CN1917836A - 螯合的反应材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供纤维状集合体用于进行位点特异化学反应。一般来说，本发明提供纤维状集合体，所述纤维状集合体包含螯合第一种反应组分的第一种纤维和螯合第二种反应组分的第二种纤维，其中当所述纤维在释放剂存在下，所述第一或第二种纤维中的至少一种释放其反应组分，并且当其中第一或第二种纤维中的至少一种释放其反应组分时，所述第一和第二种反应组分相互反应形成反应产物。本发明还提供了有关的制备方法和用途。
Description
本专利申请要求2003年4月23日提交的美国临时申请序号60/464,879的优先权。
发明领域
本发明涉及螯合反应组分的纤维状集合体。本发明进一步指向可用于传送反应组分到靶点的纤维状集合体。另外，本发明指向可用在特殊位置进行化学反应的纤维状集合体。
发明背景
众所周知有进行位点特异化学反应的需要。
位点特异化学反应可用于许多应用中，其中反应产物无法轻易地传送到靶点。这类反应产物的非限制性实施例为气相组合物。氧化氮是具体的实例。为了将气相组合物引入到靶点，可在靶点进行产生气相反应产物的反应。因此，本技术需要可传递反应组分到靶点的组合物或方法，使其相互接近以便所述反应组分能够接触并反应而因此形成反应产物。
发明概述
一般来说，本发明提供纤维状集合体，所述纤维状集合体含有螯合第一种反应组分的第一种纤维和螯合第二种反应组分的第二种纤维，当所述纤维在释放剂存在时，其中第一或第二种纤维的至少一种释放其反应组分，并且当其中第一或第二种纤维释放其反应组分时，所述第一和第二种反应组分相互反应形成反应产物。
本发明还提供制备纤维状集合体的方法，所述方法包括制备螯合第一种反应组分的第一种纤维、制备螯合第二种反应组分的第二种纤维和合并第一和第二种纤维成为纤维状集合体的步骤，当纤维暴露在释放剂中时，其中所述第一或第二种纤维的至少一种释放其螯合的反应组分，并且当第一或第二种螯合的反应组分的至少一种从各自的纤维中释放出来时，所述第一和第二种反应组分相互反应形成反应产物。
本发明还提供医学治疗方法，该方法包括用纤维状集合体治疗患者的步骤，其中所述纤维状集合体含有螯合第一种反应组分的第一种纤维；和螯合第二种反应组分的第二种纤维，当纤维暴露在释放剂中时，其中所述第一或第二种纤维中的至少一种释放其反应组分，并且当第一或第二种反应组分的至少一种从各自的纤维中释放出来时，所述第一和第二种反应组分反应形成反应产物。
本发明进一步提供制备环氧型粘合剂的方法，该方法包括将释放剂加入到含有螯合氨基甲酸酯预聚物的第一种纤维和螯合二元胺的第二种纤维的纤维状集合体中的步骤，当纤维在所述释放剂存在时，其中所述氨基甲酸酯预聚物或所述二元胺的至少一种从其纤维中释放出来，并且当所述氨基甲酸酯预聚物或所述二元胺的至少一种从各自的纤维中释放出来时，所述氨基甲酸酯预聚物和所述二元胺相互反应形成环氧型粘合剂。
本发明进一步提供纤维状集合体，所述纤维状集合体含有螯合第一种反应组分的第一种纤维，其中当所述第一种反应组分在释放剂存在时，所述第一种反应组分与该释放剂反应产生反应产物。
例证性实施方案详述
本发明通常指向与纤维有关的组合物和方法，所述纤维螯合反应组分并且当所述纤维暴露于释放剂中时随后释放该反应组分。
更具体地说本发明指向用至少一种纤维构造的组合物，所述纤维螯合反应组分并且当该纤维暴露于释放剂中时随后释放反应组分。一旦从纤维中释放，该反应组分优选与另一种反应组分反应形成反应产物，该反应产物优选适合特殊的应用。
本发明进一步指向由两种或多种纤维组成的组合物，所述纤维螯合反应组分并当其中至少一种纤维暴露于释放剂中时，释放反应组分。更具体地说，所述第一种纤维螯合并可释放第一种类型的反应组分，而所述第二种纤维螯合并可释放第二种类型的反应组分。优选当所述两种纤维暴露于释放剂中时，两种类型的反应组分从它们各自的纤维中释放出来并优选继续相互反应形成反应产物，该反应产物适合于特殊的应用。
当反应组分被机械地束缚到所述纤维内、化学地结合到所述纤维上、不然粘贴到所述纤维上或它们的联合时，该纤维螯合所述反应组分。机械地束缚在纤维内是指物理上限制或系留该反应组分在所述纤维内。而如此理解预期所述反应组分不能完全包裹在该纤维内并且部分所述反应组分可能暴露在该纤维的表面。
简单地说，如果有结合反应组分到纤维上的化学键则所述反应组分化学地结合到该纤维中。
本发明的纤维不受限于任何特有的尺寸或受限于任何制备方法。例如所述纤维并不限制于任何具体的直径、长度、旦或其它的物理特征。但优选所述纤维为纳米纤维，更优选它们为静电纺纱纳米纤维。备选的制备方法也可用于生产所述纤维—有一种这类方法通过气体喷射法(NGJ)制备纳米纤维。对本领域的普通技术人员而言NGJ方法是众所周知的。
当用纤维螯合时，螯合反应组分的有用的物理形式不受限于任何特别的形式。正相反，螯合的反应组分可为不同的物理形式。螯合的反应组分的有用的物理形式的非限制性实例为：微粒、溶解的分子、通过静电纺纱制造的纤维骨架、在纤维表面的均匀涂层、纤维条、管、充满气体的孔、充满流体的孔或化学地结合到离子交换树脂珠上的化合物或它们的联合。
当以充满流体的孔的形式螯合时，所述流体的非限制性实例为蜡、油、含低聚体的流体、低分子量液体或其联合。
可被纤维螯合的反应组分的非限制性实例包括：羧酸、抗坏血酸、亚硝酸钾、亚硝酸盐、氨基甲酸酯预聚物、二元胺和二元醇。
对可用单独的纤维螯合的反应组分的数量或浓度没有上限或下限。
对可用单独的纤维螯合的不同类型的反应组分没有限制。事实上，任何可用纤维螯合的反应组分可用于本发明。另外对可用单独的纤维螯合的不同类型的反应物的数量没有限制。在一个实施方案中，用单独的纤维螯合一种类型的反应组分。在另一个实施方案中，用单独的纤维螯合两种或多种不同的反应组分。
当暴露于受检纤维时能触发反应组分从受检纤维中释放的任何物质可用作释放剂。对可用作释放剂的物质没有限制。有用的释放剂的非限制性实例为：溶剂、信号物质、辐射、热、机械力、带电粒子、电子、磁性粒子、磁场、来自流动流体的力、流体静压、机械变形或其联合。
对可用于制备螯合反应组分或物质的纤维的方法没有限制。反应组分可在纤维制备过程期间或之后被纤维螯合。作为在纤维制备过程期间螯合反应组分的非限制性实例，一种示范性的方法在静电纺纱过程期间直接将反应组分螯合到纤维中。这可通过直接将反应组分加入到可静电纺纱的溶液中，然后用该溶液静电纺纱而实现。在静电纺纱过程中，所述反应组分螯合到纤维中。静电纺纱及其参数是众所周知的，并且本领域的普通技术人员能够通过静电纺纱方法将反应组分螯合到纤维中而不必进行不适当的实验。
反应组分在可静电纺纱的溶液中的浓度未用上限或下限限制。本领域的普通技术人员可轻易地确定有用的浓度而不必进行不必要的实验。纤维将要螯合的反应组分的所要求的浓度将帮助确定在可静电纺纱的溶液中所需的反应组分的浓度。所述可静电纺纱的溶液浓度可轻易地确定。
在另一个实施方案中，在用纳米纤维气体喷射法(NGJ)制备纤维期间将反应组分螯合到纤维中。这可通过将反应组分加入到在NGJ方法中使用的流体混合物中来实现。NGJ方法是众所周知的，并且本领域的普通技术人员将能制备含有螯合的反应组分的NGJ纤维而不必进行不必要的实验。
NGJ流体混合物中的反应组分的浓度未用上限或下限限制。
本领域的普通技术人员可轻易地确定有用的浓度而不必进行不适当的实验。纤维将要螯合的反应组分的所要求的浓度将帮助确定在NGJ流体混合物中所需的反应组分的浓度。可轻易地确定所述NGJ流体混合物浓度。
本发明的纤维状集合体一般具有至少两种不同的螯合反应组分的纤维。更具体地说，第一种纤维螯合并可释放至少第一种类型的反应组分，而第二种纤维螯合并可释放至少第二种类型的反应组分。当两种纤维暴露于释放剂中时，第一种和第二种类型的反应组分皆从它们各自的纤维中释放出来并优选相互反应。因此该纤维状集合体适合于传递化学反应组分到靶点。另外通过纤维暴露于释放剂中的时间调节纤维中反应物的释放。
在纤维状集合体的一个实施方案中，优选安置所述第一种和第二种不同的纤维使它们相互靠近以便当纤维释放它们的反应组分时，所述反应组分可相互反应。为了安置至少两种不同的纤维相互靠近，优选将所述纤维编织在一起或至少将它们放置为在每种纤维的至少一个位置上相互接触。不限制可用于本发明的不同的纤维结构。安置所述纤维使它们相互接近的优选的实施方案的非限制性实例为使第一种纤维的非织造垫与第二种纤维的非织造垫接触。更优选使两种非织造垫相互接触并重叠。
在另一个实施方案中，纤维状集合体至少含有螯合第一种反应组分的第一种纤维。并且当所述第一种反应组分在释放剂存在时，第一种反应组分与该释放剂反应生成反应产物。该释放剂也可用于使第一种反应组分从所述第一种纤维中释放出来的目的。在此具体的实施方案中，不要求第二种纤维作为纤维状集合体的一部分，并且化学反应发生在释放剂和第一种反应组分之间。另外，在该实施方案中，可完全从第一种反应组分制造所述纤维。
纤维状集合体可用于传递反应组分到靶点而因此并不限制如何使用所述集合体。纤维状集合体的优选用途为释放氧化氮的医用绷带，用于处理皮肤创伤和其它损害(如疣)。在另一个实施方案中，所述纤维状集合体用于制造环氧型粘合剂。
为了论证本发明的实践而准备和测试了以下实施例。然而，所述实施例不应被看作是对本发明范围的限制。权利要求用于定义本发明。
实施例
具体实施例
纳米纤维集合体含有至少两种类型的纤维，每种纤维螯合反应组分。在该实施例中，纤维一含有抗坏血酸；纤维二含有亚硝酸钾。抗坏血酸和亚硝酸钾在静电纺纱前可溶解于或不可溶解于所述聚合物溶液中。纤维聚合物可溶解于或不可溶解于水中。当前述形成的纤维层暴露于湿气中时，释放成分得到抗坏血酸和NO2 -，其反应形成氧化氮(NO)。或者，硝酸盐和/或抗坏血酸可被固定，例如通过吸附在离子交换树脂珠上固定，然后加入到聚合物纤维或纳米纤维中。因此当暴露于湿气中时，一种或多种珠结合的反应化合物将不会从所述纤维中浸出，而是仅在珠子上的原位置反应。例如抗坏血酸可加入到第一种纳米纤维中而离子交换树脂珠结合的亚硝酸盐可加入到第二种纳米纤维中。在湿气不存在的情况下两种组分都不会从所述纤维中浸出。然而，当暴露于第一种纤维的聚合物的溶剂中或另一种允许抗坏血酸从所述第一种纤维中释放的化合物中时，抗坏血酸将被释放并与结合的亚硝酸盐反应，释放氧化氮。也可并入纤维居间层以调节抗坏血酸迁移到含亚硝酸盐的纤维中。
A＝抗坏血酸
B＝K+NO2 -(亚硝酸根)
在另一个实施例中，一种类型的纤维含有氨基甲酸酯预聚物，而第二种纤维含有如下图所示的交联剂：
U＝氨基甲酸酯预聚物(HypolTM)
DA＝二元胺(交联剂)
在纳米纤维溶解或溶胀于溶剂中之前没有反应发生。
上述的纤维状集合体预计可用于释放氧化氮的医用绷带治疗皮肤创伤和其它损害(如疣)。本方法也可用于其它需要螯合反应组分的领域(如制造环氧型粘合剂)。
各种未背离本发明的范围和精神的修改和改变对本领域技术人员是显而易见的。本发明并不限于此处阐述的例证性实施方案。
Claims (48)
1.一种纤维状集合体，所述纤维状集合体含有：
螯合第一种反应组分的第一种纤维；和
螯合第二种反应组分的第二种纤维，
当所述纤维在释放剂存在时，其中所述第一或第二种纤维中的至少一种释放其反应组分，并且
当其中第一或第二种纤维的至少一种释放其反应组分时，所述第一和第二种反应组分相互反应形成反应产物。
2.权利要求1的纤维状集合体，其中第一种或第二种纤维的至少一种为聚合体。
3.权利要求1的纤维状集合体，其中第一种或第二种纤维的至少一种为纳米纤维。
4.权利要求1的纤维状集合体，其中第一种或第二种纤维的至少一种为通过静电纺纱或气体喷射法制备的纳米纤维。
5.权利要求1的纤维状集合体，其中第一种或第二种反应组分的至少一种为微粒、溶解的分子、通过静电纺纱制造的纤维骨架、均匀涂层、纤维条、管、充满气体的孔、充满流体的孔或结合到离子交换树脂珠上。
6.权利要求1的纤维状集合体，其中所述第一种反应组分和第二种反应组分的反应产物为氧化氮。
7.权利要求1的纤维状集合体，其中所述第一种反应组分为羧酸，所述第二种反应组分为亚硝酸盐。
8.权利要求1的纤维状集合体，其中所述第一种反应组分为氨基甲酸酯预聚物，第二种反应组分为二元胺或二元醇。
9.权利要求1的纤维状集合体，其中所述第一种或第二种反应组分的至少一种结合到离子交换树脂珠上。
10.权利要求1的纤维状集合体，其中所述释放剂为溶剂、信号物质、辐射、热、机械力、带电粒子、电子、磁性粒子、磁场、来自流动流体的力、流体静压、机械变形或其联合。
11.权利要求1的纤维状集合体，其中所述释放剂为溶剂。
12.权利要求1的纤维状集合体，其中所述第一种或第二种纤维的至少一种在所述释放剂的存在下溶解或溶胀。
13.权利要求5的纤维状集合体，其中所述流体为蜡、油、含低聚物的流体、低分子量液体或其联合。
14.权利要求7的纤维状集合体，其中所述羧酸为抗坏血酸。
15.一种制备纤维状集合体的方法，所述方法包括以下步骤：
制备螯合第一种反应组分的第一种纤维；
制备螯合第二种反应组分的第二种纤维；和
合并第一种和第二种纤维成为纤维状集合体，
当所述纤维暴露于释放剂中时，其中所述第一或第二种纤维中的至少一种释放其螯合的反应组分，并且
当其中第一或第二种螯合的反应组分中的至少一种从各自的纤维中释放出来时，所述第一和第二种反应组分相互反应形成反应产物。
16.权利要求15的方法，其中所述制备第一种纤维的步骤或制备第二种纤维的步骤至少可通过采用静电纺纱或气体喷射法进行。
17.权利要求15的方法，其中所述第一种纤维通过静电纺纱含有第一种聚合物和第一种反应组分的第一种可静电纺纱的溶液进行制备；而
所述第二种纤维通过静电纺纱含有第二种聚合物和第二种反应组分的第二种可静电纺纱的溶液进行制备，
其中所述第二种反应组分可与所述第一种反应组分反应。
18.权利要求15的方法，其中所述第一种反应组分与所述第二种反应组分的反应产物为氧化氮。
19.权利要求15的方法，其中所述第一种反应组分为羧酸，所述第二种反应组分为亚硝酸盐。
20.权利要求15的方法，其中所述第一种反应组分为氨基甲酸酯预聚物，所述第二种反应组分为二元胺或二元醇。
21.权利要求15的方法，其中所述第一种或第二种反应组分中的至少一种结合到离子交换树脂珠上。
22.权利要求15的方法，其中所述第一种或第二种反应组分中的至少一种为微粒、溶解的分子、通过静电纺纱制造的纤维骨架、均匀涂层、纤维条、管、充满气体的孔、充满流体的孔或结合到离子交换树脂珠上。
23.权利要求17的方法，其中静电纺纱所述第一种可静电纺纱的溶液产生螯合第一种反应组分的第一种纤维，而其中静电纺纱所述第二种可静电纺纱的溶液产生螯合第二种反应组分的第二种纤维。
24.权利要求19的方法，其中所述羧酸为抗坏血酸。
25.权利要求22的方法，其中所述流体为蜡、油、含低聚物的流体、低分子量液体或其联合。
26.一种医学治疗方法，所述方法包括以下步骤：
用纤维状集合体治疗患者，其中所述纤维状集合体含有
螯合第一种反应组分的第一种纤维；和
螯合第二种反应组分的第二种纤维，
当所述纤维暴露于释放剂中时，其中所述第一或第二种纤维中的至少一种释放其反应组分，并且
当第一或第二种反应组分中的至少一种从各自的纤维中释放出来时，所述第一和第二种反应组分反应形成反应产物。
27.权利要求26的方法，其中所述第一种反应组分和第二种反应组分的反应产物为氧化氮。
28.权利要求26的方法，其中所述第一种反应组分为羧酸，所述第二种反应组分为亚硝酸盐。
29.权利要求26的方法，其中所述释放剂为溶剂、信号物质、辐射、热、机械力、带电粒子、电子、磁性粒子、磁场、来自流动流体的力、流体静压、机械变形或其联合。
30.权利要求26的方法，其中所述第一或第二种纤维中的至少一种为纳米纤维。
31.权利要求26的方法，其中所述第一或第二种纤维中的至少一种为通过静电纺纱或气体喷射法制备的纳米纤维。
32.权利要求28的方法，其中所述羧酸为抗坏血酸。
33.一种制备环氧型粘合剂的方法，所述方法包括以下步骤：
将释放剂加入到含有螯合氨基甲酸酯预聚物的第一种纤维和螯合二元胺的第二种纤维的纤维状集合体中，当所述纤维在所述释放剂存在时，其中所述氨基甲酸酯预聚物或所述二元胺中的至少一种从其纤维中释放出来，并且
当所述氨基甲酸酯预聚物或所述二元胺中的至少一种从各自的纤维中释放出来时，所述氨基甲酸酯预聚物和所述二元胺相互反应形成环氧型粘合剂。
34.权利要求33的方法，其中所述释放剂为水。
35.一种纤维状集合体，所述纤维状集合体包含：
螯合第一种反应组分的第一种纤维，
其中当所述第一种反应组分在释放剂存在时，所述第一种反应组分与所述释放剂反应生成反应产物。
36.权利要求35的纤维状集合体，其中所述第一种纤维为聚合体。
37.权利要求35的纤维状集合体，其中所述第一种纤维为纳米纤维。
38.权利要求35的纤维状集合体，其中所述第一种纤维为通过静电纺纱或气体喷射法制备的纳米纤维。
39.权利要求35的纤维状集合体，其中至少所述第一种反应组分为微粒、溶解的分子、通过静电纺纱制造的纤维骨架、均匀涂层、纤维条、管、充满气体的孔、充满流体的孔或结合到离子交换树脂珠上。
40.权利要求35的纤维状集合体，其中所述第一种反应组分和释放剂的反应产物为氧化氮。
41.权利要求35的纤维状集合体，其中所述第一种反应组分为羧酸或亚硝酸盐。
42.权利要求35的纤维状集合体，其中所述第一种反应组分为氨基甲酸酯预聚物、二元胺或二元醇。
43.权利要求35的纤维状集合体，其中至少所述第一种反应组分结合到离子交换树脂珠上。
44.权利要求35的纤维状集合体，其中所述释放剂为溶剂、信号物质、辐射、热、机械力、带电粒子、电子、磁性粒子、磁场、来自流动流体的力、流体静压、机械变形或其联合。
45.权利要求35的纤维状集合体，其中所述释放剂为溶剂。
46.权利要求35的纤维状集合体，其中所述第一种纤维在所述释放剂的存在下溶解或溶胀。
47.权利要求39的纤维状集合体，其中所述流体为蜡、油、含低聚物的流体、低分子量液体或其联合。
48.权利要求41的纤维状集合体，其中所述羧酸为抗坏血酸。
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