[发明专利]基于多糖的水凝胶聚合物及其应用

说明书

交叉引用

本申请要求2011年6月3日提交的美国临时专利申请61/492,995号的优先权的权益。所述临时申请的全文在此以引用的形式合并入本文中。

技术领域

本申请一般涉及基于多糖的水凝胶及其在农业以及医疗保健行业中的应用。更具体地，本申请涉及基于多糖的水凝胶聚合物及其在活性剂至植物、动物或人类的输送中的应用。

背景技术

如美国专利5,185,024号所描述的，聚合的水凝胶已经被用来将水分维持在植物根部周围的土壤中。这些水凝胶可以以块状的形式施加，或者被喷洒在植物上。水凝胶也被用来向植物提供微量营养元素（例如硫酸铁）（美国专利5,632,799号）。这样的配方能够在数天内持续地供应微量营养元素。为了从动物中保护植物，已经发明了这样的配方，它们包含以各种形式输送的植物中提取的毒素（美国专利7,052,708 B2号）。这些配方阻止动物干扰植被，而不会对植物或动物引起永久的损伤。这些水凝胶系统通常在土壤中快速分解，或者具有膨胀至会干扰植物生长的体积的趋势。

β-葡聚糖（glucan）已经通过模拟免疫应答而表现出药理活性，其反过来能够应用于抗肿瘤活性、伤口愈合以及抗感染（Chihara, 1970; Sasaki, 1978; Ohno, 2001 ; Yano, 1991 ; Wei, 2002; Portera, 1997）。β-葡聚糖的应用的某些例子包括用于便秘缓解药物的配方（专利公开US2005/0272694 A1号）、引入药物活性植物提取物（专利公开US2006/0121 131 A1号）、用于癌症治疗的葡聚糖（专利公开US2006/0160766 A1号）、用于皮肤应用的葡聚糖（专利公开US2007/0224148 A1号）、植物中葡聚糖的医药应用（专利公开US2010/0267661 A1号）以及用于预防骨质疏松症（专利US 7,671 ,039 B2号）。这些例子突出了与β-葡聚糖相关的医疗应用的广度。

可得然胶（Curdlan）是由土壤细菌Alcaligenes Faecalis var. Myxogenes以及Agrobacterium biobar生物合成的水不溶性的、线型的、高分子量β-1,3-葡聚糖。可得然胶在文献中已经被广泛地研究，这些研究关于当它被加热来形成弹性凝胶时的螺旋形成能力和凝胶能力（Harada, 1979; Deslandes, 1980）。另外，可得然胶已经被调查关于它将增强的免疫竞争引入适用的宿主的能力（Sasaki, 1978; Sonck, 2010）。

可得然胶的结构成形性能已经引发了作为热结构水凝胶的在食品科学中的多种应用（Nakao, 1991 ; Funami, 1998），并且其他类似的β-1,3-葡聚糖已经在纳米结构的形成中被用作支架（Dunstan, 2007; Haraguchi, 2005）。在最近的文献中，持续感兴趣的是当可得然胶被含水氯化钙透析时的形成液晶凝胶的能力（Dobashi, 2004; Nobe, 2005），并且水凝胶系统被用来模拟由DNA形成的类似凝胶的形成（Furusawa, 2007; Dobashi, 2007）。

可得然胶的药理潜力已经引发了人类药物输送中的多种应用，包括可得然胶的热凝胶以封装和释放药物（Kanke, 1995），并且，最近纯净的可得然胶和它的水溶性羧甲基衍生物用来包覆纳米颗粒系统并封装化疗药物的应用已经变成有效的方法（Na, 2000; Kim, 2005; Subedi, 2009; Li, 2010）。可得然胶和其他β-1,3-葡聚糖也已经被用来形成水溶性螺旋复合物（Kimura, 2000; Miyoshi, 2005），并且对于复合物形成所必需的可得然胶骨架进行了适当的修改（Koumoto, 2001 ; Hasegawa, 2007）。通过所有1,3-β-葡聚糖形成的螺旋复合物需要存在同质核酸，这将最近的研究引领至通过使用一段同质核苷酸来附加有用的寡核苷酸，以便于复合物形成，从而引起复合物形成（Karinaga, 2005）。使用水质稳定剂（例如聚（乙二醇））来附加1,3-β-葡聚糖已经使得能够提高细胞摄取并降低溶酶体降解（Karinaga, 2006）。