CN110997624A - 与肉毒碱衍生的材料相关的方法和组合物 - Google Patents

与肉毒碱衍生的材料相关的方法和组合物 Download PDF

Info

Publication number
CN110997624A
CN110997624A CN201880050170.7A CN201880050170A CN110997624A CN 110997624 A CN110997624 A CN 110997624A CN 201880050170 A CN201880050170 A CN 201880050170A CN 110997624 A CN110997624 A CN 110997624A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carnitine
polymer
counterion
derived
structural formula
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.)
Pending
Application number
CN201880050170.7A
Other languages
English (en)
Inventor
曹智强
王炜
鲁阳
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.)
Wayne State University
Original Assignee
Wayne State University
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 Wayne State University filed Critical Wayne State University
Publication of CN110997624A publication Critical patent/CN110997624A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C229/00—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C229/02—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton
    • C07C229/04—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated
    • C07C229/22—Compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton having amino and carboxyl groups bound to acyclic carbon atoms of the same carbon skeleton the carbon skeleton being acyclic and saturated the carbon skeleton being further substituted by oxygen atoms
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33—Heterocyclic compounds
    • A61K31/335—Heterocyclic compounds having oxygen as the only ring hetero atom, e.g. fungichromin
    • A61K31/337—Heterocyclic compounds having oxygen as the only ring hetero atom, e.g. fungichromin having four-membered rings, e.g. taxol
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K35/00—Medicinal preparations containing materials or reaction products thereof with undetermined constitution
    • A61K35/66—Microorganisms or materials therefrom
    • A61K35/76—Viruses; Subviral particles; Bacteriophages
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • A61K38/17—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • A61K38/22—Hormones
    • A61K38/28—Insulins
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K39/00—Medicinal preparations containing antigens or antibodies
    • A61K39/0005—Vertebrate antigens
    • A61K39/0011—Cancer antigens
    • A61K39/001102—Receptors, cell surface antigens or cell surface determinants
    • A61K39/001103—Receptors for growth factors
    • A61K39/001106—Her-2/neu/ErbB2, Her-3/ErbB3 or Her 4/ErbB4
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K39/00—Medicinal preparations containing antigens or antibodies
    • A61K39/39—Medicinal preparations containing antigens or antibodies characterised by the immunostimulating additives, e.g. chemical adjuvants
    • 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
    • A61K47/50—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/51—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent
    • A61K47/54—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an organic compound
    • A61K47/543—Lipids, e.g. triglycerides; Polyamines, e.g. spermine or spermidine
    • 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
    • A61K47/50—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/51—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent
    • A61K47/54—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an organic compound
    • A61K47/543—Lipids, e.g. triglycerides; Polyamines, e.g. spermine or spermidine
    • A61K47/544—Phospholipids
    • 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
    • A61K47/50—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/51—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent
    • A61K47/56—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an organic macromolecular compound, e.g. an oligomeric, polymeric or dendrimeric molecule
    • A61K47/58—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an organic macromolecular compound, e.g. an oligomeric, polymeric or dendrimeric molecule obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, e.g. poly[meth]acrylate, polyacrylamide, polystyrene, polyvinylpyrrolidone, polyvinylalcohol or polystyrene sulfonic acid resin
    • 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
    • A61K47/50—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/69—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit
    • A61K47/6905—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a colloid or an emulsion
    • A61K47/6907—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a colloid or an emulsion the form being a microemulsion, nanoemulsion or micelle
    • A61K47/6909—Micelles formed by phospholipids
    • 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
    • A61K47/50—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/69—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit
    • A61K47/6905—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a colloid or an emulsion
    • A61K47/6911—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a colloid or an emulsion the form being a liposome
    • A61K47/6915—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a colloid or an emulsion the form being a liposome the form being a liposome with polymerisable or polymerized bilayer-forming substances, e.g. polymersomes
    • 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
    • A61K47/50—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/69—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit
    • A61K47/6921—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 the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the conjugate being characterised by physical or galenical forms, e.g. emulsion, particle, inclusion complex, stent or kit the form being a particulate, a powder, an adsorbate, a bead or a sphere
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28—Materials for coating prostheses
    • A61L27/34—Macromolecular materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/52—Hydrogels or hydrocolloids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L29/00—Materials for catheters, medical tubing, cannulae, or endoscopes or for coating catheters
    • A61L29/08—Materials for coatings
    • A61L29/085—Macromolecular materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/08—Materials for coatings
    • A61L31/10—Macromolecular materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L31/00—Materials for other surgical articles, e.g. stents, stent-grafts, shunts, surgical drapes, guide wires, materials for adhesion prevention, occluding devices, surgical gloves, tissue fixation devices
    • A61L31/14—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L31/145—Hydrogels or hydrocolloids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/04—Interconnection of layers
    • B32B7/12—Interconnection of layers using interposed adhesives or interposed materials with bonding properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C227/00—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton
    • C07C227/14—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton from compounds containing already amino and carboxyl groups or derivatives thereof
    • C07C227/16—Preparation of compounds containing amino and carboxyl groups bound to the same carbon skeleton from compounds containing already amino and carboxyl groups or derivatives thereof by reactions not involving the amino or carboxyl groups
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F120/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride, ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F120/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F120/10—Esters
    • C08F120/34—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate
    • C08F120/36—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate containing oxygen in addition to the carboxy oxygen, e.g. 2-N-morpholinoethyl (meth)acrylate or 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00—Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02—Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/10—Esters
    • C08F220/34—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate
    • C08F220/36—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate containing oxygen in addition to the carboxy oxygen, e.g. 2-N-morpholinoethyl (meth)acrylate or 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate
    • C08F220/365—Esters containing nitrogen, e.g. N,N-dimethylaminoethyl (meth)acrylate containing oxygen in addition to the carboxy oxygen, e.g. 2-N-morpholinoethyl (meth)acrylate or 2-isocyanatoethyl (meth)acrylate containing further carboxylic moieties
    • 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
    • C08G81/00—Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers in the absence of monomers, e.g. block polymers
    • C08G81/02—Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers in the absence of monomers, e.g. block polymers at least one of the polymers being obtained by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C08G81/024—Block or graft polymers containing sequences of polymers of C08C or C08F and of polymers of C08G
    • 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
    • C08G81/00—Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers in the absence of monomers, e.g. block polymers
    • C08G81/02—Macromolecular compounds obtained by interreacting polymers in the absence of monomers, e.g. block polymers at least one of the polymers being obtained by reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C08G81/024—Block or graft polymers containing sequences of polymers of C08C or C08F and of polymers of C08G
    • C08G81/027—Block or graft polymers containing sequences of polymers of C08C or C08F and of polymers of C08G containing polyester or polycarbonate sequences
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/14—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing halogen, nitrogen, sulfur or oxygen atoms in addition to the carboxy oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/24—Homopolymers or copolymers of amides or imides
    • C09D133/26—Homopolymers or copolymers of acrylamide or methacrylamide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
    • C09D5/1656—Antifouling paints; Underwater paints characterised by the film-forming substance
    • C09D5/1662—Synthetic film-forming substance
    • C09D5/1668—Vinyl-type polymers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
    • C09D5/1693—Antifouling paints; Underwater paints as part of a multilayer system
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/714—Inert, i.e. inert to chemical degradation, corrosion
    • B32B2307/7145—Rot proof, resistant to bacteria, mildew, mould, fungi
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/85—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells
    • C12N15/86—Viral vectors

Abstract

提供了两性离子单体、肉毒碱衍生的两性离子聚合物、肉毒碱酯阳离子单体、肉毒碱酯阳离子聚合物、包含肉毒碱衍生的两性离子聚合物的偶联物组合物以及相关的组合物和方法，它们具有各种不同的用途，包括作为涂料、药物、诊断剂、包封材料和防污材料等。

Description

与肉毒碱衍生的材料相关的方法和组合物
对相关申请的引用
本申请要求2017年6月6日提交的美国临时专利申请系列号62/515,704、2017年10月17日提交的美国临时专利申请系列号62/573,431和2018年1月30日提交的美国临时专利申请系列号62/623,844的优先权。每个所述临时申请的全部内容通过引用并入本文。
资助引用
本发明在NSF授予的资助号为DMR1410853和NIH授予的资助号为DP2DK111910的政府支持下做出。美国政府在本发明中具有一定权利。
技术领域
总的来说，提供了肉毒碱衍生的单体和聚合物以及它们的合成方法。具体来说，提供了L-肉毒碱衍生的单体和聚合物以及它们的合成方法。
背景技术
对于两性离子材料例如聚羧基甜菜碱(PCB)、聚磺基甜菜碱(PSB)和聚磷酰胆碱(PPC)在生物医学装置和海洋用涂料工业领域中作为用于避免蛋白质结合和微生物粘附的有效防污策略的应用，已进行了深入研究。目前，大多数这些甜菜碱聚合物或单体从石化衍生物合成。随着全球化石燃料的减少，对于与从天然原料生产的两性离子材料例如肉毒碱衍生的两性离子材料和L-肉毒碱衍生的两性离子材料相关的方法和组合物，存在着持续不断的需求。
发明简述
根据本发明的某些方面，提供了具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体：
Figure BDA0002379364610000021
其中M是单体重复单元，L1是连接物，X-是与结构(I)的阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与结构(I)的阴离子中心结合的平衡离子。根据本发明的某些方面，M是选自下述的聚合物的重复单元：聚酯，聚酰胺，聚氨基酸，聚酰亚胺，聚碳酸酯，聚硅氧烷，聚氨酯，聚磷腈，丙烯酸聚合物，氨基树脂，环氧树脂，酚醛树脂和醇酸树脂。根据本发明的某些方面，L1是-C(＝O)O-(CH2)n1-或-C(＝O)NH-(CH2)n1-，其中n1是1至20的整数，例如其中n1是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。
根据本发明的某些方面，提供了具有结构式(II)的肉毒碱衍生的两性离子单体：
Figure BDA0002379364610000022
其中R1选自氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基，X-是与结构(II)的阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与结构(II)的阴离子中心结合的平衡离子。
根据本发明的某些方面，提供了具有结构式(IIa)的肉毒碱衍生的两性离子单体：
Figure BDA0002379364610000031
其中X-是与结构(IIa)的阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与结构(IIa)的阴离子中心结合的平衡离子。
根据本发明的某些方面，提供了具有结构式(IV)的肉毒碱衍生的两性离子聚合物：
Figure BDA0002379364610000032
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。根据本发明的某些方面，M是选自下述的聚合物的重复单元：聚酯，聚酰胺，聚氨基酸，聚酰亚胺，聚碳酸酯，聚硅氧烷，聚氨酯，聚磷腈，丙烯酸聚合物，氨基树脂，环氧树脂，酚醛树脂和醇酸树脂。
根据本发明的某些方面，L1是-C(＝O)O-(CH2)n1-或-C(＝O)NH-(CH2)n1-，其中n1是1至20的整数，例如其中n1是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20。
根据本发明的某些方面，提供了具有结构式(V)的肉毒碱衍生的两性离子聚合物：
Figure BDA0002379364610000041
其中R1选自氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
根据本发明的某些方面，提供了具有结构式(Va)的肉毒碱衍生的两性离子聚合物
Figure BDA0002379364610000042
其中n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
根据本发明的某些方面，提供了具有结构式(VII)的肉毒碱酯阳离子单体：
Figure BDA0002379364610000043
其中M是单体重复单元，L1是连接物，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z是烷基、芳基、酰基、甲硅烷基或取代的烷基、芳基、酰基或甲硅烷基。
根据本发明的某些方面，提供了具有结构式(VIII)的肉毒碱酯阳离子单体：
Figure BDA0002379364610000051
其中M是单体重复单元，L1是连接物，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z1是保护基团。
根据本发明的某些方面，提供了具有结构式(XVI)的肉毒碱酯阳离子聚合物：
Figure BDA0002379364610000052
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z是烷基、芳基、酰基、甲硅烷基或取代的烷基、芳基、酰基或甲硅烷基。
根据本发明的某些方面，提供了具有结构式(XVII)的肉毒碱酯阳离子聚合物：
Figure BDA0002379364610000053
其中M是单体重复单元，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z1是保护基团。
根据本发明的某些方面，提供了偶联物组合物，其包含与治疗剂和/或诊断剂共价偶联的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)、(V)或(Va)。
根据本发明的某些方面，提供了包含肉毒碱衍生的聚合物的组合物，其中所述聚合物具有结构式(XXV)：
Figure BDA0002379364610000061
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
根据本发明的某些方面，提供了包含肉毒碱衍生的聚合物的组合物，其中所述聚合物具有结构式(XXVII)：
Figure BDA0002379364610000062
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
根据本发明的某些方面，提供了包含共价偶联到治疗剂和/或诊断剂的肉毒碱衍生的两性离子聚合物的偶联物组合物，所述共价偶联通过所述聚合物与治疗剂或诊断剂之间的可降解连接来实现，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)、(V)或(Va)。任选地，所述偶联物组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了包含共价偶联到治疗剂和/或诊断剂的肉毒碱衍生的两性离子聚合物的偶联物组合物，所述共价偶联通过所述聚合物与治疗剂或诊断剂之间的可降解连接来实现，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)、(V)或(Va)，并且其中所述聚合物与治疗剂或诊断剂之间的可降解连接在某些条件下是可降解的，所述条件对应于适合所述特定连接的降解的条件，其实例在本文中描述，从而允许在特定环境下释放出所述药剂。任选地，所述偶联物组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了包含多个偶联物的组合物，所述偶联物包含共价偶联到治疗剂和/或诊断剂的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，所述共价偶联通过所述聚合物与治疗剂或诊断剂之间的可降解连接来实现，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)、(V)或(Va)，并且其中所述多个偶联物缔合以形成组装体，例如但不限于胶束或颗粒。任选地，所述偶联物组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了包含多个偶联物的组合物，所述偶联物包含共价偶联到治疗剂和/或诊断剂的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，所述共价偶联通过所述聚合物与治疗剂或诊断剂之间的可降解连接来实现，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物通过所述聚合物与治疗剂或诊断剂之间的可降解连接共价偶联到所述治疗剂和/或诊断剂，并且其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)、(V)或(Va)，其中所述聚合物与治疗剂或诊断剂之间的可降解连接在某些条件下是可降解的，所述条件对应于适合所述特定连接的降解的条件，其实例在本文中描述，从而允许在特定环境下释放出所述药剂，并且其中所述多个偶联物缔合以形成组装体，例如但不限于胶束或颗粒。任选地，所述偶联物组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了偶联物组合物，其包含共价偶联到囊泡形脂质的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)、(V)或(Va)。本发明提供了包含多个所述偶联物的组装体组合物。所述组装体组合物可以采取胶束、脂质体或聚合物囊泡的形式。根据本发明的某些方面，所述组装体组合物例如胶束、脂质体或聚合物囊泡还包含治疗剂和/或诊断剂。任选地，所述组装体组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了偶联物组合物，其包含共价偶联到形成囊泡的脂质的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)、(V)或(Va)，其中所述脂质是是磷脂、鞘脂或甾醇。本发明提供了包含多个所述偶联物的组装体组合物。所述组装体组合物可以采取胶束、脂质体或聚合物囊泡的形式。根据本发明的某些方面，所述组装体组合物例如胶束、脂质体或聚合物囊泡还包含治疗剂和/或诊断剂。任选地，所述组装体组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了偶联物组合物，其包含共价偶联到形成囊泡的脂质的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)、(V)或(Va)，其中所述脂质是二酰基磷脂酰乙醇胺、神经酰胺、神经鞘磷脂、二氢鞘磷脂、脑磷脂或脑苷脂。本发明提供了包含多个所述偶联物的组装体组合物。所述组装体组合物可以采取胶束、脂质体或聚合物囊泡的形式。根据本发明的某些方面，所述组装体组合物例如胶束、脂质体或聚合物囊泡还包含治疗剂和/或诊断剂。任选地，所述组装体组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了偶联物组合物，其包含共价偶联到形成囊泡的脂质的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)、(V)或(Va)，其中所述脂质是磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酸(PA)或磷脂酰肌醇(PI)。本发明提供了包含多个所述偶联物的组装体组合物。所述组装体组合物可以采取胶束、脂质体或聚合物囊泡的形式。根据本发明的某些方面，所述组装体组合物例如胶束、脂质体或聚合物囊泡还包含治疗剂和/或诊断剂。任选地，所述组装体组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了偶联物组合物，其包含共价偶联到形成囊泡的脂质的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)、(V)或(Va)，其中所述脂质选自由二油酰基磷脂酰甘油(DOPG)、二棕榈酰基磷脂酰甘油(DPPG)、二油酰基磷脂酰乙醇胺(DOPE)、棕榈酰基油酰基磷脂酰乙醇胺(POPE)、二棕榈酰基磷脂酰乙醇胺(DPPE)、二肉豆蔻酰基磷酸乙醇胺(DMPE)、二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺(DSPE)、16-O-单甲基-磷酸乙醇胺、16-O-二甲基-磷酸乙醇胺、18-1-反式磷酸乙醇胺、1-硬脂酰基-2-油酰基-磷脂酰乙醇胺(SOPE)、1,2-二油酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(transDOPE)组成的组及其任两者或更多者的组合。本发明提供了包含多个所述偶联物的组装体组合物。所述组装体组合物可以采取胶束、脂质体或聚合物囊泡的形式。根据本发明的某些方面，所述组装体组合物例如胶束、脂质体或聚合物囊泡还包含治疗剂和/或诊断剂。任选地，所述组装体组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了偶联物组合物，其包含共价偶联到形成囊泡的脂质的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)，其中所述脂质是二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺(DSEP)，并且其中所述偶联物组合物具有结构式(XXVI)：
Figure BDA0002379364610000091
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。本发明提供了包含多个所述偶联物的组装体组合物。所述组装体组合物可以采取胶束、脂质体或聚合物囊泡的形式。根据本发明的某些方面，所述组装体组合物例如胶束、脂质体或聚合物囊泡还包含治疗剂和/或诊断剂。任选地，所述组装体组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了二嵌段共聚物，其包含(a)根据结构式(IV)的肉毒碱衍生的两性离子聚合物嵌段，和(b)非两性离子嵌段。根据本发明的某些方面，所述疏水嵌段具有约1,000至约200,000的数均分子量。本发明提供了包含多个所述二嵌段共聚物的组装体组合物。所述组装体组合物可以采取胶束、颗粒或聚合物囊泡的形式。根据本发明的某些方面，所述组装体组合物例如胶束、颗粒或聚合物囊泡还包含治疗剂和/或诊断剂。任选地，所述组装体组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了二嵌段共聚物，其包含(a)根据结构式(IV)、(V)或(Va)的肉毒碱衍生的两性离子聚合物嵌段，和(b)非两性离子嵌段，其中所述非两性离子嵌段是疏水嵌段。根据本发明的某些方面，所述疏水嵌段具有约1,000至约200,000的数均分子量。本发明提供了包含多个所述二嵌段共聚物的组装体组合物。所述组装体组合物可以采取胶束、颗粒或聚合物囊泡的形式。根据本发明的某些方面，所述组装体组合物例如胶束、颗粒或聚合物囊泡还包含治疗剂和/或诊断剂。任选地，所述组装体组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了二嵌段共聚物，其包含(a)根据结构式(IV)、(V)或(Va)的肉毒碱衍生的两性离子聚合物嵌段，和(b)非两性离子嵌段，其中所述非两性离子嵌段包含均聚物或共聚物。根据本发明的某些方面，所述疏水嵌段具有约1,000至约200,000的数均分子量。本发明提供了包含多个所述二嵌段共聚物的组装体组合物。所述组装体组合物可以采取胶束、颗粒或聚合物囊泡的形式。根据本发明的某些方面，所述组装体组合物例如胶束、颗粒或聚合物囊泡还包含治疗剂和/或诊断剂。任选地，所述组装体组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了二嵌段共聚物，其包含(a)根据结构式(IV)、(V)或(Va)的肉毒碱衍生的两性离子聚合物嵌段，和(b)非两性离子嵌段，其中所述非两性离子嵌段包含可生物降解共聚物。根据本发明的某些方面，所述疏水嵌段具有约1,000至约200,000的数均分子量。本发明提供了包含多个所述二嵌段共聚物的组装体组合物。所述组装体组合物可以采取胶束、颗粒或聚合物囊泡的形式。根据本发明的某些方面，所述组装体组合物例如胶束、颗粒或聚合物囊泡还包含治疗剂和/或诊断剂。任选地，所述组装体组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了二嵌段共聚物，其包含(a)根据结构式(IV)、(V)或(Va)的肉毒碱衍生的两性离子聚合物嵌段，和(b)非两性离子嵌段，其中所述非两性离子嵌段包含选自下述的聚合物组成的组：聚(乳酸-共-乙醇酸)，聚己内酯，聚乙交酯，聚乳酸，聚-3-羟基丁酸酯，聚二噁烷酮，聚三亚甲基碳酸酯，聚(乙交酯-共-己内酯)，聚(乙交酯-共-三亚甲基碳酸酯)和聚(二噁烷酮-共-三亚甲基碳酸酯-共-乙交酯)。根据本发明的某些方面，所述疏水嵌段具有约1,000至约200,000的数均分子量。本发明提供了包含多个所述二嵌段共聚物的组装体组合物。所述组装体组合物可以采取胶束、颗粒或聚合物囊泡的形式。根据本发明的某些方面，所述组装体组合物例如胶束、颗粒或聚合物囊泡还包含治疗剂和/或诊断剂。任选地，所述组装体组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了二嵌段共聚物，其包含(a)根据结构式(IV)、(V)或(Va)的肉毒碱衍生的两性离子聚合物嵌段，和(b)非两性离子嵌段，其中所述非两性离子嵌段包含选自下述的聚合物：聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)，聚甲基丙烯酸羟乙基酯(HEMA)，聚丙烯酰胺(PAA)，聚乙二醇(PEG)，藻酸盐，聚己内酯(PCL)，聚乙交酯(PG)，聚乳酸(PLA)，聚-3-羟基丁酸酯，聚二噁烷酮，聚三亚甲基碳酸酯，聚(乙交酯-共-己内酯)(MonocrylTM)，聚(乙交酯-共-三亚甲基碳酸酯)(MaxonTM)和聚(二噁烷酮-共-三亚甲基碳酸酯-共-乙交酯)(BioSynTM)。根据本发明的某些方面，所述疏水嵌段具有约1,000至约200,000的数均分子量。本发明提供了包含多个所述二嵌段共聚物的组装体组合物。所述组装体组合物可以采取胶束、颗粒或聚合物囊泡的形式。根据本发明的某些方面，所述组装体组合物例如胶束、颗粒或聚合物囊泡还包含治疗剂和/或诊断剂。任选地，所述组装体组合物包含可药用载体或稀释剂。
根据本发明的某些方面，提供了具有结构式(IV)的肉毒碱衍生的两性离子聚合物：
Figure BDA0002379364610000121
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子，前提是所述聚合物不具有或不包括式XXX的结构：
Figure BDA0002379364610000122
其中R1、R2和R3各自独立地选自氢、烷基和芳基；L1是将所述聚合物侧链共价偶联到所述聚合物骨架的连接物；X-是与阳离子中心结合的平衡离子；M+是金属离子、铵离子或有机离子；L3是共价偶联两个聚合物骨架的连接物；n是2至约100,000范围内的整数；m是非零正整数；并且m/n在0.1％-99.9％的范围内。
根据本发明的某些方面，提供了具有结构式(IV)的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子，前提是所述聚合物不具有或不包括式XXX的结构，其中R1、R2和R3各自独立地选自由氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基组成的组；L1是-C(＝O)O-(CH2)z-或-C(＝O)NH-(CH2)z-；并且z是1至20的整数。
合成具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体的方法包括：将肉毒碱或肉毒碱盐、氢醌和无水二甲基甲酰胺在用氮气吹扫的反应容器中合并，产生混合物；将所述混合物加热到40℃至60℃范围内的温度5分钟至1小时范围内的时间，产生第一加热混合物；向所述第一加热混合物添加丙烯酰氯；将所述第一加热混合物加热到70℃至90℃范围内的温度，产生第二加热混合物；将所述第二加热混合物在70℃至90℃范围内的温度下反应1至5小时范围内的反应时间，同时从所述第二加热混合物吸附过量HCl，产生具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体。根据本发明的某些方面，所述肉毒碱或肉毒碱盐在二甲基甲酰胺中具有约0.01-2mol/L范围内的浓度。根据本发明的某些方面，所述肉毒碱或肉毒碱盐与丙烯酰氯的摩尔比在约20:1至1:20的范围内。根据本发明的某些方面，氢醌与丙烯酰氯的摩尔比在约1:1至1:2000的范围内。任选地，所述方法还包括所述肉毒碱衍生的两性离子单体的纯化。
合成具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体的方法包括：将L-肉毒碱或L-肉毒碱盐、氢醌和无水二甲基甲酰胺在用氮气吹扫的反应容器中合并，产生混合物；将所述混合物加热到40℃至60℃范围内的温度5分钟至1小时范围内的时间，产生第一加热混合物；向所述第一加热混合物添加丙烯酰氯；将所述第一加热混合物加热到70℃至90℃范围内的温度，产生第二加热混合物；将所述第二加热混合物在70℃至90℃范围内的温度下反应1至5小时范围内的反应时间，同时从所述第二加热混合物吸附过量HCl，产生具有结构式(I)的L-肉毒碱衍生的两性离子单体。根据本发明的某些方面，所述L-肉毒碱或L-肉毒碱盐在二甲基甲酰胺中具有约0.01-2mol/L范围内的浓度。根据本发明的某些方面，所述L-肉毒碱或L-肉毒碱盐与丙烯酰氯的摩尔比在约20:1至1:20的范围内。根据本发明的某些方面，氢醌与丙烯酰氯的摩尔比在约1:1至1:2000的范围内。任选地，所述方法还包括所述L-肉毒碱衍生的两性离子单体的纯化。
附图说明
图1是示出了在本文中被称为L-肉毒碱MA单体的L-肉毒碱衍生的两性离子丙烯酸酯单体的合成方案的图解；
图2示出了L-肉毒碱MA单体的H1 NMR表征；
图3A示出了原子力显微镜(AFM)图像，比较了裸露的金表面与L-肉毒碱MA聚合物刷表面。
图3B是示出了通过SPR所确定的PBS缓冲液中的1mg/mL血纤蛋白原和溶酶菌在L-肉毒碱MA聚合物涂层的金表面上的吸附的图；
图4A是示出了在裸露的金表面上的大肠杆菌粘附试验的图像；
图4B是示出了在PCBMA聚合物刷涂层上的大肠杆菌粘附试验的图像；
图4C是示出了在L-肉毒碱MA聚合物刷涂层上的大肠杆菌粘附试验的图像；
图4D是示出了通过裸露的金表面、PCBMA涂层的金表面和聚L-肉毒碱MA涂层的金表面上每100平方微米的细菌数目的比较所计算的细菌粘附密度的图。统计分析：单向ANOVA和Bonferroni多重比较，***：p<0.0001，n.s.：无显著差异，p>0.5，标尺条＝10μm；
图5A是示出了在HEMA、聚L-肉毒碱MA和PCBMA水凝胶上的蛋白质结合试验的结果的图；
图5B是聚L-肉毒碱MA水凝胶的光学图像；
图6示出了L-肉毒碱的H1 NMR表征；并且
图7是示出了L-肉毒碱MA聚合物刷表面上的划痕深度的测量的图像，标尺条＝10μm。
发明详述
根据本发明的某些方面，提供了肉毒碱衍生的两性离子材料、合成肉毒碱衍生的两性离子材料的方法和使用肉毒碱衍生的两性离子材料的方法。
根据本发明的某些方面，提供了肉毒碱酯材料、合成肉毒碱酯材料的方法和使用肉毒碱酯材料的方法。
肉毒碱衍生的两性离子材料和肉毒碱酯材料的通用和特定化学结构在下文中示出。在这里描述了与示出的结构相关的几个变量包括M、L1、Z、Z1、X-、Y+和R1，并且这些定义适用于存在所述变量的每一个结构。
所述单体重复单元M没有特别限制，并且可以是例如适合的单体重复单元，包括聚酯、聚酰胺、聚氨基酸、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚硅氧烷、聚氨酯、聚磷腈、丙烯酸聚合物、氨基树脂、环氧树脂、酚醛树脂和醇酸树脂的重复单元。
L1是将所述肉毒碱分子共价偶联到所述单体重复单元的连接物。代表性的L1基团包括-C(＝O)O-(CH2)n1-和-C(＝O)NH-(CH2)n1-，其中n1是1至20的整数(例如3)。
X-是与阳离子中心结合的平衡离子。所述平衡离子X-可以是由所述阳离子聚合物或单体的合成产生的平衡离子(例如卤素离子如Cl-、Br-和I-)。所述最初从阳离子中心的合成产生的平衡离子X-也可以与其他适合的平衡离子交换，以提供具有可控的水解性质和其他生物学性质的聚合物。代表性的疏水平衡离子X-包括羧酸根例如苯甲酸和脂肪酸阴离子(例如CH3(CH2)nCO2 -，其中n＝1-19)、烷基磺酸根(例如CH3(CH2)nSO3 -，其中n＝1-19)、水杨酸根、乳酸根、双(三氟甲磺酰基)酰胺阴离子(N-(SO2CF3)2)及其衍生物。其他平衡离子X-也可以选自卤素离子例如氯离子、溴离子、碘离子，硫酸根，硝酸根，高氯酸根(ClO4)，四氟硼酸根(BF4)，六氟磷酸根(PF6)，三氟甲磺酸根(SO3CF3)及其衍生物。其他适合的平衡离子X-包括疏水平衡离子和具有治疗活性的平衡离子(例如抗微生物剂，例如水杨酸(2-羟基苯甲酸)、苯甲酸根和乳酸根)。
Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。在每种情况下，Y+是金属离子(例如钠、锂、钾、钙)、铵离子(例如NR4，其中每个R相同或不同，并且选自氢、烷基和芳基)或有机离子。
Z是烷基、芳基、酰基或甲硅烷基，其中所述烷基、芳基、酰基或甲硅烷基任选地进一步被一个或多个取代基取代。根据特定方面，Z选自C1-C20烷基、C6-C12芳基、环烷基(例如异冰片基、环己基、环戊基)和氟代烷基(例如全氟代丁基、全氟代乙基)。
作为非限制性实例，Z1可以选自但不限于叔丁基(Bu)、2-氯三苯甲基(2-Cl-Trt)、2,4-二甲氧基苯甲基(Dmb)、2-苯基异丙基(2-PhiPr)、5-苯基-3,4-亚乙基二氧噻吩基(苯基-EDOTn)及其任一者的衍生物，或苯甲基及其衍生物。
R1选自由氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基组成的组。
肉毒碱衍生的两性离子材料
根据本发明的某些方面提供的肉毒碱衍生的两性离子材料包括肉毒碱衍生的两性离子单体、它们的聚合物、共聚物、脂质-聚合物偶联物、蛋白质-聚合物偶联物和水凝胶。
肉毒碱衍生的两性离子单体
作为单体的肉毒碱衍生的材料的通用结构式在本文中被显示为结构(I)：
Figure BDA0002379364610000161
其中M是单体重复单元，L1是连接物，X-是与结构(I)的阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与结构(I)的阴离子中心结合的平衡离子。
作为单体的肉毒碱衍生的材料的一种特定结构式在本文中被显示为结构(II)：
Figure BDA0002379364610000171
其中R1选自由氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基组成的组，X-是与结构(II)的阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与结构(II)的阴离子中心结合的平衡离子。
作为L-肉毒碱衍生的两性离子丙烯酸酯单体的肉毒碱衍生的材料的一种特定结构式在本文中被显示为结构(IIa)：
Figure BDA0002379364610000172
其中X-是与结构(IIa)的阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与结构(IIa)的阴离子中心结合的平衡离子。
作为单体的肉毒碱衍生的材料的一种特定结构式在本文中被显示为结构(III)：
Figure BDA0002379364610000173
其中L1是将所述肉毒碱分子共价偶联到氨基酸单元的连接物，X-是与结构(III)的阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与结构(III)的阴离子中心结合的平衡离子。
根据本发明的某些方面的肉毒碱衍生的两性离子单体可以是D-肉毒碱衍生的两性离子单体或L-肉毒碱衍生的两性离子单体。根据本发明的某些方面的组合物包含D-肉毒碱衍生的两性离子单体、L-肉毒碱衍生的两性离子单体或D-肉毒碱衍生的两性离子单体与L-肉毒碱衍生的两性离子单体两者的混合物。
根据本发明的某些方面，提供了图1中示出的L-肉毒碱衍生的两性离子丙烯酸酯单体(L-肉毒碱MA)。
肉毒碱衍生的两性离子聚合物
作为聚合物的肉毒碱衍生的材料的通用结构式在本文中被显示为结构(IV)：
Figure BDA0002379364610000181
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
作为聚合物的肉毒碱衍生的材料的一种特定结构式在本文中被显示为结构(V)：
Figure BDA0002379364610000182
其中R1选自由氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基组成的组，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
作为L-肉毒碱衍生的两性离子丙烯酸酯单体的聚合物的肉毒碱衍生的材料的一种特定结构式在本文中被显示为结构(Va)：
Figure BDA0002379364610000191
其中n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
作为聚合物的肉毒碱衍生的材料的一种特定结构式在本文中被显示为结构(VI)：
Figure BDA0002379364610000192
其中L1是如所示将肉毒碱分子共价偶联到氨基酸重复单元的连接物，并且n是1至约10000的整数。代表性的L1基团包括-C(＝O)O-(CH2)n1-或-C(＝O)NH-(CH2)n1-，其中n1是1至20的整数(例如3)。
肉毒碱衍生的两性离子材料的合成方法
根据本发明的某些方面，提供了一种使用肉毒碱作为天然产物起始材料来获得新的两性离子羧基甜菜碱单体，即肉毒碱衍生的两性离子材料的单步合成方案。
根据本发明的某些方面，一种合成具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体的方法包括将肉毒碱、氢醌和无水二甲基甲酰胺合并。在一个实例中使用L-肉毒碱，并且所述方法包括：将L-肉毒碱盐酸盐、氢醌和无水二甲基甲酰胺在用氮气吹扫的容器中合并，产生混合物；将所述混合物加热到40℃至60℃范围内例如40℃的温度5分钟至1小时范围内例如10分钟的时间，产生第一加热混合物；向所述第一加热混合物添加丙烯酰氯；将所述第一加热混合物加热到70℃至90℃范围内例如80℃的温度，产生第二加热混合物；将所述第二加热混合物在70℃至90℃范围内例如80℃的温度下反应1至5小时范围内例如3小时的反应时间，同时从所述第二加热混合物吸附过量HCl，产生具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体。
根据本发明的某些方面，所述肉毒碱或肉毒碱盐单体在二甲基甲酰胺中具有约0.01-2mol/L范围内的浓度。所述肉毒碱或肉毒碱盐与丙烯酰氯的摩尔比在约20:1至1:20的范围内。氢醌与丙烯酰氯的摩尔比在约1:1至1:2000的范围内。
根据本发明的某些方面，所述肉毒碱或肉毒碱盐单体在二甲基甲酰胺中具有约0.1-1mol/L范围内的浓度。所述肉毒碱或肉毒碱盐与丙烯酰氯的摩尔比在约1:1至1:10的范围内。氢醌与丙烯酰氯的摩尔比在约1:500至1:1500的范围内。
根据本发明的某些方面，L-肉毒碱盐酸盐是所使用的肉毒碱盐，并且所述L-肉毒碱盐酸盐在二甲基甲酰胺中具有0.2-0.5mol/L的浓度。L-肉毒碱盐酸盐与丙烯酰氯的摩尔比在1:2至1:6的范围内。氢醌/丙烯酰氯的摩尔比为1:1000。
纯化的具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体的合成方法任选地包括所述肉毒碱衍生的两性离子单体的纯化。
任选地，所述纯化包括除去过量的丙烯酰氯，以产生纯化的具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体。
在另一种选项中，所述纯化包括未反应的L-肉毒碱盐酸盐的沉淀以产生沉淀的L-肉毒碱盐酸盐，以及所述沉淀的L-肉毒碱盐酸盐的除去，以产生纯化的具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体。
在另一种选项中，纯化包括沉淀所述具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体。
在另一种选项中，纯化包括将所述沉淀物溶解在无水甲醇中，与活性炭在30℃至50℃范围内例如40℃的温度下搅拌30分钟至5小时范围内例如2小时的时间，以产生活性炭混合物；离心所述活性炭混合物以产生沉积物和上清液；向所述上清液添加二乙醚以产生上清液混合物，并将所述上清液混合物在真空下干燥，以产生粉末形式的纯化的具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体。
根据本发明的某些实施方式的两性离子单体(L-肉毒碱MA)，通过根据本发明的其他方面的单步反应来制备，所述反应包括如图1中所示和实施例1中所述将L-肉毒碱与丙烯酰氯反应。
根据本发明的某些方面，聚合物涂层通过原子转移自由基聚合(ATRP)来制备，水凝胶通过交联来制备，并且防污性能使用用于定量蛋白质吸附的表面等离子体共振(SPR)传感器和酶联免疫吸附测定(ELISA)试验和用于评估细菌粘附的测定法来确认。
由本发明提供的肉毒碱衍生的两性离子材料可以以各种不同方式使用，例如但不限于具有优越防污性能的聚合物表面涂层、具有优越防污性能的主体水凝胶材料、细胞包封材料、组织工程材料和药物递送载体。
肉毒碱衍生的两性离子材料：聚合物改性的治疗和诊断剂
根据本发明的某些方面，提供了一种偶联物，其中肉毒碱衍生的两性离子聚合物被共价偶联到治疗剂和/或诊断剂，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)。
根据本发明的某些方面，提供了一种偶联物，其中肉毒碱衍生的两性离子聚合物被共价偶联到治疗剂和/或诊断剂，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有下面示出的结构式，其中R2、R3、R4、R5和R6各自独立地选自例如但不限于胺基、羟基、醛基、羧酸基团等的反应性功能基团，其中M、M1和M2各自独立地是单体重复单元，L1、L2各自独立地是连接物，n、n1、n2各自独立地是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
Figure BDA0002379364610000221
根据本发明的某些方面，包含共价偶联到治疗剂和/或诊断剂的肉毒碱衍生的两性离子聚合物(其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV))的偶联物，正如本文中进一步描述的，通过将具有反应性末端官能团的肉毒碱衍生的聚合物与治疗剂和/或诊断剂进行反应以产生所述偶联物来生产。
具有反应性末端官能团的肉毒碱衍生的聚合物的一种特定结构式在本文中被显示为结构(XXV)：
Figure BDA0002379364610000231
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
具有反应性末端官能团的肉毒碱衍生的聚合物的一种特定结构式在本文中被显示为结构(XXVII)：
Figure BDA0002379364610000232
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
在某些实施方式中，所述偶联物中的治疗剂或诊断剂选自小分子、有机金属化合物、核酸、蛋白质(包括多聚体蛋白、蛋白质复合物、肽)、脂质、糖类、激素、金属、放射性元素和化合物、药物、疫苗、免疫学药剂和/或其组合。
在某些实施方式中，所述治疗剂是具有药物活性的小分子和/或有机化合物。在某些实施方式中，所述治疗剂是临床上使用的药物。在某些实施方式中，所述药物是抗癌药剂、抗生素、抗病毒药剂、抗HIV药剂、抗寄生虫药剂、抗原生动物药剂、麻醉剂、抗凝血剂、酶的抑制剂、甾类药剂、甾类或非甾类抗炎药、抗组胺药、免疫抑制剂、抗肿瘤药剂、抗原、疫苗、抗体、减充血药、镇静剂、阿片类药物、镇痛药、退烧药、节育剂、激素、前列腺素、促孕剂、抗青光眼药剂、眼用药剂、抗胆碱能药物、镇痛药、抗抑郁药、抗精神病药、神经毒素、催眠药、镇定剂、抗惊厥药、肌肉松弛剂、抗帕金森药剂、解痉剂、肌肉收缩剂、通道阻断剂、抗有丝分裂药剂、抗分泌药剂、抗血栓形成药剂、抗凝剂、抗胆碱能药物、β-肾上腺素能阻断剂、利尿剂、心血管活性药剂、血管活性药剂、血管舒张剂、抗高血压药剂、血管生成药剂、细胞-细胞外基质相互作用的调节剂(例如细胞生长抑制剂和抗粘附分子)、DNA、RNA或蛋白质合成的抑制剂和/或其中任意两者或更多者的组合。
在某些实施方式中，小分子治疗剂可以是任何药物。在某些实施方式中，所述药物是已被适合的政府机构或管理部门视为对于在人类和动物中的使用来说安全且有效的药物。例如，被批准用于人类使用的药物被FDA列于21C.F.R.§§330.5、331至361和440至460下，通过引用并入本文；用于兽医使用的药物被FDA列于21C.F.R.§§500至589下，通过引用并入本文。根据本发明，所有列出的药物被认为是可接受的。
适合用于本发明的药物类别和具体药物的更完整的名单，可以在《制药学药物：合成、专利、应用》(Pharmaceutical Drugs:Syntheses,Patents,Applications)，AxelKleemann和Jurgen Engel，Thieme Medical Publishing,1999以及《默克索引：化学品、药物和生物制品百科全书》(Merck Index:An Encyclopedia of Chemicals,Drugs andBiologicals)，Budavari等主编，CRC Press,1996中找到，两者通过引用并入本文。
在本发明的某些实施方式中，所述治疗剂是核酸(例如DNA、RNA、其衍生物)。在某些实施方式中，所述核酸药剂是功能性RNA。通常，“功能性RNA”是不编码蛋白质，而是相反属于其成员特征性地在细胞内具有一种或多种不同功能或活性的RNA分子类别的RNA。应该认识到，具有不同序列的功能性RNA分子的相对活性可能不同，并且可能至少部分取决于所述RNA存在于其中的特定细胞类型。因此，术语“功能性RNA”在本文中用于指称一类RNA分子，并且不打算暗示所述类别的所有成员事实上都在任何特定的一组条件下表现出该类别的特征性活性。在某些实施方式中，功能性RNA包括诱导RNAi的实体(例如短干扰RNA(siRNA)、短发夹RNA(shRNA)和microRNA)、核酶、tRNA、rRNA、可用于三重螺旋形成的RNA。
在某些实施方式中，所述核酸药剂是载体。当在本文中使用时，术语“载体”是指可以运输与其相连的另一个核酸的核酸分子(通常但不必定是DNA分子)。载体可以在宿主细胞中实现与其相连的核酸的染色体外复制和/或表达。在某些实施方式中，载体可以实现在所述宿主细胞的基因组中的整合。
在某些实施方式中，载体被用于指导蛋白质和/或RNA表达。在某些实施方式中，所述待表达的蛋白质和/或RNA正常情况下不被所述细胞表达。在某些实施方式中，所述待表达的蛋白质和/或RNA正常情况下被所述细胞表达，但水平低于所述载体尚未递送到所述细胞时的表达水平。在某些实施方式中，载体指导本文中描述的任何功能性RNA例如诱导RNAi的实体、核酶的表达。
在某些实施方式中，所述治疗剂可以是蛋白质或肽。术语“蛋白质”、“多肽”和“肽”可互换使用。在某些实施方式中，肽的尺寸在约5至约5000、5至约1000、约5至约750、约5至约500、约5至约250、约5至约100、约5至约75、约5至约50、约5至约40、约5至约30、约5至约25、约5至约20、约5至约15或约5至约10个氨基酸的范围内。
多肽可能含有L-氨基酸、D-氨基酸或两者，并且可能含有本领域中已知的任何各种不同的氨基酸修饰或类似物。有用的修饰包括例如末端乙酰化、酰胺化。在某些实施方式中，正如本文中描述的，多肽包含天然氨基酸、非天然氨基酸、合成氨基酸及其组合。
在某些实施方式中，所述治疗剂是激素、红细胞生成素、胰岛素、细胞因子、用于疫苗接种的抗原、生长因子。在某些实施方式中，所述治疗剂可以是抗体和/或其特征性部分。在某些实施方式中，抗体包括但不限于多克隆、单克隆、嵌合(即“人源化”)或单链(重组)抗体。在某些实施方式中，抗体具有减弱的效应功能和/或双特异性分子。在某些实施方式中，抗体包括Fab片段和/或通过Fab表达文库产生的片段(例如Fab、Fab′、F(ab′)2、scFv、Fv、dsFv双体抗体和Fd片段)。
在某些实施方式中，所述治疗剂是糖。在某些实施方式中，所述糖是与蛋白质结合的糖(例如糖蛋白、蛋白聚糖)。糖可以是天然或合成的。糖也可以是衍生的天然糖。在某些实施方式中，糖可以是简单糖或复合糖。在某些实施方式中，糖是单糖，包括但不限于葡萄糖、果糖、半乳糖和核糖。在某些实施方式中，糖是二糖，包括但不限于乳糖、蔗糖、麦芽糖、海藻糖和纤维二糖。在某些实施方式中，糖是多糖，包括但不限于纤维素、微晶体纤维素、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、甲基纤维素(MC)、右旋糖、葡聚糖、糖原、黄原胶、结冷胶、淀粉和普鲁兰多糖。在某些实施方式中，糖是糖醇，包括但不限于甘露糖醇、山梨糖醇、木糖醇、赤藓糖醇、麦芽糖醇和乳糖醇。
在某些实施方式中，所述治疗剂是脂质。在某些实施方式中，所述脂质是与蛋白质结合的脂质(例如脂蛋白)。可以根据本发明使用的示例性脂质包括但不限于油类、脂肪酸、饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、必需脂肪酸、顺式脂肪酸、反式脂肪酸、甘油酯、甘油单酯、甘油二酯、甘油三酯、激素、甾类(例如胆甾醇、胆汁酸)、维生素(例如维生素E)、磷脂、鞘脂和脂蛋白。
在某些实施方式中，所述脂质包括一个或多个脂肪酸基团或其盐。在某些实施方式中，所述脂肪酸基团包括可消化的、长链(例如C8-C50)、取代或未取代的烃类。在某些实施方式中，所述脂肪酸基团是丁酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、花生酸、山嵛酸或木蜡酸中的一者或多者。在某些实施方式中，所述脂肪酸基团是棕榈油酸、油酸、异油酸、亚油酸、α-亚麻酸、γ-亚油酸、花生四烯酸、鳕油酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳六烯酸或芥酸中的一者或多者。
诊断剂
在某些实施方式中，根据本发明的偶联物包含一种或多种诊断剂。在某些实施方式中，包含的诊断剂包括在正电子发射断层扫描(PET)、计算机辅助断层扫描(CAT)、单光子发射计算机断层扫描、x-射线、荧光透视和磁共振成像(MRI)中使用的可商购的成像剂、止吐药和造影剂。在MRI中用作造影剂的适合的材料的实例包括钆螯合物以及铁、镁、锰、铜和铬。可用于CAT和X-射线成像的材料的实例包括基于碘的材料。
在某些实施方式中，包含在本发明的偶联物组合物中的诊断剂和/或治疗剂是放射性核素。在使用的放射性核素中，γ-发射体、正电子发射体和X-射线发射体适用于诊断和/或治疗目的，而β-发射体和α-发射体也可用于疗法。适合用于本发明的放射性核素包括但不限于123I、125I、130I、131I、133I、135I、47Sc、72As、72Se、90Y、88Y、97Ru、100Pd、101mRh、119Sb、128Ba、197Hg、211At、212Bi、212Pb、109Pd、111In、67Ga、68Ga、67Cu、75Br、77Br、99mTc、14C、13N、15O、32P、33P和18F。
在某些实施方式中，包含在本发明的偶联物组合物中的诊断剂是荧光、发光或磁性组成部分。荧光和发光组成部分包括通常被称为“染料”、“标记物”或“指示剂”的各种不同的有机或无机小分子。实例包括荧光素、罗丹明、吖啶染料、Alexa染料、花菁染料。荧光和发光组成部分包括各种不同的天然存在的蛋白质及其衍生物，例如遗传工程变体。例如，荧光蛋白包括绿色荧光蛋白(GFP)、增强GFP、红色、蓝色、黄色、青色和天蓝色荧光蛋白、造礁珊瑚荧光蛋白。发光蛋白包括荧光素酶、水母发光蛋白及其衍生物。大量荧光和发光染料和蛋白在本领域中是已知的(参见例如美国专利申请公开号2004/0067503；Valeur,B.，《分子荧光：原理和应用》(Molecular Fluorescence:Principles and Applications)，JohnWiley和Sons,2002；《荧光探针和研究产品手册》(Handbook of Fluorescent Probes andResearch Products)，Molecular Probes，第9版，2002；以及《荧光探针和标记技术指导手册》(The Handbook—A Guide to Fluorescent Probes and Labeling Technologies)，Invitrogen，第10版，可以在Invitrogen网站获得)。
在某些实施方式中，包含在本发明的偶联物组合物中的诊断剂是可以通过某些诊断方法检测的纳米粒子，例如量子点、氧化铁、金纳米粒子、纳米杆或纳米壳、碳纳米管、纳米片、二氧化硅保护的纳米粒子或这些纳米材料的组合。
在某些实施方式中，这些纳米粒子还包括一种或多种治疗剂和/或一种或多种诊断剂。
在某些实施方式中，具有反应性末端官能团的肉毒碱衍生的聚合物与治疗剂和/或诊断剂的反应产生偶联物，其中所述聚合物与所述治疗剂或诊断剂之间的连接是可降解的。
在某些实施方式中，所述肉毒碱衍生的聚合物与所述治疗剂或诊断剂之间的连接在某些条件下是可降解的，允许在某些环境中(例如疾病部位处)释放出所述药剂。
在某些实施方式中，所述肉毒碱衍生的聚合物与所述治疗剂或诊断剂之间的连接是可水解的，包括但不限于羧酸酯、磷酸酯、氨基甲酸酯、酸酐、缩醛、缩酮、酰氧基烷基醚、亚胺、腙、原酸酯、硫酯、碳酸酯、肽、寡核苷酸等。
在某些实施方式中，所述肉毒碱衍生的聚合物与所述治疗剂或诊断剂之间的连接是酶可降解的，包括但不限于烟草蚀纹病毒蛋白酶(TEV)切割序列、胰蛋白酶切割序列、凝血酶切割序列、组织蛋白酶B切割序列、组织蛋白酶D切割序列、组织蛋白酶K切割序列、半胱天冬酶切割序列、基质金属蛋白酶、磷酸二酯、磷脂、酯、β-半乳糖等，其中所述连接被一种或多种酶降解。
在某些实施方式中，所述肉毒碱衍生的聚合物与所述治疗剂或诊断剂之间的连接在亲核或碱性条件下是可切割的，包括但不限于二烷基二烷氧基甲硅烷、氰基乙基、砜、二琥珀酸乙二酯、2-N-酰基硝基苯磺酰胺、α-硫苯基酯、不饱和的二乙烯硫醚、活化后的磺酰胺、丙二醛(MDA)-吲哚衍生物、乙酰丙酸酯、腙、酰腙、烷基硫酯等。
在某些实施方式中，所述肉毒碱衍生的聚合物与所述治疗剂或诊断剂之间的连接在还原剂或环境下可分割，包括但不限于二硫化物、偶氮化合物等。
在某些实施方式中，所述肉毒碱衍生的聚合物与所述治疗剂或诊断剂之间的连接在光辐射下可切割，包括但不限于2-硝基苯甲基衍生物、苯甲酰甲基酯、8-喹啉苯磺酸酯、香豆素、磷酸三酯、双酰腙、两手类双硫代丙酸衍生物等。
在某些实施方式中，所述肉毒碱衍生的聚合物与所述治疗剂或诊断剂之间的连接在亲电或酸性条件下可切割，包括但不限于对甲氧基苯甲基衍生物、氨基甲酸叔丁酯类似物、二烷基或二芳基二烷氧基甲硅烷、原酸酯、缩醛、乌头酰基、腙、β-硫代丙酸酯、氨基磷酸酯、亚胺、三苯甲基、乙烯基醚、聚缩酮、2-(二苯基膦)苯甲酸烷基酯衍生物等。
在某些实施方式中，所述肉毒碱衍生的聚合物与所述治疗剂或诊断剂之间的连接在氧化条件下可切割，包括但不限于邻二醇、硒化合物等。
治疗剂或诊断剂-肉毒碱衍生的聚合物偶联物的合成方法
合成肉毒碱衍生的两性离子聚合物-治疗剂或诊断剂偶联物的方法包括但不限于将适合地功能化的肉毒碱衍生的两性离子聚合物(例如具有末端氨基、羧酸、NHS酯基团或其他功能基团)或它们的疏水衍生物(例如肉毒碱酯材料)共价偶联到具有适合的功能基团(例如具有羧酸、氨基、硫醇基团或其反应性衍生物)的治疗剂或诊断剂。
合成肉毒碱衍生的两性离子聚合物-治疗剂或诊断剂偶联物的另一种方法包括制备基于所述治疗剂或诊断剂的自由基引发剂(例如被官能化以包括末端自由基引发剂基团的药剂)，然后进行本发明的适合的肉毒碱衍生的单体或其疏水衍生物(例如肉毒碱酯单体)的聚合。
合成肉毒碱衍生的两性离子聚合物-治疗剂或诊断剂偶联物的另一种方法包括制备基于所述治疗剂或诊断剂的单体(例如被官能化以包括可聚合单体基团的药剂)，然后与适合的肉毒碱衍生的单体或它们的疏水衍生物(例如肉毒碱酯单体)共聚。在涉及肉毒碱疏水衍生物(例如肉毒碱酯单体或聚合物)的情况下，在将所述肉毒碱疏水衍生物与治疗剂或诊断剂共价连接以在所述偶联物中产生肉毒碱衍生的两性离子结构后，进行去保护程序。
根据本发明的某些方面，末端带有反应性基团的肉毒碱衍生的两性离子聚合物例如末端带有NHS酯的肉毒碱衍生的两性离子聚合物和末端带有氨基的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，可以如实施例2中所述来制备。
根据本发明的某些方面，胰岛素-肉毒碱衍生的两性离子聚合物偶联物通过根据本发明的其他方面的共价偶联反应来制备，所述反应包括将末端带有NHS酯的肉毒碱衍生的两性离子聚合物与胰岛素上的氨基反应。
根据本发明的某些方面，紫杉醇(TXL)-肉毒碱衍生的两性离子聚合物偶联物通过TXL衍生的单体与肉毒碱叔丁酯单体的共聚和随后叔丁基的去保护来制备。
由本发明提供的包含肉毒碱衍生的两性离子聚合物和治疗剂和/或诊断剂的偶联物可以以各种不同方式使用，例如但不限于形成包含多个所述偶联物的组装体，所述组装体采取包括但不限于胶束或颗粒的形式，以及形成包含所述组装体和可药用载体或稀释剂的组合物。它们可用于治疗和诊断目的。
肉毒碱衍生的两性离子材料：脂质-聚合物偶联物
根据本发明，提供了一种包含共价偶联到脂质的肉毒碱衍生的两性离子聚合物的偶联物，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)。
共价偶联到脂质的肉毒碱衍生的两性离子聚合物(其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)，并且其中所述脂质是硬脂酰基磷脂酰乙醇胺(DSPE))的一种特定结构式在本文中被显示为结构(XXVI)：
Figure BDA0002379364610000311
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
在某些实施方式中，所述共价偶联到脂质的肉毒碱衍生的两性离子聚合物(其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV))中的脂质选自合成脂质和天然存在的脂质。
在某些实施方式中，所述共价偶联到脂质的肉毒碱衍生的两性离子聚合物(其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV))中的脂质是磷脂、鞘脂或甾类。
在某些实施方式中，所述共价偶联到脂质的肉毒碱衍生的两性离子聚合物(其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV))中的脂质在其极性头部基团处含有反应性功能基团例如胺基、羟基、醛基或羧酸基团，其中所述反应性功能基团适合于与末端带有反应性基团的肉毒碱衍生的两性离子聚合物反应，得到肉毒碱衍生的两性离子聚合物被共价偶联到脂质的偶联物。
在某些实施方式中，所述脂质-聚合物偶联物中的脂质包括两条烃链，例如磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酸(PA)或磷脂酰肌醇(PI)，其中每条烃链含有3-24个碳原子长并具有可变的不饱和度。
在某些实施方式中，所述脂质-聚合物偶联物中的脂质是二酰基磷脂酰乙醇胺、神经酰胺、神经鞘磷脂、二氢鞘磷脂、脑磷脂或脑苷脂。对于所述二酰基化合物来说，所述酰基是脂肪酸基团(例如C8-C40)。
在某些实施方式中，所述脂质-聚合物偶联物中的脂质是二酰基磷脂酰乙醇胺或二酰基磷脂酰甘油。
在某些实施方式中，所述脂质-聚合物偶联物中的脂质选自由二油酰基磷脂酰甘油(DOPG)、二棕榈酰基磷脂酰甘油(DPPG)、二油酰基磷脂酰乙醇胺(DOPE)、棕榈酰基油酰基磷脂酰乙醇胺(POPE)、二棕榈酰基磷脂酰乙醇胺(DPPE)、二肉豆蔻酰基磷酸乙醇胺(DMPE)、二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺(DSPE)、16-O-单甲基-磷酸乙醇胺、16-O-二甲基-磷酸乙醇胺、18-1-反式磷酸乙醇胺、1-硬脂酰基-2-油酰基-磷脂酰乙醇胺(SOPE)和1,2-二油酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(transDOPE)组成的组。
脂质-聚合物偶联物的合成方法
合成肉毒碱衍生的两性离子聚合物-脂质偶联物的方法包括将适合地功能化的脂质组成部分(例如末端氨基)共价偶联到适合地功能化的肉毒碱衍生的两性离子聚合物(例如末端羧基或其反应性衍生物)或它们的疏水衍生物(例如肉毒碱酯材料)。
根据本发明的某些方面，DSPE-肉毒碱聚合物偶联物通过根据本发明的其他方面的共价偶联反应来制备，所述反应如实施例3中所述包括将末端带有NHS酯的肉毒碱叔丁酸酯聚合物与DSPE反应，然后将叔丁基去保护。
由本发明提供的肉毒碱衍生的两性离子聚合物-脂质偶联物可以以各种不同方式使用，例如但不限于形成包含多个所述偶联物的组装体，其采取包括但不限于胶束、脂质体或聚合物囊泡的形式，形成包含所述组装体和可药用载体或稀释剂的组合物，形成包含治疗剂和/或诊断剂的组装体。
肉毒碱衍生的两性离子材料：二嵌段共聚物
一方面，本发明提供了一种肉毒碱衍生的材料，其是二嵌段共聚物。在一个实施方式中，所述二嵌段共聚物包括：(a)根据结构式(IV)的两性离子嵌段，和(b)非两性离子嵌段。
在一个实施方式中，所述二嵌段共聚物包括：(a)根据结构式(IV)的两性离子嵌段，和(b)疏水嵌段。
在一个实施方式中，所述非两性离子嵌段包括均聚物或共聚物。
在一个实施方式中，所述非两性离子嵌段包括可生物降解的聚合物。
在一个实施方式中，所述非两性离子嵌段包含选自下述的聚合物：聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)，聚甲基丙烯酸羟乙基酯(HEMA)，聚丙烯酰胺(PAA)，聚乙二醇(PEG)，藻酸盐，聚己内酯(PCL)，聚乙交酯(PG)，聚乳酸(PLA)，聚-3-羟基丁酸酯，聚二噁烷酮，聚三亚甲基碳酸酯，聚(乙交酯-共-己内酯)(MonocrylTM)，聚(乙交酯-共-三亚甲基碳酸酯)(MaxonTM)和聚(二噁烷酮-共-三亚甲基碳酸酯-共-乙交酯)(BioSynTM)。
在一个实施方式中，所述非两性离子嵌段包含选自下述的聚合物组成的组：聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)，聚己内酯，聚乙交酯，聚乳酸，聚-3-羟基丁酸酯，聚二噁烷酮，聚三亚甲基碳酸酯，聚(乙交酯-共-己内酯)，聚(乙交酯-共-三亚甲基碳酸酯)和聚(二噁烷酮-共-三亚甲基碳酸酯-共-乙交酯)。
在某些实施方式中，所述非两性离子嵌段具有约1,000至约200,000的数均分子量。
二嵌段共聚物的合成方法
合成含有肉毒碱衍生的两性离子聚合物的二嵌段共聚物的方法包括制备基于所述非两性离子嵌段的自由基引发剂(例如被功能化以包含末端自由基引发剂基团的聚合物)，然后对适合的肉毒碱衍生的单体进行聚合，或者将适合地功能化的非两性离子聚合物(例如具有末端氨基)共价偶联到适合地功能化的肉毒碱衍生的两性离子聚合物(例如具有末端羧基或其反应性衍生物)或它们的疏水衍生物(例如肉毒碱酯材料)。
根据本发明的某些方面，PLGA-肉毒碱聚合物嵌段共聚物通过根据本发明的其他方面的共价偶联反应来制备，所述反应如实施例4中所述包括将末端带有NH2的肉毒碱叔丁酸酯聚合物与末端带有COOH的PLGA反应，然后将叔丁基去保护。
由本发明提供的基于肉毒碱衍生的两性离子聚合物的二嵌段共聚物可以以各种不同方式使用，例如但不限于形成包含多个所述偶联物的组装体，其采取例如但不限于胶束、聚合物囊泡或颗粒的形式，形成包含所述组装体和可药用载体或稀释剂的组合物，形成包含治疗剂和/或诊断剂的组装体。
肉毒碱酯材料
根据本发明的某些方面，提供了肉毒碱酯。根据本发明的某些方面，提供了肉毒碱酯阳离子单体。根据本发明的某些方面，提供了并入所述肉毒碱酯单体及其反应产物的聚合物、共聚物、脂质-聚合物偶联物、蛋白质-聚合物偶联物和水凝胶。
肉毒碱酯阳离子单体
肉毒碱酯阳离子单体的一种通用结构式在本文中被显示为结构(VII)：
Figure BDA0002379364610000341
其中M是单体重复单元，L1是连接物，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z是烷基、芳基、酰基或甲硅烷基，其中所述烷基、芳基、酰基或甲硅烷基任选地进一步被一个或多个取代基取代。
肉毒碱酯阳离子单体的一种通用结构式在本文中被显示为结构(VIII)：
Figure BDA0002379364610000351
其中M是单体重复单元，L1是连接物，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z1是保护基团。
当在本文中使用时，术语“保护基团”是指屏蔽或阻断功能性组成部分例如O的基团。保护基团的存在允许反应选择性地在肉毒碱酯阳离子材料中的另一个反应性位点处进行。所述保护基团优选地可以通过不攻击其他功能性基团的公知的试剂选择性地除去。作为非限制性实例，正如上文提到的，Z1可以选自但不限于叔丁基(Bu)、2-氯三苯甲基(2-Cl-Trt)、2,4-二甲氧基苯甲基(Dmb)、2-苯基异丙基(2-PhiPr)、5-苯基-3,4-亚乙基二氧噻吩基(苯基-EDOTn)及其任一者的衍生物，或苯甲基及其衍生物。这些和其他适合的保护基团描述在Greene的《有机合成中的保护基团》(Protecting Groups in Organic Synthesis)P.G.M.Wuts，第5版，Wiley,2014中，其全部内容通过引用并入本文。
作为实例，用于除去叔丁基(Bu)、2-氯三苯甲基(2-Cl-Trt)、2,4-二甲氧基苯甲基(Dmb)、2-苯基异丙基(2-PhiPr)、5-苯基-3,4-亚乙基二氧噻吩基(苯基-EDOTn)或其任一者的衍生物的典型条件，是用含有三氟乙酸的溶剂处理含有所述保护基团的化合物。
作为实例，用于除去苯甲基或其衍生物的典型条件，是用含有NaBH4的溶剂处理含有所述保护基团的化合物。
肉毒碱酯阳离子单体的一种通用结构式在本文中被显示为结构(IX)：
Figure BDA0002379364610000361
其中M是单体重复单元，L1是连接物，并且X-是与阳离子中心结合的平衡离子。
作为实例，用于除去(IX)中示出的叔丁基(Bu)保护基团的典型条件是用三氟乙酸处理所述化合物4小时。
肉毒碱酯阳离子单体的一种通用结构式在本文中被显示为结构(X)：
Figure BDA0002379364610000362
其中L1是连接物，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，Z是烷基、芳基、酰基或甲硅烷基，其中所述烷基、芳基、酰基或甲硅烷基任选地进一步被一个或多个取代基取代，并且R1选自由氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基组成的组。
肉毒碱酯阳离子单体的一种通用结构式在本文中被显示为结构(XI)：
Figure BDA0002379364610000363
其中X-是与阳离子中心结合的平衡离子，Z1是保护基团，并且R1选自由氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基组成的组。
肉毒碱酯阳离子单体的一种通用结构式在本文中被显示为结构(XII)：
其中X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且R1选自由氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基组成的组。
肉毒碱酯阳离子单体的一种通用结构式在本文中被显示为结构(XIII)：
Figure BDA0002379364610000372
其中L1是连接物，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z是烷基、芳基、酰基或甲硅烷基，其中所述烷基、芳基、酰基或甲硅烷基任选地进一步被一个或多个取代基取代。
肉毒碱酯阳离子单体的一种通用结构式在本文中被显示为结构(XIV)：
Figure BDA0002379364610000373
其中L1是连接物，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z1是保护基团。
肉毒碱酯阳离子单体的一种通用结构式在本文中被显示为结构(XV)：
Figure BDA0002379364610000381
L1是连接物，并且X-是与阳离子中心结合的平衡离子。
肉毒碱酯阳离子聚合物
作为聚合物的肉毒碱酯阳离子材料的通用结构式在本文中被显示为结构(XVI)：
Figure BDA0002379364610000382
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z是烷基、芳基、酰基或甲硅烷基，其中所述烷基、芳基、酰基或甲硅烷基任选地进一步被一个或多个取代基取代。
作为聚合物的肉毒碱衍生的材料的一种特定结构式在本文中被显示为结构(XVII)：
Figure BDA0002379364610000383
其中M是单体重复单元，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z1是保护基团。
作为聚合物的肉毒碱衍生的材料的一种特定结构式在本文中被显示为结构(XVIII)：
Figure BDA0002379364610000391
其中M是单体重复单元，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且L1是如所示将所述肉毒碱分子共价偶联到单体重复单元的连接物。
作为聚合物的肉毒碱酯阳离子材料的通用结构式在本文中被显示为结构(XIX)：
Figure BDA0002379364610000392
其中n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，Z是烷基、芳基、酰基或甲硅烷基，其中所述烷基、芳基、酰基或甲硅烷基任选地进一步被一个或多个取代基取代，并且R1选自由氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基组成的组。
作为聚合物的肉毒碱酯阳离子材料的一种特定结构式在本文中被显示为结构(XX)：
Figure BDA0002379364610000393
n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，Z1是保护基团，并且R1选自由氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基组成的组。
作为非限制性实例，Z1可以选自但不限于叔丁基(Bu)、2-氯三苯甲基(2-Cl-Trt)、2,4-二甲氧基苯甲基(Dmb)、2-苯基异丙基(2-PhiPr)、5-苯基-3,4-亚乙基二氧噻吩基(苯基-EDOTn)及其任一者的衍生物，或苯甲基和苯甲基的衍生物。
作为聚合物的肉毒碱酯阳离子材料的一种特定结构式在本文中被显示为结构(XXI)：
Figure BDA0002379364610000401
n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且R1选自由氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基组成的组。
作为聚合物的肉毒碱酯阳离子材料的通用结构式在本文中被显示为结构(XXII)：
Figure BDA0002379364610000402
n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，L1是将所述肉毒碱分子共价偶联到单体重复单元的连接物，并且Z是烷基、芳基、酰基或甲硅烷基，其中所述烷基、芳基、酰基或甲硅烷基任选地进一步被一个或多个取代基取代。
作为聚合物的肉毒碱酯阳离子材料的一种特定结构式在本文中被显示为结构(XXIII)：
Figure BDA0002379364610000411
n是1至约10000的整数，L1是将所述肉毒碱分子共价偶联到单体重复单元的连接物，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z1是保护基团。
作为聚合物的肉毒碱酯阳离子材料的一种特定结构式在本文中被显示为结构(XXIV)：
Figure BDA0002379364610000412
n是1至约10000的整数，L1是将所述肉毒碱分子共价偶联到单体重复单元的连接物，并且X-是与阳离子中心结合的平衡离子。
具有反应性末端官能团的肉毒碱酯阳离子材料(其中所述材料是聚合物)的一种特定结构式在本文中被显示为结构(XXVIII)：
Figure BDA0002379364610000413
M是单体重复单元，n是1至约10000的整数，L1是将所述肉毒碱分子共价偶联到单体重复单元的连接物，并且X-是与阳离子中心结合的平衡离子。
具有反应性末端官能团的肉毒碱酯阳离子材料(其中所述材料是聚合物)的一种特定结构式在本文中被显示为结构(XXIX)：
Figure BDA0002379364610000421
M是单体重复单元，n是1至约10000的整数，L1是将所述肉毒碱分子共价偶联到单体重复单元的连接物，并且X-是与阳离子中心结合的平衡离子。
肉毒碱酯材料的合成方法
根据本发明的某些方面，提供了在本文实施例5中示例的获得新的肉毒碱酯材料的合成方案。
由本发明提供的肉毒碱酯材料可以以各种不同方式使用，例如但不限于用于肉毒碱衍生的两性离子材料的合成，用作抗微生物聚合物，和用作带负电荷的蛋白质、基因或聚合物的浓缩/络合聚合物试剂。
组装体
组装体例如脂质体、胶束、聚合物囊泡和其他颗粒组装体使用公知的标准方法来产生，例如在下述文献中描述的方法：Liao J等，聚合物囊泡的形成、性质和应用的最新进展(Recent advances in formation,properties,and applications of polymersomes)，Curr Pharm Des.2012；18(23):3432-41；Müller LK等，用于生物医学应用的天然脂质体和合成聚合物结构(Natural liposomes and synthetic polymeric structures forbiomedical applications)，Biochem Biophys Res Commun.2015,468(3):411-8；和Lu Y等，用于溶解不良药物的聚合物胶束和可选纳米化递送介质(Polymeric micelles andalternative nanonized delivery vehicles for poorly soluble drugs)，Int JPharm.2013,453(1):198-214。
术语“脂质体”是指封闭水性内部空间的两亲性脂质分子的双层粒子。脂质体通常被生产为小单层囊泡(SUV)、大单层囊泡(LUV)或多层囊泡(MLV)。治疗剂和/或诊断剂可以通过下述方式与脂质体缔合：包封在脂质体的水性内部空间中、配置在脂质体的脂质双层中、和/或通过结合例如离子结合或通过范德华力的缔合与脂质体缔合。
根据本发明的某些方面，脂质体、胶束、聚合物囊泡和其他颗粒组装体通常直径在约1纳米至1微米的范围内，尽管它们在尺寸方面不受限制。
脂质体使用公知的标准方法来产生，所述标准方法包括但不限于溶剂/水合方法、乙醇或乙醚注射方法、冷冻/融化方法、超声处理方法、反相蒸发方法和表面活性剂方法。脂质体以及与它们的制备和使用相关的方法存在于下述文献中：《脂质体实用方法》(Liposomes:A Practical Approach)(The Practical Approach Series,264)，V.P.Torchilin和V.Weissig主编，Oxford University Press，第2版2003；N.Duzgunes，《脂质体》(Liposomes)，Part A,Volume 367(Methods in Enzymology)Academic Press，第1版，2003；L.V.Allen,Jr.等，《Ansel药物剂型和药物递送系统》(Ansel’s PharmaceuticalDosage Forms and Drug Delivery Systems)，第8版，Philadelphia,PA:Lippincott,Williams&Wilkins,2005,pp.663-666；和A.R.Gennaro，《Remington药物学科学与实践》(Remington:The Science and Practice of Pharmacy)，Lippincott Williams&Wilkins，第21版，2005,pp.766-767。
可药用载体和药物组合物的配制在本领域中是已知的，例如包括但不限于在下述文献中所描述的：《Remington药物学科学与实践》(Remington:The Science and Practiceof Pharmacy)，第21版，Lippincott,Williams&Wilkins,Philadelphia,PA,2006；和Allen,L.V.等，《Ansel药物剂型和药物递送系统》(Ansel’s Pharmaceutical Dosage Forms andDrug Delivery Systems)，第8版，Lippincott,Williams&Wilkins,Philadelphia,PA,2005。
没有具体数目的指称不打算限制，并且包括复数指称物，除非另有明确陈述或上下文另有清楚指明。
在下面的实施例中对本发明的组合物和方法的实施方式进行说明。提供这些实施例是出于说明目的，并且不被认为是对本发明组合物和方法的范围的限制。
实施例
实施例1
材料
L-肉毒碱盐酸盐(>98％)、无水N,N-二甲基甲酰胺(DMF，99.8％)、氢醌(99％)、三乙胺(TEA，99.5％)、无水二氯甲烷(DCM，99.8％)、无水二乙醚(99％)、溴化铜(I)(99.9％)、溴代异丁酰溴(BIBB 98％)、11-巯基-1-十一烷醇(97％)、2,2’-联吡啶(BPY 99％)和活性炭(DARCO，-100粒径)购自Sigma-Aldrich Chemical Company,Milwaukee。无水甲醇(99％)和丙烯酰氯(>96％)从Alfa Aesar,Thermo Fisher Scientific获得。乙醇(无水)购自Decon Laboratories,Inc。
L-肉毒碱MA单体的合成和纯化
L-肉毒碱MA单体的合成使用一步反应来实现，其流程示出在图1中。简单来说，在用氮气吹扫的烧瓶中，将1.97g L-肉毒碱盐酸盐(10mmoL)和100mg氢醌添加到25mL无水二甲基甲酰胺(DMF)中。将所述混合物加热至40℃并搅拌10分钟。然后将2.43mL丙烯酰氯(30mmoL)滴加到所述溶液中，并将温度升高至80℃反应3小时。在反应期间，所述烧瓶被连接到管，所述管通往装有三乙胺(TEA)的液体密封瓶，以吸收来自于所述反应的过量盐酸(HCl)。起始原料L-肉毒碱盐酸盐逐渐溶解，并且所述溶液变成澄清且棕色。
对于所述一步反应来说，为了获得L-肉毒碱MA单体，关键的是选择正确的溶剂。丙烯酰氯必须被溶解在非质子性溶剂中以保护它的反应性。另一方面，L-肉毒碱是亲水的，并且可能很难溶解在大多数非质子性溶剂例如乙腈和DCM中，如表1中所示。通过提高温度，L-肉毒碱盐酸盐可以部分溶解在DMF和二甲基亚砜(DMSO)中。由于DMSO通过Swern氧化与丙烯酰氯剧烈反应，因此选择DMF作为溶剂。
Figure BDA0002379364610000451
表1：在40℃和80℃下，80mg/mL的L-肉毒碱盐酸盐和L-肉毒碱内盐在不同溶剂中的溶解性(否：不可溶；部分：部分可溶；是：可溶)
反应温度被选择在80℃，因为在这一温度下L-肉毒碱盐酸盐可以部分溶解在溶剂DMF中以促进反应。此外，维持高温(40℃或更高温度)是关键的，因为在较低温度下氢醌被氧化成苯醌，其是聚合抑制剂，并且不与丙烯酰氯反应，从而产生副产物。这里产生的数据显示在室温下氢醌与丙烯酰氯显著反应(为C12H10O4+H计算的Mw为219.7，通过质谱确认的m/z为220.1)。
在羟基与丙烯酰氯之间的典型反应中，TEA通常在这些反应混合物中用作除酸试剂，以提高反应效率。然而，TEA不能用于本发明的合成反应系统中，因为：(1)它将L-肉毒碱从盐酸盐形式转变成内盐形式，后者即使在80℃下在DMF中也完全不可溶，参见表1；并且(2)在高温下，丙烯酰氯与TEA显著反应并产生副产物，使纯化程序变得复杂。
在上述单步反应后，粗产物如下进行纯化。在真空和室温下，通过搅拌所述反应溶液，除去产生的大多数盐酸和过量的丙烯酰氯。然后将得到的混合物在-20℃放置过夜。未反应的L-肉毒碱盐酸盐沉淀并通过过滤除去。将得到的溶液用无水TEA进一步处理，其中L-肉毒碱MA单体产物、三乙胺盐酸盐和某些有色杂质被沉淀。将所述沉淀物用二氯甲烷(DCM)洗涤以除去三乙胺盐酸盐，并真空干燥。为了除去所述有色杂质，将得到的产物溶解在无水甲醇中，与活性炭在40℃下搅拌2h。通过离心获得上清液，在二乙醚中沉淀并在真空中干燥。获得采取浅黄色粉末形式的L-肉毒碱MA单体，优化的得率为～43％。
L-肉毒碱MA单体的表征
L-肉毒碱MA的核磁共振(NMR)波谱使用Varian Mercury-400MHz NMR，使用D2O作为溶剂来测量。峰面积使用mestrec23软件来计算。质谱测量在Water Micromass ZQ离子阱质谱仪上，在作为溶剂的甲醇中进行。
如图2中所示，使用NMR确认了L-肉毒碱MA单体的结构。与图6中示出的未反应的L-肉毒碱的NMR分析相比，可以看到L-肉毒碱MA单体显示出3个新的NMR峰(a、b和c)，对应于双键结构的3个氢。峰d(来自于季铵结构的9个氢)与峰b(来自于双键结构的1个氢)的面积比为8.87，表明在单体合成期间没有发生聚合。质谱测量L-肉毒碱MA单体给出216.2的m/z(为L-肉毒碱MA+H计算的Mw为216.4)进一步确认了合成的成功。
金衬底上的L-肉毒碱MA聚合物刷涂层的制备
涂层有表面等离子体激元活性金层的SPR玻璃芯片购自Institute of Photonicsand Electronics,Czech Academy of Sciences,Czech Republic。将所述金表面用DI水和纯乙醇清洗，然后将其放入臭氧清洁器中并加热20mins。在清洁后，将所述芯片在含有1mMATRP引发剂ω-巯基十一烷基溴代异丁酸酯(ω-mercaptoundecyl bromoisobutyrate)的纯乙醇中浸泡过夜。然后将所述金衬底用纯乙醇、然后用四氢呋喃(THF)漂洗，并在氮气流中干燥。通过原子转移自由基聚合(ATRP)在所述金衬底上生长L-肉毒碱MA聚合物。简单来说，将DI水和DMF用氮气吹扫15分钟以除去氧。将21.4mg CuBr和46.25mg 2,2'-联吡啶(BPY)以及所述清洁的衬底添加到用三个真空/氮气循环处理过的反应管中。将216mg L-肉毒碱MA单体(1mmoL)添加到另一个用三个真空/氮气循环处理过的反应管中。向两个管添加5ml混合溶剂(DI水/DMF 2:1体积比)，并使用注射器将所述L-肉毒碱MA单体溶液转移到含有所述金芯片的管中。将管紧密密封，并且ATRP反应使用轻柔搅拌在室温下进行3小时。在所述反应后，将L-肉毒碱MA聚合物涂层的衬底浸泡在DI水中，以在测试之前除去未反应的L-肉毒碱MA单体和其他小分子。
涂层厚度表征
在ATRP后，所述聚合物刷的厚度通过表面椭圆光度法和原子力显微镜(AFM)来测量。表面椭圆光度法在椭圆偏光仪(α-SETM，J.A.Woollam Co.,Inc.)上进行，并且厚度通过在假定金表面折射率为1.45的情况下不同涂层位点的三个测量值的平均值来计算。裸露的金衬底和L-肉毒碱MA聚合物刷涂层的金衬底的AFM成像在来自于VEECO的Dimension3100AFM上进行。在成像之前将样品真空干燥。将L-肉毒碱MA聚合物刷涂层用锋利的手术刀轻轻划开以暴露出涂层截面，用于厚度测量。涂层厚度和形态通过轻敲模式，使用硅探针(VEECO)以150kHz的标称频率在空气中测量。AFM图像使用Nanoscope软件5.12版(VEECO)来分析。
已发现，反应温度(室温或40℃)和反应时间(3小时或更长时间)不显著影响涂层厚度(差异小于2％)。然后，反应溶剂或混合溶剂对涂层厚度具有深远影响，如表2中所示。
Figure BDA0002379364610000471
表2从不同ATRP反应溶剂获得的金衬底上的L-肉毒碱MA聚合物涂层的厚度(平均值±标准偏差，n＝3)
在所述混合溶剂中使用甲醇减小了得到的聚合物刷的厚度。水/DMF系统更适合于生长L-肉毒碱MA聚合物膜，并且在2:1的水/DMF体积比下，膜厚度达到23.0±3.8nm(平均值±标准偏差，n＝3)。这个厚度与显示出优越防污性能的PCBMA刷涂层的26.6±0.5nm相当。
L-肉毒碱MA聚合物刷表面的形态明显不同于裸露的金表面，正如通过原子力显微镜(AFM)的轻敲模式可视化的，参见图3A。也通过AFM测量了L-肉毒碱MA聚合物刷表面的厚度。使用锋利的手术刀在所述L-肉毒碱MA聚合物刷表面上制造浅划痕。参见图7，通过测量所述划痕的深度将聚合物刷厚度计算为20.5±4.6nm(平均值±标准偏差，n＝4)，与通过表面椭圆测量术测量的厚度值一致。
通过SPR传感器测量蛋白质吸附
使用由Institute of Photonics and Electronics,Czech Academy ofSciences,Czech Republic定制的表面等离子体共振(SPR)传感器，测量了蛋白质在裸露的金衬底、L-肉毒碱MA聚合物刷涂层的衬底和PCBMA聚合物刷涂层的衬底上的吸附。将所述测试的芯片附连到棱柱的底部。在实验期间，使用具有四个独立平行流动通道的四通道流动池来容纳液体样品。首先在50μL/分钟和25℃下使用PBS缓冲液来获得稳定的基线。将PBS(0.15M，pH 7.4)中的1.0mg/mL的纤维蛋白原(带负电荷，来自于牛血浆，Sigma)和溶菌酶(带正电荷，来自于鸡蛋清，Sigma)溶液以0.05mL/分钟的流速流过所述表面10分钟，然后使PBS流过以除去任何松散结合的蛋白质。使用表面敏感的SPR检测器实时监测蛋白质-表面相互作用。在蛋白质注射之前和之后基线之间的波长偏移，被用于测量表面上的非特异性蛋白质吸附(表面蛋白质浓度以每单位面积的质量为单位)。对于裸露的金SPR衬底来说，始于750nm的共振波长处的1nm的波长偏移代表17ng/cm2的吸附的蛋白质，参见J.Homola，《基于表面等离子体共振的传感器》(Surface Plasmon Resonance Based Sensors)，Springer-Verlag，2006。对于23nm的L-肉毒碱MA聚合物刷表面来说，在Cao Z等，Angew.Chem.Int.Ed.,2011,50:6102-6104中详细描述的现有方案的基础上计算出1.31的校准因子。因此，对于这种特定L-肉毒碱MA聚合物涂层的芯片来说，共振波长的1nm的偏移代表了22.3ng/cm2的蛋白质覆盖度。
如图3B中所示，观察到纤维蛋白原和溶酶体两者的不可检测的吸附(<0.3ng/cm2)。结果表明得到的L-肉毒碱MA聚合物涂层的表面表现出与PCBMA涂层相当的针对蛋白质结合的“超低污垢”(<0.3ng/cm2)。超低污垢被定义为能够抗拒蛋白质吸附低至<5ng/cm2，对于抑制血小板粘附以获得血液相容性来说是理想的。作为参比，单层蛋白质结合引起100–500ng/cm2的传感器响应。
使用L-肉毒碱MA单体和可商购的N,N'-甲叉双丙烯酰胺(MBAA)交联剂，通过UV引发制备水凝胶网络，参见图5B，并测试其防污性能。
所述L-肉毒碱MA水凝胶通过50％(重量比)的L-肉毒碱MA单体溶液在0.2％UV引发剂2-羟基-4’-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮(I-2959)和5％交联剂N,N'-甲叉双丙烯酰胺(MBAA)存在下的UV引发来制造。所述预凝胶溶液被填充在用厚度1mm的特富龙隔板隔开的两个玻璃载玻片之间的空间中。将所述水凝胶在DI水中平衡，以除去未反应的小分子。使用冲压机将水凝胶样品裁剪成圆盘形状(直径5mm，厚度1mm)，用于进一步评估。
所述L-肉毒碱MA衍生的水凝胶在抗拒蛋白质结合中的防污性能，使用人纤维蛋白原作为模型蛋白质，通过酶联免疫吸附测定法(ELISA)来评估。
为了测量人纤维蛋白原(Fg，Sigma-Aldrich)在PCBMA(阳性对照)、PHEMA(阴性对照)和L-肉毒碱MA水凝胶上的吸附，将所述水凝胶样品与1mg/ml Fg在24孔板中，在室温温育10分钟，然后用PBS缓冲液清洗5次。然后将L-肉毒碱MA水凝胶与1mg/ml牛血清白蛋白溶液在室温下温育10分钟，再次用PBS缓冲液清洗5次。然后将所述试验水凝胶样品转移到新的孔。接下来将它们与在PBS中1:200稀释的辣根过氧化物酶(HRP)偶联的抗纤维蛋白原抗体温育10分钟，然后用同样的缓冲液再清洗5次。在第5次清洗后，将所述试验水凝胶转移到新的孔，以30秒的时间间隔向每个孔添加SIGMAFAST OPD。将样品在OPD溶液中避光温育30分钟。从每个试验孔取出上清液，转移到96孔板，并在490nm下测量其吸收值。所有样品测量三份平行样。
结果表明，所述L-肉毒碱MA水凝胶与聚甲基丙烯酸羟乙基酯(PHEMA)水凝胶(阴性对照)相比显示出更好的防污性能，并且能够实现与常用的PCBMA水凝胶相近的防污水平，参见图5A。
微生物粘附试验
将所述L-肉毒碱MA聚合物刷涂层在使用大肠杆菌K12作为模型细菌的微生物粘附试验中进行进一步挑战。
对于细菌培养来说，将大肠杆菌K12在Luria-Bertani(LB)琼脂板上，在37℃培养过夜。挑取一个菌落并将其转移到25mL的LB培养基(20g/L)中，在37℃下以300rpm振摇速率培养过夜。将所述细菌培养物用于接种在150mL的LB培养基中的第二培养物。将所述新的培养物在37℃下继续振摇，直至它在600nm下达到0.9的光密度。通过以4400rpm离心5分钟收集得到的细菌。然后将所述细菌用无菌PBS清洗三次并稀释到108个细胞/mL的浓度，用于粘附实验。
将裸露的金表面、用L-肉毒碱MA聚合物和PCBMA聚合物涂层的金表面置于细菌悬液(108个细胞/ml)中0.5小时，然后用PBS轻柔清洗，以除去松散结合的细菌。
在将细菌与衬底温育后，将所述衬底取出并浸泡在2.5％戊二醛、2％聚甲醛在0.1M磷酸钠缓冲液中的固定溶液中。然后将所述衬底在一系列梯度乙醇溶液中脱水并在真空中干燥。在SEM成像之前，使用SEEVac Conductive IV溅射涂布机将所述衬底样品用纳米金层进行20s涂层。使用JSM-6510LV SEM将所述粘附的细菌以5μm的放大率成像，通过对每900μm2的细菌数目进行计数来计算细菌粘附密度。
参见图4A、4B和4C，SEM图像显示出与未涂层的裸露的金表面(11.4±2.2个细菌/100μm2)相比，L-肉毒碱MA聚合物刷表面大大减少细菌粘附(0.28±0.03个细菌/100μm2(平均值±标准偏差，n＝6))。在PCBMA上的细菌粘附为0.32±0.05个细菌/100μm2，并且在PCBMA涂层的表面与L-肉毒碱MA聚合物涂层的表面之间，在细菌粘附密度上不存在显著差异，p<0.0001，参见图4D。结果表明，L-肉毒碱MA聚合物具有与现有技术的两性离子聚合物PCBMA相同的针对细菌粘附的优越防污能力。
实施例2
末端带有NHS酯的肉毒碱衍生的两性离子聚合物的合成和纯化
将末端带有NHS酯的肉毒碱-叔丁酯聚合物用三氟乙酸处理以除去叔丁基，在乙醚中沉淀并在真空条件下干燥，得到末端带有NHS酯的肉毒碱衍生的两性离子聚合物。
末端带有氨基的两性离子肉毒碱衍生的两性离子聚合物的合成和纯化
将末端带有氨基的肉毒碱-叔丁酯聚合物用三氟乙酸处理以除去叔丁基，在乙醚中沉淀并在真空条件下干燥，得到末端带有NHS酯的肉毒碱衍生的两性离子聚合物。
肉毒碱衍生的两性离子聚合物-蛋白质偶联物的合成和纯化
肉毒碱衍生的两性离子聚合物-胰岛素偶联物的合成和纯化
肉毒碱聚合物与胰岛素的偶联通过所述聚合物的NHS酯基团与所述蛋白质上的可用胺基的反应来进行。通常，将胰岛素(1mg/mL)溶解在0.1M Na2CO3缓冲液中。以聚合物：胰岛素摩尔比＝1.2:1，将预先溶解的末端带有NHS酯的肉毒碱衍生的两性离子聚合物添加到所述胰岛素溶液中，并将所述反应混合物在冰浴中以700rpm搅拌1小时，以获得粗产物。在反应后，通过HCl将所述缓冲液调整到pH 7.4。为了纯化得到的肉毒碱衍生的两性离子聚合物-胰岛素偶联物，将所述粗产物置于透析套装中(例如6-8kDa，MWCO，Sigma-Aldrich)进行PBS透析。所述MW截留值被选择成保留聚合物-胰岛素偶联物，但允许游离胰岛素和未偶联的聚合物两者通过。使用PD-10柱将所述纯化的聚合物-胰岛素样品脱盐，并冷冻干燥以备保存。
肉毒碱衍生的两性离子聚合物-化疗药物偶联物的合成
肉毒碱衍生的两性离子聚合物-紫杉醇偶联物的合成
使用冰浴将853mg(1mmoL)紫杉醇和280ul(2mmoL)三乙胺溶解在5mL DMF中。然后将255μL(3mmoL)丙烯酰氯添加到所述混合物中并继续反应2小时。过滤出沉淀物，并在减压下除去过量丙烯酰氯。通过将所述混合物在乙醚中沉淀来获得粗产物。将所述产物用冷氯仿洗涤3次并在真空下干燥，得到紫杉醇单体(即在例如具有C2’和/或C7处羟基的紫杉醇被可聚合的双键修饰)。
将紫杉醇单体、肉毒碱-叔丁酯单体和过氧化苯甲酰在60℃下溶解在DMF中并保持搅拌1小时。产生的共聚物通过在乙醚中沉淀以除去紫杉醇单体来获得。将所述粗产物用三氟乙酸处理以除去叔丁基，在乙醚中沉淀并在真空条件下干燥。将所述得到的产物在水中透析以除去痕量单体和杂质。在冷冻干燥后得到肉毒碱衍生的两性离子聚合物-紫杉醇偶联物的最终产物。
实施例3
脂质-肉毒碱聚合物偶联物的合成和纯化
DSPE-肉毒碱聚合物偶联物
1,2-二硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(DSPE，Genzyme Pharmaceuticals)以收到时的原样使用。在典型的反应中，将0.73g末端带有NHS酯的肉毒碱叔丁酸酯聚合物(聚合物的MW为5K)和0.31g DSPE在60mL氯仿/8.6mL DMF混合溶剂中，在142μL三乙胺(TEA)存在下搅拌5天。然后将所述反应混合物蒸发并在乙醚中沉淀。将沉淀物用乙腈萃取并过滤，以除去未偶联的DSPE。将含有DSPE-肉毒碱聚合物偶联物和未偶联的肉毒碱聚合物的滤液干燥，用三氟乙酸(TFA)处理4h，在乙醚中沉淀并真空干燥。将得到的含有DSPE-肉毒碱聚合物偶联物和未偶联的肉毒碱聚合物的产物在含有20mM羟胺的200mM磷酸盐缓冲液(pH＝8)中中和，并在PBS中超滤(30K MW截留值，Amicon Ultra-15，Millipore,Billerica,MA)，然后在水中重复超滤。将得到的脂质-聚合物偶联物冷冻干燥以备进一步使用。
Figure BDA0002379364610000521
实施例4
脂质-肉毒碱聚合物偶联物的合成和纯化
PLGA-肉毒碱聚合物嵌段共聚物
偶联过程通过NHS/EDC化学来进行。简单来说，将3.2g末端带有COOH的PLGA(0.20dl/g)、86.4mg NHS和147.2mg EDC在6mL二氯甲烷中在室温下反应4小时。然后添加5ml乙醚以获得白色沉淀物。将得到的PLGA-NHS用冷乙醚/甲醇混合物(2/1，V/V)洗涤，以除去任何NHS和EDC残留物，然后在使用前真空干燥。将925mg末端带有NH2的肉毒碱叔丁酸酯聚合物和1.68g PLGA-NHS在50μL三乙胺存在下，在7mL乙腈中，在60℃偶联20小时。将得到的PLGA-肉毒碱叔丁酸酯嵌段聚合物在冷甲醇中沉淀。未偶联的聚合物可以溶解在冷甲醇中，并通过重复所述洗涤循环而被移除。然后将PLGA-共-肉毒碱叔丁酸酯聚合物用TFA处理1小时以除去叔丁酯基团。将产生的PLGA-共-肉毒碱聚合物重复地在乙醚中沉淀，并在使用前真空干燥。
Figure BDA0002379364610000531
实施例5
用于产生L-肉毒碱酯材料的示例性程序
在本实施例中，描述了肉毒碱酯材料、丙烯酸肉毒碱叔丁酸酯的合成。这个合成方案可以例如通过使用可选的起始原料进行修改，以生产其他肉毒碱酯材料。
步骤1-从3-丁烯酸叔丁酯(1)合成3,4-环氧丁酸叔丁酯(2)
在冷却和搅拌下，向0.84g(6mmoles)3-丁烯酸叔丁酯1在10mL氯仿中的溶液逐滴添加1.82g(9mmoles)间氯过苯甲酸在25ml氯仿中的溶液。允许所述溶液在40℃放置20小时，使用TLC监测反应是否已经完成。通过过滤除去得到的沉淀物，并将滤液与30ml新鲜制备的10％亚硫酸钠水溶液搅拌30分钟(淀粉-碘化物试验阴性)。然后添加5％碳酸氢钠溶液直至没有气泡形成。收集有机相并在无水硫酸镁上干燥，直至溶液变清。通过旋转真空除去滤液的溶剂直至得到无色液体。将产物作为无色液体在0.3mm Hg下bp 40-42℃减压蒸馏。
Figure BDA0002379364610000541
步骤2-从3,4-环氧丁酸叔丁酯(2)合成肉毒碱叔丁酸酯(3)
将0.656g(4.2mmoles)的式2、0.320g(3.3mmoles)三甲胺盐酸盐和2.0mL无水甲醇的混合物在室温下搅拌3天。将所述混合物在乙醚中沉淀。将产物用水萃取并冷冻干燥，得到终产物3。
Figure BDA0002379364610000542
X是与阳离子中心结合的平衡离子(例如卤素离子如Cl-、Br-和I-)。步骤3-从肉毒碱叔丁酸酯(3)合成丙烯酸肉毒碱叔丁酸酯(肉毒碱-叔丁酸酯单体)(4)
使用冰浴，向0.218g(1mmoles)丙烯酸肉毒碱叔丁酸酯3和278μL(2mmoles)三乙胺在3mL的DMF中的溶液逐滴添加161μL(2mmoles)丙烯酰氯在1ml DMF中的溶液。然后将所述反应在40℃下继续2小时。将所述混合物在乙醚中沉淀并用氯仿洗涤3次。在真空下干燥后获得肉毒碱叔丁酸酯单体。
Figure BDA0002379364610000551
末端带有NHS酯的肉毒碱叔丁酸酯聚合物的合成和纯化NHS酯ATRP引发剂的合成
将N-羟基丁二酰亚胺(2.26g)和1.45mL 2-溴丙酸溶解在500mL无水二氯甲烷中。将所述混合物冷却至0℃，并逐滴添加3.35g N,N′-二环己基碳二亚胺在25mL二氯甲烷中的溶液。在室温搅拌过夜后，将所述反应混合物过滤并在减压下除去溶剂，得到黄色固体。将产物通过快速层析进一步纯化；获得2.4g作为白色固体的NHS酯ATRP引发剂(N-羟基丁二酰亚胺2-溴丙酸酯)(得率＝59％)。
Figure BDA0002379364610000552
末端带有NHS酯的肉毒碱叔丁酸酯聚合物的合成
肉毒碱叔丁酸酯单体的原子转移自由基聚合(ATRP)在无水二甲基甲酰胺(DMF)中，使用Cu(I)Br/1,1,4,7,10,10-六甲基三亚乙基四胺(HMTETA)催化剂来进行。在典型的聚合中，将DMF和液体HMTETA配体通过用氮气鼓泡分开地吹扫掉氧气。向Schlenk管添加1克肉毒碱叔丁酸酯单体和118mg N-羟基丁二酰亚胺(NHS)酯ATRP引发剂。向第二个Schlenk管添加68mg Cu(I)Br。将两个管通过在氮气与真空之间循环三次进行脱氧。向单体/引发剂和Cu(I)Br管分别添加8毫升和2mL脱氧的DMF；向含有Cu(I)Br的溶液添加129μL脱氧的HMTETA，并在氮气保护下搅拌30分钟。然后将所述催化剂溶液(Cu(I)/HMTETA)转移到单体/引发剂溶液以开始反应。所述反应在室温下运行12小时。在聚合后，将反应混合物在乙醚中充分沉淀。然后将沉淀物在真空下干燥，重新溶解在3-5mL DMF中并在丙酮中沉淀，以除去可溶性催化剂和痕量单体。将这个溶解-沉淀循环重复3次以完全除去催化剂。将剩余的酯聚合物在真空下干燥过夜并通过NMR进行分析。
Figure BDA0002379364610000561
末端带有NH2的肉毒碱叔丁酸酯聚合物的合成和纯化
末端带有NH2的ATRP引发剂的合成
带有NH2官能团的ATRP引发剂通过在以前报道的已建立的程序的基础上改良的方法来合成。简单来说，在冰浴中，向2.5g t-Boc-氨基乙醇和1.73g三乙胺在8mL二氯甲烷中的溶液添加3.57g 2-溴代异丁酰溴。在4小时反应后，过滤出盐，并将滤液用饱和碳酸氢钠溶液萃取。将二氯甲烷相在硫酸镁上干燥并蒸发。将得到的2-溴异丁酸、t-Boc-氨基乙基酯用15mL三氟乙酸(TFA)处理2h，并在添加乙醚后结晶。
Figure BDA0002379364610000562
末端带有NH2的肉毒碱叔丁酸酯聚合物的合成
肉毒碱叔丁酸酯单体的ATRP如下进行：将74mg Cu(I)Br和148.6mg HMTETA置于Schlenk管中并进行三个真空-氮气循环。然后，添加7mL脱气的DMF以制造溶液A。同样地，将1.9g肉毒碱叔丁酸酯单体和80mg 2-溴异丁酸2-氨基乙基酯(2-aminoethyl 2-bromoisobutyrate)置于氧气被完全排除的另一个Schlenk管中，然后添加8ml脱气DMF以制造溶液B。通过在N2保护下将溶液B转移到溶液A中开始聚合。在60℃下反应24小时后，将聚合物首先在乙醚中沉淀，然后溶解在少量乙醇中，并在丙酮中重复地沉淀以除去残留的单体、引发剂和催化剂。将末端带有TFA-·NH3 +的聚合物用过量三乙胺处理以除去TFA保护。产生的末端带有NH2的肉毒碱叔丁酸酯聚合物通过在乙醚中沉淀来获得，并在进一步使用之前在真空下干燥。
Figure BDA0002379364610000571
条目列表
条目1.一种具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体，其中M是单体重复单元，L1是连接物，X-是与结构(I)的阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与结构(I)的阴离子中心结合的平衡离子。
条目2.条目1所述的肉毒碱衍生的两性离子单体，其中M是聚合物的重复单元，其中所述聚合物选自由聚酯，聚酰胺，聚氨基酸，聚酰亚胺，聚碳酸酯，聚硅氧烷，聚氨酯，聚磷腈，丙烯酸聚合物，氨基树脂，环氧树脂，酚醛树脂和醇酸树脂组成的组。
条目3.条目1或2所述的肉毒碱衍生的两性离子单体，其中L1是-C(＝O)O-(CH2)n1-或-C(＝O)NH-(CH2)n1-，其中n1是1至20的整数，例如其中n1是3。
条目4.条目1至3中任一项所述的肉毒碱衍生的两性离子单体，其具有结构式II，其中R1选自由氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基组成的组，X-是与结构(II)的阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与结构(II)的阴离子中心结合的平衡离子。
条目5.条目1至4中任一项所述的肉毒碱衍生的两性离子单体，其具有结构式IIa，其中X-是与结构(IIa)的阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与结构(IIa)的阴离子中心结合的平衡离子。
条目6.一种肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其具有结构式(IV)，其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
条目7.条目6所述的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中M是聚合物的重复单元，选自由聚酯，聚酰胺，聚氨基酸，聚酰亚胺，聚碳酸酯，聚硅氧烷，聚氨酯，聚磷腈，丙烯酸聚合物，氨基树脂，环氧树脂，酚醛树脂和醇酸树脂组成的组。
条目8.条目6或7所述的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中L1是-C(＝O)O-(CH2)n1-或-C(＝O)NH-(CH2)n1-，其中n1是1至20的整数，例如其中n1是3。
条目9.条目6至8中任一项所述的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其具有结构式V，其中R1选自氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
条目10.条目6至9中任一项所述的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其具有结构式Va，其中n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
条目11.一种肉毒碱酯阳离子单体，其具有结构式(VII)，其中M是单体重复单元，L1是连接物，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z是烷基、芳基、酰基、甲硅烷基或取代的烷基、芳基、酰基或甲硅烷基。
条目12.一种肉毒碱酯阳离子单体，其具有结构式(VIII)，其中M是单体重复单元，L1是连接物，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z1是保护基团。
条目13.一种肉毒碱酯阳离子聚合物，其具有结构式(XVI)，其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z是烷基、芳基、酰基、甲硅烷基或取代的烷基、芳基、酰基或甲硅烷基。
条目14.一种肉毒碱酯阳离子聚合物，其具有结构式(XVII)，其中M是单体重复单元，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z1是保护基团。
条目15.一种合成具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体的方法，所述方法包括：将肉毒碱或肉毒碱盐、氢醌和无水二甲基甲酰胺在用氮气吹扫的反应容器中合并，产生混合物；将所述混合物加热到40℃至60℃范围内的温度5分钟至1小时范围内的时间，产生第一加热混合物；向所述第一加热混合物添加丙烯酰氯；将所述第一加热混合物加热到70℃至90℃范围内的温度，产生第二加热混合物；将所述第二加热混合物在70℃至90℃范围内的温度下反应1至5小时范围内的反应时间，同时从所述第二加热混合物吸附过量HCl，产生具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体。
条目16.条目15所述的方法，其中所述肉毒碱是L-肉毒碱，并且所述肉毒碱盐是L-肉毒碱盐。
条目17.条目15或16所述的方法，其中所述肉毒碱或肉毒碱盐在二甲基甲酰胺中具有约0.01-2mol/L范围内的浓度。
条目18.条目15、16或17中任一项所述的方法，其中所述肉毒碱或肉毒碱盐与丙烯酰氯的摩尔比在约20:1至1:20的范围内。
条目19.条目15至18中任一项所述的方法，其中氢醌与丙烯酰氯的摩尔比在约1:1至1:2000的范围内。
条目20.条目15至19中任一项所述的方法，其还包括所述肉毒碱衍生的两性离子单体的纯化。
条目21.一种组合物，其包含肉毒碱衍生的聚合物，其中所述聚合物具有结构式(XXV)，其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
条目22.一种组合物，其包含肉毒碱衍生的聚合物，其中所述聚合物具有结构式(XXVII)，其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
条目23.一种偶联物组合物，其包含与治疗剂和/或诊断剂共价偶联的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)。
条目24.条目23所述的偶联物组合物，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物通过所述聚合物与治疗剂或诊断剂之间的可降解连接共价偶联到所述治疗剂和/或诊断剂，并且其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)。
条目25.根据条目24所述的偶联物组合物，其中所述聚合物与治疗剂或诊断剂之间的可降解连接是可降解的，允许在特定环境下释放出所述药剂。
条目26.条目23、24或25中任一项所述的偶联物组合物，其中所述偶联物组合物包含多个偶联物，并且其中所述多个偶联物缔合以形成组装体。
条目27.条目26所述的偶联物组合物，其中所述组装体采取胶束或颗粒的形式。
条目28.条目23至27中任一项所述的组合物，其还包含可药用载体或稀释剂。
条目29.一种偶联物组合物，其包含共价偶联到形成囊泡的脂质的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)。
条目30.条目29所述的偶联物组合物，其中所述脂质是二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺(DSEP)，并且其中所述偶联物组合物具有结构式(XXVI)，其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
条目31.条目30所述的偶联物组合物，其中所述脂质是是磷脂、鞘脂或甾醇。
条目32.条目30所述的偶联物组合物，其中所述脂质是二酰基磷脂酰乙醇胺、神经酰胺、神经鞘磷脂、二氢鞘磷脂、脑磷脂或脑苷脂。
条目33.条目30所述的偶联物组合物，其中所述脂质是磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酸(PA)或磷脂酰肌醇(PI)。
条目34.条目30所述的偶联物组合物，其中所述脂质选自由二油酰基磷脂酰甘油(DOPG)、二棕榈酰基磷脂酰甘油(DPPG)、二油酰基磷脂酰乙醇胺(DOPE)、棕榈酰基油酰基磷脂酰乙醇胺(POPE)、二棕榈酰基磷脂酰乙醇胺(DPPE)、二肉豆蔻酰基磷酸乙醇胺(DMPE)、二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺(DSPE)、16-O-单甲基-磷酸乙醇胺、16-O-二甲基-磷酸乙醇胺、18-1-反式磷酸乙醇胺、1-硬脂酰基-2-油酰基-磷脂酰乙醇胺(SOPE)和1,2-二油酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(transDOPE)组成的组。
条目35.一种组装体，其包含多个条目30至34中任一项所述的偶联物。
条目36.条目35所述的组装体，其中所述组装体采取胶束、脂质体或聚合物囊泡的形式。
条目37.条目35或36所述的组装体，其还包含可药用载体或稀释剂。
条目38.条目35、36或37中任一项所述的组装体，其还包含治疗剂和/或诊断剂。
条目39.一种二嵌段共聚物，其包含(a)根据结构式(IV)的肉毒碱衍生的两性离子聚合物嵌段，和(b)非两性离子嵌段。
条目40.条目39所述的二嵌段共聚物，其中所述非两性离子嵌段是疏水嵌段。
条目41.条目39或40所述的二嵌段共聚物，其中所述非两性离子嵌段包含均聚物或共聚物
条目42.条目39、40或41中任一项所述的二嵌段共聚物，其中所述非两性离子嵌段包含可生物降解共聚物。
条目43.条目40至42中任一项所述的二嵌段共聚物，其中所述非两性离子嵌段包含选自下述的聚合物组成的组：聚(乳酸-共-乙醇酸)，聚己内酯，聚乙交酯，聚乳酸，聚-3-羟基丁酸酯，聚二噁烷酮，聚三亚甲基碳酸酯，聚(乙交酯-共-己内酯)，聚(乙交酯-共-三亚甲基碳酸酯)和聚(二噁烷酮-共-三亚甲基碳酸酯-共-乙交酯)。
条目44.条目39至43中任一项所述的共聚物，其中所述非两性离子嵌段包含选自下述的聚合物：聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)，聚甲基丙烯酸羟乙基酯(HEMA)，聚丙烯酰胺(PAA)，聚乙二醇(PEG)，藻酸盐，聚己内酯(PCL)，聚乙交酯(PG)，聚乳酸(PLA)，聚-3-羟基丁酸酯，聚二噁烷酮，聚三亚甲基碳酸酯，聚(乙交酯-共-己内酯)(MonocrylTM)，聚(乙交酯-共-三亚甲基碳酸酯)(MaxonTM)和聚(二噁烷酮-共-三亚甲基碳酸酯-共-乙交酯)(BioSynTM)。
条目45.条目39至44中任一项所述的二嵌段共聚物，其中所述疏水嵌段具有约1,000至约200,000的数均分子量。
条目46.一种组装体，其包含多个条目39至45中任一项所述的二嵌段共聚物。
条目47.条目46所述的组装体，其采取胶束、聚合物囊泡或颗粒的形式。
条目48.条目46或47所述的组装体，其还包含可药用载体或稀释剂。
条目49.条目46至48中任一项所述的组装体，其还包含治疗剂和/或诊断剂。
本说明书中提到的任何专利或出版物通过引用并入本文，其程度如同每个单独的出版物被具体且单独地指明通过引用并入本文。
本文中描述的组合物和方法是目前代表性的优选实施方式，是示例性的，并且不打算作为对本发明范围的限制。对本领域技术人员来说可以在其中做出改变和其他应用。这些改变和其他应用可以在不背离权利要求书中阐述的本发明的范围的情况下做出。

Claims (49)

1.一种肉毒碱衍生的两性离子单体，其具有结构式(I)：
Figure FDA0002379364600000011
其中M是单体重复单元，L1是连接物，X-是与结构(I)的阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与结构(I)的阴离子中心结合的平衡离子。
2.根据权利要求1所述的肉毒碱衍生的两性离子单体，其中M是聚合物的重复单元，所述聚合物选自由聚酯、聚酰胺、聚氨基酸、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚硅氧烷、聚氨酯、聚磷腈、丙烯酸聚合物、氨基树脂、环氧树脂、酚醛树脂和醇酸树脂组成的组。
3.根据权利要求1或2所述的肉毒碱衍生的两性离子单体，其中L1是-C(＝O)O-(CH2)n1-或-C(＝O)NH-(CH2)n1-，其中n1是1至20的整数，例如其中n1是3。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的肉毒碱衍生的两性离子单体，其具有结构式II：
Figure FDA0002379364600000012
其中R1选自由氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基组成的组，X-是与结构(II)的阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与结构(II)的阴离子中心结合的平衡离子。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的肉毒碱衍生的两性离子单体，其具有结构式IIa：
Figure FDA0002379364600000021
其中X-是与结构(IIa)的阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与结构(IIa)的阴离子中心结合的平衡离子。
6.一种肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其具有结构式(IV)：
Figure FDA0002379364600000022
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
7.根据权利要求6所述的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中M是聚合物的重复单元，所述聚合物选自由聚酯，聚酰胺，聚氨基酸，聚酰亚胺，聚碳酸酯，聚硅氧烷，聚氨酯，聚磷腈，丙烯酸聚合物，氨基树脂，环氧树脂，酚醛树脂和醇酸树脂组成的组。
8.根据权利要求6或7所述的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中L1是-C(＝O)O-(CH2)n1-或-C(＝O)NH-(CH2)n1-，其中n1是1至20的整数，例如其中n1是3。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其具有结构式V：
Figure FDA0002379364600000031
其中R1选自由氢、氟、三氟甲基、C1-C6烷基和C6-C12芳基组成的组，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其具有结构式Va：
Figure FDA0002379364600000032
其中n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
11.一种肉毒碱酯阳离子单体，其具有结构式(VII)：
Figure FDA0002379364600000033
其中M是单体重复单元，L1是连接物，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z是烷基、芳基、酰基、甲硅烷基或取代的烷基、芳基、酰基或甲硅烷基。
12.一种肉毒碱酯阳离子单体，其具有结构式(VIII)：
Figure FDA0002379364600000041
其中M是单体重复单元，L1是连接物，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z1是保护基团。
13.一种肉毒碱酯阳离子聚合物，其具有结构式(XVI)：
Figure FDA0002379364600000042
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z是烷基、芳基、酰基、甲硅烷基或取代的烷基、芳基、酰基或甲硅烷基。
14.一种肉毒碱酯阳离子聚合物，其具有结构式(XVII)：
Figure FDA0002379364600000043
其中M是单体重复单元，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Z1是保护基团。
15.一种合成具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体的方法，所述方法包括：
将肉毒碱或肉毒碱盐、氢醌和无水二甲基甲酰胺在用氮气吹扫的反应容器中合并，产生混合物；
将所述混合物加热到40℃至60℃范围内的温度5分钟至1小时范围内的时间，产生第一加热混合物；
向所述第一加热混合物添加丙烯酰氯；
将所述第一加热混合物加热到70℃至90℃范围内的温度，产生第二加热混合物；
将所述第二加热混合物在70℃至90℃范围内的温度下反应1至5小时范围内的反应时间，同时从所述第二加热混合物吸附过量HCl，产生具有结构式(I)的肉毒碱衍生的两性离子单体。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述肉毒碱是L-肉毒碱，并且所述肉毒碱盐是L-肉毒碱盐。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中所述肉毒碱或肉毒碱盐在二甲基甲酰胺中具有约0.01-2mol/L范围内的浓度。
18.根据权利要求15、16或17中任一项所述的方法，其中所述肉毒碱或肉毒碱盐与丙烯酰氯的摩尔比在约20:1至1:20的范围内。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其中氢醌与丙烯酰氯的摩尔比在约1:1至1:2000的范围内。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的方法，其还包括所述肉毒碱衍生的两性离子单体的纯化。
21.一种组合物，其包含肉毒碱衍生的聚合物，其中所述聚合物具有结构式(XXV)：
Figure FDA0002379364600000051
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
22.一种组合物，其包含肉毒碱衍生的聚合物，其中所述聚合物具有结构式(XXVII)：
Figure FDA0002379364600000061
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
23.一种偶联物组合物，其包含与治疗剂和/或诊断剂共价偶联的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)、(V)或(Va)。
24.根据权利要求23所述的偶联物组合物，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物通过所述聚合物与治疗剂或诊断剂之间的可降解连接共价偶联到所述治疗剂和/或诊断剂，并且其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)、(V)或(Va)。
25.根据权利要求24所述的偶联物组合物，其中所述聚合物与治疗剂或诊断剂之间的可降解连接是可降解的，允许在特定环境下释放出所述药剂。
26.根据权利要求23、24或25中任一项所述的偶联物组合物，其中所述偶联物组合物包含多个偶联物，并且其中所述多个偶联物缔合以形成组装体。
27.根据权利要求26所述的偶联物组合物，其中所述组装体采取胶束或颗粒的形式。
28.根据权利要求23至27中任一项所述的组合物，其还包含可药用载体或稀释剂。
29.一种偶联物组合物，其包含共价偶联到形成囊泡的脂质的肉毒碱衍生的两性离子聚合物，其中所述肉毒碱衍生的两性离子聚合物具有结构式(IV)、(V)或(Va)。
30.根据权利要求29所述的偶联物组合物，其中所述脂质是二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺(DSEP)，并且其中所述偶联物组合物具有结构式(XXVI)：
Figure FDA0002379364600000071
其中M是单体重复单元，L1是连接物，n是1至约10000的整数，X-是与阳离子中心结合的平衡离子，并且Y+是与阴离子中心结合的平衡离子。
31.根据权利要求30所述的偶联物组合物，其中所述脂质是是磷脂、鞘脂或甾醇。
32.根据权利要求30所述的偶联物组合物，其中所述脂质是二酰基磷脂酰乙醇胺、神经酰胺、神经鞘磷脂、二氢鞘磷脂、脑磷脂或脑苷脂。
33.根据权利要求30所述的偶联物组合物，其中所述脂质是磷脂酰乙醇胺(PE)、磷脂酰甘油(PG)、磷脂酸(PA)或磷脂酰肌醇(PI)。
34.根据权利要求30所述的偶联物组合物，其中所述脂质选自由二油酰基磷脂酰甘油(DOPG)、二棕榈酰基磷脂酰甘油(DPPG)、二油酰基磷脂酰乙醇胺(DOPE)、棕榈酰基油酰基磷脂酰乙醇胺(POPE)、二棕榈酰基磷脂酰乙醇胺(DPPE)、二肉豆蔻酰基磷酸乙醇胺(DMPE)、二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺(DSPE)、16-O-单甲基-磷酸乙醇胺、16-O-二甲基-磷酸乙醇胺、18-1-反式磷酸乙醇胺、1-硬脂酰基-2-油酰基-磷脂酰乙醇胺(SOPE)和1,2-二油酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(transDOPE)组成的组。
35.一种组装体，其包含多个权利要求30至34中任一项所述的偶联物。
36.根据权利要求35所述的组装体，其中所述组装体采取胶束、脂质体或聚合物囊泡的形式。
37.根据权利要求35或36所述的组装体，其还包含可药用载体或稀释剂。
38.根据权利要求35、36或37中任一项所述的组装体，其还包含治疗剂和/或诊断剂。
39.根据一种二嵌段共聚物，其包含(a)根据结构式(IV)、(V)或(Va)的肉毒碱衍生的两性离子聚合物嵌段，和(b)非两性离子嵌段。
40.根据权利要求39所述的二嵌段共聚物，其中所述非两性离子嵌段是疏水嵌段。
41.根据权利要求39或40所述的二嵌段共聚物，其中所述非两性离子嵌段包含均聚物或共聚物。
42.根据权利要求39、40或41中任一项所述的二嵌段共聚物，其中所述非两性离子嵌段包含可生物降解共聚物。
43.根据权利要求40至42中任一项所述的二嵌段共聚物，其中所述非两性离子嵌段包含选自由下述的聚合物：聚(乳酸-共-乙醇酸)，聚己内酯，聚乙交酯，聚乳酸，聚-3-羟基丁酸酯，聚二噁烷酮，聚三亚甲基碳酸酯，聚(乙交酯-共-己内酯)，聚(乙交酯-共-三亚甲基碳酸酯)和聚(二噁烷酮-共-三亚甲基碳酸酯-共-乙交酯)组成的组。
44.根据权利要求39至43中任一项所述的共聚物，其中所述非两性离子嵌段包含选自下述的聚合物：聚(乳酸-共-乙醇酸)(PLGA)，聚甲基丙烯酸羟乙基酯(HEMA)，聚丙烯酰胺(PAA)，聚乙二醇(PEG)，藻酸盐，聚己内酯(PCL)，聚乙交酯(PG)，聚乳酸(PLA)，聚-3-羟基丁酸酯，聚二噁烷酮，聚三亚甲基碳酸酯，聚(乙交酯-共-己内酯)(MonocrylTM)，聚(乙交酯-共-三亚甲基碳酸酯)(MaxonTM)和聚(二噁烷酮-共-三亚甲基碳酸酯-共-乙交酯)(BioSynTM)。
45.根据权利要求39至44中任一项所述的二嵌段共聚物，其中所述疏水嵌段具有约1,000至约200,000的数均分子量。
46.一种组装体，其包含多个权利要求39至45中任一项所述的二嵌段共聚物。
47.根据权利要求46所述的组装体，其采取胶束、聚合物囊泡或颗粒的形式。
48.根据权利要求46或47所述的组装体，其还包含可药用载体或稀释剂。
49.根据权利要求46至48中任一项所述的组装体，其还包含治疗剂和/或诊断剂。
CN201880050170.7A 2017-06-06 2018-06-06 与肉毒碱衍生的材料相关的方法和组合物 Pending CN110997624A (zh)

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762515704P 2017-06-06 2017-06-06
US62/515,704 2017-06-06
US201762573431P 2017-10-17 2017-10-17
US62/573,431 2017-10-17
US201862623844P 2018-01-30 2018-01-30
US62/623,844 2018-01-30
PCT/US2018/036271 WO2018226841A1 (en) 2017-06-06 2018-06-06 Methods and compositions relating to carnitine- derived materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110997624A true CN110997624A (zh) 2020-04-10

Family

ID=64567153

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880050170.7A Pending CN110997624A (zh) 2017-06-06 2018-06-06 与肉毒碱衍生的材料相关的方法和组合物

Country Status (5)

Country Link
US (2) US11591287B2 (zh)
EP (1) EP3634942A4 (zh)
JP (1) JP2020522534A (zh)
CN (1) CN110997624A (zh)
WO (2) WO2018226854A2 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113735725A (zh) * 2021-09-27 2021-12-03 江苏福瑞康泰药业有限公司 一种左旋肉碱的制备方法
CN113929589A (zh) * 2021-09-27 2022-01-14 江苏福瑞康泰药业有限公司 一种连续流管式反应器制备左旋肉碱的方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210230329A1 (en) 2018-06-04 2021-07-29 Rhodia Operations Methods for reducing or preventing colloids adhesion and/or fouling on a substrate, compositions, and copolymers useful therefor
CN112470070B (zh) * 2018-07-27 2022-06-21 京瓷株式会社 车载摄像头以及移动体
WO2021236922A1 (en) * 2020-05-20 2021-11-25 Wayne State University Zwitterionic polymer particle compositions and related methods
CN116615472A (zh) * 2021-01-14 2023-08-18 苏州艾博生物科技有限公司 聚合物缀合的脂质化合物和脂质纳米颗粒组合物
EP4029536A1 (en) 2021-01-19 2022-07-20 EMPA Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Kit comprising adhesive hydrogel and impregnating fluid
WO2022212812A1 (en) * 2021-04-02 2022-10-06 Cornell University Zwitterionic triple-network hydrogel compositions and methods of use
WO2023044093A1 (en) 2021-09-20 2023-03-23 Mott Corporation Polymer coating for medical devices and method of manufacture
WO2023074837A1 (ja) * 2021-10-29 2023-05-04 大阪有機化学工業株式会社 樹脂組成物、水膨潤性膜、水膨潤性膜で被覆された物品、および水膨潤性膜の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2071091A (en) * 1980-03-06 1981-09-16 Sigma Tau Ind Farmaceuti Acyl-derivatives of carnitine and the therapeutic use thereof
EP0162764A1 (en) * 1984-05-02 1985-11-27 Merck & Co. Inc. Composition and method for enhancing absorption of drugs from gastrointestinal tract using acylcarnitines
WO2012024233A2 (en) * 2010-08-14 2012-02-23 The Regents Of The University Of California Zwitterionic lipids
CN102906127A (zh) * 2009-11-06 2013-01-30 华盛顿大学商业中心 来自两性离子聚合物的自组装颗粒以及相关的方法
KR20150107156A (ko) * 2014-03-13 2015-09-23 동우 화인켐 주식회사 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 컬러필터

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1172127B (it) * 1981-12-03 1987-06-18 Sigma Tau Ind Farmaceuti Tioacil - carnitine procedimento per la loro preparazione e composizioni farmaceutiche che le contengono ad azione mucclitica
US4731360A (en) * 1985-08-16 1988-03-15 Merck & Co., Inc. Acylcarnitines as absorption-enhancing agents for drug delivery through mucous membranes of the nasal, buccal, sublingual and vaginal compartments
US5573934A (en) 1992-04-20 1996-11-12 Board Of Regents, The University Of Texas System Gels for encapsulation of biological materials
IT1258370B (it) * 1992-03-02 1996-02-26 Sigma Tau Ind Farmaceuti Esteri della l-carnitina e di acil l-carnitine dotati di attivita' miorilassante selettiva sull'apparato gastro-intestinale e composizioni farmaceutiche che li contengono.
US5599335A (en) 1994-03-29 1997-02-04 The Procter & Gamble Company Absorbent members for body fluids having good wet integrity and relatively high concentrations of hydrogel-forming absorbent polymer
JP3033087B2 (ja) * 1994-06-20 2000-04-17 田辺製薬株式会社 育毛剤
EP0706083A1 (de) * 1994-10-04 1996-04-10 Ciba-Geigy Ag Fotografisches Aufzeichnungsmaterial enthaltend einen UV-Absorber
JP4556227B2 (ja) * 1999-02-05 2010-10-06 日本曹達株式会社 酸クロリドの安定化剤及び安定化方法
IT1306129B1 (it) * 1999-04-13 2001-05-30 Sigma Tau Ind Farmaceuti Esteri della l-carnitina o di alcanoil l-carnitine utilizzabili comelipidi cationici per l'immissione intracellulare di composti
US8263739B2 (en) 2000-06-02 2012-09-11 Bracco Suisse Sa Compounds for targeting endothelial cells, compositions containing the same and methods for their use
US7144992B2 (en) 2004-04-01 2006-12-05 Kane Biotech Inc. Synergistic antimicrobial compositions and methods for reducing biofilm formation
JP2005325301A (ja) * 2004-05-17 2005-11-24 Fuji Photo Film Co Ltd セルロースアシレートドープ組成物、およびセルロースアシレートフィルム
US20110097277A1 (en) 2005-08-25 2011-04-28 University Of Washington Particles coated with zwitterionic polymers
WO2009067562A1 (en) 2007-11-19 2009-05-28 University Of Washington Cationic beataine precursors to zwitterionic betaines having controlled biological properties
US20100249273A1 (en) 2009-03-31 2010-09-30 Scales Charles W Polymeric articles comprising oxygen permeability enhancing particles
CN104873464B (zh) 2009-06-10 2018-06-22 阿布特斯生物制药公司 改进的脂质制剂
WO2011057219A2 (en) 2009-11-06 2011-05-12 University Of Washington Through Its Center For Commercialization Crosslinked zwitterionic hydrogels
US8288472B2 (en) 2009-12-29 2012-10-16 Chung-Yuan Christian University Antibiofouling nonionic-zwitterionic copolymer
US20170231940A1 (en) 2011-06-07 2017-08-17 Physician's Seal, LLC Multiparticulate L-Carnitine And Nootropic Compositions And Related Methods
SG11201404038PA (en) 2012-02-06 2014-08-28 Univ Nanyang Tech Methods of manufacturing core-shell microparticles, and microparticles formed thereof
CN102697755A (zh) 2012-06-15 2012-10-03 华东理工大学 一种新型左旋肉碱水凝胶贴剂及其制备方法
KR20150138237A (ko) 2013-03-13 2015-12-09 가부시키가이샤 에스텐가가쿠겐큐쇼 물 또는 해수와의 마찰 저항이 작은 방오 도막
US9555007B2 (en) 2013-03-14 2017-01-31 Massachusetts Institute Of Technology Multi-layer hydrogel capsules for encapsulation of cells and cell aggregates
US20160251470A1 (en) 2013-10-14 2016-09-01 The University Of Akron Zwitterionic polysaccharide polymers having antifouling, antimicrobial and optical transparency properties
JP6352864B2 (ja) 2015-07-17 2018-07-04 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
JP6748934B2 (ja) 2015-07-22 2020-09-02 株式会社リコー 立体造形モデル、手技練習用臓器モデルおよびその製造方法
CN107519496B (zh) 2017-09-19 2019-12-10 沈阳药科大学 一类l-肉毒碱两亲性衍生物及其修饰的纳米粒及其用途

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2071091A (en) * 1980-03-06 1981-09-16 Sigma Tau Ind Farmaceuti Acyl-derivatives of carnitine and the therapeutic use thereof
EP0162764A1 (en) * 1984-05-02 1985-11-27 Merck & Co. Inc. Composition and method for enhancing absorption of drugs from gastrointestinal tract using acylcarnitines
CN102906127A (zh) * 2009-11-06 2013-01-30 华盛顿大学商业中心 来自两性离子聚合物的自组装颗粒以及相关的方法
WO2012024233A2 (en) * 2010-08-14 2012-02-23 The Regents Of The University Of California Zwitterionic lipids
KR20150107156A (ko) * 2014-03-13 2015-09-23 동우 화인켐 주식회사 착색 감광성 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조된 컬러필터

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113735725A (zh) * 2021-09-27 2021-12-03 江苏福瑞康泰药业有限公司 一种左旋肉碱的制备方法
CN113929589A (zh) * 2021-09-27 2022-01-14 江苏福瑞康泰药业有限公司 一种连续流管式反应器制备左旋肉碱的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3634942A1 (en) 2020-04-15
WO2018226841A1 (en) 2018-12-13
WO2018226854A3 (en) 2019-01-24
US11591287B2 (en) 2023-02-28
US20200129628A1 (en) 2020-04-30
US20200181426A1 (en) 2020-06-11
EP3634942A4 (en) 2021-03-10
WO2018226854A2 (en) 2018-12-13
JP2020522534A (ja) 2020-07-30
US11103588B2 (en) 2021-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110997624A (zh) 与肉毒碱衍生的材料相关的方法和组合物
Bernkop-Schnürch Strategies to overcome the polycation dilemma in drug delivery
Fan et al. Recent development of unimolecular micelles as functional materials and applications
Johnson et al. Poly (PEGA)-b-poly (L-lysine)-b-poly (L-histidine) hybrid vesicles for tumoral pH-triggered intracellular delivery of doxorubicin hydrochloride
Chen et al. Polycations for gene delivery: dilemmas and solutions
Hosta-Rigau et al. Cholesterol–a biological compound as a building block in bionanotechnology
Yang et al. Evading immune cell uptake and clearance requires PEG grafting at densities substantially exceeding the minimum for brush conformation
Kim et al. Precise engineering of siRNA delivery vehicles to tumors using polyion complexes and gold nanoparticles
Huang et al. pH-triggered charge-reversal polypeptide nanoparticles for cisplatin delivery: preparation and in vitro evaluation
Ke et al. Role of non-covalent and covalent interactions in cargo loading capacity and stability of polymeric micelles
Umar et al. Liposome-polymer complex for drug delivery system and vaccine stabilization
Chen et al. pH-responsive chimaeric pepsomes based on asymmetric poly (ethylene glycol)-b-poly (l-leucine)-b-poly (l-glutamic acid) triblock copolymer for efficient loading and active intracellular delivery of doxorubicin hydrochloride
Kumar et al. Side-chain amino-acid-based ph-responsive self-assembled block copolymers for drug delivery and gene transfer
Yao et al. Poly (ethylene glycol) alternatives in biomedical applications
Yao et al. Platinum-incorporating poly (N-vinylpyrrolidone)-poly (aspartic acid) pseudoblock copolymer nanoparticles for drug delivery
US20180185281A1 (en) Drug delivery carrier, and composition containing same
Qin et al. Mixed-charged zwitterionic polymeric micelles for tumor acidic environment responsive intracellular drug delivery
Sun et al. Cancer nanomedicines based on synthetic polypeptides
Cheng et al. Development of novel self-assembled poly (3-acrylamidophenylboronic acid)/poly (2-lactobionamidoethyl methacrylate) hybrid nanoparticles for improving nasal adsorption of insulin
Ranalli et al. Peptide-based stealth nanoparticles for targeted and pH-triggered delivery
Rijpkema et al. Modular approach to the functionalization of polymersomes
Lancelot et al. DNA transfection to mesenchymal stem cells using a novel type of pseudodendrimer based on 2, 2-bis (hydroxymethyl) propionic acid
De Marchi et al. IgG functionalized polymeric nanoparticles for oral insulin administration
Trital et al. Development of a negative-biased zwitterionic polypeptide-based nanodrug vehicle for pH-triggered cellular uptake and accelerated drug release
Mahi et al. Hybrid arborescent polypeptide-based Unimolecular micelles: synthesis, characterization, and drug encapsulation

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