CN101115471B - 聚合物颗粒输送组合物及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了基于聚合物例如聚酰胺酯(PEA)和聚酯型氨基甲酸酯(PEUR)聚合物的可生物降解聚合物颗粒输送组合物，其在所述聚合物中含有氨基酸。所述聚合物颗粒输送组合物可以被配制为聚合物颗粒的液体分散体，其中生物活性剂被分散在所述颗粒中或偶联到聚合物分子或颗粒表面上。所述生物活性剂可以包括药物、多肽、DNA和细胞，用于利用大小适于局部、粘膜或循环输送的颗粒的、基于细胞的治疗。通过向对象施用所述聚合物颗粒组合物而治疗疾病的方法也被包括在内，所述组合物结合有适于治疗所述疾病或其综合症的生物活性剂。

Description

聚合物颗粒输送组合物及使用方法
相关申请
在35U.S.A.§119(e)下，本申请要求于2005年2月17日提交的临时申请系列第60/654,715号、2005年5月25日提交的第60/684,670号、2005年11月14日提交的第60/737,401号、2005年6月3日提交的第60/687,570号、2006年1月13日提交的第60/759,179号、2005年9月22日提交的第60/719,950号的优先权。
发明领域
本发明一般地涉及药物输送系统，并且具体地涉及聚合物颗粒输送组合物，其可以以时控释放方式输送各种不同类型的分子。
技术背景
FDA批准的缓释-输送聚合物晶片Gliadel
Figure G06804221X20070809D000011
(Guilford Pharmaceutical Corp，Baltimore，Md)，是由CPP(1，3-双(4-羧基苯氧基)丙烷)和癸二酸(摩尔比20至80)组成的共聚酸酐基质的组合体，其中抗癌剂被物理预混合(W.Dang等J.Contr.Rel.(1996)42：83-92)。Gliadel
Figure G06804221X20070809D000012
晶片的水解降解产物(除了抗癌剂之外)最终为起始的二酸：癸二酸和CPP。在兔脑中Gliadel植入片的临床研究已经显示分解产物——游离酸的有限毒性、初始活性和快速排泄(AJ.Domb等，Biomaterials.(1995)16：1069-1072)。
最近，CPP被Advanced Cardiovascular Systems，Inc公开在专利WO03/080147 A1，2003中，作为单体用于制备用于血管应用的可生物吸收支架，以及被公开在2005年5月25日提交的共同未决临时申请序列第60/684,670号中，作为单体用于制备聚合物颗粒。
另一种基于反式-4-羟基肉桂酸的芳族可生物降解二酸单体近来已经被描述。具有通用名4，4′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸(4，4′-(alkanedioyldioxy)dicinnamicacid)的单体内在地含有两个水解不稳定酯健，并且预期经受特异(酶促)和非特异(化学)水解(M Nagata，Y.Sato.Polymer.(2004)45：87-93)。含有不饱和基团的可生物降解聚合物具有各种应用潜力。例如，不饱和基团可以被转化成其它官能团，例如环氧化物或醇——用于进一步修饰。它们的交联可以增强聚合物的热性能和机械性能。已知肉桂酸盐在不存在使聚合物可自光致交联(self-photo-crosslinkable)的光引发剂的情况下，在290nm以上的波长的紫外辐射下，经历可逆的[2+2]环加成(Y.Nakayama，T.Matsuda.J.Polym.Sci.Part A：Polym.Chem.(1992)30：2451-2457)。此外，肉桂酰基团在机体内代谢并已经被证明是非毒性的(论文M Nagata，Y.Sato.Polymer.(2004)45：87-93中的引用)。
最近的研究已经表明，水凝胶型材料可以被用于引导各种药物通过胃并进入更加碱性的肠。水凝胶是交联的、亲水的、三维聚合物网络，其对于各种药物化合物是高度渗透性的，可以耐受酸性环境，以及可以被修整，以“膨胀”，从而将夹带分子释放通过它们的网状表面。取决于凝胶的化学组分，不同的内部和外部刺激(例如pH变化、磁场或电场的应用、温度变化和超声辐射)可用于引发膨胀效应。然而，一旦引发，夹带药物释放的速率仅仅由聚合物网络的交联比率决定。
化学家、生物化学家和化学工程师都正在寻求超越传统的聚合物网络，以发现新型的药物运输体系。因此，在本领域中仍然存在对新的和更好的用于各种不同类型的生物活性剂的受控输送的聚合物颗粒输送组合物的需求。
发明概述
本发明基于这样的前提：每重复单元含有至少一种氨基酸和非氨基酸部分的聚合物，例如聚酰胺酯(polyester amide，PEA)、聚酯型氨基甲酸酯(polyesterurethane，PEUR)和聚酯脲(polyester urea，PEU)聚合物，可以用于配制可生物降解聚合物颗粒输送组合物，用于以一致和可靠的方式时控释放生物活性剂。本发明还基于这样的前提：PEA、PEUR和PEU可以被配制成聚合物输送组合物，其将治疗剂(即治疗性二醇或二酸的残基)加入聚合物的骨架中，用于通过在所述聚合物颗粒中聚合物的生物降解，以一致和可靠的方式从所述聚合物骨架时控释放所述治疗剂。
在一个实施方式中，本发明提供一种聚合物颗粒输送组合物，其中至少一种生物活性剂被分散在可生物降解聚合物中，其中所述聚合物是具有结构式(I)所述化学式的PEA，
                  式(I)
其中n在大约5至大约150之间；R1独立地选自α，ω-双(4-羧基苯氧基)-(C1-C8)烷烃、3，3′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸或4，4′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸的残基、(C2-C20)亚烷烃、(C2-C20)亚烯烃、或治疗性二酸的饱和或不饱和残基；在单独的n个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基和-(CH2)2S(CH3)；以及R4独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、(C2-C8)烷氧基、(C2-C20)亚烷基、结构式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇(dianhydrohexitol)的双环部分、以及它们的组合、(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、饱和或不饱和治疗性二酸残基、以及它们的组合；
Figure G06804221X20070809D000031
               式(II)
或者具有结构式(III)所述化学式的PEA聚合物：
Figure G06804221X20070809D000032
               式(III)
其中n在大约5至大约150之间，m在大约0.1至0.9之间，p在大约0.9至0.1之间；其中R1独立地选自α，ω-双(4-羧基苯氧基)-(C1-C8)烷烃、3，3′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸或4，4′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸的残基、(C2-C20)亚烷烃、(C2-C20)亚烯烃、或治疗性二酸的饱和或不饱和残基；每一个R2独立地是氢、(C1-C12)烷基或(C6-C10)芳基或保护基；在单独的m个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)2S(CH2)和-(CH2)3；以及R4独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、(C2-C8)烷氧基、(C2-C20)亚烷基、通式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分、和它们的组合，以及饱和或不饱和治疗性二醇的残基。
在另一个实施方式中，聚合物是具有结构式(IV)所述化学式的PEUR聚合物，
Figure G06804221X20070809D000033
              式(IV)
其中n在大约5至大约150之间；其中R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)2S(CH2)和-(CH2)3；R4选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基或烷氧基和结构式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分以及它们的组合；并且R6独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基或烷氧基、通式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分、饱和或不饱和治疗性二醇的残基以及它们的混合物；
或者具有通用结构式(V)所述化学式的PEUR聚合物：
Figure G06804221X20070809D000041
                   式(V)
其中n在大约5至大约150之间，m在大约0.1至大约0.9之间，p在大约0.9至大约0.1之间；R2独立地选自氢、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基或保护基；在单独的m个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)3和-(CH2)2S(CH2)；R4选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基或烷氧基和结构式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分；以及R6独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基或烷氧基、通式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分、饱和或不饱和治疗性二醇的残基以及它们的混合物。
仍在另一个实施方式中，聚合物是可生物降解的PEU聚合物，其具有通用结构式(VI)所述的化学式：
Figure G06804221X20070809D000042
                       式(VI)，
其中n在大约10至大约150之间；在单独的n个单体中的每一个R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)3和-(CH2)2S(CH2)；R4独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、(C2-C8)烷氧基(C2-C20)亚烷基、饱和或不饱和治疗性二醇的残基；或结构式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分以及它们的混合物；
或者具有结构式(VII)所述化学式的PEU
Figure G06804221X20070809D000043
                      式(VII)，
其中m在大约0.1至大约1.0之间，p在大约0.9至大约0.1之间，n在大约10至大约150之间；每一个R2独立地是氢、(C1-C12)烷基或(C6-C10)芳基；在单独的m个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)3和-(CH2)2S(CH2)；每一个R4独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、(C2-C8)烷氧基(C2-C20)亚烷基、饱和或不饱和治疗性二醇的残基、结构式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分和它们的混合物。
在另一个实施方式中，本发明提供形成胶束的聚合物颗粒输送组合物，用于输送分散在可生物降解聚合物中的生物活性剂。在该实施方式中，聚合物由连接水溶性部分的疏水部分制成，该疏水部分含有具有结构式I和III-VII所述化学结构的可生物降解聚合物。水溶性部分由可离子化聚氨基酸的至少一段制成，或者由i)聚乙二醇、聚葡糖胺多糖或多糖和ii)至少一种可离子化氨基酸或极性氨基酸的重复交替单元制成。所述重复交替单元具有基本上相似的分子量，并且所述聚合物的分子量在约10kD到300kD的范围内。
仍在另一个实施方式中，本发明提供了通过向对象体内施用本发明聚合物颗粒输送组合物而向所述对象输送生物活性剂的方法，所述组合物含有结构式I和III-VII的任何一个的聚合物，其处于聚合物颗粒液体分散体的形式，所述聚合物颗粒掺有至少一种生物活性剂，该颗粒通过酶促作用生物降解，随时间释放所述生物活性剂。
在又一个实施方式中，本发明提供将含有一种或多种生物活性剂的聚合物颗粒输送到对象机体中局部部位的方法。在该实施方式中，本发明方法包括以分散体输送本发明聚合物颗粒输送组合物到所述对象机体内的体内部位，在那里注射入的颗粒聚集，形成大小增加的颗粒的聚合物储库，其中所述颗粒含有结构式I和III-VII的任何一个的聚合物。
在另一个实施方式中，本发明提供通过向对象以分散体施用本发明聚合物颗粒输送组合物而将治疗性二醇或二酸施用到所述对象的方法，所述组合物含有结构式I或III-VII的聚合物的颗粒，其中治疗性二醇或二酸的残基被包含在所述聚合物骨架中，该组合物通过酶促作用生物降解，随时间释放所述治疗性二醇或二酸。
在又一个实施方式中，本发明提供聚合物组合物，其包含共聚单体双(α-氨基酸)-雌二醇-3，17β-二酯及其盐。
附图说明
图1是说明包被(coating)聚合物颗粒外部的水溶性覆盖分子的示意图。
图2是说明包被聚合物果粒外部的生物活性剂的示意图。
图3是说明应用到聚合物颗粒外部的水溶性聚合物包被(coating)的示意图，所述聚合物颗粒外部连接有生物活性剂。
图4-9是表示具有分散在其中的活性剂的发明聚合物颗粒的示意图，活性剂是通过本文中所述的双重乳化法和三重乳化法分散的。图4表示通过双重乳化技术形成的包裹水中药物的聚合物颗粒。图5表示通过双重乳化形成的聚合物颗粒，其中，药物溶解在其中的水滴被基质化在所述聚合物颗粒内。图6表示通过三重乳化技术形成的聚合物颗粒，其中分散在水中的药物被包裹在形成所述颗粒的聚合物包被中。图7表示通过三重乳化技术形成的聚合物颗粒，其中含有分散药物的较小聚合物颗粒被基质化在水中并用形成所述颗粒的聚合物包被包覆。图8表示聚合物颗粒，其由基质化在形成所述颗粒的聚合物中的药物形成。图9表示药物/第一聚合物混合物，其包裹在第二聚合物包被中，所述混合物不溶于第二聚合物。
图10是说明含有分散的活性剂的发明胶束的示意图，如本文所述。
发明详述
本发明基于这样的发现：可生物降解聚合物可以用于产生聚合物颗粒输送组合物，用于在体内输送分散在其中的生物活性剂。所述颗粒通过酶作用和水解作用生物降解，以便随时间释放所述生物活性剂。本发明组合物是稳定的，并且可以被冻干，以便运输和储存，和被再分散，以便施用。由于所使用聚合物的结构特性，所述聚合物颗粒输送组合物提供高荷载量(loading)的生物活性剂。
在一个实施方式中，本发明提供一种聚合物颗粒输送组合物，其中至少一种生物活性剂被分散在可生物降解聚合物中，其中所述聚合物是具有结构式(I)所述化学式的PEA，
Figure G06804221X20070809D000061
                  式(I)
其中n在大约5至大约150之间；R1独立地选自α，ω-双(4-羧基苯氧基)-(C1-C8)烷烃、3，3′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸或4，4′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸的残基、(C2-C20)亚烷烃、(C2-C20)亚烯烃、或治疗性二酸的饱和或不饱和残基；在单独的n个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)3和-(CH2)2S(CH2)；以及R4独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、(C2-C8)烷氧基、(C2-C20)亚烷基、结构式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇(dianhydrohexitol)的双环部分、以及它们的组合、(C2-C20)亚烷基和(C2-C20)亚烯基、饱和或不饱和治疗性二酸残基、以及它们的组合；
Figure G06804221X20070809D000062
                    式(II)
或者具有结构式(III)所述化学式的PEA聚合物：
Figure G06804221X20070809D000063
                    式(III)
其中n在大约5至大约150之间，m在大约0.1至0.9之间，p在大约0.9至0.1之间；其中R1独立地选自α，ω-双(4-羧基苯氧基)-(C1-C8)烷烃、3，3′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸或4，4′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸的残基、(C2-C20)亚烷烃、(C2-C20)亚烯烃、或治疗性二酸的饱和或不饱和残基；每一个R2独立地是氢、(C1-C12)烷基或(C6-C10)芳基或保护基；在单独的m个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)3和-(CH2)2S(CH2)；以及R4独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、(C2-C8)烷氧基、(C2-C20)亚烷基、通式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分、和它们的组合，以及饱和或不饱和治疗性二醇的残基。
例如，有效量的至少一种治疗性二醇或二酸的残基可以被包含在聚合物骨架中。可选地，在PEA聚合物中，至少一个R1是α，ω-双(4-羧基苯氧基)-(C1-C8)烷烃或4，4′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸的残基，以及R4是通式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分、或者饱和或不饱和治疗性二醇的残基。在另一个选择中，在PEA聚合物中的R1是α，ω-双(4-羧基苯氧基)-(C1-C8)烷烃或者4，4′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸的残基、治疗性二酸的残基和它们的混合物。在又一个选择中，在PEA聚合物中的R1是α，ω-双(4-羧基苯氧基)(C1-C8)烷烃例如1，3-双(4-羧基苯氧基)丙烷(CPP)或者4，4′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸的残基，并且R4是通式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分，例如1，4:3，6-双无水山梨醇(DAS)。
可选地，本发明提供一种聚合物颗粒输送组合物，其中治疗有效量的至少一种生物活性剂被分散在可生物降解聚合物中，其中所述聚合物是具有结构式(IV)所述化学式的PEUR聚合物，
                     式(IV)
其中n在大约5至大约150之间；其中在单独的n个单体中R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)3-和(CH2)2S(CH2)；R4选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基或烷氧基以及结构式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分；并且R6独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基或烷氧基、通式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分、饱和或不饱和治疗性二醇的残基以及它们的混合物；
或者具有通式(V)所述化学结构的PEUR聚合物：
Figure G06804221X20070809D000072
                    式(V)
其中n在大约5至大约150之间，m在大约0.1至大约0.9之间，p在大约0.9至大约0.1之间；R2独立地选自氢、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基或保护基；在单独的m个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)3-和-(CH2)2S(CH2)；R4选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基或烷氧基和结构式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分；以及R6独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基或烷氧基、结构式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分、饱和或不饱和治疗性二醇的残基以及它们的混合物。
例如，有效量的至少一种治疗性二醇的残基可以被包含在聚合物骨架中。在一个选择中，在PEUR聚合物中，R4或R6的至少一个是1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分，例如1，4:3，6-双无水山梨醇(DAS)。
仍在另一个实施方式中，本发明提供一种聚合物颗粒输送组合物，其中治疗有效量的至少一种生物活性剂被分散在可生物降解聚合物中，其中所述聚合物是可生物降解的PEU聚合物，其具有结构式(VI)所述的化学式：
Figure G06804221X20070809D000081
               式(VI)，
其中n在大约10至大约150之间；在单独的n个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)3-和-(CH2)2S(CH2)；R4独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、(C2-C8)烷氧基(C2-C20)亚烷基、饱和或不饱和治疗性二醇的残基、或结构式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分、以及它们的混合物；
或者结构式(VII)所述的化学式：
Figure G06804221X20070809D000082
                式(VII)，
其中m在大约0.1至大约1.0之间，p在大约0.9至大约0.1之间，n在大约10至大约150之间；每一个R2独立地是氢、(C1-C12)烷基或(C6-C10)芳基；在单独的m个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)3和-(CH2)2S(CH2)；R4独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、(C2-C8)烷氧基(C2-C20)亚烷基、饱和或不饱和治疗性二醇的残基、结构式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分、或它们的混合物。
例如，有效量的至少一种治疗性二醇的残基可以被包含在聚合物骨架中。在一个选择中，在PEU聚合物中，至少一个R4是饱和或不饱和治疗性二醇的残基，或者1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分，例如DAS。在另一个选择中，在PEU聚合物中，至少一个R4是1，4:3，6-双无水己糖醇的双环部分，例如DAS。
这些PEU聚合物可以被制备成用于制备本发明聚合物颗粒输送组合物的高分子量聚合物，以向人和其它哺乳动物输送各种制药学上和生物学上活性的制剂。本发明PEU在聚合物链中结合有水解可切割的酯基团和含有α-氨基酸的非毒性、天然存在的单体。PEU的最终生物降解产物将是氨基酸、二醇和CO2。相比于PEA和PEUR，本发明PEU是晶状或者半晶状的，并具有有利的机械、化学和可生物降解性质，这允许配制完全合成的晶状和半晶状聚合物颗粒如纳米颗粒，从而易于生产它们。
例如，在本发明聚合物颗粒输送组合物中使用的PEU聚合物具有高机械强度，并且PEU聚合物的表面侵蚀可以被在生理条件下存在的酶如水解酶所催化。
如本文所使用，术语“氨基酸”和“α-氨基酸”是指含有氨基、羧基和侧链R基团例如本文所定义的R3基团的化合物。如本文所使用，术语“生物学α-氨基酸(biological α-amino acid)”是指用在合成中的氨基酸(一种或多种)，选自苯丙氨酸、亮氨酸、甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异亮氨酸、甲硫氨酸或它们的混合物。
如本文所使用，“治疗性二醇(therapeutic diol)”是指合成产生或天然发生(例如，内源地发生)的任何二醇分子，当施用于哺乳动物时，其以治疗或姑息方式影响哺乳动物个体如人中的生物学过程。
如本文所使用，术语“治疗性二醇的残基(residue of a therapeutic diol)”是指治疗性二醇的一部分，如此处所描述，该部分不包括所述二醇的两个羟基基团。如本文所使用，术语“治疗性二酸的残基(residue of a therapeutic di-acid)”是指治疗性二酸的一部分，如此处所描述，该部分不包括所述二酸的两个羧基基团。含有其“残基”的相应的治疗性二醇或二酸被用在聚合物组合物的合成中。通过生物降解，以受控方式从聚合物骨架释放之后，治疗性二酸或二醇的残基在体内(或在相似的pH条件、水性介质条件和类似条件下)被再生成相应的二酸或二醇，所述受控方式取决于被选择用来制备组合物的PEA、PEUR或PEU聚合物的性质，该性质在本领域是已知的并且如本文所述。
如此处所用，术语“生物活性剂(bioactive agent)”是指如本文所公开的生物活性剂，其未被加入所述聚合物骨架中。一种或多种此类生物活性剂可以被包括在本发明的治疗性聚合物中。如本文所使用，术语“分散的(dispersed)”被用于指附加的生物活性剂并且是指所述附加的生物活性剂被分散、混合、溶解、均化和/或共价结合(“分散的”)在聚合物中，例如，结合到所述组合物的治疗性聚合物中的官能团或者结合到聚合物颗粒的表面，而非加入PEA、PEUR或PEU聚合物的骨架中。为了区分加入骨架的治疗性二醇和二酸与未加入聚合物骨架的治疗性二醇和二酸，(作为它们的残基)，此类分散的治疗剂或姑息剂在本文中被称为“生物活性剂(一种或多种)”，并且可以包含在聚合物偶联物中或者另外分散在聚合物颗粒组合物中，如下所述。此类生物活性剂可以非限制性地包括小分子药物、肽、蛋白质、DNA、cDNA、RNA、糖、脂类和全细胞。所述生物活性剂被施用在聚合物颗粒中，所述聚合物颗粒具有适于满足不同治疗目标和给药途径的各种大小和结构。
如在本文中用于描述本发明聚合物颗粒输送组合物，术语“可生物降解的，生物相容的(biogradable，biocompatible)”是指其中所用的聚合物能够在机体的正常运行中分解成无害的产物。当在本发明聚合物的制备中使用的氨基酸是生物学上的L-α-氨基酸时，这尤其是真实的。在本发明聚合物颗粒输送组合物中的聚合物包括提供可生物降解性的可水解的酯和酶促可切割的酰胺键，并通常主要用氨基基团进行链封端。任选地，聚合物的氨基端可以被乙酰化，或者另外通过偶联到任何其它含酸的生物相容分子上加以封端，以非限制性地包括有机酸、生物失活的生物制剂和生物活性剂，如本文所描述。在一个实施方式中，整个聚合物组合物以及由其制备的任何颗粒是基本上可生物降解的。
在一个选择中，用于制备本发明聚合物的α-氨基酸的至少一个是生物学α-氨基酸。例如，当R3是CH2Ph时，在合成中所使用的生物学α-氨基酸是L-苯丙氨酸。在R3是CH2-CH(CH3)2的选择中，聚合物含有生物活性α-氨基酸，L-亮氨酸。通过改变如本文所述的单体中的R3，也可以使用其它生物学α-氨基酸，例如甘氨酸(当R3是H时)、丙氨酸(当R3是CH3时)、缬氨酸(当R3是CH(CH3)2时)、异亮氨酸(当R3是CH(CH3)-CH2-CH3时)、苯丙氨酸(当R3是CH2-C6H5时)、或甲硫氨酸(当R3是-(CH2)SCH3时)、和它们的混合物。在又一个可选的实施方式中，包含在用于制备本发明聚合物颗粒输送组合物的聚合物中的所有各种α-氨基酸是生物学α-氨基酸，如本文所描述。
如在本文中用于描述用于制备本发明聚合物颗粒输送组合物的聚合物，术语“可生物降解的(biogradable)”是指所述聚合物能够在机体的正常运行中分解成无害的和生物活性的产物。在一个实施方式中，整个聚合物颗粒输送组合物都是可生物降解的。本文所描述的可生物降解聚合物具有提供可生物降解性的可水解的酯和酶促可切割的酰胺键，并通常主要用氨基基团进行链封端。任选地，这些氨基端可以被乙酰化，或者另外通过偶联到任何其它含酸的生物相容分子上加以封端，以非限制性地包括有机酸、生物失活的生物制剂和生物活性化合物，例如佐剂分子。
聚合物颗粒输送组合物可以被配制，以提供各种性质。在一个实施方式中，聚合物颗粒的大小适合在体内聚集形成时控释放型聚合物储库，用于当体内注射例如皮下、肌内注射时将分散的生物活性剂局部输送到周围的组织/细胞中，或者输送到内部机体部位例如器官中。例如，具有能够通过尺寸范围在约19到约27Gauge的药物注射器针管的发明聚合物颗粒大小，例如平均直径范围在约1μm至约200μm之间的那些，可以被注射入内部机体部位，并将聚集形成增大的颗粒，成为局部分配生物活性剂(一种或多种)的储库。在其它实施方式中，可生物降解聚合物颗粒作为生物活性剂进入循环系统的载体，以全身性靶向和时控释放。大小范围在约10nm到约500nm的发明聚合物颗粒直接进入此类目的的循环。
用在本发明聚合物颗粒输送组合物中的可生物降解聚合物可以被设计，以调整所述聚合物的生物降解速率，导致在所选择的一段时间内生物活性剂的持续输送。例如，通常，如本文所描述的聚合物储库将在选自约二十四小时、约七天、约三十天或约九十天或更长的时间内降解。更长的时间间隔特别适于提供输送组合物，其消除了重复注射该组合物以获得合适的治疗性或姑息性反应的需要。
本发明利用了可生物降解聚合物颗粒介导的输送技术，以在众多疾病和疾病综合症的治疗中输送很多种生物活性剂。尽管本文所描述的聚合物颗粒输送组合物和方法中的一些单独成分是已知的，但是令人预料不到和令人惊奇的是，这样的组合将增强时控输送生物活性剂的效率，超过当所述组份被单独使用时所达到的水平。
适合用在本发明实践中的聚合物带有允许生物活性剂(一种或多种)或覆盖分子(一种或多种)与所述聚合物容易共价结合的官能度。例如，带有羧基的聚合物可以容易地与氨基部分反应，从而通过所得到的酰胺基团使肽共价结合到所述聚合物。如本文将描述，可生物降解聚合物和生物活性剂可以含有许多可用于将生物活性剂共价结合到所述可生物降解聚合物上的互补官能团。
通过在注射部位保持生物活性剂一段足以使个体内源性过程与生物活性剂相互作用的时间，同时在聚合物的生物降解期间缓慢释放含有此类制剂的颗粒或聚合物分子，在本发明聚合物颗粒输送组合物中的聚合物在局部注射部位的治疗过程中起着积极的作用。通过更缓慢生物降解聚合物，脆弱的生物活性剂得以保护，以增加所述生物活性剂(一种或多种)的半衰期和持续性。
此外，本文所公开的聚合物(例如，具有结构式(I和III-VIII)的那些)，在酶促降解后，提供氨基酸，同时其它分解产物可以以脂肪酸和糖类代谢的途径得以代谢。对具有生物活性剂的聚合物的摄取是安全的：研究表明对象可以代谢/清除聚合物降解产物。因此，这些聚合物和本发明聚合物颗粒输送组合物在注射部位和全身地对于对象都是基本上非炎性的，除了注射本身导致的创伤以外。
可用于形成本发明生物相容性聚合物颗粒输送组合物的可生物降解聚合物包括每个重复单元含有至少一个氨基酸偶联到至少一个非氨基酸部分的那些聚合物。在用于实践本发明的PEA、PEUR和PEU聚合物中，多种不同的α-氨基酸可以被用在一个聚合物分子中。如本文所使用，术语“非氨基酸部分”包括各种化学部分，但具体地排除氨基酸衍生物和拟肽，如本文所描述。此外，含有至少一种氨基酸的聚合物不被考虑包括聚氨基酸片段——包括天然存在的多肽，除非如此具体描述。在一个实施方式中，非氨基酸位于重复单元中两个相邻的α-氨基酸之间。所述聚合物每重复单元可以包含至少两种不同氨基酸，并且单个聚合物分子可以在所述聚合物分子中含有多个不同α-氨基酸，这取决于所述分子的大小。在另一个实施方式中，非氨基酸部分是疏水的。聚合物还可以是嵌段共聚物。在另一个实施方式中，所述聚合物被用作二嵌段或三嵌段共聚物的一个嵌段，所述嵌段共聚物被用于制备胶束，如下所述。
优选用于本发明聚合物颗粒输送组合物和方法中的是聚酰胺酯(PEAs)、聚酯型氨基甲酸酯(PEURs)和聚酯脲(PEUs)，它们中的许多在PEA、PEUR或PEU侧链上具有嵌入的官能团，并且这些嵌入的官能团能够与其它化学品反应，并导致额外官能团的加入，以进一步扩大所述聚合物的官能度。因此，用在本发明方法中的此类聚合物易于与其它具有亲水结构的化学品反应，以增加水溶性，以及与生物活性剂和覆盖分子反应，而无预先改性的必要。
此外，在本发明聚合物颗粒输送组合物中使用的聚合物，当在盐水(PBS)介质中检测时，表现出最小的水解降解，但在酶溶液例如胰凝乳蛋白酶或CT中，观察到均一的侵蚀行为。
用在PEA、PEUR和PEU聚合物中的合适的保护基包括叔丁基或其它本领域已知的保护基。合适的通式(II)的1，4:3，6-双无水己糖醇包括来源于糖醇的那些，例如D-葡萄糖醇、D-甘露醇或L-艾杜糖醇。双无水山梨糖醇是目前优选的1，4:3，6-双无水己糖醇双环部分，用在本发明聚合物颗粒输送组合物的制备中使用的PEA、PEUR和PEU聚合物中。
PEA、PEUR和PEU聚合物分子也可以具有任选通过接头与其连接的活性剂，或者被并入分子之间的交联剂中的活性剂。例如，在一个实施方式中，聚合物被包含在具有结构式(VIII)的聚合物-生物活性剂偶联物中：
Figure G06804221X20070809D000121
                式(VIII)
其中n、m、p、R1、R3和R4如上，R5选自-O-、-S-和-NR8-，其中R8是H或(C1-C8)烷基；而R7是生物活性剂。
在又一个实施方式中，结构式(IX)的聚合物的两个分子可以被交联，以提供-R5-R7-R5-偶联物。在另一个实施方式中，如在下面的结构式IX中所示，生物活性剂与结构式IV的单个聚合物分子的两部分通过-R5-R7-R5-偶联物共价连接，并且R5独立地选自-O-、-S-和-NR8-，其中R8是H或(C1-C8)烷基；而R7是生物活性剂。
Figure G06804221X20070809D000131
              式(IX)
仍然可选地，如在下面的结构式(X)中所示，接头-X-Y-可以被插入结构式(IV)分子中的R5和生物活性剂R7之间，其中X选自(C1-C18)亚烷基、取代亚烷基、(C3-C8)环亚烷基、取代环亚烷基、含有1-3个选自O、N和S的杂原子的5-6元杂环体系、取代杂环、(C2-C18)烯基、取代烯基、炔基、取代炔基、C6和C10芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基、烷基芳基、取代烷基芳基、芳基炔基、取代芳基炔基、芳基烯基、取代芳基烯基、芳基炔基、取代芳基炔基，其中取代基选自H、F、Cl、Br、I、(C1-C6)烷基、-CN、-NO2、-OH、-O(C1-C4)烷基、-S(C1-C6)烷基、-S[(＝O)(C1-C6)烷基)]、-S[(O2)(C1-C6)烷基]、-C[(＝O)(C1-C6)烷基]、CF3、-O[(CO)-(C1-C6)烷基)]、-S(O2)[N(R9R10)、-NH[(C＝O)(C1-C6)烷基]、-NH(C＝O)N(R9R10)、-N(R9R10)；其中R9和R10独立地为H或(C1-C6)烷基；以及Y选自-O-、-S-、-S-S-、-S(O)-、-S(O2)-、-NR8-、-C(O)-、-OC(＝O)-、-C(＝O)O-、-OC(＝O)NH-、-NR8C(＝O)-、-C(＝O)NR8-、-NR8C(＝O)NR8-、-NR8C(＝O)NR8-和-NR8C(＝S)NR8-。
Figure G06804221X20070809D000132
                   式(X)
在另一个实施方式中，单个大分子的两部分通过-R5-R7-Y-X-R5-桥与生物活性剂共价连接(式XI)：
Figure G06804221X20070809D000133
           式(XI)
其中，X选自(C1-C18)亚烷基、取代亚烷基、(C3-C8)环亚烷基、取代环亚烷基、含有1-3个选自O、N和S的杂原子的5-6元杂环体系、取代杂环、(C2-C18)烯基、取代烯基、炔基、取代炔基、(C6-C10)芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基、烷基芳基、取代烷基芳基、芳基炔基、取代芳基炔基、芳基烯基、取代芳基烯基、芳基炔基、取代芳基炔基，其中取代基选自H、F、Cl、Br、I、(C1-C6)烷基、-CN、-NO2、-OH、-O(C1-C6)烷基、-S(C1-C6)烷基、-S[(＝O)(C1-C6)烷基)]、-S[(O2)(C1-C6)烷基]、-C[(＝O)(C1-C6)烷基]、CF3、-O[(CO)-(C1-C6)烷基)]、-S(O2)[N(R9R10)、-NH[(C＝O)(C1-C6)烷基]、-NH(C＝O)N(R9R10)；其中R9和R10独立地为H或(C1-C6)烷基和-N(R11R12)，其中R11和R12独立地选自(C2-C20)亚烷基和(C2-C20)亚烯基。
在又一个实施方式中，聚合物颗粒输送组合物含有聚合物的四个分子，只是四分子中仅有两个省略了R7，并且被交联，以便提供单个-R5-X-R5-偶联物。
提及本文的结构式时，术语“芳基(aryl)”被用于指苯基或具有大约9至10个环原子的单边稠合的双环碳环基团，其中至少一个环是芳香环。在某些实施方式中，一个或多个环原子可以用一个或多个硝基、氰基、卤素、三氟甲基或三氟甲氧基取代。芳基的例子包括但不限于，苯基、萘基和硝基苯基。
提及本文的结构式时，术语“亚烯基(alkenylene)”用于指在主链或侧链中含有至少一个不饱和键的二价支链或无支链烃链。
本文的分子量和多分散性是通过凝胶渗透色谱(gel permeationchromatography(GPC))，使用聚乙烯标准品测定的。更具体地，测定了数均分子量和重均分子量(Mn和Mw)，例如，使用Model 510凝胶渗透色谱仪(Water Associates，Inc.，Milford，MA)，其配备有高压液相色谱泵(high-pressure liquid chromatographicpump)、Waters 486UV检测器和Waters 2410示差折光率检测器。使用四氢呋喃(THF)、N，N-二甲基甲酰胺(DMF)或N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)作为洗脱液(1.0mL/min)。具有窄分子量分布的聚苯乙烯(PS)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)标准品用于校正。
制备在通式中含有α-氨基酸的结构式的聚合物的方法在本领域是熟知的。例如，对于结构式(I)的聚合物的实施方式，其中R4被并入α-氨基酸中，对于聚合物合成，具有侧链R3的α-氨基酸可以通过酯化被转化成双-α，ω-二胺，例如通过具有侧链R3的α-氨基酸与二醇HO-R4-OH的缩合。因此，具有反应性α，ω-氨基基团的二酯单体得以形成。然后，双-α，ω-二胺加入与二酸如癸二酸或双活性酯或二-酰氯的缩聚反应，以获得具有酯键和酰胺键的最终聚合物(PEA)。可选地，例如，对于结构(I)的聚合物，代替二酸，活化的二酸衍生物例如双-对硝基苯二酯可被用作活化的二酸。此外，双-二碳酸酯例如双(对硝基苯基)二碳酸酯可被用作活化的物质，以获得含有二酸残基的聚合物。在PEUR聚合物的情况下，获得具有酯键和氨基甲酸乙酯键的最终聚合物。
更具体而言，用作如上所述结构(I)的可生物降解聚合物的不饱和聚(酰胺酯)类(unsaturated poly(ester-amide)s(UPEAs))的合成将被描述，其中，
是
Figure G06804221X20070809D000152
和/或(b)R4是-CH2-CH＝CH-CH2-。在存在(a)而(b)不存在的情况下，(I)中的R4是-C4H8-或-C6H12-。在(a)不存在而(b)存在的情况下，(I)中的R1是-C4H8-或-C8H16-。
UPEAs可以通过下述的溶液缩聚而制备：(1)不饱和二醇的二(α-氨基酸)二酯的二对甲苯磺酸盐和饱和二羧酸的二对硝基苯酯的溶液缩聚，或者(2)饱和二醇的二(α-氨基酸)二酯的二对甲苯磺酸盐与不饱和二羧酸的二硝基苯酯的溶液缩聚，或者(3)不饱和二醇的二(α-氨基酸)二酯的二对甲苯磺酸盐与不饱和二羧酸的二硝基苯酯的溶液缩聚。
已知对甲苯磺酸的盐用于合成含有氨基酸残基的聚合物。用芳基磺酸盐替代游离碱，原因在于二(α-氨基酸)二酯的芳基磺酸盐易通过重结晶进行纯化，并且在整个操作中使氨基基团为惰性的甲苯磺酸铵。在缩聚反应中，亲核氨基通过有机碱如三乙胺的加入而容易显露，因此聚合物产物以高收率获得。
对于结构式(I)的聚合物，例如不饱和二羧酸的二对硝基苯酯，可以从对硝基苯基和不饱和氯化二羧酸合成，例如通过在内酮中溶解三乙胺和对硝基苯酚并在-78℃下伴随搅拌逐滴加入不饱和氯化二羧酸以及倒入水中以沉淀产物而合成。合适的酰基氯包括氯化反丁烯二酸、氯化顺丁烯二酸、氯化中庚酸、氯化柠庚酸、氯化戊烯二酸、氯化衣康酸和氯化2-丙烯基-丁二酸。对于结构(IV)和(V)的聚合物，饱和或不饱和二醇的二碳酸二对硝基苯酯被用作活化的单体。通式结构(XII)的二碳酸酯单体被用于结构式(IV)和(V)的聚合物，
               式(XII)
其中每一个R5独立是任选用一个或多个硝基、氰基、卤素、三氟甲基或三氟甲氧基取代的(C6-C10)芳基；以及R6独立是(C2-C20)亚烷基或(C2-C20)烷氧基、或(C2-C20)亚烯基。
可用于制备治疗性二醇单体的二(α-氨基酸)二酯、或治疗性二酸单体的二碳酸酯，以便引入本发明治疗聚合物组合物的合适的治疗性二醇化合物包括天然存在的治疗性二醇，例如17-β-雌二醇、天然和内源性激素，其可用于预防再狭窄和肿瘤生长(Yang，N.N.等，Identification of an estrogen response element activated bymetabolites of 17-β-estradiol and raloxifene.Science(1996)273，1222-1225；Parangi，S.，等，Inhibition of angiogenesis and breast cancer in mice by the microtubule inhibitors2-methoxyestradiol and taxol，Cancer Res.(1997)57，81-86；和Fotsis，T.，等，Theendogenous oestrogen metabolite 2-methoxyoestradiol inhibits angiogenesis andsuppresses tumor growth.Nature(1994)368，237-239)。据认为，此类内源性存在的治疗性二醇分子的安全性能优于那些具有相似用途的合成的和/或非内源性的分子，例如西罗莫司(sirolimus)。
在本申请中，将治疗性二醇加入PEA、PEUR或PEU聚合物骨架通过实施例8加以阐述，其中含有混合羟基——仲羟基和酚羟基——的活性类固醇激素17-β-雌二醇被引入PEA聚合物骨架。当PEA聚合物用于制造颗粒并且所述颗粒被植入患者中，例如按照经皮穿刺冠状动脉成形术(percutaneous transluminalcoronary angioplasty，PTCA)，在体内从所述颗粒释放的17-β-雌二醇可以帮助预防在患者中的植入后再狭窄。然而，17-β-雌二醇仅仅是具有治疗性能、根据本发明可被加入PEA、PEUR或PEU聚合物骨架的二醇的一个例子。在一个方面，含有伯羟基、仲羟基或酚羟基的任何生物活性类固醇-二醇可用于此目的。许多可通过用在本发明中的生物活性类固醇二醇制备的类固醇酯被公开在欧洲申请EP 0127829 A2中。
由于用在本发明组合物中的PEA、PEUR和PEU聚合物的多样性，加入聚合物骨架的治疗性二醇或二酸的量可以通过改变聚合物结构单元的比例加以控制。例如，取决于PEA的组成，可达40％w/w的17β雌二醇含量可以被实现。三种具有不同的17β雌二醇荷载比例的不同的规整、线性PEA在下面的方案1中加以阐述：
″均聚″-双-亮氨酸-雌二醇-己二酸(40％w/w-聚合物上的雌二醇)
Figure G06804221X20070809D000161
共聚物：Leu(ED)3Lys(OEt)Adip4；具有38％w/w的雌二醇含量
Figure G06804221X20070809D000162
                  方案1
类似地，治疗性二醇在PEUR和PEU聚合物中的含量(loading)可以通过改变聚合物的二个或多个结构单元的量加以改变。含有17-β-雌二醇的PEUR的合成在下面的实施例9中加以阐述。
此外，基于睾丸素或胆固醇的合成类固醇基二醇，例如4-雄烯-3，17二醇(4-雄烯二醇)、5-雄烯-3，17二醇(5-雄烯二醇)、19-去甲5-雄烯-3，17二醇(19-去甲雄烯二醇)，适于加入本发明的PEA和PEUR聚合物骨架。而且，适于用在本发明聚合物颗粒输送组合物的制备中的治疗性二醇化合物包括，例如氨羟丁基卡那霉素；两性霉素B；阿哌环素(apicycline)；阿泊拉霉素；阿拜卡霉素(arbekacin)；叠氮氯霉素(azidamfenicol)；黄霉素(一种或多种)；丁苷菌毒；碳霉素；头孢匹胺(cefpiramide)；氯霉素；氯四环素；氯林可霉素；羟甲金霉素；去氧金霉素；地百里砜(diathymosulfone)；地贝卡星，二氢链霉素；地红霉素；多西环素；红霉素；健霉素(一种或多种)；庆大霉素(一种或多种)；葡糖砜(glucosulfone)苯丙砜(solasulfone)；胍甲霉素；异帕米星(isepamicin)；交沙霉素；卡那霉素(一种或多种)；柱晶白霉素(一种或多种)；林肯霉素；鲁斯霉素；赖胺甲四环素；甲氯四环素；甲烯土霉素；小诺霉素；麦迪霉素(一种或多种)；二甲胺四环素；莫匹罗星(mupirocin)；游霉素；新霉素；耐替米星；竹桃霉素；土霉素；巴龙霉素；匹哌环素(pipacycline)；鬼臼酸2-乙肼；伯霉素；核糖霉素；利福酰胺；利福平；利福霉素SV；利福喷汀；利福昔明；瑞斯托菌素；罗他霉素(rokitamycin)；罗利环素；蔷薇霉素(rasaramycin)；罗红霉素；山霉素(sancycline)；紫苏霉素；壮观霉素；螺旋霉素；链霉素；游壁菌素；四环素；甲砜氯霉素；theiostrepton；托普霉素；托奇霉素；结核放线菌素；万古霉素；杀假丝菌素(一种或多种)；氯苯甘醚(chlorphenesin)；制皮菌素(一种或多种)；菲律宾菌素；制霉菌色素；卡那霉素(一种或多种)；柱晶白霉素(一种或多种)；林肯霉素；鲁斯霉素(lvcensomycin)；赖氨甲四环素；甲氯四环素；甲烯土霉素；小诺霉素；麦迪霉素(一种或多种)；二甲胺四环素；莫匹罗星(mupirocin)；游霉素；新霉素；耐替米星；竹桃霉素；土霉素；巴龙霉素；匹哌环素(pipacycline)；鬼臼酸2-乙肼；伯霉素(priycin)；核糖霉素；利福酰胺；利福平；利福霉素SV；利福喷汀；利福昔明；瑞斯托菌素；罗他霉素(rokitamycin)；罗利环素；蔷薇霉素；罗红霉素；山霉素(sancycline)；紫苏霉素；壮观霉素；螺旋霉素；链霉素(strepton)；otbramycin；托奇霉素；结核放线菌素；万古霉素；杀假丝菌素(一种或多种)；氯苯甘醚(chlorphenesin)；制皮菌素(一种或多种)；菲律宾菌素；制霉菌色素；甲三菌素；制霉菌素(mystatin)；寡霉素(一种或多种)；erimycin A；杀结核菌素；6-氮尿苷；阿克拉霉素(一种或多种)；安西他滨(ancitabine)；氨曲霉素；azacitadine；博来霉素(一种或多种)卡柔比星；嗜癌菌素A；氯佐星(chlorozotocin)；chromomcin(s)；去氧氟尿苷(doxifiuridine)；依诺他滨(enocitabine)；表阿霉素(epirubicin)；吉西他滨(gemcitabine)；甘露醇氮芥(mannomustine)；美诺立尔(menogaril)；atorvasi普伐他汀(pravastatin)；克拉霉素；leuproline；紫杉醇(paclitaxel)；二溴甘露醇；二溴卫矛醇；莫哌达醇(mopidamol)；诺加霉素；橄榄霉素(一种或多种)；培洛霉素(peplomycin)；吡喃阿霉素(pirarubicin)；泼尼莫司汀(prednimustine)；嘌呤霉素(puromycin)；雷莫司汀(ranimustine)；杀结核菌素(tubercidin)；vinesine；佐柔比星(zorubicin)；库美香豆素(coumetarol)；双香豆素(dicoumarol)；双香豆素乙酯(ethyl biscoumacetate)；次乙基双香豆素(ethylidine dicoumarol)；伊洛前列素(iloprost)；他前列烯(taprostene)；噻氯香豆素(tioclomarol)；氨普立糖(amiprilose)；罗莫肽(romurtide)；西罗莫司(sirolimus)(雷帕霉素(rapamycin))；他克莫司(tacrolimus)；水杨醇；溴水杨醇(bromosaligenin)；双苯吡醇(ditazol)；非普地醇(fepradinol)；2，5-二羟苯甲酸；glucamethacin；奥沙拉嗪(olsalazine)；S-腺苷甲硫氨酸；阿奇霉素(azithromycin)；沙美特罗(salmeterol)；布地奈德(budesonide)；albuteal；茚地那维(indinavir)；氟伐他汀(fluvastatin)；链脲霉素(streptozocin)；阿霉素(doxorubicin)；柔红霉素(daunorubicin)；普卡霉素(plicamycin)；去甲氧柔红霉素(idarubicin)；喷司他丁(pentostatin)；米托蒽琨(metoxantrone)；阿糖胞苷(cytarabine)；磷酸氟达拉滨(fludarabine phosphate)；氟脲苷(floxuridine)；cladriine；希罗达(capecitabien)；多烯紫杉醇(docetaxel)；依托泊苷(etoposide)；托泊替康(topotecan)；长春碱(vinblastine)；替尼泊苷(teniposide)，和类似化合物。治疗性二醇可以选择为饱和或不饱和二醇。
可用于制备本发明的PEA聚合物组合物中的酰胺键的合适的天然存在的和合成的治疗性二酸包括，例如黄霉素(一种或多种)、苯那普利(benazepril)；羧苄青霉素；嗜癌菌素A；头孢克肟；头孢米诺；头孢咪唑；头孢地秦；头孢尼西；头孢胺四唑；头孢替坦；头孢他啶；头孢布烯(ceftibuten)；头孢菌素C；西司他丁；denopterin；依达曲沙(edatrexate)；伊那普利(enalapril)；赖诺普利(lisinopril)；甲氨蝶呤；羟羧氧酰胺菌素；硝苯地平；奥沙拉嗪；青霉素N；雷米普利；喹那西林；喹那普利；替莫西林；羧噻吩青霉素；Tomudex
Figure G06804221X20070809D000181
(N-[[5-[[(1，4-二氢-2-甲基-4-氧代-6-喹唑啉基)甲基]甲氨基]-2-噻吩基]羰基]-L谷氨酸)，以及类似二酸。据认为，天然存在的治疗性二酸的安全性超过合成的治疗性二酸。治疗性二酸可以是饱和或不饱和二酸。
作为肿瘤抑制剂、细胞毒性抗代谢物、抗生素和类似物的上述治疗性二醇和二酸的化学性质和治疗性质在本领域中是熟知的，并且其详细描述可以在例如第13版的The Merck Index(Whitehouse Station，NJ.，USA)中找到。
α-氨基酸和不饱和二醇的二酯的二芳基磺酸盐可以如此制备：在甲苯中混合α-氨基酸例如对甲苯磺酸一水合物和饱和或不饱和二醇，加热至回流温度，直到水放出达到最小，然后冷却。不饱和二醇包括例如2-丁烯-1，3-二醇和1，18-十八碳-9-烯-二醇。
二羧酸的饱和二对硝基苯酯和二-α氨基酸酯的饱和二对甲苯磺酸盐可以按美国专利第6,503,538 B1号所述制备。
用作如上所述结构(I)的可生物降解聚合物的不饱和聚(酰胺酯)类(UPEAs)的合成现在将被描述。可以以与美国专利第6,503,538 B1号的化合物(VII)类似的方式制备具有结构式(I)的UPEA，只是6,503,538的(III)的R4和/或6,503,538的(V)的R1是如上所述的C2-C20亚烯基。反应如下进行：例如，将干燥三乙胺在室温下加入6,503,538的所述(III)和(IV)和6,503,538的所述(V)在干燥N，N-二甲基乙酰胺中的混合物中，然后升温至80℃并搅拌16小时，然后将反应溶液冷却至室温，用乙醇稀释，倒入水中，分离聚合物，用水洗涤分离的聚合物，在减压下干燥至大约30℃，并随后纯化至对于对硝基苯基和对甲苯磺酸盐呈阴性试验(negative test)。6,503,538的优选的反应物(IV)是赖氨酸苄酯的对甲苯磺酸盐，苄酯保护基被优选从(II)去除，以赋予生物降解性，但是它不应当如在美国专利6,503,538的实施例22中通过氢解去除，原因在于氢解会饱和期望的双键；相反，应当通过保持不饱和的方法将苄酯基转化为酸基。可选地，6,503,538的赖氨酸反应物(IV)可以用不同于苄基的保护基保护，所述保护基可以容易地在最终的产物中被去除同时保持不饱和，例如，赖氨酸反应物可以用叔丁基保护(即反应物可以是赖氨酸的叔丁酯)，并且通过用酸处理产物(II)，叔丁基可以被转化为H，同时保持不饱和。
通过用二(L-苯丙氨酸)2-丁烯-1，4-二酯的对甲苯磺酸盐代替6,503,538实施例1中的(III)，或者通过用反丁烯二酸二对硝基苯酯代替6,503,538实施例1中的(V)，或者通过用双(L-苯丙氨酸)2-丁烯-1，4-二酯的对甲苯磺酸盐代替6,503,538实施例1中的III和同时用反丁烯二酸二对硝基苯酯代替6,503,538实施例1中的(V)，提供了具有结构式(I)的化合物的工作实例。
在具有结构式(I)或(IV)的不饱和化合物中，下述适用。利用碳酰二咪唑或者合适的碳二亚胺作为缩合剂，可以连接具有氨基取代的氨基氧(N-氧化物)基的基团，例如4-氨基TEMPO。如本文所述的生物活性剂可以通过双键官能度而被连接。通过结合至聚乙二醇二丙烯酸酯可以赋予亲水性。
在又一方面，考虑用于形成本发明聚合物颗粒输送体系的PEA和PEUR聚合物包括在美国专利5,516,881、6,476,204、6,503,538和美国申请10/096,435、10/101,408、10/143,572和10/194,965中所描述的那些；它们的每一个的全部内容被引入于此作为参考。
可生物降解PEA、PEUR和PEU聚合物可以每一聚合物分子含有一个到多个不同的α-氨基酸，并且优选具有范围在10,000至125,000之间的重均分子量；这些聚合物和共聚物一般具有的比浓对数粘度在25℃下、通过标准粘度测量方法测定在0.3至4.0的范围内，例如在0.5至3.5的范围内。
考虑用在本发明的实践中的PEA和PEUR聚合物可以通过本领域熟知的多种方法来合成。例如，三丁基锡(IV)催化剂一般被用于形成聚酯，诸如聚ε-己酸内酯、聚乙交酯、聚丙交酯以及类似物。然而，应当理解，很多催化剂可以被用于形成适合用于本发明实践中的聚合物。
考虑使用的这种聚己酸内酯具有如下的示例性结构式(X)：
Figure G06804221X20070809D000201
                式(X)
考虑使用的聚乙交酯具有如下的示例性结构式(XI)：
Figure G06804221X20070809D000202
                式(XI)
考虑使用的聚丙交酯具有如下的示例性结构式(XII)：
Figure G06804221X20070809D000203
                式(XII)
合适的包括氨基氧(aminoxyl)部分的丙交酯/ε-己酸内酯共聚物的示例性合成如下所述。第一步包括丙交酯和ε-己酸内酯在苄醇存在下、以辛酸亚锡作催化剂的共聚合，以形成结构式(XV)的聚合物。
Figure G06804221X20070809D000204
                式(XV)
然后羟基封端的聚合物链可以用马来酐封端，以形成具有结构式(XVI)的聚合物链：
Figure G06804221X20070809D000205
                式(XVI)
在这点上，4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧可以与羧酸端基反应，以便通过4-氨基和羧酸端基之间的反应产生的酰胺键，将氨基氧部分共价连接到共聚物。可选地，顺丁烯二酸封端的共聚物可以用聚丙烯酸接枝，以提供另外的羧酸部分，用于更多氨基氧基团的随后连接。
在用于PEU的、具有结构式(VII)的不饱和化合物中，下述适用：利用碳酰二咪唑或者合适的碳二亚胺作为缩合剂，可以连接具有氨基取代的氨基氧(N-氧化物)基的基团，例如4-氨基TEMPO。如果在聚合物组合物中的治疗性二醇残基不含有双键或三键，任选地，如本文所述的附加的生物活性剂以及类似物可以通过双键官能度而被连接。
例如，本发明具有结构式(VI)的高分子量半晶形PEU可以利用光气作为氯仿/水体系中的双亲电子单体得以界面制备，如在下面的反应方案(II)所示：
Figure G06804221X20070809D000211
                        方案(II)
含有L-赖氨酸酯并具有结构式(VII)的共聚酯脲(copoly(ester ureas)，PEUs)的合成可以通过相似的方案(III)进行：
Figure G06804221X20070809D000212
                        方案(III)
20％的光气(ClCOCl)(剧毒)甲苯溶液，例如商购可得(Fluka Chemie，GMBH，Buchs，Switzerland)，可以用双光气(氯甲酸三氯甲酯)或三光气(二(三氯甲基)碳酸酯)代替。毒性更小的碳酰二咪唑也可用作双亲电子单体，代替光气、双光气或三光气。
PEU合成的一般方法
为得到高分子量PEU，使用冷却的单体溶液是必要的。例如，向在150mL水中的双(α-氨基酸)-α，ω-亚烷基二酯的二对苯磺酸盐的悬浮液加入无水碳酸钠，在室温下搅拌约30分钟，并冷却到约2-0℃，形成第一溶液。平行地，光气在氯仿中的第二溶液被冷却到约15-10℃。第一溶液被置于反应器中，进行界面缩聚，并且第二溶液被立刻迅速加入并剧烈搅拌约15分钟。然后，氯仿层被分离出，经无水Na2SO4干燥，并过滤。所得到的溶液可被储存，备用。
所制备的所有示例性PEU聚合物都是以氯仿溶液获得，并且这些溶液在储存期间是稳定的。然而，一些聚合物例如1-Phe-4在分离后在氯仿中是不可溶的。为克服该问题，通过浇铸到光滑的疏水表面并使氯仿蒸干，可以从氯仿溶液分离出聚合物。不需要进一步提纯得到的PEU。通过本方法得到的示例性PEU的收率和特性总结在本文的表1中。
制备多孔PEU的一般方法
制备在通式中含有α-氨基酸的PEU聚合物的方法现在被描述。例如，对于式(I)或(II)的聚合物的实施方式，α-氨基酸可以被转化成双(α-氨基酸)-α，ω-二醇-二酯单体，例如通过α-氨基酸与二醇HO-R1-OH的缩合。因此，酯键得以形成。然后，碳酸的酰氯(光气、双光气、三光气)被加入与双(α-氨基酸)-α，ω-亚烷基二酯的二对苯磺酸盐的缩聚反应中，以获得具有酯键和脲键的最终聚合物。在本发明中，至少一种治疗性二醇可用于缩聚方法中。
通过双(α-氨基酸)-亚烷基二酯的二对苯磺酸盐的界面溶液缩合，可以制备不饱和PEU，其在R1中含有至少一个双键。可用于本目的的不饱和二醇包括例如2-丁烯-1，4-二醇和1，18-十八碳-9-烯-二醇。在碱性水溶液例如氢氧化钠溶液中的反应之前，不饱和单体可以被溶解。然后，水溶液与含有等摩尔量的单体、二聚体和三聚体光气的有机溶剂层例如氯仿一起在外部冷却下被强烈搅拌。放热反应迅速进行，并产生聚合物，其(在大多数情况下)保持溶解在有机溶剂中。有机层可用水洗涤若干次，用无水硫酸钠干燥，过滤，并蒸发。收率为约75％-85％的不饱和PEU可以在真空中例如在约45℃下干燥。
为获得多孔坚韧材料，可以采用下面所述的一般方法制备L-亮氨酸基PEU，例如1-L-Leu-4和1-L-Leu-6。当应用于L-Phe基PEU时，此类方法形成多孔坚韧材料的成功率较低。
PEU在氯仿中的反应溶液或乳状液(约100mL)，如在界面缩聚之后所获得的，在搅拌下被逐滴加到1,000mL的在玻璃烧杯中的约80℃-85℃水中，优选用二甲基二氯硅烷疏水化的烧杯，以降低PEU对烧杯壁的粘附。聚合物溶液在水中被分裂成小滴，并且氯仿相当剧烈地蒸发。逐渐地，随着氯仿被蒸发，小滴合并成紧密的类似焦油的块，其转化成粘稠的橡胶态产物。该橡胶态产物被从烧杯移出并放入疏水化的圆柱形玻璃试管，其被恒温控制在约80℃下约24小时。然后，试管从该恒温器移出，冷却到室温，并被破裂，以获得聚合物。所得到的多孔条被置于真空干燥器中，在减压下于约80℃下干燥约24小时。此外，在本领域中已知的获得多孔聚合物材料的任何方法也可以被使用。
通过上述方法制备的高分子量多孔PEU的性质，产生如表1所总结的结果。
                   表1式(VI)和(VII)的PEU聚合物的性质
PEU*   收率(％)   ηred a)[dL/g] Mw b) Mnb) Mw/Mn b)   Tgc)[℃]   Tm c)[℃]
  1-L-Leu-4   80   0.49   84000   45000   1.90   67   103
  1-L-Leu-6   82   0.59   96700   50000   1.90   64   126
  1-L-Phe-6   77   0.43   60400   34500   1.75   -   167
  [1-L-Leu-6]0.75-[1-L-Lys(OBn)]0.25   84   0.31   64400   43000   1.47   34   114
  1-L-Leu-DAS   57   0.28   55700d)   27700d)   2.1d)   56   165
*通式(VI)的PEUs，其中，
1-L-Leu-4：R4＝(CH2)4，R3＝i-C4H9
1-L-Leu-6：R4＝(CH2)6，R3＝i-C4H9
1-L-Phe-6：R4＝(CH2)6，R3＝-CH2-C6H5
1-L-Leu-DAS：R4＝1，4:3，6-二无水山梨醇，R3＝i-C4H
a)在25℃和0.5g/dL的浓度下，在DMF中测量比浓粘度
b)在DMF中进行GPC测量，(PMMA)
c)从来自DSC测量的第二加热曲线获取的Tg(加热速率10℃/分钟)
d)在DMAc中进行GPC测量，(PS)
测量说明性合成的PEU的拉伸强度，结果在表2中予以总结。使用哑铃形PEU膜(4×1.6cm)，获得拉伸强度测量值，该PEU膜从氯仿溶液被浇铸成0.125mm的平均厚度，并在结合有PC(个人计算机)的拉伸强度仪(Chatillon TDC200)上进行拉伸测试，使用Nexygen FM软件(Amtek，Largo，FL)，十字头速度为60mm/min。在本文中所描述的实施例可以期望具有下列机械性能：
1.在约30℃至约90℃范围内的玻璃化转变温度，例如在约35℃至约70℃范围内；
2.平均厚度为约1.6em的聚合物膜将具有约20Mpa至约150Mpa的屈服拉伸应力，例如约25Mpa至约60Mpa；
3.平均厚度为约1.6cm的聚合物膜将具有约10％至约200％的伸长率，例如约50％至约150％；和
4.平均厚度为约1.6cm的聚合物膜将具有约500MPa至约2000MPa范围内的杨氏模量。下面的表2总结了该类型示例性PEU的性质。
                            表2PEU的机械性能
聚合物名称   Tga)[℃]   屈服拉伸应力(MPa)   伸长率(％)   杨氏模量(MPa)
  1-L-Leu-6   64   21   114   622
  [1-L-Leu-6]0.75-   34   25   159   915
  [1-L-Lys(OBn)]0.25
可用在本发明聚合物颗粒输送组合物中的聚合物例如PEA、PEUR和PEU聚合物，在表面通过酶促作用生物降解。因此，聚合物，例如它们的颗粒，向对象以受控释放速率施用生物活性剂，所述速率在一段延长的时期内是特异并恒定的。另外，由于PEA、PEUR和PEU聚合物通过水解酶在不产生不利副产物的情况下在体内分解，本发明聚合物颗粒输送组合物是基本上非炎性的。
如本文所使用，“分散的(dispersed)”是指如本文所公开的至少一种生物活性剂被分散、混合、溶解、均化和/或共价结合(“分散”)在聚合物颗粒中，例如，附着到所述颗粒的表面。
尽管生物活性剂可以被分散在聚合物基质中而无需化学连接到聚合物载体上，但是生物活性剂或覆盖分子可以通过很多种合适的官能团被共价结合到可生物降解聚合物上也被考虑。例如，当可生物降解聚合物是聚酯时，羧基链端可被用于与生物活性剂或覆盖分子上的互补部分反应，例如羟基、氨基、硫代基或类似物。很多种合适的反应剂和反应条件被公开，例如在March′s Advanced OrganicChemistry，Reactions，Mechanisms，and Structure，第5版，(2001)；和ComprehensiveOrganic Transformations，第2版，Larock(1999)中。
在其它实施方式中，生物活性剂可以通过酰胺键、酯键、氨基、酮键、硫醚键、亚硫酰基、磺酰基、二硫键连接到本文所述的PEA、PEUR或PEU聚合物上。这样的键可以利用本领域中已知的合成方法从合适官能化的原料形成。
例如，在一个实施方式中，聚合物可以通过聚合物的末端或侧链羧基(例如COOH)与生物活性剂连接。例如，结构III、V和VII的化合物可以与生物活性剂的氨基官能团或羟基官能团反应，以提供具有分别通过酰胺键或羧酸酯键而连接的生物活性剂的可生物降解聚合物。在另一个实施方式中，聚合物的羧基可以被苄基化或转化为酰卤、酰基酸酐/“混合的”酸酐或活性酯。在其它实施方式中，聚合物分子的自由-NH2端可以被酰化，以确保生物活性剂将仅通过聚合物的羧基结合并且不结合到聚合物的自由端。
水溶性覆盖分子(一种或多种)——例如聚乙二醇(PEG)；磷酸胆碱(PC)；糖胺聚糖，包括肝素；多糖，包括多聚唾液酸；聚(可离子化或极性氨基酸)，包括聚丝氨酸、聚谷氨酸、聚天冬氨酸、聚赖氨酸和聚精氨酸；脱乙酰壳多糖和藻酸盐，如本文所述，以及目标分子——例如抗体、抗原和配体，在颗粒产生后也可以被偶联到所述颗粒外部的聚合物上，以封闭未被生物活性剂占据的活性部位或者将颗粒靶向输送到特定机体部位，如本领域所已知。在单个颗粒上的PEG分子的分子量可以基本上是约200到约200,000范围内的任何分子量，以便附着到所述颗粒的多个PEG分子的分子量可以被改变。
可选地，生物活性剂或覆盖分子可以通过接头分子连接至聚合物，例如，描述在结构式(VIII-XI)中的接头。的确，为改善可生物降解聚合物的表面疏水性，为改善可生物降解聚合物对酶活化的可及性，以及为改善可生物降解聚合物的释放情况(release profile)，可利用接头，以便间接地将生物活性剂连接到可生物降解聚合物。在某些实施方式中，接头化合物包括聚乙二醇，其具有的分子量(MW)为大约44至大约10,000，优选地从44至2000；氨基酸，例如丝氨酸；具有1至100重复数的多肽；和任何其他合适的低分子量聚合物。接头一般将生物活性剂与聚合物分隔大约5埃至大约200埃。
仍在进一步的实施方式中，接头是式W-A-Q的二价基，其中A是(C1-C24)烷基、(C2-C24)烯基、(C2-C24)炔基、(C3-C8)环烷基或(C6-C10)芳基，而W和Q每一个独立为-N(R)C(＝O)-、-C(＝O)N(R)-、-OC(＝O)-、-C(＝O)O、-O-、-S-、-S(O)、-S(O)2-、-S-S-、-N(R)-、-C(＝O)-，其中每一个R独立为H或(C1-C6)烷基。
如被用于描述上述接头，术语“烷基(alkyl)”指的是直链或支链烃基，包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正己基以及类似物。
如此处所用，“烯基(alkenyl)”指的是具有一个或多个碳-碳双键的直链或支链烃基。
如此处所用，“炔基(alkynyl)”指的是具有至少一个碳-碳三键的直链或支链烃基。
如此处所用，“芳基(aryl)”指的是具有6至14个碳原子的芳香基团。
在某些实施方式中，接头可以是具有大约2个至大约25个氨基酸的多肽。考虑使用的合适的肽包括聚-L-甘氨酸、聚-L-赖氨酸、聚-L-谷氨酸、聚-L-天冬氨酸、聚-L-组氨酸、聚-L-鸟氨酸、聚-L-丝氨酸、聚-L-苏氨酸、聚-L-酪氨酸、聚-L-亮氨酸、聚-L-赖氨酸-L-苯丙氨酸、聚-L-精氨酸、聚-L-赖氨酸-L-酪氨酸以及类似物。
在一个实施方式中，生物活性剂可以共价交联聚合物，即生物活性剂结合到至少一个聚合物分子。该共价交联可以在具有或不具有额外的聚合物-生物活性剂接头的情况下进行。
生物活性剂分子还可以通过两个聚合物分子之间的共价连接被加入分子内桥中。
通过保护多肽骨架上的潜在亲核体并仅留下一个反应基团与聚合物或聚合物接头结构结合，制备线型聚合物多肽偶联物。根据本领域熟知的肽去保护方法(例如Boc和Fmoc化学)，进行去保护。
在本发明的一个实施方式中，多肽生物活性剂以逆反式(retro-inverso)或部分逆反式肽存在。
在其它实施方式中，生物活性剂在基质中与聚合物的光致可交联形式混合，并且在交联后，该材料被分散(碾碎)成约0.1到约10μm范围内的平均直径。
接头可以首先连接至聚合物或连接至生物活性剂或覆盖分子。在合成期间，接头可以处于未保护形式或者利用本领域普通技术人员熟知的众多保护基而处于被保护形式。在保护接头的情况下，接头的未保护端可以首先连接至聚合物或生物活性剂或覆盖分子。然后，利用Pd/H2氢解、温和酸或碱水解或者本领域已知的任何其他常规去保护方法，保护基可以被去保护。然后，去保护接头可以连接至生物活性剂或覆盖分子，或者连接至聚合物。
按照本发明的可生物降解聚合物的示例性合成(其中待连接的分子是氨基氧)阐述如下。
聚酯可以与具有氨基取代的氨基氧基(N-氧化物)的基团例如4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧，在N，N′-碳酰二咪唑存在下反应，以便用含有氨基取代的氨基氧基(N-氧化物)的基团替代聚酯链末端上的羧基的羟基部分，使得氨基部分与所述羧基的羰基残基的碳共价结合，形成酰胺键。N，N′-碳酰二咪唑或合适的碳二亚胺将聚酯链末端上的羧基中的羟基部分转化为中间产物部分，其与氨基氧例如4-氨基-2，2，6，6-四甲基哌啶-1-氧反应。一般以1∶1至100∶1范围的反应物与聚酯摩尔比，使用氨基氧反应物。N，N′-碳酰二咪唑与氨基氧的摩尔比优选为大约1∶1。
典型反应如下。将聚酯溶解在反应溶剂中，并在用于溶解的温度下容易地进行反应。反应溶剂可以是聚酯将溶解在其中的任何溶剂。当聚酯为聚乙醇酸(polyglycolic acid)或聚(乙交酯-L-丙交酯)(具有50∶50以上的乙醇酸与L-乳酸的单体摩尔比)时，高度精制的(99.9+％纯度)二甲亚砜在115℃至130℃下或DMSO在室温下适于溶解聚酯。当聚酯是聚-L-乳酸时，聚-DL-乳酸或聚(乙交酯-L-丙交酯)(具有50∶50或小于50∶50的乙醇酸与L-乳酸的单体摩尔比)时，四氢呋喃、二氯甲烷(DCM)和氯仿在室温至40～50℃适于溶解聚酯。
聚合物-生物活性剂连接
在一个实施方式中，用于制作如本文所述的本发明聚合物颗粒输送组合物的聚合物具有一种或多种直接连接到聚合物的生物活性剂。聚合物的残基可以与该一个或多个生物活性剂的残基连接。例如，聚合物的一个残基可以直接连接生物活性剂的一个残基。聚合物和生物活性剂每一个可以具有一个开放化合价(openvalence)。可选地，一个以上的生物活性剂、多个生物活性剂、或者具有不同治疗活性或姑息活性的生物活性剂的混合物可以与聚合物直接连接。然而，因为每一个生物活性剂的残基可以与聚合物的相应残基连接，因此所述一个或多个生物活性剂的残基的数目可以对应于聚合物残基上的开放化合价的数目。
如此处所用，“聚合物的残基(residue ofa polymer)”指的是具有一个或多个开放化合价的聚合物的基团。本发明的聚合物的任何合成可行的原子、多个原子或官能团(例如在聚合物骨架或侧基上)可以被去除，以提供开放化合价，条件是当基团被连接于生物活性剂的残基时生物活性基本被保留。另外，任何合成可行的官能团(例如羧基)可以在聚合物上(例如在聚合物骨架或侧基上)形成，以提供开放化合价，条件是当基团被连接于生物活性剂的残基时，生物活性基本被保留。基于所需的连接，本领域普通技术人员可以选择适当官能化的原料，原料可以用本领域已知的方法由本发明的聚合物得到。
如此处所用，“结构式(*)的化合物的残基(residue of a compound of structuralformula(*))”指的是具有一个或多个开放化合价的如本文所述的聚合物式(I)和(III-VII)化合物的基团。该化合物的任何合成可行的原子、多个原子或官能团(例如在聚合物骨架或侧基上)可以被去除，以提供开放化合价，前提是当基团被连接于生物活性剂的残基时，生物活性基本被保留。另外，任何合成可行的官能团(例如羧基)可以在式(I)和(III-VII)化合物上(例如在聚合物骨架或侧基上)形成，以提供开放化合价，前提是当基团被连接于生物活性剂的残基时，生物活性基本被保留。基于所需的连接，本领域普通技术人员可以选择适当官能化的原料，该原料可以用本领域已知的方法由式(I)和(III-VII)化合物得到。
例如，生物活性剂的残基可以通过酰胺键(例如-N(R)C(＝O)-或-C(O)N(R)-)、酯键(例如-OC(＝O)-或-C(＝O)O-)、醚键(例如-O-)、氨基键(例如-N(R)-)、酮键(例如-C(＝O)-)、硫醚键(例如-S-)、亚磺酰键(例如-S(O)-)、磺酰键(例如-S(O)2-)、二硫键(例如-S-S-)或直接(例如C-C键)键而与结构式(I)或(III)化合物的残基连接，其中每一个R独立为H或(C1-C6)烷基。利用本领域已知的合成方法，这样的键可以从适当官能化的原料形成。基于期望的键，本领域普通技术人员可以选择适当官能化的原料，利用本领域已知的方法，该原料可以来源于结构式(I)或(III)的化合物的残基以及生物活性剂或佐剂的给定残基。生物活性剂或佐剂的残基可以连接至结构式(I)或(III)化合物的残基上的任何合成可行的位置。另外，本发明也提供了具有一个以上生物活性剂或佐剂生物活性剂的残基的化合物，所述生物活性剂或佐剂生物活性剂与结构式(I)或(III)的化合物直接连接。
可以与聚合物分子连接的生物活性剂的数目一般取决于聚合物的分子量。例如，对于结构式(I)的化合物，其中n为大约5至大约150，优选约5到约70，通过使生物活性剂与聚合物的侧基反应，达约150个的生物活性剂分子(即其残基)可以与聚合物(即其残基)直接连接。在不饱和聚合物中，生物活性剂还可以与聚合物中的双键(或三键)反应。
可以与聚合物分子连接的生物活性剂的数目一般取决于聚合物的分子量。例如，对于结构式(I)的饱和化合物，其中n为大约5至大约150，优选约5到约70，通过使生物活性剂与聚合物的侧基反应，达约150个的生物活性剂(即其残基)可以与聚合物(即其残基)直接连接。在不饱和聚合物中，生物活性剂还可以直接与聚合物中的双键(或三键)反应。
本文所描述的PEA、PEUR和PEU聚合物吸收水(在聚合物膜上，5％至25％w/w的水吸收)，使得亲水分子轻易扩散通过它们。该特性使得这些聚合物适于用作颗粒上的覆盖层，以控制释放速率。水吸收还增强聚合物和基于此类聚合物的聚合物颗粒输送组合物的生物相容性。此外，由于PEA、PEUR和PEU聚合物的亲水特性，当在体内被输送时，颗粒变得粘性并聚集，特别在体内温度下。因此，当皮下或肌内注射以局部输送时，例如通过皮下针注射或无针注射(needle-less injection)，聚合物颗粒自然形成聚合物储库。平均直径范围为约1微米到约100微米的颗粒，其大小不能在体内有效循环，这样的颗粒适于在体内形成此类聚合物储库。可选地，对于口服给药，胃肠道(GI tract)可以忍受大得多的颗粒，例如约1微米到约1000微米平均直径的微粒。
适合用于本发明聚合物颗粒输送组合物的颗粒可以利用不溶混溶剂技术(immiscible solvent technique)加以制备。一般而言，这些方法要求制备两种不溶混液体的乳状液。单重乳化法(single emulsion method)可被用于制备加入了至少一种疏水生物活性剂的聚合物颗粒。在单重乳化法中，将被掺入颗粒的生物活性剂首先在溶剂中与聚合物混合，然后在水溶液中与表面稳定剂例如表面活性剂一起乳化。通过这种方式，具有疏水生物活性剂偶联物的聚合物颗粒得以形成并在水溶液中悬浮，在该水溶液中所述颗粒中的疏水偶联物将是稳定的，没有明显洗提进含水溶液，但是此类分子将被洗提进机体组织，例如肌肉组织。
大多数生物制剂包括多肽、蛋白质、DNA、细胞和类似物是亲水的。双重乳化法(double emulsion method)可用于制备具有内部水相和分散在其中的亲水生物活性剂的聚合物颗粒。在双重乳化法中，水相或溶解在水中的亲水生物活性剂首先在聚合物亲脂溶液中乳化以形成初级乳液，然后该初级乳液被放入水中，以再次乳化，形成第二乳液，其中具有连续的聚合物相和在分散相中的含水生物活性剂(一种或多种)的颗粒被形成。表面活性剂和添加剂可用于两次乳化，以防止颗粒聚集。与水不溶混的氯仿或DCM被用作PEA和PEUR聚合物的溶剂，但之后在制备中使用本领域已知的方法除去该溶剂。
然而，对于一些具有低水溶性的生物活性剂，这两种乳化法具有局限性。在上下文中，“低水溶性(low water solubility)”指的是疏水性比真正的亲脂性药物例如Taxol低、但亲水性比真正水溶性药物例如许多生物制剂低的生物活性剂。这些类型的中间化合物对于高荷载以及稳定地基质化进入单乳化颗粒中而言，亲水性过高；但是，对于在双乳液中的高荷载和稳定性而言，疏水性太高。在这样的情况下，通过三重乳化法，聚合物层被包覆在由聚合物和低水溶性药物制成的颗粒上，如图7中示意说明。该方法提供了相对低的药物含量(～10％w/w)，但提供了结构稳定性和受控的药物释放速率。
在三重乳化法中，通过将生物活性剂混合到聚合物溶液中，然后在水溶液中与表面活性剂或脂类例如二(十六酰基)磷脂酰胆碱(DHPC，天然脂的短链衍生物)乳化该混合物，制备第一乳液。以这种方式，含有活性剂的颗粒被形成并悬浮在水中，以形成第一乳液。通过将第一乳液放入聚合物溶液中并乳化该混合物，第二乳液得以形成，以便其中含有聚合物/药物颗粒的水滴形成于聚合物溶液中。水和表面活性剂或脂将分开颗粒并在聚合物溶液中溶解该颗粒。然后，通过将第二乳液放入含有表面活性剂或脂的水中并乳化该混合物，形成在水中的最终颗粒，第三乳液得以形成。所得到的颗粒结构，如图7所示，将具有一个或多个颗粒，这些颗粒由在中心的聚合物和生物活性剂形成，被水和表面稳定剂例如表面活性剂或脂包围，并且覆盖有纯聚合物外壳。表面稳定剂和水将防止聚合物覆层(coating)中的溶剂与该覆层内的颗粒接触并溶解它们。
为通过三重乳化法增加生物活性剂的荷载量，具有低水溶性的活性剂可以在第一乳液中用表面稳定剂加以包被而无需聚合物包被层(coating)和无需在水中溶解所述生物活性剂。在该第一乳液中，水、表面稳定剂和活性剂分别具有相似的体积或者体积比的范围为(1到3)∶(0.2到约2)∶1。在这种情况下，水被使用，并非为了溶解活性剂，而是为了在表面稳定剂的帮助下保护生物活性剂。然后，双重乳液和三重乳液如上所述被制备。该方法可以提供可达50％的药物含量。
可选地或者另外地，在上述的单重、双重或三重乳化法中，在使用聚合物制备颗粒之前，生物活性剂可以被偶联到如本文所述的聚合物分子。仍然可选地，生物活性剂可以在颗粒产生之后偶联到所述颗粒外部上的聚合物上，如本文所述。
许多乳化技术将在制备上述乳液中起作用。然而，目前优选的乳液制备方法是利用在水中不溶混的溶剂。例如，在单重乳化法中，乳化步骤由下列组成：用所述溶剂溶解聚合物，与生物活性剂分子(一种或多种)混合，放入水中，然后用混合器和/或超声振荡器搅拌。通过控制搅拌速度和/或聚合物、生物活性剂(一种或多种)和表面稳定剂的浓度，可以控制颗粒大小。通过调节第二乳液与第三乳液的比率，包被层厚度可以被控制。
合适的乳液稳定剂可以包括非离子型表面活性剂，例如一油酸二缩甘露醇酯(mannide monooleate)、葡聚糖70,000、聚氧乙烯醚、聚乙二醇醚和类似表面活性剂，所有这些都容易从例如Sigma Chemical Co.，St.Louis，Mo.商购获得。所述表面活性剂将以约0.3％至约10％的浓度存在，优选约0.5％至约8％，并且更优选约1％至约5％。
所述至少一种生物活性剂从本发明组合物的释放速率可以通过调节包被层厚度、颗粒大小、结构和包被层密度加以控制。所述包被层密度可以通过调节偶联到包被上的生物活性剂荷载量加以控制。例如，当所述包被不含有生物活性剂时，聚合物包被是密度最大的，并且颗粒内部的生物活性剂洗提通过所述包被最慢。相较之下，当生物活性剂被装载入(即与之混合或“基质化(matrixed)”)或可选地偶联到所述包被中的聚合物时，一旦所述生物活性剂摆脱聚合物并被洗提出，则该包被从所述包被的外表面开始变成多孔的。因此，在颗粒中心的生物活性剂可以以增加的速率洗脱。包被中生物活性剂荷载量越高，包被层密度越低，而洗提速率越高。在所述包被中的生物活性剂荷载量可以低于或高于在外部包被层之下的颗粒内部的生物活性剂荷载量。生物活性剂(一种或多种)从颗粒的释放速率还可以通过将如上所述制备的具有不同释放速率的颗粒混合而加以控制。
制备双重乳液聚合物和三重乳液聚合物的方法的详细描述可以在以下文献中找到：Pierre Autant等，Medicinal and/or nutritional microcapsules for oraladministration，美国专利6,022,562；Iosif Daniel Rosea等，Microparticle formationand its mechanism in single and double emulsion solvent evaporation，Journal ofControlled Release(2004)99：271-280；L.Mu和S.S.Feng，A novel controlled releaseformulation for the anticancer drug paclitaxel(Taxol)：PLGA nanoparticles containingvitamin E(TPGS，J.Control.Release(2003)86：33-48；Somatosin containingbiodegradable microspheres prepared by a modified solvent evaporation method basedon W/O/W-multiple emulsions，Int.J.Pharm.(1995)126：129-138；以及F.Gabor等，Ketoprofenpoly(d，l-lactic-co-glycolic acid)microspheres：influence of manufacturingparameters and type of polymer on the release characteristics，J.Microencapsul.16(1)(1999)1-12，每一篇被以其全部并入本文。
在输送水溶性生物活性剂的又一实施方式中，所述颗粒可以被制备成平均直径为约20nm至约200nm的纳米颗粒，用于输送到循环系统。通过单重乳化法，利用分散在其中，即混合进乳液中或偶联到聚合物的活性剂，如本文所述，可以制备所述纳米颗粒。所述纳米颗粒还可以以含有本文所述的聚合物的胶束组合物予以提供，所述聚合物例如生物活性剂偶联到其上的PEA和PEUR。可选地或者除了偶联到聚合物上的生物活性剂之外，由于所述胶束形成于水中，水溶性生物活性剂也可以在没有溶剂的情况下同时被装载入所述胶束中。
更具体地，在图10中阐述的可生物降解胶束，由偶联到水溶性聚合物链的疏水性聚合物链形成。然而，所述胶束的外部部分主要由所述聚合物的水溶性离子化部分或极性部分组成，所述聚合物的疏水部分主要分配到所述胶束的内部并使聚合物分子保持在一起。
用于制备胶束的聚合物的可生物降解疏水部分由PEA、PEUR或PEU聚合物制成，如本文所描述。对于强疏水性PEA、PEUR或PEU聚合物，成分例如1，4:3，6-双无水-D-山犁醇的二L-亮氨酸酯，或刚性芳香族二酸，象α，ω-双(4-羧基苯氧基)-(C1-C8)烷烃，可以被包括在聚合物重复单元内。相较之下，聚合物的水溶性部分包括聚乙二醇、聚葡糖胺多糖或多糖的重复交替单元以及至少一种可离子化的或极性的氨基酸，其中所述重复交替单元具有基本上相似的分子量，并且其中所述聚合物的分子量在约10kD到约300kD的范围内。所述重复交替单元可以具有基本上相似的在约300D至约700D之间的分子量。在其中聚合物的分子量在10kD以上的一个实施方式中，至少一个氨基酸单元是选自丝氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、赖氨酸和精氨酸的可离子化的或极性的氨基酸。在一个实施方式中，可离子化氨基酸的单元包含至少一个可离子化的聚(氨基酸)例如谷氨酸盐或天冬氨酸盐的嵌段，该单元可以被包括在所述聚合物中。发明胶束组合物可以进一步包括具有一定pH值的药学上可接受的含水介质，在该pH值下，在聚合物水溶性部分中的至少一部分可离子化氨基酸被离子化。
所述聚合物的水溶性部分的分子量越高，胶束的孔隙率越大，并且装载入胶束的水溶性生物活性剂和/或大的生物活性剂如蛋白质的量越大。在一个实施方式中，因此，聚合物的完整水溶性部分的分子量在约5kD至约100kD的范围内。
一旦形成，胶束可以被冻干，用于储存和运输，以及可以在上述含水介质中复原。然而，不推荐冷冻干燥含有将被冷冻干燥过程变性的某些生物活性剂例如某些蛋白质的胶束。
胶束中的带电部分在水中部分地相互分开，并产生吸收水溶性制剂例如生物活性剂(一种或多种)的空间。具有相同类型电荷的离子化链将互相排斥并产生更多的空间。离子化的聚合物还吸引生物活性剂，为基质提供稳定性。此外，所述胶束的水溶性外部防止胶束在离子化部位被治疗性生物活性剂占据之后粘合到体液中的蛋白质上。该类型的胶束具有非常高的孔隙率，可达胶束体积的95％，允许高荷载水溶性生物制剂，例如多肽、DNA和其它生物活性剂。胶束的颗粒大小范围为约20nm至约200nm，对于血液中的循环，优选为约20nm至约100nm。
通过例如激光散射，使用例如装有氦-氖激光的分光计，可以测定颗粒大小。一般而言，颗粒大小在室温下测定，并包括对所考虑样品的多次分析(例如5-10次)，以产生粒径的平均值。使用扫描电子显微镜(scanning electron microscopy，SEM)，可以容易地确定颗粒大小。为了这样做，干燥颗粒用金/钯混合物溅射涂布成大约100埃的厚度，然后用扫描电子显微镜检测。可选地，聚合物——颗粒形式或者非颗粒形式——可以被直接共价连接到生物活性剂，而不是在无化学连接的情况下往其中掺入活性剂(“荷载(loading)”)，使用本领域中熟知并如下文所描述的几种方法的任何一种进行。生物活性剂含量通常为这样的量，其相对于聚合物，表现为大约0.1％至大约40％(w/w)的生物活性剂，更优选为约1％至约25％(w/w)的生物活性剂，甚至更优选为约2％至约20％(w/w)的生物活性剂。生物活性剂的百分含量将取决于期望剂量和所治疗的状况，如在下面更具体地讨论。
用于分散入本发明可生物降解聚合物颗粒输送组合物并从其释放的生物活性剂还包括抗增殖药、雷帕霉素及其任何类似物或衍生物、帕尼特西或其任何紫杉醇类(taxene)类似物或衍生物、依维莫司(everolimus)、西罗莫司、他克莫司、或其任何莫司命名的药物家族，以及他汀类，如辛伐他汀、阿托伐他汀、氟伐他汀、普伐他汀、洛伐他汀、罗苏伐他汀；格尔德霉素，例如17AAG(17-烯丙氨基-17-脱甲氧基格尔德霉素)；埃博霉素D(Epothilone D)和其他埃博霉素类，17-二甲氨基乙氨基-17-脱甲氧基-格尔德霉素和热休克蛋白90(Hsp90)的其他聚酮类抑制剂、西洛他唑及类似物。
考虑分散在本发明聚合物颗粒输送组合物中所用聚合物内的附加生物活性剂包括这样的制剂，当在其生物降解过程中自聚合物颗粒中释放或洗脱时，促进治疗性天然创伤愈合剂例如一氧化氮的内源产生，这样的治疗性天然创伤愈合剂是由内皮细胞内源产生的。可选地，在降解期间自聚合物中释放的生物活性剂可以在由内皮细胞引起的促进自然创伤愈合过程中直接起作用。这些生物活性剂可以是任何这样的制剂，其供给、转移或释放一氧化氮，提高一氧化氮的内源水平，刺激一氧化氮的内源合成，或者作为一氧化氮合酶的底物，或者抑制平滑肌细胞的增殖。这样的制剂例如包括氨基氧类(aminoxyls)、呋咱类(furoxans)、亚硝基硫醇、硝酸盐和花色素苷；核苷，诸如腺苷，以及核苷酸，如腺苷二磷酸(ADP)和腺苷三磷酸(ATP)；神经递质/神经调节物，诸如乙酰胆碱和5-羟色胺(血清素/5-HT)；组胺和儿茶酚胺，诸如肾上腺素和去甲肾上腺素；脂类分子，诸如鞘氨醇-1-磷酸酯和溶血磷脂酸；氨基酸，诸如精氨酸和赖氨酸；肽诸如缓激肽、P物质和降钙素基因相关肽(calcium gene-related peptide，CGRP)，以及蛋白质，诸如胰岛素、血管内皮生长因子(VEGF)和凝血酶。
如图2所述，多种生物活性剂、包被分子和生物活性剂的配体可以被例如共价连接到聚合物颗粒的表面。生物活性剂，例如靶向抗体、多队(例如抗原)和药物以及类似物，可以被共价偶联到所述聚合物颗粒的表面上。此外，作为抗体或多肽或卵磷脂(PC)附着的配体，包被分子例如聚乙二醇(PEG)也可以是表面偶联的，所述附着作为封闭所述颗粒表面上的附着部位的手段，以防止颗粒粘附到患者内的非靶标生物分子和表面(图3)。
例如，已知小蛋白质基序(small proteinaceous motif)，例如细菌A蛋白的B结构域和G蛋白的功能等价区，可通过Fc区结合并从而捕获抗体分子。此类蛋白质基序可以被附着至聚合物，特别是所述聚合物颗粒的表面。此类分子将担当例如结合抗体的配体，用作靶向配体，或者将担当捕获抗体以抓住前体细胞的配体或从患者血流捕获细胞的配体。因此，利用A蛋白或G蛋白功能区可以被连接至聚合物包被的抗体类型是那些含有Fc区的抗体。捕获抗体再在聚合物表面附近结合并抓住前体细胞，例如祖细胞，而所述前体细胞——其优选被浸入在聚合物内的生长培养基中——分泌各种因子并与对象的其它细胞相互作用。此外，分散在所述聚合物颗粒中的一种或多种生物活性剂例如缓激肽可以活化所述前体细胞。
另外，用于附着前体细胞或从对象的血液捕获内皮祖细胞(progenitorendothelial cells，PECs)的生物活性剂是针对已知祖细胞表面标志物的单克隆抗体。例如，已经被报告装饰内皮细胞表面的互补决定子(complementary determinants，CDs)包括CD31、CD34、CD102、CD105、CD106、CD109、CDw130、CD141、CD142、CD143、CD144、CDw145、CD146、CD147和CD166。这些细胞表面标志可以具有变化的特异性，并且针对特定细胞/发育类型/阶段的特异性程度在很多情况下没有被完全表征。另外，这些细胞标志分子，针对它们业已形成过抗体，将特别与相同谱系的细胞上的CDs重叠(就抗体识别而言)：所述细胞在内皮细胞情况下为单核细胞。循环内皮祖细胞是沿着发育路径从(骨髓)单核细胞到成熟内皮细胞的一些途径。CDs 106、142和144已经被报告标记具有一些特异性的成熟内皮细胞。目前已知CD34对内皮祖细胞是特异的，因此目前被优选为从聚合物颗粒被植入部位的血液中捕获内皮祖细胞，所述植入是为了局部输送活性制剂。此类抗体的实例包括单链抗体、嵌合抗体、单克隆抗体、多克隆抗体、抗体片段、Fab片段、IgA、IgG、IgM、IgD、IgE和人源化抗体。
下面的附加生物活性剂和小分子药物对于在本发明聚合物颗粒组合物中分散将是特别有效的，无论所述组合物的大小适于形成用于局部输送生物活性剂的时控释放可生物降解聚合物储库，或者适于进入全身循环，如本文所描述。分散在本发明输送组合物所用聚合物颗粒中的生物活性剂和治疗方法将根据它们在治疗目标疾病或其综合症中的合适的治疗或姑息效应被选择。
在一个实施方式中，合适的生物活性剂不被限制但包括各种类型的化合物，所述化合物当以时控释放方式存在时促进或帮助创伤愈合。此类生物活性剂包括创伤愈合细胞——包括一些前体细胞，其通过本发明组合物中的可生物降解聚合物可以被保护和输送。此类创伤愈合细胞包括例如周细胞和内皮细胞，以及炎性愈合细胞。为将这样的细胞募集到体内聚合物储库的部位，用在本发明输送组合物和治疗方法中的聚合物颗粒可以包括此类细胞的配体，例如抗体和更小的分子配体，其特定地结合“细胞黏着分子(cellular adhesion molecules)”(CAMs)。创伤愈合细胞的示例性配体包括那些特异性结合胞间黏着分子(ICAMs)的配体，例如ICAM-I(CD54抗原)；ICAM-2(CD102抗原)；ICAM-3(CD50抗原)；ICAM-4(CD242抗原)；和ICAM-5；血管细胞黏着分子(VCAMs)，例如VCAM-I(CD106抗原)；神经细胞黏着分子(NCAMs)，例如NCAM-1(CD56抗原)；或NCAM-2；血小板内皮细胞黏着分子PECAMs，例如PECAM-1(CD31抗原)；白细胞-内皮细胞黏着分子(ELAMs)，例如LECAM-1；或LECAM-2(CD62E抗原)以及类似物。
在另一方面，合适的生物活性剂包括胞外基质蛋白质，其是可被分散在本发明输送组合物中使用的聚合物颗粒中的大分子，例如共价或非共价结合。有用的胞外基质蛋白质的实例包括例如通常与蛋白质(蛋白聚糖(proteoglycans))连接的糖胺聚糖和纤维状蛋白质(例如胶原蛋白；弹性蛋白；纤连蛋白和层粘连蛋白)。也可以利用胞外蛋白质的生物模拟物(bio-mimics)。这些通常是非人的但是生物相容的糖蛋白，例如藻酸盐和壳多糖衍生物。为此类胞外基质蛋白质和/或它们的生物模拟物的特异性片段的创伤愈合肽也可用作生物活性剂。
蛋白质生长因子是另外的生物活性剂种类，其适合分散在本文所述的本发明输送组合物和治疗方法中使用的聚合物颗粒中。此类生物活性剂在促进创伤愈合和本领域已知的其它疾病状态中是有效的。例如，血小板衍生生长因子-BB(PDGF-BB)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、表皮生长因子(EGF)、角质形成细胞生长因子(KGF)、胸腺素B4；和各种血管生成因子，诸如血管内皮生长因子(VEGFs)、成纤维细胞生长因子(FGFs)、肿瘤坏死因子-β(TNF-β)以及胰岛素样生长因子-1(IGF-I)。这些蛋白质生长因子中的很多是商业可得的，或者可以使用本领域中熟知的技术而重组生产。
可选地，包含载体、特别是腺病毒载体的表达系统——其含有编码多种生物分子的基因——可以被分散在聚合物颗粒中，用于时控释放输送。制备此类表达系统的方法和载体在本领域中是熟知的。例如，蛋白生长因子可以被分散在本发明聚合物颗粒中，用于通过选择大小适于形成聚合物储库的颗粒而将所述生长因子施用到期望机体部位，以便局部输送，或者通过选择将进入循环的颗粒大小全身性施用所述生长因子。这些生长因子例如VEGF、PDGF、FGF、NGF、和进化和功能相关生物制剂、以及血管生成酶例如凝血酶，也可以用作本发明中的生物活性剂。
小分子药物是另外的生物活性剂种类，其适合分散在本文所述的本发明输送组合物和治疗方法中所用的聚合物颗粒中。这样的药物包括例如抗微生物剂和抗炎剂，以及某些愈合促进剂，例如，诸如维生素A和脂质过氧化的合成抑制剂。
很多抗生素也可以被分散在本文所述的本发明输送组合物中所使用的聚合物颗粒中，以便通过预防或控制感染而间接地促进自然愈合过程。合适的抗生素包括很多种类，诸如氨基糖苷抗生素或喹诺酮类(quinolones)或β-内酰胺，诸如头孢菌素(cefalosporines)，如环丙沙星、庆大霉素、妥布霉素、红霉素、万古霉素、苯唑西林、邻氯青霉素、二甲氧苯青霉素、林可霉素、氨苄西林和粘菌素。合适的抗生素已经在文献中进行了描述。
合适的抗微生物剂包括例如Adriamycin PFS/RDF
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(Pharmacia andUpjohn)、Blenoxane
Figure G06804221X20070809D000342
(Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)、Cerubidine
Figure G06804221X20070809D000343
(Bedford)、Cosmegcn(Merck)、DaunoXome
Figure G06804221X20070809D000345
(NeXstar)、Doxil
Figure G06804221X20070809D000346
(Sequus)、Doxorubicin Hydrochloride
Figure G06804221X20070809D000347
(Astra)、Idamycin
Figure G06804221X20070809D000348
PFS(Pharmacia and Upjohn)、Mithracin
Figure G06804221X20070809D000349
(Bayer)、Mitamycin
Figure G06804221X20070809D0003410
(Bristol-Myers Squibb Oncology/Immunology)、Nipen
Figure G06804221X20070809D0003411
(SuperGen)、Novantrone
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(Immunex)和Rubex
Figure G06804221X20070809D0003413
(Bristol-Myers SquibbOncology/Immunology)。在一个实施方式中，肽可以是糖肽。“糖肽(glycopeptide)”指的是寡肽(例如七肽(heptapeptide))抗生素，特征为任选用糖基团取代的多环肽核，例如万古霉素。
包括在本类别抗微生物剂中的糖肽的实例可以在由Raymond C.Rao和Louise W.Crandall所著的“Glycopeptides Classification，Occurrence，and Discovery，”(″Bioactive agents and the Pharmaceutical Sciences″Volume 63，由RamakrishnanNagarajan编辑，由Marcal Dekker，Inc.出版)中找到。糖肽另外的例子被公开在美国专利第4,639,433；4,643,987；4,497,802；4,698,327；5,591,714；5,840,684；和5,843,889号中；在EP 0 802 199；EP 0 801 075；EP 0 667 353；WO 97/28812；WO97/38702；WO 98/52589；WO 98/52592中；以及在J.Amer.Chem.Soc，1996，118，13107-13108；J.Amer.Chem.Soc，1997，119，12041-12047；和J.Amer.Chem.Soc.，1994，116，4573-4590中。代表性糖肽包括那些被鉴定为A477、A35512、A40926、A41030、A42867、A47934、A80407、A82846、A83850、A84575、AB-65、放线游菌素、类放线菌素、阿达星、阿沃霉素、远青霉素、Balhimyein、Chloroorientiein、Chloropolysporin、Decaplanin、去甲基万古霉素、Eremomycin、Galacardin、Helvecardin、伊肽霉素、凯勃孢囊菌素、LL-AM374、甘露糖肽素、MM45289、MM47756、MM47761、MM49721、MM47766、MM55260、MM55266、MM55270、MM56597、MM56598、OA-7653、Orenticin、寡子菌素、瑞斯托菌素、瑞斯脱霉素、Synmonicin、游壁菌素、UK-68597、UD-69542、UK-72051、万古霉素以及类似物的糖肽。如此处所用的术语“糖肽(glycopeptide)”或“糖肽抗生素(glycopeptideantibiotic)”也意欲包括上面所公开的糖肽的一般类别，在该糖肽上糖部分是不存在的，即糖肽的糖苷配基系列。例如通过温和水解而去除万古霉素上的连接于酚的二糖产生了万古霉素糖苷配基。同样包括在术语“糖肽抗生素”范围内的是上面所公开的糖肽的一般类别的合成衍生物，包括烷基化和酰基化衍生物。另外，在本术语的范围内的是按照与万古霉素类似的方式，已经被进一步添加另外的糖残基的糖肽，特别是氨基糖苷。
术语“脂质化糖肽(lipidated glycopeptide)”特别指的是那些已经被合成修饰为含有脂质取代基的糖肽抗生素。如此处所用，术语“脂质取代基(lipidsubstituent)”指的是含有5或更多碳原子，优选为10至40个碳原子的任何取代基。脂质取代基可任选含有1至6个选自卤素、氧、氮、硫和磷的杂原子。脂质化糖肽抗生素在本领域是熟知的。例如参见美国专利号5,840,684、5,843,889、5,916,873、5,919,756、5,952,310、5,977,062、5,977,063、EP 667,353、WO 98/52589、WO99/56760、WO 00/04044、WO 00/39156，其公开内容被完整并入本文作为参考。
抗炎生物活性剂也可用于分散在本发明组合物和方法中所使用的聚合物颗粒中。取决于待治疗的身体部位和疾病，此类抗炎生物活性剂包括例如，镇痛剂(例如，NSAIDS和水杨酸盐类)、类固醇、抗风湿药、胃肠药、痛风制剂、激素(糖皮质激素)、鼻制剂、眼制剂、耳制剂(例如，抗生素和类固醇的组合)、呼吸系统药物和皮肤及粘膜药物。参见Physician′s Desk ReferencE，2001版。具体地，抗炎剂可以包括地塞米松，其被化学命名为(11θ，16I)-9-氟-11，17，21-三羟基-16-甲基孕甾-1，4-二烯-3，20-二酮。可选地，抗炎生物活性剂可以是或可以包括西罗莫司(雷帕霉素)，它是从吸水链霉菌(Streptomyces hygroscopicus)分离的三烯大环内酯抗生素。
包括在本发明组合物和方法中的多肽生物活性剂也可以包括“肽模拟物(peptide mimetics)”。在本文中被称为“肽模拟物(peptide mimetics)”或“模拟肽(peptidomimetics)”的此类肽类似物一般被用于制药行业，其具有类似于模板肽(template peptide)的性质(Fauchere，J.(1986)Adv.Bioactive Agent Res.，15：29；Veber和Freidinger(1985)TINS p.392；和Evans等(1987)J.Med.Chem.，30：1229)，并且通常借助计算机化分子模型化方法而开发。一般而言，模拟肽结构上类似于典型多肽(paradigm polypeptide)(即具有生化性质或药理活性的多肽)，但是具有一个或多个通过本领域已知的方法被选自下列的键任选取代的肽键：--CH2NH--、--CH2S--、CH2-CH2--、--CH＝CH--(顺式和反式)、--COCH2--、--CH(OH)CH2--和--CH2SO--，并在下列参考文献中被进一步描述：Spatola，A.F.在″Chemistry andBiochemistry of Amino Acids，Peptides，and Proteins，″中B.Weinstein编辑，MarcelDekker，New York，p.267(1983)；Spatola，A.F.，Vega Data(1983年3月)，Vol.1，Issue3，″Peptide Backbone Modifications″(综述)；Morley，J.S.，Trends.Pharm.Sci.，(1980)p.463-468(综述)；Hudson，D.等，Int.J.Pept.Prot.Res.，(1979)14：177-185(--CH2NH--、CH2CH2--)；Spatola，A.F.等，Life Sci.，(1986)38：1243-1249(-CH2-S-)；Harm，M.M.，J.Chem.Soc.Perkin Trans I(1982)307-314(--CH＝CH-，顺式和反式)；Almquist，R.G.等，J.Med.Chem.，(1980)23：2533(-COCH2-)；Jennings-Whie，C.等，Tetrahedron Lett.，(1982)23：2533(-COCH2-)；Szelke，M.等，European Appln.，EP45665(1982)CA：97：39405(1982)(-CH(OH)CH2-)；Holladay，M.W.等，TetrahedronLett.，(1983)24：4401-4404(-C(OH)CH2-)；和Hruby，V.J.，Life Sci.，(1982)31：189-199(-CH2-S-)。此类肽模拟可以具有优于天然多肽实施方案的显著优势，例如包括：更经济的生产、更大的化学稳定性、增强的药理性质(半衰期、吸收、效价、功效等)、改变的特异性(例如广谱的生物活性)、减少的抗原性以及其他优势。
另外，在肽内的一个或多个氨基酸的取代(例如，用D-赖氨酸代替L-赖氨酸)可以被用于产生更稳定的肽和抗内源性肽酶的肽。可选地，共价结合到可生物降解聚合物的合成多肽，还可以由D-氨基酸制备，称为反式肽(inverso peptides)。当肽以天然肽序列的相反方向装配时，其被称为逆式肽(retro peptide)。一般而言，从D-氨基酸制备的多肽对于酶促水解是非常稳定的。已经报道了许多有关逆反式或部分逆反式肽的保存生物学活性的情况(US专利6,261,569 B1和其中的参考文献；B.Fromme等.，Endocrinology(2003)144：3262-3269)。
很明显的是，本主题发明可用于预防或治疗很多种疾病或其综合症。
在装载有生物活性剂的聚合物颗粒的制备之后，组合物可以被冻干，并且该干燥的组合物可在施用之前悬浮在合适的介质中。
任何合适和有效量的至少一种活性剂可以随时间从所述聚合物颗粒释放(包括在体内形成的聚合物储库中的那些)，并将通常取决于例如具体的聚合物、颗粒类型或者如果存在的话，聚合物/生物活性剂连接。通常，可达约100％的聚合物颗粒可以从聚合物储库中释放，所述聚合物储库在体内由大小适合于避免循环的颗粒形成。具体而言，可达其约90％、可达其约75％、可达其约50％、或可达其约25％可以从聚合物储库中释放。通常影响从聚合物释放的速率的因素是聚合物/生物活性剂的性质和量、聚合物/生物活性剂连接的类型、以及在该制剂中存在的其它物质的性质和量。
一旦本发明聚合物颗粒输送组合物如上被制备，则组合物被配制，用于随后的肺内输送、胃肠输送、皮下输送、肌内输送、进入中枢神经系统输送、腹膜内输送、或器官内输送。所述组合物通常将包括一种或多种适于经口、粘膜或皮下输送的“药学上可接受赋形剂或载体”，如水、盐水、丙三醇、聚乙二醇、透明质酸、乙醇等。另外，辅助物质例如润湿剂或乳化剂、pH缓冲物质、调味料和类似物质可以在此类载体中存在。
例如，鼻内和肺部制剂通常将包括既不导致刺激鼻粘膜又不显著干扰纤毛功能的载体。稀释剂例如水、含水盐水或其它已知物质可以与本主题发明一起被使用。该肺内制剂还可以含有防腐剂，例如但不限于氯丁醇和氯化苯甲烃胺。表面活性剂可以存在，以增强鼻粘膜的吸收。
对于直肠和尿道栓剂，载体组分将包括传统的粘合剂和载体，例如可可脂(可可油)或其它甘油三酯；酯化、氢化和/或分馏修饰的植物油；含甘油的明胶；聚碱性乙二醇(polyalkaline glycols)；不同分子量的聚乙二醇的混合物；以及聚乙二醇的脂肪酸酯。
对于阴道输送，本发明的制剂可以被掺入阴道栓基质(pessary bases)，例如包括聚乙烯甘油三酯混合物的那些，其悬浮在油例如玉米油或芝麻油中，任选地含有胶态二氧化硅。参见，例如Richardson等.，Int.J.Pharm.(1995)115：9-15。
对于用于特定输送模式的适宜载体的进一步的讨论，参见例如Remington：The Science and Practice of Pharmacy，Mack Publishing Company，Easton，Pa.，19thedition，1995。本领域普通技术人员可以容易地确定用于特定生物活性剂/聚合物颗粒组合物、颗粒大小和施用模式的合适载体。
除了治疗人类之外，本发明聚合物颗粒输送组合物还意欲用于多种哺乳类患者例如宠物(如猫、狗、兔和雪貂)、农用动物(如猪、马、驴、奶牛和肉牛)和赛马的兽医治疗。
用在本发明方法中的组合物可以任选含有“有效量”的感兴趣的生物活性剂(一种或多种)或者加入PEA、PEUR或PEU聚合物骨架中的治疗性二酸或二醇。也就是说，一定量的活性剂或治疗性二酸或二醇可以被包括在组合物中，其将导致对象产生足够的治疗性或姑息性反应，以预防、减少或消除症状。根据所治疗的对象、被治疗对象的年龄和一般状况、对象免疫系统的能力、期望保护的程度、所治疗症状的严重程度、所选择的具体活性剂及组合物的施用模式等等因素，所需的准确量将变化。合适的有效量可以由本领域普通技术人员容易地确定。因此，“有效量”将落入通过常规试验可以确定的相对宽的范围内。例如，为了本发明的目的，有效剂量通常在每剂约1μg到约100mg被输送活性剂的范围内，例如从约5μg到约1mg，或约10μg到约500μg。
一旦配制完成，采用标准技术，本发明聚合物颗粒输送组合物被经口、经粘膜、或经皮下或肌内注射、或类似方式施用。参见，例如Remington：The Scienceand Practice of Pharmacy，Mack Publishing Company，Easton，Pa.，19th edition，1995，关于粘膜输送技术，包括鼻内、肺部、阴道和直肠技术，以及欧洲公布第517,565号和Illum等，J.Controlled Rel(1994)29：133-141，关于鼻内施用技术。
剂量治疗可以是单剂量的本发明聚合物颗粒输送组合物，或者多剂量方案，如本领域所已知。所述剂量方案还将至少部分通过对象的需求来确定，并取决于医生的判断。而且，如果疾病预防是期望的，所述聚合物颗粒输送组合物通常在原发病显示或感兴趣疾病综合症之前被施用。如果治疗是期望的，例如减少症状或复发，所述聚合物颗粒输送组合物通常在原发病显示之后被施用。
所述制剂可以在许多开发来研究经口、皮下或粘膜输送的动物模型中进行体内测试。例如，有意识的绵羊模型是测试物质的经鼻输送的本领域公认的模型。参见例如Longenecker等，J.Pharm.Sci.(1987)76：351-355和Illum等.，J.ControlledRel.(1994)29：133-141。通常，以粉末、冻干形式的聚合物颗粒输送组合物被吹入鼻腔中。使用本领域中已知的标准技术，可以测定血液样品中的活性剂。
下面的实施例意图举例说明本发明，而非限制本发明。
                          实施例1
通过单重乳化法制备PEA-Ac-Bz纳米颗粒和颗粒
含有乙酰化末端和苄基化COOH侧链基团的结构(I)的PEA聚合物(表示为PEA.Ac.Bz)(25mg)溶解在1ml DCM中，并在搅拌下加入到5ml 0.1％DHPC水溶液中。在旋转蒸发之后，获得颗粒大小范围在20nm到100μm之间的PEA-AcBz乳液。搅拌速率越高，颗粒尺寸越小。颗粒大小由聚合物的分子量；溶液浓度；和设备例如微射流机(microfluidizer)、超声喷雾器、声波振荡器以及机械搅拌器或磁力搅拌器控制。
含有镇痛剂的PEA-AcBz颗粒的制备
PEA.AcBz(25mg)和丁哌卡因(5mg)被溶解在1ml DCM中，并且该溶液被加入到5ml 0.1％DHPC水溶液中，同时均化。使用旋转蒸发仪，平均颗粒大小范围在0.5μm到1000μm之间、优选1μm到约20μm的PEA.Ac.Bz乳液被制备。
                    实施例2
使用双重乳化法制备聚合物颗粒
使用双重乳化技术，在两步中制备颗粒：在第一步中，PEA.Ac.Bz(25mg)被溶解在1ml DCM中，然后50μl 10％的表面活性剂二庚酰基-磷脂酰胆碱(diheptanoyl-phosphatidylcholine，DHPC)被加入。该混合物在室温下被涡旋搅动，以形成水/油(W/O)初级乳液。在第二步中，该初级乳液被缓慢加入5ml 0.5％DHPC的溶液，同时均化该混合的溶液。在1分钟的均化后，该乳液被旋转蒸发，以除去DCM，获得水/油双重乳液。所得到的双重乳液具有悬浮的聚合物颗粒，所述颗粒大小在0.5μm至1000μm的范围内，大多数在约1μm至10μm之间。降低因素例如表面活性剂的量、搅拌速度和水的体积，往往增加颗粒的大小。
                    实施例3
使用双重乳化法制备包裹抗体的PEA颗粒
使用双重乳化技术，通过两步制备颗粒：在第一步中，PEA.Ac.Bz(25mg)被溶解在1ml DCM中，然后50μl含有60μg抗Icam-1抗体和4.0mg DHPC的水溶液被加入。该混合物在室温下被涡旋搅拌，以形成水/油(W/O)初级乳液。在第二步骤中，该初级乳液被缓慢加入5ml 0.5％DHPC的溶液，同时均化。在1分钟的均化后，该乳液被旋转蒸发，以除去DCM，获得具有水/油/水(W/O/W)双重乳液结构的颗粒。通过该双重乳化技术，大约75％至98％的抗体被包裹。
                    实施例4
具有三重乳液结构的颗粒的制备，其中一个或多个初级颗粒被一起包裹在聚合物包被中，形成二级微粒。
具有三重乳液结构的颗粒通过下列两种不同的路线被制备：
多颗粒包裹在第一种路线中，使用用于单相的标准步骤制备初级颗粒，PEA.Ac.H(含有乙酰化末端和游离COOH侧链基团的结构(I)的聚合物)纳米颗粒被制备，以提供储备样品，其在约1.0mg/ml至约10mg/ml之间(每含水单元的聚合物)。此外，PEA.Ac.Bz储备样品的溶液被制备，其具有20％的表面活性剂重量，其中该20％被计算为(表面活性剂的毫克数)/(PEA.Ac.Bz的毫克数+表面活性剂的毫克数)。各种表面活性剂被研究，其中最成功的是1，2-二庚酰基-sn-甘油基-3-胆碱磷酸(DHPC)。所述PEA.Ac.H纳米颗粒的储备样品被注射入在DCM中的PEA-AcBz聚合物溶液。典型的样品如下：
  纳米颗粒储备溶液   100μl
  溶解的PEA-AcBz   20mg
  CH2Cl2   2ml
  表面活性剂的量   5mg
第一次加入物被称为“初级乳液(primary emulsion)”。该样品被允许通过摇动板搅拌5-20分钟。一旦观察到充分的均一性，该初级乳液被转移入含有0.1％的在水介质(5-10ml)中的表面稳定剂的标准瓶(canonical vial)中。这些内含物被称为“外部水相(external aqueous phase)”。使用均化器，在低速下(5000-6000RPM)，该初级乳液被缓慢移入所述外部水相，同时经受低速均化。在6000PRM下3-5分钟之后，全部样品(被称为“二级乳液(secondary emulsion)”)在真空下浓缩，以除去DCM，同时将PEA-Ac-H纳米颗粒包裹在连续的PEA-Ac-Bz基质内。
小分子装载入二级聚合物包被的制备。在制备具有三重乳液结构的颗粒的第二种路线中，上述用于制备单重乳化颗粒的步骤被进行，用于第一步骤。然后，在最后的步骤中，包裹所述单重乳化颗粒的聚合物包被(即水在油相中)被制备。
更具体而言，油包水相(初级乳液)被形成。在该情况下，使用最小体积的水，药物(5mg)、表面活性剂(例如DHPC)的浓缩混合物首先被制备。然后，该浓缩混合物被加入到PEA-AcBz的DCM溶液中，并且经受声波浴5-10分钟。一旦观察到充分的均一性，内含物被加入到5ml水中，同时均化。在通过真空蒸发除去DCM后，含有药物水分散体的PEA.Ac.Bz的三重乳液被获得。
在另一个例子中，含有药物的PEA.Ac.H纳米颗粒储备样品被制备。PEA.Ac.H(25mg)和药物(5mg)被溶解在2ml DCM中，并通过声波振荡5～10分钟与5ml水混合。一旦观察到充分的均一性，内含物被旋转蒸发，除去DCM。使用本方法制备的制备物的典型例子具有下面的内含物。
  PEA.Ac.H   25mg
  CH2Cl2   2ml
  H2O   2ml
  小分子药物   5mg
然后，上面的制备物在特氟隆盘中过夜蒸发，以进一步减少水，并得到大约2ml的体积。外部聚合物包被，即在可达5ml DCM中的25mg PEA.Ac.Bz，与该初级乳液合并，并且全部的二级乳液通过涡旋搅动被搅拌不超过1分钟。最后，所述二级乳液被转移到含有0.1％表面稳定剂的水性介质(10-15ml)中，在6000RPM下均化5分钟，并在真空下再次浓缩，以除去第二阶段的DCM，从而产生具有如图6所示三重乳液结构的颗粒。
                      实施例5
通过三重乳化的药物捕获(50％)下面的例子举例说明了在聚合物包被中小分子药物的装载。通过三重乳化技术，在初级乳液中采用最小量的H2O——相比于双重乳化法(大概一半的水被使用)而言，含有高荷载量盐酸丁哌卡因(bupivacaine HCl)的PEA颗粒被制备。为稳定使得水相减少的结构，在药物被加到内部水相之前，有助于所述药物溶解在小水滴中的表面稳定剂本身被溶解在所述内部水相中。具体而言，DHPC(量如下)首先被溶解在100μl H2O中；然后，50mg的药物被加入所述相中。该技术允许在所述颗粒中装载更高剂量的药物，其中水比在制备相同大小的双重乳化颗粒中使用的水甚至更少。在合成过程中按照下来参数：
  反应物   Mg   重量当量
  PEA-AcBz   50   50％
  盐酸丁哌卡因   50   50％
  DHPC   12.4   聚合物的20％
  CH2Cl2(溶剂)   2.5ml   (在溶剂中2％PEA)
  H2O   100μl   (2∶1药物)
  反应物   Mg   重量当量
  DHPC   16   聚合物的24％
  H2O   5ml   与溶剂比为2/1
                   实施例6
制备含有治疗剂的三嵌段共聚物胶束的方法
首先，通过将在中心的疏水性PEA或PEUR聚合物的链与水溶性聚合物链偶联，形成A-B-A型三嵌段共聚物，所述水溶性聚合物链含有PEG的交替单元和在两端的至少一种可离子化氨基酸例如赖氨酸或谷氨酸盐。然后，该三嵌段共聚物被纯化。
然后，使用三嵌段共聚物，制备胶束。所述三嵌段共聚物以及至少一种生物活性剂如小分子药物、蛋白质、肽、脂、糖、DNA、cDNA或RNA，被溶解在水溶液中，优选在盐水溶液中，其pH已经被调节到以这样的方式选择的一个值：在所述水溶性链中的至少一部分可离子化氨基酸处于离子化的形式，以产生在水溶液中三嵌段的分散体。表面稳定剂如表面活性剂或脂类，被加到该分散体，以分离和稳定将形成的颗粒。然后，用机械或磁力搅拌器或声波振荡器搅拌该混合的溶液。胶束将以该方式形成，如图10所示，其中水溶性部分主要在外壳上，而疏水性部分在中心，保持胶束颗粒的完整性。该胶束具有高孔隙率，用于活性剂的装载。蛋白质和其它生物制剂可以被吸引到水溶性部分中带电荷的区域。所形成的胶束颗粒的大小范围为从约20nm到约200nm。
                        实施例7
由与药物混合的不同聚合物制备的颗粒上的聚合物包被
使用单重乳化留下问题：尽管颗粒可以被制备得非常小(20nm到200nm)，但是所述药物被基质化在所述颗粒中，并可能过快洗脱。对于双重和三重乳化颗粒，由于其内部的含水溶液，颗粒比通过单重乳化技术制备的颗粒更大。然后，如果与基质化药物所使用的相同聚合物被用于包被所述颗粒，那么在制备第三乳液(聚合物包被)中使用的溶剂将溶解被基质化的颗粒，并且所述包被将成为基质(其中含有药物)的部分。为解决该问题，不同于基质化药物所使用的聚合物被用来制备所述颗粒的包被，并且用于制备所述聚合物包被的溶剂被选择为在其中基质聚合物将不溶解的溶剂。
例如，PEA可溶解在乙醇中，但PLA则不溶解。因此，PEA可用于基质化药物，而PLA可用作包被聚合物，或反之亦然。在另一个例子中，乙醇可溶解PEA，但不溶解PEUR，而丙酮可溶解PEUR，但不溶解PEA。因此，PEUR可用于基质化药物，而PEA可用作包被聚合物，或反之亦然。
因此，将被使用的一般性步骤如下。使用聚合物A，采用单重乳化法制备在溶液(如果聚合物A是PEA或PEUR，则是水溶液)中的颗粒，以基质化在聚合物颗粒中的药物或其它生物活性剂。通过冷冻干燥，干燥出溶剂，以获得干燥的颗粒。将所述干燥的颗粒分散在聚合物B的溶液中，所述聚合物B在不溶解聚合物A颗粒的溶剂中。乳化在水溶液中的该混合物。所得到的颗粒将是在含有基质化药物的聚合物A颗粒上具有聚合物B包被的纳米颗粒。
                    实施例8
在本实施例中，在主要PEA聚合物骨架中含有β-雌二醇的残基的PEA聚合物被制备。
材料在无进一步纯化的情况下，使用17-β-雌二醇(雌-1，3，5(10)-三烯-3，17β-二醇)、L-赖氨酸、苄醇、癸二酰氯、1，6-己二醇、对硝基苯酚、三乙胺、4-N，N-(二甲氨基)吡啶(DMAP)、N，N′-二环己基碳二亚胺(DCC)、无水N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、无水二氯甲烷(DCM)、三氟乙酸(TFA)、对甲苯磺酸一水化物(AldrichChemical Co.，Milwaukee，WI)、无水甲苯、Boc-L-亮氨酸一水化物(Calbiochem-Novabiochem，San Diego，CA)。其它溶剂，乙醚和乙酸乙酯(Fisher Chemical，Pittsburgh，PA)。
单体和聚合物的合成生物活性PEA的合成涉及三个基本的步骤：(1)双-亲电体的合成：二羧酸的二(对硝基苯基)酯(此处为癸二酸的二(对硝基苯基)酯，化合物1)；(2)双-亲核体的合成：双(L-亮氨酸)-二醇-二酯的双-对甲苯磺酸盐(或二-TFA盐)(化合物3和5)和L-赖氨酸苄酯(化合物2)的双-对甲苯磺酸盐(或二-TFA盐)；和(3)通过步骤(1)和(2)得到的单体的溶液缩聚。
癸二酸的二对硝基苯基酯(化合物1)的合成通过使癸二酰氯与对硝基苯酚反应，制备癸二酸的二对硝基苯基酯，如以前所述(Katsarava等J.Polym.Sci PartA：Polym.Chem.(1999)37.391-407)(方案IV)：
Figure G06804221X20070809D000421
                         方案(IV)
如较早所述(US 6,503,538)，通过在甲苯中回流苄醇、甲苯磺酸一水化物和L-赖氨酸一氢氯化物，同时共沸除去所产生的水，L-赖氨酸苄酯的双-对甲苯磺酸盐得以制备(方案V)。
Figure G06804221X20070809D000431
                         方案(V)
二(α-氨基酸)二酯的酸式盐(3)，(5)的合成通过如方案3所示的以前公开的方法的改进步骤，二(L-亮氨酸)己烷-1，6-二酯的二对苯磺酸盐(化合物3)得以制备。
在250mL的甲苯中的L-亮氨酸(0.132mol)、对甲苯磺酸一水化物(0.132mol)和1，6-己二醇(0.06mol)被置于装配有迪安-斯达克装置和顶部搅拌器的烧瓶中。该多相反应混合物被加热到回流约12小时，直到4.3mL(0.24mol)的水析出。然后，该反应混合物被冷却到室温，过滤，用丙酮洗涤，并从甲醇/甲苯2∶1混合物重结晶两次。收率和Mp与公布的数据相同(Katsarava等，同前)(参见方案VI)。
Figure G06804221X20070809D000432
                      方案(VI)
通过两步反应，制备二-L-亮氨酸-β-雌二醇-二酯的二-TFA盐(化合物5)。17β-雌二醇首先与Boc-保护的L-亮氨酸反应，应用碳二亚胺介导的酯化，以形成化合物4。在第二步中，使用TFA，Boc基团被去保护，同时转变成二氨基单体的二-TFA盐(化合物5)(参见方案VII)。
Figure G06804221X20070809D000433
                      方案(VII)
二(Boc-L-亮氨酸)雌二醇-3，17β-二酯(4)的制备在室温下，在干燥氮气氛下，1.5g(5.51mmol)17β-雌二醇、3.43g(13.77mmol)Boc-L-亮氨酸一水化物和0.055g(0.28mmol)对甲苯磺酸一水化物被溶解在20mL干燥的N，N-二甲基甲酰胺中。向该溶液加入10g分子筛，并持续搅拌24小时。然后，0.067g DMAP和5.4g(26.17mmol)DCC被引入该反应溶液中并持续搅拌。6小时后(观察不到该反应的脱色)，1mL乙酸被加入，以破坏过量的DCC。然后，沉淀的脲和分子筛被过滤出，而滤液倒入80mL水中。用30mL乙酸乙酯萃取产物三次，经硫酸钠干燥，溶剂被蒸发，并且产物在柱子(7∶3的己烷∶乙酸乙酯)上进行层析。无色透明固体的纯化合物4以2.85g、74％的收率和100％纯度(TLC)获得，并进一步被转变成化合物5。
二(L-亮氨酸)雌二醇-3，17β-二酯的二-TFA盐(化合物5)的制备通过加入4mL干燥TFA，在10mL的干二氯甲烷中，Boc-保护的单体(化合物4)的去保护被基本上定量进行。在室温下搅拌2小时后，用300mL无水乙醚稀释均相溶液，并留在冷室中过夜。收集沉淀出的白色晶体，用乙醚洗涤两次，在45℃下在真空烘箱中干燥。收率2.67g(90％)。Mp＝187.5℃。
聚合物合成在温和条件下(60℃)在DMF中进行治疗性PEA的合成：4当量的活化二酸单体(化合物1)与二氨基单体1.5当量(化合物2)、1.5当量(化合物5)和1当量(化合物3)的组合进行反应。
三乙胺1.46mL(10.47mmol)被立刻加入在3mL干燥DMF中的单体(化合物1)(4.986mmol)、(化合物2)(1.246mmol)、(化合物3)(1.869mmol)、(化合物5)(1.869mmol)的混合物中，并且该溶液被加热到60℃，同时搅拌。该反应瓶被保持在相同的温度下16小时。黄色粘性溶液形成，然后冷却到室温，用9mL干燥DMF稀释，加入0.2mL乙酸酐，以及在3小时后，沉淀三次：第一次在水中，然后从乙醇溶液进入乙酸乙酯，最后从氯仿进入乙酸乙酯。从氯仿∶乙醇(1∶1)混合物，无色疏水聚合物被浇铸成坚韧膜，并在真空中干燥。收率：1.74g(70％)。
材料表征单体和化合物的化学结构通过标准的化学法进行表征。通过Bruker AMX-500分光计(Numega R.Labs Inc.San Diego，CA)记录NMR光谱，在500MHz下操作，获取1H NMR谱。氘代溶剂CDCl3或DMSO-d6(Cambridge IsotopeLaboratories，Inc.，Andover，MA)与四甲基硅烷(TMS)一起被用作内标。
在自动化Mettler-Toledo FP62 Melting Point Apparatus(Columbus，OH)上测定所合成单体的熔点。合成的单体和聚合物的热性能在Mettler-Toledo DSC 822e示差扫描量热计上予以表征。将样品置于铝盘中。在氮气流下，以10℃/分钟的扫描速率进行测量。
通过装配有高压液体层析泵、Waters 2414折光率检测器(refractory indexdetector)的Model 515凝胶渗透色谱仪(Waters Associaes Inc.Milford，MA)，测定合成的聚合物的数均和重均分子量(Mw和Mn)和分子量分布，在N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)中的0.1％ LiCl溶液被用作洗脱液(1.0mL/min)。两个StyragelHR 5E DMF型柱(Waters)被连接，并用聚苯乙烯标准物校准。
在拉伸强度仪器上(Chatillon TCD200，其装配有PC(NexygenTM FM软件)(Chatillon，Largo，FL)，以100mm/min的十字头速度，测量拉伸性能：拉伸强度、断裂伸长和杨氏模量。载荷量为50lbs。该膜(4×1.6cm)具有哑铃型和约0.125mm的厚度。
结果通过活化单体的缩聚，四种不同单体被共聚，提供含有基于总聚合物重量17％w/w类固醇载荷量的共聚PEA。产物治疗性聚合物组合物的化学结构，其含17β-雌二醇、L-亮氨酸、L-赖氨酸(OBn)、1，6-己二醇和癸二酸的片段，被描述在式(XVII)中。
                      式(XVII)
根据文献，制备三种单体：L-赖氨酸-苄酯的二-对甲苯磺酸盐(化合物2)、二(L-亮氨酸)1，6-己二酯(化合物3)和二(对硝苯基)癸二酸盐(化合物1)，并通过熔点和质子核磁共振光谱法表征。结果与文献中报道的一致。
在本实施例中，在主聚合物骨架中含有β-雌二醇的残基的PEA聚合物被制备，其中，使用碳二亚胺技术，通过酯健，二醇类固醇的两个羟基都被加入单体中，结果如上表1所述。引入聚合反应的最终单体是TFA盐。在缩聚后，获得高分子量共聚物。凝胶渗透层析得到估计的分子量Mw＝82,000和多分散性PDI＝1.54。该产物共聚物在乙醇(当干燥时)中是部分可溶的，在氯仿、氯仿∶乙醇的1∶1混合物、二氯甲烷以及在极性无质子有机溶剂：DMF、DMSO、DMAc中溶解良好。
玻璃态转变温度被测量在Tg＝41°(第二加热曲线的中点)下，并且在220℃下通过示差扫描量热法(DSC)分析，检测明显的熔化吸热。该结果导致结论：该聚合物具有半晶体性质。
当从氯仿溶液浇铸时，所述治疗聚合物形成坚韧膜。拉伸表征得到下面的结果：断裂应力28.1MPa、伸长173％、杨氏模量715MPa。
                     实施例9
本实施例举例说明了在聚合物骨架中含有治疗性二醇的治疗性PEUR聚合物组合物(式V)的合成。用在该合成中的第一单体是具有由式
Figure G06804221X20070809D000461
描述的一般化学结构的治疗性二醇的二碳酸酯，其用已知的方法形成(如美国专利6,503,538所述的化合物(X))，其中R5独立地是任选用一个或多个硝基、氰基、卤素、三氟甲基或三氟甲氧基取代的(C6-C10)芳基(在本实施例中，例如对硝基苯酚)；以及至少一些对硝基苯酚。至少一些R6是如本文所述的治疗性二醇的残基，这取决于期望的药物载荷量。在其中所有R6都不是治疗性二醇的残基的情况下，每一个二醇将首先被制备，并纯化为单独的单体。例如，通过下面方案7的方法，可以制备二-对硝苯基-3，17b-雌二醇-二碳酸酯(化合物6)：
                    方案7
美国专利6,503,538的化合物X(在我们的实施例中的化合物6)与上述单体的缩聚产生基于雌二醇的共聚酯型氨基甲酸酯(PEUR)(化合物11)：
Figure G06804221X20070809D000463
其中反应方案如下
Figure G06804221X20070809D000464
                    化合物(11)
                    实施例10
用于制备PEU聚合物的单体合成
二胺型单体：L-赖氨酸苄酯(L-Lys(OBn)，化合物2)的二对甲苯磺酸盐和二(L-亮氨酸)-己烷-1，6-二酯的二甲苯磺酸盐(化合物3)的制备在前面的实施例8中被描述。
如前所述(Z.Gomurashvili等J.Macromol Sci.-Pure.Appl.Chem.(2000)A37：215-227)，进行二(L-亮氨酸)-1，4:3，6-二无水山梨醇-二酯的二对甲苯磺酸盐(化合物7)的制备。
Figure G06804221X20070809D000471
                        化合物7
其中在250mL甲苯中的L-亮氨酸(0.132mol)、对甲苯磺酸一水化物(0.135mol)和异山梨醇(0.06mol)被放入装配有迪安-斯达克装置和上方搅拌器的烧瓶中。该多相反应化合物被加热到回流约12小时，直到4.3mL(0.24mol)的水析出。然后，该反应混合物被冷却到室温，过滤，用丙酮洗涤，并从甲醇/甲苯2∶1混合物重结晶两次。收率和Mp与公布的数据相同(Katsarava等，同前)。
                        实施例11
PEU 1-L-Leu-6(聚合物：项#2，表2)的制备
向在150mL水中的6.89g(10mmol)二(L-亮氨酸)-1，6-己二醇-二酯的二对甲苯磺酸盐悬液加入4.24g(40mmol)无水碳酸钠，在室温下搅拌30分钟，并冷却到2℃至0℃。平行地，0.9893g(10mmol)光气在35mL氯仿中的溶液被冷却到15℃到10℃。该第一溶液被放入界面缩聚的反应器中，并且第二溶液被迅速以粘块(in bolus)加入，并剧烈搅拌15分钟。然后，氯仿层被分离，经无水Na2SO4干燥，以及过滤。蒸发所得的溶液，并且聚合物产物于45℃在真空下干燥。收率为82％。对于1H和13C NMR，参见图2和3。元素分析：对于C19H34N2O5，计算值：C：61.60％，H：9.25％，N：7.56％；测量值：C：61.63％，H：8.90％，N：7.60。
                        实施例12
PEU 1-L-Leu-DAS(聚合物：项#5，表2)的制备
Figure G06804221X20070809D000472
                        化合物15
5g(6.975mmole)二(L-亮氨酸)-1，4:3，6-二无水山梨醇-二酯(化合物7)和2.4g在40mL水中的碳酸钠的冷却溶液被制备。在剧烈搅拌下向该冷却溶液加入70mL氯仿，然后，3.7mL的20％光气在甲苯(Fluka)中的溶液被加入。聚酯脲迅速形成，伴随着放热。在该反应已经被搅拌10分钟后，有机层被旋转蒸发，并且残留的聚合物被过滤，用水洗涤若干次，并在真空中过夜干燥。产物收率为1.6g(57％)。聚合物性能如表2中所概述。
                   实施例13
本实施例描述了被进行来比较PEU聚合物1-L-Leu-4随时间的降解速率的降解研究。每一个直径4cm和400-500mg的圆形PEU膜被放入含有10ml 0.2M磷酸盐缓冲液的玻璃烧瓶中，所述缓冲液的pH为7.4，并含有4mg的酶，α-胰凝乳蛋白酶或脂酶，或者不含酶。该玻璃容器被保持在37℃。在预定的时间以后，膜从酶溶液中移出，干燥到恒重，并称重。然后，所述膜被放入新鲜的酶溶液或纯缓冲液中，并重复上述的所有步骤。该样品的每单位表面积的重量变化被计算，并相对于生物降解时间加以作图描绘。该研究的结果表明，PEU聚合物具有几乎零量级的降解情况，对应于表面降解情况。
所有的出版物、专利和专利文件被并入本文作为参考，就象单独并入作为参考一样。参考各种具体和优选的实施方式和技术，本发明已经被描述。然而，应当理解，可能作出许多变化和改变，而仍然在本发明的精神和范围之内。
尽管参考上面的实施例，本发明已经被描述，但应当理解的是，修改和变化仍被包括在本发明的精神和范围之内。因此，本发明仅由所附权利要求所限定。

Claims (32)

1.聚合物颗粒输送组合物，其中治疗有效量的至少一种生物活性剂被分散在可生物降解聚合物中，其中所述聚合物是具有结构式(I)所述化学式的PEA，
Figure FSB00000080410900011
式(I)
其中n在5至150之间；
R1独立地选自α，ω-双(4-羧基苯氧基)-(C1-C8)烷烃、3，3′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸或4，4′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸的残基、(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、或治疗性二酸的饱和或不饱和残基；在单独的n个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)3和-(CH2)2S(CH2)；
以及R4独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、(C2-C8)烷氧基、(C2-C20)亚烷基、通用结构式(II)的1，4：3，6-双无水己糖醇的双环部分以及它们的组合、(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基和饱和或不饱和的治疗性二酸残基；
Figure FSB00000080410900012
式(II)
或者具有结构式(III)所述化学式的PEA聚合物：
Figure FSB00000080410900013
式(III)
其中n在5至150之间，m在0.1至0.9之间，p在0.9至0.1之间；
其中R1独立地选自α，ω-双(4-羧基苯氧基)-(C1-C8)烷烃、3，3′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸或4，4′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸的残基、(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、或治疗性二酸的饱和或不饱和残基；每一个R2独立地是氢、(C1-C12)烷基或(C6-C10)芳基或保护基；
在单独的m个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)3和-(CH2)2S(CH2)；
以及R4独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、(C2-C8)烷氧基、(C2-C20)亚烷基、通式(II)的1，4：3，6-双无水己糖醇的双环部分和它们的组合，以及饱和或不饱和治疗性二醇的残基；
或者具有结构式(IV)所述化学式的PEUR聚合物，
Figure FSB00000080410900021
式(IV)
并且其中n在5至150之间；
其中在单独的n个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)3、和(CH2)2S(CH2)；
R4选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基或烷氧基和结构式(II)的1，4：3，6-双无水己糖醇的双环部分；并且R6独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基或烷氧基、通式(II)的1，4：3，6-双无水己糖醇的双环部分、饱和或不饱和治疗性二醇的残基以及它们的混合物；
或者具有通用结构式(V)所述化学结构的PEUR聚合物：
Figure FSB00000080410900022
式(V)
其中n在5至150之间，m在0.1至0.9之间，p在0.9至0.1之间；
R2独立地选自氢、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基或保护基；
在单独的m个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、作为吡咯烷-2-羧酸的-(CH2)3-和-(CH2)2S(CH2)；
R4选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基或烷氧基和结构式(II)的1，4：3，6-双无水己糖醇的双环部分；以及R6独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基或烷氧基、通式(II)的1，4：3，6-双无水己糖醇的双环部分、饱和或不饱和治疗性二醇的残基以及它们的混合物；
或者具有通用结构式(VI)所述化学式的可生物降解的PEU聚合物：
Figure FSB00000080410900023
式(VI)，
其中n在10至150之间；
在单独的n个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)3和-(CH2)2S(CH2)；
R4独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、(C2-C8)烷氧基(C2-C20)亚烷基、饱和或不饱和治疗性二醇的残基；或结构式(II)的1，4：3，6-双无水己糖醇的双环部分以及它们的混合物；
或者具有结构式(VII)所述化学式的PEU
Figure FSB00000080410900031
式(VII)，
其中m在0.1至1.0之间，p在0.9至0.1之间，n在10至150之间；
每一个R2独立地是氢、(C1-C12)烷基或(C6-C10)芳基；
在单独的m个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)3和-(CH2)2S(CH2)；
每一个R4独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、(C2-C8)烷氧基(C2-C20)亚烷基、饱和或不饱和治疗性二醇的残基、结构式(II)的1，4：3，6-双无水己糖醇的双环部分和它们的混合物。
2.权利要求1所述的组合物，其中所述组合物被配制，用于以所述聚合物颗粒的液体分散体的形式施用。
3.权利要求1所述的组合物，其中所述组合物被冷冻干燥。
4.权利要求1所述的组合物，其中所述聚合物包含至少一个亲水性侧链官能团，所述侧链官能团是-COOH。
5.权利要求1所述的组合物，其中所述聚合物具有结构式(I)、(IV)或(VII)所述的化学式，并且R3在n个单独单体的至少一个中是CH2Ph。
6.权利要求1所述的组合物，其中R1选自-CH2-CH＝CH-CH2-、-(CH2)4-、-(CH2)6-和-(CH2)8-。
7.权利要求1所述的组合物，其中结构式(II)的1，4：3，6-双无水己糖醇来源于D-葡萄糖醇、D-甘露醇或L-艾杜糖醇。
8.权利要求1所述的组合物，其中所述组合物，当在体内施用时，形成时控释放聚合物储库。
9.权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的形式为平均直径在10纳米到1000微米范围内的颗粒。
10.权利要求1所述的组合物，其中所述生物活性剂选自靶向配体、药物、抗原和抗体。
11.权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种生物活性剂被偶联到所述颗粒外部上的聚合物。
12.权利要求1所述的组合物，进一步包括偶联到所述颗粒外部上的聚合物上的水溶性覆盖分子，其中所述水溶性分子选自聚乙二醇(PEG)；磷酸胆碱(PC)；粘多糖；多糖；聚丝氨酸；聚谷氨酸；聚天冬氨酸；聚赖氨酸；聚精氨酸；脱乙酰壳多糖和藻酸盐。
13.权利要求1所述的组合物，其中颗粒包括：每聚合物分子链5到150个生物活性剂分子。
14.权利要求1所述的组合物，其中所述至少一种生物活性剂被偶联到所述颗粒中的聚合物分子。
15.权利要求1所述的组合物，其中所述聚合物被包含在具有结构式VIII的聚合物-生物活性剂偶联物中：
Figure FSB00000080410900041
式(VIII)
其中n在5至150之间，m在0.1至0.9之间，p在0.9至0.1之间；
其中R1独立地选自α，ω-双(4-羧基苯氧基)-(C1-C8)烷烃、3，3′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸或4，4′-(链烷二酰二氧基)二肉桂酸的残基、(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、或治疗性二酸的饱和或不饱和残基；
在单独的m个单体中的R3独立地选自氢、(C1-C6)烷基、(C2-C6)烯基、(C2-C6)炔基、(C6-C10)芳基(C1-C6)烷基、-(CH2)3和-(CH2)2S(CH2)；
以及R4独立地选自(C2-C20)亚烷基、(C2-C20)亚烯基、(C2-C8)烷氧基、(C2-C20)亚烷基、结构式(II)的1，4：3，6-双无水己糖醇的双环部分、和它们的组合以及饱和或不饱和治疗性二醇残基；
R5选自-O-、-S-和-NR8-，
并且其中R8是H或(C1-C8)烷基；和R7是所述生物活性剂。
16.权利要求15所述的组合物，只是所述式VIII聚合物的两个或多个分子提供-R5-R7-R5偶联物。
17.权利要求15所述的组合物，其包含所述聚合物的四个分子，其中只有两个重复单元省略R7，并被交联以提供单个-R5-X-R5-偶联物，其中X选自(C1-C18)亚烷基、取代亚烷基、(C3-C8)环亚烷基、取代环亚烷基、含有1-3个选自O、N和S的杂原子的5-6元杂环体系、取代杂环、(C2-C18)烯基、取代烯基、炔基、取代炔基、C6和C10芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基、烷基芳基、取代烷基芳基、芳基炔基、取代芳基炔基、芳基烯基、取代芳基烯基、芳基炔基、取代芳基炔基，并且其中所述取代基选自H、F、Cl、Br、I、(C1-C6)烷基、-CN、-NO2、-OH、-O(C1-C4)烷基)、-S(C1-C6)烷基、-S[(＝O)(C1-C6)烷基]、-S[(O2)(C1-C6)烷基]、-C[(＝O)(C1-C6)烷基]、CF3、-O[(CO)-(C1-C6)烷基)]、-S(O2)[N(R9R10)、-NH[(C＝O)(C1-C6)烷基]、-NH(C＝O)N(R9R10)和-N(R9R10)；其中R9和R10独立地为H或(C1-C6)烷基。
18.权利要求15所述的组合物，只是所述聚合物的两个分子被交联，以提供-R5-X-Y-R7-R5-偶联物，其中Y选自-O-、-S-、-S-S-、-S(O)-、-S(O2)-、-NR8-、-C(＝O)-、-OC(＝O)-、-C(＝O)O-、-OC(＝O)NH-、-NR8C(＝O)-、-C(＝O)NR8-、-NR8C(＝O)NR8-、-NR8C(＝O)NR8-和-NR8C(＝S)NR8-。
19.权利要求18所述的组合物，只是所述聚合物通过-R5-R7-Y-X-R5-桥被共价链接到所述生物活性剂(式XI)，如式XI所示：
式(XI)
其中，X选自(C1-C18)亚烷基、取代亚烷基、(C3-C8)环亚烷基、取代环亚烷基、含有1-3个选自O、N和S的杂原子的5-6元杂环体系、取代杂环、(C2-C18)烯基、取代烯基、炔基、取代炔基、C6和C10芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基、烷基芳基、取代烷基芳基、芳基炔基、取代芳基炔基、芳基烯基、取代芳基烯基、芳基炔基、取代芳基炔基，其中所述取代基选自H、F、Cl、Br、I、(C1-C6)烷基、-CN、-NO2、-OH、-O(C1-C4)烷基、-S(C1-C6)烷基、-S[(＝O)(C1-C6)烷基]、-S[(O2)(C1-C6)烷基]、-C[(＝O)(C1-C6)烷基]、CF3、-O[(CO)-(C1-C6)烷基]、-S(O2)[N(R9R10)、-NH[(C＝O)(C1-C6)烷基]、-NH(C＝O)N(R9R10)和-N(R11R12)，
其中R1独立地为(C2-C20)亚烷基或(C2-C20)亚烯基，
并且R11和R12独立地为H或(C1-C6)烷基。
20.权利要求1所述的组合物，其中所述组合物被包含在注射器中，所述注射器可被驱动以通过注射施用所述组合物。
21.权利要求1所述的组合物，其中所述生物活性剂是亲水性的，并选自亲水性药物、肽、蛋白质、脂、糖、RNA和DNA。
22.权利要求1所述的组合物，其中所述颗粒包裹水溶液，所述水溶液含有至少一种更小的所述聚合物颗粒，在所述聚合物颗粒中所述至少一种生物活性剂被分散。
23.权利要求1所述的组合物，其中所述颗粒包裹水溶液，所述水溶液含有至少一种生物活性剂。
24.权利要求1所述的组合物，其中所述生物活性剂被包含在聚合物/生物活性剂混合物中，并且所述颗粒进一步包括通过所述混合物不溶于其中的不同聚合物形成的包被。
25.权利要求1所述的组合物，其中所述生物活性剂是疏水的并且选自疏水性药物、肽、蛋白质、脂类、脂肪和糖。
26.形成胶束的聚合物颗粒输送组合物，包括分散在聚合物中的至少一种生物活性剂，其包括
a)疏水部分，其含有根据权利要求1所述的可生物降解聚合物，所述可生物降解聚合物具有结构式I所述的化学式，和
b)水溶性部分，其包含至少一个可离子化聚氨基酸的嵌段，或者所述水溶性部分包含下列的重复交替单元：
i)聚乙二醇、聚葡糖胺多糖或多糖；和
ii)至少一种可离子化或极性氨基酸，
其中所述重复交替单元具有基本上相似的分子量，并且其中所述聚合物的分子量在约10kD到300kD的范围内。
27.权利要求26所述的组合物，其中所述胶束具有范围在20nm到200nm内的平均大小。
28.权利要求26所述的组合物，其中所述生物活性剂选自小分子药物、肽、蛋白质、脂、糖、DNA、cDNA或RNA。
29.权利要求26所述的组合物，其中包括具有结构式I化学结构的生物可降解聚合物的所述疏水部分包含选自羧基苯氧基丙烯(CPP)、亮氨酸-1，4：3，6-双无水-D-山梨醇(DAS)及其组合的部分。
30.权利要求1所述的聚合物颗粒输送组合物在制备用于治疗对象的感兴趣的疾病的药物中的应用，所述治疗包括以聚合物颗粒的液体分散体的形式，向所述对象体内施用所述药物，所述聚合物颗粒结合有选择用来治疗所述疾病的至少一种生物活性剂，所述颗粒通过酶促作用而生物降解，以随时间释放所述生物活性剂。
31.权利要求1所述的含有一种或多种生物活性剂的聚合物颗粒在制备用于输送到需要它们的对象机体中的局部部位的药物中的应用，所述输送包括将所述聚合物颗粒的分散体注射到所述对象机体内的体内部位，在那里，注射入的颗粒聚集，以形成大小增加的颗粒的聚合物储库，其中所述颗粒包含聚合物，所述聚合物含有：每所述聚合物的重复单元至少一种氨基酸和非氨基酸部分。
32.权利要求31所述的应用，其中所述注射为肌内施用、皮下施用、静脉内施用、进入中枢神经系统(CNS)、进入腹膜内或器官内施用。
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