專利名稱：具有逆向熱膠凝性能的可生物降解的雙嵌段共聚物及其應(yīng)用方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般地涉及水溶性、低分子量、熱敏性、可生物降解的并且具有高重量百分比(約61～85重量％)的可生物降解的疏水鏈段的雙嵌段共聚物，并且涉及其用于胃腸外、經(jīng)眼、局部、經(jīng)皮膚、陰道、含服、經(jīng)粘膜、肺、經(jīng)尿道、直腸、經(jīng)鼻、口服或經(jīng)耳給藥的用途。更特別地，本發(fā)明涉及基于可生物降解的聚酯、聚酯酰胺、聚醚酯、聚氨酯、聚酯氨酯、聚碳酸酯或聚酯碳酸酯和低分子量(小于5000道爾頓)聚乙二醇(PEG)鏈段的熱敏性可生物降解的雙嵌段共聚物。該體系是基于這樣一個(gè)發(fā)現(xiàn)僅僅這樣的雙嵌段共聚物的一部分在或在約5-34℃時(shí)在水中以溶液形式存在，即只有當(dāng)其具有相對(duì)低的分子量(小于15000道爾頓)并且具有相對(duì)高含量(大于61％)的疏水性嵌段共聚物，但是，當(dāng)溫度升高至大約體溫時(shí)(對(duì)人一般為37℃)，它們自發(fā)地相互作用形成半固體水凝膠(即凝膠)，該水凝膠含有高百分比的被截留在凝膠網(wǎng)絡(luò)中的水，然而該水凝膠基本上不溶于水。
相關(guān)技術(shù)近來，許多對(duì)多種治療應(yīng)用有效的肽/蛋白質(zhì)藥物通過重組DNA和其它技術(shù)的發(fā)展而可以市售得到。然而，對(duì)于多肽或蛋白質(zhì)來說，由于它們分子量高、通過胃腸道酶而降解以及體內(nèi)半衰期短，因此它們的給藥途徑僅僅限于胃腸外給藥例如靜脈內(nèi)、肌肉或皮下注射。由于許多肽類藥物在常規(guī)液體載體中的溶解性和/或穩(wěn)定性有限，因此難于配制和給藥。另外，在許多情況下，需要各種給藥途徑以使預(yù)期的治療效果持續(xù)一段延長的時(shí)間。為了這些藥物能夠?qū)嶋H應(yīng)用以及為了應(yīng)用先進(jìn)的生物技術(shù)衍生的藥物，必須長期控制釋放這樣的多肽或蛋白質(zhì)。另一個(gè)問題在于病人是否依從。使病人按照制定的劑量方案往往是非常困難的，特別是這種制定方案是用于慢性疾病并且藥物具有急性副作用時(shí)，情況更是如此。因此，為了優(yōu)化治療效果、最大程度減小副作用和毒性，從而增加療效和病人依從性，非常需要提供一種系統(tǒng)以在持續(xù)的時(shí)間內(nèi)以控制速率釋放多肽和蛋白質(zhì)藥物，同時(shí)不具有上面所提到的問題。
對(duì)于不同疾病的長期治療性處理，已經(jīng)研究了加載藥物的聚合物裝置和劑型。聚合物的一個(gè)重要性質(zhì)是可生物降解性，這是指在伴隨藥物釋放或者在所有藥物釋放后，聚合物在體內(nèi)能夠分解或降解成無毒成分。而且，用于制作這種裝置和加載所述藥物的技術(shù)、步驟、溶劑和其它添加劑所得到的劑型對(duì)病人安全、對(duì)其周圍組織產(chǎn)生盡可能少的刺激并且為藥物的相容性介質(zhì)。
許多可生物降解的可植入控釋裝置是由下列固體聚合物制備的，例如聚羥基乙酸、聚乳酸、或者羥基乙酸和乳酸的共聚物。由于這些聚合物的疏水性，應(yīng)用這些材料加載藥物以及制備裝置時(shí)需要使用有機(jī)溶劑，例如二氯甲烷、氯仿、乙酸或二甲基甲酰胺。由于某些溶劑的毒性，通常在該步驟后需要充分干燥以除去過量溶劑。多數(shù)情況下，制備出的最終聚合物裝置為要求常常導(dǎo)致組織損傷的植入步驟的明顯固體形狀(例如球形、塊狀或棒狀)。
目前，由于受嚴(yán)格法規(guī)限制，例如生物相容性、明確定義的降解途徑和降解產(chǎn)品的安全性，只有很少的合成或天然聚合物材料可以用于藥物(包括肽和蛋白質(zhì)藥物)的控制釋放。關(guān)于可用的毒理學(xué)和臨床數(shù)據(jù)，研究最廣泛和高級(jí)的可生物降解聚合物是脂族聚(α-羥基酸)例如聚(D，L-或L-乳酸)(PLA)和聚(羥基乙酸)(PGA)和它們的共聚物(PLGA)。這些聚合物從市場(chǎng)上可以得到，目前用作可生物吸收的(bioresorbable)縫線。FDA允許的醋酸亮丙瑞林(Leuprolide acetate)的控釋體系LupronDepotJ也是基于PLGA共聚物。Lupron DepotJ由可注射微球組成，其在延長的時(shí)間(例如約30天)內(nèi)釋放醋酸亮丙瑞林用于治療前列腺癌?；谶@種應(yīng)用歷史，在應(yīng)用可生物降解載體的胃腸外控釋藥物給藥體系的初始設(shè)計(jì)中，PLGA共聚物是所選擇的材料。
雖然取得了一些有限的成功，這些聚合物還存在與它們的理化性質(zhì)和制作方法相關(guān)聯(lián)的問題。親水性大分子例如多肽，不能容易地通過疏水性基質(zhì)或聚交酯膜擴(kuò)散。應(yīng)用PLA和PLGA加載藥物和制作裝置經(jīng)常需要使用毒性有機(jī)溶劑，同時(shí)固體劑型可能機(jī)械地導(dǎo)致組織刺激。
A.S.Sawhney和J.A.Hubbell在J.Biomed.Mat.Res.，24，1197-1411(1990)中合成了D，L-丙交酯、乙交酯和ε-己內(nèi)酯的三元共聚物，其在體外能夠迅速降解。例如，組成為60％乙交酯、30％丙交酯和10％ε-己內(nèi)酯的三元共聚物顯示17天的半衰期。通過和泊洛沙姆(poloxamer)表面活性劑(PluronicF-68)共聚，這種材料的親水性增加。這種泊洛沙姆是含有約20％重量相對(duì)疏水性聚(氧丙烯)鏈段和80％重量親水聚(氧乙烯)鏈段的嵌段共聚物。與泊洛沙姆共聚后得到較強(qiáng)的部分結(jié)晶材料，在生理溫度下(例如37℃)，該材料在水中機(jī)械穩(wěn)定性好。與基礎(chǔ)聚合物相比，這種共聚物的半衰期微微增加。然而，已知泊洛沙姆型表面活性劑是不能生物降解的。
用作可注射或可植入聚合物藥物釋放裝置的最佳材料應(yīng)該是可生物降解的、與親水性藥物或疏水性藥物是相容的，并且容易用簡單安全的溶劑例如水配制，而且在服藥后，不需要另外的聚合反應(yīng)或者其它共價(jià)鍵形成反應(yīng)。
可以在水溶液中制備的一種體系是一類上面提到的、以商品名PluronicJ出售的嵌段共聚物。這些共聚物的組成為兩種不同的聚合物鏈段，即親水性聚(氧乙烯)鏈段和疏水性聚(氧丙烯)鏈段，這樣形成聚(氧乙烯)-聚(氧丙烯)-聚(氧乙烯)三嵌段共聚物。這種三嵌段共聚物在水中形成顯示逆向(reverse)熱膠凝性能的凝膠。然而，這種PluronicJ體系是非生物降解性的，這些凝膠的凝膠性質(zhì)(水溶性凝膠)和藥物釋放動(dòng)力學(xué)(非?？焖?尚沒有證明是有用的，需要作大量改進(jìn)。
非常需要親水性可生物降解性材料用于在溶液中加入水溶性多肽藥物。A.S.Sawhney等，Macromolecules，第26卷，第4期，581-589(1993)合成了大分子單體，其具有聚乙二醇中心鏈段，用α-羥基酸的低聚物例如低聚(D，L-乳酸)或低聚(羥基乙酸)擴(kuò)鏈，用丙烯酸酯基團(tuán)封端。應(yīng)用無毒光引發(fā)劑，這些大分子單體可迅速地在可見光作用下聚合。由于這類大分子單體的多官能度，聚合作用導(dǎo)致交聯(lián)凝膠的形成。低聚(α-羥基酸)區(qū)域水解成聚乙二醇、α-羥基酸和低聚(丙烯酸)時(shí)，該凝膠降解；通過合適選擇低聚(α-羥基酸)，可以調(diào)節(jié)它們的降解速率從少于1天到高至4個(gè)月。然而，在此體系中，應(yīng)用了附加的成分光引發(fā)劑，并需要另外的共價(jià)鍵形成光交聯(lián)反應(yīng)。由于人與人的皮膚厚度和透光性有差別，因此該方法產(chǎn)生的性能也高度可變。
Okada等，日本專利2-78629(1990)，通過聚(乳酸)(PLA)或聚(乳酸)/羥基乙酸(PLGA)和聚乙二醇(PEG)的酯交換作用合成了可生物降解的嵌段共聚物材料。PLGA鏈段的分子量為400-5,000，PEG鏈段的分子量為200-2,000。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將混合物在100-250EC下加熱1-20小時(shí)。產(chǎn)物可和水混合并形成水凝膠；然而，在室溫以上，其在水中沉淀。換句話說，隨溫度的不同，水溶性和聚合物間鏈相互作用也發(fā)生變化。該聚合物類似于下面討論的Churchill專利中所描述的聚合物且用作水懸浮液或者模塑成植入用的固體塊。但是，沒有證據(jù)表明該聚合物顯示逆向熱膠凝性質(zhì)。
T.Matsuda在ASAIO Journal，M512-517(1993)中應(yīng)用可生物降解性聚合凝膠來釋放有效的肽?？乖錾鷦?、血管抑肽以預(yù)防肌內(nèi)膜增殖(myointimal hyperplasia)，該疾病往往發(fā)生在用人造移植物(artificialgraft)代替患病血管或者通過血管內(nèi)裝置處理患病血管時(shí)。一種由聚(乳酸)和聚乙二醇(PLA-PEG)鏈段部分組成的高粘度液態(tài)嵌段共聚物被用作可就地(in situ)包衣的藥物載體。這些材料由日本Hyogo的TakiChemical Co.，Ltd.供應(yīng)。將由0.5g PLA-PEG和0.5mg血管抑肽組成的聚合物凝膠維持在37EC的緩沖溶液中時(shí)，數(shù)星期內(nèi)可以在體外觀測(cè)到血管抑肽的緩釋。沒有觀測(cè)到血管抑肽的早期突發(fā)性釋放?；谶@些研究成果，血管抑肽從包在損傷的血管上的該可生物降解性聚合凝膠在體內(nèi)局部緩釋在理論上認(rèn)為是有效的。
L.Martini等在J.Chem.Soc.，F(xiàn)arady Trans.，90(13)，1961-1966(1994)中通過加入疏水性聚(ε-己內(nèi)酯)(已知該物質(zhì)能夠通過涉及酯鍵的水解鏈斷裂在體內(nèi)降解)合成了極低分子量ABA型三嵌段共聚物，并報(bào)道了該P(yáng)CL-PEG-PCL嵌段共聚物的溶液性質(zhì)。當(dāng)緩緩加熱該嵌段共聚物的水溶液時(shí)，可以觀測(cè)到混濁的形成。當(dāng)共聚物以2重量％水溶液存在時(shí)，PCL-PEG-PCL(450∶4000∶450)和PCL-PEG-PCL(680∶4000∶680)的濁點(diǎn)分別為65EC和55EC。在臨界濃度和溫度25EC、13％至80EC、30％，觀測(cè)到PCL-PEG-PCL(680∶4000∶680)的溶液冷卻時(shí)可逆性膠凝。繼續(xù)冷卻該溶液至0EC時(shí)，沒有觀測(cè)到更低的凝膠/溶膠轉(zhuǎn)化。PCL-PEG-PCL(680∶4000∶680)的體外降解速率非常低。在16星期期間，僅僅觀測(cè)到約有20％摩爾質(zhì)量的降低(根據(jù)GPC得到)。這樣慢的降解速率不足以用于藥物釋放載體方面的實(shí)際應(yīng)用。
Churchill等，美國專利4,526,938和4,745,160顯示能夠在水溶液中自分散或者能夠制備成在水溶液中自分散的共聚物。這些共聚物是ABA三嵌段或AB雙嵌段共聚物，由疏水性A鏈段例如聚丙交酯(PLA)或聚(丙交酯-共聚-乙交酯)(PLGA)組成，其分子量小于5000的官能性的。另外，并沒列舉高分子量之外的ABA型聚合物，并未使用有機(jī)溶劑和親水性B鏈段例如聚乙二醇(PEG)或聚乙烯吡咯烷酮。優(yōu)選地，為了在不應(yīng)用有機(jī)溶劑下在水中能夠自分散，與疏水性(A鏈段)成分相比，這些聚合物必須含有大于50％重量的親水性(B-鏈段)成分，或者，這些聚合物是疏水性(A鏈段)成分的重均分子量低于5,000的共聚物。盡管提到了重均分子量低至1000的聚合物，但沒有表明這些嵌段共聚物在任意溫度下能夠不應(yīng)用有機(jī)溶劑而溶于水溶液，也沒有表明這些藥物/聚合物可以作為溶液給藥。更確切地說，公開了作為聚合物的膠體懸浮液給藥，或者藥物/聚合物分散液被凍干成粉末，然后通過壓塑處理形成適合用作可植入儲(chǔ)存制劑(depot formulation)的固體。含水藥物/聚合物懸浮液或分散液是兩相體系，其中分散的聚合物相懸浮在連續(xù)的水相中。這種分散液不適合用于那些需要消毒過濾方法來除去細(xì)菌或其它毒性顆粒的情況，因?yàn)檫@些方法還除去藥物/聚合物顆粒，從而導(dǎo)致低治療劑量。在Churchill等的專利中，沒有包括或者教導(dǎo)水溶性和為熱凝膠的ABA型嵌段共聚物。
Jeong等，Nature，388,860，1997公開了在雙-和三嵌段共聚物中使用高分子量PEG來制備可生物降解的熱敏性水凝膠。但是，Jeong的嵌段共聚物的疏水性鏈段(PLGA)小于60重量％。另外，該嵌段共聚物溶液在冷卻期間經(jīng)歷膠凝化過程。
Rathi等，美國專利6,117,949、6,201,702、6,004,573、和5,702,717公開了顯示逆向熱膠凝性能的可生物降解的三嵌段共聚物，即該共聚物在低溫下以液體溶液形式存在，隨后在生理上相關(guān)的溫度下可逆地形成凝膠，并且提供良好的藥物釋放特性。特別地，平均分子量在約2000至4990之間的可生物降解的ABA-或BAB-型嵌段共聚物由約51～83重量％的包含可生物降解的聚酯的疏水性A聚合物鏈段和約17～49重量％的由聚乙二醇(PEG)組成的親水性B聚合物鏈段組成。
Jeong等，J.Polym.Science Part A，37，751，1999、Choi等，J.Polym.Science Part A，37，2207，1999公開了系列雙-和三嵌段共聚物，其中親水性鏈段MeO-PEG的分子量大于850且疏水性鏈段(PLGA)的百分比小于60重量％。另外，該嵌段共聚物溶液也通過降低溫度而經(jīng)歷膠凝化過程。Jeong等，US2002/0173586公開了顯示熱敏性膠凝性能的支化聚合物。
雖然存在具有逆向熱膠凝性能的三嵌段共聚物，但是本發(fā)明的雙嵌段共聚物相對(duì)于先前開發(fā)的凝膠具有更優(yōu)選的受控方式的蛋白質(zhì)和肽的釋放動(dòng)力學(xué)。本發(fā)明中所利用的雙嵌段共聚物的一個(gè)重大優(yōu)點(diǎn)是，它們的低分子量賦予了在小的親水性或大分子的可注射給藥體系的設(shè)計(jì)中更大的靈活性。由此，可以容易地增加藥物配方中的嵌段共聚物濃度，由此形成用于維持釋放所夾帶的藥物的緊密網(wǎng)絡(luò)。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了具有逆向熱膠凝性能的可生物降解的雙嵌段共聚物。該雙嵌段共聚物相對(duì)于先前已知的水凝膠具有用于蛋白質(zhì)和肽的釋放的更優(yōu)選釋放性能。一般信念是，基于各種物理相互作用的物理凝膠在疏水性大分子的釋放中用途有限，主要因?yàn)榈偷木酆衔?水比例導(dǎo)致松散的網(wǎng)絡(luò)。相對(duì)于先前已知的水凝膠，本發(fā)明的雙嵌段共聚物具有低于三嵌段共聚物的分子量。由此，對(duì)于應(yīng)用作為蛋白質(zhì)或肽釋放體系，可以容易地增加該嵌段共聚物濃度，由此有利地形成緊密的網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的雙嵌段共聚物也具有逆向熱膠凝性能。先前的文獻(xiàn)也已證實(shí)了雙嵌段共聚物的熱膠凝化。但是，先前工作顯示，具有低疏水性鏈段含量(小于61％)的雙嵌段共聚物的水溶液通過降低溫度(冷卻)而經(jīng)歷膠凝化過程。這種現(xiàn)象已經(jīng)在科學(xué)上描述為“上臨界溶液溫度(Upper Critical Solution Temperature)(UCST)”。但是，本發(fā)明的新的雙嵌段共聚物具有基于溫度上升的逆向熱膠凝性能。這種現(xiàn)象已經(jīng)在科學(xué)上描述為“下臨界溶液溫度(LowerCritical Solution Temperature)(LCST)”。對(duì)于配制可注射的藥物釋放體系來說更優(yōu)選后一種現(xiàn)象。
由此，本發(fā)明的一種實(shí)施方式提供了低分子量的雙嵌段共聚物藥物釋放體系，其是可生物降解的，顯示逆向熱膠凝性能，即，在低溫下以液體溶液形式存在，在生理上相關(guān)的溫度下可逆地形成凝膠，并且提供了良好藥物釋放特性。
本發(fā)明也提供了用于腸胃外給藥親水性和疏水性藥物、肽和蛋白質(zhì)藥物、激素、基因/核酸、低聚核苷酸和抗癌藥的藥物釋放體系。
本發(fā)明也提供了在可生物降解聚合物基質(zhì)中的藥物的胃腸外給藥方法，其導(dǎo)致體內(nèi)凝膠儲(chǔ)存庫(depot)的形成，藥物從中以控制速率釋放。
本發(fā)明的一種實(shí)施方式涉及平均分子量在450至15000之間的可生物降解的AB型雙嵌段共聚物，其由61～85重量％的疏水性A聚合物鏈段和15～39重量％的由聚乙二醇(PEG)組成的親水性B聚合物鏈段組成，其中A鏈段選自可生物降解的聚酯、可生物降解的聚酯酰胺、可生物降解的聚醚酯、可生物降解的聚氨酯、可生物降解的聚酯氨酯、可生物降解的聚碳酸酯和聚酯碳酸酯。
優(yōu)選地，該可生物降解的聚酯由選自D，L-丙交酯、D-丙交酯、L-丙交酯、D，L-乳酸、D-乳酸、L-乳酸、乙交酯、乙醇酸、對(duì)二氧雜環(huán)己酮(p-dioxanone)、ε-己內(nèi)酯、ε-羥基己酸、γ-丁內(nèi)酯、γ-羥基丁酸、δ-戊內(nèi)酯、δ-羥基戊酸、羥基丁酸、馬來酸、碳酸亞丙酯的單體和其共聚物來合成。更優(yōu)選地，該可生物降解的聚酯由選自D，L-丙交酯、D-丙交酯、L-丙交酯、D，L-乳酸、D-乳酸、L-乳酸、乙交酯、乙醇酸、ε-己內(nèi)酯、ε-羥基己酸的單體和其共聚物來合成。
最優(yōu)選地，該可生物降解的聚酯由選自D，L-丙交酯、D-丙交酯、L-丙交酯、D，L-乳酸、D-乳酸、L-乳酸、乙交酯、乙醇酸的單體和其共聚物來合成。
聚乙二醇(PEG)有時(shí)也被稱為聚(氧化乙烯)(PEO)或聚(氧乙烯)，且出于本發(fā)明的目的可以互換地使用這些術(shù)語。優(yōu)選地，本發(fā)明的親水性鏈段為PEG，其數(shù)均分子量在50至5000道爾頓之間，更優(yōu)選地在350至2000道爾頓之間，且最優(yōu)選地在500至800道爾頓之間。優(yōu)選地，本發(fā)明的疏水性鏈段的數(shù)均分子量在500至5000道爾頓之間，更優(yōu)選地在1000至4000道爾頓之間。
本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將由下面與附圖一起提交的詳細(xì)說明來變得明顯起來，該附圖一起通過示例的方式闡述了本發(fā)明的特征。


在考慮與附圖相關(guān)地給出的下列詳細(xì)說明時(shí)，本發(fā)明的上述和其它特征與優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中圖1為闡述了通過開環(huán)聚合的雙嵌段共聚物合成的反應(yīng)示意圖。
圖2為闡述了通過縮聚的雙嵌段共聚物合成的反應(yīng)示意圖。
圖3為闡述了在不同濃度和溫度下研究的PLG-PEG雙嵌段共聚物水溶液的膠凝行為的相圖。
圖4為闡述了在持續(xù)時(shí)間段內(nèi)從PLG-PEG雙嵌段共聚物熱凝膠中連續(xù)釋放FITC糊精40000的圖表。
圖5-a對(duì)比了在30％和40％聚合物濃度下從AB雙嵌段共聚物熱凝膠中體外釋放FITC葡聚糖4000。
圖5-b對(duì)比了在30％聚合物濃度下從AB雙嵌段共聚物和三嵌段共聚物熱凝膠中體外釋放FITC葡聚糖4000。
圖5-c對(duì)比了在30％聚合物濃度下從AB雙嵌段共聚物和兩種雙嵌段共聚物的混合物熱凝膠中體外釋放FITC葡聚糖4000。
詳細(xì)說明現(xiàn)在將參照?qǐng)D中所闡述的示例性實(shí)施方式，并且以明確的語言在本文中進(jìn)行描述。然而應(yīng)當(dāng)理解的是，并未由此來限定本發(fā)明的范圍。對(duì)于本領(lǐng)域的且已知該公開內(nèi)容的技術(shù)人員來說，將發(fā)生的本文中所述的本發(fā)明特征的改變和進(jìn)一步改進(jìn)，和本文中所述的本發(fā)明的原則的其它應(yīng)用，也被認(rèn)為是在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
本文中所使用的下列術(shù)語將具有指定的含義“胃腸外”指肌內(nèi)、腹膜內(nèi)、腹內(nèi)、皮下和，在合適的程度上，靜脈內(nèi)及動(dòng)脈內(nèi)。
“膠凝溫度”指可生物降解嵌段共聚物進(jìn)行逆向熱膠凝化時(shí)的溫度，即低于該溫度時(shí)，嵌段共聚物可溶于水中，高于該溫度時(shí)，嵌段共聚物發(fā)生相轉(zhuǎn)變以增加粘度或者形成半固體凝膠。
術(shù)語“膠凝溫度”和“逆向熱膠凝溫度”等可在涉及膠凝溫度時(shí)互換應(yīng)用。
“聚合物溶液”、“水溶液”等，當(dāng)用于指含于該溶液中的可生物降解嵌段共聚物時(shí)，應(yīng)該指水基溶液，所述溶液具有以可發(fā)揮功能的濃度溶解在其中的該嵌段共聚物，并且維持在低于嵌段共聚物膠凝溫度的溫度。
“逆向熱膠凝”指這樣的現(xiàn)象當(dāng)溶液的溫度高于共聚物的膠凝溫度時(shí)，嵌段共聚物的溶液粘度自發(fā)增加，且在許多情況下該共聚物轉(zhuǎn)變成半固體凝膠。對(duì)本發(fā)明而言，術(shù)語“凝膠”包括高于膠凝溫度時(shí)存在的半固體凝膠狀態(tài)和高粘度狀態(tài)。當(dāng)冷卻到低于膠凝溫度時(shí)，該凝膠自發(fā)逆轉(zhuǎn)，重新形成較低粘度溶液。這種溶液和凝膠之間的循環(huán)可以無限重復(fù)，因?yàn)槿苣z/凝膠轉(zhuǎn)變不涉及聚合物體系化學(xué)組成的任何改變。所有產(chǎn)生凝膠的相互作用是物理反應(yīng)，不需要形成或斷裂共價(jià)鍵。
“藥物釋放液體”或“具有逆向熱膠凝特性的藥物釋放液體”應(yīng)該指含有藥物(該藥物本身可以被溶解或形成膠體)的聚合物溶液，該藥物適合對(duì)溫血?jiǎng)游锝o藥，當(dāng)溫度升高到或者高于該嵌段共聚物的膠凝溫度時(shí)，所述聚合物能夠形成膠凝的藥物儲(chǔ)存庫。
“儲(chǔ)存庫”指給藥于溫血?jiǎng)游锖蟮乃幬镝尫乓后w，其在溫度升至或高于膠凝溫度時(shí)已形成凝膠。
“凝膠”指當(dāng)“聚合物溶液”或者“藥物釋放液體”的溫度升高到或高于嵌段共聚物的膠凝溫度時(shí)自發(fā)形成的半固體相。
“含水聚合物組合物”指含有水相的藥物釋放液體或凝膠，所述水相中均勻地含有藥物和可生物降解嵌段共聚物。當(dāng)溫度低于膠凝溫度時(shí)，共聚物能溶解于水相，組合物為溶液。當(dāng)溫度達(dá)到或高于膠凝溫度時(shí)，共聚物將固化形成含水相的凝膠，組合物為凝膠或半固體。
“可生物降解性”指嵌段共聚物在體內(nèi)能夠化學(xué)降解或分解產(chǎn)生無毒成分。降解的速率可以和藥物釋放速率相同或不同。
“藥物”應(yīng)該指具有生物活性并且適用于或用于治療目的的任意有機(jī)或無機(jī)化合物或物質(zhì)。蛋白質(zhì)、激素、抗癌藥、低聚核苷酸、DNA、RNA和基因治療均包括在藥物的廣義范圍內(nèi)。
“肽”、“多肽”、“低聚肽”和“蛋白質(zhì)”在涉及肽或蛋白質(zhì)藥物時(shí)應(yīng)該可以交換使用，并且除非另有說明，它們不能限于任何特定的分子量、肽序列或長度、生物活性領(lǐng)域或治療用途。
“聚(丙交酯-共聚-乙交酯)”或“PLGA”應(yīng)該指由乳酸和羥基乙酸共縮聚得到或者經(jīng)α-羥基酸前體例如乙交酯或丙交酯開環(huán)聚合得到的共聚物。術(shù)語“丙交酯”、“乳酸酯”、“乙交酯”和“羥基乙酸酯”在此交互使用。
“聚(丙交酯)”或“PLG”應(yīng)該指由乳酸縮合或通過丙交酯開環(huán)聚合得到的聚合物。
“可生物降解的聚酯”指任意的可生物降解的聚酯，該聚酯優(yōu)選地由選自D，L-丙交酯、D-丙交酯、L-丙交酯、D，L-乳酸、D-乳酸、L-乳酸、乙交酯、乙醇酸、對(duì)二氧雜環(huán)己酮、碳酸亞丙酯、ε-己內(nèi)酯、ε-羥基己酸、γ-丁內(nèi)酯、γ-羥基丁酸、δ-戊內(nèi)酯、δ-羥基戊酸、羥基丁酸、馬來酸的單體和其共聚物來合成。
由此，本發(fā)明是基于AB型雙嵌段共聚物的發(fā)現(xiàn)，其中A鏈段包含疏水性可生物降解的聚酯，B鏈段為分子量小于5000道爾頓的聚乙二醇(PEG)，其疏水性物含量為61～85重量％且全部嵌段共聚物的分子量范圍為450至15000道爾頓，且其在低溫下顯示水溶性和在哺乳動(dòng)物生理體溫下發(fā)生可逆的熱膠凝化。具有這樣高的疏水性物含量，不能預(yù)期到該雙嵌段共聚物將是水溶性的。通常教導(dǎo)的是，疏水性物含量高于50重量％的任意聚合物基本上不溶于水，當(dāng)加入一定量的有機(jī)助溶劑時(shí)，僅可以制成微溶于含水體系，如果可以的話。
如本發(fā)明所公開的，有用的雙嵌段共聚物能夠滿足表1中總結(jié)的標(biāo)準(zhǔn)，即在指示范圍內(nèi)的導(dǎo)致的雙嵌段共聚物顯示期望的逆向熱膠凝性能的組成。為了公開分子量參數(shù)的目的，所有報(bào)道的分子量數(shù)值是基于NMR或GPC(凝膠滲透色譜)分析技術(shù)測(cè)定的。報(bào)道的重均分子量和數(shù)均分子量分別通過GPC和NMR測(cè)定(當(dāng)采用GPC來測(cè)量雙嵌段共聚物的分子量時(shí)，MW可以更高)。報(bào)道的丙交酯/乙交酯比例從NMR數(shù)據(jù)中計(jì)算出。GPC的分析條件是應(yīng)用Styragel HR-3柱，用PEG進(jìn)行校準(zhǔn)，應(yīng)用RI檢測(cè)器，以氯仿為洗脫劑；或者在Phenogel、混合床和Phengel，500柱的組合上，應(yīng)用PEG校準(zhǔn)，應(yīng)用RI檢測(cè)器，以四氫呋喃為洗脫劑。在Bruker 200MHz儀器上在CDCl3中進(jìn)行NMR譜測(cè)定。
表1

該可生物降解的、疏水性A聚合物鏈段包含由選自D，L-丙交酯、D-丙交酯、L-丙交酯、D，L-乳酸、D-乳酸、L-乳酸、乙交酯、乙醇酸、對(duì)二氧雜環(huán)己酮、碳酸亞丙酯、ε-己內(nèi)酯、ε-羥基己酸、γ-丁內(nèi)酯、γ-羥基丁酸、δ-戊內(nèi)酯、δ-羥基戊酸羥基丁酸、馬來酸的單體合成的聚合物，和其共聚物。可以用于本發(fā)明的其它類型的可生物降解的聚合物為聚酯酰胺、聚酰胺、聚醚酯、聚酸酐、聚氨酯、聚酯氨酯、聚碳酸酯和聚酯碳酸酯。如表1中所給出的那樣，由A和B聚合物鏈段的總分子量和重量百分比的數(shù)值計(jì)算，聚合物A鏈段的平均分子量為小于10,000道爾頓。通過類似的計(jì)算，親水性B-鏈段片段優(yōu)選地為平均分子量小于5000的聚乙二醇(PEG)。
本發(fā)明的可生物降解的雙嵌段共聚物可以通過開環(huán)聚合、或縮聚來合成。例如，B(PEG)鏈段可以通過酯或氨基甲酸酯鏈接等等偶聯(lián)到A鏈段(聚酯)。在偶聯(lián)劑如異氰酸酯的存在下，縮聚和開環(huán)聚合步驟可以用于把單官能親水性B鏈段偶聯(lián)到雙官能疏水性A鏈段的任意一端。此外，可以在用活化試劑對(duì)官能團(tuán)進(jìn)行活化后再進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，所述活化試劑例如羰基二咪唑、琥珀酸酐、馬來酸酐、戊二酸酐、N-羥基琥珀酰亞胺和氯代甲酸對(duì)硝基苯基酯等。
親水性B-鏈段從合適分子量的PEG得到。PEG由于其特有的生物相容性、無毒性、親水性、溶解特性和能夠從病人體內(nèi)快速清除，因此選擇其作為親水的水溶性鏈段。
疏水性A-鏈段由于它們的可生物降解性、生物相容性和溶解特性而被利用。已經(jīng)完全了解這些疏水性可生物降解的聚酯A鏈段的體內(nèi)和體外降解，且這些降解產(chǎn)品是容易被病人的身體代謝和/或消除的天然化合物。
令人驚奇的是，疏水性聚酯A鏈段的總重量百分比相對(duì)于親水性PEGB-鏈段要高，例如約為61-85重量％，最優(yōu)選約65-78重量％，而得到的雙嵌段聚合物保留期望的水溶性和逆向熱膠凝特性。令人意外地發(fā)現(xiàn)在低于正常的室溫下，例如冰箱溫度(5EC)下，含有如此高比例疏水性成分的嵌段共聚物為水溶性的。發(fā)明人認(rèn)為通過維持整個(gè)雙嵌段共聚物的總低分子量至約150-15000，這種需要的溶解性是可能的。因此，制備了具有熱可逆膠凝特性的水溶性可生物降解的嵌段共聚物，其中親水性B-鏈段占共聚物重量的約15-39％，疏水性A鏈段占共聚物重量的約61-85％。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，A鏈段(聚酯)可以為共聚物重量的約65-78％，PEG B-鏈段可以為共聚物重量的22-35％。此外，整個(gè)雙嵌段共聚物的優(yōu)選總平均分子量約為850-7000。整個(gè)雙嵌段共聚物的最優(yōu)選的總平均分子量約為1000-5000。
雙嵌段共聚物在低于膠凝溫度的溫度下可溶解的濃度可以認(rèn)為是其可起作用的濃度。通常來說，可以應(yīng)用低至3％和高至約60重量％的雙嵌段共聚物濃度，且其仍然可起作用。然而，約5-50％的濃度范圍是優(yōu)選的，25-45重量％的濃度范圍是最優(yōu)選的。為了獲得共聚物的可用凝膠相轉(zhuǎn)變，某種最低濃度例如20重量％是需要的。在較低的可起作用的濃度范圍，相轉(zhuǎn)變可導(dǎo)致弱凝膠的形成。在較高的濃度下，形成強(qiáng)凝膠網(wǎng)絡(luò)。
可生物降解的雙嵌段共聚物和肽/蛋白質(zhì)藥物、和/或其它類型藥物的混合物可以在低于膠凝溫度下制備成雙嵌段共聚物的水溶液形式以形成藥物釋放液體，其中該藥物可能是部分溶解或者完全溶解。當(dāng)藥物是部分溶解時(shí)，或者藥物基本上不溶時(shí)，藥物以膠體狀態(tài)例如懸浮液或乳狀液形式存在。這種藥物釋放液體然后經(jīng)下列方式給藥至病人胃腸外、局部、經(jīng)皮膚、經(jīng)粘膜、吸入或插入到腔室例如通過眼、陰道、經(jīng)尿道、直腸、鼻腔、口腔、頰、肺或耳部；由于體溫會(huì)高于膠凝溫度，此時(shí)通常發(fā)生可逆性熱膠凝。
由于材料的生物相容性和凝膠的柔韌性，該體系通常會(huì)引起最小量的毒性，并對(duì)周圍組織產(chǎn)生最低量的機(jī)械刺激，然后在特定的時(shí)間間隔內(nèi)會(huì)完全生物降解成乳酸、羥基乙酸和其它相應(yīng)的單體。通過對(duì)各種共聚物鏈段的合適設(shè)計(jì)和制備，即通過改變A-鏈段和B-鏈段的重量百分比、乳酸酯和羥基乙酸酯的摩爾百分比以及AB雙嵌段共聚物的分子量和分子量分布，可以控制藥物的釋放、凝膠強(qiáng)度、膠凝溫度和降解速率。在藥物釋放液體中，通過調(diào)整聚合物的濃度也可以控制藥物的釋放。
對(duì)于含有溶解藥物或者懸浮液或乳狀液形式的藥物的雙嵌段共聚物，含有該雙嵌段共聚物溶液的劑型被給藥至身體。由于該嵌段共聚物的逆向熱膠凝特性，隨著制劑的溫度升高到體溫，該制劑自發(fā)地膠凝形成藥物儲(chǔ)存庫。關(guān)于有多少藥物加載到制劑中，唯一的限制就是其功能性，即加載的藥物可以增加直至共聚物的熱膠凝特性被不利地影響至不可接受的程度，或直至制劑的性能被不利地影響至制劑的給藥達(dá)到不可接受地困難的程度。通常來說，希望在多數(shù)情況下藥物占制劑重量的約0.01-20％，非常一般的范圍是約0.01-10％。這些藥物加載的范圍不是限制本發(fā)明。只要功能能夠維持，在這些范圍外的藥物加載也落于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
本發(fā)明的主題的組合物的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就在于雙嵌段共聚物提高許多藥物溶解性的能力。疏水性A鏈段和親水性B鏈段的組合使雙嵌段共聚物具有兩親性。令人驚奇的是許多(如果不是所有)藥物的藥物增溶程度，因?yàn)樵撾p嵌段共聚物的主要成分是疏水性A鏈段。然而，正如已經(jīng)論述的那樣，即使疏水性聚合物鏈段是主要成分，該嵌段共聚物是水溶性的且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)在嵌段共聚物的水相中組合時(shí)，額外增加了藥物的溶解性。
本發(fā)明組合物的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于嵌段共聚物增加許多藥物物質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性的能力。當(dāng)藥物存在于本發(fā)明的雙嵌段共聚物中時(shí)，導(dǎo)致藥物化學(xué)不穩(wěn)定性的藥物降解的各種機(jī)理被觀測(cè)到受到抑制。例如，相對(duì)于在有機(jī)助溶劑存在下的同樣藥物的某些水溶液，紫杉醇和環(huán)孢素A在本發(fā)明的含水聚合物組合物中要穩(wěn)定得多。這種關(guān)于紫杉醇和環(huán)孢素A的穩(wěn)定作用僅僅是舉例說明其效果，這種效果對(duì)于其它許多藥物均可以達(dá)到。
在某些情況下，加載藥物的聚合物可能以凝膠狀態(tài)給藥而不是以溶液形式給藥。產(chǎn)生這種膠凝作用的原因可能有在給藥前將加載藥物的聚合物溶液的溫度升至該聚合物的膠凝溫度以上，或者將聚合物在溶液中的濃度升至給藥溫度下的飽和濃度以上，或者通過在聚合物溶液中加入使該溶液膠凝的添加劑。無論是哪種情況，這樣產(chǎn)生的凝膠的可能給藥方式有胃腸外、局部、經(jīng)皮膚、經(jīng)粘膜、吸入或插入至腔室例如經(jīng)眼、陰道、頰、經(jīng)尿道、直腸、鼻、口、肺或耳給藥。
本發(fā)明可用于各種生物活性試劑和藥物(包括核酸、激素、抗癌藥)，提供一種非常有效的方式以釋放多肽和蛋白質(zhì)。許多不穩(wěn)定肽和蛋白質(zhì)藥物能夠配制入本發(fā)明的嵌段共聚物中，而且能受益于此處描述的逆向熱膠凝方法。盡管不特別限制于下列記載，可藥用多肽和蛋白質(zhì)的例子可選自促紅細(xì)胞生成素、催產(chǎn)素、加壓素、促腎上腺皮質(zhì)激素、表皮生長因子、血小板衍生生長因子(PDGF)、催乳素、促黃體素釋放素、促黃體素釋放激素(LHRH)、LHRH激動(dòng)劑、LHRH拮抗劑、生長激素(人、豬、牛等)、生長激素釋放因子、胰島素、促生長素抑制素、胰高血糖素、白介素-2(IL-2)、干擾素-α、β或γ、胃泌素、四肽胃泌素、五肽胃泌素、尿抑胃素、胰泌素、降鈣素、腦啡肽、內(nèi)啡肽、血管緊張素、促甲狀腺素釋放激素(TRH)、腫瘤壞死因子(TNF)、神經(jīng)生長因子(NGF)、粒細(xì)胞群刺激因子(G-CSF)、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞群刺激因子(GM-CSF)、巨噬細(xì)胞群刺激因子(M-CSF)、肝素酶、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)、hANP、胰高血糖素樣肽(GLP-1)、白介素-11(IL-11)、腎素、舒緩激肽、桿菌肽、多粘菌素、粘桿菌素、短桿菌酪肽、短桿菌肽、環(huán)孢素和合成類似物、其修飾物和藥理活性片斷、酶、細(xì)胞因子、抗體和疫苗。
對(duì)可以應(yīng)用的多肽或蛋白質(zhì)藥物的唯一限制是功能性。在一些例子中，也可以通過在多肽或蛋白質(zhì)藥物的水溶液或懸浮液中加入各種添加劑使多肽和蛋白質(zhì)的功能性或物理穩(wěn)定性增加。添加劑例如可以應(yīng)用的多元醇(包括糖)、氨基酸、表面活性劑、聚合物、其它蛋白質(zhì)和某些鹽。這些添加劑可以容易地?fù)饺肭抖喂簿畚镏?，然后進(jìn)行本發(fā)明的逆向熱膠凝過程。
蛋白質(zhì)工程的開發(fā)有可能增加肽或蛋白質(zhì)固有的穩(wěn)定性。盡管這類所得工程或修飾蛋白質(zhì)就法規(guī)方面而言可以看作新項(xiàng)目，其并不改變用于本發(fā)明的適應(yīng)性。一個(gè)典型的修飾例子是PEG化(PEGylation)，其中多肽藥物的穩(wěn)定性可以通過水溶性聚合物例如聚乙二醇和多肽共價(jià)結(jié)合來顯著提高。另一個(gè)例子是通過末端和/或內(nèi)部添加、刪除或替換就一個(gè)或多個(gè)氨基酸殘基的識(shí)別或定位對(duì)氨基酸序列進(jìn)行修飾。任何穩(wěn)定性的提高均能在把藥物釋放液體單次給藥至病人后使治療上有效的多肽或蛋白質(zhì)在延長的時(shí)間內(nèi)持續(xù)釋放。
除了基于多肽或蛋白質(zhì)的藥物外，還可以應(yīng)用所有治療上和醫(yī)學(xué)上有用種類的其它藥物。這些藥物被描述在公知的參考文獻(xiàn)中，例如MerckIndex、The Physicians Desk Reference和The Pharmacological Basis ofTherapeutics。以下所舉出的特定試劑目錄僅僅是為了舉例說明本發(fā)明，它們不應(yīng)該限制本發(fā)明抗癌藥例如絲裂霉素、博萊霉素、BCNU、卡鉑、阿霉素、柔紅霉素、甲氨蝶呤、紫杉醇、泰素帝、放線菌素D和喜樹堿；抗精神病藥例如奧氮平和齊拉西酮；抗菌劑例如頭孢西丁；驅(qū)蟲藥例如伊維菌素；抗病毒藥例如無環(huán)鳥苷；免疫抑制劑例如環(huán)孢素A(環(huán)狀多肽類試劑)、類固醇和前列腺素。
下面是舉例說明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的實(shí)施例，但這些實(shí)施例僅僅是代表性的。
實(shí)施例1通過開環(huán)共聚合作用合成MeO-PEG-PLGA雙嵌段共聚物依照?qǐng)D1中所示的反應(yīng)方案，將50g MeO-PEG(Mw＝550)在真空(5mmHg)下在100EC下干燥2小時(shí)。將89.58g D，L-丙交酯和28.15g乙交酯加入燒瓶中，并且將反應(yīng)混合物加熱到溫度達(dá)到155EC。當(dāng)反應(yīng)混合物溫度為130EC時(shí)，使用1mL注射器將0.04g(700ppm)辛酸亞錫加入反應(yīng)燒瓶中。反應(yīng)進(jìn)程由GPC(凝膠滲透色譜)監(jiān)測(cè)。當(dāng)共聚物的分子量不顯示進(jìn)一步增加時(shí)，停止反應(yīng)并且冷卻燒瓶，并且通過真空蒸餾2小時(shí)除去任意未反應(yīng)的單體。
實(shí)施例2按照實(shí)施例1中列出的基本步驟，應(yīng)用相同的PEG但變化丙交酯和/或乙交酯含量合成其它雙嵌段共聚物。這些雙嵌段共聚物的性質(zhì)列于下表中表1具有逆向熱膠凝特性的AB雙嵌段共聚物實(shí)例

應(yīng)當(dāng)指出的是上表中所列出的全部聚合物具有逆向熱膠凝性能，且對(duì)于膠凝性能的雙嵌段共聚物濃度在水中為23重量％或25重量％。同時(shí)通過凝膠滲透色譜(GPC)和管倒置方法來表征雙嵌段共聚物的分子量和膠凝性能。
實(shí)施例3通過縮合共聚作用合成PLGA-PEG雙嵌段共聚物圖2中給出了通過縮合共聚物作用合成雙嵌段共聚物的反應(yīng)方案。把DL-乳酸和羥基乙酸(分別為3∶1摩爾比)放置在配有氮?dú)馊肟凇囟扔?jì)和除水蒸餾頭的三頸燒瓶中。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，將反應(yīng)混合物在155EC下加熱，同時(shí)在大氣壓下攪拌3小時(shí)，然后在減壓下攪拌(5mmHg)6小時(shí)。反應(yīng)進(jìn)程由GPC監(jiān)測(cè)。在合適的時(shí)間終止反應(yīng)，通過從二氯甲烷溶液到大量甲醇中沉淀來純化產(chǎn)生的聚合物。殘余物用甲醇研磨，在23EC下真空干燥(0.05mmHg)。通過GPC、IR和NMR表征PLGA低聚物。得到的PLGA低聚物數(shù)均分子量(Mn)為1910，Mw/Mn比例為1.8。
將PLGA與MeO-PEG(Mw＝550)混合，在燒瓶中在160EC的溫度和氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱。使用0.1重量％的辛酸亞錫作為催化劑。反應(yīng)進(jìn)程由GPC監(jiān)測(cè)。在合適的時(shí)間后，終止反應(yīng)，將燒瓶冷卻至室溫。得到的PLGA-PEG雙嵌段共聚物的數(shù)均分子量(Mn)為2260，Mw/Mn比例為1.6。分別由GPC和NMR測(cè)定重均分子量和數(shù)均分子量。根據(jù)NMR數(shù)據(jù)計(jì)算出丙交酯/乙交酯比例。用PEG校準(zhǔn)的Styrage1 HR-3柱，應(yīng)用紅外檢測(cè)，以氯仿為洗脫劑進(jìn)行GPC分析。應(yīng)用Bruker 200MHz儀器在CDCl3中測(cè)定NMR譜。NMR峰歸屬證實(shí)了雙嵌段AB結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例4在不同濃度下研究了本發(fā)明的AB雙嵌段共聚物水溶液的膠凝行為。在水中制備10-40重量％的聚合物溶液，在10-60EC的溫度范圍下觀測(cè)粘度變化。當(dāng)反轉(zhuǎn)倒置聚合物溶液小瓶時(shí)聚合物溶液不容易流動(dòng)時(shí)的物理狀態(tài)定義為膠凝。由該膠凝研究產(chǎn)生作為溫度和雙嵌段共聚物濃度的函數(shù)的實(shí)施例2中聚合物相圖(圖3)。這種新的逆向熱膠凝行為是非常明顯的，并在加熱雙嵌段共聚物溶液時(shí)發(fā)生。生理上相關(guān)的溫度下(例如37EC)的膠凝作用是非常普遍的，這形成了該體系用于醫(yī)藥和藥物釋放目的的實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)。
實(shí)施例5在12星期期間，在不同起始pH值(3.0、5.0和7.4)的條件下，對(duì)共聚物的25重量％溶液或凝膠(1ml)在不同溫度(-10EC、5EC、23EC和37EC)下保溫，測(cè)定實(shí)施例1的PLGA-PEG雙嵌段共聚物的體外降解。通過水解引起該雙嵌段共聚物的降解和生物降解，得到作為最終降解產(chǎn)物的乳酸、羥基乙酸和PEG。
每星期取出樣品(50μl)。將樣品冷凍干燥，在氯仿中溶解，如前所述通過GPC測(cè)定聚合物殘留物的分子量。在pH3.0至pH7.4的條件下，聚合物的降解基本上不依賴于最初的pH值，這可歸因于聚合物水解形成乳酸和羥基乙酸時(shí)介質(zhì)的酸化作用。在同樣的pH范圍內(nèi)，這種熱膠凝性能也不依賴于pH值。在較高溫度下，這種降解更迅速。
實(shí)施例6在八星期期間，測(cè)定實(shí)施例1的雙嵌段共聚物的體內(nèi)生物降解。將含有23重量％雙嵌段共聚物的冷水溶液樣品以0.40-0.45ml皮下注射至鼠。到達(dá)體溫(其高于聚合物的膠凝溫度)后，可以肉眼看到立刻形成的凝膠團(tuán)。經(jīng)手術(shù)收回作為時(shí)間函數(shù)的樣品，其顯示在四星期期間該凝膠逐漸變小。在四周和八周之間，注射的雙嵌段共聚物的物理狀態(tài)從凝膠轉(zhuǎn)變成凝膠在粘性液體中的混合物，最終變成不含凝膠的粘性液體。這種液體逐漸被完全再吸收。在第八周末，注射部位不能看到任何制劑。在顯微鏡下，可觀察到粘性液體小皰，其在隨后的兩星期也被完全再吸收。
實(shí)施例7紫杉醇和環(huán)孢素A是非常不溶于水的疏水性藥物(溶解度約4μg/ml)。然而，當(dāng)溶解在PLGA-PEG雙嵌段共聚物的水溶液中時(shí)，它們顯示較高的溶解性。例如，在30重量％的共聚物水溶液中(實(shí)施例1的聚合物)，紫杉醇的溶解度高至6mg/ml，環(huán)孢素A的溶解度高至2mg/ml。
在含助溶劑的水溶液(例如水/乙腈溶液)中，紫杉醇和環(huán)孢素A是高度不穩(wěn)定的。但是在20重量％的PLGA-PEG雙嵌段共聚物水溶液(即低于共聚物的膠凝溫度)或凝膠(即高于共聚物的膠凝溫度)中，紫杉醇經(jīng)120天儲(chǔ)存期后仍然有＞85％的比例保持沒有變化(5EC和37EC)，而環(huán)孢素A在100天期間保持穩(wěn)定(5EC)。
實(shí)施例8制備表1中數(shù)均分子量為2390的PLGA-PEG雙嵌段共聚物的各種重量濃度的水溶液。將分子量40,000和4000的FITC葡聚糖溶解在該雙嵌段共聚物的水溶液中以獲得最終濃度為5mg/mL。將1g聚合物樣品加載在玻璃閃光管(scintillation vial)中。在37℃下培養(yǎng)15分鐘以形成堅(jiān)硬凝膠之后，將10mL 10mM PBS加入該管中。隨著時(shí)間的推移，用新鮮的介質(zhì)代替該介質(zhì)。通過UV/VIS分光光度計(jì)在493nm處分析FITC葡聚糖釋放的介質(zhì)。整個(gè)研究過程中，將聚合物溶液保持在溫度設(shè)定為37℃的保溫箱中。通過攪拌機(jī)以75rpm攪拌樣品。數(shù)據(jù)已繪圖概括于圖4中。以持續(xù)方式從該雙嵌段共聚物中釋放出FITC葡聚糖40000。在23重量％雙嵌段共聚物的濃度下，在42天內(nèi)釋放出約60％所引入的FITC葡聚糖。但是，用作正對(duì)照的三嵌段共聚物(ABA結(jié)構(gòu))顯示FITC葡聚糖的釋放相對(duì)于雙嵌段共聚物更快(10天內(nèi)70％)。
如圖5中所示，從雙嵌段共聚物熱凝膠中持續(xù)釋放FITC葡聚糖通過雙嵌段共聚物濃度的增加而得到進(jìn)一步解釋。隨著濃度從30％增加到40重量％，F(xiàn)ITC葡聚糖4000釋放被持續(xù)(分別對(duì)于30重量％和40重量％在10天內(nèi)為30％和24％)。特別地，在初始1天釋放中沒有明顯的爆發(fā)(小于10％)。隨著濃度從30％增加到40％，4小時(shí)之內(nèi)FITC葡聚糖的初始爆發(fā)釋放明顯地從5.6％降低到3.0％(圖5-a)。與三嵌段共聚物熱凝膠相比，雙嵌段共聚物凝膠顯示了初始爆發(fā)的明顯降低。在30％的聚合物濃度下，三嵌段共聚物(ABA結(jié)構(gòu))中FITC葡聚糖4000的初始爆發(fā)釋放為24％，但是雙嵌段共聚物凝膠中的釋放在4小時(shí)內(nèi)僅為6％(圖5-b)。
已通過混合兩種不同的雙嵌段共聚物調(diào)整了FITC葡聚糖的釋放特性(圖5-c)。膠凝溫度不同的兩種不同雙嵌段共聚物的混合物顯示FITC葡聚糖4000的不同釋放動(dòng)力學(xué)。通過混合具有更高膠凝溫度的雙嵌段共聚物，F(xiàn)ITC葡聚糖從凝膠基質(zhì)中的釋放得到促進(jìn)。這種實(shí)證清楚地表明了混合具有不同凝膠性能的兩種不同雙嵌段共聚物可以用于調(diào)整釋放動(dòng)力學(xué)和膠凝溫度。
由此，在足夠長的時(shí)間內(nèi)從雙嵌段共聚物熱凝膠中持續(xù)釋放藥物清楚地被確認(rèn)并且通過該實(shí)施例得到了闡述。
上述說明將能使本領(lǐng)域技術(shù)人員制得形成具有逆向熱膠凝性能的水溶液的AB型雙嵌段共聚物，并且能夠在藥物釋放領(lǐng)域中利用該雙嵌段共聚物。雖然實(shí)施例中闡述了分子量40,000和4000的FITC葡聚糖的控制釋放，由此顯示了由雙嵌段共聚物水溶液形成的水凝膠的功能性，但是這些說明并非是可以利用的和加載到可生物降解的嵌段共聚物中的全部藥物的詳盡陳述。當(dāng)然，各種類型治療劑中的多種其它藥物非常適用于從本發(fā)明說明書中所述的雙嵌段共聚物的水性組合物中釋放。也沒有特別顯示所有的可以制備的、且證實(shí)了關(guān)鍵的逆向熱膠凝性能的雙嵌段共聚物。但是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將直接顯然的是，在不背離僅由隨后的權(quán)利要求和它們的功能等價(jià)物所限定的本發(fā)明范圍下，可以進(jìn)行各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種可生物降解的AB型雙嵌段共聚物，其包含i)61～85重量％的可生物降解的疏水性A鏈段，其選自可生物降解的聚酯、可生物降解的聚酯酰胺、可生物降解的聚醚酯、可生物降解的聚氨酯、可生物降解的聚酯氨酯、可生物降解的聚碳酸酯和聚酯碳酸酯；和ii)15～39重量％的生物相容的親水性B鏈段，其包含數(shù)均分子量在50道爾頓至5000道爾頓之內(nèi)的單官能聚乙二醇(PEG)，其中，所述雙嵌段共聚物的數(shù)均分子量在450道爾頓至15000道爾頓之內(nèi)，且具有逆向熱膠凝性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的雙嵌段共聚物，其中該可生物降解的疏水性A鏈段由選自D，L-丙交酯、D-丙交酯、L-丙交酯、D，L-乳酸、D-乳酸、L-乳酸、乙交酯、乙醇酸、對(duì)二氧雜環(huán)己酮、碳酸亞丙酯、ε-己內(nèi)酯、ε-羥基己酸、γ-丁內(nèi)酯、γ-羥基丁酸、δ-戊內(nèi)酯、δ-羥基戊酸、羥基丁酸、馬來酸的單體和其共聚物來合成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的雙嵌段共聚物，其中，在該雙嵌段聚合物中，每個(gè)疏水性A鏈段的數(shù)均分子量在500道爾頓至5000道爾頓之間，并且每個(gè)親水性B鏈段的數(shù)均分子量在350道爾頓至2000道爾頓之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的雙嵌段共聚物，其中，在該雙嵌段聚合物中，每個(gè)疏水性A鏈段的數(shù)均分子量在1000道爾頓至4000道爾頓之間，并且每個(gè)親水性B鏈段的數(shù)均分子量在500道爾頓至800道爾頓之間。
5.一種水性可生物降解的聚合物藥物給藥組合物，其具有逆向熱膠凝性能，包含其中均勻地含有下列成分的水性相(a)有效量的藥物；和(b)根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)的可生物降解的AB型雙嵌段共聚物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的水性聚合物組合物，其中所述組合物的雙嵌段聚合物含量為3～50重量％，且所述組合物的藥物含量為0.01～20重量％。
7.一種用于以受控釋放方式向溫血?jiǎng)游锝o藥的方法，其包括(1)提供水性可生物降解的聚合物藥物給藥組合物，該組合物具有逆向熱膠凝性能，包含其中均勻地含有下列成分的水性相(a)有效量的藥物；和(b)根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)的可生物降解的AB型雙嵌段共聚物；(2)在低于所述雙嵌段共聚物的膠凝溫度的溫度下保持所述組合物為液體；和(3)將所述組合物作為液體向所述溫血?jiǎng)游锝o藥，隨后在由所述動(dòng)物的體溫使所述組合物溫度升高到高于所述雙嵌段聚合物的膠凝溫度時(shí)形成凝膠。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述給藥通過胃腸外、經(jīng)眼、局部、吸入、經(jīng)皮膚、陰道、含服、經(jīng)粘膜、經(jīng)尿道、直腸、經(jīng)鼻、口服、肺或經(jīng)耳的方式進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述組合物的雙嵌段共聚物含量為3～50重量％，且所述組合物的藥物含量為0.01～20重量％。
10.一種用于增強(qiáng)藥物的溶解性的方法，其包括在具有逆向熱膠凝性能的水性可生物降解的聚合物藥物給藥組合物中均勻摻混有效量的所述藥物，所述水性組合物包含其中均勻地含有根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)的可生物降解的AB型雙嵌段共聚物的水性相。
11.一種用于增強(qiáng)藥物的溶解性的方法，其包括在具有逆向熱膠凝性能的水性可生物降解的聚合物藥物給藥組合物中均勻摻混有效量的所述藥物，所述水性組合物包含其中均勻地含有根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)的可生物降解的AB型雙嵌段共聚物的水性相。
全文摘要
一種水溶性、可生物降解的AB型雙嵌段共聚物，其包含61～85重量％的含有可生物降解的聚酯的可生物降解的疏水性A鏈段，和15～39重量％的含有數(shù)均分子量小于5000的單官能聚乙二醇(PEG)的可生物降解的、親水性B鏈段，且其中所述雙嵌段共聚物的數(shù)均分子量小于15000且具有逆向熱膠凝性能。
文檔編號(hào)A61F2/00GK101039658SQ200580035108
公開日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2005年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月16日
發(fā)明者S·晁, A-Z·樸 申請(qǐng)人:普羅賽里克斯鹽湖城公司