[發明專利]半胱氨酸功能化的透明質酸結合物及其合成方法以及在可注射原位形成的水凝膠中的應用

有效

• 申請號: 201410110610.7
• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103910886A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 張歆;胡碧煌
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: C08G81/00
• 分類號: C08G81/00;C08B37/08;A61L27/20;A61L27/52
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 鄭瑩

技術領域

本發明涉及一種半胱氨酸功能化的透明質酸結合物及其合成方法，以及其在制備可注射原位形成的水凝膠中的應用，屬于生物醫藥領域。?

背景技術

水凝膠(Hydrogel)是親水性的聚合物的網狀結構，可以吸收和保留大量的水分，在水溶液中高度膨脹，具有良好的生物相容性。它們在醫藥生物領域廣泛地應用于外科封閉劑和粘合劑、藥物釋放、組織填充、組織修復和組織工程。水凝膠被用于創傷敷料時與人體組織直接接觸，可防止體外微生物感染，有效地防止體液的損失，促進傷口愈合，還能將藥物包裹在水凝膠中，藥物即可透過凝膠緩慢釋放到受傷部位。例如有文獻研究用藻酸鈣纖維制成的Sorbalgon水凝膠，用于創傷敷料促進創面愈合【Hajek?M，Sedlarik?K?M，Advantages?of?alginate?bandages?for?coverage?of?extensive?and?poorly?healing?wounds，RozhiChir，1992，71(324)∶152】。也有文獻報導水凝膠被用于藥物釋放的載體，即將藥物包裹在水凝膠內，通過注射或者移植入生物體后，維持長時間緩慢可控的釋放出藥物，長時間發揮藥物作用，例如Miyata等制備了抗原-抗體敏感性水凝膠，用于藥物釋放載體，起到特異性藥物緩釋的作用。【Schmedlen?R?H，Masters?K?S，West?J?L.?Photocrosslindable?polyvinyl?alcohol-jydrogels?that?call?be?modified?with?celladhision?peptides?for?use?in?tissue?engineering.Biomaterials，2002，23∶4325】。同時由于水凝膠優良的物理性質與生物學特性，還可應用于美容、皮膚移植是皮片的固、腹腔手術后防止粘連以及顱腔手術的封閉等方面，此方面的應用研究越來越受學者們的關注。?

雖然其在醫藥中的應用取得了巨大的進展，發展滿足臨床需要的在溫和條件下不使用有毒試劑的可注射原位形成的共價交鏈的水凝膠仍然面臨著挑戰。大部分在組織工程方面的應用的主要缺陷就是需要外科手術。然而，可注射原位形成的水凝膠則具有顯著的優勢：不經過手術而通過針管注射，以最小程度地對機體組織侵入，能填充任意形狀的缺損，且能與治療藥物混合，起到藥物緩釋的作用。?

在生物界，硫酯類化合物(Thioesters)是廣泛存在的中間體，比如乙酰輔酶A。在酶的催化下，硫酯類化合物參與生物體內重要成分的合成，比如多肽激素和脂類。在體外，硫酯類化合物與一級氨類化合物的化學反應相對地不活潑。然而，人們發現，硫酯類化合物和N-末端半光氨酸的化合物在生理條件下(磷酸鹽緩沖溶液，pH7-9)混合后，半光氨酸的巰基?和硫酯類化合物的硫醇發生交換，形成一個五圓環的中間體后自發地重排，產生一個新的酰胺鍵，稱為自然化學連接(Native?Chemical?Ligation，NCL)。這個化學反應己用于多肽，蛋白質，酶類的人工合成，也用于多肽自組裝產生重復序列的多肽。有報道是使用NCL反應把短多肽自主裝的水凝膠通過延長多肽長度而增加了預先組裝多肽水凝膠的硬度，也有文獻中用NCL反應把分枝的聚乙二醇結合物交鏈形成共價交鏈的水凝膠。作為水凝膠共價交鏈的方法，NCL有幾個明顯的優點：①具有化學選擇性，硫脂只與半胱氨酸、或N-末端半光氨酸的化合物反應形成新的酰胺鍵，不受其他硫醇和巰基存在的干擾；②在溫和的條件下，不使用催化劑、引發劑等可能有毒的化合物而高效反應；③與其它使用巰基的化學連接反應形成的水凝膠不同，自然化學連接反應在形成新的酰胺鍵的同時，還在骨架上產生一個巰基基團。那么，這個巰基可以根據不同的目的用來進一步在骨架上功能化水凝膠。而且，巰基化(硫醇化)的聚合物具有更好的生物黏附性。④另外，硫脂結構中的硫醇在NCL反應時釋放到溶液中，那么，在設計硫脂的時候，有可能把這個硫醇設計為巰基化的藥物和細胞生長因子的前體，從而在水凝膠形成的同時，釋放這些藥物和生長因子到水凝膠中。因此，利用NCL反應的特點和優點得到的可注射原位形成的共價交鏈的水凝膠具有顯著的優越性。例如：有文獻以聚乙二醇為主體，末端硫酯或半胱氨酸功能化，通過自然化學連接反應得到聚乙二醇水凝膠【Bi-Huang?Hu，Jing?Su，and?Phillip?B.Messersmith，Hydrogels?cross-linked?by?native?chemical?ligation，Biomacromolecules2009，10，2194-2200】。?