[发明专利]支化的紧凑型聚乙二醇衍生物

说明书

技术领域

本发明涉及支化聚乙二醇(PEG)衍生物，它们具有胜过目前可用的PEG衍生物的优点。它们特别适用于与纳米粒子、蛋白质、肽、药物活性小分子、脂质体、均相催化剂和生物惰性表面轭合。

背景技术

已经发现了生物惰性的极性聚合物并且尤其是聚乙二醇(HO(CH₂CH₂O)H，PEG，也称作聚氧化乙烯；PEO)的广泛技术用途，特别是在药物和医疗器械领域中。最近，PEG共价接枝已经用来修饰蛋白质、肽、寡核苷酸、抗体片段、小分子药物、催化剂、表面和粒子。这些修饰后的轭合物经常获得优越性能，如降低的免疫原性或抗原性、改进的药物代谢动力学和药效性能、水介质中增强的溶解度、增加的稳定性和从身体中减少的清除率。

现在已经批准大分子的几种PEG-衍生物用于药物用途。第一个是用于治疗腺苷脱氨酶缺乏症(ADA缺乏症)的PEG-腺苷脱氨酶。

有机催化剂也已经用PEG-衍生物共价地修饰以允许在水中反应(Hong和Grubbs，J.Am.Chem.Soc.2006，128，3508)。

传统上，多分散线型PEG-衍生物已经用于PEG接枝，但是最近，单分散PEG衍生物或具有限定质量的PEG衍生物已经用来获得均质产物，简化PEG-衍生物的表征，因而促进调节过程。

已经开发了以连接至共同中心的两条或更多条PEG链为特征的支化PEG作为更常见的线型PEG衍生物的替代物。Monfardini等人(Bioconj.Chem.1995，6，62-69)报道，使用支化PEG衍生物对蛋白质的表面修饰导致增加的生物相容性和更好的稳定性。这些PEG允许更好地掩蔽和保护所连接的表面/分子。此外，使用支化PEG衍生物对蛋白质的修饰提供了可用于化学连接的氨基酸/氨基酸侧链的一种更高效用途，因而每次修饰的更多的PEG聚合物。对蛋白质的较少化学修饰增加了保留生物分子天然结构并且因而保留生物学活性的可能性。

用于分别将PEG连接至大分子和有机小分子的策略，就可以进行连接的PEG分子的大小和数目而言，有所不同。庞大的大分子通常使用分子量范围从5kDa至90kDa的PEG聚合物修饰，以获得从血液中减少的清除率、更好的特异性，同时保留生物学活性。然而，庞大PEG分子不适于有机小分子的修饰。在大多数情况下，药物活性小分子和庞大PEG聚合物的轭合物因空间位阻而防止这种轭合物与受体或结合袋相互作用或甚至改变分子穿膜扩散以抵达它们靶的能力。带有庞大PEG部分的轭合物具有低扩散速率，正如同任何大分子那样。因此，分子量小于2kDa的PEG衍生物总体上用于有机小分子的修饰。(Ouchi，T.引自Poly(ethylene glycol)：Chemistry and biological applications(聚(乙二醇)：化学和生物学应用)，Harris和Zalipsky(编著)第19章)。通常，使用更小PEG时，大分子耐受PEG与几个位置的连接，虽然通常有益的是具有尽可能少的PEG。另一方面，有机小化合物具有少数用于连接PEG的点，并且获得保留未修饰分子的生物活性性能的轭合物困难得多。

在WO 95/025763中披露了支化PEG样结构(作为一个较大结构的部分)，这些结构与本发明具有表面相似性，但是缺少针对此处所披露应用为独立(discrete)和有用的实质特征。

在WO 2007/025763中披露了具有限定特征的支化PEG衍生物。然而，它们的结构按以下的非有益(non-beneficial)方式与本发明不同；它们利用2，2，2-三(羟甲基)甲基胺作为核结构，而详细的结构更复杂并且因而生产更昂贵。这种核基于酰胺并且因而对水解更敏感，并且各种支化PEG衍生物含有硫醚(一种已知对氧化作用极度(notoriously)敏感的官能性)，这可能是产物异质性的进一步来源。核结构不是紧凑的并且因而不用于此处披露的某些应用。

术语的定义

术语“纳米粒子”用来描述具有1-100nm的最长量度的任何形状的粒子。

“生物惰性”指具有生物相容性，即对活生物体无害并且同时对活体内降解稳定的材料。

“单层”指单个分子厚的层。

在涂料的情况下，“取向”指一层涂料分子，其中涂料分子的全部头部和尾部(如根据情况任意地限定，但是如本发明中意图那样，在存在时，我们一致地将硅烷称作头部)相对于粒子核表面以相同方式取向。