增强的粘合剂复合物凝聚层和其制备和使用方法技术

本发明专利技术描述了多个增强的粘合剂复合物凝聚层的合成和其用途。这些增强的粘合剂复合物凝聚层由(a)至少一种聚阳离子，(b)至少一种聚阴离子以及(c)一种增强组分构成。随后，在此所述的粘合剂复合物凝聚层可以被固化以产生强内聚性粘合剂。与常规粘合剂相比，增强的粘合剂复合物凝聚层具有若干希望的特征。增强的粘合剂复合物凝聚层在湿式应用或水下应用中有效。在此所述的增强的粘合剂复合物凝聚层，作为与水分离的相，可以在水下应用，而不溶解或不分散在水中。增强的粘合剂复合物凝聚层作为生物粘合剂和生物活性递送装置而具有众多生物应用。具体来说，在此所述的增强的粘合剂复合物凝聚层在水下应用和在存在水的情形中，例如像在多种生理条件下的湿性组织中是特别有用的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2010年5月24日提交的美国临时申请序号61/347，611的优先权。 本申请的所有传授内容是通过引用以其全文并入在此。序列表的交叉引用在此所描述的蛋白质是以序列标识号(SEQ ID NO)来提及。SEQID NO在数字上与序列标识符〈400>1、〈400>2等相对应。序列表是以书写的计算机可读格式(CFR)通过引用以其全部内容并入。致谢产生本专利技术的研究是部分由由美国国立卫生研究院(基金号R01EB006463)和美国海军研究办公室(基金号N000141010108)资助。美国政府对本专利技术有某些权利。
技术介绍
骨折在现今社会中是一个严重的健康问题。除了骨折本身之外，还有许多与骨折相关的附加健康风险。例如，关节内骨折是延伸至关节表面并且使软骨表面破碎的骨损伤。 软骨表面的骨折经常导致使人衰弱的创伤后关节炎。认为发展创伤后关节炎的主要决定因素是在受伤时赋予的能量的量，患者对创伤后关节炎的遗传易感性(或患者的缺少易感性)，以及复位的准确度和维持。在这三个预后因子中 ，矫形护理人员唯一可以控制的因子是复位的实现和维持。关节表面(软骨)和干骺端(直接在所述软骨下方的骨的部分)的粉碎性损伤对维持在复位(对准)位置处特别具有挑战性。这涉及在这一区域的骨骼的质量和类型。还涉及用钛或不锈钢植入物来固定所带来的限制。目前，不锈钢和钛植入物是固定的主要方法，但是它们的尺寸和放置这些植入物所必须的钻孔时常干扰较小块的骨骼和软骨的精确操作和复位。已经测试多种骨粘合剂来作为机械固定的替代物。这些骨粘合剂分成四类聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、纤维蛋白基胶、磷酸钙(CP)骨水泥(cement)以及CP树脂复合材料。在假体固定中使用的PMMA骨水泥具有众所周知的缺点，最严重的一个缺点是由放热凝固反应产生的热量能够杀死相邻骨组织。同样的，与骨的不良粘结导致无菌性松动，无菌性松动是PMMA骨水泥结合的假体失败的主要原因。从20世纪70年代就开始针对固定骨移植物和修复软骨来测试基于凝血蛋白纤维蛋白原的纤维蛋白胶，但是这些纤维蛋白胶并未广泛展开。纤维蛋白胶缺点中的一个是它们是由收集的人类捐赠者血液制造的。因此，它们携带传播感染病的风险并且它们的供应可能会是有限的。CP骨水泥是一种或多种形式的CP的粉末，这些形式例如磷酸四钙、无水磷酸二钙以及β-磷酸三钙。当粉末与水混合时形成糊剂，该糊剂通过一种或多种形式的CP晶体 (包括羟磷灰石)的缠绕来凝固并且硬化。CP骨水泥的优点包括等温凝固、已证实的生物相容性、骨传导性，并且它们在愈合过程中用作用于形成羟磷灰石的Ca和PO4的储集器。主要的缺点是CP骨水泥易碎、具有低机械强度并且因此对于稳定复位小的关节片段来说不理想。CP骨水泥主要用作骨隙填充剂。CP骨水泥的不良机械特性引起了 CP颗粒和聚合物的复合骨水泥的产生。通过改变颗粒相和聚合物相的体积分率，胶的模量和强度可以被调节朝向天然骨骼的模量和强度，这也为我们打开了一条渠道。考虑到与骨折相关的整体健康影响和当前固定方法的不完美状态，需要新的固定方法。因此，需要的是具有提高的粘结强度的生物粘合剂。这些生物粘合剂与湿性基板如骨、膜以及组织应具有良好粘附力。最后，这些生物粘合剂应易于产生、处理以及存储。概述在此描述的是增强的粘合剂复合物凝聚层的合成和它们的用途。这些增强的粘合剂复合物凝聚层由(a)至少一种聚阳离子、(b)至少一种聚阴离子以及(C) 一种增强组分构成。在此描述的粘合剂复合物凝聚层可以随后被固化以产生强内聚性粘合剂。与常规粘合剂相比，增强的粘合剂复合物凝聚层具有若干希望的特征。增强的粘合剂复合物凝聚层在水基应用中有效。在此描述的增强的粘合剂复合物凝聚层与水和可湿性基板具有低界面张力。当这些增强的粘合剂复合物凝聚层被施用至一个湿性基板时，它们在界面上扩散而不是形成串珠。增强的粘合剂复合物凝聚层作为生物粘合剂和药物递送装置具有许多生物应用。具体来说，在此描述的增强的粘合剂复合物凝聚层在水下应用和在存在水的情形中， 例如像在多种生理条件下是特别有用的。本专利技术的优点将部 分地在随后的说明中提出，并且从该说明中部分地将是明显的，或可以从以下所述的方面的实施了解到。以下所述优点将通过特别是在所附权利要求书中指出的要素和组合而认识到并获得。应当理解，上述的总体说明和以下详细说明均仅为示例性和解释性的而不是限制性的。附图简要说明结合到本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了以下所述的若干方面。附图说明图1示出通过调节聚阳离子和聚阴离子溶液的pH形成复合物凝聚层。(A)带相反电荷的聚阳离子和聚阴离子在胶体聚电解质复合物(PEC)具有如(E)中表示的净正电荷的 pH (针对示出的实例为约6)下缔合成PEC。(B)通过提高pH (针对示出的实例至约7),胶体PEC上的净电荷接近净电荷中性，于是复合物缔合并分离为一个稠密流体相，即一个复合物凝聚层。(C)该复合物凝聚层具有若干理想特性作为水下粘合剂的基础密度大于水， 因此它们下沉而不是上浮；水不混溶性，防止混合于水环境中；以及注射能力，允许方便施用于湿性表面上或水下。(D)由于与水和可湿性表面的低界面张力，这些复合物凝聚层可以易于在湿性亲水性基板上扩散。图2示出用于形成粘合剂复合物凝聚层的代表性合成聚阴离子(A)和聚阳离子 (B)。(A)具有磷酸根基和邻-二羟基苯基侧链的聚甲基丙烯酸酯。磷酸根基与儿茶酚基都是助粘剂。(B)具有氨基-丙基侧链的聚丙烯酰胺共聚物。这些共聚物被用来形成如图1 所示的粘合剂复合物凝聚层。图3示出在将凝聚层施用至一个基板或一对基板上之后，在该粘合剂复合物凝聚层中的聚阳离子与聚阴离子之间进行共价交联，以便提供内聚力。儿茶酚侧链与伯胺侧链之间的氧化交联是用于图2中的聚合物的共价交联方法的一个代表性实例。通过添加高碘酸钠来引发交联，高碘酸钠可以或可以不与糖分子复合以控制氧化反应的动力学。反应进行至一个醌中间物，该醌中间物与亲核基团发生快速反应，以形成共价加合物。图4示出光致交联复合物凝聚层。通过静电作用形成复合物凝聚层的聚胺和聚磷酸盐具有多个甲基丙烯酸酯侧链，这些甲基丙烯酸酯侧链在存在引发剂下共价交联(例如， 在存在光敏引发剂如曙红Y下照射)。图5示出将增强组分并入粘合剂复合物凝聚层以便改善机械特性。(左侧)在复合物凝聚层凝结之前，存在于溶液中的水溶性或水悬浮性组分，或固体颗粒将会被截留在复合物凝聚层网(右侧)的水相中。图6示出双重交联含有水溶性聚乙二醇可聚合单体的一个粘合剂复合物凝聚层。该单体通过自由基聚合来交联以在复合物凝聚层结构内部形成一个聚合物网。在这个实例中，通过添加高碘酸钠，复合物凝聚层相中的聚阴离子和聚阳离子通过聚磷酸盐上的邻-二羟基苯基侧链和聚胺上的丙基胺侧链共价交联。图7示出用于制作在此描述的粘合剂复合物凝聚层和粘合剂的示例性程序。图8示出多相粘合剂的粘结强度。左图柱I至5，复合物凝聚层分别形成于 5wt%、10wt%、15wt%、20wt%、25wt%的PEG- 二丙烯酸酯中。右图具有不同填充剂颗粒的 10wt%PEG- 二丙烯酸酯凝胶。柱1:二氧化硅微粒；柱2 甲基丙烯酸酯改性的二氧化硅微粒；柱3 :硫酸钡微粒；柱4 :甲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉塞尔·J·斯图尔特，
申请(专利权)人：犹他大学研究基金会，
类型：
国别省市：