[发明专利]生产透明质酸官能化衍生物的方法及透明质酸官能化衍生物的水凝胶的形成

说明书

发明领域

本发明涉及用于生产官能化的透明质酸衍生物和相关水凝胶的程序。更具体地，本发明涉及可用于将官能团插入透明质酸上的两步骤方法，所述两步骤方法通过在透明质酸的羟基上形成特定的活性基团并且随后用包含作为末端部分的至少一个亲核官能团的侧部分(pendent portion)取代所插入的活性基团来进行。通过亲核取代插入的基团可包含作为另外的末端部分的另一亲核官能团，其可开发用于进一步的化学官能化以便尤其是有利于产生水凝胶的透明质酸链的交联。

现有技术

透明质酸(HA)是所有组织的细胞外基质中存在的最丰富的未硫酸化的糖胺聚糖；HA是由D-葡萄糖醛酸(GlcUA)和N-乙酰基-D-氨基葡萄糖(GlcNAc)的重复单元构成的多糖，它的化学结构可通过下式表示，该式显示了两个连续的重复单元(重复单元的数目n可以是这样以便确定包括50000和几百万道尔顿之间的分子量)。

透明质酸积极地参与大量重要的生物学过程例如细胞运动、细胞分化、伤口愈合。特别地，HA在软骨细胞外基质的机体形成中起到关键的结构上的作用，软骨细胞外基质的机体形成发生以形成更丰富的蛋白聚糖，即聚集蛋白聚糖。

具有高分子量的透明质酸被用于粘性手术和粘弹性补充疗法，并且它被用于眼科领域以及作为可通过关节内注射应用的润滑油来减轻骨关节炎中的疼痛。

近来，已经将几种官能的或交联的HA衍生物生产为薄膜或海绵以应用于伤口上，其中这种产品具有愈合组织的性能。

在组织工程学领域-关于获得受损的人类组织的再生或完全替换的有用技术的发展的新兴学科-HA已被大量用于被称为支架的三维多孔结构的生产。这些基质改进组织细胞生长和分化以有利于组织再生和重建。

对于这些应用，HA在被适当地取代以获得水凝胶时是有用的。因为已知的水凝胶是由天然的或合成的聚合物或它们的衍生物或者由天然的和合成的聚合物的组合组成的，其中这些分子由于范德华相互作用、氢键结合、静电键合或化学键合而相互作用，因此，水凝胶是能够吸收水直到它们的干重的数百倍的亲水性聚合物的网络。考虑到水凝胶的亲水特性和水凝胶的潜在的生物相容性，水凝胶受到增多的用于制药上的和生物医学制药上的应用的关注。

通过插入侧官能团的多糖类HA结构的化学官能化具有获得延长药物释放的制药装置(药物递送系统)的目的；在这样的系统中，药物被物理或化学地连接于多糖载体，并且其按照能够改进药物生物利用度的方式和时间释放。

考虑到对于所提及的制药上的、生物医学的和化妆品的透明质酸应用的重大关注，对允许新的且更简单的HA改性的新的化学策略的高需求是明显的。于是，这些新的衍生物可被用来配合各种可能的应用。

在过去，已经描述了关于透明质酸的羟基和羧基官能性的透明质酸的几种化学改性和在生物医学或制药领域中应用的几种HA衍生物。

例如，美国专利第4582865号(由Biomatrix Inc.的Balasz等人)描述了通过在高碱性条件下与二乙烯基砜的反应的HA交联。欧洲专利申请EP0216453(Fidia S.p.A.)描述了在极性非质子溶剂中使用卤代烷的透明质酸盐的酯化作用。这些衍生物已经在制药领域获得了大量的应用，例如用于组织工程学的支架以及作为控制药物释放的装置。这些酯HA衍生物具有改良的物理化学特性，例如在有机溶剂如二甲亚砜中增加的溶解度，这些特性改进工业性能以获得纤维、多孔支架以及薄膜。

近来，已经提出其他不同的化学策略以利用在葡萄糖醛酸部分的羧基上和在重复单元的羟基上的反应，采用官能侧链(pendant chain)获得透明质酸官能化。特别地，几篇文章描述了碳二亚胺化学(使用具有式R¹-N＝C＝N-R²的化合物)以获得HA的D-葡萄糖醛酸部分的化学官能化。