CN101420984B - 嵌段可降解聚合物及由其制备的轭合物 - Google Patents
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Abstract
除了别的以外,本发明提供了适用于与生物活性剂反应而形成轭合物的嵌段可降解聚合物试剂,所述聚合物试剂包含一个或多个聚合物链,所述聚合物链被一个或多个可降解的键分开或分隔成具有适于肾清除的分子量的聚合物链段。所述聚合物试剂可以具有大体上线性的结构、分支结构或多臂结构。每种结构包括一个或多个在体内能降解的键。
Description
技术领域
除了别的以外,本发明涉及水溶性和非肽聚合物及由其制备的轭合物,每种都具有线性、分支或多臂构型(configuration),且由一个或多个可降解的键表征。在给药后,本文所述的轭合物在一个或多个可降解的键处降解由此导致更小的物质(species),所述物质可以比相应的非降解轭合物被更有效地消除。
背景技术
亲水性聚合物、聚(乙二醇)(缩写为"PEG")与分子和表面的共价连接在如生物技术和药学的领域中有重要的用途。PEG是具有很多有益的性质的聚合物。例如,PEG在水中和很多有机溶剂中可溶,且是非毒性和非免疫原性的,且当与表面连接时,PEG提供了生物相容的保护性涂层。PEG通常的应用或用途包括:(i)共价连接至蛋白质,例如延长血浆半衰期和减少通过肾的清除;(ii)连接至表面,如在动脉替换物(replacement)、血液接触装置和生物传感器中;(iii)用作合成生物聚合物的可溶的载体;以及(iv)用作在制备水凝胶中的试剂。
即使不是在上文所述的所有用途也是在很多用途中,首先通过将PEG羟基末端转换至能容易地与在期望的靶分子或表面内存在的官能团(如存在于蛋白质的表面上的官能团)反应的官能团来激活PEG是必需的。对于蛋白质,典型的官能团包括与赖氨酸、半胱氨酸、组氨酸、精氨酸、门冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的侧链缔合的官能团、和N-末端氨基官能团和C-末端羧酸官能团。
用作大多数PEG激活反应的起始材料的PEG通常是封端PEG。封端PEG是其中通常位于聚合物的末端的一个或多个羟基被转换至非活性基团如甲氧基、乙氧基或苯甲氧基的PEG。最常用的是甲氧基PEG(缩写为mPEG)。通常优选封端PEG如mPEG,因为这种封端PEG通常对交联和聚集更有抵抗性。两个常用的封端PEG醇、mPEG和单苄基PEG(又称为bPEG)的结构如下所示:
其中n通常范围在约10至约2,000。
虽然多数成功,但是聚合物共轭至活性剂经常具有挑战性。例如,已知的是,与活性剂连接相对长的聚(乙二醇)分子比连接更短的聚(乙二醇)分子通常赋予更高的水溶性。然而,一些具有这种长聚(乙二醇)部分的轭合物的一个缺点是这种轭合物在体内可能基本上为非活性的可能性。已经假设,这些轭合物基本上为非活性是因为聚(乙二醇)链的长度,这有效地使其"缠绕"在整个活性剂的周围,由此限制接近对于药理学活性所需要的配体。
部分通过使用与所述活性剂共轭的聚合物的"分支"形式,已经解决了与具有相对大的聚(乙二醇)部分的相对非活性轭合物相关的难题。聚(乙二醇)衍生物的分支形式的例子通常是指"mPEG2-N-羟基琥珀酰亚胺"和"mPEG2-醛",如下所示:
mPEG2-N-羟基琥珀酰亚胺
mPEG2-醛
其中n表示重复环氧乙烷单体单元的数目。其他分支聚合物结构包含多元醇核,如甘油低聚物,所述多元醇核具有多个在羟基部位共价连接的聚合物臂。示例性的具有多元醇核的分支聚合物结构在美国专利第6,730,334号中描述。
使用分支结构(如上文在轭合物的合成中的结构)的另一个原因涉及增加药物在体内的循环时间的期望。已知更大的聚合物比更小的聚合物具有更长的循环时间。因此,连接至更高分子量聚合物的药物具有更长的循环时间,因此减少必须经常注射的药物的给药频率。
尽管提出了一些与相对大的聚合物尺寸相关的缺点,但是分支聚合物结构与其自身的缺点相关。例如,尽管连接至活性剂的分支聚合物可以具有令人满意的药理学活性,但是分支聚合物仍要经受来自机体不充分的清除。因此,虽然期望通过形成药物聚合物轭合物来增加药物的循环时间,但是有竞争性的期望是,确保所述轭合物对来自机体的消除保持敏感性。
因此,在具有必需的分子量的线性、分支或多臂聚合物衍生物的领域中,有迫切需要来提供在体内具有期望的循环时间的轭合物,而且所述轭合物还显示从机体中的及时清除。本发明提出了在本领域中的这种和其他需要。
发明内容
本发明提供了适用于与生物活性剂反应而形成轭合物的嵌段可降解聚合物试剂,所述聚合物试剂包含一个或多个聚合物链,所述聚合物链被一个或多个可降解的键分开或分隔成具有适于肾清除的分子量的聚合物链段。本发明的聚合物试剂可以具有大体上线性的结构,尽管也包含分支或多臂结构。本发明适用于其中期望使用高分子量聚合物的应用,如线性聚合物至少约30,000Da和多臂聚合物20,000Da的总聚合物数均分子量。每种结构包括一个或多个在体内能降解的键。
在一个方面中,本发明提供了包含大体上线性的水溶性和非肽聚合物的组合物,所述聚合物具有以下结构:
Z-[(X1)a-POLY1-(X2)b-L1-(X3)c]m-(X4)d-POLY2-Z 式(Ia)
其中:
每个相同或不同的POLY1和POLY2是水溶性和非肽聚合物,优选具有少于约22,000Da、更优选少于约15,000Da、最优选少于约8,000Da的数均分子量;
每个相同或不同的X1、X2、X3和X4是间隔基部分;
每个L1是在体内可断裂的键;
每个相同或不同的Z是封端基团或官能团,且可以任选包括间隔基部分(其中至少一个Z是官能团);
每个相同或不同的a、b、c和d是零或1;且
m是在1-10(优选1-5)的范围内的整数,且表示串联共价连接的聚合物链段POLY1的数目;
其中至少一个L1是缺失碳酸酯基团的键,并且其中所述组合物不是水凝胶的形式。
上述聚合物结构可以用于形成与生物活性剂的轭合物,如具有以下结构的轭合物:
Y1-[(X1)a-POLY1-(X2)b-L1-(X3)c]m-(X4)d-POLY2-Y2 式(Ib)
其中:
每个Y1和Y2是-L2-药物或-Z,条件是Y1和Y2的至少一个是-L2-药物;
L2是在体内任选可断裂的键;
药物是生物活性剂的残基;且
X1、X2、X3、X4、POLY1、POLY2、L1、a、b、c、d和m如先前关于式(Ia)所定义。通常,L2由式(Ia)的聚合物的官能团与生物活性剂的反应而形成。
在另一个方面中,本发明提供了分支聚合物试剂,如包含具有以下结构的分支聚合物的组合物:
其中:
每个相同或不同的POLY1和POLY2是水溶性和非肽聚合物,优选具有少于约15,000Da、更优选少于约10,000Da、最优选少于约8,000Da的数均分子量;
每个相同或不同的X1、X2、X3、X4、X5、X6和X7是间隔基部分;
每个L1是在体内可断裂的键;
每个L3是在体内任选可断裂的键;
L4是不可降解的键;
每个相同或不同的Z1是封端基团,且可以任选包括间隔基部分;
Z2是官能团,优选适用于与生物活性剂上互补的官能团反应而形成键的官能团;
每个相同或不同的a、b、c、d、e、f和g是零或1;
m是在1-10(优选1-5)的范围内的整数,且表示串联共价连接的聚合物链段POLY1的数目;且
o是在1-10(优选1-5)的范围内的整数,且表示串联共价连接的聚合物链段POLY2的数目;
其中至少一个L1是缺失碳酸酯基团的键,并且其中所述组合物不是水凝胶的形式。
本发明还提供了式(IIa)的分支聚合物的轭合物,如具有以下结构的轭合物:
其中:
L5是在体内任选可断裂的键;
药物是生物活性剂的残基;且
每个Z1、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、L1、L3、a、b、c、d、e、f、g、m和。如先前关于式(Ia)所定义。通常,L5由式(IIa)的聚合物的官能团与生物活性剂的反应而形成。
在本发明的又一个方面中,提供了多臂聚合物及由其制备的轭合物。所述多臂聚合物特征在于存在核分子(如多元醇),多重聚合物臂从所述核分子延伸。本发明包括包含具有以下结构的聚合物的组合物:
其中:
A不存在或是-(X8)h-(L6)j-(X9)i-POLY2-Z3或-(X8)h-(L7)j-(X9)i-Z3;
每个相同或不同的POLY1和POLY2是水溶性和非肽聚合物,优选具有少于约15,000Da、更优选少于约10,000Da、最优选少于约8,000Da的数均分子量;
每个相同或不同的X1、X2、X3、X8和X9是间隔基部分;
每个相同或不同的L3、L6和L7是在体内任选可断裂的键;
每个相同或不同的Z1是封端基团或官能团(包括多臂活性基团),且任选包括所述官能团或封端基团和聚合物链段之间的间隔基部分;
Z3是通过间隔基部分任选连接的可电离的官能团;
每个相同或不同的a、b、c、h、i和j是零或1;
R是单体或低聚多臂核分子,其从包含至少p+1个用于聚合物连接的部位的分子得到;且
p是在2-32的范围内的整数,其中R和L3中的至少一个包含在体内可断裂的键。
本发明还提供了上文所述的多臂聚合物的轭合物,如具有以下结构的轭合物:
其中:
B是A、-(X8)h-(L6)j-(X9)i-POLY2-L9-药物或-(X8)h-(L7)j-(X9)i-L9-药物;
每个相同或不同的D是Z1或L8-药物;
相同或不同的L8和L9是键,其中所述键在体内任选可断裂;
药物是生物活性剂的残基;
每个X1、X2、X3、X8、X9、L3、L6、L7、A、Z1、a、b、c、h、i、j和p如先前关于式(IIIa)所定义。通常,L8和L9由式(IIIa)的聚合物的官能团(分别为Z1和Z3)与生物活性剂的反应而形成。
发明详述
在详细描述本发明之前,应理解,本发明并不限于具体的聚合物、合成技术、活性剂等,同样,其也可以改变。还应理解,本文所用的术语是仅用来描述具体的实施方案,并不旨在限制。
必须认识到,如在本说明书中所用的单数形式"一个"、"一种"和"该"包括复数对象,除非上下文另外清楚地指出。因此,例如,所提及的"聚合物"包括单个聚合物和两个或更多个相同或不同的聚合物,所提及的"轭合物"是指一种轭合物和两种或更多种相同或不同的轭合物,所提及的"赋形剂"包括一种赋形剂和两种或更多种相同或不同的赋形剂等。
I.定义
在描述和要求保护本发明时,根据下文所述的定义使用以下术语。
本文所用的"PEG"、"聚乙二醇"和"聚(乙二醇)"表示任何水溶性聚(环氧乙烷)。通常,在本发明中所用的PEG将包括以下两种结构中的一种:"-O(CH2CH2O)n-"或"-CH2CH2O(CH2CH2O)n-CH2CH2-",其中n是3至3000,且整个PEG的末端基团和结构可以改变。"PEG"表示包含大多数、也就是说大于50%的-CH2CH2O-亚基的聚合物。
一种常用的PEG是封端PEG。当PEG被定义为"-O(CH2CH2O)n-"时,所述封端基团通常是含碳的基团,所述含碳的基团通常由1-20个碳组成且优选为烷基(例如甲基、乙基或苄基)(无论其饱和与不饱和的形式)和芳基、杂芳基、环基、杂环基,且还包含任何前述的取代形式。当PEG被定义为"-CH2CH2O(CH2CH2O)n-CH2CH2-"时,所述封端基团通常是含碳的基团,所述含碳的基团通常由1-20个碳原子和一个共价键合至所述基团的氧原子组成,且用于共价键合至PEG的一个末端。在此情况下,所述基团通常是烷氧基(例如甲氧基、乙氧基或苄氧基)(关于含碳的基团可以任选饱和与不饱和的)和芳基、杂芳基、环基、杂环基,以及任何前述的取代形式。当PEG被定义为"-CH2CH2O(CH2CH2O)n-CH2CH2-"时,其他("非封端")末端通常是可以经受进一步化学修饰的羟基、胺或活化的基团。此外,所述封端基团还可以是硅烷。
在本发明中所用的特定的PEG形式包括下文更为详细描述的具有多种分子量、结构或几何结构(如分支、线性、多臂及类似结构)的PEG。
所述封端基团还可以有利地包含可检测的标记物(label)。当聚合物具有包含可检测的标记物的封端基团时,聚合物和/或所述聚合物偶合的目标部分(例如活性剂)的量或位置可以通过使用适合的检测器来检测。这样的标记物包括但不限于荧光剂、化学发光剂、用于酶标记的部分、比色剂(例如染料)、金属离子、放射性部分,及类似物。
用于本文所述的方法的聚合物通常是多分散的(即,聚合物的数均分子量和重均分子量并不相等)。但是,根据本文所述的方法制备的聚合物具有低多分散性值-表示为重均分子量(Mw)对数均分子量(Mn)的比率(Mw/Mn),所述低多分散性值通常少于约1.2,优选少于约1.15,更优选少于约1.10,更优选少于约1.05,更优选少于约1.03,及最优选少于约1.025。
本文所用的术语"可电离的官能团"及其变化形式是可以通过在水性或其他极性介质中与另一个可电离物质的官能团相互作用而获得或丢失质子的官能团。可电离的官能团包括但不限于胺、羧酸、水合醛、酮水合物、酰胺、肼、硫醇、苯酚、肟、二硫代吡啶和乙烯吡啶。
本文所用的术语"羧酸"是具有
官能团[也表示为"-COOH"或-C(O)OH]的部分和羧酸衍生物部分,这种衍生物包括,例如受保护的羧酸。因此,除非上下文另外清楚地指出,否则术语羧酸不仅包括酸形式,而且也包括相应的酯和受保护的形式。参考Greene等的"PROTECTIVE GROUPS IN ORGANICSYNTHESIS(有机合成的保护基)"第三版,John Wiley和Sons,Inc.,New York,1999。
"活化的羧酸"表示羧酸的官能衍生物,其比母体羧酸更有活性,特别是关于亲核酰基取代。活化的羧酸包括但不限于酸卤化物(如酸氯化物)、酐、酰胺和酯。
当与特定官能团结合使用时,术语"活性"或"活化的"是指容易与在另一个分子上的亲电体或亲核体反应的活性官能团。这与那些为了反应需要强催化剂或高度不实际反应条件的基团(即"非活性"或"惰性"基团)不同。
术语"受保护"或"保护基团"或"保护性基团"是指所存在的在某种反应条件下预防或阻断分子的特定化学活性官能团反应的部分(即保护基团)。保护基团的变化取决于受保护的化学活性基团的类型和待使用的反应条件与分子中存在的另外的活性或保护基团(如果有)。本领域已知的保护基团可以在上述Greene等的著作中发现。
本文所用的术语"官能团"或其任何同义词意欲包含其受保护的形式。
本文所用的术语"间隔基"或"间隔基部分"是指任选用于链接互相连接的部分(如水溶性聚合物的末端和官能团)的原子或原子的集合。本发明的间隔基部分可以是水解稳定的,或可以包括生理可水解的或酶可降解的键。
"烷基"是指通常长度范围从约1至20个原子的烃链。这种烃链优选但不必须是饱和的,且可以是支链或直链,即使通常优选直链。示例性的烷基包括乙基、丙基、丁基、戊基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、3-甲基戊基,及类似基团。当烷基可以包括三个或更多个碳原子时,本文所用的"烷基"包括环烷基。
"低级烷基"是指包含1至6个碳原子的烷基,且可以是直链或支链的,例如甲基、乙基、正丁基、异丁基、叔丁基。
"环烷基"是指饱和或不饱和环状烃链,其包括优选由3个至约12个碳原子、更优选3个至约8个碳原子组成的桥接、稠合或螺环化合物。
"无干扰取代基"是当其存在于分子中时通常与其他包含在分子内的官能团不起反应的那些基团。
例如在"取代的烷基"中的术语"取代的"是指被一个或多个无干扰取代基取代的部分(例如烷基),所述无干扰取代基例如但不限于:C3-C8环烷基,例如环丙基、环丁基及类似基团;卤素,例如氟、氯、溴和碘;氰基;烷氧基,低级苯基(例如0-2个取代的苯基);取代的苯基及类似基团。
"取代的芳基"是具有一个或多个作为取代基的无干扰基团的芳基。对于在苯环上的取代基,所述取代基可以在任何方向(即邻位、间位或对位)。
"烷氧基"是指-O-R基团,其中R是烷基或取代的烷基,优选C1-C20烷基(例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、苄氧基等),更优选C1-C8烷基。
"芳基"是指一个或多个芳环,每个芳环具有5个或6个核碳原子。芳基包括多个芳基环,所述芳基环可以是稠合的(如萘基)或未稠合的(如二苯基)。芳基环还可以与一个或多个环烃、杂芳基或杂环稠合或未稠合。本文所用的"芳基"包括杂芳基。
"杂芳基"是包含1至4个杂原子的芳基,所述杂原子优选N、O或S或其组合。杂芳环还可以与一个或多个环烃、杂环、芳基或杂芳环稠合。
"亲电体"是指离子或原子或原子的集合,所述亲电体可以是离子的,且具有亲电子的中心(即寻找电子的中心)或能与亲核体反应。
"亲核体"是指离子或原子或原子的集合,所述亲核体可以是离子的,且具有亲核的中心(即寻找亲电子中心的中心)或能与亲电体反应。
"在体内可断裂的"键是指当在体内循环时能被水解过程、酶过程、化学过程或上述过程的组合断裂的键。换句话说,在体内可断裂的键是那些在生理条件(即,在血清或其他体液的存在下于约pH7至7.5和约37℃的温度)下可以断裂分开的键。所述键的降解半衰期在生理条件下可以变化,但是通常在约0.1至约10天的范围内。
"水解可断裂的"或"可水解的"或"水解可降解的"键是在生理条件下与水反应(即,被水解)的相对弱的键。键在水中水解的趋势将不仅取决于连接两个中心原子的键的一般类型,而且取决于连接至这些中心原子的取代基。适当的水解不稳定的或弱键包括但不限于羧酸酯、磷酸酯、酐、缩醛、缩酮、酰氧烷基醚、亚胺、原酸酯和寡核苷酸。
"酶可降解的键"表示在生理条件下经受一种或多种酶的降解的键。酶降解过程还可以包括水解反应。酶可降解的键可以包括某些酰胺(-C(O)-NH-)和聚氨酯(-O-C(O)-NH-)键,尤其当在邻近其他原子团的排列中时,所述键可以提供降解的活化或吸引酶所需要的其他部位。例如,与某些酰胺位置邻近的聚氨酯是酶可降解的,所述聚氨酯例如-O-C(O)-NH-CHY-C(O)-NH-Y′,其中Y是H、烷基、取代的烷基(例如芳烷基、羟烷基、硫烷基等)或芳基,且Y′是烷基或取代的烷基。本文所定义的"聚氨酯"键包括具有上述结构的键。
本文所用的"化学可降解的"键是在体内生理条件下通过化学反应降解的键。例如,二硫键(-S-S-)可以通过与谷胱甘肽的化学反应在体内降解。
"水解稳定的"或"不可降解的"键(linkage)或键(bond)是指化学键(通常是共价键),其在水中大体上稳定,这意味着它在生理条件下在延长的时段内不会经受水解的或酶的断裂至任何可评价的程度。水解稳定的键的例子包括但不限于下述:碳碳键(例如在脂族链中)、醚及类似的键。通常来说,水解稳定的键是显示在生理条件下每天少于约1-2%的水解速率的键。可以在大多数标准化学教科书中发现代表性的化学键的水解速率。
在上下文的聚合物或多元醇中的"多官能"或"多取代的"表示聚合物或多元醇具有2个或更多个包含在该聚合物或多元醇中的官能团,其中所述官能团可以是相同或不同的。本发明的多官能聚合物或多元醇通常包含许多满足一种或多种下述范围的官能团:约2-100个官能团、2-50个官能团、2-25个官能团、2-15个官能团,3至10个官能团。因此,聚合物骨架或多元醇中官能团的数目可以是2、3、4、5、6、7、8、9或10个官能团中的任何一个。
"双官能"或"双取代的"聚合物或多元醇是指具有两个包含在其中的官能团的聚合物或多元醇,所述两个官能团相同(即同型双官能(homodifunctional))或不同(即异型双官能(heterodifunctional))。
"单官能"或"单取代的"聚合物表示具有一个包含在该聚合物中的官能团的聚合物(例如,基于mPEG的聚合物)。
本文所述的碱性或酸性反应物包括中性、荷电及其任何相应的盐形式。
术语"患者"是指遭受或易于遭受可以通过施用轭合物来预防或治疗的病症的活有机体,且包括人和动物。
"任选"或"任选地"是指随后描述的情况可以出现或可以不出现,以使该描述包括其中情况出现的例子和情况不出现的例子。
术语"药物"、"生物活性分子"、"生物活性部分"、"活性剂"和"生物活性剂"中的每一个在本文使用时,表示任何能影响生物有机体的任何机体(physical)或生物化学特性的物质,所述生物有机体包括但不限于:病毒、细菌、真菌、植物、动物和人。特别是,如本文所用的生物活性分子包括任何预期用来诊断、治愈、缓解、治疗或预防人或其他动物中的疾病、或用于另外促进人或动物的身体或精神正常的物质。生物活性分子的例子包括但不限于:肽、蛋白质、酶、小分子药物、染料、脂质、核苷、寡核苷酸、多核苷酸、核酸、细胞、病毒、脂质体、微粒和胶束。适于在本发明使用的生物活性剂的类别包括但不限于:抗生素、杀菌剂、抗病毒剂、抗炎剂、抗肿瘤剂、心血管剂、抗焦虑剂、激素、生长因子、甾体试剂及类似试剂。
本文所用的"非肽"是指基本上不含肽键的聚合物骨架。然而,所述聚合物骨架可以包括较少数目的沿着所述骨架的长度间隔开的肽键,例如,每约50个单体单位不超过约1个肽键。
术语"轭合物"意指因分子(例如生物活性分子)与活性聚合物分子(优选含有一个或多个活性基团的聚(乙二醇))的共价连接而形成的实体。
II.嵌段可降解的聚合物及由其制备的轭合物
在一个方面中,本发明提供了聚合物试剂及使用所述聚合物试剂制备的与生物活性剂的轭合物,其特征在于存在一个或多个在体内降解的可断裂或可降解的键。所述可降解的键沿着聚合物链或在中心核分子内间隔开,以使在体内通过降解键释放的聚合物试剂的每个链段具有不会阻碍所述链段的肾清除的分子量。由于它们可以用于制备轭合物,因此本发明的聚合物试剂特别有利,其中期望相对高的聚合物分子量和所述聚合物从机体中大体上完全消除。例如,聚合物试剂(及由其制备的轭合物)的总聚合物数均分子量通常为至少约30,000Da,如约30,000至约150,000Da的分子量(例如,约30,000Da、35,000Da、40,000Da、45,000Da、50,000Da、55,000Da、60,000Da、65,000Da、70,000Da及类似的总分子量)。由可降解的键降解而释放的每个聚合物链段的数均分子量优选少于或等于约22,000Da,更优选少于或等于约20,000Da,甚至更优选少于或等于约15,000Da,且最优选少于或等于约8,000Da。在一些实施方案中,聚合物链段具有不超过约5,000Da或不超过约2,500Da的分子量。由可降解的键断裂产生的聚合物链段的数目可以从2个至约40个变化,但通常在2个至约10个(例如2、3、4、5、6、7、8、9或10个聚合物链段)的范围内。
本发明的聚合物试剂(及由其制备的轭合物)的结构构型可以变化。所述聚合物试剂可以具有大体上线性的形式。该聚合物还可以具有分支结构,所述结构特征在于一个共轭至活性剂的活性部位和两个通过连接基团与所述活性部位共价连接的聚合物臂。在分支聚合物形式的又一个实施方案中,本发明的聚合物试剂可以具有包含两个或更多个(优选三个或更多个)聚合物臂的"多臂"构型,所述聚合物臂从共同的多官能核分子如多元醇或二肽延伸。本发明的聚合物的优选实施方案不是水凝胶的形式,这意味着聚合物试剂(及由其制备的轭合物)没有被交联至与其他为水可溶胀基质的聚合物实质一致的程度。
在聚合物试剂(及由其制备的轭合物)内的可降解的键可以变化。优选使用在体内可断裂的、且在生理条件下(即在7-7.5的pH和约37℃的温度下)具有约0.1至约10天半衰期的可降解的键。键的降解速率可以使用气体渗透色谱法("GPC")通过经释放的聚合物链段的分析检测来测量。尽管本发明的聚合物试剂可以包括一个或多个作为可降解的键的碳酸酯基团,但是对于聚合物试剂包括至少一个不包含碳酸酯基团的可降解的键是优选的,且包含没有任何碳酸酯基团的聚合物试剂。
示例性的可降解的键包括但不限于:酯键;碳酸酯键;聚氨酯;酰亚胺;二硫化物;二肽、三肽或四肽;例如由胺与醛反应(参见例如Ouchi等,Polymer Preprints,38(1):582-3(1997),其通过引用并入本文)而产生的亚胺键;例如通过使醇与磷酸基反应而形成的磷酸酯键;通常由酰肼和醛的反应而形成的腙键;通常由醛与醇的反应而形成的缩醛键;例如由甲酸酯和醇之间的反应而形成的原酸酯键;以及例如在聚合物末端的亚磷酰胺基和寡核苷酸的5′羟基形成的寡核苷酸键。
酰胺或聚氨酯键通常被认为是用于结合PEG至蛋白质(如干扰素)的稳定基团,例如K.R.Reddy,M.W.Modi和S.Pedder,Adv.DrugDelivery Rev.54(2002)571-586。但是,这些稳定的基团的一些断裂可以在体内发生。例如,在PEG干扰素(以""商标上市)中,与轭合物缔合的高达30%的PEG通过聚氨酯键的断裂而清除(参见M.W.Modi,J.S.Fulton,D.K.Buckmann,T.L.Wright,D.J.Moore,"Clearance of pegylated(40kDa)interferon alpha-2a(PEGASYS)is primarily hepatic"(PEG化(40kDa)干扰素α-2a(PEGASYS)的清除主要是肝脏性的),Hepatology,32(2000)371A)。全部清除轭合物的机理相当缓慢,且要花几天。
关于酰胺键合(bound),有特殊的例子,其中酰胺键(如存在于肽键中的酰胺键)对酶断裂敏感。Suzawa等(Bioorg.Med.Chem.8(8)2000,2175-84)发现键合L-丙氨酸-缬氨酸二肽键的聚(乙二醇)在模型酶嗜热菌蛋白酶的存在下断裂。可以在本发明中使用的肽键的其他例子(例如二肽键或三肽键)可以在美国专利第5,286,637号和第6,103,236号;Goff和Carroll(Bioconjugate Chem.1990,1,381-386);和Huang等(Bioconjugate Chem.1998,9,612-617)中发现。因此,在某些实施方案中,包含在聚合物试剂(及由其形成的轭合物)内的可降解的键可以包括酰胺或聚氨酯键。
虽然酯比酰胺和聚氨酯对水解断裂更敏感,但是酯通过酶过程也容易断裂,因此使酯在体内成为特别不稳定的键。如果它们在空间阻断酶靠近的官能团的附近具有基团,则酯对酶断裂更有抵抗性。因此,包括该类型的空间位阻的酯官能,可能使得酯基团成为用于应用的有吸引力的连接体(linker),而在所述应用中期望聚合物在几个小时至几天内经水解或酶破坏。
通过空间位阻最有助于稳定性的基团是位于酯的羰基碳α位的基团(例如烷基),如下述两个含酯的聚合物(其中"POLY"是水溶性和非肽聚合物)的例子。在选择对酶断裂呈现出空间位阻的结构中,优选不包括对羰基具有吸电子效应的基团。然而不希望受限于理论,这样的吸电子基团将易加速酸或碱催化的水解。
在酯的烷基部分(例如依次连接至羰基碳的与氧原子邻近的部分或原子)中的空间位阻还可以减慢酯的酶断裂。因此,当期望空间位阻影响酶断裂的速率时,预期增加相对羰基碳和/或氧原子的α和/或β位的空间位阻,所述α和/或β位依次与酯基的羰基碳连接。然而,重要的是,增加空间拥挤和电子给予的组合以便通过SN1途径促进酯的亲电子断裂。进一步,通过取代对于碱催化水解有利的吸电子基团而使得烷基部分不是如此优良的离去基团是重要的。平衡可以通过在氧原子的α和β位(其依次与酯基的羰基碳连接)引入轻微的空间位滞来实现,如下述结构所示:
其中L是间隔基部分或由POLY与含酯部分的反应而生成的键,且POLY是水溶性和非肽聚合物。
因此,优选空间位阻基团包括烷基(例如C1-C10烷基)或芳基(例如C6-C10芳基),其位于邻近羰基碳和/或邻近与酯的羰基连接的氧原子(即在α或β位),且最优选邻近羰基碳。
确定任何给定的建议基团是否适于通过用所述建议基团制备聚合物试剂而提供期望的空间位阻是可能的。从建议的聚合物试剂形成轭合物后,所述轭合物随后被施用至患者或加至适合的模型。在施用至患者(或加至合适的模型)后,轭合物内的每个可降解的键的降解速率可以通过例如采集血样(或从适合的模型中得到的等分试样或液体)及经由色谱技术鉴别轭合物的降解组份而测定。如果总降解速率落入在期望的范围内和/或比在相同的条件下测试的对照聚合物试剂得到改进,该建议的基团适于提供期望的空间位阻。
构成本发明聚合物试剂一部分的水溶性和非肽聚合物(如POLY1、POLY2等等)应是非毒性和生物相容的,这表示该聚合物能与活组织或有机体共存而不会引起伤害。应理解,所述聚合物可以是许多水溶性和非肽聚合物中的任一种。优选地,聚(乙二醇)(即PEG)是用于形成本文描述的聚合物试剂的聚合物。其他适合的聚合物的例子包括但不限于:如在美国专利第5,629,384号(其全部内容通过引用并入本文)中描述的其他聚(亚烷基二醇)、乙二醇和丙二醇的共聚物、聚(烯醇)、聚(乙烯吡咯烷酮)、聚(羟烷基甲基丙酰胺)、聚(羟烷基甲基丙烯酸酯)、多(糖)、聚(α-羟酸)、聚(丙烯酸)、聚(乙烯醇)、聚磷腈、聚噁唑啉、聚(N-丙烯酰基吗啉),及其共聚物、三聚物和混合物。不同的聚合物可以并入同一聚合物骨架中。任何水溶性和非肽聚合物的组合被包含在本发明内。每个聚合物链段(例如每个POLY1或POLY2)还可以包括两个或更多个由可断裂或稳定的键连接的聚合物链段。
聚合物可以是大体上线性的形式或多臂或分支形式,如在美国专利第5,932,462号列出的分支PEG分子,所述专利的全部内容通过引用并入本文。一般来说,多臂或分支聚合物具有两个或更多个从中心支点延伸的聚合物"臂"。例如,示例性的分支PEG聚合物具有以下结构:
式IV
其中PEG1和PEG2是本文所述的任何形式或几何结构的PEG聚合物,且两者可以相同或不同,且L′是水解稳定的键。示例性的式I的分支PEG具有以下结构:
式IVa
其中:polya和polyb是PEG骨架,如甲氧基聚(乙二醇);R"是非活性部分,如H、甲基或PEG骨架;且P和Q是非活性键。在优选的实施方案中,所述分支PEG聚合物是甲氧基聚(乙二醇)二取代的赖氨酸。
式IV的分支PEG结构可以连接至第三低聚物或聚合物链,如下述所示:
式V
其中PEG3是第三PEG低聚物或聚合物链,其与PEG1和PEG2相同或不同。
在另一个实施方案中,用于本发明的分支PEG具有以下结构:
其中每个POLY是水溶性和非肽聚合物或低聚物链段(例如PEG链段),且每个Z是封端基团或官能团。
如在下述示例性的聚合物结构所证实,本发明的聚合物试剂通常包括一种或多种官能团,所述官能团适用于与生物活性剂上的互补官能团反应以便形成所述聚合物试剂和所述活性剂之间的共价键(其可以在体内任选可断裂)。合适的官能团的例子包括羟基、活性酯(例如N-羟基琥珀酰亚胺酯和1-苯并***酯)、活性碳酸酯(例如N-羟基琥珀酰亚胺碳酸酯、1-苯并***碳酸酯和对硝基苯基碳酸酯)、缩醛、具有1至25个碳的碳长度的醛(例如乙醛、丙醛和丁醛)、水合醛、烯基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、活性砜、胺、酰肼、硫醇、具有1至约25个碳原子的碳长度(包括羰基碳)的链烷酸(例如羧酸、羧甲基、丙酸和丁酸)、酸卤化物、异氰酸酯、异硫氰酸酯、马来酰亚胺、乙烯砜、二硫代吡啶、乙烯吡啶、碘乙酰胺、环氧化物、乙二醛、二酮、甲磺酸酯(mesylate)、甲苯磺酸酯和三氟乙基磺酸酯(tresylate)。示例性的官能团在下述的参考文献中论述:N-琥珀酰亚胺碳酸酯(参见例如美国专利第5,281,698号、第5,468,478号)、胺(参见例如Buckmann等.Makromol.Chem.182:1379(1981);Zalipsky等.Eur.Polym.J.19:1177(1983))、酰肼(参见例如Andresz等.Makromol.Chem.179:301(1978))、丙酸琥珀酰亚胺酯和丁酸琥珀酰亚胺酯(参见例如Olson等.in Poly(ethyleneglycol)Chemistry&BiologicalApplications(聚(乙二醇)在化学和生物学中的应用),第170-181页,Harris和Zalipsky编,ACS,Washington,DC,1997;还参见美国专利第5,672,662号)、琥珀酰亚胺琥珀酸酯(参见例如Abuchowski等.Cancer Biochem.Biophys.7:175(1984)和Joppich等,Makromol.Chem.180:1381(1979))、琥珀酰亚胺酯(参见例如美国专利第4,670,417号)、苯并***碳酸酯(参见例如美国专利第5,650,234号)、缩水甘油醚(参见例如Pitha等.Eur.J.Biochem.94:11(1979),Elling等,Biotech.Appl.Biochem.13:354(1991))、氧代羰基咪唑(参见例如Beauchamp等,Anal.Biochem.131:25(1983),Tondelli等.J.Controlled Release1:251(1985))、对硝基苯基碳酸酯(参见例如Veronese等,Appl.Biochem.Biotech.,11:141(1985);和Sartore等,Appl.Biochem.Biotech.,27:45(1991))、醛(参见例如Harris等.J.Polym.Sci.Chem.Ed.22:341(1984),美国专利第5,824,784号、美国专利5,252,714)、马来酰亚胺(参见例如Goodson等.Bio/Technology8:343(1990),Romani等.in Chemistry of Peptides and Proteins2:29(1984),和Kogan,Synthetic Comm.22:2417(1992))、二硫化正吡啶(参见例如Woghiren等.Bioconj.Chem.4:314(1993))、丙烯酰(acrylol)(参见例如Sawhney等,Macromolecules,26:581(1993))、乙烯砜(参见例如美国专利第5,900,461号)。所有上述的参考文献通过引用并入本文。
在某些实施方案中,聚合物试剂(及由其形成的轭合物)的封端基团或官能团("Z"部分如Z1、Z2、Z3等等)具有多臂的结构。例如,所述"Z"部分可以是包含2个至约6个官能团(例如2、3、4、5或6个官能团)的多臂活性结构。示例性的多臂基团包括具有以下结构的那些基团:
其中每个相同或不同的Z是任选包括间隔基部分的官能团,且m是在1至约10、优选1至约4的范围内的整数。
聚合物试剂(及由其形成的轭合物)可以包括一个或多个间隔基部分("X"部分如X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9等等),特别是位于可降解或稳定的键的任一侧,所述键由两个聚合物物质反应或聚合物与生物活性剂反应而生成。示例性的间隔基部分包括-C(O)-、-C(O)-NH-、-NH-C(O)-NH-、-O-C(O)-NH-、-C(S)-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-、-O-CH2-、-CH2-O-、-O-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-、-CH2-CH2-O-、-O-CH2-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-CH2-CH2-O-、-O-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-O-、-C(O)-NH-CH2-、-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-NH-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-NH-、-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-、-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-、-C(O)-O-CH2-、-CH2-C(O)-O-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-O-CH2-、-C(O)-O-CH2-CH2-、-NH-C(O)-CH2-、-CH2-NH-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-、-NH-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-、-C(O)-NH-CH2-、-C(O)-NH-CH2-CH2-、-O-C(O)-NH-CH2-、-O-C(O)-NH-CH2-CH2-、-NH-CH2-、-NH-CH2-CH2-、-CH2-NH-CH2-、-CH2-CH2-NH-CH2-、-C(O)-CH2-、-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-、-O-C(O)-NH-[CH2]h-(OCH2CH2)j-、-NH-C(O)-O-[CH2]h-(OCH2CH2)j-、二价环烷基、-O-、-S-、氨基酸、二肽或三肽、-N(R6)-及任一上述的两个或更多个的组合,其中R6是H或选自由烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基和取代的芳基组成的组的有机基,(h)是零至6,且(j)是零至20。其他具体的间隔基部分具有下述的结构:-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-、-NH-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-和-O-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-,其中跟随每个亚甲基的下标值表示包含在结构中的亚甲基的数目,例如(CH2)1-6表示所述结构可以包含1、2、3、4、5或6个亚甲基。除上文所述的间隔基部分或代替其的部分之外,间隔基部分还可以包含含有1个至25个环氧乙烷单体单元[即-(CH2CH2O)1-25]的环氧乙烷低聚物/聚合物链。除了另外的间隔基部分之外,当使用环氧乙烷低聚物链时,该环氧乙烷低聚物链可以在间隔基部分之前或之后出现,且任选在由两个或更多个原子组成的间隔基部分的任何两个原子之间。
特别优选用于本发明的轭合物的生物活性剂包括具有相对低水溶性的活性剂,如某些蛋白质、肽和小分子药物。可以与本发明的聚合物试剂共价连接的相对疏水的活性剂的例子包括但不限于松香酸、醋葡醛内酯、苊、苊香豆醇(acenocournarol)、醋磺己脲、乙酰汞辛酚、甘草次酸醋酸酯、乙酰洋地黄毒苷、二溴乙烯、二氯乙烯、乙酰水杨酸、土木香内酯、艾氏剂、铝糖醇钠、丙烯除虫菊酯、烯丙雌醇、烯丙基硫醚、阿普***、双(二乙酰水杨酸)铝、氨布醋胺、氨氯苯噁嗪(aminochlothenoxazin)、氨鲁米特、氯戊烷、***、茴三硫(anethole trithone)、敌菌灵、蒽林、抗霉素A、除疟霉素、偶砷醋酸、积雪草苷、阿司咪唑(asternizole)、奥迪霉素、金硫醋苯胺、8-氮杂鸟嘌呤、偶氮苯、黄芩黄素、秘鲁香脂、吐鲁香脂、燕麦灵、东菱克栓酶(baxtrobin)、苄达酸、地巴唑、苄氟噻嗪、苯菌灵、苄星青霉素、苯雌酚、苯佐替派、苯甲酰喹酮(benzoxiquinone)、苄非他明、苄噻嗪、苯甲酸苄酯、肉桂酸苄酯、铋溴酚、甲羧除草醚(bifenox)、乐杀螨、除虫菊酯、没药醇、比沙可啶、二(氯苯氧基)甲烷、碘式没食子酸碘铋、碱式没食子酸铋、鞣酸铋、双酚A、硫氯酚、龙脑基、溴异戊酰脲、氯化龙脑、异戊酸龙脑酯、水杨酸龙脑酯、溴鼠隆、溴甲胺、溴羟喹啉、丁苯羟酸、布他米酯、正丁巴比妥、丁赛特、丁羟基茴香醚、丁羟甲苯、碘硬脂酸钙、糖二酸钙、硬脂酸钙、卡泊酸、克菌丹、卡马西平、卡波氯醛、三硫磷、卡波醌、胡萝卜素、香芹酚、吐根酚碱、脑磷脂、大风子油酸、鹅脱氧胆酸、甲壳质、氯丹、伐草克、杀螨醇、四氯二氰苯、氯烯雌醚、氯普噻吨、氯喹那多、卡波罗孟、西洛他唑、金鸡尼丁、柠檬醛、克利贝特、氯法齐明、氯贝特、氯氟苯脲、氯硝酯、氯吡多、氯茚二酮、氯噁***、香豆磷、皮质酮、氯杀鼠灵(cournachlor)、香豆磷、醋酸环毒硫磷甲酚酯(coumithoatecresyl acetate)、杀鼠嘧啶、克芦磷脂、福美酮氯、氰美马嗪、环扁桃酯、环拉氨酯磁麻苷(cyclarbamate cymarin)、环孢霉素A、氯氰菊酯、氨苯砜、磷氨氮芥、溴氰菊酯、醋酸脱氧皮质酮(deoxycorticocosterone acetate)、去羟米松、右吗拉胺、双醋佐托、氯亚磷(dialifor)、地百里砜、异氯磷(decapthon)、抑菌灵、双氯酚、二氯磺胺、三氯杀螨醇、地快乐(dicryl)、双香豆素、双烯雌酚、己烯雌酚、二苯米唑、乙酰二氢可待因酮、二氢麦角胺、二氢***、二氢速甾醇、甲己烯雌酚、地美炔酮、敌噁磷、地芬南、N-(1,2-二苯基乙基)尼克酰胺、3,4-二-[1-甲基6-硝基-3-吲哚基]-1H-吡咯-2,5-二酮(MNIPD)、地匹乙酯、二磺法胺、二硫二氰蒽醌、去氧苯妥英、腙菌酮、羟磷灰石、克瘟散、布洛芬、苯乙氨茴酸、抑草蓬、麦角异柯宁碱、赤藓醇四硝酸酯、红霉素硬脂酸酯、雌三醇、依沙维林、炔孕酮、双香豆素乙酸乙酯(ethyl biscournacetate)、乙氢去甲奎宁、乙基薄荷烷甲酰胺、丁香酚、尤普罗辛、依沙酰胺、非巴氨酯、非那拉胺、芬苯达唑、非尼戊醇、杀螟松、非诺贝特、芬喹唑、倍硫磷、非普拉宗、非律平(flilpin)、黄绵马酸、夫洛非宁、氟阿尼酮、氟甲喹、氟考丁酯、氟***、三氟***、氟他***、烟曲霉素、5-糠基(furftiryl)-5-异丙基巴比妥酸、夫沙芬净;格拉非宁、高血糖素、格鲁米特、格列噻唑、灰黄霉素、愈创木酚碳酸酯、愈创木酚磷酸酯;哈西奈德、血卟啉、六氯酚、己烷雌酚、海克替啶、海索比妥、氢***、氢可酮、异丁普生、艾地苯醌、吲哚美辛、烟酸肌醇酯、碘苯扎酸、碘西他酸、胆影酸、碘美拉酸、碘泊酸盐、异美汀、异尼辛(isonoxin)、2-异戊酰茚满-1,3-二酮、交沙霉素、11-酮孕酮、月桂氮卓酮、3-O-月桂酰吡哆醇双乙酸酯、利多卡因、林旦、亚麻酸、碘塞罗宁、鲁斯霉素、代森锰锌、扁桃酸、异戊酯、马吲哚、甲苯达唑、美海屈林(mebhydroline)、甲铋喹、美拉胂醇、美法仑、甲萘醌、戊酸薄荷酯、美芬诺酮、美芬丁胺、美芬妥英、美普卡因、美他诺龙、美雌醇、甲硫芬、甲麦角林、美沙拉妥、美雄醇、甲喹酮、甲基胆蒽、哌甲酯、17-***、美替洛尔、苯哒吗啉、金硫乙酸钙、萘酞磷、萘哌地尔、萘、乳酸2-萘酯、2-(2-萘氧基)乙醇、水杨酸萘酯、萘普生、尼阿比妥、奈马克丁、氯硝柳胺、尼克氯酯、尼克***、硝呋罗喹、硝呋齐特、二胺硝吖啶、硝甲酚汞、诺加霉素、去甲西泮、诺乙雄龙、诺孕烯酮、奥他维林、夹竹桃苷、油酸、奥沙西泮、奥沙***、奥昔拉定、奥昔卡因(oxwthazaine)、羟考酮、羟***、双醋酚丁(oxyphenistan acetate,)、紫杉醇、副梅花状青霉酰胺(paraherquamide)、对硫磷、匹莫林、四硝基季戊四醇酯、戊基苯酚、奋乃静、芬卡米特、非尼拉敏、2-苯基-6-氯苯酚、苯乙基巴比妥酸(phenthnethylbarbituric acid)、苯妥英、伏杀硫磷、O-酞磺胺噻唑、叶绿醌、哌嗪荒酸、哌法宁、吡酮洛芬(piketopfen)、哌普唑林、吡扎地尔、丁酸新戊酰氧甲酯、普拉贝脲、普拉诺托、聚普瑞锌、泊利噻嗪、丙磺舒、***、普美孕酮、丙泮尼地、克螨特、苯胺灵、普罗喹宗、丙硫异烟胺、乙胺嘧啶、嘧啶磷、扑蛲灵、槲皮素、奎勃龙、喹禾灵(quizalofo-ethyl)、雷复尼特、瑞西那明、罗西维林、皮蝇磷、沙仑(salen)、猩红、西卡宁、西玛津、西美曲特、辛伐他汀、索布佐生、蔬草灭、螺内酯、角鲨烯、二氢睾酮、硫糖铝、磺胺苯、磺胺胍诺、柳氮磺吡啶、亚砜、舒必利、琥布宗、他布比妥、特麦角脲、睾酮、四溴甲酚、粉防己碱、氨硫脲、硫代秋水仙碱、硫辛酸、三硫喹噁啉、甲硫哒嗪、塞仑、N-异戊基氨基甲酸百里酯、噻昔达唑、噻克索酮、生育酚、托西拉酯、托萘酯、三氯生、三氟柳、曲帕拉醇、熊果酸、缬氨霉素、维拉怕米、长春碱、维生素A、维生素D、维生素E、联苯丁酸、甲苯噻嗪、扎托洛芬和玉米赤霉烯酮。
A.线性聚合物试剂及由其制备的轭合物
本发明提供了大体上线性的水溶性和非肽聚合物及由其制备的轭合物,其特别良好地适用于其中期望高分子量聚合物的应用,如其中聚合物的总分子量为至少约30,000Da、更优选为至少约40,000Da、最优选为至少约50,000Da的应用。在这个实施方案中,大分子量聚合物的益处(如增加循环时间)可以与因存在一个或多个沿着所述聚合物骨架隔开的可断裂的键而改善的聚合物肾清除率组合。
例如,本发明提供了包含大体上线性的水溶性和非肽聚合物的组合物,所述聚合物具有以下结构:
Z-[(X1)a-POLY1-(X2)b-L1-(X3)c]m-(X4)d-POLY2-Z 式(Ia)
其中:
每个相同或不同的POLY1和POLY2是线性或分支的水溶性和非肽聚合物,优选具有少于约15,000Da、更优选少于约10,000Da、最优选少于约8,000Da的数均分子量;
每个相同或不同的X1、X2、X3和X4是间隔基部分;
每个L1是在体内可断裂的键;
每个相同或不同的Z是封端基团或官能团(包括多臂活性基团),且可以任选包括间隔基部分;
每个相同或不同的a、b、c和d是零或1;且
m是在1-10、优选1-5(如1、2、4、5或5)的范围内的整数,且表示串联共价连接的聚合物链段POLY1的数目;
其中至少一个L1是缺失碳酸酯基团的键,并且其中所述组合物不是水凝胶的形式。
在某些式(Ia)的实施方案中,每个X1、X2、X3和X4存在时,选自由下述基团组成的组:-C(O)-、-C(O)-NH-、-NH-C(O)-NH-、-O-C(O)-NH-、-C(S)-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-、-O-CH2-、-CH2-O-、-O-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-、-CH2-CH2-O-、-O-CH2-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-CH2-CH2-O-、-O-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-O-、-C(O)-NH-CH2-、-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-NH-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-NH-、-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-、-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-、-C(O)-O-CH2-、-CH2-C(O)-O-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-O-CH2-、-C(O)-O-CH2-CH2-、-NH-C(O)-CH2-、-CH2-NH-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-、-NH-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-、-C(O)-NH-CH2-、-C(O)-NH-CH2-CH2-、-O-C(O)-NH-CH2-、-O-C(O)-NH-CH2-CH2-、-NH-CH2-、-NH-CH2-CH2-、-CH2-NH-CH2-、-CH2-CH2-NH-CH2-、-C(O)-CH2-、-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-、-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-、-NH-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-和-O-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-、-O-C(O)-NH-[CH2]h-(OCH2CH2)j-、-NH-C(O)-O-[CH2]h-(OCH2CH2)j-、二价环烷基、-O-、-S-、-N(R6)-及其组合,其中R6是H或选自由烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基和取代的芳基组成的组的有机基,(h)是零至6,且(j)是零至20。
在某些式(Ia)的实施方案中,L1选自由酰胺键、聚氨酯键、二硫键、二肽键、三肽键和四肽键组成的组,和/或POLY1和POLY2都是分支聚(乙二醇)分子,其包含多元醇核和至少两个从多元醇核延伸的聚合物臂。在进一步的实施方案中,在式(Ia)中的每个聚合物臂可以包括两个或更多个通过在体内可断裂的键链接的聚合物链段,所述键如酰胺键、聚氨酯键、二硫键、二肽键、三肽键和四肽键。优选式(Ia)中的L1的聚氨酯键具有O-C(O)-NH-CHY-C(O)-NH-Y′-的结构,其中Y和Y'独立地选自H、烷基、取代的烷基和芳基。
一个优选的式(Ia)的实施方案具有以下结构:
其中:
POLYa和POLYb是聚(乙二醇)链段;
L是键;
L'是在体内可断裂的键(例如酰胺键、聚氨酯键、二硫键、二肽键、三肽键和四肽键);且
R是氢、烷基、取代的烷基或羧酸。
在任何上文所述的实施方案中,每个a、b、c和d可以是零或1,且a、b、c和d的值的所有变换被明确地包含在本文中。例如,本发明的实施方案包括其中所有a、b、c和d都是零或所有都是1、a是1和所有其他值是零、b是1和所有其他值是零等的实施方案。
上文聚合物结构可以用于与生物活性剂形成轭合物,如具有以下结构的轭合物:
Y1-[(X1)a-POLY1-(X2)b-L1-(X3)c]m-(X4)d-POLY2-Y2 式(Ib)
其中:
每个Y1和Y2是-L2-药物或-Z,条件是Y1和Y2的至少一个是-L2-药物;
L2是由聚合物的末端官能团(即Z)与生物活性剂的反应而生成的键,其中所述键是在体内任选可断裂的;
药物是生物活性剂的残基;且
X1、X2、X3、X4、POLY1、POLY2、L1、a、b、c、d和m如先前关于式(Ia)所定义。通常,L2由式(Ia)的聚合物的官能团与生物活性剂的反应而形成。
上文线性聚合物实施方案可以通过多个具有互补的末端官能团的聚合物链段的共价连接而形成,所述末端官能团能反应生成期望的键。该轭合物可以通过一个或多个在嵌段可降解聚合物上的官能团与在生物活性剂上的互补官能团反应而形成。
B.分支聚合物试剂及由其制备的轭合物
本发明还提供了分支水溶性和非肽聚合物,其特征在于两个嵌段可降解聚合物链和一个用于连接生物活性剂的官能团。这种聚合物结构将分支聚合物的官能益处(如可以降低穿透至在生物活性剂(例如蛋白质)上的活性部位的可能性的空间松散性)与改善的肾清除率的附加益处结合。此类型的聚合物可以用作商业上可得的单官能分支聚合物(如从Nektar Therapeutics AL of Huntsville,AL获得的聚合物)的替代物。
在一个实施方案中,本发明提供了包含具有以下结构的分支聚合物的组合物:
其中:
每个相同或不同的POLY1和POLY2是线性或分支的水溶性和非肽聚合物,优选具有少于约15,000Da、更优选少于约10,000Da、最优选少于约8,000Da的数均分子量;
每个相同或不同的X1、X2、X3、X4、X5、X6和X7是间隔基部分;
每个L1是在体内可断裂的键;
每个L3是在体内任选可断裂的键;
L4是不可降解的键(例如C1-C12脂族碳链);
每个相同或不同的Z1是封端基团或官能团(包括多臂活性基团),且可以任选包括间隔基部分;
Z2是官能团,优选适用于与生物活性剂上互补的官能团反应而形成键的官能团;
每个相同或不同的a、b、c、d、e、f和g是零或1;且
m是在1-10的范围内的整数,且表示串联共价连接的聚合物链段POLY1的数目;
o是在1-10的范围内的整数,且表示串联共价连接的聚合物链段POLY2的数目;
其中至少一个L1是缺失碳酸酯基团的键,并且其中所述组合物不是水凝胶的形式。应指出,当POLY(例如POLY1和POLY2)是线性时,生成"一个"分支结构,其中分支点是L4。当达到一个或多个POLY(例如POLY1)都是分支的程度时,多个分支得到实现。
在某些式(IIa)的实施方案中,每个X1、X2、X3、X4、X5、X6和X7存在时,选自由下述基团组成的组:-C(O)-、-C(O)-NH-、-NH-C(O)-NH-、-O-C(O)-NH-、-C(S)-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-、-O-CH2-、-CH2-O-、-O-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-、-CH2-CH2-O-、-O-CH2-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-CH2-CH2-O-、-O-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-O-、-C(O)-NH-CH2-、-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-NH-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-NH-、-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-、-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-、-C(O)-O-CH2-、-CH2-C(O)-O-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-O-CH2-、-C(O)-O-CH2-CH2-、-NH-C(O)-CH2-、-CH2-NH-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-、-NH-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-、-C(O)-NH-CH2-、-C(O)-NH-CH2-CH2-、-O-C(O)-NH-CH2-、-O-C(O)-NH-CH2-CH2-、-NH-CH2-、-NH-CH2-CH2-、-CH2-NH-CH2-、-CH2-CH2-NH-CH2-、-C(O)-CH2-、-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-、-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-、-NH-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-和-O-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-、-O-C(O)-NH-[CH2]h-(OCH2CH2)j-、-NH-C(O)-O-[CH2]h-(OCH2CH2)j-、二价环烷基、-O-、-S-、-N(R6)-及其组合,其中R6是H或选自由烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基和取代的芳基组成的组的有机基,(h)是零至6,且(j)是零至20。
此外,在某些式(IIa)的实施方案中,每个Z1是包含2个至约6个末端官能团的多臂活性基团,如下文所列出的多臂基团:
其中每个相同或不同的Z是任选包括间隔基部分的官能团,且m是在1至约10的范围内的整数。
在某些式(IIa)的实施方案中,每个POLY1和POLY2包含聚(乙二醇),m和o都是2或更大(例如2、3、4、5、6、7、8、9、或10),且每个L1和L3在体内可断裂,如酰胺键、聚氨酯键、二硫键、二肽键、三肽键和四肽键。
在某些式(IIa)的实施方案中,POLY1和POLY2都是聚(乙二醇)聚合物,L1选自由酰胺键、聚氨酯键、二硫键、二肽键、三肽键和四肽键组成的组,且m和o都为1。优选式(IIa)中的L1的聚氨酯键具有
O-C(O)-NH-CHY-C(O)-NH-Y'-的结构,其中Y选自H、烷基、取代的烷基和芳基,且Y'是烷基或取代的烷基。
在任何上文所述的实施方案中,每个a、b、c、d、e、f和g可以是零或1,且a、b、c、d、e、f和g的值的所有变换被明确地包含在本文中。例如,本发明的实施方案包括其中所有a、b、c、d、e、f和g都是零或所有都是1、a是1和所有其他值是零、b是1和所有其他值是零等的实施方案。
示例性的根据式(IIa)的分支聚合物如下文所示:
其中每个POLY是水溶性和非肽聚合物链段,且每个U是聚氨酯键。中央的羧酸基表示Z2官能团。应了解,在此实施方案中,每个Z1是在活性基(在这种情况下是聚氨酯基)的聚合物侧上具有任选的间隔基部分的多臂活性基。末端羟基可以被替代或以其他方式进一步修饰来提供其他官能团(例如羧酸、活性酯等)而不偏离本发明。
在另一个示例性的式(IIa)的实施方案中,m和o都是1,c和d是1,且X3和X4是环氧乙烷低聚物链(例如,1至约25个单体单元的短PEG链)。在此实施方案中,两个聚合物臂中的每一个包含两个PEG链段,一个通常大于另一个,较小的由X3或X4来表示。两个PEG链段之间的键可以变化,但优选的键是聚氨酯键。
本发明还提供了式(IIa)的分支聚合物的轭合物,如具有以下结构的轭合物:
式(IIb)
其中:
L5是由聚合物的末端官能团(即Z2)与生物活性剂的反应而生成的键,其中所述键是任选经水解或酶可断裂的;
药物是生物活性剂的残基;且
每个Z1、X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、L1、L3、a、b、c、d、e、f、g、m和o如先前关于式(IIa)所定义。通常,L5由式(IIa)的聚合物的官能团与生物活性剂的反应而形成。
C.多臂聚合物试剂及由其制备的轭合物
在本发明的又一个方面中,提供了多臂聚合物及由其制备的轭合物。所述多臂聚合物特征在于存在核分子(如多元醇、二硫化物、二肽、三肽或四肽),多个聚合物臂从所述核分子延伸。本发明包括含有聚合物的组合物,所述聚合物具有以下结构:
其中:
A不存在或是-(X8)h-(L6)j-(X9)i-POLY2-Z3或-(X8)h-(L7)j-(X9)i-Z3(例如Z3可以包含羧酸基,且h、j和i可以是0);
每个相同或不同的POLY1和POLY2是线性或分支的水溶性和非肽聚合物,优选具有少于约15,000Da、更优选少于约10,000Da、最优选少于约8,000Da的数均分子量;
每个相同或不同的X1、X2、X3、X8和X9是间隔基部分;
每个相同或不同的L3、L6和L7是在体内任选可断裂的键(例如,优选L3选自在体内可断裂的键,如酰胺键、聚氨酯键、二硫键、二肽键、三肽键和四肽键);
每个相同或不同的Z1是封端基团或官能团(包括多臂活性基团),且任选包括所述官能团或封端基团和聚合物链段之间的间隔基部分;
Z3是通过间隔基部分任选连接的可电离的官能团;
每个相同或不同的a、b、c、h、i和j是零或1;
R是单体或低聚多臂核分子,其从包含至少p+1个用于聚合物连接的部位的分子(例如多元醇、二硫化物、二肽、三肽、其组合,及类似分子)得到,且任选包括在体内可降解的键(例如酰胺键、聚氨酯键、二硫键、二肽键、三肽键和四肽键);且
p是在2-32、优选2至约12、更优选2至约8(例如2、3、4、5、6、7或8)的范围内的整数。R和L3中的至少一个包含在体内可断裂的键。
所述可电离的官能团Z3用作可以在分子的操作和纯化中利用的活性处理基(handle)。示例性的可电离的官能团包括胺和羧酸基。其他合适的官能团的例子包括水合醛、酮水合物、酰胺、肼、酰肼、硫醇、磺酸、酰胺化物、羟胺、苯酚、肟、具有1至约25个碳原子的碳长度(包括羰基碳)的链烷酸(例如羧甲基、丙酸和丁酸)、二硫代吡啶、乙烯吡啶、2-取代-1,3-噁唑啉、2-取代-1,3-(4H)-二氢噁嗪、2-取代-1,3-噻唑啉和2-取代-1,3-(4H)-二氢噻嗪。
所述核分子R可以是任何单体或低聚物分子(假如有三个或更多个用于连接聚合物链段的活性部位),且通常包括3至约32个之间的活性部位,更优选3至约25个之间的活性部位,最优选3至约10个之间的活性部位(例如3、4、5、6、7、8、9或10个活性部位)。应了解,在所述核分子上的活性部位的数目可以大于实际上用于与聚合物链段连接的部位的数目(例如活性部位的数目可以大于p)。所述活性部位包括用于与官能化的聚合物链段反应的末端官能团,且可以包括多于一种类型的官能团。例如,某些二肽或三肽核分子将包含一个或多个羧酸基和一个或多个胺基。如上所述,所述R核分子可以是形成多臂核分子的多肽(例如二肽或三肽)或二硫化物与多元醇的组合,聚合物臂可以与所述多臂核分子在多元醇的羟基的部位和/或多肽或二硫化物的任何游离活性基的部位连接。此类型的核分子在下文反应方案VII中列出。应了解,R核分子并不必须在连接所述聚合物臂之前预先形成。而是,所述核分子可以在已经将聚合物臂与一个组份连接之后产生,所述组份将形成最终的核分子。例如,如在反应方案VII中列出,聚合物臂在通过二硫化物或二肽连接体将两个聚合物修饰的多元醇分子连接在一起之前,可以与多元醇分子连接。
用作核分子的多元醇包括多个可用的羟基。取决于期望的聚合物臂的数目,所述多元醇通常包含3至约25个羟基,优选约3至约22个羟基、最优选约5至约12个羟基。尽管羟基之间的间距在多元醇与多元醇之间不同,但是在每个羟基之间通常有1至约20个原子(如碳原子),优选1至约5个。具体多元醇的选择取决于期望的、聚合物臂连接部位所需的羟基的数目。多元醇起始材料的重均分子量通常在约100至约2,000Da之间。所述多元醇通常具有分支结构,这意味着在多元醇的烃核结构中的一个或多个碳原子与三个或四个原子共价连接,所述原子选自碳原子和连接醚的氧原子(即,与两个碳原子连接的氧原子)。
优选用作核分子的多元醇包括甘油低聚物或聚合物,如六甘油、季戊四醇及其低聚物或聚合物(例如二季戊四醇、三季戊四醇和四季戊四醇);和糖衍生的醇,如山梨醇、***糖醇(arabanitol)和甘露醇。同时,很多商业可得的包含可电离基团的多元醇是适当的起始材料,所述可电离基团如2-氨基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇(TRIS)、2-[二(2-羟乙基)氨基]-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇、{[2-羟基-1,1-二(羟甲基)乙基]氨基}乙酸(Tricine)、2-[(3-{[2-羟基-1,1-二(羟甲基)乙基]氨基}丙基)氨基]-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇、2-{[2-羟基-1,1-二(羟甲基)乙基]氨基}乙磺酸(TES)、4-{[2-羟基-1,1-二(羟甲基)乙基]氨基}-1-丁磺酸和2-[二(2-羟乙基)氨基]-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇盐酸盐。通常,本发明所用的聚合物多元醇包括不超过约25个单体单元。下文一起提供二季戊四醇和三季戊四醇的结构和六甘油一种可能的结构。
具有21个可用的羟基的羟丙基-β-环糊精是另一个示例性的多元醇。又一个示例性的多元醇是从Hyperpolymers GmbH of Freiburg,Germany获得的高支化聚甘油,其在下文显示。
多元醇可以包括与多元醇核连接的PEG低聚物或聚合物链段。所述多元醇起始材料通常是产物混合物的形式,如多元醇低聚物或不同分子量的聚合物的混合物、或不同分子量的乙氧基化多元醇结构的混合物,所述混合物可能进一步包括残留量的原始的多元醇单体单元(如甘油)。但是,在起始混合物中的至少一种多元醇通常是根据式R(OH)p具有至少三个可用的羟基的分支多元醇,其中R是分支烃,任选包括一个或多个醚键,且p是至少3,通常是3至约25,且优选3至约10。
在本发明的某些实施方案中,特别优选具有紧密间隔的羟基的多元醇,其促进作为羟基保护基团的环缩醛基或环缩酮基的使用。在多元醇结构内的羟基之间的两个或三个碳原子的间隔使某些优选的杂环保护基团能够形成。例如,使用本领域已知的技术,季戊四醇低聚物或聚合物的羟基之间的紧密间隔使环缩醛基或环缩酮基能够形成。所述环缩醛基或环缩酮基可以通过使多元醇与醛试剂(如具有式R'-CHO的试剂,其中R’是烷基、取代的烷基、芳基或取代的芳基)或酮试剂(如环己酮)反应而形成。示例性的醛试剂是苯甲醛。例如,使用季戊四醇低聚物或聚合物核,由与醛试剂反应而生成的结构如下所示。
通过以受保护的形式安置大部分的多元醇的羟基,所述多元醇核可以与包括可电离的官能团Z3的试剂反应以产生多种由其中存在的Z3基团的数目区别的产物。通常,所述反应产生单官能化的产物、双官能化的产物和残留的未反应的多元醇。离子交换色谱法***可以用于根据电荷差异而分离每种产物部分,因而允许期望的单官能产物的纯化。用于根据电荷差异而纯化PEG聚合物物质的方法在美国专利申请公布第2005/0054816号中列出,所述专利申请的全部内容通过引用并入本文。
在纯化方法中利用的离子交换柱可以是任何离子交换柱,所述离子交换柱按常规用于分离基于电荷的混合物(Ion ExchangeChromatography.Principles and Method.Pharmacia Biotech1994;"Chromatography:a laboratory handbook of chromatographic andelectrophoretic techniques(色谱法:色谱法和电泳技术的实验室手册)."Hef tman,E(编),Van Nostrand Rheinhold Co.,New York,1975)。每根柱包括离子交换介质和经过该离子交换介质的流动相或洗脱液。适合在本发明中使用的离子交换柱包括由Applied Biosystems制备的离子交换介质和由Pha rmacia制备的离子交换介质。
在某些式(IIIa)的实施方案中,每个X1、X2和X3存在时,选自由下述基团组成的组:-C(O)-、-C(O)-NH-、-NH-C(O)-NH-、-O-C(O)-NH-、-C(S)-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-、-O-CH2-、-CH2-O-、-O-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-、-CH2-CH2-O-、-O-CH2-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-CH2-CH2-O-、-O-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-O-、-C(O)-NH-CH2-、-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-NH-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-NH-、-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-、-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-、-C(O)-O-CH2-、-CH2-C(O)-O-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-O-CH2-、-C(O)-O-CH2-CH2-、-NH-C(O)-CH2-、-CH2-NH-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-、-NH-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-、-C(O)-NH-CH2-、-C(O)-NH-CH2-CH2-、-O-C(O)-NH-CH2-、-O-C(O)-NH-CH2-CH2-、-NH-CH2-、-NH-CH2-CH2-、-CH2-NH-CH2-、-CH2-CH2-NH-CH2-、-C(O)-CH2-、-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-、-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-、-NH-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-和-O-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-、-O-C(O)-NH-[CH2]h-(OCH2CH2)j-、-NH-C(O)-O-[CH2]h-(OCH2CH2)j-、二价环烷基、-O-、-S-、-N(R6)-及其组合,其中R6是H或选自由烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基和取代的芳基组成的组的有机基,(h)是零至6,且(j)是零至20。
在某些式(IIIa)的实施方案中,每个POLY1是聚(乙二醇)聚合物,且R是二硫化物连接体、二肽、三肽或四肽,其表示R部分将包括至少一个二硫键(来自二硫化物连接体)或酰胺键(例如肽残基之间的键)。优选R基包括含有至少一个赖氨酸残基的那些基团。适合的二硫化物连接体包括各种含有-S-S-键且链长度共有4-25个原子的连接体,且优选具有4-8个可用于连接聚合物链段的官能团的二硫化物分子。
在某些式(IIIa)的实施方案中,每个POLY1和POLY2是分支聚(乙二醇)聚合物。
式(IIIa)的聚合物试剂可以包括从具有以下结构的二硫化物分子得到的R部分:
在某些式(IIIa)的实施方案中,每个POLY1包含两个或更多个通过在体内可断裂的键(例如,酰胺键、聚氨酯键、二硫键、二肽键、三肽键和四肽键)连接的聚(乙二醇)链段,A是-(X8)h-(L6)j-(X9)i-POLY2-Z3,POLY2是聚(乙二醇)聚合物,且R从多元醇得到。
在式(IIIa)的又一实施方案中,每个POLY1包含聚(乙二醇)聚合物,A不存在,且R包含至少一个肽残基。R部分可以进一步包含二硫键。在某些实施方案中,R包含至少两个通过酰胺键连接至连接体的赖氨酸残基,所述连接体选自由脂族碳链、包含二硫键的脂族碳链和聚(乙二醇)低聚物(例如含有1-25个单体单元的低聚物)组成的组。
在式(IIIa)的又一实施方案中,每个POLY1包含聚(乙二醇)聚合物,A不存在,且R包含含有至少一个二硫键和至少两个酰胺键的非肽部分。"非肽"是指所述R分子不包括肽残基(即,酰胺和二硫键不是肽分子的一部分)。如此,因R核分子包含酰胺键,故R核分子可以用来模拟肽分子的结构,但其实质技术上不是肽。
本发明的多臂聚合物的两个例子包括含有实质上非肽的部分的核分子,但所述核分子包括在聚氨酯键的特定邻近处的酰胺键,如下所示。如在这些示例性的结构中所示出的,所述核分子的中心部分包括在聚氨酯键的特定邻近处的酰胺键。如下所示的核分子的外侧分支部分可以从肽分子(如赖氨酸残基)得到。下述的Poly1和Poly2可以具有如在式(IIIa)中对于POLY1所述的相同的定义。在这些示例性的结构中的L1和L2可以表示间隔基部分,如在式(IIIa)中的X2。n的值取决于PEG链段的期望的分子量,但通常范围为1-25。这种核分子可以通过使二胺连接体(如H2N-(CH2)4-NH2或H2N-(OCH2CH2)n-NH2)与两个赖氨酸残基反应来制备。然后所述赖氨酸残基的可用的官能团可以与聚合物试剂反应以形成最后的聚合物分子。
在任何上文所述的实施方案中,每个a、b、c、h、i和j可以是零或1,且a、b、c、h、i和j的值的所有变换被明确地包含在本文中。例如,本发明的实施方案包括其中所有a、b、c、h、i和j都是零或所有都是1、a是1和所有其他值是零、b是1和所有其他值是零等的实施方案。
优选作为L3键使用的或可以形成式(IIIa)的R核部分的一部份的聚氨酯键具有-O-C(O)-NH-CHY-C(O)-NH-Y′-结构,其中Y和Y′独立地选自H、烷基、取代的烷基和芳基。
一个示例性的本发明的多臂聚合物试剂具有以下结构:
其相应于式(IIIa)的聚合物试剂,其中p是2且每个POLY1是多臂聚合物。该末端羟基可以被其他官能团替代而不偏离本发明。
另一个本发明的多臂聚合物试剂如下示例。所示的多臂试剂具有双赖氨酸核和三个聚合物臂。分子中的肽键通过一些本领域普通技术人员已知的酶(如哺乳动物枯草溶菌素样丝氨酸内切蛋白酶PC2,参见Eskeland等(1996)J.Clin.Invest.98(1):148-156)易于断裂,因而使其在某些体内条件下不稳定。在下述反应方案I中,mPEG-BTC与二肽反应来形成具有活性羧酸单元的聚合物,所述活性羧酸单元可以通过离子交换色谱法用于纯化聚合物。
反应方案I
其中分支或多臂聚合物替代上文利用的线性聚合物的类似的例子如下述反应方案II中列出。另一方面,可降解的二肽键的断裂产生两个片段,所述片段约为原始轭合物的一半大小,这取决于活性物(药物)组分的大小。
反应方案II
使用类似于上文所述的那些方法的方法,二硫化物连接体可以用于代替二肽连接体。二硫键在某些酶的存在下不稳定,因此提供可以有助于药物和/或聚合物清除的可降解的键。这样分子的合成方法在下述反应方案III中所示。
反应方案III
本发明还提供了上文所述的多臂聚合物的轭合物,如具有以下结构的轭合物:
其中:
B是A、-(X8)h-(L6)j-(X9)i-POLY2-L9-药物或-(X8)h-(L7)j-(X9)i-L9-药物;
每个相同或不同的D是Z1或L8-药物;
相同或不同的L8和L9是在体内任选可断裂的键:
药物是生物活性剂的残基;
每个X1、X2、X3、X8、X9、L3、L6、L7、A、Z1、a、b、c、h、i、j和p如先前关于式(IIIa)所定义。通常,L8和L9由式(IIIa)的聚合物的官能团(分别为Z1和Z3)与生物活性剂的反应而形成。
示例性的本发明的轭合物在下文显示,所述轭合物由多肽活性剂与示例性的包含可降解的酰胺键的聚合物试剂的反应而生成。所述聚合物试剂共轭至药物分子。当PEG单元的分子量是相对高时,则可降解的酰胺连接体的重要性变得明确。如果每个PEG链段的分子量是20,000道尔顿,那么所述聚合物具有略微超过60,000道尔顿的分子量。如果添加具有8,000道尔顿的分子量的多肽而制备轭合物(下文所述,通过硫醇基与聚合物的马来酰亚胺共轭),则聚合物的最终分子量立刻超过68,000道尔顿。该大小的分子的清除非常困难,且通常不会被施用。然而,经由本文所述的一个实施方案,证明本发明的优点是可能的。
例如,下文所示的轭合物(从如本文所述的聚合物试剂制备)可以在二肽的中心的肽键处(如下述虚线所示)断裂,从而具有约40,000道尔顿和28,000道尔顿的分子量的轭合物的片段生成。因此,该药物的清除率由于可降解的键的存在而提高。
另一个示例性的产生本发明多臂轭合物的反应方案如下文反应方案IV所示。如图所示,具有可用的酰胺基的药物分子与以核分子中的不稳定二硫键为特征的多臂聚合物试剂反应。
其中R通常是相对惰性的封端基团,如烷基或取代的烷基(如苄基)。
反应方案IV
下述的反应方案(指定的反应方案V)提供了方法的其他的实施例,在所述方法中本发明可以提供可降解的共轭结构。将包含受保护的酯基团的活性聚合物基团加至核聚合物分子的一个臂。此后,将可降解的连接体(在二肽连接体的情况下)加至多臂核的三个聚合物臂。然后,酯水解释放由色谱法纯化的羧酸基团。随后,进行处理,通过添加可以与药物分子连接的官能团(例如NHS酯)而允许所有四个臂的活化,所述四个臂还可以根据需要被进一步官能化。
反应方案V
当同时给定实际用于药物递送的最后的总分子量时,各种聚合物链段的分子量可以是可变的以进行实际分子的构建。因此,较小的核分子的PEG连接体(即在反应方案V中以n表示)通常是短连接体。相比较,主链PEG连接体(即在反应方案V中以m表示)通常是大的聚合物链。
与在上述聚合物试剂的每个末端处的药物分子反应后,生成的轭合物可以以下述通用结构来表示:
其中POLY1-POLY3是如上文所述的水溶性和非肽聚合物,L1、L2和L3是稳定的连接体,优选L4是可以释放药物分子的可降解的连接体,且L5是经水解或酶可降解的键,其允许将所述轭合物分子断裂成更小的聚合物链段。
因此,根据如下述反应方案VI所示的断裂反应,整个方法最终形成下述的用于清除的剩余组分。新基团G1、G2和G3是由可降解连接体断裂而生成的新的末端基团。
反应方案VI
上述反应的全部结果是提供在药物递送后断裂成组分的多臂聚合物,所述组分包括多臂核和若干个较小的大体上线性的聚合物单元。因此该方法避免可以抵抗肾清除的高度球形多臂聚合物的清除。
在另一个示例性的多臂聚合物的实施方案中,用于药物递送的四臂试剂在下文反应方案VII中描述。该合成具有若干个点,其中中间体可以使用离子交换色谱法来纯化。在第一步骤中,商业上可得的以酯基团为特征的分支多元醇与二琥珀酰亚胺碳酸酯反应以使羟基转化成琥珀酰亚胺碳酸酯基团。在任选的第二步骤中,相对小的PEG连接体(可以是商业上可得的单保护的二胺)与核分子反应以形成具有两个乙二醇低聚物/聚合物间隔基的核,所述间隔基与末端受保护的胺基连接(参见下文的反应方案VII(a))。
反应方案VII(a)
BOC保护基的脱保护和与单保护的PEG-BTC的反应导致在PEG臂和分支碳原子之间具有聚氨酯键的分支PEG结构的形成(参见下文反应方案VII(b))。聚合物衍生物可以在连接PEG-BTC分子之前或之后,通过离子交换色谱法来纯化。应了解,在VII(b)中的分支PEG结构被式IIa的分支聚合物结构所包含。乙二醇单体m1和m2的数目可以变化。但是,来自单保护的二胺分子的乙二醇链通常具有约2至约80之间的单体单元(即m1在约2至约80之间),更优选约40至约80单体单元。
在下文VII(b)中连接的第二聚合物链通常更长,如包含约100至约450之间的单体单元(即m2是约100至约450)、更优选约150至约250单体单元的聚合物链。
反应方案VII(b)
酸向N-羟基琥珀酰亚胺活性酯的转化和活性酯与氨烷基二硫化物的偶合产生具有四臂结构的二硫化物,如下文反应方案VII(c)中所示。可以在包含所述二硫化物的连接体的任何碳上的R基可以变化,但是示例性的R基包括羧酸和低级烷基,如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基及类似基团。并且,出于增强的纯化的目的,羧酸基团还可以通过间隔基基团从连接体中去除,所述间隔基有助于从连接体的核使酸基团留出间隔,以允许更好地结合至色谱柱。在没有还原二硫键下,氢解苄基而使羟基的形成发生。
反应方案VII(c)
VII(c)的产物的末端羟基与二琥珀酰亚胺碳酸酯的活化在聚合物链的四个末端处形成活性的琥珀酰亚胺酯。羟基还可以被转化成其他本领域已知的官能团。因此,活化的多臂聚合物可以在每个聚合物链的末端处与药物分子共轭。期望所生成的轭合物随时间经受酶的二硫化物断裂而允许两个分子的清除,每个基本上是具有两个PEG链的分支PEG分子。示例性的药物轭合物结构如下所示。
如果需要更高的最后轭合物的分子量,那么它可能必需地提供除上文结构的二硫键之外的聚合物断裂的部位。例如,如果在上述的第一反应序列中利用分子量3,400道尔顿的PEG二胺,那么产物二胺(BOC还受保护)具有约6,800道尔顿的分子量。如果使用具有10,000道尔顿的分子量的PEG-BTC片段,制成作为药物轭合物的与上文所示相同的最终结构,那么最终的聚合物具有超过53,600道尔顿的分子量。
可以有益地提供这样具有其他降解点的高分支结构,以允许在合理的时间范围内使分子清除。这通过在每个臂的两个PEG链段的连接点中添加第二酶可断裂的链段来实现。在与二胺连接体反应前,使用与PEG-BTC组分预先连接的二肽连接体在下述反应方案VIII中对此进行示例。在合成的最后步骤后,获得试剂。最终的聚合物降解的五个点以虚线显示。因此,如果所有的酶过程在清除之前发生,那么不大于约7,000道尔顿的聚合物链段将清除。下文列出的R2和R3基团可以是,例如羧基烷基、烷基等。
反应方案VIII
作为选择,二硫化物可以包含用于纯化的酸基团。例如,可以使用二肽、胱氨酸,其将提供两个用于在随后阶段纯化聚合物的羧酸基。然后酸基团可以任选被活化以形成六臂聚合物。
同时,可以使用任选具有游离的羧酸基的二肽、三肽或四肽,来代替在反应方案VII和VIII的多臂结构中主连接体的二硫化物。例如,示例性的二肽连接体可以包括谷氨酸残基和另一个氨基酸(例如下文所示的丙氨酸),这被胺基(例如,添加以形成具有下文所示的丙氨酸的游离胺基的酰胺的四亚乙基二胺)进一步封端。示例性的二肽(与四亚乙基二胺偶合的Glu-Ala)在下文所示。
本文所参考的所有论文、书籍、专利、专利出版物及其他出版物,其全部内容通过引用并入本文。
III.实验性
应理解,虽然已经结合某些优选的具体实施方案描述了本发明,但前述的描述和随后的实施例旨在解释,而不是限制本发明的范围。在本发明的范围内的其他方面,优点和修改对本发明所属领域的技术人员是显而易见的。例如,在某些应用中,可以期望利用根据上式的任一的聚合物试剂,其中所有的键是稳定的而不是可降解的。
在附加的实施例中,除非另有指出,所指的所有PEG试剂是商业上可用的,例如从Nektar Therapeutics,Huntsville,AL获得。所有1HNMR数据通过由Bruker制造的300或400MHz NMR波谱仪而产生。使用Agilent1100HPLC system(Agilent)、凝胶渗透或离子交换柱、作为流动相的含水磷酸盐缓冲液和折射率(RI)检测器,进行高效液相色谱法(HPLC)。
具体实施方式
实施例1:具有三个带二硫键的臂的4臂-PEG(20KDa)-单-丁
酸
A.季戊四醇乙氧基化-单-PEG(5KDa)-丁酸甲酯
季戊四醇乙氧基化物(3/4EO/OH)(25g,0.370OH当量)在甲苯(100ml)中的溶液在减压下通过蒸馏出甲苯而共沸干燥。经干燥的季戊四醇乙氧基化物溶解于无水乙腈(100ml)中,并加入无水吡啶(4.2ml)和二琥珀酰亚胺碳酸酯(9.5g,0.037摩尔),在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。然后,加入PEG(5KDa)-α-胺-ω-丁酸甲酯(20g,0.0040摩尔)和三乙胺(1.5ml),且在氩气氛下于室温将反应混合物搅拌过夜。在减压下蒸馏出溶剂。将粗产物溶解于二氯甲烷(20ml)中,然后在室温下加入异丙醇(700ml)。过滤沉淀的产物,在真空下干燥,得到19g白色固体。
NMR(d6-DMSO):1.71ppm(q,CH 2 -CH2-COO-)2.24ppm(t,-CH2-C00-),3.25ppm(s,-C-CH2-O-),3.51ppm(s,PEG骨架)。
GPC分析显示产物包含95.7%具有-5KDa分子量的想要的产物和4.3%具有-10KDa分子量的二聚物。
B.季戊四醇乙氧基化-单-PEG(5KDa)-丁酸甲酯三琥珀酰亚胺碳
酸酯
将季戊四醇乙氧基化-单-PEG(5KDa)-丁酸甲酯(5.0g,0.0030-OH当量)溶解于无水甲苯(100ml)中。在减压下蒸馏出甲苯。将干燥的产物溶解于无水乙腈(25ml)中,并将无水吡啶(0.34ml)和二琥珀酰亚胺碳酸酯(0.85g,0.0033摩尔)加至溶液中。在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。NMR分析显示所有羟基转化为琥珀酰亚胺碳酸酯且该混合物还包含残留的二琥珀酰亚胺碳酸酯(0.000317摩尔)。加入水(0.005ml),并在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。连续的NMR分析显示产物仍被100%取代,但是残留的二琥珀酰亚胺碳酸酯全部水解。所生成的溶液直接用于合成的下一步骤。
NMR(CDCl3):1.88ppm(q,CH 2 -CH2-COO-,每摩尔产物1当量),2.37ppm(t,-CH2-COO-,每摩尔产物1当量),2.69ppm(s,游离N-羟基琥珀酰亚胺峰),2.82ppm(s,-O-(C=O)O-NHS,每摩尔产物三当量),3.33ppm(s,-C-CH2-O-),3.63ppm(bm,-C-CH2-O-,-OCH3和PEG骨架),3.77ppm(m,-CH 2 CH2O-琥珀酰亚胺碳酸酯,每摩尔产物三当量),4.44ppm(m,-CH2 CH 2 O-琥珀酰亚胺碳酸酯,每摩尔产物三当量)。
C.HO-PEG(5KDa)-胱胺
将三乙胺(2.8ml,0.0200摩尔)加至胱胺二盐酸盐(2.3g,0.0100摩尔)在无水乙腈(50ml)中的悬浮液,且在氩气氛下于室温将混合物搅拌30分钟。然后在20分钟内加入溶解于无水乙腈(50ml)的HO-PEG(5KDa)-琥珀酰亚胺碳酸酯(5.0g,0.0010摩尔),且在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。在减压下蒸馏出溶剂,并将粗产物溶解于二氯甲烷中,在0-5℃下用异丙醇沉淀两次。收获4.7g。
NMR(d6-DMSO):2.70ppm(t,-CH 2 -S-),3.01ppm(t,-CH 2 -NH2),3.11ppm(t,-CH2-NH(C=O)-O-),3.51ppm(s,PEG骨架),4.04ppm(m,-CH2-O(C=O)-),4.57ppm(-OH),7.11ppm(t,-(C=O)-NH-)。
D.具有三个带二硫键的臂的4臂-PEG(20KDa)-单-丁酸
HO-PEG(5KDa)-胱胺(3.8g,0.00076摩尔)在甲苯(50ml)中的溶液在减压下通过蒸馏出甲苯而共沸干燥。经干燥的产物溶解于无水乙腈(50ml)中,并加入三乙胺(0.30ml)。然后加入包含1.2g固体化合物(0.00072琥珀酰亚胺碳酸酯当量)的季戊四醇乙氧基化-单-PEG(5KDa)-丁酸甲酯三琥珀酰亚胺碳酸酯的溶液,并在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。在减压下蒸馏出溶剂。使产物溶解于100ml去离子水,并通过加入5%NaOH水溶液将溶液的pH调节至12.1。在pH12.0+/-0.1下搅拌溶液2小时。然后加入NaCl(10g),并用5%H3PO4调节pH至3.0。用二氯甲烷(40、20和15ml)萃取产物。用无水MgSO4干燥萃取液,并在减压下蒸馏出溶剂,得到4.6g白色固体产物。
HPLC分析显示,产物纯度为66.8%,并被高分子量杂质(8.2wt%)和低分子量杂质(25.0wt%)污染。
使用DEAE Sepharose FF介质通过离子交换色谱法来纯化产物,得到2.1g100%纯度的4臂-PEG(20KDa)-单-丁酸。凝胶渗透色谱法显示产物的分子量为18,626Da。
实施例2:基于三赖氨酸的4臂-PEG
A.基干三赖氨酸的4臂-苄氧基-PEG(20KDa)-酸
将三赖氨酸(1.0g,0.00151摩尔)溶解于100ml0.1M硼酸盐缓冲液,并用0.1M NaOH将pH调节至8.5。将BnO-PEG(5KDa)-BTC(Nektar Therapeutics,40.0g,0.00800摩尔)在30分钟内加至所得的溶液中,并通过加入0.1M NaOH使pH保持在8.5。将所得的溶液搅拌3小时后,加入NaC l(10g),并用10%磷酸调节pH至3.0。用二氯甲烷萃取产物,MgSO4干燥萃取液。然后在减压下蒸馏出溶剂。在真空下干燥湿产物,收获39.5g为白色固体的产物。HPLC分析显示产物:四-N-PEG化三赖氨酸(MW约20KDa)纯度为86.4%,并被高分子量副产物(3.1wt%)和低分子量(10.5wt%)副产物污染。
使用DEAE Sepharose FF介质通过离子交换色谱法纯化产物,得到22.8g100%纯度的基于三赖氨酸的4臂-苄氧基-PEG(20KDa)酸。MALDI分析显示产物的分子量(Mn)为20,661Da。
NMR(d6-DMSO):1.35ppm(bm,-CH-(CH 2 )3-CH2-NH-,赖氨酸,18H),2.92ppm(q,-CH2-NH-,赖氨酸,6H),3.51ppm(s,聚合物骨架),3.95ppm(m,-CH-COOH,赖氨酸,1H),4.02ppm(m,-OCH2-CH 2 -O-(C=O)NH-,8H),4.49ppm(s,-CH2-,苄基,8H),7.32ppm(m,苄基的芳族质子,20H)。
B.基干三赖氨酸的4臂-苄氧基-PEG(20KDa)-酸乙酯
将N-羟基琥珀酰亚胺(0.144g,0.00125摩尔)和N,N′-二环己基碳二亚胺(0.270g,0.00131摩尔)加至基于三赖氨酸的4臂-苄氧基-PEG(20KDa)-酸(22.8g,0.00114摩尔)在无水二氯甲烷(228ml)中的溶液,并在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。然后加入无水乙醇(30ml)、1-羟基苯并***(0.500g)和4-二甲氨基吡啶(2.5g),并在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。在减压下蒸馏出溶剂。使产物溶解于35ml二氯甲烷,并用600ml异丙醇沉淀,干燥后得到20.6g白色固体。
NMR(d6-DMSO):1.29ppm(t,CH3-,乙基,3H),1.35ppm(bm,-CH-(CH 2 )3-CH2-NH-,赖氨酸,18H),2.92ppm(q,-CH2-NH-,赖氨酸,6H),3.51ppm(s,聚合物骨架),3.98ppm(m,-CH-COOEt,赖氨酸,1H),4.02ppm(m,-OCH2-CH 2 -O-(C=O)NH-,8H),4.49ppm(s,-CH2-,苄基,8H),7.32ppm(m,苄基的芳族质子,20H)。
C.基于三赖氨酸的4臂-羟基-PEG(20KDa)-酸乙酯
将在炭上的氢氧化钯(1.5g,20%Pd,-50%水)加至基于三赖氨酸的4臂-苄氧基-PEG(20KDa)-酸乙酯(20.0g)在乙醇(200ml)中的溶液,并在45psi氢气下将混合物氢化过夜。过滤混合物,并在减压下蒸馏出溶剂,得到19.5g白色固体产物。
NMR(d6-DMSO):1.29ppm(t,CH3-,乙基,3H),1.35ppm(bm,-CH-(CH 2 )3-CH2-NH-,赖氨酸,18H),2.92ppm(q,-CH2-NH-,赖氨酸,6H),3.51ppm(s,聚合物骨架),3.98ppm(m,-CH-COOEt,赖氨酸,1H),4.02ppm(m,-OCH2-CH 2 -O-(C=O)NH-,8H),4.57ppm(t,-OH,4H)。
D.基于三赖氨酸的4臂-琥珀酰亚胺碳酸酯-PEG(20KDa)-酸乙酯
将基于三赖氨酸的4臂-羟基-PEG(20KDa)-酸乙酯(19.5g,0.0039OH当量)在无水乙腈(200ml)中的溶液在减压下通过蒸馏出乙腈而共沸干燥。经干燥的产物溶解于无水乙腈(200ml)中,并加入无水吡啶(0.56ml)和二琥珀酰亚胺碳酸酯(1.44g,0.056摩尔),在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。然后过滤混合物,在减压下蒸馏溶剂。将粗产物溶解于二氯甲烷(20ml)中,然后在室温下加入异丙醇(600ml)。过滤出沉淀的产物,在真空下干燥,得到18.4g白色固体。
NMR(d6-DMSO):NMR(d6-DMSO):1.29ppm(t,CH3-,乙基,3H),1.35ppm(bm,-CH-(CH 2 ),-CH2-NH-,赖氨酸,18H),2.84ppm(s,-CH2CH2-琥珀酰亚胺,16H),2.92ppm(q,-CH2-NH-,赖氨酸,6H),3.51ppm(s,聚合物骨架),3.98ppm(m,-CH-COOEt,赖氨酸,1H),4.02ppm(m,-OCH2-CH 2 -O-(C=O)NH-,8H),4.46ppm(m,-OCH2-CH 2 -O-(C=O)NHS,8H)。
实施例3:具有一个二硫键的4臂PEG(20K)-单-丁酸
A.PEG(5KDa)-α-琥珀酰亚胺碳酸酯-ω-丁酸甲酯
将PEG(5KDa)-α-羟基-ω-丁酸甲酯(58.8g,0.0.0118摩尔)在甲苯(500ml)的溶液在减压下通过蒸馏出甲苯而共沸干燥。经干燥的产物溶解于无水乙腈(300ml)中,并加入无水吡啶(1.52ml)和二琥珀酰亚胺碳酸酯(3.92g,0.0153摩尔),且在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。在减压下蒸馏出溶剂。将粗产物溶解于二氯甲烷(100ml)中,然后在室温下加入异丙醇(1500ml)。过滤出沉淀的产物,在真空下干燥,得到57.0g白色固体。
NMR(CDCl3):1.82ppm(q,CH 2 -CH2-COO-,2H),2.34ppm(t,-CH2-COO-,2H),2.77ppm(s,-CH2CH2-,琥珀酰亚胺基,4H),3.58ppm(s,PEG骨架),4.40ppm(m,-CH2-(C=O)-,2H)。纯度-100%。
B.PEG(5KDa)-α-(ε-Boc-赖氨酸)-ω-丁酸甲酯
在搅拌下将三乙胺(0.35ml)加至ε-Boc-赖氨酸(0.296g,0.0012摩尔)在无水乙腈(50ml)的分散液中,然后在10分钟后加入PEG(5KDa)-α-琥珀酰亚胺碳酸酯-ω-丁酸甲酯(5.0g,0.0010摩尔),在氩气氛下于室温将反应混合物搅拌过夜。过滤混合物,并在减压下蒸馏出溶剂。在真空下干燥湿产物,得到4.8g白色固体。
NMR(d6-DMSO):1.35-1.50ppm(bm,-CH-(CH 2 )3-CH2-NH-,赖氨酸,6H),1.37ppm(s,-C(CH3)3,9H),1.75ppm(q,CH 2 -CH2-COO-,2H),2.34ppm(t,-CH2-COO-,2H),2.87ppm(q,-CH2-NH,赖氨酸,2H),3.51ppm(s,PEG骨架),3.58ppm(s,CH3O-,3H),4.04ppm(m,-CH 2 -(C=O)NH-,2H),6.75ppm(t,-CH2 NH-,1H),7.27ppm(d,-CHNH-,1H)。HPLC分析显示产物含有92.1%想要的结构。
C.PEG(5KDa)-α-(ε-Boc-赖氨酸-胱胺)-ω-丁酸甲酯
将N-羟基琥珀酰亚胺(0.113g,0.00098摩尔)、1-羟基苯并***(0.025g,0.00018摩尔)和N,N′-二环己基碳二亚胺(0.213g,0.00103摩尔)加至PEG(5KDa)-α-(ε-Boc-赖氨酸)-ω-丁酸甲酯(4.69g,0.00094摩尔)在无水二氯甲烷(50ml)的溶液中,并在氩气氛下于室温将反应混合物搅拌过夜。过滤混合物,并在减压下蒸馏出溶剂。将残渣溶解于无水乙腈(50ml)中,并在搅拌下将溶液缓慢加至胱胺二盐酸盐(4.6g,0.02摩尔)和三乙胺(5.6ml,0.04摩尔)在无水乙腈(100ml)中的悬浮液。在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。然后过滤溶液,并在减压下蒸馏出溶剂。将含有粗产物的残渣溶解于二氯甲烷,用异丙醇沉淀。干燥后收获3.79g。
NMR(d6-DMSO):1.35-1.50ppm(bm,-CH-(CH 2 )3-CH2-NH-,赖氨酸,6H),1.37ppm(s,-C(CH3)3,9H),1.75ppm(q,CH 2 -CH2-COO-,2H),2.34ppm(t,-CH2-COO-,2H),2.78ppm(t,S-CH 2 CH2NH2.2H),2.87ppm(bm,-CH2-NH,赖氨酸,2H和-CH 2 S-CH2CH2NH2,2H),(t,S-CH2 CH 2 NH2,2H),3.51ppm(s,PEG骨架),3.58ppm(s,CH3O-,3H),3.85ppm(m,-CH-,赖氨酸,1H),4.04ppm(m,-CH 2 -(C=O)NH-,2H),6.75ppm(t,-CH2 NH(C=O)-,赖氨酸,1H),7.27ppm(d,-CHNH(C=O)-,赖氨酸,1H),8.08ppm(t,-CH2NH(C=O)-,胱胺,1H)。
D.PEG(5KDa)-α-(赖氨酸-胱胺-赖氨酸)-ω-丁酸甲酯
将三乙胺(0.21ml)和N,N-二-Boc-赖氨酸羟基琥珀酰亚胺(0.437g,0.00098摩尔)加至PEG(5KDa)-α-(ε-Boc-赖氨酸-胱胺)-ω-丁酸甲酯(3.79g,0.00076摩尔)在无水二氯甲烷(50ml)的溶液中,并在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。在减压下蒸馏出溶剂。将残渣溶解于二氯甲烷,并用异丙醇沉淀产物,在真空下干燥。将产物(PEG(5KDa)-α-(ε-Boc-赖氨酸-胱胺-二-Boc-赖氨酸)-ω-丁酸甲酯)溶解于二氯甲烷和三氟乙酸(40ml)(1:1)的混合物中,并在室温下搅拌1.5小时。在减压下蒸馏溶剂,且通过用异丙醇沉淀纯化产物,得到3.75g白色固体。
NMR(d6-DMSO):1.20-1.50ppm(bm,-CH-(CH 2 )3-CH2-NH-,赖氨酸,12H),1.75ppm(q,CH 2 -CH2-COO-,2H),2.34ppm(t,-CH2-COO-,2H),2.77ppm(bm,S-CH 2 CH 2 NH-赖氨酸,8H),3.51ppm(s,PEG骨架),3.58ppm(s,CH3O-,3H),3.85ppm(m,-CH-,赖氨酸,1H),4.04ppm(m,-CH 2 -(C=O)NH-,2H),7.27ppm(d,-CHNH(C=O)-,赖氨酸,1H),8.08ppm(t,-CH2NH(C=O)-,胱胺,2H)。没有检测到Boc基。
E.具有一个二硫键的4臂PEG(20K)-单-丁酸
将三乙胺(0.37ml)和PEG(5KDa)-α-羟基-ω-琥珀酰亚胺碳酸酯(Nektar Therapeutics,6.6g,0.00132摩尔)加至PEG(5KDa)-α-(ε-Boc-赖氨酸-胱胺)-ω-丁酸甲酯(2.0g,0.00040摩尔)在无水二氯甲烷(80ml)中的溶液,并在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。在减压下蒸馏出溶剂。将残渣溶解于去离子水(200ml)中,并用0.1MNaOH调节溶液的pH至12。搅拌溶液2小时,并通过周期性加入0.1MNaOH使pH保持在12.0-12.2。然后加入NaCl(20g),并用5%H3PO4调节pH至3.0。用二氯甲烷萃取产物。用无水MgSO4干燥萃取液,并在减压下蒸馏出溶剂。在真空下干燥湿产物,得到8.2g白色固体。
使用DEAE Sepharose FF介质通过离子交换色谱法来纯化产物,得到5.1g100%纯度的4臂-PEG(20KDa)-单-丁酸。凝胶渗透色谱法显示产物的分子量为17,493Da。
NMR(d6-DMSO):1.20-1.50ppm(bm,-CH-(CH 2 )3-CH2-NH-,赖氨酸,12H),1.72ppm(q,CH 2 -CH2-COO-,2H)2.44ppm(t,-CH2-COO-,2H),2.77ppm(bm,S-CH 2 CH 2 NH-赖氨酸,8H),3.51ppm(s,PEG骨架),4.04ppm(m,-CH 2 -(C=O)NH-,8H),4.56ppm(t,-OH,3H),7.16ppm(t,-CH2 NH(C=O)-,赖氨酸,2H),7.27ppm(d,-CHNH(C=O)-,赖氨酸,2H),8.03ppm(t,-CH2NH(C=O)-,胱胺,2H)。
实施例4.具有一个二硫键的4臂PEG(20K)
A.HO-PEG2(10K)-丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯
本文所用的BnO-PEG(5K)表示具有5,000道尔顿的分子量的苄氧基-PEG。
苄氧基-PEG2(10KDa)-丁酸甲酯
将化合物9-02(该活性前体的制备在我们的专利申请US2005/0009988中描述;0.675g,0.00284当量)加至BnO-PEG(5K)-胺(15.0g,0.00300摩尔)(Nektar Therapeutics,Huntsville,AL)、乙腈(75ml)和三乙胺(1.0ml)的混合物。在氩气氛下于室温搅拌混合物12小时。然后,在减压下蒸馏出溶剂。
用示意图,该反应如下述表示:
苄氧基-PEG2(10KDa)-丁酸
将在此获得的化合物(称为BnO-PEG2(10K)-丁酸甲酯)溶解于150ml蒸馏水中,并用5%NaOH溶液调节溶液的pH至12.2。在范围为12.0-12.2的pH下搅拌溶液1.5小时。然后,加入NaCl(10g),并用5%H3PO4溶液调节pH至2.5。用CH2Cl2处理来萃取产物。干燥萃取液(MgSO4),并在减压下蒸馏出溶剂,得到14.5g固体产物。离子交换色谱法:BnO-PEG2(10K)-丁酸89.7%,BnO-PEG(5K)胺-6%。通过在美国专利第5,932,462号中描述的离子交换色谱法纯化产物,得到100%纯度的产物。
NMR(d6-DMSO):1.72ppm(q,CH 2 -CH2-COO-,2H),2.24ppm(t,-CH2-COO-,2H),3.24ppm(q,-CH2NH(C=O)-,4H),3.51ppm(s,PEG骨架),3.99ppm(m,-CH 2 -(C=O)NH-,4H),4.49ppm(s,-CH2-,苄基,4H),7.19ppm(t,-CH2 NH(C=O)-,2H),7.32ppm(m,苄基的芳族质子,10H)。
BnO-PEG2(10KDa)-丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯
将BnO-PEG2(10KDa)-丁酸(7.7g,0.000770摩尔)(如上所述制备)溶解于无水二氯甲烷(100ml)中,并加入N-羟基琥珀酰亚胺(0.096g,0.000834摩尔)和N,N′-二环己基碳二亚胺(0.180g,0.000872摩尔)。在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。然后,在减压下蒸馏出部分溶剂,并在室温下用异丙醇沉淀产物,在真空下干燥,得到6.6g白色粉末。
NMR(d6-DMSO):1.81ppm(q,CH 2 -CH2-COO-,2H),2.70ppm(t,-CH2-COO-,2H),2.81ppm(s,-CH2CH2-,琥珀酰亚胺,4H),3.24ppm(q,-CH2NH(C=O)-,4H),3.51ppm(s,PEG骨架),3.99ppm(m,-CH 2 -(C=O)NH-,4H),4.49ppm(s,-CH2-,苄基,4H),7.22ppm(t,-CH2 NH(C=O)-,2H),7.32ppm(m,苄基的芳族质子,10H)。
HO-PEG2(10KDa)-丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯
将BnO-PEG2(10KDa)-丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(6.6g,0.000660摩尔)溶解于无水甲醇(130ml)中,并加入在活性炭上的Pd(OH)2(0.5g,20%Pd;56%癸烷)。在45psi氢气下于室温将混合物氢化过夜。然后,在减压下蒸馏出溶剂,并在真空下干燥产物,得到6.0g白色固体。
NMR(d6-DMSO):1.81ppm(q,CH 2 -CH2-(COO-,2H),2.70ppm(t,-CH2-COO-,2H),2.81ppm(s,-CH2CH2-,琥珀酰亚胺,4H),3.24ppm(q,-CH2NH(C=O)-,4H),3.51ppm(s,PEG骨架),3.99ppm(m,-CH 2 -(C=O)NH-,4H),4.57ppm(t,-OH,2H),7.22ppm(t,-CH2 NH(C=O)-,2H)。
B.不具有酸基团且具有一个二硫键的4臂PEG(20K)
将HO-PEG2(10KDa)-丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(5.6g,0.00056摩尔)在无水乙腈(60ml)中的溶液加至胱胺二盐酸盐(0.056g,0.00025摩尔)、三乙胺(0.2ml)和无水乙腈(30ml)的混合物中,并在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。过滤混合物,并在减压下蒸馏出溶剂。在真空下干燥湿产物,得到5.2g白色固体。使产物溶解于去离子水中,并使过量的HO-PEG2(10KDa)-丁酸N-羟基琥珀酰亚胺酯水解成HO-PEG2(10KDa)-丁酸。然后使用DEAE Sepharose FF介质通过离子交换色谱法去除HO-PEG2(10KDa)-丁酸,得到4.7g纯的具有一个二硫键的4臂-PEG(20KDa)。
NMR(d6-DMSO):1.72ppm(q,CH 2 -CH2-(C=O)NH-,4H),2.44ppm(t,-CH2-(CO)NH-,4H),2.77ppm(bm,-S-CH 2 CH 2 NH-,8H),3.24ppm(q,-CH2NH(C=O)-,8H),3.51ppm(s,PEG骨架),3.99ppm(m,-CH 2 -(C=O)NH-,8H),4.56ppm(t,-OH,4H),7.22ppm(t,-CH2NH(C=O)-,4H),8.03ppm(t,-CH2NH(C=O)-,胱胺,2H)。
实施例5.由基干赖氨酸的PEG2和1,4-二氨基丁烷制备4臂-PEG
A.基于赖氨酸的苄氧基-PEG2(10KDa)-酸
将赖氨酸单盐酸盐(0.80g,0.00438摩尔)溶解于200ml0.1M硼酸盐缓冲液中,并用0.1M NaOH调节pH至8.5。在30分钟内将BnO-PEG(5KDa)-BTC(Nektar Therapeutics,50.0g,0.01000摩尔)加至所得的溶液,并通过加入0.1M NaOH使pH保持在8.5。搅拌所得的溶液3小时后,加入NaCl(20g),并用10%磷酸调节pH至3.0。用二氯甲烷萃取产物,并用MgSO4干燥萃取液。然后在减压下蒸馏出溶剂。在真空下干燥湿产物,收获47.5g为白色固体的产物。HPLC分析显示产物:二-N-PEG化赖氨酸(MW约10KDa)纯度为83.3%,且被高分子量副产物(2.1wt%)和低分子量副产物(14.6wt%)污染。使用DEAE Sepharose FF介质通过离子交换色谱法纯化产物,得到34.8g100%纯度的基于赖氨酸的苄氧基-PEG2(10KDa)-酸。
NMR(d6-DMSO):1.35ppm(bm,-CH-(CH 2 )3-CH2-NH-,赖氨酸,6H),2.92ppm(q,-CH 2 -NH-,赖氨酸,2H),3.51ppm(s,聚合物骨架),3.95ppm(m,-CH-COOH,赖氨酸,1H),4.02ppm(m,-OCH2-CH 2 -O-(C=O)NH-,4H)4.49ppm(s,-CH2-,苄基,4H),6.75ppm(t,-CH2 NH(C=O)-,赖氨酸,1H),7.32ppm(m,苄基的芳族质子,10H)。
B.基于赖氨酸的苄氧基-PEG2(10KDa)-酸N-羟基琥珀酰亚胺酯
将基于赖氨酸的苄氧基-PEG2(10KDa)-酸(30.0g,0.00300摩尔)(如上所述制备)溶解于无水二氯甲烷(500ml)中,并加入N-羟基琥珀酰亚胺(0.363g,0.00315摩尔)和N,N′-二环己基碳二亚胺(0.681g,0.00330摩尔)。在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。然后,在减压下蒸馏出部分溶剂,并在室温下用异丙醇沉淀产物,在真空下干燥,得到27.1g白色粉末。
NMR(d6-DMSO):1.35ppm(bm,-CH-(CH 2 )3-CH2-NH-,赖氨酸,6H),2.81ppm(s,-CH2CH2-,琥珀酰亚胺,4H),2.92ppm(q,-CH 2 -NH-,赖氨酸,2H),3.51ppm(s,聚合物骨架),4.02ppm(m,-OCH2-CH 2 -O-(C=O)NH-,4H),4.36ppm(m,-CH-COO-,赖氨酸,1H),4.49ppm(s,-CH2-,苄基,4H),6.75ppm(t,-CH2 NH(C=O)-,赖氨酸,1H),7.32ppm(m,苄基的芳族质子,10H)。
C.基于赖氨酸的HO-PEG2(10KDa)-酸N-羟基琥珀酰亚胺酯
将基于赖氨酸的苄氧基-PEG2(10KDa)-酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(27.0g,0.00270摩尔)溶解于无水甲醇(500ml)中,并加入在活性炭上的Pd(OH)2(2.7g,20%Pd;56%癸烷)。在45psi氢气下于室温将混合物氢化过夜。然后在减压下蒸馏出溶剂,并在真空下干燥产物,得到24.6g白色固体。
NMR(d6-DMSO):1.35ppm(bm,-CH-(CH 2 )3-CH2-NH-,赖氨酸,6H),2.81ppm(s,-CH2CH2-,琥珀酰亚胺,4H),2.92ppm(q,-CH 2 -NH-,赖氨酸,2H),3.51ppm(s,聚合物骨架),3.95ppm(m,-CH-COOH,赖氨酸,1H),4.02ppm(m,-OCH2-CH 2 -O-(C=O)NH-,4H),4.36ppm(m,-CH-COO-,赖氨酸,1H),4.57ppm(t,-OH,2H),6.75ppm(t,-CH2 NH(C=O)-,赖氨酸,1H),7.21ppm(d,-CHNH(C=O)-,赖氨酸,1H)。
D.由基于赖氨酸的PEG2和1,4-二氨基丁烷制备4臂-PEG
将基于赖氨酸的HO-PEG2(10KDa)-酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(20.0g,0.00200摩尔)在无水乙腈(200ml)中的溶液加至1,4-二氨基丁烷(0.083g,0.00188当量)和三乙胺(0.3ml)在无水乙腈(50ml)中的溶液,并在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。在减压下蒸馏出溶剂。在真空下干燥湿产物,得到18.8g白色固体。使产物溶解于去离子水中,并使过量的基于赖氨酸的HO-PEG2(10KDa)-酸N-羟基琥珀酰亚胺酯水解成基于赖氨酸的HO-PEG2(10KDa)-酸。然后使用DEAESepharose FF介质通过离子交换色谱法去除HO-PEG2(10KDa)-酸,得到15.7g纯的4臂-PEG(20KDa)。
NMR(d6-DMSO):1.35-1.50ppm(bm,-CH-(CH 2 )3-CH2-NH-,赖氨酸,12H,和-NH-CH2-(CH 2 )2-CH2-NH-,4H),2.92ppm(q,-CH 2 -NH-,赖氨酸,4H),3.51ppm(s,聚合物骨架),3.95ppm(m,-CH-(C=O)NH-,赖氨酸,2H),4.02ppm(m,-OCH2-CH 2 -O-(C=O)NH-,8H),4.57ppm(t,-OH,4H),6.75ppm(t,-CH2 NH(C=O)-,赖氨酸,2H),7.21ppm(d,-CHNH(C=O)-,赖氨酸,2H),7.60ppm(t,-CH2 NH(C=O)-,1,4-二氨基丁烷,2H)。
实施例6.基于Lys-Gly-Lys的4臂-PEG(20KDa)
A.基于Lys-Gly-Lys的3臂-苄氧基-PEG(15KDa)-酸
将Lys-Gly-Lys二盐酸盐(1.0g,0.00227摩尔)溶解于100ml0.1M硼酸盐缓冲液中,并用0.1M NaOH调节pH至8.5。在30分钟内将BnO-PEG(5KDa)-BTC(Nektar Therapeutics,38.0g,0.00760摩尔)加至所得的溶液中,并通过加入0.1M NaOH使pH保持在8.5。搅拌所得的溶液3小时后,加入NaCl(10g),并用10%磷酸调节pH至3.0。用二氯甲烷萃取产物,并用MgSO4干燥萃取液。然后在减压下蒸馏出溶剂。在真空下干燥湿产物,收获35.5g为白色固体的产物。HPLC分析显示产物:3臂-苄氧基-PEG(15KDa)-酸(MW约15KDa)纯度为91.1%,且被高分子量副产物(2.4wt%)和低分子量副产物(6.5wt%)污染。
使用DEAE Sepharose FF介质通过离子交换色谱法来纯化产物,得到27.1g100%纯度的基于Lys-Gly-Lys的3臂-苄氧基-PEG(15KDa)-酸。
NMR(d6-DMSO):1.35ppm(bm,-CH-(CH 2 )3-CH2-NH-,赖氨酸,12H),2.92ppm(q,-CH2-NH-,赖氨酸,4H),3.51ppm(s,聚合物骨架),3.95ppm(m,-CH-COOH,赖氨酸,1H),4.02ppm(m,-OCH2-CH 2 -O-(C=O)NH-,6H),4.49ppm(s,-CH2-,苄基,6H),7.32ppm(m,苄基的芳族质子,15H)。
B.基干Lys-Gly-Lys的4臂-苄氧基-PEG(20KDa)-酸NHS酯
将N-羟基琥珀酰亚胺(0.202g,0.00175摩尔)和N,N′-二环己基碳二亚胺(0.379g,0.00184摩尔)加至基于Lys-Gly-Lys的3臂-苄氧基-PEG(15KDa)-酸(25.0g,0.00167摩尔)在无水二氯甲烷(250ml)中的溶液,并在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。在减压下蒸馏出溶剂。将产物溶解于40ml二氯甲烷中,并用600ml异丙醇沉淀,干燥后得到22.6g白色固体。
NMR(d6-DMSO):1.35ppm(bm,-CH-(CH 2 )3-CH2-NH-,赖氨酸,12H),2.81ppm(s,-CH2CH2-,琥珀酰亚胺,4H),2.92ppm(q,-CH 2 -NH-,赖氨酸,4H),3.51ppm(s,聚合物骨架),4.02ppm(m,-OCH2-CH 2 -O-(C=O)NH-,6H),4.36ppm(m,-CH-COO-,赖氨酸,1H),4.49ppm(s,-CH2-,苄基,6H),7.32ppm(m,苄基的芳族质子,15H)。
C.基于Lys-Gly-Lys的4臂-苄氧基-PEG(20KDa)
将三乙胺(0.37ml)加至基于Lys-Gly-Lys的4臂-苄氧基-PEG(20KDa)-酸NHS酯(20.0g,0.00133摩尔)在无水二氯甲烷(200ml)中的溶液,然后加入BnO-PEG(5K)-胺(Nektar Therapeutics,7.5g,0.00150摩尔),并在氩气氛下于室温搅拌混合物过夜。在减压下蒸馏出溶剂,得到27.5g白色固体产物。使产物溶解于去离子水,并使用DEAE Sepharose介质通过离子交换色谱法来去除过量的BnO-PEG(5K)-胺,得到21.7g纯的基于Lys-Gly-Lys的4臂-苄氧基-PEG(20KDa)。
NMR(d6-DMSO):1.35ppm(bm,-CH-(CH 2 )3-CH2-NH-,赖氨酸,12H),2.92ppm(bm,-CH 2 -NH-,赖氨酸和CH 2 -NH-,PEG,6H),3.51ppm(s,聚合物骨架),3.95ppm(m,-CH-(C=O)NH-,赖氨酸,1H),4.02ppm(m,-OCH2-CH 2 -O-(C=O)NH-,6H),4.49ppm(s,-CH2-,苄基,8H),7.32ppm(m,苄基的芳族质子,20H)。
D.基于Lys-Gly-Lys的4臂-羟基-PEG(20KDa)
将基于Lys-Gly-Lys的4臂-苄氧基-PEG(20KDa)(20.0g,0.00100摩尔)溶解于无水甲醇(200ml)中,并加入在活性炭上的Pd(OH)2(1.0g,20%Pd;56%癸烷)。在45psi氢气下于室温将混合物氢化过夜。然后在减压下蒸馏出溶剂,并在真空下干燥产物,得到18.2g白色固体。
NMR(d6-DMSO):1.35ppm(bm,-CH-(CH 2 )3-CH2-NH-,赖氨酸,12H),2.92ppm(bm,-CH 2 -NH-,赖氨酸和CH 2 -NH-,PEG,6H),3.51ppm(s,聚合物骨架),3.95ppm(m,-CH-(C=O)NH-,赖氨酸,1H),4.02ppm(m,-OCH2-CH 2 -O-(C=O)NH-,6H),4.57ppm(t,-OH,4H)。
Claims (6)
1.一种聚合物试剂,其具有下式结构:
Z-[(X1)a-POLY1-(X2)b-L1-(X3)c]m-(X4)d-POLY2-Z 式(Ia)
其中:
每个相同或不同的POLY1和POLY2是聚(乙二醇);
每个相同或不同的X1、X2、X3和X4是间隔基部分;
每个L1是在体内可断裂的键并且选自由酰胺键、聚氨酯键、二硫键、二肽键、三肽键和四肽键组成的组;
每个相同或不同的Z是封端基团或官能团,且任选包括间隔基部分,条件是至少一个Z是官能团;
每个相同或不同的a、b、c和d是零或1;
m是在1-10范围内的整数,且表示串联共价连接的聚合物链段POLY1的数目;
其中所述聚合物试剂不是水凝胶的形式,且至少一个L1是缺失碳酸酯基团的键。
2.根据权利要求1所述的聚合物试剂,其中每个POLY1和POLY2具有少于或等于约20,000Da的数均分子量。
3.根据权利要求1所述的聚合物试剂,其中每个POLY1和POLY2具有少于或等于约10,000Da的数均分子量。
4.根据权利要求1所述的聚合物试剂,其中每个POLY1和POLY2具有少于或等于约8,000Da的数均分子量。
5.根据权利要求1所述的聚合物试剂,其中m在1-5的范围内。
6.根据权利要求1所述的聚合物试剂,其中每个X1、X2、X3和X4存在时,选自由下述基团组成的组:-C(O)-、-C(O)-NH-、-NH-C(O)-NH-、-O-C(O)-NH-、-C(S)-、-CH2-、-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-、-O-CH2-、-CH2-O-、-O-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-、-CH2-CH2-O-、-O-CH2-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-CH2-CH2-O-、-O-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-O-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-O-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-O-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-O-、-C(O)-NH-CH2-、-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-NH-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-NH-、-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-、-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-、-C(O)-O-CH2-、-CH2-C(O)-O-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-O-CH2-、-C(O)-O-CH2-CH2-、-NH-C(O)-CH2-、-CH2-NH-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-、-NH-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-、-C(O)-NH-CH2-、-C(O)-NH-CH2-CH2-、-O-C(O)-NH-CH2-、-O-C(O)-NH-CH2-CH2-、-NH-CH2-、-NH-CH2-CH2-、-CH2-NH-CH2-、-CH2-CH2-NH-CH2-、-C(O)-CH2-、-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-CH2-CH2-、-CH2-CH2-C(O)-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-、-CH2-CH2-CH2-C(O)-NH-CH2-CH2-NH-C(O)-CH2-CH2-、-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-、-NH-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-和-O-C(O)-NH-(CH2)1-6-NH-C(O)-、-O-C(O)-NH-[CH2]h-(OCH2CH2)j-、-NH-C(O)-O-[CH2]h-(OCH2CH2)j-、二价环烷基、-O-、-S-、-N(R6)-及其组合,其中R6是H或选自由烷基、取代的烷基、烯基、取代的烯基、炔基、取代的炔基、芳基和取代的芳基组成的组的有机基,(h)是零至6,且(j)是零至20。
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