專利名稱：具有可逆熱膠凝性質(zhì)的可生物降解低分子量三嵌段聚(丙交酯－co－乙交酯)聚乙二醇共聚物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水溶性、低分子量、熱敏性、可生物降解的并且具有高重量百分比的疏水嵌段的嵌段共聚物，并且涉及其用于胃腸外、經(jīng)眼、局部、經(jīng)皮、陰道、經(jīng)口、經(jīng)粘膜、肺、經(jīng)尿道、直腸、經(jīng)鼻、經(jīng)口或經(jīng)耳給予藥物的用途。通過應(yīng)用熱敏性可生物降解的三嵌段聚合物有可能完成本發(fā)明，其中所述的三嵌段聚合物是基于聚(丙交酯-co-乙交酯)或聚(丙交酯)和聚乙二醇嵌段，這些將在后面詳細(xì)描述。該體系是基于這樣一個(gè)發(fā)現(xiàn)對于這樣的嵌段共聚物，只有當(dāng)其具有相對低的分子量并且具有相對高含量的疏水性嵌段共聚物時(shí)，在約5-25℃時(shí)它們才在水中以澄清溶液形式存在，當(dāng)溫度升高至體溫時(shí)(對人一般為37℃)，它們自發(fā)地相互作用形成半固體水凝膠(即凝膠)，在該水凝膠中，凝膠網(wǎng)絡(luò)中截留高百分比的水，然而該水凝膠基本上不溶于水。
背景技術(shù)：
和現(xiàn)有技術(shù)概述近來，許多對多種治療應(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，對于多肽或蛋白質(zhì)來說，由于它們分子量高、在胃腸道中降解以及體內(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)或肌內(nèi)和皮下注射。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。同時(shí)，在許多情況下，各種給藥途徑需要使預(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)用于在持續(xù)的時(shí)間內(nèi)以控制速率釋放藥物，特別是多肽和蛋白質(zhì)藥物，同時(shí)不具有上面所提到的問題。
對于不同疾病的長期治療性處理，已經(jīng)研究出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，這是指在藥物釋放的同時(shí)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的技術(shù)、步驟、溶劑和其它添加劑所得到的劑型對病人安全、對其周圍組織產(chǎn)生盡可能少的刺激并且為藥物的相容性介質(zhì)。目前，可生物降解的可植入控釋裝置是從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)需要有機(jī)溶劑，例如二氯甲烷、氯仿、乙酸或二甲基甲酰胺。顯然，由于某些溶劑的毒性，通常在該步驟后需要充分干燥。多數(shù)情況下，制備出的最終聚合物裝置為要求植入的明顯固體形狀(例如球形、塊狀或棒狀)，其中植入常常伴隨外科手術(shù)的創(chuàng)傷。
目前，由于受嚴(yán)格規(guī)章限制，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)。這些聚合物從市場上可以得到，目前用作可生物吸收的(bioresorbable)縫線。FDA允許的利普安的控釋體系Lupron DepotTM也是基于PLGA共聚物。Lupron DepotTM由可注射微球組成，其在延長的時(shí)間(例如約30天)內(nèi)釋放利普安用于治療前列腺癌。基于這種應(yīng)用歷史，在應(yīng)用可生物降解載體開始設(shè)計(jì)胃腸外控釋藥物給藥體系中，PLGA共聚物是所選擇的材料。
雖然取得了一些有限的成功，然而由于它們本身的理化性質(zhì)和制作方法，這些聚合物還存在問題。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)常需要毒性有機(jī)溶劑，同時(shí)固體劑型可能機(jī)械地誘導(dǎo)組織刺激。
A.S.Sawhney和J.A.Hubbell在生物醫(yī)學(xué)材料研究雜志(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。通過和泊咯沙姆(poloxamer)表面活性劑(Pluronic F-68)共聚，這種材料的親水性增加。這種泊咯沙姆是含有約80％重量相對疏水性聚(氧丙烯)嵌段和20％重量親水聚(氧乙烯)嵌段的嵌段共聚物。與泊咯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，已知泊咯沙姆型表面活性劑是不能生物降解的。
用作注射用或植入用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)。
可以在水溶液中配制的一種體系是一類上面提到的、以商品名PluronicTM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嵌段，即親水性聚(氧乙烯)嵌段和疏水性聚(氧丙烯)嵌段，這樣形成聚(氧乙烯)-聚(氧丙烯)-聚(氧乙烯)三嵌段共聚物。這種三嵌段共聚物吸收水形成凝膠，該凝膠顯示可逆(reverse)熱膠凝性能。然而，這種PluronicTM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，大分子，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嵌段，用α-羥基酸的低聚物例如低聚(D，L-乳酸)或低聚(羥基乙酸)延長，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。由于低聚(α-羥基酸)區(qū)域水解成聚乙二醇、α-羥基酸和低聚(丙烯酸)，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天到高達(dá)4個(gè)月。然而，在此體系中，應(yīng)用了附加的成分-光引發(fā)劑以及另外的共價(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。
0kada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性嵌段共聚物材料。PLGA的分子量為400-5,000，PEG的分子量為200-2,000。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下將混合物在100-250℃下加熱1-20小時(shí)。產(chǎn)物可和水混溶，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，水溶性和共聚體的鏈相互作用也發(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。沒有證據(jù)表明該聚合物顯示可逆熱膠凝性質(zhì)以便作為溶液注射，而不是作為聚合物的膠體懸浮液。
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基抗增生藥、angiopeptin以預(yù)防m(xù)yointimal增生，該疾病往往發(fā)生在用人造移植物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)嵌段部分組成的高粘度液態(tài)嵌段共聚物被用作可就地包衣的藥物載體。這些材料由日本Hyogo的Taki Chemical Co.，Ltd.供應(yīng)。將由0.5gPLA-PEG和0.5mg angiopeptin組成的聚合物凝膠維持在37℃的緩沖溶液中，數(shù)星期內(nèi)可以在體外觀測到angiopeptin的緩釋。沒有觀測到angiopeptin的早期突發(fā)性釋放。基于這些研究成果，損傷的血管上包有該可生物降解性聚合凝膠時(shí)，angiopeptin在體內(nèi)的局部緩釋在理論上認(rèn)為是有效的。
L.Martini等在化學(xué)會志(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)，肉眼可以觀測到混濁的形成。當(dāng)共聚物以2wt％水溶液存在時(shí)，PCL-PEG-PCL(4504000450)和PCL-PEG-PCL(6804000680)的濁點(diǎn)分別為65℃和55℃。觀測到PCL-PEG-PCL(6804000680)的溶液在冷卻時(shí)可逆性膠凝的臨界濃度和溫度為25℃時(shí)的13％至80℃時(shí)的30％。繼續(xù)冷卻該溶液至0℃時(shí)，沒有觀測到更低的凝膠/溶膠轉(zhuǎn)化。PCL-PEG-PCL(6804000680)的體外降解速率非常低。在16星期期間，僅僅觀測到約有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在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嵌段共聚物，由疏水性A嵌段例如聚丙交酯(PLA)或聚(丙交酯-co-乙交酯)(PLGA)和親水性B嵌段例如聚乙二醇(PEG)或聚乙烯吡咯烷酮組成。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嵌段)成分相比，這些聚合物必須含有大于50％重量的親水性(B-嵌段)成分，或者，這些聚合物是疏水性(A嵌段)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，但尚沒有直接教導(dǎo)這樣的聚合物，或者分子量低于5000的ABA型聚合物是功能性的。此外，沒有關(guān)于除疏水性含量至少為50％重量的高分子量聚合物以外的ABA型聚合物的舉例。沒有證據(jù)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，也沒有證據(jù)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植入用儲存制劑的固體。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，沒有包括水溶性和為熱凝膠的ABA型嵌段共聚物。
從上面的討論可以看出已知的熱可逆性凝膠(例如PluronicsTM)自身不能用作藥物釋放體系。盡管存在具有可逆熱膠凝特性的嵌段共聚物，這些凝膠缺乏在長時(shí)間內(nèi)控制藥物釋放所必須的關(guān)鍵特性，并且由于它們的非生物降解性而存在毒性或生物相容問題。因此，在藥物釋放領(lǐng)域，盡管可逆熱膠凝特性是普遍承認(rèn)為獨(dú)特和非常有用的，仍然需要開發(fā)一種具有可行體系所必須的特性的體系。
發(fā)明目的和發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)目的是提供低分子量三嵌段共聚物藥物釋放體系，該體系為可生物降解的，顯示可逆熱膠凝性能，即在低溫下以液態(tài)溶液存在，而在生理相關(guān)溫度下可逆地變成凝膠并且提供良好藥物釋放特性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供藥物釋放體系用于親水性和疏水性藥物、肽和蛋白質(zhì)藥物以及低聚核苷酸的胃腸外給藥。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供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)凝膠儲存庫(depot)的形成，藥物從中以控制速率釋放。
本發(fā)明的這些目的和其它目的通過平均分子量約2000-4990的可生物降解ABA-或BAB-型嵌段共聚物完成，所述共聚物組成為約51-83％重量的疏水性A嵌段，該嵌段由聚(丙交酯-co-乙交酯)(PLGA)嵌段共聚物或聚(丙交酯)(PLA)聚合物組成；約17-49％重量的親水性B聚合物嵌段，該嵌段由聚乙二醇組成。聚乙二醇(PEG)有時(shí)被稱為聚(環(huán)氧乙烷)(PEO)或聚(氧乙烯)，對本發(fā)明而言，該術(shù)語可以相互變換應(yīng)用。在疏水性A-嵌段中，乳酸酯含量約為30-100％摩爾、優(yōu)選約30-80％摩爾和最優(yōu)選約50-80％摩爾。羥基乙酸酯含量約0-70％摩爾、優(yōu)選約20-70％摩爾和最優(yōu)選約20-50％摩爾。
從下列概述和組成本發(fā)明的各種實(shí)施方案詳述中，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)會變得更加明顯。
此處所用的下列術(shù)語應(yīng)該具有指定的含義“胃腸外”指肌內(nèi)、腹膜內(nèi)、腹腔內(nèi)、皮下和合適時(shí)為靜脈內(nèi)及動脈內(nèi)。
“膠凝溫度”指可生物降解嵌段共聚物進(jìn)行可逆熱膠凝時(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“可逆熱膠凝溫度”等應(yīng)該在涉及膠凝溫度時(shí)互換應(yīng)用。
“聚合物溶液”和“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，所述溶液具有以功能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。
“可逆熱膠凝”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“具有可逆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存庫。
“儲存庫”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有機(jī)或無機(jī)化合物或物質(zhì)。蛋白質(zhì)、低聚核苷酸、DNA和基因治療均包括在藥物的寬定義范圍內(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-co-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“PLA”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。術(shù)語“丙交酯”和“乳酸酯”在此可交互使用。
因此，本發(fā)明是基于這樣一種發(fā)現(xiàn)對于ABA-或BAB-型嵌段共聚物，當(dāng)A-嵌段是相對疏水性聚(丙交酯-co-乙交酯)(PLGA)或疏水性聚(丙交酯)(PLA)，B-嵌段為相對親水性的聚乙二醇(PEG)，其中疏水性成分含量約51-83％重量且總嵌段共聚物分子量約2000-4990時(shí)，該共聚物在低溫下顯示水溶性，在哺乳動物的生理體溫下發(fā)生可逆性熱膠凝。在這樣高的疏水性成分含量下，出乎意外的是這樣的嵌段共聚物是水溶性的。通常認(rèn)為當(dāng)疏水性成分含量超過50％重量時(shí)，聚合物基本上不溶于水，只有在加入一定量的有機(jī)助溶劑時(shí)，才能在含水體系中大量溶解。
因此，本發(fā)明的基礎(chǔ)是利用ABA-或BAB-型嵌段共聚物，其具有疏水性PL(G)z-1A的A-嵌段部分和親水性PEG B-嵌段部分，如下式PL(G)z-1A-PEG-PL(G)z-1A
或PEG-PL(G)z-1A-PEG其中z為整數(shù)1或2。如本發(fā)明所公開的，有用的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)的組成導(dǎo)致的嵌段共聚物顯示需要的可逆熱膠凝性能。為了公開分子量參數(shù)的目的，所有報(bào)道分子量數(shù)值是基于NMR或GPC(凝膠滲透色譜)分析技術(shù)測定的。報(bào)道的重均分子量和數(shù)均分子量分別通過GPC和NMR測定。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檢測器，以氯仿為洗脫劑；或者在Phenogel、混合床和Phengel，500埃柱的組合上，應(yīng)用PEG校準(zhǔn)，應(yīng)用RI檢測器，以四氫呋喃為洗脫劑。在Bruker 200MHz儀器上以氯仿為溶劑進(jìn)行NMR光譜測定。
表1總重均分子量 2000-4990PEG含量17-49％重量總PLGA或PLA含量51-83％重量乳酸酯含量 30-100％摩爾羥基乙酸酯含量 0-70％摩爾性能 低于膠凝溫度時(shí)可溶于水，高于膠凝溫度時(shí)膠凝。
所述可生物降解的疏水性A-嵌段部分為聚(α-羥基酸)，其來自或選自聚(D，L-丙交酯-co-乙交酯)、聚(L-丙交酯-co-乙交酯)、聚(D，L-丙交酯)和聚(L-丙交酯)，它們在本發(fā)明中可分別稱為聚(丙交酯-co-乙交酯)和聚(丙交酯)。從表1中給出的總分子量數(shù)值和PLGA或PLA的重量百分比計(jì)算，同時(shí)假定在ABA三嵌段共聚物中各個(gè)A嵌段或者在BAB三嵌段共聚物中各個(gè)B嵌段的重均分子量基本相同，則各個(gè)聚(丙交酯-co-乙交酯)或聚(丙交酯)聚合物A嵌段的重均分子量約為600-3000。
按照相似的計(jì)算，親水性B嵌段部分優(yōu)選平均分子量約500-2200的聚乙二醇(PEG)。
按照下列反應(yīng)方案，通過開環(huán)聚合作用或縮聚作用，可以合成ABA三嵌段共聚物通過開環(huán)聚合的合成 通過縮聚的合成步驟1PLGA低聚物的合成
步驟2ABA嵌段共聚物的合成 BAB-型三嵌段聚合物可以通過合適選擇反應(yīng)條件進(jìn)行類似地合成。例如，B(PEG)嵌段可以通過酯或氨基甲酸酯鍵等等偶聯(lián)到A(PLGA或PLA)嵌段。在偶聯(lián)劑例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嵌段偶聯(lián)到雙官能疏水性A嵌段的任意一端。此外，可以在用活化試劑對官能團(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、N-羥基琥珀酰亞胺和氯代甲酸對硝基苯基酯等。
親水性B-嵌段從合適分子量的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嵌段。
由于疏水性A-嵌段的可生物降解性、生物相容性和溶解特性，合成并應(yīng)用疏水性A嵌段。已經(jīng)完全了解這些疏水性聚(丙交酯-co-乙交酯)和聚(丙交酯)A嵌段的體內(nèi)體外降解，且這些降解產(chǎn)品是天然化合物，容易被病人的身體代謝和/或消除。
令人驚奇的是，疏水性聚(丙交酯-co-乙交酯)或聚(丙交酯)A嵌段的總重量百分比相對于親水性PEG B-嵌段要高，例如約為51-83％重量，最優(yōu)選約65-78％重量，而得到的三嵌段聚合物保留期望的水溶性和可逆熱膠凝特性。令人意外地發(fā)現(xiàn)在低于正常的室溫例如冰箱溫度(5℃)下，含有如此高比例疏水性成分的嵌段共聚物為水溶性的。據(jù)認(rèn)為由于維持整個(gè)三嵌段共聚物的總低分子量約2000-4990，因此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-嵌段占共聚物重量的約17-49％，疏水性A嵌段占共聚物重量的約51-83％。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，PLGA的A嵌段或PLA的A嵌段含量可以為共聚物重量的約65-78％，PEG的B嵌段可能為共聚物重量的22-35％。此外，整個(gè)三嵌段共聚物的優(yōu)選總平均分子量約為2800-4990。
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)為是其功能濃度。通常地說，可以應(yīng)用低至3％和高達(dá)50％重量的嵌段共聚物濃度，且其仍然可起作用。然而，約5-40％的濃度范圍是優(yōu)選的，10-30％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3％重量是需要的。在較低功能濃度范圍，相轉(zhuǎn)變可導(dǎo)致弱凝膠的形成；在較高的濃度，形成強(qiáng)凝膠網(wǎng)絡(luò)。
可生物降解性共聚物和肽/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共聚物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、經(jīng)粘膜、吸入或插入到腔室例如眼、陰道、經(jīng)尿道、直腸、鼻腔、口腔、頰、肺或耳部；由于體溫會高于膠凝溫度，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，該體系通常會引起最小量的毒性，并對周圍組織產(chǎn)生最低量的機(jī)械刺激，然后在特定的時(shí)間間隔內(nèi)會完全生物降解成乳酸、羥基乙酸和PEG。通過對各種共聚物嵌段的合適設(shè)計(jì)和制備，即通過改變A-嵌段和B-嵌段的重量百分比、乳酸酯和羥基乙酸酯的摩爾百分比以及ABA或BAB三嵌段共聚物的分子量和多分散性，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)整聚合物的濃度還可以控制藥物的釋放。
對于含有溶解藥物或者懸浮液或乳狀液形式的藥物的嵌段共聚物，含有該共聚物溶液的劑型被給藥至身體。由于該嵌段共聚物的可逆熱膠凝特性，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。通常地說，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本發(fā)明組合物的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就在于嵌段共聚物提高許多藥物溶解性的能力。疏水性A嵌段和親水性B嵌段的組合使嵌段共聚物具有兩親性。在這方面，由于具有親水性和疏水性雙重特性，其主要起皂或表面活性劑的作用。對于溶解疏水性或微溶于水的藥物例如環(huán)孢菌素和紫杉醇，這種特性是特別有用的。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)樵撉抖喂簿畚锏闹饕煞质鞘杷訟嵌段。然而，正如已經(jīng)論述的那樣，即使疏水性聚合物嵌段是主要成分，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)理被觀測到受到抑制。例如，相對于在有機(jī)助溶劑存在下的同樣藥物的某些水溶液，紫杉醇和環(huán)孢菌素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)孢菌素A的穩(wěn)定作用僅僅是舉例說明其效果，這種效果對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添加劑使該溶液膠凝。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、經(jīng)粘膜、吸入或插入至腔室例如經(jīng)眼、經(jīng)陰道、經(jīng)頰、經(jīng)尿道、直腸、經(jīng)鼻、經(jīng)口、經(jīng)肺或經(jīng)耳給藥。
本發(fā)明可用于各種生物活性物質(zhì)和藥物，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可逆熱膠凝方法。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)胞集落刺激因子(G-CSF)、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)、巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)、肝素酶、骨形成蛋白(BMP)、hANP、胰高血糖素樣肽(GLP-1)、白介素-11(IL-11)、腎素、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)孢菌素和合成類似物、這些物質(zhì)的修飾物和藥理活性片斷、酶、細(xì)胞因子、單克隆抗體和疫苗。
對可以應(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)的物理穩(wěn)定性和功能性增加。添加劑例如多元醇(包括糖)、氨基酸、表面活性劑、聚合物、其它蛋白質(zhì)和某些鹽可以應(yīng)用。這些添加劑可以容易地?fù)饺肭抖喂簿畚镏校缓筮M(jìn)行本發(fā)明的可逆熱膠凝過程。
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)就調(diào)節(jié)牽連(regulatory implication)而言可以看作新單位，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)部加成、刪除或替換就一個(gè)或多個(gè)氨基酸殘基的識別或定位對氨基酸序列進(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和治療劑的藥理學(xué)基礎(chǔ)(ThePharmacological Basis of Therapeutics)。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、碳鉑、阿霉素、柔紅霉素、甲氨蝶呤、紫杉醇、taxotere、放線菌素D和喜樹堿；精神抑制藥例如olanzapine和ziprasidone；抗菌劑例如頭孢西丁；驅(qū)腸蟲藥例如伊維菌素；抗病毒藥例如無環(huán)鳥苷；免疫抑制劑例如環(huán)孢菌素A(環(huán)狀多肽類試劑)、甾族化合物和前列腺素。
附圖的簡要描述從下面提供的詳細(xì)描述結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述目的和其它目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得更加明顯，其中

圖1是說明不同溫度和濃度下研究的PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物水溶液的膠凝行為的相圖。
圖2a-2c為降解示意圖，說明在不同溫度和pH下培養(yǎng)的PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物的體外降解情況。
圖3為說明胰島素從PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物熱凝膠中在持續(xù)時(shí)間內(nèi)的連續(xù)釋放的示意圖。
圖4為紫杉醇從PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物熱凝膠制劑中的釋放示意圖，說明紫杉醇在約50天期間的累積控制釋放。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述為了舉例說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，完成了各種低分子量ABA嵌段共聚物的合成，該嵌段共聚物的組成是64-80％重量的疏水性A-嵌段(聚(丙交酯-co-乙交酯)“PLGA”或聚(丙交酯)“PLA”；和20-36％重量的親水性B嵌段(聚乙二醇“PEG”)。目的在于制備重均分子量約2000-4990的PLGA-PEG-PLGA或PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物，這些共聚物的組成是兩個(gè)重均分子量各為約600-2000的A嵌段和一個(gè)重均分子量約600-2200的B嵌段。各個(gè)A嵌段由約30-100％摩爾比的乳酸酯和0-70％摩爾的羥基乙酸酯組成。
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)施例實(shí)施例1通過開環(huán)共聚合作用合成PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物按照上面給出的反應(yīng)方案，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，用甲苯(2×75ml)在燒瓶中共沸蒸餾干燥PEG(Mw＝1000)，然后在130℃下真空干燥(5mmHg)。將丙交酯和乙交酯單體(摩爾比為3∶1)加入燒瓶中，然后加入辛酸亞錫(0.1wt％)，并將反應(yīng)混合物在150℃下真空加熱(5mmHg)。反應(yīng)進(jìn)程由GPC(凝膠滲透色譜)監(jiān)測。經(jīng)合適時(shí)間后，終止反應(yīng)，將燒瓶冷卻至室溫。殘余物在冷水中溶解，加熱至70-80℃沉淀形成的聚合物。潷出上清液，再把聚合物殘余物溶解在冷水中，加熱誘導(dǎo)沉淀。溶解過程完成后重復(fù)三次沉淀。最后，將聚合物溶解在最少量的水中，冷凍干燥。
得到的PLGA-PEG-PLGA共聚物的重均分子量(Mw)為3737，數(shù)均分子量(Mn)為2928，Mw/Mn比例為1.3。該共聚物顯示可逆熱膠凝特性，這將在實(shí)施例4中作更詳細(xì)的描述。實(shí)施例2按照實(shí)施例1中概括的基本步驟，應(yīng)用相同的PEG(Mw＝1000)但變化丙交酯和/或乙交酯含量合成其它三嵌段共聚物。這些三嵌段共聚物的性質(zhì)列于下表具有可逆熱膠凝特性的ABA嵌段共聚物舉例
應(yīng)該注意甚至當(dāng)丙交酯(LA)含量變化范圍是30-100％摩爾和乙交酯(GA)含量變化范圍是0-70％摩爾，所有上表中列出的共聚物均具有可逆熱膠凝特性。因此，PLGA-PEG-PLGA和PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物均顯示在此實(shí)施例中。實(shí)施例3通過縮合共聚作用合成PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物把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160℃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)。完成進(jìn)程由GPC監(jiān)測。在合適的時(shí)間終止反應(yīng)，通過從二氯甲烷溶液進(jìn)入到大量甲醇中沉淀純化產(chǎn)生的聚合物。殘余物用甲醇研制，在23℃下真空干燥(0.05mmHg)。通過GPC、IR和NMR表征PLGA低聚物。得到的PLGA低聚物重均分子量(Mw)為9900、數(shù)均分子量(Mn)為5500，Mw/Mn比例為1.8。
將PEG(Mw＝1000)與PLGA混合，在燒瓶中在160℃的溫度和氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱。反應(yīng)進(jìn)程由GPC監(jiān)測。在合適的時(shí)間后，終止反應(yīng)，將燒瓶冷卻至室溫。殘余物溶于冷水中，然后加熱至70-80℃沉淀共聚物。潷出上清液，將殘余物再溶解在冷水中，加熱以沉淀聚合物。將該溶解和沉淀方法重復(fù)三次。最后，將聚合物溶解在最少量水中，進(jìn)行冷凍干燥。
得到的PLGA-PEG-PLGA嵌段共聚物的重均分子量(Mw)為4043，數(shù)均分子量(Mn)為2905，Mw/Mn比例為1.4。分別由GPC和NMR測定重均分子量和數(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。進(jìn)行GPC分析，用PEG校準(zhǔn)的Styrage1 HR-3柱，應(yīng)用紅外檢測，以氯仿為洗脫劑。應(yīng)用Bruker 200MHz儀器在氯仿中測定NMR光譜。NMR峰歸屬證實(shí)了三嵌段ABA結(jié)構(gòu)。實(shí)施例4在不同濃度下研究了實(shí)施例1中ABA三嵌段共聚物水溶液的膠凝性能。在水中制備9-30％重量的聚合物溶液，在10-60℃的溫度范圍下觀測粘度變化。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時(shí)的物理狀態(tài)定義為膠凝。產(chǎn)生作為溫度和三嵌段共聚物濃度的函數(shù)的實(shí)施例1中聚合物相圖(圖1)。這種新的可逆熱膠凝行為是非常明顯的，并在加熱三嵌段共聚物溶液時(shí)發(fā)生。生理相關(guān)溫度下(例如37℃)的膠凝作用是非常普遍的，這形成了該體系對醫(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30星期期間，在不同起始pH值(3.0、5.0和7.4)的條件下，對共聚物的23％重量溶液或凝膠(1ml)在不同溫度(-10℃、5℃、23℃和37℃)下保溫，測定實(shí)施例1的PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物的體外降解。通過水解引起該三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測定聚合物殘系物的分子量。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。產(chǎn)生的降解示意圖如圖2a、2b和2c所示。實(shí)施例6在四星期期間，測定實(shí)施例1中聚合物的體內(nèi)生物降解。將含有23％重量三嵌段共聚物的冷水溶液樣品以0.40-0.45ml皮下注射至大鼠。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，其顯示在兩星期期間該凝膠逐漸變小。在兩周和四周之間，注射的三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(被逐漸完全再吸收)的粘性液體。在第四周末，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)孢菌素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-PLGA三嵌段共聚物的水溶液中時(shí)，它們顯示非常高的溶解性。例如，在20％重量的共聚物水溶液中(實(shí)施例3中的聚合物)，紫杉醇的溶解度高達(dá)5mg/ml，環(huán)孢菌素A的溶解度高達(dá)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)孢菌素A是高度不穩(wěn)定的。但是在20％重量的PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物水溶液(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天儲存期后仍然有＞85％的比例保持沒有變化(5℃和37℃)，而環(huán)孢菌素A在100天期間保持穩(wěn)定(5℃)。實(shí)施例8制備實(shí)施例1中PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物的28％重量水溶液。已知胰島素是經(jīng)非腸道給藥的蛋白質(zhì)且用于治療糖尿病具有有益效果，將胰島素(不合鋅)懸浮在這種三嵌段共聚物水溶液中使最終濃度為5mg/ml。將大約2ml的這種組合物放置在平衡至37℃的表面皿上。組合物立即膠凝化并粘附于該表面皿，當(dāng)其直接放置在pH7.4和37℃的10mM磷酸鹽緩沖鹽水中時(shí)，應(yīng)用反相HPLC監(jiān)測凝膠中胰島素的釋放動力學(xué)，條件UV檢測器，梯度洗脫(TFA/乙腈/水移動相)。將這些數(shù)據(jù)作圖總結(jié)在圖3中。胰島素以連續(xù)的方式釋放約1星期。在蛋白質(zhì)和肽類的長期控制釋放中，應(yīng)用三嵌段共聚物熱凝膠被該實(shí)施例明顯確定和說明。實(shí)施例9把足夠的紫杉醇加入到23％重量的PLGA-PEG-PLGA三嵌段共聚物水溶液中以提供約2.0mg/ml的藥物。將2ml樣品溶液置于表面皿上，在37℃下平衡。由于該溫度高于該共聚物的膠凝溫度，在表面皿上產(chǎn)生凝膠。將表面皿置于含釋放介質(zhì)的200ml燒杯中，該釋放介質(zhì)的組成為150ml PBS(pH7.4)，其含有2.4％重量Tween-80和4％重量Cremophor EL，在37℃下平衡。攪拌燒杯中的溶液。密封燒杯頂部以防止蒸發(fā)。將該整體放入37℃的保溫箱中。一式三份進(jìn)行釋放研究。在不同的時(shí)間，取出5ml等分試樣釋放介質(zhì)，分析紫杉醇。除去各等分部分后，用新鮮PBS替換原來的PBS溶液。在第1、2、4、8、18和24小時(shí)收集樣品，然后以24小時(shí)為間隔，并用HPLC進(jìn)行分析。圖4為紫杉醇在凝膠中的釋放示意圖。該凝膠制劑在約50天期間對紫杉醇釋放產(chǎn)生非常好的控制。實(shí)施例10在各個(gè)末端應(yīng)用相同的PEG B-嵌段(Mw＝550)但改變聚(丙交酯)和/或聚(乙交酯)含量，合成BAB三嵌段共聚物。該P(yáng)EG和PLGA通過酯、氨基甲酸酯、或酯和氨基甲酸酯鍵的組合相互偶聯(lián)。這些三嵌段共聚物的特性列于下表具有可逆熱膠凝特性的BAB嵌段共聚物舉例
列于上表的所有這些PEG-PLGA-PEG三嵌段共聚物具有可逆熱膠凝特性。上面三嵌段聚合物的溶膠/凝膠轉(zhuǎn)變溫度分別為36、34、30和26℃。
上面的描述將會使本領(lǐng)域技術(shù)人員能制備形成具有可逆熱膠凝特性的水溶液形式的ABA(例如PLGA-PEG-PLGA和PLA-PEG-PLA)或BAB(例如PEG-PLGA-PEG和PEG-PLA-PEG)型三嵌段共聚物，并使本領(lǐng)域技術(shù)人員能將其用于藥物釋放領(lǐng)域。盡管傳統(tǒng)藥物(紫杉醇)和蛋白質(zhì)藥物(胰島素)的控制釋放已經(jīng)在實(shí)施例中舉例說明，以顯示由三嵌段共聚物水溶液形成的水凝膠的功能性，但這些描述并沒有窮舉出所有可以用和加載到生物可降解性嵌段共聚物中的藥物。當(dāng)然，許多來自各種治療劑的其他藥物非常適于從本發(fā)明說明書中所述的三嵌段共聚物的含水組合物中釋放。也沒有具體說明所有可以制備的并且顯示臨界可逆熱膠凝特性的嵌段共聚物。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以非常明顯地知道在不偏離僅僅用下列權(quán)利要求及其功能等同物限定的本發(fā)明范圍下，可以作出各種改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種可生物降解性ABA-或BAB-型三嵌段聚合物，所述ABA三嵌段具有下式PL(G)z-1A-PEG-PL(G)z-1A且所述BAB三嵌段具有下式PEG-PL(G)z-1A-PEG其中z為整數(shù)1或2，其中A嵌段由PL(G)z-1A表示，這樣當(dāng)z為2時(shí)，A嵌段為聚(丙交酯-co-乙交酯)或PLGA共聚物；當(dāng)z為1時(shí)，A嵌段為聚(丙交酯)或PLA聚合物；且其中B-嵌段由PEG表示，其為親水性聚乙二醇聚合物；所述嵌段共聚物的重均分子量約為2000-4990且具有可逆熱膠凝特性。
2.權(quán)利要求1的三嵌段聚合物，其中PL(G)z-1A A-嵌段占所述聚合物的約51-83％重量，PEG B-嵌段占所述聚合物的約17-49％重量。
3.權(quán)利要求2的三嵌段聚合物，其中聚合物為BAB型。
4.權(quán)利要求2的三嵌段聚合物，其中聚合物為ABA型。
5.權(quán)利要求4的三嵌段聚合物，其中z為1，這樣A嵌段為PLA聚合物。
6.權(quán)利要求4的三嵌段聚合物，其中z為2，這樣A嵌段為PLGA共聚物。
7.權(quán)利要求6的三嵌段聚合物，其中A嵌段為PLGA共聚物，其含有約80-20摩爾％的丙交酯和約20-80摩爾％的乙交酯。
8.權(quán)利要求7的三嵌段聚合物，其中PLGA A-嵌段占所述三嵌段聚物的約65-78％重量，所述PEG B-嵌段占所述三嵌段共聚物的約22-35％重量。
9.權(quán)利要求7的三嵌段聚合物，其中各個(gè)PLGA A-嵌段具有的重均分子量約600-3000，各個(gè)PEG B-嵌段的重均分子量約500-2200。
10.一種具有可逆熱膠凝特性的含水可生物降解性聚合物藥物釋放組合物，其包含水相且在水相中均勻地含有(a)有效量的藥物；和(b)可生物降解性ABA-或BAB-型三嵌段聚合物，所述ABA三嵌段具有下式PL(G)z-1A-PEG-PL(G)z-1A且所述BAB三嵌段具有下式PEG-PL(G)z-1A-PEG其中z為整數(shù)1或2，其中A嵌段由PL(G)z-1A表示，這樣當(dāng)z為2時(shí)，A嵌段為聚(丙交酯-co-乙交酯)或PLGA共聚物；當(dāng)z為1時(shí)，A嵌段為聚(丙交酯)或PLA聚合物；且其中B-嵌段由PEG表示，其為親水性聚乙二醇聚合物；所述三嵌段聚合物的重均分子量約為2000-4990。
11.權(quán)利要求10的含水聚合物組合物，其中三嵌段聚合物含量為所述組合物的約3-50％重量。
12.權(quán)利要求11的含水聚合物組合物，其中在所述三嵌段聚合物中，PL(G)z-1A A-嵌段占所述聚合物的約51-83％重量，PEG B-嵌段占所述聚合物的約17-49％重量。
13.權(quán)利要求12的含水聚合物組合物，其中所述三嵌段聚合物為BAB型。
14.權(quán)利要求12的含水聚合物組合物，其中所述三嵌段聚合物為ABA型。
15.權(quán)利要求14的含水聚合物組合物，其中在所述三嵌段聚合物中，z為1，這樣A嵌段為PLA聚合物。
16.權(quán)利要求14的含水聚合物組合物，其中在所述三嵌段聚合物中，z為2，這樣A嵌段為PLGA共聚物。
17.權(quán)利要求16的含水聚合物組合物，其中在所述三嵌段聚合物中，A嵌段為PLGA共聚物，其含有約80-20摩爾％的丙交酯和約20-80摩爾％的乙交酯。
18.權(quán)利要求17的含水聚合物組合物，其中在所述三嵌段聚合物中，PLGA A-嵌段占所述三嵌段聚合物的約65-78％重量，所述PEG B-嵌段占所述三嵌段聚合物的約22-35％重量。
19.權(quán)利要求17的含水聚合物組合物，其中在所述三嵌段聚合物中，各個(gè)PLGA A-嵌段具有的重均分子量約600-3000，各個(gè)PEG B-嵌段的重均分子量約500-2200。
20.權(quán)利要求17的含水聚合物組合物，其中所述藥物為多肽或蛋白質(zhì)。
21.權(quán)利要求20的含水聚合物組合物，其中所述多肽或蛋白質(zhì)選自催產(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)胞集落刺激因子(G-CSF)、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)、巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)、肝素酶、骨形成蛋白(BMP)、hANP、胰高血糖素樣肽(GLP-1)、白介素-11(IL-11)、腎素、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)孢菌素和合成類似物、這些物質(zhì)的修飾物和藥理活性片斷、酶、細(xì)胞因子、單克隆抗體和疫苗。
22.權(quán)利要求21的含水聚合物組合物，其中所述組合物中的藥物含量約0.01-20％重量。
23.權(quán)利要求17的含水聚合物組合物，其中所述藥物為抗癌或抗細(xì)胞增生劑。
24.權(quán)利要求23的含水聚合物組合物，其中所述藥物為抗癌藥，選自絲裂霉素、博萊霉素、BCNU、碳鉑、阿霉素、柔紅霉素、甲氨蝶呤、紫杉醇、taxotere、放線菌素D和喜樹堿。
25.權(quán)利要求24的含水聚合物組合物，其中所述組合物的藥物含量約0.01-20％重量。
26.一種以控釋方式對溫血?jiǎng)游锝o藥的方法，該方法包括(1)提供具有可逆熱膠凝性能的含水可生物降解性聚合物藥物釋放組合物，所述組合物包括水相，其中均勻地含有(a)有效量的藥物；和(b)生物可降解性ABA-或BAB-型三嵌段聚合物，所述ABA三嵌段具有下式PL(G)z-1A-PEG-PL(G)z-1A且所述BAB三嵌段具有下式PEG-PL(G)z-1A-PEG其中z為整數(shù)1或2，其中A嵌段由PL(G)z-1A表示，這樣當(dāng)z為2時(shí)，A嵌段為聚(丙交酯-co-乙交酯)或PLGA共聚物；當(dāng)z為1時(shí)，A嵌段為聚(丙交酯)或PLA聚合物；且其中B-嵌段由PEG表示，其為親水性聚乙二醇聚合物；所述嵌段共聚物的重均分子量約為2000-4990，(2)在低于所述三嵌段聚合物的膠凝溫度的溫度下維持所述組合物為液體；和(3)以液體形式將所述組合物給藥至所述溫血?jiǎng)游?，隨著所述組合物的溫度由所述動物的體溫升至高于該三嵌段聚合物的膠凝溫度，所述組合物隨后轉(zhuǎn)變成凝膠。
27.權(quán)利要求26的方法，其中所述給藥方式為胃腸外、經(jīng)眼、局部、吸入、經(jīng)皮、陰道、經(jīng)頰、經(jīng)粘膜、經(jīng)肺、經(jīng)尿道、直腸、經(jīng)鼻、經(jīng)口或經(jīng)耳給藥。
28.權(quán)利要求27的方法，其中所述組合物的三嵌段聚合物含量約為3-50％重量。
29.權(quán)利要求28的方法，其中在三嵌段聚合物中，PL(G)z-1A A-嵌段占所述聚合物的約51-83％重量，PEG B-嵌段占所述聚合物的約17-49％重量。
30.權(quán)利要求29的方法，其中三嵌段聚合物為BAB型。
31.權(quán)利要求29的方法，其中三嵌段聚合物為ABA型。
32.權(quán)利要求31的方法，其中在三嵌段聚合物中z為1，這樣A嵌段為PLA聚合物。
33.權(quán)利要求31的方法，其中在三嵌段聚合物中z為2，這樣A嵌段為PLGA共聚物。
34.權(quán)利要求33的方法，其中在三嵌段聚合物中A嵌段為PLGA共聚物，其含有約80-20摩爾％的丙交酯和約20-80摩爾％的乙交酯。
35.權(quán)利要求34的方法，其中在三嵌段聚合物中PLGA A-嵌段占所述三嵌段聚合物的約65-78％重量，所述PEG B-嵌段占所述三嵌段聚合物的約22-35％重量。
36.權(quán)利要求35的方法，其中在三嵌段聚合物中，各個(gè)PLGA A-嵌段具有的重均分子量約600-3000，各個(gè)PEG B-嵌段的重均分子量約500-2200。
37.權(quán)利要求34的方法，其中所述給藥的藥物為多肽或蛋白質(zhì)。
38.權(quán)利要求37的方法，其中所述多肽或蛋白質(zhì)選自催產(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)胞集落刺激因子(G-CSF)、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)、巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)、肝素酶、骨形成蛋白(BMP)、hANP、胰高血糖素樣肽(GLP-1)、白介素-11(IL-11)、腎素、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)孢菌素和合成類似物、這些物質(zhì)的修飾物和藥理活性片斷、酶、細(xì)胞因子、單克隆抗體和疫苗。
39.權(quán)利要求37的方法，其中所述組合物的藥物含量為約0.01-20％重量。
40.權(quán)利要求43的方法，其中所述給藥的藥物為抗癌或抗細(xì)胞增生劑。
41.權(quán)利要求40的方法，其中所述藥物為抗癌藥，選自絲裂霉素、博萊霉素、BCNU、碳鉑、阿霉素、柔紅霉素、甲氨蝶呤、紫杉醇、taxotere、放線菌素D和喜樹堿。
42.權(quán)利要求40的方法，其中所述組合物的藥物含量約0.01-20％重量。
43.一種增強(qiáng)藥物溶解性的方法，包括將有效量的所述藥物均勻地混入具有可逆熱膠凝性能的含水可生物降解性聚合物藥物釋放組合物中，所述含水組合物包含水相且在水相中均勻地含有可生物降解性ABA-或BAB-型三嵌段聚合物，所述ABA三嵌段具有下式PL(G)z-1A-PEG-PL(G)z-1A且所述BAB三嵌段具有下式PEG-PL(G)z-1A-PEG其中z為整數(shù)1或2，其中A嵌段由PL(G)z-1A表示，這樣當(dāng)z為2時(shí)，A嵌段為聚(丙交酯-co-乙交酯)或PLGA共聚物；當(dāng)z為1時(shí)，A嵌段為聚(丙交酯)或PLA聚合物；且其中B-嵌段由PEG表示，其為親水性聚乙二醇聚合物；所述三嵌段聚合物的重均分子量約為2000-4990。
44.權(quán)利要求43的方法，其中所述組合物的三嵌段聚合物含量為約3-50％重量。
45.權(quán)利要求44的方法，其中在所述三嵌段聚合物中，PL(G)z-1A A-嵌段占所述聚合物的約51-83％重量，PEG B-嵌段占所述聚合物的約17-49％重量。
46.權(quán)利要求45的方法，其中所述三嵌段聚合物為BAB型。
47.權(quán)利要求45的方法，其中所述三嵌段聚合物為ABA型。
48.權(quán)利要求47的方法，其中在所述三嵌段聚合物中，z為1，這樣A嵌段為PLA聚合物。
49.權(quán)利要求47的方法，其中在所述三嵌段聚合物中，z為2，這樣A嵌段為PLGA共聚物。
50.權(quán)利要求49的方法，其中在所述三嵌段聚合物中，A嵌段為PLGA共聚物，其含有約80-20摩爾％的丙交酯和約20-80摩爾％的乙交酯。
51.權(quán)利要求50的方法，其中在所述三嵌段聚合物中，PLGA A-嵌段占所述三嵌段聚合物的約65-78％重量，所述PEG B-嵌段占所述三嵌段聚合物的約22-35％重量。
52.權(quán)利要求51的方法，其中在所述三嵌段聚合物中，各個(gè)PLGA A-嵌段具有的重均分子量約600-3000，各個(gè)PEG B-嵌段的重均分子量約500-2200。
53.權(quán)利要求50的方法，其中所述藥物為多肽或蛋白質(zhì)。
54.權(quán)利要求53的方法，其中所述多肽或蛋白質(zhì)選自催產(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)胞集落刺激因子(G-CSF)、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)、巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)、肝素酶、骨形成蛋白(BMP)、hANP、胰高血糖素樣肽(GLP-1)、白介素-11(IL-11)、腎素、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)孢菌素和合成類似物、這些物質(zhì)的修飾物和藥理活性片斷、酶、細(xì)胞因子、單克隆抗體和疫苗。
55.權(quán)利要求53的方法，其中所述組合物的藥物含量約0.01-20％重量。
56.權(quán)利要求50的方法，其中所述給藥的藥物為抗癌或抗細(xì)胞增生劑。
57.權(quán)利要求56的方法，其中所述藥物為抗癌藥，選自絲裂霉素、博萊霉素、BCNU、碳鉑、阿霉素、柔紅霉素、甲氨蝶呤、紫杉醇、taxotere、放線菌素D和喜樹堿。
58.權(quán)利要求56的方法，其中所述組合物的藥物含量約0.01-20％重量。
59.一種增強(qiáng)藥物穩(wěn)定性的方法，包括將有效量的所述藥物均勻地混入具有可逆熱膠凝性能的含水可生物降解聚合物藥物釋放組合物中，所述含水組合物包含水相且在水相中均勻地含有可生物降解性ABA-或BAB-型三嵌段聚合物，所述ABA三嵌段具有下式PL(G)z-1A-PEG-PL(G)z-1A且所述BAB三嵌段具有下式PEG-PL(G)z-1A-PEG其中z為整數(shù)1或2，其中A嵌段由PL(G)z-1A表示，這樣當(dāng)z為2時(shí)，A嵌段為聚(丙交酯-co-乙交酯)或PLGA共聚物；當(dāng)z為1時(shí)，A嵌段為聚(丙交酯)或PLA聚合物；且其中B-嵌段由PEG表示，其為親水性聚乙二醇聚合物；所述三嵌段聚合物的重均分子量約為2000-4990。
60.權(quán)利要求59的方法，其中所述組合物的三嵌段聚合物含量為約3-50％重量。
61.權(quán)利要求60的方法，其中在所述三嵌段聚合物中，PL(G)z-1A A-嵌段占所述聚合物的約51-83％重量，PEG B-嵌段占所述聚合物的約17-49％重量。
62.權(quán)利要求61的方法，其中所述三嵌段聚合物為BAB型。
63.權(quán)利要求61的方法，其中所述三嵌段聚合物為ABA型。
64.權(quán)利要求63的方法，其中在所述三嵌段聚合物中，z為1，這樣A嵌段為PLA聚合物。
65.權(quán)利要求63的方法，其中在所述三嵌段聚合物中，z為2，這樣A嵌段為PLGA共聚物。
66.權(quán)利要求65的方法，其中在所述三嵌段聚合物中，A嵌段為PLGA共聚物，其含有約80-20摩爾％的丙交酯和約20-80摩爾％的乙交酯。
67.權(quán)利要求66的方法，其中在所述三嵌段聚合物中，PLGA A-嵌段占所述三嵌段聚合物的約65-78％重量，所述PEG B-嵌段占所述三嵌段聚合物的約22-35％重。
68.權(quán)利要求67的方法，其中在所述三嵌段聚合物中，各個(gè)PLGA A-嵌段具有的重均分子量約600-3000，各個(gè)PEG B-嵌段的重均分子量約500-2200。
69.權(quán)利要求66的方法，其中所述藥物為多肽或蛋白質(zhì)。
70.權(quán)利要求69的方法，其中所述多肽或蛋白質(zhì)選自催產(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)胞集落刺激因子(G-CSF)、粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)、巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)、肝素酶、骨形成蛋白(BMP)、hANP、胰高血糖素樣肽(GLP-1)、白介素-11(IL-11)、腎素、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)孢菌素和合成類似物、這些物質(zhì)的修飾物和藥理活性片斷、酶、細(xì)胞因子、單克隆抗體和疫苗。
71.權(quán)利要求69的方法，其中所述組合物的藥物含量約0.01-20％重量。
72.權(quán)利要求66的方法，其中所述給藥的藥物為抗癌或抗細(xì)胞增生劑。
73.權(quán)利要求72的方法，其中所述藥物為抗癌藥，選自絲裂霉素、博萊霉素、BCNU、碳鉑、阿霉素、柔紅霉素、甲氨蝶呤、紫杉醇、taxotere、放線菌素D和喜樹堿。
74.權(quán)利要求72的方法，其中所述組合物的藥物含量約0.01-20％重量。
全文摘要
公開了水溶性可生物降解ABA－或BAB－型三嵌段聚合物,其組成含有主要量疏水性聚合物作為A嵌段和較少量的親水性聚乙二醇聚合物B嵌段;前者含有聚(丙交酯－co－乙交酯)共聚物或聚(丙交酯)聚合物;該三嵌段聚合物的總重均分子量約2000—4990,具有可逆熱膠凝特性。有效濃度的三嵌段聚合物和藥物可以均勻地含于水相中形成藥物釋放組合物。藥物的釋放速率可通過改變各種參數(shù)如三嵌段聚合物的疏水性/親水性組份含量、聚合物濃度、分子量和多分散性來進(jìn)行調(diào)整。由于三嵌段聚合物具有兩親性質(zhì),其可用于增加在組合物中的藥物溶解度和/或穩(wěn)定性,如說明不同濃度和溫度下研究的PLGA－PEG－PLGA三嵌段共聚物水溶液的膠凝特性的相圖所示。
文檔編號A61K45/00GK1282345SQ98811311
公開日2001年1月31日 申請日期1998年10月2日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月3日
發(fā)明者R·拉西, G·M·贊特納, B·莊 申請人:麥克羅梅德公司