CN101541857A - 多官能聚环氧烷、水凝胶和组织粘合剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了在末端处具有两个或三个官能团的末端支化的反应物。所述末端支化的反应物可用于制备交联水凝胶组织粘合剂，所述粘合剂在含水环境中具有良好的机械性能平衡。还公开了包含所述末端支化的反应物的试剂盒，以及用于向活生物体组织上的解剖点施用涂层的方法。
Description
相关申请的交叉引用
依据美国法典第35编第119条，专利申请要求享有2006年11月27日提交的美国临时申请系列号60/861167和60/861181的优先权。
发明领域
本发明涉及医用粘合剂领域。更具体地讲，本发明涉及可用于制备水凝胶组织粘合剂的末端支化的反应物，所述组织粘合剂具有改善的机械性能。本发明还涉及试剂盒以及使用聚合物组织粘合剂向活生物体组织上的解剖点施用涂层的方法，所述聚合物组织粘合剂可通过使用至少一种末端支化的反应物来形成。
发明背景
组织粘合剂具有许多潜在的医学应用，包括闭合伤口、在内外科手术中辅助或替代缝合线或缝钉、将合成的覆盖物或镶嵌物粘连到角膜上、药物递送装置、以及作为防止术后粘连的防粘阻隔物。常规的组织粘合剂一般不适用于广泛的粘合剂应用范围。例如，基于氰基丙烯酸酯的粘合剂已被用于局部伤口闭合，但是有毒降解产物的释放则限制它们用于内服应用中。基于纤维素的粘合剂固化速度缓慢，具有较差的机械强度，并且具有病毒感染的风险。此外，基于纤维素的粘合剂不与下层组织共价连接。
已研发了若干类型的水凝胶组织粘合剂，它们具有改善的粘合性和胶粘性，并且是无毒的。这些水凝胶一般通过具有亲核基团的组分与具有亲电基团的组分反应形成，所述亲电基团能够与第一组分的亲核基团反应以经由共价键合形成交联网络。然而，这些水凝胶通常过快溶胀或溶解掉，或者缺乏足够的粘合性或机械强度，因此降低了它们作为外科手术粘合剂的功效。
Kodokian等人(共同未决和普通拥有的美国专利申请公布2006/0078536)描述了由氧化多糖与水分散性多臂聚醚胺反应生成的水凝胶组织粘合剂。这些粘合剂提供了改善的粘合性和胶粘性，在体温下易于交联，能够保持初始外形稳定性，不快速降解，以及对细胞无毒和不致使组织发炎。然而，对于其中由于组织膨胀(例如在肠吻合术中)而需要粘合剂具有拉伸延展性的某些应用而言，需要具有更大断裂伸长率的水凝胶组织粘合剂。Kodokian等人描述的粘合剂的断裂伸长率可通过降低水凝胶的交联密度来改善，其中通过调节反应物浓度，使得一种反应物过量，或通过使用官能团相同但分子量更高的反应物，来降低水凝胶的交联密度。然而，由于交联阻止了水凝胶溶胀，并且赋予水凝胶网络以强度，因此更低的交联密度通常导致平衡水分含量更大，这致使在含水环境中极端溶胀，并且快速丧失机械性能。
Engbers(美国专利6,150,472)描述了包含多官能位点的嵌段共聚物以及它们在制备水凝胶方面的用途。这些包含多官能位点的嵌段共聚物可通过将具有许多反应性基团的低聚物或聚合物诸如聚(乙烯亚胺)连接到直链聚合物末端来制得。使用这些包含多官能位点的嵌段共聚物可使水凝胶相对于与之相比较的2-官能位点直链聚合物而言具有改善的性能。然而，大量众多反应性基团不能提供最佳的交联控制。此外，具有相对较短直链中心组分的嵌段共聚物的水凝胶性能受控于末端的多官能位点聚合物，而直链部分对拉伸强度几乎不具有影响。而且，大量未反应官能团的存在，诸如聚(乙烯亚胺)封端的聚合物中的胺基，促使水凝胶在含水环境中的pH敏感性、水溶胀性和损耗模量达到不可取的高度。
Grinstaff等人(美国专利申请公布2004/0086479)描述了树枝状聚合物以及由其制得的交联凝胶。树枝状聚合物在它们的分枝末端上具有能够与其它聚合物交联的反应性基团。树枝状聚合物具有与上文Engbers描述的包含多官能位点的嵌段共聚物的那些特性相类似的特性，这是由于它们在链端也具有大量众多的反应性基团。
因此，待解决的问题是提供可用于外科手术过程以及其它医学应用中的组织粘合剂材料，所述材料在机械性能上具有适当的平衡，具体地讲是在断裂伸长率、拉伸强度和水溶胀性上具有适当的平衡。
申请人已通过发现包含直链或支链聚合物的末端支化的反应物而解决了上述问题，所述聚合物在每个聚合物链端或聚合物臂端具有两个或三个官能团。末端支化的反应物可用于制备交联水凝胶粘合剂，所述粘合剂在含水的环境中具有良好的机械性能平衡。
发明简述
在各种实施方案中，本发明提供了直链且多臂的末端支化的反应物，所述反应物可用作制备水凝胶的交联剂。所述水凝胶可用作医学和兽医学应用中的粘合剂。还提供了包含末端支化反应物的试剂盒以及使用方法。
因此，在一个实施方案中，本发明提供了物质组合物，所述组合物包含至少一种具有下式结构的化合物：
(a)(YR)zX(PS)X(RY)z；或
(b)Q[(PA)X(RY)z]m；
其中：
(i)PS为直链聚合物片段，其以所述片段的两个末端上的亚甲基封端，其中所述片段衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(ii)X选自：CH3-z、N，N(乙酰乙酰胺)-CH3-z、S-R2-N、S-R2-CH3-z、NH-CH3-z、和NH-R2-N，其中R2为具有1至5个碳原子的亚烷基；
(iii)R选自：直接键、具有1至5个碳原子的亚烷基、具有最多共6个主链原子的亚烷基醚基、具有式R4O(CO)NHCH2结构的亚烷基氧基尿烷基(其中R4为直链或支链的具有2至6个碳原子的亚烷基，并且R4为与X相邻的基团)、以及C3至C8亚环烷基；
(iv)Y为选自下列的官能团：-NH2、-SH、-CONHNH2、乙酰乙酸酯基和-COR1，其中R1为OH或-N-羟基琥珀酰亚胺基；
(v)Q为选自下列的核心原子或分子：N、其3个或更多个OH基团上的氢被除去的多羟基化合物、和N-R3-N，其中R3为具有2至12个碳原子的亚烷基或C3至C8亚环烷基；
(vi)PA为直链聚合物臂，其以所述臂的两个末端上的亚甲基封端，其中所述臂衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(vii)z为2或3，其中X＝CH3-z、S-R2-CH3-z、N(乙酰乙酰胺)-CH3-z或NH-CH3-z，并且z为2，其中X＝N、NH-R2-N、或S-R2-N；并且
(vii)m为2至16；
前提条件是，如果Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为N-羟基琥珀酰亚胺基，则X不为NH-CH3-z或NH-R2-N。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种试剂盒，所述试剂盒包含：
a)至少一种具有下式结构的化合物：
(i)(YR)zX(PS)X(RY)z；或
(ii)Q[(PA)X(RY)z]m；
其中：
(A)PS为直链聚合物片段，其以所述片段的两个末端上的亚甲基封端，其中所述片段衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(B)X选自：CH3-z、N，N(乙酰乙酰胺)-CH3-z、S-R2-N、S-R2-CH3-z、NH-CH3-z、和NH-R2-N，其中R2为具有1至5个碳原子的亚烷基；
(C)R选自：直接键、具有1至5个碳原子的亚烷基、具有最多共6个主链原子的亚烷基醚基、具有式R4O(CO)NHCH2结构的亚烷基氧基尿烷基(其中R4为直链或支链的具有2至6个碳原子的亚烷基，并且R4为与X相邻的基团)、以及C3至C8亚环烷基；
(D)Y为选自下列的官能团：-NH2、-SH、-CONHNH2、乙酰乙酸酯基和-COR1，其中R1为OH或-N-羟基琥珀酰亚胺基；
(E)Q为选自下列的核心原子或分子：N、其3个或更多个OH基团上的氢被除去的多羟基化合物、和N-R3-N，其中R3为具有2至12个碳原子的亚烷基或C3至C8亚环烷基；
(F)PA为直链聚合物臂，其以所述臂的两个末端上的亚甲基封端，其中所述臂衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(G)z为2或3，其中X＝CH3-z、S-R2-CH3-z、N(乙酰乙酰胺)-CH3-z或NH-CH3-z，并且z为2，其中X＝N、NH-R2-N、或S-R2-N；
(H)m为2至16；和
b)至少一种水分散性聚合物；
前提条件是：
(1)如果Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为N-羟基琥珀酰亚胺基，则X不为NH-CH3-z或NH-R2-N；
(2)如果所述官能团Y为NH2、SH或CONHNH2，则所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物，其中所述亲电基团能够与Y反应；
(3)如果所述官能团Y为SH，并且所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个硫醇基团的水分散性聚合物，则所述试剂盒还包含能够将所述SH基团氧化成二硫基的氧化剂；
(4)如果所述官能团Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为OH或N-羟基琥珀酰亚胺基，则所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物，所述亲核基团能够与Y反应；
(5)如果所述官能团Y为COR1，其中R1为OH，则所述试剂盒还任选地包含：(c)水溶性碳二亚胺。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种由以下方法制得的组合物，所述方法包括任选在水的存在下，使：
a)至少一种具有下式结构的化合物：
(i)(YR)zX(PS)X(RY)z；或
(ii)Q[(PA)X(RY)z]m；
其中：
(A)PS为直链聚合物片段，其以所述片段的两个末端上的亚甲基封端，其中所述片段衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(B)X选自：CH3-z、N，N(乙酰乙酰胺)-CH3-z、S-R2-N、S-R2-CH3-z、NH-CH3-z、和NH-R2-N，其中R2为具有1至5个碳原子的亚烷基；
(C)R选自：直接键、具有1至5个碳原子的亚烷基、具有最多共6个主链原子的亚烷基醚基、具有式R4O(CO)NHCH2结构的亚烷基氧基尿烷基(其中R4为直链或支链的具有2至6个碳原子的亚烷基，并且R4为与X相邻的基团)、以及C3至C8亚环烷基；
(D)Y为选自下列的官能团：-NH2、-SH、-CONHNH2、乙酰乙酸酯基和-COR1，其中R1为OH或-N-羟基琥珀酰亚胺基；
(E)Q为选自下列的核心原子或分子：N、其3个或更多个OH基团上的氢被除去的多羟基化合物、和N-R3-N，其中R3为具有2至12个碳原子的亚烷基或C3至C8亚环烷基；
(F)PA为直链聚合物臂，其以所述臂的两个末端上的亚甲基封端，其中所述臂衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(G)z为2或3，其中X＝CH3-z、S-R2-CH3-z、N(乙酰乙酰胺)-CH3-z或NH-CH3-z，并且z为2，其中X＝N、NH-R2-N、或S-R2-N；
(H)m为2至16；与
b)至少一种水分散性聚合物反应；
前提条件是：
(1)如果Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为N-羟基琥珀酰亚胺基，则X不为NH-CH3-z或NH-R2-N；
(2)如果所述官能团Y为NH2、SH或CONHNH2，则所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物，所述亲电基团能够与Y反应；
(3)如果所述官能团Y为SH，并且所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个硫醇基团的水分散性聚合物，则所述反应在能够将所述SH基团氧化成二硫基的氧化剂的存在下进行；
(4)如果所述官能团Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为OH或N-羟基琥珀酰亚胺基，则所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物，所述亲核基团能够与Y反应；
(5)如果所述官能团Y为COR1，其中R1为OH，则所述官能团任选通过与水溶性碳二亚胺反应活化而形成活化的官能团，并且所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物，所述亲核基团能够与所述活化官能团反应。
在另一个实施方案中，本发明提供了向活生物体组织上的解剖点施用涂层的方法，所述方法包括：
向所述位点施用：
a)第一水溶液或分散体，所述第一水溶液或分散体包含至少一种具有下式结构的化合物：
(i)(YR)zX(PS)X(RY)z；或
(ii)Q[(PA)X(RY)z]m；
其中：
(A)PS为直链聚合物片段，其以所述片段的两个末端上的亚甲基封端，其中所述片段衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(B)X选自：CH3-z、N，N(乙酰乙酰胺)-CH3-z、S-R2-N、S-R2-CH3-z、NH-CH3-z、和NH-R2-N，其中R2为具有1至5个碳原子的亚烷基；
(C)R选自：直接键、具有1至5个碳原子的亚烷基、具有最多共6个主链原子的亚烷基醚基、具有式R4O(CO)NHCH2结构的亚烷基氧基尿烷基(其中R4为直链或支链的具有2至6个碳原子的亚烷基，并且R4为与X相邻的基团)、以及C3至C8亚环烷基；
(D)Y为选自下列的官能团：-NH2、-SH、-CONHNH2、乙酰乙酸酯基和-COR1，其中R1为OH或-N-羟基琥珀酰亚胺基；
(E)Q为选自下列的核心原子或分子：N、其3个或更多个OH基团上的氢被除去的多羟基化合物、和N-R3-N，其中R3为具有2至12个碳原子的亚烷基或C3至C8亚环烷基；
(F)PA为直链聚合物臂，其以所述臂的两个末端上的亚甲基封端，其中所述臂衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(G)z为2或3，其中X＝CH3-z、S-R2-CH3-z、N(乙酰乙酰胺)-CH3-z或NH-CH3-z，并且z为2，其中X＝N、NH-R2-N、或S-R2-N；
(H)m为2至16；
(I)所述第一水溶液或分散体包含相对于所述溶液或分散体的总重量约5重量％至约70重量％的所述化合物；
随后施用
b)第二水溶液或分散体，所述第二水溶液或分散体包含至少一种水分散性聚合物，所述溶液或分散体包含相对于所述溶液或分散体的总重量约5重量％至约70重量％的所述水分散性聚合物，或者
施用所述第二水溶液或分散体，随后施用所述第一水溶液或分散体，并且在所述位点上混合所述第一和第二水溶液或分散体，
或者
将所述第一和第二水溶液或分散体预混合，并且在所得混合物完全固化前将所得混合物施用到所述位点上；
前提条件是：
(1)如果Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为N-羟基琥珀酰亚胺基，则X不为NH-CH3-z或NH-R2-N；
(2)如果所述官能团Y为NH2、SH或CONHNH2，则所述第二水溶液或分散体中的所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物，所述亲电基团能够与Y反应；
(3)如果所述官能团Y为SH，并且所述第二水溶液或分散体中的所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个硫醇基的水分散性聚合物，则所述第一或第二水溶液或分散体的至少一种还包含能够将所述SH基团氧化成二硫基的氧化剂；
(4)如果所述官能团Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为OH或N-羟基琥珀酰亚胺基，则所述第二水溶液或分散体中的所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物，所述亲核基团能够与Y反应；
(5)如果所述官能团Y为COR1，其中R1为OH，则任选地所述官能团通过与水溶性碳二亚胺的反应被活化从而形成活化的官能团，并且所述第二水溶液或分散体中的所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物，所述亲核基团能够与所述活化官能团反应。
发明详述
在各个实施方案中，本发明提供了末端支化的反应物，所述反应物可用作制备水凝胶的交联剂，所述水凝胶在含水环境中具有良好的机械性能(即断裂伸长率、拉伸强度和水溶胀性)平衡。所述末端支化的反应物可以是直链或支链聚合物，所述聚合物在每个聚合物链端或聚合物臂端具有两个或三个官能团。官能团的多重性增加了在指定链端处反应的统计概率，并且使直链或支链分子更有效的掺入到网状聚合物中。因此，与用在每个末端仅具有单个官能团的类似交联分子制得的水凝胶相比，使用本文所公开的末端支化的反应物形成的水凝胶具有更低的溶胀度和更慢的水解降解速率。因此，促进更好拉伸性的直链或支链交联分子可被用于水凝胶中，而不会同样招致高度的水溶胀性和快速的降解。此外，在聚合物链末端或聚合物臂末端处具有有限数目的两个或三个官能团的末端支化的反应物可提供比包含多官能位点的聚合物更佳的交联控制性，所述包含多官能位点的聚合物是本领域已知的，其含有具有大量众多官能团的聚合物端块。
使用本文所公开的末端支化的反应物形成的水凝胶可用作医学和兽医学应用中的粘合剂，包括但不限于闭合伤口、在内外科手术(诸如肠吻合术和血管吻合术、组织修复、眼科手术)中辅助或替代缝合线或缝钉、以及作为堵塞物封闭瘘管或穿孔。此外，水凝胶还可用于药物递送和防粘应用中。
以下定义用于本文中，并且应为解释权利要求和说明书提供参考。
术语“交联”是指附连在两种不同聚合物链间并且连接两种不同聚合物链的键或链。
本文中，术语“交联密度”定义为交联连接位点间链原子平均数的倒数。
术语“氧化多糖”是指已经与氧化剂反应而将醛基引入到分子中的多糖。
术语“当量每个乙酰乙酸酯基团”、“当量每个氨基”和“当量个每醛基”各自指化合物分子量与分子中乙酰乙酸酯基团、氨基或醛基数之商。
术语“具有三个或更多个亲核基团的水分散性聚合物”是指天然、合成或半合成的聚合物，所述聚合物包含三个或更多个亲核基团(即供电子基)诸如胺、硫醇或甲酰肼，并且是水溶性的或能够分散于水中以形成能够与在水溶液或分散体中包含亲电基团的第二反应物反应的胶态悬浮液。如本文所公开，所述水分散性聚合物还可以是具有亲核基团的末端支化的反应物。
术语“具有三个或更多个亲电基团的水分散性聚合物”是指天然、合成或半合成的聚合物，所述聚合物包含三个或更多个亲电基团(即吸电子基团)诸如醛、乙酰乙酸酯、N-羟基琥珀酰亚胺基酯或异氰酸酯，并且是水溶性的或能够分散于水中以形成能够与在水溶液或分散体中包含亲核基团的第二反应物反应的胶态悬浮液。此外如本文定义，具有三个或更多个亲电基团的水分散性聚合物包括天然、合成或半合成的聚合物，所述聚合物包含三个或更多个羧酸基团，所述羧酸基团可通过例如使用水溶性碳二亚胺来活化以与亲核基团反应。如本文所公开，所述水分散性聚合物还可以是具有亲电基团的末端支化的反应物。本领域的技术人员可理解，不是所有可能的亲核物质在与所有可能的亲电物质组合时均将形成有效的稳定交联。例如，熟知硫醇在本文详述的水凝胶形成条件下不能与醛或乙酰乙酸酯形成显著稳定的键。然而，硫醇在这些条件下与N-羟基琥珀酰亚胺基酯反应后，将形成相当稳定的硫酯键。
术语“半合成的聚合物”是指已被化学改性，例如将反应性基团引入到分子中的天然存在的聚合物。
术语“水分散性聚合物”是指天然、合成或半合成的聚合物，所述聚合物是水溶性的或能够分散于水中，以形成能够与在水溶液或分散体中的第二反应物反应的胶态分散体。
术语“水分散性的多臂聚醚胺”是指支化的聚醚，其中至少三个支链(“臂”)被伯胺基封端，所述聚醚是水溶性的或能够分散于水中，以形成能够与水溶液或分散体中的第二反应物反应的胶态分散体。
术语“聚醚”是指具有重复单元[-O-R]-的聚合物，其中R为具有2至5个碳原子的烃基。
术语“支化的聚醚”是指具有一个或多个枝点(“臂”)的聚醚，包括星形聚醚、树枝状聚醚、梳型聚醚和超支化聚醚。
术语“树枝状聚醚”是指具有树状结构的高度支化的聚醚。
术语“梳型聚醚”是指主链具有多个三官能枝点的聚醚，由每个所述三官能枝点散发出直链臂。
术语“星形聚醚”是指具有中心枝点的聚醚，所述枝点可以是单个原子或化学基团，由所述枝点散发出直链臂。
术语“超支化聚醚”是指与树枝状聚醚相比，分枝更少并且支化更无规的高度支化的聚醚。
术语“多官能胺”是指包含至少两个官能团，其中至少一个为伯胺基的化合物。
如本文所用，除非另外指明，术语“重量％”是指相对于溶液或分散体总重量的重量百分比。
术语“解剖点”是指人体或动物的任何体外或体内部分。
术语“组织”是指人体或动物体中的任何活性或死亡的组织。
术语“水凝胶”是指由高分子三维网络组成的水可溶胀的聚合物基质，所述高分子通过共价或非共价交联保持在一起，所述聚合物基质可吸收大量水而形成弹性凝胶。
术语“多羟基化合物”是指具有三个或更多个OH基团的化合物。
医学应用是指与人和动物相关的医学应用。
本文所公开的末端支化的反应物是可用作交联分子以制备水凝胶组织粘合剂的水分散性聚合物。本文所公开的末端支化的反应物不是树枝状聚合物。树枝状聚合物的特征在于，在每个枝点处具有严格重复的亚基的碎片形结构，使得末端分枝官能团总是具有与分子中所有其它分枝相同的长度。因此，树枝状交联剂无法使所得水凝胶具有与本文所公开的末端支化的反应物所赋予性能相同的性能。一般来讲，此类树枝状交联的水凝胶由于高交联密度和相对较短的分枝长度，因此具有短致断伸长，是相当易断裂的。
在本发明的一个实施方案中，所述末端支化的反应物为具有以下通式结构的直链聚合物：
(YR)zX(PS)X(RY)z (1)
在式中，“PS”为直链聚合物片段，其以所述片段的两个末端上的亚甲基封端，其中所述片段衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物。优选地，PS具有约200至约20,000道尔顿的重均分子量。“R”选自直接键、具有1至5个碳原子的亚烷基、具有最多共6个主链原子的亚烷基醚基、具有式R4O(CO)NHCH2结构的亚烷基氧基尿烷基(其中R4为直链或支链的具有2至6个碳原子的亚烷基，并且R4为与X相邻的基团)、以及C3至C8亚环烷基。“Y”为选自下列的官能团：-NH2、-SH、-CONHNH2、乙酰乙酸酯基和-COR1，其中R1为OH或N-羟基琥珀酰亚胺基。“X”为选自下列的连接基团：CH3-z、N，N(乙酰乙酰胺)-CH3-z、S-R2-N、S-R2-CH3-z、NH-CH3-z和NH-R2-N，其中R2为具有1至5个碳原子的亚烷基。乙酰乙酸酯基或N-羟基琥珀酰亚胺基酯不与同一分子中的游离NH基团相容。因此，如果Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为N-羟基琥珀酰亚胺基，则X不为NH-CH3-z或NH-R2-N。每个末端处的分枝数“z”为2或3，其中X＝CH3-z、N(乙酰乙酰胺)-CH3-z、S-R2-CH3-z或NH-CH3-z，并且z为2，其中X＝N、NH-R2-N或S-R2-N。
用于制备本文所公开的末端支化的直链反应物的原料可以是具有末端羟基的直链聚合物，诸如聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、或聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物。这些化合物可得自商业来源，诸如Sigma-A1drich(St Louis，MO)、SunBio Inc.(Anyang City，S.Korea)和NOF Corp.(Tokyo，Japan)。应当认识到，如本领域已知，这些聚合物一般为具有不同分子量分布度的非均匀混合物，并且以平均分子量例如重均分子量(Mw)或数均分子量(Mn)为特征。因此，衍生自这些聚合物的末端支化的直链反应物是包含非均匀混合物的组合物，所述混合物具有不同的分子量分布度。
可使用本领域熟知的方法通过与羟基反应而将多个官能团连接在直链聚合物末端，来制备末端支化的直链反应物。例如，为制备在每个末端具有两个氨基官能团的末端支化的直链反应物，首先在适当的溶剂诸如二氯甲烷中，在碱诸如三戊胺的存在下，使所述直链聚合物与甲基磺酰氯反应，以形成二甲磺酸酯衍生物，如以下使用具有1500道尔顿分子量的直链聚乙二醇(PEG)进行的反应所示(详情参见实施例1)：
采用本领域已知的方法例如溶剂萃取、沉淀、重结晶等来分离和纯化所述二甲磺酸酯衍生物，然后与过量的三(2-氨乙基)胺反应，从而得到末端支化的反应物，例如
通过采用本领域已知的方法例如溶剂萃取、沉淀、重结晶等来分离和纯化所述末端支化的反应物。
在与三(2-氨乙基)胺的反应中，使用大量过量的胺来防止低聚反应。此外，由于非常容易形成氨基甲酸盐，所以谨慎防止这些末端支化的胺的水溶液或湿的有机溶液接触大气中的二氧化碳。
作为另外一种选择，可使直链聚合物与亚硫酰氯反应得到氯化物衍生物，其随后与三(2-氨乙基)胺反应得到在每个末端具有两个氨基的末端支化的反应物。其它方法包括但不限于，将直链聚合物末端转变成溴化物或碘化物或其它磺酸酯，接着与三(2-氨乙基)胺反应。
掺入到末端支化的反应物中的“X”和“R”基团取决于用于连接多个官能团的反应物。
可使用本领域熟知的方法制备通式(1)所包括的其它末端支化的直链反应物。通常，如上所述，将PS的聚合物前体的羟基端基转变成氯或甲磺酸酯端基，并且使所得化合物进一步反应以连接多个官能团。其它末端支化的直链反应物的制备方法的若干非限制性实例提供于下文中。
带有氯或甲磺酸酯端基的PEG与过量的三(3-氨丙基)胺(BASFCorp.，Ludwigshafen，Germany)反应将获得支化的胺端基。在此情形下，连接基X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，并且Y为NH2。
三(3-氨丙基)胺
带有氯或甲磺酸酯端基的PEG与丙二酸酯碳负离子反应将获得支化的二(羧酸酯)端基，其水解时将获得支化的端基二(羧酸)端基；在此情形下，连接基X为CH3-z，并且z＝2；R为直接键并且Y为COOH。
丙二酸根阴离子
带有氯或甲磺酸酯端基的PEG与亚氨基二丙腈的反应将获得支化的二氰基乙基端基，所述支化的二氰基乙基端基能够被乙硼烷还原得到支化的端基二(丙胺)；在此情形下，连接基X为N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2并且z为2。二氰基乙基加成物的酸性或碱性水解将获得支化端基COOH；在此情形下，连接基X为N，R为CH2CH2，Y为COOH并且z为2。
亚氨基二丙腈
带有氯或甲磺酸酯端基的PEG与二乙醇胺的反应将获得支化的羟基乙基端基；随后与双烯酮的反应将获得二(乙酰乙酸乙酯)端基，其中连接基X为N，R为CH2CH2，Y为乙酰乙酸酯基，并且z为2。
二乙醇胺
1，1，1-三(羟甲基)氨基甲烷(“TRIS”)与氯或甲磺酸酯封端的PEG的反应将获得支化的三(羟甲基)端基，其中X为NH-CH3-z，而z＝3。PEG-TRIS三元醇中间体与双烯酮的反应将获得可用的聚乙酰乙酸酯衍生物；然而，还将发生亚氨基NH键的乙酰乙酰胺化反应，使得产物实际上具有四乙酰乙酸酯端基，其中X为N(乙酰乙酰胺)-CH3-z，而z＝3；R为CH2，并且Y为乙酰乙酸酯基。
1，1，1-三(2-氰基乙基)氨基甲烷(由可商购获得的1，1，1-三(2-氰基乙基)硝基甲烷的还原反应制得)与氯-或甲磺酸酯-封端的PEG的反应将获得支化的三(氰基乙基)端基，所述三(氰基乙基)端基能够被乙硼烷还原得到支化端基三(丙胺)；在此情形下，连接基X为NH-CH3-z，而z＝3；R为CH2CH2CH2，并且Y为NH2。三氰基乙基加成物的酸性或碱性水解将获得支化端基COOH；在此情形下，连接基X为NH-CH3-z，而z＝3；R为CH2CH2，并且Y为COOH。
1，1，1-三(氰基乙基)氨基甲烷
带有氯或甲磺酸酯端基的PEG与N-(巯基乙基)亚氨基二乙腈的反应将获得支化的氰基甲基端基，所述支化的氰基甲基端基能够被乙硼烷还原得到支化的端基二(乙胺)；在此情形下，X为S-R2-N，其中R2＝CH2CH2；R为CH2CH2，z＝2，并且Y为NH2。
N-(巯基乙基)亚氨基二乙腈
带有氯或甲磺酸酯端基的PEG与二乙醇胺的反应将获得支化的羟基乙基端基；随后与异氰酰乙酸乙酯的反应将获得二(乙酰胺基甲酸乙酯)端基；这些尿烷酯端基与肼的反应将获得二(甲酰肼)端基，其中连接基X＝N，R＝CH2CH2OCONHCH2，并且Y＝CONHNH2。
异氰酰乙酸乙酯
带有氯或甲磺酸酯端基的PEG与亚氨基二丙腈的反应将获得支化的二氰基乙基端基，所述氰基端基的酸性或碱性水解能够获得羧酸端基；此产物与N-羟基琥珀酰亚胺基和1-(3-二甲基氨丙基)-3-乙基碳二亚胺HCl(EDC)混合物的反应将获得N-羟基琥珀酰亚胺基酯端基，其中连接基X＝N，R＝CH2CH2，并且Y＝COON-(羟基琥珀酰亚胺基)。
亚氨基二丙腈
带有氯或甲磺酸酯端基的PEG与二乙醇胺的反应将获得支化的羟基乙基端基；转变成甲苯磺酸酯端基，并且与硫氢化钠反应获得硫醇端基(Harris等人，“ACS Polymer Preprints”，32：154(1991))，其中X＝N，R＝CH2CH2，并且Y＝SH。
二乙醇胺
带有氯或甲磺酸酯端基的PEG与过量季戊四硫醇的反应(日本专利申请JP92-226960)将获得支化的三硫醇端基，其中X为S-R2-CH3-z，其中R2＝CH2；R为CH2，z＝3，并且Y为SH。
季戊四硫醇
在一个实施方案中，末端支化的直链反应物为符合式(1)结构的直链聚(乙二醇)(PEG)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2。在一个实施方案中，直链聚(乙二醇)(PEG)四胺中的PS具有约1500道尔顿的重均分子量。
在另一个实施方案中，末端支化的直链反应物为符合式(1)结构的直链聚(乙二醇)(PEG)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2。
在另一个实施方案中，末端支化的反应物为具有以下通式结构的多臂聚合物：
Q[(PA)X(RY)z]m (2)
在式中，“Q”为核心原子或分子，其选自N、其3个或更多个OH基团上的氢被除去的多羟基化合物、和N-R3-N，其中R3为具有2至12个碳原子的亚烷基，或C3至C8亚环烷基。具有3个或更多个OH基团的适宜的多羟基化合物包括但不限于甘油、季戊四醇、二季戊四醇和聚甘油，诸如六甘油或四甘油。“PA”为直链聚合物臂，其以所述臂的两个末端上的亚甲基封端，其中所述臂衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物。优选地，PA具有约100至约10,000道尔顿的重均分子量。“R”选自直接键、具有1至5个碳原子的亚烷基、具有最多共6个主链原子的亚烷基醚基、具有式R4O(CO)NHCH2结构的亚烷基氧基尿烷基(其中R4为直链或支链的具有2至6个碳原子的亚烷基，并且R4为与X相邻的基团)、以及C3至C8亚环烷基。
“Y”为官能团，其选自-NH2、-SH、-CONHNH2、乙酰乙酸酯基和-COR1，其中R1为OH或N-羟基琥珀酰亚胺基。“X”为连接基团，其选自CH3-z、N，N(乙酰乙酰胺)-CH3-z、S-R2-N、S-R2-CH3-z、NH-CH3-z和NH-R2-N，其中R2为具有1至5个碳原子的亚烷基。乙酰乙酸酯基或N-羟基琥珀酰亚胺基酯不与同一分子中的游离NH基团相容。因此，如果Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为N-羟基琥珀酰亚胺基，则X不为NH-CH3-z或NH-R2-N。每个臂上的分枝数“z”为2或3，其中X＝CH3-z、S-R2-CH3-z、N(乙酰乙酰胺)-CH3-z、或NH-CH3-z，并且z为2，其中X＝N、NH-R2-N或S-R2-N。臂数“m”为2至16。
用于制备末端支化的多臂反应物的原料可以是多臂聚醚多羟基化合物，其包括但不限于梳型和星形聚醚多羟基化合物。应当认识到，多臂聚醚多羟基化合物一般为稍微不均匀的混合物，所述混合物具有臂长分布，并且在一些情况下，具有臂数不同的种类分布。当聚醚多羟基化合物具有臂数不同的种类分布时，其可根据分布中的平均臂数来归属。例如，在一个实施方案中，多臂多羟基化合物为得自Nektar Transforming Therapeutics(Huntsville，AL)的8臂星形PEG多羟基化合物，其包括多臂星形PEG多羟基化合物的混合物，某些具有的臂数小于8，而某些具有的臂数大于8；然而，混合物中多臂星形PEG多羟基化合物平均具有8臂。因此，衍生自这些聚合物的末端支化的多臂反应物是包含非均匀混合物的组合物。因此，如本文所用，术语“8臂”、“6臂”、“4臂”和“3臂”是指多臂聚醚及其衍生物，应解释为是指具有臂长分布的非均匀混合物，并且在一些情况下，是指具有臂数不同的种类分布的非均匀混合物，在此情况下，所述臂数是指混合物中的平均臂数。
多臂聚醚多羟基化合物可商购自公司，诸如Nektar TransformingTherapeutics、SunBio Corp.(Anyang City，S.Korea)和NOF Corp.(Tokyo，Japan)。作为另外一种选择，多臂聚醚多羟基化合物可采用本领域已知的方法来合成(参见例如Merrill等人的美国专利5,830,986；Hamann等人的EP 540823；和Nho等人的美国专利申请公布2004/096507)。通常，多臂聚醚多羟基化合物可通过在碱性条件下，环氧乙烷、环氧丙烷或它们的混合物与多羟基化合物核心诸如甘油、聚甘油或三乙醇胺的缩合反应，或与多胺核心诸如乙二胺的缩合反应来制备。
可通过使用上述用于末端支化的直链反应物中的方法，经由与羟基的反应，将多个官能团连接到聚合物臂的末端上来制备末端支化的多臂反应物。例如，具有8个臂并且在每个臂上具有两个氨基的末端支化的多臂反应物可由8臂星形PEG多羟基化合物制得。首先使8臂PEG多羟基化合物与亚硫酰氯反应制得8臂PEG氯化物，如以下反应所示，使用具有40,000道尔顿分子量的8臂PEG(详情参见实施例5)：
通过采用本领域已知的方法例如溶剂萃取、沉淀、重结晶等来分离和纯化所述氯化物衍生物。接着，使8臂PEG氯化物与过量的三(2-氨基乙基)胺反应制得末端支化的多臂反应物，例如
如上所述，采用本领域已知的方法来分离和纯化所述末端支化的反应物产物。
作为另外一种选择，可首先使多臂聚醚多羟基化合物与甲基磺酰氯反应形成甲磺酸酯衍生物，其接着与过量的三(2-氨基乙基)胺反应制得末端支化的多臂反应物(详情参见实施例7)。
可使用本领域熟知的方法来制备通式(2)所包括的其它末端支化的多臂反应物。通常，如上所述，将PA的前体聚合物的羟基端基转变成氯或甲磺酸酯端基，并且如末端支化的直链反应物中所述，使所得化合物进一步反应以连接多个官能团。
在一个实施方案中，末端支化的多臂反应物为符合式(2)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8。
在另一个实施方案中，末端支化的多臂反应物为符合式(2)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8。
在另一个实施方案中，末端支化的多臂反应物为符合式(2)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4。
在另一个实施方案中，末端支化的多臂反应物为符合式(2)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4。
在另一个实施方案中，末端支化的多臂反应物为符合式(2)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6。
在另一个实施方案中，末端支化的多臂反应物为符合式(2)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6。
在另一个实施方案中，末端支化的多臂反应物为符合式(2)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4。
在另一个实施方案中，末端支化的多臂反应物为符合式(2)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4。
水凝胶
本文所公开的末端支化的反应物可被用作交联剂，以形成用于多种医学和兽医学应用中的聚合物水凝胶。末端支化的反应物可与多种分子组合使用，以形成交联水凝胶。通常，使具有多个亲核端基的末端支化的反应物与具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物反应，所述亲电基团能够与末端支化的反应物上的亲核基团反应。例如，具有多个胺基(NH2)或甲酰肼(CONHNH2)基团的末端支化的反应物可与具有3个或更多个醛基的水分散性聚合物反应。作为另外一种选择，具有多个亲电端基的末端支化的反应物可与具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物反应，所述亲核基团能够与末端支化的反应物上的亲电基团反应。例如，具有多个乙酰乙酸酯基或N-羟基琥珀酰亚胺基酯基的末端支化的反应物可与具有3个或更多个胺基的水分散性聚合物反应。此外，采用本领域熟知的碳二亚胺交联，使具有多个羧酸基团的末端支化的反应物可与具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物反应。
具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物或具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物可以是天然存在的聚合物，诸如多糖、蛋白质或脱乙酰壳多糖；合成聚合物，诸如聚乙二醇或聚乙烯醇；或半合成聚合物(即已经被化学改性的天然存在的聚合物)，诸如氧化多糖。合成聚合物可以是直链或支链的。可使用本领域已知的方法将水分散性聚合物衍生化，以引入期望的反应性基团。此外，水分散性聚合物可以是本文所公开的末端支化的反应物，具体地讲，可以是具有式(1)或式(2)结构的化合物。例如，具有多个亲电端基的末端支化的反应物可与具有多个亲核基团的末端支化的反应物反应，所述亲核基团能够与第一末端支化的反应物上的亲电基团反应形成稳定的价键。
可用于制备水凝胶的反应物组合的非限制性实例包括但不限于具有多个NH2或CONHNH2基团的末端支化的反应物与以下物质的反应：包含醛基的氧化多糖，诸如氧化葡聚糖；用乙酰乙酸酯基衍生的聚(乙烯醇)或聚(乙烯醇)共聚物，用乙酰乙酸酯基衍生的直链或支链聚醚；或用醛基衍生的直链或支链聚醚。具有多个硫醇(SH)基团的末端支化的反应物可与用N-羟基琥珀酰亚胺基酯基衍生的直链或支链聚醚反应。在能够将硫醇基团氧化成二硫基的氧化剂(例如稀释的过氧化氢)的存在下，具有多个硫醇基团的末端支化的反应物还可与自身反应，或与在链端具有单个硫醇基的直链或支链聚醚反应，以形成分子间二硫键。此外，具有多个乙酰乙酸酯基或COR1基团(其中R1为OH或N-羟基琥珀酰亚胺基)的末端支化的反应物可与用伯胺或甲酰肼基团衍生的直链或支链聚醚组合使用。在R1＝OH的情况下，在不存在任何附加缩合剂时，胺与COOH基团反应形成盐桥凝胶，而不是共价交联；在存在缩合剂诸如碳二亚胺时，则形成共价酰胺交联。具有多个COR1基团(其中R1为N-羟基琥珀酰亚胺基)的末端支化的反应物可与用SH基团衍生的直链或支链聚醚组合使用。此外，具有多个乙酰乙酸酯基或COR1基团(其中R1为OH或N-羟基琥珀酰亚胺基)的末端支化的反应物可与具有多个胺基的末端支化的反应物组合使用。
下文中描述了用某些示例性反应物制得的水凝胶。可使用具有多个官能团的末端支化的反应物与多种具有3个或更多个亲电或亲核基团的其它水分散性聚合物的组合，采用类似方法制备水凝胶，诸如Rhee等人在U.S.5,874,500(具体地讲，第6栏第22行至第9栏第6行)中描述的那些，所述文献以引用方式并入本文。应当认识到，反应物的这些其它组合也在本发明的范畴内。
具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物
氧化多糖：
可用于本发明中的多糖包括但不限于葡聚糖、淀粉、琼脂、纤维素、羟乙基纤维素、普鲁兰多糖和透明质酸。这些多糖可购自商业来源，诸如Sigma Chemical Co.(St Louis，MO)。适宜的多糖具有约1,000至约1,000,000道尔顿以及约3,000至约250,000道尔顿的重均分子量。
使用任何适宜的氧化剂将多糖氧化以引入醛基，所述氧化剂包括但不限于高碘酸盐、次氯酸盐、臭氧、过氧化物、氢过氧化物、过硫酸盐和过碳酸盐。在一个实施方案中，多糖通过与高碘酸钠反应而被氧化，例如Mo等人(“J.Biomater.Sci.Polymer Edn.”，11：341-351，2000)所述。多糖与不同量的高碘酸盐反应可获得具有不同氧化度的多糖，从而获得不同量的醛基，如下文实施例中一般方法部分所详细描述。可使用本领域已知的方法来确定氧化多糖中的醛基含量。例如，使用由Hofreiter等人(“AnalChem.”，27：1930-1931，1955)所述的方法来确定氧化多糖中的二醛基含量，如下文实施例中一般方法部分所详细描述。在该方法中，在具体反应条件下，经由pH滴定确定氧化多糖中每摩尔二醛消耗的碱的量。在一个实施方案中，氧化多糖中每醛基的当量为约90至约1500道尔顿。在一个实施方案中，多糖为具有醛基的氧化葡聚糖。
用乙酰乙酸酯基衍生的聚(乙烯醇)和聚(乙烯醇)共聚物：
具有不同重均分子量和不同水解度的聚(乙烯醇)可商购自公司，诸如Sigma-Aldrich(St.Louis，MO)。适用于本发明中的聚(乙烯醇)具有约1,000道尔顿至约100,000道尔顿的重均分子量。所述重均分子量优选为约10,000道尔顿至约50,000道尔顿，更优选为约30,000道尔顿至约50,000道尔顿。可用的聚(乙烯醇)具有约50％至约100％-OH基团的水解度；余下的基团为乙酸酯。所述水解度优选为约60％至约100％，更优选为约80％至约100％，最优选为约95％至约99％。
此外，可使用包括聚(乙烯醇)单元和共聚单体单元在内的聚(乙烯醇)的共聚物。适用于聚(乙烯醇)共聚物中的共聚单体单元包括但不限于乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、衣康酸、马来酸、富马酸、甲基乙烯基醚、丙烯、1-丁烯、以及它们的混合物。相对于乙烯醇单元，所述共聚物优选包含介于约1摩尔％至约25摩尔％之间的共聚单体。
聚(乙烯醇)和聚(乙烯醇)共聚物可用乙酰乙酸酯基经由与双烯酮的反应衍生化，如Arthur在美国专利申请公布2006/0079599中所述，所述文献以引用方式并入本文(具体地讲，第112至113段和实施例1至3)。还可用另一种可供选择的合成方法，诸如与乙酰乙酸叔丁酯的酯交换。乙酰乙酸酯基衍生物优选具有约100道尔顿至约2,000道尔顿每乙酰乙酸酯基的当量。
用乙酰乙酸酯基衍生的直链和支链聚醚：
可用的直链或支链聚醚具有约500道尔顿至约200,000道尔顿，优选约500道尔顿至约20,000道尔顿的重均分子量。直链或支链聚醚的适宜实例包括但不限于直链或支链聚(环氧乙烷)、直链或支链聚(环氧丙烷)、聚(环氧乙烷)和聚(环氧丙烷)的直链或支链共聚物、直链或支链聚(1，3-氧杂环丁烷)、直链或支链聚(1，4-四亚甲氧醚)、星形聚(环氧乙烷)、梳型聚(环氧乙烷)、星形聚(环氧丙烷)、梳型聚(环氧丙烷)、以及它们的混合物。许多直链聚醚可商购自公司，诸如Sigma-Aldrich(StLouis，MO)。许多支链聚醚可得自NOF Corp.。如上所述，直链和支链聚醚可用乙酰乙酸酯基衍生。乙酰乙酸酯基衍生物优选具有约100道尔顿至约2,000道尔顿每乙酰乙酸酯基的当量。
用醛基衍生的直链或支链聚醚：
还可采用本领域已知的方法，用醛基衍生上述直链和支链聚醚。例如，可将伯羟基封端的直链和支链聚醚转变成甲苯磺酸酯端基，与硫氢化钠反应，获得硫醇端基，随后与3-氯丙醛二乙基乙缩醛反应，接着水解获得硫醇连接的醛端基(Harris等人，“ACS Polymer Preprints”32：154(1991))。Harris描述了另一种聚醚醛合成方法(“Poly(EthyleneGlycol)Chemistry：Biotechnical and Biomedical Applications”，J.Milton Harris编辑，Plenum Press，NY，1992，第22章)。此外，用醛基衍生的聚乙二醇可得自商业来源，诸如Nektar TransformingTherapeutics。醛衍生物优选具有约100道尔顿至约2,000道尔顿每醛基的当量。
用N-羟基琥珀酰亚胺基酯基衍生的直链或支链聚醚：
还可采用本领域已知的方法，用N-羟基琥珀酰亚胺基酯基衍生上述直链和支链聚醚，所述方法包括通过羧甲基化反应将聚醚羟基端基转变成羧酸，然后与N-羟基琥珀酰亚胺基和1-(3-二甲基氨丙基)-3-乙基碳二亚胺HCl(EDC)的组合反应(参见例如“Poly(Ethylene Glycol)Chemistry：Biotechnical and Biomedical Applications”，J.Milton Harris编辑，Plenum Press，NY，1992，第21章)。N-羟基琥珀酰亚胺基酯基衍生物优选具有约100道尔顿至约2,000道尔顿每N-羟基琥珀酰亚胺基酯基的当量。
在一个实施方案中，具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物是多臂聚醚N-羟基琥珀酰亚胺基酯。多臂聚醚N-羟基琥珀酰亚胺基酯为具有重复单元[-O-R]-的水分散性聚醚，其中R为具有2至5个碳原子的亚烃基。术语“亚烃基”是指通过从烃的两个不同碳原子的每一个上分别移除一个氢原子形成的二价基团。本发明的多臂聚醚N-羟基琥珀酰亚胺基酯包括但不限于树枝状、梳型和星形聚醚，其中有至少三个臂被N-羟基琥珀酰亚胺基酯基封端。多臂聚醚N-羟基琥珀酰亚胺基酯具有约450至约200,000道尔顿以及约2,000至约40,000道尔顿的重均分子量。采用上述方法，可由多臂聚醚多羟基化合物制备多臂聚醚N-羟基琥珀酰亚胺基酯。
具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物
用伯胺基衍生的直链或支链聚醚：
还可采用本领域已知的方法，用伯胺基衍生上述直链和支链聚醚(参见例如“Poly(Ethylene Glycol)Chemistry：Biotechnical andBiomedical Applications”，J.Milton Harris编辑，Plenum Press，NY，1992，第22章)。胺衍生物优选具有约100道尔顿至约2,000道尔顿每胺基的当量。
在一个实施方案中，具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物是多臂聚醚胺。多臂聚醚胺是具有重复单元[-O-R]-的水分散性聚醚，其中R为具有2至5个碳原子的亚烃基。术语“亚烃基”是指通过从烃的两个不同碳原子的每一个上分别移除一个氢原子形成的二价基团。本发明的多臂聚醚胺包括但不限于树枝状、梳型和星形聚醚，其中有至少三个臂被伯胺基封端。多臂聚醚胺具有约450至约200,000道尔顿以及约2,000至约40,000道尔顿的重均分子量。水分散性多臂聚醚胺的适宜实例包括但不限于氨基封端的星形、树枝状或梳型聚环氧乙烷；氨基封端的星形、树枝状或梳型聚环氧丙烷；氨基封端的星形、树枝状或梳型聚环氧乙烷-聚环氧丙烷共聚物；以及以商品名
三胺由Huntsman LLC.(Houston，TX)出售的聚氧化烯三胺。星形聚环氧乙烷胺的实例包括但不限于得自NektarTransforming Therapeutics的各种多臂聚乙二醇胺，以及具有3、4、6或8个以伯胺封端的臂的星形聚乙二醇(本文中分别称为3、4、6或8臂星形PEG胺)。8臂星形PEG胺得自Nektar Transforming Therapeutics。适宜的
三胺的实例包括但不限于
T-403(CASNo.39423-51-3)、
T-3000(CAS No.64852-22-8)和
T-5000(CAS No.64852-22-8)。在一个实施方案中，水分散性多臂聚醚胺为具有八个以伯胺基封端的臂并且具有10,000道尔顿重均分子量的8臂聚乙二醇(得自Nektar Transforming Therapeutics)。
这些多臂聚醚胺可如上所述商购获得，或者可以使用本领域已知的方法制备。例如，其中有至少三个臂被伯胺基封端的多臂聚乙二醇可通过采用由Buckmann等人描述的方法(“Makromol.Chem.”，182：1379-1384，1981)，使氨基端基连接到多臂聚乙二醇(例如4臂和8臂星形聚乙二醇，得自Nektar Transforming Therapeutics、SunBio Corp.以及NOF Corp.)上制得。在该方法中，使多臂聚乙二醇与亚硫酰溴反应，以将羟基转变成溴，其随后通过在100℃下与氨反应转变成胺。所述方法可广泛应用于制备其它多臂聚醚胺。此外，多臂聚醚胺还可采用由Chenault描述的方法(共同未决和普通拥有的美国专利申请11/732952)，由多臂多羟基化合物制得。在该方法中，使多臂聚醚与亚硫酰氯反应，以将羟基转变成氯基，其随后通过与氨水或无水氨反应转变成胺。可用于制备多臂聚醚胺的其它方法由Merrill等人描述于美国专利5,830,986以及由Chang等人描述于WO97/30103中。
此外，其它多臂胺，诸如以商品名
Dendrimers(得自Sigma-Aldrich，St Louis，MO)出售的氨基封端的树枝状聚酰氨基胺也可用作具有三个或更多个亲核基团的水分散性聚合物。
用硫醇基衍生的直链或支链聚醚：
还可采用本领域已知的方法，用硫醇基衍生上述直链和支链聚醚，所述方法包括将聚醚羟基端基转变成甲苯磺酸酯端基，并且与硫氢化钠反应获得硫醇端基(参见例如Harris等人的“ACS Polymer Preprints”，32：154，(1991))。硫醇衍生物优选具有约100道尔顿至约2,000道尔顿每硫醇基的当量。
在一个实施方案中，具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物是多臂聚醚硫醇。多臂聚醚胺是具有重复单元[-O-R]-的水分散性聚醚，其中R为具有2至5个碳原子的亚烃基。术语“亚烃基”是指通过从烃的两个不同碳原子的每一个上分别移除一个氢原子形成的二价基团。本发明的多臂聚醚硫醇包括但不限于树枝状、梳型和星形聚醚，其中有至少三个臂被硫醇基封端。多臂聚醚硫醇具有约450至约200,000道尔顿以及约2,000至约40,000道尔顿的重均分子量。采用上述方法，由多臂聚醚多羟基化合物制备多臂聚醚硫醇。
用甲酰肼基衍生的直链或支链聚醚：
还可采用本领域已知的方法，用甲酰肼基衍生上述直链和支链聚醚，所述方法包括经由与异氰酰乙酸乙酯的反应将聚醚羟基端基转变成乙酰胺基甲酸乙酯端基，然后与肼反应获得甲酰肼端基(参见例如“Poly(EthyleneGlycol)：Chemistry and Biological Applications”，J.Milton Harris等人编辑，“ACS Symposium Series”680，NY，1997，第21章)。甲酰肼衍生物优选具有约100道尔顿至约2,000道尔顿每甲酰肼基的当量。
在一个实施方案中，具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物是多臂聚醚甲酰肼。多臂聚醚甲酰肼基为具有重复单元[-O-R]-的水分散性聚醚，其中R为具有2至5个碳原子的亚烃基。术语“亚烃基”是指通过从烃的两个不同碳原子的每一个上分别移除一个氢原子而形成的二价基团。本发明的多臂聚醚甲酰肼包括但不限于树枝状、梳型和星形聚醚，其中有至少三个臂被甲酰肼基封端。多臂聚醚甲酰肼具有约450至约200,000道尔顿以及约2,000至约40,000道尔顿的重均分子量。采用上述方法，由多臂聚醚多羟基化合物制备多臂聚醚甲酰肼。
水凝胶的制备
为制备本文所公开的水凝胶，通常以水溶液或分散体的形式使用所述反应物，将所述反应物混合在一起以形成水凝胶；然而，所述反应物无需以水溶液或分散体的形式使用。任选地存在水。例如，一些反应物为液体，其可以纯态使用。此外，在水和含水体液的存在下，一种或多种反应物可以干燥形式使用，如Sawney等人(美国专利6,703,047)和Odermatt等人(美国专利申请公布2006/0134185)所述，这两篇文献以引用方式并入本文。
在一个实施方案中，以水溶液或分散体的形式使用所述反应物。一种在本文中被称为“第一水溶液或分散体”的水溶液或分散体包含至少一种具有式(1)或式(2)结构的末端支化的反应物。另一种在本文中被称为“第二水溶液或分散体”的水溶液或分散体包含至少一种具有3个或更多个亲电或亲核基团的水分散性聚合物，所述亲电或亲核基团能够与所述第一水溶液或分散体中的末端支化的反应物上的官能团反应。所述第二水溶液或分散体中的具有3个或更多个亲电或亲核基团的水分散性聚合物也可以是末端支化的反应物。
在一个实施方案中，其中所述第一水溶液或分散体包含至少一种含有亲核基团(诸如NH2、SH或CONHNH2)的末端支化的反应物，所述第二水溶液或分散体包含具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物，例如包含醛基的氧化多糖，诸如氧化葡聚糖；用乙酰乙酸酯基衍生的聚(乙烯醇)或聚(乙烯醇)共聚物，用乙酰乙酸酯基衍生的直链或支链聚醚；用醛基衍生的直链或支链聚醚；或用N-羟基琥珀酰亚胺基酯基衍生的直链或支链聚醚。
在另一个实施方案中，其中所述第一水溶液或分散体包含至少一种含有亲电基团(诸如乙酰乙酸酯基或COR1基，其中R1为OH或N-羟基琥珀酰亚胺基)的末端支化的反应物，所述第二水溶液或分散体包含至少一种具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物，诸如用胺基衍生的直链或支链聚醚，用硫醇基衍生的直链或支链聚醚，或用N-羟基琥珀酰亚胺基酯基衍生的直链或支链聚醚。
在另一个实施方案中，其中所述末端支化的反应物包含硫醇官能团(即Y＝SH)并且所述第二水溶液或分散体中的水分散性聚合物为具有3个或更多个硫醇基的水分散性聚合物，所述第一或第二水溶液或分散体的至少一个还包含氧化剂，诸如稀释的过氧化氢，所述氧化剂能够将硫醇基氧化成二硫基，以形成分子间二硫键。
在另一个实施方案中，其中所述末端支化的反应物包含COR1官能团(其中R1为OH(即羧酸基))，所述官能团可用水溶性碳二亚胺活化，以能够与亲核基团反应。适宜的水溶性碳二亚胺试剂是本领域熟知的，诸如1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)碳二亚胺、1-[3-(二甲基氨基)丙基]-3-乙基碳二亚胺甲碘化物、和1-环己基-3-(2-吗啉代乙基)碳二亚胺甲基-对甲苯磺酸盐，并且可得自商业来源，诸如Sigma-Aldrich(St Louis，MO)和Advanced ChemTech Inc.(Louisville，KY)。一般来讲，碳二亚胺由于它们常遭受水解，因此在水溶液中是不稳定的。因此，它们以干燥形式(即未溶解形式)提供，并且在使用时通过加入水而水合。优选使用蒸馏水或去离子水。相对于所述溶液的总重量，水溶性碳二亚胺在所得水溶液中的浓度为约5重量％至约50重量％。
在一个实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含至少一种符合式(1)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2，并且所述第二水溶液或分散体包含含醛基的氧化葡聚糖。
在另一个实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含至少一种符合式(1)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2，并且所述第二水溶液或分散体包含含醛基的氧化葡聚糖。
在另一个实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含至少一种符合式(2)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8，并且所述第二水溶液或分散体包含含醛基的氧化葡聚糖。
在另一个实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含至少一种符合式(2)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8，并且所述第二水溶液或分散体包含含醛基的氧化葡聚糖。
在另一个实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含至少一种符合式(2)结构的4臂PEG八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y＝NH2，z＝2，并且m＝4，并且所述第二水溶液或分散体包含含醛基的氧化葡聚糖。
在另一个实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含至少一种符合式(2)结构的4臂PEG八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y＝NH2，z＝2，并且m＝4，并且所述第二水溶液或分散体包含含醛基的氧化葡聚糖。
在另一个实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含至少一种符合式(2)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6，并且所述第二水溶液或分散体包含含醛基的氧化葡聚糖。
在另一个实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含至少一种符合式(2)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6，并且所述第二水溶液或分散体包含含醛基的氧化葡聚糖。
在另一个实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含至少一种符合式(2)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4，并且所述第二水溶液或分散体包含含醛基的氧化葡聚糖。
在另一个实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含至少一种符合式(2)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4，并且所述第二水溶液或分散体包含含醛基的氧化葡聚糖。
在另一个实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含至少一种具有式(1)或式(2)结构的化合物，并且所述第二水溶液或分散体包含至少一种具有式(1)或式(2)结构的化合物，所述第二水溶液或分散体包含的所述化合物具有的官能团Y可与所述第一水溶液或分散体中具有式(1)或式(2)结构的化合物中的官能团Y相同或不同，并且能够与之反应。
为制备所述第一水溶液或分散体，将至少一种末端支化的反应物加入到水中，以获得相对于所述溶液或分散体的总重量约5重量％至约70重量％以及约15重量％至约35重量％的浓度。待用的最佳浓度取决于应用以及所用的第二反应物的浓度。还可在所述第一水溶液或分散体中使用两种或更多种末端支化的反应物的混合物。如果使用混合物，则相对于所述溶液或分散体的总重量，末端支化的反应物在所述溶液或分散体中的总浓度为约5重量％至约70重量％以及约15重量％至约35重量％。
水凝胶的机械性能取决于众多因素。例如，反应性基团的化学计量会影响交联密度。约1∶1的互补反应性基团比率可获得最高的交联密度。对大多数应用而言，反应性基团的比率为约1∶10至约10∶1。机械性能还取决于聚合物片段或聚合物臂的长度、聚合物片段或聚合物臂的类型(例如亲水性或疏水性)、反应性基团间形成的键的水解稳定性、以及水的初始含量。可调节这些变量，以微调用于具体应用的水凝胶性能。
为了用于活性组织上，优选将所述第一水溶液或分散体消毒以防止感染。可使用本领域已知的不会降解所述末端支化的反应物的任何适宜消毒方法，所述方法包括但不限于电子束照射、γ照射、蒸汽消毒或通过0.2μm孔膜超过滤。
根据预期应用，所述第一水溶液或分散体还可包含各种添加剂。所述添加剂优选与末端支化的反应物相容。具体地讲，所述添加剂不包含任何将妨碍水凝胶有效胶凝的官能团。添加剂的用量取决于具体的应用，并且易于由本领域技术人员使用常规实验来确定。例如，所述第一水溶液或分散体可包含至少一种添加剂，所述添加剂选自pH调节剂、粘度调节剂、抗微生物剂、着色剂、康复促进剂、表面活性剂、抗炎剂、血栓形成剂、和放射不透光化合物。
所述第一水溶液或分散体可任选地包含至少一种pH调节剂以调节所述溶液或分散体的pH。适宜的pH调节剂是本领域熟知的。pH调节剂可以为酸性或碱性化合物。酸性pH调节剂实例包括但不限于羧酸、无机酸和磺酸。碱性pH调节剂实例包括但不限于氢氧化物、醇盐、除了伯胺和仲胺以外的含氮化合物、和碱性碳酸盐和磷酸盐。
所述第一水溶液或分散体可任选地包含至少一种增稠剂。所述增稠剂可选自已知的粘度调节剂，包括但不限于多糖及其衍生物，诸如淀粉或羟乙基纤维素。
所述第一水溶液或分散体可任选地包含至少一种抗微生物剂。适宜的抗微生物防腐剂是本领域熟知的。适宜的抗微生物剂的实例包括但不限于对羟基苯甲酸烷基酯，诸如对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯和对羟基苯甲酸丁酯；三氯生；氯己定；甲酚；氯甲酚；对苯二酚；苯甲酸钠；和苯甲酸钾。在一个实施方案中，所述抗微生物剂为三氯生。
所述第一水溶液或分散体还可任选地包含至少一种着色剂，以增强所述溶液或分散体的可见性。适宜的着色剂包括染料、颜料和天然着色剂。适宜着色剂的实例包括但不限于FD & C和D & C着色剂，诸如FD & C紫2号、D & C绿6号、D & C绿5号、D & C紫2号；以及天然着色剂，诸如甜菜根红、角黄素、叶绿素、曙红、藏红和胭脂红。
所述第一水溶液或分散体还可任选地包含至少一种表面活性剂。如本文所用，表面活性剂是指可降低水表面张力的化合物。所述表面活性剂可为离子表面活性剂诸如月桂基硫酸钠，或中性表面活性剂诸如聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酯和聚氧乙烯脱水山梨糖醇。
此外，所述第一水溶液或分散体还可任选包含抗炎剂，诸如吲哚美辛、乙酰水杨酸、芬必得、舒林酸、吡罗昔康和萘普生；血栓形成剂，诸如凝血酶、纤维蛋白原、高半胱氨酸和雌莫司汀；以及放射不透光化合物，诸如硫酸钡和金颗粒。此外，所述第一水溶液或分散体还包含康复促进剂，诸如脱乙酰壳多糖。
此外，当所述第一水溶液或分散体包含具有多个亲核基团(即Y为NH2、SH或CONHNH2)的末端支化的反应物时，所述溶液或分散体还可包含至少一种具有一个或多个伯胺基的多官能胺，以向水凝胶提供其它有益性能(例如疏水性、弹性、粘合强度等)。所述多官能胺可以是水分散性多臂聚醚胺(上述)或另一种类型的多官能胺，包括但不限于直链和支链二胺，诸如二氨基烷烃、多氨基烷烃和精胺；支化的多胺，诸如聚氮丙啶；环状二胺，诸如N，N’-二(3-氨基丙基)哌嗪、5-氨基-1，3，3-三甲基环己基甲胺、1，3-二(氨基甲基)环己烷、1，4-二氨基环己烷和对苯二胺；氨基烷基三烷氧基硅烷，诸如3-氨基丙基三甲氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷；氨基烷基二烷氧基烷基硅烷，诸如3-氨基丙基二乙氧基甲基硅烷；二酰肼，诸如己二酸二酰肼；直链聚合的二胺，诸如直链聚氮丙啶、α，ω-氨基封端的聚醚、α，ω-二(3-氨基丙基)聚丁二醇、β，(ω-1)-氨基封端的聚醚(直链
)；梳型聚胺，诸如脱乙酰壳多糖、聚烯丙基胺和聚赖氨酸；以及二酰肼和聚酰肼，诸如二(甲酰肼)聚醚和聚(甲酰肼)星形聚醚。这些化合物中，有许多可从公司商购获得，诸如Sigma-Aldrich和Huntsman LLC。通常，如果存在的话，相对于水溶液或分散体中具有亲核基团的末端支化的反应物的重量而言，所述多官能胺的使用浓度为约5重量％至约1000重量％。
在一个具体的实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构的具有约10,000重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，以及具有八个以伯胺基封端的臂并且具有约10,000道尔顿重均分子量的8臂聚乙二醇，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8。
在另一个具体的实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构并具有约10,000道尔顿重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，以及具有八个以伯胺基封端的臂并且具有约10,000道尔顿重均分子量的8臂聚乙二醇，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8。
在另一个具体的实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构并具有约10,000道尔顿重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，和具有四个以伯胺基封端的臂并且具有约2,000道尔顿重均分子量的4臂聚乙二醇，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8。
在另一个具体的实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构的具有约10,000道尔顿重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，以及具有四个以伯胺基封端的臂并且具有约2,000道尔顿重均分子量的4臂聚乙二醇，其中Q为为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8。
在另一个具体的实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构的具有约40,000道尔顿重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，以及具有四个以伯胺基封端的臂并且具有约2,000道尔顿重均分子量的4臂聚乙二醇，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8。
在另一个具体的实施方案，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构的具有约40,000道尔顿重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，以及具有四个以伯胺基封端的臂并且具有约2,000道尔顿重均分子量的4臂聚乙二醇，其中Q为为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8。
在另一个具体的实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构的具有约40,000道尔顿重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，以及具有八个以伯胺基封端的臂并且具有约10,000道尔顿重均分子量的8臂聚乙二醇，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8。
在另一个具体的实施方案，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构的具有约40,000道尔顿重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，以及具有八个以伯胺基封端的臂并且具有约10,000道尔顿重均分子量的8臂聚乙二醇，其中Q为为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8。
在另一个实施方案中，以单独的溶液或分散体的形式提供所述多官能胺，其在本文中被称为“第三溶液或分散体”，其浓度相对于所述溶液或分散体的总重量为约5重量％至约100重量％。如果不以纯态(即100重量％)使用所述多官能胺，则其可以水溶液或分散体的形式使用。为用于活性组织上，优选将包含多官能胺的所述溶液或分散体消毒。可使用任何上述用于消毒所述第一水溶液或分散体的方法。
在一个具体的实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构的具有约10,000重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8，并且所述第三溶液或分散体包含8臂聚乙二醇，所述聚乙二醇具有八个以伯胺基封端的臂并且具有约10,000道尔顿的重均分子量。
在另一个具体的实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构的具有约10,000重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8，并且所述第三溶液或分散体包含8臂聚乙二醇，所述聚乙二醇具有八个以伯胺基封端的臂并且具有约10,000道尔顿的重均分子量。
在另一个具体的实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构的具有约10,000道尔顿重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8，并且所述第三溶液或分散体包含4臂聚乙二醇，所述聚乙二醇具有四个以伯胺基封端的臂并且具有约2,000道尔顿的重均分子量。
在另一个具体的实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构的具有约10,000道尔顿重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8，并且所述第三溶液或分散体包含4臂聚乙二醇，所述聚乙二醇具有四个以伯胺基封端的臂并且具有约2,000道尔顿的重均分子量。
在另一个具体的实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构的具有约40,000道尔顿重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8，并且所述第三溶液或分散体包含4臂聚乙二醇，所述聚乙二醇具有四个以伯胺基封端的臂并且具有约2,000道尔顿的重均分子量。
在另一个具体的实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构的具有约40,000道尔顿重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8，并且所述第三溶液或分散体包含4臂聚乙二醇，所述聚乙二醇具有四个以伯胺基封端的臂并且具有约2,000道尔顿的重均分子量。
在另一个具体的实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构的具有约40,000道尔顿重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8，并且所述第三溶液或分散体包含8臂聚乙二醇，所述聚乙二醇具有八个以伯胺基封端的臂并且具有约10,000道尔顿的重均分子量。
在另一个具体的实施方案中，所述第一水溶液或分散体包含符合式(2)结构的具有约40,000道尔顿重均分子量的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8，并且所述第三溶液或分散体包含8臂聚乙二醇，所述聚乙二醇具有八个以伯胺基封端的臂并且具有约10,000道尔顿的重均分子量。
包含多官能胺的水溶液或分散体还可包含各种添加剂。可使用上述任何用于所述第一水溶液或分散体中的添加剂。
可通过将水分散性聚合物加入到水中，以得到相对于所述溶液或分散体的总重量约5重量％至约70重量％，以及约15重量％至约35重量％的浓度，来制备包含至少一种具有3个或更多个亲电或亲核基团的水分散性聚合物的所述第二水溶液或分散体。待用的最佳浓度取决于应用以及如上所述的第一水溶液或分散体中所用的末端支化的反应物的浓度，并且易于由本领域的技术人员使用常规实验来确定。此外，所述第二水溶液或分散体还可包含至少两种具有3个或更多个亲电或亲核基团的不同水分散性聚合物的混合物，以向水凝胶提供有益性能(例如粘合强度)。例如，可使用至少两种氧化葡聚糖(本文中还被称为葡聚糖醛)的混合物，所述两种氧化葡聚糖具有不同的重均分子量、不同的氧化度或不同的重均分子量以及不同的氧化度。具体地讲，可使用具有约10,000重均分子量和约50％氧化度的氧化葡聚糖与具有约60,000重均分子量和约20％氧化度的氧化葡聚糖的组合，如本文实施例35和36中所述。如果在所述第二水溶液或分散体中使用水分散性聚合物的混合物，则相对于所述溶液或分散体的总重量而言，水分散性聚合物的总浓度为约5重量％至约70重量％，以及约15重量％至约35重量％。
为用于活性组织上，优选将所述第二水溶液或分散体消毒以防止感染。可使用任何上述用于将所述第一水溶液或分散体消毒的方法。
根据预期应用，所述第二水溶液或分散体还可包含各种添加剂。所述添加剂优选与所用的水分散性聚合物相容。具体地讲，所述添加剂不包含将妨碍水凝胶有效地胶凝的反应性基团。例如，所述第二水溶液或分散体可包含至少一种如上所述的用于第一水溶液或分散体中的添加剂，所述添加剂选自pH调节剂、粘度调节剂、抗微生物剂、着色剂、康复促进剂、表面活性剂、抗炎剂、血栓形成剂、和放射不透光化合物。
此外，当所述第二水溶液或分散体中的水分散性聚合物包含3个或更多个亲核基团时，所述溶液或分散体可任选地包含至少一种如上所述的具有一个或多个伯胺基的多官能胺，以向水凝胶提供其它有益性能(例如疏水性、弹性、粘合强度等)。通常，如果存在的话，相对于所述溶液或分散体中具有3个或更多个亲核基团的至少一种水分散性聚合物的量而言，所述多官能胺的使用浓度为约5重量％至约1000重量％。在一个实施方案中，所述多官能胺为如上所述的多臂聚醚胺。
在一个实施方案中，本发明提供了试剂盒，所述试剂盒包含至少一种具有式(1)或式(2)结构的末端支化的反应物，和至少一种具有3个或更多个亲电或亲核基团的水分散性聚合物，所述亲电或亲核基团能够与所述末端支化的反应物上的官能团反应。
在一个实施方案中，所述试剂盒中的反应物以水溶液或分散体的形式提供。具体地讲，所述试剂盒包含所述第一水溶液或分散体和所述第二水溶液或分散体，所述第一水溶液或分散体包含至少一种具有式(1)或式(2)结构的末端支化的反应物，所述第二水溶液或分散体包含至少一种具有3个或更多个亲电或亲核基团的水分散性聚合物，所述亲电或亲核基团能够与所述第一水溶液或分散体中的末端支化的反应物上的官能团反应。当所述第一水溶液或分散体包含至少一种含有亲核基团(诸如NH2、SH或CONHNH2)的末端支化的反应物时，所述第二水溶液或分散体包含具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物，例如包含醛基的氧化多糖，诸如氧化葡聚糖；用乙酰乙酸酯基衍生的聚(乙烯醇)或聚(乙烯醇)共聚物，用乙酰乙酸酯基衍生的直链或支链聚醚；或用醛基衍生的直链或支链聚醚。当所述第一水溶液或分散体包含至少一种含有亲电基团(诸如乙酰乙酸酯基、COR1基，其中R1为OH或N-羟基琥珀酰亚胺基)的末端支化的反应物时，所述第二水溶液或分散体包含至少一种具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物，诸如多臂聚醚胺。当所述末端支化的反应物包含COR1官能团时，其中R1为OH(即羧酸基团)，所述试剂盒任选还包含未溶解的水溶性碳二亚胺和容器，所述容器中的内容物包含使所述碳二亚胺水合的水。每一种水溶液或分散体均可包含于任何适宜的容器中，诸如小瓶或注射器圆筒。
在另一个实施方案中，本发明提供了试剂盒，所述试剂盒包含第一水溶液或分散体、第二水溶液或分散体和第三溶液或分散体，所述第一水溶液或分散体包含至少一种具有式(1)或式(2)结构的末端支化的反应物，所述第二水溶液或分散体包含至少一种具有3个或更多个亲电或亲核基团的水分散性聚合物，所述亲电或亲核基团能够与所述第一水溶液或分散体中的末端支化的反应物上的官能团反应，所述第三溶液或分散体包含如上所述的多官能胺。每一种溶液或分散体均可包含于任何适宜的容器中，诸如小瓶或注射器圆筒。
施用方法：
可以多种方式，向活生物体组织上的解剖点施用第一水溶液或分散体和第二水溶液或分散体，所述第一水溶液或分散体包含至少一种具有式(1)或式(2)结构的末端支化的反应物，所述第二水溶液或分散体包含至少一种具有3个或更多个亲电或亲核基团的水分散性聚合物。将两种溶液或分散体施用到位点上后，通常在约2秒至约2分钟内它们交联形成水凝胶，此过程在本文中称为固化。如上所述，作为另外一种选择，可以纯液体的形式将末端支化的反应物和/或水分散性聚合物施用到解剖点上，其中所述试剂在室温下以液体形式存在，或者在水或含水体液存在下以干燥形式存在。
在一个实施方案中，可相继使用任何适宜的装置将两种水溶液或分散体施用到所述位点上，包括但不限于喷雾、用棉签或刷子涂抹、或使用吸移管或注射器压出。所述溶液或分散体可以任何顺序施用。接着使用任何适宜的装置诸如棉签、刮刀或吸移管或注射器的尖端，在所述位点上混合所述溶液或分散体。
在另一个实施方案中，在施用到位点上前，先将两种水溶液或分散体手动混合。然后在其完全固化前，使用如上所述的适宜施用装置，将所得混合物施用到所述位点上。
在另一个实施方案中，将两种水溶液或分散体包含于双筒注射器中。这样，可用注射器同时将两种水溶液或分散体施用到所述位点上。适宜的双筒注射器施用装置是本领域已知的。例如，Redl在美国专利6,620,125(尤其是图1、5和6，其描述于第4栏第10行至第6栏第47行中)中描述了若干适用于本发明中的施用装置，所述文献以引用方式并入本文。此外，双筒注射器还可在尖端处包括静态搅拌器，诸如得自ConProtec，Inc.(Salem，NH)或Mixpac Systems AG(Rotkreuz，Switzerland)的那些，以在施用前有效混合两种水溶液或分散体。
在另一个实施方案中，其中使用了包含多官能胺的任选的第三溶液或分散体，可使用任何上述方法，以任何顺序将三种溶液或分散体施用到解剖点上。在此实施方案中，还可改进所述双筒注射器，使之具有三个筒，每个筒用于一种溶液或分散体。
在另一个实施方案中，使用本发明的水凝胶组织粘合剂以将至少两个解剖点粘合在一起。在此实施方案中，将所述第一水溶液或分散体施用到至少一个解剖点上，而将所述第二水溶液或分散体施用到至少一个相同解剖点或另一个解剖点上。可手工或使用某些其它装置诸如外科手术用夹具，使两个或更多个位点接触并且在一起保持足够的时间，以使所述混合物固化，所述时间通常为约2秒至约2分钟。作为另外一种选择，可通过手工预混或使用双筒注射器施用装置，将两种水溶液或分散体的混合物施用到至少一个待粘合的解剖点上。可手工或使用某些其它装置诸如外科手术用夹具，使两个或更多个位点接触并且在一起保持足够的时间，以使所述混合物固化。
在另一个实施方案中，其中将包含多官能胺的任选的第三溶液或分散体与所述第一水溶液或分散体和所述第二水溶液或分散体一起使用，以将至少两个解剖点粘合在一起，可以任何顺序将三种溶液或分散体分别施用到至少一个解剖点上。可将溶液或分散体施用到相同的位点或不同的位点上。作为另外一种选择，可使用上述任何方法将三种溶液或分散体预混，并且在所得混合物完全固化前，将所述混合物施用到至少一个待粘合的解剖点上。然后可手工或使用某些其它装置诸如外科手术用夹具，使两个或更多个位点接触并且在一起保持足够的时间，以使所述混合物固化。
医学和兽医学应用：
本发明的水凝胶组织粘合剂具有许多潜在的医学和兽医学应用，包括但不限于闭合伤口、在内外科手术(诸如肠吻合术和血管吻合术、眼科手术)中辅助或替代缝合线或缝钉、药物递送、防粘应用、以及作为堵塞物封闭瘘管或穿孔。针对这些用途，下文描述了包括施用如上定义的第一水溶液或分散体和第二水溶液或分散体的方法。针对这些目的，同样可采用上述方法施用三种溶液或分散体的施用，其中所述第三溶液或分散体包含另外的多官能胺。
本发明的水凝胶组织粘合剂可用于处理伤口，包括但不限于轻微割伤、刮伤、发炎、擦伤、裂口、灼伤、溃疡、穿孔和外科手术伤口。为了闭合伤口，使用上述方法，将第一水溶液或分散体和第二水溶液或分散体施用到伤口上，并且使所述混合物固化。例如，可使用本发明的水凝胶组织粘合剂来闭合皮肤上的伤口或器官诸如肺上的穿孔或切口。此外，可将本发明的水凝胶组织粘合剂施用到穿孔的血管上以实现止血。类似地，本发明的水凝胶组织粘合剂可用作硬脑膜闭合剂。
肠吻合术是有经验的外科医师熟知的外科手术。所述过程由Sweeney等人(“Surgery”，131：185-189，2002)描述，其包括在切除后将肠的两个片段连接在一起。可使用缝合线或缝钉将肠的两个片段连接在一起。此过程中遇到的问题是缝合线或缝钉周围产生渗漏。已报导有5％至8％的渗漏速率(Bruce等人，“Br.J.Surg.”，88：1157-1168，2001)。本发明的组织粘合剂可用于辅助肠吻合术中所用的缝合线或缝钉，提供可减少渗漏的更好的闭合效果。在此应用中，使用上述方法，将第一水溶液或分散体和第二水溶液或分散体施用到缝合线或缝钉周围的肠上，并且使所述混合物固化。
此外，本发明的水凝胶组织粘合剂可用于血管吻合术中。此过程类似于上述肠吻合术，并且可用于血管移植。可使用缝合线或缝钉将血管的两个片段连接在一起。本发明的组织粘合剂可用于辅助缝合线或缝钉，提供可减少渗漏的更好的闭合效果。在此应用中，使用上述方法，将第一水溶液或分散体和第二水溶液或分散体施用到缝合线或缝钉周围的血管上，并且使所述混合物固化。
在白内障手术期间，可采用颞侧透明角膜切口和巩膜隧道切口。这些方法是有经验的白内障外科医师所熟知的。虽然这些切口可用缝合线闭合，但是许多外科医师更偏爱无缝合自闭合切口。然而，透过无缝合切口的渗漏引发了问题，其能够导致眼内炎(Sarayba等人，“Amer.J.Opthamol.”，138：206-210，2004，以及Kim等人，“J.CataractRefract.Surg.”，21：320-325，1995)。可使用本发明的水凝胶组织粘合剂来闭合颞侧透明角膜切口和巩膜隧道切口以防止渗漏。在此应用中，使用上述方法，将第一水溶液或分散体和第二水溶液或分散体施用到眼内切割点上，并且使所述混合物固化。此外，可将两种水溶液或分散体涂布在用于进行切割的解剖刀的侧面上，每个解剖刀侧面涂布一种溶液或分散体，以在位点准备闭合时将它们施用到位点上。
本发明的水凝胶组织粘合剂还可用于防止内部器官手术或损伤后邻近解剖点间的粘合。使用上述方法，将第一水溶液或分散体和第二水溶液或分散体施用到一个解剖点上。可手工或使用某些其它装置诸如外科手术用夹具，防止第一位点接触任何邻近位点，直至所述混合物固化，通常为约2秒至约2分钟。固化后，水凝胶不再具有粘性，并且可用作防止邻近位点粘合的阻隔物。
本发明的水凝胶组织粘合剂还可用于将药物递送到选定的解剖点上。在此应用中，至少一种水溶液或分散体还包含药剂或治疗剂。适宜的药剂和治疗剂是本领域熟知的。广泛的列表由Kabonov等人示于美国专利No.6,696,089中，所述文献以引用方式并入本文(具体地讲第16栏至第18栏)。实例包括但不限于抗菌剂、抗病毒剂、抗真菌剂、抗癌剂、疫苗、放射标记物、抗炎剂、抗青光眼试剂、局部麻醉剂、抗肿瘤剂、抗体、激素等。在此应用中，使用上述方法，将第一水溶液或分散体和第二水溶液或分散体施用到所期望的解剖点上，其中至少一种水溶液或分散体还包含所关注的药剂或治疗剂。在水凝胶固化后，药剂或治疗剂释放到所期望的解剖点上。释放速率取决于水凝胶的交联密度，这可由交联程度来控制，而交联程度继而由所用反应物浓度以及这些反应物中各自含有的官能团的相对量来决定。对于任何具体应用而言，获得适宜药物释放速率所需的试剂浓度可由本领域的技术人员使用常规实验很容易地确定。
本发明的水凝胶组织粘合剂还可用作堵塞物以封闭组织中的瘘管。在此应用中，使用上述方法，优选使用双筒注射器，将第一水溶液或分散体和第二水溶液或分散体施用到腔体中，并且使所述混合物固化。此外，本发明的水凝胶组织粘合剂还可用作堵塞物以封闭穿孔(即泪液***腺)，以治疗干眼综合征。干眼综合征是由泪腺和眼表面的炎症引起的。后果是产生的泪液量减少或泪液过量***。一种治疗方法是封闭穿孔以保留泪液。为闭合穿孔，由有经验的外科医师使用配备细针的双筒注射器，将第一水溶液或分散体和第二水溶液或分散体注射到穿孔中。
此外，本发明的水凝胶组织粘合剂还可用于其它医学应用中。这些应用包括但不限于固定移植物的粘合剂、用于组织上以阻隔空气、水分、流体或微生物迁移的粘合剂、以及在其它外科手术中替代或辅助缝合线或缝钉的粘合剂，所述外科手术诸如胆囊切除术、造口术、阑尾切除术、减肥术、视网膜复位术、剖腹产闭合术、子宫切除术、以及创伤穿孔和破裂膜的闭合术。
实施例
在下面的实施例中将进一步限定本发明。应当理解，这些实施例尽管说明了本发明的优选实施方案，但仅是以例证的方式给出的。通过上述讨论和这些实施例，本领域的技术人员可以确定本发明的实质性特征，并且在不脱离本发明的实质和范围的前提下，可以对本发明进行各种改变和变型以适应各种应用和条件。
所用缩写的意义如下：命名“10K”是指聚合物分子具有10千道尔顿的重均分子量，命名“60K”是指60千道尔顿的重均分子量等等，“min”是指分钟，“h”是指小时，“sec”是指秒，“d”是指天，“mL”是指毫升，“L”是指升，“μL”是指微升，“cm”是指厘米，“mm”是指毫米，“μm”是指微米，“mol”是指摩尔，“mmol”是指毫摩尔，“g”是指克，“mg”是指毫克，“meq”指毫当量，“EW”是指当量，“Mw”是指重均分子量，“Mn”是指数均分子量，“wt％”是指重量百分比，“mol％”是指摩尔百分比，“Vol”是指体积，“v/v”是指体积每体积，“EO”是指环氧乙烷，“PO”是指环氧丙烷，“PEG”是指聚乙二醇，“Da”是指道尔顿，“kDa”指千道尔顿，“MWCO”是指截留分子量，“kPa”是指千帕斯卡，“1H NMR”是指质子核磁共振光谱，“ppm”是指份每一百万份，“D”是指以g/mL为单位的密度，“PBS”是指磷酸盐缓冲的生理食盐水，“psi”是指磅每平方英寸，而“psig”是指磅每平方英寸表压。
参照符“Aldrich”或参照符“Sigma”是指所述化合物或成分得自Sigma-Aldrich(St.Louis，MO)。参照符“Shearwater”或“Nektar”是指所述化合物或成分得自Nektar(Huntsville，AL)。参照符“SunBio”是指所述化合物或成分得自SunBio Inc.(Anyang City，S.Korea)。参照符“NOF”是指所述化合物或成分得自NOF Corp(Tokyo，Japan)。参照符“TCI America”是指所述化合物或成分得自TCI America(Portland，OR)。参照符“BASF”是指所述化合物或成分得自BASF Corp(Ludwigshafen，Germany)。
一般方法：
氧化葡聚糖的制备：
使用以下方法，由具有10,000道尔顿重均分子量的葡聚糖制备具有约50％醛转变量的氧化葡聚糖(本文中还被称为葡聚糖醛)。通过改变所用高碘酸盐溶液的浓度，获得其它醛转变量同样，氧化具有其它分子量的葡聚糖，以提供类似的氧化葡聚糖。
在500mL圆底烧瓶中，将葡聚糖(19.0g；0.12mol糖环；Mw＝10,000；Sigma # D9260)加入到170g蒸馏水中。将混合物搅拌15至30min，获得溶液；然后将17.7g(0.083mol；mw＝213.9)高碘酸钠的160g蒸馏水溶液一次性加入到葡聚糖溶液中。将所述混合物在室温下搅拌5h。此后，将所述溶液从圆底烧瓶中取出，分成四等份体积，并且分配到4个渗析膜试管中(MWCO＝3500道尔顿)。将试管在去离子水中渗析4天，期间每日换水两次。将水溶液从渗析管中取出，放置在广口聚乙烯容器中，并且使用液氮冷冻，并且冻干以获得白色绒毛状氧化葡聚糖。
采用以下方法，确定所得氧化葡聚糖中的二醛含量。在250mL锥形瓶中，将氧化葡聚糖(0.1250g)加入到10mL 0.25M的NaOH中。将所述混合物轻轻旋动，然后在40℃的控温超声浴液中放置5min，直至所有物质均溶解，获得深黄色溶液。将样本从浴液中取出，并且将烧瓶在冷自来水下冷却5min。然后将15.00mL 0.25M HCl加入到所述溶液中，接着加入50mL蒸馏水和1mL 0.2％的酚酞溶液。用0.25M NaOH将此溶液滴定至终点，终点通过颜色从黄色变成紫色/蓝紫色来确定。对于起始葡聚糖样本实施相同的滴定，以提供背景醛含量。使用以下公式，计算氧化葡聚糖样本中的二醛含量(本文中还称为氧化转化率或氧化度)：
Vb＝碱的总meq
Va＝酸的总meq
W＝样本干重(mg)
M＝多糖重复单元的重均分子量(对葡聚糖而言，＝162)
s＝氧化样本
p＝原样本
拉伸试条制作方法和葡聚糖醛/PEG胺水凝胶测试：
向1∶1v/v双筒注射器(MixPac Systems AG，Rotkreuz，Switzerland)中加载两种反应溶液，一侧筒中加载葡聚糖醛溶液，而另一侧筒中加载PEG胺(即支链胺封端的或单胺封端的反应物)溶液。注射器配备2.5mm直径的混合尖端以分配密封剂，所述尖端具有12个静态混合元件(Mixpac # 2.5-12-DM)。两个1英寸×3英寸(2.5cm×7.5cm)的显微镜载片彼此平行放置在一片硅氧烷橡胶上，使用间隔垫使间隔精确地为0.68cm，所述硅氧烷橡胶已用作为隔离剂的硅氧烷管闩膏轻轻涂擦。将一滴混合密封剂溶液快速递送到介于两个载片间的硅氧烷橡胶表面上，并且快速用5cm×7.5cm显微镜载片覆盖，以将仍为流体的密封剂压缩成介于两个载片间的平条。使平条固化10min；然后小心地将硅氧烷片剥去，使水凝胶条留在玻璃载片上。小心地移去两个1英寸×3英寸(2.5cm×7.5cm)载片，并且最后小心地将水凝胶粘合条从5cm×7.5cm显微镜载片上剥下来。将所述粘合条储存在密闭的塑性袋中，用几滴水以防止其干掉。如果没有瑕疵或气泡，则可从中央切割粘合条，获得两片试条，每片长约3cm。一般在3h内测试样本。
使用具有夹具以拉伸薄膜的Exceed质构分析仪(StableMicrosystems，Surrey，England)来测定拉伸强度。用双面胶带将若干片平滑的硅氧烷橡胶片绑在夹持面上，以轻轻地夹住水凝胶，而不会将它们压碎。以1.00cm标距夹住水凝胶条(3cm水凝胶条每端均有约1cm在每个夹具内)，并且以1cm/min的速率拉伸10cm，或直至破碎。破碎后，用测微器测定破碎点处水凝胶条的厚度，以计算拉伸强度。
葡聚糖醛/PEG胺水凝胶的水溶胀测试方法：
在水凝胶条经由拉伸测试而破碎后，将条片称重并且放置到含有15mL磷酸盐缓冲溶液(PBS；pH7.4)的闪烁管中。将小管放置到37℃烘箱内的平板振荡器上，并且周期性地取出水凝胶，拍干，称重并且放回到PBS中，直至它们已经溶解，或已经变得薄弱松软，以致无法将它们移动。可通过将PBS和水凝胶倒在一片已测定皮重的金属筛网上，然后用纸巾从后面将所述金属筛网吸干，并且称重，来称量具有一定完整性的松软、溶胀的水凝胶重量。
用葡聚糖醛/PEG胺水凝胶闭合猪肠内切口的方法：
在得自当地屠宰场的一段2英寸(5cm)猪肠内，割出0.8cm至1.0cm的横向切口(平行于长度方向)。使用连接喷嘴的尼龙缆绳将肠段的一端扎紧，所述喷嘴通向配有压力计的充水注射器泵；另一端用止血钳夹住。经由配有2.5mm直径混合尖端的1∶1v/v双筒注射器(MixPac Systems)，将密封剂施用在切口上，所述尖端具有12个静态混合元件(Mixpac # 2.5-12-DM)。使用注射枪来递送所述密封剂。测试前的固化时间为2至8min。然后将水注入到闭合的肠中，并且监测压力，直至观测到渗漏。
实施例1
合成末端支化的聚乙二醇1500四胺
此实施例的目的在于使用两步法制备末端支化的聚乙二醇1500四胺。在第一步中，在三戊胺的存在下，使PEG 1500与甲基磺酰氯在二氯甲烷中反应，制得PEG 1500二甲磺酸酯。接着在第二步中，使PEG 1500二甲磺酸酯与三(2-氨基乙基)胺在水中反应，得到末端支化的聚乙二醇1500四胺。
制备PEG 1500二甲磺酸酯：
在氮气下，搅拌15.0g(22mmol OH)聚乙二醇1500(Mw＝1500；Aldrich # 202436)和10.5g(13.5mL；46mmol)三戊胺的100mL二氯甲烷溶液，同时加入6.0g(4.0mL；52mmol)甲基磺酰氯。溶液变热。使深红色溶液在室温下静置68h。然后使用旋转蒸发器将反应混合物蒸发至约其一半体积，并且在搅拌下，倒入到冰浴内的750mL***中。将悬浮液搅拌10min，然后在氮气氛下真空过滤。用每份100mL的***将固体洗涤三次，并且真空干燥，获得17.3g棕褐色油，将所述油再次溶解于40mL二氯甲烷中，并且在搅拌下，在600mL冷冻***中重新沉淀出来。在氮气下过滤，并且用每份100mL的***洗涤三次，接着真空干燥，获得15.0gPEG 1500二甲磺酸酯。
1H NMR(CDCl3)：3.08ppm(s，a)；3.64(s，b)；4.38(t，c)。
制备末端支化的PEG 1500四胺：
将如上所述制得的1.0g(1.4mmol OMes)PEG 1500二甲磺酸酯的10mL水溶液与5.0mL(5.0g，34mmol；D＝0.98；NH2∶Cl＝57)三(2-氨基乙基)胺(Aldrich # 225630)混合，并且使所述混合物在室温下静置90h。经由旋转蒸发除去水，并且将浓缩物倒入到100mL***中。在冰浴中搅拌悬浮液，然后使其沉淀，并且倾倒出***，得到白色胶粘粉末。在热水浴中将白色固体熔化；然后再加入100mL***，并且搅拌混合物，然后在冰浴中冷冻。再次倾倒出***，并且将固体溶解于10mL二氯甲烷中，过滤除去不溶物，并且在搅拌下，加入到冰浴内的100mL***中。在氮气下，真空过滤白色粉末的***悬浮液；在烧瓶底部留有推测为聚合PEG胺的0.17g胶粘固体。在氮气下干燥白色粉末，得到0.58g末端支化的PEG 1500四胺。
此末端支化的胺基的1H NMR光谱(CDCl3)是非常有特色的：
1H NMR(CDCl3)：2.55ppm(t，J＝6.0Hz，a)；2.60(t，J＝6.1Hz，b)；2.72(t，J＝6.1Hz，c)；2.76(t，J＝5.2Hz，d)；2.80(t，J＝5.2Hz，e)；3.59(t，J＝5.3Hz，f)；3.64(s，g)；4.38 CH2OMes(消失)。
三(2-氨基乙基)胺1H NMR(CDCl3)：1.25ppm(s，NH2)；2.51(t，J＝6.0Hz，a)；2.76(t，J＝6.0Hz，d)。
实施例2至4
比较葡聚糖醛/PEG胺水凝胶的性能：
这些实施例的目的在于，比较基于末端支化的PEG胺的葡聚糖醛水凝胶与基于单胺封端的PEG的那些水凝胶的机械性能。比较由末端支化的PEG1500胺制得的葡聚糖醛水凝胶的性能与由两种单胺封端的PEG(直链PEG1500二胺和4臂星形PEG 2000四胺)制得的葡聚糖醛水凝胶的性能。第一比较介于具有相同分子量的两种直链PEG之间，其中一种具有单个胺端基，而另一个具有支化的二胺端基。第二比较介于在每个末端具有单个胺基的4臂星形PEG与具有几乎相同分子量的直链PEG之间，所述直链PEG在每个末端具有两个胺基，从而具有与星形PEG相同的胺基总数，但是它们排列却不相同。
合成直链PEG 1500二胺：
使按照实施例1中所述制得10.0g(14mmol二甲磺酸酯)PEG 1500二甲磺酸酯和100mL(1480mmol)浓氨水的溶液在室温下静置50h。将溶液过滤，以除去少量褐色沉淀，并且用氮气鼓泡20h，以除去氨，并且将溶液体积减少至约50mL；然后加入1.5g(15mmol)碳酸钠。通过温和搅拌(避免形成乳液)，用每份50mL的二氯甲烷将溶液萃取三次。将二氯甲烷层合并，并且用硫酸镁干燥，之后旋转蒸发，将体积减少至20mL。在搅拌和冰浴冷却下，将浓缩的二氯甲烷溶液加入到500mL***中。在氮气下将所得悬浮液真空过滤并且干燥，获得7.7g PEG 1500二胺。
1H NMR(CDCl3)：2.88(br s，a)；3.52(t，J＝5.25Hz，b)；3.64(s，c)。
合成4臂星形PEG 2000四胺：
使用两步方法合成4臂星形PEG四胺。首先，使4臂星形PEG与亚硫酰氯反应，制得4臂PEG四氯化物。在第二步中，使4臂PEG四氯化物与浓氨水反应，获得4臂星形PEG四胺。
在氮气下，在100mL圆底烧瓶中，使100g(0.4mol OH)4臂PEG 2K(Mn＝2000；NOF Corp)与90mL亚硫酰氯(1.5mol)的混合物在室温下搅拌24h。通过在60℃水浴中旋转蒸发除去亚硫酰氯，并且加入两份50mL的甲苯，并且通过旋转蒸发将其除去，以有助于完全除去亚硫酰氯，获得98g 4臂PEG 2K四氯化物。
1H NMR(CDCl3)：3.41ppm(s，a)；3.64(s，b)；3.75(t，J＝5.9Hz，3H，c)。
在高压釜中，将50g(0.1mol氯)4臂PEG 2K四氯化物与770mL(11mol)浓氨水的溶液在60℃下加热48h。将所述溶液冷却至室温，用氮气鼓泡2h以除去过量的氨，并且将溶液体积减少一些。然后在60℃水浴中旋转蒸发所述溶液，使体积降至约150mL；然后加入10.5g(76mmol)碳酸钾。用分成3份的400mL氯仿萃取所述溶液。将氯仿萃取物合并，并且用硫酸镁干燥，接着在40℃下旋转蒸发。使所述产物溶解于200mL二氯甲烷中，并且将所述溶液过滤以除去不溶物，并且在40℃下旋转蒸发，获得52g4臂PEG 2K四胺。
水凝胶组合物和测试：
使用以下反应物溶液制备水凝胶：
1A：25重量％葡聚糖醛(50％氧化转化率；EW＝146；Mw＝10K)；
1B：25重量％葡聚糖醛(44％氧化转化率；EW＝168；Mw＝10K)；
1C：30重量％PEG 1500二胺(EW＝700)；
1D：30重量％末端支化的PEG 1500四胺(EW＝350)，按照实施例1中所述制得；
1E：30重量％4臂PEG 2000四胺(EW＝500)。
如表1中所示，使用具有12级静态混合尖端的MixPac双筒注射器，以1∶1的体积比率将溶液对混合。模制用于拉伸测试的水凝胶条，并且如一般方法部分中所述来测试。如一般方法部分中所述，测定水凝胶在水中的溶胀性能，以及它们抵抗内部水压使猪肠中切口闭合的能力。通过在小瓶中混合0.1mL的每种反应物溶液，并且快速搅拌直至所述混合物变得足够粘稠，以致能够保持其形状(将此时的时间认为是胶凝时间)，来测定胶凝时间。试验数据示于表1中。表中的值以测量的平均偏差和标准偏差形式给出。
表1
葡聚糖醛/PEG胺水凝胶性能
| 实施例 | 葡聚糖醛 | PEG胺 | 胶凝时间(s) | 拉伸强度(g/cm2) | 断裂伸长(％) | 1周37℃PBS水溶胀％ | 猪肠爆裂压力 |
| 2，比较实施例 | 1A | 1C | 15 | 1032±180(n＝8) | 120±36 | 溶解 | 0.70±0.50psi(4.8±3.4kPa) |
| 3 | 1A | 1D | 10 | 2304±42(n＝3) | 79±9 | 220 | 1.75±0.53psi(12.0±3.6kPa) |
| 4，比较实施例 | 1B | 1E | 27 | 648±118(n＝6) | 46±10 | 35 | 未测 |
直链PEG 1500二胺水凝胶(比较实施例2)具有最高的断裂伸长率，但它快速溶胀和溶解于水中。4臂PEG 2000水凝胶(比较实施例4)具有最低的水溶胀性，而且具有最低的拉伸强度和断裂伸长率。
末端支化的直链PEG 1500胺水凝胶(实施例3)是相当坚固的，并且与基于4臂星形PEG 2000(比较实施例4)的具有相同氨基数目以及稍高分子量的水凝胶相比，其具有近两倍的断裂伸长率。
末端支化的直链PEG 1500胺水凝胶(实施例3)还比具有相同分子量的单胺封端的直链PEG 1500二胺水凝胶(比较实施例2)更加坚固，同时保持约2/3的直链PEG 1500二胺的断裂伸长率。末端支化的PEG 1500二胺水凝胶还可更好地抵抗在水中的溶胀和降解。直链PEG 1500二胺水凝胶快速溶胀和溶解，而末端支化的PEG 1500胺水凝胶可以适度的溶胀度保持其完整性一周以上。此外，与单胺封端的PEG 1500二胺相比，末端支化的PEG 1500胺水凝胶显示出优异的爆裂压力，这可能是由于水凝胶中游离胺基的浓度较高(认为这可以调节组织粘合性)。这些结果证实，末端支化的胺可赋予有利的性能平衡。
实施例5
8臂聚乙二醇40000十六胺的合成
此实施例的目的在于制备8臂聚乙二醇40000十六胺。采用两步方法制备十六胺，其中使8臂PEG 40K与亚硫酰氯反应以获得8臂PEG 40K氯化物，其接着与三(2-氨基乙基)胺反应以获得8臂PEG 40K十六胺。
制备8臂PEG 40K氯化物：
在氮气下将100g(20mmol OH)8臂PEG 40K(Mn＝40,000；NOFSunBright HGEO-40000)的200mL甲苯溶液加热至70℃并且搅拌，同时快速加入6mL亚硫酰氯(10g；80mmol)。在氮气下使所述混合物在60℃下搅拌20h。20h后，在仍保温的同时，用氮气将所述溶液鼓泡1h，以除去亚硫酰氯，接着加入2mL(50mmol)甲醇以除去残余的亚硫酰氯。搅拌下将所得溶液加入到300mL己烷中，最初得到凝胶状沉淀，当将甲苯从产物中提出时，其很快变脆和粉化。将白色悬浮液搅拌一小时，然后真空过滤，用100mL己烷洗涤一次，并且在氮气氛下真空干燥，获得99.0g 8臂PEG 40K氯化物。
制备8臂PEG 40K十六胺：
快速搅拌30.0g(6.0mmol Cl)8臂星形PEG 40K氯化物的60mL水溶液，同时加入36mL(35.3g；240mmol)三(2-氨基乙基)胺(TCI America#T1243)。在氮气下，将所得溶液在100℃油浴中搅拌25h。接着，加入0.5mL(9mmol)50％氢氧化钠，并且将混合物冷却，用150mL二氯甲烷萃取，随后用每份100mL的二氯甲烷萃取2次。分层有一些慢，但是过夜后最终完全分开。将合并的提取物用硫酸钠干燥，采用旋转蒸发，蒸发至120mL体积，并且在搅拌下在850mL***中沉淀出来。然后在冰浴中搅拌***，在氮气下真空过滤所得白色沉淀，用100mL***洗涤并且在氮气下干燥，获得27.7g(92％收率)8臂星形PEG 40K十六胺。
1H NMR(CDCl3)：2.53ppm(t，J＝6.0Hz，a)；2.60(t，J＝6.1Hz，b)；2.71(t，J＝6.1Hz，c)；2.76(t，J＝5.9Hz，d)；2.80(t，J＝5.2Hz，e)；3.59(t，J＝5.3Hz，f)；3.64(s，g)；3.76 CH2Cl(t，J＝6.0Hz；h；消失)。峰组积分：2.5至2.8ppm(a至e；14.3H；理论14H)；3.5至3.8ppm(f至g，PEG主链，500H)。经由NMR检测，无残余三(2-氨基乙基)胺。
在此合成中，通过用三(2-氨丙基)胺(得自BASF)替代三(2-氨基乙基)胺，可获得在端链分枝中的每个氮原子之间具有三个CH2基团的8臂星形PEG 40K十六胺，除此之外不再对方法作出其它变动。这对于以下实施例而言也一般是适用的。
由于非常容易形成氨基甲酸盐，因此必须谨慎防止这些末端支化的胺的水溶液或湿有机溶液接触大气中的二氧化碳。这些氨基甲酸盐将与二价离子诸如镁离子复合。当尝试用硫酸镁干燥PEG氨基甲酸盐的二氯甲烷溶液时，获得透明有粘弹性的橡胶。PEG溶液在MgSO4存在下的粘弹性显然应归于Mg+2与氨基甲酸根端基的桥联。
实施例6
合成4臂聚乙二醇10000八胺
此实施例的目的在于制备4臂聚乙二醇10000八胺。采用两步方法制备八胺，其中使4臂PEG 10K与亚硫酰氯反应，获得4臂PEG 10K氯化物，其接着与三(2-氨基乙基)胺反应，获得4臂PEG 10K八胺。
制备4臂PEG 10K氯化物：
在氮气下，在100mL圆底烧瓶中，使5g(2.0mmol OH)4臂PEG 10K(Mn＝10,000；Shearwater Polymers Inc.)、5mL亚硫酰氯(70mmol)与5mL甲苯的混合物在60℃油浴中搅拌16h。通过在热水浴中旋转蒸发上清液来除去亚硫酰氯，加入两份20mL的甲苯并且通过旋转蒸发除去，以有助于完全除去亚硫酰氯。将产物溶于20mL二氯甲烷中，并且注射器过滤，以除去半透明状物。将溶液浓缩至5至10mL体积，并且在搅拌下加入到300mL***中。然后将***在冰浴中搅拌30min，并且在氮气下将沉淀真空过滤直至干燥，获得4.4g 4臂PEG 10K氯化物。
制备4臂PEG 10K八胺：
在100℃油浴中，将1.0g(0.57mmol Cl)4臂星形PEG 10K氯化物的5mL水溶液与5mL(5g；34mmol)三(2-氨基乙基)胺(Aldrich #225630)搅拌2h，然后加入0.1g碳酸钠，并且使混合物冷却，用每份20mL二氯甲烷萃取两次，同时温和搅拌5min。分出二氯甲烷层，并且用硫酸钠干燥，过滤并且浓缩至约5至10mL。在搅拌下将浓缩物加入到200mL***中，并且使***在冰浴中搅拌20min。在氮气下，将所得白色沉淀真空过滤干燥。将产物溶解于5mL二氯甲烷中，并且从再加入的200mL***中再沉淀出来，接着在冰中冷却，并且在氮气下真空过滤，获得0.60g 4臂PEG 10K八胺。
实施例7
合成8臂聚乙二醇10000十六胺
此实施例的目的在于制备8臂聚乙二醇10000十六胺。采用两步方法制备十六胺，其中在三乙基胺的存在下，使8臂PEG 10K与甲基磺酰氯在二氯甲烷中反应，获得8臂PEG 10K甲磺酸酯，其接着与三(2-氨基乙基)胺反应，获得8臂PEG 10K十六胺。
制备8臂PEG 10K甲磺酸酯：
在氮气下，搅拌10g(8.0mmol OH)8臂PEG 10K(Mn＝10,000；Shearwater Polymers Inc.)的140mL二氯甲烷溶液，同时加入4mL(28mmol)三乙基胺(Et3N)，随后加入2.6g(1.8mL；24mmol)甲基磺酰氯。将所述混合物在室温下搅拌整个周末。
接着，将所述溶液与三份每份25mL的10％碳酸钠一起温和搅拌，每次15min。然而，难以分离，因此将整个混合物放置在干冰上以将水冻结，并且将二氯甲烷倾倒出来。用硫酸镁干燥二氯甲烷，通过
硅藻土(World Minerals，Lompoc，CA)过滤，浓缩至约15mL，并且在搅拌下加入到600mL***中。将***在冰浴中搅拌20min，在氮气下将悬浮液真空过滤，溶解于二氯甲烷中，并且在600mL新鲜***中再沉淀出来。将悬浮液冷却，并且在氮气下真空过滤，接着仔细排除空气，在氮气下用三份每份20mL的***洗涤以获得7.94g 8臂PEG 10K甲磺酸酯。
制备8臂PEG 10K十六胺：
在冰浴中冷却2.0g(2.2mmol OMes)8臂星形PEG 10K甲磺酸酯的10mL水溶液，并且加入10mL(68mmol)三(2-氨基乙基)胺(Aldrich #225630)。将所述溶液在室温下搅拌96h。接着加入1mL 10％碳酸钠，并且用三份每份25mL的二氯甲烷萃取所述混合物，同时温和搅拌5min。合并二氯甲烷层，用硫酸钠干燥，过滤并且浓缩至约15mL。在室温和搅拌下，将浓缩物加入到250mL***中。然后将***在冰浴中搅拌20min，并且在氮气下将所得白色沉淀真空过滤。在漏斗上将所述产物溶解于3份每份10mL的二氯甲烷中，并且施用真空，使溶液流入到50mL圆底烧瓶中。使溶液从再加入的200mL***中再沉淀出来，接着在冰中冷却，并且在氮气下真空过滤，获得1.55g 8臂PEG 10K十六胺。
实施例8
合成6臂聚乙二醇10000十二胺
此实施例的目的在于制备6臂聚乙二醇10000十二胺。采用两步方法制备十二胺，其中在三乙基胺的存在下，使6臂PEG 10K与甲基磺酰氯在二氯甲烷中反应，获得6臂PEG 10K甲磺酸酯，其接着与三(2-氨基乙基)胺反应，获得6臂PEG 10K十二胺。
制备6臂PEG 10K甲磺酸酯：
在氮气下，搅拌10.0g(6.0mmol OH)6臂PEG 10K(Mn＝10,000；SunBio，Inc.)的100mL二氯甲烷溶液，同时加入3mL(21mmol)三乙基胺，接着加入1.5mL(2.2g；19mmol)甲基磺酰氯。使混合物在室温下密封静置6天。接着用三份每份50mL的15重量％磷酸二氢钾(KH2PO4)萃取溶液，接着用50mL 50重量％碳酸钾萃取溶液。用硫酸镁干燥二氯甲烷溶液，通过
硅藻土过滤，浓缩至约20mL，并且在搅拌下加入到600mL***中。将***在冰浴中搅拌20min，在氮气下将悬浮液真空过滤，溶解于二氯甲烷中，并且在600mL新鲜***中再沉淀出来。将悬浮液冷却，并且在氮气下真空过滤，接着仔细排除空气，在氮气下用***洗涤(三次，每次20mL)，获得9.55g 6臂PEG 10K甲磺酸酯。
制备6臂PEG 10K十二胺：
在冰浴中冷却并且搅拌5.0g(2.9mmol OMes)6臂星形PEG 10K(Mn＝10200；EW＝1700)甲磺酸酯的10mL水溶液，同时加入10mL(9.8g；67mmol)三(2-氨基乙基)胺(Aldrich # 225630)。在氮气下，将不透明的白色混合物在室温下搅拌5天。接着加入5mL 10％碳酸钠，并且用四份每份25mL的二氯甲烷萃取所述混合物，同时温和搅拌5min。合并二氯甲烷层，用硫酸钠干燥，过滤并且浓缩至约15mL。在室温和搅拌下，将浓缩物加入到250mL***中。然后将***在冰浴中搅拌20min，并且在氮气下将所得白色沉淀真空过滤。在漏斗上将所述产物溶解于3份每份10mL的二氯甲烷中，并且施用真空，使溶液流入到50mL圆底烧瓶中。使溶液从再加入的200mL***中再沉淀出来，接着在冰中冷却，并且在氮气下真空过滤，获得3.9g(78％收率)6臂星形PEG 10K十二胺。
实施例9
合成4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)15000八胺
此实施例的目的在于制备4臂乙二胺(EDA)聚(环氧乙烷(EO)-环氧丙烷(PO))1500八胺。采用两步方法制备八胺，其中在三乙基胺的存在下，使4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)15K与甲基磺酰氯在二氯甲烷中反应，获得4臂乙二胺EO/PO 15K甲磺酸酯，其接着与三(2-氨基乙基)胺反应，获得4臂乙二胺EO/PO 1500八胺。
制备4臂乙二胺EO/PO 15K甲磺酸酯：
在氮气下搅拌20.2g(5.7mmol OH)乙二胺环氧乙烷-环氧丙烷共聚物(Mn＝14300；包含77mol％环氧乙烷；所有端基均为EO；Aldrich # 435538)的140mL二氯甲烷溶液，同时加入6mL(42mmol)三乙基胺，接着加入4.4g(3.0mL；39mmol)甲基磺酰氯。使溶液在室温下静置3天。接着使溶液与三份每份100mL的15重量％磷酸二氢钾(KH2PO4)一起温和搅拌，每次10min，接着与100mL 50重量％碳酸钾一起温和搅拌。用硫酸镁干燥二氯甲烷，通过
硅藻土过滤，并且在60℃水浴中旋转蒸发，直至溶剂不再出来。在高真空下，通过20口径的注射器针头吹出氮气，使浓缩液在60℃水浴中保留过夜，获得19.8g乙二胺EO/PO 15K甲磺酸酯。
1H NMR(CDCl3)1.14ppm(t，53H，a)；3.08(s，2.5H，b)；3.40(m，17H，c)；3.50(m，34H，d)；3.64(s，230H，e)；4.38(d/t，1.64H，f)。
制备4臂乙二胺EO/PO 15K八胺：
在冰浴中搅拌3.0g(0.84mmol甲磺酸酯)乙二胺EO/PO 15K甲磺酸酯与10mL水的混合物，直至获得均匀的溶液。然后加入7.0mL(6.9g；47mmol)三(2-氨基乙基)胺(Aldrich # 225630)。在氮气下，将透明的棕褐色溶液在100℃油浴中搅拌3h，然后用50mL水稀释。采用NMR分析此反应混合物的等分试样，其显示甲磺酸酯峰(3.08ppm)消失了。使剩余溶液密封静置过夜；然后加入5mL 10％碳酸钠，并且将溶液放置到3500MWCO渗析膜试管中，并且在氮气下，在2加仑(8L)去离子水中搅拌8h。然后将膜内的溶液在塑性袋中储存过夜，以防止其接触空气中的二氧化碳。用每份50mL的二氯甲烷将溶液萃取四次；保留水层，并且旋转蒸发，获得2.1g含水残余物。
1H NMR(CDCl3)：98.6mol％三胺和1.4mol％聚醚，这相当于41重量％三胺和59重量％聚醚。
合并二氯甲烷提取物，用硫酸镁干燥，通过
硅藻土过滤并且经由旋转蒸发浓缩，接着高真空1h，同时通过注射器针头吹出氮气，获得1.8g乙二胺EO/PO 15K八胺。
1H NMR(CDCl3)1.13ppm(t，53H，a)；峰组积分：2.5至2.8ppm(b至f；13.3H；理论14H)；3.08(s，甲磺酸酯消失)；3.40(m，18H，g)；3.50(m，35H，h)；3.64(s，223H，i)。端基约有95％转化。
经由含水残余物的NMR，显示二氯甲烷萃取不是非常有效：在含水相中存有40％聚醚产物以及所有的三胺原料。然而，如由NMR测得的，最终产物不含三胺。
实施例10至13
与4臂和8臂PEG 10K胺以及末端支化的4臂PEG 10K胺交联的葡聚
糖醛水凝胶组织粘合剂
这些实施例的目的在于，对基于末端支化的PEG胺的葡聚糖醛水凝胶，和具有相似分子量、具有相同臂数或相同胺基数的基于单胺封端的PEG的两种葡聚糖醛水凝胶，比较它们闭合猪肠内切口的能力。因此，用末端支化的4臂PEG 10K八胺制备葡聚糖醛水凝胶；所用比较性单胺封端的PEG为4臂10K四胺和8臂10K八胺。
制备4臂PEG 10K四胺：
以与实施例2至4中所述的制备4臂PEG 2K四胺所用方法相类似的方式，由4臂PEG 10K八醇(Mn＝10000；Shearwater)合成4臂PEG 10K四胺。首先使PEG 10K醇与亚硫酰氯反应，制得四氯化物，其接着与氨水在60℃下反应，形成四胺。
制备8臂10K八胺：
以与实施例2至4中所述的制备4臂PEG 2K四胺所用方法相类似的方式，由8臂PEG 10K八醇(Mn＝10000；NOF Corp.)合成8臂PEG 10K八胺。首先使PEG10K醇与亚硫酰氯反应，制得八氯化物，其接着与氨水在60℃下反应，形成八胺。
水凝胶组合物：
使用以下反应物溶液制备水凝胶：
2A：17重量％葡聚糖醛(20％氧化转化率；Mw＝60K；EW＝390)；
2B：30重量％4臂PEG 10K四胺(EW＝2500)；
2C：30重量％末端支化的4臂PEG 10K八胺(EW＝1250)，按照实施例6中所述制得；
2D：30重量％8臂PEG 10K八胺(EW＝1250)；
2E：20重量％末端支化的4臂PEG 10K八胺(EW＝1250)，按照实施例6中所述制得。
如表2中所示，使用具有8或12级静态混合尖端的MixPac双筒注射器，以1∶1的体积比率将溶液对混合。根据一般方法部分中所述的方法，测定抵抗内部水压使猪肠中切口闭合的能力。试验数据示于表2中。爆裂压力以“n”次测量的平均偏差和标准偏差形式给出。
表2
用葡聚糖醛多臂PEG 10K胺水凝胶闭合猪肠的测试结果
| 实施例 | 葡聚糖醛 | PEG胺 | 猪肠爆裂压力， |
| 10，比较实施例 | 2A | 2B | 1.10±0.45psig(n＝4)(7.58±3.1kPa) |
| 11 | 2A | 2C | 0.94±0.23(n＝5)(6.5±1.6kPa) |
| 12，比较实施例 | 2A | 2D | 1.28±0.17(n＝4)(8.82±1.17kPa) |
| 13 | 2A | 2E | 2.08±0.51(n＝4)(14.3±3.52kPa) |
使用30重量％的末端支化的4臂PEG 10K八胺(溶液2C；实施例11)的固化速率非常快；因此贴剂难以施用。稀释至20重量％的PEG胺(溶液2E；实施例13)，降低了胶凝速率，使得施用得以改善，从而极大改善了爆裂压力。具有适当施用性的末端支化的PEG胺水凝胶的爆裂压力显著超过了单胺封端的PEG水凝胶(比较实施例10和12)。
实施例14至19
比较与单胺封端的PEG交联的葡聚糖醛水凝胶以及末端支化的胺PEG
水凝胶的机械性能
这些实施例的目的在于，对基于末端支化的PEG胺的葡聚糖醛水凝胶，和具有相似分子量、具有相同臂数或相同胺基数的基于单胺封端的PEG的葡聚糖醛水凝胶，比较它们的机械性能。因此，用末端支化的4臂PEG10K八胺制备葡聚糖醛水凝胶；所用比较性单胺封端的PEG为4臂10K四胺和8臂10K八胺。
水凝胶组合物：
按照实施例10至13中所述，制备各种PEG胺。使用以下反应物溶液制备水凝胶：
3A：17重量％葡聚糖醛(20％氧化转化率；Mw＝60K；EW＝390)；
3B：20重量％4臂PEG 10K四胺(EW＝2500)；
3C：20重量％末端支化的4臂PEG 10K八胺(EW＝1250)；
3D：20重量％8臂PEG 10K八胺(EW＝1250)；
3E：30重量％4臂PEG 10K四胺(EW＝2500)；
3F：30重量％末端支化的4臂PEG 10K八胺(EW＝1250)；
3G：30重量％8臂PEG 10K八胺(EW＝1250)。
如表3中所示，使用具有12级静态混合尖端的MixPac双筒注射器，以1∶1的体积比率将溶液对混合。模制用于拉伸测试的水凝胶条，并且如一般方法部分中所述来进行测试。如一般方法部分中所述，在试条上测定水凝胶在水中溶胀的性能。通过在小瓶中混合0.1mL的每种反应物溶液，并且快速搅拌直至所述混合物变得足够粘稠，以致能够保持其形状(将此时的时间认为是胶凝时间)，来测定胶凝时间。试验数据示于表3中。
表3
比较与单胺封端的PEG交联的葡聚糖醛水凝胶以及末端支化的胺PEG
水凝胶的机械性能
| 实施例 | 葡聚糖醛 | PEG胺 | 胶凝时间(s) | 拉伸强度(g/cm2) | 断裂伸长(％) | 1周，37℃，PBS溶胀％ |
| 14，比较实施例 | 3A | 3B | 18 | 650 | 150 | 溶解 |
| 15 | 3A | 3C | 5 | 910 | 105 | 200 |
| 16，比较实施例 | 3A | 3D | 10 | 850 | 65 | 120 |
| 17，比较实施例 | 3A | 3E | 5 | 1160 | 200 | 溶解 |
| 18 | 3A | 3F | 5 | 1440 | 120 | 330 |
| 19，比较实施例 | 3A | 3G | 5 | 1160 | 55 | 200 |
一般来讲，用固体百分比较高(即30重量％对20重量％)的PEG胺溶液制得的水凝胶具有较短的胶凝时间，较高的拉伸强度，较高的断裂伸长率以及较大的水溶胀性。
当与用4臂单胺封端的PEG制得的水凝胶(比较实施例14和17)比较时，末端支化的4臂PEG胺水凝胶(实施例15和18)具有更高的拉伸强度，以及更强的抗水解性。当与用8臂单胺封端的PEG制得的水凝胶(比较实施例16和19)比较时，末端支化的4臂PEG胺水凝胶(实施例15和18)具有更高的拉伸强度，以及更高的断裂伸长率。这些实施例证实，末端支化的胺可赋予有利的性能平衡。
实施例20至24
比较与单胺封端的PEG交联的葡聚糖醛水凝胶以及末端支化的胺PEG
水凝胶的机械性能
这些实施例的目的在于，对基于末端支化的PEG胺的葡聚糖醛水凝胶，和具有相似分子量、具有相同臂数的基于单胺封端的PEG的葡聚糖醛水凝胶，比较它们的机械性能。因此，水凝胶由具有两种不同氧化度的葡聚糖醛与末端支化的6臂PEG 10K十二胺和比较性单胺封端的6臂PEG 10K六胺制成。
制备6臂PEG 10K六胺：
以与实施例2至4中所述的制备4臂PEG 2K四胺所用方法相类似的方式，由6臂PEG 10K六醇(Mn＝10000；NOF Corp.)合成6臂PEG 10K六胺。首先使PEG醇与亚硫酰氯反应，制得六氯化物，其接着与氨水在60℃下反应，形成六胺。
水凝胶组合物：
使用以下反应物溶液制备水凝胶：
4A：17重量％葡聚糖醛(20％氧化转化率；Mw＝60K；EW＝390)；
4B：20重量％葡聚糖醛(15％氧化转化率；Mw＝40K；EW＝525)；
4C：20重量％6臂PEG 10K六胺(EW＝1670)；
4D：20重量％末端支化的6臂PEG 10K十二胺(EW＝880)，按照实施例8中所述制得；
4E：30重量％末端支化的6臂PEG 10K十二胺(EW＝880)，按照实施例8中所述制得。
如表4中所示，使用具有12级静态混合尖端的MixPac双筒注射器，以1∶1的体积比率将溶液对混合。模制用于拉伸测试的水凝胶条，并且如一般方法部分中所述来测试。如一般方法部分中所述，在试条上测定水凝胶在水中溶胀的性能。通过在小瓶中混合0.1mL的每种反应物溶液，并且快速搅拌直至所述混合物变得足够粘稠，以致能够保持其形状(将此时的时间认为是胶凝时间)，来测定胶凝时间。试验数据示于表4中。
表4
比较与单胺封端的PEG交联的葡聚糖醛水凝胶以及末端支化的胺PEG
水凝胶的机械性能
| 实施例 | 葡聚糖醛 | PEG胺 | 胶凝时间(s) | 拉伸强度(g/cm2) | 断裂伸长(％) | 1周，37℃，PBS溶胀％ |
| 20，比较实施例 | 4A | 4C | 15 | 830 | 90 | 350 |
| 21 | 4A | 4D | 4 | 990 | 45 | 90 |
| 22，比较实施例 | 4B | 4C | 34 | 470 | 95 | 3天内溶解 |
| 23 | 4B | 4D | 4 | 870 | 70 | 220 |
| 24 | 4B | 4E | 4 | 1050 | 70 | 300 |
当与用6臂单胺封端的PEG 10K制得的葡聚糖醛(溶液4A)水凝胶(比较实施例20)比较时，末端支化的6臂PEG 10K胺水凝胶(实施例21)具有更高的拉伸强度和更强的抗溶胀性。对于末端支化的PEG胺而言，胶凝时间也更快。对于氧化度较低的葡聚糖醛(溶液4B)，与用6臂单胺封端的PEG 10K制得的水凝胶(比较实施例22)相比，末端支化的6臂PEG10K胺水凝胶(实施例23)同样具有更高的拉伸强度，以及更强的抗溶胀性和抗水解降解性。胶凝时间也更快。此外，与单胺封端的PEG相比，末端支化的PEG胺仅是断裂伸长率被适当降低了。这些实施例证实，末端支化的胺可赋予有利的性能平衡。
实施例25至29
比较与单胺封端的PEG交联的葡聚糖醛水凝胶和末端支化的胺PEG水
凝胶的机械性能
这些实施例的目的在于，对基于末端支化的PEG胺的葡聚糖醛水凝胶，和具有相似分子量、具有相同臂数的基于单胺封端的PEG的葡聚糖醛水凝胶，比较它们的机械性能。因此，用末端支化的8臂PEG 40K十六胺以及比较性的单胺封端的8臂PEG 40K八胺来制备葡聚糖醛水凝胶。
制备8臂PEG 40K八胺：
以与实施例2至4中所述的制备4臂PEG 2K四胺所用方法相类似的方式，由8臂PEG 40K八醇(Mn＝40000；NOF Corp.)合成8臂PEG 40K八胺。首先使PEG醇与亚硫酰氯反应，制得八氯化物，其接着与氨水在60℃下反应，形成八胺。
水凝胶组合物：
使用以下反应物溶液制备水凝胶：
5A：17重量％葡聚糖醛(20％氧化转化率；Mw＝60K；EW＝390)；
5B：30重量％8臂PEG 40K八胺(EW＝5000)；
5C：20重量％末端支化的8臂PEG 40K十六胺(EW＝2500)，按照实施例5中所述制得；
5D：25重量％末端支化的8臂PEG 40K十六胺(EW＝2500)，按照实施例5中所述制得；
5E：30重量％末端支化的8臂PEG 40K十六胺(EW＝2500)，按照实施例5中所述制得；
5F：35重量％末端支化的8臂PEG 40K十六胺(EW＝2500)，按照实施例5中所述制得。
如表5中所示，使用具有12级静态混合尖端的MixPac双筒注射器，以1∶1的体积比率将溶液对混合。模制用于拉伸测试的水凝胶条，并且如一般方法部分中所述来测试。如一般方法部分中所述，在试条上测定水凝胶在水中溶胀的性能。通过在小瓶中混合0.1mL的每种反应物溶液，并且快速搅拌直至所述混合物变得足够粘稠，以致能够保持其形状(将此时的时间认为是胶凝时间)，来测定胶凝时间。试验数据示于表5中。
表5
比较与单胺封端的PEG交联的葡聚糖醛水凝胶以及末端支化的胺PEG
水凝胶的机械性能
| 实施例 | 葡聚糖醛 | PEG胺 | 胶凝时间(s) | 拉伸强度(g/cm2) | 断裂伸长(％) | 1周，37℃，PBS溶胀％ |
| 25，比较实施例 | 5A | 5B | 15 | 1380 | 440 | 1250 |
| 26 | 5A | 5C | 8 | 1050 | 195 | 360 |
| 27 | 5A | 5D | 6 | 1450 | 260 | 300 |
| 28 | 5A | 5E | 4 | 1390 | 210 | 340 |
| 29 | 5A | 5F | 4 | 1660 | 225 | 450 |
当与用8臂单胺封端的PEG 40K制得的葡聚糖醛水凝胶(比较实施例25)比较时，用相同PEG溶液浓度制得的末端支化的8臂PEG 40K胺水凝胶(30重量％；实施例28)具有更强的抗溶胀性；胶凝时间也更快。增加末端支化的PEG 40K胺的浓度可获得更高的拉伸强度和断裂伸长率；溶胀性也稍稍提高。这些实施例证实，末端支化的胺可赋予有利的性能平衡。
实施例30至33
比较与单胺封端的4臂环氧乙烷-环氧丙烷共聚物交联的葡聚糖醛水凝
胶以及类似的末端支化的4臂EO-PO胺水凝胶的机械性能
这些实施例的目的在于，对基于末端支化的4臂环氧乙烷-环氧丙烷共聚物胺的葡聚糖醛水凝胶，和具有相似分子量、具有相同臂数的基于单胺封端的4臂环氧乙烷-环氧丙烷共聚物的葡聚糖醛水凝胶，比较它们的机械性能。因此，用末端支化的4臂乙二胺EO/PO 15K八胺，以及比较性的单胺封端的4臂乙二胺EO/PO 15K四胺，来制备葡聚糖醛水凝胶。
制备4臂乙二胺EO/PO 15K四胺：
首先如实施例9中所述，通过与甲基磺酰氯反应，将乙二胺环氧乙烷-环氧丙烷共聚物(Mn＝14300；包含77mol％环氧乙烷；所有端基均为EO；Aldrich # 435538)转变成甲磺酸酯。然后，以与实施例2至4中所述的制备4臂PEG 2K四胺所用方法类似的方式，使甲磺酸酯衍生物与浓氨水反应。
水凝胶组合物：
使用以下反应物溶液制备水凝胶：
6A：17重量％葡聚糖醛(20％氧化转化率；Mw＝60K；EW＝390)；
6B：20重量％4臂EO-PO 15K四胺(EW＝3600)；
6C：20重量％末端支化的4臂EO-PO 15K八胺(EW＝1800)，按照实施例9中所述制得；
6D：30重量％4臂EO-PO 15K四胺(EW＝3600)；
6E：30重量％末端支化的4臂EO-PO 15K八胺(EW＝1800)，按照实施例9中所述制得。
在即将加入到混合注射器中之前，必须将30重量％的末端支化的4臂EO-PO 15K八胺溶液在冰水中冷却，以降低其粘度。
某些组合物中的EO-PO共聚物可具有接近或甚至低于室温的较低临界溶液温度，在此温度以上，它们缔合并且沉淀。
如表6中所示，使用具有12级静态混合尖端的MixPac双筒注射器，以1∶1的体积比率将溶液对混合。模制用于拉伸测试的水凝胶条，并且如一般方法部分中所述来测试。如一般方法部分中所述，在试条上测定水凝胶在水中溶胀的性能。通过在小瓶中混合0.1mL的每种反应物溶液，并且快速搅拌直至所述混合物变得足够粘稠，以致能够保持其形状(将此时的时间认为是胶凝时间)，来测定胶凝时间。试验数据示于表6中。
表6
比较与单胺封端的PEG交联的葡聚糖醛水凝胶以及末端支化的胺PEG
水凝胶的机械性能
| 实施例 | 葡聚糖醛 | PEG胺 | 胶凝时间(s) | 拉伸强度(g/cm2) | 断裂伸长(％) | 1周，37℃，PBS溶胀％ |
| 30，比较实施例 | 6A | 6B | 35 | 410 | 230 | 170 |
| 31 | 6A | 6C | 12 | 640 | 110 | 70 |
| 32，比较实施例 | 6A | 6D | 17 | 950 | 250 | 240 |
| 33 | 6A | 6E | 10 | 1160 | 110 | 140 |
当与用4臂单胺封端的乙二胺EO/PO 15K制得的葡聚糖醛水凝胶(比较实施例30和32)比较时，末端支化的4臂EO-PO 15K胺水凝胶(实施例31和33)具有更高的拉伸强度和更强的抗溶胀性；胶凝时间也更快。增加聚醚胺的浓度可获得更高的拉伸强度和溶胀性。
这些实施例证实，末端支化的胺可赋予有利的性能平衡。
实施例34至37
与4臂PEG 2K胺和末端支化的8臂PEG 40K胺的组合交联的葡聚糖醛
水凝胶组织粘合剂
这些实施例的目的在于，证明水凝胶密封猪肠内切口的能力，所述水凝胶由末端支化的多臂PEG胺和单胺封端的多臂PEG的混合物与葡聚糖醛组成。
水凝胶组合物：
使用以下反应物溶液制备水凝胶：
7A：25重量％葡聚糖醛(50％氧化转化率；Mw＝10K；EW＝140)；
7B：25重量％葡聚糖醛(20％氧化转化率；Mw＝60K；EW＝390)；
7C：60重量％末端支化的8臂PEG 40K十六胺(EW＝2500)，按照实施例5中所述制得；
7D：60重量％4臂PEG 2K四胺(EW＝500)；按照实施例2至4中所述制得。
对于包含两种葡聚糖醛和两种PEG胺的组合物而言，将两种葡聚糖醛溶液彼此混合，并且将两种PEG溶液彼此混合。接着如表7中所示，使用具有8或12级静态混合尖端的MixPac双筒注射器，以1∶1的体积比率将这些组合的溶液混合并且反应。根据一般方法部分中所述的方法，测定抵抗内部水压闭合猪肠中切口的能力。试验数据示于表7中。爆裂压力以平均偏差和标准偏差形式给出；通常是三次测定的平均偏差和标准偏差。
表7
用混合的葡聚糖醛PEG胺水凝胶闭合猪肠的测试结果
| 实施例 | 葡聚糖醛10K | 葡聚糖醛60K | 葡聚糖醛比率 | 末端支化的PEG胺 | 单胺封端的PEG胺 | PEG胺比率 | 猪肠爆裂压力psig |
| 34 | 7A | - | - | 7C | 7D | 1∶1 | 4.55±2.11(31.4±14.5kPa) |
| 35 | 7A | 7B | 1∶1 | 7C | 7D | 1∶2 | 5.29±1.55(36.5±10.7kPa) |
| 36 | 7A | 7B | 3∶1 | 7C | 7D | 1∶6 | 5.53±1.53(38.1±10.5kPa) |
| 37比较实施例 | 7A | - | - | - | 7D | - | 4.05±1.57(27.9±10.8kPa) |
这些结果表明，与包含末端支化的多臂PEG胺和单胺封端的多臂PEG的混合体系交联的葡聚糖醛水凝胶能够在肠切口中具有非常高的封闭压力，即使末端支化的物质为次要组分(例如实施例36与实施例37相比)时也是如此。
Claims (25)
1.物质组合物，所述组合物包含至少一种具有下式结构的化合物：
(a)(YR)zX(PS)X(RY)z；或
(b)Q[(PA)X(RY)z]m；
其中：
(i)PS为直链聚合物片段，其以所述片段的两个末端上的亚甲基封端，其中所述片段衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(ii)X选自：CH3-z、N，N(乙酰乙酰胺)-CH3-z、S-R2-N、S-R2-CH3- z、NH-CH3-z、和NH-R2-N，其中R2为具有1至5个碳原子的亚烷基；
(iii)R选自：直接键、具有1至5个碳原子的亚烷基、具有最多共6个主链原子的亚烷基醚基、具有式R4O(CO)NHCH2结构的亚烷基氧基尿烷基，其中R4为直链或支链的具有2至6个碳原子的亚烷基，并且R4为与X相邻的基团、以及C3至C8亚环烷基；
(iv)Y为选自下列的官能团：-NH2、-SH、-CONHNH2、乙酰乙酸酯基和-COR1，其中R1为OH或-N-羟基琥珀酰亚胺基；
(v)Q为选自下列的核心原子或分子：N、其3个或更多个OH基团上的氢被除去的多羟基化合物、和N-R3-N，其中R3为具有2至12个碳原子的亚烷基或C3至C8亚环烷基；
(vi)PA为直链聚合物臂，其以所述臂的两个末端上的亚甲基封端，其中所述臂衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(vii)z为2或3，其中X＝CH3-z、S-R2-CH3-z、N(乙酰乙酰胺)-CH3-z或NH-CH3-z，并且z为2，其中X＝N、NH-R2-N、或S-R2-N；并且
(vii)m为2至16；
前提条件是，如果Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为N-羟基琥珀酰亚胺基，则X不为NH-CH3-z或NH-R2-N。
2.根据权利要求1的物质组合物，其中所述至少一种化合物选自：
(i)符合式(a)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2；
(ii)符合式(b)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8；
(iii)符合式(b)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y＝NH2，z＝2，并且m＝4；
(iv)符合式(b)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6；
(v)符合式(b)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4；
(vi)符合式(a)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2；
(vii)符合式(b)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y＝NH2，z＝2，并且m＝4；
(viii)符合式(b)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6；
(ix)符合式(b)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8；和
(x)符合式(ii)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4。
3.试剂盒，所述试剂盒包含：
a)至少一种具有下式结构的化合物：
(i)(YR)zX(PS)X(RY)z；或
(ii)Q[(PA)X(RY)z]m；
其中：
(A)PS为直链聚合物片段，其以所述片段的两个末端上的亚甲基封端，其中所述片段衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(B)X选自：CH3-z、N，N(乙酰乙酰胺)-CH3-z、S-R2-N、S-R2-CH3-z、NH-CH3-z、和NH-R2-N，其中R2为具有1至5个碳原子的亚烷基；
(C)R选自：直接键、具有1至5个碳原子的亚烷基、具有最多共6个主链原子的亚烷基醚基、具有式R4O(CO)NHCH2结构的亚烷基氧基尿烷基，其中R4为直链或支链的具有2至6个碳原子的亚烷基，并且R4为与X相邻的基团、以及C3至C8亚环烷基；
(D)Y为选自下列的官能团：-NH2、-SH、-CONHNH2、乙酰乙酸酯基和-COR1，其中R1为OH或-N-羟基琥珀酰亚胺基；
(E)Q为选自下列的核心原子或分子：N、其3个或更多个OH基团上的氢被除去的多羟基化合物、和N-R3-N，其中R3为具有2至12个碳原子的亚烷基或C3至C8亚环烷基；
(F)PA为直链聚合物臂，其以所述臂的两个末端上的亚甲基封端，其中所述臂衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(G)z为2或3，其中X＝CH3-z、S-R2-CH3-z、N(乙酰乙酰胺)-CH3-z或NH-CH3-z，并且z为2，其中X＝N、NH-R2-N、或S-R2-N；
(H)m为2至16；和
b)至少一种水分散性聚合物；
前提条件是：
(1)如果Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为N-羟基琥珀酰亚胺基，则X不为NH-CH3-z或NH-R2-N；
(2)如果所述官能团Y为NH2、SH或CONHNH2，则所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物，所述亲电基团能够与Y反应；
(3)如果所述官能团Y为SH，并且所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个硫醇基团的水分散性聚合物，则所述试剂盒还包含能够将所述SH基团氧化成二硫基的氧化剂；
(4)如果所述官能团Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为OH或N-羟基琥珀酰亚胺基，则所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物，所述亲核基团能够与Y反应；
(5)如果所述官能团Y为COR1，其中R1为OH，则所述试剂盒还任选地包含：(c)水溶性碳二亚胺。
4.根据权利要求3的试剂盒，其中所述具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物选自：包含醛基的氧化多糖、用乙酰乙酸酯基衍生的聚(乙烯醇)、包含乙烯醇单元和共聚单体单元的聚(乙烯醇)共聚物，所述聚(乙烯醇)共聚物用乙酰乙酸酯基衍生、以及用乙酰乙酸酯基、醛基、或N-羟基琥珀酰亚胺基酯基衍生的直链或支链聚醚。
5.根据权利要求3的试剂盒，其中所述至少一种具有式(i)或式(ii)结构的化合物选自：
a)符合式(i)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2；
b)符合式(ii)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8；
c)符合式(ii)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4，
d)符合式(ii)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6；
e)符合式(ii)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4；
f)符合式(i)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2；
g)符合式(ii)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8；
h)符合式(ii)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4；
i)符合式(ii)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6；和
j)符合式(ii)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4。
6.根据权利要求3的试剂盒，其中：
a)所述至少一种具有式(i)或式(ii)结构的化合物选自：符合式(i)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2；符合式(i)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2；
符合式(ii)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8；
符合式(ii)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8；
符合式(ii)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y＝NH2，z＝2，并且m＝4；
符合式(ii)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y＝NH2，z＝2，并且m＝4；
符合式(ii)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6；
符合式(ii)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6；
符合式(ii)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4；和
符合式(ii)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2C2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4；和
b)所述至少一种具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物为包含醛基的氧化葡聚糖。
7.根据权利要求3的试剂盒，其中所述具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物为用胺基、硫醇基或甲酰肼基衍生的直链或支链聚(醚)。
8.根据权利要求3的试剂盒，其中所述至少一种水分散性聚合物为两种不同氧化葡聚糖的混合物，所述氧化葡聚糖具有不同的重均分子量、不同的氧化度、或不同的重均分子量和不同的氧化度。
9.根据权利要求3的试剂盒，其中所述至少一种具有式(i)或式(ii)结构的化合物为第一水溶液或分散体的形式，并且所述至少一种水分散性聚合物为第二水溶液或分散体的形式。
10.根据权利要求9的试剂盒，其中所述第一水溶液或分散体包含至少一种具有式(i)或式(ii)结构的化合物，其中Y为NH2、SH或CONHNH2，并且还包含至少一种具有一个或多个伯胺基的多官能胺，在所述溶液或分散体中所述多官能胺以相对于所述至少一种具有式(i)或式(ii)结构的化合物的量而言为约5重量％至约1000重量％的浓度存在。
11.根据权利要求9的试剂盒，其中所述第二水溶液或分散体包含至少一种具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物，并且还包含至少一种具有一个或多个伯胺基的多官能胺，在所述溶液或分散体中所述多官能胺以相对于所述至少一种水分散性聚合物的量而言为约5重量％至约1000重量％的浓度存在。
12.根据权利要求9的试剂盒，所述试剂盒还包含第三溶液或分散体，所述第三溶液或分散体包含具有一个或多个伯胺基的多官能胺，所述溶液或分散体包含相对于所述溶液或分散体的总重量而言约5重量％至约100重量％的多官能胺。
13.根据权利要求9的试剂盒，其中所述第二水溶液或分散体中的所述至少一种水分散性聚合物为具有式(i)或式(ii)结构的化合物，其中所述化合物上的官能团可与所述第一水溶液或分散体中具有式(1)或式(2)结构的化合物上的官能团相同或不同，但是前者能够与后者反应。
14.由下述方法制得的组合物，所述方法包括任选在水的存在下使a)至少一种具有下式结构的化合物：
(i)(YR)zX(PS)X(RY)z；或
(ii)Q[(PA)X(RY)z]m；
其中：
(A)PS为直链聚合物片段，其以所述片段的两个末端上的亚甲基封端，其中所述片段衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(B)X选自：CH3-z、N，N(乙酰乙酰胺)-CH3-z、S-R2-N、S-R2-CH3- z、NH-CH3-z、和NH-R2-N，其中R2为具有1至5个碳原子的亚烷基；
(C)R选自：直接键、具有1至5个碳原子的亚烷基、具有最多共6个主链原子的亚烷基醚基、具有式R4O(CO)NHCH2结构的亚烷基氧基尿烷基，其中R4为直链或支链的具有2至6个碳原子的亚烷基，并且R4为与X相邻的基团、以及C3至C8亚环烷基；
(D)Y为选自下列的官能团：-NH2、-SH、-CONHNH2、乙酰乙酸酯基和-COR1，其中R1为OH或-N-羟基琥珀酰亚胺基；
(E)Q为选自下列的核心原子或分子：N、其3个或更多个OH基团上的氢被除去的多羟基化合物、和N-R3-N，其中R3为具有2至12个碳原子的亚烷基或C3至C8亚环烷基；
(F)PA为直链聚合物臂，其以所述臂的两个末端上的亚甲基封端，其中所述臂衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(G)z为2或3，其中X＝CH3-z、S-R2-CH3-z、N(乙酰乙酰胺)-CH3-z或NH-CH3-z，并且z为2，其中X＝N、NH-R2-N、或S-R2-N；
(H)m为2至16；与
b)至少一种水分散性聚合物反应；
前提条件是：
(1)如果Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为N-羟基琥珀酰亚胺基，则X不为NH-CH3-z或NH-R2-N；
(2)如果所述官能团Y为NH2、SH或CONHNH2，则所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物，所述亲电基团能够与Y反应；
(3)如果所述官能团Y为SH，并且所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个硫醇基团的水分散性聚合物，则所述反应在能够将所述SH基团氧化成二硫基的氧化剂的存在下进行；
(4)如果所述官能团Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为OH或N-羟基琥珀酰亚胺基，则所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物，所述亲核基团能够与Y反应；
(5)如果所述官能团Y为COR1，其中R1为OH，则任选地所述官能团通过与水溶性碳二亚胺的反应被活化从而形成活化的官能团，并且所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物，所述亲核基团能够与所述活化官能团反应。
15.根据权利要求14的组合物，其中所述至少一种具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物选自：包含醛基的氧化多糖、用乙酰乙酸酯基衍生的聚(乙烯醇)、包含乙烯醇单元和共聚单体单元的聚(乙烯醇)共聚物，所述聚(乙烯醇)共聚物是用乙酰乙酸酯基衍生的、以及用乙酰乙酸酯基、醛基、或N-羟基琥珀酰亚胺基酯基衍生的直链或支链聚醚。
16.根据权利要求14的组合物，其中所述至少一种具有式(i)或式(ii)结构的化合物选自：
a)符合式(i)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2；
b)符合式(ii)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8；
c)符合式(ii)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4，
d)符合式(ii)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6；
e)符合式(ii)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4；
f)符合式(i)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2；
g)符合式(ii)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8；
h)符合式(ii)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4；
i)符合式(ii)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6；和
j)符合式(ii)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4。
17.根据权利要求14的组合物，其中
a)所述至少一种具有式(i)或式(ii)结构的化合物选自：
符合式(i)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2；
符合式(i)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2；
符合式(ii)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8；
符合式(ii)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8；
符合式(ii)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y＝NH2，z＝2，并且m＝4；
符合式(ii)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y＝NH2，z＝2，并且m＝4；
符合式(ii)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6；
符合式(ii)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6；
符合式(ii)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4；和
符合式(ii)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4；和
b)所述至少一种具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物为包含醛基的氧化葡聚糖。
18.根据权利要求14的组合物，其中所述具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物为用胺基、硫醇基或甲酰肼基衍生的直链或支链聚(醚)。
19.根据权利要求14的组合物，其中所述至少一种水分散性聚合物为两种不同氧化葡聚糖的混合物，所述氧化葡聚糖具有不同的重均分子量、不同的氧化度、或不同的重均分子量和不同的氧化度。
20.用于向活生物体组织上的解剖点施用涂层的方法，所述方法包括：向所述位点施用：
a)第一水溶液或分散体，所述第一水溶液或分散体包含至少一种具有下式结构的化合物：
(i)(YR)zX(PS)X(RY)z；或
(ii)Q[(PA)X(RY)z]m；
其中：
(A)PS为直链聚合物片段，其以所述片段的两个末端上的亚甲基封端，其中所述片段衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(B)X选自：CH3-z、N，N(乙酰乙酰胺)-CH3-z、S-R2-N、S-R2-CH3-z、NH-CH3-z、和NH-R2-N，其中R2为具有1至5个碳原子的亚烷基；
(C)R选自：直接键、具有1至5个碳原子的亚烷基、具有最多共6个主链原子的亚烷基醚基、具有式R4O(CO)NHCH2结构的亚烷基氧基尿烷基，其中R4为直链或支链的具有2至6个碳原子的亚烷基，并且R4为与X相邻的基团、以及C3至C8亚环烷基；
(D)Y为选自下列的官能团：-NH2、-SH、-CONHNH2、乙酰乙酸酯基和-COR1，其中R1为OH或-N-羟基琥珀酰亚胺基；
(E)Q为选自下列的核心原子或分子：N、其3个或更多个OH基团上的氢被除去的多羟基化合物、和N-R3-N，其中R3为具有2至12个碳原子的亚烷基或C3至C8亚环烷基；
(F)PA为直链聚合物臂，其以所述臂的两个末端上的亚甲基封端，其中所述臂衍生自选自下列的聚合物：聚环氧乙烷、聚(氧杂环丁烷)、聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的嵌段或无规共聚物、以及聚环氧乙烷和聚环氧丙烷的三嵌段共聚物；
(G)z为2或3，其中X＝CH3-z、S-R2-CH3-z、N(乙酰乙酰胺)-CH3-z或NH-CH3-z，并且z为2，其中X＝N、NH-R2-N、或S-R2-N；
(H)m为2至16；
(I)所述第一水溶液或分散体包含相对于所述溶液或分散体的总重量约5重量％至约70重量％的所述化合物；
随后施用
b)第二水溶液或分散体，所述第二水溶液或分散体包含至少一种水分散性聚合物，所述溶液或分散体包含相对于所述溶液或分散体的总重量约5重量％至约70重量％的所述水分散性聚合物，或者
施用所述第二水溶液或分散体，随后施用所述第一水溶液或分散体，并且在所述位点上混合所述第一和第二水溶液或分散体，或
将所述第一和第二水溶液或分散体预混合，并且在所得混合物完全固化前将所得混合物施用到所述位点上；
前提条件是：
(1)如果Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为N-羟基琥珀酰亚胺基，则X不为NH-CH3-z或NH-R2-N；
(2)如果所述官能团Y为NH2、SH或CONHNH2，则所述第二水溶液或分散体中的所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物，所述亲电基团能够与Y反应；
(3)如果所述官能团Y为SH，并且所述第二水溶液或分散体中的所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个硫醇基的水分散性聚合物，则所述第一或第二水溶液或分散体的至少一种还包含能够将所述SH基团氧化成二硫基的氧化剂；
(4)如果所述官能团Y为乙酰乙酸酯基或COR1，其中R1为OH或N-羟基琥珀酰亚胺基，则所述第二水溶液或分散体中的所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物，所述亲核基团能够与Y反应；
(5)如果所述官能团Y为COR1，其中R1为OH，则任选地所述官能团通过与水溶性碳二亚胺的反应被活化从而形成活化的官能团，并且所述第二水溶液或分散体中的所述至少一种水分散性聚合物为具有3个或更多个亲核基团的水分散性聚合物，所述亲核基团能够与所述活化官能团反应。
21.根据权利要求20的方法，其中所述具有3个或更多个亲电基团的水分散性聚合物选自：包含醛基的氧化多糖、用乙酰乙酸酯基衍生的聚(乙烯醇)、包含乙烯醇单元和共聚单体单元的聚(乙烯醇)共聚物，所述聚(乙烯醇)共聚物用乙酰乙酸酯基衍生、以及用乙酰乙酸酯基、醛基、或N-羟基琥珀酰亚胺基酯基衍生的直链或支链聚醚。
22.根据权利要求20的方法，其中所述具有式(i)或式(ii)结构的至少一种化合物选自：
a)符合式(i)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2；
b)符合式(ii)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8；
c)符合式(ii)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4，
d)符合式(ii)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6；
e)符合式(ii)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4；
f)符合式(i)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2；
g)符合式(ii)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8；
h)符合式(ii)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4；
i)符合式(ii)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6；和
j)符合式(ii)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4。
23.根据权利要求20的方法，其中：
a)所述第一水溶液或分散体中的所述至少一种化合物选自：
符合式(i)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2；
符合式(i)结构的直链聚(乙二醇)四胺，其中PS衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，并且z＝2；
符合式(ii)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8；
符合式(ii)结构的8臂聚(乙二醇)十六胺，其中Q为其8个OH基团上的氢被除去的六甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝8；
符合式(ii)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y＝NH2，z＝2，并且m＝4；
符合式(ii)结构的4臂聚(乙二醇)八胺，其中Q为其4个OH基团上的氢被除去的季戊四醇，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y＝NH2，z＝2，并且m＝4；
符合式(ii)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6；
符合式(ii)结构的6臂聚(乙二醇)十二胺，其中Q为其6个OH基团上的氢被除去的四甘油，PA衍生自聚环氧乙烷，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝6；
符合式(ii)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2N，R为CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4；和
符合式(ii)结构的4臂乙二胺聚(环氧乙烷-环氧丙烷)八胺，其中Q为NCH2CH2N，PA衍生自聚(环氧乙烷-环氧丙烷)，X为NHCH2CH2CH2N，R为CH2CH2CH2，Y为NH2，z＝2，并且m＝4；和
b)所述第二水溶液或分散体中的具有3个或更多个亲电基团的所述至少一种水分散性聚合物为包含醛基的氧化葡聚糖。
24.根据权利要求20的方法，其中具有3个或更多个亲核基团的所述水分散性聚合物为用胺基、硫醇基或甲酰肼基衍生的直链或支链聚(醚)。
25.根据权利要求20的方法，其中所述第二水溶液或分散体中的所述至少一种水分散性聚合物为两种不同氧化葡聚糖的混合物，所述氧化葡聚糖具有不同的重均分子量、不同的氧化度、或不同的重均分子量和不同的氧化度。
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