.7ml(0.19摩爾)丙烯酸中。將溶液在水浴中加熱至70℃，將3.73g(0.007摩爾)硝酸鈰(IV)銨溶于5ml 1.0M硝酸中，在快速攪拌下將其添加到聚合物/丙烯酸溶液中。將溶液在70℃放置過夜，通過滲析除去過量的催化劑。通過凍干來分離共聚物。
實施例H-丙烯酸在PEG上的接枝聚合在本方法中，鈰(IV)可以從與PEG醚氧相鄰的碳原子上抽取質子。使用α，ω-二羥基官能PEG以及還使用二甲氧基封端的PEG來實施該方法。
將分子量為10,000的PEG溶于500ml蒸餾水中。通過用無氧的氮氣從水中鼓泡通過至少30分鐘，以將水脫氧。將46.4g(0.64摩爾)丙烯酸添加到聚合物溶液中，再使氮氣鼓泡通過溶液五分鐘。將13.4g(0.024摩爾)硝酸鈰(IV)銨溶于30ml 1.0M硝酸中，在快速攪拌下將其添加到聚合物/丙烯酸溶液中。在室溫下，將反應物在氮氣層下放置18小時。將溶液過濾以除去催化劑殘渣，凍干以分離聚合物。
實施例I-在聚(HEMA)上接枝聚合丙烯酸將1g聚(甲基丙烯酸-2-羥乙酯)(Mw為約20,000)溶于包含15.4g(0.008摩爾)丙烯酸的500ml脫氧蒸餾水中。將無氧的氮氣鼓泡通過溶液，直到所有的固體都完全溶解。一旦所有的固體都完全溶解，就將0.008摩爾(4.2g)硝酸鈰(IV)銨溶于8ml 1.0M硝酸中。將溶液在25℃攪拌18小時，過濾并凍干以分離p(HEMA)-g-P(AAc)。
實施例J-聚(VP-AAc(NHS))的制備在水浴中將600ml甲苯加熱到80℃，同時使無氧的氮氣從溶劑中鼓泡通過30分鐘以除去溶解的氧。將64.88g(0.58摩爾)N-乙烯基吡咯烷酮和10.11g(0.14摩爾)丙烯酸添加到甲苯中，然后立即添加溶于3ml甲苯中的0.144g(8.8×10-4摩爾)AIBN。在氮氣層下，將反應溫度在80℃保持17-19小時。通過從3000ml 1∶1 v/v己烷/二乙醚中沉淀，然后減壓過濾來分離聚合物。用600ml二乙醚將聚合物洗滌三次，然后在40℃真空干燥72小時。
通過用1.0M NaOH滴定來確定聚合物的丙烯酸含量。將包含0.10摩爾丙烯酸的50g聚(VP-AAc)溶于400ml N，N′-二甲基甲酰胺中。將0.10摩爾(11.58g)N-羥基琥珀酰亞胺添加到溶液中，一旦所有的固體都完全溶解，就將溶于25ml DMF的0.10摩爾(20.74g)DCC添加到反應物中。將溶液在25℃攪拌至少96小時，然后過濾以除去反應副產物二環(huán)己脲。通過從3200ml 5∶1 v/v己烷/異丙醇中沉淀，并減壓過濾來分離聚合物。用425ml二乙醚連續(xù)洗滌三次，然后在40℃減壓真空(reducedvacuum)下干燥72小時，從而純化聚合物。
使用異丙醇為萃取溶劑，通過索格利特(Soxhlet)萃取除去殘余量的污染物，如溶劑、未反應的單體、DCC和DCU。
實施例K-聚(VP-AAc-AAc(NHS))三元共聚物的合成使用設置為80℃的恒溫水浴來加熱500ml圓底燒瓶中的400ml甲苯。通過用無氧的氮氣鼓泡通過溶劑30分鐘將甲苯脫氧。將31.6g(0.28摩爾)N-乙烯基吡咯烷酮和20.6g(0.28摩爾)丙烯酸添加到甲苯中，然后立即添加0.1g(6.1×10-4摩爾)2，2′-偶氮雙(2-甲基丙腈)。將反應物在80℃放置17-19小時。通過在2000ml 1∶1 v/v己烷/二乙醚中沉淀，然后減壓過濾來分離聚合物。用300ml二乙醚將聚合物洗滌三次，最后在40℃真空干燥。
用1.0M氫氧化鈉滴定來確定聚(VP-AAc)共聚物的酸含量。在DCC存在的情況下，通過酸基與NHS反應，將50mol％的酸基轉化為NHS酯。簡言之，在25℃，將包含0.77摩爾丙烯酸官能團的133.7g聚(VP-AAc)和44.54g(0.38摩爾)NHS溶于1000ml N，N′-二甲基甲酰胺(DMF)中。將79.77g(0.38摩爾)DCC溶于137ml DMF中，將其添加到聚合物溶液中，將反應物在25℃攪拌96小時。使用10-16μm燒結玻璃漏斗，通過減壓過濾來除去反應副產物二環(huán)己脲。通過將聚合物添加到1250ml異丙醇中，然后從5000ml二乙醚中沉淀，然后過濾，從而分離聚合物。用1000ml二乙醚將聚合物洗滌三次，然后在40℃減壓干燥。
通過許多公知的方法，例如索格利特萃取、滲析或用合適的溶劑如異丙醇洗滌，可以進一步純化聚合物以除去痕量的污染物。此外，減壓高溫干燥可除去痕量的溶劑和其它揮發(fā)性物質。
近似分子量Mn＝2-5,000，Mw＝10-30,000。
實施例L-HPC琥珀酸酯-NHS的合成在80℃的恒溫水浴中將10g羥丙基纖維素(Mw為約370,000)溶于350ml無水N-甲基吡咯烷酮中。將1.4g(0.014摩爾)琥珀酸酐和1.71g(0.014摩爾)4-二甲氨基吡啶一起溶于溶液中。將反應物在80℃放置過夜。將溶液冷卻到室溫，添加400ml異丙醇。將聚合物從3000ml二乙醚中沉淀，過濾，用300ml二乙醚連續(xù)洗滌。最后，將聚合物在40℃真空干燥。
然后將該聚合物溶于DMF中，在DCC存在的情況下與NHS反應，以形成胺活性和硫醇活性的NHS酯化合物。
實施例M-HPC-三元共聚物共軛物的制備將5g羥丙基纖維素和實施例K中描述的18g三元共聚物溶于200ml DMF中。添加2.3g聚(乙二醇)二(羧甲基)醚(結構在下面提供)，然后添加溶于50ml DMF中的1.3g DCC。將反應物在25℃攪拌十天，然后通過過濾來除去DCU副產物。用500ml異丙醇稀釋聚合物溶液，從500ml快速攪拌的二乙醚中沉淀，然后通過減壓過濾來分離。用500ml二乙醚將聚合物洗滌三次，然后在40℃減壓干燥。
聚(乙二醇)二(羧甲基)醚的結構 實施例N和O-活性增塑劑實施例N-α，ω-二NHS酯官能PEG將包含0.067摩爾羧酸部分的20g聚(乙二醇)二(羧甲基)醚溶于200ml DMF中。將7.7g(0.067摩爾)N-羥基琥珀酰亞胺添加到容器中，然后添加13.7g(0.067摩爾)二環(huán)己基碳二亞胺。將反應物在25℃攪拌24小時，通過減壓過濾來除去二環(huán)己脲副產物。通過旋轉蒸發(fā)除去DMF，用二乙醚連續(xù)洗滌來進一步純化產物，以獲得稻草色粘性液體。將該液體在40℃真空干燥以除去痕量的二乙醚。
實施例O-檸檬酸NHS酯(從下述方法中改進合成方法用由檸檬酸衍生物和膠原組成的新型組織粘合劑來粘合軟組織(“Bonding of soft tissues using a novel tissueadhesive consisting of a citric acid derivative and collagen”)，Taguchi等人，Materials Science and Engineering C，Vol.24，pp 775-780，2004)。
將包含0.143摩爾羧酸基團的10g檸檬酸和1634g(0.143摩爾)NHS溶于350ml DMF中。一旦完全溶解，就將29.4g(0.143摩爾)DCC添加到反應物中。迅速出現(xiàn)DCU沉淀物，然后顏色從清澈經黃色、橙色變成深紅色/棕色。在24小時后，使用16-40μm燒結玻璃漏斗，通過減壓過濾來除去DCU。通過旋轉蒸發(fā)減少DMF的體積，剩下深紅色的液體。
實施例P-在使用和不使用胺化聚合物配制時，本發(fā)明的組織粘附薄片對離體豬肝的平均粘附功的總結
實驗工作顯示，通過用pH10.5的磷酸鹽/碳酸鹽緩沖液來緩沖組織表面，改善了本發(fā)明薄片對離體豬肝的平均粘附功。已通過在開始粘合測試前用緩沖液潤濕組織表面來實現(xiàn)這種改善。圖7和表2顯示了，在包含和不包含胺化聚合物的配方中，用pH10.5的磷酸鹽/碳酸鹽緩沖液緩沖組織表面對粘合的影響。
權利要求
1.一種包括均勻薄膜的組織粘性薄片，該薄片在使用時至少暴露一個表面，所述薄膜包括由一種或多種聚合物形成的預成型的交聯(lián)基體，至少一種聚合物為合成聚合物且具有第一形式的側鏈官能團，通過一部分所述第一形式的官能團來交聯(lián)所述基體，剩余的所述第一形式的官能團是游離的。
2.如權利要求
1所述的薄片，其中第一形式的官能團可賦予薄片以生物粘附性。
3.如權利要求
2所述的薄片，其中第一形式的官能團選自羥基、羧基、酰胺基、內酰胺基、醚基和酯基。
4.如權利要求
3所述的薄片，其中第一形式的官能團為羥基。
5.如權利要求
3所述的薄片，其中第一形式的官能團為羧基。
6.如權利要求
4所述的薄片，其中合成聚合物為多糖。
7.如權利要求
6所述的薄片，其中多糖為纖維素衍生物。
8.如權利要求
7所述的薄片，其中纖維素衍生物為纖維素醚。
9.如權利要求
8所述的薄片，其中纖維素醚為羥丙基纖維素。
10.如權利要求
5所述的薄片，其中合成聚合物選自聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、和乙烯基吡咯烷酮與丙烯酸的共聚物。
11.如權利要求
5所述的薄片，其中合成聚合物包括通過可生物降解的鍵連接的聚(丙烯酸)鏈。
12.如前面任一項權利要求
所述的薄片，其中合成聚合物的分子量大于250,000。
13.如前面任一項權利要求
所述的薄片，還包括具有側基的一種或多種聚合物，該側基與第一形式的官能團不同。
14.如前面任一項權利要求
所述的薄片，其中至少一些第一形式的游離官能團被衍生化或活化，以形成組織活性官能團。
15.如權利要求
1至13中任一項所述的薄片，其中至少一些第一形式的游離官能團與包含組織活性官能團的一種或多種附加材料偶合。
16.如權利要求
15所述的薄片，其中包含組織活性官能團的一種或多種附加材料為組織活性聚合物。
17.如權利要求
14至16中任一項所述的薄片，其中組織活性官能團選自亞氨酸酯、碳酸對硝基苯酯、環(huán)氧化物、異氰酸酯、丙烯酸酯、乙烯砜、鄰吡啶基-二硫化物、馬來酰亞胺、醛、碘乙酰胺、和N-羥基琥珀酰亞胺酯基。
18.如權利要求
17所述的薄片，其中組織活性官能團為N-羥基琥珀酰亞胺酯基。
19.如權利要求
16所述的薄片，其中組織活性聚合物選自丙烯酸，乙烯基吡咯烷酮和丙烯酸NHS酯的共聚物，以及乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸和丙烯酸NHS酯的三元共聚物。
20.如權利要求
9所述的薄片，其中羥丙基纖維素與乙烯基吡咯烷酮、丙烯酸和丙烯酸NHS酯的三元共聚物共軛。
21.如前面任一項權利要求
所述的薄片，其還包括一種或多種增塑劑。
22.如權利要求
21所述的薄片，其中增塑劑為多元醇。
23.如權利要求
22所述的薄片，其中多元醇選自蔗糖、甘油和聚(乙二醇)。
24.如權利要求
21所述的薄片，其中增塑劑包括組織活性基團。
25.如權利要求
24所述的薄片，其中增塑劑為α，ω-二NHS酯官能聚(乙二醇)或檸檬酸NHS酯。
26.如前面任一項權利要求
所述的薄片，其中薄片完全是合成的。
27.如權利要求
1至25中任一項所述的薄片，其中薄片包含小于10％w/w、更優(yōu)選小于5％w/w、小于1％w/w或小于0.1％w/w的人或動物來源的材料。
28.如權利要求
27所述的薄片，其還包括一種或多種胺化和/或硫醇化的聚合物。
29.如權利要求
28所述的薄片，其中胺化聚合物是蛋白質。
30.如權利要求
28所述的薄片，其中胺化聚合物是多糖。
31.如權利要求
29所述的薄片，其中蛋白質是白蛋白。
32.如權利要求
30所述的薄片，其中多糖選自二乙氨基乙基-葡聚糖(DEAE-葡聚糖)、脫乙酰殼多糖和脫乙酰殼多糖低聚糖。
33.如權利要求
28所述的薄片，其中胺化聚合物是PEG衍生物。
34.如權利要求
28所述的薄片，其中按組成薄片的成分的重量計，一種或多種胺化和/或硫醇化聚合物的含量小于10％。
35.如前面任一項權利要求
所述的薄片，其還包括選自聚羥基丁酸酯-戊酸酯、聚己酸內酯和聚(DL-丙交酯-共-乙交酯)中的無粘性添加劑。
36.如權利要求
35所述的薄片，其中無粘性添加劑為聚(DL-丙交酯-共-乙交酯)。
37.如權利要求
35或36所述的薄片，其中按組成薄片的成分的重量計，無粘性添加劑的含量為0至10％。
38.如前面任一項權利要求
所述的薄片，其中薄片的總厚度為0.01至1mm。
39.如權利要求
46所述的薄片，其中薄片的總厚度為0.01至0.5mm。
40.如權利要求
47所述的薄片，其中薄片的總厚度為0.02至0.4mm。
41.如前面任一項權利要求
所述的組織粘性薄片，其含水量小于10％w/w。
42.如權利要求
41所述的組織粘性薄片，其中含水量小于5％w/w。
43.如前面任一項權利要求
所述的組織粘性薄片，其中一個表面涂布有無粘性材料。
44.如權利要求
43所述的薄片，其中無粘性材料為聚乙二醇、聚丙交酯或聚(DL-丙交酯-共-乙交酯)。
45.如權利要求
43或44所述的薄片，其中無粘性涂料的厚度為10-50μm。
46.如權利要求
43至45中任一項所述的薄片，其中無粘性涂料包括能吸收可見光的生色團。
47.如權利要求
46所述的薄片，其中能吸收可見光的生色團為亞甲藍。
48.如前面任一項權利要求
所述的薄片，其中將基體應用到支架材料上。
49.一種可植入的三維制品，所述制品包括由一種或多種聚合物形成的預成型的交聯(lián)基體，至少一種聚合物為合成聚合物且具有第一形式的側鏈官能團，通過一部分所述第一形式的官能團來交聯(lián)所述基體，剩余的所述第一形式的官能團是游離的。
50.一種可植入的醫(yī)療器械，該器械的至少部分外表面具有涂料，所述涂料包括由一種或多種聚合物形成的預成型交聯(lián)基體，至少一種聚合物為合成聚合物且具有第一形式的側鏈官能團，通過一部分所述第一形式的官能團來交聯(lián)所述基體，剩余的所述第一形式的官能團是游離的。
51.如前面任一項權利要求
所述的薄片、制品或器械，其中基體由所示比例的下列成分制得a)具有第一形式官能團的合成聚合物20-80％w/w，更優(yōu)選20-70％w/w、30-60％w/w或40-60％w/w；b)附加的合成聚合物0-30％w/w，更優(yōu)選0-20％w/w或5-20％w/w；c)增塑劑0-30％w/w，更優(yōu)選10-30％w/w或10-20％w/w；d)胺化和/或硫醇化聚合物0-10％w/w，更優(yōu)選2-8％w/w；和e)無粘性的成膜聚合物0-10％w/w，更優(yōu)選0-5％w/w。
52.一種用于制備權利要求
1至48中任一項的薄片的方法，該方法包括將基體的組分溶解或分散到合適的溶劑中，將所得溶液澆鑄到合適的模具內或合適的板上，干燥以除去溶劑，并固化以獲得所需的交聯(lián)度。
53.如權利要求
52所述的方法，其中胺化或硫醇化的聚合物不溶于溶劑，作為微懸浮體被添加。
54.一種將組織表面連接到另一個組織、或密封組織表面的方法，該方法包括向組織表面應用權利要求
1至48中任一項的薄片。
55.權利要求
1至48中任一項的組織粘性薄片促進傷口閉合的用途。
56.權利要求
1至48中任一項的組織粘性薄片為疝修補方法提供加固的用途。
57.權利要求
1至48中任一項的組織粘性薄片密封管狀結構如血管、血管移植物和膀胱移植物、和GI道的用途。
58.權利要求
1至48中任一項的組織粘性薄片促進神經修復的用途。
59.權利要求
1至48中任一項的組織粘性薄片密封被切除的組織表面的用途。
60.權利要求
1至48中任一項的組織粘性薄片密封肺內氣漏的用途。
61.權利要求
1至48中任一項的組織粘性薄片促進止血的用途。
62.權利要求
1至48中任一項的組織粘性薄片遞送藥物或其它治療劑的用途。
63.權利要求
1至48中任一項的組織粘性薄片預防術后粘合的用途。
64.權利要求
1至48中任一項的組織粘性薄片在微創(chuàng)方法中的用途。
65.一種組織粘性薄片，基本上如上面所述和如實施例A或B所說明。
專利摘要
本發(fā)明涉及包括均勻的預成型交聯(lián)基體的組織粘性薄片，該基體由一種或多種聚合物中形成，該薄片在使用時至少暴露一個表面，所述一種或多種聚合物中的至少一種為合成聚合物且具有第一形式的側鏈官能團，通過一部分所述第一形式的官能團來交聯(lián)所述基體，剩余的所述第一形式的官能團是游離的。該薄片特別用作組織粘合劑和密封劑，出于治療目的而局部應用到身體的內表面和外表面。本發(fā)明還涉及包括支架材料的薄片、由與薄片材料類似的材料形成的三維制品、以及用該材料涂布的可植入醫(yī)療器械。
文檔編號A61L15/16GK1993149SQ20058002654
公開日2007年7月4日 申請日期2005年7月29日
發(fā)明者格雷姆·凱特爾韋爾, 大衛(wèi)·約翰·曼利, 大衛(wèi)·哈里·福瓊, 揚·托莫森, 黛安娜·莫里斯 申請人:組織醫(yī)藥有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan