可生物降解的基於聚乙二醇的水不溶性水凝膠的製作方法

2023-10-07 22:57:54

專利名稱：可生物降解的基於聚乙二醇的水不溶性水凝膠的製作方法
可生物降解的基於聚乙二醇的水不溶性水凝膠本發明涉及可生物降解的基於聚乙二醇的水不溶性水凝膠。本發明還涉及所述可生物降解的水凝膠與親和配體或螯合基團或離子交換基團、連接載體的前藥的綴合物(其中本發明的可生物降解的水凝膠是載體)，及其藥物組合物和作為藥物的用途。基於聚乙二醇(PEG)的水凝膠是用於藥物用途，例如用於傷口閉合、組織工程和藥物遞送。基於PEG的水凝膠是三維交聯的分子網絡，可吸收大量的水。基於PEG的水凝膠通常含有高比例的聚乙二醇鏈。基於PEG的水凝膠是本領域已知的。WO-A 99/14259中描述了基本上沒有非PEG聚合物的基於PEG的水凝膠。這裡描述了可降解的基於PEG的水凝膠，其具有可控的半衰期。可生物降解的基於PEG的水凝膠在很多體內應用中是有利的。尤其是出於安全的考慮，當用於人類時，強烈推薦賦予PEG水凝膠生物可降解性。生物可降解性可通過酯鍵引入水凝膠，其在體內水性環境中自發或酶促水解。可使用不同類型的反應進行實際的聚合步驟，聚合化學的選擇決定了大分子原材料的結構。例如，自由基聚合廣泛用於基於PEG的樹脂生產，以及生物相容性水凝膠的生成 (參見例如EP-A 0627911)。加成反應也同樣用於從基於PEG的大單體的水凝膠聚合(W0-A 2008/125655)。或者，已描述了依賴於酯、氨基甲酸酯、碳酸酯或亞胺結構形成的縮合或連接類型的水凝膠聚合反應。這些連接可用於通過不穩定的芳族氨基甲酸酯(W0-A 01/47562)或碳酸酯(US-A 2003/0023023)、酯或亞胺(W0-A99/14259)賦予水凝膠可降解性。與聚合步驟中形成不穩定鍵相反，可通過大單體原料中存在的水解不穩定酯鍵使基於PEG的水凝膠具有生物可降解性。如果使用所述含酯的大單體，可用於形成水凝膠的有效的反應是醯胺鍵形成反應。以這種方式，通過活化的羧基和胺官能團的縮合反應從而通過對水解穩定的醯胺鍵形成三維網絡而產生水凝膠。隨後可通過至少一種形成水凝膠網絡的原料中的酯基團的水解進行生物降解。通過醯胺鍵形成的可生物降解的基於PEG的水凝膠可從兩種不同的大單體原料製備，一種大單體提供超過2個的氨基官能團，其適於用作骨架試劑，以及另一種通常稱為交聯劑的大單體，其提供至少2個活化的羧基官能團。可在一種大單體中加入可生物降解的酯鍵，例如交聯劑反應物。在所述系統中，水凝膠降解動力學可通過對不可降解的大單體部分從水凝膠的釋放對時間作圖進行記錄。應當理解，釋放的不可降解大單體將通過醯胺鍵與酯水解所誘導的可降解的含酯大單體的降解後留下的基團綴合。Zhao 和 Harris 等，J. Pharmaceutical Sciences 87 (1998) 1450-1458 描述了基於PEG的水凝膠的降解動力學。使用含酯的胺反應性的PEG衍生物作為一種大單體，支鏈的PEG胺或蛋白質作為第二種不可降解大單體形成水凝膠。^iao和Harris文章的圖3詳細描述了螢光標記的牛血清白蛋白大單體從可降解的基於PEG的水凝膠的釋放。在該研究中，使用標記的牛血清白蛋白與4-臂PEG四胺或8-臂PEG八胺或人血清白蛋白一起作為前體。在緩衝液(PH 7, 37°C)中相對於時間記錄降解圖譜，其特徵為在降解後期的「爆發 (burst)」。在該爆發期間，極短時間內釋放了 40%到60%的不可降解的大單體(即在數小時內)，而之前的水凝膠降解停滯期持續了 100-400小時。該研究的重點在於加工水凝膠的方法，以便能夠避免「不需要的後期爆發」。作者們成功的縮短了水凝膠形成期間的膠凝時間，並使不可降解的大單體獲得幾乎零級釋放。然而，所述水凝膠的降解性質在前藥遞送領域是不利的，因為在通過基於該水凝膠的前藥釋放藥物時，水凝膠斷裂的時間延長。因此本發明的一個目的是提供具有比現有技術中的可降解水凝膠更方便的降解性質的水凝膠。該目的通過可生物降解的基於聚乙二醇的水不溶性水凝膠得以實現，所述水凝膠包括通過可水解降解的鍵互相連接的骨架部分，該骨架部分還包括反應性官能團，其中所述水不溶性水凝膠的其他特徵為，通過將可降解鍵水解而將水凝膠完全降解成包含一個或多個骨架部分的水溶性降解產物的時間與基於水凝膠中骨架部分總量的前10摩爾％的包含一個或多個骨架部分的水溶性降解產物釋放的時間的比值大於1並且小於等於2，優選大於1或小於等於1.5。已發現，特別在藥物遞送領域，聚合載體材料存在的時間不能比要獲得所需治療效果的藥物釋放的量所需要的時間長太多。例如，如果PEG水凝膠用作與載體連接的前藥的聚合載體，需要在水凝膠材料發生崩解之前從其藥物負載上除去水凝膠。因此，使用在水凝膠降解期間具有顯著的爆發效應的水凝膠是非常有利的，其中這些水凝膠具有上述的降解性質，通過可降解鍵的水解完全降解成包含一個或多個骨架部分的水溶性可降解產物的時間最高是基於水凝膠中反應性官能團總量的前10摩爾％的反應性官能團釋放的時間的 2倍或更低。現在已令人驚奇的發現，反應性的可生物降解PEG水凝膠可以這樣的方式加工， 使得攜帶官能團的骨架部分的釋放(90%或以上)相對於前面的停滯期(其中骨架部分的前10%被釋放)在很短的時間框內發生。術語「水凝膠」是指三維的親水或兩性聚合網絡，其能夠吸收大量的水分。所述網絡由均聚物或共聚物組成，由於存在共價化學或物理(離子、疏水相互作用、纏繞)交聯，其是不溶的。該交聯提供了網狀結構和物理完整性。水凝膠具有和水的熱力學相容性，這使其在水性介質中膨脹。網絡的鏈以存在孔的方式連接，所述孔的主要部分的直徑為Inm到 IOOOnm0術語「可水解降解的」、「可生物降解的」或「可水解解離的」、「可解離的」、「自動解離的」或「自解離」、「可自解離的」、「可逆的」、「暫態的」或「臨時的」在本發明中是指在生理條件下(pH 7. 4的水性緩衝液，37°C )為非酶促地可水解降解或解離的、半衰期為1小時至 3個月的鍵和連接，包括但不限於，烏頭醯基(aconityl)、縮醛、醯胺、羧酸酐、酯、亞胺、腙、 馬來酸醯胺、原酸酯、磷醯胺、磷酸酯、磷矽烷基酯、矽烷基酯、磺酸酯、芳族氨基甲酸酯及其組合等。如果根據本發明的水凝膠中存在可降解的互相連接的官能團，優選的可生物降解的連接是羧酸酯、碳酸酯、磷酸酯和磺酸酯，最優選羧酸酯或碳酸酯。應當理解，體外可使用加速條件研究，例如pH 9，37°C，水性緩衝液。通過進行兩項其中僅PH值變化(分別為pH 7.4或pH 9)的並行研究，可計算因子，其在以後在pH 9下進行的試驗中能夠用於計算PH 7. 4下進行的試驗的等價的反應動力學。
持久連接是指在生理條件下(pH7. 4的水性緩衝液，37°C )可非酶促水解降解的， 半衰期為6個月或更長，例如醯胺。術語「反應物」是指在導致本發明的可生物降解的水凝膠、綴合物和前藥的裝配過程中使用的中間或起始試劑。術語「化學官能團」是指羧酸和活化的衍生物、氨基、馬來醯亞胺、巰基和衍生物、 磺酸和衍生物、碳酸酯和衍生物、氨基甲酸酯和衍生物、羥基、醛、酮、胼、異氰酸酯、異硫氰酸酯、磷酸和衍生物、膦酸和衍生物、滷代乙醯基、滷代烷類、丙烯醯基和其他α-β不飽和麥可受體、芳基化試劑例如芳基氟化物、羥胺、二硫化物例如吡啶基二硫化物、乙烯基碸、 乙烯基酮、重氮烷烴、重氮乙醯基化合物、環氧乙烷和氮丙啶。如果一個化學官能團與另一化學官能團偶聯，所得化學結構稱為「連接」。例如，胺基與羧基的反應形成醯胺連接。「反應性官能團」是骨架部分的化學官能團，其與超分枝部分連接。「官能團」是「反應性官能團」、「可降解的互相連接的官能團」或「綴合物官能團」 的集合術語。「可降解的互相連接的官能團」是包含可生物降解的鍵的連接，其一側與和骨架部分相連的間隔部分連接，另一側與交聯部分連接。術語「可降解的互相連接的官能團」、「可生物降解的互相連接的官能團」、「互相連接的可生物降解的官能團」和「互相連接的官能團」可以相同意義使用。「綴合物官能團」包括親和配體或螯合基團或離子交換基團和將所述親和配體或螯合基團與骨架超分枝部分連接的持久連接。術語「封閉基團」或「封端基團」意義相同，是指與反應性官能團不可逆(尤其是持久)地連接而使其不能與例如化學官能團反應的部分。術語「保護基團」或「保護性基團」是指與反應性官能團可逆地連接而使其不能與例如其他化學官能團反應的部分。術語「可互相連接的官能團」是指化學官能團，其參與自由基聚合反應，是交聯劑反應物或骨架反應物的一部分。術語「可聚合的官能團」是指化學官能團，其參與連接類型的聚合反應，是交聯劑反應物或骨架反應物的一部分。骨架部分可包括間隔物部分，其一端與骨架部分連接，另一端與交聯部分連接。術語「衍生物」是指用合適的保護和/或活化基團取代的化學官能團或者本領域技術人員已知的相應化學官能團的活化形式。例如，羧基的活化形式包括但不限於活性酯， 例如琥珀醯亞胺基酯、苯並三唑基酯、硝基苯基酯、五氟苯基酯、氮雜苯並三唑酯、醯滷化物、混合或對稱的酐、醯基咪唑。術語「非酶解離連接」是指在生理條件下無酶活性時可水解降解的連接。「非生物活性連接」表示衍生自生物活性部分的不顯示藥物(D-H)的藥理學效應的連接。術語「間隔物」、「間隔基團」、「間隔分子，，和「間隔部分，，可交換地使用，是指任何適於連接兩個部分的基團，例如C1I烷基、c2_5(1鏈烯基或c2_5(1炔基，其片段任選被一個或多個選自下列的基團所中斷-NH-、-N (C1^4 烷基)-、-0-、-S-、-C (0) -、-C (0) NH-、-C (0) N (C1^4烷基)-、-O-C (0) _、-S (0) _、-S (0) 2-,4-7元雜環基、苯基或萘基。術語「末端」、「末端的」或「遠端」是指官能團或連接在分子或部分內的位置，其中所述官能團可以是化學官能團，所述連接可以是可降解的或持久的連接，其特徵在於位於兩個部分的連接旁邊或在連接內部，或位於寡聚或多聚鏈的末端。術語「藥物」、「藥物部分」、「生物活性分子」、「生物活性部分」、「生物活性劑」等可按
相同意義使用，表示任何能影響生物有機體，包括但不限於病毒、細菌、真菌、植物、動物和人類的物理或生化性質的物質。具體而言，本文中生物活性分子包括任何用於診斷、治療、 緩和、處置或預防人類或其他動物疾病的物質，或增強人類或動物身體或精神福祉的物質。 生物活性分子的實例包括但不限於，肽類、蛋白質、酶、小分子藥物(例如非肽藥物)、染料、 脂質、核苷、寡核苷酸、多聚核苷酸、核酸、細胞、病毒、脂質體、微粒和膠束。適用於本發明的生物活性劑的種類包括但不限於，抗生素、殺真菌劑、抗病毒劑、抗炎劑、抗腫瘤劑、心血管藥物、抗焦慮劑、激素、生長因子、留體類試劑等。術語「束縛形式」或「部分」是指作為較大分子的一部分的亞結構。術語「束縛形式」用於通過命名或列出本領域公知的試劑、原料或假定的原料而簡化對部分的參考，其中 「束縛形式」表示例如反應物或原料中出現的一個或多個氫(-H)或一個或多個活化或保護基團在部分中不存在。應當理解，所有包括聚合部分的反應物和部分是指已知具有不同分子量、鏈長或聚合度、或官能團數目的大分子單體。因此用於顯示骨架反應物、骨架部分、交聯劑反應物和交聯劑部分的結構僅僅是代表性的實例。術語「水溶性的」是指通過過濾從水不溶性降解產物中分離的本發明的可生物降解水凝膠的降解產物。反應物或部分可以是線性或支鏈的。如果反應物或部分具有兩個末端基團，認為是線性的反應物或部分。如果反應物或部分具有2個以上末端基團，認為是支鏈的或多官能的反應物或部分。原料本發明的可生物降解的水凝膠可以通過自由基聚合、離子聚合或連接反應聚合。當本發明的可生物降解水凝膠通過自由基或離子聚合形成時，本發明的可生物降解的水凝膠的至少兩種原料是交聯的大分子單體或交聯的單體(其稱為交聯劑反應物)， 以及多官能大分子單體，其稱為骨架反應物。交聯劑反應物攜帶至少兩個可互相連接的官能團，骨架反應物攜帶至少一個可互相連接的官能團和至少一個不參與聚合步驟的化學官能團。額外的稀釋單體可以存在或不存在。有效的可互相連接的官能團包括但不限於，自由基聚合基團，例如乙烯基、苯乙烯基、丙烯酸酯、丙烯醯胺、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯醯胺，以及可離子聚合的基團，例如環氧丙烷、氮丙啶和環氧乙烷。在一種備選的製備方法中，根據本發明的可生物降解的水凝膠通過化學連接反應產生。在所述反應中，原料是至少一種大分子單體原料，其具有互補的官能團，可進行例如縮合或加成反應。或者，僅使用一種大分子原料，其是異多官能的骨架反應物，包括多種可聚合官能團。或者，如果兩種或多種大分子原料存在時，一種原料是交聯劑反應物，具有至少兩個同樣的可聚合官能團，另一種原料是同多官能或異多官能的骨架反應物，也包括多種可聚合的官能團。交聯劑反應物上的適當的可聚合官能團包括伯胺和仲胺、羧酸和衍生物、馬來醯亞胺、巰基、羥基和其他α、β不飽和麥可受體，例如乙烯基碸，優選末端的伯胺或仲胺、 羧酸和衍生物、馬來醯亞胺、巰基、羥基和其他α、β不飽和麥可受體，例如乙烯基碸。骨架反應物上的適當的可聚合官能團包括但不限於伯胺和仲胺，羧酸和衍生物、馬來醯亞胺、 巰基、羥基和其他α、β不飽和麥可受體，例如乙烯基碸。優選地，骨架部分特徵為具有分枝核心，從其開始至少有3條基於PEG的聚合鏈延伸出來。因此，在本發明的一個優選的實施方案中，骨架反應物包含分枝核心，從其至少有3 條基於PEG的聚合鏈延伸出來。所述分枝核心可包含束縛形式的多聚或寡聚醇，優選季戊四醇、三季戊四醇、六甘油、蔗糖、山梨醇、果糖、甘露醇、葡萄糖、纖維素、直鏈澱粉、澱粉、羥烷基化澱粉、聚乙烯醇、葡聚糖、透明質酸，或分枝核心可包括束縛形式的多聚或寡聚胺類， 例如鳥氨酸、二氨基丁酸、三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸、八賴氨酸、 九賴氨酸、十賴氨酸、i^一賴氨酸、十二賴氨酸、十三賴氨酸、十四賴氨酸、十五賴氨酸或寡聚賴氨酸、聚乙烯亞胺、聚乙烯胺。優選地，分枝核心延伸3-16條基於PEG的聚合鏈，更優選4-8條。優選的分枝核心可包括束縛形式的季戊四醇、三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸或寡聚賴氨酸、低分子量PEI、六甘油、三季戊四醇。優選地，分枝核心延伸3-16條基於PEG的聚合鏈，更優選4-8條。優選地，基於PEG的聚合鏈是適當取代的聚(乙二醇)衍生物。術語「基於聚乙二醇的聚合鏈」或「基於PEG的鏈」是指寡聚或多聚分子鏈。優選地，所述基於聚乙二醇的聚合鏈與分枝核心連接，其是線性的聚乙二醇鏈，其中一端與分枝核心連接，另一端與超分枝的樹狀部分連接。應當理解，基於PEG的鏈可被任選用雜原子和化學官能團取代的烷基或芳基基團終止或中斷。如果術語「基於聚乙二醇的聚合鏈」用於交聯劑反應物中，其表示包含至少20重量％的乙二醇部分的交聯劑部分或鏈。優選的從適合骨架反應物的分枝核心延伸的包含基於PEG的聚合鏈的結構是多臂 PEG 衍生物,例如 JenKem Technology, USA (從 www. jenkemusa. com 下載，2009 年 7 月 28 日)中詳述的那些產物，4臂-PEG衍生物(季戊四醇核心)、8臂-PEG衍生物(六甘油核心)和8臂-PEG衍生物(三季戊四醇核心)。最優選的是4臂PEG胺(季戊四醇核心)和 4臂PEG羧基(季戊四醇核心)、8臂PEG胺(六甘油核心)、8臂PEG羧基(六甘油核心)、 8臂PEG胺(三季戊四醇核心)和8臂PEG羧基(三季戊四醇核心)。骨架反應物中所述多臂PEG衍生物的優選分子量為IkDa至20kDa，更優選IkDa至15kDa，甚至更優選IkDa至 IOkDa0應當理解，末端胺基團進一步綴合以提供骨架部分的互相連接的和反應性的官能團。術語「分枝核心」和「核心」可交換的使用。超分枝的樹狀部分提供了可聚合的官能團。優選地，各樹狀部分分子量範圍為 0. 4kDa至4kDa，更優選0. 4kDa至2kDa。優選地，各樹狀部分具有至少3個分枝和至少4個可聚合的官能團，以及最多63個分枝和64個可聚合的官能團，優選至少7個分枝和至少8 個可聚合官能團以及最多31個分枝和32個可聚合的官能團。
用於所述樹狀部分的實例有三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸、 八賴氨酸、九賴氨酸、十賴氨酸、十一賴氨酸、十二賴氨酸、十三賴氨酸、十四賴氨酸、十五賴氨酸、十六賴氨酸、十七賴氨酸、十八賴氨酸、十九賴氨酸、鳥氨酸和二氨基丁酸。所述優選的樹狀部分有三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸，最優選束縛形式的三賴氨酸、五賴氨酸或七賴氨酸。交聯劑反應物可以是線性或支鏈的分子，優選是線性的分子。如果交聯劑反應物具有2個可聚合的官能團，其稱為「線性交聯劑反應物」；如果交聯劑反應物具有2個以上的可聚合官能團，其稱為「支鏈的交聯劑反應物」。交聯劑反應物通過兩個可聚合官能團終止，可不含可生物降解基團或含有至少一個可生物降解的鍵。優選地，所述交聯劑反應物包含至少一個可生物降解的鍵。在一個實施方案中，交聯劑反應物由聚合物組成。優選地，交聯劑反應物分子量範圍為60Da至5kDa，更優選的，為0. 5kDa至4kDa，甚至更優選為IkDa至4kDa，甚至更優選為 IkDa M 3kDgu除了寡聚或聚合的交聯劑反應物，也可使用低分子量的交聯劑反應物。尤其是當使用親水性高分子量骨架部分形成可生物降解的水凝膠時。在一個實施方案中，交聯劑反應物包括通過可生物降解的鍵連接的單體，即所述交聯劑反應物從由可生物降解的鍵連接的單體形成。所述聚合的交聯劑反應物可含有高達 100個可生物降解的鍵或更多，取決於交聯劑反應物的分子量和單體單元的分子量。所述交聯劑反應物的實例包括基於聚乳酸或聚乙醇酸的聚合物。優選地，交聯劑反應物是基於PEG的、優選僅由一種基於PEG的分子鍊表示。優選地，基於聚乙二醇的交聯劑反應物是包含連接的乙二醇單元的烴鏈，其中基於聚乙二醇的交聯劑反應物包含至少各m個乙二醇單元，其中m是範圍在3至100的整數，優選10-70。 優選地，基於聚乙二醇的交聯劑反應物分子量範圍為0. 5kDa至5kDa。簡化的骨架反應物的一個實例如

圖1所示來舉例說明命名。從中心分枝核心( ) 延伸出4條基於PEG的聚合鏈(細黑線)，其在超分枝的樹狀部分(「Hyp」 ；橢圓形)處終止。超分枝的樹狀部分攜帶可聚合的官能團(小白圈)，其僅是選擇性的顯示，即，超分枝的樹狀部分包含比圖1中所示更多的反應性官能團。圖2顯示了 4種示範性的交聯劑反應物。除了可聚合的官能團(小白圈)夕卜，交聯劑反應物可包含一種或多種可生物降解的連接(白色箭頭)，所述連接包含可生物降解的鍵。交聯劑反應物2A不包含可生物降解的鍵。如果所述交聯劑反應物用於可生物降解的水凝膠的合成，可生物降解的連接通過交聯劑反應物的可聚合官能團與骨架反應物的可聚合官能團反應形成。交聯劑反應物2B包含一種可生物降解的連接，交聯劑反應物2C包含2種可生物降解的連接，交聯劑反應物2D包含4種可生物降解的連接。可聚合基團和第一可生物降解鍵之間的部分稱為間隔物，當存在時，其在不同的交聯劑部分中用星號表示。反應性的可生物降解水凝膠本發明的反應性的可生物降解水凝膠是多官能化的物質，表示其包括反應性官能團和在水中膨脹的三維交聯的基質中互相連接的官能團。反應性的可生物降解水凝膠包括骨架部分，其由可水解降解的鍵互相連接，骨架部分可與交聯劑部分連接。在一個實施方案中，反應性的可生物降解水凝膠的骨架部分可直接連接在一起， 即不含交聯劑部分。所述反應性的可生物降解水凝膠的兩個骨架部分的超分枝樹狀部分可通過互相連接的官能團直接連接，其連接兩個超分枝的樹狀部分。或者，兩個不同骨架部分的兩個超分枝的樹狀部分可通過兩個間隔物部分互相連接，所述間隔物通過互相連接的官能部分分開。優選地，反應性的可生物降解水凝膠由通過可水解降解的鍵連接的骨架部分組成，該骨架部分通過交聯劑部分連接。術語可生物降解或可水解降解的鍵表示在生理條件下(水性緩衝液，PH7.4， 370C )非酶促水解降解的連接，半衰期為1小時到3個月，包括但不限於，烏頭醯基、縮醛、 羧酸酐、酯、亞胺、腙、馬來酸醯胺、原酸酯、磷醯胺、磷酸酯、磷矽烷酯、矽烷酯、磺酸酯、芳族氨基甲酸酯及其組合等。優選的可生物降解的連接有酯類、碳酸酯、磷酸酯和磺酸酯，最優選酯類或碳酸酯。在本發明的反應性的可生物降解水凝膠中，骨架部分和交聯劑部分之間的可生物降解鍵的水解率由超分枝部分和互相連接的官能團之間的間隔部分連接原子的數目和類型影響或確定。例如通過選擇琥珀酸、脂肪酸或戊二酸形成交聯劑PEG酯，能夠改變反應性的可生物降解水凝膠的分解半衰期。各交聯劑部分由至少2個可水解降解的鍵終止。除了終止的可生物降解的鍵以外，交聯劑部分還可含有其他的可生物降解鍵。因此，與骨架部分相連的交聯劑部分的各末端包含可水解降解的鍵，並且在交聯劑部分中可任選存在其他的可生物降解的鍵。反應性的可生物降解的水凝膠可含有一種或多種不同類型的交聯劑部分，優選一種。交聯劑部分可以是線性或支鏈的分子，優選是線性的分子。在本發明的一個優選的實施方案中，交聯劑部分通過至少兩個可生物降解的鍵與骨架部分相連。優選地，交聯劑部分分子量範圍為60Da至5kDa，更優選地，從0. 5kDa至4kDa，甚至更優選IkDa至4kDa，甚至更優選IkDa至3kDa。在一個實施方案中，交聯劑部分由聚合物組成。或者，尤其是當使用親水性高分子量骨架部分形成反應性的可生物降解水凝膠時，可使用低分子量的交聯劑部分。在一個實施方案中，組成聚合交聯劑部分的單體通過可生物降解的鍵連接。所述聚合的交聯劑部分可含有高達100個可生物降解的鍵或更多，這取決於交聯劑部分的分子量和單體單元的分子量。所述交聯劑部分的實例有基於聚乙醇酸的聚合物。應當理解，所述聚乳酸或聚乙醇酸鏈可被烷基或芳基基團終止或中斷，其任選被雜原子和化學官能團所取代。優選地，所述交聯劑部分是基於PEG的，優選由僅一條基於PEG的分子鍊表示。優選地，基於聚乙二醇的交聯劑部分是包含乙二醇單元的烴鏈，任選包含其他的化學官能團， 其中基於聚乙二醇的交聯劑部分包含至少各m個乙二醇單元，其中m是範圍在3至100的整數，優選10-70。優選地，基於聚乙二醇的交聯劑部分分子量範圍為0. 5kDa至5kDa。
如果用於交聯劑部分或與分枝核心連接的基於PEG的聚合鏈時，術語「基於PEG 的」是指包含至少20重量％的乙二醇部分的交聯劑部分或基於PEG的聚合鏈。應當理解，基於PEG的聚合鏈可被烷基或芳基基團終止或中斷，其任選被雜原子和化學官能團所取代。在本發明的一個優選的實施方案中，交聯劑部分由PEG組成，其通過酯鍵與由骨架部分提供的兩個α、ω脂肪族二羧酸間隔物對稱連接，所述骨架部分通過持久的醯胺鍵與超分枝樹狀部分相連。間隔部分的二羧酸由3-12個碳原子組成，優選介於5-8個碳原子，並可在一個或多個碳原子上被取代。優選的取代基是烷基、羥基基團或醯氨基或取代的氨基基團。一個或多個脂肪族二羧酸的亞烷基可任選被0或NH或烷基取代的N所取代。優選的烷基是線性或支鏈的烷基，具有1-6個碳原子。優選地，骨架部分特徵為具有一個分枝核心，從其開始至少有3條基於PEG的聚合鏈延伸出來。因此，在本發明的一個優選的實施方案中，骨架部分包含分枝核心，從其至少有3條基於PEG的聚合鏈延伸出來。所述分枝核心可包含束縛形式的多聚或寡聚醇，優選季戊四醇、三季戊四醇、六甘油、蔗糖、山梨醇、果糖、甘露醇、葡萄糖、纖維素、直鏈澱粉、澱粉、羥烷基化澱粉、聚乙烯醇、葡聚糖、透明質酸，或分枝核心可包括束縛形式的多聚或寡聚胺類，例如三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸、八賴氨酸、九賴氨酸、十賴氨酸、i^一賴氨酸、十二賴氨酸、十三賴氨酸、十四賴氨酸、十五賴氨酸或寡聚賴氨酸、聚乙烯亞胺、聚乙烯胺。優選地，所述分枝核心延伸3-16條基於PEG的聚合鏈，更優選4_8條。優選的分枝核心可包括束縛形式的季戊四醇、鳥氨酸、二氨基丁酸、三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、 六賴氨酸、七賴氨酸或寡聚賴氨酸、低分子量PEI、六甘油、三季戊四醇。優選地，分枝核心延伸3-16條基於PEG的聚合鏈，更優選4-8條。優選地，基於PEG的聚合鏈是適當取代的聚乙二醇衍生物。優選地，所述基於聚乙二醇的聚合鏈與分枝核心連接，其是線性的聚乙二醇鏈，其中一端與分枝核心連接，另一端與超分枝的樹狀部分連接。應當理解，基於PEG的鏈可被任選用雜原子和化學官能團取代的烷基或芳基基團終止或中斷。優選的從適合骨架部分的分枝核心延伸的包含基於PEG的聚合鏈的結構是多臂 PEG 衍生物，例如 JenKem Technology, USA(從 www. jenkemusa. com 下載，2009 年 7 月 28 日)中詳述的那些產物，4臂-PEG衍生物(季戊四醇核心)、8臂-PEG衍生物(六甘油核心)和8臂-PEG衍生物(三季戊四醇核心)。最優選的是4臂PEG胺(季戊四醇核心)和 4臂PEG羧基(季戊四醇核心)、8臂PEG胺(六甘油核心)、8臂PEG羧基(六甘油核心)、 8臂PEG胺(三季戊四醇核心)和8臂PEG羧基(三季戊四醇核心)。骨架反應物中所述多臂PEG衍生物的優選分子量為IkDa至20kDa，更優選IkDa至15kDa，甚至更優選IkDa至 IOkDa0應當理解，上述多臂分子的末端胺基團在骨架部分中以束縛形式存在，以提供骨架部分的其他互相連接的官能團和反應性官能團。所述額外的官能團可由樹狀部分提供。優選地，各樹狀部分分子量範圍為0. 4kDa 至4kDa，更優選0. 4kDa至2kDa。優選地，各樹狀部分具有至少3個分枝和至少4個反應性官能團，以及最多63個分枝和64個反應性官能團。優選至少7個分枝和至少8個反應性官能團以及最多31個分枝和32個反應性官能團。用於所述樹狀部分的實例包括束縛形式的三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸、八賴氨酸、九賴氨酸、十賴氨酸、i^一賴氨酸、十二賴氨酸、十三賴氨酸、十四賴氨酸、十五賴氨酸、十六賴氨酸、十七賴氨酸、十八賴氨酸、十九賴氨酸。優選的所述樹狀部分的實例包括三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸，最優選束縛形式的三賴氨酸、五賴氨酸或七賴氨酸。優選地，骨架部分的互相連接的官能團和反應性官能團總數由多個從分枝核心延伸出來的基於PEG的聚合鏈的數目同等分配。例如，如果有32個互相連接的官能團和反應性官能團，可以由每條從核心延伸出來的基於PEG的鏈提供8個基團，共4條鏈，優選由與各基於PEG的聚合鏈末端連接的樹狀部分提供。或者，可以由8條延伸自核心的基於PEG 的聚合鏈各自提供4個基團，或由16條基於PEG的聚合鏈各自提供2個基團。如果延伸自分枝核心的PEG聚合鏈的數目不能進行相等分配，優選使每條PEG聚合鏈的互相連接的官能團和反應性官能團相對於其平均總數的偏差最小。反應性官能團可用作親和配體、螯合基團、離子交換基團、藥物、前藥、載體連接的前藥、封閉基團、封端基團等的直接或間接連接的附著點。理想地，反應性官能團均勻分散於整個反應性的可生物降解水凝膠，可存在或不存在於反應性的可生物降解水凝膠的表面。所述反應性官能團的非限制性實例包括但不限於下列與超分枝的樹狀部分連接的化學官能團羧酸和活化衍生物、氨基、馬來醯亞胺、 巰基和衍生物、磺酸和衍生物、碳酸酯和衍生物、氨基甲酸酯和衍生物、羥基、醛、酮、胼、異氰酸酯、異硫氰酸酯、磷酸和衍生物、膦酸和衍生物、商代乙醯基、商代烷類、丙烯醯基和其他α-β不飽和麥可受體，芳基化試劑例如芳基氟化物、羥胺、二硫化物例如吡啶基二硫化物、乙烯基碸、乙烯基酮、重氮鏈烴、重氮乙醯基化合物、環氧乙烷和氮丙啶。優選的反應性官能團包括巰基、馬來醯亞胺、氨基、羧酸和衍生物、碳酸酯和衍生物、氨基甲酸酯和衍生物、醛和滷代乙醯基。優選地，所述反應性官能團是伯氨基或羧酸，最優選伯氨基。這些反應性官能團的特徵是在其他官能團的存在下化學選擇性的定位，其他特徵為在反應性的可生物降解水凝膠完全降解所需的前一半時間內，所述反應性的可生物降解水凝膠中反應性官能團的濃度是幾乎持久的。「幾乎持久的」表示所述反應性官能團的重量濃度在反應性的可生物降解水凝膠完全降解所需的前一半時間內不低於起始濃度的90%。反應性官能團可用適當的保護劑封端。最優選的，本發明的反應性的可生物降解水凝膠特徵在於骨架部分具有式 C(A-Hyp)4的四價碳。其中各個A獨立的是基於聚乙二醇的聚合鏈，其末端通過持久的共價鍵與四價碳連接，所述基於PEG的聚合鏈的遠端與樹狀部分Hyp共價結合，各樹狀部分Hyp 具有至少4個代表互相連接的和反應性官能團的官能團。優選地，各個A獨立地選自式-(CH2)nl(0CH2CH2)nX-，其中nl是1或2 ;n是5-50 的整數；X是共價連接A和Hyp的化學官能團。優選地，A和Hyp通過醯胺鍵共價連接。優選地，樹狀部分Hyp是超分枝的多肽。優選地，該超分枝的多肽由束縛形式的賴氨酸組成。優選地，各樹狀部分Hyp分子量範圍為0.4kDa至4kDa。應當理解，骨架部分C(A-Hyp)4可由相同或不同的樹狀部分Hyp組成，各個Hyp可獨立的選擇。各部分Hyp由 5-32個賴氨酸組成，優選至少7個賴氨酸，即，各Hyp由5_32個束縛形式的賴氨酸組成，優選至少7個束縛形式的賴氨酸。最優選的Hyp由七賴氨酸組成。優選地，在超分枝的樹狀部分和間隔物部分之間有持久的醯胺鍵。優選地，C(A-Hyp)4分子量範圍為IkDa至20kDa，更優選IkDa至15kDa，甚至更優選 IkDa 至 IOkDa0在根據本發明的反應性的可生物降解水凝膠中，骨架部分的特徵是具有多個由互相連接的可生物降解基團和反應性官能團組成的官能團。優選地，所述互相連接的可生物降解的基團和反應性官能團的總數大於等於16，優選16-1 ，優選20-100，還優選20-40， 更優選對-80，更優選觀-32，甚至更優選30-60 ；最優選30-32。應當理解，除了互相連接的官能團和反應性官能團外還可能存在保護性基團。圖3給出了兩條骨架部分在本發明的反應性的可生物降解水凝膠中可互相連接的不同方式的圖例概述。超分枝的樹狀部分(「辦？」，橢圓形)包括多種反應性官能團(黑點)和持久的連接(白色菱形)。應當理解，各超分枝的部分包含比圖3中顯示更多的反應性官能團和持久連接，圖3僅用於舉例說明的目的。間隔物部分用星號表示，相互連接的官能團用白色箭頭顯示。虛線表示與更大的部分(未顯示)的連接。圖3a顯示了反應性的可生物降解水凝膠的一部分，其中各骨架部分直接通過包含可生物降解鍵的互相連接的官能團連接。在圖北中，兩個不同骨架部分的超分枝樹狀部分通過兩個互相連接的官能團連接，所述官能團之間通過間隔物部分分開。在圖3c中，兩個同骨架部分的超分枝樹狀部分通過兩個間隔物部分和一個互相連接的官能團互相連接。圖3d和;3e顯示了反應性的可生物降解水凝膠的一部分，其中兩個超分枝的樹狀部分通過交聯劑部分連接，其用「#」標記。交聯劑部分可以包含或不包含至少一個互相連接的官能團(分別參見圖3d和圖!Be)。細黑線表示從分枝核心(未顯示)延伸出來的基於PEG的聚合鏈。修飾的反應性的可生物降解水凝膠本發明的另一方面是包含本發明的修飾的反應性的可生物降解水凝膠的綴合物， 其特徵在於包括骨架部分，所述骨架部分通過可水解降解的鍵互相連接，還攜帶與間隔物分子、封閉基團、保護基團或多官能部分的持久連接。反應性的可生物降解水凝膠的骨架部分的反應性官能團作為間隔物分子、封閉基團、保護基團或多官能基團的連接點。保護基團是本領域已知的，可用於合成過程中化學官能團的可逆保護。用於胺官能團的一個適當的保護基團是Fmoc基團。應當理解，可使用僅一類保護基團或兩種或多種不同的保護基團以提供例如正交保護，即不同的保護基團可在不同條件下去除。根據本發明的修飾的反應性的可生物降解水凝膠可使用攜帶同樣反應性官能團的間隔物官能化。例如，氨基可通過異雙官能間隔物偶聯例如適當的活化的C00H-(EG)6-NH-fmoc(EG =乙二醇)，以及除去fmoc保護的基團而引入修飾的反應性的可生物降解水凝膠。所述反應性的可生物降解水凝膠可進一步與攜帶不同官能團的間隔物連接，例如馬來醯亞胺基團。由此得到的修飾的反應性的可生物降解水凝膠可進一步與藥物-接頭反應物綴合，其在接頭部分攜帶反應性巰基。在所述修飾的反應性的可生物降解水凝膠中，所有其餘的反應性官能團可用適當的封閉試劑封端。在本發明的另一個實施方案中，多官能部分與聚合的反應性的可生物降解水凝膠的反應性官能團偶聯，以增加反應性官能團的數目，使本發明的可生物降解的水凝膠的藥物負荷增加。所述多官能部分可以由束縛形式的賴氨酸、二賴氨酸、三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸或寡聚賴氨酸、低分子量PEI組成。優選地，多官能部分由束縛形式的賴氨酸組成。任選的，所述多官能部分可用保護基團保護。在所述修飾的反應性的可生物降解的水凝膠中，所有剩餘的反應性官能團可用適當的封閉試劑封端。圖4顯示了修飾的反應性的可生物降解水凝膠的一部分的示意圖。超分枝的部分 (橢圓形，「Hyp」)包括多種用間隔物分子或封閉基團修飾的反應性官能團(黑點，半月形結構)。細黑線表示從分枝核心(未顯示)延伸出來的基於PEG的聚合鏈。粗黑線表示間隔物部分，其與超分枝部分通過持久鍵(白色菱形)連接。白色箭頭表示互相連接的官能團。虛線表示與更大的部分(為了簡單起見未顯示)的連接。包括綴合的官能團的可生物降解水凝膠本發明的另一方面是包含本發明可生物降解水凝膠的綴合物，其特徵在於由通過可水解降解的鍵互相連接的骨架部分組成，其還攜帶與綴合物官能團的持久連接，所述綴合物官能團包括例如配體或螯合基團或離子交換基團。因此，本發明包含綴合物官能團的可生物降解的水凝膠包含通過可水解降解的鍵互相連接的骨架部分，其還攜帶與綴合物官能團的持久連接，所述綴合物官能團包括例如配體或螯合基團或離子交換基團。反應性的可生物降解水凝膠和修飾的反應性的可生物降解水凝膠的骨架部分的反應性官能團作為與親和配體或螯合基團或離子交換基團或其組合的直接或間接的連接點。理想情況下，配體或螯合基團或離子交換基團均勻分散在本發明的水凝膠中，其可存在或不存在於本發明水凝膠的表面。其餘的不與親和配體或螯合或離子交換基團連接的反應性官能團可用適當的封閉試劑封端。所述親和配體或螯合基團或離子交換基團特徵在於親和配體或螯合基團或離子交換基團在本發明的水凝膠中的濃度在本發明水凝膠完全降解所需的前一半時間內是幾乎持久的。為達到「幾乎持久的」，所述親和配體或螯合基團或離子交換基團的重量濃度在本發明水凝膠完全降解所需的前一半時間內不低於原始濃度的90%。在根據本發明的具有親和配體或螯合基團或離子交換基團的水凝膠中，骨架部分的特徵在於多種官能團，其由互相連接的官能團和包含親和配體或螯合基團或離子交換基團的綴合官能團組成。優選地，互相連接的官能團和攜帶親和配體或螯合基團或離子交換基團的綴合官能團的總數為16-1 ，優選20-100，更優選M-80，最優選30-60。應當理解， 除了互相連接的官能團和反應性官能團外，還可以存在封閉基團。優選地，骨架部分互相連接的官能團和攜帶親和配體或螯合基團或離子交換基團的綴合官能團的總數由從分枝核心延伸出來的基於PEG的聚合鏈的數目平均分配。例如， 如果有32個互相連接的官能團和攜帶親和配體或螯合基團或離子交換基團的綴合官能團，從核心延伸出來的4條基於PEG的聚合鏈上各具有8個，優選藉助連接到各PEG聚合鏈末端的樹狀部分。或者，從核心延伸出來的8條基於PEG的聚合鏈上各具有4個，或從核心延伸出來的16條基於PEG的聚合鏈上各具有2個。如果從核心延伸出來的PEG聚合鏈數目不能使所述基團平均分配，優選使每條PEG鏈上互相連接的官能團和攜帶親和配體或螯合基團或離子交換基團的綴合官能團的數目相對於平均總數的偏差最小。還優選地，互相連接的可生物降解官能團和持久的與攜帶配體或螯合基團或離子交換基團的綴合官能團的連接，或任選的間隔物分子、或封閉基團的總和大於或等於16，優選20-40，更優選觀-32，最優選30-32。在最簡單的情況下，攜帶離子交換基團的水凝膠與反應性的可生物降解水凝膠相同。包含綴合官能團的本發明可生物降解的水凝膠中束縛形式的適當配體有，例如親和配體，如生物素。其他配體例如親和配體有4-氨基苯甲脒、3-(2'-氨基二苯甲基氧基) 託品烷、ε -氨基己醯基-對-氯苄胺、1-氨基-4-[3- (4，6- 二氯三嗪_2_基氨基)_4_磺基苯基氨基]蒽醌-2-磺酸、2-(2'-氨基-4'-甲基苯基硫基)-N，N-二甲基苄胺二鹽酸、血管生成素-1、適體、脫落酸(arotinoid acid)、抗生物素蛋白、生物素、鈣調節蛋白、己基苯醯愛康因、cytosporone B、N, N- 二己基-2-(4-氟苯基)吲哚-3-乙醯胺、N, N- 二丙基-2-(4-氯苯基)-6，8_ 二氯-咪唑並[l，2-a]吡啶_3_乙醯胺、5-氟-2 『-脫氧尿苷 5' -(ρ-氨基苯基)單磷酸鹽、S-己基-L-穀胱苷肽、(S，S) -4-苯基-α -(4_苯基巧悉唑烷-2-亞基、)-2-巧惡唑啉-2-乙腈、Pro-Leu-Gly氧肟酸鹽、2- (4- (2-(三氟甲基)苯基) 哌啶-1-甲醯胺基)苯甲酸、三甲基(間-氨基苯基)氯化銨、尿皮質素III、輔助因子例如三磷酸腺苷、S-腺苷甲硫氨酸、抗壞血酸、鈷胺素、輔酶Α、輔酶B、輔酶Μ、輔酶Q、輔酶F420、 三磷酸胞苷、黃素單核苷酸、黃素腺嘌呤二核苷酸、穀胱甘肽、亞鐵血紅素、硫辛醯胺、甲萘醌、甲烷呋喃、甲基鈷胺素、鉬喋呤、NAD+、NADP+、核苷酸糖、3』 -磷酸腺苷_5』 -磷醯硫酸酯、磷酸吡哆醛、多組氨酸、吡咯並喹啉醌、核黃素、抗生蛋白鏈菌素、四氫生物喋呤、四氫甲烷喋呤、四氫葉酸、生物素羥基載體蛋白(BCCP)、甲殼素結合蛋白、Π(506結合蛋白(FKBP)、 FLAG標記、綠色螢光蛋白、穀胱甘肽-S-轉移酶、紅細胞凝集素(HA)、麥芽糖結合蛋白、myc 標記、NusA、蛋白C表位、S-標記、strep-標記、硫氧還蛋白、三嗪類，優選2，4，6-三取代的三嗪、親和性支架蛋白例如抗體片段。包含綴合官能團的本發明可生物降解水凝膠中束縛形式的適當螯合基團有，例如能與基質例如離子交換材料相互作用的離子基團。其他螯合基團的實例有絡合基團。不同類型的螯合基團有，例如2，2』 -聯吡啶基、1，2_ 二(2-氨基苯氧基)乙烷-N，N，N』，N』_四乙酸、甲磺酸去鐵胺、去鐵鐵色素、二亞乙基三胺、2，3- 二巰基-1-丙醇、二巰基丁二酸、二甲基乙二肟、2，2』 -聯吡啶、乙二胺、乙二胺四(亞甲基膦酸)、1，2_ 二(2-氨基-5-溴苯氧基)乙烷-N，N，N』，N』 -四乙酸、8-羥基喹啉、亞氨基二乙酸鹽、亞氨基二(甲基磷酸)、L-含羞草鹼、次氮基三乙酸、草酸鹽、1，10-菲咯啉、植酸、酒石酸鹽、1，4，7，10-四氮雜環十二烷-1，4，7，10-四乙酸鹽、N，N，N，，N，-四(2-吡啶基甲基)乙二胺、三氨基三乙胺、亞氨基二醋酸、硫脲、2-吡啶甲基胺。包含綴合官能團的本發明可生物降解水凝膠中束縛形式的離子交換基團是連接離子交換樹脂的常用的化學官能團，例如強酸性基團，例如磺酸基團，如丙磺酸；強鹼性基團，例如四價氨基，如三甲基銨基，例如丙基三甲基氯化銨；弱酸性基團，例如烷基羧酸基團；或弱鹼性基團，例如一、二和/或三級烷基氨基。圖5顯示了包含綴合官能團的水凝膠的相關部分示意圖。超分枝的部分(橢圓形， 「Hyp」)包括多個與綴合物(例如親和配體或螯合基團(黑色橢圓))或間隔物部分(粗黑線)連接的持久鍵(白色菱形)。星號表示間隔物部分；#表示交聯劑部分；虛線表示與較大的部分(未顯示)的連接。細黑線表示從分枝核心(未顯示)延伸出來的基於PEG的聚合鏈。水凝膠前藥本發明的另一方面是載體連接的前藥，其包含本發明的可生物降解水凝膠作為載體，其中存在多個骨架部分的持久連接，其通過臨時前藥接頭與生物活性部分共價連接。「前藥」是任何經過生物轉化後能顯示其藥理學效應的化合物。前藥因此可視為含特定的無毒保護基團的藥物，所述保護基團以臨時的方式使用以改變或消除母體分子的不利性質。這很清楚地也包括增強藥物的需要性質和抑制不需要的性質。術語「載體連接的前藥」、「載體前藥」是指含有給定活性物質與臨時載體基團的臨時連接的前藥，所述載體基團產生改善的理化或藥代動力學性質，在體內可方便的去除 (通常通過水解去除)。反應性的可生物降解水凝膠或修飾的反應性的可生物降解水凝膠的反應性官能團作為通過上述與藥物、藥物-接頭綴合物、前藥、載體連接的前藥等的持久連接的直接連接的連接點。理想情況下，水凝膠連接的藥物-接頭綴合物在整個水凝膠中均勻分散，可存在或不存在於本發明水凝膠的表面。其餘的未與臨時前藥接頭或臨時前藥接頭的間隔物連接的反應性官能團可用適當的封閉試劑封端。優選地，骨架部分的反應性官能團和前藥接頭之間形成的共價連接是持久的鍵。 用於將前藥接頭連接至本發明的水凝膠的適當官能團包括但不限於，羧酸和衍生物、碳酸酯和衍生物、羥基、胼、羥胺、馬來酸和衍生物、酮、氨基、醛、巰基和二硫化物。在根據本發明的攜帶藥物-接頭綴合物的水凝膠中，骨架部分特徵在於具有多個水凝膠連接的藥物-接頭綴合物；包括可生物降解的互相連接的官能團的官能團；以及任選的封端基團。優選地，可生物降解的互相連接的官能團、藥物-接頭綴合物和封端基團的總數為16-1 ，優選20-100，更優選M-80，最優選30-60。優選地，骨架部分中互相連接的官能團、水凝膠連接的藥物-接頭綴合物和封端基團的總數由從分枝核心延伸出來的基於PEG的聚合鏈的數目平均分配。例如，如果有32 個互相連接的官能團、水凝膠連接的藥物-接頭綴合物和封端基團，從核心延伸出來的4條基於PEG的聚合鏈上可各具有8個，優選通過各PEG聚合鏈末端的樹狀部分連接。或者，從核心延伸出來的8條基於PEG的聚合鏈上可各具有4個，從核心延伸出來的16條基於PEG的聚合鏈上各具有2個。如果從核心延伸出來的PEG聚合鏈數目不能使所述基團平均分配， 優選使每條基於PEG的鏈上互相連接的官能團、水凝膠連接的藥物-接頭綴合物和封端基團的數目相對於平均總數的偏差最小。在本發明所述載體連接的前藥中，幾乎所有藥物(> 90% )都在骨架部分發生顯著釋放前(< 10% )釋放。這可以通過調節載體連接的前藥的半衰期與水凝膠降解的動力學完成。優選地，連接試劑與生物活性部分之間形成可逆連接，優選以這樣的形式接頭解離後，生物活性部分以未修飾的形式釋放。可用於該目的的多種不同的連接試劑或連接基 SifiyiT' B. Testa ^ (B. Testa, J. Mayer,Hydrolysis in Drug and Prodrug Metabolism, ffiley-VCH,2003)。「接頭」、「連接基團」、「接頭結構」或「連接試劑」是指一端與藥物部分通過可逆連接連接，另一端通過持久鍵與超分枝樹狀部分上持久連接的間隔物分子連接，或直接通過持久鍵與超分枝樹狀部分連接的部分。同樣優選地，與生物活性部分間的可生物降解的連接解離後，接頭結構的大部分依然與根據本發明的水凝膠連接。如果該接頭是級聯前藥接頭，優選活化基團仍然與本發明的水凝膠保持穩定連接。優選地，臨時前藥接頭與生物活性部分通過自解離的官能團連接。優選地，所述接頭具有自解離性質，從而使水凝膠-接頭-藥物是載體連接的前藥，其能夠從綴合物釋放藥物，該釋放主要依賴於接頭的自解離。術語「可自解離的」或「可水解降解的」同義使用。優選地，前藥接頭和生物活性部分間的連接在生理條件下(PH7.4的水溶液， 37°C)可水解降解，半衰期為1小時到3個月，包括但不限於，烏頭醯基、縮醛、醯胺、羧酸酐、酯、亞胺、腙、馬來酸醯胺、原酸酯、磷醯胺、磷酸酯、磷矽烷酯、矽烷酯、磺酸酯、芳族氨基甲酸酯及其組合等。優選的並非通過伯胺或芳胺的臨時連接的在前藥接頭和生物活性部分之間的連接有酯類、碳酸酯、磷酸酯和磺酸酯，最優選酯和碳酸酯。優選的用於通過伯胺或芳胺的臨時連接的在前藥接頭和生物活性部分之間的連接是醯胺或氨基甲酸酯。「可自解離的官能團」包括可水解降解的鍵。如果可自解離的連接是與生物活性部分的伯胺或芳胺基團形成，優選氨基甲酸酯或醯胺基團。將藥物-接頭綴合物與含馬來醯亞胺的本發明水凝膠連接後，所有其餘官能團用適當的封閉劑封閉防止不必要的副反應。圖6顯示了包含骨架部分的持久連接的本發明水凝膠的相關部分示意圖，其中骨架部分通過臨時前藥接頭與生物活性部分共價連接。超分枝的部分(橢圓形，「Hyp」)包括與臨時前藥接頭(黑色箭頭)或間隔物部分(粗黑線)的持久鍵(白色菱形)。細黑線表示從分枝核心(未顯示)延伸出來的基於PEG的聚合鏈。虛線表示與較大部分(未顯示) 的連接。圖6a顯示了臨時前藥接頭與超分枝部分的直接連接，而圖6b顯示了臨時前藥接頭與超分枝部分的間接連接。在圖6b中，臨時前藥接頭與超分枝部分通過間隔物部分(粗灰線)偶聯，其通過持久鍵(白色菱形)與臨時前藥接頭連接。藥物部分(大白圈)各自
28通過可生物降解的連接(白色箭頭)與臨時前藥接頭偶聯。降解物-水溶性降解產物根據本發明的水凝膠的降解是多步反應，其中大量的可降解鍵解離，形成水溶或水不溶的降解產物。然而，水不溶降解產物還可包含可降解的鍵，這樣它們能夠被解離獲得水溶性降解產物。這些水溶性降解產物可包含一個或多個骨架部分。應當理解，釋放的骨架部分可以例如與間隔物或封閉或連接基團或親和基團和/或前藥接頭降解產物持久綴合， 同樣水溶性降解產物可包含可降解鍵。分枝核心、基於PEG的聚合鏈、超分枝樹狀部分和與超分枝樹狀部分連接的部分的結構能夠從相應的關於本發明不同水凝膠的部分的描述中推斷。應當理解，降解物的結構依賴於本發明所經歷降解的水凝膠的類型。根據本發明的水凝膠完全降解後可在溶液中測定骨架部分的總量，在降解過程中，可溶性骨架降解產物的組分可從不溶性水凝膠中分離，並且可以在不受從本發明水凝膠中釋放的其他可溶性降解產物的幹擾下量化。水凝膠對象可從過量的水或生理滲透壓的緩衝液中通過沉降或離心分離出來。離心可進行至上清提供至少10%體積的膨脹的本發明水凝膠。所述沉降或離心步驟後，可溶的水凝膠降解產物留在水性上清液中。優選地，水溶性降解產物可通過0.45 μ m濾器過濾而從水不溶性降解產物中分離，隨後水溶性降解產物可在流穿液中找到。水溶性降解產物也可通過離心和過濾步驟的組合從水不溶性降解產物中分離。包含一個或多個骨架部分的水溶性降解產物可通過將上清的等分試樣通過適當的分離和/或分析方法進行檢測。例如骨架部分可能攜帶在其他降解產物不具有紫外吸收的波長處具有紫外吸收的基團。所述選擇性的紫外吸收基團可以是骨架部分的結構成分， 例如醯胺鍵，或者是通過芳環系統例如吲哚基連接至骨架部分的反應性官能團而引入骨架部分的結構成分。圖7顯示了不同降解產物的示意圖。圖7a的示範性的降解產物來自攜帶綴合官能團的可生物降解的水凝膠的降解。從中央的分枝核心( )延伸出四條基於PEG的聚合鏈 (細黑線)，其末端連接超分枝樹狀部分(「辦？」；橢圓形)。所述超分枝樹狀部分含有多個持久連接(白色菱形)，其與間隔物部分(星號)或綴合物例如親和配體或螯合基團(黑色橢圓形)連接。虛線表示與較大部分(未顯示)的連接。圖7b示範性的降解產物來自攜帶前藥的水凝膠的降解。從中央的分枝核心( ) 延伸出四條基於PEG的聚合鏈(細黑線)，其末端連接超分枝樹狀部分(「Hyp」;橢圓形)。 所述超分枝樹狀部分含有多個持久連接，其與間隔物部分(星號)或與臨時前藥接頭(黑色箭頭)連接的間隔物部分(白色矩形)連接。應當理解，所述間隔物部分是任選的，這取決於水凝膠產物。虛線表示與較大部分(未顯示)的連接。應當理解，降解產物的超分枝樹狀部分包含比圖7a和7b中所示更多的與間隔物部分、綴合物或臨時前藥接頭之間的持久連接。附圖簡述圖1顯示了示範性的骨架反應物。 :分枝核心；細黑線基於PEG的聚合鏈； 「Hyp」/橢圓形超分枝樹狀部分；小白圈可聚合的官能團；虛線表示與較大部分(未顯示)的連接。
圖2顯示了示範性的交聯劑反應物。小白圈可聚合的官能團；白色箭頭可生物降解的連接；星號與骨架部分相連的間隔物部分，另一端與交聯部分連接。圖3顯示了反應性的可生物降解水凝膠中兩個骨架部分互相連接的不同方式示意圖。「Hyp」/橢圓形超分枝樹狀部分；黑點反應性官能團；白色菱形持久連接；星號 與骨架部分相連的間隔物部分，另一端與交聯部分連接；白色箭頭互相連接的官能團·』# 交聯劑部分；細黑線基於PEG的聚合鏈；虛線表示與較大部分(未顯示)的連接.圖4顯示了修飾的反應性的可生物降解水凝膠的示意圖。「Hyp」/橢圓形超分枝樹狀部分；具有半月形結構的黑點用間隔物分子、封閉基團或保護基團修飾的反應性官能團；白色箭頭互相連接的官能團；細黑線基於PEG的聚合鏈；白色箭頭互相連接的官能團；星號與骨架部分相連的間隔物部分，另一端與交聯部分連接·』# 交聯劑部分；虛線表示與較大部分(未顯示)的連接.圖5顯示了根據本發明的包含綴合官能團的水凝膠示意圖。「Hyp」/橢圓形超分枝樹狀部分；黑色橢圓形綴合官能團；白色菱形持久鍵；星號與骨架部分相連的間隔物部分，另一端與交聯部分連接·』# 交聯劑部分；細黑線基於PEG的聚合鏈；虛線表示與較大部分(未顯示)的連接。圖6顯示了包含與臨時前藥接頭的持久連接的水凝膠示意圖，直接(圖6a)或通過間隔物部分間接(圖6b)進行。「Hyp」/橢圓形超分枝樹狀部分；白色菱形持久鍵；星號與骨架部分相連的間隔物部分，另一端與交聯部分連接；白色矩形間隔物；白色箭頭 互相連接的官能團；黑色箭頭接頭；大白圈藥物·』# 交聯劑部分；虛線表示與較大部分 (未顯示)的連接.圖7顯示了降解產物的示意圖，其來自包含綴合官能團的可生物降解水凝膠(圖 7a)或來自水凝膠前藥的降解(Fig. 7b)。 :分枝核心；細黑線基於PEG的聚合鏈；「Hyp」/ 橢圓形超分枝樹狀部分；白色菱形持久鍵；星號與骨架部分相連的間隔物部分，另一端與交聯部分連接；黑色橢圓形綴合官能團；白色矩形間隔物；黑色箭頭接頭；虛線表示與較大部分(未顯示)的連接.圖8顯示了 pH 7. 4和37°C時化合物9的體外釋放動力學。圖9顯示了 pH 9和37°C時化合物15的體外降解。圖10顯示了 pH 7. 4和37°C時化合物15 ( —式兩份)的體外降解。圖11顯示了 pH 9和37°C時化合物5的體外降解。圖12顯示了 pH 9和37°C時化合物19a的體外降解。圖13顯示了化合物19c在大鼠中的藥代動力學。圖14顯示了化合物19e在大鼠中的藥代動力學。圖15顯示了繪製使用30G的針頭的力相對於流速的圖譜。數據點黑色正方形= 乙二醇；黑色三角形=水；黑點=水凝膠胰島素前藥。本發明提供了可生物降解的基於聚乙二醇(PEG)的水不溶性水凝膠。術語「基於 PEG」或「基於-PEG」在本文中表示根據本發明的水凝膠中PEG的質量比例至少為基於根據本發明的水凝膠總重量的10%重量，優選25%重量。其餘可以由其他聚合物構成。術語「聚合物」描述了由重複結構單元通過化學鍵以線性、環狀、支鏈、交聯或樹狀途徑或其組合連接形成的分子，其可以是合成的或生物來源的或二者的組合。實例包括但不限於聚(丙烯酸)、聚(丙烯酸酯)、聚(丙烯醯胺)、聚(烷氧基)聚合物、聚(醯胺)、聚(醯氨基胺)、 聚(胺基酸)、聚(酐)、聚(天冬醯胺)、聚(丁酸)、聚(己內酯)、聚(碳酸酯)、聚(氰基丙烯酸酯)、聚(二甲基丙烯醯胺)、聚(酯)、聚(乙烯)、聚(乙二醇)、聚(環氧乙烷)、 聚(乙基Wl唑啉)、聚(羥乙酸)、聚(羥乙基丙烯酸酯)、聚(羥乙基巧悉唑啉)、聚(羥丙基甲基丙烯醯胺)、聚(甲基丙烯酸羥基丙基酯)、聚(羥丙基，悉唑啉)、聚(亞氨基碳酸酯)、聚(N-異丙基丙烯醯胺)、聚(乳酸)、聚(乳酸-共-羥乙酸)、聚(甲基丙烯醯胺)、 聚(甲基丙烯酸酯)、聚(甲基Wi、唑啉)、聚(丙烯富馬酸酯)、聚(有機磷腈)、聚(原酸酯)、聚(巧§唑啉)、聚(丙二醇)、聚(矽氧烷)、聚(尿烷)、聚(乙烯醇)、聚(乙烯胺)、 聚(乙烯基甲基醚)、聚(乙烯基吡咯烷酮)、矽酮、核糖核酸、脫氧核糖核酸、白蛋白、抗體及其片段、血漿蛋白、膠原、彈性蛋白、fascin蛋白、纖維蛋白、角蛋白、聚天冬氨酸酯、聚穀氨酸酯、醇溶蛋白、轉鐵蛋白、細胞色素、黃素蛋白、糖蛋白、血紅素蛋白、脂蛋白、金屬蛋白、 植物色素、磷蛋白、視蛋白、瓊脂、瓊脂糖、藻酸鹽、阿拉伯糖聚糖、阿拉伯半乳聚糖、角叉藻聚糖、纖維素、羧甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素和其他基於碳水化合物的聚合物、殼聚糖、 葡聚糖、糊精、明膠、透明質酸和衍生物、甘露聚糖、果膠、鼠李半乳聚糖、澱粉、羥基烷基澱粉、木聚糖，以及其共聚物及官能性衍生物。如果聚合物在前藥中以前部分(promoiety)形式存在，其可以指術語「載體」。此外，術語「水不溶性的」表示形成本發明水凝膠的可溶脹的三維交聯的分子網絡。本發明的水凝膠在大量的水或生理滲透度的水性緩衝液中混懸時，可以吸附例如高達 10倍重量比的水，因此是可溶脹的，但除去過量的水後依然保持凝膠的物理穩定性和形狀。 所述形狀可以是任何幾何形狀，應當理解，根據本發明的單個水凝膠被認為是由組分構成的單分子，其中各組分與其他組分通過化學鍵連接。原料本發明的可生物降解的水凝膠可以通過自由基聚合、離子聚合或連接反應聚合。當本發明的可生物降解水凝膠通過自由基或離子聚合形成時，本發明的可生物降解的水凝膠的至少兩種原料是交聯的大分子單體或交聯的單體(其稱為交聯劑反應物)， 以及多官能大分子單體，其稱為骨架反應物。交聯劑反應物攜帶至少兩個可互相連接的官能團，骨架反應物攜帶至少一個可互相連接的官能團和至少一個不參與聚合步驟的化學官能團。額外的稀釋單體可以存在或不存在。有效的可互相連接的官能團包括但不限於，自由基聚合基團，例如乙烯基、苯乙烯基、丙烯酸酯、丙烯醯胺、甲基丙烯酸酯、甲基丙烯醯胺，以及可離子聚合的基團，例如環氧丙烷、氮丙啶和環氧乙烷。在一種備選的製備方法中，根據本發明的可生物降解的水凝膠通過化學連接反應產生。在所述反應中，原料是至少一種大分子單體原料，其具有互補的官能團，可進行例如縮合或加成反應。或者，僅使用一種大分子原料，其是異多官能的骨架反應物，包括多種可聚合官能團。或者，如果兩種或多種大分子原料存在時，一種原料是交聯劑反應物，具有至少兩個同樣的可聚合官能團，另一種原料是同多官能或異多官能的骨架反應物，也包括多種可聚合的官能團。交聯劑反應物上的適當的可聚合官能團包括伯胺和仲胺、羧酸和衍生物、馬來醯亞胺、巰基、羥基和其他α、β不飽和麥可受體，例如乙烯基碸，優選末端的伯胺或仲胺、 羧酸和衍生物、馬來醯亞胺、巰基、羥基和其他α、β不飽和麥可受體，例如乙烯基碸。骨架反應物上的適當的可聚合官能團包括但不限於伯胺和仲胺，羧酸和衍生物、馬來醯亞胺、 巰基、羥基和其他α、β不飽和麥可受體，例如乙烯基碸。優選地，骨架反應物特徵為具有分枝核心，從其延伸出至少3條基於PEG的聚合鏈。因此，在本發明一個優選的方面，骨架反應物包括分枝核心，從其延伸出至少3條基於 PEG的聚合鏈。所述分枝核心可以由束縛形式的多聚或寡聚醇組成，優選季戊四醇、三季戊四醇、六甘油、蔗糖、山梨醇、果糖、甘露醇、葡萄糖、纖維素、直鏈澱粉、澱粉、羥烷基化澱粉、 聚乙烯醇、葡聚糖、透明質酸，或分枝核心可包括束縛形式的多聚或寡聚胺類，例如鳥氨酸、 二氨基丁酸、三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸、八賴氨酸、九賴氨酸、十賴氨酸、i^一賴氨酸、十二賴氨酸、十三賴氨酸、十四賴氨酸、十五賴氨酸或寡聚賴氨酸、聚乙烯亞胺、聚乙烯胺。優選地，分枝核心延伸3-16條基於PEG的聚合鏈，更優選4-8條。優選的分枝核心可包括束縛形式的季戊四醇、三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸或寡聚賴氨酸、低分子量PEI、六甘油、三季戊四醇。優選地，分枝核心延伸3-16條基於PEG的聚合鏈，更優選4-8條。優選地，基於PEG的聚合鏈是適當取代的聚(乙二醇)衍生物。優選地，所述基於聚乙二醇的聚合鏈與分枝核心連接，其是線性的聚乙二醇鏈，其中一端與分枝核心連接，另一端與超分枝的樹狀部分連接。應當理解，基於PEG的鏈可被任選用雜原子和化學官能團取代的烷基或芳基基團終止或中斷。當用於交聯劑反應物或與分枝核心連接的基於PEG的聚合鏈時，術語「基於PEG」 是指包含至少20重量％的乙二醇部分的交聯劑部分或基於PEG的聚合鏈。優選的從適合骨架反應物的分枝核心延伸的包含基於PEG的聚合鏈的結構是多臂 PEG 衍生物,例如 JenKem Technology, USA (從 www. jenkemusa. com 下載，2009 年 7 月 28 日)中詳述的那些產物，4臂-PEG衍生物(季戊四醇核心)、8臂-PEG衍生物(六甘油核心)和8臂-PEG衍生物(三季戊四醇核心)。最優選的是4臂PEG胺(季戊四醇核心)和 4臂PEG羧基(季戊四醇核心)、8臂PEG胺(六甘油核心)、8臂PEG羧基(六甘油核心)、 8臂PEG胺(三季戊四醇核心)和8臂PEG羧基(三季戊四醇核心)。骨架反應物中所述多臂PEG衍生物的優選分子量為IkDa至20kDa，更優選IkDa至15kDa，甚至更優選IkDa至 IOkDa0應當理解，末端胺基團進一步綴合以提供骨架部分的互相連接的和反應性的官能團。術語「分枝核心」和「核心」可交換的使用。超分枝的樹狀部分提供了可聚合的官能團。優選地，各樹狀部分分子量範圍為 0. 4kDa至4kDa，更優選0. 4kDa至2kDa。優選地，各樹狀部分具有至少3個分枝和至少4個可聚合的官能團，以及最多63個分枝和64個可聚合的官能團，優選至少7個分枝和至少8 個可聚合官能團以及最多31個分枝和32個可聚合的官能團。用於所述樹狀部分的實例有三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸、 八賴氨酸、九賴氨酸、十賴氨酸、十一賴氨酸、十二賴氨酸、十三賴氨酸、十四賴氨酸、十五賴氨酸、十六賴氨酸、十七賴氨酸、十八賴氨酸、十九賴氨酸、鳥氨酸和二氨基丁酸。所述優選的樹狀部分有三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸，最優選束縛形式的三賴氨酸、五賴氨酸或七賴氨酸、鳥氨酸和二氨基丁酸。交聯劑反應物可以是線性或支鏈的分子，優選是線性的分子。如果交聯劑反應物具有2個可聚合的官能團，其稱為「線性交聯劑反應物」；如果交聯劑反應物具有2個以上的可聚合官能團，其稱為「支鏈的交聯劑反應物」。交聯劑反應物通過兩個可聚合官能團終止，可不含可生物降解基團或含有至少一個可生物降解的鍵。優選地，所述交聯劑反應物包含至少一個可生物降解的鍵。在一個實施方案中，交聯劑反應物由聚合物組成。優選地，交聯劑反應物分子量範圍為60Da至5kDa，更優選的，為0. 5kDa至4kDa，甚至更優選為IkDa至4kDa，甚至更優選為 IkDa M 3kDgu除了寡聚或聚合的交聯劑反應物，也可使用低分子量的交聯劑反應物。尤其是當使用親水性高分子量骨架部分形成可生物降解的水凝膠時。在一個實施方案中，交聯劑反應物包括通過可生物降解的鍵連接的單體。所述聚合的交聯劑反應物可含有高達100個可生物降解的鍵或更多，這取決於交聯劑反應物的分子量和單體單元的分子量。所述交聯劑反應物的實例包括基於聚乳酸或聚乙醇酸的聚合物。優選地，交聯劑反應物是基於PEG的、優選僅由一種基於PEG的分子鍊表示。優選地，基於聚乙二醇的交聯劑反應物是包含連接的乙二醇單元的烴鏈，其中基於聚乙二醇的交聯劑反應物包含至少各m個乙二醇單元，其中m是範圍在3至100的整數，優選10-70。 優選地，基於聚乙二醇的交聯劑反應物分子量範圍為0. 5kDa至5kDa。簡化的骨架反應物的一個實例如圖1所示來舉例說明命名。從中心分枝核心( ) 延伸出4條基於PEG的聚合鏈(細黑線)，其在超分枝的樹狀部分(「Hyp」 ；橢圓形)處終止。超分枝的樹狀部分攜帶可聚合的官能團(小白圈)，其僅是選擇性的顯示，即，超分枝的樹狀部分包含比圖1中所示更多的反應性官能團。圖2顯示了 4種示範性的交聯劑反應物。除了可聚合的官能團(小白圈)夕卜，交聯劑反應物可包含一種或多種可生物降解的連接(白色箭頭)，所述連接包含可生物降解的鍵。交聯劑反應物2A不包含可生物降解的鍵。如果所述交聯劑反應物用於本發明的水凝膠的合成，可生物降解的連接通過交聯劑反應物的可聚合官能團與骨架反應物的可聚合官能團反應形成。交聯劑反應物2B包含一種可生物降解的連接，交聯劑反應物2C包含2種可生物降解的連接，交聯劑反應物2D包含4種可生物降解的連接。可聚合基團和第一可生物降解鍵之間的部分稱為間隔物，其與骨架部分連接，另一側與交聯部分連接，當存在時，在不同的交聯劑反應物中用星號表示。反應性的可生物降解水凝膠在一個實施方案中，本發明的水凝膠是多官能化的物質，S卩，可生物降解水凝膠包括反應性官能團和在水中膨脹的三維交聯的基質中互相連接的官能團。所述水凝膠同樣稱為反應性的可生物降解水凝膠。反應性官能團作為親和配體、螯合基團、離子交換基團、藥物、前藥、載體連接的前藥、封閉基團、封端基團等直接或間接的連接點。理想情況下，反應性官能團均勻分布在本發明的水凝膠中，可以存在或不存在於反應性的可生物降解水凝膠的表面。所述反應性官能團的非限制性實例包括但不限於下列與超分枝樹狀部分連接的化學官能團羧酸和活化衍生物、氨基、馬來醯亞胺、巰基和衍生物、磺酸和衍生物、碳酸酯和衍生物、氨基甲酸酯和衍生物、羥基、醛、酮、胼、異氰酸酯、異硫氰酸酯、磷酸和衍生物、膦酸和衍生物、滷代乙醯基、滷代烷類、丙烯醯基和其他α-β不飽和麥可受體，芳基化試劑例如芳基氟化物、羥胺、二硫化物例如吡啶基二硫化物、乙烯基碸、乙烯基酮、重氮鏈烴、重氮乙醯基化合物、環氧乙烷和氮丙啶。優選的反應性官能團包括巰基、馬來醯亞胺、氨基、羧酸和衍生物、碳酸酯和衍生物、氨基甲酸酯和衍生物、醛和滷代乙醯基。優選地，所述反應性官能團是伯氨基或羧酸，最優選伯氨基。這些反應性官能團的特徵是在其他官能團的存在下化學選擇性的定位，其他特徵為在反應性的可生物降解水凝膠完全降解所需的前一半時間內，所述反應性的可生物降解水凝膠中反應性官能團的濃度是幾乎持久的。「幾乎持久的」表示所述反應性官能團的重量濃度在反應性的可生物降解水凝膠完全降解所需的前一半時間內不低於起始濃度的90%。反應性官能團可用適當的保護劑封端。根據本發明，水凝膠由通過可水解降解的鍵互相連接的骨架部分組成，所述骨架部分可以通過交聯劑部分連接在一起。優選地，骨架部分的分子量範圍為IkDa至20kDa，更優選IkDa至15kDa，甚至更優選IkDa至lOkDa。骨架部分同樣優選是基於PEG的，包含一條或多條PEG鏈。應當理解，基於聚合的PEG的鏈可被任選用雜原子和化學官能團取代的烷基或芳基基團終止或中斷。在根據本發明的反應性的可生物降解水凝膠中，骨架部分的特徵是具有多個由互相連接的可生物降解基團和反應性官能團組成的官能團。優選地，所述互相連接的可生物降解的基團和反應性官能團的總數大於等於16，優選16-1 ，優選20-100，還優選20-40， 更優選對-80，更優選觀-32，甚至更優選30-60 ；最優選30-32。應當理解，除了互相連接的官能團和反應性官能團外還可能存在保護性基團。優選地，骨架部分的特徵是具有分枝核心，從其延伸出至少3條基於PEG的聚合鏈。因此，在本發明一個優選的方面，骨架反應物包括分枝核心，從其延伸出至少3條基於 PEG的聚合鏈。所述分枝核心可以由束縛形式的多聚或寡聚醇組成，優選季戊四醇、三季戊四醇、六甘油、蔗糖、山梨醇、果糖、甘露醇、葡萄糖、纖維素、直鏈澱粉、澱粉、羥烷基化澱粉、 聚乙烯醇、葡聚糖、透明質酸，或分枝核心可包括束縛形式的多聚或寡聚胺類，例如鳥氨酸、 二氨基丁酸、三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸、八賴氨酸、九賴氨酸、十賴氨酸、i^一賴氨酸、十二賴氨酸、十三賴氨酸、十四賴氨酸、十五賴氨酸或寡聚賴氨酸、聚乙烯亞胺、聚乙烯胺。優選地，分枝核心延伸3-16條基於PEG的聚合鏈，更優選4-8條。優選的分枝核心可包括束縛形式的季戊四醇、鳥氨酸、二氨基丁酸、三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸或寡聚賴氨酸、低分子量PEI、六甘油、三季戊四醇。優選地，分枝核心延伸 3-16條基於PEG的聚合鏈，更優選4-8條。優選地，基於PEG的聚合鏈是線性的聚(乙二醇)鏈，其中一端與分枝核心連接，另一端與超分枝樹狀部分連接。應當理解，基於PEG的鏈可被任選用雜原子和化學官能團取代的烷基或芳基基團終止或中斷。
優選地，基於PEG的聚合鏈是適當取代的聚乙二醇衍生物(基於PEG的)。優選的從骨架部分包含的分枝核心延伸的相應的基於PEG的聚合鏈的結構是多臂 PEG 衍生物,例如 JenKem Technology, USA (從 www. jenkemusa. com 下載，2009 年 7 月 28 日)中詳述的那些產物，4臂-PEG衍生物(季戊四醇核心)、8臂-PEG衍生物(六甘油核心)和8臂-PEG衍生物(三季戊四醇核心)。最優選的是4臂PEG胺(季戊四醇核心)和 4臂PEG羧基(季戊四醇核心)、8臂PEG胺(六甘油核心)、8臂PEG羧基(六甘油核心)、 8臂PEG胺(三季戊四醇核心)和8臂PEG羧基(三季戊四醇核心)。骨架部分中所述多臂PEG衍生物的優選分子量為IkDa至20kDa，更優選IkDa至15kDa，甚至更優選IkDa至 IOkDa0應當理解，末端胺基團進一步綴合，以提供骨架部分的互相連接的和反應性的官能團。優選地，骨架部分互相連接的官能團和反應性官能團總數由多個從分枝核心延伸出來的基於PEG的聚合鏈的數目同等分配。如果延伸自分枝核心的PEG聚合鏈的數目不能進行同等分配，優選使每條PEG聚合鏈的互相連接的官能團和反應性官能團相對於平均總數的偏差最小。更優選地，骨架部分互相連接的官能團和反應性官能團總數由多個從分枝核心延伸出來的基於PEG的聚合鏈的數目同等分配。例如，如果有32個互相連接的官能團和反應性官能團，可以由4條從核心延伸出來的基於PEG的鏈每條提供8個基團，優選通過與各基於PEG的聚合鏈末端連接的樹狀部分提供。或者，可以由8條延伸自核心的PEG聚合鏈各自提供4個基團，或由16條PEG聚合鏈各自提供2個基團。這些額外的官能團可由樹狀部分提供。優選地，各樹狀部分分子量範圍為0. 4kDa 至4kDa，更優選0. 4kDa至2kDa。優選地，各樹狀部分具有至少3個分枝和至少4個反應性官能團，以及最多63個分枝和64個反應性官能團，優選至少7個分枝和至少8個反應性官能團以及最多31個分枝和32個反應性官能團。用於所述樹狀部分的實例有束縛形式的三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸、八賴氨酸、九賴氨酸、十賴氨酸、i^一賴氨酸、十二賴氨酸、十三賴氨酸、十四賴氨酸、十五賴氨酸、十六賴氨酸、十七賴氨酸、十八賴氨酸、十九賴氨酸。優選的所述樹狀部分的實例包括束縛形式的三賴氨酸、四賴氨酸、五賴氨酸、六賴氨酸、七賴氨酸，最優選束縛形式的三賴氨酸、五賴氨酸或七賴氨酸、鳥氨酸、二氨基丁酸。最優選地，本發明反應性的可生物降解水凝膠的特徵在於骨架部分具有式 C(A-Hyp)4的四價碳，其中各個A獨立的是基於聚(乙二醇)的聚合鏈，其末端通過持久的共價鍵與四價碳連接，所述基於PEG的聚合鏈的遠端與樹狀部分Hyp共價結合，各樹狀部分 Hyp具有至少4個代表互相連接的和反應性官能團的官能團。優選地，各個A獨立地選自式-(CH2)nl (OCH2CH2)nX_，其中nl是1或2 ;n是5_50的整數；X是共價連接A和Hyp的化學官能團。優選地，A和Hyp通過醯胺鍵共價連接。優選地，樹狀部分Hyp是超分枝的多肽。優選地，該超分枝的多肽包括束縛形式的賴氨酸。優選地，各樹狀部分Hyp分子量範圍為0.4kDa至4kDa。應當理解，骨架部分 C(A-Hyp)4可由相同或不同的樹狀部分Hyp組成，各個Hyp可獨立的選擇。各部分Hyp由 5-32個賴氨酸組成，優選至少7個賴氨酸，即各Hyp由5_32個束縛形式的賴氨酸組成，優選至少7個束縛形式的賴氨酸。最優選的Hyp由七賴氨酸組成。骨架反應物的可聚合的官能團，更具體而言是Hyp與基於聚乙二醇的交聯劑反應物的可聚合官能團的反應形成持久的醯胺鍵。優選地，C(A-Hyp)4分子量範圍為IkDa至20kDa，更優選IkDa至15kDa，甚至更優選 IkDa 至 IOkDa0下面顯示一個優選的骨架部分，虛線表示與交聯劑部分間的相互連接的可生物降解的連接，η是5-50的整數。
權利要求
1.可生物降解的基於聚乙二醇的水不溶性水凝膠，其包括通過可水解降解的鍵互相連接的骨架部分，該骨架部分還包括反應性官能團，其中所述水不溶性水凝膠的其他特徵為，通過將可降解鍵水解而將水凝膠完全降解成包含一個或多個骨架部分的水溶性降解產物的時間與基於水凝膠中骨架部分總量的前10摩爾％的包含一個或多個骨架部分的水溶性降解產物釋放的時間的比值大於ι並且小於等於2。
2.權利要求1的水凝膠，其中可水解降解的鍵選自烏頭醯基、縮醛、羧酸酐、酯、亞胺、腙、馬來酸醯胺、原酸酯、磷醯胺、磷酸酯、磷矽烷酯、矽烷酯、磺酸酯、芳族氨基甲酸酯及其組合。
3.權利要求1或2的水凝膠，其中反應性官能團選自羧酸和活化的衍生物、氨基、馬來醯亞胺、巰基、磺酸和衍生物、碳酸酯和衍生物、氨基甲酸酯和衍生物、羥基、醛、酮、胼、異氰酸酯、異硫氰酸酯、磷酸和衍生物、膦酸和衍生物、商代乙醯基、商代烷類、丙烯醯基和其他α-β不飽和麥可受體、芳基化試劑例如芳基氟化物、羥胺、二硫化物例如吡啶基二硫化物、乙烯基碸、乙烯基酮、重氮鏈烴、重氮乙醯基化合物、環氧乙烷和氮丙啶。
4.根據權利要求1-3任一項的水凝膠，其中骨架部分分子量範圍為lkDa-20kDa。
5.根據權利要求1-4任一項的水凝膠，其中骨架部分通過交聯劑部分連接，各交聯劑部分通過至少兩個可水解降解的鍵終止。
6.權利要求5的水凝膠，其中所述交聯劑部分分子量範圍為0.5kDa-5kDa0
7.權利要求5或6的水凝膠，其中各交聯劑部分是基於PEG的。
8.權利要求7的水凝膠，其中各交聯劑部分用一條基於PEG的分子鍊表示。
9.根據權利要求1-8任一項的水凝膠，其中各骨架部分包含總數至少16個互相連接的可生物降解的和反應性的官能團。
10.權利要求9的水凝膠，其中骨架部分具有下式的四價碳C(A-Hyp)4,其中各個A獨立的是基於聚乙二醇的聚合鏈，其末端通過持久的共價鍵與四價碳連接，所述聚合鏈的遠端與樹狀部分Hyp共價結合，各樹狀部分Hyp具有至少4個代表互相連接的和反應性的官能團的官能團。
11.包含權利要求1-10任一項的水凝膠的綴合物，其特徵在於由骨架部分組成，所述骨架部分通過可水解降解的鍵互相連接，還另外攜帶間隔物分子或封閉基團。
12.包含權利要求1-10任一項的水凝膠的綴合物，其特徵在於由骨架部分組成，所述骨架部分通過可水解降解的鍵互相連接，還另外攜帶與配體或螯合基團的持久連接。
13.包含權利要求1-10任一項的水凝膠作為載體的載體連接的前藥，其中存在多個骨架部分與臨時前藥接頭L的持久連接，所述前藥接頭L與生物活性部分D共價連接。
14.權利要求13的載體連接的前藥，其中生物活性部分D是多肽、蛋白質、寡核苷酸或小分子生物活性部分。
15.權利要求14的載體連接的前藥，其中生物活性部分D包含胺、羥基、羧基、磷酸酯或巰基，非生物活性接頭L與所述胺、羥基、羧基、磷酸酯或巰基一起形成綴合物D-L。
16.權利要求13-15任一項的載體連接的前藥，其中D和L之間的連接是氨基甲酸酯、碳酸酯、醯胺或酯連接。
17.權利要求12-14任一項的載體連接的前藥，其中臨時前藥接頭L包括L1部分，其被L2部分取代，其中L2與載體基團Z結合，所述的Z是權利要求1-10任一項的水凝膠。
18.權利要求16的載體連接的前藥，其中L2通過具有以下結構的末端基團與Z連接
19.權利要求17的載體連接的前藥，其中生物活性部分含有芳胺，並且臨時前藥接頭是非生物活性的接頭L，其含有i)式(VIII)代表的L1部分，
20.權利要求17的載體連接的前藥，其中生物活性部分D包含脂肪族伯胺或仲胺，並且本發明前藥的優選的結構為前藥綴合物D-L，其中D是含有脂肪族伯胺或仲胺的生物活性部分；並且L是非生物活性的接頭部分-L1，由式(VI)表示
21.權利要求17的載體連接的前藥，其中生物活性部分D包含羥基基團，並且前藥的結構為式(X)的前藥綴合物D-O-Z0 (X)，其中D是含羥基的生物活性部分，其與Z°部分通過羥基上的氧連接，Z0 是 C (0) -X0-Z1、C (0) O-X0-Z1、S (0) ^x0-Z1、C (S) -X0-Z1、S (0) ^-X0-Z1、S (0) 2N (R1) -X0-Z1、CH(OR1)-X0-Z1, C(ORj) (OR2)-X0-Z1, C(O)N(R1)-X0-Z1, P( = 0) (OH)O-X0-Z1, P( = 0) (OR1)O-X0-Z1、P( = 0) (SH)O-X0-Z1、P( = 0) (SR1)O-X0-Z1、P( = 0) (OR1)-X0-Z1、P( = S) (OH)O-X0-Z1, P ( = S) (OR1) O-X0-Z1, P ( = S) (OH) N (R1)-X0-Z1, P ( = S) (OR1) N (R2)-X0-Z1, P ( = 0)(OH)N(R1)-Xtl-Z1 或 P( = 0) (OR1)N(R2)-X0-Z1 ；R1、R2各自獨立選自CV6烷基或R1、R2共同形成Cp6亞烷基橋聯基團；X0 是(X, m「(Xob) m2;ml、m2獨立的是0或1 ；Xoa 是 T0 ；Xob是支鏈或非支鏈的C1,亞烷基，其未被取代或被一個或多個相同或不同的R3取代；R3 是滷素、CN、C(0) R4、C(0) OR4、OR4、C(0) R4、C(0)N(R4R4a)、S (0)2N(R4R4a)、S (O)N(R4R4a)、S (0) 2R4、S (0) R4、N (R4) S (0) 2N (R4aR4b)、SR4、N (R4R4a)、NO2, OC (0) R4、N (R4) C (0) R4a、N (R4) SO2R4a,N (R4) S (0) R4a、N (R4) C (0) N (R4aR4b)、N (R4) C (0) OR4a、OC (0) N (R4R4a)或 T°，R4> R4a、R4b獨立的選自H、T°、C1^4烷基、C2_4鏈烯基以及C2_4炔基，其中CV4烷基、C2_4鏈烯基、C2_4炔基任選被一個或多個相同或不同的R5取代；R5 是滷素、CN、C(0)R6、C(0)OR6、OR6、C(0)R6、C(0)N(R6R6a)、S(0)2N(R6R6a) ,S(O)N(R6R6a)、S (0) 2R6、S (0) R6、N (R6) S (0) 2N (R6aR6b)、SR6、N (R6R6a)、NO2, OC (0) R6、N (R6) C (0) R6a、N (R6) SO2R6a,N (R6) S (0) R6a、N (R6) C (0) N (R6aR6b)、N (R6) C (0) OR6a、OC (0) N (R6R6a)；R6、R6a、R6b獨立的選自H、(V6烷基、C2_6鏈烯基以及C2_6炔基，其中Cp6烷基、C2_6鏈烯基以及C2_6炔基任選被一個或多個相同或不同的滷素取代；T0是苯基、萘基、奧基、茚基、茚滿基、C3_7環烷基、3-7元雜環基或8-11元雜雙環基，其中T°任選被一個或多個相同或不同的R7取代；R7 是滷素、CN、COOR8、OR8、C (O)R8、C(O)N(R8R8a) ,S(O)2N(R8R8a)、S (0) N (R8R8a)、S (O)2R8、S (0) R8、N (R8) S (0) 2N (R8aR8b)、SR8、N (R8R8a)、NO2、OC (0) R8、N (R8) C (0) R8a、N (R8) S (0) 2R8a、N (R8)S (0) R8a、N (R8)C (0) 0R8a、N (R8)C (O)N (R8aR8b)、OC (O)N (R8R8a)、氧代(=0)，其中所述環至少是部分飽和的；Cp6烷基、C2_6鏈烯基或C2-6炔基，其中CV6烷基、C2_6鏈烯基或C2-6;ft基任選被一個或多個相同或不同的R9取代；R8、R8a、lfb獨立的選自H、(V6烷基、C2_6鏈烯基或C2-6炔基，其中C^6烷基、C2_6鏈烯基或C2_6炔基任選被一個或多個相同或不同的Rki取代；R9、R1CI 獨立的選自滷素、CN、C (O)R11、C (O)OR11、OR11、C (O)R11、C (O)N (R11Rlla)、S(0)2N(R11Rlla) ,S(O)N(R11Rlla)、S(0)2Rn、S(0)R11、N(R11) S(0)2N(RllaRnb)、SR11、N(RnRlla)、N02、OC (0) R11、N (Rn) C (0) Rlla、N (Rn) SO2Rlla, N (Rn) S (0) Rlla、N (Rn) C (0) N (RllaRnb)、N (Rn) C (0) ORlla以及 OC(O)N(R11Rlla)；Rll、Rlla、Rllb獨立的選自^6烷基、(2_6鏈烯基或C2_6炔基，其中C^6烷基、C2_6鏈烯基或C2_6炔基任選被一個或多個相同或不同的滷素取代；Z1是根據權利要求1-10任一項的水凝膠，其共價結合X°。
22.權利要求17的載體連接的前藥，其中生物活性部分D包含芳族羥基，其中前藥接頭是非生物活性的接頭L，含有
23.包含權利要求12-22任一項的前藥或其可藥用鹽以及可藥用的賦形劑的藥物組合物。
24.權利要求12-22任一項的前藥或權利要求23的藥物組合物，其用於藥物。
25.在需要治療的哺乳動物患者中治療、控制、延遲或預防一種或多種病症的方法，包括向所述患者施用治療有效量的權利要求12-22任一項的前藥或權利要求23的藥物組合物或其可藥用鹽。
26.可生物降解的基於聚乙二醇的水不溶性水凝膠，其包含骨架部分，所述骨架部分通過可水解降解的鍵互相連接，所述骨架部分的特徵為具有範圍為IkDa至20kDa的分子量，具有結構C*-(A-Hyp)x，其中C*是分枝核心，A是基於聚(乙二醇)的聚合鏈，Hyp是超分枝樹狀部分，χ是3-16的整數；並且其中超分枝樹狀部分還包括反應性官能團和互相連接的官能團。
27.權利要求沈的可生物降解水凝膠，其中骨架部分通過交聯劑部分連接，各交聯劑部分通過至少兩個可水解降解的鍵終止。
28.權利要求27的可生物降解水凝膠，其中所述交聯劑部分分子量範圍為0.5kDa至5kDa.
29.權利要求27或28的可生物降解水凝膠，其中各交聯劑部分是基於PEG的。
30.權利要求四的可生物降解水凝膠，其中各交聯劑部分用一條基於聚(乙二醇)的聚合鍊表示。
31.權利要求沈-30任一項的可生物降解水凝膠，其中各骨架部分包含總數至少16個互相連接的可生物降解的和反應性的官能團。
32.權利要求31的可生物降解水凝膠，其中骨架部分具有下式的四價碳C(A-Hyp)4,其中各個A獨立的是基於聚乙二醇的聚合鏈，其末端通過持久的共價鍵與四價碳連接，所述聚合鏈的遠端與樹狀部分Hyp共價結合，各樹狀部分Hyp具有至少4個代表互相連接的和反應性的官能團的官能團。
33.權利要求10或32的可生物降解水凝膠，其中骨架部分包含下式的分枝核心
34.權利要求33的可生物降解水凝膠，其中骨架部分包含下式的結構
35.權利要求33或34的可生物降解水凝膠，其中骨架部分包括下式的超分枝部分
36.權利要求33-35任一項的可生物降解水凝膠，其中骨架部分包含至少-間隔物
37.權利要求33-36任一項的可生物降解水凝膠，其中骨架部分包含至少一個下式的間隔物
38.權利要求33-37任一項的可生物降解水凝膠，其中骨架部分通過包含下列結構的交聯劑部分連接，
39.包含權利要求沈-38任一項的水凝膠的綴合物，其中水凝膠由通過可水解降解的鍵互相連接的骨架部分組成，還另外攜帶與間隔物分子或封閉基團或其組合的持久連接。
40.包含權利要求沈-38任一項的水凝膠的綴合物，其中水凝膠由通過可水解降解的鍵互相連接的骨架部分組成，還另外攜帶與配體或螯合基團的持久連接。
41.包含權利要求沈-38任一項的可生物降解水凝膠作為載體的載體連接的前藥，其中存在多個骨架部分與臨時前藥接頭L的持久連接，所述前藥接頭L與生物活性部分D共價連接。
42.權利要求41的載體連接的前藥，其中生物活性部分D是多肽、蛋白質、寡核苷酸或小分子生物活性部分。
43.權利要求42的載體連接的前藥，其中生物活性部分D包含胺、羥基、羧基、磷酸酯或巰基，非生物活性的接頭L與所述胺、羥基、羧基、磷酸酯或巰基一起形成綴合物D-L。
44.權利要求41-43任一項的載體連接的前藥，其中D和L之間的連接是氨基甲酸酯、碳酸酯、醯胺或酯連接。
45.權利要求41-44任一項的載體連接的前藥，其中臨時前藥接頭L包括L1部分，其被L2部分取代，其中L2與載體基團Z結合，所述的Z是權利要求1-10任一項的水凝膠。
46.權利要求45的載體連接的前藥，其中L2通過具有以下結構的末端基團與Z連接
47.權利要求46的載體連接的前藥，其中生物活性部分D含有芳胺，並且臨時前藥接頭是非生物活性的接頭L，其含有i)式(VIII)代表的L1部分，
48.權利要求46的載體連接的前藥，其中生物活性部分D包含脂肪族伯胺或仲胺，並且本發明前藥的優選的結構為前藥綴合物D-L，其中D是含有脂肪族伯胺或仲胺的生物活性部分；並且L是非生物活性的接頭部分-L1，由式(VI)表示其中虛線表示通過形成醯胺鍵與生物活性部分D的脂肪族伯氨基或仲氨基連接；X是 C (R4R4a)、N (R4)、0、C (R4R4a) -C (R5R5a)、C (R5R5a) -C (R4R4a)、C (R4R4a) -N (R6)、N (R6) -C (R4R4a)、C (R4R4a) -0 或 0_C (R4R4a)；
49.權利要求46的載體連接的前藥，其中生物活性部分D包含羥基基團，前藥的結構為式(X)的前藥綴合物D-O-Z0 (X)，其中D是含羥基的生物活性部分，其與Z°部分通過羥基上的氧連接，Z0 是 C (0) -X0-Z1、C (0) O-X0-Z1、S (0) ^x0-Z1、C (S) -X0-Z1、S (0) ^-X0-Z1、S (0) 2N (R1) -X0-Z1、CH(OR1)-X0-Z1, C(ORj) (OR2)-X0-Z1, C(O)N(R1)-X0-Z1, P( = 0) (OH)O-X0-Z1, P( = 0) (OR1)O-X0-Z1、P( = 0) (SH)O-X0-Z1、P( = 0) (SR1)O-X0-Z1、P( = 0) (OR1)-X0-Z1、P( = S) (OH)O-X0-Z1, P ( = S) (OR1) O-X0-Z1, P ( = S) (OH) N (R1)-X0-Z1, P ( = S) (OR1) N (R2)-X0-Z1, P ( = 0)(OH)N(R1)-Xtl-Z1 或 P( = 0) (OR1)N(R2)-X0-Z1 ；R1、R2各自獨立選自CV6烷基或R1、R2共同形成Cp6亞烷基橋聯基團；X0 是(X, m「(Xob) m2;ml、m2獨立的是0或1 ；Xoa 是 T0 ；Xob是支鏈或非支鏈的C1,亞烷基，其未被取代或被一個或多個相同或不同的R3取代；R3 是滷素、CN、C(0) R4、C(0) OR4、OR4、C(0) R4、C(0)N(R4R4a)、S (0)2N(R4R4a)、S (O)N(R4R4a)、S (0) 2R4、S (0) R4、N (R4) S (0) 2N (R4aR4b)、SR4、N (R4R4a)、NO2, OC (0) R4、N (R4) C (0) R4a、N (R4) SO2R4a,N (R4) S (0) R4a、N (R4) C (0) N (R4aR4b)、N (R4) C (0) OR4a、OC (0) N (R4R4a)或 T0 ；R4> R4a、R4b獨立的選自H、T°、C1^4烷基、C2_4鏈烯基以及C2_4炔基，其中CV4烷基、C2_4鏈烯基、C2_4炔基任選被一個或多個相同或不同的R5取代；R5 是滷素、CN、C(0)R6、C(0)OR6、OR6、C(0)R6、C(0)N(R6R6a)、S(0)2N(R6R6a) ,S(O)N(R6R6a)、S (0) 2R6、S (0) R6、N (R6) S (0) 2N (R6aR6b)、SR6、N (R6R6a)、NO2, OC (0) R6、N (R6) C (0) R6a、N (R6) SO2R6a,N (R6) S (0) R6a、N (R6) C (0) N (R6aR6b)、N (R6) C (0) OR6a、OC (0) N (R6R6a)；R6、R6a、R6b獨立的選自H、(V6烷基、C2_6鏈烯基以及C2_6炔基，其中Cp6烷基、C2_6鏈烯基以及C2_6炔基任選被一個或多個相同或不同的滷素取代；T0是苯基、萘基、奧基、茚基、茚滿基、C3_7環烷基、3-7元雜環基或8-11元雜雙環基，其中T°任選被一個或多個相同或不同的R7取代；R7 是滷素、CN、COOR8、OR8、C (O)R8、C(O)N(R8R8a) ,S(O)2N(R8R8a)、S (0) N (R8R8a)、S (O)2R8、S (0) R8、N (R8) S (0) 2N (R8aR8b)、SR8、N (R8R8a)、NO2、OC (0) R8、N (R8) C (0) R8a、N (R8) S (0) 2R8a、N (R8)S (O)R8a、N (R8)C (O)OR8a、N (R8)C (O)N (R8aR8b)、OC (O)N (R8R8a)、氧代(=0)，其中所述環至少是部分飽和的；Cp6烷基、C2_6鏈烯基或C2_6炔基，其中CV6烷基、C2_6鏈烯基或C2_6炔基任選被一個或多個相同或不同的R9取代；R8、R8a、lfb獨立的選自H、(V6烷基、C2_6鏈烯基或C2-6炔基，其中C^6烷基、C2_6鏈烯基或C2_6炔基任選被一個或多個相同或不同的Rki取代；R9、R1CI 獨立的選自滷素、CN、C (O)R11、C (O)OR11、OR11、C (O)R11、C (O)N (R11Rlla)、S(0)2N(R11Rlla) ,S(O)N(R11Rlla)、S(0)2Rn、S(0)R11、N(R11) S(0)2N(RllaRnb)、SR11、N(RnRlla)、N02、OC (0) R11、N (Rn) C (0) Rlla、N (Rn) SO2Rlla, N (Rn) S (0) Rlla、N (Rn) C (0) N (RllaRnb)、N (Rn) C (0) ORlla以及 OC(O)N(R11Rlla)；Rll、Rlla、Rllb獨立的選自^6烷基、(2_6鏈烯基或C2_6炔基，其中C^6烷基、C2_6鏈烯基或C2_6炔基任選被一個或多個相同或不同的滷素取代；Z1是根據權利要求25-31任一項的水凝膠，其共價結合X°。
50.權利要求46的載體連接的前藥，其中生物活性部分D包含芳族羥基，其中前藥接頭L是非生物活性的接頭L，含有i)式(XI)代表的L1部分，
51.包含權利要求41-50任一項的前藥或其可藥用鹽以及可藥用的賦形劑的藥物組合物。
52.權利要求41-50任一項的前藥或權利要求51的藥物組合物，其用於藥物。
53.在需要治療的哺乳動物患者中治療、控制、延遲或預防一種或多種病症的方法，包括向所述患者施用治療有效量的權利要求41-50任一項的前藥或權利要求51的藥物組合物或其可藥用鹽。
54.製備水凝膠的方法，包括步驟(a)將下式的骨架反應物
55.權利要求M的方法，其中疏質子溶劑是DMS0，鹼是N，N，N，，N，-四甲基乙二胺。
56.從權利要求M或55的方法獲得的水凝膠。
57.權利要求1J6或56任一項的水凝膠，其形狀為塗層、網孔、支架或微粒，所述水凝膠通過機械的方法粉碎，例如攪拌、擠壓、切割擠壓或研磨，以及任選的篩分獲得。
58.權利要求M的方法，其中反應物在適當的乳化劑存在下分散於脂肪族烴中。
59.權利要求58的方法，其中所述脂肪族烴是正庚烷，乳化劑是聚乙二醇30二多羥基硬脂酸酯。
60.權利要求M、55、58或59的方法，其另外的特徵為收集微粒、洗滌和通過機械篩分根據粒度分級。
61.用於製備權利要求13-22或41-50任一項的前藥的方法，包括步驟(a)將生物活性部分與權利要求56的水凝膠反應形成臨時連接，通過洗滌和過濾除去未反應的生物活性部分；(b)任選地，用適當的封端反應物封端未反應的反應性官能團，通過洗滌和過濾除去未反應的封端反應物。
62.用於製備權利要求13-22或41-50任一項的前藥的方法，包括步驟(a)將間隔物反應物與生物活性部分連接，產生生物活性部分-接頭綴合物；(b)將步驟(a)的生物活性部分-接頭綴合物與權利要求56的水凝膠的反應性官能團反應，通過洗滌和過濾除去未反應的生物活性部分-接頭綴合物；(c)任選地，用適當的封端反應物封端未反應的反應性官能團，通過洗滌和過濾除去未反應的封端反應物。
63.用於製備權利要求13-22或41-50任一項的前藥的方法，包括步驟(a)將接頭反應物與生物活性部分連接，產生生物活性部分-接頭綴合物；(b)將步驟(a)的生物活性部分-接頭綴合物與權利要求56的水凝膠的反應性官能團反應，通過洗滌和過濾除去未反應的生物活性部分-接頭綴合物；(c)任選地，用適當的封端反應物封端未反應的反應性官能團，通過洗滌和過濾除去未反應的封端反應物。
64.用於製備權利要求13-22或41-50任一項的前藥的方法，包括步驟(a)通過將權利要求56的水凝膠與N-(3-馬來醯亞胺基丙基)-21-氨基-4，7，10，13，16，19-六氧雜-廿一烷酸NHS反應衍生化水凝膠，產生馬來醯亞胺-官能化的水凝膠，通過洗滌和過濾除去未反應的N- (3-馬來醯亞胺基丙基)-21-氨基-4，7，10，13，16，19-六氧雜-廿一烷酸NHS ；(b)將接頭反應物與生物活性部分連接，產生生物活性部分-接頭綴合物，其中所述接頭包括游離的巰基(-SH)；(c)將步驟(b)的生物活性部分-接頭綴合物與步驟(a)的馬來醯亞胺-官能化的水凝膠在室溫到4°C下，在pH範圍為5. 5-8的緩衝水溶液中反應，通過洗滌和過濾除去未反應的生物活性部分-接頭綴合物；(c)用34-500Da的含巰基的化合物封端未反應的反應性官能團，通過洗滌和過濾除去未反應的封端反應物。
65.用於製備權利要求13-22或41-50任一項的前藥的方法，包括步驟(a)通過將權利要求56的水凝膠與N-(3-馬來醯亞胺基丙基)-21-氨基-4，7，10，13，16，19-六氧雜-廿一烷酸NHS酯反應衍生化水凝膠，產生馬來醯亞胺-官能化的水凝膠，通過洗滌和過濾除去未反應的N- (3-馬來醯亞胺基丙基)-21-氨基-4，7，10，13，16，19-六氧雜-廿一烷酸NHS酯；(b)將接頭反應物與生物活性部分連接，產生生物活性部分-接頭綴合物，其中所述接頭包括游離的巰基(-SH)，其中生物活性部分包含二硫鍵(-S-S-)；(c)將步驟(b)的生物活性部分-接頭綴合物與步驟(a)的馬來醯亞胺-官能化的水凝膠在室溫到4°C下，在pH範圍為2-5的緩衝水溶液中反應，其中所述接頭與巰基連接，生物活性部分包含二硫鍵(-S-S-)，通過洗滌和過濾除去未反應的生物活性部分-接頭綴合物；(d)用34-500Da的含巰基的化合物封端未反應的反應性官能團，通過洗滌和過濾除去未反應的封端反應物。
66.用於製備權利要求13-22或41-50任一項的前藥的方法，包括步驟(a)通過將權利要求56的水凝膠與包含保護的巰基的低分子量間隔物反應物反應衍生化所述水凝膠，產生巰基官能化的水凝膠，其中巰基與保護基團連接，通過洗滌和過濾除去未反應的間隔物反應物；(b)步驟(a)的巰基官能化的水凝膠去保護；通過洗滌和過濾除去釋放的保護基團；(C)使用生物活性部分連接接頭反應物，產生生物活性部分-接頭綴合，其中所述接頭包含馬來醯亞胺部分；(d)將步驟(C)的生物活性部分-接頭綴合物與步驟(b)的巰基官能化的水凝膠在室溫到4°C下，在pH範圍為5. 5-8的緩衝水溶液中反應，通過洗滌和過濾除去未反應的生物活性部分-接頭綴合物；(e)用100-300Da的含馬來醯亞胺的化合物封端未反應的反應性官能團，通過洗滌和過濾除去未反應的封端反應物。
67.用於製備權利要求13-22或41-50任一項的前藥的方法，包括步驟(a)通過將權利要求56的水凝膠與包含保護的巰基的低分子量間隔物反應物反應衍生化所述水凝膠，產生巰基官能化的水凝膠，其中巰基與保護基團連接，通過洗滌和過濾除去未反應的間隔物反應物；(b)步驟(a)的巰基官能化的水凝膠去保護；通過洗滌和過濾除去釋放的保護基團；(c)將接頭反應物與生物活性部分連接，產生生物活性部分-接頭綴合物，其中所述接頭包括馬來醯亞胺部分，其中生物活性部分包含二硫鍵(-S-S-)；(d)將步驟(b)的生物活性部分-接頭綴合物與步驟(a)的巰基官能化的水凝膠在室溫到4°C下，在pH範圍為2-5的緩衝水溶液中反應，其中所述接頭與巰基連接，生物活性部分包含二硫鍵(-S-S-)，通過洗滌和過濾除去未反應的生物活性部分-接頭綴合物；(e)用100-300Da的含馬來醯亞胺的化合物封端未反應的反應性官能團，通過洗滌和過濾除去未反應的封端反應物。
68.權利要求61-67任一項的方法獲得的前藥。
69.用於製備可用針頭注射的前藥的方法，包括步驟(a)根據權利要求61-67任一項的方法製備微粒形式的前藥；(b)篩分微粒；(c)選擇介於25到80μ m直徑的前藥珠的組分；(d)將步驟(c)的珠組分混懸在適於注射的緩衝水溶液中。
70.從權利要求69獲得的可用針頭注射的前藥。
71.從權利要求69獲得的前藥，其可通過內徑小於300μ m的針頭注射。
72.權利要求71的前藥，其可通過內徑小於225μ m的針頭注射。
73.權利要求71的前藥，其可通過內徑小於175μ m的針頭注射。
全文摘要
本發明涉及可生物降解的基於聚乙二醇的水不溶性水凝膠，其包括通過可水解降解的鍵互相連接的骨架部分，該骨架部分還包括反應性官能團，其中所述水不溶性水凝膠的其他特徵為，通過將可降解鍵水解而將水凝膠完全降解成包含一個或多個骨架部分的水溶性降解產物的時間與基於水凝膠中骨架部分總量的前10摩爾％的包含一個或多個骨架部分的水溶性降解產物釋放的時間的比值大於1並且小於等於2。本發明還涉及所述水凝膠與配體或連接基團的綴合物，前藥和藥物組合物以及它們在醫藥中的用途。
文檔編號A61K47/10GK102573913SQ201080043886
公開日2012年7月11日 申請日期2010年7月30日 優先權日2009年7月31日
發明者D·費特爾, H·拉烏, M·克魯赫, T·福格特, U·赫澤爾 申請人:阿森迪斯藥物股份有限公司