TWI331614B

TWI331614B - Biodegradable polyurethane/urea compositions

Info

Publication number: TWI331614B
Application number: TW092120077A
Authority: TW
Inventors: Adhikari Raju; A Gunatillake Pathiraja
Original assignee: Polynovo Biomaterials Pty Ltd
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2010-10-11
Also published as: US8529880B2; EP1572339B1; EP1572339A4; EP1572339A2; US20130150964A1; US20130121969A1; US8628761B2; WO2004009227A2; TW200403268A; AU2002950340A0; JP2006510747A; US20140099277A1; EP3042920A1; CN1774460B; JP4871509B2; CN1774460A; WO2004009227A3; US20050238683A1; US8343472B2; US9084827B2

Description

1331614 玖、發明說明：， ί：發明所之技術領域3 發明領域

本發明關於生物相容的、生物可降解的聚合組成物， 5 其係能於體内（in-vivo)固化而有低熱生成，以形成適合使用於組織工程應用（諸如：骨頭與軟骨修復）之骨架。該聚合物係所欲地可流動的且可注射的且可支持活的生物性組份以助於療癒過程。其等可被於體外（ex-vivo)固化以用於侵犯性外科修復方法，或任擇地被利用於相對地非侵犯性 10 外科修復方法，諸如藉由關節鏡。本發明亦關於有用於聚合組成物的製備之預聚物（prepolymer)，以及使用本發明聚合物來治療受損害的組織之方法。 C先前技】發明背景 15 生物可降解的合成聚合物在多種生物性應用（包括骨

頭與軟骨修復）中提供數個優於其他材料之優點。例如，有關於組織工程中骨架的發展，關鍵的優點包括裁剪機械 (tailor mechanical)性質與降解動力學以適於多種應用之能力。合成聚合物係亦引人注目於組織工程應用，因為其等 2〇可被製造成多種有所欲的孔狀形態特徵之形狀而有益於組織之生長。並且，聚合物可被設計成有化學官能基，該化學s能基，例如，可誘發生長中的組織，或被用來使該聚合物適於有疑問的應用。經研究之廣大的主要生物可降解的聚合物屬於聚酯 5 1331614 族。這些之中，聚（氫氧基酸）諸如：聚（甘醇酸）、聚（乳酸）以及一類其等之共聚合物已實際地被組成大量之生物可降解聚酯的建構材料，且在許多臨床應用中已長久被使用作為生物可降解的材料I-3。這些應用之中，聚（甘 5醇酸）乳®*)以及其等之共聚合物、聚-p-二氧環己酮 (dioxanone)、聚三曱烯碳酸酯與甘醇酸的共聚合物已被廣泛地使用。主要的應用包括：可吸收的縫合線、藥物傳遞系統以及整形外科固定裝置，諸如：針、桿及螺絲釘μ。該合成的聚合物族之中’該等聚醋已引人注目於此等應 10用，因為其等易藉由酯鍵結之水解而降解，某些情況中降解的產物係由代謝途徑吸收以及有潛力於裁剪其結構以改變降解速率。近來對發現組織工程化的溶液來修復因傷害/疾病而損傷的組織及器官之參與，已使符合數種嚴苛需求之新賴 15可降解式聚合物有重要的發展。這些需求涉及從該聚合物骨架於組織生長期間提供機械支持的能力以及逐漸地降解成生物相容的產物，至更多嚴苛需求諸如：納入細胞、生長因子等等以及提供細胞傳導及誘導環境。許多目前可取得的可降解聚合物無法符合所有的這些需求。並且，可原 20 位聚合的（in-situ polymerizable)組成物，其為一可注射的液 /糊形式而能作為細胞傳遞系統，在組織工程應用中更加地引人注目。骨架由合成的與天然的聚合物，以及已被廣泛研究用於整形外科修復之陶瓷所作成。此製程具有優點諸如：生 6 丄 M1614 成所欲的孔結構之能力以及使大小、形狀及機械性質配合 ♦ 以適於多種應用之能力。然而，使這些骨架定型以符合有複雜的幾何形之空穴或缺損、使這些骨架接合至骨組織，以及納入細胞與生長因子，以及開刀手術之需求係習知骨 5架材料之使用的某些主要缺點。被使用來製造用於生長細胞的骨架之合成的聚合物屬於聚（s旨族）。例如，聚（甘醇酸）、聚（乳酸），其等係最普遍被使用之聚合物，因為其等在水解條件下相當容易降解且該降解產物係身體可吸收的。然而，這些聚合物具有 10許多缺點，包括：機械性質快速流失、難以加工，以及降解產物的酸性造成組織壞死。發展一可降解的聚合組成物，其係理想地可流動且能被注射以充填一缺損或空穴，具有眾多優點。一主要優點係在組織工程應用中可能由關節鏡投予—膠以避免許 15多情況之手術。此一聚合物亦具有充填複雜的幾何形之空穴、提供好的接合至骨組織之優點。細胞、生長因子之納入以及其他支持細胞生長的組份亦能被納入一膠中。此等聚合物系統亦具有被配製而於固化時產生孔狀結構之潛能，以促進生長及增殖期間養份流至細胞。更進一步此 20系統可能有用於預製造有複雜形狀之骨架，該骨架具有適當的孔狀結構且有已被納入之生物組份。以陶究及合成的聚合物為主之可注射的聚合組成物已被報告。陶究材料，諸如填酸解泥，具有代謝非常緩慢之缺點，其於組織工程應用會導致植入物之處的組織再生 7 1331614 減緩’且具有不好的機械性f6。為了克服部份這些問題，以聚（肝）及聚(反丁稀二酸丙醋）為主之可注射的聚合組成物已被報告。-般被使用的方法包括：於主幹（backb〇ne) 中有可水解的官能基之可聚合的前驅物之製備以及使用化 5學或光起始反應藉自由基手段來固化。例如缝⑽以及其工作夥伴已發展出以聚（反丁烯二酸丙酯）為主之可注射的系統，其藉由納入礦物性填充物以改良機械強度。相似地，光-可交聯的聚（酐）也已被發展用於整形外科應用，特定地專注於達致高機械強度。該等經發展的系統係以二 10甲基丙烯酸酐為主9。兩種系統皆需要高位準的起始劑與促進劑來達致短的固化時間。這些聚合組成物一般地具有差的抗壓強度且通常需要納入填充劑以改善機械強度。光_可固化的系統亦具有不完全固化之缺陷，尤其是厚的樣品因為其光穿透度差。並且，該上述聚合物系統具有關於用於 15不同應用之裁剪性質的可取得選擇之限制。過去三十年以來聚氨基甲酸酯已被廣泛地使用於生物醫學之應用’因為其等有極優的機械性質以及廣大的化學通用性（chemical versatility)。多年的研究結果使生物穩定性的聚氨基甲酸酯之發展有用於一類長期的醫學植入物10。 20 某些研究小組已報告出以一類聚酯多元醇（polyester polyols)為主之生物可降解的聚氨基甲酸酯的製備法及性質。Bruin等人11報告生物可降解的聚（酯-氨基甲酸）彈性體網絡之合成’其藉由使星狀分支的L-乳酸交酯及乙交酯-ε-己内酯共聚合物與2,6-二異氰酸己酸乙酯（LDI)交聯。 8 1331614

Saad以及共事者丨2·13報告生物以聚（3-羥基丁酸）與有脂肪族二異氰酸鹽之聚（己内酯-共-二乙二醇）多元醇為主之可降解的、彈性的以及高孔性的骨架。Bennett等人丨4揭示有用於手術裝置之聚合物，以軟段形成單體之星狀聚合物為 5 主’其可被與二異氰酸鹽交聯》

Zang等人15已描述以離胺酸二異氰酸鹽、甘油及水為主之生物可降解的海綿狀聚氨基甲酸酯，基於活體外測試結果其可能有用於生物醫學應用。Story等人丨6·丨9報告以[· 離胺酸二異氰酸鹽與D，L-乳酸交酯及乙交酯己内醋核心 10 •與共聚型聚酯三醇及三亞曱基碳酸酯同型聚酯與共聚型聚酯來形成可水解的聚（酯網絡）之製備。這些研究中經官能基的聚酯三醇係被與二異氰酸鹽反應（諸如：L·離胺酸二異氰酸鹽以及曱苯二異氰酸鹽）而形成聚氨基甲酸酯網絡。同樣地’ Bruin等人20已報告用以製造2-層人造皮膚 15 之以LDI與聚（乙交醋-共_ε_己内醋）為主之生物可降解的聚氨基甲酸酯網絡。

Spaans等人21·23揭露來自有二異氰酸鹽終端的聚酯網絡之生物醫學性聚氨基甲酸酯-醯胺，其藉由使雙羰基酸或羥基羰基酸在氣化鈉晶體存在下反應以生成巨孔狀結構而 20 適於修復半月板損傷。相似地，van Tienen等人24報告以乙交酯-ε-己内酯/L-乳酸交酯為主之聚氨基甲酸酯網絡，被製造成孔狀骨架有用於修復膝半月板缺損。

Woodhouse等人25揭示一生物可降解的聚氨基甲酸酯材料’其具有一主幹含有至少一胺基酸族適於傷口敷料。 9 1331614 儘官文獻中有廣泛的可降解的聚氨基甲酸酯之報告’ 但相對地很少研究關於可降解的聚氨基曱酸酯結構地被裁剪成生物可降解的以用於組織工程之發展。就合成的聚合物一類而言，聚氨基甲酸酯提供許多機會來裁剪材料使其 5有適於軟組織與硬組織工程應用之性質與化學組成物。一些研究淪文描述具有可降解的聚酯軟段之聚氨基甲酸酯以及製造能支持細胞生長的孔狀骨架之方法。然而，沒有報告關於以可降解的聚氨基甲酸酯為主且所欲地可注射的聚合物系統’該聚合物系統能納入細胞、生長因子及其他亦 10支持細胞生長之組份，或在固化時此聚合物組成物有低的熱生成以減少細胞壞死。依據地’本發明的一個目的係提供生物可降解的、生物相容的聚合物，其在製備與使用期間能支持有生命的或無生命的生物性添加物’並且其係可流動的，且較佳地可 15 注射的。另一個目的為提供預聚物組成物，其可在體外或體内被與可降解的寡聚物一起固化而形成生物相容的、生物可降解的聚合物，有用於組織工程之骨架。這些經製備的聚合物將所欲地能納入生物性組份，諸如.細胞、生長因子、以及其他組份如：羥基破灰石 20 (hydroxyaPatite)、磷酸鈣奈米顆粒以及其他顆粒，且能在體外或體内被固化以形成固態、孔狀骨架而用於生物醫學的應用》 C發明内容3 發明概要 10 1331614 在此提供有星狀、樹狀聚合物（dendrimer)或高分枝狀可流動的預聚物組成物，其包含異氰酸鹽及低分子量多官能性核心分子之反應產物，該核心分子具有至少二個官能基且較佳地三個或更多官能基可與該異氰酸鹽反應以形成 5 氨基甲酸酯或脲基。此篇說明書中’ ”核心分子’’ 一詞應被視為一分子其具有至少二個官能基，且較佳地三個或更多官能基可與該異氰酸鹽反應以形成氨基甲酸酯或脲基。核心分子的實例包括但不限於：二元醇、三元醇以及 10 多元醇，諸如醣分子。較佳地該核心分子具有一分子量為400或更低。適於本發明的可流動性預聚物之製備的異氰酸鹽係選自於由下列所構成之組群：可選擇地經取代之脂肪族、芳香族以及受阻的（hindered)異氰酸鹽。較佳地該脂肪族異 15 氰酸鹽係分子形狀不對稱者’因為如此，所以固化速率以及預聚物組成物的硬化可被調整。這些預聚物組成物，當被引入至有可降解的臂之官能性寡聚物’可在體内或體外反應以形成扎狀或非孔狀交聯的聚合物其可被使用作為組織工程骨架。 2〇依據本發明，一”官能性寡聚物”係一線狀、星狀、樹狀聚合物或高分枝狀寡聚物。此篇說明書中，當，，包含，，一詞被使用時被視為用以指出經載述的特徵、整體、步驟或組份之存在，但不排除一或更多其他特徵、整體、步驟、組份或組群之存在或加入β 11 驚苛地發現，依據本發明之預聚物組成物具有一黏度使其可被利用於一可流動的形式，且與一交聯劑組合用以延遲或減緩固化，因此使其等特別地適於生物性應用包括組織工程以及修復。該預聚物組成物可經滅菌而對其等之 5物理及化學特性無危害，較佳地使用珈瑪射線以確保無菌性。較佳地製備之該預聚物組成物的黏度在室溫下係約 15,000-200,000 cSt ° 較佳地該預聚物組成物可納入生物性及無機的組份， 10該組份係被選擇用以幫助其等於體内之組織修復能力，或創造從該預聚物組成物製備的聚合物組成物之生物相容的、生物可降解的某些物理特性。這些生物性以及無機的組份較佳地係選自於由下列所構成之組群：細胞、祖原細胞、生長因子、其他用以支持細胞生長的組份、罐酸弼、 15 經基鱗灰石、奈米顆粒狀填酸三努以及經基碟灰石型填充劑、黏著劑包括：纖維蛋白、膠原蛋白以及轉麩氨酶系統、界面活性劑包括：矽氧烷界面活性劑、生孔原（porogen)包括：石夕顆粒、石夕粉末、可被用於播植細胞於預聚物組成物中之空心纖維，以及其他生孔原包括，例如，明膠珠（gelatin 20 bead)。該等生物性及無機組份的含量可依需求存在，特別是該活的添加劑，諸如：細胞以及祖原細胞。高達至少2〇〇/0 w/w的含量是可接受的。須注意的是一溶劑係不是必要於使該預聚物組成物維持一適於應用之黏度，其中流動性以及，較佳的，可注射 12 性係所欲的。對於生物性應用這是特別地重要，因為許多心劑係非生物相容的且，事實上，對於細胞的承受性可能是有毒的。本發月也提供一生物可降解的、生物相容的聚氨基甲 5酸醋/脲聚合物組成物，其包含依據本發明所製備之預聚物〃線狀星狀祕狀聚合物或高分枝的軟段形成之具有可降解臂的官能基寡聚物的反應產物。依據本發明，“可降解臂”係可為與該預聚物組成物交聯之S能性寡聚物的部份之任何分子基團，分子基團的結 1〇構較佳地係生物相容的且該生物可降解的、生物相容的聚氨基曱酸酯/脲聚合物組成物於體内降解後係生物可吸收的。該等生物相容的、生物可降解的聚氨基甲酸酯/脲聚合物組成物較佳地係可流動的，更佳地係可注射的且固化時 15放熱低，使其等特別適於支持活的生物性組份。其等也可在體外被固化且之後再使用侵犯性醫學程序植入，或在藉由非侵犯性醫學方法（如，關節鏡）載入後於體内固化。當固化後，本發明的該聚氨基甲酸酯/脲聚合物組成物形成一生物可降解的、生物相容的骨架，該骨架可為孔狀且含 20有乂互穿插的聚合物網絡，使其能含入生物性組份諸如：細胞、祖原細胞、生長因子以及其他用以支持細胞生長的組伤。藉由適當地選擇該預聚物的組份以及該官能性寡聚物，該生物相容的、生物可降解的聚氨基甲酸酯/脲聚合物組成物之固化時間可被依據其等的應用而變化。依據本發 13 1331614 明此方面的該聚合物組成物之後被稱為，，生物相容的、生物可降解的聚氨基f酸酯/脲組成物”。本發明亦提供一生物可降解的、生物相容的聚合骨架，其包含一依據本發明之固化的生物相容的、生物可降 5 解的聚氨基甲酸酯/脲組成物。較佳地依據本發明此方面的該固化的骨架具有一抗麼強度為0.05 — 80Mpa範圍之内。該骨架的抗壓強度將會依據其孔性與該被添加的生物性組份而變化。

較佳地該骨架具有大小範圍為150— 300微米之孔。更 10 佳地這些孔係由空心纖維形成，該等纖維係在該預聚物組成物生產時被納入。

更加地該孔狀骨架係經播植有活的生物性組份，該等生物性組份係被選擇來幫助欲被治療的患者之組織修復過程。該等被選擇的生物性組份可為細胞、祖原細胞、生長 15 因子以及其他用以支持細胞生長的組份。合適的細胞可包括造骨母細胞、軟骨細胞、纖維母細胞或其他前驅細胞。本發明的另一方面，提供一用以製備一生物相容的、生物可降解的聚氨基甲酸酯/脲組成物之方法，其包含：將一異氮酸鹽與一核心分子之反應，該核心分子具有 20 至少二個官能基且較佳地三個或更多官能基在適當條件下可與該異氰酸鹽反應以形成氨基甲酸酯或脲基，而形成一有可流動的黏度之預聚物；以及將該預聚物與一星狀軟段反應，該星狀軟段形成有可降解臂之官能性寡聚物，以及任擇地於適量的水及催化劑 14 條件下，使得該反應蕰度不會超過90t，較佳地不會超過 60°C且更佳地4〇。(：。較佳地該預聚物形成之黏度於室溫下係丨5 〇〇〇 — 200,000 cSt ° 5 較佳地，該方法更包含一步驟1添加生物性及無機的添加劑’其係選自於由下列所構成之組群：細胞、祖原細胞、生長因子、其他用以支持細胞生長的組份、磷酸鈣、經基磷灰石、奈米顆粒狀磷酸三鈣以及羥基磷灰石型填充劑、黏著劑包括：纖維蛋白、膠原蛋白以及轉麵氨酶系統、 10 界面活性劑包括：矽氧烷界面活性劑、矽顆粒、矽粉末、畴類、氣化鈉類之鹽' 可被用於播植細胞於預聚物組成物中之空心纖維’以及其他生孔原包括，例如，明膠珠。更佳地此步驟係在該預聚物組成物形成時被進行。較佳地該方法更包含一步驟：將該預聚物與高分子量 15的可降解聚合物反應。該高分子量的可降解聚合物可選自於由下列所構成之組群：PLGA、PLLA以及聚（酐）且作為助於孔之交互穿插網絡的建立。本發明的另一方面，提供一生物可降解的、生物相容的聚氨基甲酸酯/脲組成物，其係藉由下述而製備： 20 將一異氰酸鹽與一核心分子之反應，該核心分子具有至少二個官能基且較佳地三個或更多官能基在適當條件下可與該異氰酸鹽反應以形成氨基甲酸酯或脲基，而形成— 有可流動的黏度之預聚物；以及將該預聚物與一星狀軟段反應，該星狀軟段形成有可 15 1331614 降解臂之官能性寡聚物’以及任擇地於適量的水及催化劑條件下，使得該反應溫度不會超過9 0 °C，較佳地不會超過 60°C且更佳地40°C。較佳地由此所形成之生物相容的、生物可降解的聚氨 5 基甲酸酯/脈組成物係可用於作為組織工程骨架。較佳地該預聚物形成之黏度於室溫下係15,〇〇〇 _ 200,000 cSt。由此所形成之生物相容的、生物可降解的聚氨基曱酸酯/脲組成物較佳的係孔狀。 10 較佳地，該生物相容的、生物可降解的聚氨基甲酸酯/ 脲組成物更包含生物性添加劑，其係選自於由下列所構成之組群：細胞、祖原細胞、生長因子、其他用以支持細胞生長的組份、磷酸鈣、羥基磷灰石、奈米顆粒狀磷酸三鈣以及羥基填灰石型填充劑、黏著劑包括：纖維蛋白、膠原 15 蛋白以及轉麵氨酶系統、界面活性劑包括：矽氧烷界面活性劑、梦顆粒、>5夕粉末、醣類、氣化納類之鹽、可被用於播植細胞於預聚物組成物中之空心纖維，以及其他生孔原包括’例如，明膠。更佳地此步驟係在該預聚物組成物形成時被進行。 20 在本發明的這些具體例中’驚訝地發現，雖然習知技藝方法中—硬段聚合物係被導入一第二聚合反應步驟但依據本發明，於第二聚合反應步驟或交聯步驟中該軟段之使用導致該第二步驟中低的收縮（shrinkage)，其係導因於需要較少化學鍵來產生一交聯的聚合物網絡之事實。這是非 16 常有用於生物性應用.，例如其中介於一骨絡腔與一暫時性聚合彌補物間的緊密配合係重要的。依據本發明硬段聚合物係一使共聚物含受其物理強度者，該物理強度通常起源自一共同型樣單體的規則區 5 位之排列或形成。依據本發明一”軟段，，聚合物係典型地由非晶型多元醇形成，該非晶型多元醇的分子量高於形成硬段之化合物者，且不易形成規則區位。本發明的另一具體中提供一種於一需要此種治療之病 10患中治療受損的骨頭或軟骨之方法，該方法包含··投予該病患一本發明之生物相容的、生物可降解的聚氨基曱酸酯/ 脈組成物’該投予係藉由植入該生物相容的、生物可降解的聚氨基甲酸酯/脲組成物之固化型於體外所形成之一骨架而進行’或藉由該未固化型聚合物之注射而於餿内固化 15 且形成骨架。該組成物較佳地可包括生物性添加劑，諸如：細胞 '祖原細胞、或其他適合的物質，以幫助受損的骨頭或軟骨之修復。被使用的生物性添加計較佳地包括：造骨母細胞、軟骨細胞、纖維母細胞、纖維蛋白、膠原蛋白以及轉麩氨酶系統以及相似者。 20 本發明亦提供本發明之生物相容的、生物可降解的聚氨基甲酸酯/脈組成物之使用，其作為一組織工程骨架用以幫助組織工程應用，諸如：骨頭及軟骨修復。該生物相容的、生物可降解的聚氨基甲酸酯/脲組成物也可被使用於諸如描述於WO 02/062357 (CSIRO以及工業 17 1331614 技術研究機構）之方法，其内容係被納入於此作為交叉參考。本發明的其他具體例從隨後的本發明多種方面之詳細說明將會明顯。 5 圖式簡單說明第1圖顯示水、乳糖以及三甘醇對本發明固化的聚合物骨架的抗壓強度之效應。第2圖顯示一本發明之孔狀聚合物骨架的一sem相片。第3圖顯示不同可降解的官能性寡聚物對本發明固化 10的聚合物骨架的平均孔性之效應。第4圖顯示納入高分子量可降解的聚合物以及填充劑對本發明固化的聚合物骨架之孔大小與分佈之效應。第5圖顯示納入填充劑對本發明固化的聚合物骨架之孔大小與分佈之效應。 15 第6圖顯示納入填充劑對本發明固化的聚合物骨架之機械性質之效應。第7圖顯示納入空心纖維之本發明固化的聚合物骨架的孔性。第8圖顯示水解性降解對本發明多種固化的聚合物骨 20 架的效應。第9圖顯示水解性降解對以經磷化膽鹼改質的聚己内酯二醇為主之本發明多種固化的聚合物骨架的效應。第10圖顯示氧化性降解對本發明一類固化的聚合物骨架的效應。 18 第ii圖顯示一依楗實例li而製備之固化的聚合物骨架的一 SEM相片。第圖顯示依據實例15之聚合物在23°C時黏度與固化時間之變化。 5 第13圖顯示依據實例16在聚合物固化/膠化期間之溫度上升。第14圖呈現一 6星期培養物之蘇木精與伊紅染色，其顯示在聚合物骨架中於空心纖維内之存活的幹細胞（紫色）以及新的基質（粉紅色），依據實例3 i。 10 第15圖呈現依據實例3 1之一 6星期的人類間質幹細胞培養物，該人類間質幹細胞係生長在聚合物骨架的空心纖維中且經補充有分化培養液以促使造骨母細胞分化。樣品係經vonKossa染色以顯示骨頭礦化作用（棕/黑染色）。第16圖呈現依據實例32之一 4星期培養物之蘇木精與 15 伊紅染色’其顯示在聚合物骨架中於可吸收的明膠珠内存活的軟骨細胞叢。第17圖呈現依據實例3 2之一 9星期培養物之阿利斯藍 (Alican blue)染色，其顯示在聚合物骨架中於可吸收的明膠珠周圍之存活的軟骨細胞叢。粉紅染色指示細胞以及細胞 20周圍的藍色指示新的葡萄胺聚酷（glycosaminoglycan)合成。第18圖呈現顯微照相，其顯示依據實例34在植入大鼠中2個月之後’（a)聚合物植入物樣品#l(b)聚合物植入物樣品#2中細胞整合（cellular integration)至該聚合物結構中。 I：實施方式】 19 1331614 較佳實施例之詳細說响本發明關於一星狀、樹狀以及高分枝狀預聚物（在此後稱為預聚物A)，較佳地，其係製備自一低分子量、多官能性核心分子與異氰酸鹽。當這些預聚物與官能性寡聚物 5 反應時’官能性寡聚物特定地係有可降解的臂之星型分子 (在此後稱為組份B)，可在體内或體外交聯以形成適於多種的組織工程應用之孔狀或非孔狀經交聯的聚合物。依據本發明’一低分子量核心分子係被界定為一具有二個，且較佳地三個或更多官能基者，該等官能基可與該 10 異氛酸鹽反應以形成氛基甲酸醋或服基。例如，有四個經基之異戊四醇係一合適的核心分子。一類的其他核心分子可被使用以及某些實例係： 1. 甘油 2. 異戊四醇 15 3.二異戊四醇 4·三異戊四醇 5. 1，2,4-丁三醇 6_三羥甲基丙烷 7· 1，2,3-三經基己炫 20 8.肌醇 9 ·抗壞血酸+ 葡萄糖及異構物（D-半乳糖，D-甘露糖，D·果糖） U·麥芽糖 12.蔗糖 1331614 13. 甘露醇 14. N-乙醯-D-葡萄糖胺較佳地該核心分子係一具有分子量為4 0 0或更小之星狀、樹狀或高分枝狀分子。被選擇的核心分子的分子量愈 5 高則形成一可流動的，且較佳地可注射的預聚物組成物之可能性更小。適於製備本發明預聚物之異氰酸鹽係選自以下所構成之組群：可選擇地經取代之脂肪族、芳香族以及受阻的異氰酸鹽，且較佳地該脂肪族異氰酸鹽有不同反應性之異氱 10 酸基，亦即其等係不對稱的。該可選擇的取代可發生於該酯的烧基。此類異氰酸鹽的實例包括：〇cir-(CH2)^c Η—NCO COOCH3

MLDI 15 2,6-二異氰酸己酸甲酯 OCN^-(CH2)4-CH—NCO COOC2H5

ELDI 2,6-二異氰酸己酸乙酯 21 1331614

NCO

CH3—<ξν />—NCO

TDI 曱苯二異氰酸鹽

OCI^(CH2)4—NCO BDI 1,4-丁烷二異氰酸鹽

4,4’伸曱基二苯基二異氰酸鹽〇CN-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-NC 〇 ^_HDI_ 10 伸己基二異氰酸鹽 22 1331614

2,2,4-三甲基伸己基二異氰酸鹽

f 〇CN^v> C^ch2^C S, )s^vn，NCO H12MDI J 5 環己基伸甲基二異氰酸鹽

1，4-環己烷二異氰酸鹽

四乙基伸甲基二苯二異氰酸鹽

二伸曱氧基苯胺二異氰酸鹽 23 1331614

m-四甲基伸二甲苯二異氰酸鹽

OCN- -NCO

p-TMXDI 5 p-四甲基伸二曱苯二異氰酸鹽依據本發明，該核心分子以及過量的異氰酸鹽較佳地係在無任何溶劑下經反應成一星狀預聚物。該核心分子與異氰酸鹽的量係化學計量平衡的，關於該NOC以及可與其 10 反應的官能基。被了解的是，被普遍地使用於聚氨基曱酸酯之普遍的溶劑諸如：DMF、THF、DMAc可被用來製造該預聚物A。然而，一般地，由於其等生物可相容性論點，以及由於該預聚物A的經控制的可流動性之故，溶劑一般地將不需要。涉及之典型的反應係被例舉繪於流程1。樹狀 15 與高分枝狀預聚物連同星狀聚合物在反應期間依據反應條件以及被使用的核心分子與異氰酸鹽之種類被形成。 24 合物骨架。 B官能性募聚物具有可被使用以交聯本發明該預 &物之可降解臂，該組份B可包括：乳酸交酯、乙交酯、乳父Sa /乙乂醋、己内醋、反丁稀二酸丙醋（pr〇py丨ene 5 fumarates)、甘醇酸、聚-ρ·二氧環己網（dioxanones)、奸、 5«* 原自日（poly〇rthoesters)以及相似者。兩性的（zwitteri〇nic) g能性寡聚物係可所欲的被與細胞一起播植於生成的骨架環境中以支持細胞生長。形成組份B之官能性寡聚物可為，但非必要的，可溶解於預聚物A中。在此例中該官能 10性寡聚物B係可溶解於預聚物A中，這將會有助於本發明未固化的、可流動的生物可降解、生物相容的聚氨基甲酸酯/脲組成物之傳遞，例如，在有些生物醫學的應用諸如用於骨取代或關節鏡治療或暫時性義肢。特定地適合之官能性寡聚物以及可降解臂可包括：

星狀乳酸交醋臂星狀甘醇酸交酯臂

星狀甘醇酸/乳酸交酯臂 26 15 1331614 H〇Xc

-Si-O- 11 I

O-R-O 矽氧烷磷醯膽鹼 ίο

r 9 ’ HO- I ~ CH2)5 — c——0 —ί€Η2)ή·— η . C-(CHA- --OH -m 15 聚（己内酯）二醇

聚（反丁烯二酸丙酯）二醇 Ο

HOlhCf^CO !1 Η η o-c-ch2-o 聚（甘醇酸） ΌΗ -ΟΗ 〇

II

〜〇—Ρ-Ο I 0. 甘油磷醯膽鹼 27 1331614

I—*-〇yc〇{CH2)5c|~H

--0-|c〇(CH2)5cj-H L-_-〇-jc〇(CH2)5〇l-P-〇- o 己内酯磷醯膽鹼

二羥丙基-N，N-二甲基氨·丙基磺酸其他適合的官能性寡聚物以及可降解臂包括乙二醇/乳 5 酸交酯、聚己内酯三醇、二羥基聚己内酯以及其他磷醯膽鹼。

該具有可降解臂的官能性寡聚物，組份Β，係定地被選擇以引入物理性質至本發明固化的聚合物組成物。該固化-交聯反應可於溫和的溫度條件下進行。典型 1〇地，該反應係較佳地於20°C至30°C溫度範圍内進行。該催化劑濃度可被調整使得該反應混合物的溫度不超過60«c，較佳地不超過40°C，且該混合物可於約5至45 min内從一黏狀液體改變成一油灰狀固態。本發明的固化骨架之機械性質係局度地所欲的。特定 15 地’該本發明的固化骨架具有好的抗壓強度。第1圖顯示水、乳糖以及三甘醇對本發明的固化聚合物骨架的抗壓強 28 1331614 度之效應。其等亦可被滅菌（例如，使用珈瑪射線），且將於一恰當的時間架構下藉氧化或水解降解作用被降解。可被納入預聚物A或組份B且使用外科手術或關節鏡技術而經注入一組織或骨頭修復處之生物性添加劑可包括 5但不限於：細胞、生長因子、袓原細胞、天然黏著劑，諸如：纖維蛋白、膠原蛋白或轉麩氨酶系統。無機填充劑諸如：羥基磷灰石以及磷酸三鈣可被納入預聚物A或組份B ’較佳的該等無機填充劑為一奈米顆粒以加強該固化骨架’及支持細胞生長，該等細胞特定地係 10 造骨母細胞及軟骨細胞型。在一較佳的具體例中，奈米顆粒係被納入於組份B中。該等填充劑顆粒係被散佈於組份 B中且與預5^物A混合已形成硬的生物可降解的、生物相容的聚氨基甲酸酯/脲組成物。可推知奈米顆粒將較快再吸收’並且據此可有一優於較大顆粒之優點。 15 水可被加入組份B以生成二氧化碳來提供孔性於該固化聚合物中。該水的量可依照所欲的孔大小及含量來控制。孔性亦能藉由納入可濾去的化合物至預聚物A或該官月t>性养· 5^物’或遠一組份的混合物中來生成。普遍的生孔原包括鹽以及糖晶體。這些可遽去的化合物可藉由浸於水 20中而被從該經交聯的聚合物中移除，或藉由使其等緩慢地於液體環境中被濾去移除。也可能納入界面活性劑包括石夕氧烷使得更多水可被納入藉以調整孔大小及分佈。其他可被使用的生孔原包括明膠珠，如WO 02/062357所述。該等生物性組份將被以適於所需的量加入，特定地關 29 1331614 於：細胞、祖原細胞、纖維蛋白、膠原蛋白、轉麩氨酶系統以及其他活的物質。某些組份的指標性量係如下。鱗酸鈣較佳的係以約4%的量被加入。羥基磷灰石可以約5%的量被加入。膠原蛋白可以約0.01%或更少的量被加入《矽 5 氧烷可以約5 mol%的量被加入。矽顆粒可以約5%的量被加入。試驗進行後，孔狀骨架已被建構且於SEM下審視。該等結果被呈現於第2圖。不同可降解的官能性寡聚物之效應及產生的平均孔性係經測量。該等結果被呈現於第3圖。 1〇納入可降解的高分子量聚合物於組份B中以形成交互穿插的網絡之效應也已被觀察。這些插入使該固化聚合物組成物的降解速率有變異。PLGA、PLLA以及聚酐已被顯示為有效的。第4圖顯示納入高分子量可降解的聚合物以及填充劑對本發明固化的骨架之孔大小與分佈之效應。第5 15 圖也顯示納入填充劑對孔性之效應。第6圖顯示納入填充劑對本發明固化的骨架之機械性質之效應。由可降解的聚合物，諸如：聚（乳酸交酯）、聚（乙交酯）以及其等共聚物、聚（酐）、以及其他聚酯，作成之孔狀空心纖維’該纖維有或無細胞播植，可被納入預聚物A 20 或組份B製備物中。這些空心纖維形成通道以提供營養物用於細胞生長以及被用來播植細胞且因此防止在開始混合步驟期間對其等之傷害。第7圖顯示納入空心纖維之本發明固化的聚合物骨架的孔性。對於本發明固化的骨架之初步的降解研究已被藉由體 30 1331614 外方法完成。加速的i解（70°C於PBS，pH 7.4)研究已被完成。第8圖顯示水解性降解對本發明多種固化的聚合物骨架的結果》一較佳的本發明固化生物可降解的、生物相容的聚氨 5 基甲酸酯/脲組成物使用經官能性募聚物（組份B)磷化膽鹼改質的聚己内醋三醇。對這些固化的生物可降解的、生物相容的聚氨基甲酸酯/脲組成物之水解性降解研究已被進行且該等結果係呈現於第9圖》對本發明一類固化的生物可降解的、生物相容的聚氨 10 基甲酸酯/脲組成物之氧化性降解研究（70°C於CoC12/H2〇2) 係呈現於第10圖。實例1至5例示使用數個不同的核心分子:之本發明預聚物A的製備。實例1 15 材料：異戊四醇（Aldrich)係在80。(：於真空下（0.1 torr) 被1^1仗乾燥。2,6- —異亂酸己酸甲醋（MLDI, Kyowa Yuka Co·，Ltd，曰本）以及2 -乙基己亞錫（SEH, Sigma Aldrich)在收到後就使用。所有使用的玻璃器孤在使用前係經完整的清洗且在105°C烤箱内隔夜乾燥。 20 經預乾燥後的異戊四醇（4.818 g)係秤重於一配備有一磁拌子、氮氣導入器及乾燥管之乾燥的三頸燒杯中。之後在氮氣下2,6-二異氰酸己酸甲酯（MLDI)(30.04 g),被加入該燒杯中’接著加入催化劑2-乙基己亞錫（o.i wt%，0.0348 g)。該反應混合物在氮氣下被攪拌且被加熱至5〇乞共72 31 1331614 hr。在其於氮氣下被‘轉至一瓶中且被保存於一冷凍櫃之前，該均質的聚合物混合物係於真空下（0.1 torr) 50°C時被去除空氣。該預聚物的分子量與黏度係藉由凝膠滲透層析法（GPC)及柏林流變儀（Bolin Rheometer)測量，個別地。 5 GPC係於水聯會液相層析系統（Water Associates

Liquid Chromatograph system , Waters 717)進行，該系統配備有一示差折射儀（differential refractometer)及四個μ-史臺膠（μ-Styragel)管柱（ΙΟ5, ΙΟ4, 103及100Α)。該移動相係四氩呋喃（THF)流速1 mL/min。預聚物係藉由暖化該溶液於 10 50°C共1 hr而經溶解於THF且在分析前經0.45微米濾器過濾。該系統係以窄分散的聚笨乙烯標準品校正以及分子量係報告以聚苯乙稀相當量值（polystyrene equivalents)。該黏度係使用柏林流變儀（CSR10)於23°C下測量。

該預聚物的平均分子量及多分散度（polydispersity)的 15 數值為1348及1.73，個別地基於GPS分析。該預聚物瞬間的黏度為8.7x104 cSt。實例2 材料：三異戊四醇（Aldrich)係在80°C於真空下（0.1 torr )被隔夜乾燥。MLDI以及SEH在收到後就使用。 20 經預乾燥後的異戊四醇（6.98 g)係秤重於一配備有一磁拌子、氮氣導入器及乾燥管之乾燥的三頸燒杯中。之後在氮氣下2,6-二異氰酸己酸甲酯（31.81 g)，被加入該燒杯中，接著加入催化劑2-乙基己亞錫（0.1 wt%，0.038 g)。該反應混合物在氮氣下被攪拌且被加熱至50°C共7天。在其於氮 32 1331614 氣下被移轉至一瓶中且被保存於一冷凍櫃之前，該均質的聚合物混合物係於真空下（〇 i t〇rr) 5〇〇c時被去除空氣。該預聚物係被測量分子量與黏度，使用如實例丨述之方法。該預聚物的平均分子量及多分散度的數值為827及 5 1.36，個別地。該預聚物瞬間的黏度為3 2χ1〇4 cSt。實例3 材料：D-葡萄糖（Aldrich)係在80。(：於真空下（〇.1 torr) 被隔夜乾燥。MLDI以及2-乙基己亞錫在收到後就使用。經預乾燥後的D-葡萄糖（5.0 g)係秤重於一配備有一磁 10拌子、氮氣導入器及乾燥管之乾燥的三頸燒杯中。之後在氮氣下2,6-二異氰酸己酸曱酯（MLDI) (29.44 g)，被加入該燒杯中’接著加入催化劑2-乙基己亞錫（〇」wt%，〇〇348 g)。该反應混合物在氮氣下被授拌且被加熱至5〇。(；共72 hr。在其於氮氣下被移轉至一瓶中且被保存於一冷;東植之 15則’該均質的聚合物混合物係於真空下（0.1 torr) 50°C時被去除空氣。該預聚物係被GPC及流變儀（CLR-10)分析，使用如實例1述之方法。該預聚物的平均分子量及多分散度的數值為1430及 1.75。該預聚物瞬間的黏度為i.5xl〇5cSt。 2〇實例4 材料：D-葡萄糖（Aldrich)係在80。(：於真空下（0.1 torr ) 被隔夜乾燥。MLDI以及2-乙基己亞錫在收到後就使用。經預乾燥後的D-葡萄糖（5.15 g)係秤重於一配備有一磁拌子、氮氣導入器及乾燥管之乾燥的三頸燒杯中。之後 33 1331614 在氮氣下2,6- 一異氰酸己酸甲醋（24.57 g)，被加入該燒杯中，接著加入催化劑2·乙基己亞錫（〇」wt%，〇〇29 g)。該反應混合物在氮氣下被攪拌且被加熱至5(TC共9d。該均質的聚合物混合物係於真空下（0.1 torr) 50。(：時被去除空氣， 5 於氮氣下被移轉至一瓶中且被保存於一冷凍櫃。該預聚物係被GPC及流變儀分析，使用如實例1述之方法。該預聚物的平均分子量及多分散度的數值為672及 1.12，個別地。實例5 10 材料：甘油（Aldrich)係在80。(：於真空下（〇.1 torr)被乾燥3小時。MLDI在收到後就使用。經預乾燥後的2,6-二異氰酸己酸甲酯（41.47 g)係秤重於一配備有一磁拌子、氮氣導入器及乾燥管之乾燥的三頸燒杯中。甘油（6.0 g)係被分別地秤重且於7〇下滴入該燒 15 杯’加元之後该混合物在氣氣下加熱8 h。該預聚物係清澈且均質的。該預聚物係於真空下（0.1 torr) 50。(：時被去除空氣’於氮氣下被移轉至一瓶中且被保存於一冷凍櫃。該預聚物係被GPC分析，使用如實例1述之方法。該預聚物的平均分子量為1541，而多分散度為181。 20 實例6至8例示使用不同的二異氰酸鹽來製備預聚物 A。實例6 村料：異戊四酵（Aldrich)係如實例1中所述被乾燥。異佛爾_二異氰酸鹽（IPDI，Aldrich)以及2-乙基己亞錫在 34 1331614 收到後就使用。經預乾燥後的異戊四醇（5 .〇〇 g)係秤重於一配備有一磁拌子、氮氣導入器及乾燥管之乾燥的三頸燒杯中。在氮氣下異佛爾酮二異氰酸鹽（IPDI) (32.65 g)被分別地秤重且被 5加入該燒杯中’接著加入催化劑2-乙基己亞錫（0.1 wt%， 0.037 g)。該反應混合物在氮氣下被攪拌且被加熱至5〇〇c共 55h。該均質的聚合物混合物係於真空下（〇」t〇rr) 5〇β(：時被去除空氣’於氮氣下被移轉至一瓶中且被保存於一冷康櫃。該預聚物係被GPC分析’使用如實例1述之方法。 10 該預聚物的平均分子量為1407及多分散度為1.21。實例7 材料：異戊四醇（Aldrich)係如實例1中所述被乾燥。伸己基二異氰酸鹽（HDI，Aldrich)以及2-乙基己亞錫在收到後就使用。 15 經預乾燥後的異戊四醇（5.00 g)係秤重於一配備有一磁拌子、氮氣導入器及乾燥管之乾燥的三頸燒杯中。在氣氣下伸己基二異氰酸鹽（24.71 g)被分別地秤重且被加入該燒杯中，接著加入催化劑2-乙基己亞錫（0.029 g，〇.1 wt%)。該反應混合物在氮氣下被授拌且被加熱至5〇°c共72h。該 20均質的聚合物混合物係於真空下（0.1 torr) 5〇t時被去除空氣，於氮氣下被移轉至一瓶中且被保存於一冷凍櫃。該預聚物係被GPC分析，使用如實例1述之方法。該預聚物的平均分子量及多分散度的數值為1〇83及 1.52，個別地。 35 1331614 實例8 材料：D-葡萄糖係如實例3中所述被乾燥。2,6-二異氰酸己酸乙酯（ELDI，Kyowa Yuka Co.，Ltd，日本）以及2-乙基己亞錫在收到後就使用。 5 經預乾燥後的異戊四醇（5.00 g)係秤重於一配備有一磁

拌子、氮氣導入器及乾燥管之乾燥的三頸燒杯中。在氮氣下2,6-二異氰酸己酸乙酯（乙基-LDI)(31.38 g)被分別地秤重且被加入該燒杯中，接著加入催化劑2-乙基己亞錫（0.036 g，0.1 wt%)。該反應混合物在氮氣下被攪拌且被加熱至50 10 °C共72h。該均質的聚合物混合物係於真空下（〇.1 torr)前述溫度時被去除空氣，於氮氣下被移轉至一瓶中且被保存於一冷凍櫃。該預聚物係被GPC分析，使用如實例1述之方法。該預聚物的平均分子量及多分散度的數值為1510及 15 2.5。瞬間的黏度為2.6x 104 cSt於23°C。

實例9 此實例例示不使用一催化劑之預聚物製備。材料：D-葡萄糖（Aldrich)係在8〇〇c於真空下（〇」t〇rr) 被隔仪乾燥。2,6·二異氰酸己酸甲酯（MLDI)在收到後就使 20 用。經預乾燥後的D-葡萄糖(5.〇 g)係秤重於一配備有一磁拌子t氣導入器及乾燥管之乾燥的三頸燒杯中。之後 (29.44 g)紅秤重且被加人該繞杯中。該反應昆合物在氣氣下被攪拌且被加熱至議。^ 6d。該均質的聚合物混 36 1331614 合物係於真空下（o.l torr)前述溫度時被去除空氣，於氮氣下被移轉至一瓶中且被保存於一冷凍櫃^ ^該預聚物係被 GPC及流變儀（CSR-10)分析。該預聚物的平均分子量及多分散度的數值為 1333 及 5 1 ·81。瞬間的黏度為ι·2χΐ〇5 cSt於23°C。實例10 材料：異戊四醇tetrakis( 3-硫基丙酸XPETMP，Aldrich) 係在90C於真空下（〇_l torr )被乾燥3小時。MLDI在收到後就使用。 10 經預乾燥後的PETMP (10.0 g)係秤重於一配備有一磁拌子、氮氣導入器及乾燥管之乾燥的三頸燒杯中。之後2 6_ 二異氰酸己酸甲酯（MLDI) (17.37 g)經秤重且被加入該燒杯中°該反應混合物在氮氣下被攪拌且被加熱至7〇°c共72 h。該均質的聚合物混合物係於真空下（〇」torr)前述溫度 15 時被去除空氣，於氮氣下被移轉至一瓶中且被保存於一冷凍櫃。該預聚物係被GPC及流變儀（CSR-10)分析，使用如實例1述之方法。該預聚物的平均分子量為1564及多分散度為1.94。瞬間的黏度為7.5xl04 cSt於23。(：。 20 實例11-H例示孔狀及非孔狀聚合物之製備，其使用實例1所製備之預聚物。實例11 材料：MLDI及異戊四醇之預聚物係依據實例1所製備。聚己内酯三醇（MW 300，PCLT-300，Aldrich)係藉由 37 1331614 在90°C於真空下（0.1 torr)被加熱3小時而乾燥。實例1所製備之經去除空氣之預聚物（2.20 g)係被秤重於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔（20x20x10 mm)中。經去除空氣且乾燥之聚己内酯三醇（MW 300，0.80 g)係被加至 5 此預聚物中，隨後加入水（0.008 g)。該混合物被搜拌幾分鐘且之後催化劑2-乙基己亞錫（0.003 g，0.1 %)被加入又再攪拌5 min。該預聚物混合物維持一黏稠液態且被裝入一 2.5 ml注射器中且分配0.29 g至一鐵氟龍模子的各圓筒狀 (6 Dxl2 H mm尺寸）腔内，被密封且在38。(：下固化以產生 10 孔狀的圓筒狀測試樣品。該固化的聚合物樣品係被使用音士通（Instron ’ Model 5568)來做抗壓強度及模數測試，依據 ASTM 方法 F451-95。該平均抗壓強度及模數係22.2± 4.6 Mpa及613± 138 MPa，個別地。 15 該固化的聚合物之一樣品係藉由掃描式電子顯微鏡檢視以sf·估該聚合物的孔性。一代表性顯微相片係呈現於第 11圖中’其例示該固化的聚合物樣品係孔狀。實例12 材料：MLDI及異戊四醇之預聚物係依據實例丨所製 20備。聚己内酯三醇（MW 300，PCLT-300，Aldrich)係藉由在90 C於真空下（0.1 t〇rr)被加熱3小時而乾燥。羥基碟灰石（Aldrich)的奈米顆粒（50-100 nm)係藉由分散法被納入 PCL-300。實例1所製備之經去除空氣之預聚物（113幻係被秤重 38 1331614 於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔（20x20x10 mm)中。含有5 wt%的羥基磷灰石奈米顆粒（MW 300, 0.41 g)之經去除空氣且乾燥之聚己内g旨三醇係被加至此預聚物中，隨後加入水（0.004 g)。該混合物被用藥杓攪拌幾分鐘且之後催化劑 5 2-乙基己亞錫（0.0015 g，0.1 %)被加入又再攪拌幾分鐘。該預聚物混合物維持一黏稠液態且被裝入一 2.5 ml注射器中且分配0.29 g至一鐵氟龍模子的各圓筒狀（6 〇χ12 H mm 尺寸）腔内’被密封且在38°C下固化以產生孔狀的圓筒狀測試樣品。該固化的聚合物樣品係被使用音士通（Instr〇n， 10 Model 5568)來做抗壓強度及模數測試，依據ASTM方法 F451-95 ° 該平均抗壓強度及模數係14.4± 3 Mpa及512± 115 MPa，個別地。實例13 15 材料：MLDI及異戊四醇之預聚物係依據實例1所製備。聚己内酯三醇（MW 300，PCLT-300 ’ Aldrich)係藉由在90 C於真空下（0.1 torr )被加熱3小時而乾燥。乳糖係在80°C於真空下（0.1 torr)被隔夜乾燥。實例1所製備之經去除空氣之預聚物（113 g)係被秤重 20於一由鐵氟龍（Tefl〇n)塊製成的腔（20x20x10 mm)中。經去除空氣且乾燥之聚己内酯三醇（0.32 g)及乳糖（0·056 g)、水 (0.0045 g)係被加至此預聚物中。該混合物被手動地搜掉幾秒鐘且之後催化劑2-乙基己亞錫（〇.〇〇16 g，〇丨％)被加入又再攪拌幾分鐘。該預聚物混合物維持一黏稠液態且被裝 39 1331614 入一 2.5 ml注射器中且分配0 29 g至一鐵氟龍模子的各圓筒狀（6 Dxl 2 H mm尺寸）腔内，被密封且在38°C下固化以產生孔狀的圓筒狀測試樣品。該固化的聚合物樣品係被使用音士通（Instron，Model 5568)來做抗壓強度及模數測試， 5 依據 ASTM 方法 F451-95。該平均抗壓強度及模數係16.6± 4 Mpa及536± 122 MPa，個別地。

實例14 實例1所製備之經去除空氣之MLDI及異戊四醇的預 10 聚物（3.61 g)係被秤重於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔 (2x2x1 cm)中。分子量為MW 300之經去除空氣且乾燥之聚己内酯三醇（1.46 g)係被加至此預聚物中，隨後加入〇. 1 wt%之催化劑2-乙基己亞錫。該混合物被手動地用藥杓攪拌幾分鐘。該黏稠的聚合物被裝入一 2.5 ml注射器中且分 15 S己0.45 g至一多腔式鐵氟龍模子的各圓筒狀（6 mm Dxl2

mm L)腔内被在38°C下隔夜固化以產生非孔狀的圓筒狀測試樣品。該固化的聚合物樣品係被使用音士通（Instron，Model 5568)來做抗壓強度及模數測試，依據ASTM方法F451-95。 20 該聚合物樣品係展現61.9± 5.3 Mpa及837± 216 Mpa 之平均抗壓強度及模數，個別地。實例15 材料：MLDI及異戊四醇之預聚物係依據實例1所製備。聚己内酯三醇（MW 300，PCLT-300，Aldrich)係藉由 40 1331614 在90°C於真空下（0.1 torr)被加熱3小時而乾燥。預聚物係在50C於真空下（0.1 torr )被搜掉20 min以去除空氣。實例1所製備之經去除空氣之以MLDI及異戍四醇為主的預聚物（1.0 g)係被分別地样重於一由鐵氣龍（Tefi〇n)塊 5 製成的兩個腔（20x20x10 mm)中。經乾燥之聚己内龍三醇 (MW 300 ’ 0.406 g)係被加入一個腔内的預聚物中且該混合物係被攪拌幾秒鐘。催化劑2-乙基己亞錫（〇.1%以預聚物 A及PCLT的總重為基準）被加入且被攪拌。該反應混合物的黏度被使用一流變儀（CLR-10)於23°C下來監測。第2圖 10 例示該期間内黏度的改變。相似地，該第二樣品係藉由加入乾燥的聚己内酯三醇（MW 300，0.406 g)以及催化劑2·乙基己亞錫（0.8%以預聚物A及PCLT的總重為基準）來製備，並且該黏度係被使用一流變儀來監控。該第二樣品的反應谬化時間係大大地縮短，如呈現於第2圖中其較高的 15 黏度所例示。實例16至19例示以一類的商業上可獲得與實驗室合成之多元醇（預聚物B)及其等混合物為主的聚合物之製備，以及有用以改良機械強度之添加劑（諸如：奈米顆粒填充物）的聚合物之製備。 20 實例16 材料：MLDI及異戊四醇之預聚物係依據實例1所製備。聚己内酯三醇（MW 300，PCLT-300，Aldrich)係藉由在90 C於真空下（0.1 torr )被加熱3小時而乾燥。預聚物係在50 C於真空下（〇.1 t〇rr)被搜拌20 min以去除空氣。 41 1331614

實例1所製備之經去除空氣之以MLDI及異戊四醇為主的預聚物（0.564 g)係被分別地秤重於一由鐵氟龍（Teflon) 塊製成的兩個腔（20x20x10 mm)中。聚己内醋三醇（MW 300，0.206 g)係被加入預聚物中，隨後加入水（0.002 g)。該 5 混合物係被攪拌幾秒鐘且之後催化劑2-乙基己亞錫 (0.0046 g，0.6%以預聚物A、PCLT及水的總重為基準）被加入且被攪拌，有一感溫探針摻入該反應混合物以監測該反應溫度。此實驗中的該催化劑濃度係備調整以達致快速反應及短的膠化時間。如第13圖中所呈現之溫度寫照， 10 該達到的最高溫度係40°c。實例17 材料：MLDI及異戊四醇之預聚物係依據實例1所製備。聚己内酯三醇（MW 300，PCLT-300，Aldrich)係藉由在90°C於真空下（〇. 1 torr )被加熱3小時而乾燥。預聚物 15 係在50°C於真空下（0.1 torr)被攪拌20 min以去除空氣。

一以乙二醇及乳酸交酯（EG :乳酸交酯）為主之多元醇係依照以下程序來製備。再結晶的乳酸交酯（5.77 g，MW 144， 0.0401 mol)以及乙二醇（13 1.73 g，MW 62.02，2.12 mol)係被置放於一乾 20 燥的配備有一蘇巴密封物（suba seal)、浪縮器以及氮氣導入器之500mL圓底燒杯。該燒杯係被以氮氣隔夜洗滌且之後在油浴中加熱至90°C共1 hr。該反應溫度係被升高至135 °C且再被加熱3天。該反應物係被降溫至55°C且過多的乙二醇係在真空下（0.02 torr) 55°C時被完全地移除以產生一 42 1331614 無色的液體。咕及13C NMR支持該產物的結構。 (參考資料：Makromol. Chem.，193, 1623-1631, 1992 J. of Polym. Science: Part A: Polymer Chemistry, Vol.39, 973-985, 2001. and Macromol. Chem. Phys.201, 11, 5 1067-1076, 2000.)

實例1所製備之經去除空氣之異戊四醇以及mldi的預聚物（2.17 g)係被秤重於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔 (20x20x10 mm)中。經去除空氣且乾燥之聚己内酯三醇分子量（MW 300’ 0.572 g)以及EG:乳酸交酯多元醇（MW 134， 10 0.147 g)係被加至此預聚物中，隨後加入水（0.008 g)。該混合物係被攪袢幾秒鐘且之後催化劑2-乙基己亞錫（ 0.0028 g，O.lwt%以預聚物、PCLT及水的總重為基準）被加入且再被攪拌5 min。該混合物係一黏稠且可注射的液體，其被裝入一 2.5 ml注射器中且分配〇.45 g樣品至一多腔式鐵氟 15 龍模子的各圓筒狀（6 mm Dxl2 mm H)腔内，被在38。(：下隔

夜固化以產生孔狀的圓筒狀測試樣品。該固化的聚合物樣品係被使用音士通（Model 5568)來做抗壓強度及模數測試，依據ASTM方法F451-95 » 該聚合物樣品係展現12.8± 4.1 Mpa及837± 216 Mpa 20 之平均抗壓強度及模數，個別地。實例18 材料：依據實例1所製備之預聚物係被使用於此實驗中。聚己内酯二醇（MW 1000，PCLD-1000，Aldrich)係藉由在90°C於真空下（0.1 torr)被加熱3小時而乾燥。預聚物 43 1331614 係在50°C於真空下（〇·1 ton*)被攪拌20 min以去除空氣。

實例1所製備之經去除空氣之異戊四醇以及MLDI的預聚物（2.17 g)係被秤重於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔 (20x20x10 mm)中。經去除空氣且乾燥之聚己内酯二醇分子 5 量（MW 1000，2.57 g)以及水（0.005g)係被加至此預聚物中。該混合物係被攪拌幾秒鐘且之後催化劑2-乙基己亞錫 (0.004 g，0.1%以預聚物、PCLD及水的總重為基準）被加入且再被攪拌5 min。該混合物係一黏稠且可注射的液體，其被裝入一 2.5 ml注射器中且分配0.29 g樣品至一多 10 腔式鐵氟龍模子的各圓筒狀（6 mm Dx 12 mm L)腔内，被在38°C下隔夜固化以產生孔狀的圓筒狀測試樣品。該固化的聚合物樣品係被使用音士通（Model 5568)來做抗壓強度及模數測試，依據ASTM方法F451-95。該聚合物樣品係展現1 ·5± 0.8 Mpa及2·7± 1 ·0 Mpa之 15 平均抗壓強度及模數，個別地。

實例19 材料：依據實例8所製備之預聚物係被使用於此實驗中。聚己内酯三醇（MW 300，Aldrich)係藉由在90°C於真空下（0.1 torr )被加熱3小時而乾燥。 20 實例8所製備之經去除空氣之D-葡萄糖以及ELDI的預聚物（2.27 g)係被秤重於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔 (2x2x1 cm)中。經去除空氣且乾燥之聚己内酯三醇分子量 (MW 300，0.77 g)以及水（0.007)係被加至此預聚物中。該混合物係被攪拌幾秒鐘且之後催化劑2-乙基己亞錫（0.003 44 1331614 g，0· 1 wt%以預聚物、PCLT及水的總重為基準）被加入且再被攪拌5 min。該混合物係一黏稠且可注射的液體，其被裝入一 2.5 ml注射器中且分配0.29 g樣品至一多腔式鐵氟龍模子的各圓筒狀（6 mm Dx 12 mm H)腔内，被在38°C下隔 5 夜固化以產生孔狀的圓筒狀測試樣品。該固化的聚合物樣品係被使用音士通（Model 5568)來做抗壓強度及模數測試，依據ASTM方法F451-95。

該聚合物樣品係展現8.6± 0.4 Mpa及109± 11 Mpa之平均抗壓強度及模數，個別地。 10 實例20製備預聚物二羥基聚己内酯磷醯膽鹼（DPCLPC) 之方法以及二羥基甘油磷醯膽鹼（DGPC)之合成。實例20 二羥基聚己内酯磷醯膽鹼（DPCLPC)係被製備，使用一經改變的文獻報告之製程（參考資料；Polymer J, 22，p 15 355-360, (1990).

[C0(CH2)50]n-H c2h5-

ch2o—[(-C—CH20—[CO(CH2)5〇]n-H CH20—-[CO(CH2)s〇]n

A 0° H2

ChA- ch3 ch3 ch3 (DPCLPC) 經乾燥的聚己内酯-300(17.98 g，0.0599 mol)、三乙基 20 胺（6.049 g，0.0599 mol)以及乾燥的THF(150ml)係被置放於一乾燥的配備有一蘇巴密封物（suba seal)、滴液漏斗以及 45 1331614

氮氣導入器之500mL圓底燒杯。該溶液係被降溫至-30°C且 8.5363g 的 2-氣-2-氧-1，3,2-二氧雜磷烷（2-(^1〇1*〇-2-oxo-l,3,2-dioxaphospholane) (COP)溶於小量的 THF 中係被以注射器緩慢地加入該溶液中。在添加期間（約1小時） 5 該反應物溫度係被維持在-30 °C且再維持該溫度兩個小時。該反應混合物係被緩慢地加溫至10 °C且被使用一 Buchner漏斗於減壓下小心地過濾。該過濾物被於減壓下蒸餾以產生一清澈黏稠液體。2(-2-氧-1，3,2-二氧雜磷醯氧）聚己内醋二醇（2-(2-oxo-l，3,2-dioxaphospholxy 10 polycaprolactone)的產量為 23.74 g。 2(-2-氧-1,3,2-二氧雜磷醯氧）聚己内酯二醇（23.74 g， 0.0537 mol)係被放置於一有135 mL乙腈的250 ml玻璃壓力瓶中。該玻璃瓶被冷卻至-30°C且無水的三曱基胺（3.54 m L)很快地被加至該溶液中且該壓力瓶被封閉且加熱至5 5 15 °C並攪拌3天。該產物在氮氣下係被移轉至100 mL圓底燒杯中且被於減壓下乾燥以產生一淡黃色黏稠產物。產量29 g«IR以及1H NMR確認二羥基聚己内酯磷醯膽鹼（DPCLPC) 的結構。二羥基甘油磷醯膽鹼（DGPC)係依據文獻所報告之方法 20 (Polym. J. 22, 5, 355-360, 1990, and Australian Journal of Chemistry, 55，629-634，2002.)被製備。 ch2oh CHOH H2C——〇〆

46 1331614 此例中，在導入磷醯膽鹼臂前羥基係被保護（使用前述之方法）且之後除去保護以產生二羥基甘油磷醯膽鹼 (DGPC)。實例21 5 材料：MLDI及異戊四醇之預聚物係依據實例1所製

備。聚己内酯三醇（MW 300，Aldrich)係藉由在90°C於真空下（0· 1 torr )被加熱3小時而乾燥。二經基聚己内酯構酿膽鹼（DPCLPC)係依據實例20所述之方法而製備。

實例1所製備之經去除空氣之異戊四醇以及MLDI的 10 預聚物（1.24 g)係被秤重於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔 (20x20x10 mm)中。經去除空氣且乾燥之聚己内酯三醇（MW 300，0.353 g)以及 DPCLPC (MW 501.4, 0.252 g)係被加至此預聚物中，隨後加入水（0.0045g)。該混合物係被攪拌幾秒鐘且之後催化劑2-乙基己亞錫（ 0.004 g，0.1 %以預聚物、 15 DPCLPC ' PCLT及水的總重為基準）被加入且再被攪拌5 min。該黏稠的聚合物係被裝入一 2 ·5 ml注射器中且分配 0.24 g至一多腔式鐵氟龍模子的各圓筒狀（6 mm Dx 12 mm Η)腔内，被在38°C下隔夜固化以產生孔狀的圓筒狀測試樣品。 20 該固化的聚合物樣品係被使用音士通（Model 5568)來做抗壓強度及模數測試，依據ASTM方法F45 1 -95。該聚合物樣品之平均抗壓強度及模數係9.4± 1.6 Mpa 及390± 1 Mpa，個別地。實例22 47 1331614 材料：MLDI及D-葡萄糖之預聚物係依據實例3所製備。預聚物係在50°C於真空下（0.1 torr)被攪拌20 min以去除空氣。二羥基聚己内酯磷醯膽鹼（DPCLPC)係依據實例 20所述之方法而製備。DPCLPC係藉由在90°C於真空下 5 ( 0.1 torr)被加熱3小時而乾燥。

實例3所製備之經去除空氣之MLDI及D-葡萄糖的預聚物（2.50 g)係被抨重於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔 (2x2x1 cm)中。經去除空氣且乾燥之DPCLPC (MW 501.4， 2.52 g)係被加至此預聚物中。該混合物係被攪拌幾秒鐘且 10 隨後加入0.1 wt%的催化劑2-乙基己亞錫（0.005 g)。明膠珠 (0.3mL於水中，100-200微米大小）係被加入該混合物且攪拌約1分鐘。該黏稠的聚合物係被裝入一 2.5 ml注射器中且分配0.29 g至一多腔式鐵氟龍模子的各圓筒狀（6 mm Dx 12 mm H)腔内，被在38°C下隔夜固化以產生孔狀的 15 圓筒狀測試樣品。

該固化的聚合物樣品係被使用音士通（Model 5568)來做抗壓強度及模數測試，依據ASTM方法F451-95。該聚合物樣品之平均抗壓強度及模數係0.05± 0.1 Mpa 及 0.18± 0.03 Mpa，個別地。 20 實例23 材料：MLDI及D-葡萄糖之預聚物係依據實例3所製備。聚己内酯三醇（MW 300，PCLT-300，Aldrich)係藉由在 90°C於真空下（0.1 torr)被加熱3小時而乾燥。預聚物係在50°C於真空下（0.1 torr)被攪拌20 min以去除空氣。 48 1331614 二羥基聚己内酯磷醯膽鹼（DPCLPC)係依據實例20所述之方法而製備。

實例3所製備之經去除空氣之MLDI及D-葡萄糖的預聚物（2.50 g)係被秤重於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔 5 (20x20x10 mm)中。經去除空氣且乾燥之聚己内酯三醇（MW

300，0.906 g)以及 DPCLPC (MW 501.4，0.252 g)係被加至此預聚物中。該混合物被手動地攪拌幾秒鐘且之後催化劑 2-乙基己亞錫（0.0036 g)被加入攪拌20分鐘。明膠珠（〇·3 mL，平均大小100-200微米，於水中）係被加入該混合物 10 且攪拌約1分鐘。該黏稠的聚合物係被裝入一 2.5 ml注射器中且分配0.29 g至一多腔式鐵氟龍模子的各圓筒狀（6 mm Dxl2 mm H)腔内，被在38°C下隔夜固化以產生孔狀的圓筒狀測試樣品。該固化的聚合物樣品係被使用音士通（Model 5568)來 15 做抗壓強度及模數測試，依據ASTM方法F451-95。

該聚合物樣品之平均抗壓強度〇.3± 0.2 Mpa及抗壓模數係2.9± 0.9 Mpa，個別地。實例24 材料：MLDI及D-葡萄糖之預聚物係依據實例3所製 20 備。聚己内酯三醇（MW 300，PCLT-300，Aldrich)係藉由在 90°C於真空下（0.1 torr)被加熱3小時而乾燥。 1,2-羥基-Ν,Ν-二甲基胺丙烷磺酸（DDAPS)兩性離子係被製備，其使用一採取自以前被報告的方法之製程（參考資料：Industrial and Engineering Chemistry, Vol 56, 41-45, 49 1331614

Fischer, 1954)。以下係該被使用的方法之一簡短描述。

丙二醇（9.88 g，0.082 mol)係秤重於一配備有一磁拌 5 子、氮氣導入器及乾燥管之乾燥的三頸燒杯中。曱醇（20 ml) 係在氮氣下被加入且被攪拌直到溶解。1,3-丙烷礦内酯 (10.1 g，0.082 mol)在室溫下被緩慢地加入且攪拌。該反應物係被攪拌約2h，直到DDAPS兩性離子沉澱出來。該兩性離子係被過濾且以冷曱醇清洗並於70°C真空下經乾燥 10 以產生一非晶型粉末。1H NMR支持1,2-羥基-N，N-二曱基胺丙炫績酸的結構。

實例3所製備之經去除空氣之MLDI及D-葡萄糖的預聚物（2.06 g)係被秤重於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔 (20x20x10 mm)中。經去除空氣且乾燥之聚己内酯三醇（MW 15 300，0.66 g)以及 DDAPS (MW 241.16，0.1 g)係被加至此預聚物中，隨後加入水（0.007 g)。該混合物係被攪拌幾秒鐘且之後催化劑2-乙基己亞錫（ 0.0028 g)被加入且再被攪拌幾分鐘。該黏稠的聚合物係被裝入一 2.5 ml注射器中且分配0.29 g至一多腔式鐵氟龍模子的各圓筒狀（6 mm Dxl2 20 mm L)腔内，被在38°C下隔夜固化以產生孔狀的圓筒狀測試樣品。該固化的聚合物樣品係被使用音士通（Model 5568)來做抗壓強度及模數測試，依據ASTM方法F451-95。 50 1331614 該聚合物樣品之平均抗壓強度係7.1 ± 0.8 Mpa及抗壓模數係80.2± 14 Mpa，個別地。實例25 於實例1、2及3所製備之預聚物以及如實例11、12、 5 13及16所示之藉由混合預聚物1與聚己内酯三醇、EG:乳

酸交酯以及羥基磷灰石而製得之固化聚合物，個別地被評估其等對人類及大鼠幹細胞的細胞毒性《描述於國際標準化組織測試指南ISO 10993-5 (醫學裝置之生物性評估）之程序係被使用。 0 用以測量哺乳類細胞在體外的生物性反應之細胞毒性測試係被發展來查看a)該裝置的濃縮物，b)與該裝置之接觸0 被使用的細胞係源自人類或大鼠之幹細胞》

大多狀況下細胞毒性的負向及正向對照組以及試劑對 15 照組係被使用。培養器皿係組織培養級（TCP)，因此提供一好的細胞毒性控制。細胞係被使用於80%充滿度（confluence) 時，以確保細胞係於對數生長期。在以一試劑（MTS)測量細胞毒性之前，細胞被維持在測試條件37°C隔夜（24hr)，MTS 僅被代謝上活性的細胞轉換。 20 液態單體/預聚物係被測試於經預播植的細胞，與替換的培養液一起添加，且在移除培養液前被留置在細胞上 24hrs並添加MTS試劑，再培養4小時之後於一讀盤儀讀其吸收值。固態樣品係被測試藉由1)將聚合物隔夜浸潰於培養液中以及隔天移除此培養液及使用該培養液來建立細 51 1331614 胞於一新的tc盤，以查看來自該樣品之毒性可濾取物，以及2)直接將細胞播植至該聚合物樣品上。24 h後細胞係被測試細胞毒性，如上所述。所有狀況中，含有血清之培養液係被使用。 5 結果係被紀錄以貼附％ ’以樣品的結果/負向細胞毒性對照組的結果來計算且以一百分比表示。結果係被簡要紀錄於表1。 10 表1·預聚物細胞毒性結果

聚合物樣品表2.預聚物細胞毒性鍵果

胞貼附 52 1331614 實例26 在水解性及氧化性環境下的體外降解作用係被評估，個別地依據 Biomaterials Vol. 17, No· 22, 2127, 1996 以及 Journal of Biomedical Material Research 29, 467-475, 5 1995。隨後係所使用之方法的一簡短描述。實例11、13、14、17、22以及23所製備的聚合物係被使用於此研究中。

水解性降解：三個孔狀圓筒型樣品（6 Dx 12 mm H) (« =3)係被置放於一穿孔的鐵氟龍籠内且被置放於一含有近 10 400mL緩衝食鹽溶液的500 mL首德瓶（Schott bottle)中。

pH 7.4的磷酸緩衝食鹽溶液係被使用。首德瓶係被保存在 70°C烤箱中且在不同的時間間隔進行溶液pH值測量。一對照溶液（無聚合物檢體）的pH值改變也被測量。樣品係被從該緩衝液移除且以去離子水整個清洗並在氮氣下40°C乾 15 燥24h，隨後藉由在真空（0.1 torr)下40°C乾燥48h。該乾燥重量係被紀錄以及與其等起始重量比較以及總重量流失係被測量。氧化性降解：三個孔狀圓筒型樣品（6 Dx 12 H mm) (« =3)係被置放於一穿孔的鐵氟龍籠内且被浸於首德瓶中含 20 有0.1莫耳濃度C0C12的400mL過氧化氫溶液（pH 3.69) 中。首德瓶係被保存在70°C烤箱中且在不同的時間間隔進行溶液pH值測量。七天後過氧化氛溶液係被以新鮮溶液更換。一對照溶液（無聚合物檢體）的pH值改變也被測量。樣品係被從該過氧化氫溶液移除且以去離子水整個清洗並 53 1331614 在氮氣下40°C乾燥24h ’隨後藉由在真空（〇·ι torr)下40°C 乾燥48h。該乾燥重量係被紀錄以及與其等起始重量比較以及總重量流失係被測量。 PBS緩衝溶液/pH 7.4/70°C(l個月）以及氧化性環境 5 COCl2/H2O2/pH/3.69/70°C (15 天）。第3表源自於水解性及氧化性降解之重量流失聚合物樣品於PBS (水解性降解）之重量流失％於C0C12 (氧化性降解）之重量流失 % 1個月 15天樣品11 7 55 樣品17 12 100 樣品13 23 100 樣品14 - 16 樣品22 49 樣品23 22 - 實例27

10 材料：MLDI及D-葡萄糖之預聚物係依據實例3所製備。聚己内酯三醇（MW 300，PCLT-300，Aldrich)係藉由在 90°C於真空下（0.1 torr)被加熱3小時而乾燥以及氣化鈉 (+ 80網）（Aldrich)在收到後就被使用。實例3所製備之經去除空氣之預聚物（1 ·85 g)係被秤 15 重於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔（20x20x10 mm)中。經去除空氣且乾燥之聚己内酯三醇（MW 300，〇·74 g)係被加至此預聚物中’隨後加入1.77 g的網數約80之氣化鈉。該混合物被手動地擾拌幾秒鐘且之後催化劑2-乙基己亞錫 54 1331614 (0.0026 g ’0· 1 %)被加入又再攪拌幾分鐘。該預聚物混合物維持一黏稠液態且被裝入一 2.5 ml注射器中且分配0.29 g 至一鐵氣龍模子的各圓筒狀（6 Dx 12 H mm尺寸）腔内，被密封且在38°C下固化以產生孔狀的圓筒狀測試樣品。之後 5 該固化的聚合物係被放至於大量去離子水中。SEM顯示孔性為200至300微米之間。實例28 材料：MLDI及D-葡萄糖之預聚物係依據實例3所製備。^'己内 S 旨二醇（MW 300 ’ PCLT-300，Aldrich)係藉由在 10 90°C於真空下（0.1 torr)被加熱3小時而乾燥以及L-離氨酸（Aldrich)在收到後就被使用。實例3所製備之經去除空氣之預聚物（16 g)係被秤重於一由鐵氟龍（TeHon)塊製成的腔（20x20x10 mm)中。經去除空氣且乾燥之聚己内酯三醇（MW 300，0.51 g)係被加至 15 此預聚物中，隨後加入L-離氨酸（0.047 g)以及水（0.006 g)。該混合物被手動地攪拌幾秒鐘且之後催化劑2-乙基己亞錫 (0.002 g ’ 〇. 1 %)被加入又再搜拌5 min。該預聚物混合物維持一黏稍液態且被裝入一 2.5 ml注射器中且分配0.29 g至鐵#1龍模子的各圓筒狀（6 Dxl2 H mm尺寸）腔内，被密 20封且在38°C下固化以產生孔狀的圓筒狀測試樣品。該固化的聚合物樣品係被使用音士通（Model 5568)來做抗壓強度及模數測試，依據ASTM方法F451-95。該聚合物樣品之平均抗壓強度及模數係26.5± 5 Mpa 及707± 91 Mpa，個別地。 55 1331614 實例29 材料：MLDI及D-葡萄糖之預聚物係依據實例3所製備。聚己内酯三醇（MW 300，PCLT-300，Aldrich)係藉由在 90°C於真空下（0.1 torr)被加熱3小時而乾燥。 5 實例3所製備之經去除空氣之預聚物（1.38 g)係被秤重

於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔（20x20x10 mm)中。經去除空氣且乾燥之聚己内酯三醇（MW 300，0.50 g)係被加至此預聚物中，隨後加入水（0.005 g)。該混合物被攪拌5 min。該預聚物混合物維持一黏桐液態且被裝入一 2.5 ml 10 注射器中且分配0.29 g至一鐵氟龍模子的各圓筒狀（6 Dxl2 H mm尺寸）腔内，被密封且在38°C下72h固化以產生孔狀的圓筒狀測試樣品。該固化的聚合物樣品係被使用音士通 (Model 5568)來做抗壓強度及模數測試，依據ASTM方法 F451-95 ° 15 該聚合物樣品之平均抗壓強度及模數係30± 4 Mpa及

521 ± 199 Mpa，個別地。實例30 材料：MLDI及異戊四醇tetrakis( 3-硫基丙酸）(PETMP) 之預聚物係依據實例10所製備。聚己内酯三醇（MW 300， 20 PCLT-300，Aldrich)係藉由在 90°C 於真空下（0.1 torr)被加熱3小時而乾燥。實例10所製備之經去除空氣之預聚物（1.81 g)係被秤重於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔（20x20x10 mm)中。經去除空氣且乾燥之聚己内酯三醇（MW 300，0.51 g)係被加 56 1331614

至此預聚物中，隨後加入水（0.0048 g)。該混合物被手動地攪拌幾秒鐘且之後催化劑2-乙基己亞錫（0.0023 g，0.1 %) 被加入又再攪拌5 min。該預聚物混合物維持一黏稠液態且被裝入一 2.5 ml注射器中且分配0.29 g至一鐵氟龍模子的 5 各圓筒狀（6 Dxl2 H mm尺寸）腔内，被密封且在38°C下固化以產生孔狀的圓筒狀測試樣品。該固化的聚合物樣品係被使用音士通（Model 5568)來做抗壓強度及模數測試，依據 ASTM 方法 F451-95。該聚合物樣品之平均抗壓強度及模數係20.2± 3 Mpa 10 及 507± 156 Mpa，個別地。實例31 此實例例示人類間葉（骨髓）幹細胞可被納入本發明該可注射的、生物可降解的聚氨基曱酸酯/脲組成物中且可被固化以形成固態孔狀骨架而不危害細胞存活。此外此栓 15 狀物（plug)之細胞培養顯示該幹細胞能形成新的組織基質

以及在有適當培養液時可分化成似造骨母細胞之細胞。此實驗所使用之該可注射的聚合物係基於實例1所製備之預聚物，並且聚己内酯三醇（MW 300)係被如實例11 所示乾燥。 20 在播植細胞（2xl06 cells於500μ1中充滿2筒管）之前，空心纖維係在室溫下被預塗覆纖維結合素蛋白 (fibronectin)(10 pg/ml) 2小時》含有纖維之筒管接著被放置於含有培養液（M199)+10%FCS的10cm盤中。培養液係每週被更換兩次。筒管係被剥去，且該等纖維被剪成約1mm 57 1331614 的片段。該經播植細胞的空心纖維管係被均分且與實例11 所述之聚合物組成物混合，之後被注入一橡膠管且被准予固化4小時。該含有細胞/空心纖維之聚合物栓狀物係被從該管中移除，被剪成一半且放置24井組織培養孤中。一半 5 的栓狀物被維持在標準M199+10%FCS培養液中，另一半係另補充有含 β-甘油磷酸（1.5 mg/ml)、迪皮醇 (dexamethasone, 40ng/ml)及抗壞金酸（20pg/ml)之分化培養液來增進造骨母細胞分化。培養物係被維持至6週且培養液每2-3天更換一次。該聚合物栓狀物係在六週後被收取 10 且樣品係被處理且以標準蘇木精&伊紅、淺綠、Schiff氏試劑染色以及以von Kossa試劑來偵測骨質礦物化作用。

這些實驗顯現在培養後分化的（似造骨母細胞的）以及未分化的幹細胞存在於纖維/聚合物複合體中。該分化的細胞顯示骨礦物之存在，如von Kossa染色之棕/黑色所證 15 明者。這些結果提供細胞存活於該聚合物固化過程中且可分化以產生骨礦物之證據。實例31 此實例例示人類軟骨細胞可被納入本發明該可注射的、生物可降解的聚氨基曱酸酯/脲組成物中且可被固化以 20 形成固態孔狀骨架而不危害細胞存活。此外此栓狀物之細胞培養顯示該細胞能形成新的組織基質。此實驗所使用之該可注射的聚合物係基於實例3所製備之預聚物以及聚己内酯三醇（MW 300)。人類軟骨細胞係依據PCT WO 02/0623 57 A1的實施例 58 1331614

1而被從新鮮軟骨組織分離。新鮮軟骨組織係被收集於 DMEM/10%FBS或自體血清中且含有100pg/ml盤尼西林及鏈黴素。秤重後，該組織被置放於一含有3-4 mL DMEM的無菌培氏皿（petri dish)中且被使用一尖銳無菌解剖刀分割 5 成1 mm3的碎片。之後其被以10% w/v姨蛋白酶於PBS中 37°C下分解1小時。每克的組織約使用2 mL的10% w/v 腺蛋白酶。殘存的組織碎片係藉由離心（1 〇〇〇 rpm, 5 mins) 而被收集且被以PBS，之後水清洗（每克的組織約使用5-10 ml )。一第二分解步驟係被進行於37°C隔夜，每克組織使 10 用2 ml的細菌膠原蛋白酶以及玻尿酸酶混合物。該分解混合物係由添加2 mg玻尿酸酶（1520單位）以及200 μΐ的膠原蛋白酶儲存液（取自一 3000單位/ml儲存液，保存在-70°C 於含 50 mM tris、10 mM CaCh ’ pH 7.0 的緩衝液中）至 2 ml DMEM中且無菌過濾而製備。該經分解的組織係被通過一 15 70μπι财龍（Nylon)細胞渡器且該等細胞妹清洗及藉由離心

來收集。細胞數及存活係使用對一已知小等份的錐蟲藍計數來評估。明膠珠係依據PCT WO 02/062357 A1的實施例7來製備。明膠微粒係藉由使用乳化方法而合成。簡言之，明膠 20 係被以20%(w/v)溶解於50mM醋酸中。兩百毫升的撖欖油係被加溫至37°C。該經加溫的橄欖油被以300 rpm攪拌。四十毫升的明膠溶液被保持在37°C且之後經由一 20號針頭被接觸至橄欖油。此溶液也被製備成含10% w/w的天然膠原蛋白。該乳化液被持續攪拌90分鐘。該乳化液之後藉 59 1331614 由在4°C被攪拌30分鐘而冷卻以使該明膠顆粒變硬。五百毫升的0.2%崔頓（Triton )X-100於PBS中係被加入該乳化液且在室溫下攪拌10分鐘。該混合物接著被放入一分液漏斗且靜置一小時。該位於下方之液體被收集且明膠微粒沉 5 殿後，該上方液體被小心地倒出且該等顆粒被以水潤洗兩次。五百毫升的0.1 %戊二醛於PBS中係被添加至該等明膠微粒且被攪拌一小時用以交聯。該交聯的明膠珠之後被以水潤洗幾次且浸泡於乙醇中。該乙醇被倒出且該等明膠微粒在真空下被乾燥。在播植細胞前，該等明膠珠係以PBS 10 經復水Oehydrated)隔夜之後再以軟骨細胞培養液復水。該等明膠微粒的平均大小係約110 μηι。

經分離的軟骨細胞係依據PCT WO 02/062357 Α1的實施例8被播植於明膠珠上。明膠珠，提供一表面積為25〇_5〇〇 cm2 ’被以50 mL的溫培養液（DMEM/10% FBS或自體血 15 清且含有100pg/ml盤尼西林及鏈徽素）在37。(：下預洗之後被玫入一 125ml旋轉瓶内。1 X 1〇5個細胞，新鮮分離的細胞、先前繼代的（passaged)細胞或是先前分離及冷凍的細胞’被添加至該等珠或顆粒。該瓶之後被於一 37t培養箱 (有5% C〇2)中’以25 rpm間歇地攪拌（每30分鐘攪拌2 20 分鐘）共3小時’之後再以45 rpm間歇地搜拌（每30分鐘搜拌2分鐘）共3小時，之後先連續地以45 rpm授拌15分鐘，接著50 rpm攪拌15分鐘’ 55 rpm攪拌15分鐘，最後速度是60 rpm。接著該等細胞被生長於該迷度直到達到9〇%充滿度，通常為5-8天其依開始的接種而異。 60 1331614 為了收集該等細胞，6 mL的溫〇.3〇/0 w/v胰蛋白酶直接地被添加以清洗在珠上的細胞且被於37t下培養2〇分鐘。該等明膠珠被以酵素分解，不需強大機械攪動便釋放該等細胞至溶液中。細胞藉由在1000 rpm離心5 mins而被 5收集。移除上清液且輕輕地再懸浮該等細胞於5 mL·培養液中。細胞被使用一錐蟲藍方法來計數且以多種細胞密度再播植至新鮮的0.025%經交聯的明膠珠上（如前述），用以與合成的傳遞聚合物混合。依據實例3所製備之預聚物（丨·〇〇 g)及聚己内酯三醇 10 (Mw 300)(0.402 g)被分別秤重至1 mL針筒中且藉由珈瑪射線（25KG)殺菌。在針筒中的預聚物被完全地排空至無菌盆中且在環溫再被混合三分鐘。該混合物被准予靜置在環溫下於生物危害安全的箱櫃中。該聚合物混合物係被准予在盆中固化不同時間（14至80分鐘）直到該黏度開始增加 15 而足夠地顯示已發生重大固化。在該實例顯示該黏度在63 分鐘時增加。在明膠珠上的經獲取之細胞係被離心以減少該培養液的量且之後被加入。細胞/珠（0.25 ml)以及聚合物係被混合1分鐘以給予一 15 %珠/細胞比聚合物混合物之比例。該全部珠/細胞及聚合物之混合物就以黏稠液滴狀被移 20 轉至24井組織培養容器中。准予繼續固化2小時25分以形成固體栓狀物。培養液（DMEM/10% FCS)被添加且栓狀物被培養且在6天至9週内不同時間點被審視。培養液每2-3天被更換且組織栓狀物樣品被收取以用於標準蘇木精&伊紅染色以及阿利斯藍染色。 61 1331614 這些實驗顯示被生長及播植於珠（明膠）上的人類軟骨細胞存活於該聚合物固化過程且進一步產生新基質。實例33 材料：異戊四醇（Aldrich)係在80°C於真空下（0·1 torr ) 5 被隔夜乾燥。MLDI以及1，4-二氮雙環[2.2.2]辛烷（0八8(：0 8154, Air Products & Chemicals Inc)收到後被使用。經預乾燥後的異戊四醇（5.0 g)係秤重於一配備有一磁拌子、氮氣導入器及乾燥管之乾燥的三頸燒杯中。之後2,6_ 二異氰酸己酸甲酯（MLDI)(3 1.17 g)被秤重且加入該燒杯 10 中’接著加入催化劑DABC0 8154 (0.1 wt%)。該反應混合物係在氮氛圍被攪拌且加熱至50°c共4天。該均勻聚合物混合物接著於真空下（O.i torr)前述溫度中被去氣體，在氮氛圍下被轉移至一瓿（vial)中且被保存在冷藏櫃中^該預聚物係被GPC及流變儀分析（CSr_i〇)，使用如實例i述之 15 方法。該預聚物的平均分子量為1579及多分散度的數值為 166。瞬間的黏度為l.OxlO5 cSt於23°C。實例34 此實例例示依據本發明所製備之孔狀聚合物係生物可 2〇相容的。該生物可相容性係藉由將該扎狀聚合物測試樣品植入大鼠内兩週來評估。被使用於該植入研究的孔狀聚合物係藉由混合預聚物 A與組份B而製備，孔狀聚合物圓筒之多種组成物的細節被顯示於表4。 62 1331614 表4.用於該大鼠植入研究之聚合物的組成物植入樣品# 預聚物A (量g) 組份B (量g) 1 實例 3 (2.14) PCLT 300 (0.862) 2 實例 3 (2.13) PCLT-300 : DDAPS * (0.772: 0.103) 3 實例 3 (1.36) PCLT-900 (1.64) 4 實例5 (2.2) PCLT-300 (0.9) 5 實例3 (2.0) PCLT-300: DPCLPC" (0.48:0.808) 6 實例 3 (2.0 g) PCLT-300:DPCLPC" (0.725:0.201) * DDAPS係依據實例24之程序被製備 ** DPCLPC係依據實例20之程序被製備圓筒狀測試樣品（6 DxlO H mm)係被使用隨後的程序 5 來製備以用於所有的植入樣品。

經去除空氣之預聚物係被秤重於一由鐵氟龍（Teflon) 塊製成的腔（20x20x10 mm)中。經去除空氣且乾燥之預聚物 B係備秤重且加入該預聚物中。該混合物被手動地攪拌幾秒鐘且之後催化劑2-乙基己亞錫（全部混合物的0.25 %)被 10 加入再攪拌20 min。明膠珠（平均大小100-200微米，於水中，每1.0 g預聚物混合物有0.1 mL )被添加至此混合物且被攪拌1分鐘。該黏稠聚合物被裝入一 2.5 ml注射器中且分配0.29 g至一鐵氟龍模子的各圓筒狀（6 mm DxlO mm Η)腔内且在38°C下隔夜固化以產生孔狀圓筒狀的聚合物測 15 試樣品。植入程序及結果：預形成的聚合物之體内生物相容性及生物可降解性係使用標準方法被進行於雌性大鼠中。該程序係如下：八週大、雌性、Sprague Dawley大鼠被使用

63 1331614 一 K他命（ketamine)/甲苯噻嗪（xylazine)混合物來麻醉。當麻醉後一皮下凹處係被生成於該大鼠的背部。兩個6 mm Dxl OH mm無菌預形成的聚合物被插入該凹處中，一者於該起始切口左側，另一者在右側。定位後該傷口係被以一 9 5 mm傷口夾封閉。前6小時動物每2小時被監測以及前3 天中每12小時被監測。徹底的監測係每2星期被進行，包括种重該動物、目測該手術部位，以及以數位測徑器來測量（長度及寬度）以評估降解作用。在設定的時間點該動物被以寧比泰（戊巴比妥納）殺 10 死，金清被收集’聚合物與周圍的組織被切除《該聚合物於福馬林中被固定且被處理以用於組織分析。所有主要器官在移除前係被評估大體病理徵兆。當被移除，這些器官被秤重且之後切片處理用於組織學。 2及4個月後在體内所有大鼠未呈現疾病徵兆，所有 15獲得的體重相似於對照組且對於該等聚合物的存在沒有腫大或負面反應。於任何主要器官中未見大體病理。4個月後 —小的軟被膜（capsule)形成環繞於該等聚合物。沒有巧化作用被發現。在2及4個月之經蘇木精與伊红染色的部份之分析顯現一正常樣子的真皮》通常嗜中性球被發現然而 20其等出現係因聚合物的某些移動引起之機械剪力。在2個月時某些聚合物有纖維母細胞浸潤鄰近該真皮組織之聚合物孔洞。在4個月時這變得更明顯。在4個月時該纖維母細胞浸潤已更往前進入該聚合物不僅未而其邊緣而已。第 18圖呈現例示在兩個月的植入後，好的組織整合之組織學 64 1331614 影像。資例35 材料：MLDI及D-葡萄糖之預聚物係依據實例3所製備。聚己内酯三醇（MW 300，Aldrich)係藉由在9(TC於真空 5 下（〇·1 torr)被加熱3小時而乾燥以及2-(2-胺基乙基胺）乙醇在收到後被使用。

實例3所製備之經去除空氣之預聚物（1.35 g)係被秤重於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔（20x20x10 mm)中》經去除空氣且乾燥之聚己内酯三醇（0.438 g)及水（0.005 g)係被 10 加入。該混合物被手動地攪拌幾分鐘且之後2-(2-胺基乙基胺）乙醇（0.014 g)被加入又再攪拌1分鐘。該預聚物混合物維持一黏稍液態且被裝入一 2.5 ml注射器中且分配0.29 g 至一鐵乱龍模子的各圓筒狀（6 Dx 12 mm Η)腔内，被在38 C下隔夜固化以產生孔狀的圓筒狀測試樣品。該固化的聚 15 合物樣品係被使用音士通（Model 5568)來做抗壓強度及模數測試，依據ASTM方法F451-95。該平均抗壓強度及模數係18.4± 4 Mpa及691± 1〇4 Mpa，個別地。實例36 20 材料：MLDI及D-葡萄糖之預聚物係依據實例3所製備。四臂胺基末端之PAMAM樹狀聚合物（世代〇 )係購自

Aldrich為一 20 wt· %溶液於曱基醇中。pamaM於PBS緩衝溶液中係藉由蒸發甲醇及溶解來製備，用以製造一 2〇 mg/mL樹狀聚合物於0.0104莫耳濃度pbs緩衝溶液中。 65 1331614 實例3所製備之經去除空氣之預聚物（1.29 g)係被秤重於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔（20x20x10 mm)中。一 PAMAM樹狀聚合物於緩衝溶液中之溶液（MW 516.68, 0.5 g)係被加至此預聚物中。該混合物被裝入一 2.5 ml注射器 5 中之前被攪拌了幾秒鐘，且分配0.29 g至一鐵氟龍模子的各圓筒狀（6 Dxl2 H mm尺寸）腔内，被在38°C下隔夜固化以產生固態的、孔狀圓筒狀測試樣品。

實例37 材料：MLDI及丁基氧鈦（IV)在收到後被使用，而異戊 10 四醇（Aldrich)係如實例1中所述被乾燥。

經預乾燥後的異戊四醇（2.0 g)係秤重於一配備有一磁拌子、氮氣導入器及乾燥管之乾燥的三頸燒杯中。之後2,6-二異氰酸己酸甲酯（MLDI)(12.46 g)被秤重且加入該燒杯中，接著加入丁基氧鈦（IV) (0.014 g)。該反應混合物係在 15 氮氛圍被攪拌且加熱至50°C共24h。該均勻聚合物混合物接著於真空下（0.1 torr)被去氣體，且在氮氛圍下被轉移至一親（vial)中且被保存在冷藏植中。該預聚物的平均分子量為1366及多分散度的數值為 1.85。瞬間的黏度為8.0xl04 cSt於23°C。 20 經去除空氣之預聚物（1.62 g)係被秤重於一由鐵氟龍 (Teflon)塊製成的腔（20x20x10 mm)中。經去除空氣且乾燥之聚己内酯三醇（MW 300，0.595 g)係被加入該預聚物中且隨後水（0.005 g)係被加入。該混合物被攪拌幾秒鐘且之後催化劑丁基氧鈦（IV) (0.002 g，0.1%)被加入且攪拌。該 66 1331614 預聚物混合物維持一黏稠液態且被裝入一 2.5 ml注射器中且分配0.29 g至一鐵氟龍模子的各圓筒狀（6 Dx12 mm H) 腔内’被在38°C下隔夜固化以產生孔狀的圓筒狀測試樣品。當依據ASTM方法F451-95使用音士通（Model 5568) 5 來測試，該固化聚合物樣品呈現抗壓強度及模數為21.3土 2.9 Mpa 及 678± 57 Mpa，個別地。實例38 材料.線狀聚己内醋二醇（MW 400，Aldrich)被於一真空烤箱（0· 1 torr)在80。(：下乾燥3 h。MLDI及2-乙基己亞錫 10 在收到後被使用。經預乾燥後的聚己内酯二醇MW 400 (5.0 g)係秤重於 —配備有一磁拌子、氮氣導入器及乾燥管之乾燥的三頸燒杯中。之後2,6-二異氰酸己酸甲酯（MLDI)(5.3g)被秤重且加入該燒杯中’接著加入0.1 wt%催化劑2-乙基己亞錫。該 15 反應混合物係在氮氛圍被攪拌且加熱至5(TC共4 h。該均勻聚合物混合物接著於真空下（0.1 torr)被去氣體且被保存在冷藏櫃中。該預聚物被藉由GPC分析以及呈現平均分子量為1970且多分散度為1.53。實例39 20 材料：L-離胺酸（Aldrich)及2-乙基己亞錫在收到後被使用。 L-離胺酸（2.03 g)係秤重於一配備有一磁拌子、氮氣導入器及乾燥管之乾燥的三頸燒杯中。之後2,6-二異氰酸己酸甲酯（MLDI)(8.85 g)被科重且加入該燒杯中，接著加入 67 1331614 0.1 wt%催化劑2-乙基己亞錫。該反應混合物係在氮氛圍被攪拌且加熱至50°C共112 h。該均勻聚合物混合物接著於真空下（0.1 torr)前述溫度中被去氣體且被保存在冷藏櫃中。該預聚物被藉由GPC分析以及呈現平均分子量為620 5 且多分散度為1.25。實例40

材料：MLDI及D-葡萄糖之預聚物係依據實例3所製備。聚己内酯三醇（MW 300，PCLT-300，Aldrich)係藉由在 90°C於真空下（0.1 torr )被加熱3小時而乾燥。胜肽 10 JAMR.49 (Ac-GEKGPAGERGAXGPAGPRGPXGPXGPXGPXGV-OH (X = Hyp)在收到後被使用（MW 2800)。

實例3所製備之經去除空氣之預聚物（1.52 g)係被秤重於一由鐵氟龍（Teflon)塊製成的腔（20x20x10 mm)中。經去 15 除空氣且乾燥之聚己内酯三醇（MW 300，0.543 g)係被加入該預聚物中且隨後該胜肽（0.205 g)及水（0.005 g)係被加入。該混合物被手動地攪拌幾分鐘且之後催化劑2-乙基己亞錫（0.002 g，0.1%)被加入且攪拌。該預聚物混合物維持一黏稠液態且被裝入一 2.5 ml注射器中且分配0.29 g至一 20 鐵氟龍模子的各圓筒狀（6 Dxl2 mm H)腔内，被在38°C下隔夜固化以產生孔狀的圓筒狀測試樣品。該固化的聚合物樣品係被依據ASTM方法F451-95使用音士通（Model 5568) 來測試，且展現14.2±6·9 MPa抗壓強度及517±195 MPa抗壓模數。 68 1331614 7

將被認知到本發明不受限於前述所載之該等核心分子、異氰酸鹽或官能基寡聚物以及可降解臂。當然本發明的限制將被認知到該功能需要傳遞一較佳的可注射的及流動的預聚物組成物，用於體内或體外與一官能性寡聚物以 5 低放熱固化，以致形成聚合的、任擇地活的骨架》特定地，然而，一可注射的、生物可降解的、生物相容的聚氨基甲酸酯/脲組成物必須符合隨後的需求以有用於骨頭及軟骨應用。理想地該預聚物應為液/糊膠形式，可滅菌而不引起任何化學變化，以及具有能納入生物性基質組份之能力。 10 在注射時該預聚物混合物將會接合至生物性表面且固化成一固體，且較佳地有適當機械性質之孔狀骨架以適於該應用。該固化應為小的熱生成且該等涉及固化之化學反應應不會損害細胞或鄰近組織。該固化的聚合物當促進生長中的細胞、分化及移動時，應理想地能被降解成可被身體吸 15 收或從身體排除之生物相容的組份。

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Hermina de Groot, Jacqueline. (Polyganics B.V., Neth.). Eur. Pat. Appl. (2001), 12 ρρ,ΕΡ 1138336 A1 20011004. 22. Spaans, C. J.; Belgraver, V. W.; Rienstra, O.; de Groot, J. H.; Veth, R. P. H.; Pennings, A. J. Biomaterials (2000), 21(23), 2453-2460. 15 23. Spaans, Coenraad J.; De Groot, Jacqueline H.; Dekens, Folkert G.;

Veth, Rene P. H.; Pennings, Albert J. Department of Polymer Chemistry, Polym. Prepr. (Am. Chem. Soc., Div. Polym. Chem.) (1999), 40(2), 589-590. 24. van Tienen, Tony G.; Heijkants, Ralf G. J. C.; Buma, Pieter; de 20 Groot, Jacqueline H.; Pennings, Albert J.; Veth, Rene P. H. Biomaterials (2002), 23(8), 1731-1738.

Woodhouse KM, Skarja GA United States Patent 6,221997 B1 【圖式簡單說明】第1圖顯示水、乳糖以及三甘醇對本發明固化的聚合物 72 1331614 骨架的抗壓強度之效應。第2圖顯示一本發明之孔狀聚合物骨架的一 SEM相片。第3圖顯示不同可降解的官能性寡聚物對本發明固化的聚合物骨架的平均孔性之效應。 5 第4圖顯示納入高分子量可降解的聚合物以及填充劑對本發明固化的聚合物骨架之孔大小與分佈之效應。第5圖顯示納入填充劑對本發明固化的聚合物骨架之孔大小與分佈之效應。第6圖顯示納入填充劑對本發明固化的聚合物骨架之 10 機械性質之效應。第7圖顯示納入空心纖維之本發明固化的聚合物骨架的孔性。第8圖顯示水解性降解對本發明多種固化的聚合物骨架的效應。 15 第9圖顯示水解性降解對以經磷化膽鹼改質的聚己内

S旨三醇為主之本發明多種固化的聚合物骨架的效應。第10圖顯示氧化性降解對本發明一類固化的聚合物骨架的效應。第11圖顯示一依據實例11而製備之固化的聚合物骨架 20的一 SEM相片。第12圖顯示依據實例15之聚合物在23°C時黏度與固化時間之變化。第13圖顯示依據實例16在聚合物固化/膠化期間之溫度上升。 73 第14圖呈現一 6星期培養物之蘇木精與伊紅染色，其顯示在聚合物骨架中於空心纖維内之存活的幹細胞（紫色）以及新的基質（粉紅色），依據實例31。第15圖呈現依據實例3 1之一 6星期的人類間質幹細胞 5培養物，該人類間質幹細胞係生長在聚合物骨架的空心纖維中且經補充有分化培養液以促使造骨母細胞分化。樣品係經vonKossa染色以顯示骨頭礦化作用（棕/黑染色）。第16圖呈現依據實例32之一 4星期培養物之蘇木精與伊紅染色’其顯示在聚合物骨架中於可吸收的明膠珠内之 10 存活的軟骨細胞叢》第17圖呈現依據實例32之一 9星期培養物之阿利斯藍 (Alican blue)染色，其顯示在聚合物骨架中於可吸收的明膠珠周圍之存活的軟骨細胞叢。粉紅染色指示細胞以及細胞周圍的藍色指示新的葡萄胺聚糖（8匕(;〇33111丨110§1>^311)合成。 15 第18圖呈現顯微照相，其顯示依據實例34在植入大鼠中2個月之後，（a)聚合物植入物樣品# 1 (b)聚合物植入物樣品#2中細胞整合（ceiiuiar integrati〇n)至該聚合物結構申。【圖式之主要元件代表符號表】 (無） 74

Claims

1331614 ，J申請案申請專利範圍修正本 98.10.07. 利範圍 1. 一種星狀、樹狀或高分枝狀可流動的預聚物組成物，其包含異氰酸鹽及多官能性核心分子之反應產物，該核心分子具有低於400之分子量及具有至少二個可與該異氰酸鹽反 5 應以形成氨基甲酸酯或脲基之官能基。 2. 如申請專利範圍第1項之預聚物組成物，其中該多官能性核心分子具有至少三個或更多個可與該異氰酸鹽反應以形成氨基甲酸酯或脲基之官能基。 3. 如申請專利範圍第1或2項之預聚物組成物，其中該多官能 10 性核心分子係選自於由二元醇、三元醇及多元醇所組成之群組。 4.如申請專利範圍第3項之預聚物組成物，其中該多元醇係一酿分子。 5. 如申請專利範圍第1或2項之預聚物組成物，其中該異氰酸 15 鹽任擇地係經取代之脂肪族、芳香族以及受阻的（hindered) 異氰酸鹽。 6. 如申請專利範圍第1或2項之預聚物組成物，其中該異氰酸鹽係脂肪族異氰酸鹽且分子形狀不對稱。 7. 如申請專利範圍第1或2項之預聚物組成物，其中製備中之 20 該預聚物組成物的黏度在室溫下係15,000-200,000 cSt。 8. 如申請專利範圍第1或2項之預聚物組成物，其進一步包含生物性以及無機的組份，該等组份係選自於由細胞；祖原細胞；生長因子；其他用以支持細胞生長的組份；磷酸鈣；羥基磷灰石；黏著劑，包括纖維蛋白、膠原蛋白以及轉麩 75 1331614 氨酶系統；界面活性劑，包括矽氧烷界面活性劑；生孔原 (porogens)，包括矽顆粒、矽粉末、醣類、氯化鈉類之鹽、聚合的空心纖維以及明膠珠所組成之群組。 9. 如申請專利範圍第1或2項之預聚物組成物，其包含異戊四 5 醇與2,6-二異氰酸己酸曱酯之反應產物。 10. 如申請專利範圍第1或2項之預聚物組成物，其包含葡萄糖與2,6-二異氰酸己酸甲酯之反應產物。

11. 如申請專利範圍第1或2項之預聚物組成物，其包含葡萄糖與2,6-二異氰酸己酸乙酯之反應產物。 10 12. —種生物可降解的生物相容性聚氨基甲酸酯/脲聚合物組成物，其包含如申請專利範圍第1或2項之預聚物與具可降解臂的線狀星狀樹狀或高分枝狀的軟段形成官能性寡聚物之反應產物。 13. 如申請專利範圍第12項之生物可降解的生物相容性聚氨基 15 甲酸酯/脲聚合物組成物，其中該具可降解臂的線狀星狀樹

狀或高分枝狀的軟段形成官能性寡聚物係選自於由乳酸交酯、乙交酯、乳酸交酯/乙交酯、己内酯、反丁烯二酸丙酯 (propylene fumarates)、甘醇酸、聚-p-二氧環己調 (dioxanones)、肝、聚原S旨（polyorthoesters)以及鱗疏膽驗所 20 組成之群組。 14. 如申請專利範圍第12項之生物可降解的生物相容性聚氨基甲酸酯/脲聚合物組成物，其中該具可降解臂的線狀星狀樹狀或高分枝狀的軟段形成官能性寡聚物係兩性離子的 (zwitterionic)。 76 1331614 15.如申請專利範圍第12項之生物可降解的生物相容性聚氨基甲酸酯/脲聚合物組成物，其包含水、聚己内酯三醇與一預聚物之反應產物，該預聚物包含異戊四醇與2,6-二異氰酸己酸曱醋之反應產物。 5 16.如申請專利範圍第12項之生物可降解的生物相容性聚氨基曱酸酯/脲聚合物組成物，其包含水、聚己内酯三醇與一預聚物之反應產物，該預聚物包含葡萄糖與2,6-二異氰酸己酸曱酯之反應產物。 17. 如申請專利範圍第12項之生物可降解的生物相容性聚氨基 10 甲酸酯/脲聚合物組成物，其包含水、聚己内酯三醇與一預聚物之反應產物，該預聚物包含葡萄糖與2,6-二異氰酸己酸乙酉旨之反應產物。 18. 如申請專利範圍第12項之生物可降解的生物相容性聚氨基甲酸酯/脲聚合物組成物，其包含聚己内酯三醇與二羥基聚 15 己内酯磷醯膽鹼與一預聚物之反應產物，該預聚物包含異戊四醇與2,6-二異氰酸己酸曱酯之反應產物。 19. 如申請專利範圍第12項之生物可降解的生物相容性聚氨基甲酸酯/脲聚合物組成物，其包含聚己内酯三醇與1,2-二羥基-Ν,Ν-二甲基胺丙烷磺酸兩性離子與一預聚物之反應產 20 物，該預聚物包含葡萄糖與2,6-二異氰酸己酸甲酯之反應產物。 20. —種生物可降解的、生物相容的聚合物骨架，其包含一經固化的如申請專利範圍第15至19項中任一項之生物相容的生物可降解的聚氨基曱酸酯/脲組成物。 77 1331614 21. 如申請專利範圍第20項之生物可降解的、生物相容的聚合物骨架，其具有一抗壓強度為0.05—80 Mpa範圍之内。 22. 如申請專利範圍第20項之生物可降解的、生物相容的聚合物骨架，其具有大小範圍為150—300微米之孔。 5 23.如申請專利範圍第20項之生物可降解的、生物相容的聚合物骨架，其進一步包含選自於由細胞；祖原細胞；生長因子；其他用以支持細胞生長的組份；磷酸鈣；羥基磷灰石；黏著劑，包括纖維蛋白、膠原蛋白以及轉麵氧酶系統；界面活性劑，包括石夕氧烧界面活性劑；生孔原（porogens)，包 10 括矽顆粒、矽粉末、醣類、氣化鈉類之鹽、聚合的空心纖維以及明膠珠所組成之群組的生物性組份。 24. —種用以製備如申請專利範圍第12項之生物相容性生物可降解的聚氨基甲酸酯/脲組成物之方法，其包含：將一異氰酸鹽與一核心分子之反應，該核心分子具有至 15 少二個官能基，其在適當條件下可與該異氰酸鹽反應以形成氨基甲酸酯或脲基，而形成一具有室溫下15,000-200,000 cSt 之間的黏度之預聚物組成物；以及將該預聚物與一具有可降解臂的星狀軟段形成官能性寡聚物反應。 20 25.如申請專利範圍第24項之方法，其中該核心分子具有至少三個可與該異氰酸鹽反應之官能基。 26. 如申請專利範圍第24項之方法，其中適當量的水及催化劑係在致使反應溫度不超過90°C的條件下加入。 27. 如申請專利範圍第26項之方法，其中該反應溫度係不超過 78 60。。。 60。。。1331614 28. 如申請專利範圍第26項之方法，其中該反應溫度係不超過 40〇C。 29. 如申請專利範圍第24項之方法，更包含一將該預聚物與高 5 分子量的可降解聚合物反應之步驟，該高分子量的可降解聚合物係選自於由PLGA、PLLA以及聚（酐）所組成之群組。 30. —種生物可降解的、生物相容的聚氨基曱酸酯/脲骨架，其係藉由下述而製備：將一異氰酸鹽與一核心分子反應，該核心分子具有至少 10 二個官能基，其在適當條件下可與該異氰酸鹽反應以形成氨基曱酸酯或脲基，而形成一具有室溫下15,000-200,000 〇31 之間黏度的可流動預聚物；以及將該預聚物與一具可降解臂的星狀軟段形成官能性寡聚物。 15 31.如申請專利範圍第30項之生物可降解的、生物相容的聚氨基甲酸酯/脲骨架，其中該核心分子具有至少三個可與該異氰酸鹽反應之官能基。 32. 如申請專利範圍第30項之生物可降解的、生物相容的聚氨基甲酸酯/脲骨架，其中適當量的水及催化劑係在致使反應 20 溫度不超過90°C的條件下加入。 33. 如申請專利範圍第32項之生物可降解的、生物相容的聚氨基甲酸酯/脲骨架，其中該反應溫度係不超過60°C。 34. 如申請專利範圍第32項之生物可降解的、生物相容的聚氨基曱酸酯/脲骨架，其中該反應溫度係不超過40°C。 79 1331614 35. —種如申請專利範圍第12項之生物可降解性生物相容的聚氨基甲酸酯/脲聚合物組成物之用途，其作為一骨架供用於幫助對於需此治療之一病患的組織工程應用。 36. 如申請專利範圍第35項之用途，其中該病患具有受損的骨 5 頭或軟骨。 37. 如申請專利範圍第35項之用途，其中該生物可降解性生物相容的聚氨基曱酸酯/脲聚合物組成物係形成為一骨架可供植入病患。 38. 如申請專利範圍第35項之用途，其中該生物可降解性生物 10 相容的聚氨基曱酸酯/脲聚合物組成物係呈一未固化型式，可供用於注射入病患而於體内固化且形成骨架。 80