CN1665494A - 聚合物亲和基质及其生产方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了用于结合液体中一种或多种物质以从该液体除去所述物质和/或减少所述液体中所述物质的量或浓度意在防止、除去或减少所述液体中组分或过程所不希望有的活化的聚合物亲和基质，以及从该液体除去所述物质和/或减少其在所述液体中的量或浓度的方法，产生所述基质的方法，所述基质的用途和含有所述基质的试剂盒。该聚合物亲和基质含有固体支持物、间隔臂和配体，其中所述配体包含作为结合单元的精氨酸。

Description

聚合物亲和基质及其生产方法和用途
技术领域
本发明涉及用于结合液体中一种或多种物质以从该液体除去所述物质和/或减少其在所述液体中的量或浓度，意在防止、去除或降低在所述液体中组分或过程所不希望有的活化的聚合物亲和基质，涉及从该液体去除物质和/或减少其在所述液体中的量或浓度的方法，涉及产生所述基质的方法，涉及所述基质的用途和包含所述基质的试剂盒。
本发明还涉及聚合物基质的用途，用于产生从液体除去一种或多种物质或减少该物质在所述液体中的量或浓度的聚合物亲和基质。
发明背景
体外处理
液体如血液或任何其他体液的体外处理，要求该液体接触如管、线、珠或膜形式的材料。此类材料的采用意味着外来的从而潜在生物不相容的(例如免疫活性的或促凝血的)材料的使用。外来物质的使用与宿主免疫系统的活化有关，例如与血液中组分如淋巴细胞、血小板或不同类型的血浆蛋白质级联有关，例如在补体或凝血级联中的蛋白质。同时，对细胞的破坏如对例如红血球的机械的或胁迫-诱导的破坏可导致溶血和随后的对患者的威胁生命的并发症。液体，比如血液或任何体液的处理，因此要求通过利用高度生物相容的材料以避免组分在所述液体例如血液中所不希望有的活化。
细菌毒素
细菌内毒素和外毒素促进由于宿主中血细胞和可溶性蛋白质与所述内毒素的多重相互作用导致的活化而引起宿主中产生压倒性的炎性免疫反应。该免疫反应被描述为临床综合征SIRS(全身炎性应答综合征)、败血症或脓毒性休克的基本特征。该发病机理是严重的并且该状况导致组织损伤、多器官衰竭和败血症诱导的死亡。寻找治疗患有败血病患者的新治疗药物和方法是重要的，因为最近的治疗性干预研究(Dinarello等，EuropeanCytokine Network 1997；8：294)不能保护患有严重败血症或脓毒性休克的患者。并且，当产生治疗性物质或液体时，必须注意产品是非致热原的，即无内毒素或内毒素浓度低于其发挥作为的允许极限。
内毒素
来自革兰氏阴性细菌例如大肠杆菌、伤寒沙门氏菌、绿脓杆菌或普通变形杆菌细胞膜外层的内毒素或“致热原”在败血症、脓毒性休克和全身炎性应答综合征(SIRS)的发病机理中起重要作用。内毒素，例如来自大肠杆菌的脂多糖(LPS)，由脂质A和多糖链组成(Zhringer等，Adv.Carb.Chem.Biochem.，1994)。LPS的分子结构在图1中显示。脂质A组分是生物学上最活跃的部分并且介导细胞上内毒素的毒性作用。脂质A在革兰氏阴性细菌的不同菌株内高度保守，而多糖部分更易变。
来自大肠杆菌的脂质A由两个葡糖胺部分(在2个葡糖胺的相反末端含有2个带负电的磷酸基)和六个连接到两个葡糖胺环的长链高度疏水性脂肪酸残基组成。内毒素的可变多糖链也连接到葡糖胺之一。
内毒素的去除
内毒素的去除是困难的并且经常存在包括对有价值的蛋白质，即不想除去的蛋白质的回收或破坏的问题，或者是与体液或血液以及去除内毒素所用的手段的生物相容性问题。这种生物相容性问题仅仅起因于宿主防御机制的活化并且包括多重细胞活化和可溶性蛋白质如补体级联中的细胞因子和蛋白质的释放。所述细胞活化和蛋白质释放可导致严重炎症，即全身性败血症或脓毒性休克，以致组织损伤和器官衰竭为结果。凝结导致的血液凝固是生物不相容性导致的另一个问题。此外，该致热原不能完全地被除去。
除去内毒素的公知方法包括使用加热、酸或碱失活(美国专利号3,644,175，3,659,027和4,070,289)。此类方法经常损害最终产品的质量，即失活解毒的液体，因为此类方法的使用使该液体和其有价值的蛋白质可能被变性或失活。欲使用的其他方法包括活性炭吸附，或使用氧化剂例如高锰酸钾、水性过氧化氢和次氯酸钠氧化分解。
除去内毒素的常规方法
从败血病患者的血浆或全血体外除去内毒素被讨论为败血症、脓毒性休克和SIRS的潜在治疗策略。在人血浆中有几种在介导和抑制内毒素对细胞的影响中起作用的结合蛋白，例如脂多糖结合蛋白(LBP)、杀菌的渗透性增加蛋白(BPI)、sCD14、CAP18和乳铁蛋白。肽抗生素多粘菌素B(通过多粘芽胞杆菌产生)抑制内毒素对细胞的作用。马蹄蟹(美洲鲎)也含有内毒素结合蛋白并且该物种的细胞裂解物被用于内毒素的检测(鲎变形细胞溶解物试验，LAL，或鲎试验)。此类内毒素结合蛋白的结合基元可被用于败血病患者的血浆或全血的体外处理。
许多内毒素结合序列的共同特征是在其结合部分存在备选的带正电荷的和疏水的氨基酸。对于来源于马蹄蟹的一种内毒素结合蛋白已经表明该内毒素结合序列形成一种两亲性二级结构，其中带正电荷的残基和疏水残基位于环状结构的对立面(Hoess等，EMBO J，1993)。已经提出其他的内毒素结合部位具有类似模式。
带正电荷的聚合物如聚乙烯亚胺(mizner等，Artif.Organs，1993；Weber等，ASAIO J，1995；Petsch等，J Chromatogr.Biomed.Sci.Appl.，1998)或者二乙氨基乙基(DEAE)改性纤维素(Weber等，A.S.A.I.O.J.，1995)对内毒素具有一定吸附能力(可能基于正电荷与脂质A的带负电的磷酸盐残基的相互作用)。聚乙烯亚胺的一个缺点是对肝素的高吸附和已清楚描述的与血小板的相互作用，后者导致生物不相容性问题如体内或体外应用中的凝结。
类似地，带正电荷的膜滤器用于灌输液体的纯化。由于吸附取决于吸引的电荷并且具有较少特异性并因此也可以除去所想要的有价值的蛋白质。
已经提出用固定于琼脂糖凝胶的精氨酸从血浆、血液和药物溶液除去内毒素(EP0 494 848和EP0 333 474)。
WO 92/11847描述了使用一种化合物制备经口地、静脉内地、肌内地、皮内或腹膜内使用以治疗内毒素诱导的效应以及治疗内毒素诱导的效应的方法。在WO 92/11847中描述的化合物没有固定于固体支持物上。
疏水聚合物(例如聚苯乙烯，聚酰胺，聚砜和聚醚砜)也可以吸附含水溶液中的内毒素。这个性质被用于超滤膜以纯化水和透析/灌输液体，即具有低的或没有蛋白质含量的溶液(Weber等，Int.J.Artific.Org.，1997)。然而，从血液或血浆除去内毒素引起循环血浆蛋白(LBP、BPI、sCD14)和细胞受体(例如CD14)对吸附基质的竞争问题，因为简单的疏水吸附具有低的特异性。
利用带正电荷的或疏水聚合物以除去内毒素显示血浆中内毒素的结合特异性低并因此对血浆中内毒素去除的选择性是低的。实际上，开发具有高特异性和高选择性以及高生物相容性的内毒素吸附剂已经成为一个挑战。
已经提出通过利用例如杀细菌/渗透性增加(BPI)蛋白质产品将来自内毒素结合蛋白的肽序列用于治疗性应用(美国专利号5,639,727和5,643,875)。固定肽的一个缺点是合成的成本和需要肽被固定而不干扰结合结构。
亲和性配体如组胺、组氨酸和多粘菌素B对于除去内毒素是有效的，尽管它们的有效性依赖于液体中其他的蛋白质并且存在血清蛋白像血清白蛋白或其他带负电的蛋白质时急剧降低(Anspach和Hilbeck，J.Chromatogr.，1995，Petsch等，J.Chromatogr.，1997，EP 0 129 786)。然而，多粘菌素B对中枢神经系统有毒并且可导致肾损害，其由于有危险渗漏到患者的血液中而不利于获得市场化批准。US 4,771,104描述了含有纤维载体的内毒素解毒材料，多粘菌素B被固定到该纤维载体。
Hirayama等(Journal of Chromatography B，271(1999)，187-195)描述了通过利用不溶于水的多聚(ε-赖氨酸)(PL)颗粒从药物和液体除去内毒素，尤其是LPS。
局限性和远景
从蛋白质液体有效去除内毒素取决于想要的有价值蛋白质的净电荷，内毒素将从其中除去。内毒素和其配体之间的相互作用具有疏水的和离子的特性，尽管它们中每一个的贡献取决于液体的离子强度和pH。有效的内毒素去除也依赖于除去所述内毒素以防止例如细胞活化或血液凝固的手段的高灌注和生物相容性。
然而，虽然已经开发或提出了从液体，例如血液、其他的体液或治疗性液体除去物质如内毒素的许多方法，所描述的方法没有一个是高度生物相容的，对将要除去的物质如内毒素也没有高度特异性和选择性，并且没有一个同时易于灌注，例如易于通过全血或血浆。从而期望开发高度有效的生物相容的和有效的从液体除去物质例如内毒素的方法学和方法，从而使得可能避免与现有技术设备相关的问题。在这方面，本发明阐述了该需要和利益。
为了防止、除去或减少液体中组分或过程所不希望有的活化，对于减少液体中一种或多种物质的浓度或除去该物质的新的和有效的方法和手段的需求根据上述理由，尤其是在生物医学领域中是明显的。这种方法和手段在败血症、脓毒性休克和SIRS的治疗(通过体外从败血病患者的血浆除去致热原或其他的活性物质)中也将特别有价值。
此外，熟知将生物特异性配体例如抗体或肽结合到基质或底物并通过其从体循环或血液循环除去病理生理性的关键性物质。
所使用的公知材料是例如珠子或颗粒形式的琼脂糖凝胶(sephadex，pharmacia)、聚丙烯酸酯或环氧树脂。
公知的珠子为例如聚甲基-异丁烯酸酯制造的珠子，例如，用于LDL吸附的DALI-系统(Fresenius)；琼脂糖凝胶：例如Plasmaselect的用于纤维蛋白原吸附的Rheosorb系统，其使用了固定肽；使用结合人免疫球蛋白的经固定绵羊抗体以除去自身抗体的Therasorb-免疫吸附系统；Excorim-蛋白质A柱(和其他厂商的类似系统)，其使用经固定的细菌蛋白质结合免疫球蛋白。
公知的膜为例如聚酰胺(MAT/Merck)和通常被描述为亲和性膜的其他膜。
公知的织物为例如具有用于LPS结合的具有多粘菌素B配体的Toray聚苯乙烯/聚乙烯网孔。
在使用生物学配体(如肽或抗体)的情况下，所有这些基质都被通过湿化学法的常规方法修饰，即首先相应的特异性配体形成或被分离(例如通过肽合成，通过生物技术方法)，然后被纯化并且然后被固定到固体基质。
这些基质通常不允许直接在该基质上进行配体的固相合成，是因为针对固相合成中所用的化学品(用于保护基团的切割的溶剂、酸和碱等)的化学不相容性。
由于缺乏生物相容性，所以适宜固相合成的基质(例如聚苯乙烯)不适于治疗的目的。
因此，允许固相合成和与血液组分(例如血浆或全血)接触的固相基质将是有利的，因为下列理由：
(1)发现适当的配体(例如优化的肽结构)的开发步骤可以在相同的固体基质上进行，该固体基质以后可以用于治疗性应用。这意味着必要的生物学试验步骤(例如亲合性、特异性和结合能力的测定)可以在非常类似于后面的治疗应用条件下进行。根据此来自生物检验步骤的信息对于后面的治疗或临床应用是非常可靠的和有预言性。这节省时间和钱并且降低失败或副作用的危险。
(2)可以以精确定义的方式(以序列和几何学)通过固相合成形成(肽)配体。这也意味着(肽)配体与固体基质的连接(即共价连接的位置)被精确地定义。
这种基质在膨胀或湿润行为方面有一些多少相抵触的需求：对于固相合成通常使用无水有机的(极性的如二甲基甲酰胺，或非极性的如二氯甲烷)溶剂或溶剂的混合物。另一方面，治疗应用必须发生在水相环境(例如血浆，血液，治疗溶液等)中。在这两种环境(即水性和有机溶剂)中，聚合物基质必须可被容易地湿化和膨胀：
(1)为了能有效地除去或冲洗掉非结合的(过多)配体或结构单元(例如受保护的氨基酸)或化学品(例如偶合剂如碳二亚胺，去保护剂如有机酸或碱)，和
(2)为了允许分别的毒素被从水相环境除掉，基质必须在该环境中也是可湿的和可膨胀的。
因此，公知聚合物基质的问题是你被限制于使用再生液体类型，以便不洗脱结合的活性配体而仅仅材料中被捕捉的物质被从该液体除掉，并且配体以限定的肽/分子或随机聚合的多肽/寡聚物装配并且然后必须同样地结合到支持材料--你不知道你最后以什么结束。
按照本发明使用的益处是你可以直接在固体支持物上用接枝的聚乙二醇建造配体并且具有已建造的配体的固体支持物可以直接使用。这提供了使用现有技术的基质不能得到的可靠性。此外，它提供了技术上的益处，因为生物学活性/特异性配体是医学设备的一部分并且显影时间被缩短了(这可以允许或促进一种个性化处理)。
在开发过程中，本发明的材料不是公知的或者不可预见其突出的结果。预期的缺点是例如聚合物基质将膨胀并且堵塞穿过设备的流体。此外，当应用像全血的液体时，预计压力降将太高。最后，作为上面事情的结果，预计液体经过固相材料的灌注是不充分的。
根据优选实施方案之一的聚合物基质已经被证明对于蒸汽灭菌和其后的干燥是杰出的。干燥后，残留的空气可以通过加入盐水溶液用于聚合物基质再次膨胀而容易地除去并且备用。这导致临床上短的准备时间，其在例如紧急事件中和高工作量时是重要的。
此外，该材料显示出瞬间湿润，而用于不同类型配体的最常用固体支持物不能瞬间湿润。这是作为活性配体的固相材料的一个非常重要的特征。甚至该材料能在一定范围内被压缩和解压，并且该材料在补体激活、接触活化、细胞毒性和粒细胞活化方面是生物相容的。
发明概述
因此，本发明的主要目的是通过提供用于除去和/或减少液体中以上所不希望有的物质例如内毒素的量或浓度的一种高度生物相容的、特异性、可选择的和容易灌注的聚合物亲合性基质，即具有现有技术的全部益处并且没有不利之处的聚合物亲和基质，从而消除与现有技术相关的问题。
根据本发明的第一方面完成了该目的，即用聚合物亲和基质结合液体中一种或多种物质用于从该液体除去所述一种或多种物质和/或减少所述液体中所述物质的量或浓度，意在防止、消除或减少所述液体中组分或过程所不希望有的活化，其中所述基质含有a)固体支持物b)至少一种结合该固体支持物的间隔臂，并且，其偶联至每一间隔臂c)含有至少一个具有至少一个官能团的结合单元的配体，所述配体具有定义的三维结构，其在电荷和/或疏水性/亲水性方面与所述物质的结合基元的三维结构互补，其中聚合物亲和基质能够有选择地结合所述一种或多种物质。
在一个优选的实施方案中，本发明涉及用于除去内毒素以减少液体中组分或过程所不希望有的活化的聚合物亲和基质，其中该基质提供了具有与所述内毒素的结合基元的三维结构具有互补性的三维结构配体，由此允许该内毒素的结合。
在本发明聚合物亲和基质的优选实施方案中，固体支持物为交联的聚苯乙烯，间隔臂为聚乙二醇，配体的至少一个结合单元为氨基酸，并且每一官能团为氨基或胍基。
在用于除去内毒素以减少液体活化的优选实施方案中，聚合物亲和基质中每个结合单元含有一个在或者接近血液生理pH的、带正电荷的氨基酸，最优选地精氨酸、赖氨酸、半胱氨酸或组氨酸，或另一个具有至少一个在或者接近血液生理pH的、带正电荷的官能团的二-或三-官能分子。这种聚合物亲和基质产生约1×102-1×106道尔顿的截流并且能用于结合疏水和/或亲水物质。
另一方面，本发明涉及用于从液体除去一种或多种物质和/或减少其在所述液体中的量或浓度以防止、消除或减少所述液体中组分或过程所不希望有的活化的方法，该方法包括将该液体与本发明的聚合物亲和基质接触，接触时间为足够减少所述目标物质的量或浓度和/或除去所述目标物质的时间，优选不超过24小时，最优选1秒到2小时。然而，该期间取决于流速、柱大小和应用模式，即该处置是否在直接体内、间接体内或体外进行。优选地，经除去或减少后所述物质的量或浓度低于血液中活化组分或过程的能力或者可防止血液中组分或过程的活化。
另一方面本发明涉及产生本发明聚合物亲和基质的方法，该方法包括下面的步骤：
a)将间隔臂连接至固体支持物以得到第一复合体和
b)将配体连接至所述第一复合体，其中所述配体含有至少一个具有至少一个官能团的结合单元，或
c)将间隔臂连接至含有至少一个具有至少一个官能团的结合单元的配体，以得到第二复合体，和
d)将固体支持物连接至所述第二复合体，或
e)将间隔臂连接至固体支持物以得到第一复合体，和
f)在结合至固体支持物的间隔臂上固相合成配体，或
g)在固体支持物上通过接枝直接由单体合成间隔臂，和
h)将含有至少一个具有至少一个官能团的结合单元的配体连接至所述第一复合体，或
i)在固体支持物上通过接枝直接从单体合成间隔臂，和
k)在结合至固体支持物的间隔臂上固相合成配体，
其中关于所要结合的物质中结合基元的三维结构、电荷和疏水/亲水区的存在的信息收集自X射线晶体学、蛋白质测序、蛋白质建模或疏水性和亲水性计算，并且使得含有结合单元的配体在电荷和/或亲水性/疏水性方面与所述物质的结合基元互补。
另一方面，本发明涉及聚合物亲和基质的用途，用于从液体除去一种或多种物质，优选地内毒素，或者减少所述液体优选体液或治疗性液体最优选血液中该物质的量或浓度。
在另一方面，本发明涉及用于从液体除去一种或多种物质和/或减少所述液体中该物质的量或浓度，意在防止、消除或减少所述液体中组分或过程所不希望有的活化，所述试剂盒含有聚合物亲和基质，采样管，和用于所述液体，优选地血液或血清的体外和/或体内处理的设备。
本发明聚合物亲和基质的使用将优化对液体如血液、任何其他体液或治疗性液体的处理，用于除去一种或多种物质如内毒素，和/或减少该物质的量或浓度，以防止、消除或减少所述液体中组分或过程所不希望有的活化。
特别地，本发明的高度生物相容的和可灌注材料的使用对于聚合物亲和基质使用中防止液体的活化是重要的。这对于从败血病患者的血浆或血液体外除去内毒素尤其重要并且被公开为败血症、脓毒性休克和SIRS的潜在治疗策略。作为另一益处，本发明聚合物亲和基质的使用将减少患者的治疗时间。
当与附图和所附权利要求一起考虑时，从下面的详细描述可以使得本发明的其他益处和特点更加明显。
附图简述
图1是LPS分子的脂质A部分与其结构成分的示意图。
图2A和2B是本发明聚合物亲和基质的属于树状结构(2A)和梳状结构(2B)的配体的实例示意图。
图2C显示了具有环状配体结构的聚合物亲和基质的实例。
图3A-3B显示怎样通过使用结合基元中的结构要求和正电荷、疏水区和最佳距离产生内毒素的互补构造的。
图4描述了产生本发明聚合物亲和基质的不同方式。
图5显示与PS-PEG-珠子孵育不同时间点(1、10和120分钟)后人血浆中内毒素的水平。
图6A-6G显示与没有基质的珠子，即参照物(PS-PEG参照物)相比，将掺有LPS的血液用PS-PEG-Arg8珠子处理后对单核细胞中内毒素诱导的胞内IL6产生的抑制。
图7A-7D显示测量白细胞(WBC)和红细胞(RBC)数、血小板(THR)数和血细胞比容(HCT)而显示的PS-PEG Arg8珠子的生物相容性曲线。
图8显示在全血中使用PS-PEG-Arg8珠子后缺乏TCC(最终补体复合体)形成。
图9显示在全血中使用PS-PEG-Arg8珠子后没有弹性蛋白酶释放。
图10显示在全血中使用PS-PEG-Arg8珠子后没有TAT(凝血酶-抗凝血酶III复合体)的形成。
图11A-11B显示含有经优化用于LPS结合的-Arg8和-Arg4结合单元的配体的三维结构。
图12a显示PS-PEG-Arg8和PS-PEG-Arg4相对珠子质量(克)的曲线拟合朗缪尔等温线。
图12B显示PS-PEG-Arg8和PS-PEG-Arg4相对于精氨酸摩尔数的曲线拟合朗缪尔等温线。
发明详述
如上所指出，本发明涉及用于从液体如血液、任何其他的体液或治疗液体除去物质以降低液体中组分或过程的活性，同时具有充分特异性以避免其他有价值的物质例如血液的生理学组分被吸附的聚合物亲和基质。所述基质提供了具有某一结构的配体，该结构与要去除或减少其量或浓度的物质例如内毒素的结合基元的结构互补。
定义
在本发明上下文中，术语”除去...物质”旨在表示防止、减少、降低、中和、失活、分解、修饰、清除、结合或掩蔽一种物质，而不总是指该物质的零量或零浓度。此外，术语“减少物质的量或浓度”旨在指减少或降低液体中物质的量或浓度足以防止或抑制液体中组分和/或液体中细胞和/或非细胞生物学的机制的活化。
术语“防止、消除或减少组分或过程的所不希望有的活化”指以直接或间接方法失活、抑制、降低、减少、缩小、减缓或防止液体中例如血液或组织细胞中某一化学物质、生物学或生化过程，例如血浆蛋白质级联如信号转导途径、补体或凝血过程和/或这些过程中所涉及组分的活化。物质的“直接”除去反映该方法没有任何中间步骤，而”间接”除去意味着除去长链反应或级联反应一部分的物质，而除去较早期的某一物质将防止、减慢或抑制下游目标事件。这意味着从例如血液除去一种物质可得到失活的或者较少活化的血液。而且，此处意味着液体如血液活化的防止。
术语“液体”旨在包括任何液体，如任何气体或液体，如悬浮液或溶液，包括常规的溶液，例如水性或有机溶液，或血液，任何体液或治疗液体，用于生命科学应用的液体如生物学的、诊断的或生物技术应用中的液体，例如缓冲液、输注液、或透析液，用于营养的液体和用于工业用途的液体。
该术语“体液”旨在包括血液、血浆、脑脊髓液、腹水和再输注液体(例如血浓缩以后)、从健康供体得到的用于输液的血液制品，如血浆、血小板浓缩物、红血球浓缩物。
术语“治疗液体”旨在包括手术环境中的腹膜透析液、血液透析浓缩物和透析用水、替换液/在线制备的液体、输注液体、静脉营养液体、灌洗液体和用于血液组分制备、血液代用品(例如氧气载体，改性的血红蛋白溶液，人工的血红蛋白溶液)的液体。
术语“用于生命科学应用的液体”旨在包括用于细胞培养组织工程、分子生物学(例如用于PCR技术的蛋白质和酶溶液)、细菌学、分析学和药物制剂的液体和/或介质。
术语“用于营养的液体”旨在包括饮用水、户外使用的液体和用于饮食浓缩物或粉末重构的液体。
术语“固体支持物”旨在指固相或支持物或不溶基质，在其上面可以用或不用衔接物或间隔臂合成或者偶联分子，所述分子例如多肽形式的配体。
术语“官能团”旨在指特定原子，或原子团，其给予分子即本发明基质中的结合单元例如氨基酸、脂肪酸、糖类、凝集素、核苷酸和它们的衍生物或它们的组合一种特定化学特性或结构，例如正电荷或负电荷、疏水性或亲水性、和/或其他的理化力，例如范德华力和芳基间的π-π-相互作用或形成其他键，如氢键或共价键的能力。氨基酸上官能团的实例为-COOH，OH，-SH，胍基和-NH2，但是也可以是被取代的氨基或者带正电荷的基团或其混合物。
术语“结合单元”旨在指术语“官能团”定义中如上所述的分子，其中所述分子负责结合将要除去和/或减少的物质，含有至少一个官能团并且被包括在本发明聚合物亲和基质中结合间隔臂的配体中。
术语“结合基元”旨在指将要除去的物质上单一的或重复的三维结构的和化学的基元。
术语“配体”指通过间隔臂结合到基质的完整三维分子，即含有至少一个具有一个官能团的结合单元。配体与将要除去的物质上的结合基元形成三维互补结构并结合到该结合基元。这里，“互补”旨在指三维和几何上限定义的结构，其特征是能够与将要除去的物质的结合基元以三维互补结构精确配对。
与某一化合物相关的术语“其衍生物”指一种或多种这样的化合物，它们被以这种方式衍生使得它们具有和原来的化合物具有相同的或基本相同的功能。
此外，构成配体的化合物的异构体也旨在包括在本发明的范围内，只要它们显示出和原来的化合物相同或基本相同的功能。在结构式中，α和ε，根据用于氨基酸的命名法，定义用于共价偶联其他分子的氨基。
术语“物质”旨在指至少一种可溶或不可溶的组分或目标分子，其旨在结合结合单元。物质的实例为可活化血细胞的有毒物质，如来自病毒和细菌的物质，例如内毒素、血细胞群体，如淋巴细胞、血小板、粒细胞、树突状细胞、单核细胞、内皮细胞、干细胞、肿瘤细胞；或者来自代谢活动的血液组分或产物，如葡萄糖衍生的分子或其降解产物、血液凝固蛋白质、促凝血蛋白质、炎性或促炎性蛋白质、细胞因子、生长因素、激素、细胞因子、尿毒症毒素，和巨噬细胞移行抑制因子。血液组分的实例为导致例如传染性疾病的传染性物质，包括病毒颗粒、朊病毒，或寄生虫、真菌、含有病原的血细胞，以及超过剂量的药物、病原性食品添加剂或不是来自身体的其他组分。还包括致热原，尤其是细菌性致热原、细菌外毒素、革兰氏阳性细菌产物，如脂胞壁酸(lipoteichonic acid)、来自慢性的急性的代谢障碍，作为例如糖尿病、肝病、尿毒症或肾疾病或炎症，以及粘连级联(例如可溶性粘连分子)的产物。将要除去的优选物质为例如来自革兰氏阴性细菌的内毒素，如LPS，以及细菌的DNA或片段或其降解产物，和寡核苷酸、肝素、磷酸盐、血细胞、可溶的或细胞表面结合蛋白质。
术语“间隔臂”旨在指形成链的分子，例如聚合物，其通过成为固体支持物的一部分并使具有至少一个含有至少一个官能团的结合单元的配体远离固体支持物并使得其较少受到来自固体支持物的位阻并且更容易被物质，例如内毒素、细胞群体或血液组分结合而修饰固体支持物。间隔臂分子可以是线性的和/或分支的和/或环状形式。间隔臂长度在此处需要根据从将要除去的物质的结构而预先确定。
术语“距离分子”旨在指配体内的双官能分子，其具有(如果想要)在结合单元和下面的通式I和II中定义的三官能分支分子之间和/或间隔臂和所述三官能分支分子之间产生结构距离的功能。该距离分子也可以是环状形式。
术语“致热原”和尤其是“细菌性致热原”定义了产生发烧，更通常为细菌来源的物质，例如内毒素。
这里，术语“生物相容性”旨在指缺乏或没有活化例如细胞、凝结、补体级联或类似的过程的活化能力，意思是基质的使用不导致患者免疫系统的活化，或者至少如果这种活化发生，其也仅仅是微小的程度。这意味着生物相容化合物或物质的使用不会导致例如血液或其他体液中组分或过程的任何不需要的或所不希望有的活化以及机械或胁迫诱导的细胞死亡或细胞裂解。
聚合物亲和基质
为了在足够结合和吸附各种物质的本发明聚合物亲和基质中产生多样性，配体可含有1-100个官能团，优选1-32个官能团。
本发明的聚合物亲和基质可以是珠子、凝胶状结构、膜或膜的部分、薄膜或网或它们的组合形式。
特别地，当基质根据本发明组成时，其将产生约1×102到1×106道尔顿的限定截留并且没有任何限制地结合疏水和亲水物质。
在一个优选实施方案，聚合物亲和基质为PS-PEG珠子(例如TentaGel，可从Rapp Polymere Tubingen得到)的形式，使用PEG作为间隔臂。用作间隔臂的PEG的优点为在有机和水性溶剂中珠子的良好膨胀性，并由于其半流体性质，其允许如在液体中类似的扩散过程，所述液体优选地扩散系数接近于水，即40％。
生物相容性
根据本发明，聚合物亲和基质当被用于专门应用，如全血的体外处理时显示出高生物相容性的优选形式。高生物相容性意味着某些特征将比其他的特征更重要。例如，无补体激活是重要的，补体激活通过测定早期复合体形成和根据Deppisch等(Kidney Int.37：696-706)进行终末补体复合体定量。此外，患者期望低的血栓形成。血栓形成的程度根据Deppisch等(Neuphrol.Dial.Transplant Suppl.3：17-23，1994)通过凝血酶-抗凝血酶III复合体(TAT)的定量来测量，并且在血液或血浆处理中不应该增加。此外，还包括处理前后白细胞和红细胞稳定的血细胞数以及没有由于接触而引起的细胞活化。稳定的血细胞数指低程度的或基本上没有由于胁迫、活化或机械损伤导致的对血细胞的伤害。
蛋白酶如通过例如粒细胞或嗜中性粒细胞活化时产生的弹性蛋白酶在患有细菌性败血症和脓毒性休克的患者中不断增加((Heiden等，Thromb.Hemost.1996)。嗜中性弹性蛋白酶也被建议作为感染的早期和有效的标志物(Jensen等，Scand.J Clin.Lab.Invest，1996；Groenenveld等，Cytokine，1995)。弹性蛋白酶的测量可给出关于生物相容性的额外信息，并且因此其水平不应该在血液处理过程中变化。
配体
为了能够产生与所要除去的物质如内毒素的结合基元互补的配体，必须形成三维结构。这可通过使用例如弹性的或刚性多肽结构实现，该结构可以以最佳方法容易地合成所要求的三维结构。这种聚合物可以是线性的或分支的，例如为树-或梳状结构或环状结构。对这种三维结构的形成有益的是使用氨基酸，因为它们提供了本性上的弹性。偶联这种聚合物例如多肽的化学过程是本领域中熟知的。在本发明一个优选实施方案中，这种聚合物指含有一个以上，通常多达约一百个氨基酸的聚合物，即通过肽键相互连接的寡聚体。线性聚合物的实例为通过相邻残基的α-羧基和α-氨基之间的酰胺键形成的多肽或寡肽，分支聚合物的实例为通过包括一种或多种非α氨基的酰胺键形成的多肽或寡肽。
如上所述，该配体分子可以是环状形式。通过配体结构内两个适当的官能团之间的共价偶联，例如通过氧化在两个SH基团之间的二硫键(-SS-)(也在天然的蛋白质结构中发生的环化反应)形成环状结构。
图2A和2B显示与结合到固体支持物的间隔臂相偶联的配体的分别为不同分支的、树状的和梳状结构的实例。在这些结构中，配体基本上由赖氨酸残基建成，并且每个配体中结合单元为精氨酸残基。本发明的聚合物亲和基质中包括的配体可以两个下面的式子代表：
通式I：
-X1 n-Ym[X2 i-Z1；X3 j-Z2]1/2(m+1)
在代表树状结构的通式I中，不同符号具有下面的意义：
n＝0或1；
m＝2k-1；
k＝0到10，其中如果k＝0，那么X2＝X3并且Z1＝Z2；
i＝0或1；并且
j＝0或1，
通式II：
-(X1 n-Y1[Y2 m[X2 i-Z1；X3 j-Z2]1/2(m+1))r-X4 p-Z3]
在代表梳状结构的通式II中，不同的符号具有下面的意义：
n＝0或1；
m＝2k-1；
k＝0到10，其中如果k＝0那么X2＝X3并且Z1＝Z2；
r＝1-100；
i＝0或1；
j＝0或1；且
p＝0或1。
Z1，Z2和Z3每一代表结合单元，并且每一为有机分子，所述有机分子选自氨基酸、肽、脂肪酸、糖类、凝集素、核苷酸及它们的衍生物或它们的组合，其中Y，Y1和Y2每一代表三官能分支分子，其中含有的官能团选自氨基、羟基、醛、异氰酸根、异硫氰酸根、硫醇、马来酰亚胺、环氧及它们的衍生物或它们的组合，并且其中X1，X2和X3每一为任选的双官能距离分子，其含有的两个官能团选自氨基、羧基、羟基、醛、异氰酸根、异硫氰酸根、硫醇、马来酰亚胺、环氧及它们的衍生物或它们的组合。
图2C中显示了具有环状配体结构的聚合物亲和基质的实例。在该结构式中R指-Lysm[Arg](m+1)，其中m＝2k-1，并且显示了其中k＝0，1，和2的实例。
从而，本发明聚合物亲和基质中配体的至少一个结合单元含有至少一个官能团，优选地氨基或胍基或取代的氨基或至少一个所述官能团。
优选地，选择的氨基酸所具特征是在或接近生理pH特别是血液pH≥7.2时带正电荷的，即pK约≥6.0的氨基酸。这些优选的氨基酸的实例为精氨酸(Arg)、赖氨酸(Lys)和组氨酸(His)。所述氨基酸的混合物也可用于基质的配体以产生进一步的可变性。
最优选地，配体含有作为结合单元的精氨酸并且组成≤3毫摩尔/g基质。通常，氨基酸的量至少约为0.01-5毫摩尔/g基质。
在实施方案中，当分支配体的结合单元含有精氨酸时，每个配体的精氨酸数目为2-100个精氨酸分子，优选地4-8个分子，称为Arg4-8。此外，通过使用三官能即含有三个官能团(这里为两个氨基和一个羧基)的氨基酸，如赖氨酸，可以产生分支结构。这种使用所谓的多重抗原性肽MAP的方法已经被Tam等介绍并且在美国专利号5,229,490中描述。通过改变分支的数目，可以改变末端基团例如含有末端正电荷官能团的带正电荷精氨酸的簇和距离，如以上及图2中所讨论的。
在本发明的一个特定实施方案中，其中内毒素为将要通过聚合物亲和基质除去的物质，氨基酸官能团的正电荷保持一定距离，该距离通过如图3中所示的内毒素中单个带负电的磷酸基之间的距离定义。
如上面所讨论的，氨基酸的量和构型产生聚合物亲和基质中互补配体的可变性，并因此可变以产生足够的可变性用于吸附多种物质。在本发明的另一个实施方案中，氨基酸的量为至少约0.01、0.1、1、2、3、4或5毫摩尔/g基质。
设计含有结合单元的配体
为了获得物质的互补结构，从本领域公知的方法收集信息用于研究关于结构、保持一定距离的正电荷的存在以及与带电基团接近的疏水区存在的关系，例如通过如在实施例1中所描述的及图3和11中所示的X射线晶体学、蛋白质测序、蛋白质建模或疏水性和亲水性计算。
在优选实施方案中，所要除去的物质为内毒素，如含有脂质A的LPS，并且本领域技术人员熟知的关于例如分子内带电磷酸基之间的结构和距离的信息被用于形成聚合物亲和基质中具有至少一个结合单元的配体。该实施方案中形成配体的聚合物通过氨基酸例如精氨酸和/或赖氨酸合成。然而，也可使用其他的氨基酸，如组氨酸或半胱氨酸。
在作为与将要除去的物质例如内毒素的结合基元互补部分的本发明Arg4-8实施方案中，作为结合单元的所述精氨酸具有下列性质以除去内毒素，如图3所示：
a)存在保持一定距离的正电荷，该距离最佳地符合脂质A中带负电的磷酸基的距离，
b)接近带电基团的疏水区允许与脂质A的脂肪酸部分进行疏水性相互作用，和
c)a)和b)中所述性质的组合产生允许最佳结合的脂质A的互补结构。
间隔臂
本发明的聚合物亲和基质含有间隔臂，其基本上为疏水的或亲水的，通过成为固体支持物的一部分而修饰固体支持物，并且具有配体的锚定部分的功能，所述配体含有至少一个具有至少一个官能团的结合单元。
优选地，聚乙二醇(PEG)被用作间隔臂分子，其为线性的或分支构型，优选的平均分子量为400-10 000道尔顿并且通过式H-(OCH2CH2)n-OH代表，其中n为约2-250。PEG链的灵活性使得毒素分子容易接近配体聚合物的三维结构中。
此外，在本发明的另一个实施方案中，可以为固体支持物提供相同或不同种类的两个或更多间隔臂，例如聚乙二醇、聚环氧丙烷、聚乙烯醇、聚乙烯胺、聚缩水甘油(polyglycidoles)或聚乙烯亚胺和其衍生物。
备选地，例如当所要结合的物质的互补结合基元的三维结构允许没有间隔臂而发生结合时，不要求在聚合物亲和基质中存在间隔臂。从而，根据本发明的实施方案，结合单元直接结合固体支持物。
固体支持物
固体支持物应该在多孔性和大小排阻特征中提供可变性。并且，它应该提供固相合成中的支持用于优选实施方案中的多肽合成。可用于本发明的不同固体支持物即聚合物在EP 0 187 391，WO 99/17120和美国专利号4,908,405中描述。这里，固体支持物为线性的和/或分支的生物相容的具有0.05-10％交联度的接枝共聚物，并且选自聚乙烯醇、聚羟基苯乙烯、从氯甲基化聚苯乙烯和乙二醇产生的聚合物；式H-(OCH2CH2)nOH的聚-或寡乙二醇，其中n代表2到250，用羟基官能化的聚丙烯酸酯或聚甲基丙烯酸酯；和其衍生物。本发明中，上面提到的交联度可以高达50％。
固体支持物材料除上面提到的之外还选自聚苯乙烯，羟基烷基-聚苯乙烯，羟基芳基-聚苯乙烯，羟基烷基芳基聚苯乙烯，多羟基烷基化聚苯乙烯，多羟基芳基化聚苯乙烯，异氰酸根合烷基-聚苯乙烯，异氰酸根合芳基-聚苯乙烯，羧基烷基-聚苯乙烯，羧基芳基-聚苯乙烯，氨基烷基-聚苯乙烯，氨基芳基-聚苯乙烯，交联的聚乙二醇，聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯，纤维素，硅石，糖类，乳胶，环烯共聚物，玻璃，其他适宜的聚合物或它们的组合。固体支持物的形式可以是珠子，膜，颗粒，例如纳颗粒，网，织造织物和非织造织物，纤维簇，管，薄膜，薄片或它们的组合，或交联的互穿网络。在一个优选实施方案中，如上所述的亲和基质由交联的聚苯乙烯组成，PEG作为间隔臂接枝到交联的聚苯乙烯上。
本发明中优选的固体支持物材料为珠子，其大小足够提供高度可灌注和生物相容的支持体，例如聚苯乙烯，优选地与作为间隔臂的PEG组合，赖氨酸和/或精氨酸连接于间隔臂上，该珠子应该对亲水或疏水物质没有限制。适宜的可通过商业途径得到的珠子的列表如表1所示。
表1
商业途径可得到的活化的珠子a
Toyo Pearl HW70EC(TosoHaas)
Toyo Pearl HW65EC(TosoHaas)
Toyo Pearl AF650M(TosoHaas)
TentaGel(Rapp Polymer)
Eupergit C250L(Rohm)
Eupergit 250(Rhm)
Fractogel EMD Epoxy(M)(Merck)
Fractogel EMD Azlactone(S)(Merck)
Poros EP(Perkin Elmer-Biosystems)
a可调节上面商业途径可得到的活化的珠子用于配体的固定
聚合物亲和基质的可灌注性
当聚合物亲和基质被水合，并且由于水合膨胀时形成水凝胶样结构。膨胀量定义为由于聚合物的水合从干燥状态形成水合和胶状基质的膨胀。这种膨胀可被定义为当水合时每体积单位重量增加，并且当比较干燥和水合形式的聚合物亲和基质时，其可根据本发明为约1.5-10倍，优选3-5倍。该溶胀度允许全血完全地灌注穿过基质，仍然保持血细胞和数目完整。
如上所述，在优选实施方案中，这种聚合物亲和基质产生具有允许血细胞灌注的约1×102-1×106道尔顿的限定的截留并且对亲水和/或疏水物质几乎没有限制的基质。
除去物质的方法
本发明还涉及从液体除去一种或多种物质和/或减少所述液体中该物质的量或浓度以防止、消除或减少所述液体中组分或过程所不希望有的活化的方法，其包括将液体与本发明的聚合物亲和基质接触足以减少所述物质的量或浓度和/或除去所述物质的时间。在使用该方法的一个优选实施方案中，从血液或任何其他的体液除去物质例如内毒素，将因此直接或间接地防止例如血细胞通过结合上面对“物质”定义下所列的所不希望有的物质的活化。优选地，这可通过将液体与上面定义的聚合物亲和基质接触不超过24小时，最优选1秒到2小时的时期，得到较少活化的血液和组分或防止它们的活化。
在一个优选实施方案中，根据本发明中公开的方法除去的物质为内毒素。本发明还涉及定义的血细胞类型或群体的除去，这些血细胞类型或群体选自白细胞例如T细胞和B细胞单核细胞、血小板、粒细胞和/或嗜中性粒细胞。通过提供含有至少一个结合单元和具有与物质的结合基元的结构互补的结构的配体，还打算通过上述聚合物基质除去的为胞外或胞内信号转导途径中的组分，它们选自葡萄糖和其降解产物、羰基化合物、炎性和促炎性蛋白质和/或参与血栓形成或补体级联中的蛋白质、来自细菌的成分、内毒素、细胞、血细胞、细菌和病毒、或含有病原的血细胞、或其至少部分或降解产物、DNA或其片段、或磷酸盐。
在优选实施方案中，内毒素，例如LPS，在例如静态孵育或固相柱灌注期间在两个小时内被除去而小于50％。
在该优选实施方案中，内毒素约1秒到约且包括2小时的限定时间期间被除去至使血液失活或防止血液的活化的量，如根据LAL测定法所测量的，该测定法如下所述。使用LAL测定法是本领域中公知的并且将提供关于内毒素水平的信息。根据本发明的方法(该方法是快速且有效的)在1秒-2小时的上述时间期限内将产生根据LAL测定法的内毒素水平，该内毒素水平低于活化血液的能力，或者仅仅轻微地活化血细胞和组分。
产生聚合物亲和基质的方法
产生本发明的聚合物亲和基质的方法包括以下步骤：
a)将间隔臂连接至固体支持物以得到第一复合体和
b)将配体连接至所述第一复合体，其中所述配体含有至少一个具有至少一个官能团的结合单元，或
c)将间隔臂连接至含有至少一个具有至少一个官能团的结合单元的配体，以得到第二复合体，和
d)将固体支持物连接至所述第二复合体，或
e)将间隔臂连接至固体支持物以得到第一复合体，和
f)在结合至固体支持物的间隔臂上固相合成配体，或
g)在固体支持物上通过接枝直接由单体合成间隔臂，和
h)将含有至少一个具有至少一个官能团的结合单元的配体连接至所述第一复合体，或
i)在固体支持物上通过接枝直接从单体合成间隔臂，和
k)在结合至固体支持物的间隔臂上固相合成配体，
其中关于所要结合的物质中结合基元的三维结构、电荷和疏水/亲水区的存在的信息收集自X射线晶体学、蛋白质测序、蛋白质建模或疏水性和亲水性计算，并且使得含有结合单元的配体在电荷和/或亲水性/疏水性方面与所述物质的结合基元互补。
在一个实施方案中，上述方法还包括根据下面的方法产生含有具有固定于固体支持物上的配体的间隔臂分子的基质，如在图4中详细显示的那样；
对于上面的a)和b)：活化固体支持物，将间隔臂分子偶联至固体支持物，合成含有结合单元的配体，和将配体定点偶联至间隔臂分子，或
对于上面的c)和d)：合成含有结合单元的配体，将间隔臂分子偶联至配体，活化固体支持物，和将间隔臂配体复合体定点偶联至活化的固体支持物，或，
对于上面的e和f)：活化固体支持物，将间隔臂分子偶联至活化的固体支持物，和在该支持体上固相合成含有结合单元的配体。
上述含有步骤a)-f)的方法还在第二个实施方案中包括以下特定步骤，
对于a)和b)，活化间隔臂，将活化的间隔臂偶联至固体支持物，和将配体偶联至所述活化的间隔臂，或，
对于c)和d)，合成配体，活化间隔臂，将配体定点偶联至活化的间隔臂分子，和将间隔臂-配体复合体偶联至固体支持物，或者，
对于e)和f)，活化间隔臂，将活化的间隔臂偶联至固体支持物，和在结合至固体支持物的间隔臂上固相合成配体。
如上所述，通过本发明优选的为上面的方法，其中通过活化固体支持物、偶联间隔臂分子和在固体支持物上直接固相合成含有结合单元的配体来固定固体支持物、间隔臂和配体。
聚合物亲和基质的用途
本发明还涉及使用本发明的聚合物亲和基质，优选地用于从液体除去一种或多种物质，优选地内毒素，或减少所述液体中的量或浓度，优选地体液或治疗性液体，最优选地血液，尤其用于产生较少活化的血液或防止血液中组分或过程的所不希望有的活化。聚合物亲和基质优选地用作体外血液净化过程或与血液或血流接触的部分，例如作为接触血液或体液，例如血管系统，血管或腹膜腔的身体植入物。
含有聚合物亲和基质的试剂盒
在一个实施方案中，本发明涉及从液体除去一种或多种物质和/或减少所述液体中该物质的量或浓度意在防止、消除或减少所述液体中组分的所不希望有的活化的试剂盒，所述试剂盒含有根据本发明的聚合物亲和基质采样管和用于所述液体，优选地血液或血浆的体外和/或体内处理的设备。
结论
本发明提供了以高效且省时的方法从液体除去物质的方法。这通过利用高度生物相容的且由于好的溶胀度而允许全血流过本发明的聚合物亲和基质而实现。该有效方法也归因于产生含有与所要除去的物质的结合基元互补的结合单元的配体。因此，本发明可应用于例如体外血液处理如治疗性应用的透析和输液医学，干细胞治疗和/或治疗性细胞疗法，诊断应用以及用于生物技术，生物工程，基因技术，食品化学和水制备和/或纯化。
本发明还涉及聚合物基质的用途，用于产生从液体除去一种或多种物质或者减少所述液体中该物质的量或浓度的聚合物亲和基质，其中特异亲和性取决于应用于聚合物基质上的配体，其中聚合物基质包括固体支持物和间隔臂，其中固体支持物由选自聚苯乙烯，聚乙烯醇，聚羟基苯乙烯，由氯甲基化聚苯乙烯或聚丙烯酸酯产生的聚合物，用羟基官能化的聚甲基丙烯酸酯，羟烷基聚苯乙烯，羟基芳基-聚苯乙烯，羟烷基-芳基-聚苯乙烯，多羟基烷基化聚苯乙烯，多羟基芳基化聚苯乙烯，异氰酸根合烷基-聚苯乙烯，异氰酸根合芳基-聚苯乙烯，羧基烷基-聚苯乙烯，羧基芳基-聚苯乙烯，氨基烷基-聚苯乙烯，氨基芳基-聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸酯，交联的聚乙二醇，纤维素，硅石，糖类，乳胶，环烯共聚物，玻璃或它们的组合，优选交联的聚苯乙烯，并且其中间隔臂选自式H-(OCH2CH2)n-OH的聚-或寡乙二醇，其中n代表2-250。
在本发明的一个优选的实施方案中，固体支持物具有珠子，凝胶，膜，颗粒，网，织造的和非织造织物，纤维簇，管，薄膜，薄片或它们的组合，或交联的互穿网络的形式。
在本发明的另一个优选的实施方案中，间隔臂是线性和/或分支构型的聚乙二醇(PEG)并且具有400-10 000道尔顿的平均分子量或其衍生物。
在本发明的另一个优选实施方案中，聚合物基质具有充足的溶胀度以允许血浆或全血的灌注。
在本发明的另一个优选实施方案中，聚合物基质的溶胀度约1.5-20倍，优选地2-6倍，从干燥状态到水合形式。
在本发明的另一个优选实施方案中，聚合物基质具有凝胶类型珠子的形式。
在本发明的另一个优选实施方案中，所述液体为水性或有机溶液、体液优选血液、治疗性液体、用于生命科学应用的液体优选为生物学的、诊断的或生物技术应用中的缓冲液、输注液或透析液、从健康供体得到的血液制品比如用于输注的血浆、血小板浓缩物、红血球浓缩物、血液替代物优选地载氧体、经修饰的血红蛋白溶液和人造血红蛋白溶液、用于营养的液体和工业用途的液体。
在本发明的另一个优选实施方案中，聚合物基质约1×102到约1×106道尔顿的截留值(cut off value)并且结合疏水和/或亲水物质。
在本发明的另一个优选实施方案中，固体支持物为交联的聚苯乙烯，间隔臂为聚乙二醇。
体外血液处理中可适用的特异性结合结构的合理开发需要：(i)合成配体的灵活技术和(ii)对生物相容性、毒理学和加工性能的基本要求。应用固相肽合成得到在生物相容的聚合物物质上装配的充分定义的配体结构，其根据一个优选实施方案为对生物学物质特异的聚苯乙烯-聚乙二醇的接枝共聚物。
通过系统地改变配体基元的几何结构，我们可以证明相对于结构单元的摩尔浓度，配体亲和性增加10到100倍。这些研究在人血清中即存在竞争性蛋白质时进行。
通过在人血浆和/或全血中体外测定法进行血液相容性的评定。有或者没有配体的PS-PEG基材在补体激活、接触活化、细胞毒性和粒细胞活化方面是生物相容的。
基础聚合物结构尤其对于体外应用显示出有利的生物相容性特征。用于配体合成的技术允许处理特异性聚合物材料而不产生有毒残留物。
实施例
实施例1  含有LPS结合单元的配体的设计
该实施例描述了(不限制本发明)用于除去LPS的含有结合单元的配体的设计。
原理
毒素(例如LPS)的有效除去需要具有与所要除去的物质的结合基元互补的结合单元的配体。这包括所要除去的物质的三维方面和分子的精确安排以优化对特征像互补电荷、疏水性和亲水性的生物特定识别。这与前面提到的特征的适当距离一起，将完成配体及其结合单元。而且，聚合物基质内这种配体的总的三维展示应该对于高灌注、配体展示和配体的柔韧性在空间上是最佳的。高生物相容性仍然是患者体内和体外血液纯化的先决条件。在所描述的基质中，可及性比得上乃至和非固相水性溶液相同。LPS的结构在图1中显示。所提出的与LPS的互补结合在图3A-D显示，其中认为LPS的磷酸基和疏水尾部形成互补的结合基元。建议的结构显示的是图2中的Arg4和Arg8并在图11中以三维形式显示。Arg8在图11B的左边图中显示了一半的精氨酸位置并在右边图中显示了另一半的位置。此外，显示了间隔臂(这里为PEG)的连接。
分子模拟
进一步应用分子模拟以检验该描述的结合部位的三维几何和化学结构。在Silicon Graphics Octane2工作站上进行模拟，使用InsightII-Package Molecular Simulations Inc.(MSI)，圣地亚哥，CA)和其中包括的优化算法，例如AMBER-力场。分别在图11A和B中显示关于Arg4和Arg8的树状空间排列的结果。这里，插图显示基质的三维终末部分的原理，该基质没有PEG间隔臂或固体支持物。
配体的合成
根据图4合成配体及其结合单元，其中图解了三个不同路线。三种方法中优选的方法是直接在连接至固体支持物的PEG间隔臂上固相合成。在其他实施例中使用此处的结合单元。
实施例2  分支和线性配体的比较
该实施例描述对来自人血浆的内毒素的吸附。该实施例还显示用于吸附内毒素的线性的和分支配体之间的比较。
原理
将珠子与肝素化人血浆孵育两个小时。孵育两个小时后使用LAL测定法确定内毒素水平。
材料
使用下面的珠子：
PS-PEG-LBP 94-108 来自LBP的内毒素结合序列，线性的
PS-PEG-BPI 85-99 来自BPI的内毒素结合序列，线性的
PS-PEG-Arg8 含有精氨酸的8倍分支的
PS-PEG-NH-Ac 作为对照的乙酰化基材
无珠子 对照
步骤
在37℃于肝素化血浆中进行珠子的孵育。缓慢搅拌样品并在孵育2小时后通过离心除去珠子。
分析
进行LAL测定法以测定用珠子孵育后内毒素水平。通过LAL诱导的生色物质反应进行测定(Chromogenics，Mlndal，瑞典)。根据在肝素化人血浆中用指定浓度的内毒素得到的标准曲线计算水平。
结果
使用LAL测定法在2小时的孵育后发现下面的内毒素浓度。
                         内毒素(IU)/ml
PS-PEG-LBP 94-108             10
PS-PEG-BPI 85-99              9
PS-PEG-Arg8                  2
PS-PEG-NH-Ac                  10
无珠子                        8
起始值                        10
讨论
该实验表明通过在PS-PEG-珠子上使用分支的三维基质，内毒素水平可以减少5倍。具有线性配体的珠子没有那么有效并且在这些样品中内毒素水平仍然在或接近内毒素的起始水平。
实施例3  内毒素结合的动力学
该实施例显示当具有三维基质，优选用于LPS结合的珠子与血浆孵育并在不同时间点分析时内毒素结合的动力学。
原理
吸附动力学取决于聚合物基质的结构和交联程度。珠子与肝素化人血浆孵育。1、10和120分钟后取出样品。使用LAL测定法确定内毒素水平。
材料
使用下面的珠子：
PS-PEG-Arg8 含有精氨酸的8倍分支的
PS-PEG-Arg4 含有精氨酸的4倍分支的
PS-PEG-Arg 线性的含有精氨酸
PS-PEG-NH-Ac 乙酰化基材(参照物)
步骤
在37℃于肝素化血浆中进行珠子的孵育。缓慢搅拌样品并在孵育1，10，120分钟后去除样品。通过离心去除珠子。
分析
如实施例2中进行LAL测定法以定量内毒素水平。
结果
图5显示在不同时间点测量的内毒素水平的结果。该图显示需要2小时以有效除去，即产生样品起始水平的20-30％内毒素剩余。含有精氨酸(PS-PEG-Arg)的线性配体仅仅除去内毒素量的一半，即120分钟后处于60％剩余水平上。类似地，当加入参考珠子(PS-PEG-NH-Ac)时，与珠子孵育120分钟后内毒素的量仍然未变，即处于起始值。
实施例4  聚合物的末端氨基酸和分支的影响
该实验显示配体的末端氨基酸和(精氨酸与赖氨酸相比较)的影响和分支、非分支的与4-倍对8-倍分支相比较的影响。
原理
珠子与有或者没有内毒素的肝素化人血浆孵育。两个小时后使用LAL测定法确定内毒素水平。
材料
使用下面的珠子：
PS-PEG-Arg8 含有精氨酸的8倍分支的
PS-PEG-Lys8 含有赖氨酸的8倍分支的
PS-PEG-Arg4 含有精氨酸的4倍分支的
PS-PEG-Lys4 含有赖氨酸的4倍分支的
PS-PEG-NH-Ac 乙酰化基材
PS-PEG-Arg 线性的含有精氨酸
无珠子 对照
分析
如实施例2中所示进行LAL测定法。
结果
                           内毒素(IU/ml)
PS-PEG-Arg8                   0.4
PS-PEG-Lys8                   1.8
PS-PEG-Arg4                   0.01
PS-PEG-Lys4                   2.7
PS-PEG-NH-Ac                   7.8
PS-PEG-Arg                     3.5
无珠子                         11
孵育前，即起始值               13
讨论
该结果表明分支配体比线性配体更有效，并且在内毒素的去除中精氨酸比赖氨酸有效几倍(对于Arg8和Arg4分别为4倍和200倍)。而且，在孵育2小时后除去内毒素方面PS-PEG-Arg4最有效。
实施例5  在CD14+单核细胞中内毒素依赖的IL6诱生的减少
该实施例描述通过使用PS-PE-Arg8减少人单核细胞中依赖内毒素进行的IL6诱导。
原理
单核细胞应答LPS导致开始转录和表达IL6。上调的IL6水平可以在4小时后通过胞内流式细胞计数法分析(FACS)测量。
材料
使用来自全血的人单核细胞。PS-PEG-Arg8用于除去内毒素并且PS-PEG-NH-Ac被包括作为对照物。脂多糖(大肠杆菌菌株055：B5，来自Biowittaker Co.)用于体外刺激MNC。使用FACSCAN Calibur(BecktonDickinson)进行FACS分析。
步骤
用10或30 IU/ml LPS在37℃(5％CO2)孵育全血30分钟。样品平行地用和不用PS-PEG-Arg8珠子以及对照珠子PS-PEG-NH-Ac进行孵育。细胞在PermFix(Beckton Dickinson)中固定并用抗-CD14-FITC和抗-IL6-PE进行复染色。每个细胞样品计数20 000个细胞，用于FACS分析。单核细胞定义为正常地组成总细胞群体的约5％的CD14+细胞。
分析
单核细胞定义为细胞悬浮液中的CD14+细胞。胞内IL6(icIL6)根据内标校正，并在细胞与10或30IU/ml LPS孵育30分钟后使用FACS分析在CD14+细胞群体中定量。使用CellQuest软件包(Beckton Dickinson)进行计算。
结果
使用FACS数据和对其进行的计算，由本领域技术人员对CD14+单核细胞群体的分析产生下面在图6中显示的数据。该图所示为当使用PS-PEG-Arg8珠子时与对照珠子(PS-PEG-NH-Ac)和不包含珠子的样品相比，内毒素水平减少70％。IL6的胞内水平在直方图中显示。在右手侧，可以看到用PS-PEG-Arg8珠子孵育后IL6水平降低。左下排显示新鲜细胞中缺乏胞内IL6。
讨论
该实验显示在人CD14+单核细胞群体中对LPS刺激的快速和完全的抑制，该抑制通过单核细胞中依赖LPS的IL6上调的抑制来测量的。
实施例6  全血灌注后细胞计数
该实施例描述了(不限制本发明)穿过珠子上聚合物亲和基质灌注后血细胞的可渗透性。
原理
血液纯化需要不对细胞产生破坏或引起细胞活化。机械损伤，尤其是红血球的机械损伤，可以导致溶血和随后的威胁生命的并发症。根据本发明的水凝胶样聚合物基质可以令人惊奇地通过全血细胞灌注。
材料
使用高度可膨胀的聚合物基质-PS-PEG-Arg8珠子。将柱子(ID20mm)装满1g基质，吸收4-5ml水，随后用生理盐水溶液预漂洗备用。然后柱子用于全血的灌注。
步骤
使用层流中无菌设备穿过柱子灌注新鲜的具有柠檬酸盐和LPS(30IU/ml)的全血。以5ml/分钟在37℃灌注掺有LPS的全血。灌注前后取出血样并分析。所分析的细胞为红细胞(RBC)，血细胞比容(HTC)和游离血红蛋白，白细胞(WBC)，血小板，和血小板数目(TRC)。
通过库尔特计数器(Becton Dickinson)在珠子灌注之前和之后计数细胞数。
游离血红蛋白被测量为红血球全溶解后通过在405纳米处用光度计定量总的血红蛋白水平。通过在405纳米处用光度计定量测量血浆中游离血红蛋白显示全血灌注后红血球的完整性。
结果和讨论
测定细胞数和HCT并且结果在图7A(血小板)，7B(HCT)，7C(RBC)和7D(WBC)中显示。另外，没有发现游离血红蛋白增加，即没有诱导溶血(数据未显示)。来自该实验的数据显示，由于最初的稀释效应，在最初的短暂停留时间后，细胞数目稳定到柱前值。数据表明基材具有约100％的可渗透性，因为柱前细胞计数和柱后细胞计数相同。而且，细胞保持完整，如通过活细胞计数和红细胞裂解所测量的。
实施例7  生物相容性特征
该实施例描述了PS-PEG-Arg8基质的部分生物相容性特征。
原理
生物相容性或非相容性在这里通过补体激活、弹性蛋白酶释放和凝血酶抗凝血酶III复合体形成血栓而测定。
材料
如实施例6，纤维素材料被用作参照物。
方法
使用特异性酶联免疫吸附测定(ELISA；Diagnostic Product Co.)测量来自全血灌注的血浆中的弹性蛋白酶。
根据Deppisch等(Kidney Int.37：696-706)通过终末补体复合体(TCC蛋白质)的定量测量补体激活。根据Deppisch等(Neuphrol.Dial.TransplantSuppl.3：17-23，1994)测量TAT-血栓形成的程度。
结果
在图8中，随时间显示TCC的形成。
参照珠子PS-PEG-NH-Ac(TG基材或参照材料)显示TCC形成增加4-5倍。对于PS-PEG-Arg8，在10-15分钟的最初上升后，TCC形成稳定在灌注前水平。
在图9中，随时间测量弹性蛋白酶的水平。与柱前值相比水平没有变化。显示了35分钟内的测量。对于参考材料，弹性蛋白酶水平在35分钟内增加8-9倍。
在图10中，随时间显示TAT的形成。没有检测到TAT形成的增加。
讨论
生物相容性特征在体外和体内血液处理，例如透析中是重要的。所描述的基质与所包括的参考材料相比没有显示补体系统的活化，没有凝血体系的活化并且没有弹性蛋白酶释放，即高的生物相容性。这以及如在实施例6中所示全血的高灌注能力，表明本发明的聚合物亲和基质高度适合于血液，包括全血的体外治疗。
实施例8  其他内毒素吸附实验
已经进行了内毒素吸附实验以便表明发现装配用于内毒素结合的配体的官能团(即精氨酸残基)的特异性几何学定义的排列的重要性。可以表明内毒素结合不仅仅取决于精氨酸的量(即正电荷)而且定义的几何排列更重要。
步骤
将人血清(作为人体液如血液、血浆等的代表)掺入限定量(即3IU/ml和10EU/ml)的内毒素并与含有作为配体的Arg8排列或者Arg4排列的40mg PS-PEG-珠子孵育。两种珠子/配体排列含有不同量的精氨酸：Arg4含有0.72mmol/g，Arg8含有1.89mmol/g。Arg8珠子较高的精氨酸含量是赖氨酸分叉导致的额外分支的结果。孵育30分钟后，测量上清液血清中内毒素的游离(即未结合表面或基质)浓度。
分析
表2  使用人血清进行孵育实验的结果
  孵育前掺入内毒素的血清     0     3     10   EU/ml
孵育30分钟后血清  无珠子     0     3     9.1   EU/ml
 PS-PEG-Arg4     0     1.5     5.5   EU/ml
 PS-PEG-Arg8     0     0.2     1.6   EU/ml
这些数据通过使用描述配体-受体相互作用和在固体表面平衡(例如蛋白质吸附)(参考：JD Andrade：蛋白质吸附原理：JD Andrade(编辑)生物医学聚合物的表面和界面.卷2，蛋白质吸附，Plenum Press，纽约1985，1-80页)的朗缪尔法分析。通过结合到配体-基质的毒素(即内毒素)量(从加入的量和孵育后上清液中剩余的量的差计算)除以基质中存在的配体总数目对上清液中毒素的平衡浓度(即孵育后内毒素浓度)作图进行分析。然后将图与朗缪尔等温线的数学表达式拟合，朗缪尔等温线给出不同基质结合配体对毒素的亲和性或结合常数。在图12A和12B中显示了朗缪尔法的实例。
进行了两种朗缪尔作图，它们在定义基质中存在的配体总数的方法不同：
(1)忽视珠子的不同精氨酸含量，即通过仅仅用珠子的质量(克)测量配体总数(图12A)；在配体-聚合物-基质的实际应用中，例如在将要用人体液如体外循环中的血液或血浆灌注的吸附设备中，使用该方法证明是合理的，配体-聚合物-基质在一定程度上受到将要装入设备中以实现患者毒素浓度治疗性地有效减少的珠子的总质量或体积的限制。该限制例如涉及设备内的压降、对血液组分(蛋白质和细胞)的非特异性作用或甚至对该设备的存储空间。
(2)考虑珠子的不同精氨酸含量，将珠子的质量(g)除以精氨酸负荷(mmol/克)作为对配体总数目的量度(图12B)；由于精氨酸含量是产生配体-聚合物基质中主要的成本因素，该方法被证明是有道理的。结果描述了从经济观点的配体效率。
在表3中显示了不同朗缪尔绘图的平衡参数。
表3：从拟合曲线得到的平衡参数
PS-PEG-Arg8  PS-PEG-Arg4     单位
分析1   亲和常数     1.81     0.15   ml/EU
  饱和浓度     253.9     200.7   EU/g
分析2   亲和常数     1.81     0.15   ml/EU
  饱和浓度     479.9     168.6   EU/mmol
结果和讨论
亲和常数描述并表征了配体能够多强烈地结合毒素，而与所存在的配体的量无关。令人惊奇地，Arg8配体的亲和常数比Arg4配体的亲和常数大10倍以上(即为12.3倍)。
饱和浓度描述各自的配体-基质可以结合毒素的最大量，假定可以得到无限量的毒素。令人惊奇地，Arg8配体-基质的饱和浓度比Arg4配体-基质的饱和浓度大2倍以上(即为2.8倍)。因为根据朗缪尔吸附模型，饱和浓度完全与亲和常数无关，这可以一种方式解释为：Arg8配体的特异性几何排列影响配体-基质对毒素的可接近性(例如，通过影响配体-基质的PEG-部分的形态学(例如晶体样相对于液体))。
下面的例子阐明基质的量对提高Arg8配体-基质内毒素的亲和性的重要性和相关性，该基质的量是实现毒素浓度的治疗性相应减少所必需的。在败血病患者中发现内毒素浓度为0.1到1EU/ml(例如Nakamura等，Renal Failure 2000；22：225-234)。假定处理开始时血浆浓度为0.3EU/ml，处理后血浆浓度为0.03EU/ml并且血浆体积为4000ml，这表示处理过程中1080EU内毒素必须结合到配体-基质。使用各自配体的亲合常数和饱和浓度从朗缪尔表达式计算需要结合该内毒素量的基质量。处理末的浓度为平衡浓度。使用表3的平衡数据，该计算表明对于Arg8配体-基质，仅仅需要83g，而对于Arg4配体-基质，需要1201g以实现治疗目标。因为两种配体-基质具有类似的密度(质量/体积)，这意味着吸附设备的体积和大小对于Arg8配体将小得多，其有利于血浆或血液的灌注。

Claims (46)

1.聚合物亲和基质，其用于结合液体中一种或多种物质以从该液体除去所述物质和/或减少所述液体中所述物质的量或浓度，意在防止、除去或减少所述液体中组分或过程所不希望有的活化，其中所述基质包含a)固体支持物；b)至少一种结合该固体支持物的间隔臂，并且，其偶联至每一间隔臂；c)含有至少一个具有至少一个官能团的结合单元的配体，其中聚合物亲和基质能够有选择地结合所述物质。
2.根据权利要求1的聚合物亲和基质，其中所述配体具有定义的三维结构，该结构在电荷和/或疏水性/亲水性方面与所述物质的结合基元的三维结构互补。
3.根据权利要求1或2的聚合物亲和基质，其中配体以下式表示：
-X1 n-Ym[X2 i-Z1；X3 j-Z2]1/2(m+1)(通式I)，
其中
n＝0或1；
m＝2k-1；
k＝0到10，其中如果k＝0，那么X2＝X3并且Z1＝Z2；
i＝0或1；并且
j＝0或1，
或
-(X1 n-Y1[Y2 m[X2 i-Z1；X3 j-Z2]1/2(m+1)]r-X4 p-Z3)(通式II)，
其中
n＝0或1；
m＝2k-1；
k＝0到10，其中如果k＝0那么X2＝X3并且Z1＝Z2；
r＝1-100；
i＝0或1；
j＝0或1；且
p＝0或1；
其中Z1，Z2和Z3每一代表结合单元，并且每一为有机分子，所述有机分子选自氨基酸、肽、脂肪酸、糖类、凝集素、核苷酸及它们的衍生物或它们的组合，其中Y，Y1和Y2每一代表三官能分支分子，其中含有的官能团选自氨基、羟基、醛、异氰酸根、异硫氰酸根、硫醇、马来酰亚胺、环氧及它们的衍生物或它们的组合，并且其中X1，X2和X3每一为任选的双官能距离分子，其含有的两个官能团选自氨基、羧基、羟基、醛、异氰酸根、异硫氰酸根、硫醇、马来酰亚胺、环氧及它们的衍生物或它们的组合；和/或其中配体为环状的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物亲和基质，其中配体包含1-100个官能团，优选1-32个官能团。
5.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物亲和基质，其中每一结合单元为氨基酸，其至少一部分在约血液的生理pH时带正电荷。
6.根据权利要求5的聚合物亲和基质，其中氨基酸的pKA≥6.0。
7.根据权利要求6的聚合物亲和基质，其中氨基酸为精氨酸、赖氨酸、组氨酸或半胱氨酸，优选精氨酸。
8.根据权利要求7的聚合物亲和基质，其中氨基酸的量或浓度为0.01-5mmol/g基质。
9.根据权利要求8的聚合物亲和基质，其中氨基酸的量或浓度为约0.01、0.1、1、2、3、4或5mmol/g基质。
10.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物亲和基质，其中每一配体的氨基酸分子数目为2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16，优选地为4-8。
11.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物亲和基质，其中氨基酸为精氨酸，并且精氨酸的量或浓度≤3mmol/g基质。
12.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物亲和基质，其中所述至少一种官能团为氨基或取代的氨基、羧基、羟基、硫醇基、胍基或它们的组合，优选地为氨基或胍基。
13.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物亲和基质，其中所述配体具有如下式所示的树状或梳状结构：
具有通式I即-X1 n-Ym[X2 i-Z1；X3 j-Z2]1/2(m+1)的配体的例子，其中其在此处为-Lysm[Arg](m+1)，即
n＝i＝j＝0；
m＝2k-1
Z1＝Z2＝Arg；
所有的Y＝Lys；且
没有X1、X2和X3：
(k＝0)
Figure A038161420004C3
具有通式II即-(X1 n-Y1[Y2 m[X2 i-Z1；X3 j-Z2]1/2(m+1)]r-X4 p-Z3)的配体的例子，其中其在此处为-(Lys[Lysm[Arg](m+1)r-H，即
n＝i＝j＝p＝0；
m＝2k-1
Z1＝Z2＝Arg；
Z3＝H；
所有的Y＝Lys；
没有X1、X2、X3和X4：
(r＝2，k＝0)
Figure A038161420005C2
和/或包括环状结构，优选地如下式所示：
Figure A038161420007C1
(k＝1)
Figure A038161420007C2
(k＝2)
14.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物亲和基质，其中至少两个官能团的正电荷以一定的距离相互分开，所述距离由所要结合的物质的结合基元中分别带负电的基团之间的距离确定，所述带负电的基团优选地为内毒素中的磷酸基团。
15.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物亲和基质，其中间隔臂实质上疏水或亲水，并且具有用于配体的锚定部分的功能。
16.根据权利要求15的聚合物亲和基质，其中间隔臂选自式H-(OCH2CH2)n-OH的聚乙二醇或寡乙二醇，其中n代表2到250，或聚乙烯醇、聚乙烯胺、聚缩水甘油、聚乙烯亚胺或聚环氧丙烷，或为它们的衍生物。
17.根据权利要求16的聚合物亲和基质，其中间隔臂为线性和/或分支构型并且平均分子量为400-10000道尔顿的聚乙二醇(PEG)，或为其衍生物。
18.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物亲和基质，其中固体支持物由这样的材料制造，所述材料选自聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚羟基苯乙烯、从氯甲基化聚苯乙烯或聚丙烯酸酯产生的聚合物、用羟基官能化的聚甲基丙烯酸酯、羟基烷基-聚苯乙烯、羟基芳基-聚苯乙烯、羟基烷基-芳基-聚苯乙烯、多羟基烷基化聚苯乙烯、多羟基芳基化聚苯乙烯、异氰酸根合烷基-聚苯乙烯、异氰酸根合芳基-聚苯乙烯、羧基烷基-聚苯乙烯、羧基芳基-聚苯乙烯、氨基烷基-聚苯乙烯、氨基芳基-聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、交联的聚乙烯醇、纤维素、硅土、糖类、乳胶、环烯共聚物、玻璃或它们的组合，优选交联的聚苯乙烯。
19.根据权利要求18的聚合物亲和基质，其中固体支持物具有珠子、凝胶、膜、颗粒、网、织造织物和非织造织物、纤维簇、管、薄膜、薄片或它们的组合、或交联的互穿网络的形式，优选地具有聚苯乙烯-PEG珠子的形式。
20.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物基质，其中所述基质是生物相容的并且具有足以允许全血灌注的溶胀度。
21.根据权利要求20的聚合物亲和基质，其中从干燥状态到水合形式的溶胀度为约1.5-20倍，优选2-6倍。
22.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物亲和基质，其中所述基质提供了三维互补结构以结合至少一种这样的物质，所述物质选自病毒和细菌来源的组分、内毒素、外毒素、细菌DNA或片段、寡核苷酸；细胞，尤其是内皮细胞、干细胞和肿瘤细胞；血细胞，尤其是淋巴细胞、血小板、粒细胞、树突状细胞和单核细胞；朊病毒、寄生虫、真菌；超过剂量的药物、致病的食品添加剂；糖尿病、肝病、尿毒症或肾病或炎症导致的急性或慢性代谢障碍的产物、肝素、细菌和病毒、载有病原的血细胞、或者至少其部分或降解产物、DNA、磷酸盐、细胞因子、生长因素、激素、趋化因子、尿毒症性毒素、血液凝固蛋白、促凝血蛋白、炎性蛋白或促炎性蛋白、巨噬细胞移动抑制因子、可溶的或细胞表面结合蛋白、可溶的粘附分子、以及葡萄糖或其降解产物、致热原、细菌外毒素、革兰氏阳性细菌产物，优选地脂胞壁酸，尤其是细菌性致热原，优选内毒素，尤其是脂多糖(LPS)的脂质A组分。
23.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物亲和基质，其中所述基质具有约1×102到约1×106道尔顿的截留值并且结合疏水和/或亲水物质。
24.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物亲和基质，其中一种或多种物质将要从中除去或减少的液体为水性或有机溶液、体液优选血液、治疗性液体、用于生命科学应用的液体优选为生物学的、诊断的或生物技术应用中的缓冲液、输注液或透析液、从健康供体得到的血液制品比如用于输注的血浆、血小板浓缩物、红血球浓缩物、血液替代物优选地载氧体、经修饰的血红蛋白溶液和人造血红蛋白溶液、用于营养的液体和工业用途的液体。
25.根据前述权利要求中任一项所述的聚合物亲和基质，其中固体支持物为交联的聚苯乙烯，间隔臂为聚乙二醇并且每一结合单元为精氨酸。
26.用于结合液体中一种或多种物质以从该液体除去所述物质和/或减少所述液体中所述物质的量或浓度意在防止、除去或减少所述液体中组分或过程所不希望有的活化的方法，该方法包括将液体与如权利要求1-24任一项所定义的聚合物亲和基质接触，接触时间为足以减少所述物质的量或浓度和/或除去所述物质的时间期间，优选不超过24小时。
27.根据权利要求26的方法，其中时间期间为1秒到2小时。
28.根据权利要求26或27的方法，其中物质为内毒素并且液体为血液，其中内毒素被除去或减少后的量或浓度低于活化血液中组分的能力或者防止血液中组分或过程的活化。
29.产生如在权利要求1-25任一项所定义的聚合物亲和基质的方法，其包括：
a)将间隔臂连接至固体支持物以得到第一复合体和
b)将配体连接至所述第一复合体，其中所述配体含有至少一个具有至少一个官能团的结合单元，或
c)将间隔臂连接至含有至少一个具有至少一个官能团的结合单元的配体，以得到第二复合体，和
d)将固体支持物连接至所述第二复合体，或
e)将间隔臂连接至固体支持物以得到第一复合体，和
f)在结合至固体支持物的间隔臂上固相合成配体，或
g)在固体支持物上通过接枝直接由单体合成间隔臂，和
h)将含有至少一个具有至少一个官能团的结合单元的配体连接至所述第一复合体，或
i)在固体支持物上通过接枝直接从单体合成间隔臂，和
k)在结合至固体支持物的间隔臂上固相合成配体，
其中关于所要结合的物质中结合基元的三维结构、电荷和疏水/亲水区的存在的信息收集自X射线晶体学、蛋白质测序、蛋白质建模或疏水性和亲水性计算，并且使得含有结合单元的配体在电荷和/或亲水性/疏水性方面与所述物质的结合基元互补。
30.根据权利要求29的方法，其包括以下步骤：
对于a)和b)：活化固体支持物，将间隔臂分子偶联至固体支持物，合成含有结合单元的配体，和将配体定点偶联至间隔臂分子，或
对于c)和d)：合成含有结合单元的配体，将间隔臂分子偶联至配体，活化固体支持物，和将间隔臂配体复合体定点偶联至固体支持物，或，
对于e和f)：活化固体支持物，将间隔臂分子偶联至活化的固体支持物，和在该支持体的间隔臂上固相合成配体。
31.根据权利要求29的方法，其包括以下步骤：
对于a)和b)，活化间隔臂，将活化的间隔臂偶联至固体支持物，和将配体偶联至所述活化的间隔臂，或，
对于c)和d)，合成配体，活化间隔臂，将配体定点偶联至活化的间隔臂分子，和将间隔臂-配体复合体偶联至固体支持物，或者，
对于e)和f)，活化间隔臂，将活化的间隔臂偶联至固体支持物，和在结合至固体支持物的间隔臂上固相合成配体。
32.如权利要求1-25任一项所定义的聚合物亲和基质的用途，用于从液体，优选地从体液或治疗性液体，最优选地从血液或血清中，除去一种或多种物质，优选地除去内毒素，或者减少所述液体中该物质的量或浓度。
33.根据权利要求32的用途，用于产生较轻活化的血液或防止血液中组分或过程所不希望有的活化。
34.根据权利要求33的用途，用作体外血液纯化过程的一部分或作为体内植入物以接触血液或任意体液，优选地为在血管系统、血管或腹膜腔中的血液或任意体液。
35.根据权利要求34的用途，用于产生较轻活化的血液或防止血液中组分或过程所不希望有的活化。
36.用于从液体除去一种或多种物质和/或减少所述液体中所述物质的量或浓度意在防止、除去或减少所述液体中组分或过程所不希望有的活化的试剂盒，所述试剂盒包含如权利要求1-25任一项所定义的聚合物亲和基质。
37.根据权利要求36的试剂盒，其中还包含样品管和对所述液体，优选地对血液或血清进行体外和/或体内处理的设备。
38.聚合物基质的用途，用于产生从液体除去一种或多种物质和/或减少所述液体中所述物质的量或浓度的聚合物亲和基质，其中特异亲和性取决于应用于聚合物基质的配体，其中聚合物基质包括固体支持物和间隔臂，其中固体支持物由这样的材料制造，所述材料选自聚苯乙烯、聚乙烯醇、聚羟基苯乙烯、从氯甲基化聚苯乙烯或聚丙烯酸酯产生的聚合物、用羟基官能化的聚甲基丙烯酸酯、羟基烷基-聚苯乙烯、羟基芳基-聚苯乙烯、羟基烷基-芳基-聚苯乙烯、多羟基烷基化聚苯乙烯、多羟基芳基化聚苯乙烯、异氰酸根合烷基-聚苯乙烯、异氰酸根合芳基-聚苯乙烯、羧基烷基-聚苯乙烯、羧基芳基-聚苯乙烯、氨基烷基-聚苯乙烯、氨基芳基-聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯、交联的聚乙烯醇、纤维素、硅土、糖类、乳胶、环烯共聚物、玻璃或它们的组合，优选交联的聚苯乙烯，并且其中间隔臂选自式H-(OCH2CH2)n-OH的聚乙二醇或寡乙二醇，其中n代表2到250。
39.根据权利要求38的用途，其中固体支持物具有珠子、凝胶、膜、颗粒、网、织造织物和非织造织物、纤维簇、管、薄膜、薄片或它们的组合、或交联的互穿网络的形式。
40.根据权利要求38或39的用途，其中间隔臂为线性和/或分支构型并且平均分子量为400-10000道尔顿的聚乙二醇(PEG)，或为其衍生物。
41.根据权利要求38-40任一项的用途，其中聚合物基质具有足以允许血浆或全血灌注的溶胀度。
42.根据权利要求41的用途，其中从干燥状态到水合形式的溶胀度为约1.5-20倍，优选2-6倍。
43.根据权利要求38-42任一项的用途，其中聚合物基质具有凝胶型珠子的形式。
44.根据权利要求38-43任一项的用途，其中所述液体为水性或有机溶液、体液优选血液、治疗性液体、用于生命科学应用的液体优选为生物学的、诊断的或生物技术应用中的缓冲液、输注液或透析液、从健康供体得到的血液制品比如用于输注的血浆、血小板浓缩物、红血球浓缩物、血液替代物优选地载氧体、经修饰的血红蛋白溶液和人造血红蛋白溶液、用于营养的液体和工业用途。
45.根据权利要求38-44任一项的用途，其中所述聚合物基质具有约1×102到约1×106道尔顿的截留值并且结合疏水和/或亲水物质。
46.根据权利要求38-45任一项的用途，其中固体支持物为交联的聚苯乙烯，并且间隔臂为聚乙二醇。
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Open date: 20050907