專利名稱：兩親聚降冰片烯衍生物及其使用方法
涉及申請(qǐng)的相關(guān)文獻(xiàn)這申請(qǐng)要求2004年8月18日遞交名稱為“非溶血兩親陽離子聚合物”的美國臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/602,362的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容引入本文作為參考。
背景技術(shù)：
包括低聚物化合物的大分子抗菌活性已經(jīng)從兩個(gè)主要的方面進(jìn)行了研究，這兩個(gè)主要的方面中大部分是互相獨(dú)立的。一組研究集中在從多細(xì)胞生物體中得到的天然宿主防御肽(host-defense peptides)的結(jié)構(gòu)與其活性的關(guān)系。這些肽由于其長(zhǎng)度、氨基酸組成及其抗微生物活性從強(qiáng)到弱而具有數(shù)目眾多的多樣性。盡管有這種多樣性，大多數(shù)都是具有一定程度疏水性的陽離子肽。對(duì)作用機(jī)理的進(jìn)一步研究表明抗微生物肽是通過與細(xì)胞膜帶負(fù)電荷并且疏水的成分有益的相互作用滲入微生物細(xì)胞膜，然后聚集隨后破裂。提示這一機(jī)理是造成抗菌肽不同的作用強(qiáng)度和作用速度的原因。有報(bào)道表明宿主防御肽及其合成的類似物對(duì)不同的細(xì)菌和哺乳動(dòng)物細(xì)胞呈現(xiàn)不同程度的活性。盡管宿主防御肽對(duì)相對(duì)于宿主生物體的微生物細(xì)胞膜具有選擇性，但在一定濃度范圍內(nèi)，許多宿主防御肽是抗細(xì)菌的，而對(duì)人體細(xì)胞無毒，因此被認(rèn)為是潛在的治療劑。已經(jīng)提示這種選擇作用是由于肽的疏水性和親水性成分的平衡和空間排列所造成的，這種平衡和空間排列區(qū)分了帶有較多負(fù)電荷的微生物細(xì)胞膜的外表面和多細(xì)胞動(dòng)物的中性且富含膽固醇的細(xì)胞膜。旨在研究天然肽的結(jié)構(gòu)與活性關(guān)系的研究最近發(fā)展成為很多研究工作，來制備針對(duì)抗微生物肽的合成模仿物(mimics)。包括天然肽的立體異構(gòu)體，α-肽，β-肽，環(huán)狀α-肽，類肽，和聚芳基酰胺，所有這些物質(zhì)都是分子量在3000g/mol以下的低聚物。這些實(shí)例中的很多實(shí)例除了把陽離子性質(zhì)作為研究目標(biāo)之外，也研究?jī)捎H分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)，典型的是螺旋結(jié)構(gòu)。取決于肽的類型，其表面的兩親結(jié)構(gòu)導(dǎo)致選擇活性的增加或損失，表明穩(wěn)定的兩親分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)不是選擇性抗菌活性的先決條件。在一些藥劑可能治療性應(yīng)用的例子中也把其抗酶降的能力作為研究目標(biāo)。
與抗微生物肽研究相獨(dú)立的第二方面包括對(duì)呈現(xiàn)不同程度抗菌活性的合成陽離子聚合物的研究。與肽模仿物相比，這類聚合物的制備比較便宜而且不很麻煩。在許多例子中，有報(bào)道陽離子聚合物的抗菌活性呈現(xiàn)比其小分子對(duì)應(yīng)物高的抗菌活性。最通用的聚合物有季銨、聚季銨化合物、鏻功能聚合物。這類聚合物由于其在相對(duì)低濃度下對(duì)人體細(xì)胞的毒性(這是這類聚合物與肽模仿物起作用的重要區(qū)別)，主要以固體的形式用作潛在的消毒劑、生物殺滅覆層或?yàn)V器。與這些陽離子聚合物的目標(biāo)用途相一致，在大多數(shù)情況下，只報(bào)道抗菌活性，而不對(duì)其溶血活性進(jìn)行報(bào)道。在一個(gè)例子中，報(bào)道一種水溶性吡啶聚合物對(duì)試驗(yàn)動(dòng)物皮膚有低的急性毒性。兩例在工業(yè)中廣泛用作消毒劑和生物殺滅劑的抗菌陽離子聚合物是聚六亞甲基雙胍(PHMB)和聚ε-賴氨酸。有報(bào)道PHMB和類似的雙胍功能聚合物對(duì)不同的哺乳動(dòng)物細(xì)胞有不同程度的毒性。在大多數(shù)情況下，聚ε-賴氨酸由于其能成為非毒性成分的生物降解性而被認(rèn)為是對(duì)環(huán)境友好的抗微生物防腐劑。這類抗微生物聚合物的抗菌和溶血作用的直接比較還未見報(bào)道。Gelman等人最近報(bào)道了低分子量、疏水性改性的陽離子聚苯乙烯的抗菌活性將其與馬加寧π有效衍生物進(jìn)行了比較。在他們的最初研究中，在對(duì)抗微生物肽模仿物和聚合消毒劑—陽離子聚苯乙烯的交叉研究已經(jīng)顯示與馬加寧衍生物相似的抗菌活性，但高度溶血。最近，報(bào)道了具有與馬加寧衍生物相似的活性和選擇性的表面兩親低分子量聚對(duì)苯乙炔撐(polyphenyleneethynylene)的選擇性活性。通過調(diào)節(jié)它們的膜破壞活性而對(duì)非溶血、抗菌、并且是高分子量聚合物的成功設(shè)計(jì)到目前為止因此還沒有反響。開環(huán)易位聚合(ROMP)由于其自然特性(living nature)及其功能基團(tuán)的耐受性已經(jīng)被成功用于制備具有生物活性的明確定義的聚合材料中。其實(shí)例包括帶有寡肽、寡核苷酸、碳水化合物、抗癌藥物及抗生素藥劑的聚合物?；赗OMP的技術(shù)正在發(fā)展成為將多種功能引入聚合材料以尋求得到有效的生物活性的一項(xiàng)強(qiáng)有力的合成手段。有報(bào)道模塊降冰片烯衍生物的合成和ROMP以制備顯示脂類膜破壞活性的明確定義的兩親聚合物。高于一定分子量的陽離子兩親聚合物看來對(duì)作為細(xì)菌膜的粗略模型的脂囊泡顯示出最高的膜破壞活性。
這里提出了跨越大范圍分子量的模塊降冰片烯衍生物的窄聚合物分子量分布的(多分散型的)均聚物和無規(guī)共聚物的抗菌和溶血活性。結(jié)果表明，通過控制水溶性兩親聚合物的疏水/親水平衡，有可能獲得在抗菌和溶血活性之間的高選擇性，而不需要預(yù)先安排好的作為合成設(shè)計(jì)部分的兩親二級(jí)結(jié)構(gòu)。對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌兩者的整體效果顯示取決于在重復(fù)單元上的烷基取代物的長(zhǎng)度。因此，設(shè)計(jì)出既具有有效的抗菌活性又非溶血性的簡(jiǎn)單聚合物是可能的。
概述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案提供了聚合物及其使用方法，包括作為藥用和非藥用抗微生物制劑的聚合物的用途。本發(fā)明的另一些實(shí)施方案提供了聚合物的組成和制備這些聚合物的方法。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案是一種聚合物，所述的聚合物包括第一聚降冰片烯單體和第二聚降冰片烯單體。在一些實(shí)施方案中，所述的第一和第二聚降冰片烯單體可能是不同的或相同的。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，所述的單體可能是這樣的聚合物，所述的聚合物呈現(xiàn)無規(guī)、嵌段或交替型式。在某些實(shí)施方案中，所述的聚合物可能包括具有親水和疏水側(cè)鏈或表面的單體單元，使得所述的單體單元是兩親的。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述的聚合物可能包括具有親水側(cè)鏈的單體和具有疏水側(cè)鏈的單體，這兩種類型的單體沿所述聚合物骨架分布。
另一個(gè)實(shí)施方案是一種包括下列通式的聚降冰片烯的兩親單體 其中Ri可能是極性或非極性，R2，如果存在的話，具有與R1相反的極性。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，提供了由所述聚降冰片烯單體單元形成的聚合物，由此，所述的聚合物是兩親的。所述的聚合物可能是均聚物或共聚物。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述的聚降冰片烯選自由 組成的組，或其組合。在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，提供了包括Poly3的兩親聚合物。在另一個(gè)更優(yōu)選的實(shí)施方案中，提供了包括poly2和poly3的兩親共聚物。在這樣的兩親共聚物中，單體單元可能沿骨架以嵌段、無規(guī)或交替的方式分布。
進(jìn)一步的實(shí)施方案是包括極性聚降冰片烯單體單元和非極性聚降冰片烯單體單元的兩親共聚物。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，聚降冰片烯單體單元可能選自由以下通式組成的組
和其組合，其中R1可能是極性或非極性的，R2，如果存在的話，可能是極性或非極性的，因此這些單體可能是親水性的或疏水性的。在這樣的兩親共聚物中，單體可能沿骨架以嵌段、無規(guī)或交替的方式分布。
另一個(gè)實(shí)施方案是包括兩親聚合物或共聚物以及藥學(xué)上可接受的賦形劑或稀釋劑的藥物組合物，所述的兩親聚合物或共聚物包括聚降冰片烯單體。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述藥物組合物的兩親聚合物可能包括兩親聚降冰片烯單體的均聚體或兩親聚降冰片烯單體的共聚物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述藥物組合物的兩親共聚物可能包括極性聚降冰片烯單體和非極性聚降冰片烯單體。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，所述的單體可能以共聚物的形式存在，使得所述的聚合物顯現(xiàn)出無規(guī)、嵌段、或交替型式。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案是治療微生物或細(xì)菌感染的方法，包括給予治療有效量的在這里所描述的兩親聚合物或共聚物或者包括在這里所描述的兩親聚合物或共聚物的藥物組合物。
本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施方案所針對(duì)的是一種為低分子肝素過量用藥提供解毒劑的方法，包括給予在這里所描述的兩親聚合物或共聚物。
另一個(gè)實(shí)施方案所針對(duì)的是抑制或防止微生物生長(zhǎng)的方法，所述的方法包括使所述的微生物與有效量的兩親聚降冰片烯聚合物或共聚物接觸。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，所述的聚合物或共聚物可能附著于或存在于一基底上。
本發(fā)明進(jìn)一步的方面提供了一種抗微生物組合物，所述的抗微生物組合物包括在這里所描述的聚降冰片烯聚合物或共聚物和一組合物，所述的組合物選自由涂料、漆、覆層、清漆、嵌縫膠、水泥沙漿、粘合劑、樹脂、膜、化妝品、皂、洗劑、洗手劑和清洗劑。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案針對(duì)的是覆層(coating)，所述的覆層包含聚降冰片烯聚合物或共聚物，這種覆層可能對(duì)不同的材料應(yīng)用都有用，包括HVAC系統(tǒng)、電子元件等。


為了充分理解本發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)參考下面的連同附圖的詳細(xì)說明，附圖中圖1.poly2(A)和poly3(B)隨著濃度升高的溶血曲線。
圖2.由25μg/mL的poly2(A)，Mn＝10050g/mol，(poly(22-co-30(B)，Mn＝153OOg/mol，以及poly(3)(C)，Mn＝KBOOg/mol引起的在3分鐘時(shí)中性囊泡(Cholesterol/SOPC)和帶負(fù)電囊泡(SOPS/SOPC)的溶胞作用。溶胞(lysis)百分?jǐn)?shù)值在各個(gè)豎條的上方給出。
圖3.未處理和用0.5％(重量)和1.0％(重量)poly3處理的聚氨酯涂料的菌落計(jì)數(shù)。
詳細(xì)說明在描述本發(fā)明的組合物和方法之前，應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明不限于所描述的特定過程、組合物或方法學(xué)，因?yàn)檫@些可以變化。也可以理解的是在描述中所使用的術(shù)語僅是為了描述特定的版本或?qū)嵤┓桨福⑶也灰鈭D限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍僅由附加的權(quán)利要求書限定。
也必須指出的是，如在此處和附加權(quán)利要求書中所使用的，單數(shù)形式“一(a)”、“一(an)”和“一(the)”包括復(fù)數(shù)涵義，除非上下文中清楚地另外指出。因此，例如“成纖維細(xì)胞”的涵義是一個(gè)或多個(gè)成纖維細(xì)胞或本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的等同物，等等。除非另有定義，此處所使用的所有技術(shù)或科學(xué)術(shù)語具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所通常理解的相同含義。盡管與此處描述的類似或等同的任意方法和材料能夠用于實(shí)踐或測(cè)試本發(fā)明的實(shí)施方案，現(xiàn)在描述優(yōu)選方法、裝置和材料。此處提及的所有出版物在此引入作為參考。在此沒有什么應(yīng)解釋成一種許可由于現(xiàn)有的發(fā)明，本發(fā)明沒有資格寫上如此提早日期的公開內(nèi)容。
這里所描述的用于用途的方法預(yù)計(jì)是預(yù)防用途和已有狀況的治療的治療用途。如此處所使用，術(shù)語“約”是指待用數(shù)的數(shù)值加或減10％。因此，約50％是指45％-55％的范圍。
“給予”一詞當(dāng)與治療劑一起使用時(shí)，是指將治療劑直接給予目標(biāo)組織內(nèi)或目標(biāo)組織上，或?qū)⒅委焺┙o予患者，從而使治療劑對(duì)所為目標(biāo)的組織產(chǎn)生正面的影響。因此，如這里所用到的，“給予”一詞當(dāng)與共聚物一起使用時(shí)，能夠包括，但不局限于，將共聚物向患者系統(tǒng)給藥，通過，例如靜脈注射，從而使治療劑到達(dá)目標(biāo)組織；或者口服，從而使治療劑到達(dá)目標(biāo)組織?！敖o予”一組合物可能通過注射、局部或者口服給藥、或者通過結(jié)合其他已知技術(shù)的任何方法來完成。
如此處所使用，術(shù)語“治療劑”是指用于治療、抗擊、改善、防止或改進(jìn)患者有害的狀況或疾病的一種試劑。在某種程度上，本發(fā)明的實(shí)施方案針對(duì)的是指減少或防止患者細(xì)菌感染。
組合物的“治療有效量”或“有效量”是指計(jì)算用來取得所要達(dá)到的效果，即治療或防止細(xì)菌感染的預(yù)定量。本發(fā)明的共聚物的治療有效量代表性地是指一種量，使得當(dāng)所述的治療有效量的本發(fā)明的共聚物以生理相容的賦形劑組合物給予時(shí)，足以在所述的組織中達(dá)到有效的全身或局部濃度。本發(fā)明化合物的有效量可以通過患者癥狀或微生物計(jì)數(shù)或濃度等的改善來測(cè)定。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案提供了非肽類、兩親單體以及這些單體的聚合物及無規(guī)共聚物，和在各種用途中的使用方法，包括作為抗微生物劑的在醫(yī)藥和非醫(yī)藥應(yīng)用中的用途。本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施方案提供了包括這些兩親聚降冰片烯單體、聚合物和共聚物的組合物及其制備方法。
本發(fā)明的單體是具有如下通式的聚降冰片烯 或其組合，其中R1是極性或非極性的，R2，如果存在的話，是極性或非極性的，使得所述的單體是兩親的。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述的單體選自由
組成的組，或其組合。這種兩親聚降冰片烯單體可以被聚合形成聚合物或共聚物。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，兩親聚合物包括poly3。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，兩親共聚物包括poly2和poly3，優(yōu)選以約10∶1到約1∶10的比例，更優(yōu)選以約1∶1的比例，并且是無規(guī)的型式。
另一個(gè)實(shí)施方案是包括極性聚降冰片烯單體單元和非極性聚降冰片烯單體單元的兩親共聚物。共聚物之中極性和非極性單體的比例在約100∶1到約1∶100的范圍內(nèi)，優(yōu)選10∶1到約1∶10，更優(yōu)選約1∶1。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，單體單元可以包括
本發(fā)明的極性和非極性基團(tuán)或聚降冰片烯單體單元的側(cè)鏈包括烷基、亞烷基、烷基炔基(alkylynes)、芳基、亞芳基、烷氧基、環(huán)烷基、鹵素、雜芳基、雜環(huán)、烷基氨基和烷基硫代基團(tuán)。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，極性基團(tuán)或側(cè)鏈可以是(CH2CH2NH)n-CH2CH2NH2，其中n＝1，2或3； 更優(yōu)選的極性基團(tuán)包括甲胺、乙胺和丁胺。優(yōu)選的非極性基團(tuán)包括甲基、乙基、丙基、丁基、異丁基、和戊基。
在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，Ri的樹枝狀衍生物被可以合成，例如Ri可以是 本發(fā)明的聚合物可以是兩親降冰片烯單體的均聚體或由具有親水和疏水側(cè)鏈的單體單元構(gòu)成的無規(guī)共聚物，這種單體單元可能是沿共聚物骨架無規(guī)分布的。
本發(fā)明進(jìn)一步的實(shí)施方案提供制備這種聚合物和共聚物的方法。在一個(gè)實(shí)施方案中，聚合物可以通過單體單元前體的共聚合來制備。在另一個(gè)實(shí)施方案中，無規(guī)共聚物可以通過不同單體前體的共聚合來合成。所需的共聚用單體的含量和分子量可以通過改變共聚用單體的進(jìn)料比和催化劑與單體之比來加以控制。
本發(fā)明的無規(guī)共聚物可以通過使用鏈轉(zhuǎn)移試劑來控制聚合度來合成，并且由此，本發(fā)明的無規(guī)共聚物具有比不用鏈轉(zhuǎn)移試劑合成的共聚物低的平均聚合度和平均分子量。本發(fā)明的共聚物典型地具有約4或者5至約50到100的平均聚合度。優(yōu)選的共聚物具有約4或5至約20，或從約5至約30平均聚合度。
鏈轉(zhuǎn)移試劑控制聚合度的應(yīng)用導(dǎo)致以相對(duì)高的產(chǎn)率制備本發(fā)明的低分子量的共聚物，而且避免了耗時(shí)的柱色譜分級(jí)，這在不采用鏈轉(zhuǎn)移試劑所進(jìn)行的聚合中為獲得低分子量的聚合物通常是需要的。因此，本發(fā)明的共聚物易于制備，價(jià)格低，適合工業(yè)化化生產(chǎn)。
本發(fā)明的聚合物和共聚物是兩親的，能夠破壞微生物細(xì)胞膜的完整性，導(dǎo)致微生物生長(zhǎng)抑制或死亡。因所述的聚合物和共聚物具有抗微生物活性，包括抗細(xì)菌、抗真菌、抗病毒活性，是有用的抗微生物試劑。本發(fā)明的聚合物和共聚物具有寬泛的抗微生物活性，對(duì)各種各樣的微生物都有效，包括革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌、真菌、酵母、支原體、分枝桿菌、原生動(dòng)物等。而且，通過對(duì)分子量和/或疏水側(cè)鏈的選擇，本發(fā)明的聚合物和共聚物的相關(guān)抗微生物活性和溶血特性能夠得到控制，從而生產(chǎn)出抗微生物且對(duì)哺乳動(dòng)物無毒的聚合物和共聚物。
本發(fā)明的聚合物和共聚物在許多應(yīng)用領(lǐng)域中都可用作有用的抗微生物試劑。例如，本發(fā)明的聚合物可以治療的方式用來治療動(dòng)物的微生物感染，包括人類和非人類脊椎動(dòng)物，如野生動(dòng)物、家養(yǎng)動(dòng)物、農(nóng)場(chǎng)動(dòng)物等。治療動(dòng)物的微生物感染通過給予動(dòng)物有效量的本發(fā)明聚合物或共聚物的藥物組合物來治療的。共聚物組合物全身或局部來給予，或者給予任何身體部位或組織。因?yàn)榫酆衔锖凸簿畚镉袑挿旱目刮⑸锘钚?，因此它們?duì)治療動(dòng)物的各種感染是有用的。
本發(fā)明的聚合物和共聚物的兩親性質(zhì)形成另一治療用途的基礎(chǔ)，作為解毒劑用于與肝素治療有關(guān)的出血并發(fā)癥。因此，本發(fā)明的聚合物和共聚物可以用于一種方法，該方法通過給予動(dòng)物有效量的聚合物或共聚物的藥物組合物為動(dòng)物肝素過量用藥提供解毒劑。
本發(fā)明的聚合物和共聚物還可以用作消毒劑或防腐劑。因此，本發(fā)明的聚合物和共聚物可以用于通過使微生物與有效量的聚合物和共聚物接觸，以殺滅或抑制微生物生長(zhǎng)的方法中。例如，本發(fā)明的共聚物可以用作消毒劑或防腐劑應(yīng)用于例如化妝品、皂、洗劑、洗手劑、涂料、清潔劑和拋光劑等中，或應(yīng)用于食品、食品容器、及食品加工和處理器具。用作這些用途的共聚物以溶液、分散液或者混懸液被給予。本發(fā)明的聚合物和共聚物還可以被并入塑料，所述的塑料可以被模制或成型為制品，或者附加在或固定在一表面上，以提供，殺死或抑制表面接觸的微生物生長(zhǎng)的表面介導(dǎo)殺微生物劑。而且，通過選擇本發(fā)明的聚合物和共聚物分子量和/或疏水基團(tuán)，其物理特性能夠針對(duì)特定用途而優(yōu)化。例如，具有長(zhǎng)烷基鏈本發(fā)明的共聚物，由于長(zhǎng)鏈烷基基團(tuán)的高熔點(diǎn)而更象玻璃(glassier)，因而更適用于某些用途。水溶性兩親聚合物(如纖維素衍生物)已在食品或涂料中被用作增稠劑，聚合物溶液的粘度可以通過改變分子量和疏水基團(tuán)的組成來控制。
本發(fā)明公開了兩親聚合物和共聚物。聚合物通常被定義為由單體亞單元組合的合成化合物，在分子量上是多分散的。聚合物最通常的是由一鍋合成法制得。本文所述的術(shù)語“聚合物”，是指一種包括大量重復(fù)單體或單體單元的大分子。術(shù)語“聚合物”包括均聚物和共聚物，均聚物由一種類型的單體構(gòu)成，共聚物由兩種或更多種不同單體構(gòu)成。術(shù)語“共聚物”包括單體無規(guī)分布(無規(guī)共聚物)、交替(交替共聚物)、或嵌段(嵌段共聚物)的聚合物。本發(fā)明的共聚物是無規(guī)共聚物。這里術(shù)語“無規(guī)共聚物”是指單體無規(guī)分布的共聚物。
聚合物和共聚物可以具有如下通式的單體單元
或它們的組合，其中R1是極性或非極性的，R2是非極性的，以至于單體可以是親水性的、疏水性的或兩親的。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，單體可以是兩親的，包括這種兩親單體單元的聚合物或共聚物可以形成，在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，單體可以是疏水性的、親水性的，包括這種親水性和疏水性單體的兩親共聚物可以被形成。
本發(fā)明優(yōu)選的聚合物和共聚物也可以是的平均聚合度(DP)為如下那一些從約4至約50、從約4至約30、從約5至約25、從約5至約20、從約5至約15、從約5至約10、從約5至約12、從約5至約10或從約6至約8。在本發(fā)明的某些方面，優(yōu)選的聚合物和共聚物是DP為如下的那一些從約4至約15、或從約4至約10。尤其優(yōu)選的是DP從約4至約10，或從約6至約8的那些共聚物。
在本發(fā)明的一些實(shí)施方案中，優(yōu)選的聚合物和共聚物是是DP為如下的那一些從約5至約50、從約5至約30、從約5至約20、從約6至約20、從約6至約15、從約6至約12、從約6至約10或從約6至約8。尤其優(yōu)選的是DP從約6至約10，或從約6至約8的那些。
本發(fā)明優(yōu)選的聚合物和共聚物是n是1-m，m為約0.1至約0.9，約0.1至約0.6，約0.35至約0.60，約0.35至約0.55，約0.50至約0.60，約0.45至約0.55，或約0.35至約0.45的那一些。
本發(fā)明的聚合物和共聚物有約4個(gè)單體單元至約50到約100個(gè)單體單元，平均分子量的范圍從約500道爾頓至約10,000到約20,000道爾頓，或從約1,000道爾頓到約10,000至約20,000道爾頓。優(yōu)選的共聚物是具有約4至約30個(gè)單體單元、約5至約30個(gè)單體單元、約4至約20個(gè)單體單元或約5至約20個(gè)單體單元，平均分子量的范圍從約500道爾頓至約10,000道爾頓，約1,000道爾頓至約10,000道爾頓，約1,000道爾頓至約5,000道爾頓，或約1,000道爾頓至約4,000道爾頓的那些。尤其優(yōu)選的聚合物和共聚物是具有約5至約10個(gè)單體單元，或約6至約8個(gè)單體單元，平均分子量為約500道爾頓至約2,000道爾頓，或約1,000道爾頓至約2,000道爾頓的那些聚合物或共聚物。
本文所用的術(shù)語“聚合物骨架”、“共聚物骨架”或“骨架”是指聚合物的部分，該部分是包括一經(jīng)聚合而在單體之間形成鏈的連續(xù)的鏈。聚合物骨架的組成可以由其構(gòu)成的單體的同一性(identity)來描述，不考慮聚合物骨架的分支或側(cè)鏈的組成。
術(shù)語“聚合物側(cè)鏈”、“共聚物側(cè)鏈”或“側(cè)鏈”指伴隨著聚合，形成聚合物骨架之延伸的單體的部分。
本文所用的術(shù)語“兩親”是描述具有離散的疏水性和親水性區(qū)域的結(jié)構(gòu)。兩親聚合物或共聚物要求疏水單元(element)和親水單元同時(shí)存在于骨架上。
本文所用的術(shù)語“微生物”包括細(xì)菌、藻類、真菌、酵母、支原體、分支桿菌、寄生蟲和原生動(dòng)物。
本文所用的術(shù)語“抗微生物劑”、“殺微生物劑”或“生物殺滅劑”是指抑制、防止或破壞微生物生長(zhǎng)或繁殖的材料。這種活性可以是殺菌的也可以是抑菌的。這里的術(shù)語“殺菌”是指殺死微生物。術(shù)語“抑菌”是指抑制微生物生長(zhǎng)，這種抑制在某種條件下是可逆的。
本文所用的術(shù)語“烷基”本身或作為另一基團(tuán)的部分是指含1-12個(gè)碳的直鏈和支鏈脂族烴基，如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、叔丁基、異丁基、戊基、已基、異已基、庚基、4，4-二甲基戊基、辛基、2，2，4-三甲基戊基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基。
本文所用的術(shù)語“亞烷基”是指直鏈或支鏈二價(jià)脂族烴基，長(zhǎng)度為含1-20個(gè)碳原子，或更優(yōu)選長(zhǎng)度為含1-10個(gè)碳或1-6個(gè)碳原子。亞烴基的例子包括，但不局限于亞甲基(-CH2-)、亞乙基(-CH2CH2-)，亞丙基異構(gòu)體(例如，-CH2CH2CH2-和-CH(CH3)CH2-)等。
本文所用的術(shù)語“烷氧基”是指與氧原子結(jié)合的1-20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈脂族烴基，除非其長(zhǎng)度受到限制包括，但不局限于，甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基等。優(yōu)選地，烷氧鏈的長(zhǎng)度為1-10個(gè)碳原子、更優(yōu)選長(zhǎng)度為1-8個(gè)碳原子，甚至更優(yōu)選長(zhǎng)度為1-6個(gè)碳原子。
本文所用的術(shù)語“芳基”本身或作為另一基團(tuán)的部分是指單環(huán)或雙環(huán)芳香族基團(tuán)，在環(huán)部分包含6-12個(gè)碳原子，優(yōu)選在環(huán)部分包含6-10個(gè)碳原子，如碳環(huán)基團(tuán)、苯基、萘基和四氫萘基。
本文所用的術(shù)語“亞芳基”是指從環(huán)上兩個(gè)環(huán)碳原子去掉一個(gè)氫原子得到的二價(jià)芳基(如單環(huán)或雙環(huán)芳族基團(tuán))，在環(huán)中包含6-12個(gè)碳原子，優(yōu)選在環(huán)中包含6-10個(gè)碳。亞芳基團(tuán)的例子包括，但不局限于o-亞苯基、亞萘基、苯-1，2-二基等。
本文所用的術(shù)語“環(huán)烷基”本身或作為另一基團(tuán)的部分是指含有3-9個(gè)碳原子的環(huán)烷基團(tuán)，優(yōu)選含3-8個(gè)碳。典型例子是環(huán)丙基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)已基、環(huán)庚基、環(huán)辛基、環(huán)壬基。
本文所用的術(shù)語“鹵素”或“halo”本身或作為另一基團(tuán)的部分是指氯、溴、氟、碘。
本文所用的術(shù)語“雜芳基”是指具有5-14個(gè)環(huán)原子的基團(tuán)；在環(huán)狀排列中6、l0或14的7π-電子共享在環(huán)陣列中；并含有碳原子，1、2或3個(gè)氧、氮、或硫雜原子。雜芳基團(tuán)的例子包括噻吩基、咪唑基(imadizolyl)、噁二唑基、異噁唑基、三唑基、吡啶基、嘧啶基、噠嗪基、呋喃基、吡喃基、噻蒽基、吡唑基、吡嗪基、中氮茚基、吲哚基、異苯并呋喃基、苯并噁唑基(benzoxaizolyl)、咕噸基、2H-吡咯基、吡咯基、3H-吲哚基、吲哚基、吲唑基、嘌呤基、4H-喹嗪基、異喹啉基、喹啉基、2，3-二氮雜萘基、萘啶基、喹唑啉基、菲啶基、吖啶基、 啶基、菲吡咯基、吩嗪基、異噻唑基、吩噻嗪基、異噁唑基、呋咱基和吩噁嗪基。優(yōu)選的雜芳基團(tuán)包括1，2，3-三唑、1，2，4-三唑、5-氨基1，2，4-三唑、咪唑、噁唑、異噁唑、1，2，3-噁二唑、1，2，4-噁二唑、3-氨基-1，2，4-噁二唑、1，2，5-噁二唑、1，3，4-噁二唑、吡啶和2-氨基吡啶。這里的術(shù)語“雜亞芳基”指從兩個(gè)環(huán)原子除去氫得到的二價(jià)雜芳基團(tuán)。
除非另有說明，本文所用的術(shù)語“雜環(huán)”、“雜環(huán)的”是指穩(wěn)定的5-到7-元單元環(huán)或雙元環(huán)、或穩(wěn)定7-到10-元雙元雜環(huán)系，其中的任意環(huán)都可以是飽和或不飽和的，并且，由碳原子和1到3個(gè)選自由N、O和S組成的組的雜原子組成，并且其中，所述的氮和硫雜原子可以任選被氧化，所述的氮雜原子可以任選被季銨化，并且包括任何上文定義的雜環(huán)與苯環(huán)稠合的任何雙環(huán)基團(tuán)。尤其有用的是含有1個(gè)氧或硫、1-3個(gè)氮原子、或者1個(gè)氧或硫聯(lián)合1個(gè)或2個(gè)氮原子的環(huán)。雜環(huán)可以在任何雜原子或碳原子上結(jié)合以便形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。這樣的雜環(huán)基團(tuán)的例子包括哌啶基(piperidinyl)、哌嗪基(piperazinyl)、2-氧代哌嗪基、2-氧代哌啶基、2-氧代吡咯烷基(2-oxopyrrolodinyl)、2-氧代吖庚因基(2-oxoazepinyl)、吖庚因基(azepinyl)、吡咯基、4-哌啶酮基、吡咯烷基、吡唑基、吡唑烷基、咪唑基，咪唑啉基、咪唑烷基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、噠嗪基、噁唑基、噁唑烷基、異噁唑基、異噁唑烷基、嗎啉基、噻唑基、噻唑烷基，異噻唑基、奎寧環(huán)基、異噻唑烷基、吲哚基、喹啉基、異喹啉基、苯并咪唑基、噻二唑、苯并吡喃基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、呋喃基、四氫呋喃基、四氫吡喃基、噻吩基、苯并噻吩基、硫代嗎啉基、硫代嗎啉基亞砜、硫代嗎啉基砜和噁二唑基。
本文所用的術(shù)語“烷氨基”本身或作為另一基團(tuán)的部分是指被一個(gè)具有1-6個(gè)碳原子的烷基取代的氨基基團(tuán)?！岸榘被北旧砘蜃鳛榱硪换鶊F(tuán)的部分是指被兩個(gè)烷基基團(tuán)烷基取代的氨基，每個(gè)烷基基團(tuán)具有1-6個(gè)碳原子。
本文所用的術(shù)語“烷基硫代”本身或作為另一基團(tuán)的部分是指被一個(gè)具有1-10個(gè)碳原子、或優(yōu)選具有1-6個(gè)碳原子的烷基取代的硫代基團(tuán)。
除了另有定義，本文所用的短語“任選地被取代”通常指一個(gè)或多個(gè)基團(tuán)任選地被一個(gè)或多個(gè)取代基取代，所述的取代基獨(dú)立地選自由氨基、羥基、硝基、鹵素、氰基、硫羥、Ci-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C3-6環(huán)烷基和C1-s芳基組成的組。
本文所用的術(shù)語“治療”、“被治療”和“治療中的”是指治療措施和預(yù)防或防止措施，目的是防止或減慢(減輕)不希望的生理狀況、障礙(disorder)或疾病，或者達(dá)到有益的或希望的臨床結(jié)果。為了本發(fā)明的目的，有益或希望的臨床結(jié)果包括但不局限于，癥狀的減輕，生理狀況、障礙或疾病程度的降低，生理狀況、障礙或疾病的狀態(tài)的穩(wěn)定(即，不惡化)，生理狀況、障礙或疾病的延遲發(fā)作或減慢進(jìn)程，生理狀況、障礙或疾病狀況的改善，生理狀況、障礙或疾病的好轉(zhuǎn)(不管是部分的還是全部的)，不管是可察覺的還是不可察覺，或者是增進(jìn)或改善。治療包括引起臨床上的顯著的響應(yīng)而沒有過度的副作用水平。治療也包括與如果沒有接收處理所預(yù)期的存活相比存活延長(zhǎng)。
本文所用的術(shù)語“動(dòng)物”包括，但不局限于，人類和非人類脊椎動(dòng)物，如野生動(dòng)物、家養(yǎng)和農(nóng)場(chǎng)動(dòng)物。
在本發(fā)明的一些方面中，本發(fā)明的聚合物和共聚物是，稱為前體藥物(prodrugs)的衍生物。表達(dá)方式“前體藥物”是指已知的直接起作用的藥物的衍生物，這種衍生物與所述的藥物相比具有增強(qiáng)的遞送特征和治療價(jià)值，并能夠通過酶或化學(xué)過程轉(zhuǎn)變?yōu)樗龅幕钚运幬铩?br> 當(dāng)任何變化形式在對(duì)任意上述通式所述的任意成分或任意共聚物上發(fā)生一次以上時(shí)，對(duì)每次出現(xiàn)的定義與其在每次其他出現(xiàn)時(shí)的定義無關(guān)。此外，當(dāng)取代基和/或變化形式的組合是允許的，條件僅為這類組合產(chǎn)生穩(wěn)定的化合物。
可以理解本發(fā)明包括本發(fā)明的聚合物和共聚物的立體異構(gòu)體、非對(duì)映異構(gòu)體和旋光異構(gòu)體及其混合物在治療微生物感染、殺滅微生物或抑制微生物生長(zhǎng)、和動(dòng)物中的低分子量肝素過量用藥提供解毒劑的應(yīng)用。此外，可以理解本發(fā)明的聚合物和共聚物的立體異構(gòu)體、非對(duì)映異構(gòu)體和旋光異構(gòu)體及其混合物在本發(fā)明的范圍中。作為非限制性實(shí)例，混合物可以是外消旋物或混合物可以包括一種特定的立體異構(gòu)體超過另一種的不等比例。此外，本發(fā)明的聚合物和共聚物可以以基本上純的立體異構(gòu)體、非對(duì)映異構(gòu)體和旋光異構(gòu)體提供。
在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，本發(fā)明的聚合物和共聚物，尤其是那些具有陽離子側(cè)鏈的聚合物和共聚物可以以可接受的鹽(即藥物上可接受的鹽)的形式提供來治療微生物感染、殺滅微生物或抑制微生物生長(zhǎng)、以及作為動(dòng)物低分子量肝素過量用藥的解毒劑。聚合物和共聚物鹽可提供于藥物應(yīng)用，或作為制備共聚物的藥物上所需形式的中間體。一種認(rèn)為可以被接受的共聚物鹽是鹽酸加成鹽。例如，氯離子可以作為帶陽離子側(cè)鏈聚合物和共聚物的反荷離子存在。當(dāng)藥物活性劑有一個(gè)可以被質(zhì)子化的氨基時(shí)，鹽酸加成鹽通常是可被接受的鹽。因?yàn)楸景l(fā)明的聚合物或共聚物可以是多離子的，如聚胺，可被接受的共聚物鹽可以以聚(胺鹽酸鹽)的形式存在。其他可被接受的鹽包括藥物上可接受酸的共軛堿，如三氟醋酸鹽，該藥物可接受酸三氟醋酸(TFA)的共軛堿。
本發(fā)明的聚合物和共聚物已顯示具有抗微生物活性。因此，本發(fā)明的聚合物和共聚物能夠被用作抗微生物劑，并且，例如能被用于治療動(dòng)物的微生物感染的方法中。
因此，本發(fā)明提供了一種通過將本發(fā)明的聚合物或共聚物給予對(duì)需要治療的動(dòng)物來治療微生物感染的方法。
例如，在某些方面中，本發(fā)明涉及一種對(duì)需要治療動(dòng)物治療微生物感染的方法，所述的方法包括給予動(dòng)物有效量的包括如上所定義的聚合物或共聚物和藥物可接受的載體或稀釋劑的藥物組合物，或者有效量的包括如上所定義的聚合物或共聚物的藥物組合物。
本發(fā)明的聚合物和共聚物能夠用來治療由任何類型微生物引起的微生物感染，所述的微生物包括，但不局限于，細(xì)菌、藻類、真菌、酵母、支原體、分枝桿菌、寄生蟲和原生動(dòng)物。因此，本發(fā)明的共聚物在治療細(xì)菌感染、真菌感染、病毒感染、酵母感染、支原體感染、分枝桿菌感染、或原生動(dòng)物感染中是有效的。
本發(fā)明的聚合物和共聚物還顯示具有抗病毒活性，能夠被用作抗病毒試劑。
因此，在某些方面中，本發(fā)明涉及一種對(duì)需要治療的動(dòng)物治療病毒感染的方法，所述的方法包括給予所述的動(dòng)物有效量的包括如上所定義的聚合物或共聚物和藥物上可接受的載體或稀釋劑的藥物組合物。
本發(fā)明的聚合物和共聚物也可以用于治療真菌感染的方法中。
免疫妥協(xié)個(gè)體處于發(fā)生全身性真菌感染的嚴(yán)重危險(xiǎn)中，并且癌癥和ADDS的高發(fā)病率強(qiáng)調(diào)了對(duì)開發(fā)有效和安全的抗真菌療法的需求。許多現(xiàn)有的抗真菌藥物作用于與細(xì)胞壁合成有關(guān)的分子靶(Debono，M.，和Gordee，R.S.，Ann.Rev.Microbiol.48471-497(1994))。然而，許多這些靶物也在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)，它們能夠?qū)е虏恍枰母弊饔?，而且目前的治療與嚴(yán)重的臨床并發(fā)癥有關(guān)，這些臨床并發(fā)癥包括肝臟和腎臟毒性。而且，如同細(xì)菌感染一樣，耐藥真菌正在以驚人的速度出現(xiàn)(DeLucca，A.J.，和Walsh，T.J.，《抗微生物劑與化療雜志》(Antimicob.Agents Chemother.)451-11(1999))。因此，開發(fā)對(duì)全身性和局部用劑的新方法存在強(qiáng)烈的需求，這種劑能夠快速、有效、安全地控制真菌感染同時(shí)將發(fā)生對(duì)其作用機(jī)理的耐受性的可能性最小化。
本發(fā)明的聚合物和共聚物也已顯示具有抗真菌活性，因此能夠被用作抗真菌劑，例如，用在治療動(dòng)物真菌感染的方法中。
因此，在某些方面中，本發(fā)明涉及一種對(duì)需要治療的動(dòng)物治療真菌感染的方法，所述的方法包括給予所述的動(dòng)物有效量的包括如上定義的聚合物或共聚物和藥物上可接受的載體或稀釋劑藥物組合物。
本發(fā)明的聚合物和共聚物也能夠用作與低分子量肝素治療有關(guān)的出血并發(fā)癥的解毒劑。
肝素通常用作醫(yī)院環(huán)境中的抗凝血?jiǎng)┖涂寡ㄐ纬蓜Ｈ欢?，存在一些使得療法?fù)雜化的標(biāo)準(zhǔn)肝素(SH)的藥物動(dòng)力學(xué)參數(shù)。例如，SH的高血清蛋白結(jié)合活性排除了它被皮下給藥，其快速的、不可預(yù)知的血漿清除使得持續(xù)監(jiān)測(cè)活化的部分促凝血酶原激酶時(shí)間來評(píng)價(jià)有效性成為必需(Turpie，A.G.G.，《美國心臟雜志》(Am.Heart J.)135-.S329-S335(1998))。最近，低分子量肝素衍生物(LMWH)已經(jīng)成為主要的血管血栓形成生理狀況控制的護(hù)理標(biāo)準(zhǔn)(Hirsh，J.，和Levine，M.N.，《血管》(Blood.)791-17(1992))。然而，LMWHs作為抗血栓形成劑，因其改善的藥物動(dòng)力學(xué)和根據(jù)重量調(diào)節(jié)的劑量更可預(yù)測(cè)抗凝血反應(yīng)，使得它獲得了超過標(biāo)準(zhǔn)肝素(SH)的普及性。LMWHs是通過肝素的酶或化學(xué)裂解形成的，因其含有高親和性的五糖序列而是有效的因子Xa抑制劑。但它們不是有效凝血酶抑制劑(Hirsh，J.，和Levine，M.N.，《血液》(Blood.)791-17(1992))。
SH和LMWH都有高凈負(fù)(陰離子)電荷。出血并發(fā)癥與使用這兩種藥劑的抗血栓形成療法有關(guān)，并且過量用藥會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重出血。魚精蛋白因?yàn)閹д姾?，能夠中和肝素的影響，但魚精蛋白治療也有嚴(yán)重的不利的副作用，包括低血壓、肺動(dòng)脈高血壓、特定血細(xì)胞(包括血小板和淋巴細(xì)胞)損傷(Wakefield，T.W.，等人，《手術(shù)研究雜志》(J.Surg.Res.)65280-286(1996))。因此，對(duì)開發(fā)安全有效的與SH和LMWH抗血栓形成療法有關(guān)的出血并發(fā)癥的解毒劑存在強(qiáng)烈需求。
本發(fā)明的聚合物和共聚物已顯示具有抑制肝素、尤其低分子量肝素的抗凝血的作用，能夠被用作與低分子量肝素治療有關(guān)的出血并發(fā)癥的解毒劑。
因此，在某些方面中，本發(fā)明涉及為需要治療的動(dòng)物提供對(duì)低分子量肝素過量用藥的解毒劑的方法，所述的方法包括給予所述動(dòng)物有效量的包括如上定義的聚合物或共聚物以及藥物上可接受的載體或稀釋劑的藥物組合物，或者，有效量的包括具有如上定義的單體單元的聚合物或共聚物的藥物組合物。
進(jìn)一步，本發(fā)明的聚合物和共聚物作為治療劑是有用的。在一特定的實(shí)施方案中，聚合物在口腔或牙齒周圍應(yīng)用以治療或預(yù)防口腔的疾病或障礙是有用的。有效的傳送方式包括，但不局限于，口服給藥，如作為漱口劑、口膠劑、牙膏、液體制劑、泡沫或凝膠；非腸道給藥、或并入可植入裝置用于藥劑的受控和/或持續(xù)釋放。
本發(fā)明的某些方面中，本發(fā)明的聚合物和共聚物作為消毒劑是有用的。例如，覆層和涂料粘合劑都直接暴露于微生物污染中，并且被用于不希望微生物生長(zhǎng)的地方。因此，本發(fā)明的共聚物可以被并入拋光劑、涂料、噴霧劑、或清洗劑中，這些都被配置應(yīng)用于表面以抑制細(xì)菌種類在這些表面上的生長(zhǎng)。這些表面包括，但不局限于，如工作臺(tái)面、書桌、椅子、實(shí)驗(yàn)臺(tái)、桌子、地板、床架(bed stand)、工具或設(shè)備、門把手、窗戶和干式墻。本發(fā)明的聚合物和共聚物也可被并入皂、化妝品、洗液，如手洗液、及洗手劑。含有本發(fā)明的聚合物或共聚物的清潔劑、拋光劑、涂料、噴霧劑、皂、化妝品、洗液、洗手劑或清洗劑都具有抑菌性質(zhì)。它們可以任選地含有適合的溶劑、載體、增稠劑、色料、香料、除臭劑、乳化劑、表面活性劑、潤(rùn)濕劑、蠟、或油。例如，本發(fā)明的某些方面中，共聚物被并入外用配方中作為藥物上可接受的皮膚清潔劑，特別用于人手表面。含有本發(fā)明的聚合物或共聚物的清潔劑、拋光劑、涂料、噴霧劑、皂、洗液、洗手劑，清洗劑等在家中和公共設(shè)施中都是有用的，尤其是但不是專有地用于醫(yī)院環(huán)境中以預(yù)防醫(yī)院感染。
在本發(fā)明的其他方面中，本發(fā)明的聚合物和共聚物作為防腐劑是有用的，并且可用于殺滅產(chǎn)品中微生物種類或抑制產(chǎn)品中微生物種類生長(zhǎng)的方法中，例如，本發(fā)明的聚合物和共聚物可用作化妝品中的防腐劑。
所述的聚合物和共聚物還可以作為防腐劑添加到食品中。能夠用本發(fā)明的聚合物和共聚物處理的食品包括，但不局限于，非酸性食品，如蛋黃醬、或其它蛋類制品；土豆制品，和其他蔬菜或肉制品。添加到食品的此聚合物和共聚物可以作為任何可食用配方中的部分，所述的可食用配方也可以包括合適的介質(zhì)或載體，以使其方便的混入或溶解于特定食品中。介質(zhì)或載體優(yōu)選那些不與所關(guān)注食品的熟悉的可口滋味發(fā)生干擾的介質(zhì)或載體，例如為食品加工技術(shù)中的普通技術(shù)人員所公知的那些介質(zhì)或載體。
在本發(fā)明另外的方面中，本發(fā)明的聚合物和共聚物提供了表面介導(dǎo)的(surface-mediated)殺微生物劑，所述的表面介導(dǎo)的殺微生物劑只能殺滅與所述表面接觸的生物體，并且作為表面介質(zhì)消毒劑或防腐劑是有用的。
任何暴露于或易受細(xì)菌或微生物污染的物體都能用本發(fā)明的共聚物處理，提供微生物的表面。為了提供微生物的表面，采用合適的方法，包括共價(jià)鍵、離子相互作用、庫侖力相互作用、氫鍵、或交聯(lián)，將本發(fā)明的聚合物或共聚物附著于、施用在或并入幾乎任何的基底中，所述的基底包括，但不局限于，木料、紙張、合成聚合物(塑料)、天然及合成纖維、天然及合成橡膠、布料、干式墻、玻璃、陶瓷。合成聚合物的例子包括可以是熱固性或熱塑性彈性可變形聚合物，包括，但不局限于，聚丙烯；聚乙烯；聚氯乙烯；聚對(duì)苯二酸乙二鹽；聚氨酯；聚酯類，如聚交酯、聚乙交酯；橡膠，如聚異戊二烯、聚丁二烯、或乳膠；聚四氟乙烯；聚砜和聚乙烯砜聚合物或共聚物。天然纖維的例子包括棉花、羊毛、和亞麻制品。
食品源病源體污染的發(fā)生是一個(gè)一直受關(guān)注的問題，抗菌包裝材料、器具、表面是很有價(jià)值的。在衛(wèi)生保健和醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，抗微生物儀器、包裝和表面的應(yīng)用是非常顯然的。在人或動(dòng)物的健康中內(nèi)用或外用產(chǎn)品包括，但不局限于，外科手套、植入設(shè)備、縫合線、導(dǎo)管、透析膜、水濾器及器具，所有這些都能攜藏和傳播病原體。
本發(fā)明的聚合物和共聚物可以并入任何這些設(shè)備或器具中，以提供了表面介導(dǎo)的抗微生物表面，所述的表面殺滅與該表面接觸的生物體或抑制與該表面接觸的生物體的生長(zhǎng)。例如，本發(fā)明的聚合物和共聚物能夠并入可紡的纖維中，用于易被細(xì)菌污染的材料中，所述的材料包括，但不局限于，織物、手術(shù)服、和地毯。此外，眼用溶液和接觸式鏡片易被污染而引發(fā)眼部感染。結(jié)合本發(fā)明的聚合物和共聚物的用于接觸式鏡片和清潔溶液的抗微生物貯藏容器因此是很有價(jià)值的。
因此，在一些實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及殺滅微生物或抑制微生物生長(zhǎng)的方法，所述的方法包括以有效量的上述共聚物接觸微生物，所述的共聚物，例如，如上定義的無規(guī)共聚物，或有具有如上定義的單體單元的無規(guī)共聚物。
本發(fā)明的聚合物和共聚物是在鏈轉(zhuǎn)移試劑存在下利用自由基聚合反應(yīng)合成的。自由基聚合的標(biāo)準(zhǔn)方法對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是公知的。(參見，例如，Mayo，F(xiàn).R.，《美國化學(xué)會(huì)志》(J.Am.Chem.Soc.)652324-2329(1943)。還可參見，“聚合物合成理論和實(shí)踐(Polymer SynthesisTheory and Practice)”第三版，D.Braun，H.Cherdron，H.Ritter，Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York；Sanda，F(xiàn).，等人，《聚合物科學(xué)雜志A部聚合物化學(xué)》(Journal of Polymer SciencePart APolymer Chemistry)，Vol.36，1981-1986(1998)；Henríquez，C.，等人.，《聚合物》(Polymer)445559-5561(2003)；以及De La Fuente，J.L.，和Madruga，E.L.，《聚合物科學(xué)雜志A部聚合物化學(xué)》(Journal of PolymerSciencePart APolymer Chemistry)，Vol.38，170-178(2000))。也可參見下面的實(shí)施例1，其中給出了用于合成聚降冰片烯無規(guī)共聚物的方法。)例如，本發(fā)明的聚合物和共聚物通過兩種單體直接聚合而被合成，為了生成聚合物和共聚物，每個(gè)單體都包含C-C雙鍵。
如下式方案1所示，在存在鏈轉(zhuǎn)移試劑的情況下，顯示聚合物的自由基聚合的通常方案如圖1A所示。
在自由基聚合過程中，如果合適，保護(hù)基團(tuán)可以被加在單體的側(cè)鏈基團(tuán)上以保護(hù)所述的側(cè)鏈。例如，叔丁氧羰基(″BOC″)保護(hù)基團(tuán)被用來保護(hù)單體2-氨基乙基甲基丙烯酸鹽酸鹽的自由氨基。化學(xué)保護(hù)反應(yīng)性基團(tuán)的方法對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言是公知的。參見，例如，“有機(jī)合成中的保護(hù)基團(tuán)(Protective Groups in Organic Synthesis)”第三版，T.W.Greene，P.G.M.Wuts，John Wiley&Sons，Inc.(1999)；以及，對(duì)于具有BOC保護(hù)基團(tuán)的單體自由基聚合的描述，參見Sanda，F(xiàn).，等人，《聚合物科學(xué)雜志A部聚合物化學(xué)》(Journal of Polymer SciencePart APolymer Chemistry)，Vol.36，1981-1986(1998).。合成方法的例子在2005年7月23日遞交的、申請(qǐng)?zhí)枮開______名為“抗微生物共聚物及其用途”中也有描述，全文內(nèi)容被并入本文作為參考文獻(xiàn)。也可參見實(shí)施例1。
本發(fā)明合成共聚物中用到的單體可以通過商業(yè)方法獲得或由對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言公知的方法制備。
本發(fā)明的聚合物和共聚物抗微生物活性可以通過對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言公知的方法測(cè)定。參見，例如，Tew，G.N.等(Tew，G.N.等，《美國國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》(Proc.Natl.Acad.Sci.USA)995110-5114(2002))。使用微肉湯稀釋技術(shù)，應(yīng)用大腸桿菌進(jìn)行抗微生物試驗(yàn)，或者如果需要的話也可以利用其他菌株，如枯草芽胞桿菌、銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯菌、鼠傷寒沙門氏菌、淋病奈瑟氏菌、巨大芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌、糞腸球菌、藤黃微球菌或化膿性鏈球菌?？梢院Y選的其他特定的細(xì)菌菌種，包括氨比西林及鏈霉素抗性大腸桿菌D31，萬古霉素抗性屎腸球菌A436，甲氧西林抗性金黃色葡萄球菌5332?？梢詫l(fā)現(xiàn)具有活性的任何聚合物和共聚物純化至同質(zhì)并再次測(cè)試以得到精確的IC50。二次篩選包括肺炎克雷伯菌Kpl、鼠傷寒沙門氏菌S5、和銅綠假單胞菌10。傳統(tǒng)上，微生物-肉湯稀釋技術(shù)只能用來評(píng)價(jià)18-24小時(shí)之間的單一數(shù)據(jù)點(diǎn)，而可以將測(cè)定延長(zhǎng)至24小時(shí)以監(jiān)測(cè)細(xì)胞在整個(gè)生長(zhǎng)期的生長(zhǎng)。這些實(shí)驗(yàn)是在LB培養(yǎng)基(被典型用于為蛋白質(zhì)表達(dá)而使細(xì)胞生長(zhǎng)的豐富培養(yǎng)基)中進(jìn)行的，并且代表了對(duì)活性的關(guān)鍵初步篩選。因?yàn)辂}濃度、蛋白質(zhì)、及其它溶質(zhì)可以影響抗體的活性，因此可以在豐富培養(yǎng)基中表現(xiàn)無活性的材料在基本培養(yǎng)基中(M9)重新測(cè)試，以確定豐富培養(yǎng)基是否限制了活性。已經(jīng)觀察到在培養(yǎng)基和活性之間沒有關(guān)系，這一結(jié)果與認(rèn)為通過一般的膜破裂進(jìn)行的作用方式是一致的。
可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)以測(cè)定本發(fā)明的聚合物或共聚物是否具有抑菌或殺菌作用。這樣的試驗(yàn)是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的，并且例如通過下列步驟進(jìn)行將大腸桿菌細(xì)胞與要被測(cè)試的聚合物或共聚物一起培養(yǎng)過夜，然后按照本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的步驟將該混合物鋪板在瓊脂平板上。參見，例如Tew，G.N.等(Tew，G.N.等，《美國國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》(Proc.Natl.Acad.Sci.USA)995110-5114(2002))以及Liu，D.和DeGrado，W.F.(Liu，D.和DeGrado，W.F.，《美國化學(xué)會(huì)雜志》(J.Amer.Chem.Soc.)7257553-7559(2001))。
用于測(cè)定本發(fā)明的聚合物或共聚物的抗病毒及抗真菌活性的試驗(yàn)也是本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。就抗病毒試驗(yàn)的實(shí)例而言，參見Belaid等，(Belaid，A.，等，《藥物病毒學(xué)雜志》(J.Med.Virol.)66229-234(2002))，Egal等，(Egal，M.等，《國際抗微生物劑雜志》(Int.J.Antimicrob.Agents)1351-60(1999))，Andersen等，(Andersen，J.H等，《抗病毒研究》(Antiviral Rs.)57141-149(2001))，以及Bastian，A.和Schafer，H.(Bastian，A.和Schafer，H.，《肽調(diào)節(jié)》(Regul.Pept.)15157-161(2001))。也可以，參見Cole，A.M.等，《美國國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》(Proc.Natl.Acad Sci USA)991813-1818(2002).)。就抗真菌試驗(yàn)的例子而言，參見Edwards，J.R.等，《抗微生物劑與化療》(Antimicrobial AgentsChemotherapy)33215-222(1989)，和Broekaert，W.F.等，《FEMS微生物通訊》(FEMSMicrobiol.Lett.)6955-60(1990))。這些文本中的每一個(gè)的全部?jī)?nèi)容都完整地被引入本文作為參考。
用于測(cè)定本發(fā)明聚合物或共聚物對(duì)細(xì)菌和真核細(xì)胞的細(xì)胞毒素選擇性的試驗(yàn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的。例如，可通過測(cè)定聚合物或共聚物的溶血活性來評(píng)價(jià)細(xì)胞毒素選擇性。溶血活性試驗(yàn)是通過在有聚合物存在時(shí)培養(yǎng)后測(cè)定人紅細(xì)胞的溶血程度，并測(cè)定HC50值來進(jìn)行的。HC50值表示導(dǎo)致50％血紅蛋白釋放時(shí)化合物的濃度。參見，例如Kuroda，K和DeGrado，W.F.，《美國化學(xué)會(huì)雜志》(J.Amer.Chem.Soc.)7274128-4129(2005)以及Liu，D.和DeGrado，W.F.，《美國化學(xué)會(huì)雜志》(J.Amer.Chem.Soc.)7237553-7559(2001)，以及其中引用的文獻(xiàn)。還可參見Javadpour，M.M.等，《藥物化學(xué)雜志》(J.Med.Chem.)393107-3113(1996)。
囊泡滲漏試驗(yàn)也可用來證實(shí)本發(fā)明的聚合物是否與磷脂雙層作用并破壞磷脂雙層，即一種細(xì)胞膜的模型。囊泡滲漏試驗(yàn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的，參見，例如Tew，G.N.等，(Tew，G.N.等，《美國國家科學(xué)院學(xué)報(bào)》(Proc.Natl.Acad Sci.USA)995110-5114(2002))，和其中引用的文獻(xiàn)。
用于測(cè)定本發(fā)明聚合物和共聚物中和肝素活性的試驗(yàn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的，且通常采用活化的部分促凝血酶原激酶時(shí)間試驗(yàn)(例如，通過在固定濃度肝素存在下，在試驗(yàn)物存在或不存在情況下測(cè)定活化血漿的凝血時(shí)間延遲)或因子X試驗(yàn)。參見，例如，Kandrotas(Kandrotas，R.J.，《臨床藥動(dòng)學(xué)》(Clin Pharmacokinet.)223-59-314(1992))，Wakefield等(Wakefield，T.W.等，《手術(shù)研究雜志》(J.Surg.Res.)63280-286(1996))和Diness，V.和stergaard，P.B.(Diness，V.O.和stergaard，P.B.，《血栓形成與止血》(Thromb.Haemost.)56318-322(1986))，及其中引述的文獻(xiàn)。還可參見Wong，P.C.等，《藥物試驗(yàn)療法雜志》(J.Pharm.Exp.Therap.)292351-357(2000)，和Ryn-McKenna，J.V.等，《血栓形成與止血》(Thromb.Haemost)63271-214(1990)。
本發(fā)明的聚合物或共聚物可以用于殺滅或抑制下列任何微生物或其混合物的生長(zhǎng)，或另一方面，可以被給予來治療由下列微生物或其混合物引起的局部和/或全身微生物感染或疾病革蘭氏陽性球菌，如葡萄球菌(金黃色葡萄球菌、表皮葡萄球菌)和鏈球菌(無乳鏈球菌、糞鏈球菌、肺炎鏈球菌、化膿性鏈球菌)；革蘭氏陰性球菌(淋病奈瑟氏菌和鼠疫耶爾森氏菌)和革蘭氏陰性桿菌如腸桿菌科，如大腸桿菌，流感嗜血桿菌，檸檬酸桿菌屬(弗氏檸檬酸桿菌、差異檸檬酸桿菌(citrob.divernis))，沙門氏菌屬和志賀氏菌屬；和弗朗西絲氏菌屬(土拉熱弗朗西絲氏菌)；革蘭氏陽性桿菌，如芽孢桿菌屬(炭疽芽孢桿菌、蘇云金芽孢桿菌)；還有克雷伯氏菌屬(肺炎克雷伯氏菌、產(chǎn)酸克雷伯氏菌)，腸桿菌屬(產(chǎn)氣腸桿菌、成團(tuán)泛菌)，哈夫尼菌屬、沙雷氏菌屬(粘質(zhì)沙雷菌)，變形菌屬(奇異變形菌，雷氏普羅威登斯菌、普通變形菌)、普羅威登斯菌屬、耶爾森氏菌屬和不動(dòng)桿菌屬。此外，本發(fā)明的共聚物抗微生物譜包括假單胞菌屬(銅綠假單胞菌、嗜麥芽黃單胞菌)及嚴(yán)格厭氧菌，如，脆弱擬桿菌，有代表性的是消化球菌屬、消化鏈球菌屬和梭菌屬；此外，支原體(肺炎支原體、人型支原體、解脲尿支原體)以及分枝桿菌，例如結(jié)核分枝桿菌。這一微生物目錄純粹是解釋性的，而決不解釋為起限定作用。
通過給予本發(fā)明的聚合物或共聚物可以治療的微生物感染及疾病的例子包括，但不限于，諸如，耳炎、咽炎、肺炎、腹膜炎、牙周病、腎盂腎炎、膀胱炎、心內(nèi)膜炎、全身性感染、支氣管炎(急性和慢性)、膿毒性的感染、上氣道疾病、彌漫性泛細(xì)支氣管炎、肺氣腫、痢疾、腸炎、肝膿腫、尿道炎、前列腺炎、附睪炎、胃腸道感染、骨和關(guān)節(jié)感染、囊性纖維化、皮膚感染、術(shù)后傷口感染、膿腫、蜂窩織炎、傷口感染、燒傷感染、燒傷、口腔感染、牙科手術(shù)后感染、骨髓炎、膿毒性關(guān)節(jié)炎、膽囊炎、腹膜炎附闌尾炎、膽管炎、腹內(nèi)膿腫、胰腺炎、竇炎、乳般突起炎、乳腺炎、扁桃體炎、傷寒、腦膜炎和神經(jīng)系統(tǒng)感染、輸卵管炎、子宮內(nèi)膜炎、生殖器感染、盆腔腹膜炎和眼部感染。
通過給予本發(fā)明的聚合物和共聚物可以治療的病毒感染的例子包括，但不限于下列病毒導(dǎo)致的病毒感染人免疫缺陷病毒(HIV-1，HIV-2)，肝炎病毒(例如，甲型肝炎、乙型肝炎、丙型肝炎、丁型肝炎和戊型肝炎病毒)，皰疹病毒(例如，單純皰疹病毒1型和2型、水痘-帶狀皰疹病毒、巨細(xì)胞病毒、EB病毒和人皰疹病毒6型、7型和8型)、流感病毒、呼吸道合胞病毒(RSV)、痘苗病毒和腺病毒。這一目錄純粹是解釋性的，而決不解釋為起限定作用。
通過給予本發(fā)明的聚合物或共聚物可以治療的真菌感染及疾病的例子包括，但不限于，由壺菌綱、絲壺菌綱、根腫菌綱、卵菌綱、接合菌、子囊菌綱和擔(dān)子菌綱引起的真菌感染?？梢杂眠@里提供的共聚物的組合物抑制或治療的真菌感染，包括但不限于例如，由假絲酵母屬引起的念珠菌病，包括，但不限于由皮膚真菌引起的指甲感染(onchomycosis)、慢性皮膚粘膜念珠菌病、口腔念珠菌病、會(huì)厭炎、食管炎、腸胃道傳染和泌尿生殖器的感染，所述的假絲酵母屬包括，但不限于，白色念珠菌，熱帶念珠菌，平滑念珠菌(球擬酵母菌)(Candida(Torulopsis)glabrata)，近平滑念珠菌，葡萄牙念珠菌，皺褶念珠菌和假熱帶念珠菌；例如由曲霉屬導(dǎo)致的曲霉病，包括，但不限于，粒細(xì)胞減少，所述的曲霉菌包括，但不限于，煙曲霉，黃曲霉，黑曲霉和土曲霉；例如由接合菌導(dǎo)致的接合菌病，包括，但不限于，使得肺、竇和鼻腦感染，所述的接合菌例如毛霉菌，根霉屬，犁頭霉屬，根毛霉屬，小克銀漢霉屬，瓶霉屬，團(tuán)擔(dān)子菌屬(Basidobolus)和耳霉屬(Conidobolus)；由例如新型隱球菌導(dǎo)致隱球菌病，包括，但不限于，中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染，如腦膜炎，和呼吸道感染；由例如白吉得毛孢子菌引起毛孢子菌?。挥衫绮ㄊ霞侔⒗簿鸺侔⒗怖?；由例如鐮刀菌屬導(dǎo)致的鐮刀菌感染，所述的鐮刀菌屬如茄病鐮刀菌，串珠鐮刀菌和增殖鐮刀菌(Fusarium Proliferartum)；以及由以下導(dǎo)致的其他感染，如青霉屬(泛發(fā)性皮下膿腫)；發(fā)癬菌屬，例如，須癬毛癬菌和紅色毛癬菌；葡萄穗霉屬，例如紙葡萄穗霉，德氏霉菌，雙極霉屬，明臍菌屬、淡紫擬青霉、甄氏外瓶霉(皮膚小結(jié))，糠秕馬拉色菌(毛囊炎)，鏈格孢屬(皮膚結(jié)節(jié)性損傷)，出芽短梗霉菌(脾和播散感染)，紅酵母屬(播散感染)，毛殼菌(積膿)，白球擬酵母菌(真菌血癥)，彎孢霉屬(鼻咽感染)，小克銀漢霉屬(肺炎)，莢膜組織胞漿菌，皮炎芽生菌(B.dermatitidis)，粗球孢子菌，申克孢子絲菌和巴西副球孢子菌，白地霉(播散感染)。本發(fā)明的聚合物和共聚物還可用來殺滅任何上面所列真菌或抑制任何上面所列真菌的生長(zhǎng)。以上所列只是說明性的，而決不解釋為起限定作用。
本發(fā)明的聚合物和共聚物可以應(yīng)用于人體受試者。因此，在本發(fā)明的某些方面中，這些聚合物和共聚物被給予人。
上述公開的方法也可應(yīng)用于獸藥應(yīng)用，且可以用來治療種類廣泛的非人類脊椎動(dòng)物。因此，本發(fā)明的某些方面中，在上述方法中給予本發(fā)明的聚合物和共聚物于非人類脊椎動(dòng)物，如野生動(dòng)物、家養(yǎng)動(dòng)物或農(nóng)場(chǎng)動(dòng)物，包括，但不限于牛、綿羊、山羊、豬、狗、貓、和家禽包括雞、火雞、鵪鶉、鴿子、觀賞鳥等。
下面是通過給予本發(fā)明的聚合物或共聚物可以治療的非人類脊椎動(dòng)物中微生物感染的例子，豬結(jié)腸腹瀉(coli diarrhoea)、腸毒血病、膿毒病、痢疾、沙門氏菌病、子宮炎—乳腺炎—無乳(agalactiae)綜合癥、乳腺炎；反芻動(dòng)物(牛、綿羊、山羊)腹瀉、膿毒病、支氣管肺炎、沙門氏菌病、巴斯德氏菌病、支原體病、生殖器感染；馬支氣管肺炎、關(guān)節(jié)病、產(chǎn)褥和產(chǎn)后感染、沙門氏菌??；狗和貓支氣管肺炎、腹瀉、皮炎、耳炎、尿路感染、前列腺炎；家禽(雞、火雞、鵪鶉，鴿子、觀賞鳥及其他)支原體病、大腸桿菌感染、慢性呼吸道疾病、沙門氏菌病、巴斯德氏菌病、鸚鵡熱。這個(gè)目錄只是說明性的，而決不解釋為起限定作用。
就那些將本發(fā)明的聚合物和共聚物用作消毒劑和/或防腐劑的應(yīng)用而言，如清潔劑、拋光劑、涂料、噴霧劑、皂、清洗劑，該聚合物和共聚物可以并入清潔劑、拋光劑、涂料、噴霧劑、皂、或清洗劑配方，任選地合并有合適的溶劑、載體、增稠劑、色料、香料、除臭劑、乳化劑、表面活性劑、濕潤(rùn)劑、蠟或油。如果將本發(fā)明的聚合物和共聚物用作食品中的防腐劑，該聚合物和共聚物可以作為任何可食用配方的部分添加至食品，所述的可食用配方還可以含有便于混入或溶入食品的合適介質(zhì)或載體。加入或并入清潔劑、拋光劑、皂等配方或食品中的量將足以殺滅所需微生物種類或抑制所需微生物種類的生長(zhǎng)，且易于本領(lǐng)域技術(shù)人員確定。
就那些將本發(fā)明的聚合物和共聚物用作表面介導(dǎo)的殺微生物劑的那些應(yīng)用而言，如在一些應(yīng)用中用作消毒劑和用作防腐劑{例如，包括，但不限于，醫(yī)療設(shè)備如導(dǎo)管、繃帶、和植入設(shè)備，或食品容器、食品加工和處理器具)，聚合物和共聚物可以借助通過合適的方法，包括共價(jià)鍵、離子相互作用、庫侖力相互作用、氫鍵或交聯(lián)附著于、施加于或并入幾乎任何基底，所述的基底包括，但不限于，木料、紙張、合成聚合物(塑料)、天然及合成纖維、天然及合成橡膠、布料、干式墻、玻璃及陶瓷。
將本發(fā)明的聚合物和共聚物附著于、施加于、并入合適的材料和基底的步驟公開在WIPO公開號(hào)WO 02/100295中，將該文獻(xiàn)的內(nèi)容完整地引入本文作為參考。合適的基底和材料也公開在WO 02/100295中。
本發(fā)明的聚合物和共聚物可以以常規(guī)方式通過任何主動(dòng)的途徑給予。給予可以是全身、局部或經(jīng)口給予。例如，給予可以是，但不限于，非腸道、皮下、靜脈內(nèi)、肌肉、腹膜內(nèi)、透皮、口服、含服、或眼部途徑，或者經(jīng)陰道內(nèi)、通過吸入、通過存積注射、或通過植入物。因此，給予本發(fā)明的聚合物和共聚物(單獨(dú)給予或結(jié)合其他藥物一起給予)的方式可以是，但不局限于，舌下、可注射(包括皮下或肌肉注射的短效、存積、植入和藥丸劑型)，或利用陰道霜?jiǎng)?、栓劑、陰道栓、陰道環(huán)、直腸栓劑、宮內(nèi)節(jié)育器及透皮劑型如貼劑和霜?jiǎng)?br> 具體的給予方法將依賴于適應(yīng)癥(例如，給予共聚物是用來治療微生物感染還是提供與肝素治療相關(guān)的出血生理狀況的解毒劑)。給予方式可以取決于目標(biāo)病原體或微生物。具體的給予途徑和劑量方案的選擇由臨床醫(yī)師根據(jù)臨床醫(yī)師公知的方法進(jìn)行調(diào)整或滴定以獲得最優(yōu)的臨床反應(yīng)。給予共聚物的量是指治療上有效的量。給予的劑量將取決于被治療的受試者的特征，如，被治療的特定動(dòng)物，其年齡、體重、健康狀態(tài)、同時(shí)治療的類型(如果有的話)，治療的頻率，并且易于由本領(lǐng)域技術(shù)人員(如臨床醫(yī)師)確定。
例如，本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案提供了一種適合于治療或預(yù)防口腔疾病的本發(fā)明聚合物或共聚物的組合物，以及通過給予無規(guī)共聚物治療口腔疾病方法。適合治療口腔疾病的組合物包括，但不限于，糊劑、凝膠劑、口膠劑、局部用液體制劑、噴霧劑、吸入劑、植入設(shè)備，用于釋放入口腔組織。
含有本發(fā)明聚合物和共聚物及合適的載體的藥物配方可以是固態(tài)劑型，包括，但不限于，片劑、膠囊劑、扁囊劑、丸劑(pellet)、藥丸(pill)、粉末、顆粒劑；局部用劑型，包括，但不限于溶液、粉末、流體乳劑、流體混懸劑、半固體、軟膏劑、糊劑、乳膏劑、凝膠劑和膠凍劑，和泡沫；非腸道劑型，包括，但不限于，溶液、混懸液、乳劑、和干粉；它們包括有效量的本發(fā)明聚合物或共聚物。本領(lǐng)域中還已知活性成分可以被包在有藥物上可接受的稀釋劑、填充劑、崩解劑、粘合劑、滑潤(rùn)劑、表面活性劑、疏水載體、水溶性載體、乳化劑、緩沖液、濕潤(rùn)劑、增濕劑、增溶劑、防腐劑等的這類制劑中。給予方式和方法是本領(lǐng)域中公知的，且本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以參考藥理學(xué)參考書用于指導(dǎo)。例如，《現(xiàn)代制藥學(xué)》(Modern Pharmaceutics)，Banker&Rhodes，MarcelDekker，Inc.(1979)；和Goodman&Gilman的《治療劑的藥學(xué)基礎(chǔ)》(The PharmaceuticalBasis of Therapeutics)，第六版，MacMillan Publishing Co.，New York(1980)。
本發(fā)明聚合物和共聚物可以被配制用于通過注射，如非腸道給予，如彈丸(bolus)注射或連續(xù)輸注?？梢酝ㄟ^在約15分鐘到約24小時(shí)期間內(nèi)的經(jīng)皮下連續(xù)輸注來給予本發(fā)明的共聚物。用于注射的配方可以以單位劑量形式存在，如安瓿或多劑量容器，其中加入防腐劑。這些組合物可以采取在油或水載體中的混懸液、溶液或乳劑這樣的形式，并且可以包含配制試劑，如懸浮劑、穩(wěn)定劑和/或分散劑。
為了口服給藥，可以通過將這些化合物與本領(lǐng)域公知的藥物上可接受載體結(jié)合，所述的聚合物和共聚物可以被容易地配制。這些載體使得本發(fā)明的這些化合物被配制成片劑、丸劑、糖衣丸、膠囊、液體、凝膠、糖漿、結(jié)晶漿液、混懸液等，用于被治療病人經(jīng)口攝取?？诜褂玫乃幬镏苿┛梢酝ㄟ^加入固體賦形劑、任選地研磨所得到的混合物，以及，如需要，在加入合適的助劑后，加工顆?；旌衔锏玫狡瑒┗蛱且峦栊?。合適的賦形劑包括，但不限于，填充劑，如糖類，包括，但不限于，乳糖、蔗糖、甘露醇和山梨醇；纖維素制品，如，但不限于，玉米淀粉、小麥淀粉、稻米淀粉、馬鈴薯淀粉、明膠、黃芪樹膠、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。如需要，可加入崩解劑，如，但不限于，交聯(lián)聚乙烯吡咯烷酮、瓊脂或海藻酸或其鹽，如海藻酸鈉。
可以提供帶有合適覆層的糖衣丸。為了這個(gè)目的，可以采用濃糖溶液，所述的濃糖溶液可以任選地包含阿拉伯樹膠、滑石粉、聚乙烯吡咯烷酮、卡波姆凝膠、聚乙二醇和/或二氧化鈦、漆溶液、以及合適的有機(jī)溶劑或溶劑混合物。可以在片劑或糖衣丸覆層中可添加染料或色料，以識(shí)別或表征活性化合物劑量的不同組合。
可以口服使用的藥物制劑包括，但不限于，由明膠制成的推入配合式膠囊、及由明膠和諸如甘油或山梨醇的增塑劑制成的密封軟膠囊。推入配合式膠囊可以包含活性組分，所述的活性組分在與填充物，如乳糖；粘合劑，如淀粉；和/或滑潤(rùn)劑，如滑石粉或硬酯酸鎂；以及，任選的，穩(wěn)定劑的混合物中。在軟膠囊中，活性化合物能被溶解或懸浮在合適的液體中，如脂肪油、液體石蠟、液體聚乙二醇。此外，可以添加穩(wěn)定劑。所有用于口服給藥的配方應(yīng)當(dāng)在劑量上適合這樣的給予。
對(duì)于口腔含化(buccal)給藥，聚合物和共聚物組合物可以采用以常規(guī)方式配制的例如片劑或錠劑形式。
對(duì)于通過吸入給藥，用于按本發(fā)明應(yīng)用的聚合物和共聚物借助于合適的推進(jìn)劑由加壓藥包或噴霧器以氣溶膠噴霧劑的形式被方便地遞送，所述的推進(jìn)劑為例如二氯二氟甲烷、三氯氟甲烷、二氯四氟乙烷、二氧化碳或其他合適的氣體。就加壓氣溶膠而言，劑量單位可通過提供遞送經(jīng)計(jì)量的量的閥來確定。可以配制用于吸入器或吹入器例如明膠的膠囊和藥筒，所述的膠囊和藥筒含有所述化合物和諸如乳糖或淀粉的合適的粉末基質(zhì)的粉末混合物。
本發(fā)明的聚合物和共聚物還可以被配制成直腸用組合物，如栓劑或保留灌腸劑，例如，包含常規(guī)的栓劑基質(zhì)如可可脂或其他甘油酯類。
除了上述制劑之外，本發(fā)明的聚合物和共聚物還可以被制成積存制劑(depotpreparation)。這種長(zhǎng)效配方可以通過植入(例如皮下的或肌內(nèi)的)或通過肌內(nèi)注射給予。
積存注射劑可以在約1個(gè)月到約6個(gè)月或更長(zhǎng)間隔被給予。因此，例如，所述化合物可以用合適的聚合材料或疏水材料(如作為在可接受的油中的乳劑)或離子交換樹脂來配制，或被配成微溶衍生物，例如作為微溶的鹽。
在透皮給藥中，本發(fā)明的聚合物和共聚物，例如，可以被應(yīng)用于膏藥或可以通過透皮治療系統(tǒng)來應(yīng)用，這些透皮治療系統(tǒng)最終提供給生物體。
所述聚合物和共聚物的藥物組合物還可以包括合適的固體或凝膠相載體或賦形劑。此種載體或賦形劑的實(shí)例包括，但不限于碳酸鈣、磷酸鈣、各種糖、淀粉、纖維素衍生物、明膠和聚合物，例如聚乙二醇。
本發(fā)明的聚合物和共聚物還可以與其他活性成分合并給藥，其他活性成分的實(shí)例，諸如，例如輔藥、蛋白酶抑制劑、或其他相容性的藥物或化合物，已見這種組合在實(shí)現(xiàn)這里所描述的方法的所需要的效果方面是需要的且有益的(如控制由有害微生物引起的感染，或治療與肝素療法相關(guān)的出血并發(fā)癥)。例如，本發(fā)明的聚合物和共聚物可與其它抗生素一起給藥，所述的其他抗生素包括，但不限于萬古霉素、環(huán)丙沙星、merapenem、奧昔利平和阿米卡星。
下列實(shí)施例將進(jìn)一步使本發(fā)明的性質(zhì)典型化，但不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍僅由待批的權(quán)利要求書來定義。
實(shí)施例1材料(三環(huán)己基膦)(1，3.二萊基咪唑烷-2.亞基)亞芐基二氯化釕，第二代Grubbs催化劑，購于Strem Chemical。硬脂酰-油酰-磷脂酰膽堿(SOPC)和磷脂酰絲氨酸(SOPS)購于Avanti Polar-Lipids，Inc.。用于合成亞甲基環(huán)戊二烯衍生物的環(huán)戊二烯由二環(huán)戊二烯熱誘導(dǎo)裂解后蒸餾得到?；衔?.3，1-4的均聚物，和[(H2Imes)(3-Br-py)2-(Cl)2Ru＝CHPh]采用文獻(xiàn)方法制備。所有其他試劑來自Aldrich公司。氘化的氯仿和二氯甲烷用前均通過堿性活化氧化鋁柱。
設(shè)備1H(300MHz)和13C NMR(75MHz)光譜在Broker DPX-300 NMR光譜儀上獲得。凝膠滲透色譜(GPC)用安裝有Waters示差折光檢測(cè)器的Polymer Lab LC1 120高效液相色譜(HPLC)泵來進(jìn)行。流動(dòng)相為四氫呋哺(THF)，流速分別為1.0 mL/min和0.5mL/min。用105，104，和103A Polymer Lab柱進(jìn)行分離。針對(duì)窄分子量聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)來校準(zhǔn)分子量。用Perkin Elmer LS50B發(fā)光分光光度計(jì)來記錄熒光光譜。用Molecular Devices的SpectraMAX 190 plate reader來記錄光密度和吸收光譜。
化合物4制備方法化合物4的制備采用稍作修改的制備化合物2和3的文獻(xiàn)報(bào)道方法。將吡咯烷(20 mmol，1.42g)加入4-庚酮(20 mmol，2.28g)和環(huán)戊二烯(20 mmol，1.32g)的甲醇(20 mL)溶液中。混合物在室溫下攪拌1小時(shí)，加入醋酸(20.1 mmol，1.21 g)。反應(yīng)混合物用乙醚(50 mL)和水(50 mL)稀釋。將乙醚部分分離出來，用水(50 mL)和鹽水(50mL)洗，用MgSO4干燥。減壓下去除乙醚，產(chǎn)物2-n-丙基亞甲基環(huán)戊二烯，不需進(jìn)一步純化，即被用于與順丁烯二酸酐環(huán)加成。
2-n-丙基亞甲基環(huán)戊二烯(20 mmol，3.24 g)與順丁烯二酸酐(20 mmol，1.96 g)的Diels-Alder反應(yīng)在密閉壓力管中，在乙酸乙酯溶劑(50 mL)中，80℃下進(jìn)行2小時(shí)。減壓去除乙酸乙酯，就以高產(chǎn)量得到油狀加合物(外-內(nèi)比85∶15)，加合物被使用而不需要進(jìn)一步純化。前面報(bào)道的單保護(hù)二胺(6.8 g，42.3 mmol)在60℃下被加入在DMAc(N，N-二甲基乙酰胺，6 mL)中的Diels-Alder加合物(6.1 g，23.5mmol)中，攪拌20分鐘。溶解在DMAc中的催化量的醋酸鈷(0.5 mmol，88.5 mg)被加入混合物中，然后加入醋酸酐(25 mmol，255 mg)，且反應(yīng)混合物在80℃下攪拌4小時(shí)。冷卻至室溫后，溶液用乙酸乙酯稀釋，水和稀HCl洗，干燥，減壓蒸發(fā)，給出外-內(nèi)比(87∶13)混合物化合物4，產(chǎn)率95％。由冷二乙醚重結(jié)晶給出純exo異構(gòu)體4(50％)。1H NMR(300 MHz，CDCl3，ppm)δ6.42(2H，t，J＝2.1 Hz)，5.05(1H，s)，3.70(2H，t，J＝1.9Hz)，3.53(2H，t，J＝5.4 Hz)，3.25(2H，寬d，J＝5.0 Hz)，2.75(2H，s)，1.82(4H，t，J＝7.8 Hz)，1.42(9H，s)，1.22(4H，m)，0.81(6H，t，J＝7.3 Hz)。13C NMR(75 MHz，CDCl3，ppm)δ177.6，155.8，141.9，137.8，123.2，78.9，47.8，45.1，38.8，38.4，33.1，28.2，21.7，13.9。對(duì)C23H35N2O4HRMS(FAB)計(jì)算值403.260。測(cè)量值403.260。
Poly4的制備化合物4的均聚合作用及后面的伯胺基團(tuán)去保護(hù)得到Poly4參照以前報(bào)道的文獻(xiàn)方法，用第二代Grubbs催化劑的溴吡啶取代衍生物，[(H2Imes)(3-Br-py)2-(Cl)2Ru＝CHPh]。451H NMR(300MHz，D2O，ppm)δ5.70-5.20(2H，br)，4.10-3.50(4H，br)，3.40-3.05(4H，br)，2.20-1.70(4H，br)，1.55-1.10(4H，br)，1.00-0.60(6H，s)。13C NMR(75MHz，d-DMSO，ppm)δ178.6(br)，138.1(br)，135.8，132.4(br)，51.3(br)，47.9(br)，44.2，36.2，33.5，21.0，13.8。
無規(guī)共聚物的制備描述了poly(22-co-3i)(Mn＝15300g/mol)的制備作為制備化合物2和3的無規(guī)共聚物的有代表性方法。改變共聚用單體進(jìn)料比及催化劑與單體的進(jìn)料比以獲得具有所要的單體含量和分子量的無規(guī)共聚物。2(0.58mmol)和3(0.29mmol)的混合物溶解于二氯甲烷(1.5mL)中，催化劑的溶液(0.015mmol，在0.05mL of二氯甲烷中)，[(H2Imes)(3-Br-py)2-(Cl)2Ru＝CHPh]，在室溫、惰性氣氛下加入。使混合物在40℃下反應(yīng)90分鐘。通過加入乙基乙烯基醚(0.2mL)聚合反應(yīng)終止，然后在戊烷中沉淀，得到白色聚合物沉淀和褐色上清液。產(chǎn)物經(jīng)過濾后，在室溫下減壓干燥過夜。少量樣品用于分子量測(cè)定。伯胺側(cè)基去保護(hù)是通過將聚合物溶于三氟醋酸中，在45℃下攪拌8小時(shí)來進(jìn)行的。聚合物通過減壓蒸發(fā)三氟醋酸，在水中溶解，然后冷凍干燥過夜來回收。分離產(chǎn)率為85％(275mg)。1H NMR(300MHz，D2O，ppm)δ5.90-5.10(2H，br)，4.35-3.55(4H，br)，3.55-2.90(4H，br)，2.65-2.30(33％的1H，br)，2.00-1.20(66％的6H，br)，1.10-0.60(33％的6H，br)。13C NMR(75MHz，D2O，ppm)δ180.4(br)，163.7，163.4，163.2，162.8，162.3，139.4(br)，136.0(br)，134.9(br)，132.2(br)，131.4(br)，130.6(br)，122.6，118.7，114.9，111.0，52.8，51.6(br)，50.0(br)，48.5(br)，46.4(br)，37.8，36.7，28.8(br)，22.5，21.0。
溶血活性測(cè)定溶血活性測(cè)定采用稍作修改的文獻(xiàn)7，12，47的方法。新鮮提取的人血紅細(xì)胞(HRBC，30μL)懸浮在10mL TRIS生理鹽水中(10mM TRIS，150mM NaCl，pH7.2，通過0.20μm孔徑的聚醚砜膜過濾)并離心洗滌3次(1500rpm下5分鐘)，再懸浮于TRIS生理鹽水中。通過將聚合物溶解于TRIS生理鹽水(10mM TRIS，150mM NaCl，pH7.2)中得到聚合物溶液，濃度8mg/mL，需要時(shí)再進(jìn)一步稀釋。完全溶解后，根據(jù)聚合物的溶解度，將溶液的pH值調(diào)至約6.5和約7.0之間。poly1、poly2、和poly(2-co-3)的TRIS生理鹽水溶液被調(diào)至pH7.0。poly3和poly4的TRIS生理鹽水溶液被調(diào)至pH約6.5，因這些聚合物在較高的pH值下慢速沉淀。pH調(diào)節(jié)后，聚合物溶液通過聚醚砜膜(0.45μm孔徑)過濾。不同濃度的新鮮配制的聚合物溶液被加入100μL上述HRBC懸浮液中，達(dá)到終體積為在96孔板上200μL。得到的混合物在攪拌盤上于約37℃保持30分鐘。然后，離心(1500rpm下10分鐘)所述的板，并且，每個(gè)孔中的上清液被轉(zhuǎn)移至新板。通過測(cè)定釋放的血紅蛋白在414nm處的吸光度來監(jiān)測(cè)溶血作用。向以上制備的HRBC懸浮液添加1％TRITON-X，一種強(qiáng)的表面活性劑，獲得100％溶血。導(dǎo)致50％溶血的聚合物濃度的上限稱為HC50，以不含聚合物的TRIS生理鹽水溶液的吸光度作為0％溶血。如果在所試驗(yàn)的最高聚合物濃度下百分比溶血值低于50％溶血，或者，如果在所試驗(yàn)的最低聚合物濃度下百分比溶血值高于50％，所述的百分?jǐn)?shù)溶血值就被報(bào)道。在相應(yīng)的濃度，由于殘留的催化劑，聚合物溶液的相對(duì)小的吸光度在414nm下被測(cè)量，并且要從聚合物-HRBC混合物中扣除。所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)四次。進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)來監(jiān)測(cè)聚合物溶液中可能存在的痕量TFA處理的釕催化劑所產(chǎn)生的溶血活性。催化劑溶解，并在45℃下在TFA中攪拌8小時(shí)，然后蒸發(fā)TFA并溶解在DMSO中，其原因是TFA處理的催化劑在TRIS生理鹽水溶液中不溶解。在溶血研究所用時(shí)間和濃度范圍內(nèi)，沒有觀察到催化劑溶液的溶血活性。
抗細(xì)菌活性的測(cè)定抗細(xì)菌活性的測(cè)定按稍作修改的參照方法進(jìn)行。細(xì)菌懸浮液(E.coli D31和B.subtilus ATCC 8037)，37℃下在Muller-Hinton Broth(MHB)中生長(zhǎng)過夜，用新鮮的MHB稀釋至600nm(OD600)下光密度為0.1，并進(jìn)一步稀釋10倍。懸浮液與不同濃度的新鮮配制的聚合物TRIS生理鹽水(pH6.5-7.0)溶液在96孔板上混合，37℃下培養(yǎng)6小時(shí)。在存在聚合物溶液或僅有TRIS生理鹽水的情況下測(cè)定細(xì)菌懸浮液的OD600。抗細(xì)菌活性以最小抑制濃度(MIC)來表示，即8小時(shí)后觀察到90％生長(zhǎng)抑制的濃度。所有實(shí)驗(yàn)重復(fù)四次。在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，TFA處理的釕催化劑在抗細(xì)菌活性檢測(cè)所用時(shí)間和濃度范圍內(nèi)沒有顯示任何抗細(xì)菌活性。
聚合物引發(fā)的囊泡內(nèi)容物滲漏的測(cè)定脂質(zhì)囊泡參照稍作修改的文獻(xiàn)方法制備。將膽甾醇(1.7μmol)溶解于SOPC(17.2μmol)的氯仿溶液中，隨后在氮?dú)饬髦腥コ确?，在減壓和室溫下干燥3小時(shí)得到干膜狀的混合物。通過添加2mL含有鈣黃綠素(40mM)和磷酸鈉(10mM，pH7.0)的緩沖液將所述的被干燥的膜水和。懸浮液被渦流10分鐘。在浴槽型超聲發(fā)生器(Aquasonic 150 HT)中室溫下超聲處理懸浮液3次，且每次超聲處理后凍融。通過用90mM氯化鈉和10mM磷酸鈉緩沖液(pH7)作洗脫液洗脫體積排阻SephadexG-25-150柱，除去非包膜的鈣黃綠素。帶負(fù)電荷的SOPS/SOPC囊泡的制備及聚合物引發(fā)的鈣黃綠素從脂質(zhì)囊胞中滲漏的測(cè)定參照文獻(xiàn)方法進(jìn)行。
結(jié)果與討論。
兩親聚降冰片烯衍生物。測(cè)試了一類先前顯示具有脂質(zhì)膜破壞活性的兩親聚合物。采用Grubbs催化劑[(H2Imes)(3-Brpy)2-(Cl)2Ru＝CHPh]變體，通過模塊化降冰片烯衍生物的ROMP來制備帶有伯胺和不同長(zhǎng)度烷基部分作為側(cè)基的兩親聚降冰片烯衍生物。這些兩親聚合物提供了定義明確的模型，用來測(cè)試陽離子型聚合物疏水性和分子量大小對(duì)抗細(xì)菌和溶血活性的作用。目前的研究涉及下列四種類型的重復(fù)單元(1-4)
這些單體的所有均聚物和共聚物都具有窄的多分散度，小于1.3，并且包括分子量從低聚物至高聚物(分子量高達(dá)137500g/mol)的大分子量范圍。鑒于由同種的(homogeneous)釕催化劑制備的聚降冰片烯衍生物的不完美的立構(gòu)規(guī)整度，以及骨架不飽和上順式-反式異構(gòu)體的存在，不能期望預(yù)形成的和穩(wěn)定的聚合物二級(jí)結(jié)構(gòu)。而且，由頭對(duì)頭及頭對(duì)尾插入而造成的poly3亞異丁基的不對(duì)稱性產(chǎn)生多成對(duì)之物(multiple dyad)的可能性。對(duì)于無規(guī)共聚物，存在著額外的組成不均一的因素。所有的聚合物在適宜pH值(約6.5-7.0)在TRIS生理鹽水溶液中都是可溶的。
均聚物的抗細(xì)菌和溶血活性。觀察重復(fù)單元的疏水性對(duì)兩親聚合物的抗細(xì)菌和溶血活性的影響。探索具有類似分子量(接近10,000g/mol，Mn)的每種均聚物對(duì)革蘭氏陰性菌(E.coli)、革蘭氏陽性菌(B.subtilus)及人血紅細(xì)胞的活性。結(jié)果如表1所示。
表1均聚物的抗菌和溶血活性

Mn和PDI值為poly1 10250g/mol，1.07；poly2 9950g/mol，1.10；poly3 10050g/mol，1.13；poly4 10300g/mol，1.08。在對(duì)聚合物去保護(hù)之前，通過相對(duì)于聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物的THF GPC測(cè)定Mn和PDI值。Poly1在所測(cè)定的最高濃度1000μg/mL導(dǎo)致5％溶血。Poly2在4000μg/mL導(dǎo)致25％溶血。Poly3在1μg/mL導(dǎo)致80％溶血，poly4在所測(cè)最低濃度1μg/mL導(dǎo)致100％溶血。
Poly1，一種基本上沒有疏水性基團(tuán)的陽離子型聚合物，在測(cè)定的濃度范圍內(nèi)，沒有顯示出任何可觀察到的抗細(xì)菌或溶血活性。這個(gè)結(jié)果與先前所報(bào)道針對(duì)磷脂膜活性缺乏是相一致的。疏水性基團(tuán)以重復(fù)單元水平引入產(chǎn)生抗細(xì)菌和溶血活性的提高，這似乎依賴于疏水性基團(tuán)的大小。Poly2具有異亞丙基側(cè)鏈基團(tuán)，對(duì)E.coli顯示抗細(xì)菌活性，MIC為200μg/mL，與多數(shù)抗微生物肽以及它們的模仿物相比，不太有效，這些抗微生物肽及其模仿物的MIC典型地在1-50μg/mL之間。然而，poly2直至4000μg/mL的測(cè)定濃度仍然保持無溶血性，因此，給出poly2的選擇性大于約20，選擇性定義為HC與MIC的比率。Poly3的每個(gè)重復(fù)單元有一額外的碳原子，似乎比poly2更具有疏水性，并且具有側(cè)鏈烷基的額外遷移率(mobility)。Poly3顯示對(duì)E.coli和B.subtilu實(shí)質(zhì)上提高的抗細(xì)菌活性，MIC為25μg/mL，同時(shí)也顯示溶血活性，HC50小于1μg/mL(表1)?？辜?xì)菌和溶血活性隨疏水性的增大而提高與預(yù)言較大的疏水基團(tuán)將具有與細(xì)胞膜內(nèi)核較強(qiáng)的相互作用、導(dǎo)致選擇性喪失的文獻(xiàn)報(bào)道是相一致的。然而，對(duì)于poly4，當(dāng)疏水的大小進(jìn)一步增大，溶血活性保留下來，但抗菌活性下降到MIC為200μg/mL。在許多情況下，已報(bào)道疏水性相互作用控制溶血活性；而電荷相互作用被認(rèn)為對(duì)抗細(xì)菌活性更為重要。這些結(jié)果表明疏水性基團(tuán)和親水性基團(tuán)的存在與平衡支配著兩親非天然聚合物的抗細(xì)菌和溶血活性，這與天然肽的研究結(jié)果是相一致的。
對(duì)poly2，poly3和poly4的分子量對(duì)抗細(xì)菌和溶血活性的影響作了研究。結(jié)果見表2。
表2分子量對(duì)抗細(xì)菌和溶血活性的影響

在對(duì)聚合物去保護(hù)之前，通過相對(duì)聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物的THF GPC測(cè)定Mn和PDI值。Poly2在4000μg/mL導(dǎo)致20-25％溶血。Poly3在1μg/m導(dǎo)致70-80％溶血。Poly4在1μg/m導(dǎo)致100％溶血。
分子量大范圍的變化沒有導(dǎo)致poly2和poly4的抗細(xì)菌和溶血活性的明顯變化。對(duì)于poly3，當(dāng)分子量從57200g/mol降至10300g/mol或更低，觀察到其抗細(xì)菌活性適度增加?？傊绻钚砸再|(zhì)量/體積而不以摩爾濃度來報(bào)道時(shí)，不存在實(shí)質(zhì)上的均聚物抗細(xì)菌和溶血活性的分子量依賴關(guān)系。在基于兩親肽膜破壞的最一般建議的機(jī)理中，存在著一些協(xié)作作用的類型，這些協(xié)作作用的類型或者是孔形成，或者是表面以地毯一樣的方式覆蓋。如果膜破壞活性與膜表面上大分子的聚集有關(guān)，以質(zhì)量/體積單位來報(bào)道MIC值是恰當(dāng)?shù)姆椒?。否則，在相同摩爾濃度下，較高摩爾重量的聚合物將比較低分子量聚合物覆蓋更大的表面。然而，值得注意的是，這種方法低估了在膜表面靜電數(shù)的增大和疏水相互作用可能效應(yīng)，其結(jié)果是較高分子量所引起的共價(jià)連接(covalent connectivity)。高分子量聚合物體系的諸多可能的優(yōu)點(diǎn)之一是可以以相對(duì)低的摩爾濃度來使用它們，如果這是目標(biāo)應(yīng)用所需要的話。
無規(guī)共聚物的抗細(xì)菌和溶血活性。均聚合研究的結(jié)果已經(jīng)顯示，這些兩親聚合物細(xì)微結(jié)構(gòu)的變化對(duì)其生物活性的強(qiáng)烈影響。poly2的低溶血活性和poly3的強(qiáng)抗細(xì)菌活性提示單體2和3的共聚合可能是一種易做到的合成方法，來優(yōu)化其活性和選擇性。制備由2和3的不同比例共聚單體組成的無規(guī)共聚物，而不犧牲它們的窄多分散性。共聚合反應(yīng)的無規(guī)進(jìn)展通過進(jìn)行原位1H NMR分析被證實(shí)。與前面報(bào)道的縮聚方法形成對(duì)比，這里采用的合成方法允許要被研究的各種組成。Poly(29-co-3i)，2和3的無規(guī)共聚物，其最終共聚單體的摩爾比各自為9/1，Mn為12000g/mol，顯示抗細(xì)菌活性與poly3的抗細(xì)菌活性接近，同時(shí)又保持了poly2的不溶血特征，如表3所示。
表3 2和3的無規(guī)共聚物的活性

在聚合物去保護(hù)之前，通過相對(duì)聚苯乙烯標(biāo)準(zhǔn)物的THF GPC測(cè)定Mn和PDI值。在4000μg/mL，Poly(29-co-31)導(dǎo)致15％溶血，poly(22-co-31)s導(dǎo)致20-25％溶血。在1μg/mL，Poly(21-co-32)s導(dǎo)致60-70％溶血，poly(21-co-34)導(dǎo)致75％溶血。
特別地，共聚單體3的含量約為10％的就足以使其接近3的均聚物的抗細(xì)菌活性，且呈現(xiàn)極好的選擇性，比率大于100。Poly(22-co-31)也表現(xiàn)出高選擇性，而同poly3一樣，其抗細(xì)菌活性隨分子量的增加而略有下降。具有選擇性值超過100的這些共聚物是通過微調(diào)疏水/親水比例和分子量從非溶血聚合物中獲得好的抗細(xì)菌活性的能力的有力的實(shí)例。Poly(21-co-32)和poly(21-co-34)隨著溶血性共聚單體3增加的含量，顯示高的溶血活性。
脂質(zhì)囊泡膜的破壞。檢測(cè)由聚合物引起的熒光染料從帶負(fù)電的和中性的大尺寸的單層囊泡(LUV)的滲漏。盡管脂質(zhì)囊泡對(duì)一些因素(如細(xì)胞壁和細(xì)菌細(xì)胞膜中的脂多糖)估計(jì)不足，它還是為細(xì)菌和哺乳動(dòng)物細(xì)胞膜提供了簡(jiǎn)化的模型。同時(shí)，這些分析在文獻(xiàn)中被詳細(xì)記載，并且提供有用的研究結(jié)果。因此，這些試驗(yàn)用來研究聚合物的整個(gè)膜破壞的能力，而不與其破壞囊泡或生物細(xì)胞的能力作直接比較。如圖2所示，Poly2在所測(cè)濃度對(duì)中性囊泡不顯示具有活性，且顯示對(duì)帶負(fù)電荷的囊泡有很少的破壞。Poly(22-co-3i)對(duì)帶負(fù)電的囊泡顯示增強(qiáng)的活性，而對(duì)中性囊泡保持低的活性，選擇值接近6。Poly3對(duì)兩種類型的膜都具有高的活性，具有較低的選擇性2。poly3的低聚物，分子量在1,500和2,000g/mol(Mn)的范圍內(nèi)，盡管它們的高抗細(xì)菌和溶血活性(未示出)，而對(duì)囊泡不顯示顯著的活性。以上結(jié)果證實(shí)了這些具有生物活性的高分子量聚合物的膜活性，但對(duì)在體外實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)poly(22-co-3i)所測(cè)的選擇性程度估計(jì)不足。圖2描述了poly2，poly(22-co-31)和poly3對(duì)中性囊泡(膽甾醇/SOPC)及帶負(fù)電囊泡(SOPS/SOPC)的溶胞(lysis)百分?jǐn)?shù)。
結(jié)論?；谀K化降冰片烯衍生物的兩親聚合物顯示具有良好的抗細(xì)菌活性，以及細(xì)菌對(duì)血紅細(xì)胞的高選擇性。這類聚合物通過基于ROMP的易做到的合成策略來制備，這種合成策略允許對(duì)單體組成、分子量、多分散性和兩親性質(zhì)進(jìn)行極佳的控制。陽離子型兩親聚合物疏水性質(zhì)的小的修飾顯示其抗細(xì)菌和溶血活性的急劇改變。調(diào)節(jié)這些共聚物的疏水/親水平衡和分子量允許了高度選擇性、抗細(xì)菌非溶血的大分子物質(zhì)的制備。在一個(gè)較廣的分子量范圍內(nèi)，保持了理想的生物活性。此外，本研究顯示了模仿宿主防御肽活性的沒有特定二級(jí)結(jié)構(gòu)的全合成的高分子量聚合物的制備。
實(shí)施例2本實(shí)施例描述了本發(fā)明兩親共聚物的實(shí)例，其中，所述的共聚物包括親水性聚降冰片烯單體單元和疏水性聚降冰片烯單體單元。利用呋喃和蘋果酰胺(malaimde)的Diels-Alder化學(xué)反應(yīng)生成二環(huán)NH化合物，利用標(biāo)準(zhǔn)方法，所述的二環(huán)NH化合物進(jìn)一步與非極性或極性基團(tuán)反應(yīng)。這些方法可以包括堿性條件下烷基化或利用光延條件(mitsunobuconditions)的烷基化。伯胺基團(tuán)用標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)基團(tuán)進(jìn)行保護(hù)。對(duì)于堿性烷基化，運(yùn)用鹵化物作為離去基團(tuán)。對(duì)于光延條件，使用了乙醇。
實(shí)施例3本實(shí)施例描述了本發(fā)明的兩親聚降冰片烯聚合物在各種機(jī)械應(yīng)用中的抗微生物作用。Poly3被并入涂料的水基配方、聚氨酯和聚氯乙烯中。特別地，聚氨酯(PU)樣本是通過將適量的活性聚合物(poly3)混合于具有1mL PU的DMSO中來制備的。PVC是通過溶解于四氫呋喃(THF)，且與用于PU相同的量來制備的。對(duì)于上了涂料的表面，活性聚合物是作為溶液或干粉被加到涂料中的。然后將其涂敷于載玻片上，使其干燥過夜。所述的表面用乙醇滅菌，然后將細(xì)菌噴于其上。使細(xì)菌在表面上保持3-30分鐘的不同時(shí)間。然后漂洗，用PBS收集，適度稀釋，散布在瓊脂平板上。使這些平板培養(yǎng)過夜，計(jì)數(shù)菌落。結(jié)果見下表4和5。
表4涂料中聚降冰片烯聚合物(Poly3)的抗微生物作用

表5塑料中聚降冰片烯聚合物(Poly3)的抗微生物作用

在另一個(gè)實(shí)例中，如圖3所示，含約0.5％(重量)Poly3(Fap)的商用戶外聚氨酯涂料與不含Poly3對(duì)照相比的菌落計(jì)數(shù)，顯示與對(duì)照相比活菌細(xì)胞明顯減少(示于圖3)。
盡管本發(fā)明已經(jīng)根據(jù)其某些特定的實(shí)施方案做了盡可能詳細(xì)的闡述，其他的形式也是可能的。因此，所附權(quán)利要求書的精神和范圍將不受到在說明書中所包含的具體描述和優(yōu)選的形式的限制。
權(quán)利要求
1.一種聚降冰片烯單體，所述的聚降冰片烯單體包含通式 其中Ri是極性或非極性的，且R2，如果存在，具有與R1相反的極性。
2.如權(quán)利要求1所述的單體，其中所述的聚降冰片烯單體選自由 組成的組。
3.由權(quán)利要求1所述的單體形成的聚合物。
4.如權(quán)利要求3所述的聚合物，其中所述的單體選自由 其組合組成的組。
5.如權(quán)利要求3所述的聚合物，還包括第二聚降冰片烯單體。
6.如權(quán)利要求5所述的聚合物，其中所述的聚合物是嵌段、無規(guī)或交替的。
7.如權(quán)利要求5所述的聚合物，其中所述的第一兩親單體是poly2，且所述的第二兩親單體是poly3。
8.如權(quán)利要求7所述的聚合物，其中poly2和poly3的比例是約10∶1至約1∶10。
9.如權(quán)利要求7所述的聚合物，其中poly2和poly3的比例是約1∶1。
10.一種兩親單體，所述的兩親彈體包括通式 其中R1是極性或非極性，且R2具有與R1的相反的極性。
11.如權(quán)利要求10所述的兩親單體，其中所述聚降冰片烯單體選自由 組成的組。
12.由權(quán)利要求10所述的單體形成的聚合物。
13.一種兩親共聚物，所述的兩親共聚物包括極性聚降冰片烯單體單元和非極性聚降冰片烯單體單元。
14.如權(quán)利要求13所述的兩親共聚物，其中所述的共聚物是嵌段、無規(guī)或交替的。
15.如權(quán)利要求13所述的兩親共聚物，其中所述極性和非極性聚降冰片烯單體單元比例是約10∶1至約1∶10。
16.如權(quán)利要求13所述的兩親共聚物，其中所述極性和非極性聚降冰片烯單體單元的比例為約1∶1。
17.如權(quán)利要求13所述的兩親共聚物，其中所述極性和非極性聚降冰片烯單體單元選自由 和其組合組成的組，其中Ri是極性的或非極性的，R2，如果存在，具有與R1相同的極性。
18.如權(quán)利要求13所述的兩親共聚物，其中所述兩親共聚物選自由 組成的組。
19.包括權(quán)利要求3所述的兩親聚合物的藥物組合物。
20.如權(quán)利要求19所述的藥物組合物，其中所述的組合物局部、口服或靜脈內(nèi)給藥。
21.包括權(quán)利要求13所述的兩親共聚物的藥物組合物。
22.如權(quán)利要求21所述的藥物組合物，其中所述的藥物組合物通過局部、口服或靜脈內(nèi)給藥。
23.一種治療微生物感染的方法，所述的方法包括給予治療有效量的權(quán)利要求3所述的兩親聚合物。
24.如權(quán)利要求23的方法，其中所述的微生物感染是細(xì)菌感染、真菌感染或病毒感染。
25.一種治療微生物感染的方法，所述的方法包括給予治療有效量的權(quán)利要求13所述的兩親共聚物。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述的微生物感染是細(xì)菌感染、真菌感染或病毒感染。
27.一種抑制微生物生長(zhǎng)的方法，所述的方法包括給予有效量的權(quán)利要求3所述的兩親聚合物。
28.一種抑制微生物生長(zhǎng)的方法，所述的方法包括給予有效量的權(quán)利要求13所述的兩親共聚物。
29.一種抑制材料上或材料內(nèi)微生物生長(zhǎng)的方法，所述的方法包括將權(quán)利要求3所述的兩親聚合物應(yīng)用于所述材料。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述的應(yīng)用步驟包括涂敷所述的材料。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述的應(yīng)用步驟包括噴涂所述的材料。
32.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述的應(yīng)用步驟包括將所述聚合物與所述材料混合。
33.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述的材料選自選自由涂料、漆、覆層、清漆、嵌縫膠、水泥沙漿、粘合劑、樹脂、膜、清潔劑、拋光劑、化妝品、皂、洗液、洗手劑及清洗劑組成的組。
34.一種抑制材料上或材料內(nèi)微生物生長(zhǎng)的方法，所述的方法包括將權(quán)利要求13所述的兩親共聚物應(yīng)用于所述材料。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述的應(yīng)用步驟包括涂敷所述的材料。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述的應(yīng)用步驟包括噴涂所述的材料。
37.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述的應(yīng)用步驟包括將所述聚合物與所述材料混合。
38.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述的材料選自由涂料、漆、覆層、清漆、嵌縫膠、水泥沙漿、粘合劑、樹脂、膜、清潔劑、拋光劑、化妝品、皂、洗液、洗手劑及清洗劑組成的組。
39.一種抗細(xì)菌組合物，所述的抗細(xì)菌組合物包括至少一種活性的和溶血性的聚降冰片烯單體和至少一種較低活性且較低溶血性的聚降冰片烯單體。
40.如權(quán)利要求36所述的抗細(xì)菌組合物，其中所述的活性的和溶血性的單體包括poly3。
41.如權(quán)利要求36所述的抗細(xì)菌組合物，其中所述的較低活性且較低溶血性的單體是poly2。
42.一種制備兩親聚合物的方法，所述的方法包括聚合一種以上的聚降冰片烯單體，所述的單體選自由 和其組合物組成的組。
全文摘要
本文描述了顯示抗細(xì)菌活性和低溶血活性的聚降冰片烯衍生物。還描述了包括聚降冰片烯衍生物的抗細(xì)菌組合物和藥物組合物，以及使用它們的方法。顯示實(shí)質(zhì)性的抗細(xì)菌活性和低溶血活性的這些組合物可能適合于材料應(yīng)用和治療用途。
文檔編號(hào)C08G61/00GK101027066SQ200580031977
公開日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2005年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月18日
發(fā)明者格雷戈里·N·圖, 菲拉特·M·伊爾凱爾, 布萊恩·E·庫格林 申請(qǐng)人:寶利麥迪克斯股份有限公司