水凝胶前体制剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及水凝胶前体制剂、其制备方法和包含所述制剂的试剂盒以及利用所述制剂制备水凝胶的方法。所述的前体制剂包含至少一种结构性化合物和至少一种连接体化合物，所述结构性化合物优选为乙烯砜（丙烯酸支化的）聚（乙二醇），所述连接体化合物可以通过亲核试剂与共轭的不饱和键或基团之间的选择性反应聚合。所述的前体制剂是粉末形式的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水凝胶前体制剂及其制备方法本专利技术涉及水凝胶前体制剂、其制备方法和包含所述制剂的试剂盒以及利用所述制剂制备水凝胶的方法。三维细胞培养支架已被认为提供基因表达谱和其它细胞活动的可能，所述基因表达谱和其它细胞活动相比于传统的在皿中的二维细胞培养物更接近地模拟活的有机体。这已经导致了新的合成聚合物水凝胶家族的开发，所述的新的合成聚合物水凝胶通常被称为人工ECM(aECM)，因为它们模拟了细胞外基质的许多方面。一个主要的挑战是提供化学作用，该化学作用使基质在细胞或生物分子存在下能交联以及使得生物分子对基质自身稳定栓接。近年来，开发了使得在细胞或生物分子存在下形成凝胶的不同机理。例如，建议了基于低分子量构件的自组装的机理，所述低分子量构件如肽(Estroff等人:Watergelationbysmallorganicmolecules；Chem.Rev.2004；104(3)；1201-18)或脲基嘧啶酮(ueidopyrmimidinone)(ZhangS.:Fabricationofnovelbiomaterialsthroughmolecularself-assembly；Nat.Bio-technol.2003；21(10)；1171-8)以及中等分子量的两性嵌端共聚物(例如，参见Hartgerink等人：Peptideamphiphilenonofibers:Aversatilescaffoldforthepreparationofself-assemblingmaterials；Proc.Nat.Acad.Sci.U.S.A.2002；99(8)；5133-8)。WO00/454808描述了新的生物材料，特别用于形成水凝胶，其具有基于在亲核试剂和共轭的不饱和键或基团之间Michael型加成反应的交联化学作用，其使得在细胞或生物分子存在下形成凝胶。此外，可以将特异的信号分子通过特异性反应整合到凝胶基质中。该系统的一个主要缺点是在凝胶化之前它依赖于将至少两种前体组分人工混合。实际上，由于i)粉末形式的不同组分的再悬浮条件、ii)前体溶液的混合比例的无意识变化，使用多组分的溶液可能是误差的源头，由此导致该凝胶组合物的使用复杂以及有重复性上的问题。此外，与将需要单一的溶液来生产凝胶的方法进行放大相比，将需要将几种溶液混合来生产凝胶系统的方法进行放大更为昂贵。因此，本专利技术的目的在于避免已知水凝胶制剂的缺点，并且特别地在于提供水凝胶前体，所述的水凝胶前体易于处理并使得能够使用高度可重复的组合物来制备水凝胶。这一目的由根据权利要求1的水凝胶前体解决。根据本专利技术的水凝胶前体制剂包含至少一种结构性的(structural)化合物和至少一种连接体化合物，其中所述结构性的化合物与所述连接体化合物可以通过亲核试剂与共轭不饱和键或基团之间选择性的反应来聚合。所述水凝胶前体制剂是未反应的粉末形式。所述制剂的优点在于所述粉末可以简单地再悬浮，优选地在缓冲溶液中再悬浮，来使凝胶化反应开始。不需要将不同组分进行混合，由此可观地降低了在至少一种结构性化合物与至少一种连接体化合物之间比例出错的可能性。因此，这提高了由这些水凝胶前体制备的水凝胶的可重复性。此外，本专利技术的水凝胶前体提供了使用上的便利。本专利技术的水凝胶制剂是粉末形式的。所述的粉末可以包含任何尺寸和形状的颗粒。供选择地，粉末还可以作为压实的小片或小丸来提供。最优选地，粉末可以以稳定的压实块的形式来提供，例如所述的压实块在容器底部。所述的粉末是未反应的，意味着几乎没有至少一种结构性化合物已经与至少一种连接体化合物通过选择性反应发生了反应。优选地，大于70％、更优选地大于85％、最优选地大于95％的化合物未曾经历选择性反应。所述的选择性反应是亲核试剂与共轭的不饱和键或基团之间通过亲核加成的反应。这样的反应也称作Michael型加成反应。所述结构性化合物的官能度至少为三，但最优选地所述结构性化合物的官能度为四或者更多。“官能度”的意思是在分子上反应性位点的数目。所述的结构性化合物优选地选自寡聚物、聚合物、生物合成的或天然的蛋白质或肽和多糖。优选地，所述的结构性化合物选自聚乙二醇、聚氧乙烯、聚乙烯醇、乙烯-乙烯醇共聚物、聚丙烯酸、乙烯-丙烯酸共聚物、聚乙烯噁唑啉、聚乙烯吡咯烷酮、乙烯-乙烯吡咯烷酮共聚物、聚马来酸、乙烯-马来酸共聚物、聚丙烯酸酰胺或聚氧化乙烯与聚氧化丙烯的嵌段共聚物或其混合物。更优选地，所述的结构性化合物为聚乙二醇，最优选地为具有三个、四个或更多个臂(arm)的支化聚乙二醇。所述的连接体化合物的官能度至少为二，并且选自寡聚物、聚合物、生物合成的或天然的蛋白质或肽以及多糖、或它们的混合物。优选地，所述的连接体化合物为肽序列，最优选地其包含粘附位点、生长因子结合位点或蛋白酶结合位点。所述的亲核试剂优选地为强亲核试剂，例如硫醇或含有硫醇的基团。所述的亲核试剂还可以为本领域已知的任意其它类型的亲核试剂，例如胺，条件是其足够强以进行选择性反应。此外，所述的共轭的不饱和基团优选为丙烯酸、丙烯酰胺、醌或乙烯基吡啶。最优选地，所述不饱和基团为乙烯砜。此外，本专利技术的水凝胶前体制剂可以包含至少一种生物活性化合物，优选地包含RGD肽序列，所述生物活性化合物可以通过亲核试剂与共轭的不饱和键或基团之间的选择性反应与结构性化合物缀合。所述的生物活性化合物可以包括粘附位点，如来自纤连蛋白的RGD序列或来自层粘连蛋白的YISG序列；生长因子结合位点，如肝素结合位点；蛋白酶结合位点或药学活性化合物。优选地，所述的生物活性化合物包含细胞粘附位点，最优选地为RGD序列。所述的生物活性化合物包括至少一种能够经历自身选择性反应的活性基团。更优选地，所述的生物活性化合物包含至少一种亲核基团，最优选地包含硫醇基团。所述的生物活性化合物可以通过亲核试剂与共轭的不饱和键或基团之间的自身选择性反应与结构性化合物缀合。最优选地，这一自身选择性反应与在结构性化合物与连接体化合物之间的自身选择性反应，特别地与相同类型的亲核试剂与共轭的不饱和键或基团之间的自身选择性反应是相同的反应。供选择地，在连接体化合物与结构性化合物聚合之前，所述的生物活性化合物可以通过自身选择性反应来与结构性化合物缀合。所述的结构性化合物优选地为具有官能化的末端基团的多支化聚乙二醇(PEG)。更优选地，所述的末端基团用乙烯砜来官能化。最优选地，所述结构性化合物为PEG-三(乙烯砜)或PEG-四(乙烯砜)。PEG的醇基团的乙烯砜官能化可以通过本领域已知的任何适合的反应来实现。通过使用具有三个、四个或更多个分支的支化聚乙二醇有可能制备出官能度为三、四或者更多的结构性化合物。优选地，所述的连接体包括至少两种亲核基团，优选地硫醇基团。硫醇是强的亲核试剂，其易于在生理pH下与不饱和键或基团经历Michael型加成。此外，硫醇普遍存在于生物体系中，使得它们的使用不造成毒性问题。所述的连接体化合物优选地为肽，该肽包含至少两个半胱氨酸，优选地所述的半胱氨酸位于肽的N-端和C-端附近。合成具有两个或更多个半胱氨酸残基的肽是简单易行的。还可能的是，在此肽中引入特异性的蛋白酶位点，以制备可降解的水凝胶，所述的水凝胶例如用于在活体内使用。此外，通过改变临近半胱氨酸的氨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.22 EP 10160796.81.一种水凝胶前体制剂，其包含至少一种结构性化合物和至少一种连接体化合物，其中所述结构性化合物与所述连接体化合物能通过亲核试剂与共轭不饱和键或基团之间的选择性反应来聚合，其特征在于，所述水凝胶前体制剂为未反应的粉末形式，所述未反应的粉末包含稳定的压实块形式的所述结构性化合物和所述至少一种连接体化合物两者，所述水凝胶前体制剂是通过将至少一种结构性化合物的第一溶液A和包含至少一种连接体化合物的第二溶液B在阻止所述选择性反应的条件下混合；并且将得到的前体溶液冻干获得的。2.如权利要求1的水凝胶前体制剂，其特征在于，所述制剂还包含至少一种生物活性化合物，所述生物活性化合物能通过亲核试剂与共轭不饱和键或基团之间的选择性反应与所述结构性化合物二聚化。3.如权利要求2的水凝胶前体制剂，其特征在于，所述生物活性化合物包含RGD肽序列。4.如权利要求1所述的水凝胶前体制剂，其特征在于，所述结构性化合物为具有乙烯砜端基的多支化聚乙二醇。5.如权利要求4所述的水凝胶前体制剂，其特征在于，所述结构性化合物为PEG-三(乙烯砜)或PEG-四(乙烯砜)。6.如权利要求1所述的水凝胶前体制剂，其特征在于，所述连接体包含至少两个亲核基团。7.如权利要求6所述的水凝胶前体制剂，其特征在于，所述连接体包含至少两个硫醇基团。8.如权利要求1所述的水凝胶前体制剂，其特征在于，所述连接体为肽，所述肽包含至少两个半胱氨酸。9.如权利要求8所述的水凝胶前体制剂，其特征在于，所述至少两个半胱氨酸位于所述肽的N端和C端附近。10.如权利要求1所述的水凝胶前体制剂，其特征在于，选择所述结构性化合物和/或所述连接体化合物，从而使得所述选择性反应在pH于4.0或4.0以下时被阻止。11.如权利要求10所述的水凝胶前体制剂，其特征在于，pH为7.5时的反应速率是pH为7.0时反应速率的至少2倍。12.一种制备粉末形式的水凝胶前体制剂的方法，所述粉末包含稳定的压实块形式的所述结构性化合物和所述至少一种连接体化合物两者，所述方法包括以下步骤：--提供至少一种结构性化合物的第一溶液A；--提供包含至少一种连接体化合物的第二溶液B；--将溶液A与B混合(1)；和--将得到的前体溶液冻干(7)；其中，所述的至少一种结构性化合物与所述至少一种连接体化合物能通过亲核试剂与共轭不饱和键或基团之间的选择性反应来聚合，其特征在于，所述溶液A和B在阻止所述选择性反应的条件下混合(1)。13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述溶液在pH4.0或4.0以下混合(1)。14.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述溶液在pH3.5下混合(1)。15.如权利要求12所述的方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·里兹，M·卢托尔夫，
申请(专利权)人：Q吉尔股份有限公司，
类型：
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