[发明专利]用于再生医学和组织工程的可生物降解的网络聚合物

说明书

本发明涉及通过酯连接基交联的可生物降解的聚醚网络聚合物，包含所述可生物降解的聚醚网络聚合物的基质、植入物和支架，用于制备这类网络聚合物、植入物和支架的方法，以及使用包含所述网络聚合物的基质、植入物和支架的方法，特别是用于培养细胞和再生组织。

技术领域

本发明一般地涉及与生物环境兼容的可生物降解的网络聚合物。本发明特别地涉及通过酯连接基(ester linkage)交联的可生物降解的聚醚网络聚合物，包含所述可生物降解的聚醚网络聚合物的基质、植入物和支架，用于制备这类网络聚合物、植入物和支架的方法，以及使用包含所述网络聚合物的基质、植入物和支架的方法，特别是用于培养细胞和再生组织。

背景技术

由于其在一系列生物医学应用(例如组织工程)中的潜力，与生物环境兼容的聚合物材料特别令人感兴趣。已研究的用于这类应用中的聚合物材料通常是合成的或天然来源的。

天然的聚合物材料例如胶原、藻酸盐、壳聚糖(chitosan)和羟磷灰石已用于制备靶向多种组织的组织工程应用中的支架。虽然这样的天然材料有许多优点，但是关于其使用也存在某些问题，例如，批次与批次的差异、疾病传播的风险和免疫原性。此外，获得这些天然材料所需的加工方法可影响其物理特性。例如，虽然胶原在体内展示出高的机械强度，但是由于天然交联的损失，获取、分离和纯化的过程显著降低了这种性质。

在另一方面，合成的聚合物提供了胜过天然聚合物的某些优势。这些优势可包括批次与批次间差异的减少，对聚合物结构的高度控制，以及调整聚合物组成和特性以适合特定应用的能力。

对于生物医学应用，已经开发了基于聚醚聚合物的亲水性材料，例如聚(乙二醇)(PEG)。特别对PEG进行了广泛的研究，原因是其水溶性、非毒性、极低免疫原性和抗蛋白质结垢性(anti-protein fouling property)，并且PEG已被美国食品和药品管理局(FDA)批准用于药物和化妆品应用。在体外和体内的多种研究已证实用PEG制造的材料具有所期望的生物相容性。

对于细胞培养和组织工程应用，已经研究了基于聚醚的交联聚合物网络聚合物和水凝胶例如PEG，并且多个研究小组已经对使用多种反应条件来构建PEG水凝胶进行了报道。然而，虽然PEG聚合物和水凝胶一般是生物相容的，但是它们通常不是可生物降解的。

已经通过将基于聚(α羟基酸)(例如聚(乳酸)和聚(乙醇酸))的聚合物片段结合入(incorporation)水凝胶中制备了可降解的PEG水凝胶。然而，将聚(α羟基酸)片段结合入PEG水凝胶中的一个问题是，聚(α羟基酸)片段可以是非常疏水的，这可能是刺激主要的异物反应的重要因素。聚(α羟基酸)片段的另一个问题是当它们降解时，它们能够产生高局部浓度的酸，其可刺激炎症反应。

期望提供可解决或改善与现有的材料相关的一个或多个缺点和不足之可生物降解的聚醚网络聚合物和/或至少提供此类材料的可用的替代物。

发明内容

在一个方面，本发明提供了通过酯连接基交联的可生物降解的聚醚网络聚合物，其是通过使包含多官能聚醚单体和多官能交联单体的单体组合物聚合而制备的，其中所述聚醚单体和所述交联单体之一包含羟基官能团并且所述聚醚单体和所述交联单体之另一包含能够与所述羟基官能团反应形成酯连接基的互补官能团(complementary functionalgroup)，且其中选自聚醚单体和交联单体的至少一者是支链的。

聚醚网络聚合物通过聚醚单体和交联单体之间形成的酯连接基交联。酯连接基在生理条件下和水解作用下可水解，使得网络聚合物发生降解。