CN113383019B - 一氧化氮释放型抗菌聚合物和由其制成的支架和其相关方法 - Google Patents

一氧化氮释放型抗菌聚合物和由其制成的支架和其相关方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113383019B
CN113383019B CN201980089631.6A CN201980089631A CN113383019B CN 113383019 B CN113383019 B CN 113383019B CN 201980089631 A CN201980089631 A CN 201980089631A CN 113383019 B CN113383019 B CN 113383019B
Authority
CN
China
Prior art keywords
compound
several embodiments
alkyl
group
polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201980089631.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113383019A (zh
Inventor
M·H·舍恩菲施
M·J·R·阿霍宁
杨磊
H·金
埃文·斯科特·费拉
莎拉·伊丽莎白·马洛尼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of North Carolina at Chapel Hill
Original Assignee
University of North Carolina at Chapel Hill
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of North Carolina at Chapel Hill filed Critical University of North Carolina at Chapel Hill
Publication of CN113383019A publication Critical patent/CN113383019A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113383019B publication Critical patent/CN113383019B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/70—Carbohydrates; Sugars; Derivatives thereof
    • A61K31/715—Polysaccharides, i.e. having more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic linkages; Derivatives thereof, e.g. ethers, esters
    • A61K31/726—Glycosaminoglycans, i.e. mucopolysaccharides
    • A61K31/728—Hyaluronic acid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B15/00—Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
    • C08B15/02—Oxycellulose; Hydrocellulose; Cellulosehydrate, e.g. microcrystalline cellulose
    • C08B15/04—Carboxycellulose, e.g. prepared by oxidation with nitrogen dioxide
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/70—Carbohydrates; Sugars; Derivatives thereof
    • A61K31/715—Polysaccharides, i.e. having more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic linkages; Derivatives thereof, e.g. ethers, esters
    • A61K31/716—Glucans
    • A61K31/717—Celluloses
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/70—Carbohydrates; Sugars; Derivatives thereof
    • A61K31/715—Polysaccharides, i.e. having more than five saccharide radicals attached to each other by glycosidic linkages; Derivatives thereof, e.g. ethers, esters
    • A61K31/726—Glycosaminoglycans, i.e. mucopolysaccharides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/36—Polysaccharides; Derivatives thereof, e.g. gums, starch, alginate, dextrin, hyaluronic acid, chitosan, inulin, agar or pectin
    • A61K47/40—Cyclodextrins; Derivatives thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/06—Ointments; Bases therefor; Other semi-solid forms, e.g. creams, sticks, gels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14—Macromolecular materials
    • A61L27/20—Polysaccharides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28—Materials for coating prostheses
    • A61L27/34—Macromolecular materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L29/00—Materials for catheters, medical tubing, cannulae, or endoscopes or for coating catheters
    • A61L29/04—Macromolecular materials
    • A61L29/043—Polysaccharides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L29/00—Materials for catheters, medical tubing, cannulae, or endoscopes or for coating catheters
    • A61L29/14—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. lubricating compositions
    • A61L29/16—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B11/00—Preparation of cellulose ethers
    • C08B11/02—Alkyl or cycloalkyl ethers
    • C08B11/04—Alkyl or cycloalkyl ethers with substituted hydrocarbon radicals
    • C08B11/10—Alkyl or cycloalkyl ethers with substituted hydrocarbon radicals substituted with acid radicals
    • C08B11/12—Alkyl or cycloalkyl ethers with substituted hydrocarbon radicals substituted with acid radicals substituted with carboxylic radicals, e.g. carboxymethylcellulose [CMC]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B15/00—Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
    • C08B15/05—Derivatives containing elements other than carbon, hydrogen, oxygen, halogens or sulfur
    • C08B15/06—Derivatives containing elements other than carbon, hydrogen, oxygen, halogens or sulfur containing nitrogen, e.g. carbamates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/006—Heteroglycans, i.e. polysaccharides having more than one sugar residue in the main chain in either alternating or less regular sequence; Gellans; Succinoglycans; Arabinogalactans; Tragacanth or gum tragacanth or traganth from Astragalus; Gum Karaya from Sterculia urens; Gum Ghatti from Anogeissus latifolia; Derivatives thereof
    • C08B37/0063—Glycosaminoglycans or mucopolysaccharides, e.g. keratan sulfate; Derivatives thereof, e.g. fucoidan
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/006—Heteroglycans, i.e. polysaccharides having more than one sugar residue in the main chain in either alternating or less regular sequence; Gellans; Succinoglycans; Arabinogalactans; Tragacanth or gum tragacanth or traganth from Astragalus; Gum Karaya from Sterculia urens; Gum Ghatti from Anogeissus latifolia; Derivatives thereof
    • C08B37/0063—Glycosaminoglycans or mucopolysaccharides, e.g. keratan sulfate; Derivatives thereof, e.g. fucoidan
    • C08B37/0072—Hyaluronic acid, i.e. HA or hyaluronan; Derivatives thereof, e.g. crosslinked hyaluronic acid (hylan) or hyaluronates
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/10—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing inorganic materials
    • A61L2300/114—Nitric oxide, i.e. NO
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
    • A61L2300/404—Biocides, antimicrobial agents, antiseptic agents

Abstract

公开了NO释放型结构的若干实施例。在一些实施例中，对所述结构进行共价修饰以储存和释放一氧化氮。一些实施例涉及制备和使用这些结构的方法。经共价修饰的聚合物结构可以被调整为以受控方式释放一氧化氮并且可用于治疗各种医学病状。

Description

一氧化氮释放型抗菌聚合物和由其制成的支架和其相关方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年12月28日提交的美国临时申请第62/786,098号的优先权，所述美国临时申请的内容以全文引用的方式并入本文中。
政府利益
本发明是根据美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)授予的授权号DK108318和DE025207在政府支持下进行的。政府享有本发明的某些权利。
技术领域
本公开的主题总体上涉及一氧化氮释放型聚合物和由其制成的支架，所述聚合物和支架以受控方式储存和/或释放一氧化氮。另外公开了合成所述一氧化氮释放型聚合物和由其制造的支架的方法以及所述一氧化氮释放型聚合物和由其制造的支架在治疗方法中作为抗菌剂的用途。
背景技术
在社区和医院环境中，细菌感染对人类健康提出了巨大挑战。生物膜是由胞外多糖(EPS)基质包裹的细菌的协作群落，所述胞外多糖基质保护细菌免受宿主免疫反应和抗生素的侵害。
发明内容
一氧化氮(NO)作为信号传导分子发挥多种生理作用，并且如本文所公开的，在治疗或改善病理生理学方面也可以发挥重要作用，例如作为治疗剂。迄今为止，至少部分地基于治疗组合物的有限的NO有效负荷、比期望的释放速率更快的NO释放速率以及缺乏靶向的NO递送，尚未充分利用NO作为治疗剂。本文提供了NO释放型聚合物和支架、产生这种聚合物和支架的方法和使用这种聚合物和支架治疗各种病理生理学的方法，所述聚合物和支架运用了增强的NO释放特性和有益的物理性质，并且利用了NO释放型药理学化合物和组合物的丰富潜力。在若干实施例中，本文提供了作为抗微生物剂高度有效的化合物和组合物。在若干实施例中，本文提供了具有有益的抗微生物性质以及物理性质(如粘度和凝胶化)的化合物和组合物。在若干实施例中，本文所公开的聚合物和/或支架具有作为粘度增强剂的有利活性。
例如，在若干实施例中，提供了一个或多个释放NO并显示出有效抗微生物特性的大分子结构。在若干实施例中，大分子结构是聚合物。尽管在若干实施例中，所述聚合物可以用作稀释溶液(例如，用于蒸发和吸入等)，但在其它实施例中，所述聚合物可以在溶液中自组装和/或可以交联以提供具有有利物理性质(包含三维形状、坚硬度、粘合性和粘度)的支架。在若干实施例中，即使作为凝胶和粘性液体，所述聚合物也能保持有益的抗微生物活性。
在若干实施例中，提供了具有沿聚合物链的结构单元的聚合物。在若干实施例中，结构单元中的一个或多个用R1、R2、R3、R4、R5和R6中的每一个的一个或多个实例进行官能化。在若干实施例中，R1、R2、R3、R4、R5和R6可以包括使聚合物具有期望性质的功能单元。在若干实施例中，R1、R2、R3、R4、R5和R6可以包括NO结合部分。在若干实施例中，R1、R2、R3、R4、R5和R6沿聚合物链(例如，在一个或多个结构单元上)的每个实例独立地选自以下中的一个或多个：-OH、-NH2、-OCH3、-C(O)OH、-CH2OH、-CH2OCH3、-CH2OCH2CH2OH、-OCH2C(O)OH、-CH2OCH2C(O)OH、-CH2C(O)OH、-NHC(O)-CH3、-C(O)O((CH2)aO)b-H、-C(O)O((CH2)aO)b-(CH2)cH、-C(O)O(C1-5烷基)、-C(O)-NH-((CH2)dNH)e-H、-C(O)-NH-((CH2)dNH)e-(CH2)fH、-C(O)-X1-((CH2)gX2)h-(CH2)iH、-C(O)-X1-((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH、-O-((CH2)aO)b-H、-O-((CH2)aO)b-(CH2)cH、-O-(C1-5烷基)、-NH-((CH2)dNH)e-H、-NH-((CH2)dNH)e-(CH2)fH以及-X1-((CH2)gX2)h-(CH2)iH、-X1-((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH。在一些实施例中，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k和l的每个实例独立地选自整数0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。在若干实施例中，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k和l中的每一个可以独立地大于10。在若干实施例中，X1、X2和X3的每个实例独立地选自-O-、-s-、-NH-和C(O)NH-。在若干实施例中，X1、X2和X3的至少一个实例是NO供给型部分。在若干实施例中，X1、X2和X3中的至少一个实例由以下之一表示：
以及
在若干实施例中，R1、R2、R3、R4、R5或R6中的一个或多个独立地选自由以下组成的组：
在若干实施例中，上述结构的每个仲胺可以用本文公开的NO供给型基团进行官能化。
在若干实施例中，所述聚合物(或由其制成的支架)在20℃下在浓度为5％w/w时的粘度等于或至少约10mPa·s。在若干实施例中，所述聚合物(或由其制成的支架)在浓度为5％w/w时的凝胶坚硬度等于或至少约1.0Nm。在若干实施例中，所述粘度可以更大，例如约10mPa·s、约20mPa·s、约30mPa·s、约50mPa·s、约60mPa·s、约70mPa·s、约80mPa·s、约90mPa·s、约100mPa·s或其之间的任何粘度。在若干实施例中，所述凝胶坚硬度可以更大，例如约5Nm、约10Nm、约20Nm、约30Nm、约40Nm、约50Nm、约75Nm、约100Nm或其之间的任何凝胶坚硬度。
在若干实施例中，所述聚合物是生物聚合物。在若干实施例中，所述聚合物是多糖。在若干实施例中，所述一个或多个结构单元由式I糖单元表示：
在若干实施例中，所述糖单元表示羧甲基纤维素结构单元。在若干实施例中式I结构表示透明质酸聚合物的糖单元。在若干实施例中，式I结构表示羟乙基纤维素聚合物的糖单元。在若干实施例中，式I结构表示甲基纤维素聚合物的糖单元。在若干实施例中，式I结构表示藻酸盐聚合物的糖单元。在若干实施例中，式I结构表示环糊精环结构的糖单元。
在若干实施例中，提供的是一种NO释放型羧甲基纤维素衍生的聚合物化合物，所述化合物包括式I单元结构：
在若干实施例中，R1、R2和R3独立地选自-OH、-CH2OH、-OCH2C(O)OH、-CH2OCH2C(O)OH、-C(O)-O-((CH2)aO)b-H、-C(O)-O-((CH2)aO)b-(CH2)cH、-C(O)-O-(C1-5烷基)、-C(O)-NH-((CH2)dNH)e-H、-C(O)-NH-((CH2)dNH)e-(CH2)fH、-C(O)-X1-((CH2)gX2)h-(CH2)iH、-C(O)-X1-((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH、-O-((CH2)aO)b-H、-O-((CH2)aO)b-(CH2)cH、-O-(C1-5烷基)、-NH-((CH2)dNH)e-H、-NH-((CH2)dNH)e-(CH2)fH、-X1-((CH2)gX2)h-(CH2)iH、-X1-((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH。在若干实施例中，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k和l的每个实例独立地选自整数0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。在若干实施例中，X1、X2和X3的每个实例独立地选自-O-、-S-、-NH-、C(O)NH-。在若干实施例中，X1、X2和X3中的至少一个由以下之一表示：
在若干实施例中，所述羧甲基纤维素衍生的聚合物化合物在20℃下在水中浓度为5％w/w时的粘度等于或至少约10mPa·s。
在若干实施例中，式I具有式I′所示的立体化学构型：
在若干实施例中，X1、X2和X3中的所述至少一个由以下表示：
在若干实施例中，所述R1是-CH2C(O)-X1-((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH。在若干实施例中，R2和R3是-OH。在若干实施例中，R1、R2和R3的每个实例独立地选自由以下组成的组：
以及/>
在若干实施例中，所述化合物在20℃下在水中浓度为20％w/w时的粘度等于或至少约20mPa·s。在若干实施例中，所述化合物可以50mg/ml的浓度溶于水。在若干实施例中，所述化合物的可释放NO总储存量在每mg化合物0.1-1.0μmol NO的范围内。在若干实施例中，所述化合物的NO半衰期在0.1-24小时的范围内。在若干实施例中，所述化合物的NO释放的总持续时间在1-60小时的范围内。在若干实施例中，4小时后的NO总释放在介于每mg化合物0.1-1.0μmol NO之间的范围内。在若干实施例中，所述化合物中超过15％的重复单元是式I单体。在若干实施例中，所述化合物的分子量在约90kDa与约700kDa的范围内。在若干实施例中，所述化合物包括两种或更多种不同的经共价修饰的式I单体。
在若干实施例中，提供的是一种NO释放型透明质酸衍生的聚合物化合物，所述化合物包括式II单元结构：
在若干实施例中，R1、R2、R3、R4、R5和R-6的每个实例独立地是-OH、-NH2、-CH2OH、-C(O)OH、-NHC(O)-CH3、-O-((CH2)aO)b-H、-O-((CH2)aO)b-(CH2)cH、-O-(C1-5烷基)、-NH-((CH2)dNH)e-H、-NH-((CH2)dNH)e-(CH2)fH、-X1-((CH2)gX2)h-H、-X1-((CH2)gX2)h-(CH2)iH或-X1-((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH。在若干实施例中，a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k和l的每个实例独立地选自整数0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。在若干实施例中，X1、X2和X3的每个实例独立地选自-O-、-S-、-NH-、C(O)NH-。在若干实施例中，X1、X2和X3中的至少一个由以下之一表示：
在若干实施例中，所述化合物在20℃下在水中浓度为5％w/w时的粘度等于或至少约10mPa·s。
在若干实施例中，式II具有式II′所示的立体化学构型：
在若干实施例中，X1、X2和X3中的至少一个由以下表示：
在若干实施例中，R1是-CH2C(O)-X1-((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH。在若干实施例中，R2和R3是-OH。在若干实施例中，R1、R2、R3、R4、R5和R6中的一个或多个独立地选自由以下组成的组：
以及/>
在若干实施例中，所述化合物在20℃下在水中浓度为20％w/w时的粘度等于或至少约20mPa·s。在若干实施例中，所述化合物可以50mg/ml的浓度溶于水。在若干实施例中，所述化合物的可释放NO总储存量在每mg化合物0.1-1.0μmol NO的范围内。在若干实施例中，所述化合物的NO半衰期在0.1-24小时的范围内。在若干实施例中，所述化合物的NO释放的总持续时间在1-60小时的范围内。在若干实施例中，4小时后的NO总释放在介于每mg化合物0.1-1.0μmol NO之间的范围内。在若干实施例中，所述化合物的分子量在约6kDa与约90kDa的范围内。
在若干实施例中，所述聚合物包括聚氨基糖苷。在若干实施例中，所述聚氨基糖苷是超支化聚氨基糖苷，其包括式III第一氨基糖苷：
其中G1选自由以下组成的组：
其中G2选自由以下组成的组：
在若干实施例中，R1的每个实例独立地选自由以下组成的组或指示与连接单元的共价键：-H、经任选取代的C1-C6烷基、具有带中间C1-C6烷基的1到6个重复单元的经任选取代的聚氨基、具有带中间C1-C6烷基的1到6个重复单元的经任选取代的聚醚。在若干实施例中，a的每个实例独立地选自-H、-OH和C1-C6烷基。在若干实施例中，R1的至少一个实例指示与一个或多个选自以下的连接单元的共价键：
其中指示与所述第一氨基糖苷附接。在若干实施例中，W1的每个实例在存在的情况下独立地选自一个或多个另外的氨基糖苷或者一个或多个封端取代基，并且至少一个连接单元提供从所述第一氨基糖苷到第二氨基糖苷的共价桥。在若干实施例中，Ra的每个实例独立地选自由以下组成的组：经任选取代的C1-C6烷基、具有1到6个重复单元(带有一个或多个C1-C6烷基)的经任选取代的聚氨基、具有1到6个重复单元(带有一个或多个C1-C6烷基)的经任选取代的聚醚。在若干实施例中，所述一个或多个封端取代基在存在的情况下独立地具有式-X1-((CH2)hX2)i-(CH2)jH。
在若干实施例中，所述聚合物进一步包括选自由以下组成的组的端基：
以及/>
在若干实施例中，R5的每个实例为H或-N+(＝N-O-)O-和/或由以下表示：
在若干实施例中，所述聚合物包括选自由以下组成的组的端基：
以及/>
若干实施例涉及一种向需要治疗的受试者递送一氧化氮的方法。在若干实施例中，向所述受试者施用有效量的所述化合物或粘度诱导剂。在若干实施例中，所述有效量的化合物或粘度诱导剂作为水凝胶施用或在施用位点处(例如，体内)形成所述水凝胶。在若干实施例中，所述受试者是具有伤口的患者并且施用所述化合物或粘度诱导剂以帮助伤口愈合。在若干实施例中，所述受试者需要组织置换并且施用所述化合物或粘度诱导剂作为组织支架或填充剂和/或组织再生促进剂。
若干实施例涉及一种治疗疾病状态的方法。在若干实施例中，将有效量的化合物或粘度诱导剂施用于有需要的受试者，其中所述疾病状态选自由以下组成的组：癌症、心血管疾病、微生物感染、由血液暴露于医疗装置而引起的血小板聚集和血小板粘附、由异常细胞增殖造成的病理状况、移植排斥、自身免疫性疾病、炎症、血管疾病、瘢痕组织、伤口收缩、再狭窄、疼痛、发烧、胃肠道病症、呼吸***病症、性功能障碍和性传播疾病。
一些实施例涉及一种药物调配物，所述药物调配物包含化合物(例如，聚合物)或粘度诱导剂和药学上可接受的赋形剂。
一些实施例涉及一种减少或防止表面上的微生物负荷的方法。在若干实施例中，将化合物或粘度诱导剂施加到被多种微生物污染的表面。在若干实施例中，化合物或粘度诱导剂生成一氧化氮并且诱导对微生物DNA和膜结构的氧化和/或亚硝化损伤，从而防止或减少微生物负荷。在若干实施例中，所述多种微生物包括以下中的一种、两种或多种：***、革兰氏阴性细菌、真菌、酵母和病毒。在若干实施例中，所述表面是有机表面。在若干实施例中，所述表面是人皮肤。在若干实施例中，所述表面是上皮组织。在若干实施例中，所述表面是伤口表面。在若干实施例中，所述表面是动物皮肤。在若干实施例中，所述施加未诱导皮肤刺激。
在若干实施例中，所述表面是无机表面。在若干实施例中，所述无机表面是医疗装置的外表面或内表面。在若干实施例中，施加所述化合物在医疗装置的外表面或内表面上生成抗微生物涂层。在若干实施例中，所述医疗装置包括内窥镜。
在若干实施例中，所述微生物负荷包括耐药细菌。在若干实施例中，所述微生物负荷包括与以下中的一种或多种的存在相关联的微生物：人免疫缺陷病毒、单纯疱疹病毒、***状瘤病毒、副流感病毒、流感、肝炎、柯萨奇病毒(Coxsackie Virus)、带状疱疹、麻疹、腮腺炎、风疹、狂犬病、肺炎、出血性病毒性发热、H1N1、朊病毒、寄生虫、真菌、霉菌、白色念珠菌(Candida albicans)、黑曲霉(Aspergillus niger)、大肠杆菌(Escherichia coli)、铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)以及金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、A组链球菌(Group A streptococci)、肺炎链球菌(S.pneumoniae)、结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)、空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)、沙门氏菌(Salmonella)、志贺氏杆菌(Shigella)、耐碳青霉烯的肠杆菌科(carbapenem-resistantEnterobacteriaceae)、耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(Methicillin-resistantStaphylococcus aureus)以及洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia)。在若干实施例中，所述微生物负荷包括耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌。在若干实施例中，所述微生物负荷包括耐碳青霉烯的肠杆菌科。在若干实施例中，所述微生物负荷包括金黄色葡萄球菌。在若干实施例中，所述微生物负荷包括铜绿假单胞菌。在若干实施例中，所述微生物负荷包括洋葱伯克霍尔德菌。在若干实施例中，所述NO供体产生一氧化氮并诱导对所述微生物的膜和/或DNA的损伤，从而减少可存活微生物的数量。在若干实施例中，所述多种微生物包括以下中的一种或多种：病毒、***、革兰氏阴性细菌、耐药细菌、霉菌、酵母、真菌及其组合。
一些实施例涉及一种防止和/或减少微生物污染的方法。在一些实施例中，所述方法包括使被多种微生物污染的表面(或可能暴露于微生物的表面)与NO释放型支架接触。在一些实施例中，所述支架的NO供体产生NO并诱导对微生物的膜和/或DNA的损伤，从而减少可存活微生物的数量和/或防止区域的微生物定植或感染。在若干实施例中，所述表面包括有机表面。在所述方法的一些实施例中，所述表面是人皮肤或动物皮肤。在所述方法的一些实施例中，所述表面位于口腔或周围组织(例如，嘴唇、鼻孔、牙齿、牙龈等)中。在若干实施例中，所述表面包括口腔粘膜。在一些实施例中，所述表面在肺中。在一些实施例中，所述表面是(装置等的)无机表面。在若干实施例中，所述表面是无机表面。在若干实施例中，所述无机表面是医疗装置的外表面或内表面。在若干实施例中，所述装置是牙科装置。有利地，在所述方法的一些实施例中，施加步骤未诱导皮肤或组织刺激。在一些实施例中，所述多种微生物包括病毒、***、革兰氏阴性细菌、耐药细菌、霉菌、酵母、真菌和其组合中的一种或多种。
若干实施例涉及一种制造本文公开的化合物或粘度诱导剂中的任何一种的方法，所述方法包括选择聚合物以及用NO结合部分对所述聚合物进行官能化。在若干实施例中，所述聚合物是生物聚合物。在若干实施例中，所述方法包含将所述化合物或粘度诱导剂暴露于NO以提供NO供给型化合物或粘度诱导剂。
下文进一步详细阐述的组合物和相关方法描述了执业医生采取的某些行动；然而，应当理解，它们还可以包含另一方对这些动作的指示。因此，如″施用NO供给型支架″的行动包含″指示NO供给型支架的施用″。
附图说明
图1示出了胺修饰的CMC的FTIR分析。
图2示出了胺官能化透明质酸衍生物的纯度分析。(A)示出了未反应的起始材料的分析(B)示出了胺修饰的6kDa HA衍生物的分析，以及(C)示出了通过HPLC-ELSD的胺修饰的90kDa HA衍生物的分析。胺修饰的HA衍生物不合可检测量的EDC和NHS反应物。
图3示出了未经修饰的透明质酸的代表性1H NMR谱和13C NMR谱。(A)示出了HA6在D2O中的代表性1H NMR谱以及(B)示出了代表性13C NMR谱。
图4示出了仲胺官能化的透明质酸的代表性1H NMR谱。(A)示出了HA6-PAPA的代表性1H NMR，(B)示出了HA90-PAPA的代表性1H NMR，(C)示出了HA6-HEDA的代表性1H NMR，(D)示出了HA90-HEDA的代表性1H NMR，(E)示出了HA6-DPTA的代表性1H NMR，(F)示出了HA90-DPTA的代表性1H NMR，(G)示出了HA6-DETA的代表性1H NMR并且(H)示出了HA90-DETA的代表性1H NMR，均为在D2O中。
图5示出了仲胺官能化的透明质酸的代表性13C NMR谱，以及未经修饰的和胺修饰的透明质酸的代表性13C NMR的比较。(A)示出了HA6-PAPA的代表性13C NMR，(B)示出了HA90-PAPA的代表性13C NMR，(C)示出了HA6-HEDA的代表性13C NMR，(D)示出了HA90-HEDA的代表性13C NMR，(E)示出了HA6-DPTA的代表性13C NMR，(F)示出了HA90-DPTA的代表性13CNMR，(G)示出了HA6-DETA的代表性13C NMR并且(H)示出了HA90-DETA的代表性13C NMR，均为在D2O中。(I)示出了未经修饰的和胺修饰的透明质酸的代表性13C NMR。
图6示出了以下仲胺官能化的和NO释放型透明质酸的代表性UV-Vis谱：(A)HA6-PAPA、(B)HA90-PAPA、(C)HA6-HEDA、(D)HA90-HEDA、(E)HA6-DPTA、(F)HA90-DPTA、(G)HA6-DETA和(H)HA90-DETA。修饰包含：对照(-)透明质酸和NO释放型(--)透明质酸的代表性UV-Vis谱。
图7示出了6kDa和90kDa NO释放型透明质酸的实时NO释放曲线和累积NO释放。(A-B)示出了PBS(10mM，pH 7.4，37℃)中(A、C)6kDa和(B、D)90kDa NO释放型透明质酸最初30分钟的释放的实时NO释放曲线以及(C-D)示出了累积NO释放总量，其中修饰包含PAPA(--)、HEDA(-)、DPTA(…)和DETA(-·-)。(E)也示出了NO释放的实时测量。
图8示出了未经修饰的和胺修饰的CMC支架的FTIR谱。
图9示出了6kDa NO释放型HA衍生物针对(A)铜绿假单胞菌和(B)金黄色葡萄球菌的基于时间的杀菌测定。处理包含HA6-PAPA/NO(蓝色圆圈)、HA6-HEDA/NO(绿色方块)、HA6-DPTA/NO(红色三角形)、HA6-DETA/NO(紫色菱形)和未处理(黑色十字)。所有HA衍生物均以2mg mL-1的等效剂量制备用于根除铜绿假单胞菌，并且以16mg mL-1的等效剂量制备用于根除金黄色葡萄球菌。
图10示出了用HA6-DPTA/NO(蓝色圆圈)、HA90-DPTA/NO(绿色方块)或硫酸新霉素(红色三角形)处理后的活性成分(新霉素或NO)对(A)大肠杆菌(E.coli)、(B)铜绿假单胞菌、(C)金黄色葡萄球菌、(D)粪肠球菌(E.faecalis)、(E)MDR-铜绿假单胞菌和(F)MRSA的抗菌功效。从HA6-DPTA/NO和HA90-DPTA/NO在PBS(10mM，pH 7.4，37℃)中暴露4小时的总NO释放量计算NO剂量。
图11示出了在溶液中用等效活性成分剂量的硫酸新霉素(实心)或HA6-DPTA/NO(条纹)处理(A)铜绿假单胞菌和(B)MDR-铜绿假单胞菌预先存在的生物膜24小时后的生物膜活力。
图12示出了体外细胞毒性结果。(A1)示出了将L929鼠成纤维细胞的酶活性降低50％(IC50)所需的胺修饰的(实心)和NO释放型(条纹)透明质酸衍生物的浓度。(A2)类似地示出了将L929鼠成纤维细胞的酶活性降低50％(IC50)所需的胺修饰的和NO释放型透明质酸衍生物的浓度，以及NO释放型透明质酸的抑制性活性成分剂量。在图12A2中，HA6是每对条形的左侧条形。(B)示出了将酶活性降低50％所需的透明质酸衍生物释放的NO的剂量。
图13示出了6kDa和90kDa NO释放型透明质酸衍生物对大肠杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌和粪肠球菌的抗菌功效。示出了(A-D)6kDa和(E-H)90kDa NO释放型透明质酸对(A、E)大肠杆菌、(B、F)铜绿假单胞菌、(C、G)金黄色葡萄球菌和(D、H)粪肠球菌的抗菌功效。修饰包含PAPA(蓝色圆圈)、HEDA(绿色方块)、DPTA(红色三角形)和DETA(紫色菱形)。
图14示出了用6kDa和90kDa胺官能化的(对照)透明质酸处理大肠杆菌、铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌和粪肠球菌后剩余的菌落。(A)大肠杆菌、(B)铜绿假单胞菌、(C)金黄色葡萄球菌和(D)粪肠球菌在用6kDa和90kDa胺修饰的透明质酸(不含NO)处理4小时后剩余的菌落。修饰包含PAPA(蓝色)、HEDA(绿色)、DPTA(红色)和DETA(紫色)。对于(A)大肠杆菌和(B)铜绿假单胞菌，所有修饰均以8mg mL-1进行评估。对于(C)金黄色葡萄球菌和(D)粪肠球菌，以16mg mL-1对修饰进行评估，除非需要更高的剂量来根除NO释放型衍生物。对于金黄色葡萄球菌和粪肠球菌两者，以32mgmL-1评估HA6-DETA、HA90-HEDA和HA90-DETA。对于粪肠球菌，也以32mg mL-1评估HA90-PAPA。值得注意的是，在评估浓度下，胺修饰的HA衍生物均不具有杀菌作用(≥3-log减少)。
图15示出了6kDa和90kDa DPTA官能化的和NO释放型透明质酸对MDR-铜绿假单胞菌和MRSA的杀菌曲线。示出了6kDa(圆圈)和90kDa(方形)DPTA修饰的(空心)和NO释放型(实心)透明质酸对抗生素耐药性菌株的抗菌功效，所述抗生素耐药性菌株包含耐多药的铜绿假单胞菌(红色)和耐甲氧西林(蓝色)的金黄色葡萄球菌。
图16示出了6kDa和90kDa NO释放型DPTA修饰的HA对铜绿假单胞菌和MDR-铜绿假单胞菌生物膜的抗生物膜功效。示出了用HA6-DPTA/NO(蓝色圆圈)、HA90-DPTA/NO(绿色方块)或硫酸新霉素(红色三角形)处理(A-B)铜绿假单胞菌和(C-D)MDR-铜绿假单胞菌生物膜24小时后的生物膜活力。(E)和(F)示出了6kDa和90kDa NO释放型DPTA修饰的HA和新霉素对铜绿假单胞菌和MDR-铜绿假单胞菌生物膜的生物膜活力的另一种描述。
图17示出了铜绿假单胞菌和MDR-铜绿假单胞菌生物膜暴露于空白溶液(左，灰色)、对照HA6-DPTA溶液(中，蓝色)或对照HA90-DPTA(右，绿色)溶液24小时后的生物膜活力。以MBEC24h为相应NO释放型衍生物制备HA溶液。值得注意的是，由于缺乏用于NO释放型衍生物的MBEC24h，因此以32mL-1制备HA90-DPTA用于测试MDR-铜绿假单胞菌生物膜。
图18示出了L929鼠成纤维细胞在用未经修饰的6kDa(蓝色，左)和90kDa(绿色，右)透明质酸处理24小时后的活力。
图19示出了用胺修饰的(空心)和NO释放型(固体)HA衍生物处理L929鼠成纤维细胞24小时后的剂量-应答曲线。6kDa(红色圆圈)和90kDa(蓝色方块)HA的修饰包含(A)PAPA、(B)HEDA、(C)DPTA和(D)DETA。
图20示出了HGF-1细胞在暴露于(A)CMC-DETA(实心)、CMC-DPTA(斜条纹)、CMC-HEDA(横条纹)和CMC-PAPA(点虚线)以及(B)CMC-DETA/NO(实心)、CMC-DPTA/NO(斜条纹)、CMC-HEDA/NO(横条纹)和CMC-PAPA/NO(点虚线)24小时后通过MTS测定确定的代谢活性。
图21示出了A)CMC-DETA(实线)和CMC-DETA/NO(虚线)、B)CMC-DPTA(实线)和CMC-DPTA/NO(虚线)、C)CMC-HEDA(实线)和CMC-HEDA/NO(虚线)以及D)CMC-PAPA(实线)和CMC-PAPA/NO(虚线)在50mM NaOH中的UV-vis吸收谱。
具体实施方式
本文公开的若干实施例提供了N-二醇二氮烯鎓NO供体修饰的支架的合成和表征及其在抗微生物应用中的用途。在若干实施例中，所述支架包括聚合物。在若干实施例中，所述支架包括生物聚合物。在若干实施例中，所述支架包括生物相容的聚合物。在若干实施例中，所述支架包括一个或多个糖单元和/或是多糖。在若干实施例中，所述支架包括一种或多种壳聚糖、透明质酸(HA)、羧甲基纤维素(CMC)、羟乙基纤维素、甲基纤维素、纤维素、藻酸盐(包含1，4键合的α-l-古洛糖醛酸(G)和β-d-甘露糖醛酸(M)单元)、胶原蛋白、明胶、环糊精(例如，具有5个(α)、6个(β)、7个(γ)或更多个α-D-吡喃葡萄糖苷)、氨基糖苷(例如，卡那霉素(kanamycin)、链霉素(streptomycin)、妥布霉素(tobramycin)、庆大霉素(gentamicin)、新霉素等)、弹性蛋白、其重复单元、其结构单元或其组合。在若干实施例中，一种或多种聚合物交联以形成支架。在若干实施例中，所述聚合物不交联以形成支架。在若干实施例中，所述支架允许用低毒性天然组织和患者细胞(例如，真核细胞、哺乳动物细胞、人细胞等)有效降低微生物活力和/或根除微生物(例如，原核细胞、细菌、原生动物、真菌、藻类、变形虫、粘菌等，并且具体地已经发展出至少某种程度的耐药性的此类微生物)。
除非另有定义，否则本文所使用的所有技术术语和科学术语的含义与主题所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。描述本文主题时使用的术语仅是出于描述特定实施例的目的，并且不旨在对主题进行限制。
如本文所使用的，术语″有效量″是指给予经受病症、疾病或疾患折磨的受试者调制效果的所叙述化合物的量，所述调制效果例如可以是有益效果，包含改善受试者的病状(例如一种或多种症状)、延迟或减少病状进展、预防或延迟病症发作和/或改变如本领域众所周知的临床参数、疾病或疾患等。例如，有效量可以指使受试者的病状改善至少5％的组合物、化合物或药剂的量，例如至少10％、至少15％、至少20％、至少25％、至少30％、至少35％、至少40％、至少45％、至少50％、至少55％、至少60％、至少65％、至少70％、至少75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％或至少100％。在一些实施例中，病状的改善可以感染减少。在一些实施例中，改善可以是表面上或受试者体内的细菌负载(例如，生物负载)的减少。可以改变本公开主题的活性组合物中的活性成分的实际剂量水平，以便施用对实现特定受试者和/或施加的期望响应有效的量的一种或多种活性化合物。所选剂量水平将取决于多种因素，包含但不限于组合物的活性、调配物、施用途径、与其它药物或治疗的组合、正在治疗的病状的严重程度以及正在治疗的受试者的身体状况和既往病史。在一些实施例中，施用最小剂量，并且在没有剂量限制性毒性的情况下将剂量升级到最低有效量。本文设想了对有效剂量的确定和调整以及对何时和如何进行这种调整的评估。
术语″生物聚合物″是指存在于活生物体中的聚合物质，包含多核苷酸(例如，DNA、RNA)、多糖(例如，纤维素)、蛋白质(例如，多肽)、糖肽、肽聚糖等。
″治疗(Treat/treating/treatment)″是指对患有障碍、疾病或病症的受试者产生调节作用的任何类型的作用，所述调节作用例如可以是有益的作用，包含改善受试者的病状(例如，一种或多种症状)、延迟或减少病状进展和/或改变临床参数、疾病或病症、治愈病症等。
术语″破坏″和″根除″是指当前公开的结构对抗生物膜的能力。生物膜可以被部分根除或破坏，这意味着细胞不再彼此附接或附着于表面。生物膜可以被完全根除，这意味着生物膜在很大程度上不再是相互连接的、凝聚的或连续的细胞网络。
术语″一氧化氮供体″或″NO供体″是指在体内供给、释放和/或直接或间接地转移一氧化氮物质和/或刺激体内一氧化氮的内源性产生和/或提高体内一氧化氮的内源性水平，使得一氧化氮物质的生物活性在预期的作用位点处表达的物质和/或分子。
术语″释放一氧化氮″或″供给一氧化氮″是指供给、释放和/或直接或间接地转移一氧化氮的三种氧化还原形式(NO+、NO-、NO(例如，·NO))的任何一种(或两种或更多种)形式的物质和/或供给、释放和/或直接或间接地转移一氧化氮的三种氧化还原形式(NO+、NO-、NO)中的任何一种(或两种或多种)形式的方法。在一些实施例中，完成一氧化氮的释放，使得一氧化氮物质的生物活性在预期的作用位点处表达。
如本文所使用的，术语″微生物感染″是指细菌感染、真菌感染、病毒感染、酵母感染以及其它微生物感染及其组合。
在一些实施例中，本文所公开的″患者″或″受试者″是人类患者，但是应当理解的是，当前公开的主题的原理表明，当前公开的主题对于旨在被包含在术语″受试者″和″患者″中的所有脊椎动物物种(包含哺乳动物)都是有效的。合适的受试者通常是哺乳动物受试者。本文描述的主题可用于研究以及兽医应用和医学应用中。如本文所使用的，术语″哺乳动物″包含但不限于人类、非人类灵长类、牛、绵羊、山羊、猪、马、猫、狗、兔子、啮齿动物(例如，大鼠或小鼠)、猴子等。人类受试者包含新生儿、婴儿、青少年、成人和老年受试者。″需要″本文公开的方法的受试者可以是正经历疾病状态和/或预期会经历疾病状态的受试者，并且本发明的方法和组合物用于治疗性和/或预防性治疗。
对于本文提供的通用化学式，如果未指出取代基，则本领域普通技术人员将理解，取代基为氢。未连接至原子但被示出的键表明这种取代基的位置是可变的。穿过键或在键末端绘制的锯齿线、波浪线、两条波浪线表明所述位置键合了一些另外的结构。对于本文公开但结构中未明确示出的大量另外的单体，聚合物领域的技术人员应理解，可以添加这些单体以改变所得聚合物材料的物理性质，即使在元素分析不能表明预期会有这种区别的情况下。此类物理性质包含溶解度、电荷、稳定性、交联、二级和三级结构等。此外，如果没有指出具有一个或多个手性中心的化合物的立体化学，则包含所有对映异构体和非对映异构体。类似地，对于脂肪族基团或烷基的列举，也包含其所有结构异构体。除非另有说明，否则本文提供的通式中显示为A1至An的基团和本文中被称为烷基的基团独立地选自烷基或脂肪族基团，具体地说，具有20个或更少碳原子的烷基，并且甚至更通常地，具有10个或更少原子的烷基(如甲基、乙基、丙基、异丙基和丁基)。烷基可以是任选经取代的(例如，经取代的或未经取代的，如本文其它地方所公开)。烷基可以是经取代的烷基，如烷基卤化物(例如，-CX3，其中X是卤化物，及其在链中的组合或与其键合的组合)、醇(即脂肪族羟基或烷基羟基，具体地说，低级烷基羟基)或其它类似经取代的部分(如氨基-、氨基酸-、芳基-、烷基芳基-、烷基酯-、醚-、酮-、硝基-、巯基-、磺酰基-、亚砜修饰的烷基)。
术语″氨基″和″胺″是指含氮的基团，如NR3、NH3、NHR2和NH2R，其中R可以如本文其它地方所述。因此，如本文所使用的，″氨基″可以指伯胺、仲胺或叔胺。在一些实施例中，氨基的一个R可以是二醇二氮烯鎓(即，NONO)。
每当基团被描述为″任选经取代的″时，所述基团可以未经取代或经一个或多个所指示的取代基取代。同样地，当基团被描述为″未经取代的或经取代的″(或″经取代的或未经取代的″)时，如果所述基团经取代，则一个或多个取代基可以选自一个或多个所指示的取代基。如果没有指示取代基，则意指所示″任选经取代的″或″经取代的″基团可以被一个或多个基团取代，所述一个或多个基团单独且独立地选自烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、芳基(烷基)、环烷基(烷基)、杂芳基(烷基)、杂环基(烷基)、羟基、烷氧基、酰基、氰基、卤素、硫代羰基、O-氨基甲酰基、N-氨基甲酰基、O-硫代氨基甲酰基、N-硫代氨基甲酰基、C-酰胺基、N-酰胺基、S-磺酰胺基、N-磺酰胺基、C-羧基、O-羧基、硝基、亚磺酰基(sulfenyl)、亚硫酰基(sulfinyl)、磺酰基、卤代烷基、卤代烷氧基、氨基、单-取代的胺基、双-取代的胺基、单-取代的胺(烷基)、双-取代的胺(烷基)、二氨基、聚氨基、二醚基和聚醚基团。
如本文所使用的，″Ca到Cb″是指基团中的碳原子数，其中″a″和″b″是整数。所指示的基团可以含有″a″到″b″(包括端点)个碳原子。因此，例如，″C1到C4烷基″或″C1-C4烷基″是指具有1到4个碳的所有烷基，即，CH3-、CH3CH2-、CH3CH2CH2-、(CH3)2CH-、CH3CH2CH2CH2-、CH3CH2CH(CH3)-和(CH3)3C-。如果未指定″a″和″b″，则假定为这些定义中描述的最宽范围。
如果将两个″R″基团描述为″结合在一起″，则R基团及其所附接的原子可以形成环烷基、环烯基、芳基、杂芳基或杂环。例如但不限于，如果NRaRb基团的Ra和Rb被指示为″结合在一起″，则表示二者彼此共价键合以形成环：
/>
如本文所使用的，术语″烷基″是指完全饱和的脂肪族烃基。烷基部分可以是支链或直链。支链烷基的实例包含但不限于异丙基、仲丁基、叔丁基等。直链烷基的实例包含但不限于甲基、乙基、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基等。烷基可以具有1到30个碳原子(每当在本文中出现时，如″1到30″等数值范围是指在给定范围内的每个整数；例如，″1到30个碳原子″意味着烷基可以由1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个、12个、13个、14个、15个、16个、17个、18个、19个、20个、21个、22个、23个、24个、25个、26个、27个、28个、29个或30个碳原子组成，但是在未指定数值范围的情况下，本定义还涵盖术语″烷基″的存在)。烷基还可以是具有1到12个碳原子的中等大小烷基。烷基还可以是具有1到6个碳原子的低级烷基。烷基可以是经取代的或未经取代的。仅举例来讲，″C1-C5烷基″指示在烷基链中存在一到五个碳原子，即烷基链选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基(支链和直链)等。典型的烷基包含但是决不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基和己基。
如本文所使用的，术语″亚烷基″是指二价的完全饱和的直链脂肪族烃基。亚烷基的实例包含但不限于亚甲基、亚乙基、亚丙基、亚丁基、亚戊基、亚己基、亚庚基和亚辛基。亚烷基可以用来表示，然后是碳原子数，接着是″*″。例如，/>用于表示乙烯。亚烷基可以具有1到30个碳原子(每当在本文中出现时，如″1到30″等数值范围是指在给定范围内的每个整数；例如，″1到30个碳原子″意味着烷基可以由1个碳原子、2个碳原子、3个碳原子等(多达且包含30个碳原子)组成，但是在未指定数值范围的情况下，本定义还涵盖术语″亚烷基″的存在)。亚烷基还可以是具有1到12个碳原子的中等大小烷基。亚烷基还可以是具有1到6个碳原子的低级烷基。亚烷基可以是经取代的或未经取代的。例如，可以通过置换低级亚烷基的一个或多个氢和/或通过用C3-6单环环烷基(例如，/>)取代相同碳上的两个氢来取代低级亚烷基。
本文所使用的术语″烯基″是指含有一个或多个碳双键的具有二到二十个碳原子的单价直链或支链自由基，包含但不限于1-丙烯基、2-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基等。烯基可以是未经取代的或经取代的。
本文所使用的术语″炔基″是指含有一个或多个碳三键的具有二到二十个碳原子的单价直链或支链自由基，包含但不限于1-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基等。炔基可以是未经取代的或经取代的。
如本文所使用的，″环烷基″是指完全饱和(无双键或三键)的单环或多环(如双环)烃环***。当由两个或更多个环构成时，所述环可以以稠合、桥接或螺接的方式接合在一起。如本文所使用的，术语″稠合″是指具有共有的两个原子和一个键的两个环。如本文所使用的，术语″桥接环烷基″是指环烷基含有连接非相邻原子的一个或多个原子的键的化合物。如本文所使用的，术语″螺接″是指具有共有的一个原子的两个环并且这两个环不通过桥进行连接。环烷基可以在一个或多个环中含有3到30个原子、在一个或多个环中含有3到20个原子、在一个或多个环中含有3到10个原子、在一个或多个环中含有3到8个原子或在一个或多个环含有3到6个原子。环烷基可以是未经取代的或经取代的。单环烷基的实例包含但不局限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。稠合环烷基的实例是十氢萘基、十二氢-1H-非那烯基和十四氢蒽基；桥接环烷基的实例是双环[1.1.1]戊基、金刚烷基和原菠烷基(norbornanyl)；并且螺环烷基的实例包含螺[3.3]庚烷和螺[4.5]癸烷。
如本文所使用的，″环烯基″是指在至少一个环中含有一个或多个双键的单环或多环(如双环)烃环***；但是，如果双键多于一个，则双键无法在所有环中形成完全离域π电子***(否则如本文所定义的，所述基团将会是″芳基″)。环烯基可以在一个或多个环中含有3到10个原子、在所述一个或多个环中含有3到8个原子或在所述一个或多个环含有3到6个原子。当由两个或更多个环构成时，所述环可以以稠合、桥接或螺接的方式连接在一起。环烯基可以是未经取代的或经取代的。
如本文所使用的，″芳基″是指在所有环中具有完全离域π电子***的碳环(全碳)单环或多环(如双环)芳香族环***(包含两个碳环共享化学键的稠合环***)。芳基中的碳原子数可以变化。例如，芳基可以是C6-C14芳基、C6-C10芳基或C6芳基。芳基的实例包含但不限于苯、萘和薁。芳基可以是经取代的或未经取代的。如本文所使用的，″杂芳基″是指含有一个或多个杂原子(例如，1个、2个或3个杂原子)的单环或多环(如双环)芳香族环***(具有完全离域π电子***的环***)，即，除碳以外的元素，包含但不限于氮、氧和硫。杂芳基的一个或多个环中的原子数可以变化。例如，杂芳基可以在一个或多个环中含有4到14个原子、在一个或多个环中含有5到10个原子或在一个或多个环中含有5到6个原子，如九个碳原子和一个杂原子；八个碳原子和两个杂原子；七个碳原子和三个杂原子；八个碳原子和一个杂原子；七个碳原子和两个杂原子；六个碳原子和三个杂原子；五个碳原子和四个杂原子；五个碳原子和一个杂原子；四个碳原子和两个杂原子；三个碳原子和三个杂原子；四个碳原子和一个杂原子；三个碳原子和两个杂原子；或者两个碳原子和三个杂原子。此外，术语″杂芳基″包含稠合环***，在所述稠合环***中，两个环(如至少一个芳基环和至少一个杂芳基环或至少两个杂芳基环)共享至少一个化学键。杂芳基环的实例包含但不限于呋喃、呋咱、噻吩、苯并噻吩、酞嗪、吡咯、噁唑、苯并噁唑、1，2，3-噁二唑、1，2，4-噁二唑、噻唑、1，2，3-噻二唑、1，2，4-噻二唑、苯并噻唑、咪唑、苯并咪唑、吲哚、吲唑、吡唑、苯并吡唑、异噁唑、苯并异噁唑、异噻唑、***、苯并***、噻二唑、四唑、吡啶、哒嗪、嘧啶、吡嗪、嘌呤、蝶啶、喹啉、异喹啉、喹唑啉、喹喔啉、噌啉和三嗪。杂芳基可以是经取代的或未经取代的。
如本文所使用的，″杂环基″或″杂脂环基″是指三元、四元、五元、六元、七元、八元、九元、十元、多达18元的单环、双环和三环环***，其中碳原子与1到5个杂原子一起构成所述环***。然而，杂环可以任选地含有以这样的方式定位使得在所有环中不存在完全离域π电子***的一个或多个不饱和键。一个或多个杂原子是除碳之外的元素，包含但不限于氧、硫和氮。杂环可以进一步含有一个或多个羰基官能团或硫代羰基官能团，以使定义包含氧代***和硫代***，如内酰胺、内酯、环状酰亚胺、环状硫代酰亚胺和环状氨基甲酸酯。当由两个或更多个环构成时，所述环可以以稠合、桥接或螺接的方式接合在一起。如本文所使用的，术语″稠合″是指具有共有的两个原子和一个键的两个环。如本文所使用的，术语″桥接杂环基″或″桥接杂脂环基″是指杂环基或杂脂环基含有连接非相邻原子的一个或多个原子的键的化合物。如本文所使用的，术语″螺接″是指具有共有的一个原子的两个环并且这两个环不通过桥进行连接。杂环基和杂脂环基可以在一个或多个环中含有3到30个原子、在一个或多个环中含有3到20个原子、在一个或多个环中含有3到10个原子、在一个或多个环中含有3到8个原子或在一个或多个环含有3到6个原子。例如，五个碳原子和一个杂原子；四个碳原子和两个杂原子；三个碳原子和三个杂原子；四个碳原子和一个杂原子；三个碳原子和两个杂原子；两个碳原子和三个杂原子；一个碳原子和四个杂原子；三个碳原子和一个杂原子；或者两个碳原子和一个杂原子。另外，杂脂环中的任何氮可以被季铵化。杂环基和杂脂环基可以是未经取代的或经取代的。这种″杂环基″或″杂脂环基″的实例包含但不限于1，3-二噁英、1，3-二噁烷、1，4-二噁烷、1，2-二氧戊环、1，3-二氧戊环、1，4-二氧戊环、1，3-氧硫杂环己烷、1，4-氧硫杂环己二烯、1，3-氧硫杂环戊烷、1，3-二硫杂环戊二烯、1，3-二硫杂环戊环、1，4-氧硫杂环己烷、四氢-1，4-噻嗪、2H-1，2-噁嗪、马来酰亚胺、琥珀酰亚胺、巴比妥酸、硫代巴比妥酸、二氧代哌嗪、乙内酰脲、二氢尿嘧啶、三噁烷、六氢-1，3，5-三嗪、咪唑啉、咪唑烷、异噁唑啉、异噁唑烷、噁唑啉、噁唑烷、噁唑烷酮、噻唑啉、噻唑烷、吗啉、环氧乙烷、哌啶N-氧化物、哌啶、哌嗪、吡咯烷、氮杂环庚烷、吡咯烷酮、吡咯烷酮、4-哌啶酮、吡唑啉、吡唑烷、2-氧代吡咯烷、四氢吡喃、4H-吡喃、四氢噻喃、硫代吗啉、硫代吗啉亚砜、硫代吗啉砜以及其苯并稠合的类似物(例如，苯并咪唑烷酮、四氢喹啉和/或3，4-亚甲二氧基苯基)。螺杂环基的实例包含2-氮杂螺[3.3]庚烷、2-氧杂螺[3.3]庚烷、2-氧杂-6-氮杂螺[3.3]庚烷、2，6-二氮杂螺[3.3]庚烷、2-氧杂螺[3.4]辛烷和2-氮杂螺[3.4]辛烷。
如本文所使用的，″芳烷基″和″芳基(烷基)″是指作为取代基经由低级亚烷基连接的芳基。芳烷基的低级亚烷基和芳基可以是经取代的或未经取代的。实例包含但不限于苄基、2-苯基烷基、3-苯基烷基和萘基烷基。
如本文所使用的，″环烷基(烷基)″是指作为取代基经由低级亚烷基连接的环烷基。环烷基(烷基)的低级亚烷基和环烷基可以是经取代的或未经取代的。
如本文所使用的，″杂芳烷基″和″杂芳基(烷基)″是指作为取代基经由低级亚烷基连接的杂芳基。杂芳烷基的低级亚烷基和杂芳基可以是经取代的或未经取代的。实例包含但不限于2-噻吩基烷基、3-噻吩基烷基、呋喃基烷基、噻吩基烷基、吡咯基烷基、吡啶基烷基，异噁唑基烷基和咪唑基烷基以及其苯并稠合的类似物。
″杂脂环基(烷基)″和″杂环基(烷基)″是指作为取代基经由低级亚烷基连接的杂环基或杂脂环基。(杂脂环基)烷基的低级亚烷基和杂环基可以是经取代的或未经取代的。实例包含但不限于四氢-2H-吡喃-4-基(甲基)、哌啶-4-基(乙基)、哌啶-4-基(丙基)、四氢-2H-噻喃-4-基(甲基)和1，3-噻嗪烷-4-基(甲基)。
如本文所使用，术语″羟基″是指-OH基团。
如本文所使用的，″烷氧基″是指式-OR，其中R是如本文所定义的烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。烷氧基的非限制性列表为甲氧基、乙氧基、正丙氧基、1-甲基乙氧基(异丙氧基)、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、苯氧基和苯甲酰氧基。烷氧基可以是经取代的或未经取代的。
如本文所使用的，″酰基″是指作为取代基经由羰基连接的氢、烷基、烯基、炔基、芳基、杂芳基、杂环基、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)和杂环基(烷基)。实例包含甲酰基、乙酰基、丙酰基、苯甲酰基和丙烯酰基。酰基可以是经取代的或未经取代的。
如本文所使用的，″氰基″是指″-CN″基团。
如本文所使用的，术语″卤素原子″或″卤素″意指元素周期表第7列的放射稳定原子中的任何一个原子，如氟、氯、溴和碘。
″硫代羰基″是指″-C(＝S)R″基团，其中R可以与关于O-羧基所定义的相同。硫代羰基可以是经取代的或未经取代的。″O-氨基甲酰基″是指″-OC(＝O)N(RARB)″基团，其中RA和RB可以独立地为氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。O-氨基甲酰基可以是经取代的或未经取代的。
″N-氨基甲酰基″是指″ROC(＝O)N(RA)-″基团，其中R和RA可以独立地为氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。N-氨基甲酰基可以是经取代的或未经取代的。
″O-硫代氨基甲酰基″是指″-OC(＝S)N(RARB)″基团，其中RA和RB可以独立地为氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。O-硫代氨基甲酰基可以是经取代的或未经取代的。
″N-硫代氨基甲酰基″是指″ROC(＝S)N(RA)-″基团，其中R和RA可以独立地为氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。N-硫代氨基甲酰基可以是经取代的或未经取代的。
″C-氨基″是指″-C(＝O)N(RARB)″基团，其中RA和RB可以独立地为氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。C-氨基可以是经取代的或未经取代的。
″N-氨基″是指″RC(＝O)N(RA)-″基团，其中R和RA可以独立地为氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。N-氨基可以是经取代的或未经取代的。
″S-磺酰氨基″是指″-SO2N(RARB)″基团，其中RA和RB可以独立地为氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。S-磺酰氨基可以是经取代的或未经取代的。
″N-磺酰氨基″是指″RSO2N(RA)-″基团，其中R和RA可以独立地为氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。N-磺酰氨基可以是经取代的或未经取代的。
″O-羧基″是指″RC(＝O)O-″基团，其中R可以为如本文所定义的氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。O-羧基可以是经取代的或未经取代的。
术语″酯″和″C-羧基″是指″-C(＝O)OR″基团，其中R可以与关于O-羧基所定义的相同。酯和C-羧基可以是经取代的或未经取代的。
″硝基″指″-NO2″基团。
″亚磺酰基″是指″-SR″基团，其中R可以为氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。亚磺酰基可以是经取代的或未经取代的。
″亚硫酰基″是指″-S(＝O)-R″基团，其中R可以与关于亚磺酰基所定义的相同。亚硫酰基可以是经取代的或未经取代的。
″磺酰基″是指″SO2R″基团，其中R可以与关于亚磺酰基所定义的相同。磺酰基可以是经取代的或未经取代的。
如本文所使用的，″卤代烷基″是指氢原子中的一个或多个被卤素取代的烷基(例如，单卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基和多卤代烷基)。此类基团包含但不限于氯甲基、氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、1-氯-2-氟甲基、2-氟异丁基和五氟乙基。卤代烷基可以是经取代的或未经取代的。
如本文所使用的，″卤代烷氧基″是指氢原子中的一个或多个被卤素取代的烷氧基(例如，单卤代烷氧基、二卤代烷氧基和三卤代烷氧基)。此类基团包含但不限于氯甲氧基、氟甲氧基、二氟甲氧基、三氟甲氧基、1-氯-2-氟甲氧基和2-氟异丁氧基。卤代烷氧基可以是经取代的或未经取代的。
如本文所使用的，术语″氨基″和″未经取代的氨基″是指-NH2基团。
″单-取代的胺基″是指″-NHRA″基团，其中RA可以为如本文所定义的烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。RA可以是经取代的或未经取代的。单-取代的胺基可以包含例如单-烷基胺基、单-C1-C6烷基胺基、单-芳胺基、单-C6-C10芳胺基等。单-取代的胺基的实例包含但不限于-NH(甲基)、-NH(苯基)等。
″二-取代的胺基″是指″-NRARB″基团，其中RA和RB可以独立地为如本文所定义的氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。RA和RB可以是经取代的或未经取代的。二-取代的胺基可以包含例如二-烷基胺基、二-C1-C6烷基胺基、二-芳胺基、二-C6-C10芳胺基等。二-取代的胺基的实例包含但不限于-N(甲基)2、-N(苯基)(甲基)、-N(乙基)(甲基)等。
如本文所使用的，″单-取代的胺基(烷基)″是指作为取代基经由低级亚烷基连接的本文提供的单-取代的胺。单-取代的胺基(烷基)可以是经取代的或未经取代的。单-取代的胺基(烷基)可以包含例如单-烷基胺基(烷基)、单-C1-C6烷基胺基(C1-C6烷基)、单-芳胺基(烷基)、单-C6-C10芳胺基(C1-C6烷基)等。单-取代的胺基(烷基)的实例包含但不限于-CH2NH(甲基)、-CH2NH(苯基)、-CH2CH2NH(甲基)、-CH2CH2NH(苯基)等。
如本文所使用的，″二-取代的胺基(烷基)″是指作为取代基经由低级亚烷基连接的本文提供的二-取代的胺。二-取代的胺基(烷基)可以是经取代的或未经取代的。二-取代的胺基(烷基)可以包含例如二烷基胺基(烷基)、二-C1-C6烷基胺基(C1-C6烷基)、二-芳胺基(烷基)、二-C6-C10芳胺基(C1-C6烷基)等。二-取代的胺基(烷基)的实例包含但不限于-CH2N(甲基)2、-CH2N(苯基)(甲基)、-CH2N(乙基)(甲基)、-CH2CH2N(甲基)2、-CH2CH2N(苯基)(甲基)、-NCH2CH2(乙基)(甲基)等。
如本文所使用的，术语″二氨基-″表示″-N(RA)RB-N(RC)(RD)″基团，其中RA、RC和RD可以独立地为如本文所定义的氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)，并且其中RB连接两个″N″基团并且可以是(独立于RA、RC和RD)经取代的或未经取代的亚烷基。RA、RB、RC和RD可以进一步独立地为经取代的或未经取代的。
如本文所使用的，术语″聚氨基″表示″-(N(RA)RB-)n-N(RC)(RD)″。为了说明，术语聚氨基可以包括-N(RA)烷基-N(RA)烷基-N(RA)烷基-N(RA)烷基-H。在一些实施例中，聚氨基的烷基是如本文其它地方所公开的那样。虽然这个实例仅具有4个重复单元，但是术语″聚氨基″可以由1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个重复单元组成。RA、RC和RD可以独立地为如本文所定义的氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)，并且其中RB连接两个″N″基团并且可以是(独立于RA、RC和RD)经取代的或未经取代的亚烷基。RA、RC和RD可以进一步独立地为经取代的或未经取代的。如本文所指出的，聚氨基包括具有中间烷基的胺基(其中烷基如本文其它地方所定义)。
如本文所使用的，术语″二醚-″表示″-ORBO-RA″基团，其中RA可以为如本文所定义的烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)，并且其中B连接两个″O″基团并且可以是经取代的或未经取代的亚烷基。RA可以进一步独立地为经取代的或未经取代的。
如本文所使用的，术语″聚醚″表示重复-(ORB-)nORA基团。为了说明，术语聚醚可以包括-O烷基-O烷基-O烷基-O烷基-ORA。在一些实施例中，聚醚的烷基如本文其它地方所公开。虽然这个实例仅具有4个重复单元，但是术语″聚醚″可以由1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个重复单元组成。RA可以为如本文所定义的氢、烷基、烯基、炔基、环烷基、环烯基、芳基、杂芳基、杂环基、环烷基(烷基)、芳基(烷基)、杂芳基(烷基)或杂环基(烷基)。RB可以是经取代或未经取代的亚烷基。RA可以进一步独立地为经取代的或未经取代的。如本文所指出的，聚醚包括具有中间烷基的醚基(其中烷基如本文其它地方所定义并且可以任选地经取代)。
在未指定取代基的数量(例如卤代烷基)的情况下，可以存在一个或多个取代基。例如，″卤代烷基″可以包含一个或多个相同或不同的卤素。作为另一实例，″C1-C3烷氧基苯基″可以包含含有一个、两个或三个原子的相同或不同烷氧基中的一个或多个。
如本文所使用的，基团表示具有单个不成对电子的物质，使得含有所述基团的物质可以与另一种物质共价键合。因此，在这种情况下，基团不一定是自由基。相反，基团表示较大分子的特定部分。术语″基团(radical)″可以与术语″基团(group)″互换使用。
当给定整数的范围时，范围包含落入所述范围内的任何数字和定义所述范围的末端的数字。例如，当使用术语″从1到20的整数″时，范围中包含的整数为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10等(多达且包含20)。
此外，如本文所使用的，″和/或″是指并且涵盖相关所列项中的一个或多个项的任何和所有可能的组合，以及当以替代形式(″或″)解释时组合的缺乏。
此外，如本文所使用的，当提及如本发明化合物或药剂的量、剂量、时间、温度等可测量的值时，术语″约″意指涵盖所指定量的±20％、±10％、±5％、±1％、±0.5％或甚至±0.1％的变化。术语″基本上由......组成″(和语法变体)应被赋予其通常的含义，并且还应意指所提及的组合物或方法可以含有另外的组分，只要所述另外的组分不会实质性地改变所述组合物或方法即可。术语″由......组成″(和语法变体)应被赋予其通常的含义，并且还应意指所提及的组合物或方法不合另外的组分。术语″包括″(和语法变体)应被赋予其通常的含义，并且还应意指所提及的组合物或方法开放地含有另外的分。
现在将在下文中更全面地描述当前公开的主题。然而，受益于前述描述中呈现的教导，当前公开的主题所涉及的领域的技术人员将想到本文所阐述的当前公开的主题的许多修改和其它实施例。因此，应当理解的是，当前公开的主题不限于所公开的具体实施例，并且修改和其它实施例旨在被包含在所附权利要求的范围内。换句话说，本文描述的主题涵盖所有替代、修改和等同形式。如果所结合的文献、专利和类似材料中的一个或多个与本申请不同或相矛盾，包含但不限于所定义的术语、术语用法、所描述的技术等，则以本申请为准。除非另有定义，否则本文所使用的所有技术术语和科学术语具有与本领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。本文提及的所有出版物、专利申请、专利和其它参考文献均通过引用整体并入本文。
一氧化氮支架
一氧化氮(一种内源产生的双原子自由基)与许多生物学过程有关，所述生物学过程包含血小板聚集和粘附、血管舒张、伤口修复、免疫应答、血管生成的介导和致癌作用。NO的缺乏会导致与NO相关的生理***出现某种程度的故障。外源NO递送可能是解决从心血管疾病到抗菌和抗癌疗法等生物医学疗法的有效策略。NO递送也可用于实现抗微生物活性。然而，在若干实施例中，在递送NO作为治疗剂方面的困难保证了使用各种合成的NO供体(例如，N-二醇二氮烯鎓、S-亚硝基硫醇、亚硝酰基金属、有机硝酸盐)来控制NO的递送。N-二醇二氮烯鎓(NONOate)由于其良好的稳定性和在生理条件下进行质子触发的NO递送的能力而可用作NO供体。其具有相对短的生物学半衰期(秒)，并且具有自然反应性。在本文公开的若干实施例中，NO供体包括以下一氧化氮释放部分中的任何一个：
其中表示与结构内的其它原子(例如，-H、-CH2-、-CH-等的任何实例)的附接。在一些实施例中，NO供体是N-二醇二氮烯鎓NO供体。在一些实施例中，NO供体沿线性单元在仲胺处附接，如本文其它地方所公开的。
能够控制NO储存和释放的支架的合成对于利用NO在生理学中的作用和开发基于NO的治疗剂是重要的。除了上述公开的NO的作用外，NO也是一种有效的抗菌剂，其通过亚硝化和/或氧化应激作用于细菌。NO是一种广谱抗菌剂，并且在一些实施例中，递送NO的支架能够根除细菌和生物膜，这主要是通过形成对微生物DNA和/或膜结构造成氧化和亚硝化损害的反应性NO副产物(例如，过氧亚硝酸盐和三氧化二氮)来进行的。有利地，NO发挥其抗菌作用的广泛机制降低了细菌产生耐药性的风险。因此，NO释放型材料可以是抵抗细菌感染的良好靶标。NO释放型材料的抗菌功效可能取决于NO有效负荷和相关的释放动力学。在一些情况下，高NO含量是有效评估良好支架的储存能力的重要参数。另外，高密度的仲胺基团使某些供体具有高的NO储存能力。但是，过快的NO释放和高NO储存可能导致对哺乳动物细胞的不期望的毒性。因此，在制备具有高NO储存和低细胞毒性的NO释放型生物可相容材料方面存在挑战，并且根据本文公开的若干实施例解决了此类挑战和其它挑战。
本文公开的若干实施例具有以下优点中的一个或多个：有效且独特的合成路线以及聚合物构建体的所得化学组成。可以提供可控制量的仲胺和各种外部末端基团(例如，羟基、甲基、羟甲基和伯胺)。可以针对特定应用调整所产生的一氧化氮释放型支架的NO储存和NO释放动力学。在若干实施例中，通过改变本文公开的式的官能化单体的类型和/或数量来实现所述调整。在若干实施例中，例如通过具有不同组成的化合物对所产生的一氧化氮释放型支架中的胺进行另外的官能化进一步实现了对NO释放动力学的控制。在一些实施例中，仲胺基团直接影响N-二醇二氮烯鎓(或其它NO载剂基团)的稳定性，从而允许对NO的储存和释放动力学两者进行控制。
如本文其它地方所公开的，一氧化氮不仅在几个重要的生物学过程中起基本作用，而且还表现出作为抗菌剂或抗癌剂的功能。如本文其它地方所公开的，各种NO供体(例如，N-二醇二氮烯鎓、S-亚硝基硫醇、亚硝酰基金属、有机硝酸盐)可用于受控的外源NO递送。N-结合的二醇二氮烯鎓有吸引力，因为其具有良好的稳定性和易储存性，在生理条件下，自发地经历质子触发的解离以再生NO基团。在若干实施例中，在制备和测试生物相容性N-二醇二氮烯鎓修饰的支架方面取得了进展，所述支架包含衍生自生物聚合物和糖类衍生聚合物(例如，壳聚糖、透明质酸、CMC等)的支架。
与当前治疗不同，NO(一种内源产生的自由基)使用多种机制根除细菌，包含但不限于脂质过氧化、膜蛋白的亚硝化和通过活性氧/氮物种(例如，过氧亚硝酸盐、三氧化二氮)造成的DNA损伤。多种杀生物机制允许NO显著降低培养细菌耐药性的风险。此外，NO具有主动降解生物膜基质和粘液结构的改进能力，从而允许更有效的杀生物作用和粘膜纤毛清除。
如本文其它地方所公开的，本文公开的一些实施例涉及聚合物支架用于递送NO以实现杀微生物活性的用途。在一些实施例中，所述聚合物支架衍生自生物聚合物。在一些实施例中，所述支架和/或生物聚合物是水溶性的。在一些实施例中，所述支架和/或生物聚合物是可生物降解的。在若干实施例中，所述聚合物支架是超支化结构，如美国专利申请第62/737,603号中所公开的，所述美国专利申请出于所有目的通过全文引用的方式并入。在若干实施例中，所述支架是粘度增强剂。
在若干实施例中，所述支架、聚合物、聚合物的混合物等具有沿聚合物链的结构单元(例如，重复单元等)。在若干实施例中，一个或多个结构单元用R1、R2、R3、R4、R5和R6中的每一个的一个或多个实例进行官能化。在若干实施例中，R1、R2、R3、R4、R5和R6的每个实例独立地选自由以下组成的组：-OH、NH2、OCH3、C(O)OH、CH2OH、CH2OCH3、CH2OCH2CH2OH、OCH2C(O)OH、CH2OCH2C(O)OH、CH2C(O)OH、NHC(O)CH3、C(O)O((CH2)aO)bH、C(O)O((CH2)aO)b(CH2)cH，-C(O)O(C1-5烷基)、C(O)NH((CH2)dNH)eH、C(O)NH((CH2)dNH)e(CH2)fH、C(O)X1((CH2)gX2)h(CH2)iH、C(O)X1((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k(CH2)lH、O((CH2)aO)bH、O((CH2)aO)b(CH2)cH、O(C15alkyl)、NH((CH2)dNH)eH、NH((CH2)dNH)e(CH2)fH、X1((CH2)gX2)h(CH2)iH、X1((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k(CH2)lH，其中a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k和l的每个实例独立地选自整数0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10，其中，X1、X2和X3的每个实例独立地选自-O-、-S-、-NH-、C(O)NH-；并且其中X1、X2和X3中的至少一个实例由以下NO供给型基团之一表示：
例如，具有一个或多个羟基、氨基或羧基官能团的非衍生聚合物链可以通过这些官能团进行官能化和/或衍生以添加例如R1、R2、R3、R4、R5和R6中的一个或多个。因此，所公开的方法适用于具有从聚合物链侧接的一个或多个这些官能团的任何生物相容性聚合物。在若干实施例中，所述聚合物是生物聚合物。在若干实施例中，所述聚合物是可生物降解的聚合物。在若干实施例中，所述聚合物是多糖。在若干实施例中，所述多糖包括衍生自壳聚糖、透明质酸、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、纤维素、藻酸盐、环糊精、氨基糖苷或其它多糖的聚合物。在若干实施例中，所述多糖包括以下结构中的一个或多个：
/>
/>
其中以上所示的羟基、氨基或羧基官能团中的任何一个或多个可以通过这些官能团进行官能化或衍生以添加例如R1、R2、R3、R4、R5和R6中的一个或多个。在一些实施例中，氨基糖苷的氨基中的任何一个都可以用连接单元(如公开为WO/2018/178902的PCT/IB2018/052144中所公开的，其通过全文引用的方式并入本文中)进行官能化以制备大分子结构。
在一些实施例中，所述支架和/或NO释放型聚合物***包括一个或多个由式I表示的结构单元：
在若干实施例中，由式I表示的结构单元表示纤维素聚合物的糖单元、透明质酸聚合物的糖单元、藻酸盐聚合物的糖单元、壳聚糖聚合物的糖单元、羧甲基纤维素聚合物的糖单元、羟乙基纤维素聚合物的糖单元、甲基纤维素聚合物的糖单元和/或环糊精环结构的糖单元中的一种或多种。在若干实施例中，式I具有式I′所示的立体化学构型：
并且所述支架的聚合物包括羧甲基纤维素。
在一些实施例中，所述支架和/或NO释放型聚合物***包括一个或多个由式II表示的结构单元：
在若干实施例中，由式I表示的结构单元表示纤维素聚合物的糖单元、透明质酸聚合物的糖单元和/或藻酸盐聚合物的糖单元中的一种或多种。在若干实施例中，式II具有式II′所示的立体化学构型：
并且所述支架的聚合物包括透明质酸。
在若干实施例中，R1、R2、R3、R4、R5和R6中的一个或多个独立地选自由以下组成的组：
/>
在一些实施例中，任何一种仲胺都可以被官能化为NO供给型部分，包含例如：
性质
在若干实施例中，所公开的支架的各种结构单元(例如，重复单元)、结构单元的官能化(具有各种部分)、交联水平(如果交联)、分子量、浓度或其它化学特征有助于本文公开的支架性质的可调性。在若干实施例中，可以通过改变这些特征中的一个或多个来调整支架的一个或多个性质。在若干实施例中，NO释放率、抗菌效果、水溶性、降解率、粘度、凝胶坚硬度(在支架形成凝胶时)、粘弹性、模量等是可调的。
在若干实施例中，可以通过调节所用聚合物的分子量来调节聚合物和/或由其制备的组合物的性质。在若干实施例中，本文公开的聚合物的以kDa为单位的重均分子量(Mw)大于或等于约：2.5、5.0、7.0、10、15、30、50、100、200、500、750、1,000、2,000、10,000或包含和/或跨越上述值的范围。在若干实施例中，本文公开的聚合物的以kDa为单位的数均分子量(Mn)大于或等于约：2.5、5.0、7.0、10、15、30、50、90、100、200、500、700、1,000、2,000、10,000或其范围包含和/或跨越上述值。在若干实施例中，本文公开的聚合物可以具有n个重复单元。在若干实施例中，n等于或至少约：10、25、50、100、250、500、1000、2500、5000、10000或包含和/或跨越上述值的范围。在若干实施例中，可以使用尺寸排阻色谱法(SEC)测量本文公开的支架结构的分子量。在若干实施例中，可以使用多角度光散射(SEC-MALS)检测器。在若干实施例中，可以使用支架结构的多分散指数来表征超支化结构。多分散指数(PDI)是给定聚合物样品中的分子量分布的量度。可以通过将重均分子量和数均分子量相除来计算PDI。在若干实施例中，支架结构的PDI大于或等于约：1.05、1.1、1.2、1.3、1.5、1.7、1.8、1.9、2.0或包含和/或跨越上述值的范围。
在若干实施例中，聚合物(或聚合物的混合物)可以是水溶性的和/或相互混溶的。在若干实施例中，支架在浓度大于或等于约以下时可溶于水(在约20℃下)：1mg/ml、10mg/ml、20mg/ml、50mg/ml、100mg/ml、200mg/ml、300mg/ml、400mg/ml、500mg/ml或包含和/或跨越上述值的范围。
根据若干实施例，不同的承载NO的聚合物可以组合以制备包括等于或至少约以下的浓度的水溶液：100μg/mL并且可以为更高，例如，约1mg/ml、约5mg/ml、约10mg/ml、约20/ml或约40mg/ml或更高。基于第一聚合物的重量，在相同的基础上，第二聚合物在水性组合物中的量可以是至少约10重量％，并且可以更高，例如，至少约20重量％、至少约30重量％或至少约50重量％。选择水性组合物中的聚合物，使得聚合物可相互混溶。如上所述，根据目视检查，如果在室温下混合并在水中保持每种聚合物浓度为1mg/ml后24小时，至少约90％的聚合物组分保持互溶，则认为具有抗微生物活性的第一聚合物和具有抗微生物活性的第二聚合物是相互混溶的。令人惊讶的是，尽管由于本文所描述的1mg/ml浓度和分子量的聚合物在水溶液中典型的相互不相容性而预期相分离，但可以实现水聚合物的这种相互混溶性。本文所描述的水性组合物可以通过将单独的聚合物组分与水混合来制备，例如，在室温下搅拌。
在若干实施例中，本文所公开的聚合物(或聚合物的混合物等)具有粘性流体和/或凝胶的性质。在若干实施例中，聚合物(或聚合物的混合物等)具有在室温下(在水或PBS中)在小于或等于约以下的浓度(以w/w％计)的胶凝点：0.5％、1％、2.5％、5％、10％或者其范围包含和/或跨越上述值。在若干实施例中，聚合物(或聚合物的混合物等)可以具有在水中的胶凝点。在若干实施例中，聚合物在浓度大于或等于约以下时凝胶于水中(在约20℃下)：0.5mg/ml、1mg/ml、10mg/ml、20mg/ml、50mg/ml、100mg/ml、250mg/ml或包含和/或跨越上述值的范围。在若干实施例中，在5％w/w溶液浓度下，聚合物的粘度(以20℃时的cPa·s为单位)等于或至少约为：10、50、100、1,000、2,000、5,000、10,000或包含和/或跨越上述值的范围。在若干实施例中，聚合物的特性粘度等于或大于约：0.5m3/kg、1.0m3/kg、2.0m3/kg、4.0m3/kg、8.0m3/kg或包含和/或跨越上述值的范围。
在若干实施例中，在5％w/w溶液浓度下，聚合物的坚硬度等于或至少约为：1.0mN、2.5mN、5mN、10mN、15mN、20mN、30mN、50mN或包含和/或跨越上述值的范围。在若干实施例中，在5％w/w溶液浓度下，聚合物的粘附功(以mN*mm为单位)等于或至少约为：1.0、2.5、5、10、15、20、30、50、100或包含和/或跨越上述值的范围。在若干实施例中，在5％w/w溶液浓度下，聚合物的储存模量(G′)(以Pa为单位)等于或至少约为：250、500、1,000、2,000、4,000、5,000、10,000或包含和/或跨越上述值的范围。在若干实施例中，在5％w/w溶液浓度下，聚合物的弹性模量(G″)(以Pa为单位)等于或至少约为：25、50、100、200、400、500、1,000、2,000、5,000、10,000或包含和/或跨越上述值的范围。在若干实施例中，水性组合物的特征在于屏障活性，如通过在40mg/ml或更低的总支架浓度***离子染料的扩散速率降低超过2log测量的。
在若干实施例中，凝胶在各种温度下20℃(例如，40℃、45℃、55℃、60℃、80℃等)是稳定的，并且在长期储存时间段内(例如，10小时、20小时、22小时、25小时、30小时等，数天如1天、3天、5天、6天、7天、15天、30天、45天等，数周如1周、2周、3周、4周、6周、8周等，数月如1个月、2个月、3个月、4个月、5个月、6个月等，甚至数年(1年或更长))是稳定的。
在若干实施例中，如上所述，组合物的粘度随着温度升高而升高。在若干实施例中，组合物的粘度随着温度降低而降低。例如，如果组合物高于胶凝温度，则组合物具有相对高的粘度，如呈凝胶的形式。在若干实施例中，如果组合物被冷却到低于胶凝温度，则组合物的粘度降低，如呈液体的形式。在若干实施例中，如此，本文所公开的聚合物可以是可逆聚合物(例如，热可逆聚合物)，其中从液体到凝胶的转变可以在暴露于适当条件时逆转。例如，如以上所描述的，本公开的组合物包含热可逆聚合物，其中组合物的粘度可以根据组合物的温度而改变。在若干实施例中，粘度的可调性能够在递送时实现定制的组合物分布(例如，在递送温度下更液态和在例如体温下更粘稠)。
在若干实施例中，聚合物的特征在于当暴露于水时会有一定程度的溶胀。在一些实施例中，本文所公开的聚合物的溶胀度％等于或至少约为：100、250、500、1,000、2,000、5,000或其范围包含和/或跨越上述值。换言之，聚合物可以溶胀或以其它方式膨胀2倍、4倍、5倍、10倍、20倍、50倍、100倍或更多。
在某些实施例中，本文所公开的聚合物具有类似于受试者正常体温的胶凝温度，如类似于人体温度或37℃。胶凝温度意指弹性模量绘图与粘性模量绘图之间的交点。在一些情况下，如果组合物低于胶凝温度，则组合物具有相对低的粘度，如呈液体的形式。在一些情况下，如果组合物高于胶凝温度，则组合物的粘度增加(例如，聚合)，使得组合物呈凝胶的形式。从液体转变为凝胶的组合物可以促进将组合物施用于受试者，例如通过促进在低于胶凝温度的温度下注射低粘度(例如，液体)组合物。在将组合物注射到目标治疗位点后，由于从周围身体组织吸收热量，组合物的温度可能升高，使得组合物的粘度增加(例如，从液体转变为凝胶，或聚合)，从而为目标治疗位点的身体组织提供结构支撑和/或几何支撑。在一些情况下，通过减少组合物从治疗位点的扩散和/或迁移，组合物在目标治疗位点的胶凝也可以促进组合物在治疗位点的保留。在某些实施例中，组合物具有30℃到40℃(如32℃到40℃，包含35℃到40℃)的胶凝温度。在某些情况下，组合物的胶凝温度为37℃。
在一些实施例中，本文公开的方法提供了NO释放型聚合物，其NO储存容量(以μmolNO/mg聚合物计)大于或等于约：0.25、0.4、0.5、1.0、1.5、2.0、3.0或包含和/或跨越上述值的范围。在一些实施例中，在如实例中所述添加到PBS缓冲溶液中的2小时内，所述NO释放型聚合物按其结合的NO的总wt％计释放大于或等于约：25％、50％、75％、85％、90％、95％、100％或包含和/或跨越上述值的范围的NO。在若干实施例中，用于减少或消除生物膜的NO释放以相似的量发生，例如，按结合的NO的总wt％计，约20-25％、约30-50％、约60-75％、至少80％、至少85％、至少90％、至少95％、包含和/或跨越上述值的范围。
在一些实施例中，NO释放可以在以下时间段内发生：约0.01小时、0.1小时、0.25小时、0.5小时、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、10小时、15小时、20小时、24小时、36小时、48小时、60小时或包含和/或跨越上述值的范围。在若干实施例中，NO释放半衰期等于或至少约为：0.01小时、0.1小时、0.25小时、0.5小时、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、10小时、15小时、20小时、24小时、36小时、48小时、60小时或包含和/或跨越上述值的范围。在一些实施例中，发生NO释放的时间段小于或等于约：0.01小时、0.1小时、0.25小时、0.5小时、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、10小时、15小时、20小时、24小时、36小时、48小时、60小时或包含和/或跨越上述值的范围。在一些实施例中，在NO释放期间不存在亚硝胺。如本文所所用的，短语″不存在亚硝胺″是指如通过UV-vis谱(或通过本领域中其它可接受的方法)所确定的不可检测的亚硝胺水平。
在一些实施例中，所公开组合物的所公开支架和/或聚合物在淀粉酶暴露测定中每小时的降解速率小于或等于约：0.2％、0.5％、1.0％、1.5％、2.5％、5.0％、10％或包含和/或跨越上述值的范围。
在一些实施例中，所公开的官能化的NO释放型聚合物具有抗微生物活性。在一些实施例中，在静态条件下进行的细菌活力测定中，针对铜绿假单胞菌、金黄色葡萄球菌、牙龈卟啉单胞菌(P.gingivalis)、放线共生放线杆菌(A.actinomycetemcomitans)、粘性放线菌(A.viscosus)和/或变形链球菌(S.mutans)中的一种或多种，所公开的官能化的NO释放型聚合物在2小时内提供了大于或等于90％的细菌减少，聚合物浓度等于或小于约：8mg/ml、6mg/ml、4mg/ml、2mg/ml、1mg/ml、0.5mg/ml或包含和/或跨越上述值的范围。在一些实施例中，在静态条件下进行的细菌活力测定中，针对***，所公开的官能化的NO释放型聚合物在2小时内提供了大于或等于99％的细菌减少和/或2log到3log减少，聚合物浓度等于或小于约：8mg/ml、6mg/ml、4mg/ml、2mg/ml、1mg/ml、0.5mg/ml或包含和/或跨越上述值的范围。在一些实施例中，在静态条件下进行的细菌活力测定中，针对革兰氏阴性细菌，所公开的官能化的NO释放型聚合物在2小时内提供了大于或等于99％的细菌减少和/或2log到3log减少，聚合物浓度等于或小于约：8mg/ml、6mg/ml、4mg/ml、2mg/ml、1mg/ml、0.5mg/ml或包含和/或跨越上述值的范围。在若干实施例中，细菌减少大于95％、大于98％或大于99％。
交联
交联(cross-link)是将一个聚合物链连接到另一个聚合物链的键(例如，通过共价键或离子键)。在一些实施例中，能够交联的聚合物通常表现出主链外的分支。在存在交联剂(如钙阳离子)的情况下，来自相同或不同链的带负电荷的支链被吸引到正阳离子上。将链连接在一起的分支被称为″交联″。当聚合物链通过交联连接在一起时，所述聚合物链可能会失去一些作为单独聚合物链而移动的能力。例如，通过将链交联在一起，液体聚合物(其中链可以自由流动)可以变成″固体″或″凝胶″。此描述适用于阴离子聚合物如海藻酸钠与氯化钙交联的情况。海藻酸钠能够在溶液中持续，但添加氯化钙使藻酸盐链与钙阳离子聚集或交联，由此形成固定化产物。根据实施例，也可以使用其它交联剂。一般固定化产物也可以一般地固定可能存在的其它材料，如活性剂。
在一些实施例中，可以通过由热、压力、pH变化或辐射引发的化学反应形成交联。例如，将未聚合的或部分聚合的树脂与被称为交联试剂的特定化学品混合可以导致形成交联的化学反应。通过暴露于辐射源(如电子束暴露、伽马辐射或UV光)，也可以在通常是热塑性的材料中诱导交联。在一些实施例中，可以使用具有多电荷的盐或多官能化合物交联本文所公开的聚合物以共价交联结构(例如，二胺、三胺、二羧酸、二环氧化物等)。
氯化钙(一种在本文所公开的一些实施例中使用的试剂)提供了简单离子键的实例。当钙(Ca)与氯(Cl)结合时，钙原子各失去两个电子，从而形成阳离子(Ca2+)，并且氯原子各获得一个电子，从而形成阴离子(Cl-)。然后这些离子以1∶2的比率相互吸引以形成氯化钙(CaCl2)。其它阳离子与阴离子的比率也可能取决于所使用的材料。在一些实施例中，可以使用除氯化钙之外的钙盐以及其它合适的金属，如其它多价阳离子。类似地，可以使用除海藻酸钠之外的藻酸盐，如藻酸钾和藻酸铵。此外，交联可以用于藻酸盐以外的材料(例如，多糖)。在一些实施例中，可以使用静电地交联以形成用于止血应用的合适的结合材料的材料。在一些实施例中，可能需要利用转化的藻酸盐，即，主要是具有部分钠含量的藻酸钙的物质，使得藻酸盐的至少一部分是水溶性的。
可以通过使用根据沿多糖链存在的化学部分选择的适当交联剂交联每种聚合物来合成水凝胶。在一些实施例中，含胺聚合物可以通过简单的偶联反应(例如，与EDC等)与含羧酸聚合物交联。例如，透明质酸和羧甲基纤维素水凝胶可以按照相同的化学路线合成，例如，通过利用EDC化学：基本上，得益于EDC的存在，多糖的羧基与交联剂1，3-二氨基丙烷(DAP)的伯胺之间可以形成酰胺键。相对于聚合物中羧酸的摩尔数以及EDC和NHS摩尔数，交联剂DAP可以按0.5的摩尔比添加到混合物中。
组合物
在若干实施例中，以水凝胶的形式例如局部地施用所述聚合物。在若干实施例中，所述凝胶包括一种或多种盐并且是等渗的。在若干实施例中，组合物可以采取例如，通过常规技术用药学上可接受的赋形剂如粘合剂(例如，预凝胶化的玉米淀粉、聚乙烯吡咯烷酮或羟丙基甲基纤维素)；填充剂(例如，乳糖、微晶纤维素或磷酸氢钙)；润滑剂(例如，硬脂酸镁、滑石粉或二氧化硅)；崩解剂(例如，马铃薯淀粉或羟乙酸淀粉钠)；或润湿剂(例如，月桂基硫酸钠)制备的片剂或胶囊的形式。可以通过本领域已知的方法将片剂包衣。例如，可以将治疗剂与氢***组合配制，并制成具有肠溶或延迟释放包衣的pH稳定核，所述肠溶或延迟释放包衣可保护治疗剂直至其到达靶标器官。
在若干实施例中，组合物包含具有特定比率(w/w)的两种或更多种聚合物。在一些情况下，比率(w/w)为1∶10、或1∶9、或1∶8、或1∶7、或1∶6、或1∶5、或1∶4、或1∶3、或1∶2、或1∶1、或2∶1、或3∶1、或4∶1、或5∶1、或6∶1、或7∶1、或8∶1、或9∶1、或10∶1。例如，比率(w/w)可以在1∶1到10∶1的范围内，如2∶1到10∶1，包含3∶1到10∶1、或4∶1到10∶1、或4∶1到9∶1、或4∶1到8∶1、或4∶1到7∶1、或4∶1到6∶1。在某些实施例中，比率(w/w)为5∶1。这些聚合物然后可以在水溶液中相互溶解以提供凝胶或溶液。在若干实施例中，以小于或等于约以下的浓度提供混合物的每种聚合物：1mg/ml、10mg/ml、20mg/ml、50mg/ml、100mg/ml、250mg/ml或包含和/或跨越上述值的范围。
使用方法
伤口愈合、普通外科和整形外科领域尚未满足的需求是可以形成能够以必要的速率释放NO并且在期望的时间框架内降解的凝胶的抗微生物材料。可以使这种定制的降解速率与每种特定情况的愈合周期相一致和/或可以与伤口处于高感染风险的时间相一致。这些情况的实例包含如疝气修补、糖尿病足溃疡愈合和骨科肌腱修复等程序，仅举几例。在若干实施例中，本文公开的化合物和材料针对具有可定制降解时间的组合物。
一些实施例提供了一种用于治疗组织缺损的方法，所述方法包括将本文所描述的聚合物中任一种定位在组织缺损处、上方或组织缺损内。在若干实施例中，所述组织缺损是伤口。若干实施例提供了一种用于治疗伤口、用于进行组织修复和/或用于提供组织和器官补充的方法。在若干实施例中，治疗组织缺损、伤口和/或补充和替换组织的第一步涉及标识需要抗微生物支架以帮助修复和愈合组织缺损、愈合伤口或需要补充组织的患者。
需要抗微生物支架的患者的非限制性列表包含患有组织缺损的患者。在若干实施例中，需要抗微生物支架的患者受伤口所苦，所述伤口包含来***伤、皮肤溃疡、裂伤、弹孔、动物咬伤的伤口和其它易于感染的伤口。抗微生物聚合物还可以用于治疗糖尿病足溃疡、下肢静脉溃疡、压疮、截肢部位、其它皮肤创伤，或其它伤口或病痛的治疗。需要抗微生物支架的患者还包含需要修复和补充肌腱、韧带、筋膜和硬脑膜的患者。可降解抗微生物聚合物可以用于在包含但不限于以下的程序中补充组织：旋转袖肌修复、跟腱修复、腿部或手臂肌腱或韧带修复(例如，ACL撕裂)、***脱垂修复、用于尿失禁的膀胱悬吊带、手术后的***重建、疝气修复、U形钉或缝合线加固、减肥手术修复、盆底重建、硬脑膜修复、牙龈修复、骨移植和重建。进一步地，需要抗微生物支架的患者还包含需要组织或器官置换的患者。在若干实施例中，本文所描述的抗微生物聚合物可以用作填充剂和/或通过充当人工细胞外基质来补充和/或置换组织。在这种应用中，抗微生物支架可以用于支持细胞和组织生长。简而言之，细胞可以取自患者或活宿主，并且在体内或体外接种到抗微生物支架上。然后，当患者的天然组织侵入材料时，所述材料降解并且仅留下天然存在的组织和细胞不受细菌感染。
在若干实施例中，应用还包含将治疗分子递送至局部位点，用作粘合剂或密封剂以及用作粘性补充剂以及用于伤口愈合等。稳定的组合物还可以用作组织填充剂、皮下填充剂、骨填充剂、膨胀剂(例如，作为尿道或食道膨胀剂)、栓塞剂以及修复软骨缺损/损伤的试剂和增强骨修复和/或生长的试剂。在若干实施例中，抗微生物支架可以放置在患者体内或上在例如空隙空间中以填充所述空间。
在若干实施例中，提供了用于修复受伤组织的聚合物。在若干实施例中，组合物被调配成用于施用于受试者的目标治疗位点。例如，可以调配所述组合物以促进对受试者中受损的或感染的组织的施用。
在若干实施例中，在施用所述组合物(例如，抗微生物支架)之后，由于从受试者的周围身体组织吸收热量，组合物的温度可能升高。在若干实施例中，受试者的体温足以使组合物的粘度增加(例如，从液体转变为凝胶)。在若干实施例中，粘度的增加(例如，胶凝)可以产生足以为身体组织，如心脏组织(例如，梗塞区域的心脏组织)提供结构支撑和/或几何支撑的3维网络。在若干实施例中，注射器或导管可以用于在体内注射组合物。在若干实施例中，组合物可以直接注射到治疗位点，或者可以允许在注射器中部分预热以在注射前增加组合物的粘度。在若干实施例中，预热的调配物可以降低较不粘稠的组合物在注射后从所关注组织区域扩散和/或迁移离开的可能性。
龋齿(例如，蛀牙)是另一种重要的疾病状态，其影响了大多数工业化国家60％-70％的学龄儿童和大多数成年人。在世界范围内，总人口中有11％的人患有严重的牙周炎，这会导致牙齿脱落和如冠状动脉疾病、心血管疾病、中风和不良妊娠结局等***性疾病。在口腔中的＞700种微生物中，致龋菌(例如，变形链球菌、粘性放线菌)和牙周病原体(例如，牙龈卟啉单胞菌、放线共生放线杆菌)在口腔疾病的引发和进展方面起主要作用。口腔疾病是人类面临的最普遍的健康问题。革兰氏阳性致龋菌(例如，变形链球菌、粘性放线菌)和革兰氏阴性牙周细菌(例如，牙龈卟啉单胞菌、放线共生放线杆菌)分别代表与龋齿和牙周病的进化和进展相关的主要加重因素。不幸的是，目前对抗这些病原体的治疗具有不良的副作用。例如，抗生素的全身使用可能导致胃肠道紊乱并增强细菌抵抗力。洗必泰(Chlorhexidine)是一种常见的口腔杀菌剂，其可能改变味道，弄脏牙齿和舌头，并刺激颊粘膜。高分子NO递送媒剂(例如，二氧化硅纳米颗粒、金等)会杀死革兰氏阴性牙周病原体。然而，尚未证明这些材料以安全浓度(例如，杀菌但对哺乳动物细胞无毒的浓度)杀死革兰氏阳性致龋菌。类似于那些纳米材料，二氧化硅纳米颗粒缺乏生物降解性并且具有潜在的细胞毒性也阻碍了其在生物医学应用方面的前景。目前的研究还集中在利用包含银、金、锌和铜的纳米材料作为受培养细菌耐药性影响的传统抗生素的替代品。然而，这些纳米材料可能在体内积累，并可能引起累积毒性，从而限制了其在某些应用方面的前景。开发能够杀死所述致病细菌的口腔治疗剂对于维持口腔健康而言很重要。在若干实施例中，本文所公开的结构(例如，NO支架和/或聚合物)解决了这些问题或其它问题中的一个或多个。
在若干实施例中，本文所公开的组合物可以用作滴眼剂调配物(例如，人工泪液)。在若干实施例中，所述组合物包括约0.1％到约1.0％的支架(或以本文其它地方所公开的浓度)。在若干实施例中，混合物包括超过一种类型的聚合物支架(例如，HA衍生支架和CMC衍生支架)，并且第二聚合物支架以0.05％到约0.15％的量(或以本文其它地方所公开的浓度)存在。
囊性纤维化(CF)是一种遗传性病症，其特征在于不良粘液纤毛清除和慢性细菌感染。如本文所示，在若干实施例中，一氧化氮(NO)对CF相关细菌具有广谱抗菌活性，使NO成为传统抗生素的有吸引力的替代品。由于NO的多种杀生物机制(例如，诱导亚硝化和氧化应激)，使用NO的治疗限制了细菌耐药性。令人惊讶地发现，通过使用所公开的设计之一将NO储存在支架上，杀菌功效得到提高并且全身性细胞毒性降低。治疗对浮游生物的和基于生物膜的病原体有效，对哺乳动物肺细胞的细胞毒性测定表明对被治疗的受试者的细胞几乎没有伤害。
CF是一种使人衰弱的疾病，其特征在于肺部慢性细菌感染，导致预期寿命低至20年。CF跨膜电导调节剂(CFTR)中的遗传缺陷阻碍了离子(例如，Cl-)向气道表面液体的正常输送，从而抑制了水输送。如此，气道上皮细胞脱水，从而产生粘液变稠，无法通过粘液纤毛清除机制有效清除。随着杯状细胞不断将粘液分泌到脱水的气道中，粘液积聚加速到纤毛受损或失去功能并且无法从气道中清除粘液的点。浮游细菌在这种静态环境中茁壮成长，从而促进了被称为生物膜的病原菌复杂群落的形成。这些生物膜产生的胞外多糖基质抑制氧扩散，从而产生厌氧环境袋并改变细菌代谢。浓缩粘液层和坚固的生物膜的这种组合严重降低了普通CF疗法的抗菌功效。
在若干实施例中，待减少和/或消除的微生物负荷包括耐药细菌。在若干实施例中，所述耐药细菌包括耐碳青霉烯的肠杆菌科。在若干实施例中，所述耐药细菌包括耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌。在若干实施例中，微生物包括人免疫缺陷病毒、单纯疱疹病毒、***状瘤病毒、副流感病毒、流感、肝炎、柯萨奇病毒、带状疱疹、麻疹、腮腺炎、风疹、狂犬病、肺炎、出血性病毒性发热、H1N1等、朊病毒、寄生虫、真菌、霉菌、酵母和细菌(***和革兰氏阴性细菌两者)，除其它之外，所述细菌包含白色念珠菌、黑曲霉、大肠杆菌、铜绿假单胞菌以及金黄色葡萄球菌、A组链球菌、肺炎链球菌、结核分枝杆菌、空肠弯曲杆菌、沙门氏菌、志贺氏杆菌、牙龈卟啉单胞菌、放线共生放线杆菌、粘性放线菌和/或变形链球菌以及各种耐药细菌。术语微生物(microorganism)和微生物(microbe)应当可互换地使用。微生物可以包含野生型生物、基因工程化生物或经过修饰的生物。在若干实施例中，本文所公开的调配物和方法用于如口腔黏膜等表面的局部使用或治疗。
在一些实施例中，支架和/或其组合物可以通过直接注射或施加到例如受伤组织来施用。合适的途径还包含注射或应用到邻近受伤组织的位点。施用可以包含肠胃外施用(例如，静脉内、肌肉内或腹膜内注射)、皮下施用、血管间隙施用和/或关节施用(例如，关节内注射)。另外的施用途径包含鼻内、局部、***、直肠、鞘内、动脉内和眼内途径。在若干实施例中，本文所公开的支架和组合物可以作为凝胶应用于治疗位点。在若干实施例中，本文所公开的支架和组合物可以作为液体应用。
在若干实施例中，用于口腔或局部施用的液体调配物可以采用例如溶液、糖浆或悬浮液的形式，或者所述液体调配物可以作为干燥产品存在，用于在使用之前与水或另一种合适的载剂一起配制。此类液体调配物可以通过常规技术用药学上可接受的添加剂如悬浮剂(例如，山梨糖醇糖浆、纤维素衍生物或氢化可食用脂肪)；乳化剂(例如，卵磷脂或***胶)；非水性媒介物(例如，杏仁油、油性酯、乙醇或分馏植物油)；以及防腐剂(例如，对羟基苯甲酸甲酯或对羟基苯甲酸丙酯或山梨酸)制备。所述调配物还可以适当地含有缓冲盐、调味剂、着色剂和甜味剂。可以适当地配制用于口腔施用的调配物以实现活性化合物的受控释放。对于经颊施用，组合物可以采取以常规方式配制的片剂或锭剂的形式。
在若干实施例中，也可以将所公开的化合物配制成用于植入或注射的调配物。因此，例如，可以用合适的聚合或疏水材料(例如，作为可接受的油中的乳液)或离子交换树脂来配制化合物，或将化合物配制为微溶的衍生物(例如，作为微溶的盐)。还可以将化合物配制成直肠用组合物(例如，含有常规栓剂基质(如可可脂或其它甘油酯)的栓剂或保留灌肠剂)、乳膏剂或洗剂或透皮贴剂。
还提供了适于通过吸入以气雾剂形式施用的药物调配物。在若干实施例中，本文所述的聚合物被配制成溶液和/或气雾剂的形式。在若干实施例中，这些调配物包括本文所描述聚合物的溶液或悬浮液。在若干实施例中，可以将期望的调配物置于小室中并雾化。可以通过压缩空气或通过超声能完成雾化，从而形成包括NO释放型超支化聚酰胺胺的多个液滴或固体颗粒。例如，可以通过吸入施用当前公开的NO释放型超支化聚酰胺胺，以治疗与囊性纤维化有关的细菌感染。与囊性纤维化相关的细菌感染包含但不限于嗜麦芽窄食单胞菌(stenotrophomonis)、鸟胞内分支杆菌(mybacterium avium)和脓肿分枝杆菌(m.abcessus)、洋葱伯克霍尔德菌以及铜绿假单胞菌(P.aeruginosa)感染。
本文描述的主题针对以下实施例：
1.一种NO释放型羧甲基纤维素衍生的聚合物化合物，其包括式I单元结构：
其中
R1、R2和R3独立地选自由以下组成的组：-OH、CH2OH、OCH2C(O)OH、CH2OCH2C(O)OH、C(O)O((CH2)aO)bH、C(O)O((CH2)aO)b(CH2)cH，-C(O)-O-(C1-5烷基)、C(O)NH((CH2)dNH)eH、C(O)NH((CH2)dNH)e(CH2)fH、CH2C(O)NH((CH2)dNH)eH、CH2C(O)NH((CH2)dNH)e(CH2)fH、C(O)X1((CH2)gX2)h(CH2)iH、CH2C(O)X1((CH2)gX2)h(CH2)iH、C(O)X1((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k(CH2)lH、O((CH2)aO)bH、O((CH2)aO)b(CH2)cH、-O-(C1-5烷基)、NH((CH2)dNH)eH、NH((CH2)dNH)e(CH2)fH、X1((CH2)gX2)h(CH2)iH、X1((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k(CH2)lH、CH2C(O)X1((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH；
a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k和l的每个实例独立地选自整数0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10；
X1、X2和X3的每个实例独立地选自-O-、-S-、-NH-、C(O)NH-；
X1、X2和X3中的至少一个由以下之一表示：
并且
其中所述化合物在20℃下在水中浓度为5％w/w时的粘度等于或至少约10mPa·s。
2.根据实施例1所述的化合物，其中式I具有式I′所示的立体化学构型：
3.根据实施例1或2所述的化合物，其中X1、X2和X3中的至少一个由以下表示：
4.根据实施例1到3中任一项所述的化合物，其中R1是-CH2C(O)-X1-((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH。
5.根据实施例1到4中任一项所述的化合物，其中R2和R3是-OH。
6.根据实施例1到5中任一项所述的化合物，其中R1、R2和R3中的一个或多个独立地选自由以下组成的组：
/>
以及/>
7.根据实施例1到6中任一项所述的化合物，其中所述化合物在20℃下在水中浓度为20％w/w时的粘度等于或至少约20mPa·s。
8.根据实施例1到7中任一项所述的化合物，其中所述化合物可以50mg/ml的浓度溶于水。
9.根据实施例1到8中任一项所述的化合物，其中所述化合物的可释放NO总储存量在每mg化合物0.1-1.0μmol NO的范围内。
10.根据实施例1到9中任一项所述的化合物，其中所述化合物的NO半衰期在0.1-24小时的范围内。
11.根据实施例1到8中任一项所述的化合物，其中所述化合物的NO释放的总持续时间在1-60小时的范围内。
12.根据实施例1到8中任一项所述的化合物，其中4小时后的NO总释放在介于每mg化合物0.1-1.0μmol NO之间的范围内。
13.根据实施例1到12中任一项所述的化合物，其中所述化合物中超过15％的重复单元是式I单体。
14.根据实施例1到13中任一项所述的化合物，其中所述化合物的分子量在约90kDa与约700kDa的范围内。
15.根据实施例1到14中任一项所述的化合物，其中所述化合物包括两种或更多种不同的经共价修饰的式I单体。
16.一种NO释放型透明质酸衍生的聚合物化合物，其包括式II单元结构：
其中
R1、R2、R3、R4、R5和R-6独立地选自由以下组成的组：-OH、-NH2、-CH2OH、-C(O)OH、-NHC(O)-CH3、-O-((CH2)aO)b-H、-O-((CH2)aO)b-(CH2)cH、-O-(C1-5烷基)、-NH-((CH2)dNH)e-H、-NH-((CH2)dNH)e-(CH2)fH、-X1-((CH2)gX2)h-H、-X1-((CH2)gX2)h-(CH2)iH、-CH2C(O)-X1-((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH以及-X1-((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH；
a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k和l的每个实例独立地选自整数0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10；
X1、X2和X3的每个实例独立地选自-O-、-S-、-NH-、C(O)NH-；
X1、X2和X3中的至少一个由以下之一表示：
以及
其中所述化合物在20℃下在水中浓度为5％w/w时的粘度等于或至少约10mPa·s。
17.根据实施例16所述的化合物，其中式II具有式II′所示的立体化学构型：
18.根据实施例16或17所述的化合物，其中X1、X2和X3中的至少一个由以下表示：
19.根据实施例16到18中任一项所述的化合物，其中R1是-CH2C(O)-X1-((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH。
20.根据实施例16到19中任一项所述的化合物，其中R2和R3是-OH。
21.根据实施例16到20中任一项所述的化合物，其中R1、R2、R3、R4、R5、R6中的一个或多个独立地选自由以下组成的组：
以及/>
22.根据实施例16到21中任一项所述的化合物，其中所述化合物在20℃下在水中浓度为20％w/w时的粘度等于或至少约20mPa·s。
23.根据实施例16到22中任一项所述的化合物，其中所述化合物可以50mg/ml的浓度溶于水。
24.根据实施例16到23中任一项所述的化合物，其中所述化合物的可释放NO总储存量在每mg化合物0.1-1.0μmol NO的范围内。
25.根据实施例16到24中任一项所述的化合物，其中所述化合物的NO半衰期在0.1-24小时的范围内。
26.根据实施例16到24中任一项所述的化合物，其中所述化合物的NO释放的总持续时间在1-60小时的范围内。
27.根据实施例16到24中任一项所述的化合物，其中4小时后的NO总释放在介于每mg化合物0.1-1.0μmol NO之间的范围内。
28.根据实施例1到13中任一项所述的化合物，其中所述化合物的分子量在约6kDa与约90kDa的范围内。
29.一种粘度增强剂，其包括：
包括聚合物的支架，所述聚合物具有沿所述聚合物的链的结构单元，一个或多个结构单元用R1、R2和R3中的每一个的一个或多个实例进行官能化；
其中
R1、R2和R3独立地选自由以下组成的组：-OH、NH2、OCH3、C(O)OH、CH2OH、CH2OCH3、CH2OCH2CH2OH、OCH2C(O)OH、CH2OCH2C(O)OH、CH2C(O)OH、NHC(O)CH3、C(O)O((CH2)aO)bH、C(O)O((CH2)aO)b(CH2)cH，-C(O)O(C1-5烷基)、C(O)NH((CH2)dNH)eH、C(O)NH((CH2)dNH)e(CH2)fH、CH2C(O)NH((CH2)dNH)eH、CH2C(O)NH((CH2)dNH)e(CH2)fH、C(O)X1((CH2)gX2)h(CH2)iH、C(O)X1((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k(CH2)lH、O((CH2)aO)bH、O((CH2)aO)b(CH2)cH，-O-(C1-5烷基)、NH((CH2)dNH)eH、NH((CH2)dNH)e(CH2)fH、X1((CH2)gX2)h(CH2)iH、CH2C(O)X1((CH2)gX2)h(CH2)iH、X1((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k(CH2)lH、CH2C(O)X1((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH；
a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k和l的每个实例独立地选自整数0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10；
X1、X2和X3的每个实例独立地选自-O-、-S-、-NH-、C(O)NH-；并且
X1、X2和X3中的至少一个实例由以下之一表示：
以及
所述支架在20℃下在浓度为5％w/w时的粘度等于或至少约10mPa·s。
30.根据实施例29所述的粘度诱导剂，其中所述支架在浓度为5％w/w时的凝胶坚硬度等于或至少约1.0mN。
31.根据实施例29所述的粘度诱导剂，其中所述聚合物是生物聚合物。
32.根据实施例29所述的粘度诱导剂，其中所述聚合物是多糖。
33.根据实施例32所述的粘度诱导剂，其中所述一个或多个结构单元由式I表示：
34.根据实施例33所述的粘度诱导剂，其中式I结构表示羧甲基纤维素聚合物的糖单元。
35.根据实施例33所述的粘度诱导剂，其中式I结构表示透明质酸聚合物的糖单元。
36.根据实施例33所述的粘度诱导剂，其中式I结构表示羟乙基纤维素聚合物的糖单元。
37.根据实施例33所述的粘度诱导剂，其中式I结构表示甲基纤维素聚合物的糖单元。
38.根据实施例33所述的粘度诱导剂，其中式I结构表示藻酸盐聚合物的糖单元。
39.根据实施例33所述的粘度诱导剂，其中式I结构表示环糊精环结构的糖单元。
40.根据实施例29所述的粘度诱导剂，其中所述聚合物包括聚氨基糖苷。
41.根据实施例40所述的粘度诱导剂，其中所述聚氨基糖苷是超支化聚氨基糖苷，所述聚氨基糖苷包括式III第一氨基糖苷：
其中G1选自由以下组成的组：
其中G2选自由以下组成的组：
其中R1的每个实例独立地选自由以下组成的组或指示与连接单元的共价键：-H、经任选取代的C1-C6烷基、具有带中间C1-C6烷基的1到6个重复单元的经任选取代的聚氨基、具有带中间C1-C6烷基的1到6个重复单元的经任选取代的聚醚；
其中Xa的每个实例独立地选自-H、-OH和C1-C6烷基；
其中R1的至少一个实例指示与一个或多个选自以下的连接单元的共价键：
其中指示与所述第一氨基糖苷附接；
其中W1的每个实例在存在的情况下独立地选自一个或多个另外的氨基糖苷或一个或多个封端取代基，并且至少一个连接单元提供从所述第一氨基糖苷到第二氨基糖苷的共价桥；
其中Ra的每个实例独立地选自由以下组成的组：经任选取代的C1-C6烷基、具有1到6个重复单元(带有一个或多个C1-C6烷基)的经任选取代的聚氨基、具有1到6个重复单元(带有一个或多个C1-C6烷基)的经任选取代的聚醚；并且
其中所述一个或多个封端取代基在存在的情况下独立地具有式-X1-((CH2)hX2)i-(CH2)jH。
42.根据实施例41所述的粘度诱导剂，其进一步包括选自由以下组成的组的端基：
以及/>
其中R5的每个实例为H或-N+(＝N-O-)O-。
43.根据实施例41或42所述的粘度诱导剂，其进一步包括选自由以下组成的组的端基：
/>
以及/>
44.根据实施例29到41中任一项所述的粘度诱导剂，其中R1、R2和R3中的一个或多个独立地选自由以下组成的组：
/>
45.根据实施例29到41中任一项所述的粘度诱导剂，其中X1、X2和X3中的至少一个实例由以下结构表示：
46.一种向需要治疗的受试者递送一氧化氮的方法，所述方法包括：
向受试者施用有效量的根据实施例1到45中任一项所述的化合物或粘度诱导剂。
47.根据实施例46所述的方法，其中所述有效量的化合物或粘度诱导剂是水凝胶。
48.根据实施例46或47所述的方法，其中所述受试者具有伤口并且施用所述化合物或粘度诱导剂以帮助伤口愈合。
49.根据实施例46或47所述的方法，其中所述受试者需要组织置换并且施用所述化合物或粘度诱导剂作为组织支架。
50.一种治疗疾病状态的方法，所述方法包括：
向有需要的受试者施用有效量的根据实施例1到45中任一项所述的化合物或粘度诱导剂，其中所述疾病状态选自由以下组成的组：癌症、心血管疾病、微生物感染、由血液暴露于医疗装置而引起的血小板聚集和血小板粘附、由异常细胞增殖造成的病理状况、移植排斥、自身免疫性疾病、炎症、血管疾病、瘢痕组织、伤口收缩、再狭窄、疼痛、发烧、胃肠道病症、呼吸***病症、性功能障碍和性传播疾病。
51.一种药物调配物，其包括：
根据实施例1到45中任一项所述的化合物或粘度诱导剂；以及药学上可接受的赋形剂。
52.一种减少或防止表面上的微生物负荷的方法，所述方法包括
将根据实施例1到45中任一项所述的化合物或粘度诱导剂施加到被多种微生物污染的表面；
其中根据实施例1到45中任一项所述的化合物或粘度诱导剂产生一氧化氮并且诱导对微生物DNA和膜结构的氧化和/或亚硝化损伤，从而防止或减少微生物负荷，并且其中所述多种微生物包括以下中的两种或更多种：***、革兰氏阴性细菌、真菌、酵母和病毒。
53.根据实施例52所述的方法，其中所述表面是有机表面。
54.根据实施例52或53所述的方法，其中所述表面是人皮肤。
55.根据实施例52或53所述的方法，其中所述表面是伤口表面。
56.根据实施例54或55所述的方法，其中所述施加未诱导皮肤刺激。
57.根据实施例52或53所述的方法，其中所述表面是动物皮肤。
58.根据实施例57所述的方法，其中所述施加未诱导皮肤刺激。
59.根据实施例52所述的方法，其中所述表面是无机表面。
60.根据实施例59所述的方法，其中所述无机表面是医疗装置的外表面或内表面。
61.根据实施例60所述的方法，其中施加所述化合物在医疗装置的外表面或内表面上生成抗微生物涂层。
62.根据实施例60或61所述的方法，其中所述医疗装置包括内窥镜。
63.根据实施例52到62中任一项所述的方法，其中所述微生物负荷包括耐药细菌。
64.根据实施例52到63中任一项所述的方法，其中所述微生物负荷包括与以下中的一种或多种的存在相关联的微生物：人免疫缺陷病毒、单纯疱疹病毒、***状瘤病毒、副流感病毒、流感、肝炎、柯萨奇病毒、带状疱疹、麻疹、腮腺炎、风疹、狂犬病、肺炎、出血性病毒性发热、H1N1、朊病毒、寄生虫、真菌、霉菌、白色念珠菌、黑曲霉、大肠杆菌、铜绿假单胞菌以及金黄色葡萄球菌、A组链球菌、肺炎链球菌、结核分枝杆菌、空肠弯曲杆菌、沙门氏菌、志贺氏杆菌、耐碳青霉烯的肠杆菌科、耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌以及洋葱伯克霍尔德菌。
65.根据实施例52到63中任一项所述的方法，其中所述微生物负荷包括耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌。
66.根据实施例52到63中任一项所述的方法，其中所述微生物负荷包括耐碳青霉烯的肠杆菌科。
67.根据实施例52到63中任一项所述的方法，其中所述微生物负荷包括金黄色葡萄球菌。
68.根据实施例52到63中任一项所述的方法，其中所述微生物负荷包括铜绿假单胞菌。
69.根据实施例52到63中任一项所述的方法，其中所述微生物负荷包括洋葱伯克霍尔德菌。
70.一种制造根据实施例1到45中任一项所述的化合物或粘度诱导剂中任何一种的方法，所述方法包括：
选择聚合物；以及
用NO结合部分对所述聚合物进行官能化。
71.根据实施例70所述的方法，其中所述聚合物是生物聚合物。
72.根据实施例70或71所述的方法，所述方法进一步包括将所述化合物或粘度诱导剂暴露于NO以提供NO供给型化合物或粘度诱导剂。
73.一种根据实施例1到45中任一项所述的化合物或粘度诱导剂的用途，其用于向需要治疗疾病、组织损伤或减少微生物负荷的受试者递送一氧化氮。
74.一种根据实施例1到45中任一项所述的化合物或粘度诱导剂的用途，其用于制造被配置成向需要治疗疾病、组织损伤或减少微生物负荷的受试者递送一氧化氮的药物。
在若干实施例中，使用了如在美国专利申请第62/441,742号、美国专利申请第62/483,505号、国际申请第PCT/IB2018/050051号、美国专利申请第62/447,564号、国际申请第PCT/IB2018/052144号、美国专利申请第14/421525号、美国专利申请第62/639,119号和美国专利申请第62/737,603号中的每一个中公开的聚合物。这些申请和公开中的每一个出于所有目的以全文引用的方式并入。
当量、浓度或其它值或参数作为范围、优选范围或优选上限值和优选下限值的列表给出时，这应被理解为具体地公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任何对形成的所有范围，无论范围是否单独公开。除非另有说明，本文中引用的数值范围旨在包含其端点以及所述范围内的所有整数和分数。当限定范围时，本发明的范围并不旨在限于所叙述的具体值。
在以下实例中进一步定义了本发明。应当理解的是，尽管这些实例说明了本发明的优选实施例，但是其仅仅为了举例说明。
实例
示例性合成方法：
实例1：透明质酸支架
以下实施例涉及N-二醇二氮烯鎓官能化一氧化氮(NO)释放型透明质酸的合成，所述透明质酸具有可调节的NO储存和释放动力学。此实施例具有以下特征、优点和/或用途。这些支架的水溶性和生物相容性在NO释放型支架的高分子量(约90kDa)和低分子量(约6kDa)下都很高。
在若干实施例中，这些支架可以用于用用于抗菌疗法和细胞增殖的NO释放型透明质酸衍生物治疗慢性伤口。在若干实施例中，这些支架还可以用作囊性纤维化的治疗剂，并且NO释放型材料充当抗菌剂。
＝
合成详述
材料。从Lotioncrafter公司(华盛顿州伊斯特桑德)获得低分子量(80-110kDa)和超低分子量(＜6kDa)透明质酸(HA)。双(3-氨基丙基)胺(DPTA)、二乙烯三胺(DETA)、N-丙基-1，3-丙二胺(PAPA)、N-(2-羟乙基)乙二胺(HEDA)、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)、N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)、硫酸新霉素、吩嗪硫酸甲酯(PMS)和透明质酸酶(来自牛睾丸，I-S型)购自密理博西格玛公司(Millipore Sigma)(密苏里州圣路易斯)。3-(4，5-二甲基噻唑-2-基)-5-(3-羧基甲氧基苯基)-2-(4-磺基苯基)-2H-四唑内盐(MTS)购自BioVision公司(加利福尼亚州苗必达)。常见的实验室盐和溶剂购自飞世尔科学世界公司(Fisher Scientific)(新泽西州费尔劳恩)。除非另有说明，所有试剂均按原样使用而不进一步纯化。胰蛋白酶大豆肉汤(TSB)和胰蛋白酶大豆琼脂(TSA)购自碧迪公司(Becton，Dickinson，and Company)(新泽西州富兰克林湖)。胰蛋白酶、青霉素链霉素(PS)、杜氏改良的伊格尔氏培养基(DMEM)和L929鼠成纤维细胞(ATCC CCL1)购自UNC组织培养设施(北卡罗来纳州教堂山)。从美国典型组织培养物保藏中心(American Type Tissue CultureCollection)(维吉尼亚州马纳萨斯)获得铜绿假单胞菌(P.aeruginosa；ATCC#47085)、大肠杆菌(E.coli；ATCC#43888)、金黄色葡萄球菌(S.aureus；ATCC#29213)、粪肠球菌(E.faecalis；ATCC#29212)、耐多药铜绿假单胞菌(ATCC#BAA-2110)和耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌(MRSA；ATCC#33591)。氩气(Ar)、二氧化碳(CO2)、氮气(N2)、氧气(O2)、一氧化氮(NO)校准品(25.87ppm余量N2)和纯NO(99.5％)气瓶购自Airgas National Welders公司(北卡罗来纳州罗利)。使用Millipore Milli-Q UV梯度A10***(马萨诸塞州贝德福德)将蒸馏水纯化至电阻率为18.2MΩ·cm，并且总有机物含量≤6ppb。
烷基胺修饰的透明质酸(HAMW-烷基胺)的合成。用N-丙基-1，3-丙二胺(PAPA)、N-(2-羟乙基)乙二胺(HEDA)、双(3-氨基丙基)胺(DPTA)或二乙烯三胺(DETA)修饰透明质酸(90kDa或6kDa)材料(方案1a)。简而言之，将HA(1g)溶解于40mL(6kDa HA)或100mL(90kDaHA)蒸馏水中。相对于HA支架上的羧酸部分添加摩尔比为4∶1的1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，并且使用0.5M HCl将溶液滴定到pH3.0。在室温下活化20分钟后，将8∶1摩尔比的PAPA、DPTA或DETA或者4∶1摩尔比的HEDA逐滴加入反应溶液中。将溶液在室温下搅拌48小时。使胺修饰的HA在乙醇中沉淀，通过离心收集，用乙醇洗涤两次，并且真空干燥以产生每个修饰的白色固体。
烷基胺修饰的透明质酸的表征。使用珀金埃尔默元素分析仪系列2400仪器(马萨诸塞州沃尔瑟姆)进行元素(碳、氢和氮；CHN)分析(表1)。使用与怀雅特miniDawn TREOS多角度光散射检测器(加利福尼亚州圣塔芭芭拉)耦接的装有沃特世2414折射率检测器(马萨诸塞州米尔福德)的水性GPC***，在含有0.1M硝酸钠和0.02wt％叠氮化钠的0.1M磷酸盐缓冲液(pH 7.4冲进行凝胶渗透色谱法(GPC)测量。使用装有二极管阵列检测器(DAD)和蒸发光散射检测器(ELSD)的高效液相色谱法(HPLC；安捷伦科技1260无限II LC***；加利福尼亚州圣克拉拉)评估未反应起始材料的存在。使用Synergi 4μmHydro-RP柱(250×4.6mm；Phenomenex；加利福尼亚州托伦斯)和由80∶20的乙腈∶水构成的流动相以1毫升/分钟的流速分析0.1mg mL-1HA、EDC或NHS样品的等分试样(20μL)。通过ELSD监测洗脱。在Bruker(600Mhz)光谱仪(马萨诸塞州比勒利卡)上记录1H和13C核磁共振(NMR)谱。
HA和烷基胺修饰的HA衍生物的代表性1H和13C NMR包含以下峰：
HA90和HA6：1H NMR(600MHz，D2O，δ)2.00(NHC(O)CH3)，3.50(CHCH2OH)，3.60-4.50(OCHCH(OH)CH(OH))，(OCHCH(OH)CH(OH)，4.50-4.60(NHCOCH)，5.30(OCH(CHOH)O)，6.30(NHCHCH(OH))。13C NMR(600MHz，D2O，δ)24.0(NHC(O)CH3)，65.0(CHCH2OH)，70.0-81.0(OCHCH(OH)CH(OH)CH(OH)CH(O))，95.0(NHCHCH(OH))，110.0(OCHCH(OH))，175.0(CHC(O)OH)。
HA90-DETA和HA6-DETA：1H NMR(600MHz，D2O，δ)2.60-3.30(CH2CH2NHCH2CH2NH2)，2.00(NHC(O)CH3)，3.50(CHCH2OH)，3.60-4.50(OCHCH(OH)CH(OH))，(OCHCH(OH)CH(OH)，4.50-4.60(NHCOCH)，5.30(OCH(CHOH)O)，6.10(NHCHCH(OH))。13C NMR(600MHz，D2O，δ)24.0(NHC(O)CH3)，40.0-49.0(C(O)NHCH2CH2NHCH2CH2NH2)，65.0(CHCH2OH)，70.0-81.0(OCHCH(OH)CH(OH)CH(OH)CH(O))，95.0(NHCHCH(OH))，110.0(OCHCH(OH))，170.0(CHC(O)NH)，175.0(CHC(O)OH)。
HA90-DPTA和HA6-DPTA：1H NMR(600MHz，D2O，δ)1.70-1.80(CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2NH2)，2.00(NHC(O)CH3)，2.50-2.40(CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2NH2)，2.70-3.20(CH2CH2CH2NHCH2CH2CH2NH2)，3.50(CHCH2OH)，3.60-4.50(OCHCH(OH)CH(OH))，(OCHCH(OH)CH(OH)，4.50-4.60(NHCOCH)，5.30(OCH(CHOH)O)，6.10(NHCHCH(OH))。13C NMR(600MHz，D2O，δ)24.0(NHC(O)CH3)，32.0NHCH2CH2CH2NH2)，38.0(C(O)NHCH2CH2CH2NH)，39.0(C(O)NHCH2CH2CH2NH)，46.0(C(O)NHCH2CH2CH2NH，NHCH2CH2CH2NH2)，65.0(CHCH2OH)，70.0-81.0(OCHCH(OH)CH(OH)CH(OH)CH(O))，95.0(NHCHCH(OH))，110.0(OCHCH(OH))，170.0(CHC(O)NH)，175.0(CHC(O)OH)。
HA90-PAPA和HA6-PAPA：1H NMR(600MHz，D2O，δ)0.80-0.90(NHCH2CH2CH3)，1.40-1.50(NHCH2CH2CH3)，1.70-1.80(CH2CH2CH2NHCH2CH2CH3)，2.00(NHC(O)CH3)，2.50-3.20(CH2CH2CH2NHCH2CH2CH3)，3.50(CHCH2OH)，3.60-4.50(OCHCH(OH)CH(OH))，(OCHCH(OH)CH(OH)，4.50-4.60(NHCOCH)，5.30(OCH(CHOH)O)，6.10(NHCHCH(OH))。13C NMR(600MHz，D2O，δ)11.0(NHCH2CH2CH3)，23.0(NHCH2CH2CH3)，24.0(NHC(O)CH3)，24.0-30.0(C(O)NHCH2CH2CH2NH，NHCH2CH2CH3)，46.0-52.0(C(O)NHCH2CH2CH2NH，NHCH2CH2CH3)，65.0(CHCH2OH)，70.0-81.0(OCHCH(OH)CH(OH)CH(OH)CH(O))，95.0(NHCHCH(OH))，110.0(OCHCH(OH))，170.0(CHC(O)NH)，175.0(CHC(O)OH)。
HA90-HEDA和HA6-HEDA：1H NMR(600MHz，D2O，δ)1.75(C(O)NHCH2CH2CH2NH)，2.50-3.20(C(O)NHCH2CH2CH2NH)，2.70-3.50(NHCH2CH2OH)，2.00(NHC(O)CH3)，3.50(CHCH2OH)，3.60-4.50(OCHCH(OH)CH(OH))，(OCHCH(OH)CH(OH)，4.50-4.60(NHCOCH)，5.30(OCH(CHOH)O)，6.10(NHCHCH(OH))。13C NMR(600MHz，D2O，δ)24.0(NHC(O)CH3)，29.0(C(O)NHCH2CH2CH2NH)，38.0(C(O)NHCH2CH2CH2NH)，46.0(C(O)NHCH2CH2CH2NH)，52.0(NHCH2CH2OH)，61.0(NHCH2CH2OH)，65.0(CHCH2OH)，70.0-81.0(OCHCH(OH)CH(OH)CH(OH)CH(O))，95.0(NHCHCH(OH))，110.0(OCHCH(OH))，170.0(CHC(O)NH)，175.0(CHC(O)OH)。
胺官能化透明质酸衍生物的纯度分析在图2中示出。未经修饰的透明质酸的代表性1H NMR和13NMR谱在图3中示出。仲胺官能化的透明质酸的代表性1H NMR谱在图4中示出。仲胺官能化的透明质酸的代表性13C NMR谱，以及未经修饰的和胺修饰的透明质酸的代表性13C NMR的比较在图5中示出。酰胺峰的存在和增加的氮含量证实了烷基胺修饰。
NO释放型透明质酸的合成。在1打兰玻璃小瓶中将烷基胺修饰的HA(45mg)溶解于具有甲氧基钠(75μL；5.4mM于甲醇中)的7∶3的甲醇∶水(3mL)中。将打开的小瓶置于不锈钢反应容器中并通过磁力搅拌连续搅拌。容器用氩气吹扫(10秒，7atm)吹扫三次，然后进行三次另外的长时间吹扫(10分钟，7atm)以去除过量的氧。然后用NO气体将容器加压到20atm(方案1b)。3天后，按照相同的氩气吹扫方案去除未反应的NO。然后将所得NO释放型HA在乙醇中沉淀，通过离心收集，真空干燥，并在-20℃下以白色/黄色粉末的形式储存在真空密封袋中。仲胺官能化的和NO释放型透明质酸的代表性UV-Vis谱在图6中示出。
方案1.(A)用仲胺修饰透明质酸以合成胺官能化的透明质酸(B)在仲胺修饰的透明质酸上形成N-二醇二氮烯鎓。
表1.裸露的和胺修饰的透明质酸的元素分析以及透明质酸上的羧酸部分向携带仲胺的酰胺基团的反应转化。a
a误差表示n≥3个单独合成的标准差。
NO储存和释放的表征。使用分子装置公司(Molecular Devices)SpectraMax M2(加利福尼亚州圣何塞)在50mM氢氧化钠(NaOH)中进行吸光度测量，以确认N-二醇二氮烯鎓官能团的存在。使用Sievers280i一氧化氮分析仪(NOA；科罗拉多州博尔德)评估实时一氧化氮释放。使用前，对样品进行分析以确保储存材料的稳定性。在分析之前，使用通过NO零过滤器(0ppm NO)的空气和25.87ppm NO校准气体(余量N2)校准NOA。在典型的实验中，NO释放型HA(约1mg)溶解于30mL的脱氧PBS(10mM，pH 7.4，37℃)中。用氮气以200毫升/分钟的流速吹扫溶液，以将释放出的NO输送到仪器。当NO水平低于仪器的检测限(10ppb NO mg-1Ha)时，分析终止。NO释放型透明质酸的一氧化氮释放性质的分析在表2和图7中示出。未经修饰的透明质酸和伯胺修饰的透明质酸的对照NO释放特性的分析在表3中示出。
表2.PBS中NO释放型透明质酸的一氧化氮释放性质(10mM，pH 7.4，37℃)。a
a误差表示n≥3个单独合成的标准差。b在整个持续时间内总NO释放量。c最大瞬时NO浓度。dNO释放半衰期。eNO释放持续时间。f4小时内总NO释放量。
表3.在碱性条件下暴露于20巴NO气体后，裸露的和乙二胺修饰的6kDa和90kDa透明质酸的元素分析和一氧化氮释放性质。a
a误差表示n≥3个单独合成的标准差。b通过磷酸盐缓冲盐水(10mM，pH 7.4，37℃)中的化学发光测量。
烷基胺修饰的和NO释放型HA的酶促降解。使用改编自Turner等的程序执行透明质酸的酶促降解。简而言之，将50mg HA90、胺修饰的HA90或NO释放型HA90溶解于5mL含有0.15M NaCl、0.1MCH3COONa和1mM Na2EDTA的pH 5.0缓冲液中，在37℃下磁力搅拌30分钟。将透明质酸酶(2.5mg)溶解于1mL相同的缓冲液中并直接添加到HA溶液中。将混合物在37℃下剧烈搅拌温育30分钟。消化后，通过将小瓶置于沸水浴中10分钟以终止反应，并且然后将溶液冷却至室温。通过离心(7500rpm，15分钟)去除不溶性酶片段。过滤上清液并通过GPC-MALS进行分析，其中在含有0.1M硝酸钠和0.02wt％叠氮化钠的0.1M磷酸盐缓冲液(pH 7.4)中进行测量。
示例性合成方法：
实例2：羧甲基纤维素支架
这些实施例涉及N-二醇二氮烯鎓官能化一氧化氮(NO)释放型羧甲基纤维素的合成，所述羧甲基纤维素具有可调节的NO储存和释放动力学。此实施例具有以下特征、优点和/或用途。这种支架的水溶性和生物相容性在NO释放型支架的高分子量下很高。
在若干实施例中，此支架可以用于治疗细菌感染。
牙周病涵盖一类影响很大一部分人口的牙龈和周围组织的炎症感染。疾病进展是由于健康牙菌斑生物膜的微生物组成发生变化，导致革兰氏阴性细菌过多。革兰氏阴性细菌(如牙龈卟啉单胞菌)会引起牙齿组织(例如，牙龈、牙周韧带和牙槽骨组织)的炎症，从而导致牙周袋的发展，这些细菌可以在所述牙周袋中继续繁殖。如果不加以治疗，慢性牙周炎最终会导致口腔组织退化，包含牙齿和骨骼再吸收。此外，研究已经表明，牙周炎与其它全身性炎症疾病(包含心血管疾病、冠心病和不良妊娠结局)之间存在联系，这归因于致病性革兰氏阴性口腔细菌扩散到血液和身体其它部位。
牙周病的主要治疗是洁治加根面平整(SRP)，一种从牙齿表面物理地刮除牙菌斑的过程。虽然这可以有效去除大部分牙菌斑，但其既不能直接杀死病原菌，也不能防止牙齿表面重新定植。因此，患有严重慢性牙周炎的患者通常会接受SRP连同辅助抗菌疗法。合并如氯己定等药物的抗菌植入物是最常用的口服抗菌剂之一，已用于此类目的，但面临许多影响其有效性的问题。氯己定的不良副作用，包含牙齿和牙龈变色、味觉改变以及对健康细胞的毒性，会抑制其效用并阻碍患者依从性。进一步地，由于龈沟液(GCF)流动不断地将液体从牙周袋转移到口腔中，因此将药物局部递送到牙周袋可能具有挑战性。因此，需要具有有限副作用的强效抗菌剂和能够将抗菌剂递送到牙周袋以有效根除牙周病原体的材料。
一氧化氮(NO)是在哺乳动物免疫反应中起关键作用的内源抗菌剂。由于其多种杀灭机制，涉及形成能够在细菌上施加亚硝化和氧化应激两者的反应性副产物，因此NO表现出广谱抗菌活性。因此，与许多传统抗菌剂相比，NO不太可能促进细菌耐药性。有效局部递送气态NO的挑战使得开发能够储存和释放一氧化氮的NO供体成为必要。在已开发的众多NO供体中，N-二醇二氮烯鎓由于其在水性环境中质子介导的NO释放而代表了牙科治疗有吸引力的选择。由于释放动力学取决于外部条件(即，pH和温度)和NO供体本身的化学结构，因此可以实现一系列动力学曲线。此外，修饰含仲胺结构以赋予NO释放的能力是有利的，因为所得材料能够充当递送支架和治疗剂两者。因此，可以设计具有将NO局部递送到牙周袋的期望性质的结构。
羧甲基纤维素(CMC)(一种纤维素的水溶性合成衍生物)由于其生物相容性、粘附性和高溶液粘度，是用于在牙周袋中使用的有吸引力的支架。CMC已在许多行业中广泛用作增稠和稳定添加剂，并且在牙科应用中也很实用。因此，CMC可以增强在牙周袋中的保留，同时其水溶性使随时间推移的自然清除能够实现。进一步地，可以生产具有一系列分子量和取代度的CMC，从而实现对其预期最终用途的另外的可调性。羧酸部分的存在允许在温和的反应条件下对水溶液中的聚合物进行有效修饰，这对于赋予支架抗菌性质至关重要。
为了在CMC聚合物主链上形成N-二醇二氮烯鎓NO供体，必须用仲胺部分对其进行化学修饰。如先前所证明的，使用EDC和NHS的碳二亚胺交联反应对含羧酸多糖的水性修饰有效，使得能够用四种烷基胺对CMC进行修饰(方案2A)。仲胺修饰后，可以通过在碱性条件下将聚合物暴露于气态NO的高压形成N-二醇二氮烯鎓(方案2B)。
方案2.(A)用烷基胺对CMC进行修饰以及(B)在CMC-胺上形成N-二醇二氮烯鎓。
(A)
(B)
合成详述：
材料和方法-羧甲基纤维素(CMC，Mw 90kDa，DS＝0.7)、二乙烯三胺(DETA)、双(3-氨基丙基)胺(DPTA)、N-(2-羟乙基)乙二胺(HEDA)、N-丙基-1，3-丙二胺(PAPA)、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)购自密理博西格玛公司(Millipore Sigma)(密苏里州圣路易斯)。放线共生放线杆菌(ATCC#43717)购自美国典型培养物保藏中心(维吉尼亚州马纳萨斯)。牙龈卟啉单胞菌菌株A7436由北卡罗来纳州教堂山的UNC牙科学院提供。脑心浸液(BHI)肉汤和琼脂、CDC厌氧菌5vol％羊血琼脂和GasPakEZ campy小袋购自碧迪公司(新泽西州富兰克林湖)。Wilkins-Chalgren(W-C)肉汤购自赛默飞世尔科技公司(Thermo Fisher Scientific)(马萨诸塞州沃尔瑟姆)。人牙龈成纤维细胞(HGF-1)和FibroLife S2培养基购自生命线细胞技术有限公司(Lifeline CellTechnology LLC)(马里兰州弗雷德里克)。纯一氧化氮(99.5％)、氩气、氮气、一氧化氮校准气体(25.87ppm于氮气中)和厌氧气体混合物(10％氢气、5％二氧化碳、余量氮气)购自Airgas(北卡罗来纳州达勒姆)。MTS试剂购自BioVision公司(加利福尼亚州苗必达)，以及吩嗪硫酸甲酯(PMS)购自密理博西格玛公司。常见的实验室盐和溶剂购自赛默飞世尔科技公司(马萨诸塞州沃尔瑟姆)。
胺修饰的羧甲基纤维素的合成。首先通过将100mg 90kDa CMC溶解于10mL pH 6.5磷酸盐缓冲盐水(10mM PBS 6.5)中制备CMC的溶液。在磁力搅拌下完全溶解固体后，添加相对于CMC上的羧酸盐数量5∶1摩尔过量的NHS，然后添加等量摩尔过量的EDC。将混合物搅拌20分钟，然后以与EDC的1∶1摩尔比以团注的形式添加相应的烷基胺。将溶液搅拌过夜(16小时)，并且然后转移到透析管(MWCO 10kDa)中，并且在频繁换水的情况下用去离子水透析3天。将最终溶液转移到塑料管中，在-80℃下冷冻，并在Labconco FreeZone-50℃冻干机(Labconco公司，密苏里州堪萨斯城)上冷冻干燥以产生纤维状白色固体。
使用Perkin Elmer Spectrum 100FTIR(珀金埃尔默公司(Perkin Elmer)，马萨诸塞州沃尔瑟姆)定性地确认胺键的形成，并且使用Perkin Elmer Series II CHNS/O分析仪(珀金埃尔默公司，马萨诸塞州沃尔瑟姆)量化修饰效率。使用耦接到2414折射率检测器(沃特世，马萨诸塞州米尔福德)和miniDAWN TREOS多角度光散射检测器(怀雅特技术公司(Wyatt Technology)，加利福尼亚州圣塔芭芭拉)的Breeze 2尺寸排阻色谱仪器(沃特世，马萨诸塞州米尔福德)确定分子量。简而言之，在由0.1M醋酸盐(pH 4.6)和0.1M NaNO3和0.02wt％NaN3组成的流动相缓冲液中制备0.1wt％.CMC溶液。将每个样品的50μL等分试样进行注射并以0.6毫升/分钟的流速通过两个串联的柱(2×Shodex OHpak LB804，美国昭和电工(Showa Denko America)，纽约州纽约(New York，NY))。
N-二醇二氮烯鎓修饰的羧甲基纤维素的合成。在300mM NaOH中制备2wt.％的胺修饰的CMC的溶液。将溶液置于Parr氢化反应器中并用氩气吹扫六次(三次短吹扫，然后是三次10分钟吹扫)，然后用10巴NO气体加压3天。然后将反应室再次用氩气吹扫六次，并将N-二醇二氮烯鎓修饰的CMC在冷乙醇中沉淀并在减压下干燥。在使用前将NO释放型样品储存在-20℃下。
使用Zysense 280i一氧化氮分析仪(NOA，Zysense公司，科罗拉多州弗雷德里克)对从CMC支架释放的一氧化氮进行表征。在典型的实验中，将1mg NO释放型样品浸入25mL的脱氧PBS(10mM，pH 7.4，37℃)中。氮气以200毫升/分钟流过溶液以将从支架释放的NO输送到NOA。测量释放直到NO水平降低到每mg支架10ppb NO。
台成的CMC支架的分析：
通过90kDa CMC与小分子胺之间的水性碳二亚胺交联反应制备了四种不同的胺修饰的CMC。CMC与二乙烯三胺(DETA)、双(3-氨基丙基)胺(DPTA)、N-(2-羟乙基)乙二胺(HEDA)和N-丙基-1，3-丙二胺(PAPA)的反应分别生产了CMC-DETA、CMC-DPTA、CMC-HEDA和CMC-PAPA。
为了定性地确定成功的胺缀合，使用FTIR谱分析了CMC-胺(图8)。未经修饰的CMC在1590cm-1处显示单峰，指示羰基C＝O拉伸。在对每个胺样品进行修饰后，单一的羰基伸缩信号被出现在1560cm-1和1630cm-1处的两个新的峰所超越，分别是N-H弯曲和C＝O拉伸的表征。虽然此FTIR分析支持形成了酰胺键，并且因此胺成功地与CMC结合，但需要进行元素分析以量化修饰程度。使用CHNS/O元素分析仪确定每个样品中的氮百分比，使得除了能够估计伯胺含量外，还可以估计CMC主链的羧酸盐修饰(仅用于DETA和DPTA，因为HEDA和PAPA在修饰后缺少另外的伯胺)，如表4所示。值得注意的是，尽管胺特性存在差异，但修饰效率保持相对一致。
表4.来自CHN元素分析的CMC改性程度
接下来，用SEC-MALS确定每个支架的分子量(Mw)，并与基于元素分析计算的理论Mw进行比较(表5)。
表5.支架的分子量(Mw)与理论Mw的比较
相对于未经修饰的生物聚合物，观察到所有CMC-胺的Mw明显增加。对于CMC-DETA，经实验确定的Mw远高于理论Mw，可能指示由于两个反应性胺端基的存在的一些交联。然而，对于同样具有两个胺端基的DPTA没有观察到类似的增加，可能是由于其更大的摩尔质量导致的更高位阻。CMC-HEDA增加的Mw归因于源自羟基端基的更强的氢键合。令人惊讶的是，修饰后样品的分散性降低，可能是由于将阳离子电荷引入到聚合物主链上而引起的样品相互作用。通过形成N-二醇二氮烯鎓将一氧化氮释放能力赋予CMC-胺。通过将支架与加压的(10巴)NO气体在碱性水溶液中反应3天实现这些修饰。使用UV-vis谱证实了N-二醇二氮烯鎓的成功形成，以验证250nm处特征吸收峰的存在(图21)。进一步地，使用基于化学发光的一氧化氮分析仪实时确定NO释放特性。表6中示出的在生理条件(37℃，pH 7.4)下的NO释放表征的全部范围证明了CMC-胺可达到的动力学范围作为胺修饰的化学结构的函数。由于因分子内环形成引起的二醇二氮烯鎓的伯胺稳定化，CMC-DETA/NO具有最长的半衰期(约3小时)。CMC-DPTA/NO与二醇二氮烯鎓具有相似的伯胺相互作用，但其更长的链长度导致不太有利的分子内稳定性，并且因此具有更短的NO释放半衰期。有趣的是，尽管缺乏伯胺，CMC-HEDA/NO的半衰期与CMC-DPTA/NO的半衰期类似。这归因于相对于伯胺的伯羟基与二醇二氮烯鎓之间更强的氢键合和具有与DETA更类似的烷基链长度的HEDA两者。最后，由于CMC-PAPA/NO的烷基末端基团与NO释放部分几乎没有相互作用，CMC-PAPA/NO展示了四种***中最快速的NO释放。
表6.来自N-二醇二氮烯鎓修饰的CMC的一氧化氮释放的表征
a从支架释放的NO总量。bNO释放半衰期。c达到10ppb mg-1之前的NO释放持续时间。
示例性使用方法：
实例3A-透明质酸支架
以下实施例涉及N-二醇二氮烯鎓官能化一氧化氮(NO)释放型透明质酸作为抗菌剂在例如伤口愈合中的使用。实例1中产生的支架用于以下针对各种细菌培养物的实验：
浮游杀菌测定。铜绿假单胞菌、大肠杆菌、粪肠球菌、金黄色葡萄球菌、耐多药(MDR)铜绿假单胞菌和耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌的细菌培养物在37℃下在TSB(3mL)中从冷冻(-80℃)原液中生长过夜。将过夜溶液的等分试样(1mL)在新鲜TSB(50mL)中重新培养到108CFU mL-1的浓度，并且随后在PBS(10mM，pH 7.4)中稀释至106CFU mL-1。将对照(非NO释放型)HA、NO释放型HA或硫酸新霉素的经称重的样品溶解于PBS中，并用1M HCl滴定以将pH调整到7.4。将样品添加到96孔聚苯乙烯板，并且在PBS中连续稀释，使得每孔含有100μL对照HA、NO释放型HA或新霉素。将含有106CFU mL-1(100μL；1vol％的TSB补充的PBS)的细菌溶液添加到每个孔中，产生最终HA浓度范围为0.25到32mg mL-1或新霉素浓度为0.5到1024μg mL-1。然后将所述96孔板在37℃下在轻轻振荡下温育4小时。每个实验中都包含未经处理的细菌溶液，以确保在4小时持续时间内的细菌活力。暴露4小时后，连续稀释细菌溶液(10倍、100倍和1000倍稀释)，使用Eddy Jet螺旋铺板机(IUL公司；纽约州法明代尔)螺旋平板接种在TSA板上，并在37℃下温育过夜。使用Flash&Go菌落计数器(IUL公司；纽约州法明代尔)确定用HA或新霉素处理后的细菌活力。4小时暴露时间段后的最低杀菌浓度(MBCMBC4h)被定义为相对于未经处理的细菌，实现细菌活力降低3-log(≥99.9％降低)所需的最低浓度(即，细菌计数从106减少到103CFU mL-1)。这种计数方法的检测限为2.5×103CFU mL-1。通过将NO释放型HA样品(mg mL-1)的MBC4h与4小时时PBS中的总NO释放量(pH 7.4；μmol NO mg-1HA)相乘来计算杀菌作用所需的NO剂量。NO释放型透明质酸对各种细菌的最低杀菌浓度(MBC4h)在表7和表9中示出。DPTA修饰的HA以≤2mg mL-1的剂量根除所有细菌菌株。处理4小时后细菌活力降低3-log所需的NO或新霉素的剂量在表8和10中示出。图10和13-15示出了活性成分NO释放型透明质酸对各种细菌的抗菌功效。NO在低浓度下对抗生素耐药性细菌具有杀菌作用。呈现的所有数据均来自n≥3个单独的实验。
表7.NO释放型透明质酸对革兰氏阴性(大肠杆菌和铜绿假单胞菌)和革兰氏阳性(金黄色葡萄球菌和粪肠球菌)细菌的最低杀菌浓度(MBC4h)。a
aMBC4h根据n≥3个实验确定。
表8.处理NO释放型透明质酸4小时后引起细菌活力降低3-log所需的NO剂量。
a来自MBC4h的NO剂量和4小时暴露时间内PBS中总NO释放量(10mM，pH 7.4，37℃)。b无法确定NO剂量，因为MBC4h超过了经评估的最高HA浓度。
表9.NO释放型DPTA修饰的透明质酸对抗生素耐药性细菌的最低杀菌浓度(MBC4h)。a
aMBC4h根据n≥3个实验确定。
表10.暴露4小时后引起浮游细菌活力降低3-log所需的新霉素剂量。
a杀菌新霉素剂量根据n≥3个实验确定。
基于时间的浮游杀菌测定。如4小时浮游杀菌测定所描述的制备含有106CFU mL-1铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌的细菌溶液。将经称重的6kDa NO释放型HA样品以4mg mL-1或32mg mL-1(分别用于铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌处理)溶解于PBS中，并用1M HCl滴定以将pH调整到7.4。将等体积的106CFU mL-1细菌溶液添加到每个小瓶中，以使NO释放型HA的最终浓度达到2mg mL-1或16mg mL-1。包含未经处理的细菌溶液以确保在4小时暴露时间段期间的活力。细菌溶液在37℃下在轻轻振荡下温育。在预定的时间点(即，0小时、0.5小时、1小时、1.5小时、2小时、3小时和4小时)，取出细菌溶液的100μL等分试样并连续稀释(10倍和100倍稀释)，使用EddyJet螺旋铺板机平板接种在TSA板上，并在37℃下温育过夜。使用Flash&Go菌落计数器确定每个时间点处的细菌活力。图9示出了NO释放型HA衍生物对细菌的基于时间的杀菌测定结果。HA-DPTA/NO快速地并且在低浓度下根除细菌。
生物膜根除测定。铜绿假单胞菌和MDR-铜绿假单胞菌的细菌培养物在37℃下在TSB(3mL)中从冷冻(-80℃)原液中生长过夜，并在新鲜TSB中重新培养到浓度为108CFU mL-1。将108溶液的等分试样(18μL)添加到24孔聚苯乙烯板中的1800μL新鲜TSB中，并在37℃下轻轻振荡温育72小时。将一氧化氮释放型DPTA修饰的HA或新霉素在1-dram小瓶中溶解于PBS(750μL，pH 7.4，10mM)中，并用1M HCl调整到pH 7.4。将生物膜(250μL)用PBS(pH 7.4，10mM)冲洗并添加到1-dram小瓶中。用4-32mg mL-1的NO释放型DPTA修饰的HA或30-240μgmL-1的硫酸新霉素在37℃下轻轻振荡处理24小时。每个实验中都包含未经处理的生物膜，以确保在24小时持续时间内的生物膜活力。处理后，将生物膜(100μL)稀释10倍，并通过移液和涡旋分散。进一步稀释生物膜溶液(1,000倍和100,000倍)，使用Eddy Jet螺旋铺板机平板接种在TSA板上，并在37℃下温育过夜。使用Flash&Go菌落计数器确定用HA或新霉素处理后的生物膜活力。24小时暴露时间段后的最小生物膜清除浓度(MBEC24h)被定义为相对于未经处理的细菌，实现细菌活力降低5-log(≥99.999％降低)所需的最低浓度(即，细菌计数从108减少到103CFU mL-1)。通过将NO释放型HA样品(mg mL-1)的MBEC24h与pH 7.4PBS中的总NO释放量(μmol NO mg-1HA)相乘来计算生物膜根除所需的NO剂量。用硫酸新霉素或一氧化氮释放型DPTA修饰的HA处理细菌预先存在的生物膜24小时后的生物膜活力结果在图11、16和17中示出。呈现的所有数据均来自n≥3个单独的实验。低分子量HA＞高分子量HA NO＞新霉素。
体外细胞毒性测定。L929鼠成纤维细胞在补充有10vol％FBS和1wt％青霉素链霉素的DMEM中生长。细胞在37℃的湿润条件下在5vol％CO2中温育。达到80％的汇合后，将细胞以1×104个细胞孔-1的密度接种到96孔聚苯乙烯板上。在37℃下温育24小时后，然后抽吸上清液并在新鲜的生长培养基中用100μL对照或NO释放型HA替换，并且HA浓度范围为0.25到32mg mL-1。然后将培养物在37℃下温育24小时。暴露后，抽吸上清液并且用PBS洗涤孔两次。将100μL的DMEM/MTS/PMS(105/20/1，v/v/v)混合物添加到每个孔中，并在37℃下温育90分钟。使用分子装置公司SpectraMax M2(加利福尼亚州圣何塞)在490nm处测量每个孔中溶液的吸光度。DMEM/MTS/PMS空白混合物和未处理的细胞分别用作空白和对照。每个样品的细胞活力计算如下：
使用GraphPad Prism 8软件(加利福尼亚州圣地亚哥)绘制剂量-应答曲线。执行非线性回归(归一化应答和可变斜率)分析以确定IC50值。用经修饰的、胺修饰的和NO释放型HA的处理后的IC50结果和L929鼠成纤维细胞活力结果在图12、18和19中示出。细胞毒性受NO有效载荷的影响很大，NO释放型HEDA修饰的HA对细胞的毒性最小。呈现的所有数据均来自n≥3个单独的实验。
实例3B-羧甲基纤维素支架
以下实施例涉及NO释放型羧甲基纤维素(CMC)的使用。实例2中产生的支架用于以下针对各种细菌培养物的实验：
2小时最低杀菌浓度的确定(MBC2h)。在厌氧室(Coy Laboratory Products公司，密歇根州草湖)中从W-C厌氧肉汤中的冷冻原液中将牙龈卟啉单胞菌重新接种过夜。将细菌的300μL等分试样转移到新鲜肉汤中并生长到108cfu/mL。在微需氧条件下，使用GasPak EZCampy容器***，使用脑心浸液(BHI)肉汤类似地制备放线共生放线杆菌。通过测量600nm处的光密度(OD600)来证实细菌浓度。在添加有1％肉汤的PBS 7.4中将细菌稀释到106cfu/mL，并在37℃的有氧条件下暴露于对照(即，非NO释放型)和NO释放型材料中2小时。当没有暴露于任何材料时，两种细菌的抑菌条件都得到证实。暴露后，将样品在PBS 7.4中稀释10-1000倍，并使用IUL Instruments Eddy Jet 2螺旋铺板机(Neutec Group公司，纽约州法明代尔)平板接种在其对应的琼脂上。CDC厌氧菌上的牙龈卟啉单胞菌5vol％羊血琼脂在厌氧室中温育3天，并且脑心浸液琼脂(BHA)上的放线共生放线杆菌在微需氧条件下温育3天。温育后，使用板计数方法和IUL Instruments Flash&Go(Neutec Group公司，纽约州法明代尔)确定细菌浓度。
评估了NO释放型CMC-胺对两种主要牙周病致病菌(牙龈卟啉单胞菌和放线共生放线杆菌)的浮游形式的抗菌功效。这两种革兰氏阴性细菌在牙周病的传播中都发挥着重要作用，牙龈卟啉单胞菌是慢性牙周炎发展的关键致病菌，而放线共生放线杆菌则引发更局部、更具侵袭性的牙周炎形式。表11中呈现的抗菌功效是通过确定每种聚合物在静态条件下暴露2小时(MBC2h)后的最低杀菌浓度(即，细菌活力降低3-log)评估的。
除CMC-DETA/NO外，NO释放型支架对两种致病菌都具有类似的杀灭功效。值得注意的是，对照(即，非NO释放型)支架表现出最小杀菌作用，支持NO确实起到杀菌剂的作用。CMC-DETA/NO的更慢的NO释放半衰期导致更低的2小时(暴露时间长度)NO总量，因此需要更高的支架浓度来引起杀菌活性。虽然所关注牙周病致病菌两者均为革兰氏阴性细菌，但牙龈卟啉单胞菌的A7436菌株拥有胶囊，相对于放线共生放线杆菌，所述胶囊可以减少NO渗透，导致三种测试聚合物的MBC2h略高。
表11.NO释放型CMC对主要牙周病致病菌的抗菌功效
牙龈卟啉单胞菌放线共生放线杆菌
经修饰的CMC对人牙龈成纤维细胞的细胞毒性。在补充有1％青霉素和链霉素的FibroLife S2培养基中培养HGF-1细胞，并在37℃下在湿润的5vol％CO2中培养。在达到约80％的汇合后，细胞被胰蛋白酶消化并以104个细胞/孔的密度放入组织培养处理的96孔聚苯乙烯板中。在96孔板中温育24小时后，抽吸培养基并更换为含有对照和NO释放型CMC的100μL培养基。在37℃下暴露24小时后，抽吸每个孔中的培养基，用PBS洗涤细胞，并添加100μL MTS溶液(由105/20/1v/v/v的培养基/MTS/PMS构成)。将板温育2小时，然后用SpectraMax M2 UV-vis分光光度计(分子装置公司，加利福尼亚州圣何塞)在490nm处测量每个孔中培养基的吸光度。使用对照(未经处理的细胞)和空白(MTS溶液)通过使用以下等式确定相对细胞活力：
通过将人牙龈成纤维细胞(HGF)暴露于NO释放型和非NO释放型材料24小时来评估CMC支架对哺乳动物细胞的毒性，在图20中。在终点使用MTS测定确定代谢活性，并与细胞活力相关，未经处理的细胞表示100％活力。对于胺修饰的CMC，仅CMC-DPTA导致HGF活力显著降低，在8mg/mL处降低到约80％，并且在16mg/mL处降低到约30％。对于NO释放型CMC聚合物，观察到更显著的差异。由于NO的增殖作用或细胞代谢增加，多达4mg/mL的CMC-DETA/NO导致始终比基线更高的显而易见的细胞活力。高于4mg/mL，所有材料的细胞活力均降低，可能是响应于NO剂量增加对成纤维细胞施加氧化和亚硝化应激。值得注意的是，除CMC-DETA/NO外，所有支架的MBC2h均维持24小时高细胞活力。
这证明了NO释放型羧甲基纤维素作为抗菌剂对两种主要牙周病致病菌牙龈卟啉单胞菌和放线共生放线杆菌的效能。。体外结果表明，更快的NO释放动力学导致更低的MBC2h，使除CMC-DETA/NO之外的所有支架都能在对HGF-1细胞没有显著细胞毒性的浓度下实现3-log的细菌减少。
实例4
预见性实例
在PBS中以10mg/ml的浓度制备实施例2中所公开的CMC-DETA溶液。通过注射器将所述溶液注射到成年男性患者刀伤的开放性裂伤中。在到达伤口的内表面后，粘性溶液形成坚固的凝胶。凝胶上覆盖有绷带。作为对照，通过冲洗伤口、施用杆菌肽以及用绷带覆盖伤口来治疗另一名有类似伤口的患者。重新施用实验性和对照抗微生物调配物，并且每天使用新的绷带。
三天后，实验患者没有表现出感染迹象。对照患者伤口周围发红，表明细菌入侵。
一周后，实验患者的伤口愈合，并且只留下一道疤痕。对照患者的伤口在17天后愈合。
实例4
预见性实例
在PBS中以5mg/ml的浓度制备实施例1中所公开的HA6-DPTA/NO溶液。在PBS中以10mg/ml的浓度制备实施例2中所公开的CMC-DETA溶液。将两种溶液混合并形成坚固的凝胶。这种凝胶适用于感染了MRSA并且以前用抗生素治疗过的糖尿病足溃疡。凝胶上覆盖有绷带。每天重新施用凝胶和新绷带。
六天后，患者没有表现出感染迹象。三周后，患者的伤口愈合。
设想了可以对以上所公开的实施例的具体特征和方面进行各种组合或子组合，并且所述组合或子组合仍然落入本发明中的一个或多个的范围内。进一步地，与实施例相关的任何特定特征、方面、方法、性质、特性、质量、属性、元素等的本文的公开内容可以用于本文阐述的所有其它实施例中。因此，应当理解，所公开的实施例的各个特征和方面可以彼此组合或彼此替换，以便形成所公开的发明的不同模式。因此，其旨在使本文所公开的本发明的范围不应受到以上所描述的特定公开实施例的限制。此外，尽管本发明易于进行各种修改和替代形式，但是其具体实例已经在附图中示出并且在本文中进行了详细描述。然而，应该理解的是，本发明不限于所公开的特定形式或方法，相反，本发明将覆盖落入所描述的各个实施例和所附权利要求书的精神和范围内的所有修改、等同物和替代形式。本文所公开的任何方法不必按所叙述的顺序执行。本文所公开的方法包含从业者采取的某些行动；然而，所述方法也可以包含任何第三方对这些行为的指示，无论是明示的还是暗示的。例如，如″施用NO供给型组合物″的行动包含″指示NO供给型组合物的施用″。另外，在按照马库什(Markush)组描述本公开的特征或方面的情况下，本领域技术人员将认识到，本公开也由此按照马库什组中的任何单独成员或成员子组进行描述。
本文公开的范围还涵盖任何和所有重叠、子范围及其组合。如″最多″、″至少″、″大于″、″小于″、″介于......之间″等语言包含所列举的数字。之前有如″约″或″大约″等术语的数字包含所列举的数字。例如，″约10一毫帕·秒″包含″10一毫帕·秒″。

Claims (34)

1.一种NO释放型透明质酸衍生的聚合物化合物，其包括式II单元结构：
其中
R2、R3、R4、R5和R6独立地选自由以下组成的组：-OH、-NH2、-CH2OH、-COOH、-NHC(O)-CH3、-O((CH2)aO)b-H、-O-((CH2)aO)b-(CH2)cH、-O-(C1-5烷基)、-NH-((CH2)dNH)e-H、-NH-((CH2)dNH)e-(CH2)fH、-X1-((CH2)gX2)h-H、-X1-((CH2)gX2)h-(CH2)iH、-CH2C(O)-X1-((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH和-X1-((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH；
R1是-C(O)NH-((CH2)gX2)h-H、-C(O)NH-((CH2)gX2)h-(CH2)iH或-C(O)NH-((CH2)gX2)h((CH2)jX3)k-(CH2)lH；
a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k和l的每个实例独立地选自整数0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10；
X1、X2和X3的每个实例独立地选自-O-、-S-、-NH-、-C(O)NH-或NO供给型部分；
其中X1、X2和X3中的至少一个是由以下之一表示的所述NO供给型部分：
以及
其中所述化合物在20℃在水中浓度为5％w/w时的粘度至少为10mPa·s。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中式II具有式II'所示的立体化学构型：
3.根据权利要求1或2所述的化合物，其中X1、X2和X3中的至少一个是由以下表示的所述NO供给型部分：
4.根据权利要求1或2所述的化合物，其中R2和R3是-OH。
5.根据权利要求1或2所述的化合物，其中R2、R3、R4、R5和R6中的一个或更多个独立地选自由以下组成的组：
以及/>
6.根据权利要求1或2所述的化合物，其中R6是-NHC(O)-CH3。
7.根据权利要求1或2所述的化合物，其中所述化合物在20℃在水中浓度为20％w/w时的粘度至少为20mPa·s。
8.根据权利要求1或2所述的化合物，其中所述化合物能够以50mg/ml的浓度溶于水。
9.根据权利要求1或2所述的化合物，其中所述化合物的可释放NO总储存量在每mg化合物0.1-1.0μmolNO的范围内。
10.根据权利要求1或2所述的化合物，其中所述化合物的NO半衰期在0.1-24小时的范围内。
11.根据权利要求1或2所述的化合物，其中所述化合物的NO释放的总持续时间在1-60小时的范围内。
12.根据权利要求9所述的化合物，其中4小时后的NO总释放在介于每mg化合物0.1-1.0μmolNO之间的范围内。
13.根据权利要求1或2所述的化合物，其中所述化合物的分子量在6kDa与90kDa的范围内。
14.根据权利要求1到13中任一项所述的化合物在制备用于向需要治疗的受试者递送一氧化氮的药物中的用途。
15.根据权利要求14所述的用途，其中所述化合物作为水凝胶施用。
16.根据权利要求14或15所述的用途，其中所述受试者具有伤口。
17.根据权利要求14或15所述的用途，其中所述受试者需要组织置换。
18.根据权利要求1到13中任一项所述的化合物在制备用于治疗疾病状态的药物中的用途，
其中所述疾病状态选自由以下组成的组：癌症、心血管疾病、微生物感染、由血液暴露于医疗装置而引起的血小板聚集和血小板粘附、由异常细胞增殖造成的病理状况、移植排斥、自身免疫性疾病、炎症、血管疾病、瘢痕组织、伤口收缩、再狭窄、疼痛、发烧、胃肠道病症、呼吸***病症、性功能障碍和性传播疾病。
19.一种药物调配物，其包括：
根据权利要求1到13中任一项所述的化合物；以及
药学上可接受的赋形剂。
20.根据权利要求1到13中任一项所述的化合物在制备用于减少或防止表面上的微生物负荷的药物中的用途，其中
将根据权利要求1到13中任一项所述的化合物施加到被多种微生物污染的表面；
其中所述化合物产生一氧化氮并且诱导对微生物DNA和膜结构的氧化和/或亚硝化损伤，从而防止或减少微生物负荷，并且其中所述多种微生物包括以下中的两种或更多种：***、革兰氏阴性细菌、真菌和病毒。
21.根据权利要求20所述的用途，其中所述表面是有机表面。
22.根据权利要求20或21所述的用途，其中所述表面是人皮肤。
23.根据权利要求20或21所述的用途，其中所述表面是伤口表面。
24.根据权利要求22所述的用途，其中将所述化合物施加到被多种微生物污染的表面未诱导皮肤刺激。
25.根据权利要求20或21所述的用途，其中所述表面是动物皮肤。
26.根据权利要求25所述的用途，其中将所述化合物施加到被多种微生物污染的表面未诱导皮肤刺激。
27.根据权利要求20所述的用途，其中所述表面是无机表面。
28.根据权利要求27所述的用途，其中所述无机表面是医疗装置的外表面或内表面。
29.根据权利要求28所述的用途，其中施加所述化合物在所述医疗装置的所述外表面或所述内表面上产生抗微生物涂层。
30.根据权利要求28或29所述的用途，其中所述医疗装置包括内窥镜。
31.根据权利要求20所述的用途，其中所述微生物负荷包括耐药细菌。
32.根据权利要求31所述的用途，其中所述微生物负荷包括与以下中的一种或多种的存在相关联的微生物：人免疫缺陷病毒、单纯疱疹病毒、***状瘤病毒、副流感病毒、流感、肝炎、柯萨奇病毒(Coxsackie Virus)、带状疱疹、麻疹、腮腺炎、风疹、狂犬病、肺炎、出血性病毒性发热、H1N1、朊病毒、寄生虫、真菌、霉菌、白色念珠菌(Candida albicans)、黑曲霉(Aspergillus niger)、大肠杆菌(Escherichia coli)、铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)以及金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、A组链球菌(Group Astreptococci)、肺炎链球菌(S.pneumoniae)、结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis)、空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)、沙门氏菌(Salmonella)、志贺氏杆菌(Shigella)、耐碳青霉烯的肠杆菌科(carbapenem-resistant Enterobacteriaceae)以及洋葱伯克霍尔德菌(Burkholderia cepacia)。
33.根据权利要求32所述的用途，其中所述微生物负荷包括耐甲氧西林(Methicillin)的金黄色葡萄球菌。
34.根据权利要求1到13中任一项所述的化合物用于制造被配置成向需要治疗疾病、组织损伤或减少微生物负荷的受试者递送一氧化氮的药物的用途。
CN201980089631.6A 2018-12-28 2019-12-23 一氧化氮释放型抗菌聚合物和由其制成的支架和其相关方法 Active CN113383019B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201862786098P 2018-12-28 2018-12-28
US62/786,098 2018-12-28
PCT/US2019/068412 WO2020139857A1 (en) 2018-12-28 2019-12-23 Nitric oxide-releasing antibacterial polymers and scaffolds fabricated therefrom and methods pertaining thereto

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113383019A CN113383019A (zh) 2021-09-10
CN113383019B true CN113383019B (zh) 2023-11-17

Family

ID=71129297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980089631.6A Active CN113383019B (zh) 2018-12-28 2019-12-23 一氧化氮释放型抗菌聚合物和由其制成的支架和其相关方法

Country Status (7)

Country Link
US (2) US11421044B2 (zh)
EP (1) EP3902841A4 (zh)
JP (1) JP2022516461A (zh)
CN (1) CN113383019B (zh)
AU (1) AU2019414421B2 (zh)
CA (1) CA3124673A1 (zh)
WO (1) WO2020139857A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018067838A1 (en) 2016-10-07 2018-04-12 The University Of North Carolina At Chapel Hill S-nitrosothiol-mediated hyperbranched polyesters
AU2018205823A1 (en) 2017-01-03 2019-07-18 The University Of North Carolina At Chapel Hill Nitric oxide-releasing alginates as biodegradable antibacterial scaffolds and methods pertaining thereto
JP7403152B2 (ja) 2017-03-28 2023-12-22 ザ ユニバーシティ オブ ノース カロライナ アット チャペル ヒル 生分解可能な抗菌性スキャフォールドとしての一酸化窒素放出性ポリアミノグリコシドおよびそれに関する方法背景
JP2021515083A (ja) 2018-03-06 2021-06-17 ザ ユニバーシティ オブ ノース カロライナ アット チャペル ヒルＴｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ Ａｔ Ｃｈａｐｅｌ Ｈｉｌｌ 生分解性の抗菌性足場としての一酸化窒素放出性シクロデキストリンおよびそれに関する方法
AU2019414421B2 (en) 2018-12-28 2023-08-31 The University Of North Carolina At Chapel Hill Nitric oxide-releasing antibacterial polymers and scaffolds fabricated therefrom and methods pertaining thereto

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5770645A (en) * 1996-08-02 1998-06-23 Duke University Medical Center Polymers for delivering nitric oxide in vivo
CN102711729A (zh) * 2009-08-21 2012-10-03 诺万公司 局部用凝胶
CN103649098A (zh) * 2011-05-16 2014-03-19 新南创新私人有限公司 对一氧化氮释放和生物膜发展的调节
CN106456563A (zh) * 2014-02-28 2017-02-22 釜山大学校产学协力团 释放一氧化氮的伤口处理膜及其制备方法
WO2018127819A1 (en) * 2017-01-03 2018-07-12 The University Of North Carolina At Chapel Hill Nitric oxide-releasing alginates as biodegradable antibacterial scaffolds and methods pertaining thereto
WO2018178902A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 The University Of North Carolina At Chapel Hill Nitric oxide-releasing polyaminoglycosides as biodegradable antibacterial scaffolds and methods pertaining thereto

Family Cites Families (85)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4169079A (en) 1977-10-24 1979-09-25 Iwao Tabushi Polystyrene based polymers containing cyclodextrin derivatives, metal complexes of the same, and process for the production of the same
US5574027A (en) 1989-11-22 1996-11-12 Bernstein; Lawrence R. Pharmaceutical compositions of gallium complexes of 3-hydroxy-4-pyrones
US5234933A (en) 1991-10-31 1993-08-10 Board Of Governors Of Wayne State University And Vanderbilt University Cyclic hydroxamic acids
DE4210332C1 (zh) 1992-03-30 1993-07-15 Gruenenthal Gmbh, 5100 Aachen, De
US5814666A (en) 1992-04-13 1998-09-29 The United States As Represented By The Department Of Health And Human Services Encapsulated and non-encapsulated nitric oxide generators used as antimicrobial agents
US5238832A (en) 1992-06-08 1993-08-24 Board Of Governors Of Wayne State University Aryl aliphatic acids
US5525357A (en) 1992-08-24 1996-06-11 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Polymer-bound nitric oxide/nucleophile adduct compositions, pharmaceutical compositions incorporating same and methods of treating biological disorders using same
US5632981A (en) 1992-08-24 1997-05-27 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Biopolymer-bound nitric oxide-releasing compositions, pharmaceutical compositions incorporating same and methods of treating biological disorders using same
US5650447A (en) 1992-08-24 1997-07-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services Nitric oxide-releasing polymers to treat restenosis and related disorders
US5691423A (en) 1992-08-24 1997-11-25 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Polysaccharide-bound nitric oxide-nucleophile adducts
US5405919A (en) 1992-08-24 1995-04-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Health And Human Services Polymer-bound nitric oxide/nucleophile adduct compositions, pharmaceutical compositions and methods of treating biological disorders
US6200558B1 (en) 1993-09-14 2001-03-13 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Biopolymer-bound nitric oxide-releasing compositions, pharmaceutical compositions incorporating same and methods of treating biological disorders using same
US5910316A (en) 1992-08-24 1999-06-08 The United States Of America, As Represented By The Department Of Health And Human Services Use of nitric oxide-releasing agents to treat impotency
US5840759A (en) 1993-10-08 1998-11-24 The United States Of America As Represented By The Department Of Health And Human Services Use of nitric oxide releasing compounds to protect noncancerous cells from chemotherapeutic agents
AU685178B2 (en) 1993-10-08 1998-01-15 United States Of America, Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services, The Use of nitric oxide-releasing compounds as hypoxic cell radiation sensitizers
ES2149338T3 (es) 1993-11-02 2000-11-01 Us Health Utilizacion de compuestos que liberan oxido nitrico para la fabricacion de un medicamento destinado al tratamiento de lesiones por reperfusion isquemica.
CA2205564C (en) 1994-11-22 2006-07-11 The United States Of America, Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services Pharmaceutical compositions comprising nitric oxide-releasing biopolymers
US5714511A (en) 1995-07-31 1998-02-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Department Of Health And Human Services Selective prevention of organ injury in sepsis and shock using selection release of nitric oxide in vulnerable organs
US6232434B1 (en) 1996-08-02 2001-05-15 Duke University Medical Center Polymers for delivering nitric oxide in vivo
US20030093143A1 (en) 1999-03-01 2003-05-15 Yiju Zhao Medical device having surface depressions containing nitric oxide releasing compound
EP2292630B1 (en) 1996-09-27 2015-11-25 The Government of the United States of America, as represented by the Secretary, Department of Health and Human Services O2-substituted 1- (2-carboxylato)pyrrolidin-1-yl diazen-1-ium-1,2-diolates
JP4285775B2 (ja) 1996-09-27 2009-06-24 アメリカ合衆国 Ｏ▲上２▼―アリール化またはｏ▲上２▼―グリコシル化１―置換ジアゼン―１―イウム―１，２―ジオレート類およびｏ▲上２▼―置換１―［（２―カルボキシラト）ピロリジン―１―イル］ジアゼン―１―イウム―１，２―ジオレート類
NO305033B1 (no) 1997-05-09 1999-03-22 Algipharma As Fremgangsmate for fremstilling av uronsyreblokker fra alginat
US6180082B1 (en) 1997-11-24 2001-01-30 Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College Method to enhance tissue accumulation of radiolabeled compounds
US6207855B1 (en) 1998-06-23 2001-03-27 Duke University Medical Center Stable no-delivering compounds
US6261594B1 (en) 1998-11-25 2001-07-17 The University Of Akron Chitosan-based nitric oxide donor compositions
CA2408008C (en) 2000-05-02 2011-01-18 Theravance, Inc. Pharmaceutical compositions containing a glycopeptide antibiotic and a cyclodextrin
JP2002179647A (ja) 2000-12-11 2002-06-26 Kikkoman Corp ニコチアナミン又はニコチアナミン含有物の製造法
AUPR879601A0 (en) 2001-11-09 2001-12-06 Biota Scientific Management Pty Ltd Novel chemical compounds and their use
US7378438B2 (en) 2002-04-19 2008-05-27 Yissum Research Development Company Of The Hebrew University Of Jerusalem Beta-agonist compounds comprising nitric oxide donor groups and reactive oxygen species scavenger groups and their use in the treatment of respiratory disorders
US20040038947A1 (en) 2002-06-14 2004-02-26 The Gov. Of The U.S. Of America As Represented By The Sec. Of The Dept. Of Health & Human Services Method of treating ischemia/reperfusion injury with nitroxyl donors
NO335366B1 (no) 2002-07-26 2014-12-01 Algipharma As Mutantstamme Pf201 av Pseudomonas fluorescens og anvendelse derav i alginatproduksjon,samt fremgangsmåte for fremstilling derav.
NO20023581D0 (no) 2002-07-26 2002-07-26 Fmc Biopolymer As Nye mutantstammer av Pseudomonas fluorescens og varianter derav, metoder for produksjon og bruk derav til produksjon avalginat
ES2666694T3 (es) * 2002-09-06 2018-05-07 Cerulean Pharma Inc. Polímeros a base de ciclodextrina para el suministro de los agentes terapéuticos enlazados covalentemente a ellos
US20050009789A1 (en) 2003-05-13 2005-01-13 The Government Of The Usa As Represented By The Secretary Of The Dept. Of Health And Human Service Cyclooxygenase inhibition with nitroxyl
JP2005047979A (ja) 2003-07-30 2005-02-24 Dainippon Ink & Chem Inc 多分岐ポリマーの製造方法、及び多分岐ポリマー
US20050265956A1 (en) 2004-01-12 2005-12-01 Ye Liu Polyalkyleneimine-graft-biodegradable polymers for delivery of bioactive agents
AU2006211173A1 (en) 2005-01-28 2006-08-10 Pinnacle Pharmaceuticals, Inc. Beta-cyclodextrin derivatives as antibacterial agents
US20090214618A1 (en) 2005-05-27 2009-08-27 Schoenfisch Mark H Nitric oxide-releasing particles for nitric oxide therapeutics and biomedical applications
GB0515550D0 (en) 2005-07-29 2005-09-07 Univ Strathclyde Inactivation of staphylococcus species
AU2006309212B2 (en) * 2005-10-31 2011-09-15 Government Of The United States Of America, Represented By The Secretary Department Of Health And Human Services Polysaccharide-derived nitric oxide-releasing carbon-bound diazeniumdiolates
EP2035056A1 (en) 2006-01-24 2009-03-18 Millimed A/S Medical device with ph dependent drug release
US7854923B2 (en) 2006-04-18 2010-12-21 Endomedix, Inc. Biopolymer system for tissue sealing
GB0707096D0 (en) 2007-04-12 2007-05-23 Ntnu Technology Transfer As Method
CN101049513B (zh) 2007-05-13 2010-05-19 刘万顺 水溶性壳聚糖基纤维止血愈创材料及其制备方法和应用
ITMI20071341A1 (it) * 2007-07-05 2009-01-06 Fidia Farmaceutici Derivati di acido ialuronico contenenti gruppi in grado di rilasciare no
WO2009049208A1 (en) 2007-10-12 2009-04-16 The University Of North Carolina At Chapel Hill Use of nitric oxide to enhance the efficacy of silver and other topical wound care agents
PT2268142T (pt) 2007-11-27 2017-06-02 Algipharma As Utilização de oligómeros alginados no combate aos biofilmes
US20090222088A1 (en) 2008-02-29 2009-09-03 Medtronic Vascular, Inc. Secondary Amine Containing Nitric Oxide Releasing Polymer Composition
US20090232863A1 (en) 2008-03-17 2009-09-17 Medtronic Vascular, Inc. Biodegradable Carbon Diazeniumdiolate Based Nitric Oxide Donating Polymers
CN102083862A (zh) 2008-04-01 2011-06-01 康奈尔大学 有机-可溶性壳聚糖盐和由其制备的壳聚糖衍生生物材料
CN102256989B (zh) 2008-10-03 2016-01-06 聚糖生物科学有限责任公司 糖基化细菌代谢物的阴离子轭合物
EP2398761A4 (en) 2009-02-18 2015-11-04 Bezwada Biomedical Llc CONTROLLED RELEASE OF NITRIC OXIDE AND MEDICINES FROM FUNCTIONALIZED MACROMERS AND OLIGOMERS
GB0904941D0 (en) 2009-03-23 2009-05-06 Ntnu Technology Transfer As Composition
US8709465B2 (en) * 2009-04-13 2014-04-29 Medtronic Vascular, Inc. Diazeniumdiolated phosphorylcholine polymers for nitric oxide release
WO2010120905A2 (en) 2009-04-15 2010-10-21 Board Of Trustees Of Michigan State University Novel nano-probes for molecular imaging and targeted therapy of diseases
US9539233B2 (en) 2009-05-04 2017-01-10 Aridis Pharmaceuticals Inc. Gallium formulation for the treatment and prevention of infectious diseases
GB0909529D0 (en) 2009-06-03 2009-07-15 Algipharma Ipr As Alginate oligomers for the inhibition of microbial adherence to surfaces
GB0909557D0 (en) 2009-06-03 2009-07-15 Algipharma Ipr As Anti-microbial alginate oligomers
RU2582938C2 (ru) 2009-06-03 2016-04-27 АльгиФарма АС Альгинатные олигомеры для применения в преодолении множественной лекарственной устойчивости у бактерий
US9957341B2 (en) 2009-06-09 2018-05-01 William Chambers Biodegradable absorbent material and method of manufacture
CA2671595A1 (en) 2009-07-09 2011-01-09 Ping I. Lee Controlled nitric oxide delivery from aqueous s-nitrosothiol conjugated polymers and their complexes
US8551456B2 (en) 2010-03-05 2013-10-08 University Of Dayton Combination therapy and methods for treating bacterial biofilms
EP2547660B1 (en) 2010-03-19 2015-01-07 The United States Of America, As Represented By The Secretary, Department of Health and Human Services Nitroxyl (hno) releasing compounds and uses thereof in treating diseases
KR101272351B1 (ko) 2010-04-23 2013-06-07 이화여자대학교 산학협력단 새로운 카나마이신 화합물, 카나마이신 생산 스트렙토마이세스 속 미생물 및 카나마이신의 생산 방법
KR101255337B1 (ko) 2010-10-04 2013-04-16 한국과학기술연구원 온도 감응성 합성 고분자를 이용한 일산화질소 전달체
EP2678041A4 (en) 2011-02-24 2015-12-23 Univ Colorado State Res Found MATERIALS FOR MODULATION OF BIOLOGICAL RESPONSES AND METHODS OF MAKING THE SAME
WO2013029009A1 (en) 2011-08-24 2013-02-28 Novan, Inc. Tunable nitric oxide-releasing macromolecules having multiple nitric oxide donor structures
GB201116010D0 (en) 2011-09-15 2011-10-26 Algipharma As Use of alginate oligomers to enhance the effects of antifungal agents
US9017653B2 (en) 2012-06-14 2015-04-28 The Board Of Regents Of The University Of Texas System Nitric oxide-releasing compositions and methods
US9850322B2 (en) 2012-08-17 2017-12-26 The University Of North Carolina At Chapel Hill Water soluble nitric oxide-releasing polyglucosamines and uses thereof
EP2964268A1 (en) 2013-03-08 2016-01-13 Allergan, Inc. Antibiotic conjugates
GB201322777D0 (en) 2013-12-20 2014-02-05 Algipharma As Use of alginate oligomers as blood anticoagulants
WO2015097224A1 (en) 2013-12-23 2015-07-02 Norwegian University Of Science And Technology Uses of oligouronates in cancer treatment
KR20160119259A (ko) 2014-02-28 2016-10-12 알지파마 에이에스 낭포성 섬유증 및 cftr 이온 채널의 기능 결함과 관련된 기타 병태의 치료제로서 알기네이트 올리고머의 용도
GB201415381D0 (en) 2014-08-29 2014-10-15 Algipharma As Inhalable powder formulations of alginate oligomers
EP3215140A4 (en) 2014-11-06 2018-05-02 The Arizona Board of Regents On Behalf of the University of Arizona Compositions and methods of diazeniumdiolate-based prodrugs for treating cancer
GB201504878D0 (en) 2015-03-23 2015-05-06 Algipharma As Use of alginate oligomers and CFTR modulators in the treatment of conditions associated with CFTR dysfuntion
GB201517639D0 (en) 2015-10-06 2015-11-18 Algipharma As Use of alginate oligomers to treat or prevent microbial overgrowth in the intestinal tract
CN106046382B (zh) 2016-05-25 2018-10-09 暨南大学 一种装载一氧化氮的阳离子聚合物及其制备方法和应用
WO2018067838A1 (en) 2016-10-07 2018-04-12 The University Of North Carolina At Chapel Hill S-nitrosothiol-mediated hyperbranched polyesters
EP3710514B1 (en) 2017-11-15 2023-06-07 The University of North Carolina at Chapel Hill Nitric oxide-releasing hyperbranched compounds as antibacterial scaffolds and methods pertaining thereto
JP2021515083A (ja) 2018-03-06 2021-06-17 ザ ユニバーシティ オブ ノース カロライナ アット チャペル ヒルＴｈｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ Ａｔ Ｃｈａｐｅｌ Ｈｉｌｌ 生分解性の抗菌性足場としての一酸化窒素放出性シクロデキストリンおよびそれに関する方法
US11102301B2 (en) 2018-07-12 2021-08-24 Sap Se PCA-based scoring of the similarity of damage patterns of operational assets
AU2019414421B2 (en) 2018-12-28 2023-08-31 The University Of North Carolina At Chapel Hill Nitric oxide-releasing antibacterial polymers and scaffolds fabricated therefrom and methods pertaining thereto

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5770645A (en) * 1996-08-02 1998-06-23 Duke University Medical Center Polymers for delivering nitric oxide in vivo
CN102711729A (zh) * 2009-08-21 2012-10-03 诺万公司 局部用凝胶
CN103649098A (zh) * 2011-05-16 2014-03-19 新南创新私人有限公司 对一氧化氮释放和生物膜发展的调节
CN106456563A (zh) * 2014-02-28 2017-02-22 釜山大学校产学协力团 释放一氧化氮的伤口处理膜及其制备方法
WO2018127819A1 (en) * 2017-01-03 2018-07-12 The University Of North Carolina At Chapel Hill Nitric oxide-releasing alginates as biodegradable antibacterial scaffolds and methods pertaining thereto
WO2018178902A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 The University Of North Carolina At Chapel Hill Nitric oxide-releasing polyaminoglycosides as biodegradable antibacterial scaffolds and methods pertaining thereto

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Polymethacrylate-Based Nitric Oxide Donors with Pendant N-Diazen Characterization, and Preparation of Nitric Oxide Releasing Polymeric Coatings;Zhengrong Zhou 等;《Biomacromolecules》;20050108;第6卷;第780-789页 *
Rheological and cohesive properties of hyaluronic acid;Samuel J. Falcone 等;《journal or biomedical material research，part a》;20051128;第721-728页 *

Also Published As

Publication number Publication date
US11421044B2 (en) 2022-08-23
EP3902841A1 (en) 2021-11-03
CN113383019A (zh) 2021-09-10
AU2019414421B2 (en) 2023-08-31
WO2020139857A1 (en) 2020-07-02
AU2019414421A1 (en) 2021-07-15
US20230174679A1 (en) 2023-06-08
JP2022516461A (ja) 2022-02-28
EP3902841A4 (en) 2022-09-28
CA3124673A1 (en) 2020-07-02
US20200216571A1 (en) 2020-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113383019B (zh) 一氧化氮释放型抗菌聚合物和由其制成的支架和其相关方法
JP7403152B2 (ja) 生分解可能な抗菌性スキャフォールドとしての一酸化窒素放出性ポリアミノグリコシドおよびそれに関する方法背景
CN111491982B (zh) 作为抗菌支架的一氧化氮释放型超支化化合物及其相关方法
US11672818B2 (en) Nitric oxide-releasing cyclodextrins as biodegradable antibacterial scaffolds and methods pertaining thereto
Lu et al. Nitric oxide-releasing chitosan oligosaccharides as antibacterial agents
JP5095904B2 (ja) 薬剤送達用の治療用ポリ無水物化合物
US11697693B2 (en) Nitric oxide-releasing alginates as biodegradable antibacterial scaffolds and methods pertaining thereto
AU2008218275B2 (en) Bridged polycyclic compound based compositions for the inhibition and amelioration of disease
Kasza et al. Challenges and solutions in polymer drug delivery for bacterial biofilm treatment: a tissue-by-tissue account
KR101818705B1 (ko) 약물이 충전된 히알루론산 가교물 하이드로겔 및 이의 이용
Maloney et al. Nitric oxide-releasing hyaluronic acid as an antibacterial agent for wound therapy
WO2023220188A1 (en) Nitric oxide-releasing glycosaminoglycans for wound healing
WO2019101929A1 (en) Hydrogel composition and its uses
Alsalami et al. Natural And Synthetic Drug Polymers

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant