CN114761463A - 可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，涉及用于制备可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物的方法，涉及可生物降解的半结晶的相分离的热塑性多嵌段共聚物的用途，并且涉及用于将至少一种生物活性化合物递送至宿主的组合物。本发明的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物包含至少一个无定形可水解预聚物(A)链段和至少一个半结晶可水解预聚物(B)链段，其中，‑所述多嵌段共聚物在生理条件下的Tg为37℃或更低，并且Tm为50℃至110℃；‑所述链段通过多官能扩链剂连接；‑所述链段在聚合物链上随机分布；并且‑所述预聚物(B)链段包含X‑Y‑X三嵌段，其中Y是聚合引发剂，并且X是嵌段长度表示为7或更多个对二氧环己酮单体单元的聚(对二氧环己酮)链段。

Description

可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物
背景技术
本发明涉及可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，涉及用于制备可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物的方法，涉及可生物降解的半结晶的相分离的热塑性多嵌段共聚物的用途，并且涉及用于将至少一种生物活性化合物递送至宿主的组合物。
肽和蛋白质，统称为多肽，在所有生物过程中发挥关键作用，并且近年来作为药物候选物受到越来越多的关注。肽和蛋白质药理学的快速进步以及通过重组DNA技术(以及其他技术)大规模产生这些化合物，激发了对这些化合物的极大兴趣。遗憾的是，肽和蛋白质的开发远远超过了使用方便且有效的递送系统全身或局部递送这些化合物的能力。
在过去的十年中，可生物降解的聚合物在用于全身或特定部位药物递送的长效肠胃外控释系统中的应用受到越来越多的关注。可生物降解的控释制剂可显著改善治疗性化合物的药代动力学。这对于慢性疾病的治疗和具有窄治疗窗的化合物特别重要，因为可降低全身血浆浓度并且同时降低不期望的副作用。另外，许多新的生物活性化合物具有短的半衰期，需要频繁注射以达到治疗有效的血浆水平。与用于肠胃外施用的生物活性化合物的频繁给药方案相关的患者依从性和高成本提高了对可生物降解的肠胃外持续释放剂型的兴趣。
聚(D,L-乳酸)(poly(D,L-lactic acid)，PDLLA)以及乳酸和乙醇酸的共聚物(也称为PLGA共聚物)，是用于肠胃外持续释放贮库型制剂(depot formulation)的最广泛应用的可生物降解的聚合物。PLGA共聚物已成功用于开发小分子(例如利培酮(risperidone))和治疗性肽(例如亮丙瑞林(leuprolide)、戈舍瑞林(goserelin)或奥曲肽(octreotide))的持续释放贮库型制剂。
然而，PLGA聚合物具有限制其使用以及使其不太适合于递送多肽的数个缺点。首先，PLGA共聚物是相对疏水的聚合物，并且不能为包封的蛋白质提供最佳环境。蛋白质可吸附至聚合物，导致缓慢且不完全的释放、蛋白质去折叠和/或聚集。其次，调节较大的生物活性化合物(例如包封的多肽)的释放的能力被限制，因为这样的化合物通过相对刚性且不可溶胀的PLGA基质的扩散可忽略不计。因此，从PLGA共聚物中释放蛋白质取决于通过基质中存在的孔的扩散和基质的降解。通常，包封的蛋白质保持包埋在聚合物基质中，直至聚合物基质降解到如下程度：其失去其完整性或溶解，导致通常针对基于PLGA的贮库型制剂获得的双相或三相降解依赖性释放曲线。最后，在PLGA共聚物降解期间，形成了在刚性且不可溶胀的PLGA基质中累积的酸性部分，这导致了在聚合物基质中形成酸性微环境，其中原位pH可低至1至2。在这样的酸性条件下，包封的蛋白质可形成聚集体，导致蛋白质释放不完全。此外，低pH可对包封的肽或蛋白质的结构完整性和生物活性具有有害影响，这可能导致治疗效力降低和免疫原性增强。已经报道了蛋白质和肽的化学修饰，例如酰化和加合物形成。
因此，需要更适合于蛋白质递送的可生物降解的聚合物。然而，PLGA和相关聚合物的优点之一是其具有已证实的临床使用追踪记录，并且通常被认为具有高度的生物相容性，并且因此，由于风险减轻的原因，已被制药公司用于开发其活性化合物的贮库型制剂。因此，期望新的可生物降解的聚合物蛋白质递送系统由聚合物设计，这些聚合物由公知的、生物学上安全的且临床上可接受的单体构成。
本领域仍然需要另外的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物。例如，本发明人发现包含聚(L-丙交酯)结晶嵌段的多嵌段共聚物的降解时间为3至4年。对于大多数持续释放药物递送制剂，这样的降解时间是不期望的长的，因为其将在重复注射之后导致聚合物累积并且可潜在地导致长期耐受性问题。期望具有这样的多嵌段共聚物：其具有取决于释放的持续时间的相对于包含聚(L-丙交酯)结晶嵌段的多嵌段共聚物降低的降解时间(例如约0.5至1.5年的降解时间)。同时，保持包含聚(L-丙交酯)结晶嵌段的多嵌段共聚物的药物释放动力学的优异可调性将是有益的。
聚(对二氧环己酮)是以其优异的生物相容性、生物可降解性和机械柔性而众所周知的可生物降解的聚酯。与基于丙交酯和基于乙交酯的聚酯相比，聚(对二氧环己酮)是半结晶的并且表现出更低的酯基浓度(Yang et al.,J.Macromol.Sci.-Pol.R.2002,42(3),373-398)。与无定形(共)聚酯例如聚(D,L-丙交酯)和聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯)相比，聚(对二氧环己酮)表现出更高的对水解攻击的抗性和更慢的降解(Sabino et al.,Polym.Degrad.Stabil.2000,69(2),209-216；Hong et al.,J.Appl.Polym.Sci.2006,102(1),737-743；Lichun et al.,J.Biomedical Mat.Res.1999,46(2),236-244；Jie et al.,Polymer Int.1997,42(4),373；Fredericks et al.,J.Polym.Sci Pol.Phys.1984,22(1),57-66)。
然而，还已知与基于丙交酯和乙交酯的聚酯相比，聚(对二氧环己酮)是相对亲水的。基于以下的组合：(i)降低的酯基浓度(有助于较慢的水解)、(ii)提高的亲水性(有助于较快的水解)和(iii)在多嵌段共聚物中使用低分子量预聚物嵌段，预测由低分子量结晶聚(对二氧环己酮)嵌段构成的多嵌段共聚物的降解速率将如何与由低分子量结晶聚(L-丙交酯)嵌段构成的多嵌段共聚物的降解动力学进行比较是极具挑战性的。
此外，如由本发明人先前报道的(WO-A-2013/015685)，使用聚(对二氧环己酮)(PPDO)作为多嵌段共聚物中的结晶嵌段是不利的。其中可结晶链段基于PPDO的多嵌段共聚物的合成受到对二氧环己酮单体的有限聚合以及常见溶剂中PPDO的有限溶解度的阻碍。包含PPDO的聚合物的有限溶解度也限制了其用于制备控释制剂的用途。此外，根据WO-A-2013/015685，预期PPDO的结晶在快速冷却速率和/或低PPDO分子量下是缓慢且不完全的，这是由于通过基于溶剂萃取/蒸发的封装方法使用具有短PPDO嵌段作为链段B的多嵌段共聚物来制备微球是不可行的。
本发明的目的是满足本领域中的上述需要和/或克服现有技术中观察到的一个或更多个缺点。
发明内容
本发明人出乎意料地发现，当使用包含聚(对二氧环己酮)并具有特定嵌段长度的预聚物(B)链段时，可至少部分地满足这些目标中的一个或更多个。
因此，在第一方面中，本发明涉及可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其包含至少一个无定形可水解预聚物(A)链段和至少一个半结晶可水解预聚物(B)链段，其中
-所述多嵌段共聚物在生理条件下的Tg为37℃或更低，并且Tm为50℃至110℃；
-所述链段通过多官能扩链剂连接；
-所述链段在聚合物链上随机分布；并且
-所述预聚物(B)链段包含X-Y-X三嵌段共聚物，
其中
Y是聚合引发剂，并且
X是嵌段长度表示为7或更多个对二氧环己酮单体单元的聚(对二氧环己酮)链段。
在另一个方面中，本发明涉及用于制备根据本发明的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物的方法，其包括：
i)在存在多官能扩链剂的情况下进行预聚物(A)和预聚物(B)的扩链反应，其中预聚物(A)和(B)二者均为二醇或二酸末端，并且所述扩链剂为二羧酸、二异氰酸酯或二醇末端；或者
ii)使用偶联剂进行扩链反应，其中预聚物(A)和(B)二者均为二醇或二酸末端，并且所述偶联剂优选是二环己基碳二亚胺，
其中所述预聚物(B)链段包含X-Y-X三嵌段共聚物，其中
Y是聚合引发剂，并且
X是嵌段长度表示为7或更多个对二氧环己酮单体单元的聚(对二氧环己酮)链段。
在又一个方面中，本发明涉及根据本发明的可生物降解的半结晶的相分离的热塑性多嵌段共聚物用于药物递送的用途，其优选为微球、微粒、纳米粒、纳米球、棒(rod)、植入物(implant)、凝胶、包衣、膜(film)、片(sheet)、喷雾剂、管、膜状物(membrane)、网、纤维或塞(plug)的形式。
在又一个方面中，本发明涉及用于将至少一种生物活性化合物递送至宿主的组合物，其包含包封在基质中的至少一种生物活性化合物，其中所述基质包含至少一种根据本发明的可生物降解的半结晶的相分离的热塑性多嵌段共聚物。
附图说明
图1.50CP10C20-LL40的体外侵蚀(erosion)：实验数据长至12个月并且外推实验数据直至完全侵蚀。
图2.由不同的L-MBCP、I-MBCP和SC-MBCP聚合物构成的微球的体外侵蚀。包含50CP10C20-LL40作为参照。
图3.由包含不同的基于聚(ε-己内酯)-PEG-聚(ε-己内酯)的反嵌段(counterblock)的D-MBCP聚合物构成的微球的体外侵蚀。包含50CP10C20-LL40作为参照。
图4.[聚(ε-己内酯)-共-PEG-共-聚(ε-己内酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]多嵌段共聚物的DSC热谱图：RCP-15126(上)、RCP-15125(中)和(RCP-1524(下)多嵌段共聚物。
图5.60LP2L20-D27(RCP 1926)(A)、10LP6L12-D27(RCP 1804)(B)、10LP10L20-D27(RCP 1810)(C)和50DP10D24-D25(RCP 1509)(D)多嵌段共聚物的DSC热谱图。
图6.使用具有不同亲水性嵌段组成(PEG Mn、PEG含量、聚(ε-己内酯)链长和嵌段比)的基于聚(对二氧环己酮)的多嵌段共聚物制备的不同的仅聚合物微球(polymer-onlymicrosphere)批料(batch)的SEM图像。
图7.由57CP10C20-D28、35CP15C20-D24、50CP15C20-D24、20CP30C40-D23构成的仅聚合物微球的体外侵蚀动力学(50CP10C20-LL40用作参照)。
图8.聚(ε-己内酯)链的分子量对数种基于聚(对二氧环己酮)的多嵌段共聚物的体外侵蚀的影响(50CP10C20-LL40用作参照)。
图9.由60CP10C20-Dxx多嵌段共聚物制备的仅聚合物微球的SEM照片，该多嵌段共聚物由具有不同分子量(Mn)的聚(对二氧环己酮)-嵌段构成。
图10.聚(对二氧环己酮)预聚物嵌段的分子量(Mn)对60CP10C20-Dxx多嵌段共聚物和由其构成的仅聚合物微球的熔融焓的影响。
图11.由包含Mn为2116g/mol(RCP-1710)、2356g/mol(RCP-1718)和2806g/mol(RCP-1714)的聚(对二氧环己酮)嵌段的60CP10C20-Dxx聚合物制备的仅聚合物微球的SEM图像(图A)，以及其体外侵蚀动力学(包含50CP10C20-LL40作为参照)(图B)。
图12.来自基于60CP10C20-D26的微球的牛血清白蛋白的累积体外释放(图A)，以及来自基于20CP15C50-D23的微球的溶菌酶的累积体外释放。
图13.来自由嵌段比为10/90的[聚(ε-己内酯)-PEG1000-聚(ε-己内酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]多嵌段共聚物制备的微球构成的微球的1.5kDa肽的累积体外释放。释放显示为时间内释放的μg肽。
图14.SEM图像(AD19-003-1(1.0mm))(图A)，以及经热熔挤出的由不同(多嵌段)共聚物制备的左炔诺孕酮(levonogestrel)植入物的累积体外释放(图B)。
具体实施方式
本发明的多嵌段共聚物可由至少两个不同的链段构成，每个链段具有不同的物理特性，包括降解和溶胀特性。由于本发明材料的独特构成和其半结晶的相分离的形态，本发明材料出乎意料地是多功能的并且非常适合于构建药物递送基质和药物洗脱包衣，其可用于包封某些治疗剂并且可用于所包封的治疗剂局部地或进入全身循环地持续释放。对于向宿主持续释放生物活性化合物例如小分子或生物活性多肽，包含本发明的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物基质的组合物是特别令人感兴趣的。另外，与WO-A-2013/015685中公开的水可溶胀的相分离的聚合物相比，本发明的多嵌段共聚物的降解相对更快。
在本领域中，其中可结晶链段基于聚(对二氧环己酮)的多嵌段共聚物的合成被报道为受到对二氧环己酮单体的有限聚合以及常见溶剂中聚(对二氧环己酮)的有限溶解度的阻碍。如例如在WO-A-2013/015685中所提到的，这通常导致约80％的最大转化率，而单体例如丙交酯和乙交酯可容易地聚合至高于95％的转化率。
包含聚(对二氧环己酮)的预聚物的合成非常具有挑战性，因为在聚合过程的早期，由于聚(对二氧环己酮)的结晶，反应混合物通常已经转变成固体。这意味着在该阶段，反应混合物的搅拌已卡住，并且传播仅可发生在液体区域(在结晶的聚(对二氧环己酮)基质之中溶解的单体所定位的地方)。
本发明人意识到这也意味着必须仔细检查转化率，因为对二氧环己酮单体容易升华并离开聚合反应混合物，因此表明当大量单体升华时转化率是高的。使用对聚(对二氧环己酮)合成的仔细管理，本发明人能够在控制聚(对二氧环己酮)嵌段分子量为±一个单体单元的情况下实现>90％的转化率。这也意味着所得的聚(对二氧环己酮)嵌段的所得单体含量通常为按聚(对二氧环己酮)嵌段的总重量计10至20％。然而，发明人发现在多嵌段共聚物合成中，单体不干扰扩链反应。对对二氧环己酮转化率的控制还允许控制分子量。本发明人还意识到，可通过预测在目标聚(对二氧环己酮)嵌段长度的情况下的实际转化率来获得对精确聚(对二氧环己酮)嵌段长度的控制。由于过高的估计(假定80至90％的转化率)，本发明人能够设置准确的嵌段长度。例如，以27个单体开始并且具有85％的转化率，导致(27/2×0.85＝)11.5个单体的X嵌段。在80％的转化率下，这导致(27/2×0.80＝)11个单体的X嵌段。在90％的转化率下，这导致(27/2×0.90＝)12个单体的X嵌段。
对二氧六环被选为扩链反应的溶剂选项，因为其与所用的扩链剂/Sn(Oct)2的组合相容。我们的数据还表明，对二氧六环在对聚合物的完整性不构成风险的温度下可因其相对低的沸点和合理的挥发性而容易地从聚合物中去除。用于扩链的可能的溶剂替代物，例如二甲基亚砜(DMSO)或二甲基乙酰胺(DMAc)因为高的沸点而吸引力小得多，并且因此更加难以从聚合物中去除，这导致可能的聚合物稳定性和生物可接受性的问题。尽管对二氧六环被描述为不是用于聚(对二氧环己酮)的溶剂(Yang et al.,J.Macromol.Sci.-Pol.R.2002,42(3),373-398；Kim et al.,J.Chem.Eng.Data 2006,51(4),1182-1184)，但与当前聚合物的低分子量组合时溶解度是足够的。
本文中使用的术语“相分离的”意指由两种或更多种不同的预聚物构建的体系，特别是共聚物，其中该至少两种预聚物在体温下(在生理条件下，例如在人体中)彼此(部分)不相容。因此，预聚物在组合时不形成均质混合物，当组合为预聚物的物理混合物时，或者当预聚物以单一化学物质组合为“化学混合物”(即为共聚物)时，均不形成均质混合物。
本文中使用的术语“预聚物”意指通过多官能扩链剂随机连接的聚合物链段，其一起构成本发明的多嵌段共聚物。每种预聚物可通过合适单体的聚合获得，所述单体因此是每种预聚物的化学单元。预聚物以及所得的本发明多嵌段共聚物的所期望特性可通过选择具有合适组成和分子量(特别是Mn)的预聚物来控制，使得获得需要的Tm或Tg。
本文中使用的术语“嵌段”和“链段”意指多嵌段共聚物中的不同区域。术语嵌段和链段可互换使用。
本文中使用的术语“多嵌段”意指在聚合物链中存在至少两种不同的预聚物链段。
本文中使用的术语“热塑性”意指多嵌段共聚物的非交联性质。在加热时，热塑性聚合物变成流体，而其在(再)冷却时固化。热塑性聚合物可溶于适当的溶剂。
本文中使用的术语“可水解的”意指与水反应的能力，在与水反应之后该分子被切割。可水解基团包括酯、碳酸酯、磷腈、酰胺和尿烷基团。在生理条件下，仅酯、碳酸酯和磷腈基团在合理的时间尺度(time scale)内与水反应。
本文中使用的术语“多官能扩链剂”意指在扩链剂上存在至少两个反应性基团，其允许化学连接反应性预聚物从而形成多嵌段共聚物。
本文中使用的术语“无规多嵌段共聚物”意指其中不同的链段在聚合物链上随机分布的多嵌段共聚物。
本文中使用的术语“水溶性聚合物”意指在生理条件下在水性介质(例如水)中具有良好溶解度的聚合物。这种聚合物在与更疏水的部分共聚时，使所得共聚物在水中可溶胀。水溶性聚合物可以是二醇、二胺或二酸。二醇或二酸适合用于引发环状单体的开环聚合。
本文中使用的术语“可溶胀的”意指由聚合物对水的吸收。溶胀比可通过将经水溶胀的共聚物的质量除以干共聚物的质量来计算。
本文中使用的术语“半结晶的”意指包含两种不同的相，无定形相和结晶相的多嵌段共聚物的形态。在一个实施方案中，多嵌段共聚物由无定形相和结晶相构成。
本文中使用的术语“生物活性化合物”旨在被广泛理解为提供治疗性或预防性作用的任何药剂。这样的药剂包括但不限于抗微生物剂(包括抗细菌剂和抗真菌剂)、抗病毒剂、抗肿瘤剂、激素和免疫原性药剂。
本文中使用的术语“生物活性多肽”意指在哺乳动物体内，更特别地在人体内具有生物活性的肽和蛋白质。
本发明人出乎意料地发现，在预聚物(B)链段中包含聚(对二氧环己酮)的本发明的多嵌段共聚物具有期望的允许蛋白质和/或多肽的有利释放的降解时间。同时，多嵌段共聚物的降解产物不导致或显著较少导致肽或蛋白质的降解。因此，生物活性化合物及其功能保持(或大部分保持)完整。
本发明的多嵌段共聚物在生理条件下的Tm为50℃至110℃，例如在60℃至110℃的范围内、在60℃至100℃的范围内、在70℃至100℃的范围内，或在70℃至90℃的范围内。这是由于预聚物(B)链段。(B)链段包含按所述预聚物(B)链段的总重量计70％或更多的聚(对二氧环己酮)；在另一个实施方案中，(B)链段包含按所述预聚物(B)链段的总重量计80％或更多、85％或更多、90％或更多、或者95％或更多的聚(对二氧环己酮)。在一个实施方案中，(B)链段基于由聚(对二氧环己酮)组成的预聚物。本发明的相分离的多嵌段共聚物的无定形相主要由软(A)链段组成。出乎意料的是，本发明人发现硬(B)链段的无定形部分也有助于本发明的多嵌段共聚物的整体无定形相。
根据本发明，预聚物(B)链段包含聚(对二氧环己酮)。预聚物(B)链段可另外地包含另外的单体单元，例如ε-己内酯和/或δ-戊内酯。
预聚物(B)链段包含X-Y-X三嵌段共聚物，其中Y是聚合引发剂并且X是聚(对二氧环己酮)链段。聚(对二氧环己酮)链段X的嵌段长度表示为7或更多个对二氧环己酮单体单元。合适地，聚(对二氧环己酮)链段X的嵌段长度可以是7至35个对二氧环己酮单体单元，例如7至30个对二氧环己酮单体单元、8至25个对二氧环己酮单体单元、9至20个对二氧环己酮单体单元、10至15个对二氧环己酮单体单元，或11至14个对二氧环己酮单体单元。
因此，预聚物(B)链段可包含X-Y-X三嵌段共聚物，其中每个聚(对二氧环己酮)链段X的嵌段长度表示为7或更多个对二氧环己酮单体单元。
在一个实施方案中，预聚物(B)链段由X-Y-X三嵌段共聚物组成。
X-Y-X三嵌段共聚物中的聚合引发剂Y可适当地为二醇，例如具有2至8个碳原子的脂肪族二醇。用作聚合引发剂Y的适合的脂肪族二醇的一些实例包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、二甘醇、二丙二醇、三甘醇、聚(乙二醇)、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、氢化双酚A和甘油。优选的聚合引发剂包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇和1,6-己二醇。更优选的聚合引发剂包括乙二醇、1,4-丁二醇和1,6-己二醇。在一个实施方案中，聚合引发剂是1,4-丁二醇。
如果预聚物(B)链段的嵌段长度太小，那么熔融焓太低并且在二氯甲烷萃取期间聚合物基质的结晶太低/太慢，导致微球硬化太慢，这导致在产生期间微粒聚集和拖尾(smearing)和/或粘黏(sticking)，并导致微粒干粉具有非常宽的颗粒尺寸分布。另外，小的预聚物(B)链段可导致不完全结晶。这导致产物不稳定，因为在储存期间可发生进一步的结晶，从而改变产物的关键特性(例如释放速率)。
预聚物(B)链段可适当地具有1.0或更大，例如1.1或更大、1.2或更大、1.3或更大、或者1.4或更大的分子量分布(Mw/Mn)。在一个实施方案中，预聚物(B)链段的分子量分布为3.0或更小。在另一个实施方案中，预聚物(B)链段的分子量分布为2.0或更小，例如1.8或更小、1.6或更小、1.5或更小、或者1.4或更小。如果预聚物(B)链段的分子量分布变高，则多嵌段共聚物的结晶性受到不良影响。进而，这意味着这样的多嵌段共聚物不太适合于制备微球。
预聚物(B)链段还可具有1.1g/cm3或更大，例如1.15g/cm3或更大、或者1.2g/cm3或更大的密度(如根据ASTM D1505测量的)。预聚物(B)的密度可以为1.5g/cm3或更小，例如1.45g/cm3或更小，或者1.4g/cm3或更小。预聚物(B)链段的熔体流动指数(如根据ASTMD1238-86在150℃下在2.16kg负载下测量的)可以为0.1g/10分钟或更大，例如0.2g/10分钟或更大，或者0.3g/10分钟。预聚物(B)的熔体流动指数(如根据ASTM D 1238-86在150℃下在2.16kg的负载下测量的)可以为7g/10分钟或更小，例如6g/10分钟或更小，或者5g/10分钟或更小。
本发明的多嵌段共聚物的硬预聚物(B)链段通常是半结晶的，即部分无定形的。硬(B)链段的无定形部分将与软(A)链段进行(部分)相混合，并且因此二者均将有助于多嵌段共聚物的整体Tg。因此，无定形相的Tg通过链段(A)的Tg和链段(B)的Tg二者与链段(A)/链段(B)的摩尔比组合来确定。Tg可从接近预聚物(A)的Tg的Tg(当使用接近一的预聚物(A)与预聚物(B)之比时)至接近预聚物(B)的Tg的Tg(当使用接近于零的预聚物(A)与预聚物(B)之比时)变化。重要的是，包封在聚合物基质中的活性物的释放很大程度上取决于无定形相的Tg，因为活性物的扩散是通过无定形相而不是通过致密的结晶相发生的。此外，聚合物的降解速率很大程度上取决于无定形相的Tg，因为这影响水流入的速率并且因此影响水解速率。
本发明的多嵌段共聚物允许通过多种方法，包括基于乳化方法(例如水包油(O/W)、水包油包水(W/O/W)、水包油包固体(S/O/W)、油包油包水(W/O/O)或油包油包固体(S/O/O)乳液)的溶剂萃取/蒸发来制备非黏性微球。可结晶预聚物(B)链段的最小长度在获得组合有良好产物稳定性与良好加工性的多嵌段共聚物方面发挥重要作用。使用如下的多嵌段共聚物不能制备合适的微球：其中预聚物(B)链段包含X-Y-X三嵌段共聚物，其中X由短的聚(对二氧环己酮)嵌段构成，因为短的聚(对二氧环己酮)嵌段结晶不充分和/或结晶非常缓慢。这样的不完全结晶的聚合物在储存时是不稳定的，因为可发生进一步的结晶。这进而改变了聚合物的关键特性。另外，短的预聚物(B)链段产生黏性聚合物，这在加工期间造成困难，例如在萃取/蒸发加工步骤期间使微球聚集和融合在一起。
本发明的多嵌段共聚物还允许通过热熔挤出来制备固体药物递送植入物。与具有高熔融温度的包含结晶PLLA嵌段的半结晶多嵌段共聚物(例如50[PCL-PEG1500-PCL]-b-[PLLA])(其需要高至或甚至高于130℃的高挤出温度)相反，包含结晶PPDO嵌段的多嵌段共聚物可在低至80℃的相对较低的熔融温度下挤出，这有利于保持不稳定分子的完整性和基于多肽的活性成分的完整性。
在一个实施方案中，本发明的多嵌段共聚物包含来源于水溶性聚合物的链段(例如亲水性PEG链段)。这样的链段的存在促进了水性环境中相分离的多嵌段共聚物的溶胀以形成经溶胀的水凝胶，这为生物活性化合物例如蛋白质提供了天然环境。当本发明的多嵌段共聚物在用于递送生物活性化合物的控释制剂中作为聚合物基质应用时，多嵌段共聚物的溶胀性可避免在聚合物链水解期间形成的酸性降解产物在聚合物基质中累积。作为替代，这样的降解产物从基质中释放，并且从而防止在聚合物基质中形成可对包封的生物活性化合物有害的酸性微环境。此外，相分离的多嵌段共聚物的溶胀性允许通过扩散逐渐释放任何包封的化合物。因此，避免了通常针对不可溶胀的可生物降解的聚酯例如聚(D,L-丙交酯)或聚(乳酸-共-乙醇酸)而获得的双相或三相释放模式。
在本发明的多嵌段共聚物中，来源于水溶性聚合物的链段的含量可独立于预聚物(B)链段(结晶链段)的嵌段长度而变化。因此，可获得高含量的来源于水溶性聚合物的链段，同时维持结晶度。此外，本发明的多嵌段共聚物的特性黏度(intrinsic viscosity，IV)可独立于组成而变化。本发明的多嵌段共聚物的高度可变性允许容易地调节链段的长度、比例和组成以获得所期望的降解特性和药物释放动力学。
本发明的多嵌段共聚物还具有优于如由Kissel et al.(J.Contr.Rel.1996,39(2),315-326)公开的结构ABA的嵌段共聚物的优点。这些嵌段共聚物包含亲水性聚(环氧乙烷)B嵌段和疏水性的可生物降解的聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯)A嵌段(聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯)-聚(乙二醇)-聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯)。虽然通过使用具有不同共聚物的嵌段的嵌段共聚物代替均聚物或无规共聚物可极大改善聚合物特性，但这些ABA共聚物仍具有一定的缺点。
通常ABA共聚物应具有一定的最小分子量，以确保关键的品质属性，例如如机械刚性、可加工性或热稳定性得以满足。为了获得ABA共聚物的一定的最小分子量，序列A和B必须具有一定的长度。嵌段可独立地表现为具有类似组成的单独的均聚物。ABA型共聚物的特性仅可通过改变A和B嵌段的组成来调节。另一个缺点是嵌段共聚物必须在相对高的温度(>100℃)下在惰性条件下制备，以用于完全转化所有单体并获得足够的分子量。第一个缺点可通过使用如下的多嵌段共聚物来解决：其中嵌段或链段短得多，并通过在低于100℃的温度下进行的化学反应连接在一起。通过选择链段长度、比例和组成的适当组合，可以以好得多的方式调节特性例如降解行为。
此外，由于在制备ABA嵌段共聚物(及其衍生物)的过程中使用的相对高的温度，总是存在酯交换的可能性，从而导致一定程度的相混合。本发明的多嵌段共聚物不具有该缺点，因为其可通过在相当低的温度(<100℃)下将预聚物与先前确定的单体组合物连接来制备，因此避免酯交换和其他副反应，它们可引起不期望的降解和其他副产物的产生。这意味着共聚物的单体序列长度是通过选择构建组分来确定的，而不是如通常应用于无规共聚物的合成那样通过反应时间和温度来确定的。通过使用多官能扩链剂连接预聚物而制备的本发明的多嵌段共聚物的另一个优点是预聚物链段在共聚物中随机分布，因此提供了多得多的调节性能的可能性。无规多嵌段共聚物例如为ABBBBABAAABBAAAAA...等。本发明的无规多嵌段共聚物提供了在交替多嵌段共聚物情况下无法获得的许多优点。
首先，通过A和B嵌段的扩链获得的无规多嵌段共聚物具有无限制的A与B比例。A:B可以例如是10:90，但也可以是90:10。相比之下，交替多嵌段共聚物中嵌段的比例受限于扩链聚合物中使用的比例。例如，在AB扩链的情况下，多嵌段共聚物中的A:B比例是50:50。本发明的多嵌段共聚物的无规性质极大提高了材料的可能组成，并且从而控制了其物理和化学特性。这包括较好地控制形态(相分离、无定形/结晶度)、聚合物降解和在水中的溶胀能力。
其次，与交替多嵌段共聚物的合成相比，本发明的无规多嵌段共聚物的合成方法显著更不费劳力。在交替多嵌段共聚物中，在AB二嵌段的情况下的链段A和B，或者在ACA三嵌段的情况下的链段A和C，都需要在扩链之前连接(或需要合成大扩链剂)。在无规多嵌段共聚物中，单独的A和B嵌段不需要在扩链之前连接，而是直接用扩链剂进行扩链。
本发明的多嵌段共聚物的另一个优点是其基于多官能(例如脂肪族)扩链剂。通过选择扩链剂的类型和量，可影响聚合物特性(例如，扩链剂可充当软化剂，或者其可影响相分离的程度)。用于获得具有所期望特性的聚合物的总自由度非常高。
本发明的相分离的多嵌段共聚物在施用之后可在水性环境中并且在生理条件下充分溶胀，使得为包封的肽或蛋白质提供水性微环境并允许肽和蛋白质的受扩散控制的释放。因此，材料显示出机械强度的显著降低。虽然这样的材料可在干燥条件下用作形状记忆材料并且在转变为记忆形状(例如，通过使用温度或光作为外部触发物)之前在机械强度方面未显示出显著降低，但这些材料在含水条件下显示出显著的尺寸变化和其机械强度的显著降低，这仅仅因为这些材料由于其亲水特征而吸收了大量的水，导致材料的巨大的溶胀和塑化。因此，在含水条件下，例如在人体或动物体内遇到的生理条件下，由这些材料制备的构建体的尺寸显著变化，并且这些材料的机械特性发生数量级的变化。与本发明的多嵌段共聚物相反，US-A-5 711 958中描述的形状记忆材料在含水条件(例如在人体或动物体内遇到的生理条件)下几乎不溶胀。
本发明的相分离的聚酯或聚酯-碳酸酯是有前景的生物材料组，并且可用于多种药物递送应用，因为其提供了对药物释放的极好控制并且允许释放生物活性化合物，例如多肽。
多嵌段共聚物(或由其制备的构建体)的形态取决于环境条件：DSC(差示扫描量热法)测量可在惰性(干燥)条件下进行，并且结果可用于确定干燥材料的热特性。然而，在生理条件下(即在体内)的形态和特性可与在环境条件(干燥、室温)下的形态和特性不同。应当理解，本文中使用的转变温度Tg和Tm是指材料当在体内应用时的相应值；即，在体温下在与水性环境平衡或与经水蒸气饱和的气氛平衡时的相应值。这可通过在允许材料与经水饱和的气氛平衡之后进行DSC测量来在体外进行模拟。本发明中使用的材料当处于干燥状态时的Tg值可略高于在哺乳动物体内条件下的Tg值，换言之，当干燥材料经受DSC时，第一个拐点可出现在较高温度处，例如在42℃、50℃或更高的温度处。然而，在体内应用时，干燥材料的Tg和/或Tm将由于吸水而下降，根据本发明，这使聚合物塑化并且该最终Tg应在体温附近或更低。在生理条件下，最终Tm应存在于50℃至110℃的温度处。
例如，在软预聚物(A)链段中包含PEG的聚合物可在干燥条件下在环境温度下是结晶的，而在湿润条件下是无定形的，以产生软预聚物(A)链段的混合的Tg或两个分离的Tg。本发明的共聚物的相分离特征反映在Tg或Tm的曲线中。相分离的共聚物的特征在于至少两个相变，每个相变均与共聚物中包含的预聚物的相应Tg或Tm值相关(但一般不相同)。Tg是通过取如可例如通过DSC测量的比热跃变的中点来确定的。Tm是熔融峰的峰最大值。如本文中所限定的，某种预聚物的Tg和Tm值反映了如对共聚物测量的值。在预聚物完全不混溶的情况下，共聚物的Tg仅由无定形的软预聚物(A)的Tg决定。然而，在实践中，多嵌段共聚物的结晶相和无定形相的组成与软预聚物(A)链段和半结晶预聚物(B)链段的组成不同。形成硬链段的原始预聚物的无定形部分将与形成软链段的预聚物(A)混合，并且因此成为无定形相的一部分。然后无定形相的Tg值不同于所使用的预聚物的Tg值。混溶程度(以及因此Tg和/或Tm相比于相应预聚物的Tg和/或Tm的偏差)取决于共聚物中的预聚物组成、比例和链段长度。共聚物链段的Tg一般介于相混合的共聚物的Tg值与单独的预聚物的Tg值之间。
多嵌段共聚物的物理化学特性(例如降解、溶胀和热特性)可容易地通过改变形成软链段和硬链段的预聚物的单体类型及其链长和链比例以及通过选择扩链剂的种类和量来调节。此外，相变温度低至足以在熔体中加工聚合物。共聚物的单体比例和分布可容易地通过改变聚合条件来控制。
通常期望结晶预聚物(B)链段以获得非黏性材料。此外，在暴露于生理条件(即体温下的水性环境)期间，必须维持具有无定形域和结晶域的相分离形态，以控制聚合物基质的溶胀。控制溶胀度对于控制包封的化合物的释放至关重要。结晶预聚物(B)链段充当物理交联键，其控制更亲水的软预聚物(A)链段的溶胀。聚合物的溶胀度除了受硬预聚物(B)链段的含量的影响之外，还取决于软预聚物(A)链段中水溶性聚合物的含量和分子量/长度。
相分离的链段多嵌段共聚物的先决条件是其在生理条件下的Tm在50℃至110℃范围内并且Tg为37℃或更低。这可通过使用在生理条件下Tm在50℃至110℃范围内的预聚物(B)和在生理条件下Tg为37℃或更低的预聚物(A)来获得。例如，预聚物(B)在生理条件下的Tm可以在60℃至110℃范围内，例如在60℃至100℃范围内、在70℃至100℃范围内、或在75℃至95℃范围内。由于预聚物一旦构建到多嵌段共聚物中链柔性就降低，并且由于结晶相的多嵌段共聚物的其他组分可能的相混合，多嵌段共聚物中的预聚物(B)链段的Tm可低于未反应的预聚物(B)的Tm。例如，预聚物(A)在生理条件下的Tg可以是30℃或更低，例如25℃或更低、15℃或更低、或者5℃或更低。预聚物(B)的Tg可以是0℃或更低。在一个实施方案中，预聚物(B)的Tg可以是-20℃或更低、-25℃或更低、-30℃或更低、-35℃或更低、或者-40℃或更低。
通常，所期望的相分离的形态(由一个Tm和至少一个低Tg值反映)可通过改变组成来获得，例如，通过选择预聚物(A)和预聚物(B)的数均分子量Mn。也可通过改变链段A/链段B的比例来影响相分离的形态。
本发明的链段多嵌段共聚物包含来源于预聚物(A)的软预聚物(A)链段。预聚物(A)在生理(身体)条件下是可水解的并且通常是完全无定形的。此外，在一个实施方案中，预聚物(A)具有至少一个相变，如在生理(身体)条件下测量的，其Tg为37℃或更低，或者在一个实施方案中为35℃或更低、30℃或更低、或者25℃或更低。该链段将是多嵌段共聚物中无定形相的一部分，其中无定形相在本文中称为相(A)。本发明的共聚物还包含来源于预聚物(B)的硬预聚物(B)链段。预聚物(B)包含半结晶的可水解的聚合物，如在生理(身体)条件下测量的，其Tm通常为50℃至110℃。分别形成“软”和“硬”链段的预聚物(A)和(B)通过多官能扩链剂连接。通常，结晶相由硬预聚物(B)链段构成，并且无定形相由软预聚物(A)链段和预聚物(B)链段的无定形部分构成。结晶相和无定形相在身体条件下不相容或仅部分相容，即，它们相分离。在一个实施方案中，多官能扩链剂是脂肪族分子。
在一个优选实施方案中，所得的本发明的多嵌段共聚物具有根据式(1)的结构：
-[R1-H-R1-Q1-R4-Q2]x-[R2-Q3-R4-Q4]y-[R3-Q5-R4-Q6]2- (1)
其中R1是预聚物(A)链段的一部分，预聚物(A)链段是相(A)的一部分，并且可以是无定形聚酯、无定形聚醚酯或无定形聚碳酸酯；或者从组合的酯、醚和/或碳酸酯基团获得的无定形预聚物。H是预聚物(A)链段的中间嵌段并且来源于水溶性聚合物。来源于水溶性聚合物的嵌段在室温下可以是无定形的或半结晶的。然而，由此引入预聚物(A)链段中的嵌段H将在生理条件下变为无定形的。这种水溶性聚合物选自聚醚例如聚乙二醇(PEG)、聚四亚甲基氧化物(PTMO)和聚丙二醇(PPG)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯己内酰胺、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)(聚-(HEMA))、聚磷腈，或前述聚合物的共聚物。在一个实施方案中，H是PEG，其是形成R1的环状单体的开环聚合的引发剂。
R2是预聚物(B)链段并且主要或完全促成相(B)。R2可以是结晶或半结晶聚酯、聚醚酯、聚碳酸酯或聚酐；或者组合的酯、醚、酐和/或碳酸酯基团的预聚物。相R2的一部分可能是无定形的，在这种情况下R2的这部分将促成相(A)。在一个实施方案中，R1和R2不相同。变量z是零或正整数。变量x和y二者均是正整数。
任选地，存在链段R3。该链段来源于水溶性聚合物，其选自针对H提及的聚合物组。R3在生理条件下将是无定形相(A)的一部分。如果存在R3，那么本发明的多嵌段共聚物包含作为另外的预聚物的水溶性聚合物。在一个实施方案中，该水溶性聚合物选自聚醚例如聚乙二醇(PEG)、聚四亚甲基氧化物(PTMO)、聚丙二醇(PPG)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯己内酰胺、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)(聚-(HEMA))、聚磷腈、聚原酸酯、聚原酸酯酰胺或前述聚合物的共聚物。例如，这种另外的水溶性聚合物链段可来源于Mn为150至5000g/mol的PEG。来源于水溶性聚合物的另外的预聚物可合适地以按多嵌段共聚物的总重量计60％或更少，例如50％或更少、40％或更少、30％或更少、20％或更少、10％或更少、或者5％或更少的量存在于多嵌段共聚物中。另外的水溶性聚合物链段的量可以是按多嵌段共聚物的总重量计0.1％或更多，例如1％或更多、或者2％或更多、3％或更多、4％或更多、或者5％或更多。
R4来源于扩链剂并且由任选地被C1至C10亚烷基取代的脂肪族C2至C8亚烷基组成，该脂肪族基团是线性或环状的。在一个实施方案中，R4是亚丁基，-(CH2)4-。C1至C10亚烷基侧基可包含受保护的S、N、P或O部分。包含芳香族基团的扩链剂通常是不合适的，因为包含芳香族基团的扩链剂可产生不期望的降解产物。因此，脂肪族扩链剂是优选的。
Q1至Q6是通过预聚物与多官能扩链剂反应获得的连接单元。Q1至Q6各自可独立地选自胺、尿烷、酰胺、碳酸酯、酯和酐。所有连接基团Q均不同的事件很少见并且通常不是优选的。
通常，一种类型的扩链剂可与具有相同端基的三种预聚物一起使用，产生具有六个类似连接基团的式(1)的共聚物。
在预聚物R1和R2为不同末端的情况下，将存在两种类型的基团Q：例如两个连接的链段R1之间的Q1和Q2将相同，但当R1和R2连接时Q1和Q2不同。式(1)的一些实例显示了与双官能扩链剂和双官能预聚物反应的结果。
关于式(1)，本发明的聚酯还可表示为具有随机分布的链段(AB)r的多嵌段或链段共聚物，其中“A”对应于预聚物(A)链段A并且“B”对应于预聚物(B)链段(对于z＝0)。在(AB)r中，A/B比(对应于式(1)中的x/y)可以是一，也可不为一。预聚物可以以任何所期望的量混合，并且可通过多官能扩链剂偶联，所述多官能扩链剂即具有至少两个官能团的化合物，通过所述官能团所述多官能扩链剂可用于化学连接预聚物)。在一个实施方案中，这是双官能扩链剂。在z≠0的情况下，那么随机分布的所有链段的表示可由(ABC)r给出，该(ABC)r是以所有可能的比例随机分布的三种不同的预聚物(一种是来源于水溶性聚合物例如PEG的链段)。
其中在(AB)r和(ABC)r中形成的a和b(和任选地c)链段的预聚物通过多官能扩链剂连接。在一个实施方案中，该扩链剂是二异氰酸酯扩链剂，但也可以是二酸或二醇化合物。在预聚物均包含羟基端基并使用二异氰酸酯扩链剂的情况下，连接单元将是尿烷基。在预聚物(中的一种)为羧酸末端的情况下，连接单元是酰胺基。具有结构(AB)r和(ABC)r的多嵌段共聚物也可通过使用形成酯键的偶联剂例如DCC(二环己基碳二亚胺)使为二羧酸末端的预聚物与二醇扩链剂反应来制备，反之亦然(使为二醇末端的预聚物与二酸扩链剂反应来制备)。
如上所述，无规链段共聚物是指具有随机分布(即，非交替)的预聚物(A)链段和预聚物(B)链段的共聚物。
式(1)的可水解链段R1-H-R1通过预聚物(A)的反应获得。
预聚物(A)可例如通过开环聚合来制备。因此，预聚物(A)可以是通过由二醇或二酸化合物引发的开环聚合制备的可水解共聚物，在一个实施方案中其具有随机单体分布。在一个实施方案中，二醇化合物是脂肪族二醇或低分子量聚醚例如PEG。聚醚通过用作引发剂而是预聚物(A)的一部分，并且其可另外地与预聚物(A)混合，因此在式(1)中形成另外的亲水链段R3。预聚物(A)可以是可水解的聚酯、聚醚酯、聚碳酸酯、聚酯碳酸酯、聚酐或其共聚物。例如，预聚物(A)包含选自二醇、二羧酸和羟基羧酸的形成酯的单体的反应产物。预聚物(A)可包含环状单体和/或非环状单体的反应产物。一些示例性环状单体包括乙交酯、L-丙交酯、D-丙交酯、D,L-丙交酯、ε-己内酯、δ-戊内酯、三亚甲基碳酸酯、四亚甲基碳酸酯、1,5-二氧杂环庚烷-2-酮、1,4-二氧六环-2-酮(对二氧环己酮)和/或环酐例如氧杂环庚烷-2,7-二酮。在一个实施方案中，使用ε-己内酯。
为了满足Tg低于37℃的要求，一些上述单体或单体组合比其他的更优选。例如，在一个实施方案中，包含单体ε-己内酯的预聚物(A)与任何另外提及的环状共聚单体(乙交酯、L-丙交酯、D-丙交酯、D,L-丙交酯、δ-戊内酯、三亚甲基碳酸酯、1,4-二氧六环-2-酮及其组合)组合。这本身可降低Tg。或者，可用具有足够分子量的PEG引发预聚物以降低多嵌段共聚物的Tg。
在预聚物(A)包含聚(D,L-丙交酯)的情况下，丙交酯的L/D比可不为一(除了50/50之外)。例如，85/15至15/85的L/D比产生完全无定形的均聚物。此外，已知一种异构体(L或D)的过量超过另一种则提高了聚(D,L-丙交酯)的Tg。构成无定形相的上述单体的少量任何另外单体也可存在于形成结晶相的预聚物或嵌段中。
此外，预聚物(A)可基于单体的缩合(非环状)类型(的混合物)，所述单体例如羟基酸(例如乳酸、乙醇酸、羟基丁酸)、二酸(例如戊二酸、己二酸或琥珀酸、癸二酸)和二醇(例如乙二醇、二甘醇、1,4-丁二醇或1,6-己二醇)，形成酯和/或酐可水解部分。
优选地预聚物(A)的至少一部分来源于水溶性聚合物。水溶性聚合物可包括选自以下的一种或更多种：聚醚例如聚乙二醇(PEG)、聚四亚甲基氧化物(PTMO)和聚丙二醇(PPG)；聚乙烯醇(PVA)；聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；聚乙烯己内酰胺；聚(甲基丙烯酸羟乙酯)(聚-(HEMA))；聚磷腈；聚原酸酯；聚原酸酯酰胺或前述聚合物的共聚物。在一个实施方案中，预聚物(A)的至少一部分来源于PEG。
合适的预聚物(A)链段的一些非限制性实例包括聚(ε-己内酯)-共-PEG-共-聚(ε-己内酯)、聚(D,L-丙交酯)-共-PEG-共-聚(D,L-丙交酯)、聚(乙交酯)-共-PEG-共-聚(乙交酯)和聚(对二氧环己酮)-共-PEG-共-聚(对二氧环己酮)。
另外，预聚物(A)链段可在水溶性聚合物的每一侧包含上述单体的任何共聚物。这样的预聚物(A)链段的一些非限制性实例包括[聚(ε-己内酯-共-D,L-丙交酯)]-共-PEG-共-[聚(ε-己内酯-共-D,L-丙交酯)]、[聚(ε-己内酯-共-乙交酯)]-共-PEG-共-[聚(ε-己内酯-共-乙交酯)]、[聚(ε-己内酯-共-对二氧环己酮)]-共-PEG-共-[聚(ε-己内酯-共-对二氧环己酮)]、[聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯)]-共-PEG-共-[聚(D,L-丙交酯-共-乙交酯)]、[聚(D,L-丙交酯-共-对二氧环己酮)]-共-PEG-共-[聚(D,L-丙交酯-共-对二氧环己酮)]和[聚(乙交酯-共-对二氧环己酮)]-共-PEG-共-[聚(乙交酯-共-对二氧环己酮)]。
适当地，按预聚物(A)的总重量计的30％或更多来源于水溶性聚合物，例如40％或更多、50％或更多、60％或更多、或者70％或更多。适当地，按预聚物(A)的总重量计的95％或更少来源于水溶性聚合物，例如90％或更少、85％或更少。
预聚物(A)还可包含对二氧环己酮。在预聚物(A)链段中对二氧环己酮单体的这样的引入可在多嵌段共聚物中引入另外的结晶度。预聚物(A)中这样的对二氧环己酮单体的含量可以是按预聚物(A)的重量计80％或更少，例如60％或更少、50％或更少、40％或更少、30％或更少、20％或更少、10％或更少、或者5％或更少。预聚物(A)中对二氧环己酮单体的含量可以是0.1％或更多，例如1％或更多、或者2％或更多。
预聚物(A)的Mn可以是500g/mol或更大，并且在另一个实施方案中是1000g/mol或更大、1500g/mol或更大、或者2000g/mol或更大。必须以这样的方式选择预聚物的长度：其尽可能大，以获得所得共聚物的良好的相分离形态以及良好的机械和热特性。通常，预聚物(A)的Mn是10 000g/mol或更小。在一个实施方案中，共聚物中预聚物(A)的含量是基于多嵌段共聚物的总重量的5至95％；在另一个实施方案中，共聚物中预聚物(A)的含量是10至90％、25至80％、40至70％或50至60％。
式(1)的链段R2可通过来源于聚(对二氧环己酮)的预聚物(B)的反应来获得。存在于预聚物(B)中的任选的另外的单体可选自L-丙交酯、D-丙交酯、羟基丁酸酯、乙交酯及其组合。
预聚物(B)链段包含聚(对二氧环己酮)。聚(对二氧环己酮)可通过对二氧环己酮单体在存在合适的催化剂和聚合引发剂的情况下进行反应来合成。上文中提及了合适的聚合引发剂。
聚合反应可在10℃至120℃的温度下进行；在另一个实施方案中，反应可在50℃至100℃、60℃至95℃、70℃至90℃或75℃至85℃下进行。催化剂是有效促进聚合反应的催化剂并且可适当地选自基于辛酸锡的催化剂或基于钛酸锡的催化剂。优选的催化剂是辛酸亚锡，即锡双(2-乙基己酸酯)。单体与催化剂的摩尔比可以是20 000或更大，例如21 000或更大。单体与催化剂的摩尔比可以是35 000或更小，例如34 000或更小。在一个实施方案中，反应在氮气氛下进行。
预聚物(B)链段包含X-Y-X三嵌段共聚物，其中聚(对二氧环己酮)链段X的嵌段长度表示为7或更多个对二氧环己酮单体单元。预聚物(B)的数均分子量Mn可以是1300g/mol或更大，例如1500g/mol或更大、2000g/mol或更大、2200g/mol或更大、或者2500g/mol或更大。预聚物(B)的数均分子量Mn可以是7200g/mol或更小，例如5000g/mol或更小、4500g/mol或更小、4000g/mol或更小、或者3200g/mol或更小。
预聚物(B)的重均分子量Mw可以是1800g/mol或更大，例如2100g/mol或更大、2600g/mol或更大、或者3000g/mol或更大。预聚物(B)的重均分子量Mw可以是10 080g/mol或更小、7000g/mol或更小，例如6300g/mol或更小、5600g/mol或更小、或者4200g/mol或更小。
适当地，按所述预聚物(B)链段的总重量计的70％或更多可以是聚(对二氧环己酮)。在一个实施方案中，按所述预聚物(B)链段的总重量计的80％或更多可以是聚(对二氧环己酮)。在另一个实施方案中，按所述预聚物(B)链段的总重量计的85％或更多、90％或更多、或者95％或更多可以是聚(对二氧环己酮)。在一个实施方案中，按X链段的总重量计的80％或更多是聚(对二氧环己酮)。在另一个实施方案中，按X链段的总重量计的85％或更多、90％或更多、或者95％或更多是聚(对二氧环己酮)。在一个实施方案中，所述X链段由聚(对二氧环己酮)组成。
共聚物中预聚物(B)的含量可以是基于多嵌段共聚物的总重量的10至90％。共聚物中预聚物(B)的含量可以是例如基于多嵌段共聚物的总重量的25至90％、25至70％或30至50％。这样的含量通常产生在应用温度(即医疗应用的约37℃)下具有良好的物理(例如溶胀)和降解特性的所期望的材料。
在一个实施方案中，预聚物将是具有反应性端基的线性且无规(共)聚酯、聚酯碳酸酯、聚醚酯或聚酐。这些端基可以是羟基或羧基。优选具有为二羟基末端的共聚物，但也可使用为羟基-羧基或二羧基末端的聚合物。在聚合物必须是线性的情况下，其可用双官能组分(二醇)作为起始物来制备，但在使用三官能或更高官能多元醇的情况下，可获得星形聚酯。预聚物(A)中的二醇可以是脂肪族二醇或低分子量聚醚。
在一个实施方案中，通过开环聚合合成预聚物是在存在催化剂的情况下进行的。合适的催化剂是Sn(Oct)2，并且M/I＝5000至30 000(M/I是单体与引发剂的比例)。也可在无催化剂的情况下进行合成。
用于制备聚酯、聚碳酸酯和聚酐的条件是本领域已知的那些。
本发明的多嵌段共聚物可合适地包含按多嵌段共聚物的总重量计3至45％的水溶性聚合物(例如聚(乙二醇))，例如按多嵌段共聚物的总重量计4至40％。
本发明的多嵌段共聚物可合适地包含按多嵌段共聚物的总重量计30至70％的聚(对二氧环己酮)，例如按多嵌段共聚物的总重量计35至65％，或40至60％。
本发明的共聚物通常是线性的。然而，也可制备支化形式的共聚物。本发明的这些非线性共聚物可通过使用三官能(或更高官能)扩链剂例如三异氰酸酯来获得。支化共聚物可显示出改善的蠕变特性。
在一个实施方案中，本发明的多嵌段共聚物是聚(醚酯)多嵌段共聚物，其中预聚物(A)链段包含选自以下的一种或更多种：
Figure BDA0003669133660000211
并且其中预聚物(A)链段还包含
Figure BDA0003669133660000212
并且其中预聚物(B)链段包含
Figure BDA0003669133660000213
预聚物(A)链段可例如由以下表示：
Figure BDA0003669133660000221
其中n是4至115，例如13至70或20至46。
在一个实施方案中，本发明的热塑性多嵌段共聚物由式[(R1R2 nR3)q]r[(R4 nR5R6 p)]s表示，其中R1和R3独立地选自：
Figure BDA0003669133660000222
R2是
Figure BDA0003669133660000223
并且
R4和R6各自是
Figure BDA0003669133660000224
作为R2部分的重复次数，n为4至120；
作为R4和R6部分的重复次数，p为7或更大；
作为(R1R2 nR3)嵌段的分子量，q为400至10000g/mol；
作为预聚物(A)链段与预聚物(B)链段的比，r/s为0.1至2.5。
在该表示中，n是R2部分的重复次数，q是(R1R2 nR3)嵌段的(数均)分子量，r是(R1R2 nR3)q嵌段的重量百分比，p是R4和R6部分的重复次数，并且s是(R4 pR5R6 p)嵌段的重量百分比。
适当地，n可以是4至120，例如13至70，更优选20至46。
适当地，p可以是7或更大，例如8或更大、9或更大、10或更大、11或更大、12或更大、或者14或更大。p的上限较不关键，但可以例如是35或更小，例如30或更小、25或更小、20或更小、15或更小、或者14或更小。
适当地，q可以是400至10 000g/mol，例如600至8000g/mol、1000至6000g/mol、1200至5000g/mol、1400至4000g/mol、1600至3000g/mol或1800至2200g/mol。
适当地，r可以是20至80，例如30至75、40至70或50至65。
适当地，s可以是20至80，例如25至70、30至60或35至50。
(R4 pR5R6 p)嵌段(对应于预聚物(B)链段)的数均分子量可以是1300至7200g/mol，优选1300至5000g/mol，更优选1500至4500g/mol，最优选2000至4000g/mol，例如2200至3200g/mol。
(R4 pR5R6 p)嵌段(对应于预聚物(B)链段)的重均分子量可以是1800至10 080g/mol、1800至7000g/mol，例如2100至6300g/mol、2600至5600g/mol，或3000至4200g/mol。
在另一个方面中，本发明涉及用于制备本发明的相分离的热塑性多嵌段共聚物的方法，其包括在存在多官能扩链剂的情况下使预聚物(A)和预聚物(B)进行扩链反应，从而获得无规链段多嵌段共聚物。
具有结构(AB)r和(ABC)r的链段多嵌段共聚物可通过将预聚物的混合物用等量的多官能扩链剂进行扩链来制备，所述预聚物的混合物以期望的比例包含链段R1、H和R2以及任选地R3的形成硬链段和软链段的单体，在一个实施方案中该多官能扩链剂是脂肪族分子，例如1,4-丁烷二异氰酸酯(BDI)或另一种二异氰酸酯。在一个实施方案中，结构(AB)r或(ABC)r的链段共聚物在溶液中制备。适当地，将预聚物溶解在惰性有机溶剂中，并以纯的或溶液形式添加扩链剂。聚合温度可与预聚物的最高相变温度相同，或甚至比其更低。在一个实施方案中，与二环己基碳二亚胺(DCC)的偶联反应在溶液中进行。全部为二醇或二酸末端的两种(或三种)预聚物可分别与为二酸或二醇末端的扩链剂在溶液中混合，在这之后添加DCC。
聚合发生足够长的时间以获得0.1dl/g或更高(在25℃下在氯仿中测量)的共聚物特性黏度。低聚合温度和短聚合时间将阻止酯交换，使得获得相分离的形态并且单体分布与构建共聚物的预聚物中的相同。相比之下，高分子量无规共聚物必须使用较长的反应时间来制备以实现预聚物的完全并入。较长的反应时间可导致酯交换反应和更随机(即较少链段)的单体分布。
通过以本体(in the bulk)扩链获得的材料也可在挤出机中原位产生。
如果扩链剂是双官能的脂肪族分子并且预聚物是线性的，则制得线性共聚物。如果反应物之一(扩链剂或至少一种预聚物)或二者均具有多于两个的官能团，则可在足够低的转化率下获得支化结构。扩链剂可以是双官能脂肪族扩链剂，在一个实施方案中是二异氰酸酯，例如1,4-丁烷二异氰酸酯。
以获得具有所期望的降解、溶胀、物理和热特性的相分离的链段或嵌段共聚酯或聚酯-碳酸酯的方式选择形成结晶相和无定形相的预聚物或单体的组合。通常，特性黏度大于0.1dl/g且小于10dl/g(在25℃下在氯仿中测量)，在一个实施方案中为0.1至2dl/g，并且在另一个实施方案中为0.2至1dl/g。
在另一个方面中，本发明涉及用于制备可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物的方法，其包括：
i)在存在多官能扩链剂的情况下进行预聚物(A)和预聚物(B)的扩链反应，其中预聚物(A)和(B)二者均为二醇或二酸末端，并且所述扩链剂为二羧酸、二异氰酸酯或二醇末端；或者
ii)使用偶联剂进行扩链反应，其中预聚物(A)和(B)二者均为二醇或二酸末端，并且在一个实施方案中偶联剂是二环己基碳二亚胺，
其中所述预聚物(B)链段包含X-Y-X三嵌段共聚物，其中
Y是聚合引发剂，并且
X是嵌段长度表示为7或更多个对二氧环己酮单体单元的聚(对二氧环己酮)链段。
多嵌段链段共聚物可使用任何已知技术形成多种形状和尺寸的制剂，已知技术例如如基于溶剂萃取/蒸发的乳化方法、挤出、模塑(moulding)、溶剂浇铸(solventcasting)、喷雾干燥、喷雾冷冻干燥、静电纺丝或冷冻干燥。后一种技术用于形成多孔材料。孔隙率可通过添加共溶剂、非溶剂和/或可浸出物(leachable)来调节。共聚物(实心或多孔)可被加工成微球、微粒、纳米球、棒、膜、片、喷雾剂、管、膜状物、网、纤维、塞、包衣和其他制品。产物可以是实心的、中空的或(微)孔的。可制造广泛的生物医学植入物以应用于例如伤口护理、皮肤恢复、神经再生、人工血管、药物递送、半月板重建、组织工程、手术装置涂覆、韧带和腱再生、牙科和骨科修复。共聚物可单独使用或者可与其他可吸收或不可吸收的聚合物共混和/或共挤出。
此外，其可用于制药应用，例如用于药物递送，例如以微球、纳米粒、固体植入物、凝胶、包衣、膜、片、喷雾剂、管、膜状物、网、纤维、塞和其他配置的形式。
如将在以下实例中说明的，与现有技术中描述的共聚物相比，本发明的材料具有改善的特性，包括热特性、机械特性、加工特性。
在又一个方面中，本发明涉及用于将至少一种生物活性化合物(例如，生物活性小分子、蛋白质或肽)递送至宿主的组合物，其包含包封在基质中的至少一种生物活性化合物，其中所述基质包含至少一种如本文中限定的相分离的热塑性多嵌段共聚物。
本发明的可生物降解的多嵌段共聚物特别适合作为多肽的递送载剂，其允许多肽从基质中受控地释放到其环境中，例如，对象体内。
本发明的多嵌段共聚物具有许多用于调节用于特定应用的递送组合物的释放特性的选项。生物活性化合物的释放速率可例如通过以下来提高：
·在预聚物(A)的恒定分子量下，提高预聚物(A)中水溶性聚合物的分子量；
·提高预聚物(A)与预聚物(B)之间的摩尔比；
·提高在预聚物(A)中使聚合物较快降解的单体的含量，例如通过用D,L-丙交酯或乙交酯代替ε-己内酯或者用乙交酯代替D,L-丙交酯；
·在预聚物(A)与预聚物(B)之间的恒定摩尔比下，降低预聚物(B)的分子量(这提高了预聚物(A)的重量百分比，并且还降低了预聚物(B)的Tm和存在的结晶相的总量)；
·在水溶性聚合物的恒定分子量以及预聚物(A)与预聚物(B)之间的恒定摩尔比下，降低预聚物(A)的分子量；和/或
·使用来源于水溶性聚合物的另外的第三链段，由此提高了水溶性聚合物的含量。
释放速率可通过与如上所述相反的变化来降低，也可通过以下来降低：
·提高链段B的Tm；
·使用来源于水溶性聚合物二醇的另外的第三链段，由此二异氰酸酯用作扩链剂并且水溶性聚合物的含量保持恒定或降低。与预聚物(A)中水溶性聚合物的较快降解的酯键相比，构建在多嵌段共聚物中的第三链段中的水溶性聚合物，其具有缓慢降解的尿烷键。
可包含在多嵌段共聚物基质中的生物活性化合物包括但不限于非肽、分子量一般为1000Da或更小的非蛋白质小尺寸药物、以及生物活性多肽，所述多嵌段共聚物基质例如[聚(D,L-丙交酯)-共-PEG-共-聚(D,L-丙交酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]、[聚(乙交酯)-共-PEG-共-聚(乙交酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]、或[聚(ε-己内酯)-共-PEG-共-聚(ε-己内酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]、或[聚(ε-己内酯-共-D,L-丙交酯)-共-PEG-共-聚(ε-己内酯-共-D,L-丙交酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]基质。
当小尺寸药物被包含在多嵌段共聚物基质(例如[聚(D,L-丙交酯)-共-PEG-共-聚(D,L-丙交酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]、[聚(乙交酯)-共-PEG-共-聚(乙交酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]、[聚(ε-己内酯)-共-PEG-共-聚(ε-己内酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]或[聚(ε-己内酯-共-D,L-丙交酯)-共-PEG-共-聚(ε-己内酯-共-D,L-丙交酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]基质)中时，在一个实施方案中共聚物的PEG组分的分子量为200至1500g/mol，并且在另一个实施方案中为600至1000g/mol，并且以按共聚物的总重量计5至20％、或按共聚物的总重量计5至10％的量存在于共聚物中。至少一种小尺寸药物分子可以以按基质的总组合重量计0.1至80％的量存在于基质中，并且至少一种小尺寸药物分子的量在一个实施方案中为1.0至40％，并且在另一个实施方案中为5至20％。如果期望提高多嵌段共聚物的亲水性，并且从而提高共聚物的降解速率和并入的生物活性化合物的释放速率，则可通过以下来修饰共聚物：通过用乙交酯部分地或完全地替代亲水性预聚物(A)链段的D,L-丙交酯，和/或通过使用具有较高分子量的PEG组分或通过提高预聚物(A)链段中PEG组分的重量分数。如果期望降低聚合物的亲水性，并且从而降低共聚物的降解速率和并入的生物活性化合物的释放速率，则可通过以下来修饰共聚物：通过用ε-己内酯部分地或完全地替代亲水性预聚物(A)链段的D,L-丙交酯，和/或通过使用具有较低分子量的PEG组分或通过降低预聚物(A)链段中PEG组分的重量分数。
多肽由通过肽键连接的氨基酸组成。短多肽也称为肽，而较长的多肽通常称为蛋白质。一种惯例是，那些足够短以能够由组成型氨基酸合成的多肽链被称为肽而不是蛋白质。然而，随着更好的合成技术的出现，可制备与数百个氨基酸一样长的多肽，包括全蛋白质例如泛素。另一种惯例是在约50个氨基酸长处设置了非正式的分界线。这个定义略武断。长的多肽(例如与阿尔茨海默病相关的β淀粉样肽)可被认为是蛋白质；并且小的蛋白质(例如胰岛素)可被认为是肽。无论如何，技术人员将理解基本上任何类型的多肽均可被包封并随后从共聚物基质中释放。
在一个实施方案中，本发明的组合物包含生物活性肽或生物活性蛋白质。
多肽的尺寸可变化。在一个实施方案中，多肽的分子量为10 000Da或更小。这样的尺寸的多肽特别适合被包封在包含PEG作为预聚物(A)的链段和/或作为另外的预聚物的共聚物基质中，所述PEG的数均分子量为400至3000g/mol，或在另一个实施方案中为600至1500g/mol。替代地或另外地，所述PEG可以以按共聚物的总重量计5至60％的量存在，或在另一个实施方案中以5至40％的量存在。
在另一个实施方案中，所述多肽是分子量为10 000Da或更大的生物活性蛋白质。在一个实施方案中，这些较大的多肽被包封在包含PEG作为预聚物(A)的链段和/或作为另外的预聚物的共聚物基质中，并且其中所述PEG的数均分子量为600至5000g/mol，或在另一个实施方案中为1000至3000g/mol。替代地或另外地，所述PEG可以以按共聚物的总重量计5至70％的量存在，或在另一个实施方案中以10至50％的量存在。
本发明的组合物可具有任何所期望的外观或形状。在一个实施方案中，本发明的多嵌段共聚物以微球、微粒、喷雾剂、植入物、包衣、凝胶、膜、箔、片、膜状物或棒的形式进行加工。
一个特定方面涉及微球形式的组合物。一般来说，微球是直径小于1000μm的细球形颗粒并包含生物活性化合物。微球可以是均匀的或整体的微球，其中生物活性化合物溶解或分散在整个聚合物基质中。微球也可以是储库(reservoir)类型，其中生物活性化合物被单核或多核状态的聚合物包围。当生物活性化合物是小尺寸的水溶性药物时，该药物可首先分散在疏水性或亲脂性赋形剂中，然后该组合以颗粒、液滴或微悬浮液的形式分散在聚合物基质中。然后可由乳液形成微球。
微球可通过本领域技术人员已知的技术，包括但不限于凝聚、溶剂萃取/蒸发、喷雾干燥或喷雾冷冻干燥技术来制备。
在一个实施方案中，微球通过溶剂萃取/蒸发技术来制备，该技术包括将多嵌段共聚物溶解在有机溶剂例如二氯甲烷中，并使多嵌段共聚物溶液在包含乳化剂(例如聚乙烯醇)的水相中乳化(如尤其由Okada,Adv.Drug Del.Rev.1997,28(1),43-70所述)。
如此形成的微球的特征，例如颗粒尺寸、孔隙率和载药量取决于方法参数，例如，水性聚乙烯醇相的黏度或浓度、多嵌段共聚物溶液的浓度、二氯甲烷与活性物的水溶液的比例、初级乳液与聚乙烯醇相的比例以及搅拌速度。
当微球通过喷雾干燥法形成时，使用了在有机溶剂例如二氯甲烷中，为按溶液的总重量计0.5至5％，在一个实施方案中为约2％的低浓度的多嵌段共聚物。喷雾干燥通常导致形成多孔的、不规则形状的颗粒。
当形成微球时，生物活性化合物被包封在微球或微粒中。一般而言，当使用溶剂萃取/蒸发技术包封亲脂性化合物时，首先将该化合物溶解在多嵌段共聚物在有机溶剂例如二氯甲烷或乙酸乙酯中的溶液中。随后将有机溶液在水性聚乙烯醇溶液中乳化，产生水包油(O/W)乳液。然后将有机溶剂萃取到水相中并蒸发以使微球固化。
一般而言，当使用溶剂蒸发技术包封水溶性化合物时，首先将该化合物的水溶液在多嵌段共聚物在有机溶剂例如二氯甲烷中的溶液中乳化。该初级乳液随后在水性聚乙烯醇溶液中乳化，产生水包油包水(W/O/W)乳液。然后类似于O/W方法路线来萃取有机溶剂例如二氯甲烷或乙酸乙酯，以使微球固化。或者，水溶性试剂可直接分散在多嵌段共聚物在有机溶剂中的溶液中。随后将获得的分散体在包含表面活性剂例如聚乙烯醇的水溶液中乳化，产生水包油包固体(S/O/W)乳液。然后类似于O/W方法路线来萃取有机溶剂以使微球固化。
当W/O/W和S/O/W乳化路线用于包封水溶性化合物时，获得具有足够包封效率的微球可存在挑战性。由于化合物的水溶性特征，化合物的一部分可损失到水性萃取介质例如水性聚乙烯醇溶液中。可在内部水相中使用增黏剂(例如明胶)，以降低内部水相中的化合物向外部水相的扩散。此外，可将添加剂添加至外部水相中以降低化合物在外部水相中的溶解度。出于该目的，可使用盐或可调节pH。
油包油包水(W/O/O)或油包油包固体(S/O/O)乳化路线提供了令人感兴趣的替代方案以获得具有足够包封效率的微球。在W/O/O方法中，与W/O/W方法类似，生物活性化合物溶解在水溶液中并用聚合物在有机溶剂例如通常为二氯甲烷或乙酸乙酯中的溶液乳化。随后，在搅拌下缓慢添加聚合物沉淀物例如硅油，以形成似胚胎(embryonic)的微粒，然后将其倒入庚烷或己烷中以萃取硅油和有机溶剂并使微球固化。可通过真空过滤收集微粒，将其用另外的溶剂冲洗并在真空下干燥。在S/O/O乳化路线中，与S/O/W方法类似，生物活性化合物作为固体粉末分散在聚合物在有机溶剂例如二氯甲烷或乙酸乙酯中的溶液中。随后，在搅拌下缓慢添加聚合物沉淀物例如硅油，以形成似胚胎的微粒，然后将其倒入庚烷或己烷中以萃取硅油和二氯甲烷并使微球固化。
可将稳定剂添加至蛋白质的水溶液中以防止在加工成微球期间蛋白质活性的损失。这样的稳定剂的一些实例是聚乙烯醇、
Figure BDA0003669133660000291
Figure BDA0003669133660000292
人血清白蛋白、明胶以及碳水化合物(例如海藻糖、菊粉和蔗糖)。
当使用喷雾干燥技术时，如上所述，将化合物的水溶液在共聚物在有机溶剂例如二氯甲烷中的溶液中乳化。然后使用喷雾干燥器对油包水乳液进行喷雾干燥。
在另一些实施方案中，本发明的组合物是包衣、可注射凝胶、植入物(例如可注射植入物)或经包衣的植入物的形式。包衣形式的组合物可用作例如医疗植入体(例如血管支架或泌尿支架、矫形假体或者眼部植入体)上的药物洗脱包衣。
生物活性化合物可通过挤出配制成可注射固体植入物。通常，将化合物与多嵌段共聚物粉末物理混合，然后将所得粉末共混物引入挤出机，进行加热并加工以产生所期望形状和尺寸(例如小直径圆柱形棒)的制剂。作为化合物与多嵌段共聚物粉末的物理混合的替代，可将化合物和聚合物共溶解在合适的溶剂中，或者可制备化合物在聚合物在合适溶剂中的溶液中的分散体，随后进行冷冻干燥并挤出经冷冻干燥的粉末。后者通常改善植入物的共混均一性和含量均匀性。
在又一个方面中，本发明涉及向有此需要的对象递送生物活性化合物方法，其包括向所述对象施用有效剂量的如本文中所定义的组合物。
对象通常是哺乳动物，优选人。然而，本发明的兽医用途也涵盖在内。该方法可具有治疗性、预防性和/或美容性目的。可根据情况选择任何合适的施用方式。例如，施用可包括组合物的肠胃外、经口、动脉内、关节内、静脉内(intra-venal)、眼内、硬膜外、鞘内、肌内、腹膜内、静脉内、阴道内、经直肠、表面或皮下施用。在一个实施方案中，本发明提供了用于向有此需要的对象递送目的生物活性多肽的方法，其包括向所述对象施用有效剂量的根据本发明的组合物，其中该组合物为微球、可注射植入物或原位形成凝胶的形式，并且其中该组合物为眼内、动脉内、肌内或皮下施用。
对于表面施用，微球可包含在凝胶、乳膏剂或软膏剂中，并且如果期望的话，可被屏障覆盖。因此，微球可包含用于治疗皮肤病例如银屑病、湿疹、皮脂溢和皮炎的一种或更多种生物活性化合物。
在另一个实施方案中，微球可包含在凝胶(例如透明质酸凝胶或大分子多糖凝胶)中。这样的实施方案特别适用于例如在手术期间和手术之后肠胃外施加。
当通过注射施用时，微球可包含在药物载体，例如水、盐水溶液(例如，0.9％)、或包含0.1至0.5％w/v的量的表面活性剂的溶液中。可使用的表面活性剂的一些实例包括但不限于吐温80表面活性剂。药物载体还可包含增黏剂，例如羧甲基纤维素钠。
当与可接受的药物载体组合施用时，这样的微球可用于治疗多种疾病或病症，这取决于所包封的生物活性化合物。
在一个方面中，本文中提供了包含本文中提供的聚(醚酯)多嵌段共聚物(PEE-MBCP)的可注射递送系统。
PEE-MBCP可以是植入物的形式。这样的植入物可以是微球、棒、膜、PEE-MBCP贮库剂或其多种。PEE-MBCP可以是多种聚合物微球的形式，每种聚合物微球的直径不小于20μm，其中聚合物微球包含如本文中所述的PEE-MBCP。聚合物微球的直径可以是20μm至80μm，例如直径是30μm至70μm。聚合物微球可以是具有约25％的变异系数的单分散体。可注射递送系统还可包含治疗剂或其可药用盐。治疗剂可以是小的化学物质、蛋白质、抗体、肽或寡核苷酸，或其组合。另外，可注射递送系统还可包含可药用赋形剂。可注射递送系统的一个实例包括由聚(ε-己内酯)-共-PEG1000-共-聚(ε-己内酯)预聚物(A)嵌段与分子量为约2500g/mol的聚(对二氧环己酮)预聚物(B)嵌段以60/40重量％的嵌段比组合构成的PEE-MBCP(也缩写为60CP10C20-D25)，其可任选地包含小的化学物质、蛋白质、抗体、肽或寡核苷酸或其组合作为活性成分。
已通过参考多种实施方案、组合物和方法描述了本发明。技术人员理解多种实施方案、组合物和方法的特征可彼此组合。
本文中引用的所有参考文献均在此通过引用完全并入，其程度就如同每篇参考文献被单独且具体地指示为通过引用并入并在本文中整体阐述一样。
除非在本文中另外指明或与上下文明显矛盾，否则在描述本发明的上下文中(尤其是在权利要求书的上下文中)使用没有数量词修饰的名词将被解释为一个/种或更多个/种。除非另有说明，否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”将被解释为开放式术语(即，意指“包括但不限于”)。除非本文中另有指示，否则本文中数值范围的记载仅旨在用作单独提及落入该范围内的每个单独的数值的速记方法，并且每个单独的数值被合并到说明书中，如同其在本文中单独记载一样。除非另有声明，否则本文中提供的任何和所有实例或示例性语言(如“例如”)的使用仅旨在更好地说明本发明，并且不对本发明的范围构成限制。说明书中的任何语言均不应被解释为将任何未要求保护的要素表示为是本发明的实践所必需的。出于本说明书和所附权利要求书的目的，除非另有说明，否则所有表示量(amount)、量(quantity)、百分比等的数值应被理解为在所有情况下均被术语“约”修饰。此外，所有范围均包括在本文中可具体列举或者可未具体列举的所公开的最大值点和最小值点的任何组合并且包括其中的任何中间范围。
为了清楚和简明的描述，本文中将特征描述为相同或单独的实施方案的一部分，然而，应当理解，本发明的范围可包括具有全部或一些所述特征的组合的实施方案。
实施例
现将通过以下非限制性实施例进一步说明本发明。
在以下实施例中，合成了多种可生物降解的半结晶的相分离的多嵌段共聚物，并评价了其加工、药物释放特征和侵蚀特征。该聚合物由具有熔点(Tm)的结晶的基于对二氧环己酮的硬预聚物(B)链段和具有在生理条件下低于37℃的玻璃化转变温度(Tg)的亲水性的基于聚(乙二醇)(PEG)的预聚物(A)链段构成。在以下实施例中，PEG用其分子量(MW)表示。例如，PEG1000是指Mw为1000g/mol的PEG。
实施例1
PLGA聚合物最常用于药物的持续释放，并且已被临床证明在体内是安全的。尽管PLGA聚合物是相当多功能的，并且其物理化学特性可被调节以适应不同的药物递送需要，但已显示出其在蛋白质递送中的适用性受到限制。蛋白质稳定性在使用PLGA递送蛋白质方面仍然是主要障碍，因为：(1)聚合物的疏水特征，(2)酸性降解产物的形成和酸性降解产物在聚合物基质中的累积导致原位pH下降，因此，任何包封的蛋白质均可降解并失去其生物活性。还显示出蛋白质是(3)通过PLGA基质内的脱氨基或酰化进行化学修饰的。因此，用PLGA制备的递送系统与如上所述所有问题，包括(4)蛋白质聚集和(5)不期望的释放动力学有关。
如在WO-A-2012/005594和WO-A-2013/015685中公开的可生物降解的相分离的链段多嵌段共聚物(SynBiosys,InnoCore Technologies B.V,Groningen,The Netherlands)已被开发用于在长至三至六个月的延长时间内递送结构完整且具有生物活性的肽和蛋白质。SynBiosys多嵌段共聚物通常由两种不同的嵌段构成，其中常用的单体(包括D,L-丙交酯、乙交酯、ε-己内酯和聚乙二醇(PEG))共聚成低分子量聚合物(预聚物)，该聚合物与二异氰酸酯，通常是1,4-丁烷二异氰酸酯连接在一起。通过使用两种在化学和物理上不同的预聚物嵌段，例如亲水无定形域和疏水结晶域，获得了相分离的链段多嵌段共聚物，该共聚物提供了药物(包括肽和蛋白质)的长期释放的机制。亲水无定形嵌段通常包含高含量的聚乙二醇(PEG)，这导致多嵌段共聚物在水性条件下溶胀。疏水结晶嵌段充当物理交联。
如WO-A-2012/005594中所公开的，包含疏水性的基于聚(ε-己内酯)之结晶嵌段的亲水性相分离的链段多嵌段共聚物在通过热熔挤出加工成植入物时允许肽和蛋白质的长期持续释放(Stankovic et al.,Eur.J.Pharm.Sci.2013,49(4),578-587)。如WO-A-2013/015685中所公开的，包含疏水性的基于聚(L-丙交酯)之结晶嵌段的亲水性相分离的链段多嵌段共聚物先前显示出关于蛋白质递送的高度有益的属性。尤其是发现由基于聚(ε-己内酯)-PEG-聚(ε-己内酯)的亲水性嵌段与基于聚(L-丙交酯)的结晶嵌段组合构成的多嵌段共聚物(PCL多嵌段共聚物)表现出有前景的特征：当配制成微粒时，允许结构完整的生物制剂的长期持续释放(Teekamp et al.,Int.J.Pharm.2017,534(1-2),229-236；Teekamp etal.,J.Control Release 2018,269,258-265；Scheiner et al.,ACS Omega 2019,4(7),11481-11492)。
发现由分子量(Mn)为4000g/mol的结晶聚(L-丙交酯)嵌段(缩写为LL40)与Mn为2000g/mol的亲水性聚(ε-己内酯)-PEG1000-聚(ε-己内酯)嵌段(缩写为CP10C20)以20/80(20CP10C20-LL40)至50/50(50CP10C20-LL40)的嵌段比组合构成的PCL多嵌段共聚物，以及由LL40与Mn为4000g/mol的亲水性聚(ε-己内酯)-PEG3000-聚(ε-己内酯)嵌段(缩写为CP30C40)以30/70(30CP30C40-LL40)或50/50(50CP30C40-LL40)的重量比组合构成的PCL多嵌段共聚物，适合于不同分子大小的生物制剂，例如戈舍瑞林、溶菌酶、牛血清白蛋白、胰岛素样生长因子-1、肝细胞生长因子和血管内皮生长因子的持续释放递送。
遗憾的是，发现基于50CP10C20-LL40的微球降解非常缓慢。根据实验数据的外推，50CP10C20-LL40微球的体外侵蚀时间预期为3至4年(图1)以及体内侵蚀时间为至少14至16个月。针对其他PCL多嵌段共聚物(例如20CP10C20-LL40和30CP30C40-LL40)确定了PCL多嵌段共聚物的缓慢侵蚀，并且这归因于结晶聚(L-丙交酯)嵌段的缓慢水解。
对SynBiosys PCL多嵌段共聚物进行了重新设计，以试图减少聚合物的侵蚀时间，避免聚合物在重复施用时累积，并改善长期局部耐受性。为了提高其侵蚀速率，CP10C20无定形嵌段和结晶LL40嵌段二者均被改变。结晶LL40嵌段通过以下改变：1)用D-丙交酯部分地替代L-丙交酯(L-MBCP概念)，2)使用更亲水的引发剂用于合成结晶L-丙交酯嵌段(I-MBCP概念)，3)使用由L-丙交酯和D-丙交酯构成的短立体复合结晶嵌段(SC-MBCP概念)；以及4)用二氧环己酮完全替代L-丙交酯(D-MBCP概念)。无定形CP10C20嵌段通过以下改变：改变PEG的重量分数和分子量、聚(ε-己内酯)链的长度以及用DL-丙交酯部分地替代ε-己内酯。最后改变了无定形嵌段与结晶嵌段之间的比例(嵌段比)。
L-MBCP聚合物
合成的多种基于L-MBCP的聚合物在表1中列出。该表表示L-MBCP聚合物，其通过D-丙交酯/L-丙交酯的比为0/100(PCL05)、1/99、4/96和7/93mol/mol的结晶的基于丙交酯的结晶嵌段与无定形CP10C20或DL-丙交酯/ε-己内酯的比(L/C比)为0/100、5/95和15/85mol/mol的聚(DL-丙交酯-共-ε-己内酯)-PEG1000-聚(DL-丙交酯-共-ε-己内酯)预聚物(LCP10LC20)进行扩链而制备。
表1 L-MBCP聚合物概述。
Figure BDA0003669133660000341
I-MBCP聚合物
为了制备更亲水的基于L-丙交酯的结晶嵌段，将二甘醇(DEG)和三甘醇(TEG)作为1,4-丁二醇的替代物用作引发剂。DEG和TEG引发的LL40预聚物嵌段与CP10C20或LCP10LC20组合。表2列出了基于DEG和TEG的I-MBCP聚合物。
表2 I-MBCP聚合物概述。
Figure BDA0003669133660000342
D-MBCP聚合物
作为基于L-丙交酯的结晶嵌段的替代物，对聚(对二氧环己酮)进行了评价。聚(对二氧环己酮)是结晶聚酯但比聚(L-丙交酯)更亲水。合成了低分子量的基于聚二氧六环的预聚物，并使其与CP10C20以及与具有不同PEG分子量和聚(ε-己内酯)链长度的基于己内酯-PEG的预聚物替代物进行扩链。表3列出了制备的多种D-MBCP聚合物。
表3 D-MBCP聚合物概述。
Figure BDA0003669133660000351
SC-MBCP聚合物
SC-MBCP聚合物是通过无定形预聚物与50/50重量％的低分子量D-丙交酯预聚物(DL15、DL20)和L-丙交酯预聚物(LL15、LL20)的混合物进行扩链而获得的。D-丙交酯嵌段和L-丙交酯嵌段将通过立体复合形成高度结晶的嵌段。DL15/LL15或DL20/LL20预聚物混合物与CP10C20、LCP10LC20以及与由PEG600构成的低分子量无定形预聚物(CP6C12、LCP6LC12)组合(表4)。
表4 SC-MBCP聚合物概述。
Figure BDA0003669133660000361
评价了合成的L-MBCP、I-MBCP、SC-MBCP和D-MBCP聚合物成为仅聚合物微球的可加工性(颗粒尺寸分布、微观外观、黏性、缺乏聚集)。还评价了可很好地加工成微球的聚合物的体外侵蚀动力学。
微球的颗粒尺寸分布通过激光衍射来测量。将微球混悬在水中，直至透射率在70至90％内，并且混悬液的颗粒尺寸分布被确定为在10nm至5000μm范围内。微球的表面形态通过扫描电子显微术使用JEOL JCM-5000Neooscope来评价。将少量微球黏附在碳导电胶带上并用金涂覆3分钟。使用10kV电子束对样品进行成像。
无负载的仅聚合物微球的体外侵蚀在100mM的pH 7.4的磷酸盐缓冲液(10ml中90至100mg微球)中测量。将样品在37℃下孵育。在每个取样点，收集微球，进行冷冻干燥并称重。
大多数聚合物具有很好的可加工性，其允许制备具有窄的颗粒尺寸分布的微球。然而，L-MBCP、I-MBCP和SC-MBCP家族的聚合物显示出非常缓慢的体外侵蚀(图2)。另一方面，发现基于聚(二氧环己酮)(在预聚物(B)链段中替代PLLA)与亲水性聚(ε-己内酯)-PEG-聚(ε-己内酯)嵌段的组合的所有多嵌段共聚物(PCD多嵌段共聚物)与所有其他多嵌段共聚物相比体外侵蚀显著更快(图3)。
PCD多嵌段共聚物的有前景的体外侵蚀特征归因于基于聚(L-丙交酯)的预聚物(B)链段被聚(对二氧环己酮)预聚物(B)链段替代。
在以下实施例中，合成了多种可生物降解的半结晶的相分离的多嵌段共聚物，其由具有熔点(Tm)的结晶的基于聚(对二氧环己酮)的硬预聚物(B)链段和具有在生理条件下低于37℃的玻璃化转变温度(Tg)的亲水性的基于聚(乙二醇)(PEG)的预聚物(A)链段构成，并对其加工成载药微粒和植入物、药物释放特征和侵蚀特征进行了评价。
实施例2
本实施例描述了用于表征预聚物和多嵌段共聚物的分析方法。1H-NMR在配备有以500MHz运行的Bruker Automatic Sample Changer(BACS 60)(Varian)的Bruker AvanceDRX 500MHz核磁共振仪(BAV-500)上进行。d1等待时间设置为20秒，以及扫描次数为16。从0至14ppm记录波谱。转化率由1H-NMR确定，预聚物Mn由重量和1H-NMR确定。通过将1.3g氘代氯仿添加至25mg聚合物中制备1H-NMR样品。
特性黏度是使用Ubbelohde黏度计(DIN)(0C型，Si Analytics提供)以及SiAnalytics黏度计(包括水浴)测量的。测量在25℃下在氯仿中进行。氯仿中的聚合物浓度使得相对黏度在1.2至2.0的范围内。
对二氧六环、乙醇和正庚烷的含量是使用GC-FID顶空法(headspace method)确定的。测量是在提供有Agilent柱(DB-624/30m/0.53mm)的GC-FID Combi取样器上进行的。样品在DMSO(二甲基亚砜)中制备。使用对二氧六环、乙醇和正庚烷校准标准物来确定剩余溶剂含量。
使用调制差示扫描量热法(modulated differential scanning calorimetry，MDSC)用Q2000 MDSC(TA instruments，Ghent，Belgium)确定多嵌段共聚物的热行为。准确称量约5至10mg的干材料，并在氮气氛下以2℃/分钟的加热速率和每80秒+/-0.42℃的调制幅度从-85℃加热至120℃。玻璃化转变温度(Tg，中点)和熔融温度(吸热峰的最大值，Tm)和由熔融吸热的表面积计算的熔融焓(ΔHm)由可逆热流确定。用铟标准物校准温度和焓。
实施例3
在本实施例中，提供了用于制备聚(ε-己内酯)-共-PEG-共-聚(ε-己内酯)预聚物(A)的程序。将CL(CL＝ε-己内酯，Acros Organics)单体在减压下经CaH2干燥并蒸馏，并在氮气氛下储存直至进一步使用。其品质通过1H-NMR检查。
在氮气氛下将PEG称重到三颈瓶中，并在90℃下在减压下干燥至少16小时。在氮气氛下将CL添加至PEG中并将混合物加热至160℃。随后，以5000至12 000的单体催化剂比例添加辛酸亚锡(Sigma Corp.)，并将混合物在160℃下进行磁力搅拌并反应，直至转化率>98％。
目标Mn为2000g/mol的聚(ε-己内酯)-共-PEG1000-共-聚(ε-己内酯)预聚物(缩写为ppCP10C20)是通过使用分子量为1000g/mol的聚乙二醇(PEG1000)作为引发剂对ε-己内酯进行开环聚合而制备的。在氮气氛下将500.9g(2.00mol)的PEG1000(Merck，
Figure BDA0003669133660000381
Essential Ph Eur)称重到三颈瓶中，并在减压下在90℃下干燥至少16小时。ε-己内酯(Acros Organics)在减压下经CaH2干燥并蒸馏，并在氮气氛下储存。在氮气氛下将495.9g(4.34mol)的ε-己内酯添加至PEG中，并将混合物加热至160℃。添加140.1mg的辛酸亚锡并将混合物在160℃下进行磁力搅拌并反应73小时。1H-NMR显示出约100％的单体转化率。通过1H-NMR确定的分子量为1980g/mol。
目标Mn为2000g/mol的聚(ε-己内酯)-共-PEG1500-共-聚(ε-己内酯)预聚物(缩写为ppCP15C20)是类似地通过使用分子量为1500g/mol的聚乙二醇(PEG1500)作为引发剂对ε-己内酯进行开环聚合而制备的。在氮气氛下将152.6g(0.10mol)的PEG MW 1500(Merck)称重到三颈瓶中，并在减压下在90℃下干燥至少16小时。在氮气氛下将49.0g(0.43mol)的ε-己内酯添加至PEG中并将混合物加热至130℃。添加31.3mg的辛酸亚锡并将混合物在130℃下进行磁力搅拌并反应约192小时。1H-NMR显示出97.1％的单体转化率。通过1H-NMR确定的分子量为2000g/mol。
目标Mn为4000g/mol的聚(ε-己内酯)-共-PEG3000-共-聚(ε-己内酯)预聚物(缩写为ppCP30C40)是类似地通过使用分子量为3000g/mol的聚乙二醇(PEG3000)作为引发剂对ε-己内酯进行开环聚合而制备的。在氮气氛下将183.54g(61.2mmol)的PEG MW 3000(Merck)称重到三颈瓶中，并在减压下在90℃下干燥至少16小时。在氮气氛下将61.22g(0.54mol)的ε-己内酯添加至PEG中并将混合物加热至160℃。添加25.1mg的辛酸亚锡并将混合物在160℃下进行磁力搅拌并反应约69小时。1H-NMR显示出99.4％的单体转化率。通过1H-NMR确定的分子量为3970g/mol。合成聚(ε-己内酯-共-PEG-共-聚(ε-己内酯)预聚物所获得的实验细节和结果在表5中列出。
表5合成聚(ε-己内酯-共-PEG-共-聚(ε-己内酯)预聚物所获得的实验细节和结果。
Figure BDA0003669133660000391
Mn*通过1H-NMR计算
实施例4
在本实施例中，提供了用于制备包含聚(DL-丙交酯)-共-PEG-共-聚(DL-丙交酯)、聚(ε-己内酯-共-DL-丙交酯)-共-PEG1000-共-聚(ε-己内酯-共-DL-丙交酯)和聚(对二氧环己酮)-共-PEG1000-共-聚(对二氧环己酮)的预聚物(A)的程序。
目标Mn为2000g/mol的聚(DL-丙交酯)-共-PEG200-共-聚(DL-丙交酯)预聚物(缩写为ppLP2L20)是通过使用分子量为200g/mol的聚乙二醇(PEG200)作为引发剂对DL-丙交酯进行开环聚合而制备的。在氮气氛下将450.7g(3.95mol)的D,L-丙交酯(Purac)称重到三颈瓶中，并在减压下在50℃下干燥至少16小时。在氮气氛下添加49.7g(0.25mol)的预干燥的PEG200(Merck，
Figure BDA0003669133660000392
ESSENTIAL DAB 8)。将混合物加热至140℃。添加59.6mg的辛酸亚锡并将混合物在140℃下进行磁力搅拌并反应69小时。1H-NMR显示出95.4％的单体转化率。通过1H-NMR确定的分子量为2000g/mol。
目标Mn为1200g/mol的聚(DL-丙交酯)-共-PEG600-共-聚(DL-丙交酯)预聚物(缩写为ppLP6L12)是通过使用分子量为600g/mol的聚乙二醇(PEG600)作为引发剂对DL-丙交酯进行开环聚合而制备的。在氮气氛下将252.4g(2.21mol)的D,L-丙交酯(Purac)称重到三颈瓶中，并在减压下在50℃下干燥至少16小时。在氮气氛下添加249.5g(0.42mol)的预干燥的PEG600(Merck，
Figure BDA0003669133660000401
ESSENTIAL Ph Eur)。将混合物加热至140℃。添加51.4mg的辛酸亚锡并将混合物在140℃下进行磁力搅拌并反应22小时。1H-NMR显示出96.0％的单体转化率。通过1H-NMR确定的分子量为1190g/mol。
目标Mn为2000g/mol的聚(DL-丙交酯)-共-PEG1000-共-聚(DL-丙交酯)预聚物(缩写为ppLP10L20)是通过使用分子量为1000g/mol的聚乙二醇(PEG1000)作为引发剂对DL-丙交酯进行开环聚合而制备的。在氮气氛下将256.2g(2.24mol)的D,L-丙交酯(Purac)称重到三颈瓶中，并在减压下在50℃下干燥至少16小时。在氮气氛下添加240.8g(0.24mol)的预干燥的PEG1000(Merck，
Figure BDA0003669133660000402
ESSENTIAL Ph Eur)。将混合物加热至140℃。添加71.1mg的辛酸亚锡并将混合物在140℃下进行磁力搅拌并反应190小时。1H-NMR显示出95.4％的单体转化率。通过1H-NMR确定的分子量为1920g/mol。
目标Mn为2000g/mol的聚(ε-己内酯-共-DL-丙交酯)-共-PEG1000-共-聚(ε-己内酯-共-DL-丙交酯)预聚物(缩写为ppLCP10LC20)是通过使用分子量为1000g/mol的聚乙二醇(PEG1000)作为引发剂对ε-己内酯和DL-丙交酯(L/C＝5/95mol/mol)进行开环共聚合而制备的。在氮气氛下将15.5g(0.11mol)的D,L-丙交酯(Purac)称重到三颈瓶中，并在减压下在50℃下干燥至少16小时。在氮气氛下添加248.5g(0.25mol)的预干燥的PEG1000(Merck，
Figure BDA0003669133660000403
ESSENTIAL Ph Eur)和233.0g(2.04mol)的新鲜蒸馏的ε-己内酯。将混合物加热至140℃。添加69.8mg的辛酸亚锡并将混合物在140℃下进行磁力搅拌并反应120小时。1H-NMR显示出98.8％的单体转化率。通过1H-NMR确定的分子量为1980g/mol。
目标Mn为2400g/mol的聚(对二氧环己酮)-共-PEG1000-共-聚(对二氧环己酮)(缩写为ppDP10D24)是通过使用分子量为1000g/mol的聚乙二醇(PEG1000)作为引发剂对对二氧环己酮进行开环聚合而制备的。将5.84g(57.2mmol)的新鲜蒸馏的对二氧环己酮添加至三颈烧瓶中的4.17g(4.17mmol)的预干燥的PEG1000(Merck，
Figure BDA0003669133660000404
ESSENTIAL PhEur)中，并将反应混合物加热至80℃。添加4.1mg的辛酸亚锡并将混合物在80℃下进行磁力搅拌并反应265小时。1H-NMR显示出75.1％的单体转化率。通过1H-NMR确定的分子量为2410g/mol。
合成预聚物所获得的实验细节和结果在表6中列出。
表6合成聚(DL-丙交酯)-共-PEG-共-聚(DL-丙交酯)、聚(ε-己内酯-共-DL-丙交酯)-共-PEG1000-共-聚(ε-己内酯-共-DL-丙交酯)和聚(对二氧环己酮)-共-PEG1000-共-聚(对二氧环己酮)预聚物所获得的实验细节和结果。
Figure BDA0003669133660000411
Mn*通过1H-NMR计算；N.A.-不适用
实施例5
具有不同分子量的聚(对二氧环己酮)预聚物是通过1,4-丁二醇(BDO)引发的开环聚合以本体而合成的。将BDO(Acros Organics)和对二氧环己酮单体(PDO，≥99.5％纯度，HBCChem)在减压下经CaH2蒸馏并在氮气氛下储存直至进一步使用。将PDO在氮气氛下熔融并引入到夹套反应器中。然后在氮气氛下将BDO添加至PDO中。将混合物加热至80℃，得到澄清的熔融流体。将辛酸亚锡(Sigma Aldrich)作为对二氧六环(Acros，经干燥及蒸馏)中的溶液以23 000至33 000的单体催化剂比例添加，以开始开环聚合。将混合物在80℃下进行机械搅拌。在聚(对二氧环己酮)固化时停止搅拌。在固态中继续进行聚合并且转化率提高至目标的80至90％。表7列出了用于合成具有不同分子量的聚(对二氧环己酮)预聚物的PDO单体、BDO引发剂和辛酸亚锡催化剂的量。从固化的聚合物的本体中取出样品并通过1H-NMR分析以确定聚合物的平均转化率和分子量。继续进行聚合直至转化率≥80％并从80.0至92.7％变化。如此制备的聚(对二氧环己酮)预聚物(ppDxx)的数均分子量从1783至2806g/mol变化。聚(对二氧环己酮)预聚物未被分离，而是被留在反应器中直至进一步使用。
表7合成聚(对二氧环己酮)预聚物所获得的实验细节和结果。
Figure BDA0003669133660000421
Mn*通过1H-NMR计算
实施例6
本实施例描述了[聚(ε-己内酯)-共-PEG-共-聚(ε-己内酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]多嵌段共聚物的合成和表征。
具有不同嵌段比的[聚(ε-己内酯)-共-PEG-共-聚(ε-己内酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]多嵌段共聚物是通过使用1,4-丁烷二异氰酸酯作为扩链剂对ppDxx预聚物与ppCP10C20、ppCP15C20或ppCP30C40预聚物进行扩链而制备的。首先，如上所述在夹套反应器中原位制备ppDxx预聚物，然后添加所需量的如上所述制备的ppCP10C20、ppCP15C20或ppCP30C40预聚物。将无水对二氧六环(Acros Organics，在改进的旋转蒸发器装置中在减压下蒸馏和分馏)泵入反应器中，直至聚合物浓度达到30重量％。将反应器加热至80℃以溶解预聚物并添加1,4-丁烷二异氰酸酯(Bayer)。添加另外的辛酸亚锡以将其总含量提高至45ppm，并将反应混合物进行磁力搅拌直至获得所期望的黏度，然后添加经蒸馏的包含20重量％水的对二氧六环以淬灭未反应的异氰酸酯基团并停止反应。继续搅拌另外30分钟。将反应混合物用对二氧六环进一步稀释至聚合物浓度为10重量％，将其冷却至室温，倒入托盘中并在-18℃下冷冻。将对二氧六环在真空烘箱中在30℃下在减压下从冷冻反应溶液中除去，或通过使用乙醇和正庚烷的混合物进行沉淀来除去。表8列出了多种[聚(ε-己内酯)-共-PEG-共-聚(ε-己内酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]多嵌段共聚物的实验细节。
表8[聚(ε-己内酯)-共-PEG-共-聚(ε-己内酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]多嵌段共聚物的合成细节。
Figure BDA0003669133660000431
将聚合物在-18℃下储存在密封包装中，并如上所述分析聚合物组成(1H-NMR)、特性黏度、剩余对二氧六环含量(气相色谱)和热特性(mDSC)。
表9示出了对于54CP10C20-D20、60CP10C20-D23、50CP15C20-D23和50CP15C20-D25的收集的分析结果。如通过1H-NMR从D/P和C/P摩尔比确定的共聚物的实际组成与目标组成非常相似。聚合物的特性黏度在0.54至1.13dl/g之间变化。剩余的二氧六环含量非常低，表明通过真空干燥和沉淀有效地将其除去。
表9关于多嵌段共聚物的化学组成、特性黏度和剩余的二氧六环含量的收集的结果
Figure BDA0003669133660000432
分析多嵌段共聚物的热特征以确定其相分离形态(表10)。图4示出了60CP10C20-D23(RCP 15126)、50CP15C20-D23(RCP 15125)和50CP30C40-D28(RCP 1524)多嵌段共聚物的典型DSC热谱图。由于二氧环己酮链段的熔融，所有多嵌段共聚物表现出的熔融温度(Tm)为约80℃。另外，在包含PEG1500的50CP15C20-D23和包含PEG3000的50CP30C40-D28中，由于富含PEG的相的熔融，在约50℃处发现了熔融峰。多嵌段共聚物的玻璃化转变温度(Tg)通常在两种预聚物的玻璃化转变温度之间，表明无定形预聚物与半结晶预聚物的无定形内容物进行了相混合。
表10多嵌段共聚物(MBCP)的热特征。
Figure BDA0003669133660000441
N.D.：未检出；
实施例7
本实施例描述了[聚(DL-丙交酯)-共-PEG-共-聚(DL-丙交酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]多嵌段共聚物的合成和表征。
具有不同嵌段比的[聚(DL-丙交酯)-共-PEG-共-聚(DL-丙交酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]多嵌段共聚物是通过使用1,4-丁烷二异氰酸酯作为扩链剂对ppDxx预聚物与ppLP2L20、ppLP6L12或ppLP10L20预聚物进行扩链而制备的。首先，如上所述在夹套反应器中原位制备聚(对二氧环己酮)预聚物，然后添加所需量的如上所述制备的ppLP2L20、ppLP6L12或ppLP10L20预聚物。[聚(DL-丙交酯)-共-PEG-共-聚(DL-丙交酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]多嵌段共聚物的扩链和后处理(work-up)根据实施例6中所述的程序进行。通过使用乙醇和正庚烷的混合物进行沉淀来除去对二氧六环。表11列出了多种[聚(DL-丙交酯)-共-PEG-共-聚(DL-丙交酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]多嵌段共聚物的实验细节。
表11由聚(对二氧环己酮)嵌段与不同的反嵌段组合构成的多嵌段共聚物的合成细节。
Figure BDA0003669133660000451
将聚合物在-18℃下储存在密封包装中，并如上所述分析聚合物组成(1H-NMR)、特性黏度、剩余对二氧六环含量(气相色谱)和热特性(mDSC)。
如通过1H-NMR从D/P和L/P摩尔比确定的共聚物的实际组成与目标组成非常相似。聚合物的特性黏度在0.60至0.68dl/g之间变化。
分析多嵌段共聚物的热特征以确定其相分离形态(表13)。图5示出了60LP2L20-D27(RCP 1926)、10LP6L12-D27(RCP 1804)、10LP10L20-D27(RCP 1810)和50DP10D24-D25(RCP 1509)多嵌段共聚物的典型DSC热谱图。由于聚(对二氧环己酮)链段的熔融，所有多嵌段共聚物表现出的熔融温度(Tm)为85至90℃。多嵌段共聚物的玻璃化转变温度(Tg)通常在两种预聚物的玻璃化转变温度之间，表明无定形预聚物与半结晶预聚物的无定形内容物进行了相混合。
表13多嵌段共聚物(MBCP)的热特征。
Figure BDA0003669133660000461
N.D.：未检出；N.M.：未测量；
实施例8
由于多嵌段共聚物的相分离形态，嵌段的组成显著影响多嵌段共聚物的整体侵蚀动力学。PEG的含量和分子量以及亲水性预聚物链段(A)的聚(ε-己内酯)的链长度和结晶聚(对二氧环己酮)预聚物链段(B)的分子量(Mn)被认为是所得多嵌段共聚物的整体侵蚀动力学的最关键参数。在实施例6中描述了对其体外侵蚀动力学进行检查的聚合物的合成。聚合物的组成和相关的物理化学特征在表14中列出。
表14基于聚(对二氧环己酮)的多嵌段共聚物的组成及物理化学特征
Figure BDA0003669133660000462
仅聚合物微球通过基于溶剂萃取/蒸发的水包油乳化方法制备。将溶解在52.4g二氯甲烷中的5.8g聚合物(10.0重量％)在3.08kg的包含4.0重量％PVA和5重量％NaCl的超纯水中通过膜乳化使用孔径为20μm的膜进行乳化。将所得微球收集在5μm膜过滤器上，并且用250ml的包含0.05重量％
Figure BDA0003669133660000471
的超纯水洗涤三次，以及用250g的超纯水洗涤三次。最后，将微球冻干。按照如与实施例1中所述的相同程序通过SEM成像进行颗粒尺寸测量和显微镜检查。
无负载的仅聚合物微球的体外侵蚀在100mM的pH 7.4的磷酸盐缓冲液(10ml中90至100mg微球)中测量。将样品在37℃下孵育。在每个取样点，收集微球，进行冷冻干燥并称重。
多种基于聚(对二氧环己酮)的多嵌段共聚物均可很好地加工成微球。对于所有聚合物，获得了具有光滑表面形态(图6)并且平均尺寸从42至55μm变化的球形微球。图7示出了亲水性嵌段的PEG分子量和PEG含量以及嵌段比对基于D-MBCP的仅聚合物微球的体外侵蚀的影响。包含由50CP10C20-LL40构成的仅聚合物微球作为参照材料。与50CP10C20-LL40相比，由基于聚(对二氧环己酮)的结晶嵌段构成的所有多嵌段共聚物的侵蚀速率显著更快。在12个月之后，由50CP10C20-LL40构成的仅聚合物微球的剩余质量为约80％。通过用基于聚(对二氧环己酮)的嵌段替代LL40嵌段，获得了显著更快侵蚀的聚合物。在12个月之后，由60CP10C20-D25构成的仅聚合物微球的剩余质量为约40％。通过用PEG1500或PEG3000代替PEG1000，可进一步提高侵蚀速率。由30CP15C20-D24、50CP15C20-D23和20CP30C40-D23构成的仅聚合物微球表现出几乎线性的侵蚀动力学，并且在12个月之后仅有20至25％的剩余质量。
此外，发现整体多嵌段共聚物的侵蚀速率随亲水性嵌段的聚(ε-己内酯)链长度的减小而显著提高(图8)。这归因于由包含较短聚(ε-己内酯)链的亲水性嵌段构成的多嵌段共聚物的较高PEG含量(和较高的水溶胀性)。
实施例9
出于筛选基于聚(对二氧环己酮)的多嵌段共聚物的目的，比较了由具有不同组成的基于聚(对二氧环己酮)的多嵌段共聚物(如实施例6中所述合成的)构成的仅聚合物微球的体外侵蚀(in vitro erosion，IVE)动力学。如实施例1中所述制备了仅聚合物微球并分析了其体外侵蚀动力学。表15示出了由不同的基于聚(对二氧环己酮)的多嵌段共聚物构成的仅聚合物微球的体外侵蚀持续时间。
表15多种基于聚(对二氧环己酮)的多嵌段共聚物的体外聚合物侵蚀持续时间。
Figure BDA0003669133660000481
a)通过剩余质量曲线的线性外推至剩余质量为10％来确定。每个体外侵蚀实验进行至少8个月。
所有基于聚(对二氧环己酮)的多嵌段共聚物与50CP10C20-LL40参照材料相比降解均快得多。基于体外侵蚀数据的外推，多种基于聚(对二氧环己酮)的多嵌段共聚物的完全体外侵蚀时间从9至24个月变化，这是50CP10C20-LL40获得的时间的2至5倍快。预期多种基于聚(对二氧环己酮)的多嵌段共聚物的完全体内侵蚀时间从3至8个月变化。
实施例10
为了进一步表征基于60CP10C20-Dxx的微球，更详细地研究了60CP10C20Dxx的聚(对二氧环己酮)预聚物嵌段的Mn对微球可加工性和聚(对二氧环己酮)嵌段的结晶的影响。如实施例6中所述合成由Mn从1556g/mol至2806g/mol变化的聚(对二氧环己酮)预聚物嵌段构成的60CP10C20-Dxx多嵌段共聚物(表19)。如实施例1中所述制备仅聚合物微球并分析颗粒尺寸和显微外观。由RCP1511(Mn D-嵌段1556g/mol)和RCP15116(Mn D-嵌段1852g/mol)制备的微球表现出差的可加工性(形成聚合物线(thread)、拖尾)，其产生显示出严重聚集的黏性微球(表16，图9)。由Mn超过2200g/mol的D-嵌段(RCP 1721、RCP 1711、RCP 1720和RCP1714)构成的60CP10C20-Dxx多嵌段共聚物制备的微球表现出优异的可加工性(产生具有光滑表面且无可见表面孔隙率的球形微球)，并且表现出良好的粉末流动性而无任何聚集倾向。
如实施例1中所述，使用Q2000 DSC(TA Instruments)通过调制差示扫描量热法(m-DSC)来分析微球的热特征。对于聚合物，半结晶聚(对二氧环己酮)嵌段的熔融温度(Tm)和相应的熔融焓(ΔHm)由可逆热流确定。对于仅聚合物微球，Tm和ΔHm由第一次加热运行的总热流确定。
热分析显示，与由Mn超过2200g/mol的聚(对二氧环己酮)预聚物嵌段(RCP 1721、RCP 1711、RCP 1720和RCP 1714)构成的60CP10C20-Dxx多嵌段共聚物制备的仅聚合物微球相比，由具有低Mn的聚(对二氧环己酮)预聚物嵌段(RCP 1511、RCP 15116)构成的60CP10C20-Dxx制备的仅聚合物微球的熔融温度和熔融焓显著更低。在低D-嵌段Mn下，ΔHm随D-嵌段Mn急剧提高，而在较高D-嵌段Mn下，ΔHm显示出在约30至35J/g的最大ΔHm处趋于平稳(图10)。显然，对于由具有低分子量的D-嵌段的60CP10C20-Dxx多嵌段共聚物制备的仅聚合物微球观察到的差的微球可加工性、黏性特征和广泛聚集可归因于聚(对二氧环己酮)预聚物嵌段的差的结晶。
表16由不同Mn的聚(对二氧环己酮)嵌段构成的60CP10C20-Dxx共聚物制备的仅聚合物微球的可加工性、平均颗粒尺寸(D50)和热特征(熔融温度Tm和熔融焓)。
Figure BDA0003669133660000501
*IV是特性黏度，Mn是数均分子量
*聚合物的Tm和ΔH由第二次加热扫描产生。仅聚合物微球的Tm和ΔH由第一次加热运行的总热流确定。
更详细地研究了聚(对二氧环己酮)嵌段的分子量对体外侵蚀速率的影响。仅聚合物微球由所选择的由分子量为2116(RCP 1710)、2356(RCP1718)和2806g/mol(RCP1714)的聚(对二氧环己酮)嵌段构成的60CP10C20-Dxx多嵌段共聚物制备，并根据实施例6中描述的程序进行分析。获得了具有光滑表面、无可见表面孔隙率且平均颗粒尺寸为50至55μm的球形微球(图11，图A)。如实施例12中所述进行仅聚合物微球的热分析。随着D-嵌段Mn的提高，熔融温度从81℃略微提高至88℃，而熔融焓相对恒定(24至32J/g)(表17)。聚(对二氧环己酮)嵌段的分子量不影响基于60CP10C20-Dxx的微球(在2100至2800g/mol的范围内)的微球体外侵蚀动力学(图11，图B)。
表17用于表征体外侵蚀动力学的仅聚合物微球批料的热特性
Figure BDA0003669133660000511
实施例11
在本实施例中，使用具有不同嵌段比和PEG分子量的聚(ε-己内酯)-PEG-聚(ε-己内酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]多嵌段共聚物制备用于两种模型蛋白质，即牛血清白蛋白和溶菌酶的持续释放微球。使用与实施例6中使用的那些类似的程序来合成聚合物。
使用基于W1/O/W2水包油包水双乳液的膜乳化方法通过溶剂萃取/蒸发来制备目标蛋白质负载为4.5至5重量％的微球。将1g聚合物溶解在9g二氯甲烷(10.0重量％)中并通过0.2μm PTFE过滤器过滤。添加约0.05g蛋白质水溶液(100mg/ml)，随后使用转子-定子混合器在21 600rpm下乳化40秒以产生初级乳液。然后使用具有20μm孔的膜通过膜乳化将初级乳液在650g的包含4.0重量％PVA和5重量％NaCl的超纯水中乳化，以形成第二乳液。将第二乳液在室温下搅拌3小时以通过溶剂萃取/蒸发除去二氯甲烷。将所得微球收集在5μm膜过滤器上，并且用水性0.05w/v％
Figure BDA0003669133660000512
溶液洗涤三次，以及用超纯水洗涤三次，在此之后通过冻干来干燥硬化的微球。
微球的颗粒尺寸分布通过库尔特计数器(Coulter Counter)测量。负载BSA的微球的平均颗粒尺寸为52μm，并且颗粒尺寸分布窄(CV 16％)，而负载溶菌酶的微球的平均颗粒尺寸为34μm(CV 18％)。微球的表面形态根据实施例1中描述的方法通过扫描电子显微术来评价，其显示出负载BSA和负载溶菌酶的微球二者均具有光滑的表面形态而无任何微孔。
微球的蛋白质含量通过以下来确定：将微球(5至10mg)溶解在5ml乙腈中，随后离心，除去4ml上清液并添加5ml PBS。BSA浓度通过UPLC(洗脱液A：在UP水中的0.1重量％TFA，洗脱液B：在乙腈中的0.1重量％TFA，在4分钟内90/10v/v A/B至10/90v/v A/B梯度)测量。
负载BSA的微球的BSA含量为3.9％，表示包封效率为77％，而负载溶菌酶的微球包含4.6％的溶菌酶，表示包封效率为99.5％)。
表18由60CP10C20-D26和20CP15C50-D23共聚物制备的负载BSA和负载溶菌酶的微球的特征。
Figure BDA0003669133660000521
*EE＝包封效率
负载蛋白质的微球的体外释放(in vitro release，IVR)研究在恒温于37℃的2ml的pH 7.4的包含0.02w/v％NaN3)的100mM磷酸盐缓冲液中一式三份进行。使用RP-UPLC分析在直至释放完成的预定时间点而采集的样品，以建立针对取样时间的累积蛋白质释放。
负载BSA的60CP10C20-D26微球表现出S形(sigmoidal)释放动力学(图12，图A)。在约6周的延迟时间(lag time)(期间几乎无任何BSA释放)之后，BSA在2至4个月相对线性地释放，在此之后释放减慢。总释放持续时间为约5个月，并且回收率为约80％。
负载溶菌酶的20CP15C50-D23微球也显示出延迟时间，但仅持续数天(图12，图B)。溶菌酶在1至6周几乎线性释放，并且回收率为约90％。
实施例12
在本实施例中，使用如使用与实施例6中使用的那些类似的程序制备的具有10/90的嵌段比的[聚(ε-己内酯)-PEG1000-聚(ε-己内酯)]-b-[聚(对二氧环己酮)]多嵌段共聚物来制备用于1.5kDa肽的持续释放微球。
使用基于水包油包水双乳液的膜乳化方法通过溶剂萃取/蒸发来制备持续释放肽微球。将聚合物溶解在二氯甲烷中至浓度为10重量％，并用肽的水溶液进行乳化，以产生初级乳液。将初级乳液通过具有20μm孔的膜泵送并进入包含含有水性4.0重量％PVA的萃取介质的容器中，以产生第二乳液。将第二乳液在室温下搅拌3小时以通过溶剂萃取/蒸发除去DCM。收集所得微球、对其进行洗涤并通过冻干进行干燥。
根据实施例1中描述的方法确定微球的颗粒尺寸分布和表面形态。负载肽的微球是球形的并且具有光滑的表面形态和约80μm的平均尺寸。包封效率为约85％。负载肽的微球的体外释放动力学在37℃下在包含0.02w/v％NaN3)的pH 7.4的水性TRIS缓冲液中一式三份地进行，并且通过RP-UPLC(Waters ACQUITY UPLC BEH C18柱)使用水/乙腈/0.1％TFA梯度洗脱并在226nm处进行UV检测)分析在预定时间点收集的释放样品中的肽浓度。在初始爆发之后，肽随后以几乎恒定的速率缓慢释放(图13)。
实施例13
在该实施例中，如实施例7中所述合成的多嵌段共聚物用于制备负载左炔诺孕酮的植入物。具有20至48重量％的目标左炔诺孕酮负载的小直径植入物是使用HaakeMinilab挤出机通过热熔挤出以7g的规模制备的。简言之，使用抹刀手动混合聚合物和微粉化的左炔诺孕酮(D90<10μm)，然后将混合物添加至预热的挤出机(100℃至110℃)，使用循环回路复合5至10分钟，随后通过0.5mm或1.0mm模具挤出。在冷却之后，将挤出物手动切割成长度为约10mm的植入物。
表19由数种基于聚(对二氧环己酮)的多嵌段共聚物和聚(DL-丙交酯)制备的负载左炔诺孕酮的植入物的特征。
Figure BDA0003669133660000531
使用JEOL JCM-5000Neooscope通过扫描电子显微术检查来评价左炔诺孕酮植入物的显微外观。植入物的表面相对粗糙，表明存在LNG颗粒(图14，图A)。植入物的左炔诺孕酮含量通过以下来确定：将植入物溶解在乙腈中，在植入物完全溶解之后用水稀释溶液，并离心沉淀聚合物。实际含量接近目标含量。
左炔诺孕酮植入物的体外释放(IVR)研究是在37℃下在水性缓冲液(100mM磷酸盐缓冲液，0.5％SDS、pH 7.4、0.02w/v％NaN3)中一式三份进行的。在直至释放完成的预定时间点采集样品，并通过RP-UPLC使用Waters ACQUITY UPLC BEH C18柱(用水/乙腈50/50混合物洗脱并用UV检测器(243nm)检测)测定左炔诺孕酮浓度。
图14，图B示出了左炔诺孕酮植入物的累积体外释放动力学。基于聚(DL-丙交酯)的左炔诺孕酮植入物长至四个月几乎未释放任何左炔诺孕酮。基于10LP6L12-D27的左炔诺孕酮植入物显示出持续释放，持续时间为长至3个月(0.5mm)或4个月(1.0mm)。由10LP6L12-60GL20-D27构成的左炔诺孕酮植入物从开始直至3个月显示出几乎完全线性的释放动力学。在3个月的时间点处，注意到基于10LP6L12-D27和基于10LP6L12-60GL20-D27的植入物几乎无任何剩余物被留下，这表明到那时聚合物已完全降解。

Claims (27)

1.可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其包含至少一个无定形可水解预聚物(A)链段和至少一个半结晶可水解预聚物(B)链段，其中
-所述多嵌段共聚物在生理条件下的Tg为37℃或更低，并且Tm为50℃至110℃；
-所述链段通过多官能扩链剂连接；
-所述链段在聚合物链上随机分布；并且
-所述预聚物(B)链段包含X-Y-X三嵌段共聚物，其中
Y是聚合引发剂，并且
X是嵌段长度表示为7或更多个对二氧环己酮单体单元的聚(对二氧环己酮)链段。
2.根据权利要求1所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中X是嵌段长度表示为7至35，例如7至30、8至25、9至20、10至15或11至14个对二氧环己酮单体单元的聚(对二氧环己酮)链段。
3.根据权利要求1或2所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中所述预聚物(B)链段的分子量分布Mw/Mn在1.0至3.0的范围内，例如在1.2至2.0的范围内，或在1.3至1.6的范围内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中预聚物(A)链段的至少一部分来源于水溶性聚合物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中按预聚物(A)的总重量计的30％或更多，例如40至95％、50至90％、或60至85％，来源于水溶性聚合物。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中预聚物(A)链段包含聚(对二氧环己酮)。
7.根据权利要求6所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中所述预聚物(A)链段中聚(对二氧环己酮)的量为按预聚物(A)的总重量计80％或更少、60％或更少、或者40％或更少、20％或更少、10％或更少、或者5％或更少。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中按所述预聚物(B)链段的总重量计的70％或更多是聚(对二氧环己酮)，优选地按所述预聚物(B)链段的总重量计的80％或更多是聚(对二氧环己酮)，更优选地按所述预聚物(B)链段的总重量计的90％或更多是聚(对二氧环己酮)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中所述预聚物(B)链段的数均分子量Mn为1300至7200g/mol，优选1300至5000g/mol，更优选1500至4500g/mol，甚至更优选2000至4000g/mol，最优选2200至3200g/mol。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中所述预聚物(B)链段的重均分子量Mw为1800至10080g/mol，优选1800至7000g/mol，优选2100至6300g/mol，更优选2600至5600g/mol，最优选3000至4200g/mol。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中所述预聚物(B)的Tg小于0℃，优选小于-20℃，更优选小于-40℃。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中所述预聚物(B)的Tm在60℃至100℃的范围内，优选在75℃至95℃的范围内。
13.根据权利要求4至12中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中所述水溶性聚合物包括选自以下的一种或更多种：聚醚例如聚乙二醇(PEG)、聚四亚甲基氧化物(PTMO)、聚丙二醇(PPG)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙烯己内酰胺、聚(甲基丙烯酸羟乙酯)(聚-(HEMA))、聚磷腈，或这些聚合物的共聚物。
14.根据权利要求4至13中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中所述水溶性聚合物来源于Mn为150至5000g/mol的聚(乙二醇)(PEG)。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中所述扩链剂是双官能脂肪族扩链剂。
16.根据权利要求15所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中所述双官能脂肪族扩链剂是二异氰酸酯，例如1,4-丁烷二异氰酸酯。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中预聚物(A)包含环状单体和/或非环状单体的反应产物，其中所述非环状单体优选地选自琥珀酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、乳酸、乙醇酸、羟基丁酸、乙二醇、二甘醇、1,4-丁二醇和/或1,6-己二醇，并且其中所述环状单体优选地选自乙交酯、丙交酯、ε-己内酯、δ-戊内酯、三亚甲基碳酸酯、四亚甲基碳酸酯、1,5-二氧杂环庚烷-2-酮、1,4-二氧六环-2-酮(对二氧环己酮)和/或环酐例如氧杂环庚烷-2,7-二酮。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中水溶性聚合物作为另外的预聚物存在。
19.根据权利要求18所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中所述另外的预聚物以按所述多嵌段共聚物的总重量计30％或更少，例如20％或更少的量存在于所述多嵌段共聚物中。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其为聚(醚酯)多嵌段共聚物，其中所述预聚物(A)链段包含选自以下的一种或更多种：
Figure FDA0003669133650000031
并且其中所述预聚物(A)链段还包含
Figure FDA0003669133650000032
并且其中所述预聚物(B)链段包含
Figure FDA0003669133650000033
21.根据权利要求1至20中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中所述预聚物(A)链段由以下表示：
Figure FDA0003669133650000041
其中n为4至120，优选13至70。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其中所述多嵌段共聚物由[(R1R2 nR3)q]r[R4 pR5R6 p)]s表示，
其中
R1和R3独立地选自以下：
Figure FDA0003669133650000042
Figure FDA0003669133650000043
及其任意组合，
R2是
Figure FDA0003669133650000044
并且
R4和R6各自是
Figure FDA0003669133650000045
作为R2部分的重复次数，n为4至120，优选13至70，更优选20至46；
作为R4和R6部分的重复次数，p为7或更大，优选7至35，更优选10至20，甚至更优选11至14；
作为(R1R2 nR3)嵌段的数均分子量，q为400至10000g/mol，优选1000至6000g/mol，更优选1400至4000g/mol，甚至更优选1600至3000g/mol，最优选1800至2200g/mol；并且
作为预聚物(A)链段与预聚物(B)链段的比，r/s为0.1至2.5。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物，其为微球形式。
24.用于制备根据权利要求1至23中任一项所述的可生物降解的相分离的热塑性多嵌段共聚物的方法，其包括：
i)在存在多官能扩链剂的情况下进行预聚物(A)和预聚物(B)的扩链反应，其中预聚物(A)和(B)二者均为二醇或二酸末端，并且所述扩链剂为二羧酸、二异氰酸酯或二醇末端；或者
ii)使用偶联剂进行扩链反应，其中预聚物(A)和(B)二者均为二醇或二酸末端，并且所述偶联剂优选是二环己基碳二亚胺，
其中所述预聚物(B)链段包含X-Y-X三嵌段共聚物，其中
Y是聚合引发剂，并且
X是嵌段长度表示为7或更多个对二氧环己酮单体单元的聚(对二氧环己酮)链段。
25.根据权利要求1至23中任一项所述的可生物降解的半结晶的相分离的热塑性多嵌段共聚物用于药物递送的用途，其优选为微球、微粒、纳米粒、纳米球、棒、植入物、凝胶、包衣、膜、片、喷雾剂、管、膜状物、网、纤维或塞的形式。
26.用于将至少一种生物活性化合物递送至宿主的组合物，其包含包封在基质中的至少一种生物活性化合物，其中所述基质包含至少一种根据权利要求1至23中任一项所述的可生物降解的半结晶的相分离的热塑性多嵌段共聚物。
27.根据权利要求26所述的组合物，其中所述至少一种生物活性化合物是非肽非蛋白质小尺寸药物或生物活性多肽。
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