新型生物材料、其制備和用途的制作方法

專利名稱：新型生物材料、其制備和用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及新型聚合物材料，具體而言，涉及特定沉淀物形式的新型生物材料，在該材料中可以引入其它組分、特別是藥學活性劑，其后這些藥學活性劑可以以可控方式釋放到它們的周圍環境中；本發明還涉及制造這種沉淀物的方法，并且涉及基于此的藥物組合物和醫療器具。
術語“生物材料”通常是指在生物環境中擁有與其行為相關的某種特性的材料。具體來說，這些材料必須能夠在自然環境中進行分解并且在完成其目的之后應當能夠不留痕跡地產生代謝變化。而且，生物材料應當不會在使用它們的環境中引起有害反應，例如炎癥反應或毒性反應。除此之外，應當易于對它們進行消毒并且易于將其加工成所希望的產品形式。這些材料如果表現出適應于所打算之應用的機械性能并且它們有可接受的儲存期限，這也特別有利。
由羥基乙酸和乳酸制成的第一種聚合物生物材料已經在生物醫學工業中得到了多種應用，從可生物降解的縫合線開始，第一次被批準是在二十世紀六十年代。從那以后，基于乳酸和羥基乙酸以及基于其它材料的形形色色的產品，包括聚(二噁烷酮)、聚(三亞甲基碳酸酯)共聚物和聚(ε-己內酯)均聚物及共聚物在內，已經被臨床應用接受作為醫療器具。除了這些已獲批準的器械之外，還繼續對聚酸酐、聚原酸酯、聚膦腈以及其它可生物降解的聚合物進行了大量研究。
聚合物生物材料可以是天然的也可以是人工合成的。通常，合成聚合物材料能提供一些勝過天然材料的優點，特別是因為它們能被改良而比來自天然來源的材料獲得更多性能和更可預知的批量均勻性。合成聚合物還擁有更可靠的原材料來源，并且代表一種不涉及免疫原性的材料。因此擁有重要的生物材料特性的新型合成聚合物材料仍然是人們所熱心探尋的。
本發明的目的是提供這種新型固體材料，具體而言是擁有所有上述特性的生物材料。這些材料應當能夠在其基質內引入其它組分，尤其包括藥學活性劑在內，并且與所述其它組分按照常規形式給藥的情況相比較，其后它應當能夠以可控和可再現的方式釋放所述組分，特別是以延長的方式釋放。
現在出乎意料地發現，包括至少一種本身可溶于水的陰離子聚合物組分和一種兩性銨型組分并且此外還可包括一種環糊精組分的新型組合物，達到了上述目的。這些組合物是包含前述頭兩種或全部三種組分的特殊沉淀物，并且其特征在于，它們可通過包括以下工藝步驟的方法而制得1.使陰離子聚合物組分與相應環糊精組分在含水介質中接觸，和2.向步驟1得到的混合物中加入兩性銨型組分。
某些組合物、特別是藥物組合物，除了藥學活性劑之外還包括環糊精化合物和作為防腐劑的季鎓化合物，包括可有效防腐的兩性鎓化合物，例如氯芐烷銨、苯佐氯銨、氯化十六烷基吡啶或溴化十六烷基三甲基銨，而且還包括可任選含有聚合物的載體，該聚合物包括水溶性陰離子聚合物，例如羧甲基纖維素、淀粉衍生物、藻酸鹽、果膠、黃原膠、黃耆膠或聚丙烯酸型聚合物組分，這樣的組合物已經是現有技術已知的并且公開于EP-A-0862414中。
不過，這些組合物僅僅包括必需量的季鎓化合物以便提供防腐效用，具體來說其最大量為0.5wt％(％bw)，除此之外，設計所述組合物所要達到的目標完全不同于本發明的目標，因為這些組合物的目標是保持增強生物利用率的作用效果(通常這是環糊精化合物對與之結合使用的藥學活性劑所具有的作用效果)，并且同時提高防腐劑的防腐效力(其在存在環糊精化合物時比正常情況下要低)。為了達到這些目的，必須要做的是使這些組合物包含亞烷基二醇化合物作為其它組分，以提供除了其作為張力和/或溶解性增強劑的常規功能之外的上述功能。這些亞烷基二醇化合物決不是本發明所必需存在的。
此外，EP-A-0862414所具體公開的組合物或者是水溶液，或者在一種情況中是含水量約為95％bw的水凝膠，縱使該參考文獻提到，所公開的組合物也可具有固體插入物的形式，但是它并未公開任何具體形式的適宜固體材料來用作這種插入物，尤其并未公開通過使陰離子聚合物與環糊精組分在含水介質中接觸然后向其中加入兩性銨型組分以及如果希望的話存在其它組分而制得的沉淀物。
因此本發明第一個主題是包含至少一種本身可溶于水的陰離子聚合物組分和一種兩性銨型組分的沉淀物，該沉淀物可通過包括以下工藝步驟的方法而制得1.使陰離子聚合物組分與環糊精組分在含水介質中接觸，和2.向步驟1得到的混合物中加入兩性銨型組分；其中所述組分均以能夠形成所述沉淀物的有效量存在。
所得沉淀物通常包括上述全部三種組分，也就是說陰離子聚合物組分、兩性銨型組分和環糊精組分。不過，已發現在某些情形下盡管如上所述實施該方法，但是沉淀物中基本上沒有引入環糊精組分。
這一點很容易檢測到，例如通過對所得沉淀物使用HPLC分析，并且這對所述物質體系的性能，即，在其基質內引入其它組分并且如上所述以可再現和可控的方式再次釋放它們的能力并無特別影響。
這種無環糊精的沉淀物的實例有，通過對聚(甲基)丙烯酸型聚合物和透明質酸以及某些兩性銨型化合物(例如十六烷基二甲基(2-羥乙基)磷酸二氫銨、氯芐烷銨或棕櫚酰肉堿)和γ-環糊精實施上述方法而制得的沉淀物。
本發明第一種特別有用的具體材料是包含所述陰離子聚合物組分和所述兩性銨型組分以及一種或多種其它組分的沉淀物，其它組分例如選自藥學活性劑、殺蟲劑、農用化學品、著色劑、診斷劑、酶、食品等，該沉淀物的特征在于，其可通過在一種或多種例如在步驟1和/或2的過程中加入的所述其它組分的存在下實施上述工藝步驟而制得。
本發明第二種特別有用的具體材料是包含所述陰離子聚合物組分、所述兩性銨型組分、環糊精組分和一種或多種其它組分的沉淀物，其它組分例如選自藥學活性劑、殺蟲劑、農用化學品、著色劑、診斷劑、酶、食品等，該沉淀物的特征在于，其可通過在一種或多種例如在步驟1和/或2的過程中加入的所述其它組分的存在下實施上述工藝步驟而制得。
特別有利的是，通過以下方式制得本發明的沉淀物將陰離子聚合物組分、環糊精組分和如果存在的話所述沉淀物所含且本身可溶于水的其它組分溶解于作為載體的含水介質，從而形成第一組合物；將兩性組分和如果存在的話所述沉淀物所含且不溶于水的其它組分溶解于適當的液態載體并與之相混合，液態載體也優選為含水介質，從而形成第二組合物；然后使所述第一組合物與第二組合物接觸，從而生成本發明的相應沉淀物，使得其本身從母液中分離出來。
陰離子聚合物組分、兩性組分和環糊精必須以能夠生成沉淀物的有效量而存在。這些量在很大程度上可以不同，例如取決于制造某種沉淀物所用的具體化合物、含水載體的具體組成以及加工參數。不過，基于陰離子聚合物組分、兩性組分和環糊精組分的總量計，優選陰離子聚合物組分的用量為5-至30％bw，特別是7-25％bw，而兩性組分和環糊精組分優選以更大的量來使用，例如基于陰離子聚合物組分、兩性組分和環糊精組分的總量計，環糊精組分的數量優選為20-70％bw，特別是35-65％bw。兩性組分的用量基于陰離子聚合物組分、兩性組分和環糊精組分的總量計優選為10-75％bw，更特別是15-70％bw，最特別是25-60％bw。該用量比將該兩性銨型化合物按照EP-A-0862414所公開的那樣用作防腐劑時(參見例如該參考文獻的實施例2，其描述明確地引入本申請內)所需的用量高約百倍以上。
當然，陰離子聚合物組分、兩性組分和環糊精在它們加入其中以便于相互接觸的含水介質或載體中的適當濃度，取決于這些組分在所述介質或所述載體中的溶解度。另一方面，由于本發明沉淀物在含水介質中的溶解度低，因而這些濃度并不關鍵，并且可以相當低，例如從約0.1％bw或甚至是更低的值往上。另一方面，最大濃度通常僅受限于所討論組分在含水介質或載體中的有限溶解度。在實踐中特別有利的濃度是，例如0.5-至50％bw(在可能的情況下)，優選0.5-35％bw，尤其是1-20％bw。
對本申請來說，“含水介質”和“含水載體”應理解為包含水作為成分之一的液體介質或載體，尤其是包含水作為主要液體成分，優選以整個含水介質或載體的90-100％bw的量存在。非水液體在含水介質或載體中的存在并不重要，只要它不會阻礙沉淀物的形成，即只要沉淀物仍舊不能充分溶解于含水介質從而可以形成即可。當然，考慮到沉淀物所希望的應用，非水液體必須是該應用可接受的。在更優選的意義上，“含水介質”和“含水載體”應當是指包含水和0至不超過5％bw的一種或多種無毒非水液體作為液體成分的液體介質或載體。更優選地，按照應用要求而不同的適當等級的水，例如去離子水和/或無菌水，是含水介質或載體中存在的唯一液體成分。
正如以上已述及的，本發明的沉淀物極不溶于含水介質。一旦陰離子聚合物組分、兩性組分、環糊精以及如果存在的其它組分在含水介質中接觸，通常就會相當快的生成沉淀物，例如在不超過一秒至大約30分鐘的時間內。可分離的沉淀物的產率一般是理論值(也就是所述離析物的數量總和)的30-100％bw，例如40-90％bw。當然，沉淀物可包含一定量的其母液的液體成分，尤其是水，基于全部沉淀物計，水量例如是約2-50％bw。反應之后立即獲得的濕產物常常含有較多的水，例如約40％bw。根據具體的沉淀物后處理的不同(干燥參數)，一般而言，含水量會下降至通常為2-30％bw的量值，例如10-20％bw。因而能夠制得含水量甚至更低的本發明的沉淀物。
雖然還不清楚本發明沉淀物的詳細內部結構，并且不想局限于任何理論的束縛，但是沉淀物的HPLC分析表明，當形成所述沉淀物時，其中所含的組分，尤其是陰離子聚合物、兩性化合物和環糊精化合物，從化學上意義來說相互之間并未反應，具體地講，似乎在這些組分的任意兩者之間不存在共價鍵。
通常本發明的沉淀物符合有用生物材料所期望的標準。具體來說，沉淀物不會引起炎癥反應或毒性反應。很容易將它們加工成所希望的產品形式，很容易對它們進行滅菌消毒，并且它們具有可接受的儲存期。此外，它們還表現出良好的機械性能。因此，例如，如果該材料用于支撐受傷的組織，一般來說，足以保持其機械強度直到周圍組織痊愈。
本發明的某些材料具有導電性，例如一種包含如下沉淀物的材料，該沉淀物包含作為陰離子聚合物組分的透明質酸、γ-環糊精、作為兩性化合物的十六烷基二甲基-(2-羥乙基)-磷酸二氫銨和任選的元素碘。
而且，本發明的沉淀物在自然環境中能快速分解，并且在完成其作用后最終能夠在例如機體中代謝而不留痕跡。通常，陰離子聚合物組分主鏈的親水性越強、所擁有的親水性端基越多并且其主鏈所擁有的水解反應性基團越多，則該生物降解過程越快，并且結晶度越差，本發明沉淀物所含的聚合物材料的孔隙率就越高。
本發明特別出乎意料和有價值的方面在于，本發明的沉淀物提供了一種能在該基質內引入其它組分的水不溶性基質媒介物。并不欲局限于任何理論，似乎這些另外的組分一部分以分子捕獲的形式被攜帶在沉淀物的環糊精基團中，和/或一部分被其它物理作用力束縛在沉淀物的膠束-聚合物結構中。與所述其它組分以自由形態給藥的情況相比，沉淀物將所述其它組分以可再現和可控的方式釋放出來，特別是以延長的方式，因此包含這些引入自身中的其它組分的本發明沉淀物代表了這些其它化合物的儲庫制劑。
因此除了以上已述及的那些組分之外，本發明沉淀物的優選實施方案還包括一種或多種其它組分。這些其它組分例如選自藥學活性劑、殺蟲劑、農用化學品、著色劑、診斷劑、酶和食品。
本發明沉淀物的陰離子聚合物組分包括一種或不止一種的混合物形式的陰離子水溶性聚合物。
對于這些聚合物，對本申請而言，“水溶性”意指至少0.5％bw和更多、特別是1％bw和更多的聚合物組分可溶于水。適宜的濃度通常取決于所得溶液的粘度。常常很難處理聚合物組分大于2至3％bw的水溶液，因為這些溶液已具有太高的粘度。有時這些溶液已經是“固態”水凝膠。
對于本申請而言，術語“陰離子聚合物”意指包含如下基團的聚合物，這些基團至少可部分地在含水介質中解離，由此形成鍵合于聚合物的陰離子分子基團，從而賦予聚合物化合物水溶性，例如羧酸或羧酸鹽基團。適宜的陰離子聚合物包括無毒水溶性聚合物，例如透明質酸，羧甲基纖維素，其它纖維素衍生物，諸如甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、羥乙基纖維素、甲基羥丙基纖維素和羥丙基纖維素，聚(甲基)丙烯酸型聚合物，例如聚丙烯酸，諸如中性Carbopol，或者丙烯酸乙酯，聚丙烯酰胺，天然產物，諸如明膠、藻酸鹽、果膠、黃耆膠、刺梧桐樹膠、黃原膠、角叉菜膠、瓊脂和阿拉伯膠，淀粉衍生物，諸如淀粉醋酸酯和羥丙基淀粉羧甲基淀粉以及這些聚合物的水溶性鹽，還有其它合成產物，諸如聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯基甲基醚或聚氧化乙烯。
優選的陰離子聚合物是透明質酸、羧甲基纖維素、羧甲基淀粉、藻酸、聚丙烯酸型聚合物組分、果膠、黃原膠、黃耆膠、一種所述組分的水溶性鹽和兩種或更多種所述聚合物或聚合物鹽的混合物。特別優選的是透明質酸、羧甲基纖維素、黃原膠、所述組分之一的水溶性鹽和其兩種或多種的混合物。
沉淀物的兩性銨型組分包括一種或多種兩性銨型化合物。適宜的兩性銨型化合物包括帶有一個或多個、例如兩個季銨基團的單體化合物以及聚合化合物，例如帶有季銨基團之單體的聚合物或共聚物。適宜的聚合物銨型化合物的分子量例如是10000至1500000，特別是35000至1000000(用光散射法測定)，電荷密度例如是0.1至15、特別是0.1至10meq/g。對于本申請而言，術語“銨型化合物”應理解為還包括季銨化的N-雜環化合物在內，例如N-取代的吡啶鎓鹽化合物。
適宜的兩性鎓型化合物包括陽離子表面活性劑，有幾種陽離子表面活性劑是可商購得到的。特別優選的兩性銨型化合物例如是，氯芐烷銨、苯佐氯銨、氯化十六烷基吡啶、溴化十六烷基三甲基銨、椰油酰胺基丙基-N，N，N-三甲基-甘氨酸、棕櫚酰肉堿、椰油基谷氨酸鈉。同樣特別優選的表面活性劑是以Luviquat(BASF)作為商標出售的產品和類似產品。它們包括單體化合物，例如LuviquatMONO CP，十六烷基二甲基(2-羥乙基)磷酸二氫銨的30％水溶液；LuviquatMONO LS，月桂基/肉豆寇基-三甲基甲基硫酸銨的30％水溶液(電荷密度約為2.9meq/g)；或LuviquatDimer18，羥丙基雙硬脂酰基二甲基氯化銨在50/50水和乙醇的混合物中形成的50％溶液。適宜的表面活性劑還包括聚合化合物，尤其是乙烯基吡咯烷酮和/或乙烯基己內酰胺與帶有季銨基團之單體例如(甲基)丙烯酸三烷基銨或N-烷基乙烯基咪唑啉鎓鹽化合物的共聚物。適宜的聚合物表面活性劑例如具有25000至1000000和更高的分子量(用光散射法測定)，以及0.3至10meq/g的電荷密度。實例包括，LuviquatQ 11 PN，67％bw乙烯基吡咯烷酮與33％bw二甲基乙基銨甲基丙烯酸酯乙基硫酸鹽的共聚物，其分子量大約是1000000(光散射法測得)并且電荷密度為0.8meq/g，在水溶液中的固體含量為19-21％；LuviquatHold，50％bw乙烯基己內酰胺、40％bw乙烯基吡咯烷酮和10％bw N-甲基乙烯基咪唑啉鎓甲基硫酸鹽的共聚物，其分子量大約是700000(光散射法測得)并且電荷密度為0.5meq/g，在水/乙醇溶液中的固體含量為19-21％；還有LuviquatFC 370、LuviquatHM 552、LuviquatFC 905、LuviquatCare，它們是乙烯基吡咯烷酮(VP)與N-甲基乙烯基咪唑(QVI)所形成的共聚物的水溶液，其組成詳細列于下表
A)用光散射法測定適宜的可商購得到的表面活性劑還包括少量添加劑，例如烷基對羥基苯甲酸酯化合物之類的防腐劑，以及惰性有機溶劑，并且熟練技術人員很容易根據沉淀物所應用的具體領域的要求來選擇它們。
適宜的兩性銨型化合物的另一類具體實例是相應的陽離子磷脂，特別是溶血磷脂酰膽堿化合物、磷脂酰膽堿化合物例如蛋黃磷脂酰膽堿、鞘磷脂、相應的鞘氨醇衍生物及其混合物。這些磷脂的優點在于，它們來源于天然，因此與組織極為相容，另一方面，已發現包含這類兩性組分的沉淀物的硬度和稠度，與本發明基于其它兩性銨型化合物的沉淀物相比，并不太好。磷脂也可以與其它兩性銨型化合物結合使用，特別是與上述那些兩性銨化合物結合使用。
特別優選用于本發明沉淀物的兩性銨型化合物選自氯芐烷銨、苯佐氯銨、氯化十六烷基吡啶、溴化十六烷基三甲基銨；十六烷基二甲基(2-羥乙基)磷酸二氫銨(LuviquatMono CP)，椰油酰胺基丙基-N，N，N-三甲基-甘氨酸，酰基肉堿衍生物，例如美國專利4194006和5731360中所述的那些酰基肉堿，特別是棕櫚酰肉堿；椰油基谷氨酸鈉和一種或更多種所述化合物的混合物。
本發明沉淀物的環糊精組分可包括一種或多種環糊精化合物。本申請所指的環糊精化合物可以是α-、β-或γ-環糊精本身，其衍生物，例如部分醚化的衍生物，如羥烷基醚衍生物，也可以是其混合物。應當注意，隨意選擇的環糊精化合物不能與任何期望將其引入本發明沉淀物而隨意選擇的其它化合物自動生成包合絡合物。因此在這種情形下優選使用能滿足將要引入沉淀物的其它組分對空隙之需求的環糊精化合物。這種相互關系是本領域熟練技術人員所公知的。
適當取代的α-、β-或γ-環糊精例如是烷基化、羥烷基化、羧烷基化或烷氧羰基-烷基化衍生物。其它典型實例有環糊精的糖類衍生物，例如單-或二-糖基-α-、-β-或-γ-環糊精，單-或二-麥芽糖基-α-、-β-或-γ-環糊精，或者潘糖基環糊精。
本發明優選的沉淀物特別是其中環糊精組分選自α-環糊精、β-環糊精、γ-環糊精和其混合物的那些沉淀物。
若適當的話，除了上述組分之外，本發明的沉淀物還可包含少量、例如有效量為0.0001-5％bw諸如0.1-3％bw的可相容的添加劑，例如穩定劑或防腐劑，以及可相容的改性劑，例如增塑劑或增韌劑。
本發明的沉淀物可通過例如這樣的方法而制得，在該方法中使陰離子聚合物組分、兩性銨型組分、環糊精組分和想要引入沉淀物的其它組分以能夠生成所述沉淀物的有效量依次地或同時地在含水介質中相互接觸，其中當進行接觸時至少陰離子聚合物組分、兩性組分和環糊精組分以溶解的形式而存在，并且選擇組分的用量以便生成沉淀物。
在上述方法中沉淀物的生成導致反應混合物的粘度立即下降。其后可分離出沉淀物，例如通過過濾或離心而分離出濕聚合物形式的沉淀物。
任選地，經充分和小心干燥后得到干沉淀物。最好是例如通過以下步驟來完成干燥，即，將濕沉淀物材料(任選地將其洗滌一次或數次之后，優選用水洗滌)浸泡在冷卻的揮發性有機溶劑例如丙酮中，溫度優選低于12℃，使材料與所述溶劑接觸一段時間，例如幾分鐘至約一小時，然后將其分離出來并除去殘留溶劑，任選地在升溫和/或真空下進行該操作。
當干沉淀物再次與水接觸時，它轉變為彈性、柔韌的橡膠狀塑料，再次濕潤時它在水中并不表現出明顯的溶脹。當室溫下在水中儲存至少6個月時再次潤濕的基質看上去是物理穩定的。當再次潤濕的基質在裝有去離子水的密封聚乙烯袋中儲存6個月時未觀察到細菌或真菌感染。
如果希望的話，很容易采用常規方法將沉淀物制作成任何想要的形狀，例如壓制或滾壓。正如可以由本發明的沉淀物制成纖維、片材或絲線一樣。
在制造上述沉淀物所用方法的優選實施方案中，將陰離子聚合物組分、環糊精組分和可溶于水并且想要引入所述沉淀物的其它組分溶解于含水介質，從而形成第一組合物；將兩性銨型組分和不溶于水且想要引入所述沉淀物的其它組分與適當的液態載體混合，同樣優選含水介質，從而形成第二組合物，然后將所述第一和第二組合物混合，從而生成所述沉淀物。
本方法的這一實施方案最好用于例如在固體載體上形成本發明的沉淀物涂層。這時，該方法包括用所述第一組合物涂覆載體，隨后用所述第二組合物處理經如此處理的載體，從而在其上形成所述沉淀物的涂層。在載體上施用所述第一和/或第二組合物可通過例如噴涂或任何其它適宜的方法來完成。
關于其生物材料的性能，本發明的沉淀物尤其可用于生物醫學應用。它們可以就這樣使用，即，不含任何其它組分，例如用于制造可生物降解的表層、外科創傷覆蓋物、敷料或絲線。
不過，本發明特別有用的實施方案是包含一種或多種其它組分的沉淀物，所述其它組分包括藥學活性劑。藥學活性劑可以選自例如甾族化合物、前列腺素類、氧化氮前體藥物、抗組胺藥、抗生素、細胞生長抑制劑、抗病毒劑、肽類激素、局部麻醉劑、抗青光眼劑、抗炎藥、抗高血壓藥、抗血管生成劑和它們的適當組合。藥學活性組分的量按照具體適應癥和需求可以在寬范圍內變化。藥學活性成分的適當用量基于全部沉淀物計例如是1-20％bw，特別是3-15％bw，尤其是5-10％bw。
其中，這些藥學活性的沉淀物可用于制造醫療器具，例如醫用植入物或插入物，或者醫藥表面涂層、外科創傷覆蓋物或絲線。
然而，特別優選的是這些沉淀物用于制造藥劑的用途。因此本發明還涉及包含本發明沉淀物的藥物組合物，所述沉淀物包含藥學活性劑。
具體來說，通常，與當所述藥學活性劑以自由形態給藥的情況相比，藥學活性劑從沉淀物中的延長釋放方式使得本發明的沉淀物極為有用，例如可用于制造所有類型藥學活性劑的儲庫制劑。
當然，盡管所述藥物組合物可以以任何適當的方式來給藥，但是也可以通過連續或同時施用一種或多種組合物的方式來給藥這些組合物，各組合物包含一種或不止一種欲施用的沉淀物的組分，從而在用藥部位就地形成所述沉淀物。作為實例，例如，可將這些部分組合物注射到活體內，例如皮下注射或肌肉注射，以便于在所希望的位置就地生成所希望的藥學活性劑的皮下或肌肉長效制劑。同樣也可以例如通過將這些部分組合物連續噴射到所希望的位置而使藥物組合物投藥在傷口、皮膚或其它固態有機體表面上，由此在所述部位形成能夠在所述部位長時間供給所需藥學活性劑的覆層。
因此，本發明進一步的主題是將本發明藥物組合物給藥于個體的成套用具，其通過將所述組合物的各部分同時或優選連續給藥于所述個體而在用藥部位就地形成所述組合物，該成套用具包括兩種或兩種以上的部分組合物，各部分組合物包含一種或多種所述藥物組合物的組分但并非所有組分，其中用來形成沉淀物的組分以當相互接觸時能生成沉淀物的有效量存在于所述用于連續或同時進行給藥的組合物中。
一種具體形式的所述成套用具包括第一組合物和第二組合物，該第一組合物包含溶解于含水介質中的陰離子聚合物組分、環糊精組分和想要引入所述沉淀物且可溶于水的其它組分；該第二組合物包含兩性銨組分和想要引入所述沉淀物且不溶于水的組分，這些組分與適當的液態載體、優選含水介質混合。
該成套用具的具體實例包括用于皮下或肌肉給藥藥物組合物的相應成套用具，以及通過噴射來給藥藥物組合物的相應成套用具，例如用于噴射至傷口、皮膚或其它固態有機體表面的成套用具。
本發明進一步的主題是向有需要的個體施用藥學活性化合物的方法，該方法包括施用權利要求15或16所述的含有所述藥學活性化合物的藥物組合物。
本發明再一個主題是將上述藥物組合物給藥于個體的方法，該方法包括同時或優選連續給藥兩種或兩種以上的部分組合物，各部分組合物包含一種或多種所述藥物組合物的組分，由此在用藥部位就地形成藥物組合物，其中用來形成沉淀物的組分以當彼此接觸時能生成沉淀物的有效量而存在于所述部分組合物中。
所述方法的具體方案包括同時或優選連續給藥第一組合物和第二組合物，該第一組合物包含溶解于含水介質中的陰離子聚合物組分、環糊精組分和所述沉淀物所含且可溶于水的其它組分；該第二組合物包含兩性組分和所述沉淀物所含的不溶于水的組分，這些組分與適當的液態載體、優選含水介質混合。
部分組合物可以例如通過皮下或肌肉內注射到個體體內或者優選通過噴射而給藥于傷口、皮膚或個體的其它固態表面。
以下實施例用來更詳細地解釋本發明。
實施例1透明質酸/表面活性劑/γ-環糊精生物材料的制備該實施例描述了本發明的基本沉淀物和制備它的方法。
25℃下將50gγ-環糊精(gCD)溶解在950g去離子水中，得到輕微混濁的溶液。向攪拌的gCD溶液中加入10g透明質酸鈉，并且使混合物在25℃下攪拌60分鐘，從而獲得清澈的或稍帶乳白色但不含固體顆粒的粘稠溶液。在150r.p.m.的攪拌作用下向該水溶液中加入65ml含有30％(19.5g)十六烷基二甲基-(2-羥乙基)磷酸二氫銨的Luviquat Mono CP溶液(該商業Luviquat Mono CP溶液從BASF購買得到)。溶液轉變為白色懸浮液，并且在表面活性劑加料后約20分鐘內生成白色、橡膠狀聚合物沉淀。將反應混合物在150r.p.m.下再攪拌10分鐘，然后使其在室溫下靜置，以便使沉淀實體沉降下來。過濾分離出產物并將產物用500ml去離子水洗滌3次。經洗滌的濕產物是白色橡膠狀粘彈性聚合物。室溫下真空干燥后得到60g白色無定形固體。(產率75％)按照以上工藝技術制備三批不同產物，并用HPLC方法進行分析。表1列出了將所生成的不溶性聚合物基質重新溶解于甲醇后而得到的分析結果。
表1、實施例1制得的沉淀物組成的HPLC分析結果
從以上數據可以推斷出，該制造方法的再現性是令人滿意的。HPLC分析表明，實施例1制備的產物具有相似的組成。用HPLC分析以上反應混合物的母液發現，該母液不但含有gCD而且含有表面活性劑，但是不含甚至是痕量的透明質酸鈉鹽。
而且，重要的是通過分析獲知這些干燥生物材料的實際含水量。用干燥失重和Karl-Fisher方法來測定樣品的含水量。三批連續樣品的含水量示于下表2中
表2、實施例1生物材料的含水量值和干燥失重值
差示掃描量熱測量顯示了不同溫度范圍的水分損失。這表明，本發明樣品的含水量由以不同方式結合的水部分構成。
實施例2實施例1生物材料的物理和化學表征化學組成采用HPLC和毛細管電泳(Capillary Electrophoresis)技術來進行透明質酸/表面活性劑/γ-環糊精生物材料的組成分析。
除了基質組成之外，這些技術還得到了有關基質中存在的全部三種組分的化學完整性信息，這表明形成生物材料時并無組分發生化學轉化。近紅外(NIR)和NMR譜提供了更多證據，事實證明三種組分相互作用產生不溶于水的基質時并未生成新的化學實體。
透明質酸/gCD/表面活性劑基質的固態特性白色、硬如石頭的固態基質用X-射線分析來看呈無定形態。采用常規熔點裝置測量，它沒有確切的熔點。加熱固體材料高達210℃時也不會發生相轉變，不過，超過該溫度則聚合物基質變為褐色并產生熱降解。
在惰性氣氛中借助差示掃描量熱法來進行熱分析，熱分析進一步證實了上述觀察結果。在氮氣氣氛下本發明的生物材料并未顯示出確切的熔融吸熱峰。然而，它們的特征在于在40-188℃之間產生了極寬的吸熱流。該過程在大約100℃時具有最大值，因而似乎與結合水的損失有關。更高溫度下該過程可能在玻璃化轉變點發生重疊。在吸熱流之后，是從188℃開始的劇烈的放熱流，在215℃有最大值。據推測這或者是組成成分之間的固態化學反應的結果，或者，更可能的是，聚合物基質的熱降解的結果。
實施例3Luviquat Mono CP表面活性劑/透明質酸/α-環糊精生物材料的制備25℃下將16gα-環糊精(aCD)溶解在150g去離子水中。向攪拌的aCD溶液中加入2.0g透明質酸鈉，并且使混合物在25℃下攪拌45分鐘，從而獲得清澈的粘稠溶液。在攪拌作用下向該溶液中加入6.6ml Luviquat MonoCP(從BASF購買的30％水溶液)。溶液轉變為白色懸浮液，并且在表面活性劑加料后30分鐘內生成白色、橡膠狀聚合物沉淀。將反應混合物攪拌30分鐘，然后使其在室溫下靜置，以便使沉淀物沉降下來。過濾分離出沉淀物并將沉淀物用30ml去離子水洗滌5次。室溫下真空干燥后得到12g白色玻璃狀固體。(產率60％)實施例4Luviquat Mono CP表面活性劑/透明質酸/β-環糊精生物材料的制備37℃下將18gβ-環糊精(bCD)溶解在800g去離子水中。向攪拌的bCD溶液中加入2.0g透明質酸鈉，并且使混合物在37℃下攪拌30分鐘，從而獲得稍帶乳白色但其中不含固體顆粒的粘稠溶液。在攪拌作用下向該溶液中加入6.5ml Luviquat Mono CP(從BASF購買的30％水溶液)。將反應混合物從37℃冷卻至25℃。溶液轉變為白色懸浮液，并且在表面活性劑加料后45分鐘內生成白色無定形聚合物沉淀。將反應混合物在20℃下攪拌30分鐘，然后使其在冰箱內靜置。過濾分離出沉淀物并將沉淀物用15ml去離子水洗滌5次。室溫下真空干燥后得到7.0g白色玻璃狀固體。(產率31.8％)用其它陰離子聚合物替換透明質酸已經發現，用不同化學結構的一些其它水溶性陰離子聚合物同樣也產生了采用透明質酸/季銨型表面活性劑/和環糊精時所觀察到的生成不溶于水的生物材料的基本現象。據推測陰離子聚合物與陽離子兩性分子(例如表面活性劑)經由離子相互作用而發生反應，環糊精通過對表面活性劑的親油性尾端產生非極性-非極性的相互作用而結合在該大分子鹽上。這就是為何即使用水進行過多的洗滌也不能除去聚合物基質中極溶于水的環糊精組分的原因。
涉及以下常用的水溶性離子聚合物多糖-藻酸鈉-羧甲基纖維素-羧甲基淀粉-黃原膠-果膠-黃耆膠聚丙烯酸鹽-Carbopol 980 NF-Pionier NP 37N已發現以上三種陰離子聚合物的每一種都能與季銨型表面活性劑和環糊精發生陽性反應，也即它們全部形成了一種不溶于水的沉淀物，正如以下實施例所詳細描述的。
實施例5.羧甲基纖維素(CMC)/十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)/g-環糊精(gCD)生物材料的制備室溫下配制兩種分開的水溶液并使其發生如下反應溶液1制備100ml的1％羧甲基纖維素，25℃下在攪拌的同時分批加入5g晶體gCD并使其溶解。
溶液2100ml 5％含十六烷基三甲基溴化銨的水溶液。
步驟25℃下在緩慢攪拌(約30r.p.m.)作用下將溶液2加入到溶液1中。投入溶液2的同時，立即生成了白色沉淀物。兩種溶液在約30r.p.m.下充分混合10分鐘后，用玻璃濾器真空過濾所生成的不溶性基質。用100ml去離子水將濕沉淀物洗滌五次。發現水洗改善了所生成基質的稠度、物理/機械性能(彈性、硬度)。將水洗產物鋪展為約3-5mm厚的一層并使其在空氣中干燥12小時。
收率獲得了8.2g(74％)白色無定形聚合物。
表3、實施例5制備的聚合物基質的組成
實施例6.黃原膠/十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)/g-環糊精(gCD)生物材料的制備室溫下配制兩種分開的水溶液并使其發生如下反應溶液1將1g黃原膠溶于100ml去離子水，然后在攪拌的同時于25℃下加入5g晶體gCD。所得溶液是稍帶混濁的粘稠溶液。
溶液2將5g十六烷基三甲基溴化銨溶于100ml去離子水，得到清澈的透明溶液。
步驟25℃下在緩慢攪拌(約30r.p.m.)作用下將溶液2加入到溶液1中。投入溶液2的同時，立即生成了無色沉淀物。兩種溶液在約30r.p.m.下充分混合10分鐘后，過濾所生成的不溶性果凍狀基質。用100ml去離子水將稍顯乳白色的無色濕聚合物洗滌五次。將濕產物鋪展為約3-5mm厚的涂層并使其在空氣中干燥12小時。
收率獲得了9.1g(81％)白色玻璃狀聚合物，其組成列在表4中。
表4、實施例6所制得聚合物基質之組成的HPLC分析結果
實施例7.黃原膠/氯芐烷銨(BAC)/g-環糊精(gCD)生物材料的制備室溫下配制兩種分開的水溶液并使其發生如下反應
溶液1將1g黃原膠溶于100ml去離子水，然后在攪拌的同時于25℃下加入5g晶體gCD。所得溶液是稍帶混濁但可攪動的粘稠溶液。
溶液2使用10ml 50％(w/v)氯芐烷銨。
步驟25℃下在緩慢攪拌(約45-50r.p.m.)作用下將溶液2滴加到溶液1中。當加入氯芐烷銨溶液時立即生成了沉淀物。兩種溶液完全合并為一體并且充分混合后，形成了致密的不溶性無色聚合物。通過過濾得到不溶性果凍狀基質。用150ml去離子水將濕聚合物洗滌五次，并將其鋪展為約3-5mm厚的涂層，然后使其在空氣中干燥。
收率獲得了10.2g(92％)無色聚合物。
實施例8.選擇制備生物材料所用的季銨型表面活性劑成分選擇具有不同分子結構的以下可商購得到的表面活性劑作為用于制備本發明生物材料的適當物質氯化十六烷基吡啶，CPC，(Merck)十六烷基三甲基溴化銨，CTAB，(Merck)氯芐烷銨，BAC，(Eu.Pharm.Grade，Novartis)苯佐氯銨，BOC，(Eu.Pharm.Grade，Novartis)椰油酰胺基丙基-N，N，N-三甲基-甘氨酸(Goldschmidt)LuviquatTM(BASF)表面活性劑產品系列Luviquat Hold，Luviquat FC905，Luviquat FC 550，Luviquat FC 370，Luviquat Care，Luviquat HM552，Luviquat PQ 11 PN，Luviquat MONO CP，Luviquat MONO LS。
實施例9.帶有季銨部分的氨基酸和胺衍生物在生物材料制備中的應用用天然的、對組織更友好的類似化合物代替季銨型表面活性劑，可以改進這些聚合物基質在實際應用中的有效性。經過系統的篩選，可以確認，帶有季銨部分卻不含較長烷基鏈的結構相似的物質不適于形成本發明不溶于水的基質。(參見表5)
表5、透明質酸、季銨型物質和gCD的反應
由以上數據可以看出，季銨型化合物上存在親油性部分對生成沉淀物是重要的必須條件，因而該物質必須具備兩性特征。
實施例10.選擇非表面活性劑型季銨型組分來構建生物材料已經發現，除了以上形成基質的陽離子表面活性劑之外，一些天然的、與組織相容的磷脂也可以用于制備本發明的生物材料。不過，與用表面活性劑制成的生物材料相比，這些生物材料的硬度和稠度不太好。
發現以下物質能與陰離子聚合物一起構建聚合物基質-鞘磷脂-鞘氨醇-溶血磷脂酰膽堿實施例11.在實施例1的生物材料中引入水溶性酮替芬富馬酸氫鹽藥物負載藥物的聚合物基質原則上可在一步反應中制得。如果將要引入的活性藥物是水溶性的，則使它與環糊精和水溶性陰離子聚合物組分一起溶解。也可以按照類似方式引入不溶于水的活性物質，只是使它們與表面活性劑或磷脂一起溶解，詳細內容如下將5.0g gCD(3.9mmol)溶解于89.7g去離子水。在連續攪拌作用下向攪拌的gCD溶液中加入1.6g酮替芬-富馬酸氫鹽(3.9mmol)。然后加入1.0g透明質酸鈉，接著是稍帶混濁的酮替芬-g-環糊精溶液，并且在25℃下以600r.p.m.將混合物攪拌60分鐘。反應混合物在約15分鐘內變成粘稠溶液。向該粘稠溶液中滴加3.3ml 30％Luviquat Mono CP溶液(相當于1.0g表面活性劑)。該清澈的反應混合物立即轉變為乳狀懸浮液，其中生成了半固體狀沉淀物。室溫下繼續攪拌30分鐘，得到白色橡膠狀聚合物基質。通過簡單的過濾分離出不溶性材料。用5ml冷水將濕產物洗滌5次，然后在室溫下真空干燥至恒重。收率6.2g(70％產率)白色玻璃狀固體，酮替芬含量為8.0％。
實施例12.實施例1的HA/gCD/Mono CP基質的藥學性能以實驗室規模連續制備兩批聚合物基質，并且根據實施例11所述的方法使其負載所選的水溶性試驗藥物酮替芬富馬酸氫鹽。按如下方式測得酮替芬儲庫制劑在體外的釋放曲線37℃下以600r.p.m.將1g實施例11所述的負載有酮替芬-富馬酸氫鹽的干聚合物基質在50ml去離子水中攪拌。借助HPLC測量酮替芬-富馬酸氫鹽的釋放量。兩批基質的體外釋放試驗結果列在表6中。
表6、37℃下在去離子水中從連續兩批實施例1的HA/gCD/Luviquat MonoCP聚合物基質中釋放的酮替芬-富馬酸氫鹽
以上數據表明，產生負載藥物之基質的方法在批與批的再現性方面是令人滿意的，并且得到了具有可再現的藥物性能的生物材料。還發現，在攪拌的含水體系中在兩小時內從實施例1的HA/gCD/Mono CP基質釋放出了酮替芬總加入量的大約40％，而在相同條件下未經如此配制的普通酮替芬則釋放得快得多。(無任何攪拌的相同體系，也即僅僅使其靜置在水中的體系，將會在約4-5天內僅釋放40％所負載的酮替芬富馬酸氫鹽。)實施例13.基質組合物的改變對水溶性藥物釋放的影響我們發現，改變本發明制得的水不溶性基質的組成，會影響所包埋藥物的釋放曲線。如實施例11所述制得負載8％酮替芬的基質，采用兩種不同的含有透明質酸的反應混合物。一種包含1％透明質酸，而另一種包含0.5％透明質酸。我們發現，當透明質酸在反應溶液中的含量下降50％時獲得了這樣一種負載藥物的生物材料，從該生物材料釋放酮替芬的延遲作用小得多(參見表7)。如實施例12所述進行體外溶解試驗。
表7、37℃下在去離子水中從不同的HA/gCD/Luviquat Mono CP基質中體外釋放酮替芬-富馬酸氫鹽
基于以上數據可以斷言，通過改變生物材料中聚合物組分的量，就可以調節水溶性藥物從本發明可生物降解基質中的體外釋放。
實施例14.羧甲基纖維素/十六烷基三甲基溴化銨/g-環糊精生物材料的制備配制兩種分開的水溶液。
溶液1100ml含有1％羧甲基纖維素和5％g-環糊精的水溶液溶液2100ml含有5％十六烷基三甲基溴化銨的水溶液步驟25℃下在緩慢攪拌(約30r.p.m.)作用下將溶液2加入溶液1。投入溶液2的同時立即生成了白色沉淀物。兩種溶液以約30r.p.m.混合10分鐘后，真空過濾所形成的不溶性基質，并用100ml去離子水洗滌5次。發現水洗改善了所生成基質的稠度、物理/機械性能(彈性、硬度)。進一步的洗滌不會降低不溶性材料的含量。獲得了8.1g白色無定形固體(產率74％)。
實施例15.Carbopol980 NF/十六烷基三甲基溴化銨/γ-環糊精生物材料的制備溶液1將5克gCD和1克Carbopol溶解于90ml去離子水。
溶液23.3ml 30％的LuviquatMono CP溶液。
步驟25℃下將溶液2加入攪拌的溶液1。混合兩種溶液時就生成了白色沉淀物。反應約30分鐘后未觀察到形成了實體，僅僅獲得了松散的白色沉淀物。將反應混合物在冰箱(5℃)內放置12小時，從而生成了致密的凝膠。用4000ml去離子水稀釋該凝膠，白色不溶性聚合物基質沉降下來。過濾沉淀物并用100ml水洗滌5次。所得基質是5.3g白色有彈性的穩定材料(產率75％)。
實施例16.含有聚合物/環糊精/表面活性劑結合體的表面涂層我們意外地發現，在所研究的陰離子聚合物中Carbopol和羧甲基纖維素在與季銨型表面活性劑以及環糊精反應之后提供了一種可以以稀釋的形式來使用以便用水不溶性涂層覆蓋不同表面的產物。
通過依次涂布本發明的反應混合物來處理金屬、玻璃和聚合物以及皮膚表面。(含水聚合物和環糊精溶液，接著是陽離子表面活性劑溶液)。干燥后在所處理的表面上形成了柔韌但連續的聚合物層。即使用過量水洗滌也不能洗去該涂層。只有強烈的物理干預、過熱或生物腐蝕能夠除去或破壞這些涂層。用實施例15制得的Carbopol/十六烷基三甲基溴化銨/g-環糊精組合物涂布不銹鋼表面。我們發現，在鋼上形成的涂層能耐受過量水的洗滌，20次100ml的水洗都不能從該表面上除去涂層。然而，用100ml0.9％NaCl水溶液洗滌10次后，這些涂層開始發生物理腐蝕。我們發現物理降解的程度隨著周圍溶液離子強度的增大而增大。
實施例17.含有負載氫化可的松之聚合物/環糊精/表面活性劑結合體的表面涂層依次用本發明制造的下列兩種溶液處理不銹鋼表面(面積＞＞15cm2)溶液1將5克g-環糊精和1克Carbopol溶解于90ml去離子水。
溶液23.3ml 30％的Luviquat Mono CP溶液，含有約1克十六烷基二甲基-(2-羥乙基)磷酸二氫銨。在該溶液中溶解了0.1克氫化可的松。
首先用溶液1處理金屬表面，接著用溶液2處理。5分鐘內白色沉淀物覆蓋了鋼表面。使該表面在空氣中干燥。37℃下在水中和在0.9％NaCl溶液中測試所攜帶的氫化可的松在金屬表面上的體外釋放。在水中攪拌2小時后僅有約20微克氫化可的松釋放出來，而與此同時在0.9％NaCl溶液中釋放了約90微克甾族化合物。
實施例18.聚合物/表面活性劑/環糊精基質的物理腐蝕特征因為生成聚合物/環糊精/表面活性劑不溶性基質的原理是靜電和非極性-非極性相互作用的結合效果，所以期望的是(按照出版公開的數據)，鹽(NaCl、NaBr、KCl等等)的存在將引發和促進這些超分子基質的解體。事實上，我們發現，這些基質、特別是透明質酸制成的那些基質在諸如NaCl之類的鹽的存在下將會以依賴于陽離子濃度的方式產生物理分解。
在等滲條件下也即在0.9％NaCl溶液中，室溫下儲存8-10天，透明質酸/表面活性劑/gCD不溶性材料會轉變為水溶性材料。
在高滲條件下(例如在5或10％NaCl溶液中)基質材料在2天內會完全溶解。
不過，由Carbopol或羧甲基纖維素/表面活性劑/環糊精制成的生物材料即使在5％NaCl溶液中仍然在物理上穩定得多。這些生物材料在0.9％NaCl中儲存20天后仍不會發生崩解。因此對于長效儲庫制劑，優選使用基于Carbopol和羧甲基-纖維素的生物材料。
實施例19.從負載著色劑的本發明生物材料中釋放姜黃色素通過將姜黃色素著色劑溶解在所用表面活性劑中而制得負載著色劑的生物材料。按照實施例11制備的負載著色劑的生物材料包含4.5wt％姜黃色素。將黃色基質切成兩個同樣大小的部分，并將它們浸泡在去離子水和0.9％NaCl溶液中。按照如下測定著色劑從固體基質中釋放的體外釋放曲線37℃下將10g按照實施例11制備的負載有姜黃色素的聚合物基質以600r.p.m.在50ml去離子水中進行攪拌。借助分光光度法測定所釋放的姜黃色素的量。體外釋放試驗的結果列在表8中。
表8、25℃下在水中和在0.9％NaCl中從透明質酸/氯芐烷銨/gCD生物材料釋放姜黃色素
*如果釋放出全部的姜黃色素則它意味著100％以上數據表明，所攜帶的材料從本發明可生物降解基質中釋放的程度受溶解/周圍介質的實際離子強度的支配。若植入這些負載有藥學活性劑的生物材料，則所攜帶之活性劑的釋放將主要取決于組織周圍的離子濃度，其次取決于所存在的酶。
實施例20.從負載藥物的本發明生物材料中釋放甾族化合物藥物通過將睪酮溶解在氯芐烷銨表面活性劑中而制得負載甾族化合物的生物材料。按照實施例11制得的負載藥物的生物材料包含9.0wt％睪酮。將負載有睪酮的基質切成兩個相等大小的部分并將它們浸泡在去離子水和0.9％NaCl溶液中。按照如下測定甾族化合物從固體基質中釋放的體外釋放曲線在37℃下將10g按照實施例11制備的負載有睪酮的聚合物基質以300r.p.m.在100ml去離子水中和在100ml 0.9％、3.0％和5.0％NaCl溶液中攪拌。借助分光光度法測定所釋放的睪酮的量。體外釋放試驗的結果列在表9中。
表9、37℃下在水中和在不同濃度的NaCl溶液中從透明質酸/氯芐烷銨/gCD生物材料釋放睪酮的體外釋放曲線
以上數據表明，所攜帶的材料從本發明可生物降解基質中釋放的程度受溶解介質的實際離子強度的控制。若將負載睪酮的該聚合物/表面活性劑/環糊精系生物材料應用到生物體系中，則所攜帶的甾族化合物的釋放由組織周圍的陽離子濃度引發。所存在的陽離子導致該超分子基質解體，隨后從gCD絡合體中釋放所攜帶的睪酮，從而確保睪酮的持續釋放。
實施例21.通過兩次連續注射就地生成負載前列腺素E2的不溶性生物材料將5克g-環糊精和1克透明質酸溶解在100ml注射用無菌去離子水中。將2ml該粘稠溶液裝入注射器。
通過將1mg前列腺素E2溶解在10ml 30％Luviquat Mono CP表面活性劑中而制得另一溶液。將0.5ml該前列腺素溶液裝入注射器。
連續皮下注射入老鼠后，就地生成負載藥物的生物材料，因而確保了前列腺素的持續釋放。
實施例1-15所述的任何類型的組合物都可以用作連續注射，從而就地生成適用于生物醫學和其它用途的不溶性基質。
實施例22.透明質酸/表面活性劑/磷脂/γ-環糊精聚合物基質的制備將5gγ-環糊精和1g透明質酸溶解于去離子水而制得100ml溶液。該溶液看起來是稍呈混濁但無固體顆粒的粘性液體。
40℃下將5ml 5％氯芐烷銨水溶液與0.3g蛋黃磷脂酰膽堿一起攪拌，從而得到一均勻乳液。使10克上述透明質酸/γ-環糊精溶液與5ml磷脂酰膽堿/氯芐烷銨乳液在室溫下反應。攪拌約10分鐘后，獲得輕微黃色的水不溶性聚合物材料。過濾聚合物，用5ml去離子水洗滌并用P2O5真空干燥至恒重。
收率0.62g(54％)膠狀固體。
實施例22聚合物材料的組成包含約20％透明質酸、40％γ-環糊精、25％磷脂和8％氯芐烷銨。
實施例23.藻酸/表面活性劑/磷脂/γ-環糊精聚合物基質的制備40℃下將5ml 5％氯芐烷銨水溶液與0.3g蛋黃磷脂酰膽堿一起攪拌，從而得到一均勻乳液。使10克含有1％藻酸和5％γ-環糊精的溶液與5ml磷脂酰膽堿/氯芐烷銨乳液在室溫下混合。劇烈混合約15分鐘后，生成輕微黃色的聚合物沉淀物。過濾沉淀物并用5ml水洗滌。干燥至恒重后得到0.55g固態彈性膠。
實施例24.由本發明聚合物基質制成的外科創傷護板按照實施例1制備聚合物生物材料。過濾分離出濕產物，并用500ml去離子水洗滌3次。將洗滌過的濕產物在濕玻璃表面上滾壓成約1mm厚的一層，并將其浸入冷丙酮(約5℃)中。在丙酮中浸泡約30分鐘后，產物變成脫水的白色固態紙狀片材。經過該干燥過程后，真空干燥而除去丙酮。可以將產物用無菌水重新濕潤，由此使它再次變成粘彈性聚合物，而且產物可以用作創傷護板以促進傷口愈合。
實施例25.由本發明聚合物基質構成的抗生素創傷敷料/覆膜通過使100ml含5gγ-環糊精的1％透明質酸溶液與50ml含有1g已溶解的環丙沙星的30％Luviquat Mono CP溶液反應而制得含抗生素的粘膜粘附性膜。以上兩種溶液混合之后，過濾出生成的白色沉淀物。用50ml水洗滌白色聚合物基質并將其滾壓成1mm厚的一層。真空干燥濕涂層直至恒重。收率10g白色彈性聚合物片材，它含有7.8％的環丙沙星。經殺菌消毒后用無菌水重新潤濕該聚合物片材，發現得到了可用于覆蓋燒傷皮膚表面或傷口的粘彈性濕膜。
實施例26.含有所攜帶的碘的導電性聚合物基質通過使100ml含有5gγ-環糊精的1％透明質酸溶液與50ml含有1g已溶解的碘元素的30％Luviquat Mono CP溶液反應而制得導電性聚合物纖維。以上兩種溶液混合之后，過濾分離出所生成的微黃棕色沉淀物。用50ml水洗滌聚合物基質并將其拉伸為直徑約1或2mm的纖維。將濕纖維浸入冷丙酮(10℃)中進行干燥，然后進行真空干燥。產品棕色彈性聚合物纖維片，它含有約8wt％碘元素。發現該聚合物纖維呈導電性。還發現其在不同方向上導電性不同，沿拉伸方向的軸向導電性比橫向導電性高得多。該超分子集合體的高規整結構使得即使在不含任何碘的聚合物基質中也能導電。
實施例27.由本發明聚合物基質構成的含尿囊素的創傷愈合護板通過使100ml含有1g透明質酸和5gα-環糊精的水溶液與25ml含有2g已溶解的尿囊素的30％Luviquat Mono CP溶液反應而制得含尿囊素的粘膜粘附性膜。以上兩種溶液反應后生成白色沉淀。經過濾移去聚合物沉淀物，并將其用25ml水洗滌。將濕產物滾壓成1mm厚的均勻層。真空干燥該濕涂層直至恒重。收率7.7g白色聚合物片材。經殺菌消毒后用無菌水重新潤濕該聚合物片材，得到了可用于創傷敷料以幫助愈合的粘彈性膜。
實施例28.由本發明聚合物基質構成的外科絲線按照實施例1所述的反應流程使含有透明質酸和γ-環糊精的溶液與含有2％丙三醇的Luviquat Mono CP溶液反應。反應完成后，用去離子水洗滌所得濕聚合物基質，然后通過拉伸和滾壓濕聚合物而將其制成約0.2mm厚的絲線。立即將絲線浸泡在丙酮中以便脫水，從而得到干燥的彈性絲線。
所得絲線可用于傷口的縫合。這些可生物降解的絲線當它們負載適當的藥學活性劑后也可用作植入物。
實施例29.按照本發明制備的聚合物基質在體外的酶降解在pH為6.5的磷酸鹽緩沖液中，經過42小時培養期后，借助透明質酸酶來測試透明質酸在本發明聚合物基質中的降解，采用未捕獲的透明質酸底物作為對照物來進行比較。在終止酶活性后，通過毛細區域電泳來評價反應混合物。電泳圖譜表明，從聚合物基質中確實釋放出了透明質酸，并且透明質酸被透明質酸酶降解。我們發現，實施例1的透明質酸/LuviquatMono CP/γ-環糊精基質是可用酶降解的，但是反應速率較慢。降解產物的分布類似于被透明質酸酶消化的透明質酸對照物的分布。
實施例30.本發明聚合物基質植入大鼠內的結果進行兩項動物研究實驗。在第一項定向實驗中，對三只雄性Whistar大鼠(每只體重平均400g)施用極高劑量(1g、2g和4g)的實施例1的聚合物基質。
分別經兩周和三周后重新打開在動物體上的植入點。目測和在顯微鏡下評價所植入聚合物材料的周圍組織。在1g和4g植入物的情況下都發現植入物周圍的組織紅腫發炎，而且白細胞數量明顯增多，這表明接受試驗的動物正在發炎。不過，發炎癥狀較輕，接受試驗的動物沒有一個出現全身毒性反應，盡管施用了極高的劑量，但每一只都存活得很好。植入鼠體三個月后2g植入物仍處于良好狀態。
2周后從植入點取出的組織/洗滌液體試樣的HPLC分析表明，既沒有透明質酸的痕跡也未檢測到γ-環糊精和表面活性劑。這一點間接證明，經皮下植入數周后，即使給予較高劑量(每只400g的老鼠4g！)，實施例1的聚合物基質也能完全消失，因而它是可生物降解的。
實施例31.包含Carbopol9880 NF作為陰離子聚合物和LuviquatMono CP作為表面活性劑的本發明二元生物材料的制備室溫下(25℃)將25gγ-環糊精(gCD)和5g Carbopol9880 NF溶解于470g去離子水中，從而得到稍顯混濁的溶液。緩慢攪拌的同時向該溶液中加入17ml含有30％(5.1g)十六烷基二甲基-(2-羥乙基)磷酸二氫銨的LuviquatMono CP溶液。立即生成了白色沉淀物，在接下來的15分鐘內該白色沉淀物形成橡膠狀彈性體。用100ml去離子水將分離出的濕聚合體洗滌三次并且干燥。
收率9.8g白色玻璃狀聚合物材料。
按照實施例31制備的沉淀物的組成。
這類聚合物基質的γ-CD含量無法檢測到，還發現這類聚合物基質是不具備粘彈性的相當硬的半固體。
存放于N2氣氛的該材料的DSC曲線顯示出三個吸熱流與質量損失步驟。高達250℃時質量損失是17.7％，高達300℃時是25.6％。
實施例32.包含Carbopol9880 NF作為陰離子聚合物和氯芐烷銨作為表面活性劑的本發明二元生物材料的制備溶液1將5gγ-CD和1g Carbopol9880 NF溶解于94g去離子水而得到稍顯混濁的溶液。
溶液28ml 50％bw氯芐烷銨溶液(BAC)步驟25℃下將溶液2加入到攪拌的溶液1中。混合這兩種溶液時生成白色沉淀。在約30分鐘的反應時間內，未生成任何實體，僅僅得到松散的白色沉淀物。然后使反應混合物在冰箱(5℃)內放置12小時，形成致密的凝膠。用4000ml去離子水稀釋該凝膠，白色不溶性聚合物材料沉降下來。過濾該沉淀物并用200ml水洗滌五次。獲得5.1g白色橡膠狀彈性材料。該材料的機械性能完全不同于用透明質酸制得的類似材料。該聚合體表現出高彈性并且耐外力作用。由于其具有相當好的彈性性能，因而在任何外力干預作用下它仍保持其形狀。如下表所示，該材料不含γ-環糊精。
按照實施例32制備的沉淀物的組成。
實施例33.包含PionierNP 37N Sodium Carbomer作為陰離子聚合物和LuviquatMono CP作為表面活性劑的本發明二元生物材料的制備室溫下(25℃)將25gγ-環糊精(gCD)和2.5g PionierNP 37N SodiumCarbomer溶解于470g去離子水中，從而得到稍顯混濁的溶液。緩慢攪拌的同時向該溶液中加入9ml含有30％(2.7g)十六烷基二甲基-(2-羥乙基)磷酸二氫銨的LuviquatMono CP溶液。立即生成了白色沉淀物，在接下來的15分鐘內該白色沉淀物形成橡膠狀彈性體。用80ml去離子水將分離出的濕聚合體洗滌三次并且干燥。
收率3.3g白色玻璃狀聚合物材料。
按照實施例33制備的沉淀物的組成。
實施例34經皮下植入后棕櫚酰-L-肉堿/透明質酸/γ-CD聚合物基質在小鼠內的耐受性在無菌條件下制備棕櫚酰-L-肉堿/透明質酸/γ-CD聚合物基質并且該聚合物基質包含53％棕櫚酰-L-肉堿、40％透明質酸和2％γ-環糊精。
實驗動物是NMRI雌性小鼠，平均每只體重25克。這些動物通過小外科手術在頸部脊背側接受40mg該基質作為植入物。還有兩組“陽性對照”動物一組動物接受“假外科手術”但實際并未接受植入物，另一組接受40mg聚-L-乳酸聚合物植入物。放入和固定植入物后，不斷記錄實驗動物的綜合狀況和白細胞數量。以不同的時間間隔重新打開植入點并檢查由植入物引起的實際局部刺激作用和/或發炎作用。此外，通過目測檢查和光學顯微鏡檢查來評價聚合物基質的生物降解，根據組織學來評價實驗動物植入物周圍的組織。
結果接受手術的動物和對照動物在接受植入物后的總白細胞數量隨時間變化的結果概括于下表。
在接受40mg聚-L-乳酸和棕櫚酰-L-肉堿/透明質酸/γ-CD植入物后在對照和經處理小鼠中的白細胞計數
*聚-L-乳酸對照植入物*棕櫚酰-L-肉堿/透明質酸/γ-環糊精基質以上數據表明，基本上未檢測到由本發明聚合物基質引起的炎癥。經外科手術后在對照動物和接受手術的動物之間并未發現白細胞數量存在明顯差別。
重新打開植入點后，目測未發現局部刺激作用或炎癥。取自緊鄰植入物的組織樣品經組織化學/顯微技術評價并未有發炎的組織學征兆。這些觀察與血液分析數據表明，在21天觀察期間，1.6g/kg體重(對于人類則約為110g/人)以棕櫚酰-L-肉堿/透明質酸/γ-CD聚合物基質為基礎的皮下植入物，不會產生刺激或引起任何毒性問題。而且，還發現，所植入的聚合物基質在小鼠內消失的平均時間(直到植入物物理上消失的時間)為三周至一個月。
權利要求
1.一種沉淀物，它包含至少一種本身可溶于水的陰離子聚合物組分和一種兩性銨型組分，該沉淀物可通過包含以下步驟的方法而制得1.使陰離子聚合物組分與環糊精組分在含水介質中接觸，和2.向步驟1得到的混合物中加入所述兩性銨型組分，其中所述組分均以能夠形成所述沉淀物的有效量存在。
2.權利要求1的沉淀物，它還包含所述環糊精組分。
3.權利要求1或2的沉淀物，其還包含除所述環糊精組分之外的在所述方法的步驟1和/或2的過程中加入的一種或多種其它組分。
4.權利要求3的沉淀物，其中所述一種或多種其它組分選自藥學活性劑、殺蟲劑、農用化學品、著色劑、診斷劑、酶和食品。
5.權利要求1至4中任一項的沉淀物，其中陰離子聚合物組分是以下成分之一透明質酸、羧甲基纖維素、羧甲基淀粉、藻酸、聚丙烯酸型聚合物組分、果膠、黃原膠、黃耆膠、所述組分之一的水溶性鹽，或是兩種或多種所述成分的混合物。
6.權利要求1至5中任一項的沉淀物，其中所述兩性銨型組分包括陽離子表面活性劑。
7.權利要求1至6中任一項的沉淀物，其中所述兩性鎓型組分選自氯芐烷銨、苯佐氯銨、氯化十六烷基吡啶、溴化十六烷基三甲基銨、十六烷基二甲基(2-羥乙基)磷酸二氫銨(LuviquatMono CP)、椰油酰胺基丙基-N，N，N-三甲基-甘氨酸、酰基肉堿，尤其是棕櫚酰肉堿、椰油基谷氨酸鈉和一種或多種上述物質的混合物。
8.權利要求1至7中任一項的沉淀物，其中所述兩性鎓型組分包括陽離子磷脂。
9.權利要求8的沉淀物，其中陽離子磷脂選自溶血磷脂酰膽堿化合物、磷脂酰膽堿化合物、鞘磷脂、鞘氨醇衍生物及其混合物。
10.權利要求1至9中任一項的沉淀物，其中環糊精組分選自α-環糊精、β-環糊精、γ-環糊精及其混合物。
11.權利要求4的沉淀物，其中的一種或多種其它組分包括藥學活性劑。
12.權利要求11的沉淀物，其中的藥學活性劑選自甾族化合物、前列腺素類、氧化氮前體藥物、抗組胺藥、抗生素、細胞生長抑制劑、抗病毒劑、肽類激素、局部麻醉劑、抗青光眼劑、抗炎藥、抗高血壓藥、抗血管生成劑和它們的適當的組合。
13.制造權利要求1至12中任一項所述的沉淀物的方法，其中·將陰離子聚合物組分、環糊精組分和所述沉淀物所含且可溶于水的其它組分溶解于含水介質，從而形成第一組合物；·將兩性組分和所述沉淀物所含且不溶于水的其它組分與適當的液態載體，優選含水介質混合，從而形成第二組合物，并且·將所述第一和第二組合物混合，從而形成所述沉淀物。
14.權利要求13的方法，其中將沉淀物制成所希望的形狀。
15.權利要求13的方法，該方法包括，用所述第一組合物處理非液態載體以便涂布它，隨后用所述第二組合物處理該如此處理過的載體以便在所述載體上形成所述沉淀物的涂層。
16.包含權利要求11或12之沉淀物的藥物組合物。
17.權利要求16的藥物組合物，它是儲庫制劑。
18.包含權利要求11或12之沉淀物的醫療器具。
19.一種按照權利要求18的醫用植入物或插入物。
20.一種用于將權利要求16或17的藥物組合物給藥于個體的成套用具，其通過將所述組合物的各部分同時或優選連續給藥于所述個體而在用藥部位就地形成組合物，該成套用具包含兩種或兩種以上的部分組合物，各部分組合物包含一種或多種所述藥物組合物的組分，其中用來形成沉淀物的組分以能夠生成沉淀物的有效量存在于所述用于連續或同時進行給藥的組合物中。
21.權利要求20的成套用具，其包含·第一組合物，它包含溶解于含水介質中陰離子聚合物組分、環糊精組分和所述沉淀物中所含且可溶于水的其它組分；和·第二組合物，它包含兩性組分和所述沉淀物中所含且不溶于水的組分，這些組分與適當的液態載體、優選含水介質混合。
22.權利要求20或21的成套用具，其適于藥物組合物的皮下給藥或肌肉內給藥。
23.權利要求20或21的成套用具，其適于通過噴射而將藥物組合物給藥在傷口、皮膚或其它固體表面上。
24.一種向有需要的個體施用藥學活性化合物的方法，該方法包括施用權利要求16或17所述的含有所述藥學活性化合物的藥物組合物。
25.一種將權利要求16或17的藥物組合物給藥于個體的方法，該方法包括同時或優選連續給藥兩種或兩種以上的部分組合物，各部分組合物包含一種或多種所述藥物組合物的組分，由此在用藥部位就地形成藥物組合物，其中用來形成沉淀物的組分以當彼此接觸時能夠生成沉淀物的有效量存在于所述部分組合物中。
26.權利要求25的方法，該方法包括同時或優選連續給藥第一組合物和第二組合物，該第一組合物包含溶解于含水介質中的陰離子聚合物組分、環糊精組分和所述沉淀物所含且可溶于水的其它組分；該第二組合物包含兩性組分和所述沉淀物所含且不溶于水的組分，這些組分與適當的液態載體、優選含水介質混合。
27.權利要求25或26的方法，其中將部分組合物皮下注射或肌肉注射到個體體內。
28.權利要求25或26的方法，其中通過噴射將部分組合物給藥在傷口、皮膚或其它固體表面上。
全文摘要
本發明涉及沉淀物形式的新型材料，特別是生物材料，它包含至少一種本身可溶于水的陰離子聚合物組分和一種兩性銨型組分，該沉淀物可通過包括以下步驟的方法而制得使陰離子聚合物組分與環糊精組分在含水介質中接觸，和向步驟1得到的混合物中加入所述兩性銨型組分，其中所述組分均以能夠形成所述沉淀物的有效量存在，并且優選涉及另外包含所述環糊精組分的相應沉淀物。兩種類型的沉淀物可任選地包含一種或多種其它組分。具體而言該沉淀物可用作控釋儲庫制劑而適于所述其它組分的長期釋放。引入沉淀物的其它組分可以是藥物化合物、殺蟲劑、農用化學品、著色劑、診斷劑、酶、食品等等。
文檔編號C08L101/16GK1646171SQ03808859
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月17日 優先權日2002年4月19日
發明者L·森特, J·塞特利, G·L·基什, C·肖赫 申請人:諾瓦提斯公司