活性氧化物質(zhì)生成材料及其用圖
【專利說(shuō)明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2012年8月31日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/695,432號(hào)的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本申請(qǐng)?jiān)O(shè)及包含能夠產(chǎn)生活性氧化物質(zhì)（reactive oxidative species)的穩(wěn)定 化的自由基的材料及其用途。
[0004] 發(fā)明背景
[0005] 可通過(guò)幾種方式提供醫(yī)學(xué)裝置的滅菌。兩種常用的方式是環(huán)氧己燒滅菌巧0)和 通過(guò)暴露于電離福射的滅菌。然而，在醫(yī)學(xué)裝置的生產(chǎn)中常見的某些聚合物和有機(jī)材料暴 露于電離福射已經(jīng)顯示導(dǎo)致該聚合物或有機(jī)材料的一定水平的降解。聚合物或有機(jī)材料降 解的程度被認(rèn)為與吸收的電離福射的劑量相關(guān)。因此，在由聚合或有機(jī)材料構(gòu)成裝置的情 況中，所施加的福射劑量應(yīng)該足夠高W對(duì)該裝置進(jìn)行滅菌，同時(shí)盡可能低W最小化發(fā)生的 裝置降解量。在用于永久性和可吸收的聚合物和共聚物的情況中，一般而言，用大約25kGy 的劑量實(shí)現(xiàn)最終包裝的裝置的滅菌。
[0006] 另外，當(dāng)暴露于電離福射時(shí)，某些聚合物發(fā)生鏈斷裂，該可能導(dǎo)致沿著受影響的聚 合物鏈形成自由基。已知該種類型的自由基通常在聚合物中僅在生成后W短時(shí)間存在。自 由基的高能量使它們變得不穩(wěn)定，只要有可能就發(fā)生快速反應(yīng)或重組。如果該自由基與其 他自由基組合并且該些自由基在不同的聚合物鏈上，則會(huì)發(fā)生交聯(lián)并且有效地增加了分子 量。如果在經(jīng)福射的聚合物鏈上形成的自由基與另一種元素，諸如，但不限于氧結(jié)合，其可 能產(chǎn)生降解反應(yīng)并且可能降低總聚合物分子量。在其他情況中，一旦存在必需的條件，自由 基反應(yīng)的速率一般是非?？斓?。在自由基與氧分子發(fā)生反應(yīng)的情況中，可W產(chǎn)生活性氧化 物質(zhì)（R0巧。
[0007] R0S是含化學(xué)反應(yīng)性和生物活性氧的物質(zhì)，如超氧化物、過(guò)氧化氨、單線態(tài)氧、哲基 自由基、次氯酸根、過(guò)氧亞硝酸根和過(guò)氧哲基自由基（perhy化oxy radical)及其組合。另 夕F，由于存在未配對(duì)的價(jià)電子層電子，R0S是高度反應(yīng)性的。
[000引在生物學(xué)中，R0S發(fā)揮參與免疫應(yīng)答的關(guān)鍵功能。例如，在"呼吸爆發(fā)"期間通過(guò) 微生物吞瞻期間活化的嗜中性粒細(xì)胞天然產(chǎn)生超氧化物，并且其是由吞瞻多形核白細(xì)胞 (PMN)為了破壞細(xì)菌而使用的機(jī)制。有鑒于此，現(xiàn)有的抗菌藥物療法使用R0S，尤其是哲基 自由基，作為殺菌作用的機(jī)制化ohanski等，Cell, 130, 797-810 (2007))。
[0009] R0S在細(xì)胞信號(hào)傳遞中也是有活性的，包括但不限于刺激細(xì)胞分裂、分化、遷移、 調(diào)亡和新生（Klebanoff, Annals Internal Medicine, 93, 480-9 (1980)) (I'urrens'Jrl 曲ysiol,552(2)，335-44(2003)) (Veal 等，Molecular Cell,26,1-14口007))。 具 體地，已經(jīng)顯示了 ROS甚至在較低濃度（微摩爾至納摩爾）下作用為關(guān)鍵的細(xì)胞 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子W調(diào)節(jié)多種生物過(guò)程，如血管生成、細(xì)胞增殖和細(xì)胞遷移（Veal等， Mol Cell. ;26(1): 1-14(2007)) (D'Autreaux 等.111,化1：11'6 Reviews Molecular Cell Biology, 8, 813-824 (2007))。也已經(jīng)顯示ROS在血小板活化中有影響（Krotz等， Arterioscler "T虹om Vase Biol ;24:1988-96 (2004))。參與該些生物過(guò)程將 ROS 置于調(diào)節(jié) 多種生理和病理狀態(tài)的關(guān)鍵角色上，包括但不限于一些癌癥、屯、血管疾病、慢性傷口、衰老 和神經(jīng)變性。例如，已經(jīng)在用于癌癥治療的光動(dòng)力學(xué)療法中證明了 R0S在臨床治療中的用 途值olmans 等，化1:山"6 Reviews Cancer, 3, 380-7(2003))。
[0010] 已知高水平的ROS抑制細(xì)胞增殖并且甚至誘導(dǎo)細(xì)胞調(diào)亡。因此，該種ROS生成材 料的一個(gè)應(yīng)用是用于制備醫(yī)學(xué)裝置，例如支架和氣囊，W處理體液管（包括血管、膽管、食 道和結(jié)腸）中的狹窄和再狹窄。
[0011] 狹窄是血管或其他管道中的非正常變窄，該是由細(xì)胞、胞外基質(zhì)、脂質(zhì)和其他細(xì)胞 內(nèi)容物不受控制的增殖和沉積所導(dǎo)致。因此，釋放高水平的R0S的材料可用于通過(guò)誘導(dǎo)調(diào) 亡來(lái)抑制該類細(xì)胞增殖并解決狹窄。
[0012] 再狹窄是指狹窄在治療原始狹窄的介入之后的復(fù)發(fā)。再狹窄通常設(shè)及已經(jīng)變窄； 接受治療W清除堵塞并且隨后再變窄的血管。再狹窄可在介入如經(jīng)皮穿刺冠狀動(dòng)脈成形術(shù) 和支架治療之后發(fā)生。該些屯、血管介入誘導(dǎo)血管平滑肌細(xì)胞的不需要的增殖（新內(nèi)膜增 生），該最終導(dǎo)致血管的再變窄。為了防止再狹窄，藥物溶出支架值E巧在二十一世紀(jì)初被 引入臨床屯、臟病學(xué)。已經(jīng)在屯、血管支架的表面上涂覆抗增殖藥物，如紫杉醇（一種抗癌藥 物）和西羅莫司（一種免疫抑制藥物）并且向血管壁局部釋放。該些藥物有效地抑制了血 管平滑肌細(xì)胞增殖，并因此防止了支架內(nèi)新內(nèi)膜增生W及隨后的再狹窄。
[0013] 已經(jīng)證明高水平的R0S，尤其是過(guò)氧化氨能夠有效抑制平滑肌細(xì)胞值eshpande，N. N.等，Mechanism of hydrogen peroxide-induced cell cycle arrest in vascular smooth muscle (過(guò)氧化氨誘導(dǎo)血管平滑肌中細(xì)胞周期阻滯的機(jī)理）.Antioxid Redox Si即al, 2002. 4巧）：p. 845-54)和其他細(xì)胞等，Hy化ogen peroxide induces G2cell cycle arrest and inhibits cell proliferation in osteoblasts (過(guò)氧化氨誘導(dǎo)G2細(xì)胞 周期阻滯并抑制骨細(xì)胞中的細(xì)胞增殖），Anat Rec化oboken)，2009. 292(8) :p. 1107-13)和 (Chen, Q.和B. N. Ames, Senescence-like growth arrest induced by hydrogen peroxide in human diploid fibroblast F65cells (在人雙倍體成纖維細(xì)胞F65細(xì)胞中由過(guò)氧化氨 誘導(dǎo)的衰老樣生長(zhǎng)阻滯），Pr〇c化tl Acad Sci U S A，1994. 91(10):p:4130-4)的增殖。因 此可使用ROS生成材料來(lái)制造醫(yī)療裝置，如支架和氣囊，其一旦展開即能夠局部遞送高水 平的R0S W預(yù)防/治療再狹窄。
[0014] 迄今為止，由于其短暫存在的性質(zhì)W及W治療水平和持續(xù)時(shí)間向需要的治療位點(diǎn) 提供它們存在困難，R0S的益處受到限制。已經(jīng)令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，可在某些聚合物中形成穩(wěn) 定化的自由基，并且當(dāng)暴露于含氧的水性環(huán)境中時(shí)，該種自由基能夠反過(guò)來(lái)產(chǎn)生R0S?？紤] 到R0S的生物學(xué)相關(guān)性，能夠在治療位點(diǎn)延長(zhǎng)R0S生成的材料、裝置和方法在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中是 有優(yōu)勢(shì)的并在本文中預(yù)期得到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明設(shè)及包含穩(wěn)定化的自由基的材料及其用途和制備。
[0016] 更具體地，本發(fā)明包括包含至少一種半結(jié)晶、可水解降解的聚合物的生物相容性 材料，其中該聚合物在約30kGy至約50kGy的總劑量下接受電離福射，并且其中生物相容性 材料包含穩(wěn)定化的自由基。在另一個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)期含穩(wěn)定化的自由基的生物相容性材 料，其包含至少一種半結(jié)晶、可水解降解的聚合物，其中該聚合物在低于約50kGy的劑量下 接受電離福射并且通過(guò)非電離福射的方法滅菌。本發(fā)明還設(shè)及向治療位點(diǎn)提供穩(wěn)定化的自 由基的方法，包括施加上述的生物相容性材料。
[0017] 本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式設(shè)及能夠在治療位點(diǎn)從生物相容性材料產(chǎn)生活性氧化 物質(zhì)的方法，該方法包括：向治療位點(diǎn)施加包含穩(wěn)定化的自由基的半結(jié)晶、可水解降解的聚 合物的生物相容性材料；將所述生物相容性材料暴露于含氧的水性介質(zhì)；并且相對(duì)于可與 該生物相容性材料接觸的大氣氧增加氧的量。
[001引本發(fā)明還包括能夠多相產(chǎn)生活性氧化物質(zhì)的生物相容性復(fù)合物，該復(fù)合物包含： 至少一種包含穩(wěn)定化的自由基的第一可水解降解的、半結(jié)晶聚合物；至少一種包含穩(wěn)定化 的自由基的第二可水解降解的、半結(jié)晶聚合物；并且其中所述至少第一聚合物與所述至少 第二聚合物不同。本文中也預(yù)期當(dāng)與水性介質(zhì)接觸時(shí)能夠產(chǎn)生活性氧化物質(zhì)的生物相容性 復(fù)合物，該復(fù)合物包含至少第一可水解降解、半結(jié)晶的聚合物W及至少第二材料，該第一可 水解降解、半結(jié)晶的聚合物包含穩(wěn)定化的自由基，其中該第二材料改變所述活性氧化物質(zhì) 的產(chǎn)生特征。
[0019] 在另一個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)想了具有增加的產(chǎn)生活性氧化物質(zhì)的能力的生物相容性 材料，該生物相容性材料包含可水解降解的、半結(jié)晶的材料，其中該生物相容性材料已經(jīng)過(guò) 電離福射同時(shí)保持在惰性氣氛中。
[0020] 本發(fā)明也包括可水解降解的半結(jié)晶聚合物，該聚合物包含濃度為每晶體烙融洽超 過(guò)10個(gè)單位的穩(wěn)定化的自由基。
[0021] 本文中也預(yù)期含本發(fā)明的材料的裝置。
【附圖說(shuō)明】
[002引圖1示出顯示晶體和無(wú)定形材料的電子順磁性共振巧PR)圖譜，其中各圖譜已沿 著y-軸偏移W示區(qū)別。
[0023] 圖2是代表性的半結(jié)晶可水解降解的聚合物的差分掃描量熱法值SC)曲線。
[0024] 圖3示出顯示代表性的半結(jié)晶可水解降解的聚合物在給定的溫度范圍中的自由 基含量的EPR圖譜。
[0025] 圖4是無(wú)定形聚合物的DSC曲線。
[0026] 圖5示出顯示無(wú)定形聚合物在給定的溫度范圍中的自由基含量的EPR圖譜。
[0027] 圖6是代表性的半結(jié)晶可水解降解的聚合物（具體是聚二曠燒酬 (polydioxanone))的 DSC 曲線。
[002引圖7示出顯示代表性的半結(jié)晶可水解降解的聚合物（具體是聚二曠燒酬）在給定 的溫度范圍中的自由基含量的EPR圖譜。
[0029] 圖8示出顯示代表性的半結(jié)晶可水解降解的聚合物（具體是聚（3-哲基了酸醋）） 在給定的溫度范圍中的自由基含量的EPR圖譜。
[0030] 圖9是代表性的半結(jié)晶可水解降解的聚合物（具體是P30皿）的DSC曲線。
[0031] 圖10是經(jīng)過(guò)各種條件的幾種材料的每烙融洽的自由基含量的示意圖。
[003引圖11顯示了在暴露于含氧水性介質(zhì)后各個(gè)時(shí)間點(diǎn)上測(cè)量的經(jīng)福射的2:1-PGA/ TMC共聚物樣品的EPR圖譜。
[003引圖12是W相對(duì)光單化或RLU報(bào)告的連續(xù)光致發(fā)光測(cè)量值的示意圖，該測(cè)量值是 在暴露于