CN107001603A - 用于医疗应用的水溶性聚碳酸酯 - Google Patents

用于医疗应用的水溶性聚碳酸酯 Download PDF

Info

Publication number
CN107001603A
CN107001603A CN201580054431.9A CN201580054431A CN107001603A CN 107001603 A CN107001603 A CN 107001603A CN 201580054431 A CN201580054431 A CN 201580054431A CN 107001603 A CN107001603 A CN 107001603A
Authority
CN
China
Prior art keywords
polymer
univalent perssad
carbon
independent
methyl
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580054431.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107001603B (zh
Inventor
A.C.恩格勒
D.J.科迪
J.赫德里克
Y.Y.杨
X.柯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agency for Science Technology and Research Singapore
International Business Machines Corp
Original Assignee
Agency for Science Technology and Research Singapore
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency for Science Technology and Research Singapore, International Business Machines Corp filed Critical Agency for Science Technology and Research Singapore
Publication of CN107001603A publication Critical patent/CN107001603A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107001603B publication Critical patent/CN107001603B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/18—Block or graft polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/02—Aliphatic polycarbonates
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K45/00—Medicinal preparations containing active ingredients not provided for in groups A61K31/00 - A61K41/00
    • A61K45/06—Mixtures of active ingredients without chemical characterisation, e.g. antiphlogistics and cardiaca
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/34—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. polyesters, polyamino acids, polysiloxanes, polyphosphazines, copolymers of polyalkylene glycol or poloxamers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/14—Particulate form, e.g. powders, Processes for size reducing of pure drugs or the resulting products, Pure drug nanoparticles
    • A61K9/141—Intimate drug-carrier mixtures characterised by the carrier, e.g. ordered mixtures, adsorbates, solid solutions, eutectica, co-dried, co-solubilised, co-kneaded, co-milled, co-ground products, co-precipitates, co-evaporates, co-extrudates, co-melts; Drug nanoparticles with adsorbed surface modifiers
    • A61K9/146—Intimate drug-carrier mixtures characterised by the carrier, e.g. ordered mixtures, adsorbates, solid solutions, eutectica, co-dried, co-solubilised, co-kneaded, co-milled, co-ground products, co-precipitates, co-evaporates, co-extrudates, co-melts; Drug nanoparticles with adsorbed surface modifiers with organic macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/02—Aliphatic polycarbonates
    • C08G64/0208—Aliphatic polycarbonates saturated
    • C08G64/0225—Aliphatic polycarbonates saturated containing atoms other than carbon, hydrogen or oxygen
    • C08G64/0233—Aliphatic polycarbonates saturated containing atoms other than carbon, hydrogen or oxygen containing halogens
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/02—Aliphatic polycarbonates
    • C08G64/0208—Aliphatic polycarbonates saturated
    • C08G64/0225—Aliphatic polycarbonates saturated containing atoms other than carbon, hydrogen or oxygen
    • C08G64/0241—Aliphatic polycarbonates saturated containing atoms other than carbon, hydrogen or oxygen containing nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/20—General preparatory processes
    • C08G64/30—General preparatory processes using carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G64/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbonic ester link in the main chain of the macromolecule
    • C08G64/42—Chemical after-treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/0012—Galenical forms characterised by the site of application
    • A61K9/0019—Injectable compositions; Intramuscular, intravenous, arterial, subcutaneous administration; Compositions to be administered through the skin in an invasive manner

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

通过带有活性酯侧链的环状碳酸酯单体的有机酸催化的开环聚合(ROP)而制备水溶性生物可降解的聚合物。包括活性酯侧链的初始聚合物用氨基醇进行处理，其将活性酯基团转化为带有单‑羟基烷基和/或二羟基烷基的N‑取代的酰胺基团，从而形成水溶性聚合物。该水溶性聚合物是无毒的并且在缓冲的血清溶液中呈现隐身性。

Description

用于医疗应用的水溶性聚碳酸酯
背景技术
本发明涉及用于医疗应用的水溶性聚碳酸酯，并且更具体地涉及用于治疗剂(例如药物)的受控送递的水溶性聚碳酸酯。
具有结构的聚(乙二醇)(PEG)是用于治疗性送递的合成的水溶性聚合物的标准物。PEG通过环氧乙烷的开环聚合合成。通常，PEG可具有宽范围的分子量和窄的多分散指数(PDI)。PEG在宽范围的有机溶剂和水中能溶解。此外，可容易地将反应性官能团引入到PEG大分子中，使其成为用于生物学上重要的材料的官能化的优异的候选物。
在本文中，材料如果呈现低的对与生理环境(例如血流)的生物材料(例如调理素)相互作用的倾向则它们拥有“隐身性(stealth property)”。当PEG存在于血流中时，氢键键合的水分子的保护性外壳围绕PEG链。水合的PEG链可呈现优异的隐身性。例如，PEG-稳定化的药物组合物已经被表征为具有降低的酶促降解、减少的网状内皮系统摄取、和降低的肾过滤，其继而导致增大的血液循环半衰期和生物利用度。将PEG附着到治疗有用的材料(例如药物)还可显著地降低该材料的毒性。
在本文中，术语“PEG化的”(PEGylated)意指包括PEG聚合物链。PEG可共价地和/或非共价地结合。PEG化的产品在市场上已经有近20年。
PEG的缺点是其非生物可降解性。难以测定肾清除所需的分子量。通常，具有低于约20kDa的数均分子量的PEG可被排泄到尿中。具有高于40-60kDa的数均分子量(Mn)的PEG趋于在肝脏中累积。较高分子量的PEG还可通过仍然未知的机理而在其它身体部位累积。PEG累积在短期使用时不是严重的问题，但是对于反复给药(例如对于慢性病治疗)，高分子量PEG的使用存在问题。具有约40kDa的数均分子量(Mn)的PEG一般用于生物活性分子的PEG化。
除了PEG是非生物可降解的之外，在PEG合成期间形成的副产物(例如1,4-二氧杂环己烷)和残余的未反应的环氧乙烷单体是有毒性的。这些副产物为已知的致癌物并且对于药品级PEG是受管制的。
免疫响应(免疫反应)也与PEG有关。尽管PEG是隐身聚合物，在一些配方(制剂)中，当静脉内、口服和/或经皮给药时PEG诱发免疫响应。
与PEG有关的缺点提供开发用于治疗剂(例如疏水性药物)的治疗性送递的替代性聚合物的动机。尽管在该领域已经进行大量研究，但是鲜有可以相同水平的合成控制制备的提供相同隐身性的合成替代物。期望的PEG代替物会生物降解成非毒性的副产物。方案1显示一些现有的生物可降解的基于聚(氨基酸)的PEG代替物的实例，其中各下标m独立地为具有大于1的平均值的数。在所示的三种聚合物中，只有聚(L-谷氨酸)获得美国食品和药物管理局(FDA)的许可。
方案1
其它非生物可降解的聚合物作为PEG替代物也受到关注(方案2，其中各下标m独立地为具有大于1的平均值的数)。这些聚合物中的很多有望作为用于其中只需要低分子量的聚合物的应用的PEG替代物。在高分子量下，生物累积可变成问题。聚(N-(2-羟丙基)甲基丙烯酰胺)和聚(甘油)已经到达临床试验。
方案2
已经制备少数生物可降解的水溶性聚碳酸酯作为PEG的替代物。这些在方案3中显示，其中在各情形中，下标m独立地为具有大于1的平均值的数。
方案3
包含糖的聚合物因身体的受体可结合到糖而受到限制。例如，半乳糖可用于靶向肝细胞。包含短的PEG侧基的聚碳酸酯可用作PEG的替代物；然而，它们因环链平衡而在合成方面有挑战性。侧链的体积越大，越难以获得高的聚合度。剩余的聚碳酸酯是带负电的，这限制其在有机溶剂中的溶解性。
因此，对于适合于医疗处理用的治疗剂的送递的亲水性聚合物的需求继续存在。亲水性聚合物应是生物可降解的、无毒的，并且在有机溶剂和水中能溶解。亲水性聚合物应不诱发不期望的免疫响应。亲水性聚合物应在具有窄的PDI的分子量范围内可获取，并且应降解为无毒的副产物。
发明内容
因此，公开了一种聚合物，其包括式(1)的碳酸酯重复单元：
其中
R'为包括2-4个碳和1-2个羟基的一价基团，
R”为选自氢、甲基、乙基和丙基的一价基团，
所述聚合物不带电，和
所述聚合物能溶于水。
还公开了一种组合物，其包括：
上述的聚合物；和
用于医疗处理的治疗剂，所述治疗剂选自基因、蛋白质、肽、药物及其组合；
其中
所述聚合物和所述治疗剂通过非共价相互作用结合，
所述组合物能分散在水中作为具有约10nm-约500nm平均圆直径的粒子，且
所述组合物的水性混合物适合于静脉内注射。
还公开了一种方法，其包括：
形成包括水和聚合物的第一混合物，所述聚合物包括式(1)的碳酸酯第一重复单元：
其中i)R'为包括2-4个碳和1-2个羟基的一价基团，ii)R”选自氢、甲基、乙基和丙基，和iii)所述聚合物能溶于水；
形成包括如下的第二混合物：i)溶剂，其选自有机溶剂、水及其组合，和ii)用于医疗处理的治疗剂，该治疗剂选自基因、蛋白质、肽、药物及其组合；
将所述第一混合物和所述第二混合物合并，从而形成第三混合物；和
将有机溶剂从第三混合物除去，从而形成包括通过非共价相互作用结合的所述聚合物和所述治疗剂的粒子，其中所述粒子能分散在水中，并且所述粒子的水性混合物适合于静脉内注射。
本领域技术人员根据以下详细的描述、附图和所附的权利要求将认识和理解本发明的上述的和其它的特征和优点。
附图说明
现在将参考附图仅示例性地对本发明的实施方式进行描述，在所述附图中：
图1为实施例1中形成的P-1的1H NMR谱图。
图2为实施例7中形成的A-3的1H NMR谱图。
图3为表8的P-1、A-1至A-3和A-5在具有0.5％LiBr的二甲基甲酰胺(DMF)中的一系列凝胶渗透色谱法(GPC)迹线(trace)。
图4为显示HEK293细胞在用A-1培养48小时之后的细胞存活率的条形图。
图5为显示HEK293细胞在用A-2培养48小时之后的细胞存活率的条形图。
图6为显示HEK293细胞在用A-3培养48小时之后的细胞存活率的条形图。
图7为显示HEK293细胞在用A-5培养48小时之后的细胞存活率的条形图。
图8为显示HEK293细胞在用A-4培养48小时之后的细胞存活率的条形图。
图9为显示HEK293细胞在用A-6培养48小时之后的细胞存活率的条形图。
图10为显示HEK293细胞在用PEG 5kDa培养48小时之后的细胞存活率的条形图。
图11为显示HEK293细胞在用PEG 10kDa培养48小时之后的细胞存活率的条形图。
图12为显示分别包含表10的聚合物A-7、A-8、A-9、A-10和A-11的10％胎牛血清(FBS)的作为时间函数的粒度行为的图。PEG 2kDa和10％血清用作对照。
图13为显示分别包含表9的二嵌段聚合物D-3(源自3-氨基丙醇，m＝50，n＝20)、D-4(源自3-氨基丙醇，m＝50，n＝10)、D-5(源自1-氨基-2-丙醇，m＝50，n＝20)、D-7(源自丝氨醇，m＝50，n＝20)和D-8(源自丝氨醇，m＝50，n＝10)的10％FBS的作为时间函数的粒度行为(由动态光散射测量)的图。
图14为显示分别包含表9的二嵌段聚合物D-1(源自2-氨基乙醇，m＝50，n＝20)、D-2(源自2-氨基乙醇，m＝50，n＝10)、D-6(源自1-氨基-2-丙醇，m＝50，n＝20)、D-9(源自(±)-3-氨基-1,2-丙二醇，m＝50，n＝20)和D-10(源自(±)-3-氨基-1,2-丙二醇，m＝50，n＝10)的10％FBS作为时间函数的粒度行为(由动态光散射测量)的图。
具体实施方式
所公开的亲水性聚合物包括式(1)的碳酸酯重复单元：
其中
R'为包括2-4个碳和1-2个羟基的一价基团，和
R”为选自氢、甲基、乙基和丙基的一价基团。
在本文中，带星号的键表示连接点，而不是甲基。
亲水性聚合物可基本由不带电的重复单元组成。亲水性聚合物优选地在48小时时间段内诱发很少的或不诱发血清溶液的絮凝。包含亲水性聚合物的磷酸盐缓冲的血清混合物相比于初始的血清混合物在48小时之后可具有在约10nm-约500nm、更特别地约10nm-约150nm和甚至更特别地约10nm-约60nm范围内的平均粒度(基于由动态光散射测定的平均圆直径)。
所述亲水性聚合物可包括一个或两个聚合物支链(分支，branch)。各聚合物支链可包括聚碳酸酯骨架(即由碳酸酯重复单元构成)或聚酯碳酸酯骨架(即由酯重复单元和碳酸酯重复单元构成)。各聚合物支链可为包括式(1)的碳酸酯重复单元的均聚物、无规共聚物或嵌段共聚物。
更具体的亲水性均聚物具有根据式(1a)的结构：
其中
m为具有大于1的平均值的数，
I'为包括1-20个碳的一价基团，
各R”为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，和
各R'为独立的一价基团，其选自：
式(1a)的亲水性聚合物包括从聚合物链端基I'-O-*发出的一个聚合物支链，并且该聚合物支链为所显示的碳酸酯重复单元的均聚物。在一种实施方式中，链段I'-O-*为用于制备所述亲水性聚合物的开环聚合(ROP)用的单醇引发剂的残基。
更具体的亲水性无规共聚物具有根据式(2)的结构：
其中
m为具有大于1的平均值的数，
n为具有大于1的平均值的数，
各T'为包括1-6个碳的独立的一价基团，
各T”为独立地选自包括1-30个碳的烷基和包括6-30个碳的芳基的独立的一价基团，
各R”为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，
I'为包括1-20个碳的一价基团，和
各R'选自：
方括弧内的重复单元的垂直堆叠表明所显示的两种碳酸酯重复单元的无规分布。第一碳酸酯重复单元为具有亲水性酰胺侧链*-(C＝O)-NH-R'的式(1)的单元。第二碳酸酯重复单元具有不带电的疏水性酯侧链*-(C＝O)-O-T'。在该情形中，所述亲水性聚合物包括从聚合物链端基I'-O-*发出的一个聚合物支链，且该聚合物支链为所显示的两种重复单元的无规共聚物。式(3)的任一重复单元可连接到所述端基I'-O-*，且任一重复单元可为在聚合物链的相反端的末端重复单元。在该情形中，所述聚合物链包括能够引发ROP的末端羟基。下标m和n表示所述共聚物链中各重复单元的平均数。
更具体的亲水性二嵌段聚合物具有根据式(3)的结构：
其中
m为具有大于1的平均值的数，
n为具有大于1的平均值的数，
I'为包括1-20个碳的一价基团，
各R”为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，
各T”为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，
各T'为选自包括1-30个碳的烷基和包括6-30个碳的芳基的独立的一价基团，和
各R'为独立的一价基团，其选自：
式(3)的亲水性聚合物包括从聚合物链端基I'-O-*发出的一个聚合物支链，且该聚合物支链为所显示的两种碳酸酯重复单元的二嵌段共聚物。第一碳酸酯重复单元为具有亲水性酰胺侧链*-(C＝O)-NH-R'的式(1)的单元。第二碳酸酯重复单元具有不带电的疏水性酯侧链*-(C＝O)-O-T'。第一嵌段包括第一碳酸酯重复单元的均聚物，且第二嵌段包括第二碳酸酯重复单元的均聚物。在一种实施方式中，链段I'-O-*为用于制备所述亲水性聚合物的开环聚合(ROP)用的单醇引发剂的残基。
另外的(其它)更具体的亲水性聚合物具有两个聚合物支链，其中所述聚合物支链各自连接到二价连接基团*-O-I”-O-*，如在式(4)的结构中：
其中
m为具有大于1的平均值的数，
I”为包括2-20个碳的二价连接基团，
各R”为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，和
各R'为独立的一价基团，其选自
式(4)的亲水性聚合物包括从中心链段*-O-I”-O-*发出的2个聚合物支链，且聚合物支链各自为式(1)的碳酸酯重复单元的均聚物。在一种实施方式中，链段*-O-I”-O-*为用于制备所述亲水性聚合物的开环聚合(ROP)用的二醇引发剂的残基。在另一实施方式中，m具有约10-约100的平均值。在另一实施方式中，侧链*-C＝O(NH-R')为2-氨基-1,3-丙二醇(丝氨醇)的酰胺，其中R'为：
优选地，在以上结构中，m具有约10-约100的平均值，且n在存在时具有约0.20m-约0.4m的平均值。
在一些情形中，所述亲水性聚合物在水中未呈现低于500mg/L的临界胶束浓度(CMC)。
亲水性聚合物可为生物可降解的和/或生物相容的。术语“生物可降解的”由美国材料与试验协会(American Society for Testing and Materials)定义为由生物活动(特别是酶促作用)导致的引起材料的化学结构的显著变化的降解。对于本文中的意图，材料如果按照ASTM D6400在180日内经历60％的生物降解则其是“生物可降解的”。在本文中，如果材料可通过由酶催化的反应而降解(例如解聚)，则该材料为“酶促生物可降解的”。
“生物相容的”材料在本文中定义为能够在特定的应用中以适当的宿主响应进行的材料。
在本文中，“受限的金属”(restricted metal)包括铍、镁、钙、锶、钡、镭、铝、镓、铟、铊、锗、锡、铅、砷、锑、铋、碲、钋和周期表第3-12族的金属的离子和非离子形式。周期表第3-12族的金属包括钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、钇、锆、铌、钼、锝、钌、铑、钯、银、镉、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、铪、钽、钨、铼、锇、铱、铂、金、汞、锕、钍、镤、铀、镎、钚、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、锘、铹、和前述受限的金属的每一个可具有0份至100ppm(百万分率)、0份至100ppb(十亿分率)或0份至100ppt(兆分率)的在亲水性聚合物中的浓度。优选地，前述受限的金属的每一个在亲水性聚合物中具有0份的浓度(即该浓度低于检测极限)。在一种实施方式中，用于所述开环聚合(ROP)中的组分(包括环状单体、ROP引发剂、用于开环聚合的催化剂、溶剂和任何碱加速剂)的化学式不包含以上受限的金属的任一种。所述治疗剂可包含受限的金属。
对在所公开的聚合物和/或其组合物中的硼、硅或任何单独的碱金属的浓度不设限。
亲水性聚合物可为无毒的。优选地，该聚合物呈现500mg/kg或更大的静脉内LD50值。在本文中，物质的静脉内LD50是指在规定的时间段内杀死受试哺乳动物种群的50％的以每千克受试哺乳动物(例如小鼠)的体重的该物质的毫克数计的中位数致命静脉内剂量。
亲水性聚合物的形成方法
在以下的描述中，术语“环状羰基单体”包括可在开环聚合中聚合的环状碳酸酯单体、环状酯单体、及其组合。
亲水性聚合物优选地通过有机催化的开环聚合(ROP)而形成。两个或更多个ROP可顺序地进行以形成嵌段共聚物。
ROP反应混合物包括具有悬垂的活性酯侧链的第一环状碳酸酯单体。非限制的示例性活性酯包括五氟苯基酯(PFP)、五氯苯基酯、对硝基苯基酯和N-羟基琥珀酰亚胺基酯。优选地，所述第一环状碳酸酯单体包括悬垂的五氟苯基酯(PFP)基团。ROP反应形成包含多个包括悬垂的活性酯基团的重复单元的活性(living)初始聚合物。该初始聚合物具有能够引发另一ROP的活性端基(羟基)，其可任选地被封端。用氨基醇化合物处理初始聚合物或封端的初始聚合物产生所公开的包括式(1)的碳酸酯重复单元的亲水性聚合物。优选地，活性酯选择性地与氨基醇的胺基团反应，而不导致初始聚合物骨架的显著氨解。
包括活性酯基团的第一环状碳酸酯单体的非限制性实例为具有悬垂的五氟苯基酯(PFP)基团的MTC-C6F5。
包括活性酯侧链的环状碳酸酯单体可单独地或组合使用。
ROP催化剂
ROP反应混合物包括其化学结构优选地不包含以上进一步描述的受限的金属的任一种的有机催化剂。
有机催化剂优选为有机酸。示例性的有机酸包括磷酸二苯基酯、硫酸、对甲苯磺酸、甲烷磺酸和三氟甲烷磺酸(三氟甲磺酸)。在一种实施方式中，有机催化剂为三氟甲烷磺酸。
用于开环聚合的其它有机催化剂包括叔胺(例如三烯丙基胺、三乙基胺、三正辛基胺和苄基二甲基胺)、4-二甲基氨基吡啶、膦、N-杂环卡宾(NHC)、二官能氨基硫脲、膦腈、脒和胍。
更具体的有机催化剂为N-二(3,5-三氟甲基)苯基-N’-环己基硫脲(TU)：
其它ROP有机催化剂包括至少一个1,1,1,3,3,3-六氟丙-2-醇-2-基(HFP)基团。单供氢键催化剂(singly-donating hydrogen bond catalyst)具有式(5)：
R2–C(CF3)2OH (5)，
其中R2表示氢或具有1-20个碳的一价基团例如烷基、取代的烷基、环烷基、取代的环烷基、杂环烷基、取代的杂环烷基、芳基、取代的芳基、或其组合。示例性的单供氢键催化剂列举在表1中。
表1
双供氢键催化剂具有两个HFP基团，由式(6)所表示：
其中R3为包括1-20个碳的二价自由基桥接基团，例如亚烷基、取代的亚烷基、亚环烷基、取代的亚环烷基、亚杂环烷基、取代的亚杂环烷基、亚芳基、取代的亚芳基、或其组合。式(6)的代表性的双供氢键催化剂包括表2中列举的那些。在具体的实施方式中，R2为亚芳基或取代的亚芳基，并且HFP基团占据芳环上彼此的间位位置。
表2
在一个实施方式中，所述催化剂选自4-HFA-St、4-HFA-Tol、HFTB、NFTB、HPIP、3,5-HFA-MA、3,5-HFA-St、1,3-HFAB、1,4-HFAB及其组合。
还料想到包括结合到载体的包含HFP的基团的催化剂。在一个实施方式中，所述载体包括聚合物、交联的聚合物珠、无机粒子或金属粒子。包含HFP的聚合物可通过包括使包含HFP的单体(例如，甲基丙烯酸酯单体3,5-HFA-MA或苯乙烯基单体3,5-HFA-St)直接聚合的已知方法形成。可经历直接聚合(或与共聚单体的聚合)的包含HFP的单体中的官能团包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、α,α,α-三氟甲基丙烯酸酯、α-卤代甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺基、甲基丙烯酰胺基、降冰片烯、乙烯基、乙烯基醚和本领域已知的其它基团。连接基团的实例包括C1-C12烷基、C1-C12杂烷基、醚基、硫醚基、氨基、酯基、酰胺基、或其组合。还料想到包括包含HFP的带电基团的催化剂，所述带电基团通过离子缔合结合到聚合物或载体表面上的带相反电荷的位点。
ROP反应混合物包括至少一种有机催化剂，并且在适当时包括在一起的若干种有机催化剂。ROP催化剂可以相对于环状羰基单体1/20-1/40,000摩尔的比例和优选地以相对于环状羰基单体1/1,000-1/20,000摩尔的比例加入。ROP引发剂
ROP反应混合物包括引发剂。ROP引发剂可具有1个或多个亲核基团，其选自醇、胺、硫醇、及其组合。最优选地，所述ROP引发剂为包括1-20个碳的单醇和/或二醇引发剂。所述引发剂可包括其它官能团，例如卤化物、酯、酰胺、醚、脲和/或受保护的亲核基团(例如受保护的硫醇、受保护的胺和受保护的醇)。
示例性的单亲核引发剂包括单醇，例如甲醇、乙醇、丙醇、炔丙醇、丁醇、3-丁炔-1-醇、丙烯酸2-羟基乙基酯、戊醇、戊基醇、辛醇、壬醇、癸醇、十一烷醇、月桂醇、十三烷醇、肉豆寇醇、十五烷醇、十六烷醇、十七烷醇、硬脂醇、十九烷醇、芘丁醇、和其它脂族饱和醇，环戊醇、环己醇、环庚醇、环辛醇和其它脂族环状醇；酚、取代的酚、苄醇、取代的苄醇，等。
示例性的双亲核引发剂包括苯二甲醇、氢醌、间苯二酚、丙二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、和二缩三乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇和1,6-己二醇。甚至更具体的双亲核引发剂为BnMPA，一种用在环状碳酸酯单体的制备中的前体：
当用单醇引发剂进行制备时，所述引发剂变为如以上进一步显示的式(2)中的链段I'-O-*。当用二醇引发剂进行制备时，所述引发剂变为如以上进一步显示的式(3)中的链段*-O-I'-O-*。
稀释剂单体
ROP反应混合物可包括选自如下的第二疏水性环状羰基单体：环状碳酸酯、环状酯及其组合，其可分别经历开环而形成疏水性碳酸酯和/或酯第二重复单元。所述第二重复单元可充当用于调节亲水性聚合物的亲水/疏水平衡的稀释剂。即，亲水性聚合物的两亲性可通过调节第一环状碳酸酯单体的量和结构和/或稀释剂第二环状羰基单体的量和结构而控制。
更具体的稀释剂环状碳酸酯单体具有根据式(7)的结构：
其中各Q2为独立地选自氢和包括1-5个碳的烷基的一价基团，且R3为独立地选自包括1-30个碳的烷基和包括6-30个碳的芳基的一价基团。
通过式(7)的稀释剂单体的开环聚合形成的第二重复单元具有式(8)：
其中Q2和R3如上所定义，并且如所示地对骨架碳和氧进行编号。该第二重复单元包括骨架碳酸酯基团。在一种实施方式中，R3为包括1-6个碳的基团，且Q2为甲基或乙基。
稀释剂环状碳酸酯单体的其它更具体的实例列举在表3中。
表3
示例性的环状酯单体(例如内酯)包括式(9)的化合物：
其中v为1-8的整数，各Q3为独立地选自氢、包括1-30个碳的烷基和包括6-30个碳原子的芳基的一价基团。环状酯的环可任选地包括碳-碳双键；即，任选地，式(9)的基团可独立地表示基团。环状酯的环还可包括杂原子，例如氧、氮、硫或其组合；即，任选地，式(9)的基团可独立地表示*-O-*、*-S-*、*-N(H)-*或*-N(R1)-*基团，其中R1为独立地选自包括1-30个碳的烷基和包括6-30个碳的芳基的一价基团。式(9)的环状酯单体可为立体规整(stereospecific)的或非立体规整的。
通过式(9)的稀释剂单体的开环聚合形成的第二重复单元具有式(10)：
其中Q3和v为如上在式(9)下所定义的。第二重复单元包括骨架酯基团。
稀释剂环状酯单体的其它非限制性实例包括表4的化合物和在可行的情况下的其立体规整的形式。
表4
其它稀释剂环状酯单体为式(11)的二氧杂环己烷二羰基单体：
其中w和w'为具有1-3的值的独立整数，并且各Q4和各Q5为独立地选自氢、包括1-30个碳的烷基和包括6-30个碳原子的芳基的一价基团。式(11)的化合物可为立体规整的或非立体规整的。在一种实施方式中，w和w'各自为1，各Q4为氢，且各Q5为包括1-6个碳的烷基。在另一实施方式中，所述稀释剂单体为D-丙交酯或L-丙交酯。
通过式(11)的稀释剂单体的开环聚合形成的第二重复单元具有式(12)：
其中Q4、Q5、w和w'为如上在式(11)下所定义的，并且如所示地对骨架碳和氧进行编号。该第二重复单元具有两个骨架酯基团。
式(11)的稀释剂单体的实例包括表5的化合物。
表5
以上的环状羰基单体可通过从溶剂例如乙酸乙酯中重结晶或者通过其它已知的纯化方法进行纯化，尤其关注从所述单体中除去尽可能多的水。所述单体的水分含量可具有以单体的重量计1-10,000ppm、1-1,000ppm、1-500ppm和最特别地1-100ppm的值。
用在ROP中的环状羰基单体、第一重复单元和/或第二重复单元可为立体规整的或非立体规整的。立体规整的单体和/或立体规整的重复单元i)具有不可重合的镜像且ii)包括一个或多个不对称的四价碳(即四面体的sp3碳)。基于Cahn-Ingold-Prelog(CIP)对称规则将各不对称的四价碳归属为R或S对称。例如，如果立体规整的重复单元具有一个不对称的四价碳，则该立体规整的重复单元可基本上作为R立体异构体或者基本上作为S立体异构体而存在，这意味着立体异构体可以90％-100％、94％或更大、或更特别地98％-100％的立体异构体纯度存在。在另一实例中，如果立体规整的重复单元具有两个不对称的四价碳，则该立体规整的重复单元可基本上作为R,R立体异构体、基本上作为R,S立体异构体、基本上作为S,S立体异构体或基本上作为S,R立体异构体而存在。
ROP加速剂
ROP聚合可在任选的加速剂、特别是氮碱的存在下进行。示例性的氮碱加速剂列举于下并包括吡啶(Py)、N,N-二甲基氨基环己烷(Me2NCy)、4-N,N-二甲基氨基吡啶(DMAP)、反式1,2-双(二甲基氨基)环己烷(TMCHD)、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)、1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯(TBD)、7-甲基-1,5,7-三氮杂双环[4.4.0]癸-5-烯(MTBD)、(-)-金雀花碱、(Sp)1,3-双(2-丙基)-4,5-二甲基咪唑-2-亚基(Im-1)、1,3-双(2,4,6-三甲基苯基)咪唑-2-亚基(Im-2)、1,3-双(2,6-二异丙基苯基(咪唑-2-亚基(Im-3)、1,3-双(1-金刚烷基)咪唑-2-亚基(Im-4)、1,3-二异丙基咪唑-2-亚基(Im-5)、1,3-二叔丁基咪唑-2-亚基(Im-6)、1,3-双(2,4,6-三甲基苯基)-4,5-二氢咪唑-2-亚基(Im-7)、1,3-双(2,6-二异丙基苯基)-4,5-二氢咪唑-2-亚基、1,3-双(2,6-二异丙基苯基)-4,5-二氢咪唑-2-亚基(Im-8)或其组合，如表6中所示。
表6
在一种实施方式中，所述加速剂具有各自能够作为路易斯碱参与的两个或三个氮，如例如在结构(-)-金雀花碱中那样。较强的碱通常改善聚合速率。ROP条件
所述开环聚合优选地在约15℃-约50℃和甚至更特别地20℃-30℃的温度进行。反应时间随溶剂、温度、搅动速率、压力和装备而变化。通常，所述聚合在1-100小时内完成。
所述ROP反应优选地在溶剂的情况下进行。示例性的溶剂包括二氯甲烷、氯仿、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、三氟甲苯、石油醚、乙腈、戊烷、己烷、庚烷、2,2,4-三甲基戊烷、环己烷、二乙醚、叔丁基甲基醚、二异丙基醚、二氧杂环己烷、四氢呋喃或包括前述溶剂之一的组合。合适的单体浓度为每升约0.1-5摩尔、和更特别地每升约0.2-4摩尔。
ROP聚合使用干燥的惰性气氛(例如氮气或氩气)并且在100MPa-500MPa(1atm-5atm)的压力下、更典型地在100MPa-200MPa(1atm-2atm)的压力下进行。在所述反应完成时，可使用减压除去溶剂。
所述催化剂和所述加速剂可为相同的材料。例如，一些开环聚合可使用单独的1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)在不存在另外的催化剂或加速剂的情况下进行。
所述催化剂优选地以约0.2-20摩尔％、0.5-10摩尔％、1-5摩尔％或1-2.5摩尔％的量存在，基于环状羰基单体的总摩尔数。
所述氮碱加速剂当使用时优选地以0.1-5.0摩尔％、0.1-2.5摩尔％、0.1-1.0摩尔％或0.2-0.5摩尔％的量存在，基于环状羰基单体的总摩尔数。如上所指出的，在一些情形中，所述催化剂和所述氮碱加速剂取决于特定的环状羰基单体可为相同的化合物。
引发剂的量基于每个亲核引发剂基团的当量分子量而计算。该引发剂基团优选地以0.001-10.0摩尔％、0.1-2.5摩尔％、0.1-1.0摩尔％和0.2-0.5摩尔％的量存在，基于环状羰基单体的总摩尔数计。例如，如果所述引发剂的分子量为100g/摩尔且所述引发剂具有2个羟基，则每个羟基的当量分子量为50g/摩尔。如果所述聚合要求每摩尔环状羰基单体5摩尔％羟基，则引发剂的量为每摩尔环状羰基单体0.05x 50＝2.5g。
所述催化剂可通过选择性的沉淀或者在固体负载的催化剂的情形中简单地通过过滤而除去。所述嵌段共聚物可以大于或等于0wt％(重量百分比)的量包含残余催化剂，基于亲水性聚合物和残余催化剂的总重量。
氨基醇
通过ROP形成的初始聚合物或封端的初始聚合物用氨基醇进行处理，从而形成亲水性聚合物。所述氨基醇包括1-4个碳和1个或多个羟基。特别优选的氨基醇包括：
(2-氨基乙醇)，
(3-氨基-1-丙醇)，
(1-氨基-2-丙醇)，
(2-氨基-1-丁醇)，
(丝氨醇，2-氨基-1,3-丙二醇)，和
(3-氨基-1,2-丙二醇)。
氨基醇可为立体规整的或非立体规整的。氨基醇可单独地或组合使用。在一种实施方式中，氨基醇为丝氨醇(2-氨基-1,3-丙二醇)。
平均分子量
亲水性聚合物优选地具有约1500或更大,更优选地约1500-约50,000和最优选地约5000-约20,000的数均分子量Mn。在一种实施方式中，亲水性聚合物具有约5000-约10,000的数均分子量Mn。
亲水性聚合物可具有1.01-2.0、更优选地1.01-1.30和甚至更优选地1.01-1.25的多分散指数(PDI)。
封端剂
初始聚合物和/或亲水性聚合物可进一步用封端剂进行处理以防止进一步的链生长和使反应性端基稳定以抵抗不希望的副反应(例如断链)。封端剂包括例如用于将末端羟基转化成酯的材料，例如羧酸酐、羧酸酰氯或反应性酯(例如对硝基苯基酯)。在一种实施方式中，所述封端剂为将反应性羟基端基转化为乙酸酯基团的乙酸酐。所述封端剂还可包括变成结合到经开环的聚合物链的末端端基的生物活性部分。
在一种实施方式中，亲水性聚合物具有能够引发开环聚合的活性端基(即未封端的)。
细胞毒性
单独的亲水性聚合物通常是无细胞毒性的。例如，在直至200mg/L的聚合物浓度下，人胚肾细胞HEK293的细胞存活率可在80％-100％的范围内。担载聚合物(loadedpolymer)
还公开用于医疗处理的组合物(本文中也称为"担载聚合物")，其包括所公开的聚合物和治疗剂。亲水性聚合物可充当治疗剂的载体，所述治疗剂可通过非共价相互作用(例如氢键键合、疏水性相互作用)和/或共价键结合到亲水性聚合物。亲水性聚合物可充当治疗剂在水性混合物中的分散助剂。
所述组合物可在血流中和/或细胞内释放所述治疗剂。
所述组合物可处于水分散性粒子的形式。该粒子可具有约10nm-约500nm、更优选地10nm-约200nm的通过动态光散射测量的平均粒度。所述粒子可进一步包含水。
所述组合物可以大于0重量百分比(wt％)的量和更特别地以约0.1wt.％-15wt％的量包括所述治疗剂，基于组合物的总的干重量。
所述治疗剂可为能够与所公开的亲水性聚合物形成可逆的复合物(即通过非共价相互作用)和/或加合物(即通过共价相互作用)的任何合适的治疗剂，其中所述复合物和/或加合物能够实现所述治疗剂的受控释放。非限制性的治疗剂包括DNA、基因、肽、蛋白质、酶、类脂、磷脂和核苷酸)、天然的或合成的有机化合物(例如药物、染料、合成的聚合物、低聚物和氨基酸)、无机材料(例如金属和金属氧化物)、前述的放射性变体、和前述的组合。在一种实施方式中，所述治疗剂为药物和/或基因。
所述治疗剂在诱发期望的医疗响应方面是有效的。非限制的期望的医疗响应包括一种细胞类型相对于另一细胞类型的化学结构和/或活性的选择性变更。作为实例，一种期望的化学结构变化可为将基因并入到细胞的DNA中。期望的活性变化可为转染的基因通过细胞的表达。另一种期望的细胞活性变化可为期望的激素或酶的诱发产生。替代地，期望的活性变化可为一种细胞类型相对于另一细胞类型的选择性死亡。例如，所述治疗剂可选择性地杀死细菌、将病毒灭活和/或杀死肿瘤细胞。对由所述治疗剂导致的细胞活性的相对变化不设限制，只要该变化是期望的和有用的。而且，对所述治疗剂不设限制，只要该治疗剂诱发医疗上有用的响应。
非限制的示例性市售药物包括13-反式-视黄酸、2-CdA、2-氯脱氧腺苷、5-阿扎胞苷、5-氟脲嘧啶、5-FU、6-巯基嘌呤、6-MP、6-TG、6-硫鸟嘌呤、白蛋白紫杉醇(Abraxane)、放线菌素-D、 阿地白介素、阿仑单抗、ALIMTA、阿利维A酸、全反式维甲酸、α干扰素、六甲蜜胺、氨甲喋呤、氨磷丁、氨鲁米特、阿那格雷、阿纳托唑、阿糖胞苷、Ara-C、砒霜、天门冬酰胺酶、ATRA、阿扎胞苷、BCG、BCNU、苯达莫司汀、贝伐单抗、贝沙罗汀、比卡鲁胺、BiCNU、博来霉素、硼替佐米、白消安、C225、甲酰四氢叶酸钙、 喜树碱-11、卡培他滨、CaracTM、卡铂、卡莫司汀、卡莫司汀片、CC-5013、CCI-779、CCNU、CDDP、CeeNU、西妥昔单抗、瘤可宁、顺铂、嗜橙菌因子、克拉屈滨、可的松、CPT-11、环磷酰胺、环孢菌素(免疫抑制剂，其一般在器官移植之后向患者终生给予)、阿糖胞苷、阿糖胞苷脂质体、氮烯唑胺、地西他滨、放线菌素、达依泊汀α、达沙替尼、道诺霉素、道诺红菌素、盐酸道诺红菌素、道诺红菌素脂质体、地卡特隆、地西他滨、地尼白介素(Denileukin Diftitox)、DepoCytTM、地塞米松、醋酸地塞米松、地塞米松磷酸钠、氟美松(Dexasone)、右丙亚胺、DHAD、DIC、德沙美松(Diodex)、多西他赛、阿霉素(Doxorubicin)、阿霉素脂质体、DroxiaTM、DTIC、 EligardTM、EllenceTM、EloxatinTM、表柔比星(Epirubicin)、α依泊汀、西妥昔单抗(Erbitux)、埃罗替尼(Erlotinib)、欧文氏菌L-天冬酰胺酶、雌莫司汀(Estramustine)、阿米福汀(Ethyol)、依托泊苷(Etoposide)、磷酸依托泊苷、依维莫司、依西美坦、非格司亭(Filgrastim)、非那雄胺(用于毛发生长)、氟尿苷(Floxuridine)、氟达拉滨、氟脲嘧啶、氟脲嘧啶(乳膏)、氟羚甲基睾丸素、氟他胺(Flutamide)、亚叶酸、氟维司群、G-CSF、吉非替尼(Gefitinib)、吉西他滨(Gemcitabine)、吉妥单抗(Gemtuzumab ozogamicin)、健择、GleevecTM、Wafer、GM-CSF、戈舍瑞林(Goserelin)、粒细胞-菌落刺激因子、粒细胞巨噬细胞菌落刺激因子、氟甲强的松龙(Hexadrol)、六甲基蜜胺、HMM、Hydrocort氢化可的松、氢化可的松磷酸钠、氢化可的松琥珀酸钠、磷酸氢可待酮、羟基脲、替伊莫单抗(Ibritumomab)、Ibritumomab Tiuxetan伊达比星(Idarubicin)、IFN-α异环磷酰胺、IL-11IL-2甲磺酸伊马替尼、咪唑甲酰胺干扰素α、干扰素α-2b(PEG缀合物)、白细胞介素-2、白细胞介素-11、Intron(干扰素α-2b)、伊立替康、异维A酸、伊沙匹隆、IxempraTM、K肾上腺素(t)、拉帕替尼、L-天冬酰胺酶、LCR、来那度胺、来曲唑、亚叶酸、留可然、LeukineTM、亮丙瑞林、长春新碱(Leurocristine)、LeustatinTM、Liposomal Ara-C、Liquid洛莫司汀、L-PAM、L-肌糖、Lupron地塞米松眼药膏(Maxidex)、甲二氯二乙胺、盐酸甲二氯二乙胺、 甲地孕酮(Megestrol)、醋酸甲地孕酮、美法仑(Melphalan)、巯基嘌呤、美司钠(Mesna)、MesnexTM、氨甲喋呤、氨甲喋呤钠、甲基强的松龙(methylprednisolone)、丝裂霉素(Mitomycin)、丝裂霉素-C、米托蒽醌(Mitoxantrone)、MTC、MTX、MustineMylocelTM、奈拉滨、NeulastaTM、安得乐、氮芥、奥曲肽、醋酸奥曲肽、OnxalTM、奥普瑞白介素(Oprevelkin)、奥沙利铂、紫杉醇(特素，paclitaxel)、紫杉醇结合蛋白、氨羟二磷酸二钠、帕尼单抗(Panitumumab)、 PEG干扰素、天门冬酰胺酶、聚乙二醇非格司亭(Pegfilgrastim)、PEG-INTRONTM、PEG-L-天冬酰胺酶、PEMETREXED、喷司他丁、苯丙氨酸氮芥、泼尼松龙、泼尼松、甲苄肼、卡莫司汀植入膜剂(Prolifeprospan20with Carmustine Implant)、雷洛昔芬、 利妥昔单抗、(干扰素α-2a)盐酸柔红霉素(Rubidomycin hydrochloride)、Sandostatin沙格司亭(Sargramostim)、索拉非尼(Sorafenib)、SPRYCELTM、螺内酯、STI-571、链脲菌素(Streptozocin)、SU11248、舒尼替尼(Sunitinib)、他莫昔芬(Tamoxifen)、 替莫唑胺、替西罗莫司(Temsirolimus)、替尼泊甙(Teniposide)、TESPA、沙利度胺(Thalidomide)、硫鸟嘌呤、Thioguanine硫代磷酰胺、塞替派(Thiotepa)、托泊替康、托瑞米芬、托西莫单抗、群司珠单抗、维A酸、TrexallTM、TSPA、VCR、VectibixTM、ViadurTM、长春碱、硫酸长春碱、Vincasar长春花新碱(Vincristine)、温诺平(Vinorelbine)、酒石酸温诺平(Vinorelbine tartrate)、VLB、VM-26、伏立诺他(Vorinostat)、VP-16、ZevalinTM、 唑来膦酸、伏立诺他胶囊(Zolinza)和择泰(Zometa)。
刚性疏水性药物(具有所示的立体化学)的非限制性实例包括抗肿瘤药物紫杉醇(PTX)：
抗肿瘤药物阿霉素(DOX)：
免疫抑制药物环孢霉素A(CYC)：
和
毛发生长药物螺内酯(SPL)：
所述治疗剂可单独地或以组合使用。
还公开了一种担载聚合物的形成方法，其包括i)形成包括水和所公开的亲水性聚合物的第一混合物，ii)形成包括治疗剂和选自有机溶剂、水及其组合的溶剂的第二混合物，iii)将第一混合物和第二混合物合并，从而形成第三混合物，和iv)从第三混合物中除去有机溶剂，从而形成作为包括通过非共价的和/或共价的相互作用结合的亲水性聚合物和治疗剂的分散粒子的担载聚合物。
可使用透析膜系统将第三混合物相对于去离子水进行透析而除去所述有机溶剂。
示例性的有机溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、叔丁基醇、丙酮、2-丁酮、二甲氧基乙烷、二甘醇二甲醚、二乙醚、甲基叔丁基醚、二氯甲烷、乙酸乙酯、乙二醇、甘油、二甲亚砜、二甲基甲酰胺、乙酸、四氢呋喃(THF)和二氧杂环己烷。
担载聚合物可包含约50.0wt％-约99.9wt％的量的亲水性聚合物和约50.0wt％-约0.1wt％的量的治疗剂，各自基于担载聚合物的总的干重量。
担载聚合物的粒子可具有10nm-500nm、更优选地10nm-250nm和最优选地25nm-200nm的通过动态光散射测量的平均粒度(圆形横截面直径)。对于前述的粒度，所述水溶液可具有4.5-8.0、更特别地5.0-8.0或甚至更特别地7.0-8.0的pH。
工业适用性
包括所公开的亲水性聚合物和治疗剂的担载聚合物组合物可用于人和/或非人医疗处理。该组合物可以粉剂、丸剂、液体溶液、糊剂和/或凝胶的形式给药。该组合物可用作药物。该组合物可局部地、口服地、作为栓剂和/或通过注射(包括静脉内注射)给药。该组合物可还包括水且具有稳定的水分散体的形式。
方法包括使细胞与担载聚合物接触，从而杀死该细胞。在一种实施方式中，所述细胞为微生物。在另一实施方式中，所述细胞为癌细胞。
抗菌组合物包括担载聚合物，其包括所公开的亲水性聚合物和抗菌剂。可将所述抗菌组合物施加到人和/或非人动物组织，其包括哺乳动物和/或非哺乳动物的动物组织。概括性术语“动物组织”包括创伤组织、灼伤组织、皮肤、内脏组织、血液、骨骼、软骨、牙齿、毛发、眼睛、鼻面、口面、其它体腔表面和任何细胞膜表面。在一种实施方式中，方法包括使动物组织与所述担载聚合物接触，从而杀死细菌。该细菌可为革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、酵母和/或真菌。
所述抗菌组合物可以粉剂、丸剂和/或作为自由流动的液体施用的水性混合物、喷剂、乳膏、可注射的混合物和/或凝胶的形式使用。用途包括用于如下的消毒剂：手、皮肤、毛发、骨骼、耳朵、眼睛、鼻子、喉咙、内组织、伤口和牙齿(例如作为嗽口水)。另外的其它用途包括用于制品例如医疗器械的消毒剂。医疗器械包括药签、导管、缝合线、支架、便盆、手套、面罩、吸收垫、吸收性服装，内部吸收装置、和可插入的机械装置。
所述抗菌组合物对于接触动物组织和/或动物液体的住所、商场和尤其是医院的表面进行消毒也是有吸引力的。示例性的住所和商业建筑的表面包括地板、窗户表面、床表面、空调表面、浴室表面、栏杆表面、厨房表面和墙壁表面。其它制品包括医疗器械、衣物、服装和非医疗装备。制品的表面可包括材料，例如木材、纸、金属、布、塑料、橡胶、玻璃、油漆、皮革或其组合。在一种实施方式中，方法包括使制品的表面与担载聚合物组合物接触，从而对所述表面进行消毒。在另一实施方式中，方法包括使制品的表面与所述组合物的水性混合物接触。
以下实施例对亲水性聚合物的制备进行阐述。
实施例
在以下实施例中使用的材料列举在表7中。
表7
在本文中，Mn为数均分子量，Mw为重均分子量，且MW为一个分子的分子量。
单体合成
MTC-C6F5具有以下结构：
MTC-C6F5是使用由Sanders等人的“A Simple and Efficient Synthesis ofFunctionalized Cyclic Carbonate Monomers Using a Versatile PentafluorophenylEster Intermediate”,Journal of the American Chemical Society,2010,132,第14724-14726页所描述的工序而制造的。
BnMPA具有以下结构：
BnMPA和其它环状碳酸酯单体可根据方案4由2,2-双(羟甲基)丙酸(BisMPA)制备。
方案4
可使用已知方法将BisMPA转化(i)为苄基酯BnMPA。BnMPA与三光气的反应(ii)产生环状羰基单体MTCOBn。MTCOBn的脱苄基反应(iii)产生5-甲基-5-羧基-1,3-二氧杂己烷-2-酮(MTCOH)。对于由MTCOH形成酯，示出了两种路径。在第一种路径(iv)中，MTCOH用合适的羧基活化剂例如二环己基碳二亚胺(DCC)处理，其与ROH反应而以单一步骤形成MTCOR。替代地，MTCOH可首先转化(v)成酰基氯MTCCl，随后在碱的存在下用ROH处理(vi)MTCCl以形成MTCOR。两种路径均是说明性的并且不意图为限制性的。以下条件对于方案4中所示的反应是典型的：(i)苄基溴(BnBr)，KOH，DMF，100℃，15小时，62％的BnMPA产率；(ii)三光气，吡啶，CH2Cl2，-78℃至0℃，95％的MTCOBn产率；(iii)Pd/C(10％)，H2(3atm)，EtOAc，室温，24小时，99％的MTCOH产率；(iv)ROH，DCC，THF，室温，1-24小时；(v)(COCl)2，THF，室温，1小时，99％的MTCCl产率；(vi)ROH，NEt3，室温，3小时生成MTCOR。
MTCOEt(MW 188.2)具有结构
使用以上方案4，用乙醇处理MTCCl以形成MTCOEt。MTCOEt用作用于稀释效果和用于向嵌段聚合物引入疏水性嵌段的非官能对应物。
聚合
实施例1.使用二醇引发剂BnMPA制备五氟苯基酯聚合物P-1。
在充氮气的手套箱中，将2,2-双(羟甲基)丙酸苄基酯引发剂(BnMPA，0.0204g，0.91mmol)和MTC-C6F5单体(0.59g，1.82mmol)溶解在二氯甲烷(12mL)中。加入催化剂三氟甲磺酸(0.069g，0.46mmol)，并且将反应混合物在室温下搅拌过夜。将粗聚合物溶液沉淀到己烷中，从而生成白色固体。根据使用THF作为洗脱剂的GPC，Mn＝6200，PDI＝1.15，聚合度(DP)＝20(在以上反应中m＝20)。图1为P-1的1H NMR谱图。对于这些材料，引发剂链段的苄基峰(未示出)在与CDCl3峰相同的区域中。1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ4.48(s，4H，CH2)，1.51(3H，CH3)。
P-1具有两个从源自二醇引发剂的链段(引发剂链段)发出的聚合物支链。所述聚合物支链各自基本上由通过MTC-C6F5的ROP形成的重复单元的均聚物链组成。各均聚物链的第一末端重复单元连接到所述引发剂链段。各均聚物链的第二末端重复单元具有能够引发另一ROP的羟基。
实施例2.由单醇引发剂3-丁炔-1-醇制备二嵌段五氟苯基酯聚合物P-3
该反应在单一容器中进行。在充氮气的手套箱中，将3-丁炔-1-醇引发剂(0.085g，0.12mmol)和MTC-C6F5单体(1.98g，6.06mmol)溶解在二氯甲烷(8mL)中。加入催化剂三氟甲磺酸(0.045g，0.30mmol)，并且将反应混合物在室温下搅拌过夜。反应转化率通过1H-NMR检查，并且显示接近于完全转化。向所述反应加入MTCOEt单体(0.57g，3.03mmol)。所述反应在室温下搅拌并在73％转化率时停止。将粗聚合物沉淀到己烷中，从而生成白色固体P-3。1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ4.48(s，CH2聚(MTC-OC6F5)，4H)，4.26(m，CH2聚(MTC-氧乙基)，4H)，4.20(m，CH2CH3聚(MTC-氧乙基)，2H)，1.51(s，CH3，3H)聚(MTC-OC6F5)，1.26(m，CH3聚(MTC-氧乙基)，3H)，1.26(m，CH2CH3聚(MTC-氧乙基)，3H)。
未分离的中间聚合物P-2具有一个连接到源自单醇引发剂3-丁炔-1-醇的引发剂链段的聚合物支链。该聚合物支链基本上由通过MTC-C6F5的ROP形成的重复单元的均聚物链组成。均聚物链的第一末端重复单元连接到引发剂链段。均聚物链的第二末端重复单元具有能够引发另一ROP的羟基。引发剂链段也为聚合物支链端基。
所分离的聚合物P-3也具有一个连接到源自单醇引发剂3-丁炔-1-醇的引发剂链段的聚合物支链。该引发剂链段也为聚合物支链的端基。该聚合物支链基本上由通过MTC-C6F5的第一ROP和相继的MTCOEt的第二ROP形成的二嵌段共聚物链组成。二嵌段共聚物链包含源自MTC-C6F5的第一亲水性嵌段和源自MTCOEt的疏水性第二嵌段。第一嵌段的第一末端重复单元连接到引发剂链段。第一嵌段的第二末端重复单元连接到第二嵌段的第一末端重复单元。第二嵌段的第二末端重复单元包含能够引发另一ROP的羟基。
实施例3.二嵌段五氟苯基酯聚合物P-4的制备。
P-4根据实施例2的工序而制备，不同点在于源自MTCOEt的嵌段的尺寸。所使用的量如下：将3-丁炔-1-醇引发剂(0.0085g，0.12mmol)和MTC-C6F5单体(1.98g，6.06mmol)溶解在二氯甲烷(8mL)中，催化剂为三氟甲磺酸(0.046g，0.30mmol)，且将MTC-OEt单体(0.34g,1.82mmol)溶解在二氯甲烷(12mL)中。MTC-OEt聚合在66.5％转化率时停止。1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ4.48(s，CH2聚(MTC-OC6F5)，4H)，4.26(m，CH2聚(MTC-氧乙基)，4H)，4.20(m，CH2CH3聚(MTC-氧乙基)，2H)，1.51(s，CH3，3H)聚(MTC-OC6F5)，1.26(m，CH3聚(MTC-氧乙基)，3H)，1.26(m，CH2CH3聚(MTC-氧乙基)，3H)。
实施例4.使用单醇引发剂苄基醇制备五氟苯基酯均聚物P-5。
在充氮气的手套箱中，将苄基醇(0.05g，0.46mmol)和MTC-C6F5单体(3.02g，9.25mmol)溶解在二氯甲烷(12mL)中。加入催化剂三氟甲磺酸(0.069g，0.46mmol)，并且将反应混合物在室温下搅拌过夜。将粗聚合物溶液沉淀到己烷中，从而生成白色固体P-5。根据使用THF作为洗脱剂的GPC，Mn＝6200，PDI＝1.15，DP＝20(在以上反应中m＝20)。1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ4.48(s，4H，CH2)，1.51(3H，CH3)。
酰胺官能化
实施例5.酰胺聚合物A-1的制备。
将P-1(200mg,0.6132mmol重复单元)溶解到乙腈(1mL)中。将2-氨基乙醇(0.0393g,0.6438mmol)和三乙基胺(0.0651g,0.6438mmol)溶解到乙腈(1mL)中，并且滴加到所述聚合物溶液中。白色沉淀物开始形成。加入DMF(1mL)而产生澄清溶液。将所述反应再搅拌两小时，并且将粗的A-1沉淀到二乙醚中。收取白色固体并且通过使用DMF作为洗脱剂的GPC对其进行分析(参见以下表8)。1H NMR(400MHz，D2O)：δ4.23(s，4H，CH2)，3.53(2H，CH2OH)，3.26(t，2H，NHCH2)，1.19(s，3H，CH3)。
实施例6-10.酰胺聚合物A-2至A-6的制备。这些聚合物使用实施例5的总体工序和以下表8中列举的氨基醇由P-1制备。图2为A-3(实施例7)的1H NMR谱图。以下为实施例6-9的在D2O中获得的400MHz 1H NMR峰归属：
实施例6：δ4.20(s,4H,CH2),3.51(t,2H,CH2OH),3.20(t,2H,NHCH2),1.62(t,2H,CH2CH2CH2),1.18(s,3H,CH3)；
实施例7：δ4.22(s,4H,CH2),3.8(q,1H,CHOH),3.15(d,2H,NHCH2),1.19(s,3H,CH3),1.03(t,2H,CHCH3)；
实施例8：δ4.57(m,1H,NHCH),4.19(s,4H,CH2),3.64,3.23(m,2H,CH2OH),1.58,1.28(m,2H,CH2CH3),1.19(s,3H,CH3),1.03(t,2H,CHCH3)；和
实施例9：δ4.23(s,4H,CH2),3.94(d,1H,NHCH),3.56(t,2H,CH2OH),1.21(s,3H,CH3)。
表8总结了五氟苯基酯聚合物P-1和酰胺聚合物A-1至A-6的结构和性质。表8的R'基团指的是式(13)的以下结构的R'：
表8的R'基团的带星号的键连接到酰胺氮。聚合度m也列举在表8中。
表8
还通过凝胶渗透色谱法(GPC)分析表8的聚合物P-1以及包含酰胺的聚合物A-1至A-3和A-5以确定在酰胺形成期间是否存在骨架的任何降解。如由图3中的DMF GPC迹线所显示的，不存在峰变宽且不存在聚合物分子量的显著下降。
为了测定聚合物的水溶性，将纯化的聚合物放置在小瓶中，并且加入水以溶解包含酰胺的聚合物。用2-氨基丁醇制备的A-4(实施例7)具有有限的水溶性，但是全部其它的包含酰胺的聚合物(A-1、A-2、A-3、A-5和A-6)是完全水溶性的。
实施例11-20.二嵌段聚合物D-1至D-10的制备。这些聚合物使用实施例4的总体工序和以下表9中列举的氨基醇由P-3(实施例2)或P-4(实施例3)制备。
表9总结了二嵌段共聚物D-1至D-10以及前体聚合物P-3和P-4的性质。表9的下标m和n以及表9的R'基团分别是指式(14)的结构的m、n和R'：
表9的R'基团的带星号的键连接到酰胺氮。
表9
a GPC在THF中运行，所有其它的在DMF中运行
ND＝未测定
实施例21-25.酰胺均聚物A-7至A-11的制备。这些聚合物使用实施例5的总体工序和以下表10中列举的氨基醇由P-5制备。以下是实施例21至25的在D2O中获得的400MHz 1HNMR峰归属：
实施例21：δ4.23(s，4H，CH2)，3.53(2H，CH2OH)，3.26(t，2H，NHCH2)，1.19(s，3H，CH3)；
实施例22：δ4.20(s，4H，CH2)，3.51(t，2H，CH2OH)，3.20(t，2H，NHCH2)，1.62(t，2H，CH2CH2CH2)，1.18(s，3H，CH3)；
实施例23：δ4.22(s，4H，CH2)，3.8(q，1H，CHOH)，3.15(d，2H，NHCH2)，1.19(s，3H，CH3)，1.03(t，2H，CHCH3)；
实施例24：δ4.23(s，4H，CH2)，3.94(d，1H，NHCH)，3.56(t，2H，CH2OH)，1.21(s，3H，CH3)；和
实施例25：δ4.19(m，4H，CH2)，3.66(m，1H，CHOH)，3.37(dm，2H，NHCH2)，1.19(s，3H，CH3)，1.03(t，2H，CHCH3)。
表10总结了五氟苯基酯聚合物P-5和酰胺聚合物A-7至A-11的结构和性质。表10的R'基团是指式(15)的R'基团：
表10中R'基团带星号的键连接到酰胺氮。聚合度m也列举在表10中。
表10
a GPC在THF中运行，所有其它的在DMF中运行
ND＝未测定
细胞存活率
细胞存活率研究使用表8的包含酰胺的聚合物和HEK293细胞进行。使用5,000Da和10,000Da的两种PEG均聚物作为对照。
将HEK293细胞在供有10％胎牛血清(FBS)和1％青霉素-链霉素的RPMI-1640中培养。将HEK293细胞以10,000个细胞/孔的密度接种到96-孔板上。将所述细胞在37℃、5％CO2下进行培养。在24小时之后，将所述培养基替换为包含不同浓度的聚合物的新鲜培养基。在48小时的培养之后，使用100微升新鲜培养基和20微升5mg/mL的MTT溶液替换所述样品培养基。在4小时的培养之后，除去培养基，并且向各孔加入DMSO(150微升)以溶解甲臜晶体。用微板读数仪(Power-Wave X,Bio-tek Instruments,U.S.A.)测量各孔的吸光度，其为550nm下的吸光度扣除690nm下的吸光度。结果表示为空白对照的吸光度的百分比。
如图4-9(分别对于A-1、A-3、A-2、A-4、A-5和A-6)中所示，只有用2-氨基-1-丁醇取代的聚合物(A-4)具有下降到低于80％的细胞存活率。所有其它的聚合物是无毒的，显示出与PEG 5kDa(图10)和PEG 10kDa(图11)相当的毒性概况。
小鼠静脉内LD50研究
随机地选择雌性Balb/c小鼠(19-21g)并将其在笼子中保持至少5日以容许对实验室条件的适应。将所述小鼠在试验之前禁食12小时。所述聚合物的剂量为500mg/kg。将聚合物以50mg/mL的浓度溶解在灭菌的盐水中用于注射并经由静脉内注射而给药。首先将聚合物溶液给予一只小鼠。如果第一只小鼠在48小时之后存活，则进一步将两只另外的小鼠用于所述试验。在注射之后，对所有动物在最初的4小时每30分钟进行观察和之后每日进行观察，总共14日。
用丝氨醇取代的表8的包含酰胺的聚合物A-5(实施例8)的初步动物数据表明该聚合物在>500mg/kg的浓度下是无毒的。
聚合物隐身
一种确定聚合物体系是否具有隐身特性的方法是检查包含该聚合物的血清溶液的稳定性。可使用动态光散射随时间测量在血清中形成的粒子的尺寸。如果初始粒度随时间保持恒定(即血清溶液随时间未显示不可接受的絮凝)，则可认为所述聚合物具有隐身特性。合成聚合物和/或血清组分可絮凝。
将表8和表9的包含酰胺的聚合物溶解在包含10％FBS的磷酸盐缓冲盐水(PBS)中。各聚合物的浓度为500mg/L。血清溶液的时间依赖性粒度使用装备有He-Ne激光束的Zetasizer 3000HAS(Malvern Instrument Ltd.,Malvern,UK)在658nm下通过动态光散射(散射角：90°)分析24小时的时间段或48小时的时间段。各样品测量3次，并且获得平均粒度。所述粒度作为以纳米计的平均圆直径报道。
图12为显示表10的若干种聚合物在PBS/10％FBS中的作为时间函数的粒度行为的图。使用PEG 2kDa和10％血清作为对照。对于各样品，粒度在24小时的时间段内保持恒定，这表明聚合物A-7、A-8、A-9、A-10和A-11未导致絮凝。对于各样品所观察到的平均粒度在10nm-15nm范围内。
图13为显示表9的以下二嵌段聚合物在PBS/10％FBS中的作为时间函数的粒度行为的图：D-3(源自3-氨基丙醇，m＝50，n＝20)，D-4(源自3-氨基丙醇，m＝50，n＝10)，D-5(源自1-氨基-2-丙醇，m＝50，n＝20)，D-7(源自丝氨醇，m＝50，n＝20)，和D-8(源自丝氨醇，m＝50，n＝10)。对于这些聚合物，没有观察到低于8小时的显著絮凝。使用D-3和D-7获得的平均粒度在第一个24小时内在约10nm-20nm范围内，之后在48小时时分别上升到约110nm和约30nm。使用D-8获得的平均粒度在8小时内在约10nm-20nm范围内，之后在48小时时上升到约170nm。使用D-4获得的平均粒度在第一个24小时内在75nm和约30nm之间波动，之后在48小时时上升到约130nm。使用D-5获得的平均粒度在第一个3小时内在70nm和约20nm之间波动，之后直到48小时也保持在小于30nm。
图14为显示表9的以下二嵌段聚合物在PBS/10％FBS中的作为时间函数的粒度行为的图：D-1(源自2-氨基乙醇，m＝50，n＝20)，D-2(源自2-氨基乙醇，m＝50，n＝10)，D-6(源自1-氨基-2-丙醇，m＝50，n＝20)，D-9(源自(±)-3-氨基-1,2-丙二醇，m＝50，n＝20)和D-10(源自(±)-3-氨基-1,2-丙二醇，m＝50，n＝10)。使用D-1获得的平均粒度在第一个3小时上升到约100nm的平台，其延伸到48小时。使用D-2获得的平均粒度上升到约175nm的峰，其在48小时时降低到约150nm。使用D-6获得的平均粒度在1小时时上升到约325nm的峰，其之后在48小时时降低到约20nm。使用D-9获得的平均粒度在第一个3小时内上升到约120nm的平台，其延伸到48小时。使用D-10获得的平均粒度在第一个2小时内上升到约150nm的峰，其在48小时时降落到约130nm。
表8系列聚合物的粒度数据表明包含大多数的带有一个或两个羟基的不带电的亲水性重复单元的聚碳酸酯是无毒的并且在血清中拥有隐身性，其使这些聚合物作为疏水性治疗剂的分散剂是有吸引力的。可采用单醇、二醇或其混合物作为所述开环聚合的引发剂。亲水性碳酸酯重复单元各自具有其中酰胺羰基连接到聚合物骨架的酰胺侧链。所述酰胺侧链可包括3-5个碳、1个酰胺基团和1-2个羟基。优选地，所述酰胺侧链包括2个羟基亚甲基基团(*-CH2-OH)。
表9系列聚合物(其包括不带电的疏水性第二聚合物嵌段)的粒度数据表明这些聚合物也可用于相对于血清组分的隐身性。与D-9和D-10相比，对于D-7和D-8观察到较少的絮凝，这表明与包含一个羟基亚甲基基团和一个如下的羟基次甲基基团的二醇侧链相比，包含两个羟基亚甲基基团的侧链可与血清组分更相容：
因此，表9聚合物作为疏水性治疗剂(例如基因、蛋白质、肽、药物及其组合)的分散剂也是有吸引力的。亲水性重复单元可组合使用。疏水性重复单元也可组合使用。
在本文中使用的术语仅为了描述具体实施方式的目的且不意图为对本发明的限制。如在本文中使用的，单数形式“一个(种)(a，an)”和“所述(该)”也意图包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。将进一步理解，术语“包含”和/或“包括”当用在本说明书中时，表明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、和/或组分，但不排除存在或添加一种或多种另外的特征、整体、步骤、操作、元件、组分、和/或其集合。当一个范围被用于表示使用两个数值界限X和Y(例如，X ppm-Y ppm的浓度)的可能的值时，除非另外说明，否则所述值可为X、Y、或在X与Y之间的任何数。
已经为了说明和描述的目的提供了本发明的描述，但是其不意图为穷举性的或限于所公开的形式的发明。在不背离本发明的范围的情况下，许多修饰和变型对于本领域普通技术人员来说将是明晰的。选择和描述实施方式以最好地说明本发明的原理和它们的实际应用，且使本领域的其他普通技术人员能够理解本发明。

Claims (24)

1.一种聚合物，其包括式(1)的碳酸酯重复单元：
其中
R′为包括2-4个碳和1-2个羟基的一价基团，
R″为选自氢、甲基、乙基和丙基的一价基团，
所述聚合物是不带电的，且
所述聚合物能溶于水。
2.权利要求1的聚合物，其中R′选自
3.权利要求1或权利要求2的聚合物，其中所述聚合物具有约1500或更大的数均分子量(Mn)。
4.任一前述权利要求的聚合物，其中所述聚合物具有大于500mg/kg的小鼠静脉内LD50值。
5.任一前述权利要求的聚合物，其中按照ASTM D6400，所述聚合物是生物可降解的。
6.任一前述权利要求的聚合物，其中所述聚合物包括一个通过末端重复单元连接到具有结构I′-O-*的聚合物端基的聚合物支链，所述聚合物支链为所述碳酸酯重复单元的均聚物，并且I′包括1-20个碳。
7.权利要求6的聚合物，其中所述聚合物具有根据式(1a)的结构：
其中
m为具有大于1的平均值的数，
I′为包括1-20个碳的一价基团，
各R″为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，和
各R′为独立的一价基团，其选自：
8.权利要求1的聚合物，其中所述聚合物包括一个通过末端重复单元连接到具有结构I′-O-*的聚合物端基的聚合物支链，所述聚合物支链为所述碳酸酯重复单元和不带电的疏水性第二重复单元的无规共聚物，并且I′包括1-20个碳。
9.权利要求8的聚合物，其中所述聚合物为具有根据式(2)的结构的无规共聚物：
其中
m为具有大于1的平均值的数，
n为具有大于1的平均值的数，
各T′为包括1-6个碳的独立的一价基团，
各T″为选自包括1-30个碳的烷基和包括6-30个碳的芳基的独立的一价基团，
各R″为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，
I′为包括1-20个碳的一价基团，和
各R′选自：
10.权利要求1的聚合物，其中所述聚合物包括一个通过末端重复单元连接到具有结构I′-O-*的聚合物端基的聚合物支链，所述聚合物支链为包括连接到第二嵌段的第一嵌段的二嵌段共聚物，该第一嵌段包括所述碳酸酯重复单元，并且该第二嵌段包括不带电的疏水性第二重复单元。
11.权利要求10的聚合物，其中所述聚合物为具有根据式(3)的结构的二嵌段共聚物：
其中
m为具有大于1的平均值的数，
n为具有大于1的平均值的数，
I′为包括1-20个碳的一价基团，
各R″为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，
各T″为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，
各T′为选自包括1-30个碳的烷基和包括6-30个碳的芳基的独立的一价基团，且
各R′为独立的一价基团，其选自：
12.权利要求1的聚合物，其中所述聚合物包括两个聚合物支链，所述两个聚合物支链通过各自的末端重复单元连接到具有结构*-O-I″-O-*的二价连接基团，I″包括2-20个碳，且所述两个聚合物支链各自包括所述碳酸酯重复单元。
13.权利要求12的聚合物，其中所述聚合物具有根据式(4)的结构：
其中
m为具有大于1的平均值的数，
I″为包括2-20个碳的二价连接基团，和
各R″为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，且
各R′为独立的一价基团，其选自：
14.任一前述权利要求的聚合物，其中R″为甲基。
15.任一前述权利要求的聚合物，其中所述碳酸酯重复单元是立体规整的。
16.一种组合物，其包括：
权利要求1的聚合物；和
用于医疗处理的治疗剂，该治疗剂选自基因、蛋白质、肽、药物及其组合；
其中
所述聚合物和所述治疗剂通过非共价相互作用结合，
所述组合物能分散在水中作为具有约10nm-约500nm平均圆直径的粒子，且
所述组合物的水性混合物适合于静脉内注射。
17.权利要求16的组合物，其中所述聚合物具有根据式(4)的结构：
其中
m为具有大于1的平均值的数，
I″为包括2-20个碳的二价连接基团，和
各R″为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，和
各R′为独立的一价基团，其选自
且
所述聚合物能溶于水。
18.权利要求17的组合物，其中m具有约20-约50的平均值。
19.权利要求16的组合物，其中所述聚合物具有约5000-约10000的数均分子量(Mn)。
20.权利要求16的组合物，其中所述聚合物为具有根据式(3)的结构的二嵌段共聚物：
其中
m为具有大于1的平均值的数，
n为具有大于1的平均值的数，
I′为包括1-20个碳的一价基团，
各R″为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，
各T″为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，
各T′为选自包括1-30个碳的烷基和包括6-30个碳的芳基的独立的一价基团，和
各R′为独立的一价基团，其选自：
21.一种方法，其包括：
形成包括水和聚合物的第一混合物，所述聚合物包括式(1)的碳酸酯第一重复单元：
其中i)R′为包括2-4个碳和1-2个羟基的一价基团，ii)R″选自氢、甲基、乙基和丙基，和iii)所述聚合物能溶于水；
形成包括如下的第二混合物：i)溶剂，其选自有机溶剂、水、及其组合，
ii)用于医疗处理的治疗剂，该治疗剂选自基因、蛋白质、肽、药物及其组合；
将所述第一混合物和所述第二混合物合并，从而形成第三混合物；和
从所述第三混合物除去有机溶剂，从而形成包括通过非共价相互作用结合的所述聚合物和所述治疗剂的粒子，其中所述粒子能分散在水中，且所述粒子的水性混合物适合于静脉内注射。
22.权利要求21的方法，其中R′为
23.权利要求21的方法，其中所述聚合物具有根据式(4)的结构：
其中
m为具有大于1的平均值的数，
I″为包括2-20个碳的二价连接基团，
各R″为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，和
各R′为独立的一价基团，其选自
24.权利要求21的方法，其中所述聚合物为具有根据式(3)的结构的二嵌段聚合物：
其中
m为具有大于1的平均值的数，
n为具有大于1的平均值的数，
I′为包括1-20个碳的一价基团，
各R″为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，
各R′为选自氢、甲基、乙基和丙基的独立的一价基团，
各T″为选自包括1-30个碳的烷基和包括6-30个碳的芳基的独立的一价基团，和
各T′为独立的一价基团，其选自：
CN201580054431.9A 2014-10-06 2015-09-01 用于医疗应用的水溶性聚碳酸酯 Active CN107001603B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/506,733 2014-10-06
US14/506,733 US9469726B2 (en) 2014-10-06 2014-10-06 Water soluble polycarbonates for medical applications
PCT/IB2015/056639 WO2016055880A1 (en) 2014-10-06 2015-09-01 Water soluble polycarbonates for medical applications

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107001603A true CN107001603A (zh) 2017-08-01
CN107001603B CN107001603B (zh) 2018-12-25

Family

ID=55632015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580054431.9A Active CN107001603B (zh) 2014-10-06 2015-09-01 用于医疗应用的水溶性聚碳酸酯

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9469726B2 (zh)
EP (1) EP3204441B1 (zh)
JP (1) JP6720154B2 (zh)
CN (1) CN107001603B (zh)
DE (1) DE112015003925B4 (zh)
GB (1) GB2543222B (zh)
SG (1) SG11201703673WA (zh)
WO (1) WO2016055880A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111032729A (zh) * 2017-09-04 2020-04-17 国立大学法人东京农工大学 新型脂肪族聚碳酸酯
CN111471289A (zh) * 2020-06-15 2020-07-31 上海品诚控股集团有限公司 一种抗菌遮光pc卡基料组合物及其制备方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016139831A1 (ja) 2015-03-02 2016-09-09 国立大学法人東京農工大学 熱分解性バインダー
ES2823274T3 (es) 2016-04-01 2021-05-06 National Univ Corporation Tokyo Univ Of Agriculture And Technology Aglutinante pirolítico
CA3135351A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-08 Nof Corporation Branched degradable polyethylene glycol binder
JP7411188B2 (ja) * 2019-03-29 2024-01-11 日油株式会社 分岐型分解性ポリエチレングリコール誘導体

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050031575A1 (en) * 2001-12-31 2005-02-10 Stephen Brocchini Block copolymers
CN101544751A (zh) * 2009-03-30 2009-09-30 武汉大学 一种生物可降解的水溶性聚碳酸酯及其制备方法
CN101891732A (zh) * 2009-04-30 2010-11-24 国际商业机器公司 环状碳酸酯单体及其制备方法
US20110166250A1 (en) * 2006-11-21 2011-07-07 Abbott Laboratories Copolymers having zwitterionic moieties and dihydroxyphenyl moieties and medical devices coated with the copolymers
JP2013527280A (ja) * 2010-04-30 2013-06-27 インターナショナル ビジネス マシーンズ， コーポレーション ペンタフルオロフェニルエステルペンダント基を有するポリマー並びにその合成及び機能付与の方法（関連する出願の相互参照）

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1174019C (zh) 2002-04-30 2004-11-03 武汉大学 聚（2-取代基羰基-2-甲基三亚甲基碳酸酯）及其制备方法和用途
WO2008124634A1 (en) * 2007-04-04 2008-10-16 Massachusetts Institute Of Technology Polymer-encapsulated reverse micelles
US7951899B2 (en) 2008-08-15 2011-05-31 Polytechnic University Enzyme-catalyzed polycarbonate and polycarbonate ester synthesis
US8470891B2 (en) * 2009-12-23 2013-06-25 International Business Machines Corporation Biodegradable block polymers for drug delivery, and methods related thereto
WO2014133102A1 (ja) * 2013-02-27 2014-09-04 国立大学法人山形大学 抗血栓性材料としての生体親和性ポリマー及びその中間体として有用な環状カーボネート並びにその製造方法
US9717797B2 (en) 2013-12-05 2017-08-01 International Business Machines Corporation Polycarbonates bearing aromatic N-heterocycles for drug delivery

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050031575A1 (en) * 2001-12-31 2005-02-10 Stephen Brocchini Block copolymers
US20110166250A1 (en) * 2006-11-21 2011-07-07 Abbott Laboratories Copolymers having zwitterionic moieties and dihydroxyphenyl moieties and medical devices coated with the copolymers
CN101544751A (zh) * 2009-03-30 2009-09-30 武汉大学 一种生物可降解的水溶性聚碳酸酯及其制备方法
CN101891732A (zh) * 2009-04-30 2010-11-24 国际商业机器公司 环状碳酸酯单体及其制备方法
JP2013527280A (ja) * 2010-04-30 2013-06-27 インターナショナル ビジネス マシーンズ， コーポレーション ペンタフルオロフェニルエステルペンダント基を有するポリマー並びにその合成及び機能付与の方法（関連する出願の相互参照）

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111032729A (zh) * 2017-09-04 2020-04-17 国立大学法人东京农工大学 新型脂肪族聚碳酸酯
CN111471289A (zh) * 2020-06-15 2020-07-31 上海品诚控股集团有限公司 一种抗菌遮光pc卡基料组合物及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3204441A4 (en) 2018-05-09
DE112015003925T5 (de) 2017-06-22
CN107001603B (zh) 2018-12-25
GB2543222B (en) 2017-06-28
EP3204441A1 (en) 2017-08-16
SG11201703673WA (en) 2017-06-29
US20160095933A1 (en) 2016-04-07
US9469726B2 (en) 2016-10-18
GB201701185D0 (en) 2017-03-08
JP2017535633A (ja) 2017-11-30
EP3204441B1 (en) 2019-11-27
GB2543222A (en) 2017-04-12
WO2016055880A1 (en) 2016-04-14
JP6720154B2 (ja) 2020-07-08
DE112015003925B4 (de) 2018-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11690380B2 (en) Antimicrobial guanidinium and thiouronium functionalized polymers
CN107001603B (zh) 用于医疗应用的水溶性聚碳酸酯
US20120251607A1 (en) Antimicrobial compositions, methods of preparation thereof, and uses thereof
US8496946B2 (en) Antimicrobial hydrogels, methods of preparation thereof, and articles therefrom
CN104780926B (zh) 用于医学应用的带有侧伯胺的聚碳酸酯
CN105792814B (zh) 用于药物递送的载有芳香族n-杂环的聚碳酸酯
CN112004848B (zh) 嵌段共聚物和由其形成的自组装纳米颗粒
US8633296B1 (en) Composite hydrogels for delivery of biologically active materials
US8834861B2 (en) Polycarbonates for delivery of drugs and methods of preparation thereof
US9718957B2 (en) Biodegradable organic radical-functionalized polycarbonates for medical applications
US9901649B2 (en) Block copolymers for therapeutic drug delivery
US10392470B2 (en) Polyester nanogel core star polymers for delivery of therapeutic agents
US9987369B2 (en) Vitamin functionalized gel-forming block copolymers for biomedical applications
CN101618219A (zh) 一种基于苹果酸为支化单元的新型两亲性树枝状大分子为载体的抗肿瘤前药及制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant