包含两性离子单体组分的阴离子－阳离子的多离子配合物的制作方法

专利名称：包含两性离子单体组分的阴离子－阳离子的多离子配合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及多离子配合物，即，总阳离子聚合物和总阴离子聚合物的紧密共混物，其中至少一种所述聚合物具有两性离子侧基以提高生物相容性。
物理凝胶是由能够引起非共价交联的缔合力形成的三维无序网状结构。相互作用的机理是多样的，包括氢键、憎水相互作用、结晶链段形成和离子缔合、等(Tanaka & Edward，Macromolecules，25，1516，1992)。不同于具有确定点交联的化学凝胶，物理凝胶具有三维的连接区，在此聚合物链的线性链段形成无序结构。这些区域的性质和数目决定了凝胶之间的差别。
在文献中熟知，有些包含无论中性或带电的配合基团的水溶性聚合物能够通过离子缔合而形成凝胶。这最常见通过在合适的条件下，在足够无机金属盐的存在下而实现。金属离子间的键接化学是特定的，分别在pH值、离子强度和聚合物浓度的特定条件下形成具有不同聚合物的凝胶。
另一种通过涉及本发明的配合作用而得到凝胶的方法利用了共聚体配合物的形成。正如其名称所提示，在该方法中，两种不同的聚合物实体相互作用以形成配合物。如果配合通过两种聚合物内的相反带电的离子基团的相互作用而实现，那么该体系称作多离子或聚电解质配合物(Michaels，Indust. & Eng.Chemicstry，57，32，1965)。如果该相互作用在强酸性多阴离子和强碱性多阳离子之间，多离子位上的库仑力导致微阴离子和微阳离子(原聚电解质的抗衡离子)的释放，然后它们自由扩散到溶剂体中。该反应由一位至另一位地迅速传播，释放出微离子，前提是其释放时的熵增加不被多离子对塌陷和缩合时的熵下降占优势。
该多离子配合物能够溶解在包含水、水溶性有机溶剂如丙酮和强离子化简单电解质如NaBr的三元溶剂体系。这样可制成许多形式，包括纤维、膜和涂层。连同据说的非形成血栓的内在性质，这已使得这些材料成为有价值的生物材料(Ratner & Hoffman，ACS SymposiumSeries，71，ed.J.D.Andrade，ACS，Washington DC，1976，p1)。
多离子配合物在医疗中的应用已提出多年。确实，Michaels提到这些配合物溶液在嵌铸或包封动脉瘤中的应用，据评论，这些材料相当好地被组织认可。已深入研究了Ioplex 101(一种配合物聚(三乙基-(3&4)-乙烯基苯基溴化铵)和聚(乙烯基苯磺酸钠))的生物医药用途(Vogel等人，J.Macromol.Sci.，Chem.，4,675,1970；Marshall等人，J.Biomed.Mater.Res.，4,357,1970；Bruck等人，Ann.N.Y.Acad.Sci.，283,332,1977)。已经研究了类似的这种体系以确定电荷和结构对配合物的影响以及它们对血小板的行为(Kataoka等人，J.Makromol.Chem.，179,1121,1978 & 181,1363,1980)并已在开发人造肝支撑体系时用作包封剂(Kataoka等人，JinkoZoki(Artifical Organs)8,296,1979)。
Nakabayashi等人以前描述了具有两性离子侧基的聚合物的多离子配合物在选择粘附血小板中的应用(Ishihara等人的J.Biomed.Mater.Res.，28(11),1347,1994；Ishihara等人的Adv.Biomet.Biomed.Eng.Drug Delivery Syst.(1995)227-228；和日本专利JP-A-7-238124)。他们的发明具体要求了包含2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰基胆碱(MPC)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)和甲基丙烯酸磺基丙基酯(SPM)或甲基丙烯酸三甲基铵丙基酯(TPM)的三元聚合物体系的应用。进一步，他们确定了其中MPC∶BMA摩尔比为2∶98-50∶50且这两种组分与离子单体(SPM或TPM)的比率为98∶2-80∶20的组合物。这些体系似乎能够得到在血小板结合和活化方面性能有利的具有弱离子相互作用的涂层。阴离子和阳离子聚合物是水不溶性的、醇溶的。这些参考文件中描述的多离子配合物作为在玻璃珠上的涂层进行测试，且产品之一据说测试用于包封人造肝支撑体系所用的活性炭。PIC的涂层通过混合10％固体含量浓度的多元聚合物分别在乙醇中的预形成溶液，将待涂覆的基材浸渍在该溶液中，然后让醇从涂料组合物的膜中挥发而制成。
JP-A-08-165491(1996)描述了由具有总阳离子电荷并进一步包括憎水侧基和羧基甜菜碱侧基的聚合物、与阴离子表面活性剂如α-烯烃磺酸盐和脂肪酸皂形成的配合物。该配合物是柔软的固体并可用作洗涤剂组分。
JP-A-10-245325(1998)描述了头发定型组合物，包含具有憎水侧基的阳离子聚合物、和具有羧基甜菜碱侧基和憎水侧基的聚合物。
按照本发明，提供了一种新方法，其中具有总阴离子电荷的阴离子聚合物和具有总阳离子电荷的阳离子聚合物共同在包含第一溶剂和溶解态无机盐的溶剂体系中的溶液通过接触水而胶凝，这样无机盐的离子就从聚合物游离并从通过聚合物键接阳离子基团与聚合物键接阴离子基团间的静电吸引而形成的凝胶中提取，且其特征在于，至少一种阳离子和阴离子聚合物包含两性离子基团。
本发明方法因此包括聚合物由可移动的溶液或悬浮液形式转化成凝胶。该方法一般包括凝胶的塌陷，即，该凝胶的体积比在溶剂体系中的溶液的起始体积要小。
在该方法中，溶剂体系一般包含有机溶剂。该有机溶剂优选为水混溶性的。最优选，该溶剂体系包含至少两种溶剂，其中第二溶剂是水。适用于溶剂体系的有机溶剂的例子为醇、醚、酯、和最优选酮。最优选，该溶剂是丙酮之类的酮。
对于包含两种溶剂的溶剂体系，一般的用量比率为5∶1-1∶5。优选地，有机溶剂与水的比率范围为2∶1-1∶5，优选1∶1-1∶4。
无机盐应该在该溶剂体系中可溶。如果溶剂体系包含水，那么该盐应该是水溶性的，例如浓度至少为10％重量。优选地，该盐以至少20％重量的浓度可溶。
优选地，该盐包含单个的优选一价的金属盐。二-或高价金属盐可能造成过早凝固或胶凝。同样，该盐的阴离子优选为单带电的阴离子，优选强酸阴离子，最优选不是氧阴离子，但某些氧阴离子可能是有用的。优选地，该阴离子是卤化物。该盐优选为碱金属的卤化物。碱金属为锂、钾、或优选钠。卤化物合适地为氯化物、溴化物或碘化物。
该盐优选以至少2％重量，优选至少5％重量，例如最高20％重量的量存在于溶剂体系中。优选地，该盐的存在量为5-15％重量。
在本发明方法中，聚合物键接阳离子和阴离子基团可在分子的主链中包含带电原子。在聚合物主链中形成的阳离子基团可以，例如是仲、叔或季铵基团。但优选的是，该聚合物的阳离子和阴离子基团是侧基。同样，两性离子单体优选为侧基。
可用于本发明方法的单个聚合物优选为水溶性，例如以至少1％，更优选至少5％重量的浓度形成一种透明的溶液。
这两种聚合物在溶剂体系中的混合溶液可通过将各个聚合物在部分溶剂体系中的预形成溶液、或其组分混合在一起而形成。一般优选地，当聚合物首先相互接触时将所有组分合并在一起，这样可避免过早胶凝。混合步骤一般包括适当搅拌和能够产生所需溶解度的温度。
单个聚合物可具有低或高分子量。优选地，分子量足够低，这样单个单体在单个溶剂中的溶液能够流动和具有低粘度，这对处理最佳。
按照以下所述测试，聚合物溶液的比浓对数粘度优选为5-500mPa·s，更优选10-300mPa·s，例如20-150mPa·s。
在本发明方法中，聚合物优选都具有两性离子基团，优选两性离子侧基。两性离子基团优选包含一价阴离子和一价阳离子。如果两性离子包含相对阴离子过量的阳离子或反之，该两性离子基团可用作聚合物键接阴离子或阳离子(根据情况)、和两性离子。
在该方法中，优选存在近似当量含量的阴离子和阳离子基团，这样阴离子电荷和阳离子电荷得到平衡。聚合物混合物优选基本上没有任何净电荷。据信，这种特性优化了生物相容性，尤其是血相容性。以下工作实施例表明，该凝胶具有低的蛋白质吸附性能。
在本发明的方法中，水与混合聚合物在溶剂体系中的溶液以任何合适的方式进行接触。例如，溶液体与水的界面可位于基材上涂层的表面上，或该溶液可受限在模具中，该模具能够将其中的溶液与水接触。通过塌陷从凝胶中排出的水，例如可通过蒸发或通过从凝胶中排水而去除。水可通过喷雾、流动或浸渍与溶液接触。
通过新相变(胶凝化步骤)形成的某些PIC本身是新颖的。即，已有技术尚未公开通过某些所选聚合物的组合而形成的PIC。PIC可以通过其它方法，例如通过将它们从它们可溶的混合溶剂体系中沉积，随后蒸发溶剂，即使用Ishihara等人在所引的书中所述的一般步骤来制备。
以下描述来自用于本发明方法的聚合物的优选两性离子、阳离子和阴离子及单体。
按照本发明的新的多离子配合物由具有总阳离子电荷的阳离子聚合物和具有总阴离子电荷的阴离子聚合物而形成，其中所述阴离子聚合物可通过聚合包括以下物质的烯属不饱和单体而得到a)5-100％摩尔的具有阴离子或可阴离子化基团的阴离子单体；b)0-85％摩尔的具有两性离子基团的两性离子单体；和c)0-80％摩尔的非离子单体；且其中所述阳离子聚合物可通过聚合包括以下物质的烯属不饱和单体而得到d)5-100％摩尔的具有阳离子或可阳离子化基团的阴离子单体；e)0-85％摩尔的具有两性离子基团的两性离子单体；和f)O-80％摩尔的非离子单体；其中多离子配合物中可衍生自非离子单体c和f的总单元为0-60％摩尔，PIC中可衍生自两性离子单体的单元的总摩尔％为1-70％摩尔，且阴离子聚合物中阴离子或可阴离子化基团的摩尔数与阳离子聚合物中阳离子或可阳离子化基团的摩尔数的比率为1.5∶1-1∶1.5。
按照本发明的另一方面，一种新的多离子配合物由具有总阳离子电荷的阳离子聚合物和具有总阴离子电荷的阴离子聚合物而形成，其中所述阴离子聚合物是水溶性的且可通过聚合以下物质的单体而得到a)5-100％摩尔的具有阴离子或可阴离子化基团的阴离子单体；b)0-85％摩尔的具有两性离子基团的两性离子单体；和
c)0-60％摩尔的非离子单体；且其中所述阳离子聚合物是水溶性的并可通过聚合包括以下物质的烯属不饱和单体而得到d)5-100％摩尔的具有阳离子或可阳离子化基团的阴离子单体；e)0-85％摩尔的具有两性离子基团的两性离子单体；和f)0-60％摩尔的非离子单体；其中PIC中可衍生自两性离子单体的单元的总摩尔数为1-70％摩尔，且其中阴离子聚合物中阴离子基团的当量与阳离子聚合物中阳离子基团的当量的比率为1.5∶1-1∶1.5。
在本发明的所有方面，可衍生自非离子单体的单元在PIC中的总含量优选至少为5％摩尔。
在本发明的所有方面，阴离子聚合物优选并不包括可衍生自阳离子单体的单元且阳离子聚合物优选并不包括可衍生自阴离子单体的单元。
一般根据阳离子和阴离子聚合物以及每种聚合物由其制成的单体来选择PIC的组分，使得新方法的新PIC产物的含水凝胶可以在受力能够被抽吸的情况下流动。对于由分别具有较高比例阳离子和阴离子基团的阳离子和阴离子聚合物形成的PIC，可通过使用较高比例的两性离子单体而实现所需的性能。例如，PIC中可衍生自两性离子单体的总单元优选至少为30％摩尔，一般低于50％摩尔。如果离子单体在PIC中的总摩尔数低于30，例如10-30％摩尔，那么PIC中可衍生自两性离子单体的单元的含量优选为15-70％摩尔。如果离子单体在PIC中的总摩尔数为5-10％摩尔，那么PIC中可衍生自两性离子单体的单元的含量优选为70-30％摩尔。
阴离子聚合物中阴离子基团的当量与阳离子聚合物中阳离子基团的当量(不包括两性离子基团的中和阳离子/阴离子对)的比率优选为1.25∶1-1∶1.25，更优选1.1∶1-1∶1.1，优选约1∶1。因此，PIC优选没有任何净电荷。
PIC应该一般是水不溶性的，但水可溶胀。PIC可吸收超过其自身重量的水，通常超过其自身重量的2倍，例如最高为其自身重量的10倍。
例如可被水溶胀的PIC的流变性能可通过在合适的流变计中使用可变扭矩振动试验来确定。这种设备可确定弹性模量和粘性模量。本发明尤其涉及在溶胀于水中并进行下述试验时具有G’为1-1000且G”为5-1000的G’(弹性模量)和G”W(粘性模量)值的PIC。一般来说，该试验在凝胶完全溶胀于水中时进行。
粘弹性使用配有6厘米2°锥的TA Instruments CSL-100流变计，在37℃下，利用可变扭矩振动试验(80mN.m)来确定。
用于本发明的聚合物的两性离子侧基可例如通过具有阴离子电荷的二价中心和阳离子电荷的一价中心或反之或通过具有阳离子电荷的两个中心和阴离子电荷的一个中心或反之而具有净电荷。但优选的是，两性离子没有任何净电荷且最优选具有一价阳离子电荷的中心和一价阴离子电荷的中心。
优选的是，两性离子基团中的阳离子电荷中心是永久的，即，它优选为季铵或鏻或叔锍基团。优选的是，该阴离子是永久的，即，它在体内pH值下，例如在5-8的pH值下基本上完全离子化。它优选为磷酸盐、膦酸盐、硫酸盐或磺酸盐阴离子。
两性离子基团可以是甜菜碱基团(即，其中阳离子比阴离子更靠近主链)，例如磺基-、羧基-或磷酸-甜菜碱。甜菜碱基团应该没有任何净电荷且优选为羧基-或磺基-甜菜碱。如果它是磷酸甜菜碱，磷酸盐端基必须为二酯，即，用醇酯化。这些基团可由通式I表示-X2-R2-N(R3)2-R4-VI其中X2是一个价键、-O-、-S-或-NH-，优选-O-；V是羧酸根、磺酸根或磷酸二酯(一价电荷)阴离子；R2是一个价键(与X2一起)或烷二基、-C(O)烷二基或-C(O)NH烷二基，优选烷二基，且优选在烷二基链中包含1-6个碳原子。
基团R3可相同或不同且分别为氢原子或具有1-4个碳原子的烷基，或基团R3与它们所连接的氮一起形成具有5-7个碳原子的杂环；且R4具有1-20，优选1-10，更优选1-6个碳原子的烷二基。一种优选的磺基甜菜碱单体具有结构式II 其中基团R5可相同或不同且分别为氢原子或C1-4烷基，且n是2-4。
优选的是，R5是相同的。还优选的是，至少一个基团R5是甲基，更优选基团R5都是甲基。
优选n为2或3，更优选3。
另外，两性离子基团可以是其中α碳原子(胺基团和羧酸基团连接其上)通过键接基团连接到聚合物A的主链上的氨基酸部分。这些基团可由通式III表示 其中X3是一个价键、-O-、-S-或-NH-，优选-O-，R6是一个价键(视需要与X3一起)或烷二基、-C(O)烷二基或-C(O)NH烷二基，优选烷二基且优选包含1-6个碳原子；且基团R7可相同或不同且分别为氢原子或具有1-4个碳原子的烷基，优选甲基，或两个基团R7与它们所连接的氮一起形成具有5-7个碳原子的杂环，或三个基团R7与它们所连接的氮一起形成在每个环中包含5-7个碳原子的稠环结构。
优选地，两性离子具有具有结构式IV
其中部分X4和X5可相同或不同，为-O-、-S-、-NH-或一个价键，优选-O-，且W+是包含铵、鏻或锍阳离子基团以及连接阴离子和阳离子部分的基团(优选为C1-12-烷二基)的基团。
优选地，W包含作为阳离子基团的铵基团，更优选季铵基团。
基团W+可例如是具有结构式-W1-N+R83、-W1-P+R93、-W1-S+R92、或-W1-Het+的基团，其中W1是视需要包含一个或多个烯属不饱和双或三键的具有1个或更多，优选2-6个碳原子的烷二基、二取代芳基、亚烷基芳基、芳基亚烷基、或亚烷基芳基亚烷基、二取代环烷基、亚烷基环烷基、环烷基亚烷基或亚烷基环烷基亚烷基，所述基团W1视需要包含一个或多个氟取代基和/或一个或多个官能团；且基团R8可相同或不同且分别为氢原子或具有1-4个碳原子的烷基，优选甲基，或芳基，如苯基，或两个基团R8与它们所连接的氮一起形成具有5-7个碳原子的杂环，或三个基团R8与它们所连接的氮一起形成在每个环中包含5-7个碳原子的稠环结构，且视需要一个或多个基团R8被亲水官能团取代，且基团R9可相同或不同且分别为R8或基团OR8，其中R8定义如上；且Het是芳族含氮-、磷-或硫-，优选含氮的环，例如吡啶。
优选地，W1是直链烷二基，最优选1，2-乙二基。
具有结构式IV的优选基团是具有结构式V的基团 其中基团R10可相同或不同且分别为氢原子或C1-4烷基，且m为1-4。
优选地，基团R10相同。另外优选的是，至少一个基团R10是甲基，更优选的是，基团R10都是甲基。
优选m为2或3，更优选2。
另外，磷酸铵酯基团V可被在我们的早期出版物WO-A-93/01221中定义的具有结构式VB、VC或VD的甘油衍生物替代。
两性离子单体优选具有结构式VIYBXVI其中B是视需要包含一个或多个氟原子，直至且包括全氟化链的直链或支链烷二基、烷二基氧杂烷二基或烷二基低聚(氧杂烷二基)链，或当X或Y包含键接到B上的端碳原子时，为一个价键；X是两性离子基团；且Y是烯属不饱和的可聚合基团，选自 CH2＝C(R)-CH2-O-，CH2＝C(R)-CH2OC(O)-，CH2＝C(R)OC(O)-，CH2＝C(R)-O-，CH2＝C(R)CH2OC(O)N(R11)-，R12OOCCR＝CRC(O)-O-，RCH＝CHC(O)O-，RCH＝C(COOR12)CH2-C(O)-O-， 和 其中R是氢原子或C1-C4烷基；R11是氢原子或C1-C4烷基或R11是-B-X-，其中B和X定义如上；且R12是氢原子或C1-C4烷基或BX，其中B和X定义如上；A是-O-或-NR11-；K是基团
-(CH2)pOC(O)-，-(CH2)pC(O)O-，-(CH2)pOC(O)O-，-(CH2)pNR13-，-(CH2)pNR13C(O)-，-(CH2)pC(O)NR13-，-(CH2)pNR13C(O)O-，-(CH2)pOC(O)NR13-，-(CH2)pNR13C(O)NR13-(其中基团R13可相同或不同)、-(CH2)pO-、-(CH2)pSO3-、或视需要与B结合，为一个价键，且p为1-12，且R13是氢原子或C1-C4烷基；优选地，Y是基团CH2＝C(R)COA-，其中R是H或甲基，优选甲基，且其中A优选为0。
B优选为具有1-12，优选2-6个碳原子的烷二基，最优选基团(CH2)q，其中q为2-6。
阳离子和阴离子单体可分别由结构式VII表示Y1B1QVII其中Y1选自与Y相同的基团；B1选自与B相同的基团；且Q是离子或可离子化基团。Q可以是阳离子基团Q1或阴离子基团Q2。
在本发明的某些实施方案中，多阳离子聚合物具有永久阳离子性的侧基。这些侧基可以是季铵或鏻或叔锍基团。在其它实施方案中，阳离子基团可以是永久阳离子。它可以是弱或强碱。例如，它可以选择使得能够提供pH灵敏度，这样两种第一聚合物间的吸引程度可通过pH值来调节。
同样，阴离子可以是弱或强酸的阴离子，根据需要选择使得在预定pH值范围内pH灵敏或不灵敏。
合适的阳离子基团是基团N+R13、P+R13、或S+R12其中基团R1可相同或不同且分别为氢原子、C1-4-烷基或芳基(优选苯基)，或两个基团R1与它们所连接的杂原子一起形成一个包含5-7个碳原子的饱和或不饱和杂环。优选的是，阳离子基团是永久阳离子性的，即，每个R1都不是氢原子。优选的是，阳离子基团是基团N+R13，其中每个R1是C1-4-烷基，优选甲基。
合适的阴离子基团Q2是羧酸盐、碳酸盐、磺酸盐、硫酸盐、膦酸盐或磷酸盐。优选的是，阴离子基团是一价的。磺酸盐基团是特别合适的。
另一种合适种类的可与烯属不饱和单体共聚的阳离子单体是二烯丙基二烷基卤化铵，例如二烯丙基二甲基氯化铵。
包括在阳离子和阴离子聚合物之一或两者中的非离子单体选择使得，能够赋予单个聚合物和PIC以所需的溶解度、亲水性或憎水性、粘性性能。憎水基团可提供与憎水基团，或与在使用时接触PIC的基材或生物化合物的分子间或分子内相互作用。
优选地，非离子单体具有通式VIIIY2R14VIII其中Y2选自与Y相同的基团；且R14是非离子有机基团，它是一种视需要取代的C1-24-烷基或链烯基。烷基或链烯基中的可有可无取代基是羟基、卤素原子、烷氧基和低聚烷氧基，其中烷氧基具有1-6，优选2或3个碳原子、芳基，优选视需要取代的苯基(苯基中的可有可无取代基是羟基、卤素原子或烷基)、酰基，尤其是C1-6-烷醇基团、酰氧基，尤其是C1-6-烷醇基氧基、酰氨基，尤其是C1-6-烷醇基氨基，在所有的烷醇基中，可以有选自卤素原子和羟基、和烷氧基的取代基。优选的基团R14是C1-24-未取代烷基，更优选C4-18-烷基。
如果PIC用作被液体溶胀的凝胶，那么该液体可衍生自，即，由溶剂组成，所述阴离子和阳离子聚合物在一种通过混合两种预形成溶液来形成PIC的方法中由该溶剂显现。由于每种聚合物优选为水溶性的，且由于PIC通常最好溶胀在水中，因此阴离子和阳离子聚合物都优选溶解在含水溶剂中。
在利用两种预形成溶液的混合的本发明方法中，每种溶液优选包含其量为0.1-50％重量，优选1-50％，例如10-25％重量的聚合物。
优选地，PIC的水溶胀性使得，该PIC能够吸收其量为基于聚合物重量的10-100％，优选50-500％的去离子水。
聚合物溶液在本发明方法中混合，以使抗衡离子带电的聚合物之间紧密混合。优选在溶液混合之后，将该混合物放置一段时间以显现凝胶性能。
溶胀在液体中的PIC的凝胶可立即使用而无需进一步处理。另外，可理想地从液体载体中回收PIC，并在另一溶剂中或在相同种类的溶剂中视需要在相同或另一溶剂中漂洗之后再胶凝PIC，例如以萃取由相应起始聚合物中的阴离子和阳离子侧基的抗衡离子(微离子)形成的盐。
尽管PIC一般是水不溶性的，但可以将PIC溶解、重新溶解或分散在非水溶剂，如醇或醚溶剂中，或在例如用于本发明新方法的溶剂体系中。PIC在这种溶剂中的溶液可用作涂料组合物，用于涂覆基材以提高它们的生物相容性。
本发明方法可合适地现场进行以在所需位置上，例如在接触生物液体或接触组织时提供凝胶产物。
本发明的PIC据信具有所需的生物相容性，因此可用于PIC以前使用过的环境中，例如用于接触血液的组合物，例如用于栓塞血管。PIC的其它可能用途是现场涂覆血管的内表面，称作内腔凝胶铺设，例如描述于WO-A-9112846和WO-A-9001969，填充受伤腔，作为各种治疗和化妆品用途的填料，例如用于以下的肿瘤切除，用于提高肌肉控制，例如括约肌以控制失禁，作为滑液的补充物，用于处理病人动脉导管的填料，等。
PIC可用于其中加入药物活性剂或诊断试剂的产品。例如，PIC可以是药物传输库，这样药物活性剂可由此系统或局部地在病人中随着时间而传输。诊断试剂可以是，例如不透射线的组分，例如分散的粒状不透射线材料(例如，硫酸钡)，或可以是具有特定形状的固体设备，如线圈、长丝、金属线或丝。不透射线的材料可允许现场显形PIC和周围环境。
在附图中

图1是由基于MpcxBmayTemz和MpcxBmaySpmz(简写，参见以下)的体系形成多离子配合物的相图；图2是形成多离子配合物的概括图；且图3是由基于MpcxGmayTemz和MpcxBmaySpmz的体系形成多离子配合物的相图；本发明在所附实施例中进一步说明。在这些实施例中，使用以下的标准方法比浓对数粘度20％重量/体积溶液使用去离子水由每种聚合物制成。使用配有6厘米2°锥的TA Instruments CSL2-100流变计，在37℃下，将该溶液进行流动试验(剪切速率1-1000/秒)。由所得的粘度对剪切速率迹线，该溶液的粘度(Pa·s)根据在200/秒下的值来测定。
纤维蛋白原吸收该试验基本上按照WO-A-93/01221所述来进行。
二辛可宁酸蛋白质分析蛋白质吸收使用Micro-Bicinchoninic Acid(m-BCA)蛋白质分析(Pierce & Warriner kit)来进行，其中利用通过将Cu(II)蛋白质还原成Cu(I)而得到的与BCA的Cu(I)配合物的比色检测。按照免疫测定所述来制备涂覆或未涂覆的PET条。在室温下，在4毫升的0.5毫克/毫升纤维蛋白原溶液中培养样品10分钟。以类似方式将未涂覆PET条的空白样品在4毫升PBS中培养。将样品和空白样品在DiaCent 200池洗涤器中洗涤，然后转移到清洗管中并在60℃下用100微升PBS和1毫升m-BCA工作试剂进行培养。将牛血清白蛋白(BSA)标准曲线作图，这样得到蛋白质在100微升溶液中的所需量。将标准物用1毫升工作试剂如上进行培养。在微板读出器中在562纳米下测定样品的300微升等分试样的吸收值。
所用的简称单体代码化学名Mpc甲基丙烯酰氧基乙基磷酰基胆碱(2-甲基丙烯酰氧基乙基-2’-三甲基铵乙基磷酸酯内盐)Bma 甲基丙烯酸丁酯(憎水稀释剂)Tem 甲基丙烯酸2-三甲基铵乙酯氯化物盐Spm 3-甲基丙烯酰氧基丙基磺酸盐钾盐EtOH 乙醇TFE 2,2,2-三氟乙醇THF 四氢呋喃MeOH 甲醇DI水 去离子水DCM 二氯甲烷PET 聚对苯二甲酸乙二醇酯PBS 磷酸盐缓冲盐水实施例1制备含PC的多离子的一般方法在以下描述的标准方法之后，使用自由基溶液聚合反应技术来制备聚合物。2-(甲基丙烯酰氧基乙基)-2’-(三甲基铵乙基)磷酸酯内盐(Mpc)按照以前前述的WO-A-95/14702的方法来制备。Bma、Spm和Bma都是市售的。
将三颈圆底烧瓶(500毫升)配备Davis冷凝器、氮气入口和温度计。冷凝器用氯化钙防护管进行加顶，然后将磁力随动机加入烧瓶中。然后使用氮气冲洗反应体系。
称重所需量的Mpc，然后拌入合适的反应溶剂中直到溶解。向其中加入合适量的其它共聚单体(离子单体和憎水稀释剂，如果需要)。引发剂种类和含量根据所用的反应溶剂进行选择。
然后使用布氏漏斗在真空下将溶液过滤到反应容器中。使用恒定流速的氮气将溶液脱气20分钟，然后降低氮气流速并将温度升至由所用反应溶剂决定的合适水平。聚合反应在氮气气氛下进行，并保持温度16-40小时。
如果聚合反应完成，去除热源并将溶液冷却至室温。如果使用反应溶剂或溶剂混合物，使用旋转式蒸发技术去除溶剂，直到聚合物开始发泡。该泡沫材料随后进一步重新溶解在合适的溶剂/非溶剂混合物(通常为9∶1 DCM∶MeOH)中并通过滴加到非溶剂中而沉淀，通常在恒定搅拌下使用丙酮(1000毫升)。随后利用真空过滤在氮气覆盖层下收集沉淀物，然后在50℃下真空干燥16小时。
如果使用水作为反应溶剂，将溶液冷却并通过超滤来纯化该聚合物以去除低分子量物质。该聚合物可通过冷冻干燥而分离，用于随后分析。
一旦分离，将单个聚合物进行NMR和元素分析以确定其结构。
表1汇总了选择范围的多离子化合物的制备细节，表2是这些聚合物的分离细节。表3提供了聚合物在1H NMR上的某些特征。在大多数情况下，元素分析相对理论值是可接受的(在聚合物预期值的10％误差内)；但表4汇总了重要的元素数据，集中于磷∶氮和磷∶硫比率，这样可确定Tem和Spm在相应多阳离子和阴离子中的加入程度。这可随后相对加料单体比率(如表1-3所示)用于更好地定义最终的聚合物组成。多离子的20％重量/体积水溶液的比浓对数粘度由流变学得到，近似地表示分子量，在表5中记录。
实施例2通过混合含PC的聚电解质的水溶液而形成多离子配合物(PIC)表6汇总了通过将实施例1所得各种多离子的20％重量/体积水溶液进行混合而产生的某些观察结果(比率是针对聚合反应混合物中而不是分析时聚合物中的单体)。
将0.5克的每种聚合物完全溶解在2.5毫升去离子水中，得到一种透明的溶液。将上述每对溶液之一倒入另一溶液中，然后用刮刀充分混合。在某些情况下，例如对于聚(Tem)/(Spm)对，胶凝化几乎是瞬间的，形成一种加入了来自该体系的所有水的浓的溶胀物质。如果放置一会，该凝胶会稍微收缩，由基质中排出一些水。这时应该注意，该凝胶是在当量基础上而不是使用摩尔比例(分析时的聚合物中的单体加料或基团)进行混合的。
通过讨论表6中的观察结果并将它们绘制成三相图，可以看出存在倾向(图1)。在具有高憎水组分的聚合物体系中，所得聚合物是水不溶性的，因此不能由水溶液形成PIC(但由其它溶剂体系仍然是可能的)。在具有高PC组分的体系中，单个聚合物和所得PIC都保持水溶性。如果离子/亲水/憎水达到校正平衡，形成作为多离子配合物的凝胶。如果减少亲水性且离子含量较高，该凝胶往往“较硬”。
即，在这种体系中，可对PIC形成进行归纳(图2)。所需的用途决定了需要何种PIC。例如，如果需要形成用于填充动脉瘤的凝胶，那么该凝胶所需的性能使得，它一旦形成就保持就位；自此以后，如果它倾向于流动，那么它就不合适。
实施例3多离子配合物的胶凝性能的测定如果考虑到两种多离子溶液的混合物形成图2所述凝胶的能力，将所得结果定量化是有用的。在这种情况下，制备单个聚合物的20％(重量/体积)溶液，混合在一起，然后放置过夜。使用配有6厘米2°锥的TA Instruments CSL2-100流变计，在37℃下，将所得PIC进行可变扭矩振动试验(10-100mN.m)。由此可测定两个参数，即G’(弹性模量)和G”(粘性模量)。表7汇总了各种PIC混合物在80mN.m下的这些参数的测量值。多离子根据所用的单体比率而不是根据聚合物中离子基团的分析结果而定义。
显然，所形成的不同PIC之间在粘弹性上存在大的差异。这些数值与表6的观察结果一致并补充了图1&2。如果G’和G”数值低，那么在混合溶液时较少胶凝化。如果这些值较高(约大于10Pa)，形成坚硬的凝胶。如果G”数值上超过G’，该材料具有比弹性更多的粘性且往往在外加力下流动而不是弹性性质。如果G’大于G”，结果相反，这表明一种倾向经受外加力的更弹性的材料。这可用于测定该材料在特定场合中的潜在性能。例如，如果考虑到动脉瘤填充材料，最好得到一种在血液流动影响下不会从空隙洗出的凝胶。
实施例4从溶剂体系胶凝针对PC-PIC进行溶解度研究。发现它们可溶于水、乙醇和NaCl的三元溶剂体系。结果在三相图(图3)中给出。
实施例5PC-PIC的生物性能PIC的溶液可随后用于在PET上形成可再生涂层，这可用于生物评估。将条进行双抗体纤维蛋白原分析(Fg)和微二辛可宁酸蛋白质分析(μ-BCA)，这样可得到蛋白质与该材料的相互作用的程度。表8汇总了这些结果。同样，多离子根据所用单体的比率而定义。
从这些数据可以看出，多离子配合物的涂层具有比PET空白条较低的蛋白质吸收度。通过混合Tem和Spm的均聚物而制成的对比PIC(5.3)在降低蛋白质吸收方面不如包含Mpc的PIC有效。这与Mpc提高表面的“生物相容性”相一致。
表1一组多离子的制备细节
表2一组多离子的分离细节
表3一组多离子的1H NMR数据的汇总
表4用于确认聚合物结构式的选择P∶N & P∶S比率(如果合适)斜体字高亮情形，其中实际结果明显不同于加料比率
表5聚合物加料和基于表4&5所示NMR和元素数据的最终结构式。其中加料比率明显不同于最终比率，结构式以斜体字给出通过流变学得到的比浓对数粘度，基于多离子的20％重量/体积水溶液
表6通过将多离子水溶液进行混合而得到的某些观察结果
表7所选PIC凝胶的粘弹性
表8PIC涂层的吸收蛋白质的评估，使用纤维蛋白原(Fg)和二辛可宁酸(μ-BCA)分析(未涂覆的PET空白条)
权利要求
1.一种由具有总阳离子电荷的阳离子聚合物和具有总阴离子电荷的阴离子聚合物而形成的多离子配合物，其中所述阴离子聚合物可通过聚合包括以下物质的烯属不饱和单体而得到a)5-100％摩尔的具有阴离子或可阴离子化基团的阴离子单体；b)0-85％摩尔的具有两性离子基团的两性离子单体；和c)0-80％摩尔的非离子单体；且其中所述阳离子聚合物可通过聚合包括以下物质的烯属不饱和单体而得到d)5-100％摩尔的具有阳离子或可阳离子化基团的阴离子单体；e)0-85％摩尔的具有两性离子基团的两性离子单体；和f)0-80％摩尔的非离子单体；其中多离子配合物中可衍生自非离子单体c和f的总单元为0-60％摩尔，PIC中可衍生自两性离子单体的单元的总％摩尔为1-70％摩尔，且阴离子聚合物中阴离子或可阴离子化基团的摩尔数与阳离子聚合物中阳离子或可阳离子化基团的摩尔数的比率为1.5∶1-1∶1.5。
2.一种由具有总阳离子电荷的阳离子聚合物和具有总阴离子电荷的阴离子聚合物而形成的多离子配合物，其中所述阴离子聚合物是水溶性的且可通过聚合包括以下物质的单体而得到a)5-100％摩尔的具有阴离子或可阴离子化基团的阴离子单体；b)0-85％摩尔的具有两性离子基团的两性离子单体；和c)0-80％摩尔的非离子单体；且其中所述阳离子聚合物是水溶性的并可通过聚合包括以下物质的烯属不饱和单体而得到d)5-100％摩尔的具有阳离子或可阳离子化基团的阴离子单体；e)0-85％摩尔的具有两性离子基团的两性离子单体；和f)0-60％摩尔的非离子单体；其中PIC中可衍生自两性离子单体的单元的总摩尔数为1-70％摩尔，且其中阴离子聚合物中阴离子基团的当量与阳离子聚合物中阳离子基团的当量的比率为1.5∶1-1∶1.5。
3.根据权利要求1或权利要求2的多离子配合物，其中可衍生自非离子单体的单元在PIC中的总含量优选至少为5％摩尔。
4.根据任何前述权利要求的多离子配合物，其中所述阴离子聚合物由基本上没有阳离子单体的单体而形成，且所述阳离子聚合物由基本上没有阴离子单体的单体而形成。
5.根据任一项前述权利要求的多离子配合物，其中用于形成阴离子聚合物的阴离子单体的总摩尔数与用于形成阳离子聚合物的阳离子单体的总摩尔数的比率为1.25∶1-1∶1.25，优选1.1∶1-1∶1.1，优选约1∶1。
6.根据任一项前述权利要求的多离子配合物，它是水不溶性的且水可溶胀的。
7.根据任一项前述权利要求的多离子配合物，其中所述两性离子单体优选具有结构式VIYBXVI其中B是视需要包含一个或多个氟原子，直至且包括全氟化链的直链或支链烷二基、烷二基氧杂烷二基或烷二基低聚(氧杂烷二基)链，或当X或Y包含键接到B上的端碳原子时，为一个价键；X是两性离子基团；且Y是烯属不饱和的可聚合基团，选自 CH2＝C(R)-CH2-O-，CH2＝C(R)-CH2OC(O)-，CH2＝C(R)OC(O)-，CH2＝C(R)-O-，CH2＝C(R)CH2OC(O)N(R11)-，R12OOCCR＝CRC(O)-O-，RCH＝CHC(O)O-，RCH＝C(COOR12)CH2-C(O)-O-， 和 其中R是氢原子或C1-C4烷基；R11是氢原子或C1-C4烷基或R11是-B-X-，其中B和X定义如上；且R12是氢原子或C1-C4烷基或BX，其中B和X定义如上；A是-O-或-NR11-；且K是基团-(CH2)pOC(O)-，-(CH2)pC(O)O-，-(CH2)pOC(O)O-，-(CH2)pNR13-，-(CH2)pNR13C(O)-，-(CH2)pC(O)NR13-，-(CH2)pNR13C(O)O-，-(CH2)pOC(O)NR13-，-(CH2)pNR13C(O)NR13-(其中基团R13可相同或不同)、-(CH2)pO-、-(CH2)pSO3-、或视需要与B结合，为一个价键，且p为1-12，且R13是氢原子或C1-C4烷基。
8.根据权利要求7的多离子配合物，其中所述两性离子具有结构式IV 其中X4和X5部分可相同或不同，为-O-、-S-、-NH-或一个价键，优选-O-，且W+是包含铵、鏻或锍阳离子基团以及连接阴离子和阳离子部分的基团(优选为C1-12-烷二基)的基团。
9.根据权利要求8的多离子配合物，其中W+是具有结构式-W1-N+R83、-W1-P+R93、-W1-S+R92、或-W1-Het+的基团，其中W1是视需要包含一个或多个烯属不饱和双或三键的具有1个或更多，优选2-6个碳原子的烷二基、二取代芳基、亚烷基芳基、芳基亚烷基、或亚烷基芳基亚烷基、二取代环烷基、亚烷基环烷基、环烷基亚烷基或亚烷基环烷基亚烷基，所述基团W1视需要包含一个或多个氟取代基和/或一个或多个官能团；且基团R8可相同或不同且分别为氢原子或具有1-4个碳原子的烷基，优选甲基，或芳基，如苯基，或两个基团R8与它们所连接的氮一起形成具有5-7个碳原子的杂环，或三个基团R8与它们所连接的氮一起形成在每个环中包含5-7个碳原子的稠环结构，且视需要一个或多个基团R8被亲水官能团取代，且基团R9可相同或不同且分别为R8或基团OR8，其中R8定义如上；或Het是芳族含氮-、磷-或硫-，优选含氮的环，例如吡啶。
10.根据权利要求8或权利要求9的多离子配合物，其中所述两性离子是具有结构式V的基团 其中基团R10可相同或不同且分别为氢原子或C1-4烷基，且m为1-4，优选所有的基团R10是甲基。
11.根据任一项前述权利要求的多离子配合物，其中所述阴离子单体和阳离子单体分别具有结构式VIIY1B1QVII其中Y1是烯属不饱和的可聚合基团，选自 CH2＝C(R15)-CH2-O-，CH2＝C(R15)-CH2OC(O)-，CH2＝C(R15)OC(O)-，CH2＝C(R15)-O-，CH2＝C(R15)CH2OC(O)N(R16)-，R17OOCCR15＝CR15C(O)-O-，R15CH＝CHC(O)O-，R15CH＝C(COOR17)CH2-C(O)-O-， 和 其中R15是氢原子或C1-C4烷基；R16是氢原子或C1-C4烷基或R16是B1Q，其中B1和Q定义如下；R17是氢原子或C1-C4烷基或B1Q，其中B1和Q定义如下；A是-O-或-NR16-；K是基团-(CH2)rOC(O)-，-(CH2)rC(O)O-，-(CH2)rOC(O)O-，-(CH2)rNR18-，-(CH2)rNR18C(O)-，-(CH2)rC(O)NR18-，-(CH2)rNR18C(O)O-，-(CH2)rOC(O)NR18-，-(CH2)rNR18C(O)NR18-(其中基团R13可相同或不同)、-(CH2)rO-、-(CH2)rSO3-、或视需要与B1结合，为一个价键，且r为1-12，且R18是氢原子或C1-C4烷基；B1是视需要包含一个或多个氟原子，直至且包括全氟化链的直链或支链烷二基、烷二基氧杂烷二基或烷二基低聚(氧杂烷二基)链，或当X或Y包含键接到B上的端碳原子时，为一个价键；且Q是离子或可离子化基团。
12.根据权利要求11的多离子配合物，其中Q是阳离子基团Q1，为N+R13、P+R13、或S+R12其中基团R1可相同或不同且分别为氢原子、烯丙基C1-4-烷基或芳基(优选苯基)，或两个基团R1与它们所连接的杂原子一起形成一个包含5-7个碳原子的饱和或不饱和杂环，优选每个R1都不是氢原子，最优选N+R13，其中每个R1是C1-4-烷基，优选甲基。
13.根据权利要求11的多离子配合物，其中Q是阴离子基团Q2，选自羧酸根、碳酸根、硫酸根、磺酸根、磷酸根(或酯)和膦酸根(或酯)。
14.根据权利要求1-10中任一项的多离子配合物，其中所述阳离子单体是二烯丙基二烷基卤化铵，优选二烯丙基二甲基氯化铵。
15.根据前述权利要求中任一项的多离子配合物，其中所述非离子单体具有通式VIIIY2R14VIII其中Y2是烯属不饱和的可聚合基团，选自 CH2＝C(R19)-CH2-O-，CH2＝C(R19)-CH2OC(O)-，CH2＝C(R19)OC(O)-，CH2＝C(R19)-O-，CH2＝C(R19)CH2OC(O)N(R20)-，R21OOCCR19＝CR19C(O)-O-，R19CH＝CHC(O)O-，R19CH＝C(COOR21)CH2-C(O)-O-， 和 其中R19是氢原子或C1-C4烷基；R20是氢原子或C1-C4烷基或R20是R14；R21是氢原子或C1-4烷基或R21是R14；A2是-O-或-NR20-；K是基团-(CH2)sOC(O)-，-(CH2)sC(O)O-，-(CH2)sOC(O)O-，-(CH2)6NR22-，-(CH2)3NR22C(O)-，-(CH2)sC(O)NR22-，-(CH2)sNR22C(O)O-，-(CH2)sOC(O)NR22-，-(CH2)sNR22C(O)NR22-(其中基团R22可相同或不同)、-(CH2)sO-、-(CH2)sSO3-、或一个价键，且p为1-12，且s为1-12，且R22是氢原子或C1-C4烷基；R14是视需要被选自羟基、卤素原子、烷氧基和低聚烷氧基的取代基取代的C1-24-烷基或链烯基，其中烷氧基具有1-6，优选2或3个碳原子；芳基，优选视需要取代的苯基(苯基中的可有可无取代基选自羟基、卤素原子或烷基)；酰基，尤其是C1-6-烷醇基团；和酰氧基，尤其是C1-6-烷醇基氧基；酰氨基，尤其是C1-6-烷醇基氨基，在所有的烷醇基中，可以有选自卤素原子和羟基、和烷氧基的取代基。
16.根据权利要求15的多离子配合物，其中R14是C4-18-未取代烷基。
17.根据前述权利要求中任一项的多离子配合物，它在溶胀于水中时具有G’(弹性模量)为1-1000且G”(粘性模量)为5-1000的粘弹性性能(使用配有6厘米2°锥的TA Instruments CSL-100流变计，在37℃下，利用可变扭矩振动试验(80mN.m)来确定)。
18.一种组合物，包含根据前述权利要求中任一项的多离子配合物和被吸收在所述多离子配合物中的液体。
19.根据权利要求18的组合物，其中所述液体是含水的。
20.根据权利要求19的组合物，其中所述液体没有有机溶剂。
21.根据任何权利要求18-20的组合物，它包含选自药物活性剂和诊断试剂的活性剂。
22.一种方法，其中具有总阴离子电荷的阴离子聚合物和具有总阳离子电荷的阳离子聚合物共同在包含第一溶剂和溶解态无机盐的溶剂体系中的溶液通过接触水而胶凝，所述无机盐是水溶性的并由一价金属离子和抗衡离子而形成，这样所述无机盐的离子就从聚合物游离并从通过聚合物键接阳离子基团与聚合物键接阴离子基团间的静电吸引而形成的凝胶中提取，且其特征在于，至少一种阳离子和阴离子聚合物包含两性离子基团。
23.根据权利要求22的方法，其中所述第一溶剂是有机溶剂，优选包含酮或醇。
24.根据权利要求22或权利要求23的方法，其中所述溶剂体系包含在所述工艺条件下可混溶的第一和第二溶剂。
25.根据权利要求24的方法，其中所述第二溶剂是水。
26.根据权利要求24或权利要求26的方法，其中第一溶剂与第二溶剂的比率为2∶1-1∶10，优选1∶1-1∶5。
27.根据权利要求22-26中任一项的方法，其中所述有机盐是碱金属的卤化物，优选钠或钾的氯化物或溴化物，更优选氯化钠。
28.根据权利要求22-27中任一项的方法，它具有权利要求1-16的所有特征。
全文摘要
一种多离子配合物(PIC)由阴离子可溶性聚合物和阳离子可溶性聚合物形成,所述阴离子可溶性聚合物由包括至少一种阴离子单体的烯属不饱和单体而形成且所述阳离子可溶性聚合物由包括至少一种阳离子单体的烯属不饱和单体而形成,其中用于形成至少一种聚合物的单体包含两性离子单体且其中用于形成至少一种聚合物的单体包括非离子单体,优选(甲基)丙烯酸C
文档编号C08L101/00GK1326486SQ99813168
公开日2001年12月12日 申请日期1999年11月12日 优先权日1998年11月13日
发明者P·W·斯特拉弗德, J·L·卡特, A·L·莱威斯 申请人:生物相容有限公司