專利名稱：作為生產(chǎn)生物復(fù)合材料的生物可降解基質(zhì)的聚合物混合物的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于控制生物學(xué)活性物質(zhì)如殺死能引起疾病的細(xì)菌的治療性噬菌體的釋放的聚合基質(zhì)。
相關(guān)領(lǐng)域的綜述引入殺菌物質(zhì)的以生物可降解(或更確切地說是可生物侵蝕)聚合物為基質(zhì)的生物活性復(fù)合材料可治療表面受感染的傷口。一方面，殺菌物質(zhì)除去傷口的細(xì)菌，給傷口愈合創(chuàng)造良好的條件，并防止細(xì)菌通過傷口覆蓋物上用于分泌液排出的孔入侵；另一方面，能及時釋放足夠的降解產(chǎn)物(聚合碎片)的生物可降解聚合物可激活巨噬細(xì)胞，使其生產(chǎn)所需的生長因子，由此可加速傷口的愈合〔Pratt等人，1994，“二甲基二茂鐵誘導(dǎo)的合成的生物可吸收聚酯的表面化學(xué)降解”，J.Polym.Sci.Part.，4Polym.Chem.，32(5)949；Greisler(1988)，“小直徑脈管修補(bǔ)術(shù)巨噬細(xì)胞-生物材料與生物可吸收的脈管修補(bǔ)物的相互作用”，Transactions ofASAIO，341051〕。
Mori等人在美國專利第3867520號中公開了一種治療劑傳遞體系，該體系使用由聚氨基酸聚合物制成的膜，在膜中分散著油樣或蠟樣物質(zhì)。治療劑被溶解在載體中，當(dāng)在內(nèi)部或外部體表使用該膜時，該載體轉(zhuǎn)移到該膜的表面，在那里制劑被釋放。但是，這些膜在使用時不是生物可降解的。
Sidman在美國專利第4351337中公開了一種可移植的傳遞裝置，它含有由聚α氨基酸成分形成的具有一種或多種藥物和/或診斷用藥自然地包含于其中的基質(zhì)。該藥物或診斷用藥在移植了該移植物的宿主體內(nèi)的酶對該聚合基質(zhì)的作用下，通過擴(kuò)散和/或生物降解而被釋放。
Taniharal等人在美國專利第5770229號中公開了一種由交聯(lián)多糖與藥物制成的藥學(xué)聚合物凝膠，該藥物通過一種可被內(nèi)源酶解離的連接與該多糖連接。這個體系中連接的藥物以緩釋形式從該聚合物上釋放出來，但是其釋放速率依個體內(nèi)源酶的量的不同而有差異，而且，該聚合物雖然是生物可相容的，但它是生物不可降解的。
Kuroyangi及其合作者(1992，J.Appl.Biomater.，3153-161)已開發(fā)了一種用于燒傷護(hù)理的傷口敷料，它是一種由細(xì)尼龍網(wǎng)絲支持的加了抗細(xì)菌藥物燒傷寧的疏水的聚L-亮氨酸海綿狀基質(zhì)。這種傷口敷料抑制了細(xì)菌的生長，同時控制了流體的損失。但是，該敷料不可降解，它仍舊粘在傷口上，直到它自然地從愈合的皮膚上脫落。
格魯吉亞專利第1090號描述了一種傷口敷料，它含有45-50wt.％的以天然α-氨基酸為基礎(chǔ)的生物可降解聚(酯-酰胺)和50-55wt.％的干燥的噬菌體。該文中并沒有詳細(xì)描述該聚(酯-酰胺)的特征，但是，該敷料還含有0.05-0.15wt.％的表面固定不動的α-胰凝乳蛋白酶。加入的該聚(酯-酰胺)形成膜，該膜加速了表面?zhèn)?包括燒傷)的愈合。
Tsitlanadze在Int.Symp.Biodegrad.Mater(October 7-9，1996，Hamburg，德國)的摘要中描述了通式I的規(guī)整聚(酯-酰胺)(PEA)的α-胰凝乳蛋白酶催化的水解 式中，k＝2、3、4或6m＝4或8，和R＝CH(CH3)2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、(CH2)3CH3、CH2C6H5或(CH2)3SCH3。
據(jù)報道，α-胰凝乳蛋白酶被自然地固定在水溶液中的PEA的表面上，在生理條件下侵蝕該聚合物的表面，增加溶解了更多的疏水R基和疏水聚合物骨架。制備了以PEA聚合物為基礎(chǔ)、含有噬菌體、抗生素或麻醉劑的生物復(fù)合材料，將其作為人造皮膚，用于研究燒傷和潰爛傷口的愈合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供用于控制生物活性材料的釋放的可生物侵蝕構(gòu)建物。在一個較佳方式中，該構(gòu)建物可用在接近生物表面的地方。該構(gòu)建物以兩種或多種聚(酯-酰胺)聚合物(PEA)的混合物為基礎(chǔ)?？捎啥?D)、二元羧酸(C)和α-氨基酸(A)通過酯與酰胺鍵發(fā)生聚合，形成(DACA)n形式的這些聚合物。(DACA)n的一個例子顯示在下面的式II中。合適的氨基酸包括所有天然或合成的α-氨基酸，較佳是中性氨基酸。
二元醇可以是所有的脂肪族二元醇，包括亞烷基二元醇如HO-(CH2)k-OH(即無支鏈)、支鏈二元醇(如丙二醇)、環(huán)狀二元醇(如雙無水己糖和環(huán)己二醇)或乙二醇基低聚二醇〔如二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇或聚(乙二醇)〕。芳族二元醇(如雙酚類)較少用于此目的，因為它們更具有毒性，并且以它們?yōu)榛A(chǔ)的聚合物具有較少生物降解可能性的剛性鏈。
二羧酸可以是任何脂肪族二羧酸，如α，ω-二羧酸(即無支鏈)、支鏈二羧酸、環(huán)狀二羧酸(如環(huán)己二羧酸)。芳族二元酸(如鄰苯二甲酸等)較少用于此目的，因為它們更具有毒性，并且以它們?yōu)榛A(chǔ)形成的聚合物具有剛性鏈結(jié)構(gòu)、膜形成特性較差并具有較低的生物降解傾向。。
較佳的PEA聚合物具有下式II結(jié)構(gòu) 式中，k＝2-12，優(yōu)選2、3、4或6，m＝2-12，優(yōu)選4或8，R＝CH(CH3)2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、(CH2)3CH3、CH2C6H5或(CH2)3SCH3。
該構(gòu)建物可任意地含有生物活性內(nèi)含物，這些內(nèi)含物在該構(gòu)建物降解(生物侵蝕)后釋放。
在一個較佳實施例中，本發(fā)明提供生物可降解構(gòu)建物，它們含有A是L-苯丙氨酸的第一PEA聚合物(Phe-PEA)和A是L-亮氨酸的第二PEA聚合物(Leu-PEA)。較佳的是，Phe-PEA與Leu-PEA的比例是10∶1到1∶1，更佳是5∶1到2.5∶1?？蓪⒃摌?gòu)建物制成可變形的片狀，以使其與生物表面相適應(yīng)。
在另一實施例中，本發(fā)明提供了含有PEA聚合物且還含有生物活性制劑的可生物侵蝕構(gòu)建物，生物活性制劑可選自防腐劑、抗感染劑(如噬菌體、抗生素、抗細(xì)菌劑、抗原蟲劑和抗病毒劑)、止痛劑、消炎藥(包括類固醇和非類固醇類消炎藥，包括COX-2抑制劑)、抗腫瘤制劑、避孕藥、CNS活性藥物、激素和疫苗。
在又一實施例中，本發(fā)明的可生物侵蝕構(gòu)建物含有能水解解離該PEA聚合物的酶，如α-胰凝乳蛋白酶。在一個較佳實施方式中，該酶被吸附在該構(gòu)建物的表面上。在一個特別優(yōu)選的實施方式中，該構(gòu)建物含有通過酶的作用而釋放的噬菌體。
本發(fā)明還提供一種治療具有潰爛傷口的患者的方法，它包括將權(quán)利要求1的可生物侵蝕構(gòu)建物插入該傷口中，或者包扎該傷口，其中，該可生物侵蝕構(gòu)建物含有生物活性制劑，這種制劑可以是噬菌體、抗生素、防腐劑或止痛劑。用本發(fā)明構(gòu)建物處理的傷口可以是敞開的或受感染的，該構(gòu)建物可以成可變形片狀的形式。在一個較佳實施方式中，用于治療傷口的該構(gòu)建物含有對在該傷口中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌具有特異性的噬菌體。該構(gòu)建物還可含有能水解解離該PEA聚合物的酶。
目前還沒有獲得完全由天然的和無毒性且具有高可塑性(如當(dāng)水合時具有柔韌性)與高的酶催化生物降解速率、在普通溶劑如氯仿中溶解、并適合加入或自然地固定(吸附)在酶如胰蛋白酶、α-胰凝乳蛋白酶和脂酶的表面上的構(gòu)件制成的生物可降解的聚合物或聚合物混合物。本發(fā)明的聚合物混合物具有上述所有特性，使得它們可用作具有塑性、并起到以持續(xù)/受控的方式釋放生物活性物質(zhì)的傷口敷料/愈合裝置的基質(zhì)。
附圖
的簡短描述圖中顯示長達(dá)6個月以上時間脂酶體內(nèi)催化的聚合物的生物降解。
實施例的詳細(xì)描述噬菌體裂解物治療發(fā)炎或感染的化膿病灶所需的藥物的量大，且需頻繁使用(每天3-5次)，這樣就增加了噬菌體制品和該傷口敷料的消耗。從這一角度看，應(yīng)用噬菌體儲存器提供受控釋放與長時間作用的藥物是優(yōu)良的。
生物可吸收的(或可生物侵蝕的)聚合物是制備噬菌體和/或其它生物活性化合物的儲存器最適當(dāng)?shù)幕|(zhì)。以可生物侵蝕的聚合物為基礎(chǔ)的生物活性復(fù)合材料，在控制藥物的釋放以給周圍組織提供所需濃度的生物活性物質(zhì)方面是已知的。由于由可生物侵蝕聚合物制成的復(fù)合材料中的物質(zhì)被周圍生物環(huán)境所降解或溶解，所以該復(fù)合材料會隨著時間而逐漸消失。催化聚合物中的共價鍵的酶可促進(jìn)這種降解。(這些酶可存在于生物環(huán)境中，或者由外源加入，可以成該構(gòu)建物的一部分或者其它形式)。生物學(xué)活性物質(zhì)從可生物侵蝕構(gòu)建物中的受控釋放或持續(xù)釋放是指該物質(zhì)遷延從它注入的地方簡單地擴(kuò)散到生物體環(huán)境中。受控釋放一般是由于一些干擾該物質(zhì)的正常擴(kuò)散的因素所造成，如該擴(kuò)散物質(zhì)的擴(kuò)散障礙或有限的溶解度而使釋放受到控制。本發(fā)明的可生物侵蝕構(gòu)建物便是提供隨著該聚合物的降解而逐步被除去的擴(kuò)散障礙。
最近，人們還已發(fā)展了聚合物降解產(chǎn)物以足夠的量快速釋放到周圍組織中，以激活噬菌體生產(chǎn)加速傷口愈合的生長因子的技術(shù)。聚合物降解產(chǎn)物是正常的代謝組分或易于被細(xì)胞消化的組分是有益的。用作基質(zhì)的聚合物應(yīng)具有足夠的彈性，以緊緊地覆蓋傷口。還非常需要的是，該聚合物基質(zhì)能通過簡單的方法使酶(如胰蛋白酶、α-胰凝乳蛋白酶、脂酶等)固定在表面上，或者將酶加到大塊的基質(zhì)中。這些酶可參與傷口愈合過程，還可以恒定的和所需的速率侵蝕聚合物(如催化聚合物骨架中酯鍵的水解)，使殺菌化合物以及足量的基質(zhì)降解纖維釋放到周圍組織中，以刺激巨噬細(xì)胞。
本發(fā)明者已合成了新的生物可降解聚(酯-酰胺)(PEA)，它由天然的α-氨基酸(包括必需氨基酸如L-苯丙氨酸和L-亮氨酸)和無毒性的化合物(如脂肪族和二元羧酸)制成。Arabuli等人(1994)在“以天然氨基酸為基礎(chǔ)的雜鏈聚合物，以二-(L-苯丙氨酸)α，ω-亞烷基二酯和己二酸為基礎(chǔ)的規(guī)整聚)(酯-酰胺)的合成和酶水解”〔Macromol.Chem.Phys.，195(6)2279〕和Katsarava等人(1999)在“氨基酸基生物類似物聚合物，以二-(α-氨基酸)α，ω-亞烷基二酯和脂肪族二元羧酸為基礎(chǔ)的規(guī)整聚(酯-酰胺)的合成和研究”〔J.Polym.Sci.Part AChemistry，37391-407〕中報道了合適的合成方法，本文納入這兩篇文獻(xiàn)的全部內(nèi)容作為參考?？捎眠@些快速地可生物侵蝕、生物相容的聚(酯-酰胺)形成可生物侵蝕的聚合物基質(zhì)。
本發(fā)明的聚(酯-酰胺)不含有任何毒性成分。α-氨基酸如必需氨基酸L-苯丙氨酸和L-亮氨酸都是天然產(chǎn)物。這些正常的代謝組分在通過生物降解釋放后被細(xì)胞消化。脂肪酸和二元醇是已知的常在食品工業(yè)中使用的無毒性產(chǎn)品。它們還被用作其它類生物可降解聚合物如被美國食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)用于臨床實驗和其它實際用途的聚酐和聚-(原酸酯)的構(gòu)件。
非常重要的是，本發(fā)明使用的聚(酯-酰胺)可溶解在不使生物活性物質(zhì)如噬菌體滅活的有機(jī)溶劑中。這些聚合物在氯仿中是可溶的，在此溶劑中，酶如胰蛋白酶、α-胰凝乳蛋白酶、脂酶的活性能保持足夠穩(wěn)定，以在制備含有酶的聚合物構(gòu)建物過程中能生存。
可將酶加到聚合物的氯仿溶液中，以在將該溶液澆灑在玻璃板上和使該溶劑蒸發(fā)時形成含有酶的聚合物基質(zhì)。對于根據(jù)本發(fā)明加了酶的聚合物膜，這些酶可催化PEA的水解(侵蝕)，這對于生物活性物質(zhì)釋放到周圍組織中是重要的。PEA的生物降解速率可在一個寬的范圍內(nèi)變化，如跨越101-103mg/cm2·h。該降解速率是該復(fù)合材料中酶的活性的函數(shù)。可將這些聚合物設(shè)計成隨著時間釋放足量的基質(zhì)降解產(chǎn)物(聚合物碎片)，以激活巨噬細(xì)胞。
可通過將該聚合物膜浸入酶的水溶液中不同的時間，使酶自發(fā)地固定到以L-苯丙氨酸為基礎(chǔ)的PEA表面上。(如一般浸入15-20分鐘)。以L-亮氨酸為基礎(chǔ)的PEA采用這種簡單的方法不能容易地吸附酶，因而，以L-苯丙氨酸為基礎(chǔ)的PEA更適合用來制備具有固定于表面的酶的生物可降解基質(zhì)。但是，以L-苯丙氨酸為基礎(chǔ)的PEA在用作傷口敷料時不具備足夠的彈性。由L-亮氨酸組成的PEA在水合時(即水作為增塑劑)具有可塑性，更適合用于生物學(xué)應(yīng)用如傷口覆蓋物(敷料)；但是，由L-亮氨酸PEA制得的膜非常粘，沾上它們時將不方便操作。此外，L-亮氨酸基的PEA對酶的固定很差。
本發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)，將各類PEA混合起來可克服它們固有的不利特征。由大約70％的L-苯丙氨酸基PEA和30％的L-亮氨酸基PEA制得的聚合物混合物具有如下特性·良好的可塑性(緊緊覆蓋傷口所需)·沒有自我粘結(jié)·能固定酶如本發(fā)明所考慮的，本發(fā)明的基礎(chǔ)即聚合物混合物具有足夠的可塑性，使得由其制得的膜可被人工操作而變形，從而可緊緊與不規(guī)則的生物表面(如凹的傷口表面)相吻合。此外，稍微使點力就可容易地將由此聚合物混合物制得的膜分離下來，使各片膜在分離后保持完整。最后，由本發(fā)明的聚合物混合物制得的物件的表面將吸附蛋白質(zhì)，這樣可被檢測到的可測量酶活性的酶在該物件浸漬到該酶溶液中后粘附到該物件的表面上。
本發(fā)明提供了含有至少兩種式II的PEA的聚合物混合物。較佳的是，該混合物含有一種其R對應(yīng)于苯丙氨酸的側(cè)鏈的PEA(Phe-PEA)和一種其R對應(yīng)于亮氨酸的側(cè)鏈的PEA(Leu-PEA)。Phe-PEA和Leu-PEA的比為10∶1到1∶1，但較佳為5∶1到2.5∶1。該混合物可含有其他PEA(事實上是其它聚合物)，只要所得的混合物仍具有上述所需的特性。該混合物中的其它聚合物當(dāng)然也能溶解于該混合物分散于其中以制備本發(fā)明構(gòu)建物的溶劑中。Leu-PEA和Phe-PEA都能溶解于極性溶劑或者中性溶劑中，前者包括二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺、二甲基亞砜(DMSO)、三氟乙醇、六氟異丙醇等，后者包括氯仿等。較佳使用氯仿和類似的溶劑制備含有生物活性組分的可生物侵蝕膜，因為他們的揮發(fā)性較大(這對膜的制備是重要的)以及對酶(如胰凝乳蛋白酶或脂酶)、噬菌體或其它生物活性組分的滅活作用減小。
在一個較佳方式中，本發(fā)明的聚合物混合物被制成可生物侵蝕膜。本發(fā)明的膜可以是單層或多層，如具有一PEA混合物層和一鄰近的聚(硅氧烷合成橡膠)層的雙層膜。但是，使用該聚合物混合物的其它可生物侵蝕的構(gòu)建物易于被本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員所理解，并且在本發(fā)明的考慮之內(nèi)。例如，可將聚合物混合物施加到可被生物降解或者不可被生物降解的支持材料如纖維或非纖維三維構(gòu)建物或編織支持物上，形成可生物侵蝕的包衣。本發(fā)明該三維構(gòu)建物的合適形式是泡沫，這種泡沫可采用常規(guī)的方法形成。例如，可如下將Phe-PEA/Leu-PEA混合物制成泡沫將噬菌體和其它生物活性物質(zhì)(約1g)在Phe-PEA/Leu-PEA(1g)的氯仿(10mL)中的懸浮液涂布到疏水性表面上，然后是90-99％的氯仿在室溫下在大氣壓中蒸發(fā)掉。之后可在室溫下使用減壓將剩余的氯仿除去，然后在減壓條件下干燥所得的泡沫膜12小時。根據(jù)另一方法，可將(占氯仿體積的)1-10％的正戊烷加到上述懸浮液中。將該混合物涂布到疏水性表面上，然后使其在室溫下干燥24小時，然后可將該泡沫膜在減壓下進(jìn)行最后的干燥處理12小時。也可使用超聲衰變技術(shù)獲得泡沫膜。
由本發(fā)明的聚合物制得的構(gòu)建物可以是包括被用作如傷口繃帶或燒傷敷料的支持材料的裝置的一部分。當(dāng)然，在編織支持物上形成包衣的混合物較佳保留了用于膜形成的混合物的柔韌性和/或彈性，但用于將剛性、三維構(gòu)建物包衣的混合物的彈性可少些。這種混合無可具有較高含量的Phe-PEA，用于這些用途的其PEA聚合物僅有Phe-PEA的包衣也在本發(fā)明的考慮之中。
在另一方式中，本發(fā)明考慮到了由本發(fā)明全部或部分混合物組成的可用于外科移植的構(gòu)建物。本發(fā)明的構(gòu)建物也可制成用于傷口包扎的裝置(如凝膠泡沫)，或者用作外科器械中的組件，如Penrose引流管、留置導(dǎo)管、腹膜透析用導(dǎo)管和任何其它與體腔、血液循環(huán)或淋巴循環(huán)接觸的器械，并且，本發(fā)明的構(gòu)建物也可用于預(yù)防潛在的傳染或被感染的風(fēng)險。本發(fā)明還考慮到用于口腔衛(wèi)生的器械，包括齒齦移植物(如牙齒周圍的疾病或齒齲)。這些構(gòu)建物較佳含有在其被侵蝕后以受控的方式釋放的生物活性材料。從想注入的位置考慮，具體的生物活性內(nèi)含物的合適選擇對本領(lǐng)域的熟練的技術(shù)人員將是顯而易見的。例如，可將含有殺菌劑如噬菌體的復(fù)合材料注入體內(nèi)，以治療ostcomyclitis等?；蛘?，可將本發(fā)明的可生物侵蝕的復(fù)合材料加到目標(biāo)位置，用作持續(xù)/受控釋放的抗癌和/或其他藥物。通過從該構(gòu)建物中的擴(kuò)散、或者通過該構(gòu)建物的降解、或通過這些方法的組合使用，使生物活性材料以受控釋放的方式釋放出來。
生物活性和/或非活性生物相容材料可以最多60重量％或以上的量存在與該可侵蝕的構(gòu)建物中，只要他們的加入沒有破壞本發(fā)明的膜的所需的特性即可?？紤]加到本發(fā)明構(gòu)建物中的生物活性材料包括但不限于防腐劑、抗感染劑(如噬菌體、抗生素、抗細(xì)菌劑、抗原蟲劑和抗病毒劑)、止痛劑、消炎藥(包括類固醇和非類固醇類消炎藥，包括COX-2抑制劑)、抗腫瘤藥物、避孕藥、CNS活性藥物、激素和疫苗。具體而言，構(gòu)建物可包括一種或多種葡萄糖酸鈣和其它的噬菌體穩(wěn)定用添加劑、透明質(zhì)酸酶、纖維蛋白裂解酶、和其它纖維蛋白水解酶、甲基月桂基(methylluracyl)和其它刺激代謝過程的制劑、碳酸氫鈉、L-精氨酸和其它血管擴(kuò)張劑、苯坐卡因和其它止痛藥、單糖和二糖、多糖和黏多糖、滅滴靈和其它抗原蟲劑、Clotrimazolum和其它抗真菌藥物、凝血酶和其它止血劑、維生素、Prednizolone和其它抗炎癥類固醇、和Voltaren(環(huán)氟拉嗪鈉)和其它抗炎癥非類固醇類藥物。當(dāng)然，本領(lǐng)域熟練的技術(shù)人員將在任何情況下都能確認(rèn)具體的構(gòu)建物制劑保留了本文上面所述的所需特性，不具有任何一種這些特性的構(gòu)建物不在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
在一個較佳方式中，本發(fā)明提供了一種處理愈合差和傷口血管化差(可能包括的糖尿病患者足部潰瘍、活動減少的患者的壓力性潰瘍和其它潰瘍以及敞開的皮膚病區(qū))的方法。在醫(yī)學(xué)中，傷口愈合差的情況(如足部潰瘍的糖尿病患者和患有褥瘡的臥床不起患者)代表了一種主要的和非常昂貴的治療問題。在這種情況下使用抗生素一般不湊效。由于血管化差的緣故，抗生素很少能達(dá)到在感染區(qū)域充分根除感染的治療水平。而且，由于這些患者常常重復(fù)使用抗生素，使得引起感染的細(xì)菌病原體常產(chǎn)生抗生素抗性。在此方式以及其它治療傷口的實施方式中，本發(fā)明聚合物構(gòu)建物的受控釋放特征避免了持續(xù)重復(fù)使用殺菌材料的必要性，以及無需換用其它相關(guān)的敷料。
已證明介導(dǎo)適當(dāng)?shù)闹委焺┑某掷m(xù)/受控釋放的生物復(fù)合材料對使感染傷口和腔愈合尤其有效。由這些生物復(fù)合材料制得的稱為“人造皮膚”的膜材料具有以下重要的治療效果
·當(dāng)將聚合物材料施加到這些傷口的表面上時，它們起到阻止對外部機(jī)械作用和細(xì)菌入侵的保護(hù)者的作用，它們還防止熱和水分的損失，水分從傷口表面不受控制地蒸發(fā)常常會產(chǎn)生這樣的損失；·可使用生物學(xué)活性化合物的緩釋特性來促進(jìn)抗細(xì)菌制劑在感染位置的適當(dāng)且穩(wěn)定的釋放。
使用生物復(fù)合材料“人造皮膚”的患者不需要固定不動，從而有利于患者回到正常的日常生活中，這是這類患者的一個重要的考慮。
治療長期感染的傷口的一個關(guān)鍵要素是抑制致病細(xì)菌菌群。使用生物復(fù)合材料，可將殺菌物質(zhì)加到該生物復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中，從而實現(xiàn)這種抑制作用。在這種裝置中也可使用抗生素，但它們的藥效由于抗生素抗性的發(fā)展而逐漸受到限制。最近，人們對將殺菌物質(zhì)如磺胺嘧啶銀(和磺胺的相關(guān)二嗪衍生物)、furagin(和它的藥用鹽)和氯己啶(chlorohexydine)(和它的藥用鹽)加到生物復(fù)合材料中感興趣。但是，這些化合物的使用可能受到它們的固有的毒性所限制，尤其是對于患有潛在的腎或肝疾病的患者。
將噬菌體加到這種生物復(fù)合材料中的做法提供了另一方法。噬菌體是殺死特殊的細(xì)菌的病毒。在二十世紀(jì)初發(fā)現(xiàn)了病毒引起的微生物的溶菌作用。任何一種噬菌體都傾向于對某種細(xì)菌高度特異，這就要求進(jìn)行治療時得仔細(xì)確定目標(biāo)(即，沒有可“殺死一切”的廣譜抗生素的類似物)。但是，這也意味著可采用噬菌體治療方法殺死特殊的病原體，而不會干擾正常的細(xì)菌菌群。
已報道，噬菌體可有效治療由假單胞菌屬(Pseudomonas)、葡萄球菌屬(Staphylococcus)、克雷伯桿菌屬(Klebsiella)、變形桿菌屬(Proteus)、大腸桿菌和其它致病菌種引起的皮膚傳染?。贿@些研究中獲得的成功比例為75-100％，視不同的病菌而定。但是，在這些研究中將噬菌體加到水溶液制品、氣溶膠和膏狀物等各種載體中。
已成功地使用由L-苯丙氨酸、L-亮氨酸、脂肪酸和1，4-丁二醇組成的聚合物混合物制備含有殺菌物質(zhì)的生物活性復(fù)合材料。以這種生物復(fù)合材料為基礎(chǔ)的傷口敷料具有高的傷口愈合特性。
可以看出，由上述材料開始制備、以生物可吸收(可生物侵蝕)的聚合物為基礎(chǔ)、含有噬菌體的復(fù)合物作為殺菌物質(zhì)的生物活性復(fù)合材料將是具有加速傷口愈合能力的有效的敷料。2000年1月11日提交的題為“對抗萬古霉素抗性腸球菌(VRE)特異的噬菌體”的美國臨時申請第60/175415號和2000年5月19日提交的題為“使用噬菌體的方法和衛(wèi)生設(shè)備”的美國臨時申請第60/205240號中描述了合適的噬菌體，本文將這兩篇申請的公開內(nèi)容納入作為參考。
實施例制備效價為2×106-2×107噬斑形成單位的葡萄球加菌屬(Staphylococcus)、鏈球菌屬(Streptococcus)、大腸桿菌、變形桿菌屬(Proteus)和綠膿假單胞菌(Pseudomonas aeruginosa)的多價噬菌體混合物，并將其用作此研究的生物活性物質(zhì)。如下將噬菌體制備成凍干的粉末將懸浮在蔗糖-明膠混合物水溶液中的噬菌體凍干，得到干燥的塊狀物，將此塊狀物研磨成細(xì)粉末。在此過程中，50mg干制品對應(yīng)于1ml液體噬菌體，其效價為2×106-2×107。生物活性復(fù)合材料中的任一組分(聚合物、有機(jī)溶劑、α-胰凝乳蛋白酶、脂酶)都沒有影響噬菌體的活性——在所有的情況中都維持了100％的原始活性。
如下制備生物活性膜將干噬菌體在含有適當(dāng)溶劑的聚合物溶液中的精制懸浮液澆灑到玻璃表面上，然后使其干燥至恒重。獲得成膜形式的復(fù)合材料，它具有下述特征重1g，膜面積為60-65cm2，厚度為0.2-0.3mm。之后，將α-胰凝乳蛋白酶固定在該膜的表面上。視需要可將該膜打孔。對于具體的應(yīng)用，也可將止痛劑和/或抗生素加到該復(fù)合材料中。
使用固體培養(yǎng)基上的細(xì)菌菌落進(jìn)行體外實驗，測定所獲得的膜的活性。通過測量溶菌區(qū)域的寬度來評價活性。該膜的活性與所使用的干噬菌體的活性相同，純的聚合物膜沒有顯示出任何殺菌活性。
在生理條件下，在磷酸鹽緩沖液中研究噬菌體從9cm圓盤狀膜上釋放的動力學(xué)(表1)?？梢钥吹剑诘谝粋€24小時內(nèi)，噬菌體從固定了α-胰凝乳蛋白酶的膜和沒有固定該酶的膜上的釋放是可比的；固定了酶的膜的釋放速率僅高1.5-2倍。這可由噬菌體從沒有酶的膜的表面區(qū)域大量脫附來解釋。但是，當(dāng)這些膜在第24小時和第120小時被轉(zhuǎn)移到新鮮的緩沖液中后，在這兩個階段，酶催化的侵蝕機(jī)制對于噬菌體從膜上的釋放變得重要，它們的釋放速率差異超過一個數(shù)量級。這個結(jié)果清楚表明，α-胰凝乳蛋白酶促進(jìn)噬菌體從生物活性復(fù)合材料釋放。
表1噬菌體和抗生素從含藥的傷口敷料膜中的持續(xù)釋放噬菌體從直徑為9cm的圓盤狀Phe-PEA膜上釋放到10mL磷酸鹽緩沖液(0.2M、pH7.4、T＝37℃)。9cm的圓盤狀Phe-PEA/噬菌體膜大約含有1800×104個噬菌體。

24小時后，轉(zhuǎn)移到新的10mL緩沖液中后

120小時后，轉(zhuǎn)移到新的10mL緩沖液后

應(yīng)注意的是，固定了α-胰凝乳蛋白酶的表面可起到額外的作用，即它可分解肽和變性蛋白質(zhì)。如可從文獻(xiàn)中知道的，這種酶促清創(chuàng)法使傷口變得衛(wèi)生，并加速了愈合。
用了1.5年的時間定時檢測了本發(fā)明的膜抗預(yù)先存在的實驗室用菌株和新接受菌株的活性，結(jié)果是該膜在此時期中保持了它的活性。固定了酶的表面在此時期中也是活躍的。附圖顯示了脂酶在六個月的時間里體內(nèi)催化聚合物的降解的情況。該體內(nèi)實驗數(shù)據(jù)歸納在表2中。
表2.生物復(fù)合材料的體內(nèi)降解

在這些例子中，發(fā)現(xiàn)脂酶被滅活，即它沒有催化聚(酯酰胺)的水解。
總計57張膜(每張重20-25mg)經(jīng)皮下植入大鼠，52張完全被吸收，僅有5張4-L-Phe-4-Lip系列由于酶滅活的緣故形成囊狀物。
4-L-Phe-4-PEA基于L-苯丙氨酸、脂肪酸和1，4-丁二醇，4-L-Phe-4-Lip也相同，加了脂酶(每1g PEA加10mg脂酶)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制生物活性材料釋放的可生物侵蝕的構(gòu)建物，它含有兩種或多種使二元醇(D)、二元羧酸(C)和α-氨基酸(A)通過酯和酰胺鍵進(jìn)行聚合而制得的成(DACA)n形式的聚(酯-酰胺)聚合物(PEA)的混合物，其中，該PEA聚合物具有下式結(jié)構(gòu) 式中，k＝2-12，優(yōu)選2、3、4或6，m＝2-12，優(yōu)選4或8，R＝CH(CH3)2、CH2CH(CH3)2、CH(CH3)CH2CH3、(CH2)3CH3、CH2C6H5或(CH2)3SCH3。
2.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)建物，其特征在于，k＝2、3、4或6，m＝4或8。
3.如權(quán)利要求1所述的構(gòu)建物，其特征在于，所述混合物含有A是L-苯丙氨酸的第一PEA(Phe-PEA)和A是L-亮氨酸的第二PEA(Leu-PEA)。
4.如權(quán)利要求3所述的構(gòu)建物，其特征在于，所述Phe-PEA與Leu-PEA的比例是10∶1到1∶1。
5.如權(quán)利要求3所述的構(gòu)建物，其特征在于，所述Phe-PEA與Leu-PEA的比例是5∶1到2.5∶1。
6.如前述權(quán)利要求中任一項所述的構(gòu)建物，其特征在于，所述構(gòu)建物是與生物表面適配的可變形的片狀物。
7.如前述權(quán)利要求中任一項所述的構(gòu)建物，其特征在于，該構(gòu)建物還含有生物活性制劑。
8.如權(quán)利要求7所述的構(gòu)建物，其特征在于，該生物活性制劑選自防腐劑；抗感染劑，如噬菌體、抗生素、抗細(xì)菌劑、抗原蟲劑和抗病毒劑；止痛劑；消炎藥，包括類固醇和非類固醇類消炎藥，包括COX-2抑制劑；抗腫瘤制劑；避孕藥；CNS活性藥物；激素和疫苗。
9.如前述權(quán)利要求中任一項所述的構(gòu)建物，其特征在于，所述構(gòu)建物含有能水解解離該PEA聚合物的酶。
10.如權(quán)利要求9所述的構(gòu)建物，其特征在于，所述酶是α-胰凝乳蛋白酶。
11.如權(quán)利要求9所述的構(gòu)建物，其特征在于，所述酶被吸附在該構(gòu)建物的表面上。
12.如權(quán)利要求9所述的構(gòu)建物，其特征在于，所述構(gòu)建物含有會因所述酶的作用而釋放的噬菌體。
13.一種治療具有潰爛傷口的患者的方法，它包括將權(quán)利要求1所述的可生物侵蝕的構(gòu)建物插入該傷口中，或者覆蓋該傷口，其中，該可生物侵蝕的構(gòu)建物是含有生物活性制劑的可變形的片狀物。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述生物活性制劑是噬菌體、抗生素、防腐劑或止痛劑。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述傷口是敞開的或受感染的。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述噬菌體對該傷口中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌具有特異性。
17.如前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述構(gòu)建物還含有能水解解離該PEA聚合物的酶。
全文摘要
本發(fā)明提供用于控制生物活性材料的釋放的可生物侵蝕構(gòu)建物。在較佳方式中，該構(gòu)建物可在接近生物表面的位置使用。該構(gòu)建物以兩種或多種聚(酯－酰胺)聚合物(PEA)為基礎(chǔ)。使二元醇(D)、二元羧酸(C)和α－氨基酸(A)通過酯和酰胺鍵進(jìn)行聚合，形成(DACA)
文檔編號A61K35/76GK1395491SQ01803617
公開日2003年2月5日 申請日期2001年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月11日
發(fā)明者R·卡特薩瓦, Z·阿拉維茨 申請人:內(nèi)立蒂克斯股份有限公司