CN101511875A

CN101511875A - 硫醇化的大分子及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN101511875A
Application number: CNA2007800326485A
Authority: CN
Inventors: G·D·普雷斯特维奇; M·谢尔班
Original assignee: University of Utah Research Foundation UURF
Current assignee: University of Utah Research Foundation UURF
Priority date: 2006-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2009-08-19
Also published as: WO2008008857A3; EP2038308A2; US20080031854A1; WO2008008857A2

Abstract

在此公开了硫醇化的大分子及其制备方法和应用。

Description

硫醇化的大分子及其制备方法和应用

背景技术

关节炎通常表示导致超过一百次的关节疼痛和炎症的病态情形。归因于上述症状的两种最常见的疾病是骨关节炎(OA)和风湿性关节炎(RA)。骨关节炎(OA)也称作退化性关节炎，是由关节的磨损与撕裂造成的，并且骨关节炎影响了超过2千万的美国人。骨关节炎(OA)尤其对承重的(weight-bearing)滑膜关节影响较大。相反，风湿性关节炎(RA)是引发炎症并最终导致软骨以及硬骨的破坏的自体免疫性疾病。在解剖学上，滑膜关节以滑膜、软骨、软骨下骨(subchondral bone)、滑液以及关节囊为特征。在关节炎中，关节的软骨慢慢地退化并最终消失。但是，在所述软骨下骨、关节囊以及所述滑液内也发生变化。高分子量的透明质酸(HA)是主要的滑液组分。相反地，在OA患者的滑液中，所述HA的浓度低于正常人，并且分子量的分布向较低的平均分子量移动。

还发现HA低聚糖或HA多聚己糖可以诱发出一氧化氮合酶(nitric oxidesynthase)，导致牛的关节软骨细胞(软骨形成细胞)内一氧化氮的产量增加。在人类正常的成熟的软骨细胞的培养中，通过NFkappaB以及p38 MAP激酶的活化，经基质金属蛋白酶13的诱导，HA低聚糖的处理导致了蛋白多糖(胞外基质组分的一种)的损耗。当用HA低聚糖处理时，显示出牛的关节软骨细胞经历了剂量依赖性的软骨溶解。所有这些过程都与关节炎的发展和恶化有关。

粘性补充治疗(viscosupplementation)是针对关节炎的一种关节内的治疗选择，所述粘性补充治疗以恢复滑液的生理学黏弹性为目标。

粘性补充治疗包括将高分子量的HA直接注入到受关节炎影响的关节。但是，天然HA较差的生物力学性能和较快的生物降解则表明，具有更长的活体驻留时间的化学修饰的HA衍生物可以获得更好的临床效果。

硫醇化的大分子在药物应用中的使用，已经引起了相当高的注意。例如，硫醇可以用于减轻或者预防由自由基或活性氧种导致的细胞损伤或死亡。自由基和活性氧种可以导致受试者体内剧烈的疼痛和炎症。在其它的应用中，两个或两个以上的硫醇化的大分子可以进行偶联，以生成新的具有包括伤口愈合以及药物传输在内的多重活性的大分子骨架。在此描述的为硫醇化的大分子及其制备方法和应用。

我们在此提供的实验数据表明，2-硫代乙基醚透明质酸(HASH)对于关节炎的治疗具有功效。材料为能够提供生物相容性的HA基的材料，细胞可以很好地耐受该材料，并且在老鼠关节炎的试验性研究中显示出极具希望的结果。HASH的SH基的存在可以作为自由基清除剂，从而使细胞免于受到活性氧种的破坏性影响。由于所述HA骨架还可以作为关节润滑剂，从而能够获得双重的保护功能。通过先前使用的化学交联技术，所述大分子没有迅速地交联。但是，如果需要，通过其它交联策略(即，二乙烯基砜或分子内酯化交联)，所述大分子的结构可以进一步地进行化学交联

发明内容

在此描述的为硫醇化的大分子及其制备方法和应用。更具体的，在此描述的为含有HA衍生物的新型硫醇的化学合成与鉴定，其中，得到的材料不适合于通过交联形成水凝胶。由于所述大分子在溶解于水中时得到粘性溶液，该性质使所述大分子适合于作为抗氧化应激(oxidative stress)和疾病的粘性补充治疗的应用。

本发明的有益之处将在下面的说明书中部分地阐明，并且这些有益之处将是从说明书中部分地显而易见的，或者通过下面描述的方面的实践，可以认识到本发明的有益之处。借助于随附的权利要求书中特别指出的基本要素及其结合，可以认识到并获得下面描述的有益之处。可以理解的是上述概括的描述以及下面详细的描述均仅仅为例证性的和解释性的，而不是限制性的。

附图说明

结合于该说明书内并构成该说明书的一部分的附图，说明了以下描述的几个方面。

图1显示了HASH的合成方案与结构。

图2显示了D₂O中的¹H-NMR光谱，画面A为HA，画面B为HASH。

图3显示了HASH的GPC分析(UV)。在约21分钟处的基线的下沉是由于用于溶解样品的水。

图4显示了HASH的SAMSA荧光素衍生作用。画面A为SAMSA荧光素的结构；画面B为SAMSA荧光素衍生的HASH的A₄₉₄吸收(^***p<0.005，与HA对照物相比较)。柱代表平均值±标准误差(S.D.)，n＝4。在UV光(254nm)下，SAMSA衍生的溶液的嵌入荧光强度(inset-fluorescenseintensity)。

图5显示了HASH与4-(羟基汞基)苯甲酸钠的反应。画面A为反应式；画面B为HASH-汞基苯甲酸盐加合物的¹H-NMR光谱。

图6显示了HASH与碘代乙酸钠的反应。画面A为反应式；图B为S-羧甲基HASH的¹H-NMR光谱。

图7显示了由MTS分析确定的T31成纤维细胞的增殖。画面A为加入有120kDa的HA(白色)或200kDa的HA(灰色条)；画面B为加入有HASH。每个柱代表平均值+S.D.，n＝6(^***p<0.005，^**p<0.05和^*p>0.05与对照基团相比较)。

图8显示了由H₂O₂诱发的羊软骨细胞的死亡率。画面A为由HA-处理的软骨细胞；画面B为由HASH-处理的软骨细胞(^***p<0.005，^**p<0.05和^*p>0.05与仅由H₂O₂处理的对照基团相比较)。

具体实施方式

在公开并描述本发明的化合物、组合物和/或方法之前，应当理解的是以下描述的方面不限于具体的化合物、合成方法，或者如此的使用当然可以变化。还可以理解的是在此使用的术语仅出于描述特定方面的目的并且不是旨在限制。

在本说明书和随后的权利要求书中，将提到许多术语，所述术语可以定义为具有下面的含义：

必须注意到，如本说明书和随附的权利要求书中使用的，除非上下文中明确规定以外，使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”可以包括复数的物。因此，例如，“药物载体”的涵义包括两种或两种以上该载体的混合物等等。

“任选的”或“任选地”表示随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括所述事件或情况发生的例子和不发生的例子。例如，短语“任选地取代的低级烷基”表示所述低级烷基可以被取代或可以不被取代，并且上述描述包括未被取代的低级烷基和被取代的低级烷基两种。

参照本说明书以及归纳的权利要求书，组合物或产品(article)中的具体要素或组分的的重量份，表示在所述组合物或产品中表示为重量份的所述要素或组分与其它要素或组分之间的重量关系。因此，在含有2重量份的X组分和5重量份的Y组分的化合物中，X和Y以2：5的重量比存在，并且无论所述化合物中是否含有另外的组分，均以这样的比例存在。

除非特别相反地指出，组分的重量百分数是基于包含该组分的制剂或组合物的总重量。

如说明书以及归纳的权利要求书中所使用的，化学物种的残基是指作为特定反应中的化学物种的结果产物、后续制剂、或化学产物的部分，无论该部分是否实际上获得自所述化学物种。例如，含有至少一个-OH基团的多糖可以用分子式Y-OH来表示，其中，Y为所述多糖分子的剩余物(即，残基)。

除非相反地指出，在贯穿本发明中所使用的变量(例如R¹-R¹⁰、A¹、A²、A’、G、M、U、V、X、X’、Y、Y’以及Z)为与先前定义的相同的变量。

在此使用的术语“烷基”为1至24个碳原子的支化或非支化的饱和烃基(例如：C_1-24的烷基)，例如，甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、癸基、十四烷基、十六烷基、二十烷基、二十四烷基等等。“低级烷基”基团是含有1至6个碳原子的烷基基团。

在此使用的术语“全氟烷基”或“氟代烷基”表示支化或非支化的1至24个碳原子的饱和烃基，其中，至少一个氢原子被氟取代。全氟烷基也可以表示所述烷基的所有氢原子均被氟取代。

在此使用的术语“芳基”为任意碳基芳香基团，所述碳基芳香基团包括但不限于苯、萘等。术语“芳香的”还包括杂芳基，所述“杂芳基”定义为具有至少一个杂原子的芳香基团，所述杂原子进入芳香基团的环内。所述杂原子的例子包括但不限于氮、氧、硫以及磷。所述芳基可以为取代的或未取代的。所述芳基可以被一个或多个的基团取代，所述基团包括但不限于烷基、炔基、链烯基、芳基、卤化物、硝基、氨基、酯、酮、醛、羟基、羧酸或烷氧基。

在此使用的术语“卤素”为氟化物、氯化物、溴化物或碘化物。

术语“离去基团”表示易于被亲核体取代的基团，对于所述离去基团连接的碳原子，所述亲核体具有比所述离去基团更大的亲和能。上述离去基团的实例包括卤素(溴、氯和碘)以及有机磺酰氧基(organosulfonyloxy)。特别优选的有机磺酰氧基包括烷基磺酰氧基以及芳基磺酰氧基，该烷基磺酰氧基以及芳基磺酰氧基为甲磺酰氧基、苯磺酰氧基、对甲苯磺酰氧基、对硝基磺酰氧基、或间硝基磺酰氧基。

在此使用的术语“聚亚烷基”(polyalkylene group)为具有两个或两个以上相互键合的CH₂基团的基团。所述聚亚烷基可以用分子式-(CH₂)_n-表示，其中，n为2至25的整数。

在此使用的术语“聚醚基”为具有分子式-[(CHR)_nO]_m-的基团，其中，R为氢或低级烷基基团，n为1至20的整数，以及m为1至100的整数。聚醚基团的实例包括聚氧化乙烯、聚氧化丙烯以及聚氧化丁烯。

在此使用的术语“聚硫醚基”为具有分子式-[(CHR)_nS]_m-的基团，其中，R为氢或低级烷基基团，n为1至20的整数，以及m为1至100的整数。

在此使用的术语“聚亚胺基”(polyimino group)为具有分子式-[(CHR)_nNR]_m-的基团，其中，每个R独立地为氢或低级烷基，n为1至20的整数，以及m为1至100的整数。

在此使用的术语“聚酯基”(polyester group)为通过具有至少两个羧酸基团的化合物与具有至少两个羟基的化合物之间的反应而制备的基团。

在此使用的“聚酰胺基”为通过具有至少两个羧酸基团的化合物与具有至少两个未取代的或单取代的氨基的化合物之间的反应而制备的基团。

I.硫醇化的大分子及其制备

在此描述的为硫醇化的大分子。一方面，交联剂包括分子式I：

Y-X-R-SH I

其中，Y为大分子的残基；

X为-O-、-S-、-NH-或-NR’-；

R’为C_1-5的烷基；以及

R为取代的或未取代的C₂或C₃的亚烷基。

所述分子式I的特定的变化中，X为亲核基团的残基。

所述大分子为具有至少一个亲核基团的任意的化合物。亲核基团的实例包括但不限于羟基、硫醇基以及取代的或未取代的基团。参考分子式I，X为所述大分子的亲核基团的残基。一方面，亲核基团具有与染色的杂环烷基(heterocycloalkyl group)反应并打开所述杂环烷基的能力。另一方面，X为O或NH。在这种情况下，当所述亲核基团为羟基或氨基时，所述羟基或氨基为游离的羟基或氨基，或者分别衍生自羧酸或酰胺。一方面，所述大分子为低聚核苷酸、核酸或该核酸的代谢稳定的类似物、多肽、糖蛋白或糖脂。另一方面，所述大分子为多糖或蛋白质。

在此描述的方法中有用的多糖具有至少一个例如羟基的亲核基团。一方面，所述多糖为糖胺聚糖(GAG)。糖胺聚糖可以为硫酸化(sulfate)的或非硫酸化的。GAG为一种具有多个交替的亚单元的分子。例如，HA为(GlcNAc-GlcUA-)_x。其它GAGs在不同的糖上被硫酸化。通常，GAGs用分子式A-B-A-B-A-B表示，其中，A为糖醛酸以及B为O-硫酸化的或N-硫酸化的氨基糖，其中，考虑到差向异构体的含量和硫酸盐化作用，所述A和B单元可以为非均相的(heterogeneous)。可以使用含有糖醛酸的任意的天然或合成的聚合物。一方面，分子式I中的Y为硫酸化的-GAG。

存在许多具有通用已知结构的不同类型的GAGs，例如，在公开的组合物中的例如硫酸软骨素、皮肤素、乙酰型肝素、肝素、硫酸皮肤素以及硫酸乙酰型肝素。本领域已知的任意的GAG均可以在在此描述的任意的方法中使用。在其它多糖中，藻酸、果胶、壳聚糖(chitosan)以及羧甲基纤维素可以用于在此描述的方法中。

另一方面，分子式I中的多糖Y为透明质酸(hyaluronan，HA)。HA为非硫酸化的GAG。透明质酸为众所周知的、天然产生的、水溶性的多糖，所述透明质酸含有两个交替键合的糖、D-葡糖醛酸以及N-乙酰葡糖胺。在相对低的溶质浓度下，所述聚合物在含水的溶液中为亲水的并且高度粘性的。所述透明质酸经常自然地产生钠盐，透明质酸钠。制备商业上可用的透明质酸及其盐的方法已广为人知。透明质酸可以购自Seikagaku公司、Novozymes生物高聚物公司、Novomatrix公司、Pharmacia有限公司、Sigma有限公司以及许多其它供应商。对于高分子量的透明质酸，通常具有100至10000个双糖单元。另一方面，所述透明质酸的分子量的下限为10000、20000、30000、40000、50000、60000、70000、80000、90000或100000，以及上限为200000、300000、400000、500000、600000、700000、800000、900000或1000000，其中，任何一个下限值可以与任何一个上限值结合。

一方面，分子式I中的Y也可以为合成的聚合物。所述合成的聚合物具有至少一个亲核基团。一方面，分子式I中的所述合成的聚合物残基包括：聚乙烯醇、聚乙烯亚胺、聚乙二醇、聚丙二醇、多元醇、聚酰胺、聚氧化丙烯-聚氧化乙烯-聚氧化丙烯的三嵌段聚合物、聚乙二醇的星形聚合物、或聚乙二醇的树枝状聚合物。

另一方面，分子式I中的Y为蛋白质。在此可用的蛋白质包括：胞外基质蛋白(extracellular matrix protein)、化学修饰的胞外基质蛋白、或部分水解的胞外基质蛋白的衍生物。所述蛋白质可以为天然产生的或者具有细胞相互作用区的重组多肽。所述蛋白质也可以为蛋白质的混合物，其中，一种或多种蛋白质为被修饰的。蛋白质的具体实例包括但不限于：骨胶原、弹性蛋白、核心蛋白多糖、层粘连蛋白、或纤连蛋白。一方面，所述蛋白质包括具有另外的硫醇基团的基因工程蛋白(例如：半胱氨酸残基)。在进一步的方面，所述蛋白质包括合成的多肽，该合成的多肽可以为支化的形式(例如：树枝状聚合物)或者具有另外的硫醇基团的线性的形式(例如：半胱氨酸残基)。

一方面，Y包括糖胺聚糖的残基，其中，所述糖胺聚糖可以为硫酸化的或未硫酸化的。另一方面，Y包括透明质酸的残基。在进一步的方面，Y包括N-乙酰葡糖胺残基，其中，所述N-乙酰葡糖胺残基的至少一个C-6伯羟基被-RSH基团所取代。这方面再进一步，至少一个仲羟基也被-RSH基团所取代。另一方面，所述N-乙酰葡糖胺残基的一个C-6伯羟基至约100％C-6的伯羟基均可被-RSH所取代。

另一方面，分子式I中的R为CH₂CH₂、CH₂CH₂CH₂、CH₂CHR⁵、CHR⁵CHR⁵、C(R⁵)₂CHR⁵或C(R⁵)₂C(R⁵)₂，其中，R⁵为烷基。一方面，分子式I中的Y为透明质酸的残基，其中，至少一个羟基被-CH₂CH₂SH取代。

具有分子式I的化合物可以通过在此描述的方法合成。一方面，该方法包括使含有至少一个亲核基团(例如：羟基或氨基)的大分子与包括式XVII的化合物进行反应：

其中，R¹、R²、R³和R⁴各自独立地为氢、烷基、全氟烷基、芳基或杂芳基，且o为1或2。

一方面，式XVII中的o为1。另一方面，式XVII中的。为1以及R¹-R⁴为氢。另一方面，具有分子式I的化合物由透明质酸与具有式XVII的化合物之间的反应产物形成，其中，o为1，且R¹-R⁴为氢。

所述大分子与具有式XVII的化合物之间的反应，可以在基于起始材料的选择而改变的不同的反应温度和时间下进行。在某些方面，希望在高于7的pH下进行该反应。例如，所述大分子具有一个或多个羟基时，要求碱性介质使一定数量的羟基去质子化，并促进所述大分子与具有式XVII的化合物之间的反应。

在此描述的任意的化合物可以为该化合物的药学上可接受的盐或酯。一方面，通过用适量的药学上可接受的碱处理游离酸来制备药学上可接受的盐。代表性的药学上可接受的碱为：氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化亚铁、氢氧化锌、氢氧化铜、氢氧化铝、氢氧化铁、异丙胺、三甲基胺、二乙基胺、三乙基胺、三丙基胺、乙醇胺、2-二甲基氨基乙醇、2-二乙基氨基乙醇、赖氨酸、精氨酸、组氨酸等等。一方面，在约0℃至约100℃的温度下，例如室温下，所述反应可在水中单独进行，或者在水与惰性的、水溶性的有机溶剂的混合物中进行。在可应用的某些方面，为了提供期望比例的各种具体的盐，可以对在此描述的化合物与使用的碱的摩尔比进行选择。例如：为制备自由酸起始原料的铵盐，可以用约一当量的药学上可接受的碱对所述起始原料进行处理，以生成中性盐。

另一方面，如果所述化合物具有碱性的基团，所述化合物可以被酸(例如HCl、HBr或H₂SO₄)质子化，以生成阳离子盐。一方面，所述化合物与所述酸或碱的反应，可以在约0℃到约100℃的温度下(例如室温下)，单独地在水中进行，或者在水与惰性的、水溶性有机溶剂的混合物中进行。在某些可应用的方面，为了提供需要比例的各种具体的盐，可以对在此描述的所述化合物与使用的碱的摩尔比进行选择。例如：为了制备自由酸起始原料的铵盐，可以用约一当量的药学上可接受的碱对所述起始原料进行处理，以生成中性盐。

通常制备酯衍生物作为酸形式的所述化合物的前体。一般地，这些衍生物可以为低级烷基酯，例如甲基、乙基等等。酰胺衍生物-(CO)NH₂、-(CO)NHR以及-(CO)NR₂可以通过含有羧酸的化合物与氨或取代的胺之间的反应来制备，其中，R为如上述所定义的烷基。

II、通过氧化偶联的交联

在此描述的一个方面为用于偶联两个或两个以上的硫醇化的化合物的方法，该方法包括：在氧化剂的存在下，使第一硫醇化的化合物与第二硫醇化的化合物进行反应，所述第一硫醇化的化合物包括分子式I，所述第二硫醇化的化合物具有至少一个SH基团，其中，所述第一硫醇化的化合物与所述第二硫醇化的化合物为相同的或不同的化合物。

所述第二硫醇化的化合物为具有至少一个硫醇基团的任意的化合物。所述第一和第二硫醇化的化合物可以为相同的或不同的化合物。一方面，所述第二硫醇化的化合物可以为上述具有至少一个SH基团的任意的大分子。一方面，所述第二硫醇化的化合物为具有至少一个SH基团的多糖。上述任意的多糖可以用作所述第二硫醇化的化合物。另一方面，所述第二硫醇化的化合物包括糖胺聚糖(硫酸化的或未硫酸化的)。在进一步的方面，所述第二硫醇化的化合物包括：具有至少一个SH基团的硫酸软骨素、皮肤素、乙酰型肝素、肝素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰型肝素、褐藻酸、壳聚糖、果胶、羧甲基纤维素、或透明质酸。

一方面，所述第二硫醇化的化合物可以为具有至少一个硫醇基团的蛋白质。在这个方面，所述蛋白质可以为天然产生的或合成的。一方面，所述蛋白质包括胞外基质蛋白或化学修饰的胞外基质蛋白。另一方面，所述蛋白质包括：骨胶原、弹性蛋白、核心蛋白、层粘连蛋白、或纤维蛋白。一方面，所述蛋白质通常包括具有另外的硫醇基团(例如：半胱氨酸残基)的基因工程蛋白质。在进一步的方面，所述蛋白质包括合成的多肽，所述合成的多肽可以为具有另外的硫醇基团的(例如：半胱氨酸残基)支化的形式(例如：树枝状聚合物)或线性的形式。

所述第一与第二硫醇化的化合物之间的反应在氧化剂的存在下完成。一方面，所述第一与第二硫醇化的化合物之间的反应可以在含有氧气的任意的气体的存在下进行。一方面，所述氧化剂为空气(例如：从0.1到100％的氧气)。另一方面，所述氧化剂可以位于含水的溶液内。这方面也考虑添加第二氧化剂，以加快反应的进程。另一方面，所述反应可以在惰性气氛(例如：无氧气)下完成，并且将氧化剂加入至所述反应中。在该方法中可用的氧化剂的实例包括但不限于：分子碘；过氧化氢；烷基氢过氧化物；过氧酸；二烃基亚砜；高价态金属，例如Co⁺³和Ce⁺⁴；锰、铅以及铬的金属氧化物；以及卤素转移试剂。在Capozzi G.、Modena G.的The Chemistry of the ThiolGroup Part II(硫醇基团的化学：II)(Patai S.编辑的；Wiley：纽约，1974：pp785-839)中公开的氧化剂可用于在此描述的方法中，该参考资料的全文一并在此引入作为参考。

所述第一和第二硫醇化的化合物之间的反应可以在微碱性的缓冲溶液中进行。所述第一硫醇化的化合物的量相对于所述第二硫醇化的化合物的量可以改变。一方面，所述第一硫醇化的化合物与所述第二硫醇化的化合物的化合物的体积比为99：1、90：10、80：20、70：30、60：40、50：50、40：60、30：70、20：80、10：90或1：99。一方面，所述第一和第二硫醇化的化合物在空气中反应并且允许在室温下干燥。在这方面，所述干燥的材料可以暴露于第二氧化剂(例如过氧化氢)中。因此得到的化合物可以用水漂洗，以除去任何未反应的第一和/或第二硫醇化的化合物以及任何未使用的氧化剂。通过在此描述的氧化偶联方法制备的偶联的化合物的一个优点在于：在生理良性条件下而无须额外的交联试剂，即可以在含水的介质中进行交联反应。

使用上述方法制备的化合物具有至少一个包括式VI的片段：

其中，

Y为第一大分子的残基，所述第一大分子选自由低聚核苷酸、核酸或核酸的代谢稳定的类似物、多肽、糖蛋白、糖脂、多糖、蛋白质以及糖胺聚糖所组成的组中；

X为-O-、-S-、-NH-或-NR’-；

R’为氢或C_1-5的烷基；

R为取代的或未取代的C₂或C₃的亚烷基；以及

G为第二大分子的残基，所述第二大分子选自由低聚核苷酸、核酸或核酸的代谢稳定的类似物、多肽、糖蛋白、糖脂、多糖、蛋白质以及糖胺聚糖所组成的组中。

在此使用的术语“片段”表示整个分子本身或较大的分子的部分或片段。例如：式VI中的Y可以为高分子量的多糖，所述多糖通过二硫键与另外的多糖、合成聚合物、或硫醇化的聚合物交联，以制备所述偶联的化合物。可选择的，所述偶联的化合物可以具有多个二硫键。所述化合物具有式VI中描述的最小的单元，该式VI中显示了至少一个二硫键，该二硫键是具有式I的至少一个第一硫醇化的化合物与至少一个第二硫醇化的化合物的氧化反应的结果。

所述大分子(Y)与硫醇化的化合物(G)可以为上述大分子中的任意一种。一方面，式VI中的Y为多糖或蛋白质。一方面，Y为合成的聚合物。另一方面，式VI中的Y为上述任意一种糖胺聚糖的残基，所述糖胺聚糖包括但不限于：硫酸软骨素、皮肤素、乙酰型肝素、肝素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰型肝素、褐藻酸、壳聚糖、果胶或羧甲基纤维素。另一方面，G为上述任意一种多糖的残基，所述多糖包括：糖胺聚糖，例如硫酸软骨素、皮肤素、乙酰型肝素、肝素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰型肝素、褐藻酸、壳聚糖、果胶、羧甲基纤维素或透明质酸。

III、通过硫醇化合物与硫醇活性的化合物之间的反应的偶联化合物

a.硫醇活性的化合物

另一方面，在此描述的为通过具有分子式I的第一硫醇化的大分子与具有具有至少一个硫醇活性的亲电官能团的至少一个化合物的反应来偶联两个或两个以上的化合物的方法。

任意的上述大分子可用于这方面。两个或两个以上的不同的大分子可用于该方法中。例如：第二硫醇化的大分子可以与所述第一硫醇化的的大分子结合使用。在这方面，所述第一和第二硫醇化的大分子可以为相同的或不同的化合物。

一方面，所述第一大分子为多糖。在这方面，所述多糖可以为硫酸化的或未硫酸化的糖胺聚糖，所述糖胺聚糖包括：硫酸软骨素、皮肤素、乙酰型肝素、肝素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰型肝素、褐藻酸、壳聚糖、果胶或羧甲基纤维素，但不限于此。另一方面，所述多糖为透明质酸。另一方面，当使用的第二大分子不同于所述第一大分子时，所述第二大分子可以为上述具有至少一个硫醇基团的任意的大分子。

在该方法的这个方面，还可以使用具有至少一个硫醇活性的亲电基团的化合物。在此使用的术语“硫醇活性的亲电基团”为对所述硫醇基团的硫原子上的孤对电子的亲核进攻敏感的或者对通过具有分子式I的化合物以及其它大分子的硫醇盐阴离子的亲核进攻敏感的各种基团。硫醇活性的亲电基团的实例包括具有良好的离去基的基团。例如：硫醇活性的亲电基团的实例为：具有连接在其上的卤素或烷氧基的烷基、或α-卤化的羰基(α-halocarbonylgroup)。另一方面，所述硫醇活性的亲电基团为缺电子的乙烯基。在此使用的术语“缺电子的乙烯基”为具有碳-碳双键的且在一个碳原子的上连接有吸电子基团的基团。缺电子的乙烯基表示为分子式C_β＝C_αX，其中，X为吸电子基团。当所述吸电子基团连接到C_α上时，所述乙烯基(C_β)的另一个碳原子对所述硫醇基团的亲核进攻更为敏感。这种加成到被活化的碳-碳双键的类型被称为迈克尔加成反应(Micheal addition)。吸电子基团的实例包括：硝基、氰基、酯基、醛基、酮基、砜基或酰胺基，但不限于此。具有硫醇活性的亲电基团的化合物的实例包括但不限于：马来酰亚胺、乙烯基砜、丙烯腈、α-亚甲基酯、醌的甲基化物、丙烯酰酯或丙烯酰胺、或α-卤素酯或α-卤素酰胺。

一方面，所述硫醇活性的化合物具有两个缺电子的乙烯基，其中，所述两个缺电子的乙烯基相同。另一方面。所述硫醇活性的化合物为二丙烯酸酯(diacrylate)、二甲基丙烯酸酯(dimethacrylate)、二丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺，或上述化合物的组合。

另一方面，所述硫醇活性的化合物具有式V的结构：

其中，

R⁶和R⁷独立地为氢或低级烷基；

U和V独立地为O或NR⁸，其中，R⁸独立地为氢或低级烷基；以及

M为聚亚烷基、聚醚基、聚酰胺基、聚亚胺基、聚酯、芳基、或聚硫醚基。

一方面，R⁶和R⁷为氢，U和V为氧，以及M为聚醚基。另一方面，R⁶和R⁷为氢，U和V为NH，以及M为聚醚基。在进一步的方面，R⁶和R⁷为甲基，U和V为氧，以及M为聚醚基。另一方面，R⁶和R⁷为甲基，U和V为NH，以及M为聚醚基。

另一方面，所述硫醇活性的化合物为上述任意的药学上可接受的化合物，该药学上可接受的化合物含有含有至少一个硫醇活性的亲电基团。例如：丝裂霉素C(MMC)可以被转化为相应的丙烯酸酯(MMC-丙烯酸酯)。因此，MMC-丙烯酸酯与具有分子式I的化合物相偶联。

另一方面，所述第一硫醇化的大分子具有分子式Y-X-R-SH的结构，其中，Y为透明质酸的残基，X为氧，以及R为-CH₂CH₂-，而且所述硫醇活性的化合物具有上述式V的结构，其中，R⁶和R⁷独立地为氢或低级烷基；U和V独立地为O或NR⁸，其中，R⁸独立地为氢或低级烷基；以及M为聚醚基。

一方面，在此描述的为具有至少一个包括式VII的片段的化合物：

其中，

R⁹和R¹⁰独立地为氢或低级烷基；

T为吸电子基团；

Y为大分子的残基；

X为亲核基团的残基；以及

R包括取代的或未取代的C₂或C₃的烷基；

另一方面，在此描述的为含有至少一个包括式IV的片段的化合物，

其中，R⁶和R⁷独立地为氢或低级烷基。

U和V独立地为O或NR⁸，其中，R⁸独立地为氢或低级烷基。

Y为多糖残基或合成聚合物的残基；

Z为蛋白质的残基；

M为聚亚烷基、聚醚基、聚酰胺基、聚酯基、聚亚胺基、芳基、或聚硫醚基；

X为亲核基团的残基；以及

R包括取代或未取代的C₂或C₃的烷基。

另一方面，关于分子式IV，Y为透明质酸的残基，X为氧，以及R为-CH₂CH₂-。

另一方面，所述具有至少一个硫醇活性基团的化合物具有式XX的结构：

其中，

Y’为大分子的残基；

X’为-O-、-S-、-NH-或-NR”-；

R’为氢、烷基、全氟烷基、芳基、杂芳基或卤素；

R”为氢或C_1-5的烷基；以及

A’为离去基。

式XX中的大分子残基Y’可以为在此所描述的任意的大分子。一方面，所述大分子为低聚核苷酸、核酸或核酸的代谢稳定的类似物、多肽、糖蛋白、或糖脂。另一方面，所述大分子为多糖、蛋白质、或合成聚合物。关于X’，位于在此所描述的大分子上的任意的亲核基团均可以作为残基X’。

式XX中的R’包括氢、烷基、全氟烷基、芳基、杂芳基或卤素。一方面，R’为氢。另一方面，R’为甲基。

式XX中的A’含有离去基团。离去基团为可以被亲核体取代的任意的基团。现有技术中已知存在多种离去基团。实例包括但不限于：卤素、烷氧基、活化的酯基等等。一方面，分子式I中的A’为氯、溴或碘。

一方面，Y’包括N-乙酰葡糖胺的残基，其中，所述N-乙酰葡糖胺的残基的至少一个C-6伯羟基被-C(O)CH(R)(A’)基团取代。另一方面，Y’包括N-乙酰葡糖胺的残基，其中，所述N-乙酰葡糖胺的残基的至少一个C-6伯羟基被-C(O)CH(R)(A’)基团取代并且至少一个仲羟基被-C(O)CH(R’)(A’)取代。在进一步的方面，Y’包括N-乙酰葡糖胺的残基，其中，所述N-乙酰葡糖胺的残基的至少一个C-6伯羟基被-C(O)CH(R’)(A’)基团取代，并且，其中，所述N-乙酰葡糖胺的残基的一个C-6伯羟基到100％的C-6-伯羟基均可被-C(O)CH(R’)(A’)基团取代。另一方面，Y’为透明质酸的残基，其中，至少一个羟基被-C(O)CH₂Cl、-C(O)CH₂Br或-C(O)CH₂I取代。

一方面，具有式XX的化合物可以通过以下方法制备，该方法包括将含有至少一个亲核基团的大分子与含有式XV的化合物进行反应：

其中，

R’包括氢或烷基；以及

A¹和A²包括相同的或不同的离去基。

具有式XV的化合物涵盖了大量的可以与大分子进行反应的不同分子。实例包括但不限于：活化的酯、芳基卤素、酐等等。

一方面，式XV中的R’为氢。另一方面，式XV中的A¹包括式XVI：

其中，R’包括氢或烷基，其中，R’为相同的基团；以及A²包括相同的离去基。

式XVI涵盖了对称的酐；但是，如上所讨论的，可以考虑混合的酐(例如：其中R’和/或A²不是相同的)。一方面，式XVI中的R’为氢。另一方面，式XVI中的A²包括卤素(例如：氯、溴或碘)。在进一步的方面，所述包括式XV的化合物为氯代乙酸酐、溴代乙酸酐、或碘代乙酸酐。

在此描述的具有至少一个亲核基团的包括具有分子式I的化合物的任意的大分子，可以与具有式XV的化合物反应，以制备硫醇活性的大分子。在某些方面，存在于所述大分子上的所述亲核基团为羟基、或者取代的或未取代的氨基。一方面，所述大分子包括这样的糖胺聚糖，例如透明质酸。另一方面，所述大分子为透明质酸并且具有式XV的化合物为氯代乙酸酐、溴代乙酸酐、或碘代乙酸酐。

所述大分子与具有式XV的化合物之间的反应可以在不同的反应温度和时间下进行，所述反应温度和时间可以根据起始原料的选择而改变。根据起始原料的溶解性，溶剂的选择也可以改变。在某些方面，希望反应在高于7的pH下进行。例如，当所述大分子具有一个或多个羟基时，需要碱性介质使特定数量的羟基脱质子化，并促进所述大分子与具有式XV的化合物之间的反应。

一方面，所述硫醇活性的化合物与硫醇化合物之间的反应通常在pH为7-12、7.5-11、7.5-10或7.5-9.5的条件下或pH为8的条件下进行。一方面，使用的溶剂可以为水(单独)或含有有机溶剂的水溶液。一方面，当使用混合溶剂体系时，可以使用例如伯、仲或叔胺的碱。一方面，为了确保在反应中能够消耗掉所有的硫醇活性化合物，使用相对于所述硫醇活性的化合物过量的硫醇化合物。根据所述硫醇活性的化合物、所述硫醇化合物、反应的pH值、以及溶剂的选择，偶联可以在几分钟到几天的时间内发生。如果在氧化剂(例如空气)的存在下进行所述反应，除了与所述硫醇活性的化合物之间的反应以外，通过氧化加成反应形成二硫键，所述硫醇化合物还可以与其自身进行反应或者与另一个硫醇化合物进行反应。

IV、药物组合物

一方面，通过上述方法制得的任意的化合物(例如：具有分子式I所示结构的化合物以及交联的化合物)可以用作药物。另一方面，通过上述方法制得的任意的化合物(例如：具有分子式I所示结构的化合物以及交联的化合物)可以包括至少一种药学上可接受的化合物，或者可以与至少一种药学上可接受的化合物结合。得到的药物组合物可以提供一种系统，该系统用于药物以及其它生物活性试剂向临近施用位置的组织或远离施用位置的组织进行持续、连续的释放。在其应用的生物体系中，所述生物活性试剂能够提供局部的或全身的生物的、生理学的、或治疗的效果。例如：在其它的功能中，所述试剂可以控制感染或发炎、促进细胞生长以及组织的再生、控制肿瘤的生长、用作止痛剂、促进抗-细胞附着、和增强骨骼的生长。另外，在此描述的化合物可以包括两种或两种以上的药学上可接受的化合物的组合。

一方面，所述药学上可接受的化合物可以包括具有能够在生物体内预防全身性感染或者在缺陷部位处的局部性感染的能力的物质，例如：抗炎剂，包括但不限于毛果芸香碱、氢化可的松、氢化波尼松、可的松、双氯芬酸钠、消炎痛(indomethacin)、6∝-甲基-氢化波尼松、肾上腺酮、地塞米松、波尼松等等；抗菌剂，包括但不限于青霉素、头孢菌素、枯草杆菌素(bacitracin)、四环素、强力霉素、庆大霉素、氯喹、阿糖腺苷等等；止痛剂，包括但不限于水杨酸、对乙酰氨基酚、异丁苯丙酸、甲氧萘丙酸、吡罗西康、氟比洛芬、吗啡等等；局部麻醉剂，包括但不限于古柯碱、利多卡因、苯坐卡因等等；用于刺激抗以下疾病的抗体的免疫原(疫苗)：肝炎、流行性感冒、麻疹、风疹、破伤风、脑灰质炎、狂犬病等等；肽，包括但不限于醋酸亮丙瑞林(leuprolide acetate，一种LH-RH兴奋剂)、乙氧萘胺青霉素等等。所有化合物可商购得到。

另外，能够促进细胞和组织的生长与存活、或能够增强细胞机能的物质或代谢前体是有用的，例如，包括神经节苷脂、神经生长因子等等在内的神经生长促进物质；包括纤连蛋白(FN)、人生长激素(HGH)、集落刺激因子、骨形态发生蛋白、血小板衍生生长因子(PDGF)、胰岛素衍生生长因子(IGF-I，IGF-II)、转化生长因子-α(TGF-α)、转化生长因子-β(TGF-β)、表皮生长因子(EGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、白细胞介素(IL-1)、血管内皮生长因子(VEGF)以及角质化细胞生长因子(KGF)、干燥的骨骼材料等等在内的硬的或软的组织生长促进剂；以及包括甲氨蝶呤、5-氟尿嘧啶、阿霉素、长春花碱、顺氯氨铂、结合到毒素上的肿瘤特异抗体、肿瘤坏死因子等等在内的抗肿瘤剂。

其它有用的物质包括激素，如黄体酮、睾丸激素和促卵泡激素(FSH)(节育，生育力-促进)、胰岛素等等；抗组胺剂，如苯海拉明(diphenhydramine)等等；心血管剂，如罂粟碱、链激酶等等；抗溃疡剂，如碘化异丙酰胺(isopropamide iodide)等等；支气管舒张剂(bronchodilators)，例间羟异丙肾上腺素的硫酸盐(metaproternal sulfate)、氨茶碱等等；血管扩张剂，如茶碱、烟酸、米诺地尔(minoxidil)等等；中枢神经系统剂，如镇定剂、β-肾上腺素能阻断剂、多巴胺等等；抗精神病剂，如利司培酮(risperidone)；麻醉拮抗物，如环丙甲羟二羟吗啡酮、烯丙羟吗啡酮、丁丙诺啡(buprenorhine)；以及其它类似的物质。所有的化合物可商购得到。

可以使用本领域已知的技术来制备所述药物组合物。一方面，通过使上述化合物与药学上可接受的化合物混合来制备所述组合物。术语“使混合”定义为将两个组分混合在一起，而不发生化学反应或物理相互作用。术语“使混合”还包括所述化合物与所述药学上可接受的化合物之间的化学反应或物理相互作用。

需要理解的是，根据使用的具体的化合物、配制的具体的组合物、施用的模式以及被治疗的具体的位置和对象，特定情况下的活性化合物的优选的实际量可以改变。利用传统的需要考虑的事项，例如通过将不同活性的目标化合物与已知试剂的进行常规的比较、根据合适的常规药物方案，可以确定用于给定受体的剂量。确定药物化合物的剂量的本领域的医师和配药师，根据标准推荐(Physicians Desk Reference(医师台式手册)，Barnhart出版(1999))而确定剂量是没有问题的。

在此描述的药物组合物可以配制在生物系统或生物体可耐受的任意的赋形剂中。所述赋形剂的实例包括但不限于：水、生理食盐水、林格溶液(Ringer’s solution)、葡萄糖溶液、汉克溶液(Hank’s solution)、以及其它含水的生理平衡的盐溶液。也可以使用不含水的赋形剂(vehicle)，例如：不挥发性油、蔬菜油(如橄榄油和芝麻油)、甘油三酯、丙二醇、聚乙二醇以及可注射的有机酯(如油酸乙酯)。其它有用的制剂包括含有增强粘度试剂(例如，羧甲基纤维素钠、山梨醇或右旋糖苷)的悬浮液。所述赋形剂也可以含有少量的添加剂，例如可以增强等渗性和化学稳定性的物质。缓冲液的实例包括：磷酸盐缓冲液、碳酸氢盐缓冲液、以及三羟甲基氨基甲烷缓冲剂(Tris buffer)，防腐剂的实例包括：消毒水(thimerosol)、甲酚、福尔马林、以及苯甲醇。一方面，在此描述的化合物可以与非FDA批准的给药方法(例如遮光剂或保健品(nutraceutical))相混合。

药物载体为本领域已知的药物载体。最典型的药物载体为施用于人类的标准载体，包括溶液(例如无菌水、生理食盐水以及处于生理pH值的缓冲溶液)。

用于药物释放而设计的分子可以配制在药物组合物内。所述药物组合物可以包括除了选中的分子以外的载体、增稠剂(thickener)、稀释剂、缓冲剂、防腐剂、表面活性剂等等。所述药物组合物还包括一种或多种活性成份，例如抗微生物剂、抗炎剂、麻醉剂等等。

基于是需要局部治疗还是全身治疗，以及治疗的区域，所述药物组合物可以以多种方式来给药。所述给药可以为局部的(包括眼部(ophthalmically)、阴道(vaginally)、直肠(rectally)、滴鼻(intranasally))。

给药的制品包括无菌的含水的溶液或非水溶液、悬浮液、以及乳浊液。非水载体的实例包括：水、酒精/水的溶液、乳浊液或悬浮液(包括生理食盐水和缓冲介质)。如果需要，用于公开的组合物和方法的间接应用的肠胃外载体包括：氯化钠溶液、林格葡萄糖(Ringer’s dextrose)、葡萄糖、以及氯化钠、乳酸林格(lactated Ringer’s)或不挥发性油。如果需要，用于公开的组合物与方法的间接应用的静脉内载体包括：流体营养补充物、电解质补充物(例如基于林格葡萄糖的电解质补充物)等等。还可以存在防腐剂和其它添加剂，例如：抗微生物剂、抗氧化剂、螯合剂和惰性气体等等。

用于局部给药的剂型可以包括：药膏、洗剂、乳液、凝胶、滴剂、栓剂、喷雾剂、液体和粉末。常规的药物载体、水溶液、粉末或油状基料(oily bases)、增稠剂等等可以是必要的或希望加入的。

剂量取决于待治疗状况的严重程度和应答性，但是一般为每天一剂或多剂，随着治疗的过程从几天持续到几个月或直到本领域的普通技术人员确定给药应该停止。普通的技术人员可以方便地确定最佳的剂量、给药的方法以及重复的速率。

一方面，任意的化合物以及药物组合物可以包括活体细胞。活体细胞的实例包括但不限于：纤维原细胞、肝细胞、软骨细胞、干细胞、骨髓、肌细胞、心肌细胞(cardiac myocytes)、神经元细胞、或胰岛细胞(pancreatic isletcells)。

根据选择的具有分子式I所示结构的化合物，当加入水时，所述化合物可以不形成水凝胶。例如，当Y为透明质酸的残基，X为氧，以及R为-CH₂CH₂-时，当加入水时，出现少许水凝胶或没有水凝胶形成。在某些应用中，特别当所述化合物通过注射或静脉施用时，这种情况是希望得到的。

V.使用的方法

在此描述的化合物以及药物组合物(例如：具有分子式I所示结构的化合物以及衍生自具有分子式I所示结构的化合物的交联的化合物)具有多种用途，所述用途与药物递送、小分子递送、伤口愈合、烧伤愈合、抗炎以及细胞/组织工程相关。在某些方面，公开的组合物对于从水合的、细胞周的环境获益的情形是有用的，在所述水合的、细胞周的环境中，其它基质组分的组装、生长和分化因子的表达、细胞迁移或组织再生是合乎需要的。

一方面，在此描述的为用于减轻或预防在患有炎症的或有炎症危险的受试者体内的炎症的方法，该方法包括使用有效量的一种或多种在此描述的化合物进行给药，所述化合物能够减轻或预防受试者体内的炎症。在此描述的方法考虑了单独使用一种在此描述的化合物，或者使用两种或两种以上的在此描述的化合物的混合物。所述化合物可以使用上述技术进行给药。炎症的实例包括但不限于：肺部的炎症、血管的炎症、肾脏的炎症、中枢神经系统的炎症、肝的炎症、关节的炎症或内脏的炎症。所述炎症可能与由发炎引起的疾病有关，所述发炎引起的疾病包括但不限于：系统性红斑性狼疮、慢性淋巴细胞性甲状腺炎(Hashimoto’s disease)、类风湿性关节炎、移植物抗宿主疾病、干燥综合症(Sjogren’s syndrome)、恶性贫血、阿狄森氏病(Addisondisease)、硬皮病、肺出血-肾炎综合症(Goodpasture’s syndrome)、克罗恩病(Crohn’s disease)、自体免疫的溶血性贫血(autoimmune hemolytic anemia)、重症肌无力、多发性硬化、阿尔茨海默氏症、肌萎缩性侧索硬化、巴塞多氏病(Basedow’s disease)、血小板减少紫斑症、胰岛素依赖性糖尿病、过敏性反应、哮喘、炎症性肠疾病、肿瘤、溃疡性结肠炎、硬皮病、心肌症、动脉硬化症、高血压、镰状细胞贫血病、或新生儿和成年人呼吸窘迫综合症。另一方面，所述炎症可以由器官移植、呼吸窘迫、通风设备引发的肺损伤、缺血再灌注(ischemic reperfusion)、出血性休克、或脓血症所引起。一方面，当所述肺部的炎症是由呼吸窘迫或脓血症引起时，硝酸化的脂质可以减轻或预防受试者体内的泡状的液体的积聚。另一方面，在此描述的为用于在受试者的组织(例如：肾、心脏血管)内预防或减轻缺血再灌注的方法，该方法包括使所述组织与具有分子式I所示结构的化合物接触。

如上所描述的，存在于受试者体内的自由基和活性氧种可以导致炎症、疼痛、以及细胞/组织损伤或死亡。一方面，具有分子式I所示结构的化合物可以减轻或预防由自由基或活性氧种引发的对细胞或组织的损伤。其中，所述方法包括将所述细胞与一种或多种具有分子式I所示结构的化合物接触。所述自由基或活性氧种可以为内源性的或通过外界的方法产生的。活性氧种的实例包括：NO·、HO·、HOO·^-、HOO·或O₂·^-，但不限于此。自由基或活性氧种可以通过将细胞暴露于射线中而产生。所述暴露可以包括针对肿瘤分裂的医疗程序中的射线、暴露于太阳的射线、军事中的射线暴露、民用中的射线暴露(例如：在发电厂)等等。一方面，在此描述的为用于防止皮肤暴露于活性氧种的方法，该方法包括将皮肤与具有分子式I所示结构的化合物接触。

在此描述的化合物可以用于保护并防止器官、组织以及细胞免受由自由基和活性氧种引起的损伤。一方面，在此描述的为用于在受试者体内减少或防止由自由基或活性氧种产生的创伤组织的形成，该方法包括使用有效量的一种或多种的具有分子式I所示结构的化合物进行给药，所述化合物能够在受试者体内减少或预防创伤组织的形成。该方法可以在活体内(in vivo)或活体外(ex vivo)进行。在活体外的应用中，所述具有分子式I所示结构的化合物可以用于对由自由基或活性氧种引起的损伤敏感的的器官或组织进行保护。一方面，在此描述的化合物可以保存(preserve)和/或保护(protect)成年的/胚胎的干细胞、精细胞等等。

在此描述的化合物以及组合物可以将至少一种药学上可接受的化合物递送给需要这种递送的患者，所述递送包括使能够接受所述药学上可接受的化合物的至少一种组织与在此描述的一种或多种组合物进行接触。在此描述的化合物可以用作对人类或非人类的动物具有医疗或治疗价值的多种可释放的生物活性物质的载体。这些物质中的多数可以被上面讨论的化合物所负载。包括在生物活性物质中的适于结合至本发明的凝胶内的生物活性物质为治疗的药物，例如：抗炎剂、抗发烧剂(anti-pyretic agents)、用于抗炎用途的甾族的和非甾族的药物、激素、生长因子、避孕剂、抗病毒药物、抗细菌药物、抗真菌药物、止痛剂、安眠药、镇静剂、安定药、抗惊厥剂(anticonvulsants)、肌肉松弛剂(muscle relaxants)、局部麻醉剂、镇痉剂、抗溃疡药、肽兴奋剂(peptidic agonists)、拟交感神经剂(sympathiomimeticagents)、心血管剂、抗肿瘤剂、低聚核苷酸及它们的类似物等等。所述生物活性物质以生物活性量的形式加入。

一方面，在此描述的化合物与组合物可以用于将活体细胞递送至受试者。上述的各种活体细胞可用于该方面。

一方面，所述化合物与组合物可以用于递送生长因子以及与生长因子相关的分子。例如，所述生长因子可以为：神经生长促进物质，如神经节苷脂、神经生长因子等等；硬组织或软组织生长促进剂，如纤连蛋白(FN)、人生长激素(HGH)、集落刺激因子、骨形态发生蛋白、血小板衍生生长因子(PDGF)、胰岛素衍生的生长因子(IGF-I，IGF-II)、转化生长因子-α(TGF-α)、转化生长因子-β(TGF-β)、表皮生长因子(EGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、白细胞介素(IL-1)。优选的生长因子为bFGF和TGF-β。还优选血管内皮生长因子(VEGF)以及角质化细胞生长因子(KGF)。

在此描述了通过将此处描述的任意的化合物或药物组合物与需要促进伤口愈合的受试者的伤口进行接触来促进受试者的伤口愈合的方法。还提供了通过将此处描述的任意的化合物或药物组合物与能够接受药学上可接受的化合物的至少一种组织进行接触，来将至少一种药学上可接受的化合物给药至需要给药的患者的方法。

由于由生物相容性材料所组成，因此在此描述的化合物和药物组合物无需纯化可直接置于任意的生物系统内或任意的生物系统之上。可以施用所述化合物的位置实例包括：软组织，如肌肉或脂肪；硬组织，如骨骼或软骨；组织再生的区域；空隙空间(void space)，如牙周囊(periodontal pocket)；外科切口或其它形成的囊或洞；天生的腔体(natural cavity)，如口腔、阴道腔、直肠腔或鼻孔、眼睛的肓管等等；腹膜腔以及包含于其中的器官；以及所述化合物可以放置于其内或其上的其它位置，包括皮肤表面缺陷(例如伤口、擦痕或烧伤区域)。应当考虑的是，所述组织由于损伤或退化而受到的损害，选择性地，可以使用在此描述的化合物或组合物对未收到伤害的组织进行给药，以防止所述组织受到的损害。本化合物可以为生物可降解的，并且天然产生的酶在一段时间可以将其降解。所述化合物的组分可以为“生物可吸收的”，因为所述化合物的组分在生物系统内(例如，细胞、组织等等)可以被分解和吸收。另外，所述化合物特别是未被再水合的化合物，可以应用于生物系统以吸收来自于关注区域的流体。

公开的组合物可以用于治疗动物体内的多种组织的缺陷，例如：具有空隙的组织(如牙周囊)、浅的或深的皮肤伤口、外科切口、骨骼或软骨缺陷等等。例如，在此描述的交联的化合物可以为水凝胶薄膜的形式。所述水凝胶薄膜可以应用于骨骼组织(例如臂骨或腿骨的骨折)的缺陷，牙齿的缺陷；关节、耳朵、鼻子或咽喉等等软骨的缺陷。通过提供使细胞能够在其上或通过其进行生长的表面，包括在此描述的化合物的所述水凝胶薄膜还具有引导组织再生的屏蔽系统(barrier system)的功能。为了增强硬组织(例如骨骼组织)的再生，在优选情况下，所述水凝胶薄膜为新生的细胞生长提供载体，由于所述水凝胶薄膜可以逐渐地被机体流体吸收或腐蚀，因此，所述水凝胶薄膜可以代替基质。

在手术操作后使用上述化合物，可以预防粘连，其中，所述手术操作包括：心外科(cardiosurgery)及关节手术；腹部手术；在泌尿生殖器区域内进行的手术操作；涉及腱、韧带、肩部回旋肌群(rotator cuff)的手术操作；腹腔镜手术(laparascopic surgery)；骨盆手术；肿瘤手术；窦和颅外手术、耳鼻喉手术(ENT)；涉及硬脊膜的修复，或用于声襞的修复、预防或功能恢复的操作。

含有在此描述的化合物的水凝胶薄膜，可以被递送至细胞、组织、和/或器官之上，例如：通过诸如注射、喷雾、喷射、涂抹、涂敷、包覆等等的方法。所述递送还可以通过插管、导管、具有针头或不具有针头的注射器、施压器械(pressure applicator)、泵等等来实施。在其它应用中，所述化合物可以通过膜的形式应用于组织上，例如，提供涂敷在组织的表面上的膜，和/或使一个组织粘附到另一个组织或水凝胶薄膜上。

一方面，在此描述的化合物可以通过注射来给药。为了多种的临床使用，当所述化合物为水凝胶薄膜的形式时，基于以下三个主要的原因优选使用可注射的水凝胶。第一，可注射的水凝胶可以在损伤的部位形成任意的希望的形状。由于起始的水凝胶可以为溶胶或可模压的油灰状粘性材料，因此，该系统可以以复杂的形状进行设置并接着交联成符合要求的尺寸。第二，所述水凝胶在凝胶形成期间可以粘附到组织上，并且由表面微粗糙(microroughness)引发的最终的机械联锁，可以强化所述组织-水凝胶的接触面。第三，使用针或通过腹腔镜检查(laparoscopic)的方法，可以成功地引入原位可交联水凝胶，从而使手术的侵入(invasiveness)最小化。

在此描述的化合物可以用于治疗牙周疾病，覆盖牙齿根部的牙龈组织可以被切除掉，形成外膜(envelope)或囊(pocket)，所述组合物递送至所述囊(pocket)内并且紧靠着暴露的根部。通过形成贯穿所述牙周组织至暴露的根部的切口，所述化合物也可以被递送至牙齿的缺陷处，并且通过所述切口借助于放置、涂抹、喷射或其它方法在所述根部的表面施用所述材料。

当用来治疗皮肤或其它组织的缺陷时，在此描述的化合物可以为水凝胶薄膜的形式，所述水凝胶薄膜可以放置于期望区域的顶部。在这方面，所述水凝胶薄膜为可延展的并且可以调整成符合组织缺陷的轮廓。

可以理解的是，公开的组合物以及方法可以应用于需要组织再生的受试者。例如：为了移植，在此描述的化合物可以与细胞结合。一方面，受试者为哺乳动物。所述组合物和方法应用的优选的哺乳动物为鼠、家鼠、母牛或牛、马、绵羊、山羊、猫，狗、白鼬和灵长类的动物(包括猿、黑猩猩、猩猩以及人类)。另一方面，在此描述的化合物和组合物可以应用于鸟类。

当应用于与组织再生相关的区域时(例如伤口或烧伤的愈合)，公开的方法和组合物排除对一种或多种的相关的接受的治疗的需要是没有必要的。可以理解的是，通过接受公开的组合物或方法获得的对用于愈合或提高愈合的质量的时间长度的任何缩短，均是有益的。还可以理解的是，公开的一些组合物和方法可以用于预防或减少纤维化的粘连，由于损伤(例如手术)的伤口的愈合而产生所述纤维化的粘连。还可以理解的是，由公开的组合物和化合物提供的间接的效果是期望的但不是必须的，例如提高细菌耐受性或降低疼痛等。在此描述的化合物可以用作生长和分化细胞的培养基。例如：在此描述的化合物和组合物可以形成薄片制品、凝胶体、珠子、海绵体、薄膜、网状物、电纺丝(electrspun nanofiber)或基质。

一方面，在此描述的为用于生长大多数细胞的方法，该方法包括：(a)在此处描述的培养基上沉积亲本细胞，以及(b)对具有沉积细胞的培养基进行培养，以促进所述细胞的生长。另一方面，在此描述的为用于分化细胞的方法，该方法包括：(a)在此处描述的培养基上沉积亲本细胞，以及(b)培养集群(assembly)，以促进所述细胞的分化。

使用在此描述的培养基，可以使多种类型的细胞生长和/或分化，所述细胞包括但不限于：干细胞、定向干细胞、分化的细胞(differentiated cells)以及肿瘤细胞，但不限于此。干细胞的实例包括：胚胎干细胞、骨髓干细胞以及脐带干细胞。在不同实施方式中使用的细胞的其它实例包括但不限于：成骨细胞、成肌细胞、成神经细胞、成纤维细胞、成胶质细胞、生殖细胞、肝细胞、软骨细胞、上皮细胞、心血管细胞(cardiovascular cells)、角质化细胞、平滑肌细胞、心肌细胞、结缔组织细胞、神经胶质细胞、上皮细胞、内皮细胞、激素分泌细胞、免疫系统的细胞、以及神经元。

在此有用的细胞可以在体外进行培养，所述细胞衍生自天然来源、基因工程或通过其它任何方法而产生的。可以使用任何天然来源的原核的或真核的细胞。还可以考虑在先体外后体内(ex vivo)培养细胞。

在此可以使用非典型的或变态的细胞(例如肿瘤细胞的)。对于药物治疗的评价，在此处描述的培养基上培养的肿瘤细胞可以提供关于机体内天然的肿瘤环境的更准确的表征。在类似于活体内的环境下，能够允许特异地靶向肿瘤的药物的开发，在此处描述的培养基上的肿瘤细胞的生长可以使对生物化学路径以及肿瘤的活性的表征更容易，所述表征包括基因表达、受体表达以及多肽的产生。

在此也可以使用基因工程的细胞。所述基因工程涉及操作细胞以表达一个或多个基因，或抑制一个或多个基因的表达、或者涉及以上两个方面。例如，基因工程可以涉及将遗传物质导入到细胞中或从细胞中除去、改变现有的遗传物质、或涉及上述两个方面。其中细胞被瞬时转染或永久转染、或者被基因工程化以表达基因的实施方式中可以使用瞬时或永久转染的基因，或者结合使用以上两者。基因序列可以为全部的长度或部分的长度、或者是克隆的或天然产生的。

另一方面，在此描述的为用于生长组织的方法，该方法包括：(a)在此处描述的培养基上沉积亲本细胞，该亲本细胞为此处描述的培养基上的组织的前体，以及(b)对具有沉积细胞的培养基进行培养，以促进组织的生长。还可以考虑，在此描述的培养基上沉积活体细胞，并在能够促进组织生长的的条件下培养。源自以上描述的任何细胞的组织生长(即，基因工程化的)均可以考虑使用在此描述的培养基。在此描述的载体可以支持许多不同类型的前体细胞，并且所述培养基可以引导新组织的发育。组织的产生在伤口愈合方面具有众多的应用。组织生长可以使用在此描述的方法在活体内或先体外后体内实施。

在此描述的化合物可以应用于可植入的器械，例如缝合线、夹钳、修补物假体、导管、金属螺钉、骨骼托(bone plate)、钉、绷带(例如纱布等等)，以增强可植入的器械与植入部位内的机体组织的相容性和/或可植入的器械的性能或功能。所述化合物可以用于对所述可植入的器械进行包覆。例如：通过提供能够降低由粗糙边缘与临近组织的接触产生的磨损的光滑的表面，所述化合物可以用于对可植入器件的粗糙的表面进行包覆，以增强所述器件的相容性。所述化合物还可以用于增强可植入的器械的性能或功能。例如：当所述化合物为水凝胶薄膜时，所述水凝胶薄膜可以应用于纱布绷带，以增强与使用该纱布绷带的组织的相容性或粘附力。所述水凝胶薄膜在例如导管或结肠造口术用具(colostomy)的器械周围使用，所述水凝胶薄膜通过切口插入机体内，以帮助确保所述导管/结肠造口术用具在适当的位置和/或填充所述器件与组织之间的空间并形成紧密的密封，以降低细菌感染和机体体液的损失。一方面，所述化合物可以包覆在使用于血管成形术(动脉粥样硬化)中的金属支架(metal stent)之上(钛、镍、金等)，并通过防止瘢痕组织的形成来预防再狭窄。另一方面，在此描述的化合物可以用于包覆金属关节。

可以理解的是，公开的组合物和方法的任意给定的具体方面，可以方便地与在此公开的具体实例和实施方式比较，包括实例中讨论的非多糖基的试剂。通过进行这样的比较，可以方便地确定每个具体实施方式的相关功效。特别优选的组合物和方法在实施例中公开，并且可以理解的是，这些组合物和方法可以使用在此公开的任意的组合物与方法来实施，而且没有必要的限制。

实施例

提出下面的实施例以提供给本领域的普通技术人员如何制备与评价在此描述的与要求的化合物、组合物以及方法的完整的公开与描述，并且下面的实施例出于纯粹地示例性的目的，而不是出于限制本发明人将其视为发明的范围的目的。已经作出努力确保数值(例如：数量、温度等)的精确性，但是也应当考虑到一些错误与偏差。除非另有说明，份为重量份，温度为摄氏度(℃)或为环境温度，以及压力为大气压力或接近大气压力。存在众多的反应条件的变化和反应条件的组合，例如：组分浓度、希望的溶剂、溶剂混合物、温度、压力、以及可以用来优化获得自描述的方法的产物的纯度和产率的其它反应范围和条件。仅需要合理的以及常规的实验，来优化这些方法条件。

材料与方法

材料与分析仪器

高分子量透明质酸(HA，MW＝824kDa)来自于Novozyme Biopolymer公司。硫化乙烯(ethylene sulfide)和5，5’-二硫代双(2-硝基苯甲酸)来自于Aldrich Chemical公司.(Milwaukee，WI)。10X磷酸盐缓冲的生理盐水(PBS)、氢氧化钠(NaOH)、12.1N的盐酸(HCl)、碘化钠(NaI)、七水合物(Na₂PO₄·7H₂O)以及Spectrapor渗析管MWCO 10.000来自于FisherScientific公司(Hanover Park，IL)。5-((2-(和-3)-S-乙酰巯基)琥珀酰基)氨基)荧光素(SAMSA荧光素)混合的异构体购自Molecular Probes Inc.(Eugene，OR)。二硫苏糖醇(DTT)来自于BioVectra DCL(Charlottertown，PE，加拿大)。使用Varian INOVA 400在400MHz下得到¹H-NMR光谱数据。UV/VIS光谱与测量，在Hewlett-Packard 8453紫外-可见光谱仪(Palo Alto.，CA)上进行。

得自透明质酸的2-硫代乙基醚的合成(步骤1)

将400mg透明质酸(824kDa)溶解于40mL蒸馏水中(1％w/v溶液)。通过加入5M NaOH，所述溶液的pH值提高为9.16。将5倍摩尔过量的硫化乙烯加入至所述HA溶液中，并且所述反应混合物在室温下搅拌过夜。由于硫化乙烯的聚合，可以观察到少许沉淀。加入少量活性炭并且通过加入200mL蒸馏水以降低粘度，提高了反应的体积。然后，将所述溶液过滤。将5倍摩尔过量的DTT加入至清澈的滤液中，并且用5M NaOH将溶液的pH值升高至8.55。反应在室温搅拌过夜。24小时后，通过加入6N HCl，所述反应混合物的pH值降低至3.5。使所述酸化的溶液向含有100mM NaCl的稀HCl(pH 3.5)进行渗析(MWCO 10000)，然后向稀HCl(pH 3.5)进行渗析。接下来，将所述溶液冷冻干燥，通过¹H-NMR确定样品的纯度并且通过用SAMSA荧光素以及¹H-NMR衍生确定取代的程度。产率＝78％；m＝1.97g。取代程度＝53％(¹H-NMR)。MW＝200kDa(GPC)。

得自透明质酸(HA-TEE)的2-硫代乙基醚的合成(步骤2)

将2g透明质酸(824kDa)溶解于400mL蒸馏水中(0.5％w/v溶液)。通过加入1M NaOH，所述溶液的pH值提高为10.0。在剧烈搅拌下，将5倍摩尔过量的硫化乙烯滴加入至所述HA溶液中，并且所述反应混合物在室温进行24小时。由于硫化乙烯的聚合，可以观察到少许沉淀。随后在1英寸的Celite 545(Sigma)床上，真空过滤反应混合物。接下来，将5倍摩尔过量的DTT加入至清澈的滤液中，并且用1M NaOH将溶液的pH值升高至8.5。所述反应在室温下搅拌过夜。24小时后，通过加入6N HCl，所述反应混合物的pH值降低至3.5。所述酸化的溶液向含有100mM NaCl的稀HCl(pH 3.5)进行渗析(MWCO 10000)，然后向稀HCl(pH 3.5)进行渗析。接下来，将所述溶液冷冻干燥，通过¹H-NMR确定样品的纯度。GPC用于确定新材料的分子量(MW～170kDa)以及多分散指数(PI～1.9)。发现两个数值均与先前获得的材料很好的吻合。产率＝72％；m＝1.44g。

HO-Hg-C₆H₄-COONa(4-(羟基汞基)苯甲酸钠盐)衍生物

使1％(w/v)HASH与4-(羟基汞基)苯甲酸钠盐在室温下反应24小时。所述反应的化学计量比为1：1(多糖单元：试剂)。通过过滤除去沉淀的试剂，并且滤液用¹H-NMR分析。图5表示衍生自HASH的4-(羟基汞基)苯甲酸钠盐的¹H-NMR分析。

ICH₂COONa(碘代乙酸钠)衍生物

使1％(w/v)HASH溶液与碘代乙酸钠在室温下反应24小时。所述反应的化学计量比为1：1(多糖单元比试剂)。使所述反应混合物向蒸馏水渗析2天。随后，将反应产物冷冻干燥。图6表示衍生自HASH的碘代乙酸钠的¹H-NMR分析。

硫醇含量的确定

将HASH(24mg)溶解于8mL DTNB溶液中(在0.1M PBS中2mg/mL，pH8.0)并且所述溶液在室温下搅拌过夜，随后渗析3天(Slide-A-Lyzer 10K渗析盒，Pierce，Rockford，IL)。然后，将衍生的HASH冷冻干燥并且然后将2mg冷冻干燥的材料溶解于1mL0.1M PBS中，将pH7.4的2.5mL DTT溶液(在dH₂O中1％w/w DTT，pH8.5)加入至0.1mL TNB-HASH溶液。混合物转变为黄色后，使用Hewlett-Packard 8453紫外-可见光谱仪(PaloAlto，CA)确定A₄₁₂。

HASH的尝试性交联

在1X PBS缓冲剂中制备HASH溶液(2％和2.5％w/v)，并将所述溶液的pH值调整为6、7、8、9和10(硫醇基团的pKa范围)。交联剂溶液(4％、8％和10％w/v)用于交联实验，并且表1总结了评估的两价的亲电试剂或氧化剂。使用硫醇衍生的羧甲基化的HA(CMHA-S)作为实际的对照物(表2)。HASH与交联剂溶液以不同的摩尔比混合(1：1、1：2、1：3、2：1、3：1、4：1以及5：1)并且在室温下放置。通过试管倒置试验来监测凝胶化作用。在任何测试条件下，甚至48小时后，没有发现凝胶(表3)。

表1.用硫醇评价的二价的硫醇活性的交联剂的结构

修饰的HA衍生物。所有PEG衍生物由PEG3400制得。

SAMSA荧光素的衍生化

将4mg的SAMSA荧光素溶解于400μL0.1M NaOH中，并且在室温下培育15分钟。然后，加入5.6μL6N HCl，随后加入80μL、pH值为7.0的NaH₂PO₄·H₂O。HA与HA-TEE各自与5倍过量的活化的SAMSA荧光素在室温下反应30分钟。然后使反应混合物向稀NaOH(pH9.0)渗析3天。用200nm至800nm扫描一起确定SAMSA衍生的化合物的A_495nm和荧光。通过使用朗伯-比尔方程(Lanbert-Beer equation)(SAMSA的消光系数为80000M^-1cm^-1)来确定HA聚合物的化学修饰的程度。SD＝10％(用¹H-NMR和SAMSA衍生物两种方法计算的取代的程度中的不一致性，很可能是由于硫醇基团的化学活性的降低，相对短的取代链与所述HA分子的空间位阻导致所述硫醇基团的化学活性的降低)。

HASH细胞毒性试验

在DMEM/F12+10％新生小牛血清+2mM L-谷氨酰胺+青霉素/链霉素中，将原发性人气管瘢痕成纤维细胞接种于96-孔的板上(接种密度为100μL内12.5×10³细胞/孔)。在37℃/5％CO₂下，允许细胞回收并附着24小时。第二天，用分别含有1.5％、1％、0.6％、0.2％以及0.1％的HA和HASH的DMEM/F12来替换介质。再培育细胞24小时，并且使用先前描述的生物化学方法评估HASH存在或不存在下的细胞的发育能力。通过代谢活性的细胞来还原四氮唑化合物MTS(细胞-浓度测定96含水的一种溶液细胞增殖化验，Promaga Madison，WI)，以得到修饰的甲臢(formazan)产物，并且490nm处的吸收与能存活体细胞的数量成比例。

凝胶化作用研究

在1XPBS缓冲剂中，将2.5％HASH溶液设置为pH∈[7-10](硫醇基团的pH值范围)。在1XPBS内的10％聚乙二醇衍生的溶液用于交联实验(PEG二丙烯酸脂、双溴代乙酸酯、PEG双碘代乙酸酯以及PEG双马来酰亚胺)。HASH与交联剂溶液以不同的体积比混合(3：1，4：1，5：1)，并在室温放置。在任何实验条件下均未发现凝胶。

软骨细胞的培养与处理

关节软骨获得自刚刚死亡的2岁的老绵羊的膝关节。首先将组织切碎，然后用0.1％的II型胶原酶处理过夜。然后，分离出的细胞在DMEM/F12+10％FBS+青霉素/链霉素中在37℃/5％CO₂下生长。与DMEM/12+0.5％FBS+青霉素/链霉素融合，更换介质，保持6小时。随后，软骨细胞分别用HA和HASH处理(0，50，100和200μg/mL的最终浓度)。2小时后，将H₂O₂加入上述介质中至0.5mM的最终浓度，保持24小时。作为对照物，软骨细胞在单一介质中培养或在加H₂O₂的介质中培养。

通过流式细胞仪分析来确定细胞程序死亡

用Annexin V-FITC工具包评估软骨细胞的细胞程序死亡率。细胞程序死亡诱导之后，用1X PBS洗涤细胞两次，然后，以10⁶个细胞/mL的密度，使细胞悬浮在1X结合缓冲剂(binding buffer)中。Annexin V-FITC与二碘化丙锭用来使细胞在室温下染色15分钟。样品进一步用1X结合缓冲剂稀释5倍，并且用流式细胞仪分析。细胞种类依下列各项来鉴定：完整的(AnnexinV-FITC^-，二碘化丙锭^-)、早期细胞程序死亡(Annexin V-FITC⁺，二碘化丙锭^-)、后期细胞程序死亡以及坏死(Annexin V-FITC⁺，二碘化丙锭⁺)。

统计分析

数据表示为重复的数值的平均值±标准偏差(S.D.)。使用Student的t-检验标准(Student’s t-test)(2-尾，2-tailed)比较数值，用p<0.05评价统计的有效性(statiscally significant)，以及用p<0.005评价高度的有效性(highlysignificant)。

2-硫代乙基醚透明质酸(HASH)的合成与表征

借助于酰肼化学，本实验室先前合成了硫醇化的HA衍生物。该策略以GAG二糖单元的葡糖醛酸(GLcA)残基为目标。步骤的第一步包括在1-乙基-3-[(3-二甲基氨基)丙基]碳二亚胺(EDCI)的存在下，使所述GLcA的羧基与3，3’-二(硫代丙酰)双酰肼)(DTP)反应。得到的含二硫醚的GAGs，随后用二硫苏糖醇(DTT)还原得到硫醇化的大分子。

为了合成HASH，通过用在碱性的pH下瞬时形成醇盐亲核打开硫化乙烯(图1)，该方法化学地改变了HA的N-乙酰葡糖胺(GlcNAc)残基的伯羟基的活性。该策略与HA的碱-介质化的羧甲基化作用相类似，或与使用二乙烯基砜交联HA的HA的部分交联或与1，4-丁二醇二缩水甘油醚的反应相类似。随后，反应混合物用DTT处理，以还原所有的残留的二硫键，接着进行渗析与低温冷冻。

然而，羧酸盐可以打开硫化乙烯也是可以考虑的，该反应为可逆的。形成的所有的(2-硫代乙基)醚将迅速经历β-消除，释放大的、稳定的HA-羧酸盐离去基，以及重整硫化乙烯。

用¹H-NMR来证实新化合物的结构(图2)。当与HA的¹H-NMR谱图(图2)比较时，对应于连接到在前的羟基氧(-CH₂-CH₂-SH)上的亚甲基的峰，在δ＝3.82ppm处出现。靠近硫醇官能团的第二个亚甲基(-CH₂-CH₂-SH)的共振出现在δ＝3.69处，但是与对应于GlcA和GlcNAc的来自于3-4ppm区域的质子的共振发生重叠(图2B)。由于信号的重叠，与GlcNAc的N-乙酰基质子相关的亚甲基质子信号的积分，不能用来确定HA取代的程度。因此，使用了修正的艾尔曼分光镜法(Ellman’sspectroscopic)。硫醇化的程度确定为7-14％。用GPC确定了HASH的纯度与分子量(MW～180kDa)(图3)。

硫醇修饰的确认

由于聚合物质子¹H-NMR光谱的复杂性，使用三种额外的测量标准，以证实希望的化学修饰。首先，发明人使用SAMSA荧光素、含有硫醇基团的荧光试剂、通常用来评价硫醇活性的马来酰亚胺、以及蛋白质的碘乙酰胺部分(图4A)，但也适合于进行硫醇-二硫交换反应。由于监测方便，选择该分子以评估HASH的SH部分的存在与反应性。HA和HASH与SAMSA荧光素共轭并渗析后，溶液在UV光(254nm)下拍照，以评价荧光强度(图4，小图)。分析衍生的化合物的412nm的吸收值，表明出现了额外的与新的部分有关的荧光染料(图4B)。

第二，发明人研究了标准的硫醇活性试剂4-(羟基汞基)苯甲酸钠盐与HASH的反应(图5)。在¹H-NMR中，由于低场的芳香质子的共振可以提供易于确定的、尖锐的、表征信号峰，并且利用了用于硫醇的有机汞试剂的高的亲合力以及特异性，因此，选择了该化合物。在反应完成且除去未反应的、沉淀的试剂之后，用¹H-NMR分析共轭的HASH化合物(图5)。硫醇取代基的两个亚甲基的质子(-CH₂-CH₂-SH)向高场移动至δ＝3-3.7ppm区域，并且对应于苯甲酸部分(-C₆H₄-)的共振出现在δ＝7.4和δ＝7.7ppm处。

第三，申请人研究了HASH与碘乙酸钠的反应(图6)，在埃德曼降解(Edman degradation)或蛋白水解之前，通常使用用于“捕获”蛋白质的半胱氨酸残基的试剂。如期望的，这也导致亚甲基质子(-CH₂-CH₂-SH)向高场移动(δ＝3-3.7ppm区域)。同时，这三个反应证实了硫醇修饰的存在。

尝试性交联

用两价的亲电交联剂的宽光谱研究了HASH的交联，以及空气中的和使用稀释的过氧化氢的氧化交联(表1)。为了证实交联剂的活性并证实用于凝胶化作用的的最佳的pH，硫醇衍生的羧甲基化的HA(CMHA-S)在所有交联试验中用作指定的对照物。如预料的，依赖于交联剂的种类以及溶液的pH，对照物CMHA-S溶液在5秒到2小时的时间范围内凝胶(表2)。接着，使用了两种不同的HASH浓度，并且评价了从1：3到5：1的HASH：交联剂的摩尔比。令人惊讶的是，无论所述溶液的pH、交联剂的种类与比例如何，均没有观察到HASH的交联(表3)。

表2.用具有二价的亲电体的CMHA-S作为用于交联HASH的效果的指定对照物的交联。用试管倒置方法来确定凝胶化作用的速率以及最佳的pH值。

交联剂	摩尔比CMHA-S：交联剂	交联时间(分钟)	最佳的pH
交联剂	摩尔比CMHA-S：交联剂	交联时间(分钟)	最佳的pH	PEGDA	1：1	20	7-8
PEGDBrAc	1：1	3.5	9-10	PEGDA	1：1	20	7-8
PEGDBrAc	1：1	3.5	9-10	PEGDIAc	1：1	0.25	9-10
PEGDMal	1：1	0.09	7-8	PEGDIAc	1：1	0.25	9-10
PEGDMal	1：1	0.09	7-8	HABA	3：1	120	9-10
HAIA	3：1	120	9-10	HABA	3：1	120	9-10
HAIA	3：1	120	9-10	H2O2	1：1	10	7-8

表3.用表2中使用的亲电体对HASH溶液的尝试性交联。每一条用标记“∞”表示的溶液中，没有一个产生凝胶。

HASH以活性的硫醇为特征，借助于一价的硫醇试剂碘乙酸盐和对-羟基汞基苯甲酸盐，所述硫醇易于烷基化，并且经历了与SAMSA-荧光素的硫醇-二硫交换反应。因此，缺乏与该聚合的聚硫醇交联的能力是未预料到的。三种解释是可以接受的。首先，衍生程度低(在HASH中7-14％与在CMHA-S中35-40％相对)可以部分归因于缺乏形成HASH水凝胶的能力。但是，发明人已经观察到对于CMHA-S的凝胶化作用来说，15％的硫醇化即是足够的。第二，所述2-硫代乙基醚在6-伯羟基基团之后仅延伸出三个原子(-C-C-S)，与CMHA-S中同样的OH基团之后延伸出七个原子(-C-C(O)-N-N-C-C-S)不同。由于庞大的HA骨架，这可以导致相当大的空间位阻，从而妨碍一个两价的交联剂接近两个分开的硫代乙基醚的巯基。最后，相对于硫代丙酰基酰肼(thiopropanoyl hydrazide)的硫醇，2-硫代乙基醚硫醇基团的活性降低了。发明人很早就观察到3-硫代丙酰基酰肼(3-thiopropanoyl hydrazide)修饰的HA与4-硫代丁二醇酰基酰肼(4-thiobutanoyl hydrazide)修饰的HA之间形成水凝胶的显著灵敏性。仅0.2pKa单位的差异就使凝胶化速率的改变超过10倍。

HASH的细胞相容性

从人的气管分离出的成纤维细胞T31用于评价HASH的细胞相容性。这些细胞起源于原生性培养菌，并且由于这些细胞对各种紧张性刺激敏感而被选择。为了这个试验，新生的小牛的血清以及L-谷氨酰胺从中膜排出以避免HASH的蛋白质中和(图7)。作为对照物，使用了两种不同分子量的HAs(MW120kDa和200kDa)。无论使用的浓度如何，120kDa的HA对成纤维细胞不具有细胞毒性效力。相反，在高浓度(0.6％至1.5w/v)下，200kDa的HA是有害的(p<0.001)，但是在低浓度下(0.2-0.1％w/v)可以被成纤维细胞很好的耐受。上述显而易见的毒性是由于粘度的提高以及由此而产生的介质中养分的扩散性的降低而产生的。在所有的浓度下，HASH对T31成纤维细胞的效力与120kDa的HA对T31成纤维细胞的效力是相似的，

HASH的软骨保护效力

下面，发明人确认了HASH对用H₂O₂处理过的软骨细胞的细胞程序死亡率的效力，并且比较了HASH的效力与未修饰的天然的120kDa的HA的效力。在氧化应激之前，借助于该替代的活性种，用HA处理过的样品显示出稍微降低的50μg/mL HA的细胞程序死亡率，在细胞程序死亡方面显示出适当地但显著地10％的降低(p<0.05)。但是，对于未修饰的HA来说，上述效力不是剂量依赖性的，因为100μg/mL或200μg/mL均没有显著降低软骨细胞的细胞程序死亡(p>0.05)。相反，在剂量依赖性方式中，HASH使软骨细胞免于受到活性氧种的损坏，在最高的浓度下(200μg/mL，p<0.005)，在细胞程序死亡率方面有约40％的降低。贯穿本申请，参考了多种出版物。为了更全面地描述在此公开的化合物、组合物以及方法，这些出版物的公开内容在此一并引入作为参考。

可以对在此描述的化合物、组合物以及方法作出各种修改以及改变。根据在此公开的化合物、组合物以及方法的详述以及实践的描述，在此描述的化合物、组合物和方法的其它方面将是明显的。详细说明以及实施例视为示例性的目的。

Claims

1、一种化合物，该化合物包括分子式I：

Y-X-R-SH I

其中，

Y为大分子的残基，所述大分子选自由低聚核苷酸、核酸或核酸的代谢稳定的类似物、多肽、糖蛋白、糖脂、多糖、蛋白质、和糖胺聚糖所组成的组中；

X为-O-、-S-、-NH-或-NR’-；

R’为C_1-5的烷基；以及

R为取代的或未取代的C₂或C₃的亚烷基。

2、根据权利要求1所述的化合物，其中，所述多糖选自由透明质酸、硫酸软骨素、皮肤素、乙酰型肝素、肝素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰型肝素、褐藻酸、果胶、壳聚糖、以及羧甲基纤维素所组成的组中。

3、根据权利要求1所述的化合物，其中，所述大分子为选自由以下物质所组成的组中的蛋白质：天然产生的蛋白质、重组蛋白、胞外基质蛋白、化学修饰的胞外基质蛋白、部分水解的胞外基质蛋白的衍生物、以及基因工程蛋白。

4、根据权利要求1-3中的任意一项所述的化合物，其中，Y包括透明质酸的残基。

5、根据权利要求1-3中的任意一项所述的化合物，其中，Y包括N-乙酰葡糖胺残基，其中，该N-乙酰葡糖胺残基的至少一个C-6伯羟基被-RSH基团所取代。

6、根据权利要求5所述的化合物，其中，至少一个仲羟基被-RSH基团所取代。

7、根据权利要求6所述的化合物，其中，所述N-乙酰葡糖胺残基的一个C-6伯羟基至约100％的C-6伯羟基被-RSH基团所取代。

8、根据权利要求1-7中的任意一项所述的化合物，其中，R选自由CH₂CH₂、CH₂CH₂CH₂、CH₂CHR¹、CHR¹CHR¹、C(R¹)₂CHR¹以及C(R¹)₂C(R¹)₂所组成的组中，其中，R¹为烷基。

9、根据权利要求1-7中的任意一项所述的化合物，其中，R为CH₂CH₂。

10、根据权利要求1-7中的任意一项所述的化合物，其中，X为-O-或-NH-。

11、根据权利要求1-7中的任意一项所述的化合物，其中，Y为透明质酸的残基，并且X为-O-，其中，至少一个羟基被CH₂CH₂SH所取代。

12、一种化合物的制备方法，该方法包括使含有至少一个亲核基团的大分子与包括式XV的化合物进行反应：

其中，R¹、R²、R³和R⁴独立地为氢、烷基、全氟烷基、芳基、或者杂芳基，且n为1或2；其中，所述大分子选自由低聚核苷酸、核酸或核酸的代谢稳定的类似物、多肽、糖蛋白、糖脂、多糖、蛋白质以及糖胺聚糖所组成的组中。

13、根据权利要求12所述的方法，其中，所述大分子包括糖胺聚糖或透明质酸。

14、根据权利要求11-13中的任意一项所述的方法，其中，n为1。

15、根据权利要求12-14中的任意一项所述的方法，其中，n为1，且R¹-R⁴为氢。

16、根据权利要求13所述的方法，其中，n为1，R¹-R⁴为氢，且所述大分子为透明质酸。

17、一种用于减轻或预防患有炎症或存在患有炎症危险的受试者体内的炎症的方法，该方法包括使用有效量的一种或多种如权利要求1-11中的任意一项所述的化合物进行给药。

18、根据权利要求17所述的方法，其中，所述炎症选自由肺部炎症、血管炎症、肾脏炎症、中枢神经系统的炎症、肝脏炎症、关节内炎症、以及内脏炎症所组成的组中。

19、根据权利要求18所述的方法，其中，所述化合物全身地、局部地、透皮地或外用地对所述受试者进行给药。

20、根据权利要求17所述的方法，其中，所述炎症与炎症性疾病有关。

21、根据权利要求20所述的方法，其中，所述炎症性疾病选自由系统性红斑性狼疮、慢性淋巴细胞性甲状腺炎、类风湿性关节炎、移植物抗宿主疾病、干燥综合症、恶性贫血、阿狄森氏病、硬皮病、肺出血肾炎综合症、克罗恩病、自体免疫的溶血性贫血、重症肌无力、多发性硬化、阿尔茨海默氏症、肌萎缩性侧索硬化、巴塞多氏病、血小板减少性紫斑症、胰岛素依赖性糖尿病、过敏性反应、哮喘、炎症性肠疾病、癌症、溃疡性结肠炎、硬皮病、心肌症、动脉粥样硬化、高血压、镰状细胞贫血病、以及新生儿和成年人呼吸窘迫综合症所组成的组中。

22、根据权利要求17所述的方法，其中，所述炎症是由器官移植、呼吸窘迫、通风设备引发的肺损伤、缺血再灌注、出血性休克、或脓血症所引发的。

23、根据权利要求17所述的方法，其中，所述炎症是由呼吸窘迫或脓血症所引发的，其中，所述化合物减轻或预防了受试者体内的泡状流体的累积。

24、一种用于减轻或预防由自由基或活性氧种所引发的对细胞或组织的损伤的方法，该方法包括使所述细胞与一种或多种如权利要求1至11中的任意一项所述的化合物进行接触。

25、根据权利要求24所述的方法，其中，所述活性氧种选自由NO·、HO·、HOO·^-、HOO·以及O₂·^-所组成的组中。

26、根据权利要求24所述的方法，其中，所述自由基或活性氧种是通过将细胞暴露于射线下而产生的。

27、一种用于减轻或预防在受试者体内由自由基或活性氧种所产生的瘢痕组织形成的方法，该方法包括使用有效量的一种或多种如权利要求1-11中的任意一项所述的化合物进行给药。

28、一种用于使细胞生长的方法，该方法包括使细胞与一种或多种如权利要求1-11中的任意一项所述的化合物进行接触。

29、一种用于使组织生长的方法，该方法包括使母体细胞与一种或多种如权利要求1-11中的任意一项所述的化合物进行接触。

30、一种保存器官、组织或细胞的方法，该方法包括使所述器官、组织或细胞与权利要求1-11中的任意一项所述的化合物进行接触。

31、一种使器官、组织或细胞免于暴露在活性氧种下的保护方法，该方法包括使所述器官、组织或细胞与权利要求1-11中的任意一项所述的化合物进行接触。

32、一种用于预防或减轻受试者的组织内缺血再灌注的方法，该方法包括使所述组织与权利要求1-11中的任意一项所述的化合物进行接触。

33、一种用于偶联两种或两种以上的硫醇化的化合物的方法，该方法包括：在氧化剂的存在下，使第一硫醇化的化合物与第二硫醇化的化合物进行反应，所述第一硫醇化的化合物包括权利要求1-11中的任意一项中的分子式I，所述第二硫醇化的化合物具有至少一个SH基团，其中，所述第一硫醇化的化合物与第二硫醇化的化合物为相同的或不同的化合物。

34、根据权利要求33所述的方法，其中，所述第二硫醇化的化合物为大分子，该大分子选自由低聚核苷酸、核酸或核酸的代谢稳定的类似物、多肽、糖蛋白、糖脂、或药学上可接受的化合物所组成的组中。

35、根据权利要求33所述的方法，其中，所述第二硫醇化的化合物包括具有至少一个SH基团的多糖。

36、根据权利要求33所述的方法，其中，所述第二硫醇化的化合物包括硫酸化的糖胺多糖。

37、根据权利要求33所述的方法，其中，所述第二硫醇化的化合物选自由具有至少一个SH基团的硫酸软骨素、皮肤素、乙酰型肝素、肝素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰型肝素、褐藻酸、果胶、壳聚糖、羧甲基纤维素、以及透明质酸所组成的组中。

38、根据权利要求33所述的方法，其中，所述第二硫醇化的化合物包括硫醇化的蛋白质。

39、根据权利要求33所述的方法，其中，所述第一硫醇化的化合物与第二硫醇化的化合物不同。

40、根据权利要求33所述的方法，其中，所述氧化剂包括氧气。

41、根据权利要求40所述的方法，其中，所述氧化剂还包括过氧化氢。

42、一种化合物，该化合物是由权利要求33-41中的任意一项所述的方法制备得到的。

43、一种化合物，该化合物具有至少一个包括式VI的片段：

其中，

X为-O-、-S-、-NH-或-NR’-；

R’为氢或C_1-5的烷基；

R为取代的或未取代的C₂或C₃的亚烷基；以及

44、根据权利要求43所述的化合物，其中，所述第一大分子或第二大分子独立地选自由低聚核苷酸、核酸或核酸的代谢稳定的类似物、多肽、糖蛋白、糖脂、多糖、蛋白质、合成的聚合物、和糖胺聚糖所组成的组中。

45、根据权利要求43或44所述的化合物，其中，Y为大分子的残基，该大分子为选自由硫酸软骨素、皮肤素、乙酰型肝素、肝素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰型肝素、褐藻酸、果胶、壳聚糖、和羧甲基纤维素所组成的组中。

46、根据权利要求43所述的化合物，其中，Y为透明质酸的残基，X为氧，且R为-CH₂CH₂-。

47、根据权利要求43-46中的任意一项所述的化合物，其中，G包括多糖残基。

48、根据权利要求43-46中的任意一项所述的化合物，其中，G包括糖胺聚糖残基。

49、根据权利要求43-46中的任意一项所述的化合物，其中，G为选自由硫酸软骨素、皮肤素、乙酰型肝素、肝素、硫酸皮肤素、硫酸乙酰型肝素、褐藻酸、果胶、壳聚糖、羧甲基纤维素、和透明质酸所组成的组中的残基。

50、一种制备化合物的方法，该方法包括使第一硫醇化的大分子至少与第二化合物反应，所述第一硫醇化的大分子包括权利要求1-11中的任意一项中的分子式I，所述第二化合物具有至少一个硫醇活性的亲电官能团。

51、根据权利要求50所述的方法，其中，所述第二化合物具有至少两个硫醇活性的亲电基团。

52、根据权利要求50所述的方法，其中，所述第二化合物具有至少两个卤代乙酸酯基团。

53、根据权利要求50所述的方法，其中，所述大分子选自由低聚核苷酸、核酸或核酸的代谢稳定的类似物、多肽、糖蛋白、糖脂、多糖、蛋白质、合成的聚合物、以及糖胺聚糖所组成的组中。

54、根据权利要求50所述的方法，其中，所述硫醇化的大分子具有分子式Y-X-R-SH，其中，Y为透明质酸的残基，X为氧，且R为-CH₂CH₂-。

55、根据权利要求50所述的方法，该方法还包括第二硫醇化的大分子，其中，所述第一大分子和第二大分子相同或不同。

56、根据权利要求50所述的方法，其中，所述硫醇活性的亲电官能团包括缺电子的乙烯基。

57、根据权利要求50所述的方法，其中，所述化合物具有两个缺电子的乙烯基，其中，所述两个缺电子的乙烯基相同。

58、根据权利要求50所述的方法，其中，所述化合物包括二丙烯酸酯、二甲基丙烯酸酯、二丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、乙烯基砜、马来酰亚胺、或它们的组合。

59、根据权利要求50所述的方法，其中，所述第二化合物具有式V：

其中，

R⁶和R⁷独立地为氢或低级烷基；

U和V独立地为-O-或-NR⁸-，其中，每个R⁸独立地为氢或低级烷基；以及

M选自由聚亚烷基、聚醚基、聚酰胺基、聚亚胺基、聚酯基、芳基、以及聚硫醚基所组成的组中。

60、根据权利要求50所述的方法，其中，所述化合物包括式XX：

其中，

Y’为大分子的残基；

X’为-O-、-S-、-NH-或-NR”-；

R’为氢、烷基、全氟烷基、芳基、杂芳基或卤素；

R”为氢或C_1-5的烷基；且

A’为离去基团。

61、根据权利要求60所述的方法，其中，Y’包括透明质酸的残基。

62、根据权利要求60所述的方法，其中，Y’包括N-乙酰葡糖胺残基，其中该N-乙酰葡糖胺残基的至少一个C-6伯羟基被-C(O)CH(R’)(A’)基团所取代。

63、根据权利要求62所述的方法，其中，所述葡糖胺的至少一个仲羟基被-C(O)CH(R’)(A’)基团所取代。

64、根据权利要求62所述的方法，其中，所述N-乙酰葡糖胺残基的一个C-6伯羟基至约100％的C-6伯羟基被-C(O)CH(R)(A’)基团所取代。

65、根据权利要求60所述的方法，其中，R’为甲基或氢。

66、根据权利要求60所述的方法，其中，A’包括卤素。

67、根据权利要求60所述的方法，其中，Y’为透明质酸的残基，其中，所述透明质酸的至少一个羟基被-C(O)CH₂Cl、-C(O)CH₂Br、或-C(O)CH₂I所取代。

68、一种化合物，该化合物是由权利要求50所述的方法制备的。

69、一种化合物，该化合物具有至少一个包括式VII的片段：

其中，

R⁷和R⁸独立地为氢或低级烷基；

T为吸电子基团；

Y为大分子的残基；

X为-O-、-S-、-NH-或-NR’-；

R’为氢或C_1-5的烷基；以及

R为取代的或未取代的C₂或C₃的亚烷基。

70、一种药物组合物，该药物组合物含有药学上可接受的化合物，该药学上可接受的化合物包括权利要求1所述的化合物。

71、一种药物组合物，该药物组合物含有药学上可接受的化合物，该药学上可接受的化合物包括权利要求43-49中的任意一项所述的化合物。

72、一种药物组合物，该药物组合物含有活体细胞以及权利要求1-11中的任意一项所述的化合物。

73、一种药物组合物，该药物组合物含有活体细胞以及权利要求43-49中的任意一项所述的化合物。

74、一种在需要改善伤口愈合的受试者体内改善伤口愈合的方法，该方法包括：使所述受试者的伤口与权利要求1-11中的任意一项所述的化合物进行接触。

75、一种在需要改善伤口愈合的受试者体内改善伤口愈合的方法，该方法包括：使所述受试者的伤口与权利要求43-49中的任意一项所述的化合物进行接触。

76、一种用于将至少一种药学上可接受的化合物输送至需要上述输送的患者的方法，该方法包括：使至少一种能够接收所述药学上可接受的化合物的组织与权利要求72所述的组合物进行接触。

77、权利要求1-11中的任意一项所述的化合物作为生长因子、抗肿瘤剂、止痛药、抗感染剂、或抗细胞粘连剂的用途。

78、权利要求43-49中的任意一项所述的化合物作为生长因子、抗肿瘤剂、止痛药、抗感染剂、或抗细胞粘连剂的用途。

79、权利要求1-11中的任意一项所述的化合物与生长因子、抗肿瘤剂、止痛药、抗感染剂、或抗细胞粘连剂的结合的用途。

80、权利要求43-49中的任意一项所述的化合物与生长因子、抗肿瘤剂、止痛药、抗感染剂、或抗细胞粘连剂的结合的用途。

81、一种用于减轻或预防患有炎症的或存在患有炎症危险的受试者体内的炎症的方法，该方法包括使用有效量的一种或多种如权利要求43-49中的任意一项所述的化合物进行给药。

82、一种用于使器官、组织或细胞免于暴露在活性氧种下的保护方法，该方法包括：使所述器官、组织、或细胞与权利要求43-49中的任意一项所述的化合物进行接触。

83、一种用于预防或减轻受试者的组织内的缺血再灌注的方法，该方法包括：使所述组织与权利要求43-49中的任意一项所述的化合物进行接触。

84、一种组合物，该组合物含有一种或多种如权利要求1-11中的任意一项所述的化合物和水，其中，所述化合物不形成水凝胶。

85、一种组合物，所述组合物含有一种或多种如权利要求43-49中的任意一项所述的化合物和水，其中，所述化合物不形成水凝胶。

86、权利要求1-11中的任意一项所述的化合物在预防手术操作后的粘连中的应用，其中，所述手术操作包括：心外科及关节手术；腹部手术；在泌尿生殖器区域内进行的手术操作；涉及腱、韧带、肩部回旋肌群的手术操作；腹腔镜手术；骨盆手术、肿瘤手术、窦和颅外手术、耳鼻喉手术；涉及硬脊膜的修复，或用于声襞的修复、预防、或功能恢复的操作。

87、权利要求43-49中的任意一项所述的化合物在预防外科治疗后的粘连中的应用，其中，所述手术操作包括：心外科及关节手术；腹部手术；在泌尿生殖器区域内进行的手术操作；涉及腱、韧带、肩部回旋肌群的手术操作；腹腔镜手术；骨盆手术；肿瘤手术；窦和颅外手术、耳鼻喉手术、涉及硬脊膜的修复、或用于声襞的修复、预防、或功能的恢复的操作。