[发明专利]借助于含有硫酸化或磺化组分的水凝胶，用于区分螯合不同物质组的物质的方法和材料

说明书

本发明涉及一种在硫酸化和/或磺化水凝胶中区分螯合不同物质组A和B的物质，以及从生物流体中消耗物质组A的物质同时以不同方式从硫酸化和/或磺化水凝胶释放物质组A或B的物质进入生物流体，和/或减少硫酸化和/或磺化水凝胶中物质组B的物质的结合的方法。硫酸化和/或磺化水凝胶选自1型、2型、3型或4型水凝胶的组，并且水凝胶由不带电的组分和带电的组分组成。根据本发明，带电的组分的特征在于根据每个重复单元的硫酸根和/或磺酸根基团数量除以重复单元的摩尔质量计算的参数，对于1型，摩尔质量为0.0040‑0.0060摩尔/g，对于2型，摩尔质量为0.0025‑0.0040摩尔/g，对于3型，摩尔质量为0.0005‑0.0025摩尔/g，以及对于4型，摩尔质量为0.0040‑0.0100摩尔/g。溶胀的水凝胶具有小于20kPa的储能模量，并且溶胀的水凝胶的性质具有硫酸根或磺酸根基团的浓度为，以毫摩尔/ml表示，对于1型，0.09至0.20，对于2型，0.05至0.18，对于3型，0.01至0.12，以及对于4型，0.16至0.08。生物流体中物质组A的物质和物质组B的物质的浓度受到水凝胶类型的选择的影响。

本发明涉及借助于含有硫酸化和/或磺化组分的水凝胶用于区分螯合不同物质组A和B的物质，以及从生物流体中消耗物质组A的物质并同时从含有硫酸化和/或磺化组分的水凝胶中区分释放到物质组A或B的物质的生物流体中，和/或减少含有硫酸化或磺化组分的水凝胶中的物质组B的物质的结合的方法。本发明进一步涉及水凝胶，其可以基于作为网络组分的聚(4-苯乙烯磺酸-共-马来酸)和作为另一种网络组分的含胺或巯基的交联分子合成获得，并且可以被表征并作为材料用于上述方法，用于区分螯合不同物质组的物质。物质组A和B不是化学上定义的物质组，但根据水凝胶的类型，可以含有不同物质，其在相应的丛集和组合物中引起根据在整个系统中的本发明的区分螯合。因此，物质组A和B由它们在整个系统中的行为来定义。

本发明的应用领域是生物技术和医学领域，其中某些物质在分子水平上选择性地从生物流体中除去并螯合在水凝胶中，而另一方面，其他物质没有被特异性螯合但是选择性地从水凝胶释放到生物流体中。因此，在更广泛的意义上，它是一种分子水平的分离过程。在更广泛的意义上，本发明的应用领域在于分级带负电的水凝胶在技术、生物医学和生物学应用中的用途，例如用于哺乳动物细胞的培养或表面的抗菌整理。

具有硫酸化组分的水凝胶，例如星-PEG-葡萄糖胺环水凝胶(来自WO 2010/060485A1)在领域中是已知的，并且正在研究用于生物技术应用或作为用于再生疗法的植入物或组织替代材料。

这些材料的关键特征在于水凝胶组分的聚合物链上的硫酸根基团与可溶性蛋白质之间的相互作用，例如控制代谢、转运和信号传导功能的蛋白质，例如酶和信号分子，其中前者包括例如蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶，后者包括例如激素、神经递质、细胞因子、生长因子和趋化因子。

对这些蛋白质的亲和力至关重要的相互作用主要基于在施用条件下带负电荷的水凝胶的硫酸根或磺酸基团和带正电荷的蛋白质的氨基酸侧链之间的静电力。

该原理已经在本领域广泛用于开发含有硫酸化糖(糖胺聚糖＝GAG)的水凝胶中，用于持续释放信号分子，例如生长因子VEGF(血管内皮生长因子)和FGF-2(成纤维细胞生长因子2)。此外，通过降低下面的星-PEG-GAG水凝胶中的硫酸化程度，可以逐渐增加FGF-2和VEGF的释放。含有磺酸基团的合成聚合物，例如聚苯乙烯磺酸(PSS)，J.Phys.Chem.B[物理化学期刊B],2007,111(13),第3391-3397页,DOI:10.1021/jp067707d9.，或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(美国专利号5,451,617和5,011,275以及美国专利申请号2008/011412)作为磺化组分来产生水凝胶，例如用于隐形眼镜。

然而，目前还没有已知的带有磺酸基团的共价交联的含水聚合物网络，即水凝胶，其中聚(4-苯乙烯磺酸-共-马来酸)的羧基已被用作与含氨基的短交联剂或含氨基的聚合物交联。