[发明专利]基于超分子的水凝胶组合物及其用途

说明书

本发明提供一种水凝胶组合物，其包含具有聚轮烷或准聚轮烷(Pseudopolyrotaxane,PPRX)结构的超分子水凝胶及骨形成促进药物。本发明所涉及的基于具有聚轮烷或准聚轮烷结构的超分子的水凝胶组合物能够通过改善被封装到水凝胶中的骨形成促进化合物的水溶解度而长期持续地释放骨形成促进化合物。特别是，在骨形成促进化合物以包合物的形态被封装到水凝胶中而得的水凝胶组合物中快速释放骨形成促进化合物并增强新生骨形成。因此，本发明所涉及的基于超分子的水凝胶组合物能够作为用于骨组织再生的生物亲和性支架来使用。

技术领域

本发明涉及一种基于超分子的水凝胶组合物等，更详细而言，涉及一种具有在聚轮烷(polyrotaxane)或准聚轮烷(Pseudopolyrotaxane,PPRX)结构的超分子水凝胶内包含骨形成促进化合物的形态的组合物及其骨组织再生用途。

背景技术

因骨疾病及骨折导致的骨丢失为在矫形外科、神经外科、整形外科或牙科中常见的诊断。可利用药物或物理治疗等的传统方法来诱导骨再生，在广范围的骨丢失的情况下，可通过手术来去除该骨。与其他可采取的方法相比，自体移植(Autografting)为治疗骨丢失的理想方法。但是，手术治疗方法由于对患者的组织带来损伤而存在若干限制。此外，作为其他两种类型的移植法的同种移植(allografting)和异种移植(xenografting)由于具有免疫排斥反应和传播病原菌的危险而在临床应用方面存在局限性。近年来，组织工程学成为能够克服这种问题的理想方法。

在组织工程学用途的支架(Scaffold)中，水凝胶(hydrogel)具有能够赋予柔软性、强度及最佳水分含量的三维网络。根据有关报道的研究结果，水凝胶尤其均含有骨再生生长因子及药物，因此水凝胶作为骨组织工程学用途的支架特别重要。根据是否交联结合，水凝胶可以被分类为物理物质或化学物质。化学水凝胶通过添加交联结合剂而形成。化学水凝胶因存在未反应物质而诱发细胞毒性。相反，由于物理水凝胶通过改变静电相互作用或如pH及温度等的物理特性而形成，或者物理水凝胶被形成为包合物(inclusioncomplexes)形态，因此物理水凝胶不具有细胞毒性。

准聚轮烷(Pseudopolyrotaxane,PPRX)或聚轮烷(polyrotaxane,PRX)为物理水凝胶，并且由主体(host)分子与客体(guest)分子之间的包合物形态构成。在包合物中，如相当于客体的聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)及聚丙二醇(polypropylene glycol,PPG)等的高分子贯穿以嵌入相当于主体的α-环糊精、β-环糊精及γ-环糊精[T.Higashi,F.Hirayama,S.Misumi,H.Arima,和K.Uekama,Design and evaluation ofpolypseudorotaxanes of pegylated insulin with cyclodextrins as sustainedrelease system(具有环糊精的聚乙二醇胰岛素的聚准轮烷作为持续释放系统的设计与评估).Biomaterials(生物材料)29,3866(2008).；A.Harada和M.Kamachi,Complexformation between poly(ethylene glycol)andα-cyclodextrin(聚乙二醇与α-环糊精之间的络合物形成).Macromolecules(大分子)23,2821(1990).；A.Harada,J.Li和M.Kamachi,The molecular necklace:a rotaxane containing many threadedα-cyclodextrins(分子项链：含多个被贯穿的α-环糊精的轮烷).Nature(自然)356,325(1992).]。由于水凝胶具有独特的结构性质，因此一直以来引入水凝胶，以不仅作为体外(in vitro)组织工程学用途的支架来导入，而且还作为用于传递药物/遗传物质的载体。但是，将水凝胶应用到活体的示例非常少见。