活性氧化物质生成材料及其用图_3

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MC的EPR信号。在180°C下,晶 体结构域开始烙化并且EPR信号降低。无EPR峰表示从180°C冷却回室温并没有产生自由 基。一旦自由基从烙化中的半结晶聚合物的晶体结构域中释放,它们不会自发再形成。
[0058] 图4是上述示例的相同共聚单体的DSC曲线。[己交醋(GA)和S亚甲基碳酸醋 (TMC)]是具有无规链结构且很少或没有晶体结构域的1:1-PGA/TMC。在45kGy下的丫福 射之后,该种非结晶的、无定形共聚物形式没有显示出明显的EPR信号。如图5所示,该信 号低于0. 1 (单位)。重要的是注意到在图5所反映的尺度对比图4所反映的尺度的变化。 在加热后,痕量EPR信号在高达280°C下未改变。后续冷却回室温并没有产生明显的EH?信 号。没有EPR信号表明该种无定形的、经福射的、无规共聚物实际上不含稳定化的自由基。
[0059] 可在图6中看到该种现象的另一个示例,其包括使用具有约110°C的晶体烙点的 聚二曠烧酬(PDO)。如图7所示,在45kGy下的丫福射之后,PDO半结晶可水解降解的聚合 物在室温和加热至80°C之后显示出强的EPR信号。然而,一旦达到晶体烙点,EPR信号消失 并且没有剩下自由基(图7)。
[0060] EH?测量值也显示在另一种本发明的可生物吸收的可水解降解的半结晶聚合实施 方式(聚-3-哲基了酸醋(P30HB))中存在自由基。P30HB具有约170°C的晶体烙点(图 9)。如图8所示,经45kGy的丫福射的P30皿在室温和加热至80°C和130°C后有强EPR信 号,但是该信号在温度进一步升高至晶体烙化W上的180°C时消失。从18(TC冷却回室温并 没有再次产生EPR信号。同样,一旦自由基通过烙化半结晶聚合物的晶体结构域释放,新的 自由基不会自发再形成。
[0061] 聚合物链的移动在聚合物的晶相中得到限制。对于给定剂量的电离能量,通过福 射产生的自由基的稳定性与晶相内移动的限制程度相关。DSC评估了烙化潜热W提供烙化 结晶部分所需能量的估计(即,为了克服晶体的限制力)。通过将烙化吸热的面积在DSC痕 迹上进行积分来确定烙化结晶部分所需的能量并且称为烙融洽。如上所述,使用EPR来检 测自由基并且可提供对给定材料中自由基浓度的估计。通过对每单位重量样品的EHU普进 行二重积分来确定该种自由基浓度的估计巧aton等的参考书《定量EPR》(Quantitative EPR),第30页,2010)。两者的结合,其中二重积分的每单位重量样品的EH?强度除W烙融洽 可得到每单位结晶度的自由基浓度的总体估计。具有更强黏力的晶相材料实施方式更可能 为形成的自由基提供安全的庇护场所。该种稳定化的自由基在半结晶、可水解降解的聚合 物中更有效的储存可用于提供每种晶体更高浓度的自由基。图10表示在暴露于45kGy的 丫福射和在60kGy的丫福射之后,对于半结晶、可水解降解、可生物吸收的2:1-PGA/TMC的 样品每晶体烙融洽超过10个单位的高浓度自由基。所得的效果证明了在暴露于高水平的 电离福射的生物相容性、半结晶、可水解降解的聚合物中可存在高浓度的稳定化的自由基。 在一个实施方式中,每晶体烙融洽的自由基浓度超过10个单位。在另一个实施方式中,每 晶体烙融洽的自由基浓度超过15个单位。在另一个实施方式中,每晶体烙融洽的自由基浓 度超过20个单位。
[0062] 稳定化的自由基在生物相容性、半结晶、可水解降解的聚合物中得到保护,并且在 暴露于发生聚合物水解的水性介质后,可控地接触聚合物。水性介质的抑和/或温度也影 响水解的速率W及由此接触稳定化的自由基的速率。合适的水性介质包括但不限于水、水 性缓冲溶液、生物流体和水蒸气。一旦接触水性介质,自由基可与水性介质中溶解的氧发生 反应。"含氧的水性介质"表示包含水、或其它能够使材料水解降解的物质,W及氧的任意流 体。在生物系统中,合适的含氧水性介质包括但不限于伤口渗出物、血液、血清、汗和胞外流 体。例如,水性介质会存在于体内、伤口床内、皮肤表面、任意粘膜表面W及其他区域。
[0063] 在自由基与氧分子发生反应的情况中,可W产生活性氧化物质(RO巧。例如,当与 溶解氧发生反应时,自由基将分子氧还原W产生超氧化物,化'-。超氧化物是称为活性氧化 物质或ROS的一大类活性化合物的一部分。超氧化物可自发或催化降解成过氧化氨化2〇2)。 已经报道超氧化物还可与氮的氧化物(N 0 ?)发生反应形成过氧亚硝酸根(ONOO-)。过氧 化氨的水性芬顿反应也产生哲基(? 0 H)和过氧哲基(? 0 0 H)。上述和其他化合物如 单线态氧(1〇2)、次氯酸根(C10-)及其全部组合均包括在ROS家族中。
[0064] 由于自由基在本发明的材料的结晶部分中的稳定性,可在延长的时间段中产生 ROS。"延长的时间段"表示持续超过最少24小时,在一个实施方式中持续超过一周,在另一 个实施方式中持续超过一个月。
[0065] 超氧化物的衰减本质要求选择检测方法。一种检测超氧化物的合适方法包括使 用化学发光化合物如鲁米诺,或发光蛋白Pholasin彩(英国普利茅斯的骑±科技有限公 司(Kni曲t Scientific Ltd.))的另一种化合物,和合适的分光光度计如FLlTOstar Omega 微板读数仪(北卡罗来纳州卡雷的BMG实验室技术公司炬MG Labtech Inc.,Cary NC))。 Pholasin饭会与超氧化物和其他ROS发生反应产生光或发光。通过姐妹样品孔之间的 Pholasin?化学发光信号差异来具体测定超氧化物的贡献,样品孔之一包含超氧化物歧化 酶(SOD),该是一种催化超氧化物歧化反应的酶,该反应中超氧化物被转化为氧和过氧化 氨。本文中经福射的实施方式证明稳定化的自由基的形成和存在,并且一旦暴露于含氧水 性介质就产生超氧化物(〇2'-)。此外,本文中经福射的2:1-PGA/TMC共聚物实施方式证明 在福射剂量和R0S (包括超氧化物)生成之间的非线性趋势,尤其是在30kGy至50kGy之间 的水平(图10)。
[0066] 另一种能够通过本发明的材料和方法产生的R0S物质是单线态氧。通过合 适的分光光度计,可W使用MCLA(2-甲基-6-(对-甲氧基苯基)-3,7-(二氨咪挫并 [1,2a]化嗦-3-酬))来检测单线态氧。在该种情况中,在姐妹样品之间测定单线态 氧的贡献,样品之一包含叠氮化钢(NaNg),其巧灭单线态氧炬ancirova, Luminescen ce,26巧),685-88 (2011))。本文中经福射的实施方式证明稳定化的自由基的形成和存在,并 且一旦暴露于含氧水性介质就产生单线态氧。
[0067] 过氧化氨是另一种能够通过本发明的材料和方法产生的R0S物质。可W使用 Amplex?红(俄勒冈州尤金市的分子探针公司(Mole州lar Probes))作为使用微板读数 仪的过氧化氨的巧光探针。通过在含过氧化氨酶的姐妹样品中观察发光降低来对过氧化氨 进行定量,过氧化氨酶将过氧化氨分解为水和氧。本文中经福射的实施方式证明稳定化的 自由基的形成和存在,并且一旦暴露于含氧水性介质就产生过氧化氨。
[0068] 除了水性介质中存在的氧W外,在一些实施方式中,本发明的材料还包含氧发生 剂。本文使用的术语"氧发生剂"定义为任意能够产生氧的组分。当包括在本发明的材料 中时,由于额外的氧可与材料的稳定化的自由基发生反应,氧发生剂有利于潜在地驱动活 性氧化物质的进一步产生。
[0069] 考虑到在不同浓度和/或持续时间下R0S影响的生物过程的范围,可能需要通过 改变氧可及性来修饰ROS产生的能力。
[0070] 就R0S的化学反应性质而言,将额外的化合物结合入能够与R0S发生反应的本发 明的材料是有优势的。例如,含氮化合物能够与R0S发生反应W产生氮的氧化物并且可结 合入本文所述的材料或装置中。与R0S相似,氮的氧化物是多种生物过程的调节体并且已 知在生理和病理状态下起到关键作用,包括但不限于屯、血管健康和疾病。
[0071] 考虑到稳定化的自由基W可控制的方式发生反应并产生生物活性分子如R0S的 能力,用于向所需的治疗位点提供它们的方法是治疗应用的基础。例如,本文所述的超氧化 物生成材料可W放置在治疗位点上或周围,诸如但不限于伤口,使得产生的超氧化物能够 在愈合过程中起到辅助作用。治疗位点和包含稳定化的自由基的材料之间的接触可W是直 接或间接的。例如,治疗组合物或其他医学材料的层可位于治疗位点和现有材料之间。然 后含稳定化的自由基的材料保持紧密靠近治疗位点持续需要的一段时间。
[0072] 另外,在所需的治疗位点应用本发明的材料之后,可W采用用于在治疗位点增强 R0S产生的不同机制。另外,通过采用包含稳定化的自由基的材料、将该材料暴露于含氧水 性环境中并且调节与该材料可及的氧的量来进一步增强R0S产生。可通过例如高压氧疗法 增加大气氧浓度来增加可及的氧。在另一个示例中,可通过局部氧疗法来调节局部大气氧 浓度。可通过增加血液中的氧浓度来增加由血液递送的氧的量。例如,可通过增加可及的 血红细胞的数量来增加血液的氧含量。另外,可通过波尔效应降低抑来增加血红细胞的氧 释放。为了增加血液供氧的总量,可W在治疗位点增加灌注。用于增加灌注的方法包括采 用负压伤口疗法、手术或介入治疗。另外,如上所述,氧生成组分可包含在生物相容性、半结 晶、可水解降解的材料中,因此增加了可与稳定化的自由基发生反应的氧。
[0073] 根据所需的用途,包含稳定化的自由基的本发明的材料可采用多种形式,如任意 一些的二维或=维构型,包括但不限于伤口敷料、烧伤敷料、软膏剂、悬浮剂、皮肤替代物、 组织支架、片材、糊料、纤维、乳液、凝胶、胶束、涂层、溶液或粉末,或其组合。不同形式的包 含稳定化的自由基的材料可W具有不同的比表面积,该反过来可影响R0S的生成。在一些 情况中,生物相容性聚合材料可具有约0. OOlmVgm至约50mVgm的比表面积。"比表面积" 表示在单位体积或单位质量中存在的所有颗粒、纤维、泡沫和/或多孔结构的可及表面的 总和。该种比表面积取决于该材料的形状、尺寸、孔隙率和微结构。可通过气体吸附方法来 测量。从基于由热解吸的气相色谱确定的比停留体积的邸T公式来计算比表面积。通常使 用氮气作为吸附剂。
[0074] 一种潜在的形式是定义为柔性或刚性层的片材,其中其幅度或宽度与厚度之比超 过10:1。对于该应用的目的而言,片材可由沉积纤丝的较平坦排列组成。"纤丝"表示相当 长度的纤维。通过将放下或组装纤维制成的片材被称为网。网和其他材料可W是非织物的, 表示它们可W由长纤维制成,通过化学、机械、热或溶剂处理结合在一起。此外,纤维被定义 为圆柱形或管状结构,其中长度与直径之比一般超过100:1并
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