专利名称：包含高分子基质和低分子有机化合物的复合材料、及其制造方法
技术领域：
本发明涉及包含高分子基质和低分子有机化合物的复合材料及其制造方法。本申请基于2008年9月8日在日本提出申请的日本特愿2008_2四442号要求优 先权，并在本申请中引用其内容。
背景技术：
目前，已有关于由合成高分子、天然高分子和细胞生长因子、药物、磷酸钙等形成 的复合材料的报道，这样的复合材料被应用于向再生医疗用支架材料及各种固体基板上的 涂敷。例如，缺血性心脏病是导致心肌梗塞的原因，在对该缺血性心脏病的治疗中，使用的 是将由高分子基质和低分子有机化合物药物形成的复合材料涂敷在支架表面而得到的药 物溶出支架(Drug-elutingStent =DES)。利用该DES，可以使包封在高分子基质内的药物等 低分子有机化合物在生物体内溶出，由此抑制再狭窄(例如专利文献1及2)。但是，根据报道，在低分子有机化合物溶出后，要抑制残留的高分子基质发生炎症 反应、血栓形成以及支架表面的内皮化(例如非专利文献1及2)。专利文献1公开了下述内容含有作为低分子有机化合物的药物且吸收至少 100%以上的水的吸水性高分子可作为DES发挥效果。特别公开了下述内容为了确保生物 体内物理强度的稳定性，优选使用结构中具有聚氧丙烯链、聚四氢呋喃链等聚醚链的聚氨 酯类弹性体、以及以这些聚氨酯类弹性体为主体的高分子基质或高分子基质状吸水性高分 子材料(第W012]段第8 10行)。另外，作为在高分子基质中搭载药物的方法，采用的 是使用水溶性药物并利用高分子基质的吸水性的搭载方法(第W013]段第1 3行)。作 为在生物体内使用的高分子基质，优选能释放药物、并且在作用后能够从体内消失的高分 子基质。专利文献2公开了下述内容提供使用重量尽量小的高分子进行涂敷而得到的基 质材料，所述高分子基质优选为乳酸-乙醇酸共聚物，在将作为低分子有机化合物的药物 和高分子溶解在氯仿中之后，于室温下进行1小时真空干燥(第W052]段第1 5行、第
段第9行)。专利文献3公开了下述内容将包含作为低分子有机化合物的药物的水或醇溶液 均勻混合于下述PBS溶液中，以使药物分散于整个溶液中，所述PBS溶液是包含生物降解性 基质形成物质以及用于交联该生物降解性基质形成物质的酶的溶液(第W028]段第1 6行)。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2004-89233专利文献2 日本特开2007-312987专利文献3 日本特开2007-277217
非专利文献非专利文献 1 :Xianyan Wang,Xiaohui Zhang, John Castellit, Ira Herman,Nark Iafrati, David L. Kaplan. Biomaterials 2008 ；29 :894-903.非专禾丨J 文献 2 :Han Hee Cho, Dong-ffook Han, Kazuaki Matsumura, Sadami Tsutsumi, Suong-Hyu Hyon. Biomaterials 2008 ；29 :884-893.
发明内容
发明要解决的问题以往报道的由亲水性高分子基质和低分子有机化合物形成的复合材料存在下述 问题难以以高搭载量将低分子有机化合物复合于高分子基质内，在形成的复合材料与血 液接触时，高分子基质成分会形成血栓。解决问题的方法本发明提供高分子基质和低分子有机化合物的复合材料，其是在高分子基质中分 散低分子有机化合物而形成的复合材料，其中，所述高分子基质由高分子经有机酸衍生物 交联而形成。另外，本发明提供高分子基质和低分子有机化合物的复合材料的制造方法，该制 造方法包括在有机溶剂中进行高分子和有机酸衍生物的交联，同时使低分子有机化合物 包封于其中，在生成高分子基质之后，将有机溶剂置换为水。优选本发明的复合材料中涉及的有机酸衍生物为二元羧酸或三元羧酸的2个或3 个羧基被吸电子基团修饰而得到的衍生物。优选本发明的复合材料中含有的低分子有机化合物为可溶于极性非质子性有机 溶剂的药物、氨基酸的1种或2种以上的组合，且对水显示难溶性。此外，优选本发明的复合材料显示低分子化合物的缓释性。此外，优选本发明的复合材料显示抗血栓性。发明的效果本发明通过在高分子溶液中混合低分子有机化合物，并利用导入有活化酯基的有 机酸衍生物来进行交联，可制备出含有高浓度低分子有机化合物的复合材料。另外，通过使 用本发明的高分子，可提供显示优异生物亲和性及抗血栓性的复合材料。此外，可通过改变 本发明的高分子的交联密度而容易地控制低分子有机化合物从高分子基质中的缓释速度， 由此，可作为具有优异生物亲和性的复合材料而付诸应用。
[图1]凝胶在4°C水中的直径变化(左起0分钟，10分钟，1小时，3小时，6小时， 24小时)[图2]本实施例中，从基质释放出的Am80的量[图3]有机酸衍生物浓度(5mM)、AmSO包封对于血栓形成的影响[图4]有机酸衍生物浓度OOmM)、Am80包封对于血栓形成的影响[图5]有机酸衍生物浓度(IOOmM)、Am80包封对于血栓形成的影响[图6]含有IOOmM的AcTrpNH2而制备的高分子基质
[图7]含有IOOmM的AcTyrNH2而制备的高分子基质[图8]含有IOOmM的FmocIleOH而制备的高分子基质[图9]含有IOOmM的FmocPheOH而制备的高分子基质[图10]含有IOOmM的FmocTrpOH而制备的高分子基质[图11]含有IOOmM的FmocSer(tBu) OH而制备的高分子基质[图12]不含有氨基酸衍生物而制备的高分子基质
具体实施例方式本发明的实施方式如下所示，但本发明并不受下述实施方式的限制。本发明中的所述复合材料，是混合高分子、有机酸衍生物及药物等低分子有机化 合物而形成的复合材料，是通过高分子和有机酸衍生物的交联反应而实现了分子水平的复 合化的材料。作为本发明中使用的高分子，可列举蛋白质、葡糖胺基葡聚糖、壳聚糖、聚氨基 酸、多元醇中的1种或2种以上的组合。作为上述蛋白质，可优选列举胶原、去端肽胶原 (atelocollagen)、碱处理胶原、明胶、酸处理明胶、碱处理明胶、角蛋白、血清白蛋白、卵白 蛋白、基因重组白蛋白、血红蛋白、酪蛋白、球蛋白、血纤蛋白原以及它们的衍生物。进一步 优选列举胶原、明胶以及它们的衍生物等。本发明中使用的高分子优选为分子内具有氨 基、且适于与有机酸衍生物发生交联反应的高分子。作为葡糖胺基葡聚糖，可优选列举硫酸 软骨素、硫酸皮肤素、透明质酸、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角质素以及它们的衍生物。对于混合溶液中的高分子的浓度并无特殊限制，其用量通常为3 30wt%、优选 为7. 5 15wt%、更优选为10 15wt%、最优选为15wt%。高分子的浓度在7. 5wt%以下 时，有机酸衍生物浓度达到20mM以上，无法形成高分子基质。即，无法保持具有高交联密度 的交联结构。作为用于获得本发明的复合材料的有机酸衍生物，优选为下述有机酸衍生物中的 1种或2种以上的组合，所述有机酸衍生物是羧酸的至少2个羧基被N-羟基琥珀酰亚胺、 N-羟基磺基琥珀酰亚胺或它们的衍生物修饰而得到的衍生物，所述羧酸选自下组中的1种 或2种以上柠檬酸、苹果酸、草酰乙酸、酒石酸、顺式乌头酸、2-酮戊二酸及其衍生物。作为适用于获得本发明的复合材料的有机酸衍生物浓度，在高分子浓度为15wt% 的情况下，有机酸衍生物浓度通常为1 100mM、优选为5 100mM、更优选为5 80mM、最 优选为20mM。有机酸衍生物浓度在5mM以下时，高分子与有机酸衍生物的交联点少，无法 保持高分子基质结构。此外，有机酸衍生物浓度为IOOmM以上时，会形成由高分子与有机酸 键合而成的结构，这样一来，会导致交联点减少、无法保持结构。此外，就反应时间而言，在 25°C的反应时间优选在M小时以内。例如，相对于反应溶液总体，添加有20mM有机酸衍生 物的情况下，室温下高分子基质的形成时间为10 20分钟。本发明中的低分子化合物优选为难溶于水的药物、氨基酸以及它们的衍生物中的 1种或2种以上的组合。作为用于制备本发明的复合材料的反应溶剂，可使用极性非质子溶剂，作为该类 溶剂的一例，可使用N，N_二甲亚砜(DMSO)。对于除去在由高分子和有机酸衍生物形成高分 子基质时生成的反应产物(N-羟基琥珀酰亚胺)及未反应物来说，可通过将高分子基质浸渍于纯水中而进行置换除去。另外，在将高分子基质中含有的有机溶剂置换为纯水时，为了 抑制已包封的低分子有机化合物的溶解及高分子的水解，优选在0 10°C以下进行置换。对于配制混合溶液时具体混合方法并无特殊限制，优选使用例如小型混合器之类 的搅拌装置等进行充分均勻的混合。以下，结合实施例、针对每种高分子基质对本发明进行更为具体的说明，但本发明 完全不受这些实施例的限定。实施例11-1未包封低分子有机化合物的高分子基质的制备表1所示的各基质的通用制法如下所述。如表1所示，改变有机酸衍生物(TriSuccinimidyl Citrate (三琥珀酰亚胺基柠 檬酸酯)TSC)的浓度，在室温下进行了高分子基质的制备。向高分子(600mg)加入含有 10%乳酸的DMSO(4. OOmL)，制备了 15W/v%的溶液。接着，将有机酸衍生物添加到含有10% 乳酸的DMSO溶液中，进行混合，使有机酸衍生物的最终浓度达到20mM，由此制备了有机酸 衍生物溶液。以4 1的比例混合高分子溶液和有机酸衍生物溶液，并立即用笔形混频器
进行30秒钟搅拌，然后，利用离心分离机进行30秒钟脱泡，得到了用 于包封药物的高分子。有机酸衍生物(TSC)在IOOmM的浓度以内时，在指定时间内形成了 高分子基质。[表 1]
1-2未包封低分子有机化合物的高分子基质的稳定性在4°C或37°C下，将上述制作的高分子基质浸渍于纯水中(5mL)，对高分子基质的 经时变化进行了观察。表2示出了表1的实施例1(基质1 7)中所示的高分子基质在1 个月后的状态。各高分子基质分别吸收了水而溶胀，高分子基质的大小和重量随时间发生 了变化。然后，观察到了高分子基质的收缩，确认到高分子基质因水解反应而消失。[表 2]
权利要求
1.高分子基质和低分子有机化合物的复合材料，其是在高分子基质中分散低分子有机 化合物而形成的复合材料，其中，所述高分子基质由高分子经有机酸衍生物交联而形成。
2.权利要求1所述的高分子基质和低分子有机化合物的复合材料，其中，有机酸衍生 物是二元羧酸或三元羧酸的2个或3个羧基被吸电子基团修饰而得到的衍生物。
3.权利要求1或2所述的高分子基质和低分子有机化合物的复合材料，其中，有机酸 衍生物是下述有机酸衍生物中的1种或2种以上的组合，所述有机酸衍生物是羧酸的至少2 个羧基被N-羟基琥珀酰亚胺、N-羟基磺基琥珀酰亚胺或它们的衍生物修饰而得到的，所述 羧酸选自下组中的1种或2种以上柠檬酸、苹果酸、草酰乙酸、酒石酸、顺式乌头酸、2-酮 戊二酸以及它们的衍生物。
4.权利要求1 3中任一项所述的高分子基质和低分子有机化合物的复合材料，其中， 所述高分子为蛋白质、葡糖胺基葡聚糖、壳聚糖、聚氨基酸、多元醇中的1种或2种以上的组合。
5.权利要求4所述的高分子基质和低分子有机化合物的复合材料，其中，葡糖胺基葡 聚糖为选自硫酸软骨素、硫酸皮肤素、透明质酸、硫酸乙酰肝素、肝素、硫酸角质素以及它们 的衍生物中的1种或2种以上。
6.权利要求4所述的高分子基质和低分子有机化合物的复合材料，其中，蛋白质为选 自胶原、去端肽胶原、碱处理胶原、明胶、酸处理明胶、碱处理明胶、角蛋白、血清白蛋白、卵 白蛋白、基因重组白蛋白、血红蛋白、酪蛋白及球蛋白、血纤蛋白原以及它们的衍生物中的1 种或2种以上的组合。
7.权利要求1 6中任一项所述的高分子基质和低分子有机化合物的复合材料，其中， 低分子有机化合物是可溶于极性非质子性有机溶剂的药物、氨基酸以及它们的衍生物中的 1种或2种以上的组合。
8.权利要求1 7中任一项所述的高分子基质和低分子有机化合物的复合材料，所述 复合材料显示出低分子有机化合物的缓释性。
9.权利要求1 8中任一项所述的高分子基质和低分子有机化合物的复合材料，所述 复合材料显示出抗血栓性。
10.权利要求1 9中任一项所述的高分子基质和低分子有机化合物的复合材料的制 造方法，该方法包括在有机溶剂中进行高分子和有机酸衍生物的交联，同时使低分子有机化合物包封于其中，在生成高分子基质之后，将有机溶剂置换为水，从而获得复合材料。
全文摘要
以往报道的由亲水性高分子基质和低分子有机化合物形成的复合材料存在下述问题难以以高搭载量将低分子有机化合物复合于高分子基质内，在形成的复合材料与血液接触时，高分子基质成分会形成血栓。在本发明中，使用有机酸衍生物作为交联剂，在有机溶剂中进行高分子和有机酸衍生物的交联，同时使低分子有机化合物包封于其中，并在生成高分子基质之后，将有机溶剂置换为水，由此使低分子有机化合物在高分子基质内析出、复合化，从而获得具有抗血栓性且低分子有机化合物含量高的复合材料。
文档编号C08L5/00GK102143767SQ200980134329
公开日2011年8月3日 申请日期2009年9月8日 优先权日2008年9月8日
发明者田口哲志, 高柳真里子 申请人:独立行政法人物质.材料研究机构