[发明专利]一种快速高效的聚合物缀合方法

说明书

本发明提供了一种基于硫脲‑儿茶酚偶联的快速高效的化学缀合方法，可用于制备杂臂聚合物及其修饰的各种组合物结构。这种新型缀合方法可以用于涉及大分子或小分子彼此以及与固体表面的改性、连接、和缀合的各种各样的应用，包括粘合剂材料如水凝胶的制造。

相关申请

本申请要求于2015年12月11日提交的美国临时专利申请号62/266,432的优先权，其内容通过整体引用结合以用于所有目的。

背景技术

对许多基材的聚合物功能化对于它们的应用来说是至关重要的，所述基材包括蛋白质、纳米粒子、固体表面、水凝胶等。例如，由聚合物功能化的蛋白质提供的蛋白质-聚合物缀合物已经广泛用作治疗剂，如PEG基化的(PEGylated)蛋白质。然而，现有的聚合物缀合方法通常制备的功能化的基材具有与反应部位缀合的单一聚合物链。将两种以上不同的个体聚合物链缀合到基材的相同反应部位(以形成所谓的杂臂聚合物、或星形聚合物，其每个具有核心，并拥有附接到核心的由不同聚合物链构成的“臂”)是有挑战性的，但对于制造具有多种缀合的聚合物链的组合性能的高度功能化的材料来说却是有利的。例如，两种聚合物链可以缀合到治疗性蛋白的同一活性反应部位，其中一种链延长蛋白的半衰期并且另一种链靶向患病部位。这可以潜在显著地增加药物功效。目前在常规使用中，不存在方便地将多种不同的聚合物链缀合到单一反应部位的方法。本发明致力于这点和其他相关需求。

发明内容

本发明提供了一种快速高效的新型化学缀合方法，其可以应用于包括聚合物或小分子的改性、连接和缀合在内的各种各样的应用。这种方法还可以用于制造粘合剂材料如水凝胶。

在第一方面中，本发明提供使用儿茶酚官能化的化合物和硫脲官能化的二元聚合物(例如，方案1中所示的R₁-NCSN-R₂)制备多元化合物化学结构的方法。所述方法包括这些步骤：(a)在氧化剂的存在下，将所述儿茶酚官能化的化合物(例如，方案1中的R₃-Cat)氧化，以形成相应的氧化的儿茶酚官能化的化合物；以及(b)将所述氧化的儿茶酚官能化的化合物与所述硫脲官能化的二元聚合物缀合，以形成儿茶酚缀合的三元聚合物(例如，方案1中的R₁-NCSN-R₂-Cat-R₃)。在一些实施方案中，所述方法在步骤(b)之后还包括步骤(c)：在氧化条件下，将至少一种硫醇官能化的化合物(例如，方案1中的R₄-SH或R₅-SH)缀合到所述儿茶酚缀合的三元聚合物，以形成多元化合物化学结构。在一些情况中，在步骤(c)中将两种不同的硫醇官能化的化合物(例如，方案1中的R₄-SH和R₅-SH)缀合到所述儿茶酚缀合的三元聚合物，以形成多元化合物化学结构(例如，方案1中的R₁-NCSN-R₂-Cat-R₃-R₄和R₁-NCSN-R₂-Cat-R₃-R₄-R₅)。在一些实施方案中，所述方法还包括在步骤(a)之前的步骤：将儿茶酚分子附接到化合物，以形成所述儿茶酚官能化的化合物。在一些实施方案中，所述方法还包括在步骤(a)之前的步骤：在胺-异硫氰酸酯反应中将具有胺基的化合物与具有异硫氰酸酯基的另一种化合物反应，以形成硫脲官能化的二元聚合物。