[发明专利]一种包含溶胶－凝胶组合物的生物活性物质输送系统

说明书

相关申请的交叉引用

根据35 U.S.C.§119(e)，本申请要求于2006年2月2日递交的美国临 时专利申请60/764,941的优先权，并且本申请为2004年12月1日递交的 国际专利申请PCT/US2004/040270的部分接续申请，该国际专利申请要求 于2004年2月18日递交的美国临时专利申请60/546,091的优先权，上述 专利申请通过引用全文插入本文。

技术领域

本发明涉及含有生物活性物质的自组装的溶胶-凝胶组合物。具体地， 本发明涉及上述溶胶-凝胶组合物在可植入医疗器械中用作药物库，还涉及 上述溶胶-凝胶组合物用于改善有机和无机表面之间的粘合性的用途。

背景技术

“溶胶-凝胶”方法通常用于制作多孔材料，包括自组装膜。溶胶是一 种液体溶液，其包含溶解在适当溶剂中的目标物质的胶体悬浮液。溶解前 驱体分子间的缩合反应导致在溶胶中形成各种结构(颗粒、支化链、线型 链等)。这些结构的尺寸、生长速率和形态取决于溶剂中的反应动力学， 而上述动力学又由诸如溶液浓度、存在的水量、溶剂的温度和pH、溶剂 的搅拌作用的参数和其它参数来决定。在充足的时间下，缩合反应将导致 生长的颗粒或链团聚，直到最终形成凝胶。所述凝胶可以被视为为大量交 联前驱体分子，其形成连续的、宏观的固相，所述凝胶封装了由剩余溶液 组成的连续液相。在溶胶-凝胶工艺的最后一步中，除去被封装的溶剂(通 常通过干燥)，并使前驱体分子交联(被称为老化的工艺)，从而得到所 需固体。

材料的溶胶-凝胶合成方法相对于其它合成方法具有如下优点。所述优 点包括：加工条件温和(低温、低压、中等pH)、原料廉价、无需真空 处理装置或其它昂贵的装置以及对所得结构具有较高的可控性，特别适合 于合成多孔材料。对于最终产物的形状，基本上没有限制，因为可以在凝 胶前以任何形式浇铸液体溶胶，所述形式包括单块、薄膜、纤维和微米尺 度的颗粒或纳米尺度的颗粒。

可以多种不同方式控制溶胶-凝胶工艺中所制备的材料的孔隙率。在最 简单的溶胶-凝胶工艺中，未将特定的成孔剂加入溶胶中，通过凝胶前前驱 体支化或团聚的量来决定最终固体的孔隙率。多孔溶胶-凝胶组合物的平均 孔尺寸、体积和表面积随着溶胶-凝胶处理前的前驱体分子的尺寸而增大。

也可以在溶胶-凝胶工艺过程中通过溶剂中存在的额外材料来调控孔隙 率。当使用溶胶-凝胶工艺时，将牺牲成孔剂(具体为可以通过加热或其它 方法容易除去的那些物质)掺入溶胶中通常被认为是一种得到多孔固体的 有效方法。过去，这些努力主要集中在用于微电子工艺的低介电常数(低 k)绝缘膜的制造。牺牲模板也可用于在利用溶胶-凝胶工艺形成无机材料 中成孔。牺牲模板通常为在溶液中能够自组装的两亲分子(即具有亲水性 和亲油性的那些分子)。这些两亲分子产生高度有序的结构，从而引导前 驱体分子围绕该结构共组装。一旦前驱体分子围绕上述结构共组装，则可 以将所述结构除去，从而留下负像孔穴。

围绕模板辅助自组装的溶胶-凝胶组合物的独特性质进行了大量研究。 例如，1992年，Mobil Oil Corporation的研究团队发现，表面活性分子 (短两亲分子)在可溶硅土的水溶液中自组装，在硅土基材凝固后，可以 除去表面活性剂，从而得到具有六边形蜂窝结构排列的均一介孔(介孔是 孔尺寸在约2nm至约50nm之间的孔)的材料(也被称为“MCM- 41”)；参见US专利5,057,296和5,102,643，上述专利通过引用全文插 入本文。利用阳离子表面活性剂烷基三甲基季铵盐和各种硅胶源(诸如硅 酸钠、原硅酸四乙酯或硅凝胶)在水热条件下合成MCM-41(Beck等， 1992，J.Am.Chem.Soc.114，10834)。可以通过使用不同的表面活性剂 或改变合成条件将MCM-41的孔尺寸在约1.6nm至约10nm之间进行调 节。目前，模板辅助介孔材料利用如下两类自组装两亲模板来制备：短分 子表面活性剂(参见Brinker等(Advanced Materials 1999，11 No.7)和 Kresge等(Nature Vol.359，1992年10月22日))和三嵌段共聚物(参 见US专利6,592,764，所述专利通过引用全文插入本文)。