专利名称：支链异聚乙二醇和中间体的制作方法
技术领域：
本发明涉及支链异聚乙二醇。更具体来说，本发明涉及支链异聚乙二醇化合物，其用于生物功能性分子的修饰、药物递送系统中的药物或药物载体、用于诊断的材料和装置坐寸O背景技术
聚乙二醇自身表现出低毒性和抗原性，并且在水和许多有机溶剂中具有出色溶解性。因此，在末端中引入反应性官能团的末端活化的聚乙二醇化合物已被广泛用于提供各种不同功能，例如提供药物和药物载体在体内的隐蔽性并使它们溶解在药物递送系统中， 以及提高材料表面的生物相容性。在这些化合物中，在直链聚乙二醇的两个末端处分别具有反应性不同的官能团的所谓的异双官能度聚乙二醇，可以在各个末端中引入不同分子， 例如生物功能性分子如药物、生理活性物质、定向物质等。因此，聚乙二醇被用作异交联剂， 其将这些生物功能性分子彼此交联或将生物功能性分子与各种药物载体或装置交联。
将异双官能度聚乙二醇原样用作异交联剂所获得的第一个独特的优点是，(A)能够将作为如上所述的聚乙二醇的性质的低抗原性和出色溶解性提供给被键合的物质这一事实。由于聚乙二醇是具有重复单元的聚合物，因此它具有相当大的分子量和单体单元数量，并且与常见的低分子量异交联剂相比末端之间的距离长。因此，下一个优点是(B)由于空间位阻难以直接键合的物质，或通过直接键合可能失去分子固有功能例如药理活性的分子或物质，或具有不同属性的物质例如分子或物质，以及各种药物载体或装置，能够彼此键合这一事实。
在DDS领域中，有许多关于使用异双官能度聚乙二醇偶联的研究。
Jiang等(非专利文献I)已使用具有N-羟基琥珀酰亚胺基酯基和马来酰亚胺基的异双官能度聚乙二醇，将转铁蛋白键合于β_乳球蛋白。Zhang等(非专利文献2)已使用具有N-羟基琥珀酰亚胺基酯基和马来酰亚胺基的异双官能度聚乙二醇，将作为十肽的NLS (核定位信号)键合于结合有树枝状聚合物的吖啶物质。Kim等(非专利文献3)已使用具有氨基或2-吡啶基二硫化物基团和羧酸的异双官能度聚乙二醇，将siRNA键合于LHRH(促黄体素释放激素)。Anhorn等(非专利文献4)已使用具有N-羟基琥珀酰亚胺基酯基和马来酰亚胺基的异双官能度聚乙二醇，将IgG抗体键合于包含抗癌药剂的纳米粒子。
此外，作为在诊断装置方面的应用，Otsuka等(非专利文献5)显示了作为监测生物功能性分子例如凝集素的生物传感器的应用，其中使用具有缩醛基和羟基的异双官能度聚乙二醇将乳糖键合于聚乳酸，并进一步利用乳糖与凝集素之间的相互作用和聚乳酸与无机物质表面的之间的相互作用，结果，将凝集素与无机基材表面交联。
如上所述，异双官能度聚乙二醇是在药物相关应用例如生物功能性分子的修饰、 特别是DDS领域中广泛使用的异交联剂。另一方面，当考虑到通过将异双官能度聚乙二醇与各种不同生物功能性分子、载体等进行反应以改进键合有聚乙二醇的物质的功能时，存在着需要任一种生物功能性分子的多个修饰的情况。例如，在考虑在一端具有药物并在另一端具有与其键合的定向分子键合有聚乙二醇的物质的情况中，当获得药物的多个键合时，提高运输效率变得可能。此外，当获得定向分子的多个键合时，提高朝向配体的定向性能变得可能。
作为考虑到采用这种多个生物功能性分子的修饰的聚乙二醇化合物，在 US6362254 (专利文献I)中描述了所谓的分叉PEG。
在所述专利中，尽管没有异聚乙二醇衍生物的应用实例，但已经合成了分叉PEG， 其中两个官能团被引入到一个聚乙二醇末端中，用于在甲氧基-聚乙二醇的一个末端处产生分支点，并用于生物功能性分子的修饰。
现有技术文献
专利文献
专利文献I :美国专利号6362254
非专利文献
非专利文献I :Journal of Drug Targeting, 2007, 15 (10), 672-683
非专利文献2 BioconjugateChem.，2009，20，120-128
非专利文献3 =BioconjugateChem.，2008，19，2156-2162
非专利文献4 =BioconjugateChem.，2008，19，2321-2331
非专利文献5 =Langmuir, 2004，20 (26)，11285-11287发明内容
本发明待解决的技术问题
然而，在专利文献I中，分支点与多个官能团之间的长度没有明确限定，并且所描述的实例仅限于在两个官能团之间具有非常近距离的实例。当设想在两个官能团中引入相同生物功能性分子，特别是具有非常大分子量的物质例如蛋白或抗体时，这意味着作为异聚乙二醇衍生物的显著特点的优点(B)，即“由于空间位阻难以直接键合的分子，或通过直接键合可能失去分子固有功能例如药理活性的分子，可以彼此键合”，在很大程度上受损。 因此，当作为主要目的应用于具有两个或以上相同的生物功能性分子，并在另一端具有与上述分子不同的一个生物功能性分子的结合有异聚乙二醇的物质时，用途受到限制。
此外，在设想在异聚乙二醇衍生物中弓丨入两个或以上相同生物功能性分子的情形中，与在常用的单官能度活化聚乙二醇或异双官能度聚乙二醇中引入生物功能性分子极为不同的一点，在于下述事实，即为了将生物功能性分子以高转化率引入到两个相同的官能团中，不能使用相对于双官能度分子来说过量的聚乙二醇衍生物，这是由于会形成许多类型的杂质，并且相反昂贵的生物功能性分子应以过量进行反应。因此，从成本角度来看，在分支点与多个官能团之间长度短的结构也难以应用。
由上可知，从性能和成本两方面来看，为了用生物功能性分子对这种新的异聚乙二醇衍生物进行修饰，发现不仅在不同官能团之间，而且在相同官能团之间具有足够距离的异双官能度聚乙二醇是有利的。
然而，具有多个两种官能团之一，被设计成预先假定使用在药物相关应用、例如这些生物功能性分子的修饰中的异聚乙二醇衍生物，还没有报道。特别是，迄今为止也还没有关于被设计用于修饰具有相对大分子量的生物功能性分子例如蛋白药物和抗体的衍生的实例。
本发明的目的是提供一种支链异聚乙二醇化合物，其具有能够与各种生物功能性分子进行反应的两种官能团，并具有多个所述官能团中的一个。
对于这样的生物功能性分子来说，可以提到的主要是诸如蛋白药物、多肽、酶、抗体、抗体药物、基因、核酸化合物包括寡核苷酸等、核酸药物、抗癌药剂、低分子量药物的生物功能性分子。此外，除了这些生物功能性分子之外，也可以允许药物投送系统中的载体例如脂质体和聚合物胶束以及用于诊断的其他材料和装置进行反应。其中，特别提供了支链异聚乙二醇化合物，其最适合用于修饰生物功能性分子包括蛋白药物、多肽、酶、抗体、抗体药物等。
解决问题的技术手段
作为为了解决上述问题而进行的深入研究的结果，本发明人开发了一种支链异聚乙二醇化合物，其具有多个两种官能团中的一种官能团，适合用于包括生物功能性分子、药物载体和用于诊断的基质材料的基材表面的药物相关的应用，特别是具有大分子量的生物功能性分子包括蛋白药物、多肽、酶、抗体和抗体药物的修饰。
本发明的最显著特征是下述事实，即在具有一定范围的重复单元数的每个聚乙二醇链的一个末端处，存在多次出现的两种官能团中的一种官能团。由于这种特征，在考虑用两种不同种类的生物功能性分子修饰支链异聚乙二醇化合物的情况下，键合于多个官能团的生物功能性分子彼此之间具有最多两个聚乙二醇链链长的距离，因此在相互空间位阻减小的情况下实现修饰。此外，由于分子结构的复杂性，生物功能性分子与可能由于空间位阻而降低反应性的分支点和在另一种官能团处被修饰的另一种生物功能性分子之间，具有最多一个聚乙二醇链链长的距离。
如上所述，在考虑对两个不同生物功能性分子进行修饰的情况下，由于本发明的支链异聚乙二醇化合物的结构特征，将要在多次出现的一种官能团处被修饰的生物功能性分子，与同一分子中存在的下列三项中的任一项保持足够距离，即(I)相同的生物功能性分子，(2)分支点，和(3)另一种生物功能性分子。因此，能够以较高效率执行修饰并同时抑制由空间位阻产生的不利效应，并且也能够抑制生理活性的降低。
也就是说，本发明体现在下列方面。
(I) 一种支链异聚乙二醇，其由式[I]所表不
权利要求
1.一种支链异聚乙二醇，该支链异聚乙二醇由式[I]所表示
2.根据权利要求I所述的支链异聚乙二醇，其中所述分支连接物组成部分E由式[2]表不:
3.根据权利要求2所述的支链异聚乙二醇，其中LI和L2各自是醚键、氨酯键、酰胺键或含有所述这些基团的饱和烃基、单键或饱和烃基。
4.根据权利要求3所述的支链异聚乙二醇，其中LI和L2二者都是含有醚键的饱和烃基、单键或饱和烃基。
5.根据权利要求4所述的支链异聚乙二醇，所述支链异聚乙二醇由式[3]或[4]表示
6.根据权利要求I至5任一项所述的支链异聚乙二醇，其中所述原子团X的官能团和所述原子团Y的官能团各自选自由缩醛基、醛基、马来酰亚胺基、乙烯砜基、碘乙酰胺基、活性酷基、活性碳酸酷基、竣基、氣基、氣氧基、硫醇基、稀丙基、乙稀基、乙块基和置氣基所组成的组。
7.根据权利要求6所述的支链异聚乙二醇，其中所述原子团X的官能团和所述原子团Y的官能团中的至少一个选自由羧基、氨基、氨氧基和硫醇基所组成的组。
8.—种中间体，该中间体是权利要求I至7任一项所述的支链异聚乙二醇的中间体，并且其中所述原子团X的官能团和所述原子团Y的官能团中的至少一个被保护基团保护。
9.一种键合有聚乙二醇的物质，其中生物功能性分子键合于根据权利要求I至7任一项所述的支链异聚乙二醇的末端。
全文摘要
本发明的目的是提供一种支链异聚乙二醇化合物，其具有两种能够与各种生物功能性物质反应的官能团，并且具有多个所述官能团之一。本发明的支链异聚乙二醇由式[1]表示，其中X和Y各自表示含有至少一个官能团的原子团，所述官能团与生物功能性分子中存在的官能团反应以形成共价键，并且所述原子团X中包含的官能团与所述原子团Y中包含的官能团彼此不同；s是2至8的整数，其表示聚乙二醇链的数量；n是聚乙二醇链的平均添加摩尔数，并且20≤n≤2000；并且，E是分支连接物组成部分，其对所述聚乙二醇链具有s价成键价，并对所述官能团Y具有单价成键价。
文档编号C08G65/32GK102985462SQ20118003148
公开日2013年3月20日 申请日期2011年6月21日 优先权日2010年6月25日
发明者山本裕二, 吉冈宏树, 真锅文朗 申请人:日油株式会社